JP2005032769A - 多層配線の形成方法、配線基板の製造方法、デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】非常に簡便な方法であって、材料の利用効率を高めることが可能で、しかも工程数を低減させ、製造コストの低減に繋げることが可能な多層配線の形成方法を提供する。
【解決手段】本発明の多層配線の形成方法は、絶縁層２６を介して第１導電層１４と第２導電層１６とが積層され、絶縁層２６に形成された貫通孔２８を介して第１導電層１４と第２導電層１６とが接続されてなる多層配線の形成方法であって、基板１０上に第１導電層１４を形成する工程と、第１導電層１４上に貫通孔２８を備えた絶縁層２６を形成する工程と、貫通孔２８内に液滴吐出装置を用いて導電材料を充填し、コンタクト用導電部材１５を形成する工程と、該コンタクト用導電部材１５と接続する形にて第２導電層１６を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図３
【解決手段】本発明の多層配線の形成方法は、絶縁層２６を介して第１導電層１４と第２導電層１６とが積層され、絶縁層２６に形成された貫通孔２８を介して第１導電層１４と第２導電層１６とが接続されてなる多層配線の形成方法であって、基板１０上に第１導電層１４を形成する工程と、第１導電層１４上に貫通孔２８を備えた絶縁層２６を形成する工程と、貫通孔２８内に液滴吐出装置を用いて導電材料を充填し、コンタクト用導電部材１５を形成する工程と、該コンタクト用導電部材１５と接続する形にて第２導電層１６を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線の形成方法、配線基板の製造方法、デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置等の電子デバイスにおいては、高集積化を実現するために配線の多層化が行われている。そして、多層配線を有する半導体装置は、層間絶縁層を介して配設される上下の配線パターンを電気的に接続する場合、層間絶縁層にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介して接続を行うようにしている。このような多層配線の形成方法としては、一般に次のよう方法が知られている。
【０００３】
まず、基板に金属などの導電材を成膜し、これをエッチングして下層配線層を形成する。次に、下層配線層の上に層間絶縁層を形成するとともに、該層間絶縁層に対して、フォトリソグラフィー法を用いて所定の開口部（コンタクトホール）を形成する。さらに、コンタクトプラグとしての導電材を、形成したコンタクトホール内に充填させる形にて層間絶縁層上に全面塗布し、フォトリソグラフィー法によってパターニングすることでコンタクトプラグを形成する。そして、このコンタクトプラグと接続する形にて上層の配線用導電材を成膜し、これをフォトリソグラフィー法にてパターニングすることで上層配線層を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２９１２４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、コンタクトプラグ並びに各配線層を形成するに際し、フォトリソグラフィー法を用いている。つまり、コンタクトホールを形成した後、導電材をデポする一方、導電材上にレジストを塗布し、これに対して露光・現像を行い、レジストをマスクとして導電材をエッチングした後に、レジストを除去する工程を経ている。この場合、最初に導電材を全面デポし、その後、所定のパターンを残してエッチングするプロセスのため、材料の利用効率が極めて低い。また、工程数も多く、製造コストの増大に繋がる一因ともなり得る。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、材料の利用効率を高めることが可能で、しかも工程数を低減させ、製造コストの低減に繋げることが可能な多層配線の形成方法を提供することを目的としている。
また、コンタクトホールの形状（例えば開口径）に拘らず、安定したコンタクト用導電部材を形成することが可能で、種々の形状のコンタクトホールに対応可能な多層配線の形成方法を提供することを目的としている。
また、一連の工程を簡便化することにより、接続不良等の生じ難い信頼性の高い多層配線の形成方法を提供することを目的とする。
さらに、この多層配線の形成方法を利用した配線基板の製造方法、デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の多層配線の形成方法は、絶縁層を介して第１導電層と第２導電層とが積層され、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記第１導電層と前記第２導電層とが接続されてなる多層配線の形成方法であって、基材上に第１導電層を形成する工程と、前記第１導電層上にコンタクトホールを備えた絶縁層を形成する工程と、前記コンタクトホール内に液滴吐出装置を用いて導電材料を充填し、コンタクト用導電部材を形成する工程と、該コンタクト用導電部材と接続する形にて第２導電層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、多層配線を形成するにあたり、絶縁層を介して設けられる第１導電層と第２導電層とを電気的に接続するための好適な方法を提供するものである。つまり、本発明では、コンタクホール内に導電材料を充填させる方法として、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法を適用し、導電材料を含む液滴の定点配置、定量配置を可能とした。その結果、上記の課題が悉く解決され、例えば従来のようなフォトリソグラフィー法を用いた場合に比して、材料の利用効率を高めることが可能で、しかも工程数を低減することができるため、ＴＡＴ短縮を実現でき、ひいては製造コストを低減させることが可能となる。また、コンタクトホールの形状（例えば開口径）に拘らず、液滴吐出装置により比較的小さい口径のコンタクトホールにも安定して液滴を吐出することが可能で、つまり種々の形状のコンタクトホールに対して導電材料を安定供給可能となる。
【０００９】
本発明の多層配線の形成方法として、絶縁層を形成する工程が、前記第１導電層上のコンタクトホールの形成予定領域にマスクを形成する工程と、形成したマスクを除く前記第１導電層上に絶縁層を形成する工程と、前記マスクを除去して前記絶縁層に該コンタクトホールとしての貫通孔を形成する工程と、を含むものとすることができる。
【００１０】
この場合、コンタクトホールを形成するために絶縁層をドライエッチングする手法を採用する必要がなく、それに伴う高価な真空装置を必要としない。このため、コンタクトホールの形成を迅速に行うことができるとともに、コンタクトホールを形成するための手間とエネルギーとを節減でき、多層配線を形成する際のコストを低減することができる。また、ドライエッチングを用いないため、プラズマダメージやエッチングマスクとしてのフォトレジストの硬化等の問題が発生することもない。また、下層の導電層が曝されるのはマスクの除去剤に対してであり、導電層がエッチングされることがなく、したがって安定したコンタクトホールを形成することが可能となる。さらに、上記方法によると開口径を比較的小さくすることができ、その結果、配線の有効利用面積を大きくとることが可能となる。そして、このようにコンタクトホールの開口径を小さくした場合にも、本発明では、液滴吐出装置を用いて導電材料を充填するものとしているため、該導電材料の安定した供給が可能とされている。
【００１１】
また、本発明の多層配線の形成方法において、前記絶縁層を形成する工程が、前記第１導電層上の前記マスクを除く領域に液体絶縁材料を塗布する工程と、塗布した前記液体絶縁材料を固化する工程とを含むものとすることができる。これにより、真空装置などを用いずに絶縁層を形成することが可能で、工程の簡素化、コストの低減を図ることができる。液体絶縁材料としては、シロキサン結合を有するＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザン、ポリイミド、低誘電率材料（いわゆるＬｏｗ−Ｋ材）などを使用することができる。また、液体絶縁材料が、必ずしも絶縁性を有することはなく、最終的に得られた膜が絶縁性を示せば良い。そして、これらの液体絶縁材料は、有機溶媒に溶解して塗布したのち、一般に熱処理することにより、絶縁層とすることができる。したがって、絶縁材料固化工程は、塗布した絶縁材料を加熱して行うことが望ましい。
【００１２】
次に、上述した本発明の多層配線の形成方法は、例えば配線基板の製造プロセスにおいて採用することができる。このような方法により製造された配線基板は、多層配線を具備し、その層間の電気的接続が非常に優れたものとなり、さらに製造コストの削減をも実現可能なものとなる。また、上述した多層配線の形成方法は、例えばデバイスの製造プロセスにおいて採用することもでき、この場合、製造されるデバイスは低価格で非常に信頼性の高いものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（配線基板の製造方法）
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。図１〜図３は、本発明の多層配線の形成方法を採用した配線基板の一製造方法について、そのプロセスの概略を示す断面模式図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１４】
まず、製造される配線基板１００の構成について図３を用いて説明する。図３に示した配線基板１００は、ガラス基板（基材）１０の表面に第１導電膜（多結晶シリコン膜）１４を具備し、該第１導電膜１４の上層には層間絶縁膜（絶縁層）２６を介して第２導電膜１６が形成されている。これら第１導電膜１４と第２導電膜１６とはコンタクトホール２８内のコンタクトプラグ１５を介して電気的に接続され、すなわち本実施形態の配線基板１００は多層配線構造を具備して構成されている。
【００１５】
以下、この多層配線構造を備えた配線基板１００の製造方法について、図１〜図３を参照しつつ説明する。まず、図１（ａ）に示したようなガラス基板１０を用意する。そして、図１（ｂ）に示すように、そのガラス基板１０上に多結晶シリコン膜１４を形成する。この多結晶シリコン膜１４は、例えば次のようにして形成することができる。まず、ガラス基板１０上に液体水素化ケイ素を塗布して乾燥させる。次に、乾燥させた水素化ケイ素の膜を焼成して熱分解し、アモルファスシリコン膜にする。さらに、アモルファスシリコン膜にＸｅＣｌなどのエキシマレーザを照射してアニールし、アモルファスシリコン膜を多結晶化して多結晶シリコン膜１４にする。
【００１６】
次に、図１（ｃ）に示すように、多結晶シリコン膜１４上の所定領域にマスク２４を形成する。具体的には、後に形成するコンタクトホール２８（図３参照）の形成予定領域にマスク２４を形成するものとしている。ここで、該マスク２４の選択的形成方法としては、まず、感光性のレジスト材料を多結晶シリコン膜１４上に全面塗布（例えばスピンコート法やディップコート法等による）し、これをマスク露光により上記所定領域のみに選択的に露光を行い、さらに現像により所定パターンのマスク２４を形成するものとしている。なお、レジスト材料の塗布方法としては、例えばスピンコート法やディップコート法などを用いることができる。また、露光・現像工程を行った後、真空ＵＶ照射を行うことにより形成されるマスクの硬化を行うものとしている。
【００１７】
次に、図２（ａ）に示すように、形成したマスク２４の周囲、すなわちマスク２４を除いた多結晶シリコン膜１４の全面に液体絶縁材料などからなる絶縁層２６を形成する。この絶縁層２６は、液状絶縁材料をマスク２４を除いた多結晶シリコン膜１４の全面に塗布し、これを焼成して加熱分解させて形成することができる。これにより、高価な真空装置などを使用する必要がなく、成膜に必要な投入エネルギーや時間などを節減することができる。
【００１８】
上記液体絶縁材料の塗布は、本実施形態の場合、いわゆるスピンコートによって行っている。なお、液体絶縁材料の塗布は、ディップコートや液体ミスト化学堆積法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＬＳＭＣＤ）、スリットコートなどによって行ってもよい。また、液体絶縁材料の塗布は、いわゆるインクジェット装置のような液滴吐出装置によって行うこともできる。このような液滴吐出装置を用いれば、所望の部分にだけ定量的に塗布することが可能であるので、材料を節減することができる。また、液体絶縁材料としては、シロキサン結合を有するＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザン、ポリイミド、Ｌｏｗ−Ｋ材などを使用することができる。さらに、液体絶縁材料は、必ずしも絶縁性を有することはなく、最終的に得られた膜が絶縁性を示せば良い。そして、これらの液体絶縁材料は、有機溶媒に溶解して塗布したのち、一般に熱処理することにより、絶縁層２６とすることができる。したがって、液体絶縁材料を固化する工程は、塗布した液体絶縁材料を加熱して行うことが望ましい。
【００１９】
次に、マスク２４の除去工程を行い、図２（ｂ）に示すように、絶縁層２６のうちマスク２４が形成されていた領域に貫通孔（コンタクトホール）２８を形成する。マスク２４を除去する工程としては、例えば大気圧下または減圧下における酸素プラズマによるアッシング、オゾンによるアッシング、或いは通常のフォトマスク剥離液により行うことができる。このような方法によるマスク２４の除去では、下層の多結晶シリコン膜１４に対して影響（オーバーエッチングによる影響等）を及ぼさない方法を選択できるので、安定してコンタクトホールを開口することができる。
【００２０】
次に、図２（ｃ）に示すように、液滴吐出ヘッド３４を備えた液滴吐出装置を用いて貫通孔（コンタクトホール）２８に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給する。その後、貫通孔（コンタクトホール）２８内の液体コンタクト形成材料を焼成して固化し、図３に示すようなコンタクトプラグ１５を形成する。そして、コンタクトプラグ１５の形成後、例えば導電材料の微粉末を有機溶媒に分散させた液体配線材料を、同じく液滴吐出装置を用いて所定パターンにて供給し、これを熱処理して、図３に示すような第２導電膜１６を形成する。これにより、多結晶シリコン膜１４と第２導電膜１６とがコンタクトホール２８に設けたコンタクトプラグ１５を介して電気的に接続される。
【００２１】
なお、上記本実施形態の製造工程においては、絶縁層２６にコンタクトホールを形成するために予めマスク２４を形成し、そのマスク２４の除去後に残存する貫通孔をコンタクトホールとして用いているが、その他にもフォトリソグラフィー法により絶縁層２６に貫通孔を形成することも可能である。また、上記実施の形態では、マスク２４としてフォトレジストを用い、これを露光・現像によりパターニングするものとしているが、マスク形成材料（無機材料、有機材料を問わず）をコンタクトホールの形成予定領域に選択的に供給するために、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法にて行うこともできる。このように選択的にマスク形成材料をコンタクトホールの形成予定領域に供給する場合、コンタクトの形成領域を親液化し、その周囲を撥液化する表面処理工程を行い、その後に選択塗布工程を行うことが望ましい。これにより、コンタクトホールの形成領域への有機材料の濡れ性、付着性を高めることができ、有機材料が周囲に広がるのを防ぐことができるため、コンタクトホールの形成領域にマスクを確実に配置することができるようになる。
【００２２】
また、上記本実施形態の製造工程においては、マスク２４を無機材料を用いて構成することも可能で、この場合、無機材料を基板に蒸着して蒸着膜を形成し、該蒸着膜をエッチングにより選択的にコンタクトホールの形成領域に形成することができる。なお、無機材料の基板への蒸着は、真空蒸着やスパッタリングなどの物理蒸着、ＣＶＤなどの化学蒸着を用いることができる。
【００２３】
また、上記本実施形態の製造工程において、マスク２４を除去する工程は、マスク２４が有機材料から形成されている場合は、大気圧下または減圧下における酸素プラズマによるアッシング、オゾンによるアッシング、或いは通常のフォトマスク剥離液により行うことができる。また、マスク２４が無機材料から形成されている場合は、この無機材料を溶解可能なエッチング液に浸漬することにより、該マスク２４を除去することができ、その他、スピンエッチングにより行うこともできる。このような方法によるマスク２４の除去では、下層の多結晶シリコン膜１４に対して影響（オーバーエッチングによる影響等）を及ぼさない方法を選択できるので、安定してコンタクトホールを開口することができる。
【００２４】
なお、本実施形態において用いた液滴吐出装置の概略構成を説明する。図９は、液滴吐出装置の一実施形態としてインクジェット装置３０の概略構成を示す斜視図である。このインクジェット装置３０は、ベース３１、基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３、インクジェットヘッド（ヘッド）３４、インク供給手段３５等を有して構成されている。
【００２５】
ベース３１は、その上に前記基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３を具備して構成されている。基板移動手段３２は、ベース３１上に設けられ、Ｙ軸方向に沿って配置されたガイドレール３６を有している。この基板移動手段３２は、例えばリニアモータにより、スライダ３７をガイドレール３６に沿って移動させるよう構成されている。スライダ３７には、θ軸用のモータ（図示せず）が備えられている。このモータは、例えばダイレクトドライブモータからなるものであり、これのロータ（図示せず）はテーブル３９に固定されている。このような構成のもとに、モータに通電するとロータおよびテーブル３９は、θ方向に沿って回転し、テーブル３９をインデックス（回転割り出し）するようになっている。
【００２６】
テーブル３９は、滴下対象物たる基板Ｓ（図２（ｃ）の状態のもの）を位置決めし、保持するものである。基板Ｓは、テーブル３９の位置決めピン（図示せず）により、テーブル３９上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。テーブル３９には、インクジェットヘッド３４がインク（本実施形態の場合、液体コンタクト形成材料等）を捨打ち或いは試し打ちするための捨打ちエリア４１が設けられている。
【００２７】
ヘッド移動手段３３は、ベース３１の後部側に立てられた一対の架台３３ａ、３３ａと、これら架台３３ａ、３３ａ上に設けられた走行路３３ｂとを備えてなるもので、該走行路３３ｂをＸ軸方向、すなわち前記の基板移動手段３２のＹ軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路３３ｂは、架台３３ａ、３３ａ間に渡された保持板３３ｃと、この保持板３３ｃ上に設けられた一対のガイドレール３３ｄ、３３ｄとを有して形成されたもので、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向にインクジェットヘッド３４を保持させるスライダ４２を移動可能に保持したものである。スライダ４２は、リニアモータ（図示せず）等の作動によってガイドレール３３ｄ、３３ｄ上を走行し、これによりインクジェットヘッド３４をＸ軸方向に移動させるよう構成されたものである。
【００２８】
インクジェットヘッド３４には、揺動位置決め手段としてのモータ４３、４４、４５、４６が接続されている。そして、モータ４３を作動させると、インクジェットヘッド３４はＺ軸に沿って上下動し、Ｚ軸上での位置決めが可能になっている。また、モータ４４を作動させると、インクジェットヘッド３４は図９中のβ方向に沿って揺動し、位置決め可能になり、モータ４５を作動させると、インクジェットヘッド３４はγ方向に揺動し、位置決め可能になり、モータ４６を作動させると、インクジェットヘッド３４はα方向に揺動し、位置決め可能になる。
【００２９】
このようにインクジェットヘッド３４は、スライダ４２上において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能となり、且つα、β、γに沿って揺動し、位置決め可能となっている。したがって、インクジェットヘッド３４のインク吐出面を、テーブル３９側の基板Ｓに対する位置あるいは姿勢を、正確にコントロールすることができるようになっている。
【００３０】
ここで、インクジェットヘッド３４は、図１０（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１１２と振動板１１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１１４を介して接合したものである。ノズルプレート１１２と振動板１１３との間には、仕切部材１１４によって複数の空間１１５と液溜まり１１６とが形成されている。各空間１１５と液溜まり１１６の内部はインク（本実施形態の場合、液体コンタクト形成材料等）で満たされており、各空間１１５と液溜まり１１６とは供給口１１７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート１１２には、空間１１５からインクを噴射するためのノズル孔１１８が一列に配列された状態で複数形成されている。一方、振動板１１３には、液溜まり１１６にインクを供給するための孔１１９が形成されている。
【００３１】
また、振動板１１３の空間１１５に対向する面と反対側の面上には、図１０（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）１２０が接合されている。この圧電素子１２０は、一対の電極１２１の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子１２０が接合されている振動板１１３は、圧電素子１２０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間１１５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１１５内に増大した容積分に相当するインクが、液溜まり１１６から供給口１１７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子１２０への通電を解除すると、圧電素子１２０と振動板１１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１１５も元の容積に戻ることから、空間１１５内部のインクの圧力が上昇し、ノズル孔１１８から基板に向けてインクの液滴１２２が吐出される。
【００３２】
以上のように、本実施形態においては、コンタクホール２８内に液体配線材料（導電材料）を充填させる方法として、図９に示したような液滴吐出装置（インクジェット装置）３０を用いた液滴吐出法を適用している。したがって、従来のようにフォトリソグラフィー法を用いてコンタクトホール内に液体配線材料を選択配置させる場合に比し、材料の利用効率を高めることが可能で、さらに工程数を低減することができるため、製造コストを低減させることが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態では、コンタクトホール２８内に充填させる配線材料（導電材料）として、多結晶シリコン膜１４及び／又は第２導電膜１６よりも比抵抗の小さい材料を用いている。これにより、コンタクトプラグ１５における一層高い導電性を確保することが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態では、コンタクトホール２８内に充填した配線材料（導電材料）を焼成した後、第２導電膜１６用の導電材料を塗布し、さらにこれを焼成するものとしているが、例えばコンタクトホール２８内に充填した配線材料（導電材料）と、第２導電膜１６用の導電材料を塗布した後に、これらを一括して焼成する方法を採用することも可能である。
【００３５】
（デバイスの製造方法）
以下、本発明の第２の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。図４は、本実施形態の製造方法により製造されるデバイスの一実施形態として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２００の構成を示す断面模式図であって、図５〜図８は、ＴＦＴ２００の一製造方法について、そのプロセスの概略を示す断面模式図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００３６】
まず、製造されるＴＦＴ２００の構成について図４を用いて説明する。図４に示したＴＦＴ２００は、ガラス基板（基材）１０の表面に多結晶シリコン膜１４を具備しており、該多結晶シリコン膜１４はソース領域１４ａ、チャネル領域１４ｂ、ドレイン領域１４ｃを有し、ソース領域１４ａにはコンタクトホール２８ａ，２８ｂを介してソース電極１６１が、ドレイン領域１４ｃにはコンタクトホール２９ａ，２９ｂ，２９ｃを介して画素電極１６２が電気的に接続されている。つまり、ＴＦＴ２００は例えば液晶装置等の電気光学装置の画素スイッチング素子として好適なものとされている。また、多結晶シリコン膜１４のチャネル領域１４ｂの上層には、ゲート絶縁膜２６１を介してゲート電極１９が形成されている。
【００３７】
ここで、第１導電層たる多結晶シリコン膜１４と第２導電層たるソース電極１６１とは、ゲート絶縁膜２６１及び層間絶縁膜２６２を介して積層され、また、第１導電層たる多結晶シリコン膜１４と第３導電層たる画素電極１６２とは、ゲート絶縁膜２６１及び２層の層間絶縁膜２６２，２６３を介して積層されている。以上のように、本実施形態のＴＦＴ２００は多層配線構造を具備して構成されており、以下に述べるように上述した配線基板の製造方法を用いて製造することができる。
【００３８】
以下、図４に示したＴＦＴ２００の製造方法について、図５〜図８を参照しつつ説明する。
まず、図５（ａ）に示したように、ガラス基板１０の表面に多結晶シリコン膜１４を形成する。この多結晶シリコン膜１４は、次のようにして形成することができる。まず、ガラス基板１０の上に例えばフッ素樹脂膜などの撥液性の膜（図示せず）を形成する。そして、この撥液膜の素子形成領域に紫外線などを照射し、素子形成領域の撥液膜を分解除去してパターニングし、撥液バンクとする。その後、素子形成領域に液体水素化ケイ素を塗布して乾燥させる。次に、乾燥させた水素化ケイ素の膜を焼成して熱分解し、アモルファスシリコン膜にする。さらに、ガラス基板１０の全体に紫外線を照射して撥液バンクを分解して除去したのち、アモルファスシリコン膜にＸｅＣｌなどのエキシマレーザを照射してアニールし、アモルファスシリコン膜を多結晶化して多結晶シリコン膜１４にする。
【００３９】
その後、多結晶シリコン膜１４のチャンネルドープを行う。すなわち、全面に適宜の不純物（例えば、ｎ型導電層を形成する場合はＰＨ３イオン）を打ち込んで拡散させる。この多結晶シリコン膜１４は、第１導電層となる。
【００４０】
次に、多結晶シリコン膜１４を覆う形にて、ガラス基板１０の全面に液体有機材料であるフォトマスクを塗布する。そして、塗布したフォトマスクを７０〜９０℃の温度で乾燥（プレベーク）させる。なお、液体有機材料は、感光性の樹脂（例えば、ポリイミド）であってもよい。また、液体有機材料の塗布は、スピンコート、ディップコート、ＬＳＭＣＤ、スリットコート、液滴吐出装置による塗布を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー法によりフォトマスクを露光、現像し、第１導電層となる多結晶シリコン膜１４のソース領域１４ａとドレイン領域１４ｃとの上のコンタクトホールの形成領域に、図５（ａ）に示すようなマスク２４ａ，２４ｃを形成する。このマスク２４ａ，２４ｃは、後に形成するゲート絶縁膜２６１（図４参照）の厚さと同等か、それ以上の高さに形成する。
【００４１】
その後、図５（ｂ）に示すように、マスク２４ａ，２４ｃを除いたガラス基板１０（多結晶シリコン膜１４を含む）の全面にゲート絶縁膜２６１を形成する。このゲート絶縁膜２６１は、上述した配線基板の製造方法の実施形態で示した絶縁層２６と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。
【００４２】
次に、マスク２４ａ，２４ｃをアッシングにより除去し、図５（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜２６１のうちマスク２４ａ，２４ｃが形成されていた領域に貫通孔２８ａ，２９ａを形成する。また、形成した貫通孔２８ａ，２９ａに対しては、インクジェット装置３０（図９参照）を用いて、図５（ｄ）に示すように選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該貫通孔２８ａ，２９ａ内の液体コンタクト形成材料を焼成して固化し、コンタクトプラグ１５ａ，１６ａにする。
【００４３】
続いて、図６（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜２６１上のチャネル領域１４ｂに対応した位置にゲート電極１９を形成する。具体的には、有機金属化合物を主成分とする液体導電材料を全面塗布する一方、これをチャネル領域１４ｂに対応した位置に選択的に形成すべくフォトリソグラフィー法等によりパターニングする。なお、形成したゲート電極１９をマスクとして、ソース領域１４ａとドレイン領域１４ｃとに適宜の不純物（例えば、ｐ型導電層を形成する場合はＢ２Ｈ６イオン）の打ち込みを行う。
【００４４】
また、同じく図６（ａ）に示すように、２つのコンタクトプラグ１５ａ，１６ａ上に、更にレジストを形成して、後に形成する層間絶縁膜２６２の層厚よりも厚い（高さの大きい）マスク２４１，２４２を形成する。このマスク２４１，２４２の形成方法としては、例えば上述したインクジェット装置３０（図９参照）を用いることができる。
【００４５】
次に、図６（ｂ）に示すように、マスク２４１，２４２を除いたガラス基板１０（ゲート絶縁膜２６１を含む）の全面に層間絶縁膜２６２を形成する。この層間絶縁膜２６２は、上述したゲート絶縁膜２６１と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。さらに、マスク２４１，２４２をアッシングにより除去し、図６（ｃ）に示すように、層間絶縁膜２６２のうちマスク２４１，２４２が形成されていた領域に貫通孔２８ｂ，２９ｂを形成する。また、形成した貫通孔２８ｂ，２９ｂに対しては、上述したインクジェット装置３０（図９参照）を用いて選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該液体コンタクト形成材料を焼成して固化することで、図７（ａ）に示すようなコンタクトプラグ１５ｂ，１６ｂを形成する。
【００４６】
次に、図７（ｂ）に示すように、コンタクトプラグ１５ａと接続する形にて、ソース電極１６１を所定の配線パターンにて形成する。このソース電極１６１の配線パターン形成に際してもインクジェット装置３０（図９参照）を用いることができる。ソース電極１６１の形成後、図７（ｃ）に示すように、コンタクトプラグ１６ｂ上にマスク２４３を形成する。この場合のマスク形成は、フォトリソグラフィー法やインクジェット装置３０（図９参照）を用いた液滴吐出法等により行うことができる。
【００４７】
続いて、図８（ａ）に示すように、マスク２４３を除いた層間絶縁膜２６２（ソース電極１６１を含む）の全面に層間絶縁膜２６３を形成する。この層間絶縁膜２６３は、上述した層間絶縁膜２６２と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。さらに、マスク２４３をアッシングにより除去し、図８（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２６３のうちマスク２４３が形成されていた領域に貫通孔２９ｃを形成する。また、形成した貫通孔２９ｃに対しては、インクジェット装置３０（図９参照）を用いて選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該液体コンタクト形成材料を焼成して固化することで、図８（ｃ）に示すようなコンタクトプラグ１６ｃを形成する。
【００４８】
そして、同じく図８（ｃ）に示すように、コンタクトプラグ１６ｃと接続する形にて、ＩＴＯ等からなる画素電極１６２を所定の配線パターンにて形成する。この画素電極１６２のパターン形成に際しても、上述のインクジェット装置３０（図９参照）を用いることができる。
【００４９】
以上のような方法により、第１導電層であるソース領域１４ａと第２導電層であるソース電極１６１、および第１導電層であるドレイン領域１４ｃと第２導電層である画素電極１６２とを、コンタクトホールに設けたコンタクトプラグ１５ａ，１５ｂ、及びコンタクトプラグ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを介して電気的に接続させることができる。このように、本実施形態においては、コンタクトホールの形成位置にマスクを設け、その後、マスクの周囲に絶縁層を形成してマスクを除去することにより、コンタクトホールを形成している。このため、貫通孔（コンタクトホール）を形成するために絶縁層のエッチングをする必要がないため、高価な真空装置を必要とせず、工程数を削減することができ、工程の簡素化が図れる。しかも、本実施形態においては、コンタクトホール内に液体コンタクト形成材料を充填させる方法として、図９に示したような液滴吐出装置（インクジェット装置）３０を用いた液滴吐出法を適用している。したがって、従来のようにフォトリソグラフィー法を用いてコンタクトホール内に液体コンタクト形成材料を選択配置させる場合に比し、材料の利用効率を高めることが可能で、さらに工程数を低減することができるため、製造コストを低減させることが可能となる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なる任意の組み合わせを採用することができる。例えば、上記デバイスの製造方法においては、上述した配線基板の製造方法で示した種々の製膜方法、選択的塗布方法や、絶縁層に対する貫通孔の形成方法として選択エッチングによる方法も採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の配線基板の製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図２】図１に続く、配線基板の製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図３】本実施形態の製造方法により得られた配線基板の一例を示す断面模式図。
【図４】本実施形態の製造方法により得られたデバイスの一例を示す断面模式図。
【図５】本実施形態のデバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図６】図５に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図７】図６に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図８】図７に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図９】本実施形態で用いる液滴吐出装置の構成を示す斜視図。
【図１０】図９の要部斜視図及び要部断面図。
【符号の説明】
１０…基板、１４…多結晶シリコン膜（第１導電層）、１６…第２導電層、２４…マスク、２６…絶縁層、２８…コンタクトホール（貫通孔）、３０…インクジェット装置（液滴吐出装置）
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線の形成方法、配線基板の製造方法、デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置等の電子デバイスにおいては、高集積化を実現するために配線の多層化が行われている。そして、多層配線を有する半導体装置は、層間絶縁層を介して配設される上下の配線パターンを電気的に接続する場合、層間絶縁層にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介して接続を行うようにしている。このような多層配線の形成方法としては、一般に次のよう方法が知られている。
【０００３】
まず、基板に金属などの導電材を成膜し、これをエッチングして下層配線層を形成する。次に、下層配線層の上に層間絶縁層を形成するとともに、該層間絶縁層に対して、フォトリソグラフィー法を用いて所定の開口部（コンタクトホール）を形成する。さらに、コンタクトプラグとしての導電材を、形成したコンタクトホール内に充填させる形にて層間絶縁層上に全面塗布し、フォトリソグラフィー法によってパターニングすることでコンタクトプラグを形成する。そして、このコンタクトプラグと接続する形にて上層の配線用導電材を成膜し、これをフォトリソグラフィー法にてパターニングすることで上層配線層を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２９１２４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、コンタクトプラグ並びに各配線層を形成するに際し、フォトリソグラフィー法を用いている。つまり、コンタクトホールを形成した後、導電材をデポする一方、導電材上にレジストを塗布し、これに対して露光・現像を行い、レジストをマスクとして導電材をエッチングした後に、レジストを除去する工程を経ている。この場合、最初に導電材を全面デポし、その後、所定のパターンを残してエッチングするプロセスのため、材料の利用効率が極めて低い。また、工程数も多く、製造コストの増大に繋がる一因ともなり得る。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、材料の利用効率を高めることが可能で、しかも工程数を低減させ、製造コストの低減に繋げることが可能な多層配線の形成方法を提供することを目的としている。
また、コンタクトホールの形状（例えば開口径）に拘らず、安定したコンタクト用導電部材を形成することが可能で、種々の形状のコンタクトホールに対応可能な多層配線の形成方法を提供することを目的としている。
また、一連の工程を簡便化することにより、接続不良等の生じ難い信頼性の高い多層配線の形成方法を提供することを目的とする。
さらに、この多層配線の形成方法を利用した配線基板の製造方法、デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の多層配線の形成方法は、絶縁層を介して第１導電層と第２導電層とが積層され、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記第１導電層と前記第２導電層とが接続されてなる多層配線の形成方法であって、基材上に第１導電層を形成する工程と、前記第１導電層上にコンタクトホールを備えた絶縁層を形成する工程と、前記コンタクトホール内に液滴吐出装置を用いて導電材料を充填し、コンタクト用導電部材を形成する工程と、該コンタクト用導電部材と接続する形にて第２導電層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、多層配線を形成するにあたり、絶縁層を介して設けられる第１導電層と第２導電層とを電気的に接続するための好適な方法を提供するものである。つまり、本発明では、コンタクホール内に導電材料を充填させる方法として、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法を適用し、導電材料を含む液滴の定点配置、定量配置を可能とした。その結果、上記の課題が悉く解決され、例えば従来のようなフォトリソグラフィー法を用いた場合に比して、材料の利用効率を高めることが可能で、しかも工程数を低減することができるため、ＴＡＴ短縮を実現でき、ひいては製造コストを低減させることが可能となる。また、コンタクトホールの形状（例えば開口径）に拘らず、液滴吐出装置により比較的小さい口径のコンタクトホールにも安定して液滴を吐出することが可能で、つまり種々の形状のコンタクトホールに対して導電材料を安定供給可能となる。
【０００９】
本発明の多層配線の形成方法として、絶縁層を形成する工程が、前記第１導電層上のコンタクトホールの形成予定領域にマスクを形成する工程と、形成したマスクを除く前記第１導電層上に絶縁層を形成する工程と、前記マスクを除去して前記絶縁層に該コンタクトホールとしての貫通孔を形成する工程と、を含むものとすることができる。
【００１０】
この場合、コンタクトホールを形成するために絶縁層をドライエッチングする手法を採用する必要がなく、それに伴う高価な真空装置を必要としない。このため、コンタクトホールの形成を迅速に行うことができるとともに、コンタクトホールを形成するための手間とエネルギーとを節減でき、多層配線を形成する際のコストを低減することができる。また、ドライエッチングを用いないため、プラズマダメージやエッチングマスクとしてのフォトレジストの硬化等の問題が発生することもない。また、下層の導電層が曝されるのはマスクの除去剤に対してであり、導電層がエッチングされることがなく、したがって安定したコンタクトホールを形成することが可能となる。さらに、上記方法によると開口径を比較的小さくすることができ、その結果、配線の有効利用面積を大きくとることが可能となる。そして、このようにコンタクトホールの開口径を小さくした場合にも、本発明では、液滴吐出装置を用いて導電材料を充填するものとしているため、該導電材料の安定した供給が可能とされている。
【００１１】
また、本発明の多層配線の形成方法において、前記絶縁層を形成する工程が、前記第１導電層上の前記マスクを除く領域に液体絶縁材料を塗布する工程と、塗布した前記液体絶縁材料を固化する工程とを含むものとすることができる。これにより、真空装置などを用いずに絶縁層を形成することが可能で、工程の簡素化、コストの低減を図ることができる。液体絶縁材料としては、シロキサン結合を有するＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザン、ポリイミド、低誘電率材料（いわゆるＬｏｗ−Ｋ材）などを使用することができる。また、液体絶縁材料が、必ずしも絶縁性を有することはなく、最終的に得られた膜が絶縁性を示せば良い。そして、これらの液体絶縁材料は、有機溶媒に溶解して塗布したのち、一般に熱処理することにより、絶縁層とすることができる。したがって、絶縁材料固化工程は、塗布した絶縁材料を加熱して行うことが望ましい。
【００１２】
次に、上述した本発明の多層配線の形成方法は、例えば配線基板の製造プロセスにおいて採用することができる。このような方法により製造された配線基板は、多層配線を具備し、その層間の電気的接続が非常に優れたものとなり、さらに製造コストの削減をも実現可能なものとなる。また、上述した多層配線の形成方法は、例えばデバイスの製造プロセスにおいて採用することもでき、この場合、製造されるデバイスは低価格で非常に信頼性の高いものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（配線基板の製造方法）
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。図１〜図３は、本発明の多層配線の形成方法を採用した配線基板の一製造方法について、そのプロセスの概略を示す断面模式図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１４】
まず、製造される配線基板１００の構成について図３を用いて説明する。図３に示した配線基板１００は、ガラス基板（基材）１０の表面に第１導電膜（多結晶シリコン膜）１４を具備し、該第１導電膜１４の上層には層間絶縁膜（絶縁層）２６を介して第２導電膜１６が形成されている。これら第１導電膜１４と第２導電膜１６とはコンタクトホール２８内のコンタクトプラグ１５を介して電気的に接続され、すなわち本実施形態の配線基板１００は多層配線構造を具備して構成されている。
【００１５】
以下、この多層配線構造を備えた配線基板１００の製造方法について、図１〜図３を参照しつつ説明する。まず、図１（ａ）に示したようなガラス基板１０を用意する。そして、図１（ｂ）に示すように、そのガラス基板１０上に多結晶シリコン膜１４を形成する。この多結晶シリコン膜１４は、例えば次のようにして形成することができる。まず、ガラス基板１０上に液体水素化ケイ素を塗布して乾燥させる。次に、乾燥させた水素化ケイ素の膜を焼成して熱分解し、アモルファスシリコン膜にする。さらに、アモルファスシリコン膜にＸｅＣｌなどのエキシマレーザを照射してアニールし、アモルファスシリコン膜を多結晶化して多結晶シリコン膜１４にする。
【００１６】
次に、図１（ｃ）に示すように、多結晶シリコン膜１４上の所定領域にマスク２４を形成する。具体的には、後に形成するコンタクトホール２８（図３参照）の形成予定領域にマスク２４を形成するものとしている。ここで、該マスク２４の選択的形成方法としては、まず、感光性のレジスト材料を多結晶シリコン膜１４上に全面塗布（例えばスピンコート法やディップコート法等による）し、これをマスク露光により上記所定領域のみに選択的に露光を行い、さらに現像により所定パターンのマスク２４を形成するものとしている。なお、レジスト材料の塗布方法としては、例えばスピンコート法やディップコート法などを用いることができる。また、露光・現像工程を行った後、真空ＵＶ照射を行うことにより形成されるマスクの硬化を行うものとしている。
【００１７】
次に、図２（ａ）に示すように、形成したマスク２４の周囲、すなわちマスク２４を除いた多結晶シリコン膜１４の全面に液体絶縁材料などからなる絶縁層２６を形成する。この絶縁層２６は、液状絶縁材料をマスク２４を除いた多結晶シリコン膜１４の全面に塗布し、これを焼成して加熱分解させて形成することができる。これにより、高価な真空装置などを使用する必要がなく、成膜に必要な投入エネルギーや時間などを節減することができる。
【００１８】
上記液体絶縁材料の塗布は、本実施形態の場合、いわゆるスピンコートによって行っている。なお、液体絶縁材料の塗布は、ディップコートや液体ミスト化学堆積法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＬＳＭＣＤ）、スリットコートなどによって行ってもよい。また、液体絶縁材料の塗布は、いわゆるインクジェット装置のような液滴吐出装置によって行うこともできる。このような液滴吐出装置を用いれば、所望の部分にだけ定量的に塗布することが可能であるので、材料を節減することができる。また、液体絶縁材料としては、シロキサン結合を有するＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザン、ポリイミド、Ｌｏｗ−Ｋ材などを使用することができる。さらに、液体絶縁材料は、必ずしも絶縁性を有することはなく、最終的に得られた膜が絶縁性を示せば良い。そして、これらの液体絶縁材料は、有機溶媒に溶解して塗布したのち、一般に熱処理することにより、絶縁層２６とすることができる。したがって、液体絶縁材料を固化する工程は、塗布した液体絶縁材料を加熱して行うことが望ましい。
【００１９】
次に、マスク２４の除去工程を行い、図２（ｂ）に示すように、絶縁層２６のうちマスク２４が形成されていた領域に貫通孔（コンタクトホール）２８を形成する。マスク２４を除去する工程としては、例えば大気圧下または減圧下における酸素プラズマによるアッシング、オゾンによるアッシング、或いは通常のフォトマスク剥離液により行うことができる。このような方法によるマスク２４の除去では、下層の多結晶シリコン膜１４に対して影響（オーバーエッチングによる影響等）を及ぼさない方法を選択できるので、安定してコンタクトホールを開口することができる。
【００２０】
次に、図２（ｃ）に示すように、液滴吐出ヘッド３４を備えた液滴吐出装置を用いて貫通孔（コンタクトホール）２８に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給する。その後、貫通孔（コンタクトホール）２８内の液体コンタクト形成材料を焼成して固化し、図３に示すようなコンタクトプラグ１５を形成する。そして、コンタクトプラグ１５の形成後、例えば導電材料の微粉末を有機溶媒に分散させた液体配線材料を、同じく液滴吐出装置を用いて所定パターンにて供給し、これを熱処理して、図３に示すような第２導電膜１６を形成する。これにより、多結晶シリコン膜１４と第２導電膜１６とがコンタクトホール２８に設けたコンタクトプラグ１５を介して電気的に接続される。
【００２１】
なお、上記本実施形態の製造工程においては、絶縁層２６にコンタクトホールを形成するために予めマスク２４を形成し、そのマスク２４の除去後に残存する貫通孔をコンタクトホールとして用いているが、その他にもフォトリソグラフィー法により絶縁層２６に貫通孔を形成することも可能である。また、上記実施の形態では、マスク２４としてフォトレジストを用い、これを露光・現像によりパターニングするものとしているが、マスク形成材料（無機材料、有機材料を問わず）をコンタクトホールの形成予定領域に選択的に供給するために、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法にて行うこともできる。このように選択的にマスク形成材料をコンタクトホールの形成予定領域に供給する場合、コンタクトの形成領域を親液化し、その周囲を撥液化する表面処理工程を行い、その後に選択塗布工程を行うことが望ましい。これにより、コンタクトホールの形成領域への有機材料の濡れ性、付着性を高めることができ、有機材料が周囲に広がるのを防ぐことができるため、コンタクトホールの形成領域にマスクを確実に配置することができるようになる。
【００２２】
また、上記本実施形態の製造工程においては、マスク２４を無機材料を用いて構成することも可能で、この場合、無機材料を基板に蒸着して蒸着膜を形成し、該蒸着膜をエッチングにより選択的にコンタクトホールの形成領域に形成することができる。なお、無機材料の基板への蒸着は、真空蒸着やスパッタリングなどの物理蒸着、ＣＶＤなどの化学蒸着を用いることができる。
【００２３】
また、上記本実施形態の製造工程において、マスク２４を除去する工程は、マスク２４が有機材料から形成されている場合は、大気圧下または減圧下における酸素プラズマによるアッシング、オゾンによるアッシング、或いは通常のフォトマスク剥離液により行うことができる。また、マスク２４が無機材料から形成されている場合は、この無機材料を溶解可能なエッチング液に浸漬することにより、該マスク２４を除去することができ、その他、スピンエッチングにより行うこともできる。このような方法によるマスク２４の除去では、下層の多結晶シリコン膜１４に対して影響（オーバーエッチングによる影響等）を及ぼさない方法を選択できるので、安定してコンタクトホールを開口することができる。
【００２４】
なお、本実施形態において用いた液滴吐出装置の概略構成を説明する。図９は、液滴吐出装置の一実施形態としてインクジェット装置３０の概略構成を示す斜視図である。このインクジェット装置３０は、ベース３１、基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３、インクジェットヘッド（ヘッド）３４、インク供給手段３５等を有して構成されている。
【００２５】
ベース３１は、その上に前記基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３を具備して構成されている。基板移動手段３２は、ベース３１上に設けられ、Ｙ軸方向に沿って配置されたガイドレール３６を有している。この基板移動手段３２は、例えばリニアモータにより、スライダ３７をガイドレール３６に沿って移動させるよう構成されている。スライダ３７には、θ軸用のモータ（図示せず）が備えられている。このモータは、例えばダイレクトドライブモータからなるものであり、これのロータ（図示せず）はテーブル３９に固定されている。このような構成のもとに、モータに通電するとロータおよびテーブル３９は、θ方向に沿って回転し、テーブル３９をインデックス（回転割り出し）するようになっている。
【００２６】
テーブル３９は、滴下対象物たる基板Ｓ（図２（ｃ）の状態のもの）を位置決めし、保持するものである。基板Ｓは、テーブル３９の位置決めピン（図示せず）により、テーブル３９上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。テーブル３９には、インクジェットヘッド３４がインク（本実施形態の場合、液体コンタクト形成材料等）を捨打ち或いは試し打ちするための捨打ちエリア４１が設けられている。
【００２７】
ヘッド移動手段３３は、ベース３１の後部側に立てられた一対の架台３３ａ、３３ａと、これら架台３３ａ、３３ａ上に設けられた走行路３３ｂとを備えてなるもので、該走行路３３ｂをＸ軸方向、すなわち前記の基板移動手段３２のＹ軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路３３ｂは、架台３３ａ、３３ａ間に渡された保持板３３ｃと、この保持板３３ｃ上に設けられた一対のガイドレール３３ｄ、３３ｄとを有して形成されたもので、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向にインクジェットヘッド３４を保持させるスライダ４２を移動可能に保持したものである。スライダ４２は、リニアモータ（図示せず）等の作動によってガイドレール３３ｄ、３３ｄ上を走行し、これによりインクジェットヘッド３４をＸ軸方向に移動させるよう構成されたものである。
【００２８】
インクジェットヘッド３４には、揺動位置決め手段としてのモータ４３、４４、４５、４６が接続されている。そして、モータ４３を作動させると、インクジェットヘッド３４はＺ軸に沿って上下動し、Ｚ軸上での位置決めが可能になっている。また、モータ４４を作動させると、インクジェットヘッド３４は図９中のβ方向に沿って揺動し、位置決め可能になり、モータ４５を作動させると、インクジェットヘッド３４はγ方向に揺動し、位置決め可能になり、モータ４６を作動させると、インクジェットヘッド３４はα方向に揺動し、位置決め可能になる。
【００２９】
このようにインクジェットヘッド３４は、スライダ４２上において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能となり、且つα、β、γに沿って揺動し、位置決め可能となっている。したがって、インクジェットヘッド３４のインク吐出面を、テーブル３９側の基板Ｓに対する位置あるいは姿勢を、正確にコントロールすることができるようになっている。
【００３０】
ここで、インクジェットヘッド３４は、図１０（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１１２と振動板１１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１１４を介して接合したものである。ノズルプレート１１２と振動板１１３との間には、仕切部材１１４によって複数の空間１１５と液溜まり１１６とが形成されている。各空間１１５と液溜まり１１６の内部はインク（本実施形態の場合、液体コンタクト形成材料等）で満たされており、各空間１１５と液溜まり１１６とは供給口１１７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート１１２には、空間１１５からインクを噴射するためのノズル孔１１８が一列に配列された状態で複数形成されている。一方、振動板１１３には、液溜まり１１６にインクを供給するための孔１１９が形成されている。
【００３１】
また、振動板１１３の空間１１５に対向する面と反対側の面上には、図１０（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）１２０が接合されている。この圧電素子１２０は、一対の電極１２１の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子１２０が接合されている振動板１１３は、圧電素子１２０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間１１５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１１５内に増大した容積分に相当するインクが、液溜まり１１６から供給口１１７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子１２０への通電を解除すると、圧電素子１２０と振動板１１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１１５も元の容積に戻ることから、空間１１５内部のインクの圧力が上昇し、ノズル孔１１８から基板に向けてインクの液滴１２２が吐出される。
【００３２】
以上のように、本実施形態においては、コンタクホール２８内に液体配線材料（導電材料）を充填させる方法として、図９に示したような液滴吐出装置（インクジェット装置）３０を用いた液滴吐出法を適用している。したがって、従来のようにフォトリソグラフィー法を用いてコンタクトホール内に液体配線材料を選択配置させる場合に比し、材料の利用効率を高めることが可能で、さらに工程数を低減することができるため、製造コストを低減させることが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態では、コンタクトホール２８内に充填させる配線材料（導電材料）として、多結晶シリコン膜１４及び／又は第２導電膜１６よりも比抵抗の小さい材料を用いている。これにより、コンタクトプラグ１５における一層高い導電性を確保することが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態では、コンタクトホール２８内に充填した配線材料（導電材料）を焼成した後、第２導電膜１６用の導電材料を塗布し、さらにこれを焼成するものとしているが、例えばコンタクトホール２８内に充填した配線材料（導電材料）と、第２導電膜１６用の導電材料を塗布した後に、これらを一括して焼成する方法を採用することも可能である。
【００３５】
（デバイスの製造方法）
以下、本発明の第２の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。図４は、本実施形態の製造方法により製造されるデバイスの一実施形態として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２００の構成を示す断面模式図であって、図５〜図８は、ＴＦＴ２００の一製造方法について、そのプロセスの概略を示す断面模式図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００３６】
まず、製造されるＴＦＴ２００の構成について図４を用いて説明する。図４に示したＴＦＴ２００は、ガラス基板（基材）１０の表面に多結晶シリコン膜１４を具備しており、該多結晶シリコン膜１４はソース領域１４ａ、チャネル領域１４ｂ、ドレイン領域１４ｃを有し、ソース領域１４ａにはコンタクトホール２８ａ，２８ｂを介してソース電極１６１が、ドレイン領域１４ｃにはコンタクトホール２９ａ，２９ｂ，２９ｃを介して画素電極１６２が電気的に接続されている。つまり、ＴＦＴ２００は例えば液晶装置等の電気光学装置の画素スイッチング素子として好適なものとされている。また、多結晶シリコン膜１４のチャネル領域１４ｂの上層には、ゲート絶縁膜２６１を介してゲート電極１９が形成されている。
【００３７】
ここで、第１導電層たる多結晶シリコン膜１４と第２導電層たるソース電極１６１とは、ゲート絶縁膜２６１及び層間絶縁膜２６２を介して積層され、また、第１導電層たる多結晶シリコン膜１４と第３導電層たる画素電極１６２とは、ゲート絶縁膜２６１及び２層の層間絶縁膜２６２，２６３を介して積層されている。以上のように、本実施形態のＴＦＴ２００は多層配線構造を具備して構成されており、以下に述べるように上述した配線基板の製造方法を用いて製造することができる。
【００３８】
以下、図４に示したＴＦＴ２００の製造方法について、図５〜図８を参照しつつ説明する。
まず、図５（ａ）に示したように、ガラス基板１０の表面に多結晶シリコン膜１４を形成する。この多結晶シリコン膜１４は、次のようにして形成することができる。まず、ガラス基板１０の上に例えばフッ素樹脂膜などの撥液性の膜（図示せず）を形成する。そして、この撥液膜の素子形成領域に紫外線などを照射し、素子形成領域の撥液膜を分解除去してパターニングし、撥液バンクとする。その後、素子形成領域に液体水素化ケイ素を塗布して乾燥させる。次に、乾燥させた水素化ケイ素の膜を焼成して熱分解し、アモルファスシリコン膜にする。さらに、ガラス基板１０の全体に紫外線を照射して撥液バンクを分解して除去したのち、アモルファスシリコン膜にＸｅＣｌなどのエキシマレーザを照射してアニールし、アモルファスシリコン膜を多結晶化して多結晶シリコン膜１４にする。
【００３９】
その後、多結晶シリコン膜１４のチャンネルドープを行う。すなわち、全面に適宜の不純物（例えば、ｎ型導電層を形成する場合はＰＨ３イオン）を打ち込んで拡散させる。この多結晶シリコン膜１４は、第１導電層となる。
【００４０】
次に、多結晶シリコン膜１４を覆う形にて、ガラス基板１０の全面に液体有機材料であるフォトマスクを塗布する。そして、塗布したフォトマスクを７０〜９０℃の温度で乾燥（プレベーク）させる。なお、液体有機材料は、感光性の樹脂（例えば、ポリイミド）であってもよい。また、液体有機材料の塗布は、スピンコート、ディップコート、ＬＳＭＣＤ、スリットコート、液滴吐出装置による塗布を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー法によりフォトマスクを露光、現像し、第１導電層となる多結晶シリコン膜１４のソース領域１４ａとドレイン領域１４ｃとの上のコンタクトホールの形成領域に、図５（ａ）に示すようなマスク２４ａ，２４ｃを形成する。このマスク２４ａ，２４ｃは、後に形成するゲート絶縁膜２６１（図４参照）の厚さと同等か、それ以上の高さに形成する。
【００４１】
その後、図５（ｂ）に示すように、マスク２４ａ，２４ｃを除いたガラス基板１０（多結晶シリコン膜１４を含む）の全面にゲート絶縁膜２６１を形成する。このゲート絶縁膜２６１は、上述した配線基板の製造方法の実施形態で示した絶縁層２６と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。
【００４２】
次に、マスク２４ａ，２４ｃをアッシングにより除去し、図５（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜２６１のうちマスク２４ａ，２４ｃが形成されていた領域に貫通孔２８ａ，２９ａを形成する。また、形成した貫通孔２８ａ，２９ａに対しては、インクジェット装置３０（図９参照）を用いて、図５（ｄ）に示すように選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該貫通孔２８ａ，２９ａ内の液体コンタクト形成材料を焼成して固化し、コンタクトプラグ１５ａ，１６ａにする。
【００４３】
続いて、図６（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜２６１上のチャネル領域１４ｂに対応した位置にゲート電極１９を形成する。具体的には、有機金属化合物を主成分とする液体導電材料を全面塗布する一方、これをチャネル領域１４ｂに対応した位置に選択的に形成すべくフォトリソグラフィー法等によりパターニングする。なお、形成したゲート電極１９をマスクとして、ソース領域１４ａとドレイン領域１４ｃとに適宜の不純物（例えば、ｐ型導電層を形成する場合はＢ２Ｈ６イオン）の打ち込みを行う。
【００４４】
また、同じく図６（ａ）に示すように、２つのコンタクトプラグ１５ａ，１６ａ上に、更にレジストを形成して、後に形成する層間絶縁膜２６２の層厚よりも厚い（高さの大きい）マスク２４１，２４２を形成する。このマスク２４１，２４２の形成方法としては、例えば上述したインクジェット装置３０（図９参照）を用いることができる。
【００４５】
次に、図６（ｂ）に示すように、マスク２４１，２４２を除いたガラス基板１０（ゲート絶縁膜２６１を含む）の全面に層間絶縁膜２６２を形成する。この層間絶縁膜２６２は、上述したゲート絶縁膜２６１と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。さらに、マスク２４１，２４２をアッシングにより除去し、図６（ｃ）に示すように、層間絶縁膜２６２のうちマスク２４１，２４２が形成されていた領域に貫通孔２８ｂ，２９ｂを形成する。また、形成した貫通孔２８ｂ，２９ｂに対しては、上述したインクジェット装置３０（図９参照）を用いて選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該液体コンタクト形成材料を焼成して固化することで、図７（ａ）に示すようなコンタクトプラグ１５ｂ，１６ｂを形成する。
【００４６】
次に、図７（ｂ）に示すように、コンタクトプラグ１５ａと接続する形にて、ソース電極１６１を所定の配線パターンにて形成する。このソース電極１６１の配線パターン形成に際してもインクジェット装置３０（図９参照）を用いることができる。ソース電極１６１の形成後、図７（ｃ）に示すように、コンタクトプラグ１６ｂ上にマスク２４３を形成する。この場合のマスク形成は、フォトリソグラフィー法やインクジェット装置３０（図９参照）を用いた液滴吐出法等により行うことができる。
【００４７】
続いて、図８（ａ）に示すように、マスク２４３を除いた層間絶縁膜２６２（ソース電極１６１を含む）の全面に層間絶縁膜２６３を形成する。この層間絶縁膜２６３は、上述した層間絶縁膜２６２と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。さらに、マスク２４３をアッシングにより除去し、図８（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２６３のうちマスク２４３が形成されていた領域に貫通孔２９ｃを形成する。また、形成した貫通孔２９ｃに対しては、インクジェット装置３０（図９参照）を用いて選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該液体コンタクト形成材料を焼成して固化することで、図８（ｃ）に示すようなコンタクトプラグ１６ｃを形成する。
【００４８】
そして、同じく図８（ｃ）に示すように、コンタクトプラグ１６ｃと接続する形にて、ＩＴＯ等からなる画素電極１６２を所定の配線パターンにて形成する。この画素電極１６２のパターン形成に際しても、上述のインクジェット装置３０（図９参照）を用いることができる。
【００４９】
以上のような方法により、第１導電層であるソース領域１４ａと第２導電層であるソース電極１６１、および第１導電層であるドレイン領域１４ｃと第２導電層である画素電極１６２とを、コンタクトホールに設けたコンタクトプラグ１５ａ，１５ｂ、及びコンタクトプラグ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを介して電気的に接続させることができる。このように、本実施形態においては、コンタクトホールの形成位置にマスクを設け、その後、マスクの周囲に絶縁層を形成してマスクを除去することにより、コンタクトホールを形成している。このため、貫通孔（コンタクトホール）を形成するために絶縁層のエッチングをする必要がないため、高価な真空装置を必要とせず、工程数を削減することができ、工程の簡素化が図れる。しかも、本実施形態においては、コンタクトホール内に液体コンタクト形成材料を充填させる方法として、図９に示したような液滴吐出装置（インクジェット装置）３０を用いた液滴吐出法を適用している。したがって、従来のようにフォトリソグラフィー法を用いてコンタクトホール内に液体コンタクト形成材料を選択配置させる場合に比し、材料の利用効率を高めることが可能で、さらに工程数を低減することができるため、製造コストを低減させることが可能となる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なる任意の組み合わせを採用することができる。例えば、上記デバイスの製造方法においては、上述した配線基板の製造方法で示した種々の製膜方法、選択的塗布方法や、絶縁層に対する貫通孔の形成方法として選択エッチングによる方法も採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の配線基板の製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図２】図１に続く、配線基板の製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図３】本実施形態の製造方法により得られた配線基板の一例を示す断面模式図。
【図４】本実施形態の製造方法により得られたデバイスの一例を示す断面模式図。
【図５】本実施形態のデバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図６】図５に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図７】図６に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図８】図７に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図９】本実施形態で用いる液滴吐出装置の構成を示す斜視図。
【図１０】図９の要部斜視図及び要部断面図。
【符号の説明】
１０…基板、１４…多結晶シリコン膜（第１導電層）、１６…第２導電層、２４…マスク、２６…絶縁層、２８…コンタクトホール（貫通孔）、３０…インクジェット装置（液滴吐出装置）
Claims (10)
- 絶縁層を介して第１導電層と第２導電層とが積層され、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記第１導電層と前記第２導電層とが接続されてなる多層配線の形成方法であって、
基材上に第１導電層を形成する工程と、
前記第１導電層上にコンタクトホールを備えた絶縁層を形成する工程と、
前記コンタクトホール内に液滴吐出装置を用いて導電材料を充填し、コンタクト用導電部材を形成する工程と、
該コンタクト用導電部材と接続する形にて第２導電層を形成する工程と、を含むことを特徴とする多層配線の形成方法。 - 前記コンタクトホールを備えた絶縁層の形成工程が、
前記第１導電層上のコンタクトホールの形成予定領域にマスクを形成する工程と、
形成したマスクを除く前記第１導電層上に絶縁層を形成する工程と、
前記マスクを除去して前記絶縁層に該コンタクトホールとしての貫通孔を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の多層配線の形成方法。 - 前記絶縁層を形成する工程が、前記第１導電層上の前記マスクを除く領域に液体絶縁材料を塗布する工程と、塗布した前記液体絶縁材料を固化する工程とを含むことを特徴とする請求項２に記載の多層配線の形成方法。
- 前記絶縁層を複数形成し、各絶縁層毎に貫通するコンタクトホールを形成するとともに、該貫通したコンタクトホール内に、前記液滴吐出装置を用いて導電材料を充填することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法。
- 前記コンタクト用導電部材として、前記第１導電層及び／又は前記第２導電層よりも比抵抗の小さい材料を用いたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法。
- 前記コンタクトホール内に導電材料を充填し、さらに前記第２導電層用の導電材料を塗布した後に、これらを一括して焼成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法。
- 前記コンタクトホール内に導電材料を充填した後、これを焼成する第１焼成工程と、
前記第２導電層用の導電材料を塗布した後、さらに焼成を行う第２焼成工程と、を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法。 - 前記第２導電層を形成する工程は、液滴吐出装置を用いて配線パターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法。
- 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法を用いたことを特徴とする配線基板の製造方法。
- 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法を用いたことを特徴とするデバイスの製造方法。
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