层积体、阻气膜及其制造方法技术

一种层积体(1)，其具有：基材(2)，在所述基材(2)的外面的至少一部分上形成、含有具有官能团的有机高分子、且以膜或薄膜形状形成的底涂层(3)，以及含有成为原料的前体(6)、以覆盖所述底涂层(3)的表面的方式形成、且所述前体(6)的至少一部分键合于所述官能团的原子层沉积膜(4)，其中，具有所述基材(2)和所述底涂层(3)的层状薄膜的线膨胀系数为1.0×10‑5/K以上8.0×10‑5/K以下。

【技术实现步骤摘要】
层积体、阻气膜及其制造方法本申请是申请日为2013年10月18日、申请号为201380053425.2、专利技术名称为“层积体、阻气膜及其制造方法”的申请的分案申请。
本专利技术涉及一种在基材的外面形成有原子层沉积膜的层积体、由该层积体形成的阻气膜、以及它们的制造方法。本申请主张基于2012年10月18日向日本申请的日本特愿2012-230658号的优先权，其内容以引用方式并入本文。
技术介绍
利用像气体那样使物质呈在原子/分子水平上运动的状态的气相状态从而在物体的表面上形成薄膜的方法大致区分可以列举：化学气相沉积法(CVD：ChemicalVaporDeposition)和物理气相沉积法(PVD：PhysicalVaporDeposition)。作为PVD的代表性方法可列举真空蒸镀法或溅射法等。特别地，对于溅射法而言，通常虽然装置成本高，但由于可以进行膜质量和膜厚度的均一性优异的高品质薄膜的成膜，因此，广泛地应用于诸如液晶显示器的显示设备等。另外，CVD为向真空室内导入原料气体，通过热能使1种或2种以上的气体在基板上分解或反应，从而使固体薄膜成长的方法。这种情况下，为了促进成膜时的反应，或为了降低反应温度，也存在并用等离子体或催化反应的方法，并且它们分别称为PECVD(PlasmaEnhancedCVD)、Cat-CVD等。对于这种CVD而言，由于成膜缺陷少，所以，主要适用于栅绝缘膜的成膜等半导体器件的制造工序。另外，近年来，原子层沉积法(ALD法：AtomicLayerDeposition)备受关注。该ALD法为通过表面的化学反应使吸附在表面上的物质以原子水平逐层进行成膜的方法，并且其被分类为CVD的范畴。以下示出ALD法与一般的CVD的区别点。一般的CVD为使用单一的气体或同时使用多种气体在基板上使之反应而使薄膜成长的方法。另一方面，ALD法交替使用称为前体(TMA：Tri-MethylAluminum(三甲基铝)等)的高活性气体和反应性气体(在ALD法中，所述反应性气体有时也被称为前体)。因此，ALD法为通过在基板表面的吸附和与所述吸附接续的化学反应从而在原子水平上逐层使薄膜成长的特殊的成膜方法。以下对ALD法的具体的成膜方法进行说明。ALD法是利用了这样的现象的成膜方法，其中，该现象为在基板上的表面吸附中，将表面用某种气体覆盖之后，不会再发生更多的所述气体的吸附的现象，该现象即所谓的自限效应(セルフ·リミッティング効果)。通过自限效应，在只有一层前体(第1前体)吸附于基板之后，将未反应的前体排气。接着，将反应性气体(第2前体)导入基板上，使所述前体氧化或还原从而使仅一层具有所期望的组成的薄膜沉积在基板上。其后，将反应性气体排气。将上述处理设为1循环，重复该循环从而使薄膜成长。因此，在ALD法中，薄膜二维地成长。另外，已知的是，与现有的真空蒸镀法或溅射等相比，ALD法成膜缺陷少。此外，已知的是，与一般的CVD等相比，ALD法成膜缺陷也少。因此，期待ALD法在食品及医药品等包装领域、或电子零件领域等宽广的领域中的应用。另外，在ALD法中，已知的是，在使第2前体分解、并与吸附于基板的第1前体反应的工序中，使用等离子体以激活反应的方法。该方法被称为等离子体激活ALD(PEALD：PlasmaEnhancedALD)、或简称为等离子体ALD。ALD法的技术本身是在1974年由芬兰的Dr.TuomoSumtola提出的。一般而言，由于得到了高品质、高密度的成膜，因此ALD法在栅绝缘膜等半导体领域中的应用正在推进，并且ALD法记载在ITRS(InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductors(国际半导体技术发展路线图))中。另外，已知的是，与其它成膜法相比，ALD法没有斜影效果(溅射粒子倾斜地入射到基板表面，结果产生成膜不规则的现象)。因此，在ALD法中，如果存在可渗入气体的间隙，则可以将前体在基板等上进行成膜。因此，ALD法除了在深度和宽度之比大的、具有高纵横比的基板上的线或孔的覆膜中的应用之外，还期待在与用于三维结构物的覆膜的MEMS(MicroElectroMechanicalSystems(微机电系统))相关的用途等中的应用。但是，在ALD法中还存在以下所示的缺点。即，可列举：为了实施ALD法，使用特殊的材料的方面、或由特殊的材料的使用所导致的成本增加等。此外，ALD法的最大的缺点在于成膜速度慢。例如，在ALD法中，与通常的真空蒸镀或溅射等成膜法相比，成膜速度慢5～10倍左右。作为使用如上所述的成膜法通过ALD法形成薄膜的对象，存在各种材料。例如，对于利用ALD法的薄膜形成对象而言，存在诸如晶片或光掩膜等那样的小的板状的基板、诸如玻璃板等那样的大面积并且不具有挠性的基板、或诸如薄膜等那样的大面积且具有挠性的基板，等。与这些用途相对应，根据成本方面、处理的容易程度及成膜品质等，在用于在这些基板上形成薄膜的量产设备中，提出了各种基板的处理方法，且正在被实用化。例如，在进行晶片的成膜的实例中，已知的是，向成膜装置供给一片基板从而成膜、其后替换为下一基板再次进行成膜的单片式成膜装置，或者将多个基板汇集设置、并对全部的晶片进行统一的成膜的分批式成膜装置等。另外，在对玻璃基板等进行成膜的实例中，已知的是，一边相对于成为成膜源的部分逐次输送基板，一边同时进行成膜的在线式成膜装置。此外，主要针对挠性基板，已知利用了以下方法、即所谓的辊对辊的web涂布成膜装置，该方法为将基板从辊上解绕、并在输送基板的同时进行成膜、然后将基板卷绕于其它辊上的方法。后者还包括这样的web涂布成膜装置，该web涂布成膜装置可以不只是将挠性基板，还可将作为成膜对象的基板放置于可以进行连续输送的挠性的片材、或一部分为挠性的托盘上从而进行连续成膜。对于利用任一种成膜装置的成膜方法或基板处理方法，同样由成本方面、品质方面或处理的容易程度等出发进行判断，从而采用成膜速度最快的成膜装置的组合。需要说明的是，作为相关技术，公开有通过ADL法在塑料基板或玻璃基板上进行原子层蒸镀，从而在塑料基板或玻璃基板上形成气体透过阻隔层的技术(例如，参照专利文献1)。根据该技术，在具有挠性及透光性的塑料基板上搭载发光聚合物，在该发光聚合物的表面和侧面通过ADL法实施原子层蒸镀(进行了顶涂)。已知的是，由此可以减少涂布缺陷，同时，能够实现可以在数十纳米的厚度中显著减少气体透过的透光性的阻气膜。另外，近年来，作为利用ALD法得到的制品，正在寻求这样的制品：与太阳能电池的背板或面板以及有机EL元件等显示器或照明有关的、以挠性化、轻量化为目的的制品，并且与领域无关，正在寻求成为玻璃基板的替代的具备10-3g/(m2·天)以下的高阻气膜的制品。此外，关于高阻气膜，正在寻求对温度或湿度具有耐性的阻气膜。通常，对于阻气膜而言，通过CVD法、溅射法或溶胶凝胶法，在基材的至少一面(第1面)形成金属覆膜或金属氧化膜。但是，在基材的耐热性或耐湿性低的情况下，当使用热膨胀率(也特别称为线膨胀率、线膨胀系数)大的基材、或玻璃化转变温度低的基材等时，会产生各种问题。例如，在使用这种基材的制品的可靠性测试中，当所述制品暴露于热等应力时，在基材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层积体，其包括：基材，底涂层，其形成在所述基材的外面的至少一部分上，含有具有官能团的有机高分子，且形成为膜或薄膜形状，以及原子层沉积膜，其含有成为原料的前体，并且以覆盖所述底涂层的表面的方式形成，所述底涂层还含有无机物质，并且成为所述原子层沉积膜的所述原料的所述前体的至少一部分与所述有机高分子的所述官能团和所述无机物质分别键合，其中，包括所述基材和所述底涂层的层状薄膜的线膨胀系数为1.0×10‑5/K以上8.0×10‑5/K以下。

【技术特征摘要】
2012.10.18 JP 2012-2306581.一种层积体，其包括：基材，底涂层，其形成在所述基材的外面的至少一部分上，含有具有官能团的有机高分子，且形成为膜或薄膜形状，以及原子层沉积膜，其含有成为原料的前体，并且以覆盖所述底涂层的表面的方式形成，所述底涂层还含有无机物质，并且成为所述原子层沉积膜的所述原料的所述前体的至少一部分与所述有机高分子的所述官能团和所述无机物质分别键合，其中，包括所述基材和所述底涂层的层状薄膜的线膨胀系数为1.0×10-5/K以上8.0×10-5/K以下。2.根据权利要求1所述的层积体，其中，所述底涂层的线膨胀系数为8.0×10-5/K以下。3.根据权利要求1所述的层积体，其中，所述底涂层的主成分为所述有机高分子。4.根据权利要求3所述的层积体，其中，所述有机高分子具有粘结剂。5.根据权利要求3或4所述的层积体，其中，所述有机高分子的所述官能团包括具有O原子的官能团、或具有N原子的官能团。6.根据权利要求5所述的层积体，其中，所述具有O原子的官能团为选自由OH基、COOH基、COOR基、COR基、NCO基、及SO3基构成的组中的1种以上的官能团，所述具有N原子的官能团为NHx基，其中X为整数。7.根据权利要求3或4所述的层积体，其中，所述有机高分子的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤尽，加纳满，
申请(专利权)人：凸版印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP