JP2011148659A - カーボンナノチューブ形成用cvd装置 - Google Patents
カーボンナノチューブ形成用cvd装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011148659A JP2011148659A JP2010011513A JP2010011513A JP2011148659A JP 2011148659 A JP2011148659 A JP 2011148659A JP 2010011513 A JP2010011513 A JP 2010011513A JP 2010011513 A JP2010011513 A JP 2010011513A JP 2011148659 A JP2011148659 A JP 2011148659A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- gas
- heating chamber
- carbon nanotubes
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
【解決手段】炉本体2内の一端側にカーボンナノチューブが形成される基板Kである薄いステンレス鋼板が巻き付けられた巻出しロール16を配置すると共に、他端側にこの鋼板を巻き取る巻取りロール17を配置し、これら両ロール同士の間に、基板を挿通し得る開口部3aを有する区画壁3により加熱室13を形成すると共に、この加熱室内の基板の上方位置に加熱装置21を配置し、上記加熱室の下部にカーボンを含む原料ガスGを供給し得るガス供給口5を設けると共に、上部に原料ガスを排出し得るガス排出口6を設け、さらに上記加熱室内を所定の減圧下にする排気装置を具備したものである。
【選択図】図1
Description
そこで、本発明は、基板表面にカーボンナノチューブを効率的に形成し得るカーボンナノチューブ形成用CVD装置を提供することを目的とする。
炉本体内に設けられた加熱室にカーボンを含む反応ガスを導くとともに反応ガスを加熱して当該加熱室に導かれた基板の表面にカーボンナノチューブを形成し得る加熱炉を具備するCVD装置であって、
炉本体内の一端側に基板を構成する薄板材が巻き付けられた巻出しロールを配置するとともに、他端側にこの基板を巻き取る巻取りロールを配置し、
これら両ロール同士の間に、上記基板を挿通し得る開口部を有する区画壁により上記加熱室を形成するとともに、この加熱室内の基板の上方位置に加熱装置を配置し、
上記加熱室の下部にカーボンを含む原料ガスを供給し得るガス供給口を設けるとともに、上部に原料ガスを排出し得るガス排出口を設け、
さらに上記加熱室内を所定の減圧下にする排気装置を具備したものである。
加熱室内にガス供給口から導かれた反応ガスを、巻出しロールから引き出されて巻取りロールに巻き取られる基板の下面に導くためのガス案内用ダクト体を設け、
このガス案内用ダクト体と基板との間に反応ガスを分散させる邪魔板を設けたものである。
邪魔板を、その中心がガス供給口の中心に一致するように配置したものである。
基板と邪魔板との間で且つ当該基板の下面寄り位置に、反応ガスの整流を行う整流板を配置したものである。
カーボンナノチューブの形成を1000Pa以下の減圧下で行うようにしたものである。
さらに、邪魔板に加えて、基板の下面寄り位置に反応ガスの整流を行う整流板を配置したので、原料ガスを基板表面に、より、均一に導くことができる。
本実施例においては、カーボンナノチューブ形成用CVD装置として、熱CVD装置を用いたものについて説明する。
この熱CVD装置には、図1に示すように、炉本体2内にカーボンナノチューブを形成するための細長い処理用空間部が設けられて成る加熱炉1が具備されており、この炉本体2内に設けられた処理用空間部は、所定間隔おきに配置された区画壁3により、複数の、例えば5つの部屋に区画されて(仕切られて)いる。
そして、基板回収室15では、基板Kの上面(裏面)に保護フィルムが貼り付けられ、この保護フィルムが貼り付けられたステンレス鋼板である基板Kが巻取りロール17に巻き取られる。なお、基板Kの上面に保護フィルムを貼り付けるようにしているのは、基板Kを巻き取った際に、その外側に巻き取られる基板Kに形成されたカーボンナノチューブを保護するためである。
すなわち、図2および図3に示すように、この加熱室13の底壁部2aの中心位置には、カーボンを含む原料ガス(例えば、アセチレンガスが用いられる)Gを供給するガス供給口5が形成されるとともに、加熱室13の上方部には、ガスを排出するガス排出口(例えば、排出管である)6が長手方向において所定間隔おきで複数個形成されている。なお、この加熱室13を形成する内壁面には所定厚さの断熱材4が貼り付けられている。また、上壁部2bと断熱材4との間には、各ガス排出口6からのガスを導き一つのガス抜出口7から排出するためのガス集合室8が形成されている。なお、このガス抜出口7は炉本体2の上壁部2bに設けられている。したがって、上壁部2bを、または上壁部2bおよび上部断熱材4を、加熱室13の上部ということができるとともに、底壁部2aを、または底壁部2aおよび下部断熱材4を、加熱室13の下部ということができる。
そして、加熱室13内の中間部分の上方位置(チューブ形成室内での基板の上方位置)には当該加熱室13内を加熱するための複数本の円柱形状(または棒状)の発熱体22よりなる加熱装置21が設けられている。また、発熱体22としては非金属の抵抗発熱体が用いられ、具体的には、炭化ケイ素、ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、ジルコニア、黒鉛などが用いられる。特に、炭化ケイ素およびケイ化モリブデンは、窒素ガス、水素ガス雰囲気下で用いられ、ランタンクロマイトは大気下でのみ用いられ、黒鉛は不活性ガス雰囲気(還元雰囲気)下で用いられる。
この前処理室12内では、基板Kが洗浄された後、シリカ、アルミナなどの不動態膜が塗布され、さらにこの不動態膜の上面に、金属例えば鉄(Fe)の触媒微粒子が塗布される。勿論、図示しないが、この前処理室12内には、基板Kの洗浄手段、不動態膜の塗布手段、および金属例えば鉄(Fe)の触媒微粒子の塗布手段が設けられている。
この加熱装置21は、シート状の基板Kの上面(裏面)側に配置されるもので、やはり、上述したように、円柱形状の発熱体22が複数本基板Kの幅方向(短手方向)と平行(並行)に且つ長手方向にて所定間隔おきで配置されている。なお、これら発熱体22を含む平面は、当然ながら、基板Kと平行となるようにされている。
なお、二次元断面だけの放射を考えた場合、発熱体22は点光源から放射線状に熱が放出され、この放射熱は距離の4乗に反比例する。すなわち、距離に大きく依存することになる。
この邪魔板24のガス案内用ダクト体23内での取付位置(設置位置)、つまり、加熱室13の底面からの設置高さH2は、ガス案内用ダクト体23の高さH1に対する比(H2/H1)が、0.3〜0.7(好ましくは、0.5近傍である)の範囲内となるようにされる。
等価水力直径とは、流路が非円形断面の場合、流路の大きさを表わす量として与えられるもので、流路の断面と等価な円管の直径Dを言い、下記の(1)式で表わされる。
ここで、ダクト体23と邪魔板24との適正な具体的寸法を求めると図6に示すような値となる。
D1=4A×B/{(A+B)×2}=146.2mm
一方、邪魔板24の等価水力直径D2を求めると、下記(3)式のようになる。
ここで、両等価水力直径の比(D2/D1)を求めると、下記(4)式のようになる。
D2/D1=0.41 ・・・(4)
したがって、邪魔板24が設けられる高さ位置でのダクト体23断面の寸法をD1で代表させるとともに、邪魔板24の表面に相当する寸法をD2で代表させると、D2/D1=0.41となるようにすればよい。すなわち、この値の前後いくらかを考慮して、D2/D1=0.25〜0.5の範囲となるように、ダクト体23および邪魔板24の寸法を決定すればよい。具体的には、両者の平面視形状を相似形状にするとともに、これら両等価水力直径の比が上記範囲内となるような寸法を採用すればよい。
この減圧値としては、数Pa〜1000Paの範囲に維持される。例えば、数十Pa〜数百Paに維持される。なお、減圧範囲の下限である数Paは、カーボンナノチューブの形成レート(成膜レートである)を保つための限界値であり、上限である1000Paは煤、タールの抑制という面での限界値である。また、形成用容器1内の構成部材としては、煤、タールなどの生成が促進しないように、非金属の材料が用いられている。
次に、上記熱CVD装置により、カーボンナノチューブの形成方法について説明する。
そして、加熱装置21、すなわち発熱体22により、基板Kの温度を所定温度例えば700〜800℃に加熱するとともに、加熱室13の外壁温度が80℃またはそれ以下(好ましくは、50℃以下)となるようにする。
この後処理が済むと、基板Kは製品回収室15内に移動されて、その上面に保護フィルムが貼り付けられるとともに、巻取りロール17に巻き取られる。すなわち、カーボンナノチューブが形成された基板Kが製品として回収されることになる。なお、カーボンナノチューブが形成された基板Kが全て巻取りロール17に巻き取られると、外部に取り出されることになる。
また、加熱室内を減圧したので、原料ガスの拡散性が向上する(優れる)ため、基板の表面全体に均一に原料ガスを供給することができ、言い換えれば、ガスの流れの影響を受けにくくなるため、製品品質の向上に繋がるとともに、複雑な形状、複雑な自由面例えば曲面に対しても、基板に触媒粒子が付着している限り、カーボンナノチューブの形成が可能となる。
1 加熱炉
2 炉本体
2a 底壁部
2b 上壁部
3 区画壁
4 断熱材
5 ガス供給口
6 ガス排出口
7 ガス抜出口
11 基板供給室
12 前処理室
13 加熱室
14 後処理室
15 基板回収室
16 巻出しロール
17 巻取りロール
21 加熱装置
22 発熱体
23 ガス案内用ダクト体
24 邪魔板
26 整流板
Claims (5)
- 炉本体内に設けられた加熱室にカーボンを含む反応ガスを導くとともに反応ガスを加熱して当該加熱室に導かれた基板の表面にカーボンナノチューブを形成し得る加熱炉を具備するCVD装置であって、
炉本体内の一端側に基板を構成する薄板材が巻き付けられた巻出しロールを配置するとともに、他端側にこの基板を巻き取る巻取りロールを配置し、
これら両ロール同士の間に、上記基板を挿通し得る開口部を有する区画壁により上記加熱室を形成するとともに、この加熱室内の基板の上方位置に加熱装置を配置し、
上記加熱室の下部にカーボンを含む原料ガスを供給し得るガス供給口を設けるとともに、上部に原料ガスを排出し得るガス排出口を設け、
さらに上記加熱室内を所定の減圧下にする排気装置を具備したことを特徴とするカーボンナノチューブ形成用CVD装置。 - 加熱室内にガス供給口から導かれた反応ガスを、巻出しロールから引き出されて巻取りロールに巻き取られる基板の下面に導くためのガス案内用ダクト体を設け、
このガス案内用ダクト体と基板との間に反応ガスを分散させる邪魔板を設けたことを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ形成用CVD装置。 - 邪魔板を、その中心がガス供給口の中心に一致するように配置したことを特徴とする請求項1または2に記載のカーボンナノチューブ形成用CVD装置。
- 基板と邪魔板との間で且つ当該基板の下面寄り位置に、反応ガスの整流を行う整流板を配置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ形成用CVD装置。
- カーボンナノチューブの形成を1000Pa以下の減圧下で行うようにしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ形成用CVD装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010011513A JP5546258B2 (ja) | 2010-01-22 | 2010-01-22 | カーボンナノチューブ形成用cvd装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010011513A JP5546258B2 (ja) | 2010-01-22 | 2010-01-22 | カーボンナノチューブ形成用cvd装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011148659A true JP2011148659A (ja) | 2011-08-04 |
JP5546258B2 JP5546258B2 (ja) | 2014-07-09 |
Family
ID=44536040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010011513A Expired - Fee Related JP5546258B2 (ja) | 2010-01-22 | 2010-01-22 | カーボンナノチューブ形成用cvd装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5546258B2 (ja) |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02222526A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-05 | Mitsubishi Electric Corp | 化学気相成長装置 |
JPH03207865A (ja) * | 1990-01-09 | 1991-09-11 | Mitsubishi Electric Corp | 常圧cvd装置 |
JPH049474A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜製造装置 |
JPH05109654A (ja) * | 1991-10-16 | 1993-04-30 | Tokyo Electron Ltd | 成膜処理装置 |
JPH0851228A (ja) * | 1994-08-08 | 1996-02-20 | Canon Inc | 光起電力素子の作製方法 |
JPH08186081A (ja) * | 1994-12-29 | 1996-07-16 | F T L:Kk | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 |
JP2000049103A (ja) * | 1998-07-28 | 2000-02-18 | Canon Inc | プラズマcvd法による薄膜半導体の作製装置及び作製方法 |
JP2004332093A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Hiroshi Ashida | 連続cvd製造装置 |
JP2005067916A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-17 | Hitachi Zosen Corp | カーボンナノチューブの製造方法およびその製造装置 |
JP2007091484A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-12 | Sonac Kk | カーボンファイバの製造方法および基板ユニット |
JP2007320810A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Nagaoka Univ Of Technology | カーボンナノチューブの製造方法及びカーボンナノチューブの製造装置 |
JP2008063196A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | カーボンナノ構造体の製造方法及び製造装置 |
JP2008137831A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Nikon Corp | カーボンナノチューブ製造装置及びそれを用いたカーボンナノチューブの製造方法。 |
JP2008260685A (ja) * | 2008-06-12 | 2008-10-30 | Hitachi Zosen Corp | カーボンナノチューブの生成方法およびそれに用いる三層構造体 |
JP2009173493A (ja) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Sonac Kk | カーボンファイバ製造方法およびカーボンファイバ |
-
2010
- 2010-01-22 JP JP2010011513A patent/JP5546258B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02222526A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-05 | Mitsubishi Electric Corp | 化学気相成長装置 |
JPH03207865A (ja) * | 1990-01-09 | 1991-09-11 | Mitsubishi Electric Corp | 常圧cvd装置 |
JPH049474A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜製造装置 |
JPH05109654A (ja) * | 1991-10-16 | 1993-04-30 | Tokyo Electron Ltd | 成膜処理装置 |
JPH0851228A (ja) * | 1994-08-08 | 1996-02-20 | Canon Inc | 光起電力素子の作製方法 |
JPH08186081A (ja) * | 1994-12-29 | 1996-07-16 | F T L:Kk | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 |
JP2000049103A (ja) * | 1998-07-28 | 2000-02-18 | Canon Inc | プラズマcvd法による薄膜半導体の作製装置及び作製方法 |
JP2004332093A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Hiroshi Ashida | 連続cvd製造装置 |
JP2005067916A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-17 | Hitachi Zosen Corp | カーボンナノチューブの製造方法およびその製造装置 |
JP2007091484A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-12 | Sonac Kk | カーボンファイバの製造方法および基板ユニット |
JP2007320810A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Nagaoka Univ Of Technology | カーボンナノチューブの製造方法及びカーボンナノチューブの製造装置 |
JP2008063196A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | カーボンナノ構造体の製造方法及び製造装置 |
JP2008137831A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Nikon Corp | カーボンナノチューブ製造装置及びそれを用いたカーボンナノチューブの製造方法。 |
JP2009173493A (ja) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Sonac Kk | カーボンファイバ製造方法およびカーボンファイバ |
JP2008260685A (ja) * | 2008-06-12 | 2008-10-30 | Hitachi Zosen Corp | カーボンナノチューブの生成方法およびそれに用いる三層構造体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5546258B2 (ja) | 2014-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI498206B (zh) | 連續式合成碳薄膜或無機材料薄膜之設備與方法 | |
US7811632B2 (en) | Molecular jet growth of carbon nanotubes and dense vertically aligned nanotube arrays | |
EP2397441B1 (en) | Apparatus for producing oriented carbon nanotube aggregate | |
EP1209252A2 (en) | Continuous coating apparatus | |
US10099930B2 (en) | Method for the production of carbon nanotube structures | |
CN109336096B (zh) | 一种开放式连续生长碳纳米材料的设备及制备方法 | |
JP5995108B2 (ja) | カーボンナノチューブ配向集合体の製造装置及び製造方法 | |
EP1478595B1 (en) | Method and apparatus for the production of carbon nanostructures | |
US8883260B2 (en) | Apparatus and method for producing carbon | |
US9738973B2 (en) | Scalable CVD film and nanomaterial synthesis | |
EP2937312B1 (en) | Method for producing carbon nanotubes | |
JP5863318B2 (ja) | カーボンナノチューブ形成用cvd装置 | |
CN103253650B (zh) | 一种纳米碳材的制备方法 | |
JP5546258B2 (ja) | カーボンナノチューブ形成用cvd装置 | |
JP6091336B2 (ja) | カーボンナノチューブの製造方法 | |
JP2012136761A (ja) | 真空蒸着装置 | |
JP5546276B2 (ja) | カーボンナノチューブ形成用cvd装置 | |
JP2011195397A (ja) | カーボンナノチューブ形成用のcvd装置 | |
Fang et al. | Carbon nanotubes on nanoporous alumina: from surface mats to conformal pore filling | |
JP5586492B2 (ja) | 熱cvd装置および蒸着膜の形成方法 | |
JP5574857B2 (ja) | 熱cvd装置 | |
JP5582978B2 (ja) | 反応室のガス排出装置 | |
JP2011184709A (ja) | Cvd装置 | |
JP2011195371A (ja) | 熱cvd装置における断熱体 | |
JP2011148658A (ja) | 熱cvd装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131113 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131126 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140127 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140415 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140513 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5546258 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |