JP2005235852A - Process for forming multilayer film and process for fabricating device - Google Patents

Process for forming multilayer film and process for fabricating device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for depositing a multilayer film exhibiting good inter-film adhesion and interface characteristics, and to provide a process for fabricating a device using that film deposition process. <P>SOLUTION: The process for forming a multilayer film including at least a first film and a second film formed thereon comprises a step for coating a substrate with a first liquid material containing solvent to form a first coating, a step for removing at least a part of the solvent existing in the first coating to form a first solvent removed film, a step for coating the first solvent removed film with a second liquid material, and a step for performing heating and/or optical treatment at least of the first solvent removed film and the second liquid material to form the first film from the first solvent removed film and the second film from the second liquid material. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、集積回路、薄膜トランジスタ、光電変換装置、電気機器及び感光体用途等に応用される多層膜の形成方法に関するものである。   The present invention relates to a method for forming a multilayer film applied to an integrated circuit, a thin film transistor, a photoelectric conversion device, an electric device, a photoreceptor, and the like.

集積回路や薄膜トランジスタ等に応用されるシリコン薄膜(アモルファスシリコン膜やポリシリコン膜)のパターニングは、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等の真空プロセスにより基板の全面にシリコン膜を形成した後、フォトリソグラフィーにより不要部分を除去するといったプロセスで行なわれるのが一般的である。しかし、この方法では、大掛かりな装置が必要である、原料の使用効率が悪い、原料が気体であるため扱いにくい、大量の廃棄物が発生する、等の問題を有していた。   Patterning of a silicon thin film (amorphous silicon film or polysilicon film) applied to an integrated circuit or a thin film transistor is performed by forming a silicon film on the entire surface of the substrate by a vacuum process such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and then performing photolithography. The process is generally performed by removing unnecessary portions. However, this method has problems such as requiring a large-scale device, poor use efficiency of the raw material, difficulty in handling because the raw material is gas, and generation of a large amount of waste.

このような従来方法に対して、近年、液体状のシラン化合物や高次シラン又はその溶液を基板に塗布し、加熱などの熱エネルギー又は紫外線やレーザー等の光エネルギー照射によってシリコン膜を形成する方法が提案されている(例えば、特開2003−115532号公報:特許文献1、特開2003−124486号公報:特許文献2、特開2003−133306号公報:特許文献3、特開2003−171556号公報:特許文献4、特開2003−313299号公報:特許文献5等)。この方法によれば、原料が液体であるため扱い易く、大型の装置を必要としないため、低コストでシリコン膜を形成することができる。   In contrast to such conventional methods, in recent years, a liquid silane compound, higher order silane or a solution thereof is applied to a substrate, and a silicon film is formed by heat energy such as heating or light energy irradiation such as ultraviolet light or laser. (For example, JP 2003-115532 A: Patent Document 1, JP 2003-124486 A: Patent Document 2, JP 2003-133306 A: Patent Document 3, JP 2003-171556 A. Publication: Patent Document 4, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-313299: Patent Document 5, etc.). According to this method, since the raw material is a liquid, it is easy to handle and a large-sized apparatus is not required, so that a silicon film can be formed at low cost.

また、特開2001−179167号公報の方法を用いれば、液体状のシラン化合物や高次シラン又はその溶液をインクジェットなどの手法により直接パターニングしてシリコン膜を成膜することができるようになり、これによってフォトリソグラフィーによる工数、材料の無駄を省くことができる旨が開示されている(特許文献6)。   Further, by using the method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-179167, it becomes possible to form a silicon film by directly patterning a liquid silane compound, a higher order silane or a solution thereof by a technique such as inkjet, This discloses that man-hours and material waste due to photolithography can be saved (Patent Document 6).

さて、実際のICや薄膜トランジスタなどのデバイスは、アモルファスシリコンやポリシリコン膜だけではなく、その上に、電極層や絶縁膜層等の膜を多層にわたり成膜することで製造される。しかしながら、従来の方法のように、液体材料からシリコン層を完全に形成した後に次の電極層や絶縁膜層を積層すると、両層の間で膜が剥離したり、良好な界面特性が得られずデバイスの性能が劣る等の問題を有していた。
特開2003−115532号公報 特開2003−124486号公報 特開2003−133306号公報 特開2003−171556号公報 特開2003−313299号公報 特開2001−179167号公報
An actual device such as an IC or a thin film transistor is manufactured by forming not only an amorphous silicon or polysilicon film but also a film such as an electrode layer or an insulating film layer on the multilayer. However, when the next electrode layer or insulating film layer is laminated after the silicon layer is completely formed from the liquid material as in the conventional method, the film is peeled off between the two layers, or good interface characteristics are obtained. However, there were problems such as poor device performance.
JP 2003-115532 A JP 2003-124486 A JP 2003-133306 A JP 2003-171556 A JP 2003-313299 A JP 2001-179167 A

そこで、本発明は、膜相互の密着性及び界面特性が良好な多層膜の形成方法及び当該多層膜の形成方法を使用したデバイスの製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a multilayer film having good adhesion and interfacial characteristics between films, and a method for manufacturing a device using the method for forming a multilayer film.

本発明によれば、上記課題は、第1膜と該第1膜上に形成された第2膜とを少なくとも含む多層膜の形成方法であって、溶媒を含む第1液体材料を基板上方に塗布することにより第1塗布膜を形成する工程と、前記第1塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第1溶媒除去膜を形成する工程と、前記第1溶媒除去膜上に第2液体材料を塗布する工程と、少なくとも、前記第1溶媒除去膜及び前記第2液体材料に対して加熱及び/又は光処理を行なうことにより前記第1溶媒除去膜から前記第1膜及び前記第2液体材料から前記第2膜を形成する、多層膜の形成方法(以下「第1発明」と称する)により解決する。   According to the present invention, there is provided a method for forming a multilayer film including at least a first film and a second film formed on the first film, wherein the first liquid material including a solvent is disposed above the substrate. A step of forming a first coating film by coating; a step of forming a first solvent removal film by removing at least a part of the solvent present in the first coating film; and the first solvent. Applying a second liquid material on the removal film, and heating and / or optically treating the first solvent removal film and the second liquid material at least from the first solvent removal film. This is solved by a multilayer film forming method (hereinafter referred to as “first invention”) in which the second film is formed from one film and the second liquid material.

このような構成により、前記第1溶媒除去膜から前記第1膜を形成する工程と、前記第2液体材料から前記第2膜を形成する工程とを同一工程で行うことができ、アモルファスシリコンやポリシリコン等の膜を一層づつ形成するよりも工程数を減らすことができる。また、膜相互の密着性及び界面特性が良好な多層膜を成膜することができ、得られる製品の性能向上が期待できる。   With such a configuration, the step of forming the first film from the first solvent removal film and the step of forming the second film from the second liquid material can be performed in the same step. The number of processes can be reduced as compared to forming a film of polysilicon or the like one by one. In addition, it is possible to form a multilayer film having good adhesion and interfacial characteristics between the films, and an improvement in the performance of the resulting product can be expected.

上記第1発明の好ましい態様は以下のとおりである。前記第1溶媒除去膜を形成する工程は、前記第1塗布膜を加熱することにより行う。前記第1塗布膜の加熱は、100〜250℃の範囲で行なうことがより好ましい。   Preferred embodiments of the first invention are as follows. The step of forming the first solvent removal film is performed by heating the first coating film. The heating of the first coating film is more preferably performed in the range of 100 to 250 ° C.

前記第1塗布膜の加熱は、減圧雰囲気で行なうことが好ましい。減圧雰囲気中で加熱することにより、より短時間でより効率的に溶媒を除去することができ、シリコン膜中に不純物として残留する溶媒を減らすことができ、シリコン膜の高性能化が期待できる。   The first coating film is preferably heated in a reduced pressure atmosphere. By heating in a reduced-pressure atmosphere, the solvent can be removed more efficiently in a shorter time, the solvent remaining as an impurity in the silicon film can be reduced, and high performance of the silicon film can be expected.

前記第1塗布膜は、液滴吐出法により塗布することが好ましい。これにより、基板上へ液体材料を直接パターン上に塗布する事ができ、本発明を用いた熱処理および/または光処理によって、フォトリソグラフィーを用いることなく基板上へシリコン膜のパターニングを行う事ができる。   The first coating film is preferably applied by a droplet discharge method. As a result, a liquid material can be applied directly on the pattern onto the substrate, and the silicon film can be patterned on the substrate without using photolithography by heat treatment and / or light treatment using the present invention. .

前記第1膜は、液体シリコン材料から形成されることが好ましい。前記液体シリコン材料は、シラン化合物及び/又は高次シランを含む。また、前記液体シリコン材料は、周期表の第3B族元素を含む物質又は周期表の第5B族元素を含む物質を含むこともできる。かかる物質を液体シリコン材料が含む事により、該シリコン膜をドープシリコン膜とする事ができるようになる。   The first film is preferably formed from a liquid silicon material. The liquid silicon material contains a silane compound and / or a higher order silane. In addition, the liquid silicon material may include a substance containing a Group 3B element of the periodic table or a substance containing a Group 5B element of the periodic table. By including such a substance in the liquid silicon material, the silicon film can be made a doped silicon film.

また、上記課題は、第1膜と該第1膜上に形成された第2膜とを少なくとも含む多層膜の形成方法であって、溶媒を含む第1液体材料を基板上方に塗布することにより第1塗布膜を形成する工程と、前記第1塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第1溶媒除去膜を形成する工程と、溶媒を含む第2液体材料を前記第1溶媒除去膜上に塗布することにより第2塗布膜を形成する工程と、前記第2塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第2溶媒除去膜を形成する工程と、少なくとも、前記第1溶媒除去膜及び前記第2溶媒除去膜に対して加熱及び/又は光処理を行なうことにより前記第1溶媒除去膜から前記第1膜及び前記第2溶媒除去膜から前記第2膜を形成する、多層膜の形成方法(以下「第2発明」と称する)によっても解決する。   Another object of the present invention is a method of forming a multilayer film including at least a first film and a second film formed on the first film, by applying a first liquid material containing a solvent over the substrate. A step of forming a first coating film; a step of forming a first solvent removal film by removing at least a part of the solvent present in the first coating film; and a second liquid material containing a solvent. Forming a second coating film by coating on the first solvent removal film, and forming a second solvent removal film by removing at least part of the solvent present in the second coating film; And, at least, the first solvent removal film and the second solvent removal film are heated and / or subjected to light treatment to form the first film and the second solvent removal film from the first solvent removal film. Forming the second film from the shape of a multilayer film Also solved by a method (hereinafter referred to as "second invention").

このような構成により、前記第1溶媒除去膜から前記第1膜を形成する工程と、前記第2溶媒除去膜から前記第2膜を形成する工程とを同一工程で行うことができ、アモルファスシリコンやポリシリコン等の膜を一層づつ形成するよりも工程数を減らすことができる。また、膜相互の密着性及び界面特性が良好な多層膜を成膜することができ、得られる製品の性能向上が期待できる。   With this configuration, the step of forming the first film from the first solvent removal film and the step of forming the second film from the second solvent removal film can be performed in the same step, and amorphous silicon. The number of steps can be reduced as compared to forming a film of polysilicon or polysilicon one by one. In addition, it is possible to form a multilayer film having good adhesion and interfacial characteristics between the films, and an improvement in the performance of the resulting product can be expected.

上記第2発明の好ましい態様は以下のとおりである。前記第1溶媒除去膜の加熱は前記第1塗布膜を加熱することにより行い、前記第2溶媒除去膜の形成は、前記第2塗布膜を加熱することにより行う。前記第1塗布膜の加熱及び前記第2塗布膜の加熱は、100〜250℃の範囲で行なうことが好ましい。前記第1塗布膜の加熱及び前記第2塗布膜の加熱は、減圧雰囲気で行なうことが好ましい。前記第1塗布膜及び前記第2塗布膜の少なくとも1つの膜は、液滴吐出法により塗布することが好ましい。前記第1膜及び前記第2膜の少なくとも1つの膜は、液体シリコン材料から形成されることが好ましい。前記液体シリコン材料は、シラン化合物及び/又は高次シランを含むことが好ましい。前記液体シリコン材料は、周期表の第3B族元素を含む物質又は周期表の第5B族元素を含む物質を含むこともできる。   Preferred embodiments of the second invention are as follows. The first solvent removal film is heated by heating the first coating film, and the second solvent removal film is formed by heating the second coating film. The heating of the first coating film and the heating of the second coating film are preferably performed in a range of 100 to 250 ° C. The heating of the first coating film and the heating of the second coating film are preferably performed in a reduced pressure atmosphere. It is preferable that at least one of the first coating film and the second coating film is applied by a droplet discharge method. It is preferable that at least one of the first film and the second film is formed of a liquid silicon material. The liquid silicon material preferably contains a silane compound and / or a higher order silane. The liquid silicon material may include a substance containing a Group 3B element of the periodic table or a substance containing a Group 5B element of the periodic table.

更に、上記課題は、第1膜と該第1膜上に形成された第2膜とを少なくとも含む多層膜の形成方法であって、溶媒を含む第1液体材料を基板上方に塗布することにより第1塗布膜を形成する工程と、前記第1塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第1溶媒除去膜を形成する工程と、前記第1溶媒除去膜上に前記第2膜を形成する工程と、前記第2膜を形成する工程の後、少なくとも前記第1溶媒除去膜に対して加熱及び/又は光処理を行なうことにより前記溶媒除去膜から前記第1膜を形成する、多層膜の形成方法(以下「第3発明」と称する)によっても解決する。   Furthermore, the above-described problem is a method for forming a multilayer film including at least a first film and a second film formed on the first film, by applying a first liquid material containing a solvent over the substrate. Forming a first coating film; forming a first solvent removal film by removing at least a portion of the solvent present in the first coating film; and on the first solvent removal film. After the step of forming the second film and the step of forming the second film, at least the first solvent removal film is heated and / or subjected to light treatment to form the first film from the solvent removal film. Is also solved by a multilayer film forming method (hereinafter referred to as “third invention”).

このような構成により、膜相互の密着性及び界面特性が良好な多層膜を成膜することができ、得られる製品の性能向上が期待できる。   With such a configuration, it is possible to form a multilayer film having good adhesion and interfacial characteristics between the films, and an improvement in the performance of the resulting product can be expected.

上記第3発明の好ましい態様は以下のとおりである。前記第2膜は、CVD法、蒸着法又はスパッタリング法により形成することができる。即ち、第1溶媒除去膜の表面上に、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等により膜を形成し、しかる後に熱処理および/または光処理により第1膜を形成することもできる。前記第1膜は液体シリコン材料から形成することが好ましい。前記液体シリコン材料は、シラン化合物及び/又は高次シランを含む。前記液体シリコン材料は、周期表の第3B族元素を含む物質又は周期表の第5B族元素を含む物質を含むこともできる。   Preferred embodiments of the third invention are as follows. The second film can be formed by a CVD method, a vapor deposition method, or a sputtering method. That is, a film can be formed on the surface of the first solvent removal film by a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method, or the like, and then the first film can be formed by heat treatment and / or light treatment. The first film is preferably formed from a liquid silicon material. The liquid silicon material contains a silane compound and / or a higher order silane. The liquid silicon material may include a substance containing a Group 3B element of the periodic table or a substance containing a Group 5B element of the periodic table.

また、本発明は、上記第1乃至第3発明のいずれか1つの多層膜の形成方法を使用するデバイスの製造方法(以下「第4発明」と称する)を提供するものである。   The present invention also provides a device manufacturing method (hereinafter referred to as “fourth invention”) using the multilayer film forming method according to any one of the first to third inventions.

このような構成により、シリコン成膜を完全に行ってから第2の膜を形成する従来の多層膜の形成方法により製造したデバイスと比べて、第1乃至第3発明のいずれか1つの多層膜の形成方法を使用することにより、工程数を簡略化することができるとともに、膜相互の密着性及び界面特性が良好な多層膜を成膜することができるため、高品質のデバイスを得ることができる。   With such a configuration, the multilayer film according to any one of the first to third inventions is compared with a device manufactured by a conventional multilayer film forming method in which the second film is formed after the silicon film is completely formed. By using this forming method, the number of steps can be simplified, and a multilayer film having good adhesion and interfacial characteristics can be formed, so that a high-quality device can be obtained. it can.

[第1発明]
第1発明は、既述のとおり、第1膜と該第1膜上に形成された第2膜とを少なくとも含む多層膜の形成方法であって、溶媒を含む第1液体材料を基板上方に塗布することにより第1塗布膜を形成する工程と、前記第1塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第1溶媒除去膜を形成する工程と、前記溶媒除去膜上に第2液体材料を塗布する工程と、少なくとも前記第1溶媒除去膜及び前記第2液体材料に対して加熱及び/又は光処理を行なうことにより前記溶媒除去膜から前記第1膜及び前記第2液体材料から前記第2膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
[First invention]
As described above, the first invention is a method for forming a multilayer film including at least a first film and a second film formed on the first film, wherein a first liquid material containing a solvent is disposed above the substrate. A step of forming a first coating film by coating; a step of forming a first solvent removal film by removing at least a part of the solvent present in the first coating film; and the solvent removal film. A step of applying a second liquid material thereon, and heating and / or light treatment of at least the first solvent removal film and the second liquid material from the solvent removal film to the first film and the first film. Forming the second film from two liquid materials.

先ず、溶媒を含む第1液体材料を基板上方に塗布することにより第1塗布膜を形成する工程について説明する。   First, a process of forming a first coating film by applying a first liquid material containing a solvent over the substrate will be described.

本発明において、「液体シリコン材料」とは、分子中にケイ素を含有する物質を少なくとも含み、常温でそれ自体が液体かまたは溶媒に溶解させた状態で液体である材料であり、熱処理および/または光処理によってシリコン膜を形成する材料の事である。   In the present invention, the “liquid silicon material” is a material that contains at least a substance containing silicon in a molecule and is a liquid in a state where it is itself liquid or dissolved in a solvent at room temperature, and is subjected to heat treatment and / or It is a material that forms a silicon film by light treatment.

液体シリコン材料としては、シラン化合物、高次シラン又はその混合物またはその溶液を使用することが好ましい。更に、前記溶液にドーパントを添加したものを用いることもできる。   As the liquid silicon material, it is preferable to use a silane compound, a higher order silane, a mixture thereof or a solution thereof. Furthermore, what added the dopant to the said solution can also be used.

ここで、「ドーパント」とは、液体シリコン材料中に含まれ、上述のマイクロ波照射による活性化によってn型またはp型のドープシリコンを形成し得るリン、ホウ素又は砒素等の周期表第3B族元素又は周期表の第5B族元素を含む化合物、具体的にはホウ素、黄燐、デカボランや特開2000−31066号公報に挙げられているような物質が例示される。   Here, the “dopant” is included in the liquid silicon material, and can form n-type or p-type doped silicon by the above-described activation by microwave irradiation. Examples thereof include compounds containing elements or Group 5B elements of the periodic table, such as boron, yellow phosphorus, decaborane, and substances described in JP-A No. 2000-31066.

上記シラン化合物としては、例えば、一般式Sinm(ここで、nは3以上の、またmは4以上のそれぞれ独立な整数を示し、Xは水素原子及び/又はハロゲン原子等の置換基を示す。)で表されるシラン化合物等が挙げられる。 Examples of the silane compound include a general formula Si n X m (wherein n is 3 or more and m is an independent integer of 4 or more, and X is a substituent such as a hydrogen atom and / or a halogen atom). The silane compound etc. which are represented by this is mentioned.

また、この液体シリコン材料としては、上記シラン化合物に紫外線(以下「UV」と称する)を照射することにより光重合してなる高次シランを含有する組成物であるか、又は上記シラン化合物の溶液に、UVを照射することにより光重合してなる高次シランを含有する組成物を用いる事もできる。   The liquid silicon material may be a composition containing a higher order silane obtained by photopolymerization by irradiating the silane compound with ultraviolet rays (hereinafter referred to as “UV”), or a solution of the silane compound. In addition, a composition containing a higher order silane obtained by photopolymerization by irradiation with UV can also be used.

かかる高次シランは、光重合性を有するシラン化合物の溶液にUVが照射されて該シラン化合物が光重合することにより形成されたもので、その分子量が従来のシリコン作製方法で用いられているシラン化合物(例えば、Si614であれば分子量は182)に比しても比較にならない程大きなもの(1800程度までの分子量のものが確認されている)である。このような巨大な分子量を持つ高次シランはその沸点が分解点よりも高く、蒸発してなくなる前に膜を形成することができるため、従来のシリコン膜作製法よりも効果的にシリコン膜の形成を行うことができる。なお、実際にこのような高次シランを加熱すると、沸点に達する以前に分解してしまうため、分解点より高い沸点は実験的に決めることはできない。しかし、ここでは蒸気圧の温度依存性や、理論計算によって求めた理論値としての常圧での沸点を意味している。 This higher order silane is formed by irradiating UV to a solution of a photopolymerizable silane compound and photopolymerizing the silane compound, and its molecular weight is a silane used in a conventional silicon production method. Compared to a compound (for example, Si 6 H 14 has a molecular weight of 182), it is too large to be compared (having a molecular weight of up to about 1800). Higher-order silanes with such a huge molecular weight have a boiling point higher than the decomposition point, and can form a film before it evaporates. Formation can be performed. In addition, when such higher order silane is actually heated, it decomposes before reaching the boiling point, so a boiling point higher than the decomposition point cannot be determined experimentally. However, here, it means the temperature dependence of the vapor pressure and the boiling point at normal pressure as a theoretical value obtained by theoretical calculation.

また、このような高次シランを含有した液体シリコン材料を用いれば、この高次シランの沸点が分解点より高いという性質から、従来のように蒸発してしまう前に急いで高温で加熱するといった必要がない。つまり、昇温速度を穏やかにしたり、減圧しながら比較的低温で加熱するといったプロセスが可能となる。このことは、シリコン膜を形成する場合のシリコン同士の結合スピードを制御できるだけでなく、後述する溶媒除去膜を形成する工程において、シリコン膜を形成するほど高温ではないが溶媒の沸点よりは高い温度を維持するといった方法によって、液体シリコン材料の塗布膜からシリコン膜の特性劣化の原因となる溶媒を従来の方法よりも効率良く減らすことが可能となることを意味する。   In addition, if a liquid silicon material containing such higher order silane is used, the boiling point of this higher order silane is higher than the decomposition point, so that it is rapidly heated at a high temperature before evaporating as in the prior art. There is no need. That is, it is possible to perform a process in which the heating rate is moderated or heating is performed at a relatively low temperature while reducing the pressure. This can not only control the bonding speed of silicon when forming a silicon film, but also a temperature higher than the boiling point of the solvent in the process of forming a solvent removal film, which will be described later, but not so high as to form a silicon film. This means that the solvent that causes the deterioration of the characteristics of the silicon film can be reduced more efficiently than the conventional method from the coating film of the liquid silicon material.

光重合して形成する高次シランとしては、前述したようにその沸点がその分解点よりも高いことが好ましい。このような沸点が分解点よりも高い高次シランは、前駆体であるシラン化合物として後述の好ましいシラン化合物を選定したり、照射するUVとして後述の好ましい波長のUV、および照射時間、照射方法、照射エネルギー、および用いる溶媒およびUV照射後の精製方法を選定すること等により、容易に得ることができる。   As described above, the higher order silane formed by photopolymerization preferably has a boiling point higher than its decomposition point. Higher order silanes having a boiling point higher than the decomposition point are selected from the following preferable silane compounds as silane compounds as precursors, or UV having a preferable wavelength described below as irradiation UV, irradiation time, irradiation method, It can be easily obtained by selecting irradiation energy, a solvent to be used, and a purification method after UV irradiation.

また、この高次シランについては、その分子量分布を、UVの照射時間や照射量、照射方法によってコントロールすることができる。さらに、この高次シランは、シラン化合物へのUV照射後に、一般的な重合体の精製法であるGPCなどを用いて分離精製することで、任意の分子量の高次シラン化合物を取り出すことができる。また、分子量の異なる高次シラン化合物の間での溶解度の差を利用して精製を行うこともできる。また、分子量の異なる高次シラン化合物の間での、常圧または減圧下での沸点の差を利用して分留による精製を行うこともできる。このようにして、液体材料中の高次シランの分子量のコントロールを行うことで、より特性バラツキが抑えられた良質のシリコン層を得ることができるようになる。   Further, the molecular weight distribution of this higher order silane can be controlled by the UV irradiation time, irradiation amount, and irradiation method. Furthermore, this higher order silane can be taken out of the higher order silane compound having an arbitrary molecular weight by separating and purifying using GPC which is a general polymer purification method after UV irradiation of the silane compound. . Further, purification can be performed by utilizing the difference in solubility between higher order silane compounds having different molecular weights. Further, purification by fractional distillation can be performed by utilizing the difference in boiling points between higher-order silane compounds having different molecular weights under normal pressure or reduced pressure. In this way, by controlling the molecular weight of the higher order silane in the liquid material, it is possible to obtain a high-quality silicon layer in which the characteristic variation is further suppressed.

高次シランは、その分子量が大きくなればなるほど沸点が高くなり、また溶媒に対する溶解度も減少していく。このため、UVの照射条件によっては光重合後の高次シランが溶媒に溶解しきれずに析出することがあるので、その場合にはマイクロフィルターなどを用いたろ過などによって不溶成分を除去し、高次シランを精製することができる。   Higher order silanes have higher boiling points and lower solubility in solvents as the molecular weight increases. For this reason, depending on the UV irradiation conditions, higher-order silane after photopolymerization may not be completely dissolved in the solvent and may be precipitated. In that case, insoluble components are removed by filtration using a microfilter, etc. Secondary silanes can be purified.

UVの照射時間は、所望の分子量分布の高次シランが得られる点で、0.1秒〜120分、特に1〜30分であるのが好ましい。   The UV irradiation time is preferably from 0.1 seconds to 120 minutes, particularly preferably from 1 to 30 minutes, in order to obtain a high-order silane having a desired molecular weight distribution.

また、このような高次シランの前駆体であるシラン化合物を含有する前記液体材料については、その粘度および表面張力を、形成する高次シランの分子量分布に関する前記調整方法とともに溶媒を調整することにより、容易にコントロールすることができる。これは、液状体からシリコン層を形成する場合、その最大のメリットとしてインクジェット法を用いたパターニング法が採用できる点が挙げられるが、この液滴吐出法によるパターニングにおいて、前述したように粘度および表面張力が溶媒によって容易にコントロール可能であることが、非常に有利な点として作用する。   Moreover, about the said liquid material containing the silane compound which is a precursor of such higher order silane, the viscosity and surface tension are adjusted with the said adjustment method regarding the molecular weight distribution of the higher order silane to form, and a solvent. Can be easily controlled. This is because when a silicon layer is formed from a liquid material, the greatest merit is that a patterning method using an ink jet method can be adopted. The fact that the tension can be easily controlled by the solvent serves as a very advantageous point.

前記高次シランの前駆体となるシラン化合物としては、UVの照射により重合し得るという光重合性を有する限り特に制限されず、例えば、前述した一般式Sinm(ここで、nは3以上の、またmは4以上のそれぞれ独立な整数を示し、Xは水素原子及び/又はハロゲン原子等の置換基を示す。)で表されるシラン化合物等が挙げられる。 The silane compound to be a precursor of the high-order silane is not particularly limited as long as having a photopolymerizable that can be polymerized by irradiation with UV, for example, in the above-mentioned general formula Si n X m (wherein, n represents 3 And m represents an independent integer of 4 or more, and X represents a substituent such as a hydrogen atom and / or a halogen atom).

このようなシラン化合物としては、一般式Sin2n(式中、nは3以上の整数を示し、Xは水素原子及び/又はハロゲン原子を示す。)で表される環状のシラン化合物や、一般式Sin2n-2(式中、nは4以上の整数を示し、Xは水素原子及び/又はハロゲン原子を示す。)で表される環状構造を2個以上有するシラン化合物の他、分子内に少なくとも一つの環状構造を有する水素化珪素及びそのハロゲン置換体等、本発明に係るマイクロ波照射による重合プロセスを適用し得るシラン化合物の全てが挙げられる。 As such a silane compound, a cyclic silane compound represented by the general formula Si n X 2n (wherein n represents an integer of 3 or more and X represents a hydrogen atom and / or a halogen atom), In addition to a silane compound having two or more cyclic structures represented by the general formula Si n X 2n-2 (wherein n represents an integer of 4 or more and X represents a hydrogen atom and / or a halogen atom), All of the silane compounds to which the polymerization process by microwave irradiation according to the present invention can be applied, such as silicon hydride having at least one cyclic structure in the molecule and a halogen substitution product thereof.

具体的には、1個の環状構造を有するものとして、シクロトリシラン、シクロテトラシラン、シクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、シクロヘプタシラン等が挙げられ、2個の環状構造を有するものとして、1、1’−ビシクロブタシラン、1、1’−ビシクロペンタシラン、1、1’−ビシクロヘキサシラン、1、1’−ビシクロヘプタシラン、1、1’−シクロブタシリルシクロペンタシラン、1、1’−シクロブタシリルシクロヘキサシラン、1、1’−シクロブタシリルシクロヘプタシラン、1、1’−シクロペンタシリルシクロヘキサシラン、1、1’−シクロペンタシリルシクロヘプタシラン、1、1’−シクロヘキサシリルシクロヘプタシラン、スピロ[2.2]ペンタシラン、スピロ[3.3]ヘプタタシラン、スピロ[4.4]ノナシラン、スピロ[4.5]デカシラン、スピロ[4.6]ウンデカシラン、スピロ[5.5]ウンデカシラン、スピロ[5.6]ウンデカシラン、スピロ[6.6]トリデカシラン等が挙げられ、その他にこれらの骨格の水素原子を部分的にSiH3基やハロゲン原子に置換したケイ素化合物を挙げることができる。これらは2種以上を混合して使用することもできる。 Specifically, examples having one cyclic structure include cyclotrisilane, cyclotetrasilane, cyclopentasilane, cyclohexasilane, cycloheptasilane, and the like, and those having two cyclic structures include 1 1, 1'-bicyclobutasilane, 1, 1'-bicyclopentasilane, 1, 1'-bicyclohexasilane, 1, 1'-bicycloheptasilane, 1, 1'-cyclobutasilylcyclopentasilane, 1, 1 '-Cyclobutasilylcyclohexasilane, 1,1'-cyclobutasilylcycloheptasilane, 1,1'-cyclopentasilylcyclohexasilane, 1,1'-cyclopentasilylcycloheptasilane, 1,1'- Cyclohexasilylcycloheptasilane, spiro [2.2] pentasilane, spiro [3.3] heptatasilane, spiro [4.4] nona Examples include silane, spiro [4.5] decasilane, spiro [4.6] undecasilane, spiro [5.5] undecasilane, spiro [5.6] undecasilane, spiro [6.6] tridecasilane, and the like. Examples thereof include silicon compounds in which the hydrogen atoms of the skeleton are partially substituted with SiH 3 groups or halogen atoms. These may be used in combination of two or more.

これら化合物のうち、分子内の最低一箇所に環状構造を有するシラン化合物は光に対する反応性が極度に高く、光重合が効率よく行えるという点から、これを原料として用いるのが好ましい。その中でも、シクロテトラシラン、シクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、シクロヘプタシラン等のSin2n(式中、nは3以上の整数を示し、Xは水素原子及び/又はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等のハロゲン原子を示す。)で表されるシラン化合物は、以上の理由に加えて合成、精製が容易である利点を有するため特に好ましい。 Among these compounds, a silane compound having a cyclic structure in at least one position in the molecule is preferably used as a raw material from the viewpoint that it has extremely high reactivity with light and photopolymerization can be performed efficiently. Among these, Si n X 2n such as cyclotetrasilane, cyclopentasilane, cyclohexasilane, cycloheptasilane (wherein n represents an integer of 3 or more, X is a hydrogen atom and / or a fluorine atom, a chlorine atom, A silane compound represented by a halogen atom such as a bromine atom or an iodine atom is particularly preferable because it has an advantage of being easily synthesized and purified in addition to the above reasons.

本発明に使用される液体シリコン材料に用いられる溶媒としては、シラン化合物を溶解し、シラン化合物が光重合されたことにより形成された高次シランを溶解し、かつ該シラン化合物又は高次シランと反応しないものが好ましい。この溶媒は、通常、室温での蒸気圧が1×10-3〜2×102Torrのものが用いられる。蒸気圧が2×102Torrより高いものでは、コーティングで塗布膜を形成する場合に溶媒が先に蒸発してしまい、良好な塗布膜を形成することが困難になるからである。一方、蒸気圧が1×10-3Torrより低いものでは、同様にコーティングで塗布膜を形成する場合に乾燥が遅くなり、塗布膜中に溶媒が残留し易くなって、後述する溶媒除去膜を形成する工程において、良質の溶媒除去膜が得られにくくなり、ひいては後述する加熱及び/又は光処理理後にも、良質のシリコン膜が得られ難くなるからである。 As a solvent used for the liquid silicon material used in the present invention, a silane compound is dissolved, a higher order silane formed by photopolymerization of the silane compound is dissolved, and the silane compound or the higher order silane Those that do not react are preferred. As this solvent, those having a vapor pressure of 1 × 10 −3 to 2 × 10 2 Torr at room temperature are usually used. If the vapor pressure is higher than 2 × 10 2 Torr, the solvent will evaporate first when the coating film is formed by coating, and it becomes difficult to form a good coating film. On the other hand, in the case where the vapor pressure is lower than 1 × 10 −3 Torr, drying is slow when the coating film is similarly formed by coating, and the solvent tends to remain in the coating film. This is because it is difficult to obtain a high-quality solvent-removing film in the forming step, and it is difficult to obtain a high-quality silicon film even after heating and / or light treatment described later.

また、前記溶媒としては、その常圧での沸点が室温以上であり、シラン化合物又は高次シランの分解点である250℃〜300℃よりも低いものを用いることが好ましい。シラン化合物又は高次シランの分解点よりも低い溶媒を用いることにより、塗布後、加熱によってシラン化合物又は高次シランを分解することなく溶媒のみを選択的に除去することができるため、塗布膜に溶媒が残留するのを防止することができ、より良質の膜を得ることができるからである。   As the solvent, it is preferable to use a solvent having a boiling point at normal pressure of room temperature or higher and lower than 250 ° C. to 300 ° C. which is the decomposition point of the silane compound or higher silane. By using a solvent lower than the decomposition point of the silane compound or higher order silane, it is possible to selectively remove only the solvent without decomposing the silane compound or higher order silane by heating after coating. This is because it is possible to prevent the solvent from remaining and to obtain a higher quality film.

液体シリコン材料に使用される溶媒は、例えば、シラン化合物を含む場合はシラン化合物の溶液中の溶媒であり、高次シランを含む溶液の場合はUV照射前では前駆体としてのシラン化合物の溶液中の溶媒であり、UV照射後は高次シラン溶液中の溶媒となるものをいう。その具体例としては、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−デカン、ジシクロペンタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、デュレン、インデン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、スクワランなどの炭化水素系溶媒の他、ジプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系溶媒、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒が挙げられる。   The solvent used for the liquid silicon material is, for example, a solvent in a solution of a silane compound when it contains a silane compound, and in a solution of a silane compound as a precursor before UV irradiation in the case of a solution containing a higher order silane. Which is a solvent in the higher silane solution after UV irradiation. Specific examples thereof include hydrocarbon solvents such as n-hexane, n-heptane, n-octane, n-decane, dicyclopentane, benzene, toluene, xylene, durene, indene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene and squalane. In addition, dipropyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,2-dimethoxyethane, bis (2- Methoxyethyl) ether, ether solvents such as p-dioxane, propylene carbonate, γ-butyrolactone, N- Chill-2-pyrrolidone, dimethylformamide, acetonitrile, polar solvent such as dimethyl sulfoxide.

溶媒中の溶質濃度としては、通常1〜80重量%程度、好ましくは5〜30重量%程度であり、所望のシリコン膜厚に応じて調整することができる。80重量%を超えると、高次シランが析出しやすくなり、均一な塗布膜を得るのが困難になる。   The solute concentration in the solvent is usually about 1 to 80% by weight, preferably about 5 to 30% by weight, and can be adjusted according to the desired silicon film thickness. If it exceeds 80% by weight, higher-order silane tends to precipitate, and it becomes difficult to obtain a uniform coating film.

また、この液体シリコン材料は、その粘度が通常1〜100mPa・sの範囲に調整可能となるが、塗布装置や目的の塗布膜厚に応じて、その粘度を適宜選択することができる。粘度が1mPa・sより小さくなるとコーティングが困難になり、100mPa・sを超えると均一な塗布膜を得ることが困難になる。   Further, the viscosity of the liquid silicon material can usually be adjusted in the range of 1 to 100 mPa · s, but the viscosity can be appropriately selected according to the coating apparatus and the target coating film thickness. When the viscosity is less than 1 mPa · s, coating becomes difficult, and when it exceeds 100 mPa · s, it is difficult to obtain a uniform coating film.

なお、前記液体シリコン材料には、目的の機能を損なわない範囲で必要に応じてフッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節材を微量添加することができる。このノニオン系表面張力調節材は、溶液の塗布対象物への濡れ性を良好化し、塗布した膜のレベルリング性を改良し、塗布膜のぶつぶつの発生、ゆず肌の発生などの防止に役立つものである。   Note that a small amount of a surface tension adjusting material such as a fluorine-based material, a silicone-based material, or a nonionic-based material can be added to the liquid silicon material as necessary as long as the target function is not impaired. This nonionic surface tension modifier improves the wettability of the solution to the application object, improves the leveling of the applied film, and helps prevent the occurrence of coating film crushing and itching. It is.

塗布膜塗布は一般には室温以上の温度で行われる。室温以下の温度では高次シラン化合物の溶解性が低下し一部析出する場合がある。本発明に使用されるシラン化合物、高次シラン化合物は水、酸素と反応して変性してしまうので、一連の工程は水や酸素が存在しない状態であることが好ましい。よって、一連の工程中の雰囲気は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス中で行なうことが好ましい。さらに必要に応じて水素などの還元性ガスを混入したものが好ましい。また、溶媒や添加物も水や酸素を取り除いたものを用いることが望ましい。   The coating film is generally applied at a temperature of room temperature or higher. If the temperature is lower than room temperature, the solubility of the higher order silane compound may decrease and partly precipitate. Since the silane compound and the higher order silane compound used in the present invention are modified by reacting with water and oxygen, it is preferable that the series of steps is in a state where water and oxygen are not present. Therefore, the atmosphere during the series of steps is preferably performed in an inert gas such as nitrogen, helium, or argon. Furthermore, what mixed reducing gas, such as hydrogen, as needed is preferable. Further, it is desirable to use a solvent or additive from which water or oxygen has been removed.

塗布膜はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、液滴吐出法、ディスペンス法等、一般的に液体材料を塗布する方法として用いられているいかなる方法を用いて成膜する事が可能である。この中でも、液滴吐出法、ディスペンス法を用いる事により、基板上へ液体材料を直接パターン上に塗布する事ができ、フォトリソグラフィーを用いることなく基板上へシリコン膜のパターニングを行う事ができるために、好ましい。   The coating film can be formed by any method generally used for applying a liquid material, such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating, droplet discharge method, dispensing method, etc. is there. Among these, by using a droplet discharge method and a dispensing method, a liquid material can be directly applied onto a pattern on a substrate, and a silicon film can be patterned on a substrate without using photolithography. It is preferable.

尚、本発明において、液滴吐出法とは、液滴を所望の領域に吐出することにより、被吐出物を含む所望パターンを形成する方法であり、インクジェット法と呼ぶこともある。但し、この場合、吐出する液滴は、印刷物に用いられる所謂インクではなく、デバイスを構成する材料物質を含む液状体であり、この材料物質は、例えばデバイスを構成する導電物質又は絶縁物質として機能し得る物質を含むものである。さらに、液滴吐出とは、吐出時に噴霧されるものに限らず、液状体の1滴1滴が連続するように吐出される場合も含む。   In the present invention, the droplet discharge method is a method of forming a desired pattern including an object to be discharged by discharging droplets to a desired region, and is sometimes called an ink jet method. However, in this case, the liquid droplets to be ejected are not so-called ink used for printed matter, but a liquid containing a material substance constituting the device, and this material substance functions as, for example, a conductive substance or an insulating substance constituting the device. It contains a possible substance. Furthermore, the droplet discharge is not limited to spraying at the time of discharge, but also includes a case where each droplet of liquid is discharged so as to be continuous.

また、スピンコート法を用いる場合のスピナーの回転数は、形成する膜の厚み、塗布溶液組成により決まるが、一般には100〜5000rpm、好ましくは300〜3000rpmが用いられる。   In addition, the spinner rotation speed in the case of using the spin coating method is determined by the thickness of the film to be formed and the composition of the coating solution, but is generally 100 to 5000 rpm, preferably 300 to 3000 rpm.

次に、前記第1塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第1溶媒除去膜を形成する工程について説明する。ここで、「溶媒の少なくとも一部を除去する」とは、塗布膜中の少なくとも一部の溶媒を蒸発させることにより、塗布膜中の溶媒残存率を低下させることをいう。従って、「溶媒除去膜」とは、塗布膜中の少なくとも一部の溶媒が蒸発し、塗布膜中の溶媒残存率が低下した状態の膜であって、液体シリコン材料がアモルファス状あるいは多結晶状となる前の状態の膜をいう。   Next, a process of forming the first solvent removal film by removing at least a part of the solvent present in the first coating film will be described. Here, “removing at least a part of the solvent” means reducing the residual ratio of the solvent in the coating film by evaporating at least a part of the solvent in the coating film. Therefore, the “solvent removal film” is a film in which at least a part of the solvent in the coating film evaporates and the residual ratio of the solvent in the coating film is reduced, and the liquid silicon material is in an amorphous or polycrystalline state. It is a film in a state before becoming.

溶媒除去膜の形成は、前記塗布膜を加熱することにより行なうことができる。ここで、「加熱」とは、塗布膜をアモルファス状あるいは多結晶状にすることを目的として行なう加熱とは異なり、上記のように、塗布膜から少なくとも一部の溶媒を除去することを目的として行なうものである。   The solvent removal film can be formed by heating the coating film. Here, “heating” is different from heating for the purpose of making the coating film amorphous or polycrystalline, and for the purpose of removing at least a part of the solvent from the coating film as described above. To do.

前記塗布膜の加熱温度は、使用する溶媒の種類、沸点(蒸気圧)又は分解点により異なるが、20〜300℃の範囲で行なうことが好ましく、100〜250℃の範囲で行なわれることが好ましい。この温度は用いる溶媒の沸点により最適な温度を用いる事ができるが300℃を超えると液体シリコン材料が熱分解を起こしてしまうために、通常300℃以下である事が好ましい。   The heating temperature of the coating film varies depending on the type of solvent used, the boiling point (vapor pressure) or the decomposition point, but is preferably in the range of 20 to 300 ° C, and preferably in the range of 100 to 250 ° C. . The optimum temperature can be used depending on the boiling point of the solvent to be used, but if it exceeds 300 ° C., the liquid silicon material will be thermally decomposed.

加熱時間は、加熱温度との関係で適宜決定されるが、加熱温度が100〜250℃の範囲で行なわれる場合は、1秒〜60分間行なうことが好ましい。   The heating time is appropriately determined in relation to the heating temperature, but when the heating temperature is in the range of 100 to 250 ° C., it is preferably performed for 1 second to 60 minutes.

この溶媒除去の為の加熱は、例えば、従来から公知のホットプレート、炉(ファーネス)、UV照射やレーザー照射、マイクロ波照射等を用いて行なうことができる。   The heating for removing the solvent can be performed using, for example, a conventionally known hot plate, furnace (furnace), UV irradiation, laser irradiation, microwave irradiation, or the like.

また、加熱は、溶媒を効率よく除去する観点から、減圧雰囲気で行なうことが好ましく、具体的には、例えば 10-8〜100Torrで行われることが好ましい。減圧雰囲気中で加熱することにより、より短時間でより効率的に溶媒を除去することできるため、シリコン膜中に不純物として残留する溶媒を減らすことができ、シリコン膜の高性能化が期待できる。 Moreover, it is preferable to perform a heating in a pressure-reduced atmosphere from a viewpoint of removing a solvent efficiently, and specifically, it is preferable to carry out at 10 < -8 > -100Torr, for example. By heating in a reduced pressure atmosphere, the solvent can be removed more efficiently in a shorter time, so that the solvent remaining as an impurity in the silicon film can be reduced, and high performance of the silicon film can be expected.

更に、溶媒を除去するための加熱を行う場合は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス、もしくは水素などの還元性ガスを混合したものが好ましい。   Further, when heating for removing the solvent is performed, a mixture of an inert gas such as nitrogen, helium and argon, or a reducing gas such as hydrogen is preferable.

次に、前記第1溶媒除去膜上に第2液体材料を塗布する工程について説明する。第2液体材料は、先述した第1液体材料と異なる組成の液体材料を用いることも、同じ組成の液体材料を用いることもできる。また、塗布方法も、第1液体材料を塗布する場合と同じ方法で行うことができる。   Next, the process of applying the second liquid material on the first solvent removal film will be described. As the second liquid material, a liquid material having a composition different from that of the first liquid material described above may be used, or a liquid material having the same composition may be used. Moreover, the application method can also be performed by the same method as the case of applying the first liquid material.

次に、少なくとも前記第1溶媒除去膜及び前記第2液体材料に対して加熱及び/又は光処理を行なうことにより前記溶媒除去膜から前記第1膜及び前記第2液体材料から前記第2膜を形成する工程について説明する。   Next, at least the first solvent removal film and the second liquid material are heated and / or subjected to light treatment to thereby remove the first film from the solvent removal film and the second film from the second liquid material. The process to form is demonstrated.

かかる工程は、溶媒除去膜から第1膜を形成するとともに、第2液体材料から第2膜を形成するため、先ず第1膜を形成し、その後に第2膜を形成していく従来の多層膜の形成方法と異なり、本発明は加熱及び/又は光処理を行って第1膜を形成する前に、溶媒が除去された状態の膜を形成した段階で次の液体材料を塗布する点が大きく異なる。   In this process, in order to form the first film from the solvent removal film and to form the second film from the second liquid material, first the first film is formed and then the second film is formed. Unlike the method for forming a film, the present invention is characterized in that before the first film is formed by performing heating and / or light treatment, the next liquid material is applied at the stage of forming the film from which the solvent has been removed. to differ greatly.

ここで、第1の層として形成した溶媒除去膜(第1溶媒除去膜)の上に、第2の層を形成するための液体材料(第2液体材料)を塗布する場合、その液体材料に溶媒を含むことができる。その液体材料に使用する溶媒は、第1の層として形成した溶媒除去膜が溶解しないような溶媒を選択することで、第2液体材料を塗布する際に、第1溶媒除去膜の溶解が防止できるという観点から好ましい。   Here, when a liquid material (second liquid material) for forming the second layer is applied on the solvent removal film (first solvent removal film) formed as the first layer, the liquid material is applied to the liquid material. A solvent can be included. The solvent used for the liquid material is selected so that the solvent removal film formed as the first layer does not dissolve, thereby preventing the dissolution of the first solvent removal film when the second liquid material is applied. It is preferable from the viewpoint that it is possible.

なお、基板の上方に、CVD、蒸着、スパッタリング等により膜を形成する工程を含むこともできる。即ち、溶媒除去膜を加熱及び/又は光処理を行う前に、スパッタリング法等の真空成膜法により、インジウムスズ酸化物、アルミニウム、チタン、窒化チタン等の膜を形成した後に、溶媒除去膜の熱処理および/または光処理によってシリコン膜を形成することもできる。   It is also possible to include a step of forming a film above the substrate by CVD, vapor deposition, sputtering, or the like. That is, before the solvent removal film is heated and / or subjected to light treatment, a film of indium tin oxide, aluminum, titanium, titanium nitride, or the like is formed by a vacuum film formation method such as a sputtering method. A silicon film can also be formed by heat treatment and / or light treatment.

最後に、上記のように形成された第1溶媒除去膜及び該溶媒除去膜上に設けられた第2の層を形成するための第2液体材料を加熱及び/又は光処理することで、2層以上の多層膜を同一工程で形成する。加熱及び/又は光処理により得られるシリコン膜はアモルファス状あるいは多結晶状であるが、熱処理の場合には一般に到達温度が約550℃以下の温度ではアモルファス状、それ以上の温度では多結晶状のシリコン膜が得られる。アモルファス状のシリコン膜を得たい場合は、好ましくは300℃〜550℃、より好ましくは350℃〜500℃で行われる。到達温度が300℃未満の場合は、高次シラン化合物の熱分解が十分に進行せず、十分な厚さのシリコン膜を形成できない場合がある。   Finally, the second liquid material for forming the first solvent-removing film formed as described above and the second layer provided on the solvent-removing film is heated and / or subjected to light treatment, whereby 2 A multilayer film of more than one layer is formed in the same process. The silicon film obtained by heating and / or light treatment is amorphous or polycrystalline, but in the case of heat treatment, it is generally amorphous when the temperature reached is about 550 ° C. or lower, and polycrystalline when the temperature is higher than that. A silicon film is obtained. When it is desired to obtain an amorphous silicon film, it is preferably performed at 300 ° C. to 550 ° C., more preferably at 350 ° C. to 500 ° C. When the ultimate temperature is less than 300 ° C., the thermal decomposition of the higher order silane compound does not proceed sufficiently, and a silicon film having a sufficient thickness may not be formed.

本発明において、熱処理を行う場合の雰囲気は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス、もしくは水素などの還元性ガスを混入したものが好ましい。多結晶状のシリコン膜を得たい場合は、上記で得られたアモルファス状シリコン膜に、レーザーを照射して多結晶シリコン膜に変換することができる。   In the present invention, an atmosphere in which heat treatment is performed is preferably one in which an inert gas such as nitrogen, helium or argon or a reducing gas such as hydrogen is mixed. When it is desired to obtain a polycrystalline silicon film, the amorphous silicon film obtained above can be converted into a polycrystalline silicon film by irradiating a laser.

一方、光処理を行う場合に使用する光の光源としては、低圧あるいは高圧の水銀ランプ、重水素ランプあるいはアルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスの放電光の他、YAGレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArClなどのエキシマレーザー等が挙げられる。これらの光源は、一般には、10〜5000Wの出力のものが用いられるが、通常100〜1000Wで十分である。これらの光源の波長は高次シラン化合物が多少でも吸収するものであれば特に限定されないが、通常170nm〜600nmである。また、多結晶シリコン膜への変換効率の点で、レーザー光の使用が特に好ましい。これらの光処理時の温度は通常室温〜1500℃であり、得られるシリコン膜の半導体特性に応じて適宜選ぶことができる。   On the other hand, the light source used for light treatment includes low pressure or high pressure mercury lamp, deuterium lamp or discharge light of rare gas such as argon, krypton, xenon, YAG laser, argon laser, carbon dioxide gas Examples thereof include excimer lasers such as laser, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, and ArCl. These light sources generally have an output of 10 to 5000 W, but 100 to 1000 W is usually sufficient. The wavelength of these light sources is not particularly limited as long as the higher order silane compound absorbs even a little, but it is usually 170 nm to 600 nm. In addition, the use of laser light is particularly preferable from the viewpoint of conversion efficiency into a polycrystalline silicon film. The temperature during these light treatments is usually from room temperature to 1500 ° C., and can be appropriately selected according to the semiconductor characteristics of the resulting silicon film.

本発明の多層膜の成膜方法において「基板」とは、特に限定されないが、通常の石英、ホウ珪酸ガラス、ソーダガラスの他、ITOなどの透明電極、金、銀、銅、ニッケル、チタン、アルミニウム、タングステンなどの金属基板、さらにこれらの金属を表面に有するガラス、プラスチック基板などのほか、これらの基板の表面上に形成されたシリコン膜や金属膜等も含まれる。また、シリコン膜及び/又は金属膜が積層されたもの、シリコン膜、金属膜、又は、シリコン膜及び/又は金属膜が積層されたものがパターニングされたものも含まれる。   In the method for forming a multilayer film of the present invention, the “substrate” is not particularly limited, but other than ordinary quartz, borosilicate glass, soda glass, transparent electrodes such as ITO, gold, silver, copper, nickel, titanium, In addition to a metal substrate such as aluminum or tungsten, and a glass or plastic substrate having these metals on the surface, a silicon film or a metal film formed on the surface of these substrates is also included. In addition, a film in which a silicon film and / or a metal film are stacked, a silicon film, a metal film, or a film in which a silicon film and / or a metal film are stacked are also included.

[第2発明]
第2発明は、第1膜と該第1膜上に形成された第2膜とを少なくとも含む多層膜の形成方法であって、溶媒を含む第1液体材料を基板上方に塗布することにより第1塗布膜を形成する工程と、前記第1塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第1溶媒除去膜を形成する工程と、溶媒を含む第2液体材料を基板上方に塗布することにより第2塗布膜を形成する工程と、前記第2塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第2溶媒除去膜を形成する工程と、少なくとも前記第1溶媒除去膜及び前記第2溶媒除去膜に対して加熱及び/又は光処理を行なうことにより前記溶媒除去膜から前記第1膜及び前記第2溶媒除去膜から第2膜を形成することを特徴とする。
[Second invention]
A second invention is a method for forming a multilayer film including at least a first film and a second film formed on the first film, wherein the first liquid material containing a solvent is applied to the upper side of the substrate. Forming a first coating film; forming a first solvent removal film by removing at least part of the solvent present in the first coating film; and a second liquid material containing the solvent as a substrate. Forming a second coating film by coating upward, forming a second solvent removal film by removing at least part of the solvent present in the second coating film, and at least the above Forming the second film from the first film and the second solvent removal film from the solvent removal film by performing heating and / or light treatment on the first solvent removal film and the second solvent removal film. Features.

本発明は、溶媒を含む第2液体材料を使用する。本発明で使用される溶媒および液体材料は第1発明と同様の溶媒及び液体材料を使用することができる。そして、溶媒を含む第2液体材料を第1溶媒除去膜上に塗布することによって第2塗布膜を形成する。   The present invention uses a second liquid material that includes a solvent. As the solvent and liquid material used in the present invention, the same solvent and liquid material as in the first invention can be used. And a 2nd coating film is formed by apply | coating the 2nd liquid material containing a solvent on a 1st solvent removal film | membrane.

ここで、第1の層として形成した溶媒除去膜(第1溶媒除去膜)の上に、溶媒を含む第2液体材料を塗布する場合、その液体材料に使用する溶媒は、第1の層として形成した溶媒除去膜が溶解しないような溶媒を選択することが、第2液体材料を塗布する際に、第1溶媒除去膜の溶解が防止できるという観点から好ましい。   Here, when a second liquid material containing a solvent is applied on the solvent removal film (first solvent removal film) formed as the first layer, the solvent used for the liquid material is the first layer. It is preferable to select a solvent that does not dissolve the formed solvent removal film from the viewpoint that the dissolution of the first solvent removal film can be prevented when the second liquid material is applied.

そして、第1発明と同様の要領で、第1溶媒除去膜及び第2溶媒除去膜を形成し、第1溶媒除去膜と第2溶媒除去膜に対して加熱及び/又は光処理を行うことにより、第1溶媒除去膜から第1膜を形成するとともに、第2溶媒除去膜から第2膜を形成する。このように、第1溶媒除去膜から第1膜を形成する工程と、第2溶媒除去膜から第2膜を形成する工程とを同一工程で行うことができる。   Then, in the same manner as in the first invention, the first solvent removal film and the second solvent removal film are formed, and the first solvent removal film and the second solvent removal film are heated and / or subjected to light treatment. The first film is formed from the first solvent removal film, and the second film is formed from the second solvent removal film. Thus, the step of forming the first film from the first solvent removal film and the step of forming the second film from the second solvent removal film can be performed in the same step.

なお、第2発明の多層膜の形成方法に関しては、第1発明と異なる部分以外は、前記第1発明と同様である。したがって、本発明に関しては、特に詳述しない事項については、前述した第1発明について説明した事項が適宜適用される。   The method for forming a multilayer film of the second invention is the same as that of the first invention, except for the differences from the first invention. Therefore, regarding the present invention, the matters described for the first invention described above are appropriately applied to matters that are not particularly detailed.

[第3発明]
第3発明は、第1膜と該第1膜上に形成された第2膜とを少なくとも含む多層膜の形成方法であって、溶媒を含む第1液体材料を基板上方に塗布することにより第1塗布膜を形成する工程と、前記第1塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第1溶媒除去膜を形成する工程と、前記溶媒除去膜上に前記第2膜を形成する工程と、前記第2膜を形成する工程の後、少なくとも前記第1溶媒除去膜に対して加熱及び/又は光処理を行なうことにより前記溶媒除去膜から前記第1膜を形成することを特徴とする。
[Third invention]
A third invention is a method of forming a multilayer film including at least a first film and a second film formed on the first film, wherein a first liquid material containing a solvent is applied to the substrate above the substrate. A step of forming one coating film, a step of forming a first solvent removal film by removing at least a part of the solvent present in the first coating film, and the second coating on the solvent removal film. After the step of forming a film and the step of forming the second film, at least the first solvent removal film is heated and / or subjected to light treatment to form the first film from the solvent removal film. It is characterized by that.

即ち、第1溶媒除去膜上に前記第2膜を形成する工程は、第1溶媒除去膜上に、例えば、スパッタ、蒸着及びCVD法等の真空プロセスを用いて第2膜を形成する。その後、少なくとも第1溶媒除去膜に対して加熱及び/又は光処理を行ない、多層膜を形成するものである。   That is, in the step of forming the second film on the first solvent removal film, the second film is formed on the first solvent removal film by using a vacuum process such as sputtering, vapor deposition, and CVD. Thereafter, at least the first solvent removal film is heated and / or light-treated to form a multilayer film.

なお、第3発明の多層膜の形成方法に関しては、第1発明と異なる部分以外は、前記第1発明と同様である。したがって、本発明に関しては、特に詳述しない事項については、前述した第1発明について説明した事項が適宜適用される。   The method for forming a multilayer film of the third invention is the same as that of the first invention, except for the differences from the first invention. Therefore, regarding the present invention, the matters described for the first invention described above are appropriately applied to matters that are not particularly detailed.

[第4発明]
また、本発明は、上記の多層膜の成膜方法を使用するデバイスの製造方法を提供するものである。上記の多層膜の成膜方法によりデバイスを製造すれば、膜相互の密着性及び界面特性が良好な多層膜を成膜することができるため、高品質のデバイスを得ることができる。本発明の多層膜の成膜方法によって得られる多層膜は、集積回路、薄膜トランジスタ、光電変換装置、電気機器及び感光体等の用途に応用することができる。ここで、光電変換装置としては、例えば太陽電池などがあり、電気機器としては、例えば、携帯電話、ディスプレイなどがある。
[Fourth Invention]
The present invention also provides a device manufacturing method using the multilayer film forming method described above. If a device is manufactured by the above-described method for forming a multilayer film, a multilayer film having good adhesion and interfacial characteristics can be formed, so that a high-quality device can be obtained. The multilayer film obtained by the method for forming a multilayer film of the present invention can be applied to applications such as an integrated circuit, a thin film transistor, a photoelectric conversion device, an electric device, and a photoreceptor. Here, examples of the photoelectric conversion device include a solar battery, and examples of the electric device include a mobile phone and a display.

図1に、液晶ディスプレイに用いられる薄膜トランジスタ基板の多層膜の成膜プロセスを示す。先ず、シクロペンタシラン10gをトルエン100mlに溶解させた溶液(溶液A)を調製し、この溶液Aを攪拌しながら、300Wの高圧水銀灯で10分間照射することにより、高次シラン溶液を得た。   FIG. 1 shows a film forming process of a multilayer film of a thin film transistor substrate used for a liquid crystal display. First, a solution (solution A) in which 10 g of cyclopentasilane was dissolved in 100 ml of toluene was prepared, and the solution A was stirred and irradiated with a 300 W high-pressure mercury lamp for 10 minutes to obtain a higher order silane solution.

この高次シラン溶液を、窒素雰囲気中でガラス基板12上にインクジェット法を用いて塗布した。そして、その塗布膜を10-2Torrに減圧しながら30分間、120℃で加熱し、高次シラン溶液の溶媒であるトルエン(S1)を塗布膜から除去することにより、第1の溶媒除去膜14を得た(図1(a)参照)。 This higher order silane solution was applied onto the glass substrate 12 in a nitrogen atmosphere using an inkjet method. Then, the coating film is heated at 120 ° C. for 30 minutes while reducing the pressure to 10 −2 Torr, and the toluene (S1), which is the solvent of the higher order silane solution, is removed from the coating film, thereby the first solvent removal film. 14 was obtained (see FIG. 1 (a)).

次に、キシレンを溶媒とするポリシラザンの30重量%溶液(溶液B)を調製し、この溶液Bを、第1の溶媒除去膜14の上にインクジェット法を用いて塗布し、塗布膜を形成した。そして、形成した塗布膜を150℃で1時間加熱することにより、溶液Bの溶媒であるキシレン(S2)が除去された第2の溶媒除去膜16を得た(図1(b)参照)。   Next, a 30 wt% solution (solution B) of polysilazane using xylene as a solvent was prepared, and this solution B was applied onto the first solvent removal film 14 using an inkjet method to form a coating film. . And the formed solvent film was heated at 150 degreeC for 1 hour, and the 2nd solvent removal film | membrane 16 from which xylene (S2) which is a solvent of the solution B was removed was obtained (refer FIG.1 (b)).

次に、第1の溶媒除去膜14と第2の溶媒除去膜16を、400℃、1時間で焼成することにより、アモルファスシリコン膜15とゲート絶縁膜17の2層構造膜を同一工程で作製した(図1(c)参照)。   Next, the first solvent removal film 14 and the second solvent removal film 16 are baked at 400 ° C. for 1 hour, thereby forming a two-layer structure film of the amorphous silicon film 15 and the gate insulating film 17 in the same process. (See FIG. 1 (c)).

次に、デカボラン1gを上記溶液Aに溶解させた溶液(溶液C)を調製した。この溶液Cを、図1(d)に示すように、アモルファスシリコン膜15の露出部分にインクジェット法を用いて塗布し、塗布膜を形成した。そして、形成した塗布膜を10-2Torrに減圧しながら120℃で30分間加熱することにより、溶媒であるトルエン(S3)が塗布膜から除去された第3の溶媒除去膜18及び20を得た。 Next, a solution (solution C) in which 1 g of decaborane was dissolved in the above solution A was prepared. As shown in FIG. 1D, the solution C was applied to the exposed portion of the amorphous silicon film 15 using an ink jet method to form a coating film. Then, by heating the formed coating film at 120 ° C. for 30 minutes while reducing the pressure to 10 −2 Torr, the third solvent removal films 18 and 20 from which the solvent toluene (S3) was removed from the coating film were obtained. It was.

次に、図1(e)に示すように、インクジェット法により、ソース電極を形成するための金微粒子インクを一方の第3の溶媒除去膜20の露出部に、また、ドレイン電極を形成するためのITOインクを他方の第3の溶媒除去膜18の露出部に、それぞれ塗布した。   Next, as shown in FIG. 1E, the gold fine particle ink for forming the source electrode is formed on the exposed portion of one third solvent removal film 20 and the drain electrode is formed by the ink jet method. The ITO ink was applied to the exposed portion of the other third solvent removal film 18.

このようにして製作した多層膜の基板を、450℃で20分間焼成し、ドレイン電極22及びソース電極24を形成するとともに、第3の溶媒除去膜18及び20からn型にドープされたポリシリコン膜19及び21を形成した(図1(f)参照)。   The multilayer film substrate thus fabricated is baked at 450 ° C. for 20 minutes to form the drain electrode 22 and the source electrode 24, and the n-type doped polysilicon from the third solvent removal films 18 and 20. Films 19 and 21 were formed (see FIG. 1 (f)).

アルミ微粒子インクをインクジェット法によりゲート絶縁膜17の表面上に塗布し、200℃で1時間焼成することにより、ゲート電極配線28を形成した(図1(f)参照)。このように作製した薄膜トランジスタ基板1を用いて、液晶ディスプレイを作製した。   Aluminum fine particle ink was applied on the surface of the gate insulating film 17 by an ink jet method, and baked at 200 ° C. for 1 hour, thereby forming the gate electrode wiring 28 (see FIG. 1F). A liquid crystal display was manufactured using the thin film transistor substrate 1 thus manufactured.

図2に、太陽電池に用いられる基板の多層膜の成膜プロセスを示す。先ず、ガラス基板30上に、厚さ5000Åのアルミニウム膜32をスパッタ法にて形成した(図2(a)参照)。   FIG. 2 shows a film forming process of a multilayer film of a substrate used for a solar cell. First, an aluminum film 32 having a thickness of 5000 mm was formed on the glass substrate 30 by a sputtering method (see FIG. 2A).

実施例1で用いた溶液Aに塩化リン1gを溶解した溶液を調製し、この溶液をアルミニウム膜32の表面に800rpmでスピンコートすることにより、塗布膜を形成した。形成した塗布膜を120℃で30分間加熱し、溶媒であるトルエン(S1)を塗布膜から除去することにより、第1の溶媒除去膜34を形成した(図2(b)参照)。   A solution in which 1 g of phosphorus chloride was dissolved in the solution A used in Example 1 was prepared, and this solution was spin-coated on the surface of the aluminum film 32 at 800 rpm to form a coating film. The formed coating film was heated at 120 ° C. for 30 minutes to remove toluene (S1) as a solvent from the coating film, thereby forming a first solvent removal film 34 (see FIG. 2B).

次に、第1の溶媒除去膜34の表面に溶液Aを1000rpmでスピンコートして塗布膜を形成し、形成した塗布膜を120℃で30分間加熱することにより、溶媒であるトルエン(S2)が除去された第2の溶媒除去膜36を形成した(図2(c)参照)。   Next, the surface of the first solvent removal film 34 is spin-coated with the solution A at 1000 rpm to form a coating film, and the formed coating film is heated at 120 ° C. for 30 minutes, whereby toluene (S2), which is a solvent. A second solvent removal film 36 from which was removed was formed (see FIG. 2C).

更に、溶液Aにデカボラン1gを溶解させた溶液を調製し、この溶液を第2の溶媒除去膜36の表面に800rpmでスピンコートすることにより塗布膜を形成した。形成した塗布膜を120℃で30分間加熱することにより、溶媒であるトルエン(S3)が除去された第3の溶媒除去膜38を形成した(図2(d)参照)。   Furthermore, a solution in which 1 g of decaborane was dissolved in solution A was prepared, and this solution was spin-coated on the surface of the second solvent removal film 36 at 800 rpm to form a coating film. The formed coating film was heated at 120 ° C. for 30 minutes to form a third solvent removal film 38 from which toluene (S3) as a solvent was removed (see FIG. 2D).

このようにして得られた多層膜を500℃で2時間焼成することにより、厚さ1000Å(N型シリコン膜35)/1500Å(I型シリコン膜37)/1000Å(P型シリコン膜39)の3層からなる太陽電池構造を同時に作製した。   The multilayer film thus obtained was baked at 500 ° C. for 2 hours to obtain a thickness of 1000 mm (N-type silicon film 35) / 1500 mm (I-type silicon film 37) / 1000 mm (P-type silicon film 39). A solar cell structure consisting of layers was fabricated simultaneously.

その後、スパッタ法を用いてITO電極40を形成するとともに、フォトエッチングによりITO電極40及びシリコン層(N型シリコン膜35、I型シリコン膜37及びP型シリコン膜39)のパターニングを行って、図2(e)に示す太陽電池基板2を作製した。   Thereafter, the ITO electrode 40 is formed by sputtering, and the ITO electrode 40 and the silicon layer (N-type silicon film 35, I-type silicon film 37, and P-type silicon film 39) are patterned by photoetching. A solar cell substrate 2 shown in 2 (e) was produced.

この太陽電池基板2を用いて太陽電池を作製し、その太陽電池の光起電力を測定して変換効率を求めたところ、11%であり、良好な界面特性が認められた。また、膜の剥離も認められなかった。従って、本発明を用いることによって、界面の電気特性が良好であるために、デバイスとしての性能を向上させるとともに、膜相互の密着性に優れた成膜を行うことができることを確認した。また、複数の膜を同時に焼成できたため、熱処理に必要な時間も短縮できるという効果も確認した。   When this solar cell substrate 2 was used to produce a solar cell, and the conversion efficiency was determined by measuring the photovoltaic power of the solar cell, it was 11%, and good interface characteristics were recognized. Also, no film peeling was observed. Therefore, by using the present invention, it was confirmed that since the electrical characteristics of the interface are good, the performance as a device can be improved and the film can be formed with excellent adhesion between films. In addition, since a plurality of films could be fired at the same time, the effect of shortening the time required for heat treatment was also confirmed.

実施例2と同様の要領で、ガラス基板30上に、アルミニウム膜32、第1の溶媒除去膜34、第2の溶媒除去膜26、第3の溶媒除去膜38からなる膜を形成した(図2(a)〜(d)参照)。   In the same manner as in Example 2, a film made of an aluminum film 32, a first solvent removal film 34, a second solvent removal film 26, and a third solvent removal film 38 was formed on the glass substrate 30 (FIG. 2 (a) to (d)).

次に、第3の溶媒除去膜38の表面上に、スパッタ法によりITO電極40を形成し、次いで500℃で2時間焼成することにより、厚さ1000Å(N型シリコン膜35)/1500Å(I型シリコン膜37)/1000Å(P型シリコン膜39)の3層からなる太陽電池構造を同時に作製した。   Next, an ITO electrode 40 is formed on the surface of the third solvent removal film 38 by sputtering, and then baked at 500 ° C. for 2 hours, thereby obtaining a thickness of 1000 mm (N-type silicon film 35) / 1500 mm (I Type solar film 37) / 1000 の (P-type silicon film 39) was formed simultaneously.

その後、フォトエッチングによりITO電極40及びシリコン層(N型シリコン膜35、I型シリコン膜37及びP型シリコン膜39)のパターニングを行って、太陽電池基板を作製した。   Thereafter, the ITO electrode 40 and the silicon layer (N-type silicon film 35, I-type silicon film 37, and P-type silicon film 39) were patterned by photoetching to produce a solar cell substrate.

この太陽電池基板を用いて太陽電池を作製し、この太陽電池の光起電力を測定して変換効率を求めたところ、13%であり、本発明を適用することでP型シリコン膜39とITO電極40が良好な界面を形成することが確認できた。   A solar cell was fabricated using this solar cell substrate, and the conversion efficiency was determined by measuring the photovoltaic power of this solar cell. The conversion efficiency was 13%. By applying the present invention, the P-type silicon film 39 and ITO It was confirmed that the electrode 40 formed a good interface.

[比較例1]
従来法を用い、以下の要領で太陽電池基板を作製した。即ち、塗布対象物に液体シリコン材料を塗布した後、本焼成のための加熱を行った。このプロセスを2度繰り返し、N型シリコン膜35、I型シリコン膜37及びP型シリコン膜39からなる多層膜を成膜した。それ以外は、実施例2と同様の要領で太陽電池基板を作成した。
[Comparative Example 1]
Using a conventional method, a solar cell substrate was produced as follows. That is, after applying the liquid silicon material to the object to be applied, heating for the main baking was performed. This process was repeated twice to form a multilayer film composed of the N-type silicon film 35, the I-type silicon film 37, and the P-type silicon film 39. Otherwise, a solar cell substrate was prepared in the same manner as in Example 2.

この太陽電池の光起電力を測定して変換効率を求めたところ、わずか4%であった。また、所々に膜が剥離している部分が認められた。   When the photovoltaic power of this solar cell was measured to determine the conversion efficiency, it was only 4%. Moreover, the part which the film | membrane peeled in the place was recognized.

[試験例1]
実施例1で用いた溶液Aに塩化リンを1%添加した溶液をガラス基板上にスピンコートした。この基板を200℃で30分加熱して溶媒を除去し、溶媒除去膜を形成した。次に、銀微粒子がテトラデカン中に分散した金属インクを、インクジェット法にてこの上記溶媒除去膜に直線状に塗布した。この基板を大気中で500℃で1時間焼成する事により、厚さ1000ÅのN型シリコン膜上に幅50μmの直線状の銀配線を形成した(試験基板A)。
[Test Example 1]
A solution obtained by adding 1% of phosphorus chloride to the solution A used in Example 1 was spin-coated on a glass substrate. This substrate was heated at 200 ° C. for 30 minutes to remove the solvent, thereby forming a solvent removal film. Next, a metal ink in which silver fine particles were dispersed in tetradecane was linearly applied to the solvent removal film by an ink jet method. The substrate was baked in the atmosphere at 500 ° C. for 1 hour, thereby forming a linear silver wiring having a width of 50 μm on the N-type silicon film having a thickness of 1000 mm (test substrate A).

実施例1で用いた溶液Aに塩化リンを1%添加した溶液をガラス基板上にスピンコートした。これを500℃で10分間焼成する事により厚さ1000ÅのN型のシリコン膜を形成した。次に、インクジェット法によって上記と同様の金属インクをN型のシリコン膜に塗布して銀配線を形成し、さらに500℃で1時間焼成する事により、厚さ1000ÅのN型シリコン膜上に幅50μmの直線状の銀配線を形成した(試験基板B)。   A solution obtained by adding 1% of phosphorus chloride to the solution A used in Example 1 was spin-coated on a glass substrate. This was fired at 500 ° C. for 10 minutes to form an N-type silicon film having a thickness of 1000 mm. Next, a metal ink similar to the above is applied to the N-type silicon film by the ink jet method to form a silver wiring, and further baked at 500 ° C. for 1 hour, thereby forming a width on the N-type silicon film having a thickness of 1000 mm. A 50-μm linear silver wiring was formed (test substrate B).

製造した試験基板A及びBについて、銀配線のテープ剥離試験による密着性評価を、100箇所当りの剥離数を測定することにより行った。その結果を、接触抵抗を測定した結果と併せて以下に示す。   About manufactured test board | substrate A and B, the adhesive evaluation by the tape peeling test of silver wiring was performed by measuring the peeling number per 100 places. The result is shown below with the result of measuring the contact resistance.

Figure 2005235852
以上のように、本発明を用いた試験基板Aにおいては、従来法で製造した試験基板Bと比べて、シリコン膜と金属配線の密着性が非常に良好であり、また金属配線とN型シリコン膜の間の接触抵抗が少ないことが判明した。
Figure 2005235852
As described above, in the test substrate A using the present invention, the adhesion between the silicon film and the metal wiring is very good as compared with the test substrate B manufactured by the conventional method, and the metal wiring and the N-type silicon are used. It was found that the contact resistance between the membranes was low.

液晶ディスプレイに用いられる薄膜トランジスタ基板の多層膜の成膜プロセスを示す図である。It is a figure which shows the film-forming process of the multilayer film of the thin-film transistor substrate used for a liquid crystal display. 太陽電池に用いられる基板の多層膜の成膜プロセスを示す図である。It is a figure which shows the film-forming process of the multilayer film of the board | substrate used for a solar cell.

符号の説明Explanation of symbols

1:薄膜トランジスタ基板、2:太陽電池基板、12:ガラス基板、14:第1の溶媒除去膜、15:アモルファスシリコン膜、16:第2の溶媒除去膜、17:ゲート絶縁膜、18及び20:第3の溶媒除去膜、19及び21:ポリシリコン膜、22:ドレイン電極、24:ソース電極、28:ゲート電極配線、30:ガラス基板、32:アルミニウム膜、34:第1の溶媒除去膜、36:第2の溶媒除去膜、38:第3の溶媒除去膜、40:ITO電極 1: thin film transistor substrate, 2: solar cell substrate, 12: glass substrate, 14: first solvent removal film, 15: amorphous silicon film, 16: second solvent removal film, 17: gate insulating film, 18 and 20: Third solvent removal film, 19 and 21: polysilicon film, 22: drain electrode, 24: source electrode, 28: gate electrode wiring, 30: glass substrate, 32: aluminum film, 34: first solvent removal film, 36: second solvent removal film, 38: third solvent removal film, 40: ITO electrode

Claims (18)

第1膜と該第1膜上に形成された第2膜とを少なくとも含む多層膜の形成方法であって、
溶媒を含む第1液体材料を基板上方に塗布することにより第1塗布膜を形成する工程と、
前記第1塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第1溶媒除去膜を形成する工程と、
前記第1溶媒除去膜上に第2液体材料を塗布する工程と、
少なくとも、前記第1溶媒除去膜及び前記第2液体材料に対して加熱及び/又は光処理を行なうことにより前記第1溶媒除去膜から前記第1膜及び前記第2液体材料から前記第2膜を形成する、多層膜の形成方法。
A method for forming a multilayer film including at least a first film and a second film formed on the first film,
Forming a first coating film by applying a first liquid material containing a solvent over the substrate;
Forming a first solvent removal film by removing at least a part of the solvent present in the first coating film;
Applying a second liquid material on the first solvent removal film;
At least the first film from the first solvent removal film and the second film from the second liquid material by performing heating and / or light treatment on the first solvent removal film and the second liquid material. A method for forming a multilayer film.
前記第1溶媒除去膜を形成する工程は、前記第1塗布膜を加熱することにより行う、請求項1記載の多層膜の形成方法。   The method for forming a multilayer film according to claim 1, wherein the step of forming the first solvent removal film is performed by heating the first coating film. 前記第1塗布膜の加熱は、100〜250℃の範囲で行なわれる請求項2記載の多層膜の形成方法。   The method for forming a multilayer film according to claim 2, wherein the heating of the first coating film is performed in a range of 100 to 250 ° C. 4. 前記第1塗布膜の加熱は、減圧雰囲気で行なわれる請求項2又は3の多層膜の形成方法。   The method for forming a multilayer film according to claim 2 or 3, wherein the heating of the first coating film is performed in a reduced pressure atmosphere. 前記第1塗布膜は、液滴吐出法により塗布される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の多層膜の形成方法。   The method for forming a multilayer film according to claim 1, wherein the first coating film is applied by a droplet discharge method. 前記第1膜が液体シリコン材料から形成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の多層膜の形成方法。   The method for forming a multilayer film according to claim 1, wherein the first film is formed from a liquid silicon material. 第1膜と該第1膜上に形成された第2膜とを少なくとも含む多層膜の形成方法であって、
溶媒を含む第1液体材料を基板上方に塗布することにより第1塗布膜を形成する工程と、
前記第1塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第1溶媒除去膜を形成する工程と、
溶媒を含む第2液体材料を前記第1溶媒除去膜上に塗布することにより第2塗布膜を形成する工程と、
前記第2塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第2溶媒除去膜を形成する工程と、
少なくとも、前記第1溶媒除去膜及び前記第2溶媒除去膜に対して加熱及び/又は光処理を行なうことにより前記第1溶媒除去膜から前記第1膜及び前記第2溶媒除去膜から第2膜を形成する、多層膜の形成方法。
A method for forming a multilayer film including at least a first film and a second film formed on the first film,
Forming a first coating film by applying a first liquid material containing a solvent over the substrate;
Forming a first solvent removal film by removing at least a part of the solvent present in the first coating film;
Forming a second coating film by coating a second liquid material containing a solvent on the first solvent removal film;
Forming a second solvent removal film by removing at least a part of the solvent present in the second coating film;
At least the first solvent removal film and the second solvent removal film are heated and / or subjected to a light treatment to heat the first solvent removal film and the second solvent removal film to the second film. A method for forming a multilayer film.
前記第1溶媒除去膜の形成は、前記第1塗布膜を加熱することにより行い、前記第2溶媒除去膜の形成は、前記第2塗布膜を加熱することにより行う、請求項7記載の多層膜の形成方法。   The multilayer according to claim 7, wherein the formation of the first solvent removal film is performed by heating the first coating film, and the formation of the second solvent removal film is performed by heating the second coating film. Method for forming a film. 前記第1塗布膜の加熱及び前記第2塗布膜の加熱は、100〜250℃の範囲で行なわれる請求項8記載の多層膜の形成方法。   The method of forming a multilayer film according to claim 8, wherein the heating of the first coating film and the heating of the second coating film are performed in a range of 100 to 250 ° C. 前記第1塗布膜の加熱及び前記第2塗布膜の加熱は、減圧雰囲気で行なわれる請求8又は9記載の多層膜の形成方法。   The method for forming a multilayer film according to claim 8 or 9, wherein the heating of the first coating film and the heating of the second coating film are performed in a reduced pressure atmosphere. 前記第1塗布膜及び前記第2塗布膜の少なくとも1つの膜は、液滴吐出法により塗布される、請求項7〜10のいずれか1項に記載の多層膜の形成方法。   The method for forming a multilayer film according to claim 7, wherein at least one of the first coating film and the second coating film is applied by a droplet discharge method. 前記第1膜及び前記第2膜の少なくとも1つの膜は液体シリコン材料から形成される、請求項7〜11のいずれか1項記載の多層膜の形成方法。   The method for forming a multilayer film according to claim 7, wherein at least one of the first film and the second film is formed of a liquid silicon material. 第1膜と該第1膜上に形成された第2膜とを少なくとも含む多層膜の形成方法であって、
溶媒を含む第1液体材料を基板上方に塗布することにより第1塗布膜を形成する工程と、
前記第1塗布膜に存在している前記溶媒の少なくとも一部を除去することにより第1溶媒除去膜を形成する工程と、
前記第1溶媒除去膜上に前記第2膜を形成する工程と、
前記第2膜を形成する工程の後、少なくとも前記第1溶媒除去膜に対して加熱及び/又は光処理を行なうことにより前記溶媒除去膜から前記第1膜を形成する、多層膜の形成方法。
A method for forming a multilayer film including at least a first film and a second film formed on the first film,
Forming a first coating film by applying a first liquid material containing a solvent over the substrate;
Forming a first solvent removal film by removing at least a part of the solvent present in the first coating film;
Forming the second film on the first solvent removal film;
A method for forming a multilayer film, wherein, after the step of forming the second film, at least the first solvent removal film is heated and / or light-treated to form the first film from the solvent removal film.
前記第2膜は、CVD法、蒸着法又はスパッタリング法により形成する、請求項13に記載の多層膜の形成方法。   The multilayer film forming method according to claim 13, wherein the second film is formed by a CVD method, an evaporation method, or a sputtering method. 前記第1膜が液体シリコン材料から形成される、請求項13又は14のいずれか1項に記載の多層膜の形成方法。   The method for forming a multilayer film according to claim 13, wherein the first film is formed from a liquid silicon material. 前記液体シリコン材料が、シラン化合物及び/又は高次シランを含む、請求項6、12又は15のいずれか1項に記載の多層膜の形成方法。   The method for forming a multilayer film according to claim 6, wherein the liquid silicon material includes a silane compound and / or a higher order silane. 前記液体シリコン材料は、周期表の第3B族元素を含む物質又は周期表の第5B族元素を含む物質を含む請求項6、12、15又は16のいずれか1項に記載の多層膜の形成方法。   17. The multilayer film according to claim 6, wherein the liquid silicon material includes a substance containing a Group 3B element of the periodic table or a substance containing a Group 5B element of the periodic table. Method. 請求項1〜17のいずれか1項に記載の多層膜の形成方法を使用するデバイスの製造方法。

The manufacturing method of the device which uses the formation method of the multilayer film of any one of Claims 1-17.

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