JPH06272054A - 有機薄膜形成用基板及びその製造方法 - Google Patents

有機薄膜形成用基板及びその製造方法

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JPH06272054A
JPH06272054A JP12224492A JP12224492A JPH06272054A JP H06272054 A JPH06272054 A JP H06272054A JP 12224492 A JP12224492 A JP 12224492A JP 12224492 A JP12224492 A JP 12224492A JP H06272054 A JPH06272054 A JP H06272054A
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JP
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substrate
organic thin
thin film
forming
ozone
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JP12224492A
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Michihiro Onishi
通博 大西
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/68Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous solutions with pH between 6 and 8

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 基板をオゾン水中に浸漬し、基板表面に酸化
膜を形成することによって有機薄膜形成用基板を製造す
る。このときオゾン水の濃度は8重量%以上とすること
が好ましい。 【効果】 導電性,剥離性,機械強度に優れた有機薄膜
形成用基板が短時間に低コストで製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平面性,表面の化学的
安定性,および有機薄膜の剥離性に優れた有機薄膜形成
用基板及びその製造方法に関し、特にその製造工程の簡
略化,製品の高品質化に関する。
【0002】
【従来の技術】有機薄膜は、薄膜形成物質の分子の設
計、またはその組み合わせや調製方法により多様な機能
を発現させることが可能であるため、エレクトロニクス
の分野における構造材料のような従来からの用途の他、
各種情報の検出,変換,記録用材料、選択透過膜、光学
材料、生体医学材料への応用展開が期待されている。
【0003】一般に有機薄膜は適当な基板上に形成さ
れ、目的や用途に応じて基板上に保持されたまま使用さ
れる場合と、基板から剥離して使用される場合がある。
その形成方法はスピン・コーティング法、電解重合法,
ラングミュア−ブロジェット法(LB法)等に代表され
るウェットプロセスと、真空蒸着法,スパッタリング
法,イオン・プレーティング法,プラズマ重合法等に代
表されるドライ・プロセスとに大別される。基板に要求
される特性は、有機薄膜の用途、使用形態、適用される
薄膜形成方法等によって若干異なるが、要約すれば次の
通りとなる。
【0004】(1)平面性に優れること。 (2)液相中,気相中,真空中においてダストや不純物
を放出しないこと。 (3)表面の親水性もしくは疎水性の制御が容易で、有
機薄膜に対して高い親和性を発揮し得ること。 (4)基板を電子デバイスの基板としてそのまま使用す
る場合には、導電性の制御が可能であること。 (5)有機薄膜を基板から剥離して使用する場合には、
剥離が容易であること。
【0005】従来、有機薄膜形成用基板の材料として広
く使用されているものは、ガラス板、石英板、各種金属
板等である。
【0006】しかしながら、たとえば基板材料として最
も一般的なガラス板や石英板は、上記(1)〜(3)の
条件は満たすが導電性を示さないので、そのままでは
(4)の条件を満たさない。そこで、これらを電子デバ
イスの基板として使用可能とするためには、予め金属材
料をスパッタリング法や真空蒸着法等により被着させる
ことが必要となるが、このことがかえって上記(1)〜
(3)の条件を悪化させる。また、プラズマ重合法によ
り形成された有機薄膜をガラス板や石英板から剥離しよ
うとする場合には、フッ酸等のように腐食性の高い酸を
剥離剤として使用することが必要となり、上記(5)の
条件を満たさない。
【0007】一方、金属板は、丈夫で安価であるという
メリットがあるが、酸化等により容易に表面が劣化して
ダスト源となり易いため、上記(2)の条件を満たさな
い。さらに(4)についても導電性の制御が容易である
とは言い難い。
【0008】そこで、電解研磨によって表面が平滑化さ
れた金属板,たとえばステンレス鋼板に酸化処理を施し
て不動態膜を形成した基板材料が提案されている。ステ
ンレス鋼板は、不動態膜が形成されると、化学的安定性
が向上する。したがって、金属板において問題となる酸
化等によるダストの発生が防止され、上記(2)の条件
を満たすものとなる。さらに、不動態膜の膜厚を調節す
ることにより導電性の制御も可能となることから(4)
の条件をも付加され、有機薄膜形成用基板として適する
ものとなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ステンレス
鋼板に不動態膜を形成する酸化処理法としては、熱酸化
処理法が使用されている。ところが、熱酸化処理法は以
下のような欠点を有している。
【0010】たとえば、ステンレス鋼板に熱酸化処理を
施すには、ステンレス鋼板を温度200℃以上の酸素存
在雰囲気中にセットし、該雰囲気中の酸素に紫外線を照
射するか、あるいは雰囲気中で放電を行う。紫外線照射
あるいは放電が行われることによりオゾンが生成され、
ステンレス鋼板には、このオゾンが吹きつけられて目的
とする不動態膜が形成される。
【0011】ここで、上記熱酸化処理では雰囲気の温度
を200℃以上にする。このため、加熱および冷却に時
間を要し、生産性が低い。また加熱冷却設備に莫大な費
用がかかり、コストが高い。
【0012】オゾンの生成を放電または紫外線照射で行
うが、これらの手法はオゾンの生成効率が悪く、低濃度
のオゾンしか得られない。このため、所望の層厚の不動
態膜を形成するまでに時間がかかり、この点においても
生産性の向上に不利である。しかも、放電や紫外線照射
は危険な作業であるため、安全性を確保するための種々
の工夫も必要となる。
【0013】また、加熱,冷却,オゾンの吹きつけを基
板表面全面に対して均等に行うことは容易でなく、特に
基板の大きさが大きくなる程(数センチ角以上)、厚み
が厚くなる程(数ミリ以上)困難になる。さらに、この
ような乾式での処理では、空気中のダストによって基板
に汚れを生じることもあり、これらの点が製品の均質化
を図る上で大きな障害となる。
【0014】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、有機薄膜形成用基板とし
て要求される条件を満たすとともに、均質,高品質な製
品が高い生産性で得られる有機薄膜形成用基板およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、基板材料を
湿式オゾン法によって処理し、その際に使用するオゾン
水の濃度をたとえば8重量%以上と高濃度にすることに
より、基板材料表面に短時間に且つ均一に酸化膜が形成
されるとの知見を得るに至った。
【0016】本発明の有機薄膜形成用基板は、このよう
な知見に基づいて完成されたものであり、基板表面にオ
ゾン水中に浸漬することによって形成された酸化膜を有
してなるものである。また、基板が金属基板であること
を特徴とするものである。さらに、本発明の有機薄膜形
成用基板の製造方法は、基板をオゾン水中に浸漬し、基
板表面に酸化膜を形成することを特徴とするものであ
る。
【0017】また、オゾン水のオゾン濃度が8重量%以
上であることを特徴とするものである。また、さらに、
基板が金属基板であることを特徴とするものである。
【0018】上記有機薄膜形成用基板において使用され
る上記基板材料としては、Fe,Ni,Co,Cr,T
i,Nb,Ta,Al,ステンレス鋼等の金属材料、半
導体材料等、湿式オゾン法によって酸化膜が形成し得る
ようなものであればいずれでもよい。また、上記金属材
料は、電解研磨が施されたものであっても良い。電解研
磨が施された金属材料は表面が平坦であり、上記基板材
料として適する。なお、基板の大きさ,形状等について
は特に制限が無く、用途に応じて適宜選択して差し支え
ない。
【0019】本発明では、上記基板材料に湿式オゾン法
によって酸化膜を形成する。すなわち、基板材料を高濃
度のオゾン水中に浸漬し、基板材料表面に酸化膜を形成
する。これにより、基板材料の表面安定性が高まり、平
面性も向上する。特に、上記金属材料は、上記処理が施
されることによって表面に不動態化された酸化膜が形成
され、金属材料の欠点である腐食性,導電性制御の困難
性が改善される。
【0020】ここで、上記処理において使用するオゾン
水の濃度は、酸化膜の形成を短時間に行うためには、8
重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好まし
い。このように高濃度のオゾン水を製造するには、金属
酸化物触媒と固体重合体電解質を用いて水を電気分解す
る方式が使用される。従来よりオゾン水の生成方法とし
て知られている放電あるいは紫外線照射を使用する方法
ではオゾンの生成効率が悪く、低濃度のオゾン水しか得
られない。なお、水を電解分解してオゾンを生成する湿
式オゾン製造装置としては、たとえばペルメレック電極
社製,商品名ピュアゾンがある。
【0021】
【作用】本発明では、基板材料を高濃度のオゾン水中に
浸漬することにより酸化膜を形成し、有機薄膜形成用基
板を製造する。
【0022】基板材料を高濃度のオゾン水中に浸漬する
と、短時間に良質な酸化膜が形成される。したがって、
熱酸化法を使用する場合に比べて有機薄膜形成用基板の
生産性が向上する。さらにこの方法では、熱酸化処理法
のような加熱工程がないので、酸化膜形成時間以外の工
程時間も短くて済み、加熱工程に伴った大がかりな設備
も必要ないので、高生産性、低コスト化に有利である。
また、危険な工程もなく、安全性を確保するための工夫
も不要である。
【0023】また、さらに熱酸化処理法では、オゾンと
の接触条件が基板表面全面に対して均等にならず、空気
中のダストによって基板に汚れを生じることがあり、製
品の高品質化,均質化が困難であるが、上記方法では、
オゾンとの接触,反応性が不均一となることがなく、ま
た基板にダストが付着し得る工程がないので、高品質か
つ均質な製品が製造される。
【0024】
【実施例】本発明の具体的な実施例について実験結果に
基づいて説明する。
【0025】まず、反応槽としてチタン製水槽(内寸5
0cm×50cm×15cm)を用意し、湿式オゾン製
造装置(ペルメレック電極社製,商品名 ピュアゾンS
−200型)とホースでつなぎ、反応槽内に湿式オゾン
製造装置からオゾン水が供給されるようにした。
【0026】そして、反応槽内に湿式オゾン製造装置に
よりオゾン水を供給し、10重量%のオゾン水を貯留し
た。なお、このとき反応槽中のオゾン水濃度を一定に保
持するために、反応槽中の水かさが10cm(水量50
cm×50cm×10cm)に保たれるようにして、反
応槽中に常時オゾン水を供給するとともにサイホン式で
排水した。
【0027】次いで、この10重量%のオゾン水中に基
板となる電解研磨ステンレス鋼板(1cm×1cm×1
mm厚)を浸漬して酸化膜を形成した。そして、その際
の酸化膜形成時間を調べた。(なお、本実施例では、電
解研磨とオゾン水処理を別工程で行ったが、電解研磨中
にオゾン水を供給するようにしてもよい。)
【0028】酸化膜形成時間は、ステンレス鋼板表面が
酸化膜の形成によって銀色から金色に変化する様子を観
察することによって調べた。この変化は、金属酸化物層
が形成されることによる干渉色によるものである。
【0029】また、比較として熱酸化法によって電解研
磨ステンレス鋼板に酸化膜を形成した場合の酸化膜形成
時間も同様にして調べた。ここで、熱酸化は、基板を温
度200℃の酸素存在雰囲気下に保持し、雰囲気中にお
いて紫外線を照射することによって行った。
【0030】その結果、湿式オゾン法によって酸化膜を
形成した場合には、ステンレス鋼板全面に酸化膜が形成
されるまでに数分程度しかかからないのに対し、熱酸化
法によって酸化膜を形成した場合には、十分な干渉色を
得るために数十分間を要した。なお、確認のため、両者
のステンレス鋼板の表面性を手触により調べたところ、
全く差異はなく、同質の酸化膜が形成されていた。
【0031】したがって、このことから湿式オゾン法に
よれば短時間で良質な酸化膜が形成できることが確認さ
れた。
【0032】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では、基板材料を高濃度のオゾン水中に浸漬すること
により酸化膜を形成して有機薄膜形成用基板を製造する
ので、導電性,剥離性,機械強度に優れた有機薄膜形成
用基板が短時間にかつ低コストで製造することが可能で
ある。
【0033】したがって、本発明を適用すれば、有機薄
膜の膜質や高次構造等が高度に制御された多様な機能を
有するデバイスを高い信頼性をもって容易にかつ経済的
に得ることが可能となる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板表面にオゾン水中に浸漬することに
    よって形成された酸化膜を有してなる有機薄膜形成用基
    板。
  2. 【請求項2】 基板が金属基板であることを特徴とする
    請求項1記載の有機薄膜形成用基板。
  3. 【請求項3】 基板をオゾン水中に浸漬し、基板表面に
    酸化膜を形成することを特徴とする有機薄膜形成用基板
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 オゾン水のオゾン濃度が8重量%以上で
    あることを特徴とする請求項3記載の有機薄膜形成用基
    板の製造方法。
  5. 【請求項5】 基板が金属基板であることを特徴とする
    請求項3記載の有機薄膜形成用基板の製造方法。
JP12224492A 1992-05-14 1992-05-14 有機薄膜形成用基板及びその製造方法 Withdrawn JPH06272054A (ja)

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