有機薄膜の形成方法および形成装置、ならびに有機デバイスの製造方法
【課題】厚さおよび大きさを制御しながら単結晶の有機薄膜を迅速かつ容易に形成することが可能な有機薄膜の形成方法を提供する。
【解決手段】温度制御可能な支持体１により支持された製膜用基体１０の一面（幅広の溶液蓄積領域１１およびそれに連結された幅狭の溶液絞込領域１２）に有機溶液２０を供給したのち、支持体１とは独立して温度制御可能な移動体４を有機溶液２０に接触させながら支持体１の表面に沿って移動させる。支持体１の温度ＴＳは、有機溶液２０に関する溶解度曲線と過溶解度曲線との間に位置する温度に設定されると共に、移動体４の温度ＴＭは、溶解度曲線よりも高温側に位置する温度に設定される。
【解決手段】温度制御可能な支持体１により支持された製膜用基体１０の一面（幅広の溶液蓄積領域１１およびそれに連結された幅狭の溶液絞込領域１２）に有機溶液２０を供給したのち、支持体１とは独立して温度制御可能な移動体４を有機溶液２０に接触させながら支持体１の表面に沿って移動させる。支持体１の温度ＴＳは、有機溶液２０に関する溶解度曲線と過溶解度曲線との間に位置する温度に設定されると共に、移動体４の温度ＴＭは、溶解度曲線よりも高温側に位置する温度に設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶媒に有機材料が溶解された有機溶液を用いる有機薄膜の形成方法および形成装置、ならびにそれを用いた有機デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種用途の次世代デバイスに用いる薄膜として、無機薄膜の代わりに有機薄膜に関する研究開発が盛んに行われている。塗布法および印刷法などの簡便かつ安価な方法を用いて有機薄膜を形成可能であるため、その有機薄膜を用いた有機デバイスの製造容易化および低コスト化を実現できるからである。また、有機薄膜のフレキシブル性を利用して、折り曲げ可能な有機デバイスも実現できるからである。
【０００３】
ただし、有機薄膜を用いた有機デバイスを実用化するためには、当然ながら、上記した製造容易化および低コスト化などだけでなく、そのデバイス本来の性能を確保するために、優れた膜特性を有する有機薄膜を形成することも要求される。そこで、単結晶の有機薄膜を形成する方法が検討されている。
【０００４】
具体的には、有機材料が溶解された有機溶液を塗布して、溶液成長により有機薄膜を形成する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。この方法では、シリコン基板の上に設けられた構造物に隣接するように有機溶液を滴下して大気乾燥し、その構造物を利用して結晶の成長方向を制御している。
【０００５】
また、気相成長により有機薄膜を形成する方法が提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。この方法では、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のスタンプを用いてオクタデシルトリエトキシシラン（ＯＴＳ）の薄膜を酸化ケイ素膜に転写したのち、その薄膜の上において結晶を成長させている。
【０００６】
さらに、ラジエータにより支持された基板を有機溶液に浸漬させて、溶液成長により有機薄膜を形成する方法が提案されている（例えば、非特許文献３参照。）。この方法では、ラジエータを用いて基板の温度を調整し、その基板の表面において有機溶液中の溶質（有機材料）を結晶化させている。ただし、この方法では、有機溶液中にランダムに生じた結晶核が基板の表面に付着し、その結晶核を起点として結晶が成長しているため、バルク状の結晶が形成されていると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Very High Mobility in Solution-Processed Organic Thin-Film Transistors of Highly Ordered [1] Benzothieno [3,2-b] benzothiophene Derivatives，Applied Physics Express ，2 ，2009，p.111501-1〜3 ，Jun Takeya 等
【非特許文献２】Patterning organic single-crystal transistor arrays ，nature，Vol.444 ，14 December 2006，Alejandro L.Briseno 等
【非特許文献３】Direct Formation of Thin Single Crystal of Organic Semiconductors onto a Substrate，CHEMISTRY OF MATERIALS，19(15)，2007，p.3748-3753，Takeshi Yamao等
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ディスプレイなどに代表される最近の電子機器は、ますます多機能化および高性能化する傾向にある。そこで、有機薄膜の形成精度を確保して有機デバイスを安定に製造するために、その有機薄膜の厚さおよび大きさを制御する必要がある。しかしながら、従来の有機薄膜の形成方法では、単結晶の有機薄膜を形成することはできるが、その厚さおよび大きさまで厳密に制御することが困難である。また、溶液成長により有機溶液中の溶質を結晶化させるために、長時間を要する。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、厚さおよび大きさを制御しながら単結晶の有機薄膜を迅速かつ容易に形成することが可能な有機薄膜の形成方法および形成装置、ならびに有機デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の有機薄膜の形成方法は、温度を制御可能である支持体により支持された製膜用基体の一面における溶液蓄積領域およびそれに連結された溶液絞込領域に、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含む有機溶液を供給し、製膜用基体から離間されるように支持体に対向配置されると共に支持体とは独立して温度を制御可能である移動体を、有機溶液に接触させながら支持体の表面に沿って移動させるようにしたものである。この場合には、溶液絞込領域の幅を溶液蓄積領域の幅よりも狭くすると共に、溶液絞込領域を溶液蓄積領域よりも移動体の移動方向における後方に配置する。また、有機溶液に関する溶解度曲線（濃度対温度）と過溶解度曲線（濃度対温度）との間の温度となるように支持体の温度を設定すると共に、溶解度曲線よりも高温側の温度となるように移動体の温度を設定する。
【００１１】
本発明の有機薄膜の形成装置は、製膜用基体と、製膜用基体を支持すると共に温度を制御可能である支持体と、製膜用基体から離間されるように支持体に対向配置され、支持体の表面に沿って移動可能であると共に支持体とは独立して温度を制御可能である移動体とを備えたものである。製膜用基体は、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含む有機溶液が供給される溶液蓄積領域およびそれに連結された溶液絞込領域を一面に有し、溶液絞込領域の幅は溶液蓄積領域の幅よりも狭くなっていると共に、溶液絞込領域は溶液蓄積領域よりも移動体の移動方向における後方に配置されている。移動体は、溶液蓄積領域および溶液絞込領域に供給された有機溶液に接触しながら移動する。
【００１２】
本発明の有機デバイスの製造方法は、有機薄膜を用いた有機デバイスを製造するために、上記した本発明の有機薄膜の形成方法または形成装置を用いるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機薄膜の形成方法または形成装置によれば、支持体により支持された製膜用基体の一面（幅広の溶液蓄積領域およびそれに連結された幅狭の溶液絞込領域）に有機溶液を供給したのち、移動体を有機溶液に接触させながら支持体の表面に沿って移動させている。この支持体の温度は、有機溶液に関する溶解度曲線と過溶解度曲線との間に位置する温度となるように設定されると共に、移動体の温度は、溶解度曲線よりも高温側に位置する温度となるように設定される。この場合には、移動体の移動に応じて、有機溶液の各部が高温の移動体により加熱されると共に低温の支持体により冷却されるため、その有機溶液中に移動体の移動方向に向かって次第に高くなるように温度勾配が生じる。また、溶液蓄積領域と溶液絞込領域との連結位置の近傍において有機溶液の過飽和度が局所的に上昇するため、温度勾配を有する有機溶液中において、低温側の部分における狭い範囲に結晶核が形成されると共に、高温側の部分では低温側の部分に形成された結晶核を起点として結晶が成長する。このため、有機溶液を用いた溶液成長により単結晶の有機薄膜が形成される。しかも、製膜用基体と移動体との間の距離に応じて有機薄膜の厚さが制御されると共に、溶液蓄積領域および溶液絞込領域の平面形状に応じて有機薄膜の大きさが制御される。その上、支持体よりも高温の移動体が有機溶液に接触するため、その有機溶液中の溶媒を蒸発させる（溶質を結晶化させる）ために要する時間が短くなる。よって、厚さおよび大きさを制御しながら単結晶の有機薄膜を迅速かつ容易に形成できる。
【００１４】
また、本発明の有機デバイスの製造方法によれば、上記した本発明の有機薄膜の形成方法および形成装置を用いて有機薄膜を形成しているので、有機薄膜の厚さおよび大きさが制御されると共に、その有機薄膜が迅速かつ容易に形成される。よって、有機デバイスを安定、迅速かつ容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における有機薄膜の形成装置の構成を表すブロック断面図および平面図である。
【図２】有機薄膜の形成方法に用いられる製膜用基体の構成を表す平面図である。
【図３】有機薄膜の形成方法における一工程を説明するための断面図および平面図である。
【図４】図３に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図５】図４に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図６】図５に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図７】図６に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図８】有機薄膜の形成条件を説明するための図である。
【図９】溶液蓄積領域および溶液絞込領域の平面形状に関する変形例を表す平面図である。
【図１０】有機薄膜の形成方法に関する変形例を説明するための平面図である。
【図１１】有機薄膜の形成方法に関する他の変形例を説明するための断面図および平面図である。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図１３】有機薄膜の形成装置および形成方法が適用される有機デバイスの構成および製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】有機デバイスの構成に関する変形例を表す断面図である。
【図１５】有機デバイスの構成に関する他の変形例を表す断面図である。
【図１６】有機デバイスの構成に関するさらに他の変形例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．有機薄膜の形成方法および形成装置
１−１．形成装置
１−２．形成方法
２．有機デバイスの製造方法
【００１７】
＜１．有機薄膜の形成方法および形成装置＞
＜１−１．形成装置＞
まず、本発明の一実施形態における有機薄膜の形成装置（以下、「製膜装置」という。）の構成について説明する。図１は、製膜装置のブロック断面構成（Ａ）および平面構成（Ｂ）を表しており、図１（Ａ）では、図１（Ｂ）に示したＡ−Ａ線に沿った断面を示している。図２は、有機薄膜を形成するために用いられる製膜用基体１０の平面構成を表している。
【００１８】
ここで説明する製膜装置は、製膜用基体１０の一面に有機溶液を供給（塗布）して溶液成長により単結晶の有機薄膜を形成するために用いられるものであり、いわゆるバーコータである。なお、有機溶液は、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含んでおり、必要に応じて、それら以外の他の材料を含んでいてもよい。
【００１９】
この製膜装置は、例えば、図１に示したように、フード２により覆われた支持体１と、その支持体１およびフード２により囲まれた空間（製膜室３）の内部に収容された移動体４と、支持体１の温度ＴＳを制御する温度制御手段５と、移動体４の温度ＴＭおよび移動をそれぞれ制御する温度制御手段６および移動制御手段７とを備えている。この製膜室３には、移動体４と一緒に製膜用基体１０も収容される。なお、図１（Ｂ）では、フード２、温度制御手段５，６および移動制御手段７の図示を省略しており、後述する図３以降においても同様である。
【００２０】
支持体１は、製膜用基体１０を支持するものである。温度制御手段５は、例えば、ヒータなどを含んでおり、支持体１の温度ＴＳを所望の温度となるように制御する。なお、支持体１および温度制御手段５は、一体品でもよいし、別体品でもよい。ここでは、支持体１および温度制御手段５は、例えば、温度制御機能を有するサセプタなどの一体品である。
【００２１】
フード２は、製膜室３を密閉するものであり、例えば、ガラスなどにより形成されている。これにより、製膜室３の内部の圧力（蒸気圧）Ｐは、所望の蒸気圧となるように維持される。
【００２２】
移動体４は、例えば、いわゆるバーコータ用のバーであり、例えば、クロム（Ｃｒ）が鍍金された銅（Ｃｕ）などにより形成されている。この移動体４は、支持体１に対向配置されていると共に、その支持体１から離間されている。また、移動体４は、例えば、支持体１の表面に沿って延在する略円柱状の立体形状を有しており、その延在方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（Ｙ軸方向）において高さ（支持体１と移動体４との間の距離）を維持しながら移動可能になっている。この移動体４の移動範囲は、支持体１の一端側における位置Ｓ１から、他端側における位置Ｓ２までである。ただし、移動体４の立体形状は、必ずしも略円柱状に限られない。なお、移動体４は、製膜用基体１０の一面に有機溶液が供給された際に、その有機溶液に接触しながら移動する。
【００２３】
温度制御手段６は、例えば、ヒータなどを含んでおり、移動体４の温度ＴＭを所望の温度となるように制御する。ただし、温度制御手段６は、支持体１の温度ＴＳとは独立して移動体４の温度ＴＭを制御可能になっている。移動制御手段７は、例えば、モータなどを含んでおり、移動体４の移動速度を所望の移動速度となるように制御する。
【００２４】
製膜用基体１０は、有機溶液が供給されると共に有機薄膜が形成される基体であり、例えば、ガラス、プラスチック材料または金属材料などの基板でもよいし、プラスチック材料または金属材料などのフィルムでもよい。なお、製膜用基体１０は、上記した基板またはフィルムなどの上に１層または２層以上の各種膜が設けられたものでもよい。
【００２５】
この製膜用基体１０は、図２に示したように、有機薄膜が形成される側の一面に、有機溶液が供給される溶液蓄積領域１１およびそれに連結された溶液絞込領域１２を有している。溶液蓄積領域１１は、有機薄膜を形成するために消費される有機溶液を蓄積しておくための領域であり、溶液絞込領域１２は、溶液蓄積領域１１に供給された有機溶液を絞り込むための領域である。ただし、溶液絞込領域１２の幅は、溶液蓄積領域１１の幅よりも狭くなっていると共に、その溶液絞込領域１２は、溶液蓄積領域１１よりも移動体４の移動方向における後方（移動体４の移動開始位置である位置Ｓ１に近い側）に配置されている。
【００２６】
製膜用基体１０が幅広の溶液蓄積領域１１および幅狭の溶液絞込領域１２を有しているのは、気相（製膜室３の内部の大気または蒸気）と接する液相（有機溶液）の面積に差異を生じさせるためである。気相と接する面積が大きい（幅が広い）溶液蓄積領域１１では、有機溶液中の溶媒が蒸発しやすくなるのに対して、気相と接する面積が小さい（幅が狭い）溶液絞込領域１２では、有機溶液中の溶媒が蒸発しにくくなる。これにより、溶液蓄積領域１１と溶液絞込領域１２との連結位置の近傍において溶媒の蒸発が局所的に速くなるため、有機溶液の過飽和度が局所的に上昇する。本発明では、有機溶液を用いた溶液成長により有機薄膜を形成するために、上記した過飽和度の局所的上昇を利用して有機溶液中の溶質（有機材料）を結晶化させる。この有機薄膜の形成メカニズムに関する詳細については、後述する。
【００２７】
特に、製膜用基体１０は、例えば、図２に示したように、一面に親液性領域１３および撥液性領域１４を有しており、上記した溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２は、親液性領域１３であることが好ましい。この場合には、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２が有機溶液に対して親液性（親液性領域１３）になるのに対して、それ以外の領域が有機溶液に対して撥液性（撥液性領域１４）になる。ここでは、親液性領域１３の数（溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の組数）は、例えば、１つ（１組）である。
【００２８】
親液性領域１３は、有機溶液に対して濡れやすい領域であり、製膜用基体１０の表面において有機溶液を定着させる性質を有している。一方、撥液性領域１４は、有機溶液に対して濡れにくい領域であり、製膜用基体１０の表面において有機溶液をはじく性質を有している。親液性領域１３および撥液性領域１４を有する製膜用基体１０は、例えば、親液性の基板などの表面に撥液性の表面処理または膜形成処理が施されたものでもよいし、撥液性の基板などの表面に親液性の表面処理または膜形成処理が施されたものでもよい。前者の場合には、表面処理などが施された領域が撥液性領域１４になり、それ以外の領域が親液性領域１３になる。後者の場合には、表面処理などが施された領域が親液性領域１３になり、それ以外の領域が撥液性領域１４になる。一例を挙げると、製膜用基体１０は、シリコン基板の一面を覆うように設けられた有機絶縁膜（ポリビニルピロリドンフィルム）の上に、アモルファスフッ素樹脂膜（旭硝子株式会社製サイトップ）が部分的に形成されたものである。すなわち、アモルファスフッ素樹脂膜が形成された領域は撥液性領域１４であり、それ以外の領域は親液性領域１３である。
【００２９】
製膜用基体１０が親液性領域１３および撥液性領域１４を有しているのは、濡れ性の違いを利用して有機溶液を所望の領域（親液性領域１３）に定着させるためである。これにより、有機溶液の存在範囲が正確に制御される。なお、親液性領域１３および撥液性領域１４のそれぞれの濡れ性（表面エネルギー）は、親液性領域１３に有機溶液を定着させることができる程度に異なっていればよい。
【００３０】
溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状は、両者の間に上記した幅の大小関係および位置関係が成立していれば、任意に設定可能である。中でも、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状は、有機薄膜の平面形状に対応していることが好ましい。製膜用基体１０の表面における有機溶液の存在範囲に応じて有機薄膜の平面形状が決定されるため、その有機薄膜の平面形状を所望の形状となるように制御できるからである。
【００３１】
ここでは、溶液蓄積領域１１は、例えば、滴型（ティアドロップ型）の平面形状を有しており、その幅は、移動体４の移動方向に向かって広がったのちに狭まっている。また、溶液絞込領域１２は、例えば、矩形型の平面形状を有しており、その幅は、移動体４の移動方向において一定である。
【００３２】
なお、製膜装置は、上記以外の図示しない他の構成要素を備えていてもよい。このような他の構成要素としては、例えば、有機溶液を供給するための溶液ポンプなどが挙げられる。
【００３３】
＜１−２．形成方法＞
次に、製膜装置を用いた有機薄膜の形成方法について説明する。図３〜図７は、有機薄膜３０の形成工程を説明するためのものであり、いずれも図１に対応する断面構成および平面構成を表している。また、図８は、有機薄膜３０の形成条件を説明するために、有機溶液２０に関する溶解度曲線Ｙ１および過溶解度曲線Ｙ２を表しており、横軸および縦軸はそれぞれ濃度Ｃおよび温度Ｔである。
【００３４】
有機薄膜３０を形成する場合には、最初に、図３に示したように、移動体４を位置Ｓ１に待機させると共に、支持体１の上に製膜用基体１０を固定する。この場合には、移動体４の高さ（製膜用基体１０と移動体４との間の距離）Ｇに応じて有機薄膜３０の厚さが決定されるため、その高さＧを所望の値となるように調整する。
【００３５】
なお、製膜室３の内部に有機溶液２０中の溶媒と同じ種類の溶媒（補助溶媒）の蒸気を満たして蒸気圧Ｐを調整しておくことが好ましい。蒸気圧Ｐが溶媒の蒸発量に影響を及ぼすことを抑制するためである。この場合には、例えば、補助溶媒を入れたビーカーなどの容器を製膜用基体１０と一緒に支持体１の上に置いておけばよい。支持体１により有機溶液２０の温度と補助溶媒の温度とが一緒に制御されるからである。ただし、製膜室３の内部には、補助溶媒の蒸気と一緒に１種または２種以上の他の気体（例えば窒素ガスなど）が満たされていてもよい。
【００３６】
続いて、製膜用基体１０の一面（溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２）に有機溶液２０（任意の濃度Ｃ１：図８）を供給する。この場合には、例えば、溶液蓄積領域１１に有機溶液２０を供給して、その溶液蓄積領域１１から溶液絞込領域１２に有機溶液２０を流入させる。溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２は有機溶液に対して親液性（親液性領域１３）であるため、その有機溶液２０は溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を満たす。有機溶液２０の供給量は、任意であり、少なくとも溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を満たすことができる量であればよい。
【００３７】
図３〜図６では、後工程において有機薄膜３０の形成メカニズムを説明するために、有機溶液２０のうち、移動体４と最初に接触する部分（一端部２０Ａ）と、その後に移動体４と接触する部分（中央部２０Ｂおよび他端部２０Ｃ）とを示している。この一端部２０Ａは、例えば、溶液絞込領域１２に存在している。
【００３８】
有機溶液２０を調製するために用いる溶媒の種類は、溶質である有機材料を溶解できる液体であれば特に限定されないが、中でも、多くの種類の有機材料を安定に溶解させやすいと共に優れた揮発性を有する有機溶剤が好ましい。また、有機材料の種類は、有機薄膜３０の機能などに応じて任意に選択可能である。一例を挙げると、有機材料は、例えば、結晶の成長方向（有機分子の配列方向）に応じて電気的特性（電子移動度など）が変化する有機半導体材料などである。
【００３９】
ここで、支持体１の温度ＴＳおよび移動体４の温度ＴＭは、図８に示した溶解度曲線Ｙ１および過溶解度曲線Ｙ２に基づいて設定される。このため、溶解度曲線Ｙ１および過溶解度曲線Ｙ２は、有機薄膜３０を形成するために用いる有機材料およびそれを溶解させる溶媒について、有機薄膜３０の形成作業を行う前にあらかじめ準備（測定）されていることが好ましい。
【００４０】
図８に示した範囲Ｒ１〜Ｒ３は、有機溶液２０の状態を表している。溶解度曲線Ｙ１よりも高温側の範囲Ｒ３は、結晶が溶解する状態（溶液状態）である。溶解度曲線Ｙ１と過溶解度曲線Ｙ２との間の範囲Ｒ２は、結晶核を起点として結晶が成長する状態（結晶成長状態）である。過溶解度曲線Ｙ２よりも低温側の範囲Ｒ１は、結晶核が形成される状態（結晶核形成状態）である。なお、点Ａ〜点Ｃは、有機薄膜３０を形成する際の温度条件の一例を表している。
【００４１】
支持体１の温度ＴＳは、溶解度曲線Ｙ１と過溶解度曲線Ｙ２との間（範囲Ｒ２）に位置する温度であり、より具体的には、例えば、点Ｂに対応するＴ２となるように設定される。一方、移動体４の温度ＴＭは、溶解度曲線Ｙ１よりも高温側（範囲Ｒ３）に位置する温度であり、より具体的には、例えば、点Ａに対応するＴ１となるように設定される。この場合には、製膜室３の内部の蒸気圧Ｐが温度Ｔ２における飽和蒸気圧であることが好ましい。液層（有機溶液２０）と気相（蒸気）とが平衡状態になるため、有機溶液２０中の溶媒が意図せずに蒸発することを抑制できるからである。
【００４２】
製膜用基体１０の一面に有機溶液２０が供給された状態では、支持体１は製膜用基体１０を介して有機溶液２０に間接的に接触しているのに対して、移動体４は有機溶液２０に接触していない。このため、有機溶液２０の初期状態の温度Ｔは、支持体１の温度ＴＳ（＝Ｔ２）に等しくなる。これにより、有機溶液２０は結晶成長状態（範囲Ｒ２）になるが、その有機溶液２０中に結晶核は未だ形成されていないため、結晶成長は生じない。
【００４３】
支持体１の温度ＴＳをＴ２にするのは、温度ＴＳを過溶解度曲線Ｙ２よりも低温側（範囲Ｒ１）に位置する温度、例えば点Ｃに対応するＴ３にすると、有機溶液２０が最初から結晶核形成状態になるため、その有機溶液２０中において結晶核がランダムに形成されてしまうからである。この場合には、バルク状の結晶が形成されてしまう。
【００４４】
続いて、図４〜図６に示したように、移動体４を位置Ｓ１から位置Ｓ２まで移動させる。この場合には、有機溶液２０のうち、支持体１より高温の移動体４と接触した部分の温度Ｔが順次上昇すると共に、接触後（移動体４の通過後）の部分の温度Ｔが支持体１により順次冷却されるため、有機溶液２０中には、移動体４の移動方向に向かって次第に高くなるように温度勾配が生じる。これにより、有機溶液２０中に結晶核が形成されると共に、その結晶核を起点として結晶が成長する。
【００４５】
詳細には、移動体４が位置Ｓ１から位置Ｓ２まで移動する場合には、図４に示したように、支持体１（温度ＴＳ＝Ｔ２）よりも高温の移動体４（温度ＴＭ＝Ｔ１）が最初に有機溶液２０の一端部２０Ａに接触する。これにより、一端部２０Ａは移動体４により加熱され、その温度ＴはＴ２からＴ１まで上昇するため、一端部２０Ａは溶液状態（範囲Ｒ３）になる。
【００４６】
続いて、移動体４が有機溶液２０の途中まで到達すると、図５に示したように、移動体４が一端部２０Ａに続いて中央部２０Ｂに接触する。この場合には、中央部２０Ｂが高温の移動体４により加熱されると共に、一端部２０Ａが低温の支持体１により冷却されるため、有機溶液２０中には、一端部２０Ａから中央部２０Ｂに向かって次第に温度が高くなるように温度勾配が生じる。これにより、中央部２０Ｂの温度ＴはＴ２からＴ１まで上昇するため、その中央部２０Ｂは溶液状態（範囲Ｒ３）になる。一方、一端部２０Ａの温度ＴはＴ１からＴ２まで低下するため、その一端部２０Ａは結晶成長状態（範囲Ｒ２）に戻る。
【００４７】
ここで、結晶成長状態に戻る一端部２０Ａでは、未だ結晶核が形成されていないため、本来であれば、結晶核の形成も結晶の成長も生じないはずである。ところが、一端部２０Ａでは、以下の理由により、有機溶液２０中に結晶核が形成されると共に、その結晶核を起点として結晶が成長する。
【００４８】
有機溶液２０は、幅広の溶液蓄積領域１１および幅狭の溶液絞込領域１２に存在しているため、溶液蓄積領域１１よりも溶液絞込領域１２において絞り込まれている。これにより、上記したように、溶液蓄積領域１１に存在している有機溶液２０と溶液絞込領域１２に存在している有機溶液２０とでは、気相と接する面積に差異が生じる。このため、気相と接する面積が大きい溶液蓄積領域１１では、有機溶液２０中の溶媒が蒸発しやすくなるのに対して、気相と接する面積が小さい溶液絞込領域１２では、有機溶液２０中の溶媒が蒸発しにくくなる。この気相と接する面積の違いに応じて蒸発速度に差異が生じ、有機溶液２０中における連結位置の近傍において溶媒の蒸発が局所的に速くなるため、その有機溶液２０の過飽和度が局所的に上昇する。これにより、過飽和度が局所的に上昇した領域では、有機溶液２０が過溶解度曲線Ｙ２よりも低温側（範囲Ｒ１）の結晶核形成状態と同様の状態になるため、その有機溶液２０中の溶質が結晶化する。この結果、有機溶液２０中における狭い範囲（連結位置の近傍）に結晶核が形成される。また、有機溶液２０中における溶質の拡散現象により、その有機溶液２０から溶質を供給されながら結晶核を起点として結晶が成長する。これにより、単結晶の有機薄膜３０が形成される。この場合には、溶液絞込領域１２の幅が十分に狭いと、実質的に単一の結晶核が形成される。
【００４９】
続いて、移動体４がさらに移動すると、図６に示したように、移動体４が中央部２０Ｂに続いて他端部２０Ｃに接触する。この場合には、他端部２０Ｃが高温の移動体４により加熱されると共に、中央部２０Ｂが低温の支持体１により冷却されるため、有機溶液２０中には、一端部２０Ａから他端部２０Ｃに向かって次第に温度が高くなるように温度勾配が生じる。これにより、他端部２０Ｃの温度ＴはＴ２からＴ１まで上昇するため、その端端部２０Ｃは溶液状態（範囲Ｒ３）になる。一方、中央部２０Ｂの温度ＴはＴ１からＴ２まで低下するため、その中央部２０Ｂは結晶成長状態（範囲Ｒ２）に戻る。
【００５０】
よって、結晶成長状態に戻る中央部２０Ｂでは、先に結晶成長状態に戻っている一端部２０Ａについて説明した場合と同様の理由により、結晶核が形成されるはずである。ところが、一端部２０Ａにおいて既に結晶核が形成されているため、中央部２０Ｂでは、その一端部２０Ａに既に形成されている結晶核を起点として結晶が成長することになる。このため、有機溶液２０中では、移動体４の移動方向、すなわち一端部２０Ａから他端部２０Ｃに向かって、溶質が連続的に結晶化される。
【００５１】
最後に、移動体４が位置Ｓ２に到達すると、図７に示したように、上記した有機溶液２０中における連続的な結晶成長が完了する。このため、製膜用基体１０の一面における親液性領域１３に、厚さＨを有する有機薄膜３０が形成される。ここでは、例えば、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２のうち、溶液蓄積領域１１の全部と溶液絞込領域１２の一部とを占有するように有機薄膜３０が形成される。ただし、有機薄膜３０の形成範囲は、必ずしもこれに限られない。
【００５２】
なお、ここでは説明および図示内容を簡略化するために、移動体４が位置Ｓ２に到達すると有機薄膜３０が形成されることとしている。しかしながら、実際には、上記した有機薄膜３０の形成メカニズムから明らかなように、有機薄膜３０は、移動体４の移動に応じて一端部２０Ａから他端部２０Ｃに向かって順次形成されていく。
【００５３】
［有機薄膜の形成方法および形成装置に関する作用および効果］
この有機薄膜の形成方法および形成装置では、支持体１（温度ＴＳ）により支持された製膜用基体１０の一面（幅広の溶液蓄積領域１１およびそれに連結された幅狭の溶液絞込領域１２）に有機溶液２０を供給したのち、移動体４（温度ＴＭ）を有機溶液２０に接触させながら支持体１の表面に沿って移動させている。この支持体１の温度ＴＳは、溶解度曲線Ｙ１と過溶解度曲線Ｙ２との間（範囲Ｒ２）に位置する温度Ｔ２となるように設定されると共に、移動体４の温度ＴＭは、溶解度曲線Ｙ１よりも高温側（範囲Ｒ３）に位置する温度Ｔ１となるように設定される。
【００５４】
この場合には、図１〜図８を参照して説明したように、有機溶液２０中において一端部２０Ａから他端部２０Ｃに向かって次第に高くなるように温度勾配が生じると共に、溶液蓄積領域１１と溶液絞込領域１２との連結位置の近傍において有機溶液２０の過飽和度が局所的に上昇する。これにより、一端部２０Ａにおける狭い範囲に結晶核が形成されると共に、中央部２０Ｂおよび他端部２０Ｃでは一端部２０Ａに形成された結晶核を起点として結晶が成長する。このため、有機溶液２０を用いた溶液成長により単結晶の有機薄膜３０が形成される。
【００５５】
また、製膜用基体１０と移動体４との間の距離Ｇにより、有機薄膜３０の形成に用いられる有機溶液２０（溶質）の量が決定されるため、その距離Ｇに応じて有機薄膜３０の厚さＨが制御される。また、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の形成範囲により有機薄膜３０の形成範囲が決定されるため、その溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状に応じて有機薄膜３０の大きさが制御される。
【００５６】
しかも、支持体１よりも高温の移動体４が有機溶液２０に接触するため、その有機溶液２０中の溶質を結晶化させるために必要な溶媒の蒸発が促進される。これにより、溶媒を自然蒸発させる場合と比較して、溶質を結晶化させるために要する時間が短くなる。
【００５７】
よって、厚さおよび大きさを制御しながら単結晶の有機薄膜３０を迅速に形成できる。
【００５８】
特に、単結晶の有機薄膜３０を形成するためには、支持体１（温度ＴＳ）により支持された製膜用基体１０の一面に有機溶液２０を供給したのち、移動体４（温度ＴＭ）を有機溶液２０に接触させながら移動させるだけでよい。よって、減圧環境などの特別な環境を必要とせず、特殊な装置なども必要としないため、単結晶の有機薄膜３０を容易に形成できる。
【００５９】
また、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２が有機溶液２０に対して親液性（親液性領域１３）であると共にそれ以外の領域が有機溶液２０に対して撥液性（撥液性領域１４）であれば、濡れ性の違いを利用して有機溶液２０が所望の範囲（親液性領域１３）に定着しやすくなる。よって、上記した有機溶液２０の過飽和度の上昇が確実に生じるため、有機薄膜３０の形成位置を正確に制御できる。
【００６０】
［変形例］
なお、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状は、図２に示した場合に限られず、任意に変更可能である。有機薄膜３０の平面形状は、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状に基づいて決定されるため、その溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状の平面形状に応じて、有機薄膜３０の平面形状を制御できる。ここで、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状に関する他の例は、図９に示した通りである。
【００６１】
図９（Ａ）〜（Ｄ）では、それぞれ溶液蓄積領域１１の平面形状を菱形、階段状形状、円形または三角形に変更している。図９（Ｅ），（Ｆ）では、それぞれ図２および図９（Ａ）に示した場合において、溶液蓄積領域１１を移動体４の移動方向に（位置Ｓ１から位置Ｓ２に向かって）拡張している。この場合には、図９（Ｅ）に示したように、溶液蓄積領域１１の幅を一定にしてもよいし、図９（Ｆ）に示したように、溶液蓄積領域１１の幅を変化させてもよい。図９（Ｇ）では、図９（Ａ）に示した場合において、溶液蓄積領域１１（親液性領域１３）の内側に撥液性領域１４を設けている。この場合においても、溶液蓄積領域１１を有するため、図２に示した場合と同様に単結晶の有機薄膜３０を形成できる。図９（Ｈ），（Ｉ）では、それぞれ図２および図９（Ｄ）に示した場合において、溶液蓄積領域１１から溶液絞込領域１２に向かって幅を連続的に減少させている。この場合には、有機溶液２０中において結晶核の形成範囲がより狭い範囲に絞られるため、実質的に単一の結晶核を形成できる。
【００６２】
図２および図９を参照して説明した一連の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状に関する特徴は、任意に組み合わされてもよい。一例を挙げると、図９（Ａ）の代わりに図９（Ｃ）などに示した場合において、図９（Ｇ）に示したように溶液蓄積領域１１（親液性領域１３）の内側に撥液性領域１４を設けてもよい。また、図２の代わりに図９（Ｂ）などに示した場合において、図９（Ｅ），（Ｆ）に示したように溶液蓄積領域１１を拡張してもよい。
【００６３】
なお、図９（Ｅ），（Ｆ）に示したように、溶液蓄積領域１１を拡張した場合には、溶液蓄積領域１１の一部および溶液絞込領域１２だけに有機溶液２０を供給しておき、必要に応じて溶液ポンプなどを用いて溶液蓄積領域１１に有機溶液２０を追加供給しながら有機薄膜３０を形成してもよい。この場合には、有機溶液２０の供給量に応じて有機薄膜３０の形成範囲が広がるため、有機薄膜３０の大きさ（平面サイズ）を制御できる
【００６４】
また、製膜用基体１０の一面に溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を１組だけ設けるようしたが、図２に対応する図１０に示したように、複数組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を設けてもよい。この場合において、複数組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の配列の仕方は、特に限定されない。一例を挙げると、図１０（Ａ）に示したように、移動体４の移動方向において各列における位置が一致するように複数組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を配列してもよいし、図１０（Ｂ）に示したように、移動体４の移動方向において各列における位置が交互にずれるように複数組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を配列してもよい。この場合には、各組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２に有機薄膜３０が形成されるため、複数の有機薄膜３０を一括形成できる。もちろん、複数組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状は、図２に示した平面形状に限られず、図９に示した平面形状のいずれかでもよいし、２種類以上の平面形状が混在してもよい。
【００６５】
また、図３〜図７に示したように、製膜用基体１０の一面に有機溶液２０を供給してから移動体４を移動させる代わりに、図１１および図１２に示したように、製膜用基体１０の一面に有機溶液２０を供給しながら移動体４を移動させてもよい。
【００６６】
この場合には、最初に、図１１に示したように、位置Ｓ１に待機している移動体４の上部に平坦部（テーパ部）４Ｆを形成し、その平坦部４Ｆに少量の有機溶液２０を供給する。この有機溶液２０は、移動体４の側面部（曲面部）に沿って製膜用基体１０の一面（撥液性領域１４）に到達するが、その撥液性領域１４に定着することはできない。
【００６７】
こののち、図３〜図７を参照して説明した場合と同様に、移動体４を位置Ｓ１から位置Ｓ２まで移動させる。この場合には、図１２に示したように、有機溶液２０が移動体４と一緒に移動するため、その移動体４が親液性領域１３に到達すると、有機溶液２０が親液性領域１３に定着する。しかも、有機溶液２０が親液性領域１３に定着されながら移動体４が移動する過程において、親液性領域１３に定着させるために有機溶液２０が消費されても、移動体４の平坦部４Ｆの上に蓄えられている有機溶液２０が追加供給される。よって、移動体４が位置Ｓ１から位置Ｓ２まで移動すると、製膜用基体１０の一面に有機溶液２０を供給してから移動体４を移動させた場合と同様に、親液性領域１３（溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２）に有機溶液２０が供給される。
【００６８】
この場合においても、図３〜図７を参照して説明した場合と同様の作用が得られるため、有機溶液２０を用いた溶液成長により単結晶の有機薄膜３０が形成される。よって、厚さおよび大きさを制御しながら単結晶の有機薄膜３０を迅速かつ容易に形成できる。特に、有機溶液２０を供給しながら移動体４を移動させる場合には、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を満たすために要する有機溶液２０の量が少なくて済むと共に、移動体４の平坦部４Ｆに有機溶液２０を供給するだけで済む。よって、少量の有機溶液２０を用いて単結晶の有機薄膜３０を簡単に形成できる。
【００６９】
＜２．有機デバイスの製造方法＞
次に、上記した有機薄膜の形成方法の適用例について説明する。
【００７０】
有機薄膜の形成方法は、有機薄膜を用いた多様な有機デバイスの製造方法に適用可能である。ここでは、有機薄膜の形成方法の適用例として、有機半導体材料を用いて形成された有機薄膜をチャネル層として利用する有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法について説明する。
【００７１】
［有機ＴＦＴの構成］
図１３は、有機薄膜の形成方法を用いて製造される有機ＴＦＴの断面構成を表している。この有機ＴＦＴは、例えば、基体４１の上に、ゲート電極４２と、ゲート絶縁層４３と、ソース電極４４およびドレイン電極４５と、チャネル層４６とがこの順に積層されたものである。この有機ＴＦＴは、ゲート電極４２がチャネル層４６の下側（基体４１に近い側）に位置すると共にソース電極４４およびドレイン電極４５がチャネル層４６の下側に重なるボトムゲート・ボトムコンタクト型である。
【００７２】
基体４１は、例えば、上記した製膜用基体１０と同様の基板またはフィルムなどである。
【００７３】
ゲート電極４２は、基体４１の上において、例えば、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル、それらの化合物、またはそれらの合金などにより形成されている。
【００７４】
ゲート絶縁層４３は、ゲート電極４２およびその周辺の基体４１を覆っており、例えば、無機絶縁性材料または有機絶縁性高分子材料などにより形成されている。無機絶縁性材料は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）または窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）などである。有機絶縁性高分子材料は、例えば、ポリビニルフェノール、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミドまたはフッ素樹脂などである。
【００７５】
ソース電極４４およびドレイン電極４５は、ゲート絶縁層４３の上において互いに分離されており、例えば、無機導電性材料または有機導電性材料などにより形成されている。無機導電性材料は、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、マンガン（Ｍｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルビジウム（Ｒｂ）、それらの化合物、またはそれらの合金などである。有機導電性材料は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）またはテトラチアフルバレン−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＴＦ−ＴＣＮＱ）などである。
【００７６】
チャネル層４６は、有機薄膜の形成方法を用いて形成される有機薄膜であり、ゲート絶縁層４２、ソース電極４４およびドレイン電極４５の上に形成されている。このチャネル層４６は、例えば、以下の有機半導体材料により形成されている。（１）ポリピロールおよびその誘導体、（２）ポリチオフェンおよびその誘導体、（３）ポリイソチアナフテンなどのイソチアナフテン類、（４）ポリチェニレンビニレンなどのチェニレンビニレン類、（５）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）などのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、（６）ポリアニリンおよびその誘導体、（７）ポリアセチレン類、（８）ポリジアセチレン類、（９）ポリアズレン類、または（１０）ポリピレン類である。（１１）ポリカルバゾール類、（１２）ポリセレノフェン類、（１３）ポリフラン類、（１４）ポリ（ｐ−フェニレン）類、（１５）ポリインドール類、（１６）ポリピリダジン類、（１７）ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレンまたはサーカムアントラセンなどのアセン類、（１８）アセン類のうちの炭素の一部が窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）などの原子、あるいはカルボニル基などの官能基により置換された誘導体、例えば、トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジンまたはヘキサセン−６，１５−キノンなど、（１９）ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィドまたはポリビニレンスルフィドなどの高分子材料および多環縮合体、または（２０）これらの高分子材料と同じ繰り返し単位を有するオリゴマー類である。（２１）金属フタロシアニン類、（２２）テトラチアフルバレンおよびその誘導体、（２３）テトラチアペンタレンおよびその誘導体、（２４）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドと共に、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）およびＮ，Ｎ’−ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、（２５）ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、（２６）アントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類に代表される縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、（２７）Ｃ60、Ｃ70、Ｃ76、Ｃ78またはＣ84などのフラーレン類、（２８）単層ナノチューブ（ＳＷＮＴ）などのカーボンナノチューブ、（２９）メロシアニン色素類またはヘミシアニン色素類などの色素である。
【００７７】
［有機ＴＦＴの製造方法］
有機ＴＦＴを製造する場合には、最初に、基体４１の一面に、ゲート電極４２をパターン形成する。この場合には、例えば、気相成長法などを用いて基体４１の表面を覆うようにゲート電極４２の形成材料を堆積させて電極層（図示せず）を形成したのち、フォトリソグラフィ法およびエッチング法などを用いて電極層をパターニングする。気相成長法は、例えば、スパッタリング法、蒸着法または化学気相成長（ＣＶＤ）法などである。エッチング法は、例えば、イオンミリング法または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などのドライエッチング法、あるいはウェットエッチング法などである。なお、パターニング工程では、電極層の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジスト膜をパターニングしたのち、そのフォトレジスト膜をマスクとして電極層をエッチングする。
【００７８】
続いて、気相成長法などを用いて、ゲート電極４２およびその周辺の基体４１を覆うようにゲート絶縁層４３を形成する。
【００７９】
続いて、ゲート絶縁層４３の上に、ソース電極４４およびドレイン電極４５をパターン形成する。この場合には、例えば、ゲート絶縁層４３の表面を覆うようにソース電極４４およびドレイン電極４５の形成材料を堆積させて電極層（図示せず）を形成したのち、その電極層をパターニングする。なお、電極層の形成方法およびパターニング方法は、例えば、ゲート電極４２を形成した場合と同様である。
【００８０】
最後に、上記した有機薄膜の形成装置および形成方法を用いて、ゲート絶縁層４３、ソース電極４４およびドレイン電極４５の上に、有機薄膜膜であるチャネル層４６を形成する。この場合には、必要に応じて、親液性領域１３または撥液性領域１４（図２）を形成するために表面処理（任意の膜形成処理など）を行ってもよい。この有機薄膜の形成方法により形成されるチャネル層４６では、結晶の成長方向に応じて電気的特性（例えば電子移動度など）が変化する。このため、チャネル層４６を形成する場合には、ソース電極４４およびドレイン電極４５の位置関係に応じて所望の電気的特性が得られるように、チャネル層４６を形成する向きを設定することが好ましい。これにより、有機ＴＦＴが完成する。
【００８１】
［有機ＴＦＴの製造方法の作用および効果］
この有機ＴＦＴの製造方法では、上記した有機薄膜の形成装置および形成方法を用いてチャネル層４６を形成しているので、チャネル層４６の厚さおよび大きさが制御されると共に、そのチャネル層４６が迅速かつ容易に形成される。よって、有機ＴＦＴを安定、迅速かつ容易に製造できる。これ以外の作用および効果は、有機薄膜の形成方法と同様である。
【００８２】
［変形例］
有機ＴＦＴは、例えば、図１３に対応する図１４に示したように、ソース電極４４およびドレイン電極４５がチャネル層４６の上側に重なるボトムゲート・トップコンタクト型でもよい。この場合には、有機ＴＦＴは、基体４１の上に、ゲート電極４２と、ゲート絶縁層４３と、チャネル層４６と、ソース電極４４およびドレイン電極４５とがこの順に積層されたものになる。このトップコンタクト型の有機ＴＦＴは、チャネル層４６を形成してからソース電極４４およびドレイン電極４５を形成することを除いて、ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴと同様の製造手順により製造される。この場合においても、単結晶のチャネル層４６が形成されるため、有機ＴＦＴの性能を向上させることができる。特に、トップコンタクト型の有機ＴＦＴを製造する場合には、チャネル層４６を形成する際にソース電極４４およびドレイン電極４５が未だ形成されていないため、ゲート絶縁層４３の表面が平坦であれば、その平坦なゲート絶縁層４３の上にチャネル層４６を容易かつ高精度に形成できる。
【００８３】
また、有機ＴＦＴは、例えば、図１３に対応する図１５および図１６に示したように、ゲート電極４２がチャネル層４６の上側（基体４１から遠い側）に位置するトップゲート型でもよい。トップゲート・ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴは、図１５に示したように、基体４１の上に、ソース電極４４およびドレイン電極４５と、チャネル層４６と、ゲート絶縁層４３と、ゲート電極４２とがこの順に積層されたものになる。また、トップゲート・トップコンタクト型の有機ＴＦＴは、図１６に示したように、基体４１の上に、チャネル層４６と、ソース電極４４およびドレイン電極４５と、ゲート絶縁層４３と、ゲート電極４２とがこの順に積層されたものになる。これらの場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００８４】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施形態において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明の有機薄膜の形成方法において用いられる有機材料の種類は、有機半導体材料に限られず、他の種類の材料でもよい。また、本発明の有機薄膜の形成方法は、有機ＴＦＴ以外の他の有機デバイスの製造方法に適用されてもよい。このような他の有機デバイスとしては、例えば、有機薄膜を偏光フィルタとして利用する光デバイスなどが挙げられる。この光デバイスでは、結晶の成長方向（配向方向）に応じて偏光方向が変化する。
【符号の説明】
【００８５】
１…支持体、２…フード、３…製膜室、４…移動体、１０…製膜用基体、１１…溶液蓄積領域、１２…溶液絞込領域、１３…親液性領域、１４…撥液性領域、２０…有機溶液、３０…有機薄膜。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶媒に有機材料が溶解された有機溶液を用いる有機薄膜の形成方法および形成装置、ならびにそれを用いた有機デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種用途の次世代デバイスに用いる薄膜として、無機薄膜の代わりに有機薄膜に関する研究開発が盛んに行われている。塗布法および印刷法などの簡便かつ安価な方法を用いて有機薄膜を形成可能であるため、その有機薄膜を用いた有機デバイスの製造容易化および低コスト化を実現できるからである。また、有機薄膜のフレキシブル性を利用して、折り曲げ可能な有機デバイスも実現できるからである。
【０００３】
ただし、有機薄膜を用いた有機デバイスを実用化するためには、当然ながら、上記した製造容易化および低コスト化などだけでなく、そのデバイス本来の性能を確保するために、優れた膜特性を有する有機薄膜を形成することも要求される。そこで、単結晶の有機薄膜を形成する方法が検討されている。
【０００４】
具体的には、有機材料が溶解された有機溶液を塗布して、溶液成長により有機薄膜を形成する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。この方法では、シリコン基板の上に設けられた構造物に隣接するように有機溶液を滴下して大気乾燥し、その構造物を利用して結晶の成長方向を制御している。
【０００５】
また、気相成長により有機薄膜を形成する方法が提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。この方法では、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のスタンプを用いてオクタデシルトリエトキシシラン（ＯＴＳ）の薄膜を酸化ケイ素膜に転写したのち、その薄膜の上において結晶を成長させている。
【０００６】
さらに、ラジエータにより支持された基板を有機溶液に浸漬させて、溶液成長により有機薄膜を形成する方法が提案されている（例えば、非特許文献３参照。）。この方法では、ラジエータを用いて基板の温度を調整し、その基板の表面において有機溶液中の溶質（有機材料）を結晶化させている。ただし、この方法では、有機溶液中にランダムに生じた結晶核が基板の表面に付着し、その結晶核を起点として結晶が成長しているため、バルク状の結晶が形成されていると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Very High Mobility in Solution-Processed Organic Thin-Film Transistors of Highly Ordered [1] Benzothieno [3,2-b] benzothiophene Derivatives，Applied Physics Express ，2 ，2009，p.111501-1〜3 ，Jun Takeya 等
【非特許文献２】Patterning organic single-crystal transistor arrays ，nature，Vol.444 ，14 December 2006，Alejandro L.Briseno 等
【非特許文献３】Direct Formation of Thin Single Crystal of Organic Semiconductors onto a Substrate，CHEMISTRY OF MATERIALS，19(15)，2007，p.3748-3753，Takeshi Yamao等
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ディスプレイなどに代表される最近の電子機器は、ますます多機能化および高性能化する傾向にある。そこで、有機薄膜の形成精度を確保して有機デバイスを安定に製造するために、その有機薄膜の厚さおよび大きさを制御する必要がある。しかしながら、従来の有機薄膜の形成方法では、単結晶の有機薄膜を形成することはできるが、その厚さおよび大きさまで厳密に制御することが困難である。また、溶液成長により有機溶液中の溶質を結晶化させるために、長時間を要する。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、厚さおよび大きさを制御しながら単結晶の有機薄膜を迅速かつ容易に形成することが可能な有機薄膜の形成方法および形成装置、ならびに有機デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の有機薄膜の形成方法は、温度を制御可能である支持体により支持された製膜用基体の一面における溶液蓄積領域およびそれに連結された溶液絞込領域に、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含む有機溶液を供給し、製膜用基体から離間されるように支持体に対向配置されると共に支持体とは独立して温度を制御可能である移動体を、有機溶液に接触させながら支持体の表面に沿って移動させるようにしたものである。この場合には、溶液絞込領域の幅を溶液蓄積領域の幅よりも狭くすると共に、溶液絞込領域を溶液蓄積領域よりも移動体の移動方向における後方に配置する。また、有機溶液に関する溶解度曲線（濃度対温度）と過溶解度曲線（濃度対温度）との間の温度となるように支持体の温度を設定すると共に、溶解度曲線よりも高温側の温度となるように移動体の温度を設定する。
【００１１】
本発明の有機薄膜の形成装置は、製膜用基体と、製膜用基体を支持すると共に温度を制御可能である支持体と、製膜用基体から離間されるように支持体に対向配置され、支持体の表面に沿って移動可能であると共に支持体とは独立して温度を制御可能である移動体とを備えたものである。製膜用基体は、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含む有機溶液が供給される溶液蓄積領域およびそれに連結された溶液絞込領域を一面に有し、溶液絞込領域の幅は溶液蓄積領域の幅よりも狭くなっていると共に、溶液絞込領域は溶液蓄積領域よりも移動体の移動方向における後方に配置されている。移動体は、溶液蓄積領域および溶液絞込領域に供給された有機溶液に接触しながら移動する。
【００１２】
本発明の有機デバイスの製造方法は、有機薄膜を用いた有機デバイスを製造するために、上記した本発明の有機薄膜の形成方法または形成装置を用いるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機薄膜の形成方法または形成装置によれば、支持体により支持された製膜用基体の一面（幅広の溶液蓄積領域およびそれに連結された幅狭の溶液絞込領域）に有機溶液を供給したのち、移動体を有機溶液に接触させながら支持体の表面に沿って移動させている。この支持体の温度は、有機溶液に関する溶解度曲線と過溶解度曲線との間に位置する温度となるように設定されると共に、移動体の温度は、溶解度曲線よりも高温側に位置する温度となるように設定される。この場合には、移動体の移動に応じて、有機溶液の各部が高温の移動体により加熱されると共に低温の支持体により冷却されるため、その有機溶液中に移動体の移動方向に向かって次第に高くなるように温度勾配が生じる。また、溶液蓄積領域と溶液絞込領域との連結位置の近傍において有機溶液の過飽和度が局所的に上昇するため、温度勾配を有する有機溶液中において、低温側の部分における狭い範囲に結晶核が形成されると共に、高温側の部分では低温側の部分に形成された結晶核を起点として結晶が成長する。このため、有機溶液を用いた溶液成長により単結晶の有機薄膜が形成される。しかも、製膜用基体と移動体との間の距離に応じて有機薄膜の厚さが制御されると共に、溶液蓄積領域および溶液絞込領域の平面形状に応じて有機薄膜の大きさが制御される。その上、支持体よりも高温の移動体が有機溶液に接触するため、その有機溶液中の溶媒を蒸発させる（溶質を結晶化させる）ために要する時間が短くなる。よって、厚さおよび大きさを制御しながら単結晶の有機薄膜を迅速かつ容易に形成できる。
【００１４】
また、本発明の有機デバイスの製造方法によれば、上記した本発明の有機薄膜の形成方法および形成装置を用いて有機薄膜を形成しているので、有機薄膜の厚さおよび大きさが制御されると共に、その有機薄膜が迅速かつ容易に形成される。よって、有機デバイスを安定、迅速かつ容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における有機薄膜の形成装置の構成を表すブロック断面図および平面図である。
【図２】有機薄膜の形成方法に用いられる製膜用基体の構成を表す平面図である。
【図３】有機薄膜の形成方法における一工程を説明するための断面図および平面図である。
【図４】図３に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図５】図４に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図６】図５に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図７】図６に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図８】有機薄膜の形成条件を説明するための図である。
【図９】溶液蓄積領域および溶液絞込領域の平面形状に関する変形例を表す平面図である。
【図１０】有機薄膜の形成方法に関する変形例を説明するための平面図である。
【図１１】有機薄膜の形成方法に関する他の変形例を説明するための断面図および平面図である。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図１３】有機薄膜の形成装置および形成方法が適用される有機デバイスの構成および製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】有機デバイスの構成に関する変形例を表す断面図である。
【図１５】有機デバイスの構成に関する他の変形例を表す断面図である。
【図１６】有機デバイスの構成に関するさらに他の変形例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．有機薄膜の形成方法および形成装置
１−１．形成装置
１−２．形成方法
２．有機デバイスの製造方法
【００１７】
＜１．有機薄膜の形成方法および形成装置＞
＜１−１．形成装置＞
まず、本発明の一実施形態における有機薄膜の形成装置（以下、「製膜装置」という。）の構成について説明する。図１は、製膜装置のブロック断面構成（Ａ）および平面構成（Ｂ）を表しており、図１（Ａ）では、図１（Ｂ）に示したＡ−Ａ線に沿った断面を示している。図２は、有機薄膜を形成するために用いられる製膜用基体１０の平面構成を表している。
【００１８】
ここで説明する製膜装置は、製膜用基体１０の一面に有機溶液を供給（塗布）して溶液成長により単結晶の有機薄膜を形成するために用いられるものであり、いわゆるバーコータである。なお、有機溶液は、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含んでおり、必要に応じて、それら以外の他の材料を含んでいてもよい。
【００１９】
この製膜装置は、例えば、図１に示したように、フード２により覆われた支持体１と、その支持体１およびフード２により囲まれた空間（製膜室３）の内部に収容された移動体４と、支持体１の温度ＴＳを制御する温度制御手段５と、移動体４の温度ＴＭおよび移動をそれぞれ制御する温度制御手段６および移動制御手段７とを備えている。この製膜室３には、移動体４と一緒に製膜用基体１０も収容される。なお、図１（Ｂ）では、フード２、温度制御手段５，６および移動制御手段７の図示を省略しており、後述する図３以降においても同様である。
【００２０】
支持体１は、製膜用基体１０を支持するものである。温度制御手段５は、例えば、ヒータなどを含んでおり、支持体１の温度ＴＳを所望の温度となるように制御する。なお、支持体１および温度制御手段５は、一体品でもよいし、別体品でもよい。ここでは、支持体１および温度制御手段５は、例えば、温度制御機能を有するサセプタなどの一体品である。
【００２１】
フード２は、製膜室３を密閉するものであり、例えば、ガラスなどにより形成されている。これにより、製膜室３の内部の圧力（蒸気圧）Ｐは、所望の蒸気圧となるように維持される。
【００２２】
移動体４は、例えば、いわゆるバーコータ用のバーであり、例えば、クロム（Ｃｒ）が鍍金された銅（Ｃｕ）などにより形成されている。この移動体４は、支持体１に対向配置されていると共に、その支持体１から離間されている。また、移動体４は、例えば、支持体１の表面に沿って延在する略円柱状の立体形状を有しており、その延在方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（Ｙ軸方向）において高さ（支持体１と移動体４との間の距離）を維持しながら移動可能になっている。この移動体４の移動範囲は、支持体１の一端側における位置Ｓ１から、他端側における位置Ｓ２までである。ただし、移動体４の立体形状は、必ずしも略円柱状に限られない。なお、移動体４は、製膜用基体１０の一面に有機溶液が供給された際に、その有機溶液に接触しながら移動する。
【００２３】
温度制御手段６は、例えば、ヒータなどを含んでおり、移動体４の温度ＴＭを所望の温度となるように制御する。ただし、温度制御手段６は、支持体１の温度ＴＳとは独立して移動体４の温度ＴＭを制御可能になっている。移動制御手段７は、例えば、モータなどを含んでおり、移動体４の移動速度を所望の移動速度となるように制御する。
【００２４】
製膜用基体１０は、有機溶液が供給されると共に有機薄膜が形成される基体であり、例えば、ガラス、プラスチック材料または金属材料などの基板でもよいし、プラスチック材料または金属材料などのフィルムでもよい。なお、製膜用基体１０は、上記した基板またはフィルムなどの上に１層または２層以上の各種膜が設けられたものでもよい。
【００２５】
この製膜用基体１０は、図２に示したように、有機薄膜が形成される側の一面に、有機溶液が供給される溶液蓄積領域１１およびそれに連結された溶液絞込領域１２を有している。溶液蓄積領域１１は、有機薄膜を形成するために消費される有機溶液を蓄積しておくための領域であり、溶液絞込領域１２は、溶液蓄積領域１１に供給された有機溶液を絞り込むための領域である。ただし、溶液絞込領域１２の幅は、溶液蓄積領域１１の幅よりも狭くなっていると共に、その溶液絞込領域１２は、溶液蓄積領域１１よりも移動体４の移動方向における後方（移動体４の移動開始位置である位置Ｓ１に近い側）に配置されている。
【００２６】
製膜用基体１０が幅広の溶液蓄積領域１１および幅狭の溶液絞込領域１２を有しているのは、気相（製膜室３の内部の大気または蒸気）と接する液相（有機溶液）の面積に差異を生じさせるためである。気相と接する面積が大きい（幅が広い）溶液蓄積領域１１では、有機溶液中の溶媒が蒸発しやすくなるのに対して、気相と接する面積が小さい（幅が狭い）溶液絞込領域１２では、有機溶液中の溶媒が蒸発しにくくなる。これにより、溶液蓄積領域１１と溶液絞込領域１２との連結位置の近傍において溶媒の蒸発が局所的に速くなるため、有機溶液の過飽和度が局所的に上昇する。本発明では、有機溶液を用いた溶液成長により有機薄膜を形成するために、上記した過飽和度の局所的上昇を利用して有機溶液中の溶質（有機材料）を結晶化させる。この有機薄膜の形成メカニズムに関する詳細については、後述する。
【００２７】
特に、製膜用基体１０は、例えば、図２に示したように、一面に親液性領域１３および撥液性領域１４を有しており、上記した溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２は、親液性領域１３であることが好ましい。この場合には、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２が有機溶液に対して親液性（親液性領域１３）になるのに対して、それ以外の領域が有機溶液に対して撥液性（撥液性領域１４）になる。ここでは、親液性領域１３の数（溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の組数）は、例えば、１つ（１組）である。
【００２８】
親液性領域１３は、有機溶液に対して濡れやすい領域であり、製膜用基体１０の表面において有機溶液を定着させる性質を有している。一方、撥液性領域１４は、有機溶液に対して濡れにくい領域であり、製膜用基体１０の表面において有機溶液をはじく性質を有している。親液性領域１３および撥液性領域１４を有する製膜用基体１０は、例えば、親液性の基板などの表面に撥液性の表面処理または膜形成処理が施されたものでもよいし、撥液性の基板などの表面に親液性の表面処理または膜形成処理が施されたものでもよい。前者の場合には、表面処理などが施された領域が撥液性領域１４になり、それ以外の領域が親液性領域１３になる。後者の場合には、表面処理などが施された領域が親液性領域１３になり、それ以外の領域が撥液性領域１４になる。一例を挙げると、製膜用基体１０は、シリコン基板の一面を覆うように設けられた有機絶縁膜（ポリビニルピロリドンフィルム）の上に、アモルファスフッ素樹脂膜（旭硝子株式会社製サイトップ）が部分的に形成されたものである。すなわち、アモルファスフッ素樹脂膜が形成された領域は撥液性領域１４であり、それ以外の領域は親液性領域１３である。
【００２９】
製膜用基体１０が親液性領域１３および撥液性領域１４を有しているのは、濡れ性の違いを利用して有機溶液を所望の領域（親液性領域１３）に定着させるためである。これにより、有機溶液の存在範囲が正確に制御される。なお、親液性領域１３および撥液性領域１４のそれぞれの濡れ性（表面エネルギー）は、親液性領域１３に有機溶液を定着させることができる程度に異なっていればよい。
【００３０】
溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状は、両者の間に上記した幅の大小関係および位置関係が成立していれば、任意に設定可能である。中でも、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状は、有機薄膜の平面形状に対応していることが好ましい。製膜用基体１０の表面における有機溶液の存在範囲に応じて有機薄膜の平面形状が決定されるため、その有機薄膜の平面形状を所望の形状となるように制御できるからである。
【００３１】
ここでは、溶液蓄積領域１１は、例えば、滴型（ティアドロップ型）の平面形状を有しており、その幅は、移動体４の移動方向に向かって広がったのちに狭まっている。また、溶液絞込領域１２は、例えば、矩形型の平面形状を有しており、その幅は、移動体４の移動方向において一定である。
【００３２】
なお、製膜装置は、上記以外の図示しない他の構成要素を備えていてもよい。このような他の構成要素としては、例えば、有機溶液を供給するための溶液ポンプなどが挙げられる。
【００３３】
＜１−２．形成方法＞
次に、製膜装置を用いた有機薄膜の形成方法について説明する。図３〜図７は、有機薄膜３０の形成工程を説明するためのものであり、いずれも図１に対応する断面構成および平面構成を表している。また、図８は、有機薄膜３０の形成条件を説明するために、有機溶液２０に関する溶解度曲線Ｙ１および過溶解度曲線Ｙ２を表しており、横軸および縦軸はそれぞれ濃度Ｃおよび温度Ｔである。
【００３４】
有機薄膜３０を形成する場合には、最初に、図３に示したように、移動体４を位置Ｓ１に待機させると共に、支持体１の上に製膜用基体１０を固定する。この場合には、移動体４の高さ（製膜用基体１０と移動体４との間の距離）Ｇに応じて有機薄膜３０の厚さが決定されるため、その高さＧを所望の値となるように調整する。
【００３５】
なお、製膜室３の内部に有機溶液２０中の溶媒と同じ種類の溶媒（補助溶媒）の蒸気を満たして蒸気圧Ｐを調整しておくことが好ましい。蒸気圧Ｐが溶媒の蒸発量に影響を及ぼすことを抑制するためである。この場合には、例えば、補助溶媒を入れたビーカーなどの容器を製膜用基体１０と一緒に支持体１の上に置いておけばよい。支持体１により有機溶液２０の温度と補助溶媒の温度とが一緒に制御されるからである。ただし、製膜室３の内部には、補助溶媒の蒸気と一緒に１種または２種以上の他の気体（例えば窒素ガスなど）が満たされていてもよい。
【００３６】
続いて、製膜用基体１０の一面（溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２）に有機溶液２０（任意の濃度Ｃ１：図８）を供給する。この場合には、例えば、溶液蓄積領域１１に有機溶液２０を供給して、その溶液蓄積領域１１から溶液絞込領域１２に有機溶液２０を流入させる。溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２は有機溶液に対して親液性（親液性領域１３）であるため、その有機溶液２０は溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を満たす。有機溶液２０の供給量は、任意であり、少なくとも溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を満たすことができる量であればよい。
【００３７】
図３〜図６では、後工程において有機薄膜３０の形成メカニズムを説明するために、有機溶液２０のうち、移動体４と最初に接触する部分（一端部２０Ａ）と、その後に移動体４と接触する部分（中央部２０Ｂおよび他端部２０Ｃ）とを示している。この一端部２０Ａは、例えば、溶液絞込領域１２に存在している。
【００３８】
有機溶液２０を調製するために用いる溶媒の種類は、溶質である有機材料を溶解できる液体であれば特に限定されないが、中でも、多くの種類の有機材料を安定に溶解させやすいと共に優れた揮発性を有する有機溶剤が好ましい。また、有機材料の種類は、有機薄膜３０の機能などに応じて任意に選択可能である。一例を挙げると、有機材料は、例えば、結晶の成長方向（有機分子の配列方向）に応じて電気的特性（電子移動度など）が変化する有機半導体材料などである。
【００３９】
ここで、支持体１の温度ＴＳおよび移動体４の温度ＴＭは、図８に示した溶解度曲線Ｙ１および過溶解度曲線Ｙ２に基づいて設定される。このため、溶解度曲線Ｙ１および過溶解度曲線Ｙ２は、有機薄膜３０を形成するために用いる有機材料およびそれを溶解させる溶媒について、有機薄膜３０の形成作業を行う前にあらかじめ準備（測定）されていることが好ましい。
【００４０】
図８に示した範囲Ｒ１〜Ｒ３は、有機溶液２０の状態を表している。溶解度曲線Ｙ１よりも高温側の範囲Ｒ３は、結晶が溶解する状態（溶液状態）である。溶解度曲線Ｙ１と過溶解度曲線Ｙ２との間の範囲Ｒ２は、結晶核を起点として結晶が成長する状態（結晶成長状態）である。過溶解度曲線Ｙ２よりも低温側の範囲Ｒ１は、結晶核が形成される状態（結晶核形成状態）である。なお、点Ａ〜点Ｃは、有機薄膜３０を形成する際の温度条件の一例を表している。
【００４１】
支持体１の温度ＴＳは、溶解度曲線Ｙ１と過溶解度曲線Ｙ２との間（範囲Ｒ２）に位置する温度であり、より具体的には、例えば、点Ｂに対応するＴ２となるように設定される。一方、移動体４の温度ＴＭは、溶解度曲線Ｙ１よりも高温側（範囲Ｒ３）に位置する温度であり、より具体的には、例えば、点Ａに対応するＴ１となるように設定される。この場合には、製膜室３の内部の蒸気圧Ｐが温度Ｔ２における飽和蒸気圧であることが好ましい。液層（有機溶液２０）と気相（蒸気）とが平衡状態になるため、有機溶液２０中の溶媒が意図せずに蒸発することを抑制できるからである。
【００４２】
製膜用基体１０の一面に有機溶液２０が供給された状態では、支持体１は製膜用基体１０を介して有機溶液２０に間接的に接触しているのに対して、移動体４は有機溶液２０に接触していない。このため、有機溶液２０の初期状態の温度Ｔは、支持体１の温度ＴＳ（＝Ｔ２）に等しくなる。これにより、有機溶液２０は結晶成長状態（範囲Ｒ２）になるが、その有機溶液２０中に結晶核は未だ形成されていないため、結晶成長は生じない。
【００４３】
支持体１の温度ＴＳをＴ２にするのは、温度ＴＳを過溶解度曲線Ｙ２よりも低温側（範囲Ｒ１）に位置する温度、例えば点Ｃに対応するＴ３にすると、有機溶液２０が最初から結晶核形成状態になるため、その有機溶液２０中において結晶核がランダムに形成されてしまうからである。この場合には、バルク状の結晶が形成されてしまう。
【００４４】
続いて、図４〜図６に示したように、移動体４を位置Ｓ１から位置Ｓ２まで移動させる。この場合には、有機溶液２０のうち、支持体１より高温の移動体４と接触した部分の温度Ｔが順次上昇すると共に、接触後（移動体４の通過後）の部分の温度Ｔが支持体１により順次冷却されるため、有機溶液２０中には、移動体４の移動方向に向かって次第に高くなるように温度勾配が生じる。これにより、有機溶液２０中に結晶核が形成されると共に、その結晶核を起点として結晶が成長する。
【００４５】
詳細には、移動体４が位置Ｓ１から位置Ｓ２まで移動する場合には、図４に示したように、支持体１（温度ＴＳ＝Ｔ２）よりも高温の移動体４（温度ＴＭ＝Ｔ１）が最初に有機溶液２０の一端部２０Ａに接触する。これにより、一端部２０Ａは移動体４により加熱され、その温度ＴはＴ２からＴ１まで上昇するため、一端部２０Ａは溶液状態（範囲Ｒ３）になる。
【００４６】
続いて、移動体４が有機溶液２０の途中まで到達すると、図５に示したように、移動体４が一端部２０Ａに続いて中央部２０Ｂに接触する。この場合には、中央部２０Ｂが高温の移動体４により加熱されると共に、一端部２０Ａが低温の支持体１により冷却されるため、有機溶液２０中には、一端部２０Ａから中央部２０Ｂに向かって次第に温度が高くなるように温度勾配が生じる。これにより、中央部２０Ｂの温度ＴはＴ２からＴ１まで上昇するため、その中央部２０Ｂは溶液状態（範囲Ｒ３）になる。一方、一端部２０Ａの温度ＴはＴ１からＴ２まで低下するため、その一端部２０Ａは結晶成長状態（範囲Ｒ２）に戻る。
【００４７】
ここで、結晶成長状態に戻る一端部２０Ａでは、未だ結晶核が形成されていないため、本来であれば、結晶核の形成も結晶の成長も生じないはずである。ところが、一端部２０Ａでは、以下の理由により、有機溶液２０中に結晶核が形成されると共に、その結晶核を起点として結晶が成長する。
【００４８】
有機溶液２０は、幅広の溶液蓄積領域１１および幅狭の溶液絞込領域１２に存在しているため、溶液蓄積領域１１よりも溶液絞込領域１２において絞り込まれている。これにより、上記したように、溶液蓄積領域１１に存在している有機溶液２０と溶液絞込領域１２に存在している有機溶液２０とでは、気相と接する面積に差異が生じる。このため、気相と接する面積が大きい溶液蓄積領域１１では、有機溶液２０中の溶媒が蒸発しやすくなるのに対して、気相と接する面積が小さい溶液絞込領域１２では、有機溶液２０中の溶媒が蒸発しにくくなる。この気相と接する面積の違いに応じて蒸発速度に差異が生じ、有機溶液２０中における連結位置の近傍において溶媒の蒸発が局所的に速くなるため、その有機溶液２０の過飽和度が局所的に上昇する。これにより、過飽和度が局所的に上昇した領域では、有機溶液２０が過溶解度曲線Ｙ２よりも低温側（範囲Ｒ１）の結晶核形成状態と同様の状態になるため、その有機溶液２０中の溶質が結晶化する。この結果、有機溶液２０中における狭い範囲（連結位置の近傍）に結晶核が形成される。また、有機溶液２０中における溶質の拡散現象により、その有機溶液２０から溶質を供給されながら結晶核を起点として結晶が成長する。これにより、単結晶の有機薄膜３０が形成される。この場合には、溶液絞込領域１２の幅が十分に狭いと、実質的に単一の結晶核が形成される。
【００４９】
続いて、移動体４がさらに移動すると、図６に示したように、移動体４が中央部２０Ｂに続いて他端部２０Ｃに接触する。この場合には、他端部２０Ｃが高温の移動体４により加熱されると共に、中央部２０Ｂが低温の支持体１により冷却されるため、有機溶液２０中には、一端部２０Ａから他端部２０Ｃに向かって次第に温度が高くなるように温度勾配が生じる。これにより、他端部２０Ｃの温度ＴはＴ２からＴ１まで上昇するため、その端端部２０Ｃは溶液状態（範囲Ｒ３）になる。一方、中央部２０Ｂの温度ＴはＴ１からＴ２まで低下するため、その中央部２０Ｂは結晶成長状態（範囲Ｒ２）に戻る。
【００５０】
よって、結晶成長状態に戻る中央部２０Ｂでは、先に結晶成長状態に戻っている一端部２０Ａについて説明した場合と同様の理由により、結晶核が形成されるはずである。ところが、一端部２０Ａにおいて既に結晶核が形成されているため、中央部２０Ｂでは、その一端部２０Ａに既に形成されている結晶核を起点として結晶が成長することになる。このため、有機溶液２０中では、移動体４の移動方向、すなわち一端部２０Ａから他端部２０Ｃに向かって、溶質が連続的に結晶化される。
【００５１】
最後に、移動体４が位置Ｓ２に到達すると、図７に示したように、上記した有機溶液２０中における連続的な結晶成長が完了する。このため、製膜用基体１０の一面における親液性領域１３に、厚さＨを有する有機薄膜３０が形成される。ここでは、例えば、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２のうち、溶液蓄積領域１１の全部と溶液絞込領域１２の一部とを占有するように有機薄膜３０が形成される。ただし、有機薄膜３０の形成範囲は、必ずしもこれに限られない。
【００５２】
なお、ここでは説明および図示内容を簡略化するために、移動体４が位置Ｓ２に到達すると有機薄膜３０が形成されることとしている。しかしながら、実際には、上記した有機薄膜３０の形成メカニズムから明らかなように、有機薄膜３０は、移動体４の移動に応じて一端部２０Ａから他端部２０Ｃに向かって順次形成されていく。
【００５３】
［有機薄膜の形成方法および形成装置に関する作用および効果］
この有機薄膜の形成方法および形成装置では、支持体１（温度ＴＳ）により支持された製膜用基体１０の一面（幅広の溶液蓄積領域１１およびそれに連結された幅狭の溶液絞込領域１２）に有機溶液２０を供給したのち、移動体４（温度ＴＭ）を有機溶液２０に接触させながら支持体１の表面に沿って移動させている。この支持体１の温度ＴＳは、溶解度曲線Ｙ１と過溶解度曲線Ｙ２との間（範囲Ｒ２）に位置する温度Ｔ２となるように設定されると共に、移動体４の温度ＴＭは、溶解度曲線Ｙ１よりも高温側（範囲Ｒ３）に位置する温度Ｔ１となるように設定される。
【００５４】
この場合には、図１〜図８を参照して説明したように、有機溶液２０中において一端部２０Ａから他端部２０Ｃに向かって次第に高くなるように温度勾配が生じると共に、溶液蓄積領域１１と溶液絞込領域１２との連結位置の近傍において有機溶液２０の過飽和度が局所的に上昇する。これにより、一端部２０Ａにおける狭い範囲に結晶核が形成されると共に、中央部２０Ｂおよび他端部２０Ｃでは一端部２０Ａに形成された結晶核を起点として結晶が成長する。このため、有機溶液２０を用いた溶液成長により単結晶の有機薄膜３０が形成される。
【００５５】
また、製膜用基体１０と移動体４との間の距離Ｇにより、有機薄膜３０の形成に用いられる有機溶液２０（溶質）の量が決定されるため、その距離Ｇに応じて有機薄膜３０の厚さＨが制御される。また、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の形成範囲により有機薄膜３０の形成範囲が決定されるため、その溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状に応じて有機薄膜３０の大きさが制御される。
【００５６】
しかも、支持体１よりも高温の移動体４が有機溶液２０に接触するため、その有機溶液２０中の溶質を結晶化させるために必要な溶媒の蒸発が促進される。これにより、溶媒を自然蒸発させる場合と比較して、溶質を結晶化させるために要する時間が短くなる。
【００５７】
よって、厚さおよび大きさを制御しながら単結晶の有機薄膜３０を迅速に形成できる。
【００５８】
特に、単結晶の有機薄膜３０を形成するためには、支持体１（温度ＴＳ）により支持された製膜用基体１０の一面に有機溶液２０を供給したのち、移動体４（温度ＴＭ）を有機溶液２０に接触させながら移動させるだけでよい。よって、減圧環境などの特別な環境を必要とせず、特殊な装置なども必要としないため、単結晶の有機薄膜３０を容易に形成できる。
【００５９】
また、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２が有機溶液２０に対して親液性（親液性領域１３）であると共にそれ以外の領域が有機溶液２０に対して撥液性（撥液性領域１４）であれば、濡れ性の違いを利用して有機溶液２０が所望の範囲（親液性領域１３）に定着しやすくなる。よって、上記した有機溶液２０の過飽和度の上昇が確実に生じるため、有機薄膜３０の形成位置を正確に制御できる。
【００６０】
［変形例］
なお、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状は、図２に示した場合に限られず、任意に変更可能である。有機薄膜３０の平面形状は、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状に基づいて決定されるため、その溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状の平面形状に応じて、有機薄膜３０の平面形状を制御できる。ここで、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状に関する他の例は、図９に示した通りである。
【００６１】
図９（Ａ）〜（Ｄ）では、それぞれ溶液蓄積領域１１の平面形状を菱形、階段状形状、円形または三角形に変更している。図９（Ｅ），（Ｆ）では、それぞれ図２および図９（Ａ）に示した場合において、溶液蓄積領域１１を移動体４の移動方向に（位置Ｓ１から位置Ｓ２に向かって）拡張している。この場合には、図９（Ｅ）に示したように、溶液蓄積領域１１の幅を一定にしてもよいし、図９（Ｆ）に示したように、溶液蓄積領域１１の幅を変化させてもよい。図９（Ｇ）では、図９（Ａ）に示した場合において、溶液蓄積領域１１（親液性領域１３）の内側に撥液性領域１４を設けている。この場合においても、溶液蓄積領域１１を有するため、図２に示した場合と同様に単結晶の有機薄膜３０を形成できる。図９（Ｈ），（Ｉ）では、それぞれ図２および図９（Ｄ）に示した場合において、溶液蓄積領域１１から溶液絞込領域１２に向かって幅を連続的に減少させている。この場合には、有機溶液２０中において結晶核の形成範囲がより狭い範囲に絞られるため、実質的に単一の結晶核を形成できる。
【００６２】
図２および図９を参照して説明した一連の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状に関する特徴は、任意に組み合わされてもよい。一例を挙げると、図９（Ａ）の代わりに図９（Ｃ）などに示した場合において、図９（Ｇ）に示したように溶液蓄積領域１１（親液性領域１３）の内側に撥液性領域１４を設けてもよい。また、図２の代わりに図９（Ｂ）などに示した場合において、図９（Ｅ），（Ｆ）に示したように溶液蓄積領域１１を拡張してもよい。
【００６３】
なお、図９（Ｅ），（Ｆ）に示したように、溶液蓄積領域１１を拡張した場合には、溶液蓄積領域１１の一部および溶液絞込領域１２だけに有機溶液２０を供給しておき、必要に応じて溶液ポンプなどを用いて溶液蓄積領域１１に有機溶液２０を追加供給しながら有機薄膜３０を形成してもよい。この場合には、有機溶液２０の供給量に応じて有機薄膜３０の形成範囲が広がるため、有機薄膜３０の大きさ（平面サイズ）を制御できる
【００６４】
また、製膜用基体１０の一面に溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を１組だけ設けるようしたが、図２に対応する図１０に示したように、複数組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を設けてもよい。この場合において、複数組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の配列の仕方は、特に限定されない。一例を挙げると、図１０（Ａ）に示したように、移動体４の移動方向において各列における位置が一致するように複数組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を配列してもよいし、図１０（Ｂ）に示したように、移動体４の移動方向において各列における位置が交互にずれるように複数組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を配列してもよい。この場合には、各組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２に有機薄膜３０が形成されるため、複数の有機薄膜３０を一括形成できる。もちろん、複数組の溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２の平面形状は、図２に示した平面形状に限られず、図９に示した平面形状のいずれかでもよいし、２種類以上の平面形状が混在してもよい。
【００６５】
また、図３〜図７に示したように、製膜用基体１０の一面に有機溶液２０を供給してから移動体４を移動させる代わりに、図１１および図１２に示したように、製膜用基体１０の一面に有機溶液２０を供給しながら移動体４を移動させてもよい。
【００６６】
この場合には、最初に、図１１に示したように、位置Ｓ１に待機している移動体４の上部に平坦部（テーパ部）４Ｆを形成し、その平坦部４Ｆに少量の有機溶液２０を供給する。この有機溶液２０は、移動体４の側面部（曲面部）に沿って製膜用基体１０の一面（撥液性領域１４）に到達するが、その撥液性領域１４に定着することはできない。
【００６７】
こののち、図３〜図７を参照して説明した場合と同様に、移動体４を位置Ｓ１から位置Ｓ２まで移動させる。この場合には、図１２に示したように、有機溶液２０が移動体４と一緒に移動するため、その移動体４が親液性領域１３に到達すると、有機溶液２０が親液性領域１３に定着する。しかも、有機溶液２０が親液性領域１３に定着されながら移動体４が移動する過程において、親液性領域１３に定着させるために有機溶液２０が消費されても、移動体４の平坦部４Ｆの上に蓄えられている有機溶液２０が追加供給される。よって、移動体４が位置Ｓ１から位置Ｓ２まで移動すると、製膜用基体１０の一面に有機溶液２０を供給してから移動体４を移動させた場合と同様に、親液性領域１３（溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２）に有機溶液２０が供給される。
【００６８】
この場合においても、図３〜図７を参照して説明した場合と同様の作用が得られるため、有機溶液２０を用いた溶液成長により単結晶の有機薄膜３０が形成される。よって、厚さおよび大きさを制御しながら単結晶の有機薄膜３０を迅速かつ容易に形成できる。特に、有機溶液２０を供給しながら移動体４を移動させる場合には、溶液蓄積領域１１および溶液絞込領域１２を満たすために要する有機溶液２０の量が少なくて済むと共に、移動体４の平坦部４Ｆに有機溶液２０を供給するだけで済む。よって、少量の有機溶液２０を用いて単結晶の有機薄膜３０を簡単に形成できる。
【００６９】
＜２．有機デバイスの製造方法＞
次に、上記した有機薄膜の形成方法の適用例について説明する。
【００７０】
有機薄膜の形成方法は、有機薄膜を用いた多様な有機デバイスの製造方法に適用可能である。ここでは、有機薄膜の形成方法の適用例として、有機半導体材料を用いて形成された有機薄膜をチャネル層として利用する有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法について説明する。
【００７１】
［有機ＴＦＴの構成］
図１３は、有機薄膜の形成方法を用いて製造される有機ＴＦＴの断面構成を表している。この有機ＴＦＴは、例えば、基体４１の上に、ゲート電極４２と、ゲート絶縁層４３と、ソース電極４４およびドレイン電極４５と、チャネル層４６とがこの順に積層されたものである。この有機ＴＦＴは、ゲート電極４２がチャネル層４６の下側（基体４１に近い側）に位置すると共にソース電極４４およびドレイン電極４５がチャネル層４６の下側に重なるボトムゲート・ボトムコンタクト型である。
【００７２】
基体４１は、例えば、上記した製膜用基体１０と同様の基板またはフィルムなどである。
【００７３】
ゲート電極４２は、基体４１の上において、例えば、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル、それらの化合物、またはそれらの合金などにより形成されている。
【００７４】
ゲート絶縁層４３は、ゲート電極４２およびその周辺の基体４１を覆っており、例えば、無機絶縁性材料または有機絶縁性高分子材料などにより形成されている。無機絶縁性材料は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）または窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）などである。有機絶縁性高分子材料は、例えば、ポリビニルフェノール、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミドまたはフッ素樹脂などである。
【００７５】
ソース電極４４およびドレイン電極４５は、ゲート絶縁層４３の上において互いに分離されており、例えば、無機導電性材料または有機導電性材料などにより形成されている。無機導電性材料は、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、マンガン（Ｍｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルビジウム（Ｒｂ）、それらの化合物、またはそれらの合金などである。有機導電性材料は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）またはテトラチアフルバレン−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＴＦ−ＴＣＮＱ）などである。
【００７６】
チャネル層４６は、有機薄膜の形成方法を用いて形成される有機薄膜であり、ゲート絶縁層４２、ソース電極４４およびドレイン電極４５の上に形成されている。このチャネル層４６は、例えば、以下の有機半導体材料により形成されている。（１）ポリピロールおよびその誘導体、（２）ポリチオフェンおよびその誘導体、（３）ポリイソチアナフテンなどのイソチアナフテン類、（４）ポリチェニレンビニレンなどのチェニレンビニレン類、（５）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）などのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、（６）ポリアニリンおよびその誘導体、（７）ポリアセチレン類、（８）ポリジアセチレン類、（９）ポリアズレン類、または（１０）ポリピレン類である。（１１）ポリカルバゾール類、（１２）ポリセレノフェン類、（１３）ポリフラン類、（１４）ポリ（ｐ−フェニレン）類、（１５）ポリインドール類、（１６）ポリピリダジン類、（１７）ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレンまたはサーカムアントラセンなどのアセン類、（１８）アセン類のうちの炭素の一部が窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）などの原子、あるいはカルボニル基などの官能基により置換された誘導体、例えば、トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジンまたはヘキサセン−６，１５−キノンなど、（１９）ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィドまたはポリビニレンスルフィドなどの高分子材料および多環縮合体、または（２０）これらの高分子材料と同じ繰り返し単位を有するオリゴマー類である。（２１）金属フタロシアニン類、（２２）テトラチアフルバレンおよびその誘導体、（２３）テトラチアペンタレンおよびその誘導体、（２４）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドと共に、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）およびＮ，Ｎ’−ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、（２５）ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、（２６）アントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類に代表される縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、（２７）Ｃ60、Ｃ70、Ｃ76、Ｃ78またはＣ84などのフラーレン類、（２８）単層ナノチューブ（ＳＷＮＴ）などのカーボンナノチューブ、（２９）メロシアニン色素類またはヘミシアニン色素類などの色素である。
【００７７】
［有機ＴＦＴの製造方法］
有機ＴＦＴを製造する場合には、最初に、基体４１の一面に、ゲート電極４２をパターン形成する。この場合には、例えば、気相成長法などを用いて基体４１の表面を覆うようにゲート電極４２の形成材料を堆積させて電極層（図示せず）を形成したのち、フォトリソグラフィ法およびエッチング法などを用いて電極層をパターニングする。気相成長法は、例えば、スパッタリング法、蒸着法または化学気相成長（ＣＶＤ）法などである。エッチング法は、例えば、イオンミリング法または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などのドライエッチング法、あるいはウェットエッチング法などである。なお、パターニング工程では、電極層の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジスト膜をパターニングしたのち、そのフォトレジスト膜をマスクとして電極層をエッチングする。
【００７８】
続いて、気相成長法などを用いて、ゲート電極４２およびその周辺の基体４１を覆うようにゲート絶縁層４３を形成する。
【００７９】
続いて、ゲート絶縁層４３の上に、ソース電極４４およびドレイン電極４５をパターン形成する。この場合には、例えば、ゲート絶縁層４３の表面を覆うようにソース電極４４およびドレイン電極４５の形成材料を堆積させて電極層（図示せず）を形成したのち、その電極層をパターニングする。なお、電極層の形成方法およびパターニング方法は、例えば、ゲート電極４２を形成した場合と同様である。
【００８０】
最後に、上記した有機薄膜の形成装置および形成方法を用いて、ゲート絶縁層４３、ソース電極４４およびドレイン電極４５の上に、有機薄膜膜であるチャネル層４６を形成する。この場合には、必要に応じて、親液性領域１３または撥液性領域１４（図２）を形成するために表面処理（任意の膜形成処理など）を行ってもよい。この有機薄膜の形成方法により形成されるチャネル層４６では、結晶の成長方向に応じて電気的特性（例えば電子移動度など）が変化する。このため、チャネル層４６を形成する場合には、ソース電極４４およびドレイン電極４５の位置関係に応じて所望の電気的特性が得られるように、チャネル層４６を形成する向きを設定することが好ましい。これにより、有機ＴＦＴが完成する。
【００８１】
［有機ＴＦＴの製造方法の作用および効果］
この有機ＴＦＴの製造方法では、上記した有機薄膜の形成装置および形成方法を用いてチャネル層４６を形成しているので、チャネル層４６の厚さおよび大きさが制御されると共に、そのチャネル層４６が迅速かつ容易に形成される。よって、有機ＴＦＴを安定、迅速かつ容易に製造できる。これ以外の作用および効果は、有機薄膜の形成方法と同様である。
【００８２】
［変形例］
有機ＴＦＴは、例えば、図１３に対応する図１４に示したように、ソース電極４４およびドレイン電極４５がチャネル層４６の上側に重なるボトムゲート・トップコンタクト型でもよい。この場合には、有機ＴＦＴは、基体４１の上に、ゲート電極４２と、ゲート絶縁層４３と、チャネル層４６と、ソース電極４４およびドレイン電極４５とがこの順に積層されたものになる。このトップコンタクト型の有機ＴＦＴは、チャネル層４６を形成してからソース電極４４およびドレイン電極４５を形成することを除いて、ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴと同様の製造手順により製造される。この場合においても、単結晶のチャネル層４６が形成されるため、有機ＴＦＴの性能を向上させることができる。特に、トップコンタクト型の有機ＴＦＴを製造する場合には、チャネル層４６を形成する際にソース電極４４およびドレイン電極４５が未だ形成されていないため、ゲート絶縁層４３の表面が平坦であれば、その平坦なゲート絶縁層４３の上にチャネル層４６を容易かつ高精度に形成できる。
【００８３】
また、有機ＴＦＴは、例えば、図１３に対応する図１５および図１６に示したように、ゲート電極４２がチャネル層４６の上側（基体４１から遠い側）に位置するトップゲート型でもよい。トップゲート・ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴは、図１５に示したように、基体４１の上に、ソース電極４４およびドレイン電極４５と、チャネル層４６と、ゲート絶縁層４３と、ゲート電極４２とがこの順に積層されたものになる。また、トップゲート・トップコンタクト型の有機ＴＦＴは、図１６に示したように、基体４１の上に、チャネル層４６と、ソース電極４４およびドレイン電極４５と、ゲート絶縁層４３と、ゲート電極４２とがこの順に積層されたものになる。これらの場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００８４】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施形態において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明の有機薄膜の形成方法において用いられる有機材料の種類は、有機半導体材料に限られず、他の種類の材料でもよい。また、本発明の有機薄膜の形成方法は、有機ＴＦＴ以外の他の有機デバイスの製造方法に適用されてもよい。このような他の有機デバイスとしては、例えば、有機薄膜を偏光フィルタとして利用する光デバイスなどが挙げられる。この光デバイスでは、結晶の成長方向（配向方向）に応じて偏光方向が変化する。
【符号の説明】
【００８５】
１…支持体、２…フード、３…製膜室、４…移動体、１０…製膜用基体、１１…溶液蓄積領域、１２…溶液絞込領域、１３…親液性領域、１４…撥液性領域、２０…有機溶液、３０…有機薄膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度を制御可能である支持体により支持された製膜用基体の一面における溶液蓄積領域およびそれに連結された溶液絞込領域に、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含む有機溶液を供給し、
前記製膜用基体から離間されるように前記支持体に対向配置されると共に前記支持体とは独立して温度を制御可能である移動体を、前記有機溶液に接触させながら前記支持体の表面に沿って移動させるようにし、
前記溶液絞込領域の幅を前記溶液蓄積領域の幅よりも狭くすると共に、前記溶液絞込領域を前記溶液蓄積領域よりも前記移動体の移動方向における後方に配置し、
前記有機溶液に関する溶解度曲線（濃度対温度）と過溶解度曲線（濃度対温度）との間の温度となるように前記支持体の温度を設定すると共に、前記溶解度曲線よりも高温側の温度となるように前記移動体の温度を設定する、
有機薄膜の形成方法。
【請求項２】
前記溶液蓄積領域および前記溶液絞込領域は前記有機溶液に対して親液性であり、それ以外の領域は前記有機溶液に対して撥液性である、請求項１記載の有機薄膜の形成方法。
【請求項３】
前記有機溶液の周辺環境の蒸気圧を前記支持体の温度における飽和蒸気圧にする、請求項１記載の有機薄膜の形成方法。
【請求項４】
前記有機薄膜は単結晶である、請求項１記載の有機薄膜の形成方法。
【請求項５】
前記有機材料は有機半導体材料である、請求項１記載の有機薄膜の形成方法。
【請求項６】
製膜用基体と、
前記製膜用基体を支持すると共に温度を制御可能である支持体と、
前記製膜用基体から離間されるように前記支持体に対向配置され、前記支持体の表面に沿って移動可能であると共に前記支持体とは独立して温度を制御可能である移動体と、を備え、
前記製膜用基体は、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含む有機溶液が供給される溶液蓄積領域およびそれに連結された溶液絞込領域を一面に有し、
前記溶液絞込領域の幅は、前記溶液蓄積領域の幅よりも狭くなっていると共に、前記溶液絞込領域は、前記溶液蓄積領域よりも前記移動体の移動方向における後方に配置されており、
前記移動体は、前記溶液蓄積領域および前記溶液絞込領域に供給された前記有機溶液に接触しながら移動する、
有機薄膜の形成装置。
【請求項７】
前記支持体の温度は、前記有機溶液に関する溶解度曲線（濃度対温度）と過溶解度曲線（濃度対温度）との間の温度となるように設定されると共に、前記移動体の温度は、前記溶解度曲線よりも高温側の温度となるように設定される、請求項６記載の有機薄膜の形成装置。
【請求項８】
前記溶液蓄積領域および前記溶液絞込領域は前記有機溶液に対して親液性であり、それ以外の領域は前記有機溶液に対して撥液性である、請求項６記載の有機薄膜の形成装置。
【請求項９】
前記有機溶液の周辺環境の蒸気圧は前記支持体の温度における飽和蒸気圧である、請求項７記載の有機薄膜の形成装置。
【請求項１０】
有機薄膜を用いた有機デバイスを製造するために、
温度を制御可能である支持体により支持された製膜用基体の一面における溶液蓄積領域およびそれに連結された溶液絞込領域に、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含む有機溶液を供給し、
前記製膜用基体から離間されるように前記支持体に対向配置されると共に前記支持体とは独立して温度を制御可能である移動体を、前記有機溶液に接触させながら前記支持体の表面に沿って移動させるようにし、
前記溶液絞込領域の幅を前記溶液蓄積領域の幅よりも狭くすると共に、前記溶液絞込領域を前記溶液蓄積領域よりも前記移動体の移動方向における後方に配置し、
前記有機溶液に関する溶解度曲線（濃度対温度）と過溶解度曲線（濃度対温度）との間の温度となるように前記支持体の温度を設定すると共に、前記溶解度曲線よりも高温側の温度となるように前記移動体の温度を設定する、
有機デバイスの製造方法。
【請求項１】
温度を制御可能である支持体により支持された製膜用基体の一面における溶液蓄積領域およびそれに連結された溶液絞込領域に、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含む有機溶液を供給し、
前記製膜用基体から離間されるように前記支持体に対向配置されると共に前記支持体とは独立して温度を制御可能である移動体を、前記有機溶液に接触させながら前記支持体の表面に沿って移動させるようにし、
前記溶液絞込領域の幅を前記溶液蓄積領域の幅よりも狭くすると共に、前記溶液絞込領域を前記溶液蓄積領域よりも前記移動体の移動方向における後方に配置し、
前記有機溶液に関する溶解度曲線（濃度対温度）と過溶解度曲線（濃度対温度）との間の温度となるように前記支持体の温度を設定すると共に、前記溶解度曲線よりも高温側の温度となるように前記移動体の温度を設定する、
有機薄膜の形成方法。
【請求項２】
前記溶液蓄積領域および前記溶液絞込領域は前記有機溶液に対して親液性であり、それ以外の領域は前記有機溶液に対して撥液性である、請求項１記載の有機薄膜の形成方法。
【請求項３】
前記有機溶液の周辺環境の蒸気圧を前記支持体の温度における飽和蒸気圧にする、請求項１記載の有機薄膜の形成方法。
【請求項４】
前記有機薄膜は単結晶である、請求項１記載の有機薄膜の形成方法。
【請求項５】
前記有機材料は有機半導体材料である、請求項１記載の有機薄膜の形成方法。
【請求項６】
製膜用基体と、
前記製膜用基体を支持すると共に温度を制御可能である支持体と、
前記製膜用基体から離間されるように前記支持体に対向配置され、前記支持体の表面に沿って移動可能であると共に前記支持体とは独立して温度を制御可能である移動体と、を備え、
前記製膜用基体は、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含む有機溶液が供給される溶液蓄積領域およびそれに連結された溶液絞込領域を一面に有し、
前記溶液絞込領域の幅は、前記溶液蓄積領域の幅よりも狭くなっていると共に、前記溶液絞込領域は、前記溶液蓄積領域よりも前記移動体の移動方向における後方に配置されており、
前記移動体は、前記溶液蓄積領域および前記溶液絞込領域に供給された前記有機溶液に接触しながら移動する、
有機薄膜の形成装置。
【請求項７】
前記支持体の温度は、前記有機溶液に関する溶解度曲線（濃度対温度）と過溶解度曲線（濃度対温度）との間の温度となるように設定されると共に、前記移動体の温度は、前記溶解度曲線よりも高温側の温度となるように設定される、請求項６記載の有機薄膜の形成装置。
【請求項８】
前記溶液蓄積領域および前記溶液絞込領域は前記有機溶液に対して親液性であり、それ以外の領域は前記有機溶液に対して撥液性である、請求項６記載の有機薄膜の形成装置。
【請求項９】
前記有機溶液の周辺環境の蒸気圧は前記支持体の温度における飽和蒸気圧である、請求項７記載の有機薄膜の形成装置。
【請求項１０】
有機薄膜を用いた有機デバイスを製造するために、
温度を制御可能である支持体により支持された製膜用基体の一面における溶液蓄積領域およびそれに連結された溶液絞込領域に、溶媒およびそれに溶解された有機材料を含む有機溶液を供給し、
前記製膜用基体から離間されるように前記支持体に対向配置されると共に前記支持体とは独立して温度を制御可能である移動体を、前記有機溶液に接触させながら前記支持体の表面に沿って移動させるようにし、
前記溶液絞込領域の幅を前記溶液蓄積領域の幅よりも狭くすると共に、前記溶液絞込領域を前記溶液蓄積領域よりも前記移動体の移動方向における後方に配置し、
前記有機溶液に関する溶解度曲線（濃度対温度）と過溶解度曲線（濃度対温度）との間の温度となるように前記支持体の温度を設定すると共に、前記溶解度曲線よりも高温側の温度となるように前記移動体の温度を設定する、
有機デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−４４１１１（Ｐ２０１２−４４１１１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６４３６（Ｐ２０１０−１８６４３６）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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