실제로 중요한 곳에 더 많은 열을 공급하기 위해: 금 코팅된 적외선 램프
와이어 기반의 바이오 센서를 사용해본 사람이라면 잘 알고 있을 것입니다. 폴리머를 경화시키거나 화학 층들이 제대로 붙도록 하려면 완벽한 온도 조절이 필요합니다. 하지만 문제는 일반적인 적외선 램프들은 효율이 그다지 좋지 않다는 점입니다. 에너지의 상당 부분이 램프 외부로 빠져나가 버려서 에너지와 시간이 낭비됩니다.
우리는 더 나은 방법을 찾아냈습니다. 램프 내부에 반사율이 높은 금 코팅을 입힌 것입니다.
왜 금일까요?
대부분의 사람들은 알루미늄을 반사체로 사용하지만, 알루미늄은 의외로 많은 에너지를 흡수합니다. 반면 금은 적외선의 98%까지 다시 목표물 쪽으로 반사해줍니다.
이것은 간단한 변화이지만, 그 결과로 훨씬 더 많은 열이 웨이퍼 표면에 전달됩니다. 와트 수를 높이지 않아도 됩니다. 결국 에너지를 집중된 형태로 전달함으로써 제곱센티미터당 더 높은 열량을 얻을 수 있습니다.
하지만 단순히 열을 가하는 것만으로는 안 됩니다. 그러한 강한 열원을 사용하면 전극에 부담이 생깁니다. 열 팽창을 제대로 관리하지 않으면 고출력 램프가 손상될 수 있습니다. 또한 전력 공급과 램프의 전압도 정확하게 조절되어야 합니다. 그렇지 않으면 깜빡임이 발생하거나 필라멘트가 너무 빨리 손상될 수 있습니다.
금 코팅의 장점은, 낮은 전력 설정으로도 목표 온도에 도달할 수 있다는 점입니다. 이로 인해 쿼츠 커버에 가해지는 부담이 줄어들어 장비의 수명이 길어집니다.
실제 사용 시의 이점
가장 좋은 점은, 이 램프들을 기존의 컨트롤러에 그대로 연결해서 사용할 수 있다는 것입니다.
단, 주의해야 할 점은 에너지가 훨씬 더 집중된다는 것입니다. 따라서 웨이퍼가 매우 빠르게 가열됩니다. 만약 가열 속도가 너무 빠르면 기판이 변형될 수 있습니다. 따라서 PID 컨트롤러를 조정하여 가열 속도를 적절히 조절해야 합니다.
물론 금은 저렴한 재료가 아닙니다. 정제된 알루미늄보다 비쌉니다. 하지만 에너지 절약과 더욱 정밀한 제어가 가능하다는 점을 고려하면 충분히 그 가치가 있습니다. 대량 생산을 하는 바이오 센서 제조업체들에게는 이러한 효과가 투자 가치가 있습니다.