JPH02289414A - 二酸化珪素被膜の製造方法 - Google Patents

二酸化珪素被膜の製造方法

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JPH02289414A
JPH02289414A JP10813189A JP10813189A JPH02289414A JP H02289414 A JPH02289414 A JP H02289414A JP 10813189 A JP10813189 A JP 10813189A JP 10813189 A JP10813189 A JP 10813189A JP H02289414 A JPH02289414 A JP H02289414A
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秀夫 河原
Shigeto Deki
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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〕 本発明は二酸化珪素被膜の製造方法に関し、特に珪弗化
水素酸の二酸化珪素過飽和溶液を含む処理液と基材とを
接触させて、基材表面に二酸化珪素被膜を製造する方法
の改良法に関する。
[従来の技術] 従来、二酸化珪素被膜形成法として、珪弗化水素酸の二
酸化珪素過飽和水溶液に基材を浸せきして基材表面に二
酸化珪素被膜を形成する方法(以後析出法と呼ぶ)が知
られている。(例えば、特開昭57−196744、特
開昭61−281047、特開昭62−20876>上
記析出法で成膜速度を増加させるためには、処理液であ
る珪弗化水素酸の分解を促進させるような物質または熱
エネルギーの供給速度を増加させることが有効であるが
、供給速度が速すぎると処理液中で二酸化珪素粒子が発
生し、成膜速度が逆に減少することが知られている。こ
れは、 (二酸化珪素被膜成膜量)/(珪弗化水素酸の
分解を促進させるような物質または熱エネルギーの供給
量)の比で表わされる成膜効率(以後、成膜効率と略す
)が低下する事を意味する。上記二酸化珪素粒子の発生
・成長を抑制し、かつ成膜速度を増加させる(つまり、
成膜効率を増加させる)ためには、珪弗化水素酸の分解
を促進させるような物質または熱エネルギーを連続的に
供給し、処理液の一部を循環させ処理液中に発生する二
酸化珪素粒子を濾過するという方法(以後改良法1と呼
ぶ)が知られている。
(例えば、特開昭60−33233、特開昭63また、
上記析出法で緻密な二酸化珪素被膜を形成する方法とし
ては、高い処理液温度で二酸化珪素被膜を形成する方法
(例えば、特願昭62−184569  以後改良法2
と呼ぶ)や、処理液として高濃度の珪弗化水素酸水溶液
を用いる方法(例えば、特願昭62−174561  
以後改良法3と呼ぶ)が知られている。
[発明が解決しようとする問題点] しかし上記改良法lで得られる成膜速度は、処理条件に
より多少異なるが約330−1O0n/hであり、工業
的に十分とはいえない。更に上記改良法1の場合に於い
ても、二酸化珪素粒子の発生はおこっており、成膜効率
は必ずしも十分ではない。
また、上記改良法2や上記改良法3では、処理液からの
31成分(H2SiF6またはSiF4と推定される)
の蒸発が激しく、処理液と大気との界面や処理液液面上
の容器壁に二酸化珪素粒子が生成してしまう。これらの
二酸化珪素粒子は、本来処理液中で二酸化珪素被膜とな
り得ると推定され、大気中に飛散してしまう結果、成膜
効率が低下してしまうという問題があった。
[問題点を解決するための手段] 本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
って、二酸化珪素が過飽和状態となった珪弗化水素酸溶
液を含む処理液と基材とを接触させて基材表面に二酸化
珪素被膜を析出させる二酸化珪素被膜の製造方法におい
て、該処理液からのsi酸成分蒸発を防ぐため、該珪弗
化水素酸溶液を含む処理液と気体との界面をなくすと言
う方法を用いている。
該処理液と気体の界面をなくす方法としては、密閉容器
中に該処理液を満たす、該処理液上に固体を浮かべる等
の方法でも良いが、該処理液との反応性が低く、かつ該
処理液より比重の軽い液状物質を浮遊させると言う方法
が、簡便で、かつ該処理液と気体との界面をくまな(な
くすことが出来るため望ましい。
該液状物質としては、該処理液との反応性が低く、かつ
該処理液より比重の軽い物質であれば特に限定されない
。例えば一般弐C1H2n*2で表される脂肪族炭化水
素ではn=4〜31のものが使用できるが本発明を実施
するときの処理液温度及び該液状物質の融点、沸点、該
処理液温度での蒸気圧等を考慮′して選択したほうがよ
い。
上記二酸化珪素の過飽和状態となった珪弗化水素酸溶液
を含む処理液の調整方法は特に限定されず、例えば二酸
化珪素の略飽和状態となった珪弗化水素酸溶液に、H3
BO3,AI等の珪弗化水素酸の分解を促進させる物質
を添加する方法、及び二酸化珪素の略飽和状態となった
珪弗化水素酸溶液の温度を上昇させる方法等が利用でき
る。
本発明に適用される基材は、特に限定されず、アルカリ
金属含有ガラス、シリカガラス、無アルカリガラス等の
各種ガラスや、各種セラミックス、シリコンやガリウム
砒素等の各種半導体等、該処理液と不都合な反応を生じ
にくいあらゆる基材に適用できる。
[作用] 本発明によれば、二酸化珪素の過飽和状態となった珪弗
化水素酸を含む処理液と気体の界面をな(しているため
、該処理液からのSi成分(H2SiF6または5IF
4と推定される)の蒸発を防ぐことが出来る。その結果
、成膜効率が大幅に増加し、成膜速度も増加する。特に
、処理液中の珪弗化水素酸溶液の濃度が高い場合や、処
理液温度が高い場合、高成膜速度を得る場合等の、処理
液からのSi成分の蒸発が激しい場合に有効である。
以下処理液より比重の軽い物質としてC7H+s(ヘプ
タン)を使用した場合の実施例について述べる。
[実施例] 実施例1 第1図に示す二酸化珪素被膜製造装置を用いて、縦10
0mm、横100mm、厚さ1.1mmのソーダライム
ガラス上に、二酸化珪素被膜を以下の手順で作成した。
二酸化珪素被膜製造装置は、外槽(1)と内槽(2)か
らなり、内槽と外槽の間には水(3)が満たしである。
本実施例ではこの水の温度が35℃となるよう、温度調
節器(4)で調節した。
また、水(3)は温度均一化のため、攪拌機(5)によ
り攪拌されている。内槽は前部(6)、中部(7)、後
部(8)からなり、各部にはシリカゲル粉末を溶解飽和
した2、5モル、QZの濃度の珪弗化水素酸水溶液67
χが処理液として満たしである。
ここでまず循環ポンプ(10)を始動させ、内槽後部(
8)の処理液を一定量ずつ(み出してフィルター(11
)で濾過し、内槽前部(6)へ戻す処理液循環を開始し
た。その後、内槽後部(8)に縦5(1mm、横50m
m、厚さ3mmの金属AI板を3枚浸漬し、10時間保
持した。この状態で処理液は適度な二酸化珪素過飽和度
を有する処理液となった。
ここで、フィルター(l l)の絶対除去率を1.56
m(1,5pm以上のものは100%通さない)および
、処理液循環流量を500m1/m1n(処理液全量が
6″12であるので、循環流量は約8%/ m 1 n
である)とし、処理液と気体の界面をなくす目的で処理
液上にヘプタン(14)を浮遊させた。
その後、上記ソーダライムガラス基板(9)を内槽中部
(7)に垂直に浸漬した。そして、前記条件(内槽後部
(8)に縦50mm、  横50mm、厚さ3mmの金
属AI板を3枚浸漬し、8%/m1nの循環をし、絶対
除去率1.5μmフィルターで濾過する。)を継続して
8時間保持した。
処理終了後、処理液とへブタンとの界面や、ヘプタンと
大気との界面、処理液液面上の容器壁には二酸化珪素粒
子はみられなかった。
8時間の間に溶解したAIの量は3.18gであり、上
記処理で得られた二酸化珪素被膜の膜厚は、約678 
nmであった。したがって、平均の成膜速度は約85n
m/時間、(二酸化珪素被膜成膜量)/(珪弗化水素酸
の分解を促進させるような物質または熱エネルギーの供
給量(本実施例の場合はAI溶解量))の比で表わされ
る成膜効率は0.  Q 213 n m/ m m2
・gと計算できる。
比較例1 実施例1と同様の装置を用いて、適度な二酸化珪素過飽
和度を有する処理液を得た。
ここで、フィルター(11)の絶対除去率ヲ1、 5μ
mおよび、処理液循環流量を500m1/ m i n
 (処理液全量が61Xであるので、循環流量は約8%
/ m i nである)としたが、処理液上には何も浮
遊させず、大気と直接接するようにした。
その後、上記ソーダライムガラス基板(9)を内槽中部
(7)に垂直に浸漬し、前記条件(内槽後部(8)に縦
50mm5 横50mm、厚さ3mmの金属AI板を3
枚浸漬し、8%/ m i nの循環をし、絶対除去率
1. 5μmフィルターで濾過する。)で8時間保持し
た。
処理終了後、処理液と大気との界面や処理液液面上の容
器壁には微量の二酸化珪素粒子が見られた。
8時間の間に溶解したA1の鳳は1.98gであり、上
記処理で得られた二酸化珪素被膜の膜厚は、約405n
mであった。したがって、平均の成膜速度は約51nm
/時間、(二酸化珪素被膜成膜量)/(珪弗化水素酸の
分解を促進させるような物質または熱エネルギーの供給
量(本実施例の場合はA1溶解量))の比で表わされる
成膜効率は、0. 0205 nm/mm2・gと計算
できる。
実施例2 3.8モル/1χの濃度の珪弗化水素酸水溶液を一3℃
に冷却し、二酸化珪素〈工業用シリカゲル〉を溶解飽和
して処理液とした。
この処理液を100m1ずつ4ケの容器にいれ、それぞ
れに縦50mm、横25mm、 厚さ1.1mmのソー
ダライムガラスを浸漬した。次いで、各容器の処理液上
にヘプタンを浮遊させ、直ちに容器を35°Cに加熱し
、それぞれ、3時間、6時間、16時間、24時間保持
した。その後、ガラス表面に積層された二酸化珪素被膜
の膜厚を測定した。
結果を第1表に示す。二酸化珪素被膜の膜厚は、ソーダ
ライムガラスを処理液中に保持した時間にほぼ比例して
増加していることがわかる。
第1表 また、処理終了後の処理液とへブタンとの界面及びヘプ
タンと大気との界面、処理液液面上の容器壁には、二酸
化珪素粒子はみられなかった。
比較例2 実施例2と同様にソーダライムガラス上に二酸化珪素被
膜を作成した。ただし、処理液上にはへブタンを浮遊さ
せず、処理液と大気が直接接触した状態で行なった。
結果を第2表に示す。二酸化珪素被膜の膜厚は、6時間
以下の処理では実施例2とあまり差が無いが、16時間
以上の処理ではあまり増加せず16時間処理では約40
%、24時間処理では約35%の膜厚の二酸化珪素被膜
しか得られなかった。
また、処理終了後、処理液と大気との界面や処理液液面
上の容器壁には二酸化珪素粒子が見られ、特に16時間
処理と24時間処理の場合は、多量の二酸化珪素粒子が
生成していた。
第2表 [発明の効果] 本発明によれば、成膜効率を大幅に増加させ、成膜速度
も増加させることができる。そのため、珪弗化水素酸の
分解を促進させるような物質または熱エネルギーの供給
量を減少させることが出来るため、製造コストが低くな
るという利点がある。
さらに、処理液からのSi成分(H2S i Fsまた
は5iFnと推定される)の蒸発を抑制し、その結果、
処理液中以外での二酸化珪素粒子の発生を防止できるた
め、蒸発したSi成分による作業環境の悪化や、二酸化
珪素被膜による製品歩留まりの低下を防ぐことができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に使用した二酸化珪素被膜製
造装置の系統説明図である。 (1)外槽     (2)内槽 (3)水      (4)温度調節器(5)攪拌器 
   (6)内槽前部 (7)内槽中部   (8)内槽後部 (9)ソーダライムガラス (10)循環ポンプ (11)フィルター(12)金属
AI板 (13)攪拌器 (14)比重の軽い物質

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)二酸化珪素の過飽和状態となった珪弗化水素酸を
    含む処理液と基材とを接触させて基材表面に二酸化珪素
    被膜を析出させる二酸化珪素被膜の製造方法において、
    該処理液と気体との界面をなくすことを特徴とする二酸
    化珪素被膜の製造方法。
  2. (2)該処理液と気体との界面をなくす方法が、該処理
    液上に該処理液との反応性の低い、かつ該処理液より比
    重の軽い液状物質を浮遊させる方法である特許請求の範
    囲第1項記載の二酸化珪素被膜の製造方法。
JP10813189A 1989-04-27 1989-04-27 二酸化珪素被膜の製造方法 Expired - Lifetime JPH0694368B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5153035A (en) * 1990-09-29 1992-10-06 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Process for forming silica films
US5326720A (en) * 1990-10-25 1994-07-05 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Method for producing silicon dioxide film which prevents escape of Si component to the environment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5153035A (en) * 1990-09-29 1992-10-06 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Process for forming silica films
US5326720A (en) * 1990-10-25 1994-07-05 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Method for producing silicon dioxide film which prevents escape of Si component to the environment

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