(57)【要約】【課題】成膜領域上に形成される薄膜をより平滑にすることが可能な、新規かつ改良された薄膜の作製方法及び薄膜作製用基板を提供することにある。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、薄膜材料溶液を保持可能な成膜領域上に薄膜材料溶液を展開するステップと、成膜領域上の溶液から溶媒を除去することで、成膜領域上に薄膜を形成するステップと、を含み、成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は、２．０以下であり、成膜領域の周囲に形成された非成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さく、成膜領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さいことを特徴とする、薄膜の作製方法が提供される。【選択図】図１
2016172201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜材料溶液を保持可能な成膜領域上に前記薄膜材料溶液を展開するステップと、
前記成膜領域上の薄膜材料溶液から溶媒を除去することで、前記成膜領域上に薄膜を形成するステップと、を含み、
前記成膜領域と前記薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は、２．０以下であり、かつ、前記成膜領域の周囲に形成された非成膜領域と前記薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さく、
前記成膜領域と前記溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、前記非成膜領域と前記溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さいことを特徴とする、薄膜の作製方法。
【請求項２】
前記非成膜領域と前記薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差を４．０以上とすることを特徴とする、請求項１記載の薄膜の作製方法。
【請求項３】
前記成膜領域と前記溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、前記非成膜領域と前記溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも７．０以上小さいことを特徴とする、請求項１または２記載の薄膜の作製方法。
【請求項４】
前記成膜領域と前記非成膜領域との間には緩衝領域が形成され、
前記緩衝領域と前記薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は、前記成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも大きく、
前記緩衝領域と前記溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、前記非成膜領域と前記溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜の作製方法。
【請求項５】
前記緩衝領域と前記薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差を４．０以上とすることを特徴とする、請求項４記載の薄膜の作製方法。
【請求項６】
前記緩衝領域と前記溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は３．０未満であることを特徴とする、請求項４または５に記載の薄膜の作製方法。
【請求項７】
薄膜材料溶液が展開される成膜領域と、
前記成膜領域の周囲に形成された非成膜領域と、を備え、
前記成膜領域と前記薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は、前記非成膜領域と前記薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さく、
前記成膜領域と前記薄膜材料溶液の溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、前記非成膜領域と前記溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さいことを特徴とする、薄膜作製用基板。
【請求項８】
前記成膜領域と前記非成膜領域との間には緩衝領域が形成され、
前記緩衝領域と前記薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は、前記成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも大きく、
前記緩衝領域と前記溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、前記非成膜領域と前記溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さいことを特徴とする、請求項７記載の薄膜作製用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜の作製方法及び薄膜作製用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されるように、塗布法を用いて基板上に有機半導体薄膜を形成する技術が知られている。塗布法では、薄膜材料溶液を基板上に展開し、その後、溶媒を除去することで、基板上に薄膜を形成する。
【０００３】
ここで、有機半導体薄膜は、基板上の特定領域のみに形成する必要がある。例えば、有機半導体薄膜は、基板上にマトリックス状に形成する必要がある。有機半導体薄膜を基板上の特定領域のみに形成する方法として、基板上の全域に有機半導体薄膜を形成し、その後、特定領域以外の有機半導体薄膜を除去する方法が提案されている。この方法では、特定領域に平滑な有機半導体薄膜を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３１１４０３号公報
【特許文献２】特開平５−１９８５０２号公報
【特許文献３】特開２００８−２７７５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この方法では、特定領域以外の薄膜を捨てることになるので、有機半導体材料の無駄が大きくなるという問題があった。この問題を解決するための方法として、基板上に成膜領域及び非成膜領域を設け、成膜領域のみに有機半導体材料の溶液を展開する方法が提案されている。この方法では、成膜領域（＝特定領域）のみに有機半導体薄膜を形成することができるので、材料の無駄が小さくなる。
【０００６】
しかし、この方法では、成膜領域に平滑な有機半導体薄膜を形成することが難しいという問題があった。具体的には、成膜領域のエッジ（ｅｄｇｅ）では、液膜が薄いので、溶媒が蒸発しやすい。すなわち、溶質である有機半導体材料が凝集しやすい。このため、成膜領域のエッジで有機半導体薄膜が厚くなりやすい。
【０００７】
一方、特許文献１に開示された技術では、有機半導体材料の溶液及び基板の表面自由エネルギーに着目し、有機半導体材料の溶液に微小構造物を含有させる。この技術によれば、有機半導体材料の溶液と基板との親和性を向上することができる。しかし、この技術は、溶質である有機半導体材料と基板との親和性を改善させるものではない。すなわち、有機半導体材料の溶液と基板との親和性が向上しても、溶媒が除去された後に有機半導体薄膜が平滑に形成されるとは限らない。したがって、特許文献１に開示された技術では、上記の問題を何ら解決することができない。
【０００８】
一方、特許文献２、３も、薄膜材料溶液及び基板の表面自由エネルギーに着目した技術を開示する。具体的には、特許文献２に開示された技術は、フッ素樹脂層（基板）の表面に、界面活性剤を添加したフォトレジスト（ｐｈｏｔｏ  ｒｅｓｉｓｔ）溶液を展開する技術を開示する。この技術によれば、フォトレジスト溶液とフッ素樹脂層との親和性を向上することができる。しかし、この技術は、溶質であるフォトレジスト材料とフッ素樹脂層との親和性を改善させるものではない。
【０００９】
特許文献３に開示された技術は、薄膜材料溶液の表面張力を２７ｍＮ／ｍ以下とする。この技術でも、薄膜材料溶液と基板との親和性が向上することができる。しかし、この技術は、溶質である薄膜材料と基板との親和性を改善させるものではない。したがって、特許文献２、３に開示された技術でも、上記の問題を何ら解決することができない。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、成膜領域上に形成される薄膜をより平滑にすることが可能な、新規かつ改良された薄膜の作製方法及び薄膜作製用基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、薄膜材料溶液を保持可能な成膜領域上に薄膜材料溶液を展開するステップと、成膜領域上の薄膜材料溶液から溶媒を除去することで、成膜領域上に薄膜を形成するステップと、を含み、成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は、２．０以下であり、かつ、成膜領域の周囲に形成された非成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さく、成膜領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さいことを特徴とする、薄膜の作製方法が提供される。
【００１２】
この観点によれば、非成膜領域は、成膜領域のエッジに存在する薄膜材料及び溶媒と反発するので、薄膜材料は、成膜領域のエッジに過剰に析出しなくなる。このため、この観点によれば、成膜領域上に形成される薄膜をより平滑にすることが可能となる。
【００１３】
また、非成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差を４．０以上としてもよい。
【００１４】
この観点によれば、成膜領域上に形成される薄膜をより平滑にすることが可能となる。
【００１５】
また、成膜領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも７．０以上小さくてもよい。
【００１６】
この観点によれば、成膜領域上に形成される薄膜をより平滑にすることが可能となる。
【００１７】
また、成膜領域と非成膜領域との間には緩衝領域が形成され、緩衝領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は、成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも大きく、緩衝領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さくてもよい。
【００１８】
この観点によれば、溶媒のエッジが緩衝領域のエッジに形成され、薄膜材料のエッジが成膜領域のエッジに形成される。このため、成膜領域のエッジでは、より多くの溶媒が存在する。すなわち、成膜領域のエッジでの溶媒の蒸発が緩やかになる。このため、薄膜材料は、成膜領域のエッジで過剰に凝集せず、ひいては、薄膜がより平滑になる。
【００１９】
また、緩衝領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差を４．０以上としてもよい。
【００２０】
この観点によれば、成膜領域上に形成される薄膜をより平滑にすることが可能となる。
【００２１】
また、緩衝領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は３．０未満であってもよい。
【００２２】
この観点によれば、成膜領域上に形成される薄膜をより平滑にすることが可能となる。
【００２３】
本発明の他の観点によれば、薄膜材料溶液が展開される成膜領域と、成膜領域の周囲に形成された非成膜領域と、を備え、成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さく、成膜領域と薄膜材料溶液の溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さいことを特徴とする、薄膜作製用基板が提供される。
【００２４】
この観点によれば、成膜領域上に形成される薄膜をより平滑にすることが可能となる。
【００２５】
ここで、成膜領域と非成膜領域との間には緩衝領域が形成され、緩衝領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は、成膜領域と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも大きく、緩衝領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さくてもよい。
【００２６】
この観点によれば、成膜領域上に形成される薄膜をより平滑にすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、成膜領域上に形成される薄膜をより平滑にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る薄膜作製用基板の一例を示す平面図である。
【図２】薄膜作製用基板の他の例を示す平面図である。
【図３】薄膜作製用基板の他の例を示す平面図である。
【図４】鋭角部を拡大して示す平面図である。
【図５】鋭角部を有する成膜領域の他の例を示す平面図である。
【図６】薄膜作製用基板の作製方法を説明するための側断面図である。
【図７】薄膜作製用基板の作製方法を説明するための平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る薄膜作製用基板の例を示す平面図である。
【図９】薄膜作製用基板の作製方法を説明するための側断面図である。
【図１０】薄膜作製用基板の作製方法を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
＜１．第１の実施形態＞
（１−１．薄膜作製用基板の構成）
まず、図１及び図６に基づいて、本実施形態に係る薄膜作製用基板１０の全体構成について説明する。薄膜作製用基板１０は、基板１１と、成膜領域１２と、非成膜領域１３とを備える。
【００３１】
基板１１は、成膜領域１２及び非成膜領域１３が形成される板状の部材である。基板１１を構成する材料は特に問わず、本実施形態によって作製される薄膜の用途に応じて適宜選択されればよい。基板１１を構成する材料としては、例えば、ガラス（ｇｌａｓｓ）、プラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）単結晶、各種金属等が挙げられる。基板１１の表面に成膜領域１２及び非成膜領域１３が形成される。
【００３２】
成膜領域１２は、薄膜材料溶液を保持する領域である。成膜領域１２上に薄膜材料溶液の液膜が形成される。図１では、成膜領域１２は、正方形の形状となっているが、成膜領域１２の形状はこの例に限られない。他の例については後述する。非成膜領域１３は、薄膜材料溶液を弾く領域であり、成膜領域１２の周囲に設けられる。非成膜領域１３には、成膜領域１２よりも薄膜材料溶液に対する親和性が低いことが要求される。
【００３３】
具体的には、成膜領域１２と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータ（Ｈａｎｓｅｎ  Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の差は、２．０以下であり、かつ、非成膜領域１３と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さい。さらに、成膜領域１２と薄膜材料溶液の溶媒とのハンセン溶解度パラメータ（Ｈａｎｓｅｎ  Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の差は、非成膜領域１３と薄膜材料溶液の溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さい。後述する実施例に示される通り、これらの条件が満たされる場合に、平滑な薄膜が成膜領域１２上に形成される。
【００３４】
非成膜領域１３と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は４．０以上であることが好ましい。また、成膜領域１２と薄膜材料溶液の溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域１３と薄膜材料溶液の溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも７．０以上小さいことが好ましい。すなわち、成膜領域１２と薄膜材料溶液の溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差から、非成膜領域１３と薄膜材料溶液の溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差を減じた値の絶対値は、７．０以上となる。
【００３５】
本発明者は、成膜領域に平滑な薄膜を形成するために、薄膜材料及び溶媒と成膜領域１２及び非成膜領域１３とのハンセン溶解度パラメータの差に着目した。従来では、薄膜材料溶液と基板、あるいは溶媒と基板との親和性については検討されていたが、溶質である薄膜材料と基板との親和性については何ら検討されていなかった。これに対し、本発明者は、溶媒と基板との親和性のみならず、溶質である薄膜材料と基板との親和性についても検討した。この結果、上記の条件が満たされる場合に、平滑な薄膜が成膜領域１２上に形成されることを見出した。
【００３６】
本発明者は、この理由を以下のように考えている。上述したように、成膜領域１２のエッジ（外縁部）では、液膜が薄いので、溶媒が蒸発しやすい。すなわち、溶質である薄膜材料が凝集しやすい。このため、成膜領域１２のエッジで薄膜が厚くなりやすい。しかし、本実施形態では、成膜領域１２のエッジは、薄膜材料及び溶媒のいずれとも親和性が低い非成膜領域１３に隣接している。このため、非成膜領域１３は、成膜領域１２のエッジに存在する薄膜材料及び溶媒と反発する。すなわち、非成膜領域１３は、成膜領域１２のエッジに存在する薄膜材料及び溶媒を成膜領域１２の内側に押し返す。この結果、薄膜材料は、成膜領域１２のエッジで過剰に凝集せず、ひいては、薄膜が平滑になる。
【００３７】
ここで、各領域のハンセン溶解度パラメータは、その領域を構成する材料（単分子）のハンセン溶解度パラメータである。例えば、各領域が自己組織化単分子膜で構成される場合、その領域のハンセン溶解度パラメータは、自己組織化単分子膜を構成する単分子のハンセン溶解度パラメータである。
【００３８】
また、各材料（ここでは、薄膜材料、溶媒、成膜領域を構成する材料、非成膜領域を構成する材料）のハンセン溶解度パラメータは、その材料を構成する分子内で一様の値となる場合もあるが、分子内で分布を持つ場合がある。ある材料のハンセン溶解度パラメータが分子内で分布を持つ場合、ハンセン溶解度パラメータの最小値をその材料のハンセン溶解度パラメータとすることが好ましい。その理由は以下のとおりである。
【００３９】
すなわち、各材料を構成する分子のうち、周囲とのハンセン溶解度パラメータの差が大きい部分は、その材料の内部側に向き、周囲とのハンセン溶解度パラメータの差が小さい部分は、その材料の表面側に向く傾向がある。一方、各材料は、その表面同士が接触する。したがって、表面のハンセン溶解度パラメータ同士を比較することで、各材料の親和性を正確に特定することができる。このため、上記のようにハンセン溶解度パラメータを設定することが好ましい。
【００４０】
ここで、分子内のハンセン溶解度パラメータの分布は、対象となる分子を任意に分解した各々の断片に類似した構造を有する分子の溶解度から推算することが出来る。分子に作用する分子間の分散力に由来するエネルギーをδＤ、分子間の極性力に由来するエネルギーをδＰ、水素結合力に由来するエネルギーをδＨとすると、分子のハンセン溶解度パラメータは［δＤ，δＰ，δＨ］の３次元座標で表され、２種類の分子間のハンセン溶解度パラメータの距離は、式（１）で表される。
【００４１】
【数１】
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【００４２】
そして、予め溶解度が分かっている溶媒に対する溶解度を調べ、その中でほぼ同程度の溶解度を示す数種類の溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差がほぼ等しい３次元座標上の点が、値を求めたい分子のハンセン溶解度パラメータである。なお、上記の手順はハンセン溶解度パラメータを提唱した研究者のグループによって開発されたコンピューターソフトウェアである、ＨＳＰｉＰを用いることでより簡便に実施することが出来る。
【００４３】
上記の条件を満たす成膜領域１２は、例えば、自己組織化単分子膜で構成される。自己組織化単分子膜を構成する単分子としては、例えば、１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）、ｎ−オクチルトリクロロシラン（ｎ−Ｏｃｔｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ）、トリクロロ（オクタデシル）シラン（Ｔｒｉｃｈｌｏｒｏ（ｏｃｔａｄｅｃｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）、トリクロロ［３−（フェニルアミノ）プロピル］シラン（Ｔｒｉｃｈｒｏｌｏ［３−（ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｐｒｏｐｙｌ］ｓｉｌａｎｅ）、トリクロロ（２−フェニルエチル）シラン（Ｔｒｉｃｈｒｏｌｏ（２−ｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）等が挙げられる。なお、基板１１の表面をそのまま成膜領域１２としてもよく、基板１１の表面に何らかの下地層を形成し、それを成膜領域１２としてもよい。
【００４４】
また、本実施形態に係る薄膜の作製方法を用いて薄膜の積層体を作製してもよい。この場合、本実施形態に係る薄膜の作製方法を用いて薄膜を作製し、その薄膜の表面にさらに別の薄膜を形成することになる。したがって、この場合、本実施形態に係る薄膜の作製方法によって作製された薄膜が下地層とされる。
【００４５】
また、非成膜領域１３も、例えば、自己組織化単分子膜で構成される。自己組織化単分子膜を構成する単分子としては、例えば、ｎ−オクチルトリクロロシラン（ｎ−Ｏｃｔｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ）、トリクロロ（オクタデシル）シラン（Ｔｒｉｃｈｌｏｒｏ（ｏｃｔａｄｅｃｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）、トリクロロ（１Ｈ、１Ｈ、２Ｈ、２Ｈ−パーフルオロオクチル）シラン（Ｔｒｉｃｈｌｏｒｏ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）、１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）、トリクロロ［３−（フェニルアミノ）プロピル］シラン（Ｔｒｉｃｈｒｏｌｏ［３−（ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｐｒｏｐｙｌ］ｓｉｌａｎｅ）、トリクロロ（２−フェニルエチル）シラン（Ｔｒｉｃｈｒｏｌｏ（２−ｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）等が挙げられる。自己組織化単分子膜は、これらの単分子の蒸気、溶液、原液に基板１１を晒すことで形成される。
【００４６】
また、本実施形態に適用可能な薄膜材料は特に制限されず、ハンセン溶解度パラメータが上述した条件を満たすものであればどのような薄膜材料であってもよい。薄膜材料の例としては、単結晶膜材料等が挙げられる。単結晶膜材料は、有機材料、無機材料のいずれであってもよい。具体的には、電化効果トランジスタのチャネル層を本実施形態に係る薄膜の作製方法により作製したい場合、チャネル層の材料が単結晶膜材料となる。また、有機発光素子の各層を本実施形態に係る薄膜の作製方法により作製したい場合、有機発光素子の各層を構成する材料が単結晶膜材料となる。溶媒は薄膜材料を溶解することができるものであれば特に制限されず、ハンセン溶解度パラメータが上述した条件を満たすものであればどのような溶媒であってもよい。
【００４７】
（１−２．薄膜作製用基板の他の例）
図２は、成膜領域１２の他の例を示す。この例では、成膜領域１２は、長方形の形状を有する。図３は、成膜領域１２の他の例を示す。この例では、成膜領域１２は、いわゆる液滴型となっており、鋭角部２０を有する。薄膜として単結晶膜を形成する場合、成膜領域１２は、鋭角部２０を有することが好ましい。薄膜として単結晶膜を形成する場合、単結晶膜の結晶核を成膜領域１２内の特定箇所に選択的に析出させることが好ましい。結晶核が成膜領域１２内の任意の位置に析出した場合、単結晶膜の品質がばらつくからである。以下、図３〜図５に基づいて、鋭角部２０について詳細に説明する。
【００４８】
鋭角部２０は、概略的には、成膜領域１２のエッジ（非成膜領域１３との境界線）に形成される角部のうち、特に角度が小さい角部である。鋭角部２０は、鋭角部２０の頂点Ｐに向けて伸びる２つの鋭角形成外縁部２１と、鋭角形成外縁部２１同士を連結する連結部２２とを含む。
【００４９】
本発明者は、鋭角部２０を有する成膜領域１２に溶液を展開したところ、鋭角部２０における溶液の接触角（特に、鋭角部２０の先端における溶液の接触角）が他の部分の接触角に比べて特異的に小さくなることを見出した。すなわち、鋭角部２０上の液膜は液膜の他の部分に比べて厚さが小さい。
【００５０】
このため、鋭角部２０上の液膜から溶媒が蒸発しても、その周辺の液膜から溶媒が鋭角部２０上の液膜に供給されにくい。この結果、鋭角部２０上の液膜は容易に過飽和状態となり、溶液の溶質（薄膜材料）が結晶として析出する。一方、成膜領域１２の鋭角部２０以外の部分では、鋭角部２０に比べて多くの溶媒が残っているので、薄膜材料は析出しにくい。したがって、薄膜として単結晶膜を形成する場合、鋭角部２０に選択的に結晶核を析出させることができる。すなわち、偶発的な結晶核の析出が抑制される。
【００５１】
図４に示される例では、鋭角部２０では、鋭角形成外縁部２１同士が頂点Ｐで直接連結しているのではなく、連結部２２を介して連結されている。すなわち、鋭角部２０は、角の先端が欠けた（丸められた）構造を有している。もちろん、鋭角形成外縁部２１同士が頂点Ｐで直接連結していてもよい。この場合、鋭角部２０は尖った形状を有する。ただし、この場合、溶液が鋭角部２０の先端まで行き渡らない可能性がある。したがって、鋭角形成外縁部２１は、連結部２２を介して連結されていることが好ましい。
【００５２】
鋭角部２０の角度θ１は３０〜４５°であることが好ましい。角度θ１は、鋭角形成外縁部２１同士またはその延長線２１ａ同士がなす角度として定義される。同様に、鋭角部２０の頂点Ｐは、鋭角形成外縁部２１同士またはその延長線２１ａ同士の交点として定義される。
【００５３】
後述する実施例に示されるように、鋭角部２０の角度θ１がこの範囲内となる場合、均質かつ平滑な単結晶膜が形成される。また、鋭角部２０の角度θ１が３０°未満となる場合、鋭角部２０が細長くなる。すなわち、鋭角部２０が大きくなる。このため、鋭角部２０内部の各部分で結晶核が偶発的に形成される可能性がある。一方、鋭角部２０の角度θ１が４５°を超える場合、鋭角部２０と他の外縁部との接触角の差が小さくなりすぎてしまう。この結果、鋭角部２０以外の領域において結晶核が偶発的に析出する可能性がある。以上の理由により、鋭角部２０の角度θ１は３０〜４５°であることが好ましい。
【００５４】
連結部２２は、直線状であっても、曲線状であってもよい。連結部２２の幅Ｗは特に制限されないが、５０〜１００μｍであることが好ましい。本発明者が幅Ｗについて検討したところ、連結部２２の幅Ｗが狭すぎる場合、広すぎる場合のいずれにおいても、液膜の鋭角部２０における形状の再現性が落ちる（すなわち、ばらつく）ことがわかった。液膜の形状にばらつきが生じた場合、最終的に作製される単結晶膜の品質もばらつく可能性がある。そこで、本発明者が連結部２２の幅Ｗについて検討したところ、幅Ｗは５０〜１００μｍが好ましいことがわかった。詳細は以下の実施例にて説明する。
【００５５】
なお、溶液の鋭角部２０への行き渡りやすさは、溶液の表面張力に依存する。そこで、本発明者は、連結部２２の幅Ｗと溶液の表面張力との相関について検討した。この結果、溶液の表面張力が１５ｍＮ／ｍ以下となる場合には、幅Ｗは５０〜７０μｍであることが好ましいことがわかった。また、溶液の表面張力が１５ｍＮ／ｍより大きくなる場合には、幅Ｗは７０μｍ超過１００μｍ以下であることが好ましいことがわかった。これらの条件が満たされる場合に、溶液は再現性良く鋭角部２０に行き渡る。詳細は以下の実施例にて説明する。
【００５６】
鋭角部２０を有する成膜領域１２の他の例を図５に示す。図４に示される成膜領域１２は、液滴型となるので、鋭角部２０以外の角部は存在しない。しかし、成膜領域１２は、鋭角部２０以外の角部を有していてもよい。これらの角部の角度θ２は、鋭角部２０の角度θ１の２倍より大きいことが好ましい。この場合、鋭角部２０により選択的に結晶核を析出させることができる。
【００５７】
（１−３．薄膜の作製方法）
次に、図６〜図７に基づいて、本実施形態に係る薄膜の製造方法の一例について説明する。まず、基板１１を準備する。基板１１の表面には、予め下地層が形成されていてもよい。下地層は、本実施形態に係る薄膜の製造方法により作製された薄膜であってもよい。
【００５８】
ついで、基板１１の表面に撥液性自己組織化単分子膜１３ａを形成する。撥液性自己組織化単分子膜１３ａを構成する単分子は、薄膜材料及び溶媒との親和性が低い。すなわち、撥液性自己組織化単分子膜１３ａは非成膜領域１３に対応する。例えば、基板１１を自己組織化が可能な単分子の蒸気、溶液、または原液に晒す。ついで、撥液性自己組織化単分子膜１３ａの表面に成膜領域１２の形状の穴が開いたシャドウマスク３０を密着させる。そして、シャドウマスク３０に覆われていない撥液性自己組織化単分子膜１３ａを除去する。撥液性自己組織化単分子膜１３ａを除去する方法としては、紫外線−オゾン処理装置または酸素プラズマ処理装置を用いる方法等が挙げられる。シャドウマスク３０によって覆われた撥液性自己組織化単分子膜１３ａが非成膜領域１３となる。
【００５９】
ついで、撥液性自己組織化単分子膜１３ａが除去された領域１３ｂに親液性自己組織化単分子膜を形成する。親液性自己組織化単分子膜を構成する単分子は、薄膜材料及び溶媒との親和性が高い。すなわち、親液性自己組織化単分子膜は成膜領域１２に対応する。親液性自己組織化単分子膜の形成方法は上述した方法と同様であればよい。領域１３ｂに形成された親液性自己組織化単分子膜は成膜領域１２となる。以上の処理により、薄膜作製用基板１０を作製する。
【００６０】
なお、基板１１上に、成膜領域１２の材料及び非成膜領域１３の材料を印刷することで、薄膜作製用基板１０を作製してもよい。すなわち、基板１１上に成膜領域１２及び非成膜領域１３を形成できるのであれば、どのような方法で薄膜作製用基板１０を作製してもよい。
【００６１】
ついで、成膜領域１２に薄膜材料溶液を展開（滴下）する。ここで、薄膜材料は、薄膜の用途に応じて適宜選択されればよい。例えば、薄膜材料は、単結晶膜材料であってもよい。単結晶膜材料は、有機材料、無機材料のいずれであってもよい。具体的には、電化効果トランジスタのチャネル層を本実施形態に係る薄膜の製造方法により作製したい場合、チャネル層の材料が薄膜材料となる。また、有機発光素子の各層を本実施形態に係る薄膜の製造方法により作製したい場合、有機発光素子の各層を構成する材料が薄膜材料となる。溶媒は薄膜材料を溶解することができるものであれば特に制限されない。
【００６２】
また、展開の方法も特に制限されない。展開の方法としては、インクジェット（ｉｎｋｊｅｔ）法、ノズルジェット（ｎｏｚｚｌｅｊｅｔ）法、スピンコーティング（ｓｐｉｎｃｏａｔｉｎｇ）法、スリットコーティング（ｓｌｉｔｃｏａｔｉｎｇ）法などが挙げられる。
【００６３】
その後、溶媒を蒸発させることで、成膜領域１２上に薄膜を形成する。溶媒は、成膜領域１２のエッジから蒸発するが、上述したように、非成膜領域１３が薄膜材料及び溶媒と反発するので、薄膜材料は、成膜領域１２のエッジで過剰に析出しない。したがって、平滑な薄膜が形成される。
【００６４】
ここで、薄膜として単結晶膜を形成する場合、成膜領域１２は鋭角部２０を有することが好ましい。この場合、成膜領域１２上で以下のように単結晶膜が成長する。すなわち、鋭角部２０（より詳細には、鋭角部２０の先端）に選択的に結晶核が析出する。
【００６５】
その後、溶媒が蒸発するに従って、単結晶膜が成長する。成膜領域１２上の鋭角部２０以外の領域では、結晶核の偶発的な析出はほとんど生じない。その後、成膜領域１２の全体に単結晶膜が形成される。
【００６６】
このように、成膜領域１２に鋭角部２０を形成した場合、結晶核を鋭角部２０に選択的に析出させることができるので、結晶核の他の領域での偶発的な析出を抑えることができる。この結果、単結晶膜を安定して作製することができる。さらに、鋭角部２０を有する成膜領域１２を基板１１上に形成するという簡単な工程によって単結晶膜を安定して作製することができる。
【００６７】
＜２．第２の実施形態＞
（２−１．薄膜作製用基板の構成）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。まず、図８及び図９に基づいて、第２の実施形態に係る薄膜作製用基板１０ａの全体構成について説明する。薄膜作製用基板１０ａは、基板１１と、成膜領域１２と、非成膜領域１３と、緩衝領域１４とを備える。基板１１、成膜領域１２、及び非成膜領域１３は第１の実施形態と同様である。すなわち、第２の実施形態は、緩衝領域１４が基板１１上に形成されているという点で第１の実施形態と異なる。
【００６８】
（２−２．緩衝領域の構成）
緩衝領域１４は、薄膜材料溶液の溶媒を保持するが、薄膜材料との親和性が低い領域である。具体的には、緩衝領域１４と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は、成膜領域１２と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも大きい。また、緩衝領域１４と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域１３と溶液とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さい。
【００６９】
緩衝領域１４と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は４．０以上であることが好ましい。また、緩衝領域１４と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は３．０未満であることが好ましい。また、緩衝領域１４を構成する分子のハンセン溶解度パラメータが分子内で分布を持つ場合、緩衝領域１４のハンセン溶解度パラメータは、緩衝領域１４を構成する分子が取りうる値のうち、もっとも低い値であることが好ましい。理由は上述したとおりである。
【００７０】
上記の条件を満たす緩衝領域１４は、例えば、自己組織化単分子膜で構成される。自己組織化単分子膜を構成する単分子としては、例えば、トリメトキシ（２−フェニルエチル）シラン、トリメトキシ［３−（フェニルアミノ）プロピル］シラン、１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）、ｎ−オクチルトリクロロシラン（ｎ−Ｏｃｔｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ）、トリクロロ（オクタデシル）シラン（Ｔｒｉｃｈｌｏｒｏ（ｏｃｔａｄｅｃｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）、トリクロロ［３−（フェニルアミノ）プロピル］シラン（Ｔｒｉｃｈｒｏｌｏ［３−（ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｐｒｏｐｙｌ］ｓｉｌａｎｅ）、トリクロロ（２−フェニルエチル）シラン（Ｔｒｉｃｈｒｏｌｏ（２−ｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｌ）ｓｉｌａｎｅ）等が挙げられる。緩衝領域１４の幅は特に制限されないが、０．３〜０．５ｍｍであることが好ましい。
【００７１】
上記の緩衝領域１４が成膜領域１２と非成膜領域１３との間に形成された場合、成膜領域１２上に形成される薄膜がさらに平滑になる。本発明者は、この理由を以下のように考えている。すなわち、緩衝領域１４は、溶媒との親和性が高いが薄膜材料との親和性が低い。このため、成膜領域１２上に薄膜材料溶液を展開すると、薄膜材料溶液のうち、主に溶媒が緩衝領域１４まで到達する。すなわち、緩衝領域１４上の液膜は、薄膜材料濃度が低い。言い換えれば、薄膜材料のエッジは成膜領域１２のエッジに存在するが、溶媒のエッジはそれよりも外側、すなわち緩衝領域１４のエッジ（非成膜領域１３との境界）に存在することになる。
【００７２】
したがって、成膜領域１２のエッジでは、より多くの溶媒が存在する。すなわち、成膜領域１２のエッジでの溶媒の蒸発が緩やかになる。このため、薄膜材料は、成膜領域１２のエッジで過剰に凝集せず、ひいては、薄膜が平滑になる。
【００７３】
なお、緩衝領域１４のエッジで液膜が薄くなるので、緩衝領域１４のエッジで溶媒が蒸発しやすくなる。したがって、液膜は、緩衝領域１４のエッジから蒸発を開始する。しかし、緩衝領域１４は、薄膜材料との親和性が低く、かつ、そもそも緩衝領域１４上の液膜は、薄膜材料濃度が低いので、緩衝領域１４上に薄膜材料は析出しにくい。そして、液膜のエッジが成膜領域１２のエッジに到達した後、薄膜材料が成膜領域１２のエッジから析出を開始する。
【００７４】
（２−３．薄膜の作製方法）
次に、図９〜図１０に基づいて、第２の実施形態に係る薄膜の製造方法の一例について説明する。まず、基板１１を準備する。基板１１の表面には、予め下地層が形成されていてもよい。下地層は、本実施形態に係る薄膜の製造方法により作製された薄膜であってもよい。
【００７５】
ついで、基板１１の表面に撥液性自己組織化単分子膜１３ａを形成する。例えば、基板１１を自己組織化が可能な単分子の蒸気、溶液、または原液に晒す。ついで、撥液性自己組織化単分子膜１３ａの表面に成膜領域１２よりも大きな形状の穴が開いたシャドウマスク３０を密着させる。シャドウマスク３０に形成された穴のエッジは、緩衝領域１４のエッジに一致する。そして、シャドウマスク３０に覆われていない撥液性自己組織化単分子膜１３ａを除去する。撥液性自己組織化単分子膜１３ａを除去する方法としては、紫外線−オゾン処理装置または酸素プラズマ処理装置を用いる方法等が挙げられる。シャドウマスク３０によって覆われた撥液性自己組織化単分子膜１３ａが非成膜領域１３となる。
【００７６】
ついで、撥液性自己組織化単分子膜１３ａが除去された領域１３ｂに緩衝領域用自己組織化単分子膜１４ａを形成する。緩衝領域用自己組織化単分子膜１４ａの形成方法は上述した方法と同様であればよい。ついで、非成膜領域１３及び緩衝領域用自己組織化単分子膜１４ａの表面に成膜領域１２の形状の穴が開いたシャドウマスク３１を密着させる。この穴は、緩衝領域用自己組織化単分子膜１４ａ上に配置される。そして、シャドウマスク３１に覆われていない緩衝領域用自己組織化単分子膜１４ａを除去する。緩衝領域用自己組織化単分子膜１４ａを除去する方法は上述した方法と同様であればよい。シャドウマスク３１によって覆われた緩衝領域用自己組織化単分子膜１４ａが緩衝領域１４となる。
【００７７】
ついで、緩衝領域用自己組織化単分子膜１４ａが除去された領域１４ｂに親液性自己組織化単分子膜を形成する。親液性自己組織化単分子膜の形成方法は上述した方法と同様であればよい。領域１４ｂに形成された親液性自己組織化単分子膜は成膜領域１２となる。以上の処理により、薄膜作製用基板１０ａを作製する。
【００７８】
なお、基板１１上に、成膜領域１２の材料、非成膜領域１３の材料、及び緩衝領域１４の材料を印刷することで、薄膜作製用基板１０ａを作製してもよい。すなわち、基板１１上に成膜領域１２、非成膜領域１３、及び緩衝領域１４を形成できるのであれば、どのような方法で薄膜作製用基板１０ａを作製してもよい。
【００７９】
ついで、第１の実施形態と同様の方法により成膜領域１２上に薄膜を形成する。なお、第２の実施形態では、薄膜材料溶液のうち、主に溶媒が緩衝領域１４まで到達する。すなわち、薄膜材料のエッジは成膜領域１２のエッジに存在するが、溶媒のエッジはそれよりも外側、すなわち緩衝領域１４のエッジ（非成膜領域１３との境界）に存在する。
【００８０】
したがって、成膜領域１２のエッジでは、より多くの溶媒が存在する。すなわち、成膜領域１２のエッジでの溶媒の蒸発が緩やかになる。このため、薄膜材料は、成膜領域１２のエッジで過剰に凝集せず、ひいては、薄膜が平滑になる。
【００８１】
なお、緩衝領域１４のエッジで液膜が薄くなるので、緩衝領域１４のエッジで溶媒が蒸発しやすくなる。したがって、液膜は、緩衝領域１４のエッジから蒸発を開始する。しかし、緩衝領域１４は、薄膜材料との親和性が低く、かつ、そもそも緩衝領域１４上の液膜は、薄膜材料濃度が低いので、緩衝領域１４上に薄膜材料は析出しにくい。そして、液膜のエッジが成膜領域１２のエッジに到達した後、薄膜材料が成膜領域１２のエッジから析出を開始する。
【００８２】
＜３．適用分野＞
上述した第１及び第２の実施形態は、薄膜が必要な分野であれば特に制限なく適用できる。本実施形態が適用される分野としては、例えば、大面積電子回路、それを用いた表示装置（ディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）等）、フレキシブルセンシング（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｓｅｎｓｉｎｇ）素子、撮像素子等が挙げられる。例えば、大面積の基板１１上に多数の電化効果トランジスタ（ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を配列させる場合、電化効果トランジスタのチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）層等を本実施形態に係る薄膜の製造方法を用いて作製してもよい。この場合、成膜領域１２は鋭角部２０を有することが好ましい。これにより、結晶方位の揃った均質な単結晶膜を作製することができる。すなわち、いずれの成膜領域１２においても、鋭角部２０以外での偶発的な結晶核生成は抑制される。したがって、大面積の基板１１上に同時に多数の単結晶膜を形成する場合でも、すべての成膜領域１２で結晶方位が揃った単一結晶粒からなる単結晶膜を作製することができる。すなわち、特性のバラ付きが抑制されたトランジスタ配列を作製することができる。
【実施例】
【００８３】
（実施例１）
まず、上述した第１の実施形態により平滑な薄膜が形成されることを確認するために、実施例１を行った。実施例１で使用した薄膜作製用基板１０の構成は以下のとおりである。
【００８４】
基板１１：酸化膜付きシリコンウェハ
成膜領域１２の自己組織化単分子膜：１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１４．８，０，０］）
成膜領域１２の形状：正方形（図１に示される形状）
非成膜領域１３の自己組織化単分子膜：トリクロロ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル）シラン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１２．７，４，２］）
薄膜材料：ＴＩＰＳ−ペンタセン（６，１３−ｂｉｓ（ｔｒｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌーｓｉｌｙｌｅｔｈｙｎｙｌ）ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１５．８，０，０］）
溶媒：モノクロロベンゼン（ｍｏｎｏｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１８．５，３．９，４］）
【００８５】
上記薄膜材料を複数の部位に分割した仮想的な低分子材料のハンセン溶解度パラメータを上述した方法で算出した。その上で、それぞれの仮想的な低分子材料のハンセン溶解度パラメータと、自己組織化単分子膜が形成された成膜領域表面との間のハンセン溶解度パラメータの距離を式（１）を用いて求め、その中で最も小さな値を成膜領域と薄膜材料との親和性を評価する上での実効的なハンセン溶解度パラメータの距離とした。すなわち、上記ＴＩＰＳ−ペンタセンのハンセン溶解度パラメータは、上記距離が最小になる際のハンセン溶解度パラメータである。また、上記成膜領域１２、非成膜領域１３の表面のハンセン溶解度パラメータは、これらの領域の表面に分布する仮想的な低分子材料のハンセン溶解度パラメータである。
【００８６】
したがって、実効的な成膜領域１２と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は１．７（２．０以下）となり、非成膜領域１３と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は４．４（４．０以上）となる。さらに、成膜領域１２と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は９．０となり、非成膜領域１３と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は１２．３となる。すなわち、成膜領域１２と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域１３と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも７．０以上大きくなる。したがって、上述した条件をすべて満たす。
【００８７】
そして、スピンコート法により成膜領域１２に溶液を展開し、溶媒を除去することで、薄膜（ここでは単結晶膜）を作製した。そして、単結晶膜の表面の全域にわたって膜厚を測定した。膜厚は表面粗さ計（Ａｌｐｈａ−Ｓｔｅｐ  ＩＱ、ＫＬＡ-Ｔｅｎｃｏｒ社）で測定した。これにより、膜厚の分布を測定した。膜厚の分布は、単結晶膜上の各点のｘｙ座標と、各点における膜厚とが対応付けられたデータである。そして、膜厚の算術平均値、最小値、最大値を測定した。そして、最大値と最小値との差を算術平均値で除算することで、膜厚のバラ付きを測定した。この結果、膜厚のバラ付きは２％程度であった。同様の測定を原子力間顕微鏡で行ったところ、同様の測定結果が得られた。したがって、単結晶膜が平滑であることを確認できた。
【００８８】
（実施例２）
成膜領域１２の自己組織化単分子膜を（Ｚ）―トリクロロ（オクト―５―エン―ｌ―イル）シラン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１４．８，３．３，３．４］）とした他は実施例１と同様の処理を行った。実施例２では、非成膜領域１３と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差が３．７（４より小さい）となる。実施例２においては、成膜領域と非成膜領域の境界に薄膜材料の偶発的な核生成に伴う凝集体が僅かに生成した。しかし、膜厚のバラ付きは３％程度であった。したがって、実施例２では完全に平滑な単結晶膜は作製できなかったが、後述する比較例１〜３よりも平滑な結晶性薄膜がえられた。
【００８９】
（実施例３）
成膜領域１２の自己組織化単分子膜をトリメトキシ（２−フェニルエチル）シラン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１９．２，２．３，３．３］）とし、溶媒をベンゼン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１８．５, ４．５, ５．５］）とした他は実施例１と同様の処理を行った。実施例３では、成膜領域１２と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差が３．４、非成膜領域１３と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差が９．７となり、これらの差は６．３（７より小さい）となる。実施例３においては、成膜領域と非成膜領域の境界に薄膜材料の偶発的な核生成に伴う凝集体が僅かに生成した。しかし、膜厚のバラ付きは３％程度であった。したがって、実施例３では完全に平滑な単結晶膜は作製できなかったが、後述する比較例１〜３よりも平滑な結晶性薄膜がえられた。
【００９０】
（比較例１）
成膜領域１２の自己組織化単分子膜をトリメトキシ［フェニルアミノ（プロピル）］シラン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１９．８，３．９，６．１］）とした他は実施例１と同様の処理を行った。比較例１では、成膜領域１２と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差が４．８（２．０より大きい）となる。比較例１について膜厚のバラ付きを測定したところ、１０％を超過した。したがって、比較例１では平滑な単結晶膜は作製できなかった。
【００９１】
（比較例２）
成膜領域１２の自己組織化単分子膜をトリメトキシ（２−フェニルエチル）シラン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１９．２，２．３，３．３］）とした他は実施例１と同様の処理を行った。比較例２では、成膜領域１２と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差が４．３（２．０より大きい）となる。比較例２について膜厚のバラ付きを測定したところ、１０％を超過した。したがって、比較例２では平滑な単結晶膜は作製できなかった。
【００９２】
（比較例３）
成膜領域１２の自己組織化単分子膜をトリクロロ［４-（エチルジメチルシリル）ブチル］シラン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１３．４，１．９，１．８］）とした他は実施例１と同様の処理を行った。比較例３では、成膜領域１２と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差が２．４（２．０より大きい）となる。比較例３について膜厚のバラ付きを測定したところ、およそ４％であった。したがって、比較例３では、比較例１よりも平滑な結晶性薄膜がえられたものの、完全に平滑な単結晶膜は作製できなかった。
【００９３】
以上の実施例１〜３、比較例１〜３により、成膜領域１２と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差が、２．０以下であり、非成膜領域１３と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さく、かつ、成膜領域１２と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差が、非成膜領域１３と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さい場合に、平滑な薄膜が作製されることを確認できた。
【００９４】
また、非成膜領域１３と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差を４．０以上とすることが好ましいことも確認できた。また、成膜領域１２と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は、非成膜領域１３と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも７．０以上小さいことが好ましいことも確認できた。
【００９５】
（実施例４）
ついで、鋭角部２０による効果を確認するために、実施例４を行った。実施例４では、成膜領域１２の形状を図３に示される液滴型とした他は、実施例１と同様の処理を行った。なお、鋭角部２０の形状及び薄膜材料溶液の表面張力は以下のとおりである。
鋭角部２０の角度θ１：４５°
連結部２２の幅Ｗ：１００μｍ
溶液の表面張力：２２ｍＮ／ｍ
【００９６】
その後、単結晶膜が成長する様子を確認するために、成膜領域１２を微分干渉顕微鏡で観察した。この結果、鋭角部２０の先端に選択的に結晶核が析出したことを確認した。さらに、単結晶膜が成長する様子を観察したところ、単結晶膜は、鋭角部２０の先端から順次成長していくことを確認した。
【００９７】
さらに、形成された単結晶膜が単結晶であることを確認するために、単結晶膜を偏光顕微鏡で観察した。まず、検光子のある回転角度では、単結晶膜のほぼ全領域を明視野領域とすることができた。また、この状態から検光子を４５°回転させたところ、単結晶膜のほぼ全領域が暗視野領域となった。この結果、単結晶膜が確かに単結晶であることを確認できた。このように、鋭角部２０を成膜領域１２に形成することで、平滑かつ均質な単結晶膜を形成することができた。
【００９８】
（実施例５）
つぎに、鋭角部２０の角度θ１の好ましい範囲を確認するために、角度θ１を２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°に順次変更して、実施例４と同様の処理を行った。この結果、角度θ１が３０°〜４５°となる場合には、実施例４と同様の観察像が得られた。一方、角度θ１が２５°、５０°となる場合、検光子をどのように回転させても、明視野状態の領域と暗視野状態の領域とが混在していた。したがって、角度θ１が２５°、５０°となる場合には、単結晶膜には、鋭角部２０から成長した結晶とは別の方向に伸びる結晶が混じっていることがわかった。すなわち、角度θ１が２５°、５０°となる場合には、鋭角部２０以外の領域で結晶核が偶発的に析出することがわかった。実施例５により、角度θ１は３０〜４５°であることが好ましいことがわかった。
【００９９】
（実施例６）
つぎに、連結部２２の幅Ｗの好ましい範囲を確認するために、幅Ｗを０μｍ（連結部２２無し）、４５μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、１０５μｍに順次変更して、実施例４と同様の処理を行った。この結果、いずれの幅Ｗにおいても、少なくとも実施例４で角度θ１が２５°、５０°となる場合よりも良好な結果が得られた。特に、幅Ｗが５０〜１００μｍとなる場合には、より結晶方向の揃った単結晶膜が得られた。具体的には、単結晶膜のほぼ全体を明視野状態とした場合に、暗視野領域の面積が最も少なかった。
【０１００】
（実施例７）
つぎに、連結部２２の幅Ｗと溶液の表面張力との相関を確認するために、以下の実施例７を行った。具体的には、溶質及び溶液にＴＩＰＳ−ペンタセンおよびクロロホルムを用いることで、表面張力が１１．４、１４．６ｍＮ／ｍとなる溶液を調整した。また、溶質及び溶液にＴＩＰＳ−ペンタセンおよびモノクロロベンゼンを用いることで、表面張力が１６．８、２０．５ｍＮ／ｍとなる溶液を調整した。そして、これらの溶液を用いて、実施例６と同様の処理を行った。なお、これらの溶媒と成膜領域１２及び非成膜領域１３とのハンセン溶解度パラメータの差は、実施例１と同様の条件を満たす。
【０１０１】
この結果、溶液の表面張力が１１．４、１４．６ｍＮ／ｍとなる場合には、幅Ｗは５０〜７０μｍであることが好ましいことがわかった。すなわち、幅Ｗが５０μｍ、６０μｍ、７０μｍのいずれかの値となる場合に、より結晶方向の揃った単結晶膜が得られた。具体的には、単結晶膜のほぼ全体を明視野状態とした場合に、暗視野領域の面積が最も少なかった。
【０１０２】
一方、溶液の表面張力が１６．８、２０．５ｍＮ／ｍとなる場合には、幅Ｗは７０μｍ超過１００μｍ以下であることが好ましいことがわかった。すなわち、幅Ｗが７５μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍのいずれかの値となる場合に、より結晶方向の揃った単結晶膜が得られた。具体的には、単結晶膜のほぼ全体を明視野状態とした場合に、暗視野領域の面積が最も少なかった。
【０１０３】
（実施例８）
成膜領域１２が鋭角部２０を有する他の形状であっても同様の効果が得られることを確認するために、実施例８を行った。実施例８では、成膜領域１２の形状を図４に示されるものとした他は、実施例４と同様の処理を行った。なお、実施例８では、他の角部５０の角度θ２のうち、もっとも小さい値を９０°とした。この結果、実施例８でも、実施例４と同様の単結晶膜が得られた。すなわち、単結晶膜を偏光顕微鏡で観察したところ、実施例４と同様の観察像が得られた。
【０１０４】
また、実施例８では、角度θ１の値を２５°、３０°、３５°、４０°に変更して同様の処理を行った。この結果、角度θ２が角度θ１の２倍より大きくなる場合（即ちθ１＝２５°、３０°、３５°、４０°）には、角度θ２が角度θ１の２倍以下となる場合（即ちθ１＝４５°）よりも良好な結果が得られた。すなわち、角度θ２が角度θの２倍より大きくなる場合には、より結晶方向の揃った単結晶膜が得られた。具体的には、単結晶膜のほぼ全体を明視野状態とした場合に、暗視野領域の面積が少なかった。
【０１０５】
（実施例９）
つぎに、上述した第２の実施形態により平滑な薄膜が形成されることを確認するために、実施例９を行った。実施例９では、以下の構成の緩衝領域１４を成膜領域１２と非成膜領域１３との間に形成した他は、実施例１と同様の処理を行った。
【０１０６】
緩衝領域１４の自己組織化単分子膜：トリメトキシ（２−フェニルエチル）シラン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１９．２，２．３，３．３］。なお、この値は緩衝領域１４の表面に分布する仮想的な低分子材料のハンセン溶解度パラメータである。）
緩衝領域１４の幅：０．５ｍｍ
【０１０７】
したがって、緩衝領域１４と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差は４．３（４．０以上）となり、緩衝領域１４と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差は２．２（３．０未満であり、かつ、非成膜領域１３と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さい）となる。したがって、上述した条件をすべて満たす。実施例９では、膜厚のバラ付きは、実施例１よりも小さくなった。すなわち、成膜領域１２のエッジにおける薄膜材料の凝集はさらに抑制され、より平滑な薄膜が形成された。
【０１０８】
（実施例１０）
緩衝領域１４の自己組織化単分子膜をＴｒｉcｈｌｏｒｏ（３−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔ−３−ｅｎ−１−ｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１４．８，３，３．１］）とした他は実施例９と同様の処理を行った。実施例１０では、緩衝領域１４と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差が３．４（４より小さい）となる。実施例１０においては、緩衝領域と非成膜領域の境界に薄膜材料の偶発的な核生成に伴う凝集体が生成した。しかし、膜厚のバラ付きは３％程度であった。したがって、実施例１０では完全に平滑な単結晶膜は作製できなかったが、比較例１〜３よりも平滑な結晶性薄膜がえられた。
【０１０９】
（実施例１１）
緩衝領域１４の自己組織化単分子膜をトリメトキシ（２−フェニルエチル）シラン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１９．２，２．３，３．３］）とし、溶媒をベンゼン（［δＤ,δＰ,δＨ］＝［１８．５, ４．５, ５．５］）とした他は実施例９と同様の処理を行った。実施例１１では、緩衝領域１４と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差が３．４（３以上）となる。実施例１１においては、緩衝領域と非成膜領域の境界に薄膜材料の偶発的な核生成に伴う凝集体が僅かに生成した。しかし、膜厚のバラ付きは３％程度であった。したがって、実施例１０では完全に平滑な単結晶膜は作製できなかったが、比較例１〜３よりも平滑な結晶性薄膜がえられた。
【０１１０】
実施例９〜１１により、緩衝領域１４と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差が、成膜領域１２と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差よりも大きく、かつ、緩衝領域１４と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差が、非成膜領域１３と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差よりも小さい場合に、より平滑な薄膜が形成されることを確認した。
【０１１１】
さらに、緩衝領域１４と薄膜材料とのハンセン溶解度パラメータの差が４．０以上とすることが好ましいこと、緩衝領域１４と溶媒とのハンセン溶解度パラメータの差が３．０未満であることが好ましいことも確認できた。
【０１１２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１１３】
１０      薄膜作製用基板
１１      基板
１２      成膜領域
１３      非成膜領域
２０      鋭角部
２１      鋭角形成外縁部
２２      連結部
３０      溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016172201.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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