CNT製造におけるより多くの熱を得る方法
もしシリコンウエハ上でカーボンナノチューブを育成しているなら、その苦労はご存知でしょう。大量の熱エネルギーが必要であり、かつ、その熱が重要な場所にだけ集中される必要があります。問題は、エネルギーが簡単に逃げてしまうことです。
だからこそ、私たちは通常の反射材を使うのをやめ、金コーティングを採用しました。この方式では、1ワットたりとも大切です。
なぜ金なのか？
一般的にはアルミニウムが使われます。安価ですが、赤外線を吸収しやすく、本来利用したい熱を多く吸収してしまいます。一方、金は異なります。赤外線をウエハの方に戻すのに非常に優れています。高純度の金コーティングを使用することで、1平方センチメートルあたりにより多くの熱を与えることができます。これは単純な変更ですが、それによって合成温度に到達するのが早くなります。また、装置の内壁を加熱するためのエネルギーが節約されるので、電気代も削減できます。
「寒い場所」への対策
本当の問題は、熱を適切な場所に送るだけではありません。熱が均一に分布しているかどうかも重要です。もし反射材の曲率が数ミリでもずれていると、ウエハ全体に「寒い場所」ができてしまい、CNTの成長が不均一になります。
これは、熱的な空洞を作るようなものです。金層が光子を閉じ込め、ヒーターと基板の間を行き来させることで、全体が高温になります。
トレードオフと注意点
しかし、熱をこれほど強く集中させると、問題も生じます。ウエハには良い効果がありますが、冷却システムには大きな負担がかかります。もし出力を上げても冷却装置を強化しなければ、問題が起こります。反射材が変形したり、ランプが破損したりする可能性があります。冷却システムが、ウエハに届かない熱に対処できるかどうかを確認する必要があります。
これらは、既存のCVDチャンバーに簡単に取り付けられます。ただし、正確に位置合わせする必要があります。焦点がウエハの中心に合っていなければ、空気だけが加熱されてしまいます。