JP2001279441A - グラファイト・ナノ・ファイバー成膜方法及び装置 - Google Patents
グラファイト・ナノ・ファイバー成膜方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】比較的大きな基板において均一にグラファイト
・ナノ・フアイバーを成膜できる方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】本発明によるグラファイト・ナノ・ファイ
バーの成膜方法は、予め所定のレベルまで排気した真空
チャンバー内に配置した基板ホルダー上の試料基板を赤
外線ランプで加熱し、原料ガス及び水素ガスの混合ガス
を約１気圧に調整して真空チャンバー内へ導入し、原料
ガスが赤外線ランプで加熱されることなく試料基板に到
達するように構成される。また、本発明のグラファイト
・ナノ・フアイバー成膜装置は、基板ホルダーに対向し
た真空チャンバーの壁に赤外線透過窓部を設け、この赤
外線透過窓部の外側に、基板加熱用の赤外線ヒーターを
設け、真空チャンバー内をほぼ大気圧にして赤外線ヒー
ターにより基板を加熱した状態でグラファイト・ナノ・
ファイバーを基板上に成膜するように構成したことを特
徴としている。
・ナノ・フアイバーを成膜できる方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】本発明によるグラファイト・ナノ・ファイ
バーの成膜方法は、予め所定のレベルまで排気した真空
チャンバー内に配置した基板ホルダー上の試料基板を赤
外線ランプで加熱し、原料ガス及び水素ガスの混合ガス
を約１気圧に調整して真空チャンバー内へ導入し、原料
ガスが赤外線ランプで加熱されることなく試料基板に到
達するように構成される。また、本発明のグラファイト
・ナノ・フアイバー成膜装置は、基板ホルダーに対向し
た真空チャンバーの壁に赤外線透過窓部を設け、この赤
外線透過窓部の外側に、基板加熱用の赤外線ヒーターを
設け、真空チャンバー内をほぼ大気圧にして赤外線ヒー
ターにより基板を加熱した状態でグラファイト・ナノ・
ファイバーを基板上に成膜するように構成したことを特
徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料から成り
得る基板上にグラファイト・ナノ・ファイバーを形成す
る方法及び装置に関するものであり、この方法及び装置
は平面ディスプレー (電界放出型ディスプレー) やＣＲ
Ｔの電子管球の代りに使用される電子発光素予を製作す
るのに利用され得る。
得る基板上にグラファイト・ナノ・ファイバーを形成す
る方法及び装置に関するものであり、この方法及び装置
は平面ディスプレー (電界放出型ディスプレー) やＣＲ
Ｔの電子管球の代りに使用される電子発光素予を製作す
るのに利用され得る。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来技術の装置としては添付図
面の図２に示すようなカーボンナノチューブ成膜装置が
知られている。図２に示す成膜装置は、直径約３００ｍ
ｍの成膜室を構成しているステンレス製の真空チャンバ
ー１を有し、この真空チャンバー１内に試料ホルダー２
が配置され、試料ホルダー２上に導電性の材質で製作さ
れた例えばφ２００ｍｍの大きさの試料基板３が装着さ
れる。また真空チャンバー１内において、試料ホルダー
２に対向した位置には上部加熱ヒーター４が配置され、
このヒーター４は格子（メッシュ）状の形状をなし、試
料ホルダー２上方に空間を隔てて取り付けられている。
真空チャンバー１は仕切バルブ５を介して油回転ポンプ
６に接続されている。また真空チャンバー１にはダイヤ
フラム真空計７が取り付けられている。
面の図２に示すようなカーボンナノチューブ成膜装置が
知られている。図２に示す成膜装置は、直径約３００ｍ
ｍの成膜室を構成しているステンレス製の真空チャンバ
ー１を有し、この真空チャンバー１内に試料ホルダー２
が配置され、試料ホルダー２上に導電性の材質で製作さ
れた例えばφ２００ｍｍの大きさの試料基板３が装着さ
れる。また真空チャンバー１内において、試料ホルダー
２に対向した位置には上部加熱ヒーター４が配置され、
このヒーター４は格子（メッシュ）状の形状をなし、試
料ホルダー２上方に空間を隔てて取り付けられている。
真空チャンバー１は仕切バルブ５を介して油回転ポンプ
６に接続されている。また真空チャンバー１にはダイヤ
フラム真空計７が取り付けられている。
【０００３】さらに、真空チャンバー１にはガス供給系
８が接続されている。このガス供給系８は、仕切バルブ
９ａ、ガス流量調節器９ｂ、圧力調整器９ｃ及びメタン
ガスボンベ９ｄを直列に接続した原料ガス供給系と、仕
切バルブ１０ａ、ガス流量調節器１０ｂ、圧力調整器１
０ｃ及び水素ガスボンべ１０ｄを直列に接続した水素ガ
ス供給系とを並列に備え、仕切バルブ９ａ、１０ａと真
空チャンバー１との間で合流している。
８が接続されている。このガス供給系８は、仕切バルブ
９ａ、ガス流量調節器９ｂ、圧力調整器９ｃ及びメタン
ガスボンベ９ｄを直列に接続した原料ガス供給系と、仕
切バルブ１０ａ、ガス流量調節器１０ｂ、圧力調整器１
０ｃ及び水素ガスボンべ１０ｄを直列に接続した水素ガ
ス供給系とを並列に備え、仕切バルブ９ａ、１０ａと真
空チャンバー１との間で合流している。
【０００４】このような構成の装置の動作において、油
回転ポンプ６を作動し、仕切パルブ５を開放状態にして
成膜室を真空排気する。ピラニー真空計７で成膜室内の
圧力を測定し、成膜室の圧力が〜10-2Torr程度になった
ところで、原料（メタン）ガスボンベ９ｄとガスボンベ
１０ｄの元栓を開いて、圧力調整器９ｃ、１０ｃにより
約１気圧（絶対圧力）に調整し、仕切バルブ９ａ、１０
ａを開き、ガス流量調節器９ｂ、１０ｂによりメタンガ
ス約２０ｓｃｃｍ、水素約２００ｓｃｃｍ程度ガスを成
膜室へ流す。この状態において、仕切バルブ５のノブを
調節して開放の度合いを変化させることによって成膜室
がほぼ大気圧 （７６０Ｔｏｒｒ) となるように設定す
る。さらに加熱ヒーター４を付勢してメタンガスと水素
の混合ガスが加熱ヒーター３のメッシュ上に流れ込ませ
ることにより水素及びメタンが加熱されながら基板ホル
ダー２上の試料基板３上に達する。この時にメタンが解
離し、試料基板３上にカーボン膜が成膜される。
回転ポンプ６を作動し、仕切パルブ５を開放状態にして
成膜室を真空排気する。ピラニー真空計７で成膜室内の
圧力を測定し、成膜室の圧力が〜10-2Torr程度になった
ところで、原料（メタン）ガスボンベ９ｄとガスボンベ
１０ｄの元栓を開いて、圧力調整器９ｃ、１０ｃにより
約１気圧（絶対圧力）に調整し、仕切バルブ９ａ、１０
ａを開き、ガス流量調節器９ｂ、１０ｂによりメタンガ
ス約２０ｓｃｃｍ、水素約２００ｓｃｃｍ程度ガスを成
膜室へ流す。この状態において、仕切バルブ５のノブを
調節して開放の度合いを変化させることによって成膜室
がほぼ大気圧 （７６０Ｔｏｒｒ) となるように設定す
る。さらに加熱ヒーター４を付勢してメタンガスと水素
の混合ガスが加熱ヒーター３のメッシュ上に流れ込ませ
ることにより水素及びメタンが加熱されながら基板ホル
ダー２上の試料基板３上に達する。この時にメタンが解
離し、試料基板３上にカーボン膜が成膜される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のカー
ボン成膜装置では、基板上にカーボンナノチューブは成
膜できるが、グラファイト・ナノ・ファイバーは成膜で
きない。カーボンの六角形状の結晶が蜂の巣に成長した
膜が丸く閉じて形成され従って内部が空洞になっている
カーボンナノチューブと違って、グラファイト・ナノ・
ファイバーは六角形状の結晶の膜が小さな断片に切れて
積層した中実であり、主として常圧での基板の加熱の問
題で基板が小さい場合にはファイバー成膜ができても、
例えば２００ｍｍ×２００ｍｍのような大きな基板では
困難である。
ボン成膜装置では、基板上にカーボンナノチューブは成
膜できるが、グラファイト・ナノ・ファイバーは成膜で
きない。カーボンの六角形状の結晶が蜂の巣に成長した
膜が丸く閉じて形成され従って内部が空洞になっている
カーボンナノチューブと違って、グラファイト・ナノ・
ファイバーは六角形状の結晶の膜が小さな断片に切れて
積層した中実であり、主として常圧での基板の加熱の問
題で基板が小さい場合にはファイバー成膜ができても、
例えば２００ｍｍ×２００ｍｍのような大きな基板では
困難である。
【０００６】そこで、本発明は、比較的大きな基板にお
いて均一にグラファイト・ナノ・フアイバーを成膜でき
る方法及び装置を提供することを目的としている。
いて均一にグラファイト・ナノ・フアイバーを成膜でき
る方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の発明によるグラファイト・ナノ・
ファイバー成膜方法は、 予め所定のレベルまで排気し
た真空チャンバー内に配置した基板ホルダー上の試料基
板を赤外線ランプで加熱し、原料ガス及び水素ガスの混
合ガスの流量を調整して真空チャンバー内へ導入し、原
料ガスが赤外線ランプで加熱されることなく試料基板に
到達するようにし、真空チャンバー内の圧力を約１気圧
に維持して試料基板上に均一にグラファイト・ナノ・フ
ァイバーを成膜することから成る。
めに、本発明の第１の発明によるグラファイト・ナノ・
ファイバー成膜方法は、 予め所定のレベルまで排気し
た真空チャンバー内に配置した基板ホルダー上の試料基
板を赤外線ランプで加熱し、原料ガス及び水素ガスの混
合ガスの流量を調整して真空チャンバー内へ導入し、原
料ガスが赤外線ランプで加熱されることなく試料基板に
到達するようにし、真空チャンバー内の圧力を約１気圧
に維持して試料基板上に均一にグラファイト・ナノ・フ
ァイバーを成膜することから成る。
【０００８】本発明の方法においては、赤外線ランプに
よる加熱に加えて、基板ホルダーに組込んだヒーターで
基板を加熱する段階を含み得る。そして試料基板は好ま
しくは６００℃〜６５０℃に加熱され得る。また、好ま
しくは、原料ガスとして一酸化炭素が用いられ得る。本
発明の方法においては、Ｎ1、Ｆｅ、Ｃ０又はこれらの
金属の少なくとも２種類からなる金属から成る試料基板
が用いられ得る。
よる加熱に加えて、基板ホルダーに組込んだヒーターで
基板を加熱する段階を含み得る。そして試料基板は好ま
しくは６００℃〜６５０℃に加熱され得る。また、好ま
しくは、原料ガスとして一酸化炭素が用いられ得る。本
発明の方法においては、Ｎ1、Ｆｅ、Ｃ０又はこれらの
金属の少なくとも２種類からなる金属から成る試料基板
が用いられ得る。
【０００９】本発明の第２の発明によれば、真空チャン
バー内に水素ガスと共に原料ガスを導入し、基板ホルダ
ーに装着した基板上にグラファイト・ナノ・ファイバー
の薄膜を形成する装置において、基板ホルダーに対向し
た真空チャンバーの壁に赤外線透過窓部を設け、この赤
外線透過窓部の外側に、基板加熱用の赤外線ヒーターを
設け、真空チャンバー内をほぼ大気圧にして赤外線ヒー
ターにより基板を加熱した状態でグラファイト・ナノ・
ファイバーを基板上に成膜するように構成したことを特
徴としている。
バー内に水素ガスと共に原料ガスを導入し、基板ホルダ
ーに装着した基板上にグラファイト・ナノ・ファイバー
の薄膜を形成する装置において、基板ホルダーに対向し
た真空チャンバーの壁に赤外線透過窓部を設け、この赤
外線透過窓部の外側に、基板加熱用の赤外線ヒーターを
設け、真空チャンバー内をほぼ大気圧にして赤外線ヒー
ターにより基板を加熱した状態でグラファイト・ナノ・
ファイバーを基板上に成膜するように構成したことを特
徴としている。
【００１０】本発明による装置においては、真空チャン
バーの外側に真空チャンバーを冷却する冷却手段が設け
られ、真空チャンバーの内壁は絶縁体で被覆され得る。
好ましくは、基板ホルダーに対向した真空チャンバーの
壁に設けた赤外線透過窓部は、耐熱ガラスで構成され得
る。また基板は、Ｎ1、Ｆｅ、Ｃ０又はこれらの金属の
少なくとも２種類からなる金属で構成され得る。更に好
ましくは、基板を保持する基板ホルダーには抵抗加熱式
ヒーターが設けられ得る。
バーの外側に真空チャンバーを冷却する冷却手段が設け
られ、真空チャンバーの内壁は絶縁体で被覆され得る。
好ましくは、基板ホルダーに対向した真空チャンバーの
壁に設けた赤外線透過窓部は、耐熱ガラスで構成され得
る。また基板は、Ｎ1、Ｆｅ、Ｃ０又はこれらの金属の
少なくとも２種類からなる金属で構成され得る。更に好
ましくは、基板を保持する基板ホルダーには抵抗加熱式
ヒーターが設けられ得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面の図１を参照して
本発明の実施の形態について説明する。図１に示すグラ
ファイト・ナノ・ファイバー成膜装置は、成膜室を構成
しているステンレス製の真空チャンバー１１を有し、こ
の真空チャンバー１１内に試料ホルダー１２が配置さ
れ、試料ホルダー１２上に導電性の材質で製作された例
えばφ２００ｍｍの大きさの試料基板１３が装着され
る。基板１３の材料としては、Ｎ1、Ｆｅ、Ｃ０又はこ
れらの金属の少なくとも２種類から成る金属が用いられ
得る。試料ホルダー１２には、抵抗加熱式ヒーター１４
が組込まれている。真空チャンバー１１は仕切バルブ１
５を介して油回転ポンプ１６に接続され、真空チャンバ
ー１１内を排気できるようにされている。また真空チャ
ンバー１１にはダイヤフラム真空計１７が取り付けられ
ている。
本発明の実施の形態について説明する。図１に示すグラ
ファイト・ナノ・ファイバー成膜装置は、成膜室を構成
しているステンレス製の真空チャンバー１１を有し、こ
の真空チャンバー１１内に試料ホルダー１２が配置さ
れ、試料ホルダー１２上に導電性の材質で製作された例
えばφ２００ｍｍの大きさの試料基板１３が装着され
る。基板１３の材料としては、Ｎ1、Ｆｅ、Ｃ０又はこ
れらの金属の少なくとも２種類から成る金属が用いられ
得る。試料ホルダー１２には、抵抗加熱式ヒーター１４
が組込まれている。真空チャンバー１１は仕切バルブ１
５を介して油回転ポンプ１６に接続され、真空チャンバ
ー１１内を排気できるようにされている。また真空チャ
ンバー１１にはダイヤフラム真空計１７が取り付けられ
ている。
【００１２】また、真空チャンバー１１にはガス供給系
１８が接続されている。このガス供給系１８は、仕切バ
ルブ１９ａからガス流量調節器１９ｂ及び圧力調整器１
９ｃを介して一酸化炭素ガスボンベ１９ｄに連なる原料
ガス供給系と、仕切バルブ２０ａからガス流量調節器２
０ｂ及び圧力調整器２０ｃを介して水素ガスボンべ２０
ｄに連なる水素ガス供給系とを並列に備え、原料ガス供
給系と水素ガス供給系は仕切バルブ１９ａ、２０ａと真
空チャンバー１１との間で合流している。
１８が接続されている。このガス供給系１８は、仕切バ
ルブ１９ａからガス流量調節器１９ｂ及び圧力調整器１
９ｃを介して一酸化炭素ガスボンベ１９ｄに連なる原料
ガス供給系と、仕切バルブ２０ａからガス流量調節器２
０ｂ及び圧力調整器２０ｃを介して水素ガスボンべ２０
ｄに連なる水素ガス供給系とを並列に備え、原料ガス供
給系と水素ガス供給系は仕切バルブ１９ａ、２０ａと真
空チャンバー１１との間で合流している。
【００１３】さらに、図示装置においては、基板ホルダ
ー１２に対向した真空チャンバー１１の壁（すなわち上
部壁）に赤外線透過窓部２１が設けられ、この窓部２１
は石英のような耐熱ガラスから成り、この赤外線透過窓
部２１の外側に、基板加熱用の赤外線ランプ２２が取り
付けられている。また、ステンレス製の真空チャンバー
内壁にグラファイト・ナノ・ファイバーを成長させない
ようにするために、真空チャンバー１１の外周には図示
したように冷却媒体例えば冷却水を流す冷却管２３が配
管されている。さらにまた真空チャンバー１１の内壁に
はアルミナなどの絶縁体２４が溶射により被覆されてい
る。
ー１２に対向した真空チャンバー１１の壁（すなわち上
部壁）に赤外線透過窓部２１が設けられ、この窓部２１
は石英のような耐熱ガラスから成り、この赤外線透過窓
部２１の外側に、基板加熱用の赤外線ランプ２２が取り
付けられている。また、ステンレス製の真空チャンバー
内壁にグラファイト・ナノ・ファイバーを成長させない
ようにするために、真空チャンバー１１の外周には図示
したように冷却媒体例えば冷却水を流す冷却管２３が配
管されている。さらにまた真空チャンバー１１の内壁に
はアルミナなどの絶縁体２４が溶射により被覆されてい
る。
【００１４】このように構成した図示装置の動作におい
て、油回転ポンプ１６を作動すると共に、仕切パルブ１
５を開放状態にして真空チャンバー１１内を真空排気す
る。そして真空チャンバー１１内の圧力をピラニー真空
計１７で測定し、真空チャンバー１１内の圧力を〜10-2
Torr程度にまで排気する。この状態で、原料ガスボンベ
１９ｄとガスボンベ２０ｄの元栓を開き、圧力調整器１
９ｃ、２０ｃにより約１気圧（絶対圧力）に調整し、そ
して仕切バルブ１９ａ、２０ａを開き、ガス流量調節器
１９ｂ、２０ｂにより一酸化炭素ガスと水素との混合ガ
スを約２００ｓｃｃｍ程度に調節して真空チャンバー１
１内へ導入する。この状態において、仕切バルブ１５を
調節して開放の度合いを変化させることによって真空チ
ャンバー１１内がほぼ大気圧（７６０Ｔｏｒｒ) となる
ように設定する。この場合、赤外線ランプ２２を付勢し
て基板ホルダー１２上の試料基板１３を６００℃〜６５
０℃に加熱した状態でガスを流し込むようにされるが、
一酸化炭素ガスは赤外線ランプ２２で加熱されることな
く試料基板１３に到達するようにされる。それにより、
一酸化炭素が試料基板１３上に達すると、一酸化炭素の
酸素が解離し、試料基板１３上にグラファイト・ナノ・
ファイバーが成膜される。この状態で、グラファイト・
ナノ・ファイバーが均一に成膜されない場合には、基板
ホルダー１２に組込まれた抵抗加熱式ヒーター１４を付
勢して基板ホルダー１２の全体を均一に加熱することで
試料基板１３上に均一に２０〜１００ｎｍのグラファイ
ト・ナノ・ファイバーを成膜することができる。
て、油回転ポンプ１６を作動すると共に、仕切パルブ１
５を開放状態にして真空チャンバー１１内を真空排気す
る。そして真空チャンバー１１内の圧力をピラニー真空
計１７で測定し、真空チャンバー１１内の圧力を〜10-2
Torr程度にまで排気する。この状態で、原料ガスボンベ
１９ｄとガスボンベ２０ｄの元栓を開き、圧力調整器１
９ｃ、２０ｃにより約１気圧（絶対圧力）に調整し、そ
して仕切バルブ１９ａ、２０ａを開き、ガス流量調節器
１９ｂ、２０ｂにより一酸化炭素ガスと水素との混合ガ
スを約２００ｓｃｃｍ程度に調節して真空チャンバー１
１内へ導入する。この状態において、仕切バルブ１５を
調節して開放の度合いを変化させることによって真空チ
ャンバー１１内がほぼ大気圧（７６０Ｔｏｒｒ) となる
ように設定する。この場合、赤外線ランプ２２を付勢し
て基板ホルダー１２上の試料基板１３を６００℃〜６５
０℃に加熱した状態でガスを流し込むようにされるが、
一酸化炭素ガスは赤外線ランプ２２で加熱されることな
く試料基板１３に到達するようにされる。それにより、
一酸化炭素が試料基板１３上に達すると、一酸化炭素の
酸素が解離し、試料基板１３上にグラファイト・ナノ・
ファイバーが成膜される。この状態で、グラファイト・
ナノ・ファイバーが均一に成膜されない場合には、基板
ホルダー１２に組込まれた抵抗加熱式ヒーター１４を付
勢して基板ホルダー１２の全体を均一に加熱することで
試料基板１３上に均一に２０〜１００ｎｍのグラファイ
ト・ナノ・ファイバーを成膜することができる。
【００１５】また試料基板の加熱温度を６００℃〜６５
０℃に選定することにより、グラファイト・ナノ・ファ
イバーの成膜を制御性よく実施することができる。すな
わち基板の温度が６００℃以下では成膜速度が遅くな
り、一方６５０℃以上では成膜プロセスを制御すること
が実質的に難しくなる。
０℃に選定することにより、グラファイト・ナノ・ファ
イバーの成膜を制御性よく実施することができる。すな
わち基板の温度が６００℃以下では成膜速度が遅くな
り、一方６５０℃以上では成膜プロセスを制御すること
が実質的に難しくなる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
グラファイト・ナノ・ファイバーの成膜方法では、予め
所定のレベルまで排気した真空チャンバー内に配置した
基板ホルダー上の試料基板を赤外線ランプで加熱し、原
料ガス及び水素ガスの混合ガスを約１気圧に調整して真
空チャンバー内へ導入し、原料ガスが赤外線ランプで加
熱されることなく試料基板に到達するように構成したこ
とより、基板上にグラファイト・ナノ・ファイバーを均
一に成膜することができるようになる。また、本発明の
方法において、赤外線ランプによる加熱に加えて、基板
ホルダーに組込んだヒーターで基板を加熱するようにす
ることにより、グラファイト・ナノ・ファイバーの成膜
の均一性を高めることができる。
グラファイト・ナノ・ファイバーの成膜方法では、予め
所定のレベルまで排気した真空チャンバー内に配置した
基板ホルダー上の試料基板を赤外線ランプで加熱し、原
料ガス及び水素ガスの混合ガスを約１気圧に調整して真
空チャンバー内へ導入し、原料ガスが赤外線ランプで加
熱されることなく試料基板に到達するように構成したこ
とより、基板上にグラファイト・ナノ・ファイバーを均
一に成膜することができるようになる。また、本発明の
方法において、赤外線ランプによる加熱に加えて、基板
ホルダーに組込んだヒーターで基板を加熱するようにす
ることにより、グラファイト・ナノ・ファイバーの成膜
の均一性を高めることができる。
【００１７】また、本発明によるグラファイト・ナノ・
ファイバーの成膜装置においては、基板ホルダーに対向
した真空チャンバーの壁に赤外線透過窓部を設け、この
赤外線透過窓部の外側に、基板加熱用の赤外線ヒーター
を設け、真空チャンバー内をほぼ大気圧にして赤外線ヒ
ーターにより基板を加熱した状態でグラファイト・ナノ
・ファイバーを基板上に成膜するように構成したことに
より、従来装置では実際上困難であった大きな基板上に
グラファイト・ナノ・ファイバーを成膜することができ
るようになる。また、基板ホルダーに抵抗加熱式のヒー
ターを組込み、赤外線ヒーターによる基板の加熱に加え
て基板ホルダーを加熱することにより試料基板上に成膜
されるグラファイト・ナノ・ファイバーの均一性を高め
ることができる。また、真空チャンバーの外側に冷却手
段を設け、真空チャンバーの内壁にアルミナ等の絶縁体
を被覆した場合には、真空チャンバー内壁にグラファイ
ト・ナノ・ファイバーが付着するのを避けることがで
き、装置のメンテナンスが容易となる。
ファイバーの成膜装置においては、基板ホルダーに対向
した真空チャンバーの壁に赤外線透過窓部を設け、この
赤外線透過窓部の外側に、基板加熱用の赤外線ヒーター
を設け、真空チャンバー内をほぼ大気圧にして赤外線ヒ
ーターにより基板を加熱した状態でグラファイト・ナノ
・ファイバーを基板上に成膜するように構成したことに
より、従来装置では実際上困難であった大きな基板上に
グラファイト・ナノ・ファイバーを成膜することができ
るようになる。また、基板ホルダーに抵抗加熱式のヒー
ターを組込み、赤外線ヒーターによる基板の加熱に加え
て基板ホルダーを加熱することにより試料基板上に成膜
されるグラファイト・ナノ・ファイバーの均一性を高め
ることができる。また、真空チャンバーの外側に冷却手
段を設け、真空チャンバーの内壁にアルミナ等の絶縁体
を被覆した場合には、真空チャンバー内壁にグラファイ
ト・ナノ・ファイバーが付着するのを避けることがで
き、装置のメンテナンスが容易となる。
【図１】 本発明によるグラファイト・ナノ・ファイバ
ー成膜装置の一つ実施の形態を示す概略線図。
ー成膜装置の一つ実施の形態を示す概略線図。
【図２】 従来技術のカーボン成膜装量の一例を示す概
略線図。
略線図。
１１：真空チャンバー １２：試料ホルダー １３：試料基板 １４：抵抗加熱式ヒーター １５：仕切バルブ １６：油回転ポンプ １７：ダイヤフラム真空計 １８：ガス供給系 １９ａ：仕切バルブ １９ｂ：ガス流量調節器 １９ｃ：圧力調整器 １９ｄ：一酸化炭素ガスボンベ ２０ａ：仕切バルブ ２０ｂ：ガス流量調節器 ２０ｃ：圧力調整器 ２０ｄ：水素ガスボンべ ２１：赤外線透過窓部 ２２：赤外線ランプ ２３：冷却管 ２４：絶縁体被覆
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 裕彦 茨城県つくば市東光台５−９−７ 日本真 空技術株式会社筑波超材料研究所内 (72)発明者 平川 正明 茨城県つくば市東光台５−９−７ 日本真 空技術株式会社筑波超材料研究所内 Ｆターム(参考） 4G046 CA02 CB01 CB03 CB08 CC06 4K030 AA10 AA17 BA27 CA02 CA12 FA10 HA13 HA15 JA09 JA10 KA26 LA18 4L037 CS04 FA03 PA06 PA17 PA28 UA20
Claims (10)
- 【請求項１】予め所定のレベルまで排気した真空チャン
バー内に配置した基板ホルダー上の試料基板を赤外線ラ
ンプで加熱し、原料ガス及び水素ガスの混合ガスの流量
を調整して真空チャンバー内へ導入し、原料ガスが赤外
線ランプで加熱されることなく試料基板に到達するよう
にし、真空チャンバー内の圧力を約１気圧に維持して試
料基板上に均一にグラファイト・ナノ・ファイバーを成
膜することから成るグラファイト・ナノ・ファイバー成
膜方法。 - 【請求項２】赤外線ランプによる加熱に加えて、基板ホ
ルダーに組込んだヒーターで基板を加熱することを含む
請求項１に記載のグラファイト・ナノ・ファイバー成膜
方法。 - 【請求項３】原料ガスとして一酸化炭素を用いる請求項
１に記載のグラファイト・ナノ・ファイバー成膜方法。 - 【請求項４】試料基板が６００℃〜６５０℃に加熱され
る請求項１に記載のグラファイト・ナノ・ファイバー成
膜方法。 - 【請求項５】Ｎ1、Ｆｅ、Ｃ０又はこれらの金属の少な
くとも２種類からなる金属から成る基板が使用される請
求項１に記載のグラファイト・ナノ・ファイバー成膜方
法。 - 【請求項６】真空チャンバー内に水素ガスと共に原料ガ
スを導入し、基板ホルダーに装着した基板上にグラファ
イト・ナノ・ファイバーの薄膜を形成する装置におい
て、基板ホルダーに対向した真空チャンバーの壁に赤外
線透過窓部を設け、この赤外線透過窓部の外側に、基板
加熱用の赤外線ヒーターを設け、真空チャンバー内をほ
ぼ大気圧にして赤外線ヒーターにより基板を加熱した状
態でグラファイト・ナノ・ファイバーを基板上に成膜す
るように構成したグラファイト・ナノ・ファイバー成膜
装置。 - 【請求項７】真空チャンバーの外側に真空チャンバーを
冷却する冷却手段を設け、真空チャンバーの内壁を絶縁
体で被覆した請求項６に記載のグラファイト・ナノ・フ
ァイバー成膜装置。 - 【請求項８】基板ホルダーに対向した真空チャンバーの
壁に設けた赤外線透過窓部が、耐熱ガラスで構成されて
いる請求項６に記載のグラファイト・ナノ・ファイバー
成膜装置。 - 【請求項９】基板が、Ｎ1、Ｆｅ、Ｃ０又はこれらの金
属の少なくとも２種類からなる金属から成る請求項６に
記載のグラファイト・ナノ・ファイバー成膜装置。 - 【請求項１０】基板を保持する基板ホルダーが抵抗加熱
式ヒーターを備えている請求項６に記載のグラファイト
・ナノ・ファイバー成膜装置。
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