なぜバイオセンサーに赤外線加熱を採用したのか
バイオセンサーを作る際、熱というのは扱いが難しい要素です。ポリマーを硬化させたり、化学的な層を活性化させるためには熱が必要ですが、過剰に加熱すると基板が破壊されてしまいます。つまり、微妙なバランスが求められるのです。
長い間、多くの人々は大きな対流式オーブンを使っていました。しかし正直なところ、わずかなウェハーを温めるために部屋全体を加熱するのは無駄です。そこで私たちは短波長の赤外線ランプを使用するようにしました。部屋全体を加熱する代わりに、必要な場所だけを正確に加熱するのです。
速度と精度
最も大きな利点は、速度です。
私たちは0.76～1.5μmの波長を持つランプを使用しています。そのおかげで、熱がほぼ瞬時に材料の中に浸透します。数分間待ってから温度が上がるのではなく、数秒で済みます。
また、ウェハー全体の温度もずっと均一になります。応答時間が非常に速いため、PIDコントローラーを使えば±1℃以内に温度を安定させることができます。センサーの感度が不安定な問題に悩んだことがある人なら、そのわずかな差がどれほど重要か理解できるでしょう。
工場の省エネ化
また、「環境面」の利点もあります。
ほとんどのオーブンは、何時間も高温状態を維持しなければならないため、エネルギーを多く消費します。一方、赤外線システムは「即時に加熱可能」です。スイッチを入れればすぐに高温になり、予備加熱や無駄な電力の消費もありません。
さらに、HVACシステムの負担も軽減されます。大量の廃熱がクリーンルーム内に漏れ出さないため、冷却システムの負担が大幅に減ります。
デメリット（完璧なものはない）
もちろん、全てが良いわけではありません。高強度の赤外線ランプは、端の部分が非常に高温になります。冷却装置を適切に設計しなければ、フィラメントが焼損したり、ホルダーが変形したりする可能性があります。
通常は、石英製のケースや特殊なコーティングを使って、熱を目的の場所に戻すようにしています。ただし、洗浄剤には注意が必要です。強力すぎる洗浄剤を使うと、コーティングが傷ついてしまいます。
しかし、そのメリットは十分に大きいです。エネルギー節約だけでなく、スペースも節約できます。巨大で重たいオーブンの代わりに、小さくてコンパクトな赤外線モジュールを使用できるのです。そうすれば、工場内に他の機器を置くスペースが増えます。