图案形成方法
专利名称：图案形成方法
技术领域：
本发明涉及一种图案形成方法。
背景技术：
以往，作为对电路图案和晶体管等所具备的各种材料图案进行形成的技术，使用介由利用光刻法形成的掩模图案进行的蚀刻。例如，在基板上使用导电性材料形成电路图案时，首先，在基板上蒸镀导电性材料而在一面上形成材料层，在该材料层上涂布光致抗蚀剂后，通过曝光 显影(光刻法)而形成掩模图案。其后，介由所形成的掩模通过蚀刻除去电路图案以外的不需要的部分，除去掩模图案，从而形成作为目标的电路图案。但是，在该方法中，由于废弃了作为电路图案而残留的部分以外的形成材料，所以浪费较多。另外，一般而言，由于在光致抗蚀剂的显影中使用碱性的显影液，在蚀刻工序中 使用强酸性的蚀刻液，所以导致大量产生碱性、强酸性的废液，环境负荷高。因此，对与上述现有方法不同的图案形成方法也在进行大量的探讨。例如，专利文献1、2及非专利文献I中，研究了通过将形成材料图案的基板等的被形成面的表面状态配合所形成的材料图案进行重整，根据表面状态选择性地配置材料图案的形成材料，从而防止图案形成材料的浪费的同时形成所希望的材料图案的方法。例如在专利文献I中，提出了使用设计成通过光照射一部分会发生分解且亲疏液性因是否分解而变不同的硅烷偶联剂，通过选择性的光照射而形成亲疏液图案，根据亲疏液图案形成作为目标的材料图案的方法。另外在专利文献2中，提出了通过使用由于光照射而一部分分解并产生官能团的硅烷偶联剂，在所产生的官能团上键合可生成与光照射前的硅烷偶联剂不同的亲疏液性的取代基，从而形成亲疏液图案，形成作为目标的材料图案的方法。而且，在非专利文献I中，提出了通过使用显示疏液性的硅烷偶联剂而在被形成面上形成薄膜后，使其与光催化剂接触并选择性地进行紫外线照射，从而分解除去照射了紫外线的与光催化剂接触的硅烷偶联剂，形成亲疏液图案，从而形成作为目标的材料图案的方法。这些方法中，通过使用硅烷偶联剂对被形成面的亲疏液性进行精细的控制，在显示亲液性的部位选择性地涂布图案形成材料的材料溶液，从而节省图案形成材料的浪费，实现作为目标的材料图案的形成。另外，亲疏液图案的形成是由光照射而产生的基板表面的物质的分解所引起的，因此不会大量产生强酸性、碱性的废液，环境负荷低。专利文献I:日本特开2008-50321号公报专利文献2:日本特开2008-171978号公报非专利文献I:中田一弥，藤岛昭，“使用光催化剂的微细图案形成技术的开发与应用”，Optical and Electro-Optical Engineering Contact, 2009 年，第 47 卷，第 8 号,p.12-19
发明内容
然而，现有的由光照射引起的分解反应(部分取代基的脱离反应)、或使用光催化剂的分解反应的反应速度均较慢，为了得到实用的反应，需要从非常高输出的光源进行高能量的光照射。本发明鉴于上述情况而进行，其目的在于提供一种能够缩短作业时间的图案形成方法。为了解决上述课题，本发明的方式的图案形成方法的特征在于，是在对象物的被处理面形成所希望的图案的图案形成方法，包括在上述被处理面配置由通式(I)表示的硅烷偶联剂，在上述被处理面上对上述硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序；和对上述硅 烷偶联剂和上述光催化剂照射光的工序，其中，上述光包含上述硅烷偶联剂和上述光催化剂的吸收波长的光。R1-R2-SiX1X2X3 ... (I)(式中，R1表示因光照射而发生脱离的光反应性保护基团，R2表示由于R1的脱离而广生具有与R1不同的未疏液性的官能团的有机基团，X1表不烧氧基或齒素原子，X2、X3表不氢原子、烷基或烯基。X\X2、X3可以相同也可以不同。)本发明的方式中，通式(I)中的R1优选为具有氟取代烷基的基团。本发明的方式中，在照射上述光的工序后，优选具有如下工序用具有与R1不同的亲疏液性的取代基对由于通式(I)中的R1的脱离而在通式(I)中的R2上生成的官能团进行修饰的工序。在本发明的方式中，上述针对硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序可选择以下2种方法。首先第I种是上述针对硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序优选具有在上述对象物上配置上述硅烷偶联剂的工序和在上述硅烷偶联剂上涂布上述光催化剂的分散液的工序。或者，在本发明的方式中，上述针对硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序，优选具有在上述对象物上形成以上述光催化剂作为形成材料的光催化剂层的工序和在上述光催化剂层上配置上述硅烷偶联剂的工序。 在本发明的方式中，优选通过涂布上述硅烷偶联剂而配置上述硅烷偶联剂。在本发明的方式中，优选上述硅烷偶联剂和上述光催化剂的吸收波长在相同的波长相同的区域。在本发明的方式中，优选在上述照射光的工序后，包括如下工序在上述图案中的相对地显示亲液性的区域涂布图案形成材料的溶液或分散液的工序。根据本发明的方式的图案形成方法，通过并用光催化剂，能够促进光反应性保护基团的脱离反应，缩短作业时间。
图I是说明本发明的第I实施方式的说明图。图2是说明本发明的第2实施方式的说明图。图3是表示本发明的实施例的结果的图。图4是表示本发明的实施例的结果的图。图5是表示本发明的实施例的结果的图。
图6是表示本发明的实施例的结果的图。
具体实施例方式[第I实施方式]图I是对第I实施方式涉及的图案形成方法进行说明的说明图。应予说明，在以下的所有图中，为了易于观察附图，各构成要素的尺寸、比率等会适当地有所不同。在本实施方式的图案形成方法中，将对象物(基板I)的表面进行重整，形成亲疏液性不同的区域(表面能不同的区域)的亲疏液图案。在亲疏液图案的形成中，使用光照射，将进行光照射的区域作为亲液性的区域。并且，对由上述的亲疏液图案形成方法形成的亲液性高的区域，涂布材料图案的形成材料的溶液或分散液，形成与亲疏液图案对应的材料图案。以下，依次进行说明。
(亲疏液图案的形成)首先，如图I的A所示，在形成图案的基板I的表面(被处理面)涂布具有光反应性保护基团的硅烷偶联剂2，形成硅烷偶联剂2的薄膜2A。涂布硅烷偶联剂2而形成薄膜2A时，与利用气相反应形成薄膜2A的情况相比，不需要减压设备、腔室等特别的设备，能够容易地进行硅烷偶联剂的配置。基板I可根据需要选择PET、PMMA这样的塑料、金属、玻璃等形成材料。将塑料作为形成材料时，可在表面形成SiO2层作为阻挡层。形成亲疏液图案的基板表面优选具有大量羟基(-0H)，可根据需要，在硅烷偶联剂涂布前通过氧等离子体处理、药剂处理清洗形成亲疏液图案的表面，从而进行除去基板表面的杂质，增加羟基的处理。可在本发明中使用的硅烷偶联剂2可以由下述通式(2)表示。R1-R2-SiX1X2X3 ... (2)(式中，R1表示因光照射而发生脱离的光反应性保护基团，R2表示由于R1脱离而产生具有与R1不同的亲疏液性的官能团的有机基团，X1表示烷氧基或卤素原子，x2、x3表示选自氢原子、烷基、烯基、烷氧基、卤素原子中的取代基。x\x2、X3可以相同也可以不同。)作为式(2)中的R1表示的光反应性保护基团，例如可举出具有2-硝基苄基衍生物骨架的取代基、二甲氧基安息香基、2-硝基胡椒基氧基羰基(NP0C)、2-硝基藜芦基氧基羰基(NV0C)、α-甲基-2-硝基胡椒基氧基羰基(MeNPOC)、α -甲基-2-硝基藜芦基氧基羰基(MeNV0C)、2，6- 二硝基苄基氧基羰基(DNB0C)、α -甲基-2，6- 二硝基苄基氧基羰基(MeDNBOC)、1-(2-硝基苯基)乙基氧基羰基(NPEOC)U-甲基-1-(2-硝基苯基)乙基氧基羰基(MeNPE0C)、9-蒽基甲基氧基羰基(ANMOC)U-芘基甲基氧基羰基(PYM0C)、3^ -甲氧基苯酰氧基羰基(MB0C)、3, ,51 -二甲氧基苯酰氧基羰基(DMB0C)、7-硝基二氢吲哚基氧基羰基(NI0C)、5，7- 二硝基二氢吲哚基氧基羰基(DNI0C)、2-蒽醌基甲基氧基羰基(AQM0C)、α，α-二甲基-3，5-二甲氧基苄基氧基羰基，5-溴-7-硝基二氢吲哚基氧基羰基(BNI0C)、2, 2- 二甲基_1，3- 二氧1 基、2_硝基节基氛基甲酸基等。另外，也可以使用由下述式(3) (6)表示的保护基团。
权利要求
1.一种图案形成方法，其特征在于，是在对象物的被处理面形成所希望的图案的图案形成方法，包括 在所述被处理面配置由通式(I)表示的硅烷偶联剂，在所述被处理面上针对所述硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序，和 对所述硅烷偶联剂和所述光催化剂，照射光的工序，其中所述光包含所述硅烷偶联剂和所述光催化剂的吸收波长的光； R1-R2-SiX1X2X3 …(I) 式中，R1表示因光照射而发生脱离的光反应性保护基团，R2表示由于R1脱离而产生具有与R1不同的亲疏液性的官能团的有机基团，X1表示烷氧基或卤素原子，X2、X3表示选自氢原子、烷基、烯基、烷氧基、卤素原子中的取代基，X\X2、X3可以相同也可以不同。
2.根据权利要求I所述的图案形成方法，其中，通式(I)中的R1为具有氟取代烷基的基团。
3.根据权利要求I或2所述的图案形成方法，其中，在所述照射光的工序后，包括如下工序 用具有与R1不同的亲疏液性的取代基对由于通式(I)中的R1的脱离而在通式(I)中的R2上产生的官能团进行修饰的工序。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的图案形成方法，其中，所述针对硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序包括 在所述对象物上配置所述硅烷偶联剂的工序，和 在所述硅烷偶联剂上涂布所述光催化剂的分散液的工序。
5.根据权利要求I 3中任一项所述的图案形成方法，其中，所述针对硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序包括 在所述对象物上形成以所述光催化剂作为形成材料的光催化剂层的工序，和 在所述光催化剂层上配置所述硅烷偶联剂的工序。
6.根据权利要求I 5中任一项所述的图案形成方法，其中，通过涂布所述硅烷偶联剂而配置所述硅烷偶联剂。
7.根据权利要求I 6中任一项所述的图案形成方法，其中，所述硅烷偶联剂和所述光催化剂的吸收波长在相同的波长区域。
8.根据权利要求I 7中任一项所述的图案形成方法，其中，在所述照射光的工序后，包括如下工序 在所述图案中相对地显示亲液性的区域涂布图案形成材料的溶液或分散液的工序。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种图案形成方法，其能够促进硅烷偶联剂的分解反应，缩短作业时间。本发明包括在基板(1)上配置由通式(1)表示的硅烷偶联剂(2)，针对硅烷偶联剂(2)使光催化剂(3)存在的工序，和对硅烷偶联剂(2)和光催化剂(3)照射包含硅烷偶联剂(2)和光催化剂(3)的吸收波长的光的光L的工序。(下述式中，R1表示因光照射而发生脱离的光反应性保护基团，R2表示由于R1的脱离而产生具有与R1不同的亲疏液性的官能团的有机基团，X1表示烷氧基或卤素原子，X2、X3表示选自氢原子、烷基、烯基、烷氧基、卤素原子中的取代基。X1、X2、X3可以相同也可以不同。)R1-R2-SiX1X2X3…(1)
文档编号H01L21/3205GK102782580SQ201180010819
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年2月26日
发明者堀正和, 塩野博文, 奈良圭, 杉崎敬 申请人:株式会社尼康
技术领域：
本发明涉及一种图案形成方法。
背景技术：
以往，作为对电路图案和晶体管等所具备的各种材料图案进行形成的技术，使用介由利用光刻法形成的掩模图案进行的蚀刻。例如，在基板上使用导电性材料形成电路图案时，首先，在基板上蒸镀导电性材料而在一面上形成材料层，在该材料层上涂布光致抗蚀剂后，通过曝光 显影(光刻法)而形成掩模图案。其后，介由所形成的掩模通过蚀刻除去电路图案以外的不需要的部分，除去掩模图案，从而形成作为目标的电路图案。但是，在该方法中，由于废弃了作为电路图案而残留的部分以外的形成材料，所以浪费较多。另外，一般而言，由于在光致抗蚀剂的显影中使用碱性的显影液，在蚀刻工序中 使用强酸性的蚀刻液，所以导致大量产生碱性、强酸性的废液，环境负荷高。因此，对与上述现有方法不同的图案形成方法也在进行大量的探讨。例如，专利文献1、2及非专利文献I中，研究了通过将形成材料图案的基板等的被形成面的表面状态配合所形成的材料图案进行重整，根据表面状态选择性地配置材料图案的形成材料，从而防止图案形成材料的浪费的同时形成所希望的材料图案的方法。例如在专利文献I中，提出了使用设计成通过光照射一部分会发生分解且亲疏液性因是否分解而变不同的硅烷偶联剂，通过选择性的光照射而形成亲疏液图案，根据亲疏液图案形成作为目标的材料图案的方法。另外在专利文献2中，提出了通过使用由于光照射而一部分分解并产生官能团的硅烷偶联剂，在所产生的官能团上键合可生成与光照射前的硅烷偶联剂不同的亲疏液性的取代基，从而形成亲疏液图案，形成作为目标的材料图案的方法。而且，在非专利文献I中，提出了通过使用显示疏液性的硅烷偶联剂而在被形成面上形成薄膜后，使其与光催化剂接触并选择性地进行紫外线照射，从而分解除去照射了紫外线的与光催化剂接触的硅烷偶联剂，形成亲疏液图案，从而形成作为目标的材料图案的方法。这些方法中，通过使用硅烷偶联剂对被形成面的亲疏液性进行精细的控制，在显示亲液性的部位选择性地涂布图案形成材料的材料溶液，从而节省图案形成材料的浪费，实现作为目标的材料图案的形成。另外，亲疏液图案的形成是由光照射而产生的基板表面的物质的分解所引起的，因此不会大量产生强酸性、碱性的废液，环境负荷低。专利文献I:日本特开2008-50321号公报专利文献2:日本特开2008-171978号公报非专利文献I:中田一弥，藤岛昭，“使用光催化剂的微细图案形成技术的开发与应用”，Optical and Electro-Optical Engineering Contact, 2009 年，第 47 卷，第 8 号,p.12-19
发明内容
然而，现有的由光照射引起的分解反应(部分取代基的脱离反应)、或使用光催化剂的分解反应的反应速度均较慢，为了得到实用的反应，需要从非常高输出的光源进行高能量的光照射。本发明鉴于上述情况而进行，其目的在于提供一种能够缩短作业时间的图案形成方法。为了解决上述课题，本发明的方式的图案形成方法的特征在于，是在对象物的被处理面形成所希望的图案的图案形成方法，包括在上述被处理面配置由通式(I)表示的硅烷偶联剂，在上述被处理面上对上述硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序；和对上述硅 烷偶联剂和上述光催化剂照射光的工序，其中，上述光包含上述硅烷偶联剂和上述光催化剂的吸收波长的光。R1-R2-SiX1X2X3 ... (I)(式中，R1表示因光照射而发生脱离的光反应性保护基团，R2表示由于R1的脱离而广生具有与R1不同的未疏液性的官能团的有机基团，X1表不烧氧基或齒素原子，X2、X3表不氢原子、烷基或烯基。X\X2、X3可以相同也可以不同。)本发明的方式中，通式(I)中的R1优选为具有氟取代烷基的基团。本发明的方式中，在照射上述光的工序后，优选具有如下工序用具有与R1不同的亲疏液性的取代基对由于通式(I)中的R1的脱离而在通式(I)中的R2上生成的官能团进行修饰的工序。在本发明的方式中，上述针对硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序可选择以下2种方法。首先第I种是上述针对硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序优选具有在上述对象物上配置上述硅烷偶联剂的工序和在上述硅烷偶联剂上涂布上述光催化剂的分散液的工序。或者，在本发明的方式中，上述针对硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序，优选具有在上述对象物上形成以上述光催化剂作为形成材料的光催化剂层的工序和在上述光催化剂层上配置上述硅烷偶联剂的工序。 在本发明的方式中，优选通过涂布上述硅烷偶联剂而配置上述硅烷偶联剂。在本发明的方式中，优选上述硅烷偶联剂和上述光催化剂的吸收波长在相同的波长相同的区域。在本发明的方式中，优选在上述照射光的工序后，包括如下工序在上述图案中的相对地显示亲液性的区域涂布图案形成材料的溶液或分散液的工序。根据本发明的方式的图案形成方法，通过并用光催化剂，能够促进光反应性保护基团的脱离反应，缩短作业时间。
图I是说明本发明的第I实施方式的说明图。图2是说明本发明的第2实施方式的说明图。图3是表示本发明的实施例的结果的图。图4是表示本发明的实施例的结果的图。图5是表示本发明的实施例的结果的图。
图6是表示本发明的实施例的结果的图。
具体实施例方式[第I实施方式]图I是对第I实施方式涉及的图案形成方法进行说明的说明图。应予说明，在以下的所有图中，为了易于观察附图，各构成要素的尺寸、比率等会适当地有所不同。在本实施方式的图案形成方法中，将对象物(基板I)的表面进行重整，形成亲疏液性不同的区域(表面能不同的区域)的亲疏液图案。在亲疏液图案的形成中，使用光照射，将进行光照射的区域作为亲液性的区域。并且，对由上述的亲疏液图案形成方法形成的亲液性高的区域，涂布材料图案的形成材料的溶液或分散液，形成与亲疏液图案对应的材料图案。以下，依次进行说明。
(亲疏液图案的形成)首先，如图I的A所示，在形成图案的基板I的表面(被处理面)涂布具有光反应性保护基团的硅烷偶联剂2，形成硅烷偶联剂2的薄膜2A。涂布硅烷偶联剂2而形成薄膜2A时，与利用气相反应形成薄膜2A的情况相比，不需要减压设备、腔室等特别的设备，能够容易地进行硅烷偶联剂的配置。基板I可根据需要选择PET、PMMA这样的塑料、金属、玻璃等形成材料。将塑料作为形成材料时，可在表面形成SiO2层作为阻挡层。形成亲疏液图案的基板表面优选具有大量羟基(-0H)，可根据需要，在硅烷偶联剂涂布前通过氧等离子体处理、药剂处理清洗形成亲疏液图案的表面，从而进行除去基板表面的杂质，增加羟基的处理。可在本发明中使用的硅烷偶联剂2可以由下述通式(2)表示。R1-R2-SiX1X2X3 ... (2)(式中，R1表示因光照射而发生脱离的光反应性保护基团，R2表示由于R1脱离而产生具有与R1不同的亲疏液性的官能团的有机基团，X1表示烷氧基或卤素原子，x2、x3表示选自氢原子、烷基、烯基、烷氧基、卤素原子中的取代基。x\x2、X3可以相同也可以不同。)作为式(2)中的R1表示的光反应性保护基团，例如可举出具有2-硝基苄基衍生物骨架的取代基、二甲氧基安息香基、2-硝基胡椒基氧基羰基(NP0C)、2-硝基藜芦基氧基羰基(NV0C)、α-甲基-2-硝基胡椒基氧基羰基(MeNPOC)、α -甲基-2-硝基藜芦基氧基羰基(MeNV0C)、2，6- 二硝基苄基氧基羰基(DNB0C)、α -甲基-2，6- 二硝基苄基氧基羰基(MeDNBOC)、1-(2-硝基苯基)乙基氧基羰基(NPEOC)U-甲基-1-(2-硝基苯基)乙基氧基羰基(MeNPE0C)、9-蒽基甲基氧基羰基(ANMOC)U-芘基甲基氧基羰基(PYM0C)、3^ -甲氧基苯酰氧基羰基(MB0C)、3, ,51 -二甲氧基苯酰氧基羰基(DMB0C)、7-硝基二氢吲哚基氧基羰基(NI0C)、5，7- 二硝基二氢吲哚基氧基羰基(DNI0C)、2-蒽醌基甲基氧基羰基(AQM0C)、α，α-二甲基-3，5-二甲氧基苄基氧基羰基，5-溴-7-硝基二氢吲哚基氧基羰基(BNI0C)、2, 2- 二甲基_1，3- 二氧1 基、2_硝基节基氛基甲酸基等。另外，也可以使用由下述式(3) (6)表示的保护基团。
权利要求
1.一种图案形成方法，其特征在于，是在对象物的被处理面形成所希望的图案的图案形成方法，包括 在所述被处理面配置由通式(I)表示的硅烷偶联剂，在所述被处理面上针对所述硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序，和 对所述硅烷偶联剂和所述光催化剂，照射光的工序，其中所述光包含所述硅烷偶联剂和所述光催化剂的吸收波长的光； R1-R2-SiX1X2X3 …(I) 式中，R1表示因光照射而发生脱离的光反应性保护基团，R2表示由于R1脱离而产生具有与R1不同的亲疏液性的官能团的有机基团，X1表示烷氧基或卤素原子，X2、X3表示选自氢原子、烷基、烯基、烷氧基、卤素原子中的取代基，X\X2、X3可以相同也可以不同。
2.根据权利要求I所述的图案形成方法，其中，通式(I)中的R1为具有氟取代烷基的基团。
3.根据权利要求I或2所述的图案形成方法，其中，在所述照射光的工序后，包括如下工序 用具有与R1不同的亲疏液性的取代基对由于通式(I)中的R1的脱离而在通式(I)中的R2上产生的官能团进行修饰的工序。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的图案形成方法，其中，所述针对硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序包括 在所述对象物上配置所述硅烷偶联剂的工序，和 在所述硅烷偶联剂上涂布所述光催化剂的分散液的工序。
5.根据权利要求I 3中任一项所述的图案形成方法，其中，所述针对硅烷偶联剂使光催化剂存在的工序包括 在所述对象物上形成以所述光催化剂作为形成材料的光催化剂层的工序，和 在所述光催化剂层上配置所述硅烷偶联剂的工序。
6.根据权利要求I 5中任一项所述的图案形成方法，其中，通过涂布所述硅烷偶联剂而配置所述硅烷偶联剂。
7.根据权利要求I 6中任一项所述的图案形成方法，其中，所述硅烷偶联剂和所述光催化剂的吸收波长在相同的波长区域。
8.根据权利要求I 7中任一项所述的图案形成方法，其中，在所述照射光的工序后，包括如下工序 在所述图案中相对地显示亲液性的区域涂布图案形成材料的溶液或分散液的工序。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种图案形成方法，其能够促进硅烷偶联剂的分解反应，缩短作业时间。本发明包括在基板(1)上配置由通式(1)表示的硅烷偶联剂(2)，针对硅烷偶联剂(2)使光催化剂(3)存在的工序，和对硅烷偶联剂(2)和光催化剂(3)照射包含硅烷偶联剂(2)和光催化剂(3)的吸收波长的光的光L的工序。(下述式中，R1表示因光照射而发生脱离的光反应性保护基团，R2表示由于R1的脱离而产生具有与R1不同的亲疏液性的官能团的有机基团，X1表示烷氧基或卤素原子，X2、X3表示选自氢原子、烷基、烯基、烷氧基、卤素原子中的取代基。X1、X2、X3可以相同也可以不同。)R1-R2-SiX1X2X3…(1)
文档编号H01L21/3205GK102782580SQ201180010819
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年2月26日
发明者堀正和, 塩野博文, 奈良圭, 杉崎敬 申请人:株式会社尼康
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