JPH0857295A - 基材上への粒子層の形成方法、基材凹凸面の平坦化方法および粒子層付基材 - Google Patents
基材上への粒子層の形成方法、基材凹凸面の平坦化方法および粒子層付基材Info
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- JPH0857295A JPH0857295A JP6213148A JP21314894A JPH0857295A JP H0857295 A JPH0857295 A JP H0857295A JP 6213148 A JP6213148 A JP 6213148A JP 21314894 A JP21314894 A JP 21314894A JP H0857295 A JPH0857295 A JP H0857295A
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Abstract
成する方法、基材の凹凸面を平坦化する方法、および密
着性に優れた粒子層が形成された粒子層付基材を提供す
る。 【構成】 バインダーを形成しうる化合物で表面処理さ
れた固体粒子が分散媒中に分散してなる分散液(I)
を、前記分散媒よりも比重が大きく、しかも前記分散媒
と相溶しない液(II)上に展開し、次いで前記分散液
(I)から前記分散媒を除去して前記液(II)上に前記
固体粒子を配列させて粒子層を形成した後、前記粒子層
を基材上に転写する工程によって粒子層を基材上に形成
する基材上への粒子層の形成方法、前記粒子層を基材凹
凸面上に転写した後、基材の凸部に形成された粒子層を
除去する工程を経て基材凹凸面を平坦化する基材凹凸面
の平坦化方法、および前記方法で得られた粒子層を基材
表面に有する粒子層付基材。
Description
方法、基材凹凸面の平坦化方法および粒子層付基材に関
し、さらに詳しくは密着性に優れた粒子層の基材上への
形成方法、基材凹凸面の凹部に粒子層を形成して基材凹
凸面を平坦化する方法および密着性に優れた粒子層付基
材に関する。
としてラングミュア・ブロジェット法が知られている。
子膜を基材上に転写することにより単分子膜が基材上に
形成されるが、単分子膜を形成する化合物として、表面
活性を示す化合物、例えば分子内に親水性基と疎水性基
とを有する化合物が用いられている。
体粒子から粒子層を基材上に形成する方法としては、次
のような方法が知られている。 1)固体粒子が分散媒中に分散してなる分散液、例えば
ポリスチレン球懸濁液(ラテックス)を基板上に展開し
た後、分散媒を蒸発させて2次元結晶層、例えば単粒子
層を形成する方法(表面、Vol. 31, No. 5, 1993, p. 1
1-18)および 2)固体粒子が分散媒中に分散してなる分散液を、この
分散媒と相互に溶解しない液体と接触させ、この2液界
面に分散液中の固体粒子を吸着させて単粒子層を形成
し、次いでこの単粒子層を基材上に移し、これにより単
粒子層を基材上に形成する方法(特開平2−30757
1号公報)。
を基材上に形成した場合、得られた粒子層は基材との密
着性に劣るなどの問題点があった。他方、積層構造を有
する半導体素子、電子部品などにおいては、それぞれの
製造過程で基材上に凹凸面(段差)が形成され、この凹
凸面の平坦化が必要とされる場合がある。
では、各層の配線部と非配線部とのに段差があり、上層
配線層を形成する前に、この段差を平坦化することが必
要とされている。また、カラー表示用液晶表示素子のカ
ラーフィルター付透明電極板では、その製造過程でカラ
ーフィルターが突出している基材表面とカラーフィルタ
ーとの段差の平坦化が必要とされている。さらに、液晶
表示装置などに用いられるTFT付透明電極板では、そ
の製造過程で、TFTが突出している基材表面とTFT
との段差の平坦化が必要とされている。
ので、基材との密着性に優れた粒子層を基材上に形成す
る方法、基材の凹凸面を平坦化する方法、および密着性
に優れた粒子層が形成された粒子層付基材を提供するこ
とを目的としている。
ンダーを形成しうる化合物で表面処理された固体粒子が
分散媒中に分散してなる分散液(I)を、前記分散媒よ
りも比重が大きく、しかも前記分散媒と相溶しない液
(II)上に展開し、次いで前記分散液(I)から前記分
散媒を除去して前記液(II)上に前記固体粒子を配列さ
せて粒子層を形成した後、前記粒子層を基材上に転写す
る工程によって粒子層を基材上に形成することを特徴と
している。
ダーを形成しうる化合物で表面処理された固体粒子が分
散媒中に分散してなる分散液(I)を、前記分散媒より
も比重が大きく、しかも前記分散媒と相溶しない液(I
I)上に展開し、次いで前記分散液(I)から前記分散
媒を除去して前記液(II)上に前記固体粒子を配列させ
て粒子層を形成し、前記粒子層を基材凹凸面上に転写し
た後、基材の凸面上に形成された粒子層を除去する工程
を経て基材凹部に粒子層を形成することにより基材凹凸
面を平坦化することを特徴としている。
な方法で得られた粒子層を基材表面に有することを特徴
としている。
説明する。
ダーを形成しうる化合物で表面処理された固体粒子が分
散媒中に分散してなる分散液(I)を、前記分散媒より
も比重が大きく、しかも前記分散媒と相溶しない液(I
I)上に展開し、次いで前記分散液(I)から前記分散
媒を除去して前記液(II)上に前記固体粒子を配列させ
て粒子層を形成した後、前記粒子層を基材上に転写する
工程によって粒子層を基材上に形成することを特徴とし
ている。
粒子としてSiO2 、TiO2 、ZrO2 、SiCなど
の無機化合物粒子、ポリスチレンなどの合成樹脂粒子が
用いられる。
形成する目的および粒子層が形成された基材の用途など
に応じて異なるが、100オングストローム程度〜10
0μm程度であることが望ましい。
び粒子層が形成された基材の用途などに応じて、種々の
形態の固体粒子、例えば球状、棒状または繊維状の固体
粒子が用いられる。特に固体粒子として粒径の揃った球
状粒子が分散媒中に分散してなる分散液(I)を用いて
本発明方法で粒子層を基材上に形成すると、固体粒子が
規則的に配列した均一な単粒子層を基材上に形成するこ
とができる。
ーを形成しうる化合物で表面処理した後、分散媒中に分
散することにより分散液(I)が調製される。この際に
用いられるバインダーを形成しうる化合物として、被膜
形成用塗布液の被膜形成成分として用いられている化合
物、例えば下記式: Rn Si(0R’)4-n (式中、R、R’は、互いに同一であっても異なってい
てもよく、それぞれが水素原子、炭素数1〜8のアルキ
ル基、アリール基またはビニル基を表し、nは0〜3の
整数である。)で表される有機ケイ素化合物が用いられ
る。
体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラ
ン、テトライソプロポキシシラン、テトラオクチルシラ
ン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシ
ラン、エチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロ
ポキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリ
ブトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、フェニ
ルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ジ
エトキシシラン、トリエトキシシランなどが挙げられ
る。
は、バインダーを形成しうる化合物として、ジブトキシ
ビスアセチルアセトナトジルコニウム、トリブトキシモ
ノアセチルアセトナトジルコニウム、ジブトキシビスア
セチルアセトナトチタンなどのβ−ジケトン化合物、オ
クチル酸スズ、オクチル酸アルミニウム、ラウリル酸ス
ズなどのカルボン酸金属塩などを用いることができる。
うる化合物として、ポリシラザンが固体粒子との反応性
が高い点から好ましく用いられる。このようなバインダ
ーを形成しうる化合物による固体粒子の表面処理は、例
えば次のような方法で行われる: a)固体粒子を適当な分散媒、例えばアルコールなどの
有機溶媒中に分散させた分散液中に上述したようなバイ
ンダーを形成しうる化合物を添加した後、分散媒の沸点
以下の温度でバインダーを形成しうる化合物を反応させ
る方法、 b)バインダーを形成しうる化合物を含む分散媒中に固
体粒子を分散させる方法、または c)固体粒子の分散液が、シリカゾルなどのコロイド粒
子分散液である場合、直接、あるいは必要に応じて分散
媒を有機溶媒で置換した後、このコロイド粒子分散液に
バインダーを形成しうる化合物を添加する方法。
る化合物は、バインダー換算で固体粒子1重量部当り
0.01〜0.5重量部の量で用いられることが好まし
い。バインダーを形成しうる化合物の量が0.01重量
部未満の場合には、分散液(I)を液(II)上に展開さ
せる際に、分散液(I)中の固体粒子が凝集したり、あ
るいは液(II)中に沈降することがある。逆に0.5重
量部を越える場合には、過剰量のバインダーにより被膜
が形成され、粒子層の形成が妨げられることがある。
をバインダーを形成しうる化合物で表面処理する際に得
られた分散液を、そのままの状態で分散液(I)として
用いることもできるが、固体粒子の分散性、分散液
(I)を液(II)上に展開させた後の分散媒の揮発性、
蒸発性などの点から、分散媒をケトン系、エーテル系、
または芳香族系の有機溶媒で置換した後、分散液(I)
として用いることが好ましい。
有機溶媒としては、具体的には、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン、ジメチルエ
ーテル、ジエチルエーテル、ヘキサン、オクタン、トル
エン、キシレンなどが挙げられる。
40重量%の範囲が好ましい。この濃度が5重量%未満
の場合には、液(II)上に展開させた分散液(I)から
分散媒を除去するために必要とされる時間が長くなる傾
向があり、逆に40重量%を越える場合には、分散液
(I)が液(II)上にスムーズに展開し難くなったり、
あるいは厚さ方向の粒子層の粒子数が局部的に変化して
粒子層に段差が形成されることがことがある。
分散媒よりも比重が大きく、しかもこの分散媒と相溶し
ない液(II)が用いられる。このような液(II)として
は、上記分散媒よりも比重が大きく、しかもこの分散媒
と相溶しない液であれば特に制限はないが、取扱い易さ
から水が好ましい。
層が形成される。 i)例えば分散液(I)を液(II)上に静かに滴下する
などの方法により、図1(a)に示すように分散液
(I)を液(II)上に展開させる。
面に乱れが生じないような方法で分散液(I)中の分散
媒1の除去を行う。このような分散媒1の除去方法とし
ては、常圧下あるいは減圧下で分散液(I)中の分散媒
1を揮発させるなどの方法が採用される。このようにし
て液(II)上の分散液(I)から分散媒1を除去する
と、分散媒1の除去を開始してから分散媒1の除去が完
了するまでの間に固体粒子2が液(II)上に配列して図
1(b)に示すように粒子層3が形成される。
写することにより図1(c)に示すように基材5上に粒
子層3が形成される。このように粒子層を基材上に転写
する方法としては、粒子層を破壊しない方法であれば特
に制限はなく、例えば液(II)を収容した液槽の底に基
材を予め沈めておき、上記工程ii)終了後に基材を引上
げる方法、液(II)を収容した液槽の底に基材を予め沈
めておき、上記工程ii)終了後に液(II)を液槽から徐
々に抜き取る方法などが採用される。
を乾燥、必要に応じてさらに焼成することにより、粒子
層を形成している固体粒子同士がバインダーにより結着
するとともにバインダーと基材とが結合し、粒子層と基
材との密着性が良好になる。
具体的に説明する。本発明に係る基材凹凸面の平坦化方
法は、基材の凹凸面に上記方法と同様にして粒子層を形
成し、次いで基材の凸部に形成された粒子層を除去する
工程を経て基材凹凸面を平坦化することを特徴としてい
る。
の除去は、研磨などの手段で行われる。このようにして
基材の凹凸面に粒子層を形成し、次いで基材の凸部に形
成された粒子層を除去すると、基材凹部にのみバインダ
ーで結着された粒子層が埋入された状態で残存し、基材
凹凸面が平坦化される。
れた粒子層を基材表面に有することを特徴としている。
法で粒子層を表面に形成しうる任意の基材を用いること
が可能であるが、具体的には高密度記録用光ディスク、
磁気ディスクなどの情報記録媒体、CCD素子などの光
電変換素子、CRT、液晶表示装置などの表示部前面
板、多層配線構造を有する半導体素子、カラー表示用液
晶表示素子のカラーフィルター付透明電極板、液晶表示
装置用TFT付透明電極板などが挙げられる。
記の通りである。上記のような方法で例えばシリカから
形成された粒子層を表面に有する高密度記録用光ディス
クまたは磁気ディスク、上記のような方法で例えば酸化
チタンからなる粒子層で形成されたマイクロレンズを有
するCCD素子、上記のような方法で例えばシリカから
形成された粒子層を表面に有するCRT、液晶表示装置
などの表示部前面板、上記のような方法で各層の非配線
部に例えばシリカからなる絶縁性粒子層を形成し、配線
部と非配線部との段差を平坦化した多層配線構造を有す
る半導体素子、上記のような方法でカラーフィルターが
突出している基材表面に例えばシリカからなる絶縁性粒
子層を形成し、基材表面とカラーフィルター部位との段
差を平坦化したカラー表示用液晶表示素子のカラーフィ
ルター付透明電極板、および上記のような方法でTFT
(Thin Film Transistor)が突出している基材表面に例
えばシリカからなる絶縁性粒子層を形成し、基材表面と
TFT部位との段差を平坦化した液晶表示装置用TFT
付透明電極板など。
は、いずれも粒子層と基材との密着性に優れている。さ
らに、上記のような粒子層を表面に有する高密度記録用
光ディスクまたは磁気ディスクは、テクスチャリング特
性に優れており、上記のような粒子層を表面に有する表
示部前面板は、反射防止性能に優れている。
を有する粒子層付基材が提供され、固体粒子が規則的に
配列した単粒子層を基材上に形成することもできる。
体粒子で形成することができ、適当な固体粒子、例えば
シリカ、チタニア、アルミナなどを用いて粒子層を基材
上に形成することにより、光透過率が大きく、ヘイズが
小さく、かつ反射防止性能などに優れた粒子層付基材が
得られる。
部にのみ粒子層を埋入することができ、これにより基材
凹凸面を平坦化することができる。
発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(株)製、商品名;オスカル、平均粒径300nm、濃
度10重量%、溶媒エタノール)100gにポリシラザ
ン(東燃(株)製、商品名;PHPS、濃度10重量
%、溶媒キシレン)20gを添加し、50℃で5時間シ
リカ粒子の表面処理を行った。次いで液中の溶媒をMI
BKで置換して20重量%のシリカ粒子分散液を調製し
た。引上げ装置とその上に載置されたガラス基板とを水
槽内部の水中に浸した。この水面上に上記20重量%シ
リカ粒子分散液を1g滴下して2分間放置した。この間
にMIBKが揮発し、水面上にシリカ単粒子層が形成さ
れた。その後、静かに引上げ装置でガラス基板を引き上
げてガラス基板上にシリカ単粒子層を転写し、この粒子
層付ガラス基板を300℃で30分間焼成した。
子層の単層性、基板に対する密着性、粒子層付ガラス基
板の光透過率、光反射率およびヘーズを次のようにして
評価した。また、この粒子層付ガラス基板の単粒子層部
分の電子顕微鏡写真(15,000倍)を図2に示す。
あるか、多層であるかを観察し、多層部分が少ない場合
を良好と判断した。粒子層の基板に対する密着性 テープピーリングテストによるシリカ粒子層の剥離状態
を目視により観察した。粒子層付ガラス基板の光透過率 ヘーズコンピューター(スガ試験機(株)製)で550
nmにおける光透過率を測定した。粒子層付ガラス基板の光反射率 分光光度計(日立製作所(株)製)で550nmにおけ
る光反射率を測定した。粒子層付ガラス基板のヘーズ ヘーズコンピューター(スガ試験機(株)製)で550
nmにおける拡散光透過率と平行光透過率とを測定し、
次式により算出した。
(株)製、商品名;オスカル、平均粒径300nm、濃
度10重量%、溶媒エタノール)100gにテトラエト
キシシラン(多摩化学工業(株)製、商品名;エチルシ
リケート−28、濃度10重量%、溶媒エタノール)2
0g、加水分解触媒として30重量%アンモニア水1g
を添加し、50℃で10時間シリカ粒子の表面処理を行
い、次いで液中の溶媒をMIBKで置換して20重量%
のシリカ粒子分散液を調製した以外は実施例1と同様に
して粒子層付ガラス基板を製造し、この粒子層付ガラス
基板につき、粒子層の単層性、基板に対する密着性、粒
子層付ガラス基板の光透過率、光反射率およびヘーズを
評価した。
(株)製、商品名;オスカル、平均粒径300nm、濃
度10重量%、溶媒エタノール)100gにジブトキシ
−ビスアセチルアセトナトチタニウム(松本交商(株)
製、商品名;TC−100、濃度10重量%、溶媒エタ
ノール)20gを添加し、50℃で1時間シリカ粒子の
表面処理を行い、次いで液中の溶媒をMIBKで置換し
て20重量%のシリカ粒子分散液を調製した以外は実施
例1と同様にして粒子層付ガラス基板を製造し、この粒
子層付ガラス基板につき、粒子層の単層性、基板に対す
る密着性、粒子層付ガラス基板の光透過率、光反射率お
よびヘーズを評価した。
製、商品名;ネオサンベール、平均粒径15nm、濃度
10重量%、溶媒エタノール)100gにジブトキシ−
ビスアセチルアセトナトチタニウム(松本交商(株)
製、商品名;TC−100、濃度10重量%、溶媒エタ
ノール)20gを添加し、50℃で1時間チタニア粒子
の表面処理を行い、次いで液中の溶媒をMIBKで置換
して20重量%のチタニア粒子分散液を調製した以外は
実施例1と同様にして粒子層付ガラス基板を製造し、こ
の粒子層付ガラス基板につき、粒子層の単層性、基板に
対する密着性、粒子層付ガラス基板の光透過率、光反射
率およびヘーズを評価した。
製、商品名;カタロイド−AS、平均粒径10×100
オングストローム、濃度10重量%、溶媒エタノール)
100gにステアリン酸アルミニウム(濃度10重量
%、溶媒エタノール)20gを添加し、50℃で1時間
アルミナ粒子の表面処理を行い、次いで液中の溶媒をM
IBKで置換して10重量%のアルミナ粒子分散液を調
製した以外は実施例1と同様にして粒子層付ガラス基板
を製造し、この粒子層付ガラス基板につき、粒子層の単
層性、基板に対する密着性、粒子層付ガラス基板の光透
過率、光反射率およびヘーズを評価した。
(株)製、商品名;マイクロジェル、平均粒径300n
m、濃度10重量%、溶媒エタノール)100gにポリ
シラザン(東燃(株)製、商品名;PHPS、濃度10
重量%、溶媒キシレン)20gを添加し、50℃で5時
間ラテックス粒子?の表面処理を行い、次いで液中の溶
媒をMIBKで置換して10重量%のラテックス粒子?
分散液を調製した以外は実施例1と同様にして粒子層付
ガラス基板を製造し、この粒子層付ガラス基板につき、
粒子層の単層性、基板に対する密着性、粒子層付ガラス
基板の光透過率、光反射率およびヘーズを評価した。
(株)製、商品名;オスカル、平均粒径300nm、濃
度10重量%、溶媒エタノール)の溶媒をMIBKで置
換して20重量%のシリカ粒子分散液を調製した以外は
実施例1と同様にして粒子層付ガラス基板を製造し、こ
の粒子層付ガラス基板につき、粒子層の単層性、基板に
対する密着性、粒子層付ガラス基板の光透過率、光反射
率およびヘーズを評価した。
(株)製、商品名;マイクロジェル、平均粒径300n
m、濃度10重量%、溶媒エタノール)の溶媒をMIB
Kで置換して20重量%のシリカ粒子分散液を調製した
以外は実施例1と同様にして粒子層付ガラス基板を製造
し、この粒子層付ガラス基板につき、粒子層の単層性、
基板に対する密着性、粒子層付ガラス基板の光透過率、
光反射率およびヘーズを評価した。
基材との密着性に優れ、粒子が規則的に配列した均一な
単層の粒子層を有していることが分かる。また、高い光
学性能を有しており、高密度記録用光ディスク、磁気デ
ィスク、CCD素子、光学素子、CRTや液晶表示素子
の表示前面板として好適であることが分かる。
(株)製、商品名;オスカル、平均粒径300nm、濃
度10重量%、溶媒エタノール)100gにポリシラザ
ン(東燃(株)製、商品名;PHPS、濃度10重量
%、溶媒キシレン)20gを添加し、50℃で5時間シ
リカ粒子の表面処理を行った。次いで液中の溶媒をMI
BKで置換して20重量%のシリカ粒子分散液を調製し
た。基材として0.6μの配線段差がモデル的に形成さ
れた半導体装置を用い、実施例1と同様にして300℃
で30分間焼成する工程を経てシリカ単粒子層付半導体
装置を得た。
トし、配線上のシリカ粒子を選択的に研磨除去した後、
シリカ系層間絶縁膜および上層配線を形成した。このよ
うにして形成された多層配線構造物の断面を走査型電子
顕微鏡で観察したところ、上記シリカ系層間絶縁膜は優
れた平坦性を示した。
形成方法を説明するための図面である。
粒子構造を示す電子顕微鏡写真である。
Claims (3)
- 【請求項1】 バインダーを形成しうる化合物で表面処
理された固体粒子が分散媒中に分散してなる分散液
(I)を、前記分散媒よりも比重が大きく、しかも前記
分散媒と相溶しない液(II)上に展開し、次いで前記分
散液(I)から前記分散媒を除去して前記液(II)上に
前記固体粒子を配列させて粒子層を形成した後、前記粒
子層を基材上に転写する工程によって粒子層を基材上に
形成することを特徴とする基材上への粒子層の形成方
法。 - 【請求項2】 バインダーを形成しうる化合物で表面処
理された固体粒子が分散媒中に分散してなる分散液
(I)を、前記分散媒よりも比重が大きく、しかも前記
分散媒と相溶しない液(II)上に展開し、次いで前記分
散液(I)から前記分散媒を除去して前記液(II)上に
前記固体粒子を配列させて粒子層を形成し、前記粒子層
を基材凹凸面上に転写した後、基材の凸部に形成された
粒子層を除去する工程を経て基材凹部に粒子層を形成す
ることにより基材凹凸面を平坦化することを特徴とする
基材凹凸面の平坦化方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載の方法で得られた粒子層
を基材表面に有することを特徴とする粒子層付基材。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21314894A JP3280804B2 (ja) | 1994-08-15 | 1994-08-15 | 基材上への粒子層の形成方法、基材凹凸面の平坦化方法および粒子層付基材 |
| PCT/JP1995/001610 WO1996004998A1 (en) | 1994-08-15 | 1995-08-11 | Method for forming particle layer on substrate, method for flattening irregular substrate surface, and particle-layered substrate |
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