JPH059392B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、セラミツクスの表面処理に係り、さ
らに詳しくは、集積回路モジユール用のセラミツ
ク基板の表面粗さを減少させる表面平滑化法に関
する。 従来技術： 集積回路モジユールは、平滑な基板上に回路の
パターンニングを行つて作製され、その基板とし
て、シリコーン基板、ガラス基板と共にセラミツ
ク基板が広く使用されている。セラミツク基板
は、無機化合物の微粉末を成形後、高温下に焼結
させて製造するため、シリコーン基板、ガラス基
板と比較して、セラミツク基板表面は、添付第１
図中に示すごとく山と谷との段差が数ミクロンな
いし数十ミクロンの凹凸のある粗い、平滑度の低
いものである。集積回路モジユールは、年々その
集積度が高められてきており、それに伴い回路パ
ターンの幅が狭くなつている。しかしながら、セ
ラミツク基板は、その平滑度が低いため、回路パ
ターンの幅に限界があり、そのため集積度に限界
を生じている。セラミツク基板表面の平滑化法と
して、機械的な研磨法が一般に採用されるが、高
硬度の無機化合物結晶の集合体である極く薄いセ
ラミツク基板の機械研磨は、結晶粒の欠損や、結
晶粒界に添つてのクラツクの発生を生じ易く、極
めて困難であり、歩留りが悪い。そのため、機械
研磨したセラミツク基板は極めて高価である。機
械研磨法に代るセラミツク基板表面の平滑化法と
して、セラミツク基板表面に少なくとも１種の非
重合体シリコン化合物を含有する液状の被覆組成
物を被覆して乾燥し、加熱焼成する方法が特開昭
55−75981号公報に提案されている。該方法にお
いては、酸化ケイ素被膜をセラミツク基板表面に
形成させて平滑化を行うものであるが、該方法で
は酸化ケイ素被膜しか得られず、セラミツク基板
との組成の差違により問題を生ずる恐れがある。
また、該方法で使用される非重合体シリコン化合
物は、不安定であり、大気中の水分を吸収して容
易に加水分解し、被覆組成物が白濁化し易く、ま
た、被覆組成物に被膜形成性を付与する目的で添
加されるエチレン結合を有する不飽和シリコン化
合物は高価で入手困難であるばかりでなく、被覆
組成物のゲル化の原因となり、被覆組成物を不安
定なものとしている。 発明が解決しようとする問題点： 本発明は、セラミツク基板の有する特性を損う
ことなく、または、セラミツク基板に特定の特性
を付与すると共に、セラミツク基板表面の平滑化
を行う方法を提供することを、その目的とし、該
方法で用いる安定な被膜形成組成物を提供するこ
とを別の目的とする。 問題点を解決するための手段： 本発明者等は、前記目的を達成すべく鋭意研究
した結果、金属に配素が直接結合または配位した
有機金属化合物のモノマーもしくは、該モノマー
と水とを反応させて得られるオリゴマーを含有す
る被膜形成組成物が安定性に優れ、かつ該組成物
を基板に塗布し、加熱焼成した際に、金属酸化物
のアモルフアス被膜の形成性に優れることに着目
し、本発明を完成した。 本発明は、セラミツク基板表面に、有機金属化
合物を含有する有機溶剤溶液（ただし、有機金属
化合物の金属種がケイ素単独からなる場合を除
く）を被膜形成組成物として塗布し、ついで加熱
焼成して金属酸化物被膜を形成させることを特徴
とするセラミツク基板表面の平滑化法である。 本発明において、被膜形成組成物は、周期率表
の第族ないし第族に属する金属、たとえば、
Al、Ｙ、Ga、In、Si、Ti、Zr、Ge、Sn、Nb、
Ta、As、Sb等を金属種とする、下記一般式(1) Ｍ・Xn・Ym ……(1) （ここに、Ｍは、周期率表の第族ないし第族
に属する金属原子の異種同種、 Ｘは、炭素数１〜８のアルコキシ基の異種同
種、 Ｙは、２価の官能基を有するキレート化剤の残
基の異種同種を表し、 ｎおよびｍは、０または正の整数であり、かつ
ｎ＋ｍは、金属原子Ｍは原子価である。） で表わされる、金属原子Ｍに酸素が直接結合した
金属アルコキシド類、金属アルコキシドと水と反
応させて得られる−Ｏ（―Ｍ・Ｏ）―結合を有する重
合度２〜20のオリゴマー類、金属アルコキシドま
たはそのオリゴマーと２価の官能基を有するキ・
レート化剤、たとえば、アセチルアセトン、ベン
ゾイルアセトン等のβ−ジケトン類、アセト酢
酸、プロピオニル酪酸、ベンゾイル酢酸等のα−
またはβ−ケトン酸類、ケトン酸のメチル、エチ
ル、プロピル、ブチル等の低級アルキルエステル
類、グリコール酸、乳酸、α−オキシ酪酸、ヒド
ロアクリル酸、サリチル酸等のα−またはβ−オ
キシ酸類、オキシ酸の低級アルキルエステル類な
どとを反応させて得られる金属原子Ｍに酸素が直
接配位した有機金属化合物類またはオリゴマー類
の１種または２種以上を含有する有機溶剤溶液
（ただし、含有有機金属化合物の金属種がケイ素
単独からなる場合を除く）である。２種以上の有
機金属化合物は、金属種を異にする２種以上、置
換基を異にする２種以上、およびモノマーとポリ
マーとの混合物のいずれであつてもよい。前記一
般式(1)で表わされる有機金属化合物として、有機
チタン化合物を例にとると、テトラメトキシチタ
ン、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキ
シチタン、テトラブトキシチタン、ジメチンジイ
ソプロポキシチタン、ジエトキシジイソプロポキ
シチタン、ジエトキシジブトキシチタン、テトラ
ジエチルヘキソキシチタン等の異種同種の置換基
を有するチタンアルコキシド類、チタンアルコキ
シドと水とを反応させて得られる異種同種の置換
基を有する重合度２〜20のチタンアルコキシド・
オリゴマー類、ジイソプロポキシビスアセチルア
セトナトチタン等のチタンアルコキシドとキレー
ト化剤を反応させて得られる異種同種の置換基を
有する有機チタン化合物類、およびチタンアルコ
キシド、オリゴマーとキレート化剤とを反応させ
て得られる異種同種の置換基を有する有機チタン
化合物オリゴマー類が挙げられ、その他の金属種
の有機金属化合物として、前記チタンアルコキシ
ドのモノマー、オリゴマー、有機チタン化合物の
モノマーおよびオリゴマーと同様の異種同種の置
換基を有する化合物類が挙げられる。被膜形成組
成物に用いる有機溶剤は、前記有機金属化合物類
を溶解し得ものであればよく、たとえば、オクタ
ン等の常温で液体の脂肪族炭化水素類、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、
トリクロロエチレン、パークロロエチレン、クロ
ロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、メタノー
ル、エタノール、イソプロパノール、ノルマルブ
タノール等の低級アルコール類、酢酸メチル、酢
酸エチル等の有機酸エステル類、アセチルアセト
ン、ベンゾイルアセトン等のβ−ジケトン類、ア
セト酢酸、プロピオニル酪酸等のケトン酸類、お
よびケトン酸の低級アルキルエステル類を挙げる
ことができる。これらの有機溶剤は単独で用いて
もよく、また２種以上の混合溶剤として用いても
よい。 本発明において、セラミツク基板表面に、有機
金属化合物を金属酸化物に換算して１〜15重量％
含有する被膜形成組成物を、一様な塗膜厚さに塗
布して乾燥し、ついで150℃以上の温度に加熱焼
成することにより、セラミツク基板表面に金属酸
化物被膜が形成されると共に、セラミツク基板表
面の平滑化が行われる。セラミツク基板表面の粗
さにもよるが、被膜形成組成物の塗布、加熱焼成
は２回以上繰返して行うことが好ましく、繰返し
回数が増加する程、添付第１図に示すごとく基板
表面の平滑度は向上する。被膜形成組成物中の有
機金属化合物濃度が低いと、１回の塗布加熱焼成
で形成される金属酸化物被膜の厚さが薄くなり、
セラミツク基板表面の粗さを解消するための塗
布、加熱焼成の繰返し回数を多くしなければなら
ず、また、被膜形成組成物中の有機金属化合物濃
度が高いと１回の塗布で形成される該組成物の塗
膜厚さが厚くなり、加熱焼成に際してクラツク等
の欠陥を生じ易くなるので好ましくない。好まし
い被膜形成組成物中の有機金属化合物濃度は、金
属酸化物に換算して１〜15重量％である。セラミ
ツク基板表面の平滑化は、被膜形成組成物の塗
布、加熱焼成により形成される金属酸化物被膜が
アモルフアス被膜であることが好ましく、したが
つて、加熱焼成温度は、有機金属化合物の種類に
よつて異るが、150℃以上好ましくは300℃以上な
いし、当該金属酸化物の結晶化温度以下が好まし
い。金属酸化物の結晶化温度以上の温度の加熱焼
成では、結晶粒が成長し、逆に表面の平滑度が損
われる恐れがある。金属酸化物の結晶化温度は、
金属種により異るが、およそ1000℃以下である。
被膜形成組成物にあらかじめ、ガラス質形成剤た
とえば無機または有機のアルカリ金属化合物、ア
ルカリ土類金属化合物、リン化合物、ホウ素化合
物等を添加することにより、良好な金属酸化物の
アモルフアス被膜を形成させることができる。セ
ラミツク基板表面への被膜形成組成物の塗布法に
は特に制限はないが、均一な膜厚の塗膜が得ら
れ、かつ大量処理が可能なデイツピング法が好ま
しく採用される。 発明の作用効果： 本発明において、セラミツク基板表面への被膜
形成組成物の塗布、加熱焼成という極めて簡単な
操作を繰返すことにより、添付第１図に示す如
く、セラミツク基板表面の平滑度を市販のガラス
基板と同程度にまで向上させることができる。ま
た、被膜形成組成物は溶液性であり、それに含有
される金属種およびその添加割合を適宜選択する
ことにより、１種または２種以上の金属酸化物被
膜をセラミツク基板表面に形成することができる
と共にその平滑化を行うことができる。したがつ
て、セラミツク基板組成と実質的に同一の組成の
平滑化被膜を得ることができ、セラミツク基板の
特性を損う恐れがないばかりでなく、所望によ
り、特定の化学的、機械的、光学的または電気的
特性を該被膜に付与することができる。たとえ
ば、金属種として、チタン、タンタル等を選択す
ることにより、耐蝕性に優れた表面硬度の高い、
かつ高反射率を有する被膜を形成することがで
き、また、スズとアンチモン、もしくはインジウ
ムとスズまたはアンチモンを選択することにより
導電性被膜を、チタンとジルコニウムおよびガラ
ス質形成剤として鉛化合物を選択することにより
高誘電性被膜を形成することができる。また、本
発明で使用する被膜形成組成物は、極めて安定で
あり、長時間の保存による変質が極めて少い。 本発明は、セラミツク基板表面の簡単な平滑化
法、特に特定の特性をも付与し得る平滑化法を提
供するものであり、その産業的意義は極めて大き
い。 以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説
明する。ただし、本発明の範囲は下記実施例によ
り何等限定されるものではない。 実施例 １ 被膜形成組成物の調製： ペンタエトキシタンタル：40ｇに70％乳酸：39
ｇおよびエタノール：355ｇを加え、60℃の温度
下に１時間反応させ、Ta₂O₅に換算した濃度が
5wt％の有機タンタル化合物：Ta（OEt）_o（Lac）
_5-o（ただし、Etはエチル基、Lacは乳酸残基を
表す。）を含有する被膜形成組成物を調製した。 セラミツク基板の平滑化処理： 100mm×150mm×２mmの、市販アルミナ基板を前
記調製した被膜形成組成物に浸漬し、25cm／分の
引上げ速度で引上げた後、150℃の温度に10分間
保持乾燥した。ついで、電気炉中で600℃の温度
下に30分間加熱焼成し、アルミナ基板表面に
Ta₂O₅被膜を形成した。 さらに、２回被膜形成組成物の塗布および加熱
焼成を前記と同一条件で繰返し、Ta₂O₅被膜によ
り平滑化された表面を有するアルミナ基板を得
た。 薄膜段差測定器（小坂研究所製：ET−10型）
を用い、供試アルミナ基板および平滑化処理の各
回毎の表面平滑度を触針0.5μｍＲ、荷重20mg、測
定速度4μｍ／secの条件で測定した。 表面平滑度の測定結果を、市販のガラス基板の
表面平滑度と共に添付第１図中に示す。 添付第１図から明らかな如く、平滑化処理を繰
返す度数が増加するに従い基板の表面平滑度が上
昇する。 実施例 ２ 実施例１と同様にして、市販のセラミツク基板
の表面平滑化処理を、種々の有機金属化合物を含
有する被膜形成組成物を用いて行つた。 使用した被膜形成組成物、平滑化処理条件およ
び表面平滑度の測定結果を第１表中に示す。 第１表中において、表面平滑度は、最大山と最
大谷との段差をμｍで表す。 第１表中において、下記の略号を用いる。 Et：エチル基 iPr：イソプロピル基 nBu：ノルマルブチル基 AA：アセチルアセトン残基 MAA：アセト酢酸メチル残基 EAA：アセト酢酸エチル残基 Lac：乳酸残基

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図：実施例１で測定した基板の表面平滑度
を表す曲線、たて軸倍率50000倍、横軸倍率5000
倍。 〔使用符号〕、Ａ：市販ガラス基板、Ｂ：供試
アルミナ基板、Ｃ：平滑化処理１回目、Ｄ：平滑
化処理２回目、Ｅ：平滑化処理３回目。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツク基板に、有機金属化合物を含有す
   る有機溶剤溶液（ただし、有機金属化合物の金属
   種がケイ素単独からなる場合を除く）からなる被
   膜形成組成物を塗布し、加熱焼成することを少な
   くとも２回繰返して前記セラミツク基板表面に金
   属酸化物のアモルフアス被膜を形成することを特
   徴とするセラミツク基板表面の平滑化法。 ２ 被膜形成組成物が、周期率表の第族ないし
   第族に属する金属の下記一般式(1) Ｍ・Xn・Ym ……(1) （ここに、Ｍは、周期率表の第族ないし第族
   に属する金属原子の異種同種、Ｘは、炭素数１〜
   ８のアルコキシ基の異種同種、Ｙは、２価の官能
   基を有するキレート化剤の異種同種を表し、ｎお
   よびｍは、０または正の整数であり、かつｎ＋ｍ
   は、金属原子Ｍの原子価である）で表される金属
   原子Ｍに酸素が直接結合または配位した有機金属
   化合物のモノマーもしくは該モノマーと水とを反
   応させて得られるオリゴマーの１種または２種以
   上を含有する有機溶剤溶液（ただし、含有金属化
   合物の金属種がケイ素単独からなる場合を除く）
   である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 被膜形成組成物が、ガラス質形成剤を含有す
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 被膜形成組成物中の有機金属化合物の濃度
   が、当該金属酸化物に換算して１〜15重量％であ
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 被膜形成組成物を塗布したセラミツク基板の
   加熱焼成温度が、150℃以上ないし被膜形成組成
   物を加熱焼成して得られる金属酸化物被膜の結晶
   化温度以下である特許請求の範囲第１項記載の方
   法。