JP4192456B2

JP4192456B2 - Thin film forming method, thin film structure manufacturing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and electro-optical device manufacturing method using the same

Info

Publication number: JP4192456B2
Application number: JP2001324120A
Authority: JP
Inventors: 慎太郎足助
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2021-10-22
Also published as: JP2003126760A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce manufacturing cost by decreasing the futile use of a coating liquid and to improve the in-plane uniformity of a thin film and the sharpness of contour in a method of forming the thin film by applying a coating liquid on a substrate. SOLUTION: The thin film forming method has a process for forming a bank part 21 on a contour part in a region where the thin film is formed on the substrate S by discharging a 1st coating liquid by ink-jet method and a process for discharging a 2n coating liquid containing film forming components which has nearly the same composition as the 1st coating liquid on a pond part 23 surrounded by the bank part 21 by the ink-jet method.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット法を用いて基板上に薄膜を形成する方法、ならびにこれを用いた薄膜構造体の製造方法、半導体装置の製造方法、および電気光学装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜を形成する際の塗布法として知られているスピンコート法は、塗布液を基板上に滴下した後に基板を回転させることにより、遠心力を利用して薄膜を形成する方法である。このスピンコート法は、例えばフォトリソグラフィ工程に用いられるフォトレジスト層の形成など、基板全面に薄膜を形成する方法として広く用いられている。
【０００３】
ところで、上記スピンコート法は、供給された塗布液の大半が飛散してしまうため、多くの塗布液を供給する必要があると共に塗布液の無駄が多く、生産コストが高くなる不都合があった。また、基板を回転させるため、遠心力により塗布液が内側から外側へと流動し、外周領域の膜厚が内側よりも厚くなる傾向があり、膜厚が不均一になるという不都合があった。これらの対策のため、近年では、インクジェット装置を用いてフォトレジスト等の塗布液を塗布する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット装置を用いて塗布する方法は、塗膜を形成しようとする領域にのみ塗布液を吐出する方法であるので、スピンコート法に比べて塗布液の無駄が少ないが、例えば図８（ａ）に示すように塗布液を均一に塗布しても、この塗膜９１が自然乾燥または強制乾燥により乾燥する過程で、図８（ｂ）に示すようにエッジ部９０に大きな盛り上がりが生じてしまうので、面内における均一性が不十分になり易いという問題があった。これは塗膜９１のエッジ部９０は、それよりも内側の領域に比べて表面積が大きいので、表面張力により内側に縮まろうとする力がより強く働くため、また外周部からの溶媒気化が速いので、濃度分布が生じ溶質が外側に移動する作用が働くためと考えられる。また、塗膜９１の輪郭に滲みが生じ易いという問題もあった。
【０００５】
本発明は前述の課題に鑑みてなされたもので、塗布液の無駄を低減させて生産コストの削減を図るとともに、薄膜の面内均一性の向上および薄膜の輪郭の鮮明性の向上を実現することができる薄膜形成方法、ならびに薄膜構造体の製造方法、半導体装置の製造方法、および電気光学装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の薄膜形成方法は、基板上に塗布液を塗布して薄膜を形成する方法であって、前記基板上の前記薄膜を形成する領域の輪郭部上に、インクジェット法により第１の塗布液を吐出して土手部を形成する工程と、前記土手部で囲まれた池部（凹部）内に、前記第１の塗布液と略同一組成の膜構成成分を含有する第２の塗布液を、インクジェット法により吐出する工程を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の薄膜形成方法は、インクジェット法を用いるので、所定の部位に所定の塗布量で塗布液を塗布することができる。したがって、スピンコート法に比べて塗布液の無駄が格段に少なく、生産コストの削減を実現することができる。
また、インクジェット法は、塗布領域や塗布順序を自在に設定することができるので、まず薄膜が形成される領域の輪郭部上にのみ第１の塗布液を吐出して土手部を形成し、その後、該土手部の内側の池部に第２の塗布液を吐出して塗膜を形成することが可能である。
第１の塗布液と第２の塗布液とは略同一組成の膜構成成分を含有しているので、第１の塗布液からなる土手部と第２の塗布液からなる池部内の塗膜とは、容易に一体化し、全体として境界の無い均一な塗膜が形成される。
【０００８】
前記土手部は塗布領域の輪郭部上にのみ設けられるので、その幅は比較的小さく、したがって土手部におけるエッジ部とその他の部分とでの表面張力の差は小さく抑えられる。このため、乾燥過程において、土手部のエッジ部とその他の部分とで膜厚の差が生じ難く、高さ（膜厚）の均一性が良好な土手部が得られる。
また、第１の塗布液からなる土手部は、第２の塗布液が塗布されるまでの間に経時変化を生じ、第２の塗布液が塗布されたときには半硬化状態または硬化状態となっている。したがって、第１の塗布液からなる土手部と第２の塗布液からなる池部内の塗膜とで構成される薄膜全体のエッジ部となる土手部は、池部内の塗膜が乾燥、硬化する間も高さ（膜厚）の均一性が良好な状態が保たれる。また池部内の塗膜は表面状態がほぼ均一であるので、表面張力の差が生じ難い。したがって、池部内の塗膜が乾燥する過程で、部分的に塗膜が盛り上がるのが防止され、全体として面内均一性に優れた薄膜が得られる。
【０００９】
本発明の薄膜形成方法において、前記第２の塗布液の粘度が前記第１の塗布液の粘度以下であることが好ましい。
本発明の薄膜形成方法においては、土手部を形成する第１の塗布液の粘度が高い方が、線幅が狭く、したがって膜厚の不均一性が生じ難い土手部を形成することができる。また、土手部の高さを高く形成するうえでも好ましい。また第１の塗布液における溶剤の含有量が少なくて粘度が高い方が、より短時間で土手部が半硬化状態または硬化状態となるので好ましい。
第２の塗布液は第１の塗布液と同等の粘度でもよいが、土手部に比べて広面積の池部に塗布されるので、粘度が低い方が塗布された面に沿って広がり易く、塗膜の均一性を向上させるうえで好ましい。また低粘度である方が、インクジェット装置における吐出不良も生じにくい。
【００１０】
本発明の薄膜形成方法において、前記第１の塗布液を吐出する前および／または前記第２の塗布液を吐出する前に、該塗布液が吐出される被吐出面に対して、表面改質処理を行うことが好ましい。
被吐出面に対して表面改質処理を行って濡れ性を変化させることにより、被吐出面に対する塗布液の接触角を制御することができるので、塗膜の形状、膜厚、面内均一性等の制御が可能となり、塗膜の輪郭をより鮮明にすることができる。
【００１１】
本発明の薄膜形成方法において、前記第１の塗布液を吐出する前に、該第１の塗布液が吐出される被吐出面に対して、濡れ性を低下させる第１の表面改質処理を行うことが好ましい。
かかる構成によれば、被吐出面に対する第１の塗布液の接触角が大きくなって、吐出された第１の塗布液が被吐出面に沿って広がり難くなる。したがって、幅が狭い土手部を形成することができ、土手部の輪郭が鮮明になり滲みが防止される。また、土手部の高さを高く形成するうえでも好ましい。さらに、土手部の外壁の立ち上がりが急峻になり、エッジ部においても高さの均一性が良好になる。
【００１２】
また本発明の薄膜形成方法において、前記第２の塗布液を吐出する前に、該第２の塗布液が吐出される被吐出面に対して、濡れ性を向上させる第２の表面改質処理を行うことが好ましい。
かかる構成によれば、被吐出面に対する第２の塗布液の接触角が小さくなって、吐出された第２の塗布液が被吐出面に沿って広がり易くなるので、これにより第２の塗布液からなる池部内の塗膜の面内均一性を向上させることができる。
【００１３】
本発明の薄膜形成方法において、前記土手部の線幅が５００μｍ以下であることが好ましい。
土手部の線幅が５００μｍ以下であれば、土手部におけるエッジ部とその他の部分とでの表面張力の差が十分に小さいので、乾燥過程で膜厚の差が生じ難く、高さの均一性が良好な土手部が得られる。
【００１４】
本発明の薄膜形成方法において、前記第１の塗布液および第２の塗布液として、フォトレジスト液を好ましく適用することができる。
これにより、面内均一性が優れたフォトレジスト層を形成することができ、高い露光精度を得ることができる。また比較的高単価であるフォトレジスト液の無駄が少ないので、生産コストの削減を図ることができる。
具体的には、半導体装置の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程や、電気光学装置の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程に、本発明の薄膜形成方法を好ましく適用することができる。
【００１５】
また本発明の薄膜形成方法は、各種分野における薄膜の形成に適用可能である。
本発明の薄膜構造体の製造方法は、基板上に薄膜が形成された薄膜構造体の製造方法であって、本発明の薄膜形成方法により前記薄膜を形成することを特徴とする。
かかる方法によれば、面内均一性に優れた薄膜を備えた薄膜構造体が得られるとともに、該薄膜を形成する塗布液の無駄を削減して生産コストの低減を図ることができる。
具体的には、半導体装置の製造工程および電気光学装置の製造工程における層間絶縁膜を形成する工程、半導体装置の製造工程および電気光学装置の製造工程における配線形成のための導電層を形成する工程、電気光学装置の製造工程における透明導電膜を形成する工程に、本発明の薄膜形成工程を好ましく適用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る第１実施形態を説明する。
図１は、半導体装置の製造方法の一例として、シリコンゲートＣＭＯＳデバイスの製造工程の例を工程順に示したものである。
この例の製造工程を概略説明すると、まず、図１（ａ）に示すように、ｎ型基板１の表面を酸化処理して該基板表面の全面に酸化膜２を形成した後、第１のフォトリソグラフィ工程を経て、酸化膜２に、ｐウェル形成のための開口部２ａを形成する。そして、この開口部２ａを介してボロンイオン打ち込みを行ってｐウェル３を形成した後、酸化膜２を除去する。
次いで、図１（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜４およびシリコン窒化膜５を順に形成した後、第２のフォトリソグラフィ工程を経て、このシリコン酸化膜４およびシリコン窒化膜５をパターニングして、フィールド領域形成用パターン６を形成する。
【００１７】
次いで、図１（ｃ）に示すように、全面にフォトレジスト層７を形成した後、第３のフォトリソグラフィ工程を経て、このフォトレジスト層７をパターニングして、ｐチャンネルカバー用パターン（レジストパターン）７ａを形成する。そして、ボロンイオン打ち込みを行ってチャンネルストッパを形成した後、レジストパターン７ａを除去する。
次いで、図１（ｄ）に示すように、フィールド酸化膜８を形成した後、シリコン酸化膜４およびシリコン窒化膜５を除去する。
次いで、図１（ｅ）に示すように、ゲート酸化膜９を形成した後、全面にフォトレジスト層１０を形成し、第４のフォトリソグラフィ工程を経て、このフォトレジスト層１０をパターニングすることにより、Ｖthコントロール用パターン（レジストパターン）１０ａを形成する。そして、ボロンイオン打ち込みを行ってＶthコントロールを形成した後、レジストパターン１０ａを除去する。
この後、図１（ｆ）に示すように、全面にポリシリコン層１１を形成し、続いて全面にリン拡散を行った後、第５のフォトリソグラフィ工程を経て、ポリシリコン層１１をパターニングする。
【００１８】
次いで、図１（ｇ）に示すように、全面にフォトレジスト層１２を形成し、第６のフォトリソグラフィ工程を経て、このフォトレジスト層１２をパターニングすることにより、ｎチャネルソース／ドレイン用開口部以外の領域を覆うレジストパターン１２ａを形成する。そして、ヒ素イオン打ち込みを行ってｎチャネルソース／ドレイン１３を形成した後、レジストパターン１２ａを除去する。
次いで、図１（ｈ）に示すように、全面にフォトレジスト層１４を形成し、第７のフォトリソグラフィ工程を経て、このフォトレジスト層１４をパターニングすることにより、ｐチャネルソース／ドレイン用開口部以外の領域を覆うレジストパターン１４ａを形成する。そして、ボロンイオン打ち込みを行う。これにより図１（ｉ）に示すように、ｐチャネルソース／ドレイン１５を形成し、この後レジストパターン１４ａを除去する。
次いで、図１（ｊ）に示すように、全面に層間絶縁膜１６を形成し、リフローを行った後、第８のフォトリソグラフィ工程を経て層間絶縁膜１６をパターニングすることにより、ｐコンタクト開口部を形成する。
次いで、図１（ｋ）に示すように、全面に導電層１７を形成した後、第９のフォトリソグラフィ工程を経て導電層を１７をパターニングして配線１７ａを形成する。
この後、図示していないが、全面にパッシベーション膜を形成した後、第１０のフォトリソグラフィ工程を経てパッシベーション膜にボンディング用開口部を形成する。
【００１９】
図２はレジストパターン７ａ，１０ａ，１２ａ，１４ａを形成する工程を概略示した説明図である。本実施形態において、フォトレジスト層７，１０，１２，１４を形成する工程は、本発明の薄膜形成方法を用いて行われる。
レジストパターン７ａ，１０ａ，１２ａ，１４ａを形成するにはまず、図２に示すように、前工程を終えた基板Ｓ（以下、単に基板Ｓということもある）のほぼ全面上に、インクジェット法を用いた本発明の薄膜形成方法によりフォトレジスト液を塗布した後、ベーキングを行って塗膜を硬化させることによりフォトレジスト層７（１０，１２，１４）を形成する。そして、このフォトレジスト層７（１０，１２，１４）に対して、所定形状の遮光部を有するフォトマスクを介して露光を行った後、現像することにより、所定形状のレジストパターン７ａ（１０ａ，１２ａ，１４ａ）が得られる。
【００２０】
図３は、フォトレジスト液を塗布するのに好適に用いられるインクジェット装置の例を示した概略斜視図である。
この例の装置１００は、インクジェットヘッド群１０１、Ｘ方向駆動軸１０４、Ｙ方向ガイド軸１０５、制御装置１０６、載置台１０７、クリーニング機構部１０８、基台１０９を備えている。
載置台１０７は、Ｙ方向ガイド軸１０５上を移動可能に構成されており、液体材料が付与される対象である基板Ｓを基準位置に固定する機構を備えている。
インクジェットヘッド群１０１には、液体材料を載置台１０７上の基板Ｓに向かって吐出するノズル（吐出口）を備えたインクジェットヘッドが複数個設けられている。なお、本実施形態ではインクジェットヘッドを複数個設けたが、インクジェットヘッドを１個だけ設けてもよい。
【００２１】
Ｘ方向駆動軸１０４には、Ｘ方向駆動モータ１０２が接続されている。Ｘ方向駆動モータ１０２は、ステッピングモータ等であり、制御装置１０６からＸ軸方向の駆動信号が供給されるとＸ方向駆動軸１０４を回転させる。Ｘ方向駆動軸１０４が回転するとインクジェットヘッド群１０１がＸ軸方向に移動する。
Ｙ方向ガイド軸１０５は、基台１０９に対して動かないように固定されており、Ｙ方向ガイド軸１０５上の載置台１０７はＹ方向駆動モータ１０３に接続されている。Ｙ方向駆動モータ１０３は、ステッピングモータ等であり、制御装置１０６からＹ軸方向の駆動信号が供給されると、載置台１０７をＹ軸方向に移動させる。
制御装置１０６は、インクジェットヘッド群１０１に設けられている各インクジェットヘッドに対してインク滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ方向駆動モータ１０２に対して、インクジェットヘッド群１０１のＸ軸方向の移動を制御するための駆動パルス信号（Ｘ軸方向の駆動信号）を供給するとともに、Ｙ方向駆動モータ１０３に対して、載置台１０７のＹ軸方向の移動を制御するための駆動パルス信号（Ｙ軸方向の駆動信号）を供給する。
【００２２】
クリーニング機構部１０８は、インクジェットヘッド群１０１をクリーニングする機構を備えている。クリーニング機構部１０８は、図示しない駆動モータに接続されており、この駆動モータの駆動により、Ｙ方向ガイド軸１０５に沿って移動できるように構成されている。クリーニング機構部１０８の移動も制御装置１０６によって制御される。
【００２３】
かかる構成のインクジェット装置１００を用いて、フォトレジスト液を塗布する工程について説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、前工程を終えた基板Ｓに対して、インクジェット装置１００により、第１のフォトレジスト液（塗布液）を吐出して土手部２１を形成する。必要に応じて、その前に第１の表面改質処理を行うことが好ましい。
【００２４】
第１の表面改質処理としては、第１のフォトレジスト液が吐出される被吐出面の濡れ性が低下して、この被吐出面に対する第１のフォトレジスト液の接触角が大きくなるような処理を行う。具体的な方法としては、波長１７０〜４００ｎｍ程度の紫外線を照射する方法、オゾン雰囲気中に曝す方法、各種ガスを適宜用いた真空プラズマ照射を行う方法、各種ガスを適宜用いた常圧（大気圧）プラズマ照射を行う方法、例えばＨＭＤＳ処理（(ＣＨ₃)₃ＳｉＮＨＳｉ(ＣＨ₃)₃を蒸気状にして塗布する方法）などのカップリング剤を用いる処理方法、あるいは、例えば紫外線を照射しながらオゾン雰囲気に曝すなど、複数の手法を組み合わせた方法等が挙げられる。これらの表面改質処理法において、どの処理法によって、どのような濡れ性の変化が生じるかは、処理が行われる被吐出面の物性、ここに吐出される第１のフォトレジスト液の物性、および両者の相性によって異なるので、被吐出面の状態や第１のフォトレジスト液の組成に応じて適宜の方法を選択する。
【００２５】
第１の表面改質処理は、前工程を終えた基板Ｓの表面のうち、少なくとも第１のフォトレジスト液が吐出される部分に行えばよいが、基板Ｓの全面に対して行ってもよい。
また、第１の表面改質処理が施された被吐出面は、経時的に濡れ性が変化し得るので、第１のフォトレジスト液を吐出する直前に第１の表面改質処理を行うことが好ましい。
ここで、被吐出面（固体）に対するフォトレジスト液（液体）の接触角とは、図５に示すように、固体と液体と蒸気の３者が接触する点において、液体表面の接線と固体表面とがなす角度θをいう。
【００２６】
第１のフォトレジスト液は、感光性樹脂からなるレジスト材料（膜構成成分）を適宜の溶剤で希釈して得られる。第１のフォトレジスト液の粘度が高い方が、幅が狭く、したがって膜厚の不均一性が生じ難い土手部を形成するうえで好ましいが、粘度が高すぎるとインクジェット装置からの吐出不良が生じ易くなる。したがって第１のフォトレジスト液の粘度は２０ｃｐ以下とすることが好ましく、より好ましくは１２ｃｐ〜８ｃｐ程度とする。
また第１のフォトレジスト液は、放置状態で半硬化状態または硬化状態になるまでの時間が短いことが好ましい。そのために、溶剤の配合割合を少なくしたり、速乾性の溶剤を用いることが好ましい。あるいは、雰囲気組成を変更することによっても溶剤が揮発する速さを制御することができる。
【００２７】
本実施形態において、第１のフォトレジスト液は、図４（ａ）に示すように、基板Ｓの外周に沿って、かつ外周部に若干の余白部２２を残して略環状を描くように吐出される。すなわち、本実施形態において、フォトレジスト層７（１０，１２，１４）が形成される領域は、基板Ｓ上の、外周部の余白部２２を除いた領域である。したがって、第１のフォトレジスト液はこのフォトレジスト層７（１０，１２，１４）が形成される領域の輪郭部上に略環状に塗布される。ここで輪郭部とは輪郭線上および輪郭線の内側の帯状部分を含む領域をいう。
このように、基板Ｓの外周部に余白部２２を設けることにより、基板Ｓの表面上に吐出された第１のフォトレジスト液が、基板Ｓの裏側に付着するのを防止することができ、この後の洗浄作業を簡単にすることができる。
【００２８】
第１のフォトレジスト液によって形成された略環状の土手部２１の線幅Ｗ（塗布直後の幅）は、大きすぎると土手部２１の線幅方向における表面張力の差に起因して膜厚の不均一が生じ易くなるので、５００μｍ以下とすることが好ましい。一方、線幅Ｗが小さ過ぎるとインクジェット法による塗布が困難となるので、土手部２１の線幅Ｗは８０μｍ以上とすることが好ましい。
また土手部２１の高さ（塗布直後の高さ）は、ベーキング工程を経た後の高さが、基板Ｓ上に形成しようとするフォトレジスト層７（１０，１２，１４）の硬化後の厚さと等しくなるように設定される。
塗布時からベーキング後までの間に、土手部２１が収縮する程度は、第１のフォトレジスト液の組成にもよるが、例えばフォトレジスト層７（１０，１２，１４）の硬化後の厚さを１μｍと設定する場合には、塗布時の土手部２１の高さを２〜４μｍ程度とすることが好ましい。
また土手部２１を所望の高さに形成するために、同じ部位に、第１のフォトレジスト液を複数回吐出して、重ね塗りをしてもよい。
【００２９】
このようにして土手部２１を形成した後、図４（ｂ）に示すように、インクジェット装置１００により、土手部２１で囲まれた池部２３内に第２のフォトレジスト液（塗布液）を吐出する。また、必要に応じて、その前に第２の表面改質処理を行うことが好ましい。
【００３０】
第２の表面改質処理としては、第２のフォトレジスト液が吐出される被吐出面の濡れ性が向上して、この被吐出面に対する第２のフォトレジスト液の接触角が小さくなるような処理を行う。ここで第２の表面改質処理を施す面は、少なくとも土手部２１で囲まれた池部２３の底面と、土手部２１の内壁２１ａと土手部２１の上面２１ｂとを含むことが好ましい。
第２の表面改質処理の具体的な方法は、上記第１の表面改質処理の方法と同様の手法を用いることができる。これらの表面改質処理法において、どの処理法によって、どのような濡れ性の変化が生じるかは、処理が行われる被吐出面の物性、ここに吐出される第２のフォトレジスト液の物性、および両者の相性によって異なるので、被吐出面の状態や第２のフォトレジスト液の組成に応じて適宜の方法を選択する。
また、第２の表面改質処理が施された被吐出面は、経時的に濡れ性が変化し得るので、第２のフォトレジスト液を吐出する直前に第２の表面改質処理を行うことが好ましい。
【００３１】
第２のフォトレジスト液は、その溶剤を除く膜構成成分が、第１のフォトレジスト液における膜構成成分と略同一組成となっており、両フォトレジスト液からなる塗膜が互いに分離せず容易に一体化されるように調製される。具体的には、第１のフォトレジスト液と同じ感光性樹脂からなるレジスト材料（膜構成成分）を、適宜の溶剤で希釈して第２のフォトレジスト液を得ることができる。第２のフォトレジスト液の粘度は、第１のフォトレジスト液と同等でもよいが、粘度が低い方が、吐出後に池部２３の底面に沿って広がり易いので、塗膜が平坦化され易くて塗布ムラが生じ難く、塗膜の均一性を向上させるうえで好ましい。また、第２のフォトレジスト液の粘度が低い方がインクジェット装置における吐出不良が生じ難いので好ましい。ただし、溶剤の配合量が多くなるほど、粘度は低下するが、ベーキング前後での膜の収縮が大きくなり、ベーキングに要する時間も長くなる。したがって、第２のフォトレジスト液の粘度は８ｃｐ〜２ｃ程度が好ましく、より好ましくは５ｃｐ〜３ｃｐ程度とする。
【００３２】
本実施形態において、第２のフォトレジスト液の塗布は、第１のフォトレジスト液の塗布に用いたインクジェット装置１００と同様の構成のインクジェット装置を用いて行うことができる。
第２のフォトレジスト液は、池部２３全部を満たすように吐出される。また、ベーキング工程を経て溶剤が除去されると塗膜が収縮するので、図４（ｂ）に示すように、第２のフォトレジスト液の塗布直後において、池部２３の外周部では土手部２１と同じ厚さとなるように、かつ池部２３の中央部は外周部よりも厚く盛り上がった状態となるように、塗布することが好ましい。池部２３の中央での塗膜の高さ（塗布直後の高さ）は、第２のフォトレジスト液を塗布した時点からベーキング後までの間における、土手部２１の収縮、および池部２３内の塗膜の収縮を考慮して、ベーキング後に土手部２１と池部２３内の塗膜とが、均一な厚さの層を形成するように設定することが好ましい。例えばベーキング後のフォトレジスト層７（１０，１２，１４）の高さを１μｍと設定する場合には、池部２３の中央での塗膜の高さ（塗布直後の高さ）を２〜４μｍ程度とすることが好ましい。
また池部２３内の塗膜を所望の高さに形成するために、同じ部位に、第２のフォトレジスト液を複数回吐出して、重ね塗りをしてもよい。
【００３３】
また第２のフォトレジスト液を、インクジェット法により池部２３内に塗布する際には、池部２３の中央部から塗布し始め、外側へ向かって順次塗布することが好ましい。このようにすれば、土手部２１が形成されてから、この土手部２１に第２のフォトレジスト液が接触するまでの時間が長くなり、第２のフォトレジスト液が接触するまでの間に、土手部２１の硬化がより進むので好ましい。
【００３４】
このようにして、土手部２１に囲まれた池部２３内に第２のフォトレジスト液を塗布した後、適宜の手法によりベーキングを行うことにより、溶剤が除去されて塗膜が硬化し、基板Ｓのほぼ全面にフォトレジスト層７（１０，１２，１４）が形成される。
土手部２１を形成する第１のフォトレジスト液と、池部２３内の塗膜を形成する第２のフォトレジスト液とは、略同一組成のレジスト材料（膜構成成分）からなっているので、土手部２１と池部２３内の塗膜とは一体化し、境界の無い均一なフォトレジスト層７（１０，１２，１４）が形成される。
このフォトレジスト層７は、土手部２１が半硬化または硬化した状態で、池部内２３に塗膜が形成され、両者が一体化してなるものであるので、エッジ部の盛り上がりは極めて小さく、全体として厚さの面内均一性が良好な薄膜となっている。
【００３５】
本実施形態によれば、半導体装置の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程において、基板Ｓのほぼ全面に面内均一性に優れたフォトレジスト層７（１０，１２，１４）が形成される。このフォトレジスト層７（１０，１２，１４）は、図２に示すように、次工程で露光されるが、面内均一性に優れているので高い露光精度が得られる。したがって、この露光後に現像を行って得られるレジストパターン７ａ（１０ａ，１２ａ，１４ａ）の形状精度が高く、半導体装置の形状精度を向上させることができる。
またフォトレジスト液は比較的高単価であるが、これをインクジェット法を用いて塗布するので、フォトレジスト液の無駄を少なくすることができる。例えば、一般的にスピンコート法で塗布を行うときの塗布液の利用効率は５％程度で、９５％程度は無駄になってしまうのに対して、本実施形態では、フォトレジスト液の利用効率は８０〜９０％程度と格段に高く、生産コストの大幅な削減を図ることができる。
【００３６】
また本実施形態において、酸化膜２をパターニングする第１のフォトリソグラフィ工程を、本発明の薄膜形成方法を用いて行うことができる。
図６は酸化膜２をパターニングする第１のフォトリソグラフィ工程を概略示した説明図である。
すなわち、まず前工程を終えた基板Ｓ、すなわち酸化膜２が形成された基板Ｓのほぼ全面上に、インクジェット法によりフォトレジスト液（塗布液）を塗布する。このフォトレジスト液を塗布する工程は、前述の方法と同様に、土手部２１形成した後、この土手部２１に囲まれた池部２３内に塗膜を形成する方法で行う。
そして、ベーキングを行って塗膜を硬化させることによりフォトレジスト層（図示せず）を形成し、このフォトレジスト層に対して、所定形状の遮光部を有するフォトマスクを介して露光を行った後、現像することにより、所定形状のレジストパターンを得る。ここまでは、前述のレジストパターン７ａ（１０ａ，１２ａ，１４ａ）を形成するのと同じ手順で行うことができる。
この後、レジストパターンをキュアさせたものをエッチングマスクとしてレジストパターンの下層、すなわち酸化膜２のエッチングを行った後、レジストパターンを除去する。これによりパターニングされた酸化膜２が得られる。
【００３７】
かかる方法を用いれば、酸化膜２をパターニングする第１のフォトリソグラフィ工程において、基板Ｓのほぼ全面に面内均一性に優れたフォトレジスト層を形成することができ、これを露光した時には高い露光精度が得られる。したがって、露光後に現像を行って得られるレジストパターンの形状精度が高く、このレジストパターンをエッチングマスクとして酸化膜２をエッチングしたときに、良好なエッチング精度が得られる。
また比較的高価なフォトレジスト液の無駄を少なくして、生産コストの削減に寄与することができる。
【００３８】
また、本実施形態において、前記酸化膜２をパターニングする第１のフォトリソグラフィ工程だけでなく、シリコン酸化膜４およびシリコン窒化膜５をパターニングする第２のフォトリソグラフィ工程、ポリシリコン層１１をパターニングする第５のフォトリソグラフィ工程、層間絶縁膜１６をパターニングする第８のフォトリソグラフィ工程、Ａｌスパッタ層１７をパターニングする第９のフォトリソグラフィ工程、およびパッシベーション膜をパターニングする第１０のフォトリソグラフィ工程についても同様に、図６に示した手順で、フォトレジスト層の形成に本発明の薄膜形成方法を用いて行うことができ、同様の作用効果が得られる。
【００３９】
また、本実施形態において、前工程を終えた基板Ｓ上のほぼ全面に層間絶縁膜１６を形成する工程を、本発明の薄膜形成方法により行うことができる。
すなわち、層間絶縁膜１６を形成する材料として、塗布型の層間絶縁膜液体材料や多孔質層間絶縁膜液体材料などの液状材料を用い、前述のインクジェット装置１００を用いてフォトレジスト液を塗布する方法と同様に、土手部２１形成した後、この土手部２１に囲まれた池部２３内に塗膜を形成する方法で層間絶縁膜１６を形成することができる。
【００４０】
かかる方法を用いれば、基板Ｓのほぼ全面に面内均一性に優れた層間絶縁膜１６を形成することができるとともに、液体材料の無駄を少なくして、生産コストの削減に寄与することができる。
【００４１】
また、本実施形態において、前工程を終えた基板Ｓ上のほぼ全面に導電層１７を形成する工程を、本発明の薄膜形成方法により行うことも可能である。
すなわち、導電層１７を形成する材料として、例えばＩＴＯ膜形成用の液状材料を用い、前述のインクジェット装置１００を用いてフォトレジスト液を塗布する方法と同様に、土手部２１を形成した後、この土手部２１に囲まれた池部２３内に塗膜を形成する方法で導電層１７を形成することができる。
そして、この導電層１７を、第９のフォトリソグラフィ工程によりパターニングして配線１７ａを形成する。
【００４２】
かかる方法を用いれば、基板Ｓのほぼ全面に面内均一性に優れた導電層１７を形成することができ、面内均一性に優れた配線１７ａが得られる。また、液体材料の無駄が少ないので、生産コストの削減に寄与することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、半導体装置の製造方法の例として、シリコンゲートＣＭＯＳデバイスの製造工程の例を挙げて説明したが、この例に限らず、例えばシリコンゲートｎＭＯＳデバイスの製造工程や、ｐｎ接合分離型バイポーラデバイスの製造工程においても、同様に、フォトレジスト層の形成や、層間絶縁膜の形成や、導電層の形成を、本発明の薄膜形成方法を用いて行うことができる。
【００４４】
次に、本発明に係る第２実施形態として、電気光学装置の製造方法について説明する。
図７は、ガラス基板上にＴＦＴ（Thin Film Transistor, 薄膜トランジスタ）が形成されたＴＦＴアレイ基板５１の製造工程の一例を工程順に示したものである。
本実施形態のＴＦＴ基板５１は、スイッチング素子を備えた透明基板として、液晶表示装置、有機ＥＬディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイなど各種の電気光学装置の構成部品として用いられるものである。
【００４５】
図中符号３１はガラス基板を示す。この例の製造工程を概略説明すると、まずガラス基板３１に対して、研磨工程３２、続いて初期洗浄工程３３を施した後、第１のＩＴＯ(indium tin oxide, インジウムスズ酸化物)膜形成工程３４を行う。そして第１のフォトリソグラフィ工程３５により第１のＩＴＯ膜をパターニングする。
次いで、層間絶縁膜形成工程３６を行い、続いてゲート膜形成工程３７を行った後、第２のフォトリソグラフィ工程３８によりゲート膜をパターニングする。
次いで、第２のＩＴＯ膜形成工程３９を行った後、第３のフォトリソグラフィ工程４０により第２のＩＴＯ膜をパターニングする。
【００４６】
次いで、ゲート絶縁膜形成工程４１を行った後、第４のフォトリソグラフィ工程４２によりゲート絶縁膜をパターニングする。
次いで、ｉ形アモルファス−シリコン膜（ｉａ−Ｓｉ膜）形成工程４３を行った後、第５のフォトリソグラフィ工程４４によりｉａ−Ｓｉ膜をパターニングする。
次いで、エッチングストッパ膜形成工程４５を行った後、第６のフォトリソグラフィ工程４６によりエッチングストッパ膜をパターニングする。
次いで、ｎ⁺形アモルファス−シリコン膜（ｎ⁺ａ−Ｓｉ膜）形成工程４７を行った後、第７のフォトリソグラフィ工程４８によりｎ⁺ａ−Ｓｉ膜をパターニングする。
次いで、ソース・ドレイン電極層形成工程４９を行った後、第８のフォトリソグラフィ工程５０によりソース・ドレイン電極層をパターニングして、ＴＦＴアレイ基板（逆スタガ型）５１が得られる。
【００４７】
本実施形態において、第１のフォトリソグラフィ工程３５により第１のＩＴＯ膜をパターニングする工程は、前述の図６に示す手順で、フォトレジスト層の形成に本発明の薄膜形成方法を用いて行う。
すなわち、まず第１のＩＴＯ膜形成工程３４を終えた基板Ｓのほぼ全面上に、インクジェット法によりフォトレジスト液を塗布する。このフォトレジスト液を塗布する工程は、前述の方法と同様に、まず第１のフォトレジスト液で土手部２１形成した後、この土手部２１に囲まれた池部２３内に第２のフォトレジスト液で塗膜を形成する方法で行う。
そして、ベーキングを行って塗膜を硬化させることによりフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層に対して、所定形状の遮光部を有するフォトマスクを介して露光を行った後、現像することにより、所定形状のレジストパターンを得る。
この後、レジストパターンをキュアさせたものをエッチングマスクとして第１のＩＴＯ膜のエッチングを行った後、レジストパターンを除去する。これによりパターニングされたＩＴＯ膜が得られる。
【００４８】
また、本実施形態において、前記第１のフォトリソグラフィ工程３５だけでなく、第２〜第８のフォトリソグラフィ工程３８，４０，４２，４４，４６，４８，５０についても同様に、前述の図６に示す手順で、フォトレジスト層の形成に本発明の薄膜形成方法を用いて行う。
【００４９】
本実施形態によれば、第１〜第８のフォトリソグラフィ工程３５，３８，４０，４２，４４，４６，４８，５０において、基板Ｓのほぼ全面に、面内均一性に優れたフォトレジスト層を形成することができ、これを露光した時には高い露光精度が得られる。したがって、露光後に現像を行って得られるレジストパターンの形状精度が高く、このレジストパターンをエッチングマスクとしてエッチングを行うことにより、良好なエッチング精度が得られる。
また比較的高価なフォトレジスト液の無駄を少なくして、生産コストの削減に寄与することができる。
【００５０】
なお本実施形態では、電気光学装置を構成するＴＦＴ基板の製造工程の例を挙げたが、これに限らず、各種の電気光学装置の製造方法において、フォトリソグラフィ工程を行うためにフォトレジスト液を塗布する際には、同様にして、本発明の薄膜形成方法を用いることができ、これによりフォトレジスト液の無駄を削減できるとともに、面内均一性が良好なフォトレジスト層が得られる。
例えば、単純マトリクス型液晶表示装置や、セグメント型液晶表示装置の電極を形成するためのフォトリソグラフィ工程において、フォトレジスト液を塗布する際に、本発明の薄膜形成方法を用いることが好ましい。
【００５１】
また、フォトリソグラフィ工程に限らず、液体材料を用いた各種薄膜の形成工程において、本発明の薄膜形成方法を用いることができる。
例えば液晶表示装置等の電気光学装置において、液体材料を用いて透明導電膜を形成する工程、層間絶縁膜を形成する工程、導電層を形成する工程、配向膜を形成する工程、平坦化膜を形成する工程、保護膜を形成する工程等に本発明の薄膜形成方法を用いることができる。
【００５２】
また、本発明の薄膜形成方法は、インクジェットにより塗布を行うものであるので、必ずしも基板全面に塗布を行う必要はなく、任意の平面形状の薄膜を形成することができる。したがって、基板のほぼ全面に薄膜を形成する工程に限らず、任意の形状の薄膜を形成する工程に用いることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の薄膜形成方法は、まず、基板上の薄膜を形成する領域の輪郭部上に、インクジェット法により第１の塗布液を吐出して比較的幅が狭い土手部を形成するので、表面状態の均一性が良好で輪郭が鮮明な土手部を形成することができる。
そして、この土手部で囲まれた池部内に、第２の塗布液をインクジェット法により吐出して塗膜を形成するので、池部内の塗膜における表面状態がほぼ均一になり、表面張力の差に起因した盛り上がりが生じ難い。また、第１の塗布液と第２の塗布液とは略同一組成の膜構成成分を含有しているので、硬化後には両者が一体化して面内均一性に優れ、輪郭が鮮明な薄膜が得られる。
またインクジェット法を用いるので、所定の部位に所定の塗布量で塗布液を塗布することができ、したがって、スピンコート法に比べて塗布液の無駄が格段に少なく、生産コストの削減を実現することができる。
【００５４】
本発明の薄膜構造体の製造方法は、基板上に薄膜が形成された薄膜構造体の製造方法であって、本発明の薄膜形成方法により前記薄膜を形成することを特徴とする。したがって、面内均一性に優れた薄膜を備えた薄膜構造体が得られるとともに、薄膜を形成するための塗布液の無駄を少なくして、生産コストの削減に寄与することができる。
【００５５】
本発明の半導体装置の製造方法は、層間絶縁膜を備えた半導体装置の製造方法であって、本発明の薄膜形成方法により前記層間絶縁膜を形成することを特徴とする。したがって、面内均一性に優れた層間絶縁膜を備えた半導体装置が得られるとともに、層間絶縁膜を形成するための塗布液の無駄を少なくして、生産コストの削減に寄与することができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、導電層をパターニングしてなる配線を備えた半導体装置の製造方法であって、本発明の薄膜形成方法により前記導電層を形成する工程と、該導電層をパターニングする工程を有することを特徴とする。したがって、面内均一性に優れた配線を備えた半導体装置が得られるとともに、導電膜を形成するための塗布液の無駄を少なくして、生産コストの削減に寄与することができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を含む半導体装置の製造方法であって、該フォトリソグラフィ工程が、本発明の薄膜形成方法によりフォトレジスト層を形成する工程を含むことを特徴とする。したがって面内均一性に優れたフォトレジスト層を形成することができ、高い露光精度を得ることができる。また比較的高単価であるフォトレジスト液の無駄を少なくして生産コストの削減に寄与することができる。
【００５６】
本発明の電気光学装置の製造方法は、基板上に透明導電膜を有する電気光学装置を製造する方法であって、本発明の薄膜形成方法により前記透明導電膜を形成することを特徴とする。したがって、面内均一性に優れた透明導電膜を備えた電気光学装置が得られるとともに、透明導電膜を形成するための塗布液の無駄を少なくして、生産コストの削減に寄与することができる。
また本発明の電気光学装置の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を含む電気光学装置の製造方法であって、該フォトリソグラフィ工程が、請求項７記載の薄膜形成方法によりフォトレジスト層を形成する工程を含むことを特徴とする。したがって面内均一性に優れたフォトレジスト層を形成することができ、高い露光精度を得ることができる。また比較的高単価であるフォトレジスト液の無駄を少なくして生産コストの削減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態を示すもので、半導体装置の製造工程の例を工程順に示す図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態における、レジストパターンを形成する工程の例を工程順に示す図である。
【図３】本発明において好適に用いられるインクジェットヘッドの例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明に係る第１実施形態における、レジスト層形成する工程を示したもので、（ａ）は土手部形成工程を示す平面図、（ｂ）は池部内に塗膜を形成する工程を示す断面図である。
【図５】接触角を説明するための図である。
【図６】本発明に係る第１実施形態における、フォトリソグラフィ工程の例を工程順に示す図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態を示すもので、電気光学装置を構成するＴＦＴ基板の製造工程の例を工程順に示す図である。
【図８】従来の薄膜形成方法の例を示すもので、（ａ）は乾燥前の薄膜の断面図、（ｂ）は乾燥後の薄膜の断面図である。
【符号の説明】
７，１０，１２，１４フォトレジスト層
１６層間絶縁膜
１７導電層
１７ａ配線
２１土手部
２３池部
５１ＴＦＴアレイ基板
Ｓ基板（前工程を終えた基板）
１００インクジェット装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of forming a thin film on a substrate using an ink jet method, a method of manufacturing a thin film structure using the same, a method of manufacturing a semiconductor device, and a method of manufacturing an electro-optical device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a spin coating method known as a coating method for forming a thin film is a method of forming a thin film using centrifugal force by rotating a substrate after dropping a coating solution onto the substrate. This spin coating method is widely used as a method for forming a thin film on the entire surface of a substrate, for example, forming a photoresist layer used in a photolithography process.
[0003]
By the way, in the spin coating method, since most of the supplied coating solution is scattered, it is necessary to supply a large amount of coating solution, and there is a disadvantage that the coating solution is wasted and the production cost is increased. Further, since the substrate is rotated, the coating liquid flows from the inside to the outside by centrifugal force, and the film thickness in the outer peripheral region tends to be thicker than the inside, resulting in inconvenience that the film thickness becomes non-uniform. For these measures, in recent years, a method of applying a coating solution such as a photoresist using an inkjet apparatus has been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The method of applying using an ink jet apparatus is a method of discharging the application liquid only to the region where the coating film is to be formed. Therefore, the application liquid is less wasted compared to the spin coating method. For example, FIG. As shown in FIG. 8, even if the coating solution is uniformly applied, a large bulge occurs in the edge portion 90 as shown in FIG. 8B in the process in which the coating film 91 is dried by natural drying or forced drying. There is a problem that the in-plane uniformity tends to be insufficient. This is because the edge portion 90 of the coating film 91 has a larger surface area than the inner region, so the force to shrink inward due to surface tension works more strongly, and the solvent vaporization from the outer peripheral portion is faster. This is because the concentration distribution is generated and the solute moves outward. In addition, there is a problem that the outline of the coating film 91 is likely to bleed.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and reduces the waste of the coating liquid to reduce the production cost, and also improves the in-plane uniformity of the thin film and the sharpness of the thin film. It is an object to provide a thin film forming method, a thin film structure manufacturing method, a semiconductor device manufacturing method, and an electro-optical device manufacturing method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the thin film forming method of the present invention is a method of forming a thin film by applying a coating solution on a substrate, and the first thin film is formed on the contour portion of the region on the substrate by the inkjet method. A step of forming a bank part by discharging the coating liquid; and a second coating liquid containing a film constituent having substantially the same composition as the first coating liquid in a pond (recessed part) surrounded by the bank part Is characterized by having a step of discharging by an inkjet method.
[0007]
Since the thin film forming method of the present invention uses an ink jet method, a coating solution can be applied to a predetermined site with a predetermined coating amount. Therefore, the waste of the coating liquid is remarkably less than that of the spin coating method, and the production cost can be reduced.
Further, since the inkjet method can freely set the application region and the application order, first, the first coating liquid is discharged only on the contour portion of the region where the thin film is formed, and then the bank portion is formed. It is possible to form a coating film by discharging the second coating liquid into the pond inside the bank.
Since the first coating liquid and the second coating liquid contain film constituents having substantially the same composition, the bank part made of the first coating liquid and the coating film in the pond part made of the second coating liquid Are easily integrated, and a uniform coating film having no boundary as a whole is formed.
[0008]
Since the bank portion is provided only on the contour portion of the application region, the width thereof is relatively small. Therefore, the difference in surface tension between the edge portion and the other portion in the bank portion is suppressed to be small. For this reason, in the drying process, a difference in film thickness hardly occurs between the edge portion of the bank portion and other portions, and a bank portion having a good height (film thickness) uniformity can be obtained.
Further, the bank portion made of the first coating solution changes with time until the second coating solution is applied, and becomes semi-cured or cured when the second coating solution is applied. Yes. Therefore, the bank part which becomes the edge part of the whole thin film comprised by the bank part which consists of a 1st coating liquid and the coating film in the pond part which consists of a 2nd coating liquid dries and hardens the coating film in a pond part. In the meantime, the uniformity of the height (film thickness) is kept good. Moreover, since the surface state of the coating film in the pond is almost uniform, a difference in surface tension hardly occurs. Therefore, the coating film is prevented from partially rising in the process of drying the coating film in the pond, and a thin film having excellent in-plane uniformity as a whole can be obtained.
[0009]
In the thin film forming method of the present invention, it is preferable that the viscosity of the second coating solution is not more than the viscosity of the first coating solution.
In the thin film forming method of the present invention, the higher the viscosity of the first coating solution for forming the bank portion, the narrower the line width, and therefore, the bank portion where the film thickness non-uniformity hardly occurs can be formed. Moreover, it is preferable also when forming the height of a bank part high. In addition, it is preferable that the content of the solvent in the first coating liquid is small and the viscosity is high, because the bank portion becomes semi-cured or cured in a shorter time.
The second coating solution may have the same viscosity as the first coating solution, but since it is applied to a pond having a larger area than the bank portion, the lower viscosity tends to spread along the coated surface, and the coating solution It is preferable for improving the uniformity of the film. Also, when the viscosity is low, ejection failure in the ink jet apparatus is less likely to occur.
[0010]
In the thin film forming method of the present invention, before the first coating liquid is discharged and / or before the second coating liquid is discharged, surface modification is performed on the surface to be discharged on which the coating liquid is discharged. It is preferable to carry out the treatment.
By changing the wettability by surface modification treatment on the surface to be discharged, the contact angle of the coating liquid to the surface to be discharged can be controlled, so the shape, film thickness, and in-plane uniformity of the coating film Etc. can be controlled, and the contour of the coating film can be made clearer.
[0011]
In the thin film forming method of the present invention, before the first coating liquid is discharged, a first surface modification treatment for reducing wettability is performed on the surface to be discharged from which the first coating liquid is discharged. Preferably it is done.
According to this configuration, the contact angle of the first coating liquid with respect to the surface to be discharged is increased, and the discharged first coating liquid is difficult to spread along the surface to be discharged. Therefore, a bank portion with a narrow width can be formed, and the contour of the bank portion becomes clear and bleeding is prevented. Moreover, it is preferable also when forming the height of a bank part high. Furthermore, the rise of the outer wall of the bank portion becomes steep, and the uniformity of the height also becomes good at the edge portion.
[0012]
Further, in the thin film forming method of the present invention, before the second coating liquid is discharged, a second surface modification treatment for improving wettability with respect to the surface to be discharged from which the second coating liquid is discharged. It is preferable to carry out.
According to such a configuration, the contact angle of the second coating liquid with respect to the surface to be discharged is reduced, and the discharged second coating liquid is likely to spread along the surface to be discharged. The in-plane uniformity of the coating film in the pond portion can be improved.
[0013]
In the thin film forming method of the present invention, it is preferable that a line width of the bank portion is 500 μm or less.
If the line width of the bank portion is 500 μm or less, the difference in surface tension between the edge portion and other portions in the bank portion is sufficiently small, so that the difference in film thickness hardly occurs during the drying process, and the height is uniform. A good bank can be obtained.
[0014]
In the thin film forming method of the present invention, a photoresist solution can be preferably applied as the first coating solution and the second coating solution.
Thereby, a photoresist layer with excellent in-plane uniformity can be formed, and high exposure accuracy can be obtained. Further, since the waste of the photoresist solution having a relatively high unit price is small, the production cost can be reduced.
Specifically, the thin film formation method of the present invention can be preferably applied to a photolithography process in a semiconductor device manufacturing process and a photolithography process in an electro-optical device manufacturing process.
[0015]
Further, the thin film forming method of the present invention can be applied to the formation of a thin film in various fields.
The method for producing a thin film structure of the present invention is a method for producing a thin film structure in which a thin film is formed on a substrate, wherein the thin film is formed by the thin film formation method of the present invention.
According to this method, a thin film structure including a thin film with excellent in-plane uniformity can be obtained, and the waste of the coating liquid for forming the thin film can be reduced to reduce the production cost.
Specifically, a step of forming an interlayer insulating film in the manufacturing process of the semiconductor device and the manufacturing process of the electro-optical device, a step of forming a conductive layer for wiring formation in the manufacturing process of the semiconductor device and the manufacturing process of the electro-optical device The thin film forming step of the present invention can be preferably applied to the step of forming the transparent conductive film in the manufacturing process of the electro-optical device.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment according to the present invention will be described below.
FIG. 1 shows an example of a manufacturing process of a silicon gate CMOS device as an example of a manufacturing method of a semiconductor device in order of processes.
The manufacturing process of this example will be described briefly. First, as shown in FIG. 1A, the surface of the n-type substrate 1 is oxidized to form an oxide film 2 on the entire surface of the substrate, Through the photolithography process, an opening 2 a for forming a p-well is formed in the oxide film 2. Then, boron ions are implanted through the opening 2a to form the p well 3, and then the oxide film 2 is removed.
Next, as shown in FIG. 1B, after the silicon oxide film 4 and the silicon nitride film 5 are formed in order, the silicon oxide film 4 and the silicon nitride film 5 are patterned through a second photolithography process. Then, a field region forming pattern 6 is formed.
[0017]
Next, as shown in FIG. 1C, after a photoresist layer 7 is formed on the entire surface, this photoresist layer 7 is patterned through a third photolithography step to form a p-channel cover pattern (resist pattern). ) 7a is formed. Then, after boron ion implantation is performed to form a channel stopper, the resist pattern 7a is removed.
Next, as shown in FIG. 1D, after the field oxide film 8 is formed, the silicon oxide film 4 and the silicon nitride film 5 are removed.
Next, as shown in FIG. 1 (e), after forming the gate oxide film 9, a photoresist layer 10 is formed on the entire surface, and this photoresist layer 10 is patterned through a fourth photolithography process. Then, a Vth control pattern (resist pattern) 10a is formed. Then, after boron ions are implanted to form a Vth control, the resist pattern 10a is removed.
Thereafter, as shown in FIG. 1F, a polysilicon layer 11 is formed on the entire surface, followed by phosphorous diffusion on the entire surface, and then, through a fifth photolithography step, the polysilicon layer 11 is patterned. .
[0018]
Next, as shown in FIG. 1G, a photoresist layer 12 is formed on the entire surface, and after passing through a sixth photolithography process, the photoresist layer 12 is patterned, thereby opening an n-channel source / drain opening. A resist pattern 12a is formed so as to cover the other region. Then, after arsenic ion implantation is performed to form the n-channel source / drain 13, the resist pattern 12a is removed.
Next, as shown in FIG. 1 (h), a photoresist layer 14 is formed on the entire surface, and the photoresist layer 14 is patterned through a seventh photolithography step, whereby a p-channel source / drain opening is formed. A resist pattern 14a is formed so as to cover the other region. Then, boron ion implantation is performed. Thereby, as shown in FIG. 1I, a p-channel source / drain 15 is formed, and thereafter the resist pattern 14a is removed.
Next, as shown in FIG. 1 (j), an interlayer insulating film 16 is formed on the entire surface, and after reflowing, the interlayer insulating film 16 is patterned through an eighth photolithography step, thereby forming a p-contact opening. Form.
Next, as shown in FIG. 1 (k), after the conductive layer 17 is formed on the entire surface, the conductive layer 17 is patterned through a ninth photolithography step to form the wiring 17a.
Thereafter, although not shown, after forming a passivation film on the entire surface, a bonding opening is formed in the passivation film through a tenth photolithography step.
[0019]
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a process of forming resist patterns 7a, 10a, 12a, and 14a. In the present embodiment, the steps of forming the photoresist layers 7, 10, 12, and 14 are performed using the thin film forming method of the present invention.
In order to form the resist patterns 7a, 10a, 12a, and 14a, first, as shown in FIG. 2, an ink jet method is performed on almost the entire surface of the substrate S (hereinafter also simply referred to as the substrate S) that has undergone the previous process. The photoresist layer 7 (10, 12, 14) is formed by applying a photoresist solution by the thin film forming method of the present invention and then baking to cure the coating film. The photoresist layer 7 (10, 12, 14) is exposed through a photomask having a light-shielding portion having a predetermined shape, and then developed to develop a resist pattern 7a (10a, 12a, 14a) is obtained.
[0020]
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of an ink jet apparatus suitably used for applying a photoresist solution.
The apparatus 100 in this example includes an inkjet head group 101, an X direction drive shaft 104, a Y direction guide shaft 105, a control device 106, a mounting table 107, a cleaning mechanism unit 108, and a base 109.
The mounting table 107 is configured to be movable on the Y-direction guide shaft 105 and includes a mechanism for fixing the substrate S to which the liquid material is applied to a reference position.
The inkjet head group 101 is provided with a plurality of inkjet heads provided with nozzles (ejection ports) for ejecting a liquid material toward the substrate S on the mounting table 107. In the present embodiment, a plurality of inkjet heads are provided, but only one inkjet head may be provided.
[0021]
An X direction drive motor 102 is connected to the X direction drive shaft 104. The X direction drive motor 102 is a stepping motor or the like, and rotates the X direction drive shaft 104 when a drive signal in the X axis direction is supplied from the control device 106. When the X-direction drive shaft 104 rotates, the inkjet head group 101 moves in the X-axis direction.
The Y direction guide shaft 105 is fixed so as not to move with respect to the base 109, and the mounting table 107 on the Y direction guide shaft 105 is connected to the Y direction drive motor 103. The Y-direction drive motor 103 is a stepping motor or the like, and moves the mounting table 107 in the Y-axis direction when a drive signal in the Y-axis direction is supplied from the control device 106.
The control device 106 supplies a voltage for controlling the ejection of ink droplets to each inkjet head provided in the inkjet head group 101. In addition, a drive pulse signal (drive signal in the X-axis direction) for controlling the movement of the inkjet head group 101 in the X-axis direction is supplied to the X-direction drive motor 102, and the Y-direction drive motor 103 is also supplied. A drive pulse signal (a drive signal in the Y-axis direction) for controlling the movement of the mounting table 107 in the Y-axis direction is supplied.
[0022]
The cleaning mechanism unit 108 includes a mechanism for cleaning the inkjet head group 101. The cleaning mechanism unit 108 is connected to a drive motor (not shown), and is configured to move along the Y-direction guide shaft 105 by driving the drive motor. The movement of the cleaning mechanism unit 108 is also controlled by the control device 106.
[0023]
A process of applying a photoresist solution using the inkjet apparatus 100 having such a configuration will be described.
First, as shown in FIG. 4A, the bank portion 21 is formed by discharging a first photoresist solution (coating solution) to the substrate S that has been subjected to the previous process by the inkjet apparatus 100. If necessary, it is preferable to perform the first surface modification treatment before that.
[0024]
As the first surface modification treatment, the wettability of the surface to be discharged from which the first photoresist liquid is discharged is lowered, and the contact angle of the first photoresist liquid to the surface to be discharged is increased. Process. Specific methods include a method of irradiating ultraviolet rays having a wavelength of about 170 to 400 nm, a method of exposing in an ozone atmosphere, a method of performing vacuum plasma irradiation using various gases as appropriate, and atmospheric pressure (atmospheric pressure) using various gases as appropriate. ) Plasma irradiation method such as HMDS treatment ((CH _Three ) _Three SiNHSi (CH _Three ) _Three Or a method using a coupling agent, such as exposure to an ozone atmosphere while irradiating ultraviolet rays, or the like. In these surface modification treatment methods, which wettability changes occur depending on which treatment method, the physical properties of the surface to be ejected to be treated, the physical properties of the first photoresist liquid ejected here, Therefore, an appropriate method is selected according to the state of the surface to be ejected and the composition of the first photoresist solution.
[0025]
The first surface modification treatment may be performed on at least a portion of the surface of the substrate S that has been subjected to the previous process, to which the first photoresist solution is discharged, but may be performed on the entire surface of the substrate S. .
In addition, since the wettability of the surface to be ejected subjected to the first surface modification treatment can change over time, the first surface modification treatment is performed immediately before the first photoresist solution is ejected. Is preferred.
Here, as shown in FIG. 5, the contact angle of the photoresist liquid (liquid) with respect to the surface to be ejected (solid) is the tangent of the liquid surface and the solid surface at the point where the solid, liquid and vapor come into contact with each other. This is the angle θ formed by.
[0026]
The first photoresist solution is obtained by diluting a resist material (film constituent component) made of a photosensitive resin with an appropriate solvent. A higher viscosity of the first photoresist solution is preferable for forming a bank portion having a narrow width and therefore non-uniform film thickness. However, when the viscosity is too high, ejection failure from the inkjet device occurs. It becomes easy. Therefore, the viscosity of the first photoresist solution is preferably 20 cp or less, more preferably about 12 cp to 8 cp.
The first photoresist liquid preferably has a short time until it is left in a semi-cured state or a cured state. Therefore, it is preferable to reduce the blending ratio of the solvent or use a quick-drying solvent. Alternatively, the speed at which the solvent volatilizes can also be controlled by changing the atmospheric composition.
[0027]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the first photoresist solution is discharged along the outer periphery of the substrate S so as to draw a substantially ring shape with a slight margin 22 left on the outer periphery. Is done. That is, in this embodiment, the region where the photoresist layer 7 (10, 12, 14) is formed is a region on the substrate S excluding the marginal portion 22 at the outer peripheral portion. Therefore, the first photoresist solution is applied in a substantially annular shape on the contour of the region where the photoresist layer 7 (10, 12, 14) is formed. Here, the contour portion refers to a region including a belt-like portion on the contour line and inside the contour line.
Thus, by providing the blank portion 22 on the outer peripheral portion of the substrate S, it is possible to prevent the first photoresist liquid discharged on the surface of the substrate S from adhering to the back side of the substrate S. The subsequent cleaning operation can be simplified.
[0028]
If the line width W (width immediately after application) of the substantially annular bank portion 21 formed by the first photoresist solution is too large, the film thickness is caused by the difference in surface tension in the line width direction of the bank portion 21. Since unevenness is likely to occur, the thickness is preferably 500 μm or less. On the other hand, if the line width W is too small, coating by the ink jet method becomes difficult, so the line width W of the bank portion 21 is preferably 80 μm or more.
Further, the height of the bank portion 21 (the height immediately after application) is the thickness after the baking of the photoresist layer 7 (10, 12, 14) to be formed on the substrate S after the baking process. Are set equal to each other.
For example, the thickness of the photoresist layer 7 (10, 12, 14) after curing depends on the degree of shrinkage of the bank 21 between the time of application and after baking, depending on the composition of the first photoresist solution. Is set to 1 μm, the height of the bank portion 21 at the time of application is preferably about 2 to 4 μm.
In addition, in order to form the bank portion 21 at a desired height, the first photoresist solution may be discharged to the same portion a plurality of times to perform overcoating.
[0029]
After the bank portion 21 is formed in this way, as shown in FIG. 4B, the second photoresist solution (coating solution) is discharged into the pond portion 23 surrounded by the bank portion 21 by the inkjet device 100. To do. Moreover, it is preferable to perform a 2nd surface modification process before that as needed.
[0030]
As the second surface modification treatment, the wettability of the surface to which the second photoresist liquid is discharged is improved, and the contact angle of the second photoresist liquid to the surface to be discharged is reduced. Process. Here, the surface subjected to the second surface modification treatment preferably includes at least the bottom surface of the pond portion 23 surrounded by the bank portion 21, the inner wall 21 a of the bank portion 21, and the upper surface 21 b of the bank portion 21.
As a specific method of the second surface modification treatment, a method similar to the method of the first surface modification treatment can be used. In these surface modification treatment methods, which wettability changes occur depending on which treatment method, the physical properties of the surface to be ejected to be treated, the physical properties of the second photoresist liquid ejected here, Therefore, an appropriate method is selected according to the state of the surface to be ejected and the composition of the second photoresist solution.
In addition, since the wettability of the surface to be ejected subjected to the second surface modification treatment may change over time, the second surface modification treatment is performed immediately before the second photoresist solution is ejected. Is preferred.
[0031]
In the second photoresist liquid, the film constituents excluding the solvent have substantially the same composition as the film constituents in the first photoresist liquid, and the coating films made of the two photoresist liquids are not separated from each other easily. It is prepared so that it may be integrated. Specifically, a second photoresist solution can be obtained by diluting a resist material (film constituent component) made of the same photosensitive resin as the first photoresist solution with an appropriate solvent. The viscosity of the second photoresist solution may be the same as that of the first photoresist solution, but the lower viscosity tends to spread along the bottom surface of the pond portion 23 after discharge, so that the coating film is easily flattened and applied. Unevenness is unlikely to occur, which is preferable for improving the uniformity of the coating film. In addition, it is preferable that the viscosity of the second photoresist solution is low because ejection defects in the ink jet apparatus are less likely to occur. However, as the blending amount of the solvent increases, the viscosity decreases, but the shrinkage of the film before and after baking increases, and the time required for baking also increases. Therefore, the viscosity of the second photoresist solution is preferably about 8 cp to 2 c, and more preferably about 5 cp to 3 cp.
[0032]
In the present embodiment, the application of the second photoresist liquid can be performed using an ink jet apparatus having the same configuration as that of the ink jet apparatus 100 used for the application of the first photoresist liquid.
The second photoresist solution is discharged so as to fill the entire pond portion 23. Further, since the coating film shrinks when the solvent is removed through the baking process, as shown in FIG. 4B, immediately after the application of the second photoresist solution, It is preferable to apply so that the central portion of the pond portion 23 is thicker than the outer peripheral portion so as to have the same thickness. The height of the coating film at the center of the pond portion 23 (the height immediately after application) is the shrinkage of the bank portion 21 and the coating in the pond portion 23 between the time when the second photoresist solution is applied and the time after baking. In consideration of the contraction of the film, it is preferable that the bank portion 21 and the coating film in the pond portion 23 are set so as to form a layer having a uniform thickness after baking. For example, when the height of the photoresist layer 7 (10, 12, 14) after baking is set to 1 μm, the height of the coating film at the center of the pond portion 23 (the height immediately after application) is about 2 to 4 μm. It is preferable that
Moreover, in order to form the coating film in the pond portion 23 at a desired height, the second photoresist liquid may be discharged to the same portion a plurality of times and overcoated.
[0033]
In addition, when the second photoresist solution is applied in the pond portion 23 by the ink jet method, it is preferable to start application from the center of the pond portion 23 and sequentially apply outward. In this way, after the bank portion 21 is formed, the time until the second photoresist solution comes into contact with the bank portion 21 becomes longer, and until the second photoresist solution comes into contact, This is preferable because the bank portion 21 is further cured.
[0034]
Thus, after apply | coating a 2nd photoresist liquid in the pond part 23 enclosed by the bank part 21, the solvent is removed and the coating film hardens | cures by baking by a suitable method, and board | substrate S A photoresist layer 7 (10, 12, 14) is formed on almost the entire surface.
The first photoresist solution that forms the bank portion 21 and the second photoresist solution that forms the coating film in the pond portion 23 are made of a resist material (film constituent component) having substantially the same composition. The part 21 and the coating film in the pond part 23 are integrated to form a uniform photoresist layer 7 (10, 12, 14) having no boundary.
The photoresist layer 7 is formed by forming a coating film in the pond portion 23 in a state where the bank portion 21 is semi-cured or cured, and the both are integrated. It is a thin film with good in-plane thickness uniformity.
[0035]
According to the present embodiment, the photoresist layer 7 (10, 12, 14) having excellent in-plane uniformity is formed on almost the entire surface of the substrate S in the photolithography process in the manufacturing process of the semiconductor device. As shown in FIG. 2, this photoresist layer 7 (10, 12, 14) is exposed in the next step. However, since the in-plane uniformity is excellent, high exposure accuracy is obtained. Therefore, the shape accuracy of the resist pattern 7a (10a, 12a, 14a) obtained by developing after this exposure is high, and the shape accuracy of the semiconductor device can be improved.
Although the photoresist solution is relatively expensive, it is applied using an ink jet method, so that waste of the photoresist solution can be reduced. For example, in general, the application efficiency of the coating liquid when applying by spin coating is about 5% and about 95% is wasted, whereas in this embodiment, the usage efficiency of the photoresist liquid is used. Is remarkably high at about 80 to 90%, and can greatly reduce the production cost.
[0036]
Moreover, in this embodiment, the 1st photolithography process which patterns the oxide film 2 can be performed using the thin film formation method of this invention.
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a first photolithography process for patterning the oxide film 2.
That is, first, a photoresist solution (coating solution) is applied by an ink jet method on the substantially entire surface of the substrate S on which the pre-process has been completed, that is, the substrate S on which the oxide film 2 is formed. The step of applying the photoresist solution is performed by a method of forming a coating film in the pond portion 23 surrounded by the bank portion 21 after forming the bank portion 21 in the same manner as described above.
Then, after baking and curing the coating film, a photoresist layer (not shown) is formed, and the photoresist layer is exposed through a photomask having a light-shielding portion having a predetermined shape. The resist pattern having a predetermined shape is obtained by development. Up to this point, the same procedure as that for forming the resist pattern 7a (10a, 12a, 14a) can be performed.
After that, after etching the lower layer of the resist pattern, that is, the oxide film 2, using the cured resist pattern as an etching mask, the resist pattern is removed. As a result, a patterned oxide film 2 is obtained.
[0037]
If such a method is used, a photoresist layer having excellent in-plane uniformity can be formed on almost the entire surface of the substrate S in the first photolithography process for patterning the oxide film 2, and a high exposure is obtained when this is exposed. Accuracy is obtained. Therefore, the shape accuracy of the resist pattern obtained by developing after exposure is high, and good etching accuracy can be obtained when the oxide film 2 is etched using this resist pattern as an etching mask.
Further, waste of a relatively expensive photoresist solution can be reduced, which can contribute to a reduction in production cost.
[0038]
In this embodiment, not only the first photolithography process for patterning the oxide film 2 but also the second photolithography process for patterning the silicon oxide film 4 and the silicon nitride film 5, the polysilicon layer 11 is patterned. The same applies to the fifth photolithography process, the eighth photolithography process for patterning the interlayer insulating film 16, the ninth photolithography process for patterning the Al sputter layer 17, and the tenth photolithography process for patterning the passivation film. In addition, the procedure shown in FIG. 6 can be used to form the photoresist layer by using the thin film forming method of the present invention, and the same effect can be obtained.
[0039]
Further, in the present embodiment, the step of forming the interlayer insulating film 16 on almost the entire surface of the substrate S after the previous step can be performed by the thin film forming method of the present invention.
That is, as a material for forming the interlayer insulating film 16, a liquid material such as a coating-type interlayer insulating film liquid material or a porous interlayer insulating film liquid material is used, and a photoresist liquid is applied using the ink jet apparatus 100 described above. Similarly to the above, after the bank portion 21 is formed, the interlayer insulating film 16 can be formed by a method of forming a coating film in the pond portion 23 surrounded by the bank portion 21.
[0040]
By using this method, the interlayer insulating film 16 having excellent in-plane uniformity can be formed on almost the entire surface of the substrate S, and the waste of the liquid material can be reduced, thereby contributing to the reduction of the production cost. .
[0041]
In the present embodiment, the step of forming the conductive layer 17 on almost the entire surface of the substrate S after the previous step can be performed by the thin film formation method of the present invention.
That is, as a material for forming the conductive layer 17, for example, a liquid material for forming an ITO film is used, and the bank portion 21 is formed after the bank portion 21 is formed in the same manner as the method of applying the photoresist liquid using the inkjet device 100 described above. The conductive layer 17 can be formed by a method of forming a coating film in the pond portion 23 surrounded by the bank portion 21.
Then, the conductive layer 17 is patterned by a ninth photolithography process to form a wiring 17a.
[0042]
By using this method, the conductive layer 17 having excellent in-plane uniformity can be formed on almost the entire surface of the substrate S, and the wiring 17a having excellent in-plane uniformity can be obtained. Further, since the waste of the liquid material is small, it can contribute to the reduction of the production cost.
[0043]
In this embodiment, an example of a manufacturing process of a silicon gate CMOS device has been described as an example of a manufacturing method of a semiconductor device. However, the present invention is not limited to this example. For example, a manufacturing process of a silicon gate nMOS device or a pn junction is used. Similarly, in the manufacturing process of the separated bipolar device, formation of a photoresist layer, formation of an interlayer insulating film, and formation of a conductive layer can be performed using the thin film formation method of the present invention.
[0044]
Next, a method for manufacturing an electro-optical device will be described as a second embodiment according to the invention.
FIG. 7 shows an example of a manufacturing process of the TFT array substrate 51 in which a TFT (Thin Film Transistor) is formed on a glass substrate in the order of the processes.
The TFT substrate 51 of this embodiment is used as a component of various electro-optical devices such as a liquid crystal display device, an organic EL display, and a field emission display as a transparent substrate having a switching element.
[0045]
Reference numeral 31 in the figure indicates a glass substrate. The manufacturing process of this example will be briefly described. First, a polishing process 32 and then an initial cleaning process 33 are performed on the glass substrate 31, and then a first ITO (indium tin oxide) film forming process is performed. 34. Then, the first ITO film is patterned by the first photolithography process 35.
Next, after performing an interlayer insulating film forming step 36 and subsequently performing a gate film forming step 37, the gate film is patterned by a second photolithography step 38.
Next, after the second ITO film forming step 39 is performed, the second ITO film is patterned by a third photolithography step 40.
[0046]
Next, after performing a gate insulating film forming step 41, the gate insulating film is patterned by a fourth photolithography step.
Next, after an i-type amorphous-silicon film (ia-Si film) forming step 43 is performed, the ia-Si film is patterned by a fifth photolithography step 44.
Next, after performing an etching stopper film forming step 45, the etching stopper film is patterned by a sixth photolithography step 46.
Then n ⁺ Amorphous silicon film (n ⁺ a-Si film) forming step 47, and then the seventh photolithography step 48 is followed by n ⁺ The a-Si film is patterned.
Next, after performing the source / drain electrode layer forming step 49, the source / drain electrode layer is patterned by the eighth photolithography step 50, and the TFT array substrate (reverse stagger type) 51 is obtained.
[0047]
In the present embodiment, the step of patterning the first ITO film by the first photolithography step 35 is performed by using the thin film forming method of the present invention for forming the photoresist layer in the procedure shown in FIG.
That is, first, a photoresist solution is applied to almost the entire surface of the substrate S after the first ITO film forming step 34 by an inkjet method. In the step of applying the photoresist solution, the bank portion 21 is first formed with the first photoresist solution, and then the second photoresist solution is placed in the pond portion 23 surrounded by the bank portion 21 in the same manner as described above. In the method of forming a coating film.
Then, a photoresist layer is formed by baking and curing the coating film, and the photoresist layer is exposed through a photomask having a light-shielding portion having a predetermined shape, and then developed. A resist pattern having a predetermined shape is obtained.
Thereafter, the first ITO film is etched using the cured resist pattern as an etching mask, and then the resist pattern is removed. As a result, a patterned ITO film is obtained.
[0048]
In the present embodiment, not only the first photolithography process 35 but also the second to eighth photolithography processes 38, 40, 42, 44, 46, 48, and 50 are similarly described with reference to FIG. According to the procedure shown in FIG. 4, the photoresist layer is formed using the thin film forming method of the present invention.
[0049]
According to this embodiment, in the first to eighth photolithography processes 35, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, the photoresist layer having excellent in-plane uniformity over almost the entire surface of the substrate S. When this is exposed, high exposure accuracy can be obtained. Therefore, the shape accuracy of the resist pattern obtained by developing after exposure is high, and good etching accuracy can be obtained by etching using this resist pattern as an etching mask.
Further, waste of a relatively expensive photoresist solution can be reduced, which can contribute to a reduction in production cost.
[0050]
In this embodiment, an example of the manufacturing process of the TFT substrate constituting the electro-optical device has been described. However, the present invention is not limited to this, and in various electro-optical device manufacturing methods, a photoresist solution is used to perform the photolithography process. When applying, the thin film forming method of the present invention can be used in the same manner, whereby a waste of the photoresist liquid can be reduced and a photoresist layer with good in-plane uniformity can be obtained.
For example, it is preferable to use the thin film formation method of the present invention when applying a photoresist solution in a photolithography process for forming electrodes of a simple matrix liquid crystal display device or a segment type liquid crystal display device.
[0051]
Moreover, the thin film formation method of the present invention can be used not only in the photolithography process but also in various thin film formation processes using a liquid material.
For example, in an electro-optical device such as a liquid crystal display device, a step of forming a transparent conductive film using a liquid material, a step of forming an interlayer insulating film, a step of forming a conductive layer, a step of forming an alignment film, a planarizing film The method for forming a thin film of the present invention can be used for the step of forming, the step of forming a protective film, and the like.
[0052]
In addition, since the thin film forming method of the present invention is applied by inkjet, it is not always necessary to apply the entire surface of the substrate, and a thin film having an arbitrary planar shape can be formed. Therefore, the present invention can be used not only for forming a thin film on almost the entire surface of the substrate but also for forming a thin film having an arbitrary shape.
[0053]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the thin film forming method of the present invention, first, the first coating liquid is ejected onto the contour portion of the region on the substrate where the thin film is to be formed by the ink jet method, so that the width is relatively narrow. Since the bank portion is formed, it is possible to form a bank portion having good surface state uniformity and a clear outline.
And in the pond part surrounded by this bank part, since the 2nd coating liquid is discharged by the inkjet method and a coating film is formed, the surface state in the coating film in a pond part becomes substantially uniform, and the difference in surface tension It is difficult for climax caused by In addition, since the first coating liquid and the second coating liquid contain film constituents having substantially the same composition, after curing, a thin film having both a unified and excellent in-plane uniformity and a sharp outline is obtained. can get.
In addition, since the ink jet method is used, the coating liquid can be applied to a predetermined part with a predetermined coating amount, and therefore, the waste of the coating liquid is much less than that of the spin coating method, and the production cost can be reduced. Can do.
[0054]
The method for producing a thin film structure of the present invention is a method for producing a thin film structure in which a thin film is formed on a substrate, wherein the thin film is formed by the thin film formation method of the present invention. Therefore, it is possible to obtain a thin film structure including a thin film with excellent in-plane uniformity, and to reduce the waste of the coating liquid for forming the thin film, thereby contributing to the reduction of production costs.
[0055]
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device provided with an interlayer insulating film, wherein the interlayer insulating film is formed by the thin film forming method of the present invention. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor device provided with an interlayer insulating film having excellent in-plane uniformity, and to reduce the waste of the coating liquid for forming the interlayer insulating film, thereby contributing to the reduction of production costs.
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device provided with a wiring formed by patterning a conductive layer, the step of forming the conductive layer by the thin film forming method of the present invention, It has the process of patterning a layer, It is characterized by the above-mentioned. Therefore, a semiconductor device having wiring with excellent in-plane uniformity can be obtained, and waste of the coating liquid for forming the conductive film can be reduced, thereby contributing to reduction in production cost.
Moreover, the manufacturing method of the semiconductor device of this invention is a manufacturing method of the semiconductor device including a photolithography process, Comprising: This photolithography process includes the process of forming a photoresist layer with the thin film formation method of this invention. Features. Therefore, a photoresist layer having excellent in-plane uniformity can be formed, and high exposure accuracy can be obtained. In addition, it is possible to contribute to the reduction of production cost by reducing the waste of the photoresist solution, which is a relatively high unit price.
[0056]
The electro-optical device manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing an electro-optical device having a transparent conductive film on a substrate, wherein the transparent conductive film is formed by the thin film forming method of the present invention. Accordingly, an electro-optical device having a transparent conductive film with excellent in-plane uniformity can be obtained, and the waste of the coating liquid for forming the transparent conductive film can be reduced, thereby contributing to the reduction of production costs. .
The method of manufacturing an electro-optical device according to the present invention is a method of manufacturing an electro-optical device including a photolithography process, and the photolithography process includes a step of forming a photoresist layer by the thin film forming method according to claim 7. It is characterized by including. Therefore, a photoresist layer having excellent in-plane uniformity can be formed, and high exposure accuracy can be obtained. In addition, it is possible to contribute to the reduction of production cost by reducing the waste of the photoresist solution, which is a relatively high unit price.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of a semiconductor device in order of processes according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a process of forming a resist pattern in the order of processes in the first embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of an ink jet head suitably used in the present invention.
4A and 4B show a resist layer forming step in the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view showing a bank portion forming step, and FIG. 4B is a coating film formed in a pond portion; It is sectional drawing which shows a process.
FIG. 5 is a diagram for explaining a contact angle.
6 is a diagram showing an example of a photolithography process in the first embodiment according to the present invention in order of processes. FIG.
FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an example of a manufacturing process of a TFT substrate constituting an electro-optical device according to the second embodiment of the invention. FIGS.
8A and 8B show an example of a conventional thin film forming method, in which FIG. 8A is a cross-sectional view of a thin film before drying, and FIG. 8B is a cross-sectional view of a thin film after drying.
[Explanation of symbols]
7, 10, 12, 14 Photoresist layer
16 Interlayer insulation film
17 Conductive layer
17a Wiring
21 Bank
23 Ikebe
51 TFT array substrate
S substrate (substrate after the previous process)
100 Inkjet device

Claims

A method of forming a thin film by applying a coating solution on a substrate,
Forming a bank portion by discharging a first coating liquid by an ink jet method on a contour portion of the region on the substrate where the thin film is formed;
The pond part surrounded by the bank part in a semi-cured or cured state contains a film constituent having substantially the same composition as the first coating liquid, and has a second viscosity lower than the viscosity of the first coating liquid . A method of forming a thin film, comprising a step of discharging a coating liquid by an ink jet method.

Before discharging the first coating liquid and / or before discharging the second coating liquid, surface modification treatment is performed on the surface to be discharged from which the coating liquid is discharged. The thin film forming method according to claim 1 .

The first surface modification treatment for reducing wettability is performed on the surface to be discharged from which the first coating liquid is discharged before the first coating liquid is discharged. 3. The thin film formation method according to 2.

Claims prior to discharging the second coating solution, with respect to the ejection surface of the coating liquid of the second is discharged, and performs the second surface modification treatment for improving the wettability 4. The method for forming a thin film according to either 2 or 3 .

Thin film forming method according to any one of claims 1 to 4, wherein the line width of the bank portion is 500μm or less.

Said first coating liquid and second coating liquid, a thin film forming method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a photo-resist liquid.

A method of manufacturing a thin film structure in which a thin film is formed on the substrate, a manufacturing method of the thin film structure, and forming the thin film by the thin film forming method according to any one of claims 1-5.

A method of manufacturing a semiconductor device having an interlayer insulating film, a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises forming the interlayer insulating film by a thin film forming method according to any one of claims 1-5.

A method of manufacturing a semiconductor device having a patterned formed by wiring a conductive layer, patterning and forming the conductive layer by a thin film forming method according to any one of claims 1 to 5 and the conductive layer A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step.

A method of manufacturing a semiconductor device including a photolithography process, wherein the photolithography process includes a step of forming a photoresist layer by the thin film forming method according to claim 6 .

A method of manufacturing an electro-optical device having a transparent conductive film on a substrate, the electro-optical device, which comprises forming the transparent conductive film by a thin film forming method according to any one of claims 1 to 5 Production method.

A method of manufacturing an electro-optical device including an interlayer insulating film, a method of manufacturing an electro-optical device, which comprises forming the interlayer insulating film by a thin film forming method according to any one of claims 1-5.

A method of manufacturing an electro-optical device having a patterned formed by wiring a conductive layer, patterning and forming the conductive layer by a thin film forming method according to any one of claims 1 to 5 and the conductive layer And a method of manufacturing an electro-optical device.

An electro-optical device manufacturing method including a photolithography step, wherein the photolithography step includes a step of forming a photoresist layer by the thin film forming method according to claim 6. .