JP4338113B2 - 金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置 - Google Patents
金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4338113B2 JP4338113B2 JP2000157796A JP2000157796A JP4338113B2 JP 4338113 B2 JP4338113 B2 JP 4338113B2 JP 2000157796 A JP2000157796 A JP 2000157796A JP 2000157796 A JP2000157796 A JP 2000157796A JP 4338113 B2 JP4338113 B2 JP 4338113B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- plasma
- metal
- gas
- precursor
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 40
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 title claims description 36
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 171
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 136
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 131
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 131
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 76
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 claims description 74
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 49
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 41
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 40
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 22
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 22
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 22
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 19
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N Hydrogen atom Chemical compound [H] YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 24
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 13
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 11
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 9
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Chemically Coating (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学気相堆積処理を用いて基板の表面に金属超微粒子を作製する金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴミ処理場等の脱硝装置として、Nox 等を吸着して排ガス浄化を行う金属超微粒子を基板に備えた排ガス用フィルターが使用されている。一方、化学気相堆積処理により金属膜、例えば、銅の薄膜を作製する技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、金属超微粒子を基板に形成する場合、金属超微粒子が形成可能な基板の形状にはある程度の制約があり、所望の形状の基板に金属超微粒子を形成することができない。このため、例えば、煙突の内部に排ガス用フィルターを収容する等の自由度の高い設計は困難であるのが現状である。化学気相堆積処理を適用して薄膜を作製する技術は広く知られているが、金属超微粒子を作製する技術は実在しないのが現状である。
【０００４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を任意の形状の基板の表面に作製することができる金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の金属超微粒子作製装置は、棒状の基板が内部に配置される筒状のチャンバと、棒状の基板を囲むように配置され多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材と、塩素を含有する原料ガスを金属部材の外側におけるチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、原料ガス導入手段により導入された原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の外周に前駆体を成膜する第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後に基板と金属部材の間に水素を含有する還元ガスを導入する還元ガス導入手段と、還元ガス導入手段により導入された還元ガスをプラズマ化して還元ガスプラズマを発生させ原子状水素を基板の外周に成膜された前駆体に照射させることで基板の外周に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
そして、前記第２プラズマ発生手段としての第２電源が、前記金属部材と前記棒状基板とにわたり接続されていることを特徴とする。
【０００７】
また、上記目的を達成するための本発明の金属超微粒子作製装置は、筒状の基板が内部に配置される筒状のチャンバと、筒状の基板の内部に配置され多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材と、塩素を含有する原料ガスを金属部材の内方におけるチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、原料ガス供給手段により導入された原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の内周に前駆体を成膜する第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後に基板と金属部材の間に水素を含有する還元ガスを導入する還元ガス導入手段と、還元ガス導入手段により導入された還元ガスをプラズマ化して還元ガスプラズマを発生させ原子状水素を基板の内周に成膜された前駆体に照射させることで基板の内周に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
そして、本発明の金属微粒子作製装置は、筒状のチャンバの中心部には中心軸が設けられ、前記第１プラズマ発生手段としての第１電源が、前記中心軸と前記金属部材とにわたり接続されていることを特徴とする。
【００１２】
そして、金属部材を銅製とすることにより、前記前駆体としてCuxClyを生成し、基板にCu超微粒子を形成することを特徴とする。また、Cu超微粒子が形成された基板は、脱硝装置の触媒として適用されることを特徴とする。また、金属超微粒子の径を制御するために基板を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４に基づいて本発明の第１実施形態例に係る金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置を説明する。図１、図２には本発明の第１実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略側面、図３、図４には金属超微粒子の形成状況の説明を示してある。
【００１４】
図１、図２に示すように、箱型に形成されたチャンバ１の上部には第１プラズマ発生手段２が備えられ、チャンバ１の下部には第２プラズマ発生手段３が備えられている。また、チャンバ１の側部には磁場コイル４が備えられている。第１プラズマ発生手段２は、チャンバ１の上面に設けられた第１絶縁板２１と、第１絶縁板２１に設けられた第１プラズマアンテナ２２と、第１プラズマアンテナ２２に給電を行う第１電源２３によって構成されている。また、第２プラズマ発生手段３は、チャンバ１の下面に設けられた第２絶縁板２４と、第２絶縁板２４に設けられた第２プラズマアンテナ２５と、第２プラズマアンテナ２５に給電を行う第２電源２６によって構成されている。
【００１５】
チャンバ１の内部の第１絶縁板２１に下部には導入容器６が配置され、導入容器６には原料ガス５である塩素ガス（Cl2 ガス）が供給される。導入容器６の側部には流量制御器７及びノズル８が接続され、導入容器６の底部には銅(Cu)製の噴射板（金属部材）９が設けられている。噴射板９には多数の噴射穴１０が穿孔されている。チャンバ１の底部近傍には支持台１１が設けられ、支持台１１には、例えば、フィルム状の基板１２が載置される。支持台１１は加熱ヒータ２８により所定温度に昇温されている。また、磁場コイル４の下方におけるチャンバ１の下端部には還元ガス１３である水素ガス（H2ガス）をチャンバ１の内部に供給する還元ガス流量制御器１４及び還元ガスノズル１５が設けられている。更に、チャンバ１の底部には排気口２７が穿設されている。
【００１６】
図１乃至図４に基づいて、上述した金属超微粒子作製装置により、基板１２の表面に金属(Cu)超微粒子を作製する金属超微粒子作製方法を説明する。
【００１７】
先ず、導入容器６にCl2 ガスを導入し、第１プラズマ発生手段２の第１プラズマアンテナ２２から電磁波を導入容器６内に入射することで、導入容器６内のCl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）３１が発生させる。このCl2 ガスプラズマ３１により、Cu製の噴射板９にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）３０が生成される。前駆体（CuxCly）３０は噴射穴１０を通って下方に噴射され、基板１２の表面に前駆体（CuxCly）３０が成膜される（図１、図３参照）。
【００１８】
基板１２の表面に前駆体（CuxCly）３０が成膜された後、チャンバ１内にH2ガスを導入し、第２プラズマ発生手段３の第２プラズマアンテナ２５から電磁波をチャンバ１内に入射することで、チャンバ１内のH2ガスをイオン化してH2ガスプラズマ（還元ガスプラズマ）３２を発生させる。H2ガスプラズマ３２は、磁場コイル４によって形成された回転磁場により基板１２の表面近傍に高密度で均一に分布する。H2ガスプラズマ３２を発生させることで、原子状水素が基板１２の表面に成膜された前駆体（CuxCly）３０に照射される。原子状水素が前駆体（CuxCly）３０の膜に照射されることで、前駆体（CuxCly）３０からCl成分が還元除去されてCu超超微粒子２９（例えば、粒径100 Å〜1000Å）が形成される。
【００１９】
加熱ヒータ２８による支持台１１の加熱により、基板１２の温度を制御することで、Cu超超微粒子２９の粒径が制御され、所望の粒径のCu超超微粒子２９が形成された基板１２を得ることが可能になる。
【００２０】
表面にCu超超微粒子２９が形成された基板１２は、例えば、ゴミ処理場等の脱硝装置の排ガスフィルターとして用いられる。
【００２１】
尚、上記構成の金属超微粒子作製装置では、原料ガス５として塩素ガス（Cl2 ガス）を例に挙げて説明してあるが、HCl ガスを適用することも可能であり、この場合、原料ガスプラズマはHCl ガスプラズマが生成されるが、Cu製の噴射板９のエッチングにより生成される前駆体３０はCuxClyである。従って、原料ガス５は塩素を含有するガスであればよく、HCl ガスとCl2 ガスとの混合ガスを用いることも可能である。また、噴射板９の材質は、Cuに限らず、Ag,Au,Pt,Ti,Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体３０はAg,Au,Pt,Ti,Ｗ等の塩化物となり、基板１２の表面に作製される超超微粒子はAg,Au,Pt,Ti,Ｗ等になる。
【００２２】
上記構成の金属超微粒子作製装置による金属超微粒子作製方法によると、プラズマで成膜した前駆体（CuxCly）３０を、温度制御しながら水素還元することで、所望の粒径で、しかも、粒径のそろったCu超超微粒子２９が形成された基板１２を作製することができる。このため、化学気相堆積処理を適用してCu超超微粒子２９を基板１２の表面に作製することが可能になる。尚、本発明の金属超微粒子作製方法として、プラズマによらず、原料ガスを加熱して前駆体３０を生成することも可能であり、また、還元ガスを加熱して原子状水素を得るようにすることも可能である。
【００２３】
図５、図６に基づいて本発明の第２実施形態例に係る金属超微粒子作製装置及び金属超微粒子作製方法を説明する。図５には本発明の第２実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略斜視、図６には図５の断面状況を示してある。第２実施形態例は、棒状の基板の表面にCu超超微粒子を形成する例を示してある。
【００２４】
図５、図６に示すように、筒状のチャンバ４１の中心部には基板としての棒状（例えば、長さ１ｍ）の棒基板４２が配置され、棒基板４２の外周におけるチャンバ４１内には筒状の銅(Cu)製の金属部材４３が配置されている。金属部材４３には多数の噴射穴４４が穿孔されている。棒基板４２には加熱手段４５が接続され、棒基板４２は加熱手段４５により所定温度に昇温される。金属部材４３の外方におけるチャンバ４１内には、塩素を含有する原料ガス５０である塩素ガス（Cl2 ガス）が塩素ガス導入手段としての原料ノズル４６から導入される。また、棒基板４２と金属部材４３との間には還元ガス４７である水素ガス（H2ガス）が還元ガス導入手段としての還元ガスノズル４８から導入される。
【００２５】
一方、チャンバ４１と金属部材４３とにわたり第１プラズマ発生手段としての第１電源５１が接続され、第１電源５１により、原料ノズル４６から導入された原料ガス５０（Cl2 ガス）をプラズマ化してCl2 ガスプラズマを発生させ、Cl2 ガスプラズマで金属部材４３をエッチングすることにより前駆体（CuxCly）４９が生成される。そして、前駆体（CuxCly）４９は噴射穴４４を通って内方に噴射され、棒基板４２の表面に前駆体（CuxCly）４９が成膜される。また、金属部材４３と棒基板４２とにわたり第２プラズマ発生手段としての第２電源５２が接続され、第２電源５２により、還元ガスノズル４８から導入された還元ガス４７（H2ガス）をプラズマ化してH2ガスプラズマを発生させ、棒基板４２の表面に成膜された前駆体（CuxCly）４９に原子状水素を照射する。
【００２６】
上述した金属超微粒子作製装置により、棒基板４２の表面に金属(Cu)超微粒子を作製する金属超微粒子作製方法を説明する。
【００２７】
先ず、チャンバ４１と金属部材４３の間にCl2 ガスを導入し、第１プラズマ発生手段の電源５１を通電することで、Cl2 ガスをプラズマ化してCl2 ガスプラズマを発生させる。このCl2 ガスプラズマプラズマ３１により、Cu製の金属部材４３にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）４９が生成される。前駆体（CuxCly）４９は噴射穴４４を通って内方に噴射され、棒基板４２の表面に前駆体（CuxCly）４９が成膜される。
【００２８】
棒基板４２の表面に前駆体（CuxCly）４９が成膜された後、金属部材４３と棒基板４２の間にH2ガスを導入し、第２プラズマ発生手段の第２電源５２を通電することでH2ガスをプラズマ化してH2ガスプラズマ（還元ガスプラズマ）を発生させる。H2ガスプラズマを発生させることで、原子状水素が棒基板４２のの表面に成膜された前駆体（CuxCly）４９に照射される。原子状水素が前駆体（CuxCly）４９の膜に照射されることで、前駆体（CuxCly）４９からCl成分が還元除去されてCu超超微粒子５３（例えば、粒径100 Å〜1000Å）が形成される。
【００２９】
加熱手段４５による棒基板４２の加熱により、棒基板４２の温度を制御することで、Cu超超微粒子５３の粒径が制御され、所望の粒径のCu超微粒子５３が形成された棒基板４２を得ることが可能になる。Cu超微粒子５３が形成された棒基板４２は、例えば、ゴミ処理場等の脱硝装置の排ガスフィルターとして用いられる。この時、棒基板４２は棒状をなしているため、煙突内等に配設することが可能になり、排ガスフィルターの設計の自由度が増すことになる。
【００３０】
上記構成の金属超微粒子作製装置による金属超微粒子作製方法によると、プラズマで成膜した前駆体（CuxCly）４９を、温度制御しながら水素還元することで、所望の粒径で、しかも、粒径のそろったCu超微粒子５３が形成された棒状の棒基板４２を作製することができる。このため、化学気相堆積処理を適用してCu超微粒子５３を棒状の棒基板４２の表面に作製することが可能になる。
【００３１】
図７、図８に基づいて本発明の第３実施形態例に係る金属超微粒子作製装置及び金属超微粒子作製方法を説明する。図７には本発明の第３実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略斜視、図８には図７の断面状況を示してある。第３実施形態例は、筒状の基板の内周面にCu超超微粒子を形成する例を示してある。
【００３２】
図７、図８に示すように、筒状のチャンバ６１の中心部には中心軸６２が設けられ、筒状のチャンバ６１の内部には中心軸６２を軸心とする筒状の筒基板６３が配置されている。更に、筒基板６３の内部には中心軸６２を軸心とする筒状の銅(Cu)製の金属部材６４が配置されている。金属部材６４には多数の噴射穴６５が穿孔されている。筒基板６３には加熱手段６６が接続され、筒基板６３は加熱手段６６により所定温度に昇温される。金属部材６４の内部には、塩素を含有する原料ガス６７である塩素ガス（Cl2 ガス）が塩素ガス導入手段としての原料ノズル６８から導入される。また、金属部材６４と筒基板６３との間には還元ガス６９である水素ガス（H2ガス）が還元ガス導入手段としての還元ガスノズル７０から導入される。
【００３３】
一方、中心軸６２と金属部材６４とにわたり第１プラズマ発生手段としての第１電源７１が接続され、第１電源７１により、原料ノズル６８から導入された原料ガス６７（Cl2 ガス）をプラズマ化してCl2 ガスプラズマを発生させ、Cl2 ガスプラズマで金属部材６４をエッチングすることにより前駆体（CuxCly）７３が生成される。そして、前駆体（CuxCly）７３は噴射穴６５を通って外方に噴射され、筒基板６３の内周面に前駆体（CuxCly）７３が成膜される。また、金属部材４３と筒基板６３とにわたり第２プラズマ発生手段としての第２電源７２が接続され、第２電源７２により、還元ガスノズル７０から導入された還元ガス６９（H2ガス）をプラズマ化してH2ガスプラズマを発生させ、筒基板６３の内周面に成膜された前駆体（CuxCly）７３に原子状水素を照射する。
【００３４】
上述した金属超微粒子作製装置により、筒基板６３の表面に金属(Cu)超微粒子を作製する金属超微粒子作製方法を説明する。
【００３５】
先ず、金属部材６４内にCl2 ガスを導入し、第１プラズマ発生手段の電源７１を通電することで、Cl2 ガスをプラズマ化してCl2 ガスプラズマを発生させる。このCl2 ガスプラズマプラズマにより、Cu製の金属部材６４にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）７３が生成される。前駆体（CuxCly）７３は噴射穴６５を通って外方に噴射され、筒基板６３の内周面に前駆体（CuxCly）７３が成膜される。
【００３６】
筒基板６３の内周面に前駆体（CuxCly）７３が成膜された後、金属部材６４と筒基板６３の間にH2ガスを導入し、第２プラズマ発生手段の第２電源７２を通電することでH2ガスをプラズマ化してH2ガスプラズマ（還元ガスプラズマ）を発生させる。H2ガスプラズマを発生させることで、原子状水素が筒基板６３のの内周面に成膜された前駆体（CuxCly）７３に照射される。原子状水素が前駆体（CuxCly）７３の膜に照射されることで、前駆体（CuxCly）７３からCl成分が還元除去されてCu超超微粒子７４（例えば、粒径100 Å〜1000Å）が形成される。
【００３７】
加熱手段６６による筒基板６３の加熱により、筒基板６３の温度を制御することで、Cu超超微粒子７４の粒径が制御され、所望の粒径のCu超超微粒子７４が形成された筒基板６３を得ることが可能になる。Cu超超微粒子７４が形成された筒基板６３は、例えば、ゴミ処理場等の脱硝装置の排ガスフィルターとして用いられる。この時、筒基板６３は筒状をなしているため、煙突内等に配設することが可能になり、排ガスフィルターの設計の自由度が増すことになる。
【００３８】
上記構成の金属超微粒子作製装置による金属超微粒子作製方法によると、プラズマで成膜した前駆体（CuxCly）７３を、温度制御しながら水素還元することで、所望の粒径で、しかも、粒径のそろったCu超微粒子７４が形成された筒状の筒基板６６を作製することができる。このため、化学気相堆積処理を適用してCu超超微粒子７４を筒状の筒基板６３の内周面に作製することが可能になる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の金属超微粒子作製方法は、塩素と金属部材により金属成分と塩素との前駆体を生成し、生成された前駆体を基板に成膜し、その後、水素を含有する還元ガスからの原子状水素を前駆体に照射することで、基板に金属超微粒子を形成するようにしたので、成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が形成された基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を任意の形状の基板に作製することが可能になる。
【００４０】
また、本発明の金属超微粒子作製方法は、筒状のチャンバ内に棒状の基板を配置し、棒状の基板の外周におけるチャンバ内に多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材を配置し、塩素と金属部材により金属成分と塩素との前駆体を金属部材の内側に生成し、生成された前駆体を基板の外周に成膜し、その後、水素を含有する還元ガスからの原子状水素を金属部材の内側から前駆体に照射することで、基板の外周に金属超微粒子を形成するようにしたので、成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が外周に形成された棒状の基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を棒状の基板の表面に作製することが可能になる。
【００４１】
また、本発明の金属超微粒子作製方法は、多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材を筒状の基板の内周に配置し、塩素と金属部材により金属成分と塩素との前駆体を金属部材の外側に生成し、生成された前駆体を基板の内周に成膜し、その後、水素を含有する還元ガスからの原子状水素を金属部材の外側から前駆体に照射することで、基板の内周に金属超微粒子を形成するようにしたので、成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が内周面に形成された筒状の基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を筒状の基板の内周面に作製することが可能になる。
【００４２】
そして、基板を加熱することで金属超微粒子の径を制御するので、所望の粒径で、しかも、粒径のそろった金属超微粒子が形成された基板とすることができる。
【００４３】
本発明の金属超微粒子作製装置は、多数の噴射穴が穿設された金属部材を有しその内部に塩素を含有する原料ガスが供給される導入容器と、導入容器及び基板を収容するチャンバと、導入容器内の原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の表面に前駆体を成膜するする第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後にチャンバ内で水素を含有する水素ガスをプラズマ化して還元ガスを発生させ原子状水素を基板の表面に成膜された前駆体に照射させることで基板の表面に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたので、プラズマで成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が形成された基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を任意の形状の基板に作製することが可能になる。
【００４４】
また、本発明の金属超微粒子作製装置は、棒状の基板が内部に配置される筒状のチャンバと、棒状の基板の外周におけるチャンバ内に配置され多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材と、塩素を含有する原料ガスを金属部材の外方におけるチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、原料ガス導入手段により導入された原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の外周に前駆体を成膜する第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後に基板と金属部材の間に水素を含有する還元ガスを導入する還元ガス導入手段と、還元ガス導入手段により導入された還元ガスをプラズマ化して還元ガスプラズマを発生させ原子状水素を基板の外周に成膜された前駆体に照射させることで基板の外周に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたので、プラズマで成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が外周に形成された棒状の基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を棒状の基板の外周に作製することが可能になる。
【００４５】
また、本発明の金属超微粒子作製装置は、筒状の基板が内部に配置される筒状のチャンバと、筒状の基板の内部に配置され多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材と、塩素を含有する原料ガスを金属部材の内方におけるチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、原料ガス供給手段により導入された原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の内周に前駆体を成膜する第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後に基板と金属部材の間に水素を含有する還元ガスを導入する還元ガス導入手段と、還元ガス導入手段により導入された還元ガスをプラズマ化して還元ガスプラズマを発生させ原子状水素を基板の内周に成膜された前駆体に照射させることで基板の内周に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたので、プラズマで成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が内周面に形成された筒状の基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を筒状の基板の内周面に作製することが可能になる。
【００４６】
そして、金属超微粒子の径を制御するために基板を加熱する加熱手段を設けたので、所望の粒径で、しかも、粒径のそろった金属超微粒子が形成された基板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略側面図。
【図２】本発明の第１実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略側面図。
【図３】金属超微粒子の形成状況説明図。
【図４】金属超微粒子の形成状況説明図。
【図５】本発明の第２実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略斜視。
【図６】図５の断面図。
【図７】本発明の第３実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略斜視。
【図８】図７の断面図。
【符号の説明】
１，４１，６１ チャンバ
２ 第１プラズマ発生手段
３ 第２プラズマ発生手段
４ 磁場コイル
５，５０，６７ 原料ガス
６ 導入容器
７ 流量制御器
８ ノズル
９ 噴射板
１０，４４，６５ 噴射穴
１１ 支持台
１２ 基板
１３，４７，６９ 還元ガス
１４ 還元ガス流量制御器
１５ 還元ガスノズル
２１ 第１絶縁板
２２ 第１プラズマアンテナ
２３ 第１電源
２４ 第２絶縁板
２５ 第２プラズマアンテナ
２６ 第２電源
２７ 排気口
２８ 加熱ヒータ
２９，５３ ７４ Cu超微粒子
３０，４９，７３，前駆体（CuxCly）
４２ 棒基板
４３，６４ 金属部材
４５，６６ 加熱手段
４６，６８ 原料ノズル
４８，７０ 還元ガスノズル
５０，６７ 原料ガス
５１，７１ 第１電源
５２，７２ 第２電源
６２ 中心軸
６３ 筒基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学気相堆積処理を用いて基板の表面に金属超微粒子を作製する金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴミ処理場等の脱硝装置として、Nox 等を吸着して排ガス浄化を行う金属超微粒子を基板に備えた排ガス用フィルターが使用されている。一方、化学気相堆積処理により金属膜、例えば、銅の薄膜を作製する技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、金属超微粒子を基板に形成する場合、金属超微粒子が形成可能な基板の形状にはある程度の制約があり、所望の形状の基板に金属超微粒子を形成することができない。このため、例えば、煙突の内部に排ガス用フィルターを収容する等の自由度の高い設計は困難であるのが現状である。化学気相堆積処理を適用して薄膜を作製する技術は広く知られているが、金属超微粒子を作製する技術は実在しないのが現状である。
【０００４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を任意の形状の基板の表面に作製することができる金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の金属超微粒子作製装置は、棒状の基板が内部に配置される筒状のチャンバと、棒状の基板を囲むように配置され多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材と、塩素を含有する原料ガスを金属部材の外側におけるチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、原料ガス導入手段により導入された原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の外周に前駆体を成膜する第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後に基板と金属部材の間に水素を含有する還元ガスを導入する還元ガス導入手段と、還元ガス導入手段により導入された還元ガスをプラズマ化して還元ガスプラズマを発生させ原子状水素を基板の外周に成膜された前駆体に照射させることで基板の外周に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
そして、前記第２プラズマ発生手段としての第２電源が、前記金属部材と前記棒状基板とにわたり接続されていることを特徴とする。
【０００７】
また、上記目的を達成するための本発明の金属超微粒子作製装置は、筒状の基板が内部に配置される筒状のチャンバと、筒状の基板の内部に配置され多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材と、塩素を含有する原料ガスを金属部材の内方におけるチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、原料ガス供給手段により導入された原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の内周に前駆体を成膜する第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後に基板と金属部材の間に水素を含有する還元ガスを導入する還元ガス導入手段と、還元ガス導入手段により導入された還元ガスをプラズマ化して還元ガスプラズマを発生させ原子状水素を基板の内周に成膜された前駆体に照射させることで基板の内周に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
そして、本発明の金属微粒子作製装置は、筒状のチャンバの中心部には中心軸が設けられ、前記第１プラズマ発生手段としての第１電源が、前記中心軸と前記金属部材とにわたり接続されていることを特徴とする。
【００１２】
そして、金属部材を銅製とすることにより、前記前駆体としてCuxClyを生成し、基板にCu超微粒子を形成することを特徴とする。また、Cu超微粒子が形成された基板は、脱硝装置の触媒として適用されることを特徴とする。また、金属超微粒子の径を制御するために基板を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４に基づいて本発明の第１実施形態例に係る金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置を説明する。図１、図２には本発明の第１実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略側面、図３、図４には金属超微粒子の形成状況の説明を示してある。
【００１４】
図１、図２に示すように、箱型に形成されたチャンバ１の上部には第１プラズマ発生手段２が備えられ、チャンバ１の下部には第２プラズマ発生手段３が備えられている。また、チャンバ１の側部には磁場コイル４が備えられている。第１プラズマ発生手段２は、チャンバ１の上面に設けられた第１絶縁板２１と、第１絶縁板２１に設けられた第１プラズマアンテナ２２と、第１プラズマアンテナ２２に給電を行う第１電源２３によって構成されている。また、第２プラズマ発生手段３は、チャンバ１の下面に設けられた第２絶縁板２４と、第２絶縁板２４に設けられた第２プラズマアンテナ２５と、第２プラズマアンテナ２５に給電を行う第２電源２６によって構成されている。
【００１５】
チャンバ１の内部の第１絶縁板２１に下部には導入容器６が配置され、導入容器６には原料ガス５である塩素ガス（Cl2 ガス）が供給される。導入容器６の側部には流量制御器７及びノズル８が接続され、導入容器６の底部には銅(Cu)製の噴射板（金属部材）９が設けられている。噴射板９には多数の噴射穴１０が穿孔されている。チャンバ１の底部近傍には支持台１１が設けられ、支持台１１には、例えば、フィルム状の基板１２が載置される。支持台１１は加熱ヒータ２８により所定温度に昇温されている。また、磁場コイル４の下方におけるチャンバ１の下端部には還元ガス１３である水素ガス（H2ガス）をチャンバ１の内部に供給する還元ガス流量制御器１４及び還元ガスノズル１５が設けられている。更に、チャンバ１の底部には排気口２７が穿設されている。
【００１６】
図１乃至図４に基づいて、上述した金属超微粒子作製装置により、基板１２の表面に金属(Cu)超微粒子を作製する金属超微粒子作製方法を説明する。
【００１７】
先ず、導入容器６にCl2 ガスを導入し、第１プラズマ発生手段２の第１プラズマアンテナ２２から電磁波を導入容器６内に入射することで、導入容器６内のCl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）３１が発生させる。このCl2 ガスプラズマ３１により、Cu製の噴射板９にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）３０が生成される。前駆体（CuxCly）３０は噴射穴１０を通って下方に噴射され、基板１２の表面に前駆体（CuxCly）３０が成膜される（図１、図３参照）。
【００１８】
基板１２の表面に前駆体（CuxCly）３０が成膜された後、チャンバ１内にH2ガスを導入し、第２プラズマ発生手段３の第２プラズマアンテナ２５から電磁波をチャンバ１内に入射することで、チャンバ１内のH2ガスをイオン化してH2ガスプラズマ（還元ガスプラズマ）３２を発生させる。H2ガスプラズマ３２は、磁場コイル４によって形成された回転磁場により基板１２の表面近傍に高密度で均一に分布する。H2ガスプラズマ３２を発生させることで、原子状水素が基板１２の表面に成膜された前駆体（CuxCly）３０に照射される。原子状水素が前駆体（CuxCly）３０の膜に照射されることで、前駆体（CuxCly）３０からCl成分が還元除去されてCu超超微粒子２９（例えば、粒径100 Å〜1000Å）が形成される。
【００１９】
加熱ヒータ２８による支持台１１の加熱により、基板１２の温度を制御することで、Cu超超微粒子２９の粒径が制御され、所望の粒径のCu超超微粒子２９が形成された基板１２を得ることが可能になる。
【００２０】
表面にCu超超微粒子２９が形成された基板１２は、例えば、ゴミ処理場等の脱硝装置の排ガスフィルターとして用いられる。
【００２１】
尚、上記構成の金属超微粒子作製装置では、原料ガス５として塩素ガス（Cl2 ガス）を例に挙げて説明してあるが、HCl ガスを適用することも可能であり、この場合、原料ガスプラズマはHCl ガスプラズマが生成されるが、Cu製の噴射板９のエッチングにより生成される前駆体３０はCuxClyである。従って、原料ガス５は塩素を含有するガスであればよく、HCl ガスとCl2 ガスとの混合ガスを用いることも可能である。また、噴射板９の材質は、Cuに限らず、Ag,Au,Pt,Ti,Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体３０はAg,Au,Pt,Ti,Ｗ等の塩化物となり、基板１２の表面に作製される超超微粒子はAg,Au,Pt,Ti,Ｗ等になる。
【００２２】
上記構成の金属超微粒子作製装置による金属超微粒子作製方法によると、プラズマで成膜した前駆体（CuxCly）３０を、温度制御しながら水素還元することで、所望の粒径で、しかも、粒径のそろったCu超超微粒子２９が形成された基板１２を作製することができる。このため、化学気相堆積処理を適用してCu超超微粒子２９を基板１２の表面に作製することが可能になる。尚、本発明の金属超微粒子作製方法として、プラズマによらず、原料ガスを加熱して前駆体３０を生成することも可能であり、また、還元ガスを加熱して原子状水素を得るようにすることも可能である。
【００２３】
図５、図６に基づいて本発明の第２実施形態例に係る金属超微粒子作製装置及び金属超微粒子作製方法を説明する。図５には本発明の第２実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略斜視、図６には図５の断面状況を示してある。第２実施形態例は、棒状の基板の表面にCu超超微粒子を形成する例を示してある。
【００２４】
図５、図６に示すように、筒状のチャンバ４１の中心部には基板としての棒状（例えば、長さ１ｍ）の棒基板４２が配置され、棒基板４２の外周におけるチャンバ４１内には筒状の銅(Cu)製の金属部材４３が配置されている。金属部材４３には多数の噴射穴４４が穿孔されている。棒基板４２には加熱手段４５が接続され、棒基板４２は加熱手段４５により所定温度に昇温される。金属部材４３の外方におけるチャンバ４１内には、塩素を含有する原料ガス５０である塩素ガス（Cl2 ガス）が塩素ガス導入手段としての原料ノズル４６から導入される。また、棒基板４２と金属部材４３との間には還元ガス４７である水素ガス（H2ガス）が還元ガス導入手段としての還元ガスノズル４８から導入される。
【００２５】
一方、チャンバ４１と金属部材４３とにわたり第１プラズマ発生手段としての第１電源５１が接続され、第１電源５１により、原料ノズル４６から導入された原料ガス５０（Cl2 ガス）をプラズマ化してCl2 ガスプラズマを発生させ、Cl2 ガスプラズマで金属部材４３をエッチングすることにより前駆体（CuxCly）４９が生成される。そして、前駆体（CuxCly）４９は噴射穴４４を通って内方に噴射され、棒基板４２の表面に前駆体（CuxCly）４９が成膜される。また、金属部材４３と棒基板４２とにわたり第２プラズマ発生手段としての第２電源５２が接続され、第２電源５２により、還元ガスノズル４８から導入された還元ガス４７（H2ガス）をプラズマ化してH2ガスプラズマを発生させ、棒基板４２の表面に成膜された前駆体（CuxCly）４９に原子状水素を照射する。
【００２６】
上述した金属超微粒子作製装置により、棒基板４２の表面に金属(Cu)超微粒子を作製する金属超微粒子作製方法を説明する。
【００２７】
先ず、チャンバ４１と金属部材４３の間にCl2 ガスを導入し、第１プラズマ発生手段の電源５１を通電することで、Cl2 ガスをプラズマ化してCl2 ガスプラズマを発生させる。このCl2 ガスプラズマプラズマ３１により、Cu製の金属部材４３にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）４９が生成される。前駆体（CuxCly）４９は噴射穴４４を通って内方に噴射され、棒基板４２の表面に前駆体（CuxCly）４９が成膜される。
【００２８】
棒基板４２の表面に前駆体（CuxCly）４９が成膜された後、金属部材４３と棒基板４２の間にH2ガスを導入し、第２プラズマ発生手段の第２電源５２を通電することでH2ガスをプラズマ化してH2ガスプラズマ（還元ガスプラズマ）を発生させる。H2ガスプラズマを発生させることで、原子状水素が棒基板４２のの表面に成膜された前駆体（CuxCly）４９に照射される。原子状水素が前駆体（CuxCly）４９の膜に照射されることで、前駆体（CuxCly）４９からCl成分が還元除去されてCu超超微粒子５３（例えば、粒径100 Å〜1000Å）が形成される。
【００２９】
加熱手段４５による棒基板４２の加熱により、棒基板４２の温度を制御することで、Cu超超微粒子５３の粒径が制御され、所望の粒径のCu超微粒子５３が形成された棒基板４２を得ることが可能になる。Cu超微粒子５３が形成された棒基板４２は、例えば、ゴミ処理場等の脱硝装置の排ガスフィルターとして用いられる。この時、棒基板４２は棒状をなしているため、煙突内等に配設することが可能になり、排ガスフィルターの設計の自由度が増すことになる。
【００３０】
上記構成の金属超微粒子作製装置による金属超微粒子作製方法によると、プラズマで成膜した前駆体（CuxCly）４９を、温度制御しながら水素還元することで、所望の粒径で、しかも、粒径のそろったCu超微粒子５３が形成された棒状の棒基板４２を作製することができる。このため、化学気相堆積処理を適用してCu超微粒子５３を棒状の棒基板４２の表面に作製することが可能になる。
【００３１】
図７、図８に基づいて本発明の第３実施形態例に係る金属超微粒子作製装置及び金属超微粒子作製方法を説明する。図７には本発明の第３実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略斜視、図８には図７の断面状況を示してある。第３実施形態例は、筒状の基板の内周面にCu超超微粒子を形成する例を示してある。
【００３２】
図７、図８に示すように、筒状のチャンバ６１の中心部には中心軸６２が設けられ、筒状のチャンバ６１の内部には中心軸６２を軸心とする筒状の筒基板６３が配置されている。更に、筒基板６３の内部には中心軸６２を軸心とする筒状の銅(Cu)製の金属部材６４が配置されている。金属部材６４には多数の噴射穴６５が穿孔されている。筒基板６３には加熱手段６６が接続され、筒基板６３は加熱手段６６により所定温度に昇温される。金属部材６４の内部には、塩素を含有する原料ガス６７である塩素ガス（Cl2 ガス）が塩素ガス導入手段としての原料ノズル６８から導入される。また、金属部材６４と筒基板６３との間には還元ガス６９である水素ガス（H2ガス）が還元ガス導入手段としての還元ガスノズル７０から導入される。
【００３３】
一方、中心軸６２と金属部材６４とにわたり第１プラズマ発生手段としての第１電源７１が接続され、第１電源７１により、原料ノズル６８から導入された原料ガス６７（Cl2 ガス）をプラズマ化してCl2 ガスプラズマを発生させ、Cl2 ガスプラズマで金属部材６４をエッチングすることにより前駆体（CuxCly）７３が生成される。そして、前駆体（CuxCly）７３は噴射穴６５を通って外方に噴射され、筒基板６３の内周面に前駆体（CuxCly）７３が成膜される。また、金属部材４３と筒基板６３とにわたり第２プラズマ発生手段としての第２電源７２が接続され、第２電源７２により、還元ガスノズル７０から導入された還元ガス６９（H2ガス）をプラズマ化してH2ガスプラズマを発生させ、筒基板６３の内周面に成膜された前駆体（CuxCly）７３に原子状水素を照射する。
【００３４】
上述した金属超微粒子作製装置により、筒基板６３の表面に金属(Cu)超微粒子を作製する金属超微粒子作製方法を説明する。
【００３５】
先ず、金属部材６４内にCl2 ガスを導入し、第１プラズマ発生手段の電源７１を通電することで、Cl2 ガスをプラズマ化してCl2 ガスプラズマを発生させる。このCl2 ガスプラズマプラズマにより、Cu製の金属部材６４にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）７３が生成される。前駆体（CuxCly）７３は噴射穴６５を通って外方に噴射され、筒基板６３の内周面に前駆体（CuxCly）７３が成膜される。
【００３６】
筒基板６３の内周面に前駆体（CuxCly）７３が成膜された後、金属部材６４と筒基板６３の間にH2ガスを導入し、第２プラズマ発生手段の第２電源７２を通電することでH2ガスをプラズマ化してH2ガスプラズマ（還元ガスプラズマ）を発生させる。H2ガスプラズマを発生させることで、原子状水素が筒基板６３のの内周面に成膜された前駆体（CuxCly）７３に照射される。原子状水素が前駆体（CuxCly）７３の膜に照射されることで、前駆体（CuxCly）７３からCl成分が還元除去されてCu超超微粒子７４（例えば、粒径100 Å〜1000Å）が形成される。
【００３７】
加熱手段６６による筒基板６３の加熱により、筒基板６３の温度を制御することで、Cu超超微粒子７４の粒径が制御され、所望の粒径のCu超超微粒子７４が形成された筒基板６３を得ることが可能になる。Cu超超微粒子７４が形成された筒基板６３は、例えば、ゴミ処理場等の脱硝装置の排ガスフィルターとして用いられる。この時、筒基板６３は筒状をなしているため、煙突内等に配設することが可能になり、排ガスフィルターの設計の自由度が増すことになる。
【００３８】
上記構成の金属超微粒子作製装置による金属超微粒子作製方法によると、プラズマで成膜した前駆体（CuxCly）７３を、温度制御しながら水素還元することで、所望の粒径で、しかも、粒径のそろったCu超微粒子７４が形成された筒状の筒基板６６を作製することができる。このため、化学気相堆積処理を適用してCu超超微粒子７４を筒状の筒基板６３の内周面に作製することが可能になる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の金属超微粒子作製方法は、塩素と金属部材により金属成分と塩素との前駆体を生成し、生成された前駆体を基板に成膜し、その後、水素を含有する還元ガスからの原子状水素を前駆体に照射することで、基板に金属超微粒子を形成するようにしたので、成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が形成された基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を任意の形状の基板に作製することが可能になる。
【００４０】
また、本発明の金属超微粒子作製方法は、筒状のチャンバ内に棒状の基板を配置し、棒状の基板の外周におけるチャンバ内に多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材を配置し、塩素と金属部材により金属成分と塩素との前駆体を金属部材の内側に生成し、生成された前駆体を基板の外周に成膜し、その後、水素を含有する還元ガスからの原子状水素を金属部材の内側から前駆体に照射することで、基板の外周に金属超微粒子を形成するようにしたので、成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が外周に形成された棒状の基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を棒状の基板の表面に作製することが可能になる。
【００４１】
また、本発明の金属超微粒子作製方法は、多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材を筒状の基板の内周に配置し、塩素と金属部材により金属成分と塩素との前駆体を金属部材の外側に生成し、生成された前駆体を基板の内周に成膜し、その後、水素を含有する還元ガスからの原子状水素を金属部材の外側から前駆体に照射することで、基板の内周に金属超微粒子を形成するようにしたので、成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が内周面に形成された筒状の基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を筒状の基板の内周面に作製することが可能になる。
【００４２】
そして、基板を加熱することで金属超微粒子の径を制御するので、所望の粒径で、しかも、粒径のそろった金属超微粒子が形成された基板とすることができる。
【００４３】
本発明の金属超微粒子作製装置は、多数の噴射穴が穿設された金属部材を有しその内部に塩素を含有する原料ガスが供給される導入容器と、導入容器及び基板を収容するチャンバと、導入容器内の原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の表面に前駆体を成膜するする第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後にチャンバ内で水素を含有する水素ガスをプラズマ化して還元ガスを発生させ原子状水素を基板の表面に成膜された前駆体に照射させることで基板の表面に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたので、プラズマで成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が形成された基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を任意の形状の基板に作製することが可能になる。
【００４４】
また、本発明の金属超微粒子作製装置は、棒状の基板が内部に配置される筒状のチャンバと、棒状の基板の外周におけるチャンバ内に配置され多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材と、塩素を含有する原料ガスを金属部材の外方におけるチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、原料ガス導入手段により導入された原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の外周に前駆体を成膜する第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後に基板と金属部材の間に水素を含有する還元ガスを導入する還元ガス導入手段と、還元ガス導入手段により導入された還元ガスをプラズマ化して還元ガスプラズマを発生させ原子状水素を基板の外周に成膜された前駆体に照射させることで基板の外周に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたので、プラズマで成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が外周に形成された棒状の基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を棒状の基板の外周に作製することが可能になる。
【００４５】
また、本発明の金属超微粒子作製装置は、筒状の基板が内部に配置される筒状のチャンバと、筒状の基板の内部に配置され多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材と、塩素を含有する原料ガスを金属部材の内方におけるチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、原料ガス供給手段により導入された原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の内周に前駆体を成膜する第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後に基板と金属部材の間に水素を含有する還元ガスを導入する還元ガス導入手段と、還元ガス導入手段により導入された還元ガスをプラズマ化して還元ガスプラズマを発生させ原子状水素を基板の内周に成膜された前駆体に照射させることで基板の内周に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたので、プラズマで成膜した前駆体を水素還元することで、粒径のそろった金属超微粒子が内周面に形成された筒状の基板を作製することができる。この結果、化学気相堆積処理を適用して金属超微粒子を筒状の基板の内周面に作製することが可能になる。
【００４６】
そして、金属超微粒子の径を制御するために基板を加熱する加熱手段を設けたので、所望の粒径で、しかも、粒径のそろった金属超微粒子が形成された基板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略側面図。
【図２】本発明の第１実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略側面図。
【図３】金属超微粒子の形成状況説明図。
【図４】金属超微粒子の形成状況説明図。
【図５】本発明の第２実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略斜視。
【図６】図５の断面図。
【図７】本発明の第３実施形態例に係る金属超微粒子作製装置の概略斜視。
【図８】図７の断面図。
【符号の説明】
１，４１，６１ チャンバ
２ 第１プラズマ発生手段
３ 第２プラズマ発生手段
４ 磁場コイル
５，５０，６７ 原料ガス
６ 導入容器
７ 流量制御器
８ ノズル
９ 噴射板
１０，４４，６５ 噴射穴
１１ 支持台
１２ 基板
１３，４７，６９ 還元ガス
１４ 還元ガス流量制御器
１５ 還元ガスノズル
２１ 第１絶縁板
２２ 第１プラズマアンテナ
２３ 第１電源
２４ 第２絶縁板
２５ 第２プラズマアンテナ
２６ 第２電源
２７ 排気口
２８ 加熱ヒータ
２９，５３ ７４ Cu超微粒子
３０，４９，７３，前駆体（CuxCly）
４２ 棒基板
４３，６４ 金属部材
４５，６６ 加熱手段
４６，６８ 原料ノズル
４８，７０ 還元ガスノズル
５０，６７ 原料ガス
５１，７１ 第１電源
５２，７２ 第２電源
６２ 中心軸
６３ 筒基板
Claims (6)
- 棒状の基板が内部に配置される筒状のチャンバと、棒状の基板を囲むように配置され多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材と、塩素を含有する原料ガスを金属部材の外側におけるチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、原料ガス導入手段により導入された原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の外周に前駆体を成膜する第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後に基板と金属部材の間に水素を含有する還元ガスを導入する還元ガス導入手段と、還元ガス導入手段により導入された還元ガスをプラズマ化して還元ガスプラズマを発生させ原子状水素を基板の外周に成膜された前駆体に照射させることで基板の外周に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたことを特徴とする金属超微粒子作製装置。
- 前記第２プラズマ発生手段としての第２電源が、前記金属部材と前記棒状基板とにわたり接続されていることを特徴とする請求項１に記載の金属超微粒子作製装置。
- 筒状の基板が内部に配置される筒状のチャンバと、筒状の基板の内部に配置され多数の噴射穴が穿設された筒状の金属部材と、塩素を含有する原料ガスを金属部材の内方におけるチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、原料ガス供給手段により導入された原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属部材をエッチングすることによって金属部材に含まれる金属成分と原料ガス中の塩素との前駆体を生成して基板の内周に前駆体を成膜する第１プラズマ発生手段と、前駆体を成膜した後に基板と金属部材の間に水素を含有する還元ガスを導入する還元ガス導入手段と、還元ガス導入手段により導入された還元ガスをプラズマ化して還元ガスプラズマを発生させ原子状水素を基板の内周に成膜された前駆体に照射させることで基板の内周に金属超微粒子を形成する第２プラズマ発生手段とを備えたことを特徴とする金属超微粒子作製装置。
- 前記筒状のチャンバの中心部には中心軸が設けられ、前記第１プラズマ発生手段としての第１電源が、前記中心軸と前記金属部材とにわたり接続されていることを特徴とする請求項３に記載の金属超微粒子作製装置。
- 金属部材を銅製とすることにより、前記前駆体としてCuxClyを生成し、基板にCu超微粒子を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の金属超微粒子作製装置。
- 前記金属超微粒子の径を制御するために基板を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の金属超微粒子作製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000157796A JP4338113B2 (ja) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | 金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000157796A JP4338113B2 (ja) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | 金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001335959A JP2001335959A (ja) | 2001-12-07 |
| JP4338113B2 true JP4338113B2 (ja) | 2009-10-07 |
Family
ID=18662369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000157796A Expired - Fee Related JP4338113B2 (ja) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | 金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4338113B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3680029B2 (ja) * | 2001-08-08 | 2005-08-10 | 三菱重工業株式会社 | 金属薄膜の気相成長方法およびその気相成長装置 |
| US20030145790A1 (en) * | 2002-02-05 | 2003-08-07 | Hitoshi Sakamoto | Metal film production apparatus and metal film production method |
-
2000
- 2000-05-29 JP JP2000157796A patent/JP4338113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001335959A (ja) | 2001-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3481925B2 (ja) | 炭素ナノチューブの合成方法 | |
| JP3077655B2 (ja) | カーボンナノチューブの製造装置及びその製造方法 | |
| KR100458779B1 (ko) | 금속막의 제작방법 및 그 제작장치 | |
| TWI345554B (ja) | ||
| CN106536165A (zh) | 增材制造中的层状加热、线状加热、等离子体加热及多重馈给材料 | |
| JP2017110294A (ja) | 原料粉体処理方法、原料粉体処理装置、および造形物の製造方法 | |
| TW200307762A (en) | Deposition methods utilizing microwave excitation, and deposition apparatuses | |
| JP2012528452A (ja) | プラズマ化学のための電極表面の材料および構造 | |
| CN115335319A (zh) | 在碳纳米孔中量子打印纳米结构 | |
| JPH0987857A (ja) | プラズマｃｖｄによる炭化物コーティング方法 | |
| KR100689052B1 (ko) | 진공 플라즈마를 이용한 나노입자 제조장치 | |
| JP5135599B2 (ja) | 金属を担持させたカーボンナノウォールの製造方法 | |
| KR20100126215A (ko) | 카본 나노 튜브류의 제조 방법 | |
| JP4338113B2 (ja) | 金属超微粒子作製方法及び金属超微粒子作製装置 | |
| US20230202101A1 (en) | Additive manufacturing powder particle, method for treating the additive manufacturing powder particle, and method for additive manufacturing | |
| JP2638275B2 (ja) | ダイヤモンド微粉末を種結晶とする気相法ダイヤモンド薄膜の製造法 | |
| JP4482801B2 (ja) | カーボンナノ材料の製造方法およびその製造装置 | |
| CN212712759U (zh) | 工业化量产高纯度多孔石墨烯粉末的装置 | |
| JP3776710B2 (ja) | 金属薄膜の作製方法及びその作製装置 | |
| JP2007525315A (ja) | 化学触媒の電磁気的な制御方法 | |
| JP2001295046A (ja) | 銅薄膜の気相成長装置 | |
| JPH11263610A (ja) | カーボンナノチューブの製造方法 | |
| JP2005126257A (ja) | カーボンナノチューブの製造方法 | |
| JPH1133390A (ja) | 粉末原料気化装置 | |
| JP3000150B1 (ja) | 金属カルボニルを用いた無機物の金属修飾方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050419 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050726 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061030 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20061116 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070215 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20070307 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080312 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080702 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20081125 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20081125 |
|
| AA92 | Notification that decision to refuse application was cancelled |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971092 Effective date: 20081216 |
|
| AA92 | Notification that decision to refuse application was cancelled |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971092 Effective date: 20090106 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090120 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090323 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090414 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090603 |
|
| 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: 20090626 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090626 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120710 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120710 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130710 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |