專利名稱：圖案形成方法、裝置及半導(dǎo)體器件、電路、顯示體模件和發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件和液晶器件、或其它具有薄膜疊層的元器件的制造領(lǐng)域、高密度裝配領(lǐng)域、特別是在器件類制造時(shí)，不需要減壓環(huán)境，而在接近大氣壓下形成圖案的圖案形成方法及其裝置、用該方法所制造的器件等。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件是通過反復(fù)多次進(jìn)行成膜和其膜的圖案形成而制造的。圖33、34是示出現(xiàn)有的圖案形成工序的一例的工序圖。
在如圖33(1)所示的半導(dǎo)體襯底1的表面上，例如，形成布線時(shí)，首先如圖33(2)所示，在已形成有圖中未示出的絕緣膜的半導(dǎo)體襯底1的表面上，用等離子體CVD形成布線層2。另外，該布線層2也可通過濺射法形成。
這樣，在半導(dǎo)體襯底1上，形成布線層2之后，在該布線層2上，涂敷光致抗蝕劑，形成抗蝕劑膜。而后，將該抗蝕劑膜導(dǎo)入感光工序、光刻蝕工序，如圖33(3)所示的那樣，形成已形成了圖案的抗蝕劑膜3。
接著，如圖34(1)所示，將半導(dǎo)體襯底1，導(dǎo)入到干刻蝕工序，以抗蝕劑膜3作為掩膜，進(jìn)行布線層2的刻蝕。這樣，如同圖(2)所示，只在抗蝕劑膜3的下部保留有布線層2，然后用溶劑除去位于上述布線層2上的抗蝕劑膜3(參照?qǐng)D34(3))。
通過這樣的工序，在半導(dǎo)體襯底1的表面上，就能形成由布線層2所構(gòu)成的布線圖案4。
但是，在上述制造過程中，存在以下所示的問題。
即，現(xiàn)有的圖案形成工序，幾乎都要在真空狀態(tài)(減壓環(huán)境)下進(jìn)行。因此，圖案形成工序中，真空處理設(shè)備則是不可缺少的。這些真空處理設(shè)備，在進(jìn)行處理時(shí)，包括向周圍排氣和冷卻水等基礎(chǔ)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)在內(nèi)的能量消耗，存在有能量消耗極大，占制造工序所需能量的6成以上的問題。
極大的能量消耗的主要原因，在于真空處理設(shè)備的下述構(gòu)成元件?？衫e如下，為將工件從大氣壓環(huán)境運(yùn)送到真空狀態(tài)用的室裝載鎖、用于使處理室達(dá)到真空的多個(gè)干式泵和渦輪泵、因用于提高生產(chǎn)率的室復(fù)數(shù)化所導(dǎo)致的足跡面積增大，隨之清潔室面積增大、而且用于維持這些的基礎(chǔ)設(shè)備的增加等。
另外，在現(xiàn)有的圖案形成工序中，是用真空等離子體進(jìn)行刻蝕的，然而，利用真空等離子體刻蝕時(shí)，必須根據(jù)被刻蝕的對(duì)象的膜的材質(zhì)，而改變刻蝕氣體。因此，還必須設(shè)置與這些刻蝕氣體相對(duì)應(yīng)的刻蝕裝置，因設(shè)置多個(gè)類似的裝置，而會(huì)招致設(shè)備大型化和增大設(shè)備費(fèi)用。
并且，用于絕緣膜形成等的CVD裝置等，為了清洗附著在室內(nèi)的反應(yīng)生成物，必須使用CHF3和CF4這樣的地球溫暖化系數(shù)高的PFC氣體。這些PFC氣體，也被用于圖案形成的刻蝕中。因此，在現(xiàn)有的圖案形成中，用于刻蝕裝置的排氣處理和CVD裝置的洗凈排氣處理的費(fèi)用也很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于著眼解決上述現(xiàn)有的問題，不使用真空裝置而能進(jìn)行圖案形成。
本發(fā)明的另一目的是，簡(jiǎn)化形成圖案用的裝置，削減制造成本。
本發(fā)明的又一目的是，降低形成圖案用的能量。
本發(fā)明的又一目的是，不使用PFC氣體，也能進(jìn)行圖案形成。
為了達(dá)到上述目的，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜，之后向上述掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料，并使之固化。液態(tài)圖案材料可以使用有機(jī)金屬化合物的溶液，或?qū)o機(jī)物質(zhì)的微細(xì)粉末溶于溶劑中所形成的溶液。
這樣的本發(fā)明，只向形成在設(shè)置于工件表面的掩膜上的圖案形成用開口部，充填并固化液態(tài)圖案材料，就能形成圖案。從而，本發(fā)明不需要使用高價(jià)的真空裝置。因此，本發(fā)明不需要為將工件運(yùn)送到真空中用的室裝載鎖、為使處理室達(dá)到真空而使用的多個(gè)干式泵或渦輪泵、而且為了提高生產(chǎn)率而使室復(fù)數(shù)化所帶來的足跡面積增大，隨之而來的清潔室面積增大、以及為維持這些所必須的基礎(chǔ)設(shè)備等，從而能謀求設(shè)備的簡(jiǎn)單化，削減圖案形成所用的能量，進(jìn)而削減圖案形成的成本。另外，本發(fā)明不進(jìn)行CVD等，因此不需要為清洗成膜裝置而使用地球溫暖化系數(shù)高的PFC氣體，在削減成本的同時(shí)，還能使對(duì)地球環(huán)境的影響變得非常小。而且還能在平坦的工件表面上容易形成所要求的圖案。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，具有在工件表面形成具有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；一邊向上述掩膜的開口部供給液態(tài)圖案材料，一邊使液態(tài)圖案材料干燥的圖案材料供給工序；從上述工件除去上述掩膜的工序；燒制上述液態(tài)圖案材料已干燥了的溶質(zhì)的燒制工序。
這樣的本發(fā)明，與上述一樣，不使用真空裝置就能形成所要求的圖案，并能得到與上述相同的效果。另外，由于使已供給到掩膜的圖案形成用開口部的液態(tài)圖案材料的固化，是在使液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)而干燥后，而燒制溶質(zhì)那樣進(jìn)行的，因此，即便是在為了使溶質(zhì)充分固化而需要高溫的情況下，也能防止因急劇加熱而引起的空隙發(fā)生，進(jìn)而可得到內(nèi)部應(yīng)力小的無變形的圖案。并且在本發(fā)明中，液態(tài)圖案材料的供給和液態(tài)圖案材料的干燥是同時(shí)進(jìn)行的，因此能節(jié)省液態(tài)圖案材料干燥所需要的時(shí)間，可謀求工序的簡(jiǎn)單化。另外，本發(fā)明是在除去掩膜后進(jìn)行溶質(zhì)燒制的，因此，能在使掩膜炭化等掩膜不適合的高溫下進(jìn)行溶質(zhì)的燒制，可形成致密的圖案。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，具有在工件表面形成具有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述掩膜的開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；使上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)的干燥工序；從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序；燒制上述液態(tài)圖案材料中的已干燥了的溶質(zhì)的燒制工序。
這樣，液態(tài)圖案材料的干燥，可在向掩膜的圖案形成用開口部供給完液態(tài)圖案材料之后進(jìn)行。因此，在本發(fā)明中，即便在需要有液態(tài)圖案材料干燥時(shí)間的情況下，也能容易而且確切地使之干燥，進(jìn)而可有效地進(jìn)行圖案的形成。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；固化已被供給到上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料的固化工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序和上述固化工序之后，從上述工件除去掩膜的掩膜除去工序。
這樣，如果當(dāng)分?jǐn)?shù)次向掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料，并在每次圖案材料的供給都使液態(tài)圖案材料固化，則能得到失真非常小的致密的圖案，同時(shí)能做出良好的圖案形狀。另外，只進(jìn)行一次液態(tài)圖案材料的供給，也可使形成困難的膜厚度厚的圖案容易形成。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；除去在把上述液態(tài)圖案材料供給到上述開口部之際附著到上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料的附著液除去工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)進(jìn)行干燥的干燥工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述附著液除去工序和上述干燥工序之后，燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序；從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序。
這樣的本發(fā)明，因?yàn)槭欠謹(jǐn)?shù)次向掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料，且每次都進(jìn)行液態(tài)圖案材料的干燥和燒制，因此能容易得到失真小的致密的膜厚度厚的圖案。并且，因?yàn)槭窃谑挂簯B(tài)圖案材料干燥前，除去附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料，因此能夠容易除去掩膜上多余的固化后難以除去的附著物，也容易除去掩膜。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)的進(jìn)行干燥的干燥工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序和上述干燥工序之后，燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序。
這樣的本發(fā)明，能得到失真非常小的致密的且變形少的形狀良好的圖案。另外，本發(fā)明對(duì)例如由二氧化硅等絕緣物形成掩膜，形成由導(dǎo)電體組成的布線用圖案的情況等，不需要除去掩膜的圖案形成特別適用。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；固化上述凹部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料的固化工序；除去在把上述液態(tài)圖案材料供給到上述開口部之際附著到上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的固化物的固化物除去工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述固化工序和上述固化物除去工序之后，從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序。
這樣的本發(fā)明，是分?jǐn)?shù)次向掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料，而且每次都進(jìn)行液態(tài)圖案材料的固化，所以能得到內(nèi)部應(yīng)力更少的致密的圖案。并且，因每次向掩膜的開口部供給液態(tài)圖案材料時(shí)，都除去附著在掩膜上的固化物，因此固化物的除去能夠比較容易進(jìn)行。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)進(jìn)行干燥的干燥工序；除去在把上述液態(tài)圖案材料供給到上述開口部之際附著到上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物的固化物除去工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述干燥工序和上述固化物除去工序之后，燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序；從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序。
在本發(fā)明中，也因?yàn)槊肯蜓谀さ膱D案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料，都進(jìn)行液態(tài)圖案材料的干燥，因此能作出內(nèi)部應(yīng)力小的致密的圖案。另外，因?yàn)槊看胃稍镆簯B(tài)圖案材料時(shí)，都要除去附著在掩膜表面上的固化物，因此固化物的除去比較容易進(jìn)行。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)進(jìn)行干燥的干燥工序；除去在把上述液態(tài)圖案材料供給到上述開口部之際附著到上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物的固化物除去工序；燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述干燥工序、上述固化物除去工序和上述燒制工序之后，從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序。
在本發(fā)明中，因?yàn)槊肯蜓谀さ膱D案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料，都進(jìn)行液態(tài)圖案材料的干燥、燒制，因此可以得到內(nèi)部應(yīng)力非常小的更致密的圖案，能夠容易形成膜厚度厚的圖案。
理想的是掩膜至少其表面具有疏水性。在向掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料時(shí)，例如一旦使工件旋轉(zhuǎn)，則由于附著在工件表面上的液態(tài)圖案材料容易在工件表面上移動(dòng)而進(jìn)入到開口部，因此能容易、迅速且均勻地向圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料。另外，由于掩膜表面具有疏水性，因此能容易地除去掩膜表面上的附著物。
掩膜也可以由氟化樹脂等具有疏水性的材料形成。這樣當(dāng)由具有疏水性的材料形成掩膜時(shí)，則可省掉掩膜的疏水處理，從而能謀求工序的簡(jiǎn)化。
與權(quán)利要求1、權(quán)利要求4或權(quán)利要求7有關(guān)的本發(fā)明，液態(tài)圖案材料的固化能通過加熱液態(tài)圖案材料來進(jìn)行。基于加熱法的固化，不需要高價(jià)的設(shè)備，也不需要硬化用的藥品，而且安全性高，并可謀求簡(jiǎn)化工序。當(dāng)然，根據(jù)液態(tài)圖案材料，也可以照射電子束或紫外線進(jìn)行固化。
液態(tài)圖案材料的加熱固化，根據(jù)需要可有干燥工序和燒制工序。由此，可以避免在圖案中發(fā)生空隙或圖案形狀變形，能得到內(nèi)部應(yīng)力小的致密的圖案。但是，在比較低的溫度，例如80～120℃這樣接近于干燥溫度的溫度下充分進(jìn)行固化時(shí)，則不需要燒制工序。另外，從一開始即便用高溫進(jìn)行處理也無妨?xí)r，可以省掉干燥工序。
在權(quán)利要求1的發(fā)明的情況下，掩膜將根據(jù)需要被除去。例如，在掩膜是由光致抗蝕劑等形成的情況下，則利用臭氧水或在大氣壓下活化了的氧使掩膜灰化而除去。
在與權(quán)利要求1～4有關(guān)的發(fā)明的情況下，其液態(tài)圖案材料的固化最好是在除去附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料之后進(jìn)行。這樣，在液態(tài)時(shí)除去附著在掩膜表面上的附著物，在固化后難以除去的情況下，可以容易除去，掩膜的除去等也變得容易。
在權(quán)利要求6的發(fā)明的情況下，可根據(jù)需要從工件除去掩膜之后進(jìn)行燒制。在燒制溫度高過掩膜允許溫度的情況下，通過預(yù)先除去掩膜，則能充分地進(jìn)行燒制，同時(shí)可以避免因燒制使掩膜變質(zhì)而難以除去的現(xiàn)象發(fā)生。
在權(quán)利要求2，3，5，7或8的發(fā)明的情況下，通過由高溫分解性材料形成掩膜，可同時(shí)進(jìn)行掩膜的除去和溶質(zhì)的燒制。由此能簡(jiǎn)化工序。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，具有在工件的表面形成具有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；一邊向上述掩膜的開口部供給液態(tài)圖案材料，一邊使液態(tài)圖案材料干燥的圖案材料供給工序；燒制上述液態(tài)圖案材料的已干燥了的溶質(zhì)的燒制工序；從上述工件除去上述掩膜的工序。
這樣的本發(fā)明，因?yàn)槭窍蛞研纬稍谘谀ど系膱D案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料，并使之干燥、燒制而固化，所以不使用真空裝置就能容易地形成圖案，得到與上述相同的效果。而且，由于液態(tài)圖案材料的供給和干燥是同時(shí)進(jìn)行的，所以能縮短圖案形成時(shí)間和謀求簡(jiǎn)化工序。另外，本發(fā)明由于燒制是在液態(tài)圖案材料干燥后進(jìn)行的，因此能防止在已形成的圖案產(chǎn)生空隙或已形成的圖案發(fā)生變形。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法其特征在于，具有在工件的表面形成具有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述掩膜的開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；蒸發(fā)上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序；燒制上述液態(tài)圖案材料中的已干燥了的溶質(zhì)的燒制工序；從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序。
在該發(fā)明中，也不需要真空裝置而能得到與上述相同的效果。另外，由于液態(tài)圖案材料的干燥是在向圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料結(jié)束后進(jìn)行的，因此即使是干燥比較費(fèi)時(shí)間的液態(tài)圖案材料，也能確切地使之干燥，并能確實(shí)形成無空隙或變形的圖案。
而且，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法的特征在于，具有在工件的表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；除去在向上述開口部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料的附著液除去工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)進(jìn)行干燥的干燥工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述附著液除去工序和上述干燥工序后，從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序；燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序。
這樣的本發(fā)明，由于分?jǐn)?shù)次向掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料，同時(shí)每次供給液態(tài)圖案材料，都進(jìn)行液態(tài)圖案材料的干燥，因此能得到內(nèi)部應(yīng)力小的致密的圖案。并且，由于是在固化前除去附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料，所以能容易進(jìn)行掩膜表面上的附著物的除去。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法，其特征在于，具有在工件的表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)進(jìn)行干燥的干燥工序；除去在向上述開口部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物的固化物除去工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述干燥工序和上述固化物除去工序以后，從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序；燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序。
這樣的本發(fā)明，由于是反復(fù)數(shù)次向掩膜的圖案形成用開口部供給并干燥液態(tài)圖案材料，所以，能得到空隙和內(nèi)部應(yīng)力少的致密的圖案。并且，是在各個(gè)干燥工序后除去固化物，所以能比較容易地除去附著在掩膜表面上的多余物。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法，其特征在于，向已設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料，并使之固化。
這樣的本發(fā)明，由于只是向已設(shè)在工件上的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料，并使之固化，因此不用真空裝置就能容易地形成圖案，可以得到如上述相同的效果。另外，基于此發(fā)明，例如只向以現(xiàn)有的方法形成在絕緣膜上的布線用凹部，供給有機(jī)金屬化合物的溶液等液態(tài)圖案材料并使之固化，就能形成布線圖案。也就是說，本發(fā)明通過與現(xiàn)有方法的組合，就可形成各種圖案，能適用于廣范圍的圖案形成。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法，其特征在于，反復(fù)數(shù)次進(jìn)行向已設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料并使之固化的工序。
這樣的本發(fā)明，不但由于不用真空裝置而能得到與上述相同的效果，還因反復(fù)數(shù)次向圖案形成用凹部供給和固化液態(tài)圖案材料，由此能形成內(nèi)部應(yīng)力非常小的致密的圖案，而且能容易形成膜的厚度厚的圖案。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法，其特征在于，具有向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；除去在向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的上述液態(tài)圖案材料的附著液除去工序；蒸發(fā)上述凹部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述附著液除去工序和干燥工序之后，燒制曾被干燥后的液態(tài)圖案材料包含的溶質(zhì)的燒制工序。
這樣的本發(fā)明，由于是使已供給到圖案形成用凹部的液態(tài)圖案材料干燥，而后再向凹部供給液態(tài)圖案材料并使之干燥，所以能良好地保持已形成的圖案的形狀，能形成致密的圖案。而且，還由于是在使液態(tài)圖案材料干燥之前，除去附著在工件表面上的液態(tài)圖案材料，所以能容易地除去那些一旦固化則難于除去的工件表面上的附著物。而且由于除去工件表面的附著物，可以除去因電氣上不適當(dāng)?shù)母街锏拇嬖诙l(fā)生的事故等，從而可提高可靠性。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法，其特征在于，依次反復(fù)數(shù)次進(jìn)行向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；加熱固化已供給到上述凹部的上述液態(tài)圖案材料的固化工序；除去在向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的液態(tài)圖案材料所形成的固化物的附著固化物除去工序。
這樣的本發(fā)明，由于是反復(fù)數(shù)次進(jìn)行向圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料，并將其熱固化，因此能得到內(nèi)部應(yīng)力更小的致密的圖案。而且，由于是最后除去附著在工件表面上的固化物，所以工序簡(jiǎn)單。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法，其特征在于，具有向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；蒸發(fā)已供給到上述凹部的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序和上述干燥工序之后，燒制曾被干燥后的液態(tài)圖案材料包含的溶質(zhì)的燒制工序。
這樣的本發(fā)明，由于是反復(fù)數(shù)次向圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料，并使其干燥，因此能形成內(nèi)部應(yīng)力小的致密的變形少的圖案。而且即便在形成厚的圖案時(shí)，也能防止在圖案的內(nèi)部發(fā)生空隙。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法，其特征在于，具有向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；蒸發(fā)已供給到上述凹部的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序；除去在向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物的附著固化物除去工序；在一次或多次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述干燥工序和上述附著固化物除去工序之后，燒制曾被干燥后的上述液態(tài)圖案材料所包含的溶質(zhì)的燒制工序。
這樣的本發(fā)明，由于使已供給到圖案形成用凹部的液態(tài)圖案材料干燥，進(jìn)一步進(jìn)行溶質(zhì)的燒制，因此能防止圖案上發(fā)生空隙等，進(jìn)而能得到內(nèi)部應(yīng)力小的致密的圖案。另外，還由于是在液態(tài)圖案材料干燥后、燒制前除去干燥固化物，因此能比較容易地除去附著在工件表面上的固化物。而且，通過反復(fù)數(shù)次進(jìn)行向圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料，并使之干燥、除去附著固化物，因此能得到內(nèi)部應(yīng)力非常小的致密的圖案，能容易形成膜厚度厚的圖案。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法，其特征在于，一次或反復(fù)數(shù)次進(jìn)行向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；蒸發(fā)已供給到上述凹部的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序；除去在向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物的附著固化物除去工序；燒制曾被干燥后的液態(tài)圖案材料所包含的溶質(zhì)的燒制工序。
這樣的本發(fā)明，由于將已供給到圖案形成用凹部的液態(tài)圖案材料干燥，進(jìn)一步進(jìn)行溶質(zhì)的燒制，由此能得到已形成的圖案上沒有空隙等、形狀精度高的圖案。并且，還通過反復(fù)數(shù)次進(jìn)行向圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料，并使之干燥、除去附著固化物、燒制，能夠形成失真更少的更致密的形狀精確度高的圖案，也能容易得到膜厚度厚的圖案。
在權(quán)利要求23～29的發(fā)明中，最好在進(jìn)行工件表面的疏水處理后，向圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料。這樣，通過疏水處理工件表面，在向圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料時(shí)，例如通過使工件旋轉(zhuǎn)而容易移動(dòng)附著在工件表面上的液態(tài)圖案材料并進(jìn)入到圖案形成用凹部，因此能夠迅速而均勻地向凹部供給液態(tài)圖案材料。另外，由于工件表面具有疏水性，所以能容易地除去工件表面上的附著物。
而且，在權(quán)利要求23～29的發(fā)明中，可以在進(jìn)行了工件表面的疏水處理，又進(jìn)行了圖案形成用凹部底部的親水處理后，再向圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料。這樣一來，如上所述，不僅能容易除去附著在工件表面上的附著物，還能提高已形成的圖案與工件的密著性。
另外，在與權(quán)利要求23，權(quán)利要求26或者權(quán)利要求26有關(guān)的發(fā)明中，能夠加熱固化液態(tài)圖案材料。如果加熱固化液態(tài)圖案材料，則不需要藥品或高價(jià)的裝置就能安全、容易地進(jìn)行。在加熱固化液態(tài)圖案材料時(shí)，可由使液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)的干燥工序和燒制溶質(zhì)的燒制工序構(gòu)成。通過液態(tài)圖案材料干燥后進(jìn)行燒制，能防止發(fā)生空隙，同時(shí)能形成內(nèi)部應(yīng)力少的致密的形狀精確度高的圖案。
并且，權(quán)利要求23的發(fā)明，可以在液態(tài)圖案材料固化后，再除去由附著在工件表面上的液態(tài)圖案材料組成的固化物。由此工件表面變得干凈，能防止因存在于工件表面上的多余的附著物所引起的意外事故等。
另外，與權(quán)利要求23有關(guān)的發(fā)明，液態(tài)圖案材料的固化可在除去向凹部供給液態(tài)圖案材料時(shí)附著在工件表面上的液態(tài)圖案材料后進(jìn)行。由此，能容易地除去固化后難以除去的附著在工件表面上的附著物。
并且，在權(quán)利要求27的發(fā)明中，可在除去附著在工件表面上的液態(tài)圖案材料所構(gòu)成的干燥固化物后再進(jìn)行燒制工序。由此能比較容易除去在燒制后變得難以除去的工件表面上的附著物。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法，其特征在于，具有在工件表面設(shè)置有機(jī)膜的工序；在上述有機(jī)膜上形成規(guī)定圖案的凹部的工序；用無機(jī)材料填充上述凹部的工序；除去上述凹部內(nèi)部以外的上述無機(jī)材料的工序；除去上述有機(jī)膜而留下由無機(jī)材料構(gòu)成的圖案的工序。
也就是說，本發(fā)明的上述各工序，都能在大氣壓或接近大氣壓的環(huán)境中進(jìn)行。因此，不需要設(shè)置真空設(shè)備，從而能削減開動(dòng)該設(shè)備所用的能量。另外，由于從除去形成在工件表面上的材料的工序，轉(zhuǎn)換為向凹部涂/填埋的工序，因此能夠不使用現(xiàn)有的、為除去附著在裝置上的附著物而用的PFC氣體。進(jìn)而，能減低圖案形成費(fèi)用、減少對(duì)地球環(huán)境的影響。
用無機(jī)材料填埋凹部的工序，可以通過涂敷包括無機(jī)材料在內(nèi)的溶液來進(jìn)行。這樣，無機(jī)材料由于具有流動(dòng)性從而能確切地進(jìn)入到凹部，可以確切地覆蓋有機(jī)膜。而且，無機(jī)材料也可以是液體或者液體和氣體的混合狀態(tài)。當(dāng)為氣液混合狀態(tài)時(shí)，在大氣壓下，能容易地涂敷在工件上。而且，如為氣液混合狀態(tài)，還能夠自由地進(jìn)行利用添加氣體等改變所形成的膜的組成。
無機(jī)材料的涂敷，可由旋涂進(jìn)行。通過旋涂無機(jī)材料，能在工件表面上由于離心力而均等地涂敷無機(jī)材料，進(jìn)而無機(jī)材料也能確切地遍及到凹部。而且，無機(jī)材料的涂敷也可采用噴涂進(jìn)行。這樣一來，由于是用任意的壓力，將無機(jī)材料噴涂在有機(jī)膜的上層，所以利用上述壓力，也能將無機(jī)材料確切地填充到凹部。
除去凹部內(nèi)部以外部分的無機(jī)材料的工序，可用涂敷刻蝕液來進(jìn)行。利用刻蝕液除去無機(jī)材料，因刻蝕液具有流動(dòng)性，所以能容易地蔓延到無機(jī)材料的整個(gè)面上，使在上述無機(jī)材料的整個(gè)面上確切地進(jìn)行刻蝕。而且，刻蝕液最好為液體或者為液體和氣體的混合狀態(tài)。這樣，在大氣壓下，能對(duì)工件輕而易舉地進(jìn)行涂敷。如果是氣液混合狀態(tài)，通過添加氣體等，可更自由地改變所形成的膜的組成。另外，刻蝕液的涂敷，也可用旋轉(zhuǎn)刻蝕進(jìn)行。通過旋轉(zhuǎn)刻蝕，由于離心力的作用能在工件表面上均等地涂敷刻蝕液，可謀求刻蝕速度的均一化。而且，刻蝕液的涂敷還可以用噴敷法。用這種方法，由于是以任意壓力將刻蝕液噴到無機(jī)材料的上層，所以能確切地將刻蝕液涂敷在無機(jī)材料的整個(gè)面上，確切地進(jìn)行刻蝕工序。
除去凹部內(nèi)部以外的無機(jī)材料的工序，可以用CMP進(jìn)行。通過進(jìn)行CMP，不但能均等地除去無機(jī)材料，同時(shí)還不需要設(shè)置真空設(shè)備，就能在大氣壓下除去有機(jī)膜，所以能夠作到消減開動(dòng)真空設(shè)備所需的能量。
而且，可以采用大氣壓等離子體除去有機(jī)膜。通過用大氣壓等離子體除去有機(jī)膜，則不需要設(shè)置真空設(shè)備，就能在大氣壓下除去有機(jī)膜，所以可以做到消減開動(dòng)真空設(shè)備所用的能量。
而且，實(shí)施上述圖案形成方法用的圖案形成裝置的特征在于，具有在被涂敷在工件表面并固化了的掩膜材料上設(shè)置圖案形成用開口部形成掩膜的掩膜形成部；對(duì)上述已經(jīng)固化了的掩膜材料或上述掩膜進(jìn)行疏水處理的疏水處理部；向上述掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給部；固化上述圖案形成用開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料的固化部。
這樣的本發(fā)明，由于不使用真空裝置，因此能簡(jiǎn)化設(shè)備，也能減少能量消耗，從而能降低圖案形成用的成本。并且，本發(fā)明不需要使用PFC氣體，所以能降低地球環(huán)境的負(fù)擔(dān)。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成裝置，其特征在于，具有在被涂敷在工件表面并固化了的掩膜材料上設(shè)置圖案形成用開口部形成掩膜的掩膜形成部；對(duì)上述已經(jīng)固化了的掩膜材料或上述掩膜進(jìn)行疏水處理的疏水處理部；向上述掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給部；固化上述圖案形成用開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料的固化部；在上述液態(tài)圖案材料固化后，除去上述掩膜的掩膜除去部。這種發(fā)明也能得到同上述一樣的效果。
疏水處理部，具有在大氣壓或其接近的氣壓下，使氟系氣體等離子體化并供給到已固化了的掩膜材料或者掩膜上的等離子體生成裝置。通過將氟系氣體等離子體化，并供給到掩膜材料或掩膜上，能容易地進(jìn)行已固化了的掩膜材料或者掩膜的疏水處理。從而，能容易地形成具有疏水性的掩膜。
疏水處理部也可具有使氟化合物等離子體化，使氟樹脂膜聚合在已固化了的掩膜材料或者掩膜表面的聚合裝置。這樣，當(dāng)疏水處理是以形成具有疏水性的氟樹脂聚合膜而進(jìn)行時(shí)，即使是用活性氟不能疏水化的硅或玻璃，也能容易進(jìn)行疏水處理。另外，在疏水處理部最好設(shè)置使已經(jīng)過疏水處理的掩膜的圖案形成用開口部內(nèi)部進(jìn)行親水化的親水處理裝置。利用親水處理裝置，通過使已被疏水化的圖案形成用開口部內(nèi)部親水化，能提高已形成的圖案對(duì)工件的附著性。
而且，與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成裝置，其特征在于，具有在工件表面形成由具有圖案形成用開口部的疏水性膜所構(gòu)成的掩膜的掩膜形成部；向上述掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給部；固化上述圖案形成用開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料的固化部；在上述液態(tài)圖案材料固化后，除去上述掩膜的掩膜除去部。這樣的本發(fā)明，由于掩膜自身具有疏水性，因此不需要進(jìn)行掩膜的疏水處理，可謀求簡(jiǎn)化裝置。
在掩膜形成部，可設(shè)置使氟化合物等離子體化，并通過轉(zhuǎn)印掩膜，在上述工件表面上聚合氟樹脂膜的聚合裝置。這樣就能容易地形成具有疏水性的掩膜。
在圖案材料供給部，可以設(shè)置除去附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料的附著液除去裝置。這樣，在附著在掩膜上的液態(tài)圖案材料固化前，能除去掩膜上的附著物，使附著物的除去容易進(jìn)行。
在圖案材料供給部，可具有使液態(tài)圖案材料微粒化并滴在掩膜上的微?；b置。通過利用微?；b置使液態(tài)圖案材料微粒化，能用液態(tài)圖案材料來形成微細(xì)的圖案。另外，在圖案材料供給部，可設(shè)置使工件旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置。通過利用旋轉(zhuǎn)裝置使工件旋轉(zhuǎn)，能將附著在工件表面上的液態(tài)圖案材料供給到圖案形成用開口部，同時(shí)還能將液態(tài)圖案材料均勻地供給到設(shè)在工件整體上的各個(gè)圖案形成用開口部上。另外，通過使工件旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，能夠除去附著在掩膜上的多余的液態(tài)圖案材料。
在圖案材料供給部，最好設(shè)置向工件外加直流電壓，并使已微粒化了的上述液態(tài)圖案材料在靜電引力作用下吸附在工件上的施加電壓裝置。通過向工件外加電壓，吸附已微?；说囊簯B(tài)圖案材料，從而能提高液態(tài)圖案材料向圖案形成用凹部的填充速度。
固化部具有設(shè)置在圖案材料供給部的、加熱固化液態(tài)圖案材料的加熱裝置。通過在圖案材料供給部設(shè)置成為固化部的加熱裝置，則能一邊向圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料，一邊加熱固化已供給到圖案形成用開口部的液態(tài)圖案材料，從而能縮短圖案形成所需要的時(shí)間。
與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體器件，是使用上述任何一種圖案形成方法制造而成的。從而，能制造出帶有上述效果的半導(dǎo)體器件。
而且，與本發(fā)明有關(guān)的電路，是使用上述任何一種圖案形成方法制造而成的。從而，能制造出帶有上述效果的電路。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的顯示體模件，是使用上述任何一種圖案形成方法制造而成的。從而，能制造出帶有上述效果的顯示體模件。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的濾色器，是使用上述任何一種圖案形成方法制造而成的，從而，能制造出帶有上述效果的濾色器。
另外，與本發(fā)明有關(guān)的發(fā)光元件，是使用上述任何一種圖案形成方法制造而成的，從而，能制造出帶有上述效果的發(fā)光器件。


圖1是與本發(fā)明第1實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成裝置的概略方框圖。
圖2是與第1實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成裝置的掩膜形成部的說明圖。
圖3是與第1實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成裝置的疏水處理部的說明圖。
圖4是與第1實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成裝置的圖案材料供給部的說明圖。
圖5是與本發(fā)明第2實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成裝置的概略方框圖。
圖6是與第2實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成裝置的掩膜形成部的說明圖。
圖7是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第1圖案形成方法的流程圖。
圖8是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第2圖案形成方法的流程圖。
圖9是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第3圖案形成方法的流程圖。
圖10是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第4圖案形成方法的流程圖。
圖11是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第5圖案形成方法的流程圖。
圖12是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第6圖案形成方法的流程圖。
圖13是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第7圖案形成方法的流程圖。
圖14是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第8圖案形成方法的流程圖。
圖15是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第9圖案形成方法的流程圖。
圖16是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第10圖案形成方法的流程圖。
圖17是說明與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的第11圖案形成方法的流程圖。
圖18是將與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法應(yīng)用于半導(dǎo)體襯底時(shí)的制造工序說明圖。
圖19是將與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法應(yīng)用于半導(dǎo)體襯底時(shí)的制造工序說明圖，是續(xù)圖18的工序說明圖。
圖20是將與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法應(yīng)用于半導(dǎo)體元件的制造工序中的元件間分離法時(shí)的制造工序說明圖。
圖21是將與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法應(yīng)用于半導(dǎo)體元件的制造工序中的元件間分離法時(shí)的制造工序說明圖，是續(xù)圖20的工程說明圖。
圖22是將與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法應(yīng)用于FET的柵電極形成工序時(shí)的制造工序說明圖。
圖23是將與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法應(yīng)用于FET的柵電極形成工序時(shí)的制造工序說明圖，是續(xù)圖22的工序說明圖。
圖24是將與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法應(yīng)用于布線層間的接點(diǎn)形成工序時(shí)的制造工序說明圖。
圖25是將與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法應(yīng)用于布線層間的接點(diǎn)形成工序時(shí)的制造工序說明圖，是續(xù)圖24的工序說明圖。
圖26是將與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法應(yīng)用于布線層間的接點(diǎn)形成工序時(shí)的制造工序說明圖，是續(xù)圖25的工序說明圖。
圖27是用與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法形成ITO電極的形成工序說明圖。
圖28是用與本發(fā)明實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法形成ITO電極的形成工序說明圖，是續(xù)圖27的工序說明圖。
圖29是干燥溫度的上升速度與圖案覆膜的表面形狀之間的相互關(guān)系的說明圖。
圖30示出微細(xì)結(jié)構(gòu)體的一例的部分?jǐn)嗝鎴D。
圖31示出微細(xì)結(jié)構(gòu)體的另一例的部分?jǐn)嗝鎴D。
圖32是用于絕緣性被處理物的電極的說明圖。
圖33示出現(xiàn)有圖案形成方法一例的工序圖。
圖34示出現(xiàn)有圖案形成方法一例的工序圖，是續(xù)圖33的工序說明圖。
實(shí)施方式根據(jù)附圖詳細(xì)地說明與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法及裝置、半導(dǎo)體器件、電路、顯示體模件和發(fā)光元件的最佳實(shí)施方式。
圖1是與本發(fā)明的第1實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成裝置的概略方框圖。圖1中，圖案形成裝置10，具有在半導(dǎo)體襯底等工件的表面上，形成掩膜的掩膜形成部100；使掩膜表面疏水處理的疏水處理部200；向被設(shè)置在，由掩膜形成部100形成的掩膜上的圖案形成用開口部，供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給部300。
另外，圖案形成裝置10，如圖1虛線所示，能夠根據(jù)需要，設(shè)置掩膜除去部400和圖案材料固化部500。掩膜除去部400，是為在液態(tài)圖案材料固化后，從工件上除去掩膜而設(shè)置的。圖案材料固化部500，是在需要有加熱固化液態(tài)圖案材料工序等的情況下而設(shè)置的。
與第1實(shí)施方式有關(guān)的掩膜形成部100，作為掩膜材料，光致抗蝕劑等液態(tài)掩膜材料被利用，如圖2所示，設(shè)置有掩膜材料涂敷單元110和掩膜材料圖案形成單元120。掩膜材料涂敷單元110，具有放置半導(dǎo)體襯底及玻璃襯底等工件20的工作臺(tái)112。另外，掩膜材料涂敷單元110，設(shè)置有向工作臺(tái)112上方滴落或噴霧光致抗蝕劑114的抗蝕劑供給部116。另外，在實(shí)施方式的情況下，工作臺(tái)112依靠馬達(dá)118按箭頭119那樣自由旋轉(zhuǎn)。這樣，掩膜材料涂敷單元110，能旋涂光致抗蝕劑，得到均等厚度的抗蝕劑膜(掩膜材料)。
掩膜材料圖案形成單元120，利用平板印刷法，可使抗蝕劑膜曝光、顯像，并由曝光部122和顯像部124構(gòu)成。曝光部122具有發(fā)射紫外線等光126的光源128。光126通過透鏡130照射到標(biāo)度線等的轉(zhuǎn)印掩膜132上。透過轉(zhuǎn)印掩膜132的光126，由聚光鏡134聚光，并照射到放置在平臺(tái)136的工件20上，使抗蝕劑膜曝光。
抗蝕劑膜曝光完了的工件20，被浸泡在顯像部124的顯像液138中，在作為掩膜材料的抗蝕劑膜上，形成圖案形成用開口部(或凹部)，則掩膜完成。顯像可以與所謂的自旋刻蝕一樣進(jìn)行。也就是說，也可以在使工件20旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，向正在旋轉(zhuǎn)的工件20上，滴顯像液138進(jìn)行顯像。另外，光致刻蝕劑114可以是曝光部分為不溶性的負(fù)性抗蝕劑，也可以是曝光部分為可溶性的正性抗蝕劑。
掩膜材料圖案形成單元120，可以將電子束照射在抗蝕劑膜上，直接描繪圖案那樣來形成。
疏水處理部200，例如，圖3所示那樣，設(shè)置有放電單元210。通過原料配管212，在大氣壓狀態(tài)下，從原料氣體供給源214，向放電單元210供給CF4等氟系氣體。另外，放電單元210作為等離子體生成裝置，通過CF4的氣體放電，生成氟離子等活性氟。
包括在放電單元210被生成的活性氟在內(nèi)的處理氣體216，通過處理氣體配管220，被供給到放置有工件20的處理室218中。被供給到處理室218的處理氣體216中的活性氟，使形成在工件表面上的抗蝕劑膜的表層部，氟化并疏水化。
在工件20是半導(dǎo)體襯底或玻璃襯底的情況下，當(dāng)從設(shè)置在抗蝕劑膜上的圖案形成用開口部露出的工件20與處理氣體接觸時(shí)，則由于發(fā)生化學(xué)式1反應(yīng)而成為氣體，因此，工件20本身不被疏水化。并且，這種疏水處理也可以在使抗蝕劑膜形成圖案前進(jìn)行。當(dāng)在抗蝕劑膜的圖案形成之前進(jìn)行疏水化，和在工件20是由活性氟而被疏水化那樣的材料所構(gòu)成的情況下，也能避免工件自身的疏水化，并即便在疏水處理后，不進(jìn)行親水處理，也能確保已形成圖案的足夠的附著性。
另外，疏水處理，也可以通過將后面講的疏水性的聚合膜(例如氟樹脂聚合膜)形成在抗蝕劑膜的表面來進(jìn)行。這時(shí)，形成在工件20的圖案形成用開口部內(nèi)的疏水膜，最好通過紫外線、電子束等電磁波和放射線照射而親水化后除去。
圖案材料供給部300，如圖4所示，設(shè)置有使液態(tài)圖案材料微細(xì)化用的噴霧器311和噴霧由噴霧器311微?；说囊簯B(tài)圖案材料312用的蓮噴頭310。噴霧器311，在實(shí)施方式下，為能在工件20上形成寬度為1μm以下的微細(xì)圖案，而使用能夠使液態(tài)圖案材料312微細(xì)化為0.2μm左右的噴霧器。這樣的微細(xì)化的液體粒子可用美國Primaxx Inc.的微?；b置來實(shí)現(xiàn)。
在噴霧器311上，連接有液態(tài)圖案材料供給源314和噴霧氣體供給源316。液態(tài)圖案材料供給源314，向噴霧器311供給有機(jī)金屬溶液等液態(tài)圖案材料312。另外，噴霧氣體供給源316，向噴霧器311供給氮?dú)獾雀邏憾栊詺怏w。噴霧器311是通過噴出高壓氣體和液態(tài)圖案材料312，使液態(tài)圖案材料312成為霧狀微粒子后，由蓮噴頭310噴霧這種霧狀微粒子，這種被噴霧的液態(tài)圖案材料312的微粒子，眾所周知是帶正負(fù)電的。
在蓮噴頭310的下方，設(shè)置有，放置表面上已設(shè)有掩膜的工件20的處理平臺(tái)318。處理平臺(tái)318安裝在作為旋轉(zhuǎn)裝置的馬達(dá)320的旋轉(zhuǎn)軸322上，按著箭頭324自由旋轉(zhuǎn)。實(shí)施方式的圖案材料供給部300，由于使處理平臺(tái)318旋轉(zhuǎn)，而使向設(shè)在掩膜上的圖案形成用開口部提供液態(tài)圖案材料312，變得容易，可除去附著在掩膜表面上的多余的液態(tài)圖案材料312。
另外，處理平臺(tái)318，內(nèi)藏有作為加熱裝置的加熱器326，能夠干燥或者加熱固化已被供給到設(shè)在掩膜上的圖案形成用開口部(圖案形成用凹部)內(nèi)的液態(tài)圖案材料312。并且處理平臺(tái)318，通過圖中未示出的滑動(dòng)接點(diǎn)與直流電源328連接。
直流電源328構(gòu)成施加電壓裝置，通過處理平臺(tái)318，向工件20外加正的直流電壓。這樣，被蓮噴頭310噴霧時(shí)，帶有負(fù)電的液態(tài)圖案材料312的微粒子，由于加在工件20上的正的直流電壓所產(chǎn)生的靜電引力，被吸引并附著在工件20上，從而，不但能有效、快速地向設(shè)在掩膜上的圖案形成用開口部，供給微?；说囊簯B(tài)圖案材料312，還能夠，即使液態(tài)圖案材料312成為在空氣中浮游的微粒子時(shí)，也能確切地向圖案形成用開口部，提供液態(tài)圖案材料312。
在這種實(shí)施方式下的圖案材料供給部300，具有作為附著液除去裝置的氣刀330。這種氣刀330，從高壓空氣源332吹出壓縮空氣，在向圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料312時(shí)，除去附著在掩膜表面(上面)的多余的液態(tài)圖案材料312。
附著液除去裝置，也可以是馬達(dá)320。也就是說，加快馬達(dá)320的旋轉(zhuǎn)速度，向附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料312施加離心力，而被除去。另外附著液除去裝置，還可以由使設(shè)置有馬達(dá)320和處理平臺(tái)318的圖中未示出的臺(tái)架傾斜的汽缸等構(gòu)成，通過臺(tái)架，使工件20傾斜，使附著在經(jīng)過疏水處理的掩膜表面上的液態(tài)圖案材料312滾落下來。
圖案材料供給部300，也可由例如噴墨打印機(jī)的打印頭那樣的噴出裝置構(gòu)成，選擇性地向圖案形成用的凹部供給液態(tài)圖案材料312。這樣，當(dāng)選擇性地向開口部供給液態(tài)圖案材料312時(shí)，則可防止液態(tài)圖案材料312附著在掩膜的表面上，可以不進(jìn)行除去多余附著液和除去后面講的由附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料所形成的固化物的除去工序。圖案材料供給部300，也可以是，向正在旋轉(zhuǎn)著的工件20，滴液態(tài)圖案材料，用旋涂法向圖案形成用開口部注入圖案材料這樣的結(jié)構(gòu)。
掩膜除去部400，具有儲(chǔ)存，能溶解作為掩膜的抗蝕劑膜的有機(jī)溶劑、臭水等功能水的掩膜除去槽(圖中未示出)。當(dāng)然掩膜除去部400，也可以是，具有在大氣壓下，使氧氣、臭氧等等離子體化而灰化抗蝕劑膜的放電裝置、或者是用紫外線、激光、電子束照射氧氣和臭氧，使之活化，利用活性的氧原子灰化抗蝕劑膜、或者用超臨界水灰化抗蝕劑膜的結(jié)構(gòu)。另外，在掩膜除去部400，還可以設(shè)置，能容易除去由附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料312所形成的固化物那樣的CMP(Chemical Mechanical Polishing)裝置和自旋刻蝕裝置等。
圖案材料固化部500，能夠作為加熱室或隧道式爐(圖中未示出)被構(gòu)成，而加熱室或隧道式爐設(shè)置有作為加熱固化圖案形成用開口部內(nèi)的液態(tài)圖案材料312的加熱裝置的加熱器，另外，圖案材料固化部500，還可以被構(gòu)成為，能用紅外線加熱器、激光、電子束的照射，使液態(tài)圖案材料312硬化的結(jié)構(gòu)。另外，液態(tài)圖案材料312的固化，最好在氮?dú)獾榷栊詺夥罩羞M(jìn)行。如果在惰性氣氛中進(jìn)行圖案材料的固化，例如，即便是在圖案是由易氧化的金屬的合金所形成的情況下，也能防止圖案的氧化和電性能等的惡化。
圖5是與第2實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成裝置的概略方框圖。第2實(shí)施方式的圖案形成裝置10A，設(shè)置有掩膜形成部150和圖案材料供給部200。但第2實(shí)施方式的圖案形成裝置10A，沒有在第1實(shí)施方式的圖案形成裝置10中所設(shè)置的疏水處理部。圖案形成裝置10A，可根據(jù)需要設(shè)置掩膜除去部400和圖案材料固化部500。
與第2實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成裝置10A的掩膜形成部150，如圖6所示，能形成由具有疏水性的膜所構(gòu)成的掩膜。
圖6中掩膜形成部150，具有成膜處理室152，在成膜處理室152內(nèi)，所設(shè)置的成膜平臺(tái)154上，放置半導(dǎo)體襯底或玻璃襯底等工件20。另外，成膜處理室152，在處理平臺(tái)154的上方，還設(shè)置有與高頻電源156相連接的高頻電極158。另外，成膜平臺(tái)154，當(dāng)作為接地電極時(shí)，能在成膜平臺(tái)154和高頻電極158之間，外加高頻電壓。
在工件20的上面，配置裝卸、離合自由的金屬等形成的轉(zhuǎn)印掩膜24。該轉(zhuǎn)印掩膜24，要覆蓋住與設(shè)在下面要講的具有疏水性的掩膜上的圖案形成用開口部相對(duì)應(yīng)的部分，與圖案形成用開口部相對(duì)應(yīng)部分以外的部分，則成為開口部。另外，成膜平臺(tái)154，具有水冷線圈等冷卻部(圖中未示出)，以冷卻配置在其上的工件20，促進(jìn)聚合膜的形成。
成膜處理室152，通過排氣管162，連接真空泵160，以使內(nèi)部減壓。另外，成膜處理室152，還通過設(shè)置有流量控制閥164的供給配管166，與成膜原料供給部168連接。該成膜原料供給部168，具有儲(chǔ)存C4F10及C8F18等直鏈PFC構(gòu)成的液態(tài)氟化合物170的容器172。在容器172上，設(shè)有作為加熱部的加熱器174，能加熱并氣化液態(tài)氟化合物170。另外，在供給配管166的流量控制閥164的順流側(cè)，通過設(shè)置有流量控制閥175的載氣配管176，連接有載氣供給部178。載氣是使用氮、氬等惰性氣體。特別是最好使用容易放電的氬。
在用該掩膜形成部150形成掩膜的情況下，將其上放置有轉(zhuǎn)印掩膜24的工件20，放置在成膜平臺(tái)154上。而后，用真空泵160，使成膜處理室152內(nèi)減壓，將氟化合物170的蒸氣與載氣一起導(dǎo)入成膜處理室152內(nèi)。另外，用高頻電源156，向高頻電極158和成膜平臺(tái)154之間，外加高頻電壓，使發(fā)生氣體放電，將液態(tài)氟化合物170的蒸氣離子化。
已被離子化的液態(tài)氟化合物170，在工件20和轉(zhuǎn)印掩膜24上聚合，形成具有疏水性的氟樹脂聚合膜。也就是說，工件20由于與圖案形成用凹部相對(duì)部分被轉(zhuǎn)印掩膜24覆蓋，所以，能在與圖案形成用凹部相對(duì)部分以外的部分，形成具有疏水性的氟樹脂聚合膜。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)聚合膜成膜完成后，從成膜處理室152取出工件20，從工件20上取下轉(zhuǎn)印掩膜24，這樣就得到了具有由設(shè)有圖案形成用開口部的疏水膜所構(gòu)成的掩膜的工件20。從而，與實(shí)施方式2有關(guān)的圖案形成裝置10A，則不需要進(jìn)行掩膜的疏水處理。因此，在掩膜形成部150，已形成掩膜的工件20，直接被移送到圖案材料供給部300，同上述一樣，向掩膜的圖案形成用開口部，供給液態(tài)圖案材料312。
如圖6虛線所示的那樣，供給配管166，通過具有流量控制閥180的配管182，與添加氣體供給部184連接。這時(shí)，將來自添加氣體供給部184的CF4作為添加氣體，添加到液態(tài)氟化合物170的蒸氣中。在成膜處理室152內(nèi)，使該氟化合物170和CF4的混合氣體等離子體化。這樣，添加氣體中的氟被活性化，已活性化了的氟，在液態(tài)氟化合物170聚合時(shí)，被包含到聚合膜中，所以能提高聚合膜的疏水性。
另外，也可以通過在工件20的正面形成氟樹脂聚合膜，用紫外線、電子束照射該聚合膜，分解除去氟樹脂聚合膜的一部分后，通過進(jìn)行圖案形成，來形成掩膜。在用疏水性膜形成掩膜時(shí)，也能夠通過圖2所示的掩膜形成部100得到。也就是說，用掩膜材料涂敷單元110，將具有疏水性的抗蝕劑(例如氟樹脂系的光致抗蝕劑)涂敷在工件20上，并使之干燥，利用掩膜材料圖案形成單元120，設(shè)圖案形成用開口部，而形成掩膜。
圖7是本發(fā)明第3實(shí)施方式的說明圖。是第1圖案形成方法的工序流程圖。第1圖案形成方法，首先如圖1的步驟S100所示的那樣，在掩膜形成工序中，在工件的表面，形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜。該掩膜形成工序S100，是在圖1所示的掩膜形成部100進(jìn)行的。也就是說，將工件20搬入到掩膜形成部100的如圖2所示的掩膜材料涂敷單元110。并由掩膜涂敷單元110，向工件20的表面上涂敷光致抗蝕劑114，并使之干燥。
然后，將工件20移送到掩膜材料圖案形成單元120。并在掩膜材料圖案形成單元120的曝光部122，使作為掩膜材料的抗蝕劑膜曝光，再在顯像部124顯像。這樣，在抗蝕劑膜上，設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜，就被形成在工件20的表面上。也可以用電子束和激光照射抗蝕劑膜，直接描畫出圖案形成多用開口部來形成掩膜。
接著，在疏水處理部200，進(jìn)行掩膜的疏水處理(步驟S101)。該掩膜疏水處理工序，可通過在圖3所示的放電單元210生成活性氟，并供給到已放置工件20的處理室218，而進(jìn)行的。工件表面的疏水處理，可用圖6所示的裝置，在掩膜表面上，形成氟樹脂聚合膜、硅聚合膜那樣的疏水性膜來進(jìn)行。在用圖3所示的方法進(jìn)行疏水處理時(shí)，最好，用紫外線、電子束、激光等對(duì)存在于圖案形成用開口部內(nèi)的疏水膜進(jìn)行親水處理或除去。如圖5、6所示的那樣，通過掩膜形成部150，在由具有疏水性膜形成掩膜的情況下，可以省掉如圖7虛線所示的那樣的掩膜疏水處理工序。
然后，如步驟S102所示，進(jìn)行向掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料312的圖案材料供給工序。圖案材料供給工序S102，在圖4所示的圖案材料供給部300進(jìn)行。也就是利用馬達(dá)320，通過處理平臺(tái)318，使工件20旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，用噴霧器311，使液態(tài)圖案材料312成為霧狀的微粒子，并從蓮噴頭310噴出，噴出的霧狀微粒子，由于靜電引力，被吸附在由直流電源328外加直流電壓的工件20上。
這樣，在使工件旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，進(jìn)行液態(tài)圖案材料312的供給，由于離心力，使落在經(jīng)過疏水處理了的掩膜表面上的液態(tài)圖案材料312，在掩膜表面上移動(dòng)，容易進(jìn)入圖案形成用開口部。從而，能迅速地進(jìn)行圖案材料的供給，同時(shí)，能向各圖案形成用開口部均等地供給液態(tài)圖案材料312，可形成具有相同厚度(高度)的圖案。
向形成在工件上的掩膜的圖案形成用開口部，供給液態(tài)圖案材料312，也可以通過旋涂液態(tài)圖案材料312來進(jìn)行，也可使用像噴墨打印機(jī)的噴頭那樣的定量噴出裝置來進(jìn)行。
如已向圖案形成用開口部供給了液態(tài)圖案材料312的話，則可從氣刀330吹出壓縮空氣，進(jìn)行除去附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料的附著物除去工序(步驟S103)。但附著液除去工序，也可利用圖4所示的馬達(dá)320，使工件20高速旋轉(zhuǎn)，向附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料312，施加離心力而除去，也可使工件20傾斜來進(jìn)行。另外，附著液除去工序，也能在使工件20旋轉(zhuǎn)或者傾斜的狀態(tài)下，使氣刀330工作來進(jìn)行。
這樣，在向圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料階段，除去附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料312，就能容易地除去多余的圖案材料。因此，在后續(xù)的干燥工序中，則不要除去由已固化了的難以除去的液態(tài)圖案材料所構(gòu)成的固化物的除去工序，就能容易地進(jìn)行掩膜的除去。在用上述的定量噴出裝置，直接向圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料時(shí)，能省掉步驟S103的附著物除去工序。
然后，進(jìn)行干燥(步驟S104)已供給到圖案形成用開口部上的液態(tài)圖案材料312。液態(tài)圖案材料312干燥的主要目的在于，蒸發(fā)包含在液態(tài)圖案材料312內(nèi)的溶劑，通常，是將工件20加熱到80～120℃的溫度下而進(jìn)行的。另外，圖案干燥工序，也可以利用如圖4所示的內(nèi)藏在處理平臺(tái)318上的加熱器326進(jìn)行，也可以利用圖中未示出的隧道爐、紅外線加熱器、激光等進(jìn)行。另外，為了防止圖案被氧化，圖案干燥工序，最好在氮?dú)獾榷栊詺夥罩羞M(jìn)行。當(dāng)然，在圖案不怕被氧化的情況下或者希望被氧化的情況下，也可以在氧氣氛中進(jìn)行。
接著，進(jìn)行掩膜除去工序(步驟S105)。這種掩膜除去工序，與現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的制造工序一樣，通過將工件20浸泡在能溶解抗蝕劑膜的溶液中進(jìn)行。另外，掩膜除去工序，還可以將工件20浸泡在臭氧水等功能水中、或利用超臨界水使由抗蝕劑膜形成的掩膜灰化來進(jìn)行。還有，掩膜除去工序，還可以與自旋刻蝕一樣，在使工件20旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，向正在旋轉(zhuǎn)的工件20的上面，滴抗蝕劑除去液來進(jìn)行。另外，掩膜除去工序，也可以通過在大氣壓狀態(tài)下使氧或臭氧放電、或用紫外線、電子束照射氧或臭氧，產(chǎn)生活性氧，利用活性氧使掩膜灰化來進(jìn)行。
除去掩膜之后，在圖1所示的圖案材料固化部500，進(jìn)行燒制包含在供給到圖案形成用開口部的液態(tài)圖案材料內(nèi)的溶質(zhì)，使溶質(zhì)的固化反應(yīng)完成(步驟S106)。這樣，該圖案材料燒制工序，通常是將工件20處于比圖案材料干燥工序還高的溫度下，即150℃左右進(jìn)行的。
這樣，則能在工件20表面上，形成致密的圖案。并且，采用該第1圖案形成方法，將液態(tài)圖案材料312，在圖案材料干燥工序中干燥之后，在圖案材料燒制工序中，進(jìn)行燒制，因此，在液態(tài)圖案材料312固化時(shí)，能夠防止在內(nèi)部發(fā)生空隙或已形成的圖案的表面出現(xiàn)凹狀變形。
圖案材料燒制工序，同圖案材料干燥工序一樣，最好在惰性氣氛中進(jìn)行。另外，在上述步驟S104的圖案材料干燥工序中，液態(tài)圖案材料312，如果能使溶質(zhì)的固化反應(yīng)充分進(jìn)行，或者在步驟S104的干燥工序中，工件20能夠被加熱到與圖案材料燒制工序中的燒制溫度相當(dāng)?shù)母邷厍闆r下，則可省掉步驟S106的圖案材料燒制工序。
圖8是與本發(fā)明有關(guān)的第2圖案形成方法的流程圖。該第2圖案形成方法，首先，如步驟S110所示那樣，在工件20的表面上形成掩膜。而后，依次進(jìn)行掩膜的疏水處理(步驟S111)和向已設(shè)置在掩膜上的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序(步驟S112)。這些掩膜形成工序、掩膜疏水處理工序、圖案材料供給工序，可與上述的第1圖案形成方法一樣進(jìn)行。并且，在由疏水膜形成掩膜的情況下，可以省掉步驟S111的掩膜疏水處理。
接著，進(jìn)行干燥已供給到掩膜圖案形成用開口部的液態(tài)圖案材料312(步驟113)。該干燥工序也可以與上述的一樣進(jìn)行。當(dāng)干燥工序完了后，就除去由附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料312構(gòu)成的干燥固化物(圖中未示出)。該干燥固化物的除去，可以通過將工件20浸泡在能夠刻蝕干燥固化物的刻蝕液中，或者通過利用刻蝕液的自旋刻蝕法進(jìn)行，或者通過CMP等進(jìn)行。
在用圖4所示的蓮噴頭310，向圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料312時(shí)，利用內(nèi)藏在處理平臺(tái)318上的加熱器326，加熱工件20，在同時(shí)進(jìn)行圖案材料的供給和干燥情況下，如圖8虛線所示的那樣，可以省掉步驟S113的干燥工序。
隨后，與上述第1實(shí)施方式的圖案形成方法一樣，依次進(jìn)行掩膜除去工序(步驟S115)和步驟S116的圖案材料的燒制工序。這些工序也能同上述實(shí)施方式一樣進(jìn)行。
圖9是與本發(fā)明有關(guān)的第3圖案形成方法的流程圖。本實(shí)施方式的圖案形成方法，如步驟S120所示，在工件20的表面上形成掩膜之后，先進(jìn)行掩膜的表面疏水處理(步驟S121)，再進(jìn)行向已形成在掩膜上的圖案形成用開口部，供給圖案材料312的圖案材料供給工序(步驟S122)。步驟S120～S122的各工序，可與上述一樣進(jìn)行。在用疏水膜形成掩膜的情況下，可以省掉步驟S121的疏水處理工序。
接著，進(jìn)行作為圖案材料加熱固化工序的步驟S123的圖案材料干燥工序和步驟S124的圖案材料燒制工序(退火工序)。圖案材料干燥工序，例如，將工件20加熱到80～120℃，使已供給到圖案形成用開口部的液態(tài)圖案材料的溶劑蒸發(fā)。另外，圖案材料燒制工序，通常是將工件20加熱到比干燥工序高的、又不使由抗蝕劑膜形成的掩膜灰化的溫度，例如150～220℃，將包含在液態(tài)圖案材料312內(nèi)的溶質(zhì)，加熱到更高的溫度，使固化反應(yīng)完成。這些干燥工序、燒制工序也可利用圖4所示的加熱器326來進(jìn)行，還可以搬入到圖1所示的專用的圖案材料固化部500進(jìn)行。另外，這些干燥工序、燒制工序?yàn)榱朔乐箞D案材料被氧化，最好在氮?dú)獾榷栊詺夥罩羞M(jìn)行。
這樣，由于將圖案材料干燥工序與圖案材料燒制工序分開進(jìn)行，因此，能很好地形成由已供給到圖案形成用開口部的液態(tài)圖案材料312所形成的圖案形狀。也就是說，當(dāng)將液態(tài)圖案材料急劇地加熱到高溫時(shí)，已固化了的圖案表面呈現(xiàn)凹狀，圖案形狀不好。因此，在要求形成良好圖案形狀的情況下，在急劇高溫加熱液態(tài)圖案材料形成圖案和除去掩膜之后，則必須用CMP等進(jìn)行圖案的修整。
液態(tài)圖案材料312，在通常干燥溫度充分固化的情況下，則可省掉步驟S124的圖案材料燒制工序。另外，在即便從開始就用高溫加熱固化液態(tài)圖案材料312也無妨的情況下，可以省掉步驟S123的干燥工序。
當(dāng)圖案材料燒制結(jié)束后，如步驟S125那樣，在掩膜除去部400，進(jìn)行掩膜的除去工序。在這種掩膜除去工序中，在有由附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料所構(gòu)成的固化物存在時(shí)，首先，要用CMP或刻蝕等除去固化物，然后，再除去掩膜。掩膜的除去，也可象上述一樣進(jìn)行。
上述的實(shí)施方式的各個(gè)圖案形成方法，例如，在半導(dǎo)體襯底上形成布線圖案的情況下，即在半導(dǎo)體襯底表面上的由氧化膜等絕緣材料所構(gòu)成的膜上，設(shè)置圖案形成用開口部，當(dāng)向設(shè)置在該絕緣膜上的圖案形成用開口部，供給由有機(jī)金屬化合物溶液構(gòu)成的液態(tài)圖案材料312，形成布線圖案時(shí)，可以省掉掩膜形成工序和掩膜除去工序。還可以用進(jìn)行工件的疏水處理來代替上述的掩膜疏水處理工序。另外，利用噴墨打印機(jī)噴頭那樣的噴出裝置，有選擇地向設(shè)在掩膜上的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料312，在掩膜表面上，沒有液態(tài)圖案材料312附著時(shí)，可以不進(jìn)行附著液除去工序和干燥固化物除去工序，從而能簡(jiǎn)化工序。圖10示出了這種情況下的圖案形成方法的流程圖。
該第4圖案形成方法，首先如圖10的步驟S130所示的那樣，在作為工件20的半導(dǎo)體襯底的表面上形成掩膜。該掩膜的形成是，例如，在工件20的表面上，涂敷能形成二氧化硅(SiO2)膜的掩膜材料，并把它形成圖案，而形成具有與布線圖案相對(duì)應(yīng)的圖案形成用開口部的掩膜。
然后，進(jìn)行掩膜的疏水處理(步驟S131)。該疏水處理工序，是在掩膜表面上形成氟樹脂聚合膜等而進(jìn)行的，并且，在該疏水處理工序中，除去圖案形成用開口部內(nèi)的聚合膜，使工件(半導(dǎo)體襯底)20的表面露出。
接著，用噴墨打印機(jī)噴頭那樣的定量噴出裝置，向經(jīng)過了上述那樣疏水處理了的掩膜的圖案形成用凹部，供給由有機(jī)金屬化合物所構(gòu)成的液態(tài)圖案材料312。這時(shí)，通過用內(nèi)藏在放置工件20的工作臺(tái)的加熱器，加熱工件20到所規(guī)定的溫度，同時(shí)進(jìn)行向開口部供給液態(tài)圖案材料312和加熱固化液態(tài)圖案材料，在步驟S132完成圖案形成工序。
另外，如圖10虛線所示的步驟S133那樣，將圖案材料的加熱固化工序，與圖案材料供給工序分開進(jìn)行。該加熱固化工序可以由干燥工序和燒制工序構(gòu)成，也可以用一定的溫度加熱固化。
圖11是與本發(fā)明有關(guān)的第5圖案形成方法的流程圖。這種實(shí)施方式的圖案形成方法，為了能夠得到良好的圖案形狀和致密的圖案，而反復(fù)數(shù)次進(jìn)行圖案材料供給工序。
首先，同上述的實(shí)施方式一樣，在工件20的表面上，形成掩膜(步驟S140)之后，進(jìn)行掩膜的表面疏水處理(步驟S141)。這些工序都能同上述實(shí)施方式一樣進(jìn)行。而在掩膜是由氟樹脂聚合膜等疏水性膜形成的情況下，如圖中虛線所示，可省掉步驟S141的掩膜疏水處理工序。
接著，在步驟S142的圖案材料供給工序中，同上述的一樣，向掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料312。在本實(shí)施方式的情況下，向開口部供給液態(tài)圖案材料312，在達(dá)到需要量的一定分?jǐn)?shù)量后，就停止供給。并在第1次圖案材料供給工序完了后，就進(jìn)行使液態(tài)圖案材料的溶劑蒸發(fā)的圖案材料干燥工序(步驟S143)。圖案材料供給工序中，在一邊加熱工件20到適當(dāng)?shù)臏囟?，一邊向圖案形成用開口部，供給液態(tài)圖案材料312的情況下，則象虛線所示的那樣，可省掉圖案材料干燥工序。
接著，如步驟S144所示，除去由附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料312所構(gòu)成的干燥固化物。該干燥固化物的除去，也可以同上述那樣進(jìn)行。并且，如果已除去了干燥固化物，則再回到步驟S142，按必要的次數(shù)，反復(fù)進(jìn)行步驟S142～S144。如最后的圖案材料供給工序、圖案干燥工序、干燥固化物除去工序完成后，則進(jìn)入下一個(gè)步驟S145的圖案材料燒制工序，燒制包含在液態(tài)圖案材料312內(nèi)的溶質(zhì)，使固化反應(yīng)完成，并同上述一樣除去掩膜(步驟S146)。
這樣，第5圖案形成方法，因是分?jǐn)?shù)次向設(shè)在掩膜上的圖案形成用開口部，供給液態(tài)圖案材料312，因此，極好地保持已經(jīng)形成了的圖案的形狀，同時(shí)，能形成致密的圖案。并且，是在使液態(tài)圖案材料312干燥后，除去干燥固化物的，因此與燒制后再進(jìn)行的固化物除去相比，能比較容易進(jìn)行固化物的除去。
在分?jǐn)?shù)次向開口部供給液態(tài)圖案材料312的情況下，根據(jù)需要，從第2次以后，圖案材料的供給工序(步驟S142)，可以是在步驟S143的圖案干燥工序以后進(jìn)行，也可以是在步驟S145的圖案材料燒制工序后進(jìn)行。
圖12是與本發(fā)明有關(guān)的第6圖案形成方法的流程圖。該圖案形成方法是利用同上述的實(shí)施方式相同的方法，依次進(jìn)行掩膜形成工序(步驟S150)、掩膜疏水處理工序(步驟S151)、圖案材料供給工序(步驟S152)。
而后，作為加熱固化工序，是進(jìn)行干燥和燒制已供給到圖案形成用開口部的液態(tài)圖案材料312(步驟S153，S154)。接著，在該燒制工序結(jié)束階段，再回到步驟S152，進(jìn)行第2次圖案材料供給工序。接著再進(jìn)行步驟S153，步驟S154的干燥工序和燒制工序。按照需要反復(fù)數(shù)次進(jìn)行步驟S152～S154。當(dāng)最后的圖案材料燒制工序結(jié)束，則同上述一樣，除去掩膜(步驟S155)。
當(dāng)用圖4所示的圖案材料供給部300或旋涂法，向圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料時(shí)，在步驟S155的掩膜除去工序中，利用CMP等除去由附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料312所構(gòu)成的固化物后，再除去掩膜。另外，通過利用如噴墨打印機(jī)的噴頭那樣的噴出裝置，向圖案形成用開口部選擇性的供給液態(tài)圖案材料312，在掩膜的表面上無液態(tài)圖案材料附著的情況下，不需要進(jìn)行固化物除去。
另外，在第2次以后，所進(jìn)行的步驟S152的圖案材料供給工序，可根據(jù)需要，在進(jìn)行步驟S153的圖案材料干燥工序之后進(jìn)行。又，在液態(tài)圖案材料312，在比較低的溫度充分固化的情況下，可省掉圖案燒制工序，當(dāng)從一開始，圖案材料就能用高溫進(jìn)行處理時(shí)，可省掉圖案干燥工序。
圖13是與本發(fā)明有關(guān)的第7圖案形成方法的流程圖。本實(shí)施方式的圖案形成方法，在與現(xiàn)有工序組合等情況下，在工件20的表面上已設(shè)置有圖案形成用凹部的時(shí)被應(yīng)用。從而，這種第7圖案形成方法，掩膜形成工序則被省略了。
也就是說，圖13所示的圖案形成方法，首先，進(jìn)行工件表面的疏水處理(步驟S160)。該疏水處理如上述那樣，是通過由活性氟的氟化或氟樹脂聚合膜等具有疏水性膜的成膜來進(jìn)行的。并且在工件疏水處理工序中，根據(jù)需要用紫外線或電子束等照射圖案形成用凹部，對(duì)圖案形成用凹部的底部進(jìn)行親水處理。該親水處理，不僅只是通過除去附著在工件20上或與工件20發(fā)生反應(yīng)的氟來實(shí)現(xiàn)親水化，還包括用紫外線或電子束分解除去已形成的疏水膜的情況。由于進(jìn)行這樣的親水化處理，在使已供給到圖案形成用凹部的液態(tài)圖案材料固化時(shí)，能提高圖案的緊密粘著性。從而，在要求已形成的圖案和工件之間電連接的情況下，使電導(dǎo)通良好，并得到良好的電特性。
如工件20的疏水處理結(jié)束了，就進(jìn)行向圖案形成用凹部，按規(guī)定量供給液態(tài)圖案材料312的圖案材料供給工序(步驟S161)。在該圖案材料供給工序中，向凹部供給液態(tài)圖案材料312，可以如同上述那樣進(jìn)行。當(dāng)向圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的供給工序一結(jié)束，就進(jìn)行步驟S162的附著液除去工序。也就是說，除去附著在工件20表面上的液態(tài)圖案材料312。附著在工件表面上的液態(tài)圖案材料312的除去，如同上述一樣，通過用圖4所示的氣刀330或使工件20旋轉(zhuǎn)傾斜等來進(jìn)行。
上述步驟S160的圖案材料供給工序和步驟S162的附著液除去工序，可按需要反復(fù)數(shù)次進(jìn)行。當(dāng)步驟S161和步驟S162反復(fù)進(jìn)行了所要求的次數(shù)之后，加熱固化已供給到圖案形成用凹部的液態(tài)圖案材料312(步驟S163)，圖案形成工序結(jié)束。
步驟S163的圖案材料加熱固化工序中的圖案材料的加熱溫度，根據(jù)液態(tài)圖案材料312的不同而異，加熱固化溫度，有時(shí)用80～120℃，幾乎與干燥溫度沒有多大變化的溫度就行了，有時(shí)則必須加熱到與燒制溫度一樣的200℃以上的溫度。圖案材料加熱固化工序，根據(jù)需要，可以包括使液態(tài)圖案材料312的溶劑蒸發(fā)的干燥工序，和燒制已干燥了的溶質(zhì)的燒制工序。
在工件20的表面已經(jīng)具有疏水性時(shí)，可以省掉步驟S160的工件疏水處理工序。另外，如圖13的虛線所示，每向圖案形成用凹部供給一次液態(tài)圖案材料312，都進(jìn)行一次步驟S162的附著液除去工序，和步驟S163的圖案材料加熱固化工序，也可在圖案材料加熱固化工序結(jié)束后，進(jìn)行下一次圖案材料供給工序。這樣，當(dāng)加熱固化工序結(jié)束后，進(jìn)行圖案材料供給工序時(shí)，就能形成內(nèi)部應(yīng)力非常小的致密的圖案。
圖14是與本發(fā)明有關(guān)的第8圖案形成方法的流程圖。該實(shí)施方式的圖案形成方法，也適用于在工件20上已經(jīng)設(shè)有圖案形成用凹部的情況。第8圖案形成方法是，首先，進(jìn)行工件20的表面疏水處理(步驟S170)。該工件20的疏水處理，也同上述所講的一樣進(jìn)行。
然后，在圖案材料供給工序中，按規(guī)定量向已設(shè)在工件20上的圖案形成用凹部，供給液態(tài)圖案材料312(步驟S171)。接著，如步驟S172所示的那樣，進(jìn)行除去附著在工件20表面上的液態(tài)圖案材料312的附著液除去工序。而后，將已除去多余的圖案材料的工件20，加熱到規(guī)定溫度(例如80～120℃左右)，干燥已供給到工件20的凹部的液態(tài)圖案材料312(步驟173)。
然后，再一次回到步驟S171，進(jìn)行圖案材料供給工序，再向存在有已干燥固化了的圖案材料的圖案形成用凹部，供給液態(tài)圖案材料312，反復(fù)進(jìn)行步驟S172、S173的工序。這些步驟S171～S173的工序，按需要的次數(shù)被反復(fù)進(jìn)行。當(dāng)最后的圖案材料供給工序、附著液除去工序、圖案材料干燥工序結(jié)束，就在更高的溫度下，燒制液態(tài)圖案材料312的已干燥固化了的溶質(zhì)，使固化反應(yīng)完成。
如此，由于每次少量地向圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料，反復(fù)進(jìn)行圖案材料的供給、圖案材料的干燥，因此，能防止在圖案材料干燥時(shí)，發(fā)生空隙，形成內(nèi)部應(yīng)力小的致密圖案。并且，由于在干燥液態(tài)圖案材料312之前，除去附著在工件表面上的多余的液態(tài)圖案材料，所以，比除去固化物時(shí)還能容易地除去附著在工件20表面上的多余物。
當(dāng)然，只進(jìn)行一次從步驟S171到步驟S174工序，也能形成圖案。
圖15是本發(fā)明的第9圖案形成方法的說明圖。本實(shí)施方式的圖案形成方法，首先，同上述一樣，進(jìn)行已經(jīng)設(shè)有圖案形成用凹部的工件20表面的疏水處理(步驟S180)。接著，用像噴墨打印機(jī)的噴頭那樣的噴出裝置，有選擇地向工件20的圖案形成用凹部，供給規(guī)定量的液態(tài)圖案材料312(步驟S181)。然后，加熱固化液態(tài)圖案材料312(步驟S182)，使圖案形成結(jié)束。該圖案材料的加熱固化，如同上述那樣，例如，有時(shí)在120℃以下的比較低的溫度下進(jìn)行，有時(shí)，在更高的溫度下進(jìn)行。另外，圖案材料的加熱固化，還可以包括使液態(tài)圖案材料干燥的工序和其后進(jìn)行的燒制工序。
這樣，第9圖案形成方法，由于是用噴出裝置，有選擇地向已設(shè)在工件20上的圖案形成用凹部，供給液態(tài)圖案材料312，可不必設(shè)置除去工件表面上的附著物的工序，所以，能謀求工序的簡(jiǎn)化。
如圖15的虛線所示，當(dāng)已供給到圖案形成用凹部的液態(tài)圖案材料312的加熱固化結(jié)束后，就再次反復(fù)進(jìn)行步驟S181的圖案材料供給工序和步驟S182的圖案材料加熱固化工序。另外，也可以按需要的次數(shù)，反復(fù)進(jìn)行圖案材料供給工序和圖案材料加熱固化工序，使圖案形成結(jié)束。
圖16是本發(fā)明的第10圖案形成方法的流程圖。本實(shí)施方式的圖案形成方法，首先，如同上述一樣，在將已設(shè)有圖案形成用凹部的工件20的表面進(jìn)行疏水處理(步驟S190)后，向圖案形成用凹部，按規(guī)定量供給液態(tài)圖案材料312(步驟S191)。接著，進(jìn)行已供給到工件20上的圖案形成用凹部的液態(tài)圖案材料312的干燥(步驟S192)。另外，當(dāng)圖案材料干燥結(jié)束后，則回到步驟S191，再一次向凹部供給液態(tài)圖案材料312，進(jìn)行步驟S192的圖案材料干燥工序。并且，可按需要次數(shù)反復(fù)進(jìn)行圖案材料供給工序和圖案材料干燥工序。
當(dāng)最后的圖案材料供給工序和圖案材料干燥工序結(jié)束后，則利用使用了上述的大氣壓等離子體刻蝕和CMP等，除去由附著在工件20表面上的液態(tài)圖案材料312構(gòu)成的干燥固化物(步驟S193)。并且，在干燥固化物的除去工序結(jié)束后，如步驟S194所示的那樣，在圖案材料燒制工序中，進(jìn)行包含于液態(tài)圖案材料312內(nèi)的溶質(zhì)的燒制。
如圖16的虛線所示，第2次及其以后圖案材料供給工序，可在步驟S193的干燥固化物除去工序之后進(jìn)行，還可在步驟S194的圖案材料燒制工序后進(jìn)行。另外，也可以在不進(jìn)行步驟S193的干燥固化物除去工序，而在步驟S192的圖案材料干燥工序之后，立刻進(jìn)行步驟S194的圖案材料固化工序，而后進(jìn)行如圖16的虛線的步驟S193a所示的那樣，進(jìn)行固化物除去工序。這樣，當(dāng)在步驟S194的圖案材料固化工序后，進(jìn)行步驟S193a的固化物除去工序，就能一次完成固化物的除去，而簡(jiǎn)化了工序。當(dāng)然，可在圖案材料燒制工序后，進(jìn)行固化物除去工序，再返回到步驟S191，并按需要次數(shù)反復(fù)進(jìn)行步驟S191、S192、S194、S193a。
圖17是本發(fā)明的第11圖案形成方法的流程圖。該第11圖案形成方法，是適用于在工件20上尚未設(shè)置圖案形成用凹部的情況的圖案形成方法之一。
該方法首先同上面說明的一樣，在工件20的表面上形成掩膜(步驟S200)，進(jìn)行掩膜的疏水處理(步驟S201)。接著，在向已設(shè)在掩膜上的圖案形成用開口部，供給液態(tài)圖案材料312(步驟S202)之后，進(jìn)行除去附著在掩膜表面上的液態(tài)圖案材料312的附著液除去工序(步驟S203)。然后，進(jìn)行作為加熱固化已供給到圖案形成用開口部的液態(tài)圖案材料312的加熱固化工序的干燥和燒制(步驟S204，步驟S205)。
當(dāng)圖案材料的燒制工序結(jié)束后，再回到步驟S202的圖案材料供給工序，按所需要的次數(shù)，反復(fù)進(jìn)行從步驟S202到步驟S205。并且，當(dāng)最后的圖案材料燒制工序結(jié)束后，則如步驟S206所示的那樣，進(jìn)行掩膜除去工序。
如圖17虛線所示，根據(jù)需要，也可以在按所需要的次數(shù)反復(fù)進(jìn)行步驟S202的圖案材料供給工序和步驟S203的附著液除去工序之后，進(jìn)行步驟S204～步驟S206，也可在按所需要的次數(shù)反復(fù)進(jìn)行步驟S202～步驟S204之后，進(jìn)行步驟S205的圖案材料燒制工序和步驟S206的掩膜除去工序。
圖18及圖19是將與本實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法，用于半導(dǎo)體襯底時(shí)的制造工序說明圖。
當(dāng)將與本實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法，用于在作為工件的半導(dǎo)體襯底上，形成布線的工序中時(shí)，則首先進(jìn)行將圖18(1)所示的半導(dǎo)體襯底30，搬入到掩膜形成部100的掩膜材料涂敷單元110，并放置在工作臺(tái)112上。當(dāng)利用馬達(dá)118，使半導(dǎo)體襯底30，連同工作臺(tái)112一起旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，從抗蝕劑供給部116滴下光致抗蝕劑114，在半導(dǎo)體襯底30的表面32上涂敷作為有機(jī)材料的光致抗蝕劑。并且使光致抗蝕劑干燥，形成由作為掩膜材料的有機(jī)膜構(gòu)成的光致抗蝕劑膜35(參照?qǐng)D18(2))。
形成了光致抗蝕劑膜35后，把半導(dǎo)體襯底30移到掩膜材料圖案形成單元122，通過轉(zhuǎn)印掩膜132，從光致抗蝕劑膜35的上方，照射光126，使在上述光致抗蝕劑膜35表面上的布線圖案感光(暴光工序)。然后，將使抗蝕劑膜35暴光了的半導(dǎo)體襯底30，搬入到顯像部124，浸泡在顯像液138中，進(jìn)行抗蝕劑膜35的顯像。這樣，如圖18(2)所示，具有溝38的掩膜36被形成了，溝38是使形成布線部分的半導(dǎo)體襯底30的表面32露出的圖案形成用開口部(凹部)。溝38的寬度，設(shè)定與布線寬度相同。
如此，在形成具有使半導(dǎo)體襯底30的表面32露出的溝38的掩膜36之后，在掩膜36上，涂敷液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料(液態(tài)圖案材料)，如同圖(3)所示，形成填埋溝38并同時(shí)覆蓋住掩膜36的頂部的無機(jī)導(dǎo)電膜40。在形成覆蓋掩膜36的無機(jī)導(dǎo)電膜40的情況下，可使用旋涂法。也就是說，當(dāng)使半導(dǎo)體襯底30旋轉(zhuǎn)，并向旋轉(zhuǎn)中的半導(dǎo)體襯底30的旋轉(zhuǎn)中央部，滴無機(jī)導(dǎo)電材料，由于離心力，該無機(jī)導(dǎo)電材料則向半導(dǎo)體襯底30的外周擴(kuò)展，能在表面形成均勻的無機(jī)導(dǎo)電膜40。
另外，在掩膜36上形成無機(jī)導(dǎo)電膜40以后，如圖19(1)所示，在大氣壓下，涂敷刻蝕液或者氣液混合狀態(tài)的刻蝕液，進(jìn)行無機(jī)導(dǎo)電膜40的刻蝕。無機(jī)導(dǎo)電膜40的刻蝕，最好采用自旋刻蝕，如果采用自旋刻蝕，則能均勻地將刻蝕液涂敷在無機(jī)導(dǎo)電膜40的表面上，能均勻地進(jìn)行無機(jī)導(dǎo)電膜40的刻蝕。
另外，刻蝕是通過時(shí)間管理來進(jìn)行的，如同圖(2)所示的那樣，一直進(jìn)行到無機(jī)導(dǎo)電膜40只留下掩膜36的溝38，也就是，一直進(jìn)行到無機(jī)導(dǎo)電膜40從掩膜36的表面被除去為止。在本實(shí)施方式下，是利用自旋刻蝕進(jìn)行該無機(jī)導(dǎo)電膜40的除去，但不僅限于此方式，也可以用其它方法例如CMP等進(jìn)行。并且，在使用CMP除去無機(jī)導(dǎo)電膜40時(shí)，也同用自旋刻蝕一樣，能在大氣中除去，同時(shí)，用CMP還能使進(jìn)入到溝38內(nèi)的無機(jī)導(dǎo)電膜40的頂部部分平坦。
這樣，在進(jìn)行使無機(jī)導(dǎo)電膜40只留下溝38的刻蝕之后，也可將半導(dǎo)體襯底30導(dǎo)入圖中未示出的大氣壓等離子體裝置中，除去由形成在該半導(dǎo)體襯底30的表面32上的光致抗蝕劑膜35所構(gòu)成的掩膜36。這樣，通過從半導(dǎo)體襯底30的表面32除去掩膜36，而能在半導(dǎo)體襯底30的表面32上，形成由無機(jī)導(dǎo)電膜40構(gòu)成的布線42。另外，在本實(shí)施方式下，因不需要象現(xiàn)有的制造工序那樣的干刻蝕和室內(nèi)凈化，從而，即便不使用對(duì)地球溫暖化系數(shù)高的PFC氣體，也能進(jìn)行制造。
在上述實(shí)施方式中，對(duì)在半導(dǎo)體襯底30上形成掩膜之后，立刻在掩膜36上，形成無機(jī)導(dǎo)電膜40的情況，進(jìn)行了說明，但是，最好在形成設(shè)有溝38的掩膜36之后，將半導(dǎo)體襯底30，搬入到如圖3所示的疏水處理部200中，進(jìn)行疏水處理。該疏水處理如同下面那樣進(jìn)行。
將設(shè)有掩膜36的半導(dǎo)體襯底30，搬入到圖3所示的處理室218中，而后，從原料氣體供給源214，向放電室210導(dǎo)入大氣壓下的CF4，在放電室210內(nèi)，發(fā)生氣體放電。這樣，CF4被分解，生成活性氟。當(dāng)將含有活性氟的處理氣體216，供給到處理室218時(shí)，由有機(jī)膜構(gòu)成的掩膜36的表面被氟化，并同時(shí)被疏水化。從而，在向正在旋轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體襯底30，滴液態(tài)的無機(jī)導(dǎo)電材料時(shí)，由于，液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料容易在已被疏水處理過的掩膜表面上移動(dòng)，因此，容易向溝38供給液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料，同時(shí)，液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料難以附著在掩膜36的表面上，而能有選擇性地向溝38供給液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料。因此，可不用進(jìn)行刻蝕(深刻蝕)在上述實(shí)施方式中已說明的掩膜36上的無機(jī)導(dǎo)電膜40，可使工序更簡(jiǎn)化。當(dāng)該疏水處理，是將半導(dǎo)體襯底30加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋?0～150℃而進(jìn)行時(shí)，能夠促進(jìn)掩膜36的氟化反應(yīng)，縮短處理時(shí)間。
另外，在將液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料供給并填埋掩膜36的溝38的情況下，使用象噴墨打印機(jī)噴頭那樣的定量噴出裝置，則使液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料不附著在掩膜36的表面，而能夠向溝38供給無機(jī)導(dǎo)電材料。另外，在形成寬度等于或小于1μm的微細(xì)布線42的情況下，可通過圖4所示的圖案材料供給工序300，向掩膜36的溝38，供給作為液態(tài)圖案材料的液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料。
也就是，在疏水處理部200，把掩膜36進(jìn)行疏水處理后，將半導(dǎo)體襯底30，放置在圖案材料供給部300的處理平臺(tái)318上。并利用馬達(dá)320，使處理平臺(tái)318旋轉(zhuǎn)，同時(shí)利用直流電源328，通過處理平臺(tái)318，向半導(dǎo)體襯底30外加正的直流電壓。進(jìn)一步，在由液態(tài)圖案材料供給源314，向噴霧器311供給液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料的同時(shí)，從噴霧氣體供給源316，向噴霧器311供給噴霧用氮?dú)?，使液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料變成等于或小于0.2μm的霧狀微粒子后，從蓮噴頭310被噴出。這時(shí)，利用內(nèi)藏在處理平臺(tái)318的加熱器326，將半導(dǎo)體襯底30，加熱到能使液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料的溶劑蒸發(fā)的適當(dāng)溫度。
因上述半導(dǎo)體襯底具有導(dǎo)電性，因此，在處理面內(nèi)，形成均勻的電場(chǎng)是容易的。但是，在為玻璃等絕緣性被處理物時(shí)，最好像圖32那樣，在平面狀電極342上，放置絕緣性被處理物(絕緣被處理襯底)340，通過平面狀電極342，在絕緣性被處理襯底340上形成均勻的電場(chǎng)。
另外，在上述實(shí)施方式下，作為向工件20、絕緣性被處理襯底340上外加電壓的電源，使用了直流電源28，但并非只限如此，也可以使用交流電源。
從蓮噴頭310被噴出的液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料的霧狀微粒子帶負(fù)電，因此，在外加有正的直流電壓的半導(dǎo)體襯底30和微粒子無機(jī)導(dǎo)電材料之間，存在靜電引力，則液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料的微粒子，被吸附到正在旋轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體襯底30上。由于形成在半導(dǎo)體襯底30上的掩膜36的表面，被疏水處理過，因此，這樣的微粒子，在掩膜36的表面上滑動(dòng)，而被供給到溝38中。另外，在按規(guī)定時(shí)間，向溝38供給無機(jī)導(dǎo)電材料之后，利用氣刀330，除去附著在掩膜36表面上的多余液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料。該多余附著液除去工序，當(dāng)是以使半導(dǎo)體襯底30旋轉(zhuǎn)或者傾斜狀態(tài)下進(jìn)行時(shí)，則可更有效地用更弱壓力的空氣進(jìn)行。另外，由于一邊加熱半導(dǎo)體襯底30，一邊向溝38供給液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料，因此，不僅可以省掉液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料的干燥工序，還能使無機(jī)導(dǎo)電膜40致密。
上述的附著液除去工序，也可以在向掩膜36的溝38，供給液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料的圖案材料供給工序結(jié)束后進(jìn)行。另外，被作為布線42的無機(jī)導(dǎo)電膜40，根據(jù)需要，可在圖1中虛線所示的圖案固化部500進(jìn)行燒制。
發(fā)明者設(shè)想出，將與本實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法應(yīng)用到，半導(dǎo)體元件間分離方法、FET柵電極形成工序、布線層間接觸點(diǎn)形成工序中等的應(yīng)用例。下面作為實(shí)施例，對(duì)上述3個(gè)例子的步驟予以說明。與上述圖案形成方法的共同之處，則不再贅述。
圖20和圖21是將與本實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法，應(yīng)用到半導(dǎo)體元件形成中的元件間分離方法的制造工序說明圖。與現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件制造工序中的淺溝形成工序相對(duì)應(yīng)。
在半導(dǎo)體襯底上，在形成半導(dǎo)體元件的元件區(qū)域600A、600B、600C之間，必須形成絕緣圖案，以使元件間分離和防止形成在元件區(qū)域600A、600B、600C的元件間短路。
因此，如圖21(1)所示，在半導(dǎo)體襯底602的表面604上，形成由作為掩膜材料的光致抗蝕劑膜形成的掩膜606，也就是，首先，在半導(dǎo)體襯底602的表面604上，涂敷光致抗蝕劑，形成光致抗蝕劑膜605。然后，通過元件分離區(qū)域形成用的掩膜，進(jìn)行光致抗蝕劑膜605的暴光、顯像，在元件區(qū)域600A、600B、600C之間，形成設(shè)有使襯底表面604露出的溝608的掩膜606。
再將形成有溝608的半導(dǎo)體襯底602，導(dǎo)入旋涂工序中，象填埋溝608那樣，在其表面上涂敷液態(tài)絕緣材料，覆蓋掩膜606而形成絕緣層610。這種狀態(tài)在同圖(2)中示出。這樣，在形成絕緣層610之后，通過自旋刻蝕工藝，進(jìn)行絕緣層610的刻蝕，如同圖(3)所示那樣，使形成有掩膜606的光致抗蝕劑膜605露出。
然后，如圖21(1)所示，利用大氣壓等離子體裝置除去上述掩膜606。這樣，在半導(dǎo)體襯底602的表面604上，就形成了由絕緣層610所構(gòu)成的元件分離用的絕緣圖案612。
在除去掩膜606之后，將半導(dǎo)體襯底602，導(dǎo)入旋涂工序，覆蓋絕緣圖案612，形成硅層614。這樣，在形成硅層614之后，再一次將半導(dǎo)體襯底導(dǎo)入自旋刻蝕工序，刻蝕硅層614，直到露出絕緣圖案612的表面。這樣，就形成了由被絕緣圖案612分離的硅層614所構(gòu)成的元件區(qū)域600(600A、600B、600C)。
圖22和圖23是將與本實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法，應(yīng)用到FET的柵電極形成工序時(shí)的制造工序說明圖。
形成MOS-FET的柵電極時(shí)，首先，如圖22(1)所示，將具有由絕緣圖案612分離的元件區(qū)域600的半導(dǎo)體襯底602，導(dǎo)入氧化爐內(nèi)。使構(gòu)成元件區(qū)域600的硅層614熱氧化，在硅層614的表面上，形成由薄的二氧化硅形成的柵氧化膜(圖中未示出)。
接著，涂敷光致抗蝕劑，覆蓋硅層614和絕緣圖案612，象同圖(2)所示的那樣，形成光致抗蝕劑膜616。然后，通過柵電極形成用掩膜，使光致抗蝕劑膜616暴光、顯像，形成具有溝618的掩膜620，溝618使形成有元件區(qū)域600B的硅層614的表面露出。溝618的寬度與柵電極的寬度相同。
再接著，將形成有溝618的半導(dǎo)體襯底602，導(dǎo)入旋涂工序中，涂敷液態(tài)無機(jī)導(dǎo)電材料，填埋溝618，同時(shí)覆蓋掩膜620，形成無機(jī)導(dǎo)電膜622。這種狀態(tài)示于同圖(3)。
如此形成無機(jī)導(dǎo)電膜622之后，如圖23(1)所示，通過自旋刻蝕工序，進(jìn)行刻蝕，直至掩膜620的表面露出。然后，如同圖(2)所示，利用大氣壓等離子體裝置除去形成具有掩膜620的光致抗蝕劑膜616。這樣，能在形成有元件區(qū)域600A的硅層614上，通過柵氧化膜，形成由無機(jī)導(dǎo)電膜622所構(gòu)成的柵電極624。
圖24，圖25，圖26是將與本實(shí)施方式有關(guān)的圖案形成方法，應(yīng)用于布線層間的觸點(diǎn)形成工序中時(shí)的制造工序說明圖。
如上述那樣，將設(shè)有柵電極624的半導(dǎo)體襯底620，搬送到圖中未示出的離子注入裝置。并將柵電極624作為掩膜，向在元件區(qū)域600B的柵電極624的兩側(cè)露出部分，注入雜質(zhì)離子并使之?dāng)U散，成為源區(qū)域和漏區(qū)域(圖中未示出)。
然后，如圖24(1)所示的那樣，涂敷光致抗蝕劑，要覆蓋住絕緣圖案612、硅層614、柵電極624，形成光致抗蝕劑膜626。接著，通過作為接觸孔形成用的掩膜，進(jìn)行暴光、顯像，在光致抗蝕劑膜626上，形成接觸點(diǎn)628，則使形成有源區(qū)域和漏區(qū)域的元件區(qū)域600B的表面和柵電極624的表面露出的掩膜。
然后，如同圖(2)所示，涂敷含有鎢的溶液，覆蓋光致抗蝕劑膜(掩膜)626，使鎢630堆積，并將鎢630填充到接觸孔628內(nèi)。接著，如同圖(3)所示，利用自旋刻蝕或者CMP，除去已形成在光致抗蝕劑膜626表面上的鎢630，露出光致抗蝕劑膜626的表面。
接著，利用使用了其它刻蝕液的自旋刻蝕或者大氣壓等離子體，除去光致抗蝕劑膜626。這樣就如圖25(1)所示，被填充到接觸孔628內(nèi)的鎢(插頭)630，成為從元件區(qū)域600B和柵電極624的表面突出的狀態(tài)。
接著，用旋涂法等進(jìn)行液態(tài)絕緣材料的涂敷，覆蓋鎢插頭630，形成絕緣層632。并如同圖(2)所示，通過自旋刻蝕工序，刻蝕絕緣層632。直至露出鎢插頭630的表面。
另外，利用旋涂法等，再一次在絕緣層632上，涂敷光致抗蝕劑，形成光致抗蝕劑膜634(參照?qǐng)D25(3))。然后，通過布線形成用掩膜進(jìn)行光致抗蝕劑膜634的暴光、顯像，如同圖(3)所示，形成設(shè)有使絕緣膜632的上面露出的布線用的溝636的掩膜。
這樣，在光致抗蝕劑膜634上，形成溝636之后，如圖26(1)所示，像填埋上述溝636那樣形成鋁層638。接著，用自旋刻蝕等刻蝕鋁層638，使設(shè)置有布線用溝636的光致抗蝕劑膜(掩膜)634的表面露出。進(jìn)而，通過大氣壓等離子體工序，除去光致抗蝕劑膜634。這樣，如同圖(2)所示，在絕緣膜632的上面，能形成與鎢插頭630電連接的鋁布線640。
圖27和圖28是示出采用與本發(fā)明有關(guān)的圖案形成方法，形成由液晶顯示裝置的ITO(Indium Tin Oxide)所構(gòu)成的透明電極的形成工序。
形成ITO透明電極時(shí)，首先，如圖27(1)所示，在作為工件20的已洗凈了的玻璃襯底650的整個(gè)表面上，形成抗蝕劑膜652，也就是，將玻璃襯底搬到圖2所示的掩膜形成部100的掩膜材料涂敷單元110中。并將玻璃襯底650放置在工作臺(tái)112上，并使之旋轉(zhuǎn)，同時(shí)從上方滴下光致抗蝕劑114，使之干燥后成為抗蝕劑膜652。該抗蝕劑膜652的厚度，要大于應(yīng)該形成的電極圖案的高度。
接著，將已形成抗蝕劑膜652的玻璃襯底650移到圖2中所示的掩膜材料圖案形成單元120。而后，在暴光部122使抗蝕劑膜652暴光后，在顯像部124，將玻璃襯底650浸泡在顯像液138中，使抗蝕劑膜652顯像。這樣，如圖27(2)所示，形成了由抗蝕劑膜652所構(gòu)成的掩膜656，抗蝕劑膜652具有使玻璃襯底650的表面露出的電極圖案形成用開口部(凹部)654。
接著，對(duì)掩膜656的表面施行疏水處理，具體地如圖27(3)所示，在玻璃襯底650和掩膜656的表面上，形成氟樹脂聚合膜658。氟樹脂聚合膜658的形成，如同下面那樣進(jìn)行。對(duì)形成氟樹脂聚合膜658而進(jìn)行的該實(shí)施方式的疏水處理情況、圖6所示的掩膜形成部150的裝置作為圖1所示的疏水處理部200使用的情況進(jìn)行說明。
首先，將玻璃襯底650搬入到圖6所示的成膜處理室152中，放置在成膜平臺(tái)154上。但不使用圖6所示的轉(zhuǎn)印掩膜24。
接著，利用真空泵160，使成膜處理室152排氣。另外，用加熱器174，加熱成膜原料供給部168的容器172內(nèi)的C8F18等液體氟化物170，使液體氟化物170氣化。進(jìn)一步，使氮?dú)獾容d氣從載氣供給部178，流入供給配管166，將液體氟化物170的蒸氣輸送到成膜處理室152。并且，利用高頻電源156，在高頻電極158和成膜平臺(tái)154之間，外加高頻電壓，使導(dǎo)入到處理室152的液體氟化物170的蒸氣發(fā)生放電。這樣，直鏈狀氟化物170的一部分鍵被斷開而變?yōu)榛钚?，到達(dá)玻璃襯底650表面的活性氟化物蒸氣聚合，在玻璃襯底650的整個(gè)表面上，形成具有疏水性的氟樹脂聚合膜658。聚合膜658的厚度為100埃左右。
在上述的疏水處理工序中，在由電極形成用開口部(以下，有只稱開口部的情況)654而露出的玻璃襯底650的表面上，也形成有氟樹脂聚合膜658。因此，要將開口部654的內(nèi)部進(jìn)行親水處理。具體講，如圖27(4)所示，用紫外線照射電極圖案形成用開口部654，除去氟樹脂聚合膜658。
該氟樹脂聚合膜658的除去，是將只與電極圖案形成區(qū)域相當(dāng)?shù)哪遣糠滞腹獾淖贤饩€照射掩膜，放置在玻璃襯底650的上方，并照射紫外線。這樣，紫外線切斷了氟樹脂聚合膜658的鍵，而除去被形成在開口部654的氟樹脂聚合膜658。另外，也使附著在玻璃襯底650上的抗蝕劑等有機(jī)物分解而被除去。從而，對(duì)玻璃襯底650的電極圖案形成部分給予親水性。
當(dāng)液態(tài)圖案材料的溶劑是辛烷等有機(jī)溶劑時(shí)，在上述的基礎(chǔ)上，進(jìn)行利用非離子界面激活劑的粘著性改善處理。具體講，就是通過將非離子界面激活劑(RO-(CH2CH2O)nH)的1％的水溶液，涂敷在玻璃襯底650的表面上，則能提高與液態(tài)圖案材料的粘著性。非離子界面激活劑的涂敷，可在下面講的成膜處理工序開始之前，在成膜處理室內(nèi)進(jìn)行，也可在其它的處理室內(nèi)進(jìn)行。另外，玻璃襯底650的粘著性改善處理，可與成膜處理工序同時(shí)在成膜處理室內(nèi)進(jìn)行。
接著，如圖28(1)所示，向電極圖案形成用開口部654的內(nèi)部，供給并填充液態(tài)圖案材料312，具體講，就是將玻璃襯底650搬到圖4所示的圖案材料供給部300中，放置在處理平臺(tái)232上。通過噴霧器311，使液態(tài)圖案材料312成為霧狀的微粒子，由蓮噴頭310噴出，供給到玻璃襯底650。
在本實(shí)施方式下，液態(tài)圖案材料312，是使用將ITO的超微粒子(粒子直徑為0.1μm以下)分散在辛烷(C8H18)等有機(jī)溶劑中的液態(tài)圖案材料。
由于，在供給液態(tài)圖案材料312的同時(shí)，還供給反應(yīng)氣體，因此，能進(jìn)行膜質(zhì)的改善處理。具體講，就是在液態(tài)圖案材料312中混入反應(yīng)氣體后，供給到噴霧器311，使液態(tài)圖案材料312成為微粒化，由蓮噴頭310噴出。反應(yīng)氣體可使用四氟化碳?xì)怏w或氧氣等，可調(diào)節(jié)被形成的ITO薄膜的氧化物的比例。
當(dāng)對(duì)著噴霧出的液態(tài)圖案材料312，照射來自圖中未示出的電子束發(fā)射管的電子束時(shí)，被照射的電子束使微粒狀的液態(tài)圖案材料帶負(fù)電，因此，能使液滴的帶電量增多。
接著，由噴霧器311微粒化了的，并由蓮噴頭310噴出的液態(tài)圖案材料312，通過自由落下，也能附著在處理平臺(tái)318上的玻璃襯底650的表面，而當(dāng)通過向處理平臺(tái)318，例如，外加10KV的偏置電壓，使玻璃襯底650的表面帶正電時(shí)，帶負(fù)電的液態(tài)圖案材料312的液滴，因被吸引而附著在玻璃襯底650上。當(dāng)使液態(tài)圖案材料312霧化時(shí)，自然帶負(fù)電，所以，未與電子束碰撞的液滴，也能被玻璃襯底650吸引而被附著在玻璃襯底650上。
當(dāng)利用馬達(dá)32，使玻璃襯底650旋轉(zhuǎn)時(shí)，附著在氟樹脂聚合膜658上的液態(tài)圖案材料312，則能進(jìn)入電極圖案形成用開口部654中。從而，能快速地進(jìn)行向開口部654供給液態(tài)圖案材料312，同時(shí)，液態(tài)圖案材料312還能均勻地填充開口部654的內(nèi)部。
當(dāng)向開口部654供給液態(tài)圖案材料312結(jié)束后，利用氣刀330，除去附著在掩膜656上的多余的液態(tài)圖案材料312。也可以使玻璃襯底650旋轉(zhuǎn)，來除去多余的液態(tài)圖案材料。另外，還可以通過使玻璃襯底650傾斜，除去附著在掩膜656上的液態(tài)圖案材料312。
接著，加熱玻璃襯底650，使液態(tài)圖案材料312干燥。在本實(shí)施方式中，圖案材料的干燥，是與向掩膜656的電極圖案形成用開口部654，供給液態(tài)圖案材料312的同時(shí)進(jìn)行的。也就是，利用內(nèi)藏在放置了玻璃襯底650的處理平臺(tái)318的加熱器326，加熱玻璃襯底650，加熱到使液態(tài)圖案材料312蒸發(fā)的溫度。從而，由于向電極圖案形成用開口部654供給液態(tài)圖案材料312，與液態(tài)圖案材料312的干燥同時(shí)進(jìn)行，所以，能謀求簡(jiǎn)化工序和縮短圖案形成時(shí)間。并且，因液態(tài)圖案材料312，是與氮?dú)馔瑫r(shí)被噴霧的，使液態(tài)圖案材料312的干燥，能在惰性氣氛中進(jìn)行，所以，能防止圖案材料的氧化超過需要的程度。
另外，為了避免發(fā)生圖案覆膜中的空隙，液態(tài)圖案材料312的干燥溫度設(shè)定為低于有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)。例如，在液態(tài)圖案材料312的溶劑為辛烷(C8H18)時(shí)，由于沸點(diǎn)是170℃左右，所以，在噴霧氣氛中用150℃以下的溫度加熱。這樣，液態(tài)圖案材料312固化而成為圖案覆膜660，ITO薄膜被形成(參照?qǐng)D28(2))。
在圖案材料供給工序之后進(jìn)行干燥的情況下，最好在150℃以下的溫度，干燥5分鐘以上。另外，通過控制干燥工序中的溫度上升速度，而能使圖案覆膜660的表面，形成理想的形狀。圖29示出了干燥溫度的上升速度與圖案覆膜的表面形狀的相互關(guān)系的說明圖。
做為前一工序的成膜工序結(jié)束后，如圖29(1)所示，則處于向掩膜656的電極圖案形成用開口部654，填充液態(tài)圖案材料312的狀態(tài)。并且，在干燥工序中，當(dāng)使溫度急速上升時(shí)，包含在液態(tài)圖案材料312中的溶劑，主要從其中央部分蒸發(fā)。其結(jié)果，干燥后的圖案覆膜660a被成形為中央部分塌陷的狀態(tài)。在干燥工序中，當(dāng)緩慢上升干燥溫度時(shí)，包含在液態(tài)圖案材料312中的溶劑整體均勻蒸發(fā)。從而，如圖29(2)所示，干燥后的圖案覆膜660b被成形為中央部分膨起的狀態(tài)。
進(jìn)而，一邊觀察圖案覆膜660的表面形狀，一邊使干燥溫度上升，則能使圖案覆膜660的表面，成形為理想的形狀。也可以成形作為圖29(1)及(2)兩者間的形狀，使圖案覆膜的表面成形為平坦?fàn)顟B(tài)。
接著，進(jìn)行圖案覆膜的燒制及掩膜656的除去。首先，比較圖案覆膜660的燒制(退火)處理溫度和抗蝕劑的炭化溫度。在形成掩膜656的抗蝕劑膜的炭化溫度，比圖案覆膜660的燒制處理溫度高的情況下，在干燥工序之后，接著進(jìn)行圖案材料的燒制工序。
然而，在抗蝕劑膜的炭化溫度比圖案覆膜660的燒制溫度低的情況下，在燒制處理過程中，抗蝕劑膜(掩膜656)炭化，掩膜656的除去變得困難。因此，先進(jìn)行掩膜除去工序，其后進(jìn)行圖案材料的燒制工序。代表性的抗蝕劑PMMA的炭化溫度為260℃左右，ITO薄膜的燒制溫度為500℃以上，所以，要先進(jìn)行抗蝕劑的除去工序，而后進(jìn)行退火處理工序。
在需要圖案覆膜660表面成形的情況下，在掩膜除去工序之前，可進(jìn)行像圖28(3)所示的成形加工。具體講，就是利用CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)等進(jìn)行加工，使圖案覆膜660達(dá)到所要求的厚度，這時(shí)，因圖案覆膜660的周圍，由掩膜656保護(hù)著，所以圖案覆膜660的變形及損傷少。而且，隨著成形加工，存在于氟樹脂聚合膜658表面的液態(tài)圖案材料312的殘?jiān)?，將與氟樹脂聚合膜658本身，同時(shí)被除去。
接著，除去掩膜656。掩膜除去工序是在氧氣或激活了的氧氣氛下，加熱玻璃襯底650而進(jìn)行的。
再接著，加熱玻璃襯底650，進(jìn)行圖案覆膜660的燒制。圖案材料燒制工序，可在大氣氣氛中進(jìn)行，為了防止因加熱發(fā)生的圖案覆膜660的氧化，也可在惰性氣氛中進(jìn)行。ITO薄膜的燒制處理，是在氮?dú)夥罩?，用高?00℃的溫度進(jìn)行的。在用低于400℃的低溫進(jìn)行燒制處理的情況下，由于是在氟自由基或臭氧自由基等活性化氣體氛圍中進(jìn)行的，在燒制處理的同時(shí)，還能改善膜的質(zhì)量。
通過上述的過程，如圖28(4)所示，在玻璃襯底650的表面，由ITO的圖案覆膜660所構(gòu)成的電極圖案662被形成。
用上述的圖案形成方法，是由現(xiàn)有的除去形成在被處理部材表面上的圖案材料工序，轉(zhuǎn)換為向凹部涂/凹部填埋的工序，所以上述的各個(gè)工序，都可在大氣壓或接近大氣壓的環(huán)境下進(jìn)行。因此，不需要用真空設(shè)備，并能削減為開動(dòng)該裝置而用的能量。從而削減制造成本。
另外，由于采用使霧化了的液態(tài)圖案材料，分散在被處理部材的表面來進(jìn)行成膜的結(jié)構(gòu)，因此，使用液態(tài)材料，就能只在被處理部材上成膜，從而，則不需要進(jìn)行象現(xiàn)有那樣的，用PFC氣體除去形成在成膜處理室壁面上的薄膜除去工序。又由于霧化，能使粒徑小到0.2μm左右，因此，能形成分級(jí)涂層以及溝的填埋性能好的，例如，寬度為1μm以下的微細(xì)圖案覆膜660。又因已霧化了的粒子自然帶電，所以能象下面所講的那樣提高成膜速度。而且，由于將霧化了的液態(tài)圖案材料312噴霧，因此，在玻璃襯底650的整體，能夠形成均質(zhì)的圖案覆膜660。
另外，由于向玻璃襯底650，外加偏置電壓，吸附已被霧化了的液態(tài)圖案材料312，因此，能迅速地將液態(tài)圖案材料312，供給到電極圖案形成用開口部654，進(jìn)而削減制造成本。
又，由于對(duì)掩膜656的表面，進(jìn)行對(duì)液態(tài)圖案材料312具有疏水性的疏水處理，因此，能縮短液態(tài)圖案材料312向開口部654的填充時(shí)間，另外，還可以縮短除去掩膜656上多余的液態(tài)圖案材料的時(shí)間。從而，能夠削減制造成本。
進(jìn)而，由于對(duì)電極圖案形成用開口部654的底部，進(jìn)行對(duì)液態(tài)圖案材料312是親水的親水處理，因此，能提高圖案形成的精度，得到所希望形狀的圖案覆膜660。
用本發(fā)明的圖案形成方法，將功能性薄膜形成在襯底上的結(jié)構(gòu)體，被應(yīng)用到，例如半導(dǎo)體器件，電路，顯示體模件，發(fā)光元件等，其中一例示于圖30及圖31中。圖30是，例如半導(dǎo)體器件、電路、顯示體模件的概略圖，圖31是，例如形成發(fā)光元件的微細(xì)結(jié)構(gòu)體的概略圖。
圖30中，在半導(dǎo)體器件或者電路的情況下，構(gòu)成微細(xì)結(jié)構(gòu)體的功能性薄膜，主要是，例如設(shè)在襯底上的布線圖案金屬薄膜，另外，在顯示體模件的情況下，微細(xì)結(jié)構(gòu)體700的功能性薄膜702，主要是，例如設(shè)在透明襯底704上的濾色器的有機(jī)分子膜。圖30示出了濾色器的一例，與基于此發(fā)明的圖案形成方法，形成其它功能性薄膜沒有差異。
圖31中，構(gòu)成發(fā)光元件的微細(xì)結(jié)構(gòu)體710的功能性薄膜712，是，例如用在發(fā)光層的有機(jī)EL(electroluminescence)的薄膜，形成與在透明襯底714上的圖中記載的透明電極716配對(duì)的電極(圖中未示出)、形成將上述功能性薄膜712夾住的形狀的元件。另外，不言而喻，上述電極也能用本發(fā)明的圖案形成方法形成。
上述的功能性薄膜712的膜的厚度，可根據(jù)微細(xì)結(jié)構(gòu)體的用途而任意確定，最好設(shè)定為0.02～4μm。應(yīng)用了本發(fā)明的成膜方法制成的元件，是高質(zhì)量的，在簡(jiǎn)化制造工序和制造成本方面都勝過現(xiàn)有的方法。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能如上所述，如果基于此發(fā)明，只要將液態(tài)圖案材料填充到圖案形成用凹部并使之固化，就能形成圖案。因此，本發(fā)明不需要使用高價(jià)的真空裝置。又因?yàn)?，本發(fā)明不需要把工件運(yùn)送到真空中用的室裝載鎖、為使處理室達(dá)到真空而使用的多個(gè)干式泵或渦輪泵、另外，為了提高生產(chǎn)率而使室復(fù)數(shù)化所帶來的足跡面積增大，隨之而來的清潔室面積增大、以及為維持這些所必須的基礎(chǔ)設(shè)備等，從而，能謀求設(shè)備的簡(jiǎn)單化，削減圖案形成所需用的能量和圖案形成的成本。另外，本發(fā)明不進(jìn)行CVD等，所以，則不需要為清洗裝置而使用地球溫暖化系數(shù)高的PFC氣體，在削減了成本的同時(shí)，還能使對(duì)地球環(huán)境的影響變得非常小。
權(quán)利要求
1.一種圖案形成方法，其特征在于在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜，之后向上述掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料，并使之固化。
2.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件表面形成具有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；一邊向上述掩膜的開口部供給液態(tài)圖案材料，一邊使液態(tài)圖案材料干燥的圖案材料供給工序；從上述工件除去上述掩膜的工序；燒制上述液態(tài)圖案材料已干燥了的溶質(zhì)的燒制工序。
3.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件表面形成具有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述掩膜的開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；使上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)的干燥工序；從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序；燒制上述液態(tài)圖案材料中的已干燥了的溶質(zhì)的燒制工序。
4.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；固化已被供給到上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料的固化工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序和上述固化工序之后，從上述工件除去掩膜的掩膜除去工序。
5.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；除去在把上述液態(tài)圖案材料供給到上述開口部之際附著到上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料的附著液除去工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)進(jìn)行干燥的干燥工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述附著液除去工序和上述干燥工序之后，燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序；從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序。
6.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)的進(jìn)行干燥的干燥工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序和上述干燥工序之后，燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序。
7.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；固化上述凹部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料的固化工序；除去在把上述液態(tài)圖案材料供給到上述開口部之際附著到上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的固化物的固化物除去工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述固化工序和上述固化物除去工序之后，從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序。
8.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)進(jìn)行干燥的干燥工序；除去在把上述液態(tài)圖案材料供給到上述開口部之際附著到上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物的固化物除去工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述干燥工序和上述固化物除去工序之后，燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序；從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序。
9.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)進(jìn)行干燥的干燥工序；除去在把上述液態(tài)圖案材料供給到上述開口部之際附著到上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物的固化物除去工序；燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述干燥工序、上述固化物除去工序和上述燒制工序之后，從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序。
10.權(quán)利要求1～9之一記載的圖案形成方法，其特征在于上述掩膜至少其表面具有疏水性。
11.權(quán)利要求1～9之一記載的圖案形成方法，其特征在于上述掩膜本身具有疏水性。
12.權(quán)利要求1、權(quán)利要求4或權(quán)利要求7記載的圖案形成方法，其特征在于上述液態(tài)圖案材料的固化，是加熱進(jìn)行的。
13.權(quán)利要求12記載的圖案形成方法，其特征在于上述液態(tài)圖案材料的加熱固化，具有蒸發(fā)上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序和燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序。
14.權(quán)利要求1記載的圖案形成方法，其特征在于在固化上述液態(tài)圖案材料后，從上述工件除去上述掩膜。
15.權(quán)利要求1～4之一或權(quán)利要求7記載的圖案形成方法，其特征在于上述液態(tài)圖案材料的固化，是在除去在向上述開口供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料之后進(jìn)行的。
16.權(quán)利要求6記載的圖案形成方法，其特征在于上述燒制工序是在從上述工件除去上述掩膜之后進(jìn)行的。
17.權(quán)利要求6記載的圖案形成方法，其特征在于在上述燒制工序后，從上述工件除去上述掩膜。
18.權(quán)利要求2、權(quán)利要求3、權(quán)利要求5、權(quán)利要求6或權(quán)利要求8記載的圖案形成方法，其特征在于除去上述掩膜的工序和上述燒制工序同時(shí)進(jìn)行。
19.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件的表面形成具有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；一邊向上述掩膜的開口部供給液態(tài)圖案材料，一邊使液態(tài)圖案材料干燥的圖案材料供給工序；燒制上述液態(tài)圖案材料的已干燥了的溶質(zhì)的燒制工序；從上述工件除去上述掩膜的工序。
20.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件的表面形成具有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述掩膜的開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；蒸發(fā)上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序；燒制上述液態(tài)圖案材料中的已干燥了的溶質(zhì)的燒制工序；從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序。
21.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件的表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；除去在向上述開口部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料的附著液除去工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)進(jìn)行干燥的干燥工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述附著液除去工序和上述干燥工序后，從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序；燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序。
22.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件的表面形成設(shè)有圖案形成用開口部的掩膜的掩膜形成工序；向上述開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；使上述開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑蒸發(fā)進(jìn)行干燥的干燥工序；除去在向上述開口部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物的固化物除去工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述干燥工序和上述固化物除去工序以后，從上述工件除去上述掩膜的掩膜除去工序；燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序。
23.一種圖案形成方法，其特征在于向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料并使之固化。
24.一種圖案形成方法，其特征在于反復(fù)數(shù)次進(jìn)行向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料并使之固化的工序。
25.一種圖案形成方法，其特征在于具有向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；除去在向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的上述液態(tài)圖案材料的附著液除去工序；蒸發(fā)上述凹部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述附著液除去工序和干燥工序之后，燒制曾被干燥后的液態(tài)圖案材料包含的溶質(zhì)的燒制工序。
26.一種圖案形成方法，其特征在于依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；加熱固化已供給到上述凹部的上述液態(tài)圖案材料的固化工序；除去在向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的液態(tài)圖案材料所形成的固化物的附著固化物除去工序。
27.一種圖案形成方法，其特征在于具有向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；蒸發(fā)已供給到上述凹部的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序；在依次數(shù)次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序和上述干燥工序之后，燒制曾被干燥后的液態(tài)圖案材料包含的溶質(zhì)的燒制工序。
28.一種圖案形成方法，其特征在于具有向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；蒸發(fā)已供給到上述凹部的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序；除去在向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物的附著固化物除去工序；在一次或多次反復(fù)進(jìn)行上述圖案材料供給工序、上述干燥工序和上述附著固化物除去工序之后，燒制曾被干燥后的上述液態(tài)圖案材料所包含的溶質(zhì)的燒制工序。
29.一種圖案形成方法，其特征在于一次或多次反復(fù)進(jìn)行向設(shè)在工件上的規(guī)定的圖案形成用凹部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給工序；蒸發(fā)已供給到上述凹部的上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序；除去在向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物的附著固化物除去工序；燒制曾被干燥后的液態(tài)圖案材料所包含的溶質(zhì)的燒制工序。
30.權(quán)利要求23～29之一記載的圖案形成方法，其特征在于向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料，是在將上述工件的表面進(jìn)行疏水處理后進(jìn)行的。
31.權(quán)利要求23～29之一記載的圖案形成方法，其特征在于向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料，是在將上述工件的表面進(jìn)行疏水處理，又將上述凹部的底部進(jìn)行親水處理后進(jìn)行的。
32.權(quán)利要求23、權(quán)利要求24或權(quán)利要求26記載的圖案形成方法，其特征在于上述液態(tài)圖案材料的固化，是將上述液態(tài)圖案材料加熱來進(jìn)行的。
33.權(quán)利要求32記載的圖案形成方法，其特征在于上述液態(tài)圖案材料的加熱固化，包括蒸發(fā)上述液態(tài)圖案材料中的溶劑的干燥工序和燒制干燥后的溶質(zhì)的燒制工序。
34.權(quán)利要求23記載的圖案形成方法，其特征在于在上述液態(tài)圖案材料固化后，除去在向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的固化物。
35.權(quán)利要求23記載的圖案形成方法，其特征在于上述液態(tài)圖案材料的固化，是在除去向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的上述液態(tài)圖案材料后進(jìn)行的。
36.權(quán)利要求27記載的圖案形成方法，其特征在于上述燒制工序，是在除去向上述凹部供給上述液態(tài)圖案材料之際附著在上述工件表面的上述液態(tài)圖案材料所形成的干燥固化物之后進(jìn)行的。
37.一種圖案形成方法，其特征在于具有在工件表面設(shè)置有機(jī)膜的工序；在上述有機(jī)膜上形成規(guī)定圖案的凹部的工序；用無機(jī)材料填充上述凹部的工序；除去上述凹部內(nèi)部以外的上述無機(jī)材料的工序；除去上述有機(jī)膜而留下由無機(jī)材料構(gòu)成的圖案的工序。
38.權(quán)利要求37記載的圖案形成方法，其特征在于用上述無機(jī)材料添充凹部的工序，是通過涂敷包含上述無機(jī)材料的溶液來進(jìn)行的。
39.權(quán)利要求38記載的圖案形成方法，其特征在于上述無機(jī)材料是由液體或液體與氣體的混合狀態(tài)構(gòu)成的。
40.權(quán)利要求38或權(quán)利要求39記載的圖案形成方法，其特征在于上述無機(jī)材料的涂敷，是用旋涂進(jìn)行的。
41.權(quán)利要求38或權(quán)利要求39記載的圖案形成方法，其特征在于上述無機(jī)材料的涂敷，是用噴涂進(jìn)行的。
42.權(quán)利要求37記載的圖案形成方法，其特征在于除去上述凹部內(nèi)部以外的上述無機(jī)材料的工序，是通過涂敷刻蝕液進(jìn)行的。
43.權(quán)利要求42記載的圖案形成方法，其特征在于上述刻蝕液是由液體或液體與氣體的混合狀態(tài)構(gòu)成的。
44.權(quán)利要求42或權(quán)利要求43記載的圖案形成方法，其特征在于上述刻蝕液的涂敷，是通過旋轉(zhuǎn)刻蝕進(jìn)行的。
45.權(quán)利要求42或權(quán)利要求43記載的圖案形成方法，其特征在于上述刻蝕液的涂敷，是用噴涂進(jìn)行的。
46.權(quán)利要求37記載的圖案形成方法，其特征在于除去上述凹部內(nèi)部以外的上述無機(jī)材料的工序，是用CMP法進(jìn)行的。
47.權(quán)利要求37記載的圖案形成方法，其特征在于用大氣壓等離子體法除去上述有機(jī)膜。
48.一種圖案形成裝置，其特征在于具有在被涂敷在工件表面并固化了的掩膜材料上設(shè)置圖案形成用開口部形成掩膜的掩膜形成部；對(duì)上述已經(jīng)固化了的掩膜材料或上述掩膜進(jìn)行疏水處理的疏水處理部；向上述掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給部；固化上述圖案形成用開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料的固化部。
49.一種圖案形成裝置，其特征在于具有在被涂敷在工件表面并固化了的掩膜材料上設(shè)置圖案形成用開口部形成掩膜的掩膜形成部；對(duì)上述已經(jīng)固化了的掩膜材料或上述掩膜進(jìn)行疏水處理的疏水處理部；向上述掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給部；固化上述圖案形成用開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料的固化部；在上述液態(tài)圖案材料固化后，除去上述掩膜的掩膜除去部。
50.權(quán)利要求48或權(quán)利要求49記載的圖案形成裝置，其特征在于上述疏水處理部，具有在大氣壓或接近大氣壓的壓力下使氟系氣體等離子體化，向上述已固化了的掩膜材料或上述掩膜供給的等離子體生成裝置。
51.權(quán)利要求48或權(quán)利要求49記載的圖案形成裝置，其特征在于上述疏水處理部，具有使氟化物等離子體化，并使氟樹脂膜聚合在上述已經(jīng)固化了的掩膜材料或上述掩膜表面的聚合裝置。
52.權(quán)利要求50或權(quán)利要求51記載的圖案形成裝置，其特征在于上述疏水處理部，具有使經(jīng)過了疏水處理的上述掩膜的圖案形成用開口部內(nèi)部親水化的親水處理裝置。
53.一種圖案形成裝置，其特征在于具有在工件表面形成由具有圖案形成用開口部的疏水性膜所構(gòu)成的掩膜的掩膜形成部；向上述掩膜的圖案形成用開口部供給液態(tài)圖案材料的圖案材料供給部；固化上述圖案形成用開口部內(nèi)的上述液態(tài)圖案材料的固化部；在上述液態(tài)圖案材料固化后，除去上述掩膜的掩膜除去部。
54.權(quán)利要求50記載的圖案形成裝置，其特征在于上述掩膜形成部，具有使氟化物等離子體化，并通過轉(zhuǎn)印掩膜在上述工件表面聚合氟樹脂膜的聚合裝置。
55.權(quán)利要求48～54之一記載的圖案形成裝置，其特征在于上述圖案材料供給部，具有除去附著在上述掩膜表面的上述液態(tài)圖案材料的附著液除去裝置。
56.權(quán)利要求48～54之一記載的圖案形成裝置，其特征在于上述圖案材料供給部，具有將上述液態(tài)圖案材料微粒化滴在上述掩膜上的微?；b置。
57.權(quán)利要求56記載的圖案形成裝置，其特征在于上述圖案材料供給部，具有使上述工件旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置。
58.權(quán)利要求56或權(quán)利要求57記載的圖案形成裝置，其特征在于上述圖案材料供給部，具有向上述工件外加電壓，使上述微粒化的上述液態(tài)圖案材料產(chǎn)生靜電引力作用以便吸附在上述工件上的施加電壓裝置。
59.權(quán)利要求48～58之一記載的圖案形成裝置，其特征在于上述固化部，具有設(shè)置在上述圖案材料供給部、加熱固化上述液態(tài)圖案材料的加熱裝置。
60.一種半導(dǎo)體元件，其特征在于是使用權(quán)利要求1～47之一記載的圖案形成方法來制造成的。
61.一種電路，其特征在于是使用權(quán)利要求1～47之一記載的圖案形成方法來制造成的。
62.一種顯示體模件，其特征在于是使用權(quán)利要求1～47之一記載的圖案形成方法來制造成的。
63.一種濾色器，其特征在于是使用權(quán)利要求1～47之一記載的圖案形成方法來制造成的。
64.一種發(fā)光元件，其特征在于是使用權(quán)利要求1～36之一記載的圖案形成方法來制造成的。
全文摘要
圖案材料供給部(300)，具備有使液態(tài)圖案材料(312)成為霧狀微粒子進(jìn)行噴霧的蓮噴頭(310)。在蓮噴頭(310)的下方，設(shè)有配置工件(20)的處理臺(tái)(318)。在工件(20)的表面具有設(shè)有圖案形成用開口進(jìn)行了疏水處理的掩膜。工件(20)，通過處理臺(tái)(318)由直流電源(328)外加電壓，利用靜電引力吸引液態(tài)圖案材料(312)的微粒子。處理臺(tái)(318)，通過旋轉(zhuǎn)，使附著在掩膜表面的液態(tài)圖案材料填充到設(shè)在掩膜上的圖案形成用開口部，同時(shí)能由內(nèi)置的加熱器(326)加熱固化液態(tài)圖案材料。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1404624SQ01805391
公開日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者森義明, 宮川拓也, 高木憲一, 足助慎太郎, 佐藤充 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社