공기를 가열하는 것을 그만두세요: 생체센서를 제작하는 더 나은 방법
반도체 청정실에서 일해본 사람이라면 대류식 오븐의 단점을 잘 알고 있을 것입니다. 이러한 오븐들은 반응 속도가 느리고 크기도 큽니다. 게다가, 필요도 없는 공기를 가열하는 데 엄청난 에너지가 낭비됩니다.
생체센서를 제작할 때는 치료 및 건조 과정에서 정확한 온도 조절이 필요합니다. 그래서 우리는 적외선(IR) 램프 시스템을 사용하고 있습니다. 이 방식이 훨씬 효율적입니다.
온도를 원하는 곳에 직접 전달하기
목표는 간단합니다. 웨이퍼 표면의 온도를 설정된 수준으로 맞춘 다음, 그대로 두는 것입니다.
단파 적외선을 사용하면, 오븐이 따뜻해지기를 기다릴 필요가 없습니다. 에너지가 바로 기판으로 전달됩니다. 거대한 오븐의 열량과 싸울 필요가 없으므로, 온도 상승 시간도 현저히 줄어듭니다. 정말 빠릅니다. 그리고 이는 생산 공정 전체의 리듬을 바꿔줍니다.
설비에 쉽게 적용하기
우리는 이 적외선 램프들을 그대로 교체할 수 있도록 설계했습니다. 전체 설비를 다시 만들 필요가 없으며, 단지 기존의 가열 요소만 교체하면 됩니다.
높은 와트 밀도를 가진 램프를 사용함으로써 공간을 절약할 수 있습니다. 가열 구역이 작아지면, 진공 또는 대기 환경을 유지하는 장치도 더 작아질 수 있습니다. 청정실을 관리해본 사람이라면 알겠지만, 장치가 작으면 누출도 줄어들고 진공 펌프에 가해지는 부담도 줄어듭니다. 이는 모두에게 이점입니다.
하지만 한 가지 주의해야 할 점이 있습니다. 전원 공급 장치가 매우 안정적이어야 합니다. 전압이 변동하면, 램프의 필라멘트가 손상되거나, 센서 배열의 온도가 고르지 않게 될 수 있습니다. 우리는 항상 PID 컨트롤러를 사용할 것을 권장합니다. 이를 통해 온도가 설정값을 벗어나는 것을 방지할 수 있습니다.
탄소 배출 감소의 현실
적외선을 사용하면 탄소 배출量을 줄일 수 있습니다. “온도 상승 시간”도 없습니다. 램프가 켜져 있을 때만 전력을 사용하고, 끄면 바로 전력 공급이 중단됩니다.
하지만 문제는, 이 램프들이 많은 열을 방출한다는 것입니다. 주의하지 않으면, 그 열이 주변의 전자 장비에 영향을 줄 수 있습니다.
따라서 적절한 냉각 시스템이 필요합니다. 그렇지 않으면 센서를 다루는 로봇들이 예상보다 빨리 고장날 수 있습니다. 게다가, 냉각이 제대로 되지 않으면 HVAC 시스템이 과도한 부담을 겪게 되고, 그렇게 절약했던 에너지도 사라집니다.