왜 우리는 바이오센서 제조 공정에서 오븐 대신 적외선 램프를 사용하는가?
바이오센서를 만들 때에는 경화나 건조 과정을 처리하는 데 많은 시간을 할애해야 합니다. 오랫동안 일반적으로 사용된 방법은 모든 부품을 큰 회전식 오븐에 넣어 가열하는 것이었습니다. 하지만 솔직히 말해서, 작은 웨이퍼를 가열하기 위해 거대한 금속 캐비닛을 가열하는 것은 전력 낭비입니다. 마치 피자 한 조각을 데우기 위해 집 전체를 가열하는 것과 같습니다.
그래서 우리는 목표 지점에 열을 직접 전달할 수 있는 적외선 램프를 사용하고 있습니다. 이 방식은 더 효율적이며, 클린룸의 탄소 배출량도 줄여줍니다.
열을 정확한 위치에 전달하기
적외선의 특징은 광열을 이용한다는 점입니다. 공기가 뜨거워질 때까지 기다리는 대신, 램프가 에너지를 직접 기판에 전달합니다. 그러므로 기계의 벽이나 주변 공기를 가열하는 데 에너지를 낭비하지 않습니다.
고출력 밀도를 가진 램프를 사용함으로써, 바이오센서 층에서 화학 반응이 몇 초 안에 일어납니다. 몇 분이면 충분합니다. 수천 개의 웨이퍼를 처리할 때, 이렇게 절약된 시간들이 합쳐지면 전력 비용이 크게 줄어듭니다.
적절한 파장 선택하기
모든 적외선이 똑같은 것은 아닙니다. 사용하는 재료에 따라 단파 또는 중파 석영 램프를 선택해야 합니다.
폴리머나 박막 유기물을 다룰 때는 파장을 해당 재료의 흡수 피크와 맞춰야 합니다. 파장을 잘못 설정하면 에너지가 표면에서 반사됩니다. 이는 에너지 낭비일 뿐만 아니라, 장비가 온수기처럼 작동하게 됩니다. 파장을 제대로 맞추면 재료가 열을 흡수합니다.
문제점: 열 관리
하지만 이 방법도 완벽하지는 않습니다. 이 램프들은 엄청난 양의 열을 발생시키므로, 냉각 시스템에 상당한 부담이 됩니다.
가열 측면에서는 많은 에너지를 절약할 수 있지만, 냉각 시스템이 그 열을 감당할 수 있도록 해야 합니다. 냉각이 부족하면 온도 변동이 생기고, 이는 생산 효율을 크게 떨어뜨립니다.
공장을 진정한 ‘친환경 공장’으로 만들기
적외선의 가장 큰 장점은 ‘즉시 가동 가능하다는 점’입니다. 웨이퍼가 도착하기를 기다리며 오븐을 150°C로 계속 가동할 필요가 없습니다.
램프를 PID 컨트롤러에 연결하기만 하면 됩니다. 웨이퍼가 도착하자마자 열이 발생하고, 작업이 끝나면 즉시 열이 사라집니다. 간단하고 효율적입니다. 이 방식을 통해 우리는 단순히 회의실에서만 이야기하는 것이 아니라 실제로 탄소 중립 목표를 달성할 수 있습니다.