(57)【要約】【課題】本発明の目的は、簡単なプロセスで、かつラビング法よりも高分子化合物を高精度に配列制御することができる電子装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明に係る電子装置の製造方法は、基板の上に、形成すべき回路パターンに沿って、凹部を形成する工程と、前記凹部の上に、高分子インクを用いて電導方向の異方性を有する高分子膜を形成する工程と、を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に、形成すべき回路パターンに沿って、凹部を形成する工程と、
前記凹部の上に、高分子インクを用いて電導方向の異方性を有する高分子膜を形成する工程と、
を含む、電子装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記凹部は、ナノインプリント法または干渉露光法により形成された、電子装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記凹部の幅は、前記凹部により形成された凸部の幅以上である、電子装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記凹部を形成する工程と前記高分子膜を形成する工程の間に、
さらに、前記凹部および凸部の上に、表面制御層を形成する工程、
を含む、電子装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記表面制御層は、自己組織化単分子膜である、電子装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５において、
前記表面制御層は、前記高分子インクに対して、前記凸部を撥液性とし、前記凹部を親液性とする、電子装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記高分子膜の形成方法は、ディスペンス法またはインクジェット法である、電子装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記高分子膜の形成方法は、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法および平版印刷法から選択される１種である、電子装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかにおいて、
前記高分子膜の形成方法は、前記基板に振動を与える工程、をさらに含む、電子装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記振動は、前記凹部および凸部の長手方向に沿った進行波により与えられる、電子装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０に記載のいずれかの方法を用いて、前記基板の上に前記高分子インクからなる半導体層を形成し、前記半導体層の上にソースドレイン電極を形成することにより、薄膜トランジスタを作製する、電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット印刷法やスクリーン印刷法によって、基板上に直接回路パターンを形成する試みがなされている。例えば、インクとしてπ共役系高分子化合物を用いると、回路パターンに導電性を付与することができる。π共役系高分子化合物は、主鎖に沿った一次元的なπ電子の拡がりを有するため、主鎖に沿った方向と、その直角方向との間で電気的および光学的異方性が見られる。したがって、π共役系高分子化合物の電導性を高めるためには、主鎖の共役を長くするとともに、分子の配列を制御し、隣接した分子間のπ軌道の重なりを大きくする必要がある。
【０００３】
分子の配列制御の方法として、例えば、ラビング法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ラビング法とは、布等によって配向膜表面を一方向に擦り配向能を付与する方法であって、原理的に簡便でありコスト的にも利点があるので、液晶等の分野で利用されている。しかしながら、ラビング法では、規則的な配列が得られにくく、段差のある基板には適さない等の問題がある。
【非特許文献１】下田、川瀬、「インクジェットプリント法による有機トランジスタ」、応用物理、応用物理学会、２００１、第７０巻、第１２号、ｐ．１４５２−１４５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、簡単なプロセスで、かつ上記のラビング法よりも高分子化合物を高精度に配列制御することができる電子装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る電子装置の製造方法は、基板の上に、形成すべき回路パターンに沿って、凹部を形成する工程と、前記凹部の上に、高分子インクを用いて電導方向の異方性を有する高分子膜を形成する工程と、を含む。
【０００６】
本発明に係る電子装置の製造方法において、前記凹部および凸部は、ナノインプリント法または干渉露光法により形成されることができる。
【０００７】
本発明に係る電子装置の製造方法において、前記凹部の幅は、前記凹部により形成された凸部の幅以上であることができる。
【０００８】
本発明に係る電子装置の製造方法において、さらに、前記凹部を形成する工程と前記高分子膜を形成する工程との間に、前記凹部および凸部の上に、表面制御層を形成する工程、を含むことができる。
【０００９】
本発明に係る電子装置の製造方法において、前記表面制御層は、自己組織化単分子膜であることができる。
【００１０】
本発明に係る電子装置の製造方法において、前記表面制御層は、前記高分子インクに対して、前記凸部を撥液性とし、前記凹部を親液性とすることができる。
【００１１】
本発明に係る電子装置の製造方法において、前記高分子膜の形成方法は、ディスペンス法またはインクジェット法であることができる。
【００１２】
本発明に係る電子装置の製造方法において、前記高分子膜の形成方法は、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法および平版印刷法から選択される１種であることができる。
【００１３】
本発明に係る電子装置の製造方法において、前記高分子膜の形成方法は、前記基板に振動を与える工程、をさらに含むことができる。
【００１４】
本発明に係る電子装置の製造方法において、前記振動は、前記凹部および凸部の長手方向に沿った進行波により与えることができる。
【００１５】
本発明に係る電子装置の製造方法を用いて、前記基板の上に前記高分子インクからなる半導体層を形成し、前記半導体層の上にソースドレイン電極を形成することにより、薄膜トランジスタを作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
１．電子装置の製造方法
１．１  第１の実施形態
図１〜図５は、本発明の第１の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図である。
【００１８】
以下に、第１の実施形態に係る電子装置の製造方法の一例について説明する。
【００１９】
（１）まず、図１に示すように、基板１０を用意する。基板１０としては、シリコン、ガラス等のほかに、ステンレス、プラスチック（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリシクロオレフィン、ポリイミド）等のフレキシブル基板を用いることができる。
【００２０】
（２）図２に示すように、基板１０の上に高分子化合物を配列制御するための凹部１０ａおよび凸部１０ｂを形成する。凹部および凸部の形成方法として、ナノインプリント法または干渉露光法を適用することができる。
【００２１】
ナノインプリント法とは、ナノスケールの凹凸パターンが形成されたマスター版を、樹脂または樹脂薄膜が塗布された基板に押し当てて、該樹脂に凹凸パターンを転写する技術である。ナノインプリント法を適用する場合には、例えば、二酸化ケイ素、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、エポキシ樹脂、エポキシ・シリコーンハイブリッド樹脂等の絶縁材料をパターン形成材料として用いることができる。
【００２２】
一方、干渉露光法を適用すると、回折限界よりも小さい幅の細線よりなる回折格子の干渉縞を安価な装置により短時間でレジストに転写することができる。干渉露光法を適用する場合には、感光性レジストをパターン形成材料として用いることができる。
【００２３】
基板１０の上に形成された凹部１０ａおよび凸部１０ｂにおいて、凹部１０ａの幅は、凸部１０ｂの幅以上であるとよい。凹部１０ａにおいて、高分子化合物の配列を制御することができるが、凸部１０ｂの上方に形成された高分子化合物の配列は制御しづらいため、凸部１０ｂの幅の方が広いと、全体としてほとんど高分子化合物の配列を制御することができなくなるからである。
【００２４】
パターンピッチは、好ましくは５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、より好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。パターンピッチが２００ｎｍを超えると、通常使用する高分子化合物の大きさよりも大きくなりすぎるため、高分子化合物の配列を制御しづらくなる。パターンの深さは、好ましくは５０ｎｍ以下であり、より好ましくは２５ｎｍ以下である。パターンの深さが５０ｎｍを超えると、通常使用する高分子化合物の大きさよりも大きくなりすぎるため、高分子化合物の配列を制御しにくくなる。すなわち、使用する高分子化合物の大きさに合わせて、パターンを形成しておくと、該高分子化合物の配列を制御しやすくなる。
【００２５】
（３）図３に示すように、必要に応じて、凹部１０ａおよび凸部１０ｂの上に表面制御層２０を形成する。表面制御層２０は、例えば、インクとして使用する高分子化合物に対し、凹部１０ａを親液性とし、凸部１０ｂを撥液性とすることができる。表面制御層２０を形成すると、高分子化合物の濡れ性を制御することができるので、該高分子化合物の配列を制御しやすくなる。表面制御層２０としては、自己組織化単分子膜（以下、「ＳＡＭｓ」という。）を用いることができる。具体的には、凹部１０ａにアミノアルキルシラン等の親液性ＳＡＭｓからなる表面制御層２０ａを形成し、凸部１０ｂにフッ化アルキルシラン（ＦＡＳ）等の撥液性ＳＡＭｓからなる表面制御層２０ｂを形成することができる。表面制御層２０のパターニング方法としては、例えば、マスクを用いて露光する方法や印刷法を適用することができる。表面制御層２０を形成せずに、高分子化合物の濡れ性を制御するためには、凹部および凸部の表面をＵＶ処理、オゾン処理、またはプラズマ処理等を行うこともできる。
【００２６】
（４）図４に示すように、ディスペンス法またはインクジェット法を適用して、凹部１０ａおよび凸部１０ｂの上に半導体層３０を形成する。また、ディスペンス法またはインクジェット法の代わりに、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン（孔版）印刷法、および平版印刷法から選択される１種の接触式印刷法を適用することもできる。これらの接触式印刷法によれば、半導体パターンの位置決めが容易となる利点がある。半導体材料となる高分子インクとしては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン、フラーレン、フラーレンの誘導体等のπ共役系高分子化合物を挙げることができる。この方法によれば、該高分子化合物をパターンに沿って、配列制御することができる。
【００２７】
（５）図５に示すように、半導体層３０の上にソースドレイン電極４０を形成することによって、ボトムゲートトップコンタクト型の薄膜トランジスタ１００が得られる。本実施形態においては、基板がゲート電極、配列制御層がゲート絶縁膜となるが、トップゲート型の薄膜トランジスタにも適用可能である。ソースドレイン電極４０は、導電方向に合わせて形成する。また、半導体層３０へのダメージの少ないパターニング法を適用するとよい。例えば、凸版印刷法またはマイクロコンタクトプリンティング法（μＣＰ）を適用して、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等からなるソースドレイン電極４０を形成する。
【００２８】
第１の実施形態に係る方法は、従来から高分子化合物の配列を制御する方法として用いられてきたラビング法に比べ、簡単なプロセスであり、高分子化合物の配列精度も高い。したがって、高分子化合物としてπ共役系高分子化合物を適用した場合には、電導性を高めることができ、かつ信頼性を高めることができる。
【００２９】
第１の実施形態に係る方法は、上記の薄膜トランジスタに限定されず、高分子膜のパターニングを必要とする表示素子、半導体素子、および光学素子等のデバイスに適用することができる。
【００３０】
１．２  第２の実施形態
図６〜図１０は、本発明の第２の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図である。
【００３１】
以下に、第２の実施形態に係る電子装置の製造方法の一例について説明する。
【００３２】
（１）まず、図６に示すように、基板１２を用意する。基板１２の材質等は第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００３３】
（２）図７に示すように、基板１２の上に高分子化合物を配列制御するための凹部１２ａおよび凸部１２ｂを形成する。第２の実施形態においては、導電方向に沿って、並列かつ複数の三角形状の凹部１２ａおよび凸部１２ｂを形成することができる。凹部１２ａおよび凸部１２ｂの形成方法として、第１の実施形態と同様に、ナノインプリント法または干渉露光法を適用することができる。
【００３４】
パターンピッチについても、通常使用する高分子化合物の大きさを考慮すると、第１の実施形態と同様に、好ましくは２００ｎｍ以下であり、より好ましくは１００ｎｍ以下である。パターンの深さについても、通常使用する高分子化合物の大きさを考慮すると、第１の実施形態と同様に、好ましくは５０ｎｍ以下であり、より好ましくは２５ｎｍ以下である。
【００３５】
（３）図８に示すように、必要に応じて、凹部１２ａの上に表面制御層２２を形成する。第２の実施形態においては、表面制御層２２として、例えば、自己組織化単分子膜（以下、「ＳＡＭｓ」という。）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、シランカップリング剤等を用いることができる。表面制御層２２を形成すると、高分子化合物の濡れ性を制御することができるので、該高分子化合物の配列を制御しやすくなる。表面制御層２２のパターニング方法としては、例えば、マスクを用いて露光する方法や印刷法を適用することができる。表面制御層２２を形成せずに、高分子化合物の濡れ性を制御するためには、凹部１２ａおよび凸部１２ｂの表面をＵＶ処理、オゾン処理、またはプラズマ処理等を行うこともできる。
【００３６】
（４）図９に示すように、ディスペンス法またはインクジェット法を適用して、凹部１２ａおよび凸部１２ｂの上に半導体層３２を形成する。また、ディスペンス法またはインクジェット法の代わりに、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン（孔版）印刷法、および平版印刷法から選択される１種の接触式印刷法を適用することもできる。これらの接触式印刷法によれば、半導体パターンの位置決めが容易となる利点がある。半導体材料となる高分子インクとしては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン、フラーレン、フラーレンの誘導体等のπ共役系高分子化合物を挙げることができる。この方法によれば、該高分子化合物をパターンに沿って、配列制御することができる。
【００３７】
（５）図１０に示すように、半導体層３２の上にソースドレイン電極４２を形成することによって、薄膜トランジスタ２００が得られる。ソースドレイン電極４２は、導電方向に合わせて形成する。また、半導体層３２へのダメージの少ないパターニング法を適用するとよい。例えば、凸版印刷法またはマイクロコンタクトプリンティング法（μＣＰ）を適用して、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等からなるソースドレイン電極４２を形成する。
【００３８】
第２の実施形態に係る方法は、凸部１２ｂの表面積が小さいため、必要に応じて凹部１２ａのみに親液性の表面制御層２２を設ければよい点で、第１の実施形態に係る方法と異なる。すなわち、第２の実施形態に係る方法は、第１の実施形態に係る方法よりも、さらにプロセスを簡略化することができる。
【００３９】
第２の実施形態に係る方法についても、従来から高分子化合物の配列を制御する方法として用いられてきたラビング法に比べ、簡単なプロセスであり、高分子化合物の配列精度も高い。したがって、高分子化合物としてπ共役系高分子化合物を適用した場合には、電導性を高めることができ、かつ信頼性を高めることができる。
【００４０】
また、第２の実施形態に係る方法についても、上記の薄膜トランジスタに限定されず、高分子膜のパターニングを必要とする表示素子、半導体素子、および光学素子等のデバイスに適用することができる。
【００４１】
１．３  第３の実施形態
第３の実施形態に係る電子装置の製造方法は、半導体層３０を形成する際に、さらに基板１０に対して振動エネルギーを与える工程を含む点で、第１の実施形態に係る方法と異なる。半導体膜３０を形成する際に、基板１０に対して振動エネルギーを与えることにより、さらに高分子化合物の配列の精度を向上させることができる。
【００４２】
振動エネルギーとしては、高分子化合物を振動させることができるものであればよく、例えば、凹部１０ａおよび凸部１０ｂの長手方向に沿った進行波を利用することができる。進行波としては、例えば、周波数が数十ｋＨｚの超音波等を利用することができる。
【００４３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図。
【図２】第１の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図。
【図３】第１の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図。
【図４】第１の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図。
【図５】第１の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図。
【図６】第２の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図。
【図７】第２の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図。
【図８】第２の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図。
【図９】第２の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図。
【図１０】第２の実施形態に係る電子装置の製造方法を模式的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００４５】
１０・１２…基板、１０ａ・１２ａ…凸部、１０ｂ・１２ｂ…凹部、２０・２０ａ・２０ｂ・２２…表面制御層、３０・３２…半導体層、４０・４２…ソースドレイン電極、１００・２００…薄膜トランジスタ
【図１】
2008227128.tif 000002
【図２】
2008227128.tif 000003
【図３】
2008227128.tif 000004
【図４】
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【図５】
2008227128.tif 000006
【図６】
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【図７】
2008227128.tif 000008
【図８】
2008227128.tif 000009
【図９】
2008227128.tif 000010
【図１０】
2008227128.tif 000011