(57)【要約】【課題】  膜厚の精度が高い超薄膜を大量に生産することができる超薄膜製造装置を提供する。【解決手段】  液体を貯える容器２と、容器２内に超薄膜原料を供給する供給手段３と、供給手段３により容器２の液面に展開された水面膜を圧縮して超薄膜膜Ｆを形成する膜圧縮手段４と、膜圧縮手段４により形成された超薄膜Ｆを、液面と交差する方向へ移動する基体５に移し取る膜作製手段６と、を備える超薄膜製造装置１であって、液面の上に形成された水面膜の表面圧を測定する表面圧測定手段を備え、膜圧縮手段４が、液面に接しながら移動し、液面に展開された水面膜を圧縮する複数の圧縮部材２１ａ，２１ｂと、複数の圧縮部材２１ａ，２１ｂを個別に駆動する駆動部と、を有し、複数の圧縮部材２１ａ，２１ｂが、基体方向に向かって順番に駆動されるとともに、表面圧測定手段２４の出力に基づいて個別に駆動制御されることを特徴とする。【選択図】  図１
2006122788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯える容器と、該容器内に少なくとも１種類の原料を含む溶媒を供給する原料供給手段と、該原料供給手段により前記容器の液面に展開された水面膜を圧縮して超薄膜を形成する膜圧縮手段と、該膜圧縮手段により形成された前記超薄膜を、液面と交差する方向へ移動する基体に移し取る膜累積手段とを備える超薄膜製造装置であって、
前記液面の上に形成された前記超薄膜の表面圧を測定する表面圧測定手段を備え、
前記膜圧縮手段が、液面に接しながら移動し、前記液面に展開された原料を圧縮する複数の圧縮部材と、該複数の圧縮部材を個別に駆動する駆動部と、少なくとも前記容器に貯えられた液体の液面を覆うカバーと、前記カバー内に溜まる前記溶媒などの揮発成分を排気する排気部とを有し、
前記複数の圧縮部材が、前記基体方向に向かって順番に駆動されるとともに、前記表面圧測定手段の出力に基づいて個別に駆動制御されることを特徴とする超薄膜製造装置。
【請求項２】
前記圧縮部材の移動方向に沿って配置され、前記液体の液面を複数に仕切る仕切り部を備え、
前記圧縮部材には、前記仕切り部との干渉を避ける溝部が形成され、
前記圧縮部材が、前記溝部に前記仕切り部が収まるように配置され、
前記仕切り部に仕切られた複数の液面に展開された、少なくとも１種類の原料を前記圧縮部材により圧縮して複数の超薄膜を形成することを特徴とする、請求項１記載の超薄膜製造装置。
【請求項３】
前記圧縮部材の姿勢を液面に対して略垂直に保ちつつ、前記圧縮部材を液面から引き上げおよび液面に降ろす圧縮部材駆動部が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の超薄膜製造装置。
【請求項４】
前記膜圧縮手段が、前記複数の圧縮部材をそのガイド形状に沿って移動方向および上下に誘導するガイド部材を有し、
前記圧縮部材駆動部が、前記ガイド部に形成された前記圧縮部材を前記原料の圧縮前に液面に降ろす下降部および前記超薄膜の形成後に液面から引き上げる引上部であることを特徴とする請求項３に記載の超薄膜製造装置。
【請求項５】
前記圧縮部材が、長軸が前記液面と略平行となるように配置された棒形状部材からなり、
棒形状部材の断面が、前記液面に向かって凸となる鋭角部を有する形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれかにに記載の超薄膜製造装置。
【請求項６】
前記ガイド部材が環状に形成され、
前記超薄膜の形成後に液面から引き上げられた前記圧縮部材をクリーニングする圧縮部材清掃手段を備えることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の超薄膜製造装置。
【請求項７】
前記液面の上に前記原料供給手段化から原料を供給する前に、前記液面をクリーニングする液面清掃手段を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の超薄膜製造装置。
【請求項８】
前記基体が帯状に形成され、
前記膜累積手段が、前記基体を一方向または双方向に搬送する搬送部を有し、
前記基体が、前記超薄膜が形成される液面と交差して搬送されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の超薄膜製造装置。
【請求項９】
前記累積手段が、前記基体を一方向または双方向に搬送するとともに、超薄膜が累積された基体を他の超薄膜製造装置に搬送する搬送部を有し、
前記基体が、前記超薄膜が形成される液面と交差して搬送されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の超薄膜製造装置。
【請求項１０】
前記搬送部が、前記基体と前記液面との交差角を調整する角度調整部を有することを特徴とする請求項８および９記載の超薄膜製造装置。
【請求項１１】
前記基体の表面の状態を調整する表面調整手段を備え、
前記単分子膜を移し取る前に、前記表面調整手段により前記基体の表面の状態を調整することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の超薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超薄膜製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
累積分子膜（Langmuir Blodgett膜、以後LB膜と表記する）は、水面上に浮かぶ単分子膜を固体基板に累積して得られ、分子レベルでその膜厚が制御できることなど、他の有機分子の薄膜化技術にない利点を有している。そのため、光・電子材料、分子・バイオ素子など多くの応用分野への応用が検討されている。
【０００３】
上述のＬＢ膜の形成方法として、従来から知られているものは、水面上をスライド移動する膜圧縮部材により不溶性単分子膜を圧縮し、所定表面圧に制御された不溶性単分子膜を横切って固体基板を垂直に上下させ、固体基板上にＬＢ膜を形成する方法である（例えば特許文献１）。
また、不溶性単分子膜を圧縮する他の方法として、回転する無端ベルトにより単分子膜を固体基板方向に送り出し、不溶性単分子膜を圧縮する方法も知られている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特許第２６７０６３３号公報
【特許文献２】特許第２８２８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１においては、バッチ式に水面上で圧縮された不溶性単分子膜を固体基板上に移行させているため、膜厚を精度良く（例えば数ｎｍレベル）形成することができる。
しかしながら、バッチ式に各単分子膜を固体基板上に累積させているため、生産性向上に不向きで、量産性がよくないという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２においては、不溶性単分子膜を連続的に固体基板に向けて送り出すことができ、生産性向上を図りやすくすることができる。
しかしながら、無端ベルトの回転等により水面が不安定となるため、均一な膜厚の膜を形成しにくくなる恐れがあった。そのため、累積分子膜の膜厚が不均一な不具合品の割合が増加し、結局のところ、生産性向上に寄与しないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、膜厚の精度が高いＬＢ膜を大量に生産することができる超薄膜製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の累積分子膜製造装置は、液体を貯える容器と、該容器内に少なくとも１種類の原料を含む溶媒を供給する原料供給手段と、該原料供給手段により前記容器の液面に展開された水面膜を圧縮して超薄膜を形成する膜圧縮手段と、該膜圧縮手段により形成された前記超薄膜を、液面と交差する方向へ移動する基体に移し取る膜累積手段とを備える超薄膜製造装置であって、前記液面の上に形成された前記超薄膜の表面圧を測定する表面圧測定手段を備え、前記膜圧縮手段が、液面に接しながら移動し、前記液面に展開された原料を圧縮する複数の圧縮部材と、該複数の圧縮部材を個別に駆動する駆動部と、少なくとも前記容器に貯えられた液体の液面を覆うカバーと、前記カバー内に溜まる前記溶媒などの揮発成分を排気する排気部とを有し、前記複数の圧縮部材が、前記基体方向に向かって順番に駆動されるとともに、前記表面圧測定手段の出力に基づいて個別に駆動制御されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、複数の圧縮部材を順番に駆動し、液面に展開された水面膜を圧縮することにより、超薄膜を連続して形成することができる。そのため、基体に超薄膜を連続して移し取ることができ、累積膜を大量に生産することが容易となる。
液面上に形成される水面膜の表面圧力に基づいて圧縮部材を基体に向かって前後に駆動制御するため、上記表面圧力を段階的に所定の圧力に制御することができる。そのため、連続して形成される各超薄膜の表面圧力を同じ圧力（所定の圧力）に揃えることができ、均一な膜厚の分子膜を大量に形成することができる。その結果、均一な膜厚の超薄膜からなる膜厚精度の高い累積膜を大量に生産することができる。
また、圧縮部材により液面に展開した水面膜を圧縮するため、液面を乱すことなく超薄膜を形成することができる。そのため、均一な膜厚の超薄膜を形成しやすくなり、均一な膜厚の分子膜からなる膜厚精度の高い累積膜を大量に生産しやすくすることができる。
本発明でいう超薄膜とは、厚み１００ｎｍ以下に相当する水面膜、またはその水面膜を基板に転写した膜である。超薄膜は、単分子膜であっても良い。単分子膜とは、超薄膜の中でも特に厚み１〜５ｎｍ以下の水面膜、またはその水面膜を基板に転写した膜と定義する。水面膜とは、膜厚の制限を持たない単なる水面上の膜であり、累積膜とは上記超薄膜、単分子膜、水面膜を一層或いは多層繰り返し基板に転写した膜と定義する。
【０００９】
また、圧縮部材によって区切られる複数の液面の上に異なる種類の単分子を展開させることができる。そのため、圧縮部材により圧縮され形成された異なる種類の超薄膜を基体の上に連続して移し取ることができる。この時、圧縮部材の移動方向に沿って、異なる種類の超薄膜が順番に並ぶように形成される。
【００１０】
また、上記発明においては、前記圧縮部材の移動方向に沿って配置され、前記液体の液面を複数に仕切る仕切り部を備え、前記圧縮部材には、前記仕切り部との干渉を避ける溝部が形成され、前記圧縮部材が、前記溝部に前記仕切り部が収まるように配置され、前記仕切り部に仕切られた複数の液面に展開された、少なくとも１種類の原料を前記圧縮部材により圧縮して複数の超薄膜を形成することが望ましい。
【００１１】
本発明によれば、仕切り部により仕切られた複数の液面において、少なくとも１種類の超薄膜を形成することができる。そのため、例えば、基体の上に異なる種類の超薄膜をストライプ状に形成することができる。
つまり、液面を複数に仕切り部を用いて分割し、例えば複数種類の原料を各分割された液面に供給し、圧縮部材が仕切りを介して各液面に展開された超薄膜を圧縮し、基体に垂直に引き上げることで、基体にストライプ状に超薄膜を成形することが可能である。
【００１２】
さらに、上記発明においては、前記圧縮部材の姿勢を液面に対して略垂直に保ちつつ、前記圧縮部材を液面から引き上げおよび液面に降ろす圧縮部材駆動部が備えられていることが望ましい。より好ましくは、前記膜圧縮手段が、前記複数の圧縮部材をそのガイド形状に沿って移動方向および上下に誘導するガイド部材を有し、前記圧縮部材駆動部が、前記ガイド部に形成された前記圧縮部材を前記原料の圧縮前に液面に降ろす下降部および前記超薄膜の形成後に液面から引き上げる引上部であることが望ましい。
【００１３】
本発明によれば、圧縮部材の姿勢を液面に対して略垂直に保ちつつ、液面に下ろしたり、引き上げたりすることができる。そのため、圧縮部材の上下移動の際における液面の乱れを抑えることができ、超薄膜の膜厚の乱れを抑えることができる。その結果、膜厚の精度が高く、均一な超薄膜および累積膜を形成することができる。
また、圧縮部材の姿勢を液面に対して略垂直に保つことにより、圧縮部材を液面から引き上げる際に、形成された超薄膜が圧縮部材に付着する量を少なくすることができる。そのため、圧縮部材を引き上げた後に形成される超薄膜の不連続な空隙を小さくすることができ、超薄膜の乱れを低減することができる。
【００１４】
上記発明においては、前記圧縮部材が、長軸が前記液面と略平行となるように配置された棒形状部材からなり、棒形状部材の断面が、前記液面に向かって凸となる鋭角部を有する形状であることが望ましい。
本発明によれば、圧縮部材の断面が、液面に向かって凸となる鋭角部を有する形状であるため、圧縮部材を液面に下ろす際に、液面の乱れを抑えやすくすることができる。そのため、超薄膜の膜厚の乱れを抑えることができ、膜厚の精度が高く、均一な超薄膜および累積膜を形成することができる。
また、圧縮部材を液面から引き上げる際に、圧縮部材の前後の超薄膜の間隔を徐々に接近させ、両超薄膜が接触するときの衝撃を小さくすることができる。そのため、上記衝撃による超薄膜の膜厚の乱れを抑えることができ、膜厚の精度が高く、均一な超薄膜および累積膜を形成することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記ガイド部材が環状に形成され、前記超薄膜の形成後に液面から引き上げられた前記圧縮部材をクリーニングする圧縮部材清掃手段を備えることが望ましい。
本発明によれば、圧縮部材をガイド部材に沿って循環させることにより、超薄膜を途切れることなく連続して形成することができる。そのため、累積膜を大量に生産することができる。
また、超薄膜の形成後に引き上げられた圧縮部材を清掃することにより、圧縮部材に付着した超薄膜等を取り除くことができる。その結果、圧縮部材が再び超薄膜を形成する際に、付着した超薄膜により、新たに形成される超薄膜の膜厚が乱されることを防止することができる。
【００１６】
上記発明においては、前記液面の上に前記原料供給手段化から原料を供給する前に、前記液面をクリーニングする液面清掃手段を備えることが望ましい。
本発明によれば、液面清掃手段によりクリーニングされた液面上に単分子を展開させることができ、膜厚精度の高い単分子膜を形成することができる。
つまり、前回形成された超薄膜の残りや、供給原料の残り等を取り除くことができるため、形成される超薄膜の膜厚が乱されることを防止することができる。その結果、膜厚精度の高い超薄膜および累積膜を形成することができる。
【００１７】
上記発明においては、前記基体が帯状に形成され、前記膜累積手段が、前記基体を一方向または双方向に搬送する搬送部を有し、前記基体が、前記超薄膜が形成される液面と交差して搬送されることが望ましい。
本発明によれば、帯状に形成された基体を、液体の中から外へ、あるいは、液体の外から中へ連続して搬送することにより、超薄膜が形成された液面と交差させ、基体の上に超薄膜を連続して移し取ることができる。そのため、帯状に形成された基体の上に連続して超薄膜を移し取ることができ、超薄膜を大量に生産することができる。また、基体を双方向に搬送することにより、基体の上に複数層の超薄膜を連続して累積させた累積膜を得ることができる。
【００１８】
上記発明においては、前記累積手段が、前記基体を一方向または双方向に搬送するとともに、超薄膜が累積された基体を他の超薄膜製造装置に搬送する搬送部を有し、前記基体が、前記超薄膜が形成される液面と交差して搬送されることが望ましい。
本発明によれば、超薄膜および累積膜の基体を複数の超薄膜製造装置に搬送することができる。そのため、基体の上に複数種の超薄膜を連続して累積させることができる。
【００１９】
上記発明においては、前記搬送部が、前記基体と前記液面との交差角を調整する角度調整部を有することが望ましい。
本発明によれば、角度調整部により、基体と液面との交差角を調整することができる。超薄膜が基体の上に移し取られる際には、基体と液面との交差角が影響を及ぼすので、角度調整部により、単分子膜写し取りの際の超薄膜膜厚の乱れ発生を防止することができる。
【００２０】
上記発明においては、前記基体の表面の状態を調整する表面調整手段を備え、前記単分子膜を移し取る前に、前記表面調整手段により前記基体の表面の状態を調整することが望ましい。
本発明によれば、表面調整手段により、基体表面の状態、例えば基体表面の接触角や、表面租度などを調整することができる。超薄膜が基体の上に移し取られる際には、基体表面の状態が影響を及ぼすので、表面調整手段により、超薄膜写し取りの際の超薄膜膜厚の乱れ発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の超薄膜製造装置によれば、複数の圧縮部材を順番に駆動することにより、各圧縮部材により単分子膜を連続して形成することができる。そのため、基体に超薄膜を連続して移し取ることができ、累積膜を大量に生産できるという効果を奏する。
超薄膜の表面圧力に基づいて圧縮部材を駆動制御するため、連続して形成される各超薄膜の表面圧力を同じ圧力に揃えることができ、均一な膜厚の超薄膜を大量に形成することができる。その結果、均一な膜厚の超薄膜からなる膜厚精度の高い累積膜も大量に生産することができるという効果を奏する。
また、圧縮部材により超薄膜を圧縮するため、液面を乱すことなく超薄膜を形成することができる。そのため、均一な膜厚の超薄膜を形成しやすくなり、均一な膜厚の超薄膜からなる膜厚精度の高い累積膜を大量に生産することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明の一実施形態に係る超薄膜製造装置について、図１から図５を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る超薄膜製造装置の概略を示す断面図であり、図２は、図１の超薄膜製造装置の平面図である。
超薄膜製造装置１は、図１および図２に示すように、超純水（液体）Ｗを貯えるトラフ（容器）２と、水面への埃、塵等の侵入を防ぐためのカバー２ａと、超純水Ｗ上に超薄膜原料を含む溶媒を供給する超薄膜原料供給部（原料供給手段）３と、超純水Ｗ上に展開された超薄膜を圧縮して超薄膜Ｆを形成する圧縮部（膜圧縮手段）４と、帯状に形成された基板（基体）５を超純水Ｗ中から引き上げ、搬送する搬送部（膜累積手段）６とから概略構成されている。基板５は、セラミックス、ガラス、石英、プラスチックのうちから一種類以上からなる基材を選択することができる。
超薄膜原料としては、両親媒性化合物や樹脂（ブロック共重合体や、疎水性ポリマーなど）など、水に浮かぶ分子を用いることができ、所定の溶媒に溶けた超薄膜原料溶液の状態で供給される。
【００２３】
トラフ２は、超純水Ｗを貯える略直方体に形成された容器である。トラフ２には、その底面に外部の振動が超純水Ｗの水面に伝わるのを防ぐ制振部１１が配置され、超純水Ｗを浄化する浄化部１２が配置されている。
制振部１１は、例えばゴムのような弾性を有する部材から構成され、その弾性により外部の振動を遮断することができる。そのため、超純水Ｗの水面が外部の振動により乱れることを防止することができ、形成される超薄膜Ｆの分子配列および膜厚の乱れを防止することができる。また、制振部１１を少なくとも３つ配置するとともに、ネジなどを用いた高さ調節機構を制振部１１に付加することにより超薄膜製造装置１の水平度を調節できるようにしてもよい。
【００２４】
また、トラフ２の上方（図１中上方）には、超薄膜Ｆを形成する領域を覆うカバー２ａが配置されている。カバー２ａは、開口部を有する直方体形状に形成され、圧縮部４とともに超純水Ｗの水面を覆うように配置されている。
カバー２ａを配置することにより、超純水Ｗに不純物などの異物が混入することを防止することができ、超薄膜Ｆの分子配列および膜厚の乱れを防止することができる。カバー２ａには超薄膜原料溶液を水面に供給する際に、蒸発する溶媒を排気する排気部２ｂが備えつけられている。
【００２５】
超薄膜原料供給部３は、図１および図２に示すように、溶媒に溶けている超薄膜原料溶液を貯留するタンク（図示せず）と、超薄膜原料溶液を超純水Ｗ上に供給する供給管１６と、から概略構成されている。
供給管１６は一方の端が閉じられた管からなり、供給管１６の側面には、所定間隔をあけて超薄膜原料溶液が流出する複数のノズル孔１６ａが形成されている。また、供給管１６は、トラフ２の上流側（図１中右側）であって、後述するバー２１ａ，２１ｂが超純水Ｗと接触する領域近傍に配置されている。
超薄膜原料供給部３は、タンクから単分子溶液が供給管１６に供給され、ノズル孔１６ａから超純水Ｗ上に超薄膜原料溶液が供給されるように構成されている。
なお、超薄膜原料供給部３は、上述のように、タンクと供給管１６とノズル孔１６ａとから構成されるものでもよいし、複数のシリンジから構成されるものであってもよい。
【００２６】
超薄膜原料供給部３と略同一領域には、図１および図２に示すように、超純水Ｗの水面をワイピングして清浄化する水面清掃部（液面清掃部）１７が配置されている。
水面清掃部１７は、超純水Ｗの水面に沿って移動するフロート１８と、フロート１８を駆動制御するフロート駆動部（図示せず）と、から概略構成されている。
フロート１８は、超純水Ｗの水面に残存する超薄膜や、異物等を取り除く公知の材料、または構造から構成されている。フロート駆動部はフロート１８をトラフ２の短軸方向（図２中上下方向）に移動させるように構成され、後述するバー清掃部４１と同期してフロート１８を駆動制御している。
なお、水面のワイピングは連続して行ってもよいし、間欠的に行ってもよい。
【００２７】
図３は、図１に示す圧縮部４を説明する部分断面図である。
圧縮部４は、図２および図３に示すように、個別に駆動制御される圧縮部４ａおよび圧縮部４ｂから構成されている。
圧縮部４ａ，４ｂは、それぞれ超純水Ｗ上に展開された単分子を圧縮し超薄膜Ｆを形成するバー（圧縮部材）２１ａ，２１ｂと、バー２１ａ，２１ｂを誘導するガイド部（ガイド部材）２２ａ，２２ｂと、バー２１ａ，２１ｂを駆動制御するサーボモータ（駆動部）２３ａ，２３ｂと、から概略構成されている。
また、サーボモータ２３ａ，２３ｂには、超薄膜Ｆの表面圧力を計測するセンサ（表面圧測定手段）２４の出力に基づきサーボモータ２３ａ，２３ｂを駆動制御する制御部２５が接続されている。
【００２８】
バー２１ａ，２１ｂは、図３に示すように、断面形状が略台形の棒部材からなり、少なくともその表面がポリ４フッ化エチレン（テフロン（登録商標））で形成されている。また、バー２１ａ，２１ｂの断面形状は、超純水Ｗに対向する角の１つが鋭角になるように形成され、その先端部（鋭角部）２１ｃはナイフの刃状に形成されている。また、バー２１ａ，２１ｂには、後述するガイド部２２ａ，２２ｂのレール３１を挟み、バー２１ａ，２１ｂを誘導するとともに後述する保持筒３２と協働してバー２１の姿勢を制御するローラ２６が備えられている。
【００２９】
なお、バー２１ａ，２１ｂは、ポリ４フッ化エチレンのみから形成されていても良いし、アルミニウム等の他の材料で形成され、その表面をポリ４フッ化エチレンにて覆われていてもよい。
なお、圧縮部４は、上述のように、別々に駆動される２組のバー２１ａ，２１ｂから構成されていてもよいし、さらに多くの組のバーから構成されていてもよいし、１組のバーが２本よりも多くの棒部材から構成されていてもよい。
【００３０】
ガイド部２２ａ，２２ｂは、バー２１ａ，２１ｂを誘導するレール３１と、バー２１ａ，２１ｂの姿勢を調節する保持筒３２と、保持筒３２を駆動することによりバー２１ａ，２１ｂを駆動する無端ベルト３３と、無端ベルト３３が巻かれるホイール３４と、から概略構成されている。
レール３１は、上述のローラ２６に両面から挟みつけられるように上下の面が平らに形成されている。また、レール３１は、半円部３５と平行部３６とからなる環形状に形成されている。平行部３６の間隔は半円部３５の直径よりも広く、半円部３５と平行部３６との間に段差部が形成されている。段差部の内の超純水Ｗ側で上流側（図３中右側）の段差部が、バー２１を超純水Ｗに向けて降ろす下降部（圧縮部材駆動部）３７となり、下流側（図３中左側）の段差部が、バー２１を超純水Ｗから引き上げる引上部（圧縮部材駆動部）３８となる。
なお、上述のように、ガイド部２２ａ，２２ｂに形成された下降部３７および引上部３８によりバー２１ａ，２１ｂを上げ下げしてもよいし、バー２１ａ，２１ｂを直接上げ下げするモータなどの駆動部を備え、駆動部によりバー２１ａ，２１ｂを上げ下げしてもよい。
【００３１】
保持筒３２は、角筒形状に形成され、バー２１ａ，２１ｂが保持筒３２内をスライド移動できるように配置されている。また、保持筒３２は無端ベルト３３に保持され、バー２１ａ，２１ｂとともに、無端ベルト３３により回転駆動される。
無端ベルト３３はホイール３４に巻かれ、サーボモータ２３ａ，２３ｂ（図２参照）と接続されているホイール３４により回転駆動される。
【００３２】
圧縮部４の上方（図３中上方）には、図２および図３に示すように、バー２１をワイピングして清掃するバー清掃部（圧縮部材清掃手段）４１が配置されている。
バー清掃部４１は、バー２１の先端部２１ｃに付着した超薄膜などを除去するワイピング部４２と、ワイピング部４２を制御駆動するワイピング部駆動部（図示せず）と、から概略構成されている。
ワイピング部４２は、先端部２１ｃと接触し、付着した超薄膜を拭き取る構成であってもよいし、先端部２１ｃとは接触せず、例えば付着した単分子膜をエアーで吹き飛ばす構成であってもよい。ワイピング部駆動部はワイピング部４２をトラフ２の短軸方向（図中上下方向）に移動させるように構成され、前述した水面清掃部１７と同期してワイピング部４２を駆動制御している。
なお、バー２１のワイピングは、連続して行ってもよいし、間欠的に行ってもよい。
【００３３】
搬送部６は、図１および図２に示すように、基板５を搬送する搬送ロール４５と、搬送ロールを回転駆動する搬送モータ４６と、基板５を誘導する複数のガイドロール４７と、基板５と超純水Ｗの水面との交差角を調整する角度調整ロール（角度調整部）４８と、から概略構成されている。
搬送ロール４５は、超純水Ｗに半分沈んだ状態で配置され、トラフ２の外に配置された搬送モータ４６と接続されている。基板５は、搬送ロール４５に略半周に渡って巻かれ、超純水Ｗ外から水中に導かれ、水中から外へ引き出されるように搬送される。
角度調整ロール４８は、搬送ロール４５とガイドロール４７との間に配置され、超純水Ｗから引き上げられた基板５と接触するように配置されている。また、角度調整ロール４８は、水平方向（図２中左右方向）に移動可能に配置され、基板５と超純水Ｗの水面との交差角である引き上げ角を調整可能に配置されている。
【００３４】
なお、上述のように、１台の超薄膜製造装置１のみで基板５を搬送するようにガイドロール４７を配置してもよいし、図１の破線で示すように、他の超薄膜製造装置に基板５を搬送するように接続ガイドロール４７ａが配置されていてもよい。
接続ガイドロール４７ａを配置することにより、基板５を複数の超薄膜製造装置に搬送し、複数の超薄膜を基板５に累積させ、累積膜とすることができる。
【００３５】
基板５が超純水Ｗ中に導かれる前には、図１に示すように、基板５の表面を清浄化し、接触角、表面租度を調整する表面調整部（表面調整手段）５１が配置されている。表面調整部５１としては、例えばプラズマ処理装置や、コロナ放電装置などを用いることができる。
基板５が超純水Ｗから引き上げられた後には、基板５および移し取られた超薄膜Ｆを乾燥させる乾燥部５２が配置されている。
【００３６】
次に、上記の構成からなる超薄膜製造装置１における累積膜の製造方法について説明する。
図４は、本実施形態における累積膜の製造工程を説明する図である。
まず、図４（ａ）に示すように、超薄膜原料供給部３から超薄膜原料溶液が超純水Ｗに供給され、水面に超薄膜が展開される。そして、バー２１ｂがガイド部２２のレール３１に沿って移動し、下降部３７において超純水Ｗに向けて降ろされる。バー２１ｂは保持筒３２内をスライドして下降し、下降する際のバー２１ｂの姿勢は、保持筒３２により水面に対して略垂直に保たれる。
【００３７】
水面に展開された超薄膜は、図４（ｂ）に示すように、２つのバー２１ａ，２１ｂの間に挟まれた状態でトラフ２の下流側（図４中左側）へ搬送される。超薄膜を挟む２つのバー２１ａ，２１ｂはレール３１の平行部３６を下流側に向けて移動するとともに、その間隔を縮めて超薄膜を圧縮したり、バーの間隔を縮めたり、広げたりする操作を繰り返しながら段階的に圧縮して、超薄膜Ｆを形成する。
超薄膜を挟むバー２１ｂが、超薄膜原料溶液が供給される領域から移動すると、フロート１８がトラフ２の短軸方向に駆動され、残存する超薄膜等を除去し、超純水Ｗの水面が清浄化される。この超純水Ｗの水面浄化は、後述するバー２１ａの清掃と同期して行われる。
そして、清浄化された水面に超薄膜原料溶液が再び供給され、上述の工程が繰り返し行われる。
【００３８】
超薄膜を挟む２つのバー２１ａ，２１ｂが下流側に移動し、図４（ｃ）に示すように、超薄膜を挟むバー２１ａがレール３１の引上部３８に到達すると、超薄膜を挟むバー２１ａは超純水Ｗから引き上げられる。バー２１ａは保持筒３２内をスライドして引き上げられ、引き上げる際のバー２１ａの姿勢は、保持筒３２により水面に対して略垂直に保たれる。
その後、形成された超薄膜Ｆは上流側のバー２１ｂにより下流側の基板５に向けて押し出される。
このように形成された超薄膜Ｆは、図１に示すように、センサ２４によりその表面圧力が計測される。センサ２４の出力は制御部２５に入力され、制御部２５は表面圧力が所定圧力（例えば２０ｍＮ／ｍ）となるようにバー２１ａ，２１ｂの移動を制御する。
【００３９】
引き上げられたバー２１ａは、レール３１の半円部３５を通過して、上方の平行部３６に誘導される。バー２１ａが平行部３６に到ると、ワイピング部４２がバー２１ａの先端部２１ｃをワイピングしながら、トラフ２の短軸方向に移動して、先端部２１ｃに付着した超薄膜原料を除去する。この先端部２１ｃのワイピングは、前述した超純水Ｗの水面浄化と同期して行われる。
先端部２１ｃをワイピングされたバー２１ａは、平行部３６を上流側（図中右側）に移動し、半円部３５を通って、再び下降部３７に到り、上述のサイクルを繰り返す。
【００４０】
基板５は、図１に示すように、表面調整部５１により表面が清浄化され、接触角、表面租度などが調整される。その後、搬送ロール４５により超純水Ｗ中に導かれ、超薄膜Ｆが形成された水面から引き上げられる。
基板５の表面には、図１および図５（ａ）に示すように、水面から引き上げられる際に超薄膜Ｆが移し取られる。超薄膜Ｆが移し取られた基板５はガイドロール４７により乾燥部５２に導かれ、水分を取り除かれ、図５（ｂ）に示すように、基板５の上に１層の超薄膜Ｆが形成される。
【００４１】
上述の工程を所定の回数繰り返すことにより、図５（ｃ）に示すように、基板５の上に所定の層数の超薄膜Ｆが累積された累積膜を形成することができる。
なお、上述の工程を繰り返す方法としては、超薄膜Ｆが形成された基板５を再び同一の超薄膜製造装置１に配置して超薄膜Ｆを累積してもよいし、超薄膜Ｆが形成された基板５を逆方向に搬送して、基板５が超純水Ｗに入水する際に超薄膜Ｆを移し取ってもよいし、複数の超薄膜製造装置１を用いて基板５に超薄膜Ｆを累積させてもよい。
【００４２】
なお、上述のように１つの超薄膜製造装置１により１種類の超薄膜を累積させてもよいし、図６（ａ）に示すように、複数のバー２１によって区切られる水面に異なる種類の超薄膜原料を展開させ、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、基板５の上に異なる種類の超薄膜Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を累積させてもよい。この時、基板５の長手方向に沿って異なる種類の超薄膜Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が順番に並ぶように配置されている。
【００４３】
さらに、図７（ａ）に示すように、トラフ２の長手方向に沿って水面を区切る仕切り部６１を配置し、仕切り部６１に区切られた水面に異なる種類の超薄膜原料を展開させ、図７（ｂ）に示すように、基板５の上に異なる種類の超薄膜を累積させてもよい。この時、基板５の幅方向（図中上下方向）に沿って異なる種類の超薄膜が順番に並ぶように配置されている。
また、バー（圧縮部材）２１ｄは、図８（ａ）に示すように、仕切り部６１と同数のスリット（溝部）６２を形成してもよいし、図８（ｂ）に示すように、仕切り部６１に区切られた水面の幅方向（図中上下方向）の長さと略同じ幅の圧縮板６３を間隔（溝部）６４あけて複数備えていてもよい。図７（ａ）に示す形状であれば、スリット６２内に仕切り部６１を収めることにより異なる種類の単分子を同時に圧縮し、複数種類の超薄膜を基板５の上に移し取ることができる。また、図８（ｂ）に示す構成であれば、間隔６４に仕切り部６１を配置することにより、複数種類の超薄膜を基板５の上に移し取ることができる。
【００４４】
上記の構成によれば、複数のバー２１ａ，２１ｂを順番に駆動し、超純水Ｗの水面に展開された超薄膜を圧縮することにより、超薄膜Ｆを連続して形成することができる。そのため、基板５に超薄膜Ｆを連続して移し取ることができ、累積膜を大量に生産することが容易となる。
センサ２４により検出された超薄膜Ｆの表面圧力に基づいて超薄膜を圧縮するバー２１ａ，２１ｂの移動を駆動制御するため、超薄膜および累積膜の表面圧力を所定の圧力、例えば２０ｍＮ／ｍに制御することができる。そのため、連続して形成される各超薄膜Ｆの表面圧力を同じ所定の圧力に揃えることができ、均一な膜厚の超薄膜膜を大量に形成することができる。その結果、均一な膜厚の分子膜からなる膜厚精度の高い累積膜を大量に生産することができる。
また、バー２１ａ，２１ｂにより水面に展開した超薄膜を圧縮するため、水面を乱しにくくすることができ、均一な膜圧の超薄膜Ｆを形成しやすくなる。そのため、均一な膜厚の超薄膜からなる膜厚精度の高い累積膜を大量に生産しやすくなる。
【００４５】
保持筒３２によりバー２１ａ，２１ｂの姿勢を超純水Ｗの水面に対して略垂直に保ちつつ、上記水面に下ろしたり、引き上げたりすることができる。そのため、バー２１ａ，２１ｂの上下移動の際における上記水面の乱れを抑えることができ、超薄膜Ｆの膜厚の乱れを抑えることができる。その結果、膜厚の精度が高く、均一な超薄膜および累積膜を形成することができる。
また、バー２１ａ，２１ｂの姿勢を上記水面に対して略垂直に保つことにより、バー２１ａ，２１ｂを上記水面から引き上げる際に、形成された超薄膜Ｆがバー２１ａ，２１ｂに付着する量を少なくすることができる。そのため、バー２１ａ，２１ｂを引き上げた後に形成される超薄膜Ｆの孔を小さくすることができ、超薄膜Ｆの乱れを低減することができる。
【００４６】
バー２１ａ，２１ｂの先端部２１ｃの形状が、超純水Ｗに向かって凸となる鋭角部を有する形状であるため、バー２１ａ，２１ｂを超純水Ｗの水面に下ろす際に、上記水面の乱れを抑えやすくすることができる。また、バー２１ａ，２１ｂを上記水面から引き上げる際に、バー２１ａ，２１ｂの上流側および下流側の超薄膜を徐々に接近させ、両超薄膜Ｆが接触するときの衝撃を小さくすることができる。そのため、上記衝撃による超薄膜Ｆの膜圧の乱れを抑えることができる。これらの結果から、膜厚の精度が高く、均一な超薄膜および累積膜を形成することができる。
【００４７】
バー２１ａ，２１ｂをガイド部２２ａ，２２ｂに沿って循環させることにより、超薄膜Ｆを連続して形成することができる。そのため、超薄膜および累積膜を大量に生産することができる。
また、バー清掃部４１により、単分子膜Ｆ形成後に引き上げられたバー２１ａ，２１ｂを清掃することができ、バー２１ａ，２１ｂに付着した超薄膜などを取り除くことができる。その結果、バー２１ａ，２１ｂが再び超薄膜Ｆを形成する際に、付着した超薄膜により、新たに形成される超薄膜Ｆの分子の整列状態および膜厚が乱されることを防止することができる。
【００４８】
水面清掃部１７により、超純水Ｗ上の前回形成された超薄膜の残り等を取り除くことができ、正常化された上記水面に超薄膜原料溶液を展開させることができる。そのため、新たに形成される超薄膜Ｆの分子の整列状態および膜厚が乱されることを防止することができる。
【００４９】
帯状に形成された基板５を用いて、基板５を搬送部６により連続して超純水Ｗから引き上げるように搬送することにより、基板５の上に超薄膜Ｆを連続して移し取ることができる。そのため、累積膜を大量に生産することができる。
【００５０】
角度調整ロール４８により、基板の引上げ角を調整することができる。超薄膜Ｆが基板５に移し取られる際には、上記引上げ角が影響を与える。そのため、角度調整ロール４８により上記引上げ角を最適値に調整し、超薄膜Ｆ写し取りの際の超薄膜膜厚の乱れ発生を防止することができる。
【００５１】
表面調整部５１により、基板５の表面状態、例えば接触角や、表面租度などを調整することができる。基板５の表面状態は、超薄膜Ｆの移し取りに影響をあたえるため、表面調整部５１により基板５の表面状態を最適な状態にし、超薄膜写し取りの際の超薄膜膜厚の乱れ発生を防止することができる。
【００５２】
以下、本発明に係る実施例を示す。
〔実施例1〕
超薄膜疎水性ポリマーとして、以下に示すポリスチレン（Polystylene、東ソー社製、重量平均分子量Ｍｗ＝１９００００、数平均分子量Ｍｎ＝１８２７００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０４）を選択し、
【化１】
2006122788.tif 000003
シクロヘキサノン溶媒に濃度が０．０５ｗｔ％となるように溶解させ、水面上に１００μＬ計量して展開した。このときの圧縮部材間の水面面積は、６４ｃｍ２とした。次に、水面に生成した水面膜を圧縮していき、圧縮部材によって基体まで移動させながら、表面処理したシリコンウエハ基体に引き上げた。シリコンウエハ基体における膜厚をエリプソメトリ（日本分光製、自動波長スキャンエリプソメータ  Ｍ−２００）、表面粗さ（Ｒａ）を原子間力顕微鏡（セイコーインスツルメンツ社製ＳＰＩ−３８００Ｎシステム）にて測定したところ、厚み９ｎｍ、表面粗さ１ｎｍの連続した均質な累積膜が得られた。
【００５３】
〔実施例２〕〜〔実施例５７〕
これらの実施例においては、溶媒種および展開量を変えて水面膜とした以外は、実施例１と同様の操作を行った。実施例１から実施例５７で用いた溶媒、溶媒の濃度、展開量、および形成された膜の膜厚（厚み）、表面粗さを以下の表にまとめて示す。
【表１】
2006122788.tif 000004
【００５４】
〔実施例５８〕
実施例１と同様の方法を用いて、単分子膜極性ポリマーとして以下に示すポリメチルメタクリレート（Polymethylmethacrylate、ゼネラルサイエンスコーポレーション社製、重量平均分子量Ｍｗ＝４６５６０、数平均分子量Ｍｎ＝４１２００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１３）を選択し、
【化２】
2006122788.tif 000005
クロロホルム溶媒に溶解させ０．０５ｗｔ％とし水面上に５０μＬ展開した。このときの圧縮部材間の水面面積は、６４ｃｍ２とした。次に、水面に生成した水面膜を圧縮していき、圧縮部材によって基体まで移動させながら、表面処理したシリコンウエハ基体に繰り返し引き上げた。累積回数は、１回行った。シリコンウエハ基体における膜厚をエリプソメトリ（日本分光製、自動波長スキャンエリプソメータ  Ｍ−２００）、表面粗さ（Ｒａ）を原子間力顕微鏡（セイコーインスツルメンツ社製ＳＰＩ−３８００Ｎシステム）にて測定したところ、エリプソメトリでは膜厚計測できなかったが、ＡＦＭ像から連続した均質な累積膜が得られた。
【００５５】
〔実施例５９〕〜〔実施例６２〕
これらの実施例においては、累積回数を５０，１００，１５０，２００回とした以外は、実施例５８と同様の操作を行った。実施例５８から実施例６２で用いた溶媒、溶媒の濃度、展開量、および形成された膜の膜厚（エリプソメトリで計測された厚み）を以下の表にまとめて示す。
【表２】
2006122788.tif 000006
【００５６】
〔実施例６３〕
実施例１と同様の方法を用いて、単分子膜極性ポリマーとして以下に示すポリ（γ-ヘキシル Ｌ-グルタメート）（Poly（γ-hexyl
L-glutamate、味の素社製、重量平均分子量Ｍｗ＝３０６０００、数平均分子量Ｍｎ＝１５００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．０４）を選択し、
【化３】
2006122788.tif 000007
クロロホルム溶媒に溶解させ０．０５ｗｔ％とし水面上に５０μＬ展開した。このときの圧縮部材間の水面面積は、６４ｃｍ２とした。次に、水面に生成した水面膜を圧縮していき、圧縮部材によって基体まで移動させながら、表面処理したシリコンウエハ基体に繰り返し引き上げた。累積回数は、１回行った。シリコンウエハ基体における膜厚をエリプソメトリ（日本分光製、自動波長スキャンエリプソメータ  Ｍ−２００）、表面粗さ（Ｒａ）を原子間力顕微鏡（セイコーインスツルメンツ社製ＳＰＩ−３８００Ｎシステム）にて測定したところ、エリプソメトリでは膜厚計測できなかったが、ＡＦＭ像から連続した均質な累積膜が得られた。
【００５７】
〔実施例６３〕〜〔実施例６７〕
これらの実施例においては、累積回数を５０，１００，１５０，２００回とした以外は、実施例６３と同様の操作を行った。実施例６３から実施例６７で用いた溶媒、溶媒の濃度、展開量、および形成された膜の膜厚（エリプソメトリで計測された厚み）を以下の表にまとめて示す。
【表３】
2006122788.tif 000008
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る超薄膜製造装置の概略を示す断面図である。
【図２】図１の超薄膜製造装置の平面図である。
【図３】図１に示す圧縮部を示す部分断面図である。
【図４】本実施形態における超薄膜の製造工程を示す図である。
【図５】本実施形態における超薄膜の累積方法を示す図である。
【図６】本実施形態における超薄膜の他の作製方法を示す図である。
【図７】本実施形態における超薄膜の更に別の作製方法を示す図である。
【図８】図７におけるバーの形状を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  超薄膜製造装置
２  トラフ（容器）
２ａ  カバー
２ｂ  排気部
３  超薄膜原料供給部（原料供給手段）
４，４ａ，４ｂ  圧縮部（膜圧縮手段）
５  基板（基体）
６  搬送部（膜累積手段）
１７  水面清掃部（液面清掃部）
２１ａ，２１ｂ，２１ｄ  バー（圧縮部材）
２２ａ，２２ｂ  ガイド部（ガイド部材）
２３ａ，２３ｂ  サーボモータ（駆動部）
２４  センサ（表面圧測定手段）
２１ｃ  先端部（鋭角部）
３７  下降部（圧縮部材駆動部）
３８  引上部（圧縮部材駆動部）
４１  バー清掃部（圧縮部材清掃手段）
４８  角度調整ロール（角度調整部）
５１  表面調整部（表面調整手段）
６１  仕切り部
６２  スリット（溝部）
６４  間隔（溝部）
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４  超薄膜
Ｗ  超純水（液体）
【図１】
2006122788.tif 000009
【図２】
2006122788.tif 000010
【図３】
2006122788.tif 000011
【図４】
2006122788.tif 000012
【図５】
2006122788.tif 000013
【図６】
2006122788.tif 000014
【図７】
2006122788.tif 000015
【図８】
2006122788.tif 000016