웨이퍼의 온도를 추측하는 것은 그만두세요.
스마트 팹을 구축한다면, 더 이상 기존의 접촉형 온도 센서를 사용해서는 안 됩니다. 그런 센서들은 더 이상 쓸모가 없습니다. 웨이퍼를 측정할 때는 고속 적외선 센서를 사용해야 합니다. 이를 통해 기판에 닿지 않고도 실시간으로 온도 정보를 얻을 수 있습니다.
디지털 트윈이 현실 세계에서 일어나는 상황과 정확히 일치하려면, 지속적으로 고주파 데이터가 필요합니다. 비접촉식 센서가 바로 그 해결책입니다.
적외선 센서의 원리
모든 것은 플랑크의 법칙에 기반합니다. 간단히 말해, 적외선 복사를 온도 값으로 변환하는 것입니다. 하지만 문제는, 실리콘이나 GaAs의 방사율 설정을 정확히 해야 한다는 점입니다. 만약 그 설정이 잘못되면, 얻어지는 데이터는 쓸모없는 것이 됩니다.
더 정확한 데이터를 얻기 위해, 우리는 좁은 대역폭의 광온도계를 사용합니다. 이를 통해 가열 요소에서 발생하는 노이즈를 제거하여 센서가 웨이퍼에만 집중할 수 있습니다.
데이터를 실제로 유용하게 활용하기
이러한 센서들은 단순히 선반 위에 놓여 있는 장비가 아닙니다. 이 센서들은 원시 디지털 신호를 직접 PLC나 SCADA 시스템에 전송하도록 설계되었습니다.
이제부터가 정말 멋진 부분입니다. 클로즈드-루프 PID 제어가 가능해집니다. 만약 특정 부분이 과열되기 시작하면, 밀리초 단위로 전력을 조절할 수 있습니다. 정말 빠른 속도입니다.
단, 주의해야 할 점이 있습니다. 이렇게 많은 데이터는 네트워크에 부담을 줄 수 있습니다. 반드시 고대역폭의 필드버스를 사용해야 합니다. 그렇지 않으면 지연이 발생할 수 있습니다.
장단점 (완벽한 것은 없다)
장점은 엄청납니다. 더 이상 센서가 오염되거나, 웨이퍼가 파손될 일도 없습니다. 생산성도 향상될 것입니다.
하지만 주의해야 할 점도 있습니다. 적외선 센서는 명확한 시야가 필요합니다. 만약 장비의 형태가 특이하거나 내부에 차폐물이 있다면, 센서의 시야가 제한될 수 있습니다. 따라서 설계 단계에서 센서의 위치를 신중하게 결정해야 합니다.
또한, 공정 과정에서 발생하는 부산물로 인해 센서의 시야가 흐려질 수도 있습니다. 이 경우, 센서를 깨끗하게 유지하기 위해 청소 과정을 추가하거나 가스를 사용해야 합니다.