JP2007058179A - 印刷板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機膜を用いて平坦化した後に望む幅でエッチングすることによって、エッチングＣＤの変化を最小化し微細パターンを形成することができる印刷板の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁基板６１に所定深さを有する第１トレンチ６４を形成する段階と、第１トレンチ６４を含む絶縁基板６１の全面に有機膜６５を形成する段階と、有機膜６５を選択的に除去し、第１トレンチ６４と対応する部分に第１トレンチ６４よりも狭い幅を有する第２トレンチ６７を形成する段階とを備える。
【選択図】図３Ｈ

Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法に係り、特に、微細パターンを実現できる印刷板の製造方法に関する。

近来、ディスプレイ装置として、ＣＲＴと遜色ないレベルにまで画像を具現できる上、軽薄短小化・超小型化が実現できる液晶表示装置が開発されてきた。

一般に、液晶表示装置は、複数のゲートラインとデータラインとが直交配列されてなるマトリクス状の単位画素を有し、それぞれの単位画素の領域上には、スイッチングの機能を果たすＴＦＴと透明金属からなる画素電極とが形成されているアレイ基板と、このアレイ基板の画素電極と対向するように透明絶縁基板上にＲＧＢカラーフィルタ層とブラックマトリクスが形成されているカラーフィルタ基板とが、液晶分子を介在して合着された構造となっている。

このアレイ基板とカラーフィルタ基板は、それぞれ独立して作製、すなわち、別の基板として作製され、これら両基板を合着する前に、配向膜塗布工程、ラビング工程、スペーサ散布工程、シール印刷工程がなされる。

これら工程が終わると、アレイ基板とカラーフィルタ基板とを向かい合わせた後、熱と紫外線照射によって合着させる。

ここで、アレイ基板に対して行われるシール印刷工程は、両基板を合着させる役割のほか、液晶注入時に液晶分子が流出しないように封止する役割も果たす。

このようなシール形成工程には、次のような３つの方法が用いられる。

その１つは、印刷法による厚膜形成技術であり、生産設備が簡単で、材料利用効率が高い点から、ＬＣＤ、ＰＤＰなどの製造に用いられている。

すなわち、マスクを利用したスクリーン印刷は、パターニングされたスクリーンを、一定間隔を維持しながら基板上に置き、隔壁形成に必要なペーストで圧着・転写して所望の形状を基板に印刷する方法によって行われる。

この方法は、通常、１回の印刷で焼成前に２０μｍ程度の高さが得られ、よって、５０μｍ乃至１００μｍの隔壁を得るには５回乃至１０回重ねて印刷し、数回の乾燥工程を行わねばならず、生産性が低く、ガラス基板の変形による低い再現性及び高精細化が実現し難いという欠点がある。

第２の方法は、基板上に隔壁物質を広く塗布した後、部分的にこれを除去することによって隔壁を形成するサンドブラスト方法であり、近来、大型パネルの製造工程において、高精細用隔壁の形成のために多く用いられている。

例えば、電極の形成されている基板全面に、スクリーン印刷法によって隔壁材料を印刷し、この隔壁材料上に感光性フィルムを覆った後、露光及び現像作業を経て、隔壁材料を保護する感光性フィルムが残るようにする。

そして、研磨剤を噴射し、感光性フィルムに保護されていない部分を物理的に除去することで、隔壁を形成する。このとき、研磨剤は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ガラス微粒子などが使用され、圧縮した空気や窒素ガスによって噴射される。

このサンドブラスト法は、７０μｍ以下の隔壁を大面積の基板に形成することはできるが、基板ガラスに物理的衝撃を与えて焼成時に基板の亀裂を招くことがあり、工程が複雑で、また、設備投資に高コストがかかるほか、材料を多く消耗することによる生産単価の上昇、粉塵による公害発生の恐れがある。

第３の方法は、マスク製造に用いられるＣＡＤの配線データによって厚膜ペーストを、空気圧力を用いて基板上に直接吐出してパターンを形成するディスペンサ法であり、マスク製造費が節減され、厚膜の形成に対して大きい自由度も持ち、工程が簡単であるという長所を有し、大型ＬＣＤやＰＤＰなどにおけるシール剤に好適に適用できる技術である。

以下、印刷ロールを用いて基板上にパターンを形成する一般的な方法を説明する。
図１Ａ乃至図１Ｃは、従来の印刷ロール及び印刷板を用いて基板上にパターンを形成する工程を示した工程断面図である。

図１Ａに示すように、印刷ノズル１０を用いてパターン物質３０を印刷ロール２０に塗布する。
次いで、図１Ｂに示すように、所定形状に刻み込まれた印刷板４０上に、パターン物質３０が塗布された印刷ロール２０を回転させ、印刷板４０の突出部に一部のパターン物質３０ｂを転写し、印刷ロール２０には、残りのパターン物質３０ａが残存するようにして、印刷ロール２０に所定形状のパターンを形成する。
次いで、図１Ｃに示すように、基板５０上にパターン物質３０ａの残存する印刷ロール２０を回転させ、基板５０上に残りのパターン物質３０ａを転写する。
上記のように、印刷ロール２０を用いたパターン形成方法には、印刷板４０が必要となる。

しかしながら、図１Ａ乃至図１Ｃにおいては、１つの印刷ロール２０及び印刷板４０を用いて、液晶表示素子の多様な構成要素を、多様な形態でパターニングするためには、長い工程時間が必要とされるので、一度に多様な構成要素をパターニングできる４色（カラーフィルタ層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びブラックマトリックス層形成用）印刷装置が考案された。

以下、添付の図面を参照して、従来技術による印刷板の製造方法について説明する。

図２Ａ乃至図２Ｅは、従来技術による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。

図２Ａに示すように、絶縁基板５１上にハードマスク用金属膜５２を蒸着し、この金属膜５２上にフォトレジスト５３を塗布する。

ここで、金属膜５２は、ＣｒまたはＭｏなどの金属物質からなる。

続いて、フォト及び露光工程によってフォトレジスト５３を選択的にパターニングしてパターン領域を定義する。

図２Ｂに示すように、パターニングされたフォトレジスト５３をマスクとして金属膜５２を選択的に除去し、金属膜パターン５２ａを形成する。

図２Ｃに示すように、フォトレジスト５３を除去する。

ここで、金属膜パターン５２ａを形成するためにマスクとして用いたフォトレジスト５３を除去する方法としては、酸素ガスプラズマによる方法、及び種々の酸化剤を使用した方法が知られている。

まず、酸素ガスプラズマによる方法は、一般に、真空及び高電圧下で酸素ガスを注入することによって酸素ガスプラズマを発生させ、この酸素ガスプラズマとフォトレジストとの反応によって、フォトレジストを分解し除去する方法である。

図２Ｄに示すように、金属膜パターン５２ａをマスクとして、露出された絶縁基板５１を選択的にエッチングし、表面から約２０μｍの深さを有するトレンチ５４を形成する。

このとき、絶縁基板５１のエッチングは、ＨＦ系エッチング液を用いた等方性エッチングによって行う。

図２Ｅに示すように、金属膜パターン５２ａを除去することによって従来の印刷板の形成工程を完了する。

上記のようにして製造された印刷板を図１の印刷装置に組み合わせ、所望の顔料をアニロックスロールにコーティングした後に、アニロックスロール上の顔料を印刷板に部分的に印刷し基板に転写することによって、パターンを有する印刷結果物を得る。

しかしながら、上記の従来技術による印刷板の製造方法には次のような問題点があった。
すなわち、金属膜パターンをマスクとして、絶縁基板を一括エッチングして所望の深さを有するトレンチを形成するため、等方性エッチングの特性上、エッチングＣＤ（Critical Dimension：限界寸法）が大きく発生し、精密な印刷板製作が難しかった。

すなわち、絶縁基板のエッチング厚が５μｍである場合には、理論的に両側を基準にして１０μｍ以下の線幅を実現することが不可能である（図２ＤのＡ寸法に相当）。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、有機膜を用いて平坦化した後に、所望の幅でエッチングすることによって、エッチングＣＤの変化を最小化し、微細パターンを形成することができる印刷板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る印刷板の製造方法は、絶縁基板に所定深さを有する第１トレンチを形成する段階と、前記第１トレンチを含む前記絶縁基板の全面に有機膜を形成する段階と、前記有機膜を選択的に除去し、前記第１トレンチと対応する部分に前記第１トレンチよりも狭い幅を有する第２トレンチを形成する段階とを備えることを特徴とする。

本発明に係る印刷板の製造方法によれば、湿式エッチングによって一括エッチングして第１トレンチを形成した後に、全面に有機膜などを形成し、この有機膜を乾式エッチングで選択的に除去することによって、第１トレンチよりも狭い幅を有する第２トレンチを形成するため、エッチングＣＤによる誤差を減らし、微細で且つ精密な印刷板を製作することが可能になる。

以下、添付の図面を参照して、本発明に係る印刷板の製造方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図３Ａ乃至図３Ｉは、本発明による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。

図３Ａに示すように、絶縁基板６１上にハードマスク用の第１金属膜６２を蒸着し、この第１金属膜６２上にフォトレジスト６３を塗布する。

ここで、第１金属膜６２は、ＣｒまたはＭｏなどの金属物質からなる。

続いて、フォト及び露光工程によってフォトレジスト６３を選択的にパターニングしてパターン領域を定義する。

図３Ｂに示すように、パターニングされたフォトレジスト６３をマスクとして、第１金属膜６２を選択的に除去して、第１金属膜パターン６２ａを形成する。

図３Ｃに示すように、フォトレジスト６３を除去する。

ここで、上記のように、第１金属膜パターン６２ａを形成するためにマスクとして用いたフォトレジスト６３を除去する方法には、酸素ガスプラズマによる方法及び種々の酸化剤を使用した方法が知られている。

まず、酸素ガスプラズマによる方法は、一般に、真空及び高電圧下で酸素ガスを注入することによって酸素ガスプラズマを発生させ、この酸素ガスプラズマとフォトレジストとの反応によって、フォトレジストを分解し除去する方法である。

図３Ｄに示すように、第１金属膜パターン６２ａをマスクとして、露出された絶縁基板６１を選択的にエッチングし、表面から約２０μｍの深さを有する第１トレンチ６４を形成する。

このとき、絶縁基板６１のエッチングには、ＨＦ系エッチング液を用いた等方性エッチングを用いる。

このように、第１トレンチ６４を形成する時に、等方性エッチングの特性上、エッチングＣＤが大きく発生する。

図３Ｅに示すように、第１金属膜パターン６２ａを除去し、第１トレンチ６４を含む絶縁基板６１の全面に有機膜６５を形成する。

ここで、有機膜６５は、アクリル系列、ＢＣＢ系列、ＳＯＧ系列などからなる。

また、第１トレンチ６４は、有機膜６５の有する平坦特性により、内部が完全に埋められる。

図３Ｆに示すように、有機膜６５上にハードマスク用の第２金属膜を蒸着し、フォト及びエッチング工程によって第２金属膜を選択的に除去して、第２金属膜パターン６６を形成する。

図３Ｇに示すように、第２金属膜パターン６６をマスクとして、有機膜６５を選択的にエッチングし、第１トレンチ６４が形成された部分に、第１トレンチ６４よりも狭い幅を有する第２トレンチ６７を形成する。

ここで、有機膜６５のエッチングには、乾式エッチングを用い、この乾式エッチングには、Ｆが含まれているエッチングガス（例えば、ＳＦ_６、ＣＦ_４）などを使用する。

図３Ｈに示すように、第２金属膜パターン６６を除去する。

ここで、第１トレンチ６４の開口部幅は、“ａ”を有し、第２トレンチ６７の開口部幅は、第１トレンチ６４よりも小さい“ｂ”を有する。

図３Ｉに示すように、第２トレンチ６７が形成された絶縁基板６１の全面に、印刷特性及び印刷板の耐久性を向上させるべく、無機膜または金属膜などの物質層６８を形成する。

ここで、無機膜は、ＳｉＮｘ、ａ−Ｓｉ、ＳｉＯなどであり、金属膜は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕなどである。

このように、従来は、絶縁基板に湿式エッチングによって一括エッチングを行って所定深さを有するトレンチを形成することで印刷板を製造してきたが、本発明では、湿式エッチングによって一括エッチングを行って第１トレンチを形成した後、全面に有機膜などを形成し、この有機膜を乾式エッチングで選択的に除去し、第１トレンチよりも狭い幅を有する第２トレンチを形成することで印刷板を製造する。

従来の印刷ロール及び印刷板を用いて基板上にパターンを形成する工程を示した工程断面図である。 従来の印刷ロール及び印刷板を用いて基板上にパターンを形成する工程を示した工程断面図である。 従来の印刷ロール及び印刷板を用いて基板上にパターンを形成する工程を示した工程断面図である。 従来技術による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 従来技術による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 従来技術による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 従来技術による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 従来技術による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明による印刷板の製造方法を示す工程断面図である。

符号の説明

６１ 絶縁基板、６２ 第１金属膜、６２ａ 第１金属膜パターン、６３ フォトレジスト、６４ 第１トレンチ、６５ 有機膜、６６ 第２金属膜パターン、６７ 第２トレンチ、６８ 物質層。

Claims (11)

1. 絶縁基板に所定深さを有する第１トレンチを形成する段階と、
   前記第１トレンチを含む前記絶縁基板の全面に有機膜を形成する段階と、
   前記有機膜を選択的に除去し、前記第１トレンチと対応する部分に前記第１トレンチよりも狭い幅を有する第２トレンチを形成する段階と
   を備えることを特徴とする印刷板の製造方法。
2. 前記第２トレンチを含む全面に、印刷特性及び印刷板の耐久性を向上させるために物質層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の印刷板の製造方法。
3. 前記物質層は、無機膜または金属膜であることを特徴とする請求項２に記載の印刷板の製造方法。
4. 前記無機膜は、ＳｉＮｘ、ａ−Ｓｉ、ＳｉＯのいずれか１つからなることを特徴とする請求項３に記載の印刷板の製造方法。
5. 前記金属膜は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕのいずれか１つからなることを特徴とする請求項３に記載の印刷板の製造方法。
6. 前記第２トレンチは、前記有機膜上にマスク層を形成し、前記マスク層をマスクとしてＦ系列のエッチングガスで前記有機膜を選択的に除去して形成されることを特徴とする請求項１に記載の印刷板の製造方法。
7. 前記マスク層は、ハードマスクを使用することを特徴とする請求項６に記載の印刷板の製造方法。
8. 前記Ｆ系列のエッチングガスは、ＳＦ_６またはＳＦ_４であることを特徴とする請求項６に記載の印刷板の製造方法。
9. 前記第１トレンチは、等方性エッチングで前記絶縁基板を選択的にエッチングして形成されることを特徴とする請求項１に記載の印刷板の製造方法。
10. 前記第２トレンチは、乾式エッチングで前記有機膜を選択的にエッチングして形成されることを特徴とする請求項１に記載の印刷板の製造方法。
11. 前記有機膜は、アクリル系列、ＢＣＢ系列、ＳＯＧ系列のいずれか１つからなることを特徴とする請求項１に記載の印刷板の製造方法。
    

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