(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の機能膜層を形成する第１の工程と、
前記第１の機能膜層上において前記第１の機能膜層の一端部上の第１の領域を除いた第２の領域に犠牲層を形成する第２の工程と、
前記第１の機能膜層上における前記第１の領域に前記第１の機能膜層と第２の機能膜層とを接続するための接続層を形成する第３の工程と、
前記第１の機能膜層上から前記犠牲層上にわたって前記第１の機能膜層と同じ材料からなる前記第２の機能膜層を形成する第４の工程と、
前記犠牲層を除去して前記第１の機能膜層と前記第２の機能膜層とを平面に展開することにより、前記第１の機能膜層と前記第２の機能膜層とが前記接続層により接続されて前記第１の機能膜層より大きな面積を有する１枚の大面積機能膜にする第５の工程と、
を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記第１の機能膜層上における前記接続層の形成位置を変更することにより、前記第１の機能膜層と前記第２の機能膜層との接続方向を制御して前記接続されて展開された１枚の大面積機能膜の形状を制御すること、
を特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記第１の工程の前に前記第１の機能膜層と材料が同じで導電型が異なる第３の機能膜層を形成する第６の工程と、
前記第４の工程と前記第５の工程との間に前記第２の機能膜層上に前記第２の機能膜層と材料が同じで導電型が異なる第４の機能膜層を形成する第７の工程とを更に備え、
前記第１の工程では、前記第３の機能膜層上に前記第１の機能膜層を形成すること、
を特徴とする請求項１または２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記第１の機能膜層と前記第２の機能膜層とは、材料が同じであり、且つ導電型も同じである機能膜であること、
を特徴とする請求項１または２に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法に関するものであり、特に、大面積を有する膜の成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的な機能膜形成技術としては、スパッタ製膜等のプラズマを利用した成膜、
スプレー塗布やインクジェット塗布、印刷、化学樹脂の塗布と加熱による化学的形成法などの手法が広く用いられている。例えば積層型の太陽電池などもプラズマＣＶＤなどの成膜方法により製造されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８６１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の技術では、成膜を行う装置の大きさに依って製造可能な機能膜の面積が制限されてしまう。すなわち、スプレー塗布やインクジェット塗布、印刷等で薄膜を形成する場合には、装置の可動範囲や作業場所の制限に依り機能膜の形成面積に制限が生じる。そして、機能膜の面積が大きくなるに従って製造設備や製造工場が巨大化し、コストも増加する、という問題があった。
【０００５】
また、同種の膜を複数枚形成して該複数枚の膜をその後に接続する場合、同種の膜を繰り返し形成し、それらを個別に実装するため、コストと製造時間が大幅に大きくなる。つまり、一度に形成できる膜の面積と種類に制限がある。具体的な例を挙げると、太陽電池においては大面積化が推進されており、ＰＮ接合を有する機能膜の大面積化が望まれているが、これに伴う製造設備の大型化、工場自体の巨大化等により、大面積になるほど、製造コストが上昇してしまう。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大面積の機能膜を安価に形成することが可能な成膜方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる成膜方法は、第１の機能膜層を形成する第１の工程と、前記第１の機能膜層上において前記第１の機能膜層の一端部上の第１の領域を除いた第２の領域に犠牲層を形成する第２の工程と、前記第１の機能膜層上における前記第１の領域に前記第１の機能膜層と第２の機能膜層とを接続するための接続層を形成する第３の工程と、前記第１の機能膜層上から前記犠牲層上にわたって前記第１の機能膜層と同じ材料からなる前記第２の機能膜層を形成する第４の工程と、前記犠牲層を除去して前記第１の機能膜層と前記第２の機能膜層とを平面に展開することにより、前記第１の機能膜層と前記第２の機能膜層とが前記接続層により接続されて前記第１の機能膜層より大きな面積を有する１枚の大面積機能膜にする第５の工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、犠牲層を挟んだ状態で第１の機能膜層と第２の機能膜層とが積層されるとともに第１の機能膜層と第２の機能膜層とが接続層により接続された多層構造体を形成した後に犠牲膜を除去するため、二次元的な膜成形では形成できない大面積の機能膜を安価に形成することが可能である、という効果を奏する。また、機能膜の製造設備および製造スペースの縮小化、省エネルギー化、低コスト化および製造時間の短縮を図ることが可能となる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる成膜方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１０】
本発明においては、例えば機能膜形成用の土台上に形成された機能膜Ａ（例えばナノシリコンを堆積したシート状の膜）の上に犠牲層Ｂ（例えばフォトレジスト）をさらに塗布し、再び機能膜Ａを形成する。この時、犠牲層Ｂを機能膜Ａの全面に塗布するのではなく、一部機能膜Ａ上に塗布しない領域（のりしろ）を設ける。
【００１１】
つぎに、犠牲層Ｂ上とのりしろ上とに、機能膜Ａを再度塗布する。この場合、のりしろを介して最初に塗布した機能膜Ａと二度目に形成した機能膜Ａを接続することができる。このような工程を繰り返すことで、「機能膜Ａ−犠牲層Ｂ−機能膜Ａ−犠牲層Ｂ−機能膜Ａ−犠牲層Ｂ・・・」の積層構造が形成され、各機能膜Ａは互いにのりしろ部を介して連続となる。
【００１２】
つぎに犠牲層Ｂ（例えばフォトレジスト）を溶剤（例えばアセトンまたはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ））で溶解すると、連続な機能膜Ａが完成する。このような成膜方法によれば、最終的に機能膜Ａの形成回数に比例した面積の機能膜Ａを得ることが可能となる。また、機能膜Ａと異なる機能膜Ｃ，Ｄ等を任意の層に形成してもよい。この場合タペストリー状の大面積機能膜が形成される。以下、実施の形態により詳細に説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる成膜方法を適用して作製した大面積機能膜の一例を示す平面図である。図１に示す大面積機能膜は、基準面積Ｓを有する３枚の単位機能膜Ａが接続されてなる膜（接続機能膜）である。すなわち、図１に示す大面積機能膜は、後述する機能膜Ａ１と機能膜Ａ４と機能膜Ａ７との３枚の単位機能膜Ａが接続されてなるものであり、基準面積Ｓの約３倍の面積を有する。ここで、基準面積Ｓは、後述するように製造時において塗布材料を支持基板である機能膜形成用台１０に一度に塗布できる面積であり、単位機能膜Ａは一度の塗布により形成される機能膜Ａであり基準面積Ｓを有する。
【００１４】
また、この大面積機能膜においては、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４とは接続層３を介して接続されており、機能膜Ａ４と機能膜Ａ７とは接続層６を介して接続されている。これにより、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４と機能膜Ａ７との全ての機能膜Ａが接続された大面積の機能膜が実現されている。ここで、実施の形態１においては、接続層３と接続層６とは機能膜Ａからなる。
【００１５】
つぎに、このように構成された実施の形態１にかかる大面積機能膜の作製方法について説明する。図２は、実施の形態１にかかる大面積機能膜の製造時における中間体であり、本発明の実施の形態１にかかる成膜方法を適用してスプレー塗布により作製した多層構造体の構造および製造方法を示す模式図である。図３−１〜図３−５は、実施の形態１にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【００１６】
図２に示す多層構造体は、土台である機能膜形成用台１０上に、第１層として機能膜Ａ１が、第２層として犠牲層Ｂ２と接続層３とが、第３層として機能膜Ａ４が、第４層として犠牲層Ｂ５と接続層６とが、第５層として機能膜Ａ７が、積層されている。ここで、接続層３は、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４とを接続している。また、接続層６は、機能膜Ａ４と機能膜Ａ７とを接続している。これにより、第１層目の機能膜Ａ１と第３層目の機能膜Ａ４と第５層目の機能膜Ａ７との全ての機能膜Ａが接続されている。
【００１７】
実施の形態１にかかる大面積機能膜を作製するには、まずこの多層構造体を作製する。まず、スプレー塗布用ノズル８から機能膜形成用台１０上に、ナノ粒子を噴霧状にスプレー塗布する。そして、スプレー塗布により噴霧状に塗布されたナノ粒子等の塗布粒子９が機能膜形成用台１０の表面に堆積、接合して、図３−１に示すように多層構造体の第１層目として機能膜Ａ１が形成される。本実施の形態では、ナノ粒子としてシリコン（Ｓｉ）ナノ粒子をスプレー塗布して機能膜Ａ１を形成する。機能膜形成用台１０は、機能膜Ａ１がファンデルワールス力等によって全面あるいは一部が接合するものを用いる。このような機能膜形成用台１０としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板、樹脂基板などを用いることができる。
【００１８】
また、スプレー塗布する塗布材料によっては、スプレー材料を均一に拡散するために加熱した方が良い場合があるので、スプレー塗布は必要に応じて加熱しながら行ってもよい。ここで、１２０℃程度までの加熱であるならば、後に示すようにフォトレジストを用いた犠牲層Ｂ２の性質には影響が少ないため、良好に溶解することができる。
【００１９】
つぎに、機能膜Ａ１が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりフォトレジストを塗布し、図３−２に示すように機能膜Ａ１上に多層構造体の第２層目として犠牲層Ｂ２を形成する。ここで犠牲層Ｂ２は、機能膜Ａ１上の一部領域である接続層３の形成領域を除いて塗布される。図３−２においては、機能膜Ａ１の右側端部領域が接続層３の形成領域とされている。
【００２０】
つぎに、犠牲層Ｂ２が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりシリコン（Ｓｉ）ナノ粒子を塗布し、犠牲層Ｂ２上に多層構造体の第３層目として機能膜Ａ４を形成する。このとき、シリコン（Ｓｉ）ナノ粒子は、第２層目において犠牲層Ｂ２が形成されていない領域（接続層３の形成領域）にも塗布される。これにより、図３−３に示すように第１層目の機能膜Ａ１上の右側端部領域上に第２層目の接続層３が形成されるとともに、該接続層３と第２層目の犠牲層Ｂ２上に多層構造体の第３層目の機能膜Ａ４が形成される。ここで、第１層目の機能膜Ａ１と第３層目の機能膜Ａ４とは、接続層である第２層目の接続層３を介して接続される。
【００２１】
つぎに、機能膜Ａ４が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりフォトレジストを塗布し、図３−４に示すように機能膜Ａ４上に多層構造体の第４層目として犠牲層Ｂ５を形成する。ここで犠牲層Ｂ５は、機能膜Ａ４上の一部領域である接続層６の形成領域を除いて塗布される。図３−４においては、機能膜Ａ１の左側端部領域が接続層６の形成領域とされている。
【００２２】
つぎに、犠牲層Ｂ５が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりシリコン（Ｓｉ）ナノ粒子を塗布し、犠牲層Ｂ５上に多層構造体の第５層目として機能膜Ａ７を形成する。このとき、シリコン（Ｓｉ）ナノ粒子は、第４層目において犠牲層Ｂ５が形成されていない領域（接続層６の形成領域）にも塗布される。これにより、図３−５に示すように第３層目の機能膜Ａ４上の左側端部領域上に第４層目の接続層６が形成されるとともに、該接続層６と第４層目の犠牲層Ｂ５上に多層構造体の第５層目の機能膜Ａ７が形成される。ここで、第３層目の機能膜Ａ４と第５層目の機能膜Ａ７とは、接続層である第４層目の接続層６を介して接続される。以上により、図１に示すような機能膜Ａと犠牲層Ｂとを交互に積層した多層構造体が得られる。
【００２３】
そして、上述したように第１層目の機能膜Ａ１と第３層目の機能膜Ａ４とは第２層目の接続層３を介して接続されており、第３層目の機能膜Ａ４と第５層目の機能膜Ａ７とは第４層目の接続層６を介して接続されるため、第１層目の機能膜Ａ１と第３層目の機能膜Ａ４と第５層目の機能膜Ａ７との全ての機能膜Ａが接続されることになる。
【００２４】
なお、上記においては、機能膜Ａと犠牲層Ｂとを交互に積層した５層の多層構造体の作製方法について説明しているが、更に多層の多層構造体を作製する場合は、以上のような処理を、得たい機能膜の面積分だけ任意の回数繰り返す。
【００２５】
つぎに、このようにして作製した多層構造体から犠牲層Ｂを除去する。図４は、実施の形態１にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図２の多層構造体から各犠牲層Ｂ（犠牲層Ｂ２、犠牲層Ｂ５）を除去する工程を説明するための断面図である。犠牲層Ｂの除去は、犠牲層Ｂに用いた樹脂等の除去溶液１１（アセトン等）を満たした容器１２に多層構造体を浸漬し、各犠牲層Ｂ（犠牲層Ｂ２、犠牲層Ｂ５）を除去溶液１１に溶解させることにより行う。除去溶液１１は、回収、分離処理することで再生可能である。
【００２６】
各犠牲層Ｂ（犠牲層Ｂ２、犠牲層Ｂ５）が除去溶液１１に溶解すると、機能膜Ａは容器１２中において重力により図４に示すように除去溶液１１中に展開するが、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４とは接続層３により接続が保たれ、機能膜Ａ４と機能膜Ａ７とは接続層６とにより接続が保たれる。このため、各犠牲層Ｂ（犠牲層Ｂ２、犠牲層Ｂ５）が除去溶液１１に溶解した後、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４と機能膜Ａ７とは最終的に一枚の機能膜Ａとなる。
【００２７】
この後、機能膜形成用台１０を引き上げ、機能膜Ａを洗浄あるいは乾燥させて大面積機能膜Ａを得る。機能膜形成用台１０が機能膜の支持部となる。これにより、図１に示すような大面積の機能膜Ａを得ることができる。大面積機能膜Ａは、図１に示すように広げた状態で保持してもよい。
【００２８】
機能膜形成用台１０に一度に塗布できる単位機能膜Ａの面積（基準面積）をＳとすると、機能膜Ａをｎ回（ｎは２以上の整数）、犠牲層Ｂを（ｎ−１）回、交互に塗布すれば、最終的に得られる機能膜Ａの面積は約ｎ×Ｓとなる。これにより、一回の塗布では形成できない大面積の機能膜Ａを形成することが可能である。
【００２９】
例えばｎ＝２の場合には、機能膜Ａは２回、犠牲膜Ｂは１回、交互に塗布する。この場合には、得られる機能膜Ａの面積は、２×Ｓとなり、通常の約２倍の面積の機能膜を得ることができる。また、例えばｎ＝３の場合には、機能膜Ａは３回、犠牲膜Ｂは２回、交互に塗布する。この場合には、得られる機能膜Ａの面積は、３×Ｓとなり、通常の約３倍の面積の機能膜を得ることができる。また、例えばｎ＝４の場合には、機能膜Ａは４回、犠牲膜Ｂは３回、交互に塗布する。この場合には、得られる機能膜Ａの面積は、４×Ｓとなり、通常の約４倍の面積の機能膜を得ることができる。
【００３０】
上述したように、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、複数の単位機能膜Ａが接続層により接続されるように機能膜Ａと犠牲層Ｂとを交互に積層した多層構造体を作製した後、犠牲層Ｂを除去することにより、一回の塗布による二次元的な膜成形では形成できない大面積の機能膜Ａを形成することが可能である。また、単位機能膜Ａの基準面積Ｓを作製できる程度の装置により大面積の機能膜Ａを製造することができ、製造設備の縮小化および製造場所の省スペース化が可能である。
【００３１】
したがって、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、大面積の機能膜の製造において、機能膜の製造設備および製造スペースの縮小化、省エネルギー化、低コスト化および製造時間の短縮を図ることが可能となる。また、機能膜Ａを分割して複数枚作製した後にその複数枚の機能膜Ａを接続する製造方法と比較しても、実装コストが大幅に低くなり、低コスト化を図ることができる。
【００３２】
なお、上述の成膜方法において、ナノ粒子を噴霧状にスプレー塗布する方法を例に説明したが、機能膜を連続して形成できれば他の方法でもよい。例えば、スパッタ法、蒸着法、化学気相成長法(Chemical  Vapor  Deposition)によりナノ粒子を堆積してもよい。また、フォトレジストの塗布も、スプレー塗布に限定されず、スピンコート法など半導体工業で一般に使用されている手法が採用できる。
【００３３】
実施の形態２．
図５は、実施の形態１の変形例であり、実施の形態２にかかる成膜方法により作製した大面積機能膜を示す平面図である。図５に示す大面積機能膜は、基準面積Ｓを有する３枚の単位機能膜Ａが接続されてなるものである。すなわち、図５に示す大面積機能膜は、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４と機能膜Ａ７との３枚の単位機能膜Ａが接続されてなるものであり、基準面積Ｓの約３倍の面積を有する。
【００３４】
また、この大面積機能膜においては、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４とは接続層３を介して接続されており、機能膜Ａ４と機能膜Ａ７とは接続層６を介して接続されている。これにより、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４と機能膜Ａ７との全ての機能膜Ａが接続された大面積の機能膜が実現されている。ここで、実施の形態２においては、接続層３と接続層６とは機能膜Ａからなる。
【００３５】
また、図１に示した大面積機能膜は、３枚の単位機能膜Ａが同一方向に接続されて矩形状とされているが、図５に示す大面積機能膜Ａは、３枚の単位機能膜Ａが異なる方向に接続されてＬ字形状とされている。
【００３６】
つぎに、このように構成された実施の形態２にかかる大面積機能膜の作製方法について説明する。図６は、実施の形態２にかかる大面積機能膜の製造時における中間体であり、スプレー塗布により作製した多層構造体の構造を示す断面図である。図７は、図６に示す多層構造体を同図面中の右方向から見た断面図である。図８−１〜図８−５は、実施の形態２にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図６および図７に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【００３７】
図６および図７に示す多層構造体は、土台である機能膜形成用台１０上に、第１層として機能膜Ａ１が、第２層として犠牲層Ｂ２と接続層３とが、第３層として機能膜Ａ４が、第４層として犠牲層Ｂ５と接続層６とが、第５層として機能膜Ａ７が、積層されている。ここで、接続層３は、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４とを接続している。また、接続層６は、機能膜Ａ４と機能膜Ａ７とを接続している。これにより、第１層目の機能膜Ａ１と第３層目の機能膜Ａ４と第５層目の機能膜Ａ７との全ての機能膜Ａが接続されている。
【００３８】
実施の形態２にかかる大面積機能膜を作製するには、まずこの多層構造体を作製する。まず、スプレー塗布用ノズル８から機能膜形成用台１０上に、ナノ粒子を噴霧状にスプレー塗布する。そして、スプレー塗布により噴霧状に塗布されたナノ粒子等の塗布粒子９が機能膜形成用台１０の表面に堆積、接合して、図８−１に示すように多層構造体の第１層目として機能膜Ａ１が形成される。本実施の形態では、ナノ粒子としてシリコン（Ｓｉ）ナノ粒子をスプレー塗布して機能膜Ａ１を形成する。
【００３９】
つぎに、機能膜Ａ１が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりフォトレジストを塗布し、図８−２に示すように機能膜Ａ１上に多層構造体の第２層目として犠牲層Ｂ２を形成する。ここで犠牲層Ｂ２は、機能膜Ａ１上の一部領域である接続層３の形成領域を除いて塗布される。図８−２においては、機能膜Ａ１の上側端部領域が接続層３の形成領域とされている。
【００４０】
つぎに、犠牲層Ｂ２が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりシリコン（Ｓｉ）ナノ粒子を塗布し、犠牲層Ｂ２上に多層構造体の第３層目として機能膜Ａ４を形成する。このとき、シリコン（Ｓｉ）ナノ粒子は、第２層目において犠牲層Ｂ２が形成されていない領域（接続層３の形成領域）にも塗布される。これにより、図８−３に示すように第１層目の機能膜Ａ１上の上側端部領域上に第２層目の接続層３が形成されるとともに、該接続層３と第２層目の犠牲層Ｂ２上に多層構造体の第３層目の機能膜Ａ４が形成される。ここで、第１層目の機能膜Ａ１と第３層目の機能膜Ａ４とは、接続層である第２層目の接続層３を介して接続される。
【００４１】
つぎに、機能膜Ａ４が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりフォトレジストを塗布し、図８−４に示すように機能膜Ａ４上に多層構造体の第４層目として犠牲層Ｂ５を形成する。ここで犠牲層Ｂ５は、機能膜Ａ４上の一部領域である接続層６の形成領域を除いて塗布される。図８−４においては、接続層３と略直角方向に延在する、機能膜Ａ１の左側端部領域が接続層６の形成領域とされている。
【００４２】
つぎに、犠牲層Ｂ５が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりシリコン（Ｓｉ）ナノ粒子を塗布し、犠牲層Ｂ５上に多層構造体の第５層目として機能膜Ａ７を形成する。このとき、シリコン（Ｓｉ）ナノ粒子は、第４層目において犠牲層Ｂ５が形成されていない領域（接続層６の形成領域）にも塗布される。これにより、図８−５に示すように第３層目の機能膜Ａ４上の左側端部領域上に第４層目の接続層６が形成されるとともに、該接続層６と第４層目の犠牲層Ｂ５上に多層構造体の第５層目の機能膜Ａ７が形成される。ここで、第３層目の機能膜Ａ４と第５層目の機能膜Ａ７とは、接続層である第４層目の接続層６を介して接続される。以上により、図６および図７に示すような機能膜Ａと犠牲層Ｂとを交互に積層した多層構造体が得られる。
【００４３】
そして、上述したように第１層目の機能膜Ａ１と第３層目の機能膜Ａ４とは第２層目の接続層３を介して接続されており、第３層目の機能膜Ａ４と第５層目の機能膜Ａ７とは第４層目の接続層６を介して接続されるため、第１層目の機能膜Ａ１と第３層目の機能膜Ａ４と第５層目の機能膜Ａ７との全ての機能膜Ａが接続されることになる。
【００４４】
つぎに、実施の形態１の場合と同様に、犠牲層Ｂに用いた樹脂等の除去溶液１１（アセトン等）を満たした容器１２に多層構造体を浸漬し、各犠牲層Ｂ（犠牲層Ｂ２、犠牲層Ｂ５）を除去溶液１１に溶解させて、犠牲層Ｂを除去する。ここで、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４とは接続層３により接続が保たれ、機能膜Ａ４と機能膜Ａ７とは接続層６とにより接続が保たれる。このため、各犠牲層Ｂ（犠牲層Ｂ２、犠牲層Ｂ５）が除去溶液１１に溶解した後、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４と機能膜Ａ７とは最終的に一枚の機能膜Ａとなる。その後、機能膜Ａを洗浄あるいは乾燥させて大面積機能膜Ａを得る。これにより、図５に示すような大面積の機能膜Ａを得ることができる。
【００４５】
上述したように、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、複数の単位機能膜Ａが接続層により接続されるように機能膜Ａと犠牲層Ｂとを交互に積層した多層構造体を作製した後、犠牲層Ｂを除去することにより、一回の塗布による二次元的な膜成形では形成できない大面積の機能膜Ａを形成することが可能である。
【００４６】
また、基準面積Ｓを作製できる程度の装置により大面積の機能膜Ａを製造することができ、製造設備の縮小化および製造場所の省スペース化が可能である。また、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、機能膜Ａ上における接続層の形成位置を変更することにより、機能膜Ａと他の機能膜Ａとの接続方向を制御して、大面積の機能膜Ａの形状を制御することが可能であり、二次元面内上において、自由な形状で連続した大面積機能膜Ａを製造することができる。
【００４７】
したがって、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、大面積の機能膜の製造において、機能膜の製造設備および製造スペースの縮小化、省エネルギー化、低コスト化および製造時間の短縮を図ることが可能となる。また、機能膜Ａを分割して複数枚作製した後にその複数枚の機能膜Ａを接続する製造方法と比較しても、実装コストが大幅に低くなり、低コスト化を図ることができる。
【００４８】
実施の形態３．
図９は、実施の形態１の変形例であり、実施の形態３にかかる成膜方法を適用して作製した大面積機能膜の一例を示す平面図である。図１０は、実施の形態３にかかる大面積機能膜の製造時における中間体であり、スプレー塗布により作製した多層構造体の構造を示す断面図である。図９に示す大面積機能膜は、基準面積Ｓを有する単位機能膜Ａと、基準面積Ｓを有する単位機能膜Ｃと、基準面積Ｓを有する単位機能膜Ｄと、が接続されてなるものである。すなわち、図９に示す大面積機能膜は、機能膜Ａ１と機能膜Ｃ１３と機能膜Ｄ１４との３枚の異なる種類の単位機能膜が接続されてなる大面積異種機能膜であり、基準面積Ｓの約３倍の面積を有する。機能膜Ｃおよび機能膜Ｄは、それぞれ機能膜Ａとは異なる種類の機能膜である。
【００４９】
また、この大面積機能膜においては、機能膜Ａ１と機能膜Ｃ１３とは接続層３を介して接続されており、機能膜Ｃ１３と機能膜Ｄ１４とは接続層６を介して接続されている。これにより、機能膜Ａ１と機能膜Ａ４と機能膜Ｄ１４との、異なる種類の機能膜が接続された大面積の機能膜が実現されている。ここで、実施の形態３においては、接続層３と接続層６とは機能膜Ａからなる。
【００５０】
このように構成された実施の形態３にかかる大面積機能膜は、犠牲層Ｂ２が形成された機能膜形成用台１０上にスプレー塗布により機能膜Ｃの塗布材料を塗布し、また犠牲層Ｂ５が形成された機能膜形成用台１０上にスプレー塗布により機能膜Ｄの塗布材料を塗布すること以外は、実施の形態１の場合と同様にして作製することができる。
【００５１】
上述したように、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、単位機能膜Ａと単位機能膜Ｃと単位機能膜Ｄとが接続層により接続されるように機能膜Ａと機能膜Ｃと機能膜Ｄとを犠牲層Ｂを挟んで順に積層した多層構造体を作製した後、犠牲層Ｂを除去することにより、一回の塗布による二次元的な膜成形では形成できない、異なる種類の機能膜を任意の位置に配置した大面積の機能膜を形成することが可能である。
【００５２】
また、基準面積Ｓを作製できる程度の装置により大面積の機能膜を製造することができ、製造設備の縮小化および製造場所の省スペース化が可能である。また、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、実施の形態２のように二次元面内上において、異なる種類の機能膜が自由な形状で連続した大面積機能膜を製造することも可能である。
【００５３】
したがって、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、異なる種類の機能膜を任意の位置に配置した大面積の機能膜の製造において、機能膜の製造設備および製造スペースの縮小化、省エネルギー化、低コスト化および製造時間の短縮を図ることが可能となる。また、機能膜Ａを分割して複数枚作製した後にその複数枚の機能膜Ａを接続する製造方法と比較しても、実装コストが大幅に低くなり、低コスト化を図ることができる。
【００５４】
実施の形態４．
図１１は、実施の形態１の変形例であり、実施の形態４にかかる成膜方法を適用して作製した大面積機能膜の一例を示す平面図である。図１１に示す大面積機能膜は、基準面積Ｓを有する機能膜Ｆ１６と基準面積Ｓを有する機能膜Ｇ１８とが接続されてなるものであり、基準面積Ｓの約２倍の面積を有する。また、機能膜Ｆ１６の一面側（図１１における紙面裏面側）には機能膜Ｅ１５が接合されている。機能膜Ｇ１８の一面側（図１１における紙面裏面側）には機能膜Ｈ１９が接合されている。
【００５５】
ここで、機能膜Ｅ１５はＰ型Ｓｉ粒からなる機能膜であり、機能膜Ｆ１６はＮ型シリコン（Ｓｉ）粒子からなる機能膜であり、機能膜Ｆ１６と機能膜Ｅ１５とによりＰＮ接合が構成されている。また、機能膜Ｇ１８はＮ型シリコン（Ｓｉ）粒子からなる機能膜であり、機能膜Ｈ１９はＰ型シリコン（Ｓｉ）粒子からなる機能膜であり、機能膜Ｇ１８と機能膜Ｈ１９とによりＰＮ接合が構成されている。このような図１１に示す大面積機能膜を用いることにより、大面積のＰＮ接合太陽電池セルを形成することができる。
【００５６】
つぎに、このように構成された実施の形態４にかかる大面積機能膜の作製方法について説明する。図１２は、実施の形態４にかかる大面積機能膜の製造時における中間体であり、スプレー塗布により作製した多層構造体の構造を示す断面図である。図１３−１〜図１３−５は、実施の形態４にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図１２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【００５７】
図１２に示す多層構造体は、土台である機能膜形成用台１０上に、第１層として機能膜Ｅ１５が、第２層として機能膜Ｆ１６が、第３層として犠牲層Ｂ２と接続層１７とが、第４層として機能膜Ｇ１８が、第５層として機能膜Ｈ１９が、積層されている。ここで、接続層１７は、機能膜Ｆ１６と機能膜Ｇ１８とを接続している。
【００５８】
実施の形態４にかかる大面積機能膜を作製するには、まずこの多層構造体を作製する。まず、スプレー塗布用ノズル８から機能膜形成用台１０上に、Ｐ型シリコン（Ｓｉ）粒子を噴霧状にスプレー塗布する。そして、スプレー塗布により噴霧状に塗布されたＰ型シリコン（Ｓｉ）粒子が機能膜形成用台１０の表面に堆積、接合して、図１３−１に示すように多層構造体の第１層目として機能膜Ｅ１５が形成される。
【００５９】
つぎに、機能膜Ｅ１５が形成された機能膜形成用台１０上に、Ｎ型シリコン（Ｓｉ）粒子を噴霧状にスプレー塗布する。そして、スプレー塗布により噴霧状に塗布されたＮ型シリコン（Ｓｉ）粒子が機能膜Ｅ１５の表面に堆積、接合して、図１３−２に示すように多層構造体の第２層目として機能膜Ｆ１６が形成される。
【００６０】
つぎに、機能膜Ｆ１６が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりフォトレジストを塗布し、図１３−３に示すように機能膜Ｆ１６上に多層構造体の第３層目として犠牲層Ｂ２を形成する。ここで犠牲層Ｂ２は、機能膜Ｆ１６上の一部領域である接続層１７の形成領域を除いて塗布される。図１３−３においては、機能膜Ｆ１６の左側端部領域が接続層１７の形成領域とされている。
【００６１】
つぎに、犠牲層Ｂ２が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりＮ型シリコン（Ｓｉ）粒子を塗布し、犠牲層Ｂ２上に多層構造体の第４層目として機能膜Ｇ１８を形成する。このとき、Ｎ型シリコン（Ｓｉ）粒子は、第３層目において犠牲層Ｂ２が形成されていない領域（接続層１７の形成領域）にも塗布される。これにより、図１３−４に示すように第２層目の機能膜Ｆ１６上の左側端部領域上に第３層目の接続層１７が形成されるとともに、該接続層１７と第３層目の犠牲層Ｂ２上に多層構造体の第４層目の機能膜Ｇ１８が形成される。ここで、第２層目の機能膜Ｆ１６と第４層目の機能膜Ｇ１８とは、接続層である第３層目の接続層１７を介して接続される。
【００６２】
つぎに、機能膜Ｇ１８が形成された機能膜形成用台１０上に、スプレー塗布によりＰ型シリコン（Ｓｉ）粒子を塗布し、機能膜Ｇ１８上に多層構造体の第５層目として機能膜Ｈ１９を形成する。以上により、図１２に示すような機能膜Ｅ１５、機能膜Ｆ１６、接続層１７、機能膜Ｇ１８および機能膜Ｈ１９が積層された多層構造体が得られる。
【００６３】
つぎに、実施の形態１の場合と同様に、犠牲層Ｂ２に用いた樹脂等の除去溶液１１（アセトン等）を満たした容器１２に多層構造体を浸漬し、犠牲層Ｂ２を除去溶液１１に溶解させて、犠牲層Ｂ２を除去する。ここで、機能膜Ｆ１６と機能膜Ｇ１８とは接続層１７により接続が保たれる。そして、機能膜Ｆ１６の一面側には機能膜Ｅ１５が接合されており、機能膜Ｇ１８の一面側には機能膜Ｈ１９が接合されている。このため、犠牲層Ｂ２が除去溶液１１に溶解した後、機能膜Ｅ１５、機能膜Ｆ１６、機能膜Ｇ１８および機能膜Ｈ１９は、最終的に一枚の機能膜となる。その後、機能膜を洗浄あるいは乾燥させて大面積機能膜を得る。これにより、図１１に示すようなＰＮ接合を有する大面積の機能膜を得ることができる。
【００６４】
上述したように、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、一回の塗布では形成できない、ＰＮ接合を有する大面積の機能膜を形成することが可能である。大面積の太陽電池を製造するためには非常に大掛かりな製造装置が必要となり、製造工場も巨大化する。また、別個に作製した太陽電池セルを個別に実装し、全体として大面積のパネルとする方法は、個別の実装コストが高い。
【００６５】
しかしながら、上記の成膜方法を用いることで、基準面積Ｓを作製できる程度の装置により、ＰＮ接合を有する大面積の機能膜を製造することができ、製造設備の縮小化および製造場所の省スペース化が可能である。また、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、実施の形態２のように二次元面内上において、自由な形状で連続した大面積機能膜を製造することも可能である。
【００６６】
したがって、本実施の形態にかかる成膜方法によれば、ＰＮ接合を有する大面積の機能膜の製造において、機能膜の製造設備および製造スペースの縮小化、省エネルギー化、低コスト化および製造時間の短縮を図ることが可能となる。また、機能膜を分割して複数枚作製した後にその複数枚の機能膜を接続する製造方法と比較しても、実装コストが大幅に低くなり、低コスト化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明にかかる成膜方法は、大面積の機能膜を安価に形成する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる成膜方法を適用して作製した大面積機能膜の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる大面積機能膜の製造時における中間体である多層構造体の構造および製造方法を示す模式図である。
【図３−１】本発明の実施の形態１にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図３−２】本発明の実施の形態１にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図３−３】本発明の実施の形態１にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図３−４】本発明の実施の形態１にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図３−５】本発明の実施の形態１にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図２の多層構造体から各犠牲層Ｂを除去する工程を説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかる成膜方法を適用して作製した大面積機能膜の一例を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる大面積機能膜の製造時における中間体である多層構造体の構造を示す断面図である。
【図７】図６に示す多層構造体を同図面中の右方向から見た断面図である。
【図８−１】本発明の実施の形態２にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図６および図７に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図８−２】本発明の実施の形態２にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図６および図７に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図８−３】本発明の実施の形態２にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図６および図７に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図８−４】本発明の実施の形態２にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図６および図７に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図８−５】本発明の実施の形態２にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図６および図７に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかる成膜方法を適用して作製した大面積機能膜の一例を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる大面積機能膜の製造時における中間体である多層構造体の構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかる成膜方法を適用して作製した大面積機能膜の一例を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４にかかる大面積機能膜の製造時における中間体である多層構造体の構造を示す断面図である。
【図１３−１】本発明の実施の形態４にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図１２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図１３−２】本発明の実施の形態４にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図１２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図１３−３】本発明の実施の形態４にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図１２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図１３−４】本発明の実施の形態４にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図１２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【図１３−５】本発明の実施の形態４にかかる大面積機能膜の製造方法を説明するための図であり、図１２に示す多層構造体の製造方法を説明するための上面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  機能膜Ａ
２  犠牲層Ｂ
３  接続層
４  機能膜Ａ
５  犠牲層Ｂ
６  接続層
７  機能膜Ａ
８  スプレー塗布用ノズル
９  塗布粒子
１０  機能膜形成用台
１１  除去溶液
１２  容器
１３  機能膜Ｃ
１４  機能膜Ｄ
１５  機能膜Ｅ
１６  機能膜Ｆ
１７  接続層
１８  機能膜Ｇ
１９  機能膜Ｈ
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図３−５】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図８−４】
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【図８−５】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３−１】
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【図１３−２】
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【図１３−３】
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【図１３−４】
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【図１３−５】
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