ウエハーを清潔に保つために：CNTヒーターの安全性の現実
もし炭素ナノチューブの製造に携わっているなら、ご存知でしょう。高強度の赤外線ランプを使って化学気相堆積を行い、すべてが順調に進んでいく。しかし、大量生産の状況下でこれらのランプに過度な負荷をかけると、問題が発生する可能性があります。
最悪の事態としては、ランプが破損することです。そうなると、石英の破片やハロゲンガスがウエハーに降り注ぎます。それは瞬時の大惨事です。一度破損すれば、作成したウエハーは全て廃棄処分になってしまいます。
なぜランプが破損するのでしょうか？
通常、熱応力が原因です。石英の外殻が不均等に膨張したり、材料に微細な欠陥があったりすると、内部の圧力が急激に上昇します。
このような状況を防ぐために、私たちは高純度の合成石英を使用します。この素材は熱膨張率が低く、つまり、厳しい温度変化にも耐えられるのです。
安全対策の追加
しかし、単にガラスに頼るだけではありません。それは危険すぎます。
私たちは、ヒーターとウエハーの間に物理的な障壁を設けます。通常は高透過性の石英製のカバーや専用のシールドを使います。これはある意味、保険のようなものです。もしランプが爆発しても、シールドが破片をウエハーに触れる前に防ぎます。
また、電気接続部にも注意を払います。接続部が正しく固定されていないと、アーク現象が発生し、石英のシールを劣化させます。精密に加工された接点を使用することで、熱がフィラメントに留まり、管の端には届かないようにします。
妥協点
ただし、シールドを追加すると、赤外線の熱量が少し減少します。それほど多くはありませんが、確かに影響はあります。
それを補うために、ワット数を上げたり、ランプをウエハーにもう少し近づけたりする必要があります。冷却システムも十分に強力でなければならず、余分な熱に対処できるようにしなければなりません。
ウエハーが安全であるという安心感のためには、これほどのコストは安いものです。