(57)【要約】【課題】高品質の内包フラーレンを高い生産効率を以って製造することができるフラーレンの製造・回収システムツールを提供すること。【解決手段】真空室１と、基板３ａを導入するための基板導入口２ａを真空室１側に有し、基板２ａ上への内包フラーレンの堆積を行うための成膜室５と、成膜室５において内包フラーレンの堆積が行われた基板３ｂを導入するための基板導入口２ｂを真空室１側に有し、基板２ｂ上に堆積した内包フラーレンの溶解を行うための溶解用液を導入するための溶解用液導入口９と、内包フラーレンを溶解した後の溶解用液（この溶解用液を「溶解液」という）を排出するための溶解液排出口１０とを有する溶解室６と、回転及び往復動可能であり、複数の基板を載置可能であり、基板を成膜室５乃至該溶解室６へ導入できるようにしたサセプタ４ａ，４ｂと、を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室と、
基板を導入するための基板導入口を該真空室側に有し、基板上への内包フラーレンの堆積を行うための成膜室と、
該成膜室において内包フラーレンの堆積が行われた基板を導入するための基板導入口を該真空室側に有し、基板上に堆積した内包フラーレンの溶解を行うための溶解用液を導入するための溶解用液導入口と、内包フラーレンを溶解した後の溶解用液（この溶解用液を「溶解液」という）を排出するための溶解液排出口とを有する溶解室と、
回転及び往復動可能であり、複数の基板を載置可能であり、基板を該成膜室乃至該溶解室へ導入できるようにしたサセプタと、
を有することを特徴とする内包フラーレンの製造・回収システムツール。
【請求項２】
前記内包フラーレンは金属内包フラーレンであることを特徴とする請求項１記載の内包フラーレンの製造・回収システムツール。
【請求項３】
前記金属はアルカリ金属であることを特徴とする請求項２記載の内包フラーレンの製造・回収システムツール。
【請求項４】
前記溶解用液はアニリンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の内包フラーレンの製造・回収システムツール。
【請求項５】
一端に液を導入するための導入口を有する導入通路と一端に液を系外へ排出するための排出口を有する排出通路とを形成し、該導入通路と該排出通路とをそれぞれの他端において交差せしめて交差部を形成するとともに該交差部に、基板に向けて開口する開口部を設けてなるノズル構成体と、該開口部を介して基板に接触した液が該排出通路外に流れないように、基板と接触している液の圧力と大気圧との差を制御するための圧力制御手段とを有するノズルを前記溶解室内に設け、前記溶解液用導入口と該導入口とを接続するとともに、前記溶解液排出口と該排出口とを接続したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の内包フラーレンの製造・回収システムツール。
【請求項６】
該溶解液に超音波を付与するための手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の内包フラーレンの製造・回収システムルール。
【請求項７】
前記溶解用液導入口の下流に切り替えバルブを設け、切り替えバルブの一方は溶解用液に接続され、他方は洗浄液に接続されていることを特徴とする請求項５又は６記載の内包フラーレンの製造・回収システムツール。
【請求項８】
前記成膜室と前記溶解室との間に、溶解後の基板を洗浄するための洗浄室が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の内包フラーレンの製造・回収システムツール。
【請求項９】
前記溶解室に液体クロマトグラフィ用カラムが接続されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の内包フラーレンの製造・回収システムツール。
【請求項１０】
前記カラムの下流に成分分析機器が接続されていることを特徴とする請求項１１記載の内包フラーレンの製造・回収システムツール。
【請求項１１】
前記カラム及び成分分析機器は前記真空室内に配置されていることを特徴とする請求項１０記載の内包フラーレンの製造・回収システムツール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内包フラーレンの製造・回収システムツールに係る。
【０００２】
【従来の技術】
１９９０年にクレッチマーにより、Ｃ６０に代表されるような篭状で中空の炭素クラスター、いわゆるフラーレンの大量合成法が発表された（クレッチマー エトアル．，ネイチャー（W.Kratshmer et al., Nature), 347 (1990) 354)。それ以来、それ自身はもとよりＣ６０結晶の様々な物性研究が行われている。
【０００３】
また、ヘバードらによるＣ６０薄膜にＫをドープしたＫ3Ｃ６０が臨界温度Ｔｃ＝１８Ｋの超伝導を示したという報告がなされた(ヘバード エト アル．，ネイチャー（A.F.Hebard et al., Nature),350 (1991) 600)。これは新しい超伝導体材料として着目されている。
【０００５】
しかるに、現時点においては、内包フラーレンを基板上に高収率で得る方法は確立されていない。すなわち、現時点では装置内壁あるいは基板上に得られる内包フラーレンの量は極めてわずかな量に過ぎない。
【０００６】
それに伴ない、装置内壁乃至基板上に得られた内包フラーレンを回収する方法も確立していないのが現状である。例えば、装置内壁に付着した煤（内包フラーレン）を何らかの方法でかき集めて回収しているのが実情である。まして、工業的レベルで生産性良く、高い回収率で、内包フラーレンを回収する方法は研究者にとっても全く関心外の事項である。
【０００７】
それに対して、本発明者は、大量の内包フラーレンを高収率で得る技術を別途提供している（特願２００２−）。大量の内包フラーレンに対しては、内包フラーレンの特性を変化させることなく高回収率でかつ、生産性良く回収する技術の確立が要望される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高品質の内包フラーレンを生産良くかつ高い回収率で製造・回収可能な内包フラーレンの製造・回収システムツールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の内包フラーレンの製造・回収システムツールは、真空室と、
基板を導入するための基板導入口を該真空室側に有し、基板上への内包フラーレンの堆積を行うための成膜室と、
該成膜室において内包フラーレンの堆積が行われた基板を導入するための基板導入口を該真空室側に有し、基板上に堆積した内包フラーレンの溶解を行うための溶解用液を導入するための溶解用液導入口と、内包フラーレンを溶解した後の溶解用液（この溶解用液を「溶解液」という）を排出するための溶解液排出口とを有する溶解室と、
回転及び往復動可能であり、複数の基板を載置可能であり、基板を該成膜室乃至該溶解室へ導入できるようにしたサセプタと、
を有することを特徴とする。
【００１０】
前記内包フラーレンは金属内包フラーレンであることを特徴とする。
【００１１】
前記金属はアルカリ金属であることを特徴とする。
【００１２】
前記溶解用液はアニリンであることを特徴とする。アニリンは、内包状態にないフラーレンは溶解しない。しかし、アニリンは内包フラーレンは溶解する。従って、アニリンを溶媒とすることにより内包フラーレンのみを回収することができる。その結果、高回収率でないほうフラーレンを回収することができる。なお、アニリンは高速クロマトグラフィ（HPLC）における展開液として好適に用いることができる。
【００１３】
一端に液を導入するための導入口を有する導入通路と一端に液を系外へ排出するための排出口を有する排出通路とを形成し、該導入通路と該排出通路とをそれぞれの他端において交差せしめて交差部を形成するとともに該交差部に、基板に向けて開口する開口部を設けてなるノズル構成体と、該開口部を介して基板に接触した液が該排出通路外に流れないように、基板と接触している液の圧力と大気圧との差を制御するための圧力制御手段とを有するノズルを前記溶解室内に設け、前記溶解用液導入口と該導入口とを接続するとともに、前記溶解液排出口と該排出口とを接続したことを特徴とする。
【００１４】
該溶解用液に超音波を付与するための手段を設けたことを特徴とする。超音波を付与することにより、基板に堆積している内包フラーレンを基板から容易に脱離せしめることが内包フラーレンの回収率をより高くすることができる。
【００１５】
前記溶解用液導入口の下流に切り替えバルブを設け、切り替えバルブの一方は溶解用液に接続され、他方は洗浄液に接続されていることを特徴とする。基板の洗浄を行うためには上述したように洗浄室を設けておいてもよいが、わざわざ洗浄室を設けなくとも、溶解用液導入口の下流に切り替えバルブを設け、切り替えバルブの一方は溶解用液に接続され、他方は洗浄液に接続しておくことにより基板の洗浄を行うことができる。すなわち、溶解工程後、バルブを切り替えて洗浄液を導入すれば基板の洗浄を行うことができる。もちろんかかる洗浄とともに洗浄室における洗浄を行ってもよい。
【００１７】
前記成膜室と前記溶解室との間に、溶解後の基板を洗浄するための洗浄室が設けられていることを特徴とする。洗浄室内における洗浄は、前述したノズル構成体を用いてもよい。ノズル構成体を洗浄室内に設け、洗浄液を導入することにより洗浄を行えば簡易に洗浄を行うことが可能となる。
【００１８】
溶解室に液体クロマトグラフィ用カラムが接続されていることを特徴とする。
【００１９】
前記カラムの下流に成分分析機器が接続されていることを特徴とする。
【００２０】
前記カラム及び前記成分分析機器は真空室内に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
図１に本例の内包フラーレンの製造・回収システムツールを示す。
【００２３】
本例の内包フラーレンの製造・回収システムツール１００は、真空室１と、基板３ａを導入するための基板導入口２ａを真空室１側に有し、基板２ａ上への内包フラーレンの堆積を行うための成膜室５と、成膜室５において内包フラーレンの堆積が行われた基板３ｂを導入するための基板導入口２ｂを真空室１側に有し、基板２ｂ上に堆積した内包フラーレンの溶解を行うための溶解用液を導入するための溶解用液導入口９と、内包フラーレンを溶解した後の溶解用液（この溶解用液を「溶解液」という）を排出するための溶解液排出口１０とを有する溶解室６と、回転及び往復動可能であり、複数の基板を載置可能であり、基板を成膜室５乃至該溶解室６へ導入できるようにしたサセプタ４ａ，４ｂと、を有する。
【００２４】
図１に基づき本例をより詳細に説明する。
【００２５】
真空室１には、成膜室５と溶解室６が設けられている。成膜室５は、真空室１側に開口部を有している。この開口部が基板３ａを導入するための基板導入口２ａとなる。
【００２６】
なお、本例では、真空室１に隣接させてゲートバルブ１１を設けてある。フラーレンの堆積のためには、基板の交換を基本的に必要はない。すなわち、基板は繰り返し使用することができる。ただ、ゲートバルブ１１を介して新たな基板を真空室に導入することも可能である。
【００２７】
成膜室５において内包フラーレンの堆積が行われる。内包フラーレンの堆積を行うことができれば成膜室５の内部の構成は特に限定されない。
【００２８】
一方、溶解室６は、真空室１側に開口する基板３ｂを導入するための基板導入口２ｂが設けられている。溶解室２には溶解用溶液導入口９と溶解液排出口１０とが形成されている。溶解用溶液導入口９から内包フラーレンを溶解するための溶解用溶液（溶媒）を導入する。内包フラーレン溶解後の溶解液は、溶解液排出口９から溶解室６の外部に排出される。溶液排出口９は、溶解室の下面に設けておき、重力により溶解液を排出してもよい。あるいは、吸引により排出してもよい。
【００２９】
溶解液排出口９の下流には、例えば液体クロマトグラフィー（特に高速液体クロマトグラフィ）用のカラムを設けておくことにより内包フラーレンの分離・精製を行う。カラムの下流に内包フラーレンの成分などを分析するための分析装置を接続しておいてもよい。分析装置からの信号を成膜室５に送り、成膜条件を制御してもよい。
なお、内包フラーレン乃至基板を乾燥するための乾燥室を真空室内に設けておいてもよい。
【００３０】
また、カラム、分析機器は真空室１内に配置しておくことが好ましい。その場合、溶解室６の溶解液排出口１０は、真空室１内に位置するように設ける。このように構成することにより成膜から分析までを大気に触れることなく行うことができ、より高品質の内包フラーレンを得ることができる。
次ぎにサセプタについて説明する。
【００３２】
真空室１内には、回転及び往復動可能であり、複数の基板３ａ，３ｂを載置可能であり、基板３ａ、３ｂを成膜室５乃至溶解室６へ導入するための真空室１内に配置されたサセプタ４ａ，４ｂが設けられている。本例では、サセプタは、２つのサセプタ４ａ，４ｂに分割されているが、１体のものでもよい。また、成膜室５、溶解室６に基板を導入可能な位置にサセプタは設計・配置されていることはいうまでもない。
【００３３】
図１に示す例では、サセプタ４ａ、４ｂ上には、それぞれ基板３ａ、３ｂが載置されている。なお、例えば、真空室側に開口を設けて洗浄室を配置し、洗浄室で基板の洗浄を行う場合には、サセプタには更に一つの基板を載置する。すなわち、基板に対する処理を行う処理室の数に対応する数の基板をサセプタに載置する。
【００３４】
サセプタ４ａ，４ｂは、保持体８により保持されている。サセプタ４ａ，４ｂのそれぞれに基板３ａ，３ｂを載置した状態で保持体８を上昇させると、基板３ａ、３ｂはそれぞれ導入口２ａ，２ｂを介して、成膜室５、溶解室６に導入される。基板３ａ，３ｂがそれぞれ導入された状態において、成膜室５、溶解室６の底面とサセプタ４ａ，４ｂとの間でシール状態が形成され、成膜室５、溶解室６の内部は、気密状態となる。もちろん、より気密性を高めるためにサセプタ４ａ，４ｂと成膜室５、溶解室６の底面との間にＯリングなどを設けておいてもよい。なお、サセプタ自身を基板として用いてもよい。すなわち、サセプタの表面に直接内包フラーレンの堆積を行ってもよい。
溶解室６の底面及び該底面と接触するサセプタ表面はシール性を高めるために鏡面仕上げとしておくことが好ましい。
【００３５】
基板３ａ，３ｂが導入された状態で成膜室５において、内包フラーレンの堆積を行う。堆積終了後、保持体８を下降させる。その際、真空室１内は、真空あるいは減圧状態に保たれる。不活性ガスの充填状態としておいてもよい。保持体８を下降させることにより基板３ａ，３ｂは、それぞれ成膜室５、溶解室６から真空室１に取り出される。次いで，保持体８を回転させ、内包フラーレンが堆積された基板３ａを溶解室６の下方にもってくる。その際、基板３ｂは、成膜室５の下方に位置する。次いで、保持体８を上昇させ、基板３ｂを成膜室５内に導入するとともに、内包フラーレンが堆積された基板３ａを溶解室６内に導入する。この状態で、成膜室５内において内包フラーレンの堆積を行う。それと同時に溶解室６内において、基板３ａ上に堆積された内包フラーレンの溶解を行う。以下、上記操作を繰り返し行う。
【００３６】
このように、内包フラーレンを大気に晒すことがないため、高品質の内包フラーレンが得られるとともに、成膜と溶解とを同時に行うことにより高い生産効率をもって内包フラーレンを製造することが可能となる。
【００３７】
（実施例２）
図２に実施例２を示す。
【００３８】
本例は溶解室における溶解をウエット処理液供給ノズルを用いて行う場合の例である。
一端に液を導入するための導入口２０７を有する導入通路２１０と、一端に液を系外へ排出するための排出口２１５を有する排出通路２１２とを形成し、該導入通路２１０と該排出通路２１２とをそれぞれの他端において交差せしめて交差部２１４を形成するとともに該交差部２１４に、基板２０１に向けて開口する開口部２０６を設けてなるノズル構成体と、該開口部２０６を介して基板２０１に接触した液が該排出通路２１２外に流れないように、基板２０１と接触している液の圧力と大気圧との差を制御するための圧力制御手段２１３とを有するノズル２０２を前記溶解室６内に設け、前記溶解液用導入口９と該導入口２０７とを接続するとともに、前記溶解液排出口１０と該排出口２１５とを接続する。圧力制御手段は前記溶解液排出口１０と該排出口２１５との間に介在せしめればよい。
【００３９】
前記実施例においては、溶解液を溶解室６内から回収した後であっても溶解室６内に溶解液は残存してしまう。そのため、基板を溶解室から取り出した際真空室の溶解液による汚染乃至真空度の低下を招いてしまう。
【００４０】
本例においては、溶解用溶液は、溶解室６内の雰囲気にはされされない。従って、溶解液の回収は極めて簡易である。かつ基板を溶解室から取り出した場合であっても真空室の溶解液による汚染乃至真空度の低下を招くとことはない。
【００４１】
また、基板上の内包フラーレンの溶解後、基板表面を洗浄する必要が生ずる場合がある。その場合、成膜室と溶解室との間に基板の洗浄を行うための洗浄室を、基板導入口を真空室側に開口して設ける必要がある。
【００４２】
しかるに、液の切り替えにより溶解用溶液と洗浄液とを切替えるるようにしておけば、溶解後、導入液を溶解液から純水あるいは超純水に切りかえるだけで足りる。すなわち、わざわざ、洗浄室を設けなくとも基板を洗浄することができるためツールの構成を簡素化できる。
【００４３】
図２において、２０２がウエット処理液供給ノズルである。このウエット処理液供給ノズル２０２は、主として、ノズル構成体２５０と圧力制御部２１３とから構成されている。
【００４５】
図に示すでは、圧力制御部は２１３は排出口２１５側に設けられた減圧ポンプにより構成されている。すなわち、減圧ポンプの吸引圧力を制御することにより被ウエット処理液の圧力ひいては大気圧と被ウエット処理物１に接触しているウエット処理液の圧力との差を制御する。
【００４６】
すなわち、排出通路２１２側の圧力制御部２１３に減圧ポンプ２１７を用いる。減圧ポンプ２１７で、交差部２１４のウエット処理液を吸引する力を制御して、液の圧力（ウエット処理液の表面張力と被ウエット処理物の処理面の表面張力も含む）と溶解室内６の圧との均衡をとるようになっている。つまり、開口部２０６で溶解室６内の雰囲気と接触しているウエット処理液の圧力Ｐw（ウエット処理液の表面張力と被ウエット処理物の処理面の表面張力も含む）と溶解室内圧Ｐaの関係をＰw≒Ｐaとすることにより、開口部２０６を介して基板２０１に供給され、基板２０１に接触した溶解用液は、ウエット処理液供給ノズルの外部に漏れることなく、該排出通路２１２に排出される。
【００４７】
なお、交差部の天井の形状としてコアンダ効果が生じる様な形状にすれば圧力の均衡が取りやすくなりより好ましい。
【００４８】
また、ノズルの天井部２１８には超音波印加手段２２０を設けておく。溶解時に超音波を印加することにより基板から内包フラーレンをより容易に脱離させることが可能となる。
本発明は、以上述べた実施例に限定されないことはいうまでもない。
例えば、図１では保持体８が上下に動く縦型のタイプとして装置を説明したが、図１の装置を９０度傾けた横型の装置としてもよい。また、サセプタには、バイアス電圧を可変的にも印加させることができるようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
高品質の内包フラーレンを高い生産効率を以って製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る例を示す断面図及び平面図である。
【図２】実施例２に係る例を示す断面図である。
【図１】
2004196562.tif 000003
【図２】
2004196562.tif 000004