JPS63197541A - 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〉 この発明は金属、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、且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及び装置に関するも
のである。

〈従来の技術〉 従来から、基板上に有機物質の薄膜を形成する代表的な
方法としては、例えば、 ■　有機物質の溶液を塗布した後、溶媒を乾燥除去する
方法、 ■　溶媒を全く用いず、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、 ■　原料物質としての七ツ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
、 ■　有機物質を軟化点、若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電圧を印加して電界
を形成し、この電界の吸引力により、有機物質を分子状
イオンまたは荷電粒子の形で空間に引き出す電界脱離法
（Ｆｉｅｌｄ　Ｄｅｓ。

ｒｐｔ　ｔｏｎ）が知られている（例えば、特開昭８１
−２１１０８号公報参照）。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記■の方法は、従来から行なわれてきた簡単な方法で
あるが、この方法では、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；、又基板との密着性を改善
することが難しいという問題がある。

また、上記■の方法では、溶剤を用いることに起因する
不都合を解消させることができるが、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
う問題がある。

上記■の方法では、装置が簡単で、容易に有機薄膜を形
成できるという利点を有しているが、重合反応の制御が
難しく、分子構造が規則正しいを機物質を形成すること
ができないという問題がある。

そして、上記■の方法では、上述した■〜■の方法にお
ける問題点を克服することができるのであるが、現在提
供されているもののうち、原料有機物を保持でき且つこ
れを上記状態の如く加熱できる電極（以下エミッタとい
う）へノズルから原料有機物を添着させる方法を採るも
のにあっては、熱硬化型樹脂を原料とした場合、エミッ
タ上或いはノズル内で硬化が起こるため、原料の連続供
給ができないという欠点がある。

また、このような電界脱離法では、原料有機物が、エミ
ッタ或いはノズルから比較的大きな粒状体で引き出され
るため、基板上に形成される膜質があまり良くないとい
う欠点もある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
前述のような従来の有機薄膜形成方法の問題点を解消し
、良好な有機薄膜を高収率で得ることができる有機薄膜
形成方法及び、この有機薄膜形成方法に好適に用いられ
る有機薄膜形成装置を提供することを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するためのこの第１の発明の有機薄膜形
成方法としては、原料有機物質をその軟化点、若しくは
融点以上の温度に加熱すると共に、電界の吸引力により
、上記加熱された原料有機物質を粒子状態で加熱領域か
ら脱離させて基板表面に付着させる有機薄膜形成方法に
おいて、長尺体に塗布した上記原料有機物質を、長尺体
とともに加熱領域中に順次送給するものであり、第２の
発明の有機薄膜形成装置としては、原料有機物質をその
軟化点、若しくは融点以上の温度に加熱するエミッタと
、エミッタの加熱領域中に、上記原料を機物質を塗布し
た長尺体を順次送給する原料供給手段と、空間を隔てて
エミッタと対向し、原料有機物質を長尺体から粒子状態
で脱離させて基板表面に付着させる電界を、エミッタと
の間に発生させる対向電極とを具備してなるものである
。

く作用〉 上記第１の発明の構成の有機薄膜形成方法であれば、薄
膜形成原料である有機物質が塗布された長尺体を、所定
加熱領域中に順次送給するので、原料の供給を均一的で
また連続的なものにすることができる。

そして、軟化点、又は融点以上の温度に加熱された原料
有機物質を、電界の吸引力により、熱分解させることな
く微細な粒子として長尺体から脱離させ、粒子状態のま
ま気相に引き出して、上記加熱領域から基板表面に向け
て放出させることができる。これにより、上記脱離した
粒子状物質を基板に導き、有機薄膜として析出させるこ
とができる。

この結果、基板に対する密着性が良好で、しかも、緻密
かつ平滑な有機薄膜を連続的に形成することができる。

上記第２の発明の構成の有機薄膜形成装置によれば、エ
ミッタにより、原料有機物質をその軟化点、又は融点以
上の温度に加熱することができる一方、このエミッタに
対応する対向電極により、空間を隔てたエミッタとの間
に強力な電界を形成することができる。

そして、原料供給手段により、上記原料有機物質を塗布
した長尺体を順次エミッタへ送給することができるので
、この原料を機物質をエミッタの加熱領域中に、原料を
定量的且つ連続的に供給することができる。

従って、上記電界の吸引力により、有機物質を熱分解さ
せることなく微細な粒子とすることができると共に、有
機物質を粒子状態のまま気相に引き出し、加熱領域から
基板表面へ向けて脱離させることができる。

こうして、この有機薄膜形成装置においては、上記脱離
させられた粒子状物質を基板に導き、有機薄膜として析
出させることができる点において、上記第１の発明の有
機薄膜形成方法に有用な機能を奏する。

〈実施例〉 以下、添付図面を参照してこの発明の有機薄膜形成方法
及び有機薄膜形成装置を具体的に説明するが、この発明
は以下の説明のものに限定されるものでない。

図はこの発明の有機薄膜形成方法に好適に用いられる有
機薄膜形成装置の一実施例の模式的構成を示す図である
。

図において、有機薄膜形成装置は、エミッタ（１）（例
えば、タングステン０．５Ｍφ／シリコンウィスカ）、
原料有機物質をコーティングしたものであって、エミッ
タ（１）の加熱領域に送給される長尺体としての紐状体
（２）（例えば、ｌ　ｍｍφのガラス繊維製のもの）、
この紐状体（２を一定の速さで連続的又は間欠的に繰り
出すべく巻回している繰り出しロール（３ａ）、エミッ
タ（１）の加熱領域を通過した上記紐状体（２）を繰り
出しロール（３ａ）と同期して連続的又は間欠的に巻き
取って収納する巻取りロール（３ｂ）、高圧電源（４）
、対向電極（５）、および基板（６）を有している。

なお、紐状体（２）にガラス繊維製のものを使用するこ
とにより、原料有機物質の塗布を含浸状に行うことがで
きると共に、耐熱的にも有効となる利点がある。

また、薄膜材料としての原料を機物質は熱溶解性のあら
ゆる有機化合物であってよいが、特に熱硬化性樹脂であ
るポリイミド、フェノール樹脂等が好適である。以下、
原料有機物質として、ポリイミドを使用している。

エミッタ（１）は、上記対向電極（５）を挾んで、基板
（６）と対向設置されており、この対向電極（５）のほ
ぼ中央部であって、エミッタ（１）と基板（６）とを結
ぶ線との交差部分には、適当な大きさの窓孔（５ａ）が
形成されている。

なお、必要に応じて、上記対向７ｕ極（５）と基板（６
）との間にユニポテンシャルレンズ（図示せず）が配設
される。このユニポテンシャルレンズは、後述のエミッ
タ（１）から引き出された９機物質の粒子を収束状態に
基板（６）に導き、分散させることなく基板（６）上に
析出させるものであって、構成上、三電極からなり、そ
の両側は、同じ加速電位であり、中央の電極を別の電位
に保ったレンズのことである。

次いで゛、エミッタ（１）としては、螺旋状に形成され
ている。これは、エミッタ（１）の加熱領域を可及的に
大きくするためであり、送給されてきた紐状体（２）を
内部に通して有機物質を効率良く接触させるためである
。

そして、エミッタ（１）は、エミッタ電源（図示せず）
に接続されており、さらに高圧電源（４）にも接続され
ている。このようなエミッタ（１）は、例えば、」上記
エミッタ電源からの５＾の通電により、送給されてきた
紐状体（２）のポリイミドを約２５０℃に加熱して、軟
化状態、若しくは溶融状態とするべく制御されている。

また、高圧電源（４）は、その他方の端子が対向電極（
５）に接続されており、この対向電極（５）は、エミッ
タ（１）との間に、軟化状態、若しくは溶融状態となっ
たポリイミドを熱分解させることなく微細な粒子とし、
粒子状のまま気相に引き出し、加熱領域から脱離させる
ことができる程の強い電界（約１０８Ｖ／Ｃ１１以上）
を形成するべく、制御されている。この場合、エミッタ
（１）と対向電極（５）との間には、例えば約２０ＫＶ
の電圧が印加される。

次に、上記有機薄膜形成装置を用いての有機薄膜形成方
法について説明する。

先ず、紐状体０）の一端側を巻回している繰り出しロー
ル（３ａ）及び、同他端側を巻回している巻取りロール
（３ｂ）を同期駆動させ、エミッタ（１）の加熱領域中
を通過するようにセットされている紐状体（２）を、一
定の速さで連続的又は間欠的に送給する。

この間、図示しないエミッタ電源によりエミッタ（１）
に通電を行い、エミッタ（１）の加熱領域中に送給され
てきた紐状体（りのポリイミドを軟化温度、若しくは溶
融温度以上の温度まで昇温させる。

この状態において、エミッタ（１）と対向電極（５）と
の間には、高圧電源（４）により強い電界が形成されて
いることから、この電界の吸引力により、軟化状態、若
しくは溶融状態となったポリイミドが部分的にイオン化
されて飛び出し、ポリイミドの微細な粒子を引き出すこ
とができる。

そして、引き出された微細な粒子は、基板（６）に導か
れ、基板（６）上に析出することができ、密着性の良い
有機薄膜を形成することができる。また、原料有機物質
を上記熱硬化型樹脂にかえて、熱可塑性樹脂とすること
も可能であることは言うまでもない。

この発明においては、有機物質等の難揮発性物質の分解
を最少限に抑え、これを分子状態にして気相中に取り出
した後、直接被覆すべき基板上にこれを導き、有機薄膜
を形成させるのである。

なお、基板に原料物質を導入する前、に、この基板に公
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
処理を施しておけば、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となり、このよ
うにすることによって基板と有機薄膜との密着性をさら
に向上させることができる。

以上、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば図に示す形状以外の形状のエミッタを使用す
ることが可能である他、エミッタ、および対向電極を主
要部とする電界脱離部を腹数個配設することが可能であ
り、また、紐状体の代わりに、押出し装置により送給さ
れる長尺体としての棒状体を用いても良いなど、その他
この発明の要旨を変更しない範囲内において、種々の設
計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように、上記第１の発明の構成よりなる有機薄膜
形成方法については、有機物質を加熱領域中に順次送給
することになるので、定量的且つ連続的な原料の供給が
可能となる。

また、上記第２の発明の構成よりなる有機薄膜形成装置
については、原料有機物質をその軟化点、もしくは融点
以上の温度に加熱できると共に、エミッタと対向電極と
の協働によって高い電界脱離効果を発揮させることがで
きる。

一方、原料供給手段により、上記エミッタの加熱領域中
に、上記原料有機物質を塗布した長尺体を順次送給する
ことができるので、この原料有機物質をエミッタの加熱
領域中に、定量的で連続又は間欠に供給することができ
る。

そして、上記電界脱離効果により、軟化状態、若しくは
溶融状態の有機物質を熱分解させることなく微細な粒子
とすることができると共に、粒子状態のまま長尺体から
気相に引き出し、加熱領域から脱離させることができ、
これにより、上記脱離させられた粒子状物質を基板に導
き析出させることができる点において、上記有機薄膜形
成方法での過程を好適に行うことができる等、従来技術
に比べて、基板との密着性に優れ且つ緻密で平滑な薄膜
を形成することができ、原料を機の物性を損なうことな
く、高収率で形成することができるという特有の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の有機薄膜形成方法に用いられる有機薄膜
形成装置の一実施例の模式的構成図。 （１）・・・エミッタ　　　　■・・・紐状体（３ａ）
・・・繰り出しロール （３ｂ）・・・巻取りロール （４）・・・高圧電源　　　　（５）・・・対向電極（
６）・・・基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原料有機物質をその軟化点、若しくは融点以上の温
   度に加熱すると共に、電界の吸引力により、上記加熱さ
   れた原料有機物質を粒子状態で加熱領域から脱離させて
   基板表面に付着させる有機薄膜形成方法において、 長尺体に塗布した上記原料有機物質を、長尺体とともに
   加熱領域中に順次送給することを特徴とする有機薄膜形
   成方法。 ２、上記長尺体として、ガラス繊維により形成されたも
   のを用いる上記特許請求の範囲第１項記載の有機薄膜形
   成方法。 ３、原料有機物質をその軟化点、若しくは融点以上の温
   度に加熱するエミッタと、エミッタの加熱領域中に、上
   記原料有機物質を塗布した長尺体を順次送給する原料供
   給手段と、空間を隔ててエミッタと対向し、原料有機物
   質を長尺体から粒子状態で脱離させて基板表面に付着さ
   せる電界を、エミッタとの間に発生させる対向電極とを
   具備してなることを特徴とする有機薄膜形成装置。 ４、上記長尺体が、ガラス繊維により形成されたもので
   ある上記特許請求の範囲第３項記載の有機薄膜形成装置
   。 ５、上記原料供給手段が、長尺体を巻回した繰出しロー
   ラと、繰出しローラから繰り出されて上記加熱電極の加
   熱領域中を通過した長尺体を巻き取る巻取りローラとを
   備えたものである上記特許請求の範囲第３項記載の有機
   薄膜形成装置。