パターン形成方法および電子デバイスの製造方法
【課題】 煩雑な工程で形成されるレジストパターンを用いずに微細なパターンを形成し得る方法を提供する。
【解決手段】 基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、前記重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的にエッチングする工程とを含むことを特徴とする。
【解決手段】 基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、前記重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的にエッチングする工程とを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法および半導体装置、表示装置のような電子デバイスの製造方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置、表示装置のような電子デバイスの配線は、基板上にスパッタリングまたは真空蒸着のような成膜手段で金属のような配線材料層を成膜し、この配線材料膜にレジストを塗布し、露光、現像する、いわゆるホトリソグラフィー技術によりレジストパターンを形成した後、このレジストパターンをマスクとして前記配線材料層をリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、ケミカルドライエッチング（ＣＤＥ）のようなドライエッチング、または薬品を用いるウェットエッチングにより選択的に除去する方法により形成されている。
しかしながら、従来の配線の形成はホトリソグラフィー技術を用いた煩雑なレジストパターンの形成工程が必要であるばかりか、この工程において高価な露光装置および現像装置で必要であるため、高コストのプロセスになる問題があった。
一方、特許文献１には表面グラフト重合等を利用して高分子化合物からなる配線のような導電性パターンを形成することが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−７６００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、煩雑な工程で形成されるレジストパターンを用いずに微細なパターンを形成し得る方法を提供することを目的とする。
【０００４】
本発明は、煩雑な工程で形成されるレジストパターンを用いずに微細な配線を形成する工程を含む電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、
前記重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的にエッチングする工程と
を含むことを特徴とするパターン形成方法が提供される。
【０００６】
また本発明によると、基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する工程と、
第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性を有する第２重合体層を形成する工程と、
前記第２重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的にリアクティブイオンエッチングする工程と
を含むことを特徴とするパターン形成方法が提供される。
【０００７】
さらに本発明によると、基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、
前記重合体層をマスクとして前記配線材料層をエッチングすることにより配線を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。
【０００８】
さらに本発明によると、基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する工程と、
第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性を有する第２重合体層を形成する工程と、
前記第２重合体層をマスクとして前記配線材料層をリアクティブイオンエッチングすることにより配線を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、微細なパターンを簡単かつ低コストで形成し得る方法を提供することができる。
【００１０】
本発明は、微細な配線を簡単かつ低コストで形成する工程を含む電子デバイスの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する。
【００１３】
前記基材としては、例えばシリコン基板、ガラス基板等を挙げることができる。
前記被エッチング層としては、例えば金属のような配線材料層、ＳｉＯx、ＳｉＮ、ＴＥＯＳまたはポーラス有機材料などからなる絶縁材料層、ＩＴＯなどからなる透明導電材料層、またはＭＯＳトランジスタに利用される活性層を形成するための多結晶シリコン層等を用いることができる。
前記重合開始剤としては、重合すべき有機ポリマーの種類に応じて選択されるが、通常、重合開始基を持つシランカップルング剤が用いられる。例えばメチルメタクリレートを重合させる場合には、２−（４−クロロスルホニルフェニル）エチルトリクロロシラン（ＣＴＳ）等が用いられる。
前記重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成は、例えば（１）重合開始剤を含む下地活性材料をインクジェットで前記基材の被エッチング層表面に選択的に噴射する方法、（２）重合開始剤を含む下地活性材料を前記基材の被エッチング層表面全体に被覆し、この被覆層の不要な部分の重合活性を失活させる方法、を採用することができる。特に、前記（１）の方法は下地活性層の選択的な形成を簡易かつ短時間に行うことが可能であるため、有益である。
前記（２）での部分的な重合活性の失活は、下地活性材料被覆層のその失活させるべき部分にマスク露光する方法、またはレーザ、電子ビームを選択的に照射する方法を採用することができる。
次いで、有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する。この後、前記重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的にエッチングすることにより前記基材上に所望のパターンを形成する。
前記有機モノマーとしては、例えばメチルメタクリレート（ＭＭＡ）、スチレン等を用いることができる。これらの有機モノマーは、有機溶剤に溶解した溶液で用いられると共に、必要に応じて各種の添加剤が加えられる。
前記リビングラジカル重合は、例えば前記基材を前記有機モノマー溶液に浸漬してその基材上の下地活性層を有機モノマー溶液に接触することによりなされる。このリビングラジカル重合において、重合の反応場から酸素を遮断することが好ましい。重合の反応場から酸素を遮断することによって、リビングラジカル重合が促進されて、より厚い重合体層の形成が可能になる。
前記被エッチング層のエッチングは、例えばリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、ケミカルドライエッチング（ＣＤＥ）のようなドライエッチング、または薬品を用いるウェットエッチングが用いられる。
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば基材の被エッチング層表面への重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成および下地活性層への有機モノマーのリビングラジカル重合によりエッチングのマスクとして用いる重合体層を形成できるため、従来の露光、現像処理を伴うホトリソグラフィー技術によるエッチングマスクとして用いるレジストパターンの形成に比べて工程の簡素化と高価な露光装置および現像装置を省略できる。
また、リビングラジカル重合は下地活性層に対して垂直方向に規則的に重合が進行するため、下地活性層の形状に忠実で、側面が急峻な重合体層を形成できる。このため、重合体層をマスクとして被エッチング層をエッチングすることにより、そのマスクに忠実な微細形状のパターンを形成することができる。
したがって、従来のようにホトリソグラフィー技術を用いた煩雑なレジストパターンの形成を行うことなく、基材上に微細なパターンを簡単に形成することができる。
（第２実施形態）
まず、基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する。
【００１４】
前記基材および被エッチング層は、前記第１実施形態と同様なものを用いることができる。
前記重合開始剤としては、重合すべき有機ポリマーの種類に応じて選択されるが、通常、重合開始基を持つシランカップルング剤が用いられる。
前記重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成は、前記第１実施形態と同様な方法を採用することができる。
次いで、第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する。この第１重合体の形成に引き続いて第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性（耐ＲＩＥ性）を有する第２重合体層を形成する。
【００１５】
前記第１の有機モノマーとしては、例えばスチレンを、前記第２の有機モノマーとしては例えばアルミニウムシリケートを用いることができる。これらの有機モノマーは、それぞれ有機溶剤に溶解した溶液で用いられると共に、必要に応じて各種の添加剤が加えられる。
前記第１重合体層を形成するためのリビングラジカル重合は、例えば前記基材を前記第１の有機モノマー溶液に浸漬してその基材上の下地活性層を第１の有機モノマー溶液に接触することによりなされる。
前記第２重合体層を形成するためのリビングラジカル重合は、例えば第１重合体層が形成された基材を前記第２の有機モノマー溶液に浸漬してその第１重合体層を第２の有機モノマー溶液に接触することによりなされる。このとき、前記第１重合体層表面は活性状態を維持されているため、第２の有機モノマー溶液との接触により容易にリビングラジカル重合が開始され、所望の第２重合体層を形成することが可能になる。
次いで、前記第２重合体層をマスクとして前記被エッチング層をリアクティブイオンエッチングにより選択的に除去することにより前記基材上に所望のパターンを形成する。
以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば基材の被エッチング層表面への重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成、下地活性層への第１有機モノマーのリビングラジカル重合および第２有機モノマーのリビングラジカル重合によりエッチングのマスクとして用いる第２重合体層を形成できるため、従来の露光、現像処理を伴うホトリソグラフィー技術によるエッチングマスクとして用いるレジストパターンの形成に比べて工程の簡素化と高価な露光装置および現像装置を省略できる。
また、リビングラジカル重合は下地活性層に対して垂直方向に規則的に重合が進行するため、下地活性層の形状に忠実で、側面が急峻な第１重合体層および第２重合体層を形成できる。このため、この第２重合体層をマスクとして被エッチング層をエッチングすることにより、そのマスクに忠実な微細形状のパターンを形成することができる。
さらに、下層側の第１重合体層は溶剤易溶解性を有し、この上の上層側の第２重合体層は耐ＲＩＥ性を有するため、第２重合体層をマスクとして被エッチング層をＲＩＥにより選択的に除去する際、その第２重合体層のエッチングによる膜減りを回避して良好なマスク機能を維持できる。その結果、そのマスクとより忠実な微細形状のパターンを形成することができる。一方、パターニング後のマスクの除去においては下層側の第１重合体層が溶剤易溶解性を有するため、所定の有機溶剤により第２重合体層を第１重合体層と共に容易に溶解、除去することができる。
したがって、従来のようにホトリソグラフィー技術を用いた煩雑なレジストパターンの形成を行うことなく、基材上に微細なパターンを簡単に形成することができ、さらにパターニング後のマスクの除去も容易に行うことができため、パターン形成およびマスク除去を含む一連のプロセスの簡素化および低コスト化を図ることができる。
（第３実施形態）
この第３実施形態における電子デバイスの製造方法は、前述した第１実施形態と実質的に同様なマスクを用いて配線材料層をエッチングする工程を有する。すなわち、この電子デバイスの製造方法は基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、前記重合体層をマスクとして前記配線材料層を選択的にエッチングして配線を形成する工程とを含む。
前記配線材料としては、例えばＡｌもしくはＡｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｃｕ−ＳｉなどのＡｌ合金、多結晶シリコン、Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉなどの高融点金属、こられ高融点金属のシサイド、ＴｉＮ等を用いることができる。
前記配線は、ゲート電極、第１層以上の配線等のいずれか１つまたはそれ以上の配線に適用される。
本発明の第３実施形態によれば、基材の配線材料層表面への重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成および下地活性層への有機モノマーのリビングラジカル重合によりエッチングのマスクとして用いる重合体層を形成できるため、従来の露光、現像処理を伴うホトリソグラフィー技術によるエッチングマスクとして用いるレジストパターンの形成に比べて工程の簡素化と高価な露光装置および現像装置を省略できる。
また、リビングラジカル重合は下地活性層に対して垂直方向に規則的に重合が進行するため、下地活性層の形状に忠実で、側面が急峻な重合体層を形成できる。このため、重合体層をマスクとして配線材料層をエッチングすることにより、そのマスクに忠実な微細形状の配線を形成することができる。
したがって、従来のようにホトリソグラフィー技術を用いた煩雑なレジストパターンの形成を行うことなく、基材上に微細な配線を形成された電子デバイスを簡単かつ低コストで製造することができる。
（第４実施形態）
この第４実施形態における電子デバイスの製造方法は、前述した第２実施形態と実質的に同様なマスクを用いて配線材料層をエッチングする工程を有する。すなわち、この電子デバイスの製造方法は基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する工程と、第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性を有する第２重合体層を形成する工程と、前記第２重合体層をマスクとして前記配線材料層をリアクティブイオンエッチングにより選択的に除去して配線を形成する工程とを含む。
【００１６】
前記配線材料は、前記第３実施形態で説明したのと同様なものが用いられる。前記配線は、ゲート電極、第１層以上の配線等のいずれか１つまたはそれ以上の配線に適用される。
本発明の第４実施形態によれば、基材の配線材料層表面への重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成および下地活性層への有機モノマーのリビングラジカル重合によりエッチングのマスクとして用いる重合体層を形成できるため、従来の露光、現像処理を伴うホトリソグラフィー技術によるエッチングマスクとして用いるレジストパターンの形成に比べて工程の簡素化と高価な露光装置および現像装置を省略できる。
また、リビングラジカル重合は下地活性層に対して垂直方向に規則的に重合が進行するため、下地活性層の形状に忠実で、側面が急峻な重合体層を形成できる。このため、重合体層をマスクとして配線材料層をエッチングすることにより、そのマスクに忠実な微細形状の配線を形成することができる。
さらに、下層側の第１重合体層は溶剤易溶解性を有し、この上の上層側の第２重合体層は耐ＲＩＥ性を有するため、第２重合体層をマスクとして配線材料層をＲＩＥにより選択的に除去する際、その第２重合体層のエッチングによる膜減りを回避して良好なマスク機能を維持できる。その結果、そのマスクとより忠実な微細形状の配線を形成することができる。一方、パターニング後のマスクの除去においては下層側の第１重合体層が溶剤易溶解性を有するため、所定の有機溶剤により第２重合体層を第１重合体層と共に容易に溶解、除去することができる。その結果、従来のようにレジストパターンを酸素アッシングで除去する場合に比べて配線への悪影響を著しく軽減して、信頼性の高い配線形成が可能になる。
したがって、従来のようにホトリソグラフィー技術を用いた煩雑なレジストパターンの形成を行うことなく、基材上に微細かつ、高精度の配線を簡単に形成することができ、さらにパターニング後のマスクの除去も容易に行うことができため、より一層簡素化した工程で電子デバイスを製造することができる。
［実施例］
以下，本発明の実施例を前述した図面を参照して説明する。
【００１７】
（実施例１）
まず、図１の（ａ）に示すようにシリコン基板１表面にＳｉＯx膜２を堆積した後、被エッチング層であるＡｌ−Ｓｉ合金層３を蒸着した。
【００１８】
次いで、前記Ａｌ−Ｓｉ合金層３を純水で洗浄し乾燥した。つづいて、２−（４−クロロスルホニルフェニル）エチルトリクロロシラン（ＣＴＳ）をトルエンで溶解した溶液をインクジェットにより前記Ａｌ−Ｓｉ合金層３に噴射し、乾燥することにより、図１の（ｂ）に示すように帯状の下地活性層４をＡｌ−Ｓｉ合金層３表面に５μｍのラインアンドスペースで形成した。つづいて、臭化銅（Ｉ）、スパルティン、２−ブロモイソ酪酸エチル、アニソールおよびメチルメタクリレート（ＭＭＡ）からなる混合溶液中に前記シリコン基板を浸漬し、６０分間撹拌させた。この時、ＭＭＡが下地活性層４で選択的にリビングラジカル重合がなされ、図１の（ｃ）に示すようにポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる帯状の重合体層５が選択的に形成された。この重合体層５は、約１５ｎｍの厚さを有していた。また、下地活性層４以外のＡｌ−Ｓｉ合金層３への重合体層の形成は認められなかった。
次いで、シリコン基板１を前記混合液から取り出し、純水で洗浄、乾燥した。つづいて、重合体層５をマスクとして塩素系のエッチャントを用いるケミカルドライエッチングにより前記Ａｌ−Ｓｉ合金層３を選択的に除去することにより、図１の（ｄ）に示すように重合体層４の形状に忠実なＡｌ−Ｓｉ合金パターン６が５μｍのラインアンドスペースで形成された。
（実施例２）
以下に説明する下地活性層および重合体の形成を行った以外、実施例１と同様にＡｌ−Ｓｉ合金パターンを形成した。
まず、シリコン基板上のＡｌ−Ｓｉ合金層を純水で洗浄し乾燥した後、実施例１と同様なＣＴＳ溶液をスピンコータでＡｌ−Ｓｉ合金層の全面に塗布し、乾燥して下地活性層を形成した。つづいて、５０ｍＷの低圧水銀灯から紫外線を５μｍのラインアンドスペースで構成されたＣｒマスクを通して下地活性層に照射して不要な下地活性層の重合活性を失活させた。ひきつづき、実施例１と同様な成分割合の臭化銅（Ｉ）、スパルティン、２−ブロモイソ酪酸エチル、アニソールおよびメチルメタクリレート（ＭＭＡ）からなる混合溶液中に前記シリコン基板を浸漬し、６０分間撹拌させた。この時、ＭＭＡが下地活性層の活性な領域で選択的にリビングラジカル重合され、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層が５μｍのラインアンドスペースで選択的に形成された。
なお、前記実施例２において低圧水銀灯に代えてエキシマ紫外線ランプ（４０ｍＷ）を用いても不要な下地活性層の重合活性を失活させることができた。また、リビングラジカル重合によりポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層が５μｍのラインアンドスペースで選択的に形成できた。
【００１９】
（実施例３）
以下に説明する下地活性層および重合体の形成を行った以外、実施例１と同様にＡｌ−Ｓｉ合金パターンを形成した。
まず、シリコン基板上のＡｌ−Ｓｉ合金層を純水で洗浄し乾燥した後、実施例１と同様なＣＴＳ溶液をスピンコータでＡｌ−Ｓｉ合金層の全面に塗布し、乾燥して下地活性層を形成した。つづいて、電子ビームを下地活性層に５μｍのラインアンドスペースで照射して不要な下地活性層の重合活性を失活させた。ひきつづき、実施例１と同様な成分割合の臭化銅（Ｉ）、スパルティン、２−ブロモイソ酪酸エチル、アニソールおよびメチルメタクリレート（ＭＭＡ）からなる混合溶液中に前記シリコン基板を浸漬し、６０分間撹拌させた。この時、ＭＭＡが下地活性層の活性な領域で選択的にリビングラジカル重合され、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層が５μｍのラインアンドスペースで選択的に形成された。
なお、前記実施例３において電子ビームに代えてＹＡＧレーザを下地活性層に５μｍのラインアンドスペースで照射しても不要な下地活性層の重合活性を失活させることができた。また、リビングラジカル重合によりポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層が５μｍのラインアンドスペースで選択的に形成できた。
【００２０】
また、前記実施例１〜３において混合溶液にシリコン基板を浸漬する際、その混合溶液およびシリコン基板を収納する反応槽の開口部に蓋を取り付けて密閉し、内部の混合液を循環させながら、中空糸モジュールおよび脱気ポンプを用いて脱気した。すなわち、酸素を遮断した状態でリビングラジカル重合を行った。その結果、重合体層の厚さを約２５ｎｍに大幅に増大させることができた。
（実施例４）
以下に説明する重合体の形成を行った以外、実施例１と同様にＡｌ−Ｓｉ合金パターンを形成した。
実施例１または実施例３と同様な方法によりポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層を５μｍのラインアンドスペースで選択的に形成した後、シリコン基板を臭化銅（Ｉ）、スパルティン、２−ブロモイソ酪酸エチル、および官能基の一部にベンゼン環を導入したメチルメタクリレート（ＭＭＡ）からなる混合溶液中に浸漬し、６０分間撹拌させた。この時、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層の上にさらにベンゼン置換ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１０ｎｍの重合体層が成長された。
（実施例５）
まず、表面に汚染防止を目的としたＳｉＯ２膜（図示せず）がコートされた５００ｍｍ×６００ｍｍガラス基板１１上に基板温度４２０℃の条件下で減圧ＣＶＤ法により厚さ５０ｎｍの非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜を堆積した。なお、ＳｉＯ２膜の代わりに窒化シリコン（ＳｉＮx）膜または窒化シリコンと酸化シリコンの混合物からなる膜を用いてもよい。つづいて、ＴＦＴの閾値制御を目的として前記ａ−Ｓｉ膜に不純物（例えばボロン）をドーピングした。ひきつづき、ボロンドープａ−Ｓｉ膜にエキシマレーザアニールを施して結晶化させることによりボロンドープ多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）薄膜とした。なお、このエキシマレーザアニールに代えてランプアニールを施してもよい。前記ｐ−Ｓｉ薄膜表面にスピンコート法によりレジストを塗布し、乾燥し、露光した後、現像することによりレジストパターン（図示せず）を形成した。レジストパターンをマスクとしてＣＦ4およびＯ2ガスを用いたＣＤＥ(Chemical Dry Etching)により前記ｐ−Ｓｉ薄膜を選択的に除去することにより島状のｐ−Ｓｉ薄膜１２を形成した。前記レジストパターンを灰化して除去した後、島状のｐ−Ｓｉ薄膜１２を含むガラス基板２１上にＴＥＯＳを原料ガスとして用いた減圧プラズマＣＶＤ法により厚さ２０ｎｍのゲート絶縁膜としてのＳｉＯ2薄膜１３を堆積した。ひきつづき、このＳｉＯ2薄膜２３上にアルミニウムを蒸着し、図示しないレジストパターンをマスクして選択的にエッチングすることによりゲート電極１４を形成した（図２の（ａ）図示）。
【００２１】
次いで、図２の（ｂ）に示すようにゲート電極１４をマスクとして不純物、例えばリンを前記島状のｐ−Ｓｉ薄膜１２に選択的にドーピングして島状のｐ−Ｓｉ薄膜１２にｎ+型のソース、ドレイン領域１５，１６およびｐ型チャンネル領域１７を形成した。
【００２２】
次いで、図２の（ｃ）に示すように全面に減圧ＣＶＤ法により層間絶縁膜としての窒化シリコン（ＳｉＮx）膜１８を堆積した。つづいて、前記窒化シリコン膜１８上にレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして前記窒化シリコン膜１８およびＳｉＯ2薄膜１３を選択的にウェットエッチングすることにより、図２の（ｄ）に示すように底部が前記ソース、ドレイン領域１５，１６にそれぞれ達するコンタクトホール１９を開口した。つづいて、図３の（ｅ）に示すように前記コンタクトホール１９を含む前記窒化シリコン膜１８上にスパッタリングにより配線材料層であるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０を堆積した。
次いで、前記Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０を純水で洗浄し乾燥した。つづいて、実施例１と同様なＣＴＳ溶液をインクジェットにより前記Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０に噴射し、乾燥することにより、図３の（ｆ）に示すようにＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０表面の配線形成予定部に下地活性層２１を形成した。つづいて、ガラス基板１１を実施例１と同様な臭化銅（Ｉ）、スパルティン、２−ブロモイソ酪酸エチル、アニソールおよびメチルメタクリレート（ＭＭＡ）からなる混合溶液中に浸漬し、６０分間撹拌させた。この時、ＭＭＡが下地活性層２１で選択的にリビングラジカル重合がなされ、図３の（ｇ）に示すようにポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる重合体層２２がＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０表面選択的に形成された。この重合体層２２は、約１５ｎｍの厚さを有していた。また、下地活性層以外のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０表面への重合体層の形成は認められなかった。
次いで、ガラス基板１１を前記混合液から取り出し、純水で洗浄、乾燥した。つづいて、重合体層２２をマスクとして塩素系のエッチャントを用いるケミカルドライエッチングにより前記Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０を選択的に除去することにより、図３の（ｈ）に示すように前記コンタクトホール１９を通して前記ソース、ドレイン領域１５，１６にそれぞれ接続されたソース配線２３、ドレイン配線２４が形成された。これらの配線２３、２４は、重合体層２２のパターンに忠実な形状を有していた。
この後、図示しないが、前記重合体層を有機溶剤で除去し、ＴＦＴを有するアレイ基板を作製し、さらにこのアレイ基板を用いて常法により液晶表示装置を製造した。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、配線、ＴＦＴの活性層、透明電極パターン、コンタクトホールなどの形成に有用な微細なパターンを簡単かつ低コストで形成し得る方法を提供することができる。
【００２４】
本発明は、微細な配線を簡単かつ低コストで形成する工程を含む半導体装置、液晶表示装置などの表示装置等の電子デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１におけるパターン形成工程を示す断面図。
【図２】本発明の実施例５における液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す断面図。
【図３】本発明の実施例５における液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１…シリコン基板、２…ＳｉＯx膜、３…Ａｌ−Ｓｉ合金層、４、２１…下地活性層、５、２２…重合体層（マスク）、６…Ａｌ−Ｓｉパターン、１１…ガラス基板、１２…ｐ−Ｓｉ薄膜、１５…ソース領域、１６…ドレイン領域、２０…Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層、２３…ソース配線、２４…ドレイン配線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法および半導体装置、表示装置のような電子デバイスの製造方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置、表示装置のような電子デバイスの配線は、基板上にスパッタリングまたは真空蒸着のような成膜手段で金属のような配線材料層を成膜し、この配線材料膜にレジストを塗布し、露光、現像する、いわゆるホトリソグラフィー技術によりレジストパターンを形成した後、このレジストパターンをマスクとして前記配線材料層をリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、ケミカルドライエッチング（ＣＤＥ）のようなドライエッチング、または薬品を用いるウェットエッチングにより選択的に除去する方法により形成されている。
しかしながら、従来の配線の形成はホトリソグラフィー技術を用いた煩雑なレジストパターンの形成工程が必要であるばかりか、この工程において高価な露光装置および現像装置で必要であるため、高コストのプロセスになる問題があった。
一方、特許文献１には表面グラフト重合等を利用して高分子化合物からなる配線のような導電性パターンを形成することが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−７６００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、煩雑な工程で形成されるレジストパターンを用いずに微細なパターンを形成し得る方法を提供することを目的とする。
【０００４】
本発明は、煩雑な工程で形成されるレジストパターンを用いずに微細な配線を形成する工程を含む電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、
前記重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的にエッチングする工程と
を含むことを特徴とするパターン形成方法が提供される。
【０００６】
また本発明によると、基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する工程と、
第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性を有する第２重合体層を形成する工程と、
前記第２重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的にリアクティブイオンエッチングする工程と
を含むことを特徴とするパターン形成方法が提供される。
【０００７】
さらに本発明によると、基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、
前記重合体層をマスクとして前記配線材料層をエッチングすることにより配線を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。
【０００８】
さらに本発明によると、基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する工程と、
第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性を有する第２重合体層を形成する工程と、
前記第２重合体層をマスクとして前記配線材料層をリアクティブイオンエッチングすることにより配線を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、微細なパターンを簡単かつ低コストで形成し得る方法を提供することができる。
【００１０】
本発明は、微細な配線を簡単かつ低コストで形成する工程を含む電子デバイスの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する。
【００１３】
前記基材としては、例えばシリコン基板、ガラス基板等を挙げることができる。
前記被エッチング層としては、例えば金属のような配線材料層、ＳｉＯx、ＳｉＮ、ＴＥＯＳまたはポーラス有機材料などからなる絶縁材料層、ＩＴＯなどからなる透明導電材料層、またはＭＯＳトランジスタに利用される活性層を形成するための多結晶シリコン層等を用いることができる。
前記重合開始剤としては、重合すべき有機ポリマーの種類に応じて選択されるが、通常、重合開始基を持つシランカップルング剤が用いられる。例えばメチルメタクリレートを重合させる場合には、２−（４−クロロスルホニルフェニル）エチルトリクロロシラン（ＣＴＳ）等が用いられる。
前記重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成は、例えば（１）重合開始剤を含む下地活性材料をインクジェットで前記基材の被エッチング層表面に選択的に噴射する方法、（２）重合開始剤を含む下地活性材料を前記基材の被エッチング層表面全体に被覆し、この被覆層の不要な部分の重合活性を失活させる方法、を採用することができる。特に、前記（１）の方法は下地活性層の選択的な形成を簡易かつ短時間に行うことが可能であるため、有益である。
前記（２）での部分的な重合活性の失活は、下地活性材料被覆層のその失活させるべき部分にマスク露光する方法、またはレーザ、電子ビームを選択的に照射する方法を採用することができる。
次いで、有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する。この後、前記重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的にエッチングすることにより前記基材上に所望のパターンを形成する。
前記有機モノマーとしては、例えばメチルメタクリレート（ＭＭＡ）、スチレン等を用いることができる。これらの有機モノマーは、有機溶剤に溶解した溶液で用いられると共に、必要に応じて各種の添加剤が加えられる。
前記リビングラジカル重合は、例えば前記基材を前記有機モノマー溶液に浸漬してその基材上の下地活性層を有機モノマー溶液に接触することによりなされる。このリビングラジカル重合において、重合の反応場から酸素を遮断することが好ましい。重合の反応場から酸素を遮断することによって、リビングラジカル重合が促進されて、より厚い重合体層の形成が可能になる。
前記被エッチング層のエッチングは、例えばリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、ケミカルドライエッチング（ＣＤＥ）のようなドライエッチング、または薬品を用いるウェットエッチングが用いられる。
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば基材の被エッチング層表面への重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成および下地活性層への有機モノマーのリビングラジカル重合によりエッチングのマスクとして用いる重合体層を形成できるため、従来の露光、現像処理を伴うホトリソグラフィー技術によるエッチングマスクとして用いるレジストパターンの形成に比べて工程の簡素化と高価な露光装置および現像装置を省略できる。
また、リビングラジカル重合は下地活性層に対して垂直方向に規則的に重合が進行するため、下地活性層の形状に忠実で、側面が急峻な重合体層を形成できる。このため、重合体層をマスクとして被エッチング層をエッチングすることにより、そのマスクに忠実な微細形状のパターンを形成することができる。
したがって、従来のようにホトリソグラフィー技術を用いた煩雑なレジストパターンの形成を行うことなく、基材上に微細なパターンを簡単に形成することができる。
（第２実施形態）
まず、基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する。
【００１４】
前記基材および被エッチング層は、前記第１実施形態と同様なものを用いることができる。
前記重合開始剤としては、重合すべき有機ポリマーの種類に応じて選択されるが、通常、重合開始基を持つシランカップルング剤が用いられる。
前記重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成は、前記第１実施形態と同様な方法を採用することができる。
次いで、第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する。この第１重合体の形成に引き続いて第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性（耐ＲＩＥ性）を有する第２重合体層を形成する。
【００１５】
前記第１の有機モノマーとしては、例えばスチレンを、前記第２の有機モノマーとしては例えばアルミニウムシリケートを用いることができる。これらの有機モノマーは、それぞれ有機溶剤に溶解した溶液で用いられると共に、必要に応じて各種の添加剤が加えられる。
前記第１重合体層を形成するためのリビングラジカル重合は、例えば前記基材を前記第１の有機モノマー溶液に浸漬してその基材上の下地活性層を第１の有機モノマー溶液に接触することによりなされる。
前記第２重合体層を形成するためのリビングラジカル重合は、例えば第１重合体層が形成された基材を前記第２の有機モノマー溶液に浸漬してその第１重合体層を第２の有機モノマー溶液に接触することによりなされる。このとき、前記第１重合体層表面は活性状態を維持されているため、第２の有機モノマー溶液との接触により容易にリビングラジカル重合が開始され、所望の第２重合体層を形成することが可能になる。
次いで、前記第２重合体層をマスクとして前記被エッチング層をリアクティブイオンエッチングにより選択的に除去することにより前記基材上に所望のパターンを形成する。
以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば基材の被エッチング層表面への重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成、下地活性層への第１有機モノマーのリビングラジカル重合および第２有機モノマーのリビングラジカル重合によりエッチングのマスクとして用いる第２重合体層を形成できるため、従来の露光、現像処理を伴うホトリソグラフィー技術によるエッチングマスクとして用いるレジストパターンの形成に比べて工程の簡素化と高価な露光装置および現像装置を省略できる。
また、リビングラジカル重合は下地活性層に対して垂直方向に規則的に重合が進行するため、下地活性層の形状に忠実で、側面が急峻な第１重合体層および第２重合体層を形成できる。このため、この第２重合体層をマスクとして被エッチング層をエッチングすることにより、そのマスクに忠実な微細形状のパターンを形成することができる。
さらに、下層側の第１重合体層は溶剤易溶解性を有し、この上の上層側の第２重合体層は耐ＲＩＥ性を有するため、第２重合体層をマスクとして被エッチング層をＲＩＥにより選択的に除去する際、その第２重合体層のエッチングによる膜減りを回避して良好なマスク機能を維持できる。その結果、そのマスクとより忠実な微細形状のパターンを形成することができる。一方、パターニング後のマスクの除去においては下層側の第１重合体層が溶剤易溶解性を有するため、所定の有機溶剤により第２重合体層を第１重合体層と共に容易に溶解、除去することができる。
したがって、従来のようにホトリソグラフィー技術を用いた煩雑なレジストパターンの形成を行うことなく、基材上に微細なパターンを簡単に形成することができ、さらにパターニング後のマスクの除去も容易に行うことができため、パターン形成およびマスク除去を含む一連のプロセスの簡素化および低コスト化を図ることができる。
（第３実施形態）
この第３実施形態における電子デバイスの製造方法は、前述した第１実施形態と実質的に同様なマスクを用いて配線材料層をエッチングする工程を有する。すなわち、この電子デバイスの製造方法は基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、前記重合体層をマスクとして前記配線材料層を選択的にエッチングして配線を形成する工程とを含む。
前記配線材料としては、例えばＡｌもしくはＡｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｃｕ−ＳｉなどのＡｌ合金、多結晶シリコン、Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉなどの高融点金属、こられ高融点金属のシサイド、ＴｉＮ等を用いることができる。
前記配線は、ゲート電極、第１層以上の配線等のいずれか１つまたはそれ以上の配線に適用される。
本発明の第３実施形態によれば、基材の配線材料層表面への重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成および下地活性層への有機モノマーのリビングラジカル重合によりエッチングのマスクとして用いる重合体層を形成できるため、従来の露光、現像処理を伴うホトリソグラフィー技術によるエッチングマスクとして用いるレジストパターンの形成に比べて工程の簡素化と高価な露光装置および現像装置を省略できる。
また、リビングラジカル重合は下地活性層に対して垂直方向に規則的に重合が進行するため、下地活性層の形状に忠実で、側面が急峻な重合体層を形成できる。このため、重合体層をマスクとして配線材料層をエッチングすることにより、そのマスクに忠実な微細形状の配線を形成することができる。
したがって、従来のようにホトリソグラフィー技術を用いた煩雑なレジストパターンの形成を行うことなく、基材上に微細な配線を形成された電子デバイスを簡単かつ低コストで製造することができる。
（第４実施形態）
この第４実施形態における電子デバイスの製造方法は、前述した第２実施形態と実質的に同様なマスクを用いて配線材料層をエッチングする工程を有する。すなわち、この電子デバイスの製造方法は基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する工程と、第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性を有する第２重合体層を形成する工程と、前記第２重合体層をマスクとして前記配線材料層をリアクティブイオンエッチングにより選択的に除去して配線を形成する工程とを含む。
【００１６】
前記配線材料は、前記第３実施形態で説明したのと同様なものが用いられる。前記配線は、ゲート電極、第１層以上の配線等のいずれか１つまたはそれ以上の配線に適用される。
本発明の第４実施形態によれば、基材の配線材料層表面への重合開始剤を含む下地活性層の選択的な形成および下地活性層への有機モノマーのリビングラジカル重合によりエッチングのマスクとして用いる重合体層を形成できるため、従来の露光、現像処理を伴うホトリソグラフィー技術によるエッチングマスクとして用いるレジストパターンの形成に比べて工程の簡素化と高価な露光装置および現像装置を省略できる。
また、リビングラジカル重合は下地活性層に対して垂直方向に規則的に重合が進行するため、下地活性層の形状に忠実で、側面が急峻な重合体層を形成できる。このため、重合体層をマスクとして配線材料層をエッチングすることにより、そのマスクに忠実な微細形状の配線を形成することができる。
さらに、下層側の第１重合体層は溶剤易溶解性を有し、この上の上層側の第２重合体層は耐ＲＩＥ性を有するため、第２重合体層をマスクとして配線材料層をＲＩＥにより選択的に除去する際、その第２重合体層のエッチングによる膜減りを回避して良好なマスク機能を維持できる。その結果、そのマスクとより忠実な微細形状の配線を形成することができる。一方、パターニング後のマスクの除去においては下層側の第１重合体層が溶剤易溶解性を有するため、所定の有機溶剤により第２重合体層を第１重合体層と共に容易に溶解、除去することができる。その結果、従来のようにレジストパターンを酸素アッシングで除去する場合に比べて配線への悪影響を著しく軽減して、信頼性の高い配線形成が可能になる。
したがって、従来のようにホトリソグラフィー技術を用いた煩雑なレジストパターンの形成を行うことなく、基材上に微細かつ、高精度の配線を簡単に形成することができ、さらにパターニング後のマスクの除去も容易に行うことができため、より一層簡素化した工程で電子デバイスを製造することができる。
［実施例］
以下，本発明の実施例を前述した図面を参照して説明する。
【００１７】
（実施例１）
まず、図１の（ａ）に示すようにシリコン基板１表面にＳｉＯx膜２を堆積した後、被エッチング層であるＡｌ−Ｓｉ合金層３を蒸着した。
【００１８】
次いで、前記Ａｌ−Ｓｉ合金層３を純水で洗浄し乾燥した。つづいて、２−（４−クロロスルホニルフェニル）エチルトリクロロシラン（ＣＴＳ）をトルエンで溶解した溶液をインクジェットにより前記Ａｌ−Ｓｉ合金層３に噴射し、乾燥することにより、図１の（ｂ）に示すように帯状の下地活性層４をＡｌ−Ｓｉ合金層３表面に５μｍのラインアンドスペースで形成した。つづいて、臭化銅（Ｉ）、スパルティン、２−ブロモイソ酪酸エチル、アニソールおよびメチルメタクリレート（ＭＭＡ）からなる混合溶液中に前記シリコン基板を浸漬し、６０分間撹拌させた。この時、ＭＭＡが下地活性層４で選択的にリビングラジカル重合がなされ、図１の（ｃ）に示すようにポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる帯状の重合体層５が選択的に形成された。この重合体層５は、約１５ｎｍの厚さを有していた。また、下地活性層４以外のＡｌ−Ｓｉ合金層３への重合体層の形成は認められなかった。
次いで、シリコン基板１を前記混合液から取り出し、純水で洗浄、乾燥した。つづいて、重合体層５をマスクとして塩素系のエッチャントを用いるケミカルドライエッチングにより前記Ａｌ−Ｓｉ合金層３を選択的に除去することにより、図１の（ｄ）に示すように重合体層４の形状に忠実なＡｌ−Ｓｉ合金パターン６が５μｍのラインアンドスペースで形成された。
（実施例２）
以下に説明する下地活性層および重合体の形成を行った以外、実施例１と同様にＡｌ−Ｓｉ合金パターンを形成した。
まず、シリコン基板上のＡｌ−Ｓｉ合金層を純水で洗浄し乾燥した後、実施例１と同様なＣＴＳ溶液をスピンコータでＡｌ−Ｓｉ合金層の全面に塗布し、乾燥して下地活性層を形成した。つづいて、５０ｍＷの低圧水銀灯から紫外線を５μｍのラインアンドスペースで構成されたＣｒマスクを通して下地活性層に照射して不要な下地活性層の重合活性を失活させた。ひきつづき、実施例１と同様な成分割合の臭化銅（Ｉ）、スパルティン、２−ブロモイソ酪酸エチル、アニソールおよびメチルメタクリレート（ＭＭＡ）からなる混合溶液中に前記シリコン基板を浸漬し、６０分間撹拌させた。この時、ＭＭＡが下地活性層の活性な領域で選択的にリビングラジカル重合され、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層が５μｍのラインアンドスペースで選択的に形成された。
なお、前記実施例２において低圧水銀灯に代えてエキシマ紫外線ランプ（４０ｍＷ）を用いても不要な下地活性層の重合活性を失活させることができた。また、リビングラジカル重合によりポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層が５μｍのラインアンドスペースで選択的に形成できた。
【００１９】
（実施例３）
以下に説明する下地活性層および重合体の形成を行った以外、実施例１と同様にＡｌ−Ｓｉ合金パターンを形成した。
まず、シリコン基板上のＡｌ−Ｓｉ合金層を純水で洗浄し乾燥した後、実施例１と同様なＣＴＳ溶液をスピンコータでＡｌ−Ｓｉ合金層の全面に塗布し、乾燥して下地活性層を形成した。つづいて、電子ビームを下地活性層に５μｍのラインアンドスペースで照射して不要な下地活性層の重合活性を失活させた。ひきつづき、実施例１と同様な成分割合の臭化銅（Ｉ）、スパルティン、２−ブロモイソ酪酸エチル、アニソールおよびメチルメタクリレート（ＭＭＡ）からなる混合溶液中に前記シリコン基板を浸漬し、６０分間撹拌させた。この時、ＭＭＡが下地活性層の活性な領域で選択的にリビングラジカル重合され、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層が５μｍのラインアンドスペースで選択的に形成された。
なお、前記実施例３において電子ビームに代えてＹＡＧレーザを下地活性層に５μｍのラインアンドスペースで照射しても不要な下地活性層の重合活性を失活させることができた。また、リビングラジカル重合によりポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層が５μｍのラインアンドスペースで選択的に形成できた。
【００２０】
また、前記実施例１〜３において混合溶液にシリコン基板を浸漬する際、その混合溶液およびシリコン基板を収納する反応槽の開口部に蓋を取り付けて密閉し、内部の混合液を循環させながら、中空糸モジュールおよび脱気ポンプを用いて脱気した。すなわち、酸素を遮断した状態でリビングラジカル重合を行った。その結果、重合体層の厚さを約２５ｎｍに大幅に増大させることができた。
（実施例４）
以下に説明する重合体の形成を行った以外、実施例１と同様にＡｌ−Ｓｉ合金パターンを形成した。
実施例１または実施例３と同様な方法によりポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層を５μｍのラインアンドスペースで選択的に形成した後、シリコン基板を臭化銅（Ｉ）、スパルティン、２−ブロモイソ酪酸エチル、および官能基の一部にベンゼン環を導入したメチルメタクリレート（ＭＭＡ）からなる混合溶液中に浸漬し、６０分間撹拌させた。この時、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１５ｎｍの重合体層の上にさらにベンゼン置換ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる厚さ約１０ｎｍの重合体層が成長された。
（実施例５）
まず、表面に汚染防止を目的としたＳｉＯ２膜（図示せず）がコートされた５００ｍｍ×６００ｍｍガラス基板１１上に基板温度４２０℃の条件下で減圧ＣＶＤ法により厚さ５０ｎｍの非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜を堆積した。なお、ＳｉＯ２膜の代わりに窒化シリコン（ＳｉＮx）膜または窒化シリコンと酸化シリコンの混合物からなる膜を用いてもよい。つづいて、ＴＦＴの閾値制御を目的として前記ａ−Ｓｉ膜に不純物（例えばボロン）をドーピングした。ひきつづき、ボロンドープａ−Ｓｉ膜にエキシマレーザアニールを施して結晶化させることによりボロンドープ多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）薄膜とした。なお、このエキシマレーザアニールに代えてランプアニールを施してもよい。前記ｐ−Ｓｉ薄膜表面にスピンコート法によりレジストを塗布し、乾燥し、露光した後、現像することによりレジストパターン（図示せず）を形成した。レジストパターンをマスクとしてＣＦ4およびＯ2ガスを用いたＣＤＥ(Chemical Dry Etching)により前記ｐ−Ｓｉ薄膜を選択的に除去することにより島状のｐ−Ｓｉ薄膜１２を形成した。前記レジストパターンを灰化して除去した後、島状のｐ−Ｓｉ薄膜１２を含むガラス基板２１上にＴＥＯＳを原料ガスとして用いた減圧プラズマＣＶＤ法により厚さ２０ｎｍのゲート絶縁膜としてのＳｉＯ2薄膜１３を堆積した。ひきつづき、このＳｉＯ2薄膜２３上にアルミニウムを蒸着し、図示しないレジストパターンをマスクして選択的にエッチングすることによりゲート電極１４を形成した（図２の（ａ）図示）。
【００２１】
次いで、図２の（ｂ）に示すようにゲート電極１４をマスクとして不純物、例えばリンを前記島状のｐ−Ｓｉ薄膜１２に選択的にドーピングして島状のｐ−Ｓｉ薄膜１２にｎ+型のソース、ドレイン領域１５，１６およびｐ型チャンネル領域１７を形成した。
【００２２】
次いで、図２の（ｃ）に示すように全面に減圧ＣＶＤ法により層間絶縁膜としての窒化シリコン（ＳｉＮx）膜１８を堆積した。つづいて、前記窒化シリコン膜１８上にレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして前記窒化シリコン膜１８およびＳｉＯ2薄膜１３を選択的にウェットエッチングすることにより、図２の（ｄ）に示すように底部が前記ソース、ドレイン領域１５，１６にそれぞれ達するコンタクトホール１９を開口した。つづいて、図３の（ｅ）に示すように前記コンタクトホール１９を含む前記窒化シリコン膜１８上にスパッタリングにより配線材料層であるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０を堆積した。
次いで、前記Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０を純水で洗浄し乾燥した。つづいて、実施例１と同様なＣＴＳ溶液をインクジェットにより前記Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０に噴射し、乾燥することにより、図３の（ｆ）に示すようにＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０表面の配線形成予定部に下地活性層２１を形成した。つづいて、ガラス基板１１を実施例１と同様な臭化銅（Ｉ）、スパルティン、２−ブロモイソ酪酸エチル、アニソールおよびメチルメタクリレート（ＭＭＡ）からなる混合溶液中に浸漬し、６０分間撹拌させた。この時、ＭＭＡが下地活性層２１で選択的にリビングラジカル重合がなされ、図３の（ｇ）に示すようにポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる重合体層２２がＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０表面選択的に形成された。この重合体層２２は、約１５ｎｍの厚さを有していた。また、下地活性層以外のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０表面への重合体層の形成は認められなかった。
次いで、ガラス基板１１を前記混合液から取り出し、純水で洗浄、乾燥した。つづいて、重合体層２２をマスクとして塩素系のエッチャントを用いるケミカルドライエッチングにより前記Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層２０を選択的に除去することにより、図３の（ｈ）に示すように前記コンタクトホール１９を通して前記ソース、ドレイン領域１５，１６にそれぞれ接続されたソース配線２３、ドレイン配線２４が形成された。これらの配線２３、２４は、重合体層２２のパターンに忠実な形状を有していた。
この後、図示しないが、前記重合体層を有機溶剤で除去し、ＴＦＴを有するアレイ基板を作製し、さらにこのアレイ基板を用いて常法により液晶表示装置を製造した。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、配線、ＴＦＴの活性層、透明電極パターン、コンタクトホールなどの形成に有用な微細なパターンを簡単かつ低コストで形成し得る方法を提供することができる。
【００２４】
本発明は、微細な配線を簡単かつ低コストで形成する工程を含む半導体装置、液晶表示装置などの表示装置等の電子デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１におけるパターン形成工程を示す断面図。
【図２】本発明の実施例５における液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す断面図。
【図３】本発明の実施例５における液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１…シリコン基板、２…ＳｉＯx膜、３…Ａｌ−Ｓｉ合金層、４、２１…下地活性層、５、２２…重合体層（マスク）、６…Ａｌ−Ｓｉパターン、１１…ガラス基板、１２…ｐ−Ｓｉ薄膜、１５…ソース領域、１６…ドレイン領域、２０…Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層、２３…ソース配線、２４…ドレイン配線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、
前記重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的にエッチングする工程と
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する工程と、
第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性を有する第２重合体層を形成する工程と、
前記第２重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的リアクティブイオンエッチングする工程と
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
前記重合開始剤を含む下地活性層は、重合開始剤を含む下地活性材料をインクジェットで前記基材の被エッチング層表面に選択的に噴射することにより形成されることを特徴とする請求項１または２記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記重合開始剤を含む下地活性層は、重合開始剤を含む下地活性材料を前記基材の被エッチング層表面全体に被覆し、この被覆層の不要な部分の重合活性を失活させることにより形成されることを特徴とする請求項１または２記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記被覆層における不要な部分の重合活性の失活は、マスク露光によりなされることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記被覆層における不要な部分の重合活性の失活は、レーザまたは電子ビームの選択的な照射によりなされることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項７】
基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、
前記重合体層をマスクとして前記配線材料層をエッチングすることにより配線を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する工程と、
第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性を有する第２重合体層を形成する工程と、
前記第２重合体層をマスクとして前記配線材料層をリアクティブイオンエッチングすることにより配線を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項１】
基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、
前記重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的にエッチングする工程と
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
基材の被エッチング層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する工程と、
第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性を有する第２重合体層を形成する工程と、
前記第２重合体層をマスクとして前記被エッチング層を選択的リアクティブイオンエッチングする工程と
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
前記重合開始剤を含む下地活性層は、重合開始剤を含む下地活性材料をインクジェットで前記基材の被エッチング層表面に選択的に噴射することにより形成されることを特徴とする請求項１または２記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記重合開始剤を含む下地活性層は、重合開始剤を含む下地活性材料を前記基材の被エッチング層表面全体に被覆し、この被覆層の不要な部分の重合活性を失活させることにより形成されることを特徴とする請求項１または２記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記被覆層における不要な部分の重合活性の失活は、マスク露光によりなされることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記被覆層における不要な部分の重合活性の失活は、レーザまたは電子ビームの選択的な照射によりなされることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項７】
基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に重合体層を形成する工程と、
前記重合体層をマスクとして前記配線材料層をエッチングすることにより配線を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
基材の配線材料層表面に重合開始剤を含む下地活性層を選択的に形成する工程と、
第１の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記下地活性層に溶剤易溶解性を有する第１重合体層を形成する工程と、
第２の有機モノマーをリビングラジカル重合させて前記第１重合体層上に耐リアクティブイオンエッチング性を有する第２重合体層を形成する工程と、
前記第２重合体層をマスクとして前記配線材料層をリアクティブイオンエッチングすることにより配線を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−９８５４６（Ｐ２００６−９８５４６Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８２５５３（Ｐ２００４−２８２５５３）
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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