JPH09295804A - シリカ薄膜の製造方法 - Google Patents
シリカ薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH09295804A JPH09295804A JP11360796A JP11360796A JPH09295804A JP H09295804 A JPH09295804 A JP H09295804A JP 11360796 A JP11360796 A JP 11360796A JP 11360796 A JP11360796 A JP 11360796A JP H09295804 A JPH09295804 A JP H09295804A
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- Japan
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- silica thin
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、これらの課題を解決し、非晶
質シリカ薄膜を低温で、かつ任意形状の表面に形成でき
る新規なシリカ薄膜の製造方法を提供することにある。 【解決手段】アルコキシシラン、アルコ−ル、アンモニ
ア及び水からなる溶液に、基材を浸漬し、室温以上１０
０℃以下の温度で保持することにより、アルコキシシラ
ンの加水分解により生成したシリカを基材表面に析出さ
せるシリカ薄膜の製造方法、及び、その製造方法におい
て、アルコキシシランとしてＳｉ（ＯＣ2 H5 ）4 、溶媒
であるアルコ−ルとしてＣ2 Ｈ5 ＯＨ、或いはＣＨ3 Ｏ
Ｈ、触媒としてアンモニア水を用い、各々、以下の濃度
範囲内に収まるように混合した溶液に基材を浸漬し、保
持することにより、その表面にシリカ薄膜を形成するこ
とを特徴とするシリカ薄膜の製造方法。 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ： ０．０１〜０．５モル／リットル ＮＨ3 ： １〜７モル／リットル Ｈ2 Ｏ／Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 のモル比 ： ５〜１００
質シリカ薄膜を低温で、かつ任意形状の表面に形成でき
る新規なシリカ薄膜の製造方法を提供することにある。 【解決手段】アルコキシシラン、アルコ−ル、アンモニ
ア及び水からなる溶液に、基材を浸漬し、室温以上１０
０℃以下の温度で保持することにより、アルコキシシラ
ンの加水分解により生成したシリカを基材表面に析出さ
せるシリカ薄膜の製造方法、及び、その製造方法におい
て、アルコキシシランとしてＳｉ（ＯＣ2 H5 ）4 、溶媒
であるアルコ−ルとしてＣ2 Ｈ5 ＯＨ、或いはＣＨ3 Ｏ
Ｈ、触媒としてアンモニア水を用い、各々、以下の濃度
範囲内に収まるように混合した溶液に基材を浸漬し、保
持することにより、その表面にシリカ薄膜を形成するこ
とを特徴とするシリカ薄膜の製造方法。 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ： ０．０１〜０．５モル／リットル ＮＨ3 ： １〜７モル／リットル Ｈ2 Ｏ／Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 のモル比 ： ５〜１００
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリカ薄膜の製造方
法に関し、そのシリカ薄膜は、電気的絶縁膜、高純度保
護膜、光導波路形成膜などとして利用できる。
法に関し、そのシリカ薄膜は、電気的絶縁膜、高純度保
護膜、光導波路形成膜などとして利用できる。
【０００２】
【従来の技術】従来、低温で基材表面にシリカ薄膜を形
成する化学的方法として、ゾル−ゲル法がよく知られて
いる。ゾル−ゲル法は、アルコキシシラン溶液をディッ
ピング、スピニングなどで基材表面に塗布し、表面上で
加水分解重合反応を行わせて膜形成する方法である。
成する化学的方法として、ゾル−ゲル法がよく知られて
いる。ゾル−ゲル法は、アルコキシシラン溶液をディッ
ピング、スピニングなどで基材表面に塗布し、表面上で
加水分解重合反応を行わせて膜形成する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】シリカ薄膜のゾル−ゲ
ル法は、低温で比較的短時間に膜形成できる方法である
が、課題として、（１）曲面など形状が複雑な面には膜
形成が難しい。（２）通常、膜厚を０．５μｍ以上に厚
く形成することが困難である。（３）膜を形成するシリ
カ中に有機物、水などが残存しやすく、高温加熱を必要
とする場合があるなどが挙げられる。
ル法は、低温で比較的短時間に膜形成できる方法である
が、課題として、（１）曲面など形状が複雑な面には膜
形成が難しい。（２）通常、膜厚を０．５μｍ以上に厚
く形成することが困難である。（３）膜を形成するシリ
カ中に有機物、水などが残存しやすく、高温加熱を必要
とする場合があるなどが挙げられる。
【０００４】本発明の目的は、これらの課題を解決し、
非晶質シリカ薄膜を低温で、かつ任意形状の表面に形成
できる新規なシリカ薄膜の製造方法を提供することにあ
る。
非晶質シリカ薄膜を低温で、かつ任意形状の表面に形成
できる新規なシリカ薄膜の製造方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討を行った結果、アルコキシ
シラン、アルコ−ル、アンモニア及び水からなる溶液に
基材を浸漬しておくだけで、加水分解したシリカが基材
表面に堆積し膜が形成されることを見出だし、本発明を
完成させるに至った。
題を解決するために鋭意検討を行った結果、アルコキシ
シラン、アルコ−ル、アンモニア及び水からなる溶液に
基材を浸漬しておくだけで、加水分解したシリカが基材
表面に堆積し膜が形成されることを見出だし、本発明を
完成させるに至った。
【０００６】すなわち、本発明はアルコキシシラン、ア
ルコ−ル、アンモニア及び水からなる溶液に、基材を浸
漬し、室温以上１００℃以下の温度で保持することによ
り、アルコキシシランの加水分解により生成したシリカ
を基材表面に析出させるシリカ薄膜の製造方法である。
ルコ−ル、アンモニア及び水からなる溶液に、基材を浸
漬し、室温以上１００℃以下の温度で保持することによ
り、アルコキシシランの加水分解により生成したシリカ
を基材表面に析出させるシリカ薄膜の製造方法である。
【０００７】薄膜形成に適するアルコキシシラン、アル
コ−ル、アンモニア及び水からなる溶液とは、アルコキ
シシランとしてＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、溶媒であるアル
コ−ルとしてＣ2 Ｈ5 ＯＨ、或いはＣＨ3 ＯＨ、触媒と
してアンモニア水を用い、それぞれが以下の濃度範囲内
で混合された溶液である。
コ−ル、アンモニア及び水からなる溶液とは、アルコキ
シシランとしてＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、溶媒であるアル
コ−ルとしてＣ2 Ｈ5 ＯＨ、或いはＣＨ3 ＯＨ、触媒と
してアンモニア水を用い、それぞれが以下の濃度範囲内
で混合された溶液である。
【０００８】 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ： ０．０１〜０．５モル／リットル ＮＨ3 ： １〜７モル／リットル Ｈ2 Ｏ／Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 のモル比 ： ５〜１００ 以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【０００９】本発明のシリカ膜形成は、通常、テトラエ
トキシシラン、エチルアルコ−ル、アンモニア水を用
い、これらを所定量混合攪拌した後、そこに基材を浸漬
し、室温或いは加温（１００℃以下）した状態で数時間
から数十時間保持することにより行える。
トキシシラン、エチルアルコ−ル、アンモニア水を用
い、これらを所定量混合攪拌した後、そこに基材を浸漬
し、室温或いは加温（１００℃以下）した状態で数時間
から数十時間保持することにより行える。
【００１０】基材表面に膜が形成されるかどうかは、ア
ルコキシシランが加水分解して生成するケイ酸コロイド
の重合状態と濃度に支配されており、調製する溶液組成
は重要である。
ルコキシシランが加水分解して生成するケイ酸コロイド
の重合状態と濃度に支配されており、調製する溶液組成
は重要である。
【００１１】アルコキシシランとしてはＳｉ（ＯＣ2 Ｈ
5 ）4 が最も好ましい。その濃度は０．０１〜０．５モ
ル／リットルの範囲とする必要がある。０．０１モル／
リットル以下では、濃度が薄すぎるため、観測可能な膜
が得られない。また、０．５モル／リットル以上では、
加水分解したケイ酸の重合速度が高まり、すべてが球状
シリカ粒子となり、膜形成は起こりにくくなる。膜形成
に最も好ましい濃度は、０．０５〜０．２モル／リット
ルである。
5 ）4 が最も好ましい。その濃度は０．０１〜０．５モ
ル／リットルの範囲とする必要がある。０．０１モル／
リットル以下では、濃度が薄すぎるため、観測可能な膜
が得られない。また、０．５モル／リットル以上では、
加水分解したケイ酸の重合速度が高まり、すべてが球状
シリカ粒子となり、膜形成は起こりにくくなる。膜形成
に最も好ましい濃度は、０．０５〜０．２モル／リット
ルである。
【００１２】アンモニアは加水分解を促進するために添
加する。その量は、１〜７モル／リットルの範囲であ
る。溶液のｐＨとしては、１１．５〜１２．５の範囲に
なるようにすることが好ましい。
加する。その量は、１〜７モル／リットルの範囲であ
る。溶液のｐＨとしては、１１．５〜１２．５の範囲に
なるようにすることが好ましい。
【００１３】Ｈ2 Ｏは加水分解を起こしケイ酸コロイド
を生成させるのに必要である。その量は、アルコキシシ
ランに対してモル比で５〜１００の範囲である。さらに
好ましい範囲は２０〜５０である。
を生成させるのに必要である。その量は、アルコキシシ
ランに対してモル比で５〜１００の範囲である。さらに
好ましい範囲は２０〜５０である。
【００１４】溶媒として用いるアルコ−ルは、エチルア
ルコ−ルまたはメチルアルコ−ルでよいが、エチルアル
コ−ルが最も好ましい。
ルコ−ルまたはメチルアルコ−ルでよいが、エチルアル
コ−ルが最も好ましい。
【００１５】膜の形成は調製液に基材を浸漬し、一定温
度に所定時間保持することで実施できる。基材として
は、ソ−ダライムガラス、シリカガラスなどのガラス、
ポリエチレン、塩化ビニ−ルなどのプラスティックス、
シリコンなどいずれのものでもよい。
度に所定時間保持することで実施できる。基材として
は、ソ−ダライムガラス、シリカガラスなどのガラス、
ポリエチレン、塩化ビニ−ルなどのプラスティックス、
シリコンなどいずれのものでもよい。
【００１６】保持温度は室温でもよいが、膜の形成速度
を大とするには、５０〜７０℃に加温することが好まし
い。この場合、溶媒であるエチルアルコ−ルの蒸発を防
ぐ目的で、密閉容器で行ってもよい。
を大とするには、５０〜７０℃に加温することが好まし
い。この場合、溶媒であるエチルアルコ−ルの蒸発を防
ぐ目的で、密閉容器で行ってもよい。
【００１７】膜の形成速度は例えば、Ｓｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 ０．１モル／リットル，ＮＨ3２．４モル／
リットル、Ｈ2 Ｏ／Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 （モル比）＝
３０の溶液に基材を浸漬し、６０℃に保持した場合、３
０ｎｍ／時間であり、保持時間によって膜厚を制御する
ことができる。
2 Ｈ5 ）4 ０．１モル／リットル，ＮＨ3２．４モル／
リットル、Ｈ2 Ｏ／Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 （モル比）＝
３０の溶液に基材を浸漬し、６０℃に保持した場合、３
０ｎｍ／時間であり、保持時間によって膜厚を制御する
ことができる。
【００１８】本発明で得られるシリカ膜は、析出状態で
もＳｉＯ2 以外の含有成分、例えばＯＨ，Ｈ2 Ｏ及びエ
チル基などの有機物が非常に少ない。３００℃以上に加
熱すれば、これら含有成分は除去され、純度の高いシリ
カ膜とすることができる。
もＳｉＯ2 以外の含有成分、例えばＯＨ，Ｈ2 Ｏ及びエ
チル基などの有機物が非常に少ない。３００℃以上に加
熱すれば、これら含有成分は除去され、純度の高いシリ
カ膜とすることができる。
【００１９】以下、実施例によって、本発明をさらに説
明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００２０】
実施例１ テトラエトキシシランＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 １６ミリリ
ットルとエチルアルコ−ル６８ミリリットルを混合した
溶液、並びに２８ｗｔ％ＮＨ3 水５０ミリリットルとエ
チルアルコ−ル２０４ミリリットルを混合した溶液を調
製し、これらを混合攪拌した後、そこに基材であるシリ
コン基板、ソ−ダライムガラス板、シリカガラス板をそ
れぞれ浸漬した。容器をフィルムで密閉し、６０℃の恒
温槽に２４時間保持した。
ットルとエチルアルコ−ル６８ミリリットルを混合した
溶液、並びに２８ｗｔ％ＮＨ3 水５０ミリリットルとエ
チルアルコ−ル２０４ミリリットルを混合した溶液を調
製し、これらを混合攪拌した後、そこに基材であるシリ
コン基板、ソ−ダライムガラス板、シリカガラス板をそ
れぞれ浸漬した。容器をフィルムで密閉し、６０℃の恒
温槽に２４時間保持した。
【００２１】基材を取り出し、形成された膜を赤外線吸
収スペクトル（ＩＲ）、電子プロ−ブマイクロアナライ
ザ−（ＥＰＭＡ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で調べ
た。
収スペクトル（ＩＲ）、電子プロ−ブマイクロアナライ
ザ−（ＥＰＭＡ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で調べ
た。
【００２２】ＩＲでは１０８０ｃｍ-1にＳｉ−Ｏ−Ｓｉ
に帰属される大きな吸収ピ−クが観察され、ＥＰＭＡで
は、Ｓｉ＝３２ａｔｍ％、Ｏ＝６５ａｔｍ％が検出され
た。ＳＥＭでは、厚さ０．５μｍの膜がすべての基板表
面に認められた。以上の結果から、非結晶質シリカ膜が
形成されることが判った。
に帰属される大きな吸収ピ−クが観察され、ＥＰＭＡで
は、Ｓｉ＝３２ａｔｍ％、Ｏ＝６５ａｔｍ％が検出され
た。ＳＥＭでは、厚さ０．５μｍの膜がすべての基板表
面に認められた。以上の結果から、非結晶質シリカ膜が
形成されることが判った。
【００２３】実施例２ 実施例１と同様の溶液に、基材としてシリコン基板を浸
漬し、室温で２４時間保持した。取り出した基材表面に
は厚さ０．３μｍのシリカ膜が形成されていた。
漬し、室温で２４時間保持した。取り出した基材表面に
は厚さ０．３μｍのシリカ膜が形成されていた。
【００２４】実施例３ 実施例１と同様の試薬を用い、ＮＨ3 濃度を２モル／リ
ットル、Ｈ2 Ｏ／Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 （モル比）を４
０に固定し、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 濃度だけが０．０５
モル／リットル、０．１モル／リットル、０．２モル／
リットルと異なる３種類の溶液を調製した。
ットル、Ｈ2 Ｏ／Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 （モル比）を４
０に固定し、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 濃度だけが０．０５
モル／リットル、０．１モル／リットル、０．２モル／
リットルと異なる３種類の溶液を調製した。
【００２５】そこにシリカガラス板を浸漬し、６０℃の
恒温槽に２４時間保持した。取り出した基材表面にはそ
れぞれ厚さ０．３μｍ、０．５μｍ、０．７μｍのシリ
カ膜が形成されていた。
恒温槽に２４時間保持した。取り出した基材表面にはそ
れぞれ厚さ０．３μｍ、０．５μｍ、０．７μｍのシリ
カ膜が形成されていた。
【００２６】
【発明の効果】本発明のシリカ薄膜の製造方法によれ
ば、非晶質シリカ薄膜を低温で、かつ任意形状の表面に
形成できる。このシリカ薄膜は液晶表示基板の絶縁保護
膜、光導波路形成のためのシリカ膜、ソ−ダガラスなど
の高純度保護膜、半導体回路の絶縁保護膜、プラスティ
ックスのコ−ティング膜など工業的用途に利用できる。
ば、非晶質シリカ薄膜を低温で、かつ任意形状の表面に
形成できる。このシリカ薄膜は液晶表示基板の絶縁保護
膜、光導波路形成のためのシリカ膜、ソ−ダガラスなど
の高純度保護膜、半導体回路の絶縁保護膜、プラスティ
ックスのコ−ティング膜など工業的用途に利用できる。
Claims (2)
- 【請求項１】アルコキシシラン、アルコ−ル、アンモニ
ア及び水からなる溶液に、基材を浸漬し、室温以上１０
０℃以下の温度で保持することにより、アルコキシシラ
ンの加水分解により生成したシリカを基材表面に析出さ
せるシリカ薄膜の製造方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の製造方法において、アル
コキシシランとしてＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、溶媒である
アルコ−ルとしてＣ2 Ｈ5 ＯＨ、或いはＣＨ3 OＨ、触媒
としてアンモニア水を用い、各々、以下の濃度範囲内に
収まるように混合した溶液に基材を浸漬し、保持するこ
とにより、その表面にシリカ薄膜を形成することを特徴
とするシリカ薄膜の製造方法。 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ： ０．０１〜０．５モル／リットル ＮＨ3 ： １〜７モル／リットル Ｈ2 Ｏ／Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 のモル比 ： ５〜１００
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11360796A JPH09295804A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | シリカ薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11360796A JPH09295804A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | シリカ薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09295804A true JPH09295804A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=14616512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11360796A Pending JPH09295804A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | シリカ薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09295804A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003078320A1 (en) * | 2002-03-19 | 2003-09-25 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Thin silica film and silica-titania composite film, and method for preparing them |
-
1996
- 1996-05-08 JP JP11360796A patent/JPH09295804A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003078320A1 (en) * | 2002-03-19 | 2003-09-25 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Thin silica film and silica-titania composite film, and method for preparing them |
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