진짜로 중요한 곳에 더 많은 열을 전달하기
웨이퍼 위에 바이오 센서를 제작할 때는 열이 정확하게 표면에 도달해야 합니다. 하지만 일반적인 적외선 램프의 문제점은 에너지가 효율적으로 사용되지 않는다는 것입니다. 에너지의 상당 부분이 그냥 반사되거나 사방으로 흩어집니다. 결국 기계의 본체만 뜨거워질 뿐, 실제로 유용한 작용은 없습니다.
우리는 더 나은 방법을 찾아냈습니다. 램프의 외부를 반사율이 높은 금 코팅으로 덮는 것입니다.
왜 금일까요?
그건 빛의 특성과 관련이 있습니다. 알루미늄도 일반적인 용도로는 괜찮지만, 텅스텐 필라멘트에서 나오는 특정 종류의 적외선에 있어서는 금이 훨씬 효과적입니다.
부드럽고 낭비되는 빛 대신, 금 반사체는 그 광자들을 앞쪽으로 보냅니다. 이로 인해 빛의 강도가 높아지고, 평방 밀리미터당 더 많은 와트수의 열이 목표 지점에 도달합니다. 파워 스위치를 조절할 필요도 없습니다.
어려운 점
하지만 그렇다고 해서 그냥 세기를 높이기만 하면 됩니다. 이렇게 열을 집중시키면 기판의 한계에 부딪힐 수 있습니다. 반사체가 너무 강력하면 ‘핫 스팟’이 생깁니다. 이는 바이오 센서에 치명적인 문제입니다. 왜냐하면 웨이퍼가 변형되거나, 수고해서 적용한 화학 층들이 손상될 수 있기 때문입니다. 따라서 반사체의 초점 거리와 웨이퍼의 위치 사이에서 적절한 균형을 찾아야 합니다.
우리는 기존의 적외선 장비를 대체할 수 있는 간단한 솔루션을 만들었습니다. 하지만 주의해야 할 점은, 시스템의 효율성이 너무 높아서 램프의 뒷부분은 차가운 반면, 목표 지점은 빠르게 뜨거워진다는 것입니다. PID 컨트롤러와 온도 센서가 이러한 빠른 변화에 대응할 수 있는지 반드시 확인해야 합니다.
장점
가장 좋은 점은, 목표 온도에 도달하기 위해 더 적은 수의 램프만 필요하다는 것입니다. 그래서 가열 장치가 차지하는 공간도 줄어들고, 전력 소모도 줄어듭니다. 웨이퍼의 원하는 부분에 정확하게 열을 전달할 수 있으며, 클린룸도 사우나처럼 뜨거워지지 않습니다.