薄膜形成方法
【課題】所望の領域に寸法精度良く薄膜を形成することが可能な薄膜形成方法を得る。
【解決手段】基板上に半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する薄膜形成方法であって、粒子径が１００ｎｍ以下の前記半導体粒子または導電性粒子が分散された分散液を、前記基板の所定の領域に配置する配置工程と、前記分散液を配置した基板を２０ＫＨｚ以上、５０ＭＨｚ以下の周波数で振動させて前記所定の領域以外の領域に存在する前記分散液を除去する振動工程と、前記基板上の分散液の溶媒を除去して前記基板上に前記半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する溶媒除去工程と、を含む。
【解決手段】基板上に半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する薄膜形成方法であって、粒子径が１００ｎｍ以下の前記半導体粒子または導電性粒子が分散された分散液を、前記基板の所定の領域に配置する配置工程と、前記分散液を配置した基板を２０ＫＨｚ以上、５０ＭＨｚ以下の周波数で振動させて前記所定の領域以外の領域に存在する前記分散液を除去する振動工程と、前記基板上の分散液の溶媒を除去して前記基板上に前記半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する溶媒除去工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成方法に関するものであり、特に、シリコンや金属などの薄膜を所定の領域のみに精度良く形成する薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などの画像デバイスや太陽電池では、シリコン薄膜を用いてＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）や発電素子を形成する手法が用いられている。これらのデバイスは大面積化が著しく、使用するシリコンの量も増加する傾向にあるため、材料削減の要求が強い。
【０００３】
シリコン薄膜を得る方法としては、モノシランなどのシリコン前駆体を含む高純度ガスを用いて、プラズマ中でこのガスを分解することでシリコン膜を得る手法がよく用いられる。この方法では、基板全体に一括してシリコン薄膜を成膜することが可能となる。
【０００４】
一方、シリコン材料の使用量を低減する観点から、所定の領域のみにシリコン薄膜を得る方法が活発に研究開発されている。所定の領域対して薄膜を形成する技術としては、例えばシリコンの前駆体を含む塗布液をノズルから基板に吐出してパターニングされた塗布膜を得た後、熱処理を加えることでパターニングされたシリコン膜を得る技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の方法として、例えば基板における薄膜の形成面に親水性の領域および撥水性の領域のパターンを設けて貴金属微粒子を含有する溶液に基板を浸漬し、親水性の差により液滴のパターン形成を行い、回路パターンを形成する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４５３３３号公報
【特許文献２】特開２００７−８４８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、ノズルから吐出される塗布液の液滴が基板に到達した際の該液滴の形状を制御できない。このため、最終的に基板に形成される塗布膜のパターンの寸法精度が不十分となる、という問題があった。
【０００８】
また、上記特許文献２のように基板における薄膜の形成面に親水性の領域および撥水性の領域を設けて液滴の場所を制御する方法の場合には、撥水性の領域に液滴が残存する場合も生じるため、最終的に基板に形成される液滴のパターンの寸法精度が不十分となる、という問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所望の領域に寸法精度良く薄膜を形成することが可能な薄膜形成方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる薄膜形成方法は、基板上に半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する薄膜形成方法であって、粒子径が１００ｎｍ以下の前記半導体粒子または導電性粒子が分散された分散液を、前記基板の所定の領域に配置する配置工程と、前記分散液を配置した基板を２０ＫＨｚ以上の周波数で振動させて前記所定の領域以外の領域に存在する前記分散液を除去する振動工程と、前記基板上の分散液の溶媒を除去して前記基板上に前記半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する溶媒除去工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、分散液の液滴を基板の表面に塗布した後に基板を振動させることにより不要な領域の液滴を除去することができる。これにより、選択的に且つ精度良くシリコン微粒子の集合体による薄膜を基板上の所望の位置に形成することができるため、薄膜のパターン形状不良の発生を抑制するとともに、少ないシリコン原料で所定の位置にシリコン薄膜をパターン精度良く形成することが可能となる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる薄膜形成方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を説明するためのフローチャートである。また、図２−１〜図２−８は、図１に示した薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。本実施の形態では、基板上の選択的領域にシリコン薄膜を形成する方法について図１および図２−１〜図２−８を用いて説明する。
【００１４】
まず、第１の工程では、粒子径が２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるシリコン微粒子が分散された分散液Ａを調製する（ステップＳ１１０）。シリコン微粒子を分散させる溶媒としては、例えばメタノールもしくは水が好ましい。シリコン微粒子の粒子径が大きくなると重力による粒子の沈殿が発生するので、シリコン微粒子の粒子径は１００ｎｍ以下とすることが好ましい。また粒子作製技術についての現在の技術限界から２ｎｍ以上が作製可能な粒子径である。
【００１５】
また、シリコン微粒子は撥水性であるので、水を溶媒として用いた場合には界面活性剤を添加してシリコン微粒子を分散させる技術を用いることが好ましい。ここで、界面活性剤としては、例えばラウリル硫酸ナトリウムが適当である。界面活性剤は、およそ１ｗｔ％〜３ｗｔ％添加すればよい。
【００１６】
つぎに、第２の工程では、シリコン微粒子分散液Ａの液滴を基板上の選択的領域にパターニング（選択配置）する（ステップＳ１２０）。シリコン微粒子分散液Ａの液滴のパターニングは既存技術であるインクジェットを用いて行ってもよいが、大面積の選択領域に対して一括して液滴をパターニングすることができる技術について以下に開示する。
【００１７】
まず、図２−１に示すようにシリコン薄膜を形成する被成膜対象となる基板１１を用意し、該基板１１における成膜面の表面全体に撥水化処理を施して、図２−２に示すように基板１１の成膜面に撥水層１２ａを形成する。ここで基板の撥水化処理は、例えば基板１１を１５０℃の温度で１０分間ベーク処理を行った後に、ヘキサメチルジンラザン（ＨＭＤＳ）を含む蒸気に曝すことで基板表面を撥水化処理することが可能である。
【００１８】
この撥水化処理を施すことにより、基板１１の表面の水に対しての濡れ性は、濡れ角度で１００度から１２０度の範囲となる。また、ヘキサメチルジンラザン（ＨＭＤＳ）以外に別の材料としてオクタデシルトリメトキシラン（ＯＤＳ）を用いても良い。
【００１９】
つぎに、撥水層１２ａを形成した基板１１の表面に、ＵＶ照射（波長２４８ｎｍ）を行って、撥水層１２ａの一部に親水化処理を施す。ＵＶ照射は、例えば図２−３に示すように写真製版技術で用いられるマスクを用いたマスク露光により行うことができる。すなわち、所定の開口部を有する製版マスク１３を用いて所望の選択領域のみにＵＶ照射を行う。撥水層１２ａに対してＵＶ照射を行うことにより、撥水層１２ａにおけるＵＶ照射された領域は撥水性を失い、親水性を有する親水性領域１４となる。親水性領域１４の水に対しての濡れ性は、ＵＶ照射条件にも依るが、濡れ角度で５度から２０度の範囲となる。また、撥水層１２ａにおけるＵＶ照射されていない領域は撥水性を失うこと無く、そのまま撥水性を有する撥水性領域１２となる。
【００２０】
このように、所定の選択的領域のみにＵＶ照射を行うことで、図２−４に示すように撥水層１２ａを撥水性領域１２と親水性領域１４とを区分してパターニングすることが可能である。また、マスク露光以外にも、ＵＶ光を集光して撥水層１２ａにスポット照射することで選択的領域に親水化処理を施しても良い。
【００２１】
なお、撥水処理にＯＤＳを用いた場合は、ＵＶ照射として波長１７２ｎｍのＸｅエキシマランプを用いることが好ましい。これはＯＤＳのＣ−Ｃ結合を解離させるのに必要なエネルギーを得るために短波長光が必要な為である。
【００２２】
つぎに、シリコン微粒子が分散された分散液Ａを基板１１の表面に滴下する。そして、基板１１の表面全体にシリコン微粒子を含む分散液Ａを滴下した後、基板１１を傾けて、余分な分散液Ａを除去することで、親水性領域１４にのみ分散液Ａの液滴１５が存在する状態となる。また別の方法として、インクジェットノズルを用いて、親水性領域１４を狙って分散液Ａの吐出を行ってもよい。
【００２３】
ここで、分散液Ａの滴下工程が完了した時点では、分散溶液Ａの飛び散りなどの偶発性の要因により、図２−５に示すように親水性領域１４の分散液Ａの液滴１５以外に、撥水性領域１２にも数ミクロン径の微小な分散液Ａの液滴１６が残存する。
【００２４】
つぎに、第３の工程では、分散液Ａの液滴が配置された基板１１を振動台１７に載せて振動させる（ステップＳ１３０）。撥水性領域１２に付着した微小な液滴は、この振動により、図２−６に示すように、親水性領域１４の液滴に吸収されるか、または基板１１の上部に噴霧される。ここで、親水性領域１４における大きい液滴の箇所もこの振動により噴霧が発生するが、元々の液滴の量が撥水性領域１２に比べて多いので液滴の消滅は起こらない。これにより、図２−７に示すように、親水性領域１４のみに分散液Ａの液滴を精度良くパターニング（選択配置）することができる。
【００２５】
基板１１を振動させる手段としては、例えば超音波で振動する板に基板１１を載せて、基板１１を揺動させることが効果的である。振動の方向による違いについては特に差異は無いが、振動の周波数は、微小液滴を十分に動かす為のエネルギーが必要な観点から、周波数は２０ＫＨｚ以上が良い。振動の周波数が２０ＫＨｚより小さい場合には、基板１１を揺動させる振幅を大きくする必要があり、揺動によって親水性領域１４の液滴形状も崩れてしまう虞がある。また、振動の周波数が周波数２０ＫＨｚの場合には、振幅１μｍ程度の振幅で、撥水性領域１２の微小液滴を除去することができる。また、これより高い周波数、例えば３００ＫＨｚであっても同様の効果を得ることができる。逆に周波数が５０ＭＨｚを超えてしまうと、十分な揺動効果が得られず液滴を除去できない。
【００２６】
つぎに、第４の工程では、分散液Ａの液滴の溶媒を除去して、親水性領域１４にシリコン微粒子の集合体による薄膜を得る（ステップＳ１４０）。すなわち、分散液Ａを蒸発させて、親水性領域１４にシリコン微粒子の薄膜を形成する。例えば、水素を圧力分圧で１ＫＰａ以上含む雰囲気中で基板１１のベーク処理を行うことで分散液Ａを乾燥させて、図２−８に示すように、シリコン微粒子の集合体によるシリコン薄膜１８を得ることができる。ここで、分散液Ａは、あらかじめ撥水性領域１２からは除去されて親水性領域１４のみに選択配置されているため、親水性領域１４のみに寸法精度良くシリコン微粒子の集合体によるシリコン薄膜１８が得られる。
【００２７】
以上のような処理を実施することにより、基板１１の親水性領域１４のみに、選択的に且つ精度良くシリコン微粒子の集合体によるシリコン薄膜１８を形成することができる。
【００２８】
上述したように、本実施の形態にかかる薄膜形成方法によれば、分散液Ａの液滴を基板１１の表面に塗布した後に基板１１を振動させることにより不要な領域の液滴を除去することができる。また、基板１１の振動には超音波を用いることができ、大がかりな設備が不要である。これにより、選択的に且つ精度良くシリコン微粒子の集合体による薄膜を基板１１上の所望の位置に形成することができるため、薄膜のパターン形状不良の発生を抑制するとともに、少ないシリコン原料で所定の位置にシリコン薄膜をパターン精度良く形成することが可能となる。すなわち、薄膜材料の使用量を必要最小限にでき、且つ必要のない領域への液滴を除去することができる。
【００２９】
例えば、ＴＦＴなどの画像表示デバイスでは所定の領域にシリコン薄膜を用いて構成されるＭＯＳＦＥＴが形成される場合があるが、本実施の形態にかかる薄膜形成方法を用いることで、必要な領域のみにシリコン薄膜を形成することができ、シリコン材料の削減が可能となる。また、使用する材料が減量されることにより、薄膜の製造に要するエネルギーも同様に削減することが可能となり、エネルギー消費による有害物質の発生を低減させることが可能である。したがって、本実施の形態にかかる薄膜形成方法によれば、環境に対する負荷を低減した薄膜形成が可能である。
【００３０】
本実施の形態にかかる薄膜形成方法を用いて作製したデバイスの例として図３に集光型の太陽電池の断面構成を示す。この太陽電池では、ガラス基板３１側から入射した太陽光Ｌは、例えば樹脂からなる基板３２のお椀状の凹部表面にアルミ薄膜により形成された反射鏡３３で反射されて、光励起による発電素子３４に入射する。発電素子３４で発電された電流は、該発電素子３４に接続された電気配線３５により取り出される。
【００３１】
この発電素子３４としてＰ型シリコンとＮ型シリコンとの積層膜を用いることができるが、本製造技術を用いてこの発電素子３４を形成することができる。本製造技術を用いることにより、ガラス基板３１において必要な箇所のみにシリコン膜を形成することができるので、スパッタリングや化学気相成長法などの薄膜形成技術に比べて、材料削減が可能となり、少ない材料及び低コストでデバイスを作製することができる。
【００３２】
本実施の形態にかかる薄膜形成方法を用いて作製した他のデバイスの例として、図４にガラス基板５１上に形成したＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子の例を示す。このＴＦＴ素子は、ガラス基板５１上の下地層５２の上に、シリコン膜５３、ゲート酸化膜５４を介してゲート電極５５が形成され、ゲート電極５５に電圧を印加することで両端の電極５６，５７間の抵抗値を可変できる素子である。また、ＴＦＴ素子の外面は、保護膜５８により覆われている。
【００３３】
例えば液晶ディスプレイでは、画素をＯＮ／ＯＦＦ制御する回路を表示画面上に形成する場合がある。その際にはガラス基板上にＴＦＴ素子が必要となる。そこで、本製造技術を用いることで、ガラス基板５１において必要な領域のみにＴＦＴとして必要なシリコン膜を形成することができるので、スパッタリングや化学気相成長法などの薄膜形成技術に比べて、材料削減が可能となり、少ない材料及び低コストでデバイスを作製することができる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１において説明した分散液Ａの液滴を基板上の選択的領域にパターニング（選択配置）する工程（第２の工程〜第３の工程）の他の方法について説明する。図５−１〜図５−５は、実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【００３５】
まず、図５−１に示すように、基板７１上に複数の電極７３を被覆、内蔵するように絶縁膜７２を形成し、該絶縁膜７２上に撥水層７４を形成する。電極７３の大きさは液滴に対して小さいものとし、図５−１においては複数の電極７３として、電極７３ａ、電極７３ｂ、電極７３ｃ、電極７３ｄ、電極７３ｅ、電極７３ｆおよび電極７３ｇの７つの電極を示している。また、電極７３ａ〜７３ｇは、基板７１の面内方向において所定の間隔をおいて設けられる。また、撥水層７４は、実施の形態１の場合と同様にして形成できる。
【００３６】
つぎに、図５−２に示すように、シリコン微粒子が分散された分散液Ａの液滴７５を、撥水層７４を形成した基板７１上に滴下する。このとき、電極７３の大きさは液滴に対して小さいため、液滴７５は複数の電極７３上にわたって存在する。ここで、例えば図５−３に示すように、電極７３ａ、電極７３ｂおよび電極７３ｃを負極、電極７３ｄおよび電極７３ｅを正極として電圧を加えると、液滴７５の表面電荷が電圧により制御され、表面張力が小さくなる液滴７５は図５−３中の右側の方向（電極７３ａから電極７３ｅへ向かう方向）に移動する。すなわち、複数の電極７３の電位を制御して液滴７５−撥水層７４間の表面張力を制御することにより、撥水層７４の表面において液滴７５の異なる領域（濡れ性が良い領域と悪い領域）が形成され、最終的には、図５−３に示すように、表面張力が釣り合うように電位差を有する電極のちょうど中点位置（濡れ性の良い領域）で液滴７５は移動が停止し、安定化する。
【００３７】
また、例えば図５−４に示すように、電極７３ｂ、電極７３ｃおよび電極７３ｄを負極、電極７３ｅおよび電極７３ｆを正極として電圧を加えると、さらに液滴７５を図５−４中の右側の方向（電極７３ｂから電極７３ｆへ向かう方向）に移動させることができる。そして、最終的には、図５−５に示すように、表面張力が釣り合うように電位差をもった電極のちょうど中点位置で液滴７５は移動が停止し、安定化する。
【００３８】
このように、撥水層７４の下部に形成した複数の電極７３の電位を切り替えることにより、撥水層７４上に配置した液滴７５を任意の場所に移動させることができる。
【００３９】
上述したように、本実施の形態によれば、複数の電極７３上に撥水層を形成し、電極７３の電位を切り替えることにより、大面積に一括して分散液Ａの液滴を精度良く任意の位置にパターニング（選択配置）することができる。また、本実施の形態では、親水処理・疎水処理が困難な基板に対しても液滴の位置制御を行うことができるため、このような基板を用いる場合においても分散液Ａの液滴を精度良く任意の位置にパターニング（選択配置）することができる。また、薬液やプラズマによる濡れ性制御が困難な基板でも濡れ性制御ができる。
【００４０】
実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１において説明したシリコン微粒子を含んだ分散液Ａの液滴の溶媒を除去する工程（第４の工程）の他の方法について説明する。図６−１〜図６−５は、実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための図であり、分散液Ａの液滴の溶媒を除去して薄膜を得る方法を説明するための断面図である。
【００４１】
まず、実施の形態１において図２−１〜図２−７により説明した工程を実施して、図６−１に示すように基板１１の親水性領域１４に分散液Ａの液滴１５をパターニング（選択配置）する。つぎに、分散液Ａの溶媒よりも比重の軽い別の溶媒Ｂを用意し、図６−２に示すように溶媒Ｂが分散液Ａの液滴１５を覆うように、溶媒Ｂを基板上に塗布する。
【００４２】
分散液Ａの溶媒と溶媒Ｂとは、互いに混合したときに完全には溶け合わずに２層分離が発生する溶媒同士とする。例えば分散液Ａの溶媒がメタノールである場合、メタノールと相分離する溶媒であって且つメタノールよりも比重の軽い溶媒Ｂとしてヘキサンが好ましい。ヘキサンの比重は０．６７であり、メタノールの比重０．７９に対して小さい。また分散液Ａの溶媒に水を用いた場合でも、ヘキサンと水とは不溶であり、比重も水の方が大きいので、溶媒Ｂとしてヘキサンを用いることができる。
【００４３】
このような溶媒Ｂにより分散液Ａの液滴１５を覆うと、図６−３に示すように分散液Ａの溶媒がゆっくりと溶媒Ｂに溶け込んでいき、分散液Ａの溶媒中のシリコン微粒子が濃縮される作用が働く。そして、最終的には図６−４に示すように溶媒Ｂ中でシリコン微粒子が集合したシリコン薄膜９２を得ることができ、溶媒Ｂを除去することで図６−５に示すようにシリコン微粒子が集合したシリコン薄膜９２を基板１１上に得ることができる。
【００４４】
以上のような処理を実施することにより、基板１１の親水性領域１４のみに、選択的に且つ精度良くシリコン微粒子の集合体によるシリコン薄膜１８を形成することができる。
【００４５】
上述したように、本実施の形態にかかる薄膜形成方法によれば、選択的に且つ精度良くシリコン微粒子の集合体による薄膜を基板１１上の所望の位置に形成することができるため、薄膜のパターン形状不良の発生を抑制するとともに、少ないシリコン原料で所定の位置にシリコン薄膜をパターン精度良く形成することが可能となる。さらに、本実施の形態にかかる薄膜形成方法によれば、溶媒Ｂ中において分散液Ａのシリコン微粒子を濃縮させることができるため、分散液Ａから溶媒を除去する際に大気から混入する不純物を遮断することが可能となり、高品質なシリコン薄膜を形成することができる。
【００４６】
なお、上記の実施の形態においては、シリコン薄膜の形成を例に説明したが、本発明にかかる薄膜形成方法を適用することにより、シリコン薄膜以外の薄膜を形成することも可能である。例えば、金、銀パラジウム、ロジウム、白金、銅などを含む金属およびこれらの合金からなる、粒径１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の粒子を用いて、上述した第１の工程から実施してもよい。例えば、粒径８０ｎｍ程度の銀粒子をテルピネオールやトルエンなどの有機溶媒に分散させた分散液を用いればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる薄膜形成方法は、所望の領域に寸法精度良く薄膜を形成する場合に有用であり、特に、半導体薄膜や導電性薄膜を得る方法として適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を説明するためのフローチャートである。
【図２−１】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−２】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−３】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−４】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−５】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−６】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−７】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−８】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法によって製造された太陽電池の断面構成を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法によって製造されたＴＦＴ素子の断面構成を示した図である。
【図５−１】本発明の実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【図５−２】本発明の実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【図５−３】本発明の実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【図５−４】本発明の実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【図５−５】本発明の実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【図６−１】本発明の実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための断面図である。
【図６−２】本発明の実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための断面図である。
【図６−３】本発明の実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための断面図である。
【図６−４】本発明の実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための断面図である。
【図６−５】本発明の実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１ 基板
１２ 撥水性領域
１２ａ 撥水層
１３ 製版マスク
１４ 親水性領域
１５ 液滴
１６ 液滴
１７ 振動台
１８ シリコン薄膜
３１ ガラス基板
３２ 基板
３３ 反射鏡
３４ 発電素子
５１ ガラス基板
５２ ゲート電極
５２ 下地層
５３ シリコン膜
５４ ゲート酸化膜
５５ ゲート電極
５６ 電極
５７ 電極
５８ 保護膜
７１ 基板
７２ 絶縁膜
７３ 電極
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇ 電極
７４ 撥水層
７５ 液滴
Ｌ 太陽光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成方法に関するものであり、特に、シリコンや金属などの薄膜を所定の領域のみに精度良く形成する薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などの画像デバイスや太陽電池では、シリコン薄膜を用いてＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）や発電素子を形成する手法が用いられている。これらのデバイスは大面積化が著しく、使用するシリコンの量も増加する傾向にあるため、材料削減の要求が強い。
【０００３】
シリコン薄膜を得る方法としては、モノシランなどのシリコン前駆体を含む高純度ガスを用いて、プラズマ中でこのガスを分解することでシリコン膜を得る手法がよく用いられる。この方法では、基板全体に一括してシリコン薄膜を成膜することが可能となる。
【０００４】
一方、シリコン材料の使用量を低減する観点から、所定の領域のみにシリコン薄膜を得る方法が活発に研究開発されている。所定の領域対して薄膜を形成する技術としては、例えばシリコンの前駆体を含む塗布液をノズルから基板に吐出してパターニングされた塗布膜を得た後、熱処理を加えることでパターニングされたシリコン膜を得る技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の方法として、例えば基板における薄膜の形成面に親水性の領域および撥水性の領域のパターンを設けて貴金属微粒子を含有する溶液に基板を浸漬し、親水性の差により液滴のパターン形成を行い、回路パターンを形成する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４５３３３号公報
【特許文献２】特開２００７−８４８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、ノズルから吐出される塗布液の液滴が基板に到達した際の該液滴の形状を制御できない。このため、最終的に基板に形成される塗布膜のパターンの寸法精度が不十分となる、という問題があった。
【０００８】
また、上記特許文献２のように基板における薄膜の形成面に親水性の領域および撥水性の領域を設けて液滴の場所を制御する方法の場合には、撥水性の領域に液滴が残存する場合も生じるため、最終的に基板に形成される液滴のパターンの寸法精度が不十分となる、という問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所望の領域に寸法精度良く薄膜を形成することが可能な薄膜形成方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる薄膜形成方法は、基板上に半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する薄膜形成方法であって、粒子径が１００ｎｍ以下の前記半導体粒子または導電性粒子が分散された分散液を、前記基板の所定の領域に配置する配置工程と、前記分散液を配置した基板を２０ＫＨｚ以上の周波数で振動させて前記所定の領域以外の領域に存在する前記分散液を除去する振動工程と、前記基板上の分散液の溶媒を除去して前記基板上に前記半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する溶媒除去工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、分散液の液滴を基板の表面に塗布した後に基板を振動させることにより不要な領域の液滴を除去することができる。これにより、選択的に且つ精度良くシリコン微粒子の集合体による薄膜を基板上の所望の位置に形成することができるため、薄膜のパターン形状不良の発生を抑制するとともに、少ないシリコン原料で所定の位置にシリコン薄膜をパターン精度良く形成することが可能となる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる薄膜形成方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を説明するためのフローチャートである。また、図２−１〜図２−８は、図１に示した薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。本実施の形態では、基板上の選択的領域にシリコン薄膜を形成する方法について図１および図２−１〜図２−８を用いて説明する。
【００１４】
まず、第１の工程では、粒子径が２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるシリコン微粒子が分散された分散液Ａを調製する（ステップＳ１１０）。シリコン微粒子を分散させる溶媒としては、例えばメタノールもしくは水が好ましい。シリコン微粒子の粒子径が大きくなると重力による粒子の沈殿が発生するので、シリコン微粒子の粒子径は１００ｎｍ以下とすることが好ましい。また粒子作製技術についての現在の技術限界から２ｎｍ以上が作製可能な粒子径である。
【００１５】
また、シリコン微粒子は撥水性であるので、水を溶媒として用いた場合には界面活性剤を添加してシリコン微粒子を分散させる技術を用いることが好ましい。ここで、界面活性剤としては、例えばラウリル硫酸ナトリウムが適当である。界面活性剤は、およそ１ｗｔ％〜３ｗｔ％添加すればよい。
【００１６】
つぎに、第２の工程では、シリコン微粒子分散液Ａの液滴を基板上の選択的領域にパターニング（選択配置）する（ステップＳ１２０）。シリコン微粒子分散液Ａの液滴のパターニングは既存技術であるインクジェットを用いて行ってもよいが、大面積の選択領域に対して一括して液滴をパターニングすることができる技術について以下に開示する。
【００１７】
まず、図２−１に示すようにシリコン薄膜を形成する被成膜対象となる基板１１を用意し、該基板１１における成膜面の表面全体に撥水化処理を施して、図２−２に示すように基板１１の成膜面に撥水層１２ａを形成する。ここで基板の撥水化処理は、例えば基板１１を１５０℃の温度で１０分間ベーク処理を行った後に、ヘキサメチルジンラザン（ＨＭＤＳ）を含む蒸気に曝すことで基板表面を撥水化処理することが可能である。
【００１８】
この撥水化処理を施すことにより、基板１１の表面の水に対しての濡れ性は、濡れ角度で１００度から１２０度の範囲となる。また、ヘキサメチルジンラザン（ＨＭＤＳ）以外に別の材料としてオクタデシルトリメトキシラン（ＯＤＳ）を用いても良い。
【００１９】
つぎに、撥水層１２ａを形成した基板１１の表面に、ＵＶ照射（波長２４８ｎｍ）を行って、撥水層１２ａの一部に親水化処理を施す。ＵＶ照射は、例えば図２−３に示すように写真製版技術で用いられるマスクを用いたマスク露光により行うことができる。すなわち、所定の開口部を有する製版マスク１３を用いて所望の選択領域のみにＵＶ照射を行う。撥水層１２ａに対してＵＶ照射を行うことにより、撥水層１２ａにおけるＵＶ照射された領域は撥水性を失い、親水性を有する親水性領域１４となる。親水性領域１４の水に対しての濡れ性は、ＵＶ照射条件にも依るが、濡れ角度で５度から２０度の範囲となる。また、撥水層１２ａにおけるＵＶ照射されていない領域は撥水性を失うこと無く、そのまま撥水性を有する撥水性領域１２となる。
【００２０】
このように、所定の選択的領域のみにＵＶ照射を行うことで、図２−４に示すように撥水層１２ａを撥水性領域１２と親水性領域１４とを区分してパターニングすることが可能である。また、マスク露光以外にも、ＵＶ光を集光して撥水層１２ａにスポット照射することで選択的領域に親水化処理を施しても良い。
【００２１】
なお、撥水処理にＯＤＳを用いた場合は、ＵＶ照射として波長１７２ｎｍのＸｅエキシマランプを用いることが好ましい。これはＯＤＳのＣ−Ｃ結合を解離させるのに必要なエネルギーを得るために短波長光が必要な為である。
【００２２】
つぎに、シリコン微粒子が分散された分散液Ａを基板１１の表面に滴下する。そして、基板１１の表面全体にシリコン微粒子を含む分散液Ａを滴下した後、基板１１を傾けて、余分な分散液Ａを除去することで、親水性領域１４にのみ分散液Ａの液滴１５が存在する状態となる。また別の方法として、インクジェットノズルを用いて、親水性領域１４を狙って分散液Ａの吐出を行ってもよい。
【００２３】
ここで、分散液Ａの滴下工程が完了した時点では、分散溶液Ａの飛び散りなどの偶発性の要因により、図２−５に示すように親水性領域１４の分散液Ａの液滴１５以外に、撥水性領域１２にも数ミクロン径の微小な分散液Ａの液滴１６が残存する。
【００２４】
つぎに、第３の工程では、分散液Ａの液滴が配置された基板１１を振動台１７に載せて振動させる（ステップＳ１３０）。撥水性領域１２に付着した微小な液滴は、この振動により、図２−６に示すように、親水性領域１４の液滴に吸収されるか、または基板１１の上部に噴霧される。ここで、親水性領域１４における大きい液滴の箇所もこの振動により噴霧が発生するが、元々の液滴の量が撥水性領域１２に比べて多いので液滴の消滅は起こらない。これにより、図２−７に示すように、親水性領域１４のみに分散液Ａの液滴を精度良くパターニング（選択配置）することができる。
【００２５】
基板１１を振動させる手段としては、例えば超音波で振動する板に基板１１を載せて、基板１１を揺動させることが効果的である。振動の方向による違いについては特に差異は無いが、振動の周波数は、微小液滴を十分に動かす為のエネルギーが必要な観点から、周波数は２０ＫＨｚ以上が良い。振動の周波数が２０ＫＨｚより小さい場合には、基板１１を揺動させる振幅を大きくする必要があり、揺動によって親水性領域１４の液滴形状も崩れてしまう虞がある。また、振動の周波数が周波数２０ＫＨｚの場合には、振幅１μｍ程度の振幅で、撥水性領域１２の微小液滴を除去することができる。また、これより高い周波数、例えば３００ＫＨｚであっても同様の効果を得ることができる。逆に周波数が５０ＭＨｚを超えてしまうと、十分な揺動効果が得られず液滴を除去できない。
【００２６】
つぎに、第４の工程では、分散液Ａの液滴の溶媒を除去して、親水性領域１４にシリコン微粒子の集合体による薄膜を得る（ステップＳ１４０）。すなわち、分散液Ａを蒸発させて、親水性領域１４にシリコン微粒子の薄膜を形成する。例えば、水素を圧力分圧で１ＫＰａ以上含む雰囲気中で基板１１のベーク処理を行うことで分散液Ａを乾燥させて、図２−８に示すように、シリコン微粒子の集合体によるシリコン薄膜１８を得ることができる。ここで、分散液Ａは、あらかじめ撥水性領域１２からは除去されて親水性領域１４のみに選択配置されているため、親水性領域１４のみに寸法精度良くシリコン微粒子の集合体によるシリコン薄膜１８が得られる。
【００２７】
以上のような処理を実施することにより、基板１１の親水性領域１４のみに、選択的に且つ精度良くシリコン微粒子の集合体によるシリコン薄膜１８を形成することができる。
【００２８】
上述したように、本実施の形態にかかる薄膜形成方法によれば、分散液Ａの液滴を基板１１の表面に塗布した後に基板１１を振動させることにより不要な領域の液滴を除去することができる。また、基板１１の振動には超音波を用いることができ、大がかりな設備が不要である。これにより、選択的に且つ精度良くシリコン微粒子の集合体による薄膜を基板１１上の所望の位置に形成することができるため、薄膜のパターン形状不良の発生を抑制するとともに、少ないシリコン原料で所定の位置にシリコン薄膜をパターン精度良く形成することが可能となる。すなわち、薄膜材料の使用量を必要最小限にでき、且つ必要のない領域への液滴を除去することができる。
【００２９】
例えば、ＴＦＴなどの画像表示デバイスでは所定の領域にシリコン薄膜を用いて構成されるＭＯＳＦＥＴが形成される場合があるが、本実施の形態にかかる薄膜形成方法を用いることで、必要な領域のみにシリコン薄膜を形成することができ、シリコン材料の削減が可能となる。また、使用する材料が減量されることにより、薄膜の製造に要するエネルギーも同様に削減することが可能となり、エネルギー消費による有害物質の発生を低減させることが可能である。したがって、本実施の形態にかかる薄膜形成方法によれば、環境に対する負荷を低減した薄膜形成が可能である。
【００３０】
本実施の形態にかかる薄膜形成方法を用いて作製したデバイスの例として図３に集光型の太陽電池の断面構成を示す。この太陽電池では、ガラス基板３１側から入射した太陽光Ｌは、例えば樹脂からなる基板３２のお椀状の凹部表面にアルミ薄膜により形成された反射鏡３３で反射されて、光励起による発電素子３４に入射する。発電素子３４で発電された電流は、該発電素子３４に接続された電気配線３５により取り出される。
【００３１】
この発電素子３４としてＰ型シリコンとＮ型シリコンとの積層膜を用いることができるが、本製造技術を用いてこの発電素子３４を形成することができる。本製造技術を用いることにより、ガラス基板３１において必要な箇所のみにシリコン膜を形成することができるので、スパッタリングや化学気相成長法などの薄膜形成技術に比べて、材料削減が可能となり、少ない材料及び低コストでデバイスを作製することができる。
【００３２】
本実施の形態にかかる薄膜形成方法を用いて作製した他のデバイスの例として、図４にガラス基板５１上に形成したＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子の例を示す。このＴＦＴ素子は、ガラス基板５１上の下地層５２の上に、シリコン膜５３、ゲート酸化膜５４を介してゲート電極５５が形成され、ゲート電極５５に電圧を印加することで両端の電極５６，５７間の抵抗値を可変できる素子である。また、ＴＦＴ素子の外面は、保護膜５８により覆われている。
【００３３】
例えば液晶ディスプレイでは、画素をＯＮ／ＯＦＦ制御する回路を表示画面上に形成する場合がある。その際にはガラス基板上にＴＦＴ素子が必要となる。そこで、本製造技術を用いることで、ガラス基板５１において必要な領域のみにＴＦＴとして必要なシリコン膜を形成することができるので、スパッタリングや化学気相成長法などの薄膜形成技術に比べて、材料削減が可能となり、少ない材料及び低コストでデバイスを作製することができる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１において説明した分散液Ａの液滴を基板上の選択的領域にパターニング（選択配置）する工程（第２の工程〜第３の工程）の他の方法について説明する。図５−１〜図５−５は、実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【００３５】
まず、図５−１に示すように、基板７１上に複数の電極７３を被覆、内蔵するように絶縁膜７２を形成し、該絶縁膜７２上に撥水層７４を形成する。電極７３の大きさは液滴に対して小さいものとし、図５−１においては複数の電極７３として、電極７３ａ、電極７３ｂ、電極７３ｃ、電極７３ｄ、電極７３ｅ、電極７３ｆおよび電極７３ｇの７つの電極を示している。また、電極７３ａ〜７３ｇは、基板７１の面内方向において所定の間隔をおいて設けられる。また、撥水層７４は、実施の形態１の場合と同様にして形成できる。
【００３６】
つぎに、図５−２に示すように、シリコン微粒子が分散された分散液Ａの液滴７５を、撥水層７４を形成した基板７１上に滴下する。このとき、電極７３の大きさは液滴に対して小さいため、液滴７５は複数の電極７３上にわたって存在する。ここで、例えば図５−３に示すように、電極７３ａ、電極７３ｂおよび電極７３ｃを負極、電極７３ｄおよび電極７３ｅを正極として電圧を加えると、液滴７５の表面電荷が電圧により制御され、表面張力が小さくなる液滴７５は図５−３中の右側の方向（電極７３ａから電極７３ｅへ向かう方向）に移動する。すなわち、複数の電極７３の電位を制御して液滴７５−撥水層７４間の表面張力を制御することにより、撥水層７４の表面において液滴７５の異なる領域（濡れ性が良い領域と悪い領域）が形成され、最終的には、図５−３に示すように、表面張力が釣り合うように電位差を有する電極のちょうど中点位置（濡れ性の良い領域）で液滴７５は移動が停止し、安定化する。
【００３７】
また、例えば図５−４に示すように、電極７３ｂ、電極７３ｃおよび電極７３ｄを負極、電極７３ｅおよび電極７３ｆを正極として電圧を加えると、さらに液滴７５を図５−４中の右側の方向（電極７３ｂから電極７３ｆへ向かう方向）に移動させることができる。そして、最終的には、図５−５に示すように、表面張力が釣り合うように電位差をもった電極のちょうど中点位置で液滴７５は移動が停止し、安定化する。
【００３８】
このように、撥水層７４の下部に形成した複数の電極７３の電位を切り替えることにより、撥水層７４上に配置した液滴７５を任意の場所に移動させることができる。
【００３９】
上述したように、本実施の形態によれば、複数の電極７３上に撥水層を形成し、電極７３の電位を切り替えることにより、大面積に一括して分散液Ａの液滴を精度良く任意の位置にパターニング（選択配置）することができる。また、本実施の形態では、親水処理・疎水処理が困難な基板に対しても液滴の位置制御を行うことができるため、このような基板を用いる場合においても分散液Ａの液滴を精度良く任意の位置にパターニング（選択配置）することができる。また、薬液やプラズマによる濡れ性制御が困難な基板でも濡れ性制御ができる。
【００４０】
実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１において説明したシリコン微粒子を含んだ分散液Ａの液滴の溶媒を除去する工程（第４の工程）の他の方法について説明する。図６−１〜図６−５は、実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための図であり、分散液Ａの液滴の溶媒を除去して薄膜を得る方法を説明するための断面図である。
【００４１】
まず、実施の形態１において図２−１〜図２−７により説明した工程を実施して、図６−１に示すように基板１１の親水性領域１４に分散液Ａの液滴１５をパターニング（選択配置）する。つぎに、分散液Ａの溶媒よりも比重の軽い別の溶媒Ｂを用意し、図６−２に示すように溶媒Ｂが分散液Ａの液滴１５を覆うように、溶媒Ｂを基板上に塗布する。
【００４２】
分散液Ａの溶媒と溶媒Ｂとは、互いに混合したときに完全には溶け合わずに２層分離が発生する溶媒同士とする。例えば分散液Ａの溶媒がメタノールである場合、メタノールと相分離する溶媒であって且つメタノールよりも比重の軽い溶媒Ｂとしてヘキサンが好ましい。ヘキサンの比重は０．６７であり、メタノールの比重０．７９に対して小さい。また分散液Ａの溶媒に水を用いた場合でも、ヘキサンと水とは不溶であり、比重も水の方が大きいので、溶媒Ｂとしてヘキサンを用いることができる。
【００４３】
このような溶媒Ｂにより分散液Ａの液滴１５を覆うと、図６−３に示すように分散液Ａの溶媒がゆっくりと溶媒Ｂに溶け込んでいき、分散液Ａの溶媒中のシリコン微粒子が濃縮される作用が働く。そして、最終的には図６−４に示すように溶媒Ｂ中でシリコン微粒子が集合したシリコン薄膜９２を得ることができ、溶媒Ｂを除去することで図６−５に示すようにシリコン微粒子が集合したシリコン薄膜９２を基板１１上に得ることができる。
【００４４】
以上のような処理を実施することにより、基板１１の親水性領域１４のみに、選択的に且つ精度良くシリコン微粒子の集合体によるシリコン薄膜１８を形成することができる。
【００４５】
上述したように、本実施の形態にかかる薄膜形成方法によれば、選択的に且つ精度良くシリコン微粒子の集合体による薄膜を基板１１上の所望の位置に形成することができるため、薄膜のパターン形状不良の発生を抑制するとともに、少ないシリコン原料で所定の位置にシリコン薄膜をパターン精度良く形成することが可能となる。さらに、本実施の形態にかかる薄膜形成方法によれば、溶媒Ｂ中において分散液Ａのシリコン微粒子を濃縮させることができるため、分散液Ａから溶媒を除去する際に大気から混入する不純物を遮断することが可能となり、高品質なシリコン薄膜を形成することができる。
【００４６】
なお、上記の実施の形態においては、シリコン薄膜の形成を例に説明したが、本発明にかかる薄膜形成方法を適用することにより、シリコン薄膜以外の薄膜を形成することも可能である。例えば、金、銀パラジウム、ロジウム、白金、銅などを含む金属およびこれらの合金からなる、粒径１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の粒子を用いて、上述した第１の工程から実施してもよい。例えば、粒径８０ｎｍ程度の銀粒子をテルピネオールやトルエンなどの有機溶媒に分散させた分散液を用いればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる薄膜形成方法は、所望の領域に寸法精度良く薄膜を形成する場合に有用であり、特に、半導体薄膜や導電性薄膜を得る方法として適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を説明するためのフローチャートである。
【図２−１】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−２】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−３】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−４】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−５】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−６】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−７】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図２−８】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法の主要工程を詳細に説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法によって製造された太陽電池の断面構成を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる薄膜形成方法によって製造されたＴＦＴ素子の断面構成を示した図である。
【図５−１】本発明の実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【図５−２】本発明の実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【図５−３】本発明の実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【図５−４】本発明の実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【図５−５】本発明の実施の形態２における分散液Ａの液滴の位置制御を説明するための断面図である。
【図６−１】本発明の実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための断面図である。
【図６−２】本発明の実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための断面図である。
【図６−３】本発明の実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための断面図である。
【図６−４】本発明の実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための断面図である。
【図６−５】本発明の実施の形態３にかかる薄膜形成方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１ 基板
１２ 撥水性領域
１２ａ 撥水層
１３ 製版マスク
１４ 親水性領域
１５ 液滴
１６ 液滴
１７ 振動台
１８ シリコン薄膜
３１ ガラス基板
３２ 基板
３３ 反射鏡
３４ 発電素子
５１ ガラス基板
５２ ゲート電極
５２ 下地層
５３ シリコン膜
５４ ゲート酸化膜
５５ ゲート電極
５６ 電極
５７ 電極
５８ 保護膜
７１ 基板
７２ 絶縁膜
７３ 電極
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇ 電極
７４ 撥水層
７５ 液滴
Ｌ 太陽光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
粒子径が１００ｎｍ以下の前記半導体粒子または導電性粒子が分散された分散液を、前記基板の所定の領域に配置する配置工程と、
前記分散液を配置した基板を２０ＫＨｚ以上、５０ＭＨｚ以下の周波数で振動させて前記所定の領域以外の領域に存在する前記分散液を除去する振動工程と、
前記基板上の分散液の溶媒を除去して前記基板上に前記半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する溶媒除去工程と、
を含むことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記半導体粒子がシリコン粒子であること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記配置工程では、
前記基板上に、互いに濡れ性の異なる複数の領域を形成し、前記複数の領域のうち濡れ性の良い領域に前記分散液を選択的に配置すること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記配置工程では、基板上に撥水領域と親水領域とを形成することにより前記濡れ性の異なる複数の領域を形成すること、
を特徴とする請求項３に記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記配置工程では、
前記基板上に、前記基板の面内方向において所定の間隔をおいて配置される複数の電極と、前記複数の電極を被覆する絶縁膜と、前記絶縁膜上に配置される撥水層と、を形成し、
前記複数の電極の電位を独立に制御することで前記撥水層の表面の濡れ性を制御することにより前記濡れ性の異なる複数の領域を形成すること、
を特徴とする請求項３に記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記溶媒除去工程では、
前記分散液の溶媒に対して比重が軽く且つ前記分散液の溶媒と２層分離を発生する他の溶媒で前記基板上に配置した分散液を覆い、前記分散液の溶媒を前記他の溶媒に吸収させることによって前記基板上に配置した分散液の溶媒を除去すること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項１】
基板上に半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
粒子径が１００ｎｍ以下の前記半導体粒子または導電性粒子が分散された分散液を、前記基板の所定の領域に配置する配置工程と、
前記分散液を配置した基板を２０ＫＨｚ以上、５０ＭＨｚ以下の周波数で振動させて前記所定の領域以外の領域に存在する前記分散液を除去する振動工程と、
前記基板上の分散液の溶媒を除去して前記基板上に前記半導体粒子または導電性粒子からなる薄膜を形成する溶媒除去工程と、
を含むことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記半導体粒子がシリコン粒子であること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記配置工程では、
前記基板上に、互いに濡れ性の異なる複数の領域を形成し、前記複数の領域のうち濡れ性の良い領域に前記分散液を選択的に配置すること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記配置工程では、基板上に撥水領域と親水領域とを形成することにより前記濡れ性の異なる複数の領域を形成すること、
を特徴とする請求項３に記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記配置工程では、
前記基板上に、前記基板の面内方向において所定の間隔をおいて配置される複数の電極と、前記複数の電極を被覆する絶縁膜と、前記絶縁膜上に配置される撥水層と、を形成し、
前記複数の電極の電位を独立に制御することで前記撥水層の表面の濡れ性を制御することにより前記濡れ性の異なる複数の領域を形成すること、
を特徴とする請求項３に記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記溶媒除去工程では、
前記分散液の溶媒に対して比重が軽く且つ前記分散液の溶媒と２層分離を発生する他の溶媒で前記基板上に配置した分散液を覆い、前記分散液の溶媒を前記他の溶媒に吸収させることによって前記基板上に配置した分散液の溶媒を除去すること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図２−４】
【図２−５】
【図２−６】
【図２−７】
【図２−８】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図５−４】
【図５−５】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図６−４】
【図６−５】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図２−４】
【図２−５】
【図２−６】
【図２−７】
【図２−８】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図５−４】
【図５−５】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図６−４】
【図６−５】
【公開番号】特開２００９−２４６２５０（Ｐ２００９−２４６２５０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９３１９４（Ｐ２００８−９３１９４）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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