JP5245499B2 - カーボンナノチューブの製造方法 - Google Patents
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[1] 基板に処理を施すための処理室を有するチューブ状のチャンバと、前記基板に処理を施すためのガスを処理室に導入するための気体導入手段と、前記処理室内の気体を排気する排気手段と、前記処理室に複数の基板をチャージした治具を搬入および搬出するための基板搬入出手段と、前記チャンバの周囲に設けられ、処理室内の基板の温度を調整するヒータと、を有する化学気相成長装置を用いて、前記複数の基板上にカーボンナノチューブを製造する方法であって、
1)平面を有する基板の前記平面上に、カーボンナノチューブ気相成長のための触媒が配置された基板の複数を準備するステップ、2)前記複数の基板を互いに離間させて治具にチャージして、前記治具を処理室に搬入するステップ、3)前記処理室内の気体を、前記排気手段を通して排気して、前記処理室内を大気圧よりも低い気圧にするステップ、4)前記処理室内に、還元性ガスおよび不活性ガスを導入して、前記ヒータで前記基板の温度を、カーボンナノチューブ生成温度に上昇させるステップ、5)前記処理室に、カーボンナノチューブ生成のための原料ガスを導入して、前記基板の平面上にカーボンナノチューブを生成するステップ、6)前記カーボンナノチューブの生成後、前記基板の温度を前記カーボンナノチューブが空気中の酸素で酸化されない温度に下降させるステップ、7)前記処理室内の圧力を大気圧にするステップ、および8)前記処理室から、前記複数の基板をチャージした治具を搬出するステップ、を含む、カーボンナノチューブの製造方法。
[2] 基板に処理を施すための処理室を有するチューブ状のチャンバと、前記基板に処理を施すためのガスを処理室に導入するための気体導入手段と、前記処理室内の気体を排気する排気手段と、前記処理室に複数の基板をチャージした治具を搬入および搬出するための基板搬入出手段と、前記チャンバの周囲に設けられ、処理室内の基板の温度を調整するヒータと、を有する化学気相成長装置を用いて、前記複数の基板上にカーボンナノチューブを製造する方法であって、
1)オリエンテーションフラットまたはノッチを有する略円形の基板であって、その平面上に格子状に区画された複数の領域を有し、前記複数の領域のそれぞれにはカーボンナノチューブの気相成長のための触媒が配置された基板の複数を準備するステップ、2)前記複数の基板を互いに離間させて、かつ前記平面を互いに平行にして治具にチャージして、前記治具を処理室に搬入するステップ、3)前記処理室内の気体を、前記排気手段を通して排気して、前記処理室内を大気圧よりも低い気圧にするステップ、4)前記処理室内に、還元性ガスおよび不活性ガスを導入して、前記ヒータで前記基板の温度をカーボンナノチューブ生成温度に上昇させるステップ、5)前記処理室に、カーボンナノチューブ生成のための原料ガスを導入して、前記基板の平面上にカーボンナノチューブを生成するステップ、6)前記カーボンナノチューブの生成後、前記基板の温度を前記カーボンナノチューブが空気中の酸素で酸化されない温度に下降させるステップ、7)前記処理室内の圧力を大気圧にするステップ、および8)前記処理室から、前記複数の基板をチャージした治具を搬出するステップ、を含む、カーボンナノチューブの製造方法。
[3] 基板に処理を施すための処理室を有するチャンバと、前記基板に処理を施すためのガスを処理室に導入するための気体導入手段と、前記処理室内の気体を排気する排気手段と、治具にチャージされた複数の基板を前記処理室に1枚ずつ搬入および排出する基板搬入出手段と、前記基板の温度を調整する、処理室内に配置されたヒータと、を有する化学気相成長装置を用いて、前記基板上にカーボンナノチューブを製造する方法であって、
1)オリエンテーションフラットまたはノッチを有する略円形の基板であって、その平面上に格子状に区画された複数の領域を有し、前記複数の領域のそれぞれにはカーボンナノチューブの気相成長のための触媒が配置された基板の複数を準備するステップ、2)前記処理室内の気体を、前記排気手段を通して排気して、前記処理室内を大気圧よりも低い気圧にするステップ、3)前記基板の1枚を処理室に搬入するステップ、4)前記処理室に搬入された基板の温度を、カーボンナノチューブ生成温度に上昇させるステップ、5)前記処理室に、カーボンナノチューブ生成のための原料ガスを導入して、前記基板の平面上にカーボンナノチューブを生成するステップ、6)前記カーボンナノチューブの生成後、前記基板の温度を前記カーボンナノチューブが空気中の酸素で酸化されない温度に下降させるステップ、および7)前記処理室から、前記基板を搬出するステップ、を含む、カーボンナノチューブの製造方法。
一方、減圧が十分でない(例えば5〜10Torr)と、気相成長時における原料ガス(エタノールなど)の揮発量が高くなり、これによりCNTの架橋率が上昇しすぎることがある。すると、メタリック性のCNTを含む複数本のCNTが架橋して、目的とする1本のSW−CNTの架橋によるFETの歩留まりが低下する可能性が高いと考えられる。
図1には、バッチ式低圧CVD装置であって、チャンバ1を構成する石英チューブ1−1が、横置きされた装置が示される(チャンバの石英チューブ1−1の軸が水平にされている)。石英チューブ1−1の内部の処理室1−2に複数の基板6が配置される。チャンバ1の周りには、ヒータ2が配置されている。
図2には、バッチ式低圧CVD装置であって、チャンバ1を構成する石英チューブ1−1が、縦置きされた装置が示される(チャンバの石英チューブ1−1の軸が鉛直にされている)。図1に示されたバッチ式低圧CVD装置と同様の、ヒータ2、気体導入手段3、排気手段4、基板搬入出手段5’を有する。
図3には、枚葉式の低圧CVD装置が示される。枚葉式の低圧CVD装置は、バッチ式低圧CVD(図1または図2)と同様に、基板6に処理を施すための処理室1−2を有するチャンバ1を有するが、チャンバ1に隣接する予備室7をさらに有する。また、処理室1−2の内部の気体を排気する排気手段4、および予備室7の内部の気体を排気する排気手段4’を有する。処理室1−2の内部と予備室7の内部とは、開閉可能な仕切り8で隔てられており、それぞれの内部の気圧を独立に制御することができる。また、基板6を加熱するためのヒータ2が処理室1−2の内部に配置される。
Claims (17)
- 基板に処理を施すための処理室を有するチューブ状のチャンバと、前記基板に処理を施すためのガスを処理室に導入するための気体導入手段と、前記処理室内の気体を排気する排気手段と、前記処理室に複数の基板をチャージした治具を搬入および搬出するための基板搬入出手段と、前記チャンバの周囲に設けられ、処理室内の基板の温度を調整するヒータと、を有する化学気相成長装置を用いて、
前記複数の基板上にカーボンナノチューブを製造する方法であって、
1)平面を有する基板の前記平面上に、カーボンナノチューブ気相成長のための触媒が配置された基板の複数を準備するステップ、
2)前記複数の基板を互いに離間させて治具にチャージして、前記治具を前記基板の温度が500℃以下になるように設定された処理室に搬入するステップ、
3)前記処理室内の気体を、前記排気手段を通して排気して、前記処理室内を大気圧よりも低い気圧にするステップ、
4)前記処理室内に、還元性ガスおよび不活性ガスを導入して、前記ヒータで前記基板の温度を700℃以上900℃以下に上昇させるステップ、
5)前記処理室に、カーボンナノチューブ生成のための原料ガスを導入して、前記基板の平面上にカーボンナノチューブを生成するステップ、
6)前記カーボンナノチューブの生成後、前記基板の温度を前記カーボンナノチューブが空気中の酸素で酸化されない温度に下降させるステップ、
7)前記処理室内の圧力を大気圧にするステップ、
8)前記処理室から、前記複数の基板をチャージした治具を搬出するステップ、および
9)前記1)のステップで準備した前記複数の基板のうち、前記8)のステップで前記処理室から搬出された基板とは別の基板を用いて、前記2)〜8)の各ステップを繰り返して当該基板の平面上にカーボンナノチューブを生成するステップ、
を含む、カーボンナノチューブの製造方法。 - 前記基板は、オリエンテーションフラットまたはノッチを有する、略円形の半導体基板である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記カーボンナノチューブが空気中の酸素で酸化されない温度は、600℃以下である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記3)のステップにおける大気圧よりも低い気圧は、0.1Torr〜0.6Torrの間である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記原料ガスは、常温で液体である物質の気化物である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記原料ガスは、エタノールである、請求項1に記載の製造方法。
- 基板に処理を施すための処理室を有するチューブ状のチャンバと、前記基板に処理を施すためのガスを処理室に導入するための気体導入手段と、前記処理室内の気体を排気する排気手段と、前記処理室に複数の基板をチャージした治具を搬入および搬出するための基板搬入出手段と、前記チャンバの周囲に設けられ、処理室内の基板の温度を調整するヒータと、を有する化学気相成長装置を用いて、
前記複数の基板上にカーボンナノチューブを製造する方法であって、
1)オリエンテーションフラットまたはノッチを有する略円形の基板であって、その平面上に格子状に区画された複数の領域を有し、前記複数の領域のそれぞれにはカーボンナノチューブの気相成長のための触媒が配置された基板の複数を準備するステップ、
2)前記複数の基板を互いに離間させて、かつ前記平面を互いに平行にして治具にチャージして、前記治具を前記基板の温度が500℃以下になるように設定された処理室に搬入するステップ、
3)前記処理室内の気体を、前記排気手段を通して排気して、前記処理室内を大気圧よりも低い気圧にするステップ、
4)前記処理室内に、還元性ガスおよび不活性ガスを導入して、前記ヒータで前記基板の温度を700℃以上900℃以下に上昇させるステップ、
5)前記処理室に、カーボンナノチューブ生成のための原料ガスを導入して、前記基板の平面上にカーボンナノチューブを生成するステップ、
6)前記カーボンナノチューブの生成後、前記基板の温度を前記カーボンナノチューブが空気中の酸素で酸化されない温度に下降させるステップ、
7)前記処理室内の圧力を大気圧にするステップ、
8)前記処理室から、前記複数の基板をチャージした治具を搬出するステップ、および
9)前記1)のステップで準備した前記複数の基板のうち、前記8)のステップで前記処理室から搬出された基板とは別の基板を用いて、前記2)〜8)の各ステップを繰り返して当該基板の平面上にカーボンナノチューブを生成するステップ、
を含む、カーボンナノチューブの製造方法。 - 前記基板は、半導体基板である、請求項7に記載の製造方法。
- 前記カーボンナノチューブが空気中の酸素で酸化されない温度は、600℃以下である、請求項7に記載の製造方法。
- 前記3)のステップにおける大気圧よりも低い気圧は、0.1Torr〜0.6Torrの間である、請求項7に記載の製造方法。
- 前記原料ガスは、常温で液体である物質の気化物である、請求項7に記載の製造方法。
- 前記原料ガスは、エタノールである、請求項7に記載の製造方法。
- 基板に処理を施すための処理室を有するチャンバと、前記チャンバに隣接する予備室と、前記基板に処理を施すためのガスを処理室に導入するための気体導入手段と、前記予備室内および前記処理室内の気体を排気する排気手段と、治具にチャージされた複数の基板を前記予備室に1枚ずつ搬入および排出する基板搬入出手段と、前記基板の温度を調整する、処理室内に配置されたヒータと、を有する化学気相成長装置を用いて、
前記基板上にカーボンナノチューブを製造する方法であって、
1)オリエンテーションフラットまたはノッチを有する略円形の基板であって、その平面上に格子状に区画された複数の領域を有し、前記複数の領域のそれぞれにはカーボンナノチューブの気相成長のための触媒が配置された基板の複数を準備するステップ、
2)前記基板の1枚を予備室に搬入するステップ、
3)前記予備室内および前記処理室内の気体を、前記排気手段を通して排気して、前記予備室内および前記処理室内を大気圧よりも低い気圧にするステップ、
4)前記予備室内の前記基板を、前記基板の温度が500℃以下になるように設定された処理室に搬入するステップ、
5)前記処理室に搬入された基板の温度を700℃以上900℃以下に上昇させるステップ、
6)前記処理室に、カーボンナノチューブ生成のための原料ガスを導入して、前記基板の平面上にカーボンナノチューブを生成するステップ、
7)前記カーボンナノチューブの生成後、前記基板の温度を前記カーボンナノチューブが空気中の酸素で酸化されない温度に下降させるステップ、
8)前記処理室から、前記基板を搬出するステップ、および
9)前記1)のステップで準備した前記複数の基板のうち、前記8)のステップで前記処理室から搬出された基板とは別の基板を用いて、前記2)〜8)の各ステップを繰り返して当該基板の平面上にカーボンナノチューブを製造するステップ、
を含む、カーボンナノチューブの製造方法。 - 前記基板は半導体基板である、請求項13に記載の製造方法。
- 前記3)のステップにおける大気圧よりも低い気圧は、0.1Torr〜0.6Torrの間である、請求項13に記載の製造方法。
- 前記原料ガスは、常温で液体である物質の気化物である、請求項13に記載の製造方法。
- 前記原料ガスは、エタノールである、請求項13に記載の製造方法。
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