KR100526513B1 - 성막 방법 및 그 방법을 사용하여 제조한 디바이스, 및디바이스의 제조 방법 - Google Patents

성막 방법 및 그 방법을 사용하여 제조한 디바이스, 및디바이스의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제조 비용의 삭감이 가능한, 마스크 형성 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서, 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정(S178)과, 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에 패턴 재료 용액을 충전하는 공정(S180)과, 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해 형성해야 할 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정(S186)과, 마스크상에 부착된 패턴 재료 용액을 제거하는 공정(S188)과, 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정(S190)과, 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정(S196)을 행하는 구성으로 하였다.

Description

성막 방법 및 그 방법을 사용하여 제조한 디바이스, 및 디바이스의 제조 방법{METHOD OF FORMING A FILM, DEVICE MADE THEREBY, AND METHOD OF MANUFACTURING A DEVICE}
본 발명은 성막 방법 및 그 방법을 사용하여 제조한 디바이스, 및 디바이스의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 디바이스류의 제조시에, 감압 환경을 필요로 하지 않고 대기압 근방에서 패턴 피막을 형성하기 위한 성막 방법, 및 이 방법에 의해 제조된 디바이스 등에 관한 것이다.
종래, 반도체 장치를 제조할 때에는, 웨이퍼 기판의 표면에 소자를 형성한 후, 이들 소자의 상층측에 배선 패턴을 형성하도록 하고 있다.
도 14 및 도 15는, 종래의 패터닝 공정을 나타내는 공정도이다. 도 14 (1)에 도시하는 바와 같은 반도체 웨이퍼(1)의 표면에 예컨대 배선을 형성하기 위해서는, 도시하지 않은 절연막이 형성된 반도체 웨이퍼(1)의 표면에, 도 14 (2)에 도시하는 바와 같이 플라즈마 CVD를 행하여, 배선층(2)을 그 상층에 형성한다. 또 당해 배선층(2)의 형성은 스퍼터링에 의해서 형성하더라도 좋다.
이와 같이 반도체 웨이퍼(1)의 상층에 배선층(2)을 형성한 후에는, 당해 배선층(2)의 상층에 포토레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하고, 이것을 감광 공정, 포토 에칭 공정에 도입하여, 도 14 (3)에 도시하는 바와 같이 패터닝된 레지스트막(3)을 형성한다.
그리고 도 15 (1)에 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(1)를 드라이 에칭 공정에 도입하여, 레지스트막(3)을 마스크로서 배선층(2)의 에칭을 행한다. 이 상태를 도 15 (2)에 나타낸다. 이렇게 하여 레지스트막(3)의 하층에만 배선층(2)을 남긴 후에는, 용제에 의해서 상기 배선층(2)의 상층에 위치하는 레지스트막(3)의 제거를 행한다.
이러한 공정을 거치면, 도 15 (3)에 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(1)의 표면에 배선 패턴(4)을 형성할 수 있다.
그러나 상술한 제조 프로세스 및 이 프로세스에 의해 제조된 반도체 장치에서는, 이하에 나타낸 바와 같은 문제점이 있었다.
즉 종래의 공정은, 그 대부분이 진공 상태(감압 환경)에서 행해지고 있기 때문에, 이들 제조 공정에서는 진공 처리 설비가 불가결하다. 그리고 이들 진공 처리 설비에서는, 그 처리를 행하는데 있어 주변의 배기나 냉각수 등의 기초 설비 관련을 포함한 소비 에너지가 막대하여, 제조 공정에 필요한 에너지의 6할 이상을 차지하고 있다고 하는 문제가 있었다.
또 소비 에너지의 증가는, 진공 처리 설비의 다음의 구성 요소, 즉, 대기압의 환경으로부터 진공 상태로 워크를 반송시키기 위한 챔버 로드록이나, 처리실을 진공으로 하기 위한 복수의 드라이 펌프나 터보 펌프 등이 요인이라고 생각된다. 또한 스루풋(throughput)을 향상시키기 위한 챔버의 복수화에 의해 발생되는 풋프린트의 증대, 그에 따른 클린 룸 면적의 증대, 또한 그것을 유지하는 기초 설비의 증가 등을 들 수 있다.
또한, 플라즈마 CVD에서는 챔버 클리닝에 다량의 PFC 가스를 사용하고 배출하고 있어, 지구 온난화 및 오존층 파괴 등의 지구 환경에 큰 부하를 미치고 있다.
본 발명은, 상기 종래의 문제점에 착안하여, 제조 비용의 삭감이 가능하고, 또한 PFC 가스의 사용량 삭감이 가능한, 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있는 성막 방법의 제공을 목적으로 한다. 또한, 소망 형상의 패턴 피막을 얻을 수 있는 성막 방법의 제공을 목적으로 한다. 패턴 피막으로의 불순물의 혼입을 방지할 수 있는 성막 방법의 제공을 목적으로 한다.
또 본 발명은, 상기 성막 방법을 사용하여 제조한 디바이스, 및 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 성막 방법은, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서, 상기 피처리 부재를 세정한 후에, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
종래의 피처리 부재 표면에 형성된 패턴 재료를 제거하는 공정으로부터, 오목부에 부착/메우는 공정으로 전환하였기 때문에, 상술한 각 공정을 모두 대기압 또는 대기압 근방의 환경에서 행할 수 있다. 이 때문에 진공 설비를 마련할 필요가 없어, 당해 설비를 가동시키기 위한 에너지를 삭감하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또 패턴 재료 용액에는, 패턴 재료의 초미립자를 용매에 분산시킨 것, 또는 패턴 재료의 화합물을 용매에 용해시킨 것 등을 사용할 수 있다. 용매에는, 물 또는 과산화수소수 등의 무기 용매를 사용할 수 있다.
또한, 알콜류, 유기 에스테르류, 알카계, 에테르계, 지환식(脂環式), 방향족(芳香族)계, 케톤계, 카본산 또는 아민계 등의 유기 용매를 사용할 수 있다. 용매는, 비점, 습윤성, 점도 또는 용질의 불용성 혹은 가용성 등의 성질을, 필요에 따라 조정한 후에 사용할 수 있다. 한편, 패턴 재료 용액에는, 음이온(anion), 비이온(nonion) 혹은 양이온(cation) 등의 계면 활성제, 또는 실란계, 알루미네이트계 혹은 티타네이트계 등의 커플링(coupling)제 등을, 첨가제로서 사용할 수 있다.
또 성막 공정은, 도포 또는 함침(含浸) 등 습식에 의해 행하는 경우에는, LSMCD(Liquid Source Misted Chemical Deposition), 스핀, 스프레이, 딥(dip) 또는 다이렉트 도포(CAP Coat) 등의 방법을 사용할 수 있다. 또한 증착 또는 CVD 등 건식에 의해 행하는 경우에는, MOCVD, 상압 CVD, P-CVD, 광 CVD 또는 열 CVD 등의 방법을 이용할 수 있다.
또, LSMCD 법에 의한 성막에 있어서, 미스트화한 패턴 재료 용액에 조사하는 전자선의 에너지, 또는 성막 처리 실내에 인가하는 바이어스 전계의 강도 등을 조정하는 것에 의해, 성막 속도의 제어를 행할 수 있다. 또한 습식 성막의 경우에는, 패턴 재료 용액에 첨가제(유전율이 높은 용제: 예컨대 n-옥탄)을 첨가하는 것에 의해서도, 성막 속도의 제어를 할 수 있다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 구성으로 하였다. 성막 동안은, 패턴 재료 용액과 분위기의 접촉 면적이 커서, 용매가 증발하기 쉬운 상태에 있다. 따라서, 건조 시간을 단축하는 것이 가능해져, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또, 건조 공정 및 어닐링 처리 공정은, 히터 또는 램프 등을 이용하여 피처리 부재를 가열하는 것에 의해 행할 수 있다. 또, 건조 공정은 상기 용매의 비점 이하의 온도에서 행한다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정을 행하는 구성으로 하였다. 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 확실하게 막질 개선을 행하는 것이 가능해져, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또 막질 개선 공정은, 분위기를 제어하는 것에 의해, 또한 습식 성막의 경우에는 패턴 재료 용액에 첨가제를 첨가하는 것에 의해 행할 수 있다. 습식 성막의 첨가제로서, 과산화수소수, 초산 또는 과염화산 용액 등의 산화제, 개미산, 옥살산 또는 요오드화 수소 등의 환원제 등을 사용할 수 있다. 또한 분위기에는, 플라즈마, 전자총 또는 광 여기법 등에 의해 활성화된 F, O 또는 H 등의 래디컬을 포함하는 가스, 또는 N2 혹은 Ar 등의 불활성 가스 등을 도입할 수 있다. 또 도입한 가스에 대하여, 자외선, 레이저 또는 전자선 등의 조사를 행하더라도 좋다. 또 분위기는 필요에 따라, 공극(void)을 방지하기 위해서 고압으로 하거나, 또한 예컨대 1 Torr 이하로 감압하거나 할 수 있다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 상기 패턴 재료 용액을 충전하는 공정을 행하는 구성으로 하였다. 이것에 의해, 패턴 재료 용액의 충전 직전 또는 충전과 동시에 밀착성 개선 처리를 행할 수 있기 때문에, 양호한 밀착성을 확보하는 것이 가능해져, 소망 형상의 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또 밀착성 개선 공정은, 습식의 경우에는, 순수 처리, 오존수 등에 의한 산화 처리, 산에 의한 처리, 알칼리에 의한 처리, 음이온, 비이온 또는 양이온 등의 계면 활성제에 의한 처리, 실란계, 알루미네이트계 또는 티타네이트계 등의 커플링제에 의한 처리, SAM막의 형성, 또는 유기 용제에 의한 처리 등에 의해서 행할 수 있다. 또한 건식의 경우에는, 자외선 처리, 플라즈마, 전자총 또는 광 여기법 등에 의해 활성화된 오존 가스 등에 의한 산화 처리, 전자선 조사, 실란계 등의 커플링제의 증착, 또는 폴리에틸렌 등의 플라즈마 중합 등에 의해서 행할 수 있다. 또, 자외선 또는 전자선 등을 피처리 부재에 직접 조사하는 것에 의해서도 행할 수 있다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정을 행하는 구성으로 하였다. 이것에 의해, 패턴 재료 용액을 건조전에 간단히 제거할 수 있기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또, 패턴 재료 용액의 액적 제거 공정은, 스핀, 와이핑(wiping), 사방식(斜方式), 또는 초음파 등을 이용하여 행할 수 있다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정과, 상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정을 행하는 구성으로 하였다. 이 경우, 고온하에서 막질 개선이 촉진되기 때문에, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 상기 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정과, 상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 구성으로 하였다. 이 경우, 고온하에서 막질 개선이 촉진되기 때문에, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 상기 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정과, 상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 상기 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정과, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 상기 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
또한, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 상기 패턴 재료 용액을 충전하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정과, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정과, 상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 구성으로 하였다.
이상의 어느 구성을 취하더라도, 각 공정을 동일한 처리실내에서 행하는 것이 가능해져, 제조 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 피처리 부재를 대기중에 노출시키지 않고서 각 공정을 실시할 수 있기 때문에, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또한, 상기 성막 방법을 실시한 후에, 상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 건조 공정의 조건을 독립적으로 설정하는 것에 의해, 패턴 피막의 표면을 소망 형상으로 성형할 수 있다.
또한, 상기의 성막 방법을 실시한 후에, 상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 어닐링 처리 공정에 특히 적합한 분위기를 독립적으로 설정하는 것에 의해, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또 건조 공정은, 플라즈마, 전자총 또는 광 여기법 등에 의한 활성화 가스 분위기 또는 불활성 가스 분위기에서의 감압 건조, 마이크로파 가열, 고주파 가열, 승온(昇溫) 스텝법 등에 의한 램프 가열, 또는 승온 스텝법 등에 의한 히터 가열 등에 의해서 행할 수 있다. 또 어닐링 처리 공정도, 상기 방법에 의해서 행할 수 있다.
또한, 상기의 성막 방법을 실시한 후에, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 패턴 재료 용액의 제거 수단을 성막 처리 장치에 부가할 필요가 없어져, 장치가 간략화되어, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 상기 성막 방법을 실시한 후에, 상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정과, 상기 소정 패턴의 피막을 어닐링 처리하는 공정을, 순차적으로 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 소망 형상의 패턴 피막을 얻는 것이 가능해져, 또한 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 상기 성막 방법을 실시한 후에, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정을 순차적으로 행하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 상기 성막 방법을 실시한 후에, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정과, 상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 순차적으로 행하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 상기 성막 방법을 실시한 후에, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정과, 상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정과, 상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 순차적으로 행하는 구성으로 하여도 좋다.
상기 건조 공정 또는 어닐링 처리 공정 전에는, 패턴 재료 용액은 액체 상태 이며, 마스크상으로부터 간단히 제거할 수 있다. 따라서, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 상기 성막 방법에 있어서의, 상기 건조 공정 또는 상기 어닐링 처리 공정 후에, 상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료를 제거하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 건조 공정 또는 어닐링 처리 공정에 의해 패턴 재료가 경화된 후에 이것을 제거하기 때문에, 패턴 재료 용액의 제거 수단을 성막 처리 장치에 부가할 필요가 없어진다. 따라서, 장치가 간략화되어, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또, 마스크상에 부착된 패턴 재료는 고체 상태이며, CMP 또는, 초음파 등을 이용하여 제거할 수 있다.
또한, 상기의 성막 방법을 실시하기 전에, 상기 피처리 부재를 예비 가열하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 건조 시간 또는 어닐링 처리 시간을 단축하는 것이 가능해져, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또 예비 가열 공정은, 램프 가열 또는 저항 가열에 의해서 행할 수 있다.
또한, 상기 성막 방법을 실시하기 전에, 상기 마스크의 표면에, 상기 패턴 재료 용액에 대한 발액 처리를 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 패턴 재료 용액의 충전 시간을 단축하는 것이 가능해지고, 또한 마스크상의 여분의 패턴 재료 용액의 제거 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또 발액 처리 공정은, 습식의 경우에는, 음이온, 비이온 또는 양이온 등의 계면 활성제에 의한 딥 처리, 실란계, 알루미네이트계 또는 티타네이트계 등의 커플링제에 의한 처리, SAM막의 형성 등에 의해서 행할 수 있다. 또한 건식의 경우에는, 플라즈마, 전자총 또는 광 여기법 등을 이용한 불화 처리, 불소 수지막 또는 실리콘막 등의 플라즈마 중합, 플라즈마, 전자총 또는 광 여기법 등에 의해 생성된 오존 가스 등에 의한 산화 처리, 실란계 등의 커플링제의 증착 등에 의해서 행할 수 있다.
또한, 상기 성막 방법을 실시하기 전에, 상기 패턴 형성용 오목부의 바닥부에, 상기 패턴 재료 용액에 대한 친액 처리를 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해 패터닝 정밀도가 향상되어, 소망 형상의 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또 친액 처리 공정은, 습식의 경우에는, 순수 처리, 오존수 등에 의한 산화 처리, 불화 수소 등의 산에 의한 처리, 알칼리에 의한 처리, 음이온, 비이온 또는 양이온 등의 계면 활성제에 의한 처리, 실란계, 알루미네이트계 또는 티타네이트계 등의 커플링제에 의한 처리, SAM막의 형성, 또는 유기 용제에 의한 처리 등에 의해서 행할 수 있다. 또한 건식의 경우에는, 자외선 처리, 플라즈마, 전자총 또는 광 여기법 등에 의해 생성된 오존 가스 등에 의한 산화 처리, 전자선 조사, 실란계 등의 커플링제의 증착, 또는 폴리에틸렌 등의 플라즈마 중합 등에 의해서 행할 수 있다.
또한, 상기 성막 방법을 실시하기 전에, 상기 마스크의 표면에, 상기 패턴 재료 용액에 대한 발액 처리를 행하고, 또한 상기 패턴 형성용 오목부의 바닥부에, 상기 패턴 재료 용액에 대한 친액 처리를 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 제조 비용을 삭감할 수 있고, 또한 소망 형상의 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또한, 상기 성막 방법을 실시하기 전에, 상기 피처리 부재를 세정하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 패턴 피막으로의 불순물의 혼입을 방지할 수 있다.
또 세정 공정은, 습식의 경우에는, 순수 세정, 오존수 등에 의한 산화 세정, 산·알칼리 세정(RCA 세정), 유기 세정, 불화 수소 등에 의한 라이트 에칭, 또는 이산화 탄소 등에 의한 초임계(超臨界) 처리 등에 의해서 행할 수 있다. 또한 건식의 경우에는, 자외선 세정, 오존 가스 등에 의한 산화 세정, 또는 플라즈마, 전자총 또는 광 여기법 등에 의해 활성화된 가스 등에 의한 애싱(ashing) 등에 의해서 행할 수 있다.
또한 상기 건조 공정 전에, 상기 마스크상에 부착된 불필요 액제를 제거하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 건조전의 액체 상태이면, 간단히 제거하는 것이 가능해져, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한 상기 건조 공정 전에, 상기 패턴 재료 용액의 경화제를 도입하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 건조 시간의 단축이 가능해져, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한 상기 건조 공정 전에, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선제를 도포하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 건조와 함께 막질 개선을 행하는 것이 가능해져, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또한 상기 건조 공정은, 상기 패턴 피막의 표면 형상을 관찰하면서 온도를 상승시켜, 상기 패턴 피막 표면을 소망 형상으로 성형하면서 행하는 구성으로 하여도 좋다. 건조 온도의 상승 속도에 의해, 패턴 재료 용액에 포함되는 용매의 증발 형태가 변화되기 때문에, 소망 형상의 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또한 상기 건조 공정 후에, 상기 마스크상의 패턴 재료의 나머지를 제거하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 패턴 피막으로의 불순물의 혼입을 방지할 수 있다. 또한, 피처리 부재상의 마스크 겸용 구조물의 표면을, 평탄화할 수 있다.
또한 상기 어닐링 처리 공정 전에, 상기 마스크상에 부착된 불필요 액제를 제거하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 어닐링 처리전의 액체 상태이면, 간단히 제거하는 것이 가능하여, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한 상기 어닐링 처리 공정 전에, 상기 피처리 부재상의 구조물의 표면을 성형하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 패턴 피막이나 마스크 겸용 절연막 등의 구조물을 소망 형상으로 성형할 수 있고, 또한 마스크상에 부착되어 있는 패턴 재료의 나머지를 제거하는 것이 가능해진다. 따라서, 패턴 피막으로의 불순물의 혼입을 방지할 수 있다.
또한 상기 어닐링 처리 공정 전에, 상기 피처리 부재를 세정하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 패턴 피막으로의 불순물의 혼입을 방지할 수 있다.
또한 상기 어닐링 처리 공정 전에, 상기 패턴 피막의 막질 개선제를 도포하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 어닐링 처리와 함께 패턴 피막의 표층 개질을 행하는 것이 가능해져, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또한 상기 어닐링 처리 공정은, 상기 패턴 피막의 막질을 유지하는 활성 가스 분위기에서 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 어닐링 처리에 따른 막질 변화를 방지하는 것이 가능해져, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또한 상기 어닐링 처리 공정은, 상기 패턴 피막의 막질을 개선하는 활성 가스 분위기에서 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 어닐링 처리와 함께 막질 개선을 행하는 것이 가능해져, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또한, 상기 성막 방법을 실시한 후에, 상기 패턴 피막의 표면을 성형하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 소망 형상의 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또 성형 공정은, 습식의 경우에는, 스핀 에칭 또는 CMP에 의한 마스크 상면의 피복막 제거 등에 의해서 행할 수 있다. 또한 건식의 경우에는, 플라즈마, 전자총 또는 광 여기법 등에 의해 활성화된 가스 등에 의한 에칭백 등에 의해서 행할 수 있다.
또한, 상기 성막 방법을 실시한 후에, 상기 패턴 피막을 수복(修復)하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 패턴 피막의 전기적·기계적 손상(damage)이 수복되어, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또 수복 처리 공정은, 마이크로파 가열, 고주파 가열, 램프 가열, 또는 히터 가열 등에 의해서 행할 수 있다.
또한, 상기 성막 방법을 실시한 후에, 상기 패턴 피막의 다음의 성막 재료에 대한 친액 처리를 실시하는 공정을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 다음의 성막층과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또 친액 처리 공정은, 습식의 경우에는, 순수 처리, 오존수 등에 의한 산화 처리, 산·알칼리 처리, 음이온, 비이온 또는 양이온 등의 계면 활성제에 의한 딥 처리, 실란계, 알루미네이트계 또는 티타네이트계 등의 커플링제 처리, SAM막의 형성, 또는 유기 용제 처리 등에 의해서 행할 수 있다. 또한 건식의 경우에는, 자외선 처리, 플라즈마, 전자총 또는 광 여기법 등에 의해 생성된 오존 가스 등에 의한 산화 처리, 전자선 조사, 실란계 등의 커플링제의 증착, 또는 폴리에틸렌 등의 플라즈마 중합 등에 의해서 행할 수 있다.
또 상기 각 공정은, 상기 피처리 부재를 불활성 가스 분위기 중에 유지하여 행하는 구성으로 하여도 좋다. 또 상기 각 공정의 사이에 있어서의 상기 피처리 부재의 반송은, 상기 피처리 부재를 불활성 가스 분위기 중에 유지하여 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 패턴 재료의 산화 및 부식의 방지가 가능해져, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또 상기 각 공정은, 상기 피처리 부재를 활성 가스 분위기 중에 유지하여 행하는 구성으로 하여도 좋다. 또 상기 각 공정의 사이에 있어서의 상기 피처리 부재의 반송은, 상기 피처리 부재를 활성 가스 분위기 중에 유지하여 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 패턴 재료의 산화 및 환원의 방지가 가능해져, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또 상기 패턴 재료 용액의 충전 공정은, 미스트화한 상기 패턴 재료 용액을 상기 피처리 부재의 표면에 산포(散布)하는 것에 의해 행할 수 있다. 액체 재료를 사용하는 것에 의해, 피처리 부재에 직접 작용시키는 것이 가능해져, 종래와 같은 PFC 가스를 사용한 성막 처리실내의 세정이 불필요해진다. 또한, 피처리 부재의 표면 전체에 균질한 패턴 피막을 형성할 수 있다.
또 상기 패턴 재료 용액의 충전 공정은, 상기 피처리 부재에 바이어스 전압을 인가하여 미스트화한 상기 패턴 재료 용액을 흡착하는 것에 의해 행할 수 있다. 이것에 의해 성막 속도가 향상되어, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또 상기 패턴 재료 용액의 충전 공정은, 미스트화한 상기 패턴 재료 용액에 전자선을 조사하여 상기 패턴 재료 용액을 대전시키는 것에 의해 행할 수 있다. 이것에 의해 성막 속도가 향상되어, 제조 비용을 삭감할 수 있다. 또 전자선의 조사에 의해, 패턴 재료 용액과 함께 처리실내에 공급된 반응 가스를 활성화할 수 있기 때문에, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또 상기 패턴 재료 용액의 충전 공정은, 상기 피처리 부재를 회전시키는 것에 의해 행할 수 있다. 이것에 의해, 마스크상에 부착된 패턴 피막의 에칭 공정을 생략할 수 있기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한 상기 각 공정은, 동일 장치내에서 행하는 구성으로 하여도 좋다. 각 공정을 동일 처리 처리실내에서 행하는 것에 의해, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 디바이스는, 상기 성막 방법을 사용하여 제조한 구성으로 하였다. 이것에 의해, 상기 효과를 수반하면서 장치를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 장치의 제조 방법은, 피처리 부재상에 박막을 형성하는 성막 공정을 포함하는 디바이스의 제조 방법으로서, 상기 성막 공정은, 상기 성막 형성 방법을 이용하여, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 의해 형성된 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 구성으로 하였다. 이것에 의해, 상기 효과를 수반하면서 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 성막 방법 및 그 방법을 사용하여 제조한 디바이스, 및 디바이스의 제조 방법의 바람직한 실시예를, 첨부 도면에 따라서 상세히 설명한다. 또 이하에 기재하는 것은 본 발명의 실시예의 일형태에 지나지 않으며, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.
최초에, 제 1 실시예에 대하여 설명한다. 제 1 실시예에 따른 성막 방법은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 액정 표시 장치(35)의 표시 전극(52)으로서, 유리 기판 등의 피처리 부재의 표면에, IT0(Indium Tin Oxide)의 피막을 형성하는 것이다.
액정 표시 장치의 표시 전극 및 공통 전극으로서, ITO의 피막이 이용되고 있다. 도 1에 액정 표시 장치의 설명도를 나타낸다. 또 도 1은, 액정 표시 장치의 1 화소분의 측면 단면도이다. 액정 표시 장치(35)는, 주로, TFT 어레이 기판(56), 컬러 필터 기판(40), 및 액정층(50)으로 구성된다. TFT 어레이 기판(56)은, 액정 구동용 스위칭 소자인 TFT(58) 및 표시 전극(52) 등을, 유리 기판(54)상에 형성한 것이다. 컬러 필터 기판(40)은, 유리 기판(42)상에 컬러 필터(44) 및 보호막(46)을 형성하고, 또한 그 표면에 공통 전극(48)을 형성한 것이다. 한쪽의 액정층(50)은, TFT 어레이 기판(56)과 컬러 필터 기판(40)을 밀봉(seal)제(도시하지 않음)를 이용하여 접합한 후, 그들의 극간에 액정을 주입하여 형성한다. 그리고, 표시 전극(52)과 공통 전극(48)의 사이에 전압을 인가하면, 액정 분자(51)의 재배열이 발생되어, 광을 투과 또는 차단하게 된다. 상기 조작을 액정 표시 장치의 각 화소에 대하여 행함으로써, 액정 표시 장치는 화상을 표시한다.
상술한 액정 표시 장치의 표시 전극(52) 및 공통 전극(48)으로서, 투명 도전성막인 ITO의 피막이 이용되고 있다. ITO는, 산화 인듐(In2O3)에 산화 주석(SnO2 )을 1∼5중량% 도핑한 것이다. 후술하는 LSMCD 법에 의해 ITO의 피막을 형성하는 경우에는, ITO의 초미립자(입자 직경 O. 1㎛ 이하)를 유기 용매에 분산시킨 패턴 재료 용액을 사용할 수 있다. 또한, 디부틸틴디아세테이트(DBTDA) 및 인듐아세틸아세트나트(InAA)를 유기 용매에 용해한 패턴 재료 용액(주석(Sn) 2∼10% 첨가)를 사용할 수도 있다. 유기 용매에는, 아세틸아세톤, 이소프로필비페닐 등이 사용 가능하고, 농도 0.2 mo1/L 정도로 희석하여 사용한다.
그런데, 액정 표시 장치의 표시 전극으로서 사용되는 ITO 피막은, 전기 저항값이 낮고 광투과율이 높을수록 바람직하다. 또 ITO 피막은, 그 내부에 포함되는 산화물의 비율을 조정하는 것에 의해, 전기 저항값 및 광투과율을 조정할 수 있다. 일반적으로, 산화물의 비율이 높으면 광투과율은 높아지고, 산화물의 비율이 낮으면 전기 저항값은 낮아진다. 그리고, 성막중인 ITO에 불소 래디컬을 도입하면, 산화물의 비율이 감소되어 전기 저항값은 낮아진다. 또한, 오존 래디컬을 도입하면, 산화물의 비율이 증가되어 광투과율은 높아진다. 또, 불소 래디컬 및 오존 래디컬은, 각각 4불화 탄소(CF4) 가스 등 및 산소 가스 등을 활성화하는 것에 의해 생성할 수 있다. 따라서, 4불화 탄소 가스 등 및 산소 가스 등을 반응 가스로 하여, ITO 피막의 막질 개선을 행할 수 있다.
그리고, 피처리 부재의 표면에 ITO 피막을 형성하기 위해서는, 이하와 같은 성막 처리 장치를 사용한다. 도 2에 성막 처리 장치의 설명도를 나타낸다. 성막 처리 장치(230)는, 처리실(231)을 갖고, 처리실(231)내에 마련한 처리 스테이지(232)의 위에, 유리 기판 등의 피처리 부재(310)를 배치하도록 하고 있다. 또, 처리 스테이지(132)의 아래쪽에는 가열 수단(252)이 설치되어, 피처리 부재(310)의 온도 조절을 가능하게 하고 있다. 또, 처리 스테이지의 위쪽에 할로겐 램프 등을 설치하여, 피처리 부재의 온도 조절을 가능하게 하더라도 좋다. 또한, 처리 스테이지(232)는 화살표(254)와 같이 수평면내를 회전 가능하게 형성되어, 피처리 부재(310)를 회전 가능하게 하고 있다. 부가하여, 처리 스테이지(232)는 직류 또는 교류 전원(256)에 접속되어, 피처리 부재(310)의 표면을 대전 가능하게 하고 있다.
한편, 피처리 부재(310)를 배치하는 처리 스테이지(232)와 대향하도록, 처리실(231)의 천정부(天井部)에 노즐(292)이 배치되어 있다. 노즐(292)은, 유량 제어 밸브(293)를 구비한 공급 배관(294)을 거쳐서 패턴 재료 용액 공급부(290)에 접속되어 있어, 패턴 재료 용액 공급부(290)로부터의 패턴 재료 용액(298)을 미스트화하여, 처리 스테이지(232)의 위에 배치된 피처리 부재(310)에 분사할 수 있도록 되어 있다. 또 처리실(231)의 상부에는, 유량 제어 밸브(242)를 구비한 공급 배관(238)을 거쳐서 반응 가스 공급부(240)가 접속되어 있어, 처리실(231)에 반응 가스를 공급할 수 있도록 되어 있다. 더욱이 처리실(231)의 하부에는, 배기 밸브(244)를 구비한 배기관(246)의 한쪽 단부가 접속되어 있어, 배기관(246)의 다른쪽 단부에 접속된 배기 펌프(248)에 의해서, 처리실(231)의 내부를 배기할 수 있도록 되어 있다. 배기 펌프(248)가 토출한 배기 가스는, 필요에 따라서 도시하지 않은 제외 장치에 보내진다.
또한, 노즐(292)의 약간 아래쪽으로서, 패턴 재료 용액(298)의 흐름의 옆쪽에는, 전자선 조사 유닛(전자선 조사관)(234)이 배치되어 있다. 이 전자선 조사 유닛(234)은, 본 실시예의 경우, 가속 전압이 30∼75kV의 우시오 전기 주식회사제의 Min-EB가 이용되어, 선단의 조사창으로부터 전자선(236)을 대기중으로 뽑아낼 수 있도록 되어 있다. 그리고 전자선 조사 유닛(234)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 노즐(292)로부터 분사되는 패턴 재료 용액(298)의 흐름 방향과 교차하여 전자선(236)을 조사하도록 되어 있어, 노즐(292)로부터 분출된 직후의 패턴 재료 용액(298) 및 반응 가스에 전자선(236)을 조사할 수 있도록 되어 있다.
한편, 제 1 실시예에서는, 소정 패턴의 ITO 피막을 형성하기 위해서, 패턴 형성 부분 이외의 부분의 마스크로서, 레지스트의 피막을 형성한다. 레지스트는 고분자 도막(塗膜) 재료로, 광, 전자선, X선, 이온선 등의 조사에 의해서 현상액에 대한 용해성 등이 변화되어, 패터닝이 실시되는 것이다. 또, 광 등의 조사에 의해서 쉽게 녹는 포지티브(positive)형 레지스트와, 잘 녹지 않는 네가티브(ngative)형 레지스트가 있다.
그 레지스트막의 표면에는, 패턴 재료 용액에 대하여 발액성을 갖는 불소 수지 중합막을 형성한다. 그 원료액으로서, 플루오르이너트(C8F18) 등의 직쇄(直鎖) 형상 PFC로 이루어지는 액체 유기물을 사용한다. 직쇄 형상 PFC의 가스를 플라즈마화하면, 주쇄의 일부가 절단되어 활성으로 되고, 레지스트막의 표면에 도달한 활성인 PFC 가스가 중합되어, 레지스트막의 표면에 불소 수지 중합막이 형성된다.
여기서, 분자량이 큰 PFC에서는 방전 유지가 곤란하기 때문에, Ar과 같은 희가스를 첨가함으로써 방전 유지를 용이하게 한다. 또한, 발액 처리의 원료액이 플루오로카본인 경우, 원료액보다도 분자량이 작은 PFC, 예컨대 CF4 등을 첨가하는 것도 가능하다. 활성화된 CF4를 첨가하면, 플루오로카본의 불소의 일부가 이탈하였다고 해도, 활성의 불소가 중합막으로 들어가지 때문에, 중합막의 발액성을 향상시킬 수 있다. 바람직하게는, 이들을 복수 조합하는 것에 의해, 불소 수지 중합막을 형성한다.
또 불소 수지 중합막 이외에도, 예컨대 폴리이미드 등의 유기 피막을 형성하는 것에 의해, 발액 처리를 행하는 것도 가능하다. 더욱이, 불소 수지 중합막은 불소 원자를 포함하기 때문에, 모든 액체에 대하여 고도의 발액성을 갖는 점에서 우수하다. 또한, 레지스트막을 형성하지 않고서, 피처리 부재 표면의 패턴 형성 부분 이외의 부분에, 직접 불소 수지 중합막을 형성하더라도 좋다. 또한, 불소 수지를 혼합한 레지스트 재료를 사용하여, 재료 자체가 발액성을 갖는 레지스트막을 형성하여, 불소 수지 중합막의 형성을 생략하는 것도 가능하다.
불소 수지 중합막의 형성에는, 이하와 같은 중합막 형성 장치를 사용한다. 도 3에 중합막 형성 장치의 설명도를 나타낸다. 발성 처리 장치(130)는, 처리실(131)을 갖고, 처리실(131)내에 마련한 처리 스테이지(132)의 위에, 유리 기판 등의 피처리 부재(310)를 배치하도록 하고 있다. 그리고, 처리실(131)의 상하에는 고주파 전극(134)을 가져, 고주파 전원(135)에 접속하고 있다.
또한 처리실(131)에는, 유량 제어 밸브(112)를 구비한 공급 배관(102)을 거쳐서, 처리 가스 공급부(104)가 접속되어 있다. 이 처리 가스 공급부(104)는, C4F10이나 C8F18 등의 직쇄 형상 PFC로 이루어지는 액체 유기물(106)을 저류(貯溜)하는 용기(108)를 갖고 있다. 그리고, 용기(108)에는, 가열부로 되는 히터(110)가 마련되어 있어, 액체 유기물(106)을 가열하여 기화할 수 있도록 되어 있다. 또한, 공급 배관(102)의 유량 제어 밸브(112)의 하류측에는, 유량 제어 밸브(114)를 구비한 캐리어 배관(116)을 거쳐서, 캐리어 가스 공급부(118)가 접속되어 있다. 캐리어 가스에는 질소나 아르곤 등의 불활성인 가스를 사용한다.
또 도 3의 파선으로 도시하는 바와 같이, 공급 배관(102)에는, 유량 제어 밸브(120)를 갖는 배관(122)을 거쳐서, 제 2 처리 가스 공급부(124)를 접속할 수도 있다. 이 경우에는, 제 2 처리 가스 공급부(124)로부터 CF4를 제 2 처리 가스로서 액체 유기물(106)의 증기에 첨가한다. 처리실(131)에서는, 이 유기물 증기와 CF4와의 혼합 가스를 플라즈마화한다. 그렇게 하면, 활성화된 불소가 액체 유기물(106)의 증기와 반응하여, 피처리 부재(310)의 표면에서 중합시킨 막 중의 불소 탈리 부분으로 들어가서, 중합막의 발액성을 향상시킬 수 있다.
그런데, 상기 중합막 형성 장치에서는, 피처리 부재 표면의 패턴 형성 부분에도 불소 수지 중합막이 형성되게 된다. 그래서, 패턴 형성 부분에 대하여 패턴 재료 용액에 대한 친액성을 부여하기 위해서, 자외선을 조사한다. 자외선은, 형성된 중합막의 결합을 절단하여 이것을 분해하고, 또한 당해 부분에 부착되어 있었던 레지스트 등의 유기물도 분해하여 제거한다. 이것에 의해, 자외선 조사 부분에 친액성이 부여된다. 또, 패턴 형성 부분에만 자외선을 조사하기 위해서, 패턴 형성 부분에 상당하는 부분만 투광성을 갖는 자외선 조사 마스크를 사용한다. 또한, 자외선 이외에도, 예컨대 레이저나 X선 등의 전자파를 조사하는 것에 의해, 불소 수지 중합막을 분해할 수 있다. 더욱이, 자외선은 저렴하고, 안전하여 취급도 용이하므로, 다른 전자파에 비교하여 우수하다.
다음에, 제 1 실시예에 따른 성막 처리 방법의 각 공정에 대하여, 공정 순서대로 상세히 설명한다. 도 4에 제 1 실시예에 따른 성막 방법의 흐름도를 나타낸다. 또한, 도 5 및 도 6에 제 1 실시예에 따른 성막 방법의 공정도를 나타낸다. 또 제 1 실시예에서는, 액정 표시 장치의 표시 전극 패턴으로서, 유리 기판의 표면에 ITO의 패턴 피막을 형성하는 경우를 예로 하여 설명한다.
우선, 피처리 부재의 표면을 세정한다(세정 공정, S170). 특히, 피처리 부재가 처리 대기 상태에 있던 경우에는, 표면에 불순물이 부착되어 있을 가능성이 있다. 이 불순물이, 피처리 부재의 표면에 형성되는 패턴 피막에 혼입되는 것을 방지하기 위해서, 피처리 부재를 세정한다.
다음에, 피처리 부재의 표면에 마스크를 형성한다(마스크 형성 공정, S172). 구체적으로는, 도 5 (1)에 도시하는 바와 같이, 우선 유리 기판 등의 피처리 부재(310)의 표면 전체에, 레지스트막(316)을 형성한다(레지스터 도포 공정). 레지스트막(316)의 두께는, 형성해야 할 표시 전극 패턴의 높이 이상으로 형성한다. 다음에, 도 5 (2)에 도시하는 바와 같이, 레지스트막(316)에 표시 전극 패턴 형성용의 오목부(318)를 형성한다(노광·현상 공정). 구체적으로는, 표시 전극 패턴을 묘화한 포토마스크(도시하지 않음)를 레지스트막(316)의 위쪽에 배치하여, 레지스트막(316)의 노광 및 현상을 행하여, 표시 전극 패턴 형성 부분의 레지스트막을 제거하여, 오목부(318)를 형성한다.
다음에, 레지스트막(316)의 표면에 발액 처리를 실시한다(발액 처리 공정, S174). 구체적으로는, 도 5 (3)에 도시하는 바와 같이, 피처리 부재(310)의 표면에 불소 수지 중합막(319)을 형성한다. 우선, 도 3에 나타내는 중합막 형성 장치(130)에 있어서, 처리실(131)내의 처리 스테이지(132)상에, 레지스트막을 형성한 피처리 부재(310)를 배치한다. 다음에, 처리 가스 공급부(104)에 있어서의 용기(108)내의 액체 유기물(106)을 히터(110)에 의해서 가열하여, 액체 유기물(106)을 기화시킨다. 또한, 캐리어 가스 공급부(118)로부터 질소 등의 캐리어 가스를 공급 배관(102)에 유입시켜, 액체 유기물(106)의 증기를 처리실(131)에 반송한다. 그리고, 처리실(131)에 도입된 액체 유기물(106)의 증기에 대하여, 고주파 전원(135) 및 고주파 전극(134)에 의해 고주파 전력을 인가한다. 그렇게 하면, 직쇄 형상 유기물의 결합이 일부 절단되어 활성으로 되어, 피처리 부재(310)의 표면에 도달한 활성인 유기물 증기가 중합되어, 피처리 부재(310)의 표면 전체에 발액성을 갖는 유기물의 중합막이 형성된다. 또, 중합막의 두께는 100 Å 정도로 형성된다.
또 상기에서는, 처리실에 도입된 액체 유기물의 증기에 고주파 전력을 인가하여 활성화했지만, 전자선의 조사에 의해, 또는 자외선의 조사 등에 의해, 액체 유기물의 증기를 활성화하더라도 좋다. 또한 이 외에도, 피처리 부재의 표면을 산으로 처리하는 것에 의해, 발액성을 부여할 수 있다.
또 상기 발액 처리 공정에서는, 표시 전극 패턴 형성용의 오목부(318)에도 불소 수지 중합막이 형성되게 되기 때문에, 오목부(318)에 대하여 친액 처리를 실시한다(친액 처리 공정, S176). 구체적으로는, 도 5 (4)에 도시하는 바와 같이, 오목부(318)에 자외선을 조사하여, 불소 수지 중합막(319)을 제거한다. 우선, 표시 전극 패턴 형성 부분에 상당하는 부분에만 투광성을 갖는 자외선 조사 마스크를, 피처리 부재의 위쪽에 배치하여 자외선을 조사한다. 그렇게 하면, 자외선이 불소 수지 중합막의 결합을 절단하여, 오목부(318)에 형성되어 있던 불소 수지 중합막(319)이 제거된다. 부가하여, 오목부(318)에 부착되어 있었던 레지스트 등의 유기물도 분해되어 제거된다. 이상에 의해, 표시 전극 패턴 형성 부분에 친액성이 부여된다.
또, 자외선의 조사와 동시에, 활성화된 오존 가스 또는 산소 가스에 피처리 부재를 노출시키는 것에 의해, 중합막 등을 연소시켜 제거를 촉진하더라도 좋다. 또한, 활성화된 오존 가스 또는 산소 가스에 노출시키기만 하여, 친액성을 부여하더라도 좋다. 더욱이 이외에도, 피처리 부재의 표면을 NaOH나 KOH 등의 알칼리 용제로 처리하는 것에 의해, 친액성을 부여할 수 있다. 이 경우, 알칼리에 의해서 피처리 부재 표면의 산화막 등이 제거되고, 또한 OH기(基)가 피처리 부재 표면에 부착되는 것에 의해, 친수성(親水性)이 부여된다.
또, 패턴 재료 용액의 유기 용매가 옥탄 등인 경우에는, 상기에 부가하여, 비이온 계면 활성제에 의한 밀착성 개선 처리를 행한다(밀착성 개선 공정, S178). 구체적으로는, 비이온 계면 활성제(RO-(CH2CH2O)nH)의 1% 수용액을, 피처리 부재의 표면에 도포하는 것에 의해, 패턴 재료 용액과의 밀착성을 향상시킨다. 또 비이온 계면 활성제의 도포는, 다음에 기술하는 성막 처리 공정의 직전에 성막 처리실내에서 행하더라도 좋고, 다른 처리실내에서 행하더라도 좋다. 또한, 피처리 부재에 대한 자외선 조사 등의 밀착성 개선 처리는, 성막 처리 공정과 함께 성막 처리실내에서 행할 수 있다.
다음에, 도 6 (1)에 도시하는 바와 같이, 표시 전극 패턴 형성용의 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전한다(성막 처리 공정, S180). 구체적으로는, 도 2에 나타내는 성막 처리 장치(230)에 있어서, 처리실(231)내의 처리 스테이지(232)상에, 상기 각 처리를 행한 피처리 부재(310)를 배치한다. 다음에, 노즐(292)에 의해 패턴 재료 용액을 미스트화하여, 처리실(231)내에 공급한다(재료 공급 공정).
또, 패턴 재료 용액의 공급과 동시에, 반응 가스를 처리실(231)내에 공급하는 것에 의해, 막질 개선 처리를 행하는 것도 가능하다(막질 개선 공정, S186). 구체적으로는, 미스트화한 패턴 재료 용액에 반응 가스를 혼합하여, 처리실(231)내에 공급한다. 반응 가스로서, 4불화 탄소 가스 또는 산소 가스 등을 사용하면, 형성되는 ITO 피막의 산화물의 비율을 조정할 수 있다. 또 막질 개선 공정은, 성막 처리 공정과 함께 성막 처리실내에서 행하더라도 좋고, 어닐링 처리 공정과 함께 다른 처리실내에서 행하더라도 좋다.
다음에, 처리실(231)내에 공급된 패턴 재료 용액 및 반응 가스에 대하여, 전자선 조사관(234)에 의해 전자선을 조사한다(전자선 조사 공정). 그렇게 하면, 조사된 전자선이 반응 가스의 분자에 충돌하여, 반응 가스가 플라즈마 상태로 되어, 래디컬 등의 여기 활성종이 생성된다. 한편, 조사된 전자선은 미스트 형상의 패턴 재료 용액에도 충돌하여, 그 액적을 마이너스로 대전시킨다.
또 상기에서는, 처리실(231)내에 도입된 반응 가스 및 패턴 재료 용액에, 전자선을 조사하여 활성화했지만, 고주파 전력을 인가하는 것에 의해, 또는 자외선을 조사하는 것에 의해, 활성화하더라도 좋다.
다음에, 패턴 재료 용액을 피처리 부재(310)의 표면에 피착시킨다(피착 공정). 패턴 재료 용액은 자유 낙하에 의해서도 피처리 부재(310)의 표면에 피착할 수 있지만, 처리 스테이지(232)에 예컨대 10kV의 바이어스 전압을 인가하여, 피처리 부재(310)의 표면을 플러스로 대전시키는 것에 의해, 마이너스로 대전된 패턴 재료 용액의 액적을 끌어당겨 피착시킬 수 있다. 또, 패턴 재료 용액을 미스트화하면 자연스럽게 마이너스로 대전되기 때문에, 전자선과 충돌하지 않았던 액적도, 피처리 부재(310)에 끌어당겨 피착시킬 수 있다. 또한, 피처리 부재(310)를 냉각하는 것에 의해서도, 액적의 피착을 촉진할 수 있다.
여기서, 피처리 부재(310)를 수평면내에서 회전시키면, 레지스트막상에 피착된 여분의 패턴 재료 용액의 액적을, 원심력에 의해 제거할 수 있다(액적 제거 공정, S188). 레지스트막의 표면에는 발액 처리를 실시하고 있기 때문에, 액적은 레지스트막상에 고착되지 않고서, 레지스트막상을 미끄러지도록 이동한다. 한편, 표시 전극 패턴 형성용의 오목부에는 친액 처리를 실시하고 있기 때문에, 미충전의 오목부가 있으면 액적은 그 오목부에 부착된다. 또한 미충전의 오목부가 없으면, 액적은 피처리 부재(310)의 단부까지 이동하여 그 외부로 떨어진다. 이렇게 하여, 표시 전극 패턴 형성용의 오목부에 패턴 재료 용액이 균일하게 충전되고, 또한 레지스트막상에 피착된 패턴 재료 용액의 액적이 제거된다.
또 피처리 부재의 회전 이외에도, 피처리 부재의 표면에 기체를 분사하는 것에 의해, 레지스트막상에 피착된 패턴 재료 용액의 액적을 제거할 수 있다. 또한, 피처리 부재를 경사시키는 것에 의해서도, 레지스트막상에 피착된 패턴 재료 용액의 액적을 제거할 수 있다. 또 액적 제거 공정은, 성막 처리 공정과 함께 성막 처리실내에서 행하더라도 좋고, 성막 처리 공정 후에 다른 처리실내에서 행하더라도 좋다.
또한, 이 단계에서는 여분의 패턴 재료 용액의 제거를 행하지 않고서, 후술하는 건조 공정 또는 어닐링 공정 후에 있어서, 고화된 패턴 재료 용액을, CMP 또는 초음파 등에 의해 제거할 수도 있다.
다음에, 피처리 부재를 가열하여, 패턴 재료 용액을 건조시킨다(건조 공정, S190). 구체적으로는, 도 6 (2)에 도시하는 바와 같이, 패턴 재료 용액의 유기 용매를 증발시킨다. 또, 유기 용매의 증발을 촉진하기 위해서 처리실내를 감압 상태로 하고, 또한 가열에 의한 패턴 재료의 산화를 방지하기 위해서 불활성 가스 분위기 중에서 건조하는 것이 바람직하다. 또한, 패턴 피막에 있어서의 공극의 발생을 회피하기 위해서, 건조 온도는 유기 용매의 비점 이하의 온도로 한다. 예컨대, 유기 용매가 옥탄인 경우에는, 비점이 170℃ 정도이므로, 질소 분위기 중에 있어서, 150℃ 이하에서 5분 이상 가열한다. 이것에 의해, 패턴 피막(320)으로서, ITO 피막이 형성된다. 한편, 반응성 가스 또는 활성화된 반응 가스의 분위기하에서, 가소성(假燒成)하면서 건조를 행하더라도 좋다. 또 건조 공정은, 성막 처리 공정과 함께 성막 처리실내에서 행하더라도 좋고, 성막 처리 공정 후에 다른 처리실내에서 행하더라도 좋다.
또, 건조 공정에 있어서의 온도 상승 속도를 제어하는 것에 의해, 패턴 피막의 표면을 소망 형상으로 성형할 수 있다. 도 7에 건조 온도의 상승 속도와 패턴 피막의 표면 형상의 상관 관계의 설명도를 나타낸다. 또, 전(前) 공정인 성막 공정의 종료후에는, 도 7 (1)에 도시하는 바와 같이, 레지스트막(316)의 오목부(318)에, 패턴 재료 용액(321)이 충전된 상태로 되어 있다. 그리고, 건조 공정에 있어서 온도를 급속히 상승시키면, 패턴 재료 용액(321)에 포함되는 용매는, 주로 그 중앙 부분으로부터 증발된다. 그 결과, 건조후의 패턴 피막(320a)은, 중앙 부분이 움푹 팬 상태로 성형된다. 한편, 건조 공정에 있어서 온도를 천천히 상승시키면, 패턴 재료 용액(321)에 포함되는 용매는, 그 전체로부터 균등하게 증발된다. 따라서, 도 7 (2)에 도시하는 바와 같이, 건조후의 패턴 피막(320b)은, 중앙 부분이 팽창된 상태로 성형된다. 그래서, 패턴 피막의 표면 형상을 관찰하면서, 건조 온도를 상승시키는 것에 의해, 패턴 피막의 표면을 소망 형상으로 성형할 수 있다. 또, 도 7 (1) 및 (2)의 중간적인 형상으로서, 패턴 피막의 표면을 평탄하게 성형하는 것도 가능하다.
다음에, 패턴 피막의 어닐링 처리(소성) 및 레지스트막의 제거를 행한다. 우선, 패턴 피막의 어닐링 처리 온도와 레지스트의 경화 온도를 비교한다. 레지스트의 경화 온도가 패턴 피막의 어닐링 처리 온도보다 높은 경우에는, 건조 공정에 이어서 어닐링 처리 공정을 행한다. 이 경우의 어닐링 처리 공정은, 성막 처리 공정과 함께 성막 처리실내에서 행하더라도 좋고, 성막 처리 공정 후에 다른 처리실내에서 행하더라도 좋다.
한편, 레지스트의 경화 온도가 패턴 피막의 어닐링 처리 온도보다 낮은 경우에는, 어닐링 처리의 과정에서 레지스트가 경화되어, 레지스트의 제거가 곤란하게 된다. 그래서, 먼저 레지스트 제거 공정을 행하고, 그 후에 어닐링 처리 공정을 행한다. 또, 대표적인 레지스트인 PMMA의 경화 온도는 120℃ 정도이며, ITO 피막의 어닐링 처리 온도는 500℃ 이상이므로, 먼저 건조 공정을 행하고, 레지스트 제거 공정을 행하며, 그 후에 어닐링 처리 공정을 행한다.
또, 패턴 피막(320)의 표면의 성형이 필요한 경우에는, 레지스트 제거 공정 전에, 도 6 (3)에 나타내는 바와 같은 성형 가공을 행할 수 있다(성형 공정). 구체적으로는, 패턴 피막이 소망하는 두께로 될 때까지, CMP(화학 기계적 연마) 등에 의한 가공을 행한다. 그 때, 패턴 피막(320)의 주위는 레지스트(316)에 의해서 보호되어 있기 때문에, 패턴 피막(320)의 변형 및 손상이 적다. 또 상기 성형 가공에 따라, 불소 수지 중합막(319)의 표면에 존재하는 패턴 재료 용액의 나머지와, 불소 수지 중합막(319) 자체가 동시에 제거된다.
다음에, 레지스트막(316)을 제거한다(마스크 제거 공정, S194). 레지스트 제거 공정은, 산소 가스 또는 활성화된 산소 가스 분위기하에 있어서, 피처리 부재(310)를 가열하는 것에 의해 행한다.
다음에, 피처리 부재를 가열하여, 패턴 피막의 어닐링 처리(소성)를 행한다(어닐링 처리 공정, S196). 어닐링 처리 공정은, 대기 분위기 중에서 행하더라도 좋고, 가열에 의한 패턴 피막의 산화를 방지하기 위해서 불활성 가스 분위기 중에서 행하더라도 좋다. ITO 피막의 경우에는, 질소 분위기 중에 있어서 500℃ 이상에서 어닐링 처리한다. 또, 400℃ 이하의 저온에서 어닐링 처리하는 경우에는, 불소 래디컬 또는 오존 래디컬 등의 활성화 가스 분위기 중에서, 어닐링 처리와 동시에 막질 개선을 행하는 것도 가능하다.
이상에 의해, 도 6 (4)에 도시하는 바와 같이, 피처리 부재(310)의 표면에, ITO의 패턴 피막(320)에 의해, 표시 전극 패턴(314)이 형성된다.
상술한 제 1 실시예에 따른 성막 방법에서는, 종래의 피처리 부재 표면에 형성된 패턴 재료를 제거하는 공정으로부터, 오목부에 부착/메우는 공정으로 전환하였기 때문에, 상술한 각 공정을 모두 대기압 또는 대기압 근방의 환경에서 행할 수 있다. 이것 때문에 진공 설비를 마련할 필요가 없어, 당해 설비를 가동시키기 위한 에너지를 삭감하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 미스트화한 패턴 재료 용액을 피처리 부재의 표면에 산포하는 것에 의해, 성막을 행하는 구성으로 하였다(LSMCD 법). 액체 재료를 사용하는 것에 의해, 피처리 부재에만 성막하는 것이 가능해져, 종래와 같이 성막 처리실의 벽면에 형성된 피막을, PFC 가스에 의해 제거하는 작업이 불필요해진다. 또한, 미스트화하는 것에 의해, 입자 직경을 0.2㎛ 정도로까지 작게 할 수 있기 때문에, 스텝 커버리지 및 트렌치 매립 성능에 있어 우수하여, 예컨대 폭 1㎛ 이하의 미세한 패턴 피막을 형성할 수 있다. 더욱이, 미스트화한 입자는 자연스럽게 대전되기 때문에, 다음에 기술하는 바와 같이 성막 속도를 향상시킬 수 있다. 부가하여, 미스트화한 패턴 재료 용액을 산포하는 것에 의해, 피처리 부재의 표면 전체에 균질한 패턴 피막을 형성할 수 있다.
또한, 피처리 부재에 바이어스 전압을 인가하여, 미스트화한 패턴 재료 용액을 흡착하는 것에 의해, 성막을 행하는 구성으로 하였다. 이것에 의해 성막 속도가 향상되어, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 미스트화한 패턴 재료 용액에 전자선을 조사하여, 패턴 재료 용액을 대전시키는 것에 의해, 성막을 행하는 구성으로 하였다. 이것에 의해 성막 속도가 향상되어, 제조 비용을 삭감할 수 있다. 또 전자선의 조사에 의해, 패턴 재료 용액과 함께 처리실내에 공급된 반응 가스를 활성화할 수 있기 때문에, 소망하는 막질을 갖는 패턴 피막을 얻을 수 있다.
또한, 피처리 부재를 회전시키는 것에 의해, 성막을 행하는 구성으로 하였다. 이것에 의해, 마스크상에 부착된 패턴 재료 용액을 간단히 제거하는 것이 가능해져, 패턴 피막의 에칭백 공정을 생략할 수 있기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한 성막을 행하기 전에, 마스크의 표면에 대하여, 패턴 재료 용액에 대한 발액 처리를 행하는 구성으로 하였다. 이것에 의해, 패턴 재료 용액의 충전 시간을 단축하는 것이 가능해지고, 또한 마스크상의 여분의 패턴 재료 용액의 제거 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 따라서, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한 성막을 행하기 전에, 패턴 형성용 오목부의 바닥부에 대하여, 패턴 재료 용액에 대한 친액 처리를 행하는 구성으로 하였다. 이것에 의해 패터닝 정밀도가 향상되어, 소망 형상의 패턴 피막을 얻을 수 있다.
다음에, 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 제 2 실시예에 따른 성막 방법은, 도 10 (3)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 기판 등의 피처리 부재(10)의 표면에, 반도체 소자(도시하지 않음) 사이를 전기적으로 접속하는 배선 패턴(14)을 형성하는 것이다. 또, 제 1 실시예와 마찬가지의 구성으로 되는 부분에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
제 2 실시예에서는, 배선용의 패턴 재료 용액으로서, Au, Ag, Cu 또는 Al 등의 금속의 초미립자 또는 이들의 화합물을 유기 용매에 분산시킨 것, 또는 폴리아닐린이나 폴리피롤 등의 도전성 유기물을 유기 용매에 용해한 것 등을 사용한다. 유기 용매에는, 아크릴 수지나 초산 부틸 등을 단독 또는 복수 혼합하여 사용한다.
또 이하에는, 일례로서, 배선용의 패턴 재료 용액에 초산동(酢酸銅)(화학식: Cu(CH3COO)2·H2O)의 유기 용매 용액을 사용하여, 금속동으로 이루어지는 배선 패턴을 형성하는 경우에 대하여 설명한다. 유기 용매에는, 상기 아크릴 수지나 초산 부틸 외에도, 물, 알콜류, 에테르류, 유기 에스테르류, 케톤의 일종류 또는 혼합물 등을 사용하는 것이 가능하다.
그런데, 초산동은 산소를 포함하는 조성이기 때문에, 금속동을 소성할 때에 산화동(CuO)이 형성되기 쉽다. 이 산화동은 배선 저항을 높이는 원인으로 되기 때문에, 이것을 제거할 필요가 있다. 그래서 반응 가스로서 수소 가스를 사용해, 이것을 플라즈마화하는 것에 의해 수소 래디컬을 생성하여, 이하의 반응식에 따라서 산화동을 환원하는 것에 의해, 금속동을 소성한다.
또한, 열소성 때에 이산화동(CuO2)이 형성된 경우에도, 수소 래디컬이 이하의 반응식에 따라서 이산화동을 환원하여, 금속동을 소성한다.
또 반응 가스는 환원제이면 좋고, 염소 가스, 불소계 가스, 일산화탄소 가스 등을 사용할 수도 있다.
한편, 금속동 피막에 의해 배선 패턴을 형성하기 위해서, 배선 패턴 형성 부분 이외의 부분에 레지스트막을 형성하여, 마스크로서 사용하는 점은, 제 1 실시예와 마찬가지이다. 여기서, 마스크의 표면에 발액 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이 점은, 제 1 실시예와 마찬가지로, 피처리 부재의 표면 전체에 발액성을 갖는 불소 수지 중합막을 형성한 후에, 자외선을 조사하여 배선 패턴 형성 부분의 불소 수지 중합막을 제거하는 것도 가능하다. 그러나 제 2 실시예에서는, 공정수를 삭감하기 위해서, 레지스트막의 표면만 선택적으로 불화 처리하여 발액성을 부여하는 방법에 대하여 설명한다. 이러한 방법을 실시하기 위해서, 이하와 같은 표면 개질 장치를 사용한다.
도 8에 표면 개질 장치의 설명도를 나타낸다. 표면 개질 장치(430)의 중앙부에는, 피처리 부재(10)를 탑재하는 처리 테이블(433)을 설치한다. 그 처리 테이블(433)의 위쪽에, 처리실(432)을 형성한다. 또, 처리실(432)은 봉지 재료(438)에 의해 밀폐 봉지된다. 그 처리실(432)의 전후에는, 처리 가스 공급로(435) 및 처리 가스 배출로(436)를 형성한다. 처리 가스 공급로를 통해서, 소위 리모트 플라즈마에 의해 외부에서 활성화된 불소를 포함하는 가스를, 처리실(432)내에 공급한다. 또한, 처리 가스 배출로(436)는 도시하지 않은 집진기(scrubber)에 접속되어, 배출 가스의 제해(除害)를 행한다.
한편, 처리실(432)의 위쪽에 자외선 램프(440)를 배치한다. 또 자외선 램프(440)는, 대기중에서 점등하면 타버리기 때문에, 질소 가스로 치환할 수 있도록 한 자외선 램프실(442)내에 배치된다. 그리고, 자외선 램프실(442)에 있어서의 처리실(432)측의 벽면은, 자외선을 투과하는 유리판(441)으로 구성하여, 피처리 부재(10)에 자외선을 조사 가능하게 한다. 한편, 처리실(432)에 있어서의 자외선 램프실(442)측의 벽면은, 자외선을 투과하는 형석(431)으로 구성하여, 피처리 부재에 자외선을 조사 가능하게 하고, 또한 처리실(432)에 공급되는 불소의 여기 활성종에 의해 유리판(441)이 침식되는 것을 방지한다.
다음에, 제 2 실시예에 따른 성막 방법의 각 공정에 대하여, 공정 순서대로 상세히 설명한다. 도 9 및 도 10에 제 2 실시예에 따른 성막 방법의 설명도를 나타낸다. 또, 제 1 실시예와 마찬가지의 구성으로 되는 부분에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
최초에, 피처리 부재의 표면에 레지스트막을 형성한다. 다음에, 도 9 (2)에 도시하는 바와 같이, 레지스트막(16)에 배선 패턴 형성용의 오목부(18)를 마련한다. 이들의 구체적인 방법은, 제 1 실시예와 마찬가지이다. 이것에 의해, 오목부(18)의 바닥면에는, 피처리 부재(10)인 실리콘 웨이퍼가 노출되게 된다.
다음에, 패터닝된 레지스트의 표면을 불화 처리한다. 우선, 도 8에 나타내는 표면 개질 장치(430)의 처리실(432)내에 피처리 부재(10)를 배치한다. 다음에, 리모트 플라즈마에 의해 미리 활성화된 CF4 가스 등의 불소를 포함하는 가스를, 처리 가스 공급로(435)로부터 처리실(432)내에 도입한다. 그렇게 하면, 레지스트 등의 유기물이 불소의 여기 활성종과 반응하여 불화 처리되어, 그 표면에 발액성을 갖는 불소 화합물이 생성된다. 또 리모트 플라즈마는, 고주파 전력을 인가하는 방법에 한정되지 않고, 전자선 또는 자외선을 조사하는 방법에 의해서도, 불소를 포함하는 가스를 활성화할 수 있다. 한편, 배선 패턴 형성 부분에는, 실리콘 웨이퍼를 구성하는 실리콘 산화물 등이 노출되어 있기 때문에, 활성화된 불소를 포함하는 가스에 노출되더라도, 불화 처리되는 것은 거의 없다.
또한 이것과 동시에, 피처리 부재(10)의 표면 전체에 자외선을 조사한다. 그렇게 하면, 불소의 여기 활성종과 레지스트막과의 반응이 촉진되어, 레지스트막의 표면에 큰 발액성이 부여된다. 한편, 패턴 형성 부분에 있어서의 실리콘 산화물 등의 표면으로부터는 불소 화합물이 제거되어, 실리콘 산화물이 원래 갖는 친액성이 적극적으로 유지된다.
또, 패턴 형성 부분에 한층 더 친액성을 부여하기 위해서, 자외선의 조사 등에 의한 밀착성 개선 처리를, 후술하는 성막 처리 공정과 함께 행하더라도 좋다. 이것에 의해, 피처리 부재와 패턴 재료 용액의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또, 레지스트를 어닐링 처리하기 전에, 상술한 레지스트의 표면 개질을 행하는 것이 바람직하다. 어닐링 처리에 의해 레지스트의 반응이 종료하기 전이면, 불소를 레지스트와 반응시켜 용이하게 불화 처리를 행할 수 있기 때문이다.
다음에, 도 10 (1)에 도시하는 바와 같이, 배선 패턴 형성용의 오목부에, 패턴 재료 용액(20)을 충전한다(성막 처리 공정). 구체적으로는, 상기 각 처리를 행한 피처리 부재를, 도 2에 나타내는 성막 처리 장치(230)의 처리실내에 배치한다. 다음에, 패턴 재료 용액 및 반응 가스를 처리실내에 공급한다(재료 공급 공정). 그 때, 상술한 패턴 재료 용액을 미스트화하여, 바람직하게는 미스트 형상의 패턴 재료 용액과, 상술한 반응 가스를 혼합하여, 처리실내에 공급한다.
다음에, 처리실내에 공급된 패턴 재료 용액 및 반응 가스에 대하여, 전자선 조사관 등에 의해 전자를 조사한다(전자 조사 공정). 그렇게 하면, 반응 가스가 플라즈마 상태로 된다. 예컨대 반응 가스가 수소 가스인 경우에는, 조사된 전자선이 수소 분자중의 전자와 비탄성 충돌하는 것에 의해, 수소 분자가 에너지를 받아 활성화되어, 수소 원자(H), 수소 래디컬(H*), 수소 이온(H+) 등의 여기 활성종이 생성된다. 이들 여기 활성종이, 상술한 바와 같이 패턴 재료 용액으로부터 생성되는 산화동을 환원하여, 배선 저항을 저감시킨다(막질 개선 공정).
다음에, 패턴 재료 용액을 피처리 부재의 표면에 피착시킨다(피착 공정). 또한, 레지스트막상에 피착된 여분의 패턴 재료 용액의 액적을 제거한다(액적 제거 공정). 이들의 구체적인 방법은, 제 1 실시예와 마찬가지이다.
다음에, 피처리 부재(10)를 가열하여, 패턴 재료 용액을 건조시킨다(건조 공정). 또, 유기 용매가 초산 부틸인 경우에는, 비점이 120∼125℃ 이므로, 100℃ 이하에 5분 이상 건조시킨다. 다음에, 필요에 따라 패턴 피막의 성형 가공을 행한다(성형 공정). 또, 배선 패턴은 직사각형 단면을 전제로 하여 전기 특성을 계산하고 있기 때문에, 배선 패턴을 성형 가공하여 직사각형 단면으로 하는 것에 의해, 예측한 특성을 실현할 수 있다. 다음에, 도 10 (2)에 도시하는 바와 같이, 레지스트막을 제거한다(마스크 제거 공정). 이들의 구체적인 방법은, 제 1 실시예와 마찬가지이다. 다음에, 패턴 피막의 어닐링 처리(소성)를 행한다(어닐링 처리 공정). 또, 패턴 재료 용액이 초산동 용액인 경우에는, 어닐링 처리 온도는 300℃ 정도로 한다. 또, 어닐링 처리시의 분위기에 수소 래디컬을 도입하여, 금속동 피막중인 산화동을 환원 처리하는 것도 가능하다.
이상에 의해, 도 10 (3)에 도시하는 바와 같이, 피처리 부재(10)의 표면에, 금속동의 패턴 피막(20)에 의해, 배선 패턴(14)이 형성된다.
상술한 제 2 실시예에 따른 성막 방법에서는, 피처리 부재 표면에 불소를 포함하는 가스를 도입하고, 또한 피처리 부재에 자외선을 조사하는 것에 의해, 피처리 부재 표면의 패턴 형성 부분에 대하여 패턴 재료 용액에 대한 친액 처리를 실시하는 동시에, 피처리 부재 표면의 패턴 형성 부분 이외의 부분에 대하여 패턴 재료에 대한 발액 처리를 실시하는 공정을 갖는 구성으로 하였다. 이것에 의해, 공정수의 삭감이 가능해져, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또 상기에는, 레지스트 및 실리콘 산화물을 표면에 갖는 피처리 부재에 대하여, 선택적으로 표면 개질하는 방법을 설명했지만, 레지스트 이외의 유기물 및 실리콘 산화물 이외의 산화물을 표면에 갖는 피처리 부재에 대해서도, 마찬가지로 선택적인 표면 개질을 행할 수 있다.
다음에, 제 3 실시예에 대하여 설명한다. 제 3 실시예에 따른 성막 방법은, 도 13 (3)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 기판 등의 피처리 부재(10)의 표면에, 배선 패턴(14) 및 배선 패턴을 전기적으로 분리하는 절연막(22)을 형성하는 것이다. 또, 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지의 구성으로 되는 부분에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
제 3 실시예에서는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 배선용의 패턴 재료 용액에 초산동의 유기 용매 용액을 사용하여, 금속동으로 이루어지는 배선 패턴을 형성하는 경우를 예로 하여 설명한다. 또한, 배선 패턴을 전기적으로 분리하는 절연막으로서, 이산화규소(SiO2)의 피막을 형성하는 경우를 예로 하여 설명한다.
제 3 실시예에서는, 우선 배선 패턴 형성 부분 이외의 부분에 절연막을 형성하고, 이것을 마스크로서 이용하는 것에 의해, 금속동 피막의 배선 패턴을 형성한다. 그래서, 절연막의 표면에 발액 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이 점은, 제 1 실시예와 마찬가지로, 피처리 부재의 표면 전체에 발액성을 갖는 불소 수지 중합막을 형성한 후에, 자외선을 조사하여 배선 패턴 형성 부분의 불소 수지 중합막을 제거하는 것도 가능하다. 그러나, 제 3 실시예에서는, 필요한 부분에만 불소 수지 중합막을 형성하도록, 이하와 같은 직접 묘화 장치를 사용한다.
도 11에 직접 묘화 장치의 설명도를 나타낸다. 직접 묘화 장치(530)는 처리 챔버(531)를 갖고, 처리 챔버(531)내에는 피처리 부재(10)를 탑재 가능한 스테이지(532)를 형성한다. 또한, 그 위쪽에는 마스크(30)를 배치 가능하게 한다. 한편, 챔버(531)의 위쪽에 자외선 램프(542)를 배치한다. 또 자외선 램프(542)는, 대기중에서 점등하면 타버리기 때문에, 질소 가스(543)로 치환할 수 있도록 한 자외선 램프실(541)내에 배치된다. 그리고, 자외선 램프실(541)과 처리 챔버(531)의 경계면은, 자외선을 투과하는 형석(544)으로 구성하여, 피처리 부재에 자외선을 조사 가능하고, 또한 처리 챔버(531)에 공급되는 불소의 여기 활성종에 의해 침식되는 것을 방지한다.
또한 처리 챔버(531)에는, 공급 배관(535)을 거쳐서, 플라즈마 챔버(533)를 접속한다. 플라즈마 챔버는 대향 전극(534)의 사이에 형성되며, 대향 전극(534)에는 고주파 전원(536)을 접속한다. 더욱이 플라즈마 챔버(533)에는, 유량 제어 밸브(512)를 구비한 공급 배관(502)을 거쳐서, 처리 가스 공급부(504)를 접속한다. 이 처리 가스 공급부(504)는, 플루오르이너트 등의 직쇄 형상 PFC로 이루어지는 액체 유기물(506)을 저류하는 용기(508)를 갖고 있다. 그리고 용기(508)에는, 가열부로 되는 히터(510)가 마련되어 있어, 액체 유기물(506)을 가열하여 기화할 수 있게 되어 있다. 또한, 공급 배관(502)의 유량 제어 밸브(512)의 하류측에는, 유량 제어 밸브(514)를 구비한 캐리어 배관(516)을 거쳐서, 캐리어 가스 공급부(518)가 접속되어 있다. 캐리어 가스에는 질소나 아르곤 등의 불활성인 가스를 사용한다. 더욱이, 도 11의 파선으로 도시하는 바와 같이, 공급 배관(502)에 유량 제어 밸브(520)를 갖는 배관(522)을 거쳐서 제 2 처리 가스 공급부(524)를 접속한다. 그리고, 제 2 처리 가스 공급부(524)로부터 CF4를 제 2 처리 가스로서 액체 유기물(506)의 증기에 첨가한다.
다음에, 제 3 실시예에 따른 성막 방법의 각 공정에 대하여, 공정 순서대로 상세히 설명한다. 도 12 및 도 13에 제 3 실시예에 따른 성막 방법의 설명도를 나타낸다. 또, 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지의 구성으로 되는 부분에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
우선, 피처리 부재(10)의 표면(12)에 있어서의 배선 패턴 형성 부분에, 레지스트막(17)을 형성한다(레지스터 도포 공정). 또 레지스트에는, 불소 수지 배합의 레지스트 등, 재료 자체가 발액성을 갖는 것을 사용할 수도 있다. 구체적인 형성 순서로서, 우선 레지스트막(17)을 피처리 부재(10)의 표면 전체에 형성한다. 다음에, 도 12 (2)에 도시하는 바와 같이, 레지스트막(17)에 배선 패턴의 볼록부(19)를 형성한다. 구체적으로는, 배선 패턴을 묘화한 포토마스크(도시하지 않음)를 레지스트막(17)의 위쪽에 배치하고, 레지스트막(17)의 노광 및 현상을 행하여, 배선 패턴 형성 부분의 레지스트막(17)을 남기고, 그 이외의 부분의 레지스트막을 제거한다.
다음에, 도 12 (3)에 도시하는 바와 같이, 레지스트막(17)을 마스크로 하여, 상기 레지스트막을 제거한 부분에 절연막(22)을 형성한다(절연막 형성 공정). 절연막(22)으로서, 예컨대 이산화규소(SiO2) 피막을 형성한다. 이 경우, 실리케이트나 알콕시실리케이트 등의 무기 SOG 용액을, 피처리 부재(10)상에 도포한다. 또, 발액성 재료로 이루어지는 레지스트를 사용하고 있기 때문에, SOG 용액은 레지스트막(17)상에는 퇴적되지 않고, 상기 레지스트막을 제거한 부분에만 퇴적된다. 또, 이산화규소 피막의 형성과 병행하여, 막질 개선을 행할 수 있다. 즉, 오존 가스를 첨가하는 것에 의해, 이산화규소 피막에 포함되는 산소의 농도를 변화시켜, 유전율을 조정할 수 있다. 또, CVD 법 등에 의해 이산화규소 피막을 형성하는 것도 가능하다. 다음에, 200℃ 이상에서 가열하여 이산화규소 피막을 소성한다. 또, 소성시의 분위기에 오존 가스를 도입하여, 이산화규소 피막에 포함되는 산소의 농도를 조정하는 것도 가능하다.
다음에, 도 13 (1)에 도시하는 바와 같이, 레지스트막(17)을 제거한다(레지스트 제거 공정). 그 구체적인 방법은 제 1 실시예와 마찬가지이다. 그렇게 하면, 배선 패턴 형성 부분에 오목부(18)가 형성된다.
다음에, 도 13 (2)에 도시하는 바와 같이, 절연막(22)의 표면에 불소 수지 중합막을 형성한다. 구체적으로는, 도 11에 나타내는 직접 묘화 장치(530)에 있어서, 우선 피처리 부재(10)를 발성 처리 장치(530)의 스테이지(532)상에 세트하고, 그 위쪽에 마스크(30)를 배치한다. 다음에, 자외선 램프(542)를 점등시켜, 피처리 부재(10)에 자외선(548)을 조사한다. 마스크(30)는, 배선 패턴 형성 부분에 상당하는 부분만이 투광성을 갖기 때문에, 마스크(30)를 거쳐서 배선 패턴 형성 부분에만 자외선(548)이 조사된다.
동시에, 활성화된 원료 가스(538)를 챔버내에 공급하여, 피처리 부재(10)의 표면에 불소 수지 중합막을 형성한다. 구체적으로는, 우선 직쇄 형상 PFC 등으로 이루어지는 액체 유기물(506)을 가열하여 기화시켜, 직쇄 형상 PFC의 증기를 공급 배관(502)에 배급한다. 다음에, 캐리어 가스 공급부(518)로부터 캐리어 가스를 공급하여, 직쇄 형상 PFC의 증기를 플라즈마 챔버(533)에 도입한다. 또, 필요에 따라 제 2 처리 가스 공급부(524)로부터 CF4 가스를 공급하여, 직쇄 형상 PFC의 증기에 첨가한다. 플라즈마 챔버(533)에 있어서, 직쇄 형상 PFC의 증기에 고주파 전력을 인가하면, 직쇄 형상 PFC의 결합이 일부 절단되어 활성화된다. 이 활성화된 직쇄 형상 PFC를, 처리 챔버(531)에 공급한다. 또 고주파 전력의 인가 이외에도, 전자선을 조사하는 것에 의해, 또한 자외선을 조사하는 것에 의해, 직쇄 형상 PFC를 활성화할 수 있다.
상기에 의해, 절연막(22)의 표면에 도달한 활성인 직쇄 형상 PFC가 중합되어, 불소 수지 중합막이 형성된다. 또, 중합막의 두께는 100 Å 이하로 형성한다. 한편, 배선 패턴 형성 부분에서는, 자외선에 의해 중합 반응이 저지되고, 또한 형성된 중합막의 결합이 절단되어, 불소 수지 중합막의 형성이 저지된다. 부가하여, 당해 부분에 부착되어 있었던 레지스트 등의 유기물도 제거되기 때문에, 당해 부분에 친액성이 부여된다.
더욱이, 불소 수지 중합막을 어닐링 처리하더라도 좋다. 이것에 의해, 중합막의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 중합막 내부에 포함되는 저분자 유기물을 증발시켜 제거하는 것에 의해, 저분자 유기물이 패턴 피막에 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 또, 어닐링 처리는 중합막의 형성과 병행하여 행하더라도 좋다.
다음에, 배선 패턴 형성용의 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전한다(성막 처리 공정). 즉, 상기에서 형성한 절연막을 마스크로서 이용하여, 배선 패턴을 형성한다. 그 구체적인 방법은, 제 1 실시예와 마찬가지이다.
다음에, 패턴 재료 용액을 건조시킨다(건조 공정). 다음에, 패턴 피막의 어닐링 처리를 행한다(어닐링 처리 공정). 이들의 구체적인 방법은, 제 1 실시예와 마찬가지이다. 단, 제 3 실시예에서 마스크에 사용한 절연막은, 레지스트막과 같이 탄화를 고려할 필요가 없기 때문에, 어닐링 처리 온도가 200℃를 넘는 경우에도, 건조 공정과 어닐링 처리 공정을 연속하여 행할 수 있다.
이상에 의해, 도 13 (3)에 도시하는 바와 같이, 피처리 부재(10)의 표면에, 패턴 피막(20)인 금속동 피막에 의해, 배선 패턴(14)이 형성된다.
상술한 제 3 실시예에 따른 성막 방법에서는, 피처리 부재의 표면에 절연막을 마련하는 공정과, 절연막에 의해 배선 패턴 형성용의 오목부를 마련하는 공정과, 절연막의 표면에 패턴 재료 용액에 대한 발액 처리를 실시하는 공정과, 그 오목부를 패턴 재료 용액으로 메우는 공정을 갖는 구성으로 하였다. 절연막 등의 구조물을 마스크에 이용하여 성막하는 것에 의해, 제조 공정이 간략화되어, 제조 비용의 삭감이 가능해진다. 또한, 절연막은 탄화를 고려할 필요가 없기 때문에, 건조 공정 및 소성 공정을 연속하여 행할 수 있다. 따라서, 제조 공정이 간략화되어, 제조 비용의 삭감이 가능해진다.
또한, 피처리 부재의 표면에 레지스트막을 마련하는 공정과, 그 레지스트막에 의해 배선 패턴의 볼록부를 형성하는 공정과, 볼록부 이외의 부분에 절연막을 마련하는 공정과, 볼록부를 제거하는 공정에 의해, 배선 패턴 형성용의 오목부를 마련하는 구성으로 하였다. 이것에 의해, 절연막의 에칭백 공정을 생략할 수 있기 때문에, 제조 공정이 간략화되어, 제조 비용의 삭감이 가능해진다.
또, 레지스트 재료 자체가 절연막 재료 용액에 대한 발액성을 갖는 구성으로 하였다. 이것에 의해, 레지스트막 표면에의 발액 처리 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 제조 공정이 간략화되어, 제조 비용의 삭감이 가능해진다.
또한 제 3 실시예에 따른 성막 방법에서는, 피처리 부재 표면에 PFC 가스를 도입하고, 또한 피처리 부재 표면의 패턴 형성 부분에 자외선을 조사하는 것에 의해, 패턴 형성 부분에 있어서의 불소 수지 중합막의 형성을 저지하여, 직접 묘화 공정을 행하는 구성으로 하였다. 이것에 의해, 공정수의 삭감이 가능해져, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또, 상기에서는 중합막의 형성과 동시에 광을 조사하여 직접 묘화하는 방법에 대하여 설명했지만, 이외에도, 패턴 형성 부분 이외의 부분에 개구부를 갖는 하드마스크를 피처리 부재의 표면에 탑재하여, 개구부에 중합막을 형성하는 것에 의해 직접 묘화하는 것도 가능하다.
또, 절연막 재료 자체가 패턴 재료 용액에 대한 발액성을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 절연막 표면에의 직접 묘화 공정을 생략할 수 있기 때문에, 제조 공정이 간략화되어, 제조 비용의 삭감이 가능해진다.
또, 본 발명의 성막 방법에 의해, 기능적인 박막을 기판상에 형성한 구조체는, 예컨대 반도체 디바이스, 전기 회로, 표시체 모듈, 발광 소자 등에 적용된다. 그 일례를 도 16 및 도 17에 나타낸다. 도 16은 예컨대, 반도체 디바이스, 전기 회로, 표시체 모듈의 개략도이며, 도 17은, 예컨대 발광 소자를 형성한 미세 구조체의 개략도이다. 도 16에 있어서, 주로 반도체 디바이스 및 전기 회로의 기능적 박막(214)은 예컨대 배선 패턴의 금속 박막이며, 또한 표시체 모듈의 기능적 박막(214)은 예컨대 컬러 필터의 유기 분자막이다. 본 발명의 성막 방법은, 이들 디바이스의 성막 공정에 적용될 수 있다. 도 16에서는 컬러 필터의 일례를 나타내고 있지만, 본 발명의 패턴 형성 방법을 이용하여 다른 기능적 박막을 형성하는 것에 차이는 없다. 도 17에 있어서, 발광 소자의 기능적 박막(214)은 예컨대 발광층에 사용하는 유기 EL(electroluminescence)의 박막이며, 투명 기판(211)상에 형성된 도면에 기재된 투명 전극(215)과 쌍을 이루는 전극(도시하지 않음)을 형성하여, 상기 기능적 박막(214)을 사이에 끼우는 형태로 소자를 형성한다. 또한, 상기 전극에 대해서도, 본 발명의 패턴 형성 방법을 이용하여 형성할 수 있는 점은 말할 필요도 없다. 또 상기 기능적 박막(214)의 막두께는, 미세 구조체를 어떠한 용도로 할 것인가에 따라 임의이지만, 0.02∼4㎛로 하는 것이 바람직하다. 이들에 본 발명의 성막 방법을 적용한 것은 고품질이며, 그 제조 공정의 간략화, 제조 비용면에 있어서도 종래 방법보다 우수한 것이다.
본 발명에 따르면, 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 피처리 부재를 세정한 후에, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 마련한 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 공정을 행하는 구성으로 하였기 때문에, 각 공정을 대기압 또는 대기압 근방의 환경에서 행할 수 있어, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
도 1은 액정 표시 장치의 설명도,
도 2는 성막 처리 장치의 설명도,
도 3은 중합막 형성 장치의 설명도,
도 4는 제 1 실시예에 따른 성막 방법의 흐름도,
도 5는 제 1 실시예에 따른 성막 방법의 제 1 공정도,
도 6은 제 1 실시예에 따른 성막 방법의 제 2 공정도,
도 7은 건조 온도의 상승 속도와 패턴 피막의 표면 형상의 상관 관계의 설명도,
도 8은 표면 개질 장치의 설명도,
도 9는 제 2 실시예에 따른 성막 방법의 제 1 공정도,
도 10은 제 2 실시예에 따른 성막 방법의 제 2 공정도,
도 11은 직접 묘화 장치의 설명도,
도 12는 제 3 실시예에 따른 성막 방법의 제 1 공정도,
도 13은 제 3 실시예에 따른 성막 방법의 제 2 공정도,
도 14는 종래의 패터닝 공정을 나타내는 제 1 공정도,
도 15는 종래의 패터닝 공정을 나타내는 제 2 공정도,
도 16은 미세 구조체의 제 1 설명도,
도 17은 미세 구조체의 제 2 설명도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 피처리 부재 1 : 반도체 웨이퍼
2 : 배선층 3 : 레지스트막
4 : 배선 패턴 10 : 피처리 부재
14 : 배선 패턴 16 : 레지스트막
17 : 레지스트막 18 : 오목부
20 : 패턴 피막 22 : 절연막
30 : 마스크 35 : 액정 표시 장치
40 : 컬러 필터 기판 42 : 유리 기판
44 : 컬러 필터 46 : 보호막
48 : 공통 전극 50 : 액정층
51 : 액정 분자 52 : 표시 전극
54 : 유리 기판 56 : TFT 어레이 기판
58 : TFT 102 : 공급 배관
104 : 처리 가스 공급부 106 : 액체 유기물
108 : 용기 110 : 히터
112 : 유량 제어 밸브 114 : 유량 제어 밸브
116 : 캐리어 배관 118 : 캐리어 가스 공급부
120 : 유량 제어 밸브 122 : 배관
124 : 제 2 처리 가스 공급부 130 : 중합막 형성 장치
131 : 처리실 132 : 처리 스테이지
134 : 고주파 전극 135 : 고주파 전원
211 : 기판 214 : 기능적 박막
215 : 투명 전극 220 : 미세 구조체
230 : 성막 처리 장치 231 : 처리실
232 : 처리 스테이지 234 : 전자선 조사 유닛
236 : 전자선 238 : 공급 배관
240 : 반응 가스 공급부 242 : 유량 제어 밸브
244 : 유량 제어 밸브 246 : 배기관
248 : 배기 펌프 252 : 가열 수단
254 : 화살표 256 : 직류 전원
290 : 패턴 재료 용액 공급부 292 : 노즐
293 : 유량 제어 밸브 294 : 공급 배관
298 : 패턴 재료 용액 310 : 피처리 부재
314 : 표시 전극 패턴 316 : 레지스트막
318 : 오목부 319 : 불소 수지 중합막
320, 320a, 320b : 패턴 피막 321 : 패턴 재료 용액
430 : 패턴 형성 장치 431 : 형석
432 : 처리실 433 : 처리 스테이지
435 : 처리 가스 공급로 436 : 처리 가스 배출로
438 : 봉지 부재 440 : 자외선 램프
441 : 유리판 442 : 자외선 램프실
502 : 공급 배관 504 : 처리 가스 공급부
506 : 액체 유기물 508 : 용기
510 : 히터 512 : 유량 제어 밸브
514 : 유량 제어 밸브 516 : 캐리어 배관
518 : 캐리어 가스 공급부 520 : 유량 제어 밸브
522 : 배관 524 : 제 2 처리 가스 공급부
530 : 발성 처리 장치 531 : 처리 챔버
532 : 스테이지 533 : 플라즈마 챔버
534 : 대향 전극 535 : 공급 배관
536 : 고주파 전원 538 : 원료 가스
541 : 자외선 램프실 542 : 자외선 램프
543 : 질소 가스 544 : 형석
548 : 자외선

Claims (32)

  1. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재를 세정한 후에,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전(充塡)하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  2. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  3. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  4. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  5. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  6. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  7. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정과,
    상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  8. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  9. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  10. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  11. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정과,
    상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  12. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  13. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정과,
    상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  14. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  15. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정과,
    상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  16. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  17. 피처리 부재의 표면에 소정 패턴의 피막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 피처리 부재에 대한 패턴 재료 용액의 밀착성 개선을 행하는 공정과,
    상기 피처리 부재 표면의 마스크 상부를 발액 처리하고, 상기 마스크에 마련된 패턴 형성용 오목부를 향하여, 패턴 재료 용액을 미스트화하여 분사하고, 해당 패턴 재료 용액의 흐름 방향과 교차하여 전자선을 조사하면서, 상기 패턴 형성용 오목부에 충전하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 처리하는 것에 의해, 형성해야 할 상기 패턴 피막의 막질 개선을 행하는 공정과,
    상기 마스크상에 부착된 상기 패턴 재료 용액을 제거하는 공정과,
    상기 패턴 재료 용액을 건조시키는 공정과,
    상기 패턴 피막을 어닐링 처리하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  18. 청구항 2, 청구항 3, 청구항 7, 청구항 8, 청구항 9, 청구항 10, 청구항 11, 청구항 12, 청구항 13, 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 성막 방법을 실시하기 전에,
    상기 피처리 부재를 예비 가열하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  19. 삭제
  20. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 성막 방법을 실시하기 전에,
    상기 패턴 형성용 오목부의 바닥부에, 상기 패턴 재료 용액에 대한 친액(親液) 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  21. 청구항 2 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 성막 방법을 실시하기 전에,
    상기 피처리 부재를 세정하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  22. 제 3 항, 제 7 항, 제 11 항, 제 12 항, 제 13 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 어닐링 처리 공정은, 상기 패턴 피막의 막질을 유지하는 활성 가스 분위기에서 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  23. 제 3 항, 제 7 항, 제 11 항, 제 12 항, 제 13 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 어닐링 처리 공정은, 상기 패턴 피막의 막질을 개선하는 활성 가스 분위기에서 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  24. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 성막 방법을 실시한 후에,
    상기 패턴 피막의 표면을 성형하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  25. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 성막 방법을 실시한 후에,
    상기 패턴 피막을 수복(修復)하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  26. 삭제
  27. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패턴 재료 용액의 충전 공정은, 상기 피처리 부재에 바이어스 전압을 인가하여 미스트화한 상기 패턴 재료 용액을 흡착(吸着)하는 것에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  28. 삭제
  29. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패턴 재료 용액의 충전 공정은, 상기 피처리 부재를 회전시키는 것에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  30. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 공정은, 동일 장치내에서 행하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  31. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 성막 방법을 사용하여 제조한 것을 특징으로 하는 디바이스.
  32. 피처리 부재상에 박막을 형성하는 성막 공정을 포함하는 디바이스의 제조 방법에 있어서,
    상기 성막 공정은, 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 성막 형성 방법을 사용하여, 상기 피처리 부재 표면의 마스크에 의해 형성된 패턴 형성용 오목부에, 패턴 재료 용액을 충전하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
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