왜 우리는 바이오 센서 제작에 적외선을 사용하게 되었나요? 바이오 센서를 제작할 때 가장 중요한 것은 오븐에서의 경화 및 건조 과정입니다. 오랫동안 사람들은 크기가 큰 대류식 오븐을 사용해왔습니다. 하지만 작은 웨이퍼를 처리하기 위해 큰 공간을 가열하는 것은 시간과 에너지의 낭비입니다. 그래서 우리는 적외선 램프 시스템을 사용하게 되었습니다. 적외선은 공기를 가열하는 대신 에너지를 직접 기판으로 전달합니다. 이 방식은 더 효율적이고 빠릅니다. 속도의 중요성 우리는 보통 단파 적외선 램프를 사용합니다. 이 램프들은 매우 작은 공간 안에도 큰 에너지를 담아낼 수 있습니다. 고출력 석영 배열을 사용하면 열이 거의 즉시 발생합니다. 더 이상 저항식 히터가 서서히 온도가 오르기를 기다릴 필요가 없습니다. 이를 ‘급속 열처리’라고 합니다. 이 방식은 웨이퍼가 오랫동안 가열되지 않도록 해주어, 민감한 생물학적 물질들이 손상되는 것을 막아줍니다. 적절한 빛의 조절 클린룸에서는 오염이 가장 큰 문제입니다. 이상한 가스가 밖으로 새어나가는 것을 막기 위해, 우리는 램프에 고순도 석영 커버를 사용합니다. 하지만 이를 제대로 작동시키려면 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 사용하는 바이오 잉크나 포토레지스트에 따라 램프의 표면 코팅을 조절해야 합니다. 이를 통해 빛의 스펙트럼을 해당 물질이 흡수할 수 있는 형태로 조절할 수 있습니다. 만약 파장이 잘못되면 에너지는 표면에서 반사될 뿐입니다. 그러니 파장을 정확하게 맞추는 것이 중요합니다. 장단점 장점으로는 지구 환경에 좋다는 점입니다. 단위당 kWh가 줄어들기 때문에 탄소 배출량도 줄어듭니다. 또한, 장비가 차지하는 공간도 작아지고, HVAC 시스템도 과도하게 작동하지 않아도 됩니다. 하지만 모든 것이 완벽한 것은 아닙니다. 주의해야 할 점도 있습니다. 고밀도 램프는 과열된 부분을 만들 수 있습니다. 웨이퍼를 적절히 회전시키거나 거리를 정확하게 조절하지 않으면, 열 분포가 불균일해집니다. 또한, 속도를 높이기 위해 출력을 너무 높이면 센서의 가장자리가 손상될 수 있습니다. 따라서 PID 제어기가 필요합니다. 석영이 매우 빠르게 반응하기 때문에, 제어기도 그에 맞게 빠르게 작동해야 합니다.