JP2007152515A - ナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に所望の方向及びパターン状にナノワイヤを配向配列させて転写する方法及び装置を提供する。
【解決手段】ナノワイヤ転写装置は、ナノワイヤ３が表面に分散された溶液２を入れる容器１と、溶液２の表面内でナノワイヤ３を配向するために機械的押圧力を印加するバリヤ４と、表面にナノワイヤ３の付着性のあるパターン状領域６を有する転写基材５を溶液２中から引き上げる手段とを備える。溶液２の表面に分散されたナノワイヤ３を表面内で配向させ、転写基材５を溶液２中から引き上げることでパターン状領域６にナノワイヤ３を付着させる。転写基材５の移動と同期して、転写基材の表面に対向させた電気素子形成のための基板７を移動させ、転写基材５のパターン状領域６に対応した基板７のパターン状領域８にナノワイヤ３を転写する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ナノワイヤをパターン状に基板に転写するための方法及び装置に関する。

各種電子デバイスのスイッチング素子として知られるＴＦＴ技術として、シリコン系トランジスタ（単結晶、多結晶、アモルファス）、化合物半導体トランジスタ（ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＶ−ＩＶ族）、有機トランジスタ（低分子、高分子）等が知られている。

シリコン系トランジスタは半導体層にケイ素を用いたトランジスタである。この技術は、材料であるケイ素が地表に無尽蔵に存在する、ドーピングによりp型・n型の構造を得られる、良質な絶縁膜としてケイ素の酸化物であるSiO₂を利用できる、といった特徴を持つ。更に、この技術は、高いキャリア移動度（単結晶：〜10³cm²/Vs、多結晶：〜10²cm²/Vs、アモルファス：〜1cm²/Vs）により優れたトランジスタ性能を得ることが出来る、といった特徴を持つ。しかし、素子形成プロセスにおいては、クリーンルームのような大規模な製造施設で、露光や転写などの複雑なプロセスが必要となり、低コスト化・プロセスの簡易化が課題となっている。

化合物半導体トランジスタは半導体層に複数の元素から成る化合物（GaAs、SiC等）を用いたトランジスタである。この技術は、シリコン系よりもはるかに高いキャリア移動度を持つほか、化合物の種類により、高周波数域での低電力駆動、光反応性、マイクロ波放出といった様々な特性を示す。しかし、材料が高価であるだけでなく、素子形成においてシリコン系トランジスタ同様の大規模・複雑なプロセスが必要になるため、その用途は限られている。

有機トランジスタは半導体層に有機物（低分子ではペンタセン等、高分子ではＰＥＤＯＴ等）を用いたトランジスタである。この技術は、特に高分子系において塗布成膜が可能であることから、インクジェット法やロール・トゥ・ロール法による簡易・大量・低コストな素子形成が可能である。しかし、トランジスタの性能を決めるキャリア移動度がシリコン系に比べて低く（〜0.1cm²/Vs）、各種電子デバイスへ応用するには材料面・製造プロセス面での飛躍的な発展が必要とされる。

これらの点から、高いトランジスタ性能を持ち、かつ簡易で低コストな素子形成プロセスにより大量製造可能なＴＦＴ技術の開発が望まれている。

このような次世代ＴＦＴ技術として、シリコンナノワイヤＴＦＴが注目されている。シリコンナノワイヤＴＦＴは、トランジスタの半導体層に複数のシリコンナノワイヤ（径5〜30nm、ワイヤ長〜200μｍ）を用いた構造である。シリコンナノワイヤの合成方法としては、例えば、次のような方法が知られている。即ち、単結晶シリコン基板の表面に金を蒸着させた上で、シランガス雰囲気下で加熱することにより、シリコン基板の表面にシリコンと金との溶融化化合物合金が形成される。これを触媒としてシランガスが分解されて、シリコンナノワイヤが触媒・シリコン基板間に成長する（例えば、特許文献１参照。）。

このようにして得られたシリコンナノワイヤは、軸方向の結晶性が非常に優れており、更に表面が自然酸化膜SiO₂絶縁層（厚さ30nm程度）で覆われた構造をとる。このため、ＴＦＴの半導体層として用いた場合、多結晶シリコン〜単結晶シリコン並みの高いトランジスタ性能を示す（例えば、特許文献２参照。）。また、素子形成においては、基板上への塗布形成が可能であり、簡易・低コスト・大量生産といったプロセス面でのメリットも併せ持つ。

これらの特徴から、シリコンナノワイヤＴＦＴは、シリコン系ＴＦＴの高性能性と、有機ＴＦＴの簡易な形成プロセスという優位点を併せ持ち、従来のＴＦＴ素子を上回る性能や新たな応用用途が期待される。

応用用途の一つの例として、フレキシブル基板へのＴＦＴ形成があげられる。シリコンナノワイヤＴＦＴは、上記のようにＴＦＴ性能に優れるだけでなく、ドライバ回路の同時形成が可能、曲げ耐性に優れる、完全溶液プロセスによる成型の可能性を持つといった特徴をもつ。そのため、ナノワイヤＴＦＴをプラスチック基板上に形成することで、従来のＴＦＴ技術では成し得なかった高いＴＦＴ性能と簡易な形成プロセスとを併せ持つ、フレキシブルな電子デバイスの形成が期待されている。例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイといったフラットパネルディスプレイ技術に、シリコンナノワイヤＴＦＴ技術を組み合わせることで、従来には無い高輝度・高画質・低電力駆動可能なフレキシブルディスプレイの実現が考えられる。その他TFTは位相制御型のアンテナ等いろいろな分野に適用の可能性がある。

高性能なシリコンナノワイヤＴＦＴを形成するためには、ナノワイヤ自体の構造制御（結晶性、径・サイズ、コア−シェル構造）と、配向性・配列性に優れたナノワイヤ層の成膜との二点が重要となる。前者については、ナノワイヤ合成時の反応条件により径・サイズ、シェル厚などを制御することが出来る。

一方、後者については、ナノワイヤ溶液を基板上に設けた流路に流すことにより配向・配列させる技術が報告されている（例えば、特許文献３参照。）。

また、非特許文献１に、基板全面にナノワイヤを配向配列させる方法として、溶液中に分散したナノワイヤに機構的な圧力をかけるLB膜作製方法の利用が開示されている。ここではナノワイヤが全面に転写された基板からリソグラフィ法により特定部位のナノワイヤのみを残してナノワイヤのパターンを得る方法が示唆されている。

また、特許文献４には、カーボンナノチューブを電極上で配向するために、カーボンナノチューブを含む溶液をピペット等で電極部付近に滴下して、TFTを構成するトランジスタの2つの電極間に交流電圧を印加する例が紹介されている。

ナノワイヤＴＦＴの特性は、ソース・ドレイン電極間をつなぐナノワイヤ層の配向性・配列性に左右されるため、より配向性・配列性に優れ、かつ簡易なナノワイヤ層の成膜プロセスが必要とされている。

ここでは、シリコンナノワイヤを中心に説明を行ったが、ZnO、Al₂CO等の酸化物、カーボンナノチューブ、CdS、InPその他各種のナノロッドに関しても同様な状況にある。以下、これらを総称してナノワイヤと呼ぶ。

ナノワイヤは、以上説明してきたように、リソグラフィー等の真空技術が不要で塗布技術により微細構造を作製することが出来るため、今後様々な用途に利用されることが予想される。例えばフレキシブル基板に複数のTFTを形成するためにパターン状領域にナノワイヤを配向配列させる技術が非常に重要となっている。例えばディスプレイの場合、10⁴−10⁷個程度の画素に対応するTFTの各々にナノワイヤを配向配列する必要がある。ここでいう配向とは基板上におけるナノワイヤの長軸の方向性を表し、配列とは基板上でのナノワイヤの2次元的な配置位置を示す。しかしながら、これらの技術はまだ十分には研究されていないのが現状である。
特開平10−106960号公報 米国特許第6882051号明細書 米国特許第6872645号明細書 特開2004-71654号公報 Nano Letters 2003 vol.3 No.7 P951

本発明の目的とするところは、上述したような従来技術の課題を解決し、容易に所望の方向及びパターン状にナノワイヤを配向配列させることのできる手段を提供することにある。とくに、本発明はナノワイヤをパターン状に基板に転写するための方法及び装置を提供することにある。

本発明によれば、上記の目的を達成するものとして、
溶液の表面に分散したナノワイヤを配向させる工程と、前記ナノワイヤに対する付着性を有するパターン状領域を備えた転写基材を前記溶液中から引き上げることで前記パターン状領域に前記ナノワイヤを付着させる工程とを含むことを特徴とするナノワイヤ転写方法、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記溶液の表面に分散されたナノワイヤを配向させる工程における前記ナノワイヤの配向を、前記ナノワイヤに対する機械的押圧力の印加または電界の印加により行う。

機械的押圧力の印加により、ナノワイヤの配向を制御よく行うことが可能になる。電界の印加により、ナノワイヤの配向制御をより短時間で行うことが可能になる。

本発明の一態様においては、前記溶液の表面に分散されたナノワイヤを配向させる工程における前記ナノワイヤの配向を、前記転写基材を溶液から引き上げる際の前記転写基材の移動に同期させて行う。

これにより、転写基材や基板へのナノワイヤの配向転写を短時間で精度良く行うことができ転写の高速化が可能になる。

本発明の一態様においては、前記転写基材として電気素子形成のための基板を使用する。

このように、ナノワイヤを溶液からディスプレイ用基板等の基板に直接転写することにより、簡便な装置構成でナノワイヤの選択的転写を行うことが可能になる。

本発明の一態様においては、前記電気素子形成のための基板が前記パターン状領域として対をなす電極を有するものであり、該パターン状領域に前記ナノワイヤを付着させる工程において前記対をなす電極間に電圧を印加する。

この場合、ナノワイヤが分散された状態で溶液が転写基材（電気素子形成のための基板）についた段階で対をなす電極間の電界によりナノワイヤが電極に接近する力を受けるので、溶液の蒸発が進んでからの場合よりナノワイヤの付着が早く、必要な部位への転写がより確実になる。このため基板上の小さな部位や、複雑なパターンに対するナノワイヤの転写を確実にすることが可能になる。

本発明の一態様においては、前記転写基材のパターン状領域に転写されたナノワイヤを、電気素子形成のための基板の表面の前記転写基材のパターン状領域に対応するパターン状領域に再転写する工程を含む。

このように、ナノワイヤの転写を2段階に分けて行う（転写及び再転写）ことにより、機能分離の転写が可能となる。具体的には、転写基材への転写ではナノワイヤ選択性、転写特性を重視し、基板への再転写ではディスプレイ等の機能を重視した形状自由度を高める等により転写基材、基板各々の特性を活かしたナノワイヤの高精度な転写を行うことが可能になる。

本発明の一態様においては、前記電気素子形成のための基板が前記パターン状領域として対をなす電極を有するものである。更に、前記転写基材のパターン状領域に前記ナノワイヤを付着させる工程において前記対をなす電極に対応する対の電極間に電圧を印加する。

これにより、転写基材上の複雑なパターンに対するナノワイヤの転写を確実にすることが可能になる。

本発明の一態様においては、前記電気素子形成のための基板のパターン状領域に前記ナノワイヤを再転写することにより付着させる工程において、前記基板の対をなす電極間に電圧を印加する。

この場合、ナノワイヤが分散された状態で溶液が転写膜についた段階で転写膜の電極間の電界によりナノワイヤが電極に接近する力を受けるので、溶液の蒸発が進んでから転写膜上の親水性部に転写する場合よりナノワイヤの付着が早く、必要な部位への転写がより確実になる。このため基板上の小さな部位や、複雑なパターンに対するナノワイヤの転写を確実にすることを可能にする。

また、本発明によれば、上記の目的を達成するものとして、
ナノワイヤが表面に分散された溶液を入れる容器と、前記溶液の表面内で前記ナノワイヤを配向する手段と、表面に前記ナノワイヤの付着性のあるパターン状領域を有する転写基材を前記溶液中から引き上げる手段とを備えることを特徴とするナノワイヤ転写装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記ナノワイヤを配向する手段が、前記ナノワイヤに対する機械的押圧力を印加し又は電界を印加するものである。

本発明の一態様においては、前記ナノワイヤが転写された転写基材を移動させ、該転写基材の移動と同期して該転写基材の表面に対向させた電気素子形成のための基板を移動させる手段を備える。本発明の一態様においては、前記転写基材は前記パターン状領域として対の電極を有しており、前記電気素子形成のための基板が前記転写基材の対の電極に対応して対をなす電極を有するものである。更に、前記装置は前記転写基材の対の電極間に電圧を印加する手段を備える。本発明の一態様においては、前記装置は前記基板の対をなす電極間に電圧を印加する手段を備える。

本発明の一態様においては、前記転写基材として使用される電気素子形成のための基板が前記パターン状領域として対をなす電極を有するものであり、前記装置は前記基板の対をなす電極間に電圧を印加する手段を備える。

以上のような本発明によれば、容易に所望の配向方向をもってナノワイヤをパターン状に基板に転写することができる。また、インクジェット方式やディスペンサ方式等の従来の塗布方式に比べ簡便な方法でナノワイヤを一度に大面積にディスプレイ基板等の基板に転写することが可能になる。

以下、図面を参照しながら、本発明のナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施の形態を説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

ナノワイヤは、上記のようにナノサイズの針状またはロッド状の物質であるが、とくに数nm〜数百nmの直径、数μｍ〜百μｍの長さで、アスペクト比が10〜10⁴のワイヤ形状を有するものが代表的である。但し、本発明においては、ナノワイヤとして、ワイヤ形状だけでなく、カーボン・ナノチューブ等のチューブ形状のものも含むものとし、これにも本発明が適用できる。

ナノワイヤの半導体材料としては具体的には、ＩＶ族半導体（C, Si, Ge, Sn）とそれらの組合せ、ＩＩＩ−Ｖ族半導体(Al,Ga,In)(N,P,As,Sb)、ＩＩ−ＶＩ族半導体(Be,Mg,Zn,Cd,Hg)(O,S,Se,Te)が可能である。また、その他の半導体(Ge,Sn,Pb)(S,Se,Te)、(Cu,Ag)(F,Cl,Br,I)、(Cu,Ag)(Al,Ga,In,Tl,Fe)(S,Se,Te)₂、(Al,Ga,In)₂(S,Se,Te)₃が可能である。更に、BeSiN₂, CaCN₂, ZnGeP₂, CdSnAs₂, ZnSnSb₂, CuGeP₃, CuSi₂P₃, Si₃N₄, Ge₃N₄, Al₂O₃, Al₂CO等が可能である。また、これらの組合せが可能である。ここで、括弧（）内の元素は、それらの内の一種類からなる材料、あるいは複数種類の材料の混合からなる材料の全てを総括的に表している。また更に、ｐ型半導体、ｎ型半導体の形成のために、適宜ドーパントが添加される場合もある。

これらのナノワイヤを、気相法、液相法などの各種合成法により合成し、均一に分散できるような溶媒中に分散する。溶媒の例としては、アセトン等のケトン類の他に、ジエチルエーテルや、水、エタノール、エチレングリコール等の各種アルコール、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の液体を使用しうる。これらの分散を均一化するために超音波処理することも良い方法である。

また、カーボンナノチューブやシリコンナノワイヤ等の各種ナノワイヤは、組成・製法等により各種の導電性を選択することができる。

シリコンナノワイヤ等の各種ナノワイヤは一般的に表面酸化により親水性を示す場合が多いが、コアシェル構造を含む各種の組成・表面処理により親水性・疎水性の度合いを制御することができる。

ナノワイヤを溶液上で薄層に展開する（即ち、溶液の表面にナノワイヤを分散させる）ために、LB膜形成の手法を利用することができる。溶媒中にナノワイヤを分散させたナノワイヤ溶液を展開液として、例えば水からなる下層液に滴下する。

この際、展開液が下層液中に沈んだり混合してしまわないように展開液を滴下する。たとえばクロロホルムのように水に不溶性で水より重い溶媒を用いた展開液の場合には、例えばピペット先端を下層液面ギリギリの位置において落下させるのとほぼ同時に下層液面に接するようにして、ゆっくり落下させる。これにより展開液を下層液上に薄く展開することができる。また、エタノール、アセトンのように水、または水に可溶な溶媒を用いた展開液を利用する場合には、ピペットの先端を一度下層液面につけた後、少し持ち上げるようにしてゆっくりと滴下していくと、展開液を下層液上に薄く展開することができる。

カーボンナノチューブには多数の種類があり、そのままでは親水性液体にも疎水性液体にも分散しない場合は、界面活性剤を利用して分散させることができる。これにより、カーボンナノチューブを水面に展開させることができる。また、カーボンナノチューブを溶液表面に薄層に展開させるためには、アミド基を含有させた可溶性ナノチューブの形態にすることができる。

＜実施形態１＞
図1は本発明に係るナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施形態を示す概略図である。とくに、図1（a）はナノワイヤ転写装置を横方向から見た概略図であり、図１（b）はその転写ベルト部分を左側から見た様子を示す概略図である。

親水性をしめすナノワイヤ3を容器1内においてアセトンからなる溶媒に混ぜて水溶液2の表面に浮遊させる。ここでナノワイヤ3はバリア4により表面圧力のバランスが取れるように図1（a）中で右向きに適度な圧力12をかけられ、表面に転写膜を有する転写ベルト（転写基材）5の表面に平行になるように分散されている。

転写ベルト5は、ローラー13-1,13-2,13-3に巻き掛けられており、ローラー回転により矢印11方向に走行移動できるように設置されている。第1図（b）に示すように、転写ベルト5の表面の転写膜は、ナノワイヤ3の付着を容易にする（即ち、ナノワイヤ付着性にする）所望パターンの親水性部分（パターン状領域）6とそれ以外の疎水性部分とに区分されている。この転写膜は、たとえば疎水性のフッ素樹脂層のナノワイヤ3を付着させる上記所望パターンの部分にレーザーを照射することにより、光化学反応でカルボン酸基を生じさせる親水性処理を行うことで作製することができる。

基板（電気素子形成のための基板）7は表面に対をなす電極8を複数対有しており、これらの電極は転写膜の親水性部分と位置的に対応するように配置されている。基板7は、ローラー13-2,13-3間にて走行する転写ベルト5と同一の向き及び速度で同期して、該転写ベルト5の転写膜と接しながら走行移動する。その際、転写ベルト５の親水性部分と基板7の電極8の対とが当接するようになっている。

以下、ナノワイヤ3を基板７に付着させる工程を説明する。溶液2上のナノワイヤ3は、バリア4により圧力１２を受けることで溶液上にて配向された状態で転写ベルト5に接触し、その転写膜の親水性部分6に選択的に付着する。転写ベルトの転写膜親水性部分にパターン状に付着したナノワイヤ3は、ローラー13-1,13-2,13-3の回転に伴い、ローラー13-2,13-3間にて走行する転写ベルト５の転写膜親水性部分からそれに対応する基板7の電極8に軽く圧着され、基板側に再転写される。このような再転写を可能にするために、基板の電極８の表面をたとえばアルカリアルコール溶液で洗浄することで親水性にする。

ここではナノワイヤ3を転写ベルトの移動方向に対して直角に配向させるために転写ベルトの面とバリア4の面とを互いに平行に配置した場合を例示したが、転写ベルトの面とバリアの面とを互いに直角に配置することにより、ナノワイヤ3をベルトの移動方向に平行になるように配向させて転写することも可能である。

また、転写ベルト５のナノワイヤ付着部位である転写膜親水性部分のパターンより基板７上の対をなす電極８間の間隔を狭く構成することにより、ナノワイヤ3を基板７の対をなす電極８間に延びて電極８同士を接続するように精度良く再転写することができる。

ここではバリア４によりナノワイヤ3を転写膜の方へ移動させる力を与える例を示したが、これに限らず、随時溶液を容器に補充する手段を設けて液流によりナノワイヤ3を転写膜の方へ移動させるようにして、これを圧力印加手段としても良い。

＜実施形態２＞
図２は本発明に係るナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施形態を示す概略図である。とくに、図２（a）、（b）、（c）はナノワイヤ転写装置を上から見た概略図である。

実施形態1に示したように、溶液2上におけるナノワイヤ3の転写ベルト５への付着は転写膜親水性部分のみになる。このため、溶液2上のナノワイヤ3の分布とくに転写ベルト５の近傍でのナノワイヤ3の分布は、パターン形状により配向が不均一となることがある。この配向の乱れの補正をバリア4での圧力印加を調整することにより行う例を示す。転写ベルト５の転写膜親水性部分６へのナノワイヤ3の付着により溶液2上のナノワイヤ3の配向が乱れた（a）後に、バリア４の圧力を一瞬緩め（b）、転写ベルトにナノワイヤ3を付着させる次のタイミングに再びバリア4により圧力を印加する（c）。これにより転写ベルトへとナノワイヤ3を付着させる際のナノワイヤ3の配向をより安定化させることができる。その他の構成は、実施形態１と同様である。

＜実施形態３＞
図３は本発明に係るナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施形態を示す概略図であり。とくにナノワイヤ転写装置を上から見た概略図である。

ここでは、容器1外部に配置された対をなす電極9に電圧印加手段10により交流電圧を印加して、溶液2上のナノワイヤ３に対してその配向方向に沿った方向の電界を印加できるように構成されている。その他の構成は、実施形態１と同様である。

転写ベルト近辺における溶液への交流電界印加によって、ナノワイヤ3を更に電界印加方向に確実に配向させることができる。このような電界印加を併用することにより、転写膜に転写されることによるナノワイヤの減少及びその補給に合わせた溶液上の表面張力の調整等の微妙なバリアの圧力印加制御の精度を緩くすることができる。

また、ナノワイヤ3が転写ベルト5上の転写膜親水性部分6に接するタイミングと接しないタイミングとにあわせて電圧印加をオンオフすることにより、ナノワイヤの転写ベルトの転写膜親水性部分への付着をより確実にする効果も得ることができる。

また、転写ベルトの巾が広い場合には、溶液上でナノワイヤを転写ベルトに直角な方向に配向して、転写ベルトの面を挟むように電圧を印加するようにすることも可能である。これにより、転写ベルトの巾が広い場合にも対をなす電極間の距離を小さくして印加電圧を低くすることができる。

＜実施形態４＞
図４は本発明に係るナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施形態を示す概略図であり。とくにナノワイヤ転写装置を上から見た概略図である。

ここでは、転写ベルトの転写膜親水性部分6を電極からなるものとした例を示す。即ち、転写ベルト5上の正極と負極との組で構成された電極部6-2のそれぞれに電圧印加手段11-1、11-2, 11-3, 11-4,・・・・によって交流電圧が印加できるようになっている。転写ベルト5上の電極部6-2が溶液2に接する時点で、電圧印加手段11により各電極部6-2の正極と負極との間に電圧を印加することによって効率的に個々の電極部6-2の正極と負極との間を接続するようにナノワイヤ３を転写させることができる。その他の構成は、実施形態１と同様である。ここでは、バリア４によるナノワイヤ３への圧力の印加が厳密に制御されていなくても、ナノワイヤの転写が確実に行われるので転写を高速化できる特徴がある。

以上のような転写ベルト上の転写膜電極部への電圧印加を、実施形態2で説明した溶液中の電圧印加と同時に行うことができる。この場合には、溶液中の印加電圧より転写ベルト上での印加電圧を高電圧にする、あるいは転写ベルト上の電圧印加の際に溶液中の電圧印加を中断することで効果的な転写を行うことができる。

同様にして、転写ベルトから図４には示されていない基板７にナノワイヤ３を再転写する際に、基板電極８（具体的には転写ベルトの電極部6-2の正極及び負極に対応する基板のＴＦＴのソース電極及びドレイン電極）への電圧印加を活用することも可能である。この場合は、転写ベルト上での印加電圧よりも基板上での印加電圧を高電圧にする、あるいは基板上の電圧印加の際に転写ベルト上の電圧印加を中断することでナノワイヤ３を効果的に転写ベルトから基板へと再転写することができる。また、転写ベルトの電極部6-2の正極及び負極の間より基板７上のソース電極及びドレイン電極の間を狭くすることができる。これにより、転写ベルトにおいて正極及び負極の一方にしか触れていないナノワイヤに関しても基板のソース電極及びドレイン電極の間に跨るように配置できる確率が高くなるので基板電極部にナノワイヤを精度良く転写することができる。

＜実施形態５＞
図５は本発明に係るナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施形態を示す概略図であり、とくにナノワイヤ転写装置を横から見た概略図である。

本実施形態においては、基板７を溶液2に浸漬してナノワイヤ3を直接に基板７に転写する例をしめす。基板７を引き上げる際、基板７上の電極８が溶液表面のナノワイヤ3と接するタイミングで、不図示の電圧印加手段11-1、11-2, 11-3, 11-4,・・・・により電極８に交流電圧を印加する。その他の構成は、実施形態１と同様である。この場合、バリア４によるナノワイヤ3への圧力印加が厳密に制御されていなくても、基板の電極８への電圧印加によりナノワイヤ3の転写が確実に行われ、且つ基板７に直接ナノワイヤが転写されるので、転写を簡便に高速化できる特徴がある。

以上の実施形態では、ナノワイヤ、転写ベルトのナノワイヤが付着する部分、及び基板の電極をいずれも親水性とした例を示したが、これらをいずれも疎水性とすることも可能である。また、転写後に基板上のナノワイヤや基板の電極の表面の酸化膜をエッチングすることにより電極部の電気的コンタクトをより確実にすることも可能である。

本発明に係るナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施形態を示す概略図である。 本発明に係るナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施形態を示す概略図である。 本発明に係るナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施形態を示す概略図である。 本発明に係るナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施形態を示す概略図である。 本発明に係るナノワイヤ転写方法及びナノワイヤ転写装置の実施形態を示す概略図である。

符号の説明

１ 容器
２ 溶液
３ ナノワイヤ
４ バリア
５ 転写ベルト
６ 転写膜親水性部分
６−２ 電極部
７ 基板
８ 電極
１０ 電圧印加手段
１１−１，１１−２，１１−３，１１−４ 電圧印加手段
１２ バリア移動方向
１３−１，１１３−２，１３−３ ローラー

Claims (14)

1. 溶液の表面に分散したナノワイヤを配向させる工程と、前記ナノワイヤに対する付着性を有するパターン状領域を備えた転写基材を前記溶液中から引き上げることで前記パターン状領域に前記ナノワイヤを付着させる工程とを含むことを特徴とするナノワイヤ転写方法。
2. 前記溶液の表面に分散されたナノワイヤを配向させる工程における前記ナノワイヤの配向を、前記ナノワイヤに対する機械的押圧力の印加または電界の印加により行うことを特徴とする、請求項１に記載のナノワイヤ転写方法。
3. 前記溶液の表面に分散されたナノワイヤを配向させる工程における前記ナノワイヤの配向を、前記転写基材を溶液から引き上げる際の前記転写基材の移動に同期させて行うことを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のナノワイヤ転写方法。
4. 前記転写基材として電気素子形成のための基板を使用することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のナノワイヤ転写方法。
5. 前記電気素子形成のための基板が前記パターン状領域として対をなす電極を有するものであり、該パターン状領域に前記ナノワイヤを付着させる工程において前記対をなす電極間に電圧を印加することを特徴とする、請求項４に記載のナノワイヤ転写方法。
6. 前記転写基材のパターン状領域に転写されたナノワイヤを、電気素子形成のための基板の表面の前記転写基材のパターン状領域に対応するパターン状領域に再転写する工程を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のナノワイヤ転写方法。
7. 前記電気素子形成のための基板が前記パターン状領域として対をなす電極を有するものであり、前記転写基材のパターン状領域に前記ナノワイヤを付着させる工程において前記対をなす電極に対応する対の電極間に電圧を印加することを特徴とする、請求項６に記載のナノワイヤ転写方法。
8. 前記電気素子形成のための基板のパターン状領域に前記ナノワイヤを再転写することにより付着させる工程において、前記基板の対をなす電極間に電圧を印加することを特徴とする、請求項６〜７のいずれかに記載のナノワイヤ転写方法。
9. ナノワイヤが表面に分散された溶液を入れる容器と、前記溶液の表面内で前記ナノワイヤを配向する手段と、表面に前記ナノワイヤの付着性のあるパターン状領域を有する転写基材を前記溶液中から引き上げる手段とを備えることを特徴とするナノワイヤ転写装置。
10. 前記ナノワイヤを配向する手段が、前記ナノワイヤに対する機械的押圧力を印加し又は電界を印加するものであることを特徴とする、請求項９に記載のナノワイヤ転写装置。
11. 前記ナノワイヤが転写された転写基材を移動させ、該転写基材の移動と同期して該転写基材の表面に対向させた電気素子形成のための基板を移動させる手段を備えることを特徴とする、請求項９〜１０のいずれかに記載のナノワイヤ転写装置。
12. 前記転写基材は前記パターン状領域として対の電極を有しており、前記電気素子形成のための基板が前記転写基材の対の電極に対応して対をなす電極を有するものであり、前記装置は前記転写基材の対の電極間に電圧を印加する手段を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のナノワイヤ転写装置。
13. 前記装置は前記基板の対をなす電極間に電圧を印加する手段を備えることを特徴とする、請求項１１〜１２のいずれかに記載のナノワイヤ転写装置。
14. 前記転写基材として使用される電気素子形成のための基板が前記パターン状領域として対をなす電極を有するものであり、前記装置は前記基板の対をなす電極間に電圧を印加する手段を備えることを特徴とする、請求項９〜１０のいずれかに記載のナノワイヤ転写装置。