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JP2979236B2 - Ultra thin polymer film and method for producing the same - Google Patents
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JP2979236B2 - Ultra thin polymer film and method for producing the same - Google Patents

Ultra thin polymer film and method for producing the same

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JP2979236B2 JP9317590A JP9317590A JP2979236B2 JP 2979236 B2 JP2979236 B2 JP 2979236B2 JP 9317590 A JP9317590 A JP 9317590A JP 9317590 A JP9317590 A JP 9317590A JP 2979236 B2 JP2979236 B2 JP 2979236B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、高分子超薄膜及びその製造方法に関し、更
に詳細には電気素子(MIM,MIS,SIS)、パターニング
(液晶基板(ラビング処理)、マイクロリソグラフィ
ー)、光学素子(光導波路、非線形三次素子用バインダ
ー樹脂)等の分野で用いられる超薄膜およびその製造方
法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultra-thin polymer film and a method for producing the same, and more particularly, to an electric element (MIM, MIS, SIS), patterning (liquid crystal substrate (rubbing treatment)). The present invention relates to an ultra-thin film used in the field of an optical element (optical waveguide, binder resin for a non-linear tertiary element) and the like, and a method for producing the same.

<従来の技術> 従来、電気素子、パターニング、光学素子等に用いる
高分子超薄膜は、分子の揃った、平滑かつ均質な薄膜で
あって、このような有機超薄膜の作成法の一つにラング
ミュア・プロジェット法(以下LB法と略す)がある。LB
法は、有機分子を有機溶媒の希薄溶液とし、それを清浄
な水面上に展開して、溶媒が蒸散した後に残る気体膜を
平面方向に圧縮して分子が密にパッキングされた固体膜
を形成させ、しかる後に固体基板表面に固体膜を移し取
り、累積させる方法であって、この結果形成された基板
上の薄膜をLB膜と称する(たとえば、文献K.B.Blodget
t,J.Am.Chem.Soc.,55,1007(1935)を参照)、[K.Fuku
da他、J.Colloid Interface Sci.54,430(1976)]。LB
膜の特長は、分子オーダーの超薄膜から、積層を繰返す
ことにより任意の厚みの累積膜まで作成でき、かつ分子
配向の揃った平滑・均質な膜であることにある。従って
LB膜は、種々のエレクトロニクス用材料として期待さ
れ、炭素数16以上の直鎖脂肪酸ないしそのアルカリ土類
金属塩、カドミウム塩のLB膜化は広く検討されている
[たとえば、福田清成、中原弘雄(分担執筆)、化学総
説40<分子集合体>p82〜104、1983、及びその文献]。
しかしながら、これらの脂肪酸ないしの金属塩のLB膜は
力学強度、耐熱性等に乏しく、実用的でないという欠点
がある。そこで、重合性脂肪酸をLB膜化してから重合処
理を施すか、あるいは水面上で重合してからLB膜化する
手法が考案されているが(文献、同上)、該重合法で
は、重合時に膜のひきつりやクラックの形成が甚だし
く、基板への移し取りが極めて困難である。
<Prior art> Conventionally, polymer ultrathin films used for electric elements, patterning, optical elements, etc. are smooth, uniform thin films having uniform molecules, and are one of the methods for producing such organic ultrathin films. There is the Langmuir-Projet method (hereinafter abbreviated as LB method). LB
In the method, organic molecules are made into a dilute solution of organic solvent, developed on a clean water surface, and the gas film remaining after the solvent evaporates is compressed in the plane direction to form a solid film with densely packed molecules. This is a method of transferring the solid film to the surface of the solid substrate and then accumulating the solid film. The resulting thin film on the substrate is referred to as an LB film (for example, see KBBlodget
t, J. Am. Chem. Soc., 55, 1007 (1935)), [K.
da et al., J. Colloid Interface Sci. 54,430 (1976)]. LB
The feature of the film is that it can be formed from an ultrathin film of molecular order to a cumulative film of any thickness by repeating lamination, and is a smooth and uniform film with uniform molecular orientation. Therefore
LB films are expected as various materials for electronics, and the conversion of linear fatty acids having 16 or more carbon atoms or their alkaline earth metal salts and cadmium salts into LB films has been widely studied [eg, Kiyonari Fukuda, Hiroo Nakahara (Co-author), Chemistry Review 40 <Molecular Assemblies> pp. 82-104, 1983, and references thereof].
However, the LB films of these fatty acids or metal salts have poor mechanical strength, heat resistance and the like, and have a drawback that they are not practical. Therefore, a method has been devised in which a polymerizable fatty acid is formed into an LB film and then subjected to a polymerization treatment, or a method in which the polymerized fatty acid is polymerized on the water surface and then formed into an LB film (literature, ibid.). Severe cracks and cracks are formed, and transfer to a substrate is extremely difficult.

一方、高分子を用いてLB膜を作成しておき、これを基
板に累積していく方法が考えられるが、一般の高分子
は、希薄溶液に於いてさえも糸まり状の集合状態を有し
ており、水面上に展開したときに気体膜状態にならず、
LB膜化が困難であり、例外的にポリペプチドやポリイタ
コネートを用いることにより、高分子鎖が棒状構造をと
り、LB膜を作ることが報告されている[文献J.H.McAlea
r他、Symposium on VLSI Technology,Digest of Tech.P
aper,82(1981),K.Shigehara他、J.Amer.Chem.Soc.,12
37,Vol.109,(1987)]。
On the other hand, a method of preparing an LB film using a polymer and accumulating the LB film on a substrate can be considered, but a general polymer has a thread-like aggregated state even in a dilute solution. It does not become a gas film when deployed on the water surface,
It is difficult to form an LB film, and exceptionally, it has been reported that the use of polypeptides and polyitaconates causes the polymer chains to take on a rod-like structure to form an LB film [Reference JHMcAlea
r and others, Symposium on VLSI Technology, Digest of Tech.P
aper, 82 (1981), K. Shigehara et al., J. Amer. Chem. Soc., 12,
37, Vol. 109, (1987)].

更に各種の素子に絶縁層を設けるために、基板上に合
成高分子溶液をスピンコートすることなどが試みられて
きているが、絶縁層に求められている性能として、耐熱
温度は少なくとも200℃以上であり、熱的にも化学的に
も安定で、耐湿性や機械的・電気特性に優れたものでな
ければならず、これらの要求を満足する高分子は限ら
れ、例えば、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリ
フェニルレンスルフィド、ポリスルホン、ポリフェニレ
ンオキシド、ポリエチレンテレフタレート等が知られて
いる。これら高分子を有機溶媒にとかして希薄溶液を作
成しておき、これを基板上にスピンコートした後、溶媒
を蒸発させて絶縁膜を作るのであるが、例えば、ポリイ
ミドやポリスルホンを溶かす溶媒としては、ジメチルア
セトアミドやN−メチルピロリドン等の極性溶媒を用い
ることができるが、該溶媒は高沸点溶媒であるため、蒸
発速度が遅く、絶縁膜中に残存する可能性が高いという
欠点がある。またポリマー溶液の粘度は比較的高く、均
一でしかも平滑な膜を作成するにはかなりの技術を要す
るのが現状である。
Furthermore, in order to provide an insulating layer on various elements, attempts have been made to spin-coat a synthetic polymer solution on a substrate, but the performance required for the insulating layer is that the heat-resistant temperature is at least 200 ° C or higher. It must be thermally and chemically stable and have excellent moisture resistance and mechanical and electrical properties.Polymers that satisfy these requirements are limited, for example, polyimide, polyether Sulfone, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate and the like are known. These polymers are dissolved in an organic solvent to prepare a dilute solution, which is spin-coated on a substrate, and then the solvent is evaporated to form an insulating film.For example, as a solvent for dissolving polyimide or polysulfone, A polar solvent such as dimethylacetamide or N-methylpyrrolidone can be used. However, since the solvent is a high-boiling solvent, there is a drawback that the evaporation rate is low and the possibility of remaining in the insulating film is high. In addition, the viscosity of the polymer solution is relatively high, and at present, considerable technology is required to form a uniform and smooth film.

<発明が解決しようとする課題> 本発明の目的は、機械的、化学的に安定で、しかも耐
熱性を有する高分子超薄膜及びその製造方法を提供する
ことにある。
<Problem to be Solved by the Invention> An object of the present invention is to provide a polymer ultrathin film that is mechanically and chemically stable and has heat resistance, and a method for producing the same.

<課題を解決するための手段> 本発明によれば、イタコン酸ジエステル重合体をスピ
ンコート法もしくはラングミュアー・ブロージェット
(LB)法により形成してなる膜厚10〜1000Åの高分子超
薄膜であって、前記イタコン酸ジエステル重合体が、下
記一般式(I) (式中、R1及びR2は同一若しくは異なる基を表わし、R1
及びR2の少なくとも一方の基は炭素数3〜12の枝分かれ
アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数
3〜14の環構造の置換基を有する炭素数2〜6の置換ア
ルキル基、前記環構造の置換基を有する炭素数3〜10の
置換シクロアルキル基又はシロキサン系炭化水素基を表
わし、前記各々の基にはヘテロ原子が含まれていてもよ
く、またハロゲン原子で置換されていてもよい)で示さ
れるイタコン酸ジエステルの反復単位を含有することを
特徴とする高分子超薄膜で示されるイタコン酸ジエステ
ルの反復単位を含有することを特徴とする高分子超薄膜
が提供される。
<Means for Solving the Problems> According to the present invention, an itaconic acid diester polymer is formed by a spin coating method or a Langmuir blow jet (LB) method to form an ultrathin polymer film having a thickness of 10 to 1000 mm. The itaconic acid diester polymer is represented by the following general formula (I) (Wherein, R 1 and R 2 represent identical or different radicals, R 1
And at least one of R 2 is a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or a substituted alkyl having 2 to 6 carbon atoms having a substituent having a ring structure having 3 to 14 carbon atoms. Represents a substituted cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms or a siloxane-based hydrocarbon group having a substituent of the above-mentioned ring structure, and each of the groups may contain a hetero atom, and may be substituted with a halogen atom. Which may contain a repeating unit of an itaconic acid diester represented by the formula (I): Is done.

また、本発明によれば、前記イタコン酸ジエステル重
合体0.1〜20mg/mを含む溶液を、回転数1000〜15000の
範囲でスピンコート法により薄膜化することを特徴とす
る高分子超薄膜の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, a solution containing 0.1 to 20 mg / m of the itaconic acid diester polymer is produced by spin coating at a rotation speed of 1,000 to 15,000 to produce a polymer ultrathin film. A method is provided.

さらに本発明によれば、前記イタコン酸ジエステル重
合体0.1〜3mg/mを含む溶液を、水面上に展開した後、
圧力を加え、表面圧を3〜40mN/mに保ち、固体膜状態と
し、該固体膜を垂直浸漬法または水平付着法により累積
するLB法により得ることを特徴とする高分子超薄膜の製
造方法が提供される。
Furthermore, according to the present invention, a solution containing 0.1 to 3 mg / m of the itaconic acid diester polymer is developed on a water surface,
Applying a pressure to maintain the surface pressure at 3 to 40 mN / m to form a solid film, and obtaining the solid film by a vertical immersion method or a horizontal deposition method by an LB method of accumulating the polymer film. Is provided.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明では、下記一般式(I) で示されるイタコン酸ジエステルの反復単位を含有する
イタコン酸ジエステル重合体を用いる。式中R1及びR2
同一若しくは異なる基を表わし、R1及びR2の少なくとも
一方の基は炭素数3〜12の枝分かれアルキル基、炭素数
3〜12のシクロアルキル基、炭素数3〜14の環構造の置
換基を有する炭素数2〜6の置換アルキル基、前記環構
造の置換基を有する炭素数3〜10の置換シクロアルキル
基又はシクロキサン系炭化水素を表わす。前記枝分かれ
アルキル基、前記シクロアルキル基、前記置換アルキル
基、前記置換シクロアルキル基及びシロキサン系炭化水
素基には窒素原子、酸素原子、リン原子、イオウ原子等
のヘテロ原子が含まれていてもよく、またハロゲン原子
で置換されていてもよい。
In the present invention, the following general formula (I) The itaconic acid diester polymer containing the repeating unit of itaconic acid diester shown by these is used. In the formula, R 1 and R 2 represent the same or different groups, and at least one of R 1 and R 2 is a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, It represents a substituted alkyl group having 2 to 6 carbon atoms having a substituent having a ring structure of 14, a substituted cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms having a substituent having a ring structure, or a cycloxane-based hydrocarbon. The branched alkyl group, the cycloalkyl group, the substituted alkyl group, the substituted cycloalkyl group, and the siloxane-based hydrocarbon group may contain a hetero atom such as a nitrogen atom, an oxygen atom, a phosphorus atom, and a sulfur atom. Or a halogen atom.

前記一般式(I)で表わされる反復単位を有するイタ
コン酸ジエステルの重合体は、例えばイタコン酸ジイソ
プロピル、イタコン酸ジ−tert−ブチル、イタコン酸ジ
シクロヘキシル、イタコン酸ジ−sec−ブチル、イタコ
ン酸ジ−4−メチル−2−ペンチル、イタコン酸イソプ
ロピル−tert−ブチル、イタコン酸イソプロピル−イソ
アミル、イタコン酸イソプロピル−4−メチル−2−ペ
ンチル、イタコン酸イソプロピル−2−エチルヘキシ
ル、イタコン酸イソプロピル−ノニル、イタコン酸tert
−ブチル−sec−ブチル、イタコン酸tert−ブチル−イ
ソアミル、イタコン酸tert−ブチル−4−メチル−2−
ペンチル、イタコン酸tert−ブチル−2−エチルヘキシ
ル等の炭化水素基を有するイタコン酸ジエステル;メチ
ル−(トリメチルシリル)−イタコネート、エチル−
(トリメチルシリル)−イタコネート、イソプロピル−
(トリメチルシリル)−イタコネート、シクロヘキシル
(トリメチルシリル)−イタコネート、tert−ブチル−
(トリメチルシリル)−イタコネート、イソプロピル−
[3−トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピル
−イタコネート、イソプロピル−3−{(ペンタメチ
ル)ジシロキサニル}プロピル−イタコネート等のシロ
キサン系炭化水素基を有するイタコン酸ジエステル;N,N
−ジメチルアミノエチル−イソプロピルイタコネート、
tert−ブチル−1−ブトキシ−2−プロピルイタコネー
ト、2−シアノエチル−イソプロピルイタコネート、グ
リシジル−イソプロピルイタコネート、ジエチルホスホ
ノメチル−イソプロピルイタコネート、2−メチルチオ
エチル−イソプロピルイタコネート等のヘテロ原子を含
有するイタコン酸ジエステル;パーフルオロオクチルエ
チル−イソプロピルイタコネート、トリフルオロメチル
−イソプロピルイタコネート、ペンタフルオロエチル−
イソプロピルイタコネート、ヘキサフルオロイソプロピ
ル−イソプロピルイタコネート、ジヘキサフルオロイソ
プロピルイタコネート、ビス−1−クロロイソプロピル
イタコネート等のハロゲン原子で置換されたイタコン酸
ジエステル等の単独重合体または共重合体、あるいはイ
タコン酸ジエステルと、種々の共重合可能なモノマーと
の共重合体により得られるイタコン酸ジエステル重合体
を好ましく用いることができる。前記イタコン酸ジエス
テル重合体を製造するには、通常のラジカル重合法によ
り、重合または共重合させることにより得ることができ
る。前記重合又は共重合させる際の反応条件は、特に限
定されるものではないが、好ましくは0〜100℃、2〜3
0時間の範囲で反応させるのが望ましく、また得られる
イタコン酸ジエステル重合体の分子量は10000〜2000000
であるのが好ましい。前記共重合可能なモノマーとして
は、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、カプロン
酸ビニル、安息香酸ビニル、スチレン、α−メチルスチ
レン、クロロメチルスチレン、メチルビニルエーテル、
n−ブチルエーテル、脂肪族又は芳香族アリルエステ
ル、アクリル酸又はメタクリル酸エステル、アクリロニ
トリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレン、ブタ
ジエン、クロロプレン、イソプレン、イソブチレン等を
好ましく挙げることができる。
Examples of the polymer of the diester itaconate having a repeating unit represented by the above general formula (I) include diisopropyl itaconate, di-tert-butyl itaconate, dicyclohexyl itaconate, di-sec-butyl itaconate, and di-itaconate. 4-methyl-2-pentyl, isopropyl-tert-butyl itaconate, isopropyl itaconate-isoamyl, isopropyl-4-methyl-2-pentyl itaconate, isopropyl-2-ethylhexyl itaconate, isopropyl-nonyl itaconate, itaconic acid tert
-Butyl-sec-butyl, tert-butyl itaconate-isoamyl, tert-butyl-4-methyl-2-itaconate
Itaconic acid diester having a hydrocarbon group such as pentyl and tert-butyl-2-ethylhexyl itaconate; methyl- (trimethylsilyl) -itaconate, ethyl-
(Trimethylsilyl) -itaconate, isopropyl-
(Trimethylsilyl) -itaconate, cyclohexyl (trimethylsilyl) -itaconate, tert-butyl-
(Trimethylsilyl) -itaconate, isopropyl-
Itaconic acid diester having a siloxane-based hydrocarbon group such as [3-tris (trimethylsiloxy) silyl] propyl-itaconate, isopropyl-3-{(pentamethyl) disiloxanyl} propyl-itaconate; N, N
-Dimethylaminoethyl-isopropyl itaconate,
Heteroatoms such as tert-butyl-1-butoxy-2-propyl itaconate, 2-cyanoethyl-isopropyl itaconate, glycidyl-isopropyl itaconate, diethylphosphonomethyl-isopropyl itaconate, 2-methylthioethyl-isopropyl itaconate, etc. Containing itaconic acid diester; perfluorooctylethyl-isopropylitaconate, trifluoromethyl-isopropylitaconate, pentafluoroethyl-
Homopolymers or copolymers such as itaconic acid diester substituted with a halogen atom such as isopropyl itaconate, hexafluoroisopropyl-isopropyl itaconate, dihexafluoroisopropyl itaconate, bis-1-chloroisopropyl itaconate, or itacon Itaconic acid diester polymers obtained from copolymers of acid diesters and various copolymerizable monomers can be preferably used. In order to produce the itaconic acid diester polymer, it can be obtained by polymerization or copolymerization by a usual radical polymerization method. The reaction conditions for the polymerization or copolymerization are not particularly limited, but are preferably 0 to 100 ° C., and 2 to 3
The reaction is desirably performed within a range of 0 hours, and the molecular weight of the obtained itaconic acid diester polymer is 10,000 to 2,000,000.
It is preferred that Examples of the copolymerizable monomer include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl caproate, vinyl benzoate, styrene, α-methylstyrene, chloromethylstyrene, methyl vinyl ether,
Preferred examples include n-butyl ether, aliphatic or aromatic allyl ester, acrylic acid or methacrylic acid ester, acrylonitrile, vinyl chloride, vinylidene chloride, ethylene, butadiene, chloroprene, isoprene, isobutylene, and the like.

重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、ジイソプロ
ピルペルオキシジ−カーボネート、tert−ブチルペルオ
キシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルペルオ
キシピバレート、tert−ブチルペルオキシジイソブチレ
ート、過酸化ラウロイル、アゾビスイソブチロニトリル
等が挙げられる。重合開始剤の使用量としては原料モノ
マー100重合部に対して10重量部以下が好ましく、さら
に好ましくは5重量部以下である。
As the polymerization initiator, benzoyl peroxide, diisopropylperoxydi-carbonate, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, tert-butylperoxypivalate, tert-butylperoxydiisobutyrate, lauroyl peroxide, azobisisobutyl Butyronitrile and the like. The amount of the polymerization initiator used is preferably 10 parts by weight or less, more preferably 5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the raw material monomer.

本発明に用いるイタコン酸ジエステル重合体中には、
前記一般式(I)で表わされるイタコン酸ジエステル反
復単位を60モル%以上含有させるのが好ましい。重合体
中のイタコン酸ジエステルの反復単位が60モル%未満の
場合には、イタコン酸ジエステル重合体の本来の性質で
ある剛直棒状構造が保持できず、フレキシブルな構造な
り、高分子溶液中で糸鞠状となるため、スピンコートあ
るいは塗布によって均一な薄膜とするのが困難であり、
又熱的にも、化学的にも不安定となる恐れがあるので好
ましくない。
In the itaconic acid diester polymer used in the present invention,
It is preferable to contain the itaconic acid diester repeating unit represented by the general formula (I) in an amount of 60 mol% or more. When the repeating unit of the itaconic acid diester in the polymer is less than 60 mol%, the rigid rod-like structure, which is the original property of the itaconic acid diester polymer, cannot be retained, and the polymer becomes a flexible structure. Because of the ball shape, it is difficult to form a uniform thin film by spin coating or coating,
Further, it is not preferable because it may be unstable both thermally and chemically.

本発明において、イタコン酸ジエステル重合体の薄膜
を製造するには、前記イタコン酸ジエステル重合体を、
特定の回転数の範囲でスピンコートすることにより得る
ことができる。具体的には例えば、まず、前記イタコン
酸ジエステル重合体を蒸散性有機溶媒に溶解してイタコ
ン酸ジエステルの希薄溶液を調製する。蒸散性有機溶媒
としては、汎用の有機溶媒、例えばクロロホルム、塩化
メチレン、二塩化エチレン、ベンゼン、トルエン、1,1,
2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン等を挙げる
ことができる。また、イタコン酸ジエステル重合体の溶
液濃度は、イタコン酸ジエステル重合体、0.1〜20mg/m
を含む溶液とする必要があり、好ましくは、0.5〜3mg
/mの範囲に調製することにより、イタコン酸ジエステ
ル重合体の溶液を得ることができる。次に、前記イタコ
ン酸ジエステル溶液を液晶基板上にスピンコート法によ
り、膜厚10〜1000Åの薄膜とするためには、スピンコー
ターの回転数を1000〜15000とする必要がある。また、
膜厚は、作業温度によっても若干変化するが、前記各条
件の下では、通常10〜35℃程度の作業温度でスピンコー
トすることにより所望の高分子超薄膜を製造することが
できる。
In the present invention, to produce a thin film of the itaconic acid diester polymer, the itaconic acid diester polymer,
It can be obtained by spin coating in a specific rotation speed range. Specifically, for example, first, the itaconic acid diester polymer is dissolved in a vaporizable organic solvent to prepare a dilute solution of the itaconic acid diester. As the transpirable organic solvent, general-purpose organic solvents such as chloroform, methylene chloride, ethylene dichloride, benzene, toluene, 1,1,
2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane and the like can be mentioned. Also, the solution concentration of the itaconic acid diester polymer, the itaconic acid diester polymer, 0.1 to 20 mg / m
Should be a solution containing, preferably 0.5 to 3 mg
By adjusting the content to the range of / m, a solution of the itaconic acid diester polymer can be obtained. Next, in order to make the itaconic acid diester solution into a thin film having a thickness of 10 to 1000 ° by a spin coating method on a liquid crystal substrate, the rotation speed of the spin coater needs to be 1000 to 15000. Also,
Although the film thickness slightly varies depending on the working temperature, under the above conditions, a desired polymer ultrathin film can be produced by spin coating at a working temperature of usually about 10 to 35 ° C.

また、本発明において、イタコン酸ジエステル重合体
の超薄膜を作製する他の方法としては、イタコン酸ジエ
ステル重合体を特定量含む溶液を、水面上に展開した
後、表面圧を特定圧力に保持し、固体膜状態として、該
固体膜を垂直浸漬法または水平付着法により累積するこ
とにより得ることができる。具体的には例えば、イタコ
ン酸ジエステル重合体を水と混和しない蒸散性有機溶媒
に溶解して、イタコン酸ジエステルの希薄溶液を作り、
次いで清浄水面上にイタコン酸ジエステル溶液を展開し
て気体膜を形成する。蒸散性有機溶媒としては、汎用の
有機溶媒、例えばクロロホルム、二塩化エチレン、ベン
ゼン、トルエン等を挙げることができ、イタコン酸ジエ
ステル重合体をこれらの有機溶媒の希薄溶液とし、水面
上に静かに展開する。水面上への展開に際しては、イタ
コン酸ジエステル重合体の溶液の濃度及び溶剤の種類に
注意を払う必要がある。展開する溶液の濃度は、0.1〜1
0mg/mの範囲であり、好ましくは、0.1〜3mg/mの範
囲である。水面上へ展開して溶剤を蒸発させると、各々
の分子が互いに相互作用していない表面圧1mN/m以下の
気体膜が得られる。以上のようにして得られたい気体膜
に対して、例えば水平方向から圧力を加え、表面圧を3
〜40mN/mに保ち、固体膜状態とする。どの程度の表面圧
に設定するかは、用いるイタコン酸ジエステル重合体の
種類に依存し、あらかじめ表面圧−面積(FA)等温曲線
を求めておき、その固体膜に相当するFA曲線の鋭い立ち
上がり部分の表面圧に設定するのが好ましい。次に、こ
の固体膜を垂直浸漬法または水平付着法により基板上に
累積することにより高分子超薄膜が製造できる。
In the present invention, as another method for producing an ultrathin film of the itaconic acid diester polymer, a solution containing a specific amount of the itaconic acid diester polymer is spread on a water surface, and then the surface pressure is maintained at a specific pressure. The solid film can be obtained by accumulating the solid film by a vertical immersion method or a horizontal deposition method. Specifically, for example, dissolving the itaconic acid diester polymer in a water-immiscible transpirable organic solvent to make a dilute solution of the itaconic acid diester,
Next, the itaconic acid diester solution is spread on the clean water surface to form a gas film. Examples of the transpirable organic solvent include general-purpose organic solvents such as chloroform, ethylene dichloride, benzene, and toluene.The diester polymer of itaconic acid is used as a dilute solution of these organic solvents and gently spreads on the water surface. I do. When developing on the water surface, it is necessary to pay attention to the concentration of the solution of the itaconic acid diester polymer and the type of the solvent. The concentration of the developing solution is 0.1 to 1
It is in the range of 0 mg / m, preferably in the range of 0.1 to 3 mg / m. When the solvent spreads on the water surface and the solvent is evaporated, a gas film having a surface pressure of 1 mN / m or less in which each molecule does not interact with each other is obtained. A pressure is applied to the gas film to be obtained as described above, for example, from the horizontal direction to reduce the surface pressure to 3
Keep at ~ 40mN / m to make a solid film state. The surface pressure to be set depends on the type of the itaconic acid diester polymer to be used, and a surface pressure-area (FA) isothermal curve is determined in advance, and a sharp rising portion of the FA curve corresponding to the solid film is obtained. It is preferable to set the surface pressure to. Next, by accumulating the solid film on a substrate by a vertical immersion method or a horizontal deposition method, a polymer ultrathin film can be produced.

本発明において、高分子超薄膜の均質性および平滑性
は、基板表面の状態に影響されるが、肉眼観察で研磨痕
跡が認められない程度のミラー表面であれば十分であ
る。各種電気素子を形成する場合に基板として特に有用
かつ累積しやすい物を例示すると、Al,Si,Ge,Ni,Fe,Co,
Cu,Pt,Au、希土類金属、金属酸化物および金属酸化物半
導体、例えばSiO2,NiO,SnO2,In2O3、インジウムスズネ
サガラス(以下ITOネサと略す)、酸化スズネサガラス
(以下ネサと略す)などの化合物半導体、例えば、ガリ
ウム砒素、ガリウムリン、インジウムリンなどのカルコ
ゲン類、例えばセレン化亜鉛、硫化亜鉛等などの遷移金
属セレン化物、硫化物、WO3系カルコゲニド、VO2系カル
コゲニドなど、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げるこ
とができるがこれらのみに限定されるものではない。
In the present invention, the homogeneity and smoothness of the ultra-thin polymer film are affected by the state of the substrate surface, but it is sufficient if the mirror surface is such that no trace of polishing is observed by visual observation. Particularly useful and easy to accumulate as a substrate when forming various electric elements, Al, Si, Ge, Ni, Fe, Co,
Cu, Pt, Au, rare earth metals, metal oxides and metal oxide semiconductors such as SiO 2 , NiO, SnO 2 , In 2 O 3 , indium tin nesa glass (hereinafter abbreviated as ITO nesa), tin oxide nesa glass (hereinafter nesa) abbreviated) compounds such as semiconductor, for example, gallium arsenide, gallium phosphide, chalcogen such as indium phosphide, such as zinc selenide, transition metal selenides such as zinc sulfide, sulfides, WO 3 based chalcogenides, VO 2 based chalcogenides such as , Polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene and the like, but are not limited thereto.

<発明の効果> 本発明の高分子超薄膜は、イタコン酸ジエステル重合
体を必須の構成要件とし、スピンコート法もしくはラン
グミュアー・ブロージェット法により得られるので、化
学的安定性、絶縁性および機械的強度を有しており、各
種の電気素子(MIM,MIS,SIS)、パターニング(液晶基
板(ラビング処理)、マイクロリソグラフィー)、光学
素子(光導波路、非線形三次素子用バインダー樹脂)等
の分野に応用が可能である。
<Effects of the Invention> Since the ultra-thin polymer film of the present invention contains the itaconic acid diester polymer as an essential component and can be obtained by a spin coating method or a Langmuir-Blowjet method, chemical stability, insulating properties and mechanical properties are improved. It has strong mechanical strength, and is used in various fields such as electrical elements (MIM, MIS, SIS), patterning (liquid crystal substrate (rubbing), microlithography), optical elements (optical waveguides, binder resin for nonlinear tertiary elements), etc. Application is possible.

<実施例> 以下実施例により本発明をより詳細に説明するが、実
施例により発明の範囲が限定されるものではない。
<Examples> Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the scope of the invention is not limited by the examples.

実施例1 各種濃度のポリ(イタコン酸ジtert−ブチル)(以下
PDtBIと略す)の1.2mg/mクロロホルム溶液1mを、2.
5×5cmのガラス基板に滴下し、スピンコート(回転時間
は80秒)して超薄膜を作成した。膜厚は蝕針法(Sloan,
Dektak 11A)により求めた。膜厚と回転数の関係を第
1図に示す。
Example 1 Various concentrations of poly (di-tert-butyl itaconate) (hereinafter
PDtBI) (1.2m / m chloroform solution 1m).
The solution was dropped on a 5 × 5 cm glass substrate, and spin-coated (rotation time: 80 seconds) to form an ultrathin film. The film thickness is measured by the stylus method (Sloan,
Dektak 11A). FIG. 1 shows the relationship between the film thickness and the number of rotations.

実施例2〜5 実施例1のPDtBIの代わりにポリ(イタコン酸ジイソ
プロピル)(実施例2)を、ポリ(イタコン酸ジシクロ
ヘキシル)(実施例3)を、ポリ(イタコン酸ジヘキサ
フルオロイソプロピル)(実施例4)を、ポリ(イタコ
ン酸ジクロロイソプロピル)(実施例5)をそれぞれ用
いて表1に示す条件でガラス基板上に超薄膜を作成し
た。超薄膜の作成条件と膜厚との関係を表1に示す。
Examples 2-5 Instead of PDtBI of Example 1, poly (diisopropyl itaconate) (Example 2), poly (dicyclohexyl itaconate) (Example 3), and poly (dihexafluoroisopropyl itaconate) (Example) Example 4) and poly (dichloroisopropyl itaconate) (Example 5) were used to form an ultrathin film on a glass substrate under the conditions shown in Table 1. Table 1 shows the relationship between the conditions for forming the ultrathin film and the film thickness.

実施例6 内面積15×50cm2、深さ2cmのテフロン製トラフに純水
を満たし、室温を20℃に設定した。濃度0.5mg/mのポ
リ(イタコン酸ジイソプロピル)(以下PDiPIと略す)
のクロロホルム溶液100μlを静かに水面上にたらし、
溶媒を蒸発させた。表面圧を検知しながら、トラフ上に
設置された長さ20cmのテフロン製バリアーを5mm/minの
速度で平行移動させて面積を狭くして、表面圧と分子占
有面積の関係(FA曲線)を求めた。第2図にPDiRIのFA
曲線を示す。この曲線より、LB膜の累積には急激な立ち
上がりを示す5〜40mN/mの表面圧が適当であることが判
明した。表面圧を20mN/mとし、LB膜を形成させ、ガラス
基板上に垂直浸漬法により39層累積して高分子超薄膜を
基板上に作成した。表面圧、層数、膜厚を表2に示す。
Example 6 A Teflon trough having an inner area of 15 × 50 cm 2 and a depth of 2 cm was filled with pure water, and the room temperature was set at 20 ° C. Poly (diisopropyl itaconate) at a concentration of 0.5 mg / m (hereinafter abbreviated as PDiPI)
Gently pour 100 μl of the chloroform solution onto the surface of the water,
The solvent was evaporated. While detecting the surface pressure, the 20 cm long Teflon barrier installed on the trough is translated at a speed of 5 mm / min to reduce the area, and the relationship between the surface pressure and the molecular occupied area (FA curve) I asked. Figure 2 shows the PDiRI FA
The curve is shown. From this curve, it was found that a surface pressure of 5 to 40 mN / m which shows a sharp rise is appropriate for the accumulation of the LB film. An LB film was formed at a surface pressure of 20 mN / m, and 39 ultra-thin polymer films were formed on a glass substrate by accumulating 39 layers vertically on a glass substrate. Table 2 shows the surface pressure, the number of layers, and the film thickness.

実施例7〜10 実施例6のPDiPIの代わりに、ポリ(イタコン酸ジ−t
ert−ブチル)(実施例7)を、ポリ(イタコン酸ジシ
クロヘキシル(実施例8)を、ポリ(イタコン酸ジクロ
ロイソプロピル)(実施例9)を、ポリ(イタコン酸ジ
ヘキサフルオロイソプロピル)(実施例10)をそれぞれ
用いて、表2に示す条件で実施例6と同様に一定表面圧
でLB膜を形成した後、ガラス基板上に垂直浸漬法により
累積して高分子超薄膜を作成した。表2に累積表面圧、
累積層数、膜厚を夫々示す。
Examples 7-10 Instead of PDiPI of Example 6, poly (di-titaconate)
ert-butyl) (Example 7), poly (dicyclohexyl itaconate (Example 8), poly (dichloroisopropyl itaconate) (Example 9) and poly (dihexafluoroisopropyl itaconate) (Example 10). ) Was formed at a constant surface pressure in the same manner as in Example 6 under the conditions shown in Table 2 and then accumulated on a glass substrate by a vertical immersion method to produce a polymer ultrathin film. Cumulative surface pressure,
The cumulative number of layers and the film thickness are shown respectively.

実施例11 実施例6と同様にして、PDiPIのLB膜を形成した後、
ガラス基板上に、水平付着法により、累積して高分子超
薄膜を作製した。表面圧、層数、膜厚を表2に示す。
Example 11 After forming an LB film of PDiPI in the same manner as in Example 6,
An ultra-thin polymer film was accumulated on a glass substrate by a horizontal deposition method. Table 2 shows the surface pressure, the number of layers, and the film thickness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は実施例1において行なったスピンコーターの回
転数と、本発明の高分子超薄膜の膜厚との関係を示すグ
ラフ。第2図は実施例6で行なったイタコン酸ジイソプ
ロピル重合体の20℃における表面圧−面積曲線を示すグ
ラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the number of revolutions of a spin coater performed in Example 1 and the thickness of the ultra thin polymer film of the present invention. FIG. 2 is a graph showing a surface pressure-area curve at 20 ° C. of a diisopropyl itaconate polymer prepared in Example 6.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 瑛 埼玉県上福岡市上野台1―7―35―6 (56)参考文献 特開 平2−173080(JP,A) 特開 昭62−262772(JP,A) 特開 昭59−143615(JP,A) 特開 昭63−16071(JP,A) 特開 平3−291933(JP,A) 特開 平3−291632(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08J 5/18 C08F 22/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Akira Yamada 1-7-35-6 Uenodai, Kamifukuoka-shi, Saitama (56) References JP-A-2-173080 (JP, A) JP-A-62-262772 ( JP, A) JP-A-59-143615 (JP, A) JP-A-63-16071 (JP, A) JP-A-3-291933 (JP, A) JP-A-3-291632 (JP, A) (58) ) Surveyed field (Int.Cl. 6 , DB name) C08J 5/18 C08F 22/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】イタコン酸ジエステル重合体をスピンコー
ト法もしくはラングミュアー・ブロージェット(LB)法
により形成してなる膜厚10〜1000Åの高分子超薄膜であ
って、前記イタコン酸ジエステル重合体が、下記一般式
(I) (式中、R1及びR2は同一若しくは異なる基を表わし、R1
及びR2の少なくとも一方の基は炭素数3〜12の枝分かれ
アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数
3〜14の環構造の置換基を有する炭素数2〜6の置換ア
ルキル基、前記環構造の置換基を有する炭素数3〜10の
置換シクロアルキル基又はシロキサン系炭化水素基を表
わし、前記各々の基にはヘテロ原子が含まれていてもよ
く、またハロゲン原子で置換されていてもよい)で示さ
れるイタコン酸ジエステルの反復単位を含有することを
特徴とする高分子超薄膜。
An ultra-thin polymer film having a film thickness of 10 to 1000 mm formed by spin-coating or Langmuir blow-jet (LB) method, wherein said itaconic acid diester polymer is And the following general formula (I) (Wherein, R 1 and R 2 represent identical or different radicals, R 1
And at least one of R 2 is a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or a substituted alkyl having 2 to 6 carbon atoms having a substituent having a ring structure having 3 to 14 carbon atoms. Represents a substituted cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms or a siloxane-based hydrocarbon group having a substituent of the above-mentioned ring structure, and each of the groups may contain a hetero atom, and may be substituted with a halogen atom. Or a repeating unit of itaconic acid diester represented by the formula (1):
【請求項2】請求項1記載のイタコン酸ジエステル重合
体0.1〜20mg/mを含む溶液を、回転数1000〜15000の範
囲でスピンコート法により薄膜化することを特徴とする
請求項1記載の高分子超薄膜の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the solution containing 0.1 to 20 mg / m of the itaconic acid diester polymer according to claim 1 is formed into a thin film by a spin coating method at a rotation speed of 1,000 to 15,000. A method for producing an ultra-thin polymer film.
【請求項3】請求項1記載のイタコン酸ジエステル重合
体0.1〜3mg/mを含む溶液を、水面上に展開した後、圧
力を加え、表面圧を3〜40mN/mに保ち、固体膜状態と
し、該固体膜を垂直浸漬法または水平付着法により累積
するLB法により得ることを特徴とする請求項1記載の高
分子超薄膜の製造方法。
3. A solution containing 0.1 to 3 mg / m of the itaconic acid diester polymer according to claim 1 is spread on a water surface, and then pressure is applied to keep the surface pressure at 3 to 40 mN / m to obtain a solid film state. 2. The method according to claim 1, wherein the solid film is obtained by an LB method in which the solid film is accumulated by a vertical immersion method or a horizontal deposition method.
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