(57)【要約】【課題】簡易な工程で、優れたパターン精度を有するパターンを形成できるパターン形成方法を提供する。【解決手段】基体１０上に絶縁層１，２を介してパターンを形成するパターン形成方法であって、基体１０の表面に絶縁層１を形成する工程と、絶縁層１の表面に、撥水基を有する感光性絶縁材料を配置することにより絶縁層２を形成する工程とを含む。絶縁層２の表面に、パターンを形成するための液体のパターン形成材料１５に対して撥液性を有する撥液層３を発現させる撥液層形成工程を含む。パターンに対応する凹部１４を形成する工程を含む。凹部１４にパターン形成材料１５を配置する工程を含む。パターン形成材料１５を焼成する工程を含む。【選択図】図５
2008210968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に絶縁層を介してパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記基体の表面に第１絶縁層を形成する第１絶縁層形成工程と、
前記第１絶縁層の表面に、撥水基を有する感光性絶縁材料を配置することにより第２絶縁層を形成する第２絶縁層形成工程と、
前記第２絶縁層の表面に、前記パターンを形成するための液体のパターン形成材料に対して撥液性を有する撥液層を発現させる撥液層形成工程と、
前記第２絶縁層の表面の前記撥液層が形成されている領域において、前記パターンに対応する凹部を形成する工程と、
前記凹部に前記パターン形成材料を配置する工程と、
前記パターン形成材料を焼成する工程と
を含む、パターン形成方法。
【請求項２】
前記第２絶縁層形成工程は、前記撥水基としてのフルオロ基を含むモノマーである前記感光性絶縁材料を用いる、請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第２絶縁層形成工程は、前記第１絶縁層として、前記撥水基を有する前記感光性絶縁材料を用いる、請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
基体上に絶縁層を介してパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記基体の表面に、撥水基を有する感光性絶縁材料を配置することにより絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層の表面に、前記パターンを形成するための液体のパターン形成材料に対して撥液性を有する撥液層を発現させる撥液層形成工程と、
前記絶縁層の表面の前記撥液層が形成されている領域において、前記パターンに対応する凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部に前記パターン形成材料を配置する工程と、
前記パターン形成材料を焼成する工程と
を含み、
前記凹部形成工程は、ハーフトーンフォトマスクを用いて露光を行なう工程を含む、パターン形成方法。
【請求項５】
前記感光性絶縁材料として、ポジ型の絶縁材料を用いる、請求項１または４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
請求項１または４に記載のパターン形成方法を使用する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１または４に記載のパターン形成方法を使用する工程を含む、電気回路の製造方法。
【請求項８】
請求項１または４に記載のパターン形成方法を使用する工程を含む、表示装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１または４に記載のパターン形成方法を使用する工程を含む、発光素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１または４に記載のパターン形成方法を使用する工程を含む、カラーフィルタの製造方法。
【請求項１１】
基体上に絶縁層を介してパターンが形成された多層積層構造体であって、
前記絶縁層は、少なくとも一部が撥水基を有する絶縁材料によって形成され、
前記絶縁層は、一の表面に形成され、側面部および底面部を有する凹部を含み、
前記凹部は、前記側面部および前記底面部が前記パターンを形成するためのパターン形成材料に対して親液性を有するように形成され、
前記パターンは、前記底面部および前記側面部に隙間がなく、密着するように形成されている、多層積層構造体。
【請求項１２】
前記絶縁層は、第１絶縁層および前記第２絶縁層を含み、
前記第１絶縁層は、前記基体の表面に配置され、
前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層の表面に配置され、
前記第２絶縁層は、撥水基を有する絶縁材料によって形成されている、請求項１１に記載の多層積層構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層積層構造体、パターン形成方法、このパターン形成方法を使用する工程を含む半導体装置の製造方法、電気回路の製造方法、表示装置の製造方法、発光素子の製造方法、およびカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、電気回路、液晶表示装置、または発光素子などの装置においては、薄膜が積層されている多層積層構造を有する。多層積層構造は、たとえば、多層配線構造を含む。多層配線構造を形成するためには、下層の配線の表面に絶縁層を形成して、絶縁層の表面に上層の配線を形成する必要がある。
【０００３】
従来の技術においては、多層配線を含む多層積層構造を製造するために、真空装置を用いた成膜工程、フォトリソグラフィ法によるパターニング工程、真空装置を用いたエッチング工程を繰返すことによって形成されている。近年においては、生産性や歩留りの向上、または製造費用の削減を図る観点から、真空装置を用いない製造方法が検討されている。または、フォトリソグラフィ工程を削減した製造方法が検討されている。
【０００４】
特開２００３−１２４２１３号公報には、真空装置を用いる工程およびフォトリソグラフィ工程の回数を削減した薄膜多層構造の製造方法が開示されている。この公報においては、予め親水性パターンを形成した被処理基板の表面に、溶液材料を塗布および焼成することによりパターンを形成する製造方法が開示されている。
【０００５】
図１５から図２４を参照して、特開２００３−１２４２１３号公報に開示されているパターン形成方法について説明する。図１５から図２３は、それぞれの工程における概略断面図である。図２４は、パターン形成方法のフロー図である。
【０００６】
図１５および図２４を参照して、被処理部材１００の表面に下層の絶縁層１０１を形成する。次に、図１６および図２４を参照して、絶縁層１０１の表面に、レジスト膜１０２を形成する。レジスト膜１０２は、撥液性材料から形成されている。次に、図１７および図２４を参照して、フォトリソグラフィ工程により、レジスト膜１０２のパターニングを行なって所定の形状にする。
【０００７】
次に、図１８および図２４を参照して、絶縁成膜溶液を絶縁層１０１の表面に塗布することにより、上層の絶縁層１０３を形成する。このときに、レジスト膜１０２は、撥液性材料から形成されているため、絶縁成膜溶液は、レジスト膜１０２の表面には蓄積せずに、レジスト膜１０２以外の部分に配置され、絶縁層１０３が形成される。このように、下層の絶縁層１０１および上層の絶縁層１０３を形成する。
【０００８】
次に、図１９および図２４を参照して、アニール処理を行なって絶縁層１０３を焼成した後に、レジスト膜１０２を除去することにより、配線パターンが形成される部分に凹部１０４が形成される。
【０００９】
次に、図２０および図２４を参照して、絶縁層１０１，１０３の表面に、ＰＦＣ（Per Fluoro Compounds）ガスを照射することにより撥液化処理を行なう。撥液化処理により、撥液層１１０が形成される。この撥液化処理により、絶縁層１０１，１０３の表面に、フッ素樹脂重合膜が形成される。パターン形成材料の溶液に対して撥液性を有する撥液層１１０としてのフッ素樹脂重合膜が形成される。撥液層１１０は、凹部１０４の底面部１０４ａおよび側面部１０４ｂに形成される。
【００１０】
次に、図２１および図２４を参照して、配線パターンが形成される凹部１０４に対して紫外線照射により親液化処理を行なう。この処理を行なうことにより、撥液層１１０の一部が除去されて、凹部１０４の内面がパターン形成材料の溶液に対して親液化される。
【００１１】
次に、図２２および図２４を参照して、絶縁層１０３の表面に、パターン形成材料の溶液を塗布する。このときに、凹部１０４を除く絶縁層１０３の表面には、撥液性のフッ素樹脂重合膜を含む撥液層１１０が形成されているために、パターン形成材料は配置されない。パターン形成材料１０５は、凹部１０４の内部に充填される。
【００１２】
次に、図２３および図２４を参照して、パターン形成材料１０５を乾燥および焼成することにより、パターン１１１が形成される。パターン１１１は、被処理部材１００の表面に、絶縁層１０１を介して形成される。
【００１３】
図２４を参照して、この公報に開示されている方法においては、９工程でパターンを形成することができる。また、フォトマスクを用いる工程を２工程含む。
【特許文献１】特開２００３−１２４２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の方法において、図２１および図２４を参照して、上記の凹部１０４の内面を親液化する工程においては、凹部１０４の内部のみを選択的に親液化する必要がある。しかしながら、この親液化処理の工程においては、凹部の内部を十分に親液化することができずに形成されるパターン精度が低下してしまうという問題がある。
【００１５】
たとえば、紫外線照射によって、撥液層１１０の除去を行なう親液化処理の場合には、凹部１０４の底面部１０４ａに対しては十分に撥液層１１０の除去を行なうことができる。しかし、側面部１０４ｂに対しては、光の直進性の影響を受けてしまって、撥液層１１０の除去を十分に行なうことができないという問題がある。
【００１６】
この結果、図２２および図２３に示すように、凹部１０４の側面部１０４ｂには、撥液層１１０が残存してしまい、パターン形成材料１０５と側面部１０４ｂとの間に、空隙が発現してしまっていた。最終的に形成されるパターン１１１の精度が低下してしまうという問題がある。
【００１７】
また、上記の公報においては、凹部に活性化したオゾンガスまたは酸素ガスを照射することにより、撥液層としてのフッ素樹脂重合膜を分解および除去して、親液性を付与する親液化処理方法が開示されている。または、ＮａＯＨやＫＯＨなどのアルカリ溶剤で処理することより、一部の撥液層の除去およびＯＨ基の付与を行なう親液化処理方法が開示されている。
【００１８】
これらの親液化処理方法の場合には、絶縁層の表面にレジストが配置されず、マスクのみを使用した処理となる。このため、処理ガスまたは処理溶剤の回り込みにより、凹部以外の絶縁層の表面に処理ガスまたは処理溶剤が接触してしまう。このため、凹部以外の絶縁層の表面に配置されている撥液層が除去されてしまう場合がある。この結果、凹部の外側にパターン形成材料が溢れ出てしまい、パターン精度が低下してしまうという問題がある。
【００１９】
本発明は、簡易な工程で、優れたパターン精度を有する多層積層構造体を提供することを目的とする。また、簡易な工程で、優れたパターン精度を有するパターンを形成できるパターン形成方法、このパターン形成方法を使用する工程を含む半導体装置の製造方法、電気回路の製造方法、表示装置の製造方法、発光素子の製造方法、およびカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明のパターン形成方法は、基体上に絶縁層を介してパターンを形成するパターン形成方法であって、上記基体の表面に第１絶縁層を形成する第１絶縁層形成工程を含む。上記第１絶縁層の表面に、撥水基を有する感光性絶縁材料を配置することにより第２絶縁層を形成する第２絶縁層形成工程を含む。上記第２絶縁層の表面に、上記パターンを形成するための液体のパターン形成材料に対して撥液性を有する撥液層を発現させる撥液層形成工程を含む。上記第２絶縁層の表面の上記撥液層が形成されている領域において、上記パターンに対応する凹部を形成する工程を含む。上記凹部に上記パターン形成材料を配置する工程を含む。上記パターン形成材料を焼成する工程を含む。
【００２１】
上記発明において好ましくは、上記第２絶縁層形成工程は、上記撥水基としてのフルオロ基を含むモノマーである上記感光性絶縁材料を用いる。
【００２２】
上記発明において好ましくは、上記第２絶縁層形成工程は、上記第１絶縁層として、上記撥水基を有する上記感光性絶縁材料を用いる。
【００２３】
本発明のパターン形成方法は、基体上に絶縁層を介してパターンを形成するパターン形成方法であって、上記基体の表面に、撥水基を有する感光性絶縁材料を配置することにより絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含む。上記絶縁層の表面に、上記パターンを形成するための液体のパターン形成材料に対して撥液性を有する撥液層を発現させる撥液層形成工程を含む。上記絶縁層の表面の上記撥液層が形成されている領域において、上記パターンに対応する凹部を形成する凹部形成工程を含む。上記凹部に上記パターン形成材料を配置する工程を含む。上記パターン形成材料を焼成する工程を含む。上記凹部形成工程は、ハーフトーンフォトマスクを用いて露光を行なう工程を含む。
【００２４】
上記発明において好ましくは、上記感光性絶縁材料として、ポジ型の絶縁材料を用いる。
【００２５】
本発明の半導体装置の製造方法は、上述のパターン形成方法を使用する工程を含む。
【００２６】
本発明の電気回路の製造方法は、上述のパターン形成方法を使用する工程を含む。
【００２７】
本発明の表示装置の製造方法は、上述のパターン形成方法を使用する工程を含む。
【００２８】
本発明の発光素子の製造方法は、上述のパターン形成方法を使用する工程を含む。
【００２９】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上述のパターン形成方法を使用する工程を含む。
【００３０】
本発明の多層積層構造体は、基体上に絶縁層を介してパターンが形成された多層積層構造体であって、上記絶縁層は、少なくとも一部が撥水基を有する絶縁材料によって形成されている。上記絶縁層は、一の表面に形成され、側面部および底面部を有する凹部を含む。上記凹部は、上記側面部および上記底面部が上記パターンを形成するためのパターン形成材料に対して親液性を有するように形成されている。上記パターンは、上記底面部および上記側面部に隙間がなく、密着するように形成されている。
【００３１】
上記発明において好ましくは、上記絶縁層は、第１絶縁層および上記第２絶縁層を含む。上記第１絶縁層は、上記基体の表面に配置されている。上記第２絶縁層は、上記第１絶縁層の表面に配置されている。上記第２絶縁層は、撥水基を有する絶縁材料によって形成されている。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、簡易な工程で、優れたパターン精度を有する多層積層構造体を提供することができる。また、簡易な工程で、優れたパターン精度を有するパターンを形成することができるパターン形成方法、このパターン形成方法を使用する工程を含む半導体装置の製造方法、電気回路の製造方法、表示装置の製造方法、発光素子の製造方法、およびカラーフィルタの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（実施の形態１）
図１から図７を参照して、実施の形態１における多層積層構造体、パターン形成方法、半導体装置の製造方法、電気回路の製造方法、表示装置の製造方法、発光素子の製造方法およびカラーフィルタの製造方法について説明する。
【００３４】
図１から図６は、本実施の形態におけるパターン形成方法のそれぞれの工程の概略断面図である。図７は、本実施の形態におけるパターン形成方法を説明するフロー図である。本実施の形態においては、絶縁層の表面にパターンとしての配線パターンを形成する。
【００３５】
図１および図７を参照して、本実施の形態においては、基体１０の表面に、第１絶縁層としての絶縁層１を形成する第１絶縁層形成工程を行なう。本実施の形態においては、基体１０の表面全体に絶縁層１を形成しているが、この形態に限られず、基体１０の表面の一部に絶縁層１を形成しても構わない。本実施の形態における基体１０は、板状に形成されている。基体１０としては、たとえば、シリコンウェハまたはガラス基板を含む。
【００３６】
基体は、板状に限られず、任意の形状を採用することができる。また、基体としては、絶縁層を含んでいても構わない。また、基体としては、表面にＡｌ、ＡｇまたはＣｕなどからなる配線パターンが形成されていても構わない。または、基体としては、表面にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などの素子が形成されていても構わない。
【００３７】
本実施の形態においては、絶縁層１として二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜が形成されている。二酸化ケイ素膜は、たとえば、ＣＶＤ（化学気相成長法）法により形成することができる。または、無機ＳＯＧ（Spin on Glass）溶液を基体の表面に塗布して加熱することにより形成することができる。
【００３８】
次に、図２および図７を参照して、絶縁層１の表面に、第２絶縁層としての絶縁層２を形成する第２絶縁層形成工程を行なう。絶縁層２としては、撥水基を有する感光性絶縁材料を用いる。本実施の形態においては、塗布型のポジ型感光性を有する感光性絶縁材料を用いている。ここで、ポジ型感光性を有するとは、光を照射した部分が現像液に対して可溶となる性質を示す。
【００３９】
ここで、撥水基を有する感光性絶縁材料とは、光官能基を有し、さらに、たとえばフルオロ基のような撥水基を含むモノマーである絶縁材料を示す。本実施の形態における感光性絶縁材料は、撥水基としてのフルオロ基を含む。本実施の形態における感光性絶縁材料は、さらに、熱硬化性を有する。
【００４０】
次に、図３および図７を参照して、第２絶縁層の表面に、パターンを形成するための液体のパターン形成材料に対して撥液性を有する撥液層を発現させる撥液層形成工程を行なう。
【００４１】
本実施の形態においては、１００℃〜１３０℃の環境下で２〜３分間程度、絶縁層２を加熱する予備加熱（プリベーク）処理を行なう。予備加熱を行なうことにより、溶媒が蒸発する。予備加熱を行なうことにより、溶質分が固化する際に絶縁層２の表面に表面エネルギーの小さなフルオロ基が集積して、撥液層３が誘起される。
【００４２】
次に、図４および図７を参照して、絶縁層２の表面の撥液層３が形成されている領域において、パターンに対応する凹部１４を形成する工程を行なう。本実施の形態においては、フォトリソグラフィ法により凹部１４を形成する。
【００４３】
配線パターンを描画したフォトマスク（図示せず）を絶縁層２の上方に配置する。フォトマスクを介して露光を行なった後に、現像を行なうことにより、絶縁層２および撥液層３をパターニングする。絶縁層２の表面に、配線パターンに対応する凹部１４を形成する。
【００４４】
凹部１４は、底面部１４ａおよび側面部１４ｂを有する。凹部１４の底面部１４ａおよび凹部１４の側面部１４ｂは、フォトリソグラフィ法によるパターニング工程によって新しく形成された表面である。底面部１４ａおよび側面部１４ｂは、撥液化処理が行なわれていない絶縁層１の表面および絶縁層２の表面である。底面部１４ａおよび側面部１４ｂは、撥水基の集積度が低いためパターン形成材料に対して親液性を示す。
【００４５】
次に、図５および図７を参照して、凹部にパターン形成材料を配置する工程を行なう。絶縁層２の表面に、液体のパターン形成材料１５を塗布する。パターン形成材料１５は撥液層３の上面には堆積せずに、凹部１４のみに充填される。凹部１４の底面部１４ａおよび側面部１４ｂは親液面であるために、パターン形成材料１５が底面部１４ａとの間、および側面部１４ｂとの間に空隙を空けることなく充填される。
【００４６】
次に、図６および図７を参照して、パターン形成材料を焼成する工程を行なう。本実施の形態においては、２００℃以上２３０℃以下の環境下で１０分程度の最終焼成（ポストベーク）処理を行なう。最終焼成を行なうことにより、感光性絶縁材料およびパターン形成材料の有機溶媒成分を蒸発させることができる。最終焼成を行なうことにより、パターン形成材料の乾燥および焼成を行なうことができ、配線パターンとしてパターン２２が形成される。
【００４７】
このように、本実施の形態においては、基体の表面に絶縁層を介して所定のパターンを形成することができる。
【００４８】
多層配線構造などを有する積層構造体を形成する場合には、絶縁層２の表面に他の絶縁層を配置して上記の工程を繰返す。本実施の形態においては、絶縁層２の表面に形成されている撥液層３を残しているが、この形態に限られず、パターン２２の形成後に撥液層３を除去しても構わない。撥液層３を除去した後に、絶縁層や配線等の次の層を形成することにより、積層膜の膜厚等の均一性が向上する。
【００４９】
図７を参照して、本実施の形態におけるパターン形成方法においては、６工程でパターンを形成することができる。また、フォトマスクを使用する工程は、１工程である。本実施の形態におけるパターン形成方法は、図２４に示す従来の技術における９工程およびフォトマスクを２工程で使用する方法に比べて、作業工程数を少なくすることができる。特に、本実施の形態におけるパターン形成方法は、フォトリソグラフィ工程の回数を削減することができ、工程を簡略化することができる。
【００５０】
本実施の形態におけるパターン形成方法は、所望のパターンを高いパターン精度で形成することができる。たとえば、前述の従来の技術のように紫外線照射により撥液層を除去する場合には、凹部の側面部とパターン形成材料との間に隙間が生じていた（図２１〜図２３参照）。これに対して、本実施の形態におけるパターン形成方法では、凹部の側面部に撥液層が配置されることを回避できる。絶縁層の凹部にパターン形成材料を充填するときに、凹部の側面部とパターン形成材料との間に隙間が空くことなく、所望のパターンを高いパターン精度で形成することができる。この結果、パターン精度の悪化に伴う不良の発生を抑制できて、歩留りが向上する。
【００５１】
また、本実施の形態におけるパターン形成方法においては、絶縁層の表面に撥液層を形成した後に、紫外線照射、活性オゾン照射、酸素ガス照射またはアルカリ溶剤処理による親液化処理などを行なう必要がなく、撥液特性を有する部分および親液特性を有する部分が互いの工程により悪影響を受けることを回避できる。たとえば、アルカリ溶剤が凹部の外側の撥液層を除去してしまって、パターン精度が低下することを抑制できる。
【００５２】
撥液層を誘起させる絶縁層は、パターン形成材料に対して撥液性を有する撥液層を誘起する材料を採用することができる。撥液層としては、後の工程においてパターン形成材料を配置したときに、パターン形成材料に対して撥液性を有し、撥液層の表面にパターン形成材料が蓄積して残留しなければよい。撥液基としては、フルオロ基の他に、たとえば、フッ素基（Ｆ基）、またはメチル基などを採用することができる。
【００５３】
本実施の形態においては、絶縁層の表面全体に撥液層を形成したが、この形態に限られず、絶縁層の表面のうちパターンを形成する領域およびパターンを形成する領域の周りの領域に撥液層を形成しても構わない。
【００５４】
本実施の形態における多層積層構造体は、上述のパターン形成方法により製造されている。本実施の形態における多層積層構造体は、絶縁層を有し、絶縁層は、少なくとも一部が撥水基を有する絶縁材料によって形成されている。絶縁層は、一の表面に形成され、側面部および底面部を有する凹部を含み、凹部は、側面部および底面部がパターン形成材料に対して親液性を有するように形成され、パターンは、凹部の底面部および側面部に隙間がなく、密着するように形成されている。この構成により、高いパターン精度を有する多層積層構造体を提供することができる。多層積層構造体としては、撥水基を有しない絶縁性材料から形成されている絶縁層を含んでいても構わない。
【００５５】
また、本実施の形態における絶縁層は、第１絶縁層および第２絶縁層を含み、第１絶縁層は、基体の表面に配置され、第２絶縁層は、第１絶縁層の表面に配置され、第２絶縁層は、撥水基を有する絶縁材料によって形成されている。この構成により、容易に第２絶縁層の表面に撥水層を形成することができる。また、容易にパターンを形成するための凹部を形成することができる。
【００５６】
本実施の形態においては、パターンのうち配線パターンを形成する方法を例に取上げて説明したが、この構成に限られず、任意のパターン形成方法に本発明を適用することができる。
【００５７】
本実施の形態における半導体装置の製造方法は、本実施の形態におけるパターン形成方法を使用する工程を含む。また、本実施の形態における電気回路の製造方法は、本実施の形態におけるパターン形成方法を使用する工程を含む。
【００５８】
電気回路の製造方法においては、パターン形成材料として導電性を有する材料を用いることにより電気回路のパターンを形成できる。半導体装置の製造方法においては、たとえば、一の層に一の電気回路が形成され、一の層の表面に絶縁層が形成され、この絶縁層の表面に他の電気回路が形成される場合がある。このような多層配線構造を含む半導体装置に、本実施の形態におけるパターン形成方法を適用することができる。または、駆動素子などの素子の形成に本実施の形態のパターン形成方法を適用することができる。
【００５９】
本実施の形態における表示装置の製造方法は、本実施の形態におけるパターン形成方法を使用する工程を含む。ここで、表示装置とは、表示信号を入力することにより映像や画像が表示される任意の装置を示す。表示装置は、液晶表示装置または有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置を含む。
【００６０】
液晶表示装置においては、たとえば、ＴＦＴが形成されている駆動素子基板と、カラーフィルタが配置されているカラーフィルタ基板との間に液晶が封入されている構造を有する。また、有機ＥＬ表示装置においては、たとえば、ＴＦＴが形成されている基板の表面に絶縁層が形成され、この絶縁層の表面に有機ＥＬ素子が配置されている構造を有する。このような、液晶表示装置の駆動素子基板の製造や、有機ＥＬ素子が配置される基板の製造に、本実施の形態におけるパターン形成方法を使用することができる。
【００６１】
本実施の形態における発光素子の製造方法は、本実施の形態におけるパターン形成方法を使用する工程を含む。発光素子としては、たとえば、上記の有機ＥＬ素子を含む。有機ＥＬ素子の製造方法においては、たとえば、絶縁層の表面に形成した凹部の内部に、陽極および有機ＥＬ層などを配置する。
【００６２】
本実施の形態におけるカラーフィルタの製造方法は、本実施の形態におけるパターン形成方法を使用する工程を含む。たとえば、カラー液晶表示装置に配置されるカラーフィルタの製造に、本実施の形態におけるパターン形成方法を適用することができる。
【００６３】
カラーフィルタの製造方法においては、たとえば、図５を参照して、基体１０として透明な基板を用いる。基体１０の表面のうち、後に凹部１４が形成される領域を避けた領域に遮光膜を形成する。基体１０の表面に絶縁層１，２として、ＳＯＧやＳｉＮなどの透明材料により形成される膜を形成する。絶縁層１，２の表面に凹部１４を形成した後に、パターン形成材料１５としての赤色、緑色または青色の各インクを凹部１４の内部に充填する。各インクは、インクジェット法や印刷法などにより凹部１４の内部に充填する。それぞれの凹部１４に、各インクを充填した後に焼成を行なうことによりカラーフィルタを形成することができる。
【００６４】
上述のいずれの製造方法においても、製造工程を簡略化することができるとともにパターン精度が向上する。この結果、装置の歩留まりが向上する。
【００６５】
（実施の形態２）
図８から図１４を参照して、実施の形態２における多層積層構造体、パターン形成方法、半導体装置の製造方法、電気回路の製造方法、表示装置の製造方法、発光素子の製造方法およびカラーフィルタの製造方法について説明する。
【００６６】
図８から図１２は、本実施の形態におけるパターン形成方法のそれぞれの工程の概略断面図である。図１３は、本実施の形態におけるパターン形成方法を説明するフロー図である。本実施の形態においては、絶縁層の表面にパターンとしての配線パターンを形成する。
【００６７】
図８および図１３を参照して、基体１０の表面に、絶縁層１１を形成する絶縁層形成工程を行なう。本実施の形態における絶縁層１１は、撥水基としてのフルオロ基を含む感光性絶縁材料を用いて形成する。本実施の形態における感光性絶縁材料としては、塗布型のポジ型感光性を有する感光性絶縁材料を用いる。ポジ型感光性を有するとは、光を照射した部分が現像液に対して可溶となる性質を示す。
【００６８】
次に、図９および図１３を参照して、絶縁層１１の表面に、パターンを形成するための液体のパターン形成材料に対して撥液性を有する撥液層１２を発現させる撥液層形成工程を行なう。本実施の形態においては、１００℃〜１３０℃の環境下で２〜３分程度の予備加熱（プリベーク）処理を行なう。予備加熱を行なうことにより、絶縁層１１の表面に表面エネルギーの小さなフルオロ基が集積して撥液層１２が誘起される。
【００６９】
次に、図１０および図１３を参照して、絶縁層１１の表面の撥液層１２が形成されている領域において、パターンに対応する凹部１４を形成する凹部形成工程を行なう。本実施の形態における凹部形成工程は、フォトリソグラフィ工程を含む。凹部形成工程は、フォトマスクを用いて露光を行なう工程を含む。本実施の形態においては、透過光量を段階的に調整したハーフトーンフォトマスクを用いる。このハーフトーンフォトマスクを用いて、絶縁層１１を多段にパターニングする。
【００７０】
図１４に、本実施の形態において凹部を形成するために露光を行なう工程の概略断面図を示す。本実施の形態においては、矢印４１に示すようにハーフトーンフォトマスクを介して露光を行なう。
【００７１】
領域３１ａは、絶縁層１１が不要の部分である（絶縁層の形状は図示せず）。本実施の形態におけるハーフトーンフォトマスクは、領域３１ａにおいて透過光量が１００％になるように形成されている。領域３１ｂは、配線パターンを形成する領域以外の絶縁層１１の領域である。ハーフトーンフォトマスクは、領域３１ｂにおいて透過光量が０％となるように形成されている。領域３１ｃは、配線パターンが形成される領域である。領域３１ｃは、凹部１４を形成する領域である。ハーフトーンフォトマスクは、領域３１ｃでは透過光量が２０〜６０％となるように形成されている。このように、本実施の形態におけるハーフトーンフォトマスクは、パターンを形成する領域に対応する領域が、光の一部を透過するように形成されている。
【００７２】
本実施の形態においては、露光および現像を行なうことにより、領域３１ａの絶縁層１１が不要な領域では、十分な量の露光が行なわれるために絶縁層１１が除去される。領域３１ｂの配線パターンを形成する領域以外の絶縁層１１が必要な領域では、絶縁層１１が全て残存する。領域３１ｃの配線パターンが形成される領域では、絶縁層１１の一部が残存して、凹部１４が形成される。
【００７３】
このように、本実施の形態においては、ハーフトーンフォトマスクを用いることにより、パターンを形成するための凹部を感光性絶縁材料に容易に形成することができる。また、１層の絶縁層に凹部を形成することができる。
【００７４】
次に、図１１および図１３を参照して、凹部１４にパターン形成材料１５を配置する工程を行なう。液体であるパターン形成材料１５を絶縁層１１の表面に塗布する。パターン形成材料１５は撥液層１２の表面には堆積せずに凹部１４に充填される。凹部の底面部１４ａおよび側面部１４ｂが親液面であるために、パターン形成材料は凹部１４のみに選択的に充填される。
【００７５】
ここで、凹部１４の底面部１４ａおよび側面部１４ｂは、実施の形態１と同様に、フォトリソグラフィ法による凹部形成工程により新しく形成された表面である。凹部１４の底面部１４ａおよび側面部１４ｂは、撥水基の集積度が低いためパターン形成材料に対して親液性を示す。したがって、パターン形成材料１５は、凹部１４の底面部１４ａとの間、および凹部１４の側面部１４ｂとの間に空隙を空けることなく充填される。
【００７６】
次に、図１２および図１３を参照して、パターン形成材料を焼成する工程を行なう。本実施の形態においては、２００℃〜２３０℃の環境下で１０分程度の最終焼成（ポストベーク）処理を行なう。感光性絶縁材料を用いた絶縁層１１およびパターン形成材料１５を乾燥および焼成してパターン２２を形成する。パターン２２は、凹部１４に空隙なく充填されたパターン形成材料１５を乾燥および焼成して形成されるために、パターン精度を低下させることなく形成することができる。
【００７７】
本実施の形態におけるパターン形成方法では、凹部の側面部に撥液層が配置されることを回避できる。絶縁層の凹部にパターン形成材料を充填するときに、凹部の側面部とパターン形成材料との間に隙間が空くことなく、所望のパターンを高いパターン精度で形成することができる。この結果、パターン精度の悪化に伴う不良の発生を抑制できて、歩留りが向上する。
【００７８】
図１３を参照して、本実施の形態におけるパターン形成方法においては、５工程でパターンを形成することができる。また、フォトマスクを使用する工程は、１工程である。本実施の形態におけるパターン形成方法は、図２４に示す従来の技術における９工程およびフォトマスクを２工程で使用する方法に比べて、作業工程数を少なくすることができる。特に、本実施の形態におけるパターン形成方法は、フォトリソグラフィ工程の回数を削減することができ、工程を簡略化することができる。
【００７９】
本実施の形態における多層積層構造体は、上述の製造方法により製造されている。本実施の形態におけるパターン形成方法は、実施の形態１と同様に、半導体装置の製造方法、電気回路の製造方法、表示装置の製造方法、発光素子の製造方法、およびカラーフィルタの製造方法に適用することができる。
【００８０】
本実施の形態においては、ポジ型の感光性絶縁材料を用いているが、この形態に限られず、ネガ型の感光性絶縁材料を用いても構わない。
【００８１】
その他の方法、構成、作用および効果については実施の形態１と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【００８２】
上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には、同一の符号を付している。また、上述の説明において、上または下などの記載は、鉛直方向の絶対的な上下方向を示すものではなく、それぞれの位置関係を相対的に示すものである。また、それぞれの実施の形態の特徴部分を適宜組み合わせることができる。
【００８３】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施の形態１におけるパターン形成方法の第１工程説明図である。
【図２】実施の形態１におけるパターン形成方法の第２工程説明図である。
【図３】実施の形態１におけるパターン形成方法の第３工程説明図である。
【図４】実施の形態１におけるパターン形成方法の第４工程説明図である。
【図５】実施の形態１におけるパターン形成方法の第５工程説明図である。
【図６】実施の形態１におけるパターン形成方法の第６工程説明図である。
【図７】実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するフロー図である。
【図８】実施の形態２におけるパターン形成方法の第１工程説明図である。
【図９】実施の形態２におけるパターン形成方法の第２工程説明図である。
【図１０】実施の形態２におけるパターン形成方法の第３工程説明図である。
【図１１】実施の形態２におけるパターン形成方法の第４工程説明図である。
【図１２】実施の形態２におけるパターン形成方法の第５工程説明図である。
【図１３】実施の形態２におけるパターン形成方法を説明するフロー図である。
【図１４】実施の形態２におけるパターン形成方法の絶縁層にハーフトーンフォトマスクを用いて露光を行なう工程の概略断面図である。
【図１５】従来の技術におけるパターン形成方法の第１工程説明図である。
【図１６】従来の技術におけるパターン形成方法の第２工程説明図である。
【図１７】従来の技術におけるパターン形成方法の第３工程説明図である。
【図１８】従来の技術におけるパターン形成方法の第４工程説明図である。
【図１９】従来の技術におけるパターン形成方法の第５工程説明図である。
【図２０】従来の技術におけるパターン形成方法の第６工程説明図である。
【図２１】従来の技術におけるパターン形成方法の第７工程説明図である。
【図２２】従来の技術におけるパターン形成方法の第８工程説明図である。
【図２３】従来の技術におけるパターン形成方法の第９工程説明図である。
【図２４】従来の技術におけるパターン形成方法を説明するフロー図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  （第１）絶縁層、２  （第２）絶縁層、３  撥液層、１０  基体、１１  絶縁層、１２  撥液層、１３  レジスト膜、１４  凹部、１４ａ  底面部、１４ｂ  側面部、１５  パターン形成材料、２２  パターン、３１ａ〜３１ｃ  領域、４１  矢印、１００  被処理部材、１０１  絶縁層（下層）、１０２  レジスト膜、１０３  絶縁層（上層）、１０４  凹部、１０４ａ  底面部、１０４ｂ  側面部、１１０  撥液層、１０５  パターン形成材料、１１１  パターン。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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