KR100485103B1 - 패턴 형성 방법 및 장치와 반도체 디바이스, 전기 회로,표시체 모듈과 발광 소자 - Google Patents

패턴 형성 방법 및 장치와 반도체 디바이스, 전기 회로,표시체 모듈과 발광 소자 Download PDF

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Abstract

패턴재 공급부(300)는, 액상 패턴재(312)를 미스트 형상의 미립자로 하여 분무하는 샤워 헤드(310)를 구비하고 있다. 샤워 헤드(310)의 아래쪽에는 워크피스(20)를 배치하는 처리 스테이지(318)가 설치되어 있다. 워크피스(20)는 패턴 형성용 개구가 형성되어 비친화성 처리된 마스크를 표면에 갖는다. 워크피스(20)는 처리 스테이지(318)를 통해 직류 전원(328)에 의해 전압이 인가되어, 액상 패턴재(312)의 미립자를 정전 인력에 의해 흡인한다. 처리 스테이지(318)는 회전함으로써, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재를 마스크에 형성한 패턴 형성용 개구부에 충전함과 함께, 내장된 히터(326)에 의해 액상 패턴재를 가열 고화할 수 있다.

Description

패턴 형성 방법 및 장치와 반도체 디바이스, 전기 회로, 표시체 모듈과 발광 소자{PATTERN FORMING METHOD AND DEVICE AND SEMICONDUCTOR DEVICE, ELECTRIC CIRCUIT, DISPLAY ELEMENT MODULE AND LUMINOUS ELEMENT}
본 발명은, 반도체 디바이스나 액정 디바이스, 혹은 그 밖에, 박막 적층을 갖는 소자 디바이스의 제조 분야나, 고밀도 실장 분야에 관한 것으로, 특히 디바이스류의 제조 시에 감압 환경을 필요로 하지 않고 대기압의 근방에서 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법 및 그 장치와 이 방법에 의해 제조된 디바이스 등에 관한 것이다.
반도체 디바이스는, 성막과 그 막의 패터닝을 몇번이나 반복하여 제조된다. 도 33 및 도 34는, 종래의 패터닝 공정의 일례를 도시한 공정도이다.
도 33의 (1)에 도시한 바와 같은 반도체 기판(1)의 표면에 예를 들면 배선을 형성하는 경우, 먼저, 절연막(도시 생략)이 형성된 반도체 기판(1)의 표면에, 도 33의 (2)에 도시한 바와 같이, 플라즈마 CVD에 의해 배선층(2)을 형성한다. 또, 해당 배선층(2)의 형성은, 스퍼터링에 의해 형성하여도 된다.
이와 같이 반도체 기판(1)의 위에 배선층(2)을 형성한 후에는, 해당 배선층(2)의 위에 포토레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성한다. 그리고, 이 레지스트막을 감광 공정, 포토 에칭 공정으로 도입하여, 도 33의 (3)에 도시한 바와 같이 패터닝된 레지스트막(3)을 형성한다.
그 후, 도 34의 (1)에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(1)을 드라이 에칭 공정에 도입하고, 레지스트막(3)을 마스크로 하여 배선층(2)의 에칭을 행한다. 이렇게 하여, 도 34의 (2)와 같이, 레지스트막(3)의 아래에만 배선층(2)을 남긴 후에는, 용제에 의해 상기 배선층(2)의 위에 위치하는 레지스트막(3)의 제거를 행한다(도 34의 (3) 참조).
이러한 공정을 거치면, 반도체 기판(1)의 표면에 배선층(2)으로 이루어지는 배선 패턴(4)을 형성할 수 있다.
그러나, 상술한 제조 프로세스에서는, 이하에 설명하는 바와 같은 문제점이 있었다.
즉, 종래의 패터닝 공정은, 그 대부분이 진공 상태(감압 환경)에서 행해지고 있다. 이 때문에, 패터닝 공정은, 진공 처리 설비가 불가결하다. 이들 진공 처리 설비는, 그 처리를 행하는데 있어서, 주변으로의 배기나 냉각수 등의 기초 설비 관련을 포함한 소비 에너지가 막대하게 되어, 제조 공정에 필요한 에너지의 6할 이상을 차지한다고 하는 문제가 있었다.
또, 막대한 소비 에너지가 필요하게 되는 것은, 진공 처리 설비의 다음의 구성 요소가 요인이라고 생각된다. 대기압의 환경으로부터 진공 상태로 워크피스를 반송시키기 위한 챔버 로드 로크나, 처리실을 진공으로 하기 위한 복수의 드라이 펌프나 터보 펌프, 또한 처리량을 향상시키기 위한 챔버의 복수화에 의해 발생되는 밑넓이(foot print)의 증대, 그것에 수반되는 크린룸 면적의 증대, 또한 그것을 유지하는 기초 설비의 증가 등을 예로 들 수 있다.
또한, 종래의 패턴 형성 공정에서는, 진공 플라즈마에 의한 에칭이 행해진다. 그런데, 진공 플라즈마에 의한 에칭은, 에칭의 대상이 되는 막의 재질에 의해 에칭 가스를 바꿀 필요가 있다. 이 때문에, 이들 에칭 가스에 대응한 에칭 장치를 설치할 필요가 있어, 복수의 유사한 장치를 설치하기 위해 설비가 대형화되어, 설비비의 증대를 더욱 초래한다.
또한, 절연막의 형성 등에 사용되는 CVD 장치 등에서는, 그 챔버 내에 부착된 반응 생성물을 클리닝하기 위해서, CHF3이나 CF4 등의 지구 온난화 계수가 높은 PFC 가스를 사용할 필요가 있었다. 그리고, 이들 PFC 가스는, 패턴 형성 시의 에칭에도 사용되고 있다. 이 때문에, 종래의 패턴 형성에서는, 에칭 장치의 배기 가스나 CVD 장치의 세정 배기 가스의 처리에도 막대한 비용을 필요로 하고 있었다.
〈발명의 개시〉
본 발명은, 상기한 종래의 문제점에 주목하여, 진공 장치를 이용하지 않고 패턴을 형성할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고 있다.
또한, 본 발명은, 패턴을 형성하기 위한 장치를 간소화하여, 제조 비용을 삭감하는 것을 목적으로 하고 있다.
또한, 본 발명은, 패턴을 형성하기 위해 사용하는 에너지를 저감시키는 것을 목적으로 하고 있다.
그리고, 본 발명은, PFC 가스를 사용하지 않고 패턴을 형성할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성한 후, 상기 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하여 고화하는 것을 특징으로 한다. 액상 패턴재는, 유기 금속 화합물의 용액이나, 무기 물질의 미분말을 용매에 녹인 것 등을 사용할 수 있다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 워크피스의 표면에 설치된 마스크에 형성한 패턴 형성용 개구부에, 액상의 패턴재를 충전하여 고화하는 것만으로 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 고가의 진공 장치를 이용할 필요가 없다. 이 때문에, 본 발명은, 진공 중에 워크피스를 반송시키기 위한 챔버 로드 로크나, 처리실을 진공으로 하기 위한 복수의 드라이 펌프나 터보 펌프, 또한 처리량을 향상시키기 위한 챔버의 복수화에 의해 발생되는 밑넓이의 증대, 그것에 수반되는 크린룸 면적의 증대, 또한 그것을 유지하는 기초 설비 등을 필요로 하지 않아, 설비의 간소화를 도모하며, 또한 패턴 형성을 위한 에너지를 삭감할 수 있어, 패턴의 형성 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 본 발명은, CVD 등을 행하지 않기 때문에, 성막 장치 등을 세정하기 위해 지구 온난화 계수가 높은 PFC 가스를 사용할 필요가 없어, 비용 삭감을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 지구 환경에 대한 영향을 매우 작게 할 수 있다. 또한, 평탄한 워크피스의 표면에 원하는 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 마스크의 개구부에 액상 패턴재를 공급하면서 액상 패턴재를 건조시키는 패턴재 공급 공정과, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 공정과, 상기 액상 패턴재의 건조된 용질을 소성하는 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 상기와 마찬가지로 진공 장치를 이용하지 않고도 원하는 패턴을 형성할 수가 있어, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 마스크의 패턴 형성용 개구부에 공급한 액상 패턴재의 고화를, 액상 패턴재의 용매를 증발시켜 건조한 후에, 용질을 소성하도록 하고 있기 때문에 용질을 충분히 고화시키기 위해 고온을 필요로 하는 경우에서도, 급격한 가열에 의한 보이드의 발생을 방지할 수 있어, 내부 응력이 작은 변형이 없는 패턴을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은, 액상 패턴재의 공급과 액상 패턴재의 건조를 동시에 행하고 있기 때문에, 액상 패턴재의 건조에 요하는 시간을 생략할 수 있어, 공정의 간략화를 도모할 수 있다. 또한, 본 발명은, 마스크를 제거한 후에 용질의 소성을 행하기 때문에, 마스크가 탄화하는 등, 마스크에 있어서 바람직하지 못한 고온에서의 용질의 소성을 행할 수 있어, 치밀한 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 마스크의 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정과, 상기 액상 패턴재 내의 건조시킨 용질을 소성하는 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 액상 패턴재의 건조는, 마스크의 패턴 형성용 개구부에의 액상 패턴재의 공급을 완료한 후에 행할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에서는, 액상 패턴재의 건조에 시간을 요하는 경우에서도, 용이하고, 확실하게 건조시킬 수 있어, 패턴의 형성을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 개구부 내에 공급된 상기 액상 패턴재를 고화하는 고화 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 고화 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 상기 워크피스로부터 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 액상 패턴재를 마스크의 패턴 형성용 개구부에 복수회로 나눠 공급하고, 패턴재의 공급 시마다 액상 패턴재를 고화시키도록 하면, 매우 왜곡이 적은 치밀한 패턴이 얻어질 뿐만 아니라, 패턴 형상을 양호하게 할 수 있다. 그리고, 액상 패턴재의 공급을 한번 행한 것만으로는 형성이 곤란한 막 두께가 두꺼운 패턴도 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재를 제거하는 부착액 제거 공정과, 상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 부착액 제거 공정과 상기 건조 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정과, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 복수회로 나눠 공급하고, 그 때마다 액상 패턴재의 건조와 소성을 행하기 때문에, 왜곡이 적은 치밀한 막 두께가 두꺼운 패턴을 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 액상 패턴재를 건조시키기 전에, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재를 제거하도록 하고 있기 때문에, 고화하면 제거가 곤란한 마스크 표면의 불필요한 부착물을 용이하게 제거할 수가 있어, 마스크의 제거도 용이해진다.
그리고, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 매우 왜곡이 적고 치밀하며, 또한 변형이 적은 형상이 우수한 패턴을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은, 마스크를 예를 들면 이산화규소 등의 절연물에 의해 형성하고, 도전체로 이루어지는 배선용 패턴을 형성하는 경우 등, 마스크의 제거를 필요로 하지 않는 패턴 형성에 특히 유용하다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 오목부 내의 상기 액상 패턴재를 고화하는 고화 공정과, 상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 고화물을 제거하는 고화물 제거 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 고화 공정과 상기 고화물 제거 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 마스크의 패턴 형성용 개구부에의 액상 패턴재의 공급을 복수회로 나눠 행하고, 그 때마다 액상 패턴재의 고화를 행하기 때문에, 보다 내부 응력이 작은 치밀한 패턴을 얻을 수 있다. 그리고, 마스크의 개구부에 액상 패턴재를 공급할 때마다, 마스크에 부착한 고화물을 제거하도록 하고 있기 때문에, 고화물의 제거를 비교적 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과, 상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거하는 고화물 제거 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정과 상기 고화물 제거 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정과, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서도, 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급할 때마다, 액상 패턴재의 건조를 행하기 때문에, 내부 응력이 작은 치밀한 패턴으로 할 수 있다. 또한, 액상 패턴재의 건조 시마다, 마스크 표면에 부착된 고화물을 제거하도록 되어 있기 때문에, 고화물의 제거를 비교적 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과, 상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때에, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거하는 고화물 제거 공정과, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정과 상기 고화물 제거 공정과 상기 소성 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급할 때마다, 액상 패턴재의 건조와 소성을 행하도록 하고 있기 때문에, 내부 응력이 매우 작은 치밀한 패턴을 얻을 수 있어, 막 두께가 두꺼운 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
마스크는, 적어도 표면이 비친화성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급할 때, 예를 들면 워크피스를 회전시키면, 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재가 워크피스의 표면을 용이하게 이동하여 개구부에 들어가기 때문에, 패턴 형성용 개구부에의 액상 패턴재의 공급을 용이하고, 신속하며, 또한 균일하게 행할 수 있다. 또한, 마스크의 표면이 비친화성을 갖고 있기 때문에, 마스크 표면의 부착물을 용이하게 제거할 수 있다.
마스크는, 불소 수지 등의 비친화성을 갖는 부재에 의해 형성할 수 있다. 이와 같이, 마스크를 비친화성을 갖는 부재에 의해 형성하면, 마스크의 비친화성 처리를 생략할 수가 있어, 공정의 간소화를 도모할 수 있다.
청구항 1 또는 청구항 4 또는 청구항 7에 따른 발명의 경우, 액상 패턴재를 고화하는 경우, 액상 패턴재를 가열하여 행할 수 있다. 가열에 의한 고화는, 고가의 장치를 필요로 하지 않고, 경화를 위한 약품이 불필요하여 안전성이 높고, 공정의 간소화를 도모할 수 있다. 다만, 액상 패턴재에 따라서는, 전자선이나 자외선 등을 조사하여 행하여도 된다.
액상 패턴재의 가열 고화는, 필요에 따라 건조 공정과 소성 공정을 포함하도록 할 수 있다. 이에 따라, 패턴 내에 보이드가 생기거나, 패턴의 형상이 변형되는 것을 회피할 수 있어, 내부 응력이 작은 치밀한 패턴을 얻을 수 있다. 단, 비교적 낮은 온도, 예를 들면 80∼120℃와 같은 건조 온도에 가까운 온도에서 충분히 고화되는 경우, 소성 공정을 필요로 하지 않는다. 또한, 처음부터 고온으로 처리하여도 지장이 없는 경우에는, 건조 공정을 생략하여도 된다.
청구항 1의 발명의 경우, 마스크는 필요에 따라서 제거한다. 예를 들면, 마스크를 포토레지스트 등에 의해서 형성한 경우, 마스크를 오존수나, 대기압 하에서 활성화시킨 산소에 의해 애싱하여 제거한다.
청구항 1 내지 청구항 4에 따른 발명의 경우, 액상 패턴재의 고화는, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재를 제거한 후에 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 액상일 때 마스크의 표면에 부착된 것을 제거하면, 고화된 후에는 제거가 곤란한 경우에서도, 용이하게 제거할 수가 있어, 마스크의 제거 등도 용이해진다.
청구항 6의 발명의 경우, 필요에 따라서 워크피스로부터 마스크를 제거한 후에 소성을 행하여도 된다. 소성 온도가 마스크의 허용 온도 이상인 경우에, 사전에 마스크를 제거함으로써, 충분한 소성을 행할 수 있을 뿐만 아니라, 소성에 의해 마스크가 변질하여 제거가 곤란해지는 것을 회피할 수 있다.
청구항 2, 청구항 3, 청구항 5, 청구항 7 또는 청구항 8의 발명의 경우, 마스크를 고온 분해성의 부재에 의해 형성함으로써, 마스크의 제거와 용질의 소성을 동시에 행할 수 있다. 이에 따라, 공정의 간소화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 마스크의 개구부에 액상 패턴재를 공급하면서 액상 패턴재를 건조시키는 패턴재 공급 공정과, 상기 액상 패턴재의 건조된 용질을 소성하는 소성 공정과, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 마스크에 형성한 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하고, 그것을 건조, 소성하여 고화하도록 되어 있기 때문에, 진공 장치를 이용하지 않고 패턴을 용이하게 형성할 수가 있어, 상기와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 액상 패턴재의 공급과 건조를 동시에 행하고 있기 때문에, 패턴의 형성 시간을 단축할 수 있어, 공정의 간소화를 도모할 수 있다. 또한, 본 발명은, 액상 패턴재의 건조 후에 소성을 행하기 때문에, 형성한 패턴에 보이드가 생기거나, 형성한 패턴이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 마스크의 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과, 상기 액상 패턴재 내의 건조시킨 용질을 소성하는 소성 공정과, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서도, 진공 장치를 필요로 하지 않아 상기와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 액상 패턴재의 건조를, 패턴 형성용 개구부에의 액상 패턴재의 공급을 종료한 후에 행하기 때문에, 건조에 비교적 시간이 걸리는 액상 패턴재이더라도, 확실하게 건조시킬 수 있어, 보이드나 변형이 없는 패턴을 확실하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재를 제거하는 부착액 제거 공정과, 상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 부착액 제거 공정과 상기 건조 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정과, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 마스크의 패턴 형성용 개구부에의 액상 패턴재의 공급을 복수회로 나눠 행함과 함께, 액상 패턴재의 공급 시마다, 액상 패턴재의 건조를 행하고 있기 때문에, 내부 응력이 작은 치밀한 패턴을 얻을 수 있다. 또한, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재를, 고화하기 전에 제거하고 있기 때문에, 마스크 표면의 부착물의 제거를 용이하게 행하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과, 상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거하는 고화물 제거 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정과 상기 고화물 제거 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정과, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 마스크의 패턴 형성용 개구부에의 액상 패턴재의 공급과 그 건조를 복수회 반복하고 있기 때문에, 보이드나 내부 응력이 작은 치밀한 패턴을 얻을 수 있다. 또한, 각 건조 공정 후에 고화물을 제거하고 있기 때문에, 마스크의 표면에 부착된 불필요한 물질을 비교적 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하여 고화시키는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 워크피스에 형성된 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하여 고화시킬 뿐이기 때문에, 진공 장치를 이용하지 않고도 용이하게 패턴을 형성할 수가 있어, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 본 발명에 따르면, 예를 들면 종래의 방법에 의해 절연막에 형성된 배선용 오목부에, 유기 금속 화합물의 용액 등의 액상 패턴재를 공급하여 고화하는 것만으로도 배선 패턴을 형성하는 것이 가능해진다. 즉, 본 발명은, 종래 방법과 조합함으로써, 각종 패턴의 형성이 가능하여, 광범위한 패턴 형성에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하여 고화시키는 공정을 복수회 반복하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 진공 장치를 사용하지 않기 때문에 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 패턴 형성용 오목부에의 액상 패턴재의 공급과 고화를 복수회 반복하여 패턴을 형성하기 때문에, 내부 응력이 매우 작은 치밀한 패턴을 형성할 수 있으며, 또한 막 두께가 두꺼운 패턴을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 액상 패턴재를 상기 오목부에 공급했을 때, 상기 워크피스의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재를 제거하는 부착액 제거 공정과, 상기 오목부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 부착액 제거 공정과 건조 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 건조 후의 액상 패턴재에 포함되어 있는 용질을 소성하는 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 패턴 형성용 오목부에 공급한 액상 패턴재를 건조시키고, 그 후 다시 액상 패턴재를 오목부에 공급하여 건조시키도록 하고 있기 때문에, 형성한 패턴의 형상을 양호하게 할 수가 있어, 치밀한 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 액상 패턴재를 건조시키기 전에, 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재를 제거하도록 하고 있기 때문에, 고화하면 제거가 곤란한 워크피스 표면의 부착물을 용이하게 제거할 수 있다. 그리고, 워크피스 표면의 부착물을 제거하도록 하고 있기 때문에, 전기적으로 바람직하지 않은 부착물의 존재에 의한 사고 등을 방지할 수 있어, 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 오목부에 공급한 상기 액상 패턴재를 가열 고화하는 고화 공정과, 상기 액상 패턴재를 상기 오목부에 공급했을 때, 상기 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재로 이루어지는 고화물을 제거하는 부착 고화물 제거 공정을 순차적으로 복수회 반복하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하고 그것을 열고화하는 것을 복수회 반복하고 있기 때문에, 내부 응력이 보다 작은 치밀한 패턴을 얻을 수 있다. 그리고, 마지막으로 워크피스의 표면에 부착되어 있는 고화물을 제거하도록 하고 있기 때문에, 공정이 간소하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 오목부에 공급한 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 건조 후의 액상 패턴재에 포함되어 있는 용질을 소성하는 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재의 공급하고 그것을 건조시키는 것을 복수회 반복하고 있기 때문에, 내부 응력이 작은 치밀한 변형이 적은 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 두꺼운 패턴을 형성하는 경우에서도, 패턴의 내부에 보이드가 발생하는 것 등을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 오목부에 공급한 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과, 상기 액상 패턴재를 상기 오목부에 공급했을 때, 상기 워크피스의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거하는 부착 고화물 제거 공정과, 상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정과 상기 부착 고화물 제거 공정을 일회 또는 복수회 반복한 후, 건조 후의 상기 액상 패턴재에 포함되어 있는 용질을 소성하는 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 패턴 형성용 오목부에 공급한 액상 패턴재를 건조하고, 또한 용질의 소성을 행하고 있기 때문에, 패턴에 보이드 등이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 내부 응력이 작은 치밀한 패턴을 얻을 수 있다. 또한, 액상 패턴재의 건조 후, 소성 전에 건조 고화물을 제거하고 있기 때문에, 워크피스의 표면에 부착된 고화물을 비교적 용이하게 제거할 수 있다. 그리고, 패턴 형성용 오목부에의 액상 패턴재의 공급, 그 건조, 부착 고화물의 제거를 복수회 반복함으로써, 내부 응력이 매우 작은 치밀한 패턴을 얻을 수 있어, 막 두께가 두꺼운 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과, 상기 오목부에 공급한 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과, 상기 액상 패턴재를 상기 오목부에 공급했을 때에, 상기 워크피스의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거하는 부착 고화물 제거 공정과, 건조 후의 액상 패턴재에 포함되어 있는 용질을 소성하는 소성 공정을 일회 또는 복수회 반복하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 패턴 형성용 오목부에 공급한 액상 패턴재를 건조하고, 또한 용질을 소성함으로써, 형성한 패턴에 보이드 등이 없어, 형상 정밀도가 좋은 패턴을 얻을 수 있다. 그리고, 패턴 형성용 오목부에의 액상 패턴재의 공급, 그 건조, 부착 고화물의 제거, 소성을 복수회 반복함으로써, 보다 왜곡이 적은 치밀한 형상 정밀도가 좋은 패턴을 형성할 수 있어, 막 두께가 두꺼운 패턴도 용이하게 얻을 수 있다.
청구항 23 내지 청구항 29의 발명에서는, 워크피스의 표면을 비친화성 처리한 후에, 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 워크피스의 표면을 비친화성 처리함으로써, 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급할 때, 예를 들면 워크피스를 회전시킴에 따라, 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재가 용이하게 이동하여 패턴 형성용 오목부에 진입하기 때문에, 오목부에의 액상 패턴재의 공급을 신속하고, 균일하게 행할 수 있다. 또한, 워크피스의 표면이 비친화성을 갖고 있기 때문에, 워크피스의 표면의 부착물을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 청구항 23 내지 청구항 29의 발명에서는, 워크피스의 표면을 비친화성 처리하고, 또한 패턴 형성용 오목부의 바닥부를 친화성 처리한 후에, 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 공급하면 된다. 이와 같이 하면, 상기한 바와 같이, 워크피스의 표면에 부착된 것을 용이하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 형성된 패턴의 워크피스와의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 청구항 23, 청구항 26 또는 청구항 26에 따른 발명에서는, 액상 패턴재를 가열 고화할 수 있다. 액상 패턴재를 가열 고화하면, 약품이나 고가의 장치를 필요로 하지 않고, 안전하고, 용이하게 행할 수 있다. 액상 패턴재를 가열 고화하는 경우, 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과, 용질을 소성하는 소성 공정으로 구성할 수 있다. 액상 패턴재의 건조 후에 소성함으로써, 보이드의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 내부 응력이 작은 치밀한, 형상 정밀도가 좋은 패턴을 형성할 수 있다.
따라서, 청구항 23의 발명의 경우, 액상 패턴재의 고화 후에, 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재로 이루어지는 고화물을 제거하면 된다. 이에 따라, 워크피스의 표면이 깨끗하게 되어, 워크피스의 표면에 존재하는 불필요한 부착물에 의한 예측할 수 없는 사고 등을 방지할 수 있다.
또한, 청구항 23에 따른 발명의 경우, 액상 패턴재의 고화는, 액상 패턴재를 오목부에 공급했을 때 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재를 제거한 후에 행하여도 된다. 이에 따라, 고화했을 때 제거가 곤란해지는 워크피스 표면의 부착물을 용이하게 제거할 수 있다.
그리고, 청구항 27의 발명에서는, 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재에의한 건조 고화물을 제거한 후에 소성 공정을 행할 수 있다. 이에 따라, 소성한 경우에 제거가 곤란해지는 워크피스 표면의 부착물을 비교적 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 워크피스의 표면에 유기막을 형성하는 공정과, 상기 유기막에 소정 패턴의 오목부를 형성하는 공정과, 상기 오목부를 무기 재료에 의해 매립하는 공정과, 상기 오목부의 내부 이외의 상기 무기 재료를 제거하는 공정과, 상기 유기막을 제거하여 무기 재료로 이루어지는 패턴을 남기는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은, 상술한 각 공정이, 전부 대기압 또는 대기압 근방의 환경에서 행할 수 있다. 이 때문에 진공 설비를 설치할 필요가 없어, 해당 설비를 가동시키기 위한 에너지를 삭감하는 것이 가능하게 된다. 또한 워크피스 표면에 형성된 것을 제거한다는 공정으로부터 오목부에 가하거나 매립한다는 공정으로 전환하였기 때문에, 종래의 장치에 부착된 것을 제거하기 위해 이용되고 있는 PFC 가스의 사용을 없앨 수 있다. 따라서, 패턴 형성의 비용을 저감할 수 있어, 지구 환경에 대한 영향을 작게 할 수 있다.
무기 재료에 의한 오목부를 매립하는 공정은, 무기 재료를 포함하는 용액을 도포하여 행할 수 있다. 이에 따라, 무기 재료는, 유동성을 갖기 때문에 오목부에도 확실하게 진입하여, 유기막을 확실하게 덮는 것이 가능하게 된다. 그리고, 무기 재료는, 액체 또는 액체와 기체의 혼합 상태여도 된다. 기체 액체 혼합 상태로 하면, 대기압에서 워크피스에 대하여 용이하게 도포를 행할 수 있다. 또한, 기체 액체 혼합의 형태로 하면, 첨가 가스 등에 의해 형성되는 막의 조성의 개질 등을 자유롭게 행하는 것이 가능하게 된다.
무기 재료의 도포는, 스핀 코팅에 의해 행할 수 있다. 무기 재료를 스핀 코팅함으로써, 원심력으로 워크피스의 표면에 균일하게 무기 재료를 도포할 수가 있고, 또한 오목부에도 무기 재료를 확실하게 넓게 퍼지게 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 무기 재료의 도포는, 분무에 의해 행하여도 된다. 이와 같이 하면, 임의의 압력으로 무기 재료를 유기막의 상층에 분무하기 때문에, 오목부에도 상기 압력에 의해 무기 재료를 확실하게 충전시킬 수 있다.
오목부의 내부 이외의 무기 재료를 제거하는 공정은, 에칭액의 도포에 의해 행할 수 있다. 에칭액에 의한 무기 재료의 제거는, 에칭액이 유동성을 갖기 때문에, 무기 재료 전면에 용이하게 넓힐 수 있어, 상기 무기 재료의 전면에서 에칭을 확실하게 행하게 할 수 있다. 그리고, 에칭액은, 액체 또는 액체와 기체의 혼합 상태로 하여도 된다. 이에 따라, 대기압에서 워크피스에 대하여 용이하게 도포를 행할 수 있다. 또한, 기체 액체 혼합의 형태로 하면, 첨가 가스 등에 의해 형성되는 막의 조성의 개질 등을 자유롭게 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 에칭액의 도포는, 스핀 에칭에 의해 행하면 된다. 스핀 에칭을 함으로써, 원심력으로 워크피스의 표면에 균일하게 에칭액을 도포하는 것이 가능하게 되어, 에칭 속도의 균일화를 도모할 수 있다. 또한, 에칭액의 도포는, 분무에 의해 행하여도 된다. 이 방법에 따르면, 임의의 압력으로 에칭액을 무기 재료의 상층에 분무하기 때문에, 무기 재료의 전면에 대하여 에칭액을 확실하게 도포시킬 수 있어, 에칭 공정을 확실하게 행하게 할 수 있다.
오목부의 내부 이외의 무기 재료를 제거하는 공정은, CMP에 의해 행할 수 있다. CMP를 행함으로써, 균일하게 무기 재료의 제거가 행할 수 있을 뿐만 아니라, 진공 설비를 설치하지 않고도, 대기압 하에서 유기막을 제거할 수 있기 때문에, 진공 설비를 가동시키는 것만큼의 에너지의 삭감을 달성하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 유기막은, 대기압 플라즈마에 의해 제거할 수 있다. 대기압 플라즈마에 의해 유기막을 제거함으로써, 진공 설비를 설치하지 않고도, 대기압 하에서 유기막을 제거할 수 있기 때문에, 진공 설비를 가동시키는 것만큼의 에너지의 삭감을 달성할 수 있다.
그리고, 상기한 패턴 형성 방법을 실시하기 위한 패턴 형성 장치는, 워크피스의 표면에 도포되어 고화한 마스크재에 패턴 형성용 개구부를 형성하여 마스크로 하는 마스크 형성부와, 상기 고화한 마스크재 또는 상기 마스크를 비친화성 처리하는 비친화성 처리부와, 상기 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급부와, 상기 패턴 형성용 개구부 내의 상기 액상 패턴재를 고화하는 고화부를 갖는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 진공 장치를 사용하지 않기 때문에 설비를 콤팩트하게 할 수 있어, 소비 에너지도 삭감할 수 있으므로, 패턴을 형성하기 위한 비용을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명은, PFC 가스를 사용할 필요가 없어, 지구 환경의 부하를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 장치는, 워크피스의 표면에 도포되어 고화한 마스크재에 패턴 형성용 개구부를 형성하여 마스크로 하는 마스크 형성부와, 상기 고화된 마스크재 또는 상기 마스크를 비친화성 처리하는 비친화성 처리부와, 상기 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급부와, 상기 패턴 형성용 개구부 내의 상기 액상 패턴재를 고화하는 고화부와, 상기 액상 패턴재의 고화 후에 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거부를 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서도, 상기와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
비친화성 처리부는, 대기압 또는 그 근방의 압력 하에서 불소계 가스를 플라즈마화하여 고화한 마스크재 또는 마스크에 공급하는 플라즈마 생성 수단을 포함하도록 구성할 수 있다. 불소계의 가스를 플라즈마화하여 마스크재 또는 마스크에 공급함으로써, 고화한 마스크재 또는 마스크를 용이하게 비친화성 처리할 수 있다. 따라서, 비친화성을 갖는 마스크를 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.
비친화성 처리부는 불소 화합물을 플라즈마화하고, 고화한 마스크재 또는 마스크의 표면에 불소 수지막을 중합하는 중합 수단을 갖도록 하여도 된다. 이와 같이, 비친화성 처리를 비친화성을 갖는 불소 수지의 중합막을 형성하여 행하면, 활성 불소에 의해서는 비친화성화할 수 없는 실리콘이나 유리이더라도 용이하게 비친화성 처리를 할 수 있다. 그리고, 비친화성 처리부에는, 비친화성 처리한 마스크의 패턴 형성용 개구부 내를 친화성화하는 친화성 처리 수단을 설치하는 것이 바람직하다. 친화성 처리 수단에 의해, 비친화성 처리된 패턴 형성용 개구부 내를 친화성화함으로써, 형성한 패턴의 워크피스에 대한 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 장치는, 패턴 형성용 개구부를 갖는 비친화성막으로 이루어지는 마스크를 워크피스의 표면에 형성하는 마스크 형성부와, 상기 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급부와, 상기 패턴 형성용 개구부 내의 상기 액상 패턴재를 고화하는 고화부와, 상기 액상 패턴재의 고화 후에 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거부를 갖는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되어 있는 본 발명은, 마스크 자체가 친화성을 갖기 때문에, 마스크의 비친화성 처리가 불필요하게 되어, 장치의 간소화가 도모된다.
마스크 형성부에는, 불소 화합물을 플라즈마화하고, 전사 마스크를 통해 상기 워크피스의 표면에 불소 수지막을 중합하는 중합 수단을 설치할 수 있다. 이에 따라, 비친화성을 갖는 마스크를 용이하게 형성할 수 있다.
패턴재 공급부에는, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재를 제거하는 부착액 제거 수단을 설치할 수 있다. 이에 따라, 마스크에 부착된 액상 패턴재가 고화하기 전에, 마스크에 부착된 것을 제거할 수 있어, 부착물의 제거를 용이하게 행할 수 있다.
패턴재 공급부는, 액상 패턴재를 미립화하여 마스크 상에 적하하는 미립화 수단을 갖도록 하여도 된다. 미립화 수단에 의해 액상 패턴재를 미립화함으로써, 액상 패턴재를 이용하여 미세한 패턴을 형성할 수 있다. 그리고, 패턴재 공급부에는, 워크피스를 회전시키는 회전 수단을 설치하여도 된다. 회전 수단에 의해 워크피스를 회전시킴에 따라, 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재를 패턴 형성용 개구부에 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 워크피스의 전체에 걸쳐 형성한 패턴 형성용 개구부의 각각에 액상 패턴재를 균일하게 공급할 수 있다. 또한, 워크피스를 회전시킴에 따라, 마스크의 위에 부착된 불필요한 액상 패턴재에 원심력을 작용시켜 제거할 수 있다.
패턴재 공급부에는, 워크피스에 직류 전압을 인가하여, 미립화된 상기 액상 패턴재에 정전 인력을 작용시켜 워크피스에 흡착시키는 전압 부여 수단을 설치하는 것이 바람직하다. 워크피스에 전압을 인가하여 미립화된 액상 패턴재를 흡착함으로써, 액상 패턴재의 패턴 형성용 오목부에의 충전 속도를 높일 수 있다.
고화부는, 패턴재 공급부에 설치한 액상 패턴재를 가열 고화하는 가열 수단을 포함한다. 패턴 공급부에 고화부로 되는 가열 수단을 설치함으로써, 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하면서, 패턴 형성용 개구부에 공급한 액상 패턴재를 가열 고화할 수가 있어, 패턴 형성에 요하는 시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 반도체 디바이스는, 상기한 몇개의 패턴 형성 방법을 사용하여 제조한 구성으로 하였다. 이에 따라, 상기 효과를 수반한 반도체 디바이스를 제조할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 전기 회로는, 상기한 몇개의 패턴 형성 방법을 사용하여 제조한 구성으로 하였다. 이에 따라, 상기 효과를 수반한 전기 회로를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시체 모듈은, 상기한 몇개의 패턴 형성 방법을 사용하여 제조한 구성으로 하였다. 이에 따라, 상기 효과를 수반한 표시체 모듈을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 컬러 필터는, 상기한 몇개의 패턴 형성 방법을 사용하여 제조한 구성으로 하였다. 이에 따라, 상기 효과를 수반한 컬러 필터를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광 소자는, 상기한 몇개의 패턴 형성 방법을 사용하여 제조한 구성으로 하였다. 이에 따라, 상기 효과를 수반한 발광 소자를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 패턴 형성 장치의 개략 블록도.
도 2는 제1 실시예에 따른 패턴 형성 장치의 마스크 형성부의 설명도.
도 3은 제1 실시예에 따른 패턴 형성 장치의 비친화성 처리부의 설명도.
도 4는 제1 실시예에 따른 패턴 형성 장치의 패턴재 공급부의 설명도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 패턴 형성 장치의 개략 블록도.
도 6은 제2 실시예에 따른 패턴 형성 장치의 마스크 형성부의 설명도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제2 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제3 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제4 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 제5 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 제6 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 제7 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 제8 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 제9 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 제10 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 제11 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 반도체 기판에 적용한 경우의 제조 공정 설명도.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 반도체 기판에 적용한 경우의 제조 공정 설명도로서, 도 18에 후속되는 공정의 설명도.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 반도체 소자의 제조 공정에서의 소자 간 분리의 방법에 적용한 경우의 제조 공정 설명도.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 반도체 소자의 제조 공정에서의 소자 간 분리의 방법에 적용한 경우의 제조 공정 설명도로서, 도 20에 후속되는 공정의 설명도.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 FET의 게이트 전극의 형성 공정에 적용한 경우의 제조 공정 설명도.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 FET의 게이트 전극의 형성 공정에 적용한 경우의 제조 공정 설명도로서, 도 22에 후속되는 공정의 설명도.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 배선 층간의 컨택트 형성 공정에 적용한 경우의 제조 공정 설명도.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 배선 층간의 컨택트 형성 공정에 적용한 경우의 제조 공정 설명도로서, 도 24에 후속되는 공정의 설명도.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 배선 층간의 컨택트 형성 공정에 적용한 경우의 제조 공정 설명도로서, 도 25에 후속되는 공정의 설명도.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법에 의한 ITO 전극의 형성 공정을 설명하는 도면.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법에 의한 ITO 전극의 형성 공정을 설명하는 도면으로서, 도 27에 후속되는 공정의 설명도.
도 29는 건조 온도의 상승 속도와 패턴 피막의 표면 형상과의 상관 관계의 설명도.
도 30은 미세 구조체의 일례를 도시한 일부 단면도.
도 31은 미세 구조체의 다른 예를 도시한 일부 단면도.
도 32는 절연성 피처리물에 사용하는 전극의 설명도.
도 33은 종래의 패턴 형성 방법의 일례를 도시한 공정도.
도 34는 종래의 패턴 형성 방법의 일례를 도시한 공정도로서, 도 33에 후속되는 공정의 설명도.
〈발명을 실시하기 위한 최량의 형태〉
본 발명에 따른 패턴 형성 방법 및 장치와 반도체 디바이스, 전기 회로, 표시체 모듈 및 발광 소자의 바람직한 실시예를, 첨부 도면을 따라 상세히 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 패턴 형성 장치의 개략 블록도이다. 도 1에서, 패턴 형성 장치(10)는 반도체 기판 등의 워크피스의 표면에 마스크를 형성하는 마스크 형성부(100)와, 마스크의 표면을 비친화성 처리하는 비친화성 처리부(200)와, 마스크 형성부(100)에 의해 형성된 마스크에 형성된 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급부(300)를 갖는다.
또한, 패턴 형성 장치(10)는, 도 1의 파선으로 나타낸 바와 같이, 필요에 따라 마스크 제거부(400)와 패턴재 고화부(500)를 설치할 수 있다. 이 마스크 제거부(400)는, 액상 패턴재가 고화한 후에, 워크피스로부터 마스크를 제거하기 위한 것이다. 그리고, 패턴재 고화부(500)는, 액상 패턴재를 가열 고화하는 공정을 설치할 필요가 있는 경우 등에 설치된다.
제1 실시예에 따른 마스크 형성부(100)는, 마스크재로서 포토레지스트 등의 액상의 마스크재가 이용되고, 도 2에 도시한 바와 같이, 마스크재 도포 유닛(110)과 마스크재 패터닝 유닛(120)을 구비하고 있다. 마스크재 도포 유닛(110)은, 반도체 기판이나 유리 기판 등의 워크피스(20)를 배치하는 테이블(112)을 갖는다. 또한, 마스크재 도포 유닛(110)은, 테이블(112)의 윗쪽에, 마스크재인 포토레지스트(114)를 적하 또는 분무하는 레지스트 공급부(116)를 구비하고 있다. 그리고, 테이블(112)는, 실시예의 경우, 모터(118)에 의해 화살표(119)와 같이 회전 가능하게 되어 있다. 이에 따라, 마스크재 도포 유닛(110)은, 포토레지스트(114)를 소위 스핀 코팅하여, 균일한 두께의 레지스트막(마스크재)이 얻어지도록 하고 있다.
마스크재 패터닝 유닛(120)은, 포토리소그래피법에 의해 레지스트막을 노광, 현상할 수 있도록 되어 있고, 노광부(122)와 현상부(124)로 구성되어 있다. 노광부(122)는, 자외선 등의 광(126)을 방사하는 광원(128)을 구비하고 있다. 광(126)은, 렌즈(130)를 통해 레티클 등의 전사 마스크(132)에 조사된다. 그리고, 전사 마스크(132)를 투과한 광(126)은, 컨덴서 렌즈(134)에 의해 집광되고, 스테이지(136) 위에 배치한 워크피스(20)에 조사되어, 레지스트막을 노광한다.
레지스트막의 노광을 완료한 워크피스(20)는, 현상부(124)에서 현상액(138)에 침지되고, 마스크재인 레지스트막에 패턴 형성용 개구부(오목부)가 형성됨으로써, 마스크가 완성된다. 또, 현상은, 소위 스핀 에칭과 마찬가지로 행할 수 있다. 즉, 워크피스(20)를 회전시킴과 함께, 회전하고 있는 워크피스(20)에 현상액(138)을 적하하여 현상을 행하여도 된다. 또한, 포토레지스트(114)는, 노광부가 불용성으로 되는 네가티브형, 노광부가 가용성으로 되는 포지티브형 중 어느 것이어도 된다.
또, 마스크재 패터닝 유닛(120)은, 전자 빔을 레지스트막에 조사하여 직접 패턴을 묘화하도록 구성하여도 된다.
비친화성 처리부(200)는, 예를 들면 도 3과 같이 되어 있고, 방전 유닛(210)을 구비하고 있다. 방전 유닛(210)은, 원료 배관(212)을 통해 원료 가스 공급원(214)으로부터 CF4 등의 불소계 가스가 대기압 상태에서 공급된다. 그리고, 방전 유닛(210)은, 플라즈마 생성 수단으로 되어 있고, CF4를 통한 기체 방전에 의해 불소 이온 등의 활성 불소를 생성한다.
방전 유닛(210)에서 생성된 활성 불소를 포함하는 처리 가스(216)는, 워크피스(20)를 배치한 처리 챔버(218)에 처리 가스 배관(220)을 통해 공급된다. 그리고, 처리 챔버(218)에 공급된 처리 가스(216) 중의 활성 불소는, 워크피스(20)의 표면에 형성된 레지스트막의 표층부를 불화하여 비친화성화한다.
또, 워크피스(20)가 반도체 기판이나 유리 기판인 경우, 레지스트막에 형성한 패턴 형성용 개구부로부터 노출된 워크피스(20)에 처리 가스가 접촉하면,
Si+4F →SiF4
의 반응이 생겨 기체로 되기 때문에, 워크피스(20) 자체가 비친화성으로 되는 경우는 없다. 그리고, 이 비친화성 처리는, 레지스트막을 패터닝하기 전에 행하여도 된다. 레지스트막의 패터닝 전에 비친화성 처리를 하면, 워크피스(20)가 활성 불소에 의해 비친화성화되는 재료로 이루어지는 경우에, 워크피스 자체의 비친화성을 회피할 수 있어, 비친화성 처리 후에 친화성 처리를 하지 않아도, 형성된 패턴의 충분한 밀착성을 확보할 수 있다.
또한, 비친화성 처리는, 후술하는 비친화성의 중합막(예를 들면, 불소 수지 중합막)을 레지스트막의 표면에 형성하여 행하여도 된다. 이 경우, 워크피스(20)의 패턴 형성용 개구부 내에 형성된 비친화성막은, 자외선이나 전자선 등 전자파나 방사선을 조사하여 친화성화하거나 제거하는 것이 바람직하다.
패턴재 공급부(300)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 액상 패턴재를 미립화하기 위한 아토마이저(311)와, 아토마이저(311)에 의해 미립화된 액상 패턴재(312)를 분무하기 위한 샤워 헤드(310)를 구비하고 있다. 아토마이저(311)는, 실시예의 경우, 워크피스(20)에 폭이 1㎛ 이하인 미세한 패턴을 형성하기 위해, 액상 패턴재(312)를 입경이 0.2㎛ 정도로 미립화할 수 있는 것을 사용하고 있다. 이러한 미세한 액체의 입자는, 미국의 PRIMAXX Inc.사가 제조한 미립화 장치에 의해 실현할 수 있다.
아토마이저(311)에는, 액상 패턴재 공급원(314)과 분무 가스 공급원(316)이 접속되어 있다. 액상 패턴재 공급원(314)은, 유기 금속 용액 등의 액상 패턴재(32)를 아토마이저(311)에 공급한다. 또한, 분무 가스 공급원(316)은, 질소 가스 등의 고압의 불활성 가스를 아토마이저(311)에 공급한다. 그리고, 아토마이저(311)는, 고압의 가스와 액상 패턴재(312)를 분출함으로써, 액상 패턴재(312)를 미스트 형상의 미립자로 하고, 이 미스트 형상 미립자가 샤워 헤드(310)로부터 분무된다. 이 분무된 액상 패턴재(312)의 미립자는, 주지하는 바와 같이 음양으로 대전된다.
샤워 헤드(310)의 아래쪽에는, 표면에 마스크를 설치한 워크피스(20)를 배치하는 처리 스테이지(318)가 설치되어 있다. 처리 스테이지(318)는, 회전 수단인 모터(320)의 회전축(322)에 장착되어 있어, 화살표(324)와 같이 회전 가능하게 되어 있다. 실시예의 패턴재 공급부(300)는, 처리 스테이지(318)를 회전시킴에 따라, 마스크에 형성한 패턴 형성용 개구부에의 액상 패턴재(312)의 공급을 용이하게 하고, 마스크의 표면에 부착된 불필요한 액상 패턴재(312)를 제거하는 것이 가능해진다.
또한, 처리 스테이지(318)는, 가열 수단인 히터(326)를 내장하고 있어, 마스크에 형성한 패턴 형성용 개구부(패턴 형성용 오목부) 내에 공급된 액상 패턴재(312)를 건조, 혹은 가열 고화할 수 있도록 되어 있다. 또한, 처리 스테이지(318)는, 슬라이딩 접점(도시 생략) 등을 통해 직류 전원(328)에 접속되어 있다.
직류 전원(328)은, 전압 부여 수단을 구성하고 있어, 처리 스테이지(318)를 통해 워크피스(20)에 정의 직류 전압을 인가한다. 이에 따라, 샤워 헤드(310)로부터 분무될 때 음으로 대전된 액상 패턴재(312)의 미립자는, 워크피스(20)에 인가되고 있는 양의 직류 전압에 의한 정전 인력에 의해 워크피스(20)에 끌어 당겨지고, 워크피스(20)에 흡착된다. 따라서, 마스크에 형성한 패턴 형성용 개구부로의 미립의 액상 패턴재(312)의 공급을 효율적으로 신속하게 행할 수 있을 뿐만 아니라, 액상 패턴재(312)를 공기 중에 부유하는 미립자로 한 경우에서도, 액상 패턴재(312)를 확실하게 패턴 형성용 개구부에 공급할 수 있다.
본 실시예의 패턴재 공급부(300)는, 부착액 제거 수단인 에어나이프(330)를 갖고 있다. 이 에어나이프(330)는, 고압 공기원(332)으로부터의 압축 공기를 분출하여, 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재(312)를 공급했을 때, 마스크의 표면(상면)에 부착된 불필요한 액상 패턴재(312)를 제거한다.
또, 부착액 제거 수단은, 모터(320)이어도 된다. 즉, 모터(320)의 회전 속도를 크게 하고, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)에 원심력을 부여하여 제거하도록 하여도 된다. 또한, 부착액 제거 수단은, 모터(320)와 처리 스테이지(318)를 설치한 가대(도시 생략)를 경사시키는 실린더 등에 의해 구성하고, 가대를 통해 워크피스(20)를 경사시켜, 비친화성 처리한 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)를 굴러 떨어뜨리도록 하여도 된다.
또, 패턴재 공급부(300)는, 예를 들면 잉크제트 프린터의 프린터 헤드와 같은 토출 장치에 의해 구성하여, 액상 패턴재(312)를 패턴 형성용 오목부에 선택적으로 공급하도록 하여도 된다. 이와 같이, 액상 패턴재(312)를 개구부에 선택적으로 공급하도록 구성하면, 마스크의 표면에 액상 패턴재(312)가 부착되는 것을 방지할 수 있어, 불필요한 부착액의 제거나, 후술하는 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재에 의한 고화물을 제거하는 공정을 없앨 수 있다. 또한, 패턴재 공급부(300)는, 회전하고 있는 워크피스(20)에 액상 패턴재를 적하하고, 스핀 코팅과 같이 하여 패턴 형성용 개구부에 패턴재를 주입할 수 있도록 구성하여도 된다.
마스크 제거부(400)는, 마스크인 레지스트막을 용해 가능한 유기 용매나, 오존수 등의 기능물을 수용한 마스크 제거 조(도시 생략)를 갖고 있다. 물론, 마스크 제거부(400)는, 대기압 하에서 산소나 오존 등을 플라즈마화하여 애싱하는 방전 장치를 갖도록 구성하거나, 산소나 오존에 자외선이나 레이저광, 전자선을 조사하여 활성화하고, 활성 산소 원자에 의해 애싱할 수 있도록 구성하거나, 초임계수에 의해 애싱하도록 구성하여도 된다. 또한, 마스크 제거부(400)에는, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)에 의한 고화물을 용이하게 제거할 수 있도록 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 장치나, 스핀 에칭 장치 등을 설치하여도 된다.
패턴재 고화부(500)는, 패턴 형성용 개구부 내의 액상 패턴재(312)를 가열 고화하는 가열 수단인 히터를 설치한 가열 챔버, 혹은 터널 로(모두 도시 생략)로서 구성할 수 있다. 또한, 패턴재 고화부(500)는, 적외선 히터나 레이저광, 전자선의 조사에 의해 액상 패턴재(312)를 경화시키도록 하여도 된다. 그리고, 액상 패턴재(312)의 고화는, 질소가스 내 등의 불활성 분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 불활성 분위기에서 패턴재의 고화를 행하면, 예를 들면 패턴이 산화되기 쉬운 금속에 의해 형성되는 경우에서도, 패턴의 산화를 막을 수 있어, 전기적 특성 등의 열화를 방지할 수 있다.
도 5는, 제2 실시예에 따른 패턴 형성 장치의 개략 블록도이다. 제2 실시예의 패턴 형성 장치(10A)는, 마스크 형성부(150)와 패턴재 공급부(200)를 구비하고 있다. 단, 제2 실시예의 패턴 형성 장치(10A)는, 제1 실시예의 패턴 형성 장치(10)에서 설치되어 있던 비친화성 처리부를 갖고 있지 않다. 그리고, 패턴 형성 장치(10A)는, 필요에 따라서 마스크 제거부(400)와 패턴재 고화부(500)를 설치할 수 있다.
제2 실시예에 따른 패턴 형성 장치(10A)의 마스크 형성부(150)는, 도 6과 같이 되어 있어, 비친화성의 막으로 이루어지는 마스크를 형성할 수 있도록 하고 있다.
도 6에서, 마스크 형성부(150)는 성막 처리실(152)을 갖고, 성막 처리실(152) 내에 설치한 성막 스테이지(154)의 위에, 반도체 기판이나 유리 기판 등의 워크피스(20)를 배치하도록 하고 있다. 또한, 성막 처리실(152)은, 처리 스테이지(154)의 윗쪽에, 고주파 전원(156)에 접속된 고주파 전극(158)이 배치되어 있다. 그리고, 성막 스테이지(154)는 접지 전극으로 되어 있어, 성막 스테이지(154)와 고주파 전극(158) 사이에 고주파 전압이 인가할 수 있도록 하고 있다.
또한, 워크피스(20)의 상면에는, 금속 등으로 형성한 전사 마스크(24)가 착탈 가능하게 배치된다. 이 전사 마스크(24)는, 후술하는 비친화성 마스크에 형성하는 패턴 형성용 개구부에 대응한 부분을 덮도록 되어 있고, 패턴 형성용 개구부에 대응한 부분 이외의 부분이 개구부로 되어 있다. 또한, 성막 스테이지(154)는, 수냉 코일 등의 냉각부(도시 생략)를 갖고 있어, 상면에 배치한 워크피스(20)를 냉각하여 중합막의 형성을 촉진하도록 하고 있다.
성막 처리실(152)은, 진공 펌프(160)가 배기관(162)을 통해 접속되어 있어, 내부를 감압할 수 있도록 하고 있다. 또한, 성막 처리실(152)에는, 유량 제어 밸브(164)를 구비한 공급 배관(166)을 통해, 성막 원료 공급부(168)가 접속되어 있다. 이 성막 원료 공급부(168)는, C4F10이나 C8F18 등의 직쇄형상 PFC로 이루어지는 액체 불소 화합물(170)을 수용하는 용기(172)를 갖고 있다. 그리고, 용기(172)에는, 가열부로 되는 히터(174)가 설치되어 있어, 액체 불소 화합물(170)을 가열하여 기화할 수 있도록 되어 있다. 또한, 공급 배관(166)의 유량 제어 밸브(164)의 하류측에는, 유량 제어 밸브(175)를 구비한 캐리어 배관(176)을 통해, 캐리어 가스 공급부(178)가 접속되어 있다. 캐리어 가스로는, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스를 사용한다. 특히, 용이하게 방전시킬 수 있는 아르곤이 바람직하다.
이 마스크 형성부(150)에 의해 마스크를 형성하는 경우, 전사 마스크(24)를 실은 워크피스(20)를 성막 스테이지(154)의 위에 배치한다. 그 후, 진공 펌프(160)에 의해 성막 처리실(152) 내를 감압하고, 성막 처리실(152)에 액체 불소 화합물(170)의 증기를 캐리어 가스와 함께 도입한다. 그리고, 고주파 전원(156)에 의해 고주파 전극(158)과 성막 스테이지(154) 사이에 고주파 전압을 인가하여, 기체 방전을 발생시켜 액체 불소 화합물(170)의 증기를 이온화한다.
이온화된 액체 불소 화합물(170)은, 워크피스(20)와 전사 마스크(24)의 위에서 중합하고, 비친화성의 불소 수지 중합막을 형성한다. 즉, 워크피스(20)는, 패턴 형성용 오목부에 대응하는 부분이 전사 마스크(24)에 의해 덮어져 있기 때문에, 패턴 형성용 오목부에 대응한 부분 이외의 부분에 비친화성 불소 수지 중합막이 형성된다. 그리고, 소정 시간의 중합막의 성막을 종료하여 워크피스(20)를 성막 처리실(152)로부터 추출하고, 전사 마스크(24)를 워크피스(20)의 위로부터 제거함으로써, 패턴 형성용 개구부가 형성된 비친화성막으로 이루어지는 마스크를 갖는 워크피스(20)가 얻어진다. 따라서, 제2 실시예에 따른 패턴 형성 장치(10A)는, 마스크의 비친화성 처리를 할 필요가 없다. 이 때문에, 마스크 형성부(150)에서 마스크가 형성된 워크피스(20)는, 직접 패턴재 공급부(300)로 이송되고, 상기와 마찬가지로 하여 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재(312)가 공급된다.
또, 도 6의 파선으로 나타낸 바와 같이, 공급 배관(166)에는, 유량 제어 밸브(180)를 갖는 배관(182)을 통해, 첨가 가스 공급부(184)를 접속할 수도 있다. 이 경우에는, 첨가 가스 공급부(184)로부터 CF4를 첨가 가스로서 액체 불소 화합물(170)의 증기에 첨가한다. 성막 처리실(152)에서는, 이 불소 화합물(170)과 CF4와의 혼합 가스를 플라즈마화한다. 그렇게 하면, 첨가 가스의 불소가 활성화되고, 활성화된 불소가, 액체 불소 화합물(170)의 중합 시에 중합막에 유입되기 때문에, 중합막의 비친화성을 향상시킬 수 있다.
또한, 워크피스(20)의 전면에 불소 수지 중합막을 형성하고, 이 중합막에 자외선이나 전자선의 빔을 조사하여, 불소 수지 중합막의 일부를 분해 제거하여 패터닝함으로써 마스크를 형성하도록 하여도 된다. 또한, 비친화성막에 의해 마스크를 형성하는 경우, 도 2에 도시한 마스크 형성부(100)에 의해서도 얻을 수 있다. 즉,마스크재 도포 유닛(110)을 이용하여 비친화성의 레지스트제(예를 들면, 불소 수지계의 포토레지스트)를 워크피스(20)에 도포하여 건조시키고, 마스크재 패터닝 유닛(120)에 의해 패턴 형성용 개구부를 형성하여 마스크를 형성할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 제3 실시예의 설명도로서, 제1 패턴 형성 방법의 공정 흐름도이다. 제1 패턴 형성 방법은, 먼저, 도 1의 단계 S100에 도시한 바와 같이, 마스크 형성 공정에서 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성한다. 마스크 형성 공정 S100는, 도 1에 도시한 마스크 형성부(100)에서 행해진다. 즉, 마스크 형성부(100)의, 도 2에 도시한 마스크재 도포 유닛(110)에 워크피스(20)를 반입한다. 그리고, 마스크재 도포 유닛(110)에 의해 워크피스(20)의 표면에 포토레지스트(114)를 도포하여, 건조시킨다.
그 후, 워크피스(20)를 마스크재 패터닝 유닛(120)으로 이송한다. 그리고 마스크재 패터닝 유닛(120)의 노광부(122)에서 마스크재인 레지스트막을 노광하고, 다시 현상부(124)에서 현상한다. 이에 따라, 레지스트막에 패턴 형성용 개구부가 형성된 마스크가 워크피스(20)의 표면에 형성된다. 또, 레지스트막에 전자선이나 레이저광을 조사하여 패턴 형성용 개구부를 직접 묘화하여 형성하여도 된다.
다음에, 비친화성 처리부(200)에서 마스크의 표면을 비친화성 처리한다(단계 S101). 이 마스크 비친화성 처리 공정은, 도 3에 도시한 방전 유닛(210)에서 활성한 불소를 생성하고, 워크피스(20)를 배치한 처리 챔버(218)에 공급함으로써 행할 수 있다. 또, 워크피스 표면의 비친화성 처리는, 도 6에 도시한 바와 같은 장치에 의해, 마스크의 표면에 불소 수지 중합막, 실리콘 중합막과 같은 비친화성막을 형성하여 행하여도 된다. 도 3에 도시한 방법에 의해 비친화성 처리를 행한 경우, 패턴 형성용 개구부 내에 존재하는 비친화성막은, 자외선이나 전자선, 레이저 등에 의해 친화성 처리를 하거나, 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 마스크를 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 마스크 형성부(150)에 의해 비친화성 막에 의해 형성한 경우, 도 7의 파선으로 나타낸 바와 같이 마스크 비친화성 처리 공정을 생략할 수 있다.
그 후, 단계 S102에 도시한 바와 같이, 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재(312)를 공급하는 패턴재 공급 공정을 행한다. 이 패턴재 공급 공정 S102는, 도 4에 도시한 패턴재 공급부(300)에서 행해진다. 즉, 모터(320)에 의해 처리 스테이지(318)를 통해 워크피스(20)를 회전시킴과 함께, 액상 패턴재(312)를 아토마이저(311)에 의해 미스트 형상의 미립자로 하고, 이 미립자를 샤워 헤드(310)로부터 분출하며, 분출된 미스트 형상 미립자를, 직류 전원(328)에 의해 직류 전압이 인가되어 있는 워크피스(20)에 정전 인력에 의해 흡착시킨다.
이와 같이, 워크피스를 회전시킨 상태에서 액상 패턴재(312)의 공급을 행하면, 비친화성 처리된 마스크의 표면에 강하한 액상 패턴재(312)가 원심력에 의해 마스크의 표면을 이동하여, 용이하게 패턴 형성용 개구부에 진입한다. 따라서, 패턴재의 공급을 신속하게 행하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 각 패턴 형성용 개구부에 균일하게 액상 패턴재(312)를 공급할 수가 있어, 균일한 두께(높이)를 갖는 패턴의 형성이 가능해진다.
또, 워크피스(20)에 형성한 마스크의 패턴 형성용 개구부에의 액상 패턴재(312)의 공급은, 액상 패턴재(312)를 스핀 코팅하도록 하여 행하여도 되며, 잉크제트 프린터의 프린터 헤드와 같은 정량 토출 장치를 이용하여 행하여도 된다.
액상 패턴재(312)를 패턴 형성용 개구부에 공급하였으면, 에어나이프(330)로부터 압축 공기를 분출하여, 마스크의 표면에 부착되어 있는 액상 패턴재를 제거하는 부착액 제거 공정을 행한다(단계 S103). 단, 부착액 제거 공정은, 도 4에 도시한 모터(320)에 의해 워크피스(20)를 고속 회전시켜, 마스크의 표면에 부착되어 있는 액상 패턴재(312)에 원심력을 부여하여 제거하여도 되고, 워크피스(20)를 경사시켜 행하여도 된다. 또한, 부착액 제거 공정은, 워크피스(20)를 회전시킨 상태, 또는 워크피스(20)를 경사시킨 상태에서 에어나이프(330)를 작동시켜 행할 수도 있다.
이와 같이, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)를 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급한 단계에서 제거하면, 불필요한 패턴재를 용이하게 제거할 수 있다. 이 때문에, 후술하는 건조 공정 등에서 고화한 제거하기 어려운 액상 패턴재에 의한 고화물의 제거 공정을 없애어, 마스크의 제거를 용이하게 행할 수 있다. 또, 상기한 정량 토출 장치에 의해 패턴 형성용 개구부에 직접 액상 패턴재를 공급하는 경우, 단계 S103의 부착액 제거 공정을 생략할 수 있다.
그 후, 패턴 형성용 개구부에 공급한 액상 패턴재(312)의 건조를 행한다(단계 S104). 이 액상 패턴재(312)의 건조는, 액상 패턴재(312)에 포함되어 있는 용매를 증발시키는 것이 주된 목적으로서, 통상, 워크피스(20)를 80∼120℃에서 가열하여 행한다. 그리고, 패턴재 건조 공정은, 도 4에 도시한 처리 테이블(318)에 내장한 히터(326)에 의해 행하여도 되고, 도시하지 않은 터널 노, 적외선 히터, 레이저광 등에 의해 행하여도 된다. 또한, 패턴재 건조 공정은, 패턴이 산화되는 것을 방지하기 위해, 질소 분위기 등의 불활성 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다. 물론, 패턴이 산화될 우려가 없는 경우나, 산화된 쪽이 바람직한 경우 등은, 산화 분위기 중에서 행하여도 된다.
다음에, 마스크 제거 공정을 행한다(단계 S105). 이 마스크 제거 공정은, 종래의 반도체 장치의 제조 공정과 마찬가지로, 레지스트막을 용해 가능한 액에 워크피스(20)를 침지하여 행할 수 있다. 또한, 마스크 제거 공정은, 워크피스(20)를 오존수 등의 기능 수에 침지하거나, 초임계수에 의해 레지스트막으로 이루어지는 마스크를 애싱하도록 하여도 된다. 또한, 마스크 제거 공정은, 스핀 에칭과 마찬가지로, 워크피스(20)를 회전시킴과 함께, 회전하고 있는 워크피스(20)의 상면에 레지스트 제거액을 적하하여 행하여도 된다. 그리고, 마스크 제거 공정은, 산소나 오존을 대기압 상태의 방전이나, 산소나 오존에 자외선이나 전자선 등을 조사하여 활성 산소를 생성하고, 활성 산소에 의해 마스크를 애싱하여도 된다.
마스크를 제거한 후에는, 도 1에 도시한 패턴재 고화부(500)에서, 패턴 형성용 개구부에 공급한 액 형상 패턴재에 포함되어 있는 용질의 소성을 행하고, 용질의 고화 반응을 종료시킨다(단계 S106). 이 패턴재 소성 공정은, 통상적으로 워크피스(20)를 패턴재 건조 공정보다 고온인 150℃ 이상에서 행한다.
이에 따라, 워크피스(20)의 표면에 소정의 치밀한 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 제1 패턴 형성 방법에서는, 액상 패턴재(312)를 패턴재 건조 공정에서 건조한 후, 패턴재 소성 공정에서 소성하도록 하고 있기 때문에, 액상 패턴재(312)가 고화할 때, 내부에 보이드가 발생하거나, 형성된 패턴의 표면이 오목 형상으로 변형되는 것도 방지할 수 있다.
또, 패턴재 소성 공정은, 패턴재 건조 공정과 마찬가지로 불활성 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 액상 패턴재(312)가, 상기한 단계 S104의 패턴재 건조 공정에서, 용질의 고화 반응을 충분히 진행시킬 수 있는 것인 경우, 또는 단계 S104의 건조 공정에서, 워크피스(20)를 패턴재 소성 공정에서의 소성 온도에 상당하는 높은 온도로 가열 가능한 것인 경우, 단계 S106의 패턴재 소성 공정을 생략할 수 있다.
도 8은, 본 발명에 따른 제2 패턴 형성 방법의 흐름도이다. 제2 패턴 형성 방법은, 먼저, 단계 S110에 도시한 바와 같이, 워크피스(20)의 표면에 마스크를 형성한다. 그 후, 마스크의 비친화성 처리(단계 S111)와, 마스크에 형성한 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정(단계 S112)을 순차적으로 행한다. 이들 마스크 형성 공정, 마스크 비친화성 처리 공정, 패턴재 공급 공정은, 상기한 제1 패턴 형성 방법과 마찬가지로 행하는 것이 가능하다. 그리고, 마스크를 비친화성막에 의해 형성한 경우, 단계 S111의 마스크 친화성 처리를 생략할 수 있다.
다음에, 마스크의 패턴 형성용 개구부에 공급한 액상 패턴재(312)의 건조를 행한다(단계 S113). 이 건조 공정도 상기와 마찬가지로 행하여도 된다. 그리고, 건조 공정을 종료하였으면, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)로 이루어지는 건조 고화물(도시하지 않음)를 제거한다. 이 건조 고화물의 제거는, 건조 고화물을 에칭 가능한 에칭액에 워크피스(20)를 침지하거나, 또는 에칭액을 이용한 스핀 에칭, 혹은 CMP 등에 의해 행할 수 있다.
또, 도 4에 도시한 샤워 헤드(310)에 의해 액상 패턴재(312)를 패턴 형성용 개구부에 공급할 때, 처리 테이블(318)에 내장한 히터(326)에 의해 워크피스(20)를 가열하여, 패턴재의 공급과 건조를 동시에 행하는 경우, 도 8의 파선으로 나타낸 바와 같이, 단계 S113의 건조 공정을 생략할 수 있다.
그 후, 상기한 제1 실시예의 패턴 형성 방법과 마찬가지로, 마스크 제거 공정(단계 S115)과, 단계 S116의 패턴재의 소성 공정을 순차적으로 행한다. 이들 공정도 상기 실시예와 마찬가지로 행할 수 있다.
도 9는, 본 발명에 따른 제3 패턴 형성 방법의 흐름도이다. 본 실시예의 패턴 형성 방법은, 단계 S120에 도시한 바와 같이, 워크피스(20)의 표면에 마스크를 형성한 후, 마스크의 표면을 비친화성 처리하고(단계 S121), 또한 마스크에 형성한 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재(312)를 공급하는 패턴재 공급 공정을 행한다(단계 S122). 이들 단계 S120∼S122의 각 공정은, 상기와 마찬가지로 하여 행할 수 있다. 또한, 마스크를 비친화성막에 의해 형성한 경우, 단계 S121의 비친화성 처리 공정을 생략할 수 있다.
다음에, 패턴재의 가열 고화 공정인 단계 S123의 패턴재 건조 공정과 단계 S124의 패턴재 소성 공정(어닐링 공정)을 행한다. 패턴재 건조 공정은, 예를 들면 워크피스(20)를 80∼120℃에서 가열하여, 패턴 형성용 개구부에 공급한 액상 패턴재의 용매를 증발시킨다. 또한, 패턴재 소성 공정은, 통상, 건조 공정보다 고온으로서, 레지스트막으로 이루어지는 마스크가 탄화하지 않을 정도의 온도, 예를 들면 150∼220℃ 정도에서 워크피스(20)를 가열하여 행하고, 액상 패턴재(312)에 포함되어 있는 용질을 보다 높은 온도로 가열하여 고화 반응을 완료시킨다. 이들 건조 공정, 소성 공정은, 도 4에 도시한 히터(326)에 의해 행하여도 되고, 도 1에 도시한 전용의 패턴재 고화부(500)에 반입하여 행하여도 된다. 그리고, 이들 건조 공정과 소성 공정이란, 패턴재가 산화되는 것을 방지하기 위해, 질소 등의 불활성 분위기에서 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 패턴재 건조 공정과 패턴재 소성 공정을 나누어 행함으로써, 패턴 형성용 개구부에 공급한 액상 패턴재(312)에 의한 패턴 형상을 양호하게 할 수 있다. 즉, 액상 패턴재를 급격하게 고온으로 가열하면, 고화된 패턴의 표면이 오목 형상을 보이게 되어, 양호한 패턴 형상을 얻을 수 없다. 이 때문에, 양호한 패턴 형상이 요구되는 경우, 액상 패턴재를 급격히 가열하여 패턴을 형성하고, 마스크를 제거한 후에, CMP 등에 의해 패턴의 형상을 갖출 필요가 있다.
또, 액상 패턴재(312)가, 통상의 건조 온도에서 충분히 고화하는 경우에는, 단계 S124의 패턴재 소성 공정을 생략할 수 있다. 또한, 액상 패턴재(312)를 처음부터 고온에서 가열 고화시키더라도 지장이 없는 경우, 단계 S123의 건조 공정을 생략할 수 있다.
패턴재의 소성이 종료하였으면, 단계 S125와 같이 마스크 제거부(400)에서 마스크의 제거를 행한다. 이 마스크 제거 공정에서는, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재에 의한 고화물이 존재하고 있는 경우, 먼저, CMP나 에칭 등으로 고화물을 제거하고, 그 후, 마스크를 제거한다. 마스크의 제거는, 상기와 마찬가지로 하여 행할 수 있다.
또, 상기한 실시예의 각 패턴 형성 방법에서, 예를 들면 반도체 기판에 배선 패턴을 형성하는 경우로서, 이미 반도체 기판의 표면에 산화막 등의 절연재로 이루어지는 막에 패턴 형성용 오목부가 형성되어 있고, 이 절연막에 형성된 패턴 형성용 개구부에 유기 금속 화합물 용액으로 이루어지는 액상 패턴재(312)를 공급하여 배선 패턴을 형성할 때에는, 마스크 형성 공정과 마스크 제거 공정을 생략할 수 있다. 그리고, 상기한 마스크 비친화성 처리 공정 대신에 워크피스 비친화성 처리 공정을 행한다. 또한, 잉크제트 프린터의 프린터 헤드와 같은 토출 장치에 의해서, 액상 패턴재(312)를 마스크에 형성된 패턴 형성용 개구부에 선택적으로 공급하여, 액상 패턴재(312)가 마스크의 표면에 부착되지 않도록 한 경우, 부착액 제거 공정이나 건조 고화물 제거 공정이 불필요해지기 때문에, 공정의 간소화를 도모할 수 있다. 도 10은, 이러한 경우의 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도이다.
이 제4 패턴 형성 방법은, 먼저, 도 10의 단계 S130에 도시한 바와 같이, 워크피스(20)인 반도체 기판의 표면에 마스크를 형성한다. 이 마스크 형성은, 예를 들면 워크피스(20)의 표면에 이산화규소(SiO2)의 막을 형성 가능한 마스크재를 도포하고, 이것을 패터닝하여 배선 패턴에 대응한 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성한다.
그 후, 마스크의 비친화성 처리를 행한다(단계 S131). 이 비친화성 처리 공정은, 마스크의 표면에 불소 수지 중합막 등을 형성하여 행한다. 그리고, 이 비친화성 처리에서는, 패턴 형성용 개구부 내의 중합막을 제거하여 워크피스(반도체 기판)(20)의 표면을 노출시킨다.
다음에, 상기한 바와 같이 비친화성 처리된 마스크의 패턴 형성용 오목부에, 잉크제트 프린터의 프린터 헤드와 같은 정량 토출 장치에 의해 유기 금속 화합물로 이루어지는 액상 패턴재(312)를 공급한다. 이 때, 워크피스(20)를 배치한 테이블에 내장시킨 히터에 의해서 워크피스(20)를 소정의 온도로 가열함으로써, 개구부에의 액상 패턴재(312)의 공급과, 액상 패턴재의 가열 고화를 동시에 행하고, 단계 S132에서 패턴 형성 공정이 종료된다.
또한, 도 10의 파선의 단계 S133에 도시한 바와 같이, 패턴재 가열 고화 공정을 패턴재 공급 공정과 별도로 행하여도 된다. 또한, 이 가열 고화 공정은, 건조 공정과 소성 공정으로 구성하여도 되고, 일정한 온도에 의해 가열 고화하여도 된다.
도 11은, 본 발명에 따른 제5 패턴 형성 방법의 흐름도이다. 본 실시예의 패턴 형성 방법은, 양호한 패턴 형상, 치밀한 패턴을 얻기 위해, 패턴재 공급 공정을 복수회 행하도록 하고 있다.
먼저, 상기한 실시예와 마찬가지로, 워크피스(20)의 표면에 마스크를 형성한 후(단계 S140), 마스크의 표면을 비친화성 처리한다(단계 S141). 이들 공정은, 상기와 마찬가지로 하여 행할 수 있다. 그리고, 마스크가 불소 수지의 중합막 등의친화성의 막에 의해 형성된 경우, 파선으로 나타낸 바와 같이, 단계 S141의 마스크 비친화성 처리 공정을 생략할 수 있다.
다음에, 단계 S142의 패턴재 공급 공정에서, 상기와 마찬가지로 하여 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재(312)를 공급한다. 이 액상 패턴재(312)의 개구부에의 공급은, 본 실시예의 경우, 필요량의 몇분의 1인가에서 멈추어진다. 그리고, 제1회째의 패턴재 공급 공정을 종료하였으면, 액상 패턴재의 용매를 증발시키는 패턴재 건조 공정을 행한다(단계 S143). 또, 패턴재 공급 공정에서 워크피스를 적절한 온도로 가열하면서 액상 패턴재(312)를 패턴 형성용 개구부에 공급하는 경우, 파선으로 나타낸 바와 같이, 패턴재 건조 공정을 생략할 수 있다.
그 후, 단계 S144에 도시한 바와 같이, 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)로 이루어지는 건조 고화물을 제거한다. 이 건조 고화물의 제거도 상기와 마찬가지로 하여 행하여도 된다. 그리고, 건조 고화물을 제거하였으면 다시 단계 S142로 되돌아가, 단계 S142로부터 단계 S144를 필요 횟수 반복한다. 그리고, 최후의 패턴재 공급 공정, 패턴재 건조 공정, 건조 고화물 제거 공정을 종료하였으면, 다음의 단계 S145의 패턴재 소성 공정으로 진행하고, 액상 패턴재(312)에 포함되어 있는 용질의 소성을 행하여 고화 반응을 완료시켜, 상기와 마찬가지로 하여 마스크를 제거한다(단계 S146).
이와 같이, 제5 패턴 형성 방법에서는, 액상 패턴재(312)를 복수회로 나눠 마스크에 형성된 패턴 형성용 개구부에 공급하도록 하고 있기 때문에, 완성된 패턴의 형상을 매우 양호하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 치밀한 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 액상 패턴재(312)를 건조시킬 때마다 건조 고화물을 제거하도록 하고 있기 때문에, 소성 후의 고화물 제거에 비교하여 고화물의 제거를 비교적 용이하게 행할 수 있다.
또, 액상 패턴재(312)를 복수회로 나눠 개구부에 공급하는 경우, 2회째 이후의 패턴재 공급 공정(단계 S142)을 필요에 따라서 단계 S143의 패턴재 건조 공정 후에 행하여도 되고, 단계 S145의 패턴재의 소성 후에 행하여도 된다.
도 12는, 본 발명에 따른 제6 패턴 형성 방법의 흐름도이다. 이 패턴 형성 방법은, 상기한 실시예와 마찬가지의 방법에 의해 마스크 형성 공정(단계 S150), 마스크 비친화성 처리 공정(단계 S151), 패턴재 공급 공정(단계 S152)을 순차적으로 행한다.
그 후, 가열 고화 공정으로서, 패턴 형성용 개구부에 공급한 액상 패턴재(312)의 건조와 소성을 행한다(단계 S153, S154). 다음에, 이 소성 공정을 종료한 단계에서, 다시 단계 S152로 되돌아가 2회째의 패턴재 공급 공정을 행하고, 계속하여 단계 S153, 단계 S154의 건조 공정과 소성 공정을 행한다. 그리고, 이들 단계 S152 내지 단계 S154를 필요 횟수 반복한다. 최후의 패턴재 소성 공정을 종료하였으면, 상기와 마찬가지로 하여 마스크를 제거한다(단계 S155).
또, 도 4에 도시한 패턴재 공급부(300)나 스핀 코팅과 마찬가지로 하여 액상 패턴재를 패턴 형성용 개구부에 공급한 경우에는, 단계 S155의 마스크 제거 공정에서 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)에 의한 고화물을 CMP 등에 의해 제거하고, 그 후 마스크를 제거한다. 또한, 잉크제트 프린터의 프린터 헤드와 같은 토출 장치에 의해, 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재(312)를 선택적으로 공급함으로써, 마스크의 표면에 액상 패턴재가 부착되지 않은 경우에는, 고화물의 제거는 불필요하다.
또한, 2회째 이후에 행하는 단계 S152의 패턴재 공급 공정은, 필요에 따라서 단계 S153의 패턴재 건조 공정 후에 행하여도 된다. 또한, 액상 패턴재(312)가 비교적 저온에서 충분히 고화하는 경우에는, 패턴 소성 공정을 생략하여도 되고, 처음부터 고온에서 처리할 수 있는 패턴재인 경우에는, 패턴 건조 공정을 생략하여 도 된다.
도 13은, 본 발명에 따른 제7 패턴 형성 방법의 흐름도이다. 본 실시예의 패턴 형성 방법은, 종래의 공정과 조합하는 경우 등, 이미 워크피스(20)의 표면에 패턴 형성용 오목부가 형성되어 있을 때 적용된다. 따라서, 제7 패턴 형성 방법에서는, 마스크 형성 공정이 생략되어 있다.
즉, 도 13에 도시한 패턴 형성 방법은, 먼저, 워크피스 표면의 비친화성 처리를 행한다(단계 S160). 이 비친화성 처리는, 상기한 바와 같이, 활성 불소에 의한 불화나, 불소 수지 중합막 등의 비친화성 막을 성막함으로써 행해진다. 그리고, 워크피스 친화성 처리의 공정에서는, 필요에 따라서 패턴 형성용 오목부에 자외선이나 전자선 등을 조사하여, 패턴 형성용 오목부의 바닥부에 대한 친화성 처리를 한다. 이 친화성 처리는, 단순히 워크피스(20)에 부착되었거나, 또는 워크피스(20)와 반응하고 있는 불소를 제거함에 따른 친화성화뿐만 아니라, 형성된 비친화성막을 자외선이나 전자선에 의해 분해 제거하는 경우를 포함한다. 이와 같이 친화성화를 함으로써, 패턴 형성용 오목부에 공급한 액상 패턴재를 고화시켰을 때, 패턴의 밀착성을 향상할 수 있다. 따라서, 형성한 패턴과 워크피스 사이에 전기적 접속이 요구되는 경우, 전기적 도통을 양호하게 할 수가 있어, 우수한 전기적 특성이 얻어진다.
워크피스(20)의 비친화성 처리를 종료하였으면, 액상 패턴재(312)를 패턴 형성용 오목부에 소정량 공급하는 패턴재 공급 공정을 행한다(단계 S161). 이 패턴재 공급 공정에서의 액상 패턴재(312)의 오목부에의 공급은, 상기와 마찬가지로 하여 행할 수 있다. 그리고, 패턴 형성용 오목부에의 액상 패턴재의 공급을 종료하였으면, 단계 S162의 부착액 제거 공정을 행한다. 즉, 워크피스(20)의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)를 제거한다. 이 워크피스(20)의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)의 제거는, 상기와 마찬가지로 하여 도 4에 도시한 에어나이프(330)나, 워크피스(20)를 회전시키거나 경사시키는 것 등에 의해 행할 수 있다.
상기한 단계 S160의 패턴재 공급 공정과, 단계 S162의 부착액 제거 공정은, 필요 횟수 반복하여 행할 수 있다. 그리고, 단계 S161와 단계 S162를 필요 횟수 반복하였으면, 패턴 형성용 오목부에 공급한 액상 패턴재(312)를 가열 고화시킴으로써(단계 S163), 패턴의 형성 공정이 종료된다.
단계 S163의 패턴재 가열 고화 공정에서의 패턴재의 가열 온도는, 액상 패턴재(312)에 의해 다르고, 가열 고화 온도가 80∼120℃ 정도와 같이 건조 온도로 그만큼 변하지 않는 온도에서 충분한 경우도 있고, 소성 온도와 마찬가지로 200℃ 이상으로 가열할 필요가 있는 경우도 있다. 또한, 패턴재 가열 고화 공정은, 필요에 따라서 액상 패턴재(312)의 용매를 증발시키는 건조 공정과, 건조된 용질을 소성하는 소성 공정을 포함시킬 수 있다.
또, 워크피스(20)의 표면이 이미 비친화성을 갖고 있는 경우, 단계 S160의 워크피스 비친화성 처리 공정을 생략하여도 된다. 또한, 도 13의 파선으로 나타낸 바와 같이, 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재(312)를 공급할 때마다, 단계 S162의 부착액 제거 공정과 단계 S163의 패턴재 가열 고화 공정을 행하고, 패턴재 가열 고화 공정을 종료한 후, 다음의 패턴재 공급 공정을 행하도록 하여도 된다. 이와 같이, 가열 고화 공정의 종료 후에 패턴재 공급 공정을 행하도록 하면, 내부 응력이 매우 작은 치밀한 패턴을 형성할 수 있다.
도 14는, 본 발명에 따른 제8 패턴 형성 방법의 흐름도이다. 본 실시예의 패턴 형성 방법도, 워크피스(20)에 이미 패턴 형성용 오목부가 형성되어 있는 경우에 적용된다. 제8 패턴 형성 방법은, 먼저, 워크피스(20)의 표면을 비친화성 처리한다(단계 S170). 이 워크피스(20)의 비친화성 처리는, 상기한 바와 마찬가지로 행한다.
그 후, 패턴재 공급 공정에서, 워크피스(20)에 형성한 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재(312)를 소정량 공급한다(단계 S171). 다음에, 단계 S172에 도시한 바와 같이, 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)를 제거하는 부착액 제거 공정을 행한다. 또한, 불필요한 패턴재를 제거한 워크피스(20)를 소정의 온도(예를 들면 80∼120℃ 정도)로 가열하여, 워크피스(20)의 오목부에 공급한 액상 패턴재(312)의 건조를 행한다(단계 S173).
그 후, 다시 단계 S171로 되돌아가 패턴재 공급 공정을 행하고, 건조 고화시킨 패턴재가 존재하고 있는 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재(312)를 더 공급하고, 단계 S172, 단계 S173의 공정을 반복한다. 이들 단계 S171∼단계 S173의 공정은, 필요 횟수 반복된다. 그리고, 최후의 패턴재 공급 공정, 부착액 제거 공정, 패턴재 건조 공정을 종료하였으면, 액상 패턴재(312)의 건조 고화된 용질을 더욱 고온에서 소성하여 고화 반응을 완료시킨다.
이와 같이, 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재를 소량씩 공급하고, 패턴재의 공급, 패턴재의 건조를 반복함으로써, 패턴재의 건조 시에서의 보이드의 발생 등을 방지할 수 있어, 내부 응력이 작은 치밀한 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 액상 패턴재(312)를 건조하기 전에, 워크피스의 표면에 부착된 불필요한 액상 패턴재를 제거하도록 하고 있기 때문에, 고화물을 제거하는 경우보다도, 워크피스(20)의 표면에 부착되어 있는 불필요한 제거를 용이하게 행할 수 있다.
또, 단계 S171부터 단계 S174까지의 공정을 1회만 행하여 패턴을 형성해도 되는 것은 물론이다.
도 15는, 본 발명의 제9 패턴 형성 방법의 설명도이다. 본 실시예의 패턴 형성 방법은, 먼저, 이미 패턴 형성용 오목부가 형성되어 있는 워크피스(20)의 표면을, 상기와 마찬가지로 하여 비친화성 처리한다(단계 S180). 다음에, 잉크제트 프린터의 프린터 헤드와 같은 토출 장치를 이용하여, 워크피스(20)의 패턴 형성용 오목부에 선택적으로 액상 패턴재(312)를 소정량 공급한다(단계 S181). 그 후, 액상 패턴재(312)를 가열 고화하고(단계 S182), 패턴의 형성을 종료한다. 이 패턴재의 가열 고화는, 상기한 바와 같이 예를 들면 120℃ 이하의 비교적 저온에서 행하는 경우도 있고, 그보다 높은 온도에서 행하는 경우도 있다. 또한, 패턴재의 가열 고화는, 액상 패턴재를 건조하는 공정과, 그 후의 소성 공정을 포함하고 있어도 된다.
이와 같이, 제9 패턴 형성 방법에서는, 토출 장치에 의해 액상 패턴재(312)를, 워크피스(20)에 형성한 패턴 형성용 오목부에 선택적으로 공급함으로써, 워크피스의 표면에 부착된 것을 제거하는 공정을 설정할 필요가 없어, 공정의 간소화를 도모할 수 있다.
또, 도 15의 파선으로 나타낸 바와 같이, 패턴 형성용 오목부에 공급한 액상 패턴재(312)의 가열 고화를 종료하면, 다시 단계 S181의 패턴재 공급 공정과, 단계 S182의 패턴재 가열 고화 공정을 반복한다. 그리고, 패턴재 공급 공정과 패턴재 가열 고화 공정을 필요 횟수 반복하여 패턴의 형성을 종료하여도 된다.
도 16은, 본 발명의 제10 패턴 형성 방법의 흐름도이다. 본 실시예의 패턴 형성 방법은, 먼저, 상기와 마찬가지로, 패턴 형성용 오목부가 형성된 워크피스(20)의 표면을 비친화성 처리한 후(단계 S190), 패턴 형성용 오목부에 액상 패턴재(312)를 소정량 공급한다(단계 S191). 다음에, 워크피스(20)의 패턴 형성용 오목부에 공급한 액상 패턴재(312)의 건조를 행한다(단계 S192). 또한, 패턴재의 건조를 종료하였으면, 단계 S191로 되돌아가 다시 오목부에 액상 패턴재(312)를 공급하고, 단계 S192의 패턴재 건조 공정을 행한다. 그리고, 이 패턴재 공급 공정과 패턴재 건조 공정을 필요 횟수 반복한다.
최후의 패턴재 공급 공정과 패턴재 건조 공정을 종료하였으면, 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)에 의한 건조 고화물을, 상기한 대기압 플라즈마를 사용한 에칭이나 CMP 등에 의해 제거한다(단계 S193). 그리고, 건조 고화물의 제거의 종료 후, 단계 S194에 도시한 바와 같이, 패턴재 소성 공정에서 액상 패턴재(312)에 포함되어 있는 용질의 소성을 행한다.
또, 도 16의 파선으로 나타낸 바와 같이, 2회째 이후의 패턴재 공급 공정은, 단계 S193의 건조 고화물 제거 공정 후에 행하여도 되고, 단계 S194의 패턴재 소성 공정 후에 행하여도 된다. 또한, 단계 S193의 건조 고화물 제거 공정을 행하지 않고, 단계 S192의 패턴재 건조 공정 종료 후, 즉시 단계 S194의 패턴재 고화 공정을 행하고, 그 후, 도 16의 파선의 단계 S193a에 도시한 바와 같이 고화물 제거 공정을 행하여도 된다. 이와 같이, 단계 S194의 패턴재 고화 공정 후에 단계 S193a의 고화물 제거 공정을 행하면, 고화물의 제거를 한번에 마칠 수 있어, 공정이 간소화된다. 물론, 패턴재 소성 공정 후에 고화물 제거 공정을 행한 후, 단계 S191로 되돌아가 단계 S191, 단계 S192, 단계 S194, 단계 S193a를 필요 횟수 반복하는 것도 가능하다.
도 17은, 본 발명의 제11 패턴 형성 방법의 흐름도이다. 제11 패턴 형성 방법은, 워크피스(20)에 패턴 형성용 오목부가 형성되어 있지 않은 경우에 적용되는 패턴 형성 방법 중의 하나이다.
이 방법은, 먼저, 상기에 설명한 바와 마찬가지로 하여 워크피스(20)의 표면에 마스크를 형성하고(단계 S200), 마스크의 비친화성 처리를 행한다(단계 S201). 다음에, 마스크에 형성한 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재(312)를 공급한 후(단계 S202), 마스크의 표면에 부착된 액상 패턴재(312)를 제거하는 부착액 제거 공정을 행한다(단계 S203). 그 후, 패턴 형성용 개구부에 공급한 액상 패턴재(312)의 가열 고화 공정인 건조와 소성을 행한다(단계 S204, 단계 S205).
패턴재의 소성을 종료하였으면, 다시 단계 S202의 패턴재 공급 공정으로 되돌아가, 단계 S202로부터 단계 S205를 필요 횟수 반복한다. 그리고, 최후의 패턴재 소성 공정을 종료하였으면, 단계 S206에 도시한 바와 같이, 마스크 제거 공정을 행한다.
또, 도 17의 파선으로 나타낸 바와 같이, 필요에 따라서 단계 S202의 패턴재 공급 공정과 단계 S203의 부착액 제거 공정을 필요 횟수 반복한 후에, 단계 S204∼단계 S206를 행하여도 되고, 단계 S202∼단계 S204를 필요 횟수 반복한 후에, 단계 S205의 패턴재 소성 공정과 단계 S206의 마스크 제거 공정을 행하여도 된다.
도 18 및 도 19는, 본 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 반도체 기판에 적용한 경우의 제조 공정 설명도이다.
본 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 워크피스가 되는 반도체 기판에 배선을 형성하는 공정에 적용하면, 먼저, 도 18의 (1)에 도시한 바와 같은 반도체 기판(30)을 마스크 형성부(100)의 마스크재 도포 유닛(110)에 반입하고, 테이블(112)의 위에 배치한다. 그리고, 반도체 기판(30)을 모터(118)에 의해 테이블(112)과 함께 회전시키면서, 레지스트 공급부(116)로부터 포토레지스트(114)를 적하하고, 반도체 기판(30)의 표면(32)에 유기재로 되는 포토레지스트를 도포한다. 그리고, 포토레지스트를 건조시켜 마스크재로 되는 유기막으로 이루어지는 포토레지스트막(35)을 형성한다(도 18의 (2) 참조).
포토레지스트막(35)을 형성한 후에는, 반도체 기판(30)을 마스크재 패터닝 유닛(122)으로 이송하고, 포토레지스트막(35)의 윗쪽으로부터 전사 마스크(132)를 통해 광(126)을 조사하고, 상기 포토레지스트막(35)의 표면에 배선용 패턴을 감광시킨다(노광 공정). 그 후, 레지스트막(35)을 노광한 반도체 기판(30)을 현상부(124)에 반입하고, 현상액(138)에 침지하여 레지스트막(35)의 현상을 행한다. 이에 따라, 도 18의 (2)에 도시한 바와 같이, 배선을 형성하는 부분의 반도체 기판(30)의 표면(32)을 노출시킨 패턴 형성용 개구부(오목부)로 되는 홈(38)을 갖는 마스크(36)가 형성된다. 또, 해당 홈(38)의 폭은, 배선과 마찬가지의 폭으로 설정되어 있다.
이렇게 하여 반도체 기판(30)의 표면(32)을 노출시킨 홈(38)을 갖는 마스크(36)를 형성한 후에는, 마스크(36)의 위에 액상의 무기 도전 재료(액상 패턴재)를 도포하고, 도 18의 (3)에 도시한 바와 같이, 홈(38)을 매립함과 함께, 마스크(36)의 위를 덮은 무기 도전막(40)을 형성한다. 또, 마스크(36)를 덮는 무기 도전막(40)을 형성하는 경우, 스핀 코팅법을 이용할 수 있다. 즉, 반도체 기판(30)을 회전시켜, 이 회전 중인 반도체 기판(30)의 회전 중앙부에 무기 도전 재료를 적하하면, 해당 무기 도전 재료는 원심력에 의해 반도체 기판(30)의 외측으로 확대되어, 표면 상에 균일한 무기 도전막(40)을 형성할 수 있다.
그리고, 무기 도전막(40)을 마스크(36)의 위에 형성한 후에는, 도 19의 (1)에 도시한 바와 같이, 대기압 하에서 에칭액 또는 기체 액체 혼합 상태에 있는 에칭액을 도포하여, 무기 도전막(40)의 에칭을 행하도록 하면 된다. 그리고, 무기 도전막(20)의 에칭에는, 스핀 에칭을 이용하는 것이 바람직하며, 이것을 이용하도록 하면, 에칭액을 균일하게 무기 도전막(40)의 표면에 도포하는 것이 가능하게 되어, 무기 도전막(40)의 에칭의 진행을 균일하게 할 수 있는 것이다.
또, 에칭은 시간 관리에 의해 행하도록 하고 있으며, 도 18의 (2)에 도시한 바와 같이, 무기 도전막(40)이 마스크(36)의 홈(38)만에 남을 때까지, 즉 무기 도전막(40)이 마스크(36)의 표면으로부터 제거될 때까지 행해진다. 또, 본 실시예에서는, 이 무기 도전막(40)의 제거를 스핀 에칭에 의해 행하는 것으로 하였지만, 이 형태에 한정되지 않고, 다른 방법, 예를 들면 CMP 등에 의해 행하도록 하여도 된다. 그리고, 무기 도전막(40)의 제거를 CMP에 의해 행하도록 하더라도, 스핀 에칭과 마찬가지로, 대기 중에서의 제거를 할 수 있을 뿐만 아니라, CMP에서는 홈(38)에 들어간 무기 도전막(40)의 천장 부분을 평탄하게 하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 무기 도전막(40)이 홈(38)만에 남을 때까지 에칭을 행한 후에는, 대기압 플라즈마 장치(도시 생략)에 반도체 기판(30)을 도입하고, 해당 반도체 기판(30)의 표면(32)에 형성되는 포토레지스트막(35)으로 이루어지는 마스크(36)를 제거하면 된다. 이와 같이 하여 마스크(36)를 반도체 기판(30)의 표면(32)으로부터 제거함으로써, 반도체 기판(30)의 표면(32)에 무기 도전막(40)으로 이루어지는 배선(42)을 형성할 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 종래의 제조 공정과 같이 드라이 에칭이나 챔버 내의 클리닝이 필요 없기 때문에, 지구 온난화 계수가 높은 PFC 가스를 사용하지 않고도 제조를 행하는 것이 가능하게 된다.
또, 상기 실시예에서는, 반도체 기판(30)에 마스크를 형성한 후, 곧 마스크(36)의 위에 무기 도전막(40)을 형성하는 경우에 대하여 설명하였지만, 반도체 기판(30)은, 홈(38)을 갖는 마스크(36)를 형성한 후, 도 3에 도시한 비친화성 처리부(200)에 반입하여 비친화성 처리를 하는 것이 바람직하다. 이 비친화성 처리는, 다음과 같이 하여 행한다.
마스터(36)를 설치한 반도체 기판(30)을 도 3에 도시한 처리 챔버(218)에 반입한다. 그 후, 원료 가스 공급원(214)으로부터 방전 챔버(210)에 대기압 상태에서 CF4를 도입하고, 방전 챔버(210) 내에 기체 방전을 발생시킨다. 이에 따라, CF4 가 분해되어, 활성 불소가 생성된다. 따라서, 활성 불소를 포함한 처리 가스(216)를 처리 챔버(218)에 공급하면, 유기막으로 이루어지는 마스크(36)는 표면이 불화되어 비친화성화된다. 따라서, 회전하고 있는 반도체 기판(30)에 액상의 무기 도전 재료를 적하한 경우, 액상 무기 도전 재료가 비친화성 처리된 마스크의 표면을 용이하게 이동하기 때문에, 홈(38)으로의 액상 무기 도전 재료의 공급을 용이하게 행할 수 있을 뿐만 아니라, 마스크(36)의 표면에 액상 무기 도전 재료가 부착하기 어렵고, 액상의 무기 도전 재료를 선택적으로 홈(38)에 공급할 수 있다. 이 때문에, 상기한 실시예에서 설명한 마스크(36)의 위의 무기 도전막(40)을 에칭(에치백)할 필요가 없어, 공정을 보다 간소화하는 것이 가능해진다. 또, 이 비친화성 처리는, 반도체 기판(30)을 적절한 온도, 예를 들면 80∼150℃ 정도에서 가열하여 행하면, 마스크(36)의 불화 반응을 촉진할 수가 있어, 처리 시간을 단축할 수 있다.
또한, 액상 무기 도전 재료를 마스크(36)의 홈(38)에 공급하여 매립하는 경우, 잉크제트 프린터의 잉크제트 헤드와 같은 정량 토출 장치를 사용하면, 마스크(36)의 표면에 액상 무기 도전 재료를 부착시키지 않고 홈(38)에 무기 도전 재료를 공급할 수 있다. 또한, 폭이 1㎛ 이하인 미세한 배선(42)을 형성하는 경우, 도 4에 도시한 패턴재 공급부(300)에 의해, 액상 패턴재인 액상의 무기 도전 재료를 마스크(36)의 홈(38)에 공급하면 된다.
즉, 마스크(36)를 비친화성 처리부(200)에서 친화성 처리한 후, 반도체 기판(30)을 패턴재 공급부(300)의 처리 스테이지(318)의 위에 배치한다. 그리고, 처리 스테이지(318)를 모터(320)에 의해 회전시킴과 함께, 직류 전원(328)에 의해 처리 스테이지(318)를 통해 양의 직류 전압을 반도체 기판(30)에 인가한다. 또한, 액상 패턴재 공급원(314)으로부터 액상 무기 도전 재료를 아토마이저(311)에 공급함과 함께, 분무 가스 공급원(316)으로부터 분무용 질소 가스를 아토마이저(311)에 공급하고, 액상 무기 도전 재료를 0.2㎛ 정도 이하의 미스트 형상 미립자로 하여 샤워 헤드(310)로부터 분출시킨다. 이 때, 처리 스테이지(318)에 내장한 히터(326)에 의해 반도체 기판(30)을, 액상 무기 도전 재료의 용매를 증발 가능한 적절한 온도로 가열한다.
또, 상기 반도체 기판은 도전성이기 때문에, 처리면 내에서 균일한 전계를 형성하는 것은 용이하다. 그러나, 유리 등의 절연성 피처리물인 경우에는, 도 32에 도시한 바와 같이, 평면 형상 전극(342)의 위에 절연성 피처리물(절연성 피처리 기판)(340)을 배치하고, 평면 형상 전극(342)을 통해 절연성 피처리 기판(340) 위에 균일한 전계를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서는, 워크피스(20), 절연성 피처리 기판(340)에 전압을 인가하는 전원으로서 직류 전원(28)을 이용하였지만, 이것에 한정되지 않고, 교류 전원을 이용하여도 된다.
샤워 헤드(310)로부터 분출된 액상 무기 도전 재료의 미스트 형상 미립자는 음으로 대전된다. 이 때문에, 양의 직류 전압이 인가되고 있는 반도체 기판(30)과 미립자의 무기 도전 재료 사이에 정전 인력이 작용하여, 액상 무기 도전 재료의 미립자가 회전하고 있는 반도체 기판(30)에 흡착된다. 이 미립자는, 반도체 기판(30)에 형성된 마스크(36)의 표면이 비친화성 처리되어 있기 때문에, 마스크(36)의 표면을 슬라이딩하여 홈(38)에 공급된다. 그리고, 홈(38)으로의 무기 도전 재료의 공급을 소정 시간 행한 후, 에어나이프(330)에 의해 마스크(36)의 표면에 부착된 불필요한 액상 무기 도전 재료를 제거한다. 이 불필요한 부착액 제거 공정은, 반도체 기판(30)을 회전시킨 상태에서, 또는 반도체 기판(30)을 경사시킨 상태에서 행하면, 보다 효율적으로, 또한 보다 약한 압력의 공기에 의해 행하는 것이 가능해진다. 그리고, 반도체 기판(30)을 가열하면서 액상 무기 도전 재료의 홈(38)으로의 공급을 행함으로써, 액상 무기 도전 재료의 건조 공정을 생략하는 것이 가능할뿐만 아니라, 무기 도전막(40)을 치밀하게 할 수 있다.
또, 상기한 부착액 제거 공정은, 액상의 무기 도전 재료를 마스크(36)의 홈(38)에 공급하는 패턴 재료 공급 공정을 종료한 후에 행하여도 된다. 또한, 배선(42)으로 된 무기 도전막(40)은, 필요에 따라서 도 1에 파선으로 나타낸 패턴 고화부(500)에서 소성할 수 있다.
발명자는, 반도체 소자에서의 소자 간 분리의 방법이나, FET의 게이트 전극의 형성 공정이나, 배선 층간의 컨택트 형성 공정 등에 본 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 적용한 예를 고안하였다. 이하에 실시예로서 상술한 3개의 예의 수순을 설명한다. 또 상술한 패턴 형성 방법과 공통되는 개소에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 20 및 도 21은, 본 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 반도체 소자의 형성에서의 소자 간 분리의 방법에 적용한 경우의 제조 공정 설명도로서, 종래의 반도체 디바이스 제조 공정에서의 STI 형성 공정에 대응하고 있다.
반도체 기판에서는, 반도체 소자가 형성되어 있는 소자 영역(600A, 600B, 600C) 사이에 절연 패턴을 형성하여 소자 간 분리를 이루고, 이들 소자 영역(600A, 600B, 600C)에 형성한 소자 간에 단락 등이 생기는 것을 방지할 필요가 있다.
그래서, 도 21의 (1)에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(602)의 표면(604)에 마스크재인 포토레지스트막으로 이루어지는 마스크(606)를 형성한다. 즉, 먼저, 반도체 기판(602)의 표면(604)에 포토레지스트를 도포하고, 포토레지스트막(605)을 형성한다. 그 후, 소자 분리 영역 형성용의 마스크를 통해 포토레지스트막(605)의 노광, 현상을 행하여, 소자 영역(600A, 600B, 600C)의 사이에 기판 표면(604)이 노출되는 홈(608)을 갖는 마스크(606)를 형성한다.
그리고 해당 홈(608)이 형성된 반도체 기판(602)을 스핀 코팅 공정에 도입하고, 그 표면에 홈(608)을 매립하도록, 액상의 절연 재료의 도포를 행하여, 마스크(606)를 덮어 절연층(610)을 형성한다. 이 상태를 도 21의 (2)에 도시한다. 이렇게 하여 절연층(610)을 형성한 후에는, 스핀 에칭 공정에 의해서 절연층(610)의 에칭을 행하고, 도 21의 (3)에 도시한 바와 같이, 마스크(606)를 형성하고 있는 포토레지스트막(605)을 노출시킨다.
그 후, 도 21의 (1)에 도시한 바와 같이 대기압 플라즈마 장치에 의해 상기 마스크(606)의 제거를 행한다. 이에 따라, 반도체 기판(602)의 표면(604)에, 절연층(610)으로 이루어지는 소자 분리용의 절연 패턴(612)이 형성된다.
이렇게 해서 마스크(606)의 제거를 행한 후에는, 반도체 기판(602)을 스핀 코팅 공정에 도입하고, 절연 패턴(612)을 덮어 실리콘층(614)을 형성한다. 그리고 실리콘층(614)을 형성한 후에는, 다시 스핀 에칭 공정에 반도체 기판(602)을 도입하여, 절연 패턴(612)의 표면이 노출될 때까지 실리콘층(614)을 에칭한다. 이에 따라, 절연 패턴(612)에 의해 분리된 실리콘층(614)으로 이루어지는 소자 영역(600)(600A, 600B, 600C)이 형성된다.
도 22 및 도 23은, 본 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 FET의 게이트 전극의 형성 공정에 적용한 경우의 제조 공정 설명도이다.
MOS-FET의 게이트 전극을 형성하는 경우, 먼저, 도 22의 (1)에 도시한 바와 같이, 절연 패턴(612)에 의해 분리한 소자 영역(600)을 갖는 반도체 기판(602)을 산화로에 도입한다. 그리고, 소자 영역(600)을 구성하고 있는 실리콘층(614)을 열 산화하여, 실리콘층(614)의 표면에 얇은 이산화규소로 이루어지는 게이트 산화막(도시 생략)을 형성한다.
다음에, 실리콘층(614)과 절연 패턴(612)을 덮어 포토레지스트를 도포하고, 도 21의 (2)에 도시한 바와 같이 포토레지스트막(616)을 형성한다. 그 후, 게이트 전극 형성용의 마스크를 통해 포토레지스트막(616)을 노광, 현상하고, 소자 영역(600B)을 형성하고 있는 실리콘층(614)의 표면을 노출시킨 홈(618)을 갖는 마스크(620)를 형성한다. 또, 해당 홈(618)의 폭은 게이트 전극의 폭과 동일하게 되어 있다.
다음에, 해당 홈(618)이 형성된 반도체 기판(602)을 스핀 코팅 공정에 도입하고, 홈(618)을 매립함과 함께, 마스크(620)를 덮도록 액상으로 이루어지는 무기 도전 재료의 도포를 행하여 무기 도전막(622)을 형성한다. 이 상태를 도 21의 (3)에 도시한다.
이렇게 해서 무기 도전막(622)을 형성한 후에는, 도 23의 (1)에 도시한 바와 같이, 스핀 에칭 공정에 의해 마스크(620)의 표면이 노출될 때까지 에칭을 행한다. 그 후, 도 21의 (2)에 도시한 바와 같이, 대기압 플라즈마 장치에 의해 마스크(620)를 형성하고 있는 포토레지스트막(616)의 제거를 행한다. 이에 따라, 소자 영역(600A)을 형성하고 있는 실리콘층(614)의 위에, 게이트 산화막을 통해 무기 도전막(622)으로 이루어지는 게이트 전극(624)을 형성할 수 있다.
도 24, 도 25, 도 26은, 본 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 배선 층간의 컨택트 형성 공정에 적용한 경우의 제조 공정 설명도이다.
상기한 바와 같이 하여 게이트 전극(624)을 형성한 반도체 기판(620)을 이온 주입 장치(도시 생략)에 반입한다. 그리고, 게이트 전극(524)을 마스크로 하여, 소자 영역(600B)의 게이트 전극(624)의 양측에 노출되어 있는 부분에 불순물 이온을 주입하여 확산시켜, 소스 영역과 드레인 영역으로 한다(모두 도시 생략).
그 후, 도 24의 (1)에 도시한 바와 같이, 절연 패턴(612), 실리콘층(614) 및 게이트 전극(624)을 덮도록 포토레지스트를 도포하고, 포토레지스트막(626)을 형성한다. 다음에, 컨택트홀 형성용으로 되는 마스크를 통해 노광, 현상을 행하여, 포토레지스트막(626)에 컨택트홀(628)을 형성하고, 소스 영역과 드레인 영역을 형성하고 있는 소자 영역(600B)의 표면과 게이트 전극(624)의 표면을 노출시킨 마스크로 한다.
그 후, 도 24의 (2)에 도시한 바와 같이, 포토레지스트막(마스크)(626)를 덮어 텅스텐을 포함하는 용액을 도포하여 텅스텐(630)을 퇴적하고, 컨택트홀(628) 내에 텅스텐(630)을 충전한다. 또한, 도 24의 (3)에 도시한 바와 같이, 포토레지스트막(626)의 표면에 형성된 텅스텐(630)을 스핀 에칭 또는 CMP에 의해 제거하여, 포토레지스트막(626)의 표면을 노출시킨다.
다음에, 다른 에칭액을 이용한 스핀 에칭 혹은 대기압 플라즈마에 의해 포토레지스트막(626)을 제거한다. 이에 따라, 도 25의 (1)에 도시한 바와 같이, 컨택트홀(628) 내에 충전되어 있던 텅스텐(플러그)(630)이, 소자 영역(600B)과 게이트 전극(624)의 표면으로부터 세워 설치한 형태로 된다.
다음에, 액상 절연 재료의 도포를 스핀 코팅 등으로 행하여, 텅스텐 플러그(630)를 덮어 절연층(632)을 형성한다. 그리고, 도 25의 (2)에 도시한 바와 같이 스핀 에칭 공정에 의해 절연층(632)을 텅스텐 플러그(630)의 표면이 노출될 때까지 에칭을 행한다.
또한, 다시 절연층(632)의 위에 포토레지스트를 스핀 코팅 등으로 도포하여, 포토레지스트막(634)을 형성한다(도 25의 (3) 참조). 그 후, 배선 형성용의 마스크를 통해 포토레지스트막(634)의 노광, 현상을 행하여, 도 21의 (3)에 도시한 바와 같이, 절연막(632)의 상면을 노출시킨 배선용의 홈(636)을 형성한 마스크를 형성한다.
이와 같이 포토레지스트막(634)에 홈(636)을 형성한 후에는, 도 26의 (1)에 도시한 바와 같이, 상기 홈(636)을 매립하도록 알루미늄층(638)을 형성한다. 그 후, 알루미늄층(638)을 스핀 에칭 등으로 에칭하여, 배선용 홈(636)을 형성한 포토레지스트막(마스크)(634)의 표면을 노출시킨다. 또한, 대기압 플라즈마 공정에 의해 포토레지스트막(634)을 제거한다. 이에 따라, 도 26의 (2)에 도시한 바와 같이, 절연막(632)의 상면에, 텅스텐 플러그(630)에 전기적으로 접속된 알루미늄 배선(640)을 형성할 수 있다.
도 27 및 도 28은, 본 발명에 따른 패터닝 방법에 의해 액정 표시 장치의 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 투명 전극을 형성하는 공정을 도시한 것이다.
ITO 투명 전극을 형성하는 경우, 먼저, 도 27의 (1)에 도시한 바와 같이, 우선 워크피스(20)인 세정된 유리 기판(650)의 표면 전체에, 레지스트막(652)을 형성한다. 즉, 도 2에 도시한 마스크 형성부(100)의 마스크재 도포 유닛(110)에 유리 기판(650)을 반입한다. 그리고, 유리 기판(650)을 테이블(112)의 위에 배치하여 회전시킴과 함께, 윗쪽으로부터 포토레지스트(114)를 적하하고, 이것을 건조시켜 레지스트막(652)으로 한다. 이 레지스트막(652)의 두께는, 형성하여야 할 전극 패턴의 높이 이상으로 형성한다.
다음에, 레지스트막(652)을 형성한 유리 기판(650)을 도 2에 도시한 바와 같은 마스크재 패터닝 유닛(120)으로 이송한다. 그리고, 노광부(122)에서 레지스트막(652)을 노광한 후, 현상부(124)에서 유리 기판(650)을 현상액(138)에 침지하여 레지스트막(652)을 현상한다. 이에 따라, 도 27의 (2)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(650)의 표면을 노출시킨 전극 패턴 형성용 개구부(오목부)(654)를 갖는 레지스트막(652)으로 이루어지는 마스크(656)가 형성된다.
다음에, 마스크(656)의 표면에 비친화성 처리를 실시한다. 구체적으로는, 도 27의 (3)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(650)과 마스크(656)의 표면에 불소 수지 중합막(658)을 형성한다. 이 불소 수지 중합막(658)의 형성은, 다음과 같이 하여 행한다. 또, 불소 수지 중합막(658)을 형성하여 행하는 본 실시예의 비친화성 처리의 경우, 도 6에 도시한 마스크 형성부(150)의 장치를 도 1에 도시한 비친화성 처리부(200)로서 사용한 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 도 6에 도시한 성막 처리실(152)에 유리 기판(650)을 반입하고, 성막 스테이지(154)의 위에 배치한다. 단, 도 6에 도시한 전사 마스크(24)는 사용하지 않는다.
다음에, 성막 처리실(152) 내를 진공 펌프(160)에 의해 배기한다. 또한, 성막 원료 공급부(168)의 용기(172) 내의 C8F18 등의 액체 불소 화합물(170)을 히터(174)에 의해 가열하여, 액체 불소 화합물(170)을 기화시킨다. 또한, 캐리어 가스 공급부(178)로부터 질소 등의 캐리어 가스를 공급 배관(166)에 유입시켜, 액체 불소 화합물(170)의 증기를 성막 처리실(152)로 반송한다. 그리고, 고주파 전원(156)에 의해 고주파 전극(158)과 성막 스테이지(154) 사이에 고주파 전압을 인가하여, 처리실(152)에 도입한 액체 불소 화합물(170)의 증기를 통한 방전을 발생시킨다. 그렇게 하면, 직쇄형상 불소 화합물(170)의 결합이 일부 절단되어 활성으로 되고, 유리 기판(650)의 표면에 도달한 활성 불소 화합물 증기가 중합하여, 유리 기판(650)의 표면 전체에 비친화성을 갖는 불소 수지 중합막(658)이 형성된다. 또, 중합막(658)의 두께는 100Å 정도로 형성한다.
또, 상기한 비친화성 처리 공정에서는, 전극 패턴 형성용 개구부(이하, 간단히 개구부라 하는 경우가 있음)(654)에 의해 노출된 유리 기판(650)의 표면에도 불소 수지 중합막(658)이 형성된다. 그래서, 개구부(654)의 내부를 친화성 처리한다. 구체적으로는, 도 27의 (4)에 도시한 바와 같이, 전극 패턴 형성용 개구부(654)에 자외선을 조사하여, 불소 수지 중합막(658)을 제거한다.
이 불소 수지 중합막(658)의 제거는, 전극 패턴 형성 부분에 상당하는 부분만 투과하는 자외선 조사 마스크를, 유리 기판(650)의 윗쪽에 배치하여 자외선을 조사한다. 그렇게 하면, 자외선이 불소 수지 중합막(658)의 결합을 절단하여, 개구부(654)에 형성되어 있던 불소 수지 중합막(658)이 제거된다. 또한, 유리 기판(650)에 부착되어 있던 레지스트 등의 유기물도 분해되어 제거된다. 따라서, 유리 기판(650)의 전극 패턴 형성 부분에 친화성이 부여된다.
또, 액상 패턴재의 용매가 옥탄 등의 유기 용매인 경우에는, 상기 외에도, 비이온 계면 활성제에 의한 밀착성 개선 처리를 행한다. 구체적으로는, 비이온 계면 활성제(RO-(CH2CH2O)nH)의 1% 수용액을, 유리 기판(650)의 표면에 도포함으로써, 액상 패턴재와의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또, 비이온 계면 활성제의 도포는, 후술하는 성막 처리 공정의 직전에 성막 처리실 내에서 행하여도 되고, 다른 처리실 내에서 행하여도 된다. 또한, 유리 기판(650)에 대한 밀착성 개선 처리는, 성막 처리 공정과 함께 성막 처리실 내에서 행할 수 있다.
다음에, 도 28의 (1)에 도시한 바와 같이, 전극 패턴 형성용 개구부(654)의 내부에, 액상 패턴재(312)를 공급하여 충전한다. 구체적으로는, 도 4에 도시한 패턴재 공급부(300)에 유리 기판(650)을 반입하고, 처리 스테이지(232) 위에 배치한다. 그리고, 액상 패턴재(312)를 아토마이저(311)에 의해 미스트 형상의 미립자로 하고, 샤워 헤드(310)에 의해 분출하여 유리 기판(650)에 공급한다.
본 실시예에서는, 액상 패턴재(312)는, ITO의 초미립자(입자경 0.1㎛ 이하)를 옥탄(C8H18) 등의 유기 용매에 분산시킨 것을 사용하고 있다.
또, 액상 패턴재(312)의 공급과 동시에, 반응 가스를 공급함으로써, 막질 개선 처리를 행할 수도 있다. 구체적으로는, 액체 패턴재(312)에 반응 가스를 혼합하여 아토마이저(311)에 공급하여 액상 패턴재(12)를 미립화하고, 샤워 헤드(310)로부터 분출한다. 반응 가스로서는, 4불화 탄소 가스 또는 산소 가스 등을 사용할 수 있고, 형성되는 ITO 피막의 산화물의 비율을 조정할 수 있다.
또, 분무한 액상 패턴재(312)에 대하여, 도시하지 않은 전자선 조사관에 의해 전자선을 조사하면, 조사된 전자선이 미입형상의 액상 패턴재가 음으로 대전되기 때문에, 액적의 대전량을 많게 할 수 있다.
다음에, 아토마이저(311)에 의해 미립화되고, 샤워 헤드(310)를 통해 분무된 액상 패턴재(312)는, 자유 낙하에 의해서도 처리 테이블(318) 위의 유리 기판(650)의 표면에 피착할 수 있지만, 처리 스테이지(318)에 예를 들면 10kV의 바이어스 전압을 인가하여, 유리 기판(650)의 표면을 양으로 대전시킴으로써, 음으로 대전된 액상 패턴재(312)의 액적을 끌어 당겨 부착시킨다. 또, 액상 패턴재(312)를 미스트화하면 자연스럽게 음으로 대전되기 때문에, 전자선과 충돌하지 않았던 액적도, 유리 기판(650)에 끌어 당겨 부착시킬 수 있다.
여기서, 유리 기판(650)을 모터(32)로 회전시키면, 불소 수지 중합막(658)의 위에 부착된 액상 패턴재(312)가 전극 패턴 형성용 개구부(654)에 유입된다. 따라서, 개구부(654)에의 액상 패턴재(312)의 공급을 신속하게 행할 수 있을뿐만 아니라, 개구부(654)의 내부에 액상 패턴재(312)가 균일하게 충전된다.
개구부(654)에 액상 패턴재(312)의 공급을 종료하였으면, 에어나이프(330)에 의해 마스크(656)의 위에 부착되어 있는 불필요한 액상 패턴재(312)를 제거한다. 또, 유리 기판(650)을 회전시키고 불필요한 액상 패턴재를 제거하여도 된다. 또한, 유리 기판(650)을 경사시킴으로써도, 마스크(656) 위에 부착된 액상 패턴재(312)를 제거할 수 있다.
다음에, 유리 기판(650)을 가열하여, 액상 패턴재(312)를 건조시킨다. 본 실시예에서는, 마스크(656)의 전극 패턴 형성용 개구부(654)로의 액상 패턴재(312)의 공급과 함께 패턴재의 건조가 행해진다. 즉, 유리 기판(650)을 배치한 처리 테이블(318)에 내장한 히터(326)에 의해, 유리 기판(650)을 액상 패턴재(312)의 용매를 증발시키는 온도에 가열한다. 따라서, 전극 패턴 형성용 개구부(654)로의 액상 패턴재(312)의 공급과 액상 패턴재(312)의 건조가 동시에 행해지기 때문에, 공정의 간소화와 패턴 형성 시간의 단축화를 도모할 수 있다. 또한, 액상 패턴재(312)는 질소 가스와 함께 분무되기 때문에, 액상 패턴재(312)의 건조를 불활성 가스 분위기 중에서 행하게 되어, 패턴재가 필요 이상으로 산화되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 액상 패턴재(312)의 건조 온도는 패턴 피막에서의 보이드의 발생을 회피하기 위하여, 유기 용매의 비점 이하의 온도로 한다. 예를 들면, 액상 패턴재(312)의 용매가 옥탄(C8H18)인 경우, 비점이 170℃ 정도이기 때문에, 질소 분위기 중에서 150℃ 이하로 가열한다. 이에 따라, 액상 패턴재(312)가 고화하여 패턴 피막(660)으로 되어, ITO 피막이 형성된다(도 28의 (2) 참조).
또, 건조 공정을 패턴재 공급 공정 후에 행하는 경우, 150℃ 이하에서 5분 이상 건조하는 것이 바람직하다. 또한, 건조 공정에서의 온도 상승 속도를 제어함으로써, 패턴 피막(660)의 표면을 원하는 형상으로 성형할 수 있다. 도 29에 건조 온도의 상승 속도와 패턴 피막의 표면 형상과의 상관 관계의 설명도를 도시한다.
전 공정인 성막 공정의 종료 후에는, 도 29의 (1)에 도시한 바와 같이, 마스크(656)의 전극 패턴 형성용 개구부(654)에, 액상 패턴재(312)가 충전된 상태로 되어 있다. 그리고, 건조 공정에서 온도를 급속히 상승시키면, 액상 패턴재(312)에 포함되는 용매는, 주로 그 중앙 부분으로부터 증발한다. 그 결과, 건조 후의 패턴 피막(660a)은, 중앙 부분이 오목하게 들어간 상태로 성형된다. 한편, 건조 공정에서 온도를 천천히 상승시키면, 액상 패턴재(312)에 포함되는 용매는, 그 전체로부터 균등하게 증발한다. 따라서, 도 29의 (2)에 도시한 바와 같이, 건조 후의 패턴 피막(660b)은, 중앙 부분이 부풀어 오른 상태로 성형된다.
그래서, 패턴 피막(660)의 표면 형상을 관찰하면서, 건조 온도를 상승시킴으로써, 패턴 피막(660)의 표면을 원하는 형상으로 성형할 수 있다. 또, 도 29의 (1) 및 (2)의 중간적인 형상으로서, 패턴 피막의 표면을 평탄하게 성형하는 것도 가능하다.
다음에, 패턴 피막의 소성 및 마스크(656)의 제거를 행한다. 먼저, 패턴 피막(660)의 소성(어닐링) 처리 온도와 레지스트의 탄화 온도를 비교한다. 마스크(656)를 형성하고 있는 레지스트막의 탄화 온도가 패턴 피막(660)의 소성 처리 온도보다 높은 경우에는, 건조 공정에 후속하여 패턴재 소성 공정을 행한다.
한편, 레지스트막의 탄화 온도가 패턴 피막(660)의 소성 처리 온도보다 낮은 경우에는, 소성 처리의 과정에서 레지스트막(마스터(656))이 탄화하여, 마스크(656)의 제거가 곤란하게 된다. 따라서, 먼저 마스크 제거 공정을 행하고, 그 후에 패턴재 소성 처리 공정을 행한다. 또한, 대표적인 레지스트인 PMMA의 탄화 온도는 260℃ 정도이고, ITO 피막의 소성 처리 온도는 500℃ 이상이기 때문에, 먼저 레지스트 제거 공정을 행하고, 그 후에 어닐링 처리 공정을 행한다.
또, 패턴 피막(660)의 표면의 성형이 필요한 경우에는, 마스크 제거 공정의 앞에, 도 28의 (3)에 도시한 바와 같은 성형 가공을 행할 수 있다. 구체적으로는, 패턴 피막(660)이 원하는 두께로 될 때까지, CMP(화학 기계적 연마) 등에 의한 가공을 행한다. 그 때, 패턴 피막(660)의 주위는, 마스크(656)에 의해 보호되어 있기 때문에, 패턴 피막(660)이 변형 및 손상되는 경우가 적다. 또한, 성형 가공에 수반하여, 불소 수지 중합막(658)의 표면에 존재하는 액상 패턴재(312)의 잔재와, 불소 수지 중합막(658) 자체가 동시에 제거된다.
다음에, 마스크(656)를 제거한다. 마스크 제거 공정은, 산소 가스 또는 활성화된 산소 가스 분위기 하에서, 유리 기판(650)을 가열함으로써 행한다.
다음에, 유리 기판(650)을 가열하여, 패턴 피막(660)의 소성을 행한다. 패턴재 소성 공정은, 대기 분위기 중에서 행하여도 되고, 가열에 의한 패턴 피막(660)의 산화를 방지하기 위해서 불활성 가스 분위기 중에서 행하여도 된다. ITO 피막의 경우에는, 질소 분위기 중에서 500℃ 이상에서 소성 처리한다. 또, 400℃ 이하의 저온에서 소성 처리하는 경우에는, 불소 래디컬 또는 오존 래디컬 등의 활성화 가스 분위기 중에서 행함으로써, 소성 처리와 동시에 막질 개선을 행하는 것도 가능하다.
이상에 의해, 도 28의 (4)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(650)의 표면에, ITO의 패턴 피막(660)으로 이루어지는 전극 패턴(662)이 형성된다.
상술한 패턴 형성 방법에서는, 종래의 피처리 부재 표면에 형성된 패턴 재료를 제거한다는 공정으로부터, 오목부에 가하거나 매립하는 등의 공정으로 전환하였기 때문에, 상술한 각 공정을 전부 대기압 또는 대기압 근방의 환경에서 행할 수 있다. 이 때문에 진공 설비를 설치할 필요가 없어, 해당 설비를 가동시키기 위한 에너지를 삭감하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 미스트화한 액상 패턴재를 피처리 부재의 표면에 산포함으로써, 성막을 행하는 구성으로 하고, 액체 재료를 사용함으로써, 피처리 부재에만 성막하는 것이 가능해져서, 종래와 같이 성막 처리실의 벽면에 형성된 피막을, PFC 가스에 의해 제거하는 작업이 불필요해진다. 또한, 미스트화함으로써, 입경을 0.2㎛ 정도로까지 작게 할 수 있기 때문에, 스텝 커버리지 및 트렌치 매립 성능에 우수하여, 예를 들면 폭 1㎛ 이하의 미세한 패턴 피막(660)을 형성할 수 있다. 또한, 미스트화한 입자는 자연스럽게 대전하므로, 후술하는 바와 같이 성막 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 미스트화한 액상 패턴재(312)를 분무함으로써, 유리 기판(650)의 전체에 균질한 패턴 피막(660)을 형성할 수 있다.
또한, 유리 기판(650)에 바이어스 전압을 인가하여, 미스트화한 액상 패턴재(312)를 흡착함으로써, 액상 패턴재(312)를 전극 패턴 형성용 개구부(654)에의 공급을 신속하게 행하는 것이 가능하여, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
그리고, 마스크(656)의 표면에 대하여, 액상 패턴재(312)에 대한 친화성 처리를 행하고 있기 때문에, 액상 패턴재(312)의 개구부(654)에의 충전 시간을 단축하는 것이 가능해지며, 또한 마스트(656) 상의 여분의 액상 패턴재의 제거 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 따라서, 제조 비용을 삭감시킬 수 있다.
또한, 전극 패턴 형성용 개구부(654)의 바닥부에 대하여, 액상 패턴재(312)에 대한 친화성 처리를 행하고 있기 때문에, 패터닝 정밀도가 향상되어, 원하는 형상의 패턴 피막(660)을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 패턴 형성 방법에 의해, 기능적인 박막을 기판 상에 형성한 구조체는, 예를 들면 반도체 디바이스, 전기 회로, 표시체 모듈, 발광 소자 등에 적용된다. 그 일례를 도 30 및 도 31에 도시한다. 도 30은 예를 들면, 반도체 디바이스, 전기 회로, 표시체 모듈의 개략도이며, 도 31은 예를 들면 발광 소자를 형성한 미세 구조체의 개략 도면이다.
도 30에서, 주로 반도체 디바이스 또는 전기 회로의 경우, 미세 구조체를 구성하고 있는 기능적 박막은 예를 들면 기판에 형성한 배선 패턴의 금속 박막이며, 또한 표시체 모듈의 경우, 미세 구조체(700)의 기능적 박막(702)은 예를 들면 투명 기판(704)에 형성한 컬러 필터의 유기 분자막이다. 도 30에서는 컬러 필터의 일례를 도시하고 있지만, 본 발명의 패턴 형성 방법을 이용하여 다른 기능적 박막을 형성하는 것에 차이는 없다.
도 31에서, 발광 소자를 구성하는 미세 구조체(710)의 기능적 박막(712)는 예를 들면 발광층에 사용하는 유기 EL(Electro-luminescence)의 박막이며, 투명 기판(714) 위에 형성된 도면 중에 기재된 투명 전극(716)과 쌍을 이루는 전극(도시 생략)을 형성하여, 상기 기능적 박막(712)을 그 사이에 끼워 넣은 형태로 소자를 형성한다. 또한, 상기 전극에 대해서도, 본 발명의 패턴 형성 방법을 이용하여 형성할 수 있는 점은 물론이다.
또, 상기 기능적 박막(712)의 막 두께는, 미세 구조체를 어떠한 용도의 것으로 하는가에 따라 임의이지만, 0.02∼4㎛로 하는 것이 바람직하다. 이들에 본 발명의 성막 방법을 적용한 것은 고품질이며, 그 제조 공정의 간략화, 제조 비용면에서도 종래법보다 우수한 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액상의 패턴재를 패턴 형성용 오목부에 충전하여 고화하는 것만으로도 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 고가의 진공 장치를 이용할 필요가 없다. 이 때문에, 본 발명은, 진공 중에 워크피스를 반송시키기 위한 챔버 로드 로크나, 처리실을 진공으로 하기 위한 복수의 드라이 펌프나 터보 펌프, 또한 처리량을 향상시키기 위한 챔버의 복수화에 의해서 생기는 밑넓이의 증대, 그에 수반되는 크린룸 면적의 증대, 또한 그것을 유지하는 기초 설비 등을 필요로 하지 않아, 설비의 간소화가 도모되며, 또한 패턴 형성을 위한 에너지를 삭감할 수 있어, 패턴의 형성 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 본 발명은, CVD 등을 행하지 않기 때문에, 장치의 세정을 위해 지구 온난화 계수가 높은 PFC 가스를 사용할 필요가 없어, 비용 삭감을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 지구 환경에의 영향을 매우 작게 할 수 있다.

Claims (64)

  1. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성한 후, 상기 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하여 고화하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  2. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 마스크의 개구부에 액상 패턴재를 공급하면서 액상 패턴재를 건조시키는 패턴재 공급 공정과,
    상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 공정과,
    상기 액상 패턴재의 건조된 용질을 소성하는 소성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  3. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 마스크의 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과,
    상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정과,
    상기 액상 패턴재 내의 건조시킨 용질을 소성하는 소성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  4. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 개구부 내에 공급된 상기 액상 패턴재를 고화하는 고화 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 고화 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 상기 워크피스로부터 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  5. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재를 제거하는 부착액 제거 공정과,
    상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 부착액 제거 공정과 상기 건조 공정을 순차 적으로 복수회 반복한 후, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정과,
    상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  6. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  7. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재를 고화하는 고화 공정과,
    상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 고화물을 제거하는 고화물 제거 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 고화 공정과 상기 고화물 제거 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  8. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과,
    상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거하는 고화물 제거 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정과 상기 고화물 제거 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정과,
    상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  9. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과,
    상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거하는 고화물 제거 공정과,
    건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정과 상기 고화물 제거 공정과 상기 소성 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크는, 적어도 표면이 비친화성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크 자체가 비친화성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  12. 제1항 또는 제4항 또는 제7항에 있어서,
    상기 액상 패턴재의 고화는, 가열하여 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액상 패턴재의 가열 고화는, 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패터닝 형성 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 액상 패턴재를 고화한 후, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 제7항에 있어서,
    상기 액상 패턴재의 고화는, 상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재를 제거한 후에 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 소성 공정은, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거한 후에 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  17. 제6항에 있어서,
    상기 소성 공정 후에 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  18. 제2항 또는 제3항 또는 제5항 또는 제6항 또는 제8항에 있어서,
    상기 마스크를 제거하는 공정과 상기 소성 공정이 동시에 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  19. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 마스크의 개구부에 액상 패턴재를 공급하면서 액상 패턴재를 건조시키는 패턴재 공급 공정과,
    상기 액상 패턴재의 건조된 용질을 소성하는 소성 공정과,
    상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  20. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 마스크의 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과,
    상기 액상 패턴재 내의 건조시킨 용질을 소성하는 소성 공정과,
    상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  21. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재를 제거하는 부착액 제거 공정과,
    상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 부착액 제거 공정과 상기 건조 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정과,
    건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  22. 워크피스의 표면에 패턴 형성용 개구부를 갖는, 비친화성을 가지고 있는 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시켜 건조하는 건조 공정과,
    상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거하는 고화물 제거 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정과 상기 고화물 제거 공정을 순차 적으로 복수회 반복한 후, 상기 워크피스로부터 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 공정과,
    건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  23. 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 개구부의 표면을 비친화성 처리하고, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하여 고화시키는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  24. 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 개구부의 표면을 비친화성 처리하고, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하여 고화시키는 공정을 복수회 반복하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  25. 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 개구부의 표면을 비친화성 처리하고, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 워크피스의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재를 제거하는 부착액 제거 공정과,
    상기 개구부 내의 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 부착액 제거 공정과 상기 건조 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 건조 후의 액상 패턴재에 함유되어 있는 용질을 소성하는 소성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  26. 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 개구부의 표면을 비친화성 처리하고, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 개구부에 공급한 상기 액상 패턴재를 가열 고화하는 고화 공정과,
    상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 워크피스의 표면에 부착된 액상 패턴재로 이루어지는 고화물을 제거하는 부착 고화물 제거 공정
    을 순차적으로 복수회 반복하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  27. 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 개구부의 표면을 비친화성 처리하고, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 개구부에 공급한 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정을 순차적으로 복수회 반복한 후, 건조 후의 액상 패턴재에 함유되어 있는 용질을 소성하는 소성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  28. 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 개구부의 표면을 비친화성 처리하고, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 개구부에 공급한 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과,
    상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 워크피스의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거하는 부착 고화물 제거 공정과,
    상기 패턴재 공급 공정과 상기 건조 공정과 상기 부착 고화물 제거 공정을 일회 또는 복수회 반복한 후, 건조 후의 상기 액상 패턴재에 함유되어 있는 용질을 소성하는 소성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  29. 워크피스에 형성된 소정의 패턴 형성용 개구부의 표면을 비친화성 처리하고, 상기 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급 공정과,
    상기 개구부에 공급한 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과,
    상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 워크피스의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거하는 부착 고화물 제거 공정과,
    건조 후의 액상 패턴재에 함유되어 있는 용질을 소성하는 소성 공정
    을 일회 또는 복수회 반복하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  30. 삭제
  31. 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액상 패턴재의 상기 개구부로의 공급은, 상기 워크피스의 표면을 비친화성 처리하고, 또한 상기 개구부의 바닥부를 친화성 처리한 후에 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  32. 제23항 또는 제24항 또는 제26항에 있어서,
    상기 액상 패턴재의 고화는, 상기 액상 패턴재를 가열하여 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 액상 패턴재의 가열 고화는, 상기 액상 패턴재 내의 용매를 증발시키는 건조 공정과, 건조 후의 용질을 소성하는 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  34. 제23항에 있어서,
    상기 액상 패턴재의 고화 후에, 상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 워크피스의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 고화물을 제거하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  35. 제23항에 있어서,
    상기 액상 패턴재의 고화는, 상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 워크피스의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재를 제거한 후에 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  36. 제27항에 있어서,
    상기 소성 공정은, 상기 액상 패턴재를 상기 개구부에 공급했을 때, 상기 워크피스의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재로 이루어지는 건조 고화물을 제거한 후에 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  37. 워크피스의 표면에 유기막을 형성하는 공정과,
    상기 유기막에 소정 패턴의 개구부를 형성하는 공정과,
    상기 개구부의 표면을 비친화성 처리하는 공정과,
    상기 개구부를 무기 재료에 의해 매립하는 공정과,
    상기 개구부의 내부 이외의 상기 무기 재료를 제거하는 공정과,
    상기 유기막을 제거하여 무기 재료로 이루어지는 패턴을 남기는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 무기 재료에 의한 개구부를 매립하는 공정은, 상기 무기 재료를 함유하는 용액을 도포하여 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 무기 재료는, 액체 또는 액체와 기체의 혼합 상태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  40. 제38항 또는 제39항에 있어서,
    상기 무기 재료의 도포는, 스핀 코팅에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  41. 제38항 또는 제39항에 있어서,
    상기 무기 재료의 도포는 분무에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  42. 제37항에 있어서,
    상기 개구부의 내부 이외의 상기 무기 재료를 제거하는 공정은, 에칭액의 도포로 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 에칭액은, 액체 또는 액체와 기체의 혼합 상태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서,
    상기 에칭액의 도포는, 스핀 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  45. 제42항 또는 제43항에 있어서,
    상기 에칭액의 도포는 분무에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  46. 제37항에 있어서,
    상기 개구부의 내부 이외의 상기 무기 재료를 제거하는 공정은, CMP에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  47. 제37항에 있어서,
    상기 유기막을 대기압 플라즈마에 의해 제거하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  48. 워크피스의 표면에 도포되어 고화된 마스크재에 패턴 형성용 개구부를 형성하여 마스크로 하는 마스크 형성부와,
    상기 고화된 마스크재 또는 상기 마스크를 비친화성 처리하는 비친화성 처리부와,
    상기 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급부와,
    상기 패턴 형성용 개구부 내의 상기 액상 패턴재를 고화하는 고화부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  49. 워크피스의 표면에 도포되어 고화된 마스크재에 패턴 형성용 개구부를 형성하여 마스크로 하는 마스크 형성부와,
    상기 고화된 마스크재 또는 상기 마스크를 비친화성 처리하는 비친화성 처리부와,
    상기 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급부와,
    상기 패턴 형성용 개구부 내의 상기 액상 패턴재를 고화하는 고화부와,
    상기 액상 패턴재의 고화 후에 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  50. 제48항 또는 제49항에 있어서,
    상기 비친화성 처리부는, 대기압 또는 그 근방의 압력 하에서 불소계 가스를 플라즈마화하여 상기 고화된 마스크재 또는 상기 마스크에 공급하는 플라즈마 생성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  51. 제48항 또는 제49항에 있어서,
    상기 비친화성 처리부는, 불소 화합물을 플라즈마화하고, 상기 고화된 마스크재 또는 상기 마스크의 표면에 불소 수지막을 중합하는 중합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  52. 제48항 또는 제49항에 있어서,
    상기 비친화성 처리부는, 비친화성 처리한 상기 마스크의 패턴 형성용 개구부 내를 친화성화하는 친화성 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  53. 패턴 형성용 개구부를 갖는 비친화성 막으로 이루어지는 마스크를 워크피스의 표면에 형성하는 마스크 형성부와,
    상기 마스크의 패턴 형성용 개구부에 액상 패턴재를 공급하는 패턴재 공급부와,
    상기 패턴 형성용 개구부 내의 상기 액상 패턴재를 고화하는 고화부와,
    상기 액상 패턴재의 고화 후에 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  54. 제50항에 있어서,
    상기 마스크 형성부는, 불소 화합물을 플라즈마화하고, 전사 마스크를 통해 상기 워크피스의 표면에 불소 수지막을 중합하는 중합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  55. 제48항 또는 제49항에 있어서,,
    상기 패턴재 공급부는, 상기 마스크의 표면에 부착된 상기 액상 패턴재를 제거하는 부착액 제거 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  56. 제48항 또는 제49항에 있어서,
    상기 패턴재 공급부는, 상기 액상 패턴재를 미립화하여 상기 마스크 위에 적하하는 미립화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 패턴재 공급부는, 상기 워크피스를 회전시키는 회전 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  58. 제48항 또는 제49항에 있어서,
    상기 패턴재 공급부는, 상기 워크피스에 전압을 인가하여, 상기 미립화된 상기 액상 패턴재에 정전 인력을 작용시켜 상기 워크피스에 흡착시키는 전압 부여 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  59. 제48항 또는 제49항에 있어서,
    상기 고화부는, 상기 패턴재 공급부에 설치되고 상기 액상 패턴재를 가열 고화하는 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  60. 제1항 내지 제9항, 제19항 내지 제29항, 또는 제37항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  61. 제1항 내지 제9항, 제19항 내지 제29항, 또는 제37항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  62. 제1항 내지 제9항, 제19항 내지 제29항, 또는 제37항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 표시체 모듈.
  63. 제1항 내지 제9항, 제19항 내지 제29항, 또는 제37항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  64. 제1항 내지 제9항, 제19항 내지 제29항, 또는 제37항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
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