JP2003124215A - パターン形成方法、半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール、カラーフィルタおよび発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程の簡略化により製造コストの削減が
可能なパターン形成方法の提供を目的とする。 【解決手段】 被処理部材の表面にパターン材料溶液を
塗布して配線パターンを形成する方法であって、フッ素
樹脂重合膜を被処理部材の表面に形成する工程と（Ｓ７
２）、配線パターンの形成部分に紫外線を照射して（Ｓ
７６）配線パターン形成部分におけるフッ素樹脂重合膜
を除去する工程と、パターン材料溶液を被処理部材に塗
布して（Ｓ９０）被処理部材の表面に配線パターンを形
成する工程とを有する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパターン形成方法、
半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール、カラー
フィルタおよび発光素子に関するものであり、特に半導
体装置の配線パターンの形成方法またはカラーフィルタ
のマトリクスパターンの形成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、ウエハ基板等の被
処理部材の表面に半導体素子を形成した後、その半導体
素子相互を電気的に接続するため、その上層部に配線パ
ターンを形成している。

【０００３】図９および図１０に、従来の配線パターン
形成方法の説明図を示す。なお以下には、図９（１）に
示すような被処理部材１の表面に、図１０（３）のよう
な配線パターン４を形成する方法について説明する。ま
ず、図９（１）に示す被処理部材１の表面全体に、金属
材料等からなるパターン材料被膜２を、図９（２）に示
すように形成する。次に、パターン材料被膜２の表面全
体にフォトレジストを塗布し、露光および現像すること
により、図９（３）に示すようにパターニングされたレ
ジスト膜３を形成する。次に、図１０（１）に示すよう
に、レジスト膜３をマスクとしてパターン材料被膜２の
エッチングを行う。エッチング後の状態を図１０（２）
に示す。さらに、レジスト膜３の除去を行う。以上によ
り、図１０（３）に示すように、被処理部材１の表面に
配線パターン４が形成される。

【０００４】一方、液晶表示装置等では、白色光源に含
まれる三原色（ＲＧＢ）のうちいずれか一色を透過する
フィルタを、ガラス基板等の被処理部材上にマトリクス
状にパターニングした、カラーフィルタが使用されてい
る。

【０００５】図１１および図１２に、従来のカラーフィ
ルタのマトリクスパターン形成方法の説明図を示す。な
お以下には、被処理部材５の表面に、図１２（３）に示
すようなカラーフィルタのマトリクスパターン９を形成
する方法について説明する。まず図１１（１）に示すよ
うに、ガラス基板５の表面全体に、有機材料からなるバ
ンク剤６ａを塗布する。次に、バンク剤６ａの表面全体
にフォトレジストを塗布し、露光および現像することに
より、図１１（２）に示すようにパターニングされたレ
ジスト膜７を形成する。次に、このレジスト膜７をマス
クとしてバンク剤６ａをエッチングし、図１１（３）に
示すようなバンク６を形成する。

【０００６】その後、図１２（１）に示すように、Ｒの
顔料入りフォトレジストを被処理部材５の表面全体に塗
布する。そして露光および現像し、さらにベークして、
Ｒ（赤）のカラーフィルタ８ｒを形成する。ここでバン
ク６の存在により、カラーフィルタの厚さを確保するこ
とができる。上記と同様に、Ｇ（緑）およびＢ（青）の
カラーフィルタ８ｇおよび８ｂを形成する。以上によ
り、図１２（３）に示すように、被処理部材５の表面に
カラーフィルタのマトリクスパターン９が形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近時、半導体装置には
コスト削減が求められ、製造工程の簡略化が検討されて
いる。この点、上述した従来の配線パターン形成方法お
よびマトリクスパターン形成方法は、フォトリソグラフ
ィを利用しているので、レジスト膜の塗布、乾燥、露光
および現像の各工程を必要とする。ところが、この各工
程には相当の時間が必要となるため、製造工程の簡略化
が困難であるという問題があった。またこれに伴って、
製造コストの削減が困難であった。

【０００８】本発明は上記問題点に着目し、製造工程の
簡略化により製造コストの削減が可能なパターン形成方
法、半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール、カ
ラーフィルタおよび発光素子の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るパターン形成方法は、被処理部材の表
面にパターン材料溶液を塗布して所定パターンを形成す
る方法であって、前記パターン材料溶剤に対して撥液性
を有しなおかつ光で揮発する組成物の膜を前記被処理部
材の表面に形成する工程と、前記所定パターンの形成部
分に光を照射して前記所定パターン形成部分における前
記組成物膜を除去する工程と、前記パターン材料溶液を
前記被処理部材に塗布して前記被処理部材の表面に所定
パターンを形成する工程とを有する構成とした。

【００１０】これにより、パターン材料溶液を塗布した
場合に、パターン形成部分にのみパターン材料溶液が付
着し、パターン形成部分以外の部分には付着しない。従
って、レジスト膜によるパターニングが不要となり、製
造工程が簡略化され、製造コストの削減が可能となる。
また、被処理部材の表面を親液化して直接パターンを形
成するので、被処理部材とパターンとの接着性を確保す
ることができる。

【００１１】また、被処理部材の表面にパターン材料溶
液を塗布して配線パターンを形成する方法であって、前
記パターン材料溶剤に対して撥液性を有しなおかつ光で
揮発する組成物の膜を前記被処理部材の表面に形成する
工程と、前記配線パターンの形成部分に光を照射して前
記配線パターン形成部分における前記組成物膜を除去す
る工程と、前記パターン材料溶液を前記被処理部材に塗
布して前記被処理部材の表面に配線パターンを形成する
工程とを有する構成とした。これにより、配線パターン
の製造工程が簡略化され、製造コストの削減が可能とな
る。

【００１２】また、被処理部材の表面にパターン材料溶
液を塗布してカラーフィルタのマトリクスパターンを形
成する方法であって、前記パターン材料溶剤に対して撥
液性を有しなおかつ光で揮発する組成物の膜を前記被処
理部材の表面に形成する工程と、前記マトリクスパター
ンの形成部分に光を照射して前記マトリクスパターン形
成部分における前記組成物膜を除去する工程と、前記パ
ターン材料溶液を前記被処理部材に塗布して前記被処理
部材の表面にマトリクスパターンを形成する工程とを有
する構成とした。これにより、パターン材料溶液を塗布
した場合に、マトリクスパターン形成部分にのみパター
ン材料溶液が付着し、マトリクスパターン形成部分以外
の部分には付着しない。さらに撥液性により、パターン
材料溶液が大きく盛り上がって塗布されるので、パター
ン材料被膜の厚さを確保することができる。従って、フ
ォトリソグラフィによるバンクの形成が不要となり、製
造工程が簡略化され、製造コストの削減が可能となる。

【００１３】なお前記組成物膜の形成は、ＰＦＣガスを
活性化してフッ素化合物の被膜を形成することにより行
う構成とするのが好ましい。また前記ＰＦＣガスの活性
化は、ＰＦＣガスをプラズマ化することにより行う構成
とするのが好ましい。これにより、大きな撥液性を付与
することができる。またフッ素化合物は、紫外線の照射
により分解および除去することが可能であり、所定の部
分を簡単に親液化できるので、製造工程を複雑化するこ
とはない。

【００１４】なお前記ＰＦＣガスのプラズマ化は、四フ
ッ化炭素ガスを導入して行う構成とするのが好ましい。
これにより、放電を維持することが可能となり、ＰＦＣ
ガスを連続的にプラズマ化することができる。

【００１５】なお前記組成物膜の形成は、前記パターン
形成部分以外の部分に透過部を有するマスクを介して行
う構成とするのが好ましい。これにより製造工程が簡略
化され、製造コストの削減が可能となる。

【００１６】なお前記光の照射は、紫外線を照射するこ
とにより行う構成とするのが好ましい。紫外線は、フッ
素化合物を分解するだけでなく、被処理部材の表面に付
着した有機物を分解するので、大きな親液性を付与する
ことができる。

【００１７】また前記光の照射は、活性化した酸素ガス
またはオゾンガスを導入して行う構成としてもよい。こ
れにより、親液性の付与を促進することができる。なお
前記親液処理は、前記パターン形成部分に透過部を有す
るマスクを介して行う構成とするのが好ましい。これに
より製造工程が簡略化され、製造コストの削減が可能と
なる。

【００１８】一方、本発明に係る半導体デバイスは、請
求項１ないし１０のいずれかに記載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
を伴って半導体デバイスを製造することができる。

【００１９】一方、本発明に係る電気回路は、請求項１
ないし１０のいずれかに記載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
て電気回路を製造することができる。

【００２０】一方、本発明に係る表示体モジュールは、
請求項１ないし１０のいずれかに記載のパターン形成方
法を使用して製造した構成とした。これにより、上記効
果を伴って表示体モジュールを製造することができる。

【００２１】一方、本発明に係るカラーフィルタは、請
求項１ないし１０のいずれかに記載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
を伴ってカラーフィルタを製造することができる。

【００２２】一方、本発明に係る発光素子は、請求項１
ないし１０のいずれかに記載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
て発光素子を製造することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明に係るパターン形成方法、
半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール、カラー
フィルタおよび発光素子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。

【００２４】最初に、第１実施形態について説明する。
第１実施形態に係るパターン形成方法は、被処理部材の
表面にパターン材料溶液を塗布して配線パターンを形成
する方法であって、フッ素樹脂重合膜を被処理部材の表
面に形成する工程と、配線パターンの形成部分に紫外線
を照射して配線パターン形成部分におけるフッ素樹脂重
合膜を除去する工程と、パターン材料溶液を被処理部材
に塗布して被処理部材の表面に配線パターンを形成する
工程とを有するものである。

【００２５】第１実施形態では、配線用のパターン材料
溶液として、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ若しくはＡｌ等の金属ま
たはその化合物を有機溶媒に溶解したもの、またはポリ
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
に溶解したもの等を使用する。有機溶媒には、アクリル
樹脂や酢酸ブチル等を単独または複数混合して使用す
る。

【００２６】一例として、配線用のパターン材料溶液に
酢酸銅（化学式：Ｃｕ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₂・Ｈ₂Ｏ）の有
機溶媒溶液を使用し、金属銅からなる配線パターンを形
成する場合について説明する。有機溶媒には、上記のア
クリル樹脂や酢酸ブチルの他にも、水、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。

【００２７】なお、配線用以外のパターン材料溶液とし
て、ＩＴＯ、ＳｉＯ₂若しくはＳｎＯ₂等を有機溶媒に溶
解したものを使用することも可能である。パターン材料
溶液としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を使用し、透明
電極パターン等を形成する場合には、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。この場合、被処理部材への塗
布は常温下で行い、その後２００℃以上で焼成する。そ
の他にも、パターン材料溶液として、液体の（Ｃ₄Ｈ₉）
₂Ｓｎ（ＯＣＯＣＨ₃）₂、または液体若しくは気体のＴＥ
ＯＳ等を使用することも可能である。

【００２８】一方、撥液処理の原料液として、Ｃ₄Ｆ₁₀
やＣ₈Ｆ₁₈などの直鎖状ＰＦＣからなる液体有機物を使
用し、撥液性を有するフッ素樹脂重合膜を形成する。上
記の直鎖状ＰＦＣのガスをプラズマ化すると、直鎖状Ｐ
ＦＣが活性となり、被処理部材の表面に到達した活性な
ＰＦＣガスが重合し、被処理部材の表面にフッ素樹脂重
合膜が形成される。但し、分子量の大きなＰＦＣでは放
電維持が困難であるため、分子量の小さいＰＦＣ、例え
ばＣＦ₄もしくは、Ａｒのような希ガスもしくは、これ
らを複数添加することによって放電維持を容易にする。
また、撥液処理の原料液がフルオロカーボンである場
合、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。

【００２９】また、上記のフッ素樹脂重合膜に対して紫
外線を照射し、フッ素樹脂重合膜を分解して除去するこ
とにより、親液処理を施す。この紫外線の作用に関する
発明者らの実験結果について、以下に説明する。

【００３０】第１に、紫外線照射前後の表面状態につ
き、ＥＳＣＡを用いて組成分析を行った。まず、シリコ
ン基板上にフッ化樹脂重合膜を形成した状態で、組成分
析を行った。その結果、図８（１）に示すように、下地
であるＳｉおよび表面酸化膜のＯ（酸素）のスペクトル
の他に、フッ化樹脂重合膜の存在を示すＣおよびＦのス
ペクトルが観測された。次に、このフッ化樹脂重合膜に
対し、波長１７２ｎｍの紫外線を５分間照射して、表面
の組成分析を行った。その結果、図８（１）に示すよう
に、ＣおよびＦのスペクトルが消滅するとともに、Ｓｉ
およびＯのスペクトルが紫外線の照射前より強く観測さ
れた。以上により、紫外線がフッ化樹脂重合膜を有効に
除去することが確認された。なお、上記より波長が長く
３００ｎｍ以下の紫外線であっても、照射時間１０分以
下で同様の効果が得られることが確認されている。

【００３１】第２に、紫外線照射前後の表面状態につ
き、カラーフィルタのパターン材料である顔料に対する
接触角を測定した。接触角は、図１３に示す液面１２２
と固体面１２４とのなす角度θであり、固体面の親液性
が強いほど鋭角となる。接触角の測定は、未処理のシ
リコン基板、（に対し）波長１７２ｎｍの紫外線を
１０分間照射したもの、（に対し）フッ素樹脂重合
膜を形成したもの、および（に対し）波長１７２ｎ
ｍの紫外線を再び１０分間照射したもの、に対して行っ
た。結果を表１に示す。

【表１】 表１から、フッ化樹脂重合膜を形成した基板は撥液性を
示すが、これに紫外線を照射すると撥液性が消滅し、親
液性を示すことがわかる。さらにその親液性は、未処理
の基板に紫外線を照射した場合と同等であることがわか
る。すなわち紫外線の照射により、フッ化樹脂重合膜が
完全に除去され、重合膜形成前の状態に戻ることが確認
されたことになる。

【００３２】次に、第１実施形態に係るパターン形成方
法の各工程について、工程順に詳細に説明する。図１に
第１実施形態に係るパターン形成方法のフローチャート
を示す。また、図２および図３に第１実施形態に係るパ
ターン形成方法の説明図を示す。

【００３３】最初に、被処理部材の配線パターン形成部
分に親液処理を施すとともに、配線パターン形成部分以
外の部分に撥液処理を施す（描画工程、Ｓ７０）。まず
被処理部材をオゾン水等により洗浄し（洗浄工程、Ｓ７
１）、表面に付着している有機物等を除去する。次に、
被処理部材１０の表面全体に撥液処理を施す（撥液処理
工程、Ｓ７２）。具体的には、まず処理室内に被処理部
材１０を配置し、所定の減圧状態にした後、直鎖状ＰＦ
Ｃ等からなる液体有機物を加熱して気化させ、キャリア
ガスとともに処理室内に導入する。同時に、ＣＦ４ガス
を導入し、処理室内に高周波電力を導入して、プラズマ
を生成することにより、処理容器内の原料ガスを活性化
する。すると、直鎖状有機物の結合が一部切断されて活
性となり、被処理部材の表面に到達した活性な直鎖状有
機物が重合し、図２（１）に示すように、被処理部材１
０の表面全体に、撥液性を有する有機物の重合膜２４が
形成される。重合膜２４の厚さは、１００オングストロ
ーム程度に形成する。

【００３４】なお上記では、処理室に導入した液体有機
物の蒸気に、高周波電力を導入することにより活性化し
たが、電子線を照射することにより、または紫外線を照
射することにより、活性化してもよい。また上記以外で
も、被処理部材の表面を、ＨＦ若しくはＨＣｌ等のハロ
ゲン系の酸またはその他の酸で処理することにより、撥
液性を付与することができる。

【００３５】次に、図２（２）に示すように、被処理部
材の上方にマスク３０を装着する（マスク装着工程、Ｓ
７４）。マスク３０には、配線パターン形成部分に紫外
線の透過部３０ａが形成されている。なお従来のパター
ン形成方法において、ネガタイプのレジストを使用して
いた場合には、その露光に使用していたフォトマスクを
流用することにより、製造コストを削減することができ
る。

【００３６】次に、配線パターン形成部分に親液処理を
施す（親液処理工程、Ｓ７６）。具体的には、上述した
マスク３０を介して、重合膜２４に紫外線３１を照射す
る。これにより、重合膜の結合が切断され、図２（３）
に示すように紫外線照射部分の重合膜が分解除去され
る。加えて、当該部分に付着していた有機物も分解され
て除去される。以上により、配線パターン形成部分に親
液性が付与される。

【００３７】なお、上記では紫外線を照射して親液性を
付与したが、レーザや電子線を照射することにより、重
合膜または有機物を分解および除去し、親液性を付与す
ることも可能である。また、上記の処理に対して、酸素
ガスまたは、活性化したオゾンガスを導入することによ
り、反応性を促進して、親液性を付与してもよい。さら
に、被処理部材の表面をＮａＯＨやＫＯＨ等のアルカリ
溶剤で処理することにより、親液性を付与することがで
きる。この場合、アルカリによって被処理部材表面の酸
化膜等が除去されるとともに、ＯＨ基が被処理部材表面
に付着することにより、親水性が付与される。

【００３８】以上のような描画工程の後、図３（１）に
示すように、被処理部材１０の配線パターン形成部分に
パターン材料溶液を塗布する（成膜処理工程、Ｓ９
０）。具体的には、上記各処理を行った被処理部材を処
理室内に配置する。次に、パターン材料溶液をミスト化
し、処理室内に供給する（材料供給工程）。ここで、パ
ターン材料溶液の供給は、ミスト状に限定するものでは
なく、インクジェット等によって供給しても良い。

【００３９】また、被処理部材上にパターン材料溶液を
滴下するとともに、被処理部材を水平面内で回転させ、
重合膜上に被着したパターン材料溶液の液滴を、遠心力
により外側に移動させてもよい（回転工程）。重合膜は
撥液性を有するので、液滴は重合膜上に固着することな
く、重合膜上を滑るように移動する。一方、配線パター
ン形成部分には親液処理を施しているので、未充填の配
線パターン形成部分があれば、液滴はその部分に付着す
る。また、未充填の配線パターン形成部分がなければ、
液滴は被処理部材の端部まで移動してその外部に落ち
る。このようにして、配線パターン形成部分にパターン
材料溶液が充填されるとともに、重合膜上に被着したパ
ターン材料溶液の液滴が除去され、被処理部材の全体に
パターン材料溶液に塗布する事も可能である。

【００４０】次に、被処理部材を加熱し、パターン材料
溶液の有機溶媒を蒸発させて乾燥させ、図３（１）に示
すパターン材料被膜２０を形成する（乾燥工程、Ｓ９
２）。なお有機溶媒の蒸発を促進するため処理室内を減
圧状態とし、また加熱によるパターン材料の酸化を防止
するため不活性ガス雰囲気中で乾燥することも可能であ
る。さらに反応性ガス若しくは活性化された反応ガスの
雰囲気下で、仮焼成しながら乾燥を行ってもよい。次
に、配線パターンの焼成を行う（焼成工程、Ｓ９４）。

【００４１】次に、図３（２）に示すように、パターニ
ングされた重合膜２４を除去する（パターニング除去工
程、Ｓ９６）。具体的には、親液処理を施す場合と同様
に、重合膜に紫外線を照射して除去する。この場合、当
該部分に付着していた有機物も分解されて除去される。
なお、紫外線の照射とともに被処理部材を加熱すること
により、パターニングの除去を促進することができる。
また、活性化したオゾンガスまたは酸素ガスに晒すこと
により、重合膜を燃焼させて除去してもよい。この場
合、フッ素樹脂重合膜は二酸化炭素ガスおよびフッ素ガ
スに分解され除去される。

【００４２】その後、図３（３）に示すように、保護膜
や、配線パターンの電気的分離のための絶縁膜等の被膜
２８を、必要に応じて被処理部材１０の表面に形成す
る。以上により、被処理部材１０の表面に配線パターン
１４が形成される。

【００４３】なお上述したパターン形成方法は、被処理
部材の表面全体に撥液処理を施した後、配線パターン形
成部分に親液処理を施すものであったが、この変形例と
して、被処理部材の表面全体に親液処理を施した後、配
線パターン形成部分以外の部分に撥液処理を施すことも
できる。図４に第１実施形態に係るパターン形成方法の
変形例の説明図を示す。この変形例について以下に説明
する。

【００４４】まず被処理部材をオゾン水等で洗浄し（洗
浄工程、Ｓ７０）、表面に付着している有機物等を除去
して、被処理部材の表面全体に親液性を付与する。なお
親液処理を施す場合と同様に、ＮａＯＨやＫＯＨ等のア
ルカリ溶剤で洗浄してもよい。また紫外線を照射した
り、活性化したオゾンガス等の雰囲気中で紫外線を照射
することによっても、同様の効果を得ることができる。

【００４５】次に、図４（１）に示すように、被処理部
材１０の表面にマスク３５を装着する（マスク装着工
程、Ｓ８２）。マスク３５は金属材料等からなるハード
マスクであり、配線パターン形成部分がマスクされ、配
線パターン形成部分以外の部分に開口部３５ａを有する
ものである。このマスク３５を介して、被処理部材１０
の表面に撥液処理を施す（撥液処理工程、Ｓ８４）。そ
の具体的な方法は第１実施形態と同様である。これによ
り、図４（２）に示すように、マスク３５の開口部３５
ａに対応する被処理部材１０の表面に、重合膜２４が形
成される。

【００４６】その後、マスク３５を取り外す。すると図
４（３）に示すように、配線パターン形成部分には洗浄
による親液性が残り、配線パターン形成部分以外の部分
には重合膜２４により撥液性が付与されて、第１実施形
態に係るパターン形成方法と同様の状態となる（図２
（３）参照）。その後は、第１実施形態に係るパターン
形成方法と同じ工程により、配線パターンを形成するこ
とができる。

【００４７】以上のような第１実施形態に係るパターン
形成方法の変形例では、最初に行う被処理部材の洗浄を
親液処理として利用したので、別途親液処理を行う必要
がない。従って、製造工程が簡略化され、製造コストの
削減が可能となる。

【００４８】上記のように構成した第１実施形態に係る
パターン形成方法により、製造工程を簡略化することが
できる。この点、従来のフォトリソグラフィを利用した
パターン形成方法は、レジスト膜の塗布、乾燥、露光お
よび現像という工程を必要とし、この各工程には相当の
時間が必要となるため、製造工程の簡略化が困難であっ
た。

【００４９】しかし、第１実施形態に係るパターン形成
方法は、パターン材料溶剤に対して撥液性を有しなおか
つ光で揮発する組成物の膜を被処理部材の表面に形成す
る工程と、配線パターンの形成部分に光を照射して配線
パターン形成部分における組成物膜を除去する工程と、
パターン材料溶液を被処理部材に塗布して被処理部材の
表面に配線パターンを形成する工程とを有する構成とし
た。これにより、パターン材料溶液を塗布した場合に、
配線パターン形成部分にのみパターン材料溶液が付着
し、配線パターン形成部分以外の部分には付着しない。
従って、レジスト膜によるパターニングが不要となり、
製造工程が簡略化され、製造コストの削減が可能とな
る。

【００５０】また組成物膜の形成は、ＰＦＣガスを活性
化してフッ素化合物の被膜を形成することにより行う構
成とした。また前記ＰＦＣガスの活性化は、ＰＦＣガス
をプラズマ化することにより行う構成とした。これによ
り、大きな撥液性を付与することができる。またフッ素
樹脂重合膜は、紫外線の照射により分解および除去する
ことが可能であり、所定の部分を簡単に親液化できるの
で、製造工程を複雑化することはない。また気相中で撥
液処理を行うことができるので、液相中で行った場合の
廃液処分の問題がなく、製造コストを増加させることが
ない。

【００５１】またＰＦＣガスのプラズマ化は、ＣＦ₄ガ
スを導入して行う構成とした。これにより、放電を維持
することが可能となり、ＰＦＣガスを連続的にプラズマ
化することができる。

【００５２】また撥液処理は、配線パターン形成部分以
外の部分に透過部を有するマスクを介して行う構成とし
た。これにより製造工程が簡略化され、製造コストの削
減が可能となる。

【００５３】また光の照射は、紫外線を照射することに
より行う構成とした。紫外線は、フッ素樹脂重合膜を分
解するだけでなく、被処理部材の表面に付着する有機物
を分解するので、大きな親液性を付与することができ
る。また、気相中で親液処理を行うことができるので、
液相中で行った場合の廃液処分の問題がなく、製造コス
トを増加させることがない。

【００５４】また光の照射は、活性化した酸素ガスまた
はオゾンガスを導入して行う構成としてもよい。これに
より、親液性の付与を促進することができる。また光の
照射は、配線パターン形成部分に透過部を有するマスク
を介して行う構成とした。これにより製造工程が簡略化
され、製造コストの削減が可能となる。

【００５５】次に、第２実施形態について説明する。第
２実施形態に係るパターン形成方法は、被処理部材の表
面にパターン材料溶液を塗布してカラーフィルタのマト
リクスパターンを形成する方法であって、フッ素樹脂重
合膜を被処理部材の表面に形成する工程と、マトリクス
パターンの形成部分に光を照射してマトリクスパターン
形成部分におけるフッ素樹脂重合膜を除去する工程と、
パターン材料溶液を被処理部材に塗布して被処理部材の
表面にマトリクスパターンを形成する工程とを有するも
のである。なお、第１実施形態と同じ構成となる部分に
ついては、その説明を省略する。

【００５６】液晶表示装置等では、白色光源に含まれる
三原色（ＲＧＢ）のうちいずれか一色を透過するフィル
タを、ガラス基板等の被処理部材上にマトリクス状にパ
ターニングした、図７（３）に示すようなカラーフィル
タ４４が使用されている。各フィルタは、顔料等のパタ
ーン材料の被膜５０ｒ、５０ｇ、５０ｂであり、厚さ１
μｍ程度に形成されている。各パターン材料被膜は一定
間隔をおいて、平面視マトリクス状にパターニングされ
ている。なおマトリクスパターンの目地部分には、金属
クロム等によりブラックマトリクス（不図示）を形成
し、隣接する画素からの光漏れを防止している。さらに
ガラス基板の表面全体に、保護膜５８を形成している。
さらに保護膜５８の表面に、透明電極（不図示）を配置
する。

【００５７】次に、第２実施形態に係るパターン形成方
法の各工程について、工程順に詳細に説明する。図５に
第２実施形態に係るパターン形成方法のフローチャート
を示す。また、図６および図７に第２実施形態に係るパ
ターン形成方法の説明図を示す。

【００５８】最初に、被処理部材のマトリクスパターン
形成部分に親液処理を施すとともに、マトリクスパター
ン形成部分以外の部分に撥液処理を施す（描画工程、Ｓ
１７０）。まず被処理部材であるガラス基板をオゾン水
等により洗浄し（洗浄工程、Ｓ１７１）、表面に付着し
ている有機物等を除去する。次に、図６（１）に示すよ
うに、被処理部材４０の表面全体に撥液処理を施す（撥
液処理工程、Ｓ１７２）。撥液処理は、重合膜５４を形
成することによって行う。次に、図６（２）に示すよう
に、重合膜５４の上方にマスク６０を装着する（マスク
装着工程、Ｓ１７４）。マスク６０には、マトリクスパ
ターン形成部分に紫外線の透過部６０ａが形成されてい
る。次に、マトリクスパターン形成部分に親液処理を施
す（親液処理工程、Ｓ１７６）。具体的には、上述した
マスク６０を介して、重合膜５４に対し紫外線６１を照
射する。これにより、重合膜の結合が切断され、図６
（３）に示すように紫外線照射部分の重合膜が除去され
る。加えて、当該部分に付着していた有機物も分解され
て除去される。以上により、マトリクスパターン形成部
分に親液性が付与される。

【００５９】次に、図７（１）に示すように、パターン
材料被膜を形成する。まずＲＧＢのうち、例えばＲ
（赤）を選択する（色選択工程、Ｓ１８８）。次に、Ｒ
のパターン材料溶液をインクジェットにより、Ｒのマト
リクスパターン形成部分に塗布する（成膜処理工程、Ｓ
１９０）。すると、重合膜５４が撥液性を有するため、
パターン材料溶液は大きく盛り上がった状態で塗布され
る。次に、パターン材料溶液をプリベークする（プリベ
ーク工程、Ｓ１９２）。その温度は例えば８０℃とす
る。すると図７（２）に示すように、パターン材料溶液
の有機溶媒が蒸発して、パターン材料被膜５０ｒが形成
される。同様にＲＧＢのＧ（緑）およびＢ（青）を選択
して（Ｓ１９５）、図７（３）に示すように、それぞれ
のパターン材料被膜５０ｇおよび５０ｂを形成する。最
後に、ベークすることで、焼成を行う。

【００６０】次に、パターニングされた重合膜５４を除
去する（パターニング除去工程、Ｓ１９６）。具体的に
は、親液処理を施す場合と同様に、重合膜に紫外線を照
射して除去する。最後に、被処理部材４０の表面に保護
膜５８を形成する（保護膜形成工程、Ｓ１９８）。以上
により、被処理部材４０の表面にマトリクスパターン４
４が形成される。

【００６１】上記のように構成した第２実施形態に係る
パターン形成方法により、製造工程を簡略化することが
できる。この点、従来のマトリクスパターン形成方法で
は、フォトリソグラフィによりバンクのパターン形成を
行う必要があり、製造工程の簡略化が困難であるという
問題があった。

【００６２】しかし、第２実施形態に係るパターン形成
方法は、前記パターン材料溶剤に対して撥液性を有しな
おかつ光で揮発する組成物の膜を前記被処理部材の表面
に形成する工程と、前記マトリクスパターンの形成部分
に光を照射して前記マトリクスパターン形成部分におけ
る前記組成物膜を除去する工程と、前記パターン材料溶
液を前記被処理部材に塗布して前記被処理部材の表面に
マトリクスパターンを形成する工程とを有する構成とし
た。これにより、パターン材料溶液を塗布した場合に、
マトリクスパターン形成部分にのみパターン材料溶液が
付着し、マトリクスパターン形成部分以外の部分には付
着しない。さらに、重合膜の撥液性により、パターン材
料溶液が大きく盛り上がって塗布されるので、パターン
材料被膜の厚さを確保することができる。従って、フォ
トリソグラフィによるバンクの形成が不要となり、製造
工程が簡略化され、製造コストの削減が可能となる。

【００６３】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１４及び図１５に示す。
図１４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１５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１４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１１４
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１１４は例えばカラーフィルタの
有機分子膜である。図１４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１５中にお
いて、発光素子の機能的薄膜１１４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１１１上に形成された図中記載の透明電極
１１５と対をなす電極（不図示）を形成して、上記機能
的薄膜１１４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１
１４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。これらに本発明のパターン形成方法を適用した
ものは高品質であり、その製造工程の簡略化、製造コス
ト面においても従来法に勝るものである。

【００６４】

【発明の効果】被処理部材の表面にパターン材料溶液を
塗布して所定パターンを形成する方法であって、前記パ
ターン材料溶剤に対して撥液性を有しなおかつ光で揮発
する組成物の膜を前記被処理部材の表面に形成する工程
と、前記所定パターンの形成部分に光を照射して前記所
定パターン形成部分における前記組成物膜を除去する工
程と、前記パターン材料溶液を前記被処理部材に塗布し
て前記被処理部材の表面に所定パターンを形成する工程
とを有する構成としたので、製造工程が簡略化され、製
造コストの削減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態に係るパターン形成方法のフロ
ーチャートである。

【図２】 第１実施形態に係るパターン形成方法の第１
説明図である。

【図３】 第１実施形態に係るパターン形成方法の第２
説明図である。

【図４】 第１実施形態に係るパターン形成方法の変形
例の説明図である。

【図５】 第２実施形態に係るパターン形成方法のフロ
ーチャートである。

【図６】 第２実施形態に係るパターン形成方法の第１
説明図である。

【図７】 第２実施形態に係るパターン形成方法の第２
説明図である。

【図８】 ＥＳＣＡを用いた組成分析結果であり、
（１）は紫外線照射前の組成分析結果であり、（２）は
紫外線照射後の組成分析結果である。

【図９】 従来の配線パターン形成方法の第１説明図で
ある。

【図１０】 従来の配線パターン形成方法の第２説明図
である。

【図１１】 従来のマトリクスパターン形成方法の第１
説明図である。

【図１２】 従来のマトリクスパターン形成方法の第２
説明図である。

【図１３】 接触角の説明図である。

【図１４】 微細構造体の第１説明図である。

【図１５】 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………パターン材料被膜、３…
……レジスト膜、４………配線パターン、５………被処
理部材、６………バンク、６ａ………バンク剤、７……
…レジスト膜、８ｒ，８ｇ，８ｂ………カラーフィル
タ、９………マトリクスパターン、１０………被処理部
材、１４………配線パターン、２０………パターン材料
被膜、２４………重合膜、２８………被膜、３０………
マスク、３０ａ………開口部、３１………紫外線、３５
………マスク、３５ａ………開口部、４０………被処理
部材、４４………マトリクスパターン、５０ｒ，５０
ｇ，５０ｂ………パターン材料被膜、５４………重合
膜、５８………被膜、６０………マスク、６０ａ………
開口部、６１………紫外線、７０，１７０………描画工
程、１０１………微細構造体、１１１………基板、１１
４………機能的薄膜、１１５………透明電極、１２２…
……液体、１２４………固体面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 BA64 BB02 BB42 4M104 DD22 DD28 DD51 DD78 DD80 DD81 5E343 AA15 BB24 DD12 DD80 EE32 EE40 GG11 5F033 PP26 QQ53 QQ73 QQ85 XX33 XX34

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理部材の表面にパターン材料溶液を
   塗布して所定パターンを形成する方法であって、 前記パターン材料溶剤に対して撥液性を有しなおかつ光
   で揮発する組成物の膜を前記被処理部材の表面に形成す
   る工程と、前記所定パターンの形成部分に光を照射して
   前記所定パターン形成部分における前記組成物膜を除去
   する工程と、前記パターン材料溶液を前記被処理部材に
   塗布して前記被処理部材の表面に所定パターンを形成す
   る工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
2. 【請求項２】 被処理部材の表面にパターン材料溶液を
   塗布して配線パターンを形成する方法であって、 前記パターン材料溶剤に対して撥液性を有しなおかつ光
   で揮発する組成物の膜を前記被処理部材の表面に形成す
   る工程と、前記配線パターンの形成部分に光を照射して
   前記配線パターン形成部分における前記組成物膜を除去
   する工程と、前記パターン材料溶液を前記被処理部材に
   塗布して前記被処理部材の表面に配線パターンを形成す
   る工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
3. 【請求項３】 被処理部材の表面にパターン材料溶液を
   塗布してカラーフィルタのマトリクスパターンを形成す
   る方法であって、 前記パターン材料溶剤に対して撥液性を有しなおかつ光
   で揮発する組成物の膜を前記被処理部材の表面に形成す
   る工程と、前記マトリクスパターンの形成部分に光を照
   射して前記マトリクスパターン形成部分における前記組
   成物膜を除去する工程と、前記パターン材料溶液を前記
   被処理部材に塗布して前記被処理部材の表面にマトリク
   スパターンを形成する工程とを有することを特徴とする
   パターン形成方法。
4. 【請求項４】 前記組成物膜の形成は、ＰＦＣガスを活
   性化してフッ素化合物の被膜を形成することにより行う
   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
   パターン形成方法。
5. 【請求項５】 前記ＰＦＣガスの活性化は、前記ＰＦＣ
   ガスをプラズマ化することにより行うことを特徴とする
   請求項４に記載のパターン形成方法。
6. 【請求項６】 前記ＰＦＣガスのプラズマ化は、四フッ
   化炭素ガスを導入して行うことを特徴とする請求項５に
   記載のパターン形成方法。
7. 【請求項７】 前記組成物膜の形成は、前記パターン形
   成部分以外の部分に透過部を有するマスクを介して行う
   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
   パターン形成方法。
8. 【請求項８】 前記光の照射は、紫外線を照射すること
   により行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   かに記載のパターン形成方法。
9. 【請求項９】 前記光の照射は、活性化した酸素ガスま
   たはオゾンガスを導入して行う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パターン形成方法。
10. 【請求項１０】 前記光の照射は、前記パターン形成部
    分に透過部を有するマスクを介して行うことを特徴とす
    る請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン形成方
    法。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
    のパターン形成方法を使用して製造したことを特徴とす
    る半導体デバイス。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
    のパターン形成方法を使用して製造したことを特徴とす
    る電気回路。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
    のパターン形成方法を使用して製造したことを特徴とす
    る表示体モジュール。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
    のパターン形成方法を使用して製造したことを特徴とす
    るカラーフィルタ。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
    のパターン形成方法を使用して製造したことを特徴とす
    る発光素子。