JPS62171169A - 薄膜パタ−ン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はりフトオフ法による薄膜パターン形成方法に関
する。

［従来の技術］ 従来、太陽電池の金属電極などの薄膜を所望のパターン
に形成する方法としては、次の方法がある。

（１）不必要な部分への薄膜の付着をマスクを用いて機
械的に妨げることにより、パターンを形成するマスク法 （２）微細なパターニングや高い集積度を必要とする素
子などのように、より精度の高いパターニングが必要と
されるばあいには、薄膜を全面に形成したのちレジスト
をスクリーン印刷により所望のパターンに塗布したり、
あるいは全面に塗布したレジストを露光現象してパター
ニングを行ない、レジストのない部分の薄膜をエツチン
グによって除去して薄膜のパターニングを行なうエツチ
ング法 （３）逆に薄膜形成前にレジストを全面に塗布し、これ
を露光・現象して逆パターンとし、薄膜の不要部分を除
去するためのリフトオフ層としたのち、全面に薄膜を形
成し、リフトオフ層と共にその上に形成された薄膜の不
要部分を除去するリフトオフ法 ［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、これら従来の方法、たとえばマスク法で
は、マスクの加工精度や基板との密着性のわるさから、
蒸着法やスパッター法などによる薄膜形成時に、マスク
と基板との隙間に蒸着原子やスパッター原子が入り込む
ことにより生じる回り込みの問題や、マスクのエツジが
有限の厚さを持つことによる陰影の発生の問題などがあ
る。とくにスパッター法による金属薄膜などの蒸着では
、スパック−された原子が高いエネルギーを有するため
、一層回り込みが激しく生じ、使用に耐えないものしか
えられない。

一方、レジストを用いたエツチング法では、レジストの
露光・現象、薄膜のエツチング、レジスト除去といった
プロセスが必要で、コストや生産性、基板へのダメージ
などの点で問題がある。さらに薄膜の種類によっては、
たとえばａ−８ｉやａ−８Ｉ　Ｇあるいはある種の金属
シリサイドなどのばあいには、エツチング液が極めて限
定され、その上使用しうるエツチング液には危険性の高
い薬品が多く、エツチング速度も遅いなどのエツチング
、液としての基本的な問題、すなわちエツチングにおけ
る基本的な聞届を有している。

また、従来のりフトオフ法においても、リフトオフ層の
パターニングの際に、レジストの現象や除去の過程で前
記エツチング法と同様の問題が生じる。

本発明は上述のごとき薄膜のパターニング法における問
題、すなわちマスク法における精度のわるさ、エツチン
グ法およびリフトオフ法におけるプロセスの長さ、複雑
さおよびエツチングにおける基本的な問題などを解決し
た簡便で高精度な薄膜のパターニング法を提供すること
を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、薄膜パターンを形成するに際し、あらかじめ
所定の薄膜パターンに対して逆パターンとなるリフトオ
フ層を基板上に直接設け、ついで両パターンにわたる全
領域に薄膜を形成したのち、不要部分をリフトオフ層と
ともに除去することにより薄膜パターンを形成する方法
に関する。

［実施例］ 本発明におけるリフトオフ層としては、たとえばシリコ
ーン系オイルにカーボンブラック、金属石けん、フッ素
系樹脂、金属酸化物などの増稠剤を加えた稠度１５０〜
４０゛０（２５℃、６０回混和、以下同様）、好ましく
は２９０〜３３０程度のシリコーングリースをスクリー
ン印刷する方法や、油性インクをブロック−やインクジ
ェット法により印刷あるいはパターニングする方法など
により、直接基板上に形成された膜厚１〜１１００Ｊ１
程度、好ましくは１０〜２５Ｊ１ｍ程度で、上部に形成
される薄膜の基板への付着力を減少させるに充分な均一
な濡れ性のごとき特性を有する層が、好ましい例として
あげられる。

前記リフトオフ層が基板上に直接設けられるとは、リフ
トオフ層が基板上に必要な逆パターン状にエツチングな
どすることなく直接形成されることを意味し、該基板と
はりフトオフ層が設けられる基板のことであり、金属基
板であってもよく、ガラス基板であってもよく、ガラス
基板に電極が設けられたものであってもよく、さらには
電極を有するガラス基板あるいは金属基板にアモルファ
ス半導体層などの半導体層が設けられたものであっても
よく、リフトオフ層が設けられる基板であるかぎりとく
に限定はない。

このリフトオフ層は、ついで形成される薄膜と基板との
間に逆パターンとして存在し、リフトオフ層を除去する
際にその上に形成された薄膜も除去され、リフトオフ層
が設けられていない部分に形成された薄膜がパターン状
に形成されるように作用し、その除去はそれぞれの材料
に適した溶剤を用いて行なえばよい。

形成される薄膜にはとくに限定はなく、リフトオフ法に
よりパターン状に形成される薄膜であるかぎり形成しう
る。該薄膜の厚さにはとくに限定はないが、通常１０〜
ｔｏｏｏｏ人、好ましくは１０００〜５０００人程度で
ある。

つぎに本発明の方法を図面に基づき説明する。

第１図に示すごとく、薄膜（３）を形成しようとする基
板（１）の上に、粘稠度を適当に調整したシリコーング
リースまたはインクをスクリーン印刷法などにより印刷
し、リフトオフ層（２）をパターンとして形成する。こ
のときのパターンは目的となる薄膜パターンの逆パター
ンである。またこのとき使用するシリコーングリースま
たはインクは、薄膜形成時に不純物の混入やパターンの
だれを惹き起こすおそれのないもので、しかもリフトオ
フ時に簡単に除去可能なものがとくに好ましい。真空中
の薄膜の蒸着では、たとえばシリコーン系オイルに増稠
剤を加えたシリコーングリースや、一般にエツチングに
用いられるレジストで粘稠度を調節したものなどが用い
られうる。また大面積で精度が要求されるば゛あいには
、スクリーン印刷のかわりにインクジェット法を用いる
方法が好都合である。より簡便には水性または油性イン
クを精度のよいペン、たとえばロットリング［Ｆ］ペン
などの製図用ペンを用いてリフトオフ層を形成すること
もできる。

こののち、全面に目的とする薄膜（３）を形成し、つい
でリフトオフ層（２）とこの層上の薄膜（３）とを同時
に除去してパターンの形成が完了する。

薄膜を形成する手段としては、加熱蒸着法、電子ビーム
蒸着法、ＤＣまたはＲＰスパッター法、常圧または減圧
ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法プラズマＣＶＤ法など、あらかじ
め印刷などによりパターニングされた物質に支障をきた
すおそれのない限り、いかなる薄膜形成方法も適用可能
である。

この方法でバターニングされる薄膜は、種々のデバイス
の電極として使用されうる透明導電性薄膜や金属薄膜あ
るいはその保護層などの目的で有用な金属シリサイドの
薄膜、太陽電池、光センサ−、電子写真感光ドラム、薄
膜ダイオード、トランジスターなどに応用が可能な非晶
質または結晶質半導体薄膜、ＩＣまたはハイブリッドＩ
Ｃ基板の絶縁や、その他各種絶縁保護膜などへの応用が
可能な非晶質または結晶質絶縁体薄膜など多岐にわたり
利用されうる。

リフトオフ層除去に用いられる溶剤としては、シリコー
ングリースを用いたばあいには、トリクレン、アセトン
、ｎ−へキサン、エタノール、石油エーテルなどの溶剤
が使用でき、とくにトリクレンやｎ−ヘキサンはこの目
的に適している。

インクを用いてインクジェット法によりリフトオフ層を
形成したばあいには、アセトン、エタノールなどが適し
ている。

リフトオフ層除去の際に超音波洗浄を行なうと一層除去
の速度向上に役立つが、このとき同時に薄膜の他の部分
や下地基板へのダメージを与えない範囲で使うのが好ま
しい。

超音波洗浄と同様にリフトオフ層除去に有効な方法とし
ては、表面に溶剤を流すなどの手段を用いる方法があげ
られ、とくにシリコーングリースを用いたばあいには、
この様な方法で容易にリフトオフ層を除去をすることが
できる。

このようにして薄膜パターンを形成することにより、た
とえば第２図に示すようになパターンを線巾０．１５〜
０．２＋ｎｍｑ位置精度約０．１ｍｍというように、高
精度の薄膜パターンが低コストで生産性よく、特殊なエ
ツチング液を用いることなく形成しうる。

なお本発明の方法は、前述の機能性薄膜だけでなく、装
飾などの目的で形成される光沢を持った金属薄膜などの
一般の薄膜のバターニングに用いうろことはいうまでも
ない。

つぎに実施例に基づき本発明の詳細な説明する。

実施例１ １２７１１ＬＱ口の青板ガラス上に、シリコーングリー
ス（東しシリコーン■製の５Ｈ７０７１）をスクリーン
印刷法によりバターニングして、厚さ約３０側のりフト
オフ層を形成し、その上全面にＮを抵抗加熱法により１
０００人の厚さに蒸着した。そののち、バターニングし
て設けたリフトオフ層上に形成されたＮ層をリフトオフ
層とともに、トリクレンを用いた超音波洗浄法により除
去した。リフトオフ層をスクリーン印刷する際のパター
ンは直交する　Ｏ，１ｍｍおよび０．２１の細線であっ
た。第２図にパターンの１部を説明するための図を示す
。

えられたＮ薄膜のパターンは、Ｑ、１ｍｍのパターンを
用いてえられた最小線中がＯ，Ｌ５ｆｆ１ｍであつた。

また全く同様の実験条件でＮをスパッター蒸着法により
形成したばあいには、約０．１３＋ｎｍのｍ巾のパター
ンかえられた。

いずれの実験結果も、機械的マスクを用いたばあいには
現在の技術ではうることのできない精度であり、エツチ
ング法や従来のりフトオフ法よりも大巾に少ない工程数
で高い精度の薄膜パターンかえられた。

実施例２ 実施例１と同様の方法で、同じパターンを用いて平行平
板型プラズマＣＶＤ装置によりバターニングを行なって
、ａ−８１を形成した。

ａ−９ｉの成膜条件は、基板温度２００℃、反応室圧力
０．５Ｔｏｒｒｓシラン流ｆｆｉ　１０３００Ｍ、プラ
ズマパワー約３０ｍＷ／ｃ（、成膜時間３０分、膜厚約
１廁であった。Ｏ，Ｌｍｍのパターンを用いてえられた
最小線中は０．１５　ｍｍであった。

実施例３ １２７［１ｌＩＩ１口の耐熱ガラス基板上にパターン化
された透明電極を予め形成しておき、その上全面にｐ層
としてボロンドープしたａ−９ｉｓ　ｉ層としてノンド
ープａ−３Ｌ　ｎ層としてホスフィントープしたａ−８
ｉを持ったｐｉｎ型非晶質シリコン系太陽電池を形成し
、レーザースクライブによりこれをパターン化したのち
、実施例１と同様の方法で線巾　０．２ｍ＋ｎのリフト
オフ層を印刷し、Ｎを蒸着してリフトオフ層およびこの
上のＮ層を除去して、第３図に示すような１８段の集積
型太陽電池（８）を形成し、太陽電池として評価した。

えられた集積型太陽電池の面積効率（全基板面積に対す
るセル面積の割合）は約９０％で、従来のマスク法によ
るばあいの８０〜８３％に比較して大きく向上した。ま
たセルの真性効率は８．５％であった。

なお第３図中の（４）は耐熱ガラス基板、（５）は透明
電極、（６）はａ−８１ｐｉｎセル、（７）はＮ裏面電
極である。

［発明の効果］ 本発明の薄膜パターン形成方法を用いることにより、低
コストで生産性が高く、工程上の危険が少なく、その上
精度の高い薄膜パターンを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は基板上にリフトオフ層の逆パターンを形成した
上全面に薄膜を形成した状態に関する説明図、第２図は
実施例１および２で用いたパターンの一部に関する説明
図、第３図は実施例３で製造した集積型太陽電池に関す
る説明図である。 （図面の主要符号） （１）二基　板 （２）：リフトオフ層 （３）：薄　膜 （４）：耐熱ガラス基板 （７）　、　＃裏面電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　薄膜パターンを形成するに際し、あらかじめ所定の
   薄膜パターンに対して逆パターンとなるリフトオフ層を
   基板上に直接設け、ついで両パターンにわたる領域に薄
   膜を形成したのち、不要部分をリフトオフ層とともに除
   去することにより薄膜パターンを形成する方法。 ２　逆パターンとなるリフトオフ層が、スクリーン印刷
   法により基板上に直接設けられる特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３　逆パターンとなるリフトオフ層が、シリコーングリ
   ースのスクリーン印刷法により基板上に直接設けられる
   特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４　逆パターンとなるリフトオフ層が、インクを用いた
   インクジェット法により基板上に直接設けられる特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ５　形成される薄膜が透明導電性薄膜である特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ６　形成される薄膜が金属薄膜である特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ７　形成される薄膜が金属のシリサイドの薄膜である特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ８　形成される薄膜が非晶質半導体薄膜である特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ９　形成される薄膜が結晶質半導体薄膜である特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 １０　形成される薄膜が非晶質絶縁体薄膜である特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 １１　形成される薄膜が結晶質絶縁体薄膜である特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 １２　逆パターンとなるリフトオフ層が直接設けられる
   基板が、アモルファス半導体層を含む基板である特許請
   求の範囲第１項記載の方法。