なぜCNT製造において強制送風の代わりに赤外線を使用するのか
カーボンナノチューブを生成する際、最も重要なのは熱の扱い方です。触媒の活性化がうまくいかなければ、全てが台無しになってしまいます。
多くの工場では依然として熱風循環方式を利用しています。正直、これはボトルネックです。強制送風方式は対流に依存しており、空気が温まるのを待ち、その空気が基板をゆっくりと温めるのを待つ必要があります。安定するまでに時間がかかります。
一方、赤外線加熱方式は全く異なります。放射エネルギーを利用して、直接材料に熱を与えます。
待機時間の削減
熱風方式では、ウェーハが動き出す前に、チャンバー内の空気全体を暖める必要があります。これは作業の効率を低下させます。しかし、赤外線ランプはそうではありません。光子を放出し、それが材料に直接当たって瞬時に吸収されます。つまり、中間工程を省略できるのです。半導体の加工においては、作業時間が数分から数秒に短縮されました。
これは大きな利点です。より速いサイクル速度により、より多くのウェーハを処理できます。
より小さなスペースでより強力な加熱
CNTの成長に必要な熱を得るために、高出力の赤外線発振器を使用します。これらは普通の家庭用ヒーターとは異なり、狭い範囲に大量の熱を集中させることができます。そのため、空気を温めるために巨大で重い断熱オーブンは不要です。設備のスペースも節約できます。
さらに、これらの装置はゾーンごとに制御できます。これが最も良い点です。もしチューブのある部分が少し冷たくなっている場合でも、システム全体の温度を上げる必要はありません。その特定のランプの出力を調整すればよいのです。非常に精度が高いです。
注意点
ただし、赤外線も万能な解決策ではありません。表面にすぐに熱が届くため、その熱がどれだけ深くまで届くかを注意深く見守る必要があります。基板が厚すぎたり、材料が光を反射したりすると、表面は高温になっていても内部は依然として冷たい状態になります。
赤外線の強度と材料の放射率のバランスを見つける必要があります。そうでないと、表面は焼けてしまい、内部は依然として冷たい状態になってしまいます。