JPH0653132A - 有機薄膜の製造方法及び有機薄膜作製装置 - Google Patents

有機薄膜の製造方法及び有機薄膜作製装置

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JPH0653132A
JPH0653132A JP4223548A JP22354892A JPH0653132A JP H0653132 A JPH0653132 A JP H0653132A JP 4223548 A JP4223548 A JP 4223548A JP 22354892 A JP22354892 A JP 22354892A JP H0653132 A JPH0653132 A JP H0653132A
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JP
Japan
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thin film
organic thin
spin coating
heating
manufacturing
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JP4223548A
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English (en)
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Takashi Kurihara
栗原  隆
Akira Tomaru
暁 都丸
Haruki Ozawaguchi
治樹 小澤口
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピンコーティングにより均一かつ平坦な良
質薄膜を得るために必要な新しい機能性有機薄膜作製方
法、及び有機薄膜作製装置を提供する。 【構成】 高沸点溶剤に溶かした有機化合物のスピンコ
ーティングにより薄膜を作製する場合に、基板及び作製
中の膜自身を加熱する有機薄膜の製造方法において、加
熱源として赤外線を用いる有機薄膜の製造方法。スピン
コーティング装置に赤外線加熱装置を連動させた上記有
機薄膜の製造に用いられる有機薄膜の製造装置。前記方
法においては、スピンコーティング前半は加熱を中断
し、後半に加熱を再開することにより溶剤分子を完全に
除去することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機化合物の薄膜作製
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の固体デバイスにおいて、薄膜材料
は中心的地位を占めている。構成要素としてはもちろん
のこと、途中の製造プロセスにおいて不可欠のものとな
っている。そうした流れのなかで有機材料の占める割合
も大きく、レジストとして製造プロセスに重要な役割を
果しているのみならず、導電性、光導電性、光非線形
性、光起電力、情報記憶性などを有するデバイス構成材
料としても具体的な利用が展開されつつある。すなわ
ち、有機材料あるいは高分子材料の高付加価値化を目指
した機能性有機薄膜の開発が、今後ますます拡大してい
くものと予想される。機能性有機薄膜の作製法には、C
VD、プラズマ重合、真空蒸着、ICB、MBE、電解
重合、ラングミュアブロジェット法、スクリーン印刷
法、そしてスピンコート法などがある。中でも、スピン
コート法は、機能性有機材料の大半を占める高分子材料
の最も普及した薄膜化技術であるばかりでなく、簡便、
プロセスへの導入が容易、量産可能などの多くの利点を
もつ。しかしながら、導電性、光導電性、光非線形性、
光起電力、情報記憶性などの機能発現に必要とされるユ
ニットは、必ずしもスピンコーティングに有利な分子構
造であるとはいえない。むしろ、機能向上のためにこれ
らユニットを高効率化・高濃度化すればするほど溶剤へ
の溶解性は低下する傾向を示し、その結果、スピンコー
ト法による薄膜作製は困難になることの方が多い。一般
に、機能性有機材料は、機能発現のためにπ共役ユニッ
トや電子供与性あるいは吸引性ユニットなどを多く持つ
ため、加工性の高い高分子として知られるポリメタクリ
ル酸メチルやポリスチレンの製膜に使用されるメチルイ
ソブチルケトン(MIBK)・酢酸セロソルブ・クロロ
ベンゼンなどには、充分に溶解しない場合が多い。これ
ら機能性有機材料をスピンコート可能な濃度に溶解させ
るためには、例えば、ジメチルアセトアミド(DMA
c)・ジメチルホルムアミド(DMF)・ジメチルスル
ホキシド(DMSO)・N−メチルピロリドン(NM
P)のような極性溶剤を用いなければならない。しかし
ながら、これらの極性溶剤は、一般に沸点が高く容易に
は蒸散しないため、スピンコーティング用溶剤としての
使用は極めて難しかった。以上の理由から、機能性有機
材料をスピンコート法によって、薄膜化することには大
きな困難が伴った。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、通常のスピ
ンコート法では薄膜作製が困難な有機化合物に関して、
スピンコーティングにより均一かつ平坦な良質薄膜を得
るために必要な新しい有機薄膜作製技術及び有機薄膜作
製装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第1の発明は有機薄膜の製造方法に関する発明で
あって、高沸点溶剤に溶かした有機化合物のスピンコー
ティングにより薄膜を作製する場合に、基板及び作製中
の膜自身を加熱する有機薄膜の製造方法において、加熱
源として赤外線を用いることを特徴とする。また、本発
明の第2の発明は有機薄膜の他の製造方法に関する発明
であって、第1の発明の有機薄膜の製造方法において、
膜中溶剤量の多いスピンコーティング前半は加熱を中断
し、後半に加熱を再開することにより膜中にトラップさ
れた溶剤分子を完全に除去することを特徴とする。そし
て、本発明の第3の発明は、第1の発明の有機薄膜の製
造に用いられる有機薄膜の製造装置に関する発明であっ
て、スピンコーティング装置に赤外線加熱装置を連動さ
せたことを特徴とする。
【0005】高沸点溶剤を用いたスピンコーティングに
よって、均一かつ平坦な有機薄膜を得るためには、高沸
点溶剤の蒸散を適度にアシストする工夫が必要である。
その方法として考えられるのは、加熱及び減圧である。
減圧の場合は、大掛りな真空系の設置が必要なのに対し
て、加熱法は従来のスピンコーティング装置に熱源とそ
の制御系さえ追加設置すればよく、プロセスへの導入に
際してもなんら障害とはならない。
【0006】そこで、高沸点溶剤を用いたスピンコーテ
ィングによって、均一かつ平坦な有機薄膜を得るための
加熱条件を鋭意検討した。その結果、以下のような項目
が重要であることを見出した。
【0007】〔1〕熱源:赤外線ランプ、制御:熱電対
とフィードバック回路。 〔2〕基板加熱:機能性有機材料溶液滴下前にあらかじ
め基板を加熱。 〔3〕スピンコーティング前半の加熱中断:膜の平坦性
を損わないため。 〔4〕スピンコーティング後半の加熱再開:膜中にトラ
ップされた溶剤分子の除去。
【0008】赤外線ランプ〔1〕を用いた基板加熱
〔2〕により溶剤の蒸散に必要な熱が供給される。した
がって〔3〕に示されるようにスピンコーティング前半
には、あえて加熱する必要はない。この時点における必
要以上の加熱は膜の平坦性を損う原因となる。膜中にト
ラップされたわずかな溶剤分子の除去は、スピンコーテ
ィング後半の加熱再開〔4〕により行う。〔3〕と
〔4〕の工程の間に時間を置くよりも、このように連続
して行ったほうが溶剤は完全に除去される。加熱温度は
機能性有機材料・溶剤・基板の種類に依存する。これら
の依存性は、それぞれの熱容量や、相互の親和性が原因
となっている。
【0009】図1に、本発明による有機薄膜の製造装置
の好適な1例の概略図を示す。図1において符号1はス
ピンコート装置、2は回転数、回転時間制御部、3は赤
外線ランプ、4は温度制御部、5は熱電対、6は赤外線
照射タイミング制御部を示す。この装置は、スピンコー
ティング装置に赤外線加熱装置を連動させ、加熱温度、
加熱のタイミングとその時間、回転数を任意に組合すこ
とができるように設計されている。
【0010】本発明の有機薄膜の製造方法及び有機薄膜
の製造装置を用いれば、従来法では均一かつ平坦な薄膜
を得ることのできなかった機能性有機材料を容易に薄膜
化することができる。また、本方法で薄膜作製に供せら
れる機能性有機材料は、必ずしも高分子である必要はな
い。本方法は、結晶性の低いアゾ色素や長鎖アルキル基
を有する機能性低分子などにも適用可能である。
【0011】
【実施例】以下、本発明の赤外線加熱スピンコーティン
グによる有機薄膜の製造方法及び有機薄膜の製造装置を
実施例に基づき詳細に説明するが、本発明は、これら実
施例に限定されず、広く用いることができる。
【0012】実施例1 図1の有機薄膜製造装置の加熱温度、加熱のタイミング
とその時間、回転数を以下の薄膜作製手順で示されるよ
うに設定し、高沸点溶剤に溶解させた高分子材料の薄膜
作製に用いた。あらかじめ60℃に赤外線加熱したガラ
ス基板(直径3インチ)に5μm径のテフロンフィルタ
でろ過した下記構造式(化1)で表される主鎖型高分子
の25wt%−DMAc溶液(3ml)を滴下し、赤外線加
熱を一時停止し、毎分1000回転で100秒間、次に
赤外線加熱(60℃)を再開し、毎分2000回転で3
00秒間、回転させ、厚さ5.2μmの均一かつ平坦な
薄膜を得た。
【0013】
【化1】
【0014】実施例2 酸化膜付きSi基板(直径3インチ)にポリイミド系耐
熱樹脂を塗布し、200℃で4時間加熱し基板とした。
この基板を45℃に赤外線加熱し、実施例1に記載の高
分子溶液(3ml)を滴下し、赤外線加熱を一時停止し、
毎分1000回転で100秒間、次に赤外線加熱(45
℃)を再開し、毎分2000回転で300秒間、回転さ
せ、厚さ5.2μmの均一かつ平坦な薄膜を得た。
【0015】実施例3 あらかじめ60℃に赤外線加熱したガラス基板(直径3
インチ)に5μm径のテフロンフィルタでろ過した下記
構造式(化2)で表されるアゾ色素の15wt%−DMA
c溶液(3ml)を滴下し、赤外線加熱を一時停止し、毎
分1000回転で100秒間、次に赤外線加熱(60
℃)を再開し、毎分2000回転で300秒間、回転さ
せ、厚さ1.6μmの均一かつ平坦な薄膜を得た。
【0016】
【化2】
【0017】実施例4 あらかじめ60℃に赤外線加熱したガラス基板(直径3
インチ)に1μm径のテフロンフィルタでろ過した下記
構造式(化3)で表される共重合体(モル比1:1)の
17wt%−DMAc溶液(3ml)を滴下し、赤外線加熱
を一時停止し、毎分1000回転で100秒間、次に赤
外線加熱(60℃)を再開し、毎分2000回転で30
0秒間、回転させ、厚さ3μmの均一かつ平坦な膜を得
た。〔なお、ディスパース・レッド1(DR1)を有す
るメタクリル酸メチル系モノマーの分率の低い共重合体
については、松元ら、アプライド・フィジックス・レタ
ーズ( Appl. Phy. Lett. )、第51巻、第1頁(198
7)に詳しい〕
【0018】
【化3】
【0019】実施例5 あらかじめ60℃に赤外線加熱したガラス基板(直径3
インチ)に1μm径のテフロンフィルタでろ過した下記
構造式(化4)で表される共重合体(モル比2:3)の
15wt%−DMAc溶液(5ml)を滴下し、赤外線加熱
を一時停止し、毎分1000回転で100秒間、次に赤
外線加熱(60℃)を再開し、毎分2000回転で30
0秒間、回転させ、厚さ2.8μmの均一かつ平坦な膜
を得た。〔なお、トリシアノビニルカルバゾールを有す
るメタクリル酸メチル系モノマーの分率の低い共重合体
については、田村ら、アプライド・フィジックス・レタ
ーズ、第60巻、第1803頁(1987)に詳しい〕
【0020】
【化4】
【0021】比較例1 ガラス基板(直径3インチ)に、実施例1に記載の高分
子溶液(3ml)を滴下し、毎分1000回転で100秒
間、次に毎分2000回転で300秒間、回転させた
が、高分子が基板にほとんど付着することなく、薄膜を
得ることはできなかった。
【0022】実施例6 あらかじめ60℃に赤外線加熱したポリイミド基板(直
径3インチ)に実施例1に記載の高分子溶液(3ml)を
滴下し、赤外線加熱を停止せず、毎分1000回転で1
00秒間、毎分2000回転で300秒間、回転させ、
厚さ4.8μmの薄膜を得た。
【0023】
【発明の効果】本発明の有機薄膜の製造方法及び有機薄
膜の製造装置を用いれば、高分子、低分子を問わず、均
一かつ平坦な機能性有機薄膜を得ることができる。本方
法により、作製した機能性有機薄膜は、導電性、光導電
性、光非線形性、光起電力、情報記憶性などの機能を有
する有機固体デバイスの構成材料として用いることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による有機薄膜の製造装置の1例の構成
図である。
【符号の説明】
1:スピンコート装置、2:回転数、回転時間制御部、
3:赤外線ランプ、4:温度制御部、5:熱電対、6:
赤外線照射タイミング制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B05D 1/40 A 8720−4D G03C 1/74 351 8910−2H G03F 7/16 502 H01L 21/31 A

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高沸点溶剤に溶かした有機化合物のスピ
    ンコーティングにより薄膜を作製する場合に、基板及び
    作製中の膜自身を加熱する有機薄膜の製造方法におい
    て、加熱源として赤外線を用いることを特徴とする有機
    薄膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の有機薄膜の製造方法に
    おいて、膜中溶剤量の多いスピンコーティング前半は加
    熱を中断し、後半に加熱を再開することにより膜中にト
    ラップされた溶剤分子を完全に除去することを特徴とす
    る有機薄膜の製造方法。
  3. 【請求項3】 スピンコーティング装置に赤外線加熱装
    置を連動させたことを特徴とする請求項1に記載の有機
    薄膜の製造に用いられる有機薄膜の製造装置。
JP4223548A 1992-07-31 1992-07-31 有機薄膜の製造方法及び有機薄膜作製装置 Pending JPH0653132A (ja)

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