(57)【要約】【課題】容易かつ安価に所定パターンで炭素膜を形成し得る成膜方法、かかる成膜方法により形成された炭素膜、この炭素膜を備える電子部品および電子機器を提供すること。【解決手段】本発明の成膜方法は、基材上に触媒を含有する液体を供給して触媒層を形成し、該触媒層上に、主として繊維状炭素系物質で構成される炭素膜を所定パターンで形成する成膜方法であり、少なくとも炭素膜を形成する側の面に前記液体に対して撥液性を有する基材の、炭素膜を形成する膜形成領域に、所定の処理を施し、前記液体に対する膜形成領域の撥液性を、炭素膜を形成しない非膜形成領域の撥液性より低くする第１の工程と、基材に触媒を含有する液体を供給し、膜形成領域と非膜形成領域との撥液性の違いを利用して、膜形成領域に選択的に触媒層を形成する第２の工程と、触媒層上に、触媒機能を利用して炭素膜を形成する第３の工程とを有することを特徴とする。【選択図】無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に触媒を含有する液体を供給して触媒層を形成し、該触媒層上に、主として繊維状炭素系物質で構成される炭素膜を所定パターンで形成する成膜方法であって、
少なくとも前記炭素膜を形成する側の面に前記液体に対して撥液性を有する前記基材の、前記炭素膜を形成する膜形成領域に、所定の処理を施し、前記液体に対する前記膜形成領域の撥液性を、前記炭素膜を形成しない非膜形成領域の撥液性より低くする第１の工程と、
前記基材の前記面に前記触媒を含有する液体を供給し、前記膜形成領域と前記非膜形成領域との撥液性の違いを利用して、前記膜形成領域に選択的に触媒層を形成する第２の工程と、
前記触媒層上に、該触媒層の触媒機能を利用して前記炭素膜を形成する第３の工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記第１の工程における前記所定の処理は、前記基材の前記膜形成領域に対して、活性エネルギー線を照射することにより行われる請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記活性エネルギー線は、紫外線、電子線およびイオンビームのうちの少なくとも１種である請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記第１の工程において、前記非膜形成領域に対する純水の接触角をＡ［°］とし、前記膜形成領域に対する純水の接触角をＢ［°］としたとき、Ａ−Ｂ≧１５なる関係を満足する請求項１ないし３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項５】
前記第３の工程において、前記炭素膜は、ＣＶＤ法により形成される請求項１ないし４のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項６】
前記第３の工程において、前記触媒層を選択的に加熱しつつ、前記炭素膜を形成する請求項１ないし５のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項７】
前記炭素膜は、カーボンナノチューブを主成分とするものである請求項１ないし６のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項８】
前記触媒層における前記触媒の含有量は、５０ｗｔ％以上である請求項１ないし７のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項９】
前記触媒は、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｐｔおよびこれらを含む合金のうちの少なくとも１種を主成分とするものである請求項１ないし８のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記基材は、少なくとも前記炭素膜を形成する側の面付近が、主として樹脂材料で構成された母材の前記面に対して、フッ素プラズマを照射することにより得られたものである請求項１ないし９のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記基材は、少なくとも前記炭素膜を形成する側の面付近に水酸基を有する母材の前記面に対して、シラン系カップリング剤を用いて表面処理を施すことにより得られたものである請求項１ないし９のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の成膜方法により成膜されたことを特徴とする炭素膜。
【請求項１３】
請求項１２に記載の炭素膜を備えることを特徴とする電子部品。
【請求項１４】
電界放出型表示装置である請求項１３に記載の電子部品。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の電子部品を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法、炭素膜、電子部品および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、主としてカーボンナノチューブで構成された炭素膜を所定のパターンで形成するのに、まず、所定のパターンの触媒層を形成した後、該触媒層上に炭素膜を形成する方法が、広く利用されている。
このような所定のパターンの触媒層を形成する方法として、感光材料を用いて形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
具体的には、Ｉ：触媒と感光材料とを含む材料を基材上に付与し、触媒と感光材料とを含む層を形成する。II：該層に所定のパターンのマスクを形成した後、露光・現像により、触媒と感光材料を含む所定のパターンの層を形成する。III：感光材料を除去し、触媒層を得る。その後、該触媒層上に、炭素膜を形成し、所定のパターンの炭素膜を得る。
【０００３】
ところが、このような方法では、その製造工程が煩雑で、膜形成までに長時間を要したり、コストが高くなる等の問題があった。また、このような方法では、感光材料を触媒層から完全に除去することが困難で、このような感光材料が触媒層に残存すると、触媒層上に炭素膜を形成する際に、炭素膜の形成（成長）を阻害してしまうという問題があった。また、感光材料が触媒層に残存すると、触媒層の密着強度が低下し、その結果、触媒層上に形成された炭素膜自体の強度や性能も低下し、該炭素膜を備えた電子部品等の信頼性も低下するという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８５３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、容易かつ安価に所定パターンで炭素膜を形成し得る成膜方法、かかる成膜方法により形成された炭素膜、この炭素膜を備える電子部品および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の成膜方法は、基材上に触媒を含有する液体を供給して触媒層を形成し、該触媒層上に、主として繊維状炭素系物質で構成される炭素膜を所定パターンで形成する成膜方法であって、
少なくとも前記炭素膜を形成する側の面に前記液体に対して撥液性を有する前記基材の、前記炭素膜を形成する膜形成領域に、所定の処理を施し、前記液体に対する前記膜形成領域の撥液性を、前記炭素膜を形成しない非膜形成領域の撥液性より低くする第１の工程と、
前記基材の前記面に前記触媒を含有する液体を供給し、前記膜形成領域と前記非膜形成領域との撥液性の違いを利用して、前記膜形成領域に選択的に触媒層を形成する第２の工程と、
前記触媒層上に、該触媒層の触媒機能を利用して前記炭素膜を形成する第３の工程とを有することを特徴とする。
これにより、容易かつ安価に、高い成膜精度の膜を形成することができる。
【０００７】
本発明の成膜方法では、前記第１の工程における前記所定の処理は、前記基材の前記膜形成領域に対して、活性エネルギー線を照射することにより行われるのが好ましい。
これにより、前記膜形成領域の撥液性が前記非膜形成領域の撥液性よりも低いものとなる。
本発明の成膜方法では、前記活性エネルギー線は、紫外線、電子線およびイオンビームのうちの少なくとも１種であるのが好ましい。
これにより、前記膜形成領域の撥液性を、より容易かつ確実に消失または低減させて、前記非膜形成領域の撥液性より低くすることができる。
【０００８】
本発明の成膜方法では、前記第１の工程において、前記非膜形成領域に対する純水の接触角をＡ［°］とし、前記膜形成領域に対する純水の接触角をＢ［°］としたとき、Ａ−Ｂ≧１５なる関係を満足するのが好ましい。
膜形成領域と非膜形成領域とが、前記関係を満足することにより、第２の工程において、触媒液中の触媒が、より高い選択性をもって基材の膜形成領域上に吸着し、より正確に膜形成領域の形状に対応した触媒層を形成することができる。
【０００９】
本発明の成膜方法では、前記第３の工程において、前記炭素膜は、ＣＶＤ法により形成されるのが好ましい。
ＣＶＤ法によれば、例えば、カーボンナノチューブが緻密に（高密度で）配列した炭素膜が得られる。
本発明の成膜方法では、前記第３の工程において、前記触媒層を選択的に加熱しつつ、前記炭素膜を形成するのが好ましい。
これにより、比較的小さいエネルギーで炭素膜を形成することができる。また、より効率よく触媒層上に炭素膜を形成させることができる。
【００１０】
本発明の成膜方法では、前記炭素膜は、カーボンナノチューブを主成分とするものであるのが好ましい。
これにより、導電性に優れ、かつ、高い機械的強度（形状の安定性）を有する炭素膜を得ることができる。
本発明の成膜方法では、前記触媒層における前記触媒の含有量は、５０ｗｔ％以上であるのが好ましい。
これにより、前記触媒層に、十分な触媒機能を発揮させることができ、第３の工程において、より確実に炭素膜を形成することができる。
【００１１】
本発明の成膜方法では、前記触媒は、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｐｔおよびこれらを含む合金のうちの少なくとも１種を主成分とするものであることが好ましい。
これらのものは、いずれも、高い触媒機能を有しており、第３の工程において、触媒として機能し、確実に膜を形成することができる。
【００１２】
本発明の成膜方法では、前記基材は、少なくとも前記炭素膜を形成する側の面付近が、主として樹脂材料で構成された母材の前記面に対して、フッ素プラズマを照射することにより得られたものであるのが好ましい。
フッ素プラズマを照射する方法によれば、母材の上面をほぼ全体に渡って均一にフッ化することができ、上面に均一に（ムラなく）撥液性を有する基材を得ることができる。
【００１３】
本発明の成膜方法では、前記基材は、少なくとも前記炭素膜を形成する側の面付近に水酸基を有する母材の前記面に対して、シラン系カップリング剤を用いて表面処理を施すことにより得られたものであるのが好ましい。
これにより、フッ化炭素基が、母材の表面に形成され、フッ化炭素基により所望の撥液性が付与された基材が得られる。
本発明の炭素膜は、本発明の成膜方法により成膜されたことを特徴とする。
これにより、より容易かつ安価に、高い成膜精度の膜が得られる。
【００１４】
本発明の電子部品は、本発明の炭素膜を備えることを特徴とする。
これにより、電子機器の小型化、薄型化を容易に図ることができる。また、電子機器の省電力化も図ることができる。
本発明の電子部品では、電界放出型表示装置であるのが好ましい。
これにより、電子機器の小型化、薄型化を容易に図ることができる。また、電子機器の省電力化も図ることができる。
本発明の電子機器は、本発明の電子部品を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の成膜方法、炭素膜、電子部品および電子機器について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜成膜方法＞
まず、本発明の成膜方法の好適な実施形態について説明する。
図１および図２は、それぞれ本発明の成膜方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図１および図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本発明の成膜方法は、基材５上に触媒を含有する液体（触媒液）を供給して触媒層を形成し、該触媒層上に、主として繊維状炭素系物質で構成される炭素膜８を所定パターンで形成する方法であり、図１および図２に示すように、少なくとも炭素膜８を形成する側の面に触媒液に対して撥液性を有する基材５の炭素膜８を形成する膜形成領域９に、所定の処理を施し、触媒液に対する膜形成領域９の撥液性を、炭素膜８を形成しない非膜形成領域９’の撥液性より低くする撥液性調整工程と、膜形成領域９と非膜形成領域９’との撥液性の違いを利用して、基材５の膜形成領域９に、選択的に触媒を含有する触媒層６を形成する触媒層形成工程と、触媒層６上に、この触媒層６の触媒機能を利用して炭素膜８を形成する膜形成工程とを有する。以下、各工程について順次説明する。
【００１６】
［１］撥液性調整工程（第１の工程）
まず、図１に示すような、少なくとも炭素膜８を形成する側の面（上面）に、後述するような触媒を含有する液体（触媒液）に対して撥液性を有する基材５を用意する。
この基材５は、その少なくとも上面に、後述する触媒液に対して撥液性を有するものであれば、その構成は特に限定されず、例えば、Ｘ：少なくとも上面付近が主として樹脂材料で構成された母材の上面に対して、フッ素プラズマを照射することにより得られたもの、Ｙ：各種ガラス材料やＳｉのような各種半導体材料等で構成された母材の上面を、シラン系カップリング剤や界面活性剤等により表面処理を施すことにより得られたもの等が挙げられる。なお、構成Ｘの場合、前記母材は、各種ガラス材料やＳｉのような各種半導体材料で構成された基部の上面に樹脂層が形成された積層構成のものであってもよく、母材の全体が樹脂材料で構成されたものであってもよい。
【００１７】
基材５が構成Ｘのようなものである場合、例えば、以下のようにして基材５を得ることができる。
まず、チャンバー内に前記母材をセット（設置）した状態で、ガス状のフッ素化合物を供給しつつ電界を付与する。これにより、ガス状のフッ素化合物がプラズマ化されてフッ素プラズマが発生する。このフッ素プラズマが母材の上面に照射され、母材の上面付近を構成する樹脂材料の分子構造に、例えば、吸着、結合等する。その結果、母材の上面付近がフッ素化されて、少なくとも上面に撥液性を有する基材５が得られる。
【００１８】
このような方法によれば、母材の上面をほぼ全体に渡って均一にフッ化することができ、上面に均一に（ムラなく）撥液性を有する基材５を得ることができる。
母材の表面付近を構成する樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、芳香族ポリアミド等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１９】
また、ガス状のフッ素化合物としては、特に限定されないが、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ４）、四フッ化エチレン（Ｃ２Ｆ４）、六フッ化プロピレン（Ｃ３Ｆ６）、八フッ化ブチレン（Ｃ４Ｆ８）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
このガス状のフッ素化合物を供給する際の流量は、１０〜５００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、５０〜３００ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
【００２０】
放電電力は、１００〜１５００Ｗ程度であるのが好ましく、３００〜５００Ｗ程度であるのがより好ましい。
基材５の温度は、１０〜２００℃程度であるのが好ましく、５０〜１００℃程度であるのがより好ましい。
ガス状のフッ素化合物の流量、放電電力および基材５の温度を、それぞれ、前記範囲とすることにより、基材５の少なくとも上面付近を、より容易かつ確実に撥液性を有する樹脂材料で構成されたものとすることができる。
【００２１】
なお、ガス状のフッ素化合物は、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス等の不活性ガスとともに、供給するようにしてもよい。これにより、比較的高い圧力下（例えば、大気圧下）において、フッ素プラズマを発生させることができるようになり、フッ素プラズマ処理をより簡便に行うことが可能になる。
また、基材５が構成Ｙのようなものである場合、例えば、シラン系カップリング剤を用いて、以下のようにして基材５を得ることができる。
まず、表面に水酸基を有する母材を用意する。
【００２２】
次に、シラン系カップリング剤を含有する処理液を、母材の表面に塗布（供給）する。
ここで、シラン系カップリング剤としては、一般式ＲｎＳｉＸ（４−ｎ）（但し、Ｘは、加水分解によりシラノール基を生成する加水分解基、Ｘはフルオロアルキル基である。また、ｎは１〜３の整数である。）で表されるシラン系カップリング剤を使用し、フッ化炭素基の導入により撥液性を付与する場合を一例とする。
【００２３】
また、この一般式において、Ｘとしてはメトキシ基、エトキシ基、ハロゲン原子等が挙げられ、Ｒとしては、（ＣＦ３）（ＣＦ２）a（ＣＨ２）ｂ（但し、ａは０以上の整数、ｂは０〜４の整数である。）で表されるフルオロアルキル基等等が挙げられる。なお、複数個のＲ同士またはＸ同士は、互いに同じものであっても、異なるものであってもよい。
このようなシラン系カップリング剤の具体例としては、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００２４】
次に、例えば、加熱することにより、シラン系カップリング剤の加水分解基を加水分解させ、生成したシラノール基と母材の表面に存在する水酸基とを反応させて、シロキサン結合を形成させる。
これにより、フッ化炭素基が、母材の表面に形成され、フッ化炭素基により所望の撥液性が付与された基材５が得られる。
【００２５】
なお、基材５としては、例えば、各種ガラス材料やＳｉのような各種半導体材料で構成された母材の上面に、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー等のフッ素系樹脂を塗布することで膜を形成したものであってもよい。
【００２６】
次に、基材５の炭素膜８を形成する膜形成領域９に、所定の処理を施し、膜形成領域９の撥液性を、炭素膜８を形成しない非膜形成領域９’の撥液性より低くする。
この所定の処理としては、膜形成領域９の撥液性が非膜形成領域９’の撥液性より低くなるような処理であれば、いかなるものであってもよく、特に限定されないが、基材５の膜形成領域９に活性エネルギー線２を照射する方法を用いるのが好ましい。
【００２７】
具体的には、非膜形成領域９’の形状に対応するフォトマスク７を用いて、膜形成領域９に対して活性エネルギー線２を照射して（図１（ｂ）参照）、膜形成領域９の撥液性を低下させるものである（図１（ｃ）参照）。
この処理法を用いることにより、例えば、基材５の膜形成領域９の上面付近に存在するフッ素原子が除去されたり、膜形成領域９の基材５の上面付近（フッ素原子を含有する部分）が除去されて、本来の母材表面が露出することとなる。これにより、膜形成領域９の撥液性が非膜形成領域９’の撥液性よりも低いものとなる。
【００２８】
活性エネルギー線２としては、例えば、赤外線、可視光線、紫外線、Ｘ線のような電磁波、電子線、イオンビーム、中性子線およびα線のような粒子線等が挙げられるが、これらの中でも、紫外線、電子線、イオンビームのうちの少なくとも１種を用いるのが好ましい。これにより、膜形成領域９の撥液性を、より容易かつ確実に消失または低減させて、非膜形成領域９’の撥液性より低くすることができる。
【００２９】
Ｉ：活性エネルギー線２として紫外線を用いる場合
照射する紫外線の波長は、１００〜３６５ｎｍ程度であるのが好ましく、１５０〜２００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
また、前記紫外線の照射強度は、０．１〜１００ｍＷ程度であるのが好ましく、１〜５０ｍＷ程度であるのがより好ましい。
さらに、前記紫外線の照射時間は、０．１〜３０分程度であるのが好ましく、１〜１５分程度であるのがより好ましい。
なお、この際の照射雰囲気は、酸化性雰囲気、還元性雰囲気、不活性雰囲気、真空または減圧状態下等、いかなる雰囲気であってもよいが、不活性雰囲気であるのが好ましい。
【００３０】
次に、前記照射雰囲気の温度は、０〜１００℃程度であるのが好ましく、２０〜５０℃程度であるのがより好ましい。
紫外線の波長、照射強度、照射時間、照射雰囲気および照射雰囲気の温度を、それぞれ、前記範囲とすることにより、膜形成領域９の撥液性を非膜形成領域９’の撥液性よりも、より確実に低いものにすることができる。
【００３１】
II：活性エネルギー線２として電子線を用いる場合
照射する電子線の加速電圧は、５０〜３００ｋＶ程度であるのが好ましく、８０〜１５０ｋＶ程度であるのがより好ましい。
また、前記電子線の線量は、１０〜１５００ｋＧｙ程度であるのが好ましく、５０〜１０００ｋＧｙ程度であるのがより好ましい。
なお、この際の照射雰囲気は、酸化性雰囲気、還元性雰囲気、不活性雰囲気、真空または減圧状態下等、いかなる雰囲気であってもよいが、真空または減圧状態下であるのが好ましい。
【００３２】
次に、前記照射雰囲気の温度は、０〜１００℃程度であるのが好ましく、２０〜５０℃程度であるのがより好ましい。
電子線の加速電圧、線量、照射雰囲気および照射雰囲気の温度を、それぞれ、前記範囲とすることにより、膜形成領域９の撥液性を非膜形成領域９’の撥液性よりも、より確実に低いものにすることができる。
【００３３】
III：活性エネルギー線２としてイオンビームを用いる場合
照射するイオンビームの加速電圧は、１〜１５０ｋＶ程度であるのが好ましく、１０〜５０ｋＶ程度であるのがより好ましい。
また、前記イオンビームのビーム電流は、０．０１〜５０ｎＡ程度であるのが好ましく、０．０１〜２０ｎＡ程度であるのがより好ましい。
【００３４】
さらに、前記イオンビームの照射時間は、０．００１〜５０ｓｅｃ程度であるのが好ましく、０．０１〜３０ｓｅｃ程度であるのがより好ましい。
なお、この際の照射雰囲気は、酸化性雰囲気、還元性雰囲気、不活性雰囲気、真空または減圧状態下等、いかなる雰囲気であってもよいが、真空または減圧状態下であるのが好ましい。
【００３５】
次に、前記照射雰囲気の温度は、０〜１００℃であるのが好ましく、２０〜５０℃であるのがより好ましい。
イオンビームの加速電圧、ビーム電流、照射時間、照射雰囲気および照射雰囲気の温度を、それぞれ、前記範囲とすることにより、膜形成領域９の撥液性を非膜形成領域９’の撥液性よりも、より確実に低いものにすることができる。
【００３６】
この膜形成領域９と非膜形成領域９’との撥液性の程度の違いのは、各種の指標により表すことができるが、接触角を用いて好適に表すことができる。具体的には、非膜形成領域９’に対する純水の接触角をＡ［°］とし、膜形成領域９に対する純水の接触角をＢ［°］としたとき、Ａ−Ｂ≧１５［°］なる関係を満足するのが好ましく、Ａ−Ｂ≧３０［°］なる関係を満足するのがより好ましく、Ａ−Ｂ≧５０［°］なる関係を満足するのが特に好ましい。膜形成領域９と非膜形成領域９’とが、前記関係を満足することにより、後述する触媒層形成工程において、触媒液１０中の触媒が、より高い選択性をもって基材５の膜形成領域９上に吸着し、より正確に膜形成領域９の形状に対応した触媒層６が形成される。
【００３７】
なお、本実施形態では、基材５の膜形成領域９に活性エネルギー線２を照射することにより、膜形成領域９の撥液性を非膜形成領域９’の撥液性より低くする場合について説明したが、これに限定されず、例えば、膜形成領域９の基材５の上面に、非膜形成領域９’の撥液性より低い材料で構成される膜（親液膜）を形成するようにしてもよいし、膜形成領域９に対応する領域を削って表面の撥液性を低くするものであってもよい。
【００３８】
［２］触媒層形成工程（第２の工程）
次に、基材５の上面に触媒を含有する液体（触媒液）を供給する。そして、膜形成領域９と非膜形成領域９’との撥液性の違いを利用して、膜形成領域９に選択的に前記触媒を含有する触媒層６を形成する。
触媒液を基材５に供給する方法としては、例えば、触媒液中に基材５を浸漬させる方法（浸漬法）、触媒液を基材５にシャワー（噴霧）する方法、基材５に触媒液を塗布する方法（塗布法）等が挙げられるが、特に、浸漬法を用いるのが好ましい、浸漬法によれば、大量の基材５を容易に処理することができる。
このように、液体を基材５に供給する方法には、各種方法があるが、以下の各工程では、液体を接触させる方法として、浸漬法を用いる場合を代表に説明する。
【００３９】
［２−Ｉ］  まず、基材５上を、基材５の膜形成領域９に触媒層６を形成するための前処理を行う。
この前処理は、例えば、カチオン性界面活性剤を含む溶液（界面活性剤溶液）に基材５を浸漬させることにより行う。そして、基材５を前記溶液から取り出すと、膜形成領域９は、撥液性が低い（親液性が高い）ため、この溶液が付着した状態となる。一方、非膜形成領域９’は、撥液性が高いため、この溶液が非膜形成領域９’に付着することが防止される。さらに、膜形成領域９に付着した溶液により引き寄せられるようにして、非膜形成領域９’の溶液は、膜形成領域９に集まる（凝集する）。すなわち、膜形成領域９と非膜形成領域９’との撥液性の違いにより、前記溶液が膜形成領域９に集まる。
【００４０】
その後、膜形成領域９に凝集した前記溶液の溶媒を除去することにより、基材５の膜形成領域９の表面にカチオン性界面活性剤が付着する。
このカチオン性界面活性剤の付着により、基材５の膜形成領域９の表面がプラスに帯電する。これにより、無電解メッキで用いる触媒が吸着し易いようになり、結果として、膜形成領域９に形成される炭素膜８と基材５との密着性が向上する。
【００４１】
カチオン性界面活性剤としては、例えば、塩化アルキルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、ステアリン酸等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
処理に際する界面活性剤溶液の温度は、０〜７０℃程度であるのが好ましく、１０〜４０℃程度であるのがより好ましい。
【００４２】
また、界面活性剤溶液中での基材５の処理時間は、１０〜９０秒程度であるのが好ましく、３０〜６０秒程度であるのがより好ましい。
このようにして、前処理が施された基材５を、例えば、純水（超純水）、イオン交換水、蒸留水、ＲＯ水等を用いて洗浄する。
なお、本実施形態では、基材５の膜形成領域９上に触媒層６を形成するための前処理として、カチオン性界面活性剤を用いるものとして説明を行ったが、例えば、アミノシラン、ビニルシラン、エポキシシランのようなシラン系カップリング剤、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネートのようなチタン系カップリング剤、ジルコニウムアセチルアセトネート、アセチルアセトンジルコニウムブチレートのようなジルコニウム系カップリング剤、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリスアセチルアセトネートのようなアルミニウム系カップリング剤等のカップリング剤を用いて前処理を行ってもよい。
なお、本工程は、必要に応じて省略することもできる。
【００４３】
［２−II］  次に、基材５の膜形成領域９上に、膜形成領域９と非膜形成領域９’との撥液性の違いを利用して、触媒を含有する触媒層６を形成する。
この触媒としては、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｏおよびこれらを含む合金等各種のものを用いることができるが、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｐｔおよびこれらを含む合金のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いるのが好ましい。これらのものは、いずれも、高い触媒機能を有しており、後述する膜形成工程において、触媒として機能し、確実に炭素膜８を形成することができる。
【００４４】
また、触媒層６における前記触媒の含有量は、５０ｗｔ％以上であるのが好ましく７０ｗｔ％以上であるのがより好ましい。これにより、触媒層６に、十分な触媒機能を発揮させることができる。その結果、後述する膜形成工程において、より確実に炭素膜８を形成することができる。
具体的には、触媒としてＰｄを用いる場合には、例えば、塩化パラジウム等のイオン系Ｐｄ触媒の溶液、またはＳｎ−Ｐｄ等のＰｄ合金のコロイド液中（以下、これらを「触媒含有溶液」という。）に、基材５を浸漬する。そして、基材５を触媒含有溶液から取り出すと、膜形成領域９には、前述した工程［２−Ｉ］の界面活性剤溶液と同様に、触媒含有溶液が集まる（凝集する）。すなわち、膜形成領域９と非膜形成領域９’との撥液性の違いにより、触媒含有溶液が膜形成領域９に集まる。
【００４５】
その後、膜形成領域９に凝集した触媒含有溶液の溶媒を除去する。
さらに、触媒に関与しない元素を除去することにより、Ｐｄを基材５の膜形成領域９の表面に露出させることができる。
例えば、塩化パラジウム等のイオン系Ｐｄ触媒の溶液を用いる場合には、図１（ｄ）に示すように、基材５を触媒液１０に浸漬する。その後、酸溶液に浸漬することにより、Ｐｄに配位しているＳｎが溶解して除去され、基材５の膜形成領域９上にＰｄが露出し触媒層６が形成される（図１（ｅ）参照）。
【００４６】
酸溶液としては、例えば、ＨＢＦ４、ＨＣｌ等の酸と、ブドウ糖等の還元剤とを含む溶液や、これに、さらに硫酸を添加した溶液等を用いることができる。
基材５を浸漬する触媒液１０の温度は、０〜７０℃程度であるのが好ましく、１０〜４０℃程度であるのがより好ましい。
次に、触媒液１０中での基材５の処理時間は、１０秒〜５分程度であるのが好ましく、２０秒〜３分程度であるのがより好ましい。
【００４７】
一方、この酸溶液の温度は、０〜７０℃程度であるのが好ましく、１０〜５５℃程度であるのがより好ましい。
また、酸溶液中での基材５の処理時間は、１０秒〜５分程度であるのが好ましく、３０秒〜３分程度であるのがより好ましい。
このようにして、基材５の膜形成領域９上に設けられた触媒層６を、例えば、純水（超純水）、イオン交換水、蒸留水、ＲＯ水等を用いて洗浄する。
【００４８】
［３］膜形成工程（第３の工程）
次に、触媒層６の膜形成領域９に、この領域に存在する触媒の触媒機能を利用して主として繊維状炭素系物質で構成される炭素膜８を形成する。
この繊維状炭素系物質としては、例えば、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、ＣＮナノチューブ、ＣＮナノファイバー、ＢＣＮナノチューブ、ＢＣＮナノファイバー、炭素繊維（例えば、気相成長により調製されたもの）等が挙げられるが、特に、カーボンナノチューブを主成分とするものが好ましい。これにより、導電性に優れ、かつ、高い機械的強度（形状の安定性）を有する炭素膜８を得ることができる。
【００４９】
なお、繊維状炭素系物質は、１本鎖構造（分岐鎖を有さない直鎖状構造）を有するものであってもよいし、分岐鎖構造を有するものであってもよい。
炭素膜８がカーボンナノチューブを主材料とする炭素膜である場合、炭素膜８は、例えば、ＣＶＤ法（化学気相成長法）、アーク放電法、レーザー蒸発法等により、カーボンナノチューブを基材５上に成長させて形成することができる。
【００５０】
これらの中でも、カーボンナノチューブの生成（作製）方法としては、ＣＶＤ法を用いるのが好ましい。ここで、ＣＶＤ法は、ガス状の含炭素材料１２を熱分解し、生成した炭素からカーボンナノチューブを合成する（生成させる）方法である。ＣＶＤ法によれば、カーボンナノチューブが緻密に（高密度で）配列した炭素膜８が得られる。
具体的には、基材５をガス状の含炭素材料１２を含有する雰囲気下に置き、この含炭素材料１２を熱分解し、炭素を生じさせる（図２（ｆ）参照）。この熱分解により生じた炭素雰囲気下で、触媒層６の膜形成領域９に存在する触媒が機能し、カーボンナノチューブの生成が促進されて、この領域の形状に対応した炭素膜８が形成される（図２（ｇ）参照）。
【００５１】
含炭素材料１２としては、加熱により炭素化されるものであればよく、特に限定されないが、例えば、一酸化炭素、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭化水素、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブテン等の不飽和炭化水素、アセチレン等のアセチレン系化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等の芳香族炭化水素、および、これらの混合物（例えば、ナフサや軽油等）等が挙げられる。
【００５２】
これらの中でも、含炭素材料１２としては、有機炭素材料が好ましく、沸点が８０〜１４４℃の液状芳香族炭化水素がより好ましい。このような液状芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびそれらの混合物等が挙げられる。これらの含炭素材料１２は、炭素含有率が高く、取扱いが容易であり、しかも低価格である等の点から好ましい。
含炭素材料１２を熱分解する方法としては、特に限定されないが、触媒層６を選択的に加熱して、触媒層６の表面付近で熱分解するのが好ましい。これにより、比較的小さいエネルギーで炭素膜８を形成することができる。また、より効率よく触媒層６上に炭素膜８を形成させることができる。
【００５３】
このように触媒層６を選択的に加熱する方法としては、特に限定されないが、誘導加熱装置による加熱方法を用いるのが好ましい。これにより、より確実にかつより選択的に触媒層６上に炭素膜８を形成させることができる。
触媒層６の加熱温度は、６００〜１０００℃程度であるのが好ましく、７００〜９００℃程度であるのがより好ましい。これにより、より確実にかつより選択的に触媒層６上に炭素膜８を形成させることができる。
【００５４】
ガス状の含炭素材料１２を導入する際には、水素ガスをキャリアーガスとして使用するのが好ましい。また、含炭素材料１２には、硫化水素やメルカプタン等のイオウ化合物を添加するのが好ましい。これにより、カーボンナノチューブを、基材５（触媒層６）の表面に対してほぼ垂直に成長させることができる。
なお、触媒層の加熱条件等を適宜選択することによって、図示の構成のような、中心が盛り上がったような形状の炭素膜８を形成することができる。このような形状の膜とすることにより、後述するような電界放出型表示装置に好適に適用することができる。
以上のような工程を経て、炭素膜８（本発明の炭素膜）が得られる。
【００５５】
本発明によれば、感光材料等を用いないことから、炭素膜の形成（成長）を阻害することなく、高い成膜精度の炭素膜８を形成することができる。
また、本発明によれば、感光材料を用いないことから、露光や現像といった複雑な工程や、不要となった感光材料を除去する工程を省略することができる。
このようなことから、本発明によれば、容易かつ安価に、高い成膜精度の炭素膜８を得ることができる。
【００５６】
＜電子部品＞
このような炭素膜８は、例えば、スイッチング素子（薄膜トランジスタ）、配線基板、半導体部品、表示装置、発光素子等の各種電子部品に適用することができる。
以下では、本発明の電子部品を表示装置（特に、電界放出型表示装置）に適用した場合を代表に説明する。
【００５７】
図３は、本発明の電子部品を適用した電界放出型表示装置（ＦＥＤ）の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下では、図３中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。ここでは、表示装置を構成する４画素分についての構造を示している。
図３に示す電界放出型表示装置１００は、ガラスを用いた前面板２０１と、背面板２０２と、ゲート電極２１３とを有している。
【００５８】
前面板２０１と背面板２０２とは、対向するように設置されている。
前面板２０１の背面板２０２と対向する面上には、隔壁２２１が設けられている。また、前面板２０１の背面板２０２と対向する面上の隔壁２２１で区切られた領域には、蛍光面２２２が設けられ、その上にアルミニウムの薄膜を用いた陽極２１１が設けられている。
【００５９】
背面板２０２の前面板２０１と対向する面上には、陰極母線２３２が設けられている。
さらに、陰極母線２３２上には、隔壁２３１が設けられている。また、背面板２０２の前面板２０１と対向する面上の隔壁２３１で区切られた領域の陰極母線２３２の上に、前述した触媒層６が設けられており、さらに、該触媒層６上には、冷陰極２１２（炭素膜８）が設けられている。
【００６０】
また、前面板２０１と背面板２０２の間にはメッシュ状のゲート電極２１３が挟まれている。前面板２０１と背面板２０２の間の空間は略真空に保たれている。
陽極２１１と冷陰極２１２との間には、電源２４１が接続されている。これにより、陽極２１１と冷陰極２１２との間に、蛍光面２２２を励起するのに適当な加速電圧となるような電位Ｖａを与えることができる。
また、ゲート電極２１３と冷陰極２１２との間には、電源２４２が接続されている。これにより、ゲート電極２１３と冷陰極２１２との間に、冷陰極２１２から電子放出が起こるのに十分な電界となるような電位Ｖｇを与えることができる。
【００６１】
以上のような電界放出型表示装置１００は、陽極２１１と冷陰極２１２との間に電位Ｖａを与え、ゲート電極２１３と冷陰極２１２との間に電位Ｖｇを与えることにより、冷陰極２１２から電子が放出され、放出された電子が陽極２１１の電位Ｖａで加速され、蛍光面２２２と衝突し、その結果、蛍光面２２２が発光するものである。
このような電界放出型表示装置１００を用いると、後述するような各種電子機器の小型化、薄型化を容易に図ることができる。また、各種電子機器の省電力化も図ることができる。
【００６２】
＜電子機器＞
本発明の電子部品は、各種電子機器に用いることができる。
図４は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部を備える表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ１１００においては、例えば、表示ユニット１１０６が前述の電界放出型表示装置（電子部品）１００を備えている。
【００６３】
図５は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６とともに、表示部を備えている。携帯電話機１２００において、例えば、この表示部が前述の電界放出型表示装置（電子部品）１００を備えている。
【００６４】
図６は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【００６５】
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。ディジタルスチルカメラ１３００において、例えば、この表示部が前述の電界放出型表示装置（電子部品）１００を備えている。
【００６６】
ケースの内部には、回路基板１３０８が設置されている。この回路基板１３０８は、撮像信号を格納（記憶）し得るメモリが設置されている。
また、ケース１３０２の正面側（図示の構成では裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、回路基板１３０８のメモリに転送・格納される。
【００６７】
また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板１３０８のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成になっている。
【００６８】
なお、本発明の電子機器は、図４のパーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、図５の携帯電話機、図６のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器（例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機）、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
【００６９】
以上、本発明の成膜方法、炭素膜、電子部品および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、前述した実施形態では、炭素膜の中心付近が盛り上がった形状のものについて説明したが、これに限定されず、例えば、平坦な膜であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の成膜方法の好適な実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の成膜方法の好適な実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の電子部品を適用した電界放出型表示装置の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
２……活性エネルギー線  ５……基材  ６……触媒層  ７……フォトマスク  ８……炭素膜  ９……膜形成領域  ９’……非膜形成領域  １０……触媒液  １００……電界放出型表示装置  ２０１……前面板  ２０２……背面板  ２１１……陽極  ２１２……冷陰極（炭素膜）  ２１３……ゲート電極  ２２１、２３１……隔壁  ２２２……蛍光面  ２３２……陰極母線  ２４１、２４２……電源  １１００……パーソナルコンピュータ  １１０２……キーボード  １１０４……本体部  １１０６……表示ユニット  １２００……携帯電話機  １２０２……操作ボタン  １２０４……受話口  １２０６……送話口  １３００……ディジタルスチルカメラ  １３０２……ケース（ボディー）  １３０４……受光ユニット  １３０６……シャッタボタン  １３０８……回路基板  １３１２……ビデオ信号出力端子  １３１４……データ通信用の入出力端子  １４３０……テレビモニタ  １４４０……パーソナルコンピュータ  １２……含炭素材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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