(57)【要約】スピンコーティング用液体と適用技術が解説されている。これらは、特性を制御したナノチューブ膜或いは繊維の製造に使用できる。電子機器製造用のナノチューブを含んだスピンコーティング用液体は複数のナノチューブを含有する溶剤を含む。これらナノチューブは１ｍｇ／Ｌ以上の濃度である。ナノチューブは予備処理によって金属不純物や粒子不純物を所定レベルに減少させてある。この所定の金属及び粒子の不純物レベルは電子機器製造工程と両立できるように選択される。溶剤も電子機器製造工程と両立できるように選択される。
2008504198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子製造プロセス内で使用するためのナノチューブを含むスピンコート可能な液体であって、
複数のナノチューブを含む溶媒を有し、前記ナノチューブの濃度が１ｍｇ／Ｌより高く、前記ナノチューブを前処理して金属および粒子状不純物レベルを所定のレベルまで低減し、前記所定の金属および粒子状不純物レベルを選択し、電子製造プロセスの基準に適合させたスピンコート可能な液体。
【請求項２】
電子製造プロセスに適合するように、溶媒を選択した請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３】
半導体製造プロセスに適合するように、溶媒を選択した請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項４】
半導体製造プロセスに適合するように、所定の金属および粒子状不純物レベルを選択した請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項５】
ナノチューブを実質的に互いに分離し、実質的な沈殿または凝集なく溶媒内に分散させた請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項６】
ナノチューブの濃度が、１００ｍｇ／Ｌより高い請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項７】
ナノチューブの濃度が、１０００ｍｇ／Ｌより高い請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項８】
溶媒が、非ハロゲン溶媒である請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項９】
溶媒が、非水溶性溶媒である請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項１０】
溶媒が、乳酸エチルである請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項１１】
界面活性剤を含まない請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項１２】
ナノチューブが、単一壁ナノチューブである請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項１３】
組成物が、約５００ｎｍより大きな直径を備えた粒子不純物を実質的に含まない請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項１４】
組成物が、約２００ｎｍより大きな直径を備えた粒子不純物を実質的に含まない請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項１５】
組成物が、約１００ｎｍより大きな直径を備えた粒子不純物を実質的に含まない請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項１６】
組成物が、約４５ｎｍより大きな直径を備えた粒子不純物を実質的に含まない請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項１７】
組成物が、約１×１０18原子／ｃｍ3未満の金属性不純物を有する請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項１８】
組成物が、約１×１０18原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物を有する請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項１９】
組成物が、約１×１０18原子／ｃｍ3未満の重金属不純物を有する請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項２０】
組成物が、約１×１０18原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物を有する請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項２１】
組成物が、約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の金属性不純物を有する請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項２２】
組成物が、約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物を有する請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項２３】
組成物が、約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の重金属不純物を有する請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項２４】
組成物が、約１５×１０10原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物を有する請求項１記載のスピンコート可能な液体。
【請求項２５】
電子製造プロセス内で使用するためのナノチューブを含むスピンコート可能な液体であって、
複数のナノチューブを含む溶媒を有し、前記ナノチューブを前処理して金属および粒子状不純物レベルを所定のレベルまで低減し、前記ナノチューブを実質的に互いに分離し、沈殿または凝集なしで溶媒内に分散させ、電子製造プロセスに適合するように前記溶媒を選択したスピンコート可能な液体。
【請求項２６】
所定の金属および粒子状不純物レベルを選択し、電子製造プロセスに適合させた請求項２５記載のスピンコート可能な液体。
【請求項２７】
半導体製造プロセスに適合するように、溶媒を選択した請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項２８】
溶媒が、非ハロゲン溶媒である請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項２９】
溶媒が、非水溶性溶媒である請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３０】
溶媒が、乳酸エチルを有する請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３１】
組成物が、界面活性剤を含まない請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３２】
ナノチューブの濃度が、１００ｍｇ／Ｌより高い請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３３】
ナノチューブの濃度が、１０００ｍｇ／Ｌより高い請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３４】
ナノチューブが、単一壁ナノチューブである請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３５】
組成物が、約５００ｎｍより大きな直径を備えた粒子不純物を実質的に含まない請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３６】
組成物が、約３００ｎｍより大きな直径を備えた粒子不純物を実質的に含まない請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３７】
組成物が、約１００ｎｍより大きな直径を備えた粒子不純物を実質的に含まない請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３８】
組成物が、約４５ｎｍより大きな直径を備えた粒子不純物を実質的に含まない請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項３９】
組成物が、約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の金属性不純物を有する請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項４０】
組成物が、約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物を有する請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項４１】
組成物が、約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の重金属不純物を有する請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項４２】
組成物が、約１５×１０10原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物を有する請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項４３】
組成物が、約１×１０18原子／ｃｍ3未満の金属性不純物を有する請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項４４】
組成物が、約１×１０18原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物を有する請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項４５】
組成物が、約１×１０18原子／ｃｍ3未満の重金属不純物を有する請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【請求項４６】
組成物が、約１×１０18原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物を有する請求項２６記載のスピンコート可能な液体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は次の出願に関連し、それらは全てこの出願の譲受人に譲渡され、全体として参照によって組み込まれる。それらは、ナノチューブ薄膜および部材（米国特許第６７０６４０２号）出願日２００２年４月２３日、ナノチューブ薄膜および部材の方法（米国特許出願番号第１０／１２８１１７号）出願日２００２年４月２３日、およびナノスコピック部材のパターンニング（米国特許仮出願番号第６０／５０１０３３）出願日２００３年９月８日である。
【０００２】
この発明では、ナノチューブ薄膜の作製内で使用するためのスピンコート可能な液体を開示する。このような液体は、シリコン、プラスチック、紙および他の材料を含む様々な基板上に、ナノチューブ、またはナノチューブと他の材料の混合物の薄膜および繊維を形成する際に用いられる。特に、この発明は、電子製造プロセス内で使用するためのナノチューブを含むスピンコート可能な液体を開示する。さらに、スピンコート可能な液体は、クラス１環境を含む半導体製造施設の仕様に適合するか、またはそれを超えるものである。
【背景技術】
【０００３】
ナノチューブは多くの用途で有用であり、それらの電気的特性のために様々な電子素子内の導体および半導体素子として用いられる。この十年、単一壁カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）が、興味深い電気的、機械的および光学的特性を示す先端材料として登場している。しかし、既存の半導体装置および器具に適合し、電子製造プロセスで必要とされる厳しい材料規格に適合する容易に利用可能な適用方法がないために、標準的な超小型電子製造プロセスの一部としてＳＷＮＴを導入または組み込むことが困難な課題に直面している。このような方法の規格は、無毒性、非可燃性、ＣＭＯＳまたは電子グレードで容易に入手可能、懸濁粒子を実質的に含まない（１μｍ未満およびナノスケール粒子および集合体を含むが、それらに限定されない）、および半導体業界で現在用いられているスピンコート経路および他の器具に適合することを含むがそれらに限定されない。
【０００４】
個々のナノチューブは、例えば、トランジスタのチャネルとして等の導体素子として用いられるが、数百万個の触媒粒子を配置し、適切に配向した所定の長さの数百万個のナノチューブを成長させることは非常に困難な問題を提示する。米国特許第６，６４３，１６５号および第６，５７４，１３０号は、溶液フェーズのナノチューブ塗膜から誘導した柔軟なナノチューブベースの繊維（ナノ繊維）を用いる電気機械的スイッチを開示しており、そこでは最初にナノチューブを成長させて溶液に導入し、室温で基板に塗布する。ナノチューブは、溶液への導入を促進するために誘導体化できるが、使用中、原始ナノチューブが必要であり、誘導体化剤の除去が困難になることが多い。誘導体化剤の除去が困難でない場合でも、このような除去は別の時間のかかるステップとなる。
【０００５】
水溶性および非水溶性溶媒内にＳＷＮＴを分散させる試みはほとんどない。Ｃｈｅｎなどが、クロロフォルム、ジクロロメタン、オルトジクロロベンゼン（ＯＤＣＢ）、ＣＳ２、ジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）、およびテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の溶媒内における短縮末端官能基化ＳＷＮＴの可溶化を最初に報告した（「単一壁ナノチューブの溶解特性」、Ｓｃｉｅｎｃｅ  １９９８年、２８２，９５−９８参照）。Ａｕｓｍａｎなどが、超音波を用いたＳＷＮＴ溶液の使用を報告した。用いた溶媒は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ＤＭＦ、ヘキサメチルホスホルアミド、シクロペンタノン、テトラメチレンスルホキシドおよびε−カプロラクトンであった（カーボンナノチューブ溶媒和の減少順に列挙した）。Ａｕｓｍａｎなどは、良好なＬｅｗｉｓ塩基性（つまり、水素ドナーなしでの自由電子対の利用可能性）を備えた溶媒がＳＷＮＴに適した溶媒であると一般的に結論付けた（「単一壁カーボンナノチューブの有機溶媒分散性：原始ナノチューブの溶液に向けて」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  ２０００，１０４，８９１１参照）。他の初期の方式には、ナノチューブの可溶性を改善するために、脂肪族および芳香族の一部を備えたＳＷＮＴのフッ素化または側壁共有誘導体化を含んでいた（Ｅ．Ｔ．Ｍｉｃｋｅｌｓｏｎなどの「アルコール溶媒中柱のフッ素化単一壁カーボンナノチューブの溶媒和」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  １９９９，１０３，４３１８−４３２２参照）。
【０００６】
標準長の可溶性ＳＷＮＴは、ＴＨＦおよびＤＭＦ内に溶解したＳＷＮＴ末端のイオン官能基化によって作製できる（Ｃｈｅｎなどの「標準長の単一壁カーボンナノチューブの溶解」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  ２００１，１０５，２５２５−２５２８およびＪ．Ｌ．ＢａｈｒなどのＣｈｅｍ．Ｃｏｍｍ．２００１，１９３−１９４参照）。Ｃｈｅｎなどは、ＨｉＰＣＯ（登録商標）による調製されたままのＳＷＮＴを使った広範囲の溶媒を研究した（ＨｉＰＣＯ（登録商標）は、高圧一酸化炭素分解化で作製したＳＷＮＴのためのＲｉｃｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙの登録商標である）。その溶液は、超音波を用いて作製した。
【０００７】
Ｂａｈｒなど（「有機溶媒中の小直径の単一壁カーボンナノチューブの溶解」、Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２００１，１９３−１９４）は、ＯＤＣＢを用いて、その後、クロロフォルム、メチルナフタレン、ブロモメチルナフタレン、ＮＭＰおよびＤＭＦを溶媒として用いて、最も好ましい溶媒和結果を報告した。次の研究では、ＯＤＣＢ内のＡＰ−ＳＷＮＴの良好な可溶性はＯＤＣＢの超音波誘導高分子化によるもので、それはそれからＳＷＮＴを被覆し、溶解可能な高分子で被覆した（ＰＷ）−ＳＷＮＴが基本的に作製されることを示した（Ｎｉｙｏｇｉなどの「単一壁カーボンナノチューブの超音波分散」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  ２００３，１０７，８７９９−８８０４参照）。高分子被覆は通常、ＳＷＮＴネットワークのシート抵抗に影響を与え、低シート抵抗が望ましい電子機器用途では適切でないことがある（例えば、Ａ．Ｓｔａｒなどの「高分子被覆単一壁カーボンナノチューブの作製および特性」、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００１，４０，１７２１−１７２５およびＭ．Ｊ．Ｏ’Ｃｏｎｎｅｌｌなどの「高分子被覆による単一壁カーボンナノチューブの可逆的水溶性化」、Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２００１，３４２，２６５−２７１参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの方式は実用上適切なレベルまで様々な有機溶媒にＳＷＮＴを可溶化するのに成功したが、このような試みは全て、ナノチューブの興味深い電気的光学的特性の保持に必須であるπ電子の欠乏をもたらした。他の初期の試みは、水溶性および非水溶性系内にＳＷＮＴを分散させるために、陽イオン、陰イオンまたは非イオン性界面活性剤を使用することを含んでいる（Ｍａｔａｒｒｅｄｏｎａなどの「陰イオン界面活性剤の水溶液内の単一壁カーボンナノチューブの分散」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ  ２００３，１０７，１３３５７−１３３６７参照）。この種の方式はＳＷＮＴの導電性および光学特性の保持に役立っているが、このような方法の大部分はハロゲンまたはアルカリ金属または高分子残留物を残し、それは超小型電子製造施設内での意義ある使用を著しく妨げる傾向がある。
【０００９】
電子用途で使用するために、溶媒内にナノチューブを溶媒和または分散させる方法が必要とされている。さらに、低毒性、高純度、クリーン度、処理および拡張容易性について、上でまとめた基準を満足する方法も必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の一形態は、高純度ナノチューブ薄膜を形成するためのスピンコート可能な液体を対象とする。
【００１１】
この発明の一形態によると、電子製造プロセス内で使用するためのナノチューブ組成物は、金属および粒子状不純物レベルを所定のレベルまで低減するように前処理した複数のナノチューブを含む液体媒体を有する。溶媒は商業的に意義あるレベルで存在し、例えば、ナノチューブの濃度は１ｍｇ／Ｌより高い。ナノチューブは、実質的な沈殿または凝集なしで液体媒体内に均一に分散される。
【００１２】
この発明の一形態では、ナノチューブ組成物は液体媒体内のナノチューブの安定な分散を含み、粒子状および金属性不純物を実質的に含んでいない。粒子状および金属性不純物レベルは、所定の製造用件に対応する。
【００１３】
この発明の一形態では、ナノチューブ薄膜を形成するためのスピンコート可能な液体を提供し、精製したナノチューブの濃度を制御した液体媒体を含み、前記制御された濃度は所定の密度および均一性のナノチューブ繊維または薄膜の形成に十分であり、前記スピンコート可能な液体は１×１０18原子／ｃｍ3未満の金属性不純物を有する。
【００１４】
この発明の一形態では、電子製造プロセス内で使用するためのナノチューブを含むスピンコート可能な液体は複数のナノチューブを含む溶媒を有し、前記ナノチューブは前処理して金属および粒子状不純物レベルを所定のレベルまで低減し、前記ナノチューブは互いに実質的に分離し、沈殿または凝集なしで溶媒内に分散し、前記溶媒は電子製造プロセスと適合するように選択する。
【００１５】
この発明の別の形態では、電子製造プロセス内で使用するためのナノチューブを含むスピンコート可能な液体は複数のナノチューブを含む溶媒を有し、前記ナノチューブの濃度は１ｍｇ／Ｌより高く、前記ナノチューブは前処理して金属および粒子状不純物レベルを所定のレベルまで低減し、前記所定の金属および粒子状不純物レベルは電子製造プロセスの基準を満足するように選択する。
【００１６】
この発明の一形態によると、無毒性および純度の高い規格を備えた製造施設内で使用するためのナノチューブ組成物を形成する方法および組成物が提供される。このようなプロセスは、例えば、ＣＭＯＳおよび最新型ロジックおよびメモリ製造等の半導体製造プロセスを含んでいる。このような製造プロセスは、例えば、２５０ｎｍ以下の微細形状を備えた素子を製造できる。
【００１７】
この発明の他の形態によると、ナノチューブ組成物は化学組成および純度のより緩い規格を備えた電子製造施設内での使用に適した純度を有する。このようなプロセスは、例えば、相互接続製造および化学的生物学的センサの製造を含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ナノチューブは、それらの電子的特性、生物学的特性、または材料特性の一つ以上を利用する用途の開発に向けて、非常な研究努力の的となっている。一つ以上の実施例では、精製したナノチューブの濃度を制御したスピンコート可能な液体を液体媒体内で作製する。スピンコート可能な液体を用いて、実質的に均一な多孔性を備えたナノチューブ薄膜および繊維を形成できる。所定の実施例では、所望の用途に応じた純度レベルを備えたスピンコート可能な液体を提供する。他の用途では、クラス１半導体製造の仕様に適合するか、またはそれを超えるスピンコート可能な液体を提供する。
【００１９】
一つ以上の実施例では、ナノチューブ組成物は単一壁または多重壁ナノチューブの混合物を含む液体媒体を有し、前記混合物はクラス１製造施設内でのスピンコート等の所望の用途に対して十分安定している。ナノチューブ組成物内のナノチューブは、実質的な沈殿、凝集、または基板にナノチューブ溶液を塗布し、均一な多孔性を形成する能力を妨げる他の巨視的相互作用なしで、液体媒体内に懸濁、分散、溶媒和、または混合されたまま留まる。ナノチューブの有意な沈殿または凝集がある場合、ナノチューブは互いに凝集して望ましくない不均一な薄膜を形成する。ナノチューブが溶媒と相互作用し、安定な組成物を形成する性質は限定されない。従って、例えば、ナノチューブは溶媒内に懸濁させたり分散させたりすることも、溶媒内で溶媒和させたり可溶化したりすることもできる。安定なナノチューブ組成物は一般に、溶媒内でナノチューブの均一な分布を形成する。
【００２０】
現在では、ナノチューブは、少なくとも１時間、または少なくとも２４時間、またはさらに少なくとも１週間、実質的な沈殿、凝集または他の巨視的相互作用なしで、溶媒媒体内に分散されたまま留まることが望ましい。実質的な沈殿および凝集等は、様々な方法によって検出できる。沈殿および凝集は、目視検査によって検出できる。また、沈殿または凝集は、光散乱または吸収等の解析技術によって、もしくはナノチューブ溶液から基板上にそれらをいったん堆積させた後、ナノチューブを観察することによって検出できる。安定なナノチューブ組成物は、媒体内でＳＷＮＴの長期の懸濁（一般に数週間〜数か月）を示すことができ、散乱光強度、または所定の波長の吸収度、または粘性の検出可能な変化はほとんど、または全くない。
【００２１】
光散乱は、溶液を通過する単色光ビームを用いて測定される。光散乱強度の経時変化は、ビーム方向に対して垂直に配置した検出器、または直角を含む様々な角度に配置した複数の検出器によって通常記録される。特に低濃度のＳＷＮＴにおける別の指標は、時間の関数としての（所定の波長における）吸収度の低下である。半希釈状態およびネマチック状態の間のより高濃度の溶液の場合、別個に懸濁したチューブの沈殿は懸濁粘性の認識可能な低下をもたらす。所望の目的のためのナノチューブ組成物の安定性を決定する別の方法は、当業者には明らかである。
【００２２】
この発明の一つ以上の実施例で用いられるナノチューブは単一壁ナノチューブであっても、多重壁ナノチューブであってもよく、異なる長さを有することもできる。ナノチューブは、導電性、半導電性、またはそれらの組み合わせであってもよい。導電性ＳＷＮＴはナノチューブ薄膜、部材および素子の製造に役立ち、この発明の一つ以上の実施例によるナノチューブ溶液内で用いることができる。従って、ナノチューブ組成物は、例えば、ＣＭＯＳ、バイポーラトランジスタ、最新型メモリおよびロジック素子、相互接続素子、および化学的生物学的センサの製造を含む現在の電子製造プロセス内に統合できる。
【００２３】
ナノチューブ組成物の溶媒の選択では、ナノチューブ組成物の所望の用途が考慮される。溶媒は、所望の用途の製造で要求される純度仕様に適合するか、またはそれを超えるものである。半導体製造業界は、超クリーンで、静電気が起きず、湿度を制御した貯蔵および処理環境のために、半導体製造業界内で設定した所定の規格を遵守することを要求する。一般的なナノチューブ取り扱いおよび処理手順の多くは、この業界規格に全く適合していない。さらに、プロセス技術者は、不慣れな技術を試みることを拒む。この発明の一形態によると、ナノチューブ組成物内で用いるために、溶媒は電子や半導体製造業界規格との互換性または準拠性に基づいて選択される。
【００２４】
ＣＭＯＳ、バイポーラ、バイＣＭＯＳ、およびＭＯＳＦＥＴを含むが、それらに限定されない多くの半導体製造プロセスに適合する典型的な溶媒には、乳酸エチル、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、モノメチルエーテル、４−メチル−２−ペンタノン、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ｔ−ブチルアルコール、メトキシプロパノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、γブチロラクトン、安息香酸ベンジル、サリチルアルデヒド、水酸化テトラメチルアンモニウム、およびα−ヒドロキシカルボン酸のエステルが含まれる。一つ以上の実施例では、溶媒は非ハロゲン溶媒であるか、または非水溶性溶媒であり、どちらも所定の電子製造プロセスでは望ましい。一つ以上の実施例では、溶媒はナノチューブを分散させ、界面活性剤または他の表面活性剤を追加することなく安定な組成物を形成する。
【００２５】
この発明の一形態では、ナノチューブ組成物は、溶媒としての乳酸エチル内に複数の単一壁または多重壁ナノチューブを有する。乳酸エチルは、電子回路および電子実装業界によって用いられる一般的な溶媒系の一つであり、安全性および純度についての業界標準に適合する業界公認の溶媒である。乳酸エチルは高純度溶媒として入手することも、許容可能なレベルまで精製することもできる。乳酸エチルは意外にも、ナノチューブに対して優れた可溶化能力を示すことがわかっている。さらに、乳酸エチルは、有意なレベルの不純物が存在していても安定なナノチューブ組成物を形成でき、様々な用途でナノチューブ薄膜および繊維の形成に適用できる多目的な溶液を提供する。この発明の一つ以上の実施例では、乳酸エチル内のＳＷＮＴのナノチューブ溶液が提供される。精製したＳＷＮＴは、例えば、１００ｍｇ／Ｌ、またはさらにそれ以上の高濃度で乳酸エチル内に溶解できる。ナノチューブ組成物は、有意な沈殿または凝集なしで乳酸エチル内に均一に分散させたナノチューブを有する。
【００２６】
一般的なナノチューブの濃度範囲は約１ｍｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌであるか、または約１ｍｇ／Ｌ〜１ｇ／Ｌ、または約１０ｍｇ／Ｌ、または約１００ｍｇ／Ｌ、またはさらに約１０００ｍｇ／Ｌであり、メモリおよびロジック用途で用いられる一般的な濃度は１００ｍｇ／Ｌである。このような濃度は、用途に応じた有用な様々な典型的濃度範囲である。例えば、単層繊維が望まれる場合、低濃度の組成物を用いて、基板にスピンコート等を行うことによってナノチューブ組成物を一回以上塗布できる。厚い多層繊維が望まれる場合、ほぼ飽和したナノチューブ組成物と共にスプレイ技術を用いることができる。もちろん、濃度は、所定の溶媒の選択、ナノチューブの分散方法、例えば、単一壁または多重壁等の使用されるナノチューブの種類によって決まる。
【００２７】
ナノチューブは、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）または他の気相成長技術（電気アーク放電、レーザ除去等）等の従来からよく知られている方法を用いて作製できる。様々な純度のナノチューブは、Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，Ｉｎｃ．、Ｃａｒｂｏｌｅｘ、Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、ＥｌｉＣａｒｂ、Ｎａｎｏｃｙｌ、Ｎａｎｏｌａｂｓ、およびＢｕｃｋｙＵＳＡ等の複数の製造元から購入することもできる（カーボンナノチューブ供給業者のより完全なリストは、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｕｓ．ｃａｍ．ａｃ．ｕｋ／〜ｃｓ２６６／ｌｉｓｔ．ｈｔｍｌ）でわかる。一般に、気相触媒がナノチューブを合成するために用いられ、その結果、ナノチューブは金属性不純物に汚染される。さらに、ナノチューブの形成は他の炭化材料の形成を伴うこともあり、それもナノチューブの不純物源である。
【００２８】
この発明の一つ以上の実施例では、金属性粒子とアモルファス炭素粒子をナノチューブから分離する。精製プロセスは、ＳＷＮＴ溶液の一部としての活性または不活性化学成分として、アルカリ金属イオン、ハロゲンイオン、オリゴマーまたはポリマーを低減する。この発明の所定の実施例によるナノチューブ溶液は、高レベルのこれらの粒子や不溶解物（および半導体製造プロセスに適合しない他の可溶物）を実質的に含まない。従って、ナノチューブ溶液は、ＣＭＯＳプロセスまたは他の半導体製造プロセス内で使用するために精製される。
【００２９】
適切な精製技術は好ましくは、ナノチューブの化学構造または電子的特性に影響を与えることなく不純物を除去する。不純物は、例えば、金属不純物を溶解するための低濃度の酸性溶液にナノチューブを分散させ、その後、金属性溶液からナノチューブを分離することによって除去できる。硝酸または塩酸による弱酸性の処理を用いることもできる。金属を除去するための他の適切な方法には、磁気精製が含まれる。アモルファス炭素は、例えば、超遠心を用いた高速遠心分離と、例えば、重力濾過、クロスフロー濾過、真空濾過等を含むがそれらに限定されない濾過技術の組み合わせによって除去できる。他の適切な精製技術には、非フラーレン炭質材料の選択的酸化が含まれる。ＣＭＯＳグレードのナノチューブ溶液内で使用するための純度のナノチューブを得るために、複数の精製ステップが望ましいこともある（例えば、ＣｈｉａｎｇなどのＪ．Ｐｈｙｓ．ＣｈｅｍＢ  １０５，１１５７（２００１）、およびＨａｄｄｏｎなどのＭＲＳ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  Ａｐｒｉｌ  ２００４参照）。
【００３０】
一つ以上の実施例では、ナノチューブは、金属性不純物を所定のレベルまで低減するために前処理される。
【００３１】
一つ以上の実施例では、ナノチューブ組成物は、約１０18原子／ｃｍ3未満の金属不純物、または約１０16原子／ｃｍ3未満の金属不純物、または約１０14原子／ｃｍ3未満の金属不純物、または約１０12原子／ｃｍ3未満の金属不純物、または約１０10原子／ｃｍ3未満の金属不純物を有する。例えば、約１０10〜１０12原子／ｃｍ3の低レベルの金属性不純物を備えた組成物は、例えば、２５０ｎｍ以下の形状を備えた素子等の微細形状を備えた最新型の素子の製造に用いることができる。
【００３２】
例えば、５ｇ／ｍｌの比重を備えた金属等の重金属は、一般に比較的低濃度で植物および動物の生命に有毒であり、食物連鎖内で蓄積する傾向がある。例として、鉛、水銀、カドミウム、クロム、およびヒ素が含まれる。このような化合物は、半導体製造業界では注意深く規制され、好ましくは最小のレベルに保持される。一つ以上の実施例では、ナノチューブ組成物は、約１０18原子／ｃｍ3未満の重金属不純物、または約１０16原子／ｃｍ3未満の重金属不純物、または約１０14原子／ｃｍ3未満の重金属不純物、または約１０12原子／ｃｍ3未満の重金属不純物、またはさらに約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の重金属不純物を有する。
【００３３】
同様に、電子素子の性能特性に対してナトリウム、カリウム、マグネシウムおよびカルシウム等の元素が悪影響を与えるため、Ｉ属およびＩＩ属元素の濃度が規制される。一つ以上の実施例では、ナノチューブ組成物は、約１０18原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物、または約１０16原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物、または約１０14原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物、または約１０11原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物、またはさらに約１５×１０10原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物を有する。
【００３４】
最後に、遷移金属も、それらが容易に移動し、そのような移動が素子性能に悪影響を与えるために避けられる（Ｍａｙｅｒなどの電子材料科学：ＳｉおよびＧａＡｓ内の集積回路用、第二版、Ｍａｃｍｉｌｌｉａｍ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９８８年参照）。重金属と、Ｉ属およびＩＩ属金属の場合と同様に、銅、鉄、コバルト、モリブデン、チタンおよびニッケル等の遷移金属の不純物レベルも所定の値未満に保持することが望ましい。この発明の一つ以上の実施例では、ナノチューブ組成物は、約１０18原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物、または約１０16原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物、または約１０14原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物、または約１０11原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物、またはさらに約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物を有する。
【００３５】
ナノチューブの不純物含有量は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の既存の方法を用いて、およびｘ線マイクロアナリシス（ＥＤＡＸ）、または気相分解および誘導結合プラズマ質量分析（ＶＰＤ，ＩＣＰ／ＭＳ）等の解析技術を用いて監視できる。
【００３６】
金属性不純物レベルは、ＥＤＡＸおよびＶＰＤ，ＩＰＣ／ＭＳ等の既存の方法を用いて測定できる。大量の溶液（例えば、１０００ｍＬ以上）が試験に利用可能な場合、直接体積濃度測定（原子／ｃｍ3）で決定できる。また、既知の表面積上に既知の体積の組成物を堆積させ、表面不純物濃度（原子／ｃｍ2）を決定できる。
【００３７】
この発明の他の実施例では、ナノチューブを前処理して粒子状不純物レベルを所定のレベルまで低減する。半導体業界は特定のプロセスに対して標準化された粒子状不純物レベルを確立しており、ナノチューブを前処理し、ナノチューブの粒子状不純物を許容可能なレベル未満に低減できる。一つ以上の実施例では、組成物は、約５ミクロン（μｍ）、または約１μｍ、または約３μｍ、または約５００ｎｍ、または３００ｎｍ、または１００ｎｍ、またはさらに４５ｎｍより大きな直径を備えた粒子不純物を実質的に含んでいない。
【００３８】
粒子状および金属不純物レベルの指針は、国際半導体技術ロードマップ（ＩＴＲＳロードマップ）内にある。例えば、ＩＴＲＳロードマップは、６５ｎｍＤＲＡＭハーフピッチでは臨界粒子径は３３ｎｍであり、臨界サイズを超える粒子は１粒子／ｍ3だけ許容されると主張する。ＩＴＲＳ２００２アップデートからは、９０ｎｍＤＲＡＭハーフピッチノードでは臨界粒子径は４５ｎｍであり、臨界粒子径を超える粒子は２粒子／ｍ3だけ許容される。９０ｎｍＤＲＡＭハーフピッチノードのＩＴＲＳロードマップは、製造中の金属汚染物は１５×１０10原子／ｃｍ3未満を許容している。ウェハ製造に用いられる液体化学物質は、１０粒子／ｍＬ未満の表面汚染に寄与できる。他の製造仕様は、ＩＴＲＳによって確認できる。
【００３９】
半導体業界は、例えば、５μｍ、３μｍ、１μｍ、５００ｎｍ、３００ｎｍおよび１００ｎｍにおいて、粒子レベルを監視するための試験手順を確立している。粒子状汚染物を検出するために用いられる測定は、０．２ｎｍの解像度を有する。一般的な装置には、ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ  ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）等が含まれる。このような試験方法および装置は、ナノチューブ組成物の粒子状レベルの評価に使用するために容易に調整できる。
【００４０】
この発明の一つ以上の実施例では、ナノチューブ組成物は、例えば、１０ｍｇ／Ｌ以上の電子業界内の実際の用途で役に立つ十分な高濃度において、乳酸エチル内の精製された単一壁カーボンナノチューブの均一な混合物である。ナノチューブ組成物は、電子グレードの純度であってもよい。いくつかの実施例では、０．２重量％未満、または０．１重量％未満の自由金属の不純物含有量まで精製したナノチューブは、電子グレードの乳酸エチルまたは他の安定な溶媒内に溶解される。
【００４１】
例えば、ここで説明した所定のレベル未満まで、金属および粒子状不純物レベルを低減するために前処理したナノチューブは、様々な溶媒内で安定なナノチューブ分散を形成できることが意外にも発見されている。ナノチューブ、例えば、ＳＷＮＴ、およびさらに例えば、精製したＳＷＮＴは、適切な溶媒内での分散によって溶解できる。所定の溶媒および超音波内でナノチューブを粉砕または撹拌する一つ以上のステップは、可溶化を促進できる。
【００４２】
溶液は、電子回路および電子実装用途のスピンオンＳＷＮＴ溶液としての使用に適している。発明者は、様々な選択的添加物を加えることが、カーボンナノチューブ溶液の長期の貯蔵および安定化特性の促進に役立つことを構想している。このような添加物には、安定剤、界面活性剤、または電子回路の製造に用いられる溶液に対する添加物として知られ許容されている他の化学物質が含まれるが、それらには限定されない。この発明の一つ以上の実施例によるナノチューブ溶液と、ナノチューブ溶液を作製する方法は、既存の半導体製造システム内で必要とされるように、ＣＭＯＳに適合するように標準化されており、つまり、この発明の溶液を作製するために必要な他の化学物質、スピンコート経路および関連の機械は一般的なＣＭＯＳ処理施設内で見つけることができ、またより一般的には製造および実装施設を含む電子業界に一般的な多くの種類のサービス内に存在する場合がある。
【００４３】
ナノチューブ組成物は、ナノチューブ薄膜、繊維または他の部材を得るために基板上に配置または塗布できる。導電性部材はナノチューブの集合体を含み（少なくともその一部は導電性である）、そこでナノチューブは他のナノチューブと接触し、部材内の複数の導電経路を決める。ナノチューブ繊維または薄膜は、好ましくは均一な多孔性または密度を有する。多くの用途では、ナノチューブ繊維は単層である。
【００４４】
塗布手順には多くの方法が存在し、それにはスピンコート、スプレイコート、浸漬、および基板上に溶液を分散させるための知られている他の多くの方法が含まれる。単層を超えるより厚い繊維の場合、多くの塗布または高濃度の溶液が必要とされる。実際には、他所でまとめられているように、繊維の塗布用の他の技術が必要とされる（ナノチューブ薄膜および部材（米国特許第６，７０６，４０２号）出願日２００２年４月２３日、およびナノチューブ薄膜および部材の方法（米国特許出願番号第１０／１２８１１７号）出願日２００２年４月２３日参照）。
【００４５】
この発明の一形態では、高純度のナノチューブ部材が提供される。その部材は、内部を通過する経路を形成するためにナノチューブを接触させたネットワークを有する。ナノチューブネットワークは、リボンまたは不織繊維を形成できる。その部材は、０．２重量％または０．１重量％未満、またはさらにそれより少ない自由金属を有する。
【００４６】
一つ以上の実施例では、ナノチューブ部材は、約１０18原子／ｃｍ2未満の金属不純物、または約１０16原子／ｃｍ2未満の金属不純物、または約１０14原子／ｃｍ2未満の金属不純物、または約１０12原子／ｃｍ2未満の金属不純物、または約１０10原子／ｃｍ2未満の金属不純物を有する。例えば、約１０10〜１０12原子／ｃｍ2の低レベルの金属性不純物を備えた組成物は、例えば、２５０ｎｍ以下の形状を備えた素子等の微細形状を備えた最新型の素子の製造に用いることができる。
【００４７】
例えば、５ｇ／ｍｌの比重を備えた金属等の重金属は、一般に比較的低濃度で植物および動物の生命に有毒であり、食物連鎖内で蓄積する傾向がある。例として、鉛、水銀、カドミウム、クロム、およびヒ素が含まれる。このような化合物は、半導体製造業界では注意深く規制され、好ましくは最小のレベルに保持される。一つ以上の実施例では、ナノチューブ部材は、約１０18原子／ｃｍ2未満の重金属不純物、またはさらに約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の重金属不純物を有する。
【００４８】
同様に、電子素子の性能特性に対してナトリウム、カリウム、マグネシウムおよびカルシウム等の元素が悪影響を与えるため、Ｉ属およびＩＩ属元素の濃度が規制される。一つ以上の実施例では、ナノチューブ部材は、約１０18原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物、またはさらに約１５×１０10原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属元素不純物を有する。
【００４９】
最後に、遷移金属も、それらが容易に移動し、そのような移動が素子性能に悪影響を与えるために避けられる。重金属と、Ｉ属およびＩＩ属金属の場合と同様に、銅、鉄、コバルト、モリブデン、チタンおよびニッケル等の遷移金属の不純物レベルも所定の値未満に保持することが望ましい。この発明の一つ以上の実施例では、ナノチューブ部材は、約１０18原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物、またはさらに約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物を有する。
【００５０】
「約」という用語の使用は、測定内で生じるバラツキを反映し、測定値の最大３０％の範囲であってもよい。例えば、ＶＰＤ  ＩＣＰ−ＭＳを用いて金属不純物レベルを決定する場合、測定精度は解析信号の精度、ウェハ表面からの微量金属の回収率、および使用される規格の精度に関連している。ＶＰＤ  ＩＰＣ−ＭＳ技術の全体の精度は、その方法の検出限界の１０倍より高い濃度レベルにおける±１５％から、検出限界の１０倍より低い濃度レベルにおける±３０％以上まで変化する。同様のバラツキは、他の測定でも予想される。
【００５１】
以降の例はこの発明を明らかにするために提供され、発明を限定するものではなく、発明の範囲は以降の請求項内に示される。
例１
この例では、ナノチューブの精製について説明する。
【００５２】
単一壁カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）は、７．７モルのＨＮＯ3内で８時間撹拌し、その後、１２５℃で１２時間環流させることによって精製した。酸を環流させた材料は、超音波処理−遠心分離−デカンテーションのサイクルによって三回イオン交換水で洗浄した。イオン交換水で洗浄した材料は、その後、濾紙上に乾燥したＳＷＮＴ被膜が得られるまで、５μｍのフィルタ上で真空濾過した。この精製したＳＷＮＴ材料は、ＳＷＮＴ組成物を作製するために集めて使用した。
例２
この例では、ナノチューブ組成物とナノチューブ部材の作製を説明する。
【００５３】
ナノチューブの再汚染を避けるために、ナノチューブ組成物の作製および処理中、例えば、クラス１００以上のクリーンルーム条件を保持した。上記の例１のとおりに精製した２１ｍｇの単一壁ナノチューブ（ＳＷＮＴ）は、１０ｍＬの乳酸エチル（電子グレード−σ）内に浸漬し、乳鉢および乳棒で粉砕し、超音波処理および遠心分離を行って浮遊物を除去した。これらのステップは、カーボンナノチューブを可溶化するために必要なだけ繰り返した。可溶化したナノチューブの最終的な濃度は、２５０ｍＬの乳酸エチルに対して２１ｍｇのカーボンナノチューブであり、溶液の５５０ｎｍにおける光学密度は１．００１であることが測定された。
【００５４】
可溶化プロセスの個々のステップは、乳酸エチル（ＥＬ）内のＳＷＮＴの可溶化についての表１に詳述されている。この手順は、可溶化したナノチューブ溶液を形成する一つの手段を例示している。濃度に対する所定の用件、溶液安定性、および所望の繊維の最終的性能基準に応じて、撹拌および可溶化を含むステップを追加または削除することによって、このような溶液を形成する他の多くの方法が可能である。
【００５５】
【表１】
2008504198.tif 000003
【００５６】
例３
この例では、ナノチューブ組成物を作製する別の方法を説明する。
【００５７】
１０ｍＬのＥＬ内に２１ｍｇのカーボンナノチューブを混合し、超音波処理、遠心分離、浮遊物のデカント、およびＥＬ内へのカーボンナノチューブの再混合を施し、チューブが十分に可溶化されるまで繰り返し超音波処理した。つまり、ナノチューブには基本的に例２と同じステップを施したが、乳鉢および乳棒による粉砕は行わなかった。プロセスのステップは、表２に示されている。
【００５８】
【表２】
2008504198.tif 000004
【００５９】
例４
この例では、シリコン基板上のナノチューブ部材の作製を説明する。
【００６０】
例２で作製した溶液は、１００ｍｍの酸化物被覆シリコンウェハ上にスピンコートした。比較のために、同様の１００ｍｍの酸化物被膜シリコンウェハ上に、作製時のままの、つまり未精製のナノチューブを用いたナノチューブＥＬ溶液をスピンコートした。ウェハ表面に繊維または薄膜を形成するために、六回塗布を行った。図１と２は、未精製のＳＷＮＴ材料と精製したＳＷＮＴ材料のＳＥＭ画像を示しており、どちらも乳酸エチル内のＳＷＮＴ溶液から形成した。未精製のサンプル（図１）では、粒子状不純物が明らかに存在している。
【００６１】
精製したＳＷＮＴ薄膜は、精製プロセス完了後、アモルファス炭素汚染の著しい低減を示した（図２）。図は必ずしも理想的な電子グレードの繊維を表していないが、乳酸エチルから形成したスピンオン繊維を単に表すために示されている。
【００６２】
繊維を形成する際、シート抵抗を測定したところ、７０ｋΩ（中心）、１２９±２２ｋΩ（端部）であった。次の表（表３）は、精製した典型的なＳＷＮＴ溶液の光学密度、および厚いゲート酸化物で被覆した１００ｍｍシリコンウェハ上のＳＷＮＴ繊維の抵抗を含むいくつかの測定パラメータをまとめている。
【００６３】
【表３】
2008504198.tif 000005
【００６４】
溶液は、米国特許出願番号第０９／９１５０９３号、発明の名称「ナノチューブリボンを用いた電気機械的メモリアレイおよびそれを作製するための方法」、出願日２００１年７月２５日、米国特許第６６４３１６５号、発明の名称「ナノチューブ技術を用いて構成したセル選択回路を備えた電気機械的メモリ」、出願日２００１年７月２５日、米国仮特許出願番号６０／４５９２２３号、発明の名称「ＮＲＡＭビット選択可能２ドライブのナノチューブアレイ」、出願日２００３年３月２９日、および米国仮特許出願番号第６０／４５９２２２号、発明の名称「ＮＲＡＭバイト／ブロック解放ビット選択可能デバイスのナノチューブアレイ」、出願日２００３年３月２９日に記載されているもの等のＮＲＡＭメモリの部品を構成するために用いることができる。溶液は、研究開発実験室に提供する単独の市販品としての可能性を保持し、単一壁カーボンナノチューブおよび他の用途で機能する。
例５
この例では、シリコンウェハ上に堆積させたナノチューブ部材の表面上の微量金属の試験を説明する。
【００６５】
ナノチューブ組成物は、例２で説明したとおりの乳酸エチル媒体内にナノチューブを分散させることによって、例１で説明したとおりの金属および粒子状不純物の精製を行ったナノチューブから作製した。ナノチューブ組成物は、Ｃｈｅｍｔｒａｃｅ，Ｆｒｅｍｏｎｔ，ＣＡによる気相分解および誘導結合プラズマ質量分析器（ＶＰＤ，ＩＣＰ／ＭＳ）によって、表面金属性不純物の解析を行った。
【００６６】
事前に洗浄し、フッ酸（ＨＦ）蒸気を飽和させた高純度チャンバ内に、ナノチューブ層を堆積させたシリコンウェハと、堆積させていないシリコンウェハを配置した。未処理のシリコンウェハと、乳酸エチルで被覆したシリコンウェハを対照として用いた。シリコンウェハ上に元々あったものまたは熱酸化物または堆積層は、ＨＦ蒸気の存在下で溶解した。層内に組み込まれた金属不純物は、走査プロセス中に酸内に解放され溶解した。
【００６７】
一滴の超高純度酸エッチング液を表面に加え、再現可能な方法で解析領域を走査した。走査した溶液は、ＩＣＰ−ＭＳ解析のために集めた。解析領域は、端部の２ｍｍを除くウェハの片側の全表面であった。常に、厳格なクリーンルーム手順に従った。ＶＰＤプロセスは、クラス１０クリーンルーム内に配置したクラス１近い層流小型環境内で行った。ＩＣＰ−ＭＳ機器は、環境源の汚染を最小化するために、クラス１０００クリーンルーム内で操作した。
【００６８】
事前に洗浄したシリコンウェハを対照として用いた。溶媒内の金属性不純物源を評価するために、電子グレード乳酸エチル（ＥＬ対照）のみを用いて処理（スピンコート）した。サンプル１〜３は、例１と２に示した方法論に従って精製および作製した三つの異なるナノチューブ組成物を表している。試験結果は、試験した複数のサンプル上で同等レベルの純度が実現されていることを示している。試験したほとんどの金属は、その方法の検出限界近傍であった。この顕著な例外は、ホウ素、カルシウム、コバルト、ニッケル、カリウムおよびナトリウムであった。しかし、個々の金属含有量および全含有量は、ＩＴＳによって定められた１５×１０10原子／ｃｍ3の下限より十分小さかった。こうして実現した純度レベルを保持するために、精製後の処理には注意しなければならない。例えば、堆積したままのナノチューブをイオン交換水でリンスすることでいくつかの金属不純物を再導入することが観察された。
【００６９】
シリコン基板上に塗布した後のＳＷＮＴの元素含有量を記録する微量金属解析結果が、表４に報告されている。測定は、所定の元素ごとの原子数として記録されている（×１０10原子／ｃｍ2）。
【００７０】
【表４】
2008504198.tif 000006
【００７１】
他の実施例
所定の実施例では、ＣＭＯＳ製造に必要とされるものを超える金属性または炭質汚染物の濃度も許容できる。この発明は、ＣＭＯＳプロセスフローに適合するか、またはそれを超える厳しい用件を備えたナノチューブ溶液の作製を例示するために役立つが、緩やかな用件の用途に修正することもできる。
【００７２】
所定の実施例では、ＳＷＮＴ溶液は最大１００μｍ以上の厚いナノチューブ被膜、および単層のＳＷＮＴと同じ薄さの被膜を形成するために修正または調整できる。このようなナノチューブ繊維は抵抗または静電容量測定によって特徴付けられ、所定の電子用途の用件に適合できる。
【００７３】
ここで説明したように、所定の塗布器液体および塗布技術を説明し、それは特性を制御したナノチューブ薄膜または繊維を形成するために用いることができる。例えば、実質的に均一な多孔性を備えた実質的に単層のナノチューブの利点を提案する一定の提案がなされている。このような薄膜を形成するために一つ以上のパラメータを制御または監視できる技術を提供している。さらに、これらの液体は産業環境を対象とし、その環境は液体を使用できる、つまり、ナノチューブ懸濁液が数日間、数週間、さらに数か月間安定であることを必要とする。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
この発明は図面を参照しながら説明し、前記図面は例示するためにだけ提示し、この発明を限定するものではない。
【図１】未精製のナノチューブ繊維の一般的な走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。
【図２】精製したナノチューブ繊維の一般的なＳＥＭ画像である。
【図１】
2008504198.tif 000007
【図２】
2008504198.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月28日(2007.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子製造プロセス内で使用するための塗布器液体であって、
電子グレードの溶媒と、複数のナノチューブを有し、
前記ナノチューブの濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上であり、
前記ナノチューブを前処理して金属性および粒子状不純物レベルを所定のレベルまで低減し、
電子製造プロセスの基準を満足するように、前記所定のレベルを選択した塗布器溶液。
【請求項２】
電子製造プロセスに適合するように、溶媒を選択した請求項１記載の塗布器液体。
【請求項３】
半導体製造プロセスに適合するように、溶媒を選択した請求項１記載の塗布器液体。
【請求項４】
半導体製造プロセスに適合するように、所定のレベルを選択した請求項１記載の塗布器液体。
【請求項５】
ナノチューブを実質的に互いに分離し、実質的な沈殿または凝集なしで溶媒内に分散させた請求項１記載の塗布器液体。
【請求項６】
ナノチューブの濃度が、１００ｍｇ／Ｌより大きい請求項１記載の塗布器液体。
【請求項７】
ナノチューブの濃度が、１０００ｍｇ／Ｌより大きい請求項１記載の塗布器液体。
【請求項８】
溶媒が、非ハロゲン溶媒である請求項１記載の塗布器液体。
【請求項９】
溶媒が、非水溶性溶媒である請求項１記載の塗布器液体。
【請求項１０】
溶媒が、乳酸エチルを有する請求項１記載の塗布器液体。
【請求項１１】
界面活性剤を含まない請求項１記載の塗布器液体。
【請求項１２】
ナノチューブが、単一壁ナノチューブである請求項１記載の塗布器液体。
【請求項１３】
約５００ｎｍより大きな直径を備えた粒子状不純物を実質的に含まない請求項１記載の塗布器液体。
【請求項１４】
約２００ｎｍより大きな直径を備えた粒子状不純物を実質的に含まない請求項１記載の塗布器液体。
【請求項１５】
約１００ｎｍより大きな直径を備えた粒子状不純物を実質的に含まない請求項１記載の塗布器液体。
【請求項１６】
約４５ｎｍより大きな直径を備えた粒子状不純物を実質的に含まない請求項１記載の塗布器液体。
【請求項１７】
約１×１０18原子／ｃｍ3未満の金属不純物を有する請求項１記載の塗布器液体。
【請求項１８】
約１×１０18原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物を有する請求項１記載の塗布器液体。
【請求項１９】
約１×１０18原子／ｃｍ3未満の重金属不純物を有する請求項１記載の塗布器液体。
【請求項２０】
約１×１０18原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属の金属不純物を有する請求項１記載の塗布器液体。
【請求項２１】
約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の金属不純物を有する請求項１記載の塗布器液体。
【請求項２２】
約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物を有する請求項１記載の塗布器液体。
【請求項２３】
約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の重金属不純物を有する請求項１記載の塗布器液体。
【請求項２４】
約１５×１０10原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属の金属不純物を有する請求項１記載の塗布器液体。
【請求項２５】
電子製造プロセス内で使用するための塗布器液体であって、
電子グレードの溶媒と複数のナノチューブを有し、
前記ナノチューブの濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上であり、
前記ナノチューブを前処理して金属および粒子状不純物レベルを所定のレベルまで低減し、
前記ナノチューブを実質的に互いに分離し、沈殿または凝集なしで溶媒内に分散させ、
電子製造プロセスに適合するように、前記溶媒を選択した塗布器液体。
【請求項２６】
電子製造プロセスに適合するように、所定のレベルを選択した請求項２５記載の塗布器液体。
【請求項２７】
半導体製造プロセスに適合するように、溶媒を選択した請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項２８】
溶媒が、非ハロゲン溶媒である請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項２９】
溶媒が、非水溶性溶媒である請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項３０】
溶媒が、乳酸エチルを有する請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項３１】
界面活性剤を含まない請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項３２】
ナノチューブの濃度が、１００ｍｇ／Ｌより大きい請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項３３】
ナノチューブの濃度が、１０００ｍｇ／Ｌより大きい請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項３４】
ナノチューブが、単一壁ナノチューブである請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項３５】
約５００ｎｍより大きな直径を備えた粒子状不純物を実質的に含まない請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項３６】
約３００ｎｍより大きな直径を備えた粒子状不純物を実質的に含まない請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項３７】
約１００ｎｍより大きな直径を備えた粒子状不純物を実質的に含まない請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項３８】
約４５ｎｍより大きな直径を備えた粒子状不純物を実質的に含まない請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項３９】
約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の金属不純物を有する請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項４０】
約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物を有する請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項４１】
約１５×１０10原子／ｃｍ3未満の重金属不純物を有する請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項４２】
約１５×１０10原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属の金属不純物を有する請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項４３】
約１×１０18原子／ｃｍ3未満の金属不純物を有する請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項４４】
約１×１０18原子／ｃｍ3未満の遷移金属不純物を有する請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項４５】
約１×１０18原子／ｃｍ3未満の重金属不純物を有する請求項２６記載の塗布器液体。
【請求項４６】
約１×１０18原子／ｃｍ3未満のＩ属およびＩＩ属の金属不純物を有する請求項２６記載の塗布器液体。
【国際調査報告】
2008504198.tif 000009