CNT 제조 과정에서 더 많은 열을 얻는 방법
실리콘 웨이퍼 위에 탄소 나노튜브를 성장시킬 때는 엄청난 양의 열 에너지가 필요합니다. 그리고 그 에너지는 반드시 중요한 부분에 집중되어야 합니다. 문제는 에너지가 쉽게 빠져나간다는 것입니다.
그래서 우리는 일반적인 반사체 대신 금 코팅을 사용하기로 했습니다. 이 방식을 사용하면 모든 와트당의 에너지가 소중해집니다.
왜 금일까요?
대부분의 사람들은 알루미늄을 사용합니다. 비용이 저렴하지만, 적외선을 매우 잘 흡수하기 때문에, 원하는 열 에너지를 활용할 수 없습니다.
반면 금은 적외선을 다시 웨이퍼 쪽으로 반사하는 데 훨씬 더 효과적입니다. 고순도 금 코팅을 사용하면, 1제곱센티미터당 더 많은 열을 전달할 수 있습니다. 이는 간단한 변화지만, 합성 온도를 더 빠르게 달성할 수 있다는 의미입니다. 게다가 기계의 구조를 가열하는 데 드는 에너지도 줄어듭니다.
“추운 부분”을 없애는 방법
진짜 문제는 단순히 열을 그곳에 전달하는 것이 아니라, 열이 고르게 분포하도록 하는 것입니다.
반사체의 곡률이 몇 밀리미터만 비뚤어져도 문제가 생깁니다. 그러면 웨이퍼 전체에 “추운 부분”이 생기고, CNT의 성장도 불균일해집니다.
이는 마치 열적 공동을 만드는 것과 같습니다. 금 코팅은 광자들을 가두어서 히터와 기판 사이를 오가게 하여, 전체가 매우 뜨거워지도록 합니다.
타협점과 주의점
문제는, 열을 너무 과도하게 집중시키면 문제가 생긴다는 것입니다.
이 방법은 웨이퍼에는 효과적이지만, 냉각 시스템에는 큰 부담을 줍니다. 만약 히터의 출력을 높이면서 냉각 시스템을 보강하지 않으면 문제가 생길 수 있습니다. 반사체가 변형되거나 램프 소켓이 손상될 수도 있습니다. 따라서 냉각 시스템이 웨이퍼에 도달하지 못하는 열을 처리할 수 있도록 해야 합니다.
우리는 이 장비들을 기존의 CVD 챔버에 바로 설치할 수 있도록 설계했습니다. 단, 정확한 위치에 설치해야 합니다. 초점이 웨이퍼의 정중앙에 맞지 않으면, 결국 공기만 가열되는 결과가 됩니다.