JPS6353211B2 - - Google Patents

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JPS6353211B2
JPS6353211B2 JP57049174A JP4917482A JPS6353211B2 JP S6353211 B2 JPS6353211 B2 JP S6353211B2 JP 57049174 A JP57049174 A JP 57049174A JP 4917482 A JP4917482 A JP 4917482A JP S6353211 B2 JPS6353211 B2 JP S6353211B2
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JP
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thin film
organic
cluster
crucible
forming
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Kyoshi Morimoto
Toshinori Takagi
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Futaba Corp
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Publication of JPS6353211B2 publication Critical patent/JPS6353211B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/34Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C41/50Shaping under special conditions, e.g. vacuum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/12Organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0002Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped monomers or prepolymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0082Plasma
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2007/00Flat articles, e.g. films or sheets
    • B29L2007/008Wide strips, e.g. films, webs

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、緻密で付着強度も大きく、また物性
的諸性質を制御できる有機物薄膜の形成方法に関
するものである。
各種基体表面に有機物の皮膜を形成する手段と
して、例えば熱可塑性プラスチツクスの押し出し
法や延伸法により得られたフイルムを貼り付け
る、あるいは溶液を塗布して焼付ける法などがあ
る。しかしながら、このような機械的、あるいは
熱的方法では、数μm以下の均質で、かつ付着力
の強い皮膜の形成が困難であるため、これらに代
るべくミクロンオーダの膜厚の良質な有機物薄膜
の形成方法が種々検討されている。その一つとし
て、いわゆるプラズマ法と呼ばれる方法が知られ
ている。このプラズマ法は、例えば有機物モノマ
ーの低気圧蒸気中でグロー放電を行わせてプラズ
マを生成し、このプラズマ中に配置した基板表面
に前記有機物モノマーを重合させるものである。
しかしながらこのプラズマ法では、プラズマを
生成させるための導入ガスや不純物の混入が避け
がたく、またこれらのガスや不純物の再蒸発等が
生ずる虞れがあり、さらに、動作条件を外部から
制御することが困難である、すなわち動作条件の
設定が困難であるなどの問題点がある。また、電
子の射突による不要加熱が生ずる、という問題点
もある。
これらの問題点の存在によつて、現状では高品
質で、かつ再現性のよい有機物薄膜の形成が困難
であつた。
また、一般の真空蒸着による有機物薄膜の形成
も一部では検討されているが、例えば、有機半導
体となるアセチレンの場合、付着力が弱く剥離が
生ずる。また一般の有機重合膜であるポリエチレ
ンでも基板に対する付着力がほとんど零であり、
実用化されるまでには至つていない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもの
であり、良質の有機物薄膜を形成すべく種々検討
した結果、本発明者が提案しているクラスタビー
ム蒸着法により有機物薄膜の形成を行うと、高品
質で、かつ基板に対する付着強度に優れた有機物
薄膜の得られることを見い出し、本発明をなすに
至つたものである。
すなわち本発明は、有機物質を密閉形のるつぼ
内で蒸気化し、しかもこのるつぼを、少なくとも
るつぼ内の蒸気の圧力の1/100以下の圧力の雰囲
気中に配置してるつぼに形成した一個ないしは複
数個のるつぼから噴出させることにより、この噴
出にともなつて生ずる断熱膨脹現象によつて過冷
却状態を生じさせ、噴出蒸気の凝集した巨大な塊
状集団、いわゆるクラスタを形成する。さらに、
形成されたクラスタに電子ビームを照射し、少な
くともその一部をイオン化する。この一部がイオ
ン化されたクラスタを、噴出時に付与される運動
エネルギーで基体表面まで輸送する、あるいは前
記クラスタをイオン化して電界により加速ないし
は減速し、これらのエネルギーを制御して輸送途
中、あるいは基板表面の射突時にクラスタを構成
する元素の一部引き抜き、切断、開裂、再結合な
どの有機物ポリマー形成のための中間状態を現出
させ、基板表面上で有効に重合ないしは縮重合さ
せることにより、高品質で、かつ付着強度の大な
る有機物薄膜の形成方法を提供することを目的と
するものである。
以下、図面を参照して本発明による有機物薄膜
の形成方法の一実施例を説明する。
第1図は、本発明の有機物薄膜の形成方法に使
用したクラスタビーム蒸着装置の一例を示す要部
構成図である。ここでは、有機物ポリマー形成の
ための中間状態をより効率良く現出させるため
に、クラスタの一部をイオン化する場合の装置例
である。しかして、この第1図に示す装置は、大
きくわけて四つの部分から構成される。すなわ
ち、材料となる有機物を収納して、これを加熱し
蒸気化するるつぼ部10と、有機物のクラスタの
一部をイオン化するイオン化室部20、イオン化
されたクラスタを加速する加速電極部30及びそ
の表面に有機物薄膜が形成される基板を保持する
ホルダ部40とを有する。
るつぼ部10は、薄膜を形成すべき材料11が
収納される一個ないしは複数個(図示実施例では
一個)の噴射ノズル12を有する密閉形のるつぼ
13と、このるつぼ13を加熱し、内部の材料1
1を蒸気化するヒータ14とその遮へい板15及
び必要に応じてるつぼ13内の温度を検出するた
めの熱電対16が設けられる。るつぼ13の加熱
温度は、形成すべき有機物の性質に応じて種々選
定されるものであり、例えばモノマーの代表例と
して、アントラセンでは180℃程度、高分子材料
の中でも基本的な分子であるポリエチレンの場合
は、300℃〜350℃程度に選定される。さらに、重
要なことは、噴射ノズル12をクラスタビーム形
成条件に合わせて形成することである。
前述したようにクラスタは、高真空中に配設さ
れたるつぼ内の蒸気が、ノズルから噴出した際の
断熱膨脹に伴う過冷却状態によつて粒子を凝集さ
せ形成するものである。したがつて、ノズル通過
時に蒸気粒子間相互で運動エネルギーの授受が行
われることが必要となり、このためには、前記噴
射ノズル12の直径は、るつぼ13内の蒸気粒子
の平均自由行程よりも十分大きくすることが必要
である。一方、有効にクラスタを形成する上で、
るつぼ内外における急激な圧力差が保たれるよう
にするためには、前記噴射ノズル12の直径dと
その厚みlとの比、いわゆるアスペクト比l/d
を1程度にすることが望ましい。そこで、るつぼ
13の設置空間を、通常の真空装置で容易に到達
できる10-7Torr〜10-3Torr程度の真空度とし、
またるつぼ13内の蒸気の圧力を10-1Torr〜
10Torr程度とすれば、前記噴射ノズル12の直
径は、0.5mm〜2.0mm程度に設定すればよい。
イオン化室部20は、噴射ノズル12から噴出
するクラスタに電子を照射し、クラスタを構成す
る粒子の一個をイオン化する作用をなすものであ
り、種々の構成が考えられるが、ここでは電子を
放出する、例えば加熱されて熱電子を放出するフ
イラメントタイプの電子源21、収束電極22、
陽極23及び電子を集める集電極24とで構成し
ており、またイオン化空間はゲージ25で囲われ
ている。また、加速電極部30は、一個ないしは
複数個の加速電極31により構成される。
さらにホルダ部40は、表面に有機物薄膜を形
成すべき基板41を保持する基板ホルダ42と、
材料11の薄膜形成条件に合わせて基板41を加
熱ないしは冷却するための加熱・冷却部43と、
基板41の温度を測定するための熱電対44とに
より構成される。また50は、不要時にクラスタ
ビームの基板41への射突を防止するためのシヤ
ツタである。そして、図示はしていないが、これ
らの各部材が、真空容器内に配設され、高真空雰
囲気に保持されるとともに、ヒータ14、電子源
21及び各電極に電源が接続される。
例えば、これらの各部を高真空に保持するため
の真空系としては種々考えられるが、一例を掲げ
れば第2図に示すような構成が採れる。
ここで81は、その上部にベルジヤ82が真空
気密に載置されて、第1図に示す蒸着部を高真空
状態に維持する基体であり、真空系としては、ロ
ータリーポンプ83、デイフユージヨン
(Diffusion)ポンプ84及びコールドトラツプ8
5からなり、これらとベルジヤ82間を排気管8
6で連結し、かつ必要箇所に主バルブ、荒引きバ
ルブ等のバルブ類87が設けられた構造になるも
のであり、デイフユージヨンポンプ84とベルジ
ヤ間に例えば液体窒素等のコールドトラツプ85
が設けられているほか、一般の真空系とほぼ同一
の構造である。
次に、第1図に示す装置を用いた有機物薄膜の
形成方法について述べるに、まず上述した装置に
よりクラスタが形成されることを示すエネルギー
解析の結果について説明する。
本発明の形成方法により形成できる有機物薄膜
の材料としては、ポリエチレン等の一般的な高分
子材料から近時有機半導体として注目されてい
る、例えばアントラセンなどの高分子材料等が掲
げられるが、ここでは、単量体の代表物質として
例えばプラズマ法や一般の真空蒸着法等で形成し
た場合、緻密で、かつ付着力の強い薄膜を形成す
ることが困難であつたアントラセン
(Anthracene、分子式C14H10)を材料として用い
た場合の例を示す。
しかして、アントラセンのモノマーを材料11
としてるつぼ13内に投入し、加熱して噴射ノズ
ル12から10-7Torr〜10-3Torr程度の高真空雰
囲気中に噴出させ、イオン化室部20でその一部
をイオン化した後、エネルギー解析を行うべく、
127゜のセクター形エネルギー解析器に導入してエ
ネルギー測定を行つた結果を第3図に示す。
この第3図は、噴射ノズル12の直径を1mm、
その厚みを1mmとし、イオン化室部20における
イオン化電圧15V、イオン化電流50μA、そして
加速電極部30に50Vの加速電圧を印加してエネ
ルギー解析を行つた結果である。
この第3図から、ヒータ14によるるつぼ13
の加熱温度を上昇させて、るつぼ13内の蒸気の
圧力P0を増加させ、この圧力が1Torr付近になる
とビーム強度の高いピークが現われ始める。これ
はるつぼ13内の蒸気の噴出時の断熱膨脹現象に
により過冷却状態が生じてクラスタが形成され始
めたことを示すものであり、さらにるつぼ13内
圧力P0を増加させてこれが約30Torr程度になる
とビーム強度が最高となり、その時のエネルギー
は1〜2eVとなる。
すなわち、るつぼ13内の圧力P0が周囲の圧
力Pの102倍程度になつたところからクラスタが
形成され始め、103〜144倍程度で有効にクラスタ
が形成されることが明らかとなる。またこの場
合、噴射ノズル12から噴出するビームの粒性を
考慮してるつぼ13内の熱エネルギーから見積る
と、5〜200個のアントラセン分子がクラスタ状
になつていることがわかる。
次に、上述したエネルギー解析の結果に基づ
き、実際に作製したアントラセンの薄膜の等性に
ついて述べる。
まず第1図に示す装置の蒸着条件を次のように
定めた。前述したエネルギー解析の結果より、る
つぼ13内外の圧力差(P0/P)は102、好まし
くは104以上必要であり、このために、ヒータ1
4によるるつぼ13の加熱温度を180℃とした。
また、イオン化室部20における陽極23に印
加する電圧、すなわちイオン化電圧は、形成され
たアントラセン薄膜のX線回折による(001)回
折強度のイオン化電圧依存性を調べた第4図に示
す結果から数10Vから300V程度の間で設定する
のがよく、これは前記イオン化電圧を70Vに設定
した場合の形成されたアントラセン薄膜の定量ス
ペクトル分析の結果を示す第5図からも明らかで
ある。すなわち、50V〜70V程度にイオン化電圧
を設定した場合、質量数170〜180の近傍に大きな
強度分布が生じ、これはアントラセン(C14H10
=178)の分子イオンが形成されていることを示
すものであり、アントラセン分子の切断、引き抜
き、開裂等が行われ、ポリマー形成のための中間
状態が現出していることが明らかとなる。したが
つて、この実施例では、前記イオン化電圧を50V
に設定した。
このイオン化電圧及びイオン化電流の値は、通
常の金属や半導体に対するクラスタイオンビーム
蒸着時におけるそれよりも低い値である。これ
は、有機物のような高分子化合物では、束縛電子
のエネルギーが孤立原子における束縛電子のエネ
ルギーよりも小さいため、イオン化のエネルギー
も小さくてすむことによる。逆に、このエネルギ
ーが大きすぎると有機物の分子構造自体を破壊す
る虞れがあるため、低く抑えることが必要であ
る。かつイオン化断面積が有機物のクラスタの場
合ではきわめて大きいので、イオン化に必要な電
流量、すなわち電子源21から放出されて集電極
24に流れ込むイオン化電流も金属の場合よりも
少なくてよく数10mA程度となる。有機物の種類
によつて、このイオン化電圧の値及びイオン化電
流の値は異なつてくるが、一般にイオン化電圧は
300V以下、イオン化電流は100mA以下の値とな
る。本実施例では、このイオン化電流は10mAに
設定した。
また、加速電極部30に印加する加速電圧は
100V〜500V程度がよく、本実施例では、200Vと
した。
さらに基板41の温度は、ここに到達したクラ
スタの再蒸発を防ぐために、加熱・冷却部43に
より−10℃に保持した。
しかして、るつぼ13内で加熱により蒸気化さ
れた材料11が、噴射ノズル12から高真空中に
噴出され、噴出時の断熱膨脹現象に起因する過冷
却状態によつてクラスタが形成される。この場
合、噴射ノズル12から噴出する蒸気がすべてク
ラスタ化されるわけではなく、一部分子状のまま
噴出する分もある。
このようにして形成されたクラスタ及び分子
は、噴出時に付与された運動エネルギーによりビ
ーム状となつてイオン化室20に入る。そして、
これらのクラスタ等が電子源21から放出される
電子のシヤワーを浴びて一部がイオン化され、加
速電極部30によつて形成される電界により加速
されて基板41にむけて輸送される。
しかして、イオン化されたクラスタや中性のク
ラスタ、あるいは分子等の混在したビームが基板
41の表面に射突し、有機物の薄膜、本実施例で
はアントラセンの薄膜が形成される。
この場合、噴射ノズル12からの噴出時に付与
された運動エネルギー、あるいは加速電界により
付与された運動エネルギーにより、基板41への
輸送途中や基板射突時に、構成元素の一部引き抜
き、切断、開裂、再結合などによりラジカルが生
成され、縮重合に必要な中間状態、すなわちポリ
マー形成のための中間状態が現出する。さらに、
クラスタ、あるいはクラスタイオンのもつ特有の
効果、すなわち基板41表面への射突時における
スパツタリングと清浄効果、基板表面へのエツチ
ング効果、膜形成の初期階段における核形成の促
進、あるいは粒子が基板に射突したときにクラス
タが壊れて基板表面を移動し、良質の膜形成に寄
与する表面マイグレーシヨン効果などにより、緻
密で、かつ基板41の表面に対する付着力の大き
な薄膜が形成できることになる。
特に、本発明の薄膜形成方法の大きな特長は、
ポリマー形成のための中間状態の生成を、用いる
材料により外部より容易に制御できる、という点
である。
すなわち、ラジカルの生成条件は、用いる材料
11により変化する。しかしながら本発明の形成
方法では、ヒータ14によるるつぼ13の加熱温
度、イオン化室部20におけるイオン化電圧、イ
オン化電流、あるいは加熱・冷却部43による基
板41の温度等を、外部より任意に制御できるの
で、用いるべき材料11により最適な条件を容易
に設定することが可能となるものである。
例えばイオン化電流を、イオン又はラジカルを
生成するに必要なエネルギーまでイオン化電圧に
よつて加速し、目的とする反応に必要なイオン
量、又はラジカルを生成する量に定めることが可
能である。また加速電極部30に印加する加速電
圧を目的とする膜形成に最適な値に選ぶことがで
き、これらによつて物性的な諸性質、例えば電気
伝導度、熱伝導度、磁気的特性等の物理的性質や
吸湿性などの化学的性質を制御した膜の形成が可
能となる。
次に、上述した条件によつて形成したアントラ
センの薄膜の特性について述べる。
第6図は、本発明の薄膜形成方法により得られ
たアントラセン薄膜のX線回折スペクトル分布を
示すものであり、(001)方向に強く配向している
ことがわかる。比較のためにるつぼ13に投入す
る以前のアントラセン粉末のX線回折スペクトル
を第7図に示す。この第6図、第7図から明らか
なように、本発明の形成方法によれば配向性のよ
い薄膜が得られ、このことは、例えばアントラセ
ンなどのように有機半導体薄膜を形成する上から
は、きわめて有効となる。
第8図は、基板41に対する付着強度を示す図
である。一般の真空蒸着で有機物薄膜の被着を行
つた場合、その付着力はほとんど零か、高々数10
g/cm2程度であるのに対し、本発明の方法では、
1000g/cm2以上の付着力が得られ、しかも付着力
の分布は狭く均一性のよい薄膜が得られることが
わかる。一方、イオン化室部20でのイオン化を
停止し、噴射ノズル12から噴出した際の運動エ
ネルギーのみで被着を行うことも可能であるが、
この場合の付着強度の分布は、第9図に示すよう
になる。イオン化を行わない場合、したがつて加
速電極部30での加速を受けない場合の付着力は
第9図からみて400g/cm2〜1000g/cm2程度とな
つて、例えば前述した一般の真空蒸着の場合と比
較して大幅に改善されるが、付着強度に多少ばら
つきが生ずる。したがつて、良質で、かつ付着力
の強い有機物の薄膜を得るには、イオン化するこ
とが必要である。
次に、基板41の表面上で縮重合反応が行われ
たことを確認するために、形成された薄膜のフオ
トルミネセンススペクトルを測定した。
測定装置の概略を第10図に示す。ここで61
は、本発明の方法により形成されたアントラセン
薄膜62が収納される液体窒素クライオスタツト
である。そしてこのアントラセン薄膜62に、例
えば、水銀ランプ等の励起光源63からの光L1
を光学系64、フイルタ65、硫酸銅溶液槽6
6、反射鏡67、レンズ系68を介して照射し励
起する。この励起によつて得られた光L2を、レ
ンズ系69で絞つてチヨツパ部70に導入し、フ
イルタ71を介して分光器72に入力する。さら
にこれを光電子増倍管73で電気信号に変え、チ
ヨツパ部70からのチヨツパ信号とともにロツク
インアンプ74で増幅し、分光器72からの信号
とともに記録計75で記録する構成となつてい
る。
しかして得られたフオトルミネセンススペクト
ルは、第11図に示すようになる。この第11図
は、典型的なアントラセンのフオトルミネセンス
スペクトルであり、本発明の方法により得られた
有機物薄膜が、アントラセンであることが確認さ
れ、基板41の表面上で縮重合反応が行われたこ
とが明らかとなる。
さらに、他の蒸着条件は変えずに加速電極部3
0に印加する電圧を大きく増加させて2000Vにし
た場合、第12図に示すようなフオトルミネセン
ススペクトルが得られた。この第12図に示すス
ペクトルはアンサンスレン(Anthanthrene、分
子式C22H12)の典型的なスペクトルであり、ア
ンサンスレンの薄膜が形成されたことが確認でき
る。
このことは前述したように本発明の方法では、
ポリマー形成のための中間状態を制御して形成さ
れる薄膜の物性的な諸性質を制御できることを示
すものであり、前述した加速電圧を変化させるの
みではなく、イオン化室部20におけるイオン化
の条件や、るつぼ13の加熱温度を変化させるこ
とによつてもラジカルの形成状態を制御できるも
のである。
したがつて、前述したように形成すべき材料1
1に応じて、良質で、かつ基板に対する付着力の
強い薄膜を形成するための最適条件を設定できる
ことが可能となる。逆にいえば、従来薄膜形成の
困難であつた有機物材料の各種基板へのコーテイ
ングや、あるいは有機半導体などのようにその結
晶構造や組成が重要となる材料の薄膜形成が可能
となり、例えば、従来試みられていた引上げ法な
どで得られる膜と同等、ないしはより良質の薄膜
の形成が可能となるものである。
ところで上述した実施例では、材料11として
粉体状のものを用いた例を示しているが、重合な
いしは縮重合によつてポリマーを作るモノマーと
しては、常態で液体、又は気体の材料もあり、こ
れらの材料を用いて有機物薄膜の形成を行うこと
も勿論可能である。
例えば、気材の材料を用いて薄膜形成を行う場
合は、るつぼ部での加熱は不要となり、蒸着部の
構成は第13図に示すようになる。この第13図
は、第1図、第2図と同一機能の部分には同一符
号を付して示した図であり、るつぼ13はリーク
バルブ91を介してガス導入管92を連通させ
る。このガス導入管92の一端は材料となる有機
物ガスが充填されたボンベに接続されており、リ
ークバルブ91を介して、ベルジヤ82内の圧力
に比し高圧(少なくとも102倍以上)の有機物の
ガスをるつぼ13内に導入する。そして、この有
機物のガスが噴射ノズル12からベルジヤ内82
に噴出する際の断熱膨脹にもとずく過冷却状態に
よつてクラスタが形成され、固体の材料と同様に
有機物の薄膜が基板41の表面に形成される。こ
の場合重要なことは、噴射ノズル12の形状であ
り、るつぼ13内外の圧力差が所定の値に保た
れ、しかも噴出時にクラスタが形成される条件を
満たすよう、前述した第1図に示す場合と同様
に、その直径及びノズル部の厚みを設定すること
が必要である。
また逆に、噴射ノズル12の形状を適切に形成
すれば、特にるつぼ13を設けずに、ベルジヤ8
2内に突出するガス導入管92の先端に直接噴射
ノズル12を形成するようにしてもよい。
以上述べたように、本発明による有機物薄膜の
形成方法は、加熱によつて蒸気化した有機物の材
料、あるいは気体状態で与えられる有機物の材料
を、真空中に少なくとも102倍以上の圧力で噴射
ノズルから噴出させ、少なくともその一部を有機
物分子のクラスタとし、かつ、その一部をイオン
化して、噴射時の運動エネルギー、あるいは電界
により加速することにより得られる運動エネルギ
ーによつて基板表面に輸送、射突させて有機物の
薄膜を形成するものである。
しかして本発明の形成方法では、蒸気化の条
件、イオン化の程度、あるいはイオン化されたク
ラスタの加速エネルギーを制御することにより、
有機物のモノマーが重合ないしは縮重合するため
に必要な中間状態、すなわちクラスタを構成する
元素の一部引き抜き、切断、開裂、再結合などの
有機物ポリマー形成のための最適な中間状態が現
出し、基板上で有効に重合ないしは縮重合反応が
促進され、良質の薄膜形成が可能となるものであ
る。しかも、従来のプラズマ法等とは異なり、薄
膜形成作業が真空中で行われるので、形成される
膜中に不純物等が混入する虞れがなく、良質の薄
膜の形成が期待できる。
特に、従来の蒸着法やプラズマ法では良質の薄
膜形成が困難であつた有機物薄膜形成が容易に行
えるようになり、しかもその物性的諸性質を制御
した膜の形成が可能となることから、例えば有機
物半導体薄膜の形成等に用いて、得られる効果は
きわめて大である。
さらに、形成されたクラスタに付与する運動エ
ネルギーを変化させることにより、基板に対する
付着強度を大きくすることが可能であり、付着力
を改善する上からもすぐれた効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による有機物薄膜の形成方法
の一実施例に使用する装置の要部を示す概略構成
図、第2図は、同実施例使用する真空系の一例を
示す図、第3図は、第1図に示す装置の噴射ノズ
ルから噴出するビームのエネルギー解析の結果を
示す図、第4図は、同実施例におけるイオン化エ
ネルギーと(001)回折強度との関係を示す図、
第5図は、同実施例における定量スペクトル分析
の結果を示す図、第6図は、同実施例におけるX
線回折スペクトル分布を示す図、第7図は、同実
施例に使用する粉末状の有機物材料のX線回折ス
ペクトル分布を示す図、第8図、第9図は、同実
施例におけるそれぞれ異なる条件での形成される
薄膜の付着強度を示す図、第10図は、同実施例
で得られた薄膜のフオトルミネセンススペクトル
を測定するための回路のブロツク図、第11図、
第12図は、同実施例におけるそれぞれ異なる条
件で形成される薄膜のフオトルミネセンススペク
トルを示す図、第13図は、本発明による有機物
薄膜形成方法の他の実施例に使用する装置を示す
要部構成図である。 10……るつぼ部、12……噴射ノズル、13
……るつぼ、14……ヒータ、20……イオン化
室部、30……加速電極部、40……ホルダ部、
41……基板、43……加熱・冷却部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも一個の噴射ノズルを有する密閉形
    のるつぼ内に収容された気体状態の有機物を、前
    記るつぼの噴射ノズルからるつぼ内の圧力に対し
    て10-2倍以下の圧力の真空中に噴出させ、少なく
    ともその一部を有機物分子のクラスタに形成する
    工程と、数10V〜300Vの範囲の電圧で加速され、
    かつ100mA以下の電流値の電子ビームを前記ク
    ラスタに照射し、該クラスタの一部をイオン化す
    る工程と、前記クラスタに運動エネルギーを付与
    して有機物薄膜を形成すべき基板表面にクラスタ
    を輪送する工程とを備え、前記基板表面に有機物
    薄膜を形成することを特徴とする有機物薄膜の形
    成方法。 2 前記クラスタに付与される運動エネルギー
    は、前記気体状態にある有機物が噴射ノズルから
    噴出する際に与えられる運動エネルギーである特
    許請求の範囲第1項記載の有機物薄膜の形成方
    法。 3 前記クラスタに付与される運動エネルギー
    は、前記気体状態にある有機物が噴射ノズルから
    噴出する際に与えられる運動エネルギーと、イオ
    ン化されたクラスタを電界により加速することに
    よつて与えられる運動エネルギーである特許請求
    の範囲第1項記載の有機物薄膜の形成方法。 4 前記有機物薄膜を形成すべき基板は、冷却状
    態に維持されてなる特許請求の範囲第1項記載の
    有機物薄膜の形成方法。
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