JP3871923B2 - パターン形成方法及びそれを用いたアクティブマトリクス基板の製造方法 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン形成方法及びそれを用いたアクティブマトリクス基板の製造方法に関し、特に、１回のフォトレジスト工程で被エッチング膜に２つ以上の異なるパターンを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化は、微細パターンの形成手段であるフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とに支えられて達成されてきた。しかし、このようにして半導体装置が高性能化されてくると、その製造工程が高度化し製造コストが増加するようになる。
【０００３】
そこで、最近では、半導体装置の製造コストを大幅に低減すべく、パターンの製造工程を短縮させて全体の工程数を減らすことが強く要求されてきている。
【０００４】
薄膜トランジスタをガラス基板上に形成する技術を例に挙げて説明すると、薄膜トランジスタは、マスクを用いたフォトリソグラフィ工程を通じて製造されるのが一般的であり、製造工程数を減らすためには、このマスク数を削減し、フォトグラフィ工程を減らすのが効果的である。
【０００５】
例えば、逆スタガ型でチャネルエッチング方式のＴＦＴ素子を形成した液晶表示素子は、通常５、６枚のマスクを使用する。これに対して、１つのマスクで２種類の膜厚を有するフォトレジストパターンを形成する方法を用いることにより、マスク数を削減することができる。この方法によれば、従来必要とされたマスク数を４枚のマスク数で済む。この２種類の膜厚を有するフォトレジストパターンを形成する方法は、特開２０００−１６４８８６公報に、（１）ハーフトーンマスクによる方法と、（２）レジストのリフロー（加熱軟化）による方法として開示されている。本発明は、この（２）の方法に関するものであり、これについて、図３，４を参照して説明する。同図は、逆スタガード型のＴＦＴの製造工程の一部を示す模式断面図である。
【０００６】
まず、図３（ａ）に示すように、ガラス等の透明基板からなる絶縁基板１０１上にゲート電極１０２を形成し、ゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜１０４とｎ +型アモルファスシリコン（ｎ +型ａ−Ｓｉ）膜１０５と金属膜１０６とが積層して堆積され、さらに、公知のフォトリソグラフィ技術で、金属膜１０６上にレジストマスク１０７、１０８が隣接して形成される。
【０００７】
次に、図３（ｂ）に示すように、レジストマスク１０７、１０８を１２０〜１８０℃の間で５〜３０分加熱処理するとレジストマスク１０７、１０８は、軟化して流動化し、レジストマスク１０７、１０８の間隔部分で連結され、連結レジストマスク１０９となる。
【０００８】
このように形成された連結レジストマスク１０９は、レジスト膜全体が流動化するために、流動化して延びた領域はなだらかな傾斜を有し、レジスト膜の厚い部分１１７、１１８と、薄い部分１１９、１２０とに概略区分される。
【０００９】
次に図３（ｃ）に示す様にこの加熱リフローして形成された連結レジストマスク１０９をマスクとして、金属膜１０６、ｎ +型ａ−Ｓｉ膜１０５、ａ−Ｓｉ膜１０４をエッチング除去し、ａ−Ｓｉ膜１０４、ｎ +型ａ−Ｓｉ膜１０５、金属膜１０６からなる積層膜パターン１１０を形成する。
【００１０】
この後、連結レジストマスク１０９に対しＯ２アッシング処理を施すと図４（ａ）のように連結レジストマスク１０９のうち厚い部分１１７、１１８が残って、それぞれ残存レジストマスク１２７、１２８となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの場合、図３（ｃ）のアッシング前の連結レジストマスク１０９は、レジスト膜の厚い部分１１７、１１８と薄い部分１１９、１２０とが、明確に区分されないため、薄い部分１１９、１２０の除去を行っても除去領域が明確に画定されず、従って、残存レジストマスク１２７、１２８の平面形状が明確に画定された形状とはならない。
【００１２】
次に、このアッシング後の残存レジストマスク１２７、１２８を基に下地のｎ +型ａ−Ｓｉ膜１０５と金属膜１０６、及びａ−Ｓｉ膜１０４の一部をエッチングすると、図４（ｂ）のような構造となり、上述のように、平面形状が明確に画定されていない残存レジストマスク１２７、１２８が下地に転写され、ａ−Ｓｉ膜１０４からなるアイランド１１２、バックチャネル１１３及びｎ +型ａ−Ｓｉ膜１０５と金属膜１０６からなるソース・ドレイン電極１１１が形成されるが、特にバックチャネル１１３及びソース・ドレイン電極１１１は、その平面形状が明確に画定されない形状となる。このようにして、逆スタガード型のＴＦＴが形成される。これ以降の工程の説明は省略されるが、例として、画素電極、パッシベーション絶縁膜等が形成されて、アクティブマトリクスＴＦＴ―ＬＣＤ素子が形成されることになる。
【００１３】
すなわち、本製造方法に従ってバックチャネル１１３及びソース・ドレイン電極１１１を形成した場合、バックチャネル１１３及びソース・ドレイン電極１１１の平面形状は、基板間のみならず、基板内での隣接する画素間でもばらつくことが予測される。
【００１４】
本発明の目的は、１回のフォトレジスト工程でレジスト膜等の有機膜パターンを形成し、この有機膜パターンをマスクとして被エッチング膜に２つの異なるパターンを形成する場合、形状ばらつきの小さい被エッチング膜が得られることを可能とするパターン形成方法及びそれを用いたアクティブマトリクス基板の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のパターン形成方法は、被エッチング膜の上に有機膜パターンを形成する工程と、前記有機膜パターンに薬液を浸透させる薬液リフローにより前記有機膜パターンを変形させ、膜厚の厚い厚膜有機膜部及び前記厚膜有機膜部よりも膜厚の薄い薄膜有機膜部を有する変形有機膜パターンとする工程と、前記変形有機膜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して前記被エッチング膜に第１のエッチングパターンを形成する工程と、前記変形有機膜パターンをエッチング処理して前記薄膜有機膜部を除去し、前記厚膜有機膜部が被エッチング膜の上に残存した残存有機膜パターンとする工程と、前記残存有機膜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して前記被エッチング膜に第２のエッチングパターンを形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２のパターン形成方法は、被エッチング膜の上に同じ膜厚を有し隣接する第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを含む有機膜パターンを形成する工程と、前記有機膜パターンを変形させ、かつ、連結させて膜厚の厚い厚膜有機膜部及び前記厚膜有機パターンよりも膜厚の薄い薄膜有機膜部を有する連結有機膜パターンとする工程と、前記連結有機膜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して前記被エッチング膜に第１のエッチングパターンを形成する工程と、前記連結有機膜パターンを一様にエッチング処理して前記薄膜有機膜部を除去し、前記厚膜有機膜部が被エッチング膜の上に残存した第１の残存有機膜パターン及び第２の残存有機膜パターンとする工程と、前記第１の残存有機膜パターン及び前記第２の残存有機膜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して前記被エッチング膜に第２のエッチングパターンを形成する工程と、を有するパターン形成方法であって、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを含む有機膜パターンの変形が、前記有機膜パターンに薬液を浸透させる薬液リフローにより行われることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１、２のパターン形成方法は、次のような好適な適用形態を有している。
【００１８】
第１に、前記薬液リフローが、前記有機膜に薬液の蒸気ガスを暴露させることにより行われる。
【００１９】
第２に、前記薬液リフローの薬液は、以下に示す有機溶剤のうち少なくとも一つを含む有機溶液である。
有機溶剤（Ｒはアルキル基又は置換アルキル基、Ａｒはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示す）：
・アルコール類（Ｒ−ＯＨ）
・エーテル類（Ｒ−Ｏ−Ｒ、Ａｒ−Ｏ−Ｒ、Ａｒ−Ｏ−Ａｒ）
・エステル類
・ケトン類
・グリコール類
・アルキレングリコール類
・アルコキシアルコール類
・グリコールエーテル類
第３に、前記有機膜パターンの構成材料がレジスト膜、アクリル、ポリイミド、ポリアクリルアミドのいずれかである。
【００２０】
第４に、前記有機膜パターンの変形が、前記有機膜パターンを薬液リフローした後、続いて、１００〜１８０℃の範囲の温度で熱処理し、前記有機膜パターン中に含まれる有機溶剤を蒸発させる。
【００２１】
本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法は、基板上にゲート線を形成し、続いて、前記１基板上に前記ゲート線を覆うゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体膜及び導電膜を順に堆積して半導体膜及び導電膜からなる積層膜を形成する工程と、前記積層膜の上に同じ膜厚を有し隣接する第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを形成する工程と、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを変形させ、かつ、連結させて膜厚の厚い厚膜有機膜部及び前記厚膜有機パターンよりも膜厚の薄い薄膜有機膜部を有する連結有機膜パターンとする工程と、前記連結有機膜パターンをマスクとして前記積層膜をエッチングして前記積層膜からなる積層膜パターンを形成する工程と、前記連結有機膜パターンを一様にエッチング処理して前記薄膜有機膜部を除去し、前記厚膜有機膜部が前記積層膜パターンの上に残存した第１の残存有機膜パターン及び第２の残存有機膜パターンとする工程と、前記第１の残存有機膜パターン及び前記第２の残存有機膜パターンをマスクとして前記積層膜パターンをエッチングして前記積層膜パターンのうち前記導電膜をエッチング除去して前記第１の残存有機膜パターン及び前記第２の残存有機膜パターンの間に前記積層膜パターンのうち前記半導体膜を露出させて薄膜トランジスタのバックチャネルとする工程と、を有するアクティブマトリクス基板の製造方法であって、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンの変形が、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンに薬液を浸透させる薬液リフローにより行われ
、前記バックチャネルを除く領域の前記積層膜パターンは、前記薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極、前記ソース・ドレイン電極の一方から延びるデータ線、前記ソース・ドレイン電極の他方から延びる画素電極を構成する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施形態について、図１、２を用いて説明する。図１、２は、アクティブマトリクス基板上の薄膜トランジスタのアイランド部及びソース・ドレイン電極の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００２３】
まず、ガラス等の透明基板からなる絶縁基板１上にゲート電極２が形成され、ゲート絶縁膜３、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜４とｎ +型アモルファスシリコン（ｎ +型ａ−Ｓｉ）膜５と金属膜６とが積層して堆積され、さらに、公知のフォトリソグラフィ技術で、金属膜６上にレジストマスク７、８が隣接して形成される。
【００２４】
次に、図１（ｂ）に示すように、レジストマスク７、８を基板ごと有機溶剤薬液、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）の蒸気雰囲気中に暴露処理すると、レジストマスク７、８に薬液が浸透し溶解し始め、一部が流動化し、レジストマスク７、８の間隔部分で連結され、連結レジストマスク９となる。これをここでは、薬液リフロー、溶解リフロー又は薬液溶解リフローと呼ぶ。
【００２５】
このようにして薬液溶解リフロー処理された連結レジストマスク９は、レジスト膜の表層部が流動化する為に、レジスト膜の厚い部分１７、１８と、薄い部分１９、２０とにある程度明確に区分される。レジストマスク７、８の薬液溶解リフロー処理では、レジスト膜の厚い部分１７、１８と、薄い部分１９、２０を明確に画定するのが、熱によるリフローに比べて容易であり、連結レジストマスク９の膜厚の変化は、急激に変化した２段階の膜厚になり、レジスト膜の薄い部分１９は、レジスト膜の厚い部分１７、１８の間に均一に広がった形状に形成される。
【００２６】
この場合薬液として、沸点が比較的低い（１２０℃以下、特に８０℃以下が最適）有機溶剤を使用するほど、レジストが溶解する初期に粘度の低い状態の２段階の薬液溶解リフローが発生するので、明確な段差を呈する２段の膜厚を形成し易い。
【００２７】
次に、図１（ｃ）に示すように、この薬液溶解リフローした連結レジストマスク９をマスクとし金属膜６、ｎ +型ａ−Ｓｉ膜５、ａ−Ｓｉ膜４を順にエッチング除去し、ａ−Ｓｉ膜４、ｎ +型ａ−Ｓｉ膜５、金属膜６からなる積層膜パターン１０を形成する。
【００２８】
この後、薬液溶解リフローした連結レジストマスク９に対しレジスト膜の薄い部分１９、２０のみが除去されるようにＯ２アッシング処理を施すと、図２（ａ）のように、連結レジストマスク９のうち厚い部分１７、１８が残って、それぞれ残存レジストマスク２７、２８となる。
【００２９】
次に、このアッシング後のレジストマスクを基に下地のｎ +型ａ−Ｓｉ膜５と金属膜６、及びａ−Ｓｉ膜４の一部をエッチングして図２（ｂ）のように、ソース・ドレイン電極１１を形成し、同時にａ−Ｓｉ膜４からなるアイランド１２及びアイランド中のバックチャネル１３を形成する。
【００３０】
このようにして、逆スタガード型のＴＦＴが形成される。これ以降の工程の説明は省略されるが、例として、画素電極、パッシベーション絶縁膜等が形成されて、アクティブマトリクスＴＦＴ―ＬＣＤ素子が形成されることになる。
【００３１】
本発明によれば、レジストパターンのリフローに薬液溶解リフローを用いるので、レジストパターンの変形がほぼ原状の平面形状を維持しつつ行われ、かつ、レジストパターンの周りにレジストパターンがリフローして新たにエッチングのマスクとなり得る薄い膜厚のレジストパターンが形成される。さらに、溶解リフローしたレジストパターンをマスクとして、その下の被エッチング膜に第１のエッチングを行って、被エッチング膜に第１のパターンを形成し、続いて、薄い膜厚のレジストパターンをエッチング除去する。このとき、元のレジストパターンの位置に残ってできる残存レジストパターンは、元のレジストパターンからは平面形状が小さくなるものの、基板間、画素間でばらつきの小さい均一な平面形状としての残存レジストパターンが得られる。従って、残存レジストパターンをマスクとして形成されるソース・ドレイン電極、薄膜トランジスタのバックチャネルは基板間、画素間でばらつきの小さい均一な平面形状とすることができる。
【００３２】
ここで、本発明の実施形態ではレジスト膜を用いたが、本発明はこれに限定されず、以下に示す有機膜が適用可能であり、その有機膜は、有機系材料と有機溶剤で主に構成されている有機膜と、無機系材料と有機溶剤で主に構成されている有機膜である。前者の有機系材料は、レジスト膜、アクリル、ポリイミド、ポリアクリルアミド等の樹脂及び高分子有機材料であり、後者の無機材料として、シロキサン又は、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリシリーン、カルボシラン、シリコン、無機ガラス等が挙げられる。両者に用いられる有機溶剤は、既に記載した有機溶剤薬液が全てが使用可能である。
【００３３】
また、有機膜が水溶性材料であるときは、ポリアクリル酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミドのうち１種類又はこれらの２種類以上の混合物である。
【００３４】
有機膜が有機溶剤に溶解性の有る有機材料又は無機材料で構成されている場合には、薬液として有機溶剤の溶液が用いられる。有機膜が水に溶解性のある有機溶剤と有機材料又は有機溶剤と無機材料で構成されている場合には、薬液として少なくとも水を含む水溶液を用いることで同様の処理効果を起こすことも可能である。
【００３５】
また、本発明の実施形態では、特に有機溶剤に溶解性のある有機系材料で有機膜が構成されている場合で、薬液に有機溶剤の溶液を用い、リフロー方法として前述の第１のリフロー方法、すなわち薬液蒸気に暴露するリフロー方法を用いた例を示した。しかしながら、リフロー方法としては、別のリフロー方法、すなわち薬液中へ浸漬するリフロー方法を用いることも可能である。
【００３６】
ここで使用するレジストマスクの材料としては、次のような有機レジストが好ましい。例えば、高分子化合物と感光剤及びその他添加剤から形成されるものとして、有機材料のみからなるレジストや有機材料と無機材料との混合からなるレジストがある。
【００３７】
有機材料のみからなるレジストでは、ポリビニル系の例としてポリビニルケイ皮酸エステルがある。また、ゴム系の例としては、環化ポリイソプレンや環化ポリブタジエンにビスアジド化合物を混合した物がある。ノボラック樹脂系の例としては、クレゾールノボラック樹脂とナフトキノンジアジド−５−スルフォン酸エステルを混合した物がある。さらにアクリル酸の共重合樹脂系の例として、ポリアクリルアミドやポリアミド酸がある。その他の例としては、臭素、ヨウ素を添加又は、多く含むレジストがある。
【００３８】
一方、有機材料と無機材料からなるレジストとしては、Ｓｉ含有レジストの例としてのシロキサン又は、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリシリーン、カルボシランを含むレジストがあり、Ｓｉ以外の金属含有レジストの例として、ゲルマニウムを含有するレジストがある。
【００３９】
また、レジストマスクは、ネガ型あるいはポジ型のいずれのレジストで形成されていてもよい。ポジ型としては、ノボラック樹脂系の、例えば、クレゾールノボラック樹脂とナフトキノンジアジド−５−スルフォン酸エステルを混合した物が適している。ネガ型としては、ゴム系の、例えば、環化ポリイソプレンや環化ポリブタジエンにビスアジド化合物を混合した物が適している。
【００４０】
また、有機溶剤として本発明の実施形態では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を用いたが、有機溶剤は、以下に示す有機溶剤のうち少なくとも一つを含むものであれば、本実施形態の変形例として適用可能である。以下には、有機溶剤を上位概念としての有機溶剤と、それを具体化した下位概念の有機溶剤とに分けて示している。（Ｒはアルキル基又は置換アルキル基、Ａｒはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示す）
有機溶剤：
アルコール類（Ｒ−ＯＨ）
アルコキシアルコール類
エーテル類（Ｒ−Ｏ−Ｒ、Ａｒ−Ｏ−Ｒ、Ａｒ−Ｏ−Ａｒ）
エステル類
ケトン類
グリコール類
アルキレングリコール類
グリコールエーテル類
上記有機溶剤の具体例：
・ＣＨ3ＯＨ、Ｃ2Ｈ5ＯＨ、ＣＨ3（ＣＨ2）ＸＯＨ
・イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）
・エトキシエタノール
・メトキシアルコール
・長鎖アルキルエステル
・モノエタノールアミン（ＭＥＡ）
・アセトン
・アセチルアセトン
・ジオキサン
・酢酸エチル
・酢酸ブチル
・トルエン
・メチルエチルケトン（ＭＥＫ）
・ジエチルケトン
・ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）
・メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）
・ブチルカルビトール
・ｎ−ブチルアセテート（ｎＢＡ）
・ガンマーブチロラクトン
・エチルセロソルブアセテート（ＥＣＡ）
・乳酸エチル
・ピルビン酸エチル
・２−ヘプタノン（ＭＡＫ）
・３−メトキシブチルアセテート
・エチレングリコール
・プロピレングリコール
・ブチレングリコール
・エチレングリコールモノエチルエーテル
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル
・エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・エチレングリコールモノメチルエーテル
・エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル
・ポリエチレングリコール
・ポリプロレングリコール
・ポリブチレングリコール
・ポリエチレングリコールモノエチルエーテル
・ポリジエチレングリコールモノエチルエーテル
・ポリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・ポリエチレングリコールモノメチルエーテル
・ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・ポリエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル
・メチル−３−メトキシプロピオネート（ＭＭＰ）
・プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）
・プロピレングリコールモノプロピルエーテル（ＰＧＰ）
・プロピレングリコールモノエチルエーテル（ＰＧＥＥ）
・エチル−３−エトキシプロピオネート（ＦＥＰ）
・ジプロピレングリコールモノエチルエーテル
・トリプロピレングリコールモノエチルエーテル
・ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル
・プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート
・３−メトキシプロピオン酸メチル
・３−エトキシプロピオン酸エチル
・Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）
次に、薬液溶解リフローの為の処理として、主に有機溶剤の溶液の蒸気中に曝される方法を採用して説明する。
【００４１】
有機溶剤の温度は、常温（２０℃付近）に保つようにする。こうして、有機溶剤の蒸気にさらし、蒸気暴露処理する。ここで蒸気密度の高いアセトンやプロピレングリコールモノエチルエーテルを用いる場合には、０．１〜３分の蒸気暴露処理だが、蒸気密度の低いトリプロピレングリコールモノエチルエーテルや、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを用いる場合には、５〜２０分の処理を行なう。
【００４２】
レジストに上述した薬液すなわち有機溶剤の溶液が浸透している状態ではレジストが溶解してリフローが起きる（ここでは、薬液リフロー、溶解リフロー又は薬液溶解リフローと呼ぶ）、薬液の供給を絶つと薬液は数十秒〜数分以内（有機溶剤の種類による）にレジスト中の有機溶剤が蒸発してレジストが固まる現象が見られた。また、溶解中は薬液が浸透しているのでレジストは膨張状態になるが、薬液が蒸発した後では体積が元に戻ることも見い出した。
【００４３】
以上述べてきたように、本発明のパターン形成方法及びそれを用いたアクティブマトリクス基板の製造方法では、有機膜材料マスクパターンのリフローを薬液を用いた溶解リフローにより行うので、有機膜材料マスクパターンのリフロー後、有機膜材料マスクパターンを膜厚の厚い部分を構成する部分とリフローにより新たに形成された薄い膜厚の部分とに明確に区分されたマスクパターンとすることができる。従って、リフロー後に薄い部分を除去しても厚い部分の平面形状が基板間、基板内でばらつきが小さく、再現性良く形成され、それをマスクにした被エッチング膜のエッチングパターンも精度の良いものとすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
上述のように、本発明のパターン形成方法及びそれを用いたアクティブマトリクス基板の製造方法によれば、有機膜材料マスクパターンのリフローを薬液を用いた溶解リフローにより行うので、有機膜材料マスクパターンのリフロー後、有機膜材料マスクパターンを膜厚の厚い部分を構成する部分とリフローにより新たに形成された薄い膜厚の部分とに明確に区分されたマスクパターンとすることができる。従って、リフロー後に薄い部分を除去しても厚い部分の平面形状が基板間、基板内でばらつきが小さく、再現性良く形成され、それをマスクにした被エッチング膜のエッチングパターンも精度の良いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の薄膜トランジスタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２】図１に続く製造工程を示す断面図である。
【図３】従来の薄膜トランジスタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】図３に続く製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０１ 絶縁基板
２、１０２ ゲート電極
３、１０３ ゲート絶縁膜
４、１０４ アモルファスシリコン
５、１０５ ｎ+型アモルファスシリコン
６、１０６ 金属膜
７、８、１０７、１０８ レジストマスク
９、１０９ 連結レジストマスク
１０、１１０ 積層膜パターン
１１、１１１ ソース・ドレイン電極
１２、１１２ アイランド
１３、１１３ バックチャネル
１７、１８、１１７、１１８ レジスト膜の厚い部分
１９、２０、１１９、１２０ レジスト膜の薄い部分
２７、２８、１２７、１２８ 残存レジストマスク
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン形成方法及びそれを用いたアクティブマトリクス基板の製造方法に関し、特に、１回のフォトレジスト工程で被エッチング膜に２つ以上の異なるパターンを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化は、微細パターンの形成手段であるフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とに支えられて達成されてきた。しかし、このようにして半導体装置が高性能化されてくると、その製造工程が高度化し製造コストが増加するようになる。
【０００３】
そこで、最近では、半導体装置の製造コストを大幅に低減すべく、パターンの製造工程を短縮させて全体の工程数を減らすことが強く要求されてきている。
【０００４】
薄膜トランジスタをガラス基板上に形成する技術を例に挙げて説明すると、薄膜トランジスタは、マスクを用いたフォトリソグラフィ工程を通じて製造されるのが一般的であり、製造工程数を減らすためには、このマスク数を削減し、フォトグラフィ工程を減らすのが効果的である。
【０００５】
例えば、逆スタガ型でチャネルエッチング方式のＴＦＴ素子を形成した液晶表示素子は、通常５、６枚のマスクを使用する。これに対して、１つのマスクで２種類の膜厚を有するフォトレジストパターンを形成する方法を用いることにより、マスク数を削減することができる。この方法によれば、従来必要とされたマスク数を４枚のマスク数で済む。この２種類の膜厚を有するフォトレジストパターンを形成する方法は、特開２０００−１６４８８６公報に、（１）ハーフトーンマスクによる方法と、（２）レジストのリフロー（加熱軟化）による方法として開示されている。本発明は、この（２）の方法に関するものであり、これについて、図３，４を参照して説明する。同図は、逆スタガード型のＴＦＴの製造工程の一部を示す模式断面図である。
【０００６】
まず、図３（ａ）に示すように、ガラス等の透明基板からなる絶縁基板１０１上にゲート電極１０２を形成し、ゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜１０４とｎ +型アモルファスシリコン（ｎ +型ａ−Ｓｉ）膜１０５と金属膜１０６とが積層して堆積され、さらに、公知のフォトリソグラフィ技術で、金属膜１０６上にレジストマスク１０７、１０８が隣接して形成される。
【０００７】
次に、図３（ｂ）に示すように、レジストマスク１０７、１０８を１２０〜１８０℃の間で５〜３０分加熱処理するとレジストマスク１０７、１０８は、軟化して流動化し、レジストマスク１０７、１０８の間隔部分で連結され、連結レジストマスク１０９となる。
【０００８】
このように形成された連結レジストマスク１０９は、レジスト膜全体が流動化するために、流動化して延びた領域はなだらかな傾斜を有し、レジスト膜の厚い部分１１７、１１８と、薄い部分１１９、１２０とに概略区分される。
【０００９】
次に図３（ｃ）に示す様にこの加熱リフローして形成された連結レジストマスク１０９をマスクとして、金属膜１０６、ｎ +型ａ−Ｓｉ膜１０５、ａ−Ｓｉ膜１０４をエッチング除去し、ａ−Ｓｉ膜１０４、ｎ +型ａ−Ｓｉ膜１０５、金属膜１０６からなる積層膜パターン１１０を形成する。
【００１０】
この後、連結レジストマスク１０９に対しＯ２アッシング処理を施すと図４（ａ）のように連結レジストマスク１０９のうち厚い部分１１７、１１８が残って、それぞれ残存レジストマスク１２７、１２８となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの場合、図３（ｃ）のアッシング前の連結レジストマスク１０９は、レジスト膜の厚い部分１１７、１１８と薄い部分１１９、１２０とが、明確に区分されないため、薄い部分１１９、１２０の除去を行っても除去領域が明確に画定されず、従って、残存レジストマスク１２７、１２８の平面形状が明確に画定された形状とはならない。
【００１２】
次に、このアッシング後の残存レジストマスク１２７、１２８を基に下地のｎ +型ａ−Ｓｉ膜１０５と金属膜１０６、及びａ−Ｓｉ膜１０４の一部をエッチングすると、図４（ｂ）のような構造となり、上述のように、平面形状が明確に画定されていない残存レジストマスク１２７、１２８が下地に転写され、ａ−Ｓｉ膜１０４からなるアイランド１１２、バックチャネル１１３及びｎ +型ａ−Ｓｉ膜１０５と金属膜１０６からなるソース・ドレイン電極１１１が形成されるが、特にバックチャネル１１３及びソース・ドレイン電極１１１は、その平面形状が明確に画定されない形状となる。このようにして、逆スタガード型のＴＦＴが形成される。これ以降の工程の説明は省略されるが、例として、画素電極、パッシベーション絶縁膜等が形成されて、アクティブマトリクスＴＦＴ―ＬＣＤ素子が形成されることになる。
【００１３】
すなわち、本製造方法に従ってバックチャネル１１３及びソース・ドレイン電極１１１を形成した場合、バックチャネル１１３及びソース・ドレイン電極１１１の平面形状は、基板間のみならず、基板内での隣接する画素間でもばらつくことが予測される。
【００１４】
本発明の目的は、１回のフォトレジスト工程でレジスト膜等の有機膜パターンを形成し、この有機膜パターンをマスクとして被エッチング膜に２つの異なるパターンを形成する場合、形状ばらつきの小さい被エッチング膜が得られることを可能とするパターン形成方法及びそれを用いたアクティブマトリクス基板の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のパターン形成方法は、被エッチング膜の上に有機膜パターンを形成する工程と、前記有機膜パターンに薬液を浸透させる薬液リフローにより前記有機膜パターンを変形させ、膜厚の厚い厚膜有機膜部及び前記厚膜有機膜部よりも膜厚の薄い薄膜有機膜部を有する変形有機膜パターンとする工程と、前記変形有機膜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して前記被エッチング膜に第１のエッチングパターンを形成する工程と、前記変形有機膜パターンをエッチング処理して前記薄膜有機膜部を除去し、前記厚膜有機膜部が被エッチング膜の上に残存した残存有機膜パターンとする工程と、前記残存有機膜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して前記被エッチング膜に第２のエッチングパターンを形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２のパターン形成方法は、被エッチング膜の上に同じ膜厚を有し隣接する第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを含む有機膜パターンを形成する工程と、前記有機膜パターンを変形させ、かつ、連結させて膜厚の厚い厚膜有機膜部及び前記厚膜有機パターンよりも膜厚の薄い薄膜有機膜部を有する連結有機膜パターンとする工程と、前記連結有機膜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して前記被エッチング膜に第１のエッチングパターンを形成する工程と、前記連結有機膜パターンを一様にエッチング処理して前記薄膜有機膜部を除去し、前記厚膜有機膜部が被エッチング膜の上に残存した第１の残存有機膜パターン及び第２の残存有機膜パターンとする工程と、前記第１の残存有機膜パターン及び前記第２の残存有機膜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して前記被エッチング膜に第２のエッチングパターンを形成する工程と、を有するパターン形成方法であって、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを含む有機膜パターンの変形が、前記有機膜パターンに薬液を浸透させる薬液リフローにより行われることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１、２のパターン形成方法は、次のような好適な適用形態を有している。
【００１８】
第１に、前記薬液リフローが、前記有機膜に薬液の蒸気ガスを暴露させることにより行われる。
【００１９】
第２に、前記薬液リフローの薬液は、以下に示す有機溶剤のうち少なくとも一つを含む有機溶液である。
有機溶剤（Ｒはアルキル基又は置換アルキル基、Ａｒはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示す）：
・アルコール類（Ｒ−ＯＨ）
・エーテル類（Ｒ−Ｏ−Ｒ、Ａｒ−Ｏ−Ｒ、Ａｒ−Ｏ−Ａｒ）
・エステル類
・ケトン類
・グリコール類
・アルキレングリコール類
・アルコキシアルコール類
・グリコールエーテル類
第３に、前記有機膜パターンの構成材料がレジスト膜、アクリル、ポリイミド、ポリアクリルアミドのいずれかである。
【００２０】
第４に、前記有機膜パターンの変形が、前記有機膜パターンを薬液リフローした後、続いて、１００〜１８０℃の範囲の温度で熱処理し、前記有機膜パターン中に含まれる有機溶剤を蒸発させる。
【００２１】
本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法は、基板上にゲート線を形成し、続いて、前記１基板上に前記ゲート線を覆うゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体膜及び導電膜を順に堆積して半導体膜及び導電膜からなる積層膜を形成する工程と、前記積層膜の上に同じ膜厚を有し隣接する第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを形成する工程と、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを変形させ、かつ、連結させて膜厚の厚い厚膜有機膜部及び前記厚膜有機パターンよりも膜厚の薄い薄膜有機膜部を有する連結有機膜パターンとする工程と、前記連結有機膜パターンをマスクとして前記積層膜をエッチングして前記積層膜からなる積層膜パターンを形成する工程と、前記連結有機膜パターンを一様にエッチング処理して前記薄膜有機膜部を除去し、前記厚膜有機膜部が前記積層膜パターンの上に残存した第１の残存有機膜パターン及び第２の残存有機膜パターンとする工程と、前記第１の残存有機膜パターン及び前記第２の残存有機膜パターンをマスクとして前記積層膜パターンをエッチングして前記積層膜パターンのうち前記導電膜をエッチング除去して前記第１の残存有機膜パターン及び前記第２の残存有機膜パターンの間に前記積層膜パターンのうち前記半導体膜を露出させて薄膜トランジスタのバックチャネルとする工程と、を有するアクティブマトリクス基板の製造方法であって、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンの変形が、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンに薬液を浸透させる薬液リフローにより行われ
、前記バックチャネルを除く領域の前記積層膜パターンは、前記薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極、前記ソース・ドレイン電極の一方から延びるデータ線、前記ソース・ドレイン電極の他方から延びる画素電極を構成する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施形態について、図１、２を用いて説明する。図１、２は、アクティブマトリクス基板上の薄膜トランジスタのアイランド部及びソース・ドレイン電極の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００２３】
まず、ガラス等の透明基板からなる絶縁基板１上にゲート電極２が形成され、ゲート絶縁膜３、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜４とｎ +型アモルファスシリコン（ｎ +型ａ−Ｓｉ）膜５と金属膜６とが積層して堆積され、さらに、公知のフォトリソグラフィ技術で、金属膜６上にレジストマスク７、８が隣接して形成される。
【００２４】
次に、図１（ｂ）に示すように、レジストマスク７、８を基板ごと有機溶剤薬液、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）の蒸気雰囲気中に暴露処理すると、レジストマスク７、８に薬液が浸透し溶解し始め、一部が流動化し、レジストマスク７、８の間隔部分で連結され、連結レジストマスク９となる。これをここでは、薬液リフロー、溶解リフロー又は薬液溶解リフローと呼ぶ。
【００２５】
このようにして薬液溶解リフロー処理された連結レジストマスク９は、レジスト膜の表層部が流動化する為に、レジスト膜の厚い部分１７、１８と、薄い部分１９、２０とにある程度明確に区分される。レジストマスク７、８の薬液溶解リフロー処理では、レジスト膜の厚い部分１７、１８と、薄い部分１９、２０を明確に画定するのが、熱によるリフローに比べて容易であり、連結レジストマスク９の膜厚の変化は、急激に変化した２段階の膜厚になり、レジスト膜の薄い部分１９は、レジスト膜の厚い部分１７、１８の間に均一に広がった形状に形成される。
【００２６】
この場合薬液として、沸点が比較的低い（１２０℃以下、特に８０℃以下が最適）有機溶剤を使用するほど、レジストが溶解する初期に粘度の低い状態の２段階の薬液溶解リフローが発生するので、明確な段差を呈する２段の膜厚を形成し易い。
【００２７】
次に、図１（ｃ）に示すように、この薬液溶解リフローした連結レジストマスク９をマスクとし金属膜６、ｎ +型ａ−Ｓｉ膜５、ａ−Ｓｉ膜４を順にエッチング除去し、ａ−Ｓｉ膜４、ｎ +型ａ−Ｓｉ膜５、金属膜６からなる積層膜パターン１０を形成する。
【００２８】
この後、薬液溶解リフローした連結レジストマスク９に対しレジスト膜の薄い部分１９、２０のみが除去されるようにＯ２アッシング処理を施すと、図２（ａ）のように、連結レジストマスク９のうち厚い部分１７、１８が残って、それぞれ残存レジストマスク２７、２８となる。
【００２９】
次に、このアッシング後のレジストマスクを基に下地のｎ +型ａ−Ｓｉ膜５と金属膜６、及びａ−Ｓｉ膜４の一部をエッチングして図２（ｂ）のように、ソース・ドレイン電極１１を形成し、同時にａ−Ｓｉ膜４からなるアイランド１２及びアイランド中のバックチャネル１３を形成する。
【００３０】
このようにして、逆スタガード型のＴＦＴが形成される。これ以降の工程の説明は省略されるが、例として、画素電極、パッシベーション絶縁膜等が形成されて、アクティブマトリクスＴＦＴ―ＬＣＤ素子が形成されることになる。
【００３１】
本発明によれば、レジストパターンのリフローに薬液溶解リフローを用いるので、レジストパターンの変形がほぼ原状の平面形状を維持しつつ行われ、かつ、レジストパターンの周りにレジストパターンがリフローして新たにエッチングのマスクとなり得る薄い膜厚のレジストパターンが形成される。さらに、溶解リフローしたレジストパターンをマスクとして、その下の被エッチング膜に第１のエッチングを行って、被エッチング膜に第１のパターンを形成し、続いて、薄い膜厚のレジストパターンをエッチング除去する。このとき、元のレジストパターンの位置に残ってできる残存レジストパターンは、元のレジストパターンからは平面形状が小さくなるものの、基板間、画素間でばらつきの小さい均一な平面形状としての残存レジストパターンが得られる。従って、残存レジストパターンをマスクとして形成されるソース・ドレイン電極、薄膜トランジスタのバックチャネルは基板間、画素間でばらつきの小さい均一な平面形状とすることができる。
【００３２】
ここで、本発明の実施形態ではレジスト膜を用いたが、本発明はこれに限定されず、以下に示す有機膜が適用可能であり、その有機膜は、有機系材料と有機溶剤で主に構成されている有機膜と、無機系材料と有機溶剤で主に構成されている有機膜である。前者の有機系材料は、レジスト膜、アクリル、ポリイミド、ポリアクリルアミド等の樹脂及び高分子有機材料であり、後者の無機材料として、シロキサン又は、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリシリーン、カルボシラン、シリコン、無機ガラス等が挙げられる。両者に用いられる有機溶剤は、既に記載した有機溶剤薬液が全てが使用可能である。
【００３３】
また、有機膜が水溶性材料であるときは、ポリアクリル酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミドのうち１種類又はこれらの２種類以上の混合物である。
【００３４】
有機膜が有機溶剤に溶解性の有る有機材料又は無機材料で構成されている場合には、薬液として有機溶剤の溶液が用いられる。有機膜が水に溶解性のある有機溶剤と有機材料又は有機溶剤と無機材料で構成されている場合には、薬液として少なくとも水を含む水溶液を用いることで同様の処理効果を起こすことも可能である。
【００３５】
また、本発明の実施形態では、特に有機溶剤に溶解性のある有機系材料で有機膜が構成されている場合で、薬液に有機溶剤の溶液を用い、リフロー方法として前述の第１のリフロー方法、すなわち薬液蒸気に暴露するリフロー方法を用いた例を示した。しかしながら、リフロー方法としては、別のリフロー方法、すなわち薬液中へ浸漬するリフロー方法を用いることも可能である。
【００３６】
ここで使用するレジストマスクの材料としては、次のような有機レジストが好ましい。例えば、高分子化合物と感光剤及びその他添加剤から形成されるものとして、有機材料のみからなるレジストや有機材料と無機材料との混合からなるレジストがある。
【００３７】
有機材料のみからなるレジストでは、ポリビニル系の例としてポリビニルケイ皮酸エステルがある。また、ゴム系の例としては、環化ポリイソプレンや環化ポリブタジエンにビスアジド化合物を混合した物がある。ノボラック樹脂系の例としては、クレゾールノボラック樹脂とナフトキノンジアジド−５−スルフォン酸エステルを混合した物がある。さらにアクリル酸の共重合樹脂系の例として、ポリアクリルアミドやポリアミド酸がある。その他の例としては、臭素、ヨウ素を添加又は、多く含むレジストがある。
【００３８】
一方、有機材料と無機材料からなるレジストとしては、Ｓｉ含有レジストの例としてのシロキサン又は、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリシリーン、カルボシランを含むレジストがあり、Ｓｉ以外の金属含有レジストの例として、ゲルマニウムを含有するレジストがある。
【００３９】
また、レジストマスクは、ネガ型あるいはポジ型のいずれのレジストで形成されていてもよい。ポジ型としては、ノボラック樹脂系の、例えば、クレゾールノボラック樹脂とナフトキノンジアジド−５−スルフォン酸エステルを混合した物が適している。ネガ型としては、ゴム系の、例えば、環化ポリイソプレンや環化ポリブタジエンにビスアジド化合物を混合した物が適している。
【００４０】
また、有機溶剤として本発明の実施形態では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を用いたが、有機溶剤は、以下に示す有機溶剤のうち少なくとも一つを含むものであれば、本実施形態の変形例として適用可能である。以下には、有機溶剤を上位概念としての有機溶剤と、それを具体化した下位概念の有機溶剤とに分けて示している。（Ｒはアルキル基又は置換アルキル基、Ａｒはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示す）
有機溶剤：
アルコール類（Ｒ−ＯＨ）
アルコキシアルコール類
エーテル類（Ｒ−Ｏ−Ｒ、Ａｒ−Ｏ−Ｒ、Ａｒ−Ｏ−Ａｒ）
エステル類
ケトン類
グリコール類
アルキレングリコール類
グリコールエーテル類
上記有機溶剤の具体例：
・ＣＨ3ＯＨ、Ｃ2Ｈ5ＯＨ、ＣＨ3（ＣＨ2）ＸＯＨ
・イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）
・エトキシエタノール
・メトキシアルコール
・長鎖アルキルエステル
・モノエタノールアミン（ＭＥＡ）
・アセトン
・アセチルアセトン
・ジオキサン
・酢酸エチル
・酢酸ブチル
・トルエン
・メチルエチルケトン（ＭＥＫ）
・ジエチルケトン
・ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）
・メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）
・ブチルカルビトール
・ｎ−ブチルアセテート（ｎＢＡ）
・ガンマーブチロラクトン
・エチルセロソルブアセテート（ＥＣＡ）
・乳酸エチル
・ピルビン酸エチル
・２−ヘプタノン（ＭＡＫ）
・３−メトキシブチルアセテート
・エチレングリコール
・プロピレングリコール
・ブチレングリコール
・エチレングリコールモノエチルエーテル
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル
・エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・エチレングリコールモノメチルエーテル
・エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル
・ポリエチレングリコール
・ポリプロレングリコール
・ポリブチレングリコール
・ポリエチレングリコールモノエチルエーテル
・ポリジエチレングリコールモノエチルエーテル
・ポリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・ポリエチレングリコールモノメチルエーテル
・ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・ポリエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル
・メチル−３−メトキシプロピオネート（ＭＭＰ）
・プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）
・プロピレングリコールモノプロピルエーテル（ＰＧＰ）
・プロピレングリコールモノエチルエーテル（ＰＧＥＥ）
・エチル−３−エトキシプロピオネート（ＦＥＰ）
・ジプロピレングリコールモノエチルエーテル
・トリプロピレングリコールモノエチルエーテル
・ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル
・プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート
・３−メトキシプロピオン酸メチル
・３−エトキシプロピオン酸エチル
・Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）
次に、薬液溶解リフローの為の処理として、主に有機溶剤の溶液の蒸気中に曝される方法を採用して説明する。
【００４１】
有機溶剤の温度は、常温（２０℃付近）に保つようにする。こうして、有機溶剤の蒸気にさらし、蒸気暴露処理する。ここで蒸気密度の高いアセトンやプロピレングリコールモノエチルエーテルを用いる場合には、０．１〜３分の蒸気暴露処理だが、蒸気密度の低いトリプロピレングリコールモノエチルエーテルや、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを用いる場合には、５〜２０分の処理を行なう。
【００４２】
レジストに上述した薬液すなわち有機溶剤の溶液が浸透している状態ではレジストが溶解してリフローが起きる（ここでは、薬液リフロー、溶解リフロー又は薬液溶解リフローと呼ぶ）、薬液の供給を絶つと薬液は数十秒〜数分以内（有機溶剤の種類による）にレジスト中の有機溶剤が蒸発してレジストが固まる現象が見られた。また、溶解中は薬液が浸透しているのでレジストは膨張状態になるが、薬液が蒸発した後では体積が元に戻ることも見い出した。
【００４３】
以上述べてきたように、本発明のパターン形成方法及びそれを用いたアクティブマトリクス基板の製造方法では、有機膜材料マスクパターンのリフローを薬液を用いた溶解リフローにより行うので、有機膜材料マスクパターンのリフロー後、有機膜材料マスクパターンを膜厚の厚い部分を構成する部分とリフローにより新たに形成された薄い膜厚の部分とに明確に区分されたマスクパターンとすることができる。従って、リフロー後に薄い部分を除去しても厚い部分の平面形状が基板間、基板内でばらつきが小さく、再現性良く形成され、それをマスクにした被エッチング膜のエッチングパターンも精度の良いものとすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
上述のように、本発明のパターン形成方法及びそれを用いたアクティブマトリクス基板の製造方法によれば、有機膜材料マスクパターンのリフローを薬液を用いた溶解リフローにより行うので、有機膜材料マスクパターンのリフロー後、有機膜材料マスクパターンを膜厚の厚い部分を構成する部分とリフローにより新たに形成された薄い膜厚の部分とに明確に区分されたマスクパターンとすることができる。従って、リフロー後に薄い部分を除去しても厚い部分の平面形状が基板間、基板内でばらつきが小さく、再現性良く形成され、それをマスクにした被エッチング膜のエッチングパターンも精度の良いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の薄膜トランジスタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２】図１に続く製造工程を示す断面図である。
【図３】従来の薄膜トランジスタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】図３に続く製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０１ 絶縁基板
２、１０２ ゲート電極
３、１０３ ゲート絶縁膜
４、１０４ アモルファスシリコン
５、１０５ ｎ+型アモルファスシリコン
６、１０６ 金属膜
７、８、１０７、１０８ レジストマスク
９、１０９ 連結レジストマスク
１０、１１０ 積層膜パターン
１１、１１１ ソース・ドレイン電極
１２、１１２ アイランド
１３、１１３ バックチャネル
１７、１８、１１７、１１８ レジスト膜の厚い部分
１９、２０、１１９、１２０ レジスト膜の薄い部分
２７、２８、１２７、１２８ 残存レジストマスク
Claims (13)
- 被エッチング膜の上に有機膜パターンを形成する工程と、前記有機膜パターンに薬液を浸透させる薬液リフローにより前記有機膜パターンを変形させ膜厚の厚い厚膜有機膜部及び前記厚膜有機膜部よりも膜厚の薄い薄膜有機膜部を有する変形有機膜パターンとする工程と、前記変形有機膜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して前記被エッチング膜に第１のエッチングパターンを形成する工程と、前記変形有機膜パターンをエッチング処理して前記薄膜有機膜部を除去し、前記厚膜有機膜部が被エッチング膜の上に残存した残存有機膜パターンとする工程と、前記残存有機膜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して前記被エッチング膜に第２のエッチングパターンを形成する工程とを有するパターン形成方法。
- 前記薬液リフローにより、前記厚膜有機膜部及び前記薄膜有機膜部の各々の少なくとも一部が平坦部となるように前記有機膜パターンを変形させることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
- 前記薬液リフローにより、前記有機膜パターンを、前記厚膜有機膜部と前記薄膜有機膜部との間に明確な段差を呈するように、前記厚膜有機膜部と前記薄膜有機膜部との２段階の膜厚に変形させることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
- 前記薬液リフローで用いる薬液は、沸点が１２０℃以下の薬液であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のパターン形成方法。
- 前記薬液リフローで用いる薬液は、沸点が８０℃以下の薬液であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のパターン形成方法。
- 前記薬液リフローで用いる薬液は有機溶液であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のパターン形成方法。
- 被エッチング膜の上に同じ膜厚を有し隣接する第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを含む有機膜パターンを形成する工程と、前記有機膜パターンを変形させ、かつ、連結させて膜厚の厚い厚膜有機膜部及び前記厚膜有機パターンよりも膜厚の薄い薄膜有機膜部を有する連結有機膜パターンとする工程と、前記連結有機膜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して前記被エッチング膜に第１のエッチングパターンを形成する工程と、前記連結有機膜パターンを一様にエッチング処理して前記薄膜有機膜部を除去し、前記厚膜有機膜部が被エッチング膜の上に残存した第１の残存有機膜パターン及び第２の残存有機膜パターンとする工程と、前記第１の残存有機膜パターン及び前記第２の残存有機膜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して前記被エッチング膜に第２のエッチングパターンを形成する工程と、を有するパターン形成方法であって、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを含む有機膜パターンの変形が、前記有機膜パターンに薬液を浸透させる薬液リフローにより行われることを特徴とするパターン形成方法。
- 前記薬液リフローが、前記有機膜に薬液の蒸気ガスを暴露させることにより行われることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のパターン形成方法。
- 前記薬液リフローの薬液は、以下に示す有機溶剤のうち少なくとも一つを含む有機溶液である請求項１乃至８の何れか一項に記載のパターン形成方法。
有機溶剤（Ｒはアルキル基又は置換アルキル基、Ａｒはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示す）：
・アルコール類（Ｒ−ＯＨ）
・エーテル類（Ｒ−Ｏ−Ｒ、Ａｒ−Ｏ−Ｒ、Ａｒ−Ｏ−Ａｒ）
・エステル類
・ケトン類
・グリコール類
・アルキレングリコール類
・アルコキシアルコール類
・グリコールエーテル類 - 前記有機膜パターンの構成材料がレジスト膜、アクリル、ポリイミド、ポリアクリルアミドのいずれかである請求項１乃至９のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
- 前記有機膜パターンの変形が、前記有機膜パターンを薬液リフローした後、続いて、１００〜１８０℃の範囲の温度で熱処理し、前記有機膜パターン中に含まれる有機溶剤を蒸発させることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
- 基板上にゲート線を形成し、続いて、前記１基板上に前記ゲート線を覆うゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体膜及び導電膜を順に堆積して半導体膜及び導電膜からなる積層膜を形成する工程と、前記積層膜の上に同じ膜厚を有し隣接する第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを形成する工程と、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンを変形させ、かつ、連結させて膜厚の厚い厚膜有機膜部及び前記厚膜有機パターンよりも膜厚の薄い薄膜有機膜部を有する連結有機膜パターンとする工程と、前記連結有機膜パターンをマスクとして前記積層膜をエッチングして前記積層膜からなる積層膜パターンを形成する工程と、前記連結有機膜パターンを一様にエッチング処理して前記薄膜有機膜部を除去し、前記厚膜有機膜部が前記積層膜パターンの上に残存した第１の残存有機膜パターン及び第２の残存有機膜パターンとする工程と、前記第１の残存有機膜パターン及び前記第２の残存有機膜パターンをマスクとして前記積層膜パターンをエッチングして前記積層膜パターンのうち前記導電膜をエッチング除去して前記第１の残存有機膜パターン及び前記第２の残存有機膜パターンの間に前記積層膜パターンのうち前記半導体膜を露出させて薄膜トランジスタのバックチャネルとする工程と、を有するアクテブマトリクス基板の製造方法であって、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンの変形が、前記第１の有機膜パターン及び第２の有機膜パターンに薬液を浸透させる薬液リフローにより行われることを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 前記バックチャネルを除く領域の前記積層膜パターンは、前記薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極、前記ソース・ドレイン電極の一方から延びるデータ線、前記ソース・ドレイン電極の他方から延びる画素電極を構成する請求項１２に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
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