CN101042987A - 基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理方法,能够收缩由于溶解回流处理其面积扩大的有机膜图案。该基板处理方法包括加工基板上形成的有机膜图案的有机膜图案加工处理,在有机膜图案加工处理中,按照顺序进行使有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理(步骤S3)和除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3)。第三除去处理的至少一部分通过对有机膜图案进行的第二药液处理(步骤S5)来进行。

Description

基板处理方法
技术领域
本发明涉及一种处理半导体基板、液晶基板及其他基板的方法以及用于该方法的药液。
进而,本发明还涉及一种所有的液晶显示装置(LCD)(亦即,纵电场型液晶显示装置、横电场型液晶显示装置、透过型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、半透过型液晶显示装置)、EL显示装置、场致发射显示装置、以及其他的显示装置,或者其它的半导体装置的制造方法以及用于该方法的药液。
背景技术
现有以下技术:在半导体晶片、LCD(Liquid Crystal Display)基板或其他的基板上形成了有机膜图案后,通过以该有机膜图案为掩模以蚀刻方式对底膜即基板进行图案加工(底膜加工),从而形成配线电路等。另外,在底膜加工之后,通过剥离处理除去有机膜图案。
并且,例如,有如专利文献1、2和3所示的技术,在上述底膜加工后,使有机膜图形变形,将该变形后的有机膜图案作为掩模,再次进行底膜加工,其后除去有机膜图案。
更为具体的来说,在专利文献1、2以及3中记载的关于进行有机膜图案的加工处理的基板处理方法中,以使有机膜图案变形为目的的处理(以下,称为“溶解变形处理”,并且,由于此处理具体来说是通过将基板暴露于气体氛围下进行的,因此也称为“气体氛围处理”)作为主要的处理进行,其后,以变形后的有机膜图案作为掩模,再次实施底膜加工,再其后,除去有机膜图案。
亦即,专利文献1、2及3的技术中,作为主要的处理,进行溶解变形处理(具体来说,气体氛围处理)。
特别地,为了使这些处理稳定化,一般地会追加在事前将基板温度调整至适宜的处理温度的温度调整处理(主要是冷却),或以溶解变形处理后的有机膜图案的烘干为目的的加热处理(此加热处理也有通过在温度调整处理中扩大温度调节范围来实现的情况)。
这样的现有技术的工序图如图11(a)、(b)、(c)所示。
图11(a)所示的第一现有基板处理方法中,以温度调整处理(步骤S102)、气体氛围处理(步骤S103)、加热处理(步骤S104)以及温度调整处理(步骤S102)这样的顺序进行,以这些连续的处理作为有机膜图案加工处理。
图11(b)所示的第二现有基板处理方法中,以第一除去处理(步骤J1)、温度调整处理(步骤S102)、气体氛围处理(步骤S103)、加热处理(步骤S104)以及温度调整处理(步骤S102)这样的顺序进行,以这一系列的处理作为有机膜图案加工处理。
图11(c)所示的第三现有基板处理方法中,以第一除去处理(步骤J1)、第二除去处理(步骤J2)、温度调整处理(步骤S102)、气体氛围处理(步骤S103)、加热处理(步骤S104)以及温度调整处理(步骤S102)这样的顺序进行,以这一系列的处理作为有机膜图案加工处理
在此,图11(b)以及图11(c)所示的第一除去处理(步骤J1)以及第二除去处理(步骤J2)为第一药液处理(步骤S1)、灰化处理(步骤S7)以及第二药液处理(步骤S5)的各处理或者将这些组合后的处理(关于这些处理,在后文参照图2,3进行说明)。
该第一除去处理或第二除去处理用于仅仅选择性地除去变质层或堆积层的情况下,或者除去变质层或堆积层,使未变质的有机层图案露出或残存。
并且,也可以省略温度调整处理(步骤S102)。
图11(a)、(b)、(c)所示的现有方法的气体氛围处理(步骤S103)起到使有机膜图案溶解变形的溶解变形处理的作用。
在该气体氛围处理中,利用使醇类(R-OH)、醚类(R-O-R、Ar-O-R、Ar-O-Ar)、酯类、酮类、二元醇醚类等有机溶剂的溶液(R表示烃基或者取代烃基、Ar表示苯基或者苯基以外的芳香环)气化了的气体(具体为加热蒸发、惰性气体冒泡(Bubbling)等),将有机膜图案晾晒在该氛围下,由此有机药液或有机溶剂浸透到有机膜图案的内部。其结果是,有机膜图案溶解,有机膜图案的液化或流动化(以下称为“药液溶解回流”)引起的变形产生。
根据该溶解变形处理,通常可以引起5至20μm(也可能为100μm以上)的变形。
但是,由于抗蚀剂产生较大变形,因此在要求某种程度的精度较高的有机膜图案的情况下,有必要高精度地控制该较大变形。
专利文献1:特开2002-334830号公报
专利文献2:特开2005-159292号公报
专利文献3:特开2005-159342号公报
根据溶解变形处理(具体为气体氛围处理),如上所示,可能引起5至20μm(也可能为100μm以上)的有机膜图案的变形,但由于抗蚀剂产生较大变形,因此在要求某种程度的精度较高的有机膜图案的情况下,有必要高精度地控制该较大变形。
进而,将该有机膜图案用于光刻工序的削减时,作为使管道部的源极、漏极形成掩模用的有机膜图案(在此为抗蚀剂图案)中,特别是使管道部附近的源极、漏极的分离成2个的抗蚀剂图形部分连接的抗蚀剂图案变形的处理方法,使用溶解变形处理。
但是,为了使抗蚀剂图案的连接切实,使药液溶解回流较大为佳,单药液溶解回流较大时,管道部以外的配线部等的源极、漏极用抗蚀剂图案也会产生较大的溶解变形回流。
因此,需要采取抗蚀剂膜厚形成2层,进而在溶解变形处理前将2层的抗蚀剂图案中较薄的一层除去等的方法。
但是,这种情况下,溶解变形处理仅控制面积扩大的一个方向,因此需要准确控制处理时间,高精度控制变形以使面积不要扩大到必要面积以上。
发明内容
本发明鉴于上述问题,其目的在于提供一种通过溶解回流处理,可将面积扩大了的有机膜图案收缩的基板处理方法。
为了实现上述目的,本发明的基板处理方法,与以往的基板处理同样地,进行溶解变形处理(具体来说为气体氛围处理),但其后,进行除去通过溶解变形回流而使面积扩大到必要以上的有机膜图案(例如抗蚀剂图案)的一部分中、至少不必要的药液溶解回流部分的处理。
具体来说,作为药液溶解回流部分的除去处理方法,通过进行灰化、药液处理(利用具有显影功能或剥离功能的药液)或将其组合的处理,由此达到上述目的。
详细而言,本发明的基板处理方法,具有加工基板上形成的有机膜图案的有机膜图案加工处理,其特征在于,在上述有机膜图案加工处理中,进行使上述有机膜图案溶解,形成变形有机膜图案的溶解变形处理;以及除去所述变形有机膜图形的至少一部分的处理。
但是,有时进行事前除去所述有机膜图案的表面(表层部)形成的变质层或堆积层的除去处理,有时不进行该处理(不必要),根据情况选择有无变质层或堆积层的除去必要性。
即,在本发明中,在进行了使基板上形成的有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理后,作为其后处理,将不必要的变形有机膜图案部分或面积扩大到不必要的面积的变形有机膜图案部分等通过各种除去处理(第三除去处理),将该部分的至少一部分除去。
由此,在现有技术中,由溶解变形回流的面积扩大方向的控制(例如,溶解变形回流处理时间的控制)这一控制方法,能够得到溶解变形回流后的变形有机膜图案的除去或面积缩小这一逆方向的2个目的的控制方法,能够高精度地控制有机膜图案的较大变形。
并且,在现有技术中,用于光刻法工序削减时,作为使连接管道部的源极、漏极形成掩模用的有机膜图案(在此为抗蚀剂图案)中,特别是管道部附近的源极、漏极的分离成2个的抗蚀剂图案部分的抗蚀剂图案变形的处理方法,使用溶解变形处理。
但是,溶解变形处理进行的药液溶解回流较小时,其缺点是,抗蚀剂连接不切实,优点是,面积扩大到不必要的面积的变形有机膜图案部分的产生较少,溶解变形处理进行的药液溶解回流较大时,其优点是,抗蚀剂连接切实,缺点是,面积扩大到不必要的面积的变形有机膜图案部分的产生较多。
对此,根据本发明的基板处理方法,用于该光刻法工序削减时,溶解变形处理进行的药液溶解回流充分变大后,通过溶解变形回流后的变形有机膜图案的除去或面积缩小,变成扩大到必要面积的变形有机膜图案,可以仅仅得到两者的优点。
并且,溶解变形处理例如通过使药液(主要是有机溶剂)浸透到基板上形成的有机膜图案上,使其变形(主要是溶解回流变形)来进行。
溶解变形处理具体来说是通过例如使药液(主要是有机溶剂)(通过N2冒泡等)气化,使该基板暴露在该气氛中的气体气氛处理来进行。
溶解变形处理具体来说,以例如扩大有机膜图案的面积、使相邻设置的有机膜图案相互一体化、使有机膜图案平坦、使有机膜图案变形以成为覆盖基板上形成的电路图案的绝缘膜为目的来进行。
在此,对基板上形成的最初的有机膜图案进行说明,作为该有机膜图案的一个例子,通过印刷法或光刻法中的任一方法形成。
并且,所述有机膜优选为感光性有机膜,可以是正型感光性有机膜或负型感光性有机膜中的任一种。并且,上述正型感光性有机膜例如优选以酚醛树脂为主要成分,也可以由除此以外的树脂构成。
在此,上述感光性有机膜主要设想为通过使其感光变为碱溶性膜的情况。
在此,作为有机膜图案,具有如下情况:(1)进行上述有机膜图案的加工处理之前,利用将该有机膜图案作为掩模进行蚀刻,对底膜进行图案加工的情况,(2)利用将该有机膜图案作为掩模进行蚀刻,对底膜进行图案加工,通过上述有机膜图案的加工处理,将再加工的再加工有机膜图案作为掩模,再次对底膜进行图案加工的情况,(3)在上述有机膜图案加工处理以前,进行了曝光处理、显影处理、湿式蚀刻处理的至少一个的有机膜图形的情况等。
在此,上述变质层为:(1)由于上述有机膜图案的表面长时间放置劣化、热氧化以及热硬化中的至少一个原因引起变质的变质层;(2)上述有机膜图案的表面由于湿式蚀刻液而变质的变质层;(3)上述有机膜图案的表面由于干式蚀刻和灰化处理而变质的变质层;或(4)随着上述有机膜图案的表面进行干式蚀刻引起的沉淀而变质的变质层。
并且,作为例子,假设上述堆积层为在上述有机膜图案的表面上通过干式蚀刻形成的层。
本发明的第一基板处理方法的特征在于,进行溶解变形处理(即,此时,利用使有机溶液气化,并晾晒于该气化气体的氛围中的暴露气体氛围处理)和第三除去处理。
即,第一基板处理方法的有机膜图案加工处理中,按照使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理(以下也称为“气体氛围处理”)和第三除去处理这一顺序进行处理。
进而,为了使这些处理稳定,优选追加在事前将基板温度调整至适宜的处理温度的温度调整处理(主要是冷却),或以溶解变形处理后的有机膜图案的烘干为目的的加热处理(此加热处理也有通过在温度调整处理中扩大温度调节范围来实现的情况)。
图1(a)是表示这种本发明的第一基板处理方法的各工序的流程图。
如图1(a)所示,在第一基板处理方法中,按照温度调整处理(步骤S2)、气体氛围处理(步骤S3)、第二加热处理(步骤S4)、温度调整处理(步骤S2)、第三除去处理(步骤J3)以及第三加热处理(步骤S8)这一顺序进行处理,将该一系列处理作为有机膜图案加工处理。
在图1(a)中虚线的括号内的温度调整处理(步骤S2)、第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8)也可以省略。
并且第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8)和温度调整处理(步骤S2)可以通过变更该处理单元的温度调整的设定来代替实施。
这样,在本发明的第一基板处理方法中,气体氛围处理(步骤S3)及第三除去处理(步骤J3)为必须的,除此以外的处理均可根据状况省略。
本发明的第二基板处理方法的特征在于,进行第一除去处理、溶解变形处理(即,此时利用使有机溶液气化、晾晒于该气化气体的氛围的暴露气体氛围处理)、和第三除去处理。
即,在第一基板处理方法的有机膜图案加工处理中,按照第一除去处理、使上述有机膜图案溶解、变形的溶解变形处理(以下称为气体氛围处理)、第三除去处理这一顺序进行处理。
进而,为了使这些处理稳定,优选追加在气体氛围处理的事前将基板温度调整至适宜的处理温度的温度调整处理(主要是冷却),或以溶解变形处理后的有机膜图案的烘干为目的的加热处理(此加热处理也有通过在温度调整处理中扩大温度调节范围来实现的情况)。
图1(b)是表示这样的本发明的第二基板处理方法的各工序的流程图。
如图1(b)所示,在第二基板处理方法中,按照第一除去处理(步骤J1)、温度调整处理(步骤S2)、气体氛围处理(步骤S3)、第二加热处理(步骤S4)、温度调整处理(步骤S2)、第三除去处理(步骤J3)以及第三加热处理(步骤S8)这一顺序进行处理,将该一系列处理作为有机膜图案加工处理。
在图1(b)中虚线的括号内的温度调整处理(步骤S2)、第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8)也可以省略。
并且第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8)和温度调整处理(步骤S2)可以通过变更该处理单元的温度调整的设定来代替实施。
如上所述,在本发明的第二基板处理方法中,第一除去处理(步骤J1)、气体氛围处理(步骤S3)及第三除去处理(步骤J3)为必须的,除此以外的处理均可根据状况省略。
本发明的第三基板处理方法的特征在于,进行第一除去处理、第二除去处理、溶解变形处理(即,此时利用使有机溶液气化、晾晒于该气化气体的氛围的暴露气体氛围处理)、和第三除去处理。
即,在第三基板处理方法的有机膜图案加工处理中,按照第一除去处理、第二除去处理、使上述有机膜图案溶解、变形的溶解变形处理(以下称为气体氛围处理)、第三除去处理这一顺序进行处理。
进而,为了使这些处理稳定,优选追加在气体氛围处理的事前将基板温度调整至适宜的处理温度的温度调整处理(主要是冷却),或以溶解变形处理后的有机膜图案的烘干为目的的加热处理(此加热处理也有通过在温度调整处理中扩大温度调节范围来实现的情况)。
如图1(c)所示,在第三基板处理方法中,按照第一除去处理(步骤J1)、第二除去处理(步骤J2)、温度调整处理(步骤S2)、气体氛围处理(步骤S3)、第二加热处理(步骤S4)、温度调整处理(步骤S2)、第三除去处理(步骤J3)以及第三加热处理(步骤S8)这一顺序进行处理,将该一系列处理作为有机膜图案加工处理。
在图1(c)中虚线的括号内的温度调整处理(步骤S2)、第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8)也可以省略。
并且第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8)和温度调整处理(步骤S2)可以通过变更该处理单元的温度调整的设定来代替实施。
如上所述,在本发明的第三基板处理方法中,第一除去处理(步骤J1)、第二除去处理(步骤J2)、气体氛围处理(步骤S3)及第三除去处理(步骤J3)为必须的,除此以外的处理均可根据情况省略。
在此,对上述第一除去处理进行说明。
图2(a)、(b)、(c)是表示第一除去处理的具体处理例的流程图。
作为第一除去处理的第一例,如图2(a)所示,可以列举第一药品处理(步骤S1)。
作为第一除去处理的第二例,如图2(b)所示,可以列举灰化处理(步骤S7)。
作为第二除去处理的第三例,如图2(c)所述,可以列举将灰化处理(步骤S7)和第一药品处理(步骤S1)按照该顺序处理。
接着,对上述第二除去处理进行说明。
图3(a)、(b)、(c)是表示第二除去处理的具体处理例的流程图。
作为第二除去处理的第一例,如图3(a)所示,可以列举第二药品处理(步骤S5)。
作为第二除去处理的第二例,如图3(b)所示,可以列举灰化处理(步骤S7)。
作为第二除去处理的第三例,如图3(c)所述,可以列举将灰化处理(步骤S7)和第二药品处理(步骤S5)按照该顺序处理。
接着,对上述第三除去处理进行说明。
图4(a)、(b)、(c)是表示第三除去处理的具体处理例的流程图。
作为第三除去处理的第一例,如图4(a)所示,可以列举第二药品处理(步骤S5)。
作为第三除去处理的第二例,如图4(b)所示,可以列举灰化处理(步骤S7)。
作为第三除去处理的第三例,如图4(c)所述,可以列举将第一药品处理(步骤S1)和第二药品处理(步骤S5)按照该顺序处理。
作为第三除去处理的第四例,如图4(d)所示,可以列举将灰化处理(步骤S7)和第二药品处理(步骤S5)按照该顺序处理。
第一除去处理、第二除去处理或第三除去处理的目的如下。
(1)仅选择性地除去上述变质层或上述堆积层。
(2)除去上述变质层或上述堆积层,使未变质的有机膜图案露出及残留。
(3)除去未变质的有机膜图案的一部分。
(4)选择性地除去溶解变形的上述有机膜图案上的变质层或堆积层,或者溶解变形的上述有机膜图案的周围的变质层或堆积层。(5)仅选择性地除去溶解变形的上述有机膜图案上的变质层或堆积层,或者溶解变形的上述有机膜图案的周围的变质层或堆积层,使变形有机膜图案露出及残留。
(6)至少除去溶解变形的上述有机膜图案上的变质层或堆积层,或者溶解变形的上述有机膜图案的周围的变质层或堆积层,进而除去上述变形有机膜图案的一部分。
(7)选择性地除去溶解变形的上述有机膜图案上的变质层或堆积层,或者溶解变形的上述有机膜图案的周围的变质层或堆积层,进而除去上述变形有机膜图案的一部分。
在此,上述灰化处理是利用等离子、臭氧及紫外线中的至少任意一个蚀刻基板上的各种膜的处理。
在此,根据湿式蚀刻处理使用的药液的种类、干式蚀刻处理的一种即等离子处理的各向同性/各向异性的差、有机膜图案上的堆积物的有无、干式蚀刻处理中使用的气体的种类等的不同,有机膜图案的变质化程度及特性有很大的不同,因此,变质层的除去难易程度也不同。因此,需要根据有机膜图案的程度和性质来适当选择本发明的第一至第七的基板处理方法中的除去处理的种类。
在此,在第一除去处理、第二除去处理以及第三除去处理中使用的灰化处理优选适用于在变质层或堆积层中仅除去表层部,剩余的变质层或堆积层通过作为湿式处理的第一药液处理或第二药液处理来进行。
这种处理方法,即图2(c)、图3(c)、图4(c)的情况下,与通过灰化处理进行所有的除去处理的图2(b)、图3(b)、图4(b)相比,具有不仅能够缩短对有机膜图案的灰化处理时间,还能抑制灰化处理对基板整体、有机膜的追加损伤,能除去更坚固的变质层或堆积层。
在此,第一加热处理、第二加热处理以及第三加热处理为了下述任一目的而进行。
(1)在上述有机膜图案加工处理以前的处理工序中,除去上述有机膜图案内部或下部的水分、酸或碱溶液。
(2)在上述有机膜图案和地膜或基板的密合力降低时,使上述密合力恢复。
进而,以上述有机膜图案形成时的加热处理、第一加热处理、第二加热处理或第三加热处理的处理条件为例,可以列举如下。
(1)上述第一加热处理在比上述第二加热处理低的温度下进行。
(2)从上述有机膜图案形成时的加热处理到上述第一加热处理为止,以比上述第二加热处理低的温度进行。
(3)上述第二加热处理以比上述第三加热处理低的温度进行。
(4)从上述有机膜图案形成时的加热处理到上述第二加热处理为止,以比上述第三加热处理低的温度进行。
(5)上述第一加热处理以比上述第三加热处理低的温度进行。
(6)从上述有机膜图案形成时的加热处理到上述第一加热处理为止,以比上述第三加热处理低的温度进行。
(7)以引起上述有机膜的交联反应的温度以下的温度进行加热处理。
(8)加热处理的温度为50至150℃的温度。
(9)加热处理的温度为100至130℃的温度。
(10)加热处理时间是60至300秒。
作为各自的追加目的,(1)至(6)用于在该加热处理以后,对有机膜图案进行利用有机膜图案的显影功能(有机膜图案为感光性有机膜的情况下)的除去处理。(7)至(9)既是以维持有机膜的显影功能为目的的标准例的温度,也是良好地维持有机膜图案的温度例。进而,(10)是考虑到每片处理(一片片地处理基板)的情况下的量产时的处理能力,可以使用的处理时间的具体例。
在此,作为上述溶解变形处理的具体例列举如下。
(1)扩大上述有机膜图案的面积的处理。
(2)使相邻设置的有机膜图案相互一体化的处理。
(3)使上述有机膜图案平坦化的处理。
(4)使上述有机膜图案变形以使其成为覆盖基板上形成的电路图案的绝缘膜。
(5)通过使上述有机膜图案与有机溶液接触来进行溶解回流引起的变形处理。
在此,作为上述有机溶液,使用至少包含下述有机溶剂中的至少一个的溶液。
有机溶剂(R表示烃基或者取代烃基、Ar表示苯基或者苯基以外的芳香环):醇类(R-OH)、醚类(R-O-R、Ar-O-R、Ar-O-Ar)、酯类、酮类、二元醇醚类等。
并且,使上述有机溶液接触上述有机膜图案的方法(使上述溶解回流引起的变形产生)可以从(1)晾晒于上述有机溶液的蒸气中的方法,或(2)浸渍在上述有机溶液的液体中的方法中任选一种。另外,(1)的有机溶液的蒸气通过加热有机溶液或利用惰性气体(例如,N2、Ar气体)冒泡使其气化,将产生的气体直接或通过液化气瓶等进行供给。
由此,使腔体内变成上述有机溶液的气体氛围,将基板放置于该腔体内,由此可以使有机膜图案与有机溶液接触。
并且,在上述有机膜图案由感光性有机膜构成时,为了稳定地进行处理(尤其是利用有机膜的感光性、药液的显影功能的处理),有时达成以下的状况也是进行该处理的重要条件。
(1)在基板上形成最初的有机膜图案后,直到有机膜图案加工处理为止的期间,保持不使有机膜图案感光的状态。
(2)在基板上形成最初的有机膜图案后,直到有机膜图案曝光处理或基板背面曝光处理为止的期间,保持不使有机膜图案感光的状态。
这是由于,如上所述对有机膜图案进行曝光处理、上述基板背面曝光处理或显影处理,因此通过保持这种状态,能够维持初期的曝光处理或基板背面曝光处理、或追加实施的曝光处理的效果,充分达成显影处理的目的。
作为追加实施的曝光处理,有时在上述第一药品处理或第二药品处理的至少任一种的处理前或即将处理前,对上述有机膜图案进行曝光处理。
但是,有时也进行从基板的背面侧曝光的基板背面曝光处理,其可以在上述溶解变形处理和上述第三除去处理间或上述溶解变形处理和上述第二药液处理间的至少任一时刻进行。该基板背面曝光处理通过上述溶解变形处理,可以有效地选择性地除去通过溶解回流而扩大了面积的有机膜图案(例如,抗蚀剂图案)的一部分,即至少不需要的药液溶解回流部分。
其可以说是,例如,使漏极配线上的有机膜图案溶解回流,作为溶解变形有机膜图案时,不希望从栅极、漏极配线露出时,从基板的背面侧曝光,由此,例如,产生了隐藏在栅极、漏极配线的溶解变形有机膜图案部分A不被曝光,但没有被栅极、漏极配线隐藏(从栅极、漏极配线部露出)的溶解变形有机膜图案部分B被感光的区别,利用该区别,由显影处理来除去。
即,在以后进行的作为上述第三除去处理的上述第二药液处理中,通过使用至少具有显影功能的药液,可以进行作为该选择性除去的显影处理。
这是通过半色调掩模曝光最初的有机膜图案,或在中途配合上述曝光处理等进行,由此更有效地除去不需要的药液溶解回流部分。
并且,例如,在漏极配线用的有机膜图案(以一般掩模进行曝光或以半色调掩模进行曝光)上,在该上述背面曝光处理以外维持不使其感光,进行上述背面曝光处理,通过以后进行的作为上述第三除去处理的上述第二药液处理,利用至少具有显影功能的药液进行显影处理时,通过将上述第二药液处理(利用具有显影功能的药液进行的显影处理)的时间调整到最佳,在溶解回流后也能仅在漏极配线部残留溶解变形有机膜图案。该情况下的处理时间(显影处理时间)为充分除去溶解回流的最短时间即可。
该上述曝光处理或上述基板背面曝光处理,作为示例,可以分为:(a)利用光掩模的方法、(b)不利用光掩模的方法、或(c)利用不是微细(1mm以下)图案的光掩模的方法。
进而,作为曝光方法,可以从以下等处理中任选其一或将其组合实施:(1)一般曝光;(2)仅对上述有机膜图案中、包含基板的希望范围的有机膜图案进行处理;(3)对上述希望区域进行统一曝光的处理;(4)在上述预定范围内进行使曝光点扫描的处理;(5)上述希望范围是至少基板面积的1/10以上的范围时的处理;(6)以紫外线、荧光及自然光中的至少任一种进行曝光的处理。
对于具有感光性的有机膜图案,(a)的曝光处理时,以通过利用具有显影功能的药液的处理,形成新图案的目的来进行。(b)的曝光处理时,在显影处理前有机膜图案受到的感光量在基板间或基板内有偏差时,各基板或基板全面的感光量可以全部保持充分的状态,因此实际上可以消除该偏差,可以效果均匀地进行其后的显影处理。
在此,上述第一药品处理或上述第二药品处理可以构成为以下任一处理。
(1)利用具有上述有机膜图案的显影功能的药液的显影处理。
(2)利用至少具有上述有机膜图案的显影功能的药液的显影处理。
(3)对上述有机膜图案的至少第二次以后的显影处理。
(4)利用不具有有机膜图案的显影功能,具有溶解除去有机膜图案的功能的药液进行的药液处理。
(5)至少除去上述有机膜图案表面(表层部)上形成的变质层或堆积层的药液处理。
进而,作为显影处理所使用的药液,可以使用以下所述的药液种的任意一种或两种以上。
(1)通过降低剥离液的浓度而得到的药液。
(2)有机或者无机的碱性水溶液。
(3)TMAH(四甲基氢氧化铵)为主要成分的碱性水溶液。
(4)含有NaOH或者CaOH中的至少任意一种的碱性水溶液。
(5)至少含有酸性的药品的药液。
(6)至少含有有机溶剂的药液。
(7)至少为碱性的药品。
(8)(5)中所列上述有机溶剂中,至少含有胺类的材料和水的药品。
(9)至少含有有机溶剂和胺类的材料的药品。
(10)(7)中所列上述碱性的药品中,至少含有胺类的材料和水的药品。
(11)至少含有碱性的药品和胺类的材料的药品。
(12)(8)至(11)所列上述胺类的材料为一乙胺、二乙胺、三乙胺、一异丙胺、二异丙胺、三异丙胺、丁胺、二丁胺、三丁胺、羟胺、二乙基羟胺、无水二乙基羟胺、吡啶、甲基吡啶中的任意一种构成的药品。
(13)(8)至(12)所列上述药液中上述胺类的材料的浓度为0.01重量%以上30重量%以下的药品。
(14)(8)至(12)所列上述药液中上述胺类的材料的浓度为0.05重量%以上10重量%以下的药品。
(15)(8)至(12)所列上述药液中上述胺类的材料的浓度为0.05重量%以上5.0重量%以下的药品。
(16)添加了抗蚀剂的药品。
(17)至少含有(A)剥离功能液成分和(B)显像功能液成分这两种的水溶液。
(18)仅含有(A)剥离功能液成分和(B)显像功能液成分这两种的水溶液。
(19)(A)剥离功能液成分和(B)显像功能液成分的各自的成分为包含以下所示成分中的各自至少一种,且(A)和(B)两种成分都包含的药液。
(A)剥离功能液成分
(a)溶剂类成分
(b)胺类的成分+水成分
(c)求核剂成分
(d)还原剂成分
(e)氟化铵成分
(B)显像功能液成分
(a)有机碱成分
(b)无机碱成分
(20)包含(A)上述胺类的材料和(B)显像功能液成分的水溶液。
(21)上述药液的(A)剥离功能液成分的含有量为0.2%至30%的药品。
(22)上述药液的(B)显像功能液成分的含有量为0.2%至30%的药品。
(23)上述药液的(A)剥离功能液成分的含有量为0.2%至30%,且,上述药液的(B)显像功能液成分的含有量为0.2%至30%的药品。
(24)上述胺类的材料的含有量为0.2%至30%,且,上述药液的(B)显像功能液成分的含有量为0.2%至30%的药品。
在此,也有基板上形成最初的有机膜图案至少形成2层以上膜厚的情况。该基板上形成最初的有机膜图案以下述任一情况为目标实施处理。
(1)通过实施上述有机膜图案加工处理中的上述第一除去处理、上述第二除去处理或上述第三除去处理中的至少一个处理,选择性地使上述有机膜图案中膜厚较薄的薄膜部更薄。
(2)通过实施上述有机膜图案加工处理中的上述第一除去处理、上述第二除去处理或上述第三除去处理中的至少一个处理,选择性地除去上述有机膜图案中膜厚较薄的薄膜部。
在此,有时在有机膜图案加工处理前后或中途进行底膜加工处理。对该底膜进行图案加工的底膜加工处理例如在下述时点(工序)进行。
(1)至少将上述溶解变形处理的变形前的有机膜图案作为掩模,对该有机膜图案的底膜进行图案加工的工序。
(2)将上述溶解变形处理、上述第一除去处理或上述第一加热处理以前的有机膜图案作为掩模,对该有机膜图案的底膜进行图案加工的工序。
(3)将上述第三除去处理、上述第二加热处理或上述第三加热处理以后的有机膜图案作为掩模,对该有机膜图案的底膜进行图案加工的工序。
(4)将上述有机膜图案加工处理前的有机膜图案作为掩模,对该有机膜图案的底膜进行图案加工的工序。
(5)将上述有机膜图案加工处理后的有机膜图案作为掩模,对该有机膜图案的底膜进行图案加工的工序。
有时一次或多次重复实施(1)至(5)的工序,对底膜进行图案加工。
作为对底膜进行图案加工的目的,如下所述。
(1)通过底膜加工处理,将上述底膜加工成锥形状或阶梯状。
(2)上述底膜是多层成膜的膜,通过上述底膜加工处理,加工成上述多层膜中的任意相互之间不同的图案形状。
综上所述,对于本发明,说明了半导体基板、液晶基板及其他的基板处理方法,但本发明中还包括具有基板的装置的制造方法、显示装置的制造方法、半导体装置的制造方法、液晶显示装置的制造方法、EL显示装置的制造方法、场致发射显示装置的制造方法、等离子显示装置的制造方法。
作为本发明的对象对基板进行了说明,本发明不限于此,也可以应用于全部的液晶显示装置(LCD),即纵电场型液晶显示装置,横电场型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、透过型液晶显示装置、半透过型液晶显示装置、EL显示装置以及其他的显示装置,或者其他半导体装置的制造方法。
发明的效果
本发明的基板处理方法的基本特征在于,在包括加工基板上形成的有机膜图案的有机膜图案加工处理的基板处理方法中,在上述有机膜图案加工处理中,按照使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理、除去溶解变形的有机膜图案的至少一部分的第三除去处理的顺序进行。
本发明,除此之外有时还追加各种加热处理或各种除去处理(除去上述有机膜图案的表面上形成变质层或堆积层的除去处理、除去上述有机膜图案的至少一部分的除去处理)。
在本发明中,进行除去溶解变形了的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理,因此通过溶解变形处理,可以将变大(图案面积扩大)了的变形有机膜图案再度变小(缩小图案面积)。由此,可以提高将变形有机膜图案变成目标的图案或大小的控制性。
在现有技术中,进行上述溶解变形处理(具体来说为气体氛围处理),但如上所述,在这种情况下,通常可能引起5至20μm(也可能为100μm以上)的变形。但是,由于抗蚀剂产生较大变形,因此在要求某种程度的精度较高的有机膜图案的情况下,有必要高精度地控制该较大变形。
进而,将该有机膜图案用于光刻工序的削减时,作为使管道部的源极、漏极形成掩模用的有机膜图案(在此为抗蚀剂图案)中,特别是使管道部附近的源极、漏极的分离成2个的抗蚀剂图形部分连接的抗蚀剂图案变形的处理方法,使用溶解变形处理。
但是,为了使抗蚀剂图案的连接切实,使药液溶解回流较大为佳,单药液溶解回流较大时,管道部以外的配线部等的源极、漏极用抗蚀剂图案也会产生较大的溶解变形回流。
因此,需要采取抗蚀剂膜厚形成2层,进而在溶解变形处理前将2层的抗蚀剂图案中较薄的一层除去等的方法。
但是,这种情况下,溶解变形处理仅控制面积扩大的一个方向,因此需要准确控制处理时间,高精度控制变形以使面积不要扩大到超过必要面积。
对此,本发明的情况下,进行上述溶解变形处理(具体来说为气体氛围处理),其后进行除去在溶解变形回流中扩大到必要以上的有机膜图案(例如抗蚀剂图案)的一部分,除去至少不需要的药液溶解回流部分。
作为除去药液溶解回流部分的具体的除去处理方法,具有灰化方法或药液处理(利用具有显影功能或剥离功能的药液),或者其组合处理等。
进一步详细说明的话,本发明的特征在于,在包括加工基板上形成的有机膜图案的有机膜图案加工处理的基板处理方法中,在上述有机膜图案加工处理中,进行使上述有机膜图案溶解,形成变形有机膜图案的溶解变形处理和除去上述变形有机膜图案的至少一部分的处理。
但是,有时进行事前除去所述有机膜图案的表面(表层部)形成的变质层或堆积层的除去处理,有时不进行该处理(不必要),根据情况选择有无变质层或堆积层的除去必要性。
即,在本发明中,在进行了使基板上形成的有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理后,作为其后处理,将不必要的变形有机膜图案部分或面积扩大到不必要的面积的变形有机膜图案部分的至少一部分通过各种除去处理(在此为“第三除去处理”)。由此,对于在现有技术中,仅仅是由溶解变形回流的面积扩大方向的控制(例如,溶解变形回流处理时间的控制)这一控制方法,能够得到溶解变形回流后的变形有机膜图案的除去或面积缩小这一逆方向的2个目的的控制方法,能够高精度地控制有机膜图案的较大变形。
并且,在现有技术中,用于光刻法工序削减时,作为使连接管道部的源极、漏极形成掩模用的有机膜图案(在此为抗蚀剂图案)中,特别是管道部附近的源极、漏极的分离成2个的抗蚀剂图案部分的抗蚀剂图案变形的处理方法,使用溶解变形处理。
但是,溶解变形处理进行的药液溶解回流较小时,其缺点是,抗蚀剂连接不切实,优点是,面积扩大到不必要的面积的变形有机膜图案部分的产生较少,溶解变形处理进行的药液溶解回流较大时,其优点是,抗蚀剂连接切实,缺点是,面积扩大到不必要的面积的变形有机膜图案部分的产生较多。
对此,根据本发明的基板处理方法,用于该光刻法工序削减时,溶解变形处理进行的药液溶解回流充分变大后,通过溶解变形回流后的变形有机膜图案的除去或面积缩小,变成扩大到必要面积的变形有机膜图案,可以仅仅得到两者的优点。
作为适用本发明的对象,对基板进行了说明。但本发明不限于此,也可以应用于全部的液晶显示装置(LCD),即纵电场型液晶显示装置,横电场型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、半透过型液晶显示装置、透过型液晶显示装置、EL显示装置以及其他的显示装置,或者其他半导体装置的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的基板处理方法的流程图。
图2是表示本发明的第二实施方式的基板处理方法的流程图。
图3(a)是表示本发明的第三实施方式的基板处理方法的流程图,(b)和(c)是表示本发明的第四实施方式的基板处理方法的流程图。
图4是表示本发明的第五实施方式的基板处理方法的流程图。
图5是示意性地表示基板处理装置的一例的平面图。
图6是示意性地表示基板处理装置的其他例子的平面图。
图7是表示基板处理装置具有的处理单元的选择候补的图。
图8是药液处理单元(或显影处理单元)的一例的截面图。
图9是表示气体氛围处理单元的一例的截面图。
图10是表示气体氛围处理单元的其他例子的截面图。
图11是表示现有基板处理方法的流程图。
图12是表示与应通过除去处理除去的变质层的成因对应的变质化的程度的图。
图13是表示对于变质层仅进行灰化处理时的变质层的变化的图。
图14是表示对变质层仅进行药液处理时的变质层的变化的图。
图15是表示对变质层依次进行灰化处理和药液处理时变质层的变化的图。
图16是表示本发明的情况下和现有技术情况下的溶解变形处理引起的有机膜图案的变形的区别的图。
图17是表示与药液处理中使用的药液中的胺类的含有浓度和有机膜的变质的有无对应的除去率的关系的图表。
图18是利用以往的溶解变形回流处理的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术的一例的工序流程和各工序的TFT元件的平面图和截面图。
图19是本发明的溶解变形回流处理和除去溶解变形后的有机膜图案的一部分的处理的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术的第一例(利用了半色调掩模曝光的情况)的工序流程和各工序的TFT元件的平面图和截面图。
图20是本发明的溶解变形回流处理和除去溶解变形后的有机膜图案的一部分的处理的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术的第二例(没有利用半色调掩模曝光的通常的标准掩模的情况)的工序流程和各工序的TFT元件的平面图和截面图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的实施方式的基板处理方法,例如可以利用图5所示的基板处理装置100或图6所示的基板处理装置200来进行。
这些基板处理装置100、200可以根据需要选择性地具备用于对基板实施各种处理(后述)的处理单元(后述)。
这些基板处理装置100、200所具有的处理单元的候补,例如如图7所示,包括:简易曝光处理单元17、加热处理单元18、温度调整处理单元19、显影处理单元20、药液处理单元21、气体氛围处理单元22以及灰化处理单元23这7种。
在图7所示的处理单元中,曝光处理单元17是用于对基板上形成的有机膜图案进行曝光处理的单元,曝光处理例如可以分为:(a)利用光掩模的方法、(b)不利用光掩模的方法、或(c)利用不是微细(1mm以下)图案的光掩模的方法。
进而,是进行如下曝光处理的单元,作为其曝光方法,可以从以下等处理中任选其一或将其组合实施:(1)一般曝光;(2)仅对上述有机膜图案中、包含在基板的希望范围内的有机膜图案进行的处理;(3)对上述希望范围统一进行曝光的处理;(4)使曝光点在上述希望范围内进行扫描的处理;(5)上述希望范围至少是基板面积的1/10以上的范围的处理;(6)以紫外线、荧光及自然光中的至少任一种进行曝光的处理。
对于具有感光性的有机膜图案,进行(a)的曝光处理时,以通过使用了具有显影功能的药液的处理来形成新图案为目的进行。(b)的曝光处理时,在显影处理前有机膜图案受到的感光量在基板间或基板内有偏差时,各基板或基板全面的感光量可以全部保持充分的状态,因此实际上可以消除该偏差,可以效果均匀地进行其后的显影处理。
加热处理单元18是用于对基板进行加热处理(烘干)的单元,其加热温度例如可以在80℃至180℃或100℃至150℃的范围内调节。
加热处理单元18例如包括将基板保持为大致水平状态的基台和内部配有该基台的腔体。
温度调整处理单元19用于进行基板的温度控制,其调温范围为例如10℃至50℃或10℃至80℃。
温度调整处理单元19例如包括将基板保持为大致水平状态的基台和内部配有该基台的腔体。
但是,在加热处理单元18和温度调整处理单元19的调温范围较广,能够从高温到低温(例如,10至180℃)进行控制时,可通过改变温度控制的设定来分别代用各个处理。
药液处理单元21用于对基板进行药液处理。
该药液处理单元21例如如图8所示,具有存储药液的药液罐301和内部配有基板500的腔体302。
腔体302包括:用于将从药液罐301压送的药液供给到基板500上的可动喷嘴303、将基板500保持在大致水平状态的基台304、以及用于从该腔体302内排出废液及废气的排出口305。
在这种药液处理单元21中,通过向药液罐301内压送氮气,可以经由可动喷嘴303将该药液罐301内的药液提供到基板500上。另外,可动喷嘴303例如在水平方向上可动。并且,基台304构成为例如通过从其板状主体部起立的多个销从下面一侧点支撑基板500的结构。
或者,药液处理单元21可以是将药液变成蒸气并提供到基板上干式单元。
另外,药液处理单元21中使用的药液(药液罐301中存储的药液)例如可以包括酸、有机溶剂、碱中的任一种。
显影处理单元20用于对基板进行显影处理(或再显影处理)。
例如,将药液处理单元21的药液罐301中存储的药液作为显影液,除此以外与药液处理单元21为同样的结构。
气体氛围处理单元22,通过进行使基板暴露于各种气体中的气体氛围处理,来进行使基板上的有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理。
气体氛围处理单元22例如,如图9和图10所示,包括:用于通过冒泡(bubbling)生成气体(处理气体)的冒泡容器401;和内部配有基板500的腔体402。
腔体402包括:用于将来自冒泡容器401的处理气体导入该腔体402内的气体导入口403;用于从该腔体402内排出气体的排气孔404;将基板500保持在大致水平状态的基台405;用于将腔体402内及冒泡容器401控制为希望的温度的温度控制机构(省略图示)。
另外,具体来说,气体氛围处理单元22例如也可以包括:平面位置相互不同的多个气体导入口403;将用于使来自气体导入口403的气体扩散、并提供到基台405上的基板500侧的多个孔部在整个面上分散配置的吹出板406(图9),或者也可以包括1个气体导入口403、和通过旋转来搅拌来自气体导入口403的气体的搅拌部件407(图10)。
在这种气体氛围处理单元22中,将氮气导入到如存储有液体原料(例如有机溶剂)的冒泡容器401内,进行冒泡,将冒泡生成的气体(处理气体)通过气体导入口403导入到腔体402内,可以供给到基板500上(使基板500暴露在气体中)。
灰化处理单元23,通过等离子放电处理(在氧气或氧气及氟气的氛围中进行)、利用紫外线等波长较短光能量的处理、以及利用该光能量或热的臭氧处理中的任一种处理或者其他处理,对基板上的有机膜图案进行蚀刻。
并且,如图5所示,基板处理装置100包括:盒站(cassette station)1,放置用于收纳基板(例如LCD基板或半导体晶片)的盒L1;盒站2,放置与盒L1同样的盒L2;处理单元配置区域3、4、5、6、7、8、9、10及11,配置有各种处理单元U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8和U9;基板传送自动装置(基板传送机构)12,用于在各盒站1、2及各处理单元U1至U9的相互之间进行基板传送;以及控制机构24,根据各种基板处理方法适当地控制该基板传送自动装置12进行的基板传送和各处理单元U1至U9所执行的处理。
在盒L1、L2中,例如,盒L1用于收纳由基板处理装置100处理前的基板,盒L2用于收纳由基板处理装置100处理完成后的基板。
并且,作为各种处理单元配置区域3至11中设置的各种处理单元U1至U9,可以根据用途工序选择图7所示的7种处理单元中的任一个。
另外,也可以根据在用途工序中必须的处理的种类或处理能力,适当地调节选择的处理单元的数量。
因此,在处理单元配置区域3至11中也可以包括不选择/设置任何处理单元17至23的区域。
并且,控制装置24通过选择性地执行与各种用途工序对应的程序,进行基板传送自动装置12及各处理单元U1至U9的动作控制。
即,控制机构24根据与各种用途工序对应的处理顺序的数据,控制基板传送自动装置12的基板传送顺序,使得按照预定的顺序从各盒站1、2及各处理单元U1至U9取出基板、或向其收纳、放置基板等。
并且,控制装置24根据与各种用途工序对应的处理条件数据,进行各处理单元U1至U9进行的处理的执行控制。
另外,图5所示的基板处理装置100构成为可以根据用途改变该基板处理装置100所具有的各处理单元进行处理的顺序。
另一方面,图6所示的基板处理装置200中,该基板处理装置200所具有的各处理单元进行处理的顺序是固定的。
如图6所示,基板处理装置200包括:盒站13,放置盒L1;盒站16,放置盒L2;各种处理单元配置区域3、4、5、6、7、8及9,配置有各种处理单元U1、U2、U3、U4、U5、U6和U7;基板传送自动装置(基板传送机构)14,用于将基板从盒站13的盒L1传送到处理单元配置区域3的处理单元U1;基板传送自动装置15,用于将基板从处理单元配置区域9的处理单元U7传送到盒站16的盒L2;以及控制机构24,根据各种基板处理方法适当地控制上述基板传送自动装置14、15进行的基板传送、各处理单元U1至U9间的基板传送、以及各处理单元U1至U9所执行的处理。
在基板处理装置200中,各处理单元进行处理的顺序是固定的,构成为从上游侧的处理单元开始按照顺序(图6的箭头A方向)进行连续处理。
基板处理装置200也可以根据用途工序从图7所示的7种处理单元中任选一种作为各种处理单元配置区域3至9中设置的各种处理单元U1至U7。
另外,也可以根据在用途工序中需要的处理的种类或处理能力,适当调节所选择的处理单元的数量,在处理单元配置区域3至9中可以包含不选择/设置任何处理单元17至23的区域。
这样,本发明的实施方式的基板处理方法的实施所适用的基板处理装置100、200,实施对形成在基板上的有机膜图案进行加工的有机膜图案加工处理,因此除了基板传送机构(基板传送自动装置)及盒设置部(盒站)之外,还整体性地包括从上述7种处理单元中适当选择的处理单元。
另外,在图5、图6中示出了基板处理装置100、200上设置的处理单元的数量分别为9个、7个的例子,但其数量可以根据用途工序的种类、处理能力、成本的观点来适当增减。
并且,例如利用盒L1和L2这两个盒为例进行了说明,但从需要的处理能力、成本的观点出发,可以适当增减盒的数量。
并且,作为基板处理装置100、200所具有的处理单元,除了上述7种处理单元之外,例如还可以追加伴随微细图案曝光的曝光处理单元、蚀刻(干式或湿式)处理单元、抗蚀剂涂布单元、以及密合强化处理(密合强化剂处理等)单元、表面清洗(干式清洗:使用UV光、等离子体等;湿式清洗:使用清洗液等)处理单元,通过上述追加,能够进一步有效地进行整体的处理。
在具有蚀刻处理单元的情况下,例如,将有机膜图案作为掩模进行底膜(例如,基板表面)的图案加工(底膜加工处理)。
在此,通过使用可以进行底膜图案加工的药液(即,含酸的蚀刻液或含碱的蚀刻液)作为药液处理单元21中使用的药液,蚀刻处理单元可以代替用作药液处理单元。
并且,为了处理的均匀化的目的,基板处理装置可以具有多个相同的处理单元,可以通过具有的多个相同的处理单元,分别对基板进行相同的处理,即可以通过流水作业反复进行多次相同处理。
进而,可以使具有的多个相同的处理单元进行的处理使其各自的基板的朝向在其板面内相互不同(例如,反方向)地进行。
这种情况下,基板处理装置优选具有如下功能:具有的多个相同的处理单元使其各自的基板的朝向在其板面内相互不同地进行处理。根据这种结构,可以不依赖于操作者的手而自动进行基板的朝向变更。
或者,仅具有一个相同的处理单元时,也可以使该一个处理单元进行的处理将基板的朝向在其板面内相互不同地分为多次进行。
这种情况下,更优选至少在相互反方向的多个方向中,对各个基板进行处理。这种情况下,基板处理装置优选具有至少任意一个处理单元进行的处理使其各自的基板的朝向在其板面内相互不同地来进行的功能。
或者,优选一个处理单元进行的处理中包括在基板的板面内向一个方向的处理和向其不同方向(例如反方向)的处理。
这种情况下,基板处理装置优选具有任意一个处理单元进行的处理中包括在基板的板面内向一个方向的处理和向其不同方向(例如反方向)的处理。
接着,对优选实施方式的例子(具体的基板处理方法的例子)进行说明。
第一实施方式
作为本发明的第一实施方式,以下说明本发明的第一基板处理方法。
第一实施方式的基板处理方法例如用于如下目的等:(1)在将有机膜(主要为抗蚀剂膜)图案作为掩模进行底膜(即例如基板自身)的蚀刻时,使底膜的蚀刻形状锥形化(例如参照专利文献1),或者使蚀刻尺寸微细化(作为有机膜图案的面积扩大或接触孔的微细化的结果的蚀刻尺寸微细化);(2)在将有机膜(主要为抗蚀剂膜)图案作为掩模进行底膜的蚀刻时,至少在溶解变形处理之前,进行第一次底膜蚀刻,将至少第三除去处理后的有机膜图案作为掩模进行底膜的第一次蚀刻,由此使底膜的蚀刻形状形成为2层,或在底膜为2层以上时,形成形状大不相同的2种(不同层)以上的图案,或形成分离图案和结合图案(例如,参照专利文献1的图2及图3,包括使相邻设置的有机膜图案相互一体化的处理);(3)在有机膜图案绝缘的情况下,使该有机膜图案变形成为电路图案的绝缘膜(使有机膜图案变形成为覆盖基板上形成的电路图案的绝缘膜)。
即,第一实施方式的基板处理方法在上述(1)至(3)的各个目的中,涉及加工有机膜图案的工序。
图1(a)是表示第一实施方式的基板处理方法的各工序的流程图。
如图1(a)所示,在第一基板处理方法中,按照温度调整处理(步骤S2)、气体氛围处理(步骤S3)、第二加热处理(步骤S4)、温度调整处理(步骤S2)、第三除去处理(步骤J3)以及第三加热处理(步骤S8)这一顺序进行处理,将该一系列处理作为有机膜图案加工处理。
在图1(a)中虚线的括号内的温度调整处理(步骤S2)、第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8)也可以省略也可以追加。
并且第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8)和温度调整处理(步骤S2)可以通过该处理单元的温度调整来代替实施。
即,作为该第一基板处理方法的变形例如下所示。
(变形例1)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(2)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3)。
(变形例2)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(2)加热已溶解变形的有机膜图案的第二加热处理(步骤S4);
(3)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3)。
(变形例3)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(2)加热已溶解变形的有机膜图案的第二加热处理(步骤S4);
(3)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3);
(4)加热上述有机膜图案的第三加热处理(步骤S8)。
(变形例4)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)加热上述有机膜图案的第一加热处理(步骤S9);
(2)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(3)加热已溶解变形的有机膜图案的第二加热处理(步骤S4);
(4)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3);
(5)加热上述有机膜图案的第三加热处理(步骤S8)。
进而,在即将进行上述溶解变形处理(步骤S3)之前,也可以追加进行使基板的处理温度稳定的温度调整处理。
这样,在本发明的第一基板处理方法中,气体氛围处理(步骤S3)以及第三除去处理(步骤J3)的实施是必须的,除此以外的处理可以根据情况省略。
在气体氛围处理(步骤S3)中,利用气体氛围处理单元22将基板暴露于各种气体(例如将有机溶剂作为原料生成的气体),由此使基板上的有机膜图案溶解并变形,进行溶解变形处理。
即,气体氛围处理例如在有机溶剂的气体氛围中进行。
以下,在本发明的具体例中,溶解变形处理作为使用以下有机溶剂的气体氛围处理来进行,因此溶解变形处理和气体氛围处理可以作为相同处理或具有相同效果的处理。
在此,适用于气体氛围处理的有机溶剂分为作为上位概念的有机溶剂和将其具体化的下位概念的有机溶剂,如下所示。
另外,R表示烃基或者取代烃基、Ar表示苯基或者苯基以外的芳香环。
(作为上位概念的有机溶剂)
·醇类(R-OH)
·烷氧基醇类
·醚类(R-O-R、Ar-O-R、Ar-O-Ar)
·酯类
·酮类
·二元醇类
·烷撑二醇类
·二元醇醚类
(下位概念的有机溶剂)
·CH3OH、C2H5OH、CH3(CH2)XOH
·异丙醇(IPA)
·乙氧基乙醇(Ethoxy ethanol)
·甲氧基乙醇
·长链烷基酯
·单乙醇胺(MEA)
·一乙胺
·二乙胺
·三乙胺
·一异丙胺
·二异丙胺
·三异丙胺
·丁胺
·二丁胺
·三丁胺
·羟胺
·二乙基羟胺
·无水二乙基羟胺
·吡啶
·甲基吡啶
·丙酮
·乙酰丙酮
·二氧杂环己烷
·醋酸乙酯
·醋酸丁酯
·甲苯
·甲基-乙基甲酮(MEK)
·二乙基甲酮
·二甲基亚砜(DMSO)
·甲基异丁基甲酮(MIBK)
·丁基卡必醇
·乙酸正丁酯
·γ-丁内酯(gammabutyrolactone)
·乙二醇乙醚醋酸酯(ECA)
·乳酸乙酯
·丙酮酸乙酯
·2-庚醇(MAK)
·3-甲氧基乙酸丁酯
·乙二醇
·丙二醇
·丁二醇
·乙二醇单乙醚
·二乙二醇单乙醚
·乙二醇单乙醚乙酸酯
·乙二醇单甲醚
·乙二醇单甲醚乙酸酯
·乙二醇单正丁醚
·聚乙二醇
·聚丙二醇
·聚丁二醇
·聚乙二醇单乙醚
·聚二乙二醇单乙醚
·聚乙二醇单乙醚醋酸酯
·聚乙二醇单甲醚
·聚乙二醇单甲醚醋酸酯
·聚乙二醇单正丁醚
·3-甲氧基丙酸甲酯(MMP)
·丙二醇甲醚(PGME)
·丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)
·丙二醇单丙醚(PGP)
·丙二醇单乙醚(PGEE)
·3-乙氧基丙酸甲酯(FEP)
·二丙二醇单乙醚
·三丙二醇单乙醚
·聚丙二醇单乙醚
·丙二醇甲醚丙酸酯
·3-甲氧基丙酸甲酯
·3-乙氧基丙酸甲酯
·N-甲基-2-吡咯烷酮
另外,进行使用以有机溶剂作为原料而生成的气体的气体氛围处理,有时通过将有机膜图案浸透于有机溶液中来进行溶解。
例如,在有机膜图案为水溶性、酸溶性或碱溶性时,可以利用水溶液、酸溶液或碱溶液为原料而生成的气体进行气体氛围处理。
在第二加热处理(步骤S4)中,在保持在预定加热温度(例如80℃至180℃)的加热处理单元18的基台上放置基板,保持预定时间(例如3至5分钟)。通过进行该加热处理,可以使在气体氛围处理中暴露的气体浸透到有机膜图案的更深处,并且能够更切实地进行溶解变形。这也是追加加热引起的现有的所谓加热回流所引起的。
该加热回流在上述有机膜图案中浸透有大量有机溶剂的状态下更容易产生,在该第二加热处理(步骤S4)进行的情况与仅由加热引起的加热回流的情况相比更有效。
进而,该第二加热处理(步骤S4)有助于使进行下一第三除去处理(步骤J3)之前的有机膜图案的状态稳定。
特别是,在该第三除去处理(步骤J3)是至少进行利用显影液或至少具有显影功能的溶液的第二药液处理的处理的情况下,能够发挥有机膜图案的显影处理前的预烘干(プリベ一ク)相同的功能,可以调整显影速度。
即,在第三除去处理中,特别是在利用显影液或至少具有显影功能的药液的第二药液处理的情况下,与其加热温度相应地,显影速度变慢,基于该倾向,适当调整处理时间,由此具有能够容易地控制除去有机膜图案的一部分的量、程度的目标值的效果。
但是,需要在有机膜(特别是抗蚀剂膜)的树脂产生交联反应、显影速度急剧下降或无法显影的温度以下进行。
作为具体的温度例,在有机膜图案由正型感光性有机膜构成,主要由酚醛清漆树脂(novolac resin)构成时,以50至150℃的温度,最适宜以100至130℃的温度来进行,显影速度较慢,可以容易地调整有机膜图案的除去速度、除去量、除去程度。
在此,作为注意点,在上述有机膜图案形成后、第二加热处理(步骤S4)前,有机膜图案上进行的加热处理温度比该第二加热处理(步骤S4)的温度高时,该第二加热处理(步骤S4)的温度的调整效果几乎毫无意义,因此需要将该第二加热处理(步骤S4)前的加热处理在比第二加热处理(步骤S4)的温度以下的温度下实施。
接着的第三除去处理(步骤J3)是将在气体氛围处理(步骤S3)中已被溶解变形处理的有机膜图案中、通过溶解变形回流面积扩大到必要以上的面积的有机膜图案(例如抗蚀剂图案)的一部分,即不必要的药液溶解回流部分除去的处理。
图4(a)、(b)、(c)、(d)是表示第三除去处理的具体处理方法的例子的工序的流程图。
第三除去处理的具体处理方法例1,如图4(a)所示,仅实施第二药液处理(利用具有显影功能或剥离功能的药液)。
第三除去处理的具体处理方法例2,如图4(b)所示,仅实施灰化处理。
第三除去处理的具体处理方法例3,如图4(c)所示,依次实施第一药液处理(利用后述至少除去有机膜图案的表面的变质层、堆积层的药液)和第二药液处理。
第三除去处理的具体处理方法例4,如图4(d)所示,依次实施灰化处理和第二药液处理。
在此,上述灰化处理是利用等离子体、臭氧及紫外线中的至少一种来蚀刻基板上的各种膜的处理。
有时第三除去处理也兼具除去上述有机膜图案表面(表层部)形成的变质层或堆积层的目的。
该第三除去处理的具体的处理方法例1、2、3、4中的上述第一药品处理或上述第二药品处理具体来说是以下的处理。
(1)利用具有上述有机膜图案的显影功能的药液的显影处理。
(2)利用至少具有上述有机膜图案的显影功能的药液的显影处理。
(3)对上述有机膜图案的至少第二次以后的显影处理。
(4)利用不具有有机膜图案的显影功能、而具有溶解除去有机膜图案的功能的药液进行的药液处理。
(5)至少除去上述有机膜图案表面(表层部)上形成的变质层或堆积层的药液处理。
进而,作为上述第一药品处理或上述第二药品处理中使用的药品,可以使用以下物质。
(1)通过降低剥离液的浓度而得到的药液。
(2)有机或者无机的碱性水溶液。
(3)TMAH(四甲基氢氧化铵)为主要成分的碱性水溶液。
(4)含有NaOH或者CaOH中的至少任意一种的碱性水溶液。
(5)至少含有酸性药品的药液。
(6)至少含有有机溶剂的药液。
(7)至少为碱性的药品。
(8)作为有机溶剂至少含有胺类材料的药品。
(9)至少含有有机溶剂和胺类材料的药品。
(10)上述碱性水溶液至少含有胺类材料和水的药品。
(11)至少含有碱性药品和胺类材料的药品。
(12)上述胺类材料是包括一乙胺、二乙胺、三乙胺、一异丙胺、二异丙胺、三异丙胺、丁胺、二丁胺、三丁胺、羟胺、二乙基羟胺、无水二乙基羟胺、吡啶、甲基吡啶中的任意一种的药品。
(13)上述药液中上述胺类材料的浓度为0.01重量%以上10重量%以下的药品。
(14)上述药液中上述胺类材料的浓度为0.05重量%以上5重量%以下的药品。
(15)上述药液中上述胺类材料的浓度为0.05重量%以上2.0重量%以下的药品。
(16)添加了抗蚀剂的药品。
上述药品或药液可以单独或组合使用。
但是,上述第一药品处理的特征为至少除去上述有机膜图案的表面(表层部)上形成的变质层或堆积层的药液处理,上述第二药品处理的特征在于,在(1)利用具有上述有机膜图案的显影功能的药液的显影处理;(2)利用至少具有上述有机膜图案的显影功能的药液的显影处理;(3)对上述有机膜图案的至少第二次以后的显影处理;(4)利用不具有有机膜图案的显影功能、而具有溶解除去有机膜图案的功能的药液进行的药液处理时,可分担使用各药品处理的特征、功能,这是本发明主要利用的方法。
但是,有时也兼具二者的特征、功能、或者二者均能导出该特征、功能,因此并不限定于第一药品处理或第二药品处理的单独处理。
作为具体的药品,上述第一药品处理所使用的药品主要是(5)至(15)的药品,上述第二药品处理中所使用的药品主要是(1)至(4)的药品。
但是,有时也兼具二者的特征、功能、或者二者均能导出该特征、功能,因此并不限定于该药品的使用分类。
在第三加热处理(步骤S8)中,在保持在预定加热温度(例如80℃至180℃)的加热处理单元18的基台上放置基板,保持预定时间(例如3至5分钟)。通过进行该加热处理,在第三除去处理中,具有恢复施加到有机膜图案上的各种处理(药液、灰化)造成的损伤,或与显影后的后烘干(ポストベ一ク)同样地使有机膜图案稳定的效果。
另外,上述第一实施方式中使用的基板处理装置例如作为各种处理单元U1至U9或U1至U7,是至少具有药液处理单元21、温度调整处理单元19、气体氛围处理单元22以及加热处理单元18的基板处理装置100或200。
在基板处理装置100的情况下,药液处理单元21、温度调整处理单元19、气体氛围处理单元22以及加热处理单元18的配置是任意的。
但是,也可以追加曝光处理单元17、灰化处理单元23、药液处理单元21、温度调整处理单元19以及加热处理单元18,有时根据处理能力设置多个。
另一方面,在基板处理装置200的情况下,需要依次沿着图6的箭头A方向配置:温度调整处理单元19、气体氛围处理单元22、加热处理单元18、温度调整处理单元19、药液处理单元21以及加热处理单元18。
但是,也可以追加曝光处理单元17、灰化处理单元23、药液处理单元21、温度调整处理单元19以及加热处理单元18。
另外,在基板处理装置200中需要按照处理顺序配置各处理单元,在以下说明的各基板处理方法中也同样。
根据上述第一实施方式,通过进行第三除去处理(步骤J3),可以除去由溶解变形回流面积扩大到必要以上的面积的有机膜图案(例如,抗蚀剂图案)的一部分,即可以除去不必要的药液溶解回流部分,能够高精度地形成以最终的有机膜图案为目的的图案形状。
即,气体氛围处理(步骤S3)中的溶解变形处理中,通常可能产生5至20μm(也可能为100μm以上)的变形。但是,由于抗蚀剂的较大变形,在要求某个程度的精度较好的图案时,需要对该较大变形进行高精度控制。
并且,将该有机膜图案用于光刻法工序削减时,作为使连接管道部的源极、漏极形成掩模用的有机膜图案(在此为抗蚀剂图案)中,特别是管道部附近的源极、漏极的分离成2个的抗蚀剂图案部分的抗蚀剂图案变形的处理方法,使用溶解变形处理。
为了使抗蚀剂图案的连接切实,使药液溶解回流较大为佳,但药液溶解回流较大时,管道部以外的配线部等的源极、漏极用抗蚀剂图案也会产生较大的溶解变形回流。这种情况下,在溶解变形处理中,仅为面积扩大的一个方向的控制,因此需要准确控制处理时间,高精度控制变形以使面积不会扩大到必要以上的面积。
因此,作为其反方向(面积缩小的方向)的控制技术所使用的是第三除去处理(步骤J3)。
在该第三除去处理中,进行使基板上形成的有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理后,通过各种方法(第三除去处理的具体方法)将不必要的变形有机膜图案部分或面积扩大到必要以上的面积的变形有机膜图案部分的至少一部分除去。
由此,从在现有技术中仅有对于溶解变形回流的面积扩大方向的控制(例如溶解变形回流处理时间的控制)这一控制方法这一点,可以得到除去溶解变形回流后的变形有机膜图案或面积缩小这两个反方向的两个控制方法。因此,能够高精度地控制较大变形。
通过进行该第三除去处理,在用于该光刻工序削减时,在溶解变形处理的药液溶解回流充分变大后,通过除去溶解变形回流后的变形有机膜图案或缩小面积,变成面积扩大到必要面积的有机膜图案,仅得到二者的优点。
在第三除去处理中,可以分别单独或组合进行作为湿式处理的第二药液处理和作为干式处理方法的灰化处理。
作为干式处理方法的灰化处理可以大致分为2种。
(A1)第一个是等离子处理以外(利用紫外线光等波长短的光能量或热的臭氧处理等)的处理。
等离子处理以外的灰化处理对对象物(在此为有机膜或底膜等)的损伤较小,但其处理速度较慢。因此,等离子处理以外的灰化处理是用于有机膜图案或底膜的表面状态变化(提高湿润性)的程度,在需要进行有机膜表面的一部分变质层的除去或干式剥离等高速处理时,基本上不会使用。但是,即使是等离子处理以外的灰化处理,仅仅在非常高温的热的状态下进行臭氧处理这一方法作为上述高速处理使用,但在该情况下,有机膜热硬化,残留无法进行湿式剥离的较大变质、损伤的问题,因此其也并没有被普遍使用。
(A2)第二个是等离子处理。
等离子处理根据放电方法可进一步分类为两种方法。
(A2-1)第一是高压、低功率、各向同性的等离子处理。
(A2-2)第二是低压、高功率、各向异性的等离子处理。
上述等离子处理均比(A1)的“等离子处理以外的灰化处理”的处理速度快。
并且,(A2-2)的处理速度比(A2-1)的处理速度快。
这样,等离子处理的处理速度均很快,因此可以以短时间的处理进行有机膜图案或底膜的表面状态变化(提高湿润性),并且也可以应用于有机膜表面的一部分变质层的除去或干式剥离这种高速处理。
但是,等离子处理对于对象物的损害都比(A1)的情况下大。
尤其是在除去有机膜表面的一部分变质层的目的中,作为以往使用的干式处理,(A1)的处理(等离子处理以外的处理)不充分。
另外,在(A2)的等离子处理中,根据(A2-2)的各向异性的等离子处理,能够充分除去最初的一部分变质层,但会残留较大的损伤,有机膜的新变质层形成得较大,因此用于该目的是毫无意义的。
因此,(A2-1)的各向同性的等离子处理在这种目的的情况下是最通常采用的。
但是,尤其在专利文献1所述的进行有机膜图案的加工处理的基板处理方法中,出于使有机膜图案浸透在药液(主要为有机溶剂)并变形的处理(溶解变形处理)均匀化的目的,在该溶解变形处理前除去有机膜图案上的一部分变质层时,无论使用(A2-2)的各向异性等离子处理或(A2-1)的各向同性等离子处理中的任一个,都很难完全防止最初的有机膜的一部分变质层的完全除去和该等离子处理造成的新的损伤导致在有机膜上形成并残留微小的变质层。
进而,本发明的发明者发现,即使是由于这种等离子处理而新形成的残留的有机膜的微小的变质层,也会损害溶解变形处理的均匀性这一问题。
即,在专利文献1的技术中,作为在有机膜图案上残留等离子处理产生的损伤和微小的变质层的结果,溶解变形处理的均匀性变得不充分,因此有可能在进行该溶解变形处理后的底膜加工时产生次品。
这样,在以往(专利文献1)的情况下,通过灰化处理进行的有机膜图案表面的变质层或堆积层的除去,在本发明中通过药液处理即湿式处理来进行。因此,能够极力抑制对于有机膜图案或基板的损伤。因此,在其后的溶解变形处理或底膜的蚀刻中,能够降低不良产生。
从上述各种处理方法例1至4选择第三除去处理(步骤J3)时是考虑到上述情况,进而考虑到后述的图12至图15的概念而选择的。
另外,也可以省略第二加热处理(步骤S4)。在省略该加热处理时,不需要加热处理单元18。
另外,在第二加热处理(步骤S4)的加热温度在可以利用温度调整处理单元19进行调温的温度范围内时,第二加热处理(步骤S4)可以利用温度调整处理单元19进行。
以下在图2至图4的各图中,与第二加热处理(步骤S4)同样地以括号内的步骤同样表示可以省略。因此,与括号内的步骤相对应的处理单元也可以省略,这一点在以下说明的各基板处理方法中是同样的。
另外,优选在第二加热处理(步骤S4)以后进行向常温附近的温度调整处理(冷却)。
另外,在基板处理装置100中,在多次进行相同处理的基板处理方法(例如,进行2次加热处理(步骤S4)的基板处理方法)的情况下,该处理用的处理单元有1个即可,但在基板处理装置200的情况下,为了多次进行相同处理,需要设置与次数相对应的个数的相同处理单元。即,基板处理装置200的情况下,例如,为了进行2次加热处理(步骤S4),需要2个加热处理单元22。这一点在以下说明的各基板处理方法中是同样的。
第二实施方式
作为第二实施方式,对本发明的第二基板处理方法进行说明。
第二实施方式的基板处理方法用于与第一实施方式的基板处理方法相同的目的(上述(1)至(3)的目的)。即,第二实施方式的基板处理方法在上述(1)至(3)的目的中,涉及加工有机膜图案的工序。
图1(b)是表示第二实施方式的基板处理方法的各工序的流程图。
如图1(b)所示,在第二实施方式的基板处理方法中,按照第一除去处理(步骤J1)、温度调整处理(步骤S2)、气体氛围处理(步骤S3)、第二加热处理(步骤S4)、温度调整处理(步骤S2)、第三除去处理(步骤J3)以及第三加热处理(步骤S8)这一顺序进行处理,将该一系列处理作为有机膜图案加工处理。
在图1(b)中虚线的括号内的温度调整处理(步骤S2)、第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8),可以省略也可以追加。
并且,第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8)和温度调整处理(步骤S2)可以通过变更该处理单元的温度调整的设定来代替实施。
即,作为该第二基板处理方法的变形例如下所示。
(变形例1)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)至少除去上述有机膜图案的表面形成的变质层或堆积层的第一除去处理(步骤J1);
(2)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(3)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3)。
(变形例2)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)至少除去上述有机膜图案的表面形成的变质层或堆积层的第一除去处理(步骤J1);
(2)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(3)加热已溶解变形的上述有机膜图案的第二加热处理(步骤S4);
(4)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3)。
(变形例3)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)至少除去上述有机膜图案的表面形成的变质层或堆积层的第一除去处理(步骤J1);
(2)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(3)加热已溶解变形的有机膜图案的第二加热处理(步骤S4);
(4)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3);
(5)加热上述有机膜图案的第三加热处理(步骤S8)。
(变形例4)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)至少除去上述有机膜图案的表面形成的变质层或堆积层的第一除去处理(步骤J1);
(2)加热上述有机膜图案的第一加热处理(步骤S9);
(3)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(4)加热已溶解变形的有机膜图案的第二加热处理(步骤S4);
(5)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3);
(6)加热上述有机膜图案的第三加热处理(步骤S8)。
进而,在即将进行上述溶解变形处理(步骤S3)之前,也可以追加进行使基板的处理温度稳定的温度调整处理。
这样,在本发明的第二基板处理方法中,第一除去处理(步骤J1)、气体氛围处理(步骤S3)以及第三除去处理(步骤J3)是必须的处理,除此以外的处理可以根据情况省略。
第一除去处理(步骤J1)是以除去有机膜图案的表面(表层部)的变质层、或至少除去有机膜图案表面上的堆积层为目的的第一药液处理(酸性溶液、碱性溶液、有机溶剂溶液等)和灰化处理的分别单独进行或将其组合进行的处理,可以利用药液处理单元21和灰化处理单元23来进行。
另外,通过第一除去处理(步骤J1),能够除去变质层或堆积层,并且还能够改善有机膜图案没有覆盖的基板表面的湿润性。
在第一除去处理(步骤J1)中,除去上述有机膜图案中、有机膜图案表面(表层部)的变质层、或者至少除去有机膜图案表面上的堆积层。
图2(a)、(b)、(c)是表示第一除去处理的具体例的工序的流程图。
作为第一除去处理的具体例包括以下三个。
第一除去处理的具体处理方法例1,如图2(a)所示,仅实施第一药液处理(利用后述至少除去有机膜图案的表面的变质层、堆积层的药液)。
第一除去处理的具体处理方法例2,如图2(b)所示,仅实施灰化处理。
第一除去处理的具体处理方法例3,如图2(c)所示,依次实施灰化处理和第一药液处理。
在此,上述灰化处理是利用等离子、臭氧及紫外线中的至少一种来蚀刻基板上的各种膜的处理。
并且,在第一药液处理中,优选设定其处理时间或选择使用的药液,以便选择性地仅除去有机膜图案的表层部的变质层,或仅除去有机膜图案表面上的堆积层。
作为这样除去变质层或堆积层的结果,可能使未变质的有机膜图案露出或残存,或者使未被堆积层覆盖的有机膜图案露出或残存。
在此,应由第一除去处理除去的变质层,可以假设为以有机膜图案的表层部由于长时间放置劣化、热氧化、热硬化、沉积层(堆积层)的附着、酸类蚀刻液的使用(湿式蚀刻液处理)、灰化处理(02灰化等)、其他干式蚀刻气体的使用(干式蚀刻处理)为主要原因而变质所生成的。
即,是由于上述主要原因,有机膜图案受到物理的或化学的损伤而变质得到的物质,但是根据湿式蚀刻处理使用的药液的种类、干式蚀刻处理的一种即等离子处理的各向同性/各向异性的差、有机膜图案上的堆积物的有无、干式蚀刻处理中使用气体的种类等的不同,有机膜图案的变质程度及特性有很大的不同,因此,变质层的除去难易程度也不同。
并且,作为应由第一除去处理除去的堆积层,可以设想为伴随干式蚀刻处理而堆积的堆积层。
根据干式蚀刻处理的一种即等离子处理的各向同性/各向异性的差、干式蚀刻处理中使用气体的种类等生成原因的不同,该堆积层的特性也有很大的不同,因此,变质层的除去难易程度也不同。
因此,需要根据变质层或堆积层的除去难易程度适当设定或选择第一药液处理的时间的长度或第一药液处理中所使用的药液的种类。
作为第一药液处理中使用的药液,例如可以使用下述药液的任一一种:含有碱性药品的药液、含有酸性药品的药液、含有有机溶剂的药品、含有有机溶剂和胺类材料的药液、含有碱性药品和胺类材料的药液。
在此,碱性药品例如是含有胺类材料和水的药品,有机溶剂例如是含有胺类材料的药品。
进而,第一药液处理中使用的第一药液也可以含有抗蚀剂。
作为胺类材料的具体例子,例如包括:一乙胺、二乙胺、三乙胺、一异丙胺、二异丙胺、三异丙胺、丁胺、二丁胺、三丁胺、羟胺、二乙基羟胺、无水二乙基羟胺、吡啶、甲基吡啶等。
即,药液含有胺类材料时,可以含有上述材料中的任一种,也可以含有多种。
另外,第一药液含有胺类材料时,例如有含有0.01至10Wt%(0.0.1重量%以上、10重量%以下)的范围内的胺类材料的水溶液。
温度调整处理(步骤S2)用于在气体氛围处理(步骤S3)之前预先使温度稳定(事前温度稳定化)。
该温度调整处理(步骤S2)进行的稳定温度例如为10℃至50℃。
该温度调整处理,将基板放置于保持在气体氛围处理的处理温度的温度调整处理单元19的基台上,直到基板温度达到该处理稳定(例如,3至5分钟)。
另外,上述第一药液处理及温度调整处理分别起到在以后的气体氛围处理(步骤S3)中在有机膜图案上容易浸透有机膜图案,提高该气体氛围处理的效率和质量的效果。
其他的气体氛围处理(步骤S3)、第二加热处理(步骤S4)、温度调整处理(步骤S2)、第三除去处理(步骤J3)以及第三加热处理(步骤S8)与上述本发明的第一实施方式所述的本发明的第一基板处理方法的处理相同。
另外,上述第二实施方式中使用的基板处理装置根据上述第二实施方式的第二基板处理方法所述的处理方法的顺序、次数,从与各处理步骤对应的图7的单元17-23中选择并配置。这种情况下,有时根据处理方法,选择并配置多个相同种类的单元。
这种第二实施方式时使用的基板处理装置相对于上述第一实施方式时使用的基板处理装置,需要根据其具体的处理方法选择、追加并设置作为处理方法而增加了第一除去处理(步骤J1)所增加的处理单元(在此为药液处理单元21或灰化处理单元23等)。除此以外,与上述第一实施方式的情况下使用的基板处理装置相同。
第三实施方式
作为第三实施方式,以下说明本发明的第三基板处理方法。
第三实施方式的基板处理方法用于与第一实施方式的基板处理方法相同的目的(上述(1)至(3)的目的)。即,第三实施方式的基板处理方法在上述(1)至(3)的目的中,涉及加工有机膜图案的工序。
图1(c)是表示第三实施方式的基板处理方法的各工序的流程图。
如图1(c)所示,在第三实施方式的基板处理方法中,按照第一除去处理(步骤J1)、第二除去处理(步骤J2)、温度调整处理(步骤S2)、气体氛围处理(步骤S3)、第二加热处理(步骤S4)、温度调整处理(步骤S2)、第三除去处理(步骤J3)以及第三加热处理(步骤S8)这一顺序进行处理,将该一系列处理作为有机膜图案加工处理。
在图1(c)中虚线的括号内的温度调整处理(步骤S2)、第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8),可以省略也可以追加。
并且,第二加热处理(步骤S4)以及第三加热处理(步骤S8)和温度调整处理(步骤S2)可以通过变更该处理单元的温度调整的设定来代替实施。
即,作为该第三基板处理方法的变形例如下所示。
(变形例1)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)至少除去上述有机膜图案的表面形成的变质层或堆积层的第一除去处理(步骤J1);
(2)除去上述有机膜图案的一部分的第二除去处理(步骤J2);
(3)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(4)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3)。
(变形例2)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)至少除去上述有机膜图案的表面形成的变质层或堆积层的第一除去处理(步骤J1)
(2)除去上述有机膜图案的一部分的第二除去处理(步骤J2);
(3)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(4)加热已溶解变形的上述有机膜图案的第二加热处理(步骤S4);
(5)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3)。
(变形例3)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)至少除去上述有机膜图案的表面形成的变质层或堆积层的第一除去处理(步骤J1);
(2)除去上述有机膜图案的一部分的第二除去处理(步骤J2);
(3)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(4)加热已溶解变形的有机膜图案的第二加热处理(步骤S4);
(5)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3);
(6)加热上述有机膜图案的第三加热处理(步骤S8)。
(变形例4)
一种基板处理方法,依次进行以下处理:(1)至少除去上述有机膜图案的表面形成的变质层或堆积层的第一除去处理(步骤J1);
(2)除去上述有机膜图案的一部分的第二除去处理(步骤J2);
(3)加热上述有机膜图案的第一加热处理(步骤S9);
(4)进行使上述有机膜图案溶解并变形的溶解变形处理的气体氛围处理(步骤S3);
(5)加热已溶解变形的有机膜图案的第二加热处理(步骤S4);
(6)除去已溶解变形的变形有机膜图案的至少一部分的第三除去处理(步骤J3);
(7)加热上述有机膜图案的第三加热处理(步骤S8)。
进而,在即将进行上述溶解变形处理(步骤S3)之前,也可以追加进行使基板的处理温度稳定的温度调整处理。
这样,在本发明的第三基板处理方法中,第一除去处理(步骤J1)、第二除去处理(步骤J2)、气体氛围处理(步骤S3)以及第三除去处理(步骤J3)是必须的处理,除此以外的处理可以根据情况省略。
第一除去处理(步骤J1)与上述本发明的第二实施方式的第二基板处理方法的第一除去处理(步骤J1)是同样的。
上述第二除去处理(步骤J2)是在上述第一除去处理(步骤J1)中除去有机膜图案中、有机膜图案的表面(表层部)的变质层、或除去至少有机膜图案表面上的堆积层后的处理,除去残留的有机膜图案的一部分。该残留的有机膜图案是几乎未变质的有机膜图案。
图3(a)、(b)、(c)是表示第二除去处理的具体例的工序的流程图。
作为第二除去处理的具体例包括以下内容。
第二除去处理的具体处理方法例1,如图3(a)所示,仅实施第二药液处理(利用具有显影功能或具有剥离功能的药液)。
第二除去处理的具体处理方法例2,如图3(b)所示,仅实施灰化处理。
第二除去处理的具体处理方法例3,如图3(c)所示,依次实施灰化处理和第二药液处理。
在此,上述灰化处理是利用等离子、臭氧及紫外线中的至少一种来蚀刻基板上的各种膜的处理。
在该第二除去处理中,有时兼用作除去上述有机膜图案的表面(表层部)上形成的变质层或堆积层的目的。
第二药液处理与上述本发明的第一实施方式的第一基板处理方法所述的第二药品处理相同。
温度调整处理(步骤S2)用于在气体氛围处理(步骤S3)之前预先使温度稳定(事前温度稳定化)。
该温度调整处理进行的稳定温度例如为10℃至50℃。
该温度调整处理将基板放置在保持在气体氛围处理的处理温度的温度调整处理单元19的基台上,直到基板温度达到该处理稳定(例如,3至5分钟)。
其他的气体氛围处理(步骤S3)、第二加热处理(步骤S4)、温度调整处理(步骤S2)、第三除去处理(步骤J3)以及第三加热处理(步骤S8)与上述本发明的第一实施方式所述的本发明的第一基板处理方法的处理相同。
另外,上述第三实施方式中使用的基板处理装置根据第三基板处理方法所述的处理方法的顺序、次数,从与各处理步骤对应的图7的单元17-23中选择并配置。这种情况下,有时根据处理方法,选择并配置多个相同种类的单元。
这种第三实施方式时使用的基板处理装置相对于上述第一实施方式时使用的基板处理装置,需要根据其具体的处理方法选择、追加并设置作为处理方法而增加了第一除去处理(步骤J1)和第二除去处理(步骤J2)所增加的处理单元(在此为药液处理单元21或灰化处理单元23等)。除此以外,与上述第一实施方式的情况下使用的基板处理装置相同。
在此对于在上述第一、第二、第三的实施方式中,中途追加进行的曝光处理进行说明。
该曝光处理分为利用一般的微细图案的曝光掩模的曝光处理的情况、和对于基板的希望范围(也包括整个面的情况)中含有的有机膜图案进行曝光处理的处理(即,例如与微细图案曝光等不同的曝光处理:以下称为“简易曝光处理”)的情况。
简易曝光处理利用简易曝光处理单元17进行。在简易曝光处理中曝光的光为紫外线光(UV光)、荧光、自然光或其他光。
在该简易曝光处理中,对基板的希望范围(基板整个面或一部分:例如,基板面积的1/10以上的范围)含有的有机膜图案进行曝光。
另外,简易曝光处理的曝光可以是对基板的希望区域的统一曝光,或者也可以是通过使曝光点在基板的希望范围内扫描而在该范围内无遗漏地曝光。
另外,在第一、第二、第三实施方式中,优选在最初形成有机膜图案时的初始曝光后、知道进行显影处理的期间保持对基板无曝光(无感光)的状态。
这样,通过将基板保持在无曝光状态,能够使显影处理的效果稳定,或实现简易曝光处理的曝光量的均匀化。为了将基板保持在无曝光状态,将基板处理装置构成为管理工序、或保持无曝光状态。
在此,简易曝光处理例如出于以下目的而实施。
第一,在简易曝光处理以前,对保持在无感光状态的基板上的有机膜图案进行曝光的情况。
第二,简易曝光处理以前被曝光到某种程度(由紫外线光、UV光、荧光、自然光曝光,或者在该光中长时间放置)时或曝光量不明确的情况下(曝光不均匀或无管理状态的情况下),有时为了使基板整个面的曝光量实际上均匀,充分曝光基板整个面,或者为了以防万一而对基板整个面进行追加曝光。
在此,作为灰化处理是如下的干式处理:利用等离子放电处理(在氧气或氧气与氟气的氛围中进行)、紫外线光等波长短的光能量的处理、以及利用该光能量或热的臭氧处理。
在此,应由灰化处理除去的有机膜图案表面变质层可以假设为由于长时间放置劣化、热氧化、热硬化、沉积层(堆积层)的附着、酸类蚀刻液的使用(湿式蚀刻液处理)、O2灰化等、其他干式蚀刻气体的使用(干式蚀刻处理)为主要原因而变质所生成的。
即,是由于上述主要原因,有机膜图案受到物理的或化学的损伤而变质得到的物质,但是根据湿式蚀刻处理使用的药液的种类、干式蚀刻处理的一种即等离子处理的各向同性/各向异性的差、有机膜图案上的堆积物的有无、干式蚀刻处理中使用的气体的种类等的不同,有机膜图案的变质程度及特性有很大的不同,因此,变质层的除去难易程度也不同。
并且,作为应由灰化处理除去的有机膜图案表面的堆积层,可以设想为伴随干式蚀刻处理而堆积的堆积层。
根据干式蚀刻处理的一种即等离子处理中的各向同性/各向异性的差、湿式蚀刻处理中使用气体的种类等,该堆积层的特性也大为不同,因此除去堆积层的难易程度也不同。
作为干式处理方法的灰化处理大致分为2种。
(A1)第一个是等离子处理以外(利用紫外线光等波长短的光能量或热的臭氧处理等)的处理。
等离子以外的灰化处理对对象物(在此为有机膜或底膜等)的损伤较小,但其处理速度较慢。因此,等离子处理以外的灰化处理是用于有机膜图案或底膜的表面状态变化(提高湿润性)的程度,在需要进行有机膜表面的变质层的除去或干式剥离等高速处理时,基本上不会使用。
但是,即使是等离子处理以外的灰化处理,仅仅在非常高温的热的状态下进行臭氧处理这一方法作为上述高速处理使用,但在该情况下,有机膜热硬化,残留无法进行湿式剥离的较大变质、损伤的问题,因此其也并没有被普遍使用。
(A2)第二个是等离子处理。
等离子处理根据放电方法进一步分类为两种。
(A2-1)第一是高压、低功率、各向同性的等离子处理。
(A2-2)第二是低压、高功率、各向异性的等离子处理。
上述等离子处理均比(A1)的“等离子处理以外的灰化处理”的处理速度快。
并且,(A2-2)的处理速度比(A2-1)的处理速度快。
这样,等离子处理的处理速度均很快,因此可以以短时间的处理进行有机膜图案或底膜的表面状态变化(提高湿润性),并且也可以应用有机膜表面的一部分变质层的除去或干式剥离这种高速处理。
但是,等离子处理对于对象物的损害都比(A1)的情况下大。
尤其是在除去有机膜表面的一部分变质层的目的中,作为以往使用的干式处理,(A1)的处理(等离子处理以外的处理)不充分。
另外,在(A2)的等离子处理中,根据(A2-2)的各向异性的等离子处理,能够充分除去最初的一部分变质层,但会残留较大的损伤,有机膜的新变质层形成得较大。
因此,(A2-2)的各向异性的等离子处理用于除去有机膜表面的变质层的目的是毫无意义的。因此,(A2-1)的各向同性的等离子处理在这种目的的情况下是最通常采用的。
但是,尤其在专利文献1所述的进行有机膜图案的加工处理的基板处理方法中,出于使有机膜图案浸透在药液(主要为有机溶剂)并变形的处理(溶解变形处理)均匀化的目的,在该溶解变形处理前除去有机膜图案上的一部分变质层时,无论使用(A2-2)的各向异性等离子处理或(A2-1)的各向同性等离子处理中的任一个,都很难完全防止最初的有机膜的一部分变质层的完全除去和该等离子处理造成的新的损伤导致在有机膜上形成并残留微小的变质层。
进而,本发明的发明者发现,即使是由于这种等离子处理而新形成的残留的有机膜的微小的变质层,也会损害溶解变形处理的均匀性这一问题。
即,在专利文献1的技术中,作为在有机膜图案上残留等离子处理产生的损伤和微小的变质层的结果,溶解变形处理的均匀性变得不充分,因此有可能在进行该溶解变形处理后的底膜加工时产生次品。
专利文献2、3是为了解决上述问题而形成的,其目的在于提供一种改善专利文献1中所述的有机膜图案的加工处理的基板处理方法,能够抑制对有机膜图案或基板的损害的基板处理方法以及用于该方法的药液。
但是,在本发明中,对于该部分的处理,作为现有技术的可能性,上述任一处理也能达到。
现有液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术示例
图18表示利用现有的溶解变形回流处理的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术的一例的工序流程和各工序的TFT元件的平面图和截面图。
在利用现有的溶解变形回流处理的TFT基板制造工序的削减技术中,首先,如图18所示,实施以下各工序。
首先,在玻璃基板上形成栅极配线。
接着,层积层间绝缘膜(例如,氧化硅膜(SiO2)或氮化膜(SiNx)的单层或双层膜)、非晶硅(a-Si)层、欧姆接触层(n+a-Si)、漏极配线用金属膜,以覆盖该栅极配线。
在此,欧姆接触层由掺杂有磷杂质的n型非晶硅(n+a-Si)层构成。
接着,涂布有机膜(在此例如为抗蚀剂膜)。
进而通过利用曝光掩模(在本图中使用半色调掩模)的曝光处理和显影处理,形成有机膜(以下标为“抗蚀剂”)图案。在此形成具有2层膜厚的抗蚀剂图案。
接着,如图18(B)所示,将抗蚀剂图案作为掩模对上述底膜(在此为D-金属膜)进行蚀刻。
通过该蚀刻,底膜(在此为D-金属膜)作为源极/漏极用电极和源极/漏极用配线。
接着,如图18(C)所示,仅仅利用第二除去处理或利用第一除去处理和第二除去处理组合的方法,至少除去上述抗蚀剂图案的一部分。
在此,除去具有2层膜厚的上述抗蚀剂图案的较厚部分。
在此的第一除去处理和第二除去处理中,上述第三实施方式即本发明的第二基板处理方法中所示的第一除去处理、第二除去处理的目的、具体的处理方法、所用的药液等都是相同的。但是,在此的第二除去处理以至少利用具有显影功能的药液的显影处理为主。
接着,如图18(D)所示,对于上述抗蚀剂图案进行溶解变形处理(溶解变形回流)。
该溶解变形处理与上述溶解变形处理相同,但具体来说,与上述第一实施方式,即本发明的第一基板处理方法所示的气体氛围处理(步骤S3)相同。
通过该溶解变形处理,使源电极用抗蚀剂掩模以及漏电极用抗蚀剂掩模向横向回流,使源电极用抗蚀剂掩模和漏电极用抗蚀剂掩模连接,形成连接抗蚀剂掩模。
接着,如图18(E)所示,将上述连接抗蚀剂掩模和源极/漏极用电极和源极/漏极用配线作为掩模,蚀刻除去非晶硅(a-Si)层、欧姆接触(n+a-Si)层的半导体膜,形成半导体岛区。
接着,如图18(F)所示,剥离除去上述连接抗蚀剂掩模。
接着,如图18(G)所示,进行CH(管道)蚀刻,以剥出的源极/漏极用电极和源极/漏极用配线作为掩模,从源极/漏极间的非晶硅(a-Si)层、欧姆接触层(n+a-Si)层的半导体膜中至少除去欧姆接触层(n+a-Si)层,使至少一部分非晶硅(a-Si)层残留。
省略说明其后的处理,但其后形成钝化膜(绝缘膜,通常为等离子氮化硅膜),在源电极、漏电极上分别形成接触孔,在上述接触孔的底部形成与源电极连接的像素电极,与漏电极连接的端子部电极。
这样,形成TFT基板(将其称为第一基板),接着在上述第一基板的上述半导体岛区侧配置与上述第一基板相对的第二基板,形成相对电极,进而,在上述TFT基板和上述相对基板之间填充液晶组成物,制造液晶显示装置。
第四实施方式
在此作为本发明的第四实施方式,相对于利用以往的溶解变形回流处理的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术,说明本发明的溶解变形回流处理和除去溶解变形后的有机膜图案的一部分的处理进行的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术的第一例(利用半色调掩模曝光时)。
图19表示利用本发明的溶解变形回流处理和除去溶解变形后的有机膜图案的一部分的处理的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术的一例的工序流程和各工序的TFT元件的平面图和截面图。
在作为本发明的第四实施方式的利用溶解变形回流处理的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术的第一例(利用半色调掩模时)中,首先,如图19(A)所示,实施以下各工序。
首先,在玻璃基板上形成栅极配线。
接着,层积层间绝缘膜(例如,氧化硅膜(SiO2)或氮化膜(SiNx)的单层或双层膜)、非晶硅(a-Si)层、欧姆接触层(n+a-Si)、漏极配线用金属膜,以覆盖该栅极配线。
在此,欧姆接触层由掺杂有磷杂质的n型非晶硅(n+a-Si)层构成。
接着,涂布有机膜(在此例如为抗蚀剂膜)。
通过利用曝光掩模(在本图中使用半色调掩模)的曝光处理和显影处理,形成有机膜(以下标为“抗蚀剂”)图案。在此形成具有2层膜厚的抗蚀剂图案。
接着,如图19(B)所示,将抗蚀剂图案作为掩模对上述底膜(在此为D-金属膜)进行蚀刻。通过该蚀刻,底膜(在此为D-金属膜)作为源极/漏极用电极和源极/漏极用配线。
接着,如图19(C)所示,对上述抗蚀剂图案进行溶解变形处理(溶解变形回流)。
该溶解变形处理与上述溶解变形处理相同。具体来说,与上述第一实施方式即本发明的第一基板处理方法中所示的气体氛围处理(步骤S3)相同。
通过该溶解变形处理,使源电极用抗蚀剂掩模以及漏电极用抗蚀剂掩模向横向回流,使源电极用抗蚀剂掩模和漏电极用抗蚀剂掩模连接,形成连接抗蚀剂掩模。
但是,有时也根据需要在该溶解变形处理前进行第一除去处理。此时进行的第一除去处理与上述第二实施方式即本发明的第二基板处理方法所示的第一除去处理的目的、具体的处理方法、所用的药液等均是相同的。
但是,在此的第一除去处理以至少除去抗蚀剂图案上或抗蚀剂图案周围的变质层或堆积层为目的。使用药液的功能也为同样的药液的处理是主要的。
接着,如图19(D)所示,仅仅利用第二除去处理或利用第一除去处理和第二除去处理组合的方法,至少除去上述抗蚀剂图案的一部分。
在此,除去具有2层膜厚的上述抗蚀剂图案的较厚部分。
在此的第一除去处理和第二除去处理,与上述第三实施方式即本发明的第三基板处理方法中所示的第一除去处理、第二除去处理的目的、具体的处理方法、所用的药液等都是相同的。
但是,在此的第二除去处理以至少利用显影功能液的显影处理为主。在这种情况下的处理中,主要可以由于除去溶解变形回流而面积扩大了的抗蚀剂图案的一部分,即,可以除去不必要的药液溶解回流部分,能够高精度地形成以最终的有机膜图案为目的图案形状。
接着,如图19(E)所示,将上述连接抗蚀剂掩模和源极/漏极用电极和源极/漏极用配线作为掩模,蚀刻除去非晶硅(a-Si)层、欧姆接触(n+a-Si)层的半导体膜,形成半导体岛区。
接着,如图19(F)所示,剥离除去上述连接抗蚀剂掩模。
接着,如图19(G)所示,进行CH(管道)蚀刻,以剥出的源极/漏极用电极和源极/漏极用配线作为掩模,从源极/漏极间的非晶硅(a-Si)层、欧姆接触层(n+a-Si)层的半导体膜中至少除去欧姆接触层(n+a-Si)层,使至少一部分非晶硅(a-Si)层残留。
省略说明其后的处理,但其后形成钝化膜(绝缘膜:通常为等离子氮化硅膜),在源电极、漏电极上分别形成接触孔,在上述接触孔的底部形成与源电极连接的像素电极,与漏电极连接的端子部电极。
这样,形成TFT基板(将其称为第一基板),接着在上述第一基板的上述半导体岛区侧配置与上述第一基板相对的第二基板,形成相对电极,进而,在上述TFT基板和上述相对基板之间填充液晶组成物,制造液晶显示装置。
另外,在CH(管道)蚀刻也可以在图19(B)的D-金属蚀刻后进行。这时,省略图19(G)的CH(管道)蚀刻,或者对至今已被污染或变质了的CH(管道)部的至少一部分的非晶硅(a-Si)层稍稍蚀刻除去或进行表面处理。
但是,这种情况下也需要残留非晶硅(a-Si)层的大部分。
第五实施方式
在此作为本发明的第五实施方式,相对于利用以往的溶解变形回流处理的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术,说明本发明的溶解变形回流处理和除去溶解变形后的有机膜图案的一部分的处理进行的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术的第二例(不利用半色调掩模曝光,而利用普通的标准掩模时)。
图20表示利用本发明的溶解变形回流处理和除去溶解变形后的有机膜图案的一部分的处理的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术的第二例的工序流程和各工序的TFT元件的平面图和截面图。
在作为本发明的第五实施方式的利用溶解变形回流处理的液晶显示装置的TFT基板制造工序的削减技术的第二例(不利用半色调掩模曝光,而利用普通的标准掩模时)中,首先,如图20(A)所示,实施以下各工序。
首先,在玻璃基板上形成栅极配线。
接着,层积层间绝缘膜(例如,氧化硅膜(SiO2)或氮化膜(SiNx)的单层或双层膜)、非晶硅(a-Si)层、欧姆接触层(n+a-Si)、漏极配线用金属膜,以覆盖该栅极配线。
在此,欧姆接触层由掺杂有磷杂质的n型非晶硅(n+a-Si)层构成。
接着,涂布有机膜(在此例如为抗蚀剂膜)。
通过利用曝光掩模(在本图中使用标准掩模)的曝光处理和显影处理,形成有机膜(以下标为“抗蚀剂”)图案。
接着,如图20(B)所示,将抗蚀剂图案作为掩模对上述底膜(在此为D-金属膜)进行蚀刻。通过该蚀刻,底膜(在此为D-金属膜)作为源极/漏极用电极和源极/漏极用配线。
接着,如图20(C)所示,对上述抗蚀剂图案进行溶解变形处理(溶解变形回流)。
该溶解变形处理与上述溶解变形处理相同。具体来说,与上述第一实施方式即本发明的第一基板处理方法中所示的气体氛围处理(步骤S3)相同。
通过该溶解变形处理,使源电极用抗蚀剂掩模以及漏电极用抗蚀剂掩模向横向回流,使源电极用抗蚀剂掩模和漏电极用抗蚀剂掩模连接,形成连接抗蚀剂掩模。
但是,有时也根据需要在该溶解变形处理前进行第一除去处理。此时进行的第一除去处理与上述第二实施方式即本发明的第二基板处理方法所示的第一除去处理的目的、具体的处理方法、所用的药液等均是相同的。
但是,在此的第一除去处理以至少除去抗蚀剂图案上或抗蚀剂图案周围的变质层或堆积层为目的。使用药液的功能也为同样的药液的处理是主要的。
接着,如图20(D)所示,仅仅利用第二除去处理或利用第一除去处理和第二除去处理组合的方法,至少除去上述抗蚀剂图案的一部分。
在此,除去具有2层膜厚的上述抗蚀剂图案的较厚部分。
在此的第一除去处理和第二除去处理中,上述第三实施方式即本发明的第三基板处理方法中所示的第一除去处理、第二除去处理的目的、具体的处理方法、所用的药液等都是相同的。
但是,在此的第二除去处理以至少利用具有显影功能的药液的显影处理为主。在这种情况下的处理中,主要可以除去溶解变形回流而面积扩大了的抗蚀剂图案的一部分,即,可以除去不必要的药液溶解回流部分,能够高精度地形成以最终的有机膜图案为目的图案形状。
接着,如图20(E)所示,将上述连接抗蚀剂掩模和源极/漏极用电极和源极/漏极用配线作为掩模,蚀刻除去非晶硅(a-Si)层、欧姆接触(n+a-Si)层的半导体膜,形成半导体岛区。
接着,如图20(F)所示,剥离除去上述连接抗蚀剂掩模。
接着,如图20(G)所示,进行CH(管道)蚀刻,以剥出的源极/漏极用电极和源极/漏极用配线作为掩模,从源极/漏极间的非晶硅(a-Si)层、欧姆接触层(n+a-Si)层的半导体膜中至少除去欧姆接触层(n+a-Si)层,使至少一部分非晶硅(a-Si)层残留。
省略说明其后的处理,但其后形成钝化膜(绝缘膜:通常为等离子氮化硅膜),在源电极、漏电极上分别形成接触孔,在上述接触孔的底部形成与源电极连接的像素电极,与漏电极连接的端子部电极。
这样,形成TFT基板(将其称为第一基板),接着在上述第一基板的上述半导体岛区侧配置与上述第一基板相对的第二基板,形成相对电极,进而,在上述TFT基板和上述相对基板之间填充液晶组成物,制造液晶显示装置。
另外,在CH(管道)蚀刻也可以在图20(B)的D-金属蚀刻后进行。这时,省略图20(G)的CH(管道)蚀刻,或者对至今已被污染或变质了的CH(管道)部的至少一部分的非晶硅(a-Si)层稍稍蚀刻除去或进行表面处理。
但是,这种情况下也需要残留非晶硅(a-Si)层的大部分。
另外,在上述第四、第五实施方式中,薄膜晶体管的栅电极、源电极、漏电极以及D-金属膜为以下任意构造构成即可:铝或铝合金的一层构造、铬或铬合金的一层构造、铝或铝合金与铬或铬合金的二层构造、铝或铝合金与钛或钛合金的二层构造、铝或铝合金与氮化钛或氮化钛合金的二层构造、铝或铝合金与钼或钼合金的二层构造、铬或铬合金与钼或钼合金的二层构造、铬或铬合金与铝或铝合金与铬或铬合金的三层构造、钼或钼合金与铝或铝合金与钼或钼合金的三层构造、铝或铝合金与钼或钼合金与铬或铬合金的三层构造、铝或铝合金与钼或钼合金与钛或钛合金的三层构造、铝或铝合金与氮化钛或氮化钛合金与钛或钛合金的三层构造。
另外,在上述实施方式中使用了玻璃基板,但不限于此,也可以使用玻璃以外的绝缘性的基板。
另外,在上述实施方式中,对交错(stagger)型的TFT图案的形成方法进行了说明。但本发明的图案形成方法不限于此,也可以适用于上述TFT图案的形成方法中,在像素电极的下部形成有滤色层或平坦膜与滤色层的带滤色功能的TFT图案的形成。
进而,在上述实施方式中,以液晶显示装置中的纵电场驱动型液晶显示装置为例进行了说明,但不限于此,也可以应用于IPS(In-PlaneSwitching)等横电场驱动型液晶显示装置。
另外,上述第四和第五实施方式中说明的图案形成方法可以用作TFT基板的制造方法,其中作为TFT基板的例子,有液晶显示装置用TFT基板的制造方法。
并且,在形成该TFT基板制作后的ITO等像素电极、配向膜等之前,形成单色滤色器或单色滤色器,上述彩色滤色器或单色滤色器形成有绝缘膜、彩色(RGB:红、绿、蓝)滤色器和黑色矩阵层、透明电极,在相对基板间夹着并封有液晶,进而通过在两基板上贴上滤光板,制造液晶显示装置。
另外,作为这里使用的抗蚀剂掩模的部分膜厚的控制方法,可以列举出:(1)在曝光工序中使用的中间掩模图案中形成遮光部和至少控制为2层以上的透光量的半遮光部,上述遮光部和半遮光部被转印到抗蚀剂膜上,形成上述抗蚀剂掩模的方法;(2)在上述曝光工序中使用2种以上的中间掩模(reticle mask),使曝光量至少变化并曝光到2层以上,由此形成上述抗蚀剂掩模的方法。
在此,主要利用半色调掩模,形成控制上述抗蚀剂掩模的部分膜厚的2层的抗蚀剂图案,但是变成具有遮光部和半遮光部的中间掩模。对于该例进行详细说明。
在第一例中,在中间基板(reticle substrate)上例如以铬金属形成遮光部和半透光部。该半透光部由曝光析象界限以下的铬金属的图案构成。例如,图案宽度尺寸在曝光波长以下的矩形图案以预定间隔排列。或者,这种矩形图案形成为格子状。
这种情况下,在形成有上述曝光析象界限以下的铬金属图案的区域上,曝光照射光的透过量被设为20至80%。这样,形成半透光部。
在第二例中,在中间基板上,例如遮光部以铬金属形成为预定的图形。并且,成为半透光部的区域的铬金属被蚀刻,形成薄膜部。此时,在形成上述铬金属的薄膜部的区域,设定为曝光照射光透过一半左右。这样形成半透光部。
在第三例中,在中间基板上,例如遮光部以铬金属形成为预定的图形。并且,该半透光部由半色调部形成。在此,半色调部例如由硅化钨、硅化钼等形成。这样形成半透光部。
接着,对于在上述实施方式例中的第一、第二或第三除去处理中,当其处理目的是至少除去上述有机膜图案的表面上形成变质层或堆积层的情况下的处理方法、种类的选择,说明指针。
图12是表示与应通过除去处理除去的变质层的成因对应的变质化程度的图。另外,在图12中,以湿式剥离的难易为基准区分变质化程度的水平。
如图12所示,根据有机膜的湿式蚀刻处理、干式蚀刻处理、以及干式蚀刻处理中的各向同性/各向异性的差、有机膜图案上的堆积物的有无、干式蚀刻处理中使用的气体的种类等的不同,有机膜表面的变质层的变质化程度有很大的不同,即,根据上述各种参数,有机膜表面的变质层的除去难易程度也不同。
作为药液处理中使用的药液,可以使用酸、碱性水溶液以及有机溶剂中的任意一种或其混合液。
更具体的例子是,利用混合了碱性水溶液或胺类有机溶剂的水溶液,含有0.01至10wt%(0.01重量%以上、10重量%以下)的范围内的至少1种胺类的药液。
作为胺类的例子包括:一乙胺、二乙胺、三乙胺、一异丙胺、二异丙胺、三异丙胺、丁胺、二丁胺、三丁胺、羟胺、二乙基羟胺、无水二乙基羟胺、吡啶、甲基吡啶。
但是,在变质层的变质化程度较轻时,即长时间放置劣化(放置氧化)、酸类蚀刻液、各向同性O2灰化等主要原因形成的变质层的情况下,胺类的浓度例如可以是0.05至5wt%(0.05重量%以上、5重量%以下)。
图17(a)是表示与使用的药液中胺类的含有浓度和有机膜的变质的有无对应的除去速率的关系的图表。
如图17(a)所示,为了选择性地除去变质层,使未变质的有机膜残留,可以利用含有0.05至2.0wt%(0.05重量%以上、2.0重量%以下)的上述胺类的有机溶剂的水溶液,进行药液处理。
另外,在上述胺类中,特别是羟胺、二乙基羟胺、无水二乙基羟胺、吡啶、甲基吡啶等最合适。
并且,作为添加的抗蚀剂的典型例子,包括D-葡萄糖(C6H12O6)、蛰合剂、抗氧化剂等,也可以将其添加。
在此,图17(b)是表示使用的药液种的成分一并含有(A)剥离功能液成分和(B)显影功能液成分的水溶液中,与(A)剥离功能液成分和(B)显影功能液成分的总混合含有率(%)及有机膜的变质的有无对应的除去速率的关系的图表。
在图17(b)所示的例子中,作为(A)剥离功能液成分使用作为胺类材料之一的羟胺,作为(B)显影功能液成分使用作为显影液的氢氧化四铵混合时(各混合比例在各点各不相同,在30至70%的范围内变动,但出于抑制有机膜整体的剥离性的必要性,使混合比例最佳化)。
如图17(b)所示,如果上述药液的(A)剥离功能液成分、(B)显影功能液成分各自的成分具有同样的功能,则可以发挥同样的效果,因此作为上述药液的(A)剥离功能液成分,可以选择溶剂类成分、胺类成分+水成分、求核剂成分、还原剂成分、氟化铵成分,作为(B)显影功能液成分,可以选择有机碱成分、无机碱成分。
即,在本发明中使用的药液的目的,必须为以下的任一种。
(1)包括(A)剥离功能液成分和(B)显影功能液成分的水溶液。
(2)包括(A)胺类材料和(B)显影功能液成分的水溶液。
(3)上述药液的(A)剥离功能液成分的含量为0.2至30%。
(4)上述药液的(B)显影功能液成分的含量为0.2至30%。
(5)上述药液的(A)剥离功能液成分的含量为0.2至30%,(A)剥离功能液成分和(B)显影功能液成分的含量为0.2至30%。
(6)上述胺类材料的含量为0.2至30%。
(7)上述显影功能液成分的含量为0.2至30%。
(8)上述胺类材料的含量为0.2至30%。上述显影功能液成分的含量为0.2至30%。
(9)上述药液的(A)剥离功能液成分和(B)显影功能液成分各自的成分是包括以下所示成分中的至少一种的成分,且其特征在于,一并包括该(A)和(B)成分。
(A)剥离功能液成分
(a)溶剂类成分
(b)胺类成分+水成分
(c)求核剂成分
(d)还原剂成分
(e)氟化铵成分
(B)显像功能液成分
(a)有机碱成分
(b)无机碱成分
在图17(b)的情况下,作为胺类的典型例子,包括一乙胺、二乙胺、三乙胺、一异丙胺、二异丙胺、三异丙胺、丁胺、二丁胺、三丁胺、羟胺、二乙基羟胺、无水二乙基羟胺、吡啶、甲基吡啶等。
进而,在药液处理中,除了适当选择上述药液的种类,还可以将其处理时间的长度设定为适当的值,由此仅选择性地除去变质层和堆积层,使未变质的有机膜图案露出和残留,或使堆积层覆盖的有机膜图案露出和残留。
通过进行这种药液处理,能够得到在其后的溶解变形处理(例如,气体氛围处理)中,用于该溶解变形处理的有机溶剂容易渗透到有机膜图案内的效果。
实际上,通过利用上述药液处理有机膜图案表面的变质层,变质层上产生龟裂,或变质层的一部分或全部被除去。由此,在溶解变形处理(例如气体氛围处理)中,有机溶剂渗透到有机膜图案内的渗透被变质层妨碍这一点得到了回避。
在此,重要的是,在有机膜图案中未变质的部分未被除去或剥离而残留时,通过仅选择性地除去变质层或在该变质层上产生龟裂,由此有机溶剂容易渗透到有机膜图案中未变质的部分,需要可以使用对变质层产生这种作用的药液。
并且,例如,如图2(b)、图2(c)、图3(b)、图3(c)、图4(b)、图4(d)所示,灰化处理在有机膜表面的变质层或堆积层坚固时,有机膜表面的变质层或堆积层较厚时,与氟化合的变质层等较难除去的变质层时,优选在药液处理之前进行。
通过这样组合灰化处理和药液处理,消除了仅利用药液处理难易除去变质层和除去时较费时间等问题。
图13是表示对变质层仅实施O2灰化(各向同性等离子)处理时的变质层的变化的图,图14是表示对变质层仅实施药液处理(利用含有2%的羟胺的水溶液的药液处理)时的变质层的变化的图,图15是表示顺次对变质层实施O2灰化(各向同性等离子)处理和药液处理(利用含有2%的羟胺的水溶液的药液处理)时的变质层的变化的图,
另外,在图13至图15中,与图12相同地,以湿式剥离的难易为基准区分变质化的程度。
如图13至图15所示,任何情况下均可以除去变质层,但将图13所示的仅实施O2灰化(各向同性等离子)处理时和图14所示的仅实施药液处理(利用含有2%的羟胺的水溶液的药液处理)时相比,根据处理前的变质层的厚度或性质,变质层的除去程度不同。
即,O2灰化(各向同性等离子)处理如图13所示,相对来说,除去具有堆积物的变质层时有效,但残留损伤,因此在对没有堆积物的变质层实施时,与仅实施药液处理时(图14)相比,变质层的残留程度更大。
对此,药液处理(利用含有2%的羟胺的水溶液的药液处理)如图14所示,除去具有堆积物的变质层时效果较小,但具有不残留损伤的特点,因此在对没有堆积物的变质层实施时,与仅实施O2灰化(各向同性等离子)处理时(图13)相比,变质层的残留程度更大。
因此,可以明白,顺次实施O2灰化(各向同性等离子)处理和药液处理(利用含有2%的羟胺的水溶液的药液处理)时(图15),是能够得到图13时和图14时的二者的优点的方法。
即,在图15时,无论有无堆积物时,均能发挥效果,并且能够在抑制损伤的理想状态下除去变质层。
进而,为了提高溶解变形处理(例如,气体氛围处理)的均匀性,优选对有机膜图案的底膜区域进行表面处理,提高湿润性。
提高底膜的湿润性的表面处理例如可以通过以下处理来进行:即,氧气等离子(O2等离子)和UV臭氧处理。
氧气等离子处理例如在O2流量为300sccm、处理压力为100Pa、RF功率为1000W的等离子中进行120秒。
例如,UV臭氧处理例如通过在100℃至200℃的基板温度范围内,在臭氧气体氛围中照射UV光进行。
作为提高底膜的湿润性的其他表面处理还有各种等离子处理。
作为各种等离子的典型例,包括:氟类气体等离子(SF6气体等离子、CF4气体等离子、CHF3气体等离子等)和氟类气体和氧气的混合等离子(包括SF6/O2等离子、CF4/O2等离子、CHF3/O2等离子等)处理。
这些处理改善未被有机膜图案覆盖的底膜表面的湿润性。
因此,通过进行这些处理,由于溶解变形处理(例如气体氛围处理)而变形的有机膜图案容易回流底膜表面。
因此,如上所述,各种等离子处理、氧气等离子处理和UV臭氧处理等前处理与药液处理相比,更容易导致损伤的残留。因此,在各种等离子处理、氧气等离子处理和UV臭氧处理等前处理之后还通过药液处理或除去有机膜表面的变质层,由此提高底膜的湿润性并可以不在有机膜图案上残留损伤地除去有机膜图案表面的变质层,因此能够进行均匀的溶解变形处理。
图16是分别表示本发明时进行除去处理时和现有技术时进行除去处理时,作为溶解变形处理(例如气体氛围处理)的前处理的除去处理的效果的示意图。
图16(a)表示在基板上31形成有机膜图案32的状态。
图16(b)表示将有机膜图案32作为掩模,通过蚀刻对底膜(例如,基板31的上层部31a)进行图案加工的状态。
图16(c)是图16(b)的有机膜图案32的放大图。
如图16(c)所示,在有机膜图案32的表层部上,例如形成之前的蚀刻引起的变质层32a。因此,在有机膜图案32中,变成未变质的正常部32b被变质层32a覆盖的状态。
图16(d)表示进行了本发明的除去处理(例如,仅进行药液处理)的状态。
如图16(d)所示,通过进行除去处理,除去有机膜图案32表层部的变质层32a。并且,在有机膜图案32上不残留损伤。
图16(e)表示接着图16(d)的除去处理进行了溶解变形处理的状态。
如图16(e)所示,通过进行溶解变形处理,可以使有机膜图案32均匀变形,进行良好的溶解变形处理。
对此,图16(f)表示进行了现有技术的除去处理(仅进行灰化处理)的状态。
如图16(f)所示,在进行现有技术的除去处理时,除去了原本存在的有机膜图案32的表层部的变质层32a,但在有机膜图案32上残留损伤。
图16(g)表示接着图16(f)的现有的除去处理(仅进行灰化处理)进行了溶解变形处理的状态。
如图16(g)所示,根据之前的除去处理导致的损伤的残留程度,通过溶解变形处理使有机膜图案32的变形变均匀。
但是,在损伤的残留较大时,由于有机膜图案32的变形变得不均匀,或者有机膜图案32未溶解,因此难以进行良好的溶解变形处理。
这样,上述第四和第五实施方式中所示的图案形成方法,例如可以应用于平板显示面板的液晶显示装置(LCD)、电致发光显示装置(EL)、场致发射显示装置(FED)、荧光显示装置、等离子显示面板(PDP)的主动元件或具有集成电路的基板的制造。
在上述第四和第五实施方式中,作为本发明的适用对象对基板进行了说明,但本发明不限于此,适用于全部的液晶显示装置(LCD),即纵电场型液晶显示装置、横电场型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、透过型液晶显示装置、半透过型液晶显示装置、EL显示装置以及其他的显示装置、或者其它的半导体装置的制造方法。

Claims (114)

1.一种对形成在基板上的有机膜图案进行加工的方法,依次包括以下处理:
溶解变形处理,使所述有机膜图案溶解并变形;和
第三除去处理,除去已溶解变形的有机膜图案的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,
还包括第二加热处理,对已溶解变形的有机膜图案进行加热,
所述第二加热处理在所述溶解变形处理之后、所述第三除去处理之前进行。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,
还包括第三加热处理,对已溶解变形的有机膜图案进行加热,
所述第三加热处理在所述第三除去处理之后进行。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,
还包括第一加热处理,对所述有机膜图案进行加热,
所述第一加热处理在所述溶解变形处理之前进行。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,
还包括第一除去处理,除去形成在所述有机膜图案表面上的变质层和堆积层的至少一个,
所述第一除去处理在所述溶解变形处理之前进行。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,
还包括第二加热处理,对已溶解变形的有机膜图案进行加热,
所述第二加热处理在所述溶解变形处理之后、所述第三除去处理之前进行。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,
还包括第三加热处理,对已溶解变形的有机膜图案进行加热,
所述第三加热处理在所述第三除去处理之后进行。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,
还包括第一加热处理,加热所述有机膜图案,
所述第一加热处理在所述第一除去处理之前进行。
9.根据权利要求5所述的方法,其中,
还包括第二除去处理,除去所述有机膜图案的一部分,
所述第二除去处理在所述第一除去处理之后、所述溶解变形处理之前进行。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,
还包括第二加热处理,对已溶解变形的有机膜图案进行加热,
所述第二加热处理在所述溶解变形处理之后、所述第三除去处理之前进行。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,
还包括第三加热处理,对已溶解变形的有机膜图案进行加热,
所述第三加热处理在所述第三除去处理之后进行。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,
还包括第一加热处理,加热所述有机膜图案,
所述第一加热处理在所述第一除去处理之前进行。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
还包括温度调整处理,使基板的处理温度保持稳定,
所述温度调整处理在即将进行所述溶解变形处理之前进行。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
通过印刷法在所述基板上最初形成所述有机膜图案。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
通过光刻法在所述基板上最初形成所述有机膜图案。
16.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
在所述基板上最初形成感光性的有机膜作为所述有机膜图案。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,
所述感光性的有机膜由正型感光性的有机膜和负型感光性的有机膜构成。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,
所述正型感光性的有机膜包括酚醛清漆树脂作为主要要素。
19.根据权利要求16所述的方法,其中,
所述感光性的有机膜在被曝光时可溶于碱。
20.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中,
在所述第一除去处理和所述第二除去处理中的任一个中,选择性地除去所述变质层或所述堆积层中的一个。
21.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中,
在所述第一除去处理和所述第二除去处理中的至少一个中,除去所述变质层或所述堆积层,使未变质的有机膜图案露出和残留。
22.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中,
在所述第一除去处理和所述第二除去处理中的至少一个中,除去未变质的有机膜图案的一部分。
23.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
在所述第三除去处理中,选择性地除去在已溶解变形的所述有机膜图案上形成的变质层和堆积层中的一个、或者在已溶解变形的所述有机膜图案周围形成的变质层和堆积层中的一个。
24.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
在所述第三除去处理中,选择性地除去在已溶解变形的所述有机膜图案上形成的变质层和堆积层中的一个、或者在已溶解变形的所述有机膜图案周围形成的变质层和堆积层的一个,以使已溶解变形的所述有机膜图案露出。
25.根据权利要求23所述的方法,其中,
在所述变质层和堆积层中的一个被除去后,除去已溶解变形的有机膜图案的一部分。
26.根据权利要求4、8或12所述的方法,其中,
在所述第一、第二及第三加热处理的至少一个处理中,除去渗透到所述有机膜图案的水、酸或碱中的至少一个。
27.根据权利要求4、8或12所述的方法,其中,
当所述有机膜图案与所述基板或底膜的密合力降低时,在所述第一、第二及第三加热处理中的至少一个处理中提高该密合力。
28.根据权利要求1所述的方法,其中,
用于形成所述有机膜图案的加热处理,在所述有机膜图案发生交联反应的温度以下的温度下进行。
29.根据权利要求4、8或12所述的方法,其中,
在用于形成所述有机膜图案的加热处理和所述第一加热处理期间,所述有机膜图案被加热至所述有机膜图案发生交联反应的温度以下的温度。
30.根据权利要求2、3、4、6至12中任一项所述的方法,其中,
在用于形成所述有机膜图案的加热处理和所述第二加热处理期间,所述有机膜图案被加热至所述有机膜图案发生交联反应的温度以下的温度。
31.根据权利要求3、4、7、8、11或12所述的方法,其中,
在用于形成所述有机膜图案的加热处理和所述第三加热处理期间,所述有机膜图案被加热至所述有机膜图案发生交联反应的温度以下的温度。
32.根据权利要求4、8或12所述的方法,其中,
在用于形成所述有机膜图案的加热处理、所述第一加热处理、所述第二加热处理及所述第三加热处理期间,所述有机膜图案被加热至所述有机膜图案发生交联反应的温度以下的温度。
33.根据权利要求4、8或12所述的方法,其中,
在50至150℃的范围进行用于形成所述有机膜图案的加热处理。
34.根据权利要求33所述的方法,其中,
在100至130℃的范围进行用于形成所述有机膜图案的加热处理。
35.根据权利要求4、8或12所述的方法,其中,
进行所述第一加热处理时的温度低于进行所述的第二加热处理时的温度。
36.根据权利要求4、8或12所述的方法,其中,
进行用于形成所述有机膜图案的加热处理和所述第一加热处理时的温度低于进行所述第二加热处理时的温度。
37.根据权利要求3、4、7、8、11或12所述的方法,其中,
进行所述第二加热处理时的温度低于进行所述第三加热处理时的温度。
38.根据权利要求2、3、4、6至12中任一项所述的方法,其中,
进行用于形成所述有机膜图案的加热处理和所述第二加热处理时的温度低于进行所述第三加热处理时的温度。
39.根据权利要求4、8或12所述的方法,其中,
进行所述第一加热处理时的温度低于进行所述第三加热处理时的温度。
40.根据权利要求4、8或12所述的方法,其中,
进行用于形成所述有机膜图案的加热处理和所述第一加热处理时的温度低于进行所述第三加热处理时的温度。
41.根据权利要求4、8或12所述的方法,其中,
用于形成所述有机膜图案的加热处理、所述第一加热处理、所述第二加热处理以及所述第三加热处理进行60至300秒。
42.根据权利要求5至12中任一项所述的方法,其中,
形成在所述有机膜图案上的所述变质层,由于老化、热氧化或热硬化中的至少一个而产生。
43.根据权利要求5至12中任一项所述的方法,其中,
形成在所述有机膜图案上的所述变质层由于湿式蚀刻处理而产生。
44.根据权利要求5至12中任一项所述的方法,其中,
形成在所述有机膜图案上的所述变质层由于干式蚀刻处理和灰化处理中的至少一个而产生。
45.根据权利要求5至12中任一项所述的方法,其中,
形成在所述有机膜图案上的所述变质层由于干式蚀刻处理导致的沉积而产生。
46.根据权利要求5至12中任一项所述的方法,其中,
形成在所述有机膜图案上的所述堆积层由于干式蚀刻处理而产生。
47.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
在所述溶解变形处理中,所述有机膜图案的面积扩大。
48.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
在所述溶解变形处理中,相邻设置的有机膜图案一体化。
49.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
在所述溶解变形处理中,所述有机膜图案被平坦化。
50.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
在所述溶解变形处理中使所述有机膜图案变形,以使所述有机膜图案变成覆盖所述基板上形成的电路图案的绝缘膜。
51.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
在所述溶解变形处理中,通过与有机溶液接触而形成的溶解回流,使所述有机膜图案变形。
52.根据权利要求51所述的方法,其中,所述有机溶液包括至少一个下述有机溶剂,其中R表示烃基或取代烃基、Ar表示苯基或苯基以外的芳香环:
醇类(R-OH);
烃氧基醇类;
醚类(R-O-R、Ar-O-R、Ar-O-Ar);
酯类;
酮类;
二元醇类;
烷撑二醇类;
二元醇醚类。
53.根据权利要求51所述的方法,其中,
在所述溶解回流中,所述有机膜图案被暴露于所述有机溶剂的蒸气中。
54.根据权利要求51所述的方法,其中,
在所述溶液回流中,所述有机膜图案被浸渍于所述有机溶剂中。
55.根据权利要求51所述的方法,其中,
所述溶解变形处理或所述溶解回流包括将气体氛围提供到所述有机膜图案的处理。
56.根据权利要求55所述的方法,其中,
将气体氛围提供到所述有机膜图案的所述处理在所述有机溶剂的气体氛围下进行。
57.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中,
所述第一、第二、第三除去处理中的至少一个处理的至少一部分包括对所述有机膜图案进行的药液处理。
58.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中,
所述第一、第二、第三除去处理中的至少一个处理的至少一部分包括对所述有机膜图案进行的灰化处理。
59.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
所述第三除去处理包括利用两种不同药液两次对有机膜图案提供药液的处理。
60.根据权利要求5至12中任一项所述的方法,其中,
所述第一除去处理包括对所述有机膜图案提供药液的第一处理。
61.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中,
所述第二和第三除去处理中的至少一个包括对所述有机膜图案提供药液的第二处理。
62.根据权利要求5至12中任一项所述的方法,其中,
所述第一除去处理包括顺次对所述有机膜图案进行灰化处理和进行对所述有机膜图案提供药液的第一处理。
63.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中,
所述第二和第三除去处理中的至少一个包括顺次对所述有机膜图案进行灰化处理和进行对所述有机膜图案提供药液的第二处理。
64根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
所述第三除去处理包括对所述有机膜图案提供药液的第一处理和对所述有机膜图案提供药液的第二处理。
65.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中,
所述第一、第二、第三除去处理中的每一个均包括对所述有机膜图案提供药液的处理。
66.根据权利要求58所述的方法,其中,
在所述灰化处理中,利用等离子、臭氧及紫外线中至少一个对形成在所述基板上的各种膜进行蚀刻。
67.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,还包括:
在即将进行所述第一、第二、第三除去处理中的至少一个处理之前,对所述有机膜图案进行曝光的曝光处理。
68.根据权利要求60所述的方法,还包括:
在即将进行所述第一、第二处理中的至少一个处理之前,对所述有机膜图案进行曝光的曝光处理。
69.根据权利要求63所述的方法,还包括:
在所述溶解变形处理和所述第三除去处理、或所述溶解变形处理和所述第二处理之间,对所述基板的背面进行曝光的背面曝光处理。
70.根据权利要求67所述的方法,其中,
在所述曝光处理中,仅对所述有机膜图案上的包括在所述基板的预定区域进行曝光。
71.根据权利要求69所述的方法,其中,
在所述背面曝光处理中,仅对所述有机膜图案上的包括在所述基板的预定区域进行曝光。
72.根据权利要求67所述的方法,其中,
在所述曝光处理中,对所述有机膜图案上的包括在所述基板的预定区域进行曝光,其通过统一对所述区域照射光线来进行,或用点光线扫描所述区域来进行。
73.根据权利要求70所述的方法,其中,
所述预定区域的面积为所述基板面积的1/10以上。
74.根据权利要求67所述的方法,其中,
在所述曝光处理中,所述有机膜图案被紫外线、荧光或自然光照射。
75.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一和第二处理中的至少一个处理,包括利用具有将所述有机膜图案显影的功能的药液对所述有机膜图案进行显影的显影处理。
76.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一和第二处理中的至少一个处理包括利用具有将所述有机膜图案显影的功能的药液对所述有机膜图案进行n次显影的过度显影处理,其中,n表示2以上的整数。
77.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一和第二处理中的至少一个处理包括不利用具有将所述有机膜图案显影的功能的药液,而使用具有溶解所述有机膜图案的功能药液,对所述有机膜进行显影的显影处理。
78.根据权利要求77所述的方法,其中,
所述药液包括通过稀释剥离液而得到的溶液。
79.根据权利要求75所述的方法,其中,
具有对所述有机膜图案进行显影的功能的所述药液包括TMAH或无机碱性水溶液。
80.根据权利要求79所述的方法,其中,
所述无机碱性水溶液是NaOH水溶液或CaOH水溶液之一。
81.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
最初形成在所述基板上的所述有机膜图案具有至少两个厚度相互不同的部分。
82.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中,
最初形成在所述基板上的所述有机膜图案具有至少两个厚度相互不同的部分,所述有机膜图案的该两个部分中的较薄部分在所述第一、第二和第三除去处理中的至少一个处理中被进一步变薄。
83.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中,
最初形成在所述基板上的所述有机膜图案具有至少两个厚度相互不同的部分,所述有机膜图案的该两个部分中的较薄部分在所述第一、第二和第三除去处理中的至少一个处理中被除去。
84.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
在所述基板上最初形成所述有机膜图案之后,直到进行所述溶解变形处理,保持所述有机膜图案不被曝光的状态。
85.根据权利要求67所述的方法,其中,
在所述基板上最初形成所述有机膜图案之后,直到进行所述曝光处理,保持所述有机膜图案不被曝光的状态。
86.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,还包括:
底膜加工处理,在对所述有机膜图案进行所述溶解变形处理之前,将所述有机膜图案作为掩模,对形成在所述有机膜图案下的底膜进行图案加工。
87.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,还包括:
底膜加工处理,在对所述有机膜图案进行所述溶解变形处理、所述第一除去处理或所述第一加热处理之前,将所述有机膜图案作为掩模,对形成在所述有机膜图案下的底膜进行图案加工。
88.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,还包括:
底膜加工处理,在对所述有机膜图案进行所述第二加热处理、所述第三除去处理或所述第三加热处理之后,将所述有机膜图案作为掩模,对形成在所述有机膜图案下的底膜进行图案加工。
89.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,还包括:
底膜加工处理,在对所述有机膜图案进行所述第三除去处理之后,将所述有机膜图案作为掩模,对形成在所述有机膜图案下的底膜进行图案加工。
90.根据权利要求86所述的方法,其中,
在所述底膜加工处理中,所述底膜被加工成锥状或阶梯状。
91.根据权利要求86所述的方法,其中,
所述底膜由多层膜构成,在所述底膜加工处理中,其中某些膜被加工成相互不同的图案。
92.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一或第二处理中使用的药液至少含有酸性药品。
93.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一或第二处理中使用的药液至少含有有机溶剂。
94.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一或第二处理中使用的药液至少含有碱性药品。
95.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一或第二处理中使用的药液至少含有胺。
96.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一或第二处理中使用的药液至少含有有机溶剂和胺。
97.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一或第二处理中使用的药液至少含有胺和水。
98.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一或第二处理中使用的药液至少含有碱性药品和胺。
99.根据权利要求95所述的方法,其中,
所述胺选自一乙胺、二乙胺、三乙胺、一异丙胺、二异丙胺、三异丙胺、丁胺、二丁胺、三丁胺、羟胺、二乙基羟胺、无水二乙基羟胺、吡啶、甲基吡啶。
100.根据权利要求95所述的方法,其中,
所述药液包括0.01至10重量%范围内的胺。
101.根据权利要求100所述的方法,其中,
所述药液包括0.05至5重量%范围内的胺。
102.根据权利要求101所述的方法,其中,
所述药液包括0.05至2.0重量%范围内的胺。
103.根据权利要求68所述的方法,其中,
所述第一和第二处理使用的药液含有抗蚀剂。
104.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
所述有机膜图案是通过在进行所述溶解变形处理之前,将所述有机膜图案作为掩模,对所述底膜进行图案加工而形成。
105.根据权利要求104所述的方法,还包括:
在进行所述第三除去处理之后,将所述有机膜图案作为掩模,对所述底膜进行图案再加工的处理。
106.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,
在进行所述溶解变形处理之前,对所述有机膜图案进行曝光处理、显影处理、湿式蚀刻处理和干式蚀刻处理中的至少一个处理。
107.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,还包括:
形成具有高抗绝缘击穿性的电路。
108.一种装置的制造方法,包括实施权利要求1至12中任一项所述的方法的过程。
109.根据权利要求108所述的方法,其中,所述装置包括显示装置。
110.根据权利要求108所述的方法,其中,所述装置包括半导体装置。
111.根据权利要求108所述的方法,其中,所述装置包括液晶显示装置。
112.根据权利要求108所述的方法,其中,所述装置包括EL显示装置。
113.根据权利要求108所述的方法,其中,所述装置包括场致发射显示装置。
114.根据权利要求108所述的方法,其中,所述装置包括等离子显示装置。
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