JP5332743B2 - アルミニウム酸化物膜を有する積層体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を有する積層体の製造方法に関する。

従来より、アルミニウム酸化物膜は、様々な優れた物性を示すことが知られており、その特性を活かして、薄膜電子デバイスや包装用材料等の幅広い分野において使用されている。このようなアルミニウム酸化物膜の製造方法として、例えば、ゾルゲル法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、印刷法、レーザーアブレーション法、スプレー熱分解法等が知られている。

中でもスプレー熱分解法は、金属酸化物膜を構成する金属源を含有した溶液を、高温の基材に噴霧することにより金属酸化物膜を得る方法であり、金属源（アルミニウム源）が熱分解反応を起こすため、短時間かつ簡略化された工程で金属酸化物膜（アルミニウム酸化物膜）を得ることができるという利点を有する。現在、スプレー熱分解法に対して種々の研究がなされており、例えば特許文献１においては、金属酸化物膜形成用溶液を霧化するためにエアーを使用しない方式のスプレー装置を用いた金属酸化物膜の製造方法が開示されている。この技術は、エアーを使用しないで、金属酸化物膜形成用溶液の霧化を行うことにより、霧化された金属酸化物膜形成用溶液が、基材に到達する前に酸化され金属酸化物微粒子になることを防止し、透明性、緻密性、密着性等に優れた金属酸化物膜を得るものである。

また、アルミニウム酸化物膜を有する積層体の用途によっては、表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物が望まれていたが、スプレー熱分解法を用いる場合は、その制御を行うことが困難であった。

特開２００６−２２５７３８号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を有する積層体の製造方法を提供することを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、アルミニウム源を含有し、かつ、分極率の値の差が５以下である状態の溶媒を含有するアルミニウム酸化物膜形成用溶液を、アルミニウム酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱した基材に接触させることにより、上記基材上にアルミニウム酸化物膜を形成することを特徴とする積層体の製造方法を提供する。

本発明によれば、分極率の差が大きく異ならない状態の溶媒を用いることにより、表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を有する積層体を得ることができる。

上記発明においては、上記アルミニウム酸化物膜形成用溶液が、トルエンのみを溶媒として含有することが好ましい。さらに表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を有する積層体を得ることができるからである。

上記発明においては、上記アルミニウム酸化物膜形成用溶液が、メタノールのみを溶媒として含有することが好ましい。さらに表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を有する積層体を得ることができるからである。

上記発明においては、上記アルミニウム酸化物膜形成用溶液が、２種類以上の溶媒を含有していても良い。分極率が大きく異ならない２種類以上の溶媒を用いることにより、表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を形成することができるからである。

上記発明においては、上記アルミニウム酸化物膜形成用溶液の溶媒が、メタノールおよびエタノールの混合溶媒であることが好ましい。さらに表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を有する積層体を得ることができるからである。

上記発明においては、上記アルミニウム酸化物膜形成用溶液の溶媒が、トルエンおよびキシレンの混合溶媒であることが好ましい。さらに表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を有する積層体を得ることができるからである。

上記発明においては、上記アルミニウム源が、有機アルミニウム錯体であることが好ましい。さらに表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を有する積層体を得ることができるからである。

上記発明においては、上記有機アルミニウム錯体が、アルミニウムトリスアセチルアセトナートであることが好ましい。さらに表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を有する積層体を得ることができるからである。

本発明においては、表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を得ることができるという効果を奏する。

本発明の積層体の製造方法の一例を示す説明図である。 本発明の積層体の製造方法の他の例を示す説明図である。 本発明の積層体の製造方法の他の例を示す説明図である。 実施例１−１〜実施例１−３で得られた酸化アルミニウム膜のＡＦＭ写真である。 実施例２−１〜実施例２−３で得られた酸化アルミニウム膜のＡＦＭ写真である。 実施例３−１〜実施例３−３で得られた酸化アルミニウム膜のＡＦＭ写真である。 実施例４−１〜実施例４−３で得られた酸化アルミニウム膜のＡＦＭ写真である。 比較例１−１〜比較例１−３で得られた酸化アルミニウム膜のＡＦＭ写真である。 比較例２−１〜比較例２−３で得られた酸化アルミニウム膜のＡＦＭ写真である。

以下、本発明の積層体の製造方法について、詳細に説明する。

本発明の積層体の製造方法は、アルミニウム源を含有し、かつ、分極率の値の差が５以下である状態の溶媒を含有するアルミニウム酸化物膜形成用溶液を、アルミニウム酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱した基材に接触させることにより、上記基材上にアルミニウム酸化物膜を形成することを特徴とするものである。

なお、本発明における「アルミニウム酸化物」とは、少なくともアルミニウム元素および酸素元素を有する化合物をいう。また、本発明において、アルミニウム元素および酸素元素のみから構成されるアルミニウム酸化物を酸化アルミニウムと称し、酸化アルミニウムからなる膜を酸化アルミニウム膜と称する場合がある。

本発明によれば、分極率の差が大きく異ならない状態の溶媒を用いることにより、表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を有する積層体を得ることができる。分極率の差が大きく異ならない状態の溶媒を用いることで、表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜が得られる理由は定かではないが、分極率の差が大きく異ならない溶媒を用いると、各溶媒に対するアルミニウム源の溶解状態が均一になり、成膜の際に粒状のアルミニウム酸化物膜が生じ難くなるからであると考えられる。

また、アルミニウム酸化物膜の成膜速度を上げる方法として、成膜温度を上昇させる方法、アルミニウム酸化物膜形成用溶液の供給量を増加させる方法、アルミニウム酸化物膜形成用溶液に含まれるアルミニウム源の濃度を増加させる方法等が考えられる。これらの方法の中で、アルミニウム酸化物膜形成用溶液の供給量を増加させる方法は、基材表面温度を低下させる可能性が高いため、特に、成膜温度を上昇させる方法、またはアルミニウム酸化物膜形成用溶液に含まれるアルミニウム源の濃度を増加させる方法が好ましいと考えられる。ここで、アルミニウム酸化物膜形成用溶液に含まれるアルミニウム源の濃度を増加させる方法を考えた場合、アルミニウム源の濃度は、溶媒に対するアルミニウム源の溶解度が大きく寄与するため、単純に溶解度の高い溶媒を用いることが好ましいとも考えられる。しかしながら、後述する比較例に記載するように、分極率の差が大きい溶媒を組合せて用いると、アルミニウム源の溶解度は比較的高くなる傾向にあるものの、得られるアルミニウム酸化物膜の表面平滑性が低下することが判明した。これに対して、本発明においては、分極率の差が大きく異ならない状態の溶媒を用いることにより、多少の成膜速度は劣る可能性はあるものの、意外にも表面平滑性に優れたアルミニウム酸化物膜を得ることができるのである。

次に、本発明の積層体の製造方法について図を用いて説明する。図１は、本発明の積層体の製造方法の一例を示す説明図である。図１に示すように、本発明の積層体の製造方法は、基材１をアルミニウム酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱し、アルミニウム源を含有し、かつ、特定の溶媒を含有するアルミニウム酸化物膜形成用溶液２を、スプレー装置３を用いて噴霧することにより、基材１上にアルミニウム酸化物膜を形成する方法である。

なお、本発明において、「アルミニウム酸化物膜形成温度」とは、アルミニウム源に含まれるアルミニウム元素が酸素と結合し、基材上にアルミニウム酸化物膜を形成することが可能な温度をいい、アルミニウム源の種類、溶媒等のアルミニウム酸化物膜形成用溶液の組成によって大きく異なるものである。本発明において、このような「アルミニウム酸化物膜形成温度」は、以下の方法により測定することができる。すなわち、実際に所望のアルミニウム源を含有するアルミニウム酸化物膜形成用溶液を用意し、基材の加熱温度を変化させて接触させることにより、アルミニウム酸化物膜を形成することができる最低の基材加熱温度を測定する。この最低の基材加熱温度を本発明における「アルミニウム酸化物膜形成温度」とすることができる。この際、アルミニウム酸化物膜が形成したか否かは、通常、Ｘ線回折装置（リガク製、ＲＩＮＴ−１５００）より得られた結果から判断し、結晶性のないアモルファス膜の場合は、光電子分光分析装置（Ｖ．Ｇ．Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、ＥＳＣＡＬＡＢ ２００ｉ−ＸＬ）より得られた結果から判断するものとする。

アルミニウム酸化物膜形成温度は、上述したように、用いられるアルミニウム源等の種類により異なるものであるが、通常２００℃〜６００℃の範囲内である。また、本発明において、基材の加熱温度は、アルミニウム酸化物膜形成温度以上の温度であれば特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム酸化物膜形成温度＋３００℃以下、中でもアルミニウム酸化物膜形成温度＋２００℃以下、特にアルミニウム酸化物膜形成温度＋１００℃以下であることが好ましい。基材の加熱温度は、例えば３００℃〜６００℃の範囲内である。
以下、本発明の積層体の製造方法について、構成ごとに説明する。

１．アルミニウム酸化物膜形成用溶液
まず、本発明に用いられるアルミニウム酸化物膜形成用溶液について説明する。本発明に用いられるアルミニウム酸化物膜形成用溶液は、アルミニウム源および特定の溶媒を含有する。さらに、必要に応じて、ドーピング金属源および添加剤等を含有していても良い。

（１）溶媒
ここで、アルミニウム酸化物膜形成用溶液に用いられる溶媒について説明する。本発明に用いられる溶媒は、分極率の値の差が５以下である状態の溶媒を用いる。本発明における「分極率」は、分子がある電場Ｅにおかれたときの分子内の電子の変位しやすさを表しており、それによって生じる誘起双極子モーメントに対する比例係数として定義される。つまり、分極率は原子や分子の電子雲などがもつ電荷分布の相対的な偏りを表す物理量であり、分極率は体積の次元を持っており、高周期元素を含む分子や共役π電子系を有する分子は分極率が大きいので、分散力も大きくなる。なお、本発明においては、アルミニウム酸化物膜形成用溶液が１種類の溶媒のみを含有する場合であっても、「分極率の値の差が５以下である状態」に包含されるものとする。また、アルミニウム酸化物膜形成用溶液が３種類以上の溶媒を含有する場合は、近接する分極率の値の差のうち、最も差が大きいものが、上記の範囲以内であることが好ましい。

本発明においては、上述したように、通常は、分極率の値の差が５以内である状態の溶媒を用いるが、中でも、分極率の値の差が４以内である状態の溶媒を用いることが好ましく、特に分極率の値の差が３以内である状態の溶媒を用いることが好ましい。

本発明に用いられる各種溶媒は、純度が高いことが好ましい。不純物の影響により、表面平滑性が低下してしまう可能性があるからである。各種溶媒の純度は、例えば９０％以上、中でも９９％以上であることが好ましい。また、各種溶媒は、必要に応じて、蒸留等の精製処理が行われたものであっても良い。

アルミニウム酸化物膜形成用溶液が１種類の溶媒のみ含有する場合、用いられる溶媒としては、例えば水、メタノール、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、イソプロパノール等を挙げることができ、中でもメタノールおよびトルエンが好ましい。表面平滑性にさらに優れたアルミニウム酸化物膜を得ることができるからである。

アルミニウム酸化物膜形成用溶液が２種類以上の溶媒を含有する場合、例えば水、メタノール、エタノール、イソプロパノールからなる群から選択される少なくとも２種類以上の溶媒を用いることが好ましい。この場合において、好適な溶媒の組み合わせとしては、具体的には、メタノールおよびエタノールの組み合わせ、メタノールおよびイソプロパノールの組み合わせ、エタノールおよびイソプロパノールの組み合わせ、等を挙げることができ、中でも、メタノールおよびエタノールの組み合わせが好ましい。

また、例えばトルエン、キシレン、メチルエチルケトンからなる群から選択される少なくとも２種類以上の溶媒を用いることが好ましい。この場合において、好適な溶媒の組み合わせとしては、具体的には、トルエンおよびキシレンの組み合わせ、トルエンおよびメチルエチルケトンの組み合わせ、キシレンおよびメチルエチルケトンの組み合わせ等を挙げることができる。中でも、トルエンおよびキシレンの組み合わせが好ましい。

本発明において、アルミニウム酸化物膜形成用溶液が２種類の溶媒を含有する場合、両者の溶媒の使用量は、特に限定されるものではないが、一方の溶媒の使用量を１００重量部とした場合に、他方の溶媒の使用量は、例えば０．１重量部〜５０重量部の範囲内、中でも１０重量部〜２５重量部の範囲内であることが好ましい。また、アルミニウム酸化物膜形成用溶液が３種類以上の溶媒を含有する場合、最も使用量の少ない溶媒の割合が、例えば０．１重量％以上、中でも５重量％以上であることが好ましい。

（２）アルミニウム源
本発明に用いられるアルミニウム源は、アルミニウム元素を含有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば無機アルミニウム化合物および有機アルミニウム錯体等を挙げることができる。上記無機アルミニウム化合物としては、例えば塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、臭化アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、乳酸アルミニウム、ほう酸アルミニウム、三フッ化アルミニウム、よう化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム等を挙げることができる。一方、上記有機アルミニウム錯体としては、例えばアルミニウムトリスアセチルアセトナート、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムブトキシド、アルミニウムプロポキシド、ジエチルアルミニウムエトキシド等を挙げることができ、中でもアルミニウムトリスアセチルアセトナートが好ましい。

アルミニウム酸化物膜形成用溶液におけるアルミニウム源の濃度としては、特に限定されるものではないが、例えば０．００１ｍｏｌ／Ｌ〜１ｍｏｌ／Ｌの範囲内、中でも０．０１ｍｏｌ／Ｌ〜０．５ｍｏｌ／Ｌの範囲内であることが好ましい。濃度が上記範囲内にあれば、比較的短時間でアルミニウム酸化物膜を形成することができるからである。

（３）添加剤
本発明に用いられるアルミニウム酸化物膜形成用溶液は、界面活性剤等の添加剤を含有していても良い。

上記界面活性剤は、上記アルミニウム酸化物膜形成用溶液と上記基材表面との界面に作用するものである。上記界面活性剤を用いることにより、アルミニウム酸化物膜形成用溶液と基材表面との接触面積を向上させることができ、均一なアルミニウム酸化物膜を得ることができる。特に、アルミニウム酸化物膜形成用溶液を噴霧により接触させる場合、上記界面活性剤の効果により、アルミニウム酸化物膜形成用溶液の液滴と、基材表面とを充分に接触させることができる。なお、上記界面活性剤の使用量は、使用するアルミニウム源等に合わせて適宜選択することが好ましい。

上記界面活性剤の種類としては、例えば、サーフィノール４８５、サーフィノールＳＥ、サーフィノールＳＥ−Ｆ、サーフィノール５０４、サーフィノールＧＡ、サーフィノール１０４Ａ、サーフィノール１０４ＢＣ、サーフィノール１０４ＰＰＭ、サーフィノール１０４Ｅ、サーフィノール１０４ＰＡ等のサーフィノールシリーズ（以上、全て日信化学工業（株）社製）、ＮＩＫＫＯＬ ＡＭ３０１、ＮＩＫＫＯＬ ＡＭ３１３ＯＮ（以上、全て日光ケミカル社製）等を挙げることができる。

２．基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材の材料としては、所望の耐熱性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、例えばガラス、ＳＵＳ等の金属板、セラミック基材、耐熱性プラスチック等を挙げることができ、中でもガラス、ＳＵＳ等の金属板、セラミック基材が好ましく、特にＳＵＳ等の金属板が好ましい。加工性に優れており、充分な耐熱性を有しているからである。

また、本発明に用いられる基材は、例えば、平滑な表面を有するもの、微細構造部を有するもの、穴が開いているもの、溝が刻まれているもの、多孔質であるもの、多孔質膜を備えたものであっても良い。中でも、平滑な表面を有するもの、微細構造部を有するもの、溝が刻まれているもの、多孔質であるもの、多孔質膜を備えたものが好ましく、特に、平滑な表面を有するものが好ましい。

また、本発明に用いられる基材は、表面にパターニングされた金属部を有していても良い。例えば、このパターニングされた金属部を電極として用い、その金属部の表面上に、アルミニウム酸化物膜を形成することができる。なお、アルミニウム酸化物膜のパターニングは、基材上のアルミニウム酸化物膜を形成しない領域にマスクを行うことにより、容易に行うことができる。なお、本発明に用いられる基材の厚さは、本発明の積層体の用途に応じて、適宜選択することが好ましい。

３．基材とアルミニウム酸化物膜形成用溶液との接触方法
次に、本発明における基材とアルミニウム酸化物膜形成用溶液との接触方法について説明する。上記接触方法としては、上述した基材と上述したアルミニウム酸化物膜形成用溶液とを接触させる方法であれば特に限定されるものではないが、基材およびアルミニウム酸化物膜形成用溶液を接触させた際に、基材の温度を低下させない方法であることが好ましい。基材の温度が低下すると成膜反応が起こらず、所望のアルミニウム酸化物膜を得ることができない可能性があるからである。このような基材の温度を低下させない方法としては、例えば、アルミニウム酸化物膜形成用溶液を液滴として基材に接触させる方法等が挙げられ、中でも上記液滴の径が小さいことが好ましい。上記液滴の径が小さければ、アルミニウム酸化物膜形成用溶液の溶媒が瞬時に蒸発し、基材温度の低下をより抑制することができ、さらに液滴の径が小さいことで、均一な膜厚のアルミニウム酸化物膜を得ることができるからである。

このような径が小さいアルミニウム酸化物膜形成用溶液の液滴を基材に接触させる方法は、特に限定されるものではないが、具体的には、アルミニウム酸化物膜形成用溶液を噴霧することにより基材に接触させる方法、アルミニウム酸化物膜形成用溶液をミスト状にした空間の中に基材を通過させる方法等が挙げられる。

上記アルミニウム酸化物膜形成用溶液を噴霧することにより基材に接触させる方法は、例えばスプレー装置等を用いて噴霧する方法等が挙げられる。上記スプレー装置等を用いて噴霧する場合、液滴の径は、通常０．１μｍ〜１０００μｍの範囲内、中でも０．５μｍ〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。液滴の径が上記範囲内にあれば、基材温度の低下を抑制することができ、均一なアルミニウム酸化物膜を得ることができるからである。

また、上記スプレー装置の噴射ガスとしては、アルミニウム酸化物膜の形成を阻害しない限り特に限定されるものではないが、例えば、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素等を挙げることができ、中でも不活性な気体である窒素、アルゴン、ヘリウムが好ましい。また、上記噴射ガスの噴射量としては、例えば、０．１Ｌ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎの範囲内、中でも１Ｌ／ｍｉｎ〜２０Ｌ／ｍｉｎの範囲内であることが好ましい。また、上記スプレー装置は固定されていているもの、可動式のもの、回転によって上記溶液を噴射させるもの、圧力によって上記溶液のみを噴射させるもの等であっても良い。このようなスプレー装置としては、一般的に用いられるスプレー装置を用いることができ、例えばハンドスプレー（スプレーガンＮｏ．８０１２、アズワン社製）、超音波ネプライザー（ＮＥ−Ｕ１７、オムロン社製）等を用いることができる。

また、アルミニウム酸化物膜形成用溶液をミスト状にした空間の中に基材を通過させる方法においては、液滴の径は、通常０．１μｍ〜３００μｍの範囲内、中でも１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。液滴の径が上記範囲内にあれば、基材温度の低下を抑制することができ、均一なアルミニウム酸化物膜を得ることができるからである。

また、基材の加熱方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ホットプレート、オーブン、焼成炉、赤外線ランプ、熱風送風機等の加熱方法を挙げることができ、中でも基材温度を上記温度に保持しながら上記アルミニウム酸化物膜形成用溶液に接触できる方法が好ましく、具体的にはホットプレート等を使用することが好ましい。

次に、上述した接触方法について図面を用いて具体的に説明する。上述したアルミニウム酸化物膜形成用溶液を噴霧することにより基材に接触させる方法としては、例えば、ローラーによって基材を連続的に移動させ噴霧する方法、固定された基材上に噴霧する方法、パイプのような流路に噴霧する方法等が挙げられる。

上記ローラーによって基材を連続的に移動させ噴霧する方法としては、例えば、図２に示すように、基材１を、アルミニウム酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱したローラー４〜６を用いて連続的に移動させ、スプレー装置３によりアルミニウム酸化物膜形成用溶液２を噴霧しアルミニウム酸化物膜を形成する方法等を挙げることができる。この方法は、連続的にアルミニウム酸化物膜を形成することができるという利点を有する。

また、上記固定された基材上に噴霧する方法としては、例えば、図１に示すように、基材１をアルミニウム酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱し、この基材１に対して、スプレー装置３を用いてアルミニウム酸化物膜形成用溶液２を噴霧することにより、アルミニウム酸化物膜を形成する方法等を挙げることができる。

また、上述したアルミニウム酸化物膜形成用溶液をミスト状にした空間の中に基材を通過させる方法としては、例えば、図３に示すように、アルミニウム酸化物膜形成用溶液２をミスト状にした空間に、アルミニウム酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱された基材１を通過させることによりアルミニウム酸化物膜を形成する方法等を挙げることができる。

４．その他の工程
また、本発明の積層体の製造方法においては、上述した接触方法等により得られたアルミニウム酸化物膜の洗浄を行っても良い。上記アルミニウム酸化物膜の洗浄は、アルミニウム酸化物膜の表面等に存在する不純物を取り除くために行われるものであって、例えば、アルミニウム酸化物膜形成用溶液に使用した溶媒を用いて洗浄する方法等を挙げることができる。また、本発明においては、アルミニウム酸化物膜の作製中または作製後に、紫外線の照射を行っても良い。紫外線を照射することにより、例えばアルミニウム酸化物膜の結晶性を向上させることができる。

５．積層体
本発明により得られる積層体は、基材と、上記基材上に形成されたアルミニウム酸化物膜とを有するものである。アルミニウム酸化物膜の表面粗さＲａは、例えば５０ｎｍ以下、中でも０．１ｎｍ〜２５ｎｍの範囲内、中でも０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることが好ましい。なお、表面粗さＲ_ａは、アルミニウム酸化物膜の表面（４０μｍ角）を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、例えばナノピクス（ＳＩＩ製））により観察し、得られた画像の面平均表面粗さを用いることができる。

また、アルミニウム酸化物膜の最大高低差としては、例えば１ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内、中でも１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。さらに、アルミニウム酸化物膜の膜厚としては、例えば１ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内、中でも１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。

また、本発明により得られる積層体の用途としては、例えば、薄膜デバイスの絶縁層等を挙げることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

［実施例１−１］
本実施例においては、アルミニウム源としてアルミニウムトリスアセチルアセトナートを用い、溶媒としてトルエンを用いて、酸化アルミニウム膜を作製した。
まず、基材として、シリコンウェハを用意した。次に、アルミニウムトリスアセチルアセトナート（川研ファインケミカル社製）６４．８６２ｇを、トルエン（関東化学社製）２０００ｍＬに溶解させて、アルミニウム酸化物膜形成用溶液を得た。

次に、上記基材（シリコンウェハ）をホットプレート（アズワン社製）で５００℃に加熱し、この基材に対し、上記アルミニウム酸化物膜形成用溶液を、エアレススプレー（Ａ７４エアレスオートガン、クロスカットノズル１／１５、液圧２ＭＰａ、ノードソン社製）を用いて１００回走査しながらスプレーし、基材上に酸化アルミニウム膜を得た。

［実施例１−２］
エアレススプレーを３００回走査しながらスプレーしたこと以外は、実施例１−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た。

［実施例１−３］
エアレススプレーを５００回走査しながらスプレーしたこと以外は、実施例１−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た。

［実施例２−１〜実施例２−３］
溶媒として、トルエンの代わりに、メタノール（関東化学社製）を用いたこと以外は、実施例１−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（実施例２−１）。また、エアレススプレーを３００回走査しながらスプレーしたこと以外は、実施例２−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（実施例２−２）。また、エアレススプレーを５００回走査しながらスプレーしたこと以外は、実施例２−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（実施例２−３）。

［実施例３−１〜実施例３−３］
溶媒として、トルエンの代わりに、メタノール（関東化学社製）８５重量部およびエタノール（関東化学社製）１５重量部の混合溶媒を用いたこと以外は、実施例１−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（実施例３−１）。なお、メタノールの分極率の値は３．２６であり、エタノールの分極率の値は５．１３であり、両者の差は１．８７であった。また、エアレススプレーを３００回走査しながらスプレーしたこと以外は、実施例３−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（実施例３−２）。また、エアレススプレーを５００回走査しながらスプレーしたこと以外は、実施例３−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（実施例３−３）。

［実施例４−１〜実施例４−３］
溶媒として、トルエンの代わりに、トルエン（関東化学社製）８５重量部およびキシレン（関東化学社製）１５重量部の混合溶媒を用いたこと以外は、実施例１−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（実施例４−１）。なお、トルエンの分極率の値は１２．３であり、キシレンの分極率の値は１４．９であり、両者の差は２．６であった。また、エアレススプレーを３００回走査しながらスプレーしたこと以外は、実施例４−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（実施例４−２）。また、エアレススプレーを５００回走査しながらスプレーしたこと以外は、実施例４−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（実施例４−３）。

［比較例１−１〜比較例１−３］
溶媒として、トルエンの代わりに、トルエン（関東化学社製）８５重量部およびメタノール（関東化学社製）１５重量部の混合溶媒を用いたこと以外は、実施例１−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（比較例１−１）。なお、トルエンの分極率の値は１２．３であり、メタノールの分極率の値は３．２６であり、両者の差は９．０４であった。また、エアレススプレーを３００回走査しながらスプレーしたこと以外は、比較例１−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（比較例１−２）。また、エアレススプレーを５００回走査しながらスプレーしたこと以外は、比較例１−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（比較例１−３）。

［比較例２−１〜比較例２−３］
溶媒として、トルエンの代わりに、トルエン（関東化学社製）８５重量部およびエタノール（関東化学社製）１５重量部の混合溶媒を用いたこと以外は、実施例１−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（比較例２−１）。なお、トルエンの分極率の値は１２．３であり、エタノールの分極率の値は５．１３であり、両者の差は７．１７であった。また、エアレススプレーを３００回走査しながらスプレーしたこと以外は、比較例２−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（比較例２−２）。また、エアレススプレーを５００回走査しながらスプレーしたこと以外は、比較例２−１と同様にして、酸化アルミニウム膜を得た（比較例２−３）。

［評価］
実施例および比較例で得られた酸化アルミニウム膜に対して、表面粗さＲａおよび膜厚の測定を行った。酸化アルミニウム膜の表面粗さＲａは、酸化アルミニウム膜の表面（４０μｍ角）を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、ナノピクス（ＳＩＩ製））により観察し、得られた画像の面平均表面粗さを用いた。また、酸化アルミニウム膜の膜厚は、酸化アルミニウム膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定し、得られた画像から算出した。また、アルミニウム酸化物膜形成用溶液の溶媒に対する、アルミニウム源の溶解度を求めた。これらの結果を、表１に示す。

表１から明らかなように、実施例においては、所定の溶媒を用いることにより、表面平滑性に優れた酸化アルミニウム膜を得ることができた。一方、比較例においては、疎水性の高いトルエンと、親水性の高いメタノールまたはエタノールとを組み合わせた場合は、表面粗さが大きくなることが確認された。また、比較例のように、親水性の高い溶媒と、疎水性の高い溶媒とを組合せて用いると、アルミニウム源の溶解度を大きくすることができるものの、得られるアルミニウム酸化物膜の表面平滑性が低くなることが確認された。

また、実施例および比較例で得られた酸化アルミニウム膜のＡＦＭ写真（平面写真）を図４〜図９に示す。図４〜図７に示されるように、実施例においては、いずれも表面平滑性に優れた酸化アルミニウム膜が形成されていることが確認された。一方、図８および図９に示すように、比較例においては、粒子状の突起部が形成され、表面平滑性が低い酸化アルミニウム膜が形成されていることが確認された。

１ … 基材
２ … アルミニウム酸化物膜形成用溶液
３ … スプレー装置
４、５、６ … ローラー

Claims (8)

1. アルミニウム源を含有し、かつ、分極率の値の差が５以下である状態の溶媒を含有するアルミニウム酸化物膜形成用溶液を、アルミニウム酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱した基材に接触させることにより、前記基材上にアルミニウム酸化物膜を形成することを特徴とする積層体の製造方法であり、
   前記アルミニウム酸化物膜形成用溶液におけるアルミニウム源の濃度が０．００１ｍｏｌ／Ｌ〜１ｍｏｌ／Ｌの範囲内であり、
   前記アルミニウム酸化物膜の表面粗さＲａが５０ｎｍ以下である積層体の製造方法。
2. 前記アルミニウム酸化物膜形成用溶液が、トルエンのみを溶媒として含有することを特徴とする請求項１に記載の積層体の製造方法。
3. 前記アルミニウム酸化物膜形成用溶液が、メタノールのみを溶媒として含有することを特徴とする請求項１に記載の積層体の製造方法。
4. 前記アルミニウム酸化物膜形成用溶液が、２種類以上の溶媒を含有することを特徴とする請求項１に記載の積層体の製造方法。
5. 前記アルミニウム酸化物膜形成用溶液の溶媒が、メタノールおよびエタノールの混合溶媒であることを特徴とする請求項４に記載の積層体の製造方法。
6. 前記アルミニウム酸化物膜形成用溶液の溶媒が、トルエンおよびキシレンの混合溶媒であることを特徴とする請求項４に記載の積層体の製造方法。
7. 前記アルミニウム源が、有機アルミニウム錯体であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載の積層体の製造方法。
8. 前記有機アルミニウム錯体が、アルミニウムトリスアセチルアセトナートであることを特徴とする請求項７に記載の積層体の製造方法。

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