JPS5998590A - 薄膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明け、回路基板の配線パターン、抵抗体、個々の部
品の電極等に角いられる金属薄膜、金属酸化物薄膜等の
薄膜の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、金属薄膜、金属酸化物薄膜等の薄膜を形成するの
に以下の様な方法がとられている。

（１）　ｃ　Ｖ　Ｄ法、スパッタリング法、蒸着法等の
方法で基体全面に薄膜を設け、エツチング等の方法によ
り不要部分を除去する。

（２）マスク等の手段を用い、ＣＶＤ法、スパッタリン
グ法、蒸着法等の方法で基体の必要部分にのみ薄膜を形
成する。

（３）基体の必要部分にのみ薄膜を印刷法、塗布法、等
により設は焼成する。

しかしながら、（１）の場合エツチング処理工程を伴な
うので、基体が腐食されてしまう恐れがあシ、またエツ
チング後の洗浄等の稜処理の問題もあり工程が複雑にな
ってしまうという問題点があった。

さらＫ、この場合大面積のパターンは形成が困難である
問題点もあった。

また（２）の方法では、マスクの微細加工に限界がある
こと、マスクと基板との密着性にも限界があること、マ
スクと基板との密着性にも限界がある等で、近年要求さ
れている薄膜パターンの微細化を満たしきれないという
欠点があった。

さらに（３）の方法では、薄膜原料の塗布によりパター
ン形就を行なうので、薄膜原料の粘度、塗布のしかた等
がパターンの精度に影響してしまい、パターン形成精度
が悪いという欠点を有していた。

またこの方法では微細パターンの形成は困難なものであ
った。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、パターン
の高精度微細化が可能でかつ容易に所望の形状の薄膜の
形成を行なうことのできる薄膜の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、基体に金属の有機化合物を含む膜を形成する
第１の工程と、 前記膜を選択的に加熱し、この加熱部分を金属または金
属酸化物からなる薄膜となする第２の工程と、 有機溶媒にて前記膜の未加熱部分を除去する第３の工程
とを具備した薄膜の製造方法である。

以下工程順に概略を説明する。

（第１の工程） 基体としては例えばアルミナを主成分とするセラミック
ス基板、ＡＩ等の金属基板、各種樹脂基板等を用いるこ
とができ、金属の有機化合物に対するぬれ性の良い基板
が好ましい。また特に基板を用いずに、各種薄膜等を基
体としてこの表面に薄膜を形成してもよい。

金属の有機化合物としては、加熱により分解し金属また
は金属酸化物を生ずるものが用いられ、例えばＰｔ１Ｒ
，ｈ、　Ｉｒ、　Ｐｕ等の貴金属、Ｃｕ、　ＡＩ、Ｓｎ
。

Ｚｎ等の金属の金属アルコール化物、金属石けん、各種
の有機金属化合物を用いることができる。この有機化合
物は例えば、ラベンダーオイル、石油エーテル、ヘキサ
ン等の有機溶剤に混合して基体上に塗布し膜を形成する
。この場合、膜形成後温室１時間、　　１００〜１５０
℃１時間程度の乾燥処理を施し有機溶剤を蒸気させるこ
とが好ましい。

金属酸化物薄膜を形成する場合は、金属のアルコール化
物である金属アルコキシド（一般式Ｍ（ＯＲ）ｘ；アル
コールＲ，ＯＨの水酸基のＨが金層で置換された化合部
）のように酸素を介在して有機物に結合している化合物
を用いることが好ましい。

（第２の工程） 金属の有機化合物の選択的加熱は、赤外線レーザ、電子
線、各種熱〜等により行なうことができる。このような
手段で加熱された有機化合物は分解し、金属または金属
酸化物を生ずる。金属薄膜を形成する際、貴金属等の酸
化しにくい金属の場合は大気中での加熱でも良いが、酸
化しやすい例えばＣｕ等の金属の場合は、非酸化性雰囲
気中で行なうことが好ましい。

また金属酸化物薄膜を形成する場合は、大気中等の酸化
性雰囲気中で加熱を行なっても良いが、金属薄膜形成後
、酸化性雰囲気中で再度加熱処理を行なっても良い。

（第３の工程） 金属の有機化合物を１含む膜の未加熱部分は、有機化合
物が分解されていないので、例えばトルエン、石油エー
テル、アルコール等の有機溶剤による洗浄で簡単に除去
することができる。有機溶剤による洗浄後は第２の工程
で生じた金属または金属酸化剤かちなる薄膜のみが基体
に残ることになる。

この工程後再度加熱処理を施し、各種薄膜の基体との接
着強度をあげることもできる。

以上のよりな工程で薄膜を製造するが、この薄膜の厚さ
は、有機化合物中の金属の含有量によシ変化させること
により調節が可能である。従って透光性を有する程度の
厚さの薄膜を製造することもできる。また、金属の含有
量の少々い有機化合物でも複数回塗布することによシ薄
膜の厚さを増すことができ、この方が薄膜のクラックの
発生が少ない。またこの方法によれば不純物を含まない
金属薄膜、金属酸化物薄膜の微細パターンの形成が可能
となり、例えばガス感応体等の基板上への形成等に有効
である。

以上の説明したように加熱により分解し金属又は金属酸
化物を生成する金属の有機化合物は、部公的加熱により
その加熱部分のみが分解し金属又は金属酸化物を形成し
、未加熱部分は有機化合物として他っているので有機溶
媒により簡単に除去できる。従って所望の形状の薄膜を
形成することができ、また隣接する導体間の短絡等の問
題がないので微細薄膜パターンを形成する場合非常に有
効である。また膜厚が例えば１μｍ以下と薄いため加熱
した部分のみが金属又は金属酸化物となり、広がりがな
く加熱パターンのみを薄膜とすることができる。例えば
レーザビームのビーム径を小さくすることにより、金属
又は金属酸化物の薄膜パターンの幅もビーム径と同程度
まで小さくすることかで六、薄膜の微細パターンの形成
が容易となる。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を以下説明する。

（実施例−１） 実施例−１は、Ａｌ２Ｏ３基板にＰｔ薄膜を設けるもの
である。

ｐｔの有機化合物としてＨ２ＰｔＣＩ・６Ｈ２０をラベ
ンダーオイルと反応させたｐｔ有機錯体をＡ１□０３基
板上に塗布した後室温で１時間、１００℃程度で１時間
の乾燥処理を施した。その移所定のパターンに従い、Ｃ
Ｏ２ガスレーザビーム（ビーム径０．５ｍφ、ビーム出
力３ｗ／ｓｅｅ、スキャン速度５ｃｒｎ／５ｅｃ）を照
射した。続いて有機溶剤としてのトルエンにて洗浄する
。レーザビーム被照射部分は加熱されて有機化合物が分
解され、基板上にｐｔ薄膜が形成される。

またレーザビーム未照射部分はトルエンによシ除去され
、トルエン洗浄後はＰｔ薄膜が基板上に残ることになる
。

得られたＰｔ薄膜の幅はほぼレーザビーム径と同程度で
あり、その面積抵抗率は２０Ω／口でであった。

このようにレーザビームを用いることにより、マスク等
を用いることがないので工程も容易であり、また微細な
パターンの形成が可能である。この方法を用いて、例え
ば櫛歯状電極やＡｌ２Ｏ３基板上の薄膜配線ができ、か
つ、不要部分のｐｔを含む薬品は単に溶剤を揮散させる
のみで再利用できる。

（実施例−２） 実施例−２はＡＩ□０３基板上にＡ１薄膜を形成するも
のである。ＡＩの有機化合物としＩてトリフェニルアル
ミニウムを石油エーテルに溶解し、ＡＩ□０３基板上に
塗布し、３０℃以下Ｎ２気流中で乾燥する。その後Ａｒ
ガス中でレーザビームを照射する。ビーム径１ｍ出力１
．５ｗ／ｓｅｅ、スキャン速度５ｔ−ＩｒＶ／ＳｅＣと
した。その後石油エーテルで洗浄し不要な有機化合物を
除去し、　ＡＩ薄膜を得た。このＡＩ薄膜の基板との接
着強度をまずためにＨ２雰囲気等の非酸化性雰囲気で３
００〜５００℃程度のアニールを行なうことが好ましい
。このようにして得られたＡ１薄膜は前ｐｔと同様な用
途に用いることができる。

（実施例−３） 実施例−３はＡｌ２Ｏ３基板Ｋ　Ｓ　ｎ　０２薄膜排成
するものである。

Ｓｎの有機化合物として、Ｓｎとオクチルアルコールと
の化合物を用い、　Ａｌ２Ｏ３基板にこの有機化合物を
塗布し、実施例−１と同様空気中でレーザビーム照射を
行なった。

この結果得られた８　ｎ　０２薄膜は面積抵抗率１００
Ω／口であり、抵抗温度係数が負である半導体特性を示
した。このよりなＳ　ｎ　Ｏ２薄膜は加熱用抵抗体やＳ
ｎＯ□層の上に触媒層を設けさよに適当な温度に保つこ
とによシ感ガス素子てして十分な動作をすることが判明
した。

（実施例−４） 実施例−４はＺｎＯ薄膜をＡｌＯ３基板上に設けるもの
である。

Ｚｎの有機化合物としてナフテン酸亜鉛をブタノールで
希釈しＡｌ２Ｏ３基板トに塗布し、室温で１時間乾操後
、１００℃にて１時間乾燥し空気中でＣＯ□レーザビー
ム（ビーム径０．５ｍφ、出力３ｗ／ｓｅｅスキャン速
度５ｍ／５ｅｅ）を照射した。その後トルエンで洗浄に
より不要部分を除去し薄膜を形成した。この薄膜はＸ線
解析によれば確かＫＺｎＯであった。

また上記屹燥後、２５℃８０チの水蒸気雰囲気の恒温槽
中に２時間和度放置し、その後レーザビームを照射した
。この場合レーザビームの出力はイで上記と同程度のＺ
ｎＯ薄膜が得られた。これは水蒸気が金属の有機化合物
表面に吸着されたためと考見られ、３０〜２４時間稈度
水蒸気雰囲気中に放置した後レーザ光を照射すれば同様
の効果を得ることができる。またレーザビーム照射を２
０〜５０％（２５’Ｃ）程度の水蒸気雰囲気中で行なえ
ばさらに低出力でＺｎＯ薄膜の形成が可能であった。こ
れは、水蒸気の存在がＺｎＯ形成の反応温度を低下させ
たためと考えられる。

実施例３．４のような金属酸化物薄膜は、薄膜形成後、
大気気中等の酸素共存雰囲気下で２００〜ｔｏｏｏｃＯ
熱処理を施すととにより、結晶性が良好となる。

以上の実施例の他にもアルミニウムのアルコオキシドを
用いてＡ１□０３薄膜等の絶縁性薄膜を設けることもで
きる。また有機化合物として、上記実施例以外にフェニ
ル鋼、Ｒｈ（Ｃ５Ｈ５）（Ｃ５Ｈ６）、アリルパラジウ
ム、ヘキサエチルメチレンジアミンニ金、各種金属アル
コール化物、各種金属石けん、各種ナフテン酸化合物等
を用いることができる。

一般に金属の有機化合物を加熱し分解するためには３０
０℃〜６００℃、酸化物薄膜の場合は５００℃以上が必
要である。本発明による加熱は局所的が瞬時に行外うこ
とができるため、この程度の温度で変形もしくけ変成し
てしまうＡＩ基板、各種プラスチック基板等にも薄膜パ
ターンを形成することができる。また薄膜パターンを微
細化する場合、熱伝導性の悪い有機化合物を用いること
が好ましい。さらに基板を冷却する等の方法をとれば、
さらに良好である。

ノｆσつ 〔発明の他の実船刀′ 次に本発明の他の実施例を説明する。この実施例は本発
明をコイル素子に用いたものである。第１図にこの実施
例のコイル素子を斜視的に示す。

例えばアルミナ、フェライト等からなる電気絶縁性の円
筒状、円柱状の基体（１）の外表面に１例えばＨ２Ｐｔ
　Ｃ１ａ・６Ｈ２０ラベンダーオイルとを反応させたＰ
ｔ錯体をトルエン等で希釈して塗布・乾燥し金属の有機
化合物を含む膜（２）を形成する。

続いてこの基体（１）を中心軸の回りに回転（図中・ａ
方向）させながら中心軸方向に並進（図中β方向）させ
、固定されたレーザ光線源（３）からレーザ（４）を照
射し基体（１）の外表面にｐｉ薄膜からなる導体（５）
を形成する。その後、トルエン等の有機溶剤で膜（２）
のレーザ未照射部分を除去する。

以上のようにして基体（１）衷面に導体を巻回した−　
のと同様に導体（５）が形成され、コイル素子が形成さ
れる。電極は金属ペーストの焼成もしくはリード線の接
続等により形成する。例えばレーザビーム径５０１１ｍ
、出力３ｗ／ｓｅｃ、並進速度３ｃｒＲ／Ｓｅｃで、導
体（５）間隔５０μｍのコイル素子が形成された。

従来のコイル素子においては、基体に導線を巻回すると
とＫよりコイル素子を形成していたため、導線径を細く
、かつ基体を小型化することによりコイル素子の小型化
に対処してきた。しかしながら、小さい基体に導線を巻
回すること自体製造上困難なことであり、導線径を細く
することにも限界があるためコイル素子の充分な小型化
は実現されていない。これに対し本発明を用いコイル素
子を形成すれば、基体上に直接薄膜を設けるため、導線
の巻回工程に比べ容易にコイル素子を製造でき、かつ基
体を小型化できるのでコイル素子を小型化できる。また
インダクタンスの稠整もレーザ光のビーム径、出力等を
制御することにより可能とがるので、従来に比べ、イン
ダクタンス値の制御を容易かつ精度よく行々うことがで
きる。

〔発明の効果〕

以上曲、明したように本発明によれば、容易に所望のパ
ターンを得、さらに微細パターンの可能な、薄膜の製造
方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すコイル素子の斜視図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体表面に金属の有機化合物を含む膜を形成する
   第１の工程と、 前記膜を選択的に加熱し、この加熱部分を金属または金
   属酸化物からなる薄膜とする第２の工程と、 有機溶媒にて前記膜の未加熱部分を除去する第３の工程
   とを具備したことを特徴とする薄膜の製造方法。
2. （２）前記第２の工程でレーザ光を用いて前記膜を