なぜ私たちがCNTの加熱に赤外線を利用するようにしたのか
半導体製造に携わったことがある人なら、熱風を使った加熱方式の問題点を知っているはずです。機械を起動してから、しばらく待つ必要があります。実際には、基板を適切な温度にするために部屋全体を温めているわけです。これは時間がかかり、非効率的で、正直、時間の無駄です。
だからこそ、私たちは赤外線加熱に切り替えました。空気を使って熱を伝える代わりに、赤外線はエネルギーを直接対象物に送り込みます。まるで、オーブンで部屋全体を温めるのではなく、太陽光の下に立つのと同じです。
待つ必要はもうありません
熱風を使った場合、最大の問題は遅延です。設定した温度に達するまでに数分、時には数時間もかかります。一方、赤外線を使えば、数秒で目的の温度に到達します。
カーボンナノチューブを生成する際には、タイミングが重要です。高品質なナノチューブを得るためには、非常に狭い温度範囲内で操作する必要があります。この「ウォームアップ」の段階を省くことで、無駄な時間を節約できます。機械自体を温めるのではなく、実際に加工される部位を直接温めるのです。これにより、作業効率が大幅に向上します。
実際の設定方法
基板の厚さに応じて、短波または中波の赤外線発振器を使用します。これらのランプは小さいですが、強力な熱を発します。
最良な点は、ゾーン制御が可能なことです。ファンでは届かないようなウェハー上の冷たい部分を解決するのに最適です。必要な場所に直接熱を当てるだけです。材料がそのエネルギーを吸収し、振動を始めることで、ナノチューブがより迅速に形成されます。
注意点
しかし、赤外線加熱にも問題点があります。
これらのランプは非常に高温になります。もし筐体がその高温に耐えられなければ、筐体が歪んだり、センサーが壊れたりする可能性があります。そのため、他の部品が溶けないように、適切な冷却装置を追加する必要があります。
また、既存の設定のままでは使えません。熱が急速に伝わるため、従来のPID制御では温度が目標値を大幅に超えてしまいます。安定した温度を維持するためには、より高速なコントローラーが必要です。そうしないと、毎回目標値を超えてしまいます。