JP2011195397A - Cvd apparatus for forming carbon nanotube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カーボンナノチューブ形成用のCVD装置に関するものである。 The present invention relates to a CVD apparatus for forming carbon nanotubes.
カーボンナノチューブ形成用のCVD装置では、基板上のカーボンナノチューブを成長させる箇所に、事前に触媒を塗布する必要がある。例えば、ロールコータ法により、触媒が基板の表面上に全面塗布される。 In a CVD apparatus for forming carbon nanotubes, it is necessary to apply a catalyst in advance to a location where carbon nanotubes are grown on a substrate. For example, the catalyst is applied on the entire surface of the substrate by a roll coater method.
このような装置の例として、触媒が塗布された基板に、プラズマを用いてカーボンナノチューブを成長させるカーボンナノチューブ製造装置が知られている(例えば、特許文献1)。 As an example of such an apparatus, there is known a carbon nanotube manufacturing apparatus that grows carbon nanotubes using plasma on a substrate coated with a catalyst (for example, Patent Document 1).
このカーボンナノチューブ製造装置においては、触媒金属を含む液をスプレーにより基板表面に噴霧して薄膜を形成させ、その上で原料ガスを供給するとともにプラズマを発生させることで、当該薄膜上にカーボンナノチューブを成長させるものである。 In this carbon nanotube production apparatus, a liquid containing a catalytic metal is sprayed on the substrate surface by spraying to form a thin film, on which a raw material gas is supplied and plasma is generated, whereby carbon nanotubes are formed on the thin film. It is something to grow.
しかし、上記カーボンナノチューブ製造装置では、触媒金属を含む液を、塗布範囲を制限することなくスプレーで基板に噴霧するため、触媒金属からなる薄膜は、基板の全面に形成される。またカーボンナノチューブは、この薄膜上で成長するので、基板の全面で成長することになる。 However, in the carbon nanotube manufacturing apparatus, since the liquid containing the catalyst metal is sprayed onto the substrate by spraying without limiting the application range, a thin film made of the catalyst metal is formed on the entire surface of the substrate. Moreover, since carbon nanotubes grow on this thin film, they grow on the entire surface of the substrate.
このため、カーボンナノチューブを基板上の複数箇所で所望の形状に成長させること、すなわちパターニングを行うことができず、不要な箇所にまでカーボンナノチューブを成長させることになり、無駄が生じていた。 For this reason, the carbon nanotubes are grown in a desired shape at a plurality of locations on the substrate, that is, patterning cannot be performed, and the carbon nanotubes are grown at unnecessary locations, resulting in waste.
一方、パターニングを行うために、基板の全面ではなく範囲を制限して触媒を塗布することは、スプレー式など湿式の方法では困難であった。
そこで、本発明は、触媒が全面に塗布された基板においても、所望の形状で成長したカーボンナノチューブを得ることができる蒸着装置を提供することを目的とする。
On the other hand, in order to perform patterning, it is difficult to apply the catalyst by limiting the range rather than the entire surface of the substrate by a wet method such as a spray method.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vapor deposition apparatus capable of obtaining carbon nanotubes grown in a desired shape even on a substrate on which a catalyst is applied on the entire surface.
上記課題を解決するため、本発明の請求項1に係るカーボンナノチューブ形成用のCVD装置は、触媒が塗布された基板を内部に配置するとともに所定の真空度を維持し得る真空容器を有して、熱化学気相成長法により当該基板に原料ガスを供給してカーボンナノチューブを成長させるカーボンナノチューブ形成用のCVD装置であって、
上記基板のカーボンナノチューブの生成範囲に原料ガスを導く複数のダクトと、これら各ダクトにそれぞれ一端が接続されて上記原料ガスを当該各ダクトに導く複数のガス導入管とを具備したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a CVD apparatus for forming carbon nanotubes according to claim 1 of the present invention has a vacuum container that can arrange a substrate coated with a catalyst inside and maintain a predetermined degree of vacuum. , A CVD apparatus for forming carbon nanotubes that grows carbon nanotubes by supplying a source gas to the substrate by thermal chemical vapor deposition,
A plurality of ducts for introducing the source gas to the carbon nanotube generation range of the substrate, and a plurality of gas introduction pipes each having one end connected to each of the ducts to guide the source gas to the ducts.
また、請求項2に係るカーボンナノチューブ形成用のCVD装置は、請求項1に記載のカーボンナノチューブ形成用のCVD装置において、原料ガスの余剰分を排出する排出路を、ダクトの上面に設けたものである。
The carbon nanotube forming CVD apparatus according to
さらに、請求項3に係るカーボンナノチューブ形成用のCVD装置は、請求項1または請求項2に記載のカーボンナノチューブ形成用のCVD装置において、原料ガスの流量調整手段を各ガス導入管に設けたものである。
Further, the carbon nanotube forming CVD apparatus according to
上記カーボンナノチューブ形成用のCVD装置によると、基板のカーボンナノチューブの生成範囲に原料ガスを導くダクトを複数設けたので、触媒が全面に塗布された基板においても、所望の形状で成長したカーボンナノチューブを得ることができる。 According to the above-described CVD apparatus for forming carbon nanotubes, a plurality of ducts for guiding the source gas are provided in the carbon nanotube generation range of the substrate. Obtainable.
以下、本発明の実施の形態に係るカーボンナノチューブ形成用CVD装置について、具体的に示した実施例に基づき説明する。
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。
Hereinafter, a carbon nanotube forming CVD apparatus according to an embodiment of the present invention will be described based on specific examples.
In this embodiment, a carbon nanotube forming CVD apparatus using a thermal CVD apparatus will be described.
本実施例においては、カーボンナノチューブを形成する基板として、ステンレス製の薄鋼板、すなわちステンレス鋼板(薄板材の一例であり、例えば箔材の場合は20〜300μm程度の厚さのものが用いられ、ステンレス箔ということもできる。また、板材である場合には、300μm〜数mm程度の厚さのものが用いられる。)を用いるようにしたもので、しかも、このステンレス鋼板としては、所定幅で長いもの、つまり帯状のものが用いられる。したがって、このステンレス鋼板はロールに巻き付けられており、カーボンナノチューブの形成に際しては、このロールから引き出されて連続的にカーボンナノチューブが形成されるとともに、このカーボンナノチューブが形成されたステンレス鋼板は、やはり、ロールに巻き取るようにされている。すなわち、一方の巻出しロールからステンレス鋼板を引き出し、この引き出されたステンレス鋼板の表面にカーボンナノチューブを形成(生成)した後、このカーボンナノチューブが形成されたステンレス鋼板を他方の巻取りロールに巻き取るようにされている。 In this example, as a substrate for forming carbon nanotubes, a stainless steel sheet, that is, a stainless steel sheet (an example of a sheet material, for example, a foil material having a thickness of about 20 to 300 μm is used, It can also be referred to as a stainless steel foil.In the case of a plate material, a material having a thickness of about 300 μm to several mm is used. Long ones, that is, strips are used. Therefore, this stainless steel plate is wound around a roll, and when forming carbon nanotubes, the carbon nanotubes are continuously formed by being pulled out from this roll, and the stainless steel plate on which the carbon nanotubes are formed It is intended to be wound on a roll. That is, a stainless steel plate is pulled out from one unwinding roll, carbon nanotubes are formed (generated) on the surface of the pulled stainless steel plate, and then the stainless steel plate on which the carbon nanotubes are formed is wound on the other winding roll. Has been.
以下、上述した帯状のステンレス鋼板(以下、主として、基板と称す)の表面に、カーボンナノチューブを形成するための熱CVD装置について説明する。
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。
Hereinafter, a thermal CVD apparatus for forming carbon nanotubes on the surface of the above-described strip-shaped stainless steel plate (hereinafter, mainly referred to as a substrate) will be described.
As shown in FIG. 1, the thermal CVD apparatus includes a heating furnace 1 in which an elongated processing space for forming carbon nanotubes is provided in a
すなわち、この炉本体2内には、ステンレス鋼板つまり基板Kが巻き取られた巻出しロール16が配置される基板供給室11と、この巻出しロール16から引き出された基板Kを導きその表面に前処理を施すための前処理室12と、この前処理室12で前処理が施された基板Kを導きその表面にカーボンナノチューブを形成するための加熱室(反応室ともいえる)13と、この加熱室13でカーボンナノチューブが形成された基板Kを導き後処理を施すための後処理室14と、この後処理室14で後処理が施された基板Kを巻き取るための巻取りロール17が配置された基板回収室(製品回収室ということもできる)15とが具備されている。なお、上記各ロール16,17の回転軸心は水平方向にされており、したがって加熱室13内に引き込まれる(案内される)基板Kは水平面内を移動するとともに、基板Kの表面にカーボンナノチューブを形成するようにされている。以下では、上記ロール16,17の間の方向、すなわち基板Kが移動する方向を前後方向といい、この前後方向に水平面上で直交する方向を左右方向という。
That is, in the
上記前処理室12では、基板Kの表面、特にカーボンナノチューブを形成する表面(カーボンナノチューブの生成面であり、後述するが、ここでは下面である)の洗浄、不動態膜の塗布、カーボンナノチューブ生成用の触媒微粒子、具体的には、鉄の微粒子(金属微粒子)の塗布が行われる。洗浄については、アルカリ洗浄、UVオゾン洗浄が用いられる。また、不動態膜の塗布方法としては、ロールコータ、LPDが用いられる。触媒微粒子の塗布方法としては、スパッタ、真空蒸着、ロールコータなどが用いられる。
In the
また、後処理室14では、基板Kの冷却と、基板Kの表面、すなわち下面に形成されたカーボンナノチューブの検査とが行われる。
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。
In the
In the
上述したように、炉本体2内には、区画壁3により5つの部屋が形成されており、当然ながら、各区画壁3には、基板Kを通過させ得る連通用開口部(スリットともいう)3aがそれぞれ形成されている。
As described above, five chambers are formed in the
ところで、上記加熱室13においては、熱CVD法により、カーボンナノチューブが形成(生成)されるが、当然に、内部は所定の真空度(負圧状態)に維持されるとともに、カーボンナノチューブの生成用ガスつまり原料ガスGが供給されており、またこの原料ガスGが隣接する部屋に漏れないように考慮されている。例えば、加熱室13においては、窒素ガスなどの不活性ガスNと一緒に原料ガスGが下方から供給されるとともに上方から排出されて(引き抜かれて)いる。なお、この加熱室13以外の部屋、すなわち基板供給室11、前処理室12、後処理室14および製品回収室15についても、窒素ガスなどの不活性ガスNが下方から供給されるとともに上方から排出されて(引き抜かれて)、大気が入り込まないようにされている。
By the way, in the
ここで、加熱室13について詳しく説明する。
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の左右方向における中心位置には、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を供給するガス導入管5が、下方から底壁部2aを貫通するように前後方向において所定間隔おきで複数個設けられるとともに、これらガス導入管5における底壁部2aから下方の位置には、ガス流量調整弁(流量調整手段の一例である)9がそれぞれ設けられている。また、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が前後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。
Here, the
That is, as shown in FIGS. 2 and 3, gas introduction for supplying a source gas G containing carbon (for example, acetylene gas is used) G to the center position in the left-right direction of the
さらに、図示しないが、加熱室13には、当該加熱室13内の空気を排気して所定の減圧下にするための排気装置(真空装置でもある)が接続されている。
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。
Further, although not shown, the
An upper position of the intermediate portion in the heating chamber 13 (an upper position of the substrate in the tube forming chamber) includes a plurality of columnar (or rod-shaped)
また、加熱室13には、上記ガス導入管5により供給された原料ガスGを基板Kに導くガス案内用ダクト体23が前後方向において複数設けられる。具体的には、加熱室13の底壁部2aと基板Kとの間、正確には、下部断熱材4と基板Kとの間であって各ガス導入管5の上端に、原料ガス(例えば、アセチレン、メタン、ブタンなどの低級炭化水素ガスである)Gを基板Kに導くための側面視がホッパー形状(逆台形状)で上面の開口形状が長方形(前後方向が長辺側となる)のガス案内用ダクト体23がそれぞれ取り付けられる。なお、ガス案内用ダクト体23の上面に形成された長方形の上記開口には、図3に示すように、原料ガスGの余剰分を排出する排出路25が短辺側から左右方向へ向けて設けられる。また、これらガス案内用ダクト体23とガス導入管5との接続は、着脱可能にされており、例えば図2および図3に示すように、ガス案内用ダクト体23の底面に形成された接続用開口24を、ガス導入管5の上端部に嵌め込んだものである。これらガス案内用ダクト体23の高さ方向の中間位置に、原料ガスGを分散させるための邪魔板(ガス分散板ともいう)27が複数本の支持部材28により水平に支持(配置)されている。なお、図1では支持部材28を省略する。
The
さらに、基板Kの直ぐ下面で各ガス案内用ダクト体23の上面には、圧力制御が可能な小さい穴が多数形成された整流板26が配置されており、この整流板26としては、例えば直径が5〜20mm程度の穴が多数形成された石英ガラス、セラミックスが用いられている。
Further, on the upper surface of each gas guiding
また、有機ガスの影響を無くすために、加熱室13における基板K以外の構成材料、例えば断熱材4などは、二酸化ケイ素(SiO2)、二酸化アルミニウム(Al2O3)などの無機材料で構成されている。
Further, in order to eliminate the influence of organic gas, the constituent material other than the substrate K in the
ここで、前処理室12での工程について説明する。
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おり、これら塗布手段はマスク等を有しない簡易な構造であるから、不動態膜および触媒微粒子は基板Kの全面に塗布される。
Here, the process in the
In the
ところで、基板Kとして、厚さが20〜300μm以下に圧延加工されてコイル状に巻き取られた薄いステンレス鋼板(ステンレス箔でもある)が用いられており、このような基板Kには、コイルの巻き方向に引張りの残留応力が存在するため、触媒の微粒化および熱CVD時に、残留応力の開放により、基板Kに反りが発生する。このような反りの発生を防止するために、コイル巻き方向で張力を付加する機構、具体的には、巻出しロールと巻取りロールとの間で張力を発生させて(例えば、両ロールの回転速度を異ならせることにより張力を発生させる。具体的には、一方のモータで引っ張り、他方のモータにブレーキ機能を発揮させればよい。)基板Kを引っ張るようにしてもよい。また、巻取りロール側に錘を設けて引っ張るようにしてもよい。 By the way, as the substrate K, a thin stainless steel plate (also a stainless steel foil) that has been rolled to a thickness of 20 to 300 μm and wound in a coil shape is used. Since there is a tensile residual stress in the winding direction, the substrate K warps due to the release of the residual stress during atomization of the catalyst and thermal CVD. In order to prevent such warpage, a mechanism for applying tension in the coil winding direction, specifically, tension is generated between the unwinding roll and the winding roll (for example, rotation of both rolls). The tension is generated by changing the speed, specifically, the one motor may be pulled and the other motor may be used to exhibit the brake function.) The substrate K may be pulled. Further, a weight may be provided on the winding roll side and pulled.
次に、加熱装置21について説明する。
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が左右方向と平行(並行)に且つ前後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。
Next, the
The
上記発熱体22は円柱形状のものが用いられるとともに所定間隔おきに複数本並置されたものであるため、これら発熱体22による基板Kへの加熱の均一化すなわち均熱化を図るとともに均熱面積の最大化が望まれる。すなわち、発熱体22の配置および当該発熱体22の中心から基板Kまでの距離については適切に配置されること(つまり、設計)が要求される。
Since the
ところで、上記加熱炉1にて熱CVD法が行われる際には、加熱室13内が所定圧力に減圧される。
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、加熱炉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。
By the way, when the thermal CVD method is performed in the heating furnace 1, the inside of the
This reduced pressure value is maintained in the range of several Pa to 1000 Pa. For example, it is maintained at several tens Pa to several hundred Pa. The lower limit of the reduced pressure range of several Pa is a limit value for maintaining the carbon nanotube formation rate (deposition rate), and the upper limit of 1000 Pa is a limit value in terms of soot and tar suppression. is there. Moreover, as a component member in the heating furnace 1, a non-metallic material is used so that generation | occurrence | production of soot, tar, etc. is not accelerated | stimulated.
ところで、加熱室13以外の他の処理室、すなわち基板供給室11、前処理室12、後処理室14および製品回収室15については詳しくは説明しなかったが、これら各室11,12,14,15についても減圧状態にされるとともに、加熱室13に空気などのカーボンナノチューブの形成に悪影響を及ぼすガスが流入するのを防止するために、図1に示すように、それぞれの底壁部2aには窒素ガスなどの不活性ガスを供給するためのガス供給口5′が設けられるとともに、上壁部2bには、ガス放出口(ガス排出口でもある)6′が設けられている。
By the way, although the processing chambers other than the
なお、図1は熱CVD装置の概略構成を示し、その内部が分かるように、手前側の側壁部および断熱材4については省略している。
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。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a thermal CVD apparatus, and the side wall portion on the near side and the heat insulating material 4 are omitted so that the inside thereof can be understood.
Next, a method for forming carbon nanotubes using the thermal CVD apparatus will be described.
まず、巻出しロール16から基板Kを引き出し、前処理室12、加熱室13および後処理室14における各区画壁3の連通用開口部3aを挿通させ、その先端を巻取りロール17に巻き取らせる。このとき、基板Kには張力が付与されて真っ直ぐな水平面となるようにされている。
First, the substrate K is pulled out from the unwinding
そして、前処理室12内では基板Kの洗浄が行われた後、不動態膜が下面全体に亘って塗布され、この不動態膜の表面に鉄の微粒子が塗布(付着)される。なお、この触媒微粒子の塗布範囲については、少なくとも、カーボンナノチューブの形成面(生成面)であれば足りるが、塗布手段が簡易な構造であるから、触媒微粒子の塗布範囲も下面全体となる。
Then, after the substrate K is cleaned in the
この前処理が済むと、基板Kは所定長さ分だけ、つまりカーボンナノチューブが形成される長さ分だけ、巻取りロール17により巻き取られる。したがって、前処理室12で前処理が行われた部分が、順次、加熱室13内の各整流板26上に移動される。
After this pretreatment, the substrate K is taken up by the take-
この加熱室13では、排気装置(図示せず)により、所定の減圧下に、例えば数Pa〜1000Paの範囲に、具体的には、上述したように数十Pa〜数百Paに維持される。
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。
In the
Then, the temperature of the substrate K is heated to a predetermined temperature, for example, 700 to 800 ° C. by the
上記温度になると、ガス供給口5より原料ガスとしてアセチレンガス(C2H2)を供給して所定の反応を行わせることにより、基板K下面に、カーボンナノチューブを生成(成長)させる。
When the above temperature is reached, acetylene gas (C2H2) is supplied as a source gas from the
そして、所定時間が経過して所定高さのカーボンナノチューブが得られると、同じく、所定長さだけ移動されて、このカーボンナノチューブが形成された基板Kが後処理室14内に移動される。
Then, when a predetermined time passes and a carbon nanotube having a predetermined height is obtained, the substrate K is similarly moved by a predetermined length, and the substrate K on which the carbon nanotube is formed is moved into the
この後処理室14内では、基板Kの冷却と検査とが行われる。
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。
In the
When this post-processing is completed, the substrate K is moved into the
上記熱CVD装置の構成によると、基板Kを加熱室13内に導くとともに原料ガスGを導入してその表面にカーボンナノチューブを形成する際に、巻出しロール16に巻き取られた基板Kを巻取りロール17に巻き取るようにするとともに、その途中の基板Kの表面にカーボンナノチューブを形成するようにしたので、所定長さ毎ではあるが連続的に、基板Kにカーボンナノチューブを形成することができ、したがって完全なバッチ式にカーボンナノチューブを形成する場合に比べて、効率良くカーボンナノチューブを形成することができる。
According to the configuration of the thermal CVD apparatus, when the substrate K is introduced into the
また、ガス案内用ダクト体23を加熱室13に複数設けているため、必要とする生成範囲でカーボンナノチューブを形成することができる。すなわち、従来の熱CVD装置では、基板Kの面全体に、つまり不要な箇所までカーボンナノチューブが形成されるという無駄が生じていた。
In addition, since a plurality of gas guiding
さらに、ガス導入管5に設けられたガス流量調整弁9により、各ガス案内用ダクト体23に供給する原料ガスGの流量を調整でき、また原料ガスGは、邪魔板27により分散されるとともに、整流板26で整流されて、ガス案内用ダクト23の上面に形成された開口へ均一に導かれる。なお、原料ガスGの余剰分は、当該開口に設けられた排出路25から排出される。したがって、原料ガスGの多少にかかわらず、均一且つ適切にカーボンナノチューブを生成することができる。
Further, the flow rate of the raw material gas G supplied to each gas guiding
加えて、発熱体22を基板Kのカーボンナノチューブの形成面とは反対の上面側に配置したので、原料ガスGによる反応がスムーズに行われる。この理由は、発熱体22が直接基板Kを温めるとともに原料ガスGが発熱体22と反対の面から供給されるため、原料ガスGは基板Kに真っ先に供給されてその極近傍でガス分解が生じるからである。なお、原料ガスGが発熱体22を通過した場合には、その近傍でガス分解されて温度が高温から低温に変化する箇所で煤が生成し易くなると同時に、基板に供給される炭素が少なくなってしまう。
In addition, since the
さらに、加熱室13内を減圧したので、原料ガスGの拡散性が向上する(優れる)ため、基板Kの表面全体に均一に原料ガスG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K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。
Furthermore, since the inside of the
ところで、上記実施例においては、開口形状が長方形のガス案内用ダクト体23について説明したが、他にも、必要とするカーボンナノチューブの生成範囲に合わせた開口形状のガス案内用ダクト体を交換用として準備しておき、必要とする生成範囲に合わせて、適切な開口形状のガス案内用ダクト体を選択するようにしてもよい。なお、交換用のガス案内用ダクト体としては、例えば開口形状が、円形、楕円形、正方形などのものである。これにより、さらに複雑な範囲でカーボンナノチューブを生成することができるため、必要とするカーボンナノチューブの生成範囲が複雑であっても、十分に対応することができる。
In the above embodiment, the gas
一方、上記実施例においては、両ロール16,17を水平方向に配置したが、例えば鉛直方向に配置することもできる。このようにすることにより、水平方向に配置している場合に生じる基板Kの自重による撓みがなくなり、またロール同士間および基板Kの僅かな幅方向の厚さによる波しわ等が発生しなくなる。さらに、基板Kの自重により鉛直方向に真っ直ぐに設置できるため、加熱後の基板Kの波しわによる塑性変形も生じないという利点も得られる。 On the other hand, in the said Example, although both rolls 16 and 17 were arrange | positioned in the horizontal direction, they can also be arrange | positioned, for example in a perpendicular direction. By doing in this way, the bending by the dead weight of the board | substrate K which arises when arrange | positioning in a horizontal direction is lose | eliminated, and the wrinkles by the thickness of the slight width direction between rolls and the board | substrate K do not generate | occur | produce. Furthermore, since it can be installed straight in the vertical direction by its own weight, there is also an advantage that plastic deformation due to wave wrinkles of the substrate K after heating does not occur.
K 基板
1 加熱炉
5 ガス導入管
9 ガス流量調整弁
13 加熱室
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
25 排出路
26 整流板
27 邪魔板
28 支持部材
K substrate 1
Claims (3)
上記基板のカーボンナノチューブの生成範囲に原料ガスを導く複数のダクトと、これら各ダクトにそれぞれ一端が接続されて上記原料ガスを当該各ダクトに導く複数のガス導入管と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のCVD装置。 A carbon nanotube which has a vacuum container capable of maintaining a predetermined degree of vacuum while arranging a substrate coated with a catalyst, and supplying a source gas to the substrate by thermal chemical vapor deposition to grow carbon nanotubes A CVD apparatus for forming,
A plurality of ducts for introducing a raw material gas into the carbon nanotube generation range of the substrate; and a plurality of gas introduction pipes each having one end connected to each of the ducts for guiding the raw material gas to the respective ducts. CVD device for forming carbon nanotubes.
The CVD apparatus for forming carbon nanotubes according to claim 1 or 2, wherein a flow rate adjusting means for the source gas is provided in each gas introduction pipe.
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CN112567068A (en) * | 2018-04-30 | 2021-03-26 | 艾克斯特朗欧洲公司 | Device for coating a substrate with a carbon-containing layer |
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- 2010-03-23 JP JP2010065370A patent/JP2011195397A/en active Pending
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