JPS60223117A - 単分子累積膜形成方法 - Google Patents

単分子累積膜形成方法

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JPS60223117A
JPS60223117A JP59077528A JP7752884A JPS60223117A JP S60223117 A JPS60223117 A JP S60223117A JP 59077528 A JP59077528 A JP 59077528A JP 7752884 A JP7752884 A JP 7752884A JP S60223117 A JPS60223117 A JP S60223117A
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JP
Japan
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monomolecular
substrate
film
water
layers
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Pending
Application number
JP59077528A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Miyazaki
俊彦 宮崎
Etsuko Mizota
溝田 悦子
Yoshinori Tomita
富田 桂紀
Hirohide Munakata
博英 棟方
Yukio Nishimura
征生 西村
Takeshi Eguchi
健 江口
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS60223117A publication Critical patent/JPS60223117A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02623Liquid deposition
    • H01L21/02628Liquid deposition using solutions

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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、単分子膜形成方法に関し、特に異種分子層が
秩序正しく並んだ累積膜を形成させるのに優れた方法に
関する。
[従来技術〕 従来、半導体技術分野並びに光学技術分野に於ける素材
利用はもっばら比較的取扱いが容易な無機物を対象にし
て進められてきた。これは有機化学分野の技術進展が無
機材料分野のそれに比べて著しく遅れていたことが一因
となっている。
しかしながら、最近の有機化学分野の技術進歩には目を
みはるものがあり、又、無機物対象の素材開発もほぼ限
界に近づいてきたといわれている。そこで無機物を凌ぐ
新しい機能素材としての機能性有機材料の開発が要望さ
れている。有機材料の利点としては安価かつ製造容易で
あること、機能性に富むこと、等である。反面、これま
で劣るとされてきた耐熱性、機械的強度に対しても、最
近、これを克服した有機材料も次から次へと生まれてい
る。このような技術的背景のもとで、論理素子、メモリ
ー素子、光電変換素子等の集積回路デバイスやマイクロ
レンズ・アレイ、光導波路等の光学デバイスの機能を荷
う部分(主として薄膜部分)の一部又は全部を従来の無
機薄膜に代えて、有機薄膜で構成しようという提案から
、ばては1個の有機分子に論理素子やメモリ素子等の機
能を持たせた分子電子デバイスや生体関連物質からなる
論理素子(例えば、バイオ・チップス)を作ろうという
提案が、最近、いくつかの研究機関により発表された。
このようなデバイスの主要な構成要素である有機薄膜は
単分子累積法を用いて作製される。単分子累積法(別名
ラングミュア・プロジェット法。
LB法)とは、親木基・疎水基をもった分子の親水性、
疎水性を利用して秩序よく水の上に展開して単分子膜を
形成した後、これを基板表面に移しとる方法で、基板上
に単分子膜あるいは単分子を積層した単分子累積nり(
これらをLB膜という)の形成が可能である。
従来この種の装置は、第1図に示すように浅くて広い角
型の水槽lの内側に枠2が水平に水面3を仕切るように
置かれている。枠2は二次元シリンダとして機能し、枠
2の内側には方形の浮子4が浮かべられ、浮子4の幅は
枠2の内寸より僅かに狭く造ってあり、二次元ピストン
として左右に滑らかに移動できるようになっている。浮
子4を左右に移動させるためにワイヤー5を介して浮子
4はモーターなどを利用した巻き取り装置6と結ばれて
いる。
単分子膜の形成の際には、膜の構成物質をベンゼン、ク
ロロホルム等の揮発性溶媒に溶かし、水面3上に滴下す
る。溶媒が揮発した後には、二次元系の挙動を示す単分
子膜が水面3上に残される。分子の面密度が低い時は、
二次元気体の気体膜と呼ばれる。浮子4を右方向へ移動
することで単分子が展開する水面3の広がりを縮めて面
密度を増加して行くと、分子間の相互作用が強まり、二
次元液体の液体膜を経て、二次元固体膜へと変化する。
この固体膜になると分子の配列配向はきれいにそろい、
半導体を構成する材料に要求される高度の秩序性及び均
一な超薄膜性を持つにいたる。
単分子膜を水面3上から基板7表面上に移し取る方法と
して、水面3上の単分子膜に累積操作に好適な一定の表
面圧をかけながら、基板ホルダー8に取付けた基板7を
垂直方向9に上下することにより単分子膜を移しとる垂
直浸漬法がある。この方法では、第2図(a)のように
浸漬時だけ単分子膜】0が付着するX型、第2図(b)
のように浸漬時にも引き上げ時にも単分子膜10が付着
するY型、第2図(C)゛のように引き上げ時のみ単分
子膜10が付着するZ型の3種類がある。なお、第2図
の分子にて、11は親木性部分、12は疎水性部分であ
る。
第1図のような装置を使用して、例えばY型のへテロ累
積(累積方向に単分子膜の構成分子が異なる)膜として
第3図のような累積膜を作る場合(第2図(b)参照)
、即ち、膜Aの親水基11aと膜Bの親木基11bとの
間にヘテロ接合を設ける場合には、まず基板を上下して
膜AI + A 2を付け、基板を水中に留めておき水
面上の単分子膜Aを捨て、水面を浄化した後、水面上に
単分子膜Bを作り、基板を上下して膜BI 、B2を付
け、更に同様の手順で膜A3を付けていた。膜交換の際
、水面の浄化に時間がかかり、多層になればなる程時間
がかかってしまう。また、膜交換の清浄の際に水面が波
立ってしまったり、水面位が変化するなどで基板上の水
面位付近の累積膜はきれいに並ばず、この付近の累積膜
は使用できない。
上述のように基板を上から吊り下げるなどの方法で累積
膜を製造する装置ではへテロ膜すなわち異種分子層が累
積された膜を作る際に時間と手間がかかり、使える膜を
捨てなくてはならないなど、不都合な点が多々あった。
[発明の目的] 本発明の目的は、特に異種分子層が秩序正しく並んだペ
テロ累積膜が短時間に僅かの手間で形成させることがで
きる単分子累積膜形成方法を提供することにある。
[発明の構成および作用] 本発明によれば、同一展開液槽の液面に分子又は分子組
成の相異なる二種以上の単分子層を互に混じらないよう
に隔離形成せしめ、各単分子層と基板の相対的な水平方
向の移動を液中で行ないつつ該相異なる二種以上の単分
子層のある液面な順次頁挿させて基板を上下移動せしめ
、基板の液面通過時に該単分子層を付着させて分子又は
分子組成の相異なる単分子層を累積させることを特徴と
する単分子累積膜形成方法が提供される。
本発明の方法を図面を用いて説明する。第4図は本発明
の詳細な説明するだめの概略説明図であ角型の水槽1の
中央に仕切り2があり水面は3aと3bの2つの部分に
分けられている。単分子膜の構成物質Aを38に、Bを
3bに滴下し、浮子4a、4bを不図示の移動装置で動
かし、任意の表面圧を水面3a、3bにある膜A、Bに
かける。このようにして水面3a、3bにできた単分子
膜A、Bを矢印13〜18の順番で基板に移し取る。ま
ず、水面3a外に位置している基板を矢印13に従って
浸漬し、構成物質Aの単分子層をくぐらせて基板上にA
の単分子層を付着させる。次に、水中の基板と水面上の
A、Hの単分子層とを相対的に水平方向(矢印14の方
向)に移動せしめ、水中の基板を矢印15に従って水面
より上に出すときに構成物質Bの単分子層をくぐらせる
。次に矢印18.17.18と前記の逆に移動させるこ
とにより第3図に示したような親木基と親木基の間にヘ
テロ接合を持つ累積膜が簡単に製作できる。このような
累積膜は、親水基部分に機能を持たせている分子を累積
した場合、異種分子の機能性部分が非常に近くなるとい
う利点がある。本発明は上述のように、水中で基板を動
かすことができることを特徴とした方法であ[実施例〕 次に図面に示す実施例を挙げて本発明を説明す第5図は
本発明の装置の実施例であり、正面断面図が(a)、側
断面図が(b)である。
1は水槽、2は水槽の液面を膜を展開させる部分と膜を
展開させない部分に区画する枠、18は膜を展開させな
い液面のみを貫通して設けられた基板支持部材である。
基板支持部材18は上下レール部20と該上下レール部
20から直角方向に延出された腕部21と腕部21の先
端に取付けられた基板ホルダー8とからなっている。移
動部22はレール23に沿って左右方向に移動するとと
もに上下レール郁20を上下に移動させるもので、その
内部に上下レール部20を上下に移動させるためのモー
タ(不図示と自身を左右方向に移動させるためのモータ
(不図示)を内蔵しである。
角型の水槽lの内側には枠(仕切り) 2aが水平に水
面3a、3bを仕切るように置きれている。枠2の内側
の水面3aには浮子4a、水面3bには浮子4bが浮か
べられており、不図示の移動装置及び表面張力計で水面
の3a 、 3bの領域が任意の一定表面圧力になるよ
うになっている。基板7は基板ホルダー8に取り付ける
が、この場合、上下レール部2oを移動部22内のモー
タによって上方へ上げてやる。
また、基板7を取り付けた基板ホルダー8は、上下レー
ル部20を介し移動部22内のモータによりレール23
上を左右に移動できるようになっている。 基板7を水
中に沈めた後、例えば単分子膜の構成物質Aを3aに、
Bを3bに滴下し、浮子4a。
4bで表面張力を与えてやり、単分子膜A、Bを作る。
そして、基板7を上下、また、水中を左右に動かして膜
A、Bを付けることで第3図のようなペテロ累積膜が容
易にできる。また、第5図の装置は、基板ホルダー8及
び上下レール部20を交換することで従来装置のように
上から基板を吊す付着法ももちろんできる。更に分子の
展開水面が2つになっているので従来装置のように膜交
換の手間を省くことができる。なお枠2aと浮子の組み
合せの数を増やして展開水面を3つ以上の多数にするこ
とも可能である。
前記実施例では基板が水中を単分子膜の下へ移動したが
、基板は上下するのみで膜の方を浮子で移動してやって
もよい。また、2種類の単分子膜の水面の例を上げたが
円形水槽を使うと多種の膜が累積できる。
上述の実施例を第6図に示す。円形水槽1の内側に枠2
が水平に水面3に置かれ、膜を展開する部分と膜を展開
させない部分に区画されている。
そして基板支持部材18は膜を展開させない液面のみを
貫通して設けられている。
円形の水槽lの内側に枠2が水平に水面3に置かれであ
る。枠3の内側は浮子4a、 4b、 4c、 4dで
水面が3a、 3b、 3c、 3dの4つに分けられ
ている。
浮子4aは内側の丸棒状の回転軸24に固定され、浮子
4bは円筒状の回転軸25に固定され、浮子4cは円筒
状の回転軸26に固定され、浮子4dは円筒状の回転軸
27に固定されている。回転軸と浮子の固定状態を第7
図に示す。回転軸24.25.26.27の回転中心は
一致するが各々独立に回転運動しうる。そして回転軸2
4.25.28.27は水槽下にあるモーター(不図示
)で各々独立に回転可能である。
これらの浮子4a、 4b、 4c、 4dを回転軸2
4 、25 。
28.27を中心に水槽下にあるモーターで回転して単
分子膜を移動させて基板7に付着させる。基板7の上下
はベース28に取付けられた上下移動機構28の中を通
る上下レール部2oで行う。上下レール部20の下側の
水中に没している部分には基板ボルダ−8があり、基板
7が取付けである。上下レール部20は水槽lの外側の
壁3oと枠2との間に位置するので、移動より枠2内の
水面を波立たせたりすることがない。
浮子4a、 4b、 4c、 4dには不図示ではある
が、表面圧力計が付けられていて、水槽下のモーターで
浮子を動かすことで水面3a、 3b、 3c、 3d
に展開した単分子膜の表面圧を任意の値にすることがで
きる。4つに仕切られた水面それぞれに単分子膜を形成
することもできるが、単分子膜の状態(浮子の動きで表
面圧がかかり過ぎてしまう場合がある。)を考えると1
つは膜を形成しないか気体膜の状態にしておくのが望ま
しい。
また、基板を取付ける部分が1つだけの図が示されてい
るが、2つ以上あっても良い。更に基板が上下する水面
以外の水面に膜構成物質の滴下装置を用いて不足する量
を補充してやることもできる。
[実験例] 第5図(a)(b)に図示した装置を用いて、単分子膜
の構成物質Aとして、ヨウ化ビス−〔l−才クタデシル
−ベンゾチアゾール−(2)]−トリメチンシアニンを
用い、また、構成物質Bとしてステアリン酸を用い、膜
構成物質の溶媒としてクロロホルムを使用し、ガラスの
基板を第4図に示した軌跡を描くように移動させ、第3
図に示す構造の単分子累積膜を容易に製造することがで
きた。
[発明の効果] 本発明の方法にあっては、相異なる二種以上の単分子層
を互に混じらないようにし、液中で単分子層と相対的に
水平方向に移動しうる基板を液面を挿貫させて上下して
、相異なる単分子層を積層してゆくから、従来の装置の
ように使える膜を捨てて清掃したりする必要はなく、ま
た、膜交換を要しないかあるいは非常に少なくて済み、
水面浄化の手間が著しく軽減され、同一槽内で基板を移
動させるだけで容易に基板上に累積分子層が累積された
膜を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の装置の概略斜視図、第2図は単分子膜又
は累積膜の分子配向がら見た構造分類図である。第3図
は本発明の装置で容易に得られるヘテロ累積膜の構造図
、第4図は本発明の方法の概要を示す概略説明図、第5
図は本発明の実施例で(a)は正面断面図、(t])は
側断面図である。第6図は本発明の別の実施例を示す概
略斜視図、第7図は第6図の要部を示す上面図である。 1・・・水槽 2・・・枠 2a・・・枠(仕切り) 3 、3a、 3b、 3c、 3d、 3e、 3f
、 3g、 3h・・・水面4・・・浮子 5・・・ワイヤー 6・・・巻き取り装置 7・・・基板 8・・・基板ホルダー 9・・・垂直方向 lO・・・単分子膜 11・・・親水性部分 11a、llb ==親水基 12・・・疎水性部分 13、14.15.18.17.18 ・・・矢印(基板移動方向) 18・・・基板支持部材 20・・・上下レール部 21・・・腕部 22・・・移動部 23・・・レール 24、25.2B、 2?・・・回転軸28・・・ベー
ス 28・・・上下移動機構 30・・・外側の壁 31・・・内側の壁 出願人 キャノン株式会社 代理人 豊 1) 善 雄 第1図 第2図(0) 第2図(b) 第2図(C) 第3図 第5図 (G) (−b) 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 同一展開液槽の液面に分子又は分子組成の相異なる二種
    以上の単分子層を互に混じらないように隔離形成せしめ
    、各単分子層と基板の相対的な水平方向の移動を液中で
    行ないつつ該相異なる二種以上の単分子層のある液面を
    順次貫挿させて基板を上下移動せしめ、基板の液面通過
    時に該単分子層を付着させて分子又は分子組成の相異な
    る単分子層を累積させることを特徴とする単分子累積膜
    形成方法。
JP59077528A 1984-04-19 1984-04-19 単分子累積膜形成方法 Pending JPS60223117A (ja)

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JPS60223117A true JPS60223117A (ja) 1985-11-07

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JP (1) JPS60223117A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4848270A (en) * 1986-12-02 1989-07-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Method and apparatus for forming thin organic film
US5033404A (en) * 1988-10-26 1991-07-23 Nima Technology Ltd. Barrier mechanism for isolating drive chain from active chamber in Langmuir trough

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4848270A (en) * 1986-12-02 1989-07-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Method and apparatus for forming thin organic film
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