JPH01111471A - 単分子膜累積装置 - 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 本発明は単分子膜累積法（ラングミュアプロジェット法
：ＬＢ法）を用いる単分子膜累積装置に関するものであ
る。

従来の技術 最近、「分子エレクトロニクス」とか「バイオチップ」
などの言葉が聞かれるようになった。、これには在来の
電子技術のなかで有機材料の単なる利用からさらに進め
て遺電子操作などの高度の生物工学的手法を活用したり
、生体細胞を使って有機１０チツプを作ろうという提案
がなされている背景がある。これらは究極として従来の
エレクトロニクスを越える新技術を目指し、その骨子は
個々の分子や少数の分子の集合に電子素子の機能を持た
せることにある。タンパク質をはじめとする生体物質か
ら成る厚さ１００人程度の有機物でできた薄い膜（有機
薄膜）がその素子の基本構造と考えられている。このよ
うな素子をつくるには１００人程度の分子レベルでの薄
膜を超微細構造を維持したままで形成する技術の確立が
要求されている。そのための有力な薄膜形成法として単
分子累積法、例えばラングミュア・プロジェット法（Ｌ
Ｂ法）が注目されている。　　。

従来の単分子累積装置および単分子累積法すなわち単分
子膜累積法を第６図に示す。単分子累積装置は水槽１と
水温調整部２と純水３層と膜物質４と前記膜物質を水槽
て浮かべたときすなわち展開させたときの表面圧を調整
するバリア６と基板６および基板保持具７から成る。

単分子膜累積法を以下に説明する。

まず単分子膜累積法において均一に成膜するためには不
純物が混入しないように清浄な水槽１と清浄な純水３が
使用される。さらに水面を清浄にするためにアスピレー
タ（吸引ポンプ）８で水面上のゴミを吸引除去する。そ
ののち１分子中に親水基と疎水基をもつ有機分子をクロ
ロホルムなどの揮発生の非水系溶媒に溶かした膜物質４
を水槽１の内側に設置したバリア６によって囲まれてい
る水面に滴下、展開させる。溶媒が揮発したのちバリア
５に囲まれた面積を縮めることによりバリア６内の単分
子に表面圧をかけ、固体膜４にする。

バリア６によって常に一定で適当な表面圧をかけ固体膜
に保った状態で清浄な基板６を水面と垂直すなわち、前
記固体膜４を横切る方向に上下させることで単分子を基
板６に累積することができるのである。

単分子膜にはさまざまな表面活性物質が成膜分子になり
得る。膜を溝成する単分子層が全て同一なホモ膜ばかシ
でなく、水面上の単分子層を適宜取り換えることによっ
てムムＢＢ・・・・・・１人ＢＡＢ・・・・・・のよう
なヘテロ膜を作ることもできる。さらには違う成膜分子
を何種か混合して多成分系単分子層を作り、混合膜を作
ることもできる。

発明が解決しようとする問題点 前記従来法によれば、基板６は基板保持具７によってさ
さえられ、一定表面圧の固体膜を横切る方向に繰り返し
上下することで基板上に何層もの固体膜すなわち単分子
膜を累積するようになっているが、１基板に何層も累積
するとなると大変な時間がかかり、装置専有時間も長い
ことから非常に作業効率が悪く、量産性に不適である。

問題点を解決するだめの手段 本発明は、基板保持具が上下動する構造の支持部と、支
持部の一部に回転軸を有し、複数の基板が円周状に設け
られ、前記複数の基板が前記円周に添って回転移動する
構造の車輪部と、前記回転動において複数の基板がそれ
ぞれ常に垂直で一定方向に吊シ下げられる構造の基板保
持具を有するものである。

作用 前記車輪部内周付近に設けた数個の基板保持部先端には
それぞれ基板をとりつけ、前記支持部によって前記車輪
部の外周が展開分質表面に接触しない位置に至るまで降
下させる。前記基板保持部の長さは車輪部半径より使用
する基板の直径を差し引いた程度でよく従って車輪部降
下の際に吊り下げられて成る最も低位置の基板は水槽内
へ挿入された状態になる。そののち前記車輪部を回転移
動させることで第２．第３・・・・・・と順次基板を水
槽内へ挿入、このとき同時にすでに挿入されている基板
第１の次に第２．第３・・・・・・と回転移動に伴って
順次基板が水槽から引出される。

実施例 本発明の第一の実施例について第１図、第２図を用いて
以下に説明する。基板保持具７は保持部上下動のための
支持部Ｔ＆と基板回転移動のための車輪部７ｂと基板を
常に垂直維持するだめの保持部７Ｃから成り、前記保持
部の先端にはそれぞれに基板６が取シつけられている。

前記車輪部外周と、前記保持部との取り付けはフリーで
保持部によって固定支持されている基板６が水槽の液面
に対して常に垂直に位置する吊シ下げられた構造となっ
ている。尚、保持部の長さは、車輪半径よシ使用する基
板の直径を差し引いた程度で良い。

従って車輪外周を、展開分質に接触させない位置迄降下
した際の最も低位置にある基板６は展開され、表面圧の
かかった物質面すなわち固体膜４を横切って挿入され膜
面下の水槽に前記基板が充分に浸漬された状態になる（
第１図）。すなわち基板が挿入された時点で第１の基板
６１Ｌ面には第１層の単分子膜が形成されるのである。

この状態で次には車輪部７ｂを回転させる。すると第２
の基板６ｂが回転動に伴って移動し、前記同様に固体膜
４を横切って垂直に挿入され第２の基板６ｂ面にも第１
層の単分子膜が形成される。

このようにして第３．第４・・・・・・と順次基板の挿
入によって第１の膜がそれぞれの基板に形成される。

このときのように基板挿入す々わちｄｏｗｎ動において
形成される単分子膜と、一方これに対してｕｐ動におい
て形成される単分子膜との組合わせから成るものをＹ型
と呼ぶ。本発明の場合基板保持具７は車輪部７ｂの回転
動により基板６も回転軸を中心に回転動しており、第３
．第４・・・・・・と基板が順次挿入されるに伴って第
１．第２・・・・・・と第１層の単分子膜が形成された
基板は水槽より引出される。このときのｕｐ動によって
第２層目の単分子膜が形成されるのである。このときの
様子を第２図に示す。

第２図ｅ）はａｏｗｎ動によって第１層を累積している
様子を示し、（ｂ）はｄｏｗｎ動による第１層目の単分
子膜累積中の第３の基板６０、第１層累積済みの第２の
基板６ｂおよびｕｐ動によって第２層目の単分子膜累積
中の第１の基板６＆を示している。このようにして同方
向に回転を繰り返すことによって第３．第４・・・・・
・層と単分子膜は累積される。

この場合の累積膜は１．３，５．７・・・・・・の奇数
層では挿入による膜、２，４，６．８・・・・・・の偶
数層では引出しによる膜がそれぞれ形成されることとな
る。しかし、回転方向を変化させることで挿入、引出に
よる各膜の組み合わせを変えることができる。また、車
輪部を１回転させ、全ての基板に第１層の単分子膜を形
成した時点で基板保持具７を上昇させ、他の水槽例えば
展開物質の異なる第２の水槽１１へ移動させて前記動作
を行なえば二種の異なる固体膜４，４′である単分子膜
を累積することができる。この様子を第３図に示す。

さらに本実施例の基板保持具をキッドとして回転軸を接
点としてつなぎ合わせることでよシ多くの基板処理を行
うことができる。このときの接点には例えば凹凸それぞ
れのネジ加工部を回転軸に設けるがバナナチップ構造を
設けるなど接続構造とする。この様子を第４図に示す。

次に第２の実施例を第６図を用いて以下に説明する。第
４図（ａ）は第２の実施例による本発明の基板保持具７
を左斜面方向よシみた図であり、（ｂ）は側面よりみた
概略図を示す。２本の支持部７１Ｌ間に位置する回転軸
と平行して例えば６本の横棒７ｄが車輪部７ｂの外周付
近を接点として設けられ、さらに各横棒には複数の基板
保持部７ｃが設けられている。前記横棒７ｄと前記基板
保持部との取υ付けも第１の実施例同様にフリーで保持
部によって固定支持されている基板６が水槽の液面に対
して常に垂直に位置するように吊り下げられる構造とな
っている。このようにすれば−層多くの基板処理を一括
で行うことができる。

なお、ウェハの取り付は方向は、展開物質４を囲むバリ
ア６で常に加圧され、純水３面に浮かぶ固体膜４として
表面圧が調整されていることから問わない。

また、前記実施例第１．第２の説明図に記したる車輪部
はスポークタイプであるが、円盤タイプでもよい。

発明の効果 本発明によれば基板保持具の回転、上下動によって基板
が移動し、Ｙ型単分子膜が形成でき、基板保持具には複
数の基板をセットすることができるので一括処理枚数の
増加がはかれる。！た、多層膜形成においては多大な時
間短縮をはかることができ、非常に作業効率を上げるこ
とができることから量産性に適した装置を提供するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構造となるもので、観覧車の如く
車輪状の基板保持具に複数の基板をセットした様子を示
し、第１図（ａ）はそれを斜め前方よりみた斜視図、第
１図中）は同側方からみた断面図、第２図（ＩＬ）　、
　（ｂ）は本発明の第１実施例における車輪状基板保持
具を用いた単分子膜形成の工程図、第３図はふたつの物
質槽を用いた場合の様子を示す図、第４図は重連式基板
保持具を示す断面図、第６図（ａ）、Φ）は本発明第２
の実施例におけるふたつの車輪部間に複数の基板がセッ
トできる装置の概略構成図、第６図は単基板を上下動さ
せて累積膜をつくる従来装置の全様を示す構成図である
。 １・・・・・・水槽、２・・・・・・水温調整部、３・
・・・・・純水、４．４′・・・・・・膜物質（固定膜
）、５・・・・・・バリア、６・・・・・・基板、７・
・・・・・基板保持具。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名６ａ
、−ｄｃ−基板 γ−基板保符具 及−−一交特部 第１図　　　　　　　７ｂ−車輪部 ７ｃ−保符部 ／−−一水１ 第２図　　　　　　　　　　　３−ｊも水カ 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水槽と、膜を形成する物質と、前記膜物質を水槽に浮か
   べたときの表面圧を調整するための加圧部と、基板保持
   具とを有し前記基板保持具が、上下動する構造の支持部
   と、この支持部の一部に回転軸を有し、複数の基板が円
   周状に設けられ前記複数の基板が前記円周に添って回転
   移動する構造の車輪部と、前記回転動において複数の基
   板がそれぞれ常に垂直で一定方向に吊り下げられる構造
   の基板保持部とを備えてなる単分子膜累積装置。