(57)【要約】【課題】高品質で、欠陥のない微粒子配列物の製造技術を提供すること。【解決手段】密閉性容器（２０１）を一般的なスピンナーの基材ステージ（２０２）に保持する。密閉性容器（２０１）に開口部Ａから微粒子分散液（２０３）を滴下する。次に、微粒子分散液（２０３）を滴下した密閉性容器（２０１）を所定の回転数プログラムでモーターを用いて回転させる。滴下した微粒子分散液中の微粒子は、遠心力の作用により外周方向へと移動し最密充填に配列する。【選択図】　　　図２
2004113843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子を分散させた分散液を原料とするスピンコート法による微粒子配列物製造方法において、
２枚の支持体によって形成された空隙を持つ少なくとも一箇所に開口部を有する密閉性容器を用い、該空隙内に前記分散液を導入し、該密閉性容器全体に対して前記２枚の支持体で構成される面に平行である回転運動を与えることを特徴とする微粒子配列物製造方法。
【請求項２】
前記分散液に接する前記２枚の支持体の面が全体として略平行であることを特徴とする請求項１記載の微粒子配列物製造方法。
【請求項３】
前記密閉性容器内には前記空隙の全体形状を規制する障壁が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の微粒子配列物製造方法。
【請求項４】
前記障壁には分散液の溶液成分のみが通過できる流路があることを特徴とする請求項３に記載の微粒子配列物製造方法。
【請求項５】
前記障壁の全体形状が正六角形に規制されていることを特徴とする請求項３または４記載の微粒子配列物製造方法。
【請求項６】
前記微粒子が、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、またはポリスチレンのうちのひとつであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の微粒子配列物製造方法。
【請求項７】
前記空隙内に形成した微粒子配列を樹脂を用いて固定化する工程を付加したことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の微粒子配列物製造方法。
【請求項８】
前記固定化に用いる樹脂が熱硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の微粒子配列物製造方法。
【請求項９】
前記固定化に用いる樹脂が光硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の微粒子配列物製造方法。
【請求項１０】
前記微粒子を分散させた分散液の液性を、基材および微粒子に応じて制御することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の微粒子配列物製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高品質で、欠陥のない微粒子配列物の製造方法に関するものであり、高密度記録媒体、光学素子、表示装置などに利用可能な微粒子配列物の製造に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
スピンコート法を用いて微粒子を基板上に配列することに関する技術としては以下に示すようなものが開示されている。
【０００３】
特開平０８−２１１２０２号公報（特許文献１）に記載されたものは、透明基板と、その透明基板上に形成された反射防止膜とを備え、前記反射防止膜は単粒子層配列された多数の反射防止超微粒子からなり、その反射防止超微粒子の表面にはフッ素含有のシラン化合物が複合され、かつ前記透明基板と前記反射防止超微粒子とはバインダにより結合されていることを特徴とするものであり、超微粒子分散液を塗布する手法として、スピンコート等の塗布法を用いて、単粒子層配列させることを特徴としている技術である。
【０００４】
特開２００１−０８３５１６号公報（特許文献２）に記載されたものは、透明基板上に敷設された微粒子をバインダにより固着させて微粒子層を形成し、該微粒子層上に低プレチルト性の有機配向膜剤を塗布し、微粒子がなす微粒子層表面の凹凸に基づく粗面を前記有機配向膜剤表面に形成した配向膜を有する光学フィルムの形成法に関するものである。
【０００５】
特開２００１−１２５０８７号公報（特許文献３）に記載されたものは、対向面が間隔を隔てて対向する反射型液晶表示装置用の第１および第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填され、液晶分子を含む液晶層と、前記液晶層中に分散される多数の粒子とを有し、前記液晶分子の常軸の屈折率と異常軸の屈折率のうちのいずれか一方と前記粒子の平均屈折率とがほぼ等しく、前記液晶分子の常軸の屈折率と異常軸の屈折率のうち他方の屈折率と前記粒子の平均屈折率とが異なる反射型液晶表示装置を提供するものである。
【０００６】
具体的には、（ａ）反射型液晶表示装置用の第１および第２の基板を準備する工程と、（ｂ）粒子を分散媒中に分散させ、これを前記第１および第２の基板の少なくとも一方の基板上にスピンコートし、前記分散媒を蒸発させて前記基板上に前記粒子の膜を形成する工程と、（ｃ）前記粒子よりも径の大きいスペーサ粒子を、第１および第２の基板のいずれか一方の上に配置させる工程と、（ｄ）前記第１および第２の基板の他方の周辺上にシールを形成する工程と、（ｅ）前記第１および第２の基板を張り合わせる工程と、（ｆ）前記第１および第２の基板間に液晶を注入する工程とを含む反射型液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０８−２１１２０２号公報
【特許文献２】
特開２００１−０８３５１６号公報
【特許文献３】
特開２００１−１２５０８７号公報
【特許文献４】
特開２０００−１７３９４８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、材料を微粒子化することにより、バルク形状では得られなかった種々の特性が得られることが判明したことに加え、微粒子を形状や粒径などを精度良く形成する方法による研究成果が発表され、その応用面も積極的に研究されている。
【０００９】
当然、微粒子材料を微粒子そのままの形態で利用する提案も行われているが、さらに微粒子の特性を活かすために、微粒子を規則正しく配列し、その結果得られる性能を利用する応用研究も盛んである。
【００１０】
例えば、特開平０８−２１１２０２号公報（特許文献１）において開示されている技術として、基板上に、多数のＳｎＯ２超微粒子からなる帯電防止膜が形成され、更にその帯電防止膜上に、多数のＳｉＯ２超微粒子からなる反射防止膜が塗布法により形成されている。そして、ＳｉＯ２超微粒子の表面にはやはり塗布法により撥水撥油処理層が形成されている技術である。しかし、単純な塗布法を用いているために、超微粒子の配列はランダムにならざるを得ず、高規則性の配列は望めるものではない。
【００１１】
また、特開２０００−１７３９４８号公報（特許文献４）において開示されている技術として、基板に滴下された分散液をスピンコーターにより膜形成している最中に、該分散液の一部をスピンコーターに設けたブラシにより取り除き、または移動することにより、配線溝、ビアホール、コンタクトホール等の微細な凹部内を分散液で完全に埋め込む技術が開示されている。この従来技術では、ブラシを用いるという付加的な力を作用させるものであるが、溝やホールに分散液を埋め込むことを目的としているために、規則的な微粒子配列を実現できる技術ではない。
【００１２】
また、特開２００１−０８３５１６号公報（特許文献２）には、透明基板上に敷設された微粒子をバインダにより固着させて微粒子層を形成し、該微粒子層上に低プレチルト性の有機配向膜剤を塗布し、微粒子がなす微粒子層表面の凹凸に基づく粗面を前記有機配向膜剤表面に形成した配向膜を有する光学フィルムの形成技術に関するものが開示されている。しかしながらこの技術においては、凹凸面の形成を主眼としており、欠陥のない高品質の微粒子配列装置を得られる技術にはなりえない。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、高品質で、欠陥のない微粒子配列物の製造技術を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、２枚の支持体によって形成された空隙を持つ密閉性容器を用いて、基板面に平行な回転運動を与えるようにしたことを基本とする。以下、請求項毎の構成を述べる。
【００１５】
ａ）請求項１記載の発明は、微粒子を分散させた分散液を原料とするスピンコート法による微粒子配列物製造方法において、２枚の支持体によって形成された空隙を持つ少なくとも一箇所に開口部を有する密閉性容器を用い、空隙内に分散液を導入し、密閉性容器全体に対して回転運動を与えることを特徴としている。
【００１６】
ｂ）請求項２記載の発明は、分散液に接する２枚の支持体の面が全体として略平行であること、請求項３記載の発明は、密閉性容器内に空隙の全体形状を規制する障壁を設けたこと、請求項４記載の発明は、障壁に分散液の溶液成分のみが通過できる流路を設けたこと、請求項５記載の発明は、障壁の全体形状を正六角形に規制していることを特徴としている。
【００１７】
ｃ）請求項６記載の発明は、微粒子が、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、またはポリスチレンのうちのひとつであることを特徴とし、請求項７記載の発明は、空隙内に形成した微粒子配列を樹脂を用いて固定化する工程を付加したことを特徴としている。
【００１８】
ｄ）請求項８記載の発明は、固定化に用いる樹脂が熱硬化型樹脂であること、請求項９記載の発明は、固定化に用いる樹脂が光硬化型樹脂であること、請求項１０記載の発明は、微粒子を分散させた分散液の液性を、基材および微粒子に応じて制御することを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（概要）本発明は、特に比重の重い微粒子やあるいは重力のみでは自然沈降しない超微粒子であっても制御しやすく、かつ簡便なプロセスを用いて２次元又は３次元構造で高密度でかつ規則的に微粒子を配列できる技術を提供する。基本的に遠心力を有効に利用して、微粒子を２次元又は３次元構造で高密度でかつ規則的に配列する技術を提供するものであるが、一部で提案されているように、遠心分離装置などの高価で大掛かりな装置を必要とするものではなく、安価な装置そして単純なプロセスを用いて高品質な微粒子配列を容易に実現するための技術を提供するものである。
【００２０】
以下、本発明にかかる微粒子配列物の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の微粒子配列部の製造方法に用いる密閉性容器（１０１）の一例を示したものである。
【００２１】
同図に示すように、本実施例における密閉性容器（１０１）は、蓋がされたときに狭い空隙を形成するとともに、蓋がされたときに微粒子の飛散を防止するための階段状のステップが形成された容器底部（下部支持体）（１０１２）と、分散液導入用の開口部Ａを有する蓋（上部支持体）（１０１１）との組み合わせにより構成される。図１はあくまでも本発明に適応できる密閉性容器の一例を示したものに過ぎず、ここに示した形状に限定されるものではない。
【００２２】
本発明における微粒子配列物の製造方法のプロセスを、図２を用いて説明する。
同図に示すように、密閉性容器（２０１）を一般的なスピンナーの基材ステージ（２０２）に保持する。密閉性容器（２０１）は、例えば図１に示したごときものである。一般的にこの保持は真空ポンプを用いた真空チャックにより行なわれる。次に、密閉性容器（２０１）に開口部（図１の開口部Ａ）から微粒子分散液（２０３）を滴下する。
【００２３】
次に、微粒子分散液（２０３）を滴下した密閉性容器（２０１）を所定の回転数プログラムでモーターを用いて回転させる。図３はこの時の様子を模式的に示した図である。図３の密閉性容器（３０１）は容器底部（３０１２）と蓋（３０１１）から構成され、図２の密閉性容器（２０１）に相当し、図３の微粒子分散液（３０３）は図２の微粒子分散液（２０３）に相当している。滴下した微粒子分散液中の微粒子は、遠心力の作用により外周方向へと移動し、空隙（３０４）において遠心力の作用を受けて最密充填に配列する。
【００２４】
このような状態を上面から見た様子を模式的に示したものが図４である。
図４からわかるように、密閉性容器（４０１）内に障壁（４０４）を設けることにより空隙（４０２）の全体形状を正六角形とした様子を示してある。このようにすることにより、微粒子の配列状態を自由に制御することができ、最密充填の配列状態を精度よく得ることができる。図４では、そのように配列した粒子を（４０３）として示してある。
【００２５】
障壁（４０４）を設けて空隙（４０２）の全体形状を正六角形にした理由を述べる。微粒子が最密充填で配列するということは、一つの微粒子の周りに、６個の微粒子が取り囲む配列となることであり、その結果、取り囲んだ微粒子の中心を結んだ線は正六角形を形成することとなるためである。このように基本構造が正六角形であることを考慮して、空隙の全体形状を正六角形にすることにより、欠陥の発生を防止しつつ、高品質の最密充填構造を有する微粒子配列が得られることになる。
【００２６】
本発明の特徴は、２枚の支持体（容器底部と蓋）によって形成された空隙を持つ密閉性容器を用いて、基板面に平行な回転運動を与えることにより、遠心力の作用で障壁側に「掃き寄せる」という現象を利用して、微粒子を最密充填で配列させるというものである。このように障壁側に「掃き寄せる」ために、空隙（４０２）の全体形状が微粒子配列の良否に大きな影響を与える。したがって、先に述べたような理由により、空隙（４０２）の全体形状を正六角形にすることは非常に有効でかつ意味のあることであり、より高品質の配列構造を得ることができるという効果のあるものである。
【００２７】
一般に、開放系の平板状基材に対しては、微粒子分散液を原料とするスピンコート法を用いた微粒子の配列方法では、微粒子に働く遠心力と微粒子と基材との付着エネルギーの均衡によって基材上に残る微粒子のみが配列する。このとき、容易に想像できるように、配列する微粒子は、必ずしも最密充填で規則性をもって配列するわけではない。ある程度の微粒子が残るような条件（回転数など）では、確率的に欠陥が生じることは避けられず、高密度、高規則性の最密充填配列は実現できない。
【００２８】
それに対し、本発明においては、２枚の支持体（容器底部と蓋）によって形成された空隙を持つ密閉性容器を用いるために、微粒子が移動できる範囲は制限される。したがって、微粒子と支持体との付着エネルギーよりも大きな遠心力が微粒子に作用するような条件を適切に選べば、微粒子は空隙（４０２）内を障壁に向かって外周方向へと移動し、最密充填構造をとりながら規則正しく配列する。
【００２９】
また、２枚の支持体によって形成された空隙を持つ密閉性容器内での微粒子配列であるために、微粒子と支持体表面との相互作用により、支持体表面に倣って微粒子が配列し、その面はいわゆるｆｃｃ面になるという特性をもっている。このように、支持体表面との相互作用を利用できるという点が、一般的な開放系の平板状基材を用いたスピンコート法と大きく異なる点である。
【００３０】
本発明の更なる特徴は、これまで説明してきた障壁に、分散液の溶液成分のみが通過できる流路があることを特徴とすることである。これらの様子を模式的に示したのが図５である。基材への微粒子の供給に際しては必要となる分散液の溶液成分も、ひとたび微粒子が配列したのちは、そのまま存在を許すと、溶液成分の乾燥の局面において、配列した微粒子の規則性を乱す原因となる場合がある。したがって、このような溶液成分は、微粒子の配列と同時に速やかに密閉性容器（５０１）から除去されることが最も望ましい。
【００３１】
本発明の特徴である分散液の溶液成分のみが通過できる流路があるということは、まさにこの目的を達成するのに適しているものである。つまり、スピンコートにおいて発生する遠心力は、微粒子のみならず溶液成分にも作用する。このとき、溶液成分のみが通過できる流路（５０３）が障壁（５０２）にあることにより、微粒子（５０４）の配列と同時に溶液成分が流路（５０３）を通って外周方向へと除去される。このことにより、配列した微粒子の規則性を乱す要因は取り除かれ、乾燥後も高規則性を維持できるものである。
ここでいう「流路」とは、障壁（５０２）に加工を施して流路を形成してもよいし、障壁（５０２）に多孔質の物質を用いることでも同様の効果が期待できる。ただし、この際の多孔質物質の微細な穴が、微粒子の通過を許すほどの大きさであっては、効果をなさないことは言うまでもない。
【００３２】
また、空隙内に形成された微粒子配列を、紫外線硬化あるいは熱硬化型の樹脂を用いて固定化するようにすれば、フォトニック結晶などの光学部品やその他の応用部品が容易に実現できる。
【００３３】
また、本発明は、高規則性の微粒子配列物を、溶液系を用いることにより実現することを特徴のひとつとしている、すなわち、乾燥状態では、凝集しやすくなる超微粒子であっても、溶液系という状態の利点を最大限に利用し分散性を向上させることにより凝集を防ぎ、ｐＨの制御、例えば添加するイオン種を適切に選択、制御することにより、等電点の関係を利用することができる。その結果、高規則性の微粒子配列が得られるものである。
【００３４】
この点についてさらに詳細に説明する。一般に、例えば金属酸化物からなる微粒子を水中に浸漬すると、微粒子は正または負の電荷を持ち、電界が存在すると対向する電場を有する方向へ移動する。この現象が電気泳動現象である。
【００３５】
この電気泳動現象によって、微粒子の水中における荷電すなわち界面電位（ゼータ電位）の存在を知ることができる。この界面電位は微粒子−水系のｐＨによって大きく変化する。一般に横軸に水系のｐＨを、縦軸に界面電位をとると、界面電位は水系のｐＨによって変化し、界面電位「０」を切る点の水系のｐＨを「等電点」と定義される。
【００３６】
この現象から、一般的に金属酸化物微粒子表面の界面電位は、酸性側では正、アルカリ側では負の極性を取る。しかし、この等電点は材料によって大きく異なり、例えば、コロイダルシリカでは「２．０」、α−アルミナでは「９．０」、ヘマタイトでは「６．７」という値が紹介されている。
【００３７】
つまり、等電点から離れるほど界面電位が大きくなり、酸性側にいくほど界面電位の値は正の大きい方に向かい、また逆に、アルカリ側にいくほど界面電位の値は負の大きい方に向かう。これはｐＨで制御することができるものである。ｐＨの制御は、酸やアルカリの添加で、制御性よくコントロールできるものである。
【００３８】
本発明では、この現象を積極的に利用するものであり、分散液の状態で微粒子の凝集を効果的に防ぐことができるものである。この結果、分散液を基材に滴下した際にも、微粒子が凝集しない状態で存在するために、その後の配列の工程において、高品質の配列状態を容易に実現できるものである。この現象は、乾式プロセスでは得られない利点といえる。
【００３９】
以下、本発明の実施例をさらに詳細に説明する。
（実施例１）
▲１▼　密閉性容器の形成
５０ｍｍ×５０ｍｍ　厚さ２ｍｍの合成石英を下部支持体すなわち容器底部となるものとして用いた。この合成石英に対し、公知のフォトリソグラフィとエッチングにより、２段階ステップ状の形状を作成した。４５ｍｍ×４５ｍｍ　厚さ０．５ｍｍの合成石英を上部支持体すなわち蓋として落としこめるような形状とし、組み合わせたときの空隙の厚みが２０μｍとなるようにした。また、分散液を導入するために蓋の中央には５ｍｍφの穴を開けた。また、空隙全体の形状は円形となるように加工した。この円形の直径は３５ｍｍとなるようにした。すなわち、空隙の形状は直径３５ｍｍ、高さが２０μｍの非常に薄い円柱状となるようにした。
【００４０】
▲２▼微粒子分散液の作製
純水８０ｍＬにコロイダルシリカ（平均粒径＝１μｍ　４０％）溶液を２０ｍＬ加え、十分に攪拌して８％のコロイダルシリカ分散液を作製した。
【００４１】
▲３▼微粒子配列物の形成
スピンコートには一般的なスピンナーを用いた。スピンナーのサンプルステージに、上記▲１▼で形成した空隙を有する密閉性容器を真空チャックにより保持した。その後、▲２▼で作成した微粒子分散液をよく攪拌した後に、マイクロピペットを用いて１００μｌ分取し、蓋の中央部の穴から静かに滴下した。その後速やかに以下の条件にて、スピンコートを行なった。
2004113843.tif 000003
【００４２】
▲４▼微粒子配列物の評価
得られた微粒子配列物を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察を行ったところ、欠陥がほとんど無く、ほぼ最密充填構造になっていることが確認された。
【００４３】
（実施例２）
▲１▼密閉性容器の形成
５０ｍｍ×５０ｍｍ　厚さ２ｍｍの合成石英を下部支持体すなわち容器底部となるものとして用いた。この合成石英に対し、公知のフォトリソグラフィとエッチングにより、２段階ステップ状の形状を作成した。４５ｍｍ×４５ｍｍ　厚さ０．５ｍｍの合成石英を上部支持体すなわち蓋として落としこめるような形状とし、組み合わせたときの空隙の厚みが２０μｍとなるようにした。
【００４４】
また、分散液を導入するために蓋の中央には５ｍｍφの穴を開けた。また、空隙全体の形状は実施例１とは異なり、正六角形となるように加工した。この正六角形は対角の寸法が４０ｍｍとなるようにした。すなわち、空隙の形状は対角４０ｍｍ、高さが２０μｍの非常に薄い正六角柱状となるようにした。
【００４５】
▲２▼微粒子分散液の作製
実施例　１と同様に、純水８０ｍＬにコロイダルシリカ（平均粒径＝１μｍ　４０％）溶液を２０ｍＬ加え、十分に攪拌して８％のコロイダルシリカ分散液を作製した。
【００４６】
▲３▼微粒子配列物の形成
スピンコートには一般的なスピンナーを用いた。スピンナーのサンプルステージに、上記▲１▼で形成した空隙を有する密閉性容器を真空チャックにより保持した。その後、▲２▼で作成した微粒子分散液をよく攪拌した後に、マイクロピペットを用いて１００μｌ分取し、蓋の中央部の穴から静かに滴下した。その後速やかに以下の条件にて、スピンコートを行なった。
2004113843.tif 000004
【００４７】
▲４▼微粒子配列物の評価
得られた微粒子配列物を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察を行ったところ、欠陥がほとんど無く、どの領域も最密充填構造になっていることが確認された。
【００４８】
（実施例３）
▲１▼密閉性容器の形成
５０ｍｍ×５０ｍｍ　厚さ２ｍｍの合成石英を下部支持体すなわち容器底部となるものとして用いた。この合成石英に対し、公知のフォトリソグラフィとエッチングにより、２段階ステップ状の形状を作成した。４５ｍｍ×４５ｍｍ　厚さ０．５ｍｍの合成石英を上部支持体すなわち蓋として落としこめるような形状とし、組み合わせたときの空隙の厚みが２０μｍとなるようにした。
【００４９】
また、分散液を導入するために蓋の中央には５ｍｍφの穴を開けた。また、空隙全体の形状は実施例１とは異なり、正六角形となるように加工した。この正六角形は対角の寸法が４０ｍｍとなるようにした。すなわち、空隙の形状は対角４０ｍｍ、高さが２０μｍの非常に薄い正六角柱状となるようにした。
【００５０】
また、本実施例では、実施例１および２とは異なり、第５図に模式的に示したように障壁部に微細な流路があるように作成した。この流路は、公知のフォトリソグラフィとエッチング技術を用いて、幅０．８μｍの形状となるように形成した。この流路を有する障壁は、分散液のみが外周方向へと飛散することを許し、微粒子の飛散を防止する機能があれば、図５に示した形状である必要はない。
【００５１】
▲２▼微粒子分散液の作製
実施例　１と同様に、純水８０ｍＬにコロイダルシリカ（平均粒径＝１μｍ　４０％）溶液を２０ｍＬ加え、十分に攪拌して８％のコロイダルシリカ分散液を作製した。
【００５２】
▲３▼微粒子配列物の形成
スピンコートには一般的なスピンナーを用いた。スピンナーのサンプルステージに、上記▲１▼で形成した空隙を有する密閉性容器を真空チャックにより保持した。その後、▲２▼で作成した微粒子分散液をよく攪拌した後に、マイクロピペットを用いて１００μｌ分取し、蓋の中央部の穴から静かに滴下した。その後速やかに以下の条件にて、スピンコートを行なった。
2004113843.tif 000005
【００５３】
▲４▼微粒子配列物の評価
得られた微粒子配列物を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察を行ったところ、欠陥がほとんど無く、最密充填構造になっていることが確認された。
【００５４】
（実施例４）
▲１▼密閉性容器の形成
５０ｍｍ×５０ｍｍ　厚さ２ｍｍの合成石英を下部支持体すなわち容器となるものとして用いた。この合成石英に対し、公知のフォトリソグラフィとエッチングにより、２段階ステップ状の形状を作成した。４５ｍｍ×４５ｍｍ　厚さ０．５ｍｍの合成石英を上部支持体すなわち蓋として落としこめるような形状とし、組み合わせたときの空隙の厚みが２０μｍとなるようにした。
【００５５】
また、分散液を導入するために蓋の中央には５ｍｍφの穴を開けた。また、空隙全体の形状は実施例１とは異なり、正六角形となるように加工した。この正六角形は対角の寸法が４０ｍｍとなるようにした。すなわち、空隙の形状は対角４０ｍｍ、高さが２０μｍの非常に薄い正六角柱状となるようにした。
【００５６】
▲２▼微粒子分散液の作製
実施例１と同様に、純水８０ｍＬにコロイダルシリカ（平均粒径＝１μｍ　４０％）溶液を２０ｍＬ加え、十分に攪拌して８％のコロイダルシリカ分散液を作製した。
【００５７】
▲３▼微粒子配列物の形成
スピンコートには一般的なスピンナーを用いた。スピンナーのサンプルステージに、上記▲１▼で形成した空隙を有する密閉性容器を真空チャックにより保持した。その後、▲２▼で作成した微粒子分散液をよく攪拌した後に、マイクロピペットを用いて１００μｌ分取し、蓋の中央部の穴から静かに滴下した。その後速やかに以下の条件にて、スピンコートを行なった。
2004113843.tif 000006
【００５８】
▲４▼樹脂による硬化
上記の工程により微粒子配列物が得られた後に、紫外線硬化樹脂（一液性紫外線硬化樹脂）を５ｍＬ静かに滴下した。その後、以下の条件で、スピンコートを行なった。
2004113843.tif 000007
【００５９】
その後、紫外線照射装置（波長：３１２ｎｍ）を用いて、１０分間紫外線の照射を行った。これにより、固定化された微粒子配列物が得られた。
【００６０】
▲５▼微粒子配列物の評価
得られた２次元の微粒子配列物を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察を行ったところ、欠陥がほとんど無く、どの領域も最密充填構造になっていることが確認された。
【００６１】
（実施例５）
▲１▼密閉性容器の形成
５０ｍｍ×５０ｍｍ　厚さ２ｍｍの合成石英を下部支持体すなわち容器となるものとして用いた。この合成石英に対し、公知のフォトリソグラフィとエッチングにより、２段階ステップ状の形状を作成した。４５ｍｍ×４５ｍｍ　厚さ０．５ｍｍの合成石英を上部支持体すなわち蓋として落としこめるような形状とし、組み合わせたときの空隙の厚みが２０μｍとなるようにした。
【００６２】
また、分散液を導入するために蓋の中央には５ｍｍφの穴を開けた。また、空隙全体の形状は実施例１とは異なり、正六角形となるように加工した。この正六角形は対角の寸法が４０ｍｍとなるようにした。すなわち、空隙の形状は対角４０ｍｍ、高さが２０μｍの非常に薄い正六角柱状となるようにした。
【００６３】
▲２▼微粒子分散液の作製
本実施例では、これまでの実施例とは異なり、微粒子としてアルミナを用い、かつ分散液を酸性とした。以下に詳細に説明する。純水１００ｍＬにアルミナ微粒子（平均粒径＝１μｍ）を５ｍｇ液中に分散させ、更に液性を酸性に制御するために、塩酸（関東化学社製　ＪＩＳ　特級　３５．０−３７．０％）を２００μＬ添加した。分散液のｐＨは「２．５５」であった。
【００６４】
このようにする理由は、以下のことによる。つまり、アルミナ微粒子の等電点は一般的に「９．０」といわれているので、純水のように、中性（ｐＨ＝７．０）の溶液では界面電位がそれほど大きくはない。従って、アルミナ微粒子を制御性良くマイグレーションさせるには、液性を酸性側にして、界面電位を大きくすることが有効である。本発明のごとく、溶液系を用いることにより、液性も制御が可能となり、幅広い材料への応用が可能となるものである。
【００６５】
▲３▼微粒子配列物の形成
スピンコートには一般的なスピンナーを用いた。スピンナーのサンプルステージに、上記▲１▼で形成した空隙を有する密閉性容器を真空チャックにより保持した。その後、▲２▼で作成した微粒子分散液をよく攪拌した後に、マイクロピペットを用いて１００μｌ分取し、蓋の中央部の穴から静かに滴下した。その後速やかに以下の条件にて、スピンコートを行なった。
2004113843.tif 000008
【００６６】
▲４▼微粒子配列物の評価
得られた微粒子配列物を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察を行ったところ、欠陥がほとんど無く、最密充填構造になっていることが確認された。
【００６７】
【発明の効果】
（１）　請求項１に対応する作用効果
請求項１においては、２枚の支持体によって形成された空隙を持つ少なくとも一箇所に開口部を有する密閉性容器を用い、該空隙内に前記分散液を導入し、該密閉性容器全体に対して２枚の支持体の面に平行である回転運動を与えることを特徴としているので、遠心力による微粒子の飛散を防止しつつ、最密充填で微粒子を制御性よく配列することができる。
【００６８】
（２）請求項２に対応する作用効果
請求項２においては、前記分散液に接する前記２枚の支持体の面が全体として略平行であることを特徴としているために、光学応用に適した形状の微粒子配列物を容易に得ることができる。
【００６９】
（３）　請求項３に対応する作用効果
請求項３においては、密閉性容器に空隙の全体形状を制限、形成する障壁が存在することを特徴としているので、高品質の微粒子配列物を容易に得ることができる。
【００７０】
（４）　請求項４に対応する作用効果
請求項４においては、障壁部に分散液の溶液成分のみが通過できる流路があることを特徴としているために、確実に溶液成分のみを除去し、微粒子の配列物を容易に得ることができる。
【００７１】
（５）請求項５に対応する作用効果
請求項５においては、障壁の全体形状が正六角形であることを特徴としているために、欠陥のない最密充填配列を容易にかつ確実に得ることができる。
【００７２】
（６）　請求項６に対応する作用効果
請求項６においては、微粒子が、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、またはポリスチレンのうちのひとつであることを特徴としているために球状粒子が入手しやすく、取り扱いが容易であるため、安全に高品質の人工結晶体を得ることができる。
【００７３】
（７）　請求項７，８，９に対応する作用効果
請求項７，８，９においては、配列した微粒子を紫外線硬化あるいは熱硬化型の樹脂を用いて固定化するために、フォトニック結晶などの光学部品、その他の応用が容易に可能となる。
【００７４】
（８）　請求項１０に対応する作用効果
請求項１０においては、微粒子を分散させた液体の液性を、基材および微粒子に応じて制御するために、欠陥がなく微細でかつ高規則性を持った微粒子配列物が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微粒子配列部の製造方法に用いる密閉性容器の一例を示す図である。
【図２】微粒子配列物の製造方法のプロセスを説明するための図である。
【図３】微粒子分散液を滴下した密閉性容器を所定の回転数プログラムでモーターを用いて回転させた場合の様子を模式的に示す図である。
【図４】密閉性容器内に障壁を設けることにより空隙の全体形状を正六角形とした様子を示す図である。
【図５】障壁に分散液の溶液成分のみが通過できる流路を設けた場合を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１：密閉性容器
１０１１，３０１１，５０１１：蓋（上部支持体）
１０１２，３０１２，５０１２：容器底部（下部支持体）
２０２：基材ステージ
２０３：微粒子分散液
３０３，５０４：微粒子
３０４，４０２：空隙
４０３：配列した微粒子
４０４，５０２：障壁
５０３：流路
【図１】
2004113843.tif 000009
【図２】
2004113843.tif 000010
【図３】
2004113843.tif 000011
【図４】
2004113843.tif 000012
【図５】
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