JP2006202961A - 印刷パターンを用いた処理方法及び印刷パターンの製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】不良の発生を低減することができる印刷パターンを用いた処理方法及び印刷パターンの製造装置、特に、液晶パネルの製造方法及び製造装置の提供。
【解決手段】印刷法を用いて、被エッチング膜2の上にレジスト3などの印刷パターンを形成した後、該印刷パターンをマスクとしてエッチングなどの処理を行う前に、プラズマアッシングなどのドライエッチングや現像処理などのウェットエッチングを用いてレジストを厚さ方向に薄化する薄化処理(図1(b))を実施する。これにより、レジスト形成領域以外の不要な部分にレジストが付着した場合でも、付着したレジスト4を除去するか若しくはサイズを小さくし、付着したレジスト4下部に被エッチング膜2を残さないか若しくは非常に小さくし、配線のショート、パターン残りによる点欠陥等の不良の発生を低減する。
【選択図】図1
【解決手段】印刷法を用いて、被エッチング膜2の上にレジスト3などの印刷パターンを形成した後、該印刷パターンをマスクとしてエッチングなどの処理を行う前に、プラズマアッシングなどのドライエッチングや現像処理などのウェットエッチングを用いてレジストを厚さ方向に薄化する薄化処理(図1(b))を実施する。これにより、レジスト形成領域以外の不要な部分にレジストが付着した場合でも、付着したレジスト4を除去するか若しくはサイズを小さくし、付着したレジスト4下部に被エッチング膜2を残さないか若しくは非常に小さくし、配線のショート、パターン残りによる点欠陥等の不良の発生を低減する。
【選択図】図1
Description
本発明は、印刷パターンを用いた処理方法及び印刷パターンの製造装置に関し、特に、液晶パネルの製造方法及び製造装置に関する。
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力という特徴から、OA機器、AV機器、携帯端末機器等の広い分野で利用されている。この液晶表示装置は、情報の表示を行う液晶パネルと、バックライト光を照射するバックライトユニットと、これらを保持、固定する筐体などからなり、液晶パネルは、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)などのスイッチング素子がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板(以下、TFT基板とする。)と、カラーフィルターなどが形成されたカラーフィルター基板と、両基板の間に挟持される液晶とで構成される。
上記TFT基板は、透明絶縁性基板にゲート配線を形成する工程、ゲート絶縁膜を介してアモルファスシリコンなどの半導体層を形成する工程、ソース/ドレイン配線を形成する工程、パッシベーション膜にコンタクトホールを形成する工程、画素電極を形成する工程など、様々な工程を経て形成される。
ここで、液晶表示装置の原価低減を図るためには、製造工数の削減と歩留まりの向上とが重要であり、上記各種工程を行う際にはレジストパターンが形成されることから、製造工数を削減するためには、レジストパターンの形成に要する工数を削減することが効果的である。
このレジストパターンは、通常、感光性レジストを用い、フォトマスクを使った露光処理や現像処理を行うことによって形成されるが、感光性レジストとフォトリソグラフィー法を用いたパターン形成方法では工程数が多く、製造原価が高くなることから、工程を短縮して原価低減が可能な印刷法による簡略化プロセスが提案されている。
例えば、特開2004−214593号公報や特開2004−212985号公報、特開2004−46144号公報などには、基板に形成しようとするパターンと対応する位置に凹状の溝が形成されたクリシェの上部にレジストを塗布して溝の内部にレジストを充填した後、そのレジストをクリシェの表面に接触して回転する印刷ロールに転写し、更に、基板上に形成されたエッチング対象層の表面に接触させた状態で印刷ロールを回転させて、基板上にレジストを転写する方法が開示されている。
上述した印刷法は、フォトリソグラフィー法を利用したパターン形成方法に比べて、工程を短縮して原価低減が可能であるが、印刷法の場合、例えば、レジストを溝の内部に充填する際にクリシェの表面に不要なレジストが残留したり、レジストを転写する際にレジストの破片が飛散するなど、本来パターンを形成する領域以外の領域にレジストが付着しやすく、また、印刷法では、フォトリソグラフィー法のような現像処理(レジストのエッチングに相当)がないために付着したレジストは除去されず、その後のエッチングで付着したレジスト下部の下地膜が残ってしまうため、配線ショート、パターン残りによる点欠陥等の不良が発生しやすいという問題があった。
具体的に説明すると、図11(a)に示すように、透明絶縁性基板1の上にエッチング対象となる被エッチング膜2を形成し、その上に印刷法を用いてレジスト3を形成すると、場合によって、本来パターンを形成する領域以外の領域に付着したレジスト4が残留する。そして、図11(b)に示すように、付着したレジスト4が残留した状態でエッチングを行うと、図11(c)に示すように、付着したレジスト4の下部の被エッチング膜2がエッチングされずに残留物2aとして残ってしまい、この残留物2aによって配線ショートや点欠陥等の不良が発生して歩留まりが低下してしまうという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、不良の発生を低減することができる印刷パターンを用いた処理方法及び印刷パターンの製造装置、特に、液晶パネルの製造方法及び製造装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の処理方法は、印刷法を用いて、基板に形成した被エッチング膜上に耐エッチング部材からなる印刷パターンを形成する印刷工程と、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、前記印刷パターンを薄くする薄化処理工程と、薄化された前記印刷パターンをマスクとして、前記被エッチング膜をエッチングするエッチング工程と、を少なくとも備えるものである。
本発明においては、前記耐エッチング部材は、感光性のレジスト又は非感光性のレジストとすることができる。
また、本発明の処理方法は、印刷法を用いて、基板上に、導電粒子を混入した導電性部材からなる印刷パターンを形成する印刷工程と、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、前記印刷パターンを薄くする薄化処理工程と、を少なくとも備えるものである。
本発明においては、前記印刷工程と前記薄化処理工程との間、又は、前記薄化処理工程の後の少なくとも一方に、前記印刷パターンを加熱処理するベーク工程を含む構成とすることができる。
また、本発明においては、前記薄化処理工程では、前記印刷パターンの形成領域以外の領域に付着した前記耐エッチング部材又は前記導電性部材を除去又はサイズを小さくできる条件で薄化処理を行う構成とすることができる。
また、本発明においては、前記ドライエッチングはプラズマアッシングを含み、前記ウェットエッチングは現像処理を含むことが好ましい。
また、本発明の液晶表示装置又は有機EL表示装置の製造方法は、上記いずれかの処理方法を少なくとも一回用いるものである。
また、本発明の製造装置は、基板上に、耐エッチング部材又は導電粒子を混入した導電性部材からなる印刷パターンを形成する製造装置において、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、前記印刷パターンを薄くする薄化処理手段を備えるものである。
本発明においては、更に、前記印刷パターンを加熱処理するベーク手段を備える構成とすることができる。
このように、本発明の構成によれば、不要な部分に付着した耐エッチング部材や導電性部材を薄化処理工程で有効に除去もしくはサイズを小さくすることができるため、配線のショート、パターン残りによる点欠陥等の不良の発生を低減することができる。
本発明によれば、印刷パターンを用いた処理において、配線のショート、パターン残りによる点欠陥等の不良の発生を低減し、工数の削減と歩留まりの向上とを同時に達成することができる。
その理由は、レジストなどの耐エッチング部材を用いて印刷パターンを形成した後、該印刷パターンをマスクとしてエッチングなどの処理を行う前に、プラズマアッシングや現像処理などの耐エッチング部材を薄化する処理を追加しているため、不要な部分に耐エッチング部材が付着した場合でも、付着した耐エッチング部材を除去するか若しくはサイズを小さくし、付着した耐エッチング部材下部に被エッチング膜を残さないか若しくは非常に小さくすることができるからである。
また、導電金属粒子などを混入した導電性部材を用いて印刷パターンを形成した後に、プラズマアッシングや現像処理などの導電性部材を薄化する処理を追加しているため、不要な部分に導電性部材が付着した場合でも、付着した導電性部材を除去するか若しくはサイズを小さくすることができるからである。
従来技術で示したように、液晶パネルを構成するTFT基板を製造する場合などでは、工程を短縮して原価低減を図るために印刷法を用いてレジストが形成される。しかしながら、印刷法では、転写の過程で不要な部分にレジストが付着しやすく、この付着したレジストによって本来除去すべき被エッチング膜が残留して、配線のショート、パターン残りによる点欠陥等の不良の原因となるという問題があった。
そこで、本発明では、印刷法を用いて、被エッチング膜の上にレジストパターンなどの印刷パターンを形成した後、該印刷パターンをマスクとしてエッチングなどの処理を行う前に、ドライエッチング(例えば、プラズマアッシング)やウェットエッチング(例えば、現像処理)などを用いてレジストを厚さ方向に薄化する薄化処理を実施する。これにより、印刷法を利用する際に発生する不良を大幅に低減している。
具体的に説明すると、図1(a)に示すように、透明絶縁性基板1上に、例えば被エッチング膜2としてCrを約1400A(140nm)、スパッタ法で成膜した後、レジスト3を約2μmの厚さでオフセット印刷、インクジェット印刷等の印刷法で印刷する。その際、上述したように、印刷法では転写の過程で不要な部分にレジストが付着しやすく、その後の処理で不良が発生してしまう。
そこで、図1(b)に示すように、レジスト印刷後に、プラズマアッシングあるいは現像処理、その他のエッチング方法でレジストを薄化する処理を行い、付着したレジスト4を除去する。このレジスト薄化処理の条件(処理時間や処理温度、処理の種類など)は特に限定されず、付着したレジスト4をその後の処理で問題とならない程度に小さくすることができる条件であればよく、付着したレジスト4の大きさやレジスト3の厚さなどに応じて適宜設定することができる。また、レジスト3は、フォトリソグラフィー工程で使われる感光性のレジスト(光やX線、電子線などによって反応するレジストを総称して感光性のレジストと呼ぶ。)でもよいし、感光剤を除いたレジスト(非感光性のレジストと呼ぶ。)でもよく、レジストに代えて、印刷法で印刷可能であり、その後の処理に対して耐性を有し、かつ、ドライエッチング又はウェットエッチングで除去可能な樹脂などの他の部材を用いてもよい。
次に、図1(c)に示すように、ウェットエッチングあるいはドライエッチングを用いて、露出した被エッチング膜2を除去した後、レジスト3を除去すると、図1(d)に示すように、本来エッチングすべき領域の被エッチング膜2が除去された、良好なパターンを形成することができる。
なお、上記工程は一例であり、レジスト3に対して、必要に応じて薄化処理する前、あるいは被エッチング膜2のエッチング前にベーク処理を行ってもよい。
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の第1の実施例に係る液晶パネルの製造方法について、図2乃至図9を参照して説明する。図2乃至図9は、本発明の薄化処理を適用した液晶表示装置用TFT基板の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、本実施例では、本発明の薄化処理を液晶表示装置用TFT基板の製造方法に適用する場合について記載するが、本発明の薄化処理は、印刷法により形成した印刷パターンを用いてエッチングなどの処理を行う工程を含む任意の製造方法に適用することができる。
液晶表示装置用TFT基板は、一般に、所定の方向に延在する複数のゲート配線と、ゲート絶縁膜を介してゲート配線に略直交する方向に延在する複数のドレイン配線と、ゲート配線及びドレイン配線の交差部近傍に形成されるTFTと、パッシベーション膜に形成されたコンタクトホールを介してTFTのソース配線に接続される画素電極とを備えている。以下、TFT基板の具体的な製造方法について、図2乃至図9を参照して説明する。
図2はゲート配線の形成工程を示す断面図であり、ガラスやプラスチックなどの透明絶縁性基板10の上に、ゲート配線11となる金属、例えばCrを約2000A(200nm)、スパッタ法で成膜した後、印刷法を用いてレジストを形成し、ベーク後、図1(b)に示す薄化処理によりゲート配線11以外の部分に付着したレジストを除去あるいはサイズを小さくする。続いて、ウェットエッチングあるいはドライエッチングを用いて露出したCrをエッチングし、レジストを除去してゲート配線11を形成する。なお、ゲート配線11は、導電金属粒子が入ったペーストを印刷し、ペーストに対して本発明の薄化処理を行った後にベークすることによっても形成可能である。また、レジストは下地との密着性、加工性、信頼性などからフォトリソグラフィー工程で用いられる感光性レジストが適しているが、感光剤を除いたものは更に価格的にメリットがある。また、レジストを薄化処理する厚さは印刷した厚さの80%以下が好ましく、これよりも多く除去するとパターン崩れが発生しやすく最適値は50%近傍である。
図3はゲート絶縁膜の形成工程を示す断面図であり、ゲート絶縁膜12としてシリコン酸化膜を約1000A(100nm)、SiN膜を約4000A(400nm)、スパッタ法あるいはCVD(Chemical Vapor Deposition)法で成膜する。
図4は半導体層の形成工程を示す断面図であり、ゲート絶縁膜12上にさらにアモルファスシリコン(a−Siと略す。)13を約2500A(250nm)、n+a−Si14を約500A(50nm)、PE(Plasma Enhanced)−CVD法で成膜する。なお、ゲート絶縁膜12の一部のSiN膜とa−Si13、n+a−Si14は、通常、同じ装置で連続的に成膜される。
図5は半導体層のパターン形成工程を示す断面図であり、印刷法を用いてレジスト15を印刷した後、図1(b)に示す薄化処理を行って不要に付着したレジストを除去あるいはサイズを小さくし、露出したa−Si13/n+a−Si14をRIE(Reactive Ion Etching)でエッチングした後、レジストを除去して島状の半導体層を形成する。なお、ゲート配線の形成工程と同様に、レジストとしてフォトリソグラフィー工程で用いられる感光性レジストを用いてもよいし、感光剤を除いたものを用いてもよく、レジストを薄化処理する厚さは印刷した厚さの80%以下がよく、50%近傍とすることが好ましい。
図6はソース/ドレイン配線(以下、S/D配線と略す。)の形成工程を示す断面図であり、S/D配線16となる金属、例えばCrを約1400A(140nm)、スパッタ法で成膜した後、印刷法を用いて約2μm厚のレジストを形成し、ベーク後、レジスト薄化処理で不要に付着したレジストを除去あるいはサイズを小さくしてレジスト残差を約1μmとしてから再度ベークを行い、ウェットエッチングあるいはドライエッチングを用いて露出したCrをエッチングした後、レジストを除去してS/D配線16を形成する。
図7はチャネルエッチング工程を示す断面図であり、S/D配線16をマスクとしてn+a−Siを約1300A(130nm)エッチングする。このエッチングはRIEでも可能であるが、TFT特性上はプラズマエッチングの方がより好ましい。
図8はコンタクトホールの形成工程を示す断面図であり、パッシベーション膜18としてSiNを約2000A(200nm)、スパッタ法あるいはCVD法で形成した後、印刷法でレジスト20を印刷し、図1(b)に示すレジスト薄化処理を行って不要に付着したレジストを除去あるいはサイズを小さくした後、再度ベークを行い、ウェットエッチングとRIEとを用いてソース配線に繋がるコンタクトホール19を形成する。なお、パッシベーション膜18はアクリルなどの有機膜でも、無機膜と有機膜の積層構造でも良い。また、コンタクトホール19を形成する工程はレジストを残す部分が多いため、印刷機のタクト時間が長い場合には、感光性レジストとフォトマスクを使った通常のフォトリソグラフィー工程で形成してもよい。
図9は画素電極の形成工程を示す断面図であり、画素電極20としてITOを約400A(40nm)、スパッタ法で成膜し、印刷法でレジストを印刷し、ベーク後、図1(b)に示す薄化処理を行って不要に付着したレジストを除去あるいはサイズを小さくした後、再度ベークを行い、画素電極20をウェットエッチングし、レジストを剥離する。この画素電極20の形成工程もレジストを残す部分が多いため、コンタクトホール19の形成工程と同様に感光性レジストとフォトマスクを使った通常のフォトリソグラフィー工程で形成してもよい。
上記方法で完成したTFT基板は、配向膜の印刷後、シール及びスペーサーが形成されたカラーフィルター基板と張り合わせられ、液晶注入後、封孔し、偏光板等の光学フィルムが張られて液晶表示パネルが完成する。また、TFT基板上にカラーフィルターを形成した場合はカラーフィルター基板のかわりに透明電極等が形成された対向基板をCOT基板に張り合わせることになる。
このように、エッチングなどの処理のために何度もレジストを形成する必要がある場合に、レジストを印刷法で形成することによって工数を削減することができ、更に、レジスト印刷後に薄化処理を実行することによって不要に付着したレジストを除去又は問題が生じない程度にサイズを小さくすることができる。また、配線パターンを、導電金属粒子を混入したペーストなどで形成する場合も、ペーストを印刷法で形成し、印刷後に薄化処理を実行することによって不要に付着したペーストを除去又は問題が生じない程度にサイズを小さくすることができ、これらの効果によって、不良の発生を低減して歩留まりの向上を図ることができる。
なお、上記説明では、印刷法でレジストを形成する工程の全てに対して薄化処理を適用したが、少なくとも一つの工程に対して薄化処理が適用されていればよい。
次に、本発明の第2の実施例に係る液晶パネルの製造装置について、図10を参照して説明する。図10は、第2の実施例に係る印刷装置の構成を模式的に示す図である。
前記した第1の実施例では、公知の印刷装置を用いてレジストを印刷した後、プラズマアッシングあるいは現像処理、その他のエッチング方法でレジストの薄化処理を行ったが、印刷法を用いたレジストの印刷処理とレジストの薄化処理とを一つの装置内で行えば、更なる工数の削減が可能である。
図10は本実施例の印刷装置の例を示す図であり、塗布装置104から吐出されたレジストは、シリコンシート102を介してシリコンブランケット108に塗布される。続いて、基板シート105にパターンを残さない位置に対応したパターンを有する凸版100によりシリコンブランケット108のレジストが一部除去され、シリコンブランケット108から基板シート105にレジストが転写される。
ここまでの処理は従来の印刷装置で実現することができるが、本実施例の印刷装置には、更に印刷膜薄化ユニット113と必要に応じてベークユニット112やベークユニット114が設けられており、レジストが印刷された基板シート105は搬送装置(図示せず)によりベークユニット112に搬送され、レジストがある程度硬化したら印刷膜薄化ユニット113に搬送され、プラズマアッシングあるいは現像処理、その他のエッチング方法でレジストの膜厚が約半分になる程度に薄化処理が行われる。続いて、薄化処理後の基板シート105はベークユニット114に搬送されて現像処理などで付着した水分が除去された後、エッチング処理などの工程に搬送される。
上記印刷膜薄化処理ユニット113がプラズマアッシング装置などの場合には、ベークユニット112やベークユニット114は省略することもできる。また、図10は4色のカラーフィルターを印刷する装置の例であるが、カラーフィルター用レジストに限らず、TFT製造工数で用いられる感光性のレジストあるいは感光剤を除いた非感光性のレジスト、金属粒子等を練り込んだ導電性ペーストなどを印刷する装置としても良い。また、印刷装置はインクジェット印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等に限定されない。
なお、上記各実施例では、印刷パターンを用いた処理としてエッチングを例にして説明したが、印刷パターンをマスクとして実行可能な他の処理(例えば、イオン注入など)を行ってもよい。
本発明は、液晶表示装置を構成する基板に限らず、有機エレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)表示装置を構成する基板や、半導体装置を構成する基板などの製造に適用することができる。
1 透明絶縁性基板
2 被エッチング膜
2a 残留物
3 レジスト
4 付着したレジスト
10 透明絶縁性基板
11 ゲート配線
12 ゲート絶縁膜
13 a−Si
14 n+a−Si
15 レジスト
16 S/D配線
17 チャネル
18 パッシベーション膜
19 コンタクトホール
20 レジスト
21 画素電極
101 固定フレーム
102 シリコンシート
103 塗布胴
104 塗布装置
105 基板シート
106 印刷定盤
107 可動フレーム
108 シリコンブランケット
109 ブランケット胴
110 凸版
111 版胴
112 ベークユニット
113 印刷膜薄化ユニット
114 ベークユニット
2 被エッチング膜
2a 残留物
3 レジスト
4 付着したレジスト
10 透明絶縁性基板
11 ゲート配線
12 ゲート絶縁膜
13 a−Si
14 n+a−Si
15 レジスト
16 S/D配線
17 チャネル
18 パッシベーション膜
19 コンタクトホール
20 レジスト
21 画素電極
101 固定フレーム
102 シリコンシート
103 塗布胴
104 塗布装置
105 基板シート
106 印刷定盤
107 可動フレーム
108 シリコンブランケット
109 ブランケット胴
110 凸版
111 版胴
112 ベークユニット
113 印刷膜薄化ユニット
114 ベークユニット
Claims (11)
- 印刷法を用いて、基板に形成した被エッチング膜上に耐エッチング部材からなる印刷パターンを形成する印刷工程と、
ドライエッチング又はウェットエッチングにより、前記印刷パターンを薄くする薄化処理工程と、
薄化された前記印刷パターンをマスクとして、前記被エッチング膜をエッチングするエッチング工程と、を少なくとも備えることを特徴とする処理方法。 - 前記耐エッチング部材は、感光性のレジスト又は非感光性のレジストであることを特徴とする請求項1記載の処理方法。
- 印刷法を用いて、基板上に、導電粒子を混入した導電性部材からなる印刷パターンを形成する印刷工程と、
ドライエッチング又はウェットエッチングにより、前記印刷パターンを薄くする薄化処理工程と、を少なくとも備えることを特徴とする処理方法。 - 前記印刷工程と前記薄化処理工程との間、又は、前記薄化処理工程の後の少なくとも一方に、前記印刷パターンを加熱処理するベーク工程を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の処理方法。
- 前記薄化処理工程では、前記印刷パターンの形成領域以外の領域に付着した前記耐エッチング部材又は前記導電性部材を除去又はサイズを小さくできる条件で薄化処理を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載の処理方法。
- 前記ドライエッチングはプラズマアッシングを含み、前記ウェットエッチングは現像処理を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の処理方法。
- 請求項1乃至6のいずれか一に記載の処理方法を少なくとも一回用いることを特徴とする液晶表示装置又は有機EL表示装置の製造方法。
- 基板上に、耐エッチング部材又は導電粒子を混入した導電性部材からなる印刷パターンを形成する製造装置において、
ドライエッチング又はウェットエッチングにより、前記印刷パターンを薄くする薄化処理手段を備えることを特徴とする製造装置。 - 前記耐エッチング部材は、感光性のレジスト又は非感光性のレジストであることを特徴とする請求項8記載の製造装置。
- 更に、前記印刷パターンを加熱処理するベーク手段を備えることを特徴とする請求項8又は9に記載の製造装置。
- 前記ドライエッチングはプラズマアッシングを含み、前記ウェットエッチングは現像処理を含むことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一に記載の製造装置。
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