JPH0472586B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属、セラミツクス、無機物質、有
機物質等の基板上に、所望の特性を持ち、かつ基
板との密着性にすぐれた有機薄膜を形成させる方
法および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

基板上に有機の薄膜を形成する方法としては、
高分子物質の溶液を塗布した後、溶剤を乾燥除去
する方法があり、従来から行われてきた簡単な方
法であるが、溶剤乾燥という後処理が必要であ
り、環境衛生上好ましくないばかりか、発泡、ア
バタ等の膜厚のむらが生じやすく、又基板との密
着性を改善することが難しいという欠点がある。

溶剤を用いない方法としては、熱軟化性樹脂
を、高電圧アーク火花で溶融させ、基板に吹き付
けて被覆層を形成させる容射法があるが、成膜中
にピンホールを含みやすく、緻密な膜を形成する
ことが難かしいという欠点がある。

さらには、原料物質としてモノマーガスをプラ
ズマ雰囲気中に供給し、基板上に重合膜を形成さ
せるプラズマ重合法が知らされているが、重合反
応の制後が難しく、分子構造が規則正しい高分子
物質を形成することが出来ないという欠点があ
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前述のような従来の有機薄膜
形成方法の欠点を改良し、良好な有機薄膜を得る
方法および装置を提供することにある。さらに具
体的には、一般に、加熱すると蒸発する前に熱分
解が起こる高分子化合物を、熱分解させずに粒子
状にして気相中に取り出す方法および装置を提供
することにある。

〔発明の構成〕

本発明の方法において、原料高分子物の分解を
抑制し、これを粒子状とするため、いわゆる電界
脱離（Field Desorption）法の利用する。即ち、
高分子物質を軟化点もしくは融点以上に加熱した
状態とし、空間を融てた電極との間に高電圧を印
加し、電界の吸引力により、高分子物質を粒子状
に気相に引出し、基板上に析出させるのである。

ここでいう粒子状とは、高分子物質が、分子も
しくは、微粒子もしくはこれらのイオン化物とし
て存在するか、あるいはこれらが混在する状態を
意味する。

以下に電界脱離法について簡単に説明する。高
分子材料などが塗つてある鋭く尖つた針金や、カ
ミソリの刃の先端などと、対向電極との間に高電
圧をかけ、約10⁸V／cm以上の強い電場を作り、
徐々に温度を上げると、先端に塗られた材料が部
分的にイオン化され飛び出す。この場合、材料は
非常に微細な液滴となり、ジエツト噴射状で飛び
出す場合および分子状のいわゆる分子イオンとし
て飛び出す場合がある。質量分析法において、後
者の現象が難揮発生物質の分子イオンスペクトル
を測定するためのイオン化法として応用されてい
るが、非常に微量のイオンで質量スペクトルが得
られるので、ジエツト噴射は利用されず、むしろ
有害なものとして前処理により除去される。

本発明の方法において、ジエツト噴射および分
子イオンの両者を有効に利用する。高分子物質等
の難揮発生物質の分解を最小限に抑え、これを分
子状にして気相中に取り出す。次いで、直接被覆
すべき基板上に導き、有機薄膜を形成させる。

本発明に用いる薄膜材料は、熱溶融性のあらゆ
る有機化合物であつてよいが、例えば、溶融粘度
の低いポリエチレン、ポリアミド、ポリスチレン
等が好ましい。

原料物質を導入する前に、公知のイオンエツチ
ングあるいはプラズマエツチング等の処理によ
り、基板表面をエツチングするかもしくは中間接
合層を形成することが可能であり、よつて基板と
高分子薄膜との密着性を更に向上させることがで
きる。

本発明の第２の要旨は、薄膜形成原料である有
機高分子物質を、その軟化点以上の温度に加熱で
き、かつ原料物質を保持する先端の尖つた電極お
よび空間を隔てて対向する電極を有し、該電極間
に電圧が印加された場合に電界を発生させ、原料
有機高分子物質を保持電極から粒子状で脱離させ
る原料供給装置（電界脱離装置）及び、該脱離さ
れた原料物質で被覆されるべき基板を保持する基
板ホルダーを有して成る有機薄膜を基板上に形成
する装置に存する。

本発明の装置の好ましい態様を第１〜３図に示
す。

以下、添付図面を参照して、本発明の方法およ
び装置を具体的に説明するが、本発明はこれに限
定されるものではない。

第１図は、本発明の装置全体の模式的構成の一
例を示す図、第２図および第３図は、本発明の装
置の電界脱離装置の模式的構成の例を示す図であ
る。

第１図において被覆されるべき基板１は、基板
ホルダー２の上に配置される。基板ホルダー２は
加熱用ヒーター（または必要に応じて冷却装置）
８を有しており、基板１を加熱または冷却でき
る。高分子物質はチヤンバー７内の電界脱離装置
５によつて粒子状に供給され、チヤンバー９内の
基板１の上へ推積する。チヤンバー９への通路は
シヤツター３によつて適宜、開閉される。

チヤンバー７には排気孔６を、チヤンバー９に
は排気孔４を設け、各々チヤンバーの内圧を調節
することが出来る。

第２図において、一態様の電界脱離装置５は、
エミツター１０（例えば、タングステン／シリコ
ン）、エミツターホルダー１１、荷電粒子収束系
１２およびエミツターケース１３を有する。エミ
ツター１０は質量分析用エミツターと異なり、被
覆に必要な高分子材料を供給する必要があるた
め、全体をらせん状とし、かつ全体を効率よく利
用するため移動及び回転（矢印方向）可能な構造
になつている。

エミツター１０はエミツター電源（図示せず）
に接続されてあり、更に、高圧電源１４にも接続
されている。原料高分子物質は、エミツター１０
に塗布されている。

第３図において、別態様の電界脱離装置５は、
荷電粒子収束系１９、高圧電源２０、ヒーター１
５、プランジヤー１６を有する。原料高分子物質
１７は、プランジヤー１６によつて押出され（矢
印方向）ながら、先端部１８から連続的に供給さ
れる。

装置において、原料高分子物質を揮発させるた
めの電極は、タングステンの針金にシリコーンや
カーボンのウイスカーを成長させた先端の尖つた
ものを用いる。電極に電流を流して加熱し、高分
子物質の軟化または溶融温度まで昇温させる。

エミツターの形状、電界脱離装置の数等は、基
板の形状等に対して適切であるように設計を行う
ことが可能である。

〔発明の効果〕

本発明の有機薄膜形成方法及び装置によつて、
従来の方法に比べてはるかに基板との密着性に優
れた緻密な薄膜を原料高分子の物質をそこなうこ
となく形成できる。

〔実施例〕

以下に実施例を示し、本発明を更に詳しく説明
する。

実施例 １ ポリスチレンをトルエンに溶解し、エミツター
に塗布し、乾燥した後、電界脱離装置へこのエミ
ツターを取付けた。エミツターと引出し電極の間
に約10KVの電圧を印加しながらエミツター電流
を徐々に増し、約30分間基板のコーテイングを行
つた。その結果厚さ約1000Åの有機薄膜が得られ
た。

この有機薄膜は、ポリスチレン溶液を塗布後乾
燥することによつて得られた薄膜に比較して、は
るかに優れた密着性を示した。また、スチレン単
量体ガスをプラズマ中に導入することにより得ら
れた薄膜が柔軟性に乏しく、もろい性質を示した
のに対して、この有機物薄膜は柔軟であつた。

実施例 ２ ポリイミド樹脂をＮ―メチル―２−ピロリドン
に溶解し、エミツターに塗布し、溶媒を揮発させ
た後、このエミツターを電界脱離装置に取付け
た。実施例１と同様の方法でエミツター電流およ
び引出し電圧を調整し、ポリイミド樹脂薄膜をニ
ツケル基板上に形成させた。この薄膜は溶剤に希
釈後塗布し、乾燥させて作つたポリイミド薄膜に
比較して良好な密着性を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置全体の模式的構成の一
例を示す図、第２図および第３図は、本発明の装
置の電界脱離装置の模式的構成の例を示す図であ
る。 １：基板、２：基板ホルダー、３：シヤツタ
ー、４：排気孔、５：電界脱離装置、６：排気
孔、７：チヤンバー、８：加熱用ヒーター、９：
チヤンバー、１０：エミツター、１１：エミツタ
ーホルダー、１２：荷電粒子集束系、１３：エミ
ツターケース、１４：高圧電源、１５：ヒータ
ー、１６：プランジヤー、１７：原料高分子物
質、１８：先端部、１９：荷電粒子集束系、２
０：高圧電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 薄膜形成原料である有機高分子物質を先端の
   尖つた電極上に保持し、該物質の軟化点もしくは
   融点以上に加熱すると同時に、対向電極との間に
   高電圧を印加し、電界の吸引力を利用して有機物
   質を粒子状に放出させて、被覆すべき基板上に析
   出させることを特徴とする有機薄膜形成方法。 ２ 薄膜形成原料である有機高分子物質をその軟
   化点以上の温度に加熱する手段と、該原料物質を
   保持する先端の尖つた電極および空間を隔てて対
   向する電極と、該電極間に接続された高圧電源と
   からなる、該電極間に電圧が印加された場合に電
   界を発生させ、該原料物質を前記保持電極から粒
   子状で脱離させる原料供給装置及び、該脱離され
   た原料物質で被覆されるべき基板を保持する基板
   ホルダーを有することを特徴とする有機薄膜形成
   装置。