层叠体及其制造方法技术

提供一种阻气性高且耐久性优异的层叠体。层叠体(1)具备：由具有含有氧原子或氮原子的官能团的有机高分子材料构成的基材(2)；与基材(2)所含的有机高分子的官能团结合并由原子层沉积法形成的功能层(3)；以覆盖功能层(3)的方式而设置并且包含过渡金属原子的外覆层(4)。由于在基材(2)与功能层(3)的密合性优异的同时，功能层(3)也通过外覆层而受到保护，因而可以兼具高阻气性以及对于热或湿度等环境应力的优异的耐久性。应力的优异的耐久性。应力的优异的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
层叠体及其制造方法


[0001]本专利技术涉及在基材的外表面依次形成原子层沉积膜和含有无机成分的膜而得的层叠体及其制造方法。

技术介绍

[0002]利用使物质像气体那样呈在原子或分子水平上运动的状态的气相从而在物体的表面上形成薄膜的方法大体上有化学气相沉积法(CVD：Chemical Vapor Deposition)和物理气相沉积法(PVD：Physical Vapor Deposition)。
[0003]作为PVD的代表方法有真空蒸镀法或溅射法等。特别地，虽然溅射法通常而言装置成本较高，但是由于其可进行膜质及膜厚的均匀性优异的高质量的薄膜的成膜，因而溅射法被广泛应用于液晶显示器等显示器件等中。
[0004]另外，CVD法是向真空室内导入原料气体，通过热能使1种或两种以上的气体在基板上分解或反应从而使固体薄膜生长的方法。此时，为了促进成膜时的反应或为了降低反应温度，也有并用等离子体或催化剂(Catalyst)反应的方法，它们分别称为PECVD(Plasma Enhanced CVD)、Cat
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CVD等。由于这样的CVD的特征在于成膜缺陷少，因而其主要适用于栅极绝缘膜的成膜等半导体器件的制造工序。
[0005]另外，近年来，原子层沉积法(ALD法：Atomic Layer Deposition)备受关注。该ALD法是将表面吸附的物质通过表面的化学反应而以原子水平逐层成膜的方法，其被分类于CVD法的范畴。需要说明的是，ALD法与一般的CVD的区别在于，一般的CVD是使用单一气体或同时使用多种气体，并在到达基材前使其反应而使薄膜生长的方法，与此相对，ALD法是使被称为前驱体(例如，TMA：Tri
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Methyl Aluminum)或前驱物质的富有活性的气体吸附于基材表面，之后，使反应性气体(其在ALD中也被称为前驱体)与吸附的前驱体相反应，从而以原子水平逐层使薄膜成长的特殊的成膜方法。
[0006]ALD法的具体的成膜方法如下进行：利用所谓的自限制效应，在仅吸附一层前驱体的状态下将未反应的前驱体排气，该自限制效应是：当基板表面被吸附的前驱体覆盖时，则不会发生更多的该气体的吸附。接着，导入反应性气体，使先前的前驱体氧化或还原而仅得到一层具有期望组成的薄膜后，将反应性气体排气。将这样的处理设为一个循环，并重复进行该循环，从而使薄膜生长下去。因此，ALD法中，薄膜二维地生长。另外，与现有的真空蒸镀法或溅射等相比，ALD法优势不言而喻，即使与一般的CVD法相比，ALD法也具有成膜缺陷较少的特征。因此，ALD法期待着向食品及药品等的包装领域或电子元件领域等的广大的领域的应用。
[0007]另外，在ALD法当中，有在分解第2前驱体并与吸附于基板上的第1前驱体反应的工序中，为了使反应活化而使用等离子体的方法。该方法被称为等离子体活化ALD(PEALD：Plasma Enhanced ALD)或简称为等离子体ALD。
[0008]ALD法的技术在1974年被芬兰的Dr.Tuomo Sumtola所提出。一般而言，ALD法可获得高质量、高密度的成膜，因此，在栅极绝缘膜等半导体领域中已进行应用，在ITRS
(International Technology Roadmap for Semiconductors)中也有这种记载。另外，与其它成膜法相比，ALD法的特征在于没有斜影效应(成膜粒子倾斜地入射于基板表面而产生成膜不均匀的现象)。因此，对于ALD法而言，只要具有气体进入的间隙，即可成膜。因此，ALD法除了被期待着应用于具有深度和宽度之比较大的高纵横比的基板上的线或孔的覆膜，还被期待应用于三维结构物的覆膜用途中MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)相关技术。
[0009]关于使用上述说明的成膜法以ALD法形成薄膜的对象，存在有多种。例如，ALD法形成薄膜的对象有诸如晶片或光掩模等的小型板状的基板、诸如玻璃板等的大面积且无柔性的基板、或者诸如膜等的大面积且具有柔性的基板等。对应于这些用途，关于用于在这些基板上形成薄膜的量产设备，根据成本方面、处理容易程度及成膜质量等，已提出各种的基板的处理方法且已被实用化。
[0010]例如，成膜装置有对于晶片而言将一片基板供给至成膜装置进行成膜处理，然后替换为另一基板再次进行成膜处理的单片式成膜装置，或者集中放置多个基板并对所有的晶片进行相同的成膜处理的批量式成膜装置等。
[0011]另外，作为在玻璃基板等上进行成膜的例子，有在线式成膜装置，其一边对成为成膜的来源的部分依次输送基板，一边同时进行成膜。另外，有采用所谓的辊对辊的web涂布成膜装置，其主要对于柔性基板，一边将柔性基板从辊退卷并进行输送，一边进行成膜，并将基板卷取至其它辊。后者也包括这样的web涂布成膜装置，其不只是将柔性基板，还可将成为成膜对象的基板载置于可以连续输送基板的柔性的片材、或一部分为柔性的托盘上从而进行连续成膜。
[0012]对于由任意成膜装置进行的成膜方法或基板处理方法，根据成本方面或质量方面或处理容易程度等进行判断，采用成膜速度最快的成膜装置的组合。
[0013]需要说明的是，作为相关技术，公开了这样一种技术，即通过ALD法进行原子层蒸镀，由此在塑料基板或玻璃基板上形成气体透过阻隔层(例如参照专利文献1)。根据该技术，在具有柔性及透光性的塑料基板上设置发光聚合物，并通过ALD法在该发光聚合物的表面和侧面上进行原子层蒸镀。由此，在可以减少涂布缺陷的同时，还可以实现透光性的阻隔膜，其在数十纳米的厚度中可以大幅减少气体透过。
[0014]另外，近年来需要(例如)以太阳能电池的后板和前板及有机EL元件等的柔性化及轻量化为目的的阻隔膜。此外，关于阻隔膜对温度或湿度的耐性，不仅需要在常规的85℃/85％RH的高温高湿试验中的耐久性，而且还需要在PCT(Pressure Cooker Test：105℃/100％RH)加速试验中的耐久性。
[0015]如上述阻隔膜那样，需要在柔性基材上形成功能层。通常，对于柔性功能膜，通过CVD法、溅射法或溶胶
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凝胶法在基材的至少一个面上形成金属膜或金属氧化膜。然而，由于基材为有机高分子膜，因而与半导体领域中所用的晶片和光掩模相比，该基材的表面具有凹凸，并且由于具有不规则的结构，因此难以形成稳定的膜及保持稳定膜。例如，当将使用这样的基材的制品在可靠性试验中暴露于高热、高湿等环境应力时，形成于基材上的含有金属的膜由于暴露于蒸气而使膜劣化、或者使密合性下降。因此，可能会有层叠体无法保持所期望的特性的情况。
[0016]为了避免上述问题，(例如)公开了一种在基材和功能层之间形成由有机高分子构
成的底漆层从而确保耐热性的技术(例如参照专利文献2)。然而，在该技术中，由于功能层形成在底漆层上，因而在耐久性试验等当中，功能层直接暴露于水蒸气，从而变得难以保持功能。
[0017]另外，如专利文献3那样也公开了一种技术，即为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层叠体，其具备：作为包含有机高分子的基材的聚酰亚胺，所述有机高分子具有含有氧原子或氮原子的官能团；功能层，其形成于所述基材表面的至少一部分上并且由与所述基材表面所存在的所述官能团结合的原子层积膜构成；以及外覆层，其形成于所述功能层上并且仅由钽原子的无机膜构成。2.根据权利要求1所述的层叠体，其特征在于：所述外覆层的无机膜由溅射法、CVD法和真空蒸镀法中的任一种方法形成。3.根据权利要求1或2所述的层叠体，其特征在于：所述外覆层的厚度为5nm以上1000nm以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的层叠体，其特征在于：所述功能层的厚度为2nm以上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的层叠体，其特征在于：水蒸气透过率为0.01g/m2/天以下。6.一种层叠体的制造方法，其中所述层叠体在作为包含有机高分子的基材的聚酰亚胺上依次层叠功能层及外覆层而得，所述有...

【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：