(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）以下の式（１）で表される分子および以下の式（２）で表される分子からなる群から選ばれる少なくとも１種の分子が溶解している溶液を導電膜上に配置することによって、前記導電膜の一部に前記少なくとも１種の分子の分子膜を形成する工程と、
（ii）前記導電膜を前記導電膜のエッチング液に接触させることによって、前記分子膜が形成されていない部分の前記導電膜を除去する工程とを含む、導電性パターンの製造方法。
ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ・・・（１）
［ｎは、３〜７の範囲にある自然数である。ｍは、８〜１８の範囲にある自然数である。］
ＣＦ3（ＣＦ2）p（ＣＨ2）qＳＳ（ＣＨ2）q'（ＣＦ2）p'ＣＦ3・・・（２）
［ｐおよびｐ’は、それぞれ独立に、３〜７の範囲にある自然数である。ｑおよびｑ’は、それぞれ独立に、８〜１８の範囲にある自然数である。］
【請求項２】
前記導電膜は、金、銀、銅、白金、ガリウムヒ素およびインジウムリンからなる群から選ばれる少なくとも１つを含有する、請求項１に記載の導電性パターンの製造方法。
【請求項３】
前記導電膜が樹脂基板上に形成されている、請求項１に記載の導電性パターンの製造方法。
【請求項４】
導電性パターンを備える電子デバイスの製造方法であって、
（Ｉ）以下の式（１）で表される分子および以下の式（２）で表される分子からなる群から選ばれる少なくとも１種の分子が溶解している溶液を導電膜上に配置することによって、前記導電膜の一部に前記少なくとも１種の分子の分子膜を形成する工程と、
（II）前記導電膜を前記導電膜のエッチング液に接触させることによって、前記分子膜が形成されていない部分の前記導電膜を除去し、これによって前記導電性パターンを形成する工程とを含む、電子デバイスの製造方法。
ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ・・・（１）
［ｎは、３〜７の範囲にある自然数である。ｍは、８〜１８の範囲にある自然数である。］
ＣＦ3（ＣＦ2）p（ＣＨ2）qＳＳ（ＣＨ2）q'（ＣＦ2）p'ＣＦ3・・・（２）
［ｐおよびｐ’は、それぞれ独立に、３〜７の範囲にある自然数である。ｑおよびｑ’は、それぞれ独立に、８〜１８の範囲にある自然数である。］
【請求項５】
前記導電膜は、金、銀、銅、白金、ガリウムヒ素およびインジウムリンからなる群から選ばれる少なくとも１つを含有する、請求項４に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記導電膜が樹脂基板上に形成されている、請求項４に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記電子デバイスが電界効果トランジスタであり
前記導電性パターンが、ソース電極およびドレイン電極を含む、請求項４に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記（II）の工程ののちに、
（III）前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に、有機半導体材料が溶解している溶液を配置することによって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に有機半導体膜を形成する工程を含む、請求項７に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
導電性パターンを備える電子デバイスであって、
前記導電性パターンの上面には、以下の式（１）で表される分子および以下の式（２）で表される分子からなる群から選ばれる少なくとも１種の分子の膜が存在する電子デバイス。
ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ・・・（１）
［ｎは、３〜７の範囲にある自然数である。ｍは、８〜１８の範囲にある自然数である。］
ＣＦ3（ＣＦ2）p（ＣＨ2）qＳＳ（ＣＨ2）q'（ＣＦ2）p'ＣＦ3・・・（２）
［ｐおよびｐ’は、それぞれ独立に、３〜７の範囲にある自然数である。ｑおよびｑ’は、それぞれ独立に、８〜１８の範囲にある自然数である。］
【請求項１０】
前記導電性パターンがソース電極およびドレイン電極であり、
電界効果トランジスタとして機能する、請求項９に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置された有機半導体膜を含む、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１２】
樹脂基板上に形成されている、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
前記有機半導体膜と前記ソース電極とが、前記ソース電極の側面のみにおいて接触しており、
前記有機半導体膜と前記ドレイン電極とが、前記ドレイン電極の側面のみにおいて接触している請求項１１に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性パターンおよび電子デバイスの製造方法に関する。また、本発明は、導電性パターンを有する電子デバイスおよび電界効果トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電極や配線は、所定のパターンの金属膜を形成することによって形成される。金属膜のパターニングは、通常、フォトリソグラフィー法を用いて行われる。
【０００３】
フォトリソグラフィー法は金属のパターニング法として有用であるが、いくつかの課題がある。１つ目の課題は、レジスト塗布工程においてレジスト液の９０％以上が無駄に捨てられてしまい、材料が浪費されることである。２つ目の課題は、環境に悪影響を及ぼす恐れのある有機溶剤を、現像工程および剥離工程において多量に用いる必要があることである。３つ目の課題は、高価なフォトマスクがパターンごとに必要となるため、様々なパターンを形成する場合には製造コストが高くなることである。さらに、フォトリソグラフィー法は多数の工程が必要であるという欠点もある。
【０００４】
フォトリソグラフィー法のこれらの課題を解決するために、インクジェット法やマイクロスタンピング法を用いた金属パターンの形成方法が、近年、提案されている。以下に、これらの方法を説明する。
【０００５】
（１）インクジェット法を用いた金属パターン形成方法
これは、インクジェット式プリンタで用いられている、流動体を吐出して描画する方法（インクジェット法）を利用したものである。
【０００６】
インクジェット法を用いて金属ペーストを所定の位置に配置することによって、金属パターンを形成できる。この方法を用いれば、ペースト材料を無駄なく使え、さらに、レジストの現像工程および剥離工程が不要となる。
【０００７】
また、インクジェット法を用いた別の方法として、インクジェット法によって、所定のパターンのレジスト膜を形成する方法がある。この方法では、まず、インクジェット法によって、金属膜上にレジスト液を塗布し、所定のパターンのレジスト膜を形成する。その後、エッチングおよびレジスト剥離を行うことによって、金属パターンが形成される。この方法では、少量のレジスト材料でレジスト膜を形成できる。また、この方法では、レジストの露光工程および現像工程が不要である。
【０００８】
特開２００２−２９９８３３号公報および特開２００２−３２４９６６号公報は、樹脂と金属微粒子とを含むペーストをインクジェット法で吐出することによって、金属の配線パターンを形成する方法を開示している。特開平１０−２０４３５０号公報は、硫黄化合物が表面に吸着した金属微粒子を含む液体をインクジェット法で吐出することによって金属の配線を形成する方法を開示している。特開２００２−１３４８７８号公報は、金属微粒子のインクをインクジェット法で吐出することによって回路パターンを形成する方法を開示している。特開２０００−１５５４２９号公報は、吐出ヘッドから液状の樹脂を噴射して所望のパターン画像を基板上に形成したのち、そのパターン画像を熱によって硬化させてレジストパターンを形成する方法を開示している。特開２０００−３４０９２８号公報は、熱で溶融するインクを、それが溶解した状態でインクジェット法によって吐出し、レジストパターン形成する方法を開示している。
【０００９】
（２）マイクロコンタクトプリンティング法を用いた金属パターン形成方法
シリコーン樹脂からなるスタンプを用いて、アルカンチオールのレジストパターンを形成する方法が開示されている（Appl. Phys. Lett., Vol.63, No.14 (1993), p2002-2004）。この方法を、図１４Ａ〜図１４Ｄに示す。
【００１０】
まず、シリコーン樹脂からなるスタンプ２０１に、アルカンチオール（図中ではヘキサデカンチオール）を含むエタノール溶液を含浸させ、これを金や銅などの金属膜２０３の表面に押しつける（図１４Ａ）。これによって、アルカンオールの単分子膜２０５が金属膜２０３の表面に形成される（図１４Ｂ）。アルカンチオールはメルカプト基（−ＳＨ）を介して金属膜２０３と結合し、厚さ１〜３ｎｍの単分子膜２０５を形成する。単分子膜２０５では、分子が密に並んでいるので、エッチング液を通さず、レジスト膜として機能する。
【００１１】
次に、金属膜２０３をエッチング液にさらして金属パターン２０６を形成する（図１４Ｃ）。次に、単分子膜２０５をオゾンや熱などによって除去する（図１４Ｄ）。この方法によって、サブミクロン幅の金のパターンを形成できることが開示されている（Synthetic Metals, Vol.115 (2000), p5-11）。
【００１２】
金属ペーストはそのままでは導電率が低いため、金属ペーストで配線や電極を形成する場合は、導電率を高めるために金属ペーストを焼成する必要がある。そのため、インクジェット法によって金属ペーストを吐出して金属パターンを形成する方法では、焼成工程が必要となる。フォトリソグラフィー法で形成される金属パターンと同等の導電率を得るためには、理想的には、金属の融点近傍の温度で金属ペーストを焼成する必要がある。しかし、このような温度では通常の基板は熱変性するので、なるべく低温で焼成する必要がある。特に、基板が樹脂でできたプリント基板の場合、焼成温度は２００℃以下が好ましい。このため、インクジェット法で形成した金属パターンの導電率は、通常のフォトリソグラフィー法で作製したものに比べると低くなる。回路の配線の導電率の低下は、電子デバイスの性能の低下をもたらす。
【００１３】
インクジェット法でレジスト液を吐出する従来の方法では、金属ペーストを用いる方法とは異なり、導電率が高い金属パターンを形成することが容易である。しかし、インクジェット法によってレジスト液を基板に塗布すると、図１５に示すように、吐出されたレジスト液２１１が基板２１２上で拡がる。基板の濡れ性とレジスト液の性質との関係によっては、塗布されたレジスト液２１１の面積が、吐出された液滴の断面積の１００００倍以上となることもある。そのため、従来の方法では、レジストパターンを精度よく形成することが難しい場合があった。
【００１４】
マイクロコンタクトプリンティング法を用いた方法は、スタンプが接触した部分のみに単分子膜が形成されるのでパターンのにじみはほとんどない。しかし、パターンごとにスタンプを作る必要があり、多品種を少量ずつ生産する場合には向かない。
【発明の開示】
【００１５】
このような状況において、本発明の目的の１つは、様々な導電性パターンを精度よく容易に製造できる方法、およびそれを用いた電子デバイスの製造方法を提供することである。本発明の目的の他の１つは、優れた特性の電子デバイスおよび電界効果トランジスタを提供することである。
【００１６】
上記目的を達成するために、導電性パターンを製造するための本発明の方法は、（ｉ）以下の式（１）で表される分子および以下の式（２）で表される分子からなる群から選ばれる少なくとも１種の分子が溶解している溶液を導電膜上に配置することによって、前記導電膜の一部に前記少なくとも１種の分子の分子膜を形成する工程と、（ii）前記導電膜を前記導電膜のエッチング液に接触させることによって、前記分子膜が形成されていない部分の前記導電膜を除去する工程とを含む。
ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ・・・（１）
［ｎは、３〜７の範囲にある自然数である。ｍは、８〜１８の範囲にある自然数である。］
ＣＦ3（ＣＦ2）p（ＣＨ2）qＳＳ（ＣＨ2）q'（ＣＦ2）p'ＣＦ3・・・（２）
［ｐおよびｐ’は、それぞれ独立に、３〜７の範囲にある自然数である。ｑおよびｑ’は、それぞれ独立に、８〜１８の範囲にある自然数である。］
【００１７】
また、導電性パターンを備える電子デバイスを製造するための本発明の方法は、（Ｉ）上記の式（１）で表される分子および上記の式（２）で表される分子からなる群から選ばれる少なくとも１種の分子が溶解している溶液を導電膜上に配置することによって、前記導電膜の一部に前記少なくとも１種の分子の分子膜を形成する工程と、（II）前記導電膜を前記導電膜のエッチング液に接触させることによって、前記分子膜が形成されていない部分の前記導電膜を除去し、これによって前記導電性パターンを形成する工程とを含む。
【００１８】
また、本発明の電子デバイスは、導電性パターンを備える電子デバイスであって、前記導電性パターンの上面には、上記の式（１）で表される分子および上記の式（２）で表される分子からなる群から選ばれる少なくとも１種の分子の膜が存在する。
【００１９】
また、本発明の電界効果トランジスタの１つは、ソース電極、ドレイン電極、および前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置された有機半導体膜を備える電界効果トランジスタであって、前記有機半導体膜と前記ソース電極とが、前記ソース電極の側面のみにおいて接触しており、前記有機半導体膜と前記ドレイン電極とが、前記ドレイン電極の側面のみにおいて接触している。
【００２０】
本発明によれば、金属配線や金属電極等の導電性パターン（パターニングされた導電膜）を精度よく形成できる。また、本発明の電界効果トランジスタの製造方法によれば、ソース電極およびドレイン電極間に半導体膜を正確に配置できるため、電界効果トランジスタを設計通りに安定して製造できる。
【００２１】
また、本発明の電子デバイスの一例では、金属配線や金属電極等の導電性パターンの表面に、フルオロアルキメルカプタンの単分子膜が形成されている。このような電子デバイスは、導電性パターン表面の汚れを防止できるため、半田等との電気的接続性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下で説明する実施の形態および実施例に限定されない。
【００２３】
［導電性パターンの製造方法］
導電性パターンを製造するための本発明の方法では、以下の式（１）で表される分子および以下の式（２）で表される分子からなる群から選ばれる少なくとも１種の分子（以下、「分子（Ｍ）」という場合がある）が溶解している溶液（以下、「溶液（Ｓ）」という場合がある）を導電膜上に配置することによって、導電膜の一部に上記少なくとも１種の分子の分子膜を形成する（工程（ｉ））。
ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ・・・（１）
［ｎは、３〜７の範囲にある自然数である。ｍは、８〜１８の範囲にある自然数である。］
ＣＦ3（ＣＦ2）p（ＣＨ2）qＳＳ（ＣＨ2）q'（ＣＦ2）p'ＣＦ3・・・（２）
［ｐおよびｐ’は、それぞれ独立に、３〜７の範囲にある自然数である。ｑおよびｑ’は、それぞれ独立に、８〜１８の範囲にある自然数である。］
【００２４】
工程（ｉ）において、溶液（Ｓ）は、インクジェット法、スクリーン印刷法、凹版印刷法、凸版印刷法などの方法を用いて任意の領域に正確に塗布される。特に、１００μｍ以下の微小なパターンを形成する場合は、インクジェット法の方がより正確に溶液（Ｓ）を配置することが可能である。本発明の方法によれば、インクジェット法などによって溶液を吐出して、所定の位置に正確に単分子膜を形成することが可能である。
【００２５】
導電膜上に配置された溶液（Ｓ）の溶媒が除去されると、導電膜上に残された分子（Ｍ）は分子膜を形成する。この分子膜は、レジスト膜として機能する。式（１）の分子は、通常、メルカプト基（−ＳＨ）の部分で導電膜と結合して分子膜を形成する。式（２）の分子は、通常、硫黄原子の部分で導電膜と結合して分子膜を形成する。したがって、ｐ＝ｐ’＝ｎ且つｑ＝ｑ’＝ｍである場合、式（２）の分子の膜は、式（１）の分子の膜と同様の性質を示す。
【００２６】
分子（Ｍ）は、１種類の分子であってもよいし、式（１）で表される複数種の分子を含んでもよいし、式（２）で表される複数種の分子を含んでもよい。分子（Ｍ）は、市販されているものを用いてもよいし、合成してもよい。分子（Ｍ）は、公知の方法によって合成できる。式（１）の分子の好ましい一例は、ｎが３〜５の範囲にあり、ｍが９〜１４の範囲にある分子である。式（２）の分子の好ましい一例は、ｐおよびｐ’が３〜５の範囲にあり、ｑおよびｑ’が９〜１４の範囲にある分子である。分子（Ｍ）の詳細は、実施形態１で説明する。
【００２７】
溶液（Ｓ）の溶媒の除去の方法に限定はない。溶媒は、たとえば、自然乾燥によって除去してもよいし、加熱や減圧などによって除去してもよい。
【００２８】
工程（ｉ）ののち、上記導電膜を、導電膜のエッチング液に接触させることによって、分子膜が形成されていない部分の導電膜を除去する（工程（ii））。分子膜が形成されている部分の導電膜はエッチングされないため、工程（ii）によって、分子膜のパターンと同じ形状を有する導電性パターンが形成される。本発明の方法によれば、任意の形状の電極や配線を容易且つ精度よく形成できる。
【００２９】
パターニングされる導電膜は、金、銀、銅、白金、ガリウムヒ素およびインジウムリンからなる群から選ばれる少なくとも１つを含有することが好ましい。これらは、メルカプト基（−ＳＨ）が結合する物質として知られている。導電膜の典型的な例は、金属膜（特に金膜）である。なお、メルカプト基（−ＳＨ）が結合しない導電膜の上に、メルカプト基が結合する導電膜が積層されていてもよい。
【００３０】
溶液（Ｓ）の溶媒は、分子（Ｍ）が溶解する溶媒である。溶液（Ｓ）の溶媒は、蒸発しやすい溶媒であることが好ましい。また、溶液（Ｓ）の溶媒は、分子（Ｍ）の単分子膜に対して濡れ性が低い溶媒であることが好ましい。具体的には、分子（Ｍ）の単分子膜に対する溶媒の静的接触角が２０°以上であることが好ましい。
【００３１】
上記導電膜は、樹脂基板（プラスチック基板を含む）上に形成されていてもよい。導電膜は、樹脂基板上に直接形成されていてもよいし、他の層を挟んで間接的に樹脂基板上に形成されていてもよい。本発明の方法は、焼成工程が不要であるため、樹脂基板上に導電性パターンを容易に形成できる。なお、導電膜は、樹脂基板以外の基板、たとえば、ガラス基板やセラミックス基板などの絶縁性基板上に形成されていてもよい。
【００３２】
別の観点では、本発明は、上記導電性パターンの製造方法を用いた電子デバイスの製造方法に関する。この製造方法で製造された電子デバイスは、本発明の電子デバイスの別の側面を構成する。
【００３３】
本発明の製造方法の一例として、金属パターンの製造方法の一例を説明する。この製造方法では、基板上に金属膜を形成する。次に、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ［ｎは、３〜６の範囲にある自然数である。ｍは、８〜１８の範囲にある自然数である。］が溶解している溶液を金属膜の表面に吐出し、金属膜表面に上記溶液のパターンを形成し、金属膜表面の溶液中の溶媒を揮発させる。次に、金属膜をエッチング液に曝してエッチングする。このようにして金属パターンが形成される。
【００３４】
［電子デバイスおよび電界効果トランジスタの製造方法］
導電性パターンを備える電子デバイスを製造するための本発明の方法について、以下に説明する。電子デバイスの一例は、導電性パターンとしてソース電極およびドレイン電極を含む電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ」という場合がある）である。この製造方法によれば、本発明の電界効果トランジスタを製造できる。この製造方法では、導電性パターンを製造するための本発明の方法によって導電性パターンを形成する。
【００３５】
この方法では、上述した分子（Ｍ）が溶解している溶液を導電膜上に配置することによって、導電膜の一部に分子（Ｍ）の分子膜を形成する（工程（Ｉ））。
【００３６】
次に、導電膜を導電膜のエッチング液に接触させることによって、分子膜が形成されていない部分の導電膜を除去し、これによって導電性パターンを形成する（工程（II））。
【００３７】
工程（Ｉ）および工程（II）は、それぞれ工程（ｉ）および工程（ii）と同様であり、用いられる材料も同様である。たとえば、導電膜は、金、銀、銅、白金、ガリウムヒ素およびインジウムリンからなる群から選ばれる少なくとも１つを含有してもよい。また、導電膜が樹脂基板上に形成されていてもよい。
【００３８】
上記製造方法では、製造される電子デバイスが電界効果トランジスタであり、導電性パターンがソース電極およびドレイン電極を含んでもよい。この場合、工程（II）ののちに、ソース電極とドレイン電極との間に、有機半導体材料が溶解している溶液を配置することによって、ソース電極とドレイン電極との間に有機半導体膜を形成する工程（III）を含んでもよい。なお、半導体膜は、有機材料と無機材料との複合材料で形成されてもよい。
【００３９】
ゲート電極が有機半導体膜よりも上に配置される有機ＦＥＴの製造方法の一例について、以下に説明する。この方法では、まず、基板上に導電膜（たとえば金属膜）を形成し、その導電膜を上述した方法でパターニングしてソース電極およびドレイン電極を形成する。次に、ソース電極とドレイン電極との間に、有機半導体材料が溶解している溶液を配置する。この溶液中の溶媒が除去されると、ソース電極とドレイン電極との間に、有機半導体膜が形成される。次に、有機半導体膜上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上にゲート電極を形成する。このようにして、有機ＦＥＴが製造される。
【００４０】
ゲート電極が有機半導体膜よりも下に配置される有機ＦＥＴの製造方法の一例について、以下に説明する。この方法では、まず、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上に絶縁膜を形成する。次に、絶縁膜上に、導電膜（たとえば金属膜）を形成する。次に、その導電膜を上述した方法でパターニングしてソース電極およびドレイン電極を形成する。次に、ソース電極とドレイン電極との間に、有機半導体材料が溶解している溶液を配置する。この溶液中の溶媒が除去されると、ソース電極とドレイン電極との間に、有機半導体膜が形成される。このようにして、有機ＦＥＴが製造される。
【００４１】
［電子デバイスおよび電界効果トランジスタ］
本発明の電子デバイスは、導電性パターン（パターニングされた導電膜）を備える電子デバイスである。導電性パターンの上面には、上述した分子（Ｍ）の分子膜が存在する。この電子デバイスは、上述した導電性パターンの製造方法を用いて製造できる。
【００４２】
パターニングされた導電膜は、電極や配線として用いられる。パターニングされた導電膜には、抵抗、コンデンサ、半導体素子、ＣＣＤといった電子部品が実装されてもよい。分子（Ｍ）の膜に覆われた導電膜は撥液性を有するため、導電膜の表面に汚れが付着しにくく、付着した汚れも容易に除去できる。電極や配線の表面に汚れが付着していると、半田づけやワイアボンディングを行う場合に接続不良が生じる場合がある。本発明の電子デバイスでは、そのような接続不良を抑制できる。
【００４３】
本発明の電子デバイスでは、上記導電性パターンがソース電極およびドレイン電極であってもよい。この電子デバイスは、ＦＥＴとして機能する。この場合、ソース電極とドレイン電極との間に配置された有機半導体膜を含んでもよい。また、この場合、有機半導体膜とソース電極とが、ソース電極の側面のみにおいて接触していてもよく、有機半導体膜とドレイン電極とが、ドレイン電極の側面のみにおいて接触していてもよい。
【００４４】
本発明の電子デバイスおよび電界効果トランジスタは、樹脂基板上に形成されていてもよい。
【００４５】
別の観点では、本発明のＦＥＴの一例は、ソース電極、ドレイン電極、およびソース電極とドレイン電極との間に配置された有機半導体膜を備えるＦＥＴである。このＦＥＴでは、有機半導体膜とソース電極とが、ソース電極の側面のみにおいて接触している。また、有機半導体膜とドレイン電極とが、ドレイン電極の側面のみにおいて接触している。
【００４６】
このＦＥＴでは、末端にフルオロアルキル鎖を有するメルカプタンの膜が、ソース電極およびドレイン電極の上面に形成されていてもよい。たとえば、ソース電極およびドレイン電極の上面に、上述した分子（Ｍ）の分子膜が配置されていてもよい。
【００４７】
また、このＦＥＴでは、ゲート絶縁膜とソース電極とが、ソース電極の側面のみにおいて接触しており、ゲート絶縁膜とドレイン電極とが、ドレイン電極の側面のみにおいて接触していてもよい。
【００４８】
［実施形態１］
以下に、導電性パターンの製造方法の一例について、図１を参照しながら説明する。まず、図１Ａに示すように、基板１４上の導電膜１３に向けて、インクジェットヘッド１１から溶液１２の液滴を吐出する。溶液１２には、分子（Ｍ）が溶解している。基板１４は、プラスチック、ガラス、セラミックスなどの絶縁性材料からなる。
【００４９】
後述するように、分子（Ｍ）の溶液は、導電膜１３上で滲むことなく正確なパターンを形成することを、本発明者は発見した。図１Ｂに示すように、配置された溶液１２は、導電膜１３上において、配置された位置から広がることがない。そのため、溶液１２の溶媒が蒸発すると、図１Ｃに示すように、溶液１２が配置されたパターンと同じ形状を有する分子膜１６が形成される。
【００５０】
次に、導電膜１３をエッチング液に浸漬し、エッチングを行う。このとき、分子膜１６はレジスト膜として機能し、分子膜１６が形成されていない領域の導電膜１３のみが除去される。その結果、図１Ｄに示すように、導電性パターン１７が形成される。
【００５１】
上述した分子（Ｍ）を用いることによって、所望のパターンの分子膜１６を正確に形成できる原理を、図２Ａ〜図２Ｄを用いて説明する。なお、図２Ａ〜図２Ｄでは、分子（Ｍ）として、ＣＦ3（ＣＦ2）3（ＣＨ2）11ＳＨを用いている。
【００５２】
図２Ａは、基板１４上の導電膜１３に配置された直後の溶液１２の状態を示す。溶液１２に溶解している分子２０（分子（Ｍ））は、そのメルカプト基が導電膜１３と化学結合する（図２Ｂ）。その結果、分子２０の単分子膜２１が形成される（図２Ｃ）。単分子膜２１は、フルオロアルキル鎖を有するので、単分子膜２１の表面エネルギーは、導電膜１３の表面エネルギーよりも低い。そのため、図２Ｃに示すように、溶液１２は、単分子膜２１の表面で弾かれて収縮する。その結果、塗布された溶液１２が導電膜１３上で広がることがなく、所望のパターンの単分子膜２１が正確に形成される。
【００５３】
図２Ｄは、溶液１２中の溶媒が蒸発した後の状態を示す模式図である。溶液１２が塗布された領域で単分子膜を形成するのに必要な分子数よりも、溶液１２中に含まれる分子２０の数が多い場合には、導電膜１３に結合していない分子２０が単分子膜２１上に堆積する。単分子膜２１のみが存在する領域の表面エネルギー、および単分子膜２１上に分子２０が堆積している領域の表面エネルギーは、ともに、導電膜１３の表面エネルギーよりも低い。
【００５４】
単分子膜２１のみが存在する領域の表面にはＣＦ3基が存在するため、その表面エネルギーは６ｄｙｎｅ/ｃｍ近くまで低下する。一方、単分子膜２１上に分子２０が堆積している領域の表面には、ＣＦ3基、ＣＦ2基、およびＣＨ2基が混在しているため、その表面エネルギーは６〜２０ｄｙｎｅ/ｃｍの間になる。表面エネルギーがいずれの場合であっても、溶液１２は分子膜の表面で弾かれる。
【００５５】
上述したように、配置された溶液が導電膜上で拡がらないためには、導電膜上に形成された分子（Ｍ）の膜の表面が、溶液を弾く性質を有する必要がある。検討の結果、本発明者は、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（ｎおよびｍはそれぞれ０以上の整数）の分子においてｎが３以上のときに、膜の表面エネルギーが２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下となり、溶液を弾く性質を有することを見出した。その理由は現在のところ明確では無いが、以下のように推測される。
【００５６】
金薄膜上に形成されたＣＨ3（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2）16ＳＨ（ｎは０以上の整数）の単分子膜の撥液性は、ｎの増大とともに増加し、ｎ≧３では一定となることが知られている（Langmuir, 1990年、Vol.6, No. 1, p87-96）。ｎが２以下の場合、単分子膜の表面エネルギーが、分子内部のエーテル基（Ｃ−Ｏ−Ｃ）の影響を受けると考えられている。これに対し、ｎが３以上では、表面エネルギーがエーテル基の影響を受けず、分子末端部の炭化水素鎖（ＣＨ3（ＣＨ2）n）の本来の性質を反映した値になると考えられている。本発明で用いられる分子（Ｍ）のフッ化炭素鎖（ＣＦ3（ＣＦ2）n）のｎは３以上である。そのため、分子（Ｍ）の膜の表面は、フッ化炭素鎖に由来する表面エネルギーを有すると考えられる。
【００５７】
本発明者は、上述した分子（Ｍ）が金属上で高密度の単分子膜を形成し、その単分子膜が金属のエッチング液に対してレジスト膜として機能することを見出した。ここでいう高密度とは、基板表面において、単分子膜を構成する分子の面密度が高いことをいう。一般に、炭化水素鎖（（ＣＨ2）m）同士の凝集力は、フルオロアルキル鎖（（ＣＦ2）n）同士の凝集力よりも大きい（Intermolecular & Surface Forces、J. Israelachivili著、Academic Press, London, 1991年）。従って、フルオロアルキル鎖を有しない分子を用いた場合には、緻密な単分子膜が形成される。そのため、従来のマイクロスタンピング法では、アルキルメルカプタンが使用されている。しかし、アルキルメルカプタンをインクジェット法で配置した場合、配置された溶液は金属膜上で滲んでしまい、所望の位置に正確に単分子膜を形成することができない。
【００５８】
一方、アルキル鎖が無い場合、すなわち、上述した式（１）および式（２）においてｍ＝ｑ＝ｑ’＝０である場合、インクジェット法によって、所望の位置に正確に単分子膜を形成できる。しかし、この場合、形成される単分子膜の密度は低く、エッチング液が膜を通過してしまってレジスト膜として作用しない。本発明者はこの事実を見出し、さらに検討した。その結果、本発明者は、上述した分子（Ｍ）を用いることによって、レジスト膜として機能する単分子膜を所望の位置に正確に、形成できることを見出した。
【００５９】
ｍが８〜１８の範囲にある式（１）の分子を用いることによって、エッチング液に対して耐久性のある緻密な分子膜を形成できる。これは、ＣＨ3（ＣＨ2）jＳＨ（ｊは０以上の整数）の式で表される分子が、ｊ≧７の場合に、金や銅の基板上に、緻密な単分子膜を形成し、この膜をイオンが透過しにくくなる事実とつじつまが合っている（Journal of American Chemical Society, vol.109, p3559-3568, 1987年）。
【００６０】
また、分子（Ｍ）と、分子（Ｍ）以外の分子（分子（Ｍ）以外のフルオロアルキルメルカプタンおよび／またはアルキルメルカプタン）とを適当な比率で含む溶液を用いることによって、金属膜上での溶液の滲み度合いをコントロールできる。その結果、滲み度合いがコントロールされた金属パターンを形成することが可能となる。たとえば、分子（Ｍ）のみの溶液を用いて金属配線を形成した場合の配線幅をＬ１とし、アルキルメルカプタンのみの溶液を用いた場合の配線幅をＬ２とすると、これら２種類の有機分子を適当な比率で溶解した混合液を用いることによって、配線幅をＬ１とＬ２との間に納めることが可能となる。
【００６１】
分子（Ｍ）を溶かす溶媒としては、アルコール（エタノール、プロパノール、ブタノール等）や、その誘導体であるエステル（メトキシエタノール、エトキシエタノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル等）、ジクロロメタン、シリコーンオイル、またはこれらの混合液等が挙げられる。
【００６２】
パターニングされる導電膜１３は、メルカプト基が結合する性質を持つ導電性物質で形成されることが好ましい。現在、メルカプト基が結合する導電性物質として、金、銀、銅、白金、ガリウムヒ素、およびインジウムリンが知られている。現時点において、それらの物質とメルカプト基との間で結合が生じるメカニズムが完全に理解されているわけではないため、上述した物質以外に、メルカプト基が結合する導電性物質が見つけられる可能性がある。また、金、銀、銅、白金、ガリウムヒ素、インジウムリンを含む合金または化合物にもメルカプト基が結合するので、これらの合金も導電性パターンの材料として使用可能である。
【００６３】
導電性パターンを形成した後、導電性パターンの上面に存在する分子膜（分子（Ｍ）の膜）は、除去してもよいし除去しなくてもよい。分子膜の除去は、たとえば、分子の沸点程度以上の温度（たとえば１００℃以上）に加熱して分子を蒸発させることによって行うことができる。また、オゾン雰囲気に分子膜を曝すと、分子膜の分子は灰化（ａｓｈｉｎｇ）されるので、室温でも分子膜の除去が可能である。
【００６４】
［実施形態２］
ＦＥＴを製造するための本発明の方法の一例、およびそれによって製造されるＦＥＴの一例について、図３Ａ〜図３Ｉを参照しながら説明する。まず、図３Ａに示すように、基板３１上に、導電性膜３２を形成する。基板３１は、プラスチック、ガラス、セラミックスなどの絶縁性材料などからなる。導電性膜３２は、金、銀、銅、白金、ガリウムヒ素、インジウムリン、もしくは、これらを含有する材料からなる。導電性膜３２は、たとえば、真空スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、または無電解メッキ法を用いて形成できる。
【００６５】
次に、図３Ｂに示すように、分子（Ｍ）が溶解した溶液３３をインクジェット法で導電性膜３２上に吐出し、ソース電極およびドレイン電極の形状となるように配置する。溶液３３は、実施形態１で説明したように、導電性膜３２上において滲まない。そのため、正確なパターンが形成される。
【００６６】
導電性膜３２上の溶液３３の溶媒が蒸発すると、図３Ｃに示すように、溶液３３が配置されていた領域には、分子（Ｍ）の有機分子膜３４が形成される。有機分子膜３４は、単分子膜であるか、またはその単分子膜に分子（Ｍ）が不規則に堆積した膜である。有機分子膜３４は、レジスト膜としての機能を有する。
【００６７】
次に、導電性膜３２を溶解するエッチング液に、導電性膜３２を曝す。これによって、有機分子膜３４のパターンで覆われた領域の導電性膜３２のみが残り、他の領域の導電性膜３２が除去される。その結果、図３Ｄに示すように、電極３５（ソース電極およびドレイン電極）のパターンが形成される。この電極の上面は、フルオロアルキル鎖を有する分子（Ｍ）で覆われているため、撥液性を有する。
【００６８】
次に、２つの電極３５の間に、有機半導体材料が溶解している溶液３６を配置する。溶液３６は、図３Ｅに示すように、撥液性の上面を有する電極３５には拡がらないので、２つの電極３５の間にのみ配置される。すなわち、溶液３６は、電極３５の側面のみに接触し、その上面には接触しない。図４は、２つの電極３５の間に溶液３６を配置した直後の様子を示した平面図である。
【００６９】
溶液３６中の溶媒が蒸発すると、図３Ｆに示すように、２つの電極３５の間に有機半導体膜３７が形成される。用いる半導体材料に応じて、室温より高い温度で加熱することによって溶液３６中の溶媒を蒸発させてもよい。また、光照射によって半導体膜となる半導体材料を用いる場合は、溶媒が蒸発したのちに、光を照射する。
【００７０】
次に、図３Ｇに示すように、有機絶縁材料が溶解している溶液３８を、２つの電極３５の間に配置する。溶液３６の場合と同様に、溶液３８は、電極３５の上面に拡がることなく２つの電極３５間に正確に配置される。すなわち、溶液３８は、電極３５の側面のみに接触し、電極３５の上面には接触しない。
【００７１】
溶液３６および溶液３８は、たとえば、インクジェット法またはスクリーン印刷法によって配置できる。特に、２つの電極３５の間隔が１００μｍ以下の場合は、インクジェット法の方がより正確にパターンを形成できる。
【００７２】
溶液３８の溶媒が蒸発すると、図３Ｈに示すように、２つの電極３５間にゲート絶縁膜３９が形成される。用いる絶縁材料によっては、室温より高い温度で加熱することによって溶液３６中の溶媒を蒸発させる場合もある。また、光照射によって絶縁層となる絶縁材料を用いる場合は、溶媒が蒸発したのちに、光を照射する。
【００７３】
最後に、図３Ｉに示すように、ゲート絶縁膜３９上にゲート電極４０を形成する。このようにして、電界効果トランジスタが形成される。ゲート電極４０は、シャドーマスクを用いた真空蒸着法によって形成できる。なお、この例では、ソース電極とドレイン電極との間にゲート絶縁膜３９を形成したが、基板３１の全体に形成してもよい。
【００７４】
図５Ａおよび図５Ｂは、この実施形態で形成されるＦＥＴの断面を模式的に示す図である。図５Ａおよび図５ＢのＦＥＴ５０ａおよび５０ｂは、それぞれ、基板３１、有機分子膜３４、２つの電極３５（ソース電極およびドレイン電極）、有機半導体膜３７、ゲート絶縁膜３９、およびゲート電極４０を備える。
【００７５】
ＦＥＴ５０ａでは、電極３５が、有機半導体膜３７およびゲート絶縁膜３９よりも厚い。一方、ＦＥＴ５０ｂでは、電極３５が、有機半導体膜３７およびゲート絶縁膜３９よりも薄い。いずれのＦＥＴでも、有機半導体膜３７およびゲート絶縁膜３９は、電極３５の側面のみと接触し、その上面には接触しない。
【００７６】
ＦＥＴ５０ａおよび５０ｂでは、有機半導体膜３７およびゲート絶縁膜３９が、２つの電極３５の間以外の領域にはみ出すことが無いため、基板上に多数のトランジスタを集積化することが可能である。また、ＦＥＴ５０ａおよび５０ｂでは、有機半導体膜３７が、ソース電極およびドレイン電極の上面に接触していない。そのため、本発明のＦＥＴは、有機半導体膜３７が電極上面に接触している従来のＦＥＴに比べると、光照射によるノイズの電流が小さくなるという効果を有する。これについて詳しく述べる。
【００７７】
ＦＥＴでは、ソース−ドレイン電極間に流れる電流値が、ゲート電極に加えるゲート電圧によってコントロールされる。すなわち、ゲート電圧によって、ソース−ドレイン電極間に存在する半導体膜内のキャリア密度が変化し、それに伴い、ソース−ドレイン電極間に流れる電流値が変化する。このキャリア密度は、半導体膜のエネルギーギャップよりも大きなエネルギーの光が半導体膜に照射された場合も増加する。従って、ＦＥＴの半導体膜に光が照射されると、ゲート電圧の値にかかわらず電流が流れる恐れがあり、これが、トランジスタ動作時のノイズになる。このようなノイズを小さくするためには、半導体膜に光が当たらないようにすることが好ましい。この実施形態のＦＥＴでは、ソース−ドレイン電極上面に半導体膜が存在しておらず、これらの電極上面にも半導体膜が存在している従来のＦＥＴに比べると、光が当たる半導体膜の面積が小さい。その結果、光によるノイズ電流を小さくできる。
【００７８】
有機半導体膜３７の材料には、溶液に溶解する有機半導体分子を用いることができる。有機半導体材料の一例としては、ポリチオフェン誘導体が挙げられ、例えば、ポリ（３−アルキルチオフェン）や、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン−コ−ビチオフェン）等が挙げられる。また溶液への溶解性を付与する官能基を含有する多環式芳香族分子を用いることもできる。そのような官能基の１つは、サルファニルアセトアミド基（Ｒ−ＣＯ−Ｎ＝Ｓ＝Ｏ、Ｒは官能基）である。また、有機半導体材料である多環式芳香族分子としては、たとえば、ペンタセンが挙げられる。
【００７９】
半導体特性を有する多環式芳香族分子と、サルファニルアセトアミド基とは、Ｃ−Ｎ結合およびＣ−Ｓ結合（Ｃは芳香族の炭素、ＮおよびＳはサルファニルアセトアミド基中の元素）によって結合することが知られている。サルファニルアセトアミド基は、ディールス・アルダー反応（Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応）によって、多環式芳香族分子に結合させることができる。サルファニルアミド基が付加した多環式芳香族分子は溶液に溶解するため、塗布法によってその分子の薄膜を形成できる。サルファニルアミド基が付加した多環式芳香族分子は半導体特性を有さないため、その薄膜は、半導体膜として機能しない。しかし、その薄膜を１００℃以上に加熱することによって、逆ディールス・アルダー反応（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応）が生じてサルファニルアセトアミド基が多環式芳香族分子から脱離する。その結果、有機半導体膜が形成される。
【００８０】
半導体材料を溶解する溶媒としては、クロロホルム、トルエン、テトラヒドロフランなどを用いることができる。半導体膜を電極の側面のみに接触させるためには、分子（Ｍ）の膜に対する濡れ性が低い溶媒が好ましい。
【００８１】
本発明の製造方法を用いて、集積回路やディスプレイの駆動素子となる多数個の電界効果トランジスタを、１つの基板上に形成することも可能である。本発明によれば、半導体膜を各トランジスタのソース電極とドレイン電極との間のみに配置し、トランジスタ間に配置しないことが可能である。そのため、半導体膜を介してトランジスタ間にリーク電流が流れることを防止できる。その結果、これらの集積回路や駆動素子は、精度良く動作する。
【００８２】
また、本発明の製造方法では、上面が撥液性であるソース電極とドレイン電極とを形成し、これを利用して半導体膜を所定の位置に正確に配置できる。そのため、ＦＥＴが高密度に配置された回路を形成することが可能である。
【００８３】
［実施形態３］
ＦＥＴの製造方法の他の一例について、図６Ａ〜図６Ｉを参照しながら説明する。各部材の材料および形成方法に関して、実施形態２と同様である事項については、重複する説明を省略する場合がある。
【００８４】
まず、図６Ａに示すように、基板３１上にゲート電極４０およびゲート絶縁膜３９を形成する。ゲート電極４０は、シャドーマスクを用いた真空蒸着法や、フォトリソグラフィー法を利用して形成できる。ゲート絶縁膜３９は、絶縁体材料が溶解している溶液をスピンコートすることによって形成できる。
【００８５】
次に、図６Ｂに示すように、ゲート絶縁膜３９上に導電性膜３２を形成する。次に、図６Ｃに示すように、導電性膜３２上に、分子（Ｍ）が溶解している溶液３３をインクジェット法で吐出し、ソース電極とドレイン電極の形状となるように配置する。導電性膜３２上の溶液３３は、実施形態１で説明したように、滲まない。そのため、溶液３３は所定の位置に正確に配置される。
【００８６】
導電性膜３２上の溶液３３の溶媒が蒸発すると、溶液３３が存在していた領域には、分子（Ｍ）の有機分子膜３４が形成される（図６Ｄ）。有機分子膜３４は、単分子膜であるか、またはその単分子膜に分子（Ｍ）が不規則に堆積した膜である。有機分子膜３４は、レジスト膜としての機能を有する。
【００８７】
次に、導電性膜３２を溶解するエッチング液に、導電性膜３２を曝す。これによって、有機分子膜３４のパターンで覆われた領域の導電性膜３２のみが残り、他の領域の導電性膜３２が除去される。その結果、図６Ｅに示すように、電極３５（ソース電極およびドレイン電極）のパターンが形成される。この電極３５の上面は、フルオロアルキル鎖を有する分子（Ｍ）で覆われているため、撥液性を有する。
【００８８】
次に、２つの電極３５の間に、有機半導体材料が溶解している溶液３６を配置する。溶液３６は、図６Ｆに示すように、撥液性の上面を有する電極３５上には拡がらないので、２つの電極３５の間にのみ配置される。すなわち、溶液３６は、電極３５の側面のみに接触し、その上面には接触しない。溶液３６は、たとえば、インクジェット法またはスクリーン印刷法で配置できる。２つの電極３５の間隔が１００μｍ以下の場合には、インクジェット法の方が、より正確にパターンを形成できる。
【００８９】
溶液３６の溶媒が蒸発すると、図６Ｇに示すように、２つの電極３５の間に有機半導体膜３７が形成される。このようにして、ＦＥＴが形成される。
【００９０】
図７Ａおよび図７Ｂは、この実施形態で形成されるＦＥＴの断面を模式的に示す図である。図７Ａおよび図７ＢのＦＥＴ７０ａおよび７０ｂは、それぞれ、基板３１、有機分子膜３４、２つの電極３５（ソース電極およびドレイン電極）、有機半導体膜３７、ゲート絶縁膜３９、およびゲート電極４０を備える。
【００９１】
ＦＥＴ７０ａでは、電極３５が、有機半導体膜３７よりも厚い。一方、ＦＥＴ７０ｂでは、電極３５が、有機半導体膜３７よりも薄い。いずれのＦＥＴでも、有機半導体膜３７は、電極３５の側面のみと接触し、その上面には接触しない。このような構成によれば、ＦＥＴを高密度に集積化することが可能となる。また、従来のトランジスタに比べて、光照射によるノイズが小さくなる。
【００９２】
次に、本発明に適用可能なインクジェット式プリンタの一例について、図８および図９を用いて説明する。プリンタには、紙に印刷を行うための一般的なインクジェット式プリンタを適用できる。
【００９３】
図８は、インクジェット式プリンタの主要部の概略図である。図８のプリンタ８０は、圧電素子の圧電効果を利用して液体を吐出するインクジェットヘッド８１を備える。プリンタ８０は、インクジェットヘッド８１からインク滴を基板８２に向けて吐出する。インクジェットヘッド８１は、キャリッジ８３に搭載されており、キャリッジ８３がキャリッジ軸８４に沿って往復運動するのに応じて、走査方向Ｘに往復運動する。プリンタ８０は、さらに、基板８２を、インクジェットヘッド８１に対して垂直な方向（走査方向Ｙ）に相対的に移動させる複数個のローラ８５を備える。インクジェットヘッド８１は、インクを吐出するノズル孔を備えるノズル板と、ノズル孔からインクを吐出させるための駆動部分と、ノズル孔にインクを供給する部分とを含む。
【００９４】
図９Ａおよび図９Ｂは、プリンタ８０のインク吐出部を模式的に示している。図９Ａは、ノズル孔９１とその近傍の断面図である。ノズル孔９１は圧力室９２に通じており、圧力室９２の上部には振動板９３と圧電素子９４とが配置されている。圧力室９２はインク９５で満たされている。インク９５は、インク流路９６からインク供給孔９７を通って供給される。圧電素子９４に電圧が印可されると圧電素子９４と振動板９３とがたわみ、圧力室９２の圧力が上がってノズル孔９１からインク９５が吐出される。インク９５がノズル孔９１から一定の方向に吐出されるように、ノズル孔９１が形成されているノズル板の表面には撥液処理が施されている。
【００９５】
図９Ｂは、図９Ａの点線を通って紙面に垂直な面で切断した時の斜視図である。図９Ｂでは、２個のノズル孔近傍の構造のみを示しているが、実際は、これと同じ構造のものが多数一列に並んでいる。図９Ｂは、左側の圧電素子９４と振動板９３とがたわんで、ノズル孔９１からインク９５が吐出されている様子を示している。
【００９６】
図９Ｃは、ノズル板の一例の一部の平面図である。図９Ｃの例の上段には、１００個のノズル孔９１が３４０μｍ間隔で一列に１００個並んでおり、この例の下段には、１００個のノズル孔９１が３４０μｍ間隔で一列に１００個並んでいる（図９Ｃでは一部のみを示す）。上段のノズル列と下段のノズル列とは、１７０μｍ離れている。図９Ｃでは、ノズル板の向こう側にある圧電素子９４、およびインク流路９６をそれぞれ波線で示す。１つのインク流路９６から一例に１００個並んだノズル孔９１へインク９５が供給される。
【実施例】
【００９７】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００９８】
［実施例１］
（ａ）基板の準備
ガラス基板（大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を、エタノール中で１０分間、超音波洗浄し、その後、室温で乾燥させた。次に、真空スパッタリング装置を用いて、金の薄膜（厚さ１００ｎｍ）をガラス基板上に形成した。
【００９９】
（ｂ）インクジェット法で吐出される吐出溶液の調製
所定の有機分子が１ｖｏｌ％溶解したエタノール溶液を調製した。有機分子には、ＣＦ3（ＣＦ２）n（ＣＨ2）mＳＨ（ｎは０〜７の整数、ｍは２〜１８の自然数）、または、ＣＨ3（ＣＨ2）15ＳＨを用いた。ＣＨ3（ＣＨ2）15ＳＨは、和光純薬工業株式会社から購入した。ＣＦ3（ＣＦ２）n（ＣＨ2）mＳＨは、購入または公知の方法で合成した。合成方法は、例えば、米国特許第６５０９１００号、米国特許第３７７３８２６号、「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｏｒｉｎｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（ｖｏｌ．１０４、２０００年、ｐ１７３−１８３）」、「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｏｒｉｎｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（ｖｏｌ．９３、１９９９年、ｐ１０７−１１５）」に記載されている。
【０１００】
（ｃ）インクジェット装置の準備
実施形態３で説明したインクジェット装置を用意し、１個のインク室に吐出溶液を充填した。吐出溶液を基板の所定の位置に配置できるように、基板とインクジェットヘッドとを相対的に移動できるようにした。
【０１０１】
なお、実施例で用いたインクジェット装置のインクジェットヘッドでは、振動板として銅板（厚さ３μｍ）を用い、圧電素子として厚さ３μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。ＰＺＴは真空スパッタリング法で形成され、膜の垂直方向に（００１）配向している。また、ノズル孔の直径は２０μｍとした。ノズル孔は、放電加工法によって形成した。合計４００個のノズル孔は、４列に配置された。各列は、３４０μｍ間隔で並んだ１００個のノズル孔で構成された。隣接する列の間隔は１７０μｍ間隔とされた。溶液の吐出は、周波数が１０ＫＨｚで振幅が２０Ｖの電圧を圧電素子に印可することによって行った。
【０１０２】
（ｄ）金属パターンの形成と評価
金属膜（金の膜）上の所定の領域（サイズ：５００μｍ×５００μｍ）に、インクジェット法によって吐出溶液を吐出して、溶液を所定のパターンに配置した後、室温で３０分乾燥した。これによって、金属膜上に有機分子膜が形成された。次に、基板を、金のエッチング液に１５秒曝したのち、純水で洗浄した。金のエッチング液には、ＫＯＨの濃度が１ＭでありＫＣＮの濃度が０．１ｍＭである水溶液を、酸素ガスで飽和させて得られる液を用いた。
【０１０３】
インクジェット法で形成された有機分子膜のパターンは以下の方法で評価した。有機分子膜が形成された金属膜を、相対湿度１００％の雰囲気に配置し、金属膜の表面を光学顕微鏡で観察した。相対湿度１００％の雰囲気ではガラス基板上に水蒸気が付着する。有機分子膜が形成された領域はガラス表面に比べて撥液性であるので、この領域に付着した水蒸気は弾かれて微小な水滴になる。そのため、有機分子膜が形成されている領域は、光が散乱され白っぽく見える。一方、有機分子膜が形成されていないガラス表面に付着した水蒸気は均一な液膜となる。従って、有機分子膜が形成された領域は光学顕微鏡で識別することができ、光学顕微鏡を用いて有機分子膜の形状と面積とを評価した。また、溶液を配置した領域の面積（２５００００μｍ2）に対する有機分子膜の面積の比を算出した。
【０１０４】
エッチング後に形成された金属パターンも光学顕微鏡で観察し、その形状と面積を評価した。評価結果を［表１］に示す。
【０１０５】
【表１】
0004611316.tif 000002
【０１０６】
ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（０≦ｎ≦２，２≦ｍ≦７）が溶解した溶液を用いた場合、有機分子膜は、目的とする正方形のパターンとは異なる楕円形となり、その面積も目的とする領域に比べて大きくなった。形成された金属パターンには、至る所にピンホールが存在した。ピンホールの部分を除いた金属パターン面積は、有機分子膜の面積の７０％程度であった。これらの結果は以下のように解釈できる。ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（０≦ｎ≦２，２≦ｍ≦７）は、フルオロアルキル鎖が短い。そのため、吐出溶液を弾くのに必要な撥液性を有する単分子膜が形成されず、吐出溶液が金属膜上で滲んだと考えられる。さらに、上記分子は炭化水素鎖が短いため、金属膜上に緻密な単分子膜が形成されず、エッチング液が分子膜を通過する。その結果、分子膜はレジスト膜として充分に機能しなかったと考えられる。
【０１０７】
ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（３≦ｎ≦７，２≦ｍ≦７）が溶解した溶液を用いた場合、目的とする正方形の有機分子膜が形成された。しかし、金属パターンには、至る所にピンホールが存在した。これらの結果は以下のように解釈できる。ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（３≦ｎ≦７，２≦ｍ≦７）の場合、フルオロアルキル鎖が充分に長く、吐出溶液を弾くのに必要な撥液性を有する単分子膜が形成された。しかし、上記分子は炭化水素鎖が短いため、金属膜上に緻密な単分子膜が形成されず、エッチング液が分子膜を通過する。その結果、分子膜はレジスト膜として充分に機能しなかったと考えられる。
【０１０８】
ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（０≦ｎ≦２，８≦ｍ≦１８）が溶解した溶液を用いた場合、有機分子膜は、目的とする正方形のパターンとは異なる楕円形となり、面積も目的とする領域に比べて大きくなった。金属パターンは、有機分子膜と同じ形状であった。金属パターンにピンホールは存在しなかった。これらの結果は以下のように解釈できる。ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（０≦ｎ≦２，８≦ｍ≦１８）は、フルオロアルキル鎖が短い。そのため、吐出溶液を弾くのに必要な撥液性を有する単分子膜が形成されず、吐出溶液が金属膜上で滲んだと考えられる。一方、上記分子の炭化水素鎖は充分長いため、エッチング液に対してレジスト膜として機能する緻密な単分子膜が形成されたと考えられる。
【０１０９】
ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（３≦ｎ≦７，８≦ｍ≦１８）が溶解した溶液を用いた場合、目的の形状を有する有機分子膜を形成できた。金属パターンは、有機分子膜と同じ形状であり、金属パターンにピンホールは存在しなかった。これは、上記分子のフルオロアルキル鎖と炭化水素鎖が充分な長さを有するため、吐出溶液を弾くのに必要な撥液性を有しレジスト膜として機能する緻密な単分子膜が形成されたためであると推測される。
【０１１０】
ＣＨ3（ＣＨ2）15ＳＨが溶解された溶液を用いた場合、有機分子膜は、目的とする正方形のパターンとは異なる楕円形となり、その面積も目的とする領域に比べて大きくなった。金属パターンは、有機分子膜と同じ形状になり、金属パターンにピンホールは存在しなかった。これらの結果は以下のように解釈できる。上記分子にはフルオロアルキル鎖が無い。そのため、吐出溶液を弾くのに必要な撥液性を有する単分子膜が形成されず、溶液パターンが滲んだと考えられる。一方、上記分子の炭化水素鎖は充分長く、エッチング液に対してレジスト膜として機能する緻密な単分子膜が形成されたと考えられる。
【０１１１】
以上のように、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（３≦ｎ≦７，８≦ｍ≦１８）が溶解した溶液を用いることによって、正確な金属パターンを形成できた。
【０１１２】
［実施例２］
実施例１と同様に、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（３≦ｎ≦７，８≦ｍ≦１８）が溶解したエタノール溶液を用いて金属パターンを形成した。その後、オゾン雰囲気中で基板に紫外線を照射した。照射後の金属パターンの表面を元素分析したところ、金の元素のみが観測された。この結果から、金属膜（金の膜）の上のＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨが完全に除去されたことが分かった。
【０１１３】
［実施例３］
実施例１と同様に、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨ（３≦ｎ≦７，８≦ｍ≦１８）が溶解したエタノール溶液を用いて、金属パターンを形成した。その後、基板を３００℃で１０分間熱処理した。処理後の金属パターン表面を元素分析したところ、金元素のみが観測された。この結果から、金属膜上のＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）mＳＨが完全に除去されたことが分かった。
【０１１４】
［実施例４］
実施例１と同様に、ＣＦ3（ＣＦ2）3（ＣＨ2）11ＳＨが溶解したエタノール溶液を用いて、金属パターンを形成した。ただし、基板上に、同じ形状の金属パターンを１００個形成した。また、参照として、通常のフォトリソグラフィー法を用いて、実施例１で用いた基板上に５００μｍ×５００μｍの正方形の金のパターンを１００個形成した。
【０１１５】
次に、金属パターンが形成されたこれらの基板を、通常の室内環境に１週間放置した。次に、基板表面に窒素ガスを吹きかけ、その後、１００個の金属パターンの表面のそれぞれに、ワイアボンディング装置を用いて金線を接着した。１つの金属パターンにおいて３回接着を試みてうまく接着できない場合、そのパターンは接着不可能と判断した。本発明の方法で作製した金属パターンとフォトリソグラフィー法で作製した金属パターンとで、接着可能なパターンの数を調べた。
【０１１６】
その結果、本発明の製造方法で形成した金属パターンでは、９０個のパターンが接着可能であった。それに対し、フォトリソグラフィー法を用いて形成した金属パターンの場合、３０個が接着可能であった。金属パターンと金線とをうまく接着できないのは、室内での放置によって汚れが金属表面に付着したことが原因であると推測される。本発明で形成した金属パターンは、表面にフルオロアルキルメルカプタンの単分子膜が形成されており、表面が撥液性である。そのため、その表面に付着したゴミは、窒素ガスを吹きかけることによって容易に除去される。その結果、本発明の製造方法で形成された配線や電極等の金属パターンは、フォトリソグラフィー法で形成した金属パターンに比べて金線と接着できる数が多くなったと考えられる。
【０１１７】
以上のように、本発明の製造方法で形成された金属パターンは、フォトリソグラフィー法で形成された金属パターンに比べて汚れにくく、電気的な接続が容易であった。
【０１１８】
［実施例５］
（ａ）基板の準備
ポリカーボネート基板（大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を、エタノール中で１０分間、超音波洗浄し、その後、室温で乾燥させた。次に、真空スパッタリング装置で、金の薄膜（厚さ１００ｎｍ）を基板上に形成した。
【０１１９】
（ｂ）インクジェット吐出用液体の調製
レジスト膜として機能する有機分子膜を形成するための溶液として、ＣＦ3（ＣＦ2）3（ＣＨ2）11ＳＨが１ｖｏｌ％溶解したエタノール溶液（溶液１）を調製した。有機半導体膜を形成するための溶液として、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）が１ｖｏｌ％溶解したクロロホルム溶液（溶液２）を調製した。ゲート絶縁膜を形成するための溶液として、ポリビニルフェノールが１ｖｏｌ％溶解したイソプロピルアルコール溶液（溶液３）を調製した。
【０１２０】
（ｃ）インクジェット装置の準備
実施形態３で説明したインクジェット装置を用い、３個のインク室のそれぞれに溶液１〜３を充填し、それぞれの液体を基板の所定の位置に配置できるよう、基板とインクジェットヘッドを相対的に移動できるようにした。
【０１２１】
（ｄ）電界効果トランジスタの製造
ポリカーボネート基板上の金膜上に、上述した溶液１をインクジェット装置で塗布した後、室温で３０分乾燥した。溶液１は、図１０の領域１０１の形状となるように塗布した。これによって、レジスト膜として機能する有機分子膜を形成した。次に、この基板を金のエッチング液に１５秒間曝し、その後、純水で洗浄した。エッチング液には、実施例１と同様のものを用いた。このようにして、ソース電極とドレイン電極とを形成した。
【０１２２】
次に、図１１においてハッチングを付して示す領域１１１に、上述した溶液２をインクジェット装置で塗布した後、室温で３０分乾燥した。これによって、有機半導体膜を形成した。
【０１２３】
次に、領域１１１に、上述した溶液３をインクジェット装置で塗布し、乾燥した。これによって、ゲート絶縁膜を形成した。最後に、領域１１１の中央の長方形の領域（サイズ：３０μｍ×５０μｍ）にシャドーマスクを用いて金を真空蒸着し、ゲート電極を形成した。実施例５で形成されるＦＥＴの断面図を図１２に示す。基板１２１上には、２つのＦＥＴが形成されている。それぞれのＦＥＴは、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３、有機半導体膜１２４、ゲート絶縁膜１２５、およびゲート電極１２６を備える。
【０１２４】
有機半導体膜１２４およびゲート絶縁膜１２５は、ソース電極１２２とドレイン電極１２３との間に、ほぼ滲み無く形成されていた。その結果、設計値通りの形状を有する電界効果トランジスタを形成できた。
【０１２５】
（ｅ）ＦＥＴの電気的接続性の評価
作製されたＦＥＴについて、ソース電極とドレイン電極の端部（図１１の領域１１２）における電気的接続性を評価した。評価のために、領域１１２から１０００μｍ離れた位置に、１０００μｍ×１０００μｍの正方形の金の電極端子を形成した。そして、この電極端子と、領域１１２との間をワイアボンディングで接続したときの接続容易性を調べた。具体的には、電極端子およびＦＥＴが形成された基板を、室内環境に２４時間放置した後、４つの領域１１２と４つの電極端子との間で３０箇所（合計１２０箇所）、金線でワイアボンディングを実施し、うまく接続できるかどうかを調べた。金膜の表面に汚れがある場合、金線は金膜の表面には接着しない。
【０１２６】
領域１１２では、１１０箇所で金線が接着し、１０箇所では接着しなかった。これに対し、電極端子では、２０箇所のみで金線が接着した。これは、領域１１２では撥液性の単分子膜が形成されているので汚れが付きにくかったのに対し、単分子膜の形成されていない正方形の金表面は汚れが付着しやすかったためであると推測される。このように、ソース電極とドレイン電極の表面が撥液性の単分子膜で覆われている場合、それらの電極の電気的接続性が向上した。
【０１２７】
［実施例６］
実施例５で説明した材料および装置を用いてＦＥＴを作製した。ただし、この実施例では、半導体膜に対してゲート電極が基板側にあるボトムゲートタイプのトランジスタを作製した。以下に、電界効果トランジスタの製造方法について説明する。
【０１２８】
シャドーマスクを用いた真空スパッタリング法によって金薄膜を基板上に蒸着し、ゲート電極（サイズ：２００μｍ×１０００μｍ）を形成した。次に、溶液３をスピンコート法によって基板上に塗布し、その後、室温で乾燥した。これによって、ゲート絶縁膜を形成した。
【０１２９】
次に、真空スパッタリング法によって、ゲート絶縁膜を覆うように金薄膜を形成した。その後、溶液１を用いて、図１３に示す形状の有機分子膜１３１を形成した。このとき、ゲート絶縁膜の下のゲート電極１３２（図１３では点線およびハッチングで示す）を挟むように有機分子膜１３１を形成した。
【０１３０】
次に、有機分子膜１３１が形成された基板を、実施例１で説明した金のエッチング液に１５秒曝し、その後、純水で洗浄した。このようにして、ソース電極とドレイン電極とを形成した。
【０１３１】
次に、ソース電極とドレイン電極との間の領域にインクジェット装置で溶液２を塗布した後、室温で３０分乾燥した。これによって、有機半導体膜を形成した。有機半導体膜は、ソース電極とドレイン電極との間に、ほぼ滲み無く形成された。
【０１３２】
［実施例７］
実施例５と同様にＦＥＴを作製した。ただし、この実施例では、ソース電極およびドレイン電極を、金ではなく銅で形成した。また、エッチング液として５ｗｔ％の塩化第２鉄水溶液を用いた。この実施例でも、実施例５と同様に、設計値通りのＦＥＴを作製できた。作製されたＦＥＴは、実施例５のＦＥＴと同様に、電気的接続性が優れていた。
【０１３３】
［実施例８］
実施例５と同様にＦＥＴを作製した。ただし、この実施例では、ソース電極およびドレイン電極を、金ではなく、銀または白金で形成した。これらの金属の膜は、電子ビーム蒸着法によって作製した。膜厚は３００ｎｍとした。銀を用いた場合、エッチング液には、Ｋ3Ｆｅ（ＣＮ）6の濃度が０．０１Ｍであり、Ｋ2Ｓ2Ｏ3の濃度が０．１Ｍである水溶液を用いた。白金を用いた場合、エッチング液には、３６ｗｔ％のＨＣｌと３０ｗｔ％の過酸化水素水とを体積比で３：１で混合した液を用いた。
【０１３４】
この実施例でも、実施例５と同様に、設計値通りのＦＥＴを作製できた。作製されたＦＥＴは、実施例５のＦＥＴと同様に、電気的接続性が優れていた。
【０１３５】
［実施例９］
実施例５と同様にＦＥＴを作製した。ただし、この実施例では、ソース電極およびドレイン電極を、金ではなく、アルミニウムとインジウムリンとの化合物（Ａｌ：ＩｎＰのモル比が８：２）、または、アルミニウムとガリウムヒ素との化合物（Ａｌ：ＧａＡｓのモル比が８：１）を用いた。これらの合金膜は真空スパッタリング法によって作製した。アルミニウムとインジウムリンとの化合物の膜は、アルミニウムのターゲットとインジウムリンのターゲットとを、同時にＲＦプラズマでスパッタリングすることによって形成した。化合物の組成は、それぞれのターゲットのスパッタ条件を変えることによって調整した。同様に、アルミニウムとガリウムヒ素との化合物の膜は、アルミニウムのターゲットとガリウムヒ素のターゲットとを用いて作製した。
【０１３６】
これらの化合物の膜のエッチング液には、４０ｗｔ％の塩化第２鉄水溶液と４ｖｏｌ％の塩酸との混合水溶液を用いた。
【０１３７】
この実施例でも、実施例５と同様に、設計値通りのＦＥＴを作製できた。作製されたＦＥＴは、実施例５のＦＥＴと同様に、電気的接続性が優れていた。
【０１３８】
以上説明したように、導電性パターンおよびＦＥＴを製造するための本発明の方法では、高価なフォトマスクを使用する必要がないので、プリント基板の回路を多品種少量生産する場合に特に有用である。また、インクジェットヘッドの移動距離は原理的にいくらでも大きくできるため、本発明の製造方法は、液晶ディスプレイやエレクトロルミネッセンス型の大型ディスプレイの駆動素子の電極（ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極など）の作製に有用である。
【０１３９】
また、インクジェットヘッドを３次元に移動させながら液体を吐出することも可能であるので、本発明の製造方法によれば、曲面上に金属パターンを形成することが可能である。携帯電話などの小型電子機器では、機器内の空いた空間を無駄なく使う必要があり、機器内の空いた空間にピッタリと収まる形状の部品の表面に回路を形成することが必要とされている。従って、本発明の製造方法は、携帯電話などの小型機器の製造に特に有用である。
【０１４０】
また、本発明の製造方法によれば、大面積のプラスチック基板上に、電界効果トランジスタを簡単に作製できる。本発明の製造方法で製造されるＦＥＴは、軽くて薄い携帯機器などの回路の駆動素子として好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、金属電極や金属配線となる導電性パターンの製造方法、金属電極や金属配線を有する電子デバイス（たとえば電界効果トランジスタ）に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】図１Ａ〜図１Ｄは、導電性パターンを製造するための本発明の方法の一例を示す断面図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｄは、図１に示した製造工程のうち、有機分子膜を形成する工程の詳細を示す断面図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｉは、電界効果トランジスタを製造するための本発明の方法の一例を示す工程断面図である。
【図４】図４は、半導体材料が溶解している溶液がソース電極とドレイン電極との間に滴下された時の状態を示す平面図である。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、本発明の製造方法で製造される電界効果トランジスタの例を示す断面図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｇは、電界効果トランジスタを製造するための本発明の方法の他の一例を示す工程断面図である。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、本発明の製造方法で製造される電界効果トランジスタの他の例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明に適用可能なインクジェット装置の全体を模式的に示す図である。
【図９】図９Ａは、インクジェットヘッドの一個のノズル孔近傍を模式的に示す断面図である。図９Ｂは、図９Ａの線IXB−IXBにおける分解斜視図である。図９Ｃは、ノズル板の平面図である。
【図１０】図１０は、実施例５のＦＥＴについて、ソース電極およびドレイン電極を形成する領域を示す平面図である。
【図１１】図１１は、実施例５のＦＥＴについて、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極の配置を示す平面図である。
【図１２】図１２は、実施例５で形成されるＦＥＴを示す断面図である。
【図１３】図１３は、実施例６のＦＥＴについて、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極の配置を示す平面図である。
【図１４】図１４Ａ〜図１４Ｄは、従来のスタンプ法で金属パターンを形成する方法の一例を示す断面図である。
【図１５】図１５Ａ〜図１５Ｃは、従来のインクジェット法で配置された液体が、基板上で拡がる様子を示す図である。
【図１】
0004611316.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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