JP2009182090A - Coating device, and manufacturing method of thin film transistor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating device that forms a semiconductor layer of large crystal on a substrate, and a manufacturing method of a thin film transistor in which the thin film transistor having superior characteristics is formed on the substrate. <P>SOLUTION: The coating device that coats the substrate sequentially with a semiconductor solution in which a semiconductor material is dissolved or dispersed by dripping liquid drops of the semiconductor solution by moving a head having a plurality of nozzles discharging the liquid drops is characterized in that the head has a space heating means of heating the space between the head and substrate on the surface of the head opposed to the substrate at a position apart from a nozzle position in the opposite direction from the moving direction of the head. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、塗布装置、および薄膜トランジスタの製造方法に関する。   The present invention relates to a coating apparatus and a method for manufacturing a thin film transistor.

近年、従来のシリコンを材料とした薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す）素子のデメリットを補う技術として、有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴ素子の研究開発が盛んに進められている（特許文献１、非特許文献１等参照）。   In recent years, research and development of an organic TFT element using an organic semiconductor material has been actively promoted as a technique to compensate for the disadvantages of a conventional thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) element made of silicon (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). Reference 1 etc.).

有機ＴＦＴ素子は低温プロセスで製造可能であるため、軽く、割れにくい樹脂基板を用いることができ、さらに、樹脂フィルムを支持体として用いたフレキシブルなディスプレイが実現できると言われている（非特許文献２等参照）。   Since organic TFT elements can be manufactured by a low-temperature process, it is said that a light and hard-to-break resin substrate can be used, and that a flexible display using a resin film as a support can be realized (Non-Patent Document). See 2).

また、近年、画素駆動素子として、製造コスト削減，生産性向上を目的に、大気圧下でインクジェット法等に代表される塗布装置を用いてＴＦＴを作製する方法が多く提案されている。例えば、表示装置に用いる液晶パネルや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルのＴＦＴを形成する工程で、塗布装置を用いて半導体材料を溶解または分散した半導体溶液の液滴を滴下し、基板の上に順次半導体溶液を塗布し半導体膜を形成する技術が開示されている（特許文献２参照）。   In recent years, as a pixel driving element, for the purpose of reducing manufacturing cost and improving productivity, many methods for manufacturing TFTs using a coating apparatus typified by an ink jet method under atmospheric pressure have been proposed. For example, in a process of forming a TFT of a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel used for a display device, a droplet of a semiconductor solution in which a semiconductor material is dissolved or dispersed is dropped using a coating device, and sequentially applied onto the substrate. A technique for forming a semiconductor film by applying a semiconductor solution is disclosed (see Patent Document 2).

図１０は、従来の塗布装置におけるヘッド８０と基板１とを模式的に示した断面図である。表示パネルの画素を駆動するＴＦＴは、画素の配列と同じ間隔で基板上にマトリクス状に形成する必要がある。そのため、ＴＦＴを形成する工程では、例えば図１０に示すようなヘッド８０を矢印Ｂ方向に移動させて順次ノズル８１から基板１の上に半導体溶液５０ａを滴下させる。基板１の上に塗布した半導体溶液５０ｂから溶媒は徐々に気化し、半導体溶液５０ｂの濃度が高まるにつれて半導体材料の結晶が成長する。このようにして、ＴＦＴの半導体膜１０を形成する。図１０の５８は気化した溶媒を示している。
特開平１０−１９０００１号公報 特開２００７−２４３０８１号公報 Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ誌 ２００２年 第２号 ９９頁（レビュー） ＳＩＤ’０１ Ｄｉｇｅｓｔ ５７頁 FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the head 80 and the substrate 1 in a conventional coating apparatus. The TFTs that drive the pixels of the display panel must be formed in a matrix on the substrate at the same intervals as the pixel arrangement. Therefore, in the step of forming the TFT, for example, the head 80 as shown in FIG. 10 is moved in the direction of arrow B, and the semiconductor solution 50a is dropped from the nozzle 81 onto the substrate 1 sequentially. The solvent gradually evaporates from the semiconductor solution 50b applied onto the substrate 1, and crystals of the semiconductor material grow as the concentration of the semiconductor solution 50b increases. In this way, the TFT semiconductor film 10 is formed. In FIG. 10, 58 indicates the vaporized solvent.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-190001 JP 2007-243081 A Advanced Material 2002 2002 No. 2 page 99 (Review) SID'01 Digest page 57

しかしながら、このような塗布装置ではヘッド８０と基板１とを近接させて半導体溶液５０ａを滴下するので、塗布した半導体溶液５０ｂが乾燥する過程で気化した溶媒５８が、ヘッド８０と基板１の間の空間に滞留し高濃度になってしまう。そのため、一度気化した溶媒５８が再度液化して半導体膜１０に付着し、成長し始めた半導体材料の結晶の一部を溶解し、劣化させてしまうことがあった。   However, in such a coating apparatus, since the semiconductor solution 50a is dropped while the head 80 and the substrate 1 are brought close to each other, the solvent 58 evaporated in the process of drying the applied semiconductor solution 50b is caused between the head 80 and the substrate 1. It stays in the space and becomes a high concentration. For this reason, the solvent 58 once vaporized is liquefied again and adheres to the semiconductor film 10, and a part of the crystal of the semiconductor material that has started to grow may be dissolved and deteriorated.

このような問題を解決するため、例えば基板全体を加熱することで気化した溶媒５８の液化を起こりにくくできるが、この方法では塗布した半導体溶液５０ｂの乾燥速度まで速まってしまい、ドメインの大きな結晶膜を得ることが困難になる。   In order to solve such a problem, for example, the entire substrate can be heated to make it difficult for the solvent 58 to be liquefied. However, in this method, the drying speed of the applied semiconductor solution 50b is increased, resulting in a crystal having a large domain. It becomes difficult to obtain a film.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、大きな結晶の半導体層を基板の上に形成する塗布装置、および特性の優れた薄膜トランジスタを基板の上に形成する薄膜トランジスタの製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a coating apparatus for forming a large crystal semiconductor layer on a substrate and a method for manufacturing a thin film transistor in which a thin film transistor having excellent characteristics is formed on a substrate. The task is to do.

１．
半導体材料を溶解または分散した半導体溶液の液滴を吐出する複数のノズルを備えたヘッドを移動させて該液滴を滴下し、基板の上に順次半導体溶液を塗布する塗布装置において、
前記ヘッドは、
前記ヘッドの前記基板と対向する面の、前記ノズル位置から前記ヘッドの移動方向と反対側に離間した位置に、前記ヘッドと前記基板との間の空間を加熱する空間加熱手段を有することを特徴とする塗布装置。 1.
In a coating apparatus that moves a head having a plurality of nozzles for discharging droplets of a semiconductor solution in which a semiconductor material is dissolved or dispersed, drops the droplets, and sequentially applies the semiconductor solution onto the substrate.
The head is
Space heating means for heating the space between the head and the substrate at a position spaced apart from the nozzle position on the opposite side to the moving direction of the head on the surface of the head facing the substrate. A coating device.

２．
前記基板を載置する基板台と、
前記基板台を所定の温度に調節する温度調節手段と、
を有することを特徴とする１に記載の塗布装置。 2.
A substrate table on which the substrate is placed;
Temperature adjusting means for adjusting the substrate table to a predetermined temperature;
2. The coating apparatus according to 1, wherein

３．
前記空間加熱手段は、
電磁波を照射して前記ヘッドと前記基板との間の空間を加熱することを特徴とする１または２に記載の塗布装置。 3.
The space heating means includes
3. The coating apparatus according to 1 or 2, wherein the space between the head and the substrate is heated by irradiating electromagnetic waves.

４．
基板の上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び半導体層を有する薄膜トランジスタの製造方法において、
１乃至３の何れか１項に記載の塗布装置を用いて前記半導体層を形成する工程を有する、ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 4).
In a method for manufacturing a thin film transistor having a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer on a substrate,
A method for manufacturing a thin film transistor, comprising: forming the semiconductor layer using the coating apparatus according to any one of 1 to 3.

５．
３に記載の塗布装置を用いて半導体層を形成する工程の前に、
電磁波熱変換材料からなる電磁波熱変換膜を成膜する工程を行うことを特徴とする４に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 5.
Before the step of forming the semiconductor layer using the coating apparatus according to 3,
5. The method for producing a thin film transistor according to 4, wherein a step of forming an electromagnetic wave heat conversion film made of an electromagnetic wave heat conversion material is performed.

本発明によれば、ヘッドと基板との間の空間を加熱する空間加熱手段を、前記ヘッドの前記基板と対向する面の、前記ノズル位置から前記ヘッドの移動方向と反対側に離間した位置に設けたので、大きな結晶の半導体層を基板の上に形成する塗布装置を提供できる。また、特性の優れた薄膜トランジスタを基板の上に形成する薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。   According to the present invention, the space heating means for heating the space between the head and the substrate is located at a position spaced apart from the nozzle position on the side opposite to the moving direction of the head on the surface of the head facing the substrate. Since it is provided, a coating apparatus for forming a large crystal semiconductor layer on the substrate can be provided. In addition, a thin film transistor manufacturing method in which a thin film transistor with excellent characteristics is formed over a substrate can be provided.

以下、実施形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not limited thereto.

図１は、本発明の実施形態に係る塗布装置９０の要部の構成を模式的に示した斜視図、図２は、本発明の第１の実施形態に係る塗布装置９０の要部の構成を模式的に示した断面図である。図１、図２を用いて本発明の第１の実施形態に係る塗布装置９０を説明する。   FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of main parts of a coating apparatus 90 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration of main parts of the coating apparatus 90 according to the first embodiment of the present invention. It is sectional drawing which showed typically. A coating apparatus 90 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

塗布装置９０は、基板１の所定の位置に半導体溶液５０を塗布し、マトリクス状に半導体層１０を形成する装置である。塗布装置９０は、例えば、図１のように基板１を載置する基板台２０、ヘッド８０、ヘッド駆動部９７、ノズル駆動部９５、制御部９３などから構成される。図１の左下に、３次元の座標系を示すＸ、Ｙ、Ｚの座標軸を図示している。図２は、図１に示す座標系のＹ軸方向の断面図である。以下、図面の説明はこの座標系に基づいて行う。   The coating apparatus 90 is an apparatus that applies the semiconductor solution 50 to a predetermined position of the substrate 1 and forms the semiconductor layer 10 in a matrix. The coating apparatus 90 includes, for example, a substrate base 20 on which the substrate 1 is placed, a head 80, a head driving unit 97, a nozzle driving unit 95, a control unit 93, and the like as shown in FIG. In the lower left of FIG. 1, X, Y, and Z coordinate axes indicating a three-dimensional coordinate system are illustrated. 2 is a cross-sectional view of the coordinate system shown in FIG. 1 in the Y-axis direction. Hereinafter, the drawings will be described based on this coordinate system.

図２に示すノズル８１は、半導体溶液５０を貯留する図示せぬ貯留タンクに接続されており、ノズル８１に半導体溶液５０が供給されるように構成されている。また、ノズル８１は、ヘッド８０の基板１と対向する面に、Ｘ軸方向に所定の間隔で複数配置されている。各ノズル８１は、公知のノズルで用いられている例えば圧電素子などを備え、制御部９３が滴下量を制御できるようになっている。ノズル駆動部９５は、各ノズル８１の例えば圧電素子を駆動し、図２のようにヘッド駆動部９７により矢印Ｂ方向（Ｙ軸正方向）に順次移動して所定量の半導体溶液５０ａを滴下する。図２に示すように、基板１の上に塗布した直後は半導体溶液５０ｂであり、半導体溶液の溶媒が気化すると半導体の結晶が成長して半導体層１０になる。   The nozzle 81 shown in FIG. 2 is connected to a storage tank (not shown) that stores the semiconductor solution 50, and is configured so that the semiconductor solution 50 is supplied to the nozzle 81. A plurality of nozzles 81 are arranged on the surface of the head 80 facing the substrate 1 at a predetermined interval in the X-axis direction. Each nozzle 81 includes, for example, a piezoelectric element used in a known nozzle, and the control unit 93 can control the dropping amount. The nozzle driving unit 95 drives, for example, a piezoelectric element of each nozzle 81, and sequentially moves in the arrow B direction (Y-axis positive direction) by the head driving unit 97 to drop a predetermined amount of the semiconductor solution 50a as shown in FIG. . As shown in FIG. 2, the semiconductor solution 50 b is immediately after being applied onto the substrate 1. When the solvent of the semiconductor solution is evaporated, a semiconductor crystal grows to become the semiconductor layer 10.

図２に示す空間加熱部８２は、例えばニクロムヒータやペルチェ素子などの発熱部材から構成され、ヘッド８０の基板１と対向する面のノズル８１の位置よりヘッドの移動方向（Ｂ方向）と反対側に配置されている。ヘッド８０から半導体溶液５０ａを滴下するとき、空間加熱部８２は通電されており、発熱した空間加熱部８２によってヘッド８０と基板１との間の空間の温度は上昇し、半導体層１０の表面の表面温度も上昇する。このようにして、ヘッド８０と基板１との間の空間の温度を高くすることにより、塗布した半導体溶液５０ｂから気化した溶媒５８が再び液化して半導体層１０に付着し、半導体層１０を劣化させることを防止することができる。空間加熱部８２は本発明の空間加熱手段である。   The space heating unit 82 shown in FIG. 2 is composed of a heat generating member such as a nichrome heater or a Peltier element, and is opposite to the head moving direction (B direction) from the position of the nozzle 81 on the surface of the head 80 facing the substrate 1. Is arranged. When the semiconductor solution 50a is dropped from the head 80, the space heating unit 82 is energized, and the heated space heating unit 82 raises the temperature of the space between the head 80 and the substrate 1, and the surface of the semiconductor layer 10 is heated. The surface temperature also increases. Thus, by raising the temperature of the space between the head 80 and the substrate 1, the solvent 58 evaporated from the applied semiconductor solution 50 b is liquefied again and adheres to the semiconductor layer 10, thereby degrading the semiconductor layer 10. Can be prevented. The space heating unit 82 is the space heating means of the present invention.

空間加熱部８２は、塗布した半導体溶液が急激に乾燥することで結晶性の悪い半導体膜を形成することがないように、ノズル８１から離れた位置に配置する必要がある。また、塗布した半導体溶液５０ｂから気化した溶媒５８が再び液化しないように、少なくともヘッド８０の半導体層１０と対向する部分には空間加熱部８２の発熱部分を配置することが望ましい。   The space heating unit 82 needs to be arranged at a position away from the nozzle 81 so that a semiconductor film with poor crystallinity is not formed by the applied semiconductor solution being rapidly dried. Further, it is desirable to arrange a heat generating portion of the space heating portion 82 at least in a portion facing the semiconductor layer 10 of the head 80 so that the solvent 58 evaporated from the applied semiconductor solution 50b is not liquefied again.

一方、特性の良い半導体層１０を成膜するためには、基板１を所定の温度、例えば４０℃に設定し、溶媒を適当なスピードで気化させて半導体の結晶を大きく成長させることが望ましい。   On the other hand, in order to form the semiconductor layer 10 having good characteristics, it is desirable to set the substrate 1 to a predetermined temperature, for example, 40 ° C., and to evaporate the solvent at an appropriate speed to grow a semiconductor crystal greatly.

図３は、基板台２０を所定の温度にする制御系を説明するためのブロック図である。図３に示すように、基板台２０の下面にはペルチェ素子などが組み込まれた温度調節ユニット２１と、サーミスタなどの素子からなる温度検知器２３とが取り付けられている。基板温度制御部２２は、所定の時間毎に図中Ｔで示す温度情報を温度検知器２３から受信し、基板台２０の温度と所定の温度とを比較し、加熱、又は冷却するよう図中Ｃで示す制御信号を温度調節ユニット２１に送信する。温度調節ユニット２１は、制御信号Ｃを受信して基板台２０を加熱、又は冷却する。このように、フィードバック制御を行って基板台２０の温度を所定の温度に制御している。基板温度制御部２２、温度調節ユニット２１、温度検知器２３は本発明の温度調節手段である。   FIG. 3 is a block diagram for explaining a control system for bringing the substrate table 20 to a predetermined temperature. As shown in FIG. 3, a temperature adjustment unit 21 in which a Peltier element or the like is incorporated and a temperature detector 23 made of an element such as a thermistor are attached to the lower surface of the substrate table 20. The substrate temperature control unit 22 receives temperature information indicated by T in the figure from the temperature detector 23 every predetermined time, compares the temperature of the substrate table 20 with the predetermined temperature, and heats or cools the board. A control signal indicated by C is transmitted to the temperature adjustment unit 21. The temperature adjustment unit 21 receives the control signal C and heats or cools the substrate table 20. Thus, feedback control is performed to control the temperature of the substrate table 20 to a predetermined temperature. The substrate temperature control unit 22, the temperature adjustment unit 21, and the temperature detector 23 are temperature adjustment means of the present invention.

このようにすることにより、基板台２０に載置される基板１の温度を一定の温度にして半導体の結晶を大きく成長させることができる。   By doing so, the temperature of the substrate 1 placed on the substrate table 20 can be kept constant, and a semiconductor crystal can be grown greatly.

図４は、塗布装置９０に用いる第１の実施形態のヘッド８０の形状を説明するための図面である。図４（ａ）はヘッド８０のＹ軸方向の断面図、図４（ｂ）はＺ軸負側から見た平面図である。図４（ａ）、（ｂ）にはそれぞれ３次元の座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを示している。これまでに説明した構成要素と同じ構成要素には同番号を付し、説明を省略する。   FIG. 4 is a view for explaining the shape of the head 80 of the first embodiment used in the coating apparatus 90. 4A is a cross-sectional view of the head 80 in the Y-axis direction, and FIG. 4B is a plan view seen from the Z-axis negative side. 4A and 4B show three-dimensional coordinate axes X, Y, and Z, respectively. Constituent elements that are the same as those described so far are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

図４（ａ）に示すように、空間加熱部８２の基板１と対向する面は、ヘッド８０の基板１と対向する面からＺ軸負方向に高さｈ１突出している。空間加熱部８２と基板１との間隔はｈ３である。また、ノズル８１と基板１との間隔はｈ２である。   As shown in FIG. 4A, the surface of the space heating unit 82 that faces the substrate 1 protrudes from the surface of the head 80 that faces the substrate 1 in the negative Z-axis direction by a height h1. The space | interval of the space heating part 82 and the board | substrate 1 is h3. The interval between the nozzle 81 and the substrate 1 is h2.

図４（ｂ）に示すように、ノズル８１はヘッド８０の基板１と対向する面に間隔Ｐで一列に配置されている。ノズル８１は、図４（ｂ）に示すようにヘッド８０の端面からＹ軸方向にＺ２離れ、Ｘ軸方向にＷ３離れた位置からＷ２の幅で配置されている。Ｗ１はヘッド８０のＸ軸方向の幅、Ｚ３はヘッド８０のＹ軸方向の幅である。   As shown in FIG. 4B, the nozzles 81 are arranged in a line at intervals P on the surface of the head 80 facing the substrate 1. As shown in FIG. 4B, the nozzle 81 is arranged with a width of W2 from a position away from the end face of the head 80 by Z2 in the Y-axis direction and by W3 in the X-axis direction. W1 is the width of the head 80 in the X-axis direction, and Z3 is the width of the head 80 in the Y-axis direction.

図５は、第１の実施形態の塗布装置９０を用いたボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴの製造方法の一例を説明する説明図である。   FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an example of a manufacturing method of a bottom gate bottom contact type organic TFT using the coating apparatus 90 of the first embodiment.

本発明の塗布装置９０を用いてボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴを製造する製造方法として、次の工程Ｓ１〜Ｓ４を説明する。
Ｓ１・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
Ｓ２・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
Ｓ３・・・・・半導体溶液を滴下する工程
Ｓ４・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
図５を用いて、ボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴを形成する場合の製造方法について順を追って説明する。 The following steps S1 to S4 will be described as a manufacturing method for manufacturing a bottom gate bottom contact type organic TFT using the coating apparatus 90 of the present invention.
S1... Step for forming gate electrode and gate insulating layer S2... Step for forming source electrode and drain electrode S3... Step for dropping semiconductor solution S4. Step of Drying Solution to Form Semiconductor Layer A manufacturing method in the case of forming a bottom-gate / bottom-contact TFT will be described in order with reference to FIG.

図５（ａ）〜図５（ｅ）はＴＦＴ素子のチャネル部分の断面図である。   5A to 5E are cross-sectional views of the channel portion of the TFT element.

Ｓ１・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
図５（ａ）のように基板１の上にゲート電極２を形成した後、図５（ｂ）のように上層にゲート絶縁層７を形成する。 S1... Step of forming gate electrode and gate insulating layer After forming the gate electrode 2 on the substrate 1 as shown in FIG. 5A, the gate insulating layer is formed as an upper layer as shown in FIG. 7 is formed.

本発明において、基板１は特に材料を限定されない。例えばガラスやポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）などを用いることができる。   In the present invention, the material of the substrate 1 is not particularly limited. For example, glass, polyimide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), or the like can be used.

ゲート電極２の形成方法としては、電極材料でできた薄膜をスパッタ法や蒸着法などで表面に形成した基板１を、フォトリソグラフィー法を用いてパターンニングする方法や、種々の印刷法や液滴塗布法を用いて所望部分のみに材料薄膜を形成する方法を用いることができる。   The gate electrode 2 can be formed by patterning the substrate 1 on the surface of which a thin film made of an electrode material is formed by sputtering or vapor deposition using a photolithography method, various printing methods or droplets. A method of forming a material thin film only at a desired portion using a coating method can be used.

電極材料としては、スパッタや蒸着で薄膜を形成する場合は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、ＩＴＯ等を用いることが出来る。液滴塗布法の場合は、Ａｇナノ粒子、Ａｕナノ粒子、ＡｇＰｄナノ粒子などの金属ナノ粒子を溶媒に分散した金属ナノ粒子インク、ＩＴＯナノ粒子などの金属酸化物を溶媒に分散した金属酸化物ナノ粒子インク、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの有機材料を溶媒に分散した有機材料分散インクなどを用いることができる。   As the electrode material, Au, Ag, Pd, Al, Cr, Pt, Cu, ITO or the like can be used when a thin film is formed by sputtering or vapor deposition. In the case of the droplet coating method, metal nanoparticle ink in which metal nanoparticles such as Ag nanoparticles, Au nanoparticles, and AgPd nanoparticles are dispersed in a solvent, and metal oxide in which metal oxides such as ITO nanoparticles are dispersed in a solvent An organic material-dispersed ink in which an organic material such as nanoparticle ink or PEDOT / PSS is dispersed in a solvent can be used.

次にゲート絶縁層７を形成する。形成方法としては、スピンコート法や、ＣＶＤ法、スパッタ法などがある。ゲート絶縁層７の材料としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の無機酸化物や、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物を用いることができる。あるいは、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、アクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、シアノエチルプルラン等の有機化合物なども用いることができる。   Next, the gate insulating layer 7 is formed. As a formation method, there are a spin coating method, a CVD method, a sputtering method, and the like. As a material of the gate insulating layer 7, inorganic oxides such as silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and titanium oxide, and inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can be used. Or, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo-curing resin of photo radical polymerization system, photo cation polymerization system, copolymer containing acrylonitrile component, organic compound such as polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, cyanoethyl pullulan Etc. can also be used.

Ｓ２・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
図５（ｃ）のように基板１の上にソース電極９、ドレイン電極８を形成する。 S2... Step of forming source and drain electrodes A source electrode 9 and a drain electrode 8 are formed on the substrate 1 as shown in FIG.

ゲート絶縁層７を形成した基板を洗浄後、ゲート電極２の形成方法と同様にフォトリソグラフィー法や、種々の印刷法や液滴塗布法を用いてソース電極９、ドレイン電極８を形成する。ソース電極９、ドレイン電極８の電極材料はゲート電極２と同じ電極材料を用いることができる。   After cleaning the substrate on which the gate insulating layer 7 is formed, the source electrode 9 and the drain electrode 8 are formed by using a photolithography method, various printing methods, and a droplet coating method in the same manner as the method for forming the gate electrode 2. The same electrode material as that of the gate electrode 2 can be used as the electrode material of the source electrode 9 and the drain electrode 8.

Ｓ３・・・・・半導体溶液を滴下する工程
塗布装置９０を用いて、図５（ｄ）のように半導体材料を溶解または分散した半導体溶液５０をノズル８１から滴下する。本工程を始める前に空間加熱部８２に通電し、空間加熱部８２を発熱させておく。また、温度調節ユニット２１も通電し基板１を所定の温度にすることが望ましい。 S3... Step of dropping semiconductor solution Using the coating apparatus 90, the semiconductor solution 50 in which the semiconductor material is dissolved or dispersed is dropped from the nozzle 81 as shown in FIG. Before starting this process, the space heating unit 82 is energized to cause the space heating unit 82 to generate heat. Further, it is desirable that the temperature adjustment unit 21 is energized to bring the substrate 1 to a predetermined temperature.

半導体材料は溶媒に溶解または分散させるものであれば、その材料については問わない。有機高分子材料はもちろんのこと、有機低分子材料に溶解性を上げるために可溶性の側鎖を設けたものについても同様であり、半導体材料は低分子材料でも高分子材料でもオリゴマーでも構わない。また、有機無機ハイブリッド材料でも、無機材料でも溶媒と同時に塗布し、溶媒を乾燥させることで半導体層を形成するものであれば本発明を適用することができる。また、半導体の前駆体の溶液についても同様に適用可能である。   The semiconductor material is not particularly limited as long as it is dissolved or dispersed in a solvent. This applies not only to organic polymer materials, but also to organic low-molecular materials provided with soluble side chains in order to increase solubility, and the semiconductor material may be a low-molecular material, a polymer material, or an oligomer. In addition, the present invention can be applied as long as the semiconductor layer is formed by applying an organic-inorganic hybrid material or an inorganic material simultaneously with a solvent and drying the solvent. The same applies to a solution of a semiconductor precursor.

溶媒は特に限定されるものではなく、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、ハロゲン化炭化水素類、フェノール類などから半導体材料に適した溶媒を選択することができる。   The solvent is not particularly limited, and is a solvent suitable for semiconductor materials from aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, alcohols, ketones, ethers, esters, halogenated hydrocarbons, phenols, and the like. Can be selected.

Ｓ４・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
ソース電極９とドレイン電極８の間に流入した半導体溶液５０を乾燥させて、図５（ｅ）のように半導体層１０を形成する。空間加熱部８２により空間加熱部８２と基板１との間の空間は加熱されているので半導体溶液５０から気化した溶媒が再度液化し半導体層１０に付着することがない。したがって、半導体の結晶が大きく成長し、性能の良いＴＦＴ素子が得られる。 S4... Step of drying semiconductor solution to form semiconductor layer The semiconductor solution 50 that has flowed in between the source electrode 9 and the drain electrode 8 is dried to form the semiconductor layer 10 as shown in FIG. Form. Since the space between the space heating unit 82 and the substrate 1 is heated by the space heating unit 82, the solvent evaporated from the semiconductor solution 50 does not liquefy again and adhere to the semiconductor layer 10. Therefore, a semiconductor crystal grows greatly, and a TFT element with good performance can be obtained.

また、本工程は常温で行っても良いが、温度調節ユニット２１により基板１を所定の温度にすると、より結晶が大きく成長し、性能の良いＴＦＴ素子が得られる。   Although this step may be performed at room temperature, when the substrate 1 is brought to a predetermined temperature by the temperature adjustment unit 21, crystals grow larger and a TFT element with good performance can be obtained.

このように、基板１上のソース電極９、ドレイン電極８の間の所定の領域にノズル８１から半導体溶液５０を順次滴下し、半導体層１０を形成する。   As described above, the semiconductor solution 50 is sequentially dropped from the nozzle 81 into a predetermined region between the source electrode 9 and the drain electrode 8 on the substrate 1 to form the semiconductor layer 10.

第１の実施例のボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴの製造方法の説明は以上である。   This completes the description of the method of manufacturing the bottom gate bottom contact type organic TFT of the first embodiment.

次に、空間加熱部８２が電磁波を照射してヘッド８０と基板１との間の空間を加熱する第２の実施形態を図６、図７、図８を用いて説明する。   Next, a second embodiment in which the space heating unit 82 irradiates electromagnetic waves to heat the space between the head 80 and the substrate 1 will be described with reference to FIGS. 6, 7, and 8.

図６は、本発明の第２の実施形態に係る塗布装置９０の要部の構成を模式的に示した断面図、図７は、塗布装置９０に用いる第２の実施形態のヘッド８０の形状を説明するための図面、図８は第２の実施形態の空間加熱部８２の構成を説明するための断面図である。図７（ａ）はヘッド８０のＹ軸方向の断面図、図７（ｂ）はＺ軸負側から見た平面図である。図７（ｃ）は、空間加熱部８２の図７（ｂ）に示すＡ−Ａ部分の断面図である。図６、図７の構成要素や寸法など第１の実施形態と同じものは同符号を付し説明を省略する。   6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a main part of a coating apparatus 90 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a shape of a head 80 according to the second embodiment used in the coating apparatus 90. FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the space heating unit 82 of the second embodiment. 7A is a cross-sectional view of the head 80 in the Y-axis direction, and FIG. 7B is a plan view as viewed from the Z-axis negative side. FIG.7 (c) is sectional drawing of the AA part shown to FIG.7 (b) of the space heating part 82. FIG. The same components and dimensions as those of the first embodiment in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第１の実施形態との違いは、空間加熱部８２が半導体レーザ８４と導光板８３から構成されている点である。導光板８３は透明なガラスからなり、図８に示すように導光板８３の基板１と対向する面には回折格子８３ａが形成されている。図７のｈ４は導光板８３の厚さである。   The difference from the first embodiment is that the space heating unit 82 includes a semiconductor laser 84 and a light guide plate 83. The light guide plate 83 is made of transparent glass, and a diffraction grating 83a is formed on the surface of the light guide plate 83 facing the substrate 1 as shown in FIG. In FIG. 7, h <b> 4 is the thickness of the light guide plate 83.

図８に矢印で示す半導体レーザ８４から照射されたレーザ光（電磁波）は、導光板８３の中を全反射を繰り返しながら進み、回折格子８３ａによって進行方向を曲げられて基板１と対向する面から射出する。このようにすると導光板８３からレーザ光を基板１に向けて均一に照射し、ヘッド８０と基板１との間の空間と半導体層１０の表面を加熱することができる。本実施形態では光源に半導体レーザ８４を用いた例を説明するが、光源は半導体レーザ８４に限らず赤外線ランプ、タングステンランプなどを用いても良い。光波長については、塗布された液滴材料が吸収し、発熱する波長であれば、液滴材料を分解しない限り特に制限なく使用することができる。   The laser light (electromagnetic wave) emitted from the semiconductor laser 84 indicated by the arrow in FIG. 8 travels through the light guide plate 83 while repeating total reflection, and the traveling direction is bent by the diffraction grating 83a so as to face the substrate 1. Eject. In this way, the laser light can be uniformly irradiated from the light guide plate 83 toward the substrate 1, and the space between the head 80 and the substrate 1 and the surface of the semiconductor layer 10 can be heated. In this embodiment, an example in which the semiconductor laser 84 is used as the light source will be described. However, the light source is not limited to the semiconductor laser 84, and an infrared lamp, a tungsten lamp, or the like may be used. With respect to the light wavelength, any wavelength can be used without particular limitation as long as the applied droplet material absorbs and generates heat, as long as the droplet material is not decomposed.

図９は、第２の実施形態の塗布装置９０を用いたボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴの製造方法の一例を説明する説明図である。本実施形態では、ＴＦＴ素子に電磁波熱変換層１１を設け、第２の実施形態の空間加熱部８２から照射した光によって電磁波熱変換層１１を発熱させ塗布した半導体溶液５０の結晶化を促進している。電磁波熱変換層１１は本発明の電磁波熱変換膜である。   FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining an example of a manufacturing method of a bottom gate bottom contact type organic TFT using the coating apparatus 90 of the second embodiment. In this embodiment, the electromagnetic wave heat conversion layer 11 is provided in the TFT element, and the crystallization of the applied semiconductor solution 50 is promoted by causing the electromagnetic wave heat conversion layer 11 to generate heat by the light irradiated from the space heating unit 82 of the second embodiment. ing. The electromagnetic wave heat conversion layer 11 is the electromagnetic wave heat conversion film of the present invention.

第２の実施形態の塗布装置９０を用いてボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴを製造する製造方法を説明する。なお、第１の実施形態と同じ工程には同じ工程番号を付し、説明を省略する。
Ｓ１・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
Ｓ１０・・・・電磁波熱変換層を形成する工程
Ｓ２・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
Ｓ３・・・・・半導体溶液を滴下する工程
Ｓ４・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
図９（ａ）〜図９（ｇ）はＴＦＴ素子のチャネル部分の断面図である。 A manufacturing method for manufacturing a bottom gate bottom contact type organic TFT using the coating apparatus 90 of the second embodiment will be described. In addition, the same process number is attached | subjected to the same process as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
S1... Step of forming gate electrode and gate insulating layer S10... Step of forming electromagnetic wave heat conversion layer S2... Step of forming source and drain electrodes S3. Step S4 of dropping the semiconductor solution Step of drying the semiconductor solution to form the semiconductor layer FIGS. 9A to 9G are cross-sectional views of the channel portion of the TFT element.

Ｓ１・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
図９（ａ）のように基板１の上にゲート電極２を形成した後、図９（ｂ）のように上層にゲート絶縁層７を形成する。 S1... Step of forming gate electrode and gate insulating layer After forming the gate electrode 2 on the substrate 1 as shown in FIG. 9A, the gate insulating layer is formed as an upper layer as shown in FIG. 7 is formed.

Ｓ１０・・・・電磁波熱変換層を形成する工程
図９（ｃ）のように基板１の上に電磁波熱変換層１１を形成した後、図９（ｄ）のように上層に絶縁層１２を形成する。 S10... Step for forming electromagnetic wave heat conversion layer After the electromagnetic wave heat conversion layer 11 is formed on the substrate 1 as shown in FIG. 9C, the insulating layer 12 is formed on the upper layer as shown in FIG. Form.

電磁波熱変換層１１を形成する光熱変換材料としては、公知の近赤外光吸収剤を用いることができる。例えば、シアニン系、ポリメチン系、アズレニウム系、スクワリウム系、チオピリリウム系、ナフトキノン系、アントラキノン系色素等の有機化合物、フタロシアニン系、アゾ系、チオアミド系の有機金属錯体などが好適に用いられる。具体的には、特開昭６３−１３９１９１号、同６４−３３５４７号、特開平１−１６０６８３号、同１−２８０７５０号、同１−２９３３４２号、同２−２０７４号、同３−２６５９３号、同３−３０９９１号、同３−３４８９１号、同３−３６０９３号、同３−３６０９４号、同３−３６０９５号、同３−４２２８１号、同３−９７５８９号および同３−１０３４７６号に記載の化合物が挙げられる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。又、カーボンブラック等も好ましいものの一つである。電磁波熱変換層１１の作成方法としては、液滴塗布等の方法を用いることができる。   As the photothermal conversion material for forming the electromagnetic wave heat conversion layer 11, a known near infrared light absorbent can be used. For example, organic compounds such as cyanine, polymethine, azurenium, squalium, thiopyrylium, naphthoquinone, and anthraquinone dyes, phthalocyanine, azo, and thioamide organometallic complexes are preferably used. Specifically, JP-A-63-139191, JP-A-64-33547, JP-A-1-160683, JP-A-1-280750, JP-A-1-293342, JP-A-2-2074, JP-A-3-26593, Described in JP-A-3-30991, JP-A-3-34891, JP-A-3-36093, JP-A-3-36094, JP-A-3-36095, JP-A-3-42281, JP-A-3-97589 and JP-A-3-103476 Compounds. These can be used alone or in combination of two or more. Carbon black and the like are also preferable. As a method for forming the electromagnetic wave heat conversion layer 11, a method such as droplet application can be used.

次に、例えば酸化珪素をスパッタで成膜し、絶縁層１２を形成する。なお、ゲート絶縁層７だけで十分な絶縁性が確保できる場合は、絶縁層１２を形成する工程を省略することもできる。   Next, for example, silicon oxide is formed by sputtering to form the insulating layer 12. Note that in the case where sufficient insulation can be ensured with only the gate insulating layer 7, the step of forming the insulating layer 12 can be omitted.

Ｓ２・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
図９（ｅ）のように基板１の上にソース電極９、ドレイン電極８を形成する。 S2... Step of forming source and drain electrodes A source electrode 9 and a drain electrode 8 are formed on the substrate 1 as shown in FIG.

Ｓ３・・・・・半導体溶液を滴下する工程
塗布装置９０を用いて、図９（ｆ）のように半導体材料を溶解または分散した半導体溶液５０をノズル８１から滴下する。本工程を始める前に空間加熱部８２に通電しレーザ光の照射を開始する。 S3... Step of dropping semiconductor solution Using the coating apparatus 90, the semiconductor solution 50 in which the semiconductor material is dissolved or dispersed is dropped from the nozzle 81 as shown in FIG. Before starting this process, the space heating unit 82 is energized to start laser light irradiation.

Ｓ４・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
ソース電極９とドレイン電極８の間に流入した半導体溶液５０を乾燥させて、図９（ｇ）のように半導体層１０を形成する。空間加熱部８２から照射されるレーザ光により、空間加熱部８２と基板１との空間が加熱されるので半導体溶液５０から気化した溶媒が再度液化し半導体層１０に付着することがない。したがって、半導体の結晶が大きく成長し、性能の良いＴＦＴ素子が得られる。 S4... Step of drying semiconductor solution to form semiconductor layer The semiconductor solution 50 that has flowed in between the source electrode 9 and the drain electrode 8 is dried to form the semiconductor layer 10 as shown in FIG. Form. Since the space between the space heating unit 82 and the substrate 1 is heated by the laser light emitted from the space heating unit 82, the solvent evaporated from the semiconductor solution 50 is not liquefied again and adheres to the semiconductor layer 10. Therefore, a semiconductor crystal grows greatly, and a TFT element with good performance can be obtained.

また、空間加熱部８２から照射されるレーザ光により、電磁波熱変換層１１が発熱し、半導体溶液５０を加熱する。このことにより結晶が大きく成長し、性能の良いＴＦＴ素子が得られる。   In addition, the electromagnetic wave heat conversion layer 11 generates heat by the laser light emitted from the space heating unit 82 and heats the semiconductor solution 50. As a result, the crystal grows greatly, and a TFT element with good performance can be obtained.

このように、基板１上のソース電極９、ドレイン電極８の間の所定の領域にノズル８１から半導体溶液５０を順次滴下し、半導体層１０を形成する。   As described above, the semiconductor solution 50 is sequentially dropped from the nozzle 81 into a predetermined region between the source electrode 9 and the drain electrode 8 on the substrate 1 to form the semiconductor layer 10.

なお、本実施形態ではボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴに電磁波熱変換層１１を形成する例について説明したが、ボトムゲートトップコンタクト型有機ＴＦＴ、トップゲート型有機ＴＦＴなどにも同様に電磁波熱変換層１１を形成できる。   In this embodiment, the example in which the electromagnetic heat conversion layer 11 is formed on the bottom gate bottom contact organic TFT has been described. However, the electromagnetic heat conversion layer is similarly applied to the bottom gate top contact organic TFT, the top gate organic TFT, and the like. 11 can be formed.

以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the Example performed in order to confirm the effect of this invention is described, this invention is not limited to these.

以下説明する各実施例と各比較例では、Ｃｒ膜を表面に１２５ｎｍ形成した９０ｍｍ×１２０ｍｍのガラス基板を基板１として用いた。各実施例では、基板１上に４２８×５７０の計２４３９６０個のボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを作製した。
［実施例１］
本実施例では、図４で説明したヘッド８０を有する第１の実施形態の塗布装置９０を用いて、図５で説明したＳ１〜Ｓ４の工程でボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを作製した。本実施例で用いたヘッド８０の各部の寸法は、ｈ１＝０．３ｍｍ、ｈ２＝０．５ｍｍ、ｈ３＝０．２ｍｍ、Ｚ１＝５ｍｍ、Ｚ２＝１０ｍｍ、Ｗ１＝９０ｍｍ、Ｗ２＝６０ｍｍ、Ｗ３＝１５ｍｍ、Ｐ＝１４０μｍである。ヘッド８０には４２８個のノズル８１が配置されている。ヘッド８０はヘッド駆動部９７により１４０μｍピッチで矢印Ｂ方向に駆動される。 In each of Examples and Comparative Examples described below, a 90 mm × 120 mm glass substrate having a Cr film formed on its surface with a thickness of 125 nm was used as the substrate 1. In each example, a total of 243960 bottom gate bottom contact TFTs were fabricated on the substrate 1.
[Example 1]
In this example, a bottom gate bottom contact type TFT was manufactured by the steps S1 to S4 described in FIG. 5 using the coating apparatus 90 of the first embodiment having the head 80 described in FIG. The dimensions of each part of the head 80 used in this example are h1 = 0.3 mm, h2 = 0.5 mm, h3 = 0.2 mm, Z1 = 5 mm, Z2 = 10 mm, W1 = 90 mm, W2 = 60 mm, W3 = 15 mm and P = 140 μm. In the head 80, 428 nozzles 81 are arranged. The head 80 is driven in the arrow B direction by a head driving unit 97 at a pitch of 140 μm.

以降の工程は、図５と同じ工程の番号を付して順に説明し、共通する点は説明を省略する。   Subsequent steps will be described in order with the same step numbers as in FIG. 5, and description of common points will be omitted.

Ｓ１・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
導電性薄膜が形成された基板１上に感光性レジストを塗布後、ゲート電極２のパターンを有するフォトマスクを介して露光、現像して、ゲート電極２の形状のレジスト層を形成した。エッチング後レジスト層を除去し、ゲート電極２を形成した。 S1... Step of forming gate electrode and gate insulating layer After applying a photosensitive resist on the substrate 1 on which the conductive thin film is formed, it is exposed and developed through a photomask having a pattern of the gate electrode 2 Thus, a resist layer having the shape of the gate electrode 2 was formed. After the etching, the resist layer was removed, and the gate electrode 2 was formed.

次に、感光性アクリレート材料であるオプトマーＰＣ４０３をスピンコート法を用いて塗布した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングを行ってゲート絶縁層７を形成した。   Next, after applying optomer PC403 which is a photosensitive acrylate material using a spin coat method, patterning was performed using a photolithography method to form the gate insulating layer 7.

Ｓ２・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
フォトリソグラフィー法を用いてＡｕを材料とした厚み５０μｍのソース電極９、ドレイン電極８を形成した。 S2... Step of forming source and drain electrodes A source electrode 9 and a drain electrode 8 having a thickness of 50 .mu.m made of Au were formed by photolithography.

Ｓ３・・・・・半導体溶液を滴下する工程
図４に示すヘッド８０を順次１４０μｍピッチで矢印Ｂ方向に移動させて半導体溶液５０をノズル８１から滴下した。本工程では空間加熱部８２に通電し、空間加熱部８２の温度を９０℃にした状態で半導体溶液５０を滴下した。半導体溶液５０は、テトラヒドロナフタレンに６、１３−ビストリエチルシリルエチニルペンタセンを３質量％溶解した溶液を用いた。 S3... Step of dripping semiconductor solution The semiconductor solution 50 was dropped from the nozzle 81 by moving the head 80 shown in FIG. In this step, the space heating unit 82 was energized, and the semiconductor solution 50 was dropped while the temperature of the space heating unit 82 was 90 ° C. As the semiconductor solution 50, a solution obtained by dissolving 3% by mass of 6,13-bistriethylsilylethynylpentacene in tetrahydronaphthalene was used.

Ｓ４・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
ソース電極９とドレイン電極８との間に流入した半導体溶液５０を乾燥させて、図５（ｅ）のように半導体層１０を形成した。実施例１では、温度調節ユニット２１による基板１の温度制御は行わなかった。
［実施例２］
温度調節ユニット２１により実施例１と同じ形状、材質の基板１を一定の温度に制御したこと以外は実施例１と全く同じ工程でボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを形成した。基板１の温度は４０℃になるように制御した。
［実施例３］
本実施例では、図７で説明したヘッド８０を有する第２の実施形態の塗布装置９０を用いて、図５で説明したＳ１〜Ｓ４の工程でボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを作製した。本実施例で用いたヘッド８０の各部の寸法は、ｈ４＝１ｍｍ、Ｚ１＝５ｍｍ、Ｚ２＝１０ｍｍ、Ｗ１＝９０ｍｍ、Ｗ２＝６０ｍｍ、Ｗ３＝１５ｍｍ、Ｐ＝１４０μｍである。ヘッド８０には４２８個のノズル８１が配置されている。ヘッド８０はヘッド駆動部９７により１４０μｍピッチで矢印Ｂ方向に駆動される。 S4... Step of drying semiconductor solution to form semiconductor layer The semiconductor solution 50 that has flowed in between the source electrode 9 and the drain electrode 8 is dried, and the semiconductor layer 10 as shown in FIG. Formed. In Example 1, the temperature control of the substrate 1 by the temperature adjustment unit 21 was not performed.
[Example 2]
A bottom gate bottom contact type TFT was formed in exactly the same process as in Example 1 except that the substrate 1 having the same shape and material as in Example 1 was controlled to a constant temperature by the temperature adjustment unit 21. The temperature of the substrate 1 was controlled to be 40 ° C.
[Example 3]
In this example, a bottom-gate / bottom-contact TFT was manufactured by the steps S1 to S4 described in FIG. 5 using the coating apparatus 90 of the second embodiment having the head 80 described in FIG. The dimensions of each part of the head 80 used in this example are h4 = 1 mm, Z1 = 5 mm, Z2 = 10 mm, W1 = 90 mm, W2 = 60 mm, W3 = 15 mm, and P = 140 μm. In the head 80, 428 nozzles 81 are arranged. The head 80 is driven in the arrow B direction by a head driving unit 97 at a pitch of 140 μm.

本実施例では、電磁波熱変換層１１を形成せず実施例１で説明したＳ１〜Ｓ４の工程で作製したので、各工程の番号を付して順に説明し、共通する点は説明を省略する。   In this example, the electromagnetic wave heat conversion layer 11 was not formed, and the steps S1 to S4 described in Example 1 were used. Therefore, the steps are numbered in order, and the description of common points is omitted. .

Ｓ１・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
実施例１と同じ条件でゲート電極とゲート絶縁層を形成した。 S1... Step of forming gate electrode and gate insulating layer A gate electrode and a gate insulating layer were formed under the same conditions as in Example 1.

Ｓ２・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
フォトリソグラフィー法を用いてＡｕを材料とした厚み５０μｍのソース電極９、ドレイン電極８を形成した。 S2... Step of forming source and drain electrodes A source electrode 9 and a drain electrode 8 having a thickness of 50 .mu.m made of Au were formed by photolithography.

Ｓ３・・・・・半導体溶液を滴下する工程
図７に示すヘッド８０を順次１４０μｍピッチで矢印Ｂ方向に移動させて半導体溶液５０をノズル８１から滴下した。本工程では半導体レーザ８４に通電し、空間加熱部８２の導光板８３から基板１に向けて８３０ｎｍの赤外線を１００ｍＷの出力で照射した状態で半導体溶液５０を滴下した。半導体溶液５０は、テトラヒドロナフタレンに６、１３−ビストリエチルシリルエチニルペンタセンを３質量％溶解した溶液を用いた。 S3... Step of dropping the semiconductor solution The semiconductor solution 50 was dropped from the nozzle 81 by moving the head 80 shown in FIG. In this step, the semiconductor laser 84 was energized, and the semiconductor solution 50 was dropped in a state where an infrared ray of 830 nm was irradiated from the light guide plate 83 of the space heating unit 82 toward the substrate 1 with an output of 100 mW. As the semiconductor solution 50, a solution obtained by dissolving 3% by mass of 6,13-bistriethylsilylethynylpentacene in tetrahydronaphthalene was used.

Ｓ４・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
実施例１と同じ条件で半導体層１０を形成した。
［実施例４］
本実施例では、図７で説明したヘッド８０を有する第２の実施形態の塗布装置９０を用いて、図９で説明したＳ１、Ｓ１０、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の工程でボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを作製した。本実施例で用いたヘッド８０の各部の寸法は、実施例３と同じである。 S4... Step of forming semiconductor layer by drying semiconductor solution Semiconductor layer 10 was formed under the same conditions as in Example 1.
[Example 4]
In this example, the bottom gate bottom contact type TFT in the steps S1, S10, S2, S3, and S4 explained in FIG. 9 using the coating apparatus 90 of the second embodiment having the head 80 explained in FIG. Was made. The dimensions of each part of the head 80 used in this embodiment are the same as those in the third embodiment.

本実施例では、実施例１で説明した工程Ｓ１の後に工程Ｓ１０の電磁波熱変換層を形成する工程を行った後、工程Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を行っている。工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は実施例１と同じ条件で行ったので説明を省略する。   In the present embodiment, after the step S1 described in the first embodiment, the step of forming the electromagnetic wave heat conversion layer in the step S10 is performed, and then the steps S2, S3, and S4 are performed. Steps S1, S2, S3, and S4 were performed under the same conditions as in Example 1, and thus description thereof is omitted.

Ｓ１・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
実施例３と同じ条件でゲート電極２とゲート絶縁層７を形成した。 S1... Step of Forming Gate Electrode and Gate Insulating Layer The gate electrode 2 and the gate insulating layer 7 were formed under the same conditions as in Example 3.

Ｓ１０・・・・電磁波熱変換層を形成する工程
図９（ｃ）のように基板１の上に電磁波熱変換層１１を形成した後、図９（ｄ）のように上層に絶縁層１２を形成した。 S10... Step for forming electromagnetic wave heat conversion layer After the electromagnetic wave heat conversion layer 11 is formed on the substrate 1 as shown in FIG. 9C, the insulating layer 12 is formed on the upper layer as shown in FIG. Formed.

ノボラック樹脂７：カーボンブラック３の割合でプロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解度１０質量％溶解した溶液を、塗布法を用いてゲート絶縁層７の上に塗布し電磁波熱変換層１１を形成した。   A solution of 10% by mass of novolac resin 7: carbon black 3 dissolved in propylene glycol monomethyl ether was applied on the gate insulating layer 7 by a coating method to form the electromagnetic wave heat conversion layer 11.

次に、酸化珪素膜をスパッタで２００ｎｍの厚みで成膜し、絶縁層１２を形成した。   Next, a silicon oxide film was formed by sputtering to a thickness of 200 nm, and the insulating layer 12 was formed.

Ｓ２・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
フォトリソグラフィー法を用いてソース電極９、ドレイン電極８を形成した。 S2: Step of forming source and drain electrodes The source electrode 9 and the drain electrode 8 were formed by photolithography.

Ｓ３・・・・・半導体溶液を滴下する工程
実施例３と同じ条件で半導体溶液５０をノズル８１から滴下した。 S3... Step of dropping the semiconductor solution The semiconductor solution 50 was dropped from the nozzle 81 under the same conditions as in Example 3.

Ｓ４・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
実施例３と同じ条件で半導体層１０を形成した。
［比較例１］
本比較例は、実施例１で行った空間加熱部８２による加熱の効果を確認するために行った。実施例１との違いは、工程Ｓ３の半導体溶液を滴下する工程で空間加熱部８２に通電せず半導体溶液５０を滴下した点である。それ以外は実施例１と同じ条件でボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを作製した。
［比較例２］
本比較例は、実施例３で行った空間加熱部８２による加熱の効果を確認するために行った。実施例３との違いは、工程Ｓ３の半導体溶液を滴下する工程で半導体レーザ８４に通電せず半導体溶液５０を滴下した点である。それ以外は実施例３と同じ条件でボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを作製した。 S4... Step of forming semiconductor layer by drying semiconductor solution Semiconductor layer 10 was formed under the same conditions as in Example 3.
[Comparative Example 1]
This comparative example was performed in order to confirm the effect of heating by the space heating unit 82 performed in Example 1. The difference from Example 1 is that the semiconductor solution 50 was dropped without energizing the space heating unit 82 in the step of dropping the semiconductor solution in step S3. Other than that, a bottom-gate bottom-contact TFT was fabricated under the same conditions as in Example 1.
[Comparative Example 2]
This comparative example was performed in order to confirm the effect of the heating by the space heating unit 82 performed in Example 3. The difference from Example 3 is that the semiconductor solution 50 was dropped without energizing the semiconductor laser 84 in the step of dropping the semiconductor solution in step S3. Other than that, a bottom-gate bottom-contact TFT was fabricated under the same conditions as in Example 3.

〔実験結果〕
本実験では基板１上のＴＦＴ素子２４３９６０個のうち、１０００個のＴＦＴ素子をランダムに選び、それぞれについて評価した。 〔Experimental result〕
In this experiment, 1000 TFT elements were randomly selected from 243960 TFT elements on the substrate 1 and evaluated for each.

最初に、ＴＦＴ素子の半導体層１０を顕微鏡を用いて結晶状態を観察した。実施例１、２、３、４の空間加熱部８２により加熱して作製したＴＦＴ素子の結晶ドメインの形状は長方形であり、縦横の長さの平均値は３０．２μｍ×１０．１μｍ、標準偏差はそれぞれ０．８、１．１であった。実施例２の基板１を加熱して作製したＴＦＴ素子の結晶ドメインの形状も長方形であり、縦横の長さの平均値は３０．１μｍ×１０．０μｍ、標準偏差はそれぞれ０．２、０．３であった。一方、比較例１、２の加熱せずに作製したＴＦＴ素子の結晶ドメインは外形が１μｍ以下の微小な粒状であった。   First, the crystal state of the semiconductor layer 10 of the TFT element was observed using a microscope. The shape of the crystal domain of the TFT element manufactured by heating by the space heating unit 82 of Examples 1, 2, 3, and 4 is a rectangle, and the average value of the length and width is 30.2 μm × 10.1 μm, standard deviation Were 0.8 and 1.1, respectively. The shape of the crystal domain of the TFT element produced by heating the substrate 1 of Example 2 is also rectangular, the average length and width are 30.1 μm × 10.0 μm, and the standard deviations are 0.2, 0.00, respectively. 3. On the other hand, the crystal domains of the TFT elements produced without heating in Comparative Examples 1 and 2 were minute particles having an outer shape of 1 μm or less.

このように実施例１、実施例２で作製したＴＦＴ素子は、比較例１、２の加熱せずに作製したＴＦＴ素子に比べて結晶ドメインが大きく、ばらつきも少なかった。また、実施例２の基板１を加熱して作製したＴＦＴ素子は、実施例１の加熱せずに作製したＴＦＴ素子に比べて結晶ドメインの大きさのばらつきが少なかった。   As described above, the TFT elements produced in Example 1 and Example 2 had larger crystal domains and less variation than the TFT elements produced in Comparative Examples 1 and 2 without heating. Moreover, the TFT element produced by heating the substrate 1 of Example 2 had less variation in the size of the crystal domain than the TFT element produced without heating of Example 1.

次に、実施例１、２、３、４で作製したＴＦＴ素子の移動度は、比較例１、２で作製したＴＦＴ素子に通電し移動度を測定した。測定した移動度の平均値を下表に示す。   Next, the mobility of the TFT elements fabricated in Examples 1, 2, 3, and 4 was measured by applying current to the TFT elements fabricated in Comparative Examples 1 and 2. The average value of the measured mobility is shown in the table below.

表１からわかるように実施例１、２、３、４で作製したＴＦＴ素子の移動度は、比較例１、２で作製したＴＦＴ素子より高かった。   As can be seen from Table 1, the mobility of the TFT elements produced in Examples 1, 2, 3, and 4 was higher than that of the TFT elements produced in Comparative Examples 1 and 2.

なお、本明細書ではボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴを作製する例について説明したが、本発明の適用はボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴ素子の製造に限定されるものではなく、ボトムゲートトップコンタクト型有機ＴＦＴ、トップゲート型有機ＴＦＴなどの製造にも適用できる。   In the present specification, an example of manufacturing a bottom gate bottom contact type organic TFT has been described. However, the application of the present invention is not limited to the manufacture of a bottom gate bottom contact type organic TFT element. It can also be applied to the manufacture of organic TFTs, top gate type organic TFTs, and the like.

以上このように、本発明によれば、大きな結晶の半導体層を基板の上に形成する塗布装置、および特性の優れた薄膜トランジスタを基板の上に形成する薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a coating apparatus for forming a large crystal semiconductor layer on a substrate, and a thin film transistor manufacturing method for forming a thin film transistor having excellent characteristics on a substrate.

本発明の実施形態に係る塗布装置９０の要部の構成を模式的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed typically the structure of the principal part of the coating device 90 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る塗布装置９０の要部の構成を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the structure of the principal part of the coating device 90 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 基板台２０を所定の温度にする制御系を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the control system which makes the board | substrate stand 20 predetermined | prescribed temperature. 塗布装置９０に用いる第１の実施形態のヘッド８０の形状を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the shape of the head 80 of 1st Embodiment used for the coating device 90. FIG. 本発明の第１の実施形態の塗布装置９０を用いたボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴの製造方法の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the manufacturing method of the bottom gate bottom contact type organic TFT using the coating device 90 of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る塗布装置９０の要部の構成を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the structure of the principal part of the coating device 90 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 塗布装置９０に用いる第２の実施形態のヘッド８０の形状を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the shape of the head 80 of 2nd Embodiment used for the coating device 90. FIG. 本発明の第２の実施形態の空間加熱部８２の構成を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of the space heating part 82 of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態の塗布装置９０を用いたボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴの製造方法の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the manufacturing method of the bottom gate bottom contact type organic TFT using the coating device 90 of the 2nd Embodiment of this invention. 従来の塗布装置９０の要部の構成を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of the principal part of the conventional coating device 90 typically.

符号の説明Explanation of symbols

１ 基板
２ ゲート電極
７ ゲート絶縁層
８ ドレイン電極
９ ソース電極
１０ 半導体層
１１ 電磁波変換層
１２ 絶縁層
２０ 基板台
２１ 温度調節ユニット
２２ 基板温度制御部
２３ 温度検知器
５０ 半導体溶液
５８ 気化した溶媒
８０ ヘッド
８１ ノズル
８２ 空間加熱部
８３ 導光板
８３ａ 回折格子
８４ 半導体レーザ
９０ 塗布装置
９３ 制御部
９５ ノズル駆動部
９７ ヘッド駆動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Gate electrode 7 Gate insulating layer 8 Drain electrode 9 Source electrode 10 Semiconductor layer 11 Electromagnetic wave conversion layer 12 Insulating layer 20 Substrate base 21 Temperature control unit 22 Substrate temperature control unit 23 Temperature detector 50 Semiconductor solution 58 Vaporized solvent 80 Head DESCRIPTION OF SYMBOLS 81 Nozzle 82 Spatial heating part 83 Light guide plate 83a Diffraction grating 84 Semiconductor laser 90 Coating apparatus 93 Control part 95 Nozzle drive part 97 Head drive part

Claims (5)

半導体材料を溶解または分散した半導体溶液の液滴を吐出する複数のノズルを備えたヘッドを移動させて該液滴を滴下し、基板の上に順次半導体溶液を塗布する塗布装置において、
前記ヘッドは、
前記ヘッドの前記基板と対向する面の、前記ノズルの位置から前記ヘッドの移動方向と反対側に離間した位置に、前記ヘッドと前記基板との間の空間を加熱する空間加熱手段を有することを特徴とする塗布装置。 In a coating apparatus that moves a head having a plurality of nozzles for discharging droplets of a semiconductor solution in which a semiconductor material is dissolved or dispersed, drops the droplets, and sequentially applies the semiconductor solution onto the substrate.
The head is
A space heating means for heating a space between the head and the substrate at a position spaced apart from the position of the nozzle on the opposite side to the moving direction of the head on a surface of the head facing the substrate; A characteristic coating apparatus. 前記基板を載置する基板台と、
前記基板台を所定の温度に調節する温度調節手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。 A substrate table on which the substrate is placed;
Temperature adjusting means for adjusting the substrate table to a predetermined temperature;
The coating apparatus according to claim 1, further comprising: 前記空間加熱手段は、
電磁波を照射して前記ヘッドと前記基板との間の空間を加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。 The space heating means includes
The coating apparatus according to claim 1, wherein the space between the head and the substrate is heated by irradiating electromagnetic waves. 基板の上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び半導体層を有する薄膜トランジスタの製造方法において、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の塗布装置を用いて前記半導体層を形成する工程を有する、ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 In a method for manufacturing a thin film transistor having a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer on a substrate,
A method for manufacturing a thin film transistor, comprising: forming the semiconductor layer using the coating apparatus according to claim 1. 請求項３に記載の塗布装置を用いて半導体層を形成する工程の前に、
電磁波熱変換材料からなる電磁波熱変換膜を成膜する工程を行うことを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 Before the step of forming the semiconductor layer using the coating apparatus according to claim 3,
The method for producing a thin film transistor according to claim 4, wherein a step of forming an electromagnetic wave heat conversion film made of an electromagnetic wave heat conversion material is performed.

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