(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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。
【請求項２】
前記原子層堆積法による成膜温度は２００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム化合物よりなる薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記薄膜は、アルミナよりなる薄膜であることを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム化合物よりなる薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１３−５２００２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、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の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２】図１（ｃ）中の丸で囲んだＡ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【符号の説明】
【００４１】
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
【図１】
0006476832.tif 000002
【図２】
0006476832.tif 000003