JP2007281304A - レジストパターン形成用基板、レジストパターン形成方法およびパネル - Google Patents

Abstract

【課題】形成プロセスが簡便で、かつ、形成プロセスにおける現像残渣及びその後のプロセスにおける装置汚染が生ずることの無い、微細、且つ高解像性のオーバーハング形状または逆テーパー形状の断面形状を有するレジストパターンを形成する。
【解決手段】基板１上に酸失活層２を形成し、さらにレジスト膜層３を積層形成する。その後、フォトマスク４を介して露光光線５によりレジスト膜層３の露光を行い、露光後ベーク処理を施した後、任意の現像液と現像時間で現像することによりオーバーハング形状または逆テーパー形状の断面形状を有するレジストパターンを形成することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、リソグラフィーによるリフトオフ法を採用する際、あるいは有機エレクトロルミネセンス表示装置（有機ＥＬ表示装置）における金属膜分離隔壁を形成する際に用いて好適なレジストパターン形成用基板、レジストパターン形成方法およびパネルに関する。

薄膜電極などの金属膜のパターニング方法としては、金属膜の上に感光性樹脂組成物を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜をパターン露光／描画した後現像してレジストパターンを形成し、その後ウェット／ドライエッチングする方法、あるいは、基板上のレジスト膜をパターン露光／描画した後現像し得られたレジストパターンを有する基板上に金属膜を蒸着／スパッタリング等で形成し、その後レジストパターンを剥離除去するリフトオフ法の２つが一般的なものである。
後者のリフトオフ法においては、レジストパターンを有する基板上に金属膜を蒸着／スパッタリング等で形成すると金属膜がレジストパターン上及び基板上に形成されるが、このときレジストパターンの断面形状がオーバーハング状または逆テーパー状であれば、基板上に形成される金属膜は、レジストパターン上に形成される金属膜と非連続となり、電極を形成するに当たって好ましいことは既によく知られている。

一方、近年、有機ＥＬ材料を用いた表示装置の形成技術に関する新たな提案がなされている。
例えば、透明基板上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなる複数のストライプ状のパターンを形成して、それを第一電極（陽極）とし、その上から基板全面にネガレジストを塗布してレジスト膜を形成し、ＩＴＯのストライプ状パターンと直交するストライプ状のフォトマスクを介して露光後、現像してストライプ状且つ断面形状がオーバーハング形状のネガレジストパターンを形成し、この基板上に有機ＥＬ材料を順次製膜し、さらにその上にＡｌなどの金属を蒸着して第二電極（陰極）とした、有機ＥＬ表示装置を製造する方法が提案されている（特許文献１参照）。

これらオーバーハング形状または逆テーパー形状の断面形状を持つレジストパターンの形成方法として、基板上にネガ型レジストを塗布し、パターン幅が異なるフォトマスクを用いて２回感光することにより所望の幅の庇部とこれを支える柱部からなる断面構造のレジスト層を形成する方法（特許文献２参照）や、現像液に対する残膜感度の異なる２種類以上のレジスト膜を積層した多層レジスト基板を用い、リソグラフィーを行うことにより逆テーパー形状のパターンを形成する方法（特許文献３参照）が提案されている。

また、活性光線による露光、または露光の後に引き続き行われる熱処理によって架橋する成分、アルカリ可溶性樹脂及び露光する活性光線を吸収する化合物を少なくとも一種含有し、且つアルカリ性水溶液を現像液とするネガレジスト組成物を用い、該ネガレジスト組成物中に活性光線を吸収する化合物を含有させると、露光時にレジスト膜の深さ方向に行く光を吸収するため、断面がオーバーハング状または逆テーパー状のレジストパターンを形成できることが提案されている。（特許文献４参照）
特開平８−３１５９８１号公報 特開２００１−２８２９５号公報 特開２００２−１２４４４８号公報 特開平５−１６５２１８号公報

前述した従来の技術にあっては、次の問題があった。
すなわち、特許文献２，３に記載された技術の場合、露光工程や塗布工程を２回以上行う必要があり、レジストパターン形成工程が煩雑になってしまうことに加えて、最適な露光条件や積層するレジスト膜の最適な組み合わせが制限され、良好なレジストパターンを得ることが困難であった。
また、特許文献４に記載された技術の場合、レジスト組成物中に活性光線を吸収する化合物を含有させる必要があるため、現像処理後における残渣発生の問題や、露光後ベーク（ＰＥＢ）や金属膜の蒸着／スパッタリング工程で高温にさらされる場合には、該化合物が昇華して装置を汚染してしまう問題があった。

本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、レジストパターン形成プロセスが簡便で、レジストパターン形成プロセスにおける現像残渣及びその後のプロセスにおける装置汚染が生ずることの無い、微細、且つ高解像性のオーバーハング形状または逆テーパー形状の断面形状を有するレジストパターンを形成することのできるレジストパターン形成用基板、レジストパターン形成方法およびパネルを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係るレジストパターン形成用基板は、レジスト膜層を有するレジストパターン形成用基板において、前記レジスト膜層直下に酸失活層が形成されていることを特徴とする。
ここで、酸失活層とは、酸と反応して酸を失活させる機能を果たす層をいう。

本発明の請求項２に係るレジストパターン形成用基板は、前記レジスト膜層が、化学増幅型ネガレジスト組成物からなることを特徴とする。

本発明の請求項３に係るレジストパターン形成用基板は、前記酸失活層が、塩基性物質からなることを特徴とする。

本発明の請求項４に係るレジストパターン形成用基板は、前記塩基性物質が、アミン化合物からなることを特徴とする。

本発明の請求項５に係るレジストパターン形成用基板は、前記アミン化合物が、アンモニアであることを特徴とする。

本発明の請求項６に係るレジストパターン形成用基板は、前記酸失活層が、塩基性物質を生成する材料からなることを特徴とする。

本発明の請求項７に係るレジストパターン形成用基板は、ヘキサメチルジシラザンであることを特徴とする。

本発明の請求項８に係るレジストパターンレジストパターンの形成方法は、請求項１〜７のいずれか１項記載のレジストパターン形成用基板に、露光光線または描画ビームを照射し、その後現像処理することにより、オーバーハング形状または逆テーパー形状のレジストパターンを形成することを特徴とする。

本発明の請求項９に係るパネルは、請求項１〜７のいずれか１項記載のレジストパターン形成用基板に、露光処理および現像処理が施されて、オーバーハング形状または逆テーパー形状のレジストパターンが形成されてなることを特徴とする。

本発明によれば、レジスト膜層を有するパターン形成用基板において、レジスト膜直下に酸失活層を有しており、レジスト膜層に対して露光光線による露光あるいは電子ビームを用いた描画、さらにそれらの後に行われるベーク処理の際に、レジスト膜層の奥方、つまり酸失活層との界面においては、レジスト膜中に発生／拡散した酸が酸失活層と反応するため、酸とレジスト膜層中の架橋剤との反応が阻害されて潜像ができにくくなる。このため、レジスト膜層の奥方では、レジスト膜層表面と比べてレジストパターンが細くなり、この結果、レジスト膜層は、オーバーハング形状もしくは逆テーパー形状の断面形状を有するレジストパターン潜像を得る。

結局、上述したオーバーハング形状もしくは逆テーパー形状の断面形状を有するレジストパターン潜像を有するレジスト膜層を現像処理することにより、レジストパターン形成プロセスが簡便で、かつ、レジストパターン形成プロセスにおける現像残渣及びその後のプロセスにおける装置汚染が生ずることが無く、微細、且つ高解像性のオーバーハング形状または逆テーパー形状の断面形状を有するレジストパターンを容易に形成することができる。

以下、本発明のレジストパターン形成用基板、レジストパターン形成方法およびパネルの一例を、図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明に係るパネルの断面図であり、図２（ａ）〜（ｄ）はこのパネルを形成するための手順を示す工程図である。
図１において符号Ｐはパネルを示す。パネルＰは基板１を有する。基板１上には酸失活層２が形成されている。また、酸失活層２の上側には、個々のパターン６ａが逆テーパー形状の断面形状とされたレジストパターン６が形成されている。

基板１としては、石英基板、ガラス基板、シリコン基板やポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフォン、エポキシ樹脂やポリプロピレン、ポリカーボネートなどのプラスチック基板等が使用できる。

酸失活層２の材料としては、酸と中和反応する塩基性物質を使用することができ、好ましくはアンモニアやメチルアミン、ジメチルアミン等のアミン化合物を用いることができる。また、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）やＮ−メチルピロリドン等のように基板１に形成することにより塩基性物質を生成する材料を使用することもできる。

また、酸失活層２の膜厚は、単分子層あれば十分であり、２．０ｎｍ以下、より好ましくは１．０ｎｍ以下に設定するのがよい。またその下限には特に制限はないが、酸失活効果が維持できる膜厚である必要があり、通常は、０．２ｎｍ〜０．７ｎｍ程度とすれば足りる。

レジストパターン６は、後述するように、酸失活層２上に形成されたレジスト膜層３がフォトリソグラフィ工程を経て（図２（ｃ）、（ｄ）参照）、個々のパターン６ａが逆テーパー形状の断面形状となるように形成される。レ
ジスト膜層３の材料としては、化学増幅型ネガレジスト組成物が好適に用いられる。レジスト膜層３の膜厚は、１μｍ〜５μｍ程度に設定するのが好ましい。

このようなパネルＰは、個々のパターン６ａが逆テーパー形状の断面形状とされたレジストパターン６を有しているため、追加工、例えば、予め、基板１上に透明電極（第一電極）を形成するとともに、酸失活層２上に有機ＥＬ層を積層し、さらに有機ＥＬ層上に（第二電極）を形成することにより、有機ＥＬ表示装置用として好適に利用することができる。

次に、上記構成のパネルの製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）、（ｂ）で示すように、基板１上に酸失活層２の材料に応じて、酸失活層２の材料雰囲気に浸漬するベーパ法や直接塗布するスピンコート法やスリットコート法等の既存の膜(層)形成手段を用いて酸失活層２を形成する。直接塗布する場合においては、材料に応じて酸失活層２が形成された基板１を加熱することにより酸失活層２の膜厚を制御することができる。

また、パネルＰを有機ＥＬ表示装置に利用する場合には、予め、基板１上に図示せぬ透明電極をスパッタリング法等により形成した後に、酸失活層２を形成する。
透明電極の材料としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３等の透明電極材が使用できる。

またさらに、パネルＰを有機ＥＬ表示装置に利用する場合は、透明電極（陽極）上に酸失活層２が形成されたまま有機ＥＬ層を積層すると、透明電極から有機ＥＬ層へ正孔が移動する際に、妨げ（電気的抵抗が増大する）となってしまう可能性がある。

そこで、この場合には、酸失活層２の材料としてアンモニア等の水溶性物質を用いるのが好ましい。酸失活層２の材料としてアンモニア等の水溶性物質を用いると、後述する現像工程の際に、レジスト膜層３のパターニングと同時に酸失活層２もパターニングされて、不要な酸失活層２を除去することができるため、透明電極から有機ＥＬ層への正孔の移動を酸失活層２が妨げるといった問題は生じない。

次に、図２（ｃ）に示すように、酸失活層２が形成された基板１上にレジスト膜層３をスピンコート法、スリットコート法、ダイコート法、ロールコート法等の既存塗布技術を用いて形成する。なお、レジスト膜層３は、材料に応じて塗布工程後にベークすることができる。

前述したとおり、レジスト膜層３の材料は化学増幅型ネガレジスト組成物が好適であり、その膜厚は１μｍ〜５μｍ程度に設定するのが好ましいが、パネルＰを有機ＥＬ表示装置に利用する場合は、レジスト膜層３の膜厚は、透明電極（陽極）上に積層するホール輸送層、有機ＥＬ層、電子輸送層、金属電極（陰極）等の合計膜厚より厚ければよく、好ましくは、上記合計膜厚の１５０％程度あればよい。
このようにして基板１上に酸失活層２およびレジスト膜層３を備えるレジストパターン形成用基板Ｐａを得ることができる。

次に、図２（ｄ）に示すように、フォトマスク４を介して露光光線５により、上述の方法により得られたレジストパターン形成用基板Ｐａを露光する。
また、フォトマスクを介さず、電子ビームを用いて描画を行うこともできる。

ここで、フォトマスク４は、フィルムマスク、ガラスマスク、エマルジョンマスク、ハードマスク、位相シフトマスク等のＬＳＩ用フォトマスク、ＬＣＤ用フォトマスク等を用いることができる。

また、露光光線５としては、紫外線、ｉ線、ｇ線、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ２エキシマレーザー、ＥＵＶのような光線やＸ線、電子線を用いることができ、露光／描画するレジスト膜層の材料に最適なものを用いることができる。

次に、露光を行った基板を露光後ベーク（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）処理する。
ＰＥＢにより、前述した露光によってレジスト膜層３中に発生した酸の拡散を行い、酸が拡散しながらレジスト膜層３中の架橋剤と反応することによりレジスト膜層３に潜像ができる。
一方、酸失活層２とレジスト膜層３との界面では、レジスト膜中に発生／拡散した酸が酸失活層２と反応（中和反応）するため、レジスト膜層３中の架橋剤との反応が阻害され、前記界面において潜像ができにくく、レジスト膜層３表面と比べてレジストパターンが細くなる。
これによりレジスト膜層３は、オーバーハング形状もしくは逆テーパー形状の断面形状を有するレジストパターン潜像を得ることができる。

最後に上述した方法によりレジスト膜層３に潜像を持った基板を、所定の現像液で所定の現像時間現像することにより、図１に示すような、個々のパターン６ａが逆テーパー形状の断面形状とされたレジストパターン６を得ることができる。

現像液としては、レジスト膜層３の材料に適合するものを使用することができ、アルカリ水溶液、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニアなどの無機アルカリ類、エチルアミン、ｎ−プロピルアミンなどの１級アミン類、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミンなどの２級アミン類、トリメチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエチルアミン、トリエチルアミンなどの３級アミン類、ピリジン、コリジン、ルチジン、キノリンなどの芳香族３級アミンルイ、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドなどの４級アンモニウム塩の水溶液を使用することができる。また上記アルカリ水溶液にメタノール、エタノールなどの水溶性有機溶媒および／または界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。

本発明における現像時間は、レジスト膜層３の材料、膜厚及び必要なレジスト形状により設定することができるが、通常は、４０秒〜１２０秒程度、さらに６０秒〜９０秒程度が好ましい。

なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。
例えば、前記実施の形態では、基板１上に、酸失活層２とレジスト膜層３を１層ずつ形成しているが、これに限られることなく、それらを複数層形成する場合にも、本発明は適用可能である。

図１および図２を参考にして本発明における実施例を説明する。まず、石英からなる基板１をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）雰囲気で充満したチャンバー内に６０秒間保持し、ベーパ法により膜厚０．２ｎｍの酸失活層２を形成した。

その後、酸失活層２上に化学増幅型ネガレジストをスリットコート法により塗布し、プレベークを１２０℃で９０秒間行い、３．０μｍのレジスト膜層３を形成した。

次に、フォトマスク４を介して高圧水銀ランプより放射される紫外線５により、レジスト膜層３を露光した。

さらに露光後ベーク処理を１１０℃で９０秒間行い、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）濃度２．３８％水溶液からなる現像液を用いて６０秒間、現像を行った。

このレジストパターン形成用基板及びレジストパターン形成方法でレジストパターンを形成し断面形状を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて観察したところ良好な逆テーパー状レジストパターン６を確認することができた。

図１は本発明に係るパネルの断面図である。 図２（ａ）〜（ｄ）は、このパネルを形成するための手順を示す工程図である。

符号の説明

１…基板
２…酸失活膜
３…レジスト膜層
４…フォトマスク
５…露光光線
６…逆テーパー状レジストパターン
Ｐ…パネル
Ｐａ…レジストパターン形成用基

Claims (9)

1. レジスト膜層を有するレジストパターン形成用基板において、
   前記レジスト膜層直下に酸失活層が形成されていることを特徴とするレジストパターン形成用基板。
2. 前記レジスト膜層が、化学増幅型ネガレジスト組成物からなることを特徴とする請求項１記載のレジストパターン形成用基板。
3. 前記酸失活層が、塩基性物質からなることを特徴とする請求項１または２記載のレジストパターン形成用基板。
4. 前記塩基性物質が、アミン化合物からなることを特徴とする請求項３記載のレジストパターン形成用基板。
5. 前記アミン化合物が、アンモニアであることを特徴とする請求項４記載のレジストパターン形成用基板。
6. 前記酸失活層が、塩基性物質を生成する材料からなることを特徴とする請求項１また２記載のレジストパターン形成用基板。
7. 前記塩基性物質を生成する材料が、ヘキサメチルジシラザンであることを特徴とする請求項６記載のレジストパターン形成用基板。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載のレジストパターン形成用基板に、露光光線または描画ビームを照射し、その後現像処理することにより、オーバーハング形状または逆テーパー形状のレジストパターンを形成することを特徴とするレジストパターンの形成方法。
9. 請求項１〜７のいずれか１項記載のレジストパターン形成用基板に、露光処理および現像処理が施されて、オーバーハング形状または逆テーパー形状のレジストパターンが形成されてなることを特徴とするパネル。
   

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