JP6061743B2 - 有機半導体膜の形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタなどに用いられる有機半導体膜の形成方法に関する。
軽量化、低コスト化、柔軟化が可能であることから、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイに用いられるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、ＲＦＩＤ（ＲＦタグ）やメモリなどの論理回路を用いる装置等に、有機半導体材料からなる有機半導体膜（有機半導体層）を有する有機半導体素子が利用されている。
有機半導体素子の製造において、有機半導体膜の形成方法の１つとして、有機半導体材料を溶剤に溶解した塗料を基板に塗布し、溶液を乾燥させることで有機半導体膜を形成する、湿式の方法が知られている。
この湿式の有機半導体膜の形成方法は、安価に有機半導体膜が形成できる、大面積に対応して有機半導体膜が形成できる等、各種の利点を有する。
この湿式の有機半導体膜の形成方法は、安価に有機半導体膜が形成できる、大面積に対応して有機半導体膜が形成できる等、各種の利点を有する。
ところで、移動度の高い有機半導体膜を得るためには、有機半導体膜の結晶性を向上することが重要である。そのため、このような湿式の有機半導体膜の形成においても、有機半導体膜の結晶性を向上する方法が、各種、提案されている。
例えば、特許文献１には、基板上の有機半導体膜の形成位置を囲むように枠体を形成し、この枠体の中に有機半導体材料を溶解した溶液を充填し、この溶液を乾燥することによって、有機半導体の結晶を形成する方法が記載されている。
また、特許文献２には、有機半導体材料を溶解した溶液を付着させる接触面を有する接触部材を用い、基板の表面に対して、この接触面が一定の関係となるように接触部材を配置し、溶液を接触部材の接触面に保持させて、乾燥することにより、結晶性の有機半導体膜を形成する方法が記載されている。
具体的には、基板に垂直に立設する接触面を有する接触部材を用い、接触面と基板とが成す角部に溶液を充填して、乾燥することにより、結晶性の有機半導体膜を形成する方法が記載されている。また、別の方法として、基板に対して傾斜する接触面を有する接触部材を用い、接触面と基板とを、所定の間隔、離間して配置し、接触面と基板との間に、両者に接触して溶液を充填して、乾燥することにより、結晶性の有機半導体膜を形成する方法も記載されている。
具体的には、基板に垂直に立設する接触面を有する接触部材を用い、接触面と基板とが成す角部に溶液を充填して、乾燥することにより、結晶性の有機半導体膜を形成する方法が記載されている。また、別の方法として、基板に対して傾斜する接触面を有する接触部材を用い、接触面と基板とを、所定の間隔、離間して配置し、接触面と基板との間に、両者に接触して溶液を充填して、乾燥することにより、結晶性の有機半導体膜を形成する方法も記載されている。
これらの方法によれば、結晶性を有する有機半導体膜を形成できる。
しかしながら、近年の有機半導体膜の形成に対する要求は、さらに厳しくなっており、より良好な結晶性を有し、高い移動度の半導体素子が得られる有機半導体膜を、安定して形成できる方法の出現が望まれている。
しかしながら、近年の有機半導体膜の形成に対する要求は、さらに厳しくなっており、より良好な結晶性を有し、高い移動度の半導体素子が得られる有機半導体膜を、安定して形成できる方法の出現が望まれている。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、良好な結晶性を有し、移動度が高い有機半導体膜を、安定して形成できる有機半導体膜の形成方法を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明の有機半導体膜の形成方法は、有機半導体材料を溶解した溶液を用いて、有機半導体材料からなる有機半導体膜を形成するに際し、
有機半導体膜を形成する基板の上に配置される、基板との間で空間を形成するカバー部材を用い、このカバー部材と基板との間の空間に溶液を充填して、充填した溶液を乾燥することにより、有機半導体膜を形成するものであり、
カバー部材は、基板から最も離間する最上部と、この最上部から基板に向かう、最上部のｙ方向の両側に設けられる降下部とが形成された規制面を有し、かつ、この規制面が形成する空間のｙ方向と直交するｘ方向は開放する形状であり、規制面を基板に向けて、ｙ方向の少なくとも一方の端部の全域を基板に接触し、かつ、ｙ方向の他方の端部の少なくとも一部の領域を基板に接触した状態で配置され、
また、カバー部材の全域を基板に接触するｙ方向の端部を基端とした際に、規制面上における基端と逆側のｙ方向の端部の溶液の少なくとも一部が、基端から見た際に規制面の最上部を超えない場所に位置し、かつ、基端、および、規制面上においてｙ方向に溶液が基端と最も離間する位置である離間位置を結ぶ最短の線と、離間位置から基板に下ろした垂線が基板に交差する点、および、基端を結ぶ最短の線とが成す角度である見掛け角度が５０°以下となり、さらに、ｘ方向の長さを、ｙ方向の長さで除したｘ／ｙ比が０．２以上となるように、カバー部材と基板との間の空間の基端側に溶液を充填することを特徴とする有機半導体膜の形成方法を提供する。
有機半導体膜を形成する基板の上に配置される、基板との間で空間を形成するカバー部材を用い、このカバー部材と基板との間の空間に溶液を充填して、充填した溶液を乾燥することにより、有機半導体膜を形成するものであり、
カバー部材は、基板から最も離間する最上部と、この最上部から基板に向かう、最上部のｙ方向の両側に設けられる降下部とが形成された規制面を有し、かつ、この規制面が形成する空間のｙ方向と直交するｘ方向は開放する形状であり、規制面を基板に向けて、ｙ方向の少なくとも一方の端部の全域を基板に接触し、かつ、ｙ方向の他方の端部の少なくとも一部の領域を基板に接触した状態で配置され、
また、カバー部材の全域を基板に接触するｙ方向の端部を基端とした際に、規制面上における基端と逆側のｙ方向の端部の溶液の少なくとも一部が、基端から見た際に規制面の最上部を超えない場所に位置し、かつ、基端、および、規制面上においてｙ方向に溶液が基端と最も離間する位置である離間位置を結ぶ最短の線と、離間位置から基板に下ろした垂線が基板に交差する点、および、基端を結ぶ最短の線とが成す角度である見掛け角度が５０°以下となり、さらに、ｘ方向の長さを、ｙ方向の長さで除したｘ／ｙ比が０．２以上となるように、カバー部材と基板との間の空間の基端側に溶液を充填することを特徴とする有機半導体膜の形成方法を提供する。
このような本発明の有機半導体膜の形成方法において、溶液の基板およびカバー部材に接触していない部分の表面積が、溶液全体の表面積の３５％以下であるのが好ましい。
また、溶液の基板およびカバー部材に接触していない部分の表面積が、溶液全体の表面積の１％以上であるのが好ましい。
また、見掛け角度が３°以上であるのが好ましい。
また、ｘ／ｙ比が１０００００以下であるのが好ましい。
また、カバー部材を、ｙ方向の他方の端部を部分的に基板に接触して配置するのが好ましい。
また、カバー部材を、ｙ方向の両端部の全域を基板に接触して配置するのが好ましい。
また、カバー部材が板状であるのが好ましい。
さらに、カバー部材が、ｙ方向の両端部に平行な領域を有するのが好ましい。
また、溶液の基板およびカバー部材に接触していない部分の表面積が、溶液全体の表面積の１％以上であるのが好ましい。
また、見掛け角度が３°以上であるのが好ましい。
また、ｘ／ｙ比が１０００００以下であるのが好ましい。
また、カバー部材を、ｙ方向の他方の端部を部分的に基板に接触して配置するのが好ましい。
また、カバー部材を、ｙ方向の両端部の全域を基板に接触して配置するのが好ましい。
また、カバー部材が板状であるのが好ましい。
さらに、カバー部材が、ｙ方向の両端部に平行な領域を有するのが好ましい。
このような本発明によれば、有機半導体材料を溶解した溶液を用いる有機半導体膜の形成において、溶剤の蒸発を適正に制御して、結晶性の良好な有機半導体膜を、安定して形成することができる。
図１および図２に、本発明の有機半導体膜の形成方法の一例を概念的に示す。
なお、図２において、（Ａ）は、図１を矢印ｘ方向から見た正面図で、（Ｂ）は、図１を上方から見た平面図である。
なお、図２において、（Ａ）は、図１を矢印ｘ方向から見た正面図で、（Ｂ）は、図１を上方から見た平面図である。
本発明の有機半導体膜の形成方法（以下、単に『本発明の形成方法』とも言う）は、有機半導体膜となる有機半導体材料を溶剤に溶解してなる溶液を用いて、有機半導体膜を形成するものである。
図１および図２に概念的に示すように、本発明の有機半導体膜の形成方法は、有機半導体膜を形成する基板１０の上に、基板１０との間で空間１６を形成するカバー部材１２を配置し、この空間１６に、基板１０およびカバー部材１２に接触するように、有機半導体膜となる有機半導体材料を溶剤に溶解してなる溶液（以下、塗布液Ｅとする）を充填し、この塗布液Ｅを乾燥して、その後、カバー部材１２を取り外すことにより、有機半導体膜を形成する。
図１および図２に概念的に示すように、本発明の有機半導体膜の形成方法は、有機半導体膜を形成する基板１０の上に、基板１０との間で空間１６を形成するカバー部材１２を配置し、この空間１６に、基板１０およびカバー部材１２に接触するように、有機半導体膜となる有機半導体材料を溶剤に溶解してなる溶液（以下、塗布液Ｅとする）を充填し、この塗布液Ｅを乾燥して、その後、カバー部材１２を取り外すことにより、有機半導体膜を形成する。
本発明の形成方法において、基板１０は、その表面に有機半導体膜を形成されるものである。すなわち、基板１０は、有機半導体素子の基板等となる。
基板１０としては、有機半導体材料を溶解した有機半導体膜の形成が可能なものであれば、シリコン等の金属、セラミック、ガラス、プラスチックなど、各種の材料からなる板状物（シート状物／フィルム）が利用可能である。
また、有機半導体膜を形成する基板は、図示例のような単純な板状物以外にも、有機半導体素子の製造おける、各種の構成の物が利用可能である。
一例として、基板は、支持体（半導体素子の基板）の表面の全面あるいは一部に絶縁層が形成された物でもよく、支持体の上にゲート電極を形成して、支持体およびゲート電極を覆って絶縁層を形成した物でもよく、ゲート電極となる支持体の表面に絶縁層を形成して、その上にソース電極およびドレイン電極を形成した物でもよい。
すなわち、本発明の有機半導体膜の形成方法は、ボトムゲート−ボトムコンタクト型、トップゲート−ボトムコンタクト型、ボトムゲート−トップコンタクト型、トップゲート−ボトムコンタクト型など、公知の各種の有機半導体素子の製造工程における、有機半導体膜（有機半導体層）の形成に利用可能である。
なお、これらの基板の支持体としては、前述の基板１０で例示したものが、各種、利用可能である。
一例として、基板は、支持体（半導体素子の基板）の表面の全面あるいは一部に絶縁層が形成された物でもよく、支持体の上にゲート電極を形成して、支持体およびゲート電極を覆って絶縁層を形成した物でもよく、ゲート電極となる支持体の表面に絶縁層を形成して、その上にソース電極およびドレイン電極を形成した物でもよい。
すなわち、本発明の有機半導体膜の形成方法は、ボトムゲート−ボトムコンタクト型、トップゲート−ボトムコンタクト型、ボトムゲート−トップコンタクト型、トップゲート−ボトムコンタクト型など、公知の各種の有機半導体素子の製造工程における、有機半導体膜（有機半導体層）の形成に利用可能である。
なお、これらの基板の支持体としては、前述の基板１０で例示したものが、各種、利用可能である。
カバー部材１２は、基板１０の有機半導体膜の形成面（以下、表面とも言う）との間で、有機半導体膜となる塗布液Ｅを充填するための空間を形成（すなわち、塗布液Ｅの塗布領域を規制）し、さらに、塗布液Ｅの乾燥（溶剤の蒸発）を制御するものである。
本発明の形成方法において、カバー部材は、基板１０の表面と最も離間する最上部と、この最上部の矢印ｙ方向の両側に設けられる、最上部から基板１０の表面に向かう降下部とを有する、規制面を有し、この規制面を基板１０に向けて、配置される。また、カバー部材の規制面が基板１０の表面と共に形成する空間は、ｙ方向と直交するｘ方向が開放している。
本発明の形成方法において、カバー部材は、基板１０の表面と最も離間する最上部と、この最上部の矢印ｙ方向の両側に設けられる、最上部から基板１０の表面に向かう降下部とを有する、規制面を有し、この規制面を基板１０に向けて、配置される。また、カバー部材の規制面が基板１０の表面と共に形成する空間は、ｙ方向と直交するｘ方向が開放している。
図１および図２に示す例において、カバー部材１２は、正方形の板材（シート状物／フィルム）を、円弧状（円筒の周面状）に湾曲させてなる形状を有する。
このカバー部材１２においては、円弧の凹面が規制面１２ａとなる。カバー部材１２は、円弧の周方向（中心線と直交する方向）をｙ方向として、規制面１２ａである凹面を基板１０に向けて、基板１０の表面に載置される。従って、ｙ方向と直交するｘ方向は、この円弧の中心線と平行になる（図２（Ａ）では、ｘ方向は紙面に垂直方向）。
また、このカバー部材１２は、ｙ方向の両端の全域を基板１０の表面に接触して配置される。
このカバー部材１２においては、円弧の凹面が規制面１２ａとなる。カバー部材１２は、円弧の周方向（中心線と直交する方向）をｙ方向として、規制面１２ａである凹面を基板１０に向けて、基板１０の表面に載置される。従って、ｙ方向と直交するｘ方向は、この円弧の中心線と平行になる（図２（Ａ）では、ｘ方向は紙面に垂直方向）。
また、このカバー部材１２は、ｙ方向の両端の全域を基板１０の表面に接触して配置される。
図示例においては、図２に一点鎖線で示す位置が、カバー部材１２の最上部（円弧の最上部）である。
従って、カバー部材１２の規制面１２ａは、一点鎖線で示す最上部からｙ方向の両側に向けて、円弧状に基板１０の表面に向かう降下部を有する構成となる。
従って、カバー部材１２の規制面１２ａは、一点鎖線で示す最上部からｙ方向の両側に向けて、円弧状に基板１０の表面に向かう降下部を有する構成となる。
本発明の形成方法においては、全域が基板１０の表面に接触するｙ方向の端部を、基端として、この基端側に塗布液Ｅを充填する。
前述のように、図示例のカバー部材１２は、規制面１２ａのｙ方向の両端部が、全面を基板１０に接触している。従って、このカバー部材１２は、ｙ方向のいずれの端部を基端としてもよい。図示例においては、一例として、図中、右側を基端ｂとする。
前述のように、図示例のカバー部材１２は、規制面１２ａのｙ方向の両端部が、全面を基板１０に接触している。従って、このカバー部材１２は、ｙ方向のいずれの端部を基端としてもよい。図示例においては、一例として、図中、右側を基端ｂとする。
本発明の形成方法においては、このようなカバー部材１２と基板１０とで形成される空間１６の基端ｂ側に、両者に接触して、塗布液Ｅを充填して、この塗布液Ｅを乾燥することにより、有機半導体膜を形成する。
ここで、塗布液Ｅは、規制面１２ａ上における基端ｂと逆側のｙ方向の端部の少なくとも一部が、基端ｂから見た際に、最上部すなわち一点鎖線を超えないように、空間１６に充填される。
また、塗布液Ｅは、基端ｂ、および、規制面１２ａ上においてｙ方向に塗布液Ｅが基端ｂと最も離間する位置（離間位置ｅ）を結ぶｙ方向の線（二点鎖線）と、離間位置ｅから基板１０に下ろした垂線が基板１０と交差する点ｐ、および、基端ｂを結ぶｙ方向の線とが成す角度である見掛け角度θが５０°以下となるように、空間１６に充填される。言い換えれば、塗布液Ｅは、基端ｂ、離間位置ｅおよび点ｐを結ぶ、ｙ方向と平行な平面となる直角三角形の基端ｂ側の頂角が、５０°以下となるように、空間１６に充填される。
さらに、塗布液Ｅは、ｘ方向の長さを、ｙ方向の長さで除したｘ／ｙ比が０．２以上となるように、空間１６に充填される。
ここで、塗布液Ｅは、規制面１２ａ上における基端ｂと逆側のｙ方向の端部の少なくとも一部が、基端ｂから見た際に、最上部すなわち一点鎖線を超えないように、空間１６に充填される。
また、塗布液Ｅは、基端ｂ、および、規制面１２ａ上においてｙ方向に塗布液Ｅが基端ｂと最も離間する位置（離間位置ｅ）を結ぶｙ方向の線（二点鎖線）と、離間位置ｅから基板１０に下ろした垂線が基板１０と交差する点ｐ、および、基端ｂを結ぶｙ方向の線とが成す角度である見掛け角度θが５０°以下となるように、空間１６に充填される。言い換えれば、塗布液Ｅは、基端ｂ、離間位置ｅおよび点ｐを結ぶ、ｙ方向と平行な平面となる直角三角形の基端ｂ側の頂角が、５０°以下となるように、空間１６に充填される。
さらに、塗布液Ｅは、ｘ方向の長さを、ｙ方向の長さで除したｘ／ｙ比が０．２以上となるように、空間１６に充填される。
本発明の有機半導体膜の形成方法は、このような所定形状を有するカバー部材１２を用い、かつ、上記３つの条件を満たすように、基板１０とカバー部材１２とで形成する空間１６に塗布液１６を充填して、塗布液Ｅを乾燥して、有機半導体膜を形成する。
本発明においては、このような構成を有することにより、塗布液Ｅの蒸発空間すなわち空間１６における溶剤濃度を高くして、塗布液Ｅの溶剤の蒸発速度すなわち乾燥速度を遅くすると共に、塗布液Ｅと外気との接触面積（すなわち溶剤の蒸発面積）を制御して、塗布液Ｅの乾燥速度を好適に調節できる。
そのため、本発明の形成方法によれば、塗布液Ｅの乾燥を適正に制御して、結晶性および結晶のサイズが好適で、かつ、欠陥頻度が少ない、高品質な有機半導体を形成できる。
本発明においては、このような構成を有することにより、塗布液Ｅの蒸発空間すなわち空間１６における溶剤濃度を高くして、塗布液Ｅの溶剤の蒸発速度すなわち乾燥速度を遅くすると共に、塗布液Ｅと外気との接触面積（すなわち溶剤の蒸発面積）を制御して、塗布液Ｅの乾燥速度を好適に調節できる。
そのため、本発明の形成方法によれば、塗布液Ｅの乾燥を適正に制御して、結晶性および結晶のサイズが好適で、かつ、欠陥頻度が少ない、高品質な有機半導体を形成できる。
なお、図１および図２においては、図面および説明を簡潔にするため、空間１６に充填される塗布液Ｅの液面を平面状に示しているが、空間１６に充填される塗布液Ｅの液面は、必ずしも、平面状にはならず、凸面状や凹面状などの形状になる場合も多い。例えば、図３（Ａ）および（Ｂ）に概念的に示すように、ｙ方向の基端ｂと逆側の液面が、凸状になる場合もある。あるいは、逆に、この液面が凹状になる場合も有る。
この場合には、図３に示すように、規制面１２ａ上の基端ｂと逆側の液面において、ｙ方向に基端ｂと最も離間する位置を、離間位置ｅとする。
この場合には、図３に示すように、規制面１２ａ上の基端ｂと逆側の液面において、ｙ方向に基端ｂと最も離間する位置を、離間位置ｅとする。
また、図３に示すように、ｙ方向の基端ｂと逆側の液面が凸状などの平面状ではない場合などには、規制面１２ａ上において、全ての塗布液Ｅが、基端ｂ側から見て規制面１２ａの最上部よりも基端ｂ側に位置する必要はない。
すなわち、本発明において、塗布液Ｅは、図３に示すように、規制面１２ａ上において、一部が、基端ｂから見て最上部（一点鎖線）よりもｙ方向の基端ｂ側に位置していれば、基端ｂからみてｙ方向に最上部を超える領域が存在してもよい。
すなわち、本発明において、塗布液Ｅは、図３に示すように、規制面１２ａ上において、一部が、基端ｂから見て最上部（一点鎖線）よりもｙ方向の基端ｂ側に位置していれば、基端ｂからみてｙ方向に最上部を超える領域が存在してもよい。
前述のように、カバー部材１２の規制面１２ａは、基板１０と最も離間する最上部と、この最上部のｙ方向の両側に、最上部からｙ方向に延在して、最上部から基板１０の表面に向かう降下部とを有する。すなわち、カバー部材１２の規制面１２ａは、塗布液Ｅが充填される基端ｂからｙ方向に見た際に、最上部の向こう側に、最上部から基板１０に向かって降下する領域を有する。
このようなカバー部材１２の規制面１２ａは、基板１０と、上（基板１０と逆側）に向かって、最上部を頂点とする凸状の空間１６を形成する。そのため、塗布液Ｅから蒸発した溶剤は、この凸状の空間１６内に留まり、その結果、空間１６内における溶剤濃度を高くして、塗布液Ｅの乾燥速度を低減できる。
このようなカバー部材１２の規制面１２ａは、基板１０と、上（基板１０と逆側）に向かって、最上部を頂点とする凸状の空間１６を形成する。そのため、塗布液Ｅから蒸発した溶剤は、この凸状の空間１６内に留まり、その結果、空間１６内における溶剤濃度を高くして、塗布液Ｅの乾燥速度を低減できる。
なお、基板１０とカバー部材１２とで形成する空間１６のｘ方向の端面は、一部が開放していればよいが、図示例のように、全面が開放しているのが好ましい。
これにより、見掛け角度θやｘ／ｙ比、さらには、後述する外気との接触面積割合による、塗布液Ｅの乾燥の制御性を、より向上できる。
これにより、見掛け角度θやｘ／ｙ比、さらには、後述する外気との接触面積割合による、塗布液Ｅの乾燥の制御性を、より向上できる。
本発明の形成方法において、空間１６に充填される塗布液Ｅが、少なくとも一部が、規制面１２ａ上において、基端ｂから見て最上部を超えないように充填される。
空間１６に充填される塗布液Ｅが、全て、規制面１２ａ上において、基端ｂから見て最上部を超えるように充填されると、塗布液Ｅが、ｙ方向の基端ｂとは逆側の端部に流れてしまう。そのため、空間１６の基端ｂ側すなわち有機半導体膜を形成する場所とは、異なる位置に塗布液Ｅが塗布されて、目的とする位置に有機半導体膜を形成できない。
空間１６に充填される塗布液Ｅが、全て、規制面１２ａ上において、基端ｂから見て最上部を超えるように充填されると、塗布液Ｅが、ｙ方向の基端ｂとは逆側の端部に流れてしまう。そのため、空間１６の基端ｂ側すなわち有機半導体膜を形成する場所とは、異なる位置に塗布液Ｅが塗布されて、目的とする位置に有機半導体膜を形成できない。
また、本発明の形成方法において、基端ｂおよび離間位置ｅを結ぶ線（二点鎖線）と、離間位置ｅからの垂線と基板１０とが交差する点ｐおよび基板ｂを結ぶ線とが成す見掛け角度θとは、すなわち、空間１６に充填される塗布液Ｅの、基端ｂにおける見かけ上の角度である。
本発明においては、この見掛け角度θは５０°以下となるように、空間１６に塗布液Ｅを充填する。見掛け角度θが５０°を超えると、塗布液Ｅの外気との接触面積が大きく成り過ぎて、塗布液Ｅの乾燥速度が早くなり過ぎてしまい、有機半導体の結晶性が低下してしまう。
この点を考慮すると、見掛け角度は、４０°以下が好ましく、３０°以下が、より好ましく、特に、２０°以下が好ましい。
本発明においては、この見掛け角度θは５０°以下となるように、空間１６に塗布液Ｅを充填する。見掛け角度θが５０°を超えると、塗布液Ｅの外気との接触面積が大きく成り過ぎて、塗布液Ｅの乾燥速度が早くなり過ぎてしまい、有機半導体の結晶性が低下してしまう。
この点を考慮すると、見掛け角度は、４０°以下が好ましく、３０°以下が、より好ましく、特に、２０°以下が好ましい。
他方、見掛け角度θは、０°を超えればよい。しかしながら、見掛け角度θは、小さくなるほど、塗布液の乾燥が遅くなるため、生産性が低下し、また、形成された有機半導体膜に、細かい結晶が生じ易い。
この点を考慮すると、見掛け角度θは、３°以上が好ましく、５°以上が、より好ましく、特に、１０°以上が好ましい。
この点を考慮すると、見掛け角度θは、３°以上が好ましく、５°以上が、より好ましく、特に、１０°以上が好ましい。
本発明においては、塗布液のｘ方向の長さＬｘを、ｙ方向の長さＬｙで除したｘ／ｙ比が０．２以上となるように、塗布液Ｅを空間１６に充填する。
ｘ／ｙ比が０．２未満では、塗布液Ｅの外気との接触面積が大きく成り過ぎて、塗布液Ｅの乾燥速度が早くなり過ぎてしまい、有機半導体の結晶性が低下してしまう。
この点を考慮すると、ｘ／ｙ比は、０．２以上が好ましく、０．３以上が、より好ましく、特に、０．４５以上が好ましい。
ｘ／ｙ比が０．２未満では、塗布液Ｅの外気との接触面積が大きく成り過ぎて、塗布液Ｅの乾燥速度が早くなり過ぎてしまい、有機半導体の結晶性が低下してしまう。
この点を考慮すると、ｘ／ｙ比は、０．２以上が好ましく、０．３以上が、より好ましく、特に、０．４５以上が好ましい。
他方、ディスプレイ用のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の製造などに対応して、多数の有機半導体素子を形成する場合を考慮すると、ｘ／ｙ比は、大きくてもよい。
しかしながら、本発明者の検討によれば、ｘ／ｙ比は、１０００００以下が好ましく、１００００以下が、より好ましく、１０００以下が、さらに好ましく、特に、１００以下が好ましい。
しかしながら、本発明者の検討によれば、ｘ／ｙ比は、１０００００以下が好ましく、１００００以下が、より好ましく、１０００以下が、さらに好ましく、特に、１００以下が好ましい。
なお、前述のように、塗布液Ｅの液面が、平面ではない場合には、ｙ方向の塗布液Ｅの長さは、基板１０上において、ｙ方向に最も基端ｂと離間する位置における、基端ｂと塗布液Ｅとのｙ方向の距離を、ｙ方向の塗布液Ｅの長さＬｙとする。
また、塗布液Ｅのｘ方向の長さＬｘは、基板１０上において、ｘ方向の液面の最も離間する位置のｘ方向の距離を、ｘ方向の長さＬｘとする。
また、塗布液Ｅのｘ方向の長さＬｘは、基板１０上において、ｘ方向の液面の最も離間する位置のｘ方向の距離を、ｘ方向の長さＬｘとする。
本発明の有機半導体膜の形成方法においては、塗布液Ｅが外気と接触している面積が大き過ぎると、塗布液Ｅの乾燥速度が早くなり過ぎてしまい、有機半導体の結晶性が低下してしまう可能性が有る。
この点を考慮すると、塗布液Ｅの外気に接触している表面積、すなわち、塗布液Ｅの基板１０およびカバー部材１２に接触していない表面積は、塗布液Ｅ全体の表面積の３５％以下であるのが好ましく、３２％以下が、より好ましく、３０％以下が、さらに好ましく、特に、２０％以下が好ましい。
この点を考慮すると、塗布液Ｅの外気に接触している表面積、すなわち、塗布液Ｅの基板１０およびカバー部材１２に接触していない表面積は、塗布液Ｅ全体の表面積の３５％以下であるのが好ましく、３２％以下が、より好ましく、３０％以下が、さらに好ましく、特に、２０％以下が好ましい。
逆に、本発明の形成方法において、塗布液Ｅの外気に接触している面積が小さくなるほど、塗布液の乾燥が遅くなるため、生産性が低下し、また、形成された有機半導体膜に、細かい結晶が生じ易い。
この点を考慮すると、塗布液Ｅの外気に接触している表面積は、塗布液の表面積の１％以上であるのが好ましく、５％以上が、より好ましく、１０％以上が、さらに好ましく、特に、１５％以上が好ましい。
この点を考慮すると、塗布液Ｅの外気に接触している表面積は、塗布液の表面積の１％以上であるのが好ましく、５％以上が、より好ましく、１０％以上が、さらに好ましく、特に、１５％以上が好ましい。
なお、前述のように、塗布液Ｅの液面は、必ずしも平面状にはならず、凹状や凸状になる場合も多いので、塗布液の表面積を正確に算出するのは、非常に困難である。
従って、本発明では、塗布液Ｅのｙ方向の基端Ｂと逆側の液面は、基端ｂと塗布液Ｅとがｙ方向に最も離間する位置においてｘ方向と平行な平面状と見なす。また、ｘ方向の両側の塗布液Ｅの液面は、このようにして設定したｙ方向の液面を用いて、基端ｂ、離間位置ｅおよび点ｐを結ぶ、ｙ方向と平行な平面となる直角三角形と見なす。本発明においては、このように設定した液面を用いて算出した、見掛けの塗布液Ｅの表面積を、塗布液Ｅの表面積とする。
従って、本発明では、塗布液Ｅのｙ方向の基端Ｂと逆側の液面は、基端ｂと塗布液Ｅとがｙ方向に最も離間する位置においてｘ方向と平行な平面状と見なす。また、ｘ方向の両側の塗布液Ｅの液面は、このようにして設定したｙ方向の液面を用いて、基端ｂ、離間位置ｅおよび点ｐを結ぶ、ｙ方向と平行な平面となる直角三角形と見なす。本発明においては、このように設定した液面を用いて算出した、見掛けの塗布液Ｅの表面積を、塗布液Ｅの表面積とする。
本発明の有機半導体膜の形成方法において、カバー部材は、図示例のような、規制面１２ａのｙ方向の両端を基板１０に接触する円弧状以外にも、前述のような凸状の空間を形成できるものであれば、各種の形状のものが利用可能である。
また、カバー部材は、各種の状態で、基板１０の上に配置できる。
また、カバー部材は、各種の状態で、基板１０の上に配置できる。
例えば、図４（Ａ）および（Ｂ）に概念的に示すように、円弧状のカバー部材において、ｙ方向の一端が、基板１０に接触しない構成でもよい。なお、図４においては、全ての例において、図中の横方向がｙ方向である。
また、この際には、必要に応じて、カバー部材の基板１０に接触していない側を、柱状の部材で支えてもよい。あるいは、カバー部材の基板１０に接触していない側を上方から吊り下げて支持してもよい。
しかしながら、塗布液Ｅの蒸発空間における溶剤濃度を好適に高くできる、塗布液Ｅの蒸発の制御が行い易い等の点で、カバー部材は、ｙ方向の両端が基板１０に接触しているのが好ましく、特に、図１等に示すように、ｙ方向の両端の全域が基板１０に接触しているのが、より好ましい。
また、この際には、必要に応じて、カバー部材の基板１０に接触していない側を、柱状の部材で支えてもよい。あるいは、カバー部材の基板１０に接触していない側を上方から吊り下げて支持してもよい。
しかしながら、塗布液Ｅの蒸発空間における溶剤濃度を好適に高くできる、塗布液Ｅの蒸発の制御が行い易い等の点で、カバー部材は、ｙ方向の両端が基板１０に接触しているのが好ましく、特に、図１等に示すように、ｙ方向の両端の全域が基板１０に接触しているのが、より好ましい。
また、図４（Ｃ）に概念的に示すように、図１や図２と同様の円弧状のカバー部材において、ｙ方向の一方の端部は全域を基板１０に接触し、他方の端部は、一部が基板１０に接触せず、部分的に基板１０に接触する構成でもよい。
あるいは、図４（Ｄ）に概念的に示すように、図１や図２と同様の円弧状のカバー部材において、ｙ方向の一方の端部は全域を基板１０に接触し、他方の一方の端部は矩形状の切欠きを有し、この切欠き以外の端部が、基板１０に接触する構成でもよい。この切欠きは、矩形以外にも、三角形や円形等の各種の形状であってもよい。さらに、切欠きは、ｘ方向の中央ではなく、端部に形成してもよい。
あるいは、図４（Ｄ）に概念的に示すように、図１や図２と同様の円弧状のカバー部材において、ｙ方向の一方の端部は全域を基板１０に接触し、他方の一方の端部は矩形状の切欠きを有し、この切欠き以外の端部が、基板１０に接触する構成でもよい。この切欠きは、矩形以外にも、三角形や円形等の各種の形状であってもよい。さらに、切欠きは、ｘ方向の中央ではなく、端部に形成してもよい。
また、カバー部材の平面形状（カバー部材となる板材の形状）は、図示例のような正方形以外にも、各種の形状が利用可能である。
例えば、カバー部材は、図４（Ｅ）および（Ｆ）に概念的に示すように、台形状であってもよい。図１等に示す正方形や、この台形や長方形のように、カバー部材が、ｙ方向の両端部に平行な領域を有することにより、容易にカバー部材のｙ方向の両端を基板１０に接触でき、好ましくは、ｙ方向の両端の全域を基板１０に接触できる。
例えば、カバー部材は、図４（Ｅ）および（Ｆ）に概念的に示すように、台形状であってもよい。図１等に示す正方形や、この台形や長方形のように、カバー部材が、ｙ方向の両端部に平行な領域を有することにより、容易にカバー部材のｙ方向の両端を基板１０に接触でき、好ましくは、ｙ方向の両端の全域を基板１０に接触できる。
さらに、カバー部材は、以上の例のように、最上部から、ｙ方向の両側に、漸次、基板１０に近接する降下部を有する形状ではなくてもよい。
例えば、図４（Ｇ）に概念的に示すように、直方体の端部を直角に折り曲げた形状（すなわち、最大面の一面および対向する２側面を開放した立方体形状）のカバー部材の、折り曲げた側をｙ方向として、折り曲げた端部を基板１０に接触した構成であってもよい。この際には、最上部は平面状となり、直角に折り曲げた部分が降下部となる。
あるいは、上面が図４（Ｇ）に示すような平面状ではなく、図４（Ｈ）に概念的に示すように、三角形状に傾斜していてもよく、さらに、図４（Ｉ）に概念的に示すように、降下部の一方の側に基板１０に向けて傾斜する部分を有するような構成でもよい。
例えば、図４（Ｇ）に概念的に示すように、直方体の端部を直角に折り曲げた形状（すなわち、最大面の一面および対向する２側面を開放した立方体形状）のカバー部材の、折り曲げた側をｙ方向として、折り曲げた端部を基板１０に接触した構成であってもよい。この際には、最上部は平面状となり、直角に折り曲げた部分が降下部となる。
あるいは、上面が図４（Ｇ）に示すような平面状ではなく、図４（Ｈ）に概念的に示すように、三角形状に傾斜していてもよく、さらに、図４（Ｉ）に概念的に示すように、降下部の一方の側に基板１０に向けて傾斜する部分を有するような構成でもよい。
なお、本発明の形成方法においては、この図４（Ｇ）〜（Ｉ）に示すような、カバー部材が平面状（直線状）の最上部を有する構成であっても、前述の見掛け角度θは、先と同様、図５に概念的に示すように、規制面上においてｙ方向に最も基端ｂと離間する離間位置ｅおよび基端ｂを結ぶ線と、離間位置ｅからの垂線が基板１０と交差する点ｐおよび基端ｂを結ぶ線とが成す角度を、見掛け角度θとする。
さらに、本発明の形成方法において、カバー部材は、図示例のような板状物に限定はされず、前述のような凸状の空間を形成する規制面が形成された物であれば、各種の形状の部材が利用可能である。例えば、立方体や直方体のようなブロック状の部材の一面に、円弧柱状等の凹部を形成して、この面を規制面として、基板１０との間で溶液を充填するための空間を形成してもよい。
また、本発明の形成方法において、基板１０の表面に配置するカバー部材は、１個に限定はされず、複数のカバー部材を１つの基板の表面に配置して、有機半導体膜を形成してもよい。さらに、１つのカバー部材が、複数の有機半導体膜の形成に対応する、複数の規制面を有してもよい。
また、本発明の形成方法において、基板１０の表面に配置するカバー部材は、１個に限定はされず、複数のカバー部材を１つの基板の表面に配置して、有機半導体膜を形成してもよい。さらに、１つのカバー部材が、複数の有機半導体膜の形成に対応する、複数の規制面を有してもよい。
本発明の形成方法において、カバー部材１２は、各種の材料で形成可能である。
具体的には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン（三フッ素化樹脂）、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、フッ素化樹脂共重合体、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体、エチレン・四フッ化エチレン共重合体、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂などの撥液性の材料が好ましい。
また、樹脂などの表面に、撥液性樹脂をコーティングしたり、撥液処理を施したものも、カバー部材１２として好ましく用いられる。
具体的には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン（三フッ素化樹脂）、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、フッ素化樹脂共重合体、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体、エチレン・四フッ化エチレン共重合体、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂などの撥液性の材料が好ましい。
また、樹脂などの表面に、撥液性樹脂をコーティングしたり、撥液処理を施したものも、カバー部材１２として好ましく用いられる。
また、カバー部材１２の大きさは、形成する有機半導体膜に応じて、適宜、決定すればよい。
前述のように、本発明の形成方法は、基板１０の表面にカバー部材１２を配置し、基板１０の表面とカバー部材１２とで形成された空間１６の基端ｂ側に、有機半導体膜となる有機半導体材料を溶解してなる塗布液Ｅを充填し、塗布液Ｅを乾燥した後、カバー部材１２を取り外すことにより、基板１０の表面に有機半導体膜を形成する。
なお、本発明の形成方法においては、必要に応じて、カバー部材１２を基板１０上に配置する前に、基板１０の表面にＵＶ光の照射やオゾン処理などの基板１０の塗れ性を向上する処理など、各種の表面処理を施してもよい。
なお、本発明の形成方法においては、必要に応じて、カバー部材１２を基板１０上に配置する前に、基板１０の表面にＵＶ光の照射やオゾン処理などの基板１０の塗れ性を向上する処理など、各種の表面処理を施してもよい。
本発明において、有機半導体材料は、有機半導体素子の製造において、塗布法などの、いわゆる湿式のプロセス（ウエットプロセス）で形成される有機半導体膜に利用される公知の材料が、各種、利用可能である。
具体的には、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳペンタセン）などのペンタセン類、ルブレン類、フラーレン類、フタロシアニン類、ＴＣＮＱ類等が例示される。
また、本発明においては、これらの有機半導体材料に限らず、低分子系の有機半導体材料は、好ましく利用される。
具体的には、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳペンタセン）などのペンタセン類、ルブレン類、フラーレン類、フタロシアニン類、ＴＣＮＱ類等が例示される。
また、本発明においては、これらの有機半導体材料に限らず、低分子系の有機半導体材料は、好ましく利用される。
また、塗布液Ｅに含有される溶剤は、用いる有機半導体材料を溶解できるものであれば、各種の溶剤（溶媒）が利用可能である。
例えば、有機半導体材料がＴＩＰＳペンタセンなどのアセン類等である場合には、トルエン、アニソール、ｎ−ブチルベンゼン、アセトン等が好適に例示される。
例えば、有機半導体材料がＴＩＰＳペンタセンなどのアセン類等である場合には、トルエン、アニソール、ｎ−ブチルベンゼン、アセトン等が好適に例示される。
また、塗布液Ｅにおける有機半導体材料の濃度は、有機半導体材料の種類、溶剤の種類、形成する有機半導体膜の厚さ、カバー部材１２の形状等に応じて、適宜、設定すればよい。
本発明の有機半導体膜の形成方法において、塗布液Ｅは、有機半導体材料および溶剤以外にも、必要に応じて、界面活性剤やポリマー等を含有してもよい。
なお、塗布液Ｅが、このような有機半導体材料および溶剤以外の成分を含有する場合には、その含有量は５０質量％以下とするのが好ましい。
なお、塗布液Ｅが、このような有機半導体材料および溶剤以外の成分を含有する場合には、その含有量は５０質量％以下とするのが好ましい。
以上、本発明の有機半導体膜の形成方法について詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明の有機半導体膜の形成方法について、より詳細に説明する。
［実施例１］
２０×２０ｍｍで、厚さが０．５ｍｍのｎ型シリコン基板を準備した。このシリコン基板の表面を熱処理して、厚さが３００ｎｍの熱酸化膜を形成して、基板１０とした。
さらに、熱酸化膜の表面にＵＶ光を照射して、塗れ性を高めた。
２０×２０ｍｍで、厚さが０．５ｍｍのｎ型シリコン基板を準備した。このシリコン基板の表面を熱処理して、厚さが３００ｎｍの熱酸化膜を形成して、基板１０とした。
さらに、熱酸化膜の表面にＵＶ光を照射して、塗れ性を高めた。
一方で、１６×１６ｍｍで、厚さが０．２ｍｍのテフロン板を用意した。
このテフロン板を１方向に湾曲して、図１および２に示すような、高さが１ｍｍの円弧状（円筒周面状）のカバー部材１２とした。
このテフロン板を１方向に湾曲して、図１および２に示すような、高さが１ｍｍの円弧状（円筒周面状）のカバー部材１２とした。
さらに、トルエンにＴＩＰＳペンタセンを溶解して、塗布液Ｅを調製した。塗布液のＴＩＰＳペンタセンの濃度は、１質量％とした。
図１に示すように、基板１０の上に、カバー部材１２を載置した。カバー部材１２は、高さ１ｍｍの円弧状であるので、カバー部材１２の最上部の高さは１ｍｍである。
次いで、スポイトを用いて、空間１６の基端ｂ側に、塗布液Ｅを充填した。なお、塗布液Ｅの充填は、ｙ方向は、カバー部材１２の規制面１２ａ上において基端ｂから最も離れる位置が最上部と一致し、ｘ方向は、カバー部材１２の全域に至るように、行った。従って、本例では、塗布液Ｅは、ｙ方向の長さＬｙが８ｍｍ、ｘ方向の長さＬｘが１６ｍｍである。
この状態における、塗布液Ｌのｙ方向の長さＬｙおよびｘ方向の長さＬｘ、見掛け角度θ［°］、塗布液Ｌの表面積［ｍｍ2］、外気との接触面積［ｍｍ2］および同外気と接触する面積の割合［％］、ｘ／ｙ比を、下記表に示す。
次いで、スポイトを用いて、空間１６の基端ｂ側に、塗布液Ｅを充填した。なお、塗布液Ｅの充填は、ｙ方向は、カバー部材１２の規制面１２ａ上において基端ｂから最も離れる位置が最上部と一致し、ｘ方向は、カバー部材１２の全域に至るように、行った。従って、本例では、塗布液Ｅは、ｙ方向の長さＬｙが８ｍｍ、ｘ方向の長さＬｘが１６ｍｍである。
この状態における、塗布液Ｌのｙ方向の長さＬｙおよびｘ方向の長さＬｘ、見掛け角度θ［°］、塗布液Ｌの表面積［ｍｍ2］、外気との接触面積［ｍｍ2］および同外気と接触する面積の割合［％］、ｘ／ｙ比を、下記表に示す。
このようにして塗布液Ｅを充填した基板１０およびカバー部材１２を、ドラフトチャンバで１０分間、乾燥した。
乾燥後、ドラフトチャンバから基板１０を取り出して、カバー部材１２を取り外し、表面に有機半導体薄膜を形成した基板１０を作製した。
乾燥後、ドラフトチャンバから基板１０を取り出して、カバー部材１２を取り外し、表面に有機半導体薄膜を形成した基板１０を作製した。
このように形成した有機半導体膜（ＴＩＰＳペンタセン膜）の上に、真空蒸着によって１辺が１ｍｍの正方形パターンの金電極を５０μｍ間隔で、２つ、形成して、有機半導体素子（有機薄膜トランジスタ）を作製した。
この有機半導体素子の構成では、シリコンウエハがゲート電極、熱酸化膜がゲート絶縁膜、２つの金電極が、それぞれ、ソース電極およびドレイン電極となる。
この有機半導体素子の構成では、シリコンウエハがゲート電極、熱酸化膜がゲート絶縁膜、２つの金電極が、それぞれ、ソース電極およびドレイン電極となる。
［実施例２］〜［実施例９］
カバー部材１２の円弧の高さを１．６ｍｍにした以外（実施例２）、
カバー部材１２となるテフロン板のｘ方向の長さを８ｍｍにした以外（実施例３）、
カバー部材１２となるテフロン板のｘ方向の長さを４ｍｍにした以外（実施例４）、
カバー部材１２となるテフロン板のｙ方向の長さを３２ｍｍ（すなわち、塗布液の長さＬｙは１６ｍｍ）にした以外（実施例５）、
カバー部材の円弧の高さを２．５ｍｍにした以外（実施例６）、
カバー部材の円弧の高さを５ｍｍにした以外（実施例７）、
カバー部材１２となるテフロン板のｘ方向の長さを６４ｍｍにした以外（実施例８）、
カバー部材１２となるテフロン板のｘ方向の長さを１６０ｍｍにした以外（実施例９）は、それぞれ、実施例１と同様にして、有機半導体膜を形成して、有機半導体素子を作製した。
なお、カバー部材１２となるテフロン板が基板１０よりも大きい例では、大きなｎ型シリコン基板を用い、その中央部にカバー部材１２を載置した。
カバー部材１２の円弧の高さを１．６ｍｍにした以外（実施例２）、
カバー部材１２となるテフロン板のｘ方向の長さを８ｍｍにした以外（実施例３）、
カバー部材１２となるテフロン板のｘ方向の長さを４ｍｍにした以外（実施例４）、
カバー部材１２となるテフロン板のｙ方向の長さを３２ｍｍ（すなわち、塗布液の長さＬｙは１６ｍｍ）にした以外（実施例５）、
カバー部材の円弧の高さを２．５ｍｍにした以外（実施例６）、
カバー部材の円弧の高さを５ｍｍにした以外（実施例７）、
カバー部材１２となるテフロン板のｘ方向の長さを６４ｍｍにした以外（実施例８）、
カバー部材１２となるテフロン板のｘ方向の長さを１６０ｍｍにした以外（実施例９）は、それぞれ、実施例１と同様にして、有機半導体膜を形成して、有機半導体素子を作製した。
なお、カバー部材１２となるテフロン板が基板１０よりも大きい例では、大きなｎ型シリコン基板を用い、その中央部にカバー部材１２を載置した。
［比較例１］および［比較例２］
カバー部材１２となるテフロン板のｘ方向の長さを１ｍｍにした以外（比較例１）、および、カバー部材の円弧の高さを７ｍｍにした以外（比較例２）は、それぞれ、実施例１と同様にして、有機半導体膜を形成して、有機半導体素子を作製した。
［比較例３］
カバー部材を用いずに、スポイトで基板１０に塗布液を滴下して、実施例１で形成した有機半導体膜と同サイズの有機半導体膜を形成した以外は、実施例１と同様にして、有機半導体素子を作製した。
［比較例４］
テフロン板を湾曲せずに，平面のまま、１端部の全域を基板１０に接触して、角度７．２°で基板１０の上に立設した。
このテフロン板と基板１０とが接触する端部側に、ｙ方向の長さＬｙが８ｍｍとなるように塗布液Ｌを充填した以外は、実施例１と同様にして有機半導体膜を形成して、有機半導体素子を作製した。
カバー部材１２となるテフロン板のｘ方向の長さを１ｍｍにした以外（比較例１）、および、カバー部材の円弧の高さを７ｍｍにした以外（比較例２）は、それぞれ、実施例１と同様にして、有機半導体膜を形成して、有機半導体素子を作製した。
［比較例３］
カバー部材を用いずに、スポイトで基板１０に塗布液を滴下して、実施例１で形成した有機半導体膜と同サイズの有機半導体膜を形成した以外は、実施例１と同様にして、有機半導体素子を作製した。
［比較例４］
テフロン板を湾曲せずに，平面のまま、１端部の全域を基板１０に接触して、角度７．２°で基板１０の上に立設した。
このテフロン板と基板１０とが接触する端部側に、ｙ方向の長さＬｙが８ｍｍとなるように塗布液Ｌを充填した以外は、実施例１と同様にして有機半導体膜を形成して、有機半導体素子を作製した。
実施例２〜実施例９、ならびに、比較例１および比較例２における、各例の塗布液Ｌを空間１６に充填した状態における、塗布液Ｌのｙ方向の長さＬｙおよびｘ方向の長さＬｘ、見掛け角度θ［°］、塗布液Ｌの表面積［ｍｍ2］、外気との接触面積［ｍｍ2］および同外気と接触する面積の割合［％］、ｘ／ｙ比を、下記表に示す。
＜移動度の測定＞
このようにして作製した各有機半導体素子の各電極と、Agilent Technologies社製の４１５５Ｃに接続されたマニュアルプローバの各端子とを接続して、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の評価を行なった。具体的には、ドレイン電流‐ゲート電圧（Ｉｄ‐Ｖｇ）特性を測定することにより電界効果移動度（［ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ］）を算出した。
その結果、実施例１は１×１０-1； 実施例２は１．５×１０-1； 実施例３は８×１０-2； 実施例４は５×１０-2； 実施例５は１．５×１０-1； 実施例６は７×１０-2； 実施例７は４×１０-2； 実施例８は１．５×１０-1； 実施例９は２×１０-1； であった。
また、比較例１は５×１０-3； 比較例２は５×１０-3； 比較例３は；１×１０-3； 比較例４は５×１０-3；であった。
結果を下記表に併記する。
このようにして作製した各有機半導体素子の各電極と、Agilent Technologies社製の４１５５Ｃに接続されたマニュアルプローバの各端子とを接続して、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の評価を行なった。具体的には、ドレイン電流‐ゲート電圧（Ｉｄ‐Ｖｇ）特性を測定することにより電界効果移動度（［ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ］）を算出した。
その結果、実施例１は１×１０-1； 実施例２は１．５×１０-1； 実施例３は８×１０-2； 実施例４は５×１０-2； 実施例５は１．５×１０-1； 実施例６は７×１０-2； 実施例７は４×１０-2； 実施例８は１．５×１０-1； 実施例９は２×１０-1； であった。
また、比較例１は５×１０-3； 比較例２は５×１０-3； 比較例３は；１×１０-3； 比較例４は５×１０-3；であった。
結果を下記表に併記する。
上記表に示されるように、本発明の製造方法で作製した半導体素子（ＴＦＴ）は、塗布液Ｌの乾燥を適正に制御して、有機半導体素子を形成できるため、何れも良好な移動度を有する。
これに対して、塗布液のｘ／ｙ比が小さすぎる比較例１、塗布液Ｌの見掛け角度が大きすぎる比較例２、および、カバー部材を用いずに有機半導体膜を形成した比較例３は、いずれも、塗布液Ｌの乾燥を制御できず、高い移動度が得られていない。さらに、最上部から基端の逆側に向かう降下部を有さない比較例４は、塗布液Ｌから蒸発した溶剤がカバー部材の外部に排出され、カバー部材内部の溶剤濃度を高くできないので、同様に、塗布液Ｌの乾燥を制御できず、高い移動度が得られていない。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
これに対して、塗布液のｘ／ｙ比が小さすぎる比較例１、塗布液Ｌの見掛け角度が大きすぎる比較例２、および、カバー部材を用いずに有機半導体膜を形成した比較例３は、いずれも、塗布液Ｌの乾燥を制御できず、高い移動度が得られていない。さらに、最上部から基端の逆側に向かう降下部を有さない比較例４は、塗布液Ｌから蒸発した溶剤がカバー部材の外部に排出され、カバー部材内部の溶剤濃度を高くできないので、同様に、塗布液Ｌの乾燥を制御できず、高い移動度が得られていない。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
ＴＦＴ等の有機半導体材料を用いる有機半導体素子の製造に、好適に利用可能である。
１０ 基板
１２ カバー部材
１６ 空間
１２ カバー部材
１６ 空間
Claims (9)
- 有機半導体材料を溶解した溶液を用いて、前記有機半導体材料からなる有機半導体膜を形成するに際し、
前記有機半導体膜を形成する基板の上に配置される、前記基板との間で空間を形成するカバー部材を用い、このカバー部材と基板との間の空間に前記溶液を充填して、充填した溶液を乾燥することにより、前記有機半導体膜を形成するものであり、
前記カバー部材は、前記基板から最も離間する最上部と、この最上部から基板に向かう、前記最上部のｙ方向の両側に設けられる降下部とが形成された規制面を有し、かつ、この規制面が形成する空間の前記ｙ方向と直交するｘ方向は開放する形状であり、前記規制面を基板に向けて、ｙ方向の一方の端部の全域を前記基板に接触し、かつ、ｙ方向の他方の端部の少なくとも一部の領域を前記基板に接触した状態で配置され、
また、前記カバー部材の全域を前記基板に接触するｙ方向の端部を基端とした際に、
前記規制面上における前記基端と逆側のｙ方向の端部の溶液の少なくとも一部が、前記基端から見た際に前記規制面の最上部を超えない場所に位置し、かつ、
前記基端、および、前記規制面上においてｙ方向に溶液が基端と最も離間する位置である離間位置を結ぶ最短の線と、前記離間位置から基板に下ろした垂線が基板に交差する点、および、前記基端を結ぶ最短の線とが成す角度である見掛け角度が５０°以下となり、
さらに、前記ｘ方向の長さを、前記ｙ方向の長さで除したｘ／ｙ比が０．２以上となるように、前記カバー部材と基板との間の空間の基端側に前記溶液を充填することを特徴とする有機半導体膜の形成方法。 - 前記溶液の前記基板およびカバー部材に接触していない部分の表面積が、前記溶液全体の表面積の３５％以下である請求項１に記載の有機半導体膜の形成方法。
- 前記溶液の前記基板およびカバー部材に接触していない部分の表面積が、前記溶液全体の表面積の１％以上である請求項１または２に記載の有機半導体膜の形成方法。
- 前記見掛け角度が３°以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法。
- 前記ｘ／ｙ比が１０００００以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法。
- 前記カバー部材を、前記ｙ方向の他方の端部を部分的に前記基板に接触して配置する請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法。
- 前記カバー部材を、前記ｙ方向の両端部の全域を前記基板に接触して配置する請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法。
- 前記カバー部材が板状である請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法。
- 前記カバー部材が、前記ｙ方向の両端部に平行な領域を有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法。
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