(57)【要約】      （修正有）【課題】カーボンナノチューブの基板内の均一性と複数の基板間での均一性とを高め、高い生産効率を有するカーボンナノチューブの製造装置の提供。【解決手段】表面に触媒を担持した複数の基板Ｘ上に炭素源を含む原料ガスを供給し、化学気相成長法により前記基板Ｘ上に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の製造装置１であって、複数の基板Ｘが軸方向に沿って並列するように装填可能な筒状の反応炉２と、前記反応炉内の外縁部かつ軸方向に配設され、複数の噴出口が前記複数の基板Ｘ間及び複数の基板Ｘの前後の少なくとも一方に位置するよう列設される原料ガス導入管５とを備えるカーボンナノチューブの製造装置。原料ガス導入管５の複数の噴出口に抵抗体が配設されており、これらの複数の抵抗体による噴出抵抗が原料ガスの流れる方向に漸次小さくされているカーボンナノチューブの製造装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に触媒を担持した複数の基板上に炭素源を含む原料ガスを供給し、化学気相成長法により前記基板上に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の製造装置であって、
前記複数の基板が軸方向に沿って並列するように装填可能な筒状の反応炉と、
前記反応炉内の外縁部かつ軸方向に配設され、複数の噴出口が前記複数の基板間及び複数の基板の前後の少なくとも一方に位置するよう列設される原料ガス導入管と
を備えることを特徴とするカーボンナノチューブの製造装置。
【請求項２】
前記原料ガス導入管の複数の噴出口に抵抗体が配設されており、これらの複数の抵抗体による噴出抵抗が原料ガスの流れる方向に漸次小さくされている請求項１に記載のカーボンナノチューブの製造装置。
【請求項３】
前記原料ガス導入管が、前記複数の基板を反応炉内の所定位置に支持する機構を有している請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブの製造装置。
【請求項４】
前記原料ガス導入管が、反応炉の半径方向内向きを基準とし、内壁側に傾斜した方向に原料ガスを噴出する機構を有している請求項１、請求項２又は請求項３に記載のカーボンナノチューブの製造装置。
【請求項５】
前記原料ガス導入管が、原料ガスの噴出方向を首振り状に変化させる機構を有している請求項１、請求項２又は請求項３に記載のカーボンナノチューブの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年炭素材料として着目されているカーボンナノチューブ（以下「ＣＮＴ」ともいう）の製造方法としては、アーク放電法、レーザ蒸発法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）等があり、中でもＣＶＤ法がＣＮＴの量産に適している。ＣＶＤ法によるＣＮＴの製造は、例えば次のような方法で行われる。まず、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）等の触媒を坦持した基板を反応炉内に装填し、反応炉を５００℃から１３００℃に加熱する。次に、この反応炉にアセチレン（Ｃ２Ｈ２）等の炭化水素ガスを原料ガスとして供給する。原料ガスは、水素、窒素等のキャリアガスと共に供給するのが一般的である。この原料ガスが触媒に接触することでＣＮＴが成長する。
【０００３】
前記ＣＮＴの製造方法を用いた製造装置としては、例えば筒状の反応炉内に複数の基板を軸方向に沿って並列に設置し、前記反応炉の一方から原料ガスを導入し他方からガスを排気するＣＮＴの製造装置が知られている（特開２００９−１７４０９３号公報参照）。
【０００４】
前記従来のＣＮＴ製造装置では、１回のプロセスで複数の基板で同時にＣＮＴを成長させるためＣＮＴの量産が可能である。しかし、１回のプロセスで多くの基板を用いると、基板間の隙間が小さくなり、基板全体に原料ガスが行き渡らず基板内でのＣＮＴの成長速度が異なり、得られるＣＮＴの長さにばらつきが生じる。また、原料ガスが上流から下流に流れるに従い、原料ガスの量や濃度が小さくなるため、上流に設置された基板と下流に設置された基板とでは、ＣＮＴの成長速度が異なり、得られるＣＮＴの長さにばらつきが生じるため、製造装置を大きくして基板の枚数を増やすことも困難である。そのため、１回のプロセスでＣＮＴを成長させることができる基板の枚数に限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７４０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、カーボンナノチューブの基板内の均一性と複数の基板間の均一性とを高め、高い生産効率を有するカーボンナノチューブの製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するためになされた発明は、表面に触媒を担持した複数の基板上に炭素源を含む原料ガスを供給し、化学気相成長法により前記基板上に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の製造装置であって、前記複数の基板が軸方向に沿って並列するように装填可能な筒状の反応炉と、前記反応炉内の外縁部かつ軸方向に配設され、複数の噴出口が前記複数の基板間及び複数の基板の前後の少なくとも一方に位置するよう列設される原料ガス導入管とを備えることを特徴とする。
【０００８】
当該カーボンナノチューブの製造装置は、複数の噴出口が前記複数の基板間及び複数の基板の前後の少なくとも一方に位置するよう列設される原料ガス導入管により、それぞれの基板に略均等に原料ガスが供給できる。これにより、基板の間隔を狭くしたとしても基板の間に十分な量の反応ガスを供給することができるため、一回のプロセスで使用できる基板の枚数を増加させることができる。また、当該ＣＮＴの製造装置は、それぞれの基板に原料ガスを噴出口から供給できるため、基板への原料ガスの供給量が略均等となり、ＣＮＴの成長のばらつきも少なくすることができる。この結果、当該ＣＮＴの製造装置は、ＣＮＴの基板内の均一性と複数の基板間の均一性とを高め、高い生産効率を有する。
【０００９】
前記原料ガス導入管の複数の噴出口に抵抗体が配設されており、これらの抵抗体による噴出抵抗が原料ガスの流れる方向に漸次小さくされているとよい。前記噴出口の噴出抵抗が同じであると、圧力損失から下流側の原料ガスの噴出量が上流側の原料ガスの噴出量に比べ小さくなるおそれがある。これに対し、各噴出口に抵抗体を配設し、噴出口の噴出抵抗を原料ガスの流れる方向に漸次小さくすることで、上流から下流にわたって噴出口から噴出する原料ガスの量をより均等にできる。これにより、ＣＮＴの複数の基板間の均一性をより高めることができる。
【００１０】
前記原料ガス導入管が、前記複数の基板を反応炉内の所定位置に支持する機構を有しているとよい。このように前記原料ガス導入管が、基板を支持する機構を有することで、原料ガス導入管に基板を配設することができ、基板間に前記噴出口を正確に配置させることができる。この結果、基板とガス導入管の噴出口との位置調整が容易になる。
【００１１】
前記原料ガス導入管が、反応炉の半径方向内向きを基準とし、内壁側に傾斜した方向に原料ガスを噴出する機構を有しているとよい。このように内壁側に傾斜した方向に原料ガスを噴出する機構により、基板の外周に沿って原料ガスを噴出させることができる。その結果、ＣＮＴの基板内の均一性をより高めることができる。
【００１２】
前記原料ガス導入管が、原料ガスの噴出方向を首振り状に変化させる機構を有していてもよい。このように原料ガスの噴出方向を首振り状に変化させる機構により、基板全体により均一に原料ガスを供給することができる。その結果、ＣＮＴの基板内の均一性をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明のカーボンナノチューブの製造装置は、高い生産効率を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態に係るカーボンナノチューブの製造装置を示す模式的中央縦断面図（ａ）、及び模式的横断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の第二実施形態に係るカーボンナノチューブの製造装置を示す模式的横断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係るカーボンナノチューブの製造装置を示す模式的横断面図である。
【図４】本発明の第四実施形態に係るカーボンナノチューブの製造装置を示す模式的中央縦断面図（ａ）、及び模式的横断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、当該ＣＮＴの製造装置の実施の形態を、適宜図面を参照しつつ詳説する。
【００１６】
＜第一実施形態＞
図１のＣＮＴの製造装置１は、表面に触媒を坦持した複数の基板Ｘ上に原料ガスを供給することでＣＶＤ法により前記基板Ｘ上にカーボンナノチューブを製造する装置である。当該ＣＮＴの製造装置１は、具体的には反応炉２、基板ホルダー３、原料ガス供給手段４、原料ガス導入管５及び排気手段６を主に備えている。
【００１７】
（基板）
前記基板Ｘは、平板形状を有し、表面に触媒を担持している。この触媒に原料ガスが接触することで、基板Ｘの表面に垂直配向したＣＮＴが成長する。
【００１８】
基板Ｘの材質としては、特に限定されないが、例えば石英ガラス、酸化膜付きシリコン等を用いることができる。基板Ｘの平面形状としては、特に限定されないが、例えば円形のものを用いることができる。基板Ｘの大きさとしては、特に限定されない。円形の基板を用いる場合、基板Ｘの直径としては、例えば３インチ以上５インチ以下のものを用いることができる。
【００１９】
前記触媒としては、例えば鉄、ニッケル、コバルト、チタン、白金等が挙げられる。前記触媒は、蒸着、スパッタリング、ディッピング等により基板Ｘ上に担持できる。触媒を基板Ｘ上に層状に形成してもよい。例えば基板Ｘ上に触媒との反応を防止する反応防止層を設け、反応防止層の上に触媒層と、前記触媒層に含まれる触媒を分散させる分散層とを形成することができる。触媒は、基板Ｘの片面に担持してもよいし、両面に同種または面毎に異なる触媒を担持してもよい。
【００２０】
（反応炉）
反応炉２は、その内部に複数の基板Ｘを装填し、ＣＶＤ法によりＣＮＴを成長させる容器であり、チャンバー２ａ及びヒーター２ｂを備える。
【００２１】
チャンバー２ａは、基板Ｘを内部に収容することができ、原料ガスを内部に導入できる。チャンバー２ａの材質としては、使用する原料ガスに対する耐食性やチャンバー２ａの加熱温度に耐えるものであれば特に限定されないが、例えば石英ガラスやセラミック、ＳｉＣ等を用いることができる。チャンバー２ａの形状としては、複数の基板Ｘを収容できる筒状であれば特に限定されないが、円筒状のものを用いることができる。チャンバー２ａは、チャンバー２ａ内部に導入されたガスが外に拡散しないように密閉されていることが好ましい。
【００２２】
ヒーター２ｂは、チャンバー２ａを加熱し、ＣＮＴが成長可能な温度を維持する。ヒーター２ｂとしては、例えば軸を通る平面で円筒を２分割した形状を有し、チャンバー２ａの外側を上下から覆うように配設されているものを用いることができる。また、ヒーター２ｂはチャンバー２ａの壁面等に埋め込まれていてもよい。ヒーター２ｂの種類は特に制限されないが、例えば抵抗加熱式ヒーターが挙げられる。
【００２３】
チャンバー２ａ内の加熱温度の上限としては、１３００℃が好ましく、１０００℃がより好ましく、９００℃がさらに好ましい。一方、チャンバー２ａ内の加熱温度の下限としては、５００℃が好ましく、７００℃がより好ましく、８００℃がさらに好ましい。チャンバー２ａ内の加熱温度が前記上限を超えると反応速度が速くなり、得られるＣＮＴの密度が小さくなるおそれがある。逆に、チャンバー２ａ内の加熱温度が前記下限未満であると、ＣＮＴの成長速度が遅くなり生産性が劣るおそれがある。チャンバー２ａ内の加熱温度が前記範囲であることにより、ＣＮＴをより効率よく成長させることができる。
【００２４】
（基板ホルダー）
基板ホルダー３は、反応炉２内に基板Ｘを装填する支持材である。基板ホルダー３は、チャンバー２ａの下方に配設され、複数の基板Ｘがチャンバー２ａの軸方向に沿って略等間隔に並列するように保持できる。基板ホルダー３の形状は特に限定されないが、例えば水平に配設された２本の平行な棒に溝が設けられ、その溝に垂直方向に基板Ｘを差し込み保持するものが挙げられる。
【００２５】
基板Ｘの平均間隔ｄの上限としては、３ｃｍが好ましく、２ｃｍがより好ましく、１．７ｃｍがさらに好ましい。一方、前記平均間隔ｄの下限としては、０．５ｃｍが好ましく、１ｃｍがより好ましく、１．３ｃｍがさらに好ましい。前記平均間隔ｄが前記下限未満であると、原料ガスを基板Ｘ全体に十分に供給できないおそれがある。逆に、前記平均間隔ｄが前記上限を超えると、反応炉２内に配設できる基板Ｘの枚数が少なくなる。基板Ｘの平均間隔ｄを前記範囲とすることで、より多くの基板ＸでＣＮＴを均一に成長させることができる。なお、基板Ｘの平均間隔ｄとは、隣接する基板Ｘの対向する面間の最小距離をいう。
【００２６】
反応炉２内に装填する基板Ｘの枚数の下限としては、１５枚が好ましく、２５枚がより好ましい。一方、装填する基板Ｘの枚数の上限としては、５０枚が好ましく、４０枚がより好ましい。装填する枚数が前記下限未満であると、一度に得られるＣＮＴの量が少なく、生産効率が向上しないおそれがある。逆に、装填する枚数が前記上限を超えると、全ての基板Ｘに原料ガスを均等に供給することが困難になり、均一なＣＮＴを得られないおそれがある。
【００２７】
（原料ガス供給手段）
原料ガス供給手段４は、ＣＮＴの成長に必要な原料ガスを反応炉２に供給する。前記原料ガスとしては、例えば炭素源を含む化合物が挙げられる。前記炭素源を含む化合物としては、例えばアセチレン（Ｃ２Ｈ２）、メタン（Ｃ２Ｈ４）等の有機化合物が挙げられ、アセチレンが好ましい。アセチレンを用いることで、酸素等の支燃性ガスを用いなくても熱分解反応が自発的に継続することができる。
【００２８】
また、原料ガス供給手段４は、通常、炭素源となる原料ガス以外に反応速度を制御するため窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）等のキャリアガスを混合して供給する。このキャリアガスの供給量を調整することで原料ガスの分解速度を制御できる。また、キャリアガスを混合せず、原料ガスのみを供給することも可能である。この場合、原料ガスが分解し生成されるカーボンが過剰となり、基板ＸにＣＮＴの成長を阻害するアモルファスカーボンが堆積しないように原料ガスの流量、ＣＮＴの成長時間等を調整する必要がある。
【００２９】
原料ガスの供給量は反応炉２の大きさによるが、例えば４インチの基板を２５枚装填できる反応炉２において、原料ガス供給量の下限としては、１０００ｓｃｃｍ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｃｃ  ｐｅｒ  ｍｉｎ、標準状態（２５℃、１気圧）における体積流量）が好ましく、１６００ｓｃｃｍがより好ましい。原料ガス供給量が前記下限未満である場合、炭素の供給量が不足し、ＣＮＴの成長速度が不十分となるおそれがある。一方、原料ガス供給量の上限としては、２５００ｓｃｃｍが好ましく、２０００ｓｃｃｍがより好ましい。原料ガス供給量が前記上限を超える場合、炭素の供給量が過剰となり、ＣＮＴの成長を阻害するアモルファスカーボンが基板Ｘに堆積し易くなるおそれがある。
【００３０】
原料ガスとキャリアガスとを加えた総供給量の上限としては、１００００ｓｃｃｍが好ましく、５０００ｓｃｃｍがより好ましく、３０００ｓｃｃｍがさらに好ましい。一方、前記総供給量の下限としては、２０００ｓｃｃｍが好ましく、２２５０ｓｃｃｍがより好ましく、２５００ｓｃｃｍがさらに好ましい。前記総供給量が前記上限を超えると、原料ガスが反応炉２内に滞留しにくくなりＣＮＴの成長が遅くなるおそれがある。逆に、前記総供給量が前記下限未満であると、原料ガスが少ないためにＣＮＴの成長が遅くなるおそれがある。前記総供給量を前記範囲内とすることで、ＣＮＴの生産効率をより高めることができる。
【００３１】
また、原料ガス供給量に対するキャリアガス供給量の下限としては、２００体積％が好ましく、３００体積％がより好ましい。一方、キャリアガス供給量の上限としては、９００体積％が好ましく、８００体積％がより好ましい。キャリアガス供給量が前記下限未満である場合、原料ガスの分解速度が速くなりすぎ、原料ガス供給の上流側の基板Ｘと下流側の基板Ｘとで均質なＣＮＴを得られないおそれがある。逆に、キャリアガス供給量が前記上限を超える場合、原料ガスの分解速度が遅くなりすぎ、ＣＮＴの成長速度が不十分となるおそれがある。
【００３２】
（原料ガス導入管）
原料ガス導入管５は、反応炉２内の外縁部かつ軸方向（基板Ｘの並列方向）に配設され、複数の噴出口が複数の基板Ｘ間及び複数の基板Ｘの前後の少なくとも一方位置するように列設される。
【００３３】
具体的には、原料ガス導入管５は、細長い筒状で、反応炉２内の基板ホルダー３の下方で、基板Ｘの重心の略直下に軸心が来る位置に基板ホルダー３と略平行に配設される。原料ガス導入管５は、一方の端が原料ガス供給手段４に接続され、他方の端は閉塞されている。
【００３４】
前記複数の噴出口は、原料ガスの噴出方向が鉛直方向（上方向）となるように形成されている。前記噴出口のうち、最も上流の噴出口は基板Ｘの上流側に、上流から２番目の噴出口から最も下流の噴出口までは基板Ｘ間に位置する。前記噴出口は、原料ガス導入管５の表面に孔を開けて形成してもよく、さらにその孔にノズルを接続したものでもよい。なお、図に１に示すように、最下流の噴出口と原料ガス導入管５の下流端との間に一定の距離を設け、原料ガスの滞留領域を形成するとよい。このような滞留領域を形成することで、下流側の噴出口からの原料ガスの噴出量の低減を防止することができる。
【００３５】
原料ガス導入管５の複数の噴出口の開口面積は、原料ガスの流れる方向に漸次大きくされていることが好ましい。前記開口面積は、例えば前記噴出口が円形である場合、前記噴出口の直径を上流側から下流側に向かって大きくすることができる。また、前記噴出口が複数の孔で構成されている場合、孔の数を変えてもよい。噴出口の開口面積をガスの流れる方向に漸次大きくすることで、上流と下流とで噴出口から噴出する原料ガスの量をより均等にできる。これにより、複数の基板Ｘ間でのＣＮＴの成長のばらつきをより少なくすることができる。噴出口の開口面積の増加率としては、１％以上５％以下であることが好ましい。
【００３６】
また、原料ガス導入管５は、複数の噴出口にそれぞれ抵抗体を配設していることが好ましい。前記抵抗体としては、例えばメッシュを用いることができる。前記抵抗体により噴出口からの原料ガスの噴出速度が遅くなることにより、基板Ｘによりゆるやかに原料ガスが供給され、原料ガスの滞留を促進することができるほか、成長したＣＮＴを倒すおそれを低減できる。
【００３７】
さらに、前記抵抗体による噴出抵抗が原料ガスの流れる方向に漸次小さくされていることが好ましい。噴出抵抗を漸次小さくする方法としては、例えば抵抗体としてメッシュを用いた場合、上流側から下流側に向かってメッシュの目を粗くすることが挙げられる。前記噴出口の噴出抵抗をガスの流れる方向に漸次小さくすることで、上流と下流とで噴出口から噴出する原料ガスの量をより均等にできる。これにより、複数の基板Ｘ間でのＣＮＴの成長のばらつきをより少なくすることができる。
【００３８】
原料ガス導入管５の材質としては、原料ガス等に対する耐食性や反応炉内の温度に耐える耐熱性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば石英ガラス、ＳｉＣ、セラミック等が挙げられる。
【００３９】
（排気手段）
当該ＣＮＴの製造装置１は、反応炉２内のガスを排気するために排気手段６を有している。排気手段６は、排気管２５を介してチャンバー２ａの原料ガス下流側に接続され、排気を行うことができる。前記排気手段６は、例えばロータリーポンプ等の真空ポンプを有してもよい。排気手段６により反応炉２からの排気量を調整することで、反応炉２内の圧力を制御することができる。なお、当該ＣＮＴの製造装置１は、原料ガスの滞留を大きくするため、基板Ｘ毎に個別の吸引管を設ける必要はない。
【００４０】
（利点）
当該ＣＮＴの製造装置１は、原料ガス導入管５によって、原料ガスを複数の基板Ｘの前後に噴出させることができるため、基板Ｘの間隔を狭くしたとしても基板Ｘ間に反応ガスを略均等に供給することができる。また、前記複数の噴出口から複数の基板Ｘのそれぞれの表面に直接原料ガスを供給できる。この結果、当該ＣＮＴの製造装置１は、ＣＮＴの基板内の均一性と複数の基板間の均一性とを高め、高い生産効率を有する。
【００４１】
＜第二実施形態＞
図２のＣＮＴの製造装置３１は、反応炉２、原料ガス供給手段（図示せず）、２本の原料ガス導入管３２、３３及び排気手段（図示せず）を主に備える。反応炉２、原料ガス供給手段及び排気手段は、図１のＣＮＴの製造装置１と同様なので、説明を省略する。
【００４２】
原料ガス導入管３２、３３は、複数の基板Ｘを反応炉２内の所定位置に支持する機構を有すると共に、軸方向に列設された複数の噴出口を有する。２本の原料ガス導入管３２、３３は、反応炉２内の外縁部の下部かつ軸方向に一定の間隔を空けて平行に配設されている。原料ガス導入管３２、３３は、第一実施形態の原料ガス導入管５と同様、一方の端が原料ガス供給手段に接続され、他方の端は閉塞されている。
【００４３】
原料ガス導入管３２、３３は、基板ホルダーを兼ねており複数の基板Ｘをチャンバー２ａの軸方向に沿って略等間隔に並列するように保持できる。原料ガス導入管３２、３３が基板Ｘを支持する機構としては、特に限定されないが、原料ガス導入管３２、３３に溝状等の窪みを形成し、基板Ｘをそこにはめ込むもの、原料ガス導入管３２、３３に保持具を取り付け、この保持具により基板Ｘを保持するものなどが挙げられる。
【００４４】
原料ガス導入管３２、３３がそれぞれ有する複数の噴出口は、原料ガスの噴出方向が基板Ｘの重心に向かう向きとなるように形成されている。前記噴出口の形成箇所は、第一実施形態の原料ガス導入管５と同様とすることができる。また、前記基板支持機構は、原料ガス導入管３２、３３の噴出口の前後に設けられている。そのため、噴出口の前後に基板Ｘが列設される。
【００４５】
なお、図２では原料ガス導入管の数を２本としたが、原料ガス導入管の数は基板Ｘを支持できれば限定されず、３本以上でもよい。また、１本の原料ガス導入管を例えば断面が矩形状の枠体で囲う等して基板Ｘの支持機構を形成してもよい。
【００４６】
（利点）
当該ＣＮＴ製造装置３１は、原料ガス導入管３２、３３が複数の噴出口を有しているため、第一実施形態のＣＮＴ製造装置１と同様、ＣＮＴの基板内の均一性と複数の基板間の均一性とを高め、高い生産効率を有する。さらに、当該ＣＮＴ製造装置３１は、前記原料ガス導入管３２、３３が基板ホルダーを兼ねているため、原料ガス導入管３２、３３に基板Ｘを固定することにより、基板Ｘの前後に前記噴出口を容易かつ確実に配置できる。
【００４７】
＜第三実施形態＞
図３のＣＮＴの製造装置４１は、反応炉２、基板ホルダー３、原料ガス供給手段（図示せず）、原料ガス導入管４２及び排気手段（図示せず）を主に備える。反応炉２、基板ホルダー３、原料ガス供給手段及び排気手段は、図１のＣＮＴの製造装置１と同様なので、説明を省略する。
【００４８】
原料ガス導入管４２は、軸方向に列設された複数の噴出口を有する。原料ガス導入管４２は、第一実施形態の原料ガス導入管５と同様、反応炉２内の基板ホルダー３の下方で、基板Ｘの重心の略直下に軸心が来る位置に基板ホルダー３と略平行に配設される。原料ガス導入管４２は、一方の端が原料ガス供給手段に接続され、他方の端は閉塞されている。
【００４９】
前記複数の噴出口は、原料ガスの噴出方向が反応炉２の半径方向内向きを基準とし、内壁側に傾斜した方向となるように形成されている。これにより、原料ガスは反応炉２の重心を通らない方向に噴出され、基板Ｘの外周に沿って周回する原料ガスの流れを形成することができる。また、前記噴出口の形成箇所は、第一実施形態の原料ガス導入管５と同様である。
【００５０】
（利点）
当該ＣＮＴの製造装置４１は、原料ガス導入管４２の複数の噴出口によって、原料ガスを基板Ｘの外周に沿って周回させることができるため、原料ガスの滞留効果を高めて、ＣＮＴの基板内の均一性をさらに高めることができる。
【００５１】
＜第四実施形態＞
図４のＣＮＴの製造装置５１は、反応炉２、基板ホルダー３、原料ガス供給手段４、原料ガス導入管５２、排気手段６及び原料ガス導入管回転装置７を主に備える。反応炉２、基板ホルダー３、原料ガス供給手段４及び排気手段６は、図１のＣＮＴの製造装置１と同様なので、説明を省略する。ただし、反応炉２は図１のＣＮＴの製造装置１と異なり、チャンバー２ａが、周面にヒーター２ｂが配設されず、かつ基板Ｘが内部に配設されない領域を軸方向両端部に有する。
【００５２】
原料ガス導入管５２は、軸方向に列設された複数の噴出口を有する。原料ガス導入管５２は、第一実施形態の原料ガス導入管５と同様、反応炉２内の基板ホルダー３の下方で、基板Ｘの重心の略直下に軸心が来る位置に基板ホルダー３と略平行に配設される。原料ガス導入管５２は、一方の端が原料ガス供給手段４に接続され、他方の端は閉塞されている。また、原料ガス導入管５２の他方の端は、チャンバー２ａの軸方向端部の壁面を貫通し後述する原料ガス導入管回転装置７に接続されている。さらに、原料ガス導入管５２は、原料ガス供給手段４との接続部分に蛇腹部５２ａを有する。
【００５３】
原料ガス導入管５２は、原料ガスの噴出方向を基板Ｘの表面と平行な平面内で首振り状に変化させる機構を有している。これにより、基板Ｘ全体に放射状に原料ガスを供給することができる。具体的には、前記噴出方向を変化させる機構は、原料ガス導入管回転装置７により原料ガス導入管５２を軸中心に反復回転させるものである。
【００５４】
原料ガス導入管回転装置７としては、例えば反転駆動が可能なモーターを用いることができる。原料ガス導入管５２は原料ガス導入管回転装置７により軸中心に反復回転するが、前記蛇腹部５２ａにより原料ガス供給手段４との接続部分における捻れが吸収されるため、原料ガス導入管５２の回転による破損や原料ガス供給手段４からの脱落を防止できる。また、原料ガス導入管５２のチャンバー２ａの軸方向端部の壁面における貫通部分にはパッキン８がそれぞれ配設されている。このパッキン８により、原料ガス導入管５２を回転可能に支持すると共に、チャンバー２ａ内のガスが外部へ漏出することを防止できる。このパッキン８としては、耐熱性の高い樹脂が好ましく、具体的にはフッ素樹脂を用いることができる。さらに、当該ＣＮＴの製造装置５１は、上述のようにチャンバー２ａの軸方向両端部の周面にヒーター２ｂが配設されていないため、パッキン８の加熱による劣化を抑えることができる。
【００５５】
前記原料ガスの噴出方向の首振り角度Ｒは、例えば基板Ｘの平面形状が円形である場合、原料ガス導入管５２の軸心を通り基板Ｘの外縁に接する２本の直線が成す角度とすることができる。
【００５６】
（利点）
当該ＣＮＴの製造装置５１は、原料ガス導入管５２が原料ガスの噴出方向を首振り状に変化させる機構を有することにより、基板Ｘ全体により均一に原料ガスを供給することができるため、ＣＮＴの基板内の均一性をさらに高めることができる。
【００５７】
＜その他の実施形態＞
当該ＣＮＴの製造装置は前記実施形態に限定されるものではない。本実施形態では、原料ガス導入管が基板の下方に配設されているものを例にとり説明したが、基板の左右方向や上方に原料ガス導入管を配設してもよい。また、基板を取り囲むように複数の原料ガス導入管を配設してもよい。
【００５８】
また、基板の列設間隔は、必ずしも等間隔とする必要はなく、例えば原料ガスの下流側に向かって間隔を広くしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上説明したように、本発明のカーボンナノチューブの製造装置は、カーボンナノチューブの基板内の均一性と複数の基板間の均一性とを高め、高い生産効率を有する。このため、歪みセンサ等の長尺のＣＮＴアレイを必要とする応用分野に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１、３１、４１、５１  ＣＮＴの製造装置
２  反応炉
２ａ  チャンバー
２ｂ  ヒーター
３  基板ホルダー
４  原料ガス供給手段
５、３２、３３、４２、５２  原料ガス導入管
５２ａ  蛇腹部
６  排気手段
７  原料ガス導入管回転装置
８  パッキン
２５  排気管
Ｘ  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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