การทำให้ wafer ของเซ็นเซอร์ MEMS แห้งด้วยรังสีอินฟราเรด
เมื่อต้องการทำให้ wafer ของเซ็นเซอร์ MEMS แห้ง จำเป็นต้องหาจุดสมดุลที่เหมาะสม คือต้องกำจัดความชื้นออกไป แต่ก็ไม่ควรมีสิ่งสกปรกหลงเหลืออยู่ และแน่นอนว่าต้องไม่ทำให้อุปกรณ์เสียหายด้วย
นั่นคือเหตุผลที่เราเลือกใช้รังสีอินฟราเรดในการทำให้ wafer แห้ง แทนที่จะใช้สารเคมีหรือการใช้ความร้อนในการทำให้วัสดุแห้ง รังสีอินฟราเรดจะไปกระทบโมเลกุลของน้ำโดยตรง ซึ่งเป็นวิธีที่สะอาดกว่า และยังสอดคล้องกับแนวโน้มการใช้เทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและปราศจากสารตะกั่วอีกด้วย
วิธีการทำงาน
ลองนึกถึงเตาอบแบบธรรมดาดูสิ คุณต้องทำความร้อนให้กับทั้งห้องเตาอบ ซึ่งต้องใช้เวลานานมาก แต่สำหรับรังสีอินฟราเรด เราสามารถกำหนดจุดที่จะทำความร้อนได้โดยตรงที่พื้นผิวของ wafer เราใช้รังสีคลื่นสั้นหรือคลื่นกลาง เพื่อให้พลังงานสามารถทะลุผ่านชั้นฟิล์มบางๆ ของ MEMS ได้ และทำให้ของเหลวระเหยได้อย่างรวดเร็ว สิ่งที่ดีที่สุดคือไม่ต้องรอให้เตาอบอุ่นก่อน แค่เปิดเครื่องก็พร้อมใช้งานได้เลย
ด้านวิศวกรรม
โดยปกติแล้วเราจะใช้องค์ประกอบประเภทควอตซ์-ฮาโลเจน ควอตซ์มีข้อดีตรงที่ไม่เสียหายเมื่ออยู่ภายใต้ความร้อนสูง และระบบฮาโลเจนก็ช่วยให้หลอดไฟไม่ไหม้เร็วเกินไป แต่ก็ต้องระวังด้วย หากใช้พลังงานมากเกินไปในบริเวณเล็กๆ ก็อาจทำให้ wafer เสียรูปหรือเซ็นเซอร์เสียหายได้ ดังนั้นเราจึงปรับแต่งตัวควบคุม PID ให้ตอบสนองได้ในเวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที เพื่อให้อุณหภูมิของพื้นผิวอยู่ในระดับที่เหมาะสม
ทำไมต้องใช้รังสีอินฟราเรดด้วยล่ะ?
หากใช้ลมร้อน ก็เหมือนกับการพ่นสิ่งสกปรกเข้าไปในช่องว่างของ MEMS ซึ่งเป็นเรื่องที่น่ารำคาญ แต่รังสีอินฟราเรดไม่ต้องสัมผัสกับวัสดุเลย ไม่มีลม ไม่มีฝุ่นละออง มีเพียงความร้อนที่สะอาดเท่านั้น
แต่ก็มีข้อจำกัดอยู่อย่างหนึ่ง นั่นคือต้องมีแสงส่องถึงวัสดุด้วย รังสีอินฟราเรดจะทำความร้อนได้เฉพาะบริเวณที่มีแสงส่องถึงเท่านั้น หาก wafer มีรูปร่างแปลกๆ ก็อาจมีจุดที่ไม่ได้รับความร้อนได้
เพื่อแก้ปัญหานี้ เราจึงใช้หลอดไฟหลายดวงและฝาครอบที่สามารถสะท้อนแสงได้ ซึ่งจะช่วยให้ความร้อนส่งถึงทุกมิลลิเมตรของ wafer ทำให้ไม่มีพลังงานสูญเปล่า และช่วยให้กระบวนการทำให้ wafer แห้งเร็วขึ้นเป็นเพียงไม่กี่วินาทีเท่านั้น