JPS60209245A - 成膜装置 - Google Patents

成膜装置

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Publication number
JPS60209245A
JPS60209245A JP6485484A JP6485484A JPS60209245A JP S60209245 A JPS60209245 A JP S60209245A JP 6485484 A JP6485484 A JP 6485484A JP 6485484 A JP6485484 A JP 6485484A JP S60209245 A JPS60209245 A JP S60209245A
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JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
monomolecular
film
monomolecular film
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP6485484A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Tomita
佳紀 富田
Yukio Nishimura
征生 西村
Hirohide Munakata
博英 棟方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP6485484A priority Critical patent/JPS60209245A/ja
Publication of JPS60209245A publication Critical patent/JPS60209245A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/18Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
    • B05D1/20Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping substances to be applied floating on a fluid
    • B05D1/202Langmuir Blodgett films (LB films)
    • B05D1/206LB troughs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

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】 〔技術分野〕 本発明は、半導体あるいは光学デバイスの機能を荷う部
分である薄膜の作製装置に関し、特に、単分子累積法に
よる単分子累積膜の成膜装置に関するものである。
〔背景技術〕
従来の単分子累積法としては、垂直浸漬法、水平付着法
1円筒回転法等の種類があるが、その内、垂直浸漬法に
よる単分子累積膜の成膜について、以下説明する。
単分子累積法とは、水面上に形成した単分子膜を基板表
面に移しとり、1枚ずつ重ねて超薄膜を作る方法である
。ここで、単分子膜とは一分子の厚さの均一な膜を指し
、これを累積した膜を(単分子)累積膜と称する。この
単分子膜を構成する分子は、同一化学構造内に少くとも
疎水性部分と親水性部分とを有していることが必要であ
る。疎水性部分として一般的なものは、長鎖アルキル基
であり、炭素数が5〜80くらいのものが用いられる。
他方、親水性部分として一般的なものは、カルボキシル
基、アミノ基等の極性基である。水面上で単分子膜が形
成されるのは、疎水性部分と親水性部分とが適度に釣合
う時である。この時、分子は水に浮きも沈みもせず、親
水性部分を水相に向けて気水界面に単分子膜を形成する
第1図[a) 、 fblは、従来の単分子累積膜の成
膜装置である。浅くて広い角型の水槽lの内側に、ポリ
プロピレン製の枠2が水平に吊ってあり、水面10を仕
切っている。枠2の内側には、ポリプロピレン製の浮子
8が浮かべられていて、浮子8は枠2の内側との間にわ
ずかの隙間を有するよう作られており、左右に滑らかに
動くことにより、2次元ピストンの働きをする。この浮
子8を右方に移動させるために、プーリー5を介してお
もり4が結びつけられている。また、浮子8を停止させ
たり、左方に押し戻すために、該浮子3上に固定した磁
石6と、左右に移動可能な磁石7が設けられており、該
磁石7は、磁石6に近づけると斥力が働くよう着磁され
たものである。浮子3は、この斥力により左方に移動す
る。なお、このような磁石やおもりの代わりに、モータ
やプーリー等を用いて直接浮子8を移動させることも可
能である。
9は吸引ノズルで、それぞれ左端および右端付近に設け
られた吸引パイプ8を介して不図示の吸引ポンプに接続
される。単分子累積法に於いては単分子膜あるいは単分
子累積膜の内部に不純物の混入を防止するために、清浄
な純水が使用されるが、水面10の清掃や不要になった
単分子膜の迅速除去に不図示の吸引ポンプ及び吸引ノズ
ル9が活用される。その場合、浮子3により不要になっ
た単分子層等を掃き寄せながら、吸引ノズル9により迅
速に吸い出すことによって水面IOを浄化する。
こうして、清浄になった水面10の左端に浮子8を寄せ
て、約5X10 M//の濃度でベンゼン。
クロロホルム等の揮発性溶媒に溶かした薄膜構成物質の
溶液を、数滴水面lOに滴下すると、溶媒が揮発した後
に単分子膜が水面■0上に残される。
この単分子膜は水面10上で2次元系の挙動を示す。分
子の面密度が低いときは気体膜と呼ばれ、−分子あたり
の占有面積と表面圧との間には2次元理想気体の状態方
程式が成立する。占有面積と表面圧は不図示の測定器に
よって自動的かつ持続的に計測される。占有面積及びそ
の変化量は浮子8の左右の動きからめられる。表面圧の
測定器としては、純水及び単分子膜でおおわれた水面の
表面張力の差から間接的にめる方法を応用したもの、純
水表面と単分子膜面を区切るように浮かべた浮子8にか
かる2次元的圧力を直接測定するもの等があり、それぞ
れ特色がある。気体膜の状態から、徐々に浮子3を右方
に動かし、単分子膜が展開する水面の広がりを次第に縮
めて面密度を増してゆくと、分子間相互作用が強まり2
次元液体の液体膜を経て、2次元固体の固体膜へと変わ
る。該固体膜になると、分子の配列配向けきれいにそろ
い、高度の秩序性と均一な超薄膜性を持つにいたる。そ
こで、該固体膜の状態を維持したまま、該単分子膜を清
浄な基板11(例えば、ガラス、セラミック、プラスチ
ック又は金属等の基板が用いられる)の表面に移すこと
が可能となる。
基板に付着した単分子膜の上に更に何層にでも単分子膜
を累積することもできる。一般に、累積操作に好適な単
分子膜の表面圧は15〜80 dyne 7cmである
。その範囲外では分子の配列配向秩序が乱れたり、膜の
剥離が生じたりするので、不適当である。しかしながら
、例えば、膜構造物質の化学構造及び温度条件等によっ
ては、好適な表面圧の値が上述の範囲からはずれる場合
もあるので、上述の範囲は一応の目安である。単分子膜
が累積操作に好適な条件の範囲内で選ばれた一定の表面
圧を常に維へ持できるように、磁石7を左右に駆動させ
る不図示の駆動装置が、不図示の表面圧制御装置によっ
て制御される。例えば、累積操作過程において、単分子
膜が基板に移し取られると当然表面圧は低下するので、
磁石7を右に動かして、すなわち、浮子3を右に動かし
て展開膜面積を圧縮し、表面圧低下分を補正して一定表
面圧を維持する操作が、自動的に為される。
上述したごとく、従来、単分子膜の構成分子を溶質とす
る溶液(単分子液)の供給には、スポイト等の手段を用
いて、液滴が広がるまで一定時間静置していた。単分子
膜の移し取りにつれて水面上の単分子が減少し、やがて
移し取りが不可能な程減少すると、またスポイトで供給
し、一定時間静置するということを繰り返していた。こ
のような操作によると、静置時間という無駄な時間によ
り作業能率が悪いばかりでなく、微妙な膜内の単分子密
度や配列において差が生じ、均一性という点でも劣ると
いう欠点があった。
〔発明の開示〕
本発明の目的は上述の欠点を除去することであり、その
ために、単分子膜の移し取りによる液面上の単分子膜の
減少分を補正するためノズルを用いて連続的に単分子液
を補給し、さらに液滴が水平方向に吐出されるよう該ノ
ズルを配設することにより、単分子膜の連続的かつ均一
な累積を可能とし、捷だ従来用いられている加圧手段を
不要とするものである。
〔発明を実施するだめの最良の形態〕
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。なお、各図面において、同じ参照符号は同じ構成
部材を示し、同一の機能を有するものとする。
第2図(al 、 (b)は本発明の一実施例であり、
ノズルが固定されている場合を示し、第3図fal 、
 (b)は別の実施例であり、移動自在のノズルを使用
した場合を示す。
両図において、■は水槽、2は枠、10は水面。
11は基板、12は基板上下動腕、1Bはノズル。
14は表面圧測定用の紙片、15は糸、16は支点、1
7は皿、18はフレキシブルチューブ、 19は単分子
膜の構成分子を溶質とする溶液のタンク(以下、単分子
液タンクと称する。)、20はノズル移動ベルト、21
は歯車、22はモータ、28はアイドラーである。
まず、第2図(a)、 (blにおいて、水槽1に純水
あるいは無機塩水溶液を注ぎ、枠2で囲んだ中にノズル
18を設ける。ノズル13は移動し々いように枠2に固
定してあり、かつ、ノズルは基板11に対し垂直であり
、まだ水面10に対し水平である。ノズル13は、ノズ
ル口からの液滴吐出に伴ない、単分子液タンク19から
フレキシブルチューブ18を介して単分子液の供給を受
けている。
また、ノズル13から吐出される液滴は、初速5〜l 
Om / s 、周波数1〜B Ki(zで、液滴径は
50〜100μmである。この条件で吐出すると、単分
子膜に適切な表面圧を与えることができ、前述の固体膜
となる。表面圧は、単分子の密度変化により表面圧測定
用の紙片14の比重が変化し、糸15及び支点16を介
して、皿17上のおもりにより測定される。不図示のフ
ィードバック系により、表面圧を一定とするように、ノ
ズルから吐出される液滴の初速1周波数、大きさを変化
させるが、一般には、周波数を変化させるのが最も簡便
な方法である。このように表面圧を一定とした単分子膜
に対して基板上下動腕12により固定された基板11が
上下し、単分子膜を移し取る。
本実施例では、ノズル18はフルマルチノズルで、第2
図falに示すように、枠2の内側間の距離に等しい幅
を有している。別の実施例(第8図(a)参照)では、
ノズル18はシングルあるいはマルチノズルで、左右に
該ノズル13を移動させる機構により、本実施例の場合
と同様の効果が得られる。すなわち、第8図(a) 、
 (blにおいて、ノズル18はノズル移動ベルト20
に固定されており、モータ22.歯車21及びアイドラ
ー28により、左右方向に移動自在となっている。ここ
で、フレキ7ブルチユーブ18には余裕を持たせてあり
、ノズル13が自由に移動できるよう設定されている。
第4図はノズルの一例で断面図を示し、第5図は、前述
のノズル18に吐出ノズル要素を組込んだ時の態様を示
す斜視図である。
両図において、24は吐出ノズル要素、25は円筒状部
材、26は電気/機械変換体、27は液供給管、28は
流入口、29は流入口28の側端部、80は吐出オリフ
ィス、81は吐出オリフィス80の側端部、32は圧力
発生部、88は外面電極、84は内面電極、85は吐出
ノズル要素24を支持するだめの溝、36は治具である
。流入口28から入った単分子液は、圧力発生部82に
より加圧され、吐出オリフィス30から液滴となって吐
出される。なお、圧力発生部82には、ピエゾ素子、ヒ
ーター、ポンプ等が用いられる。
第6図は前述の実施例の変形例で、枠2を半円形とする
ことを特徴としている。方形の枠の場合には、枠の内壁
面に単分子膜が押し当る力、すなわち表面圧は、角にな
っている部分とそれ以外の部分とでは若干具なるため、
均一となりにくい。
従来のしきり板による表面圧発生法では、静的であるが
ためにそれほど問題にはならなかったが、本発明のよう
に吐出圧を利用する動的な装置においては、まわり込み
が問題となる。半円形のしきり板は液滴の流れを滑らか
にし、均一な表面圧を形成することを可能とする。
なお、第7図+a) 、 fbl 、 (cl 、 (
dlはノズル各種を示し、それぞれ、シングルノズル、
横一列のマルチノズル、段違いのマルチノズル、マトリ
クス状のマルチノズルである。
以上説明したように、本発明は、単分子膜の移し取りに
よる液面上の単分子膜の減少分を、ノズルを用いて連続
的に単分子液を補給し、さらに液滴が水平方向に吐出さ
れるようノズルを設けるこ□ とにより、連続的かつ均
一な単分子累積膜の成膜を可能とし、また表面圧発生手
段を不要にして装置の簡単化を図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、 fb)は従来の単分子累積膜の成膜装
置で、それぞれ斜視図および断面図、第2図fa)、(
blは本発明の一実施例で、それぞれ平面図および断面
図、第8図fal 、 (blは別の実施例で、それぞ
れ平面図および断面図、第4図はノズルの一例の断面図
、第5図はノズルの斜視図、第6図は前述の実施例の変
形例、第7図(al〜ldlは各種のノズルを示す図で
ある。 1・・・水槽。 2・・・枠。 10・・・水面。 11・・・基板。 ■2・・・基板上下動腕。 18・・・ノズル。 14・・・(表面圧測定用の)紙片。 15・・・糸。 16・・・支点。 17・・・皿。 18・・・フレキシブルチューブ。 19・・・単分子液夕/り。 20・・・ノズル移動ベルト。 21・・・歯車。 22・・・モータ。 28・・・アイドラー。 24・・・吐出ノズル要素。 28・・・流入口。 80・・・吐出オリフィス。 32・・・圧力発生部。 36・・・治具。 特許出願人 キャノン株式会社 (a) 左φ−−−−−十右 第1図 lb 第4図 第5図 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)成膜用分子を溶質とする溶液を供給する手段を有
    し、該手段の吐出部がノズルであることを特徴とする成
    膜装置。
  2. (2)前記ノズルを、液滴が水平方向に吐出されるよう
    に配置したことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載の成膜装置。
JP6485484A 1984-03-31 1984-03-31 成膜装置 Pending JPS60209245A (ja)

Priority Applications (1)

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JP6485484A JPS60209245A (ja) 1984-03-31 1984-03-31 成膜装置

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JP6485484A JPS60209245A (ja) 1984-03-31 1984-03-31 成膜装置

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JPS60209245A true JPS60209245A (ja) 1985-10-21

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ID=13270187

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JP6485484A Pending JPS60209245A (ja) 1984-03-31 1984-03-31 成膜装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0252923A1 (en) * 1986-01-02 1988-01-20 Molecular Electronics Corp METHOD AND APPARATUS FOR DEPOSITING MONOMOLECULAR LAYERS ON A SUBSTRATE.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0252923A1 (en) * 1986-01-02 1988-01-20 Molecular Electronics Corp METHOD AND APPARATUS FOR DEPOSITING MONOMOLECULAR LAYERS ON A SUBSTRATE.
EP0252923A4 (en) * 1986-01-02 1988-04-27 Molecular Electronics Corp METHOD AND DEVICE FOR APPLYING MONOMOLECULAR LAYERS TO A SUBSTRATE.

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