(57)【要約】【課題】基板の表面、特に感光性が低い基板表面、あるいは撥液剤、カップリング剤、プラズマ処理等で表面処理を行なった基板表面にパターニングを行うに際して、より短時間での露光パターニングを可能とし、併せて露光パターニングの精度も向上させることができるパターニング方法を提案する。【解決手段】露光パターニングしようとする基板１の表面にオゾン水２を接触させながら、紫外線３を露光マスク３０を介して基材１の表面に照射して、基材１の表面をパターニングする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光パターニングしようとする被処理基材の表面または改質された表面にオゾンを含むオゾン溶液を接触させながら、紫外線を露光マスクを介して前記被処理基材の表面または改質された表面に照射して前記被処理基材の表面をパターニングするパターニング方法。
【請求項２】
前記紫外線による露光中、前記被処理基材の表面に接触している前記オゾン溶液を静止させておくことを特徴とする請求項１記載のパターニング方法。
【請求項３】
前記オゾン溶液には、紫外線によるオゾン分解反応を抑制するラジカルスカベンジャーが添加されていることを特徴とする請求項１又は２記載のパターニング方法。
【請求項４】
前記オゾン溶液はオゾン水であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のパターニング方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のパターニング方法により露光パターニングされた部分に、所定の成膜材料を塗布して成膜パターンを形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のパターニング方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載のパターニング方法により露光パターニングされた部分に、所定の成膜材料を無電解めっきにより成膜することにより成膜パターンを形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のパターニング方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかに記載のパターニング方法により露光パターニングされた部分に、所定の成膜材料を蒸着、ＣＶＤなどの気相成長により成膜することにより成膜パターンを形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のパターニング方法。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれかに記載のパターニング方法により回路が形成されてなる電子デバイス。
【請求項９】
請求項５ないし７のいずれかに記載のパターニング方法により発光部が形成されてなる発光素子。
【請求項１０】
請求項５ないし７のいずれかに記載のパターニング方法によりフィルタのマトリクスパターンが形成されてなるカラーフィルタ。
【請求項１１】
オゾン溶液を貯えることができる溶液貯留部及び露光パターニングしようとする被処理基材を収容して該基材の表面を前記溶液貯留部内に位置させる基板収容部を有する容器と、
紫外線を照射する紫外線照射手段と、
前記紫外線照射手段から照射された紫外線を所定の態様で透過し、その透過光を前記溶液貯留部に貯えられたオゾン溶液を介して前記基板収容部に収容された前記被処理基材の表面または改質された表面に照射させる露光マスクを着脱自在に取り付ける露光マスク取付手段と、
を備えてなるパターニング装置。
【請求項１２】
所望の態様の光透過部を備えた露光マスクが前記露光マスク取付手段に取り付けられていることを特徴とする請求項１１記載のパターニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面、特に感光性が低い基板表面、あるいは撥液剤、カップリング剤、界面活性剤またはプラズマ処理等で表面処理を行なった基板表面にパターニングを行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撥液剤、カップリング剤、界面活性剤、あるいはプラズマ処理等で表面処理を行なった基板に対し、フォトマスクを通して紫外線を照射して、パターニングを行った後、そのパターニング部分に成膜材料を塗布、蒸着、または無電解めっきさせることにより、直接成膜パターンを得る技術がある（例えば、特許文献１、特許文献２又は特許文献３）。
【特許文献１】特開２００３−１２４２１５号公報
【特許文献２】特開２００４−２４６０２７号公報
【特許文献３】特開平１１−３４４８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の場合、撥液剤、カップリング剤、界面活性剤、あるいはプラズマ表面処理基板のパターニング露光には、例えば172nmの極短波長紫外線を長時間（５〜３０分程度）照射する必要があった。しかしながら、その様な露光時間では、高価な露光装置の負荷が大きくなり、多額の設備投資等が必要となる。また、プロセス上からも、長時間露光によるマスク膨張によるパターンずれ等の問題が発生している。加えて、172nmの紫外線発生を行うエキシマUV発生器での露光では、平行光とすることが困難なため、パターニング寸法のずれが生じ易いとう問題もあった。また、特許文献３のように、光触媒材料の併用により分解性を上げる発明がなされているが、光触媒性をもった残存物により、パターン露光により形成される電子デバイス、発光素子、カラーフィルタなどの機能性膜に対して悪影響を及ぼす可能性があった。
【０００４】
本発明は、上記課題に対処するためになされたもので、基板の表面、特に感光性が低い基板表面、あるいは撥液剤、カップリング剤、界面活性剤またはプラズマ処理等で表面処理を行なった基板表面にパターニングを行うに際して、より短時間での露光パターニングを可能とし、併せて露光パターニングの精度も向上させることができるパターニング方法、及びその方法により製造した電子デバイス、発光素子、カラーフィルタ、並びにパターニング装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のパターニング方法は、露光パターニングしようとする被処理基材の表面または改質された表面にオゾンを含むオゾン溶液を接触させながら、紫外線を露光マスクを介して前記被処理基材の表面または改質された表面に照射して、前記被処理基材の表面をパターニングするものである。
これによれば、オゾンと紫外線との作用により、感光性の低い被処理基材や基材の改質された表面が速やかに分解又は親水性に改質され、短時間での露光パターニングが可能となる。
また、オゾンを含むオゾン溶液を接触させながら紫外線の露光を行うことで、例えば２５４ｎｍ以上の波長が比較的長い紫外線でパターニングが可能となる。このため、普及している露光装置と同様のi線(365nm)またはg線(436nm)での露光が可能となり、平行光を得ることが容易になってパターニングの精度も向上する。
なお、紫外線の露光中は、前記被処理基材の表面に接触している前記オゾン溶液を静止させておくことが好ましいが、層流に近い状態で流動させても良い。静止させた場合は、オゾン溶液流による露光パターンの乱れを防止し、高精細なパターン形成に適している。一方で、流動させた場合は、分解反応部にオゾンが良好に供給され、より速やかにパターニングを行うことができる。
【０００６】
前記オゾン溶液には、紫外線によるオゾン分解反応を抑制するラジカルスカベンジャーが添加されていることが好ましい。これは紫外線によるオゾン分解反応を抑制するためである。ラジカルスカベンジャーには、酢酸もしくはその塩、リン酸もしくはその塩、炭酸、炭酸水素塩もしくは炭酸塩等のＯＨラジカルを補足する効果（スカベンジャー効果）を有する物質が挙げられる。
【０００７】
前記オゾン溶液はオゾン水とすることができる。オゾン水は主に酸素と水だけで得られるのでランニングコストが安く、しかも残留毒性も一切ないため自然に優しいという利点がある。
【０００８】
また、本発明のパターニング方法は、上記のようにして露光パターニングされた部分に所定の成膜材料を塗布、無電解めっきなどの湿式成膜方法、あるいは蒸着、ＣＶＤなどの気相成膜方法を行って成膜パターンを形成するものである。
これらによれば、露光パターニングにより形成された露光パターンの精度が向上しているため、そこに成膜される成膜パターンの精度も向上する。
【０００９】
本発明の電子デバイスは、上記のパターニング方法により回路が形成されてなる電子デバイスである。
本発明の発光素子は、上記のパターニング方法により発光部が形成されてなる発光素子である。
本発明のカラーフィルタは、上記のパターニング方法によりフィルタのマトリクスパターンが形成されてなるカラーフィルタである。
【００１０】
本発明のパターニング装置は、オゾン溶液を貯えることができる溶液貯留部及び露光パターニングしようとする被処理基材を収容して該基材の表面を前記溶液貯留部内に位置させる基板収容部を有する容器と、紫外線を照射する紫外線照射手段と、前記紫外線照射手段から照射された紫外線を所定の態様で透過し、その透過光を前記溶液貯留部に貯えられたオゾン溶液を介して前記基板収容部に収容された前記被処理基材の表面または改質された表面に照射させる露光マスクを着脱自在に取り付ける露光マスク取付手段とを備える。
また、所望の態様の光透過部を備えた露光マスクが前記露光マスク取付手段に取り付けられているパターニング装置である。
これらの装置によれば、被処理基材の表面にオゾンを含むオゾン溶液を接触させながら所定の場所に紫外線の露光を行うことができるので、オゾンと紫外線との作用により、感光性の低いあるいは基材の改質された表面が速やかに分解又は親水性に改質され、短時間での露光パターニングが可能となる。また、この装置を用いれば、例えば２５４ｎｍ以上の紫外線の露光波長でも露光パターニングが可能となる。したがって、従来より安価な紫外線照射装置が利用できることになるとともに、平行光によるパターニングが容易となるのでパターニングの精度も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（実施形態１：パターニング方法）
図１は本発明の実施形態１に係るパターニング装置の構成図である。この方法は、露光パターニングしようとする被処理基材である基板１の表面にオゾンを含むオゾン溶液（ここではオゾン水２とする）を接触させた状態で、そのオゾン水２の上部に所望の光透過パターンが形成された露光マスク３０を配置し、その露光マスク３０を介して紫外線３を基板１の表面改質層１Ａに照射して、その表面の一部を除去してパターニングするものである。この方法は、既に説明したように、感光性の低い基材の表面、あるいは撥液剤、カップリング剤、界面活性剤またはプラズマ処理等で表面処理が行なわれた基板の表面改質層（あるいは表面改質基）に対して行うパターニングに特に効果を発揮する。
【００１２】
基板１の表面改質層１Ａに照射された紫外線３は、その表面改質層１Ａを構成している物質の結合を分解又は切断する作用を有するが、表面改質層１Ａにオゾン水２が接触していることにより、表面改質層１Ａの酸化分解が進み、その表面改質層１Ａが高いレートで分解され、また分解による生成物は水中に溶解、拡散し、速やかに除去される。紫外線３は基板１の表面改質層１Ａに直接作用するものであると同時にオゾン水中のオゾンの自己分解と酸化性ラジカルの発生に寄与する。この酸化性ラジカルにより、表面または表面改質層が速やかに分解または親水化する場合もあるが、多くの場合、オゾンを消失させ、結果として分解力または親水化が劣ってくる。従って、このオゾン分解反応を抑制するために、オゾン水２には酢酸若しくはその塩、りん酸若しくはその塩、カルボン酸若しくはその塩、炭酸、炭酸水素塩若しくは炭酸塩等の、ＯＨラジカルを補足する効果（スカベンジャー効果）を有する物質を添加しておくのが好ましいが、基板表面あるいは改質層の性状によってはこの限りではないため、適時選択が可能である。
【００１３】
なお、露光パターンの乱れを防止するために、表面改質層１Ａに接触しているオゾン水２を静止させた状態で紫外線３を照射することが望ましい。しかし、オゾン水２を静止させると表面改質層１Ａに対する分解力が低下しコントラストが低下することが予想されるため、必ずしもこの限りではない。
【００１４】
表面改質層１Ａに接触させるオゾン水２の厚みは適宜定めてよいが、その厚みを極端に厚くしてしまうと、水膜により紫外線が吸収され、パターニングに時間がかかりすぎるため、その点を考慮して決定する。また、オゾン水２は、８０℃以下の温度で加熱してもよい。この加熱により反応レートを上げることができる。しかし、加熱温度が高すぎるとオゾンの自己分解が顕著になり、オゾンが無駄に消費される。
【００１５】
以上に説明したパターニング方法では、パターニングしようとする基板１の表面にオゾン水２を接触させながら、紫外線３を露光マスク３０及びオゾン水２を介して基板１の表面に照射しているので、基板１の表面を高レートで除去するパターニングが可能となる。また、この方法によれば、ｉ線（波長約365nm）やｇ線（波長約436nm）等の紫外線を基板１に照射してもパターニングが可能となる。従って、紫外線を平行光にして露光することが容易になり、パターニングの精度も向上する。
【００１６】
（実施形態２：パターニング装置）
ここでは、上記実施形態１のパターニング方法を実施するのに利用できるパターニング装置の一例を挙げておく。図２は本発明の実施形態２に係るパターニング装置の構成図であり、図２（ａ）が側面図、図２（ｂ）が平面図を表している。なお、以下では、オゾン溶液としてオゾン水を使用する場合を例に説明する。
この装置は、パターニングしようとする基板１を収容してその基板１の表面にオゾン水２を接触させることが可能な容器１０、容器１０へオゾン水２を流入させる流入路１２と容器１０からオゾン水２を排出させる排出路１３とを備える。容器１０は下側部材１０Ａと上側部材１０Ｂから構成されており、それらの間に溶液貯留部１０Ｄとなる空間が形成されている。また、下側部材１０Ａには基板１の収容部となるくぼみ１０Ｃが形成されている。このくぼみ１０Ｃの役割は、そこに基板１が収容された際に、収容された基板１の表面と下側部材１０Ａのくぼみ１０Ｃの周囲の面とを同じ高さになるようにして、溶液貯留部１０Ｄで基板１の表面にオゾン水２をその流れを妨げ乱さないように接触させることである。また、くぼみの１０Ｃの部分には基板１をポップアップさせるリジェクトピン１４を備えている。なお、ここではピン１４を３個としているが、基板１をリジェクトできれば１個でも他の複数個でも良い。
この装置はさらに、くぼみ１０Ｃに収容された基板１の表面に向けて紫外線を照射する紫外線照射手段としての紫外線照射装置２０、基板１の表面に形成しようとするパターンに対応した部分を光透過部３０ａとしそれ以外を遮光部とした露光マスク３０を備えてなる。なお、露光マスク３０は本装置に着脱自在に取り付けられるようにしておくものとし、その取付手段として、例えば、容器１０に着脱自在に嵌合させる構成や、容器１０にネジで取り付ける構成を備える。
【００１７】
容器１０の中には、流入路１２から流入したオゾン水２を基板１の表面全体に行き渡らせる作用を果たす整流構造体１５、１６、１７を備えている。なお、容器１０の上部（紫外線照射装置２０のある側）は、図１に示すような上側部材１０Ｂで囲うことなしに、開放状態のままにしておくこともできる。
また、流入路１２の容器１０への入口付近と排出路１３の容器１０からの出口付近戸には、それぞれの流路を遮断するバルブ１８、１９を設けている。これにより、容器１０へのオゾン水２の供給、容器１０内でのオゾン水２の静止、容器１０からのオゾン水２の廃棄又は回収が調整される。なお、流入路１２はオゾン水２の供給源であるオゾン水製造装置４０に接続されている。
【００１８】
紫外線照射装置２０は、従来から微細加工に用いられてきているArF線（波長約193nm）、KrF線（波長約248nm）に加えて、ｉ線（波長約365nm）又はｇ線（波長約436nm）等の紫外線が照射できるものでも良い。
オゾン水製造装置４０は、純水とオゾンガスを取り込んで、オゾンを溶解させオゾン水を製造する。なお、オゾン水２中の溶解オゾン濃度は、反応性の点から高濃度ほど良く、１０ｐｐｍ以上が好ましく、５０ｐｐｍ以上が特に好ましい。５０ｐｐｍ以上の高濃度のオゾン水２も、高濃度オゾンガスと加圧を組み合わせることにより生成可能である。オゾン水２には、紫外線によるオゾン分解反応を抑制するラジカルスカベンジャーが添加されていることが好ましい。
【００１９】
以上説明したパターニング装置によれば、容器１０のくぼみ１０Ｃに基板１を収容して溶液貯留部１０Ｄの内部に基板１の表面を位置させ、そこで基板１の表面にオゾン水２を接触させながら、オゾン水２を流入路１２から排出路１３の方へ流動させることで、基板１の表面をオゾン水２で洗浄することができる。また、バルブ１８，１９を閉鎖状態として基板１の表面に接触している容器１０内のオゾン水２を静止させた状態で、紫外線照射装置２０から紫外線３を露光マスク３０及びオゾン水２を介して基板１の表面に照射することで、高精細の露光パターニングが行える。加えて、紫外線３とオゾン水２を併用したこのパターニング装置によれば、ｉ線やｇ線等の紫外線照射装置２０が利用でき、装置の低コスト化が図れる。また、バルブ１８、１９を利用して、基板１の表面に接触しているオゾン水２の厚さや、オゾン水２の静止又は流動状態を適宜調節しながら、パターニングができるという効果も得られる。
【００２０】
（実施形態３：パターン形成方法）
次に、上記実施形態１のパターニング方法を利用したパターン形成方法（パターニング方法でも同じ）について説明する。この実施形態３に係るパターン形成方法は、基板１の表面に配線パターンを形成する方法であって、撥液性を有するフッ素樹脂重合膜を基板１の表面に形成する工程と、その基板１の表面にオゾン水を接触させながら配線パターンを形成する部分に紫外線を照射して配線パターン形成部分におけるフッ素樹脂重合膜を除去する露光パターニング工程と、露光パターニングされた部分にパターン材料溶液を塗布して基板１の表面に配線パターンを形成（成膜）する工程とを有するものである。なお、ここでいう配線パターンには配線回路に加えて電極等も含まれる。
【００２１】
配線用のパターン材料としては、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ若しくはＡｌ等の金属又はその化合物を有機溶媒に溶解したもの、又はポリアニリンやポリピロール等の導電性有機物を有機溶媒に溶解したもの等が利用できる。有機溶媒には、アクリル樹脂や酢酸ブチル等を単独又は複数混合して使用する。
【００２２】
一例として、配線用のパターン材料溶液に酢酸銅（Ｃｕ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・Ｈ2Ｏ）の有機溶媒溶液を使用し、金属銅からなる配線パターンを形成する場合について説明する。有機溶媒には、アクリル樹脂や酢酸ブチルの他にも、水、アルコール類、エーテル類、有機エステル類、ケトンの一種類又は混合物等を使用することが可能である。
【００２３】
配線用以外のパターン材料溶液として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｉＯ2若しくはＳｎＯ2等を有機溶媒に溶解したものを使用することも可能である。パターン材料溶液としてＩＴＯを使用し、透明電極パターン等を形成する場合には、酸化インジウムに酸化錫を１〜５重量％ドープしたＩＴＯを、有機溶媒に溶かして使用する。有機溶媒には例えばｎ−酢酸ブチル等の酢酸エステル類を採用し、濃度０．０２ｍｏｌ／Ｌ程度に希釈して使用する。この場合、被処理部材への塗布は常温下で行い、その後２００℃以上で焼成する。その他にも、パターン材料溶液として、液体の（Ｃ4Ｈ9）2Ｓｎ（ＯＣＯＣＨ3）2 又は液体若しくは気体のＴＥＯＳ等を使用することも可能である。
【００２４】
一方、撥液処理の原料液としては、Ｃ4Ｆ10やＣ8Ｆ18等の直鎖状ＰＦＣからなる液体有機物を使用し、撥液性を有するフッ素樹脂重合膜を形成する。上記の直鎖状ＰＦＣのガスをプラズマ化すると、直鎖状ＰＦＣが活性となり、被処理部材の表面に到達した活性なＰＦＣガスが重合し、被処理部材の表面にフッ素樹脂重合膜が形成される。但し、分子量の大きなＰＦＣでは放電維持が困難であるため、分子量の小さいＰＦＣ、例えばＣＦ4もしくは、Ａｒのような希ガスもしくは、これらを複数添加することによって放電維持を容易にする。また、撥液処理の原料液がフルオロカーボンである場合、活性化したＣＦ4を添加すると、フルオロカーボンのフッ素の一部が離脱したとしても、活性なフッ素が重合膜に取り込まれるため、重合膜の撥液性を向上することができる。
【００２５】
上記のフッ素樹脂重合膜にオゾン水を接触させながら、所定の光透過パターンが形成された露光マスクを介して紫外線を照射し、所定部分のフッ素樹脂重合膜を分解除去することにより、その部分が親水性に改質された所定のパターンを得る。
以下では、この実施形態３に係るパターン形成方法を、図３のフローチャート、図４の工程説明図を基に詳細に説明する。
【００２６】
まず、基板１をオゾン水等により洗浄し、表面に付着している有機物等を除去する（洗浄工程、Ｓ１）。次に、基板１の表面全体に撥液処理を施す（撥液処理工程、Ｓ２）。具体的には、まず処理室内に基板１を配置し、所定の減圧状態にした後、直鎖状ＰＦＣ等からなる液体有機物を加熱して気化させ、キャリアガスとともに処理室内に導入する。同時に、ＣＦ4ガスを導入し、処理室内に高周波電力を導入して、プラズマを生成することにより、処理容器内の原料ガスを活性化する。すると、直鎖状有機物の結合が一部切断されて活性となり、基板１の表面に到達した活性な直鎖状有機物が重合し、図４（ａ）に示すように、基板１の表面全体に撥液性を有する有機物の重合膜５２が形成される。重合膜５２の厚さは、１００オングストローム程度に形成する。
【００２７】
なお、上記の場合、処理室に導入した液体有機物の蒸気に、高周波電力を導入することにより原料ガスを活性化したが、電子線を照射することにより、又は紫外線を照射することにより、活性化してもよい。また、基板１の表面を、ＨＦ若しくはＨＣｌ等のハロゲン系の酸又はその他の酸で処理することによっても撥液性を付与することができる。
【００２８】
次に、図４（ｂ）に示すように、基板１の表面の重合膜５２部分にオゾン水２を接触させるとともに、基板１の上方に露光マスク３０を装着する（オゾン水接触工程、Ｓ３）。露光マスク３０には、形成しようとする配線パターンに対応した所定の態様の紫外線透過部３０ａが形成されている。
【００２９】
さらに、図４（ｂ）に示すように、配線パターン形成部分に親液処理を施すための露光パターニングを行う（露光パターニング工程、Ｓ４）。具体的には、露光マスク３０及びオゾン水２を介して、重合膜５２に紫外線３を照射する。これにより、重合膜５２の結合が切断され、図４（ｃ）に示すように紫外線照射部分の重合膜５２が分解除去される。加えて、当該部分に付着していた有機物も分解されて除去される。以上により、配線パターン形成部分に親液性が付与される。
【００３０】
以上のような露光パターンニング工程の後、図４（ｄ）に示すように、露光パターンニングにより親液性が付与された部分にパターン材料溶液５４を塗布する（成膜処理工程、Ｓ５）。具体的には、上記各処理を行った基板１を処理室内に配置する。そして、パターン材料溶液をミスト化し、処理室内に供給する。なお、パターン材料溶液の供給は、ミスト化しての供給に限定するものではなく、インクジェットヘッド等を利用して露光パターンニング部分に直接塗布しても良い。
【００３１】
次に、基板１を加熱し、パターン材料溶液５４の有機溶媒を蒸発させて乾燥させてパターン材料被膜５４Ａを形成する（乾燥工程、Ｓ６）。なお有機溶媒の蒸発を促進するため処理室内を減圧状態とし、また加熱によるパターン材料の酸化を防止するため不活性ガス雰囲気中で乾燥することも可能である。さらに反応性ガス若しくは活性化された反応ガスの雰囲気下で、仮焼成しながら乾燥を行ってもよい。その後、配線パターンの本焼成を行う（焼成工程、Ｓ７）。
【００３２】
次に、図４（ｅ）に示すように、基板１の表面に残っている重合膜５２を除去する（パターニング膜除去工程、Ｓ８）。具体的には、親液処理を施す場合と同様に、重合膜５２部分をオゾン水に接触させながら、露光マスク及びオゾン水を介して重合膜５２に紫外線を照射して除去することができる。この場合、当該部分に付着していた有機物も分解されて除去される。基板上に重合膜が残留しても問題無い場合は、本工程を省略することも可能である。
【００３３】
その後、図４（ｆ）に示すように、保護膜あるいは配線パターンの電気的分離のための絶縁膜等の被膜５６を、必要に応じて基板１の表面に形成する（保護膜等形成工程、Ｓ９）。以上により、基板１の表面に配線パターン６０を形成することができる。
【００３４】
上記実施形態３に係るパターン形成方法によれば、露光パターニングに掛かる時間が短縮されるとともに、露光パターニングの精度が向上するため、その露光パターニングを基に形成される配線パターンの精度も向上する。
【００３５】
（実施形態４：パターン形成方法）
次に、本発明の実施形態４に係るパターン形成方法について説明する。この方法は、基板の表面にパターン材料溶液を塗布してカラーフィルタのマトリクスパターンを形成する方法であって、撥液性を有するフッ素樹脂重合膜を基板の表面に形成する工程と、その基板の表面にオゾン水を接触させながらフィルタのマトリクスパターンの形成部分に紫外線を照射して、そのマトリクスパターン形成部分におけるフッ素樹脂重合膜を除去する工程と、露光パターニングされた部分にパターン材料溶液を塗布して基板の表面にマトリクスパターンを形成する工程とを有するものである。なお、実施形態３と同じ構成となる部分については、その説明を省略する。
【００３６】
液晶表示装置等では、白色光源に含まれる三原色（ＲＧＢ）のうちいずれか一色を透過するフィルタを、ガラス基板等の基材にマトリクス状にパターニングしたカラーフィルタが使用されている。このようなカラーフィルタの各フィルタは、顔料等のパターン材料の被膜であり、それらは厚さ１μｍ程度に形成されている。各パターン材料の被膜は一定間隔をおいて、平面マトリクス状にパターニングされている。なおマトリクスパターンの目地部分には、金属クロム等によりブラックマトリクスを形成し、隣接する画素からの光漏れを防止している。さらに、通常は、ガラス基板の表面全体に保護膜を形成し、その保護膜の表面に透明電極を配置している。
【００３７】
次に、実施形態４に係るパターン形成方法について、図５に示すパターン形成方法のフローチャート、及び図６の工程説明図を基に詳細に説明する。
まず、ガラス基板４をオゾン水等により洗浄し（洗浄工程、Ｓ１１）、表面に付着している有機物等を除去する。次に、図６（ａ）に示すように、ガラス基板４の表面全体に撥液処理を施す（撥液処理工程、Ｓ１２）。撥液処理は、実施形態３で説明した重合膜５２を形成することによって行うことができる。次に、図６（ｂ）に示すように、ガラス基板４の表面の重合膜５２部分にオゾン水２を接触させるとともに、ガラス基板４の上方に露光マスク３１を装着する（オゾン水接触工程、Ｓ１３）。露光マスク３１には、形成しようとするマトリクスパターンに対応した所定の態様の紫外線透過部３１ａが形成されている。
【００３８】
さらに、図６（ｂ）に示すように、マトリクスパターン形成部分に親液処理を施すための露光パターニングを行う（露光パターニング工程、Ｓ１４）。具体的には、露光マスク３１及びオゾン水２を介して、重合膜５２に紫外線３を照射して行う。これにより、重合膜５２の結合が切断され、図６（ｃ）に示すように、紫外線照射部分の重合膜５２が除去される。加えて、当該部分に付着していた有機物も分解されて除去される。以上により、各フィルタのマトリクスパターン形成部分に親液性が付与される。
【００３９】
次に、パターン材料被膜を形成する。まずＲＧＢのうち、例えばＲ（赤）を選択する（色選択工程、Ｓ１５）。次に、図６（ｄ）に示すように、Ｒのパターン材料溶液５０Ｒをインクジェットにより、Ｒのマトリクスパターン形成部分に塗布する（成膜処理工程、Ｓ１６）。すると、重合膜５２が撥液性を有するため、パターン材料溶液は大きく盛り上がった状態で塗布される。次に、パターン材料溶液を仮焼成する（仮焼成工程、Ｓ１７）。その温度は例えば８０℃とする。すると図６（ｅ）に示すように、パターン材料溶液５０Ｒの有機溶媒が蒸発して、パターン材料被膜５０ｒが形成される。ＲＧＢのＧ（緑）及びＢ（青）についても同様にして、それぞれのパターン材料被膜５０ｇ及び５０ｂを形成する（繰り返し工程、Ｓ１５〜Ｓ１８）。その後、本焼成を行う。
【００４０】
次に、パターニングされた重合膜５２を除去する（パターニング膜除去工程、Ｓ１９）。具体的には、親液処理を施す場合と同様に、重合膜５２にオゾン水２を接触させながら紫外線３を照射して除去することができる。基板上に重合膜が残留しても問題無い場合は、本工程を省略することも可能である。最後に、図６（ｆ）に示すように、ガラス基板４の表面に保護膜５８を形成する（保護膜形成工程、Ｓ２０）。以上により、ガラス基板４の表面にＲＧＢに対応するフィルタのマトリクスパターン７０が形成される。
【００４１】
上記実施形態４に係るパターン形成方法によれば、露光パターニングに掛かる時間が短縮されるとともに、露光パターニングの精度が向上するため、その露光パターニングを基に形成されるカラーフィルタのフィルタマトリクスパターンの精度も向上する。
【００４２】
（実施形態５：本発明のパターン形成方法により製造された電子デバイス、カラーフィルタ及び発光素子）
これまで説明してきたように、本発明に係る上記パターン形成方法により、機能的な薄膜を基板上に形成した構造体は、例えば電子デバイス（半導体デバイスを含む）、電気回路、表示体モジュール、発光素子等に適用される。その一例を図７及び図８に示す。図７は例えば、半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール等に関する部分概略構造図であり、図８は、例えば発光素子を形成した微細構造体の部分概略構造図である。半導体デバイスや電気回路の機能的薄膜１１４は例えば配線パターンの金属薄膜であり、また表示体モジュールの機能的薄膜１１４は例えばカラーフィルタの有機分子膜である。図７ではカラーフィルタの一例を示しているが、本発明のパターン形成方法を用いて他の機能的薄膜を形成することに差異はない。図８において、発光素子の機能的薄膜１１４は例えば発光層に使用する有機ＥＬ（electroluminescence）の薄膜であり、透明基板１１１上に形成された図中記載の透明電極１１５と対をなす電極（不図示）を形成して、上記機能的薄膜１１４を挟み込む形で素子を形成する。また、上記電極についても、本発明のパターン形成方法を用いて形成できる点は言うまでもない。なお上記機能的薄膜１１４の膜厚は、微細構造体を如何なる用途のものにするかにより任意であるが、０．０２〜４μｍ程度とするのが好ましい。なお、図７，８中の符号１１２は撥液膜を示している。これらに本発明のパターン形成方法を適用したものは高品質であり、その製造工程の簡略化、製造コスト面においても従来法に勝るものである。
【００４３】
ところで、上記の実施形態では基板の表面に形成された撥液膜を、紫外線、オゾン水及び露光マスクの併用によりパターニング（露光パターニング）する例を示したが、本発明は、撥液膜に限らず、その他、カップリング剤処理、界面活性剤処理、プラズマ処理等の各種表面処理、レジスト膜、反射防止膜等で表面処理された面に対しても適用できる。しかし、本発明は、感光性が低い基板の表面のパターニングに特に有効に作用する。
また、本発明における成膜方法は、実施形態にあげた塗布法に限定されず、無電解めっきを含む各種湿式成膜方法、あるいは蒸着、ＣＶＤなどの気相成膜方法も用いることができる。
例えば、無電解めっきによる成膜に本発明を適用する場合は、撥水剤、カップリング剤、界面活性剤などを含む表面処理剤、めっき前処理に用いられる表面処理剤、またはパラジウムコロイドなどの触媒付与液を処理した後の改質表面に対して、本発明によるパターニングを施すことにより、所望のパターンを持っためっき配線を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態１に係るパターニング方法の説明図。
【図２】本発明の実施形態２に係るパターニング装置の構成を示す側面図（ａ）と平面図（ｂ）。
【図３】本発明の実施形態３に係るパターン形成方法のフローチャート。
【図４】本発明の実施形態３に係るパターン形成方法の工程説明図。
【図５】本発明の実施形態４に係るパターン形成方法のフローチャート。
【図６】本発明の実施形態４に係るパターン形成方法の工程説明図。
【図７】カラーフィルタの部分概略構造図。
【図８】発光素子の部分概略構造図。
【符号の説明】
【００４５】
１…基板、２…オゾン水、３…紫外線、４…ガラス基板、１０…容器、１０Ａ…下側部材、１０Ｂ…上側部材、１０Ｃ…くぼみ、１０Ｄ…溶液貯留部、１２…流入路、１３…排水路、１４…基板支持用のピン、１５，１６，１７…整流構造体、１８，１９…バルブ、２０…紫外線照射装置、３０，３１…露光マスク、４０…オゾン水製造装置、５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ…パターン材料溶液、５０ｒ，５０ｇ，５０ｂ…パターン材料被膜、５２…フッ素樹脂重合膜、５４…パターン材料溶液、５４Ａ…パターン材料被膜、５６，５８…保護膜又は絶縁皮膜、６０…配線パターン、７０…フィルタのマトリクスパターン、１１１…基板又は透明基板、１１２…撥液膜、１１４…機能的薄膜、１１５…透明電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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