なぜ、バイオセンサー製造においてオーブンの代わりに赤外線ランプを使うのか
バイオセンサーを製造する際、硬化や脱水分の処理に多くの時間を費やす必要があります。長年にわたり、一般的な方法は、すべての部品を大きな対流式オーブンに入れて加熱することでした。しかし正直に言って、小さなウェーハを温めるためだけに巨大な金属製のオーブンを使うのは、電力の無駄遣いです。まるで、ピザを温めるためだけに家全体を温めるようなものです。
そこで、私たちは目的に合った赤外線ランプシステムを採用しました。これにより、より効率的に作業が行え、クリーンルームの二酸化炭素排出量も減少します。
正しい場所に熱を送る
赤外線の特徴は、放射熱であるという点です。空気が温まるのを待つのではなく、ランプから直接エネルギーが基板に与えられます。そのため、機械の壁や周囲の空気を温めるためのエネルギーの無駄がありません。
高出力のランプを使用することで、バイオセンサーの層内で化学反応を数秒で起こすことができます。数分かかっていた作業が数秒に短縮されます。何千ものウェーハを処理する場合、この数秒の節約が大きな省エネ効果につながります。
適切な波長を選ぶ
すべての赤外線が同じわけではありません。扱う材料によって、短波または中波の石英ランプが適しています。ポリマーや薄膜有機物を扱う場合は、波長を材料の吸収ピークに合わせる必要があります。間違った波長を使うと、エネルギーが表面で跳ね返ってしまいます。これは非効率的で、装置自体がヒーターのようになってしまいます。適切な波長を選べば、材料が熱を効率よく吸収します。
問題点：熱の管理
ただし、これは完全な魔法ではありません。これらのランプは非常に強い熱を発生させるため、冷却システムに大きな負荷がかかります。加熱面でのエネルギーの節約は大きいですが、ヒートシンクや空気の流れがその熱をうまく処理できるかどうかを確認する必要があります。冷却機能が不十分だと、温度の変動が起きてしまいます。工場で働く人なら誰でも知っている通り、温度の変動は大問題で、生産効率を著しく低下させます。
工場を真に「グリーン」にする
赤外線の最も良い点は、「瞬時に加熱できる」という点です。ウェーハが届く前から、150℃でファーナスを常に稼働させておく必要はありません。ランプをPIDコントローラーに接続するだけで、ウェーハが到着した瞬間に加熱が始まり、処理が終わればすぐに停止します。これは簡単で効率的です。そして、これによって、会議室で話すだけでなく、実際に二酸化炭素中性の目標を達成することができます。