(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する被処理部材に対して、凹部内の気体を溶解させ得る溶媒に前記凹部への充填物質からなる溶質を混合させた溶液が充填された液体供給手段により溶液を供給しつつ、液体供給手段と被処理部材表面とを相対移動させ、凹部内の気体を溶解可能な量の液体で凹部開口を覆い、
凹部内気体を前記溶媒に溶解させることによって凹部内に液体を充填し、
前記凹部内に前記溶液を充填した後に、前記溶液を加熱して前記溶媒を蒸発させることにより、前記凹部内に前記溶質を充填固化させることを特徴とする物質充填方法。
【請求項２】
凹部を有する被処理部材表面に対してインクジェットノズルを前記凹部の開口に沿って相対移動させることにより前記凹部への充填物質からなる溶質と前記凹部内の気体を溶解させ得る溶媒とからなる溶液を前記凹部上に供給する工程と、
前記溶液により前記凹部の開口部を覆い、前記凹部内の気体を前記溶媒中に溶解させ、前記凹部内に前記溶液を充填する工程と、
前記凹部内に前記溶液を充填した後に、前記溶液を加熱して前記溶媒を蒸発させることにより、前記凹部内に前記溶質を充填固化させることを特徴とする物質充填方法。
【請求項３】
前記気体溶解性溶媒は、有機溶媒であることを特徴とする、請求項１または２に記載の物質充填方法。
【請求項４】
前記凹部内に前記溶液を充填する前に、
前記凹部を有する前記被処理部材表面を予め撥液処理す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物質充填方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の物質充填方法を使用して製造したことを特徴とするデバイス。
【請求項６】
被処理部材表面の凹部内に膜を形成させる膜形成方法において、
凹部内の気体を溶解させ得る溶媒に前記凹部への成膜用充填物質からなる溶質を混合させた溶液が充填された液体供給手段により溶液を供給しつつ、液体供給手段と被処理部材表面とを相対移動させ、凹部内の気体を溶解可能な量の液体で凹部開口を覆い、
凹部内気体を前記溶媒に溶解させることによって凹部内に液体を充填し、
前記溶液を加熱して前記溶媒を蒸発させることにより、前記被処理部材の凹部内に前記膜材料からなる膜を形成することを特徴とする膜形成方法。
【請求項７】
前記液体供給手段の液体供給口と前記被処理部材表面との間の距離を調整することにより、前記被処理部材表面に前記液体を所望厚さで塗布することを特徴とする、請求項６に記載の膜形成方法。
【請求項８】
前記液体供給手段と前記被処理部材表面とを相対移動させ、前記相対移動の速度を調整することにより、前記被処理部材表面に前記溶液を所望厚さで塗布することを特徴とする、請求項６に記載の膜形成方法。
【請求項９】
前記液体供給手段からの溶液供給量を調整することにより、前記被処理部材表面に前記溶液を所望厚さで塗布することを特徴とする請求項６に記載の膜形成方法。
【請求項１０】
前記被処理部材表面に前記溶液を塗布する前に、
前記被処理部材表面における膜形成部分以外の部分を予め撥液処理することを特徴とする、請求項６ないし９のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項１１】
前記被処理部材表面に前記溶液を塗布する前に、
前記被処理部材表面における膜形成部分を予め親液処理することを特徴とする、請求項６ないし１０のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項１２】
請求項６ないし１１のいずれかに記載の膜形成方法を使用して製造したことを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
被処理部材の凹部内に液状材料を充填し膜を形成するデバイスの製造方法において、
凹部内の気体を溶解させ得る溶媒に前記凹部への成膜用充填物質からなる溶質を混合させた溶液が充填された液体供給手段により溶液を供給しつつ、液体供給手段と被処理部材表面とを相対移動させ、凹部内の気体を溶解可能な量の液体で凹部開口を覆い、
凹部内気体を前記溶媒に溶解させることによって凹部内に液体を充填し、
前記溶液を加熱して前記溶媒を蒸発させることにより、前記被処理部材表面に前記膜材料からなる膜を形成することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物質充填方法、被膜形成方法、デバイスおよびデバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体装置は、基板表面に複数の半導体素子を形成し、その上層部に配線パターンを形成して製造されている。図２（１）では、シリコン基板の表面に、半導体素子としてＭＯＳトランジスタ１２が形成されている。また、その表面には絶縁膜１５として二酸化ケイ素被膜が形成されている。そして、この絶縁膜１５の表面に、導電性材料であるＩＴＯにより配線パターンを形成する。ここで、配線パターンからゲート電極１４への導通を確保する必要があるため、絶縁膜１５の表面からゲート電極１４にかけて、直径１μｍ程度の微細凹部（コンタクトホール）２０が形成されている。そこで、図２（２）に示すように、その微細凹部２０にＩＴＯを充填しつつ、二酸化ケイ素被膜の表面にＩＴＯによる配線パターン２８を形成する。
【０００３】
図５及び図６に従来の配線パターン形成方法の説明図を示す。なお、図５及び図６の各図は、図２（１）におけるＡ部の拡大図である。従来、微細凹部に導電性材料を充填するには、充填材料を微細凹部の直径より小さく加工して、微細凹部に注入する必要があると考えられていた。そこで、図５（１）に示す微細凹部２０に対し、図５（２）に示すように、スパッタによりＩＴＯを微粒子化して充填していた。なおこれと同時に、二酸化ケイ素被膜の表面には、ＩＴＯ被膜２７が形成される。そこで、図５（３）に示すように、ＣＭＰ等によりＩＴＯ被膜２７の表面を研磨する。
【０００４】
次に、ＩＴＯ被膜２７から配線パターン２８を形成する。具体的には、図６（１）に示すように、ＩＴＯ被膜２７の表面にレジスト３０を塗布し、フォトリソグラフィによりレジスト３０をパターニングする。次に、図６（２）に示すように、パターニングしたレジスト３０をマスクとして、ＩＴＯ被膜２７をエッチングする。そして、図６（３）に示すようにレジスト３０を除去すれば、ＩＴＯによる配線パターン２８が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記方法では、スパッタによりＩＴＯ被膜を形成するが、スパッタは真空装置を必要とするため、多くの製造コストを必要とするという問題がある。
また上記方法では、微細凹部内にＩＴＯ材料を充填するため、比較的長時間のスパッタを行う必要がある。すると、微細凹部以外の被処理部材表面には、必要厚さ以上のＩＴＯ被膜が形成されることになり、ＣＭＰ（化学機械研磨）等により平坦化する作業が必要となる。このＣＭＰに用いる研磨材は高価であることから、結局多くの製造コストが必要になるという問題がある。
【０００６】
さらに上記方法では、ＩＴＯ被膜をエッチングすることによりパターニングを行う必要があるが、ＩＴＯ被膜のエッチングは困難である。すなわち、フッ素や塩素を含むガスによるエッチングができないため、有機金属やヨウ素等によるエッチングを行う必要があり、多くの製造コストを必要とするという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に着目し、製造コストを低減することが可能な、物質充填方法及び膜形成方法の提供を目的とする。また、凹部の洗浄又は封止が可能な、物質充填方法及び膜形成方法の提供を目的とする。加えて、上記の物質充填方法及び膜形成方法を使用して製造したデバイス、およびその製造方法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、本発明に係る物質充填方法は、凹部を有する被処理部材に対して、凹部内の気体を溶解させ得る溶媒に前記凹部への充填物質からなる溶質を混合させた溶液が充填された液体供給手段により溶液を供給しつつ、液体供給手段と被処理部材表面とを相対移動させ、凹部内の気体を溶解可能な量の液体で凹部開口を覆い、凹部内気体を前記溶媒に溶解させることによって凹部内に液体を充填し、前記凹部内に前記溶液を充填した後に、前記溶液を加熱して前記溶媒を蒸発させることにより、前記凹部内に前記溶質を充填固化させることを特徴としている。これにより、液体を微粒子化することなく凹部内に充填できるので、製造コストを低減することができる。なお、凹部内の気体をすべて溶解可能な量の液体を供給し、一回で凹部内に液体を充填することも可能であり、少量の液体を複数回にわたって供給し、複数回に分けて凹部内に液体を充填することも可能である。
【０００９】
また、凹部を有する被処理部材表面に対してインクジェットノズルを前記凹部の開口に沿って相対移動させることにより前記凹部への充填物質からなる溶質と前記凹部内の気体を溶解させ得る溶媒とからなる溶液を前記凹部上に供給する工程と、前記溶液により前記凹部の開口部を覆い、前記凹部内の気体を前記溶媒中に溶解させ、前記凹部内に前記溶液を充填する工程と、前記凹部内に前記溶液を充填した後に、前記溶液を加熱して前記溶媒を蒸発させることにより、前記凹部内に前記溶質を充填固化させる構成とした。この場合、液体供給手段により必要量の液体を連続供給することができるので、製造コストを低減することができる。なお、被処理部材は、シリコン基板やガラス基板などの他に、凹部を有する被膜であってもよい。被膜とは、例えば層間絶縁膜やパッシベーション、あるいはレジスト等の感光性膜などである。
【００１０】
なお前記気体溶解性溶媒は、有機溶媒である構成としてもよい。有機溶媒は空気を溶解する性質を有するので、凹部内の空気と置換することができる。従って、空気中での充填作業が可能となり、製造コストを低減することができる。
【００１１】
なお、前記溶質は、導電性材料である構成としてもよい。また前記導電性材料は、ＩＴＯである構成としてもよい。その他にも、溶質として、層間絶縁膜やパッシベーション、あるいはレジスト等の感光性膜などの原材料を使用することができる。これにより、凹部内に溶質の物質を充填することができる。
【００１２】
また、前記凹部内に前記液体を充填する前に、前記凹部を有する前記被処理部材表面を予め撥液処理する構成としてもよい。被処理部材表面が撥液処理されると前記液体は塗布されないが、凹部内が撥液処理されても、凹部内の気体が前記液体と置換されるので、前記液体を充填することができる。従って、凹部内のみに液体を充填することができる。
【００１３】
一方、本発明に係るデバイスは、半導体デバイスや電気回路、表示対モジュール、カラーフィルタ、発光素子などとすることができる。
【００１４】
一方、本発明に係る膜形成方法は、被処理部材表面の凹部内に膜を形成させる膜形成方法において、凹部内の気体を溶解させ得る溶媒に前記凹部への成膜用充填物質からなる溶質を混合させた溶液が充填された液体供給手段により溶液を供給しつつ、液体供給手段と被処理部材表面とを相対移動させ、凹部内の気体を溶解可能な量の液体で凹部開口を覆い、凹部内気体を前記溶媒に溶解させることによって凹部内に液体を充填し、前記溶液を加熱して前記溶媒を蒸発させることにより、前記被処理部材の凹部内に前記膜材料からなる膜を形成する構成とした。
【００１５】
これにより、液体を微粒子化することなく、成膜と同時に凹部内に膜材料を充填することができる。なお、液体供給手段により必要量の液体を連続供給することができる。また、複数の凹部や潜在的な凹部に対して、効率的に膜材料を充填することができる。従って、製造コストを低減することができる。
【００１６】
なお、前記液体供給手段の液体供給口と前記被処理部材表面との間の距離を調整することにより、前記被処理部材表面に前記液体を所望厚さで塗布する構成としてもよい。また、前記液体供給手段と前記被処理部材表面とを相対移動させ、前記相対移動の速度を調整することにより、前記被処理部材表面に前記液体を所望厚さで塗布する構成としてもよい。また、前記液体供給手段からの液体供給量を調整することにより、前記被処理部材表面に前記液体を所望厚さで塗布する構成としてもよい。これらにより、膜表面のＣＭＰ等による研磨加工が不要となり、製造コストを低減することができる。
【００１７】
また、前記被処理部材表面に前記液体を塗布する前に、前記被処理部材表面における膜形成部分以外の部分を予め撥液処理する構成としてもよい。また、前記被処理部材表面に前記液体を塗布する前に、前記被処理部材表面における膜形成部分を予め親液処理する構成としてもよい。これにより、膜形成後のエッチングが不要となり、製造コストを低減することができる。
【００１８】
なお前記膜材料は、導電性を有する膜材料である構成としてもよく、ＩＴＯ膜材料である構成としてもよい。特に、ＩＴＯ被膜形成後のエッチングが不要となることで、製造コストを大幅に低減することができる。
なお前記膜材料は、電気絶縁性を有する膜材料である構成としてもよく、シリコン酸化物膜材料である構成としてもよい。
【００１９】
一方、本発明に係るデバイスは、請求項８ないし１１のいずれかに記載の物質充填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、表示対モジュール、カラーフィルタ、発光素子などとすることができる。
【００２０】
一方、本発明に係るデバイスの製造方法は、被処理部材の凹部内に液状材料を充填し膜を形成するデバイスの製造方法において、凹部内の気体を溶解させ得る溶媒に前記凹部への成膜用充填物質からなる溶質を混合させた溶液が充填された液体供給手段により溶液を供給しつつ、液体供給手段と被処理部材表面とを相対移動させ、凹部内の気体を溶解可能な量の液体で凹部開口を覆い、凹部内気体を前記溶媒に溶解させることによって凹部内に液体を充填し、前記溶液を加熱して前記溶媒を蒸発させることにより、前記被処理部材表面に前記膜材料からなる膜を形成する構成とした。これにより、製造コストを削減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る物質充填方法、膜形成方法、デバイスおよびその製造方法の好ましい実施の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。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。
【００２２】
最初に、第１実施形態について説明する。図１に第１実施形態に係る物質充填方法の説明図を示す。第１実施形態に係る物質充填方法は、微細凹部２を有する被処理部材１表面に対して、液体供給手段５により液体６を供給しつつ、液体供給手段５と被処理部材１表面とを相対移動させ、微細凹部２内の気体を溶解可能な液体６で、微細凹部２の開口部２ａを覆うことにより、微細凹部２内の気体を液体６中に溶解させ、微細凹部２内に液体６を充填するものである。
【００２３】
第１実施形態では、被処理部材１に形成された微細凹部２内に、液体６を充填する。なお、被処理部材１は、シリコン基板やガラス基板などの他に、微細凹部を有する被膜であってもよい。被膜とは、例えば層間絶縁膜やパッシベーション、あるいはレジスト等の感光性膜などである。微細凹部２の直径は、例えば４μｍ程度である。また液体６は、微細凹部２内の気体を溶解可能な物質とし、例えば微細凹部２内の気体が空気である場合には、液体６を有機溶媒とすることができる。有機溶媒は気体の溶解性がよいので好適であるが、とくにこれに限定されず、例えば水溶液等他の気体溶解性を有する溶媒を用いてもよい。一方、液体供給手段５として、スリット型液体供給手段を使用する。スリット型液体供給手段は、紙面の厚さ方向に伸びるスリット状の液体供給口５ａを有し、その液体供給口５ａから液体６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Ｗは例えば０．３ｍｍ程度であり、その長さ（奥行き）は例えば１５０〜５００ｍｍ程度である。なお、スリット型液体供給手段に代えて、インクジェットを使用してもよい。
【００２４】
そして、図１（１）に示すように、被処理部材１の上方に液体供給手段５を配置する。なお、液体供給手段５と被処理部材１表面との間隔は、例えば０．２ｍｍ程度とする。次に、液体供給口５ａから液体６を吐出させる。吐出された液体６は、被処理部材１の表面に放射状に塗れ広がる。なお、被処理部材１の表面が撥液性を有する場合には、吐出された液体６は、例えば直径４ｍｍ程度の概略球形状となる。次に、液体供給口５ａから液体６を連続供給させつつ、液体供給手段５を矢印８の方向に移動させる。その移動速度は、例えば５ｍｍ／ｓである。すると、被処理部材１の表面に液体６が塗布される。
【００２５】
そして、図１（２）に示すように、液体供給手段５を微細凹部２と相対する位置まで移動させる。すると、液体６が微細凹部２の開口部２ａを覆う形になる。ここで、例えば微細凹部２内の気体が空気であり液体６が有機溶媒である場合には、有機溶媒は空気を溶解する性質を有するので、微細凹部２内の気体が液体６に溶解する。なお、微細凹部２の容積は非常に小さいので、連続供給される液体６の液量は、微細凹部２内の気体を全て溶解可能な量になっている。従って、微細凹部２内の気体が全て液体６に溶解することにより、図１（３）に示すように、微細凹部２内の気体が液体６に置換され、微細凹部２内に液体６が充填される。
【００２６】
なお、図１では被処理部材１の上方に液体供給手段５を配置して、下向きに液体６を吐出させたが、被処理部材１の下方に液体供給手段５を配置して、上向きに液体６を吐出させてもよい。この場合でも、微細凹部２内の気体が液体６に溶解するので、微細凹部２内に液体を充填することができる。
【００２７】
上述した第１実施形態に係る物質充填方法では、微細凹部２を有する被処理部材１表面に対して、液体供給手段５により液体６を供給しつつ、液体供給手段５と被処理部材１表面とを相対移動させ、微細凹部２内の気体を溶解可能な量の液体６で、微細凹部２の開口部２ａを覆うことにより、微細凹部２内に液体６を充填する構成とした。これにより、液体を微粒子化することなく微細凹部内に充填できる。なお、液体供給手段により必要量の液体を連続供給することができる。また、複数の微細凹部や潜在的な微細凹部に対して、効率的に液体を充填することができる。従って、製造コストを低減することができる。
【００２８】
なお、液体６として、空気を溶解する性質を有する有機溶媒を使用すれば、空気雰囲気中で微細凹部の充填を行うことが可能となり、製造コストを低減することができる。また、液体６として被処理部材１の洗浄作用を有する有機溶媒等を使用した場合には、被処理部材１の表面とともに微細凹部２内を洗浄することができる。その場合の例として、例えばオゾン水などが挙げられる。
【００２９】
また、液体６として溶質の有機溶媒溶液等を使用した場合には、微細凹部２内に液体６が充填された後に、被処理部材を加熱して有機溶媒を蒸発させることにより、微細凹部２内で溶質を固化させることができる。なお、溶質として、ＩＴＯ等の導電性材料、層間絶縁膜、パッシベーション、あるいはレジスト等の感光性膜などを使用することができる。
【００３０】
なお、上述した第１実施形態に係る物質充填方法を実施する前に、被処理部材１表面を予め撥液処理することができる。具体的な撥液処理としては、被処理部材１表面にフッ素樹脂重合膜等を形成すればよい。これにより、被処理部材１表面に塗布された液体６を簡単に除去することができる。なお、被処理部材１表面と同時に微細凹部２内に撥液処理が施されたとしても、微細凹部２内の気体が液体６と置換されるので、微細凹部２内には液体６を充填することができる。その結果、微細凹部２内のみに液体６を充填することができる。そして、充填された液体の有機溶媒を蒸発させ、微細凹部２内で溶質を固化させることにより、各種基板や各種被膜の補修を行うことができる。
【００３１】
次に、第２実施形態について説明する。図３及び図４に第２実施形態に係る膜形成方法の説明図を示す。なお図３及び図４の各図は、図２（１）におけるＡ部の拡大図である。第２実施形態に係る膜形成方法は、ＩＴＯにより配線パターンを形成する方法であって、微細凹部２０を有する絶縁膜１５に対して、ＩＴＯ被膜材料の有機溶媒溶液２６を液体供給手段により供給しつつ、液体供給手段を相対移動させて絶縁膜１５の表面に前記液体２６を塗布するとともに、微細凹部２０内の気体を溶解可能な量の前記液体２６で、微細凹部２０の開口部を覆うことにより、微細凹部内の気体を前記液体２６中に溶解させ、微細凹部２０内に前記液体２６を充填した後に、前記液体２６を加熱して有機溶媒を蒸発させることにより、絶縁膜１５の表面にＩＴＯ被膜による配線パターンを形成するとともに、微細凹部２０内でＩＴＯ被膜材料を固化させるものである。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。
【００３２】
図２（１）では、シリコン等の基板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、微細凹部（コンタクトホール）２０が形成されている。第２実施形態では、図２（２）に示すように、この微細凹部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。
【００３３】
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。第２実施形態では、ＩＴＯの超微粒子を有機溶媒に分散させた液体を使用する。つまり、本発明においては、液体とは、上記のごとく、例えばＩＴＯの超微粒子を有機溶媒に分散させたような液状体も含む。なお、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液体（錫（Ｓｎ）２〜１０％添加）を使用することもできる。有機溶媒には、オクタン（Ｃ8Ｈ18）、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が使用可能であり、濃度０．０２ｍｏｌ／Ｌ程度に希釈して使用する。なお、液体供給手段の構成は第１実施形態と同様である。
【００３４】
次に、第２実施形態に係る膜形成方法の具体的な手順を、図３及び図４を使用して説明する。なお、図３及び図４の各図は、図２（１）におけるＡ部の拡大図である。
【００３５】
まず、図３（１）に示す絶縁膜１５の表面全体に撥液処理を施す。具体的には、図３（２）に示すように、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。なお、有機溶媒に対して撥液性を有するものであればよく、フッ素樹脂重合膜以外に、例えばシリコーン樹脂重合膜等を形成してもよい。なお、紫外線等の電磁波に対して揮発性を有する膜を形成することが好ましい。フッ素樹脂重合膜の原料液として、Ｃ4Ｆ10やＣ8Ｆ18などの直鎖状ＰＦＣからなる液体有機物を使用する。この直鎖状ＰＦＣのガスをプラズマ化すると、直鎖状ＰＦＣが活性となり、これが絶縁膜１５の表面に到達して重合することにより、絶縁膜１５の表面にフッ素樹脂重合膜が形成される。
【００３６】
次に、図３（３）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。具体的には、配線パターン形成部分に形成されているフッ素樹脂重合膜２２に対して、紫外線を照射する。紫外線の照射によりフッ素樹脂重合膜２２の結合が切断されて除去される。また、当該部分に付着していた有機物等も分解・除去される。これにより、微細凹部２０を含む絶縁膜１５表面の配線パターン形成部分に、有機溶媒に対する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。
【００３７】
次に、図４（１）に示すように、絶縁膜１５の表面に、ＩＴＯの超微粒子を有機溶媒に分散させた液体２６を塗布する。その具体的な方法は第１実施形態と同様である。まず、液体供給手段の液体供給口から液体２６を吐出させ、その先端を絶縁膜１５表面の一方端部に接触させる。次に、液体供給手段を移動させて、絶縁膜１５表面に液体２６を塗布する（図１（１）参照）。次に、液体供給手段を微細凹部２０と相対する位置まで移動させる（図１（２）参照）。そして、微細凹部２０内に液体２６を充填させる（図１（３）参照）。その後、液体供給手段を絶縁膜１５表面の他方端部まで移動させて、絶縁膜１５表面の全体に液体２６を塗布する。
【００３８】
ここで、絶縁膜１５表面の配線パターン形成部分以外の部分には、有機溶媒に対する撥液処理が施されているので、液体２６がほとんど残留しない。なお、わずかに残留する液体は、被処理部材を傾斜させる等により、簡単に除去することができる。結果として、配線パターン形成部分のみに液体２６が塗布された形になる。なお、配線パターン形成部分の端部では、フッ素樹脂重合膜２２の撥液性により液体２６が盛り上がった状態で塗布されるので、フッ素樹脂重合膜２２より厚く液体２６を塗布することができる。
【００３９】
なお、絶縁膜１５の表面に液体２６を塗布する際に、液体供給手段の液体供給口と絶縁膜１５表面との距離を調整することにより、塗布される液体２６の厚さを調整することができる。また、液体供給手段と絶縁膜１５表面との相対移動の速度を調整することによっても、塗布される液体２６の厚さを調整することができる。また、液体供給手段からの液体供給量を調整することによっても、塗布される液体２６の厚さを調整することができる。そして、塗布される液体２６の厚さを調整することにより、その液体２６の乾燥後に所望厚さの被膜を得ることができる。
【００４０】
なお、微細凹部２０内に液体２６を充填させるためには、微細凹部２０内の気体を溶解可能な量の液体２６を供給する必要がある。そこで、微細凹部２０に相対する位置において、液体供給手段の液体供給口と絶縁膜表面との距離を近づけることにより、十分な量の液体を供給することができる。また、微細凹部２０に相対する位置において、液体供給手段と絶縁膜表面との相対移動速度を低下させることによっても、十分な量の液体を供給することができる。また、微細凹部２０に相対する位置において、液体供給手段からの液体供給量を増加させることによっても、十分な量の液体を供給することができる。なお、少量の液体を複数回にわたって供給し、複数回に分けて微細凹部内に液体を充填することも可能である。
【００４１】
次に、図４（２）に示すように、液体２６を乾燥させる。具体的には、加熱により液体２６に含まれる有機溶媒を蒸発させる。なお、パターン被膜におけるボイドの発生を回避するため、乾燥温度は有機溶媒の沸点以下の温度とする。例えば、有機溶媒がオクタンの場合には、沸点が１７０℃程度であるから、窒素雰囲気中において、１５０℃以下で５分以上加熱する。次に、アニール処理を行う。ＩＴＯのアニール処理温度は、例えば５００℃以上である。
【００４２】
次に、図４（３）に示すように、フッ素樹脂重合膜２２を除去する。具体的には、上述した親液処理と同様に、紫外線を照射することにより、フッ素樹脂重合膜を分解して除去する。以上により、ＩＴＯによる配線パターン２８が形成される。
【００４３】
上述した第２実施形態に係る膜形成方法により、絶縁膜の表面にＩＴＯによる配線パターンが形成されるとともに、微細凹部内にＩＴＯが充填される。この点従来は、真空装置が必要なスパッタにより微細凹部内にＩＴＯを充填し、また絶縁膜の表面にＩＴＯ被膜を形成していたので、多くの製造コストを必要とするという問題があった。
【００４４】
しかし、第２実施形態に係る膜形成方法では、微細凹部を有する被処理部材表面に対して、ＩＴＯ被膜材料の有機溶媒溶液を液体供給手段により供給しつつ、液体供給手段を相対移動させて被処理部材表面に前記液体を塗布するとともに、微細凹部内の気体を溶解可能な量の前記液体で、微細凹部の開口部を覆うことにより、微細凹部内に前記液体を充填した後に、前記液体を加熱して有機溶媒を蒸発させることにより、被処理部材表面にＩＴＯ被膜を形成するとともに、微細凹部内にＩＴＯ被膜材料を充填する構成とした。
【００４５】
これにより、液体を微粒子化することなく、成膜と同時に微細凹部に被膜材料を充填することができる。なお、液体供給手段により必要量の液体を連続供給することができる。また、複数の微細凹部や潜在的な微細凹部に対して、効率的に被膜材料を充填することができる。従って、製造コストを低減することができる。
【００４６】
また従来は、ＩＴＯ被膜の表面をＣＭＰ等により研磨加工して膜厚を調整していたので、多くの製造コストを必要とするという問題があった。しかし、第２実施形態に係る膜形成方法では、液体供給手段の液体供給口と被処理部材表面との距離を調整することにより、また前記相対移動の速度を調整することにより、また液体供給手段からの液体供給量を調整することにより、被処理部材表面に前記液体を所望厚さで塗布する構成とした。これにより、被膜表面のＣＭＰ等による研磨加工が不要となり、製造コストを低減することができる。
【００４７】
また従来は、ＩＴＯ被膜をエッチングすることによりパターニングを行っていたので、多くの製造コストを必要とするという問題があった。しかし、第２実施形態に係る膜形成方法では、被処理部材表面における被膜形成部分以外の部分を予め撥液処理しておくとともに、被処理部材表面における被膜形成部分を予め親液処理しておく構成とした。これにより、ＩＴＯ被膜形成後のエッチングが不要となり、製造コストを大幅に低減することができる。
【００４８】
なお第２実施形態では、ＩＴＯ被膜材料の有機溶媒溶液を使用して、ＩＴＯにより配線パターンを形成する場合について説明したが、これ以外にも、アルミ又は銅被膜材料の有機溶媒溶液を使用して、アルミ又は銅により配線パターンを形成することもできる。また、二酸化シリコン等の絶縁膜材料の有機溶媒溶液を使用して、層間絶縁膜の形成及び補修を行うことも可能である。一方、第２実施形態では、空気雰囲気で微細凹部の充填を行ったが、より有機溶媒への溶解性が高い二酸化炭素雰囲気又は窒素雰囲気において微細凹部の充填を行えば、より確実に被膜材料の有機溶媒溶液を微細凹部内に充填することができる。
【００４９】
なお、本発明に係る微細凹部内への物質充填方法及び被膜形成方法により、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、表示体モジュールの概略図であり、図８は、例えば発光素子を形成した微細構造体の概略図である。図７において、主に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７ではカラーフィルタの一例を示しているが、本発明の被膜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。また、上記電極についても、本発明の被膜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２１４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。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に係る物質充填方法は、凹部を有する被処理部材に対して、凹部内の気体を溶解させ得る溶媒に前記凹部への充填物質からなる溶質を混合させた溶液が充填された液体供給手段により溶液を供給しつつ、液体供給手段と被処理部材表面とを相対移動させ、凹部内の気体を溶解可能な量の液体で凹部開口を覆い、
凹部内気体を前記溶媒に溶解させることによって凹部内に液体を充填する構成としたので、製造コストを低減することができる。
【００５１】
また、本発明に係る膜形成方法は、被処理部材表面の凹部内に膜を形成させる膜形成方法において、凹部内の気体を溶解させ得る溶媒に前記凹部への成膜用充填物質からなる溶質を混合させた溶液が充填された液体供給手段により溶液を供給しつつ、液体供給手段と被処理部材表面とを相対移動させ、凹部内の気体を溶解可能な量の液体で凹部開口を覆い、凹部内気体を前記溶媒に溶解させることによって凹部内に液体を充填し、前記溶液を加熱して前記溶媒を蒸発させることにより、前記被処理部材の凹部内に前記膜材料からなる膜を形成する構成としたので、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態に係る物質充填方法の説明図である。
【図２】  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３】  第２実施形態に係る膜形成方法の第１説明図である。
【図４】  第２実施形態に係る膜形成方法の第２説明図である。
【図５】  従来技術に係る膜形成方法の第１説明図である。
【図６】  従来技術に係る膜形成方法の第２説明図である。
【図７】  微細構造体の第１説明図である。
【図８】  微細構造体の第２説明図である。
【符号の説明】
１………被処理部材、２………微細凹部、２ａ………開口部、５………液体供給手段、５ａ………液体供給口、６………液体、８………矢印、１０………基板、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………液体、２７………ＩＴＯ被膜、２８………配線パターン、３０………レジスト。２１１………基板、２１４………機能的薄膜、２１５………透明電極、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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