(57)【要約】【課題】カーボン・ナノチューブ・フィルタ、カーボン・ナノチューブ・フィルタの使用法およびカーボン・ナノチューブ・フィルタを形成する方法を提供すること。【解決手段】この方法は、（ａ）炭素源およびカーボン・ナノチューブ触媒を用意するステップと、（ｂ）炭素源をナノチューブ触媒と反応させることによってカーボン・ナノチューブを成長させるステップと、（ｃ）カーボン・ナノチューブの上に化学的に活性の層を形成し、またはカーボン・ナノチューブの側壁に化学的に反応性の基を形成することによって、化学的に活性のカーボン・ナノチューブを形成するステップと、（ｄ）化学的に活性のナノチューブをフィルタ・ハウジングの中に配置するステップとを含む。【選択図】図３０
2006150348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボン・ナノチューブ・フィルタを形成する方法であって、
（ａ）炭素源およびカーボン・ナノチューブ触媒を用意するステップと、
（ｂ）前記炭素源を前記ナノチューブ触媒と反応させることによってカーボン・ナノチューブを成長させるステップと、
（ｃ）前記カーボン・ナノチューブの上に化学的に活性の層を形成し、または前記カーボン・ナノチューブの側壁に化学的に反応性の基を形成することによって、化学的に活性のカーボン・ナノチューブを形成するステップと、
（ｄ）前記化学的に活性のナノチューブをフィルタ・ハウジングの中に配置するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記ナノチューブ触媒が、基板上または前記基板上のテンプレート層上の前記ナノチューブ触媒の層として提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ａ）がさらに、
前記カーボン・ナノチューブ触媒の前記層をパターン形成して、カーボン・ナノチューブ触媒のアイランドを形成し、または前記カーボン・ナノチューブ触媒の層を含む前記テンプレート層のアイランドを形成するステップ
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板が平らであり、前記カーボン・ナノチューブが前記ナノチューブ触媒の前記層の上面に成長しており、前記ナノチューブ触媒の前記層が前記基板の上面にあり、または前記基板が中空円筒であり、前記カーボン・ナノチューブが前記ナノチューブ触媒層の前記上面に成長しており、前記ナノチューブ触媒層が前記基板の内面にある、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記カーボン・ナノチューブが前記基板に付着されている間にステップ（ｃ）および（ｄ）が実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記基板が、シリコン、セラミック、ガラス、プラスチック、ポリシリコン、銅および金からなるグループから選択された材料を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記カーボン・ナノチューブ触媒がコバルト、ニッケルおよび鉄からなるグループから選択された、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｄ）で、前記カーボン・ナノチューブがカーボン・ナノチューブのマットの形態をとる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記化学的に活性の層が、酸化オスミウム、白金、チタン、ニッケル、金、パラジウム、アルミニウム、鉄または酸化シリコンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記化学的に反応性の基が、アルキル基、フルオロ基、アリール基、ピロリジン基、水素、アミノ基、アルデヒド基、カルボキシル基、アミド基、イミノ基およびスルホ基からなる基から選択された、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記カーボン・ナノチューブが単壁カーボン・ナノチューブまたは多壁カーボン・ナノチューブである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
フィルタ・ハウジングと、
前記フィルタ・ハウジングの中にあって、カーボン・ナノチューブの上に形成された化学的に活性の層を含み、または前記カーボン・ナノチューブの側壁に化学的に反応性の基を含む化学的に活性のカーボン・ナノチューブと
を含むフィルタ。
【請求項１３】
基板をさらに含み、前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブが、前記基板または前記基板上のテンプレート層に結合されている、
請求項１２に記載のフィルタ。
【請求項１４】
前記基板が平らであり、前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブが触媒層の上面に結合されており、前記触媒層が前記基板の上面に結合されており、または前記基板が中空円筒であり、前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブが触媒層の前記上面に結合されており、前記触媒層が前記基板の内面に結合されている、請求項１３に記載のフィルタ。
【請求項１５】
前記基板が、シリコン、セラミック、ガラス、プラスチック、ポリシリコン、銅および金からなるグループから選択された材料を含む、請求項１３に記載のフィルタ。
【請求項１６】
基板をさらに含み、それぞれの前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブの末端が前記基板に結合されている、
請求項１２に記載のフィルタ。
【請求項１７】
基板をさらに含み、それぞれの前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブの末端が前記基板の表面上のカーボン・ナノチューブ触媒層に結合されている、
請求項１２に記載のフィルタ。
【請求項１８】
前記基板が、二酸化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムまたは酸化インジウムスズを含む、請求項１７に記載のフィルタ。
【請求項１９】
前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブがカーボン・ナノチューブのマットの形態をとる、請求項１２に記載のフィルタ。
【請求項２０】
前記化学的に活性の層が、酸化オスミウム、白金、チタン、ニッケル、金、パラジウム、アルミニウム、鉄または酸化シリコンを含む、請求項１２に記載のフィルタ。
【請求項２１】
前記化学的に反応性の基が、アルキル基、フルオロ基、アリール基、ピロリジン基、水素、アミノ基、アルデヒド基、カルボキシル基、アミド基、イミノ基およびスルホ基からなる基から選択された、請求項１２に記載のフィルタ。
【請求項２２】
前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブが単壁カーボン・ナノチューブまたは多壁カーボン・ナノチューブである、請求項１２に記載のフィルタ。
【請求項２３】
フィルタ・ハウジングと、
前記フィルタ・ハウジングの中にあって、カーボン・ナノチューブの上に形成された化学的に活性の層を含み、または前記カーボン・ナノチューブの側壁に化学的に反応性の基を含む化学的に活性のカーボン・ナノチューブと、
前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブを含むろ材と
を含むフィルタ。
【請求項２４】
前記ろ材が、それぞれの前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブの末端が結合した基板、または前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブのマットの形態の前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブを含む多孔壁容器を含む、請求項２３に記載のフィルタ。
【請求項２５】
前記化学的に活性のナノチューブが、前記フィルタの入口面および出口面に平行な２つ以上の層として配置された、請求項２３に記載のフィルタ。
【請求項２６】
前記化学的に活性のナノチューブが、前記フィルタ・ハウジング内でのガス流の意図された方向に垂直な２つ以上の層として配置された、請求項２３に記載のフィルタ。
【請求項２７】
前記化学的に活性のナノチューブが２つ以上の層として配置され、前記２つ以上の層のうちの少なくとも２つの異なる層の化学的に活性のナノチューブが、互いに異なる化学的に活性の層または互いに異なる化学的に反応性の基を有する、請求項２３に記載のフィルタ。
【請求項２８】
前記ろ材が２つ以上の層として配置され、前記２つ以上の層のうちの少なくとも２つの異なる層のろ材の中の化学的に活性のナノチューブが、互いに異なる化学的に活性の層または互いに異なる化学的に反応性の基を有する、請求項２３に記載のフィルタ。
【請求項２９】
前記ろ材がＨＥＰＡフィルタであり、前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブが、前記ＨＥＰＡフィルタの表面にマットとして形成された、請求項２３に記載のフィルタ。
【請求項３０】
前記化学的に活性の層が、酸化オスミウム、白金、チタン、ニッケル、金、パラジウム、アルミニウム、鉄または酸化シリコンを含む、請求項２３に記載のフィルタ。
【請求項３１】
前記化学的に反応性の基が、アルキル基、フルオロ基、アリール基、ピロリジン基、水素、アミノ基、アルデヒド基、カルボキシル基、アミド基、イミノ基およびスルホ基からなるグループから選択された、請求項２３に記載のフィルタ。
【請求項３２】
前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブが単壁カーボン・ナノチューブまたは多壁カーボン・ナノチューブである、請求項２３に記載のフィルタ。
【請求項３３】
ウェハの上面のフォトレジスト層を露光するための露光システムであって、
光源、１つまたは複数の集束レンズ、マスク・ホルダ、スリットおよびウェハ・ステージを含む環境チャンバであって、前記光源、前記１つまたは複数の集束レンズ、前記マスク・ホルダおよび前記スリットが光軸に対して整列されており、前記ウェハ・ステージが直交する異なる２つの方向に移動可能であり、それぞれの前記直交する方向が前記光軸と直交し、前記マスク・ホルダおよび前記スリットが前記直交する２つの方向のうちの１つの方向に移動可能である環境チャンバと、
前記環境チャンバの側壁のフィルタと
を含み、前記フィルタが、
フィルタ・ハウジングと、
前記フィルタ・ハウジングの中にあって、カーボン・ナノチューブの上に形成された化学的に活性の層を含み、または前記カーボン・ナノチューブの側壁に化学的に反応性の基を含む化学的に活性のカーボン・ナノチューブと
を含み、
さらに、
最初に前記フィルタ内に、次いで前記環境チャンバの中へ、次いで前記環境チャンバの外へ空気または不活性ガスを強制的に流すための手段
を含む露光システム。
【請求項３４】
それぞれの前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブの末端が基板に結合されており、または前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブがマットの形態で多孔壁容器の中に含まれる、請求項３３に記載の露光システム。
【請求項３５】
前記化学的に活性のナノチューブが、前記フィルタの入口面および出口面に平行な２つ以上の層として配置された、請求項３３に記載の露光システム。
【請求項３６】
前記化学的に活性のナノチューブが、前記フィルタ・ハウジング内でのガス流の意図された方向に垂直な２つ以上の層として配置された、請求項３３に記載の露光システム。
【請求項３７】
前記化学的に活性のナノチューブが２つ以上の層として配置され、前記２つ以上の層のうちの少なくとも２つの異なる層の化学的に活性のナノチューブが、互いに異なる化学的に活性の層または互いに異なる化学的に反応性の基を有する、請求項３３に記載の露光システム。
【請求項３８】
前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブがＨＥＰＡフィルタの表面にマットとして形成された、請求項３３に記載の露光システム。
【請求項３９】
前記化学的に活性の層が、酸化オスミウム、白金、チタン、ニッケル、金、パラジウム、アルミニウム、鉄または酸化シリコンを含む、請求項３３に記載の露光システム。
【請求項４０】
前記化学的に活性の基が、アルキル基、フルオロ基、アリール基、ピロリジン基、水素、アミノ基、アルデヒド基、カルボキシル基、アミド基、イミノ基およびスルホ基からなるグループから選択された、請求項３３に記載の露光システム。
【請求項４１】
前記化学的に活性のカーボン・ナノチューブが単壁カーボン・ナノチューブまたは多壁カーボン・ナノチューブである、請求項３３に記載の露光システム。
【請求項４２】
浸漬ヘッドをさらに含み、前記浸漬ヘッドが、上面と側壁と下面開口とを有するチャンバを有し、前記上面が選択された光波長に対して透明であり、さらに、
前記浸漬ヘッドの前記チャンバに浸液を満たすための手段を含み、前記浸漬ヘッドの前記チャンバが前記光軸に対して整列した、
請求項３３に記載の露光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化学的微粒子フィルタの分野に関し、詳細には、化学的に修飾されたカーボン・ナノチューブ構造を含む化学的微粒子フィルタおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
先進の半導体製造では、空中を浮遊する汚染物質が、フォトレジスト層の劣化および浸漬（immersion）リソグラフィ・ツールなどの先進のフォトリソグラフィ・システムの光学要素の劣化を引き起こすことがあり、このとき空中を浮遊する分子は、先進のリソグラフィ・ツールの非常に高エネルギーの光ビームにさらされたときに重合することがある。その結果生じる重合体（ポリマー）は光学要素を覆ってツールの像（イメージ）品質を低下させ、ツールを覆って位置合せの許容範囲を狭めることがある。汚染物質分子はさらに、フォトレジスト層によって吸着され、その光化学反応を妨害し、フォトレジスト欠陥の原因となることがある。従来のフィルタはこれらの空中浮遊分子の多くを除去できない。同様に、ツールのパージおよびツールの各種構成要素の操作のために使用されるガス流の中にも汚染物質分子が存在することがある。
【特許文献１】米国公開特許公報第2003/0165418号
【特許文献２】米国特許第6,232,706号
【特許文献３】米国公開特許公報第2002/0090330号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、フィルタを通した後の空気流またはガス流あるいはその両方の中の汚染物質の濃度が極めて低い必要がある用途向けの先進の化学的微粒子フィルタが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、化学的に活性の層を有するカーボン・ナノチューブ、またはカーボン・ナノチューブの側壁に化学的に反応性の基を有するカーボン・ナノチューブをろ材（フィルター媒体）として利用する。カーボン・ナノチューブの小さなサイズは大きな表面積を提供し、化学的に活性の層または化学的に反応性の基は、空気またはガス流中の汚染物質分子を引き寄せ、これと結合し、あるいはこれと化学反応するための場所を提供する。
【０００５】
本発明の第１の態様はカーボン・ナノチューブ・フィルタを形成する方法であり、この方法は、（ａ）炭素源およびカーボン・ナノチューブ触媒を用意するステップと、（ｂ）炭素源をナノチューブ触媒と反応させることによってカーボン・ナノチューブを成長させるステップと、（ｃ）カーボン・ナノチューブの上に化学的に活性の層を形成し、またはカーボン・ナノチューブの側壁に化学的に反応性の基を形成することによって、化学的に活性のカーボン・ナノチューブを形成するステップと、（ｄ）化学的に活性のナノチューブをフィルタ・ハウジングの中に配置するステップとを含む。
【０００６】
本発明の第２の態様はフィルタであり、このフィルタは、フィルタ・ハウジングと、このフィルタ・ハウジングの中にあって、カーボン・ナノチューブの上に形成された化学的に活性の層を含み、またはカーボン・ナノチューブの側壁に化学的に反応性の基を含む化学的に活性のカーボン・ナノチューブとを含む。
【０００７】
本発明の第３の態様はフィルタであり、このフィルタは、フィルタ・ハウジングと、このフィルタ・ハウジングの中にあって、カーボン・ナノチューブの上に形成された化学的に活性の層を含み、またはカーボン・ナノチューブの側壁に化学的に反応性の基を含む化学的に活性のカーボン・ナノチューブと、この化学的に活性のカーボン・ナノチューブを含むろ材とを含む。
【０００８】
本発明の第４の態様は、ウェハの上面のフォトレジスト層を露光するための浸漬露光システムであり、このシステムは、光源、１つまたは複数の集束レンズ、マスク・ホルダ、スリット、浸漬ヘッドおよびウェハ・ステージを含む環境チャンバ（室）であって、光源、１つまたは複数の集束レンズ、マスク・ホルダ、スリットおよび浸漬ヘッドが光軸に対して整列されており、ウェハ・ステージが直交する異なる２つの方向に移動可能であり、それぞれの直交する方向が光軸と直交し、マスク・ホルダおよびスリットが直交する２つの方向のうちの１つの方向に移動可能であり、浸漬ヘッドが、平らな上面と側壁と下面開口とを有するチャンバを有し、この平らな上面が選択された光波長に対して透明である環境チャンバと、浸漬ヘッドのチャンバに浸液を満たすための手段であって、浸漬ヘッドのチャンバが光軸に対して整列し、さらに、環境チャンバの側壁のフィルタを含み、このフィルタは、フィルタ・ハウジングと、このフィルタ・ハウジングの中にあって、カーボン・ナノチューブの上に形成された化学的に活性の層を含み、またはカーボン・ナノチューブの側壁に化学的に反応性の基を含む化学的に活性のカーボン・ナノチューブとを含む手段と、さらに、最初にフィルタ内に、次いで環境チャンバの中へ、次いで環境チャンバの外へ空気または不活性ガスを強制的に流すための手段を含む。
【０００９】
本発明の特徴は請求項に記載されている。しかし本発明は、例示的な一実施形態の以下の詳細な説明を添付図面とともに参照することによって最もよく理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
カーボン・ナノチューブはより正確にはカーボン・フラーレンと呼ばれ、六角形および五角形に配置されたｓｐ２混成軌道を持つ炭素原子からなる閉じたかご形分子である。カーボン・フラーレンには２つのタイプ、すなわち「バッキー・ボール（bucky ball）」とも呼ばれる閉じた球状かご形フラーレンとフラーレン・チューブとがある。フラーレン・チューブにも２つのタイプ、すなわち中空管（hollowtube）のような構造体である単壁フラーレン・チューブと多壁フラーレン・チューブとがある。多壁フラーレンは同心円筒の集合体に似ている。本発明は、以後単壁ナノチューブ（single-wallnanotube：ＳＷＮＴ）と呼ぶ単壁カーボン・フラーレン、および以後多壁ナノチューブ（multi-wall nanotube：ＭＷＮＴ）と呼ぶ多壁カーボン・フラーレンを利用する。本発明の目的上、用語カーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）はカーボンＳＷＮＴまたはカーボンＭＷＮＴを意味する。
【００１１】
化学的活性ナノチューブ・フィルタという用語は、化学的に活性の（アクティブ）層を有するカーボン・ナノチューブをろ材として含むフィルタ、または化学的に反応性の基を側壁に有するカーボン・ナノチューブをろ材として含むフィルタを指す。
【００１２】
図１から５は、ＣＮＴを製造する第１の方法を示す断面図である。図１では基板１００が用意されている。基板１００（または基板の最上位層）は、基板１００の表面での触媒層の成長を許さない材料から形成されており、そのため基板の表面上ではＣＮＴの成長は起こらない。なお、後に説明するように触媒（一例ではＦｅ（鉄）原子）はガス流から供給される。一例では基板１００がシリコン基板である。適当な基板の例にはこのほか、セラミック、金属、ガラス、プラスチックから形成された基板、あるいはポリシリコン、銅、金、ガラスまたはプラスチックの上位層を有する基板が含まれる。
【００１３】
図２では、基板１００上にテンプレート層１０５が形成されている。テンプレート層１０５は、テンプレート層１０５の表面での触媒層の形成を可能とする材料から形成される。この触媒層が、テンプレート層の表面でのナノチューブの成長を触媒する。一例ではテンプレート層１０５が二酸化シリコンである。他の適当なテンプレート層の例にはこのほか、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化インジウムスズが含まれる。
【００１４】
図３では、テンプレート層１０５（図２参照）がパターン形成されてテンプレート・アイランド１１０が形成されている。テンプレート・アイランド１１０はパターン形成された触媒層と考えることができる。このプロセスは例えば、テンプレート層１０５の上面に保護フォトレジスト・アイランドを形成し、フォトレジスト・アイランドによって保護されていない部分のテンプレート層をエッチングで除去し、次いで保護フォトレジスト・アイランドを除去するフォトリソグラフィ・プロセスによって実行することができる。
【００１５】
あるいは、図２および３に関して説明したプロセスの代わりに、基板１００上のシャドー・マスクを通したテンプレート・アイランド１１０の蒸着または付着を使用してもよい。シャドー・マスクの一例は貫通穴（スルーホール）のパターンを有する金属マスクである。蒸着または付着種はこれらの穴を通過し基板上に付着することができる。穴がないところでは蒸着種はシャドー・マスク上に付着する。
【００１６】
他の代替プロセスでは、テンプレート層をパターン形成せず、テンプレート層１０５の表面全体を１つの大きなテンプレート・アイランド１１０とする。
【００１７】
図４では、基板１００およびテンプレート・アイランド１１０を、ＣＮＴ前駆物質とＣＮＴ触媒からなる高温の蒸気混合物にさらすことによって、テンプレート・アイランド１１０上にＣＮＴ束１１５が成長している。一例では、ＣＮＴ前駆物質がキシレンまたはキシレン異性体混合物（Ｃ８Ｈ１０）であり、ＣＮＴ触媒が、約６００℃から約１１００℃の間の温度に加熱されたフェロセン（Ｆｅ（Ｃ５Ｈ５）２）である。ＣＮＴ束１１５はテンプレート・アイランド１１０と同じ形状をとる。テンプレート・アイランド１１０が円形の場合には（円形の断面を有する）円筒形のＣＮＴ束が得られる。テンプレート・アイランド１１０が長方形の場合には長方形の断面を有する長方形のＣＮＴ束が得られる。ＣＮＴ束１１５は長さＬ１および幅Ｗ１を有する。一例ではＬ１が約１００ミクロンから約５００ミクロンであり、Ｗ１が約１０ミクロンから約５０ミクロンである。一例では、この第１の方法によって形成されるそれぞれのＣＮＴ束１１５の個々のＣＮＴが主に、直径約１０Åから約２０００ÅのＭＷＮＴである。
【００１８】
この第１のＣＮＴ形成方法に基づくＣＮＴの形成のより詳細な議論が、米国公開特許公報第2003/0165418号に記載されている。
【００１９】
図５では、ＣＮＴ束１１５の上に化学的に活性の層１２０が形成されており、ＣＮＴ束が付着された基板１００は次いでフィルタとしてパッケージ化される。化学的に活性の層１２０の形成は、それぞれのＣＮＴ束１１５のＣＮＴの上に化学的に活性の層を形成すること、またはそれぞれのＣＮＴ束１１５のＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を形成することを含む。化学的に活性の層の例には、二酸化オスミウム（ＯｓＯ２）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｆｅまたは酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を含む層が含まれる。化学的に反応性の基の例には、アルキル基、アリール基、フルオロ基、ピロリジン基、水素、アミノ、アルデヒド、カルボキシル、アミド、イミノおよびスルホ基が含まれる。化学的に活性の層１２０の形成については後に詳細に論じる。
【００２０】
先に説明した第１のＣＮＴ形成方法の代替法では、テンプレート層１０５（図２参照）をパターン形成してテンプレート・アイランドを形成するステップを実施せず、ＣＮＴのランダム・アレイ（配列）を生成させる。
【００２１】
図６から１０は、ＣＮＴを製造する第２の方法を示す断面図である。図６では基板１２５が用意されている。基板１２５（または基板の最上位層）は、ナノ多孔質表面層１３０を形成するように処理された材料から形成されている。一例では基板１２５がシリコン基板であり、ナノ多孔質層１３０が、細孔径約３００ｎｍの下位ナノ多孔質層の上に細孔径約３ｎｍの上位ナノ多孔質層を含む。一例では、基板１２５が＜１００＞結晶面方位を有するシリコンを含むときに、エタノール／フッ化水素酸混合物中での基板１２５の表面の電気化学エッチングによってナノ多孔質層１３０を形成する。
【００２２】
図７では、ナノ多孔質層１３０の上にテンプレート・アイランド１３５が形成されている。一例ではテンプレート・アイランド１３５がシャドー・マスクを通した鉄の蒸着によって形成される。
【００２３】
図８では、基板１２５、ナノ多孔質層１３０およびテンプレート・アイランド１３５（図７参照）が酸化されて、テンプレート・アイランドから触媒テンプレート・アイランド１４０が形成されている。ナノ多孔質層１３５の表面の触媒テンプレート・アイランド１４０によって保護されていない部分は二酸化シリコン層１４５に転化されている。テンプレート・アイランド１３５（図７参照）が鉄である例では、触媒テンプレート・アイランド１４０が酸化鉄を含む。酸化鉄は、その表面でのナノチューブの成長を可能とする（触媒する）材料である。したがって触媒テンプレート・アイランド１４０はパターン形成された触媒層と考えることができる。
【００２４】
図９では、基板１２５および触媒テンプレート・アイランド１４０を高温のＣＮＴ前駆物質蒸気にさらすことによって、触媒テンプレート・アイランド１４０上にＣＮＴ束１５０（それぞれのＣＮＴ束は多数の個々のＣＮＴを含んでいる）が成長している。一例ではＣＮＴ前駆物質が約７００℃に加熱されたエチレンである。触媒テンプレート・アイランド１４０が円形の場合には（円形の断面を有する）円筒形のＣＮＴ束が得られる。触媒テンプレート・アイランド１４０が長方形の場合には長方形の断面を有するＣＮＴ束が得られる。ＣＮＴ束１５０は長さＬ２および幅Ｗ２を有する。一例ではＬ２が約３０ミクロンから約２５０ミクロンであり、Ｗ２が約２ミクロンから約５０ミクロンである。
【００２５】
この第２の方法に基づくＣＮＴの形成のより詳細な議論が、米国特許第6,232,706号に記載されている。
【００２６】
図１０では、それぞれのＣＮＴ束１５０のＣＮＴの表面に化学的に活性の層１２０が形成されており、ＣＮＴが付着された基板１２５は次いでフィルタとしてパッケージ化される。化学的に活性の層１２０の形成については後に詳細に論じる。
【００２７】
先に説明した第２のＣＮＴ形成方法の第１の代替法では、シャドー・マスクを通して鉄を付着させる代わりにブランケット鉄層を付着させ、ＣＮＴ束のランダム・アレイを生成させる。ブランケット鉄層は、蒸着によって、または濃鉄塩溶液を基板上にスピン・コートし次いで溶媒を蒸発させることによって付着させることができる。
【００２８】
先に説明した第２のＣＮＴ形成方法の第２の代替法では、多孔質基板を使用する代わりに、石英、セラミック、アルミナ、サファイア、シリカなどの基板上に触媒層またはパターン形成された触媒層を直接に形成する。
【００２９】
図１１は、図１から４および図６から９に示した方法によって製造されたＣＮＴの等角図である。図１１では、基板１６０上にアイランド１６５が形成されている。アイランド１６５上にはＣＮＴ１７０が成長している。基板１６０は基板１００（図１参照）または基板１２５（図６参照）を表す。アイランド１６５はテンプレート・アイランド１１０（図３参照）または触媒テンプレート・アイランド１４０（図８参照）を表す。ＣＮＴ１７０はＣＮＴ１１５（図４参照）またはＣＮＴ束１５０（図９参照）を表す。ＣＮＴ１７０は間隔を置いて行および列の形態に配置されており、行間の距離がＳ１、列間の距離がＳ２である。ＣＮＴ１７０は高さＨ１を有する。間隔Ｓ１およびＳ２は製造時に選択することができ、高さＨ１は製造プロセス中に制御することができるので、間隔Ｓ１、Ｓ２および高さＨ１は、第１に、官能基をＣＮＴ１７０に付着する余地を与える十分な間隔を提供し、次いで空中を浮遊する汚染物質またはガス流中の汚染物質を付着された官能基が引き寄せて捕獲するのに最も効率的なＣＮＴ間の間隔を提供するように選択することができる。
【００３０】
図１２は、カーボン・ナノチューブを製造する第３の方法の一プロセス・ステップを示す断面図である。本発明の第３の方法は、本発明の第１および第２の方法に関して先に説明したプロセスを利用するが、基板が平らではなく中空の円筒である点が異なる。図１２では、円筒基板１７５が、図面の平面（紙面）から手前および奥へ向かって延びる縦軸１８０を有する。縦軸１８０と基板１７５の内面１９５との間には、開口１９０のパターンを有する円筒形のシャドー・マスク１８５が配置されており、シャドー・マスク１８５の開口１９０を通した蒸着または付着（例えば化学的気相堆積（ＣＶＤ））によって触媒アイランド２００が形成されている。次いでシャドー・マスクを除去し、先に説明した第１または第２の方法あるいは当技術分野で知られている他の方法を使用して、触媒アイランド２００上にＣＮＴを成長させる。
【００３１】
図１３は、この第３のカーボン・ナノチューブ製造法によって製造されたＣＮＴの端面図、図１４は、図１３の線４Ｃ−４Ｃで切った断面図である。図１３では、触媒アイランド２００上にＣＮＴまたはＣＮＴ束２０５が成長されており、ＣＮＴまたはＣＮＴ束２０５は後に説明するように化学的に活性であり、次いでフィルタとしてパッケージ化される。図示のように、ＣＮＴまたはＣＮＴ束２０５の成長は、隣接するＣＮＴまたはＣＮＴ束同士が接触する前に停止される。代替法では、絡み合ったＣＮＴおよびＣＮＴ束が円筒基板１７５の内容積を埋めるように、ＣＮＴまたはＣＮＴ束２０５を成長させる。
【００３２】
図１５は、第４の方法に従ってカーボン・ナノチューブを製造するための装置の概略図である。図１５では、管３０５の中にターゲット３００が置かれている。ターゲット３００は炭素を含み、さらにカーボン・ナノチューブ触媒であるコバルト（Ｃｏ）、Ｎｉ、Ｆｅなどの１種または数種の金属を含む。管３０５の周りを加熱要素３１０が取り囲んでいる。加熱要素３１０は管３０５の内部に加熱されたゾーン３１５を生成する。加熱されたゾーン３１５の外側の管３０５の下流端３２５には冷却された捕集装置（コレクタ）３２０が配置されている。レーザ（図示せず）によって生成させた第１のレーザ・ビーム３３０Ａおよび任意選択の第２のレーザ・ビーム３３０Ｂを、管３０５の上流端３３５からターゲット３００に当てる。ターゲット３００と捕集装置３２０の間には任意選択のタングステン・ワイヤまたはメッシュ３４０が管３０５の直径全体にわたって張られている。ワイヤまたはメッシュ３４０は加熱されたゾーン３１５に配置されている。管の上流端３３５から管３０５の中へアルゴン、ヘリウムなどの不活性スイープ・ガスを導入する。
【００３３】
動作時には、ターゲット３００を、約１１００℃から約１３００℃の間の温度に加熱する。任意選択でスイープ・ガスを、管３０５に入る前に加熱してもよい。一例では、スイープ・ガスを約４００℃から約１５００℃の間の温度に加熱する。捕集装置３２０は約５０℃から約７００℃の温度に維持する。レーザ・ビーム３３０Ａ（および任意選択のレーザ・ビーム３３０Ｂ）がターゲット３００の一部を、炭素蒸気と１種または数種のＣｏ、ＮｉまたはＦｅ金属蒸気との混合物に転化させる。この炭素蒸気と１種または数種のＣｏ、ＮｉまたはＦｅ金属蒸気との混合物はスイープ・ガスによって押し流され、加熱されたゾーン３１５の中でＣＮＴを形成し、形成されたＣＮＴは次いで捕集装置３２０上に集められる。ＣＮＴが成長するのは、VI族またはVIII族金属がそれぞれのＣＮＴの成長端を触媒するためである。
【００３４】
ワイヤまたはメッシュ３４０が存在する場合、生み出されるＣＮＴはより長くなる。生み出されるＣＮＴが、ワイヤまたはメッシュと捕集装置３２０の間の距離と同じ長さになることもある。ワイヤまたはメッシュを使用するとき、ワイヤまたはメッシュ上に捕獲された「シード」ＣＮＴが最初に形成された後、VI族またはVIII族金属蒸気は必要なくなる。したがって、ターゲット３００の代わりに炭素だけを含むターゲットを使用することができ、あるいはターゲット３００の上流端がVI族またはVIII族金属を含み、ターゲットの大部分（バルク）が炭素だけを含むことができる。
【００３５】
ターゲット３００にVI族またはVIII族金属が存在するときに生成されるＣＮＴは主にＳＷＮＴである。それらは、約１３．６ミクロンの直径および約０．１ミクロンから約１０００ミクロンの長さを有することがある。ＣＮＴは捕集装置３２０のところで、マット状に一つに積み重なって絡み合った個々のＣＮＴの集合として捕集される。
【００３６】
上記第４のＣＮＴ形成方法の第１の代替法では、ターゲット３００の中にVI族またはVIII族金属が存在せず、ワイヤまたはメッシュ３４０が使用されず、そのためＣＮＴではなく閉じた球状かご形フラーレンが生み出される。
【００３７】
（ワイヤまたはメッシュ３４０を利用して）ＣＮＴを形成する上記第４の方法の第２の代替法では、「シード」ＣＮＴが形成された後にレーザを止め、スイープ・ガスに炭化水素ガスを追加する。使用することができる炭化水素には、メタン、エタン、プロパン、ブタン、オレフィン、環状または芳香族炭化水素あるいは他の任意の炭化水素が含まれる。
【００３８】
上記第４の方法によって生み出されたＣＮＴではしばしば、含まれるVI族およびVIII金属、アモルファス炭素ならびに他の汚染物質を除去する必要がある。当技術分野ではこれを達成する多くの方法が知られている。一例では酸性酸化性溶液中でＣＮＴマットを加熱する。「洗浄」後のＣＮＴは多孔質ポリテトラフルオロエチレン・フィルタで集めることができる。
【００３９】
この第４のＣＮＴ形成方法に基づくＣＮＴの形成のより詳細な議論が、米国公開特許公報第2002/0090330号に記載されている。
【００４０】
ＣＮＴマットを形成し清浄化した後、フィルタとしてパッケージ化する前に、ＣＮＴの上に化学的に活性の層を後述するように形成する。
【００４１】
活性の層（ＣＮＴ上の化学的に活性の層またはＣＮＴの側壁の化学的に反応性の基）の形成は、基板の上に形成されたＣＮＴに対してＣＮＴが基板上にある間に実施され、またはＣＮＴマットの形態にあるＣＮＴに対して実施される。
【００４２】
ＣＮＴの上に化学的に活性の層を形成する多くの例が知られており、そのいくつかを次に説明する。
【００４３】
第１の例では、２５℃のトルエンの中でＣＮＴを、波長２５４ｎｍの光の照射下で四酸化オスミウム（ＯｓＯ４）と２時間混合して、ＣＮＴの表面上にＯｓＯ２ナノ結晶を形成させることによって、ＣＮＴの表面に二酸化オスミウム層を形成させる。
【００４４】
第２の例では、１００℃の硝酸／硫酸混合物でＣＮＴを３０分間前処理し、このＣＮＴを約７００℃に加熱して約１時間置き、ヘキサクロロ白金酸のアルコール溶液と反応させ、次いで水素または窒素ガス中で７００℃まで加熱することによって、ＣＮＴの表面に白金層を形成させる。ＣＮＴの長さ方向に沿って白金ナノ結晶が形成される。
【００４５】
第３の例では、ＣＮＴの上へのＴｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、ＡｌまたはＦｅの蒸着によって、ＣＮＴの表面にそれぞれＴｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、ＡｌまたはＦｅ層を形成させる。金属の厚さは約０．５ｎｍから約１５ｎｍである。ＴｉはＴｉナノワイヤを、ＮｉおよびＰｄは均一なコーティングを、Ａｕ、ＡｌおよびＦｅは微粒子をＣＮＴの表面に形成する。
【００４６】
第４の例では、約０．２５％ポリエチルイミン水溶液に浸漬し、続いて乾燥させ、超音波攪拌下でテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）水溶液と反応させることによって、ＣＮＴの上にＳｉＯｘ層を形成させる。このＳｉＯｘの付着は、約２５℃で約９６時間後に終了させることができる。一例ではＳｉＯｘ層の厚さが約３ｎｍである。
【００４７】
ＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を形成する多くの例が知られており、次にそのいくつかを説明する。
【００４８】
第１の例では、アルキルリチウムまたはアルキルマグネシウム（グリニャール）試薬をフッ化ＣＮＴ（後のフッ化ＣＮＴの調製の項を参照されたい）と反応させることによって、ＣＮＴの側壁にアルキル基を付着させることができる。アルキルリチウム試薬の場合には、約２５℃のヘキサン中で約５から約１０分、フッ化ＣＮＴと反応させる。アルキルマグネシウム試薬の場合には、約２５℃のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中で４時間、フッ化ＣＮＴと反応させる。アルキル化剤との反応後にＣＮＴ上に存在する残留フッ素は、約２５℃のヒドラジン／ＴＨＦ／イソプロパノール混合物を用いて約３０分で除去することができる。
【００４９】
第２の例では、Ｈｅ、Ａｒなどの不活性ガスで希釈したＦ２ガスとＣＮＴを、約１５０℃から約６０℃の温度で約１から４時間反応させることによって、ＣＮＴの側壁にフルオロ基を付着させることができる。
【００５０】
第３の例では、約２５℃のアセトニトリル中でジアゾニウム塩とＣＮＴを反応させることによってＣＮＴの側壁にアリール基を付着させることができ、ＣＮＴの炭素原子の５％がアリール化される。あるいは、この反応を、アリールアミンおよび亜硝酸イソアミルをそのままで（ｉｎ  ｓｉｔｕ）ジアゾニウム塩源として使用して、オルトジクロロベンゼンとＴＨＦの５：１混合物の中で約５５℃から約６０℃の温度で約４８時間実施してもよい。ＣＮＴ側壁に付着されたアリール基は、官能性エステル、ニトロ、アルキル、カルボキシル、アルキルエーテルおよびアセチレン部分を有するジアゾニウム塩を使用することによって置換することができる。
【００５１】
第４の例では、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶媒中でアルデヒドおよびＮ置換グリシン誘導体とＣＮＴとを約１３０℃で約４８時間反応させることによって、ピロリジン基および置換ピロリジン基、例えばアルキル置換、アルキルエーテル置換およびアリール置換ピロリジン基をＣＮＴの側壁に付着させることができる。
【００５２】
第５の例では、液体アンモニア中でリチウム金属と反応させることによって、ＣＮＴの側壁に水素を付着させることができ、ＣＮＴの炭素原子の約１０％が水素化される。
【００５３】
第６の例では、低圧アンモニア・プラズマまたは低圧エチレンジアミン・プラズマにＣＮＴを暴露することによって、ＣＮＴの側壁にアミノ基を付着させることができる。例示的なプラズマ条件は、圧力約０．３トル、ＲＦ周波数約２００ｋＨｚ、ＲＦ電力約２０ワット、約２５℃、約１分である。例えばシアノホウ水素化ナトリウムを還元剤として使用した、付着されたイミン基（後述）の化学還元によっても、ＣＮＴの上にアミンを生成することができる。
【００５４】
第７の例では、低圧アセトアルデヒド・プラズマにＣＮＴを暴露することによってＣＮＴの側壁にアルデヒド基を付着させることができる。例示的なプラズマ条件は、圧力約０．３トル、ＲＦ周波数約２００ｋＨｚ、ＲＦ電力約２０ワット、約２５℃、約１分である。
【００５５】
第８の例では、低圧酢酸プラズマにＣＮＴを暴露することによってＣＮＴの側壁にカルボキシル基を付着させることができる。例示的なプラズマ条件は、圧力約０．３トル、ＲＦ周波数約２００ｋＨｚ、ＲＦ電力約２０ワット、約２５℃、約１分である。
【００５６】
第９の例では、ＣＮＴの側壁にアミド基を付着させることができる。アミド官能基は、約２５℃のＥＤＣ（１−エチル−３−（ジメチルアミノプロピル）カルボ−ジ−イミド）カップリング剤の存在下で、ＣＮＴのカルボン酸誘導体（前述）をアミンと水性反応させることによって生成することができる。
【００５７】
第１０の例では、アルキルアミン蒸気またはアンモニア蒸気との反応により、付着されたアルデヒド基（前述）をイミノ基に転化させることによって、ＣＮＴの側壁にイミノ基を付着させることができる。付着されたイミノ基は、アミン官能基化ＣＮＴ（前述）とケトンまたはアルデヒドとの反応によっても生成することができる。一例ではこれらの反応が、約２５℃、ｐＨ約６から約８の水溶液中で約２４時間かけて達成される。
【００５８】
第１１の例では、Ｎ２の中にＳＯ３を約１重量％含む混合物を用いた約２５℃、約２から約５分の気相スルホン化によって、ＣＮＴの側壁にスルホ基を付着させることができる。最初にアセトアルデヒド・プラズマ処理またはアルカン・プラズマ処理（メタン、エタン、プロパン、ヘキサンなど）を実行して、ＣＮＴの表面上に炭化水素を形成させる。
【００５９】
次のステップは、化学的に活性の層を有するＣＮＴまたは側壁に化学的に反応性の基を有するＣＮＴをフィルタとしてパッケージ化するステップである。
【００６０】
図１６は、本発明に基づく例示的な第１の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図、図１７は、図１６の線６Ｂ−６Ｂで切った断面図である。図１６および１７では、多数のＣＮＴ４０５を有する単一の基板４００が、入口（インレット）４１５および出口（アウトレット）４２０を有するフィルタ・ハウジング４１０の中に入れられている。ＣＮＴ４０５はＣＮＴの上に化学的に活性の層を有し、またはＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を有する。
【００６１】
図１８は、本発明に基づく例示的な第２の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図、図１９は、図１８の線７Ｂ−７Ｂで切った断面図である。図１８および１９では、多数のＣＮＴ４０５Ａをそれぞれが有する複数の基板４００Ａおよび多数のＣＮＴ４０５Ｂをそれぞれが有する複数の基板４００Ｂが、入口４３０および出口４３５を有するフィルタ・ハウジング４２５の中に入れられている。ＣＮＴ４０５ＡはＣＮＴの上に化学的に活性の層を有し、またはＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を有する。ＣＮＴ４０５ＢはＣＮＴの上に化学的に活性の層を有し、またはＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を有する。化学的に活性の層または化学的に反応性の基はＣＮＴ４０５ＡとＣＮＴ４０５Ｂとで同じでもよいし、あるいはＣＮＴ４０５Ａの上の化学的に活性の層または化学的に反応性の基が、ＣＮＴ４０５Ｂの上の化学的に活性の層または化学的に反応性の基とは異なっていてもよい。基板４００Ａ／ＣＮＴ４０５Ａセットおよび基板４００Ｂ／ＣＮＴ４０５Ｂセットの数を増やすことによって、フィルタに通される空気またはガスの流量を増大させることができ、および／またはフィルタの寿命を延ばすことができる。ＣＮＴ４０５Ａと４０５Ｂの上の化学的に活性の層または化学的に反応性の基を異なるものにすることによって、複数の異なる汚染物質を空気から除去することができる。異なる化学的に活性の層または化学的に反応性の基をそれぞれが有する基板／ＣＮＴの組合せを、その特定のフィルタリング用途が必要とする数だけ使用することができる。
【００６２】
図２０は、本発明に基づく例示的な第３の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図、図２１は、図２０の線８Ｂ−８Ｂで切った断面図である。図２０および２１では、多数のＣＮＴ４４５を有する単一の中空円筒基板４４０が、入口４５５および出口４６０を有する中空円筒フィルタ・ハウジング４５０の中に入れられている。ＣＮＴ４４０はＣＮＴの上に化学的に活性の層を有し、またはＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を有する。
【００６３】
図２２は、図２０および２１の例示的な第３の化学的活性ナノチューブ・フィルタを延長したものである。図２２では、多数のＣＮＴ４４５Ａを有する中空円筒基板４４０Ａおよび多数のＣＮＴ４４５Ｂを有する中空円筒基板４４０Ｂが、入口４７０および出口４７５を有する中空円筒フィルタ・ハウジング４６５の中に入れられている。ＣＮＴ４４５ＡはＣＮＴの上に化学的に活性の層を有し、またはＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を有する。ＣＮＴ４４５ＢはＣＮＴの上に化学的に活性の層を有し、またはＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を有する。化学的に活性の層または化学的に反応性の基はＣＮＴ４４５ＡとＣＮＴ４４５Ｂとで同じでもよいし、あるいはＣＮＴ４４５Ａの上の化学的に活性の層または化学的に反応性の基が、ＣＮＴ４４５Ｂの上の化学的に活性の層または化学的に反応性の基とは異なっていてもよい。多数のＣＮＴをそれぞれが有する３つ以上の中空円筒基板をフィルタ・ハウジングの中に直列に配置してもよい。
【００６４】
図２３は、本発明に基づく例示的な第４の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図、図２４は、図２３の線９Ｂ−９Ｂで切った断面図である。図２３および２４では、多数のＣＮＴ４９０Ａを有する中空円筒基板４８５Ａからなる第１の層４８０Ａ、多数のＣＮＴ４９０Ｂを有する中空円筒基板４８５Ｂからなる第２の層４８０Ｂおよび多数のＣＮＴ４９０Ｃを有する中空円筒基板４８５Ｃからなる第３の層４８０Ｃが、入口面５００および出口面５０５を有するフィルタ・ハウジング４９５の中に入れられている。層４８０Ｂは層４８０Ａと４８０Ｃの間に配置されている。個々の中空円筒基板４８５Ａ、４８５Ｂおよび４８５Ｃは、入口面５００からフィルタ・ハウジング４９５に入った空気またはガスが、多数のそれぞれのＣＮＴ４９０Ａ、４９０Ｂおよび４９０Ｃを通過し、出口面５０５からフィルタ・ハウジングを出ることができるように配置されている。シーラント５１０は個々の中空円筒基板４８５Ａ、４８５Ｂおよび４８５Ｃを、フィルタ・ハウジング４９５に対しておよび互いに対して所定の位置に保持する。基板４８５Ａ、４８５Ｂおよび４８５Ｃ間の空間はシーラントで満たされており、空気またはガスは強制的に基板４８５Ａ、４８５Ｂおよび４８５ＣのＣＮＴの中に通される。ＣＮＴ４９０Ａ、４９０Ｂおよび４９０ＣはＣＮＴの上に化学的に活性の層を有し、またはＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を有する。化学的に活性の層または化学的に反応性の基はＣＮＴ４９０Ａ、４９０Ｂおよび４９０Ｃで同じでもよいし、あるいは、ＣＮＴ４９０Ａ、４９０Ｂおよび４９０Ｃの上の化学的に活性の層または化学的に反応性の基が互いに異なっていてもよい。３つの層４８０Ａ、４８０Ｂおよび４８０Ｃが示されているが、ハウジングには図２３および２４に示した方法で１つの層だけを入れ、または必要な数の層を入れることができる。
【００６５】
図２５は、本発明に基づく例示的な第５の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図、図２６は、図２５の線１０Ｂ−１０Ｂで切った断面図である。図２５および２６では、多数のＣＮＴ５２５Ａを有する基板５２０Ａからなる第１の層５１５Ａ、多数のＣＮＴ５２５Ｂを有する基板５２０Ｂからなる第２の層５１５Ｂ、および多数のＣＮＴ５２５Ｃを有する基板５２０Ｃからなる第３の層５１５Ｃが、入口面５３０および出口面５３５を有するフィルタ・ハウジング５４０の中に入れられている。層５１５Ｂは層５１５Ａと５１５Ｃの間に配置されている。個々の基板５２０Ａ、５２０Ｂおよび５２０Ｃは、入口面５３０からフィルタ・ハウジング５４０に入った空気またはガスが、多数のそれぞれのＣＮＴ５２５Ａ、５２５Ｂおよび５２５Ｃを通過し、出口面５３５からフィルタ・ハウジングを出ることができるように配置されている。シーラント５４５は個々の基板５２０Ａ、５２０Ｂおよび５２０Ｃを、フィルタ・ハウジング５４０に対しておよび互いに対して所定の位置に保持する。シーラントが外縁の基板５２０Ａ、５２０Ｂおよび５２０Ｃ上のＣＮＴを目詰まりさせることを防ぐために、層５１５Ａ、５１５Ｂおよび５１５Ｃの周囲には、任意選択の薄いシース（覆い）５５０が配置されている。ＣＮＴ５２５Ａ、５２５Ｂおよび５２５ＣはＣＮＴの上に化学的に活性の層を有し、またはＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を有する。化学的に活性の層または化学的に反応性の基はＣＮＴ５２５Ａ、５２５Ｂおよび５２５Ｃで同じでもよいし、あるいはＣＮＴ５２５Ａ、５２５Ｂおよび５２５Ｃの表面の化学的に活性の層または化学的に反応性の基が互いに異なっていてもよい。３つの層５１５Ａ、５１５Ｂおよび５１５Ｃが示されているが、ハウジングには図２５および２６に示した方法で１つの層だけを入れ、または必要な数の層を入れることができる。
【００６６】
図２７は、本発明に基づく例示的な第６の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図、図２８は、図２７の線１１Ｂ−１１Ｂで切った断面図である。図２７および２８では、化学的に活性のＣＮＴのマットが充てんされた多孔壁容器（コンテナ）５６５Ａからなる第１の層５６０Ａ、化学的に活性のＣＮＴのマットが充てんされた多孔壁容器５６５Ｂからなる第２の層５６０Ｂ、化学的に活性のＣＮＴのマットが充てんされた多孔壁容器５６５Ｃからなる第３の層５６０Ｃ、化学的に活性のＣＮＴのマットが充てんされた多孔壁容器５６５Ｄからなる第４の層５６０Ｄ、および化学的に活性のＣＮＴのマットが充てんされた多孔壁容器５６５Ｅからなる第５の層５６０Ｅが、入口面５７５および出口面５８０を有するフィルタ・ハウジング５７４の中に入れられている。層５６０Ｃは最も内側の層であり、層５６０Ｂと５６０Ｄの間に配置されている。層５６０Ｂは層５６０Ａと５６０Ｃの間に配置されている。層５６０Ｄは層５６０Ｃと５６０Ｅの間に配置されている。入口面５７５からフィルタ・ハウジング５７０に入った空気またはガスは、それぞれ多孔質容器５６５Ａ、５６５Ｂ、５６５Ｃ、５６５Ｄおよび５２５Ｅからなるそれぞれの層５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄおよび５６０Ｅを通過し、出口面５８０からフィルタ・ハウジングを出る。多孔質容器５６５Ａ、５６５Ｂ、５６５Ｃ、５６５Ｄおよび５２５Ｅの中のＣＮＴマットはＣＮＴの上に化学的に活性の層を有し、またはＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を有する。化学的に活性の層または化学的に反応性の基は多孔質容器５６５Ａ、５６５Ｂ、５６５Ｃ、５６５Ｄおよび５２５ＥのＣＮＴマット間で同じでもよいし、あるいは一部または全ての多孔質容器５６５Ａ、５６５Ｂ、５６５Ｃ、５６５Ｄおよび５２５ＥのＣＮＴマットの化学的に活性の層または化学的に反応性の基が互いに異なっていてもよい。５つの層５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄおよび５６０Ｅが示されているが、ハウジングには図２７および２８に示した方法で１つの層だけを入れ、または必要な数の層を入れることができる。
【００６７】
図２９は、本発明に基づく修正ＨＥＰＡフィルタ（modified highefficiency particulate air filter）の断面図である。図２９では、フィルタ・アセンブリ５８０が、ＨＥＰＡフィルタ５９０と任意選択の前置フィルタ５９５との間に化学的活性ＣＮＴフィルタ５８５を含む。化学的活性ＣＮＴフィルタは、図２３および２４、図２５および２６または図２７および２８に示し先に説明したフィルタ、あるいは化学的に活性のコーティングを有しまたは側壁に化学的に反応性の基を有する化学的に活性のＣＮＴのマットまたはマットの集合体とすることができる。
【００６８】
図３０は、本発明に基づく化学的活性ナノチューブ・フィルタを製造する方法の流れ図である。ステップ６００では基板を用意する。ステップ６０５では基板上に触媒層を形成する。任意選択でこの触媒層をパターン形成してもよい。ステップ６１０では触媒層上にＣＮＴを形成する。ステップ６００、６０５および６１０の代わりにステップ６１５および６２０を実行してもよい。ステップ６１５ではＣＮＴ前駆物質およびＣＮＴ触媒を用意する。ステップ６２０ではＣＮＴマットを形成する。ステップ６２５では、ＣＮＴの上に活性の層を形成し、またはＣＮＴの側壁に反応性の基を形成することによって、ステップ６１０による基板上のＣＮＴまたはステップ６２０によるＣＮＴマット中のＣＮＴを化学的に活性化させる。ステップ６３０では、化学的に活性のＣＮＴを有する基板または化学的に活性のＣＮＴマットをフィルタ・ハウジングの中に入れる。
【００６９】
図３１は、本発明に基づく化学的活性ナノチューブ・エア・フィルタが組み込まれた例示的な浸漬リソグラフィ・システムの図である。図３１では浸漬リソグラフィ・システム７００が制御環境チャンバ７０５および制御装置（コントローラ）７１０を含む。制御環境チャンバ７０５の中には、集束ミラー７１５、光源７２０、第１の集束レンズ（またはレンズ・セット）７２５、マスク７３０、露光スリット７３５、第２の集束レンズ（またはレンズ・セット）７４０、最終集束レンズ７４５、浸漬ヘッド７５０およびウェハ・チャック７５５が含まれる。浸漬ヘッド７５０は、透明窓７６０、中央チャンバ部分７６５、周囲プレート部分７７０、浸液入口７７５Ａおよび浸液出口７７５Ｂを含む。浸液７８５は中央チャンバ部分７６５を満たし、ウェハ７９０の上面７８８のフォトレジスト層７８６と接触する。プレート部分７７０はフォトレジスト層７８６に十分に近接して配置されて、プレート部分７７０の下にメニスカス７９２を形成する。窓７６０は、フォトレジスト層７８６を露光するために選択された光の波長に対して透明でなければならない。一例では、約１９０ｎｍ以下の波長に対して窓７６０が透明である。
【００７０】
集束ミラー７１５、光源７２０、第１の集束レンズ７２５、マスク７３０、露光スリット７３５、第２の集束レンズ７４０、最終集束レンズ７４５および浸漬ヘッド７５０は全て、Ｚ方向を定義する光軸８００に沿って整列している。Ｘ方向は、Ｚ方向と直交しかつ図面の平面内にある方向と定義される。Ｙ方向は、Ｘ方向とＺ方向の両方と直交する方向と定義される。制御装置７１０の指示の下でウェハ・チャック７５５をＸおよびＹ方向に移動させて、フォトレジスト層７８６の中に露光されたフォトレジストの領域と露光されていないフォトレジストの領域とを形成することができる。ＸＹステージが移動すると、フォトレジスト層７８６の新しい部分が浸液７８５と接触し、以前に浸漬されていたフォトレジスト層の部分は浸液との接触を解消する。制御装置７１０の制御下でマスク７３０およびスリット７３５をＹ方向に移動させて、マスク７３０上の像（図示せず）をフォトレジスト層７８６上へ走査して結像させることができる。一例では、マスク７３０上の像が、プリント（転写）される像の１倍（×１）から１０倍（×１０）の拡大像であり、１つまたは複数の集積回路チップ像を含む。
【００７１】
露光が完了したら、浸液７８５をこぼすことなく制御環境チャンバ７０５からウェハ７９０を取り出さなければならない。そのために制御環境チャンバ７０５はカバー・プレート７９５をさらに含み、このカバー・プレートは、ウェハ・チャックが浸漬ヘッド７５０の下の位置から移動するときにまずウェハ・チャック７５５と接触し、次いでウェハ・チャックとともに移動して、ウェハ・チャックに代わって浸漬ヘッド７５０の下に収まるように移動させることができる。
【００７２】
制御環境チャンバ７０５は供給プレナム８０５および排出プレナム８１０を含む。空気または不活性ガスは、供給プレナム８０５からフィルタ８１５、制御環境チャンバ７０５を通して排出プレナム８１０に送られる。制御環境チャンバ７０５の中を流れる空気または不活性ガスの中の汚染物質とさまざまな反応を引き起こし、これらの汚染物質を不必要な重合体としてツールの構成要素およびウェハ７９０の上に付着させることがある浸漬リソグラフィ・システム７００で使用される高エネルギーで高強度の光のため、フィルタ８１５は、化学的に活性の層を有しまたはＣＮＴの側壁に化学的に反応性の基を有する化学的に活性のＣＮＴを含む。化学的に活性のＣＮＴの調製については以前に説明した。図２３および２４、図２５および２６、図２７および２８または図２９に示し先に説明した任意のフィルタをフィルタ８１５として使用することができる。
【００７３】
図３１には浸漬露光システムを示したが、本発明は任意のリソグラフィ・システムに適用可能である。
【００７４】
したがって本発明は、フィルタを通した後の空気流またはガス流あるいはその両方の中の汚染物質の濃度が極めて低い必要がある用途向けの先進の化学的微粒子フィルタを提供する。
【００７５】
本発明の理解を提供するため、以上に本発明の実施形態を説明した。本発明は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない当業者には明白なさまざまな修正、再配置および置換が可能性であることを理解されたい。例えば、ＣＮＴを形成する複数の方法を提示したが、当技術分野で知られている他の方法をこれらの代わりに使用してもよい。同様に、ＣＮＴに官能基性を追加する複数の例を提示したが、ＣＮＴに官能基性を追加する当技術分野で知られている他の方法をこれらの代わりに使用してもよい。さらに、ＣＮＴおよびＣＮＴ束は、多孔質基板、すなわちろ過中の流体が通り抜けることができる基板上に形成することができ、その場合、この基板は、フィルタ内での流体の流れに垂直なフィルタ・ホルダの中に付着させることができ、ＣＮＴまたはＣＮＴ束は流体流の上流側に配置される。したがって、請求項は、このような全ての修正および変更を、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるものとしてカバーする。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】カーボン・ナノチューブを製造する第１の方法を示す断面図である。
【図２】カーボン・ナノチューブを製造する第１の方法を示す断面図である。
【図３】カーボン・ナノチューブを製造する第１の方法を示す断面図である。
【図４】カーボン・ナノチューブを製造する第１の方法を示す断面図である。
【図５】カーボン・ナノチューブを製造する第１の方法を示す断面図である。
【図６】カーボン・ナノチューブを製造する第２の方法を示す断面図である。
【図７】カーボン・ナノチューブを製造する第２の方法を示す断面図である。
【図８】カーボン・ナノチューブを製造する第２の方法を示す断面図である。
【図９】カーボン・ナノチューブを製造する第２の方法を示す断面図である。
【図１０】カーボン・ナノチューブを製造する第２の方法を示す断面図である。
【図１１】図１から４および図６から９に示した方法によって製造されたカーボン・ナノチューブの等角図である。
【図１２】カーボン・ナノチューブを製造する第３の方法の一プロセス・ステップを示す断面図である。
【図１３】カーボン・ナノチューブを製造する第３の方法によって製造されたナノチューブの端面図である。
【図１４】図１３の線４Ｃ−４Ｃで切った断面図である。
【図１５】第４の方法に従ってカーボン・ナノチューブを製造するための装置の概略図である。
【図１６】本発明に基づく例示的な第１の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図である。
【図１７】図１６の線６Ｂ−６Ｂで切った断面図である。
【図１８】本発明に基づく例示的な第２の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図である。
【図１９】図１８の線７Ｂ−７Ｂで切った断面図である。
【図２０】本発明に基づく例示的な第３の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図である。
【図２１】図２０の線８Ｂ−８Ｂで切った断面図である。
【図２２】図２０および２１の例示的な第３の化学的活性ナノチューブ・フィルタを延長したフィルタを示す図である。
【図２３】本発明に基づく例示的な第４の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図である。
【図２４】図２３の線９Ｂ−９Ｂで切った断面図である。
【図２５】本発明に基づく例示的な第５の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図である。
【図２６】図２５の線１０Ｂ−１０Ｂで切った断面図である。
【図２７】本発明に基づく例示的な第６の化学的活性ナノチューブ・フィルタの断面図である。
【図２８】図２７の線１１Ｂ−１１Ｂで切った断面図である。
【図２９】本発明に基づく修正ＨＥＰＡフィルタの断面図である。
【図３０】本発明に基づく化学的活性ナノチューブ・フィルタを製造する方法の流れ図である。
【図３１】本発明に基づく化学的活性ナノチューブ・エア・フィルタが組み込まれた例示的な浸漬リソグラフィ・システムの図である。
【符号の説明】
【００７７】
１００  基板
１０５  テンプレート層
１１０  テンプレート・アイランド
１１５  ＣＮＴ束
１２０  化学的に活性の層
１２５  基板
１３０  ナノ多孔質表面層
１３５  テンプレート・アイランド
１４０  触媒テンプレート・アイランド
１４５  二酸化シリコン層
１５０  ＣＮＴ束
１６０  基板
１６５  アイランド
１７０  ＣＮＴ
１７５  円筒基板
１８０  縦軸
１８５  シャドー・マスク
１９０  シャドー・マスクの開口
１９５  基板の内面
２００  触媒アイランド
２０５  ＣＮＴまたはＣＮＴ束
３００  ターゲット
３０５  管
３１０  加熱要素
３１５  加熱されたゾーン
３２０  捕集装置
３２５  管の下流端
３３０Ａ  第１のレーザ・ビーム
３３０Ｂ  第２のレーザ・ビーム
３３５  管の上流端
３４０  タングステン・ワイヤまたはメッシュ
４００  基板
４００Ａ  基板
４００Ｂ  基板
４０５  ＣＮＴ
４０５Ａ  ＣＮＴ
４０５Ｂ  ＣＮＴ
４１０  フィルタ・ハウジング
４１５  入口
４２０  出口
４２５  フィルタ・ハウジング
４３０  入口
４３５  出口
４４０  中空円筒基板
４４０Ａ  中空円筒基板
４４０Ｂ  中空円筒基板
４４５  ＣＮＴ
４４５Ａ  ＣＮＴ
４４５Ｂ  ＣＮＴ
４５０  中空円筒フィルタ・ハウジング
４５５  入口
４６０  出口
４６５  中空円筒フィルタ・ハウジング
４７０  入口
４７５  出口
４８０Ａ  中空円筒基板の第１の層
４８０Ｂ  中空円筒基板の第２の層
４８０Ｃ  中空円筒基板の第３の層
４８５Ａ  中空円筒基板
４８５Ｂ  中空円筒基板
４８５Ｃ  中空円筒基板
４９０Ａ  ＣＮＴ
４９０Ｂ  ＣＮＴ
４９０Ｃ  ＣＮＴ
４９５  フィルタ・ハウジング
５００  入口面
５０５  出口面
５１０  シーラント
５１５Ａ  基板の第１の層
５１５Ｂ  基板の第２の層
５１５Ｃ  基板の第３の層
５２０Ａ  基板
５２０Ｂ  基板
５２０Ｃ  基板
５２５Ａ  ＣＮＴ
５２５Ｂ  ＣＮＴ
５２５Ｃ  ＣＮＴ
５３０  入口面
５３５  出口面
５４０  フィルタ・ハウジング
５４５  シーラント
５５０  シース
５６０Ａ  多孔壁容器の第１の層
５６０Ｂ  多孔壁容器の第２の層
５６０Ｃ  多孔壁容器の第３の層
５６０Ｄ  多孔壁容器の第４の層
５６０Ｅ  多孔壁容器の第５の層
５６５Ａ  多孔壁容器
５６５Ｂ  多孔壁容器
５６５Ｃ  多孔壁容器
５６５Ｄ  多孔壁容器
５６５Ｅ  多孔壁容器
５７０  フィルタ・ハウジング
５７５  入口面
５８０  出口面
５８０  フィルタ・アセンブリ
５８５  化学的活性ＣＮＴフィルタ
５９０  ＨＥＰＡフィルタ
５９５  前置フィルタ
７００  浸漬リソグラフィ・システム
７０５  制御環境チャンバ
７１０  制御装置
７１５  集束ミラー
７２０  光源
７２５  第１の集束レンズ
７３０  マスク
７３５  露光スリット
７４０  第２の集束レンズ
７４５  最終集束レンズ
７５０  浸漬ヘッド
７５５  ウェハ・チャック
７６０  透明窓
７６５  中央チャンバ部分
７７０  周囲プレート部分
７７５Ａ  浸液入口
７７５Ｂ  浸液出口
７８５  浸液
７８６  フォトレジスト層
７８８  ウェハの上面
７９０  ウェハ
７９２  メニスカス
７９５  カバー・プレート
８０５  供給プレナム
８１０  排出プレナム
８１５  フィルタ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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