JP2565601B2 - 薄膜パターン形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば薄膜トランジス
タの製造に必要な薄膜パターンの形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置を初めとして、平面表示デ
バイスには様々なものが知られている。中でもアクティ
ブマトリクス液晶ディスプレイは薄膜トランジスタある
いはその他の非線形素子を配置した一対の基板に液晶材
料を挾持した構成を有するディスプレイである。

【０００３】アクティブマトリクス液晶ディスプレイは
表示面が曲面であるＣＲＴに比べて、完全な平面で表示
できる。従って、表示の歪みや、ぶれがなく、スペース
ファクタに優れる特徴を有する。また、平面ディスプレ
イの中でもアクティブマトリクス液晶ディスプレイは表
示のコントラスト比が高く、カラー表示が可能であり、
また駆動電圧が２０Ｖ程度と比較的低い為、コンピュー
タなどの表示部として好適である。

【０００４】このアクティブマトリクス液晶ディスプレ
イを製造する為には、ガラス基板上に数ミクロン幅の微
細パターンを繰返し製作する必要がある。現在は、ＬＳ
Ｉの製造と同様に、ホトレジストとホトマスクを用いた
パターニングプロセスを繰返す方法を使用している。Ｌ
ＳＩの製造工程では、１枚のＳｉ基板上に同時に多数の
ＬＳＩチップを作り込み、チップ完成後にチップ毎に切
離し、良品のみを取り出して使用している。これに対
し、アクティブマトリクス液晶ディスプレイは１枚のガ
ラス基板上に多数の画素と呼ばれる表示領域を同時に作
成し、全体として１枚のディスプレイを構成している。
従って、全ての画素が動作しなくては良品とならない。
よって、完全なディスプレイを得る為には極めて低い欠
陥率が必要である。しかも、基板のサイズがＬＳＩでは
６″〜８″程度であるのに対し、アクティブマトリクス
液晶ディスプレイでは、１０″〜１４″と大きく、さら
に大型化、高精細化が求められている。

【０００５】基板上へのパターン形成工程では、ホトリ
ソグラフィーと呼ばれるパターニング工程が通常使われ
る。以下にその概略を述べる。蒸着した半導体、絶縁
体、または導体薄膜上にホトレジストと呼ばれる感光性
樹脂を全面に塗布し、これにホトマスクを用いて特定の
パターン部にのみ光を当て感光させる。この時、ホトレ
ジストは光化学変化を起こし、感光部と、非感光部とで
特定の溶媒に対する溶解度が変化する。その後、現像液
と呼ばれる溶媒で洗浄すると、感光部又は非感光部のみ
のホトレジストが溶け去る。この状態で、ドライまたは
ウエットエッチングを施し、ホトレジストに被われてい
ない部分の薄膜を取り去る。その後、残ったホトレジス
トを除去することによって、１回分のホトリソグラフィ
ーと呼ばれるパターニング工程が完了する。

【０００６】しかしながら、この方式は、大面積基板を
用いる場合、マスク及び感光プロセスをステッパ方式と
呼ばれる分割露光方式により実現している為に、露光工
程のスループットに問題が生じ易かった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、大面積基板上
のレジストパターンを印刷により形成することが考えら
れている。特願平０２−２１２３２４号によれば、薄膜
トランジスタの製造に関して、レジストパターンを印刷
により形成し、またレジストパターンがその大部分を残
し、微小面積のみを剥離する場合、レジストにネガレジ
ストを用いることにより高精度化の向上を狙っている。

【０００８】凸版印刷、あるいは凹版印刷では、比較的
微細なパターンは形成できるものの、レジストパターン
を被印刷物に転写する際に、版からレジストパターンが
完全に剥がされるわけではなく、一部が版に残ってしま
い、版から被印刷物を引き剥がす際、版の上のレジスト
の一部は微小なしぶきとなり、レジストが周囲に飛散す
ることがある。この様子を図５に示す。印刷パターン２
３の周囲にレジスト飛沫２４が付着している。このレジ
スト粒子が被印刷物上に付着すると、余分なパターンが
基板上に残存し、このパターン通りに薄膜がパターンニ
ングされてしまう。

【０００９】ＴＦＴ基板画素部において、透明な表示電
極上にレジスト飛沫が発生した場合を図６（平面図）に
示す。基板３１上で、走査電極３２と信号電極３４が層
間絶縁層３３を介して交差している。また走査電極３２
と信号電極３４の交点近傍にＴＦＴ４２と表示電極４１
が配置している。そして、信号電極３４の形成時のレジ
スト飛沫による電極薄膜が表示電極４１内部に電極薄膜
等４３として島状に残っている。この部分は本来表示部
として光が透過する部分であるが、不透明な電極薄膜島
４３部分は光が透過しないため開口率を低下させ、表示
を暗くする原因となる。この部分の断面図を図７（図６
におけるＣ−Ｄ断面図）に示す。正常ならば透明な表示
電極４１の全面が基板３１と接しているが、電極薄膜島
４３が基板３１と表示電極４１の間に介在し、この部分
の表示部は不透明となる。この結果、画素部はショート
や、開口率の低下など、表示欠陥の原因となる。

【００１０】また、大面積のレジストパターンを作る際
には、レジストに含まれる気泡などの為、レジストが付
着しない微小領域すなわちピンホールが形成されること
がある。この様子を図８に示す。印刷面積の大部分を占
める印刷パターン２１中には多数のピンホール２２が存
在している。このままエッチングすると、レジストパタ
ーンのピンホール２２は薄膜パターンのピンホールとな
り、層間ショートを起こす為、表示欠陥の原因となる。

【００１１】例えば、ＴＦＴ−ＬＣＤ基板におけるピン
ホールの発生例を図９に示す。ＴＦＴ−ＬＣＤ基板の走
査電極３２と信号電極３４が層間絶縁膜３３によって電
気的に絶縁されて交差している。そして、層間絶縁膜３
３をパターンニングする際、交叉部にピンホール３５が
発生すると、絶縁が破れ、走査電極３２と信号電極３４
とが接触し、ショートが発生する。このショート部分の
断面図を図１０（図９におけるＡ−Ｂ断面図）に示す。
本来、層間絶縁膜３３により走査電極３２と信号電極３
４とは絶縁分離されている。しかし層間絶縁膜３３のピ
ンホール３５により、走査電極３２と信号電極３４とが
直接接触してしまい、表示上は線欠陥となって見える。

【００１２】このように凸版あるいは凹版印刷法で表示
画素部あるいは周辺駆動回路などの薄膜パターニングの
際には、レジスト飛沫や、ピンホールによる欠陥が発生
する問題があった。

【００１３】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、各薄膜に微細かつ欠陥の少ない印刷レジスト
パターンを形成し、このレジストパターンを用いて高精
度、高スループットな薄膜パターンの形成方法を提供す
るものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は微細パターン
の印刷に適した印刷法と、ピンホールが少なく、大面積
の塗りつぶし印刷に適した印刷法とを組合わせ、異なっ
た２つの方法で印刷を行うことによって達成される。

【００１５】請求項１記載の薄膜パターン形成方法は、
ホール部を有する薄膜パターン形成方法において、 基板上に薄膜を被覆し、 その表上にホール部よりも大きい窓部を有する第１レ
ジストパターンをスクリーン印刷法により形成し、 さらにホール部を除いて、少なくとも前記窓部全面に
第２レジストパターンを凹版印刷法あるいは凸版印刷法
により形成し、 エッチングをしてホール部の薄膜を除去し、 その後、レジストパターンを除去することを特徴とす
るものである。

【００１６】請求項２記載の薄膜パターン形成方法は、 基板上に薄膜を被覆し、 その表上に、目標パターンよりも大きい窓部を有する
第１レジストパターンをスクリーン印刷法により形成
し、 さらに前記窓部内の目標パターン部に目標レジストパ
ターンを凹版印刷法あるいは凸版印刷法により形成し、 上記レジストパターンの形成された基板上に露光、現
像を行ない、第１レジストパターンを除去し、 さらにエッチングをして目標パターン部以外の薄膜を
除去し、 その後、目標レジストパターンを除去することを特徴
とするものである。

【００１７】請求項３記載の薄膜パターン形成方法は、
請求項２記載の薄膜パターン形成方法において、第１レ
ジストパターンがポジレジストからなり、目標レジスト
パターンがネガレジストからなることを特徴とするもの
である。

【００１８】

【作用】基板上の薄膜にレジストパターンを形成する
際、寸法精度は低いが、大面積遮蔽性の高いスクリーン
印刷方法（第１印刷法）で第１レジストパターンを形成
し、さらに、寸法精度の高い凹版印刷法あるいは凸版印
刷法（第２印刷法）で第２レジストパターンを形成す
る。この２つのレジストパターンを組み合わせること
で、ピンホールの発生を抑えつつ精度の高い薄膜パター
ンを形成することができる。

【００１９】あるいは、基板上の薄膜にレジストパター
ンを形成する際、寸法精度は低いが、大面積遮蔽性の高
いスクリーン印刷方法（第１印刷法）で第１レジストパ
ターンを形成し、さらに、寸法精度の高い凹版印刷法あ
るいは凸版印刷法（第２印刷 法）で、目標レジストパタ
ーンを形成する。そして、露光ないし現像して第１レジ
ストパターンのみを除去する。この時、第２印刷法でレ
ジストパターンを形成する際に生じる飛散レジスト粒子
は第１レジストパターンとともに除去できる。その後に
エッチングをしてパターニングすることにより、飛散レ
ジスト粒子による欠陥のない薄膜パターンを形成するこ
とができる。

【００２０】

【実施例】以下本発明を実施例を用いて説明する。 （実施例１） 図１を用いて実施例１を説明する。実施例１では図１
（ｅ），（ｊ）に示すように、中央にホール部５６を有
する薄膜パターンの形成を目的とする。最初に、基板上
に薄膜を形成する。図１中、（ａ）と（ｆ）は基板５１
上に薄膜５２を蒸着法又はＣＶＤ法又はめっき等の方法
によりほぼ全面に被覆した状態の平面図と断面図であ
る。次に、図１（ｂ）、（ｇ）のように薄膜５２上に大
面積印刷時にピンホールの少ないスクリーン印刷による
第１印刷法により目標とするパターンの大部分をカバー
する第１レジストパターン５３を形成する。この第１レ
ジストパターン５３はホール部５６よりも大きい窓部５
５を有する。

【００２１】次に微細パターンの印刷が可能な凹版印刷
法等の第２印刷法により、目標とするホール部５６を形
成するレジストパターンである第２レジストパターン５
４を印刷する。この時、第２レジストパターン５４の外
周部を第１レジストパターン５３の窓部５５よりも大き
くし、外周部を第１レジストパターンと重ねて印刷す
る。この時の平面図を（ｃ）、断面図を（ｈ）に示す。
この第１レジストパターン５３と第２レジストパターン
５４を重ね合せることにより、全体として目的のレジス
トパターン５７が形成できる。

【００２２】このレジストパターン５７の形成された基
板をウエット又はドライエッチング法により薄膜５２を
図１（ｄ），（ｊ）のように選択的にエッチングする。
その後レジストパターン５７を除去すればピンホールの
発生を少なくホール部５６の形成された薄膜を形成する
ことができる。この時のプロセスフローチャートを図３
に示す。

【００２３】この実施例１の薄膜パターンの形成方法に
よれば、大面積のレジストパターンを作成する場合にお
いても、印刷面積の大部分をピンホールの発生率の少な
いスクリーン印刷（第１印刷法）で印刷し、その後に、
微細なパターン印刷の可能な凹版印刷あるいは凸版印刷
（第２印刷法）を組み合わせて使用するものなので、ピ
ンホールの発生を極力抑えることができる。従って、こ
の薄膜パターンの形成方法で作成された薄膜トランジス
タを用いる液晶表示装置では層間ショート及び表示欠陥
が起りにくい。

【００２４】次に実施例２を図２を用いて説明する。こ
の実施例２は、基板上の微小領域にレジストパターンを
形成する場合に、印刷時のレジスト飛沫の飛散によるパ
ターン欠陥を低減するものである。実施例２は図２
（ｆ）と（ｌ）に示すように、基板５１上に目標パター
ン６５を形成することを目的とする。

【００２５】始めに図２（ａ），（ｇ）に示すように、
基板５１上に薄膜５２を蒸着法又はＣＶＤ法又はめっき
等の方法によりほぼ全面に被覆する。次に、図２
（ｂ），（ｊ）のように、目標パターン６５よりも大き
い窓部６４を有する第１レジストパターン６１をポジレ
ジストを用いて形成する。この第１レジストパターン６
１の形成には大面積印刷時にピンホールの少ないスクリ
ーン印刷による第１印刷法を使用する。

【００２６】次に、微細パターンの印刷が可能な凹版印
刷法等の第２印刷法により、微小な目標レジストパター
ン６２をネガレジストを用いて印刷する。この時の様子
を（ｃ），（ｉ）に示す。この時発生するレジスト飛沫
６３のほとんどは、目標レジストパターン６２の周囲に
形成されている第１レジストパターン６１上に付着す
る。そこで、全面露光を行いポジレジストのみの現像を
行えば、選択的に第１レジストパターン６１のみを除去
することができる。この様子を図２（ｄ），（ｊ）に示
す。ここで第１レジストパターン６１を除去する時、レ
ジスト飛沫６３は第１レジストパターン６１と同時に除
去することができる。従って、薄膜５２上には目標レジ
ストパターン６２のみが残る。そこでこの目標レジスト
パターン６２をマスクとして図２（ｅ），（ｋ）のよう
に薄膜５２のエッチングを行う。

【００２７】最後に、目標レジストパターン６２を除去
すれば、図２（ｆ），（ｌ）に示すように基板５１上の
薄膜５２を目標パターン６５に形成できる。この工程の
フローチャートを図４に示す。

【００２８】この実施例２の薄膜パターン形成方法にお
いては、凹版印刷あるいは凸版印刷（第２印刷法）でレ
ジストパターンを形成する際に生じるレジスト飛沫は事
前にスクリーン印刷（第１印刷法）で形成されている第
１レジストパターン上に付着し、これをエッチング工程
以前に取除くことができるので薄膜パターンを正確に形
成することができる。従って、この薄膜パターン形成方
法で作成された薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置
においては、画素部のショートや開口率の低下などの表
示欠陥が起りにくい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、基板上
の薄膜にレジストパターンを形成する際、寸法精度は低
いが、大面積遮蔽性の高いスクリーン印刷による第１印
刷方法で第１レジストパターンを形成し、さらに、凹版
印刷等の寸法精度の高い第２印刷方法で、第２レジスト
パターンを形成し、この２つのレジストパターンを組み
合わせるもので、ピンホールの発生を抑えつつ精度の高
い薄膜パターンを形成することができる。

【００３０】あるいは、基板上の薄膜にレジストパター
ンを形成する際、寸法精度は低いが、大面積遮蔽性の高
いスクリーン印刷による第１印刷方法で第１レジストパ
ターンを形成し、さらに、凹版印刷等の寸法精度の高い
第２印刷方法で、目標レジストパターンを形成し、そし
て、露光ないし現像して第１レジストパターンのみを除
去し、その後にエッチングしてパターニングするもの
で、飛散レジスト粒子による欠陥のない薄膜パターンを
形成することができる。

【００３１】従って、本発明は、ピンホールまたはレジ
スト飛沫による印刷特有の欠陥の発生を回避し、微細レ
ジストパターンを形成することができる。よって、高精
度で高スループットに薄膜パターンを形成することがで
きる。従って、大面積基板上に多数の微細でかつ欠陥の
ない薄膜パターンを形成することができる。即ち、大面
積のＴＦＴ−ＬＣＤを量産性良く製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の薄膜パターン形成方法の工程図であ
り、図１（ａ）〜（ｅ）は平面図、図１（ｆ）〜（ｊ）
は断面図である。

【図２】実施例２の薄膜パターン形成方法の工程図であ
り、図２（ａ）〜（ｆ）は平面図、図１（ｇ）〜（ｌ）
は断面図である。

【図３】実施例１の薄膜パターンニングプロセスフロー
チャートである。

【図４】実施例２の薄膜パターンニングプロセスフロー
チャートである。

【図５】レジスト飛沫による欠陥の印刷例である。

【図６】レジスト飛沫による欠陥が発生したＴＦＴ−Ｌ
ＣＤ画素部平面図である。

【図７】図６のＣ−Ｄ断面図である。

【図８】ピンホールによる欠陥の印刷例である。

【図９】ピンホール欠陥のあるＴＦＴ−ＬＣＤ配線交叉
部平面図である。

【図１０】図９のＡ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

２１ 印刷パターン ２２ ピンホール ２３ 印刷パターン ２４ レジスト飛沫 ３１ 基板 ３２ 走査電極 ３３ 層間絶縁膜 ３４ 信号電極 ３５ ピンホール ４１ 表示電極 ４２ ＴＦＴ ４３ 電極薄膜島 ５１ 基板 ５２ 薄膜 ５３ 第１レジストパターン ５４ 第２レジストパターン ５５ 窓部 ５６ ホール部 ５７ レジストパターン ６１ 第１レジストパターン ６２ 目標レジストパターン ６３ レジスト飛沫 ６４ 窓部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホール部を有する薄膜パターン形成方法
   において、基板上に薄膜を被覆し、その表上にホール部
   よりも大きい窓部を有する第１レジストパターンをスク
   リーン印刷法により形成し、さらにホール部を除いて少
   なくとも前記窓部全面に第２レジストパターンを凹版印
   刷法あるいは凸版印刷法により形成し、次にエッチング
   をしてホール部の薄膜を除去し、その後、レジストパタ
   ーンを除去することを特徴とする薄膜パターン形成方
   法。
2. 【請求項２】 基板上に薄膜を被覆し、その表上に、目
   標パターンよりも大きい窓部を有する第１レジストパタ
   ーンをスクリーン印刷法により形成し、さらに前記窓部
   内の目標パターン部に目標レジストパターンを凹版印刷
   法あるいは凸版印刷法により形成し、上記レジストパタ
   ーンの形成された基板上に露光、現像を行ない、第１レ
   ジストパターンを除去し、さらにエッチングをして目標
   パターン部以外の薄膜を除去し、その後、目標レジスト
   パターンを除去することを特徴とする薄膜パターン形成
   方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の薄膜パターン形成方法に
   おいて、第１レジストパターンがポジレジストからな
   り、目標レジストパターンがネガレジストからなること
   を特徴とする薄膜パターン形成方法。