(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１微細構造物および第２微細構造物を第１基板に配置する方法であって、前記方法は以下の工程を具備する方法：
絶縁体を具備する第１基板を準備する工程（Ａ）、
ここで、前記第１基板は、第１窪みおよび第２窪みを有する表面を具備しており、
前記第１窪みの側面および底面は、いずれも撥水性であり、
前記第２窪みの側面および底面は、いずれも撥水性であり、
前記第２窪みの底面は第１電極を備え、
前記第２窪みの底面と前記第１電極との間には、前記絶縁体が挟まれており、
前記第１窪みおよび前記第２窪み以外の前記第１基板の表面の部分は親水性であり、
前記第１基板を電解液に浸漬する工程（Ｂ）、
前記電解液に第２電極を挿入する工程（Ｃ）、
前記第１電極および第２電極との間に電圧を印加しながら、前記電解液に気泡を注入することによって、前記第１窪みに前記気泡を配置すると共に、前記第２窪みには前記気泡を配置させない工程（Ｄ）、
前記第１基板の表面が上方向に向いた状態で前記電解液に第１親水面および第１撥水面を具備する前記第１微細構造物を分散し、前記第１撥水面が下方向を向いた状態で前記第１窪みに前記第１微細構造物を配置させる工程（Ｅ）、
前記電解液に気泡を注入することによって、前記第２窪みに前記気泡を配置する工程（Ｆ）、および
前記第１基板の表面が上方向に向いた状態で前記電解液に第２親水面および第２撥水面を具備する前記第２微細構造物を分散し、前記第２撥水面が下方向を向いた状態で前記第２窪みに前記第２微細構造物を配置させる工程（Ｇ）。
【請求項２】
工程（Ｅ）と工程（Ｆ）との間に、
前記第１基板をひっくり返す工程をさらに具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程（Ｇ）の後に、
前記第１基板に圧力を印加する工程（Ｈ）をさらに具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
工程（Ｈ）では、１０１３２５Ｐａを超える気体雰囲気下に前記第１基板を放置する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
工程（Ｇ）の後に、
第２基板を前記第１基板の表面に接合する工程をさらに具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
微細構造物を第１基板に配置する方法であって、前記方法は以下の工程を具備する方法：
絶縁層を表面に具備する第１基板を準備する工程（Ａ）、
ここで、前記第１基板は、窪みを有する表面を具備しており、
前記窪みの側面および底面は、いずれも撥水性であり、
前記窪み以外の前記表面の部分は親水性であり、
前記第１基板を電解液に浸漬する工程（Ｂ）、
前記電解液に気泡を注入することによって、前記窪みに前記気泡を配置する工程（Ｃ）、および
前記第１基板の表面が上方向に向いた状態で前記電解液に親水面および撥水面を具備する前記微細構造物を分散し、前記撥水面が下方向を向いた状態で前記窪みに前記微細構造物を配置させる工程（Ｄ）。
【請求項７】
工程（Ｄ）の後に、
前記第１基板に圧力を印加する工程（Ｅ）をさらに具備する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
工程（Ｅ）では、１０１３２５Ｐａを超える気体雰囲気下に前記第１基板を放置する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
工程（Ｄ）の後に、
第２基板を前記第１基板の表面に接合する工程をさらに具備する、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細構造物を配置する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な実装装置では、電子素子をつかみ、基板に当該電子素子を実装する。電子機器の小型化により、実装装置は小さな電子素子をつかむことを必要とされる。
【０００３】
しかし、小さい電子素子は小さな外力によって簡単に破壊され得る。このため、一般的な実装装置を用いて実装され得る電子素子の一辺の最小の長さはおよそ０．２ｍｍである。
【０００４】
この問題を解決するため、特許文献１および２、並びに非特許文献１は、微細な電子素子を、液体を用いて配置する方法を開示している。
【０００５】
具体的には、特許文献１および非特許文献１は、ＧａＡｓレーザダイオード素子を基板に配置する方法を開示している。当該ＧａＡｓレーザダイオード素子は、２０μｍの長さを有する辺を具備する。
【０００６】
特許文献１および非特許文献１における当該方法は、以下の工程を具備する。
【０００７】
まず、素子が収まる窪みを表面に有する基板が形成される。窪みは、素子と同じ形状を有する。
【０００８】
次に、配置される素子はメタノールのような液体に分散され、分散液を調製する。
【０００９】
そして、基板は分散液に曝される。窪みが素子と同じ形状を有するので、素子は窪みに配置される。
【００１０】
非特許文献２は、液体を用いて複数の種類の素子を同時に基板上に配置する方法を開示している。
【００１１】
当該方法は、以下の工程を具備する。まず、異なる形状を有する複数の種類の素子を準備する。例えば、３種類の素子が配置される場合、円形、三角形、および四角形の素子を準備する。複数の種類の素子が液体に分散され、分散液を調製する。
【００１２】
各素子と同じ形状を有する窪みを有する基板が準備される。当該基板が分散液に曝され、当該複数の種類の素子を基板上に配置する。
【００１３】
特許文献３もまた、液体を用いて、複数の種類の素子を基板上に配置する方法を開示している。
【００１４】
当該方法は、以下の工程を具備する。まず、同一の形状を有する複数の種類の素子が準備される。素子が配置される複数の窪みを有する基板が準備される。ここで、各窪みの下部はヒータを具備する。
【００１５】
次に、液体の中に基板が浸漬される。当該液体の粘度は加熱により増加する。ヒータにより窪みの下部が加熱され、窪みの近傍における液体の粘度を増大させる。
【００１６】
その後、第１の素子は液体の中に分散される。第１の素子は、高い粘度を有する液体で覆われた窪みに入らない。一方、加熱していない窪みに第１の素子は収まる。
【００１７】
次に、液体から第１の素子が除去され、ヒータを切る。これにより、窪みの近傍における液体の粘度は低下する。さらに、第２の素子が液体に分散され、第１の素子が収まっていない窪みに第２の素子を収める。必要に応じて、これらの手順が繰り返され得る。このようにして、基板上の窪みに素子が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第５５４５２９１号明細書
【特許文献２】特開平９−１２０９４３号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／００５７２９３号明細書
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Yeh H.-J. and Smith J.S., IEEE Photonics Technology Letters 6(1994) 706
【非特許文献２】Drobac S., Information Display, 11/19(1999)12
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
液体を用いて素子を配置する従来の方法では、素子を小型化することに伴って、窪みへ素子が配置される確率が低下する。その理由は以下の通りである。
【００２１】
重力によって、素子が窪みに配置される。一方、分散液は、乱流、層流、対流による力（以下、「分散液の力」）を素子に与える。重力の大きさは素子の体積に比例するのに対し、分散液の力は素子の表面積に比例する。素子を小型化することに伴って、重力よりも分散液の力の方が大きくなる。
【００２２】
このため、素子が重力によって窪みに配置されても、分散液の力によって素子が窪みから容易に脱離し得る。これが、上記確率を低下させる。
【００２３】
本発明の目的は、電子素子のような微細構造物を、高い確率で正確に、基板上の窪みに配置する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の第１の観点は、第１微細構造物および第２微細構造物を第１基板に配置する方法であって、前記方法は以下の工程を具備する：
絶縁体を具備する第１基板を準備する工程（Ａ）、
ここで、前記第１基板は、第１窪みおよび第２窪みを有する表面を具備しており、
前記第１窪みの側面および底面は、いずれも撥水性であり、
前記第２窪みの側面および底面は、いずれも撥水性であり、
前記第２窪みの底面は第１電極を備え、
前記第２窪みの底面と前記第１電極との間には、前記絶縁体が挟まれており、
前記第１窪みおよび前記第２窪み以外の前記第１基板の表面の部分は親水性であり、
前記第１基板を電解液に浸漬する工程（Ｂ）、
前記電解液に第２電極を挿入する工程（Ｃ）、
前記第１電極および第２電極との間に電圧を印加しながら、前記電解液に気泡を注入することによって、前記第１窪みに前記気泡を配置すると共に、前記第２窪みには前記気泡を配置させない工程（Ｄ）、
前記第１基板の表面が上方向に向いた状態で前記電解液に第１親水面および第１撥水面を具備する前記第１微細構造物を分散し、前記第１撥水面が下方向を向いた状態で前記第１窪みに前記第１微細構造物を配置させる工程（Ｅ）、
前記電解液に気泡を注入することによって、前記第２窪みに前記気泡を配置する工程（Ｆ）、および
前記第１基板の表面が上方向に向いた状態で前記電解液に第２親水面および第２撥水面を具備する前記第２微細構造物を分散し、前記第２撥水面が下方向を向いた状態で前記第２窪みに前記第２微細構造物を配置させる工程（Ｇ）。
【００２５】
本発明の第２の観点は、微細構造物を第１基板に配置する方法であって、前記方法は以下の工程を具備する：
絶縁層を表面に具備する第１基板を準備する工程（Ａ）、
ここで、前記第１基板は、窪みを有する表面を具備しており、
前記窪みの側面および底面は、いずれも撥水性であり、
前記窪み以外の前記表面の部分は親水性であり、
前記第１基板を電解液に浸漬する工程（Ｂ）、
前記電解液に気泡を注入することによって、前記窪みに前記気泡を配置する工程（Ｃ）、および
前記第１基板の表面が上方向に向いた状態で前記電解液に親水面および撥水面を具備する前記微細構造物を分散し、前記撥水面が下方向を向いた状態で前記窪みに前記微細構造物を配置させる工程（Ｄ）。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、基板の窪みに気泡が配置され、そして撥水性の面を有する微細構造物が気泡に吸着される。これが、高い確率で正確に微細構造物を配置することを達成する。さらに、選択した窪みのみに気泡が配置されるので、複数の種類の微細構造物が基板上に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１Ａ〜１Ｄは、実施の形態１による微細構造物を配置する方法を示す図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｃは、実施の形態１による微細構造物を配置する方法を示す図である。
【図３】図３Ａ〜３Ｄは、実施の形態１による微細構造物を配置する方法を示す図である。
【図４】図４Ａおよび４Ｂは第１微細構造物１１３を示す図、および、図４Ｃおよび４Ｄは第２微細構造物１２２を示す図である。
【図５】図５Ａおよび５Ｂは、実施の形態１における基板１０１を示す図である。
【図６】図６Ａ〜６Ｄは、実施の形態２による微細構造物を配置する方法を示す図である。
【図７】図７Ａ〜７Ｆは、実施の形態３による微細構造物を配置する方法を示す図である。
【図８】図８Ａ〜８Ｃは、実施の形態４による微細構造物を配置する方法を示す図である。
【図９】図９Ａ〜９Ｆは、実施例１による基板３０１を作製する方法を示す図である。
【図１０】図１０Ａおよび１０Ｂは、実施例１による基板３０１を作製する方法を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例１による基板３０１上の撥水膜３１０を示す図である。
【図１２】図１２Ａ〜１２Ｆは、実施例１による微細構造物５１０を作製する方法を示す図である。
【図１３】図１３Ａ〜１３Ｃは、実施例１による第１微細構造物５０８、第２微細構造物５０９、および基板上の撥水膜５１３を示す図である。
【図１４】図１４Ａ〜１４Ｆは、実施例１による微細構造物を配置する方法を示す図である。
【図１５】図１５Ａ〜１５Ｃは、実施例１による微細構造物を配置する方法を示す図である。
【図１６】図１６Ａおよび１６Ｂは、第１の治具７０３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。理解を容易にするために、図ではハッチングが省略され得る。
【００２９】
（実施の形態１）
実施の形態１では、２種類の微細構造物を基板に配置する方法が説明される。
【００３０】
実施の形態１に係る方法は、微細構造物を用意し、そして窪みを具備する基板を用意する予備工程、および窪みに微細構造物を選択的に配置する工程１〜９を具備する。
【００３１】
図１Ａ〜図１Ｄ、図２Ａ〜図２Ｃおよび図３Ａ〜図３Ｄは、２種類の微細構造物を基板に配置する方法を示す。図４Ａ〜図４Ｄは、２種類の微細構造物を示す。図５Ａおよび５Ｂは基板を示す。
【００３２】
（予備工程）
図４Ａおよび図４Ｃは、それぞれ、第１微細構造物と第２微細構造物の斜投影図を示す。図４Ｂおよび図４Ｄは、それぞれ、図４Ａおよび図４ＣのＡ−Ａ線断面図である。
【００３３】
第１微細構造物１１３は、第１撥水面１１４および第１親水面１１５を備える。第２微細構造物１２２も同様に、第２撥水面１２４および第２親水面１２３を備える。図４Ａ〜図４Ｄでは、第１微細構造物１１３および第２微細構造物１２２は、いずれも、台座の形状を有するが、それらの形状は限定されない。それらは、立方体、直方体、または円盤の形状を有し得る。
【００３４】
撥水面の材料の例は、シリコンおよびＣＦ3（ＣＦ2）m−（ｍは自然数）のようなフッ化アルキル基である。親水面の材料の例は、酸化シリコン、ＧａＡｓ、およびＧａＮである。
【００３５】
「撥水性」とは、滴下された純水の静的接触角が９０度以上であることを意味する。「親水性」とは、当該静的接触角が９０度未満であることを意味する。
【００３６】
図５Ａは基板の平面図、図５Ｂは、図５ＡのＡ−Ａ線断面図を示す。
【００３７】
第１基板１０１は、表面に絶縁体を具備する。図５Ａおよび図５Ｂでは、第１基板１０１は絶縁体からなる。第１基板１０１は、表側に第１窪み１０２および第２の窪み１２８を具備する。各窪み１０２・１２８は、側面１０４および底面１０５を具備する。
【００３８】
第１窪み１０２の底面１０５は、第１電極１０３ａを具備する。第１電極１０３ａは、絶縁体によって被覆されている。すなわち、第１電極１０３ａは、第１窪み１０２の底面１０５に露出していない。言い換えると、第１電極１０３は、基板１０１の内部に設けられている。第１電極１０３は基板１０１の裏面に設けられ得る。
【００３９】
第２窪み１２８の底面１０５は、第２電極１０３ｂを具備する。第２電極１０３ｂは、絶縁体によって被覆されている。すなわち、第２電極１０３ｂは、第２窪み１２８の底面１０５に露出していない。言い換えると、第２電極１０３ｂは、基板１０１の内部に設けられている。第２電極１０３ｂは、基板１０１の裏面に設けられていてもよい。
【００４０】
第１電極１０３ａおよび第２電極１０３ｂには、それぞれ、第１電線路１３０および第２電線路１３１が接続されている。側面１０４および底面１０５はいずれも撥水性であり、窪み以外の第１基板１０１の表側の領域１０６は親水性である。
【００４１】
第１基板１０１の例は、以下の（１）〜（４）である。
【００４２】
（１）  ガラス基板、窒化シリコン基板、または表面が酸化したシリコン基板
（２）  金属板の表面に形成された酸化シリコン膜または窒化シリコン膜のような親水性の絶縁膜を有する基板
（３）  ナイロン系樹脂基板、ポリカーボネイト樹脂基板、ポリメチルメタアクリレート樹脂基板のような、親水性の表面を有する樹脂基板、または
（４）  酸素プラズマ処理して親水化した表面を有するポリイミド樹脂基板。
【００４３】
以下に、基板１０１を作製する方法の代表例を示す。まず、親水性の表面を有する基板が準備される。エッチングまたは機械加工によって基板の表面に窪みが形成される。
【００４４】
フォトリソグラフィー法または印刷法を用いて、窪みの側面および底面に電極および取り出し電極が形成される。その後、基板の全体に薄い絶縁膜が形成される。フッ化炭素基（ＣＦ3（ＣＦ2）n；ｎは０以上の整数）または炭化水素基（ＣＨ3（ＣＨ2）n；ｎは０以上の整数）を有するシランカップリング剤を含有する有機溶剤に、基板が浸漬される。
【００４５】
その後、基板が有機溶剤から取り出され、フッ化炭素鎖または炭化水素鎖を有するシランカップリング剤を基板の表面に結合させる。これにより、基板の全ての表面は撥水性になる。
【００４６】
その後、ガラスマスクまたはメタルマスクを用いて窪みが被覆され、そして紫外線が照射される。シランカップリング剤の消失のため、紫外線が照射された領域は親水性になる。一方、マスクにより被覆された窪みの表面は撥水性のままである。このようにして、撥水性の側面１０４および底面１０５、ならびに親水性の領域１０６を具備する基板１０１が得られる。
【００４７】
（工程１）
図１Ａ示すように、得られた第１基板１０１は電解液１８１に浸漬される。容器１０７は電解液１８１を含有する。電解液１８１の例は、無機塩を含有している水溶液または有機塩を含有している有機溶液である。電解液１８１は、大きい表面張力を有することが好ましい。ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＣＯ3のような無機塩を溶解している水溶液が好ましい。無機塩は、１ｍｍｏｌ／ｌ〜１ｍｏｌ／ｌの濃度を有することが好ましい。
【００４８】
（工程２）
図１Ｂに示すように、第３電極１０９が電解液１８１に挿入される。第３電極１０９と第２窪み１２８の第２電極１０３ｂとの間に直流電圧１０８が印加される。第２窪み１２８の側面１０４および底面１０５は、エレクトロウェッティング現象のため、親水性になる。
【００４９】
（工程３）
図１Ｃに示すように、シリンジ１１０から気泡１１１が電解液１８１中に注入される。気泡１１１は撥水性である第１窪み１０２のみに配置される。気泡１１１は、エレクトロウェティング現象のため親水性になった第２窪み１２８、および親水性の領域１０６には配置されない。図１Ｃは、第１窪み１０２にのみ気泡１１２が配置されている様子を示す。
【００５０】
気泡１１２が撥水性である第１窪み１０２のみに配置される理由は、気泡／電解液の間および撥水領域／液体の間の界面エネルギーの減少により、電解液１８１、第１基板１０１、および気泡１１１を含めた系全体の自由エネルギーが低下するためである。
【００５１】
（工程４）
図１Ｄに示すように、電解液１８１の中に第１微細構造物１１３が分散される。第１基板１０１は上方向を向いている。
【００５２】
より具体的には、第１微細構造物１１３が分散した分散液を電解液１８１中に供給する。第１微細構造物１１３が電解液１８１に分散されると、第１撥水面１１４が下を向いた状態で、第１微細構造物１１３は気泡１１２に吸着される。このようにして、第１微細構造物１１３は第１窪み１０２に配置される。図１Ｄは、第１微細構造物１１３が気泡１１２に吸着される様子を示す。
【００５３】
第１微細構造物１１３がこのように気泡１１２に吸着する理由は、工程３において気泡１１１が第１窪み１０２の撥水性の表面のみに配置される理由と同じである。
【００５４】
好ましくないが、図１Ｄに示すように、第１微細構造物１１３は、重力のため、第２窪み１２８に配置され得る。参照符号１１７は、重力により第２窪み１２８に配置された第１微細構造物を示す。必要に応じて、以下の工程５を実施することにより、第１微細構造物１１７が第２窪み１２８から除去される。
【００５５】
（工程５）
図２Ａに示すように、第１基板１０１をひっくり返す。これにより、第２窪み１２８に配置された第１微細構造物１１７は重力により落下する。参照符号１１８は落下した第１微細構造物を示す。一方、気泡１１２に吸着している第１微細構造物１１３は落下しない。なぜなら、気泡１１２と第１微細構造物１１３との間に働く引力が、第１微細構造物１１３の重力よりも大きいためである。
【００５６】
（工程６）
工程６では、上述した工程２〜４および必要に応じて工程５が繰り返され、他の構造物を窪みに配置する。
【００５７】
図２Ｂに示すように、シリンジ１１９を用いて気泡１２０が電解液１８１に注入される。第２窪み１２８の側面１０４および底面１０５は撥水性であるので、第２窪み１２８の側面１０４および底面１０５に気泡１２０は配置される。電解液１８１と接している第１微細構造物１１３の表面は親水性であるので、当該表面に気泡は配置されない。図２Ｂでは、第２窪み１２８のみに気泡１２１が配置される様子を示す。第２窪み１２８は、電圧印加を止めた後に、撥水性に戻る。電圧印加の間に限り、エレクトロウェッティング現象により第２窪み１２８は親水性に変化する。電圧を印加していない時は、第２窪み１２８は撥水性である。工程６では、第２電極１０３ｂと第３電極１０９との間に電圧は印加されない。
【００５８】
次に、図２Ｃに示すように、工程４と同様に、第２微細構造物１２２が電解液１８１に分散される。これにより、第２微細構造物１２２が気泡１２１に吸着される。図２Ｃは、第２微細構造物１２２が気泡１２１に吸着される様子を示す。
【００５９】
（工程７）
図３Ａに示すように、容器１０７が耐圧容器１２５の中に置かれる。耐圧容器１２５は、チューブ１２７を通して圧力調整装置１２６に接続されている。
【００６０】
圧力調整装置１２６は、高圧の空気を耐圧容器１２５に供給する。チューブ１２７を通して高圧の空気が耐圧容器１２５に供給され、耐圧容器１２５内の圧力を１より大きく１００以下の気圧に調整する。
【００６１】
次に、図３Ｂに示すように、圧力調整装置１２６を用いて、耐圧容器１２５内の圧力を上げる。これにより、気泡１１２・１２１の体積が減少し、第１微細構造物１１３および第２微細構造物１２２を、それぞれ、第１窪み１０２および第２窪み１２８に配置する。
【００６２】
（工程８）
図３Ｃに示すように、第１基板１０１が電解液１８１からゆっくり取り出される。
【００６３】
（工程９）
【００６４】
図３Ｄに示すように、圧力調整装置１２６により、耐圧容器１２５内の気圧が、１ａｔｍ、すなわち、国際単位系で１．０１３×１０5に等しい１ａｔｍに戻される。
【００６５】
以上の工程１〜９により、第１微細構造物１１３および第２微細構造物１２２は、第１窪み１０２および第２窪み１２８にそれぞれ配置される。工程７〜工程９は、必要に応じて行われる。
【００６６】
（実施の形態２）
実施の形態２は、工程１〜工程６の後、図６Ａ〜図６Ｄに示される工程を具備する。
【００６７】
図６Ａに示すように、工程６の後、第２基板２０１が電解液１８１に浸漬される。第２基板２０１の表面は、接着性の薄膜２０２を具備する。
【００６８】
薄膜２０２の材料は、微細構造物を接着する性質を有する限り、限定されない。薄膜２０２の材料の例は、加熱によって重合する樹脂および光重合性樹脂である。薄膜２０２の材料が、スピンコート法、ディップ法、またはブレードコート法により第２基板２０１に塗布され、接着性の薄膜２０２を形成する。
【００６９】
次に、図６Ｂに示すように、第２基板２０１は第１基板１０１に接触させられる。第１微細構造物１１３および第２微細構造物１２２は、薄膜２０２に接着する。図６Ｃに示すように、第２基板２０１は第１基板１０１から引き離され、第１微細構造物１１３および第２微細構造物１２２を接着性薄膜２０２に転写する。
【００７０】
最後に、図６Ｄに示すように、第２基板２０１が電解液１８１から取り出される。
【００７１】
このようにして、第１微細構造物１１３および第２微細構造物１２２が第２基板２０１に配置される。
【００７２】
（実施の形態３）
実施の形態３では、ｎチャネルトランジスタおよびｐチャネルトランジスタを基板へ選択的に配置する。
【００７３】
図７Ａ〜図７Ｆは、実施の形態３により配置されるｎチャネルのトランジスタを作製する方法を示す。図７Ａに示すように、シリコン基板９０１が用意される。当該シリコン基板９０１の表面は、熱酸化膜９０２およびｐ型のシリコン薄膜９０３を有する。当該ｐ型シリコン薄膜９０３は、電子が流れるチャネル層である。
【００７４】
図７Ｂに示すように、通常の半導体プロセスによりｎチャネルトランジスタが形成される。このｎチャネルトランジスタは、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜９１９、ｎ型領域９０４、ソース電極９０５、ドレイン電極９２１、およびゲート電極９０６を具備する。ソース電極９０５、ドレイン電極９２１、およびゲート電極９０６の最表面は金薄膜から構成され得る。
【００７５】
図７Ｃに示すように、レジスト膜９０７を用いて各ｎチャネルトランジスタが覆われる。
【００７６】
図７Ｄに示すように、ｐ型のシリコン薄膜９０３がドライエッチングされ、ｎチャネルトランジスタ素子９０８を得る。
【００７７】
図７Ｅに示すように、基板９０１はフッ化アンモニウム水溶液９１０に浸漬され、熱酸化膜９０２をエッチングする。このようにして、ｎチャネルトランジスタ素子９０８がフッ化アンモニウム水溶液９１０に分散する。
【００７８】
ｎチャネルトランジスタ素子９０８が分散した水溶液はテフロン（登録商標）フィルターを用いてろ過され、当該テフロン（登録商標）フィルターにｎチャネルトランジスタ素子９０８を捕捉する（図示せず）。
【００７９】
図７Ｆに示すように、テフロン（登録商標）フィルターはアセトンのような有機溶剤９１２に浸漬され、ｎチャネルトランジスタ素子９０８を分散する。このようにして、レジスト膜９０７が除去される。
【００８０】
最後に、ｎチャネルトランジスタ素子９０８を含有する有機溶剤９１２はテフロン（登録商標）フィルターを用いてろ過され、テフロン（登録商標）フィルターにｎチャネルトランジスタ素子９０８を捕捉する。当該テフロン（登録商標）フィルターは、メタノールおよびエタノールのような液体に浸漬され、ｎチャネルトランジスタ素子９０８を分散する（図示せず）。このようにして、ｎチャネルトランジスタ素子９０８を含有する分散液が調製される。
【００８１】
ｎチャネルトランジスタ素子９０８の裏面９１３には酸化膜は存在しないので、当該裏面９１３は撥水性である。一方、ｎチャネルトランジスタ素子９０８の表面９２２は、露出している絶縁膜９１９および金電極を具備するので、親水性である。
【００８２】
ｐチャネルのトランジスタ素子を含有する分散液も、上記と同様に調製される。
【００８３】
以上によって作製したｎチャネルトランジスタ素子およびｐチャネルトランジスタ素子は、それぞれ、第１微細構造物１１３および第２微細構造物１２２として実施の形態１に従って基板に選択的に配置される。
【００８４】
基板にこれらのトランジスタ素子が配置された後、フォトリソグラフィープロセスを用いてこれらのトランジスタ素子が電気的に接続される。このようにして、基板上にスイッチング回路および発信回路が形成される。
【００８５】
（実施の形態４）
実施の形態４では、ｎチャネルトランジスタおよびｐチャネルトランジスタを第２基板に配置する。
【００８６】
図７Ａ〜図７Ｄに示される工程によって、ｎチャネルトランジスタ素子９０８が得られる。図８Ａに示すように、当該ｎチャネルトランジスタ素子９０８の表面上のレジスト膜９０７上に撥水膜９１４が形成され、ｎチャネルトランジスタ素子９０８、レジスト膜９０７、および撥水膜９１４から構成される積層構造を得る。
【００８７】
撥水膜９１４を形成する方法の例は以下の通りである。
【００８８】
レジスト膜９０７を有する基板９０１が真空スパッタリング装置に入れられ、基板９０１をプラズマに曝す。テトラフルオロエチレン樹脂がアルゴンプラズマによってスパッタリングされ、基板９０１の表面に撥水膜９１４を形成する。撥水膜９１４は小さい膜厚を有することが好ましい。具体的には、当該膜厚はおよそ２〜３ｎｍである。当該撥水膜９１４は多数のピンホールを有する。
【００８９】
次に、図８Ｂに示すように、基板９０１はフッ化アンモニウム水溶液９１６に浸漬される。フッ化アンモニウム水溶液９１６は上記ピンホールを通過し、熱酸化膜９０２をエッチングにより溶解する。この結果、ｎチャネルトランジスタ素子９０８はフッ化アンモニウム水溶液９１６中に分散される。
【００９０】
フッ化アンモニウム水溶液９１６に分散したｎチャネルトランジスタ素子９０８はテフロン（登録商標）フィルターを用いてろ過され、テフロン（登録商標）フィルターにｎチャネルトランジスタ素子９０８を捕捉する（図示せず）。
【００９１】
図８Ｃに示すように、テフロン（登録商標）フィルターは過酸化水素水溶液９１８に浸漬され、ｎチャネルトランジスタ素子９０８を分散する。これにより、ｐ型シリコン薄膜の最表面９２０は酸化により親水性になる。
【００９２】
ｎチャネルトランジスタ素子９０８を含有する過酸化水素水９１８はテフロン（登録商標）フィルターを用いてろ過され、テフロン（登録商標）フィルターにｎチャネルトランジスタ素子９０８を捕捉する（図示せず）。
【００９３】
最後に、当該テフロン（登録商標）フィルターを液体に浸漬し、ｎチャネルトランジスタ素子９０８を分散する。好ましくは、レジスト膜９０７を溶解しない液体が選択される。具体的には、水溶液、またはヘキサノール、ヘプタノールのような長鎖アルキル基を持つアルコールが好ましい。
【００９４】
得られたｎチャネルトランジスタ素子９０８およびｐチャネルトランジスタは、第１微細構造物１１３および第２微細構造物１２２として、実施の形態２と同様に基板に選択的に配置される。これらのトランジスタは、シリコン薄膜の最表面９２０を転写用基板に向けた状態で配置される。その後、転写用基板はアセトンのような有機溶剤に浸漬される。
【００９５】
（実施例１）
実施例１では、１００μｍの直径および３μｍの厚みを有するディスク形状の構造物を基板の窪みに選択的に配置した。手順は以下の通りである。
【００９６】
（１．基板の作製）
基板の作製方法を図９Ａ〜図９Ｆ、図１０Ａおよび図１０Ｂを参照しながら説明する。図９Ａ〜図９Ｆでは、上の図が平面模式図、下の図が断面模式図を示す。図１０Ａおよび図１０Ｂは、断面模式図を示す。
【００９７】
図９Ａに示すように、まず、４インチの直径および５００μｍの厚みを有するシリコンウェーハからなる基板３０１を準備した。
【００９８】
図９Ｂに示すように、真空プラズマＣＶＤ法を用いて、５μｍの膜厚を有する酸化シリコン膜３０２を基板３０１上に形成した。
【００９９】
図９Ｃに示すように、ドライエッチング法により酸化シリコン膜３０２をエッチングし、異なる直径を有する２種類の円形の窪みを形成した。第１窪み３０３は、１１０μｍの直径および４μｍの深さを有した。第２窪み３０４は、１１１μｍの直径および４μｍの深さを有した。
【０１００】
図９Ｃは９個の窪みを図示するが、実際には、基板３０１は５０個の第１窪み３０３および５０個の第２窪み３０４を具備した。当該窪み３０３・３０４は、５００μｍの中心間距離を有していた。当該窪み３０３・３０４は、縦１０列×横１０列の格子状に配列された。
【０１０１】
図９Ｃにおいて、紙面上の上下方向を基板の縦方向、左右方向を基板の横方向と定義する。図９Ｃに示されるように、１列の同じ種類の窪みが縦方向に沿って配列された。そして、第１窪み３０３からなる列と第２窪み３０４からなる列とを交互に配置した。
【０１０２】
図９Ｄに示すように、２００ｎｍの膜厚を有する白金からなる電極３０５を形成した。電極３０５は、１２０μｍの短辺を有する線状の領域３０７および１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形の領域３０８を具備した。線状の領域３０７は、第２窪み３０４の底面および側面を被覆した。
【０１０３】
電極３０５を作製する方法を、以下、具体的に説明する。
【０１０４】
まず、フォトリソグラフィー法を用いて、第２窪み３０４以外の領域をポジレジスト膜によって覆った。次に、真空スパッタリング法を用いて、２００ｎｍの膜厚を有する白金薄膜を基板３０１の表面に形成した。その後、ポジレジストを剥離し、図９Ｄに示される白金電極３０５を形成した。
【０１０５】
図９Ｅに示すように、８００ｎｍの膜厚を有する窒化シリコン膜３０９をプラズマＣＶＤ法によって形成した。窒化シリコン膜３０９の形状は、一辺の長さが５５ｍｍの正方形であった。
【０１０６】
窒化シリコン膜３０９は、全ての第１窪み３０３、全ての第２窪み３０４、および領域３０７を被覆した。領域３０８は被覆されなかった。
【０１０７】
窒化シリコン膜３０９を作製する方法を、以下に具体的に説明する。２００ｍｍの長さの一辺を有する正方形のメタルマスクを用意した。メタルマスクの中心は５５ｍｍの一辺を有する正方形の貫通孔を具備した。そして、全ての第１窪み３０３、全ての第２窪み３０４、および領域３０７が貫通孔に収まるように、メタルマスクを基板３０１に密着させた。さらに、基板３０１をプラズマＣＶＤ装置内に入れ、基板３０１の表面に窒化シリコン膜３０９を形成した。
【０１０８】
図９Ｆに示すように、基板３０１の表面の全体に撥水膜３１０を形成した。撥水膜３１０を形成する手順は以下の通りである。
【０１０９】
１ｖｏｌ％のＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3を含有するｎ−ヘキサデンカンおよびクロロホルム（体積比４：１）の混合溶液に基板３０１を１時間浸漬した。その後、クロロホルムで基板３０１を揺動しながら洗浄した。
【０１１０】
図１１は、基板表面３１４に形成された撥水膜３１０の模式図を示す。図１１に示される撥水膜３１０は単分子膜である。これに代えて、撥水膜３１０は、ポリマー、またはポリマーと単分子膜との混合体であってもよい。ポリマーは、２分子のＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉがお互いＯを介して結合した構造を有する。
【０１１１】
次に、図１０Ａに示すように、フォトマスク３１１を用いて、第１窪み３０３および第２窪み３０４以外の撥水膜に紫外線３１２を照射した。紫外線３１２の光源は、１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの主要波長を有する低圧水銀灯であった。
【０１１２】
この結果、図１０Ｂに示すように、紫外線３１２が照射された領域３１３のみから、撥水膜３１０が除去された。以上、図９Ａ〜図９Ｆ、図１０Ａおよび図１０Ｂで示した工程により、基板を形成した。
【０１１３】
（２．微細構造物の作製方法）
図１２Ａ〜図１２Ｆは、微細構造物を作製する方法を示す。
【０１１４】
図１２Ａに示すように、６インチの直径および５００μｍの厚みを有するシリコンウェーハ５０１上に、ＥＢ蒸着法により１００ｎｍの膜厚を有するアルミニウム薄膜５０２を形成した。次いで、プラズマＣＶＤ法により３μｍの膜厚を有する酸化シリコン膜５０３を形成した。
【０１１５】
図１２Ｂに示すように、酸化シリコン膜５０３上に、１０ｎｍの厚みを有するチタン薄膜および１００ｎｍの厚みを有する金属膜５０４を順にＥＢ蒸着法を用いて形成した。
【０１１６】
図１２Ｃに示すように、フォトリソフラフィー法によって、金属膜５０４をエッチングして金属パターン５０５を形成した。具体的には、形成する金のパターニングと同一形状を有するポジ型レジスト膜のパターンをフォトリソグラフィー法によって形成した。その後、シリコンウェーハ５０１を、金のエッチング液およびチタンのエッチング液に順に浸漬した。金のエッチング液は、ヨウ素とヨウ化カリウムを溶解した水溶液であった。チタンのエッチング液は、フッ化水素酸および硝酸を溶解した水溶液であった。その後、レジスト膜を剥離した。
【０１１７】
図１２Ｄに示すように、ドライエッチング法により、酸化シリコン膜５０３をパターニングした。具体的には、酸化シリコン５０６と同一形状を有するポジ型レジストパターンをフォトリソグラフィー法により形成した。その後、ＣＦ4ガスを用いて酸化シリコン膜５０３をドライエッチングした。最後にレジスト膜を剥離した。
【０１１８】
図１２Ｅおよび図１２Ｆに示すように、７０℃のアルミニウムエッチング液５０７に基板５０１を浸漬し、アルミニウム薄膜５０２をエッチングした。アルミニウムエッチング液５０７は、リン酸７６ｗｔ％、硝酸４ｗｔ％、酢酸１５ｗｔ％、および水５ｗｔ％の混合物であった。
【０１１９】
このようにして、微細構造物５１０を基板５０１から剥離し、アルミニウムエッチング液５０７に微細構造物５１０を分散した。
【０１２０】
微細構造物５１０を含有するエッチング液をテフロン（登録商標）フィルターによってろ過し、微細構造物５１０をテフロン（登録商標）フィルターに捕捉した。その後、１ｖｏｌ％のＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳＨを含有するエタノールにテフロン（登録商標）フィルターを浸漬し、微細構造物５１０をエタノールに分散した。エタノールを一晩放置した。これにより、微細構造物５１０の金属パターン５０５上に撥水膜が形成された。
【０１２１】
次に、微細構造物５１０を含有するエタノールをテフロン（登録商標）フィルターによってろ過し、テフロン（登録商標）フィルターに構造物５１０を捕捉した。最後に、テフロン（登録商標）フィルターをメタノールに浸漬し、微細構造物５１０をメタノールに分散した。メタノール１０ｍｌ中に、およそ２００万個の微細構造物５１０が分散するように、メタノールの濃度をメタノールの添加によって調整した。
【０１２２】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、それぞれ、実施例１によって作製された第１微細構造物５０８および第２微細構造物５０９を示す。第１微細構造物５０８および第２微細５０９は、いずれも、１００μｍの直径および３μｍの厚みを有するディスク形状を有していた。
【０１２３】
第１微細構造物５０８の表面は、１００μｍの直径を有する金属パターン５１１を具備していた。一方、第２微細構造物５０９は、８０μｍの直径を有する金属パターン５１２を具備していた。これらの金属パターン５１１・５１２表面上には、いずれも撥水膜５１３が形成された。図１３Ｃは、金薄パターン５１１・５１２上に形成された単分子膜からなる撥水膜５１３を示す。
【０１２４】
（３．構造物の基板への配置方法）
図１４Ａ〜図１４Ｆは、基板３０１の窪み３０３に気泡を配置する方法を示す。図１４Ａに示されるように、容器７０１内で、基板３０１を第１の治具７０３に取り付けた。第１窪み３０３および第２窪み３０４は下方向にセットした。
【０１２５】
容器７０１は、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、深さ４０ｃｍのガラス容器であった。
【０１２６】
液体７０２は、０．１ｍｏｌ／ｌのＫＣｌが溶解した電解液であった。第２窪み３０４の下部に形成した電極３０５と、電解液７０２に浸漬した第３電極７０４との間に、ＤＣ３０Ｖの電圧を印加した。電極３０５に正電圧が、第３電極７０４に負電圧がそれぞれ印加された。
【０１２７】
電圧を印加した後、シリンジ７０７から気泡７０８を注入し、基板３０１の第１窪み３０３に気泡７０８を配置した。
【０１２８】
シリンジ７０７はガラス管であった。ガラス管の長さは１５ｃｍであり、ガラス管の両端の孔径は異なっていた。一端の孔径は３０μｍであり、他端の孔径は約１０ｍｍであった。他端にはゴムチューブを取り付け、ガラス管を介して内径３０μｍの孔から液体７０２に圧縮空気を注入した。
【０１２９】
図１６Ａは、基板３０１を固定する前の、第１の治具７０３の模式図である。図１６Ｂは、基板３０１を固定した後の、第１の治具７０３の模式図である。
【０１３０】
第１の治具７０３は窓７１７を具備していた。窓７１７にシリンジ７０７の先端を挿入し、気泡７０８を基板３０１に到達させた。
【０１３１】
気泡７０８を配置した後、電圧の印加を止め、第１の治具７０３を電解液７０２から取り出した。
【０１３２】
図１４Ｂは、第１微細構造物５０８を第１窪み３０３に配置する方法を示す。図１４Ｂに示されるように、基板３０１に気泡７０８を配置させた後、液体７０２中に第２の治具７１０を浸漬し、第２の治具７１０に基板３０１を固定した。シリンジ７０９を用いて、メタノールに分散した第１微細構造物５０８を電解液７０２に注入した。注入した第１微細構造物５０８の数は、おおよそ５万個であった。シリンジ７０９は、１ｍｌの容量を有するパスツールピペットであった。
【０１３３】
図１４Ｃに示すように、第１窪み３０３および第２窪み３０４が鉛直下向きになるように、基板３０１をひっくり返した。
【０１３４】
図１４Ｄおよび図１４Ｅに示すように、電圧を印加しないことを除き、図１４Ａと同じように気泡７１２を第２窪み３０４に配置し、そして基板３０１を第２の治具７１０に固定した。
【０１３５】
図１４Ｆに示すように、図１４Ｂと同様に第２微細構造物５０９を電解液７０２に注入した。
【０１３６】
図１５Ａに示すように、容器７０１を耐圧容器７１４に入れた。そして、耐圧容器７１４および圧力調整装置７１５を、チューブ７１６を介して連結した。
【０１３７】
図１５Ｂに示すように、圧力調整装置７１５から圧縮空気を耐圧容器７１４内に送り、耐圧容器７１４内の圧力を１０気圧に設定した。これは、第１窪み３０３および第２窪み３０４に配置した気泡７１２の体積を減少させ、第１微細構造物５０８および第２微細構造物５０９を、それぞれ、第１窪み３０３および第２窪み３０４に配置した。
【０１３８】
最後に、図１５Ｃに示すように、第２の治具７１０を鉛直上方に持ち上げ、基板３０１を電解液７０２から取り出した。その後、圧力調整装置７１５を用いて、耐圧容器７１４の圧力を大気圧に戻した。このようにして、第１微細構造物５０８および第２微細構造物５０９を基板３０１に配置した。
【０１３９】
（評価方法と結果）
光学顕微鏡を用いて、第１窪み３０３および第２窪み３０４にそれぞれ配置された第１微細構造物５０８の数および第２微細構造物５０９の数を調べた。本発明者は、配置された各第１微細構造物５０８および各第２微細構造物５０９が表面または裏面のどちらを向いているかも調べた。表１に結果を示す。
【０１４０】
【表１】
0005008776.tif 000002
【０１４１】
表１から理解されるように、第１微細構造物５０８および第２微細構造物５０９は、撥水膜５１３を有する金属パターン５１１・５１２が基板側に向くように、それぞれ第１窪み３０３および第２窪み３０４に配置される。ほとんど全ての第１窪み３０３には第１微細構造物５０８が、ほとんど全ての第２窪み３０４には第２微細構造物５０９が、それぞれ選択的に配置される。
【０１４２】
原理的には、本発明の方法によれば、第１窪み３０３に第１微細構造物５０８が、第２窪み３０４に第２微細構造物５０９が配置される。それらの金属面５１１／５１２が基板側を向く。
【０１４３】
ここで、第１窪み３０３および第２窪み３０４へ微細構造物が配置される確率Ｐａ、Ｐｂを求めた。
【０１４４】
Ｐａ：第１窪み３０３に、金属面を基板側に向けて配置した第１微細構造物５０８の数を５０で除算した値
Ｐｂ：第２窪み３０４に、金属面を基板側に向けて配置した第２微細構造物５０９の数を５０で除算した値
第１微細構造物５０８および第２微細構造物５０９が、それぞれ、第１窪み３０３および第２窪み３０４により正確に配置されると、ＰａおよびＰｂはより大きくなる。表１から求められるＰａおよびＰｂは、いずれも０．８６である。
【０１４５】
（比較例１）
比較例１では、特許文献１と同様に第１微細構造物５０８を、基板３０１の第１窪み３０３に配置した。
【０１４６】
基板は、図９Ａ〜図９Ｃの工程により得た。図９Ｄ〜図９Ｆ、図１０Ａおよび図１０Ｂの工程は行われなかった。撥水膜を形成しなかったことを除き、第１微細構造物５０８を図１２に示される手法により作成した。
【０１４７】
図１４Ｂに示される手法により、第１微細構造物５０８を第１窪み３０３に配置した。ただし、図１４Ａおよび図１４Ｃ〜１４Ｆに示される工程は行われなかった。液体７０２は純水であった。液体７０２に供給された第１微細構造物５０８の数は、おおよそ１０万個であった。第１微細構造物５０８を配置した後、基板３０１を液体７０２から取り出した。
【０１４８】
基板３０１の表面を光学顕微鏡で観察し、第１窪み３０３に配置された第１微細構造物５０８の数と、当該第１微細構造物５０８の裏表の向きを調べた。表２はその結果を示す。
【０１４９】
【表２】
0005008776.tif 000003
【０１５０】
比較例１では、第１微細構造物５０８は裏表を区別せず第１窪み５０８に配置される。
【０１５１】
第１窪み３０３に第１微細構造物５０８が配置される確率を、第１窪み３０３に配置された第１微細構造物５０８の数を、第１窪み３０３の総数（１００）によって除算した値と定義した。第１微細構造物５０８が第１窪み３０３により正確に配置されると、当該確率は大きくなる。表２から算出される当該確率は０．１であった。
【０１５２】
実施例１における確率ＰａおよびＰｂは、いずれも、上記の確率（０．１）よりも大きい。これは、本発明の方法は従来の方法よりも優れていることを意味する。
【０１５３】
（実施例２）
図１５Ａ〜Ｃの工程に代えて、以下の工程を行ったこと以外は、図１４Ａ〜図１４Ｆと同様に、第１微細構造物５０８および第２微細構造物５０９を、それぞれ、第１窪み３０３および第２窪み３０４に配置した。
【０１５４】
８５ｗｔ％のドデシルメタアクリレート、１４．５ｗｔ％のトリエチレングリコールヂメタアクリレート、および０．５ｗｔ％のベンゾイルパーオキサイドを含有する混合液がガラス基板にスピンコートされ、ガラス板の表面に熱硬化性樹脂を形成した。
【０１５５】
図１４Ｆの工程の後、当該ガラス板を、基板３０１に密着させ、第１微細構造物５０８および第２微細構造物５０９をガラス板に転写した。当該ガラス板は、１００ｍｍの直径および１ｍｍの厚みを有していた。
【０１５６】
その後、ガラス板を液体７０２から取り出した。最後に、ガラス板を１００℃で１０分間加熱し、第１微細構造物５０８および第２微細構造物５０９をガラス板に固定した。以上により、第１微細構造物５０８および第２微細構造物５０９は、ガラス板に配置された。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明は、微細な電子素子を高い確率で正確に配置することを可能にする。本発明は、小型携帯機器、ディスプレイ、および太陽電池のような電子機器を構成する電子部品を実装するために有用である。
【図１】
0005008776.tif 000004
【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】
0005008776.tif 000013
【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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【図１６】
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