왜 MEMS 웨이퍼를 건조할 때는 적외선 가열이 열공기를 이용한 건조 방식보다 더 효과적인가?
만약 여전히 MEMS 센서 웨이퍼를 건조할 때 열공기를 사용하고 있다면, 그건 시간 낭비일 뿐입니다. 이는 분명한 병목 현상입니다.
열공기 건조 방식은 대류에 의존합니다. 먼저 공기를 가열해야 하고, 그 다음에 그 공기가 웨이퍼를 가열해야 합니다. 이는 중간 단계가 필요한 방식이며, 속도도 느립니다.
반면 적외선 가열 방식은 전자기파를 이용하여 웨이퍼 표면을 직접 가열합니다. 중간 단계가 없으므로 속도가 훨씬 빠릅니다. 실제로 건조 시간이 몇 분에서 단 몇 초로 줄어듭니다. 대량 생산 환경에서는 이는 엄청난 이점입니다. 더 큰 클린룸을 만들 필요 없이도 매시간 더 많은 웨이퍼를 생산할 수 있습니다.
하지만 그냥 기존의 대류식 오븐에 적외선 램프를 넣어서는 안 됩니다. 그러한 속도를 얻으려면 높은 에너지 밀도가 필요합니다. 보통은 단파 적외선 램프를 사용하는데, 이는 웨이퍼 표면의 액체층을 빠르게 제거할 수 있기 때문입니다. 하지만 문제는 그 강한 에너지가 웨이퍼나 센서 배열을 손상시킬 수 있다는 점입니다. 따라서 적절한 보호 장치와 반사 장치가 필요합니다.
또한 제어 측면도 고려해야 합니다. 적외선 램프는 거의 즉시 목표 온도에 도달합니다. 만약 PID 컨트롤러가 반응이 느리다면, 온도가 과도하게 상승하여 MEMS 구조가 손상될 수 있습니다. 그러므로 그러한 속도에 맞춰 작동할 수 있는 제어 장치가 필요합니다.
보통은 에너지를 집중시키기 위해 정밀한 석영 반사 장치와 함께 사용하는 것이 좋습니다. 물론 적외선 가열 장치를 설치하는 것은 단순히 팬과 가열 요소를 설치하는 것보다 조금 더 복잡합니다. 하지만 생산 시간을 얼마나 절약할 수 있는지를 고려하면, 몇 달 안에 그 비용을 회수할 수 있습니다.