JP2013016773A - 配線部材、および、電子素子の製造方法と、それを用いた配線部材、積層配線、電子素子、電子素子アレイ及び表示装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷法による少ない工程数のメリットを生かしつつ、より微細であり、絶縁性の低下がなく、導電部寸法精度の高い、配線部材および電子素子の製造方法を提供することを目的とする。また、配線部材、積層配線、電子素子、電子素子アレイ及び表示装置を提供することを目的とする
【解決手段】基板上にエネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を含有する濡れ性変化層を形成する工程、紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により、濡れ性変化層に凹部を形成する工程、凹部に導電性インクを塗布して導電部を形成する工程、を含み、前記濡れ性変化層の凹部のパターン形成と同時に、前記臨界表面張力を変化させて高表面エネルギー領域のパターン形成が行われることを特徴とする配線部材の製造方法、電子素子の製造方法、及び、それにより得られた配線部材、電子素子を提供する。また、電子素子アレイ及び表示装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線部材、および、電子素子の製造方法と、それを用いた配線部材、積層配線、電子素子、電子素子アレイ及び表示装置に関する。

従来、半導体素子や電子回路等に使われる配線、電極等の形成にはフォトリソグラフィ法が用いられている。フォトリソグラフィ法は、真空装置やステッパーに代表される精度の高い露光機を用いるため、高価な設備を必要とする。さらには、工程が複雑で工程数も多く、また材料使用効率も低いため製造コストが高いという問題があった。

そこで、製造コストを低減する方法としてプリンテッド・エレクトロニクス技術が注目されている。これは、金属微粒子に代表される機能性インクやペーストを直接基材に印刷して導電パターンを形成する技術であり、種々の印刷法を用いた方法が提案されている。

プリンテッド・エレクトロニクス技術の具体的な例としては、インクジェット法（液滴吐出法）をもちいたパターニング法が挙げられる。これは、微粒子を分散させた液体（インク）をインクジェット法により直接基板に塗布し、その後熱処理やレーザー光照射による硬化工程を行うことにより導電膜パターンを形成するものである。この方法では、プロセスが簡略化されるとともに、材料使用効率も向上し、フォトリソグラフィ法で用いるフォトレジストのようなパターニングのためだけの材料も必要がなく、製造コストが低減できるというメリットがある。

しかし、従来のインクジェット法では、吐出した液滴が着弾後に広がるため、微細なパターンを形成することが難しく、近年のデバイスの高密度化や、それを構成する配線・電極の高密度化、微細化の要求に対応することが困難であった。

また、インクジェット法ではパターンエッジ部がパターン中央部に比べ厚くなる、いわゆるコーヒーステイン現象と呼ばれる現象が発生することが知られている。このため、上層に絶縁膜を介して積層配線を形成する際や、上層にゲート絶縁膜を介して薄膜トランジスタの電極を形成する際に、絶縁不良の問題が発生する場合があり問題があった。

そこで、これらの問題を解決するため、各種検討がなされてきた。

特許文献１には、配線の形成領域を区画するバンクを形成し、機能液を塗布する基板表面部分については親水性を高め、バンク表面については撥液化を施す方法が開示されている。係る方法によれば、バンクによって囲まれ親水性化した領域にインクジェット法で配線パターンインクを含む機能液を吐出することで、インクの飛翔径よりも幅が狭い配線パターンを形成することができる。

しかしながら、係る方法では、バンク形成工程、親水化処理工程、撥水化処理工程等、多くの工程を必要とする。さらには、真空プロセスも必要であり、インクジェット法による工程数削減の効果を損なうこととなる。

一方、特許文献２、３には、導電性パターンと同じ形態の凹部をレーザーアブレーション法又はエッチングによりベース部材に形成し、その凹部に導電性材料を塗布することで導電パターンや、薄膜トランジスタを形成することが開示されている。

しかしながら、エッチングにより凹部を形成する場合、滴下量と表面処理により線幅と深さを制御しているため、微細なパターン形成は困難である。また、ウェットエッチングであることから、その効率性やパターン制御性に課題がある。

一方、レーザーアブレーション法により凹部を形成する場合は、その幅は幅広いパターンから微細パターンまでの形成が可能であり、比較的効率性も高い。しかしながら、プラスチック基板や絶縁膜からなるベース材をレーザーアブレーションで加工し、表面処理を行った場合、ベース材表面に残渣が発生する問題がある。また、レーザーアブレーション法による深さ制御に関しては、パルスレーザーをスキャンして使用するため、深さにバラツキが発生する場合があり、深さ制御が課題となる。

先に、本発明者らは、特許文献４において、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する濡れ性変化材料を用い、印刷法が適用できて簡便に微細パターンが形成できる積層構造体を提案した。係る発明においては、まず、基板表面の濡れ性変化層にフォトマスクを用いた一括露光により高表面エネルギー領域と低表面エネルギー領域を形成する。次いで、高表面エネルギー領域に親水性のインクをインクジェットで滴下することでパターンを形成するものである。係る方法によれば、通常のインクジェット印刷に対して、露光の１工程のみの追加で微細なパターン形成が可能となる。ただし、この場合、導電層を形成する表面は略平面であるため、非常に微細なパターンにおいては、導電パターンに欠陥が生じる場合があり、更なる改善が求められていた。

そしてさらに、特許文献５には、紫外線照射により、５ｎｍ以上、濡れ性制御膜の膜厚の１０％以下の膜厚減少による凹部が形成される旨開示されている。しかしながら、表面エネルギーの変化と凹部の深さは、共に紫外線の照射量により制御されている。このため、深い凹部を形成するためには長時間の紫外線照射が必要なところ、表面エネルギーは少しの照射量で目的とする程度に変化するため、表面エネルギーと凹部の深さを同時に目的の値とすることが難しいという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑み、印刷による少ない工程数のメリットを生かしつつ、より微細であり、絶縁性の低下がなく、導電部の線幅、厚さの精度の高い、配線部材の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は基板上にエネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を含有する濡れ性変化層を形成する工程、紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により、前記濡れ性変化層に凹部を形成する工程、前記凹部に導電性インクを塗布して導電部を形成する工程、を含み、前記濡れ性変化層の凹部のパターン形成と同時に、前記臨界表面張力を変化させて高表面エネルギー領域のパターン形成が行われることを特徴とする配線部材の製造方法を提供する。

本発明によれば、紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により、濡れ性変化層に導電部を形成するための凹部を形成している。このため、レーザーを照射した凹部は濡れ性が変化しており、導電性インクを塗布する際に目的とする凹部にのみ導電性インクを配置することが可能になる。また、凹部の形成と、濡れ性の変化を同一工程内で行うことができるため、工程数の増加をおさえ、印刷による少ない工程数のメリットを生かしつつ、微細で、絶縁性の低下がない配線部材を形成できる。

本発明に係る配線部材の説明図 本発明に係る実施例１の配線部材の製造方法の説明図 本発明に係るレーザーアブレーション装置の説明図 本発明に係る他のレーザーアブレーション装置の説明図 本発明に係るレーザーアブレーション法による濡れ性変化層の加工深さとレーザー特性との関係の一例を示す説明図 本発明に係るレーサーアブレーション法による濡れ性変化層の加工形状の一例を示す表面形状図 本発明に係る実施例１において得られた配線の顕微鏡観察上面図 比較例１における配線部材の形成方法の説明図 比較例２において得られた配線の顕微鏡観察上面図 本発明に係る実施例２の配線部材の断面図 本発明に係る実施例２において形成した凹部の断面プロファイル 本発明に係る実施例３の配線部材の断面図 本発明に係る実施例４の積層配線の断面図 本発明に係る実施例５の薄膜トランジスタの断面図 本発明に係る実施例６の薄膜トランジスタの断面図 本発明に係る実施例７の電子素子アレイの説明図 本発明に係る実施例８の表示装置の断面図

以下に、発明を実施するための形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

図１に、本発明に係る配線部材の一例を示す断面模式図を示す。図中、基板１１と、前記基板１１上にエネルギーを付与することにより臨界表面張力が変化する材料を含有する濡れ性変化層１２が設けられている。そして、該濡れ性変化層１２には導電部１３が形成されており、前記導電部１３は、予め濡れ性変化層１２に形成された凹部に形成されたものである。

各部材について以下に説明する。

基板１１は、導電部、電子素子、電子素子アレイ、表示素子を形成できるものであれば特に限定されない。例えば、ガラス基板または、フィルム基板などが使用できる。フィルム基板では、ポリイミド（ＰＩ）基板、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板、ポリカーボネート（ＰＣ）基板、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）基板、ポリアクリレート（ＰＡＲ）基板等を用いることができる。

そして、濡れ性変化層１２は、熱、紫外線、電子線、プラズマ等のエネルギーを付与することにより臨界表面張力（表面自由エネルギーともいう）が変化する材料を含有している。このため、上記手段によってエネルギーを付与することにより、導電部と同じ形態の凹部を含み、臨界表面張力が大きい高表面エネルギー部１２ａと、臨界表面張力が小さい低表面エネルギー部１２ｂが形成されている。なお、本実施の形態では、濡れ性変化層のうちエネルギー付与した部分が高表面エネルギー部になるとして説明しているが、これに限定されるものではない。エネルギー付与により、表面エネルギーが変化するものであれば足り、低表面エネルギー部に変化するものも使用できる。

上記臨界表面張力が変化する材料としては、エネルギーの付与前後で臨界表面張力の変化が大きい材料が好ましい。これは、エネルギー付与した部分とそれ以外の部分とで親液性・撥液性のコントラストが大きくなるためである。

このような臨界表面張力が変化する材料としては、高分子材料が望ましい。

そして、側鎖に疎水性基を有する高分子材料であることが好ましい。

側鎖の疎水性基としては、特に限定されず、末端基が−ＣＦ_２ＣＨ_３、−ＣＦ_２ＣＦ_３、−ＣＦ（ＣＦ_３）_２、−ＣＦＨ_２等である官能基が挙げられるが、アルキル基又はフルオロアルキル基、及び多分岐構造を持つアルキル基、フルオロアルキル基、及びそれらの同位体が好ましい。そして、これらの疎水性基は、エネルギー付与によって分解する、Ｃ＝Ｏ（カルボニル基）を含む、構造式−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯＯ−若しくは−ＮＨＯＣＯ−及びそれらの同位体で表される官能基を介して、主鎖と結合していることが好ましい。この場合、側鎖は、紫外線照射により、構造式−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯＯ−又は−ＮＨＯＣＯ−で表される官能基等の光感応基が切断されると、大気雰囲気中の水分と反応することにより、カルボキシル基、ヒドロキシル基等の親水性基を生成する。従って、表面が親水性（高表面エネルギー）となる。特に、多分岐構造を持つ側鎖の場合、少ないエネルギー付与により、濡れ性変化層の臨界表面張力を大きく変化させることができる。

また、前記高分子材料の主鎖についても、特に限定されるものではないが、紫外線の吸収がない、もしくは小さいものが望ましい。つまり、紫外線によって主鎖の分子構造が切断されない、又は、切断されにくい構造が好ましい。これは、エネルギー付与、例えば、紫外線照射によって主鎖の結合が切れてしまうと、絶縁性が低下するなど、高分子の統制自体が低下してしまい、材料の安定性、信頼性の低下が生じるためである。

そして、係る条件を満たす主鎖の構造として、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、（メタ）アクリル酸を重合することにより得られる骨格等が例示できるが、絶縁性を考慮すると主鎖中にポリイミドを含む構造であることが特に好ましい。一般に、ポリイミドは、剛直な構造であると共に、充填性が良いため、紫外線照射等により、エネルギーが付与されて分子鎖が切断されることがあっても、ある程度の絶縁性を保持することができるため、信頼性の高い配線を形成できるためである。また、ポリイミドを用いた場合、２％程度の吸湿性はあるものの、絶縁性が高く安定している。このため、高い絶縁性を確保しながら、濡れ性制御も可能となる。

ここで、ポリイミドとしては、ポリアミック酸（ポリアミド酸）を加熱することによる脱水縮合反応で生じる熱硬化型ポリイミドと、溶媒に可溶な可溶性ポリイミドが一般的に知られているが、いずれのポリイミドも使用することが可能である。可溶性ポリイミドは、溶媒に溶解させた塗布液を塗布した後、２００℃未満の低温で溶媒を揮発させることにより、成膜することができる。一方、熱硬化型ポリイミドは、脱水縮合反応が起こる程度まで加熱しないと反応が生じないため、一般に、２００℃以上の高温にする必要がある。従って、基板の耐熱性等、各種条件にあわせて選択することができる。

特に、フィルム基板のような低温プロセスが要求され、生産性を向上させるため小さい紫外線照射量で表面エネルギーを変化させる場合には、特開２００９−１８８２５９号公報に記載しているような可溶性ポリイミドが好ましく用いられる。これは、主鎖と多分岐構造を含む側鎖からなるポリイミドであり、紫外線照射によって表面自由エネルギーが変化する材料として好適に用いられる。

濡れ性変化層１２は、このような紫外線照射によって表面自由エネルギーが変化する材料を含む複数の材料を混合し単層とすることもできるし、紫外線照射によって表面自由エネルギーが変化する材料の一種類の単層とすることもできる。また、相対的に電気絶縁性に優れた第一の材料と、紫外線のようなエネルギーの付与によって表面自由エネルギーの変化する割合が第一の材料よりも相対的に大きい第二の材料を混合して用いることもできる。この場合、両者材料の物性の違いを利用して膜厚方向に材料の分布のある構造をとることもできる。

さらに、実施例３で後述するが、濡れ性変化層１２の下層、つまり基板１１と濡れ性変化層１２との間に絶縁性の高い材料からなる絶縁層を設けることもできる。この場合、濡れ性変化層１２と、絶縁層とで機能を分離することが可能となる。絶縁性の大きな材料としては、有機材料では、ポリイミド、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、シルセスキオキサン、ポリビニルフェノール、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、ポリパラキシリレン、ポリビニルブチラール等が挙げられる。ここで、ポリビニルフェノールやポリビニルアルコールは適当な架橋剤によって、架橋して用いてもよい。また、無機材料では、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２などが挙げられる。

このような濡れ性変化層１２を用いることで、配線等の導電部を形成しない低表面エネルギー領域１２ｂが撥水性を有することとなる。このため、導電性インク滴が配線パターンと同一形態の凹部からはみ出して塗布された場合でも、その領域には付着しにくく、凹部に導電性インクが流れ込み、残渣が発生しない。なお、濡れ性変化層１２の厚さは特に限定されるものではなく適宜選択される。これは例えば、形成する配線深さ、必要とされる絶縁性や、濡れ性変化層１２の形態、例えば、単層であるか、積層であるか等によって必要とされる膜厚が異なるためである。

次いで、導電部１３と同一形態の凹部（例えば、図２中の１５）の形成方法について説明する。凹部は、ウェットエッチングや、レーザーアブレーション法等任意のパターニング方法により形成することができる。

しかし、工程数を少なくする観点から、凹部形成と同時に、濡れ性変化層の表面自由エネルギーを変化させることが可能な方法、つまり、紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により形成することが好ましい。係る方法によれば、凹部形成と同時に凹部表面を高表面エネルギー領域に変えることができる。このため、凹部という物理的な形状効果だけでなく、系の自由エネルギーを最小にするという効果が１つの工程で得られ、凹部に導電性インクが充填されやすくなる。さらに、紫外領域のレーザーを用いた場合、濡れ性変化層の絶縁性低下が少なくて済み、大気中での露光が可能であり生産性が高いため好ましい。

また、形成する凹部の幅が導電部の幅に、凹部を形成する際の加工ばらつきが導電部の抵抗のばらつきに、それぞれ影響を与えることとなる。従って、できるだけなめらかで、加工精度の高いレーザーアブレーション法が望まれる。そして、紫外領域のレーザーを用いた場合、微細でばらつきの小さい加工が実現でき、きれいな加工面が得られる。さらには、濡れ性変化層に合わせた波長を適宜選択することで、寸法精度の高い微細な凹部形成と表面エネルギー変化を期待できる。これらの観点からも紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法は好ましく使用できる。

そして、紫外領域のレーザーとしては、ＹＡＧレーザーの３倍波（波長３５５ｎｍ）、４倍波（波長２６６ｎｍ）、５倍波（波長２１５ｎｍ）やエキシマレーザーであるＸｅＦ（波長３５１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）が好ましく使用できる。特に、その出力と大気中でのオゾン発生によるプロセスおよび環境への影響を避けるため、ＹＡＧレーザーの３倍波（波長３５５ｎｍ）、または４倍波（波長２６６ｎｍ）、もしくはエキシマレーザーを用いることが好ましい。特にエキシマレーザーを用いる場合には、ＸｅＦ（波長３５１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）のいずれかであることが好ましい。

これらのレーザーアブレーション法による凹部形成方法としては、例えば、凹部を形成するのに必要な微細なレーザーを用いてレーザービームを走査する、もしくは、加工対象である濡れ変化層を有する基板（ワーク）を走査する方法が挙げられる。このように、レーザービームを走査する、もしくはワークを走査する方法は、マスクを必要としないため低コストであり、さらに、工程数の増加を抑えつつ、複雑なパターンをより高速で形成することが可能となる。

特に、レーザービームを走査して凹部を形成する際には、ガルバノスキャナを用いてレーザービームを走査することにより濡れ性変化層上に凹部を形成することが好ましい。

また、繰り返しパターンが多い場合は、必要な配線パターンのマスクを用いてステップ＆リピートによってレーザーを照射し、凹部を形成することもできる。特に、エキシマレーザーの場合は出力が大きいため、マスクを用いた方式に有利である。

次に、導電部１３について説明する。導電部１３は、塗布された導電性インクをオーブンやホットプレート、光などを用いて加熱焼成、紫外線照射等による固化することによって得られる部材である。この導電性インクは、固化した場合に導電性を示すものであれば足り、特に限定されるものではない。例えば、導電性材料を溶媒に溶解したものや、導電性材料の微粒子を溶媒に分散させたもの、導電性材料の前駆体もしくはその前駆体を溶媒に溶解したもの、導電性材料の前駆体を溶媒に分散したものなどがある。導電性材料としては例えば、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、もしくはアルミニウム（Ａｌ）、またはこれらから選択された２以上の金属種からなる合金、これらの金属種のハロゲン化銀、酸化銅などが挙げられる。さらには、カーボンナノチューブ、グラフェン等のナノカーボン系材料を有機溶媒や水に分散したもの、ドープトＰＡＮＩ（ポリアニリン）、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）にＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）をドープした導電性高分子の水溶液などがある。特に、低抵抗な銀、銅、カーボンナノチューブ等が好ましい。これらの微粒子は、材料の分散や酸化防止のため、微粒子となる導電体の表面を有機物、または導電物によりコーティングしたものが用いることが好ましい。

そして、導電性インクを濡れ性変化層の表面に形成した凹部に塗布する方法としては、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、マイクロコンタクト法、インクジェット法、ノズルプリンティング法、エアロゾルジェット法等の各種印刷法が挙げられる。特に、導電性インクが凹部に流れ込むのに適した粘度、表面張力で塗布することができ、小さな液滴を供給できるため、インクジェット法、又は、ノズルプリンティング法が好ましく用いられる。また、上記２つの方法は材料利用効率も、スピンコート法などに比べて格段に高く、マスクレス、非接触印刷であることから、大面積化が容易であるためこの点でも好ましい。

以上のように、導電パターンを形成する際に、濡れ性変化層とレーザーアブレーション法を組み合わせて用いることにより、凹部の形成と、凹部の側壁を親水性に変化させることを同時に行える。このため、少ない工程数で、より微細であり、絶縁性の低下がなく、配線幅、配線厚さの精度の高い、配線部材を形成することができる。

また、これまで、１層の配線層からなる例について述べてきたが、係る工程を繰り返し行うことによって積層配線とすることもできる。

さらに、配線部材だけではなく、同様の手順で電子素子やこれを用いた電子素子アレイ、表示装置を印刷による少ない工程数のメリットを生かしつつ製造することもできる。電子素子を例に説明すると、まず、基板上にエネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を含有する濡れ性変化層を形成する。次いで、紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により、濡れ性変化層に電子素子を構成する配線部材や電極部と同じ形状の凹部を形成する。そして、係る凹部に導電性インクを塗布して、電子素子の配線部材や電極部となる導電部を形成するものである。なお、濡れ性変化層の凹部のパターン形成と同時に、臨界表面張力を変化させて高表面エネルギー領域のパターン形成が行われる。さらに、必要に応じて別途各種層を形成したり、積層体とすることにより電子素子とすることができる。

これによれば、基板と、前記基板上に設けられた濡れ性変化層と、濡れ性変化層に形成された導電部を有する電子素子が得られる。これは、配線部材の場合と同様に、微細で、絶縁性の低下がない導電部を有する電子素子となる。

特に電子素子が薄膜トランジスタの場合、本発明により形成する導電部をゲート電極、ソース、ドレイン電極のうち少なくとも１つ以上の電極とすることもできる。この場合、バルク材料の吸湿性がほとんどなく、積層した層間での耐圧不良を引き起こすこともないため、濡れ性変化層として上述したポリイミドを主鎖に有する高分子材料を用いることが好ましい。

また、係る電子素子を基板上に複数個配設することにより電子素子アレイとすることができる。そして、電子素子アレイを用いて表示装置を形成することができる。

以下に実施例を示す。しかし、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

図２に本発明の配線部材の作製方法の説明図を示す。まず、図２（ａ）に示すように、ウェット洗浄を行ったガラス基板１１上に、濡れ性変化層１２を形成した。

濡れ性変化層１２の原料としては、以下の構造式(１)で表わされる側鎖にデンドリマーを含む可溶性ポリイミド材料Ａと、ポリイミド材料Ａよりも絶縁性が高く、側鎖を有さないポリイミドＣＴ４１１２（商品名、京セラケミカル社製）を混合したポリイミドＮＭＰ溶液を用いた。

そして、前記ポリイミドＮＭＰ溶液をスピンコート法によりガラス基板１１上に塗布した。次いで、窒素中、１００℃のオーブンでプリベークし、さらに、窒素中１８０℃のオーブンで、１時間のポストベークを行い、７００ｎｍの膜厚の濡れ性変化層１２を形成した（図２(a)）。このとき、濡れ性変化層表面は、疎水性の側鎖を持つポリイミドにより、低表面エネルギーとなっている。

次に、ＣＡＤデータをもとに配線、電極等の導電部に相当する部分に図３に示すレーザーアブレーション装置を用いて、紫外線領域のレーザーを照射することによって導電部と同一形態の凹部１５を形成した（図２(ｂ)、図２（ｃ））。レーザーを照射した凹部１５表面は高表面エネルギー領域となり、レーザーを照射していない領域はポリイミドの疎水性側鎖による低表面エネルギー領域１２ｂとなっている。

ここで、用いたレーザーアブレーション装置について図３を用いて説明する。本実施例ではレーザー１０３として、ＹＡＧレーザーを用いた。発振したレーザーはレーザーヘッド１０４で、４倍波を発生させ、波長２６６ｎｍとなっている。そして、レーザービーム１０５は、光学系１０６およびＸＹＺθステージ１０９のＺ走査によって、ワーク１０８の加工面において、適切なビーム径、トップハットやガウシアン形状などの適切なビーム形状となるように制御される。

そして、ガルバノスキャナ１０７、ＸＹＺθステージ１０９及びレーザー１０３をコントローラー１０１で制御することにより、ＣＡＤ図面に従った凹部を形成した。このようなＸＹＺθステージ１０９とガルバノスキャナ１０７を組み合わせた光学系の場合は、ある描画面積に対してはガルバノスキャナを用いてレーザービームを走査（スキャン）することにより濡れ性変化層上に凹部を形成できる。このため、ステージを動かすよりはより少ないエネルギーで描画が可能である。また、ＸＹ方向や斜めなどの直線だけではなく、円や楕円、矩形パターンも描画できるため、より複雑な形状に対応できるため、設計自由度が広がる。

ただし、ガルバノスキャナ１０７の描画面積は限られるため、大面積の場合はＸＹＺθステージ１０９のＸＹ走査と組み合わせることによって対応することができる。また、積層配線や薄膜トランジスタなどの電子素子を形成する場合には、上下の機能層との重ね合わせが必要となり、そのためにＸＹＺθステージ１０９のθとＸＹを走査することで、良好な重ねあわせを得ることができる。

また、レーザーアブレーション装置としては、上述したガルバノスキャナを用いた装置に限定されるものではなく、例えば、図４に示すような、ＸＹＺθステージ１１９と反射光学系の組み合わせでもよい。この場合は、配線がＸＹや一部斜めなどの簡単なパターンに対しては有効である。また、ステージを大きくすることで大面積の描画が可能となる。

上記した装置により、本実施例では幅５０、４０、３０、２０、１５、１０μｍ、深さ１５０ｎｍの凹部を形成した。この深さや幅は、レーザー出力、スキャン速度、発振周波数、ビーム径、焦点位置等で変化させることができる。ここでは、スキャン速度は、２００ｍｍ／ｓとして行った。

ここで、濡れ性変化層に照射するレーザー１パルスあたりのエネルギー密度と、凹部の平均段差（深さ）との関係について検討した結果を、図５を用いて説明する。

本検討を行うにあたって、濡れ性変化層はガラス基板上に形成されたポリイミド層を用いた。ポリイミド層の形成には、側鎖にデンドリマーを含む可溶性ポリイミド材料Ａと、可溶性ポリイミド材料Ａよりも絶縁性が高く、側鎖を有さないポリイミドＣＴ４１１２（商品名、京セラケミカル社製）を混合したポリイミドＮＭＰ溶液を用いている。ポリイミドＮＭＰ溶液をガラス基板上に塗布後、窒素雰囲気で１００℃のプリベークを施し、さらに窒素雰囲気で１８０℃、１時間のポストベークを施した。この際、ポリイミド層の膜厚は５００ｎｍとした。また、レーザーのスキャン速度は、２４０ｍｍ／秒として凹部を形成した。

図５にレーザーアブレーション法による濡れ性変化層の加工深さとレーザー特性との関係の一例を示す。図５中横軸は、１パルスあたりの光エネルギー密度（ｍＪ／ｃｍ^２）を、縦軸は、凹部の平均段差（ｎｍ）を示している。

ここで、平均段差とは所定のエネルギー密度のレーザーを、直線状に５０００μｍにわたって上記濡れ性変化層に照射して凹部を形成し、５点測定した際の凹部の段差（深さ）の平均値を示している。

図５から分かるように、１パルスあたりのエネルギー密度をより高くすることにより、ポリイミド層に形成した凹部の平均段差（加工深さ）がより深くなっている。つまり、１パルスあたりのエネルギー密度を制御することで、凹部の深さを調整することができ、ポリイミド膜厚５００ｎｍをすべて除去することも、また部分除去することもできる。

特許文献５において、紫外線照射により、５ｎｍ以上、濡れ性制御膜の膜厚の１０％以下の膜厚減少による凹部が形成できると開示されている。しかし、この場合、凹部深さは、最大でも濡れ性変化層膜厚の１０％であるため、例えば膜厚が５００ｎｍの場合は、５０ｎｍと制限される。これに対して、本方式においては、図５に示すように、より深い凹部を導電層の設計に合わせて作製することができる。

次に、レーザーアブレーション法による濡れ性変化層の加工形状の一例を、図６を用いて説明する。

図６は濡れ性変化層にレーザーアブレーション法により凹部を形成した後に、レーザー顕微鏡によりその形状を観察、測定したものである。

図６において、濡れ性変化層としては、ガラス基板上に形成されたポリイミド層を用いた。ポリイミド層は、上記レーザー１パルスあたりのエネルギー密度と凹部の平均段差との関係について検討した際と同様の手順により作製し、ポリイミド層の膜厚は、５００ｎｍとした。また、凹部を形成する際のレーザーのスキャン速度は、２００ｍｍ／ｓとして、凹部を形成した部分については、ポリイミド層をすべて除去している。

図６においてＺ軸は、Ｘ軸およびＹ軸の５倍の縮尺で表示しており、凹部は線幅１０μｍ、深さ５００ｎｍとなっている。そして、凹部は、両端が水平方向に約２μｍ、高さ５００ｎｍのテーパー形状となっている、すなわち、凹部は、底部よりも開口部の幅が広いテーパー形状になっていることがわかる。このテーパー形状（凹部）を構成する側壁部も、レーザーアブレーションによって、高表面エネルギーに改質され、さらに、インクジェットの着弾ばらつきや液滴径が大きい場合に、導電性インクが凹部とその外側の低表面エネルギー領域にまたがって塗布された場合でも、凹部に流れ込みやすい形状となっている。

次いで、インクジェット法により、粒径約３０ｎｍのＡｇ粒子を水系溶媒に分散した導電性インク（ナノメタルインク）を凹部１２ａ上に選択的に塗布した（図２（ｄ））。ここでは、水系の金属微粒子分散液を用いているため、導電性インクはレーザーアブレーションで形成した凹部１２ａにわたって広がり、インクジェットの液滴サイズによらず微細なパターンも形成可能である。次いで、大気中１００℃のオーブンでプリベークを行い、同じく大気中１８０℃のオーブンで、１時間のポストベークを行った。これにより、各凹部と同じ線幅を有し、膜厚１３０ｎｍである導電部１３を形成した（図２（ｅ））。この導電部の膜厚は、凹部に保持できる導電性インクが硬化焼成した膜厚以上の膜厚であった。これは、インクジェット印刷後の導電性インクの乾燥過程において、低表面エネルギー領域１２ｂに存在していた導電性インクが溶媒乾燥とともに、レーザーアブレーションで形成した凹部１２ａに流れ込みながら乾燥しているためだと推認される。

この点が従来のバンクを用いた方法やレーザーアブレーション法のみで形成する凹部との違いと思われる。このうち線幅が最小の１０μｍの導電部上面からの観察結果を図７に示す。これによれば、いずれの場合でも、導電性インクが凹部内に入っており、濡れ性変化層表面には存在していないことが確認できた。

また、各導電部の線幅に対して、形成状態を表１に示す。表１において、欠陥なく形成できたものについては丸を付した。

これによれば、本実施例においては、線幅５０μｍから最小寸法の１０μｍまで形成できていることがわかる。これは、通常のインクジェットの解像度５０μｍに対して格段に微細である。また、濡れ性変化層のみを用い、レーザーアブレーション法を用いていない後述する比較例１よりも微細な導電部（配線）を安定して形成できている。

このように、本発明によれば、濡れ性変化層１２、導電部１３をインクジェットなどの印刷法により形成することができるため、低コストであるにも関わらず、微細な導電部(配線)を形成できる。また、紫外線領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法を利用して濡れ性変化層を除去し、インクジェット法で導電性インクを塗布することで、印刷による少ない工程数のメリットを生かしつつ、より微細な導電部（配線）を形成できる。また、レーザーアブレーション法においてガルバノスキャナを用いてレーザービームを走査することによって、マスクを必要としないため、低コストで、複雑なパターンをより高速で処理することも可能である。
［比較例１］
比較例として、レーザーアブレーション法を用いず、濡れ性変化層に紫外線を照射したのみの例を示す。手順を図８（ａ）〜（ｄ）に示す。

まず、実施例１と同じ手順で、ウェット洗浄を行ったガラス基板２１上に、ポリイミドＮＭＰ溶液を原料として濡れ性変化層２２を成膜した（図８（ａ））。

次いで、導電パターンに相当する部分を開口したフォトマスク２８越しに波長が３００ｎｍ以下の紫外線（超高圧水銀ランプ）を濡れ性変化層２２に照射した(図８（ｂ）)。この際、濡れ性変化層２２には凹部を形成しておらず、略平坦な平面上に高表面エネルギー部（紫外線照射部）２２ａと低表面エネルギー部（紫外線未照射部）２２ｂとを形成した。なお、この際の紫外線照射量は、２Ｊ／ｃｍ^２であった。

さらに、実施例１同様にＡｇ粒子を水系溶媒に分散した金属微粒子分散液（導電性インク）をインクジェット法により、高表面エネルギー部上に選択的に塗布した(図８（ｃ）)。その後、実施例１と同じ条件でプリベーク、ポストベークを行った。

上記方法により、幅５０、４０、３０、２０、１５、１０μｍ、膜厚１３０ｎｍの導電部２３を形成した（図８（ｄ））。得られた各配線の形成状態を表２に示す。表中、各配線が形成できたものについては丸を、一部形成できていないものは三角を、隣接間ショートや断線している部分があるものには×をそれぞれ付した。通常のインクジェットの解像度５０μｍよりも微細な配線（導電部）を形成できるものの、線幅１５、１０μｍでは欠陥が見られることが分かる。

［比較例２］
比較例２として、側鎖にデンドリマーを含む可溶性ポリイミド材料Ａを混合せず、側鎖を有さないポリイミドＣＴ４１１２（商品名、京セラケミカル社製）のみを成膜し、濡れ性変化層を形成せず、絶縁層のみ形成した例を示す。

まず、ウェット洗浄を行ったガラス基板上に、側鎖にデンドリマーを含む可溶性ポリイミド材料Ａを混合せず、側鎖を有さないポリイミドＣＴ４１１２（商品名、京セラケミカル社製）のみからなるポリイミドＮＭＰ溶液を用いた点以外は実施例１と同じ手順で５００ｎｍの膜厚の絶縁層を成膜した。具体的には、上記ポリイミドＮＭＰ溶液をスピンコート法によりガラス基板上に塗布し、次いで、窒素中、１００℃のオーブンでプリベークし、さらに、窒素中１８０℃のオーブンで、１時間のポストベークを行っている。ここで、絶縁層表面は、疎水性の側鎖を持つポリイミドがないため、濡れ性変化層表面より、高表面エネルギーとなっている。

次に、ＣＡＤデータをもとに配線、電極等の導電部に相当する部分にレーザーアブレーション装置を用いて、紫外線領域のレーザーを照射することによって導電部と同一形態の凹部を形成した。用いたレーザーは、ＹＡＧレーザーで、レーザーヘッドで４倍波を発生させ、波長２６６ｎｍとなっている。本比較例２では、幅５０、４０、３０、２０、１５、１０μｍ、深さ５００ｎｍの凹部を形成した。この深さや幅は、レーザー出力、スキャン速度、発振周波数、ビーム径、焦点位置等で変化させることができる。
次いで、インクジェット法により、粒径約３０ｎｍのＡｇ粒子を水系溶媒に分散した導電性インク（ナノメタルインク）を凹部上に選択的に塗布した。次いで、実施例１同様、大気中１００℃のオーブンでプリベークを行い、同じく大気中１８０℃のオーブンで、１時間のポストベークを行った。

実施例１に比べて凹部が深いにも関わらず、線幅５０μｍにおいても一部に欠陥が発生し、線幅４０μｍ以下では、すべての線幅で配線形成ができなかった。

このうち線幅が１５μｍの導電部上面からの観察結果（顕微鏡観察上面図）を図９に示す。図９によると、凹部に埋め込まれた導電部１５０だけでなく、その周囲にも導電性インクが広がって乾燥し、凹部からはみ出した導電部１５１となっている。そのため微細配線は形成できず、配線間のリークとなる場合もある。

これは、インクジェットの液滴径（この場合は例えば 直径２５μm）に比べて、配線幅が１５μmと小さく、また、インクジェットの着弾位置バラツキ及び着弾後のインク広がりの影響で、凹部だけではなく、その周辺にも導電性インクが付着したためと考えられる。

さらに、本比較例においては絶縁層の原料として用いたポリイミドＮＭＰ溶液に、側鎖にデンドリマーを含む可溶性ポリイミド材料Ａを混合していないため、濡れ性変化層を形成しておらず、単なる絶縁層であるため、その表面は低表面エネルギーではない。このため、凹部以外に着弾した導電性インクは、凹部に流れ込こむことができずそのまま乾燥したためと予想される。

以上の結果から、濡れ性変化層を形成せず、レーザーアブレーションにて凹部を形成しただけでは、微細な配線が形成できないことがわかる。

本実施例では、濡れ性変化層の膜厚によって凹部の深さ、及び、導電部の厚さを制御した例を示す。

本実施例により得られた配線部材の模式図を図１０に示す。以下、係る図面を用いてその手順を説明する。

本実施例では、ウェット洗浄を行ったフィルム基板３１上に、実施例１と同じ手順により、ポリイミドＮＭＰ溶液を原料として、膜厚５００ｎｍの濡れ性変化層３２を形成した。この時、濡れ性変化層表面は疎水性の側鎖を持つポリイミドにより、低表面エネルギーとなっている。

次いで、実施例１と同様にＹＡＧレーザーの４倍波（波長２６６ｎｍ）のレーザーを用い、レーザーアブレーション装置によって配線と同一形態の凹部を形成した。この時、実施例１よりもレーザー出力を大きくしてレーザーアブレーション法を行った。ただし、基板表面３１には形状ダメージを与えず、濡れ性変化層３２のみを除去した。その時の凹部の断面形状を触針式段差計で計測した結果を図１１に示す。凹部深さは、濡れ変化層膜３２の厚さとほぼ等しい５００ｎｍであることが分かる。

そして、ノズルプリンティング法により、実施例１と同じＡｇ粒子を水系溶媒に分散した導電性インク（ナノメタルインク）を凹部に塗布した。ノズルプリンティング法の場合も、インクジェット法と同様に、導電性インクを目的の部分に選択的に付与することができる。このため、スピンコートとエッチングによって形成する場合に比べて、材料の使用効率も高く、また非常に高速に操作できることから、生産性も高く低コスト配線を形成するのに適している。

さらに、実施例１と同じ条件で、プリベーク、ポストベークをそれぞれ行い、配線幅１０μｍ、膜厚５００ｎｍの導電部３３を形成した。

従来、ノズルプリンティングを用いた方法では配線幅が１００μｍ程度までしか製造できていなかったところ、本実施例においては、配線幅が１０μｍのものも形成できることが確認できた。つまり、本発明の方法によれば従来技術に比して格段に微細な配線を形成できる。

また、本実施例では導電部底部は基板３１となるように、つまり、該当箇所の凹部を形成する際に濡れ性変化層３２を略完全に除去して行った。この方法によれば、凹部の深さは濡れ性変化層３２膜厚で規定される。このため、導電部３３の厚さをより均一にすることができる。従って、より配線抵抗ばらつきの小さな配線を提供できる。

本実施例では、基板４１上に、濡れ性変化層４２の他に絶縁層４７を設けた例を示す。

この場合、図１２に示すように、基板４１と濡れ性変化層４２の間に絶縁層４７を設けた構成となっている。

まず、ウェット洗浄を行ったフィルム基板４１に、ポリイミド溶液ＰＩ２１３Ｂ（商品名、丸善石油化学社製）をスピンコート法により塗布した後、窒素中、１００℃のプリベークと、１８０℃での焼成を行い、厚さ５００ｎｍの絶縁層４７を形成した。

次に、絶縁層４７上に側鎖に疎水性基をもつ熱硬化型ポリイミドのＮＭＰ溶液を原料として、スピンコート法により塗布した後、窒素中、１００℃のプリベークと、１８０℃での焼成を行い、厚さ１００ｎｍのポリイミドからなる濡れ性変化層４２を形成した。

そして、配線パターンに相当する部分を、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）のエキシマレーザーを用いたレーザーアブレーション法により、図１２に示すように濡れ性変化層４２と絶縁層４７に一括して配線と同一形態の凹部を形成した。凹部は、幅２０μｍ、深さ２５０ｎｍとした。レーザーを照射していない領域はポリイミドの疎水性側鎖による低表面エネルギー領域４２ｂとなっている。

さらに、インクジェット法により、実施例１と同じＡｇ粒子を水系溶媒に分散した導電性インク（ナノメタルインク）を凹部に塗布した。次いで、実施例１と同じ条件でプリベーク、ポストベークを行った。これにより、配線幅２０μｍ、膜厚２５０ｎｍの導電部４３を形成した。

通常のインクジェットでは解像度５０μｍ程度であるのに対して、本発明においては格段に微細な導電部４３形成することができた。また、本実施例においては、下層に絶縁層を形成しているため、より信頼性の高い配線を形成できた。

なお、本実施例でも実施例２のように、基板上面まで凹部を設けることが可能である。この場合、凹部の深さは濡れ性変化層上面から基板上面までの厚さ、すなわち濡れ性変化層とその下層の絶縁層の厚さの和と等しくなり、実施例２の場合と同様に、導電部の厚みをより正確に制御することが可能となる。

本実施例では、積層配線を形成する方法について説明する。図１３に得られた積層配線の模式図を示す。

まず、ウェット洗浄を行ったガラス基板５１上に、実施例３で用いた疎水性基を側鎖に持つ熱硬化型ポリイミドのＮＭＰ溶液を原料として、スピンコート法により塗布した後、窒素中、１００℃のプリベークと、１８０℃での焼成を行い、膜厚１５０ｎｍの第１の濡れ性変化層５２を形成した。この時、第１の濡れ性変化層表面は、疎水性の側鎖を持つポリイミドにより、低表面エネルギーとなっている。

次いで、第１の導電部に相当する部分をＹＡＧレーザーの４倍波（波長２６６ｎｍ）のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により、第１の濡れ性変化層５２に、幅２０μｍ、深さ１００ｎｍの凹部を形成した。レーザーを照射していない領域はポリイミドの疎水性側鎖による低表面エネルギー領域５２ｂとなっている。

そして、インクジェット法により、実施例１と同じＡｇ粒子を水系溶媒に分散した導電性インク（ナノメタルインク）を凹部に塗布した。その後、実施例１と同じ条件でプリベーク、ポストベークを行った。これにより、配線幅２０μｍ、膜厚１００ｎｍの第１の導電部５３を形成した。

ここで、得られた第１の導電部５３を含む第１の濡れ性変化層５２上に、さらに配線部材を形成する。まず、第１の導電部の絶縁性を保つために、その上層にエポキシ樹脂をスピンコートし、絶縁層５４を形成した。

次いで、絶縁層５４の上層に、第１の濡れ性変化層の場合と同様に、ポリイミドＮＭＰ溶液を原料として、膜厚１５０ｎｍの第２の濡れ性変化層５５を形成した。

そして、第１の導電部５２の場合と同じ条件、手順で、レーザーアブレーション法により第２の濡れ性変化層５５に、幅２０μｍ、深さ１００ｎｍの凹部を形成した。この場合もレーザーを照射していない領域はポリイミドの疎水性側鎖による低表面エネルギー領域５５ｂとなっている。

さらに、インクジェット法により、同様にＡｇ粒子を水系溶媒に分散した導電性インク（ナノメタルインク）を凹部に塗布後、第１の導電部の場合と同じ条件でプリベーク、ポストベークを行った。これにより、電極２０μm、膜厚１００ｎｍの第２導電部５６を形成した。また、第２導電部５６の絶縁性を保つために、上層にエポキシ樹脂をスピンコートし、絶縁層５７を形成した。

このように、本発明においては、所定の操作を繰り返し行うことによって、本発明の配線部材を、絶縁膜を介して複数積層した構造を有する積層配線を形成することができる。この場合、従来よりも少ない工程数で、より微細で信頼性の高い積層配線を形成できる。
なお、本実施例では２層からなる積層部材としたが、２層に限定されるものではない。さらに、本実施例と同様に絶縁膜を介して濡れ性変化層、導電部を有する層を複数層積層することも可能である。

本実施例においては電子素子を形成した。

電子素子としては、本実施例では薄膜トランジスタを作製したので以下に説明する。得られた薄膜トランジスタは図１４に示すように半導体層６６、絶縁膜（濡れ性変化層）６４、本発明により形成された導電部を有している。

まず、ウェット洗浄を行ったフィルム基板６１上に、実施例４と同じ手順により、疎水性基を側鎖に持つ熱硬化型ポリイミドＮＭＰ溶液を原料として、膜厚５０ｎｍの濡れ性変化層６２を形成した。

次に、フォトマスク越しに、波長が３００ｎｍ以下の紫外線（超高圧水銀ランプ）を照射量が８Ｊ／ｃｍ^２となるように照射し、濡れ性変化層６２上に高表面エネルギー部を形成した。

さらに、インクジェット法を用いて、高表面エネルギー部に、実施例１と同じＡｇ粒子を水系溶媒に分散した導電性インク（ナノメタルインク）を塗布した。これを１８０℃で焼成して、電極幅５０μｍ、膜厚１００ｎｍのゲート電極６３を形成した。この上に、実施例１と同じポリイミドＮＭＰ溶液をスピンコート法により塗布した後、１８０℃にて焼成して、厚さ７００ｎｍの濡れ性変化層６４を形成した。ここで、濡れ性変化層６４はゲート絶縁膜を兼ねている。

次いで、ＹＡＧレーザーの４倍波（波長２６６ｎｍ）のレーザーを用いて、レーザーアブレーション法により、ソース・ドレイン電極６５と同一形態の凹部を形成した。この際、チャネル幅は５μｍとなるようにソース・ドレイン電極６５に相当する凹部の間隔を５μｍとし、その深さは１５０ｎｍとした。

そして、インクジェット法により実施例１と同じＡｇ粒子を水系溶媒に分散した導電性インク（ナノメタルインク）を凹部に選択的に塗布した。その後、実施例１と同じ条件でプリベーク、ポストベークを行い、膜厚１３０ｎｍのソース・ドレイン電極６５を形成した。

次に、構造式（２）で表されるトリアリールアミン（有機半導体材料）をキシレン／メシチレン混合溶媒に溶解させた塗布液をインクジェット法によりチャネル部分に滴下し、１２０℃で乾燥させた。

これにより、膜厚３０ｎｍの有機半導体層６６を形成し、有機トランジスタを作製した。このとき、濡れ性変化層６４は、ゲート絶縁膜として作用する。また、チャネル部は、濡れ性変化層の低表面エネルギー部であるため水分等の吸湿がなく、薄膜トランジスタの特性に良好な界面を提供できる。さらに、ソース・ドレイン電極をゲート絶縁膜面と略同一平面上に形成できるため、半導体層を形成する際の印刷制御が容易になり、ソース・ドレイン電極との電気的な接続がしやすい。

ここで、本実施例で作製したトランジスタの特性を評価したところ、電極のパターニング性は良好であり、オンオフ比は５桁になり、５×１０^−３ｃｍ^２／Ｖsの電界効果移動度を有する有機トランジスタが得られた。

このように、本発明によれば、ゲート絶縁膜を兼ねた濡れ性変化層６４、ソース・ドレイン電極６５をスピンコートやインクジェットの印刷法により形成することができるため、低コストで微細な電子素子を形成できる。また、ゲート電極-ソース・ドレイン電極間のリークがなく十分高いオンオフ比をもち、チャネル長及びトランジスタピッチが小さい微細な電子素子を形成できる。

本実施例では、半導体層として、構造式（２）にしめす高分子有機半導体材料を用いたが、Ｓｉや酸化物半導体、カーボンナノチューブ等の無機半導体、ペンタセン、アントラセン、テトラセン、α−６−チオフェン、フタロシアニン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体等の有機低分子半導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフロレン及びその誘導体等の有機高分子半導体を用いることもできる。特に、有機半導体は、印刷で作製する配線プロセスに適しており、低コスト、低温プロセスで作製できるため好ましい。

なお、本実施例では薄膜トランジスタの電極のみを本発明の製造方法により形成したが、これに限定されるものではなく、例えば実施例１〜４に記載したように同一基板上に配線等を形成することもできる。

本実施例では、実施例５と同様に、本発明の製造方法により電子素子を作製した。具体的には薄膜トランジスタを作製しており、図１５の模式図を用いて示す。

まず、ウェット洗浄を行ったフィルム基板７１上に、実施例４と同じ手順により、疎水性基を側鎖に持つ熱硬化型ポリイミドＮＭＰ溶液を原料として、膜厚１００ｎｍの第１の濡れ性変化層７２を形成した。この時、第１の濡れ性変化層表面は、疎水性の側鎖を持つポリイミドにより、低表面エネルギーとなっている。

次いで、濡れ性変化層７２のゲート電極７３パターンに相当する部分に、ＹＡＧレーザーの４倍波（波長２６６ｎｍ）のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により、幅２０μｍ、深さ１００ｎｍの凹部を形成した。レーザーを照射していない領域はポリイミドの疎水性側鎖による低表面エネルギー領域となっている。

次いで、インクジェット法により、実施例１と同様のＡｇ粒子を水系溶媒に分散した導電性インク（ナノメタルインク）を凹部に塗布した。その後、実施例１と同様の条件でプリベーク、ポストベークを行い、配線幅２０μｍ、膜厚１００ｎｍのゲート電極７３を形成した。

さらに、第１の濡れ性変化層７２、ゲート電極７３上に、実施例1同様の手順で、厚さ７００ｎｍの第２の濡れ性変化層７４を形成した。ここで、第２の濡れ性変化層７４はゲート絶縁膜を兼ねている。

そして、ゲート電極７３の場合と同様の手順で、第２の濡れ性変化層７４にチャネル幅が５μｍ、深さが１５０ｎｍである、ソース・ドレイン電極７５と同一形態の凹部を形成した。さらに、インクジェット法によって、ゲート電極７３の場合と同様にして導電性インク（ナノメタルインク）を塗布、焼成し、膜厚１３０ｎｍ、チャネル長５μｍのソース・ドレイン電極７５を形成した。

次に、実施例５の場合と同様にして、チャネル部分に有機半導体層７６を形成し、有機トランジスタを作製した。

得られたトランジスタの特性を評価したところ、電極のパターニング性は良好であり、オンオフ比は６桁、５×１０^−３ｃｍ^２／Ｖsの電界効果移動度を有する有機トランジスタが得られた。

以上のように、本発明によれば、スピンコートやインクジェットの印刷法によって、低コストで微細な電子素子を形成できる。また、印刷による少ない工程数のメリットを生かしつつ、ゲート電極-ソース・ドレイン電極間のリークがなく十分高いオンオフ比をもち、チャネル長及びトランジスタピッチが小さい微細な電子素子を形成できる。

なお、ここでは、半導体層として、構造式（２）にしめす高分子有機半導体材料を用いたが、実施例５で示した各種半導体材料を用いても良い。

また、本実施例のように、薄膜トランジスタを構成する、ゲート電極、及び、ソース電極、ドレイン電極共に、本発明の製造方法で作製することが好ましいが、これに限定されるものではない。上記３つの電極のうち少なくとも１つ以上が本発明の導電パターンの製造方法で形成された薄膜トランジスタでは、電極間の絶縁性の欠陥低下など一定の効果が期待できる。これは、例えば実施例５の例からも分かる。

本実施例では、実施例６で作製した電子素子（薄膜トランジスタ）が基板上に複数個配設された電子素子アレイを作製した。

図１６（ａ）、（ｂ）に本実施例に係る電子素子アレイの模式図を示す。ここで、図１６（ａ）は上面図を、図１６（ｂ）は電子素子アレイの断面図をそれぞれ示している。なお、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＡ−Ａ´線での断面図である。また、図１６（ａ）中、各部材の配置が分かるように、ゲート電極８３についても点線で示している。

本実施例に係る電子素子アレイとして、具体的には、基板８１上に２００×２００個（素子間ピッチ１２７μｍ）の有機トランジスタ８７を２次元アレイ状に有する電子素子アレイを作製した。複数の有機トランジスタ８７の電界効果移動度の平均値は、５×１０^−３ｃｍ^２／Ｖsであった。
このように、ゲート電極、ゲート絶縁膜を兼ねた濡れ性変化層、ソース・ドレイン電極等をスピンコートやインクジェットの印刷法による形成することができるため、低コストで微細な電子素子アレイを形成できる。また、本実施例でもゲート電極-ソース・ドレイン電極間のリークがなく十分高いオンオフ比をもち、チャネル長及びトランジスタピッチが小さく、微細で高信頼性の電子素子アレイを形成できる。

本実施例では実施例７の電子素子アレイを備えた表示装置を作製した。

本実施例の表示装置の模式図を図１７に示す。まず、酸化チタン粒子９７ａとオイルブルーで着色したアイソパー９７ｂを内包するマイクロカプセル（表示素子）９７と、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液を混合した塗布液を作製した。そして、ポリカーボネート基板９０上に設けられたＩＴＯからなる透明電極９８上に前記塗布液を塗布した。これにより、マイクロカプセル９７とＰＶＡバインダー９９からなる層を有する基板を形成した。

前工程で得られた基板と、実施例７で作製した電子素子アレイを、基板９１及び９０が最外面となるように接着させた。さらに、ゲート電極９３に繋がるバスラインに走査信号用のドライバーＩＣを、ソース電極９５ａに繋がるバスラインにデータ信号用のドライバーＩＣを各々接続した。得られた表示装置について、０．５秒毎に画面切り替えて評価を行ったところ、良好な静止画表示を行うことができた。

このように、レーザーアブレーション法を利用して濡れ性変化層を除去し、インクジェット法等で導電性インクを塗布することで、工程数の増加を抑え印刷による少ない工程数のメリットを生かしつつ、微細で高信頼性の表示装置を形成できた。

１２、２２、３２、４２、５２、５５、６４、７２、７４ 濡れ性変化層
１３、２３、３３、４３、５３、５６ 導電部
１０７ カルバノスキャナ
６３、７３ ゲート電極
６５、７５ ソース電極、ドレイン電極
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１ 基板
４７ 絶縁層
６６、７６ 半導体層

特開２００５−０１２１８１号公報 特開２００６−１６３４１８号公報 特開２００９−１０５４１３号公報 特開２００５−３１０９６２号公報 特開２００９−０２６９０１号公報

Claims (15)

1. 基板上にエネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を含有する濡れ性変化層を形成する工程、
   紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により、前記濡れ性変化層に凹部を形成する工程、
   前記凹部に導電性インクを塗布して導電部を形成する工程、
   を含み、前記濡れ性変化層の凹部のパターン形成と同時に、前記臨界表面張力を変化させて高表面エネルギー領域のパターン形成が行われることを特徴とする配線部材の製造方法。
2. 前記紫外領域のレーザーはＹＡＧレーザーの３または４倍波、もしくはエキシマレーザーであることを特徴とする請求項１に記載の配線部材の製造方法。
3. 前記紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により、濡れ性変化層に凹部を形成する工程において、
   ガルバノスキャナを用いてレーザービームを走査することにより濡れ性変化層上に凹部を形成することを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の配線部材の製造方法。
4. 前記凹部に導電性インクを塗布して導電部を形成する工程において、インクジェット法、または、ノズルプリンティング法のいずれかにより、導電性インクを前記凹部に塗布することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線部材の製造方法。
5. 基板上にエネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を含有する濡れ性変化層を形成する工程、
   紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により、前記濡れ性変化層に凹部を形成する工程、
   前記凹部に導電性インクを塗布して導電部を形成する工程、
   を含み、前記濡れ性変化層の凹部のパターン形成と同時に、前記臨界表面張力を変化させて高表面エネルギー領域のパターン形成が行われることを特徴とする電子素子の製造方法。
6. 前記電子素子が薄膜トランジスタであって、
   ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極のうち少なくとも１つ以上の電極が、
   前記導電部により構成されていることを特徴とする請求項５に記載の電子素子の製造方法。
7. 基板と、前記基板上に設けられエネルギーを付与することにより臨界表面張力が変化する材料を含有する濡れ性変化層と、該濡れ性変化層に形成された導電部とを有する配線部材であって、
   前記導電部は、紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により前記濡れ性変化層に形成された凹部に形成されていることを特徴とする配線部材。
8. 前記凹部は、底部よりも開口部の幅が広いテーパー形状であることを特徴とする請求項７に記載の配線部材。
9. 前記基板と前記濡れ性変化層との間に絶縁層を設けることを特徴とする請求項７、８のいずれかに記載の配線部材。
10. 前記凹部の深さが前記濡れ性変化層の厚さ、もしくは、前記濡れ性変化層とその下層の絶縁層の厚さの和と等しいことを特徴とする請求項７乃至９いずれかに記載の配線部材。
11. 請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の配線部材を、絶縁膜を介して複数積層したことを特徴とする積層配線。
12. 基板と、前記基板上に設けられエネルギーを付与することにより臨界表面張力が変化する材料を含有する濡れ性変化層と、該濡れ性変化層に形成された導電部とを有する電子素子であって、
    前記導電部は、紫外領域のレーザーを用いたレーザーアブレーション法により前記濡れ性変化層に形成された凹部に形成されていることを特徴とする電子素子。
13. 前記電子素子は、薄膜トランジスタであって、
    ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極のうち少なくとも１つ以上の電極が、前記導電部により構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の電子素子。
14. 請求項１２又は１３に記載の電子素子が基板上に複数個配設されたことを特徴とする電子素子アレイ。
15. 請求項１４に記載の電子素子アレイを備えたことを特徴とする表示装置。