적외선과 열공기의 비교: 바이오 센서를 가열하는 더 효율적인 방법
만약 여전히 반도체 제조 과정에서 열공기를 사용하고 있다면, 사실상 시간을 낭비하는 셈입니다.
열공기는 대류 현상에 의존하기 때문에, 먼저 공기를 가열한 다음 그 공기가 기판을 가열할 때까지 기다려야 합니다. 이 과정은 매우 느립니다. 게다가 열 전달에는 지연이 있어서 작업 시간을 낭비하게 됩니다. 층의 두께가 몇 마이크론에 불과한 바이오 센서의 경우, 이러한 지연은 단순한 번거로움이 아니라 심각한 위험이 됩니다.
중간 과정을 생략하기
적외선 램프는 다르게 작동합니다. 공기를 가열할 필요 없이 전자기파를 직접 표적으로 보냅니다.
속도 면에서 큰 차이가 있습니다. 대류식 오븐은 오븐 내부의 온도가 안정될 때까지 몇 분이 걸리는 반면, 적외선 램프는 몇 초 만에 목표 온도에 도달합니다. 이는 작업 시간을 크게 단축시켜 줍니다. 게다가 공기가 가득 찬 큰 금속 상자를 가열하는 데 드는 비용도 절약됩니다. 웨이퍼만 가열하면 되기 때문입니다.
열이 정확한 곳에 전달되도록 하기
열공기 오븐에서는 ‘차가운 부분’이 생기는 경우가 많습니다. 즉, 공기 흐름이 제대로 이루어지지 않는 곳이 있죠.
적외선을 사용하면 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 램프 배열을 조절하여 중심부에 더 많은 에너지를 집중시키고, 가장자리에서는 열 손실을 보완할 수 있습니다. 그래서 모든 부분이 균일하게 가열될 때까지 오랜 시간을 기다릴 필요가 없습니다.
단점과 장점
물론 단점도 있습니다. 적외선은 매우 강력한 에너지를 발산합니다.
PID 컨트롤러가 제대로 작동하지 않거나 센서에 문제가 있으면, 목표 온도를 초과할 수 있습니다. 한 번의 실수로 바이오 센서의 활성층이 손상될 수도 있습니다. 따라서 상황을 제어하기 위해서는 빠르게 반응하는 서미스터가 필요합니다.
하지만 일단 이를 제대로 조절할 수 있다면, 작업 공간이 훨씬 효율적으로 활용됩니다. 크고 시끄러운 송풍기나 덕트 대신 작고 가벼운 램프를 사용할 수 있습니다. 이를 통해 공정을 전면적으로 수정할 필요 없이 대부분의 치료 및 건조 과정을 진행할 수 있습니다.