特開 2022-122000 カーボンナノチューブ構造体及びそれを用いたカーボンナノチューブウェブの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022122000

(43)【公開日】2022-08-22

(54)【発明の名称】カーボンナノチューブ構造体及びそれを用いたカーボンナノチューブウェブの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 32/158 20170101AFI20220815BHJP

【ＦＩ】

C01B32/158

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021019034

(22)【出願日】2021-02-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】石川 宏典

(72)【発明者】

【氏名】長島 健太

【テーマコード（参考）】

4G146

【Ｆターム（参考）】

4G146AA11

4G146AB05

4G146BC09

4G146BC42

4G146BC44

(57)【要約】

【課題】 カーボンナノチューブが均一に分布したカーボンナノチューブウェブを低コストで製造可能とすること。
【解決手段】 本発明の実施形態により、第１面とその裏面である第２面とを有する基材層と、上記基材層の第１面上に設けられた触媒層と、上記触媒層上で配列し、上記基材層の厚さ方向に各々が伸びた複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイとを備えたカーボンナノチューブ構造体が提供される。上記基材層は、第２面の輪郭上の２点を結ぶ線分の位置に、上記線分の長さよりも合計長さが短い１以上の脆弱部が設けられている。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面とその裏面である第２面とを有し、前記第２面の輪郭上の２点を結ぶ線分の位置に、前記線分の長さよりも合計長さが短い１以上の脆弱部が設けられた基材層と、
前記第１面上に設けられた触媒層と、
前記触媒層上で配列し、前記基材層の厚さ方向に各々が伸びた複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイと
を備えたカーボンナノチューブ構造体。

【請求項2】

前記１以上の脆弱部は、前記第２面に設けられた溝である請求項１に記載のカーボンナノチューブ構造体。

【請求項3】

前記第１面は、中央部とこれを取り囲んだ周縁部とを有し、前記カーボンナノチューブアレイの前記第１面への正射影は前記中央部内に位置し、前記１以上の脆弱部の前記第１面への正射影は前記周縁部内に位置した請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブ構造体。

【請求項4】

前記第１面は、中央部とこれを取り囲んだ周縁部とを有し、前記カーボンナノチューブアレイの前記第１面への正射影は前記中央部内に位置し、前記１以上の脆弱部の前記第１面への正射影は前記中央部内に位置した請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブ構造体。

【請求項5】

前記基材層は、ガラス、セラミックス、酸化物、窒化物、又はこれらから選択される２以上を含む請求項１乃至４の何れか１項に記載のカーボンナノチューブ構造体。

【請求項6】

前記１以上の脆弱部の前記合計長さは、前記線分の前記長さの２０％乃至８０％の範囲内にある請求項１乃至５の何れか１項に記載のカーボンナノチューブ構造体。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか１項に記載のカーボンナノチューブ構造体の前記基材層を前記１以上の脆弱部に沿って割断して、第１及び第２基材片を形成することと、
前記第１及び第２基材片を互いから引き離して、前記カーボンナノチューブアレイのうち前記第１基材片の上に位置した部分と、前記カーボンナノチューブアレイのうち前記第２基材片の上に位置した部分との間に、カーボンナノチューブウェブを生じさせることと
を含んだカーボンナノチューブウェブの製造方法。

【請求項8】

第１面とその裏面である第２面とを有し、前記第２面の輪郭上の２点を結ぶ線分の位置に１以上の脆弱部が設けられた基材層と、前記第１面上に設けられた触媒層と、前記触媒層上で配列し、前記基材層の厚さ方向に各々が伸びた複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイとを備えたカーボンナノチューブ構造体と、
前記基材層の一部と前記基材層の他の部分とをそれぞれ支持した第１及び第２支持部を含み、前記第１及び第２支持部の相対位置が固定された第１状態にあり、前記第１及び第２支持部がそれぞれ前記基材層の前記一部と前記基材層の前記他の部分とを支持したまま、前記第１及び第２支持部の互いからの距離が前記第１状態と比較してより長い第２状態へ変化可能な支持体と
を備えた支持体付きカーボンナノチューブ構造体。

【請求項9】

前記１以上の脆弱部の合計長さは、前記線分の長さよりも短い請求項８に記載の支持体付きカーボンナノチューブ構造体。

【請求項10】

前記第１状態において、前記第１及び第２支持部はそれらの間に隙間を有しており、前記１以上の脆弱部は、前記基材層の前記第２面のうち前記隙間に対応した部分に設けられている請求項８又は９に記載の支持体付きカーボンナノチューブ構造体。

【請求項11】

前記１以上の脆弱部は、前記第２面に設けられた溝である請求項８乃至１０の何れか１項に記載の支持体付きカーボンナノチューブ構造体。

【請求項12】

前記基材層は、ガラス、セラミックス、酸化物、窒化物、又はこれらから選択される２以上を含む請求項８乃至１１の何れか１項に記載の支持体付きカーボンナノチューブ構造体。

【請求項13】

請求項８乃至１２の何れか１項に記載の支持体付きカーボンナノチューブ構造体の前記支持体を、前記第１状態から前記第２状態へと変化させることにより、
前記基材層を前記１以上の脆弱部に沿って割断して、前記基材層の前記一部及び前記基材層の前記他の部分にそれぞれ対応した第１及び第２基材片を形成するとともに、
前記第１及び第２基材片を互いから引き離して、前記カーボンナノチューブアレイのうち前記第１基材片の上に位置した部分と、前記カーボンナノチューブアレイのうち前記第２基材片の上に位置した部分との間に、カーボンナノチューブウェブを生じさせること
を含んだカーボンナノチューブウェブの製造方法。

【請求項14】

第１面とその裏面である第２面とを有している基材層と、前記第１面上に設けられた触媒層と、前記触媒層上で配列し、前記基材層の厚さ方向に各々が伸びた複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイとを備えたカーボンナノチューブ構造体と、
前記基材層の一部と前記基材層の他の部分とをそれぞれ支持した第１及び第２支持部を含み、前記第１及び第２支持部の相対位置が固定された第１状態にあり、前記第１及び第２支持部がそれぞれ前記基材層の前記一部と前記基材層の前記他の部分とを支持したまま、前記第１及び第２支持部の互いからの距離が前記第１状態と比較してより長い第２状態へ変化可能な支持体と
を備えた支持体付きカーボンナノチューブ構造体。

【請求項15】

前記第１状態において、前記第１及び第２支持部はそれらの間に隙間を有している請求項１４に記載の支持体付きカーボンナノチューブ構造体。

【請求項16】

前記基材層は、ガラス、セラミックス、酸化物、窒化物、又はこれらから選択される２以上を含む請求項１４又は１５に記載の支持体付きカーボンナノチューブ構造体。

【請求項17】

請求項１４乃至１６の何れか１項に記載の支持体付きカーボンナノチューブ構造体の前記基材層に、１以上の脆弱部を、前記第２面の輪郭上の２点を結ぶ線分の位置に形成することと、
前記支持体を、前記第１状態から前記第２状態へと変化させることにより、
前記基材層を前記１以上の脆弱部に沿って割断して、前記基材層の前記一部及び前記基材層の前記他の部分にそれぞれ対応した第１及び第２基材片を形成するとともに、
前記第１及び第２基材片を互いから引き離して、前記カーボンナノチューブアレイのうち前記第１基材片の上に位置した部分と、前記カーボンナノチューブアレイのうち前記第２基材片の上に位置した部分との間に、カーボンナノチューブウェブを生じさせることと
を含んだカーボンナノチューブウェブの製造方法。

【請求項18】

請求項７、１３又は１７に記載のカーボンナノチューブウェブの製造方法を含むカーボンナノチューブ膜の製造方法。

【請求項19】

長さ方向が揃った複数のカーボンナノチューブから各々がなる複数のカーボンナノチューブウェブを互いに積層することと、
前記複数のカーボンナノチューブウェブの１以上を請求項７、１３又は１７に記載のカーボンナノチューブウェブの製造方法により製造することと
を含むカーボンナノチューブ膜の製造方法。

【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構造体及びそれを用いたカーボンナノチューブウェブの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シリコン基板上に成長させたカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイは、例えば、カーボンナノチューブ糸の製造に利用可能である（例えば、非特許文献１を参照）。即ち、繭から糸を繰り出すようにして、カーボンナノチューブアレイからカーボンナノチューブ糸として得ることができる。このカーボンナノチューブ糸では、カーボンナノチューブの長さ方向は、カーボンナノチューブ糸の長さ方向とほぼ等しい。また、カーボンナノチューブ同士は、ファンデルワールス力によって互いに結合している。

【0003】

カーボンナノチューブアレイからは、上記と類似した方法により、カーボンナノチューブウェブを得ることも可能である（例えば、特許文献１を参照）。カーボンナノチューブウェブでは、カーボンナノチューブの長さ方向はほぼ等しい。

【0004】

カーボンナノチューブウェブは、例えば、複数のカーボンナノチューブウェブを積層してなるカーボンナノチューブ膜として用いる。カーボンナノチューブ膜には、合成樹脂を含浸させて、カーボンナノチューブを固定化して得られるものもある（例えば、特許文献２を参照）。なお、カーボンナノチューブウェブから撚糸を製造することも可能である（例えば、特許文献３を参照）。

【0005】

カーボンナノチューブ膜は、カーボンナノチューブの分散液からなる塗膜を乾燥させることにより得ることもできる（例えば、特許文献４を参照）。カーボンナノチューブ膜は、例えば、ペリクルにおいてペリクル膜として利用することができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】K. Jiang, et al., "Spinning continuous carbon nanotube yarns", Nature Vol.419 (2002)

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１７－１２２０２１号公報

【特許文献2】特開２０１５－１０１０３９号公報

【特許文献3】特開２０１７－１９６９０号公報

【特許文献4】国際公開第２０１８／００８５９４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、カーボンナノチューブが均一に分布したカーボンナノチューブウェブを低コストで製造可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一側面によると、第１面とその裏面である第２面とを有し、上記第２面の輪郭上の２点を結ぶ線分の位置に、上記線分の長さよりも合計長さが短い１以上の脆弱部が設けられた基材層と、上記第１面上に設けられた触媒層と、上記触媒層上で配列し、上記基材層の厚さ方向に各々が伸びた複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイとを備えたカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0010】

本発明の他の側面によると、上記１以上の脆弱部は、上記第２面に設けられた溝である上記側面に係るカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0011】

本発明の他の側面によると、上記第１面は、中央部とこれを取り囲んだ周縁部とを有し、上記カーボンナノチューブアレイの上記第１面への正射影は上記中央部内に位置し、上記１以上の脆弱部の上記第１面への正射影は上記周縁部内に位置した上記側面の何れかに係るカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0012】

本発明の他の側面によると、上記第１面は、中央部とこれを取り囲んだ周縁部とを有し、上記カーボンナノチューブアレイの上記第１面への正射影は上記中央部内に位置し、上記１以上の脆弱部の上記第１面への正射影は上記中央部内に位置した上記側面の何れかに係るカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0013】

本発明の他の側面によると、上記基材層は、ガラス、セラミックス、酸化物、窒化物、又はこれらから選択される２以上を含む上記側面の何れかに係るカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0014】

本発明の他の側面によると、上記１以上の脆弱部の上記合計長さは、上記線分の上記長さの２０％乃至８０％の範囲内にある上記側面の何れかに係るカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0015】

本発明の他の側面によると、上記側面の何れかに係るカーボンナノチューブ構造体の上記基材層を上記１以上の脆弱部に沿って割断して、第１及び第２基材片を形成することと、上記第１及び第２基材片を互いから引き離して、上記カーボンナノチューブアレイのうち上記第１基材片の上に位置した部分と、上記カーボンナノチューブアレイのうち上記第２基材片の上に位置した部分との間に、カーボンナノチューブウェブを生じさせることとを含んだカーボンナノチューブウェブの製造方法が提供される。

【0016】

本発明の他の側面によると、第１面とその裏面である第２面とを有し、上記第２面の輪郭上の２点を結ぶ線分の位置に１以上の脆弱部が設けられた基材層と、上記第１面上に設けられた触媒層と、上記触媒層上で配列し、上記基材層の厚さ方向に各々が伸びた複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイとを備えたカーボンナノチューブ構造体と、上記基材層の一部と上記基材層の他の部分とをそれぞれ支持した第１及び第２支持部を含み、上記第１及び第２支持部の相対位置が固定された第１状態にあり、上記第１及び第２支持部がそれぞれ上記基材層の上記一部と上記基材層の上記他の部分とを支持したまま、上記第１及び第２支持部の互いからの距離が上記第１状態と比較してより長い第２状態へ変化可能な支持体とを備えた支持体付きカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0017】

本発明の他の側面によると、上記１以上の脆弱部の合計長さは、上記線分の長さよりも短い上記側面に係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0018】

本発明の他の側面によると、上記第１状態において、上記第１及び第２支持部はそれらの間に隙間を有しており、上記１以上の脆弱部は、上記基材層の上記第２面のうち上記隙間に対応した部分に設けられている上記側面の何れかに係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0019】

本発明の他の側面によると、上記１以上の脆弱部は、上記第２面に設けられた溝である上記側面の何れかに係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0020】

本発明の他の側面によると、上記基材層は、ガラス、セラミックス、酸化物、窒化物、又はこれらから選択される２以上を含む上記側面の何れかに係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0021】

本発明の他の側面によると、上記側面の何れかに係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体の上記支持体を、上記第１状態から上記第２状態へと変化させることにより、上記基材層を上記１以上の脆弱部に沿って割断して、上記基材層の上記一部及び上記基材層の上記他の部分にそれぞれ対応した第１及び第２基材片を形成するとともに、上記第１及び第２基材片を互いから引き離して、上記カーボンナノチューブアレイのうち上記第１基材片の上に位置した部分と、上記カーボンナノチューブアレイのうち上記第２基材片の上に位置した部分との間に、カーボンナノチューブウェブを生じさせることを含んだカーボンナノチューブウェブの製造方法が提供される。

【0022】

本発明の他の側面によると、第１面とその裏面である第２面とを有している基材層と、上記第１面上に設けられた触媒層と、上記触媒層上で配列し、上記基材層の厚さ方向に各々が伸びた複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイとを備えたカーボンナノチューブ構造体と、上記基材層の一部と上記基材層の他の部分とをそれぞれ支持した第１及び第２支持部を含み、上記第１及び第２支持部の相対位置が固定された第１状態にあり、上記第１及び第２支持部がそれぞれ上記基材層の上記一部と上記基材層の上記他の部分とを支持したまま、上記第１及び第２支持部の互いからの距離が上記第１状態と比較してより長い第２状態へ変化可能な支持体とを備えた支持体付きカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0023】

本発明の他の側面によると、上記第１状態において、上記第１及び第２支持部はそれらの間に隙間を有している上記側面に係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0024】

本発明の他の側面によると、上記基材層は、ガラス、セラミックス、酸化物、窒化物、又はこれらから選択される２以上を含む上記側面の何れかに係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体が提供される。

【0025】

本発明の他の側面によると、上記側面の何れかに係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体の上記基材層に、１以上の脆弱部を、上記第２面の輪郭上の２点を結ぶ線分の位置に形成することと、上記支持体を、上記第１状態から上記第２状態へと変化させることにより、上記基材層を上記１以上の脆弱部に沿って割断して、上記基材層の上記一部及び上記基材層の上記他の部分にそれぞれ対応した第１及び第２基材片を形成するとともに、上記第１及び第２基材片を互いから引き離して、上記カーボンナノチューブアレイのうち上記第１基材片の上に位置した部分と、上記カーボンナノチューブアレイのうち上記第２基材片の上に位置した部分との間に、カーボンナノチューブウェブを生じさせることとを含んだカーボンナノチューブウェブの製造方法が提供される。

【0026】

本発明の他の側面によると、上記側面の何れかに係るカーボンナノチューブウェブの製造方法を含むカーボンナノチューブ膜の製造方法が提供される。

【0027】

本発明の他の側面によると、長さ方向が揃った複数のカーボンナノチューブから各々がなる複数のカーボンナノチューブウェブを互いに積層することと、上記複数のカーボンナノチューブウェブの１以上を上記側面の何れかに係るカーボンナノチューブウェブの製造方法により製造することとを含むカーボンナノチューブ膜の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、カーボンナノチューブが均一に分布したカーボンナノチューブウェブを低コストで製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一実施形態に係るカーボンナノチューブ構造体を概略的に示す斜視図。

【図2】図１に示すカーボンナノチューブ構造体の部分拡大図。

【図3】図１に示すカーボンナノチューブ構造体の上面図。

【図4】図１に示すカーボンナノチューブ構造体をＤ方向からみた正面図。

【図5】本発明の一実施形態に係るカーボンナノチューブ構造体を概略的に示す上面図。

【図6】本発明の一実施形態に係るカーボンナノチューブウェブの製造方法が含む一工程を示す斜視図。

【図7】本発明の一実施形態に係るカーボンナノチューブウェブの製造方法が含む一工程を示す斜視図。

【図8】比較例に係る方法によって製造したカーボンナノチューブウェブの走査電子顕微鏡写真。

【図9】比較例に係る方法によって製造したカーボンナノチューブウェブの走査電子顕微鏡写真。

【図10】実施例に係る方法によって製造したカーボンナノチューブウェブの走査電子顕微鏡写真。

【図11】実施例に係る方法によって製造したカーボンナノチューブウェブの走査電子顕微鏡写真。

【図12】本発明の一実施形態に係るカーボンナノチューブ膜の製造方法により製造されるカーボンナノチューブ膜を概略的に示す斜視図。

【図13】第１変形例に係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体を概略的に示す斜視図。

【図14】図１３に示す支持体付きカーボンナノチューブ構造体の上面図。

【図15】図１３に示す支持体付きカーボンナノチューブ構造体の下面図。

【図16】カーボンナノチューブ構造体受け用フレームの一形態を概略的に示す上面図。

【図17】図１６に示すカーボンナノチューブ構造体受け用フレームのＡ－Ａ線断面図。

【図18】カーボンナノチューブ構造体受け用フレームの一形態を概略的に示す上面図。

【図19】図１８に示すカーボンナノチューブ構造体受け用フレームのＢ－Ｂ線断面図。

【図20】図１８に示すカーボンナノチューブ構造体受け用フレームのＣ－Ｃ線断面図。

【図21】フォトマスクに取り付けられたペリクルを概略的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、上記側面の何れかをより具体化したものである。なお、以下で参照する図において、同様又は類似した機能を有する要素については、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図において、寸法比や形状は、実物とは異なる可能性がある。

【0031】

＜カーボンナノチューブ構造体＞
図１は、本発明の一実施形態に係るカーボンナノチューブ構造体を概略的に示す斜視図であり、図２はその部分拡大図である。図１及び図２に示すカーボンナノチューブ構造体は、基材層３１と、触媒層３２と、複数のカーボンナノチューブ１２００からなるカーボンナノチューブアレイ１２０とをこの順序で含む。なお、図１では触媒層３２は省略している。

【0032】

基材層３１は、少なくとも一方の面が平坦である。また、基材層３１には、その厚さ方向に対して平行な割断面を生じるように、割断を誘起する脆弱部Ｇが設けられている。基材層３１については後掲で詳述する。

【0033】

触媒層３２は、基材層３１の平坦な上記面上に設けられている。触媒層３２は、例えば、鉄、ニッケル及びコバルトなどの金属からなる。

【0034】

基材層３１と触媒層３２との間には、下地層が介在していてもよい。下地層は、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、又は酸化シリコンからなる。

【0035】

カーボンナノチューブアレイ１２０は、多数のカーボンナノチューブ１２００の集合体である。これらカーボンナノチューブ１２００は、触媒層３２上で、触媒層３２の表面である支持面から、この面に対して略垂直に伸びている。即ち、カーボンナノチューブ１２００は、基材層３１の厚さ方向に伸びている。なお、用語「カーボンナノチューブアレイ」は、用語「カーボンナノチューブフォレスト」と同義である。

【0036】

カーボンナノチューブ１２００は、シングルウォールナノチューブであってもよく、マルチウォールナノチューブであってもよく、それらの組み合わせであってもよい。また、カーボンナノチューブ１２００は、アームチェアチューブ、ジグザグチューブ、カイラルチューブ、及びそれらの２以上の組み合わせの何れであってもよい。

【0037】

カーボンナノチューブ１２００の長さは、例えば、０．１ｍｍ乃至５ｍｍの範囲内にある。なお、図１におけるカーボンナノチューブ１２００の長さと径との比は、実際の比よりも遥かに小さい。

【0038】

カーボンナノチューブアレイ１２０は、例えば、スーパーグロースＣＶＤ（水分添加ＣＶＤ）などのＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって製造することができる。カーボンナノチューブアレイ１２０は、他の方法で製造してもよい。

【0039】

以下、基材層３１について詳細に説明する。
基材層３１には、上述のとおり、その厚さ方向に対して平行な割断面を生じるように、割断を誘起する脆弱部Ｇが設けられている。基材層３１が脆弱部Ｇを備えることにより、脆弱部Ｇの長さ方向が割断ラインとなる割断を生じさせることができる。カーボンナノチューブウェブの製造においては、基材層３１の割断後の２つの基材片（後述する図６及び図７に示す第１基材片３１ａと第２基材片３１ｂ）の互いからの距離を増加させることにより、カーボンナノチューブ１２００をウェブ状に引き出す。この場合、従来のようにカーボンナノチューブアレイの端部を把持具で把持してカーボンナノチューブをウェブ状に引き出す必要がない。このため、把持具でカーボンナノチューブを均一に把持できないことに起因するカーボンナノチューブウェブの粗密の発生を抑制することができる。

【0040】

また、基材層３１に形成された脆弱部Ｇが割断を誘起するため、基材層３１として、例えばガラス等の劈開性を有しない汎用材料を使用した場合にも、割断ラインに凹凸を生じ難くなる。このため、基材層３１としては、劈開性を有する材料に限られず広範な汎用材料を使用することができる。例えば、基材層３１は、シリコン又はサファイアなどの単結晶であってもよく、またガラス、セラミックス、酸化物、窒化物などの多結晶でもよく、それらの組み合わせであってもよい。またそれらに化学的、物理的な平坦化処理を施してもよい。基材層３１として例えば無アルカリガラスのような安価な汎用材料を使用した場合にも、カーボンナノチューブが均一に分布したカーボンナノチューブウェブを製造することが可能となる。

【0041】

脆弱部Ｇは、基材層３１の面のうち、触媒層３２が設けられた面（以下において、「第１面」という。）３１１の反対側の面（以下において、「第２面」という。）３１２に設けられている。脆弱部Ｇは、基材層３１に対し、その厚さ方向に対して平行な割断面を生じるように割断を誘起するものであればよく、例えば、レーザー光照射手段や、レーザーカッタ、熱カッタ、エアカッタ、圧縮水カッタ等の公知の切り欠け手段により形成される。図１に示される脆弱部Ｇは、第２面３１２に切り欠けを入れることにより形成される溝である。

【0042】

脆弱部Ｇは、カーボンナノチューブアレイ１２０を作製する前に、予め基材層３１に形成してもよく、或いはカーボンナノチューブアレイ１２０を作製した後に基材層３１に形成してもよい。基材層３１に対する脆弱部Ｇの形成が、カーボンナノチューブアレイにダメージを与える可能性を考慮すると、脆弱部Ｇは、予め基材層３１に形成されていることが好ましい。

【0043】

以下、脆弱部Ｇについて、図３乃び図４を参照しながら説明する。
図３は、図１に示すカーボンナノチューブ構造体の上面図であり、図４は、図１に示すカーボンナノチューブ構造体をＤ方向からみた正面図である。図３及び図４に示されるカーボンナノチューブ構造体は、図１と同様、触媒層３２が省略されている。

【0044】

この脆弱部Ｇは、基材層３１の第２面３１２の輪郭３１２ａ上の２点を結ぶ線分Ｌに沿って１以上設けられており、その合計の長さは線分Ｌの長さより短い。脆弱部Ｇは、合計長さが線分Ｌの長さより短いものであれば、１つであってもよいし、線分Ｌよりも合計長さが短い２以上の脆弱部Ｇが、線分Ｌに沿って互いから離間して配列されたものであってもよい。このように脆弱部Ｇを線分Ｌの全長にわたり形成せず、１以上の脆弱部Ｇの合計長さを線分Ｌの全長より短くすることには、以下の理由がある。

【0045】

すなわち、基材層３１に脆弱部Ｇを設けることにより、従来技術が有する問題点を解決してカーボンナノチューブウェブの粗密の発生を抑制することができ、また基材層３１として広範な汎用材料を使用することが可能となる。その一方で、基材層３１に脆弱部形成のための加工処理を施すことで、基材層３１に亀裂や割れが生じやすくなったり、割断ラインに凹凸を生じ易くなることがあり、これがカーボンナノチューブアレイへダメージを与えることが考えられる。また、基材層３１に亀裂や割れが生じやすくなることにより、カーボンナノチューブウェブを製造するまでのハンドリング性能が落ちることも予想される。１以上の脆弱部Ｇの合計長さを線分Ｌの長さより短くすることで、割断ラインに生じ得る凹凸や基材層３１の亀裂や割れを効果的に防止することができ、カーボンナノチューブが更に均一に分布したカーボンナノチューブウェブを製造することが可能となる。

【0046】

本発明の実施形態において、１以上の脆弱部Ｇの合計長さは、例えば、線分Ｌの長さの２０％乃至８０％の範囲内であってよく、３０％乃至６０％の範囲内であってよい。

【0047】

脆弱部Ｇを設けることによる基材層３１における亀裂又は割れの発生や、割断ラインにおける凹凸の発生は、上記のとおり、１以上の脆弱部Ｇの合計長さを線分Ｌの長さより短くすることにより効果的に抑制される。これに加え、基材層３１の厚みを増大したり、剛性を高めることも、それらの発生の抑制に有効である。そして本発明の実施形態では、上述したとおり、基材層３１として汎用材料を使用することができるため、基材層３１の厚みを増大することや、剛性の高い材料を使用することに容易に対処することができる。

【0048】

なお、基材層３１として汎用材料を使用することの利点はこれ以外にもある。すなわち、カーボンナノチューブウェブの面積を幅方向に拡大する必要がある場合、基材層３１として安価な汎用材料を使用することができれば、基材層３１を大面積化することにより容易に対処することができる。これに対し、基材層３１として高価な単一結晶性を有する基材しか使用できない場合、基材層３１の大面積化による方法は、生産性を損ねる虞がある。

【0049】

線分Ｌの方向は特に限定されるものではなく、割断面を形成したい位置に応じて適宜決定される。線分Ｌの方向は、例えば、基材層３１の幅方向と平行な方向であってよい。なお、基材層３１が例えばシリコン又はサファイアなどの劈開面を有する材料からなる場合は、上記線分Ｌの方向は、劈開面に対して平行であることが好ましい。基材層３１が例えばシリコンからなるとき、劈開面は、シリコン単結晶の（１１０）面又は（１１１）面である。

【0050】

脆弱部Ｇは、線分Ｌに沿って形成されたものであればよいが、線分Ｌに対する位置については、以下のように考えることができる。例えば、図３及び図４において、基材層３１の第１面３１１を中央部３１１ａとこれを取り囲んだ周縁部３１１ｂとに分ける。但し、図面上では中央部３１１ａと周縁部３１１ｂの境界線は省略している。基材層３１の第２面３１２に形成される脆弱部Ｇの位置を、第１面３１１に正射影したとき、脆弱部Ｇの正射影位置は、中央部３１１ａ内であってもよいし、周縁部３１１ｂ内であってもよいし、中央部３１１ａ及び周縁部３１１ｂの双方であってもよい。

【0051】

図３及び図４に示されるカーボンナノチューブ構造体において、脆弱部Ｇは、基材層３１の幅方向に平行な線分Ｌの両端部であって、正射影位置が周縁部３１１ｂ内となる位置に存在している。これに対し、脆弱部Ｇの正射影位置が中央部３１１ａ内になる例として、図５を示す。図５は、図１に示されるカーボンナノチューブ構造体とは異なるカーボンナノチューブ構造体を概略的に示す上面図であり、図１と同様、触媒層３２を省略している。図５に示されるカーボンナノチューブ構造体において、脆弱部Ｇは、正射影位置が中央部３１１ａ内となる位置に存在している。

【0052】

脆弱部Ｇの形成によるカーボンナノチューブアレイ１２０へのダメージの発生を抑制する観点からは、脆弱部Ｇは、図３及び図４に示されるように、正射影位置が周縁部３１１ｂ内となる位置に存在することが好ましい。これは、カーボンナノチューブアレイ１２０の位置を、図示しない触媒層３２を介して基材層３１の第１面３１１に正射影したとき、カーボンナノチューブアレイ１２０の正射影位置が、第１面３１１の中央部３１１ａ内にあるためである。

【0053】

すなわち、脆弱部Ｇの形成位置を、その正射影位置がカーボンナノチューブアレイ１２０の正射影位置と重ならないようにすることにより、脆弱部Ｇが形成されることによるカーボンナノチューブアレイ１２０へのダメージをより抑えることができる。ダメージとしては、例えば、切り欠きなどによる溝としての脆弱部Ｇの加工に起因したカーボンナノチューブアレイ１２０へのダメージが挙げられる。カーボンナノチューブアレイ１２０へのダメージを抑制することは、カーボンナノチューブが均一に分布したカーボンナノチューブウェブを製造する上で極めて重要である。

【0054】

また、図３及び図４に示されるカーボンナノチューブ構造体において、脆弱部Ｇは線分Ｌの両端部に形成されているが、一方の端部のみに形成されている場合にも割断面を誘起することは可能である。

【0055】

＜カーボンナノチューブウェブ＞
上記のカーボンナノチューブ構造体を使用すると、例えば、以下の方法によりカーボンナノチューブウェブを製造することができる。

【0056】

図６及び図７はそれぞれ、本発明の一実施形態に係るカーボンナノチューブウェブの製造方法に含まれる工程を示す斜視図である。図６及び図７では、図１と同様、触媒層３２を省略している。

【0057】

この方法では、先ず、図１に示すカーボンナノチューブ構造体を準備する。
次に、図６に示すように、基材層３１を脆弱部Ｇの長さ方向に沿って割断して、第１基材片３１ａ及び第２基材片３１ｂを得る。基材層３１の割断は、例えば、基材層３１の一対の端部を把持し、基材層３１の第２面３１２が凹になるように上記の端部へ力を加えることにより行ってもよい。或いは、基材層３１の割断は、基材層３１の第２面３１２が凸になるように上記の端部へ力を加えることにより行ってもよい。得られる第１基材片３１ａ及び第２基材片３１ｂの各々は、図７に示す割断面Ｓを有している。なお、図７に示す割断面Ｓにおいて、脆弱部Ｇは省略している。

【0058】

その後、図７に示すように、第１基材片３１ａ及び第２基材片３１ｂの互いからの距離を増加させる。これにより、カーボンナノチューブアレイ１２０のうち第１基材片３１ａ上に位置した第１部分１２０ａの端面と、カーボンナノチューブアレイ１２０のうち第２基材片３１ｂ上に位置した第２部分１２０ｂの端面とから、カーボンナノチューブをウェブ状に引き出す。

【0059】

なお、図示しない触媒層は、例えば、基材層３１を割断した時点で、第１基材片３１ａ上に位置した部分と、第２基材片３１ｂ上に位置した部分とに分割される。或いは、図示しない触媒層は、第１基材片３１ａ及び第２基材片３１ｂの互いからの距離を増加させることにより、第１基材片３１ａ上に位置した部分と、第２基材片３１ｂ上に位置した部分とに分割される。

【0060】

径方向に隣り合ったカーボンナノチューブ１２００には、ファンデルワールス力が作用する。それ故、例えば、カーボンナノチューブアレイ１２０の端面又はその一部を把持し、これをカーボンナノチューブアレイ１２０から遠ざかる方向へ引っ張ると、カーボンナノチューブ１２００が次々にカーボンナノチューブアレイ１２０から引き出される。従って、接着剤等を使用することなしに、カーボンナノチューブウェブ１２１が得られる。これについて、更に詳しく説明する。

【0061】

上記の通り、カーボンナノチューブアレイ１２０において、カーボンナノチューブ同士は、ファンデルワールス力によって互いに結合している。第１基材片３１ａ及び第２基材片３１ｂを互いから引き離すと、第１部分１２０ａと第２部分１２０ｂとの境界近傍に位置したカーボンナノチューブは、ファンデルワールス力による結合を維持しようとする。第１基材片３１ａ及び第２基材片３１ｂの互いからの距離を増加させると、第１部分１２０ａ及び第２部分１２０ｂからカーボンナノチューブが次々に引き出されるとともに、第１部分１２０ａと第２部分１２０ｂとの間に位置したカーボンナノチューブは、ファンデルワールス力による結合を維持するべく、各々の長さ方向が第１基材片３１ａ及び第２基材片３１ｂの互いからの相対的な移動の方向に対して略平行になるように配向を変化させる。その結果、第１基材片３１ａと第２基材片３１ｂとの間に、カーボンナノチューブウェブ１２１が生じる。

【0062】

このようにして得られるカーボンナノチューブウェブ１２１は、それ自体を単独で取り扱うことが可能な自立膜である。このカーボンナノチューブウェブ１２１では、接着剤等を使用していないにも拘わらず、カーボンナノチューブは互いに結合している。

【0063】

また、このカーボンナノチューブウェブ１２１では、カーボンナノチューブの多くは、それらを引き出した方向に伸びた形状を有している。即ち、このカーボンナノチューブウェブ１２１が含んでいるカーボンナノチューブは、長さ方向がほぼ等しい。

【0064】

そして、このカーボンナノチューブウェブ１２１では、カーボンナノチューブは均一に分布している。

【0065】

図８及び図９は、比較例に係る方法によって製造したカーボンナノチューブウェブの走査電子顕微鏡写真である。図８及び図９に示すカーボンナノチューブウェブは、カーボンナノチューブアレイの端面の一部を把持具で把持し、この状態で把持具をカーボンナノチューブアレイから遠ざけることにより得られたものである。

【0066】

このカーボンナノチューブウェブでは、カーボンナノチューブの長さ方向はほぼ等しい。しかしながら、幅方向におけるカーボンナノチューブの密度には、大きなばらつきがある。これは、カーボンナノチューブアレイの端面の一部を把持具で把持した際に、カーボンナノチューブを均一に把持できなかったためである。

【0067】

図１０及び図１１は、実施例に係る方法によって製造したカーボンナノチューブウェブの走査電子顕微鏡写真である。図９及び図１０に示すカーボンナノチューブウェブは、基材層３１として無アルカリガラスを使用し、図１乃至図４で説明したカーボンナノチューブ構造体を用い、図６及び図７を参照しながら説明した方法により得られたものである。

【0068】

このカーボンナノチューブウェブでは、カーボンナノチューブの長さ方向はほぼ等しい。そして、幅方向におけるカーボンナノチューブの密度に、大きなばらつきはない。

【0069】

なお、２つの基材層３１の各々の上に触媒層３２及びカーボンナノチューブアレイ１２０を順次形成し、それら基材層３１の端面同士を突き合わせてカーボンナノチューブアレイ１２０を接触させ、その後、基材層３１を互いから引き離しても、カーボンナノチューブウェブ１２１は形成されない。これは、ファンデルワールス力による結合が十分に形成されないためである。

【0070】

＜カーボンナノチューブ膜＞
カーボンナノチューブウェブ１２１は、単独で使用してもよい。或いは、カーボンナノチューブウェブ１２１は、カーボンナノチューブ膜において使用してもよい。

【0071】

カーボンナノチューブ膜は、複数のカーボンナノチューブウェブの積層体を含んでいる。例えば、カーボンナノチューブ膜は、長さ方向が揃った複数のカーボンナノチューブから各々がなり、互いに積層された複数のカーボンナノチューブウェブを含む。一例によれば、カーボンナノチューブ膜は、カーボンナノチューブのみからなる。これらカーボンナノチューブウェブの１以上、例えば、これらカーボンナノチューブウェブの全ては、図４を参照しながら説明したカーボンナノチューブウェブである。これらカーボンナノチューブウェブは、隣り合った各２つの間で、カーボンナノチューブの長さ方向が異なるように積層されていることが好ましい。

【0072】

図１２は、本発明の一実施形態に係るカーボンナノチューブ構造体を用いて形成されるカーボンナノチューブ膜を概略的に示す斜視図である。
図１２のカーボンナノチューブ膜１２は、第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａと第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂとを含んでいる。第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａ及び第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂは重なり合っている。

【0073】

第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａは、複数の第１カーボンナノチューブ１２００ａによって形成されている。第１カーボンナノチューブ１２００ａは、第１方向Ｄ１に各々が伸び、径方向に配列している。

【0074】

第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂは、複数の第２カーボンナノチューブ１２００ｂによって形成されている。第２カーボンナノチューブ１２００ｂは、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２に各々が伸び、径方向に配列している。一例によれば、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは直交している。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、斜めに交差していてもよい。

【0075】

上述したカーボンナノチューブ膜１２は、例えば、以下の方法により製造することができる。
先ず、図６乃び図７を参照しながら説明した方法により、第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａ及び第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂを製造する。次に、第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａ及び第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂを、第１カーボンナノチューブ１２００ａの長さ方向と第２カーボンナノチューブ１２００ｂの長さ方向とが交差するように重ね合わせる。そして、この積層体をプレスする。このプレスは、積層体の全体に対して行ってもよく、１以上の部分に対してのみ行ってもよい。また、プレスは行わなくてもよい。以上のようにして、カーボンナノチューブ膜１２を得る。

【0076】

このカーボンナノチューブ膜１２では、第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａ及び第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂの各々は、図５乃び図６を参照しながら説明した方法によって得られたものである。それ故、第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａにおいては、第１カーボンナノチューブ１２００ａが均一に分布している。また、第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂにおいては、第２カーボンナノチューブ１２００ｂが均一に分布している。

【0077】

なお、第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａには、第１方向Ｄ１以外の方向に伸びたカーボンナノチューブや、屈曲したカーボンナノチューブが不可避的に存在し得る。同様に、第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂには、第２方向Ｄ２以外の方向に伸びたカーボンナノチューブや、屈曲したカーボンナノチューブが不可避的に存在し得る。

【0078】

また、図１２では、第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａは、第１カーボンナノチューブ１２００ａが面内方向にのみ配列し、厚さ方向に積層されていない単分子膜の如く描かれているが、第１カーボンナノチューブ１２００ａは、面内方向に配列するとともに、厚さ方向に積層されていてもよい。同様に、図１２では、第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂは、第２カーボンナノチューブ１２００ｂが面内方向にのみ配列し、厚さ方向に積層されていない単分子膜の如く描かれているが、第２カーボンナノチューブ１２００ｂは、面内方向に配列するとともに、厚さ方向に積層されていてもよい。

【0079】

図１２では、第１カーボンナノチューブ１２００ａは同じ径を有しているが、それらの径は同じでなくてもよい。同様に、図１２では、第２カーボンナノチューブ１２００ｂは同じ径を有しているが、それらの径は同じでなくてもよい。また、図１２では、第１カーボンナノチューブ１２００ａと第２カーボンナノチューブ１２００ｂとは同じ径を有しているが、それらの径は同じでなくてもよい。

【0080】

また、図１２では、第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａと第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂとは接しているが、それらは互いから離間していてもよい。即ち、第１カーボンナノチューブ１２００ａと第２カーボンナノチューブ１２００ｂとは、互いに接触していてもよく、互いから離間していてもよい。

【0081】

カーボンナノチューブ膜１２は、３以上のカーボンナノチューブウェブを含んでいてもよい。この場合、カーボンナノチューブ膜１２は、２以上の第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａと、１以上の第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂとを含んでいてもよい。或いは、カーボンナノチューブ膜１２は、１以上の第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａと、２以上の第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂとを含んでいてもよい。或いは、カーボンナノチューブ膜１２は、１以上の第１カーボンナノチューブウェブ１２１ａと、１以上の第２カーボンナノチューブウェブ１２１ｂと、それらとはカーボンナノチューブの長さ方向が異なること以外は同様の構造を有する１以上のカーボンナノチューブウェブとを含んでいてもよい。

【0082】

＜変形例＞
上述したカーボンナノチューブ構造体及びそれを用いた方法には、様々な変形が可能である。

【0083】

（第１変形例）
第１変形例を、図１３乃至図１５を参照しながら説明する。
図１３は、第１変形例に係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体を概略的に示す斜視図であり、図１４はその上面図であり、図１５はその下面図である。なお、図１３乃至１５では、触媒層３２を省略している。

【0084】

図１３乃至図１５に示す支持体付きカーボンナノチューブ構造体は、支持体層３３を更に含んでいること以外は、図１乃至図５を参照しながら説明したカーボンナノチューブ構造体と同様である。なお、この変形例では、１以上の脆弱部Ｇの合計長さが線分Ｌの長さより短いことは必須要件とされない。

【0085】

支持体層３３は、第１支持部３３ａと第２支持部３３ｂとを含んでいる。第１支持部３３ａは、基材層３１の第２面３１２の一部に接合され、第１端面を有している。第２支持部３３ｂは、基材層３１の第２面３１２の他の一部に接合され、第１端面と向き合った第２端面を有している。第１端面及び第２端面の長さ方向は、脆弱部Ｇに誘起され割断する割断面に対して平行である。

【0086】

第１端面及び第２端面は、互いに接していてもよく、互いから離間していてもよい。支持体層３３は、第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂの相対位置が固定された第１状態にあり、第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂがそれぞれ基材層３１の上記一部と基材層３１の上記他の部分とを支持したまま、第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂの互いからの距離が第１状態と比較してより長い第２状態へ変化可能である。

【0087】

支持体層３３を設けると、図６乃び図７を参照しながら説明した方法において、脆弱部Ｇが設けられた基材層３１に亀裂や割れが生じることをより効果的に防止することができる。また、支持体層３３がカーボンナノチューブをウェブ状に引き出す際の把持部分となったり、支持体層３３により第１基材片３１ａ及び第２基材片３１ｂの破壊が生じ難くなる。これらによりハンドリング性能も向上する。更に、支持体層３３を設けると、割断ラインに凹凸を更に生じ難くなる。それ故、この支持体付きカーボンナノチューブ構造体を用いた場合、１以上の脆弱部の合計長さが線分Ｌの長さより短いことを必須要件としなくても、カーボンナノチューブが均一に分布したカーボンナノチューブウェブを製造することが可能となる。

【0088】

支持体層３３又は第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂの材料としては、例えば、ガラス、シリコンウェハ等を使用することができる。

【0089】

第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂは、ここでは、一体化されていない。第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂは、第１端面及び第２端面をそれぞれ有していれば、一体化されていてもよい。

【0090】

例えば、支持体層３３として溝を有する層を設けた場合、支持体層３３のうち溝によって仕切られた２つの部分を第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂとすることができる。この場合、溝の一方の側壁は第１端面であり、溝の他方の側壁は第２端面である。

【0091】

或いは、第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂは、互いに対して接合していてもよい。例えば、第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂを、互いに対して弱く接合させてもよい。或いは、第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂを、光照射や加熱等によって接着力が低下する接着剤で互いに対して接合させてもよい。

【0092】

第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂが一体化されている場合、カーボンナノチューブ構造体の取り扱いが更に容易になる。

【0093】

基材層３１と第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂは、互いに対して弱く接合させてもよいし、或いは、光照射や加熱等によって接着力が低下する接着剤で互いに対して接合させてもよい。

【0094】

図１乃至図５を参照して説明したカーボンナノチューブ構造体においては、１以上の脆弱部Ｇの合計長さが線分Ｌの長さよりも短いことを必須要件として含むが、第１変形例に係る支持体層３３を含む支持体付きカーボンナノチューブ構造体においても、１以上の脆弱部Ｇの合計長さが線分Ｌの長さより短いことが好ましい。第１変形例において、１以上の脆弱部Ｇの合計長さは、線分Ｌの長さの２０％乃至８０％の範囲内であってよく、３０％乃至６０％の範囲内であってよい。

【0095】

支持体層３３を含む支持体付きカーボンナノチューブ構造体において、基材層３１が備える脆弱部Ｇは、基材層３１と第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂとを接合する前に予め基材層３１に形成されていてもよいし、基材層３１と第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂとを接合した後に基材層３１に形成されてもよい。後者の場合、第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂは、図１５に示されるような隙間３３ｃをそれらの間に有している。脆弱部Ｇは、隙間３３ｃから基材層３１に対し加工される。

【0096】

図１乃至図５を参照して説明したカーボンナノチューブ構造体及び図１３乃至図１５を参照して説明した支持体付きカーボンナノチューブ構造体は、カーボンナノチューブウェブの製造に供されるまでの間のハンドリングにおいて、カーボンナノチューブ構造体受け用フレームに収容された状態で周囲環境の影響から保護される。脆弱部Ｇを備えた基材層３１は、亀裂や割れを生じやすい。基材層３１に生じた亀裂や割れはカーボンナノチューブアレイにダメージを与える虞があるため、カーボンナノチューブ構造体受け用フレームに収容して周囲環境の影響から保護することが好ましい。

【0097】

図１６は、カーボンナノチューブ構造体受け用フレームの一形態を概略的に示す上面図であり、図１７はそのＡ－Ａ線断面図である。この受け用フレームは、上面が開口し、枠体１０１と底面１０２を含む。枠体１０１は、４つの側壁をなす平面視矩形状の枠体であり、底面１０２の外縁上に立設される。底面１０２は板状部材であり、中央部に孔部１０３が形成されている。これら部材は、それぞれ独立の部材として成形し、接合したものであってもよいし、一体的に成形したものであってもよい。これら部材の材料としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、コージライトや、耐熱表面処理を施したアルミニウム等が挙げられる。

【0098】

図１８は、カーボンナノチューブ構造体受け用フレームの他の形態を概略的に示す上面図であり、図１９はそのＢ－Ｂ線断面図であり、図２０はそのＣ－Ｃ線断面図である。この受け用フレームは、第１枠体１０１ａと第１底面１０２ａとから構成される第１フレームと、第２枠体１０１ｂと第２底面１０２ｂとから構成される第２フレームとが組み合わされてなり、全体として図１６及び図１７に示される受け用フレームと同様の外観を有する。第１フレーム及び第２フレームの材料としては、図１６及び図１７に示す受け用フレームにおいて説明したのと同様のジルコニア、アルミナ、コージライトや、耐熱表面処理を施したアルミニウム等が挙げられる。

【0099】

この受け用フレームは、図１９及び図２０に示される矢印の方向に第１フレーム及び第２フレームの各々をスライドさせることにより、各々の部材に分割することができる。図１８乃至２０に示される受け用フレームに収容されていたカーボンナノチューブ構造体を取り出すとき、第１フレーム及び第２フレームをスライドさせて分割する。このためカーボンナノチューブ構造体を上下動させることなく受け用フレームから取り出すことができる。これにより、脆弱部Ｇを有する基材層３１が不意に割れたり破損することを効果的に防止することができる。

【0100】

（第２変形例）
第２変形例に係るカーボンナノチューブ構造体は、基材層３１に脆弱部Ｇが設けられていないこと以外は、図１３乃至図１５を参照して説明した支持体付きカーボンナノチューブ構造体と同様である。このように第２変形例に係る支持体付きカーボンナノチューブ構造体は脆弱部Ｇが設けられていないため、これを用いてのカーボンナノチューブウェブの製造方法は、まず、基材層３１の第２面３１２の輪郭３１２ａ上の２点を結ぶ線分Ｌの位置に１以上の脆弱部を形成する工程を含む。ここでも１以上の脆弱部Ｇの合計長さが線分Ｌの長さより短いことが好ましく、線分Ｌの長さの２０％乃至８０％の範囲内であってよく、３０％乃至６０％の範囲内であってよい。

【0101】

＜応用例＞
上記のカーボンナノチューブウェブ１２１から得られるカーボンナノチューブ膜１２は、例えば、ペリクルにおいてペリクル膜又はその一部として使用することができる。

【0102】

図２１は、フォトマスクに取り付けられた、本発明の一実施形態に係るペリクルを概略的に示す断面図である。
図２１において、ペリクル１が取り付けられたフォトマスク２は、露光光として波長が１３．５ｎｍの極端紫外線（ＥＵＶ光）を使用するＥＵＶリソグラフィ用の反射型フォトマスクである。ペリクル１は、他のフォトマスクに取り付けてもよい。

【0103】

フォトマスク２は、基板２１と、多層反射膜２２と、キャッピング膜２３と、吸収層２４とを含んでいる。

【0104】

基板２１は、平坦な表面を有している。基板２１は、例えば、合成石英のように熱膨張率が小さい材料からなる。

【0105】

多層反射膜２２は、基板２１の上記表面上に設けられている。多層反射膜２２は、ＥＵＶ光に対する屈折率が異なる２以上の層を含んでいる。多層反射膜２２は、繰り返し反射干渉により、ＥＵＶ光に対して高い反射率を示し、他の光に対して低い反射率を示すように設計されている。

【0106】

ここでは、多層反射膜２２は、ＥＵＶ光に対する屈折率が互いに異なり、交互に積層された反射層２２ａ及び２２ｂを含んでいる。反射層２２ａ及び２２ｂは、例えば、一方が珪素からなり、他方がモリブデンからなる。なお、図２１では、多層反射膜２２は、反射層２２ａ及び２２ｂの組み合わせを３つ含んでいるが、通常は、より多くの組み合わせを、例えば、４０程度の組み合わせを含む。

【0107】

キャッピング膜２３は、多層反射膜２２上に設けられている。キャッピング膜２３は、吸収層２４を得るためのパターニングの際やフォトマスク２を洗浄する際に、エッチング剤や洗浄剤から多層反射膜２２を保護する役割を果たす。キャッピング膜２３は、例えば、ルテニウムからなる。

【0108】

吸収層２４は、キャッピング膜２３上に設けられている。吸収層２４には、半導体ウエハ上のフォトレジスト層に対する露光パターンに対応したパターンの開口部が設けられている。

【0109】

吸収層２４は、ＥＵＶ光に対して高い吸収率を示す材料からなる層である。吸収層２４は、例えば、タンタル、酸化インジウム、酸化テルル、又はテルル化錫からなる。

【0110】

ペリクル１は、フォトマスク２に取り付けられている。ペリクル１は、ここでは、フォトマスク２の反射面に埃等が付着するのを防止する。なお、フォトマスクが透過型である場合には、ペリクル１は、フォトマスクの両面に取り付けてもよい。

【0111】

ペリクル１は、フレーム１１とカーボンナノチューブ膜１２とを含んでいる。
フレーム１１は、図示しない接着剤を介して、フォトマスク２に取り付けられている。フレーム１１は、カーボンナノチューブ膜１２をフォトマスク２から離間させるスペーサとしての役割を果たす。フレーム１１は、例えば、アルミニウムからなる。

【0112】

カーボンナノチューブ膜１２は、露光光、ここではＥＵＶ光に対して高い透過率を示すペリクル膜である。カーボンナノチューブ膜１２は、フレーム１１を間に挟んでフォトマスク２と向き合うように、フレーム１１に支持されている。具体的には、カーボンナノチューブ膜１２の周縁部は、例えば、接着剤によってフレーム１１に固定されている。

【0113】

カーボンナノチューブ膜１２の厚さは、５００ｎｍ以下であることが好ましい。カーボンナノチューブ膜１２を厚くすると、露光光、ここではＥＵＶ光に対する透過率が低下する。カーボンナノチューブ膜１２の厚さは、１０ｎｍ以上であることが好ましい。カーボンナノチューブ膜１２を薄くすると、その機械的強度が低下するとともに、カーボンナノチューブ膜１２を埃等が透過する可能性が高まる。

【0114】

カーボンナノチューブ膜１２は、径が３０ｎｍ超の埃等を透過させないことが好ましい。即ち、カーボンナノチューブ膜１２におけるカーボンナノチューブ間の隙間は、径が３０ｎｍ超の埃等を透過させないものであることが好ましい。

【0115】

このカーボンナノチューブ膜１２は、透過率の面内均一性に優れている。これについて、以下に説明する。

【0116】

カーボンナノチューブ膜は、例えば、カーボンナノチューブの分散液から塗膜を形成し、この塗膜から分散媒を除去することによって得ることも可能である。しかしながら、このような方法によると、分散媒を除去する過程でカーボンナノチューブの凝集を生じ得る。それ故、この方法で得られるカーボンナノチューブ膜では、カーボンナノチューブが高密度に存在している部分と、カーボンナノチューブが低密度に存在している部分とを生じ易い。

【0117】

また、カーボンナノチューブの分散液から得られるカーボンナノチューブ膜では、カーボンナノチューブの多くは湾曲及び／又は屈曲した形状を有している。それ故、この方法で得られるカーボンナノチューブ膜は、カーボンナノチューブが交差した部分を数多く含む。ＥＵＶ光の吸収は交差したそれぞれのカーボンナノチューブによっておこり、交差するカーボンナノチューブの数が多くなるほど吸収されるＥＵＶ光の量は多くなる。そのためカーボンナノチューブが交差した部分と、カーボンナノチューブが交差していない部分とでは、吸収されるＥＵＶ光の量が異なることが考えられる。また、これら交差部は、均一に分布している訳ではなく、不均一に分布している。

【0118】

従って、カーボンナノチューブの分散液から得られるカーボンナノチューブ膜は、透過率の面内均一性が不十分である。

【0119】

これに対し、カーボンナノチューブウェブ１２１では、上記の通り、カーボンナノチューブ１２００の多くは、それらを引き出した方向に伸びた形状を有している。即ち、カーボンナノチューブ１２００は、一方向に各々が伸び、径方向に配列している。また、カーボンナノチューブウェブ１２１では、上記の通り、カーボンナノチューブ１２００は均一に分布している。そして、このカーボンナノチューブウェブ１２１では、カーボンナノチューブ１２００が交差した部分は多くはない。それ故、カーボンナノチューブウェブ１２１を、それらが含んでいるカーボンナノチューブ１２００の長さ方向が交差するように重ね合わせると、カーボンナノチューブ１２００の交差部を均一に分布させることができる。
従って、このカーボンナノチューブ膜１２は、透過率の面内均一性に優れている。

【0120】

なお、ここでは、カーボンナノチューブ膜１２をペリクル膜又はその一部として使用することを説明したが、カーボンナノチューブ膜１２は他の用途で使用することも可能である。

【0121】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【符号の説明】

【0122】

１…ペリクル、２…フォトマスク、１１…フレーム、１２…カーボンナノチューブ膜、２１…基板、２２…多層反射膜、２２ａ…反射層、２２ｂ…反射層、２３…キャッピング膜、２４…吸収層、３１…基材層、３１ａ…第１基材片、３１ｂ…第２基材片、３１１…第１面、３１１ａ…中央部、３１１ｂ…周縁部、３１２…第２面、３１２ａ…第２面の輪郭、３２…触媒層、３３…支持体層、３３ａ…第１支持部、３３ｂ…第２支持部、３３ｃ…隙間、１０１…枠体、１０１ａ…第１枠体、１０１ｂ…第２枠体、１０２…底面、１０２ａ…第１底面、１０２ｂ…第２底面、１２０…カーボンナノチューブアレイ、１２０ａ…第１部分、１２０ｂ…第２部分、１２１…カーボンナノチューブウェブ、１２１ａ…第１カーボンナノチューブウェブ、１２１ｂ…第２カーボンナノチューブウェブ、１２００…カーボンナノチューブ、１２００ａ…第１カーボンナノチューブ、１２００ｂ…第２カーボンナノチューブ、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｓ…割断面、Ｇ…脆弱部、Ｌ…線分。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】