JPS60192328A

JPS60192328A - 成膜方法

Info

Publication number: JPS60192328A
Application number: JP59047181A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Tomita; 佳紀富田; Hiroshi Matsuda; 宏松田; Yukio Nishimura; 征生西村; Yutaka Hirai; 裕平井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-03-14
Filing date: 1984-03-14
Publication date: 1985-09-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（１）技術分野本発明は成膜方法に関する。

（２）背景技術従来、液面−Ｌに展開された単分子膜を、その支持体で
ある固体担体の表面上に移しとることにより、該担体上
に単分子膜又は単分子累積膜から成る薄膜を成膜する方
法（所謂、ラングミュア・プロジェット法）が知られて
いるが、この方法は、固体担体へ単分子膜を移し取る方
法にしたがって、第１図ないし第３図に示す垂直浸漬法
、水平付着法および円筒回転法の３つに大別される。

第１図に例示した垂直浸漬法は、平板状等の所望の形状
をした固体担体を、単分子膜の展開されている液面上を
横切るように上下させることによって、固体担体上に単
分子膜又は単分子累積膜を成膜する方法である。この垂
直浸漬法では、固体担体を上下するための上下装置が比
較的構造が簡単にすむという長所がある代りに、単分子
膜の固体担体上への累積率が悪いという問題があっ′た
。

″第２図に例示した水平付着法は、平板状等の固体担体
を単分子膜の展開されている液面上に平行に接触させる
ことにより、固体担体上に単分子膜又は単分子累積膜を
成膜する方法である。この水平付着法では、累積率はほ
ぼ１００％であるが、固体担体の上下装置が複雑になる
という問題があった。

円筒回転法は、円筒状等の固体担体を、単分子膜の展開
されている液面上で回転させることにより、円筒形相体
上に単分子膜又は単分子累積膜を成膜する方法である。

この円筒回転法では上記の２法とは異り、第３図（ａ）
〜（ｃ）で示す如く円筒を境界として左右に異なる単分
子膜を展開すれば１回の動作で単分子膜を累積すること
ができるという長所がある。しかしながら、円筒回転法
では以下のような問題があった。

例えば第３図（ａ）の如く、円筒中心Ｃがほぼ液面と同
じ高さにある時には、円筒への単分子膜の移しとりの様
子は垂直浸漬法と同様であり、累積率が低下してしまう
。

また、第３図（ｂ）の如く、円筒中心Ｃが液面より高い
場合にも累積率は低下してしまう。これは、次のような
理由による。円筒２より左側にある黒丸で示した分子１
２が液面から円筒２に移し取られる際には、移し取られ
る部分における分子の動きを説明するために示した第３
図（ｆ）における如くに、黒丸分子はわずかに回転する
（θ＜９０°）だけであり、従って円筒２上に無理なく
付着することができ、この部分の累積率は大となる。し
かしながら、右側の白丸で示した分子１１は、第３図（
ｇ）に示す如くに相当回転（θン８０°）する。円筒中
心Ｃが液面より高ければ高いほど回転は大となる。この
急激な回転によって単分子に無理がかかること、また液
面上の（図中６で示した分子の直線部分）と円筒２上の
分子の疎水基同志が向き合う度合が大となり、円筒２上
の分子が液面上の分子に引っ張られ剥離しやすくなるこ
と等により累積率が小となり、全体としては累積率が低
下してします。

また、第３図（Ｃ）の如く、円筒中心Ｃが液面より低い
場合には、第３図（ｂ）と逆で、円筒２より右側にある
白丸で示した分子は累積率が高く（第３図（ｈ）参照）
、左側にある黒丸で示した分子は累積率が低下してしま
う（第３図（ｉ）参照）。上述した如く円筒回転法では
、円筒２を境界として区分されている単分子膜を同時に
移し取ろうとする場合には、累積率の点で問題があった
。

（３）発明の開示本発明は上記の事実に鑑み成されたものであって、本発
明の目的は上記問題点を解消し、更には供することにあ
る。

本発明の」−記目的は、以下の本発明によって達成され
る。

分子を展開する液面に高低差を設け、前記分子から成る
単分子膜又は単分子累積膜を担体」二に成膜させること
を特徴とする成膜方法。

（４）発明を実施するための最良の形態以下、第４図〜
第６図に示す、実施例装置をもとにして、本発明の方法
について詳細に説明する。尚、以下の例では説明を簡略
化するため、担体を円筒とした場合について主として説
明する。

第４図〜第６図は、本発明に係る成膜装置の実施例であ
り。その略示的縦断面図を示している。

第４図〜第６図において、３．４はその表面に単分子膜
を形成させる液体、例えば水、エタノール等であり、ｌ
は液体３．４を溜めるための容器である。２は円筒形相
体であり、着脱可能な固定機構（不図示）により容器ｌ
に保持され、モーター等の駆動手段（不図示）により正
逆回転可能にされている。

５は容器ｌ内の液体３，４を円筒２を境界として区分す
るためのしきり板、例えばゴムブレード、テフロンブレ
ード等である。６は浸透圧の高い液体、７は浸透圧の低
い液体、８はしきり板５と同様に容器ｌ内の液体６，７
を円筒２を境界として区分するための半導膜である。９
は３，４と同様に単分子膜を展開する液体、ｌＯは９よ
り比重が小さくかつ分子を溶解しない液体である。

以下、第４図〜第６図の順にしたがって、本発明の方法
について説明する。

第４図の装置は、単分子膜の展開される液面に高低差を
つけるための手段として、しきり板を利用した例である
。第４図の装置においては、円筒２を図のようにセット
した後、円筒２およびしきり板５によって区分される容
器ｌ内のそれぞれの部分Ａ、Ｈに、液面の高低差が生じ
るように不図示の注入口から液体３および４を注入する
。図では容器ｌ内の部分Ｂに入れられている液体３の液
面を、Ａに入れられている液体４の液面よりも低くしで
ある。液体３，４を注入した後、単分子膜を液体３，４
のそれぞれの液面上に展開して１円筒２を図の矢印方向
（反時計方向）に回転させれば、円筒ｚ上に累積率の向
上したしかも所望の累積度の単分子膜から成る単分子累
積膜を得ることができる。すなわち、従来例では液面差
がないために、第３図に示した如く、液面から単分子膜
を移し取る際の分子の回転が円筒２の回転方向の一方の
側では大きくなるために、累積率が低下していたが、−
に記構酸によれば　Ａ、Ｂ両方の部分で分子の回転を小
さくすることができるので累積率の向上をはかることが
できる。従って、容器１内の部分Ｂに入れる液体４の液
面を、Ａに入れる液体３の液面よりも低くするのであれ
ば、円筒２の回転方向を図の如く反時計方向とし、一方
、液体４の液面を液体３の液面より高くするのであれば
、円筒２の回転方向を時計方向とするのが好ましい。

容器ｌ内の部分Ａ、Ｈに液面の高低差が生じるように入
れられる液体３，４の量としては１例えば液面高い方の
液体、図ではＡの側の液体３があまり多すぎると液体３
及びその上に展開されている分子１１がオーバーフロー
して、液面の低い方の液体、図では液体４及びその上に
展開されている分子１２に混入してしまい、また液体４
があまり少なすぎると、円筒２と液体の接触面積が少な
くなって累積率が下がるし、液体４をさらに少なくする
と液体４と円筒２が接触しなくなるので、円筒の半径を
ｒとすると液体３．４の液面の高さり、ｈ’は、円筒中
心Ｃを基準として（１／３　）　ｒと（２／３）　ｒの
間とするのが好ましい。もちろんｈとｈｏは同じ値とす
ることもできるし、異る値とすることも可能である。

容器ｌ内の部分Ａ、Ｈに入れる液体３．４としては、所
望に応じて上記のような水、エタノール等を使用するこ
とが可能であるが、液体３．４を同じものとすることも
できるし、また異る液体を使用してもよい。液体３，４
に展開する１１．１２としては、液体３，４上に単分子
膜を形成し得る分子、例えばその分子内に親木基および
疎水基を有するような分子であれば使用することができ
るが、２液体３．４に展開する分子は同じものとしても
よいし、異る種類の分子とすることもできる。もちろん
、２種以上の分子を液体３，４上に展開して混合単分子
累積膜を成膜する等のことも可能である。

なお、仕切り板５は、液体３と液体４が、容器ｌ内の部
分ＡとＢとの間を移動しないようにする為のものである
ので、ゴムブレードあるいはテフロンブレーどなどの気
密性の高いものを用いるのが好ましい。

第５図の装置は、単分子膜の展開される液面に高低差を
つけるための手段として浸透圧の差を利用した例である
。このため、本例においては第４図におけるしきり板５
に相当する部分を半透膜８とし、該半透膜８と円筒２と
で容器ｌ内をＡ、８２つの部分に区分し、ＡおよびＢの
どちらか一方に入れる液体を浸透圧の低い液体（図では
Ｂに入れられている液体７を浸透圧の低い液体としであ
る）とし、もう一方に入れる液体を浸透圧の高い液体（
図ではＡに入れられている液体６）とすることで、容器
１内の液体６，７に液面差を生じさせ、第５図における
と同様の成膜を可能としたものである。

一般に浸透圧差によって生じる液面の高低差は、浸透圧
の高い液体、本例の場合液体６の体積に反比例するので
、浸透圧の高い液体を入れる方の容器ｌ、円筒２及び半
透膜８によって囲まれる部分、本例の場合はＡの体積を
浸透圧の低い液体を入れる方の体積、本例の場合はＢよ
り小さくするのが好ましい。浸透圧の高い液体としては
、水などの溶媒に、その溶媒に可溶の溶質１例えば砂糖
や金属塩などを溶かした溶液等が利用し得るものとして
挙げられ、浸透圧の低い液体７としては、Ｉ上記の水な
どの溶媒が利用し得るものとして挙げられるが、液体６
の溶媒と液体７の溶媒は同一とするのが好ましい。また
、本例の場合にも第４図におけると同様に、液体６及び
液体７の液面の高さｈ及びｈｏは１円筒２の半径ｒに対
し、円筒中心Ｃを基準として、（１／３）　ｒと（２／
３）　ｒの間とするのが好ましい、また、浸透圧は溶液
の濃度に比例するので、液面の高低差の調節は、溶液６
の濃度を変化させる事により行なうのが簡便である。

さらに、半透膜８は、溶媒のみを透過し、溶液中の溶質
を透過しないものを、溶媒にあわせて適宜選択すること
ができるが、例えばコロジオン膜等、一般に広く知られ
ているものを適宜使用することが可能である。また半透
膜８は、第４図における仕切り、輯５と同様に液体６と
液体７どの混入を防止する５目的もあるので、第５図に
おけると同様に半透膜８と円筒２の間にすき間ができな
いようにしである。

第６図の装置は、単分子膜の展開される液面に高低差を
つけるための手段として、液体の比重差を利用した例で
ある。第６図の装置においては、第４図におけるしきり
板５をなくし、単分子膜の展開される液面（図では液体
９の液面）を区分し、該液面に分子を展開した後、円筒
２で区分される液面のどちらか一方の側（図に向って左
側）に単分子膜の展開されている液体９よりも比重の１軽い液体（図では液体１０）を入れることで、容器ｌ内
の単分子膜が展開される液体９に液面差を生じさせ、第
４図におけると同様の成膜を可能にしたものである。

すなわち液体９は、分子１１．１２をその表面に展開す
るための液体であり、液体ｌＯは液体９に液面差を生じ
させるための液体である。従って、液体１０としては液
体９よりも比重が軽くかつ液体１０と９との界面に展開
されている分子１２を溶かすことなく、しかも液体９と
混じりあわず液体９との境界に単分子膜を形成し得る液
体を用いる必要がある。単分子膜を展開する液体９とし
ては前述の水等が利用し得るが、液体９に液面差を生じ
させる液体１０としては石油エーテル等が利用し得るも
のとして挙げられる。

尚、前記実施例以外にも、例えば円筒２で区分される容
器１のそれぞれの部分を気密構造としてｌ圧力差を利用
する事により液面に高低差をつける等の事も可能である
。また、上記実施例では円筒２を１つとしであるが、容
器ｌ内に複数の円肯２を並列に設置する等の事も可能である。以上、担体を円
筒形担体とした場合を例として本発明の詳細な説明した
が、本発明の方法を行うための装置は上記例に限定され
るものでないことは言うまでもない。また、担体として
も、上記円筒の他、角柱状、球状等の担体、あるいはこ
れら担体上に着脱可能に取り付けたシート状の担体等に
も同様のことが言える。更にはシート状等の担体を、例
えばベルトコンベアにおけるように２つの円筒間にわた
して成膜する等の場合についても同様のことが言える。

また、連続シート状等の担体をロール状に巻き取り、こ
れを２木の円筒間にわたして連続的に成膜する等の場合
にも同様のことが言える。

以上に説明した如く、本発明によれば単分子膜の展開さ
れる液面に高低差が設けられているので、液面から単分
子膜を移し取る際の分子の回転を小さくすることができ
、累積率の向上が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、それぞれ順に垂直浸漬法、水平付着
法および円筒回転法における成膜状態を説明する図、第
４図〜第６図は本発明の方法を行うための成膜装置の実
施例の略示的縦断面図である。１−−一容器２−ｍ−円筒３　、４　、６　、７　、９　、１０−ｍ−液体５．１
４−一−Ｌきり板８−ｍ−半透膜１１、１２−−−　分子１３−ｍ−平板状担体第３図（。）　第３図（ｂ）第３図（第３図（Ｃ）ｇ）　第３図（ｈ）　第３図（ｉ）第６図１９Ａ−

Claims

【特許請求の範囲】

分子を展開する液面に高低差を設け、前記分子から成る
単分子膜又は単分子累積膜を担体上に成膜させることを
特徴とする成膜方法。