(57)【要約】【課題】  平坦性の高い有機膜及びそれを用いた電界効果型トランジスタを提供する。【解決手段】  本発明の好適な形態に係る電解効果型トランジスタは、絶縁性の表面エネルギー密度の異なる複数の領域４ａを有する絶縁層４ｂ上に設けられ、かつ配向している有機膜５及びそれを用いたものである。前記絶縁性の表面エネルギー密度の異なるそれぞれの領域の表面エネルギー密度差が１０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上で、段差が０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。また、前記有機膜を構成する化合物が導電性を有し、高分子で、液晶性を有していてもよい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面エネルギー密度の異なる複数の絶縁性の領域を有する絶縁層上に設けられ、かつ配向していることを特徴とする有機膜。
【請求項２】
前記表面エネルギー密度の異なる複数の絶縁性の領域のそれぞれが構造化されていることを特徴とする請求項１に記載の有機膜。
【請求項３】
前記表面エネルギー密度の異なる複数の絶縁性の領域のうち一つの表面エネルギー密度と、該領域が隣接する絶縁性の領域の表面エネルギー密度との差が、１０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の有機膜。
【請求項４】
前記表面エネルギー密度の異なる絶縁性の領域のそれぞれは１μｍ以下の周期で構造化されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の有機膜。
【請求項５】
前記表面エネルギー密度の異なる絶縁性の領域のそれぞれは、前記有機膜を構成する化合物の分子長の０．５倍以上１００倍以下の周期で構造化されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の有機膜。
【請求項６】
前記表面エネルギー密度の異なる絶縁性の領域のうち一つと、該領域が隣接する絶縁性の領域との段差が、０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの項に記載の有機膜。
【請求項７】
前記有機膜を構成する化合物が導電性を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの項に記載の有機膜。
【請求項８】
前記有機膜を構成する化合物が高分子化合物であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの項に記載の有機膜。
【請求項９】
前記有機膜を構成する化合物が液晶性を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかの項に記載の有機膜。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の有機膜の製造方法であって、絶縁性の表面エネルギー密度の異なる複数の領域を電子線または近接場光を用いて形成する工程を有することを特徴とする有機膜の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の有機膜をチャネル部分に有することを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機膜、その製造方法及び電界効果型トランジスタに関して、特に表示デバイス、ＩＣ等のエレクトロニクス分野に有用な配向技術及びその配向技術を利用した電子デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体を利用した電界効果型有機トランジスタは、シリコントランジスタでは困難とされるプラスチック基板上への製造や大画面化が可能であり、フレキシブルな電子ペーパー、情報タグ等の新しいデバイスへの適用の期待が高まっている。さらに液晶性有機半導体を配向させることでさらに高性能な電界効果型有機トランジスタを得ることが出来る。その配向手法としてラビングを利用した電界効果型有機トランジスタの製造方法は特許文献１に提案されている。
【０００３】
一方、グレーティングは、その形状を利用し液晶材料を配向させるものである。グレーティングは、ラビングによる塵や静電気、傷等の問題を回避することができ、さらに液晶材料を配向させることが出来るためノンラビング配向手法として期待されている。グレーティングを利用した液晶素子は特許文献２に提案されている。
【特許文献１】特表２００３−５０２８７４
【特許文献２】特開平８−７６０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
配向した有機薄膜を作製する際、配向規制力が大きく、汎用的でもあるという利点があるため、配向膜にラビングする方法が多く用いられる。しかしながら、ラビングする方法は、配向膜を機械的に研磨するために、配向膜にラビング布の塵が付着するため、洗浄工程を必ず経なければならない。また静電気が発生するという問題や配向膜に傷をつけてしまうというような問題もある。
【０００５】
また、グレーティングを形成した配向膜上に配向した有機薄膜を作製する場合には、グレーティングの配向規制力が小さいという問題がある。その一方で、グレーティングの配向規制力を大きくするためにグレーティングの凹凸の振幅を大きくした場合には、グレーティングの振幅が数百ナノメートルにも及ぶため、グレーティング上に振幅以下の均一な有機薄膜を作製することは困難である。これらの方法を用いた場合には配向膜と有機薄膜との界面を利用することは困難である。
【０００６】
本発明は、このような背景技術に鑑みてなされたものであり、ラビングのような機械的研磨を要しないで、またグレーティングのように深い凹凸を有する形状による配向制御を用いないで、平坦性の高い有機膜およびその製造方法を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、上記の有機膜を電界効果型トランジスタのチャネル部分に用いることにより、傷や塵等の発生を防ぎ、特性のばらつきを軽減した電界効果型トランジスタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の第一は、表面エネルギー密度の異なる複数の絶縁性の領域を有する絶縁層上に設けられ、かつ配向していることを特徴とする有機膜である。
本発明の第二は、上記の有機膜の製造方法であって、表面エネルギー密度の異なる複数の絶縁性の領域を電子線または近接場光を用いて形成する工程を有することを特徴とする有機膜の製造方法である。
【０００９】
本発明の第二は、上記の有機膜をチャネル部分に有することを特徴とする電界効果型トランジスタである。
前記表面エネルギー密度の異なる複数の絶縁性の領域のそれぞれが構造化されていることが好ましい。
【００１０】
前記絶縁性の表面エネルギー密度の異なる複数の絶縁性の領域のうち一つの表面エネルギー密度と、該領域が隣接する絶縁性の領域の表面エネルギー密度との差が、１０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であることが好ましい。
【００１１】
前記表面エネルギー密度の異なる絶縁性の領域のそれぞれは１μｍ以下の周期で構造化されていることが好ましい。
前記表面エネルギー密度の異なる絶縁性の領域それぞれは、前記有機膜を構成する化合物の分子長の０．５倍以上１００倍以下の周期で構造化されていることが好ましい。
【００１２】
前記表面エネルギー密度の異なる絶縁性の領域のうち一つと、該領域が隣接する絶縁性の領域との段差が、０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
前記有機膜を構成する化合物が導電性を有することが好ましい。
【００１３】
前記有機膜を構成する化合物が高分子化合物であることが好ましい。
前記有機膜を構成する化合物が液晶性を有することが好ましい。
なお、本発明における構造化とは、表面エネルギー密度の異なる領域が周期的に存在している状態を示す。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、配向にラビングのような機械的研磨を要しないため、塵や傷を生じることなく有機膜を配向させることが可能となり、またグレーティングのように深い凹凸を有する形状による配向制御を用いないので、平坦性の高い有機膜の作製が可能となる。
【００１５】
また、本発明の有機膜を電界効果型トランジスタのチャネル部分に用いると、配向に機械的研磨を要しないため傷や塵等を防ぐことが可能となり、特性のばらつきを軽減した電界効果型トランジスタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の最良の形態について図１を用いて説明する。
図１に模式的に示される工程は本発明における有機膜（以下、「有機薄膜」という場合もある）の作製方法の一例であり、図１に模式的に示される工程により作製される有機薄膜は本発明における有機薄膜の一例である。
【００１７】
図１に模式的に示される工程について、説明する。まず、絶縁性の第一の基板１上に電子線レジスト２を成膜する（図１（ｂ））。次に、電子線レジスト２に電子線３を照射することによりパターニングする（図１（ｄ））。次に、電子線３によりパターニングされた部分に基板と表面エネルギー密度の異なる絶縁性の表面処理剤４からなる膜を形成する（図１（ｅ））。その後、電子線レジスト２を剥離して、絶縁性の表面エネルギー密度の異なる表面処理膜４ａを有する絶縁層４ｂを形成する。（図１（ｆ））。なお、ここでは、基板１の表面部分と表面処理膜４ａとをあわせて絶縁層４ｂと呼んでいる。次に、絶縁性の表面エネルギー密度の異なる表面処理膜４ａを有する絶縁層４ｂの上に有機薄膜５を成膜する。ここで、図２に模式的に示される工程のように、カップリング剤７などを用いて、基板上に基板と表面エネルギー密度の異なる絶縁性領域を形成し、その絶縁性領域を直接電子線８によりパターニングする方法を用いてもよい。
【００１８】
本発明で用いられる基板は特に限定はされない。代表的な基板の形状としては、板状の基板、フィルム状の基板が挙げられるが、それ以外の形状であっても差し支えない。基板材料としては、例えば、無機材料、有機材料、有機無機ハイブリッド材料を用いることができる。無機材料の例としては、シリコン、ガラス、石英が挙げられる。有機材料としては、高分子材料が好ましい。高分子材料の例としては、アクリル系高分子、ビニル系高分子、エステル系高分子、イミド系高分子、ウレタン系高分子、ジアゾ系高分子、シンナモイル系高分子が挙げられる。より具体的な高分子材料の例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンが挙げられる。また、これらの材料からなるフィルムや板などを２層以上積層させて用いることもできる。基板を積層構造とすることにより、絶縁耐圧を上げる効果がある。基板表面の平坦性としては、表面粗さが１０ｎｍ以下であることが望ましい。また、基板材料としては、基板上に形成する有機半導体層が良好な秩序構造を形成するような材料を選択することが好ましい。
【００１９】
本発明における絶縁性の表面エネルギー密度の異なるそれぞれの領域の表面エネルギー密度の差は、１０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であることが好ましい。
本発明で用いられる表面エネルギー密度の異なる領域を構成する材料としては、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、感光性ポリイミド等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。もっとも、基板の平坦性を保つことが容易であるという点で、シランカップリング剤が好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）、アルキルトリクロロシラン、アルキルトリメトキシシラン、アルキルトリエトキシシラン、パーフルオロアルキルエチルトリクロロシラン、アミノアルキルトリクロロシラン、ヒドロキシアルキルトリクロロシラン、フェニルアルキルトリクロロシラン等が挙げられる。
【００２０】
本発明における絶縁性の表面エネルギー密度の異なるそれぞれの領域の形状については特に限定されない。それぞれの領域の形状としては、例えば波線状、破線状、直線状、同心円状、楕円状、その他円形状、三角状、四角状、その他多角形状等が挙げられる。また、これらの形状を２種以上組み合わせて用いることもできる。これらの形状を２種以上組み合わせて用いることにより、同一基板内において異なる配向状態を得る事ができる。
【００２１】
また本発明における絶縁性の表面エネルギー密度の異なるそれぞれの領域の断面構造は特に限定されない。絶縁性の表面エネルギー密度の異なるそれぞれの領域の断面の形状としては、平坦、円形、楕円形、その他円形、台形、三角、その他多角形等であるものが挙げられる。平坦でない場合、表面エネルギー密度の異なる領域の段差は、１００ｎｍ以下であることが好ましい。段差が大きくなりすぎると、グレーティング同様の問題が生じる恐れがある。段差の下限は特に規定されるものではない。もっとも、膜を形成して表面エネルギー密度を変化させるのであれば、そのために実効的な膜厚を得るという観点から、段差は０．５ｎｍ以上とすることが好ましい。また、本発明における絶縁性の表面エネルギー密度の異なるそれぞれの領域の構造の大きさについては特に限定されないが、５μｍ以下が好ましい。
【００２２】
また本発明における絶縁性の表面エネルギー密度の異なるそれぞれの領域の周期については特に限定されないが、１μｍ以下の周期であることが好ましい。別の規定の仕方をするならば、絶縁性の表面エネルギー密度の異なるそれぞれの領域は、有機薄膜を構成する化合物の分子長の０．５倍以上１００倍以下の周期で構造化されていることが好ましい。
【００２３】
本発明で用いられる有機薄膜の大きさとしては絶縁性の表面エネルギー密度の異なる領域を覆っていれば特に限定されない。好ましい膜厚は１０μｍ以下０．５ｎｍ以上、より好ましい膜厚は１μｍ以下５ｎｍ以上である。また本発明で用いられる有機薄膜の平坦性としては特に限定されないが、表面粗さが１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
本発明で用いられる有機薄膜を構成する化合物は特には限定されない。一般的に塗布形成が容易であるという点では、高分子化合物が好ましい。なお、高分子化合物に限らず、例えば以下に示す化合物が好適である。
（１）ポリアセチレン誘導体、チオフェン環を有するポリチオフェン誘導体、ポリ（３−アルキルチオフェン）誘導体、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ベンゼン環を有するポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、窒素原子を有するポリピリジン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリキノリン誘導体等の共役高分子化合物。ジメチルセクシチオフェン、クオータチオフェンに代表されるオリゴマー：
（２）ペリレン、テトラセン、ペンタセンに代表されるアセン類。銅フタロシアニン誘導体等のフタロシアニン類、銅ポルフィリン誘導体等のポルフィリン類に代表される堆積有機分子（スタッキングしやすい有機分子）：
（３）トリフェニレン誘導体に代表されるディスコチック液晶。フェニルナフタレン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体に代表されるスメクチック液晶：
（４）ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン−ビチオフェン）共重合体に代表される液晶ポリマー。
【００２５】
また、好ましくは共役高分子化合物等のπ共役系を有する化合物であり、ポリチオフェン誘導体が特に好ましい。なお、ポリチオフェン誘導体に限らず、π共役系を有する化合物としては、例えば以下に示す構造の化合物が挙げられる。
【００２６】
【化１】
2006100815.tif 000003
【００２７】
【化２】
2006100815.tif 000004
【００２８】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6はＨ、Ｆまたは炭素原子数が１〜２０の直鎖状または分岐状、環状のアルキル基またはアルコキシ基、パーフルオロアルキル基を示す。ｎは正の整数を示す。）
これらの共役高分子化合物の分子量は特に限定はされないが、溶媒に対する可溶性、成膜性等を考慮すると重量平均分子量が５，０００から１００，０００であることが好ましい。
【００２９】
また本発明で用いられる有機薄膜を構成する化合物は、液晶材料であることがより好ましい。
本発明で用いられるパターンの形成方法として特に限定はされないが、電子線を用いる方法、近接場光を用いる方法、紫外線を用いる方法、走査プローブ顕微法等を用いる方法、コンタクトプリンティング法を用いることが出来る。また、これらの方法の組み合わせにより複数の表面エネルギー密度の異なる親水領域または疎水領域を形成することも出来る。パターンの形成方法としては、有機薄膜を構成する化合物の分子長より小さな周期でパターニングされた領域を構造化することが出来る方法が好ましい。
【００３０】
本発明で用いられる有機薄膜の形成方法として特に限定はされない。有機材料の場合、電解重合法、キャスティング法、スピンコート法、浸漬コート法、スクリーン印刷法、マイクロモールド法、マイクロコンタクト法、ロール塗布法、スプレーコート法、ＬＢ法等で形成することができる。また、用いる材料により真空蒸着法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法等も有効な形成方法である。また、これらはフォトリソグラフおよびエッチング処理により所望の形状にパターニングすることができる。その他、ソフトリソグラフ、インクジェット法も有効なパターニング方法である。
【００３１】
本発明の電解効果型トランジスタの一例は、図５（ｆ）に示すようなものである。すなわち、ゲート絶縁層の少なくとも有機半導体層側の一部が、表面エネルギー密度の異なる複数の絶縁性の領域を有する絶縁層であって、その上に本発明の有機薄膜２４が有機半導体層として存在している。ゲート絶縁層全部が表面エネルギー密度の異なる複数の絶縁性の領域を有する絶縁層であってもよい。
【００３２】
また、ゲート電極は、図５に示すような基板を兼ねたものでなくてもよい。その例としては、ガラス基板、プラスチック基板、シリコン基板等の上に金属などからなるゲート電極を設けたものが挙げられる。
【００３３】
さらに、ソース電極、ドレイン電極の位置も図示したものに限られるものではない。たとえば、有機薄膜のゲート絶縁層側にソース電極、ドレイン電極を設けることも可能である。
【００３４】
これらに限らず、電解効果型トランジスタの構成は、本発明の趣旨を損なわない範囲で、適宜変更は可能である。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例により本発明について更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
図１に本実施例の有機薄膜の製造工程を示す。
【００３６】
ガラス基板１上に電子線レジスト２をスピンコート法により形成した。次に、電子線レジスト２に電子線３を照射することで、幅３７０ｎｍ、６５０ｎｍピッチのレジストパターンを形成した。
【００３７】
次に、６５０ｎｍピッチの電子線レジスト２が形成されたガラス基板１をオクタデシルトリクロロシランのヘキサデカン溶液（０．０６ｍｏｌ／ｌ）に１時間浸し、取り出した。その後、取り出したガラス基板１をヘキサデカンで２分間超音波洗浄し、さらにクロロホルムで２分間×２回超音波洗浄した。それにより電子線レジスト２を剥離し、ガラス基板１上にガラス基板１とは表面エネルギー密度の異なる絶縁性のオクタデシルトリクロロシランの領域４ａのパターンを形成した。この表面処理された領域４ａは疎水性であったことから、オクタデシルトリクロロシラン処理が確実になされているものと考えられる。また、原子間力顕微鏡で表面を観察することにより、基板表面（図１（ｆ）において絶縁層４ｂで示される部分）の段差は約２ｎｍ、６５０ｎｍピッチであることを確認した。その表面処理された領域を原子間力顕微鏡により観察した結果を図６に示す。オクタデシルトリクロロシランの長さが約２ｎｍであることから、凸の領域（図６中の４ａの部分）はオクタデシルトリクロロシランであり、凹の領域（図６中の１の部分）はガラス基板である。
【００３８】
ガラス基板のみの表面エネルギー密度を測定した結果、７２．５ｄｙｎｅ／ｃｍであった。またガラス基板に一様にオクタデシルトリクロロシラン処理したものの表面エネルギー密度を測定した結果、２５．６ｄｙｎｅ／ｃｍであった。このことから、オクタデシルトリクロロシラン処理された領域とガラス基板の領域での表面エネルギー密度の差は、４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であるといえる。
【００３９】
次に、オクタデシルトリクロロシランのパターンを形成した側のガラス基板１上に、液晶性を有する高分子化合物ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビチオフェン）のクロロベンゼン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、ガラス基板１全面に有機薄膜５（厚さ５０ｎｍ）を形成した。次に、このようにして表面に有機薄膜５を形成したガラス基板１（図１（ｇ）に示されるもの）を窒素雰囲気下、２８０℃で、１時間乾燥した。
【００４０】
乾燥させたガラス基板１表面の有機薄膜５を偏光顕微鏡により観察したところ、均一なモノドメイン配向が得られたことが確認された。
【００４１】
実施例２
図１に本実施例の有機薄膜の製造工程を示す。
ガラス基板１上に電子線レジスト２をスピンコート法により形成した。次に、電子線レジスト２に電子線３を照射して、８０ｎｍピッチのレジストパターンを形成した。
【００４２】
次に、８０ｎｍピッチの電子線レジスト２が形成されたガラス基板１をトリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシランのヘキサデカン溶液（０．０６ｍｏｌ／ｌ）に１時間浸し、取り出した。その後、取り出したガラス基板１をヘキサデカンで２分間超音波洗浄し、さらにクロロホルムで２分間×２回、パーフルオロ酢酸で５分間×２回超音波洗浄した。それにより電子線レジスト２を剥離し、ガラス基板１上にガラス基板１とは表面エネルギー密度の異なる絶縁性のトリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシラン４ａのパターンを形成した。その表面処理された領域を原子間力顕微鏡により観察した結果を図７に示す。
【００４３】
ガラス基板に一様にトリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシラン処理したものの表面エネルギー密度を測定した結果、１５．８ｄｙｎｅ／ｃｍであった。このことから、トリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシラン処理された領域とガラス基板の領域での表面エネルギー密度の差は、５０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であるといえる。
【００４４】
次に、トリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシラン４のパターンを形成した側のガラス基板１上に、液晶性を有する高分子化合物ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビチオフェン）のクロロベンゼン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、ガラス基板１全面に有機薄膜５を形成した。次に、このようにして表面に有機薄膜５を形成したガラス基板１（図１（ｇ）に示されるもの）を窒素雰囲気、２８０℃下で、１時間乾燥した。
【００４５】
乾燥させたガラス基板１表面の有機薄膜５をを偏光顕微鏡により観察したところ、均一なモノドメイン配向が得られたことが確認された。
【００４６】
実施例３
図２に本実施例の有機薄膜の製造工程を示す。
シリコン基板６をオクタデシルトリクロロシランのクロロホルム溶液（０．０６ｍｏｌ／ｌ）に１時間浸し、取り出した。その後、取り出したシリコン基板６をクロロホルムで２分間×２回超音波洗浄した。それによりシリコン基板６上にオクタデシルトリクロロシラン７を一様に形成した。
【００４７】
次に、形成されたオクタデシルトリクロロシラン７に電子線８を照射することで、シリコン基板６上に６５０ｎｍピッチのオクタデシルトリクロロシラン７とシリコン基板６表面とからなるパターンを形成した。
【００４８】
シリコン基板のみの表面エネルギー密度を測定した結果、７４．４ｄｙｎｅ／ｃｍであった。またシリコン基板に一様にオクタデシルトリクロロシラン処理したものの表面エネルギー密度を測定した結果、２３．５ｄｙｎｅ／ｃｍであった。このことから、オクタデシルトリクロロシラン処理された領域とシリコン基板の領域での表面エネルギー密度の差は、５０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であるといえる。
【００４９】
次に、オクタデシルトリクロロシラン７のパターンを形成した側のシリコン基板６上に、液晶性を有する高分子化合物ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビチオフェン）のキシレン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をキャスティング法により塗布し、シリコン基板６全面に有機薄膜９を形成した。次に、このようにして表面に有機薄膜９を形成したシリコン基板６（図２（ｅ）に示されるもの）を真空雰囲気下、２８０℃で、１時間乾燥した。
【００５０】
乾燥させたシリコン基板６表面の有機薄膜９を偏光顕微鏡により観察したところ、均一なモノドメイン配向が得られたことが確認された。
【００５１】
実施例４
図２に本実施例の有機薄膜の製造工程を示す。
シリコン基板６をアミノプロピルトリエトキシシランのクロロホルム溶液（０．０６ｍｏｌ／ｌ）に１時間浸し、取り出した。その後、取り出したシリコン基板６をクロロホルムで２分間×２回超音波洗浄した。それによりシリコン基板６上にアミノプロピルトリエトキシシラン７を一様に形成した。
【００５２】
次に、形成されたアミノプロピルトリエトキシシラン７に電子線８を照射することで、シリコン基板６上に８０ｎｍピッチのアミノプロピルトリエトキシシラン７とシリコン基板６表面とからなるパターンを形成した。
【００５３】
シリコン基板に一様にアミノプロピルトリエトキシシラン処理したものの表面エネルギー密度を測定した結果、６２．２ｄｙｎｅ／ｃｍであった。このことから、アミノプロピルトリエトキシシラン処理された領域とシリコン基板の領域での表面エネルギー密度の差は、１０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であるといえる。
【００５４】
次に、アミノプロピルトリエトキシシラン７のパターンを形成した側のシリコン基板６上に、液晶性を有する高分子化合物ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビチオフェン）のキシレン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をキャスティング法により塗布し、シリコン基板６全面に有機薄膜９を形成した。次に、このようにして表面に有機薄膜９を形成したシリコン基板６（図２（ｅ）に示されるもの）を、真空下、２８０℃で、１時間乾燥した。
【００５５】
乾燥させたシリコン基板６表面の有機薄膜９を偏光顕微鏡により観察したところ、均一なモノドメイン配向が得られたことが確認された。
【００５６】
実施例５
図３に本実施例の有機薄膜の製造工程を示す。
シリコン基板１０上にヘキサメチルジシラザンをスピンコート法により塗布し、２００℃で１０分乾燥させた。それによりシリコン基板１０上にヘキサメチルジシラザン１１を一様に形成した。次に、形成されたヘキサメチルジシラザン１１に電子線１２を照射することで、シリコン基板６上に８０ｎｍピッチのヘキサメチルジシラザン１１のパターンを形成した。
【００５７】
次に、ヘキサメチルジシラザン１１のパターンが形成されたシリコン基板１０をアミノプロピルトリエトキシシランのクロロホルム溶液（０．０６ｍｏｌ／ｌ）に１時間浸し、取り出した。その後、取り出したシリコン基板１０をクロロホルムで２分間×２回超音波洗浄した。それによりシリコン基板１０上にヘキサメチルジシラザン１１とアミノプロピルトリエトキシシラン１３とが共存するパターンを形成した。
【００５８】
シリコン基板に一様にアミノプロピルトリエトキシシラン処理したものの表面エネルギー密度を測定した結果、６２．２ｄｙｎｅ／ｃｍであった。またシリコン基板に一様にヘキサメチルジシラザン処理したものの表面エネルギー密度を測定した結果、４３．８ｄｙｎｅ／ｃｍであった。このことから、アミノプロピルトリエトキシシラン処理された領域とヘキサメチルジシラザン処理された領域での表面エネルギー密度の差は、１５ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であるといえる。
【００５９】
次に、ヘキサメチルジシラザン１１とアミノプロピルトリエトキシシラン１３とが共存するパターンを形成した側のシリコン基板１０上に、液晶性を有する高分子化合物ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビチオフェン）のテトラヒドロフラン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をキャスティング法により塗布し、シリコン基板１０全面に有機薄膜１４を形成した。次に、このようにして有機薄膜１４を形成したシリコン基板１０（図３（ｆ）に示されるもの）を窒素雰囲気下、２８０℃で、１時間乾燥した。
【００６０】
乾燥させたシリコン基板１０表面の有機薄膜１４を偏光顕微鏡により観察したところ、明暗があることが確認された。
また、乾燥させたガラスシリコン基板１０表面の有機薄膜１４を偏光顕微鏡により観察したところ、均一なモノドメイン配向が得られたことが確認された。
【００６１】
実施例６
図４に本実施例の有機薄膜の製造工程を示す。
ポリイミド基板１５上にアルカリ現像ポジ型の感光性ポリイミドをスピンコートし、８５℃で２分間、１００℃で２分間乾燥することに感光性ポリイミド層１６を一様に形成した。その後、近接場露光装置を用い、２００ｎｍピッチの露光用マスクを通して近接場光１７を感光性ポリイミド層１６に照射した。ここで、露光された部分の感光性ポリイミド１８は、露光されなかった部分の感光性ポリイミド１６と比較し、表面エネルギー密度が大きくなることから、ポリイミド基板１５上に表面エネルギー密度の異なる領域が共存しているといえる。
【００６２】
感光性ポリイミドの表面エネルギー密度が異なる領域１６と１８のパターンを形成した側のポリイミド基板１５上に、液晶性を有する高分子化合物ポリ（９，９−ドデシルフルオレン−コ−ビチオフェン）のクロロベンゼン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をインクジェット法により塗布し、有機薄膜１９を形成した。次に、このようにして表面に有機薄膜１９を形成したポリイミド基板１５（図４（ｅ）に示されるもの）を、窒素雰囲気下、２８０℃で、１時間乾燥した。
【００６３】
乾燥させたポリイミド基板１５上の有機薄膜１９を偏光顕微鏡により観察したところ、明暗があることが確認された。
また、乾燥させたポリイミド基板１５上の有機薄膜１９を偏光顕微鏡により観察したところ、均一なモノドメイン配向が得られたことが確認された。
【００６４】
実施例７
図２に本実施例の有機薄膜の製造工程を示す。
ガラス基板６をオクタデシルトリクロロシランのクロロホルム溶液（０．０６ｍｏｌ／ｌ）に１時間浸し取り出した。その後、取り出したガラス基板６をクロロホルムで２分間×２回超音波洗浄した。それによりガラス基板６上にオクタデシルトリクロロシラン７を一様に形成した。
【００６５】
次に、金属マスクを用いて形成されたオクタデシルトリクロロシラン７に紫外線８を照射することで、ガラス基板６上に１５００ｎｍピッチのオクタデシルトリクロロシラン７とガラス基板６表面とからなるのパターンを形成した。
【００６６】
次に、オクタデシルトリクロロシラン７のパターンを形成した側のガラス基板６上に、液晶性を有する高分子化合物ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビチオフェン）のキシレン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、ガラス基板６全面に有機薄膜９を形成した。次に、このようにして表面に有機薄膜９を形成したガラス基板６（図２（ｅ）に示されるもの）を大気下、２８０℃で、１時間乾燥した。
【００６７】
乾燥させたガラス基板６表面の有機薄膜９を偏光顕微鏡により観察したところ、明暗があることが確認された。
また、乾燥させたガラス基板６表面の有機薄膜９を偏光顕微鏡により観察したところ、均一なモノドメイン配向が得られたことが確認された。
【００６８】
実施例８
図１に本実施例の有機薄膜の製造工程を示す。
シリコン基板１上に電子線レジスト２をスピンコート法により形成した。次に、電子線レジスト２に電子線３を照射することで、８０ｎｍピッチのレジストパターンを形成した。
【００６９】
次に、形成された８０ｎｍピッチの電子線レジスト２が形成されたシリコン基板１をオクタデシルトリクロロシランのヘキサデカン溶液（０．０６ｍｏｌ／ｌ）に１時間浸し、取り出した。その後、取り出したシリコン基板１をヘキサデカンで２分間超音波洗浄し、さらにクロロホルムで２分間×２回超音波洗浄した。それにより電子線レジスト２を剥離し、シリコン基板１上にシリコン基板１とは表面エネルギー密度の異なる絶縁性のオクタデシルトリクロロシラン４のパターンを形成した。
【００７０】
次に、オクタデシルトリクロロシランのパターンを形成した側のシリコン基板１上に、液晶性を有する低分子化合物（商品名  ＫＮ５０２７、チッソ社製）をスポイトにより塗布し、シリコン基板１上に有機薄膜５を形成した後、乾燥した。
【００７１】
次に、乾燥させたシリコン基板１表面の有機薄膜５を偏光顕微鏡により観察したところ、均一なモノドメイン配向が得られたことが確認された。
【００７２】
実施例９
図５に本実施例のトランジスタの製造工程を示す。
基板兼ゲート電極として用いるためにｎ型に高ドープされたシリコン基板２０表面に、ゲート絶縁層２１としてシリコンの熱酸化膜（厚さ１００ｎｍ）を形成した（図５（ａ））。
【００７３】
次に、ゲート絶縁層２１が形成されたシリコン基板２０をトリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシランのクロロホルム溶液（０．０６ｍｏｌ／ｌ）に１時間浸し、取り出した。その後、取り出したシリコン基板２０をクロロホルムで２分間×２回超音波洗浄した。それによりシリコン基板２０のゲート絶縁層２１上にトリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシラン２２を一様に形成した（図５（ｂ））。
【００７４】
次に、形成されたトリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシラン２２に電子線２３を照射することで、ゲート絶縁層２１上に８０ｎｍピッチのトリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシラン２２とゲート絶縁層２１表面とからなるパターンを形成した（図５（ｄ））。
【００７５】
次に、トリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシラン２２のパターンが形成された側のシリコン基板２０上に、高分子化合物ポリ（３−ヘキシルチオフェン）のクロロベンゼン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をインクジェット法により塗布し、トリデカフルオロ−テトラヒドロオクチル−トリクロロシラン２２のパターンが形成されたシリコン基板２０上に有機薄膜２４を形成した。次に、このようにして表面に有機薄膜２４を形成したシリコン基板２０（図５（ｅ）に示されるもの）を、真空下、２００℃で、１時間乾燥した。
【００７６】
次に、有機薄膜２４上にマスクを用いて金（１００ｎｍ）を蒸着しソース電極２５とドレイン電極２６を形成した。また、ゲート電極２０、ドレイン電極２６、ソース電極２５の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線した。このようにして、電界効果型有機トランジスタ素子を作製した（図５（ｆ））。
【００７７】
次に、得られた電解効果型有機トランジスタ素子の、ゲート電圧０Ｖ〜−２０Ｖ、ソース−ドレイン電極間の電圧０Ｖ〜−２０Ｖでのドレイン電流を測定した。測定の結果、良好な飽和曲線が得られた。
【００７８】
実施例１０
図５に本実施例のトランジスタの製造工程を示す。
基板兼ゲート電極として用いるためにｎ型に高ドープされたシリコン基板２０表面に、ゲート絶縁層２１としてシリコンの熱酸化膜（厚さ１００ｎｍ）を形成した（図５（ａ））。
【００７９】
次に、ゲート絶縁層２１が形成されたシリコン基板２０をオクタデシルトリクロロシランのクロロホルム溶液（０．０６ｍｏｌ／ｌ）に１時間浸し、取り出した。その後、取り出したシリコン基板２０をクロロホルムで２分間×２回超音波洗浄した。それによりシリコン基板２０のゲート絶縁層２１上にオクタデシルトリクロロシラン２２を一様に形成した（図５（ｂ））。
【００８０】
次に、形成されたオクタデシルトリクロロシラン２２に電子線２３を照射することで、ゲート絶縁層上２１に８０ｎｍピッチのオクタデシルトリクロロシラン２２とゲート絶縁層２１表面とからなるパターンを形成した（図５（ｄ））。
【００８１】
次に、オクタデシルトリクロロシラン２２のパターンが形成された側のシリコン基板２０上に、液晶性を有する高分子化合物ポリ（９，９−ドデシルフルオレン−コ−ビチオフェン）のクロロベンゼン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をインクジェット法により塗布し、オクタデシルトリクロロシラン２２のパターンが形成されたシリコン基板２０上に有機薄膜２４を形成した。次に、このようにして表面に有機薄膜２４を形成したシリコン基板２０（図５（ｅ）に示されるもの）を、真空下、２００℃で、１時間乾燥した。
【００８２】
次に有機薄膜２４上にマスクを用いて金（１００ｎｍ）を蒸着しソース電極２５とドレイン電極２６を形成した。またゲート電極２０、ドレイン電極２６、ソース電極２０の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線した。このようにして、電界効果型有機トランジスタ素子を作製した（図５（ｆ））。
【００８３】
比較例１
基板兼ゲート電極として用いるためにｎ型に高ドープされたシリコン基板表面に、ゲート絶縁層として熱酸化膜（１００ｎｍ）を形成した。このゲート絶縁層上にポリイミドをスピンコートした後、８０℃で１５分間、１８０℃で６０分間乾燥した。
【００８４】
次にポリイミド上を、押し込み０．７ｍｍ、回転数１０００ｒｐｍ、速度５０ｍｍ／ｓで２回ラビングした。ラビング後、イソプロパノールで２分間、２回超音波洗浄を行い、その後、このようにしてポリイミドを設けたシリコン基板を、１００℃で１０分間乾燥した。次に、ラビングしたポリイミド上に、液晶性を有する高分子化合物ポリ（９，９−ドデシルフルオレン−コ−ビチオフェン）のクロロベンゼン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をインクジェット法により塗布して有機薄膜を形成した。次に、このようにして有機薄膜を形成したシリコン基板を、真空下、２００℃で、１時間乾燥した。
【００８５】
次に、有機薄膜上にマスクを用いて金（１００ｎｍ）を蒸着しソース電極とドレイン電極を形成した。またゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線した。このようにして、電界効果型有機トランジスタ素子を作製した。
【００８６】
次に、実施例１０で得られた素子と比較例１で得られた素子の、ゲート電圧０Ｖ〜−２０Ｖ、ソース−ドレイン電極間の電圧０Ｖ〜−２０Ｖでのドレイン電流を測定したところ、実施例１０で作製したトランジスタの方が１桁高い電流値であった。この結果から、本発明の実施例１０の電解効果型有機トランジスタ素子は、良好なチャネルが形成されていると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の有機膜は、ラビングのような機械的研磨を要しないで、またグレーティングのように形状による配向制御ではないので、平坦性が高く、電界効果型トランジスタのチャネル部分に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明における有機膜の製造工程の一例を示す説明図である。
【図２】実施例で用いた有機膜の製造工程の一例を示す説明図である。
【図３】実施例で用いた有機膜の製造工程の一例を示す説明図である。
【図４】実施例で用いた有機膜の製造工程の一例を示す説明図である。
【図５】実施例で用いた電界効果型トランジスタの製造工程の一例を示す説明図である。
【図６】実施例１で用いたオクタデシルトリクロロシランのパターン形成した膜の原子間力顕微鏡写真である。
【図７】実施例２で用いたオクタデシルトリクロロシランのパターン形成した膜の原子間力顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００８９】
１，６，１０，１５  基板
２  電子線レジスト
３，８，１２，２３  電子線
４  表面処理剤
４ａ  表面処理膜
４ｂ  絶縁層
７，１１，１３，２２  カップリング剤
５，９，１４，１９，２４  有機薄膜
１６  感光性ポリイミド
１７  近接場光
１８  近接場光照射後の感光性ポリイミド
２０  基板兼ゲート電極
２１  ゲート絶縁層
２５  ソース電極
２６  ドレイン電極
【図１】
2006100815.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006100815.tif 000009
【図６】
2006100815.tif 000010
【図７】
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