JP6476832B2 - Method for producing thin film made of aluminum compound - Google Patents
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Description
本発明は、原子層堆積法(Atomic Layer Deposition:略称:ALD)により、アルミナ等のアルミニウム化合物よりなる薄膜を製造する製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing method for manufacturing a thin film made of an aluminum compound such as alumina by an atomic layer deposition (abbreviation: ALD).
ALD法では、基材の一面上に、たとえば三塩化アルミニウム(AlCl3)と水とを含むガスを原料ガスとして、アルミナ(Al2O3)薄膜等のアルミニウム化合物よりなる薄膜を形成する。このような薄膜はたとえば高絶縁性、高被覆性等の特性を有するものとされる。 In the ALD method, a thin film made of an aluminum compound such as an alumina (Al 2 O 3 ) thin film is formed on one surface of a base material using, for example, a gas containing aluminum trichloride (AlCl 3 ) and water as a source gas. Such a thin film has, for example, characteristics such as high insulation and high coverage.
このような薄膜は、たとえば有機EL素子における基材としての電極の一面上に選択的に形成されるものである。この場合、薄膜は、当該薄膜の形成部分では電極の被覆や絶縁等の役割を果たし、当該薄膜の非形成部分では当該電極における取り出し部、つまり電極における外部との接続部が構成される。 Such a thin film is selectively formed on one surface of an electrode as a base material in an organic EL element, for example. In this case, the thin film plays a role of covering and insulating the electrode at the thin film forming portion, and the extraction portion of the electrode, that is, the connection portion of the electrode with the outside is formed at the non-forming portion of the thin film.
このように、薄膜は、基材の一面上にパターニングされて形成されるが、このパターニング成膜としては、通常はマスクを用いた成膜が行われる。しかし、マスク成膜では、マスクの位置ずれ等によるパターン精度の低下や、マスクと基材との線膨張係数差等による基材の反りなどの不具合が発生するおそれがある。 As described above, the thin film is formed by patterning on one surface of the base material. As this patterning film formation, film formation using a mask is usually performed. However, in the mask film formation, there is a possibility that problems such as a decrease in pattern accuracy due to misalignment of the mask or the like, or a warp of the substrate due to a difference in linear expansion coefficient between the mask and the substrate, or the like may occur.
これに対して、従来では、マスク無しでALDによりアルミナ膜を選択的に形成するものとして、パターニングされた撥液性のSAM(自己組織化単分子層:Self−Assembled Monolayersの略称)を用いて、SAM上にはALDによるアルミナ膜が付かないようにしたものが提案されている(特許文献1参照)。 On the other hand, conventionally, a patterned liquid-repellent SAM (self-assembled monolayer: an abbreviation for Self-Assembled Monolayers) is used as an alumina film selectively formed by ALD without a mask. There has been proposed one in which an alumina film by ALD is not attached on the SAM (see Patent Document 1).
しかし、SAMは有機物であるため熱に弱く、ALDの場合でも、特に成膜温度が高温の場合には、SAMは不向きとなる可能性がある。 However, since SAM is an organic substance, it is vulnerable to heat, and even in the case of ALD, SAM may be unsuitable particularly when the film formation temperature is high.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、アルミニウム化合物よりなる薄膜をマスク無しでALD法によって基材の一面上に選択的に形成するにあたって、高温成膜に適した薄膜の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a method of manufacturing a thin film suitable for high-temperature film formation when a thin film made of an aluminum compound is selectively formed on one surface of a substrate by an ALD method without a mask. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、基材(10)の一面(11)上に、少なくとも三塩化アルミニウムと水とを含むガスを原料ガスとして、原子層堆積法によりパターニングされたアルミニウム化合物よりなる薄膜(40)を形成する薄膜の製造方法であって、
基材の一面のうち薄膜の形成部(11a)以外の部位(11b)にアルミニウム膜(50)を形成する工程と、
アルミニウム膜が形成された基材の一面に対して、原料ガスを用いて原子層堆積法による成膜を行うことにより、基材の一面のうちアルミニウム膜が形成されていない部分には薄膜が形成され、アルミニウム膜上の少なくとも一部には薄膜が形成されないようにする工程と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1, patterning is performed by atomic layer deposition on one surface (11) of the base material (10) using a gas containing at least aluminum trichloride and water as a source gas. A thin film manufacturing method for forming a thin film (40) made of an aluminum compound, comprising:
Forming an aluminum film (50) on a portion (11b) other than the thin film forming portion (11a) of one surface of the substrate;
A thin film is formed on the surface of the base material where the aluminum film is not formed by performing film formation by atomic layer deposition on the surface of the base material on which the aluminum film is formed. And a step of preventing a thin film from being formed on at least a part of the aluminum film.
本発明は、本発明者が実験的に見出したもので、それによれば、基材の一面のうちアルミニウム膜が形成されていない部分には、原子層堆積法により薄膜が均一に形成され、アルミニウム膜上の全部もしくは一部には、薄膜が形成されないものとなる。そのため、基材の一面のうちアルミニウム膜上では、絶縁性等の薄膜特性が発揮されないものとなり、アルミニウム膜以外の部分では、特性が確保された薄膜が成膜される。また、この薄膜の成膜に対する選択性を発揮するアルミニウム膜は、金属であることから、上記したSAMに比べて高温耐性に優れる。 The present invention has been found experimentally by the present inventor, and according to this, a thin film is uniformly formed by atomic layer deposition on a portion of one surface of the substrate where the aluminum film is not formed. A thin film is not formed on all or part of the film. For this reason, thin film characteristics such as insulating properties are not exhibited on the aluminum film of one surface of the base material, and a thin film with secured characteristics is formed on portions other than the aluminum film. Moreover, since the aluminum film which exhibits the selectivity with respect to the film formation of this thin film is a metal, it is excellent in high temperature tolerance compared with above-mentioned SAM.
よって、本発明によれば、アルミニウム化合物よりなる薄膜をマスク無しで基材の一面上に選択的に形成するにあたって、実質的な選択的成膜を可能としつつ、高温成膜に適した薄膜の製造方法を実現することができる。 Therefore, according to the present invention, when a thin film made of an aluminum compound is selectively formed on one surface of a base material without a mask, a thin film suitable for high-temperature film formation can be formed while enabling substantially selective film formation. A manufacturing method can be realized.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings for the sake of simplicity.
本発明の実施形態にかかるアルミニウム化合物よりなる薄膜40(以下、単に薄膜40という)の製造方法について、図1、図2を参照して述べる。
A method for manufacturing a
まず、図1(a)に示されるように、基材10を用意する。ここでは、基材10は、電気絶縁性のガラスや樹脂等よりなる基板20と、基板20の一面上に形成された電極膜30とを備えたものとして構成されている。
First, as shown in FIG. 1A, a
限定するものではないが、この基材10は、たとえば有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイの一部とされるものである。この場合、電極膜30は、当該有機EL素子における下部電極に相当し、ITO(インジウムチンオキサイド)やCr(クロム)等の導電材料よりなる。そして、この電極膜30の表面が、基材10の一面11として構成されている。
Although it does not limit, this
電極膜30の表面すなわち基材10の一面11において、図1(c)に示される薄膜40が形成されて薄膜40で被覆される部位を、薄膜形成部11aとしている。この薄膜形成部11aは、たとえば有機ELディスプレイにおける画素となる部分であり、この薄膜形成部11aの上に、たとえば有機ELディスプレイにおける図示しない発光層や上部電極等が形成される。
On the surface of the
一方、電極膜30の表面すなわち基材10の一面11において、薄膜形成部11a以外の部位は、薄膜40が形成されない非形成部11bである。この非形成部11bは、たとえば有機ELディスプレイにおける電極膜30の取り出し部、すなわち外部との電気的接続部とされる。
On the other hand, on the surface of the
このように、基材10は、一面11のうちの一部が薄膜40で被覆される部分とされ、残部が薄膜40で被覆されない部分とされたものとなっている。なお、薄膜40による被覆とは、上記した絶縁性等の薄膜特性が確保された状態で被覆されることをいい、たとえば、薄膜40が島状に形成されたにすぎない等の場合には、薄膜特性は確保されず、上記した被覆がなされているとは言えない。
Thus, the
こうして、図1(a)に示される基材10を用意した後、図1(b)、(c)に示されるように、基材10の一面11上に、三塩化アルミニウムと水とを含むガスを原料ガスとして、ALD法により、パターニングされた薄膜40を形成する。
After preparing the
ここで、まず、図1(b)に示される工程では、基材10の一面11のうち薄膜形成部11a以外の部位である非形成部11bに、アルミニウム膜50を形成する(アルミニウム膜形成工程)。このアルミニウム膜50は、たとえばスパッタリングや蒸着、めっき等の成膜法やフォトリソグラフにより、パターニングされて形成される。なお、当然ながら、このアルミニウム膜50は導電性であるため、電極膜30の特性に影響しない。
Here, first, in the process shown in FIG. 1B, the
その後、図1(c)に示される工程では、アルミニウム膜50が形成された基材10の一面11に対して、上記原料ガスを用いてALD法による成膜を行う(薄膜成膜工程)。これにより、基材10の一面11のうちアルミニウム膜50が形成されていない部分、すなわち、薄膜形成部11aには薄膜40が形成される。
Thereafter, in the process shown in FIG. 1C, film formation by the ALD method is performed on the one
一方、基材10の一面11のうち非形成部11bでは、アルミニウム膜50上の全部もしくは一部に薄膜40が形成されないことになる。つまり、非形成部11bでは、アルミニウム膜50上にて、薄膜40が存在しない、または、薄膜40が島状に形成されたものになる。島状の薄膜40は、不完全な薄膜特性しか示さないものであるから、アルミニウム膜50上には実質的に薄膜40が形成されていないといえる。
On the other hand, the
ここで、ALD法による成膜は、通常の方法と同様のものである。具体的には、三塩化アルミニウムと水とを含む原料ガスを反応容器に導入する工程と、窒素ガス等を反応容器に導入してパージする工程とを繰り返すことにより、所望膜厚の薄膜40を形成するものである。典型的には、薄膜40は、アルミナよりなる薄膜40とされる。なお、このALD法における成膜温度は200℃以上とした。
Here, the film formation by the ALD method is the same as the normal method. Specifically, the
このような基材10の一面11における薄膜40の形成状態は、顕微鏡観察等により確認できるものである。それによれば、200℃以上の成膜温度で、アルミニウム膜50上の全部に薄膜40が形成されないか、もしくは、アルミニウム膜50上の一部に薄膜40が形成されることを確認した。ここで、薄膜40の膜厚としては、特に限定するものではないが、数十nm以上にできる。より具体的には、数十nm〜数百nm程度の膜厚とすることができる。
The formation state of the
こうして、本実施形態によれば、基材10の一面11のうちアルミニウム膜50が形成されていない部分には、薄膜40が均一に形成され、アルミニウム膜50上の全部もしくは一部には、薄膜40が形成されないものとなる。つまり、アルミニウム膜50上には実質的に薄膜40が形成されないものとされる。
Thus, according to the present embodiment, the
そのため、本実施形態では、基材10の一面11のうちアルミニウム膜50上では、絶縁性等の薄膜特性が発揮されないものとなり、アルミニウム膜50以外の部分では、特性が確保された薄膜40が成膜されることになる。
Therefore, in the present embodiment, thin film characteristics such as insulating properties are not exhibited on the
ここで、図2に示される構成では、アルミニウム膜50上において島状の薄膜40の上に、さらにCrまたはAl等よりなる上部電極100を形成した例を示している。この場合、島状の薄膜40では、絶縁性が発揮されないため、上部電極100と電極膜30とは導通することが確認された。
Here, the configuration shown in FIG. 2 shows an example in which the
また、この薄膜40の成膜に対する選択性を発揮するアルミニウム膜50は金属であるため、上記した有機物よりなるSAMに比べて高温耐性に優れるものである。そのため、本実施形態におけるALD法の成膜温度を200℃以上としても、問題無く、薄膜40を選択的に形成することができる。
Moreover, since the
よって、本実施形態によれば、アルミナ等のアルミニウム化合物よりなる薄膜40をマスク無しで基材10の一面11上に選択的に形成するにあたって、実質的な選択的成膜を可能としつつ、高温成膜に適した薄膜40の製造方法を実現することができる。
Therefore, according to the present embodiment, when the
なお、本実施形態の製造方法は、実験的に確認されたものであるが、アルミニウム膜50上では実質的に薄膜40が形成されないことのメカニズムは、次のようなものであると推定される。
In addition, although the manufacturing method of this embodiment was confirmed experimentally, it is estimated that the mechanism that the
本製造方法では、上述のように、アルミニウム膜50が選択形成された基材10の一面11上に、三塩化アルミニウムと水とを含むガスを原料ガスとして、ALD法による成膜を行う。このとき、基材10の一面11およびアルミニウム膜50は、三塩化アルミニウムと水とを含むガス雰囲気に暴露される。
In this manufacturing method, as described above, film formation by ALD is performed on one
そうすると、このガス雰囲気では、三塩化アルミニウムと水とにより塩酸が発生しており、この塩酸がアルミニウム膜50を腐食させる。そのため、腐食したアルミニウム膜50の表面には、薄膜40が付着しにくくなり、これによって、アルミニウム膜50上の少なくとも一部には薄膜40が形成されないことになると考えられる。
Then, in this gas atmosphere, hydrochloric acid is generated by aluminum trichloride and water, and this hydrochloric acid corrodes the
これが、推定メカニズムである。そして、このようなメカニズムに基づけば、薄膜40の原料ガスを、少なくとも三塩化アルミニウムと水とを含むガスとすることは、アルミニウム膜50の腐食のために、有効であると言える。
This is an estimation mechanism. Based on such a mechanism, it can be said that it is effective for the corrosion of the
また、本実施形態では、薄膜40の選択性を決めるアルミニウム膜50は、最終的に基材10の一面11に残された構成となる。しかし、本実施形態では、基材10の一面11におけるアルミニウム膜50の下地は、導電性の電極膜30であり、アルミニウム膜50は電極膜30とともに電極を構成するものとなる。このように、アルミニウム膜50の下地が電極や配線等の導電性のものであれば、アルミニウム膜50の特性を下地に組み合わせて活かすことも可能である。
In the present embodiment, the
(他の実施形態)
なお、基材10は、一面11のうちの一部が薄膜40で被覆される部分とされ、残部が薄膜40で被覆されない部分とされたものとなっていればよく、上記図1に示したような基板20と電極膜30とよりなる構成に限定されるものではない。たとえば、セラミック基板や半導体基板、あるいは、金属基板そのものが、基材10であってもよいし、これら基板上に複数の構成要素が積層されたもの等が、基材10であってもよい。
(Other embodiments)
In addition, the
また、薄膜40としては、三塩化アルミニウムと水とを含むガスを原料ガスとして、ALD法により成膜されるアルミニウム化合物よりなる薄膜であればよく、アルミナよりなる薄膜に限定されるものではない。そして、この原料ガスとしては、三塩化アルミニウムおよび水のみよりなるガスでもよいし、これら両者以外の材料を含むガスであってもよいものである。
The
また、上記実施形態では、主として有機ELディスプレイの例を述べたが、本発明の適用分野についても、有機ELディスプレイに限定されるものではないことはもちろんである。 In the above embodiment, an example of an organic EL display is mainly described. However, the application field of the present invention is not limited to the organic EL display.
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the claims. The above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible, and the above embodiments are not limited to the illustrated examples. Absent. In each of the above-described embodiments, it is needless to say that elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Yes. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly limited to a specific number when clearly indicated as essential and in principle. The number is not limited to the specific number except for the case. Further, in each of the above embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., the shape, unless otherwise specified and in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. It is not limited to the positional relationship or the like.
10 基材
11 基材の一面
11a 基材の一面のうちの薄膜形成部
11b 基材の一面のうちの非形成部
20 基板
30 電極膜
40 薄膜
50 アルミニウム膜
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記基材の一面のうち前記薄膜の形成部(11a)以外の部位(11b)にアルミニウム膜(50)を形成する工程と、
前記アルミニウム膜が形成された前記基材の一面に対して、前記原料ガスを用いて原子層堆積法による成膜を行うことにより、前記基材の一面のうち前記アルミニウム膜が形成されていない部分には前記薄膜が形成され、前記アルミニウム膜上の少なくとも一部には前記薄膜が形成されないようにする工程と、を備えることを特徴とするアルミニウム化合物よりなる薄膜の製造方法。 Production of a thin film on a surface (11) of a base material (10) to form a thin film (40) made of an aluminum compound patterned by an atomic layer deposition method using a gas containing at least aluminum trichloride and water as a source gas A method,
Forming an aluminum film (50) on a portion (11b) other than the thin film forming portion (11a) of one surface of the substrate;
A portion of the one surface of the base material on which the aluminum film is not formed by performing film formation by atomic layer deposition using the source gas on the one surface of the base material on which the aluminum film is formed. And a step of preventing the thin film from being formed on at least a part of the aluminum film.
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