(57)【要約】【課題】  所定領域を容易に撥液化できるようにする。【解決手段】  パターン形成方法は、撥液領域形成工程１０とパターン形成工程２０とからなっている。撥液領域形成工程１０は、液体下地膜材料を塗布して乾燥させる下地膜形成工程１２と、下地膜の表面に紫外線を照射して水酸基を形成する極性基形成工程１４と、液体撥液膜材料を塗布してアニールし、極性基の形成された部分に撥液膜を形成する撥液膜形成工程１６とを有する。パターン形成工程２０は、撥液膜の形成されていない部分の下地膜を除去し、液体パターン材料を塗布してアニールすることにより、液体パターン材料を所定形状のパターンにする。【選択図】        図１
2005118660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性基を有しない有機物からなる下地膜を基板に形成する下地膜形成工程と、
前記下地膜の表面の所定領域に極性基を形成する極性基形成工程と、
前記下地膜の極性基を形成した前記所定領域に撥液膜を形成する撥液膜形成工程と、
を有することを特徴とする撥液領域の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の撥液領域の形成方法において、
前記極性基形成工程において形成する極性基は、水酸基であることを特徴とする撥液領域の形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の撥液領域の形成方法において、
前記極性基の形成は、酸化雰囲気において前記下地膜の表面に高エネルギー線を照射して行なうことを特徴とする撥液領域の形成方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の撥液領域の形成方法において、
前記撥液膜は、フッ素系シランカップリング剤またはフッ素系界面活性剤からなることを特徴とする撥液領域の形成方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の撥液領域の形成方法において、
前記撥液膜形成工程は、
撥液膜成分を溶解した液体撥液膜材料を前記所定領域に塗布する溶液塗布工程と、
塗布した前記液体撥液膜材料中の溶媒を除去して乾燥撥液膜を得る乾燥工程と、
前記乾燥撥液膜を乾燥工程における乾燥温度より高い温度に加熱するアニール工程と、
を有することを特徴とする撥液領域の形成方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の撥液領域の形成方法により、基板の所定位置に撥液領域を形成する撥液領域形成工程と、
前記撥液領域以外のパターン形成領域に液体パターン材料を塗布して固化するパターン形成工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
請求項７に記載のパターン形成方法において、
前記パターン形成工程は、前記パターン形成領域の前記下地膜を除去したのち、前記液体パターン材料を塗布することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載のパターン形成方法により形成したパターンを有することを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面の一部を撥液化する撥液領域の形成方法に係り、特に液体パターン材料を用いて微細なパターンを形成するのに好適な撥液領域の形成方法およびパターン形成方法並びに電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスである半導体装置は、微細なパターンを何度も形成することにより製造される。従来、半導体装置を構成する微細なパターンは、基板の表面にパターンを形成するための導電性や絶縁性の薄膜をＣＶＤなどによって成膜したのち、フォトリソグラフィー技術を用いて薄膜をエッチングして形成していた。このような成膜やエッチングは、真空中において行なわれるため、大型で高価な真空装置を必要とするとともに、非常に多くの工程とエネルギーおよび時間とを必要とする。このため、液体材料を用いてパターンを形成することが研究されている。液体パターン材料によりパターンを形成する場合、基板のパターン形成領域にのみ選択的に液体パターン材料を塗布し、これを焼成してパターンを形成できれば、工程を大幅に簡素化でき、パターンを形成する時間も短縮することができる。
【０００３】
しかし、液体は、容易に周囲に広がるため、液体パターン材料をパターン形成領域に留めておくバンクなどを形成する必要がある。ところが、バンクの表面に液体パターン材料が付着すると、パターンを形成するために液体パターン材料を加熱して硬化させたときに、バンク上に付着した液体パターン材料も硬化し、不要となったバンクを容易に除去できなくなり、バンクを除去するために多くの手間と時間が必要となる。そこで、本願出願人は、フッ素樹脂の重合膜からなる撥液膜を形成し、この撥液膜にマスクを介して紫外線を照射して分解し、撥液膜をパターニングしてバンクにすることを提案した（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１２４２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、撥液膜をパターニングしてパターン形成用のバンクにする場合、撥液膜には、次の３つの特性を備えていることが要求される。１つ目は、基板との密着性がよく、容易に剥離しないこと。２つ目は、液体パターン材料を弾く性質があること。３つ目は、紫外線によって容易に分解されること。
【０００５】
ところが、特許文献１に記載されているフッ素樹脂の重合膜からなる撥液膜は、紫外線によって容易に分解することができない。撥液性を有する膜は、一般にフッ素系の樹脂によって形成される。このフッ素系の樹脂は、紫外線を透過する性質を有している。このため、フッ素系樹脂からなる撥液膜を紫外線によってパターニングする場合、長時間にわたって紫外線を照射する必要がある。そして、パターニングの時間を短縮しようとした場合、波長の短いエネルギーの大きな紫外線を照射する必要がある。しかし、短波長の紫外線は、平行光を得ることが困難であるため、微細なパターンを高精度で形成するためには、フォトリソグラフィー技術を使用してレジストによるマスクを形成する必要があり、工程の簡素化、コストの削減などにおいて充分な効果を得ることができない。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、所定領域を容易に撥液化できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、液体パターン材料によるパターンを容易に形成できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撥液領域の形成方法は、極性基を有しない有機物からなる下地膜を基板に形成する下地膜形成工程と、前記下地膜の表面の所定領域に極性基を形成する極性基形成工程と、前記下地膜の極性基を形成した前記所定領域に撥液膜を形成する撥液膜形成工程と、を有することを特徴としている。
【０００８】
このようになっている本発明は、基板と密着性のよい下地膜を形成したのち、下地膜表面の所定位置に極性基を形成し、この極性基を形成した部分に撥液膜を形成する。極性基は、比較的強い結合を形成するため、下地膜に液体撥液膜材料を塗布することにより、容易に極性基の形成された部分にのみ選択的に液体撥液膜材料を付着させることができる。したがって、極性基を形成した部分に付着させた液体撥液膜材料を硬化することにより、所定領域を容易に撥液化することができる。
【０００９】
下地膜は、ポリイミドやシランカップリング剤によって形成してよい。そして、極性基形成工程において形成する極性基は、水酸基であってよい。有機物からなる下地膜は、水酸基の形成が容易である。下地膜に水酸基を形成する場合、酸化雰囲気において下地膜の表面に高エネルギー線を照射して行なうことができる。有機膜は、空気中などの酸化雰囲気において表面に紫外線や電子線などの高エネルギー線が照射されると、高エネルギー線によって損傷を受けて分子結合が切断され、空気中の酸素や水蒸気と反応して容易に水酸基が形成される。
【００１０】
そして、撥液膜は、フッ素系シランカップリング剤またはフッ素系界面活性剤によって形成することができる。これらは、水酸基などの極性基と水素結合により容易に結合し、極性基の存在していない部分には付着しない。したがって、極性基が形成された部分に液体撥液膜材料を選択的に付着させることができる。また、フッ素を含んでいるため、優れた撥液性を示す。
【００１１】
前記撥液膜形成工程は、撥液膜成分を溶解した液体撥液膜材料を前記所定領域に塗布する溶液塗布工程と、塗布した前記液体撥液膜材料中の溶媒を除去して乾燥撥液膜を得る乾燥工程と、前記乾燥撥液膜を乾燥工程における乾燥温度より高い温度に加熱するアニール工程と、を有するようにできる。乾燥温度は、液体撥液膜材料に含まれる溶媒によるが、溶媒の沸点より低い温度で乾燥させることが望ましい。溶媒の沸点以上で乾燥させると、気泡が形成されたりして撥液膜がまだらになる。そして、乾燥して得た乾燥撥液膜をアニールすると、下地膜と撥液膜との結合が水素結合状態からより強い結合状態となり、非常に強い結合が得られて液体パターン材料の溶媒に対する耐性が得られる。
【００１２】
さらに、本発明に係るパターン形成方法は、上記の撥液領域の形成方法により、基板の所定位置に撥液領域を形成する撥液領域形成工程と、前記撥液領域以外のパターン形成領域に液体パターン材料を塗布して固化するパターン形成工程と、を有することを特徴としている。これにより、基板の所定位置に容易に撥液性を有するバンク（マスク）を形成することができ、パターン形成領域にパターンを形成するための時間の短縮が図れ、コストを低減することができる。なお、パターン形成工程は、前記パターン形成領域の前記下地膜を除去したのち、前記液体パターン材料を塗布して行なうことができる。例えば、下地膜の下方の部分と電気的導通を必要とする配線パターンを形成する場合などは、導通の障害となる下地膜を除去したのちに形成する。下地膜の除去は、紫外線や電子線などの高エネルギー線の照射、下地膜を３００℃以上の高温に加熱することなどにより行なうことができる。
【００１３】
そして、本発明に係る電子デバイスは、上記のパターン形成方法により形成したパターンを有することを特徴としている。これにより、電子デバイスを形成する際に上記の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る撥液領域の形成方法およびパターン形成方法並びに電子デバイスの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法を説明する工程ブロック図である。図１において、本発明の実施形態に係るパターン形成方法は、撥液領域形成工程１０とパターン形成工程２０とを有する。撥液領域形成工程１０は、下地膜形成工程１２と極性基形成工程１４と撥液膜形成工程１６とからなっている。
【００１５】
下地膜形成工程１２は、洗浄した基板に液体下地膜材料を塗布する塗布工程１２ａと、基板に塗布した液体下地膜材料を乾燥し、基板の表面に下地膜を形成する乾燥工程１２ｂとからなっている。下地膜は、表面の一部に撥液膜を結合させるため、化学的結合を生じやすい水酸基（−ＯＨ）やアミノ基（−ＮＨ2）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）などの、極性基を有しない有機物から形成することが望ましい。また、実施形態の場合、後述するように、下地膜の表面に水酸基を形成し、その水酸基に撥液膜を結合させるため、ポリイミドやシランカップリング剤などの表面が親油性のものが望ましい。そこで、実施形態の塗布工程１２ａは、キシレンとＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）とからなる溶媒に溶解したポリイミド、またはシランカップリング剤の希釈液などを基板に塗布する。塗布は、スピンコートやディップコート、スリットコートなど、任意の方法で行なうことができる。
【００１６】
乾燥工程１２ｂは、液体下地膜材料に含まれている溶媒を除去する工程であって、自然乾燥であってもよい。しかし、加熱して乾燥すれば、乾燥時間を大幅に短縮することができる。乾燥温度は、液体下地膜材料の溶媒の種類によって異なる。しかし、乾燥温度は、溶媒の沸点より低い温度がよい。溶媒の沸点以上の温度で乾燥した場合、下地膜に気泡が生じ、パターン形成工程２０において形成したパターンの表面に凹凸が生じ、高精度なパターンの形成が困難となるとともに、パターンが配線などの場合、凸部に電界の集中が生じて絶縁破壊の原因などになる。
【００１７】
下地膜形成工程１２において形成した下地膜は、次の極性基形成工程１４において、表面の所定領域に極性基が形成される。極性基を形成する領域は、パターン形成工程２０においてパターンを形成する領域以外の部分である。そして、極性基は、実施形態の場合、水酸基である。この水酸基は、下地膜を空気中または水分（水蒸気）などが存在する酸化雰囲気中に配置し、マスクを介して高エネルギー線である紫外線を照射することにより行なう。すなわち、下地膜の上方に、パターン形成領域を覆うマスクを配置し、そのマスクを介して下地膜に紫外線を照射する。これにより、下地膜は、表面のマスクに覆われていない部分が紫外線によって損傷され、結合が切断されて空気中の酸素や水蒸気と反応し、紫外線を照射された部分に極性基である水酸基が形成される。なお、極性基形成工程１４は、紫外線に代えて電子線などの高エネルギー線を下地膜に照射してもよい。
【００１８】
その後、撥液膜形成工程１６を行なう。この撥液膜形成工程１６においては、まず、下地膜の水酸基を形成した部分に液体撥液膜材料を塗布する溶液塗布工程１６ａを行なう。液体撥液膜材料は、フッ素系シランカップリング剤やフッ素系表面活性剤を用いることができる。液体撥液膜材料の塗布は、前記と同様にスピンコート、ディップコート、スリットコートなどによって、下地膜の全面に塗布してよい。液体撥液膜材料は、下地膜が親油性であるため、下地膜の全面に塗布すると、水酸基の形成されている部分に選択的に付着し、水酸基の形成されていない部分には付着しない。なお、液体撥液膜材料の塗布は、インクジェットプリンタのプリンタヘッドのような液体吐出装置を用い、下地膜の水酸基が形成されている部分にだけ、液体撥液膜材料を選択的に供給して塗布してもよい。また、フッ素系シランカップリング剤またはフッ素系界面活性剤は、形成する下地膜の厚さを考慮して適宜の濃度に希釈して塗布するとよい。塗布と乾燥とを複数回繰り返してしてもよい。
【００１９】
下地膜の水酸基に液体撥液膜材料を塗布した基板は、乾燥工程１６ｂにおいて、液体撥液膜材料の溶媒の沸点より低い温度に加熱し、液体撥液膜材料の乾燥を行なう。乾燥を溶媒の沸点以上の温度において行なった場合、気泡が生じて形成される撥液膜がまだらになるおそれがある。この乾燥工程１６ｂにおける乾燥は、室温において自然乾燥してもよいが、加熱して乾燥することにより、乾燥時間を短縮することができる。なお、液体撥液膜材料を塗布したときに、下地膜の水酸基が形成されていない部分に液体撥液膜材料が付着している場合、基板を適宜の溶剤によって洗浄し、水酸基が形成されていない部分に付着した液体撥液膜材料を洗い落とす。水酸基に付着した液体撥液膜材料は、水酸基と水素結合しており、溶剤によって洗い落とされることはない。
【００２０】
乾燥工程１６ｂにおいて形成した乾燥撥液膜は、アニール工程１６ｃにおいてアニール（焼成）され、撥液膜にされる。このアニール工程１６ｃは、空気中などの酸素または水蒸気が存在する酸化雰囲気において乾燥温度以上の温度によって行なわれ、例えば２００℃程度の温度でアニールする。このアニールを行なうと、例えば液体撥液膜材料としてフッ素系シランカップリング剤を使用した場合、水酸基との水素結合部における水素が酸素と反応して除去され、フッ素系シランカップリング剤に含まれているケイ素（Ｓｉ）が下地側の酸素と直接結合する。このため、下地膜と撥液膜とが強固に結合されるため、液体パターン材料の溶媒によって撥液性が損なわれるおそれがない。
【００２１】
なお、アニール工程１６ｃは、通常のヒータによる加熱の他、電磁波や光、電子線などの高エネルギー線を用いて行なってもよい。また、液体撥液膜材料としてフッ素系界面活性剤を使用した場合、フッ素系界面活性剤は、アニールしても水素結合の状態が維持される。このため、液体撥液膜材料がフッ素系界面活性剤である場合、アニール工程１６ｃを省略してよい。
【００２２】
これにより、撥液領域形成工程１０が終了し、所定領域である基板のパターン形成領域以外の部分が撥液膜によって撥液化される。撥液領域形成工程１０を終了した基板は、次のパターン形成工程２０が行なわれる。パターン形成工程２０においては、まず、下地膜除去工程２２が行なわれ、撥液膜が形成されていない露出している下地膜、すなわちパターン形成領域の下地膜を除去する。これにより、パターン形成領域の周囲に、表面に撥液膜を有する下地膜からなるマスクが形成される。この下地膜の除去は、下地膜の上方にパターン形成領域を露出させたマスクを配置し、紫外線を照射して下地膜を分解することにより行なうことができる。もちろん、電子線などの他の高エネルギー線を照射して除去してもよい。また、例えば、ＤＮＡチップなどのバイオチップを形成する場合など、パターン形成領域に下地膜が存在していても問題とならないときには、下地膜除去工程２２を省略してよい。
【００２３】
なお、下地膜除去工程２２は、撥液膜形成工程１６における乾燥工程１６ｂの終了直後に行なってもよい。乾燥工程１６ｂの直後に下地膜除去工程を行なうと、高温によるアニールが行なわれていないため、紫外線の照射などにより比較的容易に下地膜を除去することができる。また、下地膜の除去は、適宜の溶剤（除去液）を用いて行なってもよい。
【００２４】
次に、液体パターン材料の塗布工程２４を行なう。形成するパターンが配線パターンである場合、液体パターン材料としては、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕまたはＡｌ等の金属、またはこれらの有機化合物（有機金属化合物）を有機溶媒に溶解したもの等を使用することができる。有機溶媒としては、アクリル樹脂や酢酸ブチルの他、アルコール類、エーテル類、有機エステル類、ケトンの一種類または混合物等を使用することが可能である。
【００２５】
また、パターンとして、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる液晶パネルの透明電極などを形成する場合、液体パターン材料は、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。そして、絶縁物のパターンを形成する場合、液体パターン材料は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）などの無機絶縁材料の微粉末を溶媒に溶解したものや、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）などのアルコキシド系化合物などの有機系絶縁材料を溶解したものなどを使用することができる。
【００２６】
次に、乾燥工程２６とアニール工程２８とを行なって液体パターン材料を硬化する。この乾燥工程２６とアニール工程２８とは、使用する液体パターン材料により、必要に応じて行なわれる。例えば、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性有機物を有機溶媒に溶解したものにより、導電性のパターンを形成する場合、乾燥工程２６だけを行なってアニール工程を省略してよい。一方、液体パターン材料がＴＥＯＳなどのアルコキシド系物化合物を有機溶媒に溶解したものである場合、液体パターン材料を３００℃以上の温度でアニールする。これにより、アルコキシド系化合物が分解して二酸化ケイ素からなる絶縁物のパターンが形成される。このアルコキシド系化合物をアニールする場合、乾燥工程２６を行なったのちにアニール工程２８を行なってもよいし、乾燥工程２６を省略して３００℃の温度で直接アニール工程２８を行なってもよい。また、バイオチップの形成の場合などは、乾燥工程２６およびアニール工程２８を省略することができる。
【００２７】
その後、必要に応じて下地膜マスク除去工程３０が行なわれ、パターン形成工程が終了する。下地膜と撥液膜とからなる下地膜マスクの除去は、紫外線や電子線などの高エネルギー線の照射によって行なうことができる。なお、アニール工程２８が、窒素雰囲気などの不活性な雰囲気または非酸化雰囲気において、基板を３００℃の温度以上に加熱して行なわれる場合、下地膜マスクが熱分解するため、下地膜マスク除去工程３０を省略することができる。
【００２８】
図２ないし図１４は、上記のパターン形成方法の具体的適用例を示したもので、ＭＯＳトランジスタのソースとドレインとに接続される配線パターンの形成方法の一例を説明する工程図を示したものである。ただし、図２に示したＭＯＳトランジスタ４０は、既に形成されているものとし説明する。このＭＯＳトランジスタ４０は、半導体基板４２の上部にゲート酸化膜４４を介してゲート電極４６が形成されている。そして、ＭＯＳトランジスタ４０は、ゲート電極４６の両側に、半導体基板４２に不純物を拡散させて形成したソース４８とドレイン５０とを有する。なお、図２に示した符号５２は、素子形成領域を区画しているフィールド酸化膜である。
【００２９】
ＭＯＳトランジスタ４０のソース４８とドレイン５０とに接続した配線を形成する場合、まず、図３に示したように、ＭＯＳトランジスタ４０およびフィールド酸化膜５２を覆って半導体基板４２の全面に下地膜５４を形成する。この実施形態の場合、下地膜５４は、ポリイミドからなっている。すなわち、ポリイミドをキシレンとＮＭＰとの混合溶媒に溶解して液体下地膜材料を形成し、この液体下地膜材料をスリットコートなどによって半導体基板４２の全面に塗布する。その後、８０℃程度の適宜の温度で液体下地膜材料を乾燥し、親油性のポリイミドからなる下地膜５４にする。
【００３０】
次に、図４に示したように、下地膜５４の上にハードマスク５６を配置する。このハードマスク５６は、後述する層間絶縁膜に形成されるビアホールに相当する部分に透孔５８が設けてある。その後、空気中などの酸化雰囲気中において、ハードマスク５６の上方から紫外線６０を照射する。紫外線６０は、ハードマスク５６の透孔５８を通過して下地膜５４に照射される。これにより、下地膜５４は、紫外線６０の照射された部分が損傷を受け、周囲の酸素または水蒸気（水分）と反応して極性基である水酸基６２が形成される。
【００３１】
次に、下地膜５４の全面に、スリットコートなどにより液体撥液膜材料を塗布する。液体撥液膜材料は、実施形態の場合、適宜の濃度に調整したフッ素系シランカップリング剤からなっている。下地膜５４は親油性であるため、図５に示したように、液体撥液膜材料６４が下地膜５４の水酸基６２が形成されている部分に、水素結合によって選択的に付着（結合）し、水酸基６２が形成されていない部分には付着しない。なお、液体撥液膜材料６４が、下地膜５４の水酸基６２の形成されていない部分に付着した場合、適宜の溶剤によって半導体基板４２を洗浄し、水酸基６２の形成されていない部分に付着した液体撥液膜材料６４を除去する。
【００３２】
その後、半導体基板４２を空気または水蒸気の存在する酸化雰囲気中に配置し、液体撥液膜材料６４の乾燥とアニールとを行ない、撥液膜６６にする。フッ素系シランカップリング剤からなる液体撥液膜材料６４の乾燥は、例えば８０℃程度の温度において行なう。また、アニールは、２００℃程度の温度において行なう。これにより、フッ素系シランカップリング剤と水酸基６２との水素結合部における水素が除去され、フッ素系シランカップリング剤に含まれているケイ素原子が下地膜側の酸素原子と直接結合する。
【００３３】
次に、図５に示したように、下地膜５４の上方に撥液膜６６を覆い、パターン形成領域に対応した部分が開口しているハードマスク６８を配置する。そして、撥液膜６６が形成されていない露出している下地膜５４に紫外線７０を照射し、パターン形成領域の下地膜５４を除去する。これにより、ＭＯＳトランジスタ４０のソース４８とドレイン５０とに対応した位置に、下地膜５４と撥液膜６６とからなる柱状の下地膜マスク７２が形成される（図６参照）。したがって、半導体基板４２の予め定めた領域が撥液化されたことになる。なお、下地膜５４の除去は、液体撥液膜材料６４をアニールする前の乾燥した段階で行なってもよい。また、下地膜５４を除去するために照射する紫外線７０は、水酸基６２を形成するための紫外線よりも高エネルギーのものを使用するとよい。
【００３４】
その後、図６に示したように、半導体基板４２の上部に絶縁膜用の液体パターン材料７４をスリットコートなどにより塗布する。この液体パターン材料７４は、実施形態の場合、ＴＥＯＳなどのアルコキシド系化合物の溶液からなっている。そして、実施形態の場合、下地膜マスク７２は、表面に撥液膜６６を有しているため、下地膜マスク７２の上面に液体パターン材料７４が付着することを防ぐことができる。
【００３５】
次に、半導体基板４２に塗布した液体パターン材料７４を３００℃程度の温度においてアニールし、図７に示したように、二酸化ケイ素からなる絶縁膜７６にする。さらに、図８に示したように、半導体基板４２の全面に紫外線７８を照射し、下地膜マスク７２を紫外線７８によって分解、除去する。これにより、絶縁膜７６は、ビアホール８０を有する所定のパターンに形成された層間絶縁膜となる。
【００３６】
次に、絶縁膜７６を覆って液体下地膜材料を塗布して乾燥させ、図９に示したように、絶縁膜７６を覆った下地膜８２を形成する。この下地膜８２は、図３に示した下地膜５４と同様にして形成することができる。その後、図１０に示したように、下地膜８２の上方にハードマスク８４を配置する。このハードマスク８４は、絶縁膜７６に形成したビアホール８０の上方の位置を含み、配線パターンを形成する領域に対応した部分を覆い、配線パターン形成領域に対応した部分以外が開口している。そして、酸化雰囲気中でハードマスク８４を介して下地膜８２に紫外線８６を照射し、下地膜８２の表面の配線パターン形成領域に対応した部分以外の部分に水酸基８８を形成する。
【００３７】
その後、下地膜８２の表面に液体撥液膜材料を塗布し、下地膜８２の水酸基８８が形成された部分に液体撥液膜材料を付着させる。そして、前記と同様にして液体撥液膜材料を酸化雰囲気中で乾燥、アニールし、図１１に示したように、水酸基８８が形成されている部分に撥液膜９０を形成する。さらに、同図に示すように、下地膜８２の上方に撥液膜９０を覆うハードマスク９２を配置する。そして、ハードマスク９２を介して紫外線９４を照射し、表面が露出している配線パターン形成領域に対応した部分の下地膜８２を除去し、下地膜８２にパターン溝９６を形成する（図１２参照）。このとき、絶縁膜７６に形成されているビアホール８０内の下地膜８２も同時に除去する。これにより、配線パターン形成領域９８の周囲に下地膜８２と撥液膜９０とからなるバンクを有する下地膜マスク１００が形成され、配線パターン形成領域９８の周囲が撥液領域となる。
【００３８】
次に、図１２に示したように、下地膜マスク１００のバンクによって形成されているパターン溝９６に液体パターン材料（液体配線材料）１０２を充填する。液体パターン材料は、例えば有機金属化合物を有機溶媒に溶解したもの、銅やアルミニウムなど金属を溶媒に溶解させたものや、それらの微粉末を分散させたものなどを使用することができる。これらの液体パターン材料１０２はアニールされ、図１３に示したように、ＭＯＳトランジスタ４０のソース４８、ドレイン５０に電気的に接続された配線パターン１０４にされる。その後、図１４に示したように、下地膜マスク１００に紫外線１０６を照射し、下地膜マスク１００を分解除去する。なお、下地膜マスク１００を絶縁膜として残存させておいても不都合を生じないときには、下地膜マスク１００を除去する必要がない。
【００３９】
このように、実施の形態においては、下地膜の所定部分に極性基を形成し、その極性基に撥液膜を形成して撥液化することにより、基板の所定領域を容易に撥液化することができ、また液体パターン材料を用いてパターンを容易に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
上記実施形態においては、ＭＯＳトランジスタ４０のソース４８とドレイン５０とに接続した配線パターン１０４を形成する場合について説明したが、ＭＯＳトランジスタ４０の形成や、フィールド酸化膜５２を形成するためのシリコン窒化膜のパターニングなどにも適用することができる。また、液晶表示パネルの画素やカラーフィルタ、有機エレクトロルミネッセンスパネルの形成などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係るパターン形成方法の工程ブロック図である。
【図２】ＭＯＳトランジスタを模式的に示した断面図である。
【図３】実施の形態に係る下地膜を形成した状態を示す図である。
【図４】実施の形態に係る下地膜の所定領域に水酸基を形成する方法の説明図である。
【図５】実施の形態に係る撥液膜および下地膜マスクを形成する方法の説明図である。
【図６】実施に形態に係る絶縁膜用の液体パターン材料を塗布した状態の説明図である。
【図７】実施の形態に係る絶縁膜を形成した状態を示す図である。
【図８】実施の形態に係る下地膜マスクを除去する方法の説明図である。
【図９】実施の形態に係る絶縁膜を覆って下地膜を形成した状態を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る下地膜の所定領域に水酸基を形成する方法の説明図である。
【図１１】実施の形態に係る配線用のパターン溝を形成する方法の説明図である。
【図１２】実施の形態に係る配線用液体パターン材料を塗布した状態を示す図である。
【図１３】実施の形態に係る配線パターンが形成された状態を示す図である。
【図１４】実施に形態に係る下地膜マスクを除去する方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０………撥液領域形成工程、１２………下地膜形成工程、１４………極性基形成工程、１６………撥液膜形成工程、２０………パターン形成工程、４０………ＭＯＳトランジスタ、４２………半導体基板、４６………ゲート電極、４８………ソース、５０………ドレイン、５４、８２………下地膜、５６、６８、８４、９２………ハードマスク、６０、７０、７８、８６、９４、１０６………高エネルギー線（紫外線）、６２、８８………極性基（水酸基）、６４………液体撥液膜材料、６６、９０………撥液膜、７２、１００………下地膜マスク、７４、１０２………液体パターン材料、７６、１０４………パターン（絶縁膜、配線パターン）、９８………配線パターン形成領域。
【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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