왜 바이오센서와 칩에 적외선을 사용하는가?
바이오센서를 제작할 때는 균형을 맞춰야 합니다. 접착제나 포토레지스트를 경화시키기 위해서는 충분한 열이 필요하지만, 너무 과도한 열을 가하면 생물학적 층들이 손상될 수 있습니다. 따라서 섬세한 조절이 필요합니다.
그래서 우리는 적외선 램프를 사용합니다. 기존의 대류식 오븐처럼 방 안의 공기 전체를 가열하는 대신, 적외선은 에너지를 직접 기판에 전달합니다. 이 방식은 훨씬 효율적이고 깨끗합니다.
물리학적 장점
일반적인 건조 오븐을 생각해보세요. 그것은 사실상 거대한 열공기 상자에 불과합니다. 오븐 내부의 빈 공간을 따뜻하게 하기 위해 엄청난 양의 에너지가 낭비됩니다. 또한, 웨이퍼에 먼지나 이물질이 달라붙지 않도록 강력한 필터가 필요합니다.
반면 적외선은 다릅니다. 적외선은 재료의 흡수 스펙트럼에 직접 작용하여 즉시 열을 전달합니다. 그리고 열도 빠르게 식습니다. 게다가, 연소 가스나 발열체에서 나오는 이상한 배기가스도 없습니다. 단순히 전기를 공급하고 광자를 방출하는 것뿐입니다. 정말 간단합니다.
장단점
보통 우리는 단파나 중파 적외선을 사용합니다. 센서의 얇은 층들까지 열이 잘 스며들어야 하기 때문입니다. 가장 좋은 점은 고강도 램프를 사용하면 경화 과정을 위한 공간을 줄일 수 있다는 것입니다. 그러면 공간도 절약됩니다.
하지만 주의해야 합니다. 센티미터당 와트수를 너무 높이면 센서의 유기적인 부분들이 손상될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 우리는 정밀한 PID 제어를 사용하여 온도를 정확하게 조절합니다. 온도를 약 ±2°C 범위 내로 유지해야 합니다. 약간의 조정이 필요하지만, 그만한 가치가 있습니다.
실제로 어떤 변화가 있는가?
적외선을 사용하면 더 이상 크고 에너지를 많이 소모하는 팬들에 의존할 필요가 없습니다. HVAC 시스템도 훨씬 효율적으로 작동합니다.
더욱 좋은 점은, 구역별로 제어할 수 있어서, 실제로 제품 위에 있는 부분만 가열된다는 것입니다. 더 이상 빈 공간을 가열하는 데 에너지를 낭비할 필요가 없습니다.
이는 기존의 오븐들을 대체하기에 아주 좋은 방법이며, 클린룸 내의 공기 흐름도 훨씬 원활해집니다.