JP2012204580A - 凸版及びそれを用いた薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反転オフセット印刷のパターンの縁が急峻であるという問題を解決するために、当該印刷に使用する凸版の凸部縁部分の形状を規定した。この凸版に好適なパターン形成方法及び高品質の薄膜トランジスタを提供する。
【解決手段】インク剥離性を有するブランケットにインク液膜を形成する工程と、ブランケット上のインク液膜に凸版を接触させて凸部形状にインク液膜を除去する工程と、残ったインク液膜に基材を接触させてインク液膜パターンを基材に転写させる工程と、を有するパターン形成方法に使用する凸版３であって、該凸版の凸パターンは、凸パターン６の縁の外側に複数の微小凸パターン７を備えることを特徴とする凸版である。
【選択図】図１

Description

本発明は、パターン端部の厚さが中央よりも薄いパターンを形成するためのパターン形成方法及びこれを用いて製造する薄膜トランジスタに関する。

印刷は、紙に文字や画像を書く出版の分野から、配線や抵抗体などを形成するエレクトロニクス分野へと応用が広がり、微細化、高品質化が求められている。特に、微細なパターニングを実現する方法として、反転オフセット印刷法が開発されている（特許文献１）。

反転オフセット印刷法は、インク剥離性を有するブランケット１上へインク塗布装置２Ｕを用いてインク液膜２を形成する工程と、該インク液膜２に凸版３を接触させてブランケット１上のインク液膜２のうち該凸版３の凸部形状部分を除去する工程と、前記ブランケット１上に残ったインク液膜パターンを基材４に接触することにより基材４上にインク液膜パターンを転写する工程とを有する印刷パターン形成方法である（図１０を参照、以下、印刷パターンを単にパターンとも記すこともある。）。通常、ブランケット１にはシリコーン樹脂を表面に有する円筒（転写胴）が用いられ、凸版３にはガラスなどに所望の印刷パターンのネガ形状の凸部を形成したものが用いられる。

また、フラットパネルディスプレイの製造上必要とされる様々なパターンは、従来はフォトリソグラフィを用いて作製されてきたが、印刷法によって安価に製造することへの期待が高まっている。印刷によるパターン形成に適した半導体として、有機半導体、塗布型酸化物半導体、塗布型シリコン等が挙げられる。

特公昭６０−２９３５８号公報

反転オフセット印刷は、高解像度のパターンを形成できるパターン形成方法であるが、パターンの縁がテーパー状でなく急峻になり易く、単純に反転オフセット印刷を適用してゲート電極を形成した場合、ゲート絶縁膜を介してソース・ドレイン電極との間にリークが発生し易いという問題があった。また、ソース・ドレイン電極の形成に適用した場合には、電極縁において半導体の状態の乱れが生じ、薄膜トランジスタの特性が悪いという問題があった。

さらに、ゲート絶縁膜に用いた場合には、上層の電極と下層の電極を接続する部分での接続がうまくいかず断線になりやすいという問題があった。

本発明は、このような印刷パターンの縁の形状に由来する問題を解決するためになされたものであり、パターン縁の形状変化をテーパー状にする、即ちパターン縁の厚さをパターン中央よりも薄くするためのパターン形成方法及び電流リークと断線のない薄膜トランジスタを提供する。

上記の課題を達成するための請求項１の発明は、インク剥離性を有するブランケットに
インク液膜を形成する工程と、ブランケット上のインク液膜に凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材に転写する工程と、をこの順に行うパターン形成方法に使用する凸版であって、該凸版はインク液膜と接触して凸部形状にインク液膜を除去する凸パターンを有し、該凸パターンの最外縁部の外側に複数の微小凸パターンを備えることを特徴とする凸版としたものである。

請求項２に記載の発明は、インク剥離性を有するブランケットにインク液膜を形成する工程と、ブランケット上のインク液膜に凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材に転写する工程と、をこの順に行うパターン形成方法に使用する凸版であって、該凸版はインク液膜と接触して凸部形状にインク液膜を除去する凸パターンを有し、該凸パターンの最外縁部の内側に複数の微小凹パターンを備えることを特徴とする凸版としたものである。

請求項３に記載の発明は、インク剥離性を有するブランケットにインク液膜を形成する工程と、ブランケット上のインク液膜に凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材に転写する工程と、をこの順に行うパターン形成方法に使用する凸版であって、該凸版はインク液膜と接触して凸部形状にインク液膜を除去する凸パターンを有し、該凸パターンは、凸パターンの縁が上から見て鋸刃状であることを特徴とする凸版としたものである。

請求項４に記載の発明は、基材と、その上のゲート電極と、その上のゲート絶縁膜と、その上のソース・ドレイン電極と、ソース・ドレイン間の半導体層と、を少なくとも有する薄膜トランジスタの製造方法であって、該ゲート電極を形成する方法が、インク剥離性を有するブランケット上に金属を含有するインク液膜を形成する工程と、ブランケット上のインク液膜に請求項１から３のいずれか1項に記載の凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材に転写する工程と、をこの順に行い、前記インク液膜を焼成して流動させることで、前記ゲート電極を形成するインクパターン縁の厚さを中央よりも薄くすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法としたものである。

請求項５に記載の発明は、基材と、その上のゲート電極と、その上のゲート絶縁膜と、その上のソース・ドレイン電極と、ソース・ドレイン間の半導体層と、を少なくとも有する薄膜トランジスタの製造方法であって、該ソース・ドレイン電極を形成する方法が、インク剥離性を有するブランケット上に金属を含有するインク液膜を形成する工程と、ブランケット上のインク液膜に請求項１から３のいずれか1項に記載の凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材上のゲート絶縁膜上に転写する工程と、をこの順に行い、前記インク液膜を焼成して流動させることで、前記ソース・ドレイン電極を形成するインクパターン縁の厚さを中央よりも薄くすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法としたものである。

請求項６に記載の発明は、基材と、その上のゲート電極と、その上のゲート絶縁膜と、
その上のソース・ドレイン電極と、ソース・ドレイン間の半導体層と、を少なくとも有する薄膜トランジスタの製造方法であって、該ゲート絶縁膜を形成する方法が、インク剥離性を有するブランケット上に絶縁材料を含有するインク液膜を形成する工程と、ブランケット上のインク液膜に請求項１から３のいずれか1項に記載の凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材上に転写する工程と、をこの順に行い、前記インク液膜を焼成して流動させることで、前記ゲート絶縁膜を形成するインクパターン縁の厚さを中央よりも薄くすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法としたものである。

請求項７に記載の発明は、前記焼成が、第一の焼成温度でインク液膜を流動させ、第一の温度より高温の第二の焼成温度でインク液膜を固化させるものであることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法としたものである。

本発明になる凸版を使用するパターン形成方法を用いれば、パターン縁の断面をテーパーにすることが容易である。また、この方法で作製した金属パターンをゲート電極として用いることにより、ゲート電極と、ソース電極またはドレイン電極との間の絶縁破壊を防止でき、信頼性の高い薄膜トランジスタとすることができる。また、この方法で作製した金属パターンをソース・ドレイン電極として用いることにより、半導体の状態（配向、粒径、結晶状態など）の不連続性を低減でき、特性の良い薄膜トランジスタとすることができる。さらに、この方法で作製した絶縁膜パターンをゲート絶縁膜として用いることにより、上層の電極と下層の電極の接続を良好に行うことができる。

本発明の凸版の一例を示す斜視図である。 本発明の凸版の別の一例を示す斜視図である。 本発明の凸版のさらに別の一例を示す斜視図である。 本発明のパターン形成方法の一例を示す説明図である。 本発明のパターン形成方法の別の一例を示す説明図である。 本発明のパターン形成方法のさらに別の一例を示す説明図である。 本発明の薄膜トランジスタの工程を示す上面図（右）およびＡ−Ａ’断面図（左）である。 本発明の薄膜トランジスタの工程を示す上面図（右）およびＢ−Ｂ’断面図（左）である。 本発明の薄膜トランジスタの工程を示す上面図（右）およびＣ−Ｃ’断面図（左）である。 従来の反転オフセット印刷を示す説明図である。 従来の薄膜トランジスタを示す断面図である。 従来の薄膜トランジスタを示す断面図である。 従来の薄膜トランジスタを示す断面図である。

（第１の実施形態）
本発明になるパターン形成方法の一例を図４に示す。まず、ブランケット１上にインク液膜２を形成する（図示せず）。次に、凸パターン６の最外縁部の外側の近傍に複数の微小凸パターン７を有する凸版３（図４（ａ））の凸部をブランケット１に接触させ、凸部に対応するインクを除去してインクパターン２Pとする（図４（ｂ））。そして、基材４をブランケット１に接触させ、インクパターン２Pを基材４に転写する（図４（ｃ））。この状態で、インクパターン２Pは凸版３のネガ形状をほぼ保っている。

こうして印刷した基材４を焼成することにより、インクパターン２Pが加熱されて流動し、焼成後のインクパターン２PPは縁の厚さがインクパターンの中央よりも薄くなり、断面がテーパー形状となる（図４（ｄ））。焼成は１段階で行ってもよいが、２段階で行ってもよい。即ち、第一の温度でインクを流動させ、第二の温度でインクを固化させることが可能である。ただし、第一の温度＜第二の温度とする。あるいは、温度を徐々に上げていってもよい。

凸版３としては、凸パターンの最外縁部の外側の近傍に複数の微小凸パターンを有する凸版であればよく、図１（ａ）〜（ｃ）に示す様々な形状や、他の形状も使用できる。微小凸パターン７によって抜けた形状がほぼ潰れる程度にインクが流動するのが望ましい。インクの流動量は、インクの性質にもよるが、ウェット膜厚の０．１〜１０倍程度なので、微小凸パターンの存在領域Ａは、凸パターンの縁からウェット膜厚の２０倍以内が望ましく、微小凸パターンの幅は、上から見て最も狭い部分の幅Ｗがウェット膜厚の１０倍以内が望ましい。ウェット膜厚は、焼成後膜厚×インク体積／主剤体積でほぼ推定できる。凸版３の材質は、ガラスが一般に用いられるがそれに限定されるものではなく、金属や、ガラス上に金属パターンまたは樹脂パターンを付けたものや、金属に樹脂パターンを付けたものなどが使用可能である。また、凹部には撥インク処理を施してもよい。凸版３は板状に限定されるものではなく、例えば円筒形のシリンダーの表面が凸版３であってもよい。

ブランケット１としてはシリコーン樹脂が好適であるがそれに限定されるものではなく、フッ素化樹脂、ナイロン樹脂等も使用できる。ブランケット１は、円筒形の金属シリンダー上に樹脂板を貼ったものや、樹脂を塗工したものを用いることができる。ただし、凸版３が円筒形、基材４がフィルムであれば、ブランケット１は板状であってもよい。

インクは一般に、主剤（印刷したい物質またはその前駆体）と、溶媒（水、有機溶剤等）と、添加剤（混合性、印刷性、保存性等改善のため）からなる。溶媒として水を多く使っているインクは水系、有機溶剤を多く使っているインクは溶剤系と呼ばれる。どちらのインクも使用可能である。インク液膜２を形成する方法としては、ダイコート、キャップコート、ロールコート等が使用できる。

基材４としては、様々な物が使用できるが、例えばガラスのような無機物でもよいし、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロース等のフィルムやシートを用いることもできる。ただし、ブランケット１のインク剥離性が、凸版３や基材４よりも大きい（剥離し易い）必要がある。また、インクの主剤、溶媒、添加剤の種類、粘度、印刷条件等を適宜選択する必要がある。

（第２の実施形態）
本発明のパターン形成方法の例を、図５に示す。まず、ブランケット１上にインク液膜２を形成する（図示せず）。次に、凸パターン６の最外縁部の内側の近傍に複数の微小凹パターン８を有する凸版３（図５（ａ））の凸部をブランケット１に接触させ、凸部に対応するインクを除去してインクパターン２Pとする（図５（ｂ））。そして、基材４をブランケット１に接触させ、インクパターン２Pを基材４に転写する（図５（ｃ））。この状態で、インクパターン２Pは凸版３のネガ形状をほぼ保っている。

こうして印刷した基材４を焼成することにより、インクパターン２Pが流動し、焼成後のインクパターン２PPは縁の厚さがインクパターンの中央よりも薄くなり、断面がテーパ
ー形状となる（図５（ｄ））。焼成は１段階で行ってもよいが、２段階で行ってもよい。即ち、第一の温度でインクを流動させ、第二の温度でインクを固化させることが可能である。ただし、第一の温度＜第二の温度とする。あるいは、温度を徐々に上げていってもよい。

凸版３としては、凸パターンの最外縁部の内側の近傍に複数の微小凹パターンを有する凸版であればよく、図２（ａ）〜（ｃ）に示す様々な形状や、他の形状も使用できる。微小凹パターンによって残った形状が巻き込まれる程度にインクが流動するのが望ましい。インクの流動量は、インクの性質にもよるが、ウェット膜厚の０．１〜１０倍程度なので、微小凹パターンの存在領域Ａは、凸パターンの縁からウェット膜厚の２０倍以内が望ましく、微小凸パターンの幅は、上から見て最も狭い部分の幅Ｗがウェット膜厚の１０倍以内が望ましい。ウェット膜厚は、焼成後膜厚×インク体積／主剤体積でほぼ推定できる。凸版３の材質は、ガラスが一般に用いられるがそれに限定されるものではなく、金属や、ガラス上に金属パターンまたは樹脂パターンを付けたものや、金属に樹脂パターンを付けたものなどが使用可能である。また、凹部には撥インク処理を施してもよい。凸版３は板状に限定されるものではなく、例えば円筒形のシリンダーの表面が凸版３であってもよい。

ブランケット１としてはシリコーン樹脂が好適であるがそれに限定されるものではなく、フッ素化樹脂、ナイロン樹脂等も使用できる。ブランケット１は、円筒形の金属シリンダー上に樹脂板を貼ったものや、樹脂を塗工したものを用いることができる。ただし、凸版３が円筒形、基材４がフィルムであれば、ブランケット１は板状であってもよい。

インクは一般に、主剤（印刷したい物質またはその前駆体）と、溶媒（水、有機溶剤等）と、添加剤（混合性、印刷性、保存性等改善のため）からなる。溶媒として水を多く使っているインクは水系、有機溶剤を多く使っているインクは溶剤系と呼ばれる。どちらのインクも使用可能である。インク液膜２を形成する方法としては、ダイコート、キャップコート、ロールコート等が使用できる。

基材４としては、様々な物が使用できるが、例えばガラスのような無機物でもよいし、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロース等のフィルムやシートを用いることもできる。ただし、ブランケット１のインク剥離性が、凸版３や基材４よりも大きい（剥離し易い）必要がある。また、インクの主剤、溶媒、添加剤の種類、粘度、印刷条件等を適宜選択する必要がある。

（第３の実施形態）
本発明のパターン形成方法の例を、図６に示す。まず、ブランケット１上にインク液膜２を形成する（図示せず）。次に、凸パターン６の縁が上から見て鋸刃状である凸版３（図６（ａ））の凸部をブランケット１に接触させ、凸部に対応するインクを除去してインクパターン２Pとする（図６（ｂ））。そして、基材４をブランケット１に接触させ、インクパターン２Pを基材４に転写する（図６（ｃ））。この状態で、インクパターン２Pは凸版３のネガ形状をほぼ保っている。

こうして印刷した基材４を焼成することにより、インクパターン２Pが流動し、焼成後のインクパターン２PPは縁の厚さがインクパターンの中央よりも薄くなり、断面がテーパー形状となる（図６（ｄ））。焼成は１段階で行ってもよいが、２段階で行ってもよい。即ち、第一の温度でインクを流動させ、第二の温度でインクを固化させることが可能である。ただし、第一の温度＜第二の温度とする。あるいは、温度を徐々に上げていってもよい。

凸版３としては、凸パターンの縁が上から見て鋸刃状の凸版であればよく、図３（ａ）〜（ｃ）に示す様々な形状や、他の形状も使用できる。ここで、鋸刃状のパターンとは、のこぎりの歯の様に三角形状が連続した、いわゆるギザギザ形状のことを言う。鋸刃状の縁形状がほぼ滑らかになる程度にインクが流動するのが望ましいインクの流動量は、インクの性質にもよるが、ウェット膜厚の０．１〜１０倍程度なので、鋸刃状パターンの長さＡは、ウェット膜厚の２０倍以内が望ましく、鋸刃状パターンのピッチＷは、ウェット膜厚の１０倍以内が望ましい。ウェット膜厚は、焼成後膜厚×インク体積／主剤体積でほぼ推定できる。凸版３の材質は、ガラスが一般に用いられるがそれに限定されるものではなく、金属や、ガラス上に金属パターンまたは樹脂パターンを付けたものや、金属に樹脂パターンを付けたものなどが使用可能である。また、凹部には撥インク処理を施してもよい。凸版３は板状に限定されるものではなく、例えば円筒形のシリンダーの表面が凸版３であってもよい。

ブランケット１としてはシリコーン樹脂が好適であるがそれに限定されるものではなく、フッ素化樹脂、ナイロン樹脂等も使用できる。ブランケット１は、円筒形の金属シリンダー上に樹脂板を貼ったものや、樹脂を塗工したものを用いることができる。ただし、凸版３が円筒形、基材４がフィルムであれば、ブランケット１は板状であってもよい。

インクは一般に、主剤（印刷したい物質またはその前駆体）と、溶媒（水、有機溶剤等）と、添加剤（混合性、印刷性、保存性等改善のため）からなる。溶媒として水を多く使っているインクは水系、有機溶剤を多く使っているインクは溶剤系と呼ばれる。どちらのインクも使用可能である。インク液膜２を形成する方法としては、ダイコート、キャップコート、ロールコート等が使用できる。

基材４としては、様々な物が使用できるが、例えばガラスのような無機物でもよいし、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロース等のフィルムやシートを用いることもできる。ただし、ブランケット１のインク剥離性が、凸版３や基材４よりも大きい（剥離し易い）必要がある。また、インクの主剤、溶媒、添加剤の種類、粘度、印刷条件等を適宜選択する必要がある。

（第４の実施形態）
主剤に金属を含むインクを用い、第１〜３の実施形態のパターン形成方法を用いることにより、パターンの縁の厚さがパターンの中央の厚さよりも薄い、金属パターンを形成することができる。金属としては、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ等が可能である。金属は、ナノ粒子であってもよいし、錯体や、有機金属化合物であってもよい。可能物溶媒は、水が主成分でもよいし、アルコール等の有機溶剤が主成分でもよい。

こうして作製される金属パターンを、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に用いることができる。ゲート電極として用いた場合を、図７（ａ）〜（ｇ）に示す。基材４として基板１１を用い、本発明になる前記のパターン形成方法を用いてゲート電極１２を形成する。ゲート電極１２と同時にキャパシタ電極２０を形成してもよい（図７（ａ））。次にゲート絶縁膜１３を形成し（図７（ｂ））、さらにソース電極１４およびそれに接続されたソース配線１４’、ドレイン電極１５およびそれに接続された画素電極１８を形成する（図７（ｃ））。そして、ソース電極およびドレイン電極にまたがって半導体１６を形成する（図７（ｄ））。

さらに、半導体の劣化を抑えるための封止層１７、画素電極１８上に開口を有する層間絶縁膜１９、該開口を経由して画素電極１８に接続された上部画素電極２２を形成してもよい。

基板１１としては、ガラスのような無機物を用いてもよいし、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロース等のフィルムやシートを用いてもよい。

ゲート絶縁膜１３としては、ポリビニルフェノール、エポキシ、アクリル等の樹脂を塗布・焼成する有機絶縁膜が好適であるが、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の無機絶縁膜を用いてもよい。

ソース電極１４、ソース配線１４’、ドレイン電極１５、画素電極１８としては、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ等を反転オフセット印刷によって形成してもよいし、他のパターン形成方法で形成してもよい。あるいは、真空プロセス等で金属を全面に成膜してから、フォトリソ・エッチングで形成してもよい。

半導体層１６としては、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ポリアリルアミン誘導体、ポリアセチレン誘導体、アセン誘導体、オリゴチオフェン誘導体等の有機半導体、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＩｎＧａＺｎＯ、あるいはそれらの混合物を含む酸化物半導体、あるいは塗布型シリコン等を用いることができる。これらを、印刷・焼成して形成することが望ましい。

封止層１７としては、フッ素化樹脂や、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の無機絶縁膜を用いることができる。層間絶縁膜としては、エポキシ、アクリル等の樹脂や、レジスト等を用いることができる。上部画素電極としては、Ａｇインクや、カーボンインク等を用いることができる。

ゲート電極１２やキャパシタ電極２０の縁の厚さが中央の厚さより薄い（断面がテーパー状）にすることにより、ゲート（ゲート電極１２またはゲート配線１２’）・ソース（ソース電極１４またはソース配線１４’）間、ゲート・ドレイン電極１５間、キャパシタ（キャパシタ電極２０またはキャパシタ配線２０’）・ドレイン（ドレイン電極１５または画素電極１８）間、キャパシタ配線２０’・ソース配線１４’間の絶縁破壊を防止することができる。従来、図１０のようにゲート電極３２やキャパシタ電極４０等の断面が急峻であると、ゲート電極３２・ソース電極３４間、ゲート電極３２・ドレイン電極３５間、キャパシタ電極４０・画素電極３８間などに絶縁破壊５０が起きやすかった。

（第５の実施形態）
あるいは、本発明のパターン形成方法をソース・ドレイン電極作製に用いた場合を、図８（ａ）〜（ｇ）に示す。まず、基板１１上にゲート電極１２を形成する。同時にキャパシタ電極２０を形成してもよい（図８（ａ））。次にゲート絶縁膜１３を形成する（図８（ｂ））。この試料を基材４として用い、本発明のパターン形成方法を用いてソース電極１４およびそれに接続されたソース配線１４’、ドレイン電極１５およびそれに接続された画素電極１８を形成する（図８（ｃ））。そして、ソース電極およびドレイン電極にまたがって半導体１６を形成する（図８（ｄ））。

さらに、半導体の劣化を抑えるための封止層１７、画素電極１８上に開口を有する層間絶縁膜１９、該開口を経由して画素電極１８に接続された上部画素電極２２を形成してもよい。

基板１１としては、ガラスのような無機物を用いてもよいし、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロース等のフィルムやシートを用いてもよい。

ゲート電極１２、ゲート配線１２’、キャパシタ電極２０、キャパシタ配線２０’としては、本発明の金属パターンを用いてもよいし、真空プロセス等で金属を全面に成膜してから、フォトリソ・エッチングで形成してもよい。ただし、エッチングにおいて、縁の断面がテーパー状になる条件を用いることが望ましい。

ゲート絶縁膜１３としては、ポリビニルフェノール、エポキシ、アクリル等の樹脂を塗布・焼成する有機絶縁膜が好適であるが、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ等の無機絶縁膜を用いてもよい。

半導体層１６としては、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ポリアリルアミン誘導体、ポリアセチレン誘導体、アセン誘導体、オリゴチオフェン誘導体等の有機半導体、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＩｎＧａＺｎＯ、あるいはそれらの混合物を含む酸化物半導体、あるいは塗布型シリコン等を用いることができる。これらを、印刷・焼成して形成することが望ましい。

封止層１７としては、フッ素化樹脂や、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の無機絶縁膜を用いることができる。層間絶縁膜としては、エポキシ、アクリル等の樹脂や、レジスト等を用いることができる。上部画素電極としては、Ａｇインクや、カーボンインク等を用いることができる。

ソース電極１４やドレイン電極１５の縁の厚さが中央の厚さより薄い（断面がテーパー状）にすることにより、半導体１６の特性がソース電極１４の縁やドレイン電極１５の縁で悪化し、薄膜トランジスタの特性が悪くなる現象を防止することができる。従来、図１１のようにソース電極３４やドレイン電極３５の断面が急峻であると、半導体層１６の、ソース電極３４縁やドレイン電極３５縁に近い部分に、物性（配向、結晶性、粒径など）が不連続な領域５１が生じ、抵抗成分が大きくなって薄膜トランジスタの特性が悪くなる現象があった。

なお、ソース電極１４やドレイン電極１５の縁の断面がテーパー状であれば、ソース配線１４’や画素電極１８の縁は必ずしもテーパー状でなくてもよいし、テーパー状であってもよい。また、ここまではゲート電極１２が下層、その上にゲート絶縁膜１３があり、ソース電極１４・ドレイン電極１５が上層にある、ボトムゲート構造で説明してきた。しかし本実施形態は、ソース電極１４・ドレイン電極１５が下層、その上にゲート絶縁膜１３があり、ゲート電極１２が上層にある、トップゲート構造にも適用できる。ただし、トップゲートの場合、下層にある画素電極１８を最上層の上部画素電極２２に接続するために、ゲート絶縁膜１３に、層間絶縁膜１９と同様に、開口が必要である。ゲート絶縁膜１３に開口を設けるには、第６の実施形態のパターン形成方法が使用できる。

（第６の実施形態）
絶縁材料を分散・溶解させた絶縁インクを用い、第１〜３の実施形態のパターン形成方法を用いることにより、パターンの縁の厚さがパターンの中央の厚さよりも薄い、絶縁層パターンを形成することができる。絶縁層としては、ポリビニルフェノール、エポキシ、・・・等が可能である。溶媒は、水が主成分でもよいし、アルコール、ケトン、・・・等の有機溶剤が主成分でもよい。

こうして作製される絶縁膜パターンを、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に用いることができる。ゲート絶縁膜として用いた場合を、図９（ａ）〜（ｃ）に示す。まず、基板１１上にゲート電極１２およびゲート配線１２’、ゲート給電部１２C、ソース給電部１４Cを形成する。同時にキャパシタ電極２０およびキャパシタ配線２０’、キャパシタ給電部を形成してもよい（図９（ａ）には、ゲート配線１２’、ゲート給電部１２C、ソース給電部１４Cのみ記載）。この試料を基材４として用い、本発明のパターン形成方法を用いて、ゲート絶縁膜１３を形成する（図９（ｂ））。その上に、ソース電極１４およびそれに接続されたソース配線１４’、ドレイン電極１５およびそれに接続された画素電極１８を形成する（図９（ｃ））。この時、ソース配線１４’はゲート絶縁膜１３の縁を越えて、ソース給電部１４Cに接続される。その後、ソース電極およびドレイン電極にまたがって半導体１６を形成する（図示せず）。

さらに、半導体の劣化を抑えるための封止層１７、画素電極１８上に開口を有する層間絶縁膜１９、該開口を経由して画素電極１８に接続された上部画素電極２２を形成してもよい。

基板１１としては、ガラスのような無機物を用いてもよいし、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロース等のフィルムやシートを用いてもよい。

ゲート電極１２、ゲート配線１２’、キャパシタ電極２０、キャパシタ配線２０’としては、本発明第４の実施形態の金属パターンを用いてもよいし、真空プロセス等で金属を全面に成膜してから、フォトリソ・エッチングで形成してもよい。ただし、エッチングにおいて、縁の断面がテーパー状になる条件を用いることが望ましい。

ゲート絶縁膜１３としては、ポリビニルフェノール、エポキシ、アクリル等のインクを用いる。インクには、ＳｉＯ_２等の無機フィラーを含むことが好適である。

ソース電極１４、ソース配線１４’、ドレイン電極１５、画素電極１８としては、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ等を本発明第４の実施形態の金属パターンを用いてもよいし、従来の反転オフセット印刷によって形成してもよいし、他のパターン形成方法で形成してもよい。あるいは、真空プロセス等で金属を全面に成膜してから、フォトリソ・エッチングで形成してもよい。

半導体層１６としては、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ポリアリルアミン誘導体、ポリアセチレン誘導体、アセン誘導体、オリゴチオフェン誘導体等の有機半導体、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＩｎＧａＺｎＯ、あるいはそれらの混合物を含む酸化物半導体、あるいは塗布型シリコン等を用いることができる。これらを、印刷・焼成して形成することが望ましい。

封止層１７としては、フッ素化樹脂や、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の無機絶縁膜を用いることができる。層間絶縁膜としては、エポキシ、アクリル等の樹脂や、レジスト等を用いることができる。上部画素電極としては、Ａｇインクや、カーボンインク等を用いることができる。

ゲート絶縁膜１３の縁の厚さが中央の厚さより薄い（断面がテーパー状）にすることにより、縁の上に形成する電極を良好な形状に形成することができ、上層の電極と下層の電極を接続する部分の信頼性を高めることができる。従来、図１３のようにゲート絶縁膜３
３の断面が急峻であると、上層の電極がゲート絶縁膜３３の縁の上を通る部分で不連続部分５２ができやすく、接続できなかったり、抵抗が高くなったりする。上層の電極と下層の電極を接続する部分としては、上層のソース配線３４を下層のソース配線給電部３４Ｃに接続する場合や、静電破壊を防止するためのＥＳＤリングを形成するために薄膜トランジスタのゲート電極とソース（またはドレイン）電極を接続する場合や、駆動回路（シフトレジスタ等）をパネルに内蔵するために論理回路を組む場合や、トップゲートにするために下層の画素電極を最上層の上部画素電極に接続する場合などが挙げられる。ただし、ソース配線給電部３４Ｃをゲート絶縁膜３３の上に設け、ＥＳＤリング、駆動回路（シフトレジスタ）、トップゲートを用いない場合には、ゲート絶縁膜３３の縁は急峻であってもよい。

（凸版の作製１）
図１の凸版３の作製を行った。まず、ガラス基板上にＣｒを０．１μｍスパッタ成膜し、その上に電子線リソでレジストパターンを形成した。レジストパターンは、主パターンの縁から外側１μｍの領域に、直径０．６μｍのパターンを有する。次に、塩素系ドライエッチングによってＣｒをエッチングした。続いて凹部に撥インク性を付与するため、フッ素系シランカップリング剤を塗布・焼成した後、レジストを除去した。完成した凸版３は、主パターンの縁から外側１μｍの領域に、直径０．５μｍの開口を有し、深さは０．１μｍであった。

（薄膜トランジスタの作製１）
ＰＥＮ基板１１を基材４とし、上記凸版３と、Ａｇナノ粒子を含有するインク２を用いて反転オフセット印刷を行い、２段階焼成を経て、ゲート電極１２、ゲート配線１２’、キャパシタ電極２０およびキャパシタ配線２０’を作製した（図７（ａ））。パターンの厚さは０．１μｍ、ほぼ１μｍの領域がテーパー状になり、断面の側面と底面のなす角度は先端部でほぼ１０°であった。

次に、ゲート絶縁膜１３としてポリビニルフェノールをダイコート・焼成して１μｍ厚にした（図７（ｂ））。さらに、従来の凸版と、Ａｇナノ粒子を含有するインク２を用いて反転オフセット印刷を行い、焼成して、ソース電極１４、ソース配線１４’、ドレイン電極１５、画素電極１８を形成した（図７（ｃ））。そして、インクジェット印刷によって有機半導体であるポリチオフェンを塗布、焼成して半導体１６とした（図７（ｄ））。

さらに封止層１７としてフッ素系樹脂をスクリーン印刷・焼成し（図７（ｅ））、層間絶縁膜１９としてエポキシ樹脂をスクリーン印刷・焼成し（図７（ｆ））、上部画素電極２２としてＡｇインクをスクリーン印刷・焼成した（図７（ｇ））。

こうして作製した薄膜トランジスタを用いて電子ペーパーの表示を行ったところ、ゲート・ソース間やキャパシタ・ソース間のリークのない良好な駆動ができた。

（凸版の作製２）
図２の凸版３の作製を行った。まず、ガラス基板上にＣｒを０．１μｍスパッタ成膜し、その上に電子線リソでレジストパターンを形成した。レジストパターンは、主パターンの縁から内側１μｍの領域に、直径０．４μｍの開口を有する。次に、塩素系ドライエッチングによってＣｒをエッチングした。続いて凹部に撥インク性を付与するため、フッ素系シランカップリング剤を塗布・焼成した後、レジストを除去した。完成した凸版３は、主パターンの縁から内側１μｍの領域に、直径０．５μｍの開口を有し、深さは０．１μｍであった。

（薄膜トランジスタの作製２）
ＰＥＮ基板１１上に、実施例１と同様にして、ゲート電極１２、ゲート配線１２’、キャパシタ電極２０およびキャパシタ配線２０’を作製した（図８（ａ））。次に、ゲート絶縁膜１３としてポリビニルフェノールをダイコート・焼成して１μｍ厚にした（図８（ｂ））。

この試料を基材４とし、上記凸版３と、Ａｇナノ粒子を含有するインク２を用いて反転オフセット印刷を行い、焼成温度を徐々に上げていく方法を経て、ソース電極１４、ソース配線１４’、ドレイン電極１５および画素電極１８を作製した（図８（ｃ））。パターンの厚さは０．１μｍ、ほぼ１μｍの領域がテーパー状になり、断面の側面と底面のなす角度は先端部でほぼ１０°であった。

そして、インクジェット印刷によって有機半導体であるポリチオフェンを塗布、焼成して半導体１６とした（図８（ｄ））。

さらに封止層１７としてフッ素系樹脂をスクリーン印刷・焼成し（図８（ｅ））、層間絶縁膜１９としてエポキシ樹脂をスクリーン印刷・焼成し（図８（ｆ））、上部画素電極２２としてＡｇインクをスクリーン印刷・焼成した（図８（ｇ））。

こうして作製した薄膜トランジスタの移動度は、実施例１の場合よりも約１桁大きかった。

（凸版の作製３）
図３の凸版３の作製を行った。まず、ガラス基板上にＣｒを０．１μｍスパッタ成膜し、その上に電子線リソでレジストパターンを形成した。レジストパターンの縁は、長さ１０μｍ、ピッチ５μｍを有する形状とした。次に、塩素系ドライエッチングによってＣｒをエッチングし、さらにフッ素系ドライエッチングによってガラスをエッチングした。その際、レジストは消失した。続いて凹部に撥インク性を付与するため、フッ素系シランカップリング剤を塗布・焼成した後、Ｃｒをウェットエッチング除去した。完成した凸版３のパターンは、縁に長さ１０μｍ、ピッチ５μｍの鋸刃形状を有し、深さは１μｍであった。

（薄膜トランジスタの作製３）
ＰＥＮ基板１１上に、実施例１と同様にして、ゲート電極１２、ゲート配線１２’、ゲート給電部１２Ｃ、キャパシタ電極２０、キャパシタ配線２０’、キャパシタ給電部、およびソース給電部１４Ｃを作製した（図９（ａ）：ただし、ゲート配線１２’、ゲート給電部１２Ｃ、ソース給電部１４Ｃのみを記載）。

この試料を基材４とし、上記凸版３と、ポリビニルフェノールを含有するインク２を用いて反転オフセット印刷を行い、２段階焼成を経て、ゲート絶縁膜１３を作製した（図９（ｂ））。パターンの厚さは１μｍ、ほぼ１０μｍの領域がテーパー状になり、断面の側面と底面のなす角度はほぼ５°であった。

さらに、実施例２と同様にして、ソース電極１４、ソース配線１４’、ドレイン電極１５および画素電極１８を作製した（図９（ｃ）：ただし、ソース配線１４’のみを記載）。

さらに、インクジェット印刷によって有機半導体であるポリチオフェンを塗布、焼成し
て半導体１６とし、封止層１７としてフッ素系樹脂をスクリーン印刷・焼成し、層間絶縁膜１９としてエポキシ樹脂をスクリーン印刷・焼成し、上部画素電極２２としてＡｇインクをスクリーン印刷・焼成した。

こうして作製した薄膜トランジスタでは、ソース配線１４’がゲート絶縁膜１３の縁近傍で断線することなく、ソース給電部１４Ｃと良好な接続ができた。

＜比較例＞
比較例について説明する。ＰＥＮ基板３１上に、Ａｇインクを従来の凸版で反転オフセット印刷・焼成してゲート電極３２、ゲート配線３２’、ゲート給電部３２Ｃ、キャパシタ電極４０、キャパシタ配線４０’およびソース給電部３４Ｃを作製した。パターンの厚さは０．１μｍ、断面の側面と底面のなす角度はほぼ７０°であった。

次に、ゲート絶縁膜１３としてポリビニルフェノールをダイコート・焼成して１μｍ厚にした。さらに、従来の凸版と、Ａｇインクを用いて反転オフセット印刷・焼成して、ソース電極１４、ソース配線１４’、ドレイン電極１５、画素電極１８を形成した。そして、インクジェット印刷によって有機半導体であるポリチオフェンを塗布、焼成して半導体１６とした。

さらに封止層３７としてフッ素系樹脂をスクリーン印刷・焼成し、層間絶縁膜３９としてエポキシ樹脂をスクリーン印刷・焼成し、上部画素電極４２としてＡｇインクをスクリーン印刷・焼成した。

こうして作製した薄膜トランジスタを用いて電子ペーパーの表示を行ったところ、ゲート・ソース間やキャパシタ・ソース間のリークが多かった。顕微鏡で見ると、図１１の絶縁破壊５０の部分に破壊が見られた。また、移動度が実施例２より１桁小さかった。顕微鏡で見ると、図１２の半導体の物性の不連続部分５１の前後で結晶状態が異なっていた。さらに、ソース配線３４’の断線が多かった。図１３の上電極の不連続部分５２で断線が見られた。

１・・・・ブランケット
２Ｕ・・・インク塗布ユニット
２・・・・インク液膜
２P・・・インクパターン
２PP・・焼成後のインクパターン
３・・・・凸版
４・・・・基材
５・・・・ステージ
６・・・・凸パターン
７・・・・微小凸パターン
８・・・・微小凹パターン
９・・・・微小鋸刃状パターン
１１・・・基板
１２・・・ゲート電極
１２’・・・ゲート配線
１２Ｃ・・・ゲート給電部
１３・・・ゲート絶縁層
１４・・・ソース電極
１４’・・・ソース配線
１４Ｃ・・・ソース給電部
１５・・・ドレイン電極
１６・・・半導体層
１７・・・封止層
１８・・・画素電極
１９・・・層間絶縁膜
２０・・・キャパシタ電極
２０’・・・キャパシタ配線
２２・・・上部画素電極
３１・・・基板
３２・・・ゲート電極
３２’・・・ゲート配線
３２Ｃ・・・ゲート給電部
３３・・・ゲート絶縁層
３４・・・ソース電極
３４’・・・ソース配線
３４Ｃ・・・ソース給電部
３５・・・ドレイン電極
３６・・・半導体層
３７・・・封止層
３８・・・画素電極
３９・・・層間絶縁膜
４０・・・キャパシタ電極
５０・・・絶縁破壊
５１・・・半導体層の物性の不連続部分
５２・・・上電極の不連続部分

Claims (7)

1. インク剥離性を有するブランケットにインク液膜を形成する工程と、
   ブランケット上のインク液膜に凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、
   該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材に転写する工程と、
   をこの順に行うパターン形成方法に使用する凸版であって、該凸版はインク液膜と接触して凸部形状にインク液膜を除去する凸パターンを有し、該凸パターンの最外縁部の外側に複数の微小凸パターンを備えることを特徴とする凸版。
2. インク剥離性を有するブランケットにインク液膜を形成する工程と、
   ブランケット上のインク液膜に凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、
   該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材に転写する工程と、
   をこの順に行うパターン形成方法に使用する凸版であって、該凸版はインク液膜と接触して凸部形状にインク液膜を除去する凸パターンを有し、該凸パターンの最外縁部の内側に複数の微小凹パターンを備えることを特徴とする凸版。
3. インク剥離性を有するブランケットにインク液膜を形成する工程と、
   ブランケット上のインク液膜に凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、
   該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材に転写する工程と、
   をこの順に行うパターン形成方法に使用する凸版であって、該凸版はインク液膜と接触して凸部形状にインク液膜を除去する凸パターンを有し、該凸パターンは、凸パターンの縁が上から見て鋸刃状であることを特徴とする凸版。
4. 基材と、その上のゲート電極と、その上のゲート絶縁膜と、その上のソース・ドレイン電極と、ソース・ドレイン間の半導体層と、を少なくとも有する薄膜トランジスタの製造方法であって、該ゲート電極を形成する方法が、
   インク剥離性を有するブランケット上に金属を含有するインク液膜を形成する工程と、
   ブランケット上のインク液膜に請求項１から３のいずれか1項に記載の凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、
   該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材に転写する工程と、
   をこの順に行い、前記インク液膜を焼成して流動させることで、前記ゲート電極を形成するインクパターン縁の厚さを中央よりも薄くすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
5. 基材と、その上のゲート電極と、その上のゲート絶縁膜と、その上のソース・ドレイン電極と、ソース・ドレイン間の半導体層と、を少なくとも有する薄膜トランジスタの製造方法であって、該ソース・ドレイン電極を形成する方法が、
   インク剥離性を有するブランケット上に金属を含有するインク液膜を形成する工程と、
   ブランケット上のインク液膜に請求項１から３のいずれか1項に記載の凸版を接触させて
   前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、
   該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材上のゲート絶縁膜上に転写する工程と、
   をこの順に行い、前記インク液膜を焼成して流動させることで、前記ソース・ドレイン電極を形成するインクパターン縁の厚さを中央よりも薄くすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
6. 基材と、その上のゲート電極と、その上のゲート絶縁膜と、その上のソース・ドレイン電極と、ソース・ドレイン間の半導体層と、を少なくとも有する薄膜トランジスタの製造方法であって、該ゲート絶縁膜を形成する方法が、
   インク剥離性を有するブランケット上に絶縁材料を含有するインク液膜を形成する工程と、
   ブランケット上のインク液膜に請求項１から３のいずれか1項に記載の凸版を接触させて前記ブランケット上のインク液膜のうち該凸版の凸部形状部分を除去して前記ブランケット上にインク液膜パターンを形成する工程と、
   該ブランケット上のインク液膜パターンに基材を接触させて該インク液膜パターンを基材上に転写する工程と、
   をこの順に行い、前記インク液膜を焼成して流動させることで、前記ゲート絶縁膜を形成するインクパターン縁の厚さを中央よりも薄くすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
7. 前記焼成が、第一の焼成温度でインク液膜を流動させ、第一の温度より高温の第二の焼成温度でインク液膜を固化させるものであることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。