JP2012234676A - 薄膜のパターニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜の加工において役割を終えたパターニング部材やこのパターニング部材上に形成された薄膜が基板上に再付着することを回避することを可能にする薄膜のパターニング方法を提供する。
【解決手段】第一基板１上に設けられている無機、有機又は有機／無機材料からなる薄膜（薄膜１２）をパターニングする薄膜のパターニング方法において、第一基板１上に、Ａ材料からなる薄膜１１をパターニング形成する工程と、第一基板１上及び薄膜１１上に、無機、有機又は有機／無機材料であるＢ材料からなる薄膜１２を成膜する工程と、薄膜１１上に成膜される薄膜１２と、第二基板２と、を接着することで第一基板１と、第二基板２と、を貼り合わせて貼り合わせ基板を作製する工程と、第一基板１から、薄膜１１と、薄膜１１上に設けられる薄膜１２と、を除去する工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、無機、有機又は有機／無機材料からなる薄膜を所望の形状に加工する薄膜のパターニング方法に関する。

基板上に形成された薄膜を所望の形状にパターニングする方法として、例えば、フォトリソグラフィーを利用した方法が知られている。具体的には、パターニングを施したい薄膜上にフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層を露光・現像した上でエッチングを施す。これにより、基板上に形成された薄膜を所望の位置・領域のみに残すことができる。

このフォトリソグラフィーを利用した薄膜のパターニングは、無機材料からなる薄膜をパターニングする際には広く用いられている方法である。一方で、有機材料からなる薄膜をパターニングする際には、薄膜を構成する有機材料がフォトレジストの溶媒である有機溶媒によって影響を受けるという課題がある。具体的には、フォトレジストの溶媒が薄膜を構成する有機材料と接すると、本来残すべき有機材料までもが溶解してしまうという課題がある。

また、フォトレジスト膜を露光した後に用いる現像液、エッチング後にレジストを剥離する剥離液でも同様の課題がある。露光液／現像液として、一般的には、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）溶液が使用されている。一方、剥離液として、一般的には、ヒドロキシルアミン／２−（２−アミノエトキシ）エタノール／カテノール／水混合液（ＥＫＣと称する場合もある）が使用されている。これら溶液に対して、薄膜を構成する有機材料が可溶な場合があり、これがフォトリソグラフィーを利用する際の障壁となっている。

以上のように、フォトリソグラフィーを用いたパターニングプロセスにおいて、特に、有機材料からなる薄膜が有する課題、即ち、本来残すべき膜がプロセスの途中で溶解するという課題を解決すべく、例えば、特許文献１に記載の方法が提案されている。特許文献１では、フォトリソグラフィーを利用して基板上に水溶性材料からなる膜をパターニング形成する工程と、基板上あるいは水溶性材料からなる膜上に薄膜を形成する工程と、リフトオフによって水溶性材料からなる膜を除去する工程を有している。また特許文献１にて提案されている方法は、フォトレジストの水への溶解度と、水溶性材料の有機溶媒への溶解度との相違及び選択的なリフトオフを利用した薄膜のパターニング方法である。

特許第４５５７２８５号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、薄膜の加工という役割を果たし不要となったフォトレジスト等のパターニング部材、あるいはこのパターニング部材上に形成された薄膜等の被リフトオフ材料を除去する際に、これら部材等が基板に再付着することがある。このように除去すべき部材が基板に再付着することによってパターニング不良が生じることがあった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、薄膜の加工において役割を終えたパターニング部材やこのパターニング部材上に形成された薄膜が基板上に再付着することを回避することを可能にする薄膜のパターニング方法を提供することである。

本発明の薄膜のパターニング方法は、第一基板上に設けられている無機、有機又は有機／無機材料からなる薄膜をパターニングする薄膜のパターニング方法において、
前記第一基板上に、Ａ材料からなる薄膜をパターニング形成する工程と、
前記第一基板上及び前記Ａ材料からなる薄膜上に、無機、有機又は有機／無機材料であるＢ材料からなる薄膜を成膜する工程と、
前記Ａ材料からなる薄膜上に成膜される前記Ｂ材料からなる薄膜と、第二基板と、を接着することで前記第一基板と、前記第二基板と、を貼り合わせて貼り合わせ基板を作製する工程と、
前記第一基板から、前記Ａ材料からなる薄膜と、前記Ａ材料からなる薄膜上に設けられる前記Ｂ材料からなる薄膜と、を除去する工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、薄膜の加工において役割を終えたパターニング部材やこのパターニング部材上に形成された薄膜が基板上に再付着することを回避することを可能にする薄膜のパターニング方法を提供することができる。

本発明の薄膜のパターニング方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。 本発明の第一の実施形態の好適例を示す断面模式図である。 本発明の薄膜のパターニング方法における第二の実施形態を示す断面模式図である。 本発明の第二の実施形態の好適例を示す断面模式図である。 実施例４で製造される有機ＥＬ表示装置の製造プロセスを示す断面模式図である。 実施例５で製造されるタングステンコンタクトプラグの製造プロセスを示す断面模式図である。

本発明の薄膜のパターニング方法は、第一基板上に設けられている無機、有機又は有機／無機材料からなる薄膜をパターニングする方法である。ここで本発明の薄膜のパターニング方法は、以下に説明するように、二種類の態様がある。

本発明の薄膜のパターニング方法の第一の態様は、下記工程（Ｉａ）乃至（ＩＶａ）を有する薄膜のパターニング方法である。
（Ｉａ）第一基板上に、Ａ材料からなる薄膜をパターニング形成する工程
（ＩＩａ）第一基板上及びＡ材料からなる薄膜上に、無機、有機又は有機／無機材料であるＢ材料からなる薄膜を成膜する工程
（ＩＩＩａ）Ａ材料からなる薄膜上に成膜されるＢ材料からなる薄膜と、第二基板と、を接着することで第一基板と、第二基板と、を貼り合わせて貼り合わせ基板を作製する工程
（ＩＶａ）第一基板から、Ａ材料からなる薄膜と、Ａ材料からなる薄膜上に設けられるＢ材料からなる薄膜と、を除去する工程
また本発明の薄膜のパターニング方法の第二の態様は、下記工程（Ｉｂ）乃至（ＩＶｂ）を有する薄膜のパターニング方法である。
（Ｉｂ）第一基板上に、少なくともＡ１材料からなる薄膜とＡ２材料からなる薄膜とを有する積層体をパターニング形成する工程
（ＩＩｂ）第一基板上及び当該積層体上に、無機、有機又は有機／無機材料であるＢ材料からなる薄膜を成膜する工程
（ＩＩＩｂ）当該積層体上に成膜されるＢ材料からなる薄膜と、第二基板の表面と、を接着することで第一基板と、第二基板と、を貼り合わせて貼り合わせ基板を作製する工程
（ＩＶｂ）第一基板から、当該積層体と、当該積層体上に設けられるＢ材料からなる薄膜と、を除去する工程
尚、本発明の薄膜のパターニング方法の第二の態様において、少なくともＡ２材料からなる薄膜は、水、有機溶媒、水と有機溶媒との混合溶媒のいずれにも溶解しない材料からなる層である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、特に図示又は記載されない部分に関しては、本発明に係る技術分野において周知又は公知の技術を適用することができる。また以下に説明する実施形態は、あくまでも本発明の実施形態の一つに過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１は、本発明の薄膜のパターニング方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。以下、図１を適宜参照しながら各工程について説明する。

（Ｉａ）Ａ材料からなる薄膜のパターニング工程
まず図１（ａ）に示されるように、第一基板１上に、Ａ材料からなる薄膜１１（以下、単に、「薄膜１１」という場合がある。）をパターニング形成する。

薄膜１１の構成材料であるＡ材料は、後述するリフトオフ工程を支障なく行うことができれば特に限定されるものではない。またＡ材料は、一種類の材料で構成されていてもよいし、複数種類の材料で構成されていてもよい。ただし、Ａ材料は、特定の溶媒に対する溶解度が後述するＢ材料よりも高い材料を選択する必要がある。この材料選択によって、後述するリフトオフ工程において、当該特定の溶媒を用いることでＡ材料からなる薄膜１１を選択的に第一基板１から除去することが可能となる。

尚、上述した材料選択は、Ｂ材料の材質に応じて適宜行う必要がある。以下、材料選択の具体例を説明する。

例えば、Ｂ材料が有機材料等の非水溶性材料である場合、Ａ材料として水溶性材料を選択する。尚、Ａ材料が複数種類の材料で構成されている場合は、構成材料の一部が水溶性材料であればよい。ここでＡ材料として水溶性材料を選択する場合、後述するリフトオフ工程で使用される溶媒（Ａ材料の溶解液）を水にするのが好ましい。

ここでＡ材料として選択される水溶性材料としては、ＬｉＦ、ＮａＣｌ等の水溶性無機材料、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロドリン等の水溶性ポリマーが挙げられる。ただし、本発明においてはこれらに限定されるものではない。

またＢ材料がアルコール類（メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等）に対して不溶あるいは難溶である場合、Ａ材料として複素環化合物を選択する。Ａ材料として選択される複素環化合物として、例えば、フェナントロリン、ピリジンを含む複素環化合物が挙げられる。より具体的には、下記構造式で示される化合物が挙げられる。

複素環化合物は、炭素以外の元素（Ｎ、Ｓ、Ｏ等）に電荷が極在化する。例えば、複素環化合物であるピリジンの窒素元素に環上のマイナスの電荷が極在化する。この極性部位とアルコール分子のＯＨ基に含まれる水素とが相互作用を起こして水素結合を形成する。これにより複素環化合物はアルコール類に溶解し易くなる。よって、極性のある複素環化合物はアルコールによる溶解速度が速い。

以上より、Ｂ材料の特性、具体的には、Ｂ材料の特定の溶媒に対する溶解性を考慮することで、Ａ材料を適宜選択することができる。言い換えると、Ｂ材料は、後述するリフトオフ工程で使用される、Ａ材料を溶解する溶媒に溶解しない材料を選択する。尚、上記特定の溶媒は、上述した水、アルコール類に限定されるものではなく、パターニングの対象となるＢ材料からなる膜を溶解しないという条件を満たせば特に限定されるものではない。

Ａ材料を溶解する溶媒が水の場合では、Ｂ材料として水に不溶である非水溶性材料を選択する。非水溶性材料として、水に溶解しない有機材料、無機材料又は有機材料と無機材料とを組み合わせてなるハイブリッド材料、有機材料と無機材料との混合材料が挙げられる。例えば、無機材料では、窒化シリコン、酸化シリコン等の珪素化合物、水に溶解せずかつ水と反応しない金属を挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。

Ａ材料を溶解する溶媒が水酸基を含むアルコール類、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールである場合では、Ｂ材料として当該アルコール類に難溶である材料を選択する。ここでアルコール類に難溶である材料として、芳香族炭化水素化合物が挙げられる。芳香族炭化水素化合物として、例えば、ナフタレン、フルオランテン、アントラセン、テトラセン、フェナントレン、ピレン、トリフェニレン、クリセン等の縮合環芳香族炭化水素化合物を主骨格として含むが挙げられる。

ここで縮合多環炭化水素化合物とは、炭化水素のみで構成された環状不飽和有機化合物である。より具体的には、少なくともベンゼン環等の芳香環の１辺が縮合されてなる縮合環を含む化合物である。また縮合多環炭化水素化合物は、縮合環上のπ電子が均一に分散して非極在化しているので極性が生じない。このため、縮合多環炭化水素化合物はアルコールに溶解し難い材料である。

ただし、上記の縮合多環炭化水素化合物は、そのままでは熱安定性が低いため、Ｂ材料からなる薄膜１２の構成材料としては不適格である。従って、これらの縮合多環炭化水素化合物に置換基が付加された化合物がＢ材料からなる薄膜１２の構成材料として使用される。

ここでＢ材料からなる薄膜１２（薄膜１２が複数の層からなる積層体である場合は、その最上層）の構成材料である化合物として、好ましくは、上述した縮合多環炭化水素化合物が単結合により複数結合されてなる有機化合物である。尚、この有機化合物には、主骨格である縮合多環炭化水素化合物にメチル基、エチル基等のアルキル基が適宜置換されている化合物も含まれる。尚、この有機化合物には、主骨格中あるいは置換基中にヘテロ原子（Ｎ、Ｏ等）を有する化合物は含まれない。

ここで縮合多環炭化水素化合物が単結合により複数結合されてなる有機化合物として、例えば、下記構造式で示される化合物が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。

ところで、Ａ材料からなる薄膜のパターニングを行う方法として、フォトリソグラフィー法、インクジェット法、印刷法等がある。ここでフォトリソグラフィー法を利用する場合は、まず基板（第一基板１）の全面にＡ材料からなる薄膜１１を形成する必要がある。Ａ材料からなる薄膜１１の形成方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、蒸着法、スピンコート法、ディップコート法、インクジェット法等の既存の方法を用いることができる。基板（第一基板１）の全面にＡ材料からなる薄膜１１を形成した後、形成したＡ材料からなる薄膜１１のパターニングを行う。具体的には、Ａ材料からなる薄膜１１上にフォトレジスト膜を塗布形成した後、露光、現像工程を経て、フォトレジスト膜に被覆されていない領域に設けられているＡ材料からなる薄膜１１をエッチング（ウェットエッチング又はドライエッチング）により除去する。以上により、図１（ａ）に示されるように所望の形状にパターニングされたＡ材料からなる薄膜１１を形成することができる。

尚、フォトリソグラフィー法を利用する場合、フォトレジストを溶解する溶媒として有機溶媒が使用されることから、Ａ材料からなる薄膜１１のパターニングをする際に、Ａ材料そのものが溶解してしまう場合がある。この場合では、インクジェット法や印刷法を採用するのが好ましい。具体的には、Ａ材料を含む溶液を所定の位置あるいは領域に選択的に塗布する。これにより、図１（ａ）に示されるように所望の形状にパターニングされたＡ材料からなる薄膜１１を形成することができる。

（ＩＩａ）Ｂ材料からなる薄膜を成膜する工程
上記工程（Ｉａ）の後、図１（ｂ）に示されるように、Ｂ材料からなる薄膜１２（以下、単に、「薄膜１２」という場合がある。）を、第一基板１上又はＡ材料からなる薄膜１１上に成膜する。

Ｂ材料からなる薄膜１２を形成する方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、蒸着法、スピンコート法、ディップコート法、インクジェット法等の既存の方法を用いることができる。

尚、本発明の主たる特徴としては、第一基板１上に配置されたＡ材料からなる薄膜１１及び薄膜１１上に形成されたＢ材料からなる薄膜１２を、薄膜１２と接着している第二基板２を用いて第一基板１から取り外すことにある。このため、Ａ材料からなる薄膜１１が第一基板１から取り外しやすい構成であることが好ましい。

図２は、本発明の好適例の一例を示す図である。図２に示されるように、第一基板１上にＡ材料からなる薄膜１１とＢ材料からなる薄膜１２とをそれぞれ形成する際に、Ａ材料からなる薄膜１１をＢ材料からなる薄膜１２よりも膜厚を厚く形成するのが好ましい。即ち、Ｂ材料からなる薄膜１２がＡ材料からなる薄膜１１よりも薄くなるように薄膜１１を形成しておくのが好ましい。こうすることで、Ａ材料からなる薄膜１１の端部にＡ材料を溶解させる溶媒が接触しやすくなるので歩留まりよくパターニングすることができる。

（ＩＩＩａ）貼り合わせ基板の作製工程
上記工程（ＩＩａ）の後、図１（ｃ）に示されるように、Ｂ材料からなる薄膜１２と第二基板２とを貼り合わせて、第一基板１と第二基板２とからなる張り合わせ基板を作製する。

本工程で使用される第二基板２は、その表面が、第一基板１上に設けられるＡ材料からなる薄膜１１上に形成されたＢ材料からなる薄膜１２と接着できる構成であることが必要である。

ここで第二基板２は、Ａ材料からなる薄膜を溶解する溶媒に溶解しない材料からなる基板であれば、特に限定されるものではない。第二基板２として、具体的には、シリコンウェーハ、ガラス基板、ＰＥＴ樹脂、アクリル樹脂等の有機樹脂シート等が挙げられるが特に限定されない。

またＢ材料からなる薄膜１２との接着力を増すために、第二基板２の表面に予め接着層（不図示）を形成しておいてもよい。接着層は、接着シートを貼りつけることで形成してもよいし、接着剤となる材料を第二基板２の表面に塗布して形成してもよい。接着層の材料として、具体的には、熱硬化型ポリマー樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、反応形アクリル系接着剤等が挙げられる。ただし本発明はこれらに限定されるものではない。

一方、本工程において、第一基板１と第二基板２とを貼り合わせて貼り合わせ基板を作製する具体的な手段については、接着剤貼り合わせ法、基板表面活性化法等の既存の方法を用いることができるが、特に限定されるものではない。

（ＩＶａ）リフトオフ工程
上記工程（ＩＩＩａ）の後、第二基板２を動かして、Ａ材料からなる薄膜１１とこの薄膜１１上に形成されているＢ材料からなる薄膜１２とを一緒に、もしくは同時に第一基板１から除去する。これにより図１（ｄ）に示されるように、Ｂ材料からなる薄膜１２が所望の領域にのみ残存することで、Ｂ材料からなる薄膜１２が所望の形状にパターニングされる。

本工程は、第一基板１とＡ材料からなる薄膜１１との界面又はその界面の近傍において、第一基板１上に設けられているＡ材料からなる薄膜１１を取り外す工程である。ここでＡ材料からなる薄膜１１を取り外す方法としては、力学的な方法、化学的な方法、熱的な方法等が挙げられるが、本発明においては特に限定されない。

力学的な方法としては、予め、第一基板１とＡ材料からなる薄膜１１との界面における接着強度を、Ａ材料からなる薄膜１１とＢ材料からなる薄膜１２との界面及びＢ材料からなる薄膜１２と第二基板２と界面における接着強度よりも小さくしておく。こうすれば、第一基板１又は第二基板２を、対向する基板から引き離す方向に力を加わることでＡ材料からなる薄膜１１を第一基板１から除去することができる。

熱的な方法としては、Ａ材料からなる薄膜１１の融点又は軟化点を、第一基板１、Ｂ材料からなる薄膜１２、第二基板２の融点又は軟化点より低温になるように材料を選定する。こうすることで、貼り合わせ基板に熱を加えながら第一基板１又は第二基板２を引き離すことでＡ材料からなる薄膜１１を第一基板１から除去することができる。

化学的な方法としては、Ａ材料からなる薄膜１１を選択的に溶解する溶媒（溶解液）を第一基板１と第二基板２との間に設けられる空隙に浸透せしめてＡ材料からなる薄膜１１を溶解する方法である。つまり、Ａ材料からなる薄膜１１を溶解する溶媒が、Ａ材料からなる薄膜１１に浸透することにより、Ａ材料からなる薄膜１１が溶解する。このときＡ材料からなる薄膜１１上に形成されるＢ材料からなる薄膜１２は第二基板２に接着しているので、第一基板１と第二基板２とを引き離すと、第二基板２（の表面）に接着しているＢ材料からなる薄膜１２は、第一基板１から引き離される。一方、第一基板１上に直接形成されている（第一基板１に接するように形成されている）Ｂ材料からなる薄膜１２は、第二基板２と接着しておらず、薄膜１２と第一基板１との間にＡ材料からなる薄膜１１が存在しないので、本工程の後でも第一基板１上に残存する。従って、工程（Ｉａ）を行った後において残存していたＡ材料からなる薄膜１１が設けられていた領域以外の領域に沿ってＢ材料からなる薄膜１２がパターニングされることになる。またこの方法（化学的な方法）では、第一基板１とＡ材料からなる薄膜１１の界面にも溶媒が浸透するので、Ａ材料からなる残渣は第一基板１上にほとんど残らない。さらにこの方法（化学的な方法）では、本工程において生じたＢ材料等からなる残渣は第二基板２にて回収されるので、当該残渣が第一基板１上に残存することがない。

以上の通り説明した方法（力学的な方法、熱的な方法、化学的な方法）のうち、本工程を行った後のパターニングされたＢ材料からなる薄膜１２の仕上がり状況を考慮すると、化学的な方法を採用するのが好ましい。

尚、化学的な方法を利用する場合、貼り合わせた２枚の基板の間に、Ａ材料からなる薄膜１１を溶解させる溶媒を浸透させる方法は、貼り合わせ基板を構成する２枚の基板間の内部まで溶媒を浸透させることができる方法であれば、特に限定されるものではない。

具体的な方法として、大気圧より圧を減じた減圧雰囲気下にあるチャンバーに貼り合わせ基板を設置した後、Ａ材料を溶解させる溶媒をチャンバー内に導入し、チャンバーの圧を逐次変動させることにより溶媒を浸透させる方法がある。

また本工程において使用される溶媒は、Ａ材料の性質、特に、Ａ材料の溶解性を考慮して、水、有機溶媒又は水／有機溶媒の混合溶媒のいずれかから適宜選択される。

図３は、本発明の薄膜のパターニング方法における第二の実施形態を示す断面模式図である。以下、図３を適宜参照しながら各工程について説明する。尚、第二の実施形態は、第一の実施形態と共通している部分があるので、以下の説明では、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。

（積層体の成膜工程）
まず図３（ａ）に示されるように、第一基板１上に、Ａ１材料からなる薄膜１３（以下、単に、「薄膜１３」という場合がある。）と、Ａ２材料からなる薄膜１４（以下、単に、「薄膜１４」という場合がある。）とからなる積層体を成膜・形成する。

図３（ａ）に示されるように、本発明では、Ａ材料からなる薄膜１１に代えてＡ１材料からなる薄膜１３と、Ａ２材料からなる薄膜１４とからなる積層体としてもよい。本発明の第一の実施形態において、Ａ材料からなる薄膜１１のパターニングをフォトリソグラフィーで行う場合、薄膜１１を構成するＡ材料がリフトオフ工程においては好適な材料であるが、フォトリソグラフィーに対して好適な材料でない場合がある。そこで本実施形態では、薄膜１１の代わりに、Ａ１材料からなる薄膜１３と、Ａ２材料からなる薄膜１４とからなる積層体を用いる。この積層体を用いることで、薄膜１３の構成材料であるＡ１材料としてリフトオフ工程を行うのに好適な材料を使用し、薄膜１４の構成材料であるＡ２材料としてフォトリソグラフィーを行うのに好適な材料を使用することができる。例えば、薄膜１３（下層）を構成するＡ１材料として水溶性材料を使用し、薄膜１４（上層）を構成するＡ２材料として非水溶性材料とすること等が挙げられる。具体的には、Ａ１材料として水溶性ポリマーを選択して薄膜１３を形成し、Ａ２材料として窒化シリコン等の非水溶性の無機材料を選択して薄膜１４を形成することができる。このような構成により、Ａ１材料がフォトリソグラフィー工程で用いられるフォトレジストの溶媒等に影響を受ける材料であっても、Ａ２材料で表面が保護されているので、問題なく工程を行う可能となる。

また図３にて示される本発明の第二の実施形態において、薄膜１３の膜厚は、薄膜１２の膜厚と比べて、厚くするのが好ましい。こうすることで、Ａ１材料からなる薄膜１３の端部にＡ１材料を溶解させる溶媒が接触しやすくなるので歩留まりよくパターニングすることができる。

（積層体のパターニング工程）
次に、薄膜１３及び薄膜１４で構成される積層体のパターニングを行う。この積層体のパターニングにあたっては、フォトリソグラフィー法を利用する。ここで本実施形態（第二の実施形態）において、薄膜１３及び薄膜１４のパターニングを行う際に好ましい態様について以下に説明する。図４は、本発明の第二の実施形態の好適例を示す断面模式図である。図４に示されるように、Ａ１材料からなる薄膜１３の端部が、Ａ２材料からなる薄膜１４の端部に対して内側に引込んでいる形状にしておくと、薄膜１２の成膜時に薄膜１２が薄膜１３の端部にほとんど付着せず、薄膜１３が露出したままになる。Ａ１材料からなる薄膜１３を溶解させる溶媒を浸透させる際に、この溶媒が薄膜１３の端部に接触しやすくなり、薄膜１３の端部にＢ材料からなる薄膜１２が形成されることによる剥離不良の問題を解消させることができる。このため薄膜１３の溶解が、より速く進み、より効率よく、かつ歩留まりよくパターニングすることが可能となる。

（その他の工程）
以上のように薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体のパターニングを行った後、第一基板１上及び薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体上にＢ材料からなる薄膜１２を成膜する（図３（ｂ））。次に、第一基板１と第二基板２とを貼り合わせて貼り合わせ基板を作製する（図３（ｃ））。次に、リフトオフ工程を行うことにより、積層体のパターニング工程を行った後において残存していた薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体が設けられていた領域以外の領域に沿ってＢ材料からなる薄膜１２がパターニングされることになる（図３（ｄ））。

ここで図３（ａ）から図３（ｄ）に至るまでに行われる工程（Ｂ材料からなる薄膜１２の形成工程、貼り合わせ基板の作製工程、リフトオフ工程）については、第一の実施形態と同じ方法で行うことができる。

本発明の薄膜のパターニング方法は、薄膜状のデバイスや薄膜状の部材を有する電子デバイスを製造する上で有用である。例えば、有機ＥＬ素子を構成する電極層や有機化合物層を形成する上で有用である。また薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やコンタクトプラグ等の薄膜状の半導体デバイスを製造する際においても有用な方法である。

［実施例１］
図１に示される工程に沿って、第一基板１上に所望の形状にパターニングされた薄膜１２を作製した。

（Ｉａ）Ａ材料からなる薄膜をパターニング形成する工程
本実施例では、Ａ材料として水溶性材料であるＰＶＰ（ポリビニルピロドリン）を用いた。具体的には、インクジェット法により、第一基板１上に、Ａ材料を塗布成膜して薄膜１１を形成した。このとき薄膜１１の膜厚は１μｍであった。尚、薄膜１１は、第一基板１上に後述するＢ材料からなる薄膜１２を設けない領域に形成した。

（ＩＩａ）Ｂ材料からなる薄膜の成膜工程
本実施例では、Ｂ材料として非水溶性材料である窒化シリコンを用いた。具体的には、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、窒化シリコンを、第一基板１上あるいはＡ材料からなる薄膜１１上に成膜した。このとき薄膜１２の膜厚は０．５μｍであった。

（ＩＩＩａ）貼り合わせ基板の作製工程
第二基板２としてガラス基板を用意し、この第二基板３０上に、スピンコーターを用いて熱硬化型ポリマー（例えば、フォトレジスト）を塗布成膜した。このとき熱硬化型ポリマーからなる薄膜の膜厚は、５００ｎｍであった。次に、熱硬化型ポリマーからなる薄膜上に、接着剤を塗布して、第一基板１と第二基板２の貼り合わせを行い、貼り合わせ基板を作製した。尚、熱硬化性ポリマーは必ずしも形成する必要はないが、ガラス基板と接着剤との間に熱硬化性ポリマーを設けておけば、熱硬化性ポリマーの剥離液で洗浄することによって、第二基板２の付着物を除去し、第二基板２を再利用することができるため好ましい。

（ＩＶａ）リフトオフ工程
次に、工程（ＩＩＩａ）にて作製した貼り合わせ基板に水を浸透させ、薄膜１１を溶解して第二基板２を第一基板１から引き離すことにより、第二基板２に接着された薄膜１２を薄膜１１ごと除去した。

以上のプロセスにより、第一基板１上に、所望の形状にパターニングされたＢ材料からなる薄膜１２が形成された。

［実施例２］
実施例１において、Ａ材料として下記［１］に示される化合物を、Ｂ材料として下記［２］に示される化合物をそれぞれ使用した。

また実施例１の（ＩＶａ）のリフトオフ工程において、イソプロピルアルコールと水とを混合してなる混合溶媒を使用した。以上を除いては、実施例１と同様の方法により、Ｂ材料からなる薄膜のパターニングを行った。

以上のプロセスにより、実施例１と同様に、第一基板１上に、所望の形状にパターニングされたＢ材料からなる薄膜１２が形成された。

［実施例３］
図３に示される工程に沿って、第一基板１上に所望の形状にパターニングされた薄膜１２を作製した。

（積層体の形成工程）
まずスピンコート法により、第一基板１上に、ＰＶＰを成膜しＡ１材料からなる薄膜１３を形成した。このとき薄膜１３の膜厚は１μｍであった。次に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、薄膜１３上に、窒化シリコン（ＳｉＮ）を成膜しＡ２材料からなる薄膜１４を形成した。このとき薄膜１４の膜厚は０．５μｍであった。

（積層体のパターニング工程）
次に、第一基板１０上に設けられている薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体について、フォトリソグラフィー法によるパターニングを行った。まず薄膜１４上にポジ型の感光性樹脂を塗布して感光性樹脂膜を形成した。次に、露光装置（キヤノン製、商品名；ＭＰＡ６００）を用いて感光性樹脂膜に紫外線を照射した。このとき所望の領域（薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体を除去する領域）に開口が設けられているフォトマスクを介して紫外線を照射した。露光後、現像液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「３１２ＭＩＦ」を水で希釈し濃度を５０％としたもの）を用いて現像を行った。この現像処理により紫外光に露光された感光性樹脂膜を除去した。次に、薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体のうち、感光性樹脂膜に被覆されていない領域についてエッチング処理を行うことによって所望の形状にパターニングされた薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体を得た。

（Ｂ材料からなる薄膜の成膜工程）
実施例１の（ＩＩａ）と同様の方法により、Ｂ材料からなる薄膜１２を成膜した。

（貼り合わせ基板の作製工程）
実施例１の（ＩＩＩａ）と同様の方法により、貼り合わせ基板を作製した。

（リフトオフ工程）
実施例１の（ＩＶａ）と同様の方法でリフトオフを行うことにより、第二基板２に接着された薄膜１２を薄膜１１ごと除去した。

以上のプロセスにより、実施例１と同様に、第一基板１上に、所望の形状にパターニングされたＢ材料からなる薄膜１２が形成された。

［実施例４］
発光色が異なる二種類の有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ表示装置を、以下に示す方法により製造した。図５は、本実施例で製造される有機ＥＬ表示装置の製造プロセスを示す断面模式図である。

（第一有機化合物層の形成工程）
ＴＦＴ及び下部電極が予め設けられている基板（第一基板１０）上に、第一正孔輸送層と、第一発光層とを順次形成して第一有機化合物層２０を形成した（図５（ａ））。

（第一有機化合物層の加工工程）
次に、スピンコート法により、第一有機化合物層２０上に、ＰＶＰを成膜しＡ１材料からなる薄膜１３を形成した。このとき薄膜１３の膜厚は１μｍであった。次に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、薄膜１３上に、窒化シリコン（ＳｉＮ）を成膜しＡ２材料からなる薄膜１４を形成した。このとき薄膜１４の膜厚は０．５μｍであった。

次に、第一有機化合物層２０上に設けられている薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体について、フォトリソグラフィー法によるパターニングを行った。まず薄膜１４上にポジ型の感光性樹脂を塗布して感光性樹脂膜（フォトレジスト膜）を形成した。次に、露光装置（キヤノン製、商品名；ＭＰＡ６００）を用いて感光性樹脂膜に紫外線を照射した。このとき第一有機ＥＬ素子を設ける領域以外の領域（薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体を除去する領域）に開口が設けられているフォトマスクを介して紫外線を照射した。露光後、現像液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「３１２ＭＩＦ」を水で希釈し濃度を５０％としたもの）を用いて現像を行った。この現像処理により紫外光に露光された感光性樹脂膜を除去した。次に、薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体のうち、感光性樹脂膜に被覆されていない領域についてエッチング処理を行うことによって第一有機ＥＬ素子を設ける領域にパターニングされた薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体を得た。尚、薄膜１３のエッチング処理を行う際に、薄膜１４のエッチングと比較してオーバーエッチングになるようにした。

次に、第一有機化合物層２０をドライエッチングして、第一有機ＥＬ素子を設ける領域以外の領域に設けられていた第一有機化合物層２０を除去した（図５（ｂ））。

（第二有機化合物層の形成工程）
次に、蒸着法により、第二有機ＥＬ素子を構成する第二正孔輸送層と、第二発光層とを順次成膜して第二有機化合物層を形成した。尚、第二有機化合物層は、図５（ｃ）に示されるＢ材料からなる薄膜１２に相当する。尚、本実施例では、有機化合物からなる薄膜であるＢ材料からなる薄膜１２を蒸着法によって成膜している。一般に、蒸着法による薄膜を形成する場合、分子が直進性であることから、形成される薄膜は図５（ｃ）に示される形状となる。つまり、薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体によって薄膜１２は、予め切れ目ができている断面形状となっている。

（貼り合わせ基板の作製工程）
次に、第二基板２としてガラス基板を用意し、この第二基板２上に、スピンコーターを用いて熱硬化型ポリマーを塗布成膜した。このとき熱硬化型ポリマーからなる薄膜の膜厚は、５００ｎｍであった。次に、熱硬化型ポリマーからなる薄膜上に、接着剤を塗布して、第一基板１と第二基板２の貼り合わせを行い、貼り合わせ基板を作製した（図５（ｄ））。

（リフトオフ工程）
次に、先程作製した貼り合わせ基板に水を浸透させ、薄膜１３を溶解して第二基板２を第一基板１から引き離すことにより、第二基板２に接着された薄膜１２を薄膜１３と１４とからなる積層体ごと除去した。

以上のプロセスにより、第一基板１上に、所望の形状にパターニングされたＢ材料からなる薄膜１２（第二有機化合物層）が形成された（図５（ｅ））。

（上部電極の形成工程等）
次に、第一有機化合物層上及び第二有機化合物層上に、電子輸送層２１と、上部電極２２とを、順次形成した。以上により、異なる発光色を発光する二種類の有機ＥＬ素子が設けられている有機ＥＬ表示装置を得た（図５（ｆ））。

［実施例５］
タングステンコンタクトプラグ（Ｗコンタクトプラグ）を、以下に説明する方法によって製造した。図６は、本実施例で製造されるタングステンコンタクトプラグの製造プロセスを示す断面模式図である。ところで、Ｗコンタクトプラグの製造にあたっては、Ｗエッチバック、もしくはＷ＿ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｐｏｌｉｓｈ）法が用いられる。しかしいずれの手法もタングステン膜（Ｗ膜）を厚く堆積させた後に、当該Ｗ膜を削る手法が用いられるので、本来素子には必要のない膜厚分も含めてＷ膜の形成を行う必要がある。一方、以下に説明する本実施例の手法を用いれば、コンタクトブラグ部の所望のホール径を埋めるに足る膜厚を有するＷ膜のみを形成すればよい。

（シリコン酸化膜の加工工程）
所定の領域にメタル配線３２が設けられ、このメタル配線３２上を含めた基板全面にシリコン酸化膜３１が形成されている第一基板１（図６（ａ））を用意し、以下に示す方法により、シリコン酸化膜３１の加工を行った。

まず、スピンコート法により、シリコン酸化膜３１上に、ＰＶＰを成膜しＡ１材料からなる薄膜１３を形成した。このとき薄膜１３の膜厚は１μｍであった。次に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、薄膜１３上に、窒化シリコン（ＳｉＮ）を成膜しＡ２材料からなる薄膜１４を形成した。このとき薄膜１４の膜厚は０．５μｍであった。

次に、シリコン酸化膜３１上に設けられている薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体について、フォトリソグラフィー法によるパターニングを行った。まず薄膜１４上にポジ型の感光性樹脂を塗布して感光性樹脂膜を形成した。次に、露光装置（キヤノン製、商品名；ＭＰＡ６００）を用いて感光性樹脂膜に紫外線を照射した。このときＷコンタクトプラグを設ける領域（薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体を除去する領域）に開口が設けられているフォトマスクを介して紫外線を照射した。露光後、現像液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「３１２ＭＩＦ」を水で希釈し濃度を５０％としたもの）を用いて現像を行った。この現像処理により紫外光に露光された感光性樹脂膜を除去した。次に、薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体のうち、感光性樹脂膜に被覆されていない領域についてエッチング処理を行うことによって所望の領域にパターニングされた薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体を得た（図６（ｂ））。尚、薄膜１３のエッチング処理を行う際に、薄膜１４のエッチングと比較してオーバーエッチングになるようにした。

次に、シリコン酸化膜３１をドライエッチングして、Ｗコンタクトプラグを設ける領域に設けられていたシリコン酸化膜３１を除去した（図６（ｃ））。

（Ｗ膜の形成工程）
次に、蒸着法により、タングステン成膜しＷ膜を形成した。尚、Ｗ膜は、図６（ｄ）に示されるＢ材料からなる薄膜１２に相当する。尚、この工程で形成されるＷ膜は、図６（ｄ）に示される形状となる。つまり、薄膜１３と薄膜１４とからなる積層体によって薄膜１２は、予め切れ目ができている断面形状となっている。

（貼り合わせ基板の作製工程）
次に、第二基板２としてガラス基板を用意し、この第二基板２上に、スピンコーターを用いて熱硬化型ポリマーを塗布成膜した。このとき熱硬化型ポリマーからなる薄膜の膜厚は、５００ｎｍであった。次に、熱硬化型ポリマーからなる薄膜上に、接着剤を塗布して、第一基板１と第二基板２の貼り合わせを行い、貼り合わせ基板を作製した（図６（ｅ））。

（リフトオフ工程）
次に、先程作製した貼り合わせ基板に水を浸透させ、薄膜１３を溶解して第二基板２を第一基板１から引き離すことにより、第二基板２に接着された薄膜１２を薄膜１３と１４とからなる積層体ごと除去した。

以上のプロセスにより、第一基板１上に、所望の形状にパターニングされたＢ材料からなる薄膜１２（Ｗ膜）が形成された（図６（ｆ））。即ち、以上の工程により、Ｗコンタクトプラグが形成された。

１：第一基板、２：第二基板、１１：Ａ材料からなる薄膜、１２：Ｂ材料からなる薄膜、１３：Ａ１材料からなる薄膜、１４：Ａ２材料からなる薄膜、２０：第一有機化合物層、３１：Ｗ（タングステン）膜、３２：メタル配線

Claims (6)

1. 第一基板上に設けられている無機、有機又は有機／無機材料からなる薄膜をパターニングする薄膜のパターニング方法において、
   前記第一基板上に、Ａ材料からなる薄膜をパターニング形成する工程と、
   前記第一基板上及び前記Ａ材料からなる薄膜上に、無機、有機又は有機／無機材料であるＢ材料からなる薄膜を成膜する工程と、
   前記Ａ材料からなる薄膜上に成膜される前記Ｂ材料からなる薄膜と、第二基板と、を接着することで前記第一基板と、前記第二基板と、を貼り合わせて貼り合わせ基板を作製する工程と、
   前記第一基板から、前記Ａ材料からなる薄膜と、前記Ａ材料からなる薄膜上に設けられる前記Ｂ材料からなる薄膜と、を除去する工程と、
   を有することを特徴とする、薄膜のパターニング方法。
2. 水、有機溶媒又は水と有機溶媒との混合溶媒を用いて、前記第一基板上に設けられる前記Ａ材料からなる薄膜を選択的に溶解して除去することを特徴とする、請求項１に記載の薄膜のパターニング方法。
3. 前記Ａ材料からなる薄膜の膜厚が、前記Ｂ材料からなる薄膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする、請求項１又は２に記載の薄膜のパターニング方法。
4. 第一基板上に設けられている無機、有機又は有機／無機材料からなる薄膜をパターニングする薄膜のパターニング方法において、
   前記第一基板上に、少なくともＡ１材料からなる薄膜とＡ２材料からなる薄膜とを有する積層体をパターニング形成する工程と、
   前記第一基板上及び前記積層体上に、無機、有機又は有機／無機材料であるＢ材料からなる薄膜を成膜する工程と、
   前記積層体上に成膜される前記Ｂ材料からなる薄膜と、第二基板の表面と、を接着することで前記第一基板と、前記第二基板と、を貼り合わせて貼り合わせ基板を作製する工程と、
   前記第一基板から、前記積層体と、前記積層体上に設けられる前記Ｂ材料からなる薄膜と、を除去する工程と、
   を有し、
   少なくとも前記Ａ２材料からなる薄膜が、水、有機溶媒、水と有機溶媒との混合溶媒のいずれにも溶解しない材料からなる層であることを特徴とする、薄膜のパターニング方法。
5. 前記Ａ１材料からなる薄膜の端部が、前記Ａ２材料からなる薄膜の端部に対して内側に引き込んでいる形状であることを特徴とする、請求項４に記載の薄膜のパターニング方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の薄膜のパターニング方法を用いて有機化合物層のパターニングを行うことを特徴とする、有機ＥＬ表示装置の製造方法。

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