JP3597974B2 - 化学吸着膜およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学吸着膜およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、被膜を構成する分子が所望の傾きを有し且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されている化学吸着膜とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、単分子膜状の化学吸着膜またはポリマー膜状の化学吸着膜およびその製法には、記録層の上に、炭素を主成分とし結合用原子を含む単分子膜よりなる保護膜を形成し、記録層の上の酸素原子と保護膜の結合原子を化学結合させることにより、信頼性の高い媒体を得る方法が提案され（特開平０１−７０９１７号公報）、また基材表面に基材表面と−ＳｉＯ−を含む共有結合によって吸着膜を形成し、その上にフッ素系ポリマー膜をＳｉＯ−結合を含む共有結合によって積層することにより、きわめて薄い膜で均一厚さに、かつ高濃度でピンホール無く形成する方法が提案されている（特開平０５−３１４４１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例では、膜を構成する分子が所望の傾きを有し且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されている化学吸着膜または化学吸着単分子膜及びそれらの製造方法は未だ実現できていない。
【０００４】
もし、膜を構成する分子が所望の傾きを有し且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されている被膜を提供できれば、さらに、分子素子や偏光板や液晶の配向膜等への応用が展開できる。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、被膜を構成する分子が特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されている密着強度が格段に優れた被膜をきわめて効率よく提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の化学吸着膜は、基板表面に形成された被膜であり、前記被膜を構成する分子が所望の傾きを有し、且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されており、前記被膜は、炭素鎖を含みかつ前記炭素鎖の一部の炭素は光学活性を有し、前記結合固定した後、所望の方向に基板を立てて液切りを行い前記被膜を構成する分子の向きを特定の方向に揃えるか、又は偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記被膜を構成する分子の向きを特定の方向に揃えたことを特徴とする。
【０００７】
前記化学吸着膜においては、被膜を構成する分子が炭素鎖またはシロキサン結合鎖を含んでいることが好ましい。
【０００８】
また前記化学吸着膜においては、被膜を構成する分子の末端にＳｉを含んでいることが好ましい。
また前記化学吸着膜においては、被膜が単分子膜状であることが好ましい。
【０００９】
次に本発明の化学吸着膜の第１番目の製造方法は、基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の炭素鎖を含みかつ前記炭素鎖の一部の炭素は光学活性を有する界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤で洗浄後、偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを特定の方向に揃える工程を含む。
【００１０】
次に本発明の化学吸着膜の第２番目の製造方法は、基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の炭素鎖を含みかつ前記炭素鎖の一部の炭素は光学活性を有する界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤で洗浄後、さらに所望の方向に基板を立てて液切りを行い、前記界面活性剤分子の向きを所望の傾きを有した状態で特定の方向に揃える工程を含む。
【００１１】
尚、前記第２番目の方法においては、液切り工程後、さらに偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光する工程を行なうことが好ましい。
前記第１〜２番目の方法においては、界面活性剤として、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖と、クロロシリル基、アルコキシシリル基及びイソシアネートシリル基から選ばれる少なくとも一つの活性基を含むシラン系の界面活性剤を用いることが好ましい。
【００１２】
また前記第１〜２番目の方法においては、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖と、クロロシリル基、アルコキシシリル基及びイソシアネートシリル基から選ばれる少なくとも一つの活性基を含むシラン系の界面活性剤として、分子長の異なる複数種のシラン系界面活性剤を混合して用いたことが好ましい。
【００１３】
前記第１〜２番目の方法においては、炭化水素基の末端に、ハロゲン原子またはメチル基、フェニル基（−Ｃ6Ｈ5）、シアノ基（−ＣＮ）、及びふっ化炭素基（−ＣＦ3）から選ばれる少なくとも一つの基を含んでいることが好ましい。
【００１４】
また前記第１〜２番目の方法においては、露光に用いる光として４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、２５４ｎｍ及び２４８ｎｍから選ばれる少なくとも一つの波長の光を用いることが好ましい。
【００１５】
また前記第１〜２番目の方法においては、界面活性剤として直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖と、クロロシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤を用い、洗浄有機溶媒として水を含まない非水系の有機溶媒を用いたことが好ましい。
【００１６】
また前記第１〜２番目の方法においては、非水系の有機溶媒として、アルキル基、ふっ化炭素基、塩化炭素基及びシロキサン基を含む溶媒から選ばれる少なくとも一つの溶媒を用いたことが好ましい。
【００１７】
前記したとおり、本発明は、基板表面に形成された被膜であり、前記被膜を構成する分子が所望の傾きを有し且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されていることを特徴とした化学吸着膜を提供するものである。このとき、被膜を構成する分子が炭素鎖またはシロキサン結合鎖を含んでいると配向性を確保する上で都合がよい。また、炭素鎖の一部の炭素が光学活性を有すると配向性を向上する上で好都合である。さらに、被膜を構成する分子の末端にＳｉを含んでいると基板への結合力を向上できる。さらにまた、被膜が単分子膜状であると分子の並びが良くなる。
【００１８】
上述のような被膜の製造方法には、基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤で洗浄後偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを特定の方向に揃える工程を用いると結合固定された分子の配向性が優れた化学吸着膜を製造できる。また、基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤で洗浄後さらに所望の方向に基板を立てて液切りを行い液切り方向に前記固定された分子を配向させる工程と、さらに偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを所望の傾きを有した状態で特定の方向に揃える工程を用いると、配向性が特に優れた単分子膜状の化学吸着膜を製造できる。このとき、界面活性剤として直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖とクロロシリル基、またはアルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤を用いると配向性を確保する上で都合がよい。また、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖とクロロシリル基、またはアルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤として分子長の異なる複数種のシラン系界面活性剤を混合して用いると、より好都合である。さらに、炭化水素基の一部の炭素が光学活性を有しておれば、吸着分子の配向をきわめて効率よくおこなえる。また，炭化水素基の末端にハロゲン原子またはメチル基、フェニル基（−Ｃ６Ｈ５）、シアノ基（−ＣＮ）、またはふっ化炭素基（−ＣＦ３）を含んでいると吸着膜の表面エネルギーを制御するする上で好都合である。さらに、露光に用いる光として４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、２５４ｎｍまたは２４８ｎｍの光を用いると配向操作が容易になる。また、界面活性剤として直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖とクロロシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤を用い、洗浄有機溶媒として水を含まない非水系の有機溶媒を用いると品質の優れた単分子膜状の化学吸着膜を製造できる。なおこのとき、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖にそれぞれビニル基（＞Ｃ＝Ｃ＜）やアセチレン結合基（炭素−炭素の三重結合基）等の感光性反応基を組み込み、光配向時に前記感光性基を光反応させ架橋または重合させると、得られる単分子膜の耐熱性を向上できる。また、非水系の有機溶媒として、アルキル基、ふっ化炭素基または塩化炭素基またはシロキサン基を含む溶媒を用いると脱水が容易なため、得られる単分子膜の品質を向上できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態では、少なくとも基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤で洗浄後偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを特定の方向に揃える工程とで化学吸着膜を製造する。
【００２０】
また、少なくとも基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤中に浸漬洗浄後さらに任意の方向に引き上げて引き上げ方向に前記固定された分子を配向させる工程と、さらに偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを所望の傾きを有した状態で特定の方向に揃える工程とで単分子膜状の化学吸着膜を製造する。
【００２１】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
あらかじめ洗浄脱脂した表面が親水性の基板、例えばガラス基板１（表面に水酸基を多数含む）を準備した。次に、炭素鎖として直鎖状炭化水素基及びＳｉを含むシラン系界面活性剤（以下、化学吸着化合物という）として、ＣＮ（ＣＨ２）１ ４ＳｉＣｌ３ とＣＨ３ＳｉＣｌ３ （モル比で１：５に混合して用いた）を用い、１重量％の濃度で非水系の溶媒に溶かして化学吸着溶液を調整した。非水系溶媒としては、ｎ−ヘキサデカン溶液を用いた。このようにして調製された溶液を吸着溶液２とし、この吸着溶液２の中に、乾燥雰囲気中（相対湿度３０％以下）で前記基板１を５０分間程度浸漬した（図１）。その後、液から引き上げて、フッ素系の非水系溶媒３（例えばフロン１１３）で洗浄した後、基板を所望の方向に立てた状態で洗浄液より引き上げて洗浄液を切り水分を含む空気中に暴露した（図２）。矢印５がガラス基板の引き上げ方向である。前記の一連の工程で、前記クロロシラン系界面活性剤の
【００２２】
【化１】
【００２３】
と前記基板表面の水酸基とで脱塩酸反応が生じ、下記式（化２および３）の結合が生成された。さらに、空気中の水分と反応して式（化４及び５）の結合が生成された。
【００２４】
【化２】
【００２５】
【化３】
【００２６】
【化４】
【００２７】
【化５】
【００２８】
以上の処理により、前記クロロシラン系界面活性剤が反応してなる化学吸着単分子膜４（１次配向された化学吸着単分子膜）が基板表面の水酸基が含まれていた部分にシロキサンの共有結合を介して化学結合した状態で約１．５ｎｍの膜厚で単分子膜状に形成された。なお、このとき化学吸着膜中のＣＮ（ＣＨ２）１４Ｓｉ−の直鎖状炭素鎖は、チルト角：約６０゜で、洗浄液から引き上げた方向（矢印５）と反対の方向（すなわち、洗浄液の液切り方向）にほぼ配向していた（図３）。すなわち吸着固定された分子の向きが概ね一次配向していた。ここで、チルト角の制御は、ＣＮ（ＣＨ２）１４ＳｉＣｌ３とＣＨ３ＳｉＣｌ３の組成を１：０〜０：１（好ましくは１０：１〜１：５０）で変えることにより０゜から９０゜の範囲で任意に制御できた。このとき、膜を選択的に形成したい場合には、あらかじめ基板表面をレジストで選択的に覆って置いた後、化学吸着工程を行ってからレジストを除けばよい。なお、化学吸着膜は、有機溶媒では剥がれることがないので、有機溶媒で溶解除去できるレジストを使用する必要がある。
【００２９】
次に、この状態の基板を用い、引き上げ方向とほぼ直交する方向に偏光方向が向くように偏光板６を基板に重ねて、３６５ｎｍの光７を１００ｍＪ／ｃｍ２ 照射した（図４）。なお、このとき実際には完全に９０゜交差させると吸着分子が２方向に向いてしまうので、９０゜の方向より少なくとも数度はずらさなくてはならない。最大、液切り方向と平行になるように偏光方向を合わせても良い。図４において矢印９は偏光方向である。
【００３０】
その後、前記化学吸着単分子膜４´ 中の直鎖状炭素鎖の配向方向を調べるとチルト角は変わらなかったが配向方向８は引き上げ方向とほぼ直行する方向、すなわち、照射光の偏光方向（矢印９）と平行に変化し、しかも配向ばらつきも改善されていた（図５、図６）。
【００３１】
ここで、選択的に配向方向（矢印９）を変えたい場合には、所望のマスクを偏光板に重ねて露光する工程を複数回行うことできわめて容易にパターン状に配向方向の異なる化学吸着単分子膜を作製できた。
【００３２】
本実施例では、洗浄用の水を含まない溶媒として、ふっ化炭素基を含むフッ素系の非水系溶媒としてフロン１１３を用いたが、これ以外にも、アルキル基、塩化炭素基またはシロキサン基を含む溶媒、例えば、ノルマルヘキサン、クロロホルムやヘキサメチルジシロキサン等をそれぞれ用いることができた。
【００３３】
（実施例２）
あらかじめ洗浄脱脂した表面が親水性の基板、例えば酸化膜の形成されたシリコン基板（表面に水酸基を多数含む）を準備する。次に、炭素鎖として直鎖状炭化水素基及びＳｉを含むシラン系界面活性剤（以下、化学吸着化合物という）として、Ｂｒ（ＣＨ２）１６ＳｉＣｌ３ とＣ２Ｈ５ＳｉＣｌ３（モル比で１：２に混合して用いた）を用い、１重量％程度の濃度で非水系の溶媒に溶かして化学吸着溶液を調整した。非水系溶媒としては、ＫＦ９６Ｌ（信越化学製、シリコーン系溶媒）溶液を用いた。このようにして調製された溶液を吸着溶液とし、この吸着溶液の中に、乾燥雰囲気中（相対湿度３０％以下）で前記基板を１時間浸漬した。その後、液から引き上げて水分を含む空気中に暴露した。前述の一連の工程で、前記界面活性剤分子の
【００３４】
【化６】
【００３５】
と前記基板表面の水酸基とで脱塩酸反応が生じ、前記界面活性剤分子が反応してなる化学吸着ポリマー膜が基板表面の水酸基が含まれていた部分にシロキサンの共有結合を介して化学結合した状態で約５ｎｍの膜厚で形成された。なお、この場合には、洗浄工程が省かれていたため直鎖状炭素鎖のチルト角および配向方向はバラバラであった。
【００３６】
次に、この状態の基板を用い、所望の方向に偏光方向が向くように偏光板を基板に重ねて、ＫｒＦエキシマレーザーを用いて２４８ｎｍの光を１５０ｍＪ／ｃｍ２ 照射した。その後、前記直鎖状炭素鎖の配向方向を調べるとチルト角はバラバラであったが配向方向は偏光方向と平行に変化し、しかも配向ばらつきも改善されていた。なお、この場合の配向度合は、実施例１に比べて悪かった。
【００３７】
なお、上記２つの実施例では、露光に用いる光として超高圧水銀灯のｉ線である３６５ｎｍの光及びＫｒＦエキシマレーザーで得られる２４８ｎｍの光を用いたが、膜物質に吸収される光であれば何でも良いが、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、２５４ｎｍの光を用いると実用的である。特に、２４８ｎｍ及び２５４ｎｍの光は大部分の物質に吸収され易いため配向効率が高い。
【００３８】
また、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖とクロロシリル基、またはアルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤として、分子端にシアノ基あるいはハロゲン原子である臭素と他の一端にクロロシリル基を含んだクロロシラン系界面活性剤とメチル基とクロロシリル基を含んだクロロシラン系界面活性剤を混合して用いた、すなわち分子長の異なる複数種のクロロシラン系界面活性剤を混合して用いた例を示したが、本願発明ではこれらに限定されるものではなく、以下に示したような炭化水素基の末端にハロゲン原子またはメチル基、フェニル基（−Ｃ６Ｈ５）、シアノ基（−ＣＮ）、またはふっ化炭素基（−ＣＦ３）を含んでいるクロロシラン系界面活性剤や、分子内の炭化水素基の一部の炭素が光学活性を有するクロロシラン系界面活性剤（特にこの場合には効率よく配向できた）が使用できた。
【００３９】
なお、Ｈａ（ＣＨ２）ｎＳｉＣｌ３ （Ｈａは塩素、臭素、ヨウ素、ふっ素等のハロゲン原子を表し、ｎは整数で１〜２４が好ましい。）で示されるクロロシラン系界面活性剤も使用できる。さらに下記の化合物も使用できる。
（１）ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳｉＣｌ３ （ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
（２）ＣＨ３（ＣＨ２）ｐＳｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）ｑＳｉＣｌ３（ｐ，ｑは整数で０〜１０が好ましい。）
（３）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）ｍＳｉＣｌ３（ｍは整数で７〜２４が好ましい。）
（４）Ｃ６Ｈ５（ＣＨ２）ｎＳｉＣｌ３（ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
（５）ＣＮ（ＣＨ２）ｎＳｉＣｌ３（ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
（６）Ｃｌ３Ｓｉ（ＣＨ２）ｎＳｉＣｌ３（ｎは整数で３〜２４が好ましい。）
（７）Ｃｌ３Ｓｉ（ＣＨ２）２（ＣＦ２）ｎ（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３（ｎは整数で１〜１０が好ましい。）
（８）Ｂｒ（ＣＨ２）８ＳｉＣｌ３
（９）ＣＨ３（ＣＨ２）１７ＳｉＣｌ３
（１０）ＣＨ３（ＣＨ２）５Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）８ＳｉＣｌ３
（１１）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１４ＳｉＣｌ３
（１２）Ｃ６Ｈ５（ＣＨ２）８ＳｉＣｌ３
（１３）ＣＮ（ＣＨ２）１４ＳｉＣｌ３
（１４）Ｃｌ３Ｓｉ（ＣＨ２）８ＳｉＣｌ３
（１５）Ｃｌ３Ｓｉ（ＣＨ２）２（ＣＦ２）４（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
（１６）Ｃｌ３Ｓｉ（ＣＨ２）２（ＣＦ２）６（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
（１７）ＣＦ３ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
（１８）ＣＦ３ＣＦ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ
（１９）ＣＦ３ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５ＳｉＣｌ３
（２０）Ｆ（ＣＣＦ３（ＣＦ２）４（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９ＳｉＣｌ３
（２１）Ｆ（ＣＦ２）８（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９ＳｉＣｌ３
（２２）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５ＳｉＣＨ３Ｃｌ２
（２３）ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
（２４）ＣＨ３ＣＨ２ＣＨＣ＊Ｈ３ＣＨ２ＯＣＯ（ＣＨ２）１０ＳｉＣｌ３
（２５）ＣＨ３ＣＨ２ＣＨＣ＊Ｈ３ＣＨ２ＯＣＯＣ６Ｈ４ＯＣＯＣ６Ｈ４Ｏ（ＣＨ２）５ＳｉＣｌ３
前記化学式において、Ｃ＊は光学活性の炭素を示す。
【００４０】
また、シロキサン結合鎖とクロロシリル基、またはアルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基を含む以下のものが使用できた。（この場合も、高度に配向した膜が得られた。）
（２６）ＣｌＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ
（２７）Ｃｌ３ＳｉＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉＣｌ３
さらにクロロシラン系界面活性剤以外に、以下に示したようなアルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤が使用できた。
（２８）Ｈａ（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＯＣＨ３）３（Ｈａは塩素、臭素、ヨウ素、ふっ素等のハロゲン原子を表し、ｎは整数で１〜２４が好ましい。）
（２９）ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＮＣＯ）３（ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
（３０）ＣＨ３（ＣＨ２）ｐＳｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）ｑＳｉ（ＯＣＨ３）３（ｐ，ｑは整数で０〜１０が好ましい。）
（３１）ＨＯＯＣ（ＣＨ２）ｍＳｉ（ＯＣＨ３）３（ｍは整数で７〜２４が好ましい。）
（３２）Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）ｍＳｉ（ＯＣＨ３）３（ｍは整数で７〜２４が好ましい。）
（３３）Ｃ６Ｈ５（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＮＣＯ）３（ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
（３４）ＣＮ（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）３（ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
【００４１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、基板表面に化学吸着膜を作製する工程と、偏光板を介して露光する工程を組み合わせることにより、被膜を構成する分子が特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されている密着強度が格段に優れた被膜をきわめて効率よく提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における化学吸着単分子膜作製の化学吸着工程を説明するための断面概念図。
【図２】同、化学吸着単分子膜作製の洗浄工程を説明するための断面概念図。
【図３】同、溶媒洗浄後の化学吸着単分子膜の分子配向状態を説明するために断面を分子レベルまで拡大した概念図。
【図４】同、光露光により吸着された分子を再配向させるために用いた露光工程の概念図。
【図５】同、光配向後の化学吸着単分子膜の分子配向状態を説明するための概念図。
【図６】同、光配向後の化学吸着単分子膜の分子配向状態を説明するために断面を分子レベルまで拡大した概念図。
【符号の説明】
１ 基板
２ 化学吸着液
３ 洗浄用非水系溶媒
４ １次配向された化学吸着単分子膜
４´ 再配向された化学吸着単分子膜
５ 洗浄液からの引き上げ方向
６ 偏光膜
７ 照射光
８ 再配向方向
９ 偏光方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学吸着膜およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、被膜を構成する分子が所望の傾きを有し且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されている化学吸着膜とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、単分子膜状の化学吸着膜またはポリマー膜状の化学吸着膜およびその製法には、記録層の上に、炭素を主成分とし結合用原子を含む単分子膜よりなる保護膜を形成し、記録層の上の酸素原子と保護膜の結合原子を化学結合させることにより、信頼性の高い媒体を得る方法が提案され（特開平０１−７０９１７号公報）、また基材表面に基材表面と−ＳｉＯ−を含む共有結合によって吸着膜を形成し、その上にフッ素系ポリマー膜をＳｉＯ−結合を含む共有結合によって積層することにより、きわめて薄い膜で均一厚さに、かつ高濃度でピンホール無く形成する方法が提案されている（特開平０５−３１４４１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例では、膜を構成する分子が所望の傾きを有し且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されている化学吸着膜または化学吸着単分子膜及びそれらの製造方法は未だ実現できていない。
【０００４】
もし、膜を構成する分子が所望の傾きを有し且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されている被膜を提供できれば、さらに、分子素子や偏光板や液晶の配向膜等への応用が展開できる。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、被膜を構成する分子が特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されている密着強度が格段に優れた被膜をきわめて効率よく提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の化学吸着膜は、基板表面に形成された被膜であり、前記被膜を構成する分子が所望の傾きを有し、且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されており、前記被膜は、炭素鎖を含みかつ前記炭素鎖の一部の炭素は光学活性を有し、前記結合固定した後、所望の方向に基板を立てて液切りを行い前記被膜を構成する分子の向きを特定の方向に揃えるか、又は偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記被膜を構成する分子の向きを特定の方向に揃えたことを特徴とする。
【０００７】
前記化学吸着膜においては、被膜を構成する分子が炭素鎖またはシロキサン結合鎖を含んでいることが好ましい。
【０００８】
また前記化学吸着膜においては、被膜を構成する分子の末端にＳｉを含んでいることが好ましい。
また前記化学吸着膜においては、被膜が単分子膜状であることが好ましい。
【０００９】
次に本発明の化学吸着膜の第１番目の製造方法は、基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の炭素鎖を含みかつ前記炭素鎖の一部の炭素は光学活性を有する界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤で洗浄後、偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを特定の方向に揃える工程を含む。
【００１０】
次に本発明の化学吸着膜の第２番目の製造方法は、基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の炭素鎖を含みかつ前記炭素鎖の一部の炭素は光学活性を有する界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤で洗浄後、さらに所望の方向に基板を立てて液切りを行い、前記界面活性剤分子の向きを所望の傾きを有した状態で特定の方向に揃える工程を含む。
【００１１】
尚、前記第２番目の方法においては、液切り工程後、さらに偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光する工程を行なうことが好ましい。
前記第１〜２番目の方法においては、界面活性剤として、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖と、クロロシリル基、アルコキシシリル基及びイソシアネートシリル基から選ばれる少なくとも一つの活性基を含むシラン系の界面活性剤を用いることが好ましい。
【００１２】
また前記第１〜２番目の方法においては、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖と、クロロシリル基、アルコキシシリル基及びイソシアネートシリル基から選ばれる少なくとも一つの活性基を含むシラン系の界面活性剤として、分子長の異なる複数種のシラン系界面活性剤を混合して用いたことが好ましい。
【００１３】
前記第１〜２番目の方法においては、炭化水素基の末端に、ハロゲン原子またはメチル基、フェニル基（−Ｃ6Ｈ5）、シアノ基（−ＣＮ）、及びふっ化炭素基（−ＣＦ3）から選ばれる少なくとも一つの基を含んでいることが好ましい。
【００１４】
また前記第１〜２番目の方法においては、露光に用いる光として４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、２５４ｎｍ及び２４８ｎｍから選ばれる少なくとも一つの波長の光を用いることが好ましい。
【００１５】
また前記第１〜２番目の方法においては、界面活性剤として直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖と、クロロシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤を用い、洗浄有機溶媒として水を含まない非水系の有機溶媒を用いたことが好ましい。
【００１６】
また前記第１〜２番目の方法においては、非水系の有機溶媒として、アルキル基、ふっ化炭素基、塩化炭素基及びシロキサン基を含む溶媒から選ばれる少なくとも一つの溶媒を用いたことが好ましい。
【００１７】
前記したとおり、本発明は、基板表面に形成された被膜であり、前記被膜を構成する分子が所望の傾きを有し且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されていることを特徴とした化学吸着膜を提供するものである。このとき、被膜を構成する分子が炭素鎖またはシロキサン結合鎖を含んでいると配向性を確保する上で都合がよい。また、炭素鎖の一部の炭素が光学活性を有すると配向性を向上する上で好都合である。さらに、被膜を構成する分子の末端にＳｉを含んでいると基板への結合力を向上できる。さらにまた、被膜が単分子膜状であると分子の並びが良くなる。
【００１８】
上述のような被膜の製造方法には、基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤で洗浄後偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを特定の方向に揃える工程を用いると結合固定された分子の配向性が優れた化学吸着膜を製造できる。また、基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤で洗浄後さらに所望の方向に基板を立てて液切りを行い液切り方向に前記固定された分子を配向させる工程と、さらに偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを所望の傾きを有した状態で特定の方向に揃える工程を用いると、配向性が特に優れた単分子膜状の化学吸着膜を製造できる。このとき、界面活性剤として直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖とクロロシリル基、またはアルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤を用いると配向性を確保する上で都合がよい。また、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖とクロロシリル基、またはアルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤として分子長の異なる複数種のシラン系界面活性剤を混合して用いると、より好都合である。さらに、炭化水素基の一部の炭素が光学活性を有しておれば、吸着分子の配向をきわめて効率よくおこなえる。また，炭化水素基の末端にハロゲン原子またはメチル基、フェニル基（−Ｃ６Ｈ５）、シアノ基（−ＣＮ）、またはふっ化炭素基（−ＣＦ３）を含んでいると吸着膜の表面エネルギーを制御するする上で好都合である。さらに、露光に用いる光として４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、２５４ｎｍまたは２４８ｎｍの光を用いると配向操作が容易になる。また、界面活性剤として直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖とクロロシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤を用い、洗浄有機溶媒として水を含まない非水系の有機溶媒を用いると品質の優れた単分子膜状の化学吸着膜を製造できる。なおこのとき、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖にそれぞれビニル基（＞Ｃ＝Ｃ＜）やアセチレン結合基（炭素−炭素の三重結合基）等の感光性反応基を組み込み、光配向時に前記感光性基を光反応させ架橋または重合させると、得られる単分子膜の耐熱性を向上できる。また、非水系の有機溶媒として、アルキル基、ふっ化炭素基または塩化炭素基またはシロキサン基を含む溶媒を用いると脱水が容易なため、得られる単分子膜の品質を向上できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態では、少なくとも基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤で洗浄後偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを特定の方向に揃える工程とで化学吸着膜を製造する。
【００２０】
また、少なくとも基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、有機溶剤中に浸漬洗浄後さらに任意の方向に引き上げて引き上げ方向に前記固定された分子を配向させる工程と、さらに偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを所望の傾きを有した状態で特定の方向に揃える工程とで単分子膜状の化学吸着膜を製造する。
【００２１】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
あらかじめ洗浄脱脂した表面が親水性の基板、例えばガラス基板１（表面に水酸基を多数含む）を準備した。次に、炭素鎖として直鎖状炭化水素基及びＳｉを含むシラン系界面活性剤（以下、化学吸着化合物という）として、ＣＮ（ＣＨ２）１ ４ＳｉＣｌ３ とＣＨ３ＳｉＣｌ３ （モル比で１：５に混合して用いた）を用い、１重量％の濃度で非水系の溶媒に溶かして化学吸着溶液を調整した。非水系溶媒としては、ｎ−ヘキサデカン溶液を用いた。このようにして調製された溶液を吸着溶液２とし、この吸着溶液２の中に、乾燥雰囲気中（相対湿度３０％以下）で前記基板１を５０分間程度浸漬した（図１）。その後、液から引き上げて、フッ素系の非水系溶媒３（例えばフロン１１３）で洗浄した後、基板を所望の方向に立てた状態で洗浄液より引き上げて洗浄液を切り水分を含む空気中に暴露した（図２）。矢印５がガラス基板の引き上げ方向である。前記の一連の工程で、前記クロロシラン系界面活性剤の
【００２２】
【化１】
と前記基板表面の水酸基とで脱塩酸反応が生じ、下記式（化２および３）の結合が生成された。さらに、空気中の水分と反応して式（化４及び５）の結合が生成された。
【００２４】
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
以上の処理により、前記クロロシラン系界面活性剤が反応してなる化学吸着単分子膜４（１次配向された化学吸着単分子膜）が基板表面の水酸基が含まれていた部分にシロキサンの共有結合を介して化学結合した状態で約１．５ｎｍの膜厚で単分子膜状に形成された。なお、このとき化学吸着膜中のＣＮ（ＣＨ２）１４Ｓｉ−の直鎖状炭素鎖は、チルト角：約６０゜で、洗浄液から引き上げた方向（矢印５）と反対の方向（すなわち、洗浄液の液切り方向）にほぼ配向していた（図３）。すなわち吸着固定された分子の向きが概ね一次配向していた。ここで、チルト角の制御は、ＣＮ（ＣＨ２）１４ＳｉＣｌ３とＣＨ３ＳｉＣｌ３の組成を１：０〜０：１（好ましくは１０：１〜１：５０）で変えることにより０゜から９０゜の範囲で任意に制御できた。このとき、膜を選択的に形成したい場合には、あらかじめ基板表面をレジストで選択的に覆って置いた後、化学吸着工程を行ってからレジストを除けばよい。なお、化学吸着膜は、有機溶媒では剥がれることがないので、有機溶媒で溶解除去できるレジストを使用する必要がある。
【００２９】
次に、この状態の基板を用い、引き上げ方向とほぼ直交する方向に偏光方向が向くように偏光板６を基板に重ねて、３６５ｎｍの光７を１００ｍＪ／ｃｍ２ 照射した（図４）。なお、このとき実際には完全に９０゜交差させると吸着分子が２方向に向いてしまうので、９０゜の方向より少なくとも数度はずらさなくてはならない。最大、液切り方向と平行になるように偏光方向を合わせても良い。図４において矢印９は偏光方向である。
【００３０】
その後、前記化学吸着単分子膜４´ 中の直鎖状炭素鎖の配向方向を調べるとチルト角は変わらなかったが配向方向８は引き上げ方向とほぼ直行する方向、すなわち、照射光の偏光方向（矢印９）と平行に変化し、しかも配向ばらつきも改善されていた（図５、図６）。
【００３１】
ここで、選択的に配向方向（矢印９）を変えたい場合には、所望のマスクを偏光板に重ねて露光する工程を複数回行うことできわめて容易にパターン状に配向方向の異なる化学吸着単分子膜を作製できた。
【００３２】
本実施例では、洗浄用の水を含まない溶媒として、ふっ化炭素基を含むフッ素系の非水系溶媒としてフロン１１３を用いたが、これ以外にも、アルキル基、塩化炭素基またはシロキサン基を含む溶媒、例えば、ノルマルヘキサン、クロロホルムやヘキサメチルジシロキサン等をそれぞれ用いることができた。
【００３３】
（実施例２）
あらかじめ洗浄脱脂した表面が親水性の基板、例えば酸化膜の形成されたシリコン基板（表面に水酸基を多数含む）を準備する。次に、炭素鎖として直鎖状炭化水素基及びＳｉを含むシラン系界面活性剤（以下、化学吸着化合物という）として、Ｂｒ（ＣＨ２）１６ＳｉＣｌ３ とＣ２Ｈ５ＳｉＣｌ３（モル比で１：２に混合して用いた）を用い、１重量％程度の濃度で非水系の溶媒に溶かして化学吸着溶液を調整した。非水系溶媒としては、ＫＦ９６Ｌ（信越化学製、シリコーン系溶媒）溶液を用いた。このようにして調製された溶液を吸着溶液とし、この吸着溶液の中に、乾燥雰囲気中（相対湿度３０％以下）で前記基板を１時間浸漬した。その後、液から引き上げて水分を含む空気中に暴露した。前述の一連の工程で、前記界面活性剤分子の
【００３４】
【化６】
と前記基板表面の水酸基とで脱塩酸反応が生じ、前記界面活性剤分子が反応してなる化学吸着ポリマー膜が基板表面の水酸基が含まれていた部分にシロキサンの共有結合を介して化学結合した状態で約５ｎｍの膜厚で形成された。なお、この場合には、洗浄工程が省かれていたため直鎖状炭素鎖のチルト角および配向方向はバラバラであった。
【００３６】
次に、この状態の基板を用い、所望の方向に偏光方向が向くように偏光板を基板に重ねて、ＫｒＦエキシマレーザーを用いて２４８ｎｍの光を１５０ｍＪ／ｃｍ２ 照射した。その後、前記直鎖状炭素鎖の配向方向を調べるとチルト角はバラバラであったが配向方向は偏光方向と平行に変化し、しかも配向ばらつきも改善されていた。なお、この場合の配向度合は、実施例１に比べて悪かった。
【００３７】
なお、上記２つの実施例では、露光に用いる光として超高圧水銀灯のｉ線である３６５ｎｍの光及びＫｒＦエキシマレーザーで得られる２４８ｎｍの光を用いたが、膜物質に吸収される光であれば何でも良いが、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、２５４ｎｍの光を用いると実用的である。特に、２４８ｎｍ及び２５４ｎｍの光は大部分の物質に吸収され易いため配向効率が高い。
【００３８】
また、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖とクロロシリル基、またはアルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤として、分子端にシアノ基あるいはハロゲン原子である臭素と他の一端にクロロシリル基を含んだクロロシラン系界面活性剤とメチル基とクロロシリル基を含んだクロロシラン系界面活性剤を混合して用いた、すなわち分子長の異なる複数種のクロロシラン系界面活性剤を混合して用いた例を示したが、本願発明ではこれらに限定されるものではなく、以下に示したような炭化水素基の末端にハロゲン原子またはメチル基、フェニル基（−Ｃ６Ｈ５）、シアノ基（−ＣＮ）、またはふっ化炭素基（−ＣＦ３）を含んでいるクロロシラン系界面活性剤や、分子内の炭化水素基の一部の炭素が光学活性を有するクロロシラン系界面活性剤（特にこの場合には効率よく配向できた）が使用できた。
【００３９】
なお、Ｈａ（ＣＨ２）ｎＳｉＣｌ３ （Ｈａは塩素、臭素、ヨウ素、ふっ素等のハロゲン原子を表し、ｎは整数で１〜２４が好ましい。）で示されるクロロシラン系界面活性剤も使用できる。さらに下記の化合物も使用できる。
（１）ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳｉＣｌ３ （ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
（２）ＣＨ３（ＣＨ２）ｐＳｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）ｑＳｉＣｌ３（ｐ，ｑは整数で０〜１０が好ましい。）
（３）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）ｍＳｉＣｌ３（ｍは整数で７〜２４が好ましい。）
（４）Ｃ６Ｈ５（ＣＨ２）ｎＳｉＣｌ３（ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
（５）ＣＮ（ＣＨ２）ｎＳｉＣｌ３（ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
（６）Ｃｌ３Ｓｉ（ＣＨ２）ｎＳｉＣｌ３（ｎは整数で３〜２４が好ましい。）
（７）Ｃｌ３Ｓｉ（ＣＨ２）２（ＣＦ２）ｎ（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３（ｎは整数で１〜１０が好ましい。）
（８）Ｂｒ（ＣＨ２）８ＳｉＣｌ３
（９）ＣＨ３（ＣＨ２）１７ＳｉＣｌ３
（１０）ＣＨ３（ＣＨ２）５Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）８ＳｉＣｌ３
（１１）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１４ＳｉＣｌ３
（１２）Ｃ６Ｈ５（ＣＨ２）８ＳｉＣｌ３
（１３）ＣＮ（ＣＨ２）１４ＳｉＣｌ３
（１４）Ｃｌ３Ｓｉ（ＣＨ２）８ＳｉＣｌ３
（１５）Ｃｌ３Ｓｉ（ＣＨ２）２（ＣＦ２）４（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
（１６）Ｃｌ３Ｓｉ（ＣＨ２）２（ＣＦ２）６（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
（１７）ＣＦ３ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
（１８）ＣＦ３ＣＦ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ
（１９）ＣＦ３ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５ＳｉＣｌ３
（２０）Ｆ（ＣＣＦ３（ＣＦ２）４（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９ＳｉＣｌ３
（２１）Ｆ（ＣＦ２）８（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９ＳｉＣｌ３
（２２）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５ＳｉＣＨ３Ｃｌ２
（２３）ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
（２４）ＣＨ３ＣＨ２ＣＨＣ＊Ｈ３ＣＨ２ＯＣＯ（ＣＨ２）１０ＳｉＣｌ３
（２５）ＣＨ３ＣＨ２ＣＨＣ＊Ｈ３ＣＨ２ＯＣＯＣ６Ｈ４ＯＣＯＣ６Ｈ４Ｏ（ＣＨ２）５ＳｉＣｌ３
前記化学式において、Ｃ＊は光学活性の炭素を示す。
【００４０】
また、シロキサン結合鎖とクロロシリル基、またはアルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基を含む以下のものが使用できた。（この場合も、高度に配向した膜が得られた。）
（２６）ＣｌＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ
（２７）Ｃｌ３ＳｉＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉＣｌ３
さらにクロロシラン系界面活性剤以外に、以下に示したようなアルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤が使用できた。
（２８）Ｈａ（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＯＣＨ３）３（Ｈａは塩素、臭素、ヨウ素、ふっ素等のハロゲン原子を表し、ｎは整数で１〜２４が好ましい。）
（２９）ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＮＣＯ）３（ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
（３０）ＣＨ３（ＣＨ２）ｐＳｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）ｑＳｉ（ＯＣＨ３）３（ｐ，ｑは整数で０〜１０が好ましい。）
（３１）ＨＯＯＣ（ＣＨ２）ｍＳｉ（ＯＣＨ３）３（ｍは整数で７〜２４が好ましい。）
（３２）Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）ｍＳｉ（ＯＣＨ３）３（ｍは整数で７〜２４が好ましい。）
（３３）Ｃ６Ｈ５（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＮＣＯ）３（ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
（３４）ＣＮ（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）３（ｎは整数で０〜２４が好ましい。）
【００４１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、基板表面に化学吸着膜を作製する工程と、偏光板を介して露光する工程を組み合わせることにより、被膜を構成する分子が特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されている密着強度が格段に優れた被膜をきわめて効率よく提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における化学吸着単分子膜作製の化学吸着工程を説明するための断面概念図。
【図２】同、化学吸着単分子膜作製の洗浄工程を説明するための断面概念図。
【図３】同、溶媒洗浄後の化学吸着単分子膜の分子配向状態を説明するために断面を分子レベルまで拡大した概念図。
【図４】同、光露光により吸着された分子を再配向させるために用いた露光工程の概念図。
【図５】同、光配向後の化学吸着単分子膜の分子配向状態を説明するための概念図。
【図６】同、光配向後の化学吸着単分子膜の分子配向状態を説明するために断面を分子レベルまで拡大した概念図。
【符号の説明】
１ 基板
２ 化学吸着液
３ 洗浄用非水系溶媒
４ １次配向された化学吸着単分子膜
４´ 再配向された化学吸着単分子膜
５ 洗浄液からの引き上げ方向
６ 偏光膜
７ 照射光
８ 再配向方向
９ 偏光方向
Claims (13)
- 基板表面に形成された被膜であり、前記被膜を構成する分子が所望の傾きを有し、且つ特定の方向に向きを揃えて基板表面に一端で結合固定されており、
前記被膜は、炭素鎖を含みかつ前記炭素鎖の一部の炭素は光学活性を有し、
前記結合固定した後、所望の方向に基板を立てて液切りを行い前記被膜を構成する分子の向きを特定の方向に揃えるか、又は偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記被膜を構成する分子の向きを特定の方向に揃えたことを特徴とした化学吸着膜。 - 前記被膜を構成する分子が炭素鎖またはシロキサン結合鎖を含んでいる請求項１に記載の化学吸着膜。
- 前記被膜を構成する分子の末端にＳｉを含んでいる請求項１又は２に記載の化学吸着膜。
- 前記被膜が単分子膜状である請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学吸着膜。
- 基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の炭素鎖を含みかつ前記炭素鎖の一部の炭素は光学活性を有する界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、
有機溶剤で洗浄後、
偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光して前記界面活性剤分子の向きを特定の方向に揃える工程を含む化学吸着膜の製造方法。 - 基板を化学吸着液に接触させ前記吸着液中の炭素鎖を含みかつ前記炭素鎖の一部の炭素は光学活性を有する界面活性剤分子と基材表面とを化学反応させ前記界面活性剤分子を基板表面に一端で結合固定する工程と、
有機溶剤で洗浄後、
所望の方向に基板を立てて液切りを行い、前記界面活性剤分子の向きを所望の傾きを有した状態で特定の方向に揃える工程を含む単分子膜状の化学吸着膜の製造方法。 - 前記液切り工程後、さらに偏光板を介して所望の方向に偏光した光で露光する工程を行なうことを特徴とする請求項６に記載の単分子膜状の化学吸着膜の製造方法。
- 前記界面活性剤として、直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖と、クロロシリル基、アルコキシシリル基及びイソシアネートシリル基から選ばれる少なくとも一つの活性基を含むシラン系の界面活性剤を用いる請求項５〜７のいずれか１項に記載の化学吸着膜の製造方法。
- 前記直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖と、クロロシリル基、アルコキシシリル基及びイソシアネートシリル基から選ばれる少なくとも一つの活性基を含むシラン系の界面活性剤として、分子長の異なる複数種のシラン系界面活性剤を混合して用いた請求項８に記載の化学吸着膜の製造方法。
- 前記炭化水素基の末端に、ハロゲン原子またはメチル基、フェニル基（−Ｃ6Ｈ5）、シアノ基（−ＣＮ）、及びふっ化炭素基（−ＣＦ3）から選ばれる少なくとも一つの基を含んでいる請求項５又は６に記載の化学吸着膜の製造方法。
- 前記露光に用いる光として４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、２５４ｎｍ及び２４８ｎｍから選ばれる少なくとも一つの波長の光を用いる請求項５又は７に記載の化学吸着膜の製造方法。
- 前記界面活性剤として直鎖状炭化水素基またはシロキサン結合鎖と、クロロシリル基またはイソシアネートシリル基を含むシラン系の界面活性剤を用い、洗浄有機溶媒として水を含まない非水系の有機溶媒を用いた請求項５又は６に記載の化学吸着膜の製造方法。
- 前記非水系の有機溶媒として、アルキル基、ふっ化炭素基、塩化炭素基及びシロキサン基のいずれかを含む溶媒を用いた請求項１２に記載の化学吸着膜の製造方法。
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