적외선을 이용한 MEMS 웨이퍼 건조 방법
MEMS 센서 웨이퍼를 건조할 때는 균형을 잘 맞춰야 합니다. 수분은 반드시 제거해야 하지만, 어떠한 잔류물도 남겨서는 안 되며, 반드시 하드웨어에 손상이 가지 않도록 해야 합니다.
그래서 우리는 적외선을 활용합니다. 화학물질을 사용하거나 공기를 가열하는 대신, 적외선이 직접 물 분자를 타격합니다. 이 방식은 훨씬 깨끗한 방법이며, 친환경적이고 유해물질이 없는 제조 공정에도 부합합니다.
실제 작동 원리
일반적인 대류 오븐의 경우, 오븐 전체를 가열해야 하므로 시간이 오래 걸립니다. 하지만 적외선을 사용하면 웨이퍼 표면만을 직접 가열할 수 있습니다. 단파나 중파 스펙트럼을 사용함으로써 에너지가 얇은 MEMS 필름을 관통하여 액체를 순식간에 증발시킬 수 있습니다. 가장 좋은 점은 오븐이 예열되기까지 한 시간을 기다릴 필요가 없다는 것입니다. 그냥 켜기만 하면 됩니다.
공학적 측면
보통 석영-할로겐 element를 사용합니다. 석영은 고온 충격에도 견딜 수 있으며, 할로겐 circuit 덕분에 램프가 너무 빨리 손상되는 것을 방지할 수 있습니다. 하지만 주의해야 합니다. 너무 많은 에너지를 작은 면적에 집중시키면 웨이퍼가 변형되거나 센서 막이 손상될 수 있습니다. 그래서 우리는 PID 컨트롤러를 조절하여 밀리초 단위로 반응할 수 있도록 합니다. 웨이퍼 표면의 온도를 정확하게 유지해야 합니다.
왜 적외선을 사용하는가?
열공기를 사용하면 오염물질이 MEMS 구조 내부로 들어갈 수 있습니다. 이는 문제가 됩니다. 적외선은 비접촉 방식이므로 공기 흐름도 없고, 입자도 날아다니지 않습니다. 그저 깨끗하고 건조한 열만이 작용합니다.
단, 한 가지 단점이 있습니다. 적외선은 “볼 수 있는” 부분만을 가열할 수 있습니다. 웨이퍼 홀더의 모양이 이상하다면, 특정 부분이 차가울 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 우리는 램프와 반사체를 사용합니다. 이를 통해 웨이퍼의 모든 부분에 열이 골고루 전달됩니다. 그 결과 에너지 낭비가 줄어들고, 건조 시간도 몇 초로 줄어듭니다.