(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成したのち、前記マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を供給して固化し、
前記マスクは、少なくとも表面が撥液性を有していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
ワークの表面にパターン形成用開口部を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクの開口部に液状パターン材を供給しつつ液状パターン材を乾燥させるパターン材供給工程と、
前記ワークから前記マスクを除去する工程と、
前記液状パターン材の乾燥した溶質を焼成する焼成工程とを有し、
前記マスクは、少なくとも表面が撥液性を有していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
ワークの表面にパターン形成用開口部を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクの開口部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、
前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程と、
前記液状パターン材中の乾燥させた溶質を焼成する焼成工程とを有し、
前記マスクは、少なくとも表面が撥液性を有していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、
前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記開口部内に供給された前記液状パターン材を固化する固化工程と、
前記パターン材供給工程と前記固化工程とを順次複数回繰り返したのち、前記ワークからマスクを除去するマスク除去工程とを有し、
前記マスクは、少なくとも表面が撥液性を有していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、
前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材を除去する付着液除去工程と、
前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させて乾燥する乾燥工程と、
前記パターン材供給工程と前記付着液除去工程と前記乾燥工程とを順次複数回繰り返したのち、乾燥後の溶質を焼成する焼成工程と、
前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去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６】
ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、
前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥する乾燥工程と、
前記パターン材供給工程と前記乾燥工程とを順次複数回繰り返したのち、乾燥後の溶質を焼成する焼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】
ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、
前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記凹部内の前記液状パターン材を固化する固化工程と、
前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材からなる固化物を除去する固化物除去工程と、
前記パターン材供給工程と前記固化工程と前記固化物除去工程とを順次複数回繰り返したのち、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程とを有し、
前記マスクは、少なくとも表面が撥液性を有していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、
前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させて乾燥する乾燥工程と
前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する固化物除去工程と、
前記パターン材供給工程と前記乾燥工程と前記固化物除去工程とを順次複数回繰り返したのち、乾燥後の溶質を焼成する焼成工程と、
前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去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９】
ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、
前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させて乾燥する乾燥工程と、
前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する固化物除去工程と、
乾燥後の溶質を焼成する焼成工程と、
前記パターン材供給工程と前記乾燥工程と前記固化物除去工程と前記焼成工程とを順次複数回繰り返したのち、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程とを有し、
前記マスクは、少なくとも表面が撥液性を有していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１０】
請求項５または請求項６または請求項８のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記マスクは、少なくとも表面が撥液性を有していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記マスク自体が撥液性を有していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１２】
請求項１または請求項４または請求項７に記載のパターン形成方法において、
前記液状パターン材の固化は、加熱して行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のパターン形成方法において、
前記液状パターン材の加熱固化は、前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、乾燥後の溶質を焼成する焼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１４】
請求項１に記載のパターン形成方法において、
前記液状パターン材を固化したのち、前記ワークから前記マスクを除去することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項４のいずれか、または請求項７に記載のパターン形成方法において、
前記液状パターン材の固化は、前記液状パターン材を前記開口に供給した際に前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材を除去したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１６】
請求項６に記載のパターン形成方法において、
前記焼成工程は、前記ワークから前記マスクを除去したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１７】
請求項６に記載のパターン形成方法において、
前記焼成工程後に前記ワークから前記マスクを除去することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１８】
請求項２または請求項３または請求項５または請求項６または請求項８に記載のパターン形成方法において、
前記マスクを除去する工程と前記焼成工程とが同時に行なわれることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１９】
ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、
前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材を除去する付着液除去工程と、
前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥する乾燥工程と、
前記パターン材供給工程と前記付着液除去工程と前記乾燥工程とを順次複数回繰り返したのち、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程と、
乾燥後の溶質を焼成する焼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２０】
ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、
前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥する乾燥工程と、
前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する固化物除去工程と、
前記パターン材供給工程と前記乾燥工程と前記固化物除去工程とを順次複数回繰り返したのち、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程と、
乾燥後の溶質を焼成する焼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２１】
ワークに設けられた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給して固化させ、
前記液状パターン材の前記凹部への供給は、前記ワークの表面を撥液処理したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２２】
ワークに設けられた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給して固化させ、
前記液状パターン材の前記凹部への供給は、前記ワークの表面を撥液処理し、さらに前記凹部の底部を親液処理したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２３】
ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給して固化させる工程を複数回繰り返し、
前記液状パターン材の前記凹部への供給は、前記ワークの表面を撥液処理したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２４】
ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給して固化させる工程を複数回繰り返し、
前記液状パターン材の前記凹部への供給は、前記ワークの表面を撥液処理し、さらに前記凹部の底部を親液処理したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２５】
ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に、前記ワークの表面に付着した前記液状パターン材を除去する付着液除去工程と、
前記凹部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、
前記パターン材供給工程と前記付着液除去工程と乾燥工程とを順次複数回繰り返したのち、乾燥後の液状パターン材に含まれていた溶質を焼成する焼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２６】
ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記凹部に供給した前記液状パターン材を加熱固化する固化工程と、
前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に、前記ワークの表面に付着した液状パターン材からなる固化物を除去する付着固化物除去工程とを順次複数回繰り返し、
前記液状パターン材の前記凹部への供給は、前記ワークの表面を撥液処理したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２７】
ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記凹部に供給した前記液状パターン材を加熱固化する固化工程と、
前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に、前記ワークの表面に付着した液状パターン材からなる固化物を除去する付着固化物除去工程とを順次複数回繰り返し、
前記液状パターン材の前記凹部への供給は、前記ワークの表面を撥液処理し、さらに前記凹部の底部を親液処理したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２８】
ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記凹部に供給した前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、
前記パターン材供給工程と前記乾燥工程とを順次複数回繰り返したのち、乾燥後の液状パターン材に含まれていた溶質を焼成する焼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２９】
ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記凹部に供給した前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、
前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に、前記ワークの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する付着固化物除去工程と、
前記パターン材供給工程と前記乾燥工程と、前記付着固化物除去工程とを一回または複数回繰り返したのち、乾燥後の前記液状パターン材に含まれていた溶質を焼成する焼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３０】
ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記凹部に供給した前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、
前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に、前記ワークの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する付着固化物除去工程と、
乾燥後の液状パターン材に含まれていた溶質を焼成する焼成工程とを一回または複数回繰り返し、
前記液状パターン材の前記凹部への供給は、前記ワークの表面を撥液処理したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３１】
ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、
前記凹部に供給した前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、
前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に、前記ワークの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する付着固化物除去工程と、
乾燥後の液状パターン材に含まれていた溶質を焼成する焼成工程とを一回または複数回繰り返し、
前記液状パターン材の前記凹部への供給は、前記ワークの表面を撥液処理し、さらに前記凹部の底部を親液処理したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３２】
請求項２５または請求項２８または請求項２９のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記液状パターン材の前記凹部への供給は、前記ワークの表面を撥液処理したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３３】
請求項２５または請求項２８または請求項２９のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記液状パターン材の前記凹部への供給は、前記ワークの表面を撥液処理し、さらに前記凹部の底部を親液処理したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３４】
請求項２１ないし請求項２４のいずれか、または請求項２６または請求項２７に記載のパターン形成方法において、
前記液状パターン材の固化は、前記液状パターン材を加熱して行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載のパターン形成方法において、
前記液状パターン材の加熱固化は、前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、乾燥後の溶質を焼成する焼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３６】
請求項２１または請求項２２に記載のパターン形成方法において、
前記液状パターン材の固化後に、前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に前記ワークの表面に付着した前記液状パターン材からなる固化物を除去することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３７】
請求項２１または請求項２２に記載のパターン形成方法において、
前記液状パターン材の固化は、前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に前記ワークの表面に付着した前記液状パターン材を除去したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３８】
請求項２８に記載のパターン形成方法において、
前記焼成工程は、前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に前記ワークの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去したのちに行なうことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３９】
ワークの表面に塗布されて固化したマスク材にパターン形成用開口部を設けてマスクにするマスク形成部と、
前記固化したマスク材または前記マスクを撥液処理する撥液処理部と、
前記マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を供給するパターン材供給部と、
前記パターン形成用開口部内の前記液状パターン材を固化する固化部と、
を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４０】
ワークの表面に塗布されて固化したマスク材にパターン形成用開口部を設けてマスクにするマスク形成部と、
前記固化したマスク材または前記マスクを撥液処理する撥液処理部と、
前記マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を供給するパターン材供給部と、
前記パターン形成用開口部内の前記液状パターン材を固化する固化部と、
前記液状パターン材の固化後に前記マスクを除去するマスク除去部と、
を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４１】
請求項３９または請求項４０に記載のパターン形成装置において、
前記撥液処理部は、大気圧またはその近傍の圧力下においてフッ素系ガスをプラズマ化して前記固化したマスク材または前記マスクに供給するプラズマ生成手段を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４２】
請求項３９または請求項４０に記載のパターン形成装置において、
前記撥液処理部は、フッ素化合物をプラズマ化し、前記固化したマスク材または前記マスクの表面にフッ素樹脂膜を重合する重合手段を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４３】
請求項４１または請求項４２に記載のパターン形成装置において、
前記撥液処理部は、撥液処理した前記マスクのパターン形成用開口部内を親液化する親液処理手段を有していることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４４】
請求項４１に記載のパターン形成装置において、
前記マスク形成部は、フッ素化合物をプラズマ化し、転写マスクを介して前記ワークの表面にフッ素樹脂膜を重合する重合手段を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４５】
請求項３９ないし請求項４４のいずれかに記載のパターン形成装置において、
前記パターン材供給部は、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材を除去する付着液除去手段を有していることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４６】
請求項３９ないし請求項４４のいずれかに記載のパターン形成装置において、
前記パターン材供給部は、前記液状パターン材を微粒化して前記マスク上に滴下する微粒化手段を有していることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４７】
請求項４６に記載のパターン形成装置において、
前記パターン材供給部は、前記ワークを回転させる回転手段を有していることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４８】
請求項４６または請求項４７に記載のパターン形成装置において、
前記パターン材供給部は、前記ワークに電圧を印加し、前記微粒化した前記液状パターン材に静電引力を作用させて前記ワークに吸着させる電圧付与手段を有していることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４９】
請求項３９ないし請求項４８のいずれかに記載のパターン形成装置において、
前記固化部は、前記パターン材供給部に設けられて、前記液状パターン材を加熱固化する加熱手段を有していることを特徴とするパターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体デバイスや液晶デバイス、あるいはその他、薄膜積層を有する素子デバイスの製造分野や、高密度実装分野に係り、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を形成するパターン形成方法およびその装置並びにこの方法により製造されたデバイス等に関する。
背景技術
半導体デバイスは、成膜とその膜のパターニングとを何度も繰り返して製造される。図３３および図３４は、従来のパターニング工程の一例を示す工程図である。
図３３（１）に示すような半導体基板１の表面に例えば配線を形成する場合、まず、図示しない絶縁膜が形成された半導体基板１の表面に、図３３（２）に示すように、プラズマＣＶＤによって配線層２を形成する。なお、当該配線層２の形成は、スパッタリングによって形成してもよい。
このように半導体基板１の上に配線層２を形成したのちは、当該配線層２の上にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成する。そして、このレジスト膜を感光工程、フォトエッチング工程へと導入し、図３３（３）に示すようにパターンニングされたレジスト膜３を形成する。
その後、図３４（１）に示すように、半導体基板１をドライエッチング工程に導入し、レジスト膜３をマスクとして配線層２のエッチングを行う。こうして、同図（２）のように、レジスト膜３の下のみに配線層２を残したのちは、溶剤によって前記配線層２の上に位置するレジスト膜３の除去を行う（図３４（３）参照）。
このような工程を経れば、半導体基板１の表面に配線層２からなる配線パターン４を形成することができる。
しかし、上述した製造プロセスでは、以下に示すような問題点があった。
すなわち、従来のパターニング工程は、そのほとんどが真空状態（減圧環境）で行われている。このため、パターニング工程は、真空処理設備が不可欠である。これら真空処理設備は、その処理を行うにあたり、周辺への排気や冷却水等の基礎設備関連を含めた消費エネルギーが莫大になっており、製造工程に必要なエネルギーの６割以上を占めているという問題があった。
なお、莫大な消費エネルギーが必要となるのは、真空処理設備の次の構成要素が要因であると考えられる。大気圧の環境から真空状態にワークを搬送させるためのチャンバーロードロックや、処理室を真空にするための複数のドライポンプやターボポンプ、またスループットを向上させるためのチャンバの複数化によって生じるフットプリントの増大、それに伴うクリーンルーム面積の増大、またそれを維持する基礎設備の増加等が挙げられる。
また、従来のパターン形成工程においては、真空プラズマによるエッチングが行なわれる。ところが、真空プラズマによるエッチングは、エッチングの対象となる膜の材質によってエッチングガスを変える必要がある。このため、これらのエッチングガスに対応したエッチング装置を設置する必要があり、複数の類似の装置を設置するために設備が大型化し、また設備費の増大を招く。
しかも、絶縁膜の形成等に使用されるＣＶＤ装置などでは、そのチャンバ内に付着した反応生成物をクリーニングするため、ＣＨＦ３やＣＦ４といった地球温暖化係数の高いＰＦＣガスを使用する必要があった。そして、これらのＰＦＣガスは、パターン形成時のエッチングにも使用されている。このため、従来のパターン形成においては、エッチング装置の排ガスやＣＶＤ装置の洗浄排ガスの処理にも多大の費用を必要としていた。
発明の開示
本発明は、上記従来の問題点に着目し、真空装置を用いずにパターンを形成できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、パターンを形成するための装置を簡素化し、製造コストを削減することを目的としている。
さらに、本発明は、パターンを形成するために使用するエネルギーを低減することを目的としている。
そして、本発明は、ＰＦＣガスを使用せずにパターンを形成できるようにすることを目的としている。
上記の目的を達成するために、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成したのち、前記マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を供給して固化することを特徴としている。液状パターン材は、有機金属化合物の溶液や、無機物質の微粉末を溶媒に溶かしたものなどを使用することができる。
このようになっている本発明は、ワークの表面に設けられたマスクに形成したパターン形成用開口部に、液状のパターン材を充填して固化するだけでパターンを形成することができる。従って、本発明は、高価な真空装置を用いる必要がない。このため、本発明は、真空中にワークを搬送させるためのチャンバーロードロックや、処理室を真空にするための複数のドライポンプやターボポンプ、またスループットを向上させるためのチャンバの複数化によって生じるフットプリントの増大、それに伴うクリーンルーム面積の増大、またそれを維持する基礎設備などを必要とせず、設備の簡素化が図れ、またパターン形成のためのエネルギーを削減でき、パターンの形成コストを削減することができる。また、本発明は、ＣＶＤなどを行なわないために、成膜装置などを洗浄するために地球温暖化係数の高いＰＦＣガスを使用する必要がなく、コスト削減が図れるとともに、地球環境への影響を非常に小さくすることができる。しかも、平坦なワークの表面に所望のパターンを容易に形成することができる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を有するマスクを形成するマスク形成工程と、前記マスクの開口部に液状パターン材を供給しつつ液状パターン材を乾燥させるパターン材供給工程と、前記ワークから前記マスクを除去する工程と、前記液状パターン材の乾燥した溶質を焼成する焼成工程とを有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、上記と同様に真空装置を用いることなく所望のパターンを形成することができ、上記と同様の効果を得ることができる。そして、マスクのパターン形成用開口部に供給した液状パターン材の固化を、液状パターン材の溶媒を蒸発させて乾燥したのちに、溶質を焼成するようにしているため、溶質を充分に固化させるために高温を必要とする場合であっても、急激な加熱によるボイドの発生を防止でき、内部応力の小さな変形のないパターンを得ることができる。しかも、本発明は、液状パターン材の供給と液状パターン材の乾燥とを同時に行なっているため、液状パターン材の乾燥に要する時間を省略でき、工程の簡略化を図ることができる。また、この発明は、マスクを除去したのちに溶質の焼成を行なうため、マスクが炭化するなど、マスクにとって好ましくないような高温における溶質の焼成を行なうことができ、緻密なパターンを形成できる。
さらに、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を有するマスクを形成するマスク形成工程と、前記マスクの開口部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程と、前記液状パターン材中の乾燥させた溶質を焼成する焼成工程とを有することを特徴としている。
このように、液状パターン材の乾燥は、マスクのパターン形成用開口部への液状パターン材の供給を完了したのちに行なうことができる。このため、この発明においては、液状パターン材の乾燥に時間を要する場合であっても、容易、確実に乾燥させることができ、パターンの形成を効率的に行なうことができる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記開口部内に供給された前記液状パターン材を固化する固化工程と、前記パターン材供給工程と前記固化工程とを順次複数回繰り返したのち、前記ワークからマスクを除去するマスク除去工程とを有することを特徴としている。
このように、液状パターン材をマスクのパターン形成用開口部に複数回に分けて供給し、パターン材の供給の都度液状パターン材を固化させるようにすると、非常に歪の少ない緻密なパターンが得られるとともに、パターン形状を良好にすることができる。そして、液状パターン材の供給を一度行なっただけでは形成が困難な膜厚の厚いパターンをも容易に形成することができる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材を除去する付着液除去工程と、前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥する乾燥工程と、前記パターン材供給工程と前記付着液除去工程と前記乾燥工程とを順次複数回繰り返したのち、乾燥後の溶質を焼成する焼成工程と、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程とを有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を複数回に分けて供給し、その都度液状パターン材の乾燥と焼成とを行なうため、歪の少ない緻密な膜厚の厚いパターンを容易に得ることができる。しかも、液状パターン材を乾燥させる前に、マスクの表面に付着した液状パターン材を除去するようにしているため、固化すると除去することが困難なマスク表面の不要な付着物を容易に除去することができ、マスクの除去も容易となる。
そして、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥する乾燥工程と、前記パターン材供給工程と前記乾燥工程とを順次複数回繰り返したのち、乾燥後の溶質を焼成する焼成工程とを有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、非常に歪の少ない緻密な、しかも変形の少ない形状の優れたパターンを得ることができる。また、この発明は、マスクを例えば二酸化ケイ素などの絶縁物によって形成し、導電体からなる配線用パターンを形成する場合など、マスクの除去を必要としないパターン形成に特に有用である。
さらに、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記凹部内の前記液状パターン材を固化する固化工程と、前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材からなる固化物を除去する固化物除去工程と、前記パターン材供給工程と前記固化工程と前記固化物除去工程とを順次複数回繰り返したのち、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程とを有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、マスクのパターン形成用開口部への液状パターン材の供給を複数回に分けて行ない、その都度液状パターン材の固化を行なうため、より内部応力の少ない緻密なパターンを得ることができる。そして、マスクの開口部に液状パターン材を供給する都度、マスクに付着した固化物を除去するようにしているため、固化物の除去を比較的容易に行なうことができる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥する乾燥工程と、前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する固化物除去工程と、前記パターン材供給工程と前記乾燥工程と前記固化物除去工程とを順次複数回繰り返したのち、乾燥後の溶質を焼成する焼成工程と、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程とを有することを特徴としている。
この発明においても、マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を供給する都度、液状パターン材の乾燥を行なうため、内部応力の小さな緻密なパターンとすることができる。また、液状パターン材の乾燥の都度、マスク表面に付着した固化物を除去するようになっているため、固化物の除去を比較的容易に行なうことができる。
さらに、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥する乾燥工程と、前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する固化物除去工程と、乾燥後の溶質を焼成する焼成工程と、前記パターン材供給工程と前記乾燥工程と前記固化物除去工程と前記焼成工程とを順次複数回繰り返したのち、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程とを有することを特徴としている。
この発明においては、マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を供給する都度、液状パターン材の乾燥と焼成とを行なうようにしているため、非常に内部応力の小さなより緻密なパターンを得ることができ、膜厚の厚いパターンを容易に形成することができる。
マスクは、少なくとも表面が撥液性を有していることが望ましい。マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を供給する際に、例えばワークを回転させるなどすると、ワークの表面に付着した液状パターン材がワークの表面を容易に移動して開口部に入るため、パターン形成用開口部への液状パターン材の供給を容易、迅速に、かつ均一に行なうことができる。また、マスクの表面が撥液性を有しているため、マスク表面の付着物を容易に除去することができる。
マスクは、フッ素樹脂などの撥液性を有する部材によって形成することができる。このように、マスクを撥液性を有する部材によって形成すると、マスクの撥液処理を省略することができ、工程の簡素化を図ることができる。
請求項１または請求項４または請求項７に係る発明の場合、液状パターン材を固化する場合、液状パターン材を加熱して行なうことができる。加熱による固化は、高価な装置を必要とせず、硬化のための薬品が不要で安全性が高く、工程の簡素化が図れる。もっとも、液状パターン材によっては、電子線や紫外線などを照射して行なってもよい。
液状パターン材の加熱固化は、必要に応じて乾燥工程と焼成工程とを有するようにできる。これにより、パターン中にボイドが生じたり、パターンの形状が変形したりするのを避けることができ、内部応力の小さな緻密なパターンを得ることができる。ただし、比較的低い温度、例えば８０〜１２０℃のような乾燥温度に近い温度で充分に固化する場合、焼成工程を必要としない。また、最初から高温で処理しても差し支えない場合は、乾燥工程を省略してよい。
請求項１の発明の場合、マスクは、必要に応じて除去する。例えば、マスクをフォトレジストなどによって形成した場合、マスクをオゾン水や、大気圧下で活性化させた酸素によってアッシングしたりして除去する。
請求項１ないし請求項４に係る発明の場合、液状パターン材の固化は、マスクの表面に付着した液状パターン材を除去したのちに行なうことが望ましい。このように液状のときにマスクの表面に付着したものを除去すると、固化してからでは除去が困難な場合であっても、容易に除去することができ、マスクの除去なども容易となる。
請求項６の発明の場合、必要に応じてワークからマスクを除去したのちに焼成を行なってよい。焼成温度がマスクの許容温度以上である場合に、予めマスクを除去することにより、充分な焼成を行なうことができるとともに、焼成によってマスクが変質して除去が困難となるのを避けることができる。
請求項２、請求項３、請求項５、請求項７または請求項８の発明の場合、マスクを高温分解性の部材によって形成することにより、マスクの除去と溶質の焼成とを同時に行なうことができる。これにより、工程の簡素化を図ることができる。
さらに、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を有するマスクを形成するマスク形成工程と、前記マスクの開口部に液状パターン材を供給しつつ液状パターン材を乾燥させるパターン材供給工程と、前記液状パターン材の乾燥した溶質を焼成する焼成工程と、前記ワークから前記マスクを除去する工程とを有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、マスクに形成したパターン形成用開口部に液状パターン材を供給し、それを乾燥、焼成して固化するようになっているため、真空装置を用いることなくパターンを容易に形成することができ、前記と同様の効果が得られる。しかも、液状パターン材の供給と乾燥とを同時に行なっているため、パターンの形成時間を短縮でき、工程の簡素化が図れる。また、本発明は、液状パター材の乾燥後に焼成を行なうため、形成したパターンにボイドが生じたり、形成したパターンが変形したりするのを防ぐことができる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を有するマスクを形成するマスク形成工程と、前記マスクの開口部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、前記液状パターン材中の乾燥させた溶質を焼成する焼成工程と、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程とを有することを特徴としている。
この発明においても、真空装置を必要とせず前記と同様の効果が得られる。また、液状パターン材の乾燥を、パターン形成用開口部への液状パターン材の供給を終了したのちに行なうため、乾燥に比較的時間のかかる液状パターン材であっても、確実に乾燥させることができ、ボイドや変形のないパターンを確実に形成することができる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材を除去する付着液除去工程と、前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥する乾燥工程と、前記パターン材供給工程と前記付着液除去工程と前記乾燥工程とを順次複数回繰り返したのち、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程と、乾燥後の溶質を焼成する焼成工程とを有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、マスクのパターン形成用開口部への液状パターン材の供給を複数回に分けて行なうとともに、液状パターン材の供給の都度、液状パターン材の乾燥を行なっているため、内部応力の小さな緻密なパターンを得ることができる。しかも、マスクの表面に付着した液状パターン材を、固化する前に除去しているため、マスク表面の付着物の除去を容易に行なうことができいる。
さらに、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成するマスク形成工程と、前記開口部へ液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記開口部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥する乾燥工程と、前記液状パターン材を前記開口部に供給した際に、前記マスクの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する固化物除去工程と、前記パターン材供給工程と前記乾燥工程と前記固化物除去工程とを順次複数回繰り返したのち、前記ワークから前記マスクを除去するマスク除去工程と、乾燥後の溶質を焼成する焼成工程とを有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、マスクのパターン形成用開口部への液状パターン材の供給とその乾燥とを複数回繰り返しているため、ボイドや内部応力の少ない緻密なパターンを得ることができる。しかも、各乾燥工程後に固化物を除去しているため、マスクの表面に付着した不要物を比較的容易に除去することができる。
さらに、本発明に係るパターン形成方法は、ワークに設けられた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給して固化させることを特徴としている。
このようになっている本発明は、ワークに設けられたパターン形成用凹部に液状パターン材を供給して固化させるだけであるため、真空装置を用いずに容易にパターンを形成することができ、前記と同様の効果を得ることができる。そして、この発明によれば、例えば従来の方法によって絶縁膜に形成された配線用凹部に、有機金属化合物の溶液などの液状パターン材を供給して固化するだけで配線パターンを形成することが可能となる。すなわち、本発明は、従来方法と組み合せることにより、各種のパターンの形成が可能で、広範囲なパター形成に適用することができる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給して固化させる工程を複数回繰り返すことを特徴としている。
このようになっている本発明は、真空装置を使用しないために前記と同様の効果を得ることができるばかりでなく、パターン形成用凹部への液状パターン材の供給と固化とを複数回繰り返してパターンを形成するため、非常に内部応力の小さな緻密なパターンを形成でき、また膜厚の厚いパターンを容易に形成することが可能となる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に、前記ワークの表面に付着した前記液状パターン材を除去する付着液除去工程と、前記凹部内の前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、前記パターン材供給工程と前記付着液除去工程と乾燥工程とを順次複数回繰り返したのち、乾燥後の液状パターン材に含まれていた溶質を焼成する焼成工程とを有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、パターン形成用凹部に供給した液状パターン材を乾燥させ、その後再び液状パターン材を凹部に供給して乾燥させるようにしているため、形成したパターンの形状を良好にすることができ、緻密なパターンを形成できる。しかも、液状パターン材を乾燥させる前に、ワークの表面に付着した液状パターン材を除去するようにしているため、固化すると除去することが困難なワーク表面の付着物を容易に除去することができる。そして、ワーク表面の付着物を除去するようにしているため、電気的に好ましくない付着物の存在による事故などを防ぐことができ、信頼性を向上することができる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記凹部に供給した前記液状パターン材を加熱固化する固化工程と、前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に、前記ワークの表面に付着した液状パターン材からなる固化物を除去する付着固化物除去工程とを順次複数回繰り返すことを特徴としている。
このようになっている本発明は、パターン形成用凹部に液状パターン材を供給してそれを熱固化することを複数回繰り返しため、内部応力のより小さな緻密なパターンを得ることができる。そして、最後にワークの表面に付着している固化物を除去するようにしているため、工程が簡素になる。
さらに、本発明に係るパターン形成方法は、ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記凹部に供給した前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、前記パターン材供給工程と前記乾燥工程とを順次複数回繰り返したのち、乾燥後の液状パターン材に含まれていた溶質を焼成する焼成工程とを有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、パターン形成用凹部に液状パターン材の供給してそれを乾燥させることを複数回繰り返しているため、内部応力の小さな緻密な変形の少ないパターンを形成することができる。また、厚いパターンを形成する場合であっても、パターンの内部にボイドが発生したりするのを防止することができる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記凹部に供給した前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に、前記ワークの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する付着固化物除去工程と、前記パターン材供給工程と前記乾燥工程と、前記付着固化物除去工程とを一回または複数回繰り返したのち、乾燥後の前記液状パターン材に含まれていた溶質を焼成する焼成工程とを有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、パターン形成用凹部に供給した液状パターン材を乾燥し、さらに溶質の焼成を行なっているため、パターンにボイドなどが発生するのを防ぐことができ、内部応力の小さな緻密なパターンを得ることができる。また、液状パターン材の乾燥後、焼成前に乾燥固化物を除去しているため、ワークの表面に付着した固化物を比較的容易に除去することができる。そして、パターン形成用凹部への液状パターン材の供給、その乾燥、付着固化物の除去を複数回繰り返すことにより、非常に内部応力の小さな緻密なパターンを得ることができ、膜厚の厚いパターンを容易に形成することができる。
さらに、本発明に係るパターン形成方法は、ワークに設けた所定のパターン形成用凹部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程と、前記凹部に供給した前記液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、前記液状パターン材を前記凹部に供給した際に、前記ワークの表面に付着した前記液状パターン材からなる乾燥固化物を除去する付着固化物除去工程と、乾燥後の液状パターン材に含まれていた溶質を焼成する焼成工程とを一回または複数回繰り返すことを特徴としている。
このようになっている本発明は、パターン形成用凹部に供給した液状パターン材を乾燥し、さらに溶質の焼成することにより、形成したパターンにボイドなどがなく、形状精度のよいパターンを得ることができる。そして、パターン形成用凹部への液状パターン材の供給、その乾燥、付着固化物の除去、焼成を複数回繰り返すことにより、より歪の少ない緻密な形状精度のよいパターンを形成でき、膜厚の厚いパターンをも容易に得ることができる。
請求項２３ないし請求項２９の発明においては、ワークの表面を撥液処理したのちに、パターン形成用凹部に液状パターン材を供給することが望ましい。このように、ワークの表面を撥液処理することにより、パターン形成用凹部に液状パターン材を供給する際に、例えばワークを回転させることにより、ワークの表面に付着した液状パターン材が容易に移動してパターン形成用凹部に進入するため、凹部への液状パターン材の供給を迅速、均一に行なうことができる。また、ワークの表面が撥液性を有しているため、ワークの表面の付着物を容易に除去することができる。
さらに、請求項２３ないし請求項２９の発明においては、ワークの表面を撥液処理し、さらにパターン形成用凹部の底部を親液処理したのちに、パターン形成用凹部に液状パターン材を供給するとよい。このようにすると、上記したように、ワークの表面に付着したものを容易に除去できるばかりでなく、形成したパターンのワークとの密着性を高めることができる。
さらに、請求項２３、請求項２６または請求項２６に係る発明においては、液状パターン材を加熱固化することができる。液状パターン材を加熱固化すれば、薬品や高価な装置を必要とせず、安全、容易に行なうことができる。液状パターン材を加熱固化する場合、液状パターン材中の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、溶質を焼成する焼成工程とから構成することができる。液状パターン材の乾燥後に焼成することにより、ボイドの発生を防ぐことができるとともに、内部応力の少ない緻密な、形状精度のよいパターンを形成できる。
そして、請求項２３の発明の場合、液状パターン材の固化後に、ワークの表面に付着した液状パターン材からなる固化物を除去するとよい。これにより、ワークの表面がきれいになり、ワークの表面に存在する不要な付着物による不測の事故などを防ぐことができる。
また、請求項２３に係る発明の場合、液状パターン材の固化は、液状パターン材を凹部に供給した際にワークの表面に付着した液状パターン材を除去したのちに行なってよい。これにより、固化したときに除去が困難となるワーク表面の付着物を容易に除去することができる。
そして、請求項２７の発明においては、ワークの表面に付着した液状パターン材による乾燥固化物を除去したのちに焼成工程を行なうことができる。これにより、焼成した場合に除去が困難となるワーク表面の付着物を比較的様に除去することができる。
また、本発明に係るパターン形成方法は、ワークの表面に有機膜を設ける工程と、前記有機膜に所定パターンの凹部を形成する工程と、前記凹部を無機材料によって埋める工程と、前記凹部の内部以外の前記無機材料を除去する工程と、前記有機膜を除去して無機材料からなるパターンを残す工程とを有することを特徴としている。
すなわち、本発明は、上述した各工程が、全て大気圧または大気圧近傍の環境でおこなうことができる。このため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ーを削減することが可能になる。さらにワーク表面に形成されたものを除去するという工程から凹部につける／埋めるといった工程に転換したことから、従来の装置に付着したものを除去するために用いられていたＰＦＣガスの使用を無くすることができる。従って、パターン形成の費用が低減でき、地球環境への影響を小さくできる。
無機材料による凹部を埋める工程は、無機材料を含む溶液を塗布して行うことができる。これにより、無機材料は、流動性を有することから凹部にも確実に進入し、有機膜を確実に覆うことが可能になる。そして、無機材料は、液体または液体と気体の混合状態であってよい。気液混合状態にすると、大気圧にてワークに対し容易に塗布をおこなうことができる。また、気液混合の形態とすれば、添加ガス等により形成する膜の組成の改質等を自在におこなうことが可能になる。
無機材料の塗布は、スピンコートによって行なうことができる。無機材料をスピンコートすることにより、遠心力にてワークの表面に均一に無機材料を塗布することができ、さらに凹部にも無機材料を確実に行き渡らせることが可能になる。また、無機材料の塗布は、吹き付けによって行なってもよい。このようにすると、任意の圧力で無機材料を有機膜の上層に吹き付けることから、凹部にも前記圧力によって無機材料を確実に充填させることができる。
凹部の内部以外の無機材料を除去する工程は、エッチング液の塗布にて行なうことができる。エッチング液による無機材料の除去は、エッチング液が流動性を有することから、無機材料全面に容易に広がらせることができ、前記無機材料の全面でエッチングを確実に行わせることができる。そして、エッチング液は、液体または液体と気体の混合状態としてよい。これにより、大気圧にてワークに対し容易に塗布をおこなうことができる。また、気液混合の形態とすれば、添加ガス等により形成する膜の組成の改質等を自在におこなうことが可能になる。さらに、エッチング液の塗布は、スピンエッチによって行なうとよい。スピンエッチをすることにより、遠心力にてワークの表面に均一にエッチング液を塗布することが可能になり、エッチング速度の均一化を図ることができる。また、エッチング液の塗布は、吹き付けによって行なってもよい。この方法によれば、任意の圧力でエッチング液を無機材料の上層に吹き付けることから、無機材料の全面に対してエッチング液を確実に塗布させることができ、エッチング工程を確実に行わせることができる。
凹部の内部以外の無機材料を除去する工程は、ＣＭＰにて行なうことができる。ＣＭＰを行なうことにより、均一に無機材料の除去が行えるとともに、真空設備を設けることなく、大気圧のもとで有機膜を除去することができるので、真空設備を稼働させるだけのエネルギーの削減を達成することが可能になる。
そして、有機膜は、大気圧プラズマによって除去することができる。大気圧プラズマによって有機膜を除去することにより、真空設備を設けることなく、大気圧のもとで有機膜を除去することができるので、真空設備を稼働させるだけのエネルギーの削減を達成することができる。
そして、上記のパターン形成方法を実施するためのパターン形成装置は、ワークの表面に塗布されて固化したマスク材にパターン形成用開口部を設けてマスクにするマスク形成部と、前記固化したマスク材または前記マスクを撥液処理する撥液処理部と、前記マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を供給するパターン材供給部と、前記パターン形成用開口部内の前記液状パターン材を固化する固化部と、を有することを特徴としている。
このようになっている本発明は、真空装置を使用しないために設備をコンパクトにでき、消費エネルギーも削減でき、パターンを形成するためのコストを低減することができる。しかも、本発明は、ＰＦＣガスを使用する必要がなく、地球環境の負荷を低減することができる。
また、本発明に係るパターン形成装置は、ワークの表面に塗布されて固化したマスク材にパターン形成用開口部を設けてマスクにするマスク形成部と、前記固化したマスク材または前記マスクを撥液処理する撥液処理部と、前記マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を供給するパターン材供給部と、前記パターン形成用開口部内の前記液状パターン材を固化する固化部と、前記液状パターン材の固化後に前記マスクを除去するマスク除去部と、を有することを特徴としている。この発明においても、上記と同様の効果が得られる。
撥液処理部は、大気圧またはその近傍の圧力下においてフッ素系ガスをプラズマ化して固化したマスク材またはマスクに供給するプラズマ生成手段を有するように構成できる。フッ素系のガスをプラズマ化してマスク材またはマスクに供給することにより、固化したマスク材またはマスクを容易に撥液処理することができる。従って、撥液性を有するマスクを容易に形成することが可能となる。
撥液処理部は、フッ素化合物をプラズマ化し、固化したマスク材またはマスクの表面にフッ素樹脂膜を重合する重合手段を有するようにしてもよい。このように、撥液処理を、撥液性を有するフッ素樹脂の重合膜を形成しておこなうと、活性なフッ素によっては撥液化できないシリコンやガラスであっても容易に撥液処理をすることができる。そして、撥液処理部には、撥液処理したマスクのパターン形成用開口部内を親液化する親液処理手段を設けることが望ましい。親液処理手段によって、撥液化されたパターン形成用開口部内を親液化することにより、形成したパターンのワークに対する密着性を向上させることができる。
また、本発明に係るパターン形成装置は、パターン形成用開口部を有する撥液性膜からなるマスクをワークの表面に形成するマスク形成部と、前記マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材を供給するパターン材供給部と、前記パターン形成用開口部内の前記液状パターン材を固化する固化部と、前記液状パターン材の固化後に前記マスクを除去するマスク除去部と、を有することを特徴としている。このようになっている本発明は、マスク自体が撥液性を有するため、マスクの撥液処理が不要で、装置の簡素化がはかれる。
マスク形成部には、フッ素化合物をプラズマ化し、転写マスクを介して前記ワークの表面にフッ素樹脂膜を重合する重合手段を設けることができる。これにより、撥液性を有するマスクを容易に形成することができる。
パターン材供給部には、マスクの表面に付着した液状パターン材を除去する付着液除去手段を設けることができる。これにより、マスクに付着した液状パターン材が固化する前に、マスクに付着したものを除去でき、付着物の除去が容易に行なえる。
パターン材供給部は、液状パターン材を微粒化してマスク上に滴下する微粒化手段を有するようにするとよい。微粒化手段によって液状パターン材を微粒化することにことにより、液状パターン材を用いて微細なパターンを形成することができる。そして、パターン材供給部には、ワークを回転させる回転手段を設けるとよい。回転手段によってワークを回転させることにより、ワークの表面に付着した液状パターン材をパターン形成用開口部に供給できるとともに、ワークの全体にわたって設けたパターン形成用開口部のそれぞれに、液状パターン材を均一に供給することができる。また、ワークを回転させることにより、マスクの上に付着した不要な液状パターン材に遠心力を作用させて除去することができる。
パターン材供給部には、ワークに直流電圧を印加し、微粒化した前記液状パターン材に静電引力を作用させてワークに吸着させる電圧付与手段を設けることが望ましい。ワークに電圧を印加して微粒化した液状パターン材を吸着することにより、液状パターン材のパターン形成用凹部への充填速度を高めることができる。
固化部は、パターン材供給部に設けた液状パターン材を加熱固化する加熱手段を有する。パターン供給部に固化部となる加熱手段を設けることにより、パターン形成用開口部に液状パターン材を供給しつつ、パターン形成用開口部に供給した液状パターン材を加熱固化することができ、パターン形成に要する時間を短縮することができる。
一方、本発明に係る半導体デバイスは、上記したいずれかのパターン形成方法を使用して製造した構成とした。これにより、上記効果を伴った半導体デバイスを製造することができる。
そして、本発明に係る電気回路は、上記したいずれかのパターン形成方法を使用して製造した構成とした。これにより、上記効果を伴った電気回路を製造することができる。
また、本発明に係る表示体モジュールは、上記したいずれかのパターン形成方法を使用して製造した構成とした。これにより、上記効果を伴った表示体モジュールを製造することができる。
さらに、本発明に係るカラーフィルタは、上記したいずれかのパターン形成方法を使用して製造した構成とした。これにより、上記効果を伴ったカラーフィルタを製造することができる。
また、本発明に係る発光素子は、上記したいずれかのパターン形成方法を使用して製造した構成とした。これにより、上記効果を伴った発光素子を製造することができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明に係るパターン形成方法および装置並びに半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール並びに発光素子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、本発明の第１実施形態に係るパターン形成装置の概略ブロック図である。図１において、パターン形成装置１０は、半導体基板などのワークの表面にマスクを形成するマスク形成部１００と、マスクの表面を撥液処理する撥液処理部２００と、マスク形成部１００によって形成されたマスクに設けられたパターン形成用開口部に液状パターン材を供給するパターン材供給部３００とを有する。
また、パターン形成装置１０は、図１の破線に示したように、必要に応じてマスク除去部４００とパターン材固化部５００とを設けることができる。このマスク除去部４００は、液状パターン材が固化したのちに、ワークからマスクを除去するためのものである。そして、パターン材固化部５００は、液状パターン材を加熱固化する工程を設ける必要がある場合などに設置される。
第１実施形態に係るマスク形成部１００は、マスク材としてフォトレジストなどの液状のマスク材が用いられ、図２に示したように、マスク材塗布ユニット１１０とマスク材パターニングユニット１２０とを備えている。マスク材塗布ユニット１１０は、半導体基板やガラス基板などのワーク２０を配置するテーブル１１２を有する。また、マスク材塗布ユニット１１０は、テーブル１１２の上方に、マスク材であるフォトレジスト１１４を滴下または噴霧するレジスト供給部１１６を備えている。そして、テーブル１１２は、実施形態の場合、モータ１１８によって矢印１１９のように回転自在となっている。これにより、マスク材塗布ユニット１１０は、フォトレジスト１１４をいわゆるスピンコートし、均一な厚さのレジスト膜（マスク材）が得られるようにしている。
マスク材パターニングユニット１２０は、フォトリソグラフィー法によってレジスト膜を露光、現像できるようになっていて、露光部１２２と現像部１２４とから構成してある。露光部１２２は、紫外線などの光１２６を放射する光源１２８を備えている。光１２６は、レンズ１３０を介してレチクルなどの転写マスク１３２に照射される。そして、転写マスク１３２を透過した光１２６は、コンデンサレンズ１３４によって集光され、ステージ１３６の上に配置したワーク２０に照射され、レジスト膜を露光する。
レジスト膜の露光を完了したワーク２０は、現像部１２４において現像液１３８に浸漬され、マスク材であるレジスト膜にパターン形成用開口部（凹部）が形成されることにより、マスクが完成する。なお、現像は、いわゆるスピンエッチングと同様に行なうことができる。すなわち、ワーク２０を回転させるとともに、回転しているワーク２０に現像液１３８を滴下して現像を行なってもよい。また、フォトレジスト１１４は、露光部が不溶性となるネガ型、露光部が可溶性となるポジ型のいずれであってもよい。
なお、マスク材パターニングユニット１２０は、電子ビームをレジスト膜に照射して直接パターンを描画するように構成してもよい。
撥液処理部２００は、例えば図３のようになっていて、放電ユニット２１０を備えている。放電ユニット２１０は、原料配管２１２を介して原料ガス供給源２１４からＣＦ４などのフッ素系ガスが大気圧状態で供給される。そして、放電ユニット２１０は、プラズマ生成手段となっていて、ＣＦ４を介した気体放電によってフッ素イオンなどの活性なフッ素を生成する。
放電ユニット２１０において生成された活性なフッ素を含む処理ガス２１６は、ワーク２０を配置した処理チャンバ２１８に処理ガス配管２２０を介して供給される。そして、処理チャンバ２１８に供給された処理ガス２１６中の活性なフッ素は、ワーク２０の表面に形成されたレジスト膜の表層部をフッ化して撥液化する。
なお、ワーク２０が半導体基板やガラス基板である場合、レジスト膜に設けたパターン形成用開口部から露出したワーク２０に処理ガスが接触すると、
【化１】
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の反応を生じて気体となるため、ワーク２０自体が撥液化されることはない。そして、この撥液処理は、レジスト膜をパターニングする前に行なってもよい。レジスト膜のパターニング前に撥液化すると、ワーク２０が活性なフッ素によって撥液化されるような材料からなる場合に、ワーク自体の撥液化を避けることができ、撥液処理後に親液処理をしなくとも、形成したパターンの充分な密着性を確保することができる。
さらに、撥液処理は、後述する撥液性の重合膜（例えば、フッ素樹脂重合膜）をレジスト膜の表面に形成して行なってもよい。この場合、ワーク２０のパターン形成用開口部内に形成された撥液膜は、紫外線や電子線など電磁波や放射線を照射して親液化したり除去することが望ましい。
パターン材供給部３００は、図４に示したように、液状パターン材を微粒化するためのアトマイザ３１１と、アトマイザ３１１によって微粒化した液状パターン材３１２を噴霧するためのシャワーヘッド３１０とを備えている。アトマイザ３１１は、実施形態の場合、ワーク２０に幅が１μｍ以下の微細なパターンを形成するため、液状パターン材３１２を粒径が０．２μｍ程度に微粒化できるものを使用している。このような微細な液体の粒子は、米国のプリマックス社（ＰＲＩＭＡＸＸ  Ｉｎｃ．）の微粒化装置により実現することができる。
アトマイザ３１１には、液状パターン材供給源３１４と噴霧ガス供給源３１６とが接続してある。液状パターン材供給源３１４は、有機金属溶液などの液状パターン材３１２をアトマイザ３１１に供給する。また、噴霧ガス供給源３１６は、窒素ガスなどの高圧の不活性なガスをアトマイザ３１１に供給する。そして、アトマイザ３１１は、高圧のガスと液状パターン材３１２とを噴出することにより、液状パターン材３１２をミスト状の微粒子にし、このミスト状微粒子がシャワーヘッド３１０から噴霧される。この噴霧された液状パターン材３１２の微粒子は、周知のように正負に帯電する。
シャワーヘッド３１０の下方には、表面にマスクを設けたワーク２０を配置する処理ステージ３１８が設置してある。処理ステージ３１８は、回転手段であるモータ３２０の回転軸３２２に取り付けてあって、矢印３２４のように回転自在となっている。実施形態のパターン材供給部３００は、処理ステージ３１８を回転させることにより、マスクに設けたパターン形成用開口部への液状パターン材３１２の供給を容易にし、マスクの表面に付着した不要な液状パターン材３１２を除去することが可能となる。
また、処理ステージ３１８は、加熱手段であるヒータ３２６を内蔵していて、マスクに設けたパターン形成用開口部（パターン形成用凹部）内に供給された液状パターン材３１２を乾燥、あるいは加熱固化できるようになっている。さらに、処理ステージ３１８は、図示しない摺動接点などを介して直流電源３２８に接続してある。
直流電源３２８は、電圧付与手段を構成していて、処理ステージ３１８を介してワーク２０に正の直流電圧を印加する。これにより、シャワーヘッド３１０から噴霧された際に負に帯電した液状パターン材３１２の微粒子は、ワーク２０に与えられている正の直流電圧による静電引力によってワーク２０に引き付けられ、ワーク２０に吸着される。従って、マスクに設けたパターン形成用開口部への微粒の液状パターン材３１２の供給を効率よく迅速に行なえるばかりでなく、液状パターン材３１２を空気中に浮遊するような微粒子にした場合であっても、液状パターン材３１２を確実にパターン形成用開口部に供給することができる。
この実施形態のパターン材供給部３００は、付着液除去手段であるエアナイフ３３０を有している。このエアナイフ３３０は、高圧空気源３３２からの圧縮空気を吹き出し、パターン形成用開口部に液状パターン材３１２を供給した際に、マスクの表面（上面）に付着した不要の液状パターン材３１２を除去する。
なお、付着液除去手段は、モータ３２０であってもよい。すなわち、モータ３２０の回転速度を大きくし、マスクの表面に付着した液状パターン材３１２に遠心力を与えて除去するようにしてもよい。また、付着液除去手段は、モータ３２０と処理ステージ３１８とを設置した図示しない架台を傾斜させるシリンダ等によって構成し、架台を介してワーク２０を傾斜させ、撥液処理したマスクの表面に付着した液状パターン材３１２を転がり落とすようにしてもよい。
なお、パターン材供給部３００は、例えばインクジェットプリンタのプリンタヘッドのような吐出装置によって構成し、液状パターン材３１２をパターン形成用凹部に選択的に供給するようにしてもよい。このように、液状パターン材３１２を開口部に選択的に供給するように構成すると、マスクの表面に液状パターン材３１２が付着するのを防ぐことができ、不要な付着液の除去や、後述するマスクの表面に付着した液状パター材による固化物を除去する工程をなくすことができる。また、パターン材供給部３００は、回転しているワーク２０に液状パターン材を滴下し、スピンコートのようにしてパターン形成用開口部にパターン材を注入できるように構成してもよい。
マスク除去部４００は、マスクであるレジスト膜を溶解可能な有機溶媒や、オゾン水などの機能水を貯溜したマスク除去槽（図示せず）を有している。勿論、マスク除去部４００は、大気圧下において酸素やオゾンなどをプラズマ化してアッシングする放電装置を有するように構成したり、酸素やオゾンに紫外線やレーザ光、電子線を照射して活性化し、活性な酸素原子によってアッシングできるように構成したり、超臨界水によってアッシングするように構成してもよい。また、マスク除去部４００には、マスクの表面に付着した液状パターン材３１２による固化物を容易に除去できるようにＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置や、スピンエッチング装置などを設けてもよい。
パターン材固化部５００は、パターン形成用開口部内の液状パターン材３１２を加熱固化する加熱手段であるヒータを設けた加熱チャンバ、あるいはトンネル炉（いずれも図示せず）として構成することができる。また、パターン材固化部５００は、赤外線ヒータやレーザ光、電子線の照射によって液状パターン材３１２を硬化させるようにしてもよい。そして、液状パターン材３１２の固化は、窒素ガス中などの不活性な雰囲気で行なうことが望ましい。不活性雰囲気でパターン材の固化を行なえば、例えばパターンが酸化しやすい金属によって形成される場合であても、パターンの酸化を防ぐことができ、電気的特性などの劣化を防止することができる。
図５は、第２実施形態に係るパターン形成装置の概略ブロック図である。この第２実施形態のパターン形成装置１０Ａは、マスク形成部１５０とパターン材供給部２００を備えている。ただし、第２実施形態のパターン形成装置１０Ａは、第１実施形態のパターン形成装置１０において設けられていた撥液処理部を有していない。そして、パターン形成装置１０Ａは、必要に応じてマスク除去部４００とパターン材固化部５００とを設けることができる。
第２実施形態に係るパターン形成装置１０Ａのマスク形成部１５０は、図６のようになっていて、撥液性の膜からなるマスクを形成できるようにしてある。
図６において、マスク形成部１５０は、成膜処理室１５２を有し、成膜処理室１５２内に設けた成膜ステージ１５４の上に、半導体基板やガラス基板などのワーク２０を配置するようにしてある。また、成膜処理室１５２は、処理ステージ１５４の上方に、高周波電源１５６に接続した高周波電極１５８が配設してある。そして、成膜ステージ１５４は、接地電極となっていて、成膜ステージ１５４と高周波電極１５８との間に高周波電圧が印加できるようにしてある。
なお、ワーク２０の上面には、金属などから形成した転写マスク２４が着脱自在に配置される。この転写マスク２４は、後述する撥液性マスクに設けるパターン形成用開口部に対応した部分を覆うようになっていて、パターン形成用開口部に対応した部分以外の部分が開口部となっている。また、成膜ステージ１５４は、水冷コイルなどの冷却部（図示せず）を有していて、上面に配置したワーク２０を冷却して重合膜の形成を促進するようにしてある。
成膜処理室１５２は、真空ポンプ１６０が排気管１６２を介して接続してあって、内部を減圧できるようにしてある。また、成膜処理室１５２には、流量制御弁１６４を備えた供給配管１６６を介して、成膜原料供給部１６８が接続してある。この成膜原料供給部１６８は、Ｃ４Ｆ１０やＣ８Ｆ１８などの直鎖状ＰＦＣからなる液体フッ素化合物１７０を貯溜する容器１７２を有している。そして、容器１７２には、加熱部となるヒータ１７４が設けてあって、液体フッ素化合物１７０を加熱して気化できるようになっている。また、供給配管１６６の流量制御弁１６４の下流側には、流量制御弁１７５を備えたキャリア配管１７６を介して、キャリアガス供給部１７８が接続してある。キャリアガスには、窒素やアルゴンなどの不活性なガスを使用する。特に、容易に放電させることができるアルゴンが望ましい。
このマスク形成部１５０によってマスクを形成する場合、転写マスク２４を載せたワーク２０を成膜ステージ１５４の上に配置する。その後、真空ポンプ１６０によって成膜処理室１５２内を減圧し、成膜処理室１５２に液体フッ素化合物１７０の蒸気をキャリアガスとともに導入する。そして、高周波電源１５６によって高周波電極１５８と成膜ステージ１５４との間に高周波電圧を印加し、気体放電を発生させて液体フッ素化合物１７０の蒸気をイオン化する。
イオン化された液体フッ素化合物１７０は、ワーク２０と転写マスク２４との上において重合し、撥液性のフッ素樹脂重合膜を形成する。すなわち、ワーク２０は、パターン形成用凹部に対応する部分が転写マスク２４によって覆われているため、パターン形成用凹部に対応した部分以外の部分に撥液性フッ素樹脂重合膜が形成される。そして、所定時間の重合膜の成膜を終了してワーク２０を成膜処理室１５２から取り出し、転写マスク２４をワーク２０の上から取り除くことにより、パターン形成用開口部が設けられた撥液膜からなるマスクを有するワーク２０が得られる。従って、第２実施形態に係るパターン形成装置１０Ａは、マスクの撥液処理をする必要がない。このため、マスク形成部１５０においてマスクを形成されたワーク２０は、直接パターン材供給部３００に移送され、前記と同様にしてマスクのパターン形成用開口部に液状パターン材３１２が供給される。
なお、図６の破線に示すように、供給配管１６６には、流量制御弁１８０を有する配管１８２を介して、添加ガス供給部１８４を接続することもできる。この場合には、添加ガス供給部１８４からＣＦ４を添加ガスとして液体フッ素化合物１７０の蒸気に添加する。成膜処理室１５２では、このフッ素化合物１７０とＣＦ４との混合ガスをプラズマ化する。すると、添加ガスのフッ素が活性化し、活性化したフッ素が、液体フッ素化合物１７０の重合の際に重合膜に取り込まれるため、重合膜の撥液性を向上させることができる。
また、ワーク２０の前面にフッ素樹脂重合膜を形成し、この重合膜に紫外線や電子線のビームを照射し、フッ素樹脂重合膜の一部を分解除去してパターニングすることによりマスクを形成するようにしてもよい。さらに、撥液性膜によってマスクを形成する場合、図２に示したマスク形成部１００によっても得ることができる。すなわち、マスク材塗布ユニット１１０を用いて撥液性のレジスト剤（例えば、フッ素樹脂系のフォトレジストをワーク２０に塗布して乾燥させ、マスク材パターニングユニット１２０によってパターン形成用開口部を設けてマスクを形成することができる。
図７は、本発明の第３実施形態の説明図であって、第１のパターン形成方法の工程フローチャートである。この第１のパターン形成方法は、まず、図１のステップＳ１００に示したように、マスク形成工程においてワークの表面にパターン形成用開口部を設けたマスクを形成する。このマスク形成工程Ｓ１００は、図１に示したマスク形成部１００において行なわれる。すなわち、マスク形成部１００の、図２に示したマスク材塗布ユニット１１０にワーク２０を搬入する。そして、マスク材塗布ユニット１１０によりワーク２０の表面にフォトレジスト１１４を塗布し、乾燥させる。
その後、ワーク２０をマスク材パターニングユニット１２０に移送する。そしてマスク材パターニングユニット１２０の露光部１２２おいてマスク材であるレジスト膜を露光し、さらに現像部１２４において現像する。これにより、レジスト膜にパターン形成用開口部が設けられたマスクがワーク２０の表面に形成される。なお、レジスト膜に電子線やレーザ光を照射してパターン形成多用開口部を直接描画して形成してもよい。
次に、撥液処理部２００においてマスクの表面を撥液処理する（ステップＳ１０１）。このマスク撥液処理工程は、図３に示した放電ユニット２１０において活性なフッ素を生成し、ワーク２０を配置した処理チャンバ２１８に供給することにより行なうことができる。なお、ワーク表面の撥液処理は、図６に示したような装置によって、マスクの表面にフッ素樹脂重合膜、シリコーン重合膜のような撥液膜を形成して行なってもよい。図３に示した方法によって撥液処理を行なった場合、パターン形成用開口部内に存在する撥液膜は、紫外線や電子線、レーザ等によって親液処理をしたり、除去することが望ましい。また、マスクを図５、図６に示したように、マスク形成部１５０によって撥液性の膜によって形成した場合、図７の破線に示したようにマスク撥液処理工程を省略することができる。
その後、ステップＳ１０２に示したように、マスクのパターン形成用開口部に液状パターン材３１２を供給するパターン材供給工程を行なう。このパターン材供給工程Ｓ１０２は、図４に示したパターン材供給部３００において行なわれる。すなわち、モータ３２０によって処理ステージ３１８を介してワーク２０を回転させるとともに、液状パターン材３１２をアトマイザ３１１によってミスト状の微粒子にし、この微粒子をシャワーヘッド３１０から噴出し、噴出したミスト状微粒子を、直流電源３２８によって直流電圧が印加されているワーク２０に静電引力によって吸着させる。
このように、ワークを回転させた状態で液状パターン材３１２の供給を行なうと、撥液処理したマスクの表面に降下した液状パターン材３１２が遠心力によってマスクの表面を移動し、容易にパターン形成用開口部に進入する。従って、パターン材の供給を迅速に行なうことが可能であるとともに、各パターン形成用開口部に均一に液状パターン材３１２を供給することができ、一様な厚さ（高さ）を有するパターンの形成が可能となる。
なお、ワーク２０に形成したマスクのパターン形成用開口部への液状パターン材３１２の供給は、液状パターン材３１２をスピンコートするようにして行なってもよいし、インクジェットプリンタのプリンタヘッドのような定量吐出装置を用いて行なってもよい。
液状パターン材３１２をパターン形成用開口部に供給したならば、エアナイフ３３０から圧縮空気を吹き出し、マスクの表面に付着している液状パターン材を除去する付着液除去工程を行なう（ステップＳ１０３）。ただし、付着液除去工程は、図４に示したモータ３２０によってワーク２０を高速回転させ、マスクの表面に付着している液状パターン材３１２に遠心力を与えて除去してもよいし、ワーク２０を傾斜させて行なってもよい。また、付着液除去工程は、ワーク２０を回転させた状態、またはワーク２０を傾斜させた状態でエアナイフ３３０を作動させて行なうこともできる。
このように、マスクの表面に付着した液状パターン材３１２をパターン形成用開口部に液状パターン材を供給した段階で除去すると、不要なパターン材を容易に除去することができる。このため、後述する乾燥工程などにおいて固化した除去しがたい液状パターン材による固化物の除去工程をなくせ、マスクの除去を容易に行なうことができる。なお、前記した定量吐出装置によってパターン形成用開口部に直接液状パターン材を供給する場合、ステップＳ１０３の付着液除去工程を省略することができる。
その後、パターン形成用開口部に供給した液状パターン材３１２の乾燥を行なう（ステップＳ１０４）。この液状パターン材３１２の乾燥は、液状パターン材３１２に含まれている溶媒を蒸発させることが主な目的であって、通常、ワーク２０を８０〜１２０℃に加熱して行なう。そして、パターン材乾燥工程は、図４に示した処理テーブル３１８に内蔵したヒータ３２６によって行なってもよいし、図示しないトンネル炉、赤外線ヒータ、レーザ光などによって行なってもよい。また、パターン材乾燥工程は、パターンが酸化されるのを防ぐため、窒素雰囲気などの不活性な雰囲気中で行なうことが望ましい。勿論、パターンが酸化されるおそれがない場合や、酸化された方が望ましい場合などは、酸化雰囲気中で行なってもよい。
次に、マスク除去工程を行なう（ステップＳ１０５）。このマスク除去工程は、従来の半導体装置の製造工程と同様に、レジスト膜を溶解可能な液にワーク２０を浸漬して行なうことができる。また、マスク除去工程は、ワーク２０をオゾン水などの機能水に浸漬したり、超臨界水によってレジスト膜からなるマスクをアッシングするようにしてもよい。さらに、マスク除去工程は、スピンエッチングと同様に、ワーク２０を回転させるとともに、回転しているワーク２０の上面にレジスト除去液を滴下して行なってもよい。そして、マスク除去工程は、酸素やオゾンを大気圧状態の放電や、酸素やオゾンに紫外線や電子線などを照射して活性な酸素を生成し、活性な酸素によってマスクをアッシングしてもよい。
マスクを除去した後は、図１に示したパターン材固化部５００において、パターン形成用開口部に供給した液状パターン材に含まれていた溶質の焼成を行ない、溶質の固化反応を終了させる（ステップＳ１０６）。このパターン材焼成工程は、通常、ワーク２０をパターン材乾燥工程より高温の１５０℃以上で行なう。
これにより、ワーク２０の表面に所定の緻密なパターンを形成することができる。しかも、この第１のパターン形成方法においては、液状パターン材３１２をパターン材乾燥工程において乾燥したのち、パターン材焼成工程において焼成するようにしているため、液状パターン材３１２が固化する際に、内部にボイドが発生したり、形成したパターンの表面が凹状に変形するなどを防ぐことができる。
なお、パターン材焼成工程は、パターン材乾燥工程と同様に不活性な雰囲気中で行なうことが望ましい。また、液状パターン材３１２が、前記したステップＳ１０４のパターン材乾燥工程において、溶質の固化反応を充分に進めることができるようなものである場合、またはステップＳ１０４の乾燥工程において、ワーク２０をパターン材焼成工程における焼成温度に相当する高い温度に加熱可能である場合、このステップＳ１０６のパターン材焼成工程を省略することができる。
図８は、本発明に係る第２のパターン形成方法のフローチャートである。この第２のパターン形成方法は、まず、ステップＳ１１０に示したように、ワーク２０の表面にマスクを形成する。その後、マスクの撥液処理と（ステップＳ１１１）、マスクに設けたパターン形成用開口部に液状パターン材を供給するパターン材供給工程（ステップＳ１１２）とを順次行なう。これらのマスク形成工程、マスク撥液処理工程、パターン材供給工程は、前記した第１のパターン形成方法と同様に行なうことが可能である。そして、マスクを撥液膜によって形成した場合、ステップＳ１１１のマスク撥液処理を省略することができる。
次に、マスクのパターン形成用開口部に供給した液状パターン材３１２の乾燥を行なう（ステップＳ１１３）。この乾燥工程も前記と同様に行なってよい。そして、乾燥工程を終了したならば、マスクの表面に付着した液状パターン材３１２からなる乾燥固化物（図示せず）を除去する。この乾燥固化物の除去は、乾燥固化物をエッチング可能なエッチング液にワーク２０を浸漬したり、またはエッチング液を用いたスピンエッチング、もしくはＣＭＰなどによって行なうことができる。
なお、図４に示したシャワーヘッド３１０によって液状パターン材３１２をパターン形成用開口部に供給する際に、処理テーブル３１８に内蔵したヒータ３２６によってワーク２０を加熱し、パターン材の供給と乾燥とを同時に行なう場合、図８の破線に示したように、ステップＳ１１３の乾燥工程を省略することができる。
その後、前記の第１実施形態のパターン形成方法と同様に、マスク除去工程（ステップＳ１１５）と、ステップＳ１１６のパターン材の焼成工程とを順次行なう。これらの工程も前記実施形態と同様に行なうことができる。
図９は、本発明に係る第３のパターン形成方法のフローチャートである。この実施形態のパターン形成方法は、ステップＳ１２０に示したように、ワーク２０の表面にマスクを形成したのち、マスクの表面を撥液処理し（ステップＳ１２１）、さらにマスクに形成したパターン形成用開口部に液状パターン材３１２を供給するパターン材供給工程を行なう（ステップＳ１２２）。これらのステップＳ１２０〜Ｓ１２２の各工程は、前記と同様にして行なうことができる。また、マスクを撥液膜によって形成した場合、ステップＳ１２１の撥液処理工程を省略することができる。
次に、パターン材の加熱固化工程であるステップＳ１２３のパターン材乾燥工程とステップＳ１２４のパターン材焼成工程（アニール工程）とを行なう。パターン材乾燥工程は、例えばワーク２０を８０〜１２０℃に加熱し、パターン形成用開口部に供給した液状パターン材の溶媒を蒸発させる。また、パターン材焼成工程は、通常、乾燥工程より高温であって、レジスト膜からなるマスクが炭化しないような温度、例えば１５０〜２２０℃程度にワーク２０を加熱して行ない、液状パターン材３１２に含まれていた溶質をより高い温度に加熱して固化反応を完了させる。これらの乾燥工程、焼成工程は、図４に示したヒータ３２６によって行なってもよいし、図１に示した専用のパターン材固化部５００に搬入して行なってもよい。そして、これらの乾燥工程と焼成工程とは、パターン材が酸化するのを防止するため、窒素などの不活性な雰囲気で行なうことが望ましい。
このように、パターン材乾燥工程とパターン材焼成工程とを分けて行なうことにより、パターン形成用開口部に供給した液状パターン材３１２によるパターン形状を良好にすることができる。すなわち、液状パターン材を急激に高温に加熱すると、固化したパターンの表面が凹状を示し、パターン形状がよくない。このため、良好なパターン形状を要求されるような場合、液状パターン材を急激に加熱してパターンを形成し、マスクを除去したのちに、ＣＭＰなどによってパターンの形状を整える必要がある。
なお、液状パターン材３１２が、通常の乾燥温度において充分に固化する場合には、ステップＳ１２４のパターン材焼成工程を省略することができる。さらに、液状パターン材３１２を最初から高温で加熱固化させても差し支えない場合、ステップＳ１２３の乾燥工程を省略することができる。
パターン材の焼成が終了したならば、ステップＳ１２５のようにマスク除去部４００においてマスクの除去を行なう。このマスク除去工程においては、マスクの表面に付着した液状パターン材による固化物が存在している場合、まず、ＣＭＰやエッチングなどして固化物を除去し、その後、マスクを除去する。マスクの除去は、前記と同様にして行なうことができる。
なお、上記した実施形態の各パターン形成方法において、例えば半導体基板に配線パターンを形成するような場合であって、既に半導体基板の表面に酸化膜などの絶縁材からなる膜にパターン形成用凹部が設けられており、この絶縁膜に設けたパターン形成用開口部に有機金属化合物溶液からなる液状パターン材３１２を供給して配線パターンを形成するときには、マスク形成工程とマスク除去工程とを省略することができる。そして、前記したマスク撥液処理工程の代わりにワーク撥液処理工程を行なう。また、インクジェットプリンタのプリンタヘッドのような吐出装置によって、液状パターン材３１２をマスクに設けたパターン形成用開口部に選択的に供給し、液状パターン材３１２がマスクの表面に付着しないような場合、付着液除去工程や乾燥固化物除去工程が不要となるため、工程の簡素化を図ることができる。図１０は、このような場合のパターン形成方法を示すフローチャートである。
この第４のパターン形成方法は、まず、図１０のステップＳ１３０に示したように、ワーク２０である半導体基板の表面にマスクを形成する。このマスク形成は、例えばワーク２０の表面に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の膜を形成可能なマスク材を塗布し、これをパターニングして配線パターンに対応したパターン形成用開口部を有するマスクを形成する。
その後、マスクの撥液処理を行なう（ステップＳ１３１）。この撥液処理工程は、マスクの表面にフッ素樹脂重合膜などを形成して行なう。そして、この撥液処理においては、パターン形成用開口部内の重合膜を除去してワーク（半導体基板）２０の表面を露出させる。
次に、上記のように撥液処理したマスクのパターン形成用凹部に、インクジェットプリンタのプリンタヘッドのような定量吐出装置によって有機金属化合物からなる液状パターン材３１２を供給する。この際、ワーク２０を配置したテーブルに内蔵させたヒータによってワーク２０を所定の温度に加熱することにより、開口部への液状パターン材３１２の供給と、液状パターン材の加熱固化とを同時に行ない、ステップＳ１３２でパターン形成工程が終了する。
もっとも、図１０の破線のステップＳ１３３に示したように、パターン材加熱固化工程をパターン材供給工程と別に行なってもよい。また、この加熱固化工程は、乾燥工程と焼成工程とで構成してもよく、一定の温度によって加熱固化してもよい。
図１１は、本発明に係る第５のパターン形成方法のフローチャートである。この実施形態のパターン形成方法は、良好なパターン形状、緻密なパターンを得るために、パターン材供給工程を複数回行なうようにしている。
まず、上記した実施形態と同様に、ワーク２０の表面にマスクを形成したのち（ステップＳ１４０）、マスクの表面を撥液処理する（ステップＳ１４１）。これらの工程は、前記と同様にして行なうことができる。そして、マスクがフッ素樹脂の重合膜などの撥液性の膜によって形成された場合、破線に示したように、ステップＳ１４１のマスク撥液処理工程を省略することができる。
次に、ステップＳ１４２のパターン材供給工程において、前記と同様にしてマスクのパターン形成用開口部に液状パターン材３１２を供給する。この液状パターン材３１２の開口部への供給は、この実施形態の場合、必要量の何分の１かに止められる。そして、第１回目のパターン材供給工程が終了したならば、液状パターン材の溶媒を蒸発させるパターン材乾燥工程を行なう（ステップＳ１４３）。なお、パターン材供給工程においてワークを適宜の温度に加熱しながら液状パターン材３１２をパターン形成用開口部に供給する場合、破線に示したように、パターン材乾燥工程を省略することができる。
その後、ステップＳ１４４に示したように、マスクの表面に付着した液状パターン材３１２からなる乾燥固化物を除去する。この乾燥固化物の除去も前記と同様にして行なってよい。そして、乾燥固化物を除去したならば再びステップＳ１４２に戻り、ステップＳ１４２からステップＳ１４４を必要回数繰り返す。そして、最後のパターン材供給工程、パターン材乾燥工程、乾燥固化物除去工程を終了したならば、次のステップＳ１４５のパターン材焼成工程に進み、液状パターン材３１２に含まれていた溶質の焼成を行なって固化反応を完了させ、上記と同様にしてマスクを除去する（ステップＳ１４６）。
このように、第５のパターン形成方法においては、液状パターン材３１２を複数回に分けてマスクに設けたパターン形成用開口部に供給するようにしているため、完成したパターンの形状を極めて良好にすることができるとともに、緻密なパターンを形成することができる。しかも、液状パターン材３１２を乾燥させるごとに乾燥固化物を除去するようにしているため、焼成後の固化物除去に比較して固化物の除去を比較的容易に行なうことができる。
なお、液状パターン材３１２を複数回に分けて開口部に供給する場合、２回目以降のパターン材供給工程（ステップＳ１４２）を必要に応じてステップＳ１４３のパターン材乾燥工程後に行なってもよいし、ステップＳ１４５のパターン材の焼成後に行なってもよい。
図１２は、本発明に係る第６のパターン形成方法のフローチャートである。このパターン形成方法は、前記した実施形態と同様の方法によってマスク形成工程（ステップＳ１５０）、マスク撥液処理工程（ステップＳ１５１）、パターン材供給工程（ステップＳ１５２）を順次行なう。
その後、加熱固化工程として、パターン形成用開口部に供給した液状パターン材３１２の乾燥と焼成とを行なう（ステップＳ１５３、Ｓ１５４）。次に、この焼成工程を終了した段階で、再びステップＳ１５２に戻って２回目のパターン材供給工程を行ない、続けてステップＳ１５３、ステップＳ１５４の乾燥工程と焼成工程とを行なう。そして、これらのステップＳ１５２ないしステップＳ１５４を必要回数繰り返す。最後のパターン材焼成工程を終了したならば、前記と同様にしてマスクを除去する（ステップＳ１５５）。
なお、図４に示したパターン材供給部３００やスピンコートと同様にして液状パターン材をパターン形成用開口部に供給した場合には、ステップＳ１５５のマスク除去工程においてマスクの表面に付着した液状パターン材３１２による固化物をＣＭＰなどによって除去し、その後マスクを除去する。また、インクジェットプリンタのプリンタヘッドのような吐出装置によって、パターン形成用開口部に液状パターン材３１２を選択的に供給することにより、マスクの表面に液状パターン材が付着しない場合には、固化物の除去は不要である。
また、２回目以降に行なうステップＳ１５２のパターン材供給工程は、必要に応じてステップＳ１５３のパターン材乾燥工程後に行なってもよい。さらに、液状パターン材３１２が比較的低温で充分に固化する場合には、パターン焼成工程を省略してよく、最初から高温で処理できるパターン材の場合には、パターン乾燥工程を省略してよい。
図１３は、本発明に係る第７のパターン形成方法のフローチャートである。この実施形態のパターン形成方法は、従来の工程と組み合わせる場合など、既にワーク２０の表面にパターン形成用凹部が設けられているときに適用される。従って、この第７のパターン形成方法においては、マスク形成工程が省略されている。
すなわち、図１３に示したパターン形成方法は、まず、ワーク表面の撥液処理を行なう（ステップＳ１６０）。この撥液処理は、前記したように、活性なフッ素によるフッ化や、フッ素樹脂重合膜などの撥液性の膜を成膜することによって行なわれる。そして、ワーク撥液処理の工程においては、必要に応じてパターン形成用凹部に紫外線や電子線などを照射し、パターン形成用凹部の底部に対する親液処理をする。この親液処理は、単にワーク２０に付着した、またはワーク２０と反応しているフッ素を除去することによる親液化ばかりでなく、形成した撥液膜を紫外線や電子線によって分解除去する場合を含む。このように親液化をすることにより、パターン形成用凹部に供給した液状パターン材を固化させたときに、パターンの密着性を向上することができる。従って、形成したパターンとワークとの間に電気的接続が要求される場合、電気的導通を良好にすることができ、優れた電気的特性が得られる。
ワーク２０の撥液処理が終了したならば、液状パターン材３１２をパターン形成用凹部に所定量供給するパターン材供給工程を行なう（ステップＳ１６１）。このパターン材供給工程における液状パターン材３１２の凹部への供給は、前記と同様にして行なうことができる。そして、パターン形成用凹部への液状パターン材の供給が終了したならば、ステップＳ１６２の付着液除去工程を行なう。すなわち、ワーク２０の表面に付着した液状パターン材３１２を除去する。このワーク２０の表面に付着した液状パターン材３１２の除去は、前記と同様にして図４に示したエアナイフ３３０や、ワーク２０を回転させたり傾斜させることなどによって行なうことができる。
上記したステップＳ１６０のパターン材供給工程と、ステップＳ１６２の付着液除去工程とは、必要回数繰り返して行なうことができる。そして、ステップＳ１６１とステップＳ１６２とを必要回数繰り返したならば、パターン形成用凹部に供給した液状パターン材３１２を加熱固化させることにより（ステップＳ１６３）、パターンの形成工程が終了する。
ステップＳ１６３のパターン材加熱固化工程におけるパターン材の加熱温度は、液状パターン材３１２によって異なり、加熱固化温度が８０〜１２０℃程度のように乾燥温度とそれほど変わらない温度で充分な場合もあり、焼成温度と同様に２００℃以上に加熱する必要がある場合もある。また、パターン材加熱固化工程は、必要に応じて液状パターン材３１２の溶媒を蒸発させる乾燥工程と、乾燥した溶質を焼成する焼成工程とを含めることができる。
なお、ワーク２０の表面が既に撥液性を有している場合、ステップＳ１６０のワーク撥液処理工程を省略してよい。また、図１３の破線に示したように、パターン形成用凹部に液状パターン材３１２を供給した都度、ステップＳ１６２の付着液除去工程とステップＳ１６３のパターン材加熱固化工程とを行ない、パターン材加熱固化工程を終了したのち、次のパターン材供給工程を行なうようにしてもよい。このように、加熱固化工程の終了後にパターン材供給工程を行なうようにすると、内部応力の非常に小さい緻密なパターンを形成することができる。
図１４は、本発明に係る第８のパターン形成方法のフローチャートである。この実施形態のパターン形成方法も、ワーク２０に既にパターン形成用凹部が設けられている場合に適用される。第８のパターン形成方法は、まず、ワーク２０の表面を撥液処理する（ステップＳ１７０）。このワーク２０の撥液処理は、前記したと同様に行なう。
その後、パターン材供給工程において、ワーク２０に設けたパターン形成用凹部に液状パターン材３１２を所定量供給する（ステップＳ１７１）。次に、ステップＳ１７２に示したように、ワークの表面に付着した液状パターン材３１２を除去する付着液除去工程を行なう。さらに、不要なパターン材を除去したワーク２０を所定の温度（例えば８０〜１２０℃程度）に加熱し、ワーク２０の凹部に供給した液状パターン材３１２の乾燥を行なう（ステップＳ１７３）。
その後、再びステップＳ１７１に戻ってパターン材供給工程を行ない、乾燥固化させたパターン材が存在しているパターン形成用凹部にさらに液状パターン材３１２を供給し、ステップＳ１７２、ステップＳ１７３の工程を繰り返す。これらのステップスＳ１７１〜ステップＳ１７３の工程は、必要回数繰り返される。そして、最後のパターン材供給工程、付着液除去工程、パターン材乾燥工程が終了したならば、液状パターン材３１２の乾燥固化した溶質をさらに高温で焼成して固化反応を完了させる。
このように、パターン形成用凹部に液状パターン材を少量ずつ供給し、パターン材の供給、パターン材の乾燥を繰り返すことにより、パターン材の乾燥時におけるボイドの発生などを防ぐことができ、内部応力の少ない緻密なパターンを形成することができる。しかも、液状パターン材３１２を乾燥する前に、ワークの表面に付着した不要な液状パターン材を除去するようにしているため、固化物を除去する場合よりも、ワーク２０の表面に付着している不要物の除去を容易に行なうことができる。
なお、ステップＳ１７１からステップＳ１７４までの工程を１回だけ行なってパターンを形成してもよいことは勿論である。
図１５は、本発明の第９のパターン形成方法の説明図である。この実施形態のパターン形成方法は、まず、既にパターン形成用凹部が設けられているワーク２０の表面を、前記と同様にして撥液処理する（ステップＳ１８０）。次に、インクジェットプリンタのプリンタヘッドのような吐出装置を用いて、ワーク２０のパターン形成用凹部に選択的に液状パターン材３１２を所定量供給する（ステップＳ１８１）。その後、液状パターン材３１２を加熱固化し（ステップＳ１８２）、パターンの形成を終了する。このパターン材の加熱固化は、前記したように例えば１２０℃以下の比較的低温で行なう場合もあるし、それよりも高い温度で行なう場合もある。また、パターン材の加熱固化は、液状パターン材を乾燥する工程と、その後の焼成工程とを含んでいてもよい。
このように、第９のパターン形成方法においては、吐出装置によって液状パターン材３１２を、ワーク２０に設けたパターン形成用凹部に選択的に供給することにより、ワークの表面に付着したものを除去する工程を設ける必要がなく、工程の簡素化を図ることができる。
なお、図１５の破線に示したように、パターン形成用凹部に供給した液状パターン材３１２の加熱固化が終了したならば、再びステップＳ１８１のパターン材供給工程と、ステップＳ１８２のパターン材加熱固化工程とを繰り返す。そして、パターン材供給工程とパターン材加熱固化工程とを必要回数繰り返してパターンの形成を終了してもよい。
図１６は、本発明の第１０のパターン形成方法のフローチャートである。この実施形態のパターン形成方法は、まず、前記と同様に、パターン形成用凹部が設けられたワーク２０の表面を撥液処理したのち（ステップＳ１９０）、パターン形成用凹部に液状パターン材３１２を所定量供給する（ステップＳ１９１）。次に、ワーク２０のパターン形成用凹部に供給した液状パターン材３１２の乾燥を行なう（ステップＳ１９２）。また、パターン材の乾燥が終了したならば、ステップＳ１９１に戻って再び凹部に液状パターン材３１２を供給し、ステップＳ１９２のパターン材乾燥工程を行なう。そして、このパターン材供給工程とパターン材乾燥工程とを必要回数繰り返す。
最後のパターン材供給工程とパターン材乾燥工程とが終了したならば、ワークの表面に付着した液状パターン材３１２による乾燥固化物を、前記した大気圧プラズマを使用したエッチングやＣＭＰなどによって除去する（ステップＳ１９３）。そして、乾燥固化物の除去の終了後、ステップＳ１９４に示したように、パターン材焼成工程において液状パターン材３１２に含まれていた溶質の焼成を行なう。
なお、図１６の破線に示したように、２回目以降のパターン材供給工程は、ステップＳ１９３の乾燥固化物除去工程後に行なってもよいし、ステップＳ１９４のパターン材焼成工程後に行なってもよい。さらに、ステップＳ１９３の乾燥固化物除去工程を行なわずに、ステップＳ１９２のパターン材乾燥工程終了後、直ちにステップＳ１９４のパターン材固化工程を行ない、その後、図１６の破線のステップＳ１９３ａに示したように固化物除去工程を行なってもよい。このように、ステップＳ１９４のパターン材固化工程後にステップＳ１９３ａの固化物除去工程を行なうと、固化物の除去を一度で済ますことができ、工程が簡素化される。勿論、パターン材焼成工程後に固化物除去工程を行なったのち、ステップＳ１９１に戻ってステップＳ１９１、ステップＳ１９２、ステップＳ１９４、ステップＳ１９３ａを必要回数繰り返すことも可能である。
図１７は、本発明の第１１のパターン形成方法のフローチャートである。この第１１のパターン形成方法は、ワーク２０にパターン形成用凹部が設けられていない場合に適用されるパターン形成方法の１つである。
この方法は、まず、前記に説明したと同様にしてワーク２０の表面にマスクを形成し（ステップＳ２００）、マスクの撥液処理を行なう（ステップＳ２０１）。次に、マスクに設けたパターン形成用開口部に液状パターン材３１２を供給したのち（ステップＳ２０２）、マスクの表面に付着した液状パターン材３１２を除去する付着液除去工程を行なう（ステップＳ２０３）。その後、パターン形成用開口部に供給した液状パターン材３１２の加熱固化工程である乾燥と焼成とを行なう（ステップＳ２０４、ステップＳ２０５）。
パターン材の焼成が終了したならば、再びステップＳ２０２のパターン材供給工程に戻り、ステップＳ２０２からステップＳ２０５を必要回数繰り返す。そして、最後のパターン材焼成工程を終了したならば、ステップＳ２０６に示したように、マスク除去工程を行なう。
なお、図１７の破線に示したように、必要に応じてステップＳ２０２のパターン材供給工程とステップＳ２０３の付着液除去工程とを必要回数繰り返したのちに、ステップＳ２０４〜ステップＳ２０６を行なってもよいし、ステップＳ２０２ないしステップＳ２０４を必要回数繰り返したのちに、ステップＳ２０５のパターン材焼成工程とステップＳ２０６のマスク除去工程とを行なってもよい。
図１８および図１９は、本実施の形態に係るパターン形成方法を半導体基板に適用した場合の製造工程説明図である。
本実施の形態に係るパターン形成方法をワークとなる半導体基板に配線を形成する工程に適用すると、まず、図１８（１）に示すような半導体基板３０をマスク形成部１００のマスク材塗布ユニット１１０に搬入し、テーブル１１２の上に配置する。そして、半導体基板３０をモータ１１８によってテーブル１１２とともに回転させるとともに、レジスト供給部１１６からフォトレジスト１１４を滴下し、半導体基板３０の表面３２に有機材となるフォトレジストを塗布する。そして、フォトレジストを乾燥させてマスク材となる有機膜からなるフォトレジスト膜３５を形成する（図１８（２）参照）。
フォトレジスト膜３５を形成した後は、半導体基板３０をマスク材パターニングユニット１２２に移送し、フォトレジスト膜３５の上方より転写マスク１３２を介して光１２６を照射し、前記フォトレジスト膜３５の表面に配線用のパターンを感光させる（露光工程）。その後、レジスト膜３５を露光した半導体基板３０を現像部１２４に搬入し、現像液１３８に浸漬してレジスト膜３５の現像を行なう。これにより、図１８（２）に示したように、配線を形成する部分の半導体基板３０の表面３２を露出させたパターン形成用開口部（凹部）となる溝３８を設けたマスク３６が形成される。なお、当該溝３８の幅は、配線と同様の幅に設定されている。
こうして半導体基板３０の表面３２を露出させた溝３８を有するマスク３６を、形成したのちは、マスク３６の上に液状の無機導電材料（液状パターン材）を塗布し、同図（３）に示すように、溝３８を埋めるとともに、マスク３６の上を覆った無機導電膜４０を形成する。なお、マスク３６を覆う無機導電膜４０を形成する場合、スピンコート法を用いることができる。すなわち、半導体基板３０を回転させ、この回転中の半導体基板３０の回転中央部に無機導電材料を滴下すれば、当該無機導電材料は、遠心力によって半導体基板３０の外方へと広がり、表面上に均一な無機導電膜４０を形成することができる。
そして、無機導電膜４０をマスク３６の上に形成したのちは、図１９（１）に示すように、大気圧のもとでエッチング液または気液混合状態にあるエッチング液を塗布し、無機導電膜４０のエッチングを行うようにすればよい。そして、無機導電膜２０のエッチングには、スピンエッチングを用いることが望ましく、これを用いるようにすれば、エッチング液を均一に無機導電膜４０の表面に塗布することが可能になり、無機導電膜４０のエッチングの進行を均一にすることができるのである。
なお、エッチングは時間管理によって行うようにしており、同図（２）に示したように、無機導電膜４０がマスク３６の溝３８だけに残るまで、すなわち無機導電膜４０がマスク３６の表面から除去されるまで行われる。なお、本実施の形態では、この無機導電膜４０の除去をスピンエッチングによって行うこととしたが、この形態に限定されることもなく、他の方法、例えばＣＭＰなどによって行うようにしてもよい。そして、無機導電膜４０の除去をＣＭＰによって行うようにしても、スピンエッチングと同様、大気中での除去ができるとともに、ＣＭＰでは溝３８に入り込んだ無機導電膜４０の天井部分を平坦にすることが可能になる。
このように、無機導電膜４０が溝３８だけに残るまでエッチングを行ったのちは、図示しない大気圧プラズマ装置に半導体基板３０を導入し、当該半導体基板３０の表面３２に形成されるフォトレジスト膜３５からなるマスク３６を除去すればよい。このようにしてマスク３６を半導体基板３０の表面３２から除去することにより、半導体基板３０の表面３２に無機導電膜４０からなる配線４２を形成することができる。そして、本実施形態においては、従来の製造工程のようにドライエッチングやチャンバ内のクリーニングが必要ないことから、地球温暖化係数の高いＰＦＣガスを使わずとも製造を行うことが可能になる。
なお、前記実施形態においては、半導体基板３０にマスクを形成したのち、すぐにマスク３６の上に向き導電膜４０を形成する場合について説明したが、半導体基板３０は、溝３８を設けたマスク３６を形成したのち、図３に示した撥液処理部２００に搬入てして撥液処理をすることが望ましい。この撥液処理は、次のごとくして行なう。
マスク３６を設けた半導体基板３０を図３に示した処理チャンバ２１８に搬入する。その後、原料ガス供給源２１４から放電チャンバ２１０に大気圧状態でＣＦ４を導入し、放電チャンバ２１０内に気体放電を発生させる。これにより、ＣＦ４が分解され、活性なフッ素が生成される。そこで、活性なフッ素を含んだ処理ガス２１６を処理チャンバ２１８に供給すると、有機膜からなるマスク３６は、表面がフッ化されて撥液化される。従って、回転している半導体基板３０に液状の無機導電材料を滴下した場合、液状無機導電材料が撥液処理されたマスクの表面を容易に移動するため、溝３８への液状無機導電材料の供給を容易に行なうことができるとともに、マスク３６の表面に液状無機導電材料が付着しにくく、液状の無機導電材料を選択的に溝３８に供給することができる。このため、上記の実施形態において説明したマスク３６の上の無機導電膜４０をエッチング（エッチバック）する必要がなく、工程をより簡素化することが可能となる。なお、この撥液処理は、半導体基板３０を適度な温度、たとえば８０〜１５０℃程度に加熱して行なうと、マスク３６のフッ化反応を促進することができ、処理時間を短縮することができる。
また、液状無機導電材料をマスク３６の溝３８に供給して埋める場合、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドのような定量吐出装置を使用すると、マスク３６の表面に液状無機導電材料を付着させることなく溝３８に無機導電材料を供給することができる。さらに、幅が１μｍ以下の微細な配線４２を形成する場合、図４に示したパターン材供給工程３００によって、液状パターン材である液状の無機導電材料をマスク３６の溝３８に供給するとよい。
すなわち、マスク３６を撥液処理部２００において撥液処理したのち、半導体基板３０をパターン材供給部３００の処理ステージ３１８の上に配置する。そして、処理ステージ３１８をモータ３２０によって回転させるとともに、直流電源３２８によって処理ステージ３１８を介して正の直流電圧を半導体基板３０に印加する。さらに、液状パターン材供給源３１４から液状無機導電材料をアトマイザ３１１に供給するとともに、噴霧ガス供給減３１６から噴霧用窒素ガスをアトマイザ３１１に供給し、液状無機導電材料を０．２μｍ程度以下のミスト状微粒子にしてシャワーヘッド３１０から噴出させる。この際、処理ステージ３１８に内蔵したヒータ３２６によって半導体基板３０を、液状無機導電材料の溶媒を蒸発可能な適宜の温度に加熱する。
なお、前記半導体基板は導電性であるため、処理面内で均一な電界を形成することは容易である。しかし、ガラス等の絶縁性被処理物である場合は、図３２に示したように、平面状電極３４２の上に絶縁性被処理物（絶縁性被処理基板）３４０を配置し、平面状電極３４２を介して絶縁性被処理基板３４０上に均一な電界を形成することが好ましい。
また、上記実施の形態では、ワーク２０、絶縁性被処理基板３４０に電圧を印加する電源として直流電源２８を用いたが、これに限定されることはなく、交流電源を用いてもよい。
シャワーヘッド３１０から噴出された液状無機導電材料のミスト状微粒子は負に帯電する。このため、正の直流電圧が印加されている半導体基板３０と微粒上無機導電材料との間に静電引力が作用し、液状無機導電材料の微粒子が回転している半導体基板３０に吸着される。この微粒子は、半導体基板３０に形成したマスク３６の表面が撥液処理されているため、マスク３６の表面を滑って溝３８に供給される。そして、溝３８への無機導電材料の供給を所定時間行なったのち、エアナイフ３３０によってマスク３６の表面に付着した不要な液状無機導電材料を除去する。この不要な付着液除去工程は、半導体基板３０を回転させた状態で、または半導体基板３０を傾斜させた状態で行なうと、より効率的に、またより弱い圧力の空気によって行なうことが可能となる。そして、半導体基板３０を加熱しつつ液状無機導電材料の溝３８への供給を行なうことにより、液状無機導電材料の乾燥工程を省略することが可能であるばかりでなく、無機導電膜４０を緻密にすることができるる。
なお、上記した付着液除去工程は、液状の無機導電材料をマスク３６の溝３８に供給するパターン材料供給工程を終了した後に行なってもよい。また、配線４２とされた無機導電膜４０は、必要に応じて図１に破線で示したパターン固化部５００において焼成することができる。
発明者は、半導体素子における素子間分離の方法や、ＦＥＴのゲート電極の形成工程や、配線層間のコンタクト形成工程等に本実施の形態に係るパターン形成方法を適用した例を考案した。以下に実施例として上述した３つの例の手順を説明する。なお上述したパターン形成方法と共通する箇所については、その説明を省略する。
図２０と図２１は、本実施の形態に係るパターン形成方法を半導体素子の形成における素子間分離の方法に適用した場合の製造工程説明図であって、従来の半導体デバイス製造工程におけるシャロートレンチ形成工程に対応している。
半導体基板においては、半導体素子が形成されている素子領域６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃの間に絶縁パターンを形成して素子間分離をなし、これら素子領域６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃに形成した素子間に短絡等が生じるのを防止する必要がある。
そこで、図２１（１）に示すように、半導体基板６０２の表面６０４にマスク材であるフォトレジスト膜からなるマスク６０６を形成する。すなわち、まず、半導体基板６０２の表面６０４にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト膜６０５を形成する。その後、素子分離領域形成用のマスクを介してフォトレジスト膜６０５の露光、現像を行い、素子領域６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃの間に基板表面６０４が露出する溝６０８を設けたマスク６０６を形成する。
そして当該溝６０８が形成された半導体基板６０２をスピンコート工程に導入し、その表面に溝６０８を埋めるように、液状の絶縁材料の塗布を行い、マスク６０６を覆って絶縁層６１０を形成する。この状態を同図（２）に示す。こうして絶縁層６１０を形成したのちは、スピンエッチング工程によって絶縁層６１０のエッチングを行ない、同図（３）に示すように、マスク６０６を形成しているフォトレジスト膜６０５を露出させる。
その後、図２１（１）に示すように大気圧プラズマ装置によって前記マスク６０６の除去を行う。これにより、半導体基板６０２の表面６０４に、絶縁層６１０からなる素子分離用の絶縁パターン６１２が形成される。
こうしてマスク６０６の除去を行ったのちは、半導体基板６０２をスピンコート工程に導入し、絶縁パターン６１２を覆ってシリコン層６１４を形成する。そしてシリコン層６１４を形成したのちは、再びスピンエッチング工程に半導体基板６０２を導入し、絶縁パターン６１２の表面が露出するまでシリコン層６１４をエッチングする。これにより、絶縁パターン６１２によって分離されたシリコン層６１４からなる素子領域６００（６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ）が形成される。
図２２と図２３は、本実施の形態に係るパターン形成方法をＦＥＴのゲート電極の形成工程に適用した場合の製造工程説明図である。
ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート電極を形成する場合、まず、図２２（１）に示すように、絶縁パターン６１２によって分離した素子領域６００を有する半導体基板６０２を酸化炉に導入する。そして、素子領域６００を構成しているシリコン層６１４を熱酸化し、シリコン層６１４の表面に薄い二酸化ケイ素からなるゲート酸化膜（図示せず）を形成する。
次に、シリコン層６１４と絶縁パターン６１２とを覆ってフォトレジストを塗布し、同図（２）に示したようにフォトレジスト膜６１６を形成する。その後、ゲート電極形成用のマスクを介してフォトレジスト膜６１６を露光、現像し、素子領域６００Ｂを形成しているシリコン層６１４の表面を露出させた溝６１８を有するマスク６２０を形成する。なお当該溝６１８の幅はゲート電極の幅と同一となっている。
次に、当該溝６１８が形成された半導体基板６０２をスピンコート工程に導入し、溝６１８を埋めるとともに、マスク６２０を覆うように液状からなる無機導電材料の塗布を行って無機導電膜６２２を形成する。この状態を同図（３）に示す。
こうして無機導電膜６２２を形成した後は、図２３（１）に示すように、スピンエッチング工程によってマスク６２０の表面が露出するまでエッチングを行う。その後、同図（２）に示すように、大気圧プラズマ装置によってマスク６２０を形成しているフォトレジスト膜６１６の除去を行なう。これにより、素子領域６００Ａを形成しているシリコン層６１４の上に、ゲート酸化膜を介して無機導電膜６２２からなるゲート電極６２４を形成することができる。
図２４、図２５、図２６は、本実施の形態に係るパターン形成方法を配線層間のコンタクト形成工程に適用した場合の製造工程説明図である。
上記のようにしてゲート電極６２４を設けた半導体基板６２０を図示しないイオン注入装置に搬入する。そして、ゲート電極５２４をマスクにして、素子領域６００Ｂのゲート電極６２４の両側に露出している部分に不純物イオンを注入して拡散させ、ソース領域とドレイン領域とにする（いずれも図示せず）。
その後、図２４（１）に示すように、絶縁パターン６１２、シリコン層６１４およびゲート電極６２４を覆うようにフォトレジストを塗布し、フォトレジスト膜６２６を形成する。次に、コンタクトホール形成用となるマスクを介して露光、現像を行ない、フォトレジスト膜６２６にコンタクトホール６２８を形成し、ソース領域とドレイン領域とを形成している素子領域６００Ｂの表面と、ゲート電極６２４の表面とを露出させたマスクにする。
その後、同図（２）に示すように、フォトレジスト膜（マスク）６２６を覆ってタングステンを含む溶液を塗布してタングステン６３０を堆積し、コンタクトホール６２８内にタングステン６３０を充填する。さらに、同図（３）に示すように、フォトレジスト膜６２６の表面に形成されたタングステン６３０をスピンエッチングまたはＣＭＰによって除去し、フォトレジスト膜６２６の表面を露出させる。
次に、他のエッチング液を用いたスピンエッチングあるいは大気圧プラズマによってフォトレジスト膜６２６を除去する。これにより、図２５（１）に示したように、コンタクトホール６２８内に充填されていたタングステン（プラグ）６３０が、素子領域６００Ｂとゲート電極６２４との表面から立設した形態となる。
次に、液状絶縁材料の塗布をスピンコートなどによって行い、タングステンプラグ６３０を覆って絶縁層６３２を形成する。そして、同図（２）に示すようにスピンエッチング工程によって絶縁層６３２をタングステンプラグ６３０の表面が露出するまでエッチングを行う。
さらに、再び絶縁層６３２の上にフォトレジストをスピンコートなどにより塗布し、フォトレジスト膜６３４を形成する（図２５（３）参照）。その後、配線形成用のマスクを介してフォトレジスト膜６３４の露光、現像を行い、同図（３）に示すように、絶縁膜６３２の上面を露出させた配線用の溝６３６を設けたマスクを形成する。
このようにフォトレジスト膜６３４に溝６３６を形成したのちは、図２６（１）に示すように、前記溝６３６を埋めるようアルミ層６３８を形成する。その後、アルミ層６３８をスピンエッチングなどによってエッチングし、配線用溝６３６を設けたフォトレジスト膜（マスク）６３４の表面を露出させる。さらに、大気圧プラズマ工程によってフォトレジスト膜６３４を除去する。これにより、同図（２）に示すように、絶縁膜６３２の上面に、タングステンプラグ６３０に電気的に接続したアルミ配線６４０を形成することができる。
図２７および図２８は、本発明に係るパターニング方法により液晶表示装置のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる透明電極を形成する工程を示したものである。
ＩＴＯ透明電極を形成する場合、まず、図２７（１）に示すように、まずワーク２０である洗浄したガラス基板６５０の表面全体に、レジスト膜６５２を形成する。すなわち、図２に示したマスク形成部１００のマスク材塗布ユニット１１０にガラス基板６５０を搬入する。そして、ガラス基板６５０をテーブル１１２の上に配置して回転させるとともに、上方からフォトレジスト１１４を滴下し、これを乾燥させてレジスト膜６５２にする。このレジスト膜６５２の厚さは、形成すべき電極パターンの高さ以上に形成する。
次に、レジスト膜６５２を形成したガラス基板６５０を図２に示すようなマスク材パターニングユニット１２０に移送する。そして、露光部１２２においてレジスト膜６５２を露光したのち、現像部１２４においてガラス基板６５０を現像液１３８に浸漬してレジスト膜６５２を現像する。これにより、図２７（２）に示したように、ガラス基板６５０の表面を露出させた電極パターン形成用開口部（凹部）６５４を有するレジスト膜６５２からなるマスク６５６が形成される。
次に、マスク６５６の表面に撥液処理を施す。具体的には、図２７（３）に示すように、ガラス基板６５０とマスク６５６との表面にフッ素樹脂重合膜６５８を形成する。このフッ素樹脂重合膜６５８の形成は、次のようにして行なう。なお、フッ素樹脂重合膜６５８を形成して行なうこの実施形態の撥液処理の場合、図６に示したマスク形成部１５０の装置を図１に示した撥液処理部２００として使用した場合について説明する。
まず、図６に示す成膜処理室１５２にガラス基板６５０を搬入し、成膜ステージ１５４の上に配置する。ただし、図６に示した転写マスク２４は使用しない。
次に、成膜処理室１５２内を真空ポンプ１６０によって排気する。また、成膜原料供給部１６８の容器１７２内のＣ８Ｆ１８などの液体フッ素化合物１７０をヒータ１７４によって加熱し、液体フッ素化合物１７０を気化させる。さらに、キャリアガス供給部１７８から窒素などのキャリアガスを供給配管１６６に流入させ、液体フッ素化合物１７０の蒸気を成膜処理室１５２に搬送する。そして、高周波電源１５６によって高周波電極１５８と成膜ステージ１５４との間に高周波電圧を印加し、処理室１５２に導入した液体フッ素化合物１７０の蒸気を介した放電を発生させる。すると、直鎖状フッ素化合物１７０の結合が一部切断されて活性となり、ガラス基板６５０の表面に到達した活性なフッ素化合物蒸気が重合し、ガラス基板６５０の表面全体に撥液性を有するフッ素樹脂重合膜６５８が形成される。なお、重合膜６５８の厚さは１００オングストローム程度に形成する。
なお、上記の撥液処理工程では、電極パターン形成用開口部（以下、単に開口部という場合がある）６５４によって露出したガラス基板６５０の表面にもフッ素樹脂重合膜６５８が形成される。そこで、開口部６５４の内部を親液処理する。具体的には、図２７（４）に示すように、電極パターン形成用開口部６５４に紫外線を照射して、フッ素樹脂重合膜６５８を除去する。
このフッ素樹脂重合膜６５８の除去は、電極パターン形成部分に相当する部分のみ透過する紫外線照射マスクを、ガラス基板６５０の上方に配置して紫外線を照射する。すると、紫外線がフッ素樹脂重合膜６５８の結合を切断し、開口部６５４に形成されていたフッ素樹脂重合膜６５８が除去される。加えて、ガラス基板６５０に付着していたレジスト等の有機物も分解されて除去される。従って、ガラス基板６５０の電極パターン形成部分に親液性が付与される。
なお、液状パターン材の溶媒がオクタン等の有機溶媒である場合には、上記に加えて、ノニオン界面活性剤による密着性改善処理を行う。具体的には、ノニオン界面活性剤（ＲＯ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＨ）の１％水溶液を、ガラス基板６５０の表面に塗布することにより、液状パターン材との密着性を向上させることができる。なお、ノニオン界面活性剤の塗布は、次述する成膜処理工程の直前に成膜処理室内で行ってもよいし、別の処理室内で行ってもよい。また、ガラス基板６５０に対する密着性改善処理は、成膜処理工程とともに成膜処理室内で行うことができる。
次に、図２８（１）に示すように、電極パターン形成用開口部６５４の内部に、液状パターン材３１２を供給して充填する。具体的には、図４に示すパターン材供給部３００にガラス基板６５０を搬入し、処理ステージ２３２上に配置する。そして、液状パターン材３１２をアトマイザ３１１によってミスト状の微粒子にし、シャワーヘッド３１０により噴出してガラス基板６５０に供給する。
この実施形態においては、液状パターン材３１２は、ＩＴＯの超微粒子（粒子径０．１μｍ以下）をオクタン（Ｃ８Ｈ１８）などの有機溶媒に分散させたものを使用している。
なお、液状パターン材３１２の供給と同時に、反応ガスを供給することにより、膜質改善処理を行うこともできる。具体的には、液体パターン材３１２に反応ガスを混合してアトマイザ３１１に供給して液状パターン材１２を微粒化し、シャワーヘッド３１０から噴出する。反応ガスとしては、四フッ化炭素ガスまたは酸素ガス等を使用すことができ、形成されるＩＴＯ被膜の酸化物の割合を調整することができる。
なお、噴霧した液状パターン材３１２に対し、図示しない電子線照射管により電子線を照射すると、照射された電子線が微粒状の液状パターン材が負に帯電するため、液滴の帯電量を多くすることができる。
次に、アトマイザ３１１によって微粒化され、シャワーヘッド３１０を介して噴霧された液状パターン材３１２は、自由落下によっても処理テーブル３１８上のガラス基板６５０の表面に被着し得るが、処理ステージ３１８に例えば１０ｋＶのバイアス電圧を印加して、ガラス基板６５０の表面を正に帯電させることにより、負に帯電した液状パターン材３１２の液滴を引き寄せて付着させる。なお、液状パターン材３１２をミスト化すると自然に負に帯電するので、電子線と衝突しなかった液滴も、ガラス基板６５０に引き寄せて付着させることができる。
ここで、ガラス基板６５０をモータ３２によって回転させれば、フッ素樹脂重合膜６５８の上に付着した液状パター材３１２が電極パターン形成用開口部６５４に入り込む。従って、開口部６５４への液状パターン材３１２の供給を迅速に行なうことができるとともに、開口部６５４の内部に液状パターン材３１２が均一に充填される。
開口部６５４に液状パターン材３１２の供給が終了したならば、エアナイフ３３０によってマスク６５６の上に付着している不要な液状パターン材３１２を除去する。なお、ガラス基板６５０を回転させて不要な液状パターン材を除去してもよい。また、ガラス基板６５０を傾斜させることによっても、マスク６５６上に付着した液状パターン材３１２を除去することができる。
次に、ガラス基板６５０を加熱して、液状パターン材３１２を乾燥させる。この実施形態においては、マスク６５６の電極パターン形成用開口部６５４への液状パターン材３１２の供給と同時にパターン材の乾燥が行なわれる。すなわち、ガラス基板６５０を配置した処理テーブル３１８に内蔵したヒータ３２６によって、ガラス基板６５０を、液状パターン材３１２の溶媒を蒸発させる温度に加熱する。従って、電極パターン形成用開口部６５４への液状パターン材３１２の供給と、液状パターン材３１２の乾燥とが同時に行なわれるため、工程の簡素化とパターン形成時間の短縮化とが図れる。しかも、液状パターン材３１２は、窒素ガスとともに噴霧されるため、液状パターン材３１２の乾燥を不活性ガス雰囲気中で行なうこととなり、パターン材が必要以上に酸化されるのを防ぐことができる。
また、液状パターン材３１２の乾燥温度は、パターン被膜におけるボイドの発生を回避するため、有機溶媒の沸点以下の温度とする。例えば、液状パターン材３１２の溶媒がオクタン（Ｃ８Ｈ１８）の場合、沸点が１７０℃程度であるから、窒素雰囲気中において、１５０℃以下で加熱する。これにより、液状パターン材３１２が固化してパターン被膜６６０となり、ＩＴＯ被膜が形成される（図２８（２）参照）。
なお、乾燥工程をパターン材供給工程後に行なう場合、１５０℃以下で５分以上乾燥することが望ましい。また、乾燥工程における温度上昇速度を制御することにより、パターン被膜６６０の表面を所望形状に成形することができる。図２９に乾燥温度の上昇速度とパターン被膜の表面形状との相関関係の説明図を示す。
前工程である成膜工程の終了後は、図２９（１）に示すように、マスク６５６の電極パターン形成用開口部６５４に、液状パターン材３１２が充填された状態となっている。そして、乾燥工程において温度を急速に上昇させると、液状パターン材３１２に含まれる溶媒は、主にその中央部分から蒸発する。その結果、乾燥後のパターン被膜６６０ａは、中央部分が窪んだ状態に成形される。一方、乾燥工程において温度をゆっくり上昇させると、液状パターン材３１２に含まれる溶媒は、その全体から均等に蒸発する。従って、図２９（２）に示すように、乾燥後のパターン被膜６６０ｂは、中央部分が膨らんだ状態に成形される。
そこで、パターン被膜６６０の表面形状を観察しつつ、乾燥温度を上昇させることにより、パターン被膜６６０の表面を所望形状に成形することができる。なお、図２９（１）および（２）の中間的な形状として、パターン被膜の表面を平坦に成形することも可能である。
次に、パターン被膜の焼成およびマスク６５６の除去を行う。まず、パターン被膜６６０の焼成（アニール）処理温度とレジストの炭化温度とを比較する。マスク６５６を形成しているレジスト膜の炭化温度がパターン被膜６６０の焼成処理温度より高い場合には、乾燥工程に続けてパターン材焼成工程を行う。
一方、レジスト膜の炭化温度がパターン被膜６６０の焼成処理温度より低い場合には、焼成処理の過程でレジスト膜（マスク６５６）が炭化し、マスク６５６の除去が困難になる。そこで、先にマスク除去工程を行い、その後にパターン材焼成処理工程を行う。なお、代表的なレジストであるＰＭＭＡの炭化温度は２６０℃程度であり、ＩＴＯ被膜の焼成処理温度は５００℃以上であるから、先にレジスト除去工程を行い、その後にアニール処理工程を行う。
なお、パターン被膜６６０の表面の成形が必要な場合には、マスク除去工程の前に、図２８（３）に示すような成形加工を行うことができる。具体的には、パターン被膜６６０が所望の厚さになるまで、ＣＭＰ（化学機械的研磨）等による加工を行う。その際、パターン被膜６６０の周囲は、マスク６５６によって保護されているので、パターン被膜６６０が変形および損傷することが少ない。しかも、成形加工に伴って、フッ素樹脂重合膜６５８の表面に存在する液状パターン材３１２の残滓と、フッ素樹脂重合膜６５８自体とが同時に除去される。
次に、マスク６５６を除去する。マスク除去工程は、酸素ガスまたは活性化した酸素ガス雰囲気下において、ガラス基板６５０を加熱することにより行う。
次に、ガラス基板６５０を加熱して、パターン被膜６６０の焼成を行う。パターン材焼成工程は、大気雰囲気中で行ってもよいし、加熱によるパターン被膜６６０の酸化を防止するため不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。ＩＴＯ被膜の場合には、窒素雰囲気中において５００℃以上で焼成処理する。なお、４００℃以下の低温で焼成処理する場合には、フッ素ラジカルまたはオゾンラジカル等の活性化ガス雰囲気中で行なうことにより、焼成処理と同時に膜質改善を行うことも可能である。
以上により、図２８（４）に示すように、ガラス基板６５０の表面に、ＩＴＯのパターン被膜６６０からなる電極パターン６６２が形成される。
上述したパターン形成方法では、従来の被処理部材表面に形成されたパターン材料を除去するという工程から、凹部につける／埋めるといった工程に転換したことから、上述した各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。このため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ー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。
また、ミスト化した液状パターン材を被処理部材の表面に散布することにより、成膜を行う構成とし、液体材料を使用することにより、被処理部材のみに成膜することが可能となり、従来のように成膜処理室の壁面に形成された被膜を、ＰＦＣガスにより除去する作業が不要となる。また、ミスト化することにより、粒径を０．２μｍ程度にまで小さくすることができるので、ステップカバレッジおよびトレンチ埋め込み性能に優れ、例えば幅１μｍ以下の微細なパターン被膜６６０を形成することができる。さらに、ミスト化した粒子は自然に帯電するので、次述するように成膜速度を向上させることができる。加えて、ミスト化した液状パターン材３１２を噴霧することにより、ガラス基板６５０の全体に均質なパターン被膜６６０を形成することができる。
また、ガラス基板６５０にバイアス電圧を印加して、ミスト化した液状パターン材３１２を吸着することにより、液状パターン材３１２を電極パターン形成用開口部６５４への供給を迅速に行なうことが可能で、製造コストを削減することができる。
そして、マスク６５６の表面に対して、液状パターン材３１２に対する撥液処理を行なっているため、液状パターン材３１２の開口部６５４への充填時間を短縮することが可能となり、またマスク６５６上の余分な液状パターン材の除去時間を短縮することが可能となる。従って、製造コストを削減することができる。
さらに、電極パターン形成用開口部６５４の底部に対して、液状パターン材３１２に対する親液処理を行なっているため、パターニング精度が向上し、所望形状のパターン被膜６６０を得ることができる。
なお、本発明のパターン形成方法により、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、発光素子などに適用される。その一例を図３０および図３１に示す。図３０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３１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３０において、主に半導体デバイスまたは電気回路の場合、微細構造体を構成している機能的薄膜は例えば基板に設けた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場合、微細構造体７００の機能的薄膜７０２は例えば透明基板７０４に設けたカラーフィルタの有機分子膜である。図３０ではカラーフィルタの一例を示しているが、本発明のパターン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３１において、発光素子を構成する微細構造体７１０の機能的薄膜７１２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７１４上に形成された図中記載の透明電極７１６と対をなす電極（不図示）を形成して、上記機能的薄膜７１２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、本発明のパターン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７１２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。
産業上の利用可能性
以上に説明したように、本発明によれば、液状のパターン材をパターン形成用凹部に充填して固化するだけでパターンを形成することができる。従って、本発明は、高価な真空装置を用いる必要がない。このため、本発明は、真空中にワークを搬送させるためのチャンバーロードロックや、処理室を真空にするための複数のドライポンプやターボポンプ、またスループットを向上させるためのチャンバの複数化によって生じるフットプリントの増大、それに伴うクリーンルーム面積の増大、またそれを維持する基礎設備などを必要とせず、設備の簡素化がはかれ、またパターン形成のためのエネルギーを削減でき、パターンの形成コストを削減することができる。また、本発明は、ＣＶＤなどを行なわないために、装置の洗浄ために地球温暖化係数の高いＰＦＣガスを使用する必要がなく、コスト削減を図れるとともに、地球環境への影響を非常に小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施の形態に係るパターン形成装置の概略ブロック図である。
図２は、第１実施形態に係るパターン形成装置のマスク形成部の説明図である。
図３は、第１実施形態に係るパターン形成装置の撥液処理部の説明図である。
図４は、第１実施形態に係るパターン形成装置のパターン材供給部の説明図である。
図５は、本発明の第２実施形態に係るパターン形成装置の概略ブロック図である。
図６は、第２実施形態に係るパターン形成装置のマスク形成部の説明図である。
図７は、本発明の実施の形態に係る第１のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図８は、本発明の実施の形態に係る第２のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図９は、本発明の実施の形態に係る第３のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図１０は、本発明の実施の形態に係る第４のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図１１は、本発明の実施の形態に係る第５のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図１２は、本発明の実施の形態に係る第６のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図１３は、本発明の実施の形態に係る第７のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図１４は、本発明の実施の形態に係る第８のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図１５は、本発明の実施の形態に係る第９のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図１６は、本発明の実施の形態に係る第１０のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図１７は、本発明の実施の形態に係る第１１のパターン形成方法を説明するフローチャートである。
図１８は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法を半導体基板に適用した場合の製造工程説明図である。
図１９は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法を半導体基板に適用した場合の製造工程説明図であって、図１８に続く工程の説明図である。
図２０は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法を半導体素子の製造工程における素子間分離の方法に適用した場合の製造工程説明図である。
図２１は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法を半導体素子の製造工程における素子間分離の方法に適用した場合の製造工程説明図であって、図２０に続く工程の説明図である。
図２２は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法をＦＥＴのゲート電極の形成工程に適用した場合の製造工程説明図である。
図２３は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法をＦＥＴのゲート電極の形成工程に適用した場合の製造工程説明図であって、図２２に続く工程の説明図である。
図２４は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法を配線層間のコンタクト形成工程に適用した場合の製造工程説明図である。
図２５は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法を配線層間のコンタクト形成工程に適用した場合の製造工程説明図であって、図２４に続く工程の説明図である。
図２６は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法を配線層間のコンタクト形成工程に適用した場合の製造工程説明図であって、図２５に続く工程の説明図である。
図２７は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法によるＩＴＯ電極の形成工程を説明する図である。
図２８は、本発明の実施の形態に係るパターン形成方法によるＩＴＯ電極の形成工程を説明する図であって、図２７に続く工程の説明図である。
図２９は、乾燥温度の上昇速度とパターン被膜の表面形状との相関関係の説明図である。
図３０は、微細構造体の一例を示す一部断面図である。
図３１は、微細構造体の他の例を示す一部断面図である。
図３２は、絶縁性被処理物に使用する電極の説明図である。
図３３は、従来のパターン形成方法の一例を示す工程図である。
図３４は、従来のパターン形成方法の一例を示す工程図であって、図３３に続く工程の説明図である。
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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