(57)【要約】【課題】基板形成時間を短縮する。【解決手段】ローラー１の表面には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のパターンを表す溝７が形成されている。タンク２は、ローラー１に、半導体材料を少なくとも含むインク５を供給する。スキージ３は、ローラー１に供給されたインク５を、その表面に形成された溝７に埋め込む。ローラー１は、その溝７に埋め込まれたインク５を基板４に転写する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層のパターンを表す溝が表面に形成されている第１のインク転写手段と、
半導体材料を少なくとも含んでいるインクを、前記第１のインク転写手段に供給するインク供給手段と、
前記第１のインク転写手段に供給された前記インクを、前記溝に埋め込むインク埋込手段とを備え、
前記第１のインク転写手段は、前記溝に埋め込まれた前記インクを基板の表面に直接的または間接的に転写することによって、当該基板の表面に前記半導体層を形成することを特徴とする半導体層形成装置。
【請求項２】
第２のインク転写手段をさらに備え、
前記第１のインク転写手段は、前記溝に埋め込まれた前記インクを前記第２のインク転写手段の表面に転写し、
前記第２のインク転写手段は、転写された前記インクを前記基板の表面に転写することによって、前記基板の表面に前記半導体層を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体層形成装置。
【請求項３】
前記基板を搬送する基板搬送手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体層形成装置。
【請求項４】
前記第１のインク転写手段は、その表面を前記基板の表面に接触させた状態で回転移動することによって、前記溝に埋め込まれた前記インクを前記基板の表面に転写することを特徴とする請求項１に記載の半導体層形成装置。
【請求項５】
前記溝は、薄膜トランジスタのパターンを表す溝であることを特徴とする請求項１に記載の半導体層形成装置。
【請求項６】
前記インクを転写する基板は、半導体基板、ガラス基板、またはプラスチック基板であることを特徴とする請求項１に記載の半導体層形成装置。
【請求項７】
前記半導体材料は、異方性を有する半導体材料であることを特徴とする請求項１に記載の半導体層形成装置。
【請求項８】
前記半導体材料の直径は、ナノメートルオーダーであることを特徴とする請求項６に記載の半導体層形成装置。
【請求項９】
前記半導体材料は、ナノワイヤー、ナノチューブまたはナノロッドであることを特徴とする請求項７に記載の半導体層形成装置。
【請求項１０】
前記インク埋込手段が、前記第１のインク転写手段の表面を掃引することを特徴とする請求項６に記載の半導体層形成装置。
【請求項１１】
前記インク埋込手段が、ブレイドまたはナイフであることを特徴とする請求項９に記載の半導体層形成装置。
【請求項１２】
前記基板に転写されたインクに含まれている前記半導体材料の配向を制御する配向制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の半導体層形成装置。
【請求項１３】
前記配向制御手段に一体化され、前記基板の表面に転写されたインクを硬化させるインク硬化手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体層形成装置。
【請求項１４】
前記インク供給手段は、前記インクを蓄えるタンクであり、前記インク埋込手段によって前記第１のインク転写手段の表面から削ぎ落とされた前記インクを回収することを特徴とする請求項９に記載の半導体層形成装置。
【請求項１５】
半導体層のパターンを表す溝が表面に形成されている第１のインク転写手段に、半導体材料を少なくとも含んでいるインクを供給する工程と、
前記第１のインク転写手段に供給された前記インクを、前記溝に埋め込む工程と、
前記溝に埋め込まれた前記インクを直接的または間接的に基板の表面に転写することによって、当該基板の表面に前記半導体層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体層形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体層形成装置および半導体層形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）は、その駆動方法によって、受動駆動方式のパッシブマトリックス型と能動駆動方式のアクティブマトリックス型に分類される。
【０００３】
パッシブマトリックス型には、陽極（カラム）と陰極（ロー）がマトリックス状に設けられている。選択された一つのロー電極には、ロー駆動回路からスキャン二ング信号が供給される。また、カラム電極には、カラム駆動回路から各画素に対するデータ信号が入力される。
【０００４】
一方、アクティブマトリックス型は、薄膜トランジスタを介して、各画素に対する入力信号を制御することによって、大容量の信号処理を必要とする動画像表示用のＦＰＤに最適とされている。
【０００５】
次に、このようなアクティブマトリックス型に用いられる薄膜トランジスタに関して、簡単に説明する。薄膜トランジスタは、高濃度不純物をドープしたソースおよびドレイン、ソースとドレインとの間に形成されたチャネル、チャネルをオンまたはオフするゲート電極およびチャネルとゲート電極とを絶縁するゲート絶縁膜から構成される。
【０００６】
従来は、薄膜トランジスタのチャネルとして、アモルファスシリコンまたはポリシリコンが用いられていた。しかし近年は、電気的特性、信頼性、大面積化等の点において、より優れているポリシリコンが数多く用いられるようになってきている。しかしながら、ポリシリコンは、グレインサイズが数百ｎｍと大きいため薄膜トランジスタの微細化に伴う電気的特性の劣化、信頼性の低下等の課題が存在していた。
【０００７】
このようなポリシリコンからなる薄膜トランジスタが有する課題を解決するため方法の一つとして、ナノ構造体をトランジスタに応用する方法が考えられる。しかしながら、ナノ構造体を用いてナノデバイスを形成する場合、ナノデバイスの最小ユニットであるトランジスタのソース、ドレインまたはゲート電極に対して、ナノ構造体を正確に配向する必要がある。このようなナノ構造体の配向を制御する方法として様々な方法が用いられている。
【０００８】
特許文献１には、ナノ構造体の一つであるカーボンナノチューブの配向制御方法の一例が開示されている。これによると、ステージ上に設置された基板の表面に複数の溝を、その溝の開口部分の幅をカーボンナノチューブの直径よりも大きく、かつカーボンナノチューブの長さよりも小さく形成する。この基板上に、カーボンナノチューブを分散させたインクを塗布する。インクが塗布された基板上を、スキージで掃引することによって、インク共にカーボンなのチューブを溝に落とし込む。このように、カーボンナノチューブを溝に落とし込むことによって、カーボンナノチューブは溝の長手方向に配向制御される。溝に落とし込まれたインクを加熱処理することによって、インク中の溶剤を蒸発させる。これにより、基板上の溝にカーボンチューブを配向させることを可能としている。
【特許文献１】特開２００５−１６９６１４号公報（２００５年６月３０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の特許文献１において開示されている方法は、ステージ状に設置された基板の表面に溝を形成し、その上にカーボンナノチューブを分散させたインクを塗布する。このため、処理基板を設置する工程、インクを掃引するスキージや、余剰インクが付着したステージを洗浄する工程などが必要となり、基板の処理工程が煩雑になる。その結果、基板の処理時間が長引くという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、半導体層のパターンを表す溝に埋め込まれた半導体材料を含むインクを基板の表面に転写し、基板の表面に半導体層を形成することによって、基板形成の処理時間を短縮することが可能な半導体層形成装置および半導体層形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体層形成装置は、上記の課題を解決するために、
半導体層のパターンを表す溝が表面に形成されている第１のインク転写手段と、
半導体材料を少なくとも含んでいるインクを、前記第１のインク転写手段に供給するインク供給手段と、
前記第１のインク転写手段に供給された前記インクを、前記溝に埋め込むインク埋込手段とを備え、
前記第１のインク転写手段は、前記溝に埋め込まれた前記インクを基板の表面に直接的または間接的に転写することによって、当該基板の表面に前記半導体層を形成することを特徴とする。
【００１２】
前記の構成によれば、第１のインク転写手段の表面には、半導体層のパターンを表す溝が形成されている。インク供給手段は、第１のインク転写手段にインクを供給する。このインクは、半導体材料を少なくとも含んでいるインクである。インク供給手段によって第１のインク転写手段に供給されたインクは、インク埋込手段によって、第１のインク転写手段の表面に形成された溝に埋め込まれる。第１のインク転写手段は、この溝に埋め込まれたインクを、直接的または間接的に基板の表面に転写する。これにより、基板の表面に半導体層を形成する。
【００１３】
このように、半導体層のパターンを表すインクを基板に転写することによって、基板の表面に半導体層を形成するため、基板形成の処理時間を短縮することができる。
【００１４】
本発明に係る薄膜トランジスタ製造方法は、上記課題を解決するために、
半導体層のパターンを表す溝が表面に形成されている第１のインク転写手段に、半導体材料を少なくとも含んでいるインクを供給する工程と、
前記第１のインク転写手段に供給された前記インクを、前記溝に埋め込む工程と、
前記溝に埋め込まれた前記インクを直接的または間接的に基板の表面に転写することによって、当該基板の表面に前記半導体層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
前記の構成によれば、本発明に係る半導体層形成装置と同様の作用効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係る半導体層形成装置では、さらに、第２のインク転写手段を備え、
前記第１のインク転写手段は、前記溝に埋め込まれた前記インクを前記第２のインク転写手段の表面に転写し、
前記第２のインク転写手段は、転写された前記インクを前記基板の表面に転写することによって、前記基板の表面に前記半導体層を形成することが好ましい。
【００１７】
前記の構成によれば、第１のインク転写手段は、その表面に形成された半導体層のパターンを表す溝に埋め込まれたインクを、基板に転写する前に、一旦第２のインク転写手段に転写する。第２のインク転写手段は、第１のインク転写手段から転写されたインクを、基板の表面に転写する。これにより、基板の表面に半導体層を形成する。
【００１８】
このように、例えば第２のインク転写手段がロール状であるとき、第２のインク転写手段は、その表面を基板の表面に接触させた状態で回転移動することによって、インクを基板の表面に転写する。このため、第２のインク転写手段の回転移動に伴って連続的にインクを基板に転写することが可能である。その結果、基板形成の処理時間を短縮することができる。
【００１９】
また、本発明に係る半導体層形成装置では、さらに、前記基板を搬送する基板搬送手段を備えていることが好ましい。
【００２０】
前記の構成によれば、基板搬送手段は、インクの転写される速度に合わせて基板を連続して搬送する。これにより、基板の設置工程を省略することが可能である。また、基板を移動させながら、連続的にインクを基板に転写することが可能である。その結果、基板形成の処理時間を短縮することができる。
【００２１】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、前記第１のインク転写手段は、その表面を前記基板の表面に接触させた状態で回転移動することによって、前記溝に埋め込まれた前記インクを前記基板の表面に転写することことが好ましい。
【００２２】
前記の構成によれば、第１のインク転写手段は、その表面を基板の表面に接触させた状態で回転移動する。これにより、第１のインク転写手段の表面に形成された溝に埋め込まれたインクを、その回転移動に伴って連続的に基板の表面に転写する。このため、基板形成の処理時間を短縮することができる。
【００２３】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、薄膜トランジスタのパターンを表す溝であることが好ましい。
【００２４】
前記の構成によれば、薄膜トランジスタのパターンを表す溝に埋め込まれたインクを、基板の表面に転写することによって、基板の表面に薄膜トランジスタを形成する。このため、より簡便に薄膜トランジスタを形成することができる。
【００２５】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、前記インクを転写する基板は、半導体基板、ガラス基板、またはプラスチック基板であることが好ましい。これにより例えば、様々な電子機器に適用可能なトランジスタ等を製造することができる。
【００２６】
近年、ユビキタスネットワーク社会の到来を背景に、携帯情報端末等の電子機器、または、センサ等の電子部品をウェアラブルに用いることが注目され始めている。このようなウェアラブルな電子機器または電子部品を提供する場合、これらのフレキシブル化が必要になる。一方で、フレキシブルな電子機器または電子部品を製造するためには、製造時の加熱によるダメージを抑える必要がある。
【００２７】
本発明に係る半導体層形成装置によれば、基板等の部品に大きな熱処理を加えることなく、半導体材料を基板に転写し得るため、例えば、半導体基板、低融点ガラス基板、プラスチック基板（有機材料からなる基板）を用いることができる。さらに、熱に弱い材料、パターン、部品等が設けられた基板を用いることも可能である。
【００２８】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、前記半導体材料は、異方性を有する半導体材料であることが好ましい。
【００２９】
これにより、異方性を有する半導体材料を含む半導体層を基板の表面に形成することが可能である。
【００３０】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、前記半導体材料の直径は、ナノメートルオーダーであることが好ましい。
【００３１】
これにより、より微細な半導体材料を含む半導体層を基板の表面に形成することが可能である。このため、例えばこの微細な半導体層が形成された基板を用いることによって、高性能な半導体装置を提供することができる。なお、ナノメートルオーダーの半導体材料の直径は、例えば１ｎｍ〜９９９ｎｍである。
【００３２】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、前記半導体材料は、ナノワイヤー、ナノチューブまたはナノロッドであることが好ましい。
【００３３】
これにより、ナノワイヤー、ナノチューブまたはナノロッドの半導体材料を含む半導体層を基板の表面に形成することが可能である。このため、例えば、この基板を用いることによって、これらの半導体材料の特異的な構造に由来した様々な物性を有する半導体装置を製造することができる。
【００３４】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、前記インク埋込手段が、前記第１のインク転写手段の表面を掃引することが好ましい。
【００３５】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、前記インク埋込手段が、ブレイドまたはナイフであることが好ましい。
【００３６】
前記の構成によれば、インク埋込手段は、第１のインク転写手段の表面を掃引する。このとき、第１のインク転写手段の表面に形成された溝に埋め込まれるインクに含まれる異方性を有する半導体材料は、インク埋込手段が掃引する方向に概ね配向される。これにより、概ね配向された異方性を有する半導体材料を含む半導体層を基板の表面に形成することが可能である。このため、例えばこの基板を用いることによって、高性能な半導体装置を製造することができる。
【００３７】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、前記基板に転写されたインクに含まれている前記半導体材料の配向を制御する配向制御手段を備えていることが好ましい。
【００３８】
前記の構成によれば、基板の表面に転写されたインクに含まれる異方性を有する半導体材料は、インク埋込手段によって、その掃引方向に概ね配向されている。配向制御手段は、この異方性を有する半導体材料の配向をさらに制御する。これにより、インクに含まれる異方性を有する半導体材料が十分に配向された半導体層が基板上に形成される。このため、異方性を有する半導体材料の特性をより効果的に生かした半導体層を基板の表面に形成することができる。
【００３９】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、前記配向制御手段に一体化され、前記基板の表面に転写されたインクを硬化させるインク硬化手段を備えていることが好ましい。
【００４０】
これにより、基板の表面に転写されたインクを基板の表面に定着されると同時に、インクに含まれる異方性を有する半導体材料を配向する。このため、異方性を有する半導体材料を効果的に配向することができる。また、基板形成の処理時間を短縮することができる。
【００４１】
また、本発明に係る半導体層形成装置は、さらに、前記インク供給手段は、前記インクを蓄えるタンクであり、前記インク埋込手段によって前記第１のインク転写手段の表面から削ぎ落とされた前記インクを回収することが好ましい。
【００４２】
前記の構成によれば、インク供給手段は、第１のインク転写手段の表面に形成された溝に埋め込まれないインクを回収する。これにより、インクに含まれる半導体材料を無駄に廃棄することがない。その結果、使用する半導体材料の量は減少し、基板形成費用を抑えることができる。
【発明の効果】
【００４３】
以上のように、本発明に係る半導体層形成装置は、半導体層のパターンを表す溝に埋め込まれた半導体材料を少なくとも含んでいるインクを基板の表面に転写することによって、基板の表面に半導体層を形成するため、連続的な半導体層の形成が可能となる。その結果、半導体層形成に要する時間を短縮することができ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】
【００４４】
〔第１の実施形態〕
本発明の一実施形態について、図１（ａ）（ｂ）および図２（ａ）（ｂ）を参照して以下に説明する。
【００４５】
（薄膜トランジスタ製造装置１０の構成）
まず、本発明に係る薄膜トランジスタ製造装置１０（半導体層形成装置）について、図１（ａ）（ｂ）を参照して以下に説明する。図１（ａ）は、本発明に係る薄膜トランジスタ製造装置１０の構成を示す概略図である。図１（ａ）に示すように、薄膜トランジスタ製造装置１０は、ローラー（第１のインク転写手段）１、タンク（インク供給手段）２、スキージ（インク埋込手段）３、基板搬送装置６を備えている。
【００４６】
ローラー１表面には、半導体層のパターンを表す溝７が形成されている。本実施形態において、ローラー１に形成された半導体層のパターンの溝７は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のパターンを表す溝７であるが、他の半導体層のパターンを表す溝７であってもよい。インク５を蓄えるタンク２は、ローラー１にインク５を供給する。インク５は、半導体材料を含んでいる。スキージ３は、ローラー１の表面に形成された溝７に、タンク２から供給されたインク５を埋め込む。ローラー１は、溝に埋め込まれたインク５を直接基板４に転写する。これにより、基板４の表面に半導体層を形成する。基板４は、基板搬送装置６を介して薄膜トランジスタ製造装置１０に固定されている。基板搬送装置６は、ローラー１から基板４にインク５が転写される速度に合わせて基板４を搬送する。
【００４７】
（ローラー１）
本実施形態において、ローラー１は、円筒形であって、その表面にはＴＦＴのパターンを表す溝７が形成されている。ローラー１の一例を図２（ａ）（ｂ）に示す。図２（ａ）は、ローラー１の一例を示す斜視図である。図２（ｂ）は、ローラー１の表面に形成されたＴＦＴのパターンを表す溝７の一部を示す斜視図である。図２（ａ）に示すように、ローラー１には、その表面にＴＦＴのパターンを表す溝７が形成されている。なお、ＴＦＴのパターンを表す溝７が形成されたローラー１のパターンを消去して、他の半導体層のパターンを表す溝７を形成することもできる。これにより、様々な半導体層を容易に形成することができるため、基板の形成費用を抑えることができる。
【００４８】
ローラー１の幅および外周は、基板４の表面に形成するＴＦＴのパターンの大きさに合わせて変更する。すなわち、ローラー１が、基板４の表面を一回転分移動すると、所望するＴＦＴのパターンを表すインクが、一枚の基板４の表面に転写されるように、ローラー１の大きさを調整する。
【００４９】
スキージ３は、図２（ｂ）に示すローラー１の表面に形成されたＴＦＴのパターンを表す溝７に、インク５を埋め込む。溝７の大きさはインク５の濃度、粘度等に合わせて適宜調整する。
【００５０】
（タンク２）
タンク２は、ローラー１にインク５を供給する。インク５には、半導体材料が含まれている。本実施形態においてタンク２は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、インク５を蓄える容器である。ローラー１とタンク２に蓄えられたインク５とが、接触することによって、インク５はローラー１に供給される。すなわち、ローラー１の表面が容器中のインク５に接触するように、ローラー１を配置する。また、ローラー１に所望量のインク５が供給されるように、インク５の濃度、粘度等を調整する。そして、ローラー１の表面全周にインク５を供給するために、ローラー１の表面とインク５とが接触した状態で、ローラー１を回転させる。また、タンク２は、インク５をローラー１に噴射することによって、インク５をローラー１に供給するインクジェット装置であってもよい。
【００５１】
（スキージ３）
スキージ３は、ローラー１の表面に形成されたＴＦＴのパターンを表す溝７に、タンク２からローラー１に供給されたインク５を埋め込む。図１（ａ）（ｂ）に示すように、スキージ３はへら状であって、その下端を用いてローラー１の表面を掃引する。これにより、インク５は、ローラー１の表面に形成された溝７に埋め込まれる。
【００５２】
（インク５の転写）
ローラー１の表面に形成されたＴＦＴのパターンを表す溝７に埋め込まれたインク５を基板４に転写する工程を、図１（ｂ）を参照して以下に説明する。図１（ｂ）は、本発明に係る薄膜トランジスタ製造装置１０の概略図であって、ローラー１の溝７に埋め込まれたインク５を基板４に転写する状態図を示している。
【００５３】
図１（ｂ）に示すように、ローラー１に供給されたインク５は、スキージ３によって、ローラー１の表面に形成された溝７に埋め込まれる。このとき、スキージ３は、ローラー１の溝７以外に供給されたインク５を削ぎ落とす。このため、ローラー１から基板４にインク５を転写するとき、ローラー１の表面に形成された溝７に埋め込まれたインク５のみが基板４に転写される。これにより、所望するＴＦＴのパターンを表すインク８を基板４の表面に転写することができる。
【００５４】
ローラー１は、その表面に形成された溝７に埋め込まれたインク５を基板４に転写する。ローラー１は、その表面を基板搬送装置６によって搬送される基板４に接触させた状態で回転移動し得るように配設される。ローラー１は、その溝７に埋め込まれたインク５を基板４に転写するのに適した圧力で基板４に接触する。インク５を基板４に転写するのに適した圧力は、溝７に埋め込まれたインク５の粘度等を考慮して適宜調整する。また、ローラー１から基板４にインク５を連続して転写するために、基板搬送装置６はインク５が転写される速度に合わせて基板４を連続して搬送する。
【００５５】
ローラー１の回転方向は、基板搬送装置６が基板４を搬送する方向と同一である。ローラー１の表面と基板４とが接触した状態でローラー１が回転移動することによって、ローラー１は、溝７に埋め込まれたインク５を基板４に転写する。ローラー１の表面が基板４に接触した状態でローラー１が一回転分移動することによって、ＴＦＴのパターンを表すインク８が基板４に転写された後、基板４はローラー１から離れる。ローラー１から離れた基板４は、基板搬送装置６によって搬送され、次の処理工程に進む。
【００５６】
タンク２は、基板４にインク５を転写した後のローラー１に、次にインク５を転写する基板４に転写するためのインク５を供給する。基板搬送装置６は、次にインク５を転写する基板４を搬送する。ローラー１の表面と基板４の表面とが接触した状態でローラー１は回転移動する。インク５が再供給されたローラー１は、基板搬送装置６が搬送する基板４に、インク５を転写する。
【００５７】
このように、ローラー１の回転に合わせて、インク５の供給、インク５の埋め込みおよびインク５の基板４への転写を連続的に行うことによって、インク５を基板４の表面に連続的に転写する。インク５を基板４の表面に連続的に転写することによって、基板４の表面に半導体層を形成することができるため、基板形成の処理時間を短縮することができる。
【００５８】
〔第２の実施形態〕
本発明の他の実施形態について図３および図４（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して以下に説明する。
【００５９】
（薄膜トランジスタ製造装置３０）
本発明に係る薄膜トランジスタ製造装置３０（半導体層形成装置）ついて、図３を参照して以下に説明する。図３は、本発明に係る第２の実施形態の薄膜トランジスタ製造装置３０の構成を示す概略図である。図３に示すように、薄膜トランジスタ製造装置３０は、ローラー１、タンク２、スキージ３、基板搬送装置６、ベルト（第２のインク転写手段）３１、補助ローラー３２、ヒーター（インク硬化手段）３３、配向制御装置（配向制御手段）３４を備えている。
【００６０】
ローラー１の表面には、ＴＦＴのパターンを表す溝が形成されている。タンク２は、ローラー１にインク５を供給する。本実施形態において、このインク５に含まれる半導体材料は、異方性を有する半導体材料である。スキージ３は、ローラー１の表面に形成された溝に、タンク２から供給されたインク５を埋め込む。ローラー１は、その溝に埋め込まれたインク５を基板４に転写する前に、一旦ベルト３１に転写する。補助ローラー３２は、ベルト３１を基板４の表面に接触させた状態で、ベルト３１を回転移動させる。ベルト３１は、基板４の表面において回転移動することによって、ベルト３１に転写されたインク５を基板４に転写する。基板４は、基板搬送装置６を介して薄膜トランジスタ製造装置３０に固定されている。基板搬送装置６は、ローラー１から基板４にインク５が転写される速度に合わせて基板４を搬送する。
【００６１】
（インク５材料）
本実施形態において、タンク２が供給するインク５には、異方性を有する半導体材料が含まれている。このような異方性を有する半導体材料の代表的な例として、カーボンナノチューブが挙げられる。カーボンナノチューブは高い異方性を有しており、その特性を効果的に生かすため、複数のカーボンナノチューブを一方向に配列させる必要がある。薄膜トランジスタ製造装置３０は、カーボンナノチューブのような異方性を有する半導体材料を含むインク５を、基板４の表面に転写することによって、基板４の表面に異方性を有する半導体材料を含む半導体層を形成する。
【００６２】
インク５に含まれる異方性を有する半導体材料は、スキージ３によってローラー１の溝に埋め込まれるときに、その掃引方向に概ね配向される。また、インク５を基板４に転写した後、ヒーター３３はインク５を硬化する。このとき、インク５に含まれる異方性を有する半導体材料は、配向制御装置３４によって、さらに配向される。このように基板４の表面に半導体層を形成する工程において、異方性を有する半導体材料を複数回配向させることによって、より正確に配向が制御された異方性を有する半導体材料を含む半導体層を基板４の表面に形成することができる。
【００６３】
本実施形態においてインク５に含まれる半導体材料は、直径がナノメートルオーダーであるナノワイヤー、ナノチューブまたはナノロッドであることが好ましいが、その他の材料であっても異方性を有する柱状、棒状、針状等の直径数ｎｍ〜数１００ｎｍ、具体的には、直径１ｎｍ〜９９９ｎｍの半導体材料を適用し得る。また、このような異方性を有する半導体材料として、長さ数μｍ〜数１０μｍの半導体材料を適用可能である。このため、これらの半導体材料の特異的な構造に由来した様々な物性を有する半導体層を、基板の表面に形成することができる。
【００６４】
また、このような半導体材料を含むインク５は、これらの半導体材料を分散させる分散剤として用いられる。導電性インク、絶縁性の樹脂インクまたは溶剤を分散剤として使用することができるが、分散性の高い界面活性剤であることが好ましい。非イオン系界面活性剤は、アルカリイオンを含有していないため、より好ましい。
【００６５】
（インク５の転写）
薄膜トランジスタ製造装置３０は、前述の第１の実施形態と同様に、インク５を基板４に転写する。以下、前述の実施形態と異なる部分について、詳述する。
【００６６】
図３に示すように、タンク２からローラー１に供給されたインク５は、スキージ３によって、ローラー１の表面に形成されたＴＦＴのパターンを表す溝に埋め込まれる。スキージ３がローラー１に供給されたインク５を溝に埋め込むとき、インク５に含まれる異方性を有する半導体材料は、スキージ３の掃引方向に概ね配向される。このとき、インク５に含まれる異方性を有する半導体材料の配向は不十分であってもよく、スキージ３の掃引方向にある程度配列されていればよい。
【００６７】
また、スキージ３は、インク５をローラー１の表面に沿って掃引することによって、ローラー１の表面に形成された溝以外に供給された余剰インクを回収する。スキージ３が回収する余剰インク５は重力方向に沿って、タンク２に向かって落下する。タンク２は、落下する余剰インク５を受理する。スキージ３によって回収され、タンク２が受理した余剰インク５は、ローラー１に再供給するのに用いられる。これにより、インクを無駄に廃棄することがないため、使用するインク量は減少する。特にインク５に含まれる異方性を有する半導体材料は高価であるため、この使用量を減らすことによって基板形成費用を抑えることができる。
【００６８】
本実施形態において、ローラー１は、その表面に形成された溝に埋め込まれたインク５を基板４に転写する前に、ベルト３１に転写する。図３に示すように、ベルト３１は、補助ローラー３２を軸に回転する帯状のベルトコンベアーである。ベルト３１は、ローラー１の表面に接触した状態で、回転移動する。ベルト３１が、ローラー１の表面において回転移動することによって、ローラー１の溝に埋め込まれたインク５は、ベルト３１に転写される。
【００６９】
ベルト３１は、基板搬送装置６によって搬送される基板４に接触した状態で、回転移動し得るように配設される。ベルト３１は、ベルト３１に転写されたインク５を基板４に転写するのに適した圧力で基板４に接触する。インク５を基板４に転写するのに適した圧力は、インク５の粘度等を考慮して適宜調整する。また、ベルト３１から基板４にインク５を連続して転写するために、基板搬送装置６はインク５が転写される速度に合わせて基板４を連続して搬送する。
【００７０】
補助ローラー３２は、基板搬送装置６が基板４を搬送する方向と同一方向に、ベルト３１を回転させる。ベルト３１を基板４の表面に接触させた状態で、ベルと３１が回転移動することによって、ベルト３１に転写されたインク５を基板４に転写する。
【００７１】
このように薄膜トランジスタ製造装置３０が基板４の表面にインクを転写する速度を、ベルト３１の回転移動速度によって制御することができる。ベルト３１の回転移動速度は、基板４に転写するインク５の粘度を適宜調節することによって調節する。すなわち、基板４にインク５を転写する速度を速めることによって、基板４の表面に半導体層を形成する時間を短縮する。これにより、基板４形成の処理時間を短縮することができる。
【００７２】
（インクの硬化）
ヒーター３３は、ベルト３１から基板４に転写されたインク５を、硬化させる。基板４の表面に転写されたインク５を硬化させることによって、インク５を基板４の表面に定着させる。このとき、インク５に含まれる不要な溶剤を蒸発させることができる。ヒーター３３は、基板４を加熱することによってインクを硬化させるドライヤーであってよく、紫外線、電子線等を照射するような装置であってもよい。
【００７３】
（異方性を有する半導体材料の配向制御）
配向制御装置３４は、基板４に転写されたインク５に含まれる異方性を有する半導体材料を一方向に配列させる。上述したように、インク５に含まれる異方性を有する半導体材料は、スキージ３によって、ローラー１の溝に埋め込まれたときに、スキージ３の掃引方向に配向される。しかし、このとき異方性を有する半導体材料の配向は十分に制御されていない可能性がある。このため、インク５が基板４に転写された後に、配向制御装置３４は、インク５に含まれる異方性を有する半導体材料を再び配向する。
【００７４】
このような半導体材料の配向制御装置３４として、従来知られている電界または磁界を基板４に印加する手段を使用することが可能である。例えば、基板４に電界を印加することによって、インク５に含まれる異方性を有する半導体材料を電気泳動させる。これにより電界に対して異方性を有する半導体材料の長手方向が平行になるように配向させる。または、基板４に磁界を印加することによって、インク５に含まれる異方性を有する半導体材料の長手方向が磁力線に対して平行になるように（導電電極部に対して略垂直になるように）配向させる。
【００７５】
本実施形態において、インク５に含まれる異方性を有する半導体材料は、スキージ３によってローラー１の溝に埋め込まれるときに、スキージ３の移動方向に配向制御される。また、インク５に含まれる異方性を有する半導体材料は、基板４に転写された後、配向制御装置３４によって、再度配向制御される。このように異方性を有する半導体材料を十分に配向制御することができるため、その特性をより効果的に生かした高性能な半導体層を基板４の表面に形成することができる。
【００７６】
基板４に転写されたインク５に含まれる異方性を有する半導体材料４２を配向制御する工程を、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、異方性を有する半導体材料４２の配向を制御する状態を示す模式図である。図４（ａ）は基板４の表面に形成された半導体材料配設領域を示す図である。図４（ａ）に示すように、基板４の表面に半導体材料配設領域４０を形成する。半導体材料配設領域４０は、ソース領域４１ａおよびドレイン領域４１ｂを有している。ソース領域４１ａおよびドレイン領域４１ｂは、異方性を有する半導体材料４２を固定することが可能な材料を用いて形成されていることが好ましい。例えば、導電性インクを所望するパターンにスクリーン印刷し、上述のヒーター３３を用いて加熱することによって、導電性インクを基板４の表面に焼き付ける。
【００７７】
図４（ｂ）は、ベルト３１から基板４に転写され、配向制御装置３４によって配向される前の異方性を有する半導体材料４２の状態図である。図４（ｂ）に示すように、半導体材料配設領域４０外にはみ出している異方性を有する半導体材料４２があり、十分に配向されていない。また、異方性を有する半導体材料４２のソース領域４１ａおよびドレイン領域４１ｂに対する接触も不完全である。
【００７８】
図４（ｃ）は、配向制御装置３４による配向後の異方性を有する半導体材料４２の状態図である。図４（ｃ）に示すように、全ての異方性を有する半導体材料４２が、半導体材料配設領域内４０に配向されている。また、全ての異方性を有する半導体材料４２が、ソース領域４１ａおよびドレイン領域４１ｂに完全に接触している。これらのソース領域４１ａおよびドレイン領域４１ｂは、導電性インクを用いて形成されているため、異方性を有する半導体材料４２を半導体材料配設領域４０内に固定することができる。このように、異方性を有する半導体材料４２を十分に配向制御することができるため、高性能な半導体層を基板４の表面に形成することができる。
【００７９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８０】
（他の構成）
なお本発明を、以下のように表現することも可能である。
【００８１】
（第１の構成）
ナノ構造体が含まれたインクを蓄える試料タンクと、該試料タンクからインクを分取する第一のローラーと、該第一のローラーに被着した過剰のインクを剥ぎ落とすスキージと、該スキージで剥ぎ落とされたインクを転写するロールと、該ロールに転写されたインクを支持基板に圧着する第二のローラーと、該ロールを回転させるための補助ローラーと、該支持基板を乾燥するドライヤーとから少なくとも構成されることを特徴とする薄膜トランジスタ製造装置。
【００８２】
（第２の構成）
該第一のローラーが所望のパターンを設けていることを特徴とする第１の構成に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
【００８３】
（第３の構成）
該ドライヤーが配向制御装置を含むことを特徴とする第１の構成に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
【００８４】
（第４の構成）
該スキージがブレイド、または、ナイフであることを特徴とする第１の構成に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
【００８５】
（第５の構成）
該インクがナノワイヤー、ナノチューブ、ナノロッド等のナノスケール材料からなる第１ないし４の構成のいずれかに記載の薄膜トランジスタ製造装置。
【００８６】
（第６の構成）
所望のパターンの溝にインクを埋め込む工程と、該溝に埋め込まれたインクパターンを転写する工程と、該転写パターンを基板に圧着する工程と、該圧着されたインクパターンを乾燥する工程とを少なくとも含むことを特徴とする薄膜トランジスタの形成方法。
【００８７】
（第７の構成）
該転写パターンを基板に圧着する工程が回転運動を伴うことを特徴とする第６の構成に記載の薄膜トランジスタの形成方法。
【００８８】
（第８の構成）
該所望のパターンの溝にインクを埋め込む工程が配向制御を伴うことを特徴とする第６の構成に記載の薄膜トランジスタの形成方法。
【００８９】
（第９の構成）
該圧着されたインクパターンを乾燥する工程が配向制御を伴うことを特徴とする第６の構成に記載の薄膜トランジスタの形成方法。
【００９０】
（第１０の構成）
該インクに含有されるナノ構造体の配向制御が多段階で行われることを特徴とする第８の構成または第９の構成に記載の薄膜トランジスタの形成方法。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、半導体層が基板に実装されて構成される半導体装置の製造に適用することが可能である。特に、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等のフラットパネルディスプレイに用いられる薄膜トランジスタの製造装置として、好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】（ａ）は、本発明に係る薄膜トランジスタ製造装置を示す概略図、（ｂ）は、基板にインクを転写する状態図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係るローラーを示す斜視図、（ｂ）は、ローラー表面に形成されたＴＦＴのパターンを表す溝を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る薄膜トランジスタ製造装置の概略図である。
【図４】（ａ）は、基板の表面に形成された半導体材料配設領域を示す図、（ｂ）は、ベルトから基板に転写され、配向制御装置によって配向される前の異方性を有する半導体材料の状態図、（ｃ）は、配向制御装置３４による配向後の異方性を有する半導体材料の状態図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  ローラー（第１のインク転写手段）
２  タンク（インク供給手段）
３  スキージ（インク埋込手段）
４  基板
５  インク
６  基板搬送装置（基板搬送手段）
７  溝
１０、３０  薄膜トランジスタ製造装置
３１  ベルト（第２のインク転写手段）
３２  補助ローラー
３３  ヒーター（インク硬化手段）
３４  配向制御装置（配向制御手段）
【図１】
2008159812.tif 000003
【図２】
2008159812.tif 000004
【図３】
2008159812.tif 000005
【図４】
2008159812.tif 000006