JP3090521B2 - 薄膜の製造方法 - Google Patents

薄膜の製造方法

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JP3090521B2 JP04038995A JP3899592A JP3090521B2 JP 3090521 B2 JP3090521 B2 JP 3090521B2 JP 04038995 A JP04038995 A JP 04038995A JP 3899592 A JP3899592 A JP 3899592A JP 3090521 B2 JP3090521 B2 JP 3090521B2
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勝義 星野
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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜の製造方法に関し、
詳しくは各種の製膜物質のミセル溶液あるいは分散液に
光照射を行うだけで、所望する被製膜物質上に自在に薄
膜を形成することのできる薄膜の製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
薄膜の製造法としては、蒸着法,スピンコート法,CV
D法,スパッタ法,LB膜法,ディップ法,電着法,ミ
セル電解法,印刷法,分散法,染色法等が知られてい
る。その中でも、ミセル電解法による薄膜の製造につい
ては、その精度も良く、工業的利用が期待されている。
しかし、ミセル電解法や電着法では、電気を用いて製膜
するため、被製膜物質が導電体である必要があった。ま
た、カラーフィルタの場合、ITO(Indium Tin Oxid
e)をフォトリソグラフィー法でパターニングするた
め、露光工程やエッチング工程が必要であるとともに、
エッチング条件の制限のため、ギャップ5μm以下のパ
ターン精度を得ることは難しかった。そこで本発明者ら
は、電気を用いることなく、またエッチング工程を行う
ことなく、自在に薄膜を形成することのできる全く新た
な薄膜の製造法を開発すべく鋭意研究を重ねた。
【0003】
【課題を解決するための手段】その結果、各種の製膜物
質を含みかつ特定濃度の光酸化触媒と光酸化触媒再生物
質とを一定範囲の混合比で添加してなるミセル溶液ある
いは分散液に、液のpHを5以下に調整した後、被製膜
物質を挿入し、液と被製膜物質との接触面に光照射を行
うことにより、目的を達成できることを見出した。本発
明はかかる知見に基いて完成したものである。
【0004】すなわち、無機物質あるいは疎水性有機物
質を水性媒体中でフェロセン誘導体からなる界面活性剤
を用いて分散あるいは可溶化するとともに、1〜100
mMの範囲の光酸化触媒と1〜100mMの範囲の光酸
化触媒再生物質とを1:5〜5:1の範囲で添加して得
られるミセル溶液あるいは分散液に、そのpHを5以下
に調整したのち、被製膜物質を挿入し、前記ミセル溶液
あるいは分散液と前記被製膜物質との接触面に光照射を
行うことにより、該被製膜物質上の非露光部分に前記無
機物質あるいは疎水性有機物質の薄膜を形成することを
特徴とする薄膜の製造方法を提供するものである。
【0005】本発明において使用される製膜物質(薄膜
素材)は、様々なものがあり、大きく無機物質および疎
水性有機物質に分けることができる。ここで疎水性有機
物質としては、各種のものがあるが、例えばフタロシア
ニン,フタロシアニンの金属錯体およびこれらの誘導
体、ナフタロシアニン,ナフタロシアニンの金属錯体お
よびこれらの誘導体、ポルフィリン,ポルフィリンの金
属錯体およびこれらの誘導体、ペリレン,ペリレンの誘
導体、キナクリドン,イソインドリノン,ジスアゾ,ジ
オキサジン,ビオロゲン,スーダンおよびこれらの誘導
体などのカラーフィルタ顔料や有機色素をはじめ1,
1’−ジヘプチル−4,4’−ビピリジニウムジブロマ
イド,1,1’−ジドデシル−4,4’−ビピリジニウ
ムジブロマイドなどのエレクトロクロミック材料,6−
ニトロ−1,3,3−トリメチルスピロ−(2’H−
1’−ベンゾピラン−2,2’−インドリン)(通称ス
ピロピラン)などの感光材料(フォトクロミック材料)
や光センサー材料,p−アゾキシアニソールなどの液晶
表示用色素、更に「カラーケミカル事典」株式会社シー
エムシー,1988年3月28日発行の第542〜71
7頁に列挙されているエレクトロニクス用色素,記録用
色素,環境クロミズム用色素,写真用色素,エネルギー
用色素,バイオメディカル用色素,食品・化粧用色素,
染料,顔料,特殊着色用色素のうちの疎水性の化合物な
どがあげられる。また、7,7,8,8−テトラシアノ
キノンジメタン(TCNQ)とテトラチアフルバレン
(TTF)との1:1錯体などの有機導電材料やガスセ
ンサー材料,ペンタエリスリトールジアクリレートなど
の光硬化性塗料,ステアリン酸などの絶縁材料,1−フ
ェニルアゾ−2−ナフトールなどのジアゾタイプの感光
材料や塗料等をあげることができる。さらには、水に不
溶性のポリマー、例えばポリカーボネート,ポリスチレ
ン,ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリアミド,ポリ
フェニレンサルファイド(PPS),ポリフェニレンオ
キサイド(PPO),ポリアクリロニトリル(PAN)
などの汎用ポリマー、またポリフェニレン,ポリピロー
ル,ポリアニリン,ポリチオフェン,アセチルセルロー
ス,ポリビニルアセテート,ポリビニルブチラールをは
じめ、各種各様のポリマー(ポリビニルピリジンなど)
あるいはコポリマー(メタクリル酸メチルとメタクリル
酸とのコポリマーなど)をあげることができる。
【0006】一方、無機物質としては、無機酸化物,無
機硫化物など各種のものがあるが、例えばTiO2
C,CdS,FeO3 ,Y2 3 −ZrO2 ,Zr
2 ,Al23 ,CuS,ZnS,TeO2 ,LiNb
3 ,Si34 ,SrCeO3 ,WO3 ,PLZTさら
には各種の超電導酸化物などをあげることができる。こ
れらの各種無機物質または疎水性有機物質の内、赤色,
緑色,青色の三原色の分光特性を有する顔料あるいは染
料、すなわち、赤色,緑色及び青色の疎水性色素を使用
するれば、カラーフィルターの製造に利用できる。赤色
色素としては、ペリレン系顔料,レーキ顔料,アゾ系顔
料,キナクリドン系顔料,アントラキノン系顔料あるい
はアントラセン系顔料等があり、例えばペリレン顔料,
レーキ顔料(Ca,Ba,Sr,Mn),キナクリドン,ナフト
ールAS,シコミン顔料,アントラキノン(Sudan I,
II,III,R),ジスアゾ,ベンゾピラン,硫化カドミウ
ム系顔料,Fe(III)酸化物系顔料などがあり、そのう
ちペリレン顔料やレーキ顔料が好ましい。また、緑色色
素としては、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料,ハ
ロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料あるいはトリフェ
ニルメタン系塩基性染料等があり、例えばクロロ多置換
フタロシアニン,その銅錯体あるいはバリウム−トリフ
ェニルメタン染料などがあり、青色色素としては、銅フ
タロシアニン系顔料,インダンスロン系顔料,インドフ
ェノール系顔料あるいはシアニン系顔料などがあり、例
えばクロロ銅フタロシアニン,クロロアルミニウムフタ
ロシアニン,バナジン酸フタロシアニン,マグネシウム
フタロシアニン,亜鉛フタロシアニン,鉄フタロシアニ
ン,コバルトフタロシアニンなどのフタロシアニン金属
錯体,フタロシアニン,メロシアニンあるいはインドフ
ェノールブルーなどがある。また、色度調整用の黄色顔
料として、ジスアゾ顔料,イソインドリノン顔料が挙げ
られ、紫色顔料として、ジオキサジン顔料が挙げられ
る。
【0007】なお、上記各物質のうち、特にフタロシア
ニン金属錯体(銅錯体,クロロアルミニウム錯体,バナ
ジン酸クロロインジウム錯体,インジウム錯体など),
ペリレン顔料,ジアゾ顔料,硫化カドミウム系顔料等
は、電荷発生物質として作用するので、電子写真感光体
を製造する際の素材として有効である。また、これらの
無機物質または疎水性有機物質は、その形状や大きさ等
に関しては特に制限はないが、好ましくは粒径10μm
以下の粉末が用いられる。
【0008】次に、本発明において、薄膜形成の際に用
いる水性媒体としては、水をはじめ、水とアルコールの
混合液,水とアセトンの混合液など様々な媒体をあげる
ことができる。
【0009】また、本発明の方法で用いる界面活性剤
は、フェロセン誘導体を有効成分として含有する界面活
性剤であり、非イオン性,カチオン性,アニオン性等各
種のものがある。具体的には、特開昭63−24329
8号公報に示されるようなアンモニウム型のフェロセン
誘導体、国際公開WO89/01939号明細書に示さ
れるようなエーテル型のフェロセン誘導体やエステル型
のフェロセン誘導体、特開平1−226894号公報に
示されるようなピリジニウム型のフェロセン誘導体、さ
らには特開平2−88387号公報,同1−45370
号公報,同2−96585号公報,同2−250892
号公報に示されるような各種のフェロセン誘導体を挙げ
ることができる。
【0010】本発明の方法では、光酸化触媒と光酸化触
媒再生物質を併用することが必要である。また、ミセル
溶液あるいは分散液中における光酸化触媒とその再生物
質の濃度は、ともに1〜100mMの範囲に選定し、か
つ両者の混合比を1:5〜5:1の範囲で定めることが
必要である。ここで、濃度が1mM未満では、光酸化反
応や触媒の再生が充分に進行せず、逆に100mMを超
えると、これらの触媒や再生物質が、形成される薄膜に
混入して、薄膜の性能低下を引き起こすおそれがある。
この光酸化触媒としては、様々なものを使用することが
できるが、通常はルテニウム錯体等が好適に使用され
る。また、光酸化触媒再生物質は、劣化した前記光酸化
触媒を再生できるものであれば、各種のものが使用可能
であるが、通常はコバルト錯体が好適に使用される。
【0011】本発明の方法では、まず水性媒体中に上記
の界面活性剤および無機物質及び/又は疎水性有機物質
を入れて、メカニカルホモジナイザー,超音波ホモジナ
イザー,パールミル,サンドミル,スターラー,三本ロ
ールミル等により充分攪拌する。この操作で無機物質や
疎水性有機物質は、界面活性剤の作用で、水性媒体中に
均一に分散あるいは可溶化して、分散液あるいは水溶液
(ミセル溶液)となる。なお、上述の光酸化触媒とその
再生物質は、予め水性媒体に添加して、上記無機物質や
疎水性有機物質とともに攪拌してもよく、また攪拌して
分散液あるいはミセル溶液を調製した後に、添加しても
よい。この際の界面活性剤の濃度は、特に制限はない
が、通常は上記フェロセン誘導体をはじめとする界面活
性剤を限界ミセル濃度以上、好ましくは10μM〜10
0mMの範囲で選定する。また、無機物質や疎水性有機
物質の濃度についても、特に制限はないが、通常は1〜
10mMの範囲で定めればよい。本発明のおいては、さ
らに、必要に応じてLiBr,Na2 SO4 等の支持塩
を適量加えることもできる。
【0012】本発明の方法では、このようにして得たミ
セル溶液あるいは分散液を、塩酸等の鉱酸や有機酸を用
いてpH5以下に調節することが必要である。ミセル溶
液や分散液のpHが5を超えると、光酸化反応は円滑に
進行せず、本発明の目的を達成することができない。な
お、本発明においては、鉱酸や有機酸を、予め水性媒体
に添加してpHを5以下に調整しておいてもよく、また
ミセル溶液や分散液を調製した後に、添加してもよい。
【0013】本発明の方法では、上記の如くpHを5以
下に調整したミセル溶液あるいは分散液に、被製膜物質
を挿入し、前記ミセル溶液あるいは分散液と前記被製膜
物質との接触面に光照射を行う。ここで用いる被製膜物
質は、各種のものが充当でき、導電性,絶縁性のいずれ
のものであってもよい。例えば、各種の金属,合金,無
機物質,プラスチック類の成形品をはじめ、青板ガラ
ス,白板ガラス,無アルカリガラス(コーニング社製:
7059,HOYA社製:NA45),低膨張ガラス,
石英ガラス等のガラスなどを挙げることができる。本発
明では、これらの被製膜物質を、研磨,洗浄,乾燥等の
処理を行って、表面を清浄化してから使用に供すること
が望ましい。
【0014】本発明の方法によれば、被製膜物質を挿入
したミセル溶液あるいは分散液、特に該被製膜物質とミ
セル溶液あるいは分散液との接触面に光照射を行う。照
射光は、ミセル溶液あるいは分散液中の無機物質あるい
は疎水性有機物質が吸収できる波長を有するもの、ある
いは添加した光酸化触媒を励起できるものであれば、特
に制限はなく、様々な光が適用できる。具体的には、2
kWの高圧水銀灯20〜5000mJ/cm2 を照射す
ることができる。なお、この光照射は、適当な露光マス
クを介して被製膜物質に行えば、該被製膜物質上の非露
光部分に、ミセル溶液あるいは分散液中の無機物質ある
いは疎水性有機物質が薄膜状に堆積し、その結果、マス
クパターンに対応したパターニングされた薄膜が形成さ
れる。このような光照射によって形成した薄膜には、必
要に応じて焼付け(ベーク),純水洗浄,電解洗浄等を
行うことが好ましい。
【0015】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。 実施例1 1リットルの純水に、下記式(I)で表されるフェロセ
ン誘導体ミセル化剤FPEG(同仁化学(株)製)2m
Mおよびフタロシアニンを7mMを加え、〔Ru(bp
y)3 〕Cl2 (ここでbpyは、ビピリジル基を示
す)を10mM,〔Co(NH3 5 Cl〕Cl2 を1
0mMおよび1規定HClを100cc添加し、pH=1.
8とし、超音波ホモジナイザーで30分間分散させてミ
セル分散液を調製した後、図1に示したセルにこのミセ
ル分散液を入れ、ITO膜として10Ω/cm2 の面抵
抗を持つITO基板(青板ガラス:肉厚1.1mm)を気
泡が入らないようにセルに固定した。予め、ITO基板
には取り出し電極を設置し、前記ITO基板の裏面(上
面)をプロキシミティギャップ70μm開け、ITO面
の反対の裏面(上部)から図2に示した光学系のキセノ
ンランプで30分間、マスクを露光した。マスクは図1
に示すものを用いた。その後、セルから取り外した基板
を洗浄し、スピンドライヤーで水切りし、オーブンにて
180℃で1時間ベークして、マスクで遮光した非露光
部分に薄膜を得た。
【0016】
【化1】
【0017】
【化2】
【0018】実施例2 キセノンランプの照射時間を10〜120分まで任意に
変化させ、そのとき得られた膜厚を触針式膜厚計で測定
した以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた
結果を図3に示す。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、パターニングや導電性
基板の制限のない薄膜の製造法が確立され、より性能の
優れた薄膜を簡単な工程で得ることができる。したがっ
て、本発明の方法によって製造される薄膜は、ラップト
ップパソコン,ワープロ,ワークステーション,オーロ
ラビジョン,液晶プロジェクター,液晶テレビ,オーバ
ーヘッドプロジェクター(OHP),車搭載インパネ,
機器モニター用のLCDパネルのカラーフィルタ,電子
写真感光体を用いる機器(複写機,レーザープリン
タ),アルミニウムを電極として応用する電子デバイス
素子(EL,センサ,太陽電池,EC,LCDディスプ
レイ,PDPディスプレイ表示電極),機能性薄膜を利
用する素子(光メモリディスク,PHB素子,超伝導素
子,2次非線型光学素子,3次非線型光学素子)などに
幅広くかつ有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の方法を実施するセルの構成の一
例を示す構成図である。
【図2】図2は光照射の方法の一例を示す図である。
【図3】図3は実施例2で得られた膜厚の経時変化の結
果を示すグラフである。
【符号の説明】
1:フォトマスク 2:基板 3:スペーサー 4:セル 5:キセノンランプ 6:赤外線吸収フィルター 7:紫外線吸収フィルター 8:band pass フィルター 9:フィルター 10:レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 半那 純一 神奈川県横浜市緑区長津田町4259 東京 工業大学内 (56)参考文献 特開 平3−224661(JP,A) 特開 昭63−243298(JP,A) 特開 平1−226894(JP,A) 特開 平2−96585(JP,A) 特開 平2−250892(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B05D 1/00 - 7/26 B01J 19/12 B05D 7/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機物質あるいは疎水性有機物質を水性
    媒体中でフェロセン誘導体からなる界面活性剤を用いて
    分散あるいは可溶化するとともに、1〜100mMの範
    囲の光酸化触媒と1〜100mMの範囲の光酸化触媒再
    生物質とを1:5〜5:1の範囲で添加して得られるミ
    セル溶液あるいは分散液に、そのpHを5以下に調整し
    たのち、被製膜物質を挿入し、前記ミセル溶液あるいは
    分散液と前記被製膜物質との接触面に光照射を行うこと
    により、該被製膜物質上の非露光部分に前記無機物質あ
    るいは疎水性有機物質の薄膜を形成することを特徴とす
    る薄膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 光酸化触媒がルテニウム錯体であり、光
    酸化触媒再生物質がコバルト錯体である請求項1記載の
    薄膜の製造方法。
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