(57)【要約】【課題】マスク形成時間の短縮が可能であり、パターニング精度の確保が可能な、マスク形成方法の提供を目的とする。【解決手段】液状のパターン材料を用いて所望パターンを形成するため、被処理部材１０の表面にマスクを形成する方法であって、フッ素樹脂重合膜が形成された被処理部材１０表面のパターン形成部分に対して紫外線５７を照射するとともに、波長６μｍ以上１０μｍ以下の赤外線６２を照射可能な赤外線照射手段６０を用いて、波長が６μｍ未満の電磁波を遮断可能なフィルタ６１を介して、フッ素樹脂重合膜を加熱することにより、パターン形成部分のフッ素樹脂重合膜を除去する構成とした。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状のパターン材料を用いて所望パターンを形成するため、被処理部材の表面にマスクを形成する方法であって、
所定領域にマスク材料被膜が形成された前記被処理部材表面のパターン形成部分に対して紫外線を照射するとともに、前記マスク材料被膜を加熱することにより、前記パターン形成部分の前記マスク材料被膜を除去することを特徴とするマスク形成方法。
【請求項２】
前記マスク材料被膜は、フッ素樹脂重合膜であることを特徴とする請求項１に記載のマスク形成方法。
【請求項３】
前記マスク材料被膜の加熱は、波長が６μｍ以上１０μｍ以下の赤外線を照射して行うことを特徴とする請求項１または２に記載のマスク形成方法。
【請求項４】
前記赤外線の照射を、波長が６μｍ未満の赤外線を遮断可能なフィルタを介して行うことを特徴とする請求項３に記載のマスク形成方法。
【請求項５】
前記マスク材料被膜の加熱は、前記マスク材料の分解温度以下であって、なおかつ前記紫外線の照射によって変質した前記マスク材料の分解温度以上で行うことを特徴とする請求項３または４に記載のマスク形成方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のマスク形成方法を使用して製造したことを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク形成方法ならびにその方法を用いて製造したカラーフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置を製造する際には、シリコン基板等の被処理部材の表面に素子を形成した後、これら素子の上層側に配線パターンを形成するようにしている。
具体的には、絶縁膜が形成された被処理部材の表面に、プラズマＣＶＤ等により配線材料層を形成する。次に、当該配線材料層の表面全体にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成し、これを感光工程及びフォトエッチング工程へと導入して、パターンニングを行う。次に、パターニングされたレジスト膜をマスクとして、配線材料層のエッチングを行い、レジスト膜の下層のみに配線材料層を残す。次に、溶剤によってレジスト膜の除去を行う。このような工程を経れば、被処理部材の表面に配線パターンを形成することができる。（例えば、特許文献１等参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−６８２５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これに対し本願出願人は、新たに発明されたパターン形成方法につき、特願２００１−３７３０８１号において特許出願している。
図１０および図１１は、特願２００１−３７３０８１号に係るパターン形成方法の説明図である。ここでは、図１０（１）に示す被処理部材１０の表面１２に、図１１（３）に示す配線パターン１４を形成する場合について説明する。まず、図１０（２）に示すように、被処理部材１０の表面全体に、フッ素樹脂重合膜１６を形成することにより、撥液処理を行う。次に、配線パターン形成部分１８に紫外線を照射して、当該部分のフッ素樹脂重合膜を分解・除去することにより、親液処理を行う（図１０（３））。
【０００５】
次に、被処理部材１０の表面にパターン材料溶液を塗布する。具体的には、パターン材料溶液をミスト化して、被処理部材１０の上方から散布する。ここで、配線パターン形成部分１８の底面である被処理部材１０の表面には親液性が、またそれ以外の部分には撥液性が、それぞれ付与されているので、パターン材料溶液は配線パターン形成部分１８のみに堆積する。さらに、パターン材料溶液を乾燥させれば、図１１（１）に示すように、パターン材料被膜２０が得られる。その後、図１１（２）に示すように、紫外線を照射して、フッ素樹脂重合膜１６を除去する。なお、必要に応じてパターン材料被膜２０のアニール処理等を行う。以上により、図１１（３）に示すように、被処理部材１０の表面に、配線パターン１４が形成される。
【０００６】
上述したパターン形成方法は、被処理部材の表面に形成された被膜の一部をエッチングにより除去するという従来の方法から、被膜材料溶液を溝部につける／埋めるといった方法に転換したことから、パターン形成工程をすべて大気圧または大気圧近傍の環境で行うことができる。これにより、エッチングのための真空設備を設ける必要がなく、当該設備を稼働させるためのエネルギを削減することが可能になる。従って、製造コストを削減することができるものである。
【０００７】
ところで、特願２００１−３７３０８１号に係るパターン形成方法では、被処理部材の表面にフッ素樹脂重合膜を形成するとともに、パターン形成部分に紫外線を照射して、当該部分におけるフッ素樹脂重合膜を分解・除去することにより、パターン形成用のマスクを形成している。この方法により、マスク上の余分なパターン材料溶液の除去時間を短縮することが可能となるので、製造コストを削減することができる。また、パターニング精度が向上し、所望形状のパターン材料被膜を得ることができる。もっとも、紫外線の照射によるフッ素樹脂重合膜の分解・除去には、図１２に示すように相当の時間が必要となる。そこで、フッ素樹脂重合膜の除去時間の短縮による、マスク形成時間の短縮が求められている。そこで本発明は、マスク形成時間の短縮が可能な、マスク形成方法ならびにこの方法を用いて製造されたカラーフィルタの提供を目的とする。また本発明は、パターニング精度の確保が可能な、マスク形成方法ならびにこの方法を用いて製造されたカラーフィルタの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るマスク形成方法は、液状のパターン材料を用いて所望パターンを形成するため、被処理部材の表面にマスクを形成する方法であって、所定領域にマスク材料被膜が形成された前記被処理部材表面のパターン形成部分に対して紫外線を照射するとともに、前記マスク材料被膜を加熱することにより、前記パターン形成部分の前記マスク材料被膜を除去する構成とした。
【０００９】
紫外線の照射によりマスク材料被膜の表面が変質して分解温度が低下し、変質したマスク材料被膜が加熱により除去されて、照射された紫外線がマスク材料被膜のより深い位置まで到達可能になる。これにより、パターン形成部分におけるマスク材料被膜の除去時間が短縮され、マスク形成時間を短縮することができる。
【００１０】
また、前記マスク材料被膜は、フッ素樹脂重合膜であってもよい。さらに、前記マスク材料被膜の加熱は、波長が６μｍ以上１０μｍ以下の赤外線を照射して行う構成としてもよい。これにより、マスク材料被膜を効率よく加熱することができるので、マスク形成時間を短縮することができる。
【００１１】
また、前記赤外線の照射を、波長が６μｍ未満の赤外線を遮断可能なフィルタを介して行う構成としてもよい。これにより、電磁波の照射時に被処理部材が熱膨張しないので、パターン形成部分に対して正確に電磁波を照射することができる。したがって、パターニング精度を確保することができる。
【００１２】
また、前記マスク材料被膜の加熱は、前記マスク材料の分解温度以下であって、なおかつ前記紫外線の照射によって変質した前記マスク材料の分解温度以上で行う構成としてもよい。これにより、パターン形成部分以外の部分におけるマスク材料被膜を変質させることなく、紫外線の照射によって変質したパターン形成部分におけるマスク材料被膜のみを除去することができる。したがって、パターニング精度を確保することができる。
【００１３】
一方、本発明に係るカラーフィルタは、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のマスク形成方法を使用して製造した構成とした。これにより、上記効果を伴ってカラーフィルタを製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るマスク形成方法およびマスク除去方法、ならびにカラーフィルタの好ましい実施の形態を、添付図面にしたがって詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１５】
最初に、第１実施形態について説明する。第１実施形態に係るマスク形成方法は、フッ素樹脂重合膜が形成された被処理部材表面のパターン形成部分に紫外線を照射するとともに、フッ素樹脂重合膜を加熱することにより、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ものである。
【００１６】
本発明は、被処理部材の表面に形成したフッ素樹脂重合膜を、紫外線の照射により除去する際に、フッ素樹脂重合膜を加熱することにより、除去時間を短縮することができるという知見に基づいている。
本願発明者は、被処理部材の表面に形成されたフッ素樹脂重合膜を、以下に述べる様々な条件の下で除去する実験を行った。なお、フッ素樹脂重合膜は、厚さ０．７ｍｍのガラス基板の表面に、Ｃ８Ｆ１８を原料ガスとし、ＡｒおよびＣＦ４を添加ガスとして、プラズマ重合法により形成した。具体的には、被処理部材を配置した処理室内を１．５Ｔｏｒｒに減圧し、その処理室内にＣ８Ｆ１８ガスを２５ｃｃｍ、Ａｒガスを１５０ｃｃｍ、およびＣＦ４ガスを１２０ｃｃｍ、それぞれ供給した。そして、その処理室内に放電電力１５００Ｗを印加し、原料ガスを活性化して重合させ、１分間成膜した。
【００１７】
図１２は、フッ素樹脂重合膜に対する紫外線の照射時間と、被処理部材表面における接触角との関係を表すグラフである。なお、接触角が小さいほど、フッ素樹脂重合膜が分解・除去され、親液性が強くなっていることを示している。図１２では、紫外線のみを１０分間以上照射しても、接触角の低下は１０°程度にとどまっている。これは、紫外線の照射によってフッ素樹脂重合膜の結合が切断されるものの、低分子化したフッ素樹脂重合膜は除去されずに、被処理部材表面にとどまるためと考えられる。これにより、紫外線の照射のみによるフッ素樹脂重合膜の分解・除去には、相当の時間が必要になることがわかる。
【００１８】
一方、図１は、フッ素樹脂重合膜の加熱を併用した場合における紫外線の照射時間と、被処理部材表面における接触角との関係を表すグラフである。紫外線の照射装置には、波長２１５ｎｍ、照度１１．３ｍＷ／ｃｍ２の低圧水銀ランプを使用している。なお、照射時間の違いによる影響を把握しやすくするため、一般的な紫外線照射装置（波長１７２ｎｍ）より低エネルギーのものを使用している。また、分光放射照度計には、ウシオ電機製ＵＳＲ４０を使用している。一方、フッ素樹脂重合膜の加熱は基板加熱によって行い、被処理部材の温度を２５０℃としている。なお、図１の○は、被処理部材表面に形成されたフッ素樹脂重合膜に対して、紫外線照射や加熱が施される前の、未処理状態における接触角である。
【００１９】
図１の●は、紫外線の照射とフッ素樹脂重合膜の加熱とを別個に行う、段階処理方式を採用した場合である。具体的には、紫外線を各時間照射した後に、フッ素樹脂重合膜を１０分間加熱している。この場合には、紫外線照射時間が短くても、接触角が未処理状態から１０°程度低下している。これは、紫外線の照射によって低分子化されたフッ素樹脂重合膜が、加熱によって分解除去されるためと考えられる。したがって、この方法でも被処理部材表面の親液処理時間を短縮することは可能である。
【００２０】
もっとも、この方法では、紫外線照射時間を延長しても、接触角がほとんど低下しない。これは、紫外線の照射時間の長短にかかわらず、紫外線の到達する範囲は、フッ素樹脂重合膜の表面から一定の深さに限られるからであると考えられる。なお、紫外線照射時間の延長により付加されるエネルギーは、紫外線到達可能範囲のフッ素樹脂重合膜をより低分子化することに消費されると考えられる。
【００２１】
一方、図１の▲は、紫外線の照射とフッ素樹脂重合膜の加熱とを同時に行う、同時処理方式を採用した場合である。具体的には、紫外線の照射とフッ素樹脂重合膜の加熱とを同時に各時間行っている。この場合には、紫外線照射時間の延長にしたがって、接触角が順調に低下している。これは、低分子化されたフッ素樹脂重合膜が加熱により除去されて、紫外線がより深くまで到達可能になるからであると考えられる。そこで、第１実施形態ではこの同時処理方式を採用する。
【００２２】
上述した同時処理方式の実施には、図２に示す親液処理装置を使用する。親液処理装置５０には、被処理部材１０を載置するサンプル台５８を設ける。また、紫外線を照射する低圧水銀ランプ５２を、サンプル台５８に相対して配置する。なお、低圧水銀ランプ５２以外にも、任意の紫外線照射手段を採用することができる。低圧水銀ランプ５２は、窒素ガス等を充填したランプハウス５３の内部に配置し、ランプハウス５３におけるサンプル台５８側の壁面には、シャッタ５４を設ける。さらに、低圧水銀ランプ５２とサンプル台５８との間には、紫外線照射マスク５６を配置する。紫外線照射マスク５６には、被処理部材１０の表面に形成するパターンと同等形状の紫外線透過部が形成されている。この紫外線照射マスク５６を介して紫外線５７を照射することにより、被処理部材１０のパターン形成部分に紫外線を照射することができる。一方、サンプル台５８の斜め上方に、加熱手段として赤外線照射手段６０を設けて、紫外線の照射とフッ素樹脂重合膜の加熱との同時処理を可能とする。
【００２３】
ここで、赤外線照射手段６０として、フッ素樹脂重合膜による赤外線吸収率が最高となる波長の赤外線を照射可能なものを使用する。図３は、フッ素樹脂重合膜を構成する主なＰＦＣ（パーフルオロカーボン）による、各波長の赤外線の吸収率を表すグラフである。図３では、各ＰＦＣとも波長８μｍ前後の赤外線の吸収率が最も高くなっている。したがって、波長８μｍ前後の赤外線を照射すれば、フッ素樹脂重合膜を効率よく加熱することが可能となり、マスク形成時間を短縮することができる。そこで、少なくとも波長８μｍの赤外線を照射可能な赤外線照射手段を採用し、好ましくは、吸収率の高い波長６μｍ以上１０μｍ以下の赤外線を照射可能な赤外線照射手段を採用する。具体的には、より広範囲の赤外線を照射可能な、ハロゲンヒータやセラミックヒータ等を使用しても良いし、この波長域のみを照射可能なランプを採用しても良い。
【００２４】
また、赤外線照射手段６０には、被処理部材１０による赤外線吸収率が最高となる波長の赤外線を遮断可能な、フィルタを装着する。被処理部材として多く使用されるシリコン基板やガラス基板では、波長３μｍ前後の赤外線の吸収率が最も高くなる。したがって、波長３μｍ前後の赤外線を遮断すれば、フッ素樹脂重合膜を加熱する一方で、被処理部材の温度上昇を抑制することが可能となり、被処理部材の熱膨張によるパターニング精度の低下を防止することができる。そこで、少なくとも波長３μｍの赤外線を遮断可能なフィルタを採用し、好ましくは吸収率の高い波長６μｍ以下の赤外線を遮断可能なフィルタを採用する。
なお、被処理部材の温度上昇を抑制するため、サンプル台５８には被処理部材１０の冷却手段（不図示）を設けるのが好ましい。
【００２５】
次に、上述した親液処理装置を使用してパターン形成用のマスクを形成し、さらにパターン形成後にマスクを除去する方法について説明する。ここでは、カラーフィルタの製造方法を具体例として説明する。カラーフィルタは、図９（３）に示すように、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、それぞれ被処理部材であるガラス基板（被処理部材１０）の表面に配置したものである。各フィルタは、顔料等のパターン材料の被膜１５０ｒ、１５０ｇ、１５０ｂで構成し、厚さ１μｍ程度に形成する。各パターン材料被膜は、相互に一定間隔をおいて、平面視マトリクス状にパターニングする。なお、マトリクスパターン１４４の目地部分には、ブラックマトリクスと呼ばれる金属クロム等からなる遮光膜１５５を形成し、隣接する画素からの光漏れを防止する。また、被処理部材１０の表面全体に保護膜１５８を形成する。
【００２６】
上述したカラーフィルタを製造するには、まず図８（１）に示すように、マトリクスパターンの目地部分となる被処理部材１０の表面に、金属クロム等により遮光膜１５５を形成する。次に、図８（２）に示すように、被処理部材１０の表面全体にフッ素樹脂重合膜１５４を形成する（撥液処理工程）。具体的には、まず処理室内に被処理部材を配置し、必要に応じて処理室内を所定の減圧状態にする。次に、直鎖状ＰＦＣ等からなる液体有機物を加熱して原料ガスを生成し、アルゴン等の放電維持ガスとともに処理室内に導入する。なお、添加ガスとしてＣＦ４ガスを導入するのが好ましい。次に、処理室内に高周波電力を導入して、原料ガス等をプラズマ化する。すると、直鎖状ＰＦＣの結合が一部切断されて活性となり、被処理部材の表面に到達した活性な直鎖状ＰＦＣが重合して、被処理部材の表面全体に撥液性を有するフッ素樹脂重合膜が形成される。
【００２７】
次に、図８（３）に示すように、マトリクスパターン形成部分１４１のフッ素樹脂重合膜を除去する（親液処理工程）。具体的には、まず図２に示す親液処理装置５０のサンプル台５８に、フッ素樹脂重合膜が形成された被処理部材１０をセットする。次に、低圧水銀ランプ５２を点灯させてシャッタ５４を開放し、被処理部材１０に紫外線５７を照射する。紫外線照射マスク５６を介して紫外線５７を照射することにより、被処理部材１０のパターン形成部分のみに紫外線が照射される。紫外線の照射により、フッ素樹脂重合膜の結合が切断されて、フッ素樹脂重合膜は低分子化される。
【００２８】
紫外線の照射と同時に、赤外線照射手段６０からは赤外線を照射する。上述したように、赤外線照射手段６０からは、フッ素樹脂による吸収率の高い波長６μｍ以上１０μｍ以下の赤外線が照射され、フッ素樹脂重合膜が加熱される。フッ素樹脂重合膜の加熱は、紫外線の照射によって低分子化したフッ素樹脂重合膜を分解させる一方で、パターン形成部分以外の部分に形成されたフッ素樹脂重合膜を変質させない温度で行う必要がある。したがって、フッ素樹脂重合膜の分解温度以下であって、なおかつ紫外線の照射によって低分子化したフッ素樹脂重合膜の分解温度以上の温度で行う。
【００２９】
図４は、フッ素樹脂重合膜の加熱温度と、被処理部材表面における接触角との関係を表すグラフであり、同時処理方式の場合を▲で示している。ここで、紫外線の照射には波長１７２ｎｍの紫外線照射装置を使用し、フッ素樹脂重合膜の加熱は基板加熱により行っている。なお、紫外線照射および加熱の同時処理時間は３０秒である。図３では、加熱温度１００〜１２５℃の間で、接触角が大きく低下している。これにより、紫外線の照射によって低分子化したフッ素樹脂重合膜の分解温度は、１００〜１２５℃程度であると推定される。したがって、フッ素樹脂重合膜の加熱は、１２５℃以上の温度で行えばよい。
【００３０】
一方、図５は、基板加熱のみを行った場合における、フッ素樹脂重合膜の加熱温度と、被処理部材表面における接触角との関係を表すグラフである。具体的には、紫外線を照射することなく、基板加熱のみを各温度で１０分間行っている。この場合、紫外線照射によるフッ素樹脂重合膜の低分子化がないので、加熱によりフッ素樹脂重合膜の結合が切れて気化することになる。図５では、２５０〜３００℃にかけて接触角が低下していることから、上記のように形成したフッ素樹脂重合膜の分解温度は、２５０〜３００℃程度であると推定される。したがって、フッ素樹脂重合膜の加熱は、２５０℃以下の温度で行えばよい。あるいは３００℃以上の温度で選択比がとれればそれでもよい。
【００３１】
なお、赤外線照射手段６０にはフィルタ６１を装着しているので、被処理部材による吸収率の高い波長６μｍ以下の赤外線は遮断される。これにより、フッ素樹脂重合膜が加熱される一方で、被処理部材の温度上昇が抑制される。その結果、被処理部材の熱膨張が抑制され、パターン形成部分に対して正確に紫外線を照射することができる。したがって、パターニング精度の低下を防止することができる。なお、サンプル台５８に被処理部材１０の冷却手段を設けた場合には、これを運転することにより上記効果を増強することができる。以上により、図８（３）に示すように、カラーフィルタのマトリクスパターン形成用のマスクが完成する。
【００３２】
次に、マトリクスパターンを形成する（成膜工程）。まず、図９（１）に示すように、パターン材料溶液１４９を塗布する。例えば、三原色ＲＧＢのうちＲ（赤）を選択し、インクジェットにより、Ｒのパターン材料溶液１４９をカラーフィルタ形成部分に塗布する。すると、フッ素樹脂重合膜１５４が撥液性を有するため、パターン材料溶液１４９は大きく盛り上がった状態で塗布される。また、フッ素樹脂重合膜１５４が撥液性を有するため、塗布されたＲのパターン材料溶液１４９は、隣接するＧ（緑）又はＢ（青）のカラーフィルタ形成部分に流入することがない。
【００３３】
なお、上述したカラーフィルタの製造工程では、ＲＧＢの３種類のパターン材料溶液を被処理部材の表面に選択的に塗布するため、インクジェット法を利用している。この点、１種類のパターン材料溶液のみを被処理部材の表面に塗布する場合には、ＬＳＭＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｍｉｓｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を利用することができる。ＬＳＭＣＤ法では、パターン材料溶液をミスト化して、被処理部材の上方から散布する。なお、被処理部材にバイアス電圧を印加すれば、ミスト化したパターン材料溶液を吸着して成膜速度を向上させることができる。ここで、被処理部材表面のパターン形成部分以外の部分には、パターン材料溶液に対して撥液性を示すフッ素樹脂重合膜が形成されているので、当該部分にはパターン材料溶液が付着しない。一方、パターン形成部分ではフッ素樹脂重合膜が除去され親液性が付与されているので、当該部分にはパターン材料溶液が付着する。なお、被処理部材を回転させれば、フッ素樹脂重合膜の上に残存するパターン材料溶液を、簡単に除去することができる。このようにして、パターン形成部分のみにパターン材料溶液が塗布される。
【００３４】
次に、塗布したパターン材料溶液１４９をプリベークする（乾燥工程）。その温度は、例えば８０℃とする。すると、図９（２）に示すように、パターン材料溶液の有機溶媒が蒸発して、パターン材料被膜１５０ｒが形成される。さらに、乾燥したパターン材料をポストベークする（アニール処理工程）。その温度は、例えば２００℃とする。同様に、三原色ＲＧＢのＧ（緑）およびＢ（青）を選択して、図９（３）に示すように、それぞれのパターン材料被膜１５０ｇおよび１５０ｂを形成する。以上により、被処理部材１０の表面に、マトリクスパターン１４４が形成される。
【００３５】
なお、複数のパターン材料溶液を塗布する場合、上記のように各パターン材料溶液を塗布する毎に乾燥及び焼成を行うことも可能であるが、複数のパターン材料溶液を塗布した後に、一括して乾燥及び焼成を行うことも可能である。この際、乾燥及び焼成を異なる処理室内で行うことも可能であるし、同一の処理室内で温度を段階的に上昇させて、乾燥、焼成を行うことも可能である。また、本実施形態ではパターン材料の塗布をＲ（赤）から行ったが、これに限定されることはなく、例えばＧ（緑）から、あるいはＢ（青）から塗布を行うことももちろん可能である。
【００３６】
次に、パターン形成用のマスクを除去する（マスク除去工程）。マスクの除去は、図２に示す親液処理装置を使用し、上述した親液処理工程と同様に、紫外線の照射とフッ素樹脂重合膜の加熱との同時処理方式によって行う。もっとも、親液処理工程では、パターン形成部分のフッ素樹脂重合膜のみを除去するため、パターン形成部分のみに紫外線を照射するとともに、フッ素樹脂重合膜の分解温度以下の温度で加熱する必要があった。しかし、マスク除去工程では、被処理部材１０表面に形成したフッ素樹脂重合膜の全体を除去するので、紫外線照射用マスク５６を介することなく、被処理部材１０の表面全体に紫外線を照射すればよい。また、フッ素樹脂重合膜の分解温度以上の温度で加熱し、低分子化したフッ素樹脂重合膜だけでなく、高分子状態のフッ素樹脂重合膜を分解・気化させてもよい。なお、数万個もの炭素分子が直鎖状に連結したフッ素樹脂であっても、その分解温度は４００℃程度であるから、具体的には２５０℃または３００℃以上であって、４００℃以下の温度で加熱すればよい。さらに、フィルタ６１の機能を一時停止させて、フッ素樹脂重合膜とともに被処理部材１０を加熱し、フッ素樹脂重合膜の温度上昇を促進させてもよい。これらにより、マスク除去時間を短縮することができる。
最後に、各パターン材料被膜１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂを覆う形で、被処理部材１０の表面に保護膜１５８を形成する。以上により、図９（３）に示すように、カラーフィルタが完成する。
【００３７】
上述したように、第１実施形態に係るマスク形成方法では、フッ素樹脂重合膜が形成された被処理部材表面のパターン形成部分に紫外線を照射するとともに、フッ素樹脂重合膜を紫外線照射手段で加熱して、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構成とした。紫外線の照射によりフッ素樹脂重合膜の表面が低分子化され、低分子化されたフッ素樹脂重合膜が加熱により除去されて、照射された紫外線がフッ素樹脂重合膜のより深い位置まで到達可能になる。これにより、パターン形成部分におけるフッ素樹脂重合膜の除去時間が短縮され、マスク形成時間を短縮することができる。
【００３８】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係るマスク形成方法は、フッ素樹脂重合膜が形成された被処理部材表面のパターン形成部分に紫外線を照射する工程と、フッ素樹脂重合膜を加熱することによりパターン形成部分のフッ素樹脂重合膜を除去する工程とを、順次複数回実施するものである。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。
【００３９】
第１実施形態で述べたように、段階処理方式では、紫外線の到達可能範囲がフッ素樹脂の表面から一定の深さに限られることから、紫外線照射時間を延長しても接触角はほとんど低下しない。これに対して、同時処理方式では、低分子化されたフッ素樹脂が熱エネルギーによって揮発するために除去されて、紫外線がより深くまで到達可能となるので、紫外線照射時間の延長にしたがって接触角が順調に低下する。とすれば、段階処理方式を繰り返して行うことにより、同時処理方式と同様の効果が得られるものと考えられる。そして、段階処理方式の場合には、紫外線照射時に被処理部材が熱膨張することがないので、パターニング精度を確保することができる。また、第１実施形態のように被処理部材の温度上昇を抑制するフィルタを使用する必要がなくなり、設備コストを低減することができる。
【００４０】
図１の■は、段階処理方式を繰り返し実施した場合であり、具体的には、紫外線を１分間照射した後に、フッ素樹脂重合膜を１０分間加熱する工程を、２回繰り返し実施している。その結果、段階処理方式を１回だけ行った場合（●）より、接触角が低下することが確認された。この段階処理方式を、さらに繰り返して実施すれば、同時処理方式の場合（▲）と同等の接触角を得ることができると考えられる。そこで、第２実施形態では段階処理方式を繰り返し実施する方法を採用する。
【００４１】
段階処理方式を実施するには、図２に示す親液処理装置を使用することができる。もっとも、上述したようにフィルタ６１は不要である。さらに、加熱手段として、赤外線照射手段６０の代わりに、基板加熱手段を使用してもよい。図６に基板加熱手段を使用した親液処理装置の説明図を示す。基板加熱手段６５は、ヒータ部６７の上に配置した被処理部材１０を加熱することにより、被処理部材１０表面に形成したフッ素樹脂重合膜を間接的に加熱するものである。そこで、基板加熱手段６５は、サンプル台５８の上に設ける。なお、基板加熱手段６５以外の構成は、図２の親液処理装置５０と同様である。この基板加熱手段を使用することにより、装置コストを削減することができる。
【００４２】
次に、上述した親液処理装置を使用してパターン形成用のマスクを形成し、さらにパターン形成後にマスクを除去する方法について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。
【００４３】
まず、被処理部材表面の全体にフッ素樹脂重合膜を形成する（撥液処理工程）。その具体的な方法は、第１実施形態と同様である。
次に、パターン形成部分のフッ素樹脂重合膜を除去する（親液処理工程）。まず、パターン形成部分のフッ素樹脂重合膜に紫外線を照射する（紫外線照射工程）。具体的には、図６に示す親液処理装置６４において、基板加熱手段６５のヒータ６７の上に、フッ素樹脂重合膜が形成された被処理部材１０をセットする。そして、第１実施形態と同様に紫外線を照射する。なお、紫外線照射工程では被処理部材を加熱しないので、被処理部材が熱膨張することがなく、パターン形成部分に対して正確に紫外線を照射することができる。したがって、パターニング精度を確保することができる。
【００４４】
紫外線照射工程が終了した後に、基板加熱手段６５を運転して、フッ素樹脂重合膜を加熱する（加熱処理工程）。具体的には、ヒータ部６７により被処理部材１０を加熱して、被処理部材１０表面に形成されたフッ素樹脂重合膜を間接的に加熱する。この場合も、第１実施形態と同様に、紫外線の照射によって低分子化したフッ素樹脂重合膜を蒸発させる一方で、パターン形成部分以外の部分に形成されたフッ素樹脂重合膜を変質させない温度で、加熱処理を行う必要がある。したがって、フッ素樹脂重合膜の分解温度以下であって、なおかつ紫外線の照射によって低分子化したフッ素樹脂重合膜の分解温度以上で、加熱処理を行う。
【００４５】
加熱処理工程が終了した後に、第２実施形態では、紫外線照射工程および加熱処理工程を再度実施する。１回目の紫外線照射工程および加熱処理工程により、表面から一定深さのフッ素樹脂重合膜が除去されているので、２回目の紫外線照射工程では紫外線をより深くまで到達させることが可能となり、２回目の加熱処理工程ではより深くまでフッ素樹脂重合膜を除去することができる。このようにして、紫外線照射工程および加熱処理工程を複数回繰り返すことにより、パターン形成部分のフッ素樹脂重合膜を除去する。以上により、パターン形成用のマスクが完成する。
次に、パターン材料溶液を塗布し（成膜工程）、乾燥させ（乾燥工程）、アニール処理して（アニール処理工程）、パターンを形成する。その具体的な方法は、第１実施形態と同様である。
【００４６】
最後に、パターン形成用のマスクを除去する。マスクの除去は、図６に示す親液処理装置を用いて行う。ここで、上述した親液処理工程と同様に、段階処理方式によりマスクを除去することも可能である。しかし、マスク除去工程ではパターニング精度の確保が問題にならないことから、同時処理方式を採用することにより、マスク除去時間を短縮するのが好ましい。すなわち、第１実施形態と同様に、紫外線照射用マスクを介することなく、被処理部材の表面全体に紫外線を照射する。これと同時に、基板加熱手段により、フッ素樹脂重合膜の分解温度以上でフッ素樹脂重合膜を加熱する。以上により、被処理部材の表面に所望のパターンが完成する。
【００４７】
上述したように、第２実施形態に係るマスク形成方法では、フッ素樹脂重合膜が形成された被処理部材表面のパターン形成部分に紫外線を照射する工程と、フッ素樹脂重合膜を加熱することによりパターン形成部分のフッ素樹脂重合膜を除去する工程とを、複数回実施する構成とした。この場合、紫外線照射時に被処理部材が熱膨張しないので、パターン形成部分に対して正確に紫外線を照射することができる。したがって、パターニング精度を確保することができる。
【００４８】
なお、本発明のマスク形成方法を使用して、機能的な薄膜を基板上に形成した構造体を有するデバイスは、例えばカラーフィルタに適用される。その一例を図７に示す。図７は、表示体モジュールの概略図であり、機能的薄膜２１４は例えばカラーフィルタの有機分子膜である。このカラーフィルタの製造方法において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。
【００４９】
【発明の効果】
液状のパターン材料を用いて所望パターンを形成するため、被処理部材の表面にマスクを形成する方法であって、所定領域にマスク材料被膜が形成された前記被処理部材表面のパターン形成部分に対して紫外線を照射するとともに、前記マスク材料被膜を加熱することにより、前記パターン形成部分の前記マスク材料被膜を除去する構成としたので、マスク形成時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フッ素樹脂重合膜の加熱を併用した場合における紫外線の照射時間と、被処理部材表面における接触角との関係を表すグラフである。
【図２】第１実施形態における親液処理装置の説明図である。
【図３】フッ素樹脂重合膜を構成する主なＰＦＣによる、各波長の赤外線の吸収率を表すグラフである。
【図４】フッ素樹脂重合膜の加熱温度と、被処理部材表面における接触角との関係を表すグラフである。
【図５】基板加熱のみを行った場合における、フッ素樹脂重合膜の加熱温度と、被処理部材表面における接触角との関係を表すグラフである。
【図６】第２実施形態における親液処理装置の説明図である。
【図７】微細構造体の説明図である。
【図８】カラーフィルタの製造方法の第１説明図である。
【図９】カラーフィルタの製造方法の第２説明図である。
【図１０】特願２００１−３７３０８１号に係るパターン形成方法の第１説明図である。
【図１１】特願２００１−３７３０８１号に係るパターン形成方法の第２説明図である。
【図１２】フッ素樹脂重合膜に対する紫外線の照射時間と、被処理部材表面における接触角との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１０………被処理部材
１２………表面
１４………配線パターン
１６………フッ素樹脂重合膜
１８………配線パターン形成部
２０………パターン材料被膜
５０………親液処理装置
５２………低圧水銀ランプ
５３………ランプハウス
５４………シャッタ
５６………紫外線照射用マスク
５７………紫外線
５８………サンプル台
６０………赤外線照射手段
６１………フィルタ
６２………赤外線
６４………親液処理装置
６５………基板加熱手段
６７………ヒータ
１４１………マトリクスパターン形成部分
１４４………マトリクスパターン
１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ………パターン材料被膜
１５４………重合膜
１５５………遮光膜
１５８………保護膜
２１１………被処理部材
２１４………機能的薄膜
２２０………微細構造体
【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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