(57)【要約】【課題】高精度のパターン形成を可能にする有機ＴＦＴ製造用蒸着用マスクを提供する。【解決手段】本発明の有機ＴＦＴ製造用蒸着用マスクは、有機ＴＦＴの、ソース及びドレイン電極と、有機半導体層と、ゲート電極のうちの少なくとも１つのパターンの形成を蒸着によって行う際に用いられる有機ＴＦＴ製造用蒸着用マスクであって、前記蒸着用マスクは、被蒸着基板側に向いた第１表面と、蒸着源側に向いた第２表面とを有し、第１表面は、前記パターンを形成するための少なくとも１つの開口部を有する第１開口窓を有し、第２表面は、第１開口窓の全ての開口部を囲む最短の外郭線からなる形状と実質的に同一形状の第２開口窓を有し、第１表面と第２表面との間の距離Ｄと、第２開口窓のチャネル長方向の開口幅Ｈは、Ｄ＞Ｈの関係であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を隔てて配置されたソース及びドレイン電極と、前記ソース及びドレイン電極間のチャネルを提供する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を加えるように配置されたゲート電極と、前記有機半導体層と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層とを備える有機薄膜トランジスタの製造において、前記ソース及びドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記ゲート電極のうちの少なくとも１つのパターンの形成を蒸着によって行う際に用いられる有機薄膜トランジスタ製造用蒸着用マスクであって、
前記蒸着用マスクは、被蒸着基板側に向いた第１表面と、蒸着源側に向いた第２表面とを有し、
第１表面は、前記パターンを形成するための、少なくとも１つの開口部を有する第１開口窓を有し、第２表面は、第１開口窓の全ての開口部を囲む最短の外郭線からなる形状と実質的に同一形状の第２開口窓を有し、
第１表面と第２表面との間の距離Ｄと、第２開口窓のチャネル長方向の開口幅Ｈは、Ｄ＞Ｈの関係であることを特徴とする有機薄膜トランジスタ製造用蒸着用マスク。
【請求項２】
前記距離Ｄと前記開口幅Ｈは、２Ｈ≦Ｄ≦５Ｈの関係である請求項１に記載のマスク。
【請求項３】
前記蒸着用マスクは、第１表面を有する第１マスクと、第２表面を有する第２マスクと、第１マスクと第２マスクを平行に隔てて配置する中間支持層とを備える請求項１又は２に記載のマスク。
【請求項４】
前記中間支持層は、第２開口窓よりも大きい第３開口窓を有する請求項３に記載のマスク。
【請求項５】
第１開口窓は、前記ソース及びドレイン電極のパターン形成用の、間隔を隔てて配置された一対の開口部を有する請求項１〜４の何れか１つに記載のマスク。
【請求項６】
前記一対の開口部間の間隔は、１００μｍ以下である請求項５に記載のマスク。
【請求項７】
請求項１に記載のマスクを用いた蒸着によって、前記ソース及びドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記ゲート電極のうちの少なくとも１つのパターンを形成する工程を備える有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
請求項５に記載のマスクを用いた蒸着によって、前記ソース及びドレイン電極のパターンを形成する工程を備える有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記蒸着は、被蒸着基板を回転又は旋回させながら行われるか、平面蒸着源又は多点若しくは多数蒸着源を用いて行われる請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れか１つに記載の方法によって製造される有機薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタ（以下、「有機ＴＦＴ」と呼ぶ。）製造用蒸着用マスク、これを用いた有機ＴＦＴの製造方法、及び有機ＴＦＴに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機エレクトロニクスが注目を集めている。有機エレクトロニクスが注目される大きな理由として、有機材料の多様性と豊富な分子設計性を活用して様々なデバイス作製・設計が可能であることが挙げられる。現在の半導体分野において無機材料が中心的な役割を担っているが、無機の固い結晶構造を有する材料では新たな要素を組み込むことはなかなか容易でない。
【０００３】
有機の場合、分子の設計次第で、一つ一つの分子の性質を変化させるだけでなく、分子間の集積状態まで制御することができ、ボトムアップ的な手法で用途に応じた材料特性を創出することが可能であると考えられる。そのため、従来のシリコンを中心とした無機材料だけではなかなか実現することが難しかった多機能化や柔軟性・成形加工性などの性質を有機材料を取り入れることで合理的に付与できるのではないか、という有機材料ならではのメリットを活用しての応用展開の拡大が期待されるのである。
【０００４】
こういった有機材料の機能性は、すでに多岐にわたる幅広い分野で応用展開されており、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたモバイル用途のディスプレイなどすでに実用化されているものもある。しかしながら、有機材料の特性に関してはまだまだ未知の領域も多く、技術的にも未確立である部分もあり、様々な応用用途を実現するには信頼性評価なども含め課題が山積みであるといったところが現状である。
【０００５】
こうした有機エレクトロニクス分野の中で、近年、有機半導体層を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は盛んに研究されている対象の一つで、ここ数年で素子特性も急激に向上し目覚ましい発展を遂げている。例えば、有機半導体層としてペンタセン蒸着膜を用いたＴＦＴが数多く研究されているが、電界効果移動度で１ｃｍ2／Ｖｓを上回るものもよく報告されるようになり、まだまだ動作安定性などの信頼性において解決すべき点は多々あるものの、アモルファスシリコン並みの素子特性レベルにまで到達しつつある。
【０００６】
このような良好な特性を示すものは主にトップコンタクト型構造のＴＦＴで実現されている。トップコンタクト型構造のＴＦＴとは、ゲート絶縁膜上に有機半導体層を形成し、その後でソース及びドレイン電極を形成することで、有機半導体層がゲート絶縁膜とソース及びドレイン電極の間に位置するような積層構造である。
【０００７】
一般に、ゲート絶縁膜上にソース及びドレイン電極を形成したその上に有機半導体層を形成するボトムコンタクト型構造のＴＦＴよりもトップコンタクト型構造のＴＦＴの方が移動度のよい特性が得られる。そのため、高移動度を引き出すためにはトップコンタクト型構造を用いられることが多いが、この構造のＴＦＴを作製する工程には制限がある。というのは、有機半導体層の後に電極作製をしなければならないため、フォトリソグラフィ工程を含む方法によりソース及びドレイン電極のパターン作成を行うことができず、ソース及びドレイン電極は、蒸着用マスクを用いた真空蒸着によりパターン形成を行う必要がある。真空蒸着では、マスク蒸着工程の精度によってチャネル形状の仕上がり精度、更には素子特性が左右されることになる。
【０００８】
一般的に、数μ〜数十μｍ程度のチャネル長を持つトランジスタ素子の作製にはフォトリソグラフィ工程によるリフトオフ法で電極パターンが形成される。その工程を簡単に説明すると、まず、基板上にフォトレジストをスピンコート塗布し製膜する。フォトレジスト膜上にフォトマスクを配置し、フォトマスク側から感光用の光を照射する露光処理により、フォトレジストにパターン転写する。
【０００９】
その後、現像液に浸すことで、ポジ型のレジストならば、露光部位が現像液に溶解し、未露光部位の形状がレジストパータンとして形成される。この後、電極用の金属を蒸着したのち、残っているレジスト膜とその上に蒸着された金属を一緒に剥離してやることで、最終的に露光によってレジスト膜を除去した部分にのみ金属が残り、電極パターン形状が作製できる。
【００１０】
フォトリソグラフィ技術を適用したパターン形成の方法は、フォトレジストの現像または剥離の工程で現像液や有機溶剤を用いるため、溶剤に対する耐性の低い有機薄膜を含む有機ＴＦＴの作製工程では使用範囲が制限されることは先に述べたとおりであり、フォトリソグラフィ技術が適用できないときには溶剤処理工程のないマスクを用いた蒸着法でパターン形成が行なわれる。
【００１１】
近年、素子の微細化、集積化はますます重要な技術になっており、フォトリソグラフィ工程による微細パターン形成手法は欠かせない一方で、有機ＴＦＴの電極形成・有機膜製膜においては、依然としてマスクを用いた蒸着によるパターン形成も有力な手法の一つである。
【００１２】
マスクを用いたパターン形成は、有機ＥＬや液晶の素子形成の際によく用いられており、混色抑制や膜厚均一化など高精細な画素を形成できるように、使用するマスクにも様々な工夫が施されている。一般に、有機ＥＬ用や液晶用の蒸着用マスクの厚みは、蒸着パターン精細化のためには薄ければ薄いほど好適である。なぜなら、もし蒸着用マスクの厚みが厚ければ、蒸着源から飛来する蒸着材料は、マスク開口窓と蒸着源との位置関係によっては、被蒸着基板表面にマスクの影が大きく生じる。特に、パターン形状のエッジにあたる部分への到達の支障となり、結果、蒸着膜周辺部の膜厚不均一性が顕著になり、蒸着パターンの精細度に悪影響を及ぼすことになるので、マスクの薄層化が不可欠である。しかしながら、蒸着用マスクの厚みを単純に薄くすると、その機械的強度が低下する。
【００１３】
一般に、開口幅に対してマスクの厚みは同等以下にする必要があるために、マスクの微細化にも限界がある。例えば、１０μｍの開口窓に適用すると、メタルマスクの厚みは最大１０μｍとなるが、この場合、メタルマスクの強度が保てず、歪みが発生し、今度はこれに起因した膜厚不均一などの悪影響が生じる。
【００１４】
そこで、特許文献１ではＥＬ素子パターンの開口窓とその周囲に連通して大きな開口窓を備えたマスクを用いることで、マスク強度を確保しつつパターン開口窓の薄膜化を図り、更にマスクに磁性材料層を備えることで裏面から磁石で固定し隙間を生じさせないことで、微細なパターンを精度よく形成することができるとしている。
【００１５】
また、特許文献２では蒸着源側に向かって開口幅が広がる形状のマスク開口部を有するマスクパターンを用いることで、マスク開口部の端部に対応する蒸着膜のエッジ部分において膜厚が薄くなるのを軽減し、蒸着膜の膜厚の不均一を低減している。
【特許文献１】特開２００２−４７５６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２２０６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
有機ＴＦＴ作製における蒸着用マスクを用いてのパターン形成では、先に述べた有機ＥＬ素子パターン形成と同様に素子形成の際にマスク開口窓のエッジ部分にまで隈なく蒸着材料が到達して膜全体の均一性を確保することもある程度必要であるが、加えて、所定の電極形状や有機膜形状のエッジ状態がばらつきなく形成できることが重要になる。
【００１７】
というのは、電極と有機膜層の接触界面の状態が素子特性に大きな影響を及ぼすからである。特に、ソース及びドレイン電極の形成において両電極間はキャリア伝導チャネルになるため、チャネルに沿ったエッジ形状の状態が特性に大いに影響を及ぼす。１００μｍ程度の広めのチャネル長のときは多少ばらつき付着があっても僅少な誤差とみなせるが、チャネル長が狭くなるとその影響は次第に深刻になり、特性の低下の原因となりうる。
【００１８】
しかしながら、従来のマスク蒸着では、マスクの開口窓の端部では蒸着物質の回り込みによる付着が起こる。これは、蒸着源から飛来した蒸着物質が開口窓をマスク平面に対して斜めに入射して通過するものが存在するためで、その結果、本来の開口窓の形状よりもやや広がった位置にも不要な蒸着物質の付着が起こる、あるいはエッジ形状がばらついてパターン形成されるといった問題が生じる。
【００１９】
マスク裏への余分な回り込み付着やばらつきを極力抑制するためには、基板とマスクの間をできる限り接近させることが有効だと考えられる。しかし、基板とマスクを接触させてしまうと柔らかい有機膜の表面を損傷したり、汚染したりすることになり膜表面状態に悪影響与えるので、接近させるにもマスクのたわみ等も考慮に入れて数十μｍ程度の隙間が必要となる。そのため、基板とマスクの間隔を狭くするだけでは、小さいチャネル長を形成するときには、パターンの精細度が十分に得られない。
【００２０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高精度のパターン形成を可能にする有機ＴＦＴ製造用蒸着用マスクを提供するものである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００２１】
本発明の有機ＴＦＴ製造用蒸着用マスクは、間隔を隔てて配置されたソース及びドレイン電極と、前記ソース及びドレイン電極間のチャネルを提供する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を加えるように配置されたゲート電極と、前記有機半導体層と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層とを備える有機ＴＦＴの製造において、前記ソース及びドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記ゲート電極のうちの少なくとも１つのパターンの形成を蒸着によって行う際に用いられる有機ＴＦＴ製造用蒸着用マスクであって、前記蒸着用マスクは、被蒸着基板側に向いた第１表面と、蒸着源側に向いた第２表面とを有し、第１表面は、前記パターンを形成するための少なくとも１つの開口部を有する第１開口窓を有し、第２表面は、第１開口窓の全ての開口部を囲む最短の外郭線からなる形状と実質的に同一形状の第２開口窓を有し、第１表面と第２表面との間の距離Ｄと、第２開口窓のチャネル長方向の開口幅Ｈは、Ｄ＞Ｈの関係であることを特徴とする。
【００２２】
本発明による厚みのある蒸着用マスクを用いることによって、蒸着源から飛来した蒸着物質が開口窓を通る際に、マスク平面に対して斜めに入射する蒸着物質を制限することができ、マスク面の裏へ蒸着物質が余分に回り込んで被蒸着基板に付着することを抑制できる。それにより、特にパターン形状のエッジ部分のばらつきを低減することができ、高精細なパターン形成を行うことができる。
【００２３】
また、このようなマスクを用いて作製した有機ＴＦＴでは、動作特性の安定化と向上を図ることができる。このような効果は、トップコンタクト型の有機ＴＦＴでも、ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴでも同様に得られるが、トップコンタクト型の有機ＴＦＴは、フォトリソによるパターン形成が制限されるので、本発明を適用するメリットが特に大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００２５】
本発明の一実施形態の有機ＴＦＴ製造用蒸着用マスクは、間隔を隔てて配置されたソース及びドレイン電極と、前記ソース及びドレイン電極間のチャネルを提供する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を加えるように配置されたゲート電極と、前記有機半導体層と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層とを備える有機ＴＦＴの製造において、前記ソース及びドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記ゲート電極のうちの少なくとも１つのパターンの形成を蒸着によって行う際に用いられる有機ＴＦＴ製造用蒸着用マスクであって、前記蒸着用マスクは、被蒸着基板側に向いた第１表面と、蒸着源側に向いた第２表面とを有し、第１表面は、前記パターンを形成するための少なくとも１つの開口部を有する第１開口窓を有し、第２表面は、第１開口窓の全ての開口部を囲む最短の外郭線からなる形状と実質的に同一形状の第２開口窓を有し、第１表面と第２表面との間の距離Ｄと、第２開口窓のチャネル長方向の開口幅Ｈは、Ｄ＞Ｈの関係であることを特徴とする。
【００２６】
以下、関連する事項について説明する。
【００２７】
１．有機ＴＦＴ
まず、図１を用いて本実施形態の蒸着用マスクを用いて製造される有機ＴＦＴの一例を示す。図１は、有機ＴＦＴの構造の一例を示す断面図である。ここでは、トップコンタクト型の有機ＴＦＴを例にとって説明を進めるが、本実施形態の蒸着用マスクは、ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴの製造にも利用可能である。
【００２８】
図１に示すように、有機ＴＦＴは、間隔を隔てて配置されたソース及びドレイン電極１，３と、ソース及びドレイン電極１，３間のチャネルを提供する有機半導体層５と、有機半導体層５に電界を加えるように配置されたゲート電極７と、有機半導体層５とゲート電極７との間のゲート絶縁層９とを備える。ゲート電極７は、基板１１上に形成され、ゲート絶縁層９は、ゲート電極７を覆うように形成されている。
【００２９】
ソース及びドレイン電極１，３と、有機半導体層５と、ゲート電極７のうちの少なくとも１つのパターンは、本実施形態の蒸着用マスクを用いた蒸着によって形成される。また、本実施形態の蒸着用マスクを用いて蒸着を行うと、パターンを高精度に形成することができるので、本実施形態の蒸着用マスクは、高い精度が要求される、ソース及びドレイン電極１，３のパターンを形成するために用いられることが好ましい。
有機ＴＦＴの製造方法は、後で説明する。
【００３０】
２．蒸着用マスク
２−１．蒸着用マスクの構成
次に、本実施形態の蒸着用マスクの構成について説明する。ここでは、図２（ａ）、（ｂ）及び図３（ａ）、（ｂ）を用いて２つの構成例を示す。図２（ａ）は、の第１構成例の蒸着用マスクを示す斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＩ−Ｉ断面図である。図３（ａ）は、第２構成例の蒸着用マスクを示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中のＩ−Ｉ断面図である。第１及び第２構成例であって、本実施形態の蒸着用マスクは、他の方法で構成してもよい。
【００３１】
（１）第１構成例の蒸着用マスク
まず、図２（ａ）、（ｂ）を用いて、第１構成例の蒸着用マスクについて説明する。本構成例の蒸着用マスクは、被蒸着基板側に向いた第１表面１３と、蒸着源側に向いた第２表面１５とを有し、第１表面１３は、パターンを形成するための少なくとも１つの開口部を有する第１開口窓１９を有し、第２表面１５は、第１開口窓１９の全ての開口部を囲む最短の外郭線からなる形状と実質的に同一形状の第２開口窓２１を有し、第１表面１３と第２表面１５との間の距離Ｄと、第２開口窓２１のチャネル長方向の開口幅Ｈは、Ｄ＞Ｈの関係である。
【００３２】
本構成例の蒸着用マスクは、ソース及びドレイン電極１，３のパターン形成に用いられることが想定されており、第１開口窓１９は、間隔を隔てて配置された一対の開口部１９ａ，１９ｂを有する。各開口部のサイズは、一例では、１．０ｍｍ×０．５ｍｍである。一対の開口部１９ａ，１９ｂの間の間隔は、一例では、１００μｍ以下である。一対の開口部１９ａ，１９ｂの間の間隔が、製造される有機ＴＦＴのチャネル長に実質的に等しくなるが、この間隔が短い場合には、ソース及びドレイン電極１，３のパターンを高精度に形成することが要求されるので、本発明を適用するメリットが大きい。本構成例では、「第１開口窓１９の全ての開口部」とは、一対の開口部１９ａ，１９ｂである。
【００３３】
本構成例の蒸着用マスクは、第１表面１３を有する第１マスク２３と、第２表面１５を有する第２マスク２５と、第１マスク１３と第２マスク１５を平行に隔てて配置する中間支持層２７とを備えている。中間支持層２７は、第２開口窓２１よりも大きい第３開口窓２９を有している。なお、第３開口窓２９の大きさは、第２開口窓２１と同程度であってもよい。
【００３４】
ここでは、本実施形態の蒸着用マスクが、第１マスク２３と、第２マスク２５と、中間支持層２７の３層で構成される場合を例に示したが、本実施形態の蒸着用マスクは、２層構成や１層構成であってもよい。
【００３５】
（２）第２構成例の蒸着用マスク
次に、図３（ａ）、（ｂ）を用いて、第２構成例の蒸着用マスクについて説明する。本構成例は、第１構成例に類似しているが、第１開口窓１９の構成が異なっている。
【００３６】
本構成例の蒸着用マスクは、有機半導体層５又はゲート電極７のパターン形成に用いられることが想定されており、第１開口窓１９は、１つの開口部のみからなる。従って、本構成例では、「第１開口窓１９の全ての開口部」とは、１つの開口部である。
【００３７】
２−２．蒸着用マスクの作製方法
次に、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて、上記第１構成例の蒸着用マスクの作製方法について説明する。図４（ａ）は、第１構成例の蒸着用マスクの断面図であり、図４（ｂ）〜（ｄ）は、第１マスク２３と、第２マスク２５と、中間支持層２７の構成を示す平面図である。なお、上記第２構成例の蒸着用マスクも同様の方法で作製可能である。
【００３８】
（１）第１マスク、第２マスクの作製工程
第１マスク２３は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏなどの金属もしくはそれらの合金（例えばＳＵＳ材）からなる薄板に対してレーザー加工やエッチング加工を行って一対の開口部１９ａ，１９ｂからなる第１開口窓１９を形成することによって作製することができる。第１マスク２３の厚さは、最低限の強度を維持するだけの厚さ以上であればよいが、加工精度を高くするためには、パターン形状の開口幅と同等以下が好ましい。第１マスク２３の厚さは、具体的には、２０〜１０００μｍが好ましい。また、開口部１９ａ，１９ｂの間の間隔は、加工精度を高くするためには、４０μｍ以上が好ましい。
【００３９】
第２マスク２５も第１マスク２３と同様の方法で形成することができる。但し、第２マスク２５では、薄板に第２開口窓２１を形成して作製する。
【００４０】
（２）中間支持層の作製工程
中間支持層２７は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏなどの金属もしくはそれらの合金（例えばＳＵＳ材）やガラス、シリコン基板など低熱膨張率の材料からなる薄板に対してレーザー加工やエッチング加工を行って第３開口窓２９を形成することによって作製する。第３開口窓２９は、好ましくは、第２開口窓２１より一回り大きく形成される。中間支持層２７の厚さは、特に限定されないが、第１表面１３と第２表面１５との間の距離Ｄと、第２開口窓２１のチャネル長方向の開口幅ＨがＤ＞Ｈの関係になるように、適宜設定される。
【００４１】
（３）連結工程
連結工程では、上記工程で作製した第１マスク２３、中間支持層２７及び第２マスク２５をこの順で互いに連結させる。これらの連結は、図４（ａ）に示すように、第１開口窓１９と第２開口窓２１の中心軸が一致するように行う。また、第３開口窓２９は第２開口窓２１よりも大きく形成されているので、第３開口窓２９の中心軸は、第１開口窓１９や第２開口窓２１とは若干ずれていてもよい。しかし、第３開口窓２９の中心軸も第１開口窓１９や第２開口窓２１の中心軸と一致していることが好ましい。
【００４２】
連結方法は、特に限定されず、材質等に応じて適切な方法が選択される。連結方法は、例えば、熱圧着や拡散接合などの方法や、真空装置用両面テープなどで貼り合わせる方法である。
【００４３】
３．有機ＴＦＴの製造方法
次に、有機ＴＦＴの製造方法の一例について説明する。ここでは、図１に示すような有機ＴＦＴの製造方法を例にとって説明する。
【００４４】
３−１．有機ＴＦＴの製造方法の概要
まず、図３（ａ）、（ｂ）に示すような第１開口窓１９を有する蒸着用マスクを、基板１１と僅かな隙間を隔てて基板１１表面に平行になるように配置し、その状態でゲート電極材料を蒸着することによって、ゲート電極７のパターンを作製する。
【００４５】
蒸着用マスクは、例えば、第１開口窓１９以外の部分に緩衝材を挟む等の方法によって、基板１１と僅かな隙間（例えば、２０〜１００μｍ）を隔てて基板１１表面に平行になるように配置する。以下、同様である。
【００４６】
次に、スピンコート法等を用いてゲート電極７を覆うように絶縁層９を形成する。
【００４７】
次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すような第１開口窓１９を有する蒸着用マスク（但し、第１開口窓１９の大きさは、ゲート電極７のパターン形成用のものとは異なっている。）を、絶縁層９と僅かな隙間を隔てて絶縁層９表面に平行になるように配置し、その状態で有機半導体層材料を蒸着することによって、有機半導体層５のパターンを作製する。有機半導体層５は、一例では、５０〜１００ｎｍ程度の厚さで形成する。
【００４８】
次に、図２（ａ）、（ｂ）に示すような一対の開口部１９ａ，１９ｂからなる第１開口窓１９を有する蒸着用マスクを、有機半導体層５と僅かな隙間を隔てて有機半導体層５表面に平行になるように配置し、その状態でソース及びドレイン電極材料を蒸着することによって、ソース及びドレイン電極１，３のパターンを作製し、図１に示す構造を得る。
【００４９】
ここでは、ゲート電極７、有機半導体層５及びソース及びドレイン電極１，３の全てについて、本実施形態の蒸着用マスクを用いてパターン形成を行う例を示したが、これらのうちの何れか１つについて本実施形態の蒸着用マスクを用いればよく、その他のものについては、従来のメタルマスク等を用いた蒸着によりパターン形成を行ってもよく、蒸着以外の方法で（例えば、有機半導体材料を含む溶液を必要な箇所にのみ塗布し、乾燥させる方法で）パターン形成を行ってもよい。
【００５０】
３−２．蒸着工程の詳細
ところで、蒸着工程では、蒸着装置の蒸着源の形状や構造により被蒸着面での膜厚分布が異なる。単純に単一の坩堝からの点蒸着源の場合、蒸着物質はある点から放射状に飛来するので、本実施形態ような厚みのあるマスクを用いることで蒸着物質の入射角を制限できる一方で、マスクエッジの陰になる部分では十分に均一な膜厚が得られない。
【００５１】
そこで、本実施形態の蒸着用マスクを用いた蒸着では、蒸着膜の厚さが均一になるように蒸着物質が多方向から飛来するような蒸着方法を採用することが好ましい。このような蒸着方法には、例えば、以下の２つの方法がある。
【００５２】
（１）被蒸着基板を回転又は旋回させながら蒸着を行う方法
図５及び６を用いて、被蒸着基板３１を回転又は旋回させながら蒸着を行う方法について説明する。図５及び６は、それぞれ、本実施形態の蒸着用マスク３３を用いて被蒸着基板３１に蒸着を行っている状態を示す断面図である。
【００５３】
図５に示すように、被蒸着基板３１は、基板設置部３５に設置されており、蒸着用マスク３３は、被蒸着基板３１と僅かな隙間を隔てて被蒸着基板３１表面に平行になるように配置されている。基板設置部３５は、回転軸Ｘを軸にして回転するように構成されており、被蒸着基板３１と蒸着用マスク３３も基板設置部３５と一緒に回転する。基板設置部３５の回転軸Ｘからずれた位置には、蒸着源３７が配置されている。蒸着源３７は、蒸着材料３９が坩堝４１内で加熱されて蒸発するように構成されている。
【００５４】
図５に示すような配置では、基板設置部３５が回転すると、蒸着材料３９が蒸着用マスク３３の第１開口窓１９を通過する角度が変化するので、被蒸着基板３１を回転させながら蒸着を行うと、蒸着膜を均一な厚さで形成することが可能になる。
【００５５】
また、被蒸着基板３１及び蒸着用マスク３３は、図６に示すように、基板設置部３５の回転軸Ｘからずれた位置に設置することもでき、この場合、基板設置部３５が回転軸Ｘを軸にして回転すると、被蒸着基板３１及び蒸着用マスク３３は、回転軸Ｘを軸にして旋回する。このような配置であっても、図５の場合と同様の原理により、蒸着膜を均一な厚さで形成することが可能になる。
【００５６】
（２）平面蒸着源又は多点若しくは多数蒸着源を用いて蒸着を行う方法
図７及び図８を用いて、平面蒸着源又は多点若しくは多数蒸着源を用いて蒸着を行う方法について説明する。図７及び図８は、本実施形態の蒸着用マスク３３を用いて被蒸着基板３１に蒸着を行っている状態を示す断面図である。
【００５７】
図７に示すように、被蒸着基板３１は、基板設置部３５に設置されており、蒸着用マスク３３は、被蒸着基板３１と僅かな隙間を隔てて被蒸着基板３１表面に平行になるように配置されている。平面蒸着源４３は、蒸着用マスク３３に対向するように、蒸着マスク３３表面に垂直な方向に蒸着用マスク３３から離れた位置に配置されている。平面蒸着源４３は、蒸着材料３９が皿状の坩堝４１内で加熱されて蒸発するように構成されている。
【００５８】
図７に示すような配置では、皿状の坩堝４５から蒸着材料３９が蒸発するので、蒸着材料３９が蒸着用マスク３３の第１開口窓１９を様々な角度で通過する。平面蒸着源４３を用いて蒸着を行うと、蒸着膜を均一な厚さで形成することが可能になる。
【００５９】
また、平面蒸着源４３を用いる代わりに、図８に示すような、多数の点から蒸着材料３９が蒸発する多点蒸着源４５を用いて蒸着を行っても平面蒸着源４３と同様の原理によって蒸着膜を均一な厚さで形成することが可能になる。また、多点蒸着源４５の代わりに、多数の蒸着源を用いた場合も同様である。
【００６０】
なお、被蒸着基板３１及び蒸着用マスク３３を回転又は旋回させながら、平面蒸着源又は多点若しくは多数蒸着源を用いて蒸着を行ってもよい。
【００６１】
３−３．蒸着用マスクの厚さと第２開口窓の幅がパターン精度に与える影響
図９を用いて、蒸着用マスク３３の厚さ（第１表面１３と第２表面１５との間の距離Ｄ）と第２開口窓２１の幅（第２開口窓２１のチャネル長方向の開口幅Ｈ）がパターン精度に与える影響について説明する。ここでは、図２に示す蒸着用マスクを例にとって説明を進める。図９は、被蒸着基板３１と隙間ｄを隔てて被蒸着基板３１表面に平行に蒸着用マスク３３が配置されている状態を示す断面図である。
【００６２】
図９の配置において、開口幅Ｈを１ｍｍにし、距離Ｄ及び隙間ｄをそれぞれ変化させたときに、最大入射角θと回り込み可能距離Δｘがどのように変化するのかを調べた。その
結果を表１に示す。
【表１】
2008159923.tif 000003
【００６３】
表１を参照すると、蒸着用マスク３３の厚さに相当する距離Ｄが大きくなるほど、最大入射角θが小さくなり且つ回り込み可能距離Δｘが小さくなっていることが分かる。また、被蒸着基板３１と蒸着用マスク３３の間の隙間ｄが大きいほど、回り込み可能距離Δｘが大きくなることが分かる。
【００６４】
また、表１を参照すると、Ｄ≦Ｈの場合には、回り込み可能距離Δｘが比較的大きな値になっているが、Ｄ＞Ｈの場合には、回り込み可能距離Δｘが比較的小さな値になってい
ることが分かる。
【００６５】
また、Ｄ≧２Ｈの場合に回り込み可能距離Δｘがさらに小さな値になっている。また、
Ｄの値を大きくしていって、Ｄ＝５Ｈに達した辺りで、回り込み可能距離Δｘが十分に小
さな値になっており、Ｄをこれ以上大きくする必要がないことが分かる。従って、ＤとＨの関係は、２Ｈ≦Ｈ≦５Ｈが好ましい。
【００６６】
また、θをおよそ１０°以下に抑制するには、ＤをＨの２．５倍以上にすればよい。これにより、Δｘは１０μｍ以下にできるので、数十μｍ程度のチャネル長形成のときには
効果的であると考えられる。
【００６７】
以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。１つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの１又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明の蒸着用マスクの作製方法と、この蒸着用マスクを用いたペンタセンＴＦＴの作製方法と、蒸着によるパターン形成の精度の評価と、作製したペンタセンＴＦＴの特性評価について、以下の実施例に基づいて解説を行う。
【００６９】
１．蒸着用マスクの作製
図２（ａ）、（ｂ）に示すような構成のソース及びドレイン電極のパターン形成用の蒸着用マスクを作製した。
【００７０】
まず、板厚０．０５ｍｍのＳＵＳ材薄板に対してエッチング加工を行って、縦１ｍｍ×横０．４ｍｍの一対の開口部１９ａ，１９ｂが５０μｍの間隔を隔てて横に２つ並んだ構成の第１開口窓１９を形成することによって第１マスク２３を作製した。
【００７１】
次に、板厚０．０５ｍｍのＳＵＳ材薄板に対してエッチング加工を行って、縦１ｍｍ×横０．８ｍｍの開口部を有する第２開口窓２１を形成することによって第２マスク２５を作製した。
【００７２】
次に、板厚１．５ｍｍのＳＵＳ材薄板に対してエッチング加工を行って、縦１．２ｍｍ×横１ｍｍの開口部を有する第３開口窓２９を形成することによって中間支持層２７を作製した。
【００７３】
次に、加工を施した３枚のＳＵＳ板の開口窓が真上から見て一致するように、それぞれの開口窓の中心位置を揃えて、拡散接合（真空下で加熱及び加圧）することで、膜厚１．６ｍｍ、開口幅０．８ｍｍの厚みのあるソース及びドレイン電極のパターン形成用の蒸着用マスクを作製した。
【００７４】
２．ペンタセンＴＦＴの作製方法
次に、以下の方法によりペンタセンＴＦＴを作製した。
まず、３００ｎｍの熱酸化膜付シリコン基板の洗浄及び乾燥を行った。基板の洗浄及び乾燥は、具体的には、以下の方法で行った。まず、基板をアセトンに浸して１０分間超音波洗浄をかけ、その後、イソプロピルアルコールに浸して更に１０分間超音波洗浄をかけた。その後、取り出して窒素フローで乾かした後、超純水に浸して１０分間超音波洗浄をかけ、取り出して窒素フローで乾燥させてから１２０℃くらいのオーブンで１０分間乾燥処理した。
なお、シリコン基板自体をゲート電極として利用できるように、シリコン基板には比較的ハイドープなものを用いた。また、熱酸化膜は、ゲート絶縁膜として利用される。
【００７５】
次に、ペンタセン層のパターン形成用のメタルマスク（板厚０．０５ｍｍのＳＵＳ材で、縦１ｍｍ×横０．５ｍｍの開口窓を有しているもの）を粘着性ゲルフィルム（厚さ１００〜２００μｍ程度）で固定取り付けして、ペンタセン蒸着用のチャンバーに導入及び設置し、チャンバー内でペンタセンを蒸着させて、ペンタセン層のパターンを形成した。
【００７６】
ペンタセンの蒸着は、図８に示すような配置で、多点蒸着源４５を用いて行った。坩堝４１には、直径が約４ｃｍのものを用い、坩堝４１は、基板中心から５ｃｍほどずれた位置に配置した。また、坩堝４１は、基板設置部３５表面に垂直方向に基板設置部３５から約３０ｃｍ離れた位置に配置した。チャンバー内の真空度を５×１０-5Ｐａまで高めたのち、坩堝４１を２００〜２３０℃程度に加熱し、蒸着速度０．５Å／ｓで厚さが１００ｎｍになるようにペンタセンを蒸着させた。
【００７７】
次に、上記メタルマスクをシリコン基板から取り外した。
【００７８】
次に、先に作製して準備したソース及びドレイン電極のパターン形成用の蒸着用マスクを同様に粘着性ゲルフィルムで固定して金蒸着用のチャンバーに導入及び設置し、チャンバー内で金を蒸着して、ソース及びドレイン電極のパターンを形成した。
【００７９】
金の蒸着は、図７に示すような配置で、平面蒸着源４３を用いて行った。坩堝４１には、直径が約４ｃｍのものを用い、坩堝４１は、基板中心とほぼ同軸の位置に配置した。坩堝４１は、基板設置部３５から約３０ｃｍ離れた位置に配置した。基板設置部３５は、１０秒／回転で回転させた。チャンバー内の真空度を５×１０-5Ｐａまで高めたのち、電子ビームを用いて坩堝４１内の金を加熱して蒸発させ、蒸着速度２．０Å／ｓで厚さが１００ｎｍになるように金を蒸着させた。
【００８０】
蒸着後、上記蒸着用マスクをシリコン基板から取り外して、トップコンタクト型構造のペンタセンＴＦＴの作製を完了した。このＴＦＴを以下「実施例のＴＦＴ」と呼ぶ。
【００８１】
また、本発明の実施例である厚みのある蒸着用マスクの代わりに、上記の第１マスク２３と同じ材質、板厚及び開口窓を有するメタルマスクを蒸着用マスクと用いて、それ以外の点は、上記と同様の方法でペンタセンＴＦＴを作製した。このＴＦＴを以下「比較例のＴＦＴ」と呼ぶ。
【００８２】
３．パターン形成の精度の評価
実施例のＴＦＴと比較例のＴＦＴとで、ソース及びドレイン電極の、チャネル近傍のエッジの状態を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）及び目視により観察することによって、パターン形成の精度の評価を行った。
【００８３】
その結果、比較例のＴＦＴでは、およそ１０μｍの幅に渡って徐々に電極膜厚の変化が見られ、１００ｎｍの均一な電極膜厚形成の端のところから最高で２０μｍの位置にまで余分な金粒子の付着が確認された。一方、実施例のＴＦＴでは、電極膜厚変化の幅が５μｍ程度に縮めることができ、尚且つ点在して付着している金粒子の分布が減少していた。
【００８４】
この結果、本発明の実施例の蒸着用マスクを用いて蒸着を行うことによってパターン形成の精度を向上させることができることが分かった。
【００８５】
４．ペンタセンＴＦＴの特性評価
実施例のＴＦＴと比較例のＴＦＴを５つずつ作製し、それぞれの電界効果移動度（以下、「移動度」と呼ぶ。）を測定した。移動度μは、ゲート電圧ＶGの変調に対するソース・ドレイン間電流ＩDを測定して、飽和領域における（ＩD）1/2−ＶG特性の傾きから下記の式を用いて求めた。電圧条件はドレイン電圧ＶD＝−５０Ｖで、ＶGは５０Ｖから−５０Ｖまで掃引印加した。
【数１】
2008159923.tif 000004
（但し、Ｌはチャネル長、Ｗはチャネル幅、ＣiはＳｉＯ2層の静電容量である。）
【００８６】
得られた結果を表２に示す。
【表２】
2008159923.tif 000005
【００８７】
表２を参照すると、比較例のＴＦＴでは、実施例のＴＦＴよりも移動度のばらつきが大きいことが分かる。この結果は、本発明によりパターンの高精細化を果たせることが可能であり、それが素子特性のばらつきの抑制に有効であることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の蒸着用マスクを用いて製造される有機ＴＦＴの構造の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の一実施形態の第１構成例の蒸着用マスクを示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施形態の第２構成例の蒸着用マスクを示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の一実施形態の第１構成例の蒸着用マスクの断面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ、第１マスク２３と、第２マスク２５と、中間支持層２７の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態の蒸着用マスク３３を用いて被蒸着基板３１に蒸着を行っている状態を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の蒸着用マスク３３を用いて被蒸着基板３１に蒸着を行っている状態を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態の蒸着用マスク３３を用いて被蒸着基板３１に蒸着を行っている状態を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の蒸着用マスク３３を用いて被蒸着基板３１に蒸着を行っている状態を示す断面図である。
【図９】、本発明の一実施形態の蒸着用マスク３３が被蒸着基板３１と隙間ｄを隔てて被蒸着基板３１表面に平行に配置されている状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１，３：一対のソース及びドレイン電極  ５有機半導体層：  ７：ゲート電極  ９：ゲート絶縁層  １１：基板  １３：第１表面  １５：第２表面  １９：第１開口窓  １９ａ，１９ｂ：一対の開口部  ２１：第２開口窓  ２３：第１マスク  ２５：第２マスク２５  ２７：中間支持層  ２９：第３開口窓  ３１：被蒸着基板  ３３：蒸着用マスク  ３５：基板設置部  ３７：蒸着源  ３９：蒸着材料  ４１：坩堝  ４３：平面蒸着源  ４５：多点蒸着源
【図１】
2008159923.tif 000006
【図２】
2008159923.tif 000007
【図３】
2008159923.tif 000008
【図４】
2008159923.tif 000009
【図５】
2008159923.tif 000010
【図６】
2008159923.tif 000011
【図７】
2008159923.tif 000012
【図８】
2008159923.tif 000013
【図９】
2008159923.tif 000014