적외선 가열을 활용해 바이오 센서 제작 과정을 보다 친환경적으로 만들기
바이오 센서를 제작하는 것은 매우 까다로운 과정입니다. 모든 부품들이 완전히 건조하고 적절히 경화된 상태여야 하며, 이를 위해서는 대형 대류 오븐이 필요합니다. 하지만 솔직히 말해, 그런 오븐들은 에너지를 엄청나게 소모합니다.
우리는 그런 오븐들 대신 적외선 램프 시스템을 사용하기 시작했습니다. 몇 개의 웨이퍼를 따뜻하게 하는 데에 큰 공간을 가득 채운 공기를 가열할 필요가 없습니다. 적외선은 물질 자체를 직접 가열합니다. 마치 집 전체를 난방기로 따뜻하게 하는 대신, 손만 따뜻하게 하는 것과 같습니다.
에너지 절약 효과
전통적인 난방 방식은 에너지를 낭비합니다. 뜨거운 공기를 이동시키기 위해 엄청난 양의 에너지가 필요합니다. 반면 적외선은 전자기파를 이용해 즉시 열을 전달합니다. 실험실에서는 시스템이 작동할 때까지 오랫동안 기다릴 필요가 없습니다. 게다가 기계가 멈춰 있을 때도 에너지가 낭비되지 않습니다. 사용하는 물질에 맞게 램프를 조절하면, 웨이퍼당 소비되는 에너지가 크게 줄어듭니다.
정확한 제어
그냥 열을 가해보는 식으로는 안 됩니다. 반도체 제조에는 오차가 전혀 허용되지 않습니다. 정확한 제어를 위해 램프와 함께 빠르게 반응하는 온도계와 PID 컨트롤러를 사용합니다. 이를 통해 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있습니다. 다만, 고속으로 작동할 경우, 배기 시스템이 제대로 작동하는지 확인해야 합니다. 만약 한 곳에 열이 너무 많이 축적되면, 기판이 변형될 수 있으며, 이는 아무도 원하지 않는 문제입니다.
쓸데없는 에너지 소비 줄이기
탄소 중립을 실현하려면, 전원에 연결되어 있기만 해도 에너지를 소비하는 기계들을 없애야 합니다. 적외선의 장점은 즉각적으로 작동한다는 것입니다. 켜고 끄기만 하면 됩니다. 하루 8시간 동안 큰 오븐을 계속 가동할 필요가 없습니다. 이렇게 하면 전체 설비의 운영 비용이 줄어듭니다.
물론 단점도 있습니다. 초기 설정 비용이 조금 더 듭니다. 또한, 차가운 부분이 없도록 트레이를 정확하게 배열해야 합니다. 하지만 일단 설정이 완료되면, 첫 해 안에 에너지 절약 효과로 인해 하드웨어 비용을 회수할 수 있습니다. 이는 생산 속도를 늦추지 않으면서도 “친환경 공장”이라는 인증을 받을 수 있는 좋은 방법입니다.