JPS61249559A - 有機薄膜形成方法及び装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属、セラミックス、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〕

基板上にを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
させる溶射法があるが、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
合法が知られているが、重合反応の制御が難しく、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（Ｆｉｅｌ
ｄ　Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ）法を利用する。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、
空間を隔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、
微細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っである鋭く尖った針金や、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１０’　Ｖ／（３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
、ジェッ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性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、ジェッ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、ジェット噴射および分子イオン
の両方を有効に利用する。高分子物質等の難揮発性物質
の分解を最少限に抑え、これを分子状にして気相中に取
り出す０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
合物であってよいが、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、よっ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
有機物質を保持電極から粒子状で脱離させる原料供給装
置を存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
ャンバー７内の電界脱離装置５によって粒子状に供給さ
れ、チャンバー９内の基板１の上へ堆積する。チャンバ
ー９への通路はシャフタ−３によって適宜、開閉される
。

チャンバー７には排気孔６を、チャンバー９には排気孔
４を設け、各々チャンバーの内圧を調節することが出来
る。

第２図において、−態様の電界脱離装置５は、エミッタ
ーｌＯ（例えば、タングステン／シリコン）、エミンタ
ーホルダー１１、荷電粒子収束系１２およびエミッター
ケース１３を有する。エミッター１０は質量分折用エミ
ッターと異なり、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
なっている。

エミッター１０はエミッター電源（図示せず）に接続さ
れており、更に、高圧電源１４にも接続されている。原
料高分子物質は、エミッター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１５、プランジャ
ー１６を有する。原料高分子物質１７は、プランジャー
１６によって押出され（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
は適宜選択できるが、タングステンの針金もしくはそれ
にシリコーンやカーボンのウィスカーを成長させたもの
が好ましい、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。

エミッターの形状、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って、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
を原料高分子の物性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、エミッターに塗布し
、乾燥した後、電界脱離装置へこのエミッターを取付け
た。エミッターと引出し電極の間に約１０１１Ｖの電圧
を印加しながらエミッター電流を徐々に増し、約３０分
間基板のコーティングを行った。その結果厚さ約１００
０人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
とによっ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１、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、この有機薄膜は柔軟
であった。

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
、エミッターに塗布し、溶媒を揮散させた後、このエミ
ッ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ッ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ッケル基板上に形
成させた。この薄膜は溶剤に希釈後塗布し、乾燥させて
作っ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　　　　　　　　１１：　　エミッターホ
ルダー２　：　基板ホルダー　　　　１２：　　荷電粒
子集束系３　：　シャッター　　　　　１３：　　エミ
ッターケース４　：　排気孔　　　　　　　１４：　　
高圧電源５　：　電界脱離装置　　　　１５：　　ヒー
ター６　：　排気孔　　　　　　　１６：　　プランジ
ャー７　：　チャンバー　　　　　１７：　　原料高分
子物質８　：　加熱用ヒーター　　　１８：　　先端部
９　：　チャンバー　　　　　１９：　　荷電粒子集束
系ｌＯ：　　エミッター　　　　　２０：　　高圧電源
第３図 ？

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄膜形成原料である有機物質をその軟化点もしく
   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. （２）薄膜形成原料である有機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、原料有機物質を保持電極
   から粒子状で脱離させる原料供給装置を有することを特
   徴とする有機薄膜形成装置。