(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細凹部を有する被処理部材の表面に被膜材料溶液を塗布して、所定パターンの被膜を形成する方法であって、
前記被処理部材の表面のパターン形成部分以外の部分に、前記被膜材料溶液に対し、撥液性を有するマスクを形成する第１の工程と、
ミスト化した前記被膜材料溶液を前記被処理部材の表面に散布して、前記微細凹部に前記被膜材料溶液を充填する第２の工程と、
前記被処理部材の表面に前記被膜材料溶液を塗布する第３の工程と、
を有し、
前記第１ないし第３の工程を実施した後に、前記マスクを除去する工程を行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
微細凹部を有する被処理部材の表面に被膜材料溶液を塗布して、所定パターンの被膜を形成する方法であって、
前記被処理部材の表面のパターン形成部分以外の部分に、前記被膜材料溶液に対し、撥液性を有するマスクを形成する第１の工程と、
前記被処理部材表面の前記パターン形成部分に、前記被膜材料溶液に対する親液処理を施す第２の工程と、
ミスト化した前記被膜材料溶液を前記被処理部材の表面に散布して、前記微細凹部に前記被膜材料溶液を充填する第３の工程と、
前記被処理部材の表面に前記被膜材料溶液を塗布する第４の工程と、
を有し、
前記第１ないし第４の工程を実施した後に、前記マスクを除去する工程を行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項３】
前記マスクは、フッ素化合物で形成されてなることを特徴とする、請求項１または２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記親液処理は、電磁波を照射することによって行うことを特徴とする、請求項２に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記微細凹部に対する前記被膜材料溶液の充填工程は、前記被処理部材にバイアス電圧を印加して、ミスト化した前記被膜材料溶液を吸着することにより行うことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項６】
前記被膜材料溶液の塗布工程は、液体供給手段のスリットから前記被膜材料溶液を吐出させ、吐出させた前記被膜材料溶液を前記被処理部材の表面に接触させた状態で、前記被処理部材の表面に沿って前記液体供給手段を移動させることによって行うことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項７】
前記被膜材料溶液の塗布工程は、前記被処理部材を被膜材料溶液槽に浸漬して引き上げることによって行うことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項８】
前記被膜材料溶液の塗布工程は、液滴吐出手段により前記被膜材料溶液を吐出することによって行うことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の成膜方法を実施した後に、前記被膜材料溶液を乾燥させる工程を行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれかに記載の成膜方法を実施した後に、前記被膜材料をアニール処理する工程を行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項１１】
前記被膜材料溶液は、レジストであることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記被膜材料溶液は、ポリイミドであることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記被膜材料溶液は、ＩＴＯの原材料の有機溶媒溶液であることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１４】
前記被膜材料溶液は、ポリシリコンの原材料の有機溶媒溶液であることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１５】
前記被膜材料溶液は、アルミ被膜の原材料の有機溶媒溶液であることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記被膜材料溶液は、銅被膜の原材料の有機溶媒溶液であることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１７】
前記被膜材料溶液は、二酸化ケイ素の原材料の有機溶媒溶液であることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１８】
前記被膜材料溶液は、低誘電率被膜の原材料の有機溶媒溶液であることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれかに記載の成膜方法を使用して製造したことを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜方法、並びにその方法を用いて製造したデバイスに関するものであり、特にデバイス類の製造の際に、減圧環境を必要とせず大気圧の近傍でパターン被膜を形成するための成膜方法、およびこの方法により製造されたデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置を製造する際には、基板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半導体ウェハの表面全体に、プラズマＣＶＤ等により配線層を形成する。次に、当該配線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、パターニングを行う。次に、半導体ウェハをドライエッチング工程に導入し、パターニングされたレジスト膜をマスクとして、配線層のエッチングを行う。こうしてレジスト膜の下層のみに配線層を残した後は、溶剤によって前記配線層の上層に位置するレジスト膜の除去を行う。このような工程を経れば、半導体ウェハの表面に配線パターンを形成することができる。
【０００３】
【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２００１−３１１１８４号において特許出願している。
図１０および図１１は、特願２００１−３１１１８４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）に示すように、層間絶縁膜等の被処理部材３１０の表面３１２に、配線パターンを形成する場合について説明する。まず、被処理部材３１０の表面にフォトレジスト３１６を塗布し、露光・現像を行うことにより、図１０（２）に示すように、配線パターン形成部分に溝部３１８を形成する。次に、図１０（３）に示すように、被処理部材３１０の表面全体にフッ素樹脂重合膜を形成することにより、撥液処理を行う。次に、溝部３１８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。
【０００４】
次に、被処理部材３１０の表面に被膜材料溶液を塗布する。具体的には、被膜材料溶液をミスト化して被処理部材３１０の上方から散布する。ここで、レジスト３１６の表面には撥液性が、また溝部３１８の底面である被処理部材３１０の表面には親液性が、それぞれ付与されているので、図１１（１）に示すように、被膜材料溶液は溝部３１８のみに堆積する。そして、被膜材料溶液を乾燥させることにより、被膜３２０を得る。次に、図１１（２）に示すように、レジスト及びその表面のフッ素樹脂重合膜を除去する。その後、必要に応じて被膜のアニール処理を行う。以上により、図１１（３）に示すように、被処理部材３１０の表面に配線パターン３１４が形成される。
【０００５】
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全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。
【０００６】
上述したように、特願２００１−３１１１８４号に係るパターン形成方法では、被膜材料溶液をミスト化し被処理部材の表面に散布して被膜を形成する、ＬＳＭＣＤ（Liquid Source Misted Chemical Deposition）法を採用している。なお、そのミストは直径０．１μｍ程度にまで小さくできるので、被処理部材の表面に微細な凹部が存在する場合でも、その凹部内に被膜材料溶液を充填することができる。もっとも、ＬＳＭＣＤ法ではミストを堆積させて成膜するため、成膜時間の短縮化が望まれている。
【０００７】
そこで本発明は、微細凹部への被膜材料溶液の充填が可能であり、なおかつ成膜時間の短縮化が可能な、成膜方法の提供を目的とする。
加えて本発明は、製造コストの削減が可能であり、パターニング精度の向上が可能であり、また多種類の被膜を形成することが可能な、成膜方法の提供を目的とする。
なお本発明は、上記成膜方法を使用して製造したデバイスを提供することをも目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る成膜方法は、微細凹部を有する被処理部材の表面に被膜を形成する方法であって、ミスト化した被膜材料溶液を前記被処理部材の表面に散布して、前記微細凹部に前記被膜材料溶液を充填する工程と、前記被処理部材の表面に前記被膜材料溶液を塗布する工程と、を有する構成とした。
【０００９】
また、微細凹部を有する被処理部材の表面に被膜材料溶液を塗布して、所定パターンの被膜を形成する方法であって、前記被処理部材表面のパターン形成部分以外の部分に、前記被膜材料溶液に対する撥液処理を施す工程と、ミスト化した前記被膜材料溶液を前記被処理部材の表面に散布して、前記微細凹部に前記被膜材料溶液を充填する工程と、前記被処理部材の表面に前記被膜材料溶液を塗布する工程と、を有する構成とした。
【００１０】
また、微細凹部を有する被処理部材の表面に被膜材料溶液を塗布して、所定パターンの被膜を形成する方法であって、前記被処理部材表面の前記パターン形成部分に、前記被膜材料溶液に対する親液処理を施す工程と、ミスト化した前記被膜材料溶液を前記被処理部材の表面に散布して、前記微細凹部に前記被膜材料溶液を充填する工程と、前記被処理部材の表面に前記被膜材料溶液を塗布する工程と、を有する構成とした。
【００１１】
また、微細凹部を有する被処理部材の表面に被膜材料溶液を塗布して、所定パターンの被膜を形成する方法であって、前記被処理部材表面のパターン形成部分以外の部分に、前記被膜材料溶液に対する撥液処理を施す工程と、前記被処理部材表面の前記パターン形成部分に、前記被膜材料溶液に対する親液処理を施す工程と、ミスト化した前記被膜材料溶液を前記被処理部材の表面に散布して、前記微細凹部に前記被膜材料溶液を充填する工程と、前記被処理部材の表面に前記被膜材料溶液を塗布する工程と、を有する構成とした。
【００１２】
ミストは直径０．１μｍ程度にまで小さくできるので、被処理部材表面の微細な凹部内に被膜材料溶液を充填することができる。また、スリットコート等で被膜材料溶液を塗布することにより、成膜時間を短縮化することができる。従って、微細凹部への被膜材料溶液の充填と、成膜時間の短縮化とを、両立することができる。
【００１３】
また前記撥液処理は、フッ素化合物の被膜を形成することによって行う構成とすることができる。なお前記フッ素化合物の被膜は、フッ素樹脂重合膜である構成としてもよい。フッ素樹脂重合膜は、あらゆる液体に対する撥液性を有する一方で、電磁波の照射により簡単に分解・除去することができるので、製造コストを削減することができる。
【００１４】
なお前記親液処理は、電磁波を照射することによって行う構成としてもよい。なお前記電磁波は、紫外線である構成としてもよい。これにより、簡単に親液処理を施すことができるので、製造コストを削減することができる。
【００１５】
前記微細凹部に対する前記被膜材料溶液の充填工程は、前記被処理部材にバイアス電圧を印加して、ミスト化した前記被膜材料溶液を吸着することにより行う構成としてもよい。これにより、充填時間を短縮することができる。
【００１６】
なお前記被膜材料溶液の塗布工程は、液体供給手段のスリットから前記被膜材料溶液を吐出させ、吐出させた前記被膜材料溶液を前記被処理部材の表面に接触させた状態で、前記被処理部材の表面に沿って前記液体供給手段を移動させることによって行う構成としてもよい。これにより、被処理部材の表面のみに、所望厚さの被膜材料溶液を、短時間で塗布することができる。
【００１７】
なお前記被膜材料溶液の塗布工程は、前記被処理部材を前記被膜材料溶液槽に浸漬して引き上げることによって行う構成としてもよい。これにより、被膜材料溶液を短時間で塗布することができるとともに、製造コストを削減することができる。
【００１８】
なお前記被膜材料溶液の塗布工程は、インクジェット等の液滴吐出手段により前記被膜材料溶液を吐出することによって行う構成としてもよい。これにより、多種類の被膜材料溶液を塗布することが可能となり、多種類の被膜を形成することが可能となる。
【００１９】
なお、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法を実施した後に、前記被膜材料溶液を乾燥させる工程を行う構成としてもよい。なお、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法を実施した後に、前記パターン形成部分以外の部分に形成したマスクを除去する工程を行う構成としてもよい。なお、請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法を実施した後に、前記被膜材料をアニール処理する工程を行う構成としてもよい。これにより、所望の被膜を得ることができる。
【００２０】
なお前記被膜材料溶液は、レジストである構成としてもよい。また前記被膜材料溶液は、ポリイミドである構成としてもよい。
なお前記被膜材料溶液は、液晶である構成としてもよい。また前記被膜材料溶液は、シール剤である構成としてもよい。シール剤には、紫外線硬化性のエポキシなどを使用することができる。そして、一方のガラス基板の表面にシール剤をパターニングし、その内側に液晶を塗布して、他方のガラス基板を貼り合わせることにより、液晶表示装置を一体的に形成することができる。
【００２１】
なお前記被膜材料溶液は、カラーフィルタの原材料の有機溶媒溶液である構成としてもよい。なお前記被膜材料溶液は、有機ＥＬの原材料の有機溶媒溶液である構成としてもよい。これにより、上述した各効果を伴って、各機能性薄膜を形成することができる。
【００２２】
なお前記被膜材料溶液は、ＩＴＯの原材料の有機溶媒溶液である構成としてもよい。ＩＴＯ被膜の原材料として、ジブチルスズジアセテート（ＤＢＴＤＡ）及びインジウムアセチルアセトナート（ＩｎＡＡ）の混合材料、又はＩＴＯの微粉末などを使用することができる。
【００２３】
なお前記被膜材料溶液は、ポリシリコンの原材料の有機溶媒溶液である構成としてもよい。ポリシリコン被膜の原材料として、一般式ＳｉnＸmで表される環状シラン化合物を使用することができる。特に、Ｘは塩素または臭素であるのが好ましく、ｎは５または６であるのが好ましい。具体的には、１，１‘−ビスシクロペンタシラン、スピロ［４，４］ノナシラン、スピロ［４，５］デカシラン、スピロ［５，５］ウンデカシラン、スピロ［５，６］ドデカシラン、及びこれらの骨格にＳｉＨ3基を有するケイ素化合物が特に好ましい。また必要に応じて、ホウ素やリンなどの第三族又は第五族の元素で変性した、上記シラン化合物を使用することもできる。
【００２４】
なお前記被膜材料溶液は、アルミ被膜の原材料の有機溶媒溶液である構成としてもよい。アルミ被膜の原材料として、ポキサイド、アルミニウムエトキサイド、若しくはアルミニウムブトキサイド等のアルミニウムアルコキサイド、又はアルミニウムアセチルアセトネート、若しくはアルミニウムエチルアセトアセテート等のアルミニウムキレートなどを使用することができる。
【００２５】
なお前記被膜材料溶液は、銅被膜の原材料の有機溶媒溶液である構成としてもよい。銅被膜の原材料として、ビス（４−ｔ−ブチル−１、２−ジチオフェノレート）銅−テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム等の、銅キレートや有機銅化合物などを使用することができる。
なお前記被膜材料溶液は、二酸化ケイ素の原材料の有機溶媒溶液である構成としてもよい。
【００２６】
なお前記被膜材料溶液は、低誘電率被膜の原材料の有機溶媒溶液である構成としてもよい。低誘電率被膜の原材料には、熱硬化性フッ素樹脂や熱硬化性ケイ素樹脂など低誘電率材料のほか、ＳｉＯ2微粉末など絶縁膜の空乏率を上昇させ得る材料を使用することができる。
【００２７】
一方、本発明に係るデバイスは、請求項１ないし請求項２５のいずれかに記載の成膜方法を使用して製造した構成とした。なおデバイスは、半導体デバイスや電気回路、表示体モジュール、カラーフィルタ、発光素子などとすることができる。これにより、上記効果を伴ってデバイスを製造することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る成膜方法、並びにその方法を用いて製造したデバイス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。
【００２９】
本実施形態に係る成膜方法は、微細凹部を有する被処理部材の表面に被膜材料溶液を塗布して、所定パターンの被膜を形成する方法であって、被処理部材表面のパターン形成部分以外の部分に、被膜材料溶液に対する撥液処理を施す工程と、被処理部材表面のパターン形成部分に、被膜材料溶液に対する親液処理を施す工程と、ミスト化した被膜材料溶液を被処理部材の表面に散布して、微細凹部に被膜材料溶液を充填する工程と、被処理部材の表面に被膜材料溶液を塗布する工程と、を順次行うものである。なお、本実施形態では、半導体装置の配線パターンを形成する場合を例にして説明する。
【００３０】
図１（１）では、シリコン基板１０の表面に、半導体素子としてＭＯＳトランジスタ１２が形成されている。ＭＯＳトランジスタ１２では、ポリシリコン等によりゲート電極１４が形成され、その表面にはシリコン酸化膜等により層間絶縁膜１５が形成されている。なお、配線パターンは絶縁膜１５の表面に形成するため、ゲート電極１４から配線パターンへの導通を確保する必要がある。そこで、ゲート電極１４上の絶縁膜１５には、微細なコンタクトホール２０が形成されている。コンタクトホール２０の直径は、例えば１μｍである。本実施形態では、図１（２）に示すように、このコンタクトホール２０に導電性を有するＩＴＯを充填するとともに、絶縁膜１５の表面にＩＴＯによる配線パターンを形成する。
【００３１】
ＩＴＯは、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）に酸化錫（ＳｎＯ2）を１〜５重量％ドープしたものである。本実施形態では、ジブチルスズジアセテート（ＤＢＴＤＡ）およびインジウムアセチルアセトナート（ＩｎＡＡ）を有機溶媒に溶解したもの（錫（Ｓｎ）２〜１０％添加）を、被膜材料溶液として使用する。なお、ＩＴＯの微粉末を有機溶媒に分散させたものを、被膜材料溶液として使用することもできる。有機溶媒には、ｎ−オクタン（Ｃ8Ｈ18）を使用する。なお、エタノール、炭素数５以上の高級アルコール類、またはｎ−酢酸ブチル等の有機エステル類なども使用可能である。
【００３２】
そして、コンタクトホールにＩＴＯを充填するには、以下のような充填装置を使用する。図２に充填装置の説明図を示す。以下に説明する充填装置２３０は、被膜材料溶液をミスト化して被処理部材の表面に散布する、ＬＳＭＣＤ（Liquid Source Misted Chemical Deposition）法を実施するものである。
【００３３】
充填装置２３０は、処理室２３１を有し、処理室２３１内に設けた処理ステージ２３２の上に、シリコン基板などの被処理部材１０を配置するようにしてある。また、処理ステージ２３２の下方には加熱手段２５２が設置され、被処理部材１０の温度調節を可能としている。なお、処理ステージの上方にハロゲンランプ等を設置して、被処理部材の温度調節を可能としてもよい。さらに、処理ステージ２３２は矢印２５４のように水平面内を回転可能に形成され、被処理部材１０を回転可能としている。加えて、処理ステージ２３２は直流または交流電源２５６に接続され、被処理部材１０の表面を帯電可能としている。
【００３４】
一方、被処理部材１０を配置する処理ステージ２３２と対向するように、処理室２３１の天井部にノズル２９２が配設してある。ノズル２９２は、流量制御弁２９３を備えた供給配管２９４を介して被膜材料溶液供給部２９０に接続してあり、被膜材料溶液供給部２９０から供給された被膜材料溶液２９８をミスト化して、処理ステージ２３２の上に配置した被処理部材１０に吹き付けることができるようにしてある。さらに処理室２３１の下部には、排気弁２４４を備えた排気管２４６の一端が接続してあり、排気管２４６の他端に接続された排気ポンプ２４８によって、処理室２３１の内部を排気することができるようにしてある。排気ポンプ２４８の吐出した排気ガスは、必要に応じて図示しない除外装置に送られる。
【００３５】
また、絶縁膜の表面に被膜材料溶液を塗布するには、図３に示す液体供給手段を使用する。液体供給手段５は、先端部にスリット状の液体供給口５ａを有し、その液体供給口５ａから被膜材料溶液を連続供給できるように形成されている。なお、液体供給口５ａの開口幅は例えば０．３ｍｍ程度であり、開口長さは例えば１５０〜５００ｍｍ程度である。
【００３６】
本実施形態における撥液処理では、被膜材料溶液に対して撥液性を有するフッ素樹脂重合膜を形成する。その原料液として、フロリナート（Ｃ8Ｆ18）等の直鎖状ＰＦＣからなる液体有機物を使用する。直鎖状ＰＦＣのガスをプラズマ化すると、主鎖の一部が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ＰＦＣガスが重合して、被処理部材の表面にフッ素樹脂重合膜が形成される。
【００３７】
なお、分子量の大きなＰＦＣでは放電維持が困難であるため、Ａｒのような希ガスを添加することによって放電維持を容易にする。また、原料のＰＦＣよりも分子量の小さい活性化した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。
なお、フッ素樹脂重合膜以外でも、例えばシリコーン樹脂重合膜等の撥液性を有する被膜を形成してもよい。もっとも、紫外線等の電磁波に対して揮発性を有し、容易に親液処理を施し得る被膜を形成するのが好ましい。
【００３８】
フッ素樹脂重合膜の形成には、以下のような撥液処理装置を使用する。図４に撥液処理装置の説明図を示す。撥液処理装置１３０は、処理室１３１を有し、処理室１３１内に設けた処理ステージ１３２の上に、シリコン基板などの被処理部材１０を配置するようにしてある。そして、処理室１３１の上下には高周波電極１３４を有し、高周波電源１３５に接続してある。
【００３９】
また処理室１３１には、流量制御弁１１２を備えた供給配管１０２を介して、処理ガス供給部１０４が接続してある。この処理ガス供給部１０４は、Ｃ8Ｆ18などの直鎖状ＰＦＣからなる液体有機物１０６を貯溜する容器１０８を有している。そして、容器１０８には、加熱部となるヒータ１１０が設けてあって、液体有機物１０６を加熱して気化できるようになっている。また、供給配管１０２の流量制御弁１１２の下流側には、流量制御弁１１４を備えたキャリア配管１１６を介して、キャリアガス供給部１１８が接続してある。キャリアガスには、Ａｒのような希ガスを使用する。なお図４の破線に示すように、供給配管１０２には、流量制御弁１２０を有する配管１２２を介して、第２処理ガス供給部１２４を接続することもできる。この場合には、第２処理ガス供給部１２４からＣＦ4を第２処理ガスとして液体有機物１０６の蒸気に添加する。
そして、処理室１３１では、高周波電力によりまずＡｒガスを活性化し、さらに原料ガス等をプラズマ化して、被処理部材の表面にフッ素樹脂重合膜を形成する。
【００４０】
ところで、上記の撥液処理装置では、被処理部材表面のパターン形成部分にもフッ素樹脂重合膜が形成されることになる。そこで、パターン形成部分につき、パターン材料溶液に対する親液性を付与するため、紫外線を照射する。紫外線は、形成された重合膜の結合を切断してこれを分解するとともに、当該部分に付着していたレジスト等の有機物も分解して除去する。これにより、紫外線照射部分に親液性が付与される。なお、パターン形成部分のみに紫外線を照射するため、パターン形成部分に相当する部分が透光部であり、配線パターン形成部分以外の部分に相当する部分が遮光部である紫外線照射マスクを使用する。
また、紫外線以外でも、例えばレーザやＸ線等の電磁波を照射することにより、フッ素樹脂重合膜を分解することができる。もっとも、紫外線は安価であり、安全で取り扱いも容易であることから、他の電磁波に比べて優れている。
【００４１】
次に、本実施形態に係る成膜方法の具体的な手順について説明する。図５に本実施形態に係る成膜方法のフローチャートを示す。また、図６及び図７に本実施形態に係る成膜方法の工程図を示す。なお、図６及び図７の各図は、図１におけるＡ部の拡大図である。
【００４２】
まず、必要に応じて被処理部材の洗浄などの表面処理を行う（Ｓ８０）。次に、図６（１）に示すように、絶縁膜１５の表面全体に撥液処理を施す（Ｓ８２）。具体的には、絶縁膜１５の表面全体に、有機溶媒に対して撥液性を有するフッ素樹脂重合膜２２を形成する。例えば、図４に示す撥液処理装置１３０において、被処理部材１０を配置した処理室１３１内に、原料ガスとしてＣ8Ｆ18を２４ｃｃｍ供給し、さらにＡｒ及びＣＦ４を各１５０ｃｃｍ供給する。そして、２７．１３ＭＨｚの高周波電力を印加して、原料ガスをプラズマ化する。これを１分間程度行うことにより、図６（１）に示すように、１００オングストローム程度のフッ素樹脂重合膜２２が形成される。
【００４３】
次に、図６（２）に示すように、絶縁膜１５表面の配線パターン形成部分に親液処理を施す（Ｓ８４）。具体的には、上述した紫外線照射マスクを介して、配線パターン形成部分におけるフッ素樹脂重合膜に紫外線を照射する。例えば、波長１７２ｎｍの紫外線を５分間照射する。これにより、コンタクトホール２０を含む絶縁膜１５表面の配線パターン形成部分のみに親液性が付与される。換言すれば、配線パターン形成部分以外の部分に、撥液処理を施したことになる。
【００４４】
次に、図６（３）に示すように、コンタクトホール２０に被膜材料溶液２６を充填する（Ｓ８６）。具体的には、図２に示す成膜処理装置２３０において、処理室２３１内の処理ステージ２３２上に、上記各処理を行った被処理部材１０を配置する。次に、ノズル２９２により被膜材料溶液２９８をミスト化して、処理室２３１内に供給する。
【００４５】
次に、被膜材料溶液２９８を被処理部材１０の表面に被着させる。被膜材料溶液２９８は自由落下によっても被処理部材１０の表面に被着し得るが、被膜材料溶液２９８をミスト化すると自然にマイナスに帯電するので、電源２５６から処理ステージ２３２に例えば１０ｋＶのバイアス電圧を印加して、被処理部材１０の表面をプラスに帯電させることにより、マイナスに帯電した被膜材料溶液２９８の液滴を引き寄せて被着させることができる。
【００４６】
ここで、被膜材料溶液をミスト化することにより、粒径を０．１μｍ程度にまで小さくすることができるので、図６（３）に示すように、直径1μｍのコンタクトホール２０内にも、被膜材料溶液２６のミストを流入させることができる。従って、コンタクトホール２０に被膜材料溶液２６を充填することができる。なお、コンタクトホール２０以外の配線パターン形成部分にも被膜材料溶液２６は付着するが、配線パターン形成部分以外の部分には撥液処理を施しているので、被膜材料溶液２６は付着しない。
【００４７】
次に、図７（１）に示すように、液体供給手段により被膜材料溶液２６を塗布する（Ｓ８８）。具体的には、図３に示す液体供給手段５の液体供給口５ａを絶縁膜１５に相対して配置し、液体供給口５ａから被膜材料溶液を吐出させ、被膜材料溶液の先端を絶縁膜１５表面の一方端部に接触させる。なお、液体供給手段５の液体供給口５ａと絶縁膜１５表面との間隔は、例えば０．５ｍｍとする。そして、被膜材料溶液の先端を絶縁膜１５表面に接触させたまま、液体供給手段５を絶縁膜１５表面の他方端部まで移動させる。その移動速度は、例えば５ｍｍ／ｓとする。すると、配線パターン形成部分に付着した被膜材料溶液の表面に、さらに被膜材料溶液２６が上塗りされる。一方、配線パターン形成部分以外の部分には撥液処理を施しているので、被膜材料溶液は付着しない。
なお、液体供給手段による被膜材料溶液の塗布以外に、被処理部材を被膜材料溶液槽に浸漬して引き上げることにより、被膜材料溶液を塗布してもよい。また、インクジェット等の液滴吐出手段により被膜材料溶液を塗布してもよい。
【００４８】
次に、配線パターン形成部分以外の部分に存在する被膜材料溶液の液滴を除去する（Ｓ９０）。配線パターン形成部分以外の部分には、撥液性を有するフッ素樹脂重合膜が形成されているので、当該部分に存在する被膜材料溶液の液滴は簡単に除去することができる。例えば、被処理部材を回転させることにより液滴を除去すればよい。それ以外にも、被処理部材を傾斜させることにより、また被処理部材の表面にガスを吹き付けることにより、液滴を除去することができる。
【００４９】
次に、図７（２）に示すように、被膜材料溶液を乾燥させる（Ｓ９２）。具体的には、被膜材料溶液を加熱して有機溶媒を蒸発させる。例えば、１００℃で１０分間乾燥させる。次に、図７（３）に示すように、フッ素樹脂重合膜を除去する（Ｓ９４）。具体的には、親液処理の場合と同様に、紫外線等の電磁波を照射して、フッ素樹脂重合膜を分解・除去する。例えば、波長１７２ｎｍの紫外線を５分間照射する。次に、乾燥後の被膜材料をアニール処理する（Ｓ９６）。例えば、３８０℃で１５分間加熱する。これにより、溶質であるジブチルスズジアセテート（ＤＢＴＤＡ）およびインジウムアセチルアセトナート（ＩｎＡＡ）が化学反応して、ＩＴＯの被膜が形成される。
【００５０】
上述した本実施形態に係る成膜方法では、ミスト化した被膜材料溶液を被処理部材の表面に散布して微細凹部に前記被膜材料溶液を充填する工程と、被処理部材の表面に被膜材料溶液を塗布する工程と、を順次行う構成とした。ミストは直径０．１μｍ程度にまで小さくできるので、被処理部材表面の微細な凹部内に被膜材料溶液を充填することができる。また、スリットコート等で被膜材料溶液を塗布することにより、成膜時間を短縮化することができる。従って、微細凹部への被膜材料溶液の充填と、成膜時間の短縮化とを、両立することができる。
【００５１】
また、前記被膜材料溶液の塗布工程は、液体供給手段のスリットから被膜材料溶液を吐出させ、吐出させた被膜材料溶液を被処理部材の表面に接触させた状態で、被処理部材の表面に沿って液体供給手段を移動させる、いわゆるスリットコートによって行う構成とした。これにより、被処理部材の表面のみに、所望厚さの被膜材料溶液を、短時間で塗布することができる。
【００５２】
なお、本発明の成膜方法はデバイスの製造工程に用いられ、これにより機能的な薄膜を基板上に形成した構造体は、例えば半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール、発光素子などのデバイスに適用される。その一例を図８および図９に示す。図８は例えば、半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール、発光素子の概略図であり、図７は、例えば発光素子を形成した微細構造体の概略図である。図７において、半導体デバイスおよび電気回路の機能的薄膜２１４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２１４は、例えばカラーフィルタの有機分子膜である。図８ではカラーフィルタの一例を示しているが、本発明の成膜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２１４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２１１上に形成された図中記載の透明電極２１５と対をなす電極（不図示）を形成して、上記機能的薄膜２１４を挟み込む形で素子を形成する。なお、有機ＥＬの各電極についても、本発明の成膜方法を用いて形成できる点は言うまでもない。なお、各機能的薄膜の膜厚は、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とするのが好ましい。これらに本発明の成膜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。
【００５３】
【発明の効果】
微細凹部を有する被処理部材の表面に被膜を形成する方法であって、ミスト化した被膜材料溶液を前記被処理部材の表面に散布して、前記微細凹部に前記被膜材料溶液を充填する工程と、前記被処理部材の表面に前記被膜材料溶液を塗布する工程と、を有する構成としたので、微細凹部への被膜材料溶液の充填と、成膜時間の短縮化とを、両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  配線パターンの説明図であり、（１）は配線パターン形成前の状態であり、（２）は配線パターン形成後の状態である。
【図２】  充填装置の説明図である。
【図３】  液体供給手段の説明図である。
【図４】  撥液処理装置の説明図である。
【図５】  実施形態に係る成膜方法のフローチャートである。
【図６】  実施形態に係る成膜方法の第１説明図である。
【図７】  実施形態に係る成膜方法の第２説明図である。
【図８】  微細構造体の第１説明図である。
【図９】  微細構造体の第２説明図である。
【図１０】  特願２００１−３１１１８４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２００１−３１１１８４号に係るパターン形成方法の第２説明図である。
【符号の説明】
５………液体供給手段
５ａ………液体供給口
１０………被処理部材
１２………ＭＯＳトランジスタ
１４………ゲート電極
１５………絶縁膜
２０………微細凹部
２２………フッ素樹脂重合膜
２６………被膜材料溶液
２８………配線パターン
１０２………供給配管
１０４………処理ガス供給部
１０６………液体有機物
１０８………容器
１１０………ヒータ
１１２………流量制御弁
１１４………流量制御弁
１１６………キャリア配管
１１８………キャリアガス供給部
１２０………流量制御弁
１２２………配管
１２４………第２処理ガス供給部
１３０………撥液処理装置
１３１………処理室
１３２………処理ステージ
１３４………高周波電極
１３５………高周波電源
２１１………基板
２１４………機能的薄膜
２１５………透明電極
２２０………微細構造体
２３０………充填装置
２３１………処理室
２３２………処理ステージ
２４４………流量制御弁
２４６………排気管
２４８………排気ポンプ
２５２………加熱手段
２５４………矢印
２５６………直流電源
２９０………被膜材料溶液供給部
２９２………ノズル
２９３………流量制御弁
２９４………供給配管
２９８………被膜材料溶液
３１０………被処理部材
３１２………表面
３１４………配線パターン
３１６………フォトレジスト膜
３１８………溝部
３２０………被膜
【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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