(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を含む陰極と、該陰極に繋がるよう形成されるカーボンナノチューブと、前記陰極に対向する側に設けられる陽極と、前記陰極と前記陽極との電極間に電圧を印加する電源と、を有し、前記陰極と前記陽極との間に電圧を制御して前記陰極側の金属を陽極側に噴出させ、陽極側に基板を設置して該基板上に金属を堆積させることを特徴とする金属パターン形成装置。
【請求項２】
前記陽極と前記陰極との間に設けられるゲート電極と、前記ゲート電極と前記陰極との間に設けられる第二の電源と、該第二の電源により前記ゲート電極と前記陰極との間の電位を制御することにより、金属の放出量を制御することを特徴とする請求項１記載の金属パターン形成装置。
【請求項３】
前記ゲート電極と前記陰極との間の電位を制御し、かつ、これらを一体化したことを特徴とする請求項２に記載の金属パターン形成装置。
【請求項４】
Ａｇを主成分とする金属で前記陰極を構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の金属パターン形成装置。
【請求項５】
金属を含む第一の電極と、該第一の電極に接続して形成されるカーボンナノチューブと、前記第一の電極に対向して配置される第二の電極と、前記第一及び第二の電極間に電圧を印加する電源と、を有する金属パターン形成装置。
【請求項６】
金属を含む第一の電極と、該第一の電極に形成されるカーボンナノチューブと、前記第一の電極に対向して配置される第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極との間に電圧を印加する第一の電源と、前記第一の電極と前記第二の電極との間に配置される第三の電極と、前記第一の電極と前記第三の電極との間に電圧を印加する第二の電源と、を有する金属パターン形成装置。
【請求項７】
金属を含む複数の第一の電極線を有する第一の基板と、該第一の基板に対向して設けられ、前記複数の第一の電極線と交差するよう配置される複数の第二の電極線を有する第二の基板と、前記第一の電極線と前記第二の電極線の交差に基づいて前記第一の電極線上に形成される複数のカーボンナノチューブと、前記複数の第一の電極線と前記複数の第二の電極線との間に電圧を印加する電源と、前記第二の基板に対して前記第一の基板が配置される側と反対側に配置される対向電極と、を有する金属パターン形成装置。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブが形成される電極は、金属クラスターとして放出される金属である請求項５乃至７記載の金属パターン形成装置。
【請求項９】
前記金属は銀単独若しくは銀を主成分とする金属である請求項５乃至７記載の金属パターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシステムＬＳＩ等に用いられる配線のパターン形成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
システムＬＳＩ，液晶ディスプレイ，ＰＤＰ，ＦＥＤ等の配線電極を形成する手段にはリソグラフィー技術が用いられている。この配線電極形成法はフォトレジスト塗布，露光，現像，デポジッション等の複数の工程を必要とする。
【０００３】
また、電子線直接描画による配線電極形成も行われる様になってきたが、多品種少量の製品分野においてはさらに低コストの配線形成技術が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電極形成は、ＬＳＩ，液晶等の製造プロセスにおいて、従来からコスト低減に対してさまざまな試みがなされているが、依然製造コストのかなりの部分を占める。そのため、従来技術の延長線上にない、新しい技術の開発に対する産業界の期待は大きい。
【０００５】
以上、本発明の目的は、電極形成の工程を大幅に簡略化できる金属パターン形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するための第一の手段は、金属を含む陰極と、陰極に繋がるよう形成されるカーボンナノチューブと、陰極に対向する側に設けられる陽極と、陰極と陽極との電極間に電圧を印加する電源と、を有し、陰極と陽極との間に電圧を制御して陰極側の金属を陽極側に噴出させ、陽極側に基板を設置して基板上に金属を堆積させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の目的を達成するための第二の手段は、第一の手段において、陽極と陰極との間に設けられるゲート電極と、ゲート電極と陰極との間に設けられる第二の電源と、第二の電源によりゲート電極と陰極との間の電位を制御することにより、金属の放出量を制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明の目的を達成するための第三の手段は、第一又は第二の手段において、ゲート電極と陰極との間の電位を制御し、かつ、これらを一体化したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の目的を達成するための第四の手段は、第一又は第二の手段において、Ａｇを主成分とする金属で陰極を構成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の目的を達成するための第五の手段は、金属を含む第一の電極と、第一の電極に接続して形成されるカーボンナノチューブと、第一の電極に対向して配置される第二の電極と、第一及び第二の電極間に電圧を印加する電源と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の目的を達成するための第六の手段は、金属を含む第一の電極と、第一の電極に形成されるカーボンナノチューブと、第一の電極に対向して配置される第二の電極と、第一の電極と第二の電極との間に電圧を印加する第一の電源と、第一の電極と第二の電極との間に配置される第三の電極と、第一の電極と第三の電極との間に電圧を印加する第二の電源と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の目的を達成するための第七の手段は、金属を含む複数の第一の電極線を有する第一の基板と、第一の基板に対向して設けられ、複数の第一の電極線と交差するよう配置される複数の第二の電極線を有する第二の基板と、第一の電極線と第二の電極線の交差に基づいて第一の電極線上に形成される複数のカーボンナノチューブと、複数の第一の電極線と複数の第二の電極線との間に電圧を印加する電源と、第二の基板に対して第一の基板が配置される側と反対側に配置される対向電極と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の目的を達成するための第八の手段は、第五の手段乃至第七の手段において、カーボンナノチューブが形成される電極は、金属クラスターとして放出される金属であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の目的を達成するための第九の手段は、第五の手段乃至第七の手段において、前記金属は銀単独若しくは銀を主成分とする金属であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本願発明はカーボンナノチューブを用いた電子源において金属クラスターが放出される現象を見出したことを契機とし、安定した放出が得られるヘッド構造，電圧印加条件等を探索する中で、下記実施例で例示する本願発明に至ったものである。本発明によれば、所定の電極を簡単な工程で形成でき、特に多品種少量の製品分野など、従来のリソグラフィー技術では対応が難しかった分野に対して、好適な電極形成装置を提供できる。
【００１６】
以下、順に本願に係る発明の実施例を示す。
【００１７】
（実施例１）
まず、図１を用いて実施例１に係る金属パターン形成装置の基本構成について説明する。
【００１８】
図１の金属パターン形成装置は、ヘッドである陰極電極と、陽極電極と、陰極電極と陽極電極の間に電圧を印加する電源１４と、を有して構成されている。なお陰極電極，陽極電極はともに金属である。
【００１９】
金属パターン形成装置の陰極部は基板１０と、基板１０上に設けられる陰極電極１２と、陰極電極１２上に形成されるカーボンナノチューブ１１と、を有している。陰極電極１２の材質としてはＡｇが望ましく、Ａｇ合金でも良い。Ａｇ陰極電極１２上のカーボンナノチューブ１１は陰極電極１２上にＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の触媒元素を堆積し、ＣＶＤで形成できる。例えば、水素ガス，メタンガスのプラズマＣＶＤを数分間に行うことによって、直径がサブμｍ，高さがμｍオーダーのカーボンナノチューブを形成することができる。
【００２０】
一方、陽極部には陰極電極１２と対向するよう陽極電極１３が設けられた構成となっている。また、電源１４は陽極電極１２と陽極電極１３の間に電圧を印加するよう配置されている。
【００２１】
次に、基板に金属を堆積させる方法について説明する。
【００２２】
金属電極を堆積する基板１５を陽極電極側に設置し、これらを１０-5Ｐａ 程度の真空容器内に設置する。そして、電源１４によって１ｋＶ／mm〜３０ｋＶ／mmの電界を陽極と陰極の電極間に発生させると、陰極側から基板１５に向かって電子線とＡｇのクラスターが放出されることとなる。
【００２３】
図２は基板１５上の堆積物をＳＥＭで観測した写真である。ここでは図２においてカーボンナノチューブが配置された電極の対極側に金属（Ａｇ）クラスターの堆積が確認された。
【００２４】
なお、本実施例で陰極電極１２の材料としてＡｇを選定しているのは、Ａｇがマイグレーションをおこし、クラスター噴射時のＡｇの供給をスムーズに行えるからである。従って、陰極電極１２の材料としてはＡｇ単独若しくはＡｇを主成分とする金属であることは有用である。
【００２５】
また、基板１５の電気絶縁性が高いと電子線のチャージアップが起こることがあるため、エッチングの容易な導電性金属を基板１５に予めコーティングし、上記方法で電極を形成した後に、電極で覆われていない部分をエッチングすることも有用である。
【００２６】
（実施例２）
図３は陰極電極１２，陽極電極１３，絶縁層２０およびゲート電極２１を設けた３極構造によって、金属クラスターの放出量を制御する金属パターン形成装置を示す。絶縁層２０はシリコン系の絶縁材料で１０μｍ〜１００μｍの厚さとなっており、その上にゲート電極２１が形成されている。
【００２７】
ゲート電極２１と陰極１２間には電源２４から、陽極１３と陰極１２間には電源１４から、それぞれの電圧が印加され、これらの大きさによって放出量を制御する。
【００２８】
また、図４の様に絶縁層２５を基板１０上に形成し、絶縁層２５の間に陰極電極１２を形成しても良い。
【００２９】
図５は、本実施例に係る構造をマトリックス状に展開し、複数の穴から独立に金属クラスターを放出させるヘッド構造を示すものである。
【００３０】
基板３０には複数の陰極電極線３１〜３３が所定の間隔で配置されており、基板３０に対向する基板４２にも複数のゲート電極線３５〜３７が所定の間隔で配置されている。なお、陰極電極線とゲート電極線は交差するよう配置されており、ゲート電極線３５〜３７には陰極電極線とゲート電極との交差に対応する位置、即ちカーボンナノチューブ１１に対応する位置に穴４１が開いている。なお、図５には図示していないが、この場合も図３と同様に陽極電極が配置されることで金属パターン形成装置を構成する。
【００３１】
この構成により、陰極電極とゲート電極との間にそれぞれ印加する電圧を制御することが可能となり、任意の穴から金属クラスターを放出させることができる。例えば陰極電極線３２とゲート電極線３６の間に電圧が印加されるように選択すると、図５の中央部の穴４１からのみ金属クラスターが放出することとなる。従って、陰極電極とゲート電極との間の電圧制御により、所定のパターンの電極を基板上に形成できる。また、このヘッドを複数個一体化したものを用いることにより、比較的大面積のパターン形成を一括してできる効果がある。
【００３２】
【発明の効果】
以上本発明によれば、電極形成の工程を大幅に簡略化できる金属パターン形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の金属を放出するヘッド（２極構造）の断面図。
【図２】カーボンナノチューブを用いたヘッドから放出され、基板上に堆積したＡｇクラスターを示す写真図。
【図３】本発明の金属を放出するヘッド（３極構造）の断面図。
【図４】本発明の金属を放出するヘッド（３極構造）の変形例。
【図５】本発明の金属を放出するヘッドのマトリックス配線構造例を示す図。
【符号の説明】
１０，１５，４２…基板、１１…カーボンナノチューブ、１２…陰極電極、
１３…陽極電極、１４，２４…電源、２０，２５…絶縁層、２１…ゲート電極、
３１〜３３…陰極電極線、３５〜３７…ゲート電極線、４１…穴。
【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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