왜 CNT 제조에 적외선 가열 방식을 사용하게 되었는가?
탄소나노튜브를 제작할 때는 열이 매우 중요합니다. 특히, 화학기상증착(CVD) 과정이 제대로 이루어지려면 정확한 온도 분포가 필요합니다.
오랫동안 사람들은 저항식 난방 장치를 사용해왔습니다. 하지만 문제는, 이러한 장치들이 공간 내의 모든 것을 뜨겁게 만든다는 점입니다. 챔버, 공기, 벽 등 모든 것이 뜨거워집니다. 이는 낭비입니다.
그래서 우리는 적외선 가열 방식을 사용하기 시작했습니다. 왜냐하면 적외선은 공기에 영향을 주지 않고 에너지를 직접 기판으로 전달하기 때문입니다. 이 방식은 더 효율적이고 빠릅니다.
중요한 부위에만 열을 가하는 방법
클린룸에서는 전체 장비가 뜨거워지는 것을 원하지 않습니다. 단지 작업물만이 최고 온도에 도달한 상태를 유지하면 됩니다.
적외선 램프는 매우 높은 열 밀도를 제공합니다. 파장을 조절함으로써 에너지가 실제로 흡수되는 기판의 특정 부분에만 열을 가할 수 있습니다.
따라서 챔버가 따뜻해지기를 기다릴 필요가 없습니다. 불필요한 시간을 줄이고 실제 작업에 더 많은 시간을 할애할 수 있습니다. 게다가, 오랜 시간 동안 가열하거나 냉각시킬 필요가 없으므로 웨이퍼당 발생하는 전력 비용도 줄어듭니다.
구체적인 구성 요소들
우리는 텅스텐 필라멘트와 고순도 석영 용기를 사용하여 이러한 시스템을 구축합니다. CNT 제조에는 보통 단파 적외선을 사용합니다. 이 방식은 촉매층 깊숙이까지 열을 전달할 수 있어서 효과적입니다.
또한, 정밀한 PID 컨트롤러를 사용하여 온도가 과도하게 상승하지 않도록 합니다. 속도를 높이기 위해 전력을 높이고 싶은 유혹이 있을 수 있지만, 주의해야 합니다. 너무 높은 전력을 사용하면 필라멘트가 손상되거나 석영이 열应力로 인해 깨질 수 있습니다.
따라서 전력 밀도와 진공 챔버의 냉각 능력을 잘 조절해야 합니다.
더 적은 에너지 소비
모두가 “친환경 공장”에 대해 이야기하지만, 우리에게는 그저 말로만 하는 개념이 아닙니다. 실제로 공정에서 발생하는 에너지 소비를 줄이는 것이 중요합니다.
대류 방식 대신 적외선을 사용하면, 공장의 HVAC 및 냉각 시스템이 그다지 큰 부담을 느끼지 않습니다. 이는 반도체 제조 과정에서 발생하는 탄소 배출량을 줄이는 간단한 방법입니다.
웨이퍼를 더 빠르게 처리할 수 있으며, 전력 비용도 절약됩니다. 한 가지 팁: 램프가 처음 켜질 때 발생하는 급격한 전력 증가를 견딜 수 있는 전원 공급 장치를 사용해야 합니다.