專利名稱：透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液及透明二氧化硅覆膜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在玻璃、陶瓷等基板或者對(duì)象物上形成透明二氧化硅覆膜的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液以及透明二氧化硅覆膜的制造方法，對(duì)半導(dǎo)體元件和液晶顯示元件等各種基材上形成平坦膜或保護(hù)膜是有用的。
背景技術(shù)：
目前，作為二氧化硅類覆膜形成用涂覆液，已知的有將水解烷氧基硅烷并進(jìn)行縮聚得到的硅氧烷聚合物溶解在有機(jī)溶劑中的產(chǎn)物。
但是，采用上述方法，不容易控制水解和生成的羥基(硅烷醇基)的縮聚反應(yīng)。而且，將涂覆液的粘度保持一定也是不容易的。
因此，目前存在不能穩(wěn)定具有一定膜厚的二氧化硅類覆膜來進(jìn)行制造的問題。而且，還存在原料烷氧基硅烷價(jià)格較高，必須使用有機(jī)溶劑等問題。
本發(fā)明鑒于上述事實(shí)，以提供不使用有機(jī)溶劑就可以很容易地通過一次涂覆形成比較厚的二氧化硅覆膜、即使形成溶液也穩(wěn)定的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液和透明二氧化硅覆膜的制造方法為課題。
解決上述課題的本發(fā)明的第1實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，該涂覆溶液是含有選自具有硅烷醇基的氧化硅、硅酸和硅酸水合物的至少一種的硅化合物、有機(jī)強(qiáng)堿和水溶性聚合物的水溶液性涂覆溶液，其特征在于在上述有機(jī)強(qiáng)堿存在下將上述硅化合物溶解在水溶性涂覆溶液中。
本發(fā)明的第2實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于在第1實(shí)施方案中，上述有機(jī)強(qiáng)堿選自氫氧化四甲銨(TMAH)和氫氧化四乙基銨(TEAH)中的至少一種。
本發(fā)明的第3實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于在第1實(shí)施方案中，上述有機(jī)強(qiáng)堿選自三乙基胺、二丁基胺和三甲基胺中的至少一種，并進(jìn)一步含有使該有機(jī)強(qiáng)堿和水相溶的有機(jī)溶劑。
本發(fā)明的第4實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于在第1～3的任意一個(gè)方案中，上述硅化合物是水解四氯化硅得到的產(chǎn)物。
本發(fā)明的第5實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于在第1～3的任意一個(gè)方案中，上述硅化合物是通過將微粒狀氧化硅放置在常溫大氣中制備的。
本發(fā)明的第6實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于在第1～3的任意一個(gè)方案中，上述硅化合物是通過將硅酸或者硅酸n水合物(SiO2·nH2O)分散在水中并加熱制備的。
本發(fā)明的第7實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于在第1～6的任意一個(gè)方案中，上述水溶性聚合物選自聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基乙酰胺(PNVA)、聚乙烯基甲酰胺(PNVF)、聚二甲基丙烯酰胺(PDMAA)、聚丙烯酰胺(PAAM)、聚丙烯?；鶈徇?PAM)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)和羧甲基纖維素(CMC)中的至少一種。
本發(fā)明的第8實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜的制造方法，其特征在于具備下面的工序在被處理體上涂覆下述的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液形成涂膜的工序，該涂覆溶液是含有選自具有硅烷醇基的氧化硅、硅酸和硅酸水合物的至少一種的硅化合物、有機(jī)強(qiáng)堿和水溶性聚合物的水溶液性涂覆溶液，并是在上述有機(jī)強(qiáng)堿存在下將上述硅化合物溶解在水溶性涂覆溶液中得到的，以及將該涂膜燒結(jié)形成透明二氧化硅覆膜的工序。
本發(fā)明的第9實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜的制造方法，其特征在于在第8實(shí)施方案中，上述有機(jī)強(qiáng)堿選自氫氧化四甲銨(TMAH)和氫氧化四乙基銨(TEAH)中的至少一種。
本發(fā)明的第10實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜的制造方法，其特征在于在第8實(shí)施方案中，上述有機(jī)強(qiáng)堿選自三乙基胺、二丁基胺和三甲基胺中的至少一種，并進(jìn)一步含有使該有機(jī)強(qiáng)堿和水相溶的有機(jī)溶劑。
本發(fā)明的第11實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜的制造方法，其特征在于在第8～10的任意一個(gè)實(shí)施方案中，作為上述硅化合物，采用水解四氯化硅得到的產(chǎn)物，并溶解在有機(jī)強(qiáng)堿的水溶液中，制成透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液。
本發(fā)明的第12實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜的制造方法，其特征在于在第8～10的任意一個(gè)實(shí)施方案中，作為上述硅化合物，采用將微粒狀氧化硅放置在常溫大氣中制備的產(chǎn)物，并溶解在有機(jī)強(qiáng)堿的水溶液中，制成透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液。
本發(fā)明的第13實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜的制造方法，其特征在于在第8～10的任意一個(gè)實(shí)施方案中，作為上述硅化合物，采用將硅酸或者硅酸n水合物(SiO2·nH2O)分散在水中并加熱制備的產(chǎn)物，并溶解在有機(jī)強(qiáng)堿的水溶液中，制成透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液。
本發(fā)明的第14實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜的制造方法，其特征在于在第8～13的任意一個(gè)實(shí)施方案中，上述水溶性聚合物選自聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基乙酰胺(PNVA)、聚乙烯基甲酰胺(PNVF)、聚二甲基丙烯酰胺(PDMAA)、聚丙烯酰胺(PAAM)、聚丙烯酰基嗎啉(PAM)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)和羧甲基纖維素(CMC)中的至少一種。
本發(fā)明的第15實(shí)施方案是透明二氧化硅覆膜的制造方法，其特征在于在第8～14的任意一個(gè)實(shí)施方案中，通過一次涂覆形成厚度為100納米以上的透明二氧化硅覆膜。
本發(fā)明提供的透明二氧化硅覆膜非常便宜，透明性、膜質(zhì)良好并且是高品質(zhì)，并且通過通常的涂覆法就能簡便地制造，因此，可以達(dá)到制造低成本化，適用于并可用于廣泛的范圍。
本發(fā)明的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液是含有選自具有硅烷醇基的氧化硅、硅酸和硅酸水合物的至少一種的硅化合物、有機(jī)強(qiáng)堿和水溶性聚合物的水溶液性涂覆溶液，其特征在于在上述有機(jī)強(qiáng)堿存在下將上述硅化合物溶解在水溶性涂覆溶液中。
本發(fā)明所采用的硅化合物選自氧化硅、硅酸和硅酸水合物，并且具有硅烷醇基。這里所謂具有硅烷醇基的化合物，是通過將氧化硅、硅酸和硅酸水合物放置于給定的環(huán)境下，形成網(wǎng)狀連續(xù)的硅元素的至少一部分中存在硅烷醇基的結(jié)構(gòu)的化合物。通過如上所述在氧化硅、硅酸和硅酸水合物中存在規(guī)定量以上的硅烷醇基，將以足夠的濃度溶解在有機(jī)強(qiáng)堿水溶液中。
這里，所謂的有機(jī)強(qiáng)堿是有機(jī)堿?？梢允悄軌蛉芙夤杌衔锏挠袡C(jī)堿。優(yōu)選有機(jī)堿水溶液的pH在11以上的有機(jī)堿。作為有機(jī)強(qiáng)堿。優(yōu)選使用選自氫氧化四甲基銨(TMAH)和氫氧化四乙基銨(TEAH)中的至少一種，只要是與其相當(dāng)?shù)挠袡C(jī)強(qiáng)堿。均可同樣使用。
作為有機(jī)強(qiáng)堿。還可以采用選自三乙基胺、二丁基胺和三甲基胺的至少一種。但是，由于這些有機(jī)強(qiáng)堿相對(duì)于水的溶解性小，因此，優(yōu)選加入使這些有機(jī)強(qiáng)堿和水相溶的有機(jī)溶劑，例如丙酮等。
二氧化硅在室溫下在水中在pH7下溶解到0.015％，這是已知的(R.ILER，Kolloid-Chemie des Siliciumdioxids und der Silikate，CornellUniversity Press Ithaca，紐約(1955))，但是，濃度小，當(dāng)然還沒有由其形成涂覆膜的報(bào)道。而且還有報(bào)道說，二氧化硅在強(qiáng)堿下，硅化合物解膠，得到氧化硅的分散液(USP4576921)，由于是分散液，因此也沒有將其作為涂覆液使用形成涂覆膜的報(bào)道。
本發(fā)明通過在具有硅烷醇基的硅化合物中加入有機(jī)強(qiáng)堿。可以以高濃度溶解并得到透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液。其機(jī)理還不明確，但是，認(rèn)為是硅烷醇基在強(qiáng)堿作用下脫質(zhì)子，產(chǎn)生陰離子，進(jìn)行溶解。特別是，微粒二氧化硅表面積非常大，因此，上述形成的硅烷醇基單位重量的數(shù)目變大。因此，具有上述高密度的硅烷醇基的微粒二氧化硅可以以相對(duì)于有機(jī)強(qiáng)堿的水溶液為5重量％以上的高濃度溶解，得到本發(fā)明的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液。
這里，硅氧烷鍵中的鍵角Si-O-Si分布在120～180度的范圍中，但是，其中變形的硅氧烷鍵對(duì)水具有高的反應(yīng)性，結(jié)果，如下式所示，形成硅烷醇基。有報(bào)道說，該SiOH的密度達(dá)到2.5個(gè)SiOH/nm2。
化1

本發(fā)明是通過在具有上述硅烷醇基的硅化合物中加入有機(jī)強(qiáng)堿。制備以高濃度溶解硅化合物的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液的。
就本發(fā)明的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液來講，只要將上述具有硅烷醇基的硅化合物溶解在氫氧化四甲基銨(TMAH)等有機(jī)強(qiáng)堿的水溶液中即可，對(duì)溶解的方法等沒有特別的限定。例如，可以通過將硅化合物制成微粉，加入到氫氧化四甲基銨(TMAH)中攪拌并放置來溶解，也可以根據(jù)需要進(jìn)行加熱溶解，還可以在硅化合物中加入水并加熱制成溶膠狀物質(zhì)，然后，往其中加入氫氧化四甲基銨(TMAH)，根據(jù)需要加熱溶解。在將硅化合物制成溶膠狀物質(zhì)時(shí)，可在一系列工序中進(jìn)行溶膠狀物質(zhì)的生成和用強(qiáng)堿進(jìn)行的溶解。
這里，具有硅烷醇基的氧化硅可以通過例如水解四氯化硅來制備。
而且，如上所述，通過將微粒狀的氧化硅放置于常溫大氣中，在微粒的表面上以高密度存在硅烷醇基從而以高濃度溶解在TMAH等有機(jī)強(qiáng)堿中。
在采用具有硅烷醇基的硅酸或硅酸水合物時(shí)，優(yōu)選在形成溶膠狀化合物之后，溶解在TMAH等有機(jī)強(qiáng)堿中。在TMAG存在下的溶膠狀硅酸水合物的溶解在應(yīng)受到非常注意的過程中進(jìn)行。即，在加入TMAH等有機(jī)堿之后，數(shù)日內(nèi)的溶解速度非常小。然后，溶解速度逐漸增大，在一周內(nèi)完全溶解，形成極為穩(wěn)定的透明溶液。
進(jìn)而，為了采用該溶液增大透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液的粘性，提高與基板的密著性，加入了水溶性聚合物。這里，該水溶性聚合物是具有極性基團(tuán)并溶于水的聚合物。
通過加入上述具有極性基團(tuán)的水溶性聚合物，可以形成不會(huì)發(fā)生裂化的厚膜。
本發(fā)明采用的具有極性基團(tuán)的水溶性聚合物，可以舉出聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基乙酰胺(PNVA)、聚乙烯基甲酰胺(PNVF)、聚二甲基丙烯酰胺(PDMAA)、聚丙烯酰胺(PAAM)、聚丙烯?；鶈徇?PAM)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)和羧甲基纖維素(CMC)等。
作為具有極性基團(tuán)的水溶性聚合物，可以從上述選擇最合適的，優(yōu)選選擇相對(duì)于堿盡可能穩(wěn)定的。即，采用用堿分解或者變質(zhì)的水溶液聚合物，就涂覆液的穩(wěn)定性方面而言是不優(yōu)選的。
例如，在使用PVA(在本發(fā)明中，包括聚醋酸乙烯酯皂化物和改性聚醋酸乙烯酯皂化物)時(shí)，如果使用通常采用的皂化度86的PVA，存在醋酸脫離，氨或者水溶性胺被中和，pH降低，析出硅化合物的問題。
這時(shí)，只要追加有機(jī)強(qiáng)堿就沒有問題，優(yōu)選使用完全皂化型PVA。在使用完全皂化型PVA時(shí)，涂覆液的穩(wěn)定性良好，并能夠耐長期保存。
具有上述極性基團(tuán)的水溶性聚合物的加入量因聚合物的種類而不同，通常為0.1重量％～5重量％左右。水溶性聚合物可以到涂覆之前加入，例如，可以在將硅化合物溶解在有機(jī)強(qiáng)堿的水溶液中之前、之后或者同時(shí)加入。
本發(fā)明透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液如果使用具有極性基團(tuán)的水溶性聚合物，其可起到成膜助劑的作用，可以形成具有實(shí)用的膜厚并且有韌性的膜。而且，通過改變水溶性聚合物的加入量，可以自由地進(jìn)行采用目前的涂覆法難以做到的膜厚控制，進(jìn)而，通過一次涂覆，就可形成具有100nm以上膜厚的二氧化硅覆膜。
這樣制備的本發(fā)明的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液可以直接作為涂覆溶液使用，由于含有5重量％以上的硅化合物并且具有硅烷醇基的硅化合物以低聚物形式存在，可以形成具有足夠厚度的透明二氧化硅覆膜。
采用本發(fā)明的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液形成透明二氧化硅覆膜時(shí)，可以采用浸涂法、旋涂法、噴涂法、絲網(wǎng)印刷法、輥涂法、硬毛涂覆法等常規(guī)涂覆方法將該涂覆液涂覆在基板上，然后，在400～800℃，優(yōu)選450～700℃進(jìn)行燒結(jié)形成。特別是，在涂覆在大型基板上時(shí)，優(yōu)選采用低速旋涂法進(jìn)行涂覆。由此，通過在超過15英寸的大型基板上形成均勻涂覆的膜并將其燒結(jié)，可以形成100～500nm的均勻透明的二氧化硅覆膜。
因此，采用本發(fā)明的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，具有極性基團(tuán)的水溶性聚合物起到成膜助劑的作用，形成具有實(shí)用的膜厚并且低收縮、透明性、保存穩(wěn)定性優(yōu)良的膜。而且，通過改變?cè)撍苄跃酆衔锏募恿?，可以自由地控制膜厚，進(jìn)而，通過一次涂覆就可形成100～500nm的膜。
如果用現(xiàn)有的溶膠凝膠法燒結(jié)厚的凝膠膜，膜上會(huì)發(fā)生龜裂，與膜厚的臨界值為100nm以下的膜相比，可以大幅度提高膜厚。這種見解在實(shí)際使用上是極為重要的，在制造工序中，不需要為了增厚膜的沒有效率地反復(fù)涂覆，因此，可以減少制造時(shí)間并大大降低成本。
另一方面，對(duì)涂覆本發(fā)明的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液的對(duì)象物，沒有特別的限定，例如是半導(dǎo)體基板、玻璃基板、陶瓷基板、在板玻璃表面涂覆二氧化硅的板或硼硅酸玻璃、石英玻璃板等。
采用本發(fā)明的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液形成的透明二氧化硅覆膜由于具有極性基團(tuán)的水溶性聚合物起到成膜助劑的作用，因此，具有韌性，透明度良好，與對(duì)象物的密著性良好，具有沒有針孔或細(xì)微裂化的優(yōu)良質(zhì)量。
本發(fā)明通過一次涂覆可以很容易地形成比較厚的二氧化硅覆膜，是低收縮的，并且不會(huì)發(fā)生開裂，特別是，適合于在半導(dǎo)體元件或液晶顯示元件等中的平坦化膜或保護(hù)膜的形成。
而且，目前的二氧化硅類涂覆溶液主要是通過將水解烷氧基硅烷得到的預(yù)聚物溶解在有機(jī)溶劑中而得到的，因此，溶膠的粘性經(jīng)時(shí)發(fā)生變化，存在實(shí)用上的問題。但是，本發(fā)明的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液是完全不需要使用有機(jī)溶劑的水系涂覆溶液，因此，溶膠的粘性不發(fā)生經(jīng)時(shí)變化，而且，其使用也沒有限制，在制造工序中，還具有可以安全地形成透明二氧化硅覆膜這一優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面，舉出實(shí)施例和比較例，詳細(xì)地說明本發(fā)明，但是，本發(fā)明并不受其的限制。
(實(shí)施例1)將粒徑5～50nm的微粒狀二氧化硅1.0g加入到10重量％濃度的氫氧化四甲銨水溶液5ml中，采用電磁式攪拌器緩慢攪拌。微粒狀二氧化硅緩慢地溶解，大約2個(gè)小時(shí)完全溶解，得到無色透明溶液。
往其中加入蒸餾水5ml攪拌后，加入10重量％的PVA水溶液1ml，充分?jǐn)嚢?。將得到的具有弱粘性的透明溶液作為本?shí)施例的涂覆溶液。
將該涂覆溶液采用浸涂法涂覆在鈉玻璃上，干燥后，在500℃下燒結(jié)1個(gè)小時(shí)，形成膜厚為370nm的透明二氧化硅覆膜。
在這樣形成的透明二氧化硅覆膜上形成透明導(dǎo)電性氧化錫膜，評(píng)價(jià)耐堿阻性(アルカリバリア)。該透明導(dǎo)電性氧化錫膜使用形成透明導(dǎo)電性氧化錫膜的涂覆液，通過浸涂法涂覆，在550℃下燒結(jié)形成。測(cè)定該板的電阻值，為600Ω·cm，是與采用市售的二氧化硅涂覆基板時(shí)相同的值。因此，可以確定沒有看到玻璃基板的堿溶出造成的不利影響。
(實(shí)施例2)將7.0g硅酸n水合物混入50ml蒸餾水中，在95℃攪拌5個(gè)小時(shí)，得到溶膠狀物質(zhì)。向該溶膠狀物質(zhì)中加入10ml 15重量％氫氧化四甲銨水溶液，攪拌30分鐘，將該混合物放置于常溫下。然后，大約3天內(nèi)，看不到溶解，第5天以后，溶解速度增加，在7天內(nèi)完全溶解，得到透明的溶液。往該溶液中加入10重量％的PVA水溶液5ml，充分?jǐn)嚢?，由此得到具有粘性的溶液。將該溶液作為本?shí)施例的涂覆溶液。
通過浸涂法將該涂覆溶液涂覆在鈉玻璃上，干燥后，在500℃下燒結(jié)1個(gè)小時(shí)，形成膜厚350nm的透明二氧化硅覆膜。
在上述形成的透明二氧化硅覆膜上，形成與實(shí)施例1同樣的透明導(dǎo)電性氧化錫膜，測(cè)定該板的電阻值，為590Ω·cm，看不到玻璃基板溶堿造成的不利影響。
(實(shí)施例3)
將7.0g四氯硅烷用電磁式攪拌器邊攪拌邊慢慢加入200ml純水中。該水解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，劇烈產(chǎn)生白色的氧化物。將生成的反應(yīng)混合物冷卻到常溫后，邊冷卻，邊緩慢加入1N的氫氧化銨，直至pH為7.0。過濾生成并沉淀的溶膠狀物質(zhì)，用蒸餾水洗滌三次。
向這樣得到的沉淀物中加入10ml 15重量％氫氧化四甲基銨水溶液，放置于常溫下。溶膠狀物質(zhì)緩慢溶解，5天內(nèi)完全溶解。
向生成的透明溶液中加入1.0重量％的PVA，充分?jǐn)嚢?，生成涂覆溶液?br> 通過浸涂法將該涂覆溶液涂覆在鈉玻璃上，干燥后，在500℃下燒結(jié)30分鐘，形成膜厚320nm的透明二氧化硅覆膜。
在上述形成的透明二氧化硅覆膜上，形成與實(shí)施例1同樣的透明導(dǎo)電性氧化錫膜，測(cè)定該板的電阻值，為570Ω·cm，看不到玻璃基板溶堿造成的不利影響。
(實(shí)施例4)將粒徑為5～50nm的微粒狀二氧化硅2.0g加入到20重量％濃度的氫氧化四乙銨水溶液10ml中，采用電磁式攪拌器緩慢攪拌。微粒狀二氧化硅緩慢溶解，大約30個(gè)小時(shí)完全溶解，得到無色透明溶液。
往其中加入蒸餾水10ml進(jìn)行攪拌后，加入1.7ml 10重量％的PVA水溶液，充分?jǐn)嚢?。將得到的具有弱粘性的透明溶液作為本?shí)施例的涂覆溶液。
通過浸涂法將該涂覆溶液涂覆在鈉玻璃上，干燥后，在500℃下燒結(jié)1個(gè)小時(shí)，形成膜厚290nm的透明二氧化硅覆膜。
在上述形成的透明二氧化硅覆膜上，形成與實(shí)施例1同樣的透明導(dǎo)電性氧化錫膜，測(cè)定該板的電阻值，為670Ω·cm，看不到玻璃基板溶堿造成的不利影響。
(實(shí)施例5)將粒徑為5～50nm的微粒狀二氧化硅2.0g加入到99重量％濃度的三甲胺3.0ml和丙酮1.0ml中，采用電磁式攪拌器緩慢攪拌。微粒狀二氧化硅緩慢溶解，大約1個(gè)小時(shí)完全溶解，得到無色透明溶液。
往其中加入蒸餾水5ml進(jìn)行攪拌后，加入1ml 10重量％的PVA水溶液，充分?jǐn)嚢?。將得到的具有弱粘性的透明溶液作為本?shí)施例的涂覆溶液。
通過浸涂法將該涂覆溶液涂覆在鈉玻璃上，干燥后，在500℃下燒結(jié)1個(gè)小時(shí)，形成透明二氧化硅覆膜。
在上述形成的透明二氧化硅覆膜上，形成與實(shí)施例1同樣的透明導(dǎo)電性氧化錫膜，測(cè)定該板的電阻值，為730Ω·cm，看不到玻璃基板溶堿造成的不利影響。
(比較例)將粒徑為5～50nm的微粒狀二氧化硅1.0g加入到10重量％濃度的三甲基胺水溶液5ml中，采用電磁式攪拌器緩慢攪拌。一部分溶解，即使放置5天，也看不到上述再發(fā)生任何變化。
過濾溶液部分，與實(shí)施例1同樣加入PVA制成涂覆液。
將其與實(shí)施例1同樣涂覆在鈉玻璃上，無法得到能夠?qū)嶋H使用的有韌性的透明膜。
由以上結(jié)果可知，根據(jù)本發(fā)明，以具有硅烷醇基的氧化硅、硅酸或硅酸水合物作為硅源，通過一次涂覆就可在基板上容易地形成比較厚的透明二氧化硅覆膜，并且是低收縮的，具有不發(fā)生開裂的效果。因此，是適用于作為在半導(dǎo)體基板、玻璃、陶瓷等上形成的平坦化膜或保護(hù)膜的透明二氧化硅覆膜。
本發(fā)明的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液完全是水溶性涂覆溶液，不必使用有機(jī)溶劑，因此，在制造工序中是安全的，可以形成其使用不受限制的透明二氧化硅覆膜。而且，與采用現(xiàn)有的烷氧基硅烷的涂覆溶液相比，是非常廉價(jià)的。
權(quán)利要求
1.一種透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，該涂覆溶液是含有選自具有硅烷醇基的氧化硅、硅酸和硅酸水合物的至少一種硅化合物、有機(jī)強(qiáng)堿和水溶性聚合物的水溶液性涂覆溶液，其特征在于，在上述有機(jī)強(qiáng)堿存在下，將上述硅化合物溶解在水溶性涂覆溶液中。
2.權(quán)利要求1記載的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于，上述有機(jī)強(qiáng)堿選自氫氧化四甲銨(TMAH)和氫氧化四乙銨(TEAH)中的至少一種。
3.權(quán)利要求1記載的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于，上述有機(jī)強(qiáng)堿選自三乙胺、二丁胺和三甲胺中的至少一種，并進(jìn)一步含有使所述有機(jī)強(qiáng)堿和水相溶的有機(jī)溶劑。
4.權(quán)利要求1～3的任意一項(xiàng)記載的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于，上述硅化合物是水解四氯化硅得到的產(chǎn)物。
5.權(quán)利要求1～3的任意一項(xiàng)記載的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于，上述硅化合物是通過將微粒狀氧化硅放置在常溫大氣中得到的。
6.權(quán)利要求1～3的任意一項(xiàng)記載的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于，上述硅化合物是通過將硅酸或者硅酸n水合物(SiO2·nH2O)分散在水中并加熱制備的。
7.權(quán)利要求1～6的任意一項(xiàng)記載的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液，其特征在于，上述水溶性聚合物選自聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基乙酰胺(PNVA)、聚乙烯基甲酰胺(PNVF)、聚二甲基丙烯酰胺(PDMAA)、聚丙烯酰胺(PAAM)、聚丙烯?；鶈徇?PAM)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)和羧甲基纖維素(CMC)中的至少一種。
8.一種制備透明二氧化硅覆膜的方法，其特征在于包括下述工序在被處理體上涂覆下述的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液形成涂膜的工序，該涂覆溶液是含有選自具有硅烷醇基的氧化硅、硅酸和硅酸水合物的至少一種的硅化合物、有機(jī)強(qiáng)堿和水溶性聚合物的水溶液性涂覆溶液，是在上述有機(jī)強(qiáng)堿存在下將上述硅化合物溶解在水溶性涂覆溶液中得到的，以及將該涂膜燒結(jié)形成透明二氧化硅覆膜的工序。
9.權(quán)利要求8記載的制備透明二氧化硅覆膜的方法，其特征在于，上述有機(jī)強(qiáng)堿選自氫氧化四甲銨(TMAH)和氫氧化四乙銨(TEAH)中的至少一種。
10.權(quán)利要求8記載的制備透明二氧化硅覆膜的方法，其特征在于，上述有機(jī)強(qiáng)堿選自三乙胺、二丁胺和三甲胺中的至少一種，并進(jìn)一步含有使所述有機(jī)強(qiáng)堿和水相溶的有機(jī)溶劑。
11.權(quán)利要求8～10的任意一項(xiàng)記載的制備透明二氧化硅覆膜的方法，其特征在于，作為上述硅化合物，采用水解四氯化硅得到的產(chǎn)物，并溶解在有機(jī)強(qiáng)堿的水溶液中，制成透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液。
12.權(quán)利要求8～10任意一項(xiàng)記載的制備透明二氧化硅覆膜的方法，其特征在于，作為上述硅化合物，采用將微粒狀氧化硅放置在常溫大氣中得到的產(chǎn)物，并溶解在有機(jī)強(qiáng)堿水溶液中，制成透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液。
13.權(quán)利要求8～10任意一項(xiàng)記載的制備透明二氧化硅覆膜的方法，其特征在于，作為上述硅化合物，采用將硅酸或者硅酸n水合物(SiO2·nH2O)分散在水中并加熱制備的產(chǎn)物，并溶解在有機(jī)強(qiáng)堿水溶液中，制成透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液。
14.權(quán)利要求8～13任意一項(xiàng)記載的制備透明二氧化硅覆膜的方法，其特征在于，上述水溶性聚合物選自聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基乙酰胺(PNVA)、聚乙烯基甲酰胺(PNVF)、聚二甲基丙烯酰胺(PDMAA)、聚丙烯酰胺(PAAM)、聚丙烯?；鶈徇?PAM)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)和羧甲基纖維素(CMC)中的至少一種。
15.權(quán)利要求8～14任意一項(xiàng)記載的制備透明二氧化硅覆膜的方法，其特征在于，通過一次涂覆形成厚度為100納米以上的透明二氧化硅覆膜。
全文摘要
本發(fā)明提供不使用有機(jī)溶劑、通過一次涂覆就能容易地形成比較厚的二氧化硅覆膜、即使形成溶液也穩(wěn)定的透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液和透明二氧化硅覆膜的制造方法。所述透明二氧化硅覆膜形成用涂覆溶液是含有選自具有硅烷醇基的氧化硅、硅酸和硅酸水合物的至少一種的硅化合物、有機(jī)強(qiáng)堿和水溶性聚合物的水溶液性涂覆溶液，其特征在于，在上述有機(jī)強(qiáng)堿存在下將上述硅化合物溶解在水溶性涂覆溶液中。
文檔編號(hào)C09D139/00GK1417270SQ0215454
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2002年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月12日
發(fā)明者新梅數(shù)馬, 內(nèi)田隆 申請(qǐng)人:東洋合成工業(yè)株式會(huì)社