(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸部を有する版を形成する第１工程と、
前記凸部の上に液体層を形成する第２工程と、
前記液体層の一部を除去して前記凸部の上面の一部を露出させる第３工程と、
前記液体層を基板に転写する第４工程と、
を含み、
前記第３工程は、前記液体層の成分を気化させて行われる、電子装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第３工程で露出する前記凸部の上面は、前記凸部の上面の周縁部である、電子装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第３工程は、前記液体層の体積を減少させて行われる、電子装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記第３工程は、前記版を加熱して行われる、電子装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記第２工程の前に、前記凸部の上方から紫外線および真空紫外線の少なくとも一方を照射する工程を含む、電子装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記液体層の成分は、エタノール、クロロホルム、イソプロピルアルコール、および水のいずれか１種を含む、電子装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、
前記第２工程の前に、前記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８】
請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、
前記凸部の上面には、前記電子装置に形成される回路パターンに沿って凹部が形成され、
前記凹部の上に、電導方向の異方性を有する高分子膜が形成される、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】
各種デバイスの製造工程において、配線パターンなどを製造するときに、マイクロコンタクトプリント法（μＣＰ法）と称する印刷技術が用いられることがある。μＣＰ法は、版に配線等の原料を塗布し、これを目的の基板等に転写する方法で、精細なパターンを繰り返し精度良く転写することができる（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
ところが最近では、デバイスに要求されるパターンサイズは、非常に小さくなっており、μＣＰ法においても、より高精細な版を作成する必要が生じている。
【非特許文献１】松井「ナノインプリント技術」、表面科学、２００４、第２５巻、第１０号、ｐ．１８−２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、μＣＰ法において、パターンサイズの小さい高精細な版は、転写の際に歩留まりが低下し、また版そのものの製作コストが増大してしまう。したがって、パターンサイズを小さくする方法として、版を高精細化する方法以外の方法が求められている。
【０００５】
本発明にかかる目的の１つは、マイクロコンタクトプリント法において、版のパターンサイズよりも細いパターンを形成することのできる、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】
【０００６】
本発明にかかる電子装置の製造方法は、
凸部を有する版を形成する第１工程と、
前記凸部の上に液体層を形成する第２工程と、
前記液体層の一部を除去して前記凸部の上面の一部を露出させる第３工程と、
前記液体層を基板に転写する第４工程と、
を含む。
【０００７】
このようにすれば、版のパターンサイズよりも細いパターンを形成することができる。
【０００８】
本発明にかかる電子装置の製造方法において、
前記第３工程で露出する前記凸部の上面は、前記凸部の上面の周縁部であることができる。
【０００９】
本発明にかかる電子装置の製造方法において、前記第３工程は、前記液体層の体積を減少させて行われることができる。
【００１０】
本発明にかかる電子装置の製造方法において、前記第３工程は、前記版を加熱して行われることができる。
【００１１】
本発明にかかる電子装置の製造方法において、前記第３工程は、前記液体層の成分を気化させて行われることができる。
【００１２】
本発明にかかる電子装置の製造方法において、前記第２工程の前に、前記凸部の上方から紫外線および真空紫外線の少なくとも一方を照射する工程を含むことができる。
【００１３】
本発明にかかる電子装置の製造方法において、前記液体層の成分は、エタノール、クロロホルム、イソプロピルアルコール、および水のいずれか１種を含むことができる。
【００１４】
本発明にかかる電子装置の製造方法において、前記第２工程の前に、前記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。
【００１５】
本発明にかかる電子装置の製造方法において、前記凸部の上面には、前記電子装置に形成される回路パターンに沿って凹部が形成され、前記凹部の上に、電導方向の異方性を有する高分子膜が形成されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例として説明するものである。
【００１７】
１．電子装置の製造方法
図１ないし図５は、本実施形態の電子装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００１８】
本実施形態の電子装置の製造方法は、第１ないし第４工程を含む。
【００１９】
第１工程は、図１に示すように、マスター版１０を作成し、マスター版１０の形状を転写して凸部２２を有する版２０を形成する工程である。マスター版１０は、電子装置に形成されるパターンの原版となる。マスター版１０は、凹部１２の形状が最終的に電子装置に形成されるパターンの原型となる。マスター版１０の凹部１２の底面１４と、マスター版１０の凹部１２の側面１６とがなす角度（図１のθ）は、後の工程でパターンの制御を行いやすくするために、８０°以上とすることが好ましい。マスター版１０となる板の材質は、パターンを形成しやすいものが望ましく、たとえば、シリコン基板、ガラス基板を用いることができる。マスター版１０は、該基板を、たとえば、フォトリソグラフィ法によって、パターニングおよびエッチングして、形成されることができる。
【００２０】
次に、マスター版１０の形状をパターン形成に使用する版２０に転写する。転写方法としては、一般的にナノインプリント法と称される方法を用いることができる。これにより、マスター版１０に形成された凹部１２の形状が、版２０における凸部２２の形状に転写される。上述の角度θは、版２０の凸部２２の上面２４と凸部２２の側面とがなす角に対応し、上記と同様に、後の工程でパターンの制御を行いやすくするために、８０°以上とすることが好ましい。版２０の材質としては、マスター版１０の形状の転写性に優れるものであればよいが、後の工程で、効率よく版２０の凸部２２の上面の一部を露出させるために、表面自由エネルギーの低い材料がより好ましい。このような表面自由エネルギーの低い材料としては、たとえば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）がある。また、版２０の材質として、ガラス等の表面自由エネルギーの高い材料を用いる場合でも、自己組織化単分子膜や、フッ化アルキルシラン等の表面制御層を版２０の凸部２２の上面に形成すれば、後の工程で、効率よく版２０の凸部２２の上面の一部を露出させることができる。
【００２１】
第２工程は、図２に示すように、版２０の凸部２２の上に液体層３０ａを形成する工程である。液体層３０ａは、形成したいパターンの原料溶液で形成される。たとえば、半導体のパターンを形成する場合は、ポリチオフェンのクロロホルム溶液を用いることができる。また、たとえば、電極パターンを形成する場合は、銀のナノ粒子をエタノールに分散させた分散液を用いることができる。また、たとえば、誘電体パターンを形成する場合は、チタン酸ジルコン酸鉛の原料溶液を用いることができる。版２０に液体層３０ａを形成する方法としては、スピンコート法、スリットコート法、ダイコート法、バーコート法、スプレーコート法、ディッピング法、インクジェット法などを用いることができる。本工程により、液体層３０ａは、版２０の少なくとも凸部２２の上面全体に形成される。
【００２２】
第３工程は、図３に示すように、液体層３０ａの一部を除去して凸部２２の上面の一部を露出させる工程である。本工程により露出する凸部２２の上面は、図３に示すように、凸部２２の上面の周縁部２５である。これは、液体層３０ａの一部が除去された結果、液体層３０ａの体積が小さくなり、液体層３０ａの端部が版２０の凸部２２の上面の端部から後退することによる。液体層３０ａの一部を除去する方法としては、たとえば、液体層３０ａを構成する溶液の溶媒を気化させる方法がある。これにより、液体層３０ａの一部が除去され、液体層３０ａの体積が減少して、図３に示すような液体層３０が形成される。液体層３０ａの一部を除去するためには、液体層３０ａを構成する成分に、気化しやすい溶媒が含まれることが好ましい。このような溶媒としては、たとえば、エタノール、クロロホルム、イソプロピルアルコール、水などが挙げられる。
【００２３】
本工程において、液体層３０ａの一部が除去される際、版２０の凸部２２の上面の一部を効率よく露出させるために、液体層３０ａを構成する溶液の性質と、凸部２２の上面の表面自由エネルギーの大きさを適切に選ぶことができる。版２０のパターンサイズよりもより細いパターンを形成したい場合には、たとえば、上述のように、凸部２２の材質を表面自由エネルギーの小さいものにする方法や、凸部２２の上に表面自由エネルギーを小さくするための表面制御層を形成する方法がある。表面自由エネルギーを小さくすれば、溶液の後退接触角が大きくなり、液体層３０ａの端部が版２０の凸部２２の上面の端部から後退しやすくなる。また、版２０のパターンサイズよりもより細いパターンを形成したい場合には、上述のように、液体層３０ａを構成する溶液の溶媒として気化しやすい（沸点の低い）ものを選ぶ方法がある。このようにすれば、液体層３０ａの体積がより減少しやすくなり、パターンのサイズが細くなりやすい。
【００２４】
版２０のパターンサイズよりも細いパターンを形成する範囲において、逆に、形成されるパターンの細さを細くなりすぎないように調節する方法として、液体層３０ａを構成する溶液に比較的高沸点の、たとえば、酢酸ブチル、キシレン、デカリン、トリクロロベンゼンなどの溶媒を配合する方法がある。同様に、形成されるパターンの細さを細くなりすぎないように調節する方法として、凸部２２の上面の表面自由エネルギーを大きくする方法がある。凸部２２の上面の表面自由エネルギーを大きくする方法としては、たとえば、凸部２２の上方から紫外線および真空紫外線の少なくとも一方を照射する方法がある。
【００２５】
また、本工程において、液体層３０ａの一部を除去するときに、版２０を、液体層３０ａに含まれる溶媒の沸点以下の温度に加熱することができる。このようにすると、溶媒の蒸発が促進され、凸部２２の上面の一部を露出させるために要する時間を短縮することができる。
【００２６】
第４工程は、液体層３０を基板４０に転写する工程である。本工程は、マイクロコンタクトプリント（μＣＰ）法で一般的に行われる方法により行うことができる。本工程は、図４に示すように、版２０の凸部２２の下に形成された液体層３０を基板４０に接触させ、版２０を剥離することにより行われる。なお図４では、版２０の上下が逆に描いてある。この工程によって、図５に示すような基板４０の上に、版２０に形成されたパターンのサイズよりも細いパターンとなっている液体層３０が形成される。基板４０は、特に限定されない。この工程の後、必要に応じて、乾燥・加熱等を行い、半導体パターン、電極パターン、配線パターン、誘電体パターンなどの電子装置１００が得られる。
【００２７】
以上のように版２０のパターンサイズよりも細いパターンサイズを形成する電子装置の製造方法を説明したが、本実施形態において多くの変形実施が可能である。たとえば、上述の第１工程において、図６に示すように、マスター版１０の凹部１２の底面１４に、製造する電子装置に形成される回路パターンに沿って小凸部１８を形成することができる。次いで、このようなマスター版１０の形状を転写して凸部２２の上面２４に小凹部２６を有する版２０を形成する。そして、第２工程において、液体層３０ａの成分に、電導方向の異方性を有する高分子を含む溶液（高分子インク）を用い、第３工程において、該溶液中の溶媒を気化させて凸部２２の上面２４の小凹部２６に対応した電導方向を有する高分子膜を形成することができる。高分子インクとしては、ポリチオフェンをキシレンに溶解させたものや、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を水に溶解させたものを用いることができる。本変形実施の高分子膜は、版２０のパターンサイズよりも細いパターンサイズを有することができる。
【００２８】
２．実験例
以下に実験例を記し、上述の実施形態をさらに具体的に説明する。
【００２９】
２．１．実験例１
まず、縞状のパターンの凸部２２を形成した版２０をナノインプリント法にて形成した。版２０の材質にはＰＤＭＳを選んだ。次に、版２０の凸部２２の上に液体層３０ａをスピンコート法により形成した。液体層３０ａの成分として、ポリ３ヒドロキシチオフェン（Ｐ３ＨＴ）をクロロホルムに溶解したものを用いた。その後、酸化シリコン膜が形成されたシリコン基板に液体層３０を転写した。ここでシリコン基板に転写する前の状態すなわち、版２０に液体層３０が形成されている状態を顕微鏡で観察した結果を図７に示す。図７の右側には、観察した版２０の断面を模式的に示した説明図を描いた。液体層３０の縞状のパターンが転写されたシリコン基板を観察した結果を図８に示す。図８の右側には、観察した試料を形成するために使用した版２０の断面を模式的に示した説明図を描いた。なお、本実験例１の版２０の表面自由エネルギーおよび後退接触角を測定した結果、それぞれ、２３．１ｍＮ／ｍおよび４１°であった。
【００３０】
２．２．実験例２
版２０の上に液体層３０ａを形成する前に、紫外線を照射した以外は、実験例１と同様に試料を作成した。本実験例２では、シリコン基板に転写する前の状態すなわち、版２０に液体層３０が形成されている状態を顕微鏡で観察した結果を図９に示す。図９の右側には、観察した版２０の断面を模式的に示した説明図を描いた。なお、本実験例２の版２０の表面自由エネルギーおよび後退接触角を測定した結果、それぞれ、７１．１ｍＮ／ｍおよび１０°以下であった。
【００３１】
２．３．実験例３
液体層３０ａの成分として、ポリ３ヒドロキシチオフェン（Ｐ３ＨＴ）をキシレンに溶解したものを用いた以外は、実験例１と同様に試料を作成した。液体層３０の縞状のパターンが転写されたシリコン基板を観察した結果を図１０に示す。図１０の右側には、観察した試料を形成するために使用した版２０の断面を模式的に示した説明図を描いた。
【００３２】
以上の実験例から、次のことが明らかである。図７を見ると、版２０の凸部２２の上面の端部が、広く露出しており、液体層３０の線幅が凸部２２の幅よりも細くなっていることがわかる。図８を見ると、転写された液体層３０の線幅が、版２０のパターンよりも顕著に細くなっていることがわかる。図９を見ると、版２０の凸部２２の上面の端部が、露出しており、液体層３０の線幅が凸部２２の幅よりも細くなっていることがわかる。図１０を見ると、転写された液体層３０の線幅が、版２０のパターンよりも少し細くなっていることがわかる。
【００３３】
３．作用効果
本実施形態の電子装置の製造方法は、液体層３０ａの一部を除去して版２０の凸部２２の上面の一部を露出させることにより、版２０のパターンサイズよりも細いパターンを基板４０上に形成することができる。本実施形態の電子装置の製造方法は、このような細いパターンを有する電子装置１００を製造することができる。よって、上述した本発明の実施形態にかかる電子装置の製造方法は、たとえば、表示素子、半導体素子、光学素子、有機トランジスタ素子、有機配線を有する素子、圧電素子などの高精細なパターンを形成するデバイスの製造に適用されることができる。
【００３４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、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（たとえば、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】
【００３５】
【図１】本実施形態にかかる電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態にかかる電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態にかかる電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態にかかる電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態にかかる電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態にかかる電子装置の製造工程の変形例を模式的に示す断面図。
【図７】実験例１にかかる試料の観察結果および説明図。
【図８】実験例１にかかる試料の観察結果および説明図。
【図９】実験例２にかかる試料の観察結果および説明図。
【図１０】実験例３にかかる試料の観察結果および説明図。
【符号の説明】
【００３６】
１０  マスター版、１２  凹部、１４  凹部の底面、１６  凹部の側面、１８  小凸部、
２０  版、２２  凸部、２４  凸部の上面、２５  周縁部、２６  小凹部、
３０ａ，３０  液体層、４０  基板、１００  電子装置
【図１】
0005071643.tif 000002
【図２】
0005071643.tif 000003
【図３】
0005071643.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005071643.tif 000006
【図６】
0005071643.tif 000007
【図７】
0005071643.tif 000008
【図８】
0005071643.tif 000009
【図９】
0005071643.tif 000010
【図１０】
0005071643.tif 000011