JP2002167207A - 非結晶性炭素の除去方法 - Google Patents

非結晶性炭素の除去方法

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JP2002167207A
JP2002167207A JP2000360767A JP2000360767A JP2002167207A JP 2002167207 A JP2002167207 A JP 2002167207A JP 2000360767 A JP2000360767 A JP 2000360767A JP 2000360767 A JP2000360767 A JP 2000360767A JP 2002167207 A JP2002167207 A JP 2002167207A
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carbon
crystalline carbon
oxygen
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crystalline
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JP2000360767A
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Takao Yagi
貴郎 八木
Masakazu Muroyama
雅和 室山
Ichiro Saito
一郎 齋藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非結晶性炭素を除去する。 【解決手段】 触媒金属上に結晶性炭素が生成された基
板1を反応管2内に配置し、真空ポンプ3にて排気す
る。酸素をガス源4から反応管2に供給し、マイクロ波
発振器5からのマイクロ波により混合ガスをプラズマ化
する。結晶性炭素の生成時に基板1上に生成された非結
晶性炭素をプラズマ化した酸素によりアッシングし、非
結晶性炭素を選択的に除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非結晶性炭素の除
去方法に関し、より詳しくは、酸素プラズマアッシング
による非結晶性炭素の除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、結晶性炭素(ダイアモンド)は、
電気・電子分野から機械分野まで広くその応用が期待さ
れている。例えば、冷陰極電界放出型ディスプレイであ
り、その電子放出源に使用される。この場合、粒径数n
m程度とするナノ構造結晶を成長させたナノチューブと
して生成している。このナノチューブはCVD法やPV
D法により、シリコンの薄膜上に結晶性炭素がエピタキ
シャル成長して生成される。結晶性炭素を生成する方法
として、気体原料を低圧下で分解、励起させて生成する
方法が広く知られている。例えば、炭素源になる原料ガ
スを炭化水素とし、これと酸素原子を含むガスを加えた
混合ガスを、反応管に供給し、このガスを、熱フィラメ
ントやマイクロ波又はアーク放電によるプラズマを利用
した化学気相成長法(CVD法)によって分解、励起す
る。そして反応管内に設置されている数千℃に加熱され
たシリコン、モリブデン等の触媒金属上に、結晶性炭素
を生成する方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記方法により結晶性
炭素を生成する場合、酸素原子を含むガスを使用するこ
とにより、副性グラファイトや非結晶性炭素のエッチン
グ効果を得つつ生成することができるが、このために、
結晶性炭素の結晶性を損ったり、結晶性が変化するとい
う問題点があった。又、結晶性炭素の生成は、低温プロ
セスで行われることが可能になっているため、触媒金属
以外の基板上において非結晶性炭素が生成し易く、これ
を抑制することは困難になっている。そして、この非結
晶性炭素をそのまま残して置くことは、結晶性炭素の基
板を電子デバイスとして使用した場合、電気的ノイズの
発生源になったり、誤動作の原因になるという問題点が
あった。
【0004】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、結晶性炭素の生成後に、非結晶性炭素の
除去を行うことにより、結晶性炭素の結晶性を損ねた
り、変化させることなく、非結晶性炭素を除去すること
を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、結晶
性炭素を生成し、生成後、酸素又は酸素混合ガスをプラ
ズマ化し、プラズマ化した酸素又は混合ガスにより、前
記結晶性炭素の生成時に生成された非結晶性炭素をアッ
シングする非結晶性炭素の除去方法である。
【0006】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、非結晶性炭素のアッシングを常温において行うもの
である。
【0007】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、酸素混合ガスをフッ化炭素系ガス又は希ガスとする
ものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て説明する。図1は、本発明が適用される結晶性炭素の
生成装置の概略構成断面図である。まず、結晶性炭素を
生成する場合について述べると、鉄(Fe)、コバルト
(Co)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)等の触媒金
属1a(図2)がパターン化して構成されたガラス等の
基板1(図2)を反応管2内に配置し、真空ポンプ3に
て排気する。一方、炭化水素等の炭素源ガスと、このガ
スの分解、励起を加速する、酸素原子を含むガス以外の
ガスをガス源4から反応管2に供給する。マイクロ波発
振器5からアンテナ5aを介してマイクロ波を混合ガス
に照射し、混合ガスをプラズマ化する。このとき基板1
は加熱装置6により450〜550℃に加熱される。プ
ラズマ化した混合ガス7から触媒金属1a(図3)上に
金属粒子を結晶核として結晶性炭素1b(図3)が成長
してくる。同時に触媒金属以外のところに非結晶性炭素
1c(図3)が付着する。従って、結晶性炭素1bを残
して、この非結晶性炭素1cを除去する。
【0009】このために、図1の生成装置を使用する。
結晶性炭素を生成する場合と同様に、反応管2内に非結
晶性炭素が付着した基板1(図3)を設置し、真空排気
する。そして、反応管2内に酸素を供給し、マイクロ波
発振器4からアンテナ5aを介してマイクロ波を混合ガ
スに照射し、酸素をプラズマ化する。このとき基板1は
常温の状態にしておく。プラズマ化した酸素が非結晶性
炭素と結合し一酸化炭素(CO)又は二酸化炭素(CO
)となって灰化し非結晶性炭素のみが選択的に除去さ
れる(図4)。
【0010】本実施形態によれば、酸素原子を含むガス
以外のガスを使用して結晶性炭素を生成し、生成後、ポ
ストトリートメントとして酸素プラズマアッシングをす
るので、結晶性炭素の結晶性を損ねたり、変化させるこ
となく、非結晶性炭素のみを除去することができる。ア
ッシングは、常温で行われるので、基板上に他の電子設
備が構成されているような場合であっても、それらに影
響を与えることがない。又、プラズマ処理であるのでク
リーンであり、ごみである非結晶性炭素が除去されるの
で、電気的素子としてノイズや故障の原因になることが
なくなる。
【0011】本発明の他の実施形態は、ナノカプセルの
非結晶性炭素を除去するものである。ニッケル(N
i)、コバルト(CO)等の金属を混ぜた炭素電極(金
属含有電極)と他の炭素電極との間にアークを発生さ
せ、このアークにより得た炭素薄膜、炭素粉末を熱アニ
ールすることにより結晶グラファイトが金属を内包した
炭素ナノ構造結晶体(ナノカプセル)を得ることができ
る。図5は、上記ナノカプセルの生成を模式的に説明す
る図であり、図中、金属含有電極11に炭素電極12を
真空中で対向させ、これら電極間に電源13からの電圧
によりアークを発生させる。アークが衝突する金属含有
電極11表面にて溶融、蒸発が生じ、この蒸発物質は金
属含有電極11の原子、分子、イオンクラスターであ
る。蒸発物質の真空中での会合と成長が促進され、図示
しないサブストレートの到達する時点でナノカプセルに
成長して堆積する。これを熱アニールすることにより、
結晶グラファイト15aが金属15bを内包した炭素ナ
ノ構造結晶体(ナノカプセル)(図6(A))を得るこ
とができる。上記成長過程で、結晶グラファイト15a
と共に非結晶性炭素15c(図6(A))が生成され
る。従って、これを除去する。
【0012】このために、図1の生成装置を使用する。
結晶性炭素を生成する場合と同様に、反応管2内に非結
晶性炭素が付着した基板(サブストレート)(非図示)
を設置し、真空排気する。そして、反応管2内に酸素を
供給し、マイクロ波発振器4からアンテナ5aを介して
マイクロ波を混合ガスに照射し、酸素をプラズマ化す
る。このとき基板(サブストレート)は常温の状態にし
ておく。プラズマ化した酸素が基板(サブストレート)
上の非結晶性炭素と結合し、一酸化炭素(CO)又は二
酸化炭素(CO)となってアッシングされ非結晶性炭
素のみが選択的に除去される(図6(B))。
【0013】本実施形態によれば、結晶グラファイトが
生成された後、ポストトリートメントとして酸素プラズ
マアッシングをするので、結晶性炭素の結晶性を損ねた
り、変化させることなく、非結晶性炭素のみを除去する
ことができる。アッシングは、常温で行われるので、基
板上に他の電子設備が構成されているような場合であっ
ても、それらに影響を与えることがない。又、プラズマ
処理であるのでクリーンであり、ごみである非結晶性炭
素が除去されるので、電気的素子としてノイズや故障の
原因になることがなくなる。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、結晶性炭素の生成後
に、非結晶性炭素をアッシングするので、結晶性炭素の
結晶性を損ねたり、変化させることなく、非結晶性炭素
を除去することができる。また、非結晶性炭素のアッシ
ングを常温において行うので、基板や基板上の電子設備
を気にすることなくアッシングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用される結晶性炭素の生成装置で
ある。
【図2】 本発明の実施形態に係る基板の斜視図であ
る。
【図3】 本発明の実施形態に係る基板の斜視図であ
る。
【図4】 本発明の実施形態に係る基板の斜視図であ
る。
【図5】 本発明の実施形態に係るナノカプセルの生成
を模式的に説明する図である。
【図6】 本発明の実施形態に係るナノカプセルの断面
構成図である。
【符号の説明】
1・・基板、2・・反応管、3・・真空ポンプ、4・・
ガス源、5・・マイクロ波発振器、1a・・触媒金属、
1b・・結晶性炭素、1c・・非結晶性炭素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C30B 33/12 C30B 33/12 H01L 21/3065 H01L 21/302 H (72)発明者 齋藤 一郎 東京都品川区北品川6丁目7番35号ソニー 株式会社内 Fターム(参考) 4G046 BA04 BB03 BC01 CA00 CB02 CB03 GA01 GA09 GB01 4G077 AA03 BA03 DB07 DB18 FG02 FH09 HA15 5F004 AA14 BA20 BB14 BD01 DA01 DA02 DA03 DA22 DA23 DA26

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶性炭素を生成し、生成後、酸素又は
    酸素混合ガスをプラズマ化し、プラズマ化した酸素又は
    混合ガスにより、前記結晶性炭素の生成時に生成された
    非結晶性炭素をアッシングすることを特徴とする非結晶
    性炭素の除去方法。
  2. 【請求項2】 前記非結晶性炭素のアッシングを常温に
    おいて行うことを特徴とする請求項1記載の非結晶性炭
    素の除去方法。
  3. 【請求項3】 前記酸素混合ガスをフッ化炭素系ガス又
    は希ガスとすることを特徴とする請求項1記載の非結晶
    性炭素の除去方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002255527A (ja) * 2001-02-28 2002-09-11 Institute Of Tsukuba Liaison Co Ltd カーボンナノチューブ及び該カーボンナノチューブを得るための加工法
JP2005350339A (ja) * 2004-05-14 2005-12-22 Fujitsu Ltd カーボンナノチューブ複合材料及びその製造方法、並びに、磁性材料及びその製造方法
WO2008117777A1 (ja) * 2007-03-25 2008-10-02 Nu Eco Engineering Co. Ltd. カーボンナノウォールの製造方法

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