JP2003236453A - 薄膜形成方法、電子デバイスの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】薄膜形成材料が溶媒に溶解している溶液を吐出
することにより、前記溶液の液滴を基板上に複数個配置
し、各液滴から溶媒を蒸発させることにより前記基板上
に薄膜を形成する方法において、基板上の所定位置に低
分子化合物の薄膜を形成できるようにする。 【解決手段】吐出する溶液の溶媒を基板上に塗布するこ
とにより、前記溶液からなる液滴の周囲に、溶媒と同じ
成分からなる気体を積極的に存在させる。例えば、シリ
コン基板１上の、溶液からなる液滴２を形成しない位置
に、溶媒からなる液滴３を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜形成材料が溶
媒に溶解している溶液を吐出することにより、前記溶液
の液滴を基板上に複数個配置し、各液滴から溶媒を蒸発
させることにより前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクジェット法で形成して
いる薄膜は、高分子化合物からなる薄膜である。このよ
うな高分子化合物からなる薄膜は、高分子化合物を溶媒
に溶解させた溶液をインクジェット法で基板上に配置し
た後、この配置された溶液から溶媒を蒸発させることに
より簡単に形成される。

【０００３】なお、この出願の発明に関連する先行技術
文献情報としては次のようなものがある。

【０００４】

【特許文献１】特開平１１−４０３５８号公報

【特許文献２】特開平１１−５４２７２号公報

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高分子
化合物に分類されない分子量の小さい化合物（以下、
「低分子化合物」と称する。）を用いて、上述の高分子
化合物の場合と同じ方法で薄膜を形成しようとしても、
低分子化合物からなる薄膜は形成されず、低分子化合物
の粒子が基板上に析出する。これは、親液性に処理され
た基板であっても、低分子化合物と基板とが結合する力
よりも低分子化合物同士の凝集力の方が遥かに大きいこ
とに起因している。

【０００６】このように、低分子化合物は、凝集力が高
いという点から結晶性の高い材料であると言うことがで
きる。そして、結晶性が高いということは、例えば伝導
性等の機能において大きな利点である。そのため、低分
子化合物の薄膜を形成できる方法が待望されている。ま
た、インクジェット法で溶液を吐出することにより基板
上に液滴を配置した場合、この液滴をなす溶液の溶媒と
同じ成分からなる気体の分圧が、この液滴の周囲で不均
一になっていると、液滴に歪みが生じて、前記分圧の高
い方に液滴が移動し易い。このような液滴の移動は、基
板との結合力が弱い低分子化合物の溶液を吐出した場合
に、特に生じ易い。そして、液滴の移動が生じると、基
板上の所定位置に薄膜を形成することが困難になる。

【０００７】例えば、複数個の液滴を、或るラインに沿
って僅かな間隔を開けて形成した場合、ラインの最も端
に形成された液滴の周囲の前記分圧は、隣に液滴が存在
しない側で低く、隣に液滴が存在する側で高いため、不
均一となる。これは、ラインの最も端に形成された液滴
周囲の、隣に液滴が存在する側では、隣の液滴から蒸発
した溶媒蒸気によって前記気体の分圧が高くなるからで
ある。

【０００８】一方、多くの電子デバイスでは、機能性薄
膜がパターニングされて使用されるが、仮に真空蒸着法
等によって結晶性有機薄膜が形成されたとしても、特異
な条件が必要であったり、使用材料に制約を受けたりす
る。さらに、有機薄膜はレジスト耐性が低いため、フォ
トリソグラフィ工程とエッチング工程からなる通常のパ
ターニング方法でパターニングすることは困難である。

【０００９】これに対して、インクジェット法で結晶性
薄膜が形成できれば、従来の技術では困難であった、パ
ターン状の結晶性有機薄膜の形成が容易に行われるよう
になる。本発明の目的は、薄膜形成材料が溶媒に溶解し
ている溶液の液滴を基板上に複数個配置し、各液滴から
溶媒を蒸発させることにより前記基板上に薄膜を形成す
る薄膜形成方法において、基板上に形成された液滴周囲
の前記気体の分圧を均一にして、前述したような液滴の
移動を防止し、基板上の所定位置に低分子化合物の薄膜
を形成できるようにすることと、インクジェット法でパ
ターン状の結晶性薄膜（特に有機薄膜）を容易に形成で
きるようにすることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、薄膜形成材料が溶媒に溶解している溶液
を吐出することにより、前記溶液の液滴を基板上に複数
個配置し、各液滴から溶媒を蒸発させることにより前記
基板上に薄膜を形成する方法において、前記液滴の周囲
に前記溶媒と同じ成分からなる気体が存在するように制
御することを特徴とする薄膜形成方法を提供する。

【００１１】この方法によれば、前述のような、ライン
の最も端に形成された液滴の場合に生じる、液滴周囲の
前記気体の分圧の不均一性が問題にならない程、前記液
滴の周囲での前記分圧を高くすることができる。すなわ
ち、液滴周囲の前記気体の分圧を高い値で均一にするこ
とができる。その結果、前述のような、ラインの最も端
に形成された液滴であっても、移動しないようにでき
る。

【００１２】前記制御方法としては、前記基板上に前記
溶媒を塗布することが挙げられる。具体的な方法として
は、例えば、前記基板上に前記溶媒を塗布した後に、当
該溶媒が塗布された部分に前記溶液の吐出を行う方法が
挙げられる。本発明の方法において、前記溶媒の塗布
は、前記溶液の液滴を配置する位置も含めた基板上の全
体に行ってもよいし、前記溶液の液滴を配置しない位置
にのみ行ってもよい。ただし、溶媒の配置による汚れ等
の影響が全くない状態で基板上に溶液の液滴が配置され
るという点からは、溶媒の塗布を溶液の液滴を配置しな
い位置にのみ行うことが好ましい。

【００１３】本発明の方法において、前記溶媒の塗布方
法としては、スピンコート法、インクジェット法、ディ
ッピング法、スプレーコート法等が挙げられるが、基板
全面に溶媒を塗布する場合には、作業性の点からスピン
コート法が好ましい。前記溶媒の塗布をインクジェット
法により行う場合には、溶媒の液滴の配置を溶液の液滴
を配置する前に行うこともできるし、溶液の液滴の配置
と同時に行うこともできるし、溶液の液滴を配置した後
に行うこともできる。溶媒の液滴の配置を溶液の液滴を
配置した後に行う場合には、溶媒の液滴の配置を溶液の
液滴の配置直後（例えば、３秒以内）に行う必要があ
る。

【００１４】また、前記溶媒の塗布をインクジェット法
により行う場合には、前記基板上の前記溶液の液滴の周
囲に均等に前記溶媒の液滴が配置されるように、前記溶
媒の液滴および前記溶液の液滴を形成することが好まし
い。本発明の方法で使用可能な薄膜形成材料としては、
オリゴフェニレンまたはその誘導体、あるいはオリゴチ
オフェンまたはその誘導体が挙げられる。オリゴフェニ
レンは下記の（１）式で表され、オリゴチオフェンは下
記の（２）式で表され、いずれの場合もｎは２以上であ
る。また、いずれの場合もｎが２以上６以下であるもの
が好ましい。

【００１５】

【化１】

【００１６】

【化２】

【００１７】オリゴフェニレンの例としては、下記の
（３）式で示されるｐ−ターフェニルが挙げられる。オ
リゴチオフェンの例としては、下記の（４）式で示され
るターチオフェンが挙げられる。オリゴフェニレンの誘
導体の例としては、下記の（５）式で示される４−アミ
ノ−ｐ−ターフェニルが挙げられる。オリゴチオフェン
の誘導体の例としては、下記の（６）式で示される2,
2':5',2"−ターチオフェン−5,5"−ジカルボキシアルデ
ヒドが挙げられる。

【００１８】

【化３】

【００１９】

【化４】

【００２０】

【化５】

【００２１】

【化６】

【００２２】本発明の方法で使用可能な薄膜形成材料と
しては、また、下記の（７）式で示されるＡｌｑ３（キ
ノリノール−アルミニウム錯体）が挙げられる。

【００２３】

【化７】

【００２４】本発明はまた、本発明の方法で薄膜を形成
する工程を有する電子デバイスの形成方法を提供する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。 ＜第１実施形態＞上記化学式（７）で示される構造のＡ
ｌｑ３（キノリノール−アルミニウム錯体；薄膜形成材
料）を、２，３−ジヒドロベンゾフラン（溶媒）に、濃
度が０．１重量％となるように溶解させて溶液を得た。

【００２６】また、シリコン基板の表面に波長１７２ｎ
ｍの紫外光を照射することにより、シリコン基板の表面
を親液性（前記溶液によって濡れ易い性質）にした。ま
た、スピンコーターとインクジェット装置を用意し、ス
ピンコーターの上方にインクジェット装置のヘッドを配
置しておいた。先ず、このシリコン基板の親液性に処理
された面に、前記溶液の溶媒である２，３−ジヒドロベ
ンゾフランをスピンコート法により塗布した。サンプル
No. １では、２，３−ジヒドロベンゾフランを前記基板
面にディスペンサーから滴下した直後にスピンコーター
を稼働し、その２秒後に回転速度が２０００ｒｐｍとな
るようにし、この回転速度で３０秒間回転し、２秒後に
スピンコーターの回転が停止するようにした。

【００２７】次に、スピンコーターの回転が停止すると
同時に、前記ヘッドからインクジェット法により前記溶
液を吐出することを開始した。前記ヘッドとしては、ノ
ズルを１個備えたものを使用した。この吐出は、ヘッド
のノズルと基板との距離を１ｍｍとし、１滴当たり２０
ピコリットルの吐出量で、前記ヘッドを２１０μｍずつ
基板の１辺に沿って移動させながら、前記溶液を吐出す
ることを１０回繰り返した。これにより、シリコン基板
上に一直線に沿ってピッチ２１０μｍで１０個の液滴が
形成された。次に、この直線に平行であって２１０μｍ
離れた直線に沿って、２１０μｍピッチで１０個の液滴
を形成した。これを１０回繰り返すことによって、シリ
コン基板上にピッチ２１０μｍで１０列×１０行の液滴
を形成した。

【００２８】次に、この状態で自然放置することにより
液滴から溶媒を乾燥させた。サンプルNo. ２では、２０
００ｒｐｍでの回転時間を６０秒にした以外は、全てサ
ンプルNo. １と同じ方法で溶媒の塗布を行った後、サン
プルNo. １と同じ方法による前記液滴の形成を行った。
サンプルNo. ３では、前記溶媒の塗布を行わないで、サ
ンプルNo. １と同じ方法による前記液滴の形成を行っ
た。

【００２９】サンプルNo. １の条件で溶媒を塗布した場
合には、溶媒が塗布された基板面に溶媒が僅かに残って
いることが肉眼で確認できた。また、形成された液滴の
大きさは、溶媒を塗布しない基板面に形成したサンプル
No. ３の液滴よりも大きくなっていた。さらに、全ての
液滴が移動せずに、液滴形成位置に留まっていることが
確認できた。そして、溶媒の蒸発後に、各液滴形成位置
にＡｌｑ３からなる薄膜が形成された。ただし、このＡ
ｌｑ３薄膜は結晶性薄膜ではなく、アモルファス状の薄
膜であった。

【００３０】サンプルNo. ２の条件で溶媒を塗布した場
合には、溶媒が塗布された基板面に溶媒は残存しない
で、完全に乾燥状態となっているように肉眼では見え
た。さらに、全ての液滴が移動せずに、液滴形成位置に
留まっていることが確認できた。そして、溶媒の蒸発後
に、各液滴形成位置にＡｌｑ３からなる薄膜が形成され
た。ただし、このＡｌｑ３薄膜は結晶性薄膜ではなく、
アモルファス状の薄膜であった。

【００３１】サンプルNo. ３では、前記溶媒の塗布を行
わなかったため、１０列×１０行の液滴のうち、１列目
の全ての行、１０列目の全ての行、および２〜９列目の
１行目および１０行目の液滴が移動していることが確認
された。つまり、外周に位置する部分の液滴が移動して
いた。 ＜第２実施形態＞先ず、第１実施形態と同じ親液性処理
がなされたシリコン基板を、２，３−ジヒドロベンゾフ
ランを入れた容器に３０秒間浸漬して取り出した。すな
わち、シリコン基板上にディッピング法で溶媒を塗布し
た。

【００３２】次に、この基板を、インクジェット装置の
ヘッドの下方に配置した。この状態で、基板の上面全体
に窒素ガスを３０秒間吹き付けることにより、基板の上
面全体を乾燥させた。その直後、第１実施形態と同じ方
法で、前記ヘッドからインクジェット法により前記溶液
を吐出した。これにより、シリコン基板上にピッチ２１
０μｍで１０列×１０行の液滴が形成された。

【００３３】この実施形態で形成された液滴の大きさ
は、溶媒を塗布しない基板面に形成した場合の液滴より
も大きくなっていた。さらに、全ての液滴が移動せず
に、液滴形成位置に留まっていることが確認できた。そ
して、溶媒の蒸発後に、各液滴形成位置にＡｌｑ３から
なる薄膜が形成された。ただし、このＡｌｑ３薄膜は結
晶性薄膜ではなく、アモルファス状の薄膜であった。 ＜第３実施形態＞先ず、シリコン基板の第１実施形態と
同じ親液性処理がなされた面に、２，３−ジヒドロベン
ゾフランをインクジェット法により塗布した。この塗布
は、この溶媒からなる液滴が、前記基板面全体に、ピッ
チ２１０μｍで１０列×１０行の配列で配置されるよう
に行った。

【００３４】次に、肉眼での確認により、全ての溶媒液
滴が乾燥した状態となったと同時に、第１実施形態と同
じ方法で、インクジェット法により前記溶液を吐出し
た。これにより、前記溶液からなる液滴が、シリコン基
板上にピッチ２１０μｍで１０列×１０行の配置で形成
された。この実施形態で形成された前記溶液からなる液
滴は、その全てが移動せずに、液滴形成位置に留まって
いることが確認できた。そして、溶媒の蒸発後に、各液
滴形成位置にＡｌｑ３からなる薄膜が形成された。ただ
し、このＡｌｑ３薄膜は結晶性薄膜ではなく、アモルフ
ァス状の薄膜であった。 ＜第４実施形態＞先ず、シリコン基板の第１実施形態と
同じ親液性処理がなされた面に、２，３−ジヒドロベン
ゾフランをインクジェット法により塗布した。この塗布
は、この溶媒からなる液滴が、前記基板面の溶液からな
る液滴を形成しない位置に、ピッチ２１０μｍで１１列
×１１行の配列で配置されるように行った。

【００３５】次に、肉眼での確認により、全ての溶媒液
滴が乾燥した状態となったと同時に、第１実施形態と同
じ方法で、インクジェット法により前記溶液を吐出し
た。これにより、前記溶液からなる液滴が、シリコン基
板上にピッチ２１０μｍで１１列×１１行の配置で形成
された。図１は、この実施形態で配置した、溶液からな
る液滴と溶媒からなる液滴との位置関係を示す平面図で
ある。図１に示すように、この実施形態では、シリコン
基板１上の、溶液からなる液滴２を形成しない位置に、
溶媒からなる液滴３を配置した。

【００３６】この実施形態で形成された前記溶液からな
る液滴は、その全てが移動せずに、液滴形成位置に留ま
っていることが確認できた。そして、溶媒の蒸発後に、
各液滴形成位置にＡｌｑ３からなる薄膜が形成された。
ただし、このＡｌｑ３薄膜は結晶性薄膜ではなく、アモ
ルファス状の薄膜であった。 ＜第５実施形態＞シリコン基板の第１実施形態と同じ親
液性処理がなされた面に、図２に示す配置で、前記溶液
（Ａｌｑ３の濃度０．１重量％の２，３−ジヒドロベン
ゾフラン溶液）の液滴２と、前記溶媒（２，３−ジヒド
ロベンゾフラン）の液滴３を、インクジェット法により
形成した。

【００３７】すなわち、図２に一点鎖線で示した正方形
４を一単位として、各単位毎に溶液の液滴２および溶媒
の液滴３を同時に形成することを繰り返し、溶液の液滴
３がシリコン基板上にピッチ２１０μｍで３列×１０行
の配置で形成されるようにした。そのために、１個の溶
液用のノズルと４個の溶媒用のノズルを、図２の正方形
４で囲った配置で備えたヘッドと、このヘッドの各ノズ
ルに対して前記溶液および溶媒を供給する液体供給手段
とを有するインクジェット装置を作製し、この装置を用
いて前記単位毎の溶液および溶媒の吐出を行った。

【００３８】また、この実施形態では、各単位で、正方
形４の中心に１個の溶液の液滴２が配置され、正方形４
の対角線上の中心から同じ長さの位置に、４個の溶媒の
液滴３が配置されるようにした。そのため、基板上の溶
液の液滴２の周囲に均等に溶媒の液滴３が配置された。
この実施形態で形成された前記溶液からなる液滴２は、
その全てが移動せずに、液滴形成位置に留まっているこ
とが確認できた。そして、溶媒の蒸発後に、各液滴形成
位置にＡｌｑ３からなる薄膜が形成された。また、各位
置の薄膜は膜厚および表面状態が均一な状態で形成され
た。ただし、このＡｌｑ３薄膜は結晶性薄膜ではなく、
アモルファス状の薄膜であった。 ＜第６実施形態＞インクジェット法で結晶性薄膜を形成
するためには、配置された液滴をなす溶液を過飽和状態
にするとともに、前記液滴近傍での前記溶媒と同じ成分
からなる気体の分圧を、当該液滴をなす溶液から溶媒が
蒸発し難い第１の分圧（例えば、飽和蒸気圧と同じかほ
ぼ同じ分圧）に制御することにより、前記液滴に結晶核
を生成させ、前記結晶核の生成後に、前記液滴近傍での
前記気体の分圧を、当該結晶核の結晶成長が更なる結晶
核の生成よりも優先的に生じる第２の分圧（例えば、飽
和蒸気圧の１／１０〜１／１００）となるまで低下させ
る必要がある。以下、このインクジェット法による結晶
性薄膜の形成方法について説明する。

【００３９】この結晶性薄膜の形成方法によれば、先
ず、基板上に配置された直後の液滴をなす溶液が過飽和
状態となることによって、結晶化に必要な結晶核が前記
溶液内に生成される。次に、前記液滴近傍での前記気体
（溶媒と同じ成分からなる気体）の分圧を、前記第１の
分圧（液滴をなす溶液から溶媒が蒸発し難い高い分圧）
から前記第２の分圧（既に生じた結晶核の結晶成長が、
更なる結晶核の生成よりも優先的に生じる低い分圧）と
なるまで低下させることにより、結晶成長が始まる。

【００４０】したがって、この方法において、例えば、
前記液滴の配置をインクジェット法により所定パターン
で行うことによって、パターン状の結晶性薄膜を基板上
に容易に形成することができる。ここで、液滴配置工程
を例えばインクジェット法で行った場合のように、基板
上に配置された液滴の体積が例えば２０ピコリットルと
極少量である場合には、液滴近傍での前記気体（液滴を
なす溶液の溶媒と同じ成分からなる気体）の分圧が低い
と、溶媒が液滴から蒸発し易いため、液滴をなす溶液の
濃度が急上昇して溶液の過飽和度も急激に高くなり、多
数の結晶核が形成されて溶質が粉末化し易い。これに対
して、前記結晶性薄膜の形成方法では、液滴配置直後の
液滴近傍での前記気体の分圧を、前記第１の分圧（液滴
をなす溶液から溶媒が蒸発し難い高い分圧）に制御する
ことにより、液滴をなす溶液が比較的低い過飽和度の過
飽和状態で安定する（すなわち、液滴をなす溶液の過飽
和度の上昇度合いが穏やかになる）ため、少数（理想的
には１個）の核が生成される。

【００４１】また、単結晶の薄膜を形成するためには、
１個の核が生成された後にこの核のみを結晶成長させ、
他の核形成を生じさせないようにする必要があるが、液
滴配置直後の液滴近傍での前記気体の分圧が高いままで
あると、更なる核が生成されることになる。これに対し
て、前記結晶性薄膜の形成方法では、結晶核の生成後に
前記分圧を、既に生じた結晶核の結晶成長が更なる結晶
核の生成よりも優先的に生じる低い分圧（第２の分圧）
となるまで低下させることにより、更なる核生成を防止
しながら結晶成長を促進している。

【００４２】したがって、前記結晶性薄膜の形成方法に
おいては、前記第１の分圧から第２の分圧への分圧低下
を、前記溶液に少数（理想的には１個）の結晶核が生成
した直後に急激に行うことによって、例えば、飽和蒸気
圧と同じかほぼ同じ分圧である第１の分圧から、１．３
Ｐａ（１０^-2torr）である第２の分圧まで、１〜１０秒
間で低下させることことによって、液滴をなす溶液の過
飽和度を急激に高くして、単結晶の結晶性薄膜を得るこ
とができる。

【００４３】前記結晶性薄膜の形成方法において、前記
第１の分圧への分圧制御方法としては、前記液滴の吐
出間隔を調整する方法、前記溶液の吐出量を調整する
方法、前記液滴配置工程前に、液滴が配置される位置
の前記気体の分圧を調整する方法が挙げられる。前記結
晶性薄膜の形成方法において、前記分圧低下方法として
は、前記液滴近傍の雰囲気を減圧する方法、前記液
滴近傍の温度を上昇させる方法、前記液滴近傍の雰囲
気を不活性ガス雰囲気に置換する方法が挙げられる。な
お、の方法では前記気体の分圧低下が生じない場合
（一連の工程を密閉空間で行う場合等）もあるが、その
場合でも、温度上昇によって飽和蒸気圧が高くなり、液
滴の溶媒が蒸発し易い状態となるため、前記気体の分圧
低下が生じた場合と同じ作用（液滴をなす溶液の過飽和
度を急激に高くする）が得られる。

【００４４】さらに、前記結晶性薄膜の形成方法におい
ては、前記溶液として、（１）吐出時に飽和状態となる
量の薄膜形成材料を含有している溶液、または（２）吐
出時に濃度が飽和濃度の１／１０以上飽和濃度未満とな
る量で、薄膜形成材料を含有している溶液、または
（３）吐出時に過飽和状態となる量の薄膜形成材料を含
有している溶液を使用することが好ましい。これによ
り、基板上に配置された液滴をなす溶液が、吐出された
直後に過飽和状態となり易くなるため、結晶核の形成が
確実に行われるようになる。

【００４５】前記結晶性薄膜の形成方法で基板上に前記
溶液の液滴を配置する際に、本発明の方法、すなわち、
その基板上に前記溶媒を塗布することにより、前記液滴
の周囲に前記溶媒と同じ成分からなる気体を積極的に存
在させる方法を採用すると、前記液滴の移動が生じない
ため、基板上の所定位置に結晶性薄膜を形成することが
できる。また、配置直後の液滴周囲の前記気体の分圧が
高い値で均一になるため、前記第１の分圧への分圧制御
方法が実施されて、液滴の配置直後の前記気体の分圧
が、当該液滴をなす溶液から溶媒が蒸発し難い高い分圧
となって、少数の結晶核が形成される。

【００４６】この第６実施形態は、前記結晶性薄膜の形
成方法を行う際に、本発明の方法を適用した実施形態で
ある。先ず、減圧ポンプ付きの密閉空間内でこの空間内
を２５℃に保持しながら、第５実施形態と同じ方法で、
前記シリコン基板上に、前記溶液の液滴２と前記溶媒の
液滴３をインクジェット法により形成した。なお、２５
℃での２，３−ジヒドロベンゾフランに対するＡｌｑ３
の飽和濃度は１．０重量％であるため、この溶液のＡｌ
ｑ３濃度は吐出時に飽和濃度の１／１０となっている。

【００４７】この液滴形成を終了すると同時に、減圧ポ
ンプを稼働させてこの密閉空間内を１．３Ｐａ（１０^-2
torr）まで減圧し、この状態を６時間保持した。６時間
後に密閉空間から取り出したシリコン基板１には、各液
滴が形成された各位置に、長さ３０μｍの針状で厚さ
０．１μｍのＡｌｑ３薄膜が、略単結晶の状態で形成さ
れていた。Ａｌｑ３単結晶薄膜は有機ＥＬ装置の発光層
等として好適に使用可能な機能性薄膜である。

【００４８】この実施形態では、吐出時の溶液の濃度が
飽和濃度の１／１０であるため、基板上に配置された直
後に液滴をなす溶液が過飽和状態になり易い。また、１
滴当たりの吐出量を２０ピコリットルとし、液滴をピッ
チ２１０μｍで形成していることで、液滴周囲の２，３
−ジヒドロベンゾフラン（溶媒と同じ成分）からなる気
体の分圧が、液滴となっている溶液から２，３−ジヒド
ロベンゾフラン（溶媒）が蒸発し難い高い分圧となって
いる。さらには、図２に示すように、基板上の溶液の液
滴２の周囲に均等に溶媒の液滴３を同時に配置すること
で、配置直後に液滴周囲の前記気体の分圧が均一に高く
なっている。これらのことから、液滴となっている溶液
が比較的低い過飽和度の過飽和状態で安定して、少数の
核形成がなされたと考えられる。

【００４９】また、液滴形成を終了すると同時に密閉空
間内の減圧を開始することによって、液滴近傍での溶媒
蒸気の分圧が、少数の結晶核が形成された段階で急激に
低下し、液滴となっている溶液の過飽和度が急激に高く
なって、更なる結晶核の形成よりも結晶成長が優先的に
生じる状態となり、この減圧状態を６時間保持すること
によって、結晶成長が促進されたと考えられる。

【００５０】さらに、前述のように、配置直後に液滴周
囲の前記気体の分圧が均一に高くなっているため、形成
された全ての液滴が移動せずに各液滴形成位置に留まっ
て、基板上の液滴形成位置（所定位置）に結晶性薄膜が
形成されたと考えられる。なお、液滴配置までの工程は
第５実施形態も同じであため、第５実施形態でも少数の
核形成はなされているが、第５実施形態では液滴を自然
乾燥させたため、結晶性薄膜ではなくアモルファス状態
の薄膜が得られたものと考えられる。 ＜第７実施形態＞この第７実施形態も、第６実施形態と
同様に、前記結晶性薄膜の形成方法を行う際に、本発明
の方法を適用した実施形態である。

【００５１】前記化学式（５）で示される構造の４−ア
ミノ−ｐ−ターフェニル（薄膜形成材料）を、ジメチル
ホルムアミド（溶媒）に、濃度が１．０重量％となるよ
うに溶解させて溶液を得た。２５℃（溶液吐出時の温
度）でのジメチルホルムアミドに対する４−アミノ−ｐ
−ターフェニルの飽和濃度は１．０重量％である。した
がって、この溶液は、吐出時に、４−アミノ−ｐ−ター
フェニルが飽和状態となる。

【００５２】この溶液を用いた以外は第６実施形態と同
様にして、液滴形成を行った。すなわち、先ず、減圧ポ
ンプ付きの密閉空間内でこの空間内を２５℃に保持しな
がら、第５実施形態と同じ方法で、前記シリコン基板上
に、前記溶液の液滴２と前記溶媒の液滴３をインクジェ
ット法により形成した。この液滴形成を終了すると同時
に、減圧ポンプを稼働させてこの密閉空間内を１．３Ｐ
ａ（１０^-2torr）まで減圧し、この状態を６時間保持し
た。６時間後に密閉空間から取り出したシリコン基板１
には、各液滴が形成された各位置に、２０μｍ×３０μ
ｍの略長方形の４−アミノ−ｐ−ターフェニル薄膜（厚
さ５０μｍ）が、略単結晶の状態で形成されていた。４
−アミノ−ｐ−ターフェニル結晶性薄膜は、各種電子デ
バイス用の半導体膜として好適に使用可能な機能性薄膜
である。

【００５３】この実施形態では、吐出時に溶液が飽和状
態となるため、基板上に配置された直後に液滴をなす溶
液が過飽和状態になり易いことと、第６実施形態と同様
の作用によって、少数の核形成がなされたと考えられ
る。また、結晶成長についても、第６実施形態と同様の
作用によって促進されたと考えられる。さらに、第６実
施形態と同様に、配置直後に液滴周囲の前記気体の分圧
が均一に高くなっているため、形成された全ての液滴が
移動せずに各液滴形成位置に留まって、基板上の液滴形
成位置（所定位置）に結晶性薄膜が形成されたと考えら
れる。 ＜第８実施形態＞この第８実施形態も、第６実施形態と
同様に、前記結晶性薄膜の形成方法を行う際に、本発明
の方法を適用した実施形態である。

【００５４】前記化学式（６）で示される構造の2,2':
5',2"−ターチオフェン−5,5"−ジカルボキシアルデヒ
ド（ターチオフェンの誘導体、薄膜形成材料）を、ジメ
チルホルムアミド（溶媒）に、濃度が１．０重量％とな
るように溶解させて溶液を得た。２５℃（溶液吐出時の
温度）でのジメチルホルムアミドに対する前記誘導体の
飽和濃度は１．０重量％である。したがって、この溶液
は、吐出時に、前記誘導体が飽和状態となる。

【００５５】この溶液を用いた以外は第６実施形態と同
様にして、液滴形成を行った。すなわち、先ず、減圧ポ
ンプ付きの密閉空間内でこの空間内を２５℃に保持しな
がら、第５実施形態と同じ方法で、前記シリコン基板上
に、前記溶液の液滴２と前記溶媒の液滴３をインクジェ
ット法により形成した。この液滴形成を終了すると同時
に、減圧ポンプ６を稼働させてこの密閉空間内を１．３
Ｐａ（１０^-2torr）まで減圧し、この状態を６時間保持
した。６時間後に密閉空間から取り出したシリコン基板
１には、各液滴が形成された各位置に、２０μｍ×３０
μｍの略長方形の2,2':5',2"−ターチオフェン−5,5"−
ジカルボキシアルデヒド薄膜（厚さ５０μｍ）が、略単
結晶の状態で形成されていた。2,2':5',2"−ターチオフ
ェン−5,5"−ジカルボキシアルデヒド結晶性薄膜は、各
種電子デバイス用の半導体膜として好適に使用可能な機
能性薄膜である。

【００５６】この実施形態では、吐出時に溶液が飽和状
態となるため、基板上に配置された直後に液滴をなす溶
液が過飽和状態になり易いことと、第６実施形態と同様
の作用によって、少数の核形成がなされたと考えられ
る。また、結晶成長についても、第６実施形態と同様の
作用によって促進されたと考えられる。さらに、第６実
施形態と同様に、配置直後に液滴周囲の前記気体の分圧
が均一に高くなっているため、形成された全ての液滴が
移動せずに各液滴形成位置に留まって、基板上の液滴形
成位置（所定位置）に結晶性薄膜が形成されたと考えら
れる。

【００５７】なお、前記第６〜第８実施形態では、液滴
形成を終了すると同時に密閉空間内の減圧を開始するこ
とによって、第１の分圧を第２の分圧に急激に低下させ
て、液滴をなす溶液の過飽和度を急激に高くして単結晶
の結晶性薄膜を得ているが、前記減圧開始のタイミング
は液滴形成の終了と同時に限定されるものではなく、他
の条件等によって適切なタイミングで行うことができ
る。

【００５８】本発明の形成方法により形成された結晶性
薄膜は、各種電子デバイス（トランジスタ、ダイオー
ド、キャパシタ、有機ＥＬ装置における発光層や正孔注
入／輸送層等）用の半導体膜として好適に使用できる。
また、本発明の方法で薄膜形成がなされた電子デバイス
を備えた表示装置としては、液晶表示装置や有機ＥＬ表
示装置等が挙げられる。これらの表示装置は、例えば、
図３に示す各種電子機器に適用することができる。

【００５９】図３（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜
視図である。図３（ａ）において、符号６００は携帯電
話本体を示し、符号６０１は前記表示装置を用いた表示
部を示している。図３（ｂ）は、ワープロ、パソコンな
どの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。
図３（ｂ）において、符号７００は情報処理装置、符号
７０１はキーボードなどの入力部、符号７０３は情報処
理装置本体、符号７０２は前記表示装置を用いた表示部
を示している。

【００６０】図３（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を
示した斜視図である。図３（ｃ）において、符号８００
は時計本体を示し、符号８０１は前記表示装置を用いた
表示部を示している。図３（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞ
れの電子機器は、前記実施形態の方法で形成された結晶
性薄膜を半導体膜として使用した電子デバイスを備えた
表示装置を表示部として備えたものであり、本発明の薄
膜形成方法の特徴を有する。そのため、本発明の薄膜形
成方法によれば、これらの電子機器の製造方法を容易に
することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、低分子化合物の薄膜を基板上の所定位置に形成で
きるようになる。また、本発明の方法を、インクジェッ
ト法によりパターン状の結晶性薄膜を形成する方法に適
用することによって、結晶性薄膜がパターンに応じた基
板上の所定位置に安定的に形成され易くなる。その結
果、パターン状の結晶性薄膜を容易に形成できるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第４実施形態で配置した、溶液からなる液滴
と溶媒からなる液滴との位置関係を示す平面図である。

【図２】 第５実施形態で配置した、溶液からなる液滴
と溶媒からなる液滴との位置関係を示す平面図である。

【図３】 本発明の方法で薄膜形成がなされた電子デバ
イスを備えた表示装置を有する電子機器の例を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１…シリコン基板、２…溶液からなる液滴、３…溶媒か
らなる液滴、４…同時に形成する溶液の液滴と溶媒の液
滴の単位、６００…携帯電話本体、６０１…表示部、７
００…情報処理装置、７０１…入力部、７０３…情報処
理装置本体、７０２…表示部、８００…時計本体、８０
１…表示部。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０１Ｌ 29/28 Ｆターム(参考） 3K007 AB18 DB03 FA01 FA03 4D075 AC07 AC65 CA48 DA06 DB13 DB14 DC21 EA05 EB11

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜形成材料が溶媒に溶解している溶液
   を吐出することにより、前記溶液の液滴を基板上に複数
   個配置し、各液滴から溶媒を蒸発させることにより前記
   基板上に薄膜を形成する方法において、 前記液滴の周囲に前記溶媒と同じ成分からなる気体が存
   在するように制御することを特徴とする薄膜形成方法。
2. 【請求項２】 前記基板上に前記溶媒を塗布することに
   より前記制御を行う請求項１記載の薄膜形成方法。
3. 【請求項３】 前記基板上に前記溶媒を塗布した後に前
   記溶液の吐出を行う請求項２記載の薄膜形成方法。
4. 【請求項４】 前記溶媒の塗布を、前記溶液の液滴を配
   置しない位置にのみ行う請求項２または３記載の薄膜形
   成方法。
5. 【請求項５】 前記溶媒をスピンコート法で塗布する請
   求項２または３記載の薄膜形成方法。
6. 【請求項６】 前記溶媒をインクジェット法で塗布する
   請求項２乃至３のいずれか１項記載薄膜形成方法。
7. 【請求項７】 前記基板上の前記溶液の液滴の周囲に均
   等に前記溶媒の液滴が配置されるように、インクジェッ
   ト法により、前記溶媒の液滴および前記溶液の液滴を形
   成する請求項６記載の薄膜形成方法。
8. 【請求項８】 薄膜形成材料はオリゴフェニレンまたは
   その誘導体である請求項１乃至７のいずれか１項に記載
   の薄膜形成方法。
9. 【請求項９】 薄膜形成材料はオリゴチオフェンまたは
   その誘導体である請求項１乃至７のいずれか１項に記載
   の薄膜形成方法。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか１項に記載
    の方法で薄膜を形成する工程を有する電子デバイスの形
    成方法。