JP2003129238A - パターン形成方法並びにその方法により製造されたカラーフィルタ、液晶表示装置、電気回路、電子素子、自発光素子及び半導体装置 - Google Patents

パターン形成方法並びにその方法により製造されたカラーフィルタ、液晶表示装置、電気回路、電子素子、自発光素子及び半導体装置

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JP2003129238A
JP2003129238A JP2001323400A JP2001323400A JP2003129238A JP 2003129238 A JP2003129238 A JP 2003129238A JP 2001323400 A JP2001323400 A JP 2001323400A JP 2001323400 A JP2001323400 A JP 2001323400A JP 2003129238 A JP2003129238 A JP 2003129238A
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pattern
forming method
film
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憲一 ▲高▼木
Kenichi Takagi
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】製造工程が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】被処理部材のパターン形成部分以外の部分
42に、パターン材料溶液に対して撥液性を有しなおか
つ電磁波で揮発する組成物の膜54を形成し、パターン
材料溶液を塗布するパターン形成方法であって、被処理
部材40表面に組成物膜の原料ガス138を導入すると
ともに、被処理部材40表面のパターン形成部分41に
電磁波148を照射して、パターン形成部分41におけ
る組成物膜の形成を阻止する構成とした。

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、
カラーフィルタ、液晶表示装置、電気回路、電子素子、
自発光素子及び半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に液晶表示装置では、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。
【0003】図8および図9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9(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8(1)に示すように、ガ
ラス基板5の表面に金属材料等により遮光膜6bを形成
し、さらにガラス基板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の表面を
露光および現像することにより、図8(2)に示すよう
にパターニングされたバンク6を形成する。
【0004】そして、図9(1)に示すように、R
(赤)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、図9(2)に示すようにR(赤)のカラーフィ
ルタ8rを形成する。なお、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9(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。
【0005】一方、一般に半導体装置は、シリコン基板
等の被処理部材の表面に半導体素子を形成した後、その
上層部にその半導体素子相互を電気的に接続するための
配線パターンを形成している。図10および図11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、被処理部材1の表面に、図11(3)に示すよう
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10(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を形成する。形成
後の状態を図10(2)に示す。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10(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11
(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11(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11(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。また、
半導体素子も同様の手法により形成される。
【0006】
【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、上述した従来のカラーフィルタのマトリ
クスパターン形成方法及び配線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、フォトレジスト
の塗布、プリベーク、露光、現像及びポストベークの各
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。
【0007】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
法の提供を目的とする。また本発明はこの他にも、低コ
ストのカラーフィルタ、液晶表示装置及び半導体装置の
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、本発明に係るパターン形成方法は、被処理部材表面
のパターン形成部分以外の部分に、パターン材料溶液に
対して撥液性を有しなおかつ電磁波で揮発する組成物の
膜を形成し、パターン材料溶液を塗布するパターン形成
方法であって、前記被処理部材表面に前記組成物膜の原
料ガスを導入するとともに、前記被処理部材表面の前記
パターン形成部分に前記電磁波を照射して、前記パター
ン形成部分における前記組成物膜の形成を阻止する構成
とした。
【0009】これにより、フォトリソグラフィを利用す
ることなくパターンを形成することができるので、製造
工程が簡略化され、製造コストの削減が可能となる。ま
た組成物膜は、電磁波の照射により簡単にその形成を阻
止することができるので、製造工程が簡略化され、製造
コストの削減が可能となる。さらに、パターン形成部分
以外の部分に対する有機物被膜の形成と、パターン形成
部分に対する有機物被膜の形成阻止とを同時に行うの
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。
【0010】なお前記組成物膜は、フッ素樹脂重合膜で
ある構成とするのが好ましい。これにより、あらゆる液
体に対して高度な撥液性を発揮することができる。また
前記電磁波は、光である構成とするのが好ましく、さら
に前記光は、紫外線である構成とするのが好ましい。紫
外線は安価であり、また安全で取り扱いも容易であるか
ら、製造工程が簡略化され、製造コストの削減が可能と
なる。
【0011】また、前記光の照射は、前記被処理部材の
前記パターン形成部分の対向側から行う構成とした。こ
れにより、従来レジストのパターニングに使用していた
フォトマスクを流用できる場合があり、製造コストを低
減することができる。一方、透光性を有する被処理部材
に対しては、前記光の照射は、透光性を有する前記被処
理部材を挟んで、前記パターン形成部分の反対側から行
う構成としてもよい。これにより、撥液処理装置の設計
自由度を高めることができる。
【0012】一方、本発明に係るカラーフィルタは、請
求項1ないし6のいずれかに記載のパターン形成方法を
使用してマトリクスパターンを形成する構成とした。ま
た、本発明に係る液晶表示装置は、請求項7に記載のカ
ラーフィルタを使用して製造する構成とした。これによ
り、低コストのカラーフィルタ及び液晶表示装置を提供
することができる。
【0013】一方、本発明に係る電気回路は、請求項1
ないし6のいずれかに記載のパターン形成方法を使用し
て配線パターンを形成する構成とした。また、本発明に
係る半導体装置は、請求項9に記載の電気回路を使用し
て製造する構成とした。これにより、低コストの電気回
路及び半導体装置を提供することができる。
【0014】一方、本発明に係る電子素子は、請求項1
ないし6のいずれかに記載のパターン形成方法を使用し
て製造する構成とした。また、本発明に係る半導体装置
は、請求項11に記載の電子素子を使用して製造する構
成とした。これにより、低コストの電子素子及び半導体
装置を提供することができる。
【0015】一方、本発明に係る自発光素子は、請求項
1ないし6のいずれかに記載のパターン形成方法を使用
して製造する構成とした。また、本発明に係る半導体装
置は、請求項13に記載の自発光素子を使用して製造す
る構成とした。これにより、低コストの自発光素子及び
半導体装置を提供することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明に係るパターン形成方法、
カラーフィルタ、液晶表示装置、電気回路、電子素子、
自発光素子及び半導体装置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。
【0017】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、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り、被処理
部材のパターン形成部分以外の部分に、パターン材料溶
液に対して撥液性を有しなおかつ電磁波で揮発するフッ
素樹脂重合膜を形成し、パターン材料溶液を塗布するパ
ターン形成方法であって、被処理部材表面に活性化した
原料ガスを導入するとともに、被処理部材表面のパター
ン形成部分に紫外線を照射して、パターン形成部分にお
けるフッ素樹脂重合膜の形成を阻止するものである。
【0018】液晶表示装置は、TFTアレイ基板とカラ
ーフィルタ基板とをシール剤を用いて貼り合わせ、その
隙間に液晶を注入し、注入口を封止剤で封止したもので
ある。なおTFTアレイ基板は、液晶駆動素子である薄
膜トランジスタ(TFT)と、透明導電性薄膜(IT
O)からなる各電極線及び蓄積容量とを、ガラス基板上
に形成したものである。一方のカラーフィルタ基板は、
ガラス基板上にカラーフィルタを形成したものである。
【0019】上記カラーフィルタは、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、図4(3)に示すように、被処理部材であるガ
ラス基板上にそれぞれ配置したものである。各フィルタ
は、顔料等のパターン材料の被膜50r、50g、50
bであり、厚さ1μm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
と呼ばれる遮光膜55を形成し、隣接する画素からの光
漏れを防止している。また、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、
透明導電性薄膜(ITO)からなる共通電極(不図示)
を配置する。
【0020】第1実施形態では、遮光膜55の表面に撥
液性を有するフッ素樹脂重合膜を形成する。その原料液
として、フロリナート(C818)等の直鎖状PFCか
らなる液体有機物を使用する。直鎖状PFCのガスをプ
ラズマ化すると、主鎖の一部が切断されて活性となり、
被処理部材の表面に到達した活性なPFCガスが重合し
て、被処理部材の表面にフッ素樹脂重合膜が形成され
る。
【0021】ここで、分子量の大きなPFCでは放電維
持が困難であるため、Arのような希ガスを添加するこ
とによって放電維持を容易にする。また、撥液処理の原
料液がフルオロカーボンである場合、原料液よりも分子
量の小さいPFC、例えばCF4等を添加することも可
能である。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。好適には、これらを複数組み合わせ
ることにより、フッ化重合膜を形成する。
【0022】なおフッ素樹脂重合膜以外でも、例えばポ
リイミド等の有機被膜を形成することにより、撥液処理
を行うことも可能である。もっとも、フッ素樹脂重合膜
はフッ素原子を含むため、あらゆる液体に対して高度な
撥液性を有する点で優れている。
【0023】また、パターン形成部分におけるフッ素樹
脂重合膜の形成を阻止するため、紫外線を照射する。紫
外線は、活性なPFCガスの重合反応を阻止するととも
に、形成された重合膜の結合を切断してこれを分解す
る。加えて、当該部分に付着していたレジスト等の有機
物も分解して除去する。以上により、紫外線照射部分に
親液性が付与される。なお紫外線以外でも、例えばレー
ザやX線等の電磁波を照射することにより、フッ素樹脂
重合膜の形成を阻止することができる。紫外線はもっと
も安価であり、また安全で取り扱いも容易であることか
ら、他の電磁波に比べて優れている。
【0024】なお、被処理部材のパターン形成部分のみ
に紫外線を照射するため、マスクを使用する。マスク
は、透光性を有するガラス基板を本体とし、被処理部材
のパターン形成部分以外の部分に相当する部分に、金属
クロム等による遮光膜を形成したものである。なお第1
実施形態では、被処理部材もガラス基板であり、紫外線
に対して透光性を有するため、被処理部材を挟んでパタ
ーン形成部分の反対側から紫外線の照射を行うことが可
能である。もっとも、被処理部材のパターン形成部分の
対向側から紫外線の照射を行えば、従来レジストのパタ
ーニングに使用していたフォトマスクを流用できる場合
があり、製造コストを低減することができる。
【0025】上述したフッ素樹脂重合膜の形成及び紫外
線の照射は、以下のような撥液処理装置を使用して行
う。図1に撥液処理装置の説明図を示す。撥液処理装置
130は処理チャンバ131を有し、処理チャンバ13
1内には被処理部材40を載置可能なステージ132を
形成する。また、その上方にはマスク60を配置可能と
する。一方、チャンバ131の上方に紫外線ランプ14
2を配置する。なお紫外線ランプ142は、大気中で点
灯すると焼き付いてしまうので、窒素ガス143で置換
可能とした紫外線ランプ室141内に配置する。そし
て、紫外線ランプ室141と処理チャンバ131との境
界面は、紫外線を透過する蛍石144で構成し、被処理
部材に紫外線を照射可能とするとともに、処理チャンバ
131に供給されるフッ素の励起活性種により浸食され
るのを防止する。
【0026】ここで、光学系を経由させることにより紫
外線を平行光とした上で、平面上の被処理部材に対して
紫外線を垂直に照射可能とすることが好ましい。これに
より、マスク上のパターンが精確に被処理部材上に投影
され、被処理部材上に形成されるパターンの精度を向上
させることが可能となる。
【0027】また処理チャンバ131には、供給配管1
35を介して、プラズマチャンバ133を接続する。プ
ラズマチャンバは対向電極134の間に形成し、対向電
極134には高周波電源136を接続する。さらにプラ
ズマチャンバ133には、流量制御弁112を備えた供
給配管102を介して、処理ガス供給部104を接続す
る。この処理ガス供給部104は、フロリナートなどの
直鎖状PFCからなる液体有機物106を貯溜する容器
108を有している。そして容器108には、加熱部と
なるヒータ110が設けてあって、液体有機物106を
加熱して気化できるようになっている。また、供給配管
102の流量制御弁112の下流側には、流量制御弁1
14を備えたキャリア配管116を介して、キャリアガ
ス供給部118が接続してある。キャリアガスには窒素
やアルゴンなどの不活性なガスを使用する。さらに、図
1の破線に示すように、供給配管102に流量制御弁1
20を有する配管122を介して第2処理ガス供給部1
24を接続する。そして、第2処理ガス供給部124か
らCF4を第2処理ガスとして液体有機物106の蒸気
に添加する。
【0028】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2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3および図4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。
【0029】最初に、被処理部材であるガラス基板の表
面に、金属クロム等により遮光膜55を形成する(ステ
ップ170)。次に、ガラス基板をオゾン水等により洗
浄し(ステップ171)、表面に付着している有機物等
を除去する。次に、図3(1)に示すように、被処理部
材を撥液処理装置130(図1参照)のステージ上にセ
ットし、その上方にマスク60を配置する(ステップ1
72)。次に、紫外線ランプを点灯させ、被処理部材に
紫外線148を照射する(ステップ174)。上述した
ようにマスク60は、被処理部材40のパターン形成部
分41に相当する部分60aのみが透光性を有するの
で、マスク60を介してパターン形成部分41のみに紫
外線148が照射される。
【0030】さらに、活性化した原料ガス138をチャ
ンバ内に供給し、被処理部材の表面にフッ素樹脂重合膜
を形成する(ステップ176)。具体的には、図1に示
すように、直鎖状PFC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プラズマチャンバ1
33に導入する。なお、必要に応じてCF4ガスを添加
する。プラズマチャンバ133において、直鎖状PFC
の蒸気に高周波電圧を印加すると、直鎖状PFCの結合
が一部切断されて活性状態となる。この活性化した直鎖
状PFCを、処理チャンバ131に供給する。なお高周
波電圧の印加以外でも、電子線を照射することにより、
また紫外線を照射することにより、直鎖状PFCを活性
化することができる。
【0031】上記により、被処理部材40の表面のパタ
ーン形成部分以外の部分42では、当該部分に到達した
活性な直鎖状PFCが重合し、図3(2)に示すように
フッ素樹脂重合膜54が形成される。これにより、当該
部分に撥液処理が施される。なお、重合膜24の厚さは
100オングストローム以下に形成する。一方、パター
ン形成部分41では、紫外線により重合反応が阻止さ
れ、また形成された重合膜の結合が切断されて、フッ素
樹脂重合膜54の形成が阻止される。加えて、当該部分
に付着していたレジスト等の有機物も除去されるので、
当該部分に親液性が付与される。
【0032】次に、図4(1)に示すように、パターン
材料溶液49を塗布する。まずRGBのうち、例えばR
(赤)を選択する(ステップ188)。次にインクジェ
ットにより、Rのパターン材料溶液49をカラーフィル
タ形成部分に塗布する(ステップ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49
は大きく盛り上がった状態で塗布される。また、重合膜
54が撥液性を有するため、塗布されたRのパターン材
料溶液49は、隣接するG(緑)又はB(青)のカラー
フィルタ形成部分に流入することがない。
【0033】次に、塗布したパターン材料溶液49をプ
リベークする(ステップ192)。その温度は例えば8
0℃とする。すると図4(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50
rが形成される。同様にRGBのG(緑)およびB
(青)を選択して(ステップ194)、図4(3)に示
すように、それぞれのパターン材料被膜50gおよび5
0bを形成する。そして最後に、乾燥したパターン材料
をポストベーク(焼成)する(ステップ195)。例え
ば、その温度は200℃とする。
【0034】ここで、複数のパターン材料溶液を塗布す
る場合、上記のように一種類のパターン材料溶液を塗布
する毎に、乾燥工程を入れることも可能であるが、複数
のパターン材料溶液を塗布した後、一括で乾燥及び焼成
することも可能である。この際、乾燥及び焼成を異なる
処理室内で行うことも可能であるし、同一の処理室内で
温度を段階的に上昇させて、乾燥、焼成を行うことも可
能である。また、本実施形態ではパターン材料の塗布を
R(赤)から行ったが、これに限定されることはなく、
例えばG(緑)から、あるいはB(青)から塗布を行う
順でももちろん可能である。
【0035】次に、パターニングされた重合膜54を除
去する(ステップ196)。具体的には、重合膜の形成
を阻止する場合と同様に、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(ステップ198)。以上により、被処理部材
40の表面にマトリクスパターン44が形成され、カラ
ーフィルタが完成する。
【0036】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。
【0037】しかし、第1実施形態に係るパターン形成
方法は、パターン形成部分以外の部分に撥液性を有する
有機被膜を形成するとともに、パターン形成部分に電磁
波を照射して有機被膜の形成を阻止する構成とした。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。よって、フォトリ
ソグラフィによりバンクを形成することなく、カラーフ
ィルタのマトリクスパターンを形成することができる。
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。
【0038】また有機被膜は、電磁波の照射により簡単
にその形成を阻止することができるので、製造工程が簡
略化され、製造コストの削減が可能となる。さらに、パ
ターン形成部分以外の部分に対する有機物被膜の形成
と、パターン形成部分に対する有機物被膜の形成阻止と
を同時に行うので、製造工程が簡略化され、製造コスト
の削減が可能となる。
【0039】また上記有機被膜は、フッ素樹脂重合膜で
ある構成としたので、あらゆる液体に対して高度な撥液
性を発揮することができる。また、上記電磁波は光であ
り、本実施形態においては紫外線である構成とした。紫
外線は安価であり、また安全で取り扱いも容易であるか
ら、製造工程が簡略化され、製造コストの削減が可能と
なる。もちろん上記電磁波は本実施の形態に限定され
ず、必要に応じて光以外の電磁波、たとえばX(エック
ス)線やγ(ガンマ)線、あるいはレーザを用いる構成
としてもよい。
【0040】また光の照射は、被処理部材のパターン形
成部分の上方から行う構成とした。これにより、従来レ
ジストのパターニングに使用していたフォトマスクを流
用できる場合があり、製造コストを低減することができ
る。なお光の照射は、透光性を有する被処理部材を挟ん
で、パターン形成部分の反対側から行う構成としてもよ
い。これにより、撥液処理装置の設計自由度を高めるこ
とができる。
【0041】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、半導体装置を構
成する半導体素子相互を電気的に接続する配線パターン
を形成する方法である。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。第2実施
形態では、配線用のパターン材料溶液として、Au、A
g、Cu若しくはAl等の金属粉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。
【0042】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。ところで、酢酸銅
は酸素を含む組成であるため、金属銅を焼成する際に酸
化銅(CuO)が形成されやすい。この酸化銅は配線抵
抗を引き上げる原因となるので、これを取り除く必要が
ある。そこで反応ガスとして水素ガスを使用し、これを
プラズマ化することにより水素ラジカルを生成し、以下
の反応式に従って酸化銅を還元することにより、金属銅
を焼成する。
【化1】 CuO+2H* → Cu+H2O↑ また、熱焼成の際に二酸化銅(CuO2)が形成された
場合にも、水素ラジカルが以下の反応式に従って二酸化
銅を還元し、金属銅を焼成する。
【化2】 CuO2+4H* → Cu+2H2O↑ なお反応ガスは還元剤であればよく、塩素ガス、フッ素
系ガス、一酸化炭素ガス等を使用することもできる。
【0043】一方、撥液性を有するフッ素樹脂重合膜を
形成し、その原料液としてフロリナート(C818)等
の直鎖状PFCからなる液体有機物を使用する点、及び
紫外線を照射することによりフッ素樹脂重合膜の形成を
阻止する点については、第1実施形態と同様である。ま
た、撥液処理装置も第1実施形態と同様である。もっと
も、第2実施形態の被処理部材は透光性を有しないシリ
コン基板等であるから、被処理部材上のパターン形成部
分の上方から紫外線を照射する。従って、これに対応し
たマスク30を使用する。
【0044】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。最初に、被処理部材を
オゾン水等により洗浄し(ステップ71)、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、被処理部材を撥液処理装置130(図1参照)
のステージ上にセットし、その上方にマスク30を配置
する(ステップ72)。次に、紫外線ランプを点灯さ
せ、被処理部材に紫外線148を照射する(ステップ7
4)。マスク30を介することにより、パターン形成部
分のみに紫外線148が照射される。さらに、活性化し
た原料ガス138をチャンバ内に供給する(ステップ7
6)。これにより、図6(2)に示すように、パターン
形成部分以外の部分12にフッ素樹脂重合膜24が形成
され撥液処理が施されると同時に、パターン形成部分1
1ではフッ素樹脂重合膜の形成が阻止される。
【0045】次に、図7(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20
を塗布する(ステップ90)。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
ーン材料溶液および反応ガスを処理室内に供給する(材
料供給工程)。その際、パターン材料溶液をミスト化
し、好ましくはミスト状のパターン材料溶液と反応ガス
とを混合して、処理室内に供給する。
【0046】次に、処理室内に供給されたパターン材料
溶液および反応ガスに対し、電子線照射管等により電子
を照射する(電子照射工程)。すると、反応ガスがプラ
ズマ状態となり、反応ガスの励起活性種が生成される。
一方、照射された電子はパターン材料溶液にも衝突し
て、その液滴をマイナスに帯電させる。
【0047】次に、パターン材料溶液を被処理部材の表
面に被着させる(被着工程)。被処理部材を配置したス
テージにバイアス電圧を印加して、被処理部材の表面を
プラスに帯電させることにより、マイナスに帯電したパ
ターン材料溶液の液滴を引き寄せて被着させることがで
きる。
【0048】ここで、被処理部材10を水平面内で回転
させ、レジスト膜上に被着した余分なパターン材料溶液
の液滴を、遠心力により除去することも可能である(回
転工程)。レジスト膜の凸部には撥液処理を施している
ので、液滴はレジスト膜上に固着することなく、レジス
ト膜上を滑るように移動する。一方、配線パターンの凹
部には親液処理を施しているので、未充填の凹部があれ
ば液滴はその凹部に付着する。また未充填の凹部がなけ
れば、液滴は被処理部材10の端部まで移動してその外
部に落ちる。このようにして、配線パターンの凹部にパ
ターン材料溶液が均一に充填されるとともに、レジスト
膜上に被着したパターン材料溶液の液滴が除去される。
【0049】なお被処理部材の回転以外でも、被処理部
材の表面に気体を吹き付けることにより、レジスト膜上
に被着したパターン材料溶液の液滴を除去することがで
きる。また、被処理部材を傾斜させることによっても、
レジスト膜上に被着したパターン材料溶液の液滴を除去
することができる。
【0050】次に、図7(2)に示すパターン材料被膜
21を形成する。まず、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る(ステップ
92)。次に、配線パターンの焼成を行う(ステップ9
4)。具体的には、活性化した反応ガス雰囲気下で、被
処理部材を加熱することにより、配線パターンを焼成す
る。そして、パターニングされた重合膜24を除去する
(ステップ96)。具体的には、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。
【0051】その後、図7(3)に示すように、酸化防
止のための保護膜や、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(ステップ98)。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。
【0052】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、従来の配線パターン形成方法では、フ
ォトリソグラフィにより配線材料被膜をエッチングして
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。
【0053】しかし、第2実施形態に係るパターン形成
方法は、パターン形成部分以外の部分に撥液性を有する
有機被膜を形成するとともに、パターン形成部分に紫外
線を照射して有機被膜の形成を阻止する構成とした。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。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
保して配線抵抗を低減することができる。よって、フォ
トリソグラフィにより配線材料被膜をエッチングするこ
となく、配線パターンを形成することができる。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。またこの他にも、第1実施形態と同様の効果を得
ることができる。
【0054】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、電子素子、液晶表示装置等の表
示体モジュール、自発光素子等の発光素子などに適用さ
れる。その一例を図12及び図13に示す。図12は例
えば、半導体デバイス、電気回路、電子素子、表示体モ
ジュールの概略図であり、図13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12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12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13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21
5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。
【0055】
【発明の効果】被処理部材表面のパターン形成部分以外
の部分に、パターン材料溶液に対して撥液性を有しなお
かつ電磁波で揮発する組成物の膜を形成し、パターン材
料溶液を塗布するパターン形成方法であって、前記被処
理部材表面に前記組成物膜の原料ガスを導入するととも
に、前記被処理部材表面の前記パターン形成部分に前記
電磁波を照射して、前記パターン形成部分における組成
物膜の形成を阻止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】 撥液処理装置の説明図である。
【図2】 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3】 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4】 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】 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9】 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10】 従来の配線パターン形成方法の第1説明図
である。
【図11】 従来の配線パターン形成方法の第2説明図
である。
【図12】 微細構造体の第1説明図である。
【図13】 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、6b…
……遮光膜、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、1
0………被処理部材、11………パターン形成部分、1
2………パターン形成部分以外の部分、14………配線
パターン、20………パターン材料溶液、21………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、40………被処理部材、41………パターン形成
部分、42………パターン形成部分以外の部分、44…
……マトリクスパターン、50r,50g,50b……
…パターン材料被膜、54………重合膜、55………遮
光膜、58………保護膜、60………マスク、60a…
……開口部、102………供給配管、104………処理
ガス供給部、106………液体有機物、108………容
器、110………ヒータ、112………流量制御弁、1
14………流量制御弁、116………キャリア配管、1
18………キャリアガス供給部、120………流量制御
弁、122………配管、124………第2処理ガス供給
部、130………撥液処理装置、131………処理チャ
ンバ、132………ステージ、133………プラズマチ
ャンバ、134………対向電極、135………供給配
管、136………高周波電源、138………原料ガス、
141………紫外線ランプ室、142………紫外線ラン
プ、143………窒素ガス、144………蛍石、148
………紫外線、201………微細構造体、211………
基板、214………機能的薄膜、215………透明電
極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03F 7/20 501 G03F 7/20 501 4K030 7/36 7/36 Fターム(参考) 2H025 AB13 AB16 AB17 AC01 AD03 BF07 FA03 FA39 2H048 BA43 BA48 BA64 BB02 BB42 2H091 FA02X FA02Y FA02Z FB02 FC10 FC23 LA12 2H096 AA25 AA27 AA28 BA11 EA02 EA16 GA45 HA30 JA04 2H097 CA12 GA50 LA10 LA12 LA13 LA17 LA20 4K030 AA04 AA09 BA24 BA61 BB14 CA06 FA01 LA01 LA18

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理部材表面のパターン形成部分以外
    の部分に、パターン材料溶液に対して撥液性を有しなお
    かつ電磁波で揮発する組成物の膜を形成し、前記パター
    ン材料溶液を塗布するパターン形成方法であって、 前記被処理部材表面に前記組成物膜の原料ガスを導入す
    るとともに、前記被処理部材表面の前記パターン形成部
    分に前記電磁波を照射して、前記パターン形成部分にお
    ける前記組成物膜の形成を阻止することを特徴とするパ
    ターン形成方法。
  2. 【請求項2】 前記組成物膜は、フッ素樹脂重合膜であ
    ることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方
    法。
  3. 【請求項3】 前記電磁波は、光であることを特徴とす
    る請求項1に記載のパターン形成方法。
  4. 【請求項4】 前記光は、紫外線であることを特徴とす
    る請求項3に記載のパターン形成方法。
  5. 【請求項5】 前記光の照射は、前記被処理部材の前記
    パターン形成部分の対向側から行うことを特徴とする請
    求項3に記載のパターン形成方法。
  6. 【請求項6】 前記光の照射は、透光性を有する前記被
    処理部材を挟んで、前記パターン形成部分の反対側から
    行うことを特徴とする請求項3に記載のパターン形成方
    法。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかに記載のパ
    ターン形成方法を使用してマトリクスパターンを形成し
    たことを特徴とするカラーフィルタ。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載のカラーフィルタを使用
    して製造したことを特徴とする液晶表示装置。
  9. 【請求項9】 請求項1ないし6のいずれかに記載のパ
    ターン形成方法を使用して、配線パターンを形成したこ
    とを特徴とする電気回路。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の電気回路を使用して
    製造したことを特徴とする半導体装置。
  11. 【請求項11】 請求項1ないし6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
    電子素子。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の電子素子を使用し
    て製造したことを特徴とする半導体装置。
  13. 【請求項13】 請求項1ないし6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
    自発光素子。
  14. 【請求項14】 請求項13に記載の自発光素子を使用
    して製造したことを特徴とする半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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