JPH10114506A - セラミックス微細パターンの製造方法 - Google Patents
セラミックス微細パターンの製造方法Info
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- JPH10114506A JPH10114506A JP8286054A JP28605496A JPH10114506A JP H10114506 A JPH10114506 A JP H10114506A JP 8286054 A JP8286054 A JP 8286054A JP 28605496 A JP28605496 A JP 28605496A JP H10114506 A JPH10114506 A JP H10114506A
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- ceramic
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミックス微細パターンの製造方法を提供
する。 【解決手段】 アルコキシ基、カルボキシル基、水酸
基、アミノ基、ハロゲン基の少なくとも一つを含む金属
含有化合物に、溶媒中でアルカノールアミンを添加する
ことによって得られるセラミックス前駆体を基板上に塗
布し、これにマスクを通して紫外線を照射、さらに溶媒
で未照射部分の除去を行うことを特徴とするセラミック
ス微細パターンの製造方法。上記の方法により作製した
セラミックス微細パターンを、さらに酸化雰囲気下で熱
処理することを特徴とするセラミックス微細パターンの
製造方法。 【効果】 金属含有化合物をアルカノールアミンで改質
することによって得られたセラミックス前駆体は、空気
中での安定性が高く、紫外線に反応して溶媒に対する溶
解性を大きく変化させることが認められた。これによっ
て、ゲル薄膜の微細なパターンを形成することが可能と
なり、さらに熱処理することによって酸化物及び非酸化
物のパターンとすることができる。
する。 【解決手段】 アルコキシ基、カルボキシル基、水酸
基、アミノ基、ハロゲン基の少なくとも一つを含む金属
含有化合物に、溶媒中でアルカノールアミンを添加する
ことによって得られるセラミックス前駆体を基板上に塗
布し、これにマスクを通して紫外線を照射、さらに溶媒
で未照射部分の除去を行うことを特徴とするセラミック
ス微細パターンの製造方法。上記の方法により作製した
セラミックス微細パターンを、さらに酸化雰囲気下で熱
処理することを特徴とするセラミックス微細パターンの
製造方法。 【効果】 金属含有化合物をアルカノールアミンで改質
することによって得られたセラミックス前駆体は、空気
中での安定性が高く、紫外線に反応して溶媒に対する溶
解性を大きく変化させることが認められた。これによっ
て、ゲル薄膜の微細なパターンを形成することが可能と
なり、さらに熱処理することによって酸化物及び非酸化
物のパターンとすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にセラミッ
クスの微細パターンを形成する技術に関するものであ
る。本発明において、最終的な熱処理によって得られる
セラミックスの微細なパターンは、その特性を利用し
て、センサーなどの半導体素子、誘電体、電極材料など
の電子材料、光学素子への利用の他、抗菌材料として利
用されるチタニアの選択的なコーティング、ガラス上に
模様を転写するなどの工芸への応用が可能である。
クスの微細パターンを形成する技術に関するものであ
る。本発明において、最終的な熱処理によって得られる
セラミックスの微細なパターンは、その特性を利用し
て、センサーなどの半導体素子、誘電体、電極材料など
の電子材料、光学素子への利用の他、抗菌材料として利
用されるチタニアの選択的なコーティング、ガラス上に
模様を転写するなどの工芸への応用が可能である。
【０００２】
【従来の技術】現在まで、微細パターンの形成に関する
研究は、主に有機ポリマーを中心とした、半導体製造へ
の応用を考えたフォトリソグラフィーに重点が置かれて
おり、セラミックスの微細パターンの形成に関する報告
は非常に限られていた。この中でもいくつかの研究は、
シリコンの骨格に基づくポリシランについて行われてい
るが、他の元素への応用はほとんどなかった。
研究は、主に有機ポリマーを中心とした、半導体製造へ
の応用を考えたフォトリソグラフィーに重点が置かれて
おり、セラミックスの微細パターンの形成に関する報告
は非常に限られていた。この中でもいくつかの研究は、
シリコンの骨格に基づくポリシランについて行われてい
るが、他の元素への応用はほとんどなかった。
【０００３】紫外線を利用したパターニングとしては、
光反応ＣＶＤを利用したものが知られているが、化学的
合成によって得られた前駆体溶液への紫外線照射は、光
反応性の有機物を混合するほかには、主に三種の方法に
よって行われてきた。その１つとして、アクリル基など
の不飽和炭素−炭素結合を有する有機反応基を金属化合
物中に導入し、これを有機化合物と同様に重合開始剤な
どを用いて重合させる方法がある。また、他の方法とし
て、添加化合物の効果を利用するものとしては、水ある
いは酸発生剤を利用するものがあり（特開平７−２７３
３８１）、また、βジケトン化合物（アセトン、ベンゾ
イルアセトンなど）を添加剤として光反応性を付与する
手法がある（新毛ら、Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 33 (1
994) L1181) 。
光反応ＣＶＤを利用したものが知られているが、化学的
合成によって得られた前駆体溶液への紫外線照射は、光
反応性の有機物を混合するほかには、主に三種の方法に
よって行われてきた。その１つとして、アクリル基など
の不飽和炭素−炭素結合を有する有機反応基を金属化合
物中に導入し、これを有機化合物と同様に重合開始剤な
どを用いて重合させる方法がある。また、他の方法とし
て、添加化合物の効果を利用するものとしては、水ある
いは酸発生剤を利用するものがあり（特開平７−２７３
３８１）、また、βジケトン化合物（アセトン、ベンゾ
イルアセトンなど）を添加剤として光反応性を付与する
手法がある（新毛ら、Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 33 (1
994) L1181) 。
【０００４】さらに、アルカノールアミンは、アルコキ
シドなどの金属有機化合物の改質には、空気中での安定
性の改善や熱処理によって作製されるセラミックス薄膜
の特性改善のために利用されている（大矢ら、日本セラ
ミックス協会、年会講演予稿集１９９３年、３０２，田
中ら、Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 34 (1995) L1155)。
しかしながら、アルコキシドなどにアルカノールアミン
のみを添加することにより前駆体を合成して、この化合
物の紫外線に対する光反応性を確認したり、基板上に塗
布後、紫外線照射を行いパターンを得た報告はない。
シドなどの金属有機化合物の改質には、空気中での安定
性の改善や熱処理によって作製されるセラミックス薄膜
の特性改善のために利用されている（大矢ら、日本セラ
ミックス協会、年会講演予稿集１９９３年、３０２，田
中ら、Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 34 (1995) L1155)。
しかしながら、アルコキシドなどにアルカノールアミン
のみを添加することにより前駆体を合成して、この化合
物の紫外線に対する光反応性を確認したり、基板上に塗
布後、紫外線照射を行いパターンを得た報告はない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、金属含有化合物を改質して、良好なセラミックスの
微細パターンを形成するためには、添加剤を加えること
によって、より多くの元素について改質が可能であり、
このようにして得られる前駆体溶液や薄膜が空気中で非
常に安定であること、また、形成された膜質が良く、紫
外線に対する反応性が高いこと、光照射後に未照射部分
の除去が容易であること等が求められる。
で、金属含有化合物を改質して、良好なセラミックスの
微細パターンを形成するためには、添加剤を加えること
によって、より多くの元素について改質が可能であり、
このようにして得られる前駆体溶液や薄膜が空気中で非
常に安定であること、また、形成された膜質が良く、紫
外線に対する反応性が高いこと、光照射後に未照射部分
の除去が容易であること等が求められる。
【０００６】しかしながら、上記不飽和炭素−炭素結合
を有する置換基の場合には、有機無機複合材料の形成に
は適するが、原料の空気中での安定性が乏しかったり、
加熱による表面形状の変化が著しいため、熱処理によっ
て良質なセラミックス体を得るための原料としては適切
ではない。
を有する置換基の場合には、有機無機複合材料の形成に
は適するが、原料の空気中での安定性が乏しかったり、
加熱による表面形状の変化が著しいため、熱処理によっ
て良質なセラミックス体を得るための原料としては適切
ではない。
【０００７】また、上記水あるいは酸発生剤を利用する
方法の場合には、水あるいは酸発生剤を利用して加水分
解を行うためには、発生した水あるいは酸が化合物を加
水分解する作用を利用しているために、各成分の溶解度
を検討する必要があったり、水あるいは酸発生剤を分解
するために、よりエネルギーの高い光を利用するために
低圧水銀ランプやエキシマレーザーを利用する必要があ
る。
方法の場合には、水あるいは酸発生剤を利用して加水分
解を行うためには、発生した水あるいは酸が化合物を加
水分解する作用を利用しているために、各成分の溶解度
を検討する必要があったり、水あるいは酸発生剤を分解
するために、よりエネルギーの高い光を利用するために
低圧水銀ランプやエキシマレーザーを利用する必要があ
る。
【０００８】さらに、βジケトン化合物を添加する方法
については、βジケトンを利用したパターン形成は、ゲ
ル薄膜の紫外線照射による不溶化反応が、この化合物に
特有な共役電子系が紫外線によってπ→π* 遷移を起こ
すことによるとされている。このために、このような共
役系を持たない化合物については、紫外線に対する十分
な反応性は期待できないものと考えられていた（新毛
ら、の前述の文献参照）。このような状況の中で、本発
明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記の問題点を解決
することを目標として、上記のような共役電子系を持た
ない化合物について紫外線に対する反応性を調査するこ
とによって、より利用しやすく反応性の高いセラミック
ス前駆体を合成し、微細パターンを形成する技術の検討
を行った結果、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸
基、アミノ基、ハロゲン基の少なくとも一つを含む金属
含有化合物に、溶媒中でアルカノールアミンのみを添加
することによって得られるセラミックス前駆体を利用す
ることにより、所期の目的を達成し得ることを見出し、
本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、より
多くの金属元素について高収率かつ簡便に改質が可能な
セラミックス微細パターンの製造方法を提供することを
目的とするものである。また、本発明は、形成された膜
質が良く、紫外線に対する反応性が高く、光照射後に未
照射部分を容易に除去することができるセラミックス微
細パターンの製造方法を提供することを目的とするもの
である。
については、βジケトンを利用したパターン形成は、ゲ
ル薄膜の紫外線照射による不溶化反応が、この化合物に
特有な共役電子系が紫外線によってπ→π* 遷移を起こ
すことによるとされている。このために、このような共
役系を持たない化合物については、紫外線に対する十分
な反応性は期待できないものと考えられていた（新毛
ら、の前述の文献参照）。このような状況の中で、本発
明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記の問題点を解決
することを目標として、上記のような共役電子系を持た
ない化合物について紫外線に対する反応性を調査するこ
とによって、より利用しやすく反応性の高いセラミック
ス前駆体を合成し、微細パターンを形成する技術の検討
を行った結果、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸
基、アミノ基、ハロゲン基の少なくとも一つを含む金属
含有化合物に、溶媒中でアルカノールアミンのみを添加
することによって得られるセラミックス前駆体を利用す
ることにより、所期の目的を達成し得ることを見出し、
本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、より
多くの金属元素について高収率かつ簡便に改質が可能な
セラミックス微細パターンの製造方法を提供することを
目的とするものである。また、本発明は、形成された膜
質が良く、紫外線に対する反応性が高く、光照射後に未
照射部分を容易に除去することができるセラミックス微
細パターンの製造方法を提供することを目的とするもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、
アミノ基、ハロゲン基の少なくとも一つを含む金属含有
化合物に、溶媒中でアルカノールアミンを添加すること
によって得られるセラミックス前駆体を基板上に塗布
し、これにマスクを通して紫外線を照射、さらに溶媒で
未照射部分の除去を行うことを特徴とするセラミックス
微細パターンの製造方法、に係る。また、本発明は、上
記の方法により作製したセラミックス微細パターンを、
さらに酸化雰囲気下で熱処理することを特徴とするセラ
ミックス微細パターンの製造方法、に係る。また、本発
明は、上記の方法により作製したセラミックス微細パタ
ーンを、さらに窒素含有雰囲気下で熱処理することを特
徴とするセラミックス微細パターンの製造方法、に係
る。さらに、本発明は、上記の方法により作製したセラ
ミックス微細パターンを、さらに炭素含有雰囲気下で熱
処理することを特徴とするセラミックス微細パターンの
製造方法、に係る。
の本発明は、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、
アミノ基、ハロゲン基の少なくとも一つを含む金属含有
化合物に、溶媒中でアルカノールアミンを添加すること
によって得られるセラミックス前駆体を基板上に塗布
し、これにマスクを通して紫外線を照射、さらに溶媒で
未照射部分の除去を行うことを特徴とするセラミックス
微細パターンの製造方法、に係る。また、本発明は、上
記の方法により作製したセラミックス微細パターンを、
さらに酸化雰囲気下で熱処理することを特徴とするセラ
ミックス微細パターンの製造方法、に係る。また、本発
明は、上記の方法により作製したセラミックス微細パタ
ーンを、さらに窒素含有雰囲気下で熱処理することを特
徴とするセラミックス微細パターンの製造方法、に係
る。さらに、本発明は、上記の方法により作製したセラ
ミックス微細パターンを、さらに炭素含有雰囲気下で熱
処理することを特徴とするセラミックス微細パターンの
製造方法、に係る。
【００１０】
【発明の実施の形態】続いて、本発明について更に詳細
に説明する。本発明は、紫外線に反応するセラミックス
前駆体を利用したセラミックスの微細パターン形成に関
するものである。本発明に係るセラミックス微細パター
ンの製造方法は、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸
基、アミノ基、ハロゲン基の少なくとも一つを含む金属
含有化合物に広く適用可能である。本発明で用いられる
金属含有化合物としては、チタンイソプロポキシド、ジ
ルコニウムプトキシド、スズイソプロポキシド、酢酸
鉛、酢酸バリウム、ジフェニルシランジオール、テトラ
ジメチルアミノチタン、四塩化チタン等が好適なものと
して例示される。本発明では、これらの金属含有化合物
に、溶媒中でアルカノールアミンを添加することによっ
てセラミックス前駆体を製造するが、この場合、アルカ
ノールアミンとしては、モノエタノールアミン（ＭＥ
Ａ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、トリエタノール
アミン（ＴＥＡ）などが好適なものとして例示される。
また、溶媒としては、アルコール、エチルアルコールな
どのアルキルアルコールやメトキシエタノール等のエー
テル結合を有するアルコールの他、トルエンなどが好適
なものとして例示される。さらに、本発明に用いられる
金属元素としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ
ｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂ
ｉ、アルカリ土類元素、希土類元素などが例示される。
また、これらの元素が共存すれば、アルカリ金属を含む
化合物も合成できる。本発明の方法を具体的に説明する
と、例えば、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコ
キシド、錫アルコキシドなどにモノエタノールアミン、
ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアル
カノールアミンを添加して、アルコールなどの溶媒中で
溶解させ、さらに撹拌、加温等によって置換基の交換反
応を行う。この溶液を用いて、耐熱ガラス、セラミック
ス、単結晶薄板、耐熱プラスチックなどの基板上など
に、ディップコーティングあるいはスピンコーティング
等で薄膜を形成する。この場合、溶液の安定性、薄膜の
均一性、膜厚の制御のためには、アルカノールアミンの
添加量は、金属のモル数に対して、０．１〜５倍量が好
適である。この場合、０．１を下回ると溶液の空気中で
の安定性が悪くなり、また、５を上回ると高い粘性のた
めに膜の均一性を保つことができないため望ましくな
い。この薄膜上に所望のパターンを持つマスクを保持し
基板反対側より紫外線を照射する。この場合の光源とし
ては、水銀ランプのほか、連続紫外光であるエキシマラ
ンプが好適である。光反応に必要な十分な照射の後に、
セラミックス前駆体膜をアルコールや酸などのエッチン
グ液で洗浄処理し、未照射部分のみを選択的に除去する
ことによって、セラミックス微細パターンを作製する。
以上の方法により、上記金属元素の一種又は二種以上と
酸素の化合物からなる金属酸化物系セラミックスの微細
パターンが作製される。
に説明する。本発明は、紫外線に反応するセラミックス
前駆体を利用したセラミックスの微細パターン形成に関
するものである。本発明に係るセラミックス微細パター
ンの製造方法は、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸
基、アミノ基、ハロゲン基の少なくとも一つを含む金属
含有化合物に広く適用可能である。本発明で用いられる
金属含有化合物としては、チタンイソプロポキシド、ジ
ルコニウムプトキシド、スズイソプロポキシド、酢酸
鉛、酢酸バリウム、ジフェニルシランジオール、テトラ
ジメチルアミノチタン、四塩化チタン等が好適なものと
して例示される。本発明では、これらの金属含有化合物
に、溶媒中でアルカノールアミンを添加することによっ
てセラミックス前駆体を製造するが、この場合、アルカ
ノールアミンとしては、モノエタノールアミン（ＭＥ
Ａ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、トリエタノール
アミン（ＴＥＡ）などが好適なものとして例示される。
また、溶媒としては、アルコール、エチルアルコールな
どのアルキルアルコールやメトキシエタノール等のエー
テル結合を有するアルコールの他、トルエンなどが好適
なものとして例示される。さらに、本発明に用いられる
金属元素としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ
ｎ、Ｐｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂ
ｉ、アルカリ土類元素、希土類元素などが例示される。
また、これらの元素が共存すれば、アルカリ金属を含む
化合物も合成できる。本発明の方法を具体的に説明する
と、例えば、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコ
キシド、錫アルコキシドなどにモノエタノールアミン、
ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアル
カノールアミンを添加して、アルコールなどの溶媒中で
溶解させ、さらに撹拌、加温等によって置換基の交換反
応を行う。この溶液を用いて、耐熱ガラス、セラミック
ス、単結晶薄板、耐熱プラスチックなどの基板上など
に、ディップコーティングあるいはスピンコーティング
等で薄膜を形成する。この場合、溶液の安定性、薄膜の
均一性、膜厚の制御のためには、アルカノールアミンの
添加量は、金属のモル数に対して、０．１〜５倍量が好
適である。この場合、０．１を下回ると溶液の空気中で
の安定性が悪くなり、また、５を上回ると高い粘性のた
めに膜の均一性を保つことができないため望ましくな
い。この薄膜上に所望のパターンを持つマスクを保持し
基板反対側より紫外線を照射する。この場合の光源とし
ては、水銀ランプのほか、連続紫外光であるエキシマラ
ンプが好適である。光反応に必要な十分な照射の後に、
セラミックス前駆体膜をアルコールや酸などのエッチン
グ液で洗浄処理し、未照射部分のみを選択的に除去する
ことによって、セラミックス微細パターンを作製する。
以上の方法により、上記金属元素の一種又は二種以上と
酸素の化合物からなる金属酸化物系セラミックスの微細
パターンが作製される。
【００１１】このようにして得られたセラミックス微細
パターンは非晶質であるが、さらに所望の化合物に応じ
た酸化、窒素含有、炭素含有等の各雰囲気下で熱処理す
ることによって、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物
のパターンとすることが可能になる。これにより、上記
金属酸化物の他、上記金属元素の一種又は二種以上と窒
素又は炭素とからなる化合物の微細パターンを作製する
ことができる。この場合、均一な薄膜としての形状を保
つためには、２００〜１５００℃の温度範囲が好適であ
る。２００℃を下回ると反応が進行しにくく、また、１
５００℃を上回ると基板との反応や膜質が悪くなるので
望ましくない。本発明においては、通常、空気中では加
水分解されてしまうTi、Zrなどのアルコキシドも加水分
解を受けず非常に安定であり、また、βジケトン系化合
物でしばしば観察される基板上への塗布後、溶媒蒸発に
伴って形成される金属有機化合物の結晶粒としての析出
が抑制されるなどの利点を有している。また、アルカノ
ールアミンは、パターン形成に良く利用されているベン
ゾイルアセトンと比較して悪臭がなく、安価であるなど
の利点を有している。本発明において、アルカノールア
ミンとして、特にジエタノールアミン、トリエタノール
アミンを利用した場合には、溶液の安定性が非常に高く
空気中での加水分解を抑制する効果が期待できること、
また、紫外線に対する反応性が優れていて、その必要照
射時間を短くできるという格別の効果が得られることが
確認できた。尚、アルコキシドなどにアルカノールアミ
ンのみを添加することにより前駆体を合成し、この化合
物の紫外線に対する光反応性を実際に確認したり、これ
を基板上に塗付し、紫外線を照射して良好な微細パター
ンを作製した例はこれまで報告されていない。
パターンは非晶質であるが、さらに所望の化合物に応じ
た酸化、窒素含有、炭素含有等の各雰囲気下で熱処理す
ることによって、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物
のパターンとすることが可能になる。これにより、上記
金属酸化物の他、上記金属元素の一種又は二種以上と窒
素又は炭素とからなる化合物の微細パターンを作製する
ことができる。この場合、均一な薄膜としての形状を保
つためには、２００〜１５００℃の温度範囲が好適であ
る。２００℃を下回ると反応が進行しにくく、また、１
５００℃を上回ると基板との反応や膜質が悪くなるので
望ましくない。本発明においては、通常、空気中では加
水分解されてしまうTi、Zrなどのアルコキシドも加水分
解を受けず非常に安定であり、また、βジケトン系化合
物でしばしば観察される基板上への塗布後、溶媒蒸発に
伴って形成される金属有機化合物の結晶粒としての析出
が抑制されるなどの利点を有している。また、アルカノ
ールアミンは、パターン形成に良く利用されているベン
ゾイルアセトンと比較して悪臭がなく、安価であるなど
の利点を有している。本発明において、アルカノールア
ミンとして、特にジエタノールアミン、トリエタノール
アミンを利用した場合には、溶液の安定性が非常に高く
空気中での加水分解を抑制する効果が期待できること、
また、紫外線に対する反応性が優れていて、その必要照
射時間を短くできるという格別の効果が得られることが
確認できた。尚、アルコキシドなどにアルカノールアミ
ンのみを添加することにより前駆体を合成し、この化合
物の紫外線に対する光反応性を実際に確認したり、これ
を基板上に塗付し、紫外線を照射して良好な微細パター
ンを作製した例はこれまで報告されていない。
【００１２】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明は、当該実施例によって何ら限定され
るものではない。 実施例１ チタンテトライソプロポキシドを無水エチルアルコール
に溶解し、０．１モル／Ｌ溶液とした。これにチタン金
属モル量に対して、モノエタノールアミン（ＭＥＡ），
あるいはジエタノールアミン（ＤＥＡ），あるいはトリ
エタノールアミン（ＴＥＡ）をアルカノールアミンのＯ
Ｈ数が金属モル数の２倍となるように添加して、三種類
のアルカノールアミンで改質したチタンアルコキシド溶
液を合成した。それぞれ撹拌によって、十分に置換反応
を行った後、各溶液を耐熱ガラス基板上にスピンコーテ
ィング（回転数２０００ｒｐｍ）によって塗付して薄膜
を形成した。この基板上に微細パターンを有するマスク
を配置し（非接触）、さらに上部から５００Ｗの高圧水
銀ランプによって、３０秒から３０分紫外線を照射し光
反応を行った。照射後、マスクをはずし、エチルアルコ
ールによって洗浄を行った。これらの操作によって、パ
ターンを基板上に形成することが可能となった。このよ
うなパターン形成について、表１に各溶液の安定性と形
成された薄膜の光反応性について検討した結果をまとめ
た。ＤＥＡあるいはＴＥＡを用いた場合には、溶液の安
定性が高く、短時間で反応が起こり、また得られるパタ
ーンも鮮明であった。しかしながら、エチレンジアミン
の場合は溶液が不安定でパターニングはできなかった。
図１にこのようにして得られたチタニア微細パターンの
顕微鏡写真を示す。このようにして合成したパターンを
酸素雰囲気中、７００℃で処理を行ったところ、ルチル
型のチタニアとして結晶化することが明らかとなった。
このパターンの顕微鏡写真を図２に示す。
明するが、本発明は、当該実施例によって何ら限定され
るものではない。 実施例１ チタンテトライソプロポキシドを無水エチルアルコール
に溶解し、０．１モル／Ｌ溶液とした。これにチタン金
属モル量に対して、モノエタノールアミン（ＭＥＡ），
あるいはジエタノールアミン（ＤＥＡ），あるいはトリ
エタノールアミン（ＴＥＡ）をアルカノールアミンのＯ
Ｈ数が金属モル数の２倍となるように添加して、三種類
のアルカノールアミンで改質したチタンアルコキシド溶
液を合成した。それぞれ撹拌によって、十分に置換反応
を行った後、各溶液を耐熱ガラス基板上にスピンコーテ
ィング（回転数２０００ｒｐｍ）によって塗付して薄膜
を形成した。この基板上に微細パターンを有するマスク
を配置し（非接触）、さらに上部から５００Ｗの高圧水
銀ランプによって、３０秒から３０分紫外線を照射し光
反応を行った。照射後、マスクをはずし、エチルアルコ
ールによって洗浄を行った。これらの操作によって、パ
ターンを基板上に形成することが可能となった。このよ
うなパターン形成について、表１に各溶液の安定性と形
成された薄膜の光反応性について検討した結果をまとめ
た。ＤＥＡあるいはＴＥＡを用いた場合には、溶液の安
定性が高く、短時間で反応が起こり、また得られるパタ
ーンも鮮明であった。しかしながら、エチレンジアミン
の場合は溶液が不安定でパターニングはできなかった。
図１にこのようにして得られたチタニア微細パターンの
顕微鏡写真を示す。このようにして合成したパターンを
酸素雰囲気中、７００℃で処理を行ったところ、ルチル
型のチタニアとして結晶化することが明らかとなった。
このパターンの顕微鏡写真を図２に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】実施例２ 同様な手法によって合成できたセラミックス微細パター
ンの例を表２にまとめて示した。各原料を溶媒であるア
ルコール中に、０．１〜０．３モル／Ｌの濃度で溶解さ
せ、この溶液に、アルカノールアミンのＯＨ数が金属モ
ル数の２倍となるようにＤＥＡあるいはＴＥＡを添加し
た。この溶液を加熱撹拌した後に、実施例１と同様に薄
膜化、紫外線照射を行った。得られた微細パターンを表
２に示すような雰囲気下で熱処理を行い、各生成化合物
の微細パターンを得た。
ンの例を表２にまとめて示した。各原料を溶媒であるア
ルコール中に、０．１〜０．３モル／Ｌの濃度で溶解さ
せ、この溶液に、アルカノールアミンのＯＨ数が金属モ
ル数の２倍となるようにＤＥＡあるいはＴＥＡを添加し
た。この溶液を加熱撹拌した後に、実施例１と同様に薄
膜化、紫外線照射を行った。得られた微細パターンを表
２に示すような雰囲気下で熱処理を行い、各生成化合物
の微細パターンを得た。
【００１５】
【表２】
【００１６】実施例３ ＬｉＮｂＯ3 単結晶基板上に、チタニア非晶質微細パタ
ーンを実施例１と同様に作製した後、酸素雰囲気下１０
００℃で加熱処理を行った。その結果、図３に示すよう
に上部のチタニアが基板と反応し、部分的にチタニアが
固溶したＬｉＮｂＯ3 となり、局部的に屈折率を変化さ
せることができた。
ーンを実施例１と同様に作製した後、酸素雰囲気下１０
００℃で加熱処理を行った。その結果、図３に示すよう
に上部のチタニアが基板と反応し、部分的にチタニアが
固溶したＬｉＮｂＯ3 となり、局部的に屈折率を変化さ
せることができた。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、従来容
易にパターン化ができなかったセラミックスの選択的な
構造形成を可能とするセラミックス微細パターンの製造
方法に係るものである。本発明において、特に、アルカ
ノールアミンとして、ジエタノールアミン、トリエタノ
ールアミンを利用した場合には、紫外線の照射時間を顕
著に短くできるという格別の効果が得られる。本発明に
より作製されるセラミックスの微細なパターンは、その
特性を利用して、誘電体、半導体、導電体など、各種の
微細電子デバイスや光学デバイスの作製に応用すること
が可能であり、また、ガラス上に透明電極を形成するな
どの応用も可能である。さらに、薄膜の持つ干渉色を利
用した工芸の分野では、基板上に模様を残すことが可能
になるという有用性も有する。
易にパターン化ができなかったセラミックスの選択的な
構造形成を可能とするセラミックス微細パターンの製造
方法に係るものである。本発明において、特に、アルカ
ノールアミンとして、ジエタノールアミン、トリエタノ
ールアミンを利用した場合には、紫外線の照射時間を顕
著に短くできるという格別の効果が得られる。本発明に
より作製されるセラミックスの微細なパターンは、その
特性を利用して、誘電体、半導体、導電体など、各種の
微細電子デバイスや光学デバイスの作製に応用すること
が可能であり、また、ガラス上に透明電極を形成するな
どの応用も可能である。さらに、薄膜の持つ干渉色を利
用した工芸の分野では、基板上に模様を残すことが可能
になるという有用性も有する。
【図１】本発明の一実施例のチタニア微細パターンの顕
微鏡写真を示す。
微鏡写真を示す。
【図２】ルチル型のチタニアとして結晶化したチタニア
微細パターンの顕微鏡写真を示す。
微細パターンの顕微鏡写真を示す。
【図３】Ｔｉ固溶ＬｉＮｂＯ3 パターン製造の説明図を
示す。
示す。
Claims (4)
- 【請求項１】 アルコキシ基、カルボキシル基、水酸
基、アミノ基、ハロゲン基の少なくとも一つを含む金属
含有化合物に、溶媒中でアルカノールアミンを添加する
ことによって得られるセラミックス前駆体を基板上に塗
布し、これにマスクを通して紫外線を照射、さらに溶媒
で未照射部分の除去を行うことを特徴とするセラミック
ス微細パターンの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法により作製したセ
ラミックス微細パターンを、さらに酸化雰囲気下で熱処
理することを特徴とするセラミックス微細パターンの製
造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の方法により作製したセ
ラミックス微細パターンを、さらに窒素含有雰囲気下で
熱処理することを特徴とするセラミックス微細パターン
の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の方法により作製したセ
ラミックス微細パターンを、さらに炭素含有雰囲気下で
熱処理することを特徴とするセラミックス微細パターン
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8286054A JP3007922B2 (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | セラミックス微細パターンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8286054A JP3007922B2 (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | セラミックス微細パターンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10114506A true JPH10114506A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3007922B2 JP3007922B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=17699367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8286054A Expired - Lifetime JP3007922B2 (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | セラミックス微細パターンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3007922B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000063118A (ja) * | 1998-08-14 | 2000-02-29 | Jsr Corp | 二酸化チタン前駆体組成物および二酸化チタン |
| JP2010536703A (ja) * | 2007-08-22 | 2010-12-02 | クワンジュ インスティチュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | 湿式工程の可能な金属酸化物溶液、これの製造方法、及びこれを用いる有機太陽電池 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5323220B2 (ja) | 2012-02-22 | 2013-10-23 | 株式会社クボタ | 防爆型ロードセル装置 |
-
1996
- 1996-10-07 JP JP8286054A patent/JP3007922B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000063118A (ja) * | 1998-08-14 | 2000-02-29 | Jsr Corp | 二酸化チタン前駆体組成物および二酸化チタン |
| JP2010536703A (ja) * | 2007-08-22 | 2010-12-02 | クワンジュ インスティチュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | 湿式工程の可能な金属酸化物溶液、これの製造方法、及びこれを用いる有機太陽電池 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3007922B2 (ja) | 2000-02-14 |
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