JP2878395B2

JP2878395B2 - 微細パターンの加工方法

Info

Publication number: JP2878395B2
Application number: JP14649490A
Authority: JP
Inventors: 暁岡崎
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1999-04-05
Anticipated expiration: 2014-04-05
Also published as: JPH0439917A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は微細パターンの加工方法に係わり、詳しくは
薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、太陽電池、薄膜セ
ンサー、SAWデバイス、TSB等の各種半導体素子の製造過
程おいて施される微細パターンの加工を高精度に量産的
に且つ安価に行うに好適な加工方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

薄膜トランジスタを用いたカラー液晶ディスプレー
（TFT−LCD）が、近年ポケットテレビ、ポータブルテレ
ビに組み込まれて実用化の段階に入ったばかりである
が、近頃では対角20インチ、40インチ、70インチのよう
な大型液晶フラットディスプレーを指向した開発が既に
盛んになっている。このような動向により40インチ、70
インチ等の如き大型TFTの製造が要求され始めた。その
ため形成すべき薄膜トランジスタにおけるパターンも微
細化とともに基板の大型化の傾向を余儀無くされ、且つ
量産化が必要となった。かかる生産内容の要求に対し
て、現行のフォトリソグラフィー法はステッパー等の大
型露光装置の開発や設備投資に莫大な費用がかかり、し
かもフォトマスクの適用サイズの限界がある等、大きな
問題点を抱えている。

一方、上記フォトリソグラフィー法におけるレジスト
膜の現像までの工程に代えて、印刷法によりレジズト膜
を被加工物上に直接所望のパターンで印刷形成してエッ
チングによる微細パターンを形成する方法も知られてい
る。

このレジスト膜の形成を印刷手段にて行う上記加工方
法は、20〜70インチ等のTFTの如き商品の大型化による
パターン形成にも大きな制約がなく対応し易いものの、
以下に述べるような問題点がある。

即ち、上記印刷手段としては凹版オフセット印刷法、
平版オフセット印刷法、直刷法、スクリーン印刷法等が
代表的に適用されているが、これらの印刷手段は何れ
も、比較的画線幅が大きい（200μｍ以上）レジストパ
ターン印刷には適するものの、画線幅がそれ以下の微細
パターンの印刷形成には不向きであった。中でも凹版オ
フセット印刷法の場合、硬めのインキを使用すれば10〜
90μｍ程度の細線パターンの印刷ができるが、被加工物
へのインキの転着性が悪くなってしまい、また他の印刷
法も同様、より細線のパターンを印刷しようとすると塗
膜厚が同時に薄くなる傾向があるため、結局、耐蝕性を
要するレジストパターン形成には不向きであった。また
印刷されるレジストパターンがインキの流動性、版の圧
力などの影響やインキの一部が転移しないで版に残留す
る等により変形したものとなってしまい、印刷パターン
の再現性に劣るという欠点もあった。更に、被加工物の
表面状態（凹凸の有無等）によって印刷形成するレジス
ト膜の線幅、膜厚等が異なってしまったり、凹部に印刷
ができない不具合があり、同様に被加工物の表層の種類
等によってインキとの密着性が悪く良好な印刷が行えな
いという不具合もある。しかもレジスト膜を被加工物表
面に直接印刷形成するため、印刷用レジストインキに含
まれている不都合な不純物（Naイオン等）がレジスト膜
中にそのまま残留してしまったり、その他にも被加工物
の種類によって印刷による汚染等が発生する問題があっ
た。一般に上記印刷法に適用しているレジストインキは
粘度が大きいため上記の不純物を除くための精製を行な
うことが不可能であった。

以上のように、フォトリソ法による加工方法と印刷法
による加工方法は何れも一長一短があり、その結果、特
に前述の如き被加工物の加工パターンの微細化、加工基
板の大型化の傾向とともに量産化傾向に充分に対応でき
る方法が必要とされていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は上記従来技術の各種問題点を克服するため
に研究を重ねた結果、フォトリソグラフィー法における
フォトマスクに代えて、別途支持材にパターン状に形成
した紫外線遮断性電着層を、フォトレジストを塗布して
なる被加工物上に転写せしめ、その紫外線遮断性電着層
によって上記レジスト膜を露光現像することにより、特
にレジスト膜の微細なパターン化を従来法に比べ精度を
落とすことなく極めて安価に且つ能率良く行うことが可
能となり、そのため目的とする微細パターンの加工もエ
ッチング処理を経て高精度で且つ効率的に、しかも安価
に施すことができることを見出し、本発明を完成するに
至った。

即ち本発明の微細パターンの加工方法は、所望パター
ンの絶縁層を形成した導電性支持材上に紫外線遮断性電
着層を電着形成し、該電着層が形成された支持材を、フ
ォトレジスト及び粘着層を順次塗布形成してなる被加工
物上に位置合わせして密着させた後、支持材を剥離して
紫外線遮断性電着層を被加工物側に転写させ、次いで電
着層側より紫外線を照射した後、上記フォトレジストの
現像処理を行い、更にエッチング処理を行うことを特徴
とする構成を有するものである。

また本発明方法は、上述の加工方法の工程を複数回繰
り返し、被加工物に複数回の微細加工を行うことができ
る。

以下、本発明の加工方法を図面を参照しながら説明す
る。

第１図（ａ）〜（ｈ）は本発明加工方法の工程例を示
す断面説明図である。図中１は導電性支持材、２は絶縁
層、３は紫外線遮断性電着層、４は被加工物、５はフォ
トレジスト膜、６は粘着層、７は現像のために照射する
紫外線、5aは現像によりパターン化されたレジスタ膜を
示す。

本発明方法は、先ず第１図（ｂ）に示すような転写さ
れるパターン状の紫外線遮断性電着層３を有する支持材
１と、同図（ｃ）に示すようなフォトレジスト膜５及び
粘着層６がこの順に積層形成された被加工物４とを別々
に準備する。

パターン状の紫外線遮断性電着層３を有する支持材１
は、第１図（ａ）に示すように支持材１に加工すべき微
細パターンのポジ型又はネガ型パターンからなる絶縁層
２を設けた後、紫外線遮断性電着材料を電着法にて電着
することにより形成する。支持材１は全体或いは少なく
とも表層部が導電性を有する材質のものであればよく、
具体的には金属製材料、絶縁性基材に導電膜を形成した
材料等である。また支持材１表面には必要に応じて電着
層３との良好な離型性を付与するため温水ディップ等の
処理等を施してもよい。絶縁層２は電着層３をパターン
形成するため該電着層の非形成部に相当する支持材表面
部分をマスキングするものである。この絶縁層２は例え
ば、PVA、カゼインを重クロム酸アンモニウムでセンシ
タイズしたものに通常の溶剤型レジストを塗布し、フォ
トリソグラフィー法でパターン化して形成したり、また
支持材に無機絶縁膜を成膜し、レジストを塗布した後、
該無機絶縁膜をエッチングして形成したりすることがで
きる。上記の紫外線遮断性電着材料としては、一般の電
着法に使用する金属物質含有の電着液材料が代表的であ
るが、その他にも液中でイオン成分となる有機物質や高
分子物質、電極近傍での電気分解成分との反応その他に
より導電性支持材１（電極）面に析出する物質等を含有
する材料等も使用できる。電着層３の厚さは少なくとも
絶縁層２の厚さ以上であり、通常１〜３μｍ程度が好ま
しい。

本発明ではパターン状の紫外線遮断性層３を電着法に
て形成するため下記のような利点がある。即ち、印刷手
段にて紫外線遮断性層３を形成しようとすると、従来の
印刷法では粘性のある印刷用インキを印刷版等の画線部
に擦りつけるようにしてインキングするため、粘性材料
であるインキに圧着力、摺動力、引張力等の物理的作用
が複雑に影響を及ぼしてインキが両線部に正確に充填さ
れず、その結果、紫外線遮断性層を均一厚で精度良くパ
ターン印刷することができない難点がある。本発明者
は、画線部に忠実にインキングする条件は上記の如き諸
物理力を排して完全に静的にインキングすることにある
という観点に基づき、かかる目的を達成するために本発
明ではインキ成分を電気的に析出せしめる電着法を採用
し、該電着法により画線部への静的なインキングを可能
ならしめた。電着画線の寸法精度が極めて良好であるこ
とはフォトエレクトロフォーミング技術が微細部品の加
工に利用されていることからも明らかであり、実際に上
記技術によれば１〜５μｍ線幅の画像までも形成するこ
とができる。また電着膜厚は電気量に依存し、その制御
が従来の印刷手段の如き物理的インキングよりも容易で
ある。しかも画線部がフォトレジスト等で構成されてい
る場合、電着物は画線部のレジスト側壁で横への成長が
抑えられるので該レジストパターンの画線部に忠実に電
着が行われる。そのためレジスト画線部が精度よく形成
されていれば、電着画線もまたそれを忠実に複製するの
で精度良く形成されることになる。以上のことから、印
刷版（支持材）上の画線がたとえば１〜２μｍの微細画
線でも電着物（インキ）を選択することによって高精度
のインキ画線を形成することができる。

従って、本発明では上記層３の形成に電着法を採用し
たことにより、該層３を上記印刷法の如き物理的作用を
全て排して静的に形成することができる上、極めて微細
で均一膜厚の層を高精度にパターン形成することがで
き、しかも層厚の調整も電気的な操作により簡単に行う
ことができるという大きなメリットがある。

被加工物４としては、エッチングによりパターン加工
を行う物品であれば如何なるものでも用いることができ
る。また一度の加工に供する被加工物４は単品であって
も、同一単品や異種品を固定枠等により複数個集合配置
させたものであっても、或いは単品が同一基板に多面付
けされたものであってもよい。このような被加工物４に
表面平滑となるようにフォトレジストを塗布してフォト
レジスト膜５を形成する。フォトレジストは公知のもの
を適宜選定して使用することができ、これをスピンナー
による回転塗布、ブレードコーターによる塗布、スプレ
ーコートによる塗布等の手段にて0.2〜５μｍ、望まし
くは0.5〜２μｍ程度の膜厚となるように塗布する。こ
のフォトレジストの塗工により被加工物表面は例え凹凸
等があっても隠蔽（埋設）されて平滑化される。フォト
レジスト膜５上に更に粘着剤等をスピンナー、ブレード
コーター、スプレーコーターにより塗布して粘着層６を
形成する。上記粘着剤としては例えば商品名:PE−118、
KP−1004（以上、日本カーバイド製）等の粘着剤を使用
できる。尚、粘着層６は紫外線透過性を確保しておく必
要がある。

次いで、本発明方法は紫外線遮断性電着層３を形成し
た支持材１を、同図（ｄ）に示すように該電着層３と粘
着層６を対峙するようにして被加工物４上に重合わせて
密圧着させる。この際、両者を正確に位置合わせ（アラ
イメント）してから密着させることが重要である。しか
る後、支持材１を（絶縁層２共々）剥離して除去するこ
とによりパターン状の紫外線遮断性電着層３を粘着層６
上に貼着させて被加工物４側に転写させる（同図
（ｅ））。

電着層３の転写終了後、第１図（ｅ）に示すように該
電着層３がある両側より被加工物４に向けて紫外線７を
照射すると共に現像処理を行い、レジスト膜５をパター
ン化する（同図（ｆ））。次いで、パターン化されたレ
ジスト膜5aを有する被加工物４を公知のドライエッチン
グ法又はウエットエッチング法にてエッチング処理し
（同図（ｇ））、最後にレジスト膜５等を剥膜、除去す
ることにより、本発明による被加工物４に対する微細パ
ターン８の加工が完了する（同図（ｅ））。

本発明では必要に応じて上記エッチング処理までの工
程を複数回繰り返して行うことにより、TFT等のパター
ン加工等のように被加工物に対して複数回の微細加工を
施すことができる。尚、本発明により全ての微細パター
ン加工が終了した被加工物は後工程に送り、それ以後に
必要な処理、加工等を供する。

第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の他例を示す一部工程
の断面説明である。同図（ａ）はフォトレジスト膜５及
び粘着層６を形成した後の被加工物４上に、第１図
（ｂ）に図示された同様の電着層３を有する支持材１を
用いて該電着層３を被加工物側に正確に位置合わせを行
って転写させ、しかる後、紫外線７を照射している工程
部分を示している。尚、第２図例示の被加工物４は最表
層14がエッチングされる構成の複合構造物である。第１
図に例示の加工方法と異なる点は、フォトレジスト
（５）として第１図の例示の方法ではポジ型レジストを
使用しているのに対し、第２図に例示の方法ではネガ型
レジストを使用していることにある。従って、ポジ型フ
ォトレジストを使用した場合は、第１図（ｆ）に示す如
く現像処理により電着層３の非形成部分であるレジスト
膜５部分が除去され、これに対しネガ型のフォトレジス
トを使用した場合は、第２図（ａ）〜（ｂ）に示すよう
に現像処理により電着層３の形成部分にあるレジスト膜
５部分が除去される。

第２図に例示の本発明方法は上記の現像終了後、前記
の如くエッチング処理を行い（同図（ｃ））、最後にレ
ジスト膜５等を剥膜、除去することにより、被加工物４
に対して微細パターン８を加工形成することができる
（同図（ｄ））。

〔実施例〕

次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 0.2mm厚のステンレスの支持シートにPVA・重クロム酸
アンモニウムを主成分とする水溶性感光液を塗布し、所
定形状のフォトマスクを用いて露光、現像を行い、線幅
10μｍ、膜厚1.0μｍのパターンからなる絶縁層を形成
した。更にバーニング処理を施して絶縁層の耐水性及び
電気絶縁性を強化した。次に、Ni板を陽極、支持シート
を陰極として下記組成の浴と電着条件の電着を行い、支
持シートのステンレス露出面に膜厚が1.2μｍのニッケ
ル電着層を形成した。浴組成・硫酸ニッケル 250g/l ・塩化ニッケル 45g/l ・ホウ酸 30g/l電着条件 …PH:4.5、温度:50℃、電流密度:5A/dm² 一方、ポリシリコン（ｐ−Si）が成膜されている被加
工物全面にフォトレジスト（東京応化製:OFPR）を膜厚
が1.5μｍとなるように塗布した後、酢酸ビニル系の粘
着剤溶液を膜厚が1.2μｍとなるように塗布した。

次いで、被加工物の粘着層と支持シート上のニッケル
電着層面を正確に位置合わせした状態で密着させ、しか
る後支持シートを剥がした。その結果、パターン状のニ
ッケル電着層が第１図（ｅ）に示すように支持シートよ
り剥離して被加工物側（粘着層面）に転写した。次に電
着層側から紫外線を照射すると、ニッケル電着層は紫外
線を遮断するためポジ型のフォトレジスト膜は第１図
（ｆ）に示すように現像される。現像終了後、酸素５％
含有のCF₄ガスを用いてドライエッチングを行い、最後
に常法にてレジスト膜、粘着層及び電着層を除去した。

その結果、ポリシリコンが成膜されている被加工物に
線幅10μｍ、深さ５μｍの第１図（ｈ）に示すような微
細凹溝パターンを加工することができた。

実施例２被加工物として第２図（ａ）に図示の如く1.1mm厚の
ガラス基板11（旭硝子製:AN）上にポリシリコン（ｐ−S
i）を成膜加工後、ポリシリコン膜12を含む表面全面にS
iO₂の絶縁膜13を形成し、その表面にゲート用ポリシリ
コン（ｐ−Si）をLPCVD法で膜厚0.1μｍに成膜14して構
成したTFT基板を用いた。この被加工物全面にスピンナ
ー塗布法にてネガ型のフォトレジスト（東京応化製:OM
R）を膜厚が１μｍとなるように塗布した後、その塗膜
上にアクリレートモノマーと光重合開始剤を主成分とす
る光重合型接着剤を膜厚が１μｍとなるように塗布し
た。

一方、2mm厚のポリイミドフィルム上にITOが0.2μｍ
厚で成膜した支持フィルムにフォトレジスト（東京応化
製:OMR）を塗布した後、マスクを用いて露光、現像を行
い、線幅５μｍ、層厚１μｍのパターンの絶縁層を形成
し、次にブラック顔料を用い電気流動電着法で厚さ1.5
μｍの電着層をパターン状に形成した。

次いで、被加工物の粘着層と支持フィルム上の電着層
面を正確に位置合わせした状態で密着させ、しかる後支
持フィルムを剥がし、パターン状の電着層を第２図
（ａ）に示すように被加工物側（粘着層面）に転写させ
た。次に電着層側から紫外線を照射すると、ネガ型のフ
ォトレジストのためレジスト膜は第２図（ｂ）に示すよ
うに現像される。現像終了後、酸素５％含有のCF₄ガス
を用いてドライエッチングを行い、最後に常法にてレジ
スト膜及び粘着層を除去した。

その結果、TFT基板にゲート長（線幅）５μｍのパタ
ーン加工を行うことができた。しかも、この加工形成さ
れたパターンはステッパーで露光して加工を行う従来法
により加工したものと同等の特性が得られた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の加工方法は特にフォト
リソグラフィー法におけるフォトマスクに代えて、別途
支持材にパターン状に形成した紫外線遮断性電着層を、
フォトレジストを塗布してなる被加工物上に転写せし
め、その紫外線遮断性電着層を介して該レジスト膜の現
像（パターン化）を行う構成を有するため、加工形成す
べき微細パターンの内容が例え多種多様化、広域化した
としてもレジスト膜のパターン化を精度を損なうことな
く能率良く且つ安価に行なうことができる。

詳述するに、フォトリソグラフィー法を単に適用して
いた従来法の如くフォトマスクのサイズ限界による制約
や生産性の低下を招く虞れがなく、多種多様なレジスト
膜のパターン化を容易に且つ効率的に行なうことがで
き、しかも上記電着層の形成に通常の手段を適用してい
るためレジスト膜の各種パターン内容（条件）に対して
新たな装置開発等を必要とせず柔軟に対応することがで
き、製造コストの極端な上昇を招く虞れもない。また露
光装置としてステッパー等を使う必要がなく、製造装置
が簡便である。更に本発明方法では被加工物表面をフォ
トレジストの塗布により平滑化できると共に紫外線遮断
性層の形成に印刷手段を採用していないことから、紫外
線遮断性電着層を被加工物上に正確に且つ確実に転写さ
せることが可能となり、その結果、パターン状のレジス
ト膜を被加工物に直接印刷形成していた従来法の如き、
被加工物の表面状態や表層の種類等による前記したレジ
スト膜の印刷不良、不純物混入、汚染等の不具合が発生
する虞れがない。そしてフォトリソ法に近似した所定の
膜厚を有し、線幅が100μｍ以下（最小では数μｍ程度
まで）の極めて微細なパターンからなるレジスト膜のパ
ターン化までを確実に且つ再現性良く達成することがで
きる。

従って、本発明加工方法によれば最終目的とする微細
パターンの加工を、上記の如き優れたレジスト膜のパタ
ーン化後のエッチング処理を経ることにより、微細パタ
ーンの種類や規模等に左右されることなく高精度で且つ
効率的に、しかも非常に安価に施すことができる。また
本発明方法ではエッチング処理までの工程を複数回繰り
返して行なうことにより、従来のフォトリソ法でのアラ
イメント露光工程が不要となることに相まって、大型化
に適したプロセス加工ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｈ）は本発明加工方法の工程例を示す
断面説明図、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の他の工程
例を示す断面説明図である。１……導電性支持材、２……絶縁層３……紫外線遮断性電着層４……被加工物、５……フォトレジスト膜６……粘着層、７……紫外線８……加工された微細パターン

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所望パターンの絶縁層を形成した導電性支
持材上に紫外線遮断性電着層を電着形成し、該電着層が
形成された支持材を、フォトレジスト及び粘着層を順次
塗布形成してなる被加工物上に位置合わせして密着させ
た後、支持材を剥離して紫外線遮断性電着層を被加工物
側に転写させ、次いで電着層側より紫外線を照射した
後、上記フォトレジストの現像処理を行い、更にエッチ
ング処理を行うことを特徴とする微細パターンの加工方
法。
【請求項２】請求項１記載の加工方法の工程を複数回繰
り返し、被加工物に複数回の微細加工を行うことを特徴
とする微細パターンの加工方法。