생체센서 제작에서 왜 핫에어 대신 적외선을 사용하는가?
생체센서를 제작할 때는 매우 섬세한 유기물층들을 다루게 됩니다. 이러한 물질들은 적절한 방식으로 경화되고 건조되어야 합니다. 오랫동안 표준적인 방법은 핫에어를 사용하는 것이었습니다.
하지만 솔직히 말해서, 그건 엄청난 병목 현상입니다.
강제 대류 방식을 생각해보세요. 공기를 가열하면 그 공기가 기판을 가열합니다. 이는 간접적인 방식이며, 속도도 느립니다. 마치 복도를 먼저 따뜻하게 하여 방 전체를 따뜻하게 만드는 것과 같습니다.
적외선 램프는 이런 문제를 해결해줍니다. 중간 단계를 생략하고 에너지가 바로 램프에서 재료로 전달됩니다. 공기가 따뜻해질 때까지 기다릴 필요가 없습니다.
기다리는 시간의 번거로움
핫에어 시스템을 사용해본 사람이라면 그 느린 속도를 잘 알 것입니다. 기판이 목표 온도에 도달하기 전까지는 전체 챔버가 따뜻해질 때까지 기다려야 합니다. 반도체 제조 과정에서는 이러한 낭비된 시간이 빠르게 누적됩니다. 이는 일정에 큰 지장을 줍니다.
적외선 램프는 수 밀리초 안에 최대 출력으로 작동합니다. 정말 빠릅니다.
실제로, 작동 시간이 70~90%나 줄어들었습니다. 이 means 더 많은 양의 제품을 처리할 수 있으며, 더 큰 장비나 더 많은 공간이 필요하지 않습니다.
생체센서 제작에 적합한 방식
이러한 생체센서 제작에는 단파 적외선 원자를 사용합니다. 이를 통해 에너지가 좁은 범위에 집중되어, 얇은 필름을 통과할 수 있습니다. 화학 반응이 일어나야 하는 곳에 정확하게 열이 전달됩니다.
청결을 유지하기 위해 램프에는 석영 커버를 사용합니다. 오염이 발생하지 않습니다.
하지만 한 가지 주의해야 할 점이 있습니다. 대량 생산을 할 경우, 그냥 스위치를 켜고 떠날 수는 없습니다. 적외선은 너무 빠르기 때문에, 온도를 정확하게 조절하기 위해서는 PID 컨트롤러가 필요합니다. 그렇지 않으면 온도가 과도해져서 생체활성층이 손상될 수 있습니다. 이는 한 번만 있어도 큰 문제가 됩니다.
장단점
적외선도 마법의 지팡이는 아닙니다. 방향성이 있습니다.
핫에어는 모양에 상관없이 모든 곳을 따뜻하게 할 수 있어서 좋습니다. 반면 적외선은 마치 손전등과 같아서, 비추는 곳만 따뜻해집니다. 따라서 “차가운 부분”이 생길 수 있습니다.
모든 웨이퍼가 골고루 따뜻해지도록 하려면 램프를 여러 개 사용하거나 반사경을 사용해야 합니다. 그리고 기판에 깊은 구멍이나 홈이 있다면, 적외선은 그곳까지 도달하지 못합니다. 그런 경우에는 하이브리드 방식을 사용하는 것이 좋습니다.