【手続補正書】
【提出日】平成18年11月7日(2006.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】パターン化処理方法及び有機薄膜トランジスタの製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第一物質を含む第一溶液の液滴を塗布する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記第一溶液の液滴に含まれる溶媒を蒸発させ、前記第一溶液の液滴の縁部に形成された隆起部と前記隆起部に囲まれた領域に形成された薄膜部とからなる前記第一物質の残渣を前記基板上に残す第２工程と、
前記薄膜部をエッチングにより除去する第３工程と、
第二物質を含む第二溶液の液滴を前記第二溶液の液滴が前記隆起部を挟んで前記隆起部の両側に配置されるように前記基板上に塗布する第４工程と、
前記第二溶液を乾燥させ前記第二物質の層を前記隆起部の両側に残した後、前記隆起部を除去する第５工程と、
を有することを特徴とするパターン化処理方法。
【請求項２】
前記エッチングは不活性ガスを用いた乾式エッチングであることを特徴とする請求項１に記載のパターン化処理方法。
【請求項３】
前記第二溶液に対する前記第一物質の濡れ性は前記第二溶液に対する前記基板の濡れ性とは異なることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン化処理方法。
【請求項４】
前記基板は前記第二溶液に対して親水性であり、前記第一物質は前記第二溶液に対して疎水性であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【請求項５】
前記第１工程の前に、前記基板をＯ２プラズマに曝す工程をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【請求項６】
前記第１工程の前に、前記基板を加熱することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【請求項７】
前記第２工程は、加熱したガスを前記第一溶液の液滴上に流す工程を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【請求項８】
前記第一物質は非極性高分子材料、前記第一溶液に含まれる溶媒は非極性物質、前記第二溶液はＰＥＤＯＴ水溶液、前記基板はガラス基板であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【請求項９】
前記第一溶液の粘度は１０ｃｐｓ以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【請求項１０】
前記第一溶液に含まれる溶媒の沸点は１６０℃以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【請求項１１】
前記エッチングは酸素プラズマを用いた乾式エッチングであることを特徴とする請求項１に記載のパターン化処理方法。
【請求項１２】
前記第３工程の後に、前記第一溶液に含まれる溶媒を希釈した希釈溶媒にて前記隆起部の表面領域に形成された水酸基を除去する工程を有することを特徴とする請求項１１に記載のパターン化処理方法。
【請求項１３】
前記希釈溶媒は芳香性および／または塩素化された炭化水素をアルコールおよび／または脂肪族の炭化水素で希釈したものであることを特徴とする請求項１２に記載のパターン化処理方法。
【請求項１４】
前記希釈溶媒はイソプロパノールで希釈されたトルエンであることを特徴とする請求項１２または１３に記載のパターン化処理方法。
【請求項１５】
前記第１工程の前に、前記基板を７０℃から１４０℃の蒸気または液体状のヘキサメチルデイスイラザンを用いて処理することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【請求項１６】
前記第２工程の後に前記第一溶液に含まれる溶媒の蒸気に前記基板を曝すことを特徴とする請求項１１に記載のパターン化処理方法。
【請求項１７】
前記第一物質は非極性高分子であり、前記第一溶液に含まれる溶媒は芳香性および／または塩素化された炭化水素であることを特徴とする請求項１６に記載のパターン化処理方法。
【請求項１８】
前記エッチングは弗化炭素と他のガスの混合物を用いたプラズマエッチングであることを特徴とする請求項１に記載のパターン化処理方法。
【請求項１９】
前記他のガスは酸素であることを特徴とする請求項１８に記載のパターン化処理方法。
【請求項２０】
前記他のガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項１８に記載のパターン化処理方法。
【請求項２１】
基板上に第一物質を含む第一溶液の液滴を塗布する工程と、
前記第一溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記第一溶液の液滴の縁部に形成された隆起部と前記隆起部に囲まれた領域に形成された薄膜部とからなる前記第一物質の残渣を前記基板上に残す第工程と、
前記薄膜部をエッチングにより除去する第工程と、
第二物質を含む第二溶液の液滴を前記第二溶液の液滴が前記隆起部を挟んで前記隆起部の両側に配置されるように前記基板上に塗布する第工程と、
前記第二溶液を乾燥させソース電極およびドレイン電極となる前記第二物質の層を前記隆起部の両側に残した後、前記隆起部を除去する第工程と、
前記基板及び前記第二物質の層上に半導体層を塗布する工程と、
前記半導体層上に絶縁膜を塗布する工程と、
前記絶縁膜状にゲート電極を塗布する工程と、
を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
この発明は、基板をパターン化処理する方法に関する。特に、この発明の方法は、基板をパターン化処理して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような電子デバイスおよび／または電気光学的なデバイスを基板の上に形成することに関する。
【背景技術】
【０００３】
フォトリソグラフィーは現在のところ電子デバイスの大量生産に広く利用され、非常に高い分解能と位置合わせ精度を達成している。フォトリソグラフィーでは、スピンコーティングされたフォトレジスト層を基板の上に塗布し、露光装置もしくはステッパーを用いて青色光または紫外光で露光する。この露光装置もしくはステッパーはマスクまたはレチクルからなるマスターの上に基板と共にパターンを揃える。次いで、露光したフォトレジストを現像して基板上にフォトレジストのパターンを形成する。これには一般にエッチングまたは塗布工程が続き目標とする物質をパターン化処理する。フォトリソグラフィーで達成される分解能は露光用の光の波長および露光装置もしくはステッパーの光学系で決まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、このフォトリソグラフィー技術は寸法の小さい集積回路だけでなく、非常に大きなアクテイブマトリックス表示器にも利用されている。例えば、アクテイブマトリックス液晶表示器（ＬＣＤ）用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレーは５０ｃｍ2より広い基板を必要としている。特に高い分解能と高い位置合わせ精度がＬＣＤパネル内にＴＦＴのアレーを作製するために要求されている。何故なら、ＴＦＴのチャンネル長さは理想的には２０μｍ以下であるべきであるからである。しかし、そのような大きな基板は撓みを示す傾向があり、分解能と位置合わせ精度を十分正確に与えることが困難であることを示している。更に、完全なデバイスを作製するにはフォトリソグラフィー処理を何度も行う必要があり、このことは充分な精度で位置合わせを繰り返すのに更に困難を示している。しかし、製造業者は、チャンネルの形成だけでなく、他のパターン化処理工程のためにも、充分に分解能が高く、位置合わせ精度の高い機構を保有する単一の露光装置を通常用いている。そのような位置合わせシステムは高価である。その上、そのような露光装置を用いるプロセスも高価であるため、ＬＣＤパネルの製造コストを高めている。
【０００５】
フォトリソグラフィーを使用することに伴う経費を低減するため、種々の非フォトリソグラフィーパターン化処理が提案されている。例えば、１μｍ以下の形状寸法をパターン化処理できるマイクロコンタクト印刷技術およびマイクロモールド技術が見出されている。これ等の技術は押し型と基板の間に良好な接触を与えるように印刷するため弾性的なゴム押し型を使用する。しかし、その弾力性のために押し型が歪んでしまい、このことがマスター押し型を基板上のパターンに揃えることを困難にしている。それ故、これ等の技術には、特にＬＣＤパネルに使用するような大きな基板で正確な位置合わせが困難であるという著しい難点がある。
【０００６】
インクジェット印刷技術は現在個人的な印刷に広く使用されている。この技術は高品位の印刷を達成し、写真の程度に達している。インクジェット印刷も液晶表示器や全色のＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示器に対するカラーフィルタのような電子デバイスを作製するのに見込みのある技術であると実証されている。そのようなＥＬ表示器を実現するには、表示器に三色（青、緑および赤）を与えるためインクジェット印刷技術を使用して異なった共役高分子材料を塗布する。
【０００７】
インクジェット技術は今まで比較的低い分解能のパターン化処理技術と見なされていたため、以前ではインクジェット印刷がＴＦＴの製造に不適当であると思われていた。これは充分大きなドレイン電流を得るのに有機高分子のＴＦＴが２０μｍ以下のチャンネル長さを要求するからである。インクジェット技術を用いてそのようなＴＦＴを作製するには、ソース、ドレインおよびゲートの電極を基板上に印刷する必要がある。ソースとドレインの電極の間には非常に狭い隙間を設けなければならない。何故なら、この隙間がＴＦＴのチャンネルを決めるからである。高分子の半導体はキャリヤの易動度が低いので、実用的な特性を得るには、上に述べたように、この隙間を２０μｍ以下にすべきである。
【０００８】
しかしながら、固体の基板上にインクジェットで印刷するだけで現在達成されている分解能は、印刷でのばらつきのためソースとドレインの電極をその間の適当に狭い隙間（チャンネルの長さ）でパターニングするのには充分に高くはない。特に、インクの滴の飛行方向が飛び出すインクジェット印刷ヘッドのノズル板の面に必ずしも完全に垂直でなく、パターニング工程の誤差となっている。更に、飛び出した滴はそれが当る基板の表面上で広がる。滴の広がり大きさは固体基板と液滴のそれぞれ表面エネルギーと界面エネルギーの関数である。しかし、固体表面の表面エネルギーと界面エネルギーには変動がある。これは基板の上に付ける液滴の大きさに変動を与える。従って、付着した二液滴間の隙間の幅、従って印刷されたＴＦＴのチャンネルの長さは変わり、最悪の場合、ソースとドレインの電極間に短絡が生じる。
【０００９】
それにも拘らず、どの高分子材料のＴＦＴもインクジェット付着により今まで作製されていた。そのような作製では、ソース、ドレインおよびゲート電極を導電性の高分子材料、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ（ポリエチレンデオキシチオフェン）、バイエル社からのバイトロンＰ（Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ））で作製し、インクジェト技術を用いて塗布している。満足のゆくチャンネル幅を得るため、インクジェット印刷と濡れ性のプリパターンニング工程を組み合わせる。これによって親水性と疎水性の基板領域のパターンを用いて基板上のインクの流れを制御できる。図８（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー、マイクロコンタクト印刷、マイクロモールド印刷もしくは光励起濡れ性のパターン化処理により、先ずポリイミド（ＰＩ）の非濡れ性または疎水性の反発性の帯片１０２をガラス基板１００の上に形成する。この反発帯片１０２はＴＦＴのチャンネル１０６を決める。この帯片１０２の幅は図８（ａ）に示すようにチャンネル１０６の長さＬである。基板１００の残りの領域はＰＥＤＯＴの溶液に対して親水性もしくは濡れ性である。次いで、インクジェット印刷ヘッドを用いてＰＥＤＯＴの水溶液をガラス基板の上に塗布してソースとドレインの電極を形成する。ＰＥＤＯＴ溶液はＰＩ帯片の上で約７０°の比較的大きい接触角度を示し、ガラス領域の上では２０°以下の小さい接触角度を示す。従って、ＰＥＤＯＴの液滴１０４を帯片１０に沿って付けると、液滴１０４は基板１００の上で広がるが、帯片１０２によって跳ね返される。従って、基板１００上の溶液１０４は反発性の帯片１０２の上で広がりを制限され、その代わりに帯片１０２の横に沿って揃う。この自己整合性機構を利用して、チャンネル長さＬが２０μｍより短く５μｍ程度に短いソース電極１０８とドレイン電極１１０を得ることができる。
【００１０】
実際には、今までフォトリソグラフィーを利用してＰＩ帯片を形成していた。しかし、フォトリソグラフィーの利用には、プライマーの塗布、フォトレジストの塗布、マスクの調整、露光、ベーキング、現像、エッチングおよび剥離を含む多くの工程が付きまとう。従って、フォトリソグラフィーを利用すると処理コストを著しく増大させ、インクジェット印刷の利点と比べて不利である。例えばＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｏｘａｎｅ、ポリヂメチルシオキサン）製の弾力のある押し型（鋳型）を用いるマイクロコンタクト印刷およびマイクロモールド印刷もプリパターニングに利用できるが、上に議論した弾力のある押し型の捻れや変形が位置合わせ精度を悪化させる。この代わりに、最近開発された光による濡れ性のパターンニング方法は見込みがあるように思える。何故なら、リソグラフィーより工程数が少なくないことが予測できるからである。しかし、この方法は未だ正しく確立されていない。特に、この方法の現状の技術水準では、波長が余りにも短く、この方法の感度は現実の応用に対して余りにも低い。
【００１１】
このように、充分小さいチャンネル長さをコスト的に見合った方法で一貫して与える適当な技術はない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、基板上に第一物質を含む第一溶液の液滴を塗布する第１工程と、前記第１工程の後に、前記第一溶液の液滴に含まれる溶媒を蒸発させ、前記第一溶液の液滴の縁部に形成された隆起部と前記隆起部に囲まれた領域に形成された薄膜部とからなる前記第一物質の残渣を前記基板上に残す第２工程と、前記薄膜部をエッチングにより除去する第３工程と、
第二物質を含む第二溶液の液滴を前記第二溶液の液滴が前記隆起部を挟んで前記隆起部の両側に配置されるように前記基板上に塗布する第４工程と、前記第二溶液を乾燥させ前記第二物質の層を前記隆起部の両側に残した後、前記隆起部を除去する第５工程と、を有することを特徴とするパターン化処理方法。
【００１３】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記エッチングは不活性ガスを用いた乾式エッチングであることを特徴とする請求項１に記載のパターン化処理方法。
【００１４】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第二溶液に対する前記第一物質の濡れ性は前記第二溶液に対する前記基板の濡れ性とは異なることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン化処理方法。
【００１５】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記基板は前記第二溶液に対して親水性であり、前記第一物質は前記第二溶液に対して疎水性であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【００１６】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第１工程の前に、前記基板をＯ２プラズマに曝す工程をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【００１７】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第１工程の前に、前記基板を加熱することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【００１８】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第２工程は、加熱したガスを前記第一溶液の液滴上に流す工程を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【００１９】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第一物質は非極性高分子材料、前記第一溶液に含まれる溶媒は非極性物質、前記第二溶液はＰＥＤＯＴ水溶液、前記基板はガラス基板であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【００２０】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第一溶液の粘度は１０ｃｐｓ以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【００２１】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第一溶液に含まれる溶媒の沸点は１６０℃以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【００２２】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記エッチングは酸素プラズマを用いた乾式エッチングであることを特徴とする請求項１に記載のパターン化処理方法。
【００２３】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第３工程の後に、前記第一溶液に含まれる溶媒を希釈した希釈溶媒にて前記隆起部の表面領域に形成された水酸基を除去する工程を有することを特徴とする請求項１１に記載のパターン化処理方法。
【００２４】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記希釈溶媒は芳香性および／または塩素化された炭化水素をアルコールおよび／または脂肪族の炭化水素で希釈したものであることを特徴とする請求項１２に記載のパターン化処理方法。
【００２５】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記希釈溶媒はイソプロパノールで希釈されたトルエンであることを特徴とする請求項１２または１３に記載のパターン化処理方法。
【００２６】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第１工程の前に、前記基板を７０℃から１４０℃の蒸気または液体状のヘキサメチルデイスイラザンを用いて処理することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のパターン化処理方法。
【００２７】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第２工程の後に前記第一溶液に含まれる溶媒の蒸気に前記基板を曝すことを特徴とする請求項１１に記載のパターン化処理方法。
【００２８】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記第一物質は非極性高分子であり、前記第一溶液に含まれる溶媒は芳香性および／または塩素化された炭化水素であることを特徴とする請求項１６に記載のパターン化処理方法。
【００２９】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記エッチングは弗化炭素と他のガスの混合物を用いたプラズマエッチングであることを特徴とする請求項１に記載のパターン化処理方法。
【００３０】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記他のガスは酸素であることを特徴とする請求項１８に記載のパターン化処理方法。
【００３１】
また、本発明の一実施形態に係るパターン化処理方法によれば、前記他のガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項１８に記載のパターン化処理方法。
【００３２】
また本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法によれば、基板上に第一物質を含む第一溶液の液滴を塗布する工程と、前記第一溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記第一溶液の液滴の縁部に形成された隆起部と前記隆起部に囲まれた領域に形成された薄膜部とからなる前記第一物質の残渣を前記基板上に残す第工程と、前記薄膜部をエッチングにより除去する第工程と、第二物質を含む第二溶液の液滴を前記第二溶液の液滴が前記隆起部を挟んで前記隆起部の両側に配置されるように前記基板上に塗布する第工程と、前記第二溶液を乾燥させソース電極およびドレイン電極となる前記第二物質の層を前記隆起部の両側に残した後、前記隆起部を除去する第工程と、前記基板及び前記第二物質の層上に半導体層を塗布する工程と、前記半導体層上に絶縁膜を塗布する工程と、前記絶縁膜状にゲート電極を塗布する工程と、を有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
添付図面を参照し、更に例だけによって、この発明の種々の実施例を説明する。
【００３４】
この発明は、フォトリソグラフィーまたは類似の処理を必要としない高い分解能のパターン化処理技術を提供するものである。簡単に言えば、この発明の一つの態様では、例えば溶媒中に溶解する有機高分子材料のような第一物質の溶液を液滴の形にして基板上に塗布する第一物質でプリパターニングが行われる。この目的にはインクジェット印刷ヘッドの使用が適していることが分かっている。基板上に付着した液滴は広がる。この広がりの度合は上に議論したパラメータで決まる。しかし、第一物質からなる解決策は、溶媒が蒸発する間に付着した液滴の周囲が基板に対して一定になり、液滴が第一物質の残渣を残すようにされている。これは、以後ピン止めされた接触線の付着と言われ、以下にもっと詳しく説明されるであろう。ピン止めされた接触線の付着は第一物質のリング状の付着となり、その中で液滴中の大抵の溶質が接触線の上に集まりそこに付く。従って、乾燥した第一物質の残渣は縁部の周りにある隆起部と、中心領域の薄い膜とである。この隆起部は液滴の直径に比べて狭い幅を持っていて、この幅を制御することができる。隆起部の幅は溶液の粘度もしくは溶液の乾燥速度で制御できる。溶液の粘度は溶液中の有機高分子材料の濃度で変化する。従って、隆起部の幅は有機高分子材料の溶液の濃度を制御して制御できる。もちろん、溶液の粘度は溶媒の粘性に更に依存する。以下の説明から明らかになるように、比較的低い濃度で、それ故に比較的希薄な溶液はかなり狭い隆起部となり、その特性はこの発明の方法に有利に利用できる。低い粘度の溶媒を使用しても、そのように狭い隆起部が得られる。更に、揮発性の溶媒を使用して、あるいは加熱されたガス流であるガス流を溶液の上に通して、あるいは液滴を塗布している基板を加熱して、溶液をかなり急速に乾燥させれば、そのような狭い隆起部を達成できる。当然なことであるが、上の技術の組み合わせを使用しても、溶液の乾燥速度および／または粘性を制御できる。
【００３５】
薄膜を中心領域から取り除き、基板上に隆起部を残すため、この付着工程には湿式または乾式エッチングが続く。隆起部の幅は、隆起部の断面形状がほぼ三角形であるので、エッチング処理により更に制御できる。次いで、溶液中の第二物質を液滴の形で隆起部のどちらかの側に沿って塗布する。このためには、再びインクジェット印刷ヘッドを利用することが適当であると見られている。基板もしくは下地の構造は第二物質の溶液に対して濡れ性で、第一物質の隆起部は第二物質の溶液に対して濡れ性でない。つまり、それは第二物質の溶液を跳ね返す。その結果、第二物質の溶液の各液滴は隆起部の各側部に沿って整列し、乾燥してその側に第二物質の層を形成する。
【００３６】
最後に、第二物質の付着処理には第一物質の隆起部を除去する処理が続く。これを達成するため、第一物質のみを溶かす溶媒に基板を浸してもよい。これは、両者の間で狭い隙間になる二つの点で形成されている基板上に第二物質の層を残す。この隙間は第一物質の隆起部の幅で決まる。
【００３７】
この処理を加えて、ソースとドレインの間に狭い隙間を必要とするＴＦＴのチャンネルを形成できる。チャンネルの長さは、溶液中の第一物質の濃度、溶液中の第一物質の乾燥条件およびエッチング処理の条件を適当に選んで制御できる。上に述べたパターンニング方法を利用して、５μｍの程度のチャンネル長さを実現できる。
【００３８】
ここで、この発明の種々の態様をより詳しく説明することにする。図１はこの発明によるパターンニング方法の処理の流れを示す。図１（ａ）に示すように、有機または無機の第一物質の溶液を液滴１０の形にして基板１に塗布する。有機または無機のこの第一物質の役目は基板１の上に予めパターンを付けるためにある。この予備パターンは後の段階で塗布する第二ターゲット物質の溶液に対して特別な濡れ特性を持っている。この第一予備パターンニング物質は第二ターゲット物質の溶液に対して基板１とは異なる濡れ特性を持っているべきである。
【００３９】
第二物質のパターンをその中に狭い隙間で形成するように要求すると、第一プリパターニング物質は第二物質の溶液に対して基板よりもっと反発的であるべきである。第二物質のパターンが狭い線を形成することを要求される場合には、第一プリパターニング物質は第二物質の溶液に関して基板よりもっと濡れ性があるべきである。解釈を容易にするため、次の説明は第二物質のパターンがその中の狭い隙間で形成されるように要求される場合に主に向けられるであろう。しかし、これはこの発明の範囲を限定するものとして扱われるべきではない。
【００４０】
従って、第二物質がＰＥＤＯＴであり、その溶液が水溶液であるなら、疎水性の物質を第一プリパターニング物質として使用できる。例えば、ポリスチレンは典型的な疎水性物質である。しかし、非極性グループの全ての化学薬品と高分子材料は疎水特性を示し、極性溶媒中の第二ターゲット物質の溶液を使用する場合に第一プリパターニング物質として使用するのに適している。第二物質の溶液に関して第一物質と基板の間の濡れ特性に大きな相違を達成するため、基板１は親水性であるべきで、それ故、極性溶媒に対して濡れ性の表面を与える。この親水性表面を与えるため、第一プリパターニング物質を塗布する前に、基板１を、例えばＯ2プラズマに曝すとよい。
【００４１】
第一プリパターニング物質の溶液の塗布した液滴１０は基板１の上に広がり、図１（ｂ）に示すように、液滴１０と基板１のそれぞれの表面張力（表面自由エネルギー密度）および液滴１０と基板１の間の界面張力（界面自由エネルギー）で決まる直径となっている。第一物質とこの第一物質に対する溶媒として非極性物質を選んだら、溶液の表面張力が一般に小さい（約２０〜３０ｍＪ／ｍ2）。これは、液滴１０の上面と基板１の表面との間で接触角度を小さくし、基板１上の液滴１０の直径を大きくする。この接触角度は３０°以下である。
【００４２】
液滴１０内の溶媒が蒸発すると、基板上に付着した第一物質の残渣１６の断面形状は予測されない。この形状は予測されるような半球状の外形ではなく、図１（ｃ）と２（ａ）に示すように、リング状の形状であり、大抵の第一物質が端部に付着し、少量の第一物質が中心領域に付着する。言い換えれば、隆起部１４が周囲に形成され、薄い層１２が中心領域に形成される。もっと詳しく議論するであろうが、小さい接触角度は乾燥した液滴１０の周囲にある顕著な隆起部１４を得るのに好ましい。
【００４３】
液滴１０が一個だけ基板１上に付着するなら、隆起部１４はほぼ円形である。しかし、多数の液滴１０が、インクジェット印刷ヘッド２のような液滴１０用のディスペンサーと基板１との間の相対変位をもって付着するなら、図２（ａ）に示すような細長い円形が得られる。
【００４４】
乾燥した液滴１６には中心領域に薄い膜１２があるので、第二物質の溶液に対するこの乾燥した液滴１６の濡れ性は第一プリパターニング物質の乾燥した液滴１６の全領域にわたり一定である。しかし、次に乾式または湿式エッチング処理を用いて、第一プリパターニング物質の乾燥した液滴１６をエッチングして中心領域の薄い膜１２を除去する。
【００４５】
このエッチング処理で使用するために選択されるエッチング液３０の化学特性が基板１と第一プリパターニング物質の乾燥した液滴１６の濡れ特性に顕著な作用を及ぼすことに注目すべきである。従って、このエッチング処理には種々の方式が可能である。簡単な例を取り上げれば、乾式エッチングはヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンあるいは窒素のような不活性ガスのプラズマで行われる。基板１と乾燥した液滴１６のそれぞれの濡れ性は不活性ガスのプラズマでエッチングしても影響を受けない。従って、基板１が最初に濡れ性の表面を持っていて、第一プリパターニング物質の乾燥した液滴１６が第二物質の溶液に対して反発性の表面を最初に持っていれば、これ等の特性は前記エッチング処理の後でも残っている。
【００４６】
エッチング時間、出力密度およびラジカル分子の密度を含むエッチング処理のパラメータは、図１（ｅ）と２（ｂ）に示すように、乾燥した液滴１６の中心領域の薄い膜１２を完全に除去するが、基板１上の隆起部１４の一部エッチングされた部分を残すように決められる。こうして、基板１の全表面は反発性の表面を与える残っている狭い隆起部１４を除いて露出する。従って、基板１の濡れ性のある表面上の狭い濡れ性のない隆起部１４からなる濡れ性の濃淡パターンが定まる。
【００４７】
隆起部１４の幅は、以下に説明するように、第一プリパターニング物質に対する溶液の付着条件で制御される。しかし、エッチング液３０の選択を含む、エッチングのために選ぶパラメータも、隆起部１４の幅に影響を及ぼす。例えば、エッチング時間が延びると、隆起部１４の幅は狭くなる。従って、付着条件とエッチングパラメータを最適化することにより５μｍより狭いラインを安定して作製できる。
【００４８】
このエッチング処理の後、例えばインクジェット印刷ヘッド２を用いて、図１（ｆ）に示すように、溶液中の第二ターゲット物質を隆起部１４に沿って一つまたはそれ以上の第二液滴２０の形にして塗布する。第二液滴２０は基板１に載り、基板１の上で第一プリパターニング物質の隆起部１４の縁まで広がる。第二物質の溶液は剥き出しの基板１上で濡れ領域に制限される。何故なら、狭い隆起部１４が溶液を跳ね返すからである。こうして、基板１と隆起部１４との間の濡れ性の濃淡により第二物質の溶液を隆起部１４の縁に沿って配列できる。第二物質の溶液の液滴２０が隆起部１４の両側に形成されると、図１（ｇ）と２（ｃ）に示すように、両者の間に狭い隙間が形成される。
【００４９】
図２（ｃ）に示すように、この例では隆起部１４が細長い円形のように形成され、隆起部１４のほんの一部だけがプリパターニングのために利用される。これはチャンネルの長さの短いＴＦＴのソースとドレインの電極を形成するのに適している。しかし、異なる形状の隆起部を用いることもでき、この発明の狙いとする応用に応じて、隆起部１４の他の部分もしくは全てをプリパターニングするために選ぶことができるのは当業者には明らかであろう。
【００５０】
乾燥すると、第二液滴２０は第二ターゲット物質の隙間を空けた層２２を形成する。図１（ｈ）に示すように、それぞれ乾燥後にメサ状の断面形状を有する第二ターゲット物質の隙間を空けた層２２は、以下でもっと詳しく説明するように、例えば第二物質の溶液の濃度を適当に選んで得ることができる。この図に示すように、二つの層２２の間に狭い隙間があり、これは上で議論した変動のために通常のインクジェット技術を用いて安定して得ることはできない。更に、リソグラフィー技術は必要でない。従って、この発明の方法は低価格で利用でき、リソグラフィーによるパターン化処理が特に高コストとなる大きな基板を使用するのに適している。
【００５１】
更に、隆起部１４は、例えば基板１を第一プリパターニング物質の溶媒に浸して除去できる。第二ターゲット物質は第一物質の溶媒に溶けないのでそのような除去処理で反対に影響されることはない。図１（ｉ）と２（ｄ）は隆起部１４を除去した後の第二ターゲット物質の完全なパターンを示す。
【００５２】
第一プリパターニング物質の乾燥した液滴１６と第二ターゲット物質の層２２の形状は、ここで説明しようとするように、各物質の溶液の特性および乾燥条件を含む多くの要因によって影響される。液滴を基板に塗布すると、図３に示すように、少なくとも三つの付着モードがある。これ等のモードの各々は溶媒が蒸発したら基板上に残る溶質の膜に種々の断面形状を与える。第一の付着モードは収縮型の付着と呼ぶことができ、図３（ａ）に示されている。このモードでは、乾燥後の溶質の付着膜４２の横方向の大きさもしくは直径は、最初に基板上に塗布した時に溶液の液滴４０、この外形は最外側に破線で示されている液滴の直径より小さい。このことは、液滴４０が乾燥中に収縮することを意味する。収縮型の付着は液滴４０の接触角度がかなり大きい（例えば４０°以上）場合で、溶液が基板の表面を良く濡らさない場合に生じる。水溶液の液滴を疎水性表面上に付けることは、液滴が表面に対して大きな接触角度であり、表面上で水が濡れにくい特性であるために収縮型の付着の例である。従って、ＰＥＤＯＴ水溶液をポリスチレン膜の上に塗布すると、この収縮型の付着が見られる。
【００５３】
第二のモードはメサ型の付着である。これは本例で第二ターゲット物質の塗布に使用され図３（ｂ）に示されている。このモードでは、乾燥中に観察される液滴２０の収縮が小さい。しかし、収縮型の付着とは異なり、溶質の付着は収縮中に生じる。その結果、付着した膜２２はメサ形の外形であり、直径は溶液の液滴２０の内径と殆ど同じ大きさである。メサ型の付着は溶液の表面張力が高い（例えば、３０ｍＪ／ｍ2以上）場合および溶液が基板の表面を濡らす場合に生じる。メサ型の付着は水溶液を親水性表面もしくは無機基板に塗布した時に生じる。何故なら、水は親水性表面に対して表面張力が大きく、濡れ性が良いからである。ＰＥＤＯＴ水溶液をガラス基板の上に塗布すると、例えばメサ型の付着が見られる。
【００５４】
最後のモードはリング型の付着である。これは本例で第一プリパターニング物質を塗布するのに利用され、図３（ｃ）に示してある。このタイプの付着による膜はコーヒーを固体表面に溢した後に残るしみの膜に等しい。上に議論したように、リング型の付着では、大部分の溶質が液滴１０の縁部に付着するので、縁部の周りに溶質の隆起部１４と中心領域に溶質の薄い膜１２を与える。リング型の付着は、接触角度が比較的小さい（例えば、３０°以下で、好ましくは２０°以下）場合、しかも基板上での溶液の濡れ性がかなり良好な時に生じる。この場合、基板上での液滴の接触線がピン止めされ、乾燥中に動くことがない。これは液滴１０が乾燥するに従い接触角度が小さくなることを意味する。これは溶液の表面張力が小さい（例えば、３０ｍＪ／ｍ2）の時に生じる。
【００５５】
図４に模式的に示すように、蒸発効果５２と容積効果５４が大きくなると、流体の内部流５０がピン止めされている液滴１０内で生じる。蒸発効果５２の増大は液滴１０のそれぞれ縁領域と中心領域での溶媒の蒸発速度の差による。溶媒分子は縁領域からより容易に拡散してゆくので、観測される蒸発速度は中心領域より縁領域で大きい。液滴１０内の流体の内部流５０はこの差を補償するように生じる。しかし、接触線がピン止めされたままで液滴の容積が減少するので、液滴の形状は変化する。従って、図３（ｃ）あるいは図４に示すように、縁領域の容積の変化は中心領域より小さい。縁領域と中心領域での容積の変化のこの相違も内部流を与える。従って、これ等二つの効果により、中心から縁部への内部流がリング型の付着モードにあって基板上で乾く液滴に生じる。液体の粘性は内部流に影響を与える効果を持っている。従って、効果的な（早い）流れが低粘性流体の液滴中に生じる。流体（溶液）の粘度が約１０ｃｐｓ以下であると、狭い隆起部が得られる。約４ｃｐｓ以下の粘度は特に狭い隆起部を形成するのに適している。溶液の粘性は溶質（固体内容物）の濃度、溶媒の粘性または温度に依存する。溶液内の溶質（有機高分子材料）の濃度を減らせば、これは濃度を減らすことなり、従って乾燥する液滴の中心から縁部への内部流の粘度を増大させることになる。粘度の低い溶媒を使用すると、内部流にそのような増加を与え、狭い隆起部（縁部）となる。高分子材料を溶質として使用する場合には、この高分子材料の分子量と溶液の高分子材料のユニフォーメーションが溶液の粘性に影響を与える。粘度を低くするには、約１００，０００以下の分子量が好ましい。
【００５６】
更に、内部流の速度が乾燥速度で決まるので、溶液の乾燥速度は重要なパラメータである。溶液がより早く乾燥すれば、これは内部流の速度を増大させることになるので、それ故に隆起部を狭くすることになる。揮発性の溶媒を使用して、あるいは溶液の上に（加熱された）ガスを流して、あるいは溶液の液滴を加熱して乾燥速度を高める。この処理を室温で行う場合には、早い乾燥速度を得るのに、溶媒の沸点が、好ましくは約１６０℃以下、より好ましくは約１２０℃以下であるとよい。溶液の液滴を加熱することは狭い隆起部を得るのに特に効果的である。何故なら、それは二つの点、つまり乾燥速度の増大および粘性の低減で有効であるからである。このため、溶液の液滴を約４０℃から約１５０℃に加熱した基板の上に塗布してもよい。
【００５７】
この内部流５０は溶液中の溶質を中心から縁部に運ぶ。その結果、溶質が縁領域により多く付着し、薄い層が中心領域に形成される。この流れ５０の速度は膜の断面形状に影響を及ぼし、接触角度、蒸発速度および固着した液滴の粘性に依存する。この流れ５０の速度は接触角度の増加と共に増大するので、幅の狭い隆起部１４を得るのには３０°以下の接触角度が望ましい。蒸発速度が大きくなれば流れ５０の速度も増加する。そして蒸発速度が大きいと隆起部の幅を狭める。従って、隆起部の幅は塗布する溶液内の有機高分子材料の濃度で制御できる。蒸発速度、従って内部流も、低沸点溶媒を使用すること、乾燥中の温度を上げること、および溶媒の蒸気圧を液滴の周りで下げることにより増加させることができる。基板上を通過するガス（例えば、乾燥空気、窒素あるいはアルゴン）の流れはこの圧力を下げ、隆起部１４を狭めることになる。基板上をガスが一方の方向に流れる場合には、縁部で非対称な付着が生じる。ガスの上流は清純であるから、溶媒の蒸気圧は下流より上流で低い。液滴１０内の内部流５０は非対称で、より多くの量の付着が下流の縁部より上流の縁部で生じる。この現象も隆起部１４の高さと幅を制御するのに有効で、特に高くて狭い隆起部１４を得るのに有効である。
【００５８】
溶液の粘性も重要な役目を演ずる。溶液に粘性がないなら、乾燥の最終段階で内部流５０が非常に早くなるので溶質を全て縁部分に運ぶであろう。事実、粘性は乾燥が進むにつれて溶液の濃度が大きくなるため増加する。粘性の増加は内部流５０の速度を遅くし、最終的にこの流れを止めてしまう。この振舞は中心領域の膜１２の厚さと、隆起部１４の高さと幅を決める。粘度の低い希薄溶液を使用すると、非常に薄い膜１２が中心領域で得られ、高くて狭い隆起部１４が縁部で得られる。上で説明したように、粘性は溶液の濃度だけでなく、溶質と溶媒の組み合わせおよび溶質の分子量にも依存する。これ等のパラメータは乾燥が進行した後でも低粘度を得るように最適化される。しかし、一般には粘度が４ｃｐｓ以下の溶液が好ましく、粘度が２ｃｐｓ以下の溶媒がもっと好ましい。溶質に高分子材料を使用する場合には、そのような粘性は約３％以下、あるいは好ましくは１％以下の濃度で一般に達成できる。
【００５９】
不活性ガスのプラズマを用いる乾式エッチングは先に説明したが、種々の他の効果を与える他のエッチング技術も使用できる。
【００６０】
最初に、酸素プラズマを用いて乾式エッチングを行う。これは、特に極性溶液に対して濡れ特性の表面を与える効果を持っている。言い換えれば、酸素プラズマを用いる乾式エッチングで基板１と隆起部１４の両方の表面を親水性に変えることができる。これは、表面の酸化、もしくは表面上のラジカル酸素分子と空気中の水分子の反応により形成される水酸基で表面を終端させることによる。酸素または水酸基の極性は基板１と隆起部１４の両方の表面に親水特性を誘起するので、隆起部と基板との間の濡れ性のコントラストは基板物質と第一プリパターニング物質の多くの組み合わせに対してエッチングする酸素プラズマでエッチングすることにより失われる。
【００６１】
図５（ａ）は隆起部１４と基板１の両方の表面が水酸基（−ＯＨ）で終わるので、基板もエッチングされていない第一プリパターニング物質が最初に疎水性であるか否かに拘わらず両方が親水特性を持つ場合を示す。しかし、酸素プラズマで改質された領域が表面に存在して、隆起部や基板の表面領域を除去することにより最初の濡れ性のコントラストを回復させることができることを見出した。この例では、第一プリパターニング物質の表面、つまり隆起部１４が除去される。これはエッチングで達成される。
【００６２】
上に議論したように、非極性の高分子材料は第一プリパターニング物質として使用するのに適し、ここでは第二ターゲット物質が水溶液で付着されるＰＥＤＯＴである。そのような非極性高分子材料は芳香性基とアルキル基からなる高分子材料を含む。例えば、ポリスチレンやポリエチレンは典型的な非極性の高分子材料である。
【００６３】
第一プリパターニング物質の表面領域をエッチングするため、第一物質を溶かさない他の溶媒で希釈されている第一物質を溶かす溶媒をエッチング液として使用する。そのように希釈された溶媒は第一物質をゆっくりと溶かすので、隆起部１４の表面領域だけをエッチングすることができ、それ故に図５（ｂ）に示すように、水酸基が除去される。ポリスチレンを第一プリパターニング物質として使用する場合には、アルコールまたは脂肪族の炭化水素で希釈した芳香性のおよび／または塩化された炭化水素をエッチング液として使用できる。イソプロパノールで希釈されたトルエンはそのようなエッチング液の典型的な例である。
【００６４】
これに対して、基板１はそのような希釈溶媒のエッチング液に溶けないので、水酸基は、図５（ｂ）に示すように、基板１の表面上に残る。従って、基板１の表面は親水性を保っている。この結果、酸素プラズマでエッチングされた基板１上の濃淡のある濡れ性のパターンは、そのような希薄溶媒で軽くエッチングすると回復する。従って、この処置の後には第二ターゲット物質を第一プリパターニング物質に自己整合させることが達成できる。
【００６５】
しかし、一般には、非極性物質は親水性の表面にそれほど上手く付着もしくは貼り付くことはない。これは、希釈溶媒で軽くエッチングする間に非極性の高分子材料である第一プリパターニング物質を基板１の親水性表面から取り上げる結果となる。基板１の表面に対する第一プリパターニング物質の付着特性を改善するため、プライマーを使用して基板１の表面特性を親水性から疎水性に変えることができる。ヘキサメチルデイスイラザン（ＨＭＤＳ）はこの目的に適した典型的なプライマーである。例えば、最初の物質を塗布する前に、７０から１４０℃の蒸気もしくは液体状のＨＭＤＳを使用して、基板１を予め処理することができる。予備処理されたこの基板１の表面は、疎水特性を与えるヘキサメチル基で終わっている。従って、予備処理された基板１の上で最初の非極性物質の良好な付着を得ることができる。
【００６６】
この予備処理の付加的で有利な利点は、基板１と最初の物質の溶液の接触角度が小さくなるので、最初の物質のより狭い隆起部１４を得ることができる点にある。更に、予備処理された基板１の表面上のヘキサメチル基は、上に議論したように、酸素プラズマエッチングで簡単に除去される。こうして、処理されていない基板１の最初の親水性表面特性は酸素プラズマエッチングで回復または改善するので、希薄溶媒で軽くエッチングすることにより、基板１と隆起部１４との間の濃淡のある濡れ性のパターンが未だ得られる。
乾式エッチングの後に濡れ性コントラスを回復させる代わりの方法は、第一プリパターニング物質を溶かした溶媒の蒸気に酸素プラズマでエッチングされた基板１を曝すことにある。溶媒蒸気がこのプリパターニング物質に吸収されて、その物質をより安定な疎水性の形に再配列させることができる。この再配列により隆起部１４の表面の水酸基はより安定な最初の物質と置き換わる。その結果、隆起部１４の表面は初めの疎水特性を取り戻し、基板１の表面が親水性状態を残す。この露出方法は気相を用いるので乾式処理である。従って、時間がかかり、汚く、高価である液体に基板１を浸す必要はない。ポリスチレンを第一プリパターニング物質に対して使用する場合には、例えば芳香性および／または塩化された炭化水素を溶媒蒸気として使用できる。トルエンまたはキシレンは典型的な芳香性の炭化水素溶媒である。
【００６７】
更にこの代わりとして、弗化炭素と他のガスの混合物を用いるプラズマエッチングを利用でき、このエッチングは濡れ性の高い濃淡を達成するのに特に有効な方法であると分かっている。弗化炭素と酸素の混合物を用いて、プリパターニング有機物質、つまり上にある隆起部１４を有する無機基板１をプラズマエッチングする場合、その中にある炭素原子に結合している水素原子が、図６（ａ）に示すように、弗素と置き換わるので、プリパターニングする有機物質の表面が弗素処理される。弗素処理された表面は極性溶液と非極性溶液の両方に対して濡れ性がない。他方、図６（ａ）に示すように、無機基板１の表面は酸素プラズマの作用により水酸基で終わっている。従って、基板１の表面は、特に極性溶液に対して濡れ性がある。
【００６８】
これに対して、弗化炭素と不活性ガス（Ａｒ，Ｎ2）の混合物を用いて、プリパターニングする有機物質の隆起部１４を上部に有する無機基板１をエッチングする場合、隆起部１４の表面が弗素処理されているが、基板１の表面は維持されている。これは、特に非極性溶液に対して濡れ性の濃淡を良好にする。
【００６９】
ＴＦＴ内のソースとドレインの電極をパターン化処理するため、第二ターゲット物質の溶液、例えば水溶性のＰＥＤＯＴ溶液を二回塗布する。つまり、ソースとドレインの各々に対して一回づつ塗布する。しかし、図６および図７（ａ）に示す隆起部１４の弗素処理された表面は非常に濡れ性がないので、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴２０を、図７（ｂ）に示すように、隆起部１４の上に直接一回塗布するだけでよい。この溶液は隆起部１４によって跳ね返され、隆起部によって分割されて、基板１の親水性表面上にある二つの部分の上に、つまり図７（ｃ）に示すように、隆起部１４の何れの側にもそれが載る。この第二ターゲット物質は基板１にのみ付着し、二つの部分の間で短絡を起こさせる可能性のある第二ターゲット物質のみに付着して隆起部１４の上に付着はおこらない。従って、第二ターゲント物質は高信頼性を持って非常に容易に塗布することができる。
【００７０】
上に説明したこの発明の方法を利用してＴＦＴを作製できる。印刷可能なＴＦＴの構造は図９に示してある。それにはガラスまたはプラスチックの基板１を使用できる。プラスチックの基板を使用して可撓性のデバイスを得ることができる。ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルキトンもしくはポリエーテルスルフォンは、何れも、通常の技術を利用してデバイスを作製するのに必要な処理に対しても熱や溶媒に強い点でプラスチックの基板として使用するのに適している。そのような通常の処理の温度が１００℃以下である時には、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタアクリレートあるいはポリカーボネートのような低価格の物質を使用できる。基板上では、分子または高分子材料の鎖の配列が半導体内に必要な場合には配向層６６を自由選択的に形成してもよい。ラビングしたポリイミドはそのような配向層に一般に利用される典型的な物質である。織物でチャンネルに平行な方向に硬化したポリイミド層をラビングして、そのようなラビングしたポリイミド層を得ることができる。
【００７１】
この配向層６６の上には、図１０（ａ）に示すように、インクジェット印刷ヘッドにより第一プリパターニング物質を帯片１６の形にして塗布する。これ等の予備パターン帯片１６は第二ターゲット物質の溶液に関して濡れ性がない。この例では、ＰＥＤＯＴ水溶液を第二物質の溶液として使用すると、第一プリパターニング物質は疎水性である。
【００７２】
多くの種類の炭化水素もしくは弗化炭素はこの目的に適している。これ等の中で非極性の高分子材料は一様な膜を形成することに関して適当な物質である。ポリスチレンはそのような非極性の高分子材料の一つであり、トルエンまたはキシレンの中に０．１〜４％のポリスチレンのある溶液は、例えば第一プリパターニング物質の溶液として使用できる。乾燥して付着した帯片１６は中心領域で薄い厚さであって、縁部の周りに隆起部がある。上で議論したように、断面形状は乾燥条件に依存する。狭くて高い隆起部を急速乾燥で得ることができるので、図１０（ａ）に示すように、Ｎ2の流れを基板１の上に通すおよび／または基板１を加熱する。
【００７３】
中央領域で薄い膜をエッチングするため、酸素プラズマを用いて試料をエッチングする。膜が薄く、５〜２０ｎｍの範囲内にあるので、エッチング時間は短い。例えば、厚さが２０ｎｍの膜のエッチング時間は約５分で、その場合、酸素圧は２．５ミリバールで、高周波電力密度は４０００Ｗ／ｍ2である。エッチングされた厚さ（深さ）はエッチング時間と高周波電力密度の積にほぼ比例する。必要なエッチングされた最小の厚さは中心領域の膜の厚さであり、更にエッチングして隆起部の幅を狭くしてもよい。この更なるエッチングには中心の薄い膜と隆起部での厚さの差が大きいためかなり良好な再現性がある。隆起部の厚さは、中心の付着の厚さが２０ｎｍ以下の時でも、大体３００ｎｍ以上に制御できる。この大きな厚さの差異は隆起部の幅を正確に制御させる。最小のエッチングで中心領域の薄膜を除去すると、１０〜３０μｍ程度に狭い隆起部を得ることができ、更にエッチングして３〜１５μｍの幅の隆起部を基板全体にわたり簡単に作製できる。
【００７４】
この段階では、基板１と隆起部の両方の表面は親水性であるので、第一プリパターニング物質の隆起部を選択的にエッチングしてあるいは再配向させて濡れ性の濃淡を回復させる必要がある。選択性エッチングのためにキシレンとイソプロパノールの、例えば５：９５の比の混合物を使用できる。この混合物は擦ったポリイミド配向層６６を溶かさないが、プリパターニング物質の隆起部の表面領域を除去する。選択エッチング処理の後、図１０（ｂ）に示すように、プリパターニング物質の細長いリング状の隆起部１４が得られる。
【００７５】
ＴＦＴを一個以上作製するため細長いリング状の隆起部をそれぞれ使用できる。図１０（ｃ）に示すように、一つの隆起部に沿って複数のトランジスタが形成されるように、ＴＦＴのソース６０とドレイン６２を形成する第二ターゲット物質の液滴２０（図９を参照）を塗布する。ＰＥＤＯＴ水溶液を第二ターゲット物質として使用する。これは擦ったポリイミドの配向層６６の表面を濡らすが、それはポリスチレンのプリパターニング隆起部１４で跳ね返される。これ等の特性は隆起部１４に沿って狭い隙間を第二のターゲット物質に形成させる。
【００７６】
この工程には、図１０（ｄ）に示すように、第一物質に対する溶媒で隆起部１４を除去することが続く。次いで、図９に示す構造を造り出すため、半導体層６８と絶縁層７０をソース電極６０とドレイン電極６２に塗布する。これ等の層を塗布するため、蒸着、スピンコーティング、スクリーン印刷およびインクジェット印刷を含む幾つかの技術が知られている、ゲート電極６４と配線９０を絶縁層７０の上に、好ましくはインクジェット印刷ヘッドでＰＥＤＯＴ水溶液を吹き付けて塗布する。
【００７７】
ゲート電極６４をチャンネルに整合させることが必要であるので、この整合が達成されるように、インクジェットヘッドと基板ホルダーを位置決めすべきである。インクジェット印刷は非接触の印刷技術であるから、そのような位置決めは、他の接触印刷技術と比較して比較的簡単で正確である。
【００７８】
こうして、図１０（ｅ）に示すようなＴＦＴアレーを得ることができる。これ等のＴＦＴは短いチャンネル（３０μｍ以下）であるが、インクジェット印刷技術を利用して簡単に形成できる。この発明の方法はプリパターニングにフォトリソグラフィーを必要としなく、非常に低い製造コストでＴＦＴアレーを作製できる。この発明の方法により、通常のフォトリソグラフィー技術で得るのが大変困難な非常に大きい寸法の可撓性のあるデバイスも作製できる。
【００７９】
この発明による基板のパターン化処理方法および／または薄膜トランジスタを作製する方法は、電気光学デバイス、半導体デバイスおよび他の電子デバイスの製造に有利に適用できる。言い換えれば、この発明による方法で作製されるＴＦＴアレーはある種の電気光学デバイスに有利に使用できる。これ等の電気光学デバイスは、主に液晶デバイス、有機ＥＬデバイス、無機ＥＬデバイス、電界放射デバイス（ＦＥＤ）、プラズマデバイス、電気泳動デバイス、および他の表示デバイスを含む。これ等のデバイスは表示装置に応用すると好ましい。特に、そのようなＴＦＴアレーは上記表示デバイスに使用されるアクテイブマトリックス基板内に形成される画素回路および／または駆動回路に適用するとより好ましい。
【００８０】
電気光学デバイスの好適例としての有機ＥＬ素子のような電気光学素子を含むアクテイブマトリックス式の表示デバイス（あるいは装置）を示すブロック図である。この図に示す表示デバイス２００では、複数の走査線「ｇａｔｅ」と、この走査線「ｇａｔｅ」の延びる方向と交差する方向に延びている複数のデータ線「ｓｉｇ」と、データ線「ｓｉｇ」にほぼ平行に延びている複数の共通電源線「ｃｏｍ」と、データ線「ｓｉｇ」と走査線「ｇａｔｅ」の交点に位置する複数の画素２０１とが基板上に形成されている。
各画素２０１は、走査信号が走査ゲートを経由してゲート電極に供給される第一ＴＦＴ２０２と、この第一ＴＦＴ２０２を介してデータ線「ｓｉｇ」から供給される映像信号を保持する保持コンデンサ「ｃａｐ」と、この保持コンデンサ「ｃａｐ」で保持されている映像信号がゲート電極（第二ゲート電極）に供給される第二ＴＦＴ２０３と、電気光学素子２０４が第二ＴＦＴ２０３を経由して共通電源線「ｃｏｍ」に電気接続した時に駆動電流が共通電源線「ｃｏｍ」から流れ込むＥＬ素子のような電気光学素子（抵抗で示してある）とから成る。走査線「ｇａｔｅ」は第一駆動回路２０５に接続し、データ線「ｓｉｇ」は第二駆動回路２０６に接続している。第一回路２０５と第二回路２０５の少なくとも一方は第一ＴＦＴ２０２と第二ＴＦＴ２０３が形成されている基板の上に形成されていると好ましい。この発明による方法で作製されたＴＦＴアレーは、第一ＴＦＴ２０２と第二ＴＦＴ２０３の一つのアレーと、第一駆動回路２０５と、第二駆動回路２０６との少なくとも一つに主として適用されるとよい。
【００８１】
従って、この発明は移動表示器のような多くのタイプの装置に組み込まれる表示器や他のデバイスを作製するために使用できる。例えば、移動電話、ラップトップパーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤー、カメラ、視界装置；デスクトップコンピュータのような携帯表示器、ＣＣＴＶまたは写真アルバム；乗物または航空機の計器パネルのような計器パネル；あるいは制御室装備の表示器のような工業用表示器である。言い換えれば、この発明による方法で作製されるＴＦＴアレーを上に述べたように応用する電気光学デバイスまたは表示器は、上に例示したように多くのタイプの装置に組み込める。
【００８２】
ここで、この発明により作製される電気光学表示デバイスを使用する多くの電子装置を説明する。
＜１：移動コンピュータ＞
上の実施例の一つにより作製された表示デバイスを移動パーソナルコンピュータに応用した一例を説明する。
図１２はこのパーソナルコンピュータの構成を示す等測投影図である。この図面では、パーソナルコンピュータ１１００にはキーボード１１０２と表示ユニット１１０６を含む本体１１０４がある。この表示ユニット１１０６は、上に説明したように、この発明により作製された表示パネルを用いて装備されている。
＜２：携帯電話＞
次に、携帯電話の表示部に表示デバイスを適用した一例を説明する。図１３は携帯電話の構成を示す等測投影図である。この図面では、携帯電話１２００には複数の操作キー１２０２、イヤーピース１０４、マウスピース１２０６、および表示パネル１００がある。この表示パネル１００は、上に説明したように、この発明により作製された表示デバイスを用いて装備されている。
＜３：デジタルスチルカメラ＞
次に、ファインダーとしてＯＥＬ表示デバイスを使用するデジタルスチルカメラを説明する。図１４はこのデジタルスチルカメラと外部装置への接続の構成を簡単に示す等測投影図である。
通常のカメラは感光被膜を有する感光性のフィルムを用い、感光被膜の化学変化により物体の光学像を記録する。これに対して、デジタルスチルカメラ１３００は、光電変換の利用、例えば電荷結合デバイス（ＣＣＤ）により物体の光学像から映像信号を形成する。このデジタルスチルカメラ１３００には、ＣＣＤからの映像信号により表示を行うためケース１３０２の背面にＯＥＬ素子１００が設けてある。従って、表示パネル１００は物体を表示するためのファインダーとして機能する。光学レンズとＣＣＤを含む受光ユニット１３０４はケース１３０２の前側（図面では後側）に設けてある。
カメラマンがＯＥＬ素子パネル１００に表示される光学像を定め、シャッターを切ると、ＣＣＤからの映像信号が送られて回路基板１３０８内の記憶器に記憶される。このデジタルスチルカメラ１３００では、ビデオ信号出力端子１３１２とデータ通信用の入力／出力端子１３１４がケース１３０２の側部に設けてある。図面に示すように、テレビモニター１４３０とパーソナルコンピュータ１４４０は、必要であれば、それぞれビデオ信号出力端子１３１２と入力／出力端子１３１４に接続される。回路基板１３０８の記憶器に記憶されている映像信号は、一定の操作により、テレビモニター１４３０とパーソナルコンピュータ１４４０に出力される。
【００８３】
図１２に示すパーソナルコンピュータ、図１３に示す携帯電話および図１４に示すデジタルスチルカメラ以外の電子装置の例は、ＯＥＬ素子テレビセット、ビューファインダー型およびモニター型のビデオテープレコーダー、カーナビシステム、ペイジャー、電子手帳、携帯計算機、ワープロ、ワークステーション、テレビ電話、ピーオーエスシステム（ＰＯＳ）端末、およびタッチパネルのある装置を含む。もちろん、上のＯＥＬデバイスはこれ等の電子装置の表示部だけでなく、表示部を含む装置の他の形態にも適用できる。
【００８４】
更に、この発明により作製される表示デバイスは、非常に薄く、柔軟で、軽いスクリーン式の大型テレビにも適している。従って、そのように大型のテレビを壁に貼り付けるまたは吊るすことができる。柔軟なテレビは、使用しない時、必要であれば、巻き上げることができ都合がよい。
【００８５】
上記の説明は単に例で示したもので、この発明の範囲を逸脱することなく改良できることは当業者に明らかである。例えば、当業者は基板、プリパターニングする物質、ターゲット物質の多様性および種々の組み合わせを個々にそして一緒に選べることが分かるであろう。更に、種々の形状、大きさおよびプリパターニングする物質のパターンを使用できることも分かるであろう。更に、例えば、第二のターゲット物質に対して濡れ性のある最初にプリパターニングする物質の単一の線を用いて、あるいは第二のターゲット物質に対して濡れ性のない最初にプリパターニングする物質の単一の線を用いて、両側にボンドされる第二ターゲット物質の選択された線を使用できることも分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、この発明により基板をパターン化処理する方法を示す。
【図２】図２は、図１に示す方法を用いてパターン化処理している間の基板の平面図を示す。
【図３】図３は、基板上に溶液で塗布し、次いで乾燥させた物質の断面を示す。
【図４】図４は、溶媒が蒸発するに従い溶液の液滴内での流体の流れを示す。
【図５】図５は、この発明による基板のエッチングを示す。
【図６】図６も、この発明による基板のエッチングを示す。
【図７】図７は、図６に示す基板の上に溶液の液滴を塗布することを示す。
【図８】図８は、従来技術のプリパターニングされた濡れ性のコントラスを示す。
【図９】図９は、この発明により作製された薄膜トランジスタを示す。
【図１０】図１０は、この発明により複数の薄膜トランジスタを作製する方法を示す。
【図１１】図１１は、電気光学デバイスのブロック図を示す。
【図１２】図１２は、この発明により作製された表示器と他のデバイスを含む移動パーソナルコンピュータの模式図を示す。
【図１３】図１３は、この発明により作製された表示器と他のデバイスを含む移動電話の模式図を示す。
【図１４】図１４は、この発明により作製された表示器と他のデバイスを含むデジタルカメラの模式図を示す。