JP5143731B2 - ストリッピング組成物、tft基板の製造方法及びストリッピング組成物のリサイクル方法 - Google Patents

ストリッピング組成物、tft基板の製造方法及びストリッピング組成物のリサイクル方法 Download PDF

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Description

本発明は、ストリッピング組成物、TFT基板の製造方法及びストリッピング組成物のリサイクル方法に関する。
LCD(液晶表示装置)、プラズマ表示パネル装置(PDP)や有機EL表示装置は、表示性能、省エネルギー等の理由から広く利用されている。特に、携帯電話やPDA(個人向け携帯情報端末)、パソコンやラップトップパソコン、テレビ等の表示装置として、ほぼ主流を占めるに至っている。これらの表示装置には、一般に、TFT基板が用いられている。
例えば、液晶表示装置は、TFT基板と対向基板との間に液晶などの表示材料を充填している。また、液晶表示装置は、この表示材料に対して画素ごとに選択的に電圧を印加する。ここで、TFT基板とは、半導体薄膜(半導体膜とも呼ばれる)などからなるTFT(薄膜トランジスタ)が配置されている基板をいう。一般に、TFT基板は、アレイ状にTFTが配置されているので、「TFTアレイ基板」とも呼ばれる。
なお、液晶表示装置などに用いられるTFT基板は、TFTと液晶表示装置の画面の1画素との組(これを1ユニットと呼ぶ)が、ガラス基板上に縦横に配設されている。TFT基板は、ガラス基板上に、ゲート配線が例えば縦方向に等間隔で配置されており、ソース配線又はドレイン配線が横方向に等間隔で配置されている。また、ゲート電極,ソース電極及びドレイン電極が、各画素を構成する上記ユニット中にそれぞれ設けられている。
ところで、このTFT基板の製造方法としては、通常、複数のマスクを使用する。このことから、その製造プロセスは工程数が多くなりがちである。このように工程数が多くなると、製造歩留りが低下する恐れがある。また、工程数が多いと工程が複雑となりがちであり、製造費用が増大する恐れもある。
このため、最近では、TFT基板を製造するのに必要な工程数を大幅に減少させて、製造費用を低減させるための様々な技術開発が行われている。
(従来例)
たとえば、特許文献1には、薄膜トランジスタ基板の製造方法及びストリッピング組成物の技術が記載されている。この技術によれば、ストリッピング組成物中に存在する導電膜を、貯蔵タンク内に貯蔵中に加熱溶解させることにより、ストリッピング組成物を再使用している。具体的には、上記加熱溶解を行うために、チオ安息香酸、チオール酸等のチオール系化合物をストリッピング組成物中に混在させ、導電膜を溶解している。また、上記チオール系化合物を含むストリッピング組成物は、レジストとともに導電膜をも溶解させる。このため、不要な導電膜を基板から剥離させるのに必要な第1時間と、必要な画素電極が完全に溶解してしまう第2時間との間には、第1時間<第2時間の関係が必要である。
特開2006−74039号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載された技術は、ストリッピング組成物が、導電膜用ストリッピング添加剤を含んでおり、たとえば、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)などからなる必要な導電膜を溶解する。このため、不要な導電膜をストリッピングする際、画素電極などの必要な導電膜をも微量ながら溶解させてしまう。このことから、製造歩留りを低下させる要素を含んでいるといった問題があった。
また、導電膜が、たとえば、結晶化した酸化インジウム・酸化スズ(ITO)などからなる場合には、ストリッピング組成物(弱酸)への溶解速度が遅く、実質的に実際の製造ラインへの適用は困難なものであるといった問題があった。また、導電膜が、完全に溶解したことを保証することが困難であり、製造歩留りを低下させる要素を含んでいるといった問題があった。
また、上記特許文献1に記載された技術は、チオール系化合物が、第1時間中に導電膜をも溶解し、画素電極へダメージを与える。このことから、製造歩留り及び信頼性を向上させる観点から好ましくないといった問題があった。
さらに、チオグリコール酸などの硫黄を含む化合物は、悪臭を放つことが多く、作業環境を劣悪なものにする。そのため、周辺環境への負荷も大きく工業的に使用するには、非常に大きなリスクを伴うものであった。
さらに、ストリッピング組成物をリサイクルすることにより、製造原価のコストダウンを図れる。また、ストリッピング工程における作業効率を改善し、生産性を向上させることが要望されている。
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、品質及び生産性を向上させることができ、また、作業環境を改善することのできる、ストリッピング組成物、TFT基板の製造方法及びストリッピング組成物のリサイクル方法の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のストリッピング組成物は、半導体装置の製造に用いられ、レジストを溶解して、前記レジスト上に積層された導電体膜を剥離させるストリッピング組成物である。また、前記ストリッピング組成物は、20〜79.5重量%のアミン系化合物と、20〜79.5重量%の非プロトン性極性化合物と、0.5〜5重量%のカルボン系化合物とを含んでいる。
このように、カルボン系化合物を含むことにより、チオール系化合物を含む場合と比べて、レジストを溶解する際、ほとんど導電体膜が溶解されない。これによって、画素電極などの必要な導電体膜へダメージを与えることもなく、製造歩留り及び信頼性を向上させることができる。また、悪臭を放つといったこともなく、作業環境を改善できる。
また、前記アミン系化合物が、モノエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、メチルメタノールアミン、エチルエタノールアミン、ジメタノールアミン、アミノエトキシエタノールアミン、ジエタノールアミン、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むとよい。
また、前記非プロトン性極性化合物が、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルイミダゾール、ジメチルスルホキシド、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むとよい。
また、上記目的を達成するために、本発明のストリッピング組成物は、半導体装置の製造に用いられ、レジストを溶解して、前記レジスト上に積層された導電体膜を剥離させるストリッピング組成物である。また、前記ストリッピング組成物は、エチレンカーボネートと、0.5〜5重量%のカルボン系化合物とを含んでいる。
このように、アミン系化合物と非プロトン性極性化合物の代わりにエチレンカーボネートを用いてもよい。このようにすると、製造歩留り及び信頼性を向上させるとともに、作業環境を改善することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明のストリッピング組成物は、半導体装置の製造に用いられ、レジストを溶解して、前記レジスト上に積層された導電体膜を剥離させるストリッピング組成物である。また、前記ストリッピング組成物は、アルコキシアクリルアミド化合物と、0.5〜5重量%のカルボン系化合物とを含んでいる。
このように、アミン系化合物と非プロトン性極性化合物の代わりにアルコキシアクリルアミド化合物を用いてもよい。このようにすると、製造歩留り及び信頼性を向上させるとともに、作業環境を改善することができる。
また、前記アルコキシアクリルアミド化合物が、下記一般式1で表される化合物、及びこれらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むとよい。
ここで、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、炭素数1から10のアルキル基とする。
また、前記カルボン系化合物が、下記一般式2,3で表されるカルボン酸、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むとよい。
R−COOH (一般式2)
ここで、Rは炭素数1から10のアルキル基、アリール基とする。
HOOCR4−COOH (一般式3)
ここで、R4は炭素数1から10のアルキレン基アリーレン基とする。
また、前記カルボン系化合物のpKa(酸解離定数)を、4.0以上5.2以下とするとよい。
このようにすると、必要な導電体膜へダメージを与えることもなく、かつ、使用済みストリッピング組成物を効率よく溶解させることができる。
上記目的を達成するために、本発明のTFT基板の製造方法は、基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、前記基板及び薄膜トランジスタ上に保護用絶縁膜を積層する工程と、前記保護用絶縁膜上にレジストを積層する工程と、前記レジストを所定の形状に形成し、該レジストの周縁下部にアンダーカット部を形成する工程と、前記保護用絶縁膜及びレジスト上に導電性物質を蒸着させ、前記アンダーカット部によって互いに分離された画素電極及びレジスト上の導電体膜を形成する工程と、前記基板上に、上記ストリッピング組成物を供給し、前記レジスト上の導電体膜を前記基板から剥離させるストリッピング工程とを有する方法としてある。
このようにすると、マスク数を削減することができる。これによって、製造工程が削減され、生産性を向上させることができる。また、カルボン系化合物を含むことにより、チオール系化合物を含む場合と比べて、レジストを溶解する際、ほとんど導電体膜が溶解されないので、画素電極などの必要な導電体膜へダメージを与えることもない。これによって、製造歩留り及び信頼性を向上させることができる。また、悪臭を放つといったこともなく、作業環境を改善できる。
また、前記基板から剥離されたレジスト上の導電体膜が含まれた使用済みストリッピング組成物を回収する。さらに、前記レジスト上の導電体膜を前記使用済みストリッピング組成物内に溶解させ、該使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程を有するとよい。
このようにすると、製造歩留り及び信頼性を向上させることができるとともに、使用済みストリッピング組成物を再利用することができる。これによって、製造原価のコストダウンを図ることができる。
また、前記基板に供給されるストリッピング組成物の温度を30℃以上60℃未満とし、前記回収された使用済みストリッピング組成物の温度を60℃以上100℃未満とするとよい。
このようにすると、製造歩留り及び信頼性を向上させるとともに、使用済みストリッピング組成物を効率よく再利用することができる。
また、前記画素電極及びレジスト上の導電体膜が、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)、酸化インジウム・酸化スズ・酸化亜鉛(ITZO)、酸化スズ・酸化亜鉛(ZTO)、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの物質を含むとよい。
このようにすると、カルボン系化合物が導電体膜を容易に溶解することができる。これによって、生産性を向上させることができる。
上記目的を達成するために、本発明のTFT基板の製造方法は、基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、前記基板及び薄膜トランジスタ上に保護用絶縁膜を積層する工程と、前記保護用絶縁膜上にレジストを積層する工程と、前記レジストを所定の形状に形成し、該レジストの周縁下部にアンダーカット部を形成する工程と、前記保護用絶縁膜及びレジスト上に導電性物質を蒸着させ、前記アンダーカット部によって互いに分離された画素電極及びレジスト上の導電体膜を形成する工程と、前記基板上にストリッピング組成物を供給して、前記レジスト上の導電体膜を前記基板から剥離させるストリッピング工程と、前記基板から剥離されたレジスト上の導電体膜が含まれた使用済みストリッピング組成物から、前記レジスト上の導電体膜を分離し、該使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程とを有する方法としてある。
このようにすると、マスク数を削減することができる。これによって、製造工程が削減され、生産性を向上させることができる。また、基板から剥離したレジスト上の導電体膜を、使用済みストリッピング組成物からほぼ完全に分離することができる。これによって、歩留まりを低下させることなく、使用済みストリッピング組成物を再利用することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明のTFT基板の製造方法は、基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、前記基板及び薄膜トランジスタ上に保護用絶縁膜を積層する工程と、前記保護用絶縁膜上にレジストを積層する工程と、
前記レジストを所定の形状に形成し、該レジストの周縁下部にアンダーカット部を形成する工程と、前記保護用絶縁膜及びレジスト上に導電性物質を蒸着させ、前記アンダーカット部によって互いに分離された画素電極及びレジスト上の導電体膜を形成する工程と、前記基板上にストリッピング組成物を供給し、前記レジスト上の導電体膜を前記基板から剥離させるストリッピング工程とを有するTFT基板の製造方法であって、前記ストリッピング組成物が、20〜80重量%のアミン系化合物と、20〜80重量%の非プロトン性極性化合物とを含む方法としてある。
このようにすると、レジストだけを溶解し、画素電極にダメージを与えない。これによって、歩留り及び信頼性を向上させることができる。
なお、ストリッピング組成物に、該ストリッピング組成物の性能に悪影響を与えない範囲で、供給する際の泡立ちを抑える溶剤や、粘度を低減するための希釈剤などを添加してもよい。
また、前記アミン系化合物が、モノエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、メチルメタノールアミン、エチルエタノールアミン、ジメタノールアミン、アミノエトキシエタノールアミン、ジエタノールアミン、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むとよい。
また、前記非プロトン性極性化合物が、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルイミダゾール、ジメチルスルホキシド、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むとよい。
また、上記目的を達成するために、本発明のTFT基板の製造方法は、基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、前記基板及び薄膜トランジスタ上に保護用絶縁膜を積層する工程と、前記保護用絶縁膜上にレジストを積層する工程と、
前記レジストを所定の形状に形成し、該レジストの周縁下部にアンダーカット部を形成する工程と、前記保護用絶縁膜及びレジスト上に導電性物質を蒸着させ、前記アンダーカット部によって互いに分離された画素電極及びレジスト上の導電体膜を形成する工程と、前記基板上にストリッピング組成物を供給し、前記レジスト上の導電体膜を前記基板から剥離させるストリッピング工程とを有するTFT基板の製造方法であって、前記ストリッピング組成物が、下記一般式1で表されるアルコキシアクリルアミド化合物を含む方法としてある。
ここで、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、炭素数1から10のアルキル基とする。
このようにすると、レジストだけを溶解し、画素電極にダメージを与えない。これによって、歩留り及び信頼性を向上させることができる。また、アルコキシアクリルアミド化合物は水溶性を有しており、引火性のない安全なストリッピング組成物を提供することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明のTFT基板の製造方法は、基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、前記基板及び薄膜トランジスタ上に保護用絶縁膜を積層する工程と、前記保護用絶縁膜上にレジストを積層する工程と、
前記レジストを所定の形状に形成し、該レジストの周縁下部にアンダーカット部を形成する工程と、前記保護用絶縁膜及びレジスト上に導電性物質を蒸着させ、前記アンダーカット部によって互いに分離された画素電極及びレジスト上の導電体膜を形成する工程と、前記基板上にストリッピング組成物を供給し、前記レジスト上の導電体膜を前記基板から剥離させるストリッピング工程とを有するTFT基板の製造方法であって、前記ストリッピング組成物が、エチレンカーボネートを含む方法としてある。
このようにすると、レジストだけを溶解し、画素電極にダメージを与えない。これによって、歩留り及び信頼性を向上させることができる。
また、好ましくは、前記基板から剥離されたレジスト上の導電体膜が含まれた使用済みストリッピング組成物から、前記レジスト上の導電体膜を分離し、該使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程を有するとよい。
このようにすると、基板から剥離したレジスト上の導電体膜を、使用済みストリッピング組成物からほぼ完全に分離することができる。したがって、歩留まりを低下させることなく、使用済みストリッピング組成物を再利用することができる。
また、好ましくは、沈降式分離、遠心式分離、及び/又は、ろ過式分離によって、前記使用済みストリッピング組成物から、前記レジスト上の導電体膜を分離するとよい。
このようにすると、容易かつ確実にレジスト上の導電体膜を分離することができる。
また、好ましくは、前記導電体膜が、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)、酸化インジウム・酸化スズ(ITO)、アモルファス酸化インジウム・酸化スズ(a−ITO)、酸化チタン・酸化ニオブ、酸化スズ・酸化亜鉛、酸化スズ・酸化アンチモン、フッ素ドープ酸化スズ、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの物質を含むとよい。
これらの導電体膜は、ストリッピング組成物に全く溶解しないので、必要な画素電極を微量ながら溶解させてしまうといった、製造歩留りを低下させる心配を排除することができる。さらに、導電体膜の比重は、ストリッピング組成物の比重より約5倍以上あるため、容易かつ精度よく沈降式分離や遠心式分離を行うことができる。
また、前記ストリッピング工程において、前記ストリッピング組成物が、スプレー方式により、前記基板上に供給されるとよい。
このようにすると、ストリッピング組成物がアンダーカット部に入り込みやすくなるので、レジスト上の導電体膜を基板から効果的に剥離させることができる。また、スプレー時間を短縮することができるので、生産性を向上させることができる。
また、好ましくは、前記レジストの下層部が、該レジストの上層部より、現像液に対して溶解性が高いとよい。
このようにすると、アンダーカット部がより確実に形成できる。これによって、歩留りを向上させることができる。
また、上記目的を達成するために、本発明のストリッピング組成物のリサイクル方法は、基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、前記基板及び薄膜トランジスタ上に保護用絶縁膜を積層する工程と、前記保護用絶縁膜上にレジストを積層する工程と、前記レジストを所定の形状に形成し、該レジストの周縁下部にアンダーカット部を形成する工程と、前記保護用絶縁膜及びレジスト上に導電性物質を蒸着させ、前記アンダーカット部によって互いに分離された画素電極及びレジスト上の導電体膜を形成する工程と、前記基板上に、上記ストリッピング組成物を供給し、前記レジスト上の導電体膜を前記基板から剥離させるストリッピング工程と、前記基板から剥離されたレジスト上の導電体膜が含まれた使用済みストリッピング組成物を回収して、前記レジスト上の導電体膜を前記使用済みストリッピング組成物内に溶解させ、該使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程とを有する方法としてある。
このようにすると、レジストを溶解する際、ほとんど導電体膜が溶解されないので、画素電極などの必要な導電体膜へダメージを与えることもない。これによって、歩留まりを低下させることなく、使用済みストリッピング組成物を再利用することができる。また、悪臭を放つといったこともなく、作業環境を改善できる。
上記目的を達成するために、本発明のストリッピング組成物のリサイクル方法は、基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、前記基板及び薄膜トランジスタ上に保護用絶縁膜を積層する工程と、前記保護用絶縁膜上にレジストを積層する工程と、前記レジストを所定の形状に形成し、該レジストの周縁下部にアンダーカット部を形成する工程と、前記保護用絶縁膜及びレジスト上に導電性物質を蒸着させ、前記アンダーカット部によって互いに分離された画素電極及びレジスト上の導電体膜を形成する工程と、前記基板上にストリッピング組成物を供給して、前記レジスト上の導電体膜を前記基板から剥離させるストリッピング工程と、前記基板から剥離されたレジスト上の導電体膜が含まれた使用済みストリッピング組成物から、前記レジスト上の導電体膜を分離し、該使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程とを有する方法としてある。
このようにすると、基板から剥離したレジスト上の導電体膜を、使用済みストリッピング組成物からほぼ完全に分離することができる。これによって、歩留まりを低下させることなく、使用済みストリッピング組成物を再利用することができる。
図1は、本発明の第一実施形態にかかるストリッピング組成物において、ストリッピング組成物に含まれるアミン系化合物の例を説明するための構造式を示している。 図2は、本発明の第一実施形態にかかるストリッピング組成物において、ストリッピング組成物に含まれるアミン系化合物の例を説明するための構造式を示している。 図3は、本発明の第一実施形態にかかるストリッピング組成物において、ストリッピング組成物に含まれる非プロトン性極性化合物の例を説明するための構造式を示している。 図4は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略フローチャート図を示している。 図5は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)はゲート配線及びゲート電極が形成され、ゲート絶縁膜が積層された平面図を示しており、(b)はA−A拡大断面図を示している。 図6は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は薄膜トランジスタが形成され、保護用絶縁膜が積層された平面図を示しており、(b)はB−B拡大断面図を示している。 図7は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は保護用絶縁膜上のレジストが所定の形状に形成された平面図を示しており、(b)はC−C拡大断面図を示している。 図8は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)はコンタクトホールの形成された拡大断面図を示しており、(b)はレジストが再形成され、アンダーカット部の形成された拡大断面図を示しており、(c)はD部詳細図を示している。 図9は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための、導電体膜の形成された概略図を示しており、(a)は拡大断面図を示しており、(b)はE部詳細図を示している。 図10は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法において、レジスト上の導電体膜を剥離させるストリッピング工程、及び、使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程を説明するための概略断面図を示している。 図11は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は画素電極の形成された平面図を示しており、(b)はF−F拡大断面図を示している。 図12は、実施例1〜3のストリッピング組成物に溶解せずに残っていたレジスト上の導電体膜の写真を示している。 図13は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略フローチャート図を示している。 図14は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)はゲート配線及びゲート電極が形成され、ゲート絶縁膜が積層された平面図を示しており、(b)はA´−A´拡大断面図を示している。 図15は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は薄膜トランジスタが形成され、保護用絶縁膜が積層された平面図を示しており、(b)はB´−B´拡大断面図を示している。 図16は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は保護用絶縁膜上のレジストが所定の形状に形成された平面図を示しており、(b)はC´−C´拡大断面図を示している。 図17は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)はコンタクトホールの形成された拡大断面図を示しており、(b)はレジストが再形成され、アンダーカット部の形成された拡大断面図を示しており、(c)はD´部詳細図を示している。 図18は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための、導電体膜の形成された概略図を示しており、(a)は拡大断面図を示しており、(b)はE´部詳細図を示している。 図19は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法において、レジスト上の導電体膜を剥離させるストリッピング工程、及び、使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程を説明するための概略断面図を示している。 図20は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法において、ストリッピング組成物に含まれるアミン系化合物の例を説明するための構造式を示している。 図21は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法において、ストリッピング組成物に含まれるアミン系化合物の例を説明するための構造式を示している。 図22は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法において、ストリッピング組成物に含まれる非プロトン性極性化合物の例を説明するための構造式を示している。 図23は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は画素電極の形成された平面図を示しており、(b)はF´−F´拡大断面図を示している。 図24は、実施例4のストリッピング組成物に溶解せずに残っていたレジスト上の導電体膜の写真を示している。
[ストリッピング組成物の第一実施形態]
本発明のストリッピング組成物は、半導体装置の製造に用いられるストリッピング組成物である。このストリッピング組成物は、後述するアンダーカット部の形成されたレジストと、このレジスト上に積層された導電体膜に対して用いられる。また、このストリッピング組成物は、レジストを溶解することによって、不必要な導電体膜を基板から剥離させる。このように、不必要な導電体膜が基板から剥離されることによって、所定の形状を有する必要な導電体膜(たとえば、TFT基板における画素電極)が基板に形成される。
なお、半導体装置とは、ウエハやガラス板などの基板と、トランジスタや受光素子などの半導体を用いた電気素子及び/又は光学素子とを備えた装置をいう。
本実施形態のストリッピング組成物は、20〜79.5重量%のアミン系化合物と、20〜79.5重量%の非プロトン性極性化合物と、0.5〜5重量%のカルボン系化合物とを含んでいる。
上記アミン系化合物と非プロトン性極性化合物は、レジストを溶解するためのレジスト用ストリッピング剤として機能する。また、カルボン系化合物は、導電体膜を溶解するための導電体膜用溶解添加剤として機能する。
アミン系化合物の例としては、モノエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、メチルメタノールアミン、エチルエタノールアミン、ジメタノールアミン、アミノエトキシエタノールアミン、ジエタノールアミン、等が挙げられる(図1,2参照)。また、上記各アミン系化合物は、単独又は二つ以上の組合せで使用してもよい。
非プロトン性極性化合物の例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルイミダゾール、ジメチルスルホキシド等が挙げられる(図3参照)。また、上記非プロトン性極性化合物は、単独又は二つ以上の組合せで使用してもよい。
また、ストリッピング組成物は、レジスト用ストリッピング剤が、アミン系化合物を約20〜79.5重量%含み、かつ、非プロトン性極性化合物を約20〜79.5重量%含む構成としてある。このようにすると、レジストだけを溶解し、必要とする導電体膜を溶解せず、この導電体膜にダメージを与えない。これによって、歩留り及び信頼性を向上させることができる。
ストリッピング組成物に、アミン系化合物を約20〜79.5重量%含ませる理由は、アミン系化合物の含量が約20重量%未満であると、レジストを短時間内に充分に溶解することができないからである。また、アミン系化合物の含量が約79.5重量%を超過すると、レジストが溶解されている間に、必要とする導電体膜が急激に腐食され損傷を誘発するからである。また、アミン系化合物が約79.5重量%を超過すると、ストリッピング組成物の揮発量が増加して、ストリッピング組成物の成分比が変化する心配もある。したがって、本発明のストリッピング組成物において、アミン系化合物の含量は約20〜79.5重量%が好ましく、より好ましくは30〜70重量%とするとよい。
また、ストリッピング組成物に、非プロトン性極性化合物を約20〜79.5重量%含ませる理由は、非プロトン性極性化合物の含量が約20重量%未満であると、レジストのストリッピング時間が増加したり、再利用する場合の液寿命が短くなる場合があるからである。また、非プロトン性極性化合物の含量が約79.5重量%を超過すると、レジストをストリッピングするときに、必要とする導電体膜を腐食する心配があるからである。したがって、本発明のストリッピング組成物において、非プロトン性極性化合物の含量は約20〜79.5重量%が好ましく、より好ましくは約30〜70重量%とするとよい。
なお、ストリッピング組成物に、該ストリッピング組成物の性能に悪影響を与えない範囲で、供給する際の泡立ちを抑える溶剤や、粘度を低減するための希釈剤などを添加してもよい。
また、カルボン系化合物として、下記一般式2,3で表されるカルボン酸、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むとよい。
R−COOH (一般式2)
ここで、Rは炭素数1から10のアルキル基、アリール基とする。
HOOCR4−COOH (一般式3)
ここで、R4は炭素数1から10のアルキレン基アリーレン基とする。
たとえば、カルボン酸の例としては、酢酸(CHCOOH、pKa(解離定数)=4.74)、プロピオン酸(CHCHCOOH、pKa=4.88)、イソ酪酸((CH)CHCOOH、pKa=4.86)、ジメチルプロピオン酸((CH)CCOOH、pKa=5.05)、酪酸(CH(CH)COOH、pKa=4.82)、吉草酸(CH(CH)COOH、pKa=4.86)等が挙げられる。また、上記各カルボン酸は、単独又は二つ以上の組合せで使用してもよい。
また、ストリッピング組成物は、カルボン系化合物を約0.5〜5重量%含む構成としてある。このようにすると、ストリッピング工程において、レジストだけを溶解し、必要とする導電体膜を溶解せず、この導電体膜にダメージを与えない。これによって、歩留り及び信頼性を向上させることができる。また、リサイクル工程において、使用済みストリッピング組成物に導電体膜を溶解させ、使用済みストリッピング組成物を再利用することができる。
なお、使用済みストリッピング組成物とは、基板から剥離されたレジスト上の導電体膜が含まれたストリッピング組成物をいう。
また、ストリッピング組成物に、カルボン系化合物を約0.5〜5重量%含ませる理由は、カルボン系化合物の含量が約0.5重量%未満であると、リサイクル工程において、使用済みストリッピング組成物に導電体膜を溶解させるための時間が増加したり、再利用する場合の液寿命が短くなる場合があるからである。また、カルボン系化合物の含量が約5重量%を超過すると、レジストをストリッピングするときに、必要とする導電体膜を腐食する心配があるからである。したがって、本発明のストリッピング組成物において、カルボン系化合物の含量は約0.5〜5重量%が好ましく、より好ましくは約2〜4重量%とするとよい。
ここで、好ましくは、上記カルボン系化合物のpKa(酸解離定数)を、4.0以上5.2以下とするとよい。このようにすると、ストリッピング工程において、必要な導電体膜へダメージを与えることがない。また、使用済みストリッピング組成物を効率よく溶解させることができる。
たとえば、従来例において、導電体膜用溶解添加剤として使用されるチオグリコール酸が、pKa=3.82であるの対して、上記酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、ジメチルプロピオン酸、酪酸、吉草酸等は、pKa(酸解離定数)が、約4.0以上約5.2以下となっている。すなわち、上記カルボン酸は、チオグリコール酸に比べて、大きな値を示しており、カルボン酸の方がチオグリコール酸より弱酸である。これにより、ストリッピング工程において、ストリッピング組成物がレジストを溶解しているとき、必要な導電体膜が溶解するといった不具合を回避することができる。
また、pKaを約4.0以上約5.2以下とする理由は、pKaが4.0未満であると、必要な導電体膜を溶解し、品質に悪影響を及ぼす可能性が高くなるからである。また、pKaが5.2を超えると、剥離させた不要な導電体膜を溶解させるための時間が長くなり、効率が低下するからである。
このように本実施形態にかかるストリッピング組成物は、カルボン系化合物を含むことにより、従来例のチオール系化合物を含む場合と比べて、レジストを溶解する際、ほとんど導電体膜が溶解されないので、画素電極などの必要な導電体膜へダメージを与えることがない。これによって、製造歩留り及び信頼性を向上させることができる。また、悪臭を放つといったこともなく、作業環境を改善できる。
[ストリッピング組成物の第二実施形態]
本実施形態のストリッピング組成物は、エチレンカーボネートと、0.5〜5重量%のカルボン系化合物とを含む構成としてある。すなわち、上記第一実施形態と比べて、アミン系化合物及び非プロトン性極性化合物の代わりに、エチレンカーボネートを含んでいる点が相違する。
なお、その他の構成は、ほぼ第一実施形態のストリッピング組成物とほぼ同様としてある。
本実施形態のストリッピング組成物は、ほぼ第一実施形態のストリッピング組成物と同様の効果を有しており、製造歩留り及び信頼性を向上させることができる。
[ストリッピング組成物の第三実施形態]
本実施形態のストリッピング組成物は、アルコキシアクリルアミド化合物と、0.5〜5重量%のカルボン系化合物とを含む構成としてある。すなわち、上記第一実施形態と比べて、アミン系化合物及び非プロトン性極性化合物の代わりに、アルコキシアクリルアミド化合物を含んでいる点が相違する。
なお、その他の構成は、ほぼ第一実施形態のストリッピング組成物と同様としてある。
また、アルコキシアクリルアミド化合物が、下記一般式1で表される化合物、及びこれらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むとよい。
ここで、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、炭素数1から10のアルキル基とする。
たとえば、アルコキシアクリルアミド化合物の例としては、N,N-ジメチル−n-ブトキシアクリルアミド、N,N-ジエチル−n-ブトキシアクリルアミド等が挙げられる。また、上記各アルコキシアクリルアミド化合物は、単独又は二つ以上の組合せで使用してもよい。
本実施形態のストリッピング組成物は、ほぼ第一実施形態のストリッピング組成物と同様の効果を有しており、製造歩留り及び信頼性を向上させることができる。また、アルコキシアクリルアミド化合物は水溶性を有しており、本実施形態のストリッピング組成物は、水溶液としても使用可能である。この場合、水の含有量は、約50重量%未満、好ましくは、約10〜40重量%、より好ましくは、約20〜30重量%である。このようにすることにより、本実施形態のストリッピング組成物は、引火性がないので安全性が向上する。
[TFT基板の製造方法における第一実施形態]
図4は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略フローチャート図を示している。
図4において、まず、基板1010上に、薄膜トランジスタ1050を形成する(ステップS1001)。
次に、薄膜トランジスタ1050の形成方法について、図面を参照して説明する。
図5は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)はゲート配線及びゲート電極が形成され、ゲート絶縁膜が積層された平面図を示しており、(b)はA−A拡大断面図を示している。
図5において、まず、ガラス基板1010が用意され、ホトリソグラフィー法により、Al(アルミニウム)などの導電体薄膜からなるゲート配線1021及びゲート電極1022を形成する。続いて、露出したガラス基板1010、ゲート配線1021及びゲート電極1022上に、ゲート絶縁膜1023が積層される。
なお、図示してないが、ゲート配線1021及びゲート電極1022を形成するために、第一のマスクが使用される。
図6は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は薄膜トランジスタが形成され、保護用絶縁膜が積層された平面図を示しており、(b)はB−B拡大断面図を示している。
図6において、まず、ゲート絶縁膜1023上に、ソース配線1031、ソース電極1032、チャンネル部1051、及び、ドレイン電極1042が形成される。これによって、ガラス基板1010上に薄膜トランジスタ1050が形成される(ステップS1001)。次に、ガラス基板1010及び薄膜トランジスタ1050上に、保護用絶縁膜1054が積層されている(ステップS1002)。
本実施形態では、ソース配線1031、ソース電極1032、チャンネル部1051、及び、ドレイン電極1042を形成する際、ハーフトーン露光技術(及び第二のハーフトーンマスク(図示せず))を用いている。すなわち、まず、ゲート絶縁膜1023上に、アモルファスシリコン薄膜1052、n型アモルファスシリコン薄膜1053、モリブデン/アルミニウム/モリブデン薄膜などの導電体薄膜1033、及び、レジスト(図示せず)を順次積層する。次に、図示してないが、ハーフトーン露光技術を用いて、レジストを形成し、第一のエッチングにより、ソース配線1031を形成する。さらに、ソース電極1032、チャンネル部1051及びドレイン電極1042となる部分を形成する。続いて、レジストを再形成し、第二の選択的エッチングにより、チャンネル部1051の上方の導電体薄膜1033及びn型アモルファスシリコン薄膜1053をエッチングし、チャンネル部1051、ソース電極1032及びドレイン電極1042を形成する。次に、ソース配線1031、薄膜トランジスタ1050及びゲート絶縁膜1023上に、保護用絶縁膜1054が積層される(ステップS1002)。
次に、図4に示すように、保護用絶縁膜1054上にレジスト1055を積層する(ステップS1003)。続いて、ハーフトーン露光技術(及び第三のハーフトーンマスク(図示せず))を用いて、積層したレジスト1055を所定の形状に形成しエッチングを行う。さらに、レジスト1055を再形成し、再形成されたレジスト(再形成レジスト1553)の周縁下部にアンダーカット部1554を形成する(ステップS1004)。
次に、レジスト1055及びアンダーカット部1554の形成方法について、図面を参照して説明する。
図7は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は保護用絶縁膜上のレジストが所定の形状に形成された平面図を示しており、(b)はC−C拡大断面図を示している。
図7において、まず、保護用絶縁膜1054上にレジスト1055が積層される(ステップS1003)。続いて、ハーフトーン露光技術により、レジスト1055が所定の形状に形成される。すなわち、レジスト1055は、ドレイン電極1042の上方に、コンタクトホール1541を形成するための開口部1056が形成される。さらに、画素電極1612が形成される部分(図11参照)に、厚さの薄いハーフトーン露光レジスト1552が形成され、画素電極1612が形成されない部分には、厚さの厚い全露光レジスト1551が形成される。
図8は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)はコンタクトホールの形成された拡大断面図を示しており、(b)はレジストが再形成され、アンダーカット部の形成された拡大断面図を示しており、(c)はD部詳細図を示している。
図8(a)において、まず、ハーフトーン露光技術により形成されたレジスト1055を用いて、保護用絶縁膜1054に対してエッチング(通常、ドライエッチング)を行う。さらに、画素電極1612とドレイン電極1042を接続させるためのコンタクトホール1541を形成する。
次に、図8(b)に示すように、レジスト1055に対して再形成を行う。すなわち、レジスト1055を酸素プラズマアッシングによって徐々に除去し、ハーフトーン露光レジスト1552を全て除去する。このとき、全露光レジスト1551は、上方から徐々に除去され、厚さが薄くなった再形成レジスト1553となるが、レジストとして機能するための厚さを有している。また、再形成レジスト1553の上面は、所定の形状を維持している。続いて、現像液にて、再現像することにより、上記所定形状の周縁下部にアンダーカット部1554が形成される(ステップS1004)。
ここで、好ましくは、図8(c)に示すように、再形成レジスト1553を、上層レジスト1551aと下層レジスト1551bとからなる二層構造とするとよい。上層レジスト1551aと下層レジスト1551bは、それぞれ現像液に対する溶解性が異なる。また、上層レジスト1551aに比べて下層レジスト1551bの方が溶解しやすくなるよう設定されている。これにより、アンダーカット部1554をより確実に形成することができ、歩留りを向上させることができる。
また、上層レジスト1551aと下層レジスト1551bに溶解性の差を付けるためには、たとえば、2種類以上のレジスト樹脂をブレンドするなどして成分を調整する。あるいは、光反応を利用して、硬化度に差を設けて溶解性に差を付けることができる。
次に、図4に示すように、ガラス基板1010の上方に、透明な導電性物質を蒸着され、互いに分離された画素電極1612及びレジスト上の導電体膜1611を形成する(ステップS1005)。
次に、画素電極1612及びレジスト上の導電体膜1611の形成方法について、図面を参照して説明する。
図9は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための、導電体膜の形成された概略図を示しており、(a)は拡大断面図を示しており、(b)はE部詳細図を示している。
図9において、ガラス基板1010の上方に、透明な導電性物質が蒸着され、導電体膜1061(互いに分離された画素電極1612及びレジスト上の導電体膜1611)が形成される(ステップS1005)。すなわち、ガラス基板1010の上方に透明な導電性物質が蒸着されるにつれて、再形成レジスト1553上に、レジスト上の導電体膜1611が形成される。また、露出したドレイン電極1042及び保護用絶縁膜1054上に、画素電極1612が形成される。画素電極1612は、アンダーカット部1554によって、レジスト上の導電体膜1611から離れており、電気的に接続されていない。この画素電極1612は、コンタクトホール1541を介してドレイン電極1042と電気的に接続されている。
上記導電性物質として、通常、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)、酸化インジウム・酸化スズ・酸化亜鉛(ITZO)、酸化亜鉛・酸化スズ(ZTO)、及び、これらの組合せからなる群を含むものが用いられる。このようにすると、ストリッピング組成物がリサイクル工程において昇温されると、カルボン系化合物が導電体膜を容易に溶解することができる。これによって、生産性を向上させることができる。
なお、導電性物質としては、上記のものが好ましいが、これらに限定されるものではなく、たとえば、ストリッピング工程において、ストリッピング組成物によってほとんど溶解されず、かつ、リサイクル工程において、ストリッピング組成物に溶解されるものであればよい。
また、酸化インジウム・酸化スズ(ITO)、アモルファス酸化インジウム・酸化スズ(a−ITO)、酸化チタン・酸化ニオブ、酸化スズ・酸化亜鉛、酸化スズ・酸化アンチモン、フッ素ドープ酸化スズ、及びこれらの組合せからなる群から選択された、これらの導電体膜は、本発明にかかるストリッピング組成物には全く溶解しない。
次に、図10に示すように、ガラス基板1010にストリッピング組成物を供給し、レジスト上の導電体膜1611をガラス基板1010から剥離させる(ステップS1006)。続いて、使用済みストリッピング組成物に、レジスト上の導電体膜1611を溶解させ、再利用する(ステップS1007)。
次に、レジスト上の導電体膜1611をガラス基板1010から剥離させる方法、及び、使用済みストリッピング組成物にレジスト上の導電体膜1611を溶解させ、その後使用済みストリッピング組成物を再利用する方法について、図面を参照して説明する。
図10は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法において、レジスト上の導電体膜を剥離させるストリッピング工程、及び、使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程を説明するための概略断面図を示している。
図10において、導電体膜1061が積層されたガラス基板1010は、ストリッピング工程として、ストリッピング装置1007によって再形成レジスト1553が溶解され、レジスト上の導電体膜1611が剥離される(ステップS1006)。
ストリッピング装置1007は、ストリッピング組成物を含む剥離液1070が貯留される貯留槽1071a,1071b、ガラス基板1010に剥離液1070をスプレー状に噴射するスプレーノズル1072、ポンプ1073、吸込みパイプ1074、噴射された剥離液1070を回収する回収槽1075及び回収パイプ1076とからなっている。また、回収パイプ1076は、一端が回収槽1075に接続されており、電磁バルブ1761,1762がそれぞれ設けられた2本の分岐管を介して、他端が貯留槽1071a,1071bにつながっている。したがって、たとえば、電磁バルブ1761が閉じられ電磁バルブ1762が開かれると、回収槽1075の剥離液1070は、貯留槽1071bに流れ落ちる。さらに、吸込みパイプ74は、一端がポンプ73に接続されており、電磁バルブ1711,1712がそれぞれ設けられた2本の分岐管を介して、他端が貯留槽1071a,1071bにつながっている。したがって、たとえば、電磁バルブ1712が閉じられ電磁バルブ1711が開かれると、貯留槽1071aの剥離液1070がポンプ1073に吸い込まれる。
ストリッピング装置1007は、ストリッピング組成物として、上述した各実施形態のストリッピング組成物のいずれか一つを使用する。これにより、再形成レジスト1553を溶解する際、ほとんど画素電極1612が溶解されないので、画素電極1612へダメージを与えることもない。これによって、製造歩留り及び信頼性を向上させることができる。また、悪臭を放つといったこともなく、作業環境を改善できる。
次に、上記構成のストリッピング装置1007の動作について、説明する。
まず、ストリッピング装置1007は、貯留槽1071aに低温(通常、約50℃未満)の剥離液1070が蓄えられる。さらに、電磁バルブ1711が開、電磁バルブ1761が閉、電磁バルブ1762が開、電磁バルブ1712が閉の状態にある。ここで、貯留槽1071aに蓄えられた剥離液1070は、レジスト上の導電体膜1611が全てストリッピング組成物に溶解している。
次に、ポンプ1073が作動すると、貯留槽1071aの剥離液1070が、電磁バルブ1711及び吸込みパイプ1074を介してポンプ1073に吸い込まれ、スプレーノズル1072からガラス基板1010に吹き付けられる。
本実施形態のストリッピング工程では、剥離液1070がスプレーノズル1072からスプレー状に噴射される。このようにすると、微小な隙間を通ってアンダーカット部1554に剥離液1070が入り込む。これによって、レジスト上の導電体膜1611をガラス基板1010から効果的に剥離させることができる(ステップS1006)。ここで、ガラス基板1010に吹き付けられた剥離液1070は、ストリッピング組成物のカルボン系化合物が弱酸であること、さらに、低温であることによって、必要な画素電極1612を溶解させてしまうといった不具合を防止する。
なお、図10は、ストリッピング中の状態を示しており、再形成レジスト1553及びレジスト上の導電体膜1611が部分的に残っている。
このように、上記ストリッピング組成物は、再形成レジスト1553を溶解し、再形成レジスト1553の上面に形成されたレジスト上の導電体膜1611を全てガラス基板1010より分離させることができる。
また、ストリッピング組成物は、導電体膜1061を溶解しない。したがって、最適なストリッピング条件(スプレー圧力やスプレー噴射時間など)を選ぶことができる。一般的に、本実施形態のストリッピング組成物を使用する場合、スプレー噴射時間は、約0.5〜5分であり、好ましくは、約1〜3分である。また、再形成レジスト1553の溶解は、ストリッピング組成物の温度が、約30℃以上60℃未満の温度範囲で行われることが好ましく、さらに、約40℃以上50℃以下が好ましい。
ストリッピング工程におけるストリッピング組成物の温度を、約30℃以上60℃未満とする理由は、約30℃より低温の場合、再形成レジスト1553を溶解する時間が長くなり、生産効率が低下するからである。また、約60℃以上の高温の場合、カルボン系化合物の溶解速度が上昇し、画素電極1612を溶解し、製造歩留りを低下させる心配があるからである。
次に、ガラス基板1010に吹き付けられた剥離液1070は、ガラス基板1010の再形成レジスト1553を溶解し、剥離されたレジスト上の導電体膜1611を含んだ状態で、回収槽1075、回収パイプ1076及び電磁バルブ1762を介して、貯留槽171bに流れ落ちる。この際、剥離されたレジスト上の導電体膜1611は、剥離液1070中に粒子やひも状体などの微小片として混入している。そして、レジスト上の導電体膜1611を含む剥離液1070(適宜、使用済みストリッピング組成物と呼称する。)が貯留槽1071bに流入すると、貯留槽1071bにおいて、レジスト上の導電体膜1611が沈降し、カルボン系化合物が、レジスト上の導電体膜1611の溶解を開始する。
ここで、好ましくは、貯留槽1071bに温度制御手段及び撹拌手段(図示せず)を設けて、剥離液1070の温度を高温にするとよい。すなわち、レジスト上の導電体膜1611の溶解は、ストリッピング組成物の温度が、約60℃以上100℃未満の温度範囲で行われることが好ましく、さらに、約70℃以上80℃以下が好ましい。一般的に、上記実施形態のストリッピング組成物を使用する場合、レジスト上の導電体膜1611を溶解させるのに要する時間は、約10〜30分である。
リサイクル工程におけるストリッピング組成物の温度を、約60℃以上100℃未満とする理由は、約60℃より低温の場合、カルボン系化合物が弱酸であるために、レジスト上の導電体膜1611を溶解することができないからである。また、約100℃以上の高温の場合、ストリッピング組成物中の成分が蒸発し、組成の変動をきたす場合があるからである。
このように、リサイクル工程において、ストリッピング組成物を昇温させると、溶解速度が速くなる。したがって、レジスト上の導電体膜1611をより短時間で溶解させることができる。特に、ストリッピング組成物の温度が、約70℃以上となると、カルボン系化合物における酸の活性が向上し、強酸にほぼ等しい挙動を示す。これによって、レジスト上の導電体膜1611を容易に溶解する。
次に、ポンプ1073が停止し電磁バルブ1762が閉じられ、所定時間が経過すると、貯留槽1071b内でレジスト上の導電体膜1611が完全に溶解され、レジスト上の導電体膜1611を含んでいない剥離液1070が、貯留槽1071bに蓄えられる。この再生された剥離液1070は、電磁バルブ1071が閉、電磁バルブ1761が開、電磁バルブ1762が閉、電磁バルブ1762が開とされた後、ポンプ1073によって、吸込みパイプ1074から吸い込まれ、スプレーノズル1072からガラス基板1010に吹き付けられる。すなわち、使用済みストリッピング組成物から、レジスト上の導電体膜1611を溶解させ、再利用する(ステップS1007)。
図11は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は画素電極の形成された平面図を示しており、(b)はF−F拡大断面図を示している。
図11において、TFT基板1001は、ストリッピング工程により、再形成レジスト1553及びレジスト上の導電体膜1611が除去され、画素電極1612及び保護用絶縁膜1054が露出している。
なお、本実施形態のTFT基板1001の製造方法は、第一のマスク、第二のハーフトーンマスク及び第三のハーフトーンマスクの三枚のマスクを使用している。これによって、本実施形態のTFT基板1001の製造方法は、製造工程が削減され、生産性に優れている。
このように本実施形態のTFT基板1001の製造方法によれば、マスク数を削減することができる。これによって、製造工程が削減され、生産性を向上させることができる。また、カルボン系化合物を含むことにより、チオール系化合物を含む場合と比べて、レジストを溶解する際、ほとんど導電体膜1061が溶解されない。これによって、画素電極1612へダメージを与えることもなく、製造歩留り及び信頼性を向上させることができる。また、悪臭を放つといったこともなく、作業環境を改善できる。さらに、ストリッピング工程において使用された、使用済みストリッピング組成物のリサイクルを、確実かつ効率よく行うことによって、品質及び生産性を向上させることができる。
次に、上記TFT基板の製造方法の実施例及び比較例について説明する。
まず、上記第一実施形態にかかるストリッピング組成物として、表1に示す剥離液a,b,c,d,eを用意した。
ガラス基板として、約100mm×100mm×0.7mmの正方形状のガラス基板を用意し、純水シャワーにて洗浄した後、レジストをスピンコーターにて塗布形成した。レジストは日本ゼオン製ネガ型レジスト:ZTN2464−27を用いた。続いて、約80℃にて、約15分間オーブンで加熱した後、露光強度300mJ/cmにて露光した。使用するマスクとしては、約20μmのラインと約90μmのスペースを順に配設したストライプマスクを用いた。
次に、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの約2.8wt%の水溶液にて、現像し、上記ライン・スペースのストライプパターンを得た。現像後、純水シャワー洗浄、エアーブローにより洗浄水を飛ばした後、約130℃にて、約15分オーブンにて加熱した。
次に、上記ガラス基板上に、IZO(In:ZnO=約90:10wt%)のターゲットを用いて、厚さ約100nmの薄膜をスパッタ法にて成膜した。
剥離液a,b,c,d,eを約40℃に加温した後に、上記で得られたガラス基板を、上記剥離液中に2分間浸漬し、レジスト剥離を行い、純水洗浄、エアーブローした後、乾燥器にて乾燥させた。これにより、IZOからなる薄膜(幅約90μm)、及び、約20μmのスペースの形成されたガラス基板を得た。
使用済み剥離液a,b,c,d,eの内容物を光学顕微鏡にて観察すると、剥離された幅約20μmのコイル状のIZO薄膜が存在することが確認された(図12参照)。
上記使用済み剥離液a,b,c,d,eを、約70℃にて、約10分間攪拌すると、上記コイル状のIZO薄膜は、溶解し、コイル状のIZO薄膜は観察されなかった。この剥離液a,b,c,d,eにて、再度レジスト剥離を行い、レジスト剥離できることを確認した。また、剥離された基板上には、コイル状IZOや、粉末状IZOは観察されなかった。
まず、上記第二実施形態にかかるストリッピング組成物として、表2に示す剥離液f,gを用意した。
次に、剥離液f,gを約40℃に加温した後に、上記実施例1と同様のガラス基板を、上記剥離液中に2分間浸漬し、レジスト剥離を行い、純水洗浄、エアーブローした後、乾燥器にて乾燥させた。これにより、IZOからなる薄膜(幅約90μm)、及び、約20μmのスペースの形成されたガラス基板を得た。
使用済み剥離液f,gの内容物を光学顕微鏡にて観察すると、剥離された幅約20μmのコイル状のIZO薄膜が存在することが確認された(図12参照)。
上記使用済み剥離液f,gを、約70℃にて、約10分間攪拌すると、上記コイル状のIZO薄膜は、溶解し、コイル状のIZO薄膜は観察されなかった。この剥離液f,gにて、再度レジスト剥離を行い、レジスト剥離できることを確認した。また、剥離された基板上には、コイル状IZOや、粉末状IZOは観察されなかった。
まず、上記第三実施形態にかかるストリッピング組成物として、表3に示す剥離液h,i,jを用意した。
次に、剥離液h,i,jを約40℃に加温した後に、上記実施例1と同様のガラス基板を、上記剥離液中に2分間浸漬し、レジスト剥離を行い、純水洗浄、エアーブローした後、乾燥器にて乾燥させた。これにより、IZOからなる薄膜(幅約90μm)、及び、約20μmのスペースの形成されたガラス基板を得た。
使用済み剥離液h,i,jの内容物を光学顕微鏡にて観察すると、剥離された幅約20μmのコイル状のIZO薄膜が存在することが確認された(図12参照)。
上記使用済み剥離液h,i,jを、約70℃にて、約10分間攪拌すると、上記コイル状のIZO薄膜は、溶解し、コイル状のIZO薄膜は観察されなかった。この剥離液にて、再度レジスト剥離を行い、レジスト剥離できることを確認した。また、剥離された基板上には、コイル状IZOや、粉末状IZOは観察されなかった。
また、上記IZO(In:ZnO=約90:10wt%)に代えて、ITZO(In:SnO:ZnO=約60:20:20wt%)やZTO(ZnO:SnO=約60:40wt%)を用いていも、同様に問題なく剥離することができた。また、使用済み剥離液a〜jを、約70℃にて、約10分間攪拌すると、上記コイル状のITZO薄膜やZTO薄膜は、溶解し、コイル状のITZO薄膜やZTO薄膜は観察されなかった。この剥離液にて、再度レジスト剥離を行い、レジスト剥離できることを確認した。また、剥離された基板上には、コイル状のITZOやZTO、及び、粉末状のITZOやZTOは観察されなかった。
また、IZOの組成としては、Inを約60〜95wt%、ZnOを約5〜40wt%とするのが好ましい。より好ましくは、Inを約70〜95wt%、ZnOを約5〜30wt%とするとよい。
さらに、ITZOの組成としては、Inを約20〜90wt%、SnOを約5〜40wt%、ZnOを約5〜40wt%とするのが好ましい。より好ましくは、Inを約40〜80wt%、SnOを約10〜30wt%、ZnOを約10〜30wt%とするとよい。
また、ZTOの組成は、ZnOを約50〜90wt%、SnOを約10〜50wt%とするのが好ましい。より好ましくは、ZnOを約55〜80wt%、SnOを約20〜45wt%とするとよい。
「比較例1」
各実施例で使用したIZOターゲットに代えて、ITO(In:SnO=約90:10wt%)ターゲットを用いた以外、上記各実施例と同様の操作を行った。
得られた使用済み剥離液a〜jの内容物を光学顕微鏡にて観察すると、剥離された20μmのコイル状のITO薄膜が存在することを確認した。当該使用済み剥離液を、約70℃にて、約30分間攪拌したが、上記コイル状のITO薄膜は、溶解せず、コイル状のITO薄膜及び微粉化したITOが観察された。この剥離液にて、再度レジスト剥離を行い、レジスト剥離できることを確認したが、剥離された基板上には、微粉末状ITOが付着しているのが観察された。
これら、付着物は、後工程の配向膜塗布や配向処理、液晶注入、封止工程を経て、液晶パネルが完成する。しかし、付着物は、当該後工程中に配向膜中に拡散したり、液晶中に拡散したりし、表示欠陥や表示不良の原因になる。
[ストリッピング組成物のリサイクル方法における第一実施形態]
また、本発明は、ストリッピング組成物のリサイクル方法としても有効である。
本実施形態にかかるストリッピング組成物のリサイクル方法は、上述した第一実施形態のTFT基板の製造方法とほぼ同様な方法としてある。
すなわち、基板1010上に、薄膜トランジスタ1050を形成する(ステップS1001)。続いて、ガラス基板1010及び薄膜トランジスタ1050上に、保護用絶縁膜1054が積層される(ステップS1002)。次に、保護用絶縁膜1054上にレジスト1055を積層する(ステップS1003)。続いて、ハーフトーン露光技術(第三のハーフトーンマスク(図示せず))を用いて、積層したレジスト1055を所定の形状に形成しエッチングを行い、さらに、レジスト1055を再形成し、再形成されたレジスト(再形成レジスト1553)の周縁下部にアンダーカット部1554を形成する(ステップS1004)。次に、ガラス基板1010の上方に、透明な導電性物質を蒸着され、互いに分離された画素電極1612及びレジスト上の導電体膜1611を形成する(ステップS1005)。さらに、ガラス基板1010にストリッピング組成物を供給し、レジスト上の導電体膜1611をガラス基板1010から剥離させ(ステップS1006)、続いて、使用済みストリッピング組成物に、レジスト上の導電体膜1611を溶解させ、再利用する(ステップS1007)。
[TFT基板の製造方法における第二実施形態]
図13は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略フローチャート図を示している。
図13において、まず、基板2010上に、薄膜トランジスタ2050を形成する(ステップS2001)。
次に、薄膜トランジスタ2050の形成方法について、図面を参照して説明する。
図14は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)はゲート配線及びゲート電極が形成され、ゲート絶縁膜が積層された平面図を示しており、(b)はA´−A´拡大断面図を示している。
図14において、まず、ガラス基板2010が用意され、ホトリソグラフィー法により、Al(アルミニウム)などの導電体薄膜からなるゲート配線2021及びゲート電極2022を形成し、続いて、露出したガラス基板2010、ゲート配線2021及びゲート電極2022上に、ゲート絶縁膜2023が積層される。
なお、図示してないが、ゲート配線2021及びゲート電極2022を形成するために、第一のマスクが使用される。
図15は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は薄膜トランジスタが形成され、保護用絶縁膜が積層された平面図を示しており、(b)はB´−B´拡大断面図を示している。
図15において、まず、ゲート絶縁膜2023上に、ソース配線2031、ソース電極2032、チャンネル部2051、及び、ドレイン電極2042が形成されることによって、ガラス基板2010上に薄膜トランジスタ2050が形成され(ステップS2001)、次に、ガラス基板2010及び薄膜トランジスタ2050上に、保護用絶縁膜2054が積層される(ステップS2002)。
本実施形態では、ソース配線2031、ソース電極2032、チャンネル部2051、及び、ドレイン電極2042を形成する際、ハーフトーン露光技術(第二のハーフトーンマスク(図示せず))を用いている。すなわち、まず、ゲート絶縁膜2023上に、アモルファスシリコン薄膜2052、n型アモルファスシリコン薄膜2053、モリブデン/アルミニウム/モリブデン薄膜などの導電体薄膜2033、及び、レジスト(図示せず)を順次積層する。次に、図示してないが、ハーフトーン露光技術を用いて、レジストを形成し、第一のエッチングにより、ソース配線2031を形成するとともに、ソース電極2032、チャンネル部2051及びドレイン電極2042となる部分を形成する。続いて、レジストを再形成し、第二の選択的エッチングにより、チャンネル部2051の上方の導電体薄膜2033及びn型アモルファスシリコン薄膜2053をエッチングし、チャンネル部2051、ソース電極2032及びドレイン電極2042を形成する。次に、ソース配線2031、薄膜トランジスタ2050及びゲート絶縁膜2023上に、保護用絶縁膜2054を積層する(ステップS2002)。
次に、図13に示すように、保護用絶縁膜2054上にレジスト2055を積層し(ステップS2003)、続いて、ハーフトーン露光技術(第三のハーフトーンマスク(図示せず))を用いて、積層したレジスト2055を所定の形状に形成しエッチングを行い、さらに、レジスト2055を再形成し、再形成されたレジスト(再形成レジスト2553)の周縁下部にアンダーカット部2554を形成する(ステップS2004)。
次に、レジスト2055及びアンダーカット部2554の形成方法について、図面を参照して説明する。
図16は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は保護用絶縁膜上のレジストが所定の形状に形成された平面図を示しており、(b)はC´−C´拡大断面図を示している。
図16において、まず、保護用絶縁膜2054上にレジスト2055が積層される(ステップS2003)。続いて、ハーフトーン露光技術により、レジスト2055が所定の形状に形成される。すなわち、レジスト2055は、ドレイン電極2042の上方に、コンタクトホール2541を形成するための開口部2056が形成され、さらに、画素電極2612が形成される部分(図23参照)に、厚さの薄いハーフトーン露光レジスト2552が形成され、画素電極2612が形成されない部分には、厚さの厚い全露光レジスト2551が形成される。
図17は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)はコンタクトホールの形成された拡大断面図を示しており、(b)はレジストが再形成され、アンダーカット部の形成された拡大断面図を示しており、(c)はD´部詳細図を示している。
図17(a)において、まず、ハーフトーン露光技術により形成されたレジスト2055を用いて、保護用絶縁膜2054に対してエッチング(通常、ドライエッチング)を行い、画素電極2612とドレイン電極2042を接続させるためのコンタクトホール2541を形成する。
次に、図17(b)に示すように、レジスト2055に対して再形成を行う。すなわち、レジスト2055を酸素プラズマアッシングによって徐々に除去し、ハーフトーン露光レジスト2552を全て除去する。このとき、全露光レジスト2551は、上方から徐々に除去され、厚さが薄くなった再形成レジスト2553となるが、レジストとして機能するための厚さを有している。また、再形成レジスト2553の上面は、所定の形状を維持している。続いて、現像液にて、再現像することにより、上記所定形状の周縁下部にアンダーカット部2554が形成される(ステップS2004)。
ここで、好ましくは、図17(c)に示すように、再形成レジスト2553を、上層レジスト2551aと下層レジスト2551bとからなる二層構造とするとよい。上層レジスト2551aと下層レジスト2551bは、それぞれ現像液に対する溶解性が異なり、下層レジスト2551bが、上層レジスト2551aより、現像液に対して溶解性が高くなるように設定されている。これにより、アンダーカット部2554をより確実に形成することができ、歩留りを向上させることができる。
また、上層レジスト2551aと下層レジスト2551bに溶解性の差を付けるためには、たとえば、2種類以上のレジスト樹脂をブレンドするなどして成分を調整したり、あるいは、光反応を利用して、硬化度に差を設けて溶解性に差を付けることができる。
次に、図13に示すように、ガラス基板2010の上方に、透明な導電性物質を蒸着され、互いに分離された画素電極2612及びレジスト上の導電体膜2611を形成する(ステップS2005)。
次に、画素電極2612及びレジスト上の導電体膜2611の形成方法について、図面を参照して説明する。
図18は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための、導電体膜の形成された概略図を示しており、(a)は拡大断面図を示しており、(b)はE´部詳細図を示している。
図18において、ガラス基板2010の上方に、透明な導電性物質が蒸着され、導電体膜2061(互いに分離された画素電極2612及びレジスト上の導電体膜2611)が形成される(ステップS2005)。すなわち、ガラス基板2010の上方に透明な導電性物質が蒸着されるにつれて、再形成レジスト2553上に、レジスト上の導電体膜2611が形成される。また、露出したドレイン電極2042及び保護用絶縁膜2054上に、画素電極2612が形成される。画素電極2612は、アンダーカット部2554によって、レジスト上の導電体膜2611から離れており、電気的に接続されていない。この画素電極2612は、コンタクトホール2541を介してドレイン電極2042と電気的に接続されている。
上記導電性物質として、通常、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)、酸化インジウム・酸化スズ(ITO)、アモルファス酸化インジウム・酸化スズ(a−ITO)、酸化チタン・酸化ニオブ、酸化スズ・酸化亜鉛、酸化スズ・酸化アンチモン、フッ素ドープ酸化スズ、及び、これらの組み合わせからなる群を含むものが用いられる。これらの導電体膜は、ストリッピング組成物に全く溶解しないので、必要な画素電極2612を微量ながら溶解させてしまうといった、製造歩留りを低下させる心配を排除することができる。さらに、導電体膜の比重は、ストリッピング組成物の比重より約5倍以上あるため、容易かつ精度よく沈降式分離や遠心式分離を行うことができる。
次に、図13に示すように、ガラス基板2010にストリッピング組成物を供給し、レジスト上の導電体膜2611をガラス基板2010から剥離させ(ステップS2006)、続いて、使用済みストリッピング組成物から、レジスト上の導電体膜2611を分離し、再利用する(ステップS2007)。
次に、レジスト上の導電体膜2611をガラス基板2010から剥離させる方法、及び、剥離されたレジスト上の導電体膜2611を使用済みストリッピング組成物から分離し、該使用済みストリッピング組成物を再利用する方法について、図面を参照して説明する。
図19は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法において、レジスト上の導電体膜を剥離させるストリッピング工程、及び、使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程を説明するための概略断面図を示している。
図19において、導電体膜2061が積層されたガラス基板2010は、ストリッピング工程として、ストリッピング装置2007によって再形成レジスト2553が溶解され、レジスト上の導電体膜2611が剥離される(ステップS2006)。ストリッピング装置2007は、ストリッピング組成物を含む剥離液2070が貯留される貯留槽2071、ガラス基板2010に剥離液2070をスプレー状に噴射するスプレーノズル2072、ポンプ2073及び吸込みパイプ2074とからなっている。
本実施形態のストリッピング工程では、剥離液2070がスプレーノズル2072からスプレー状に噴射されており、このようにすると、微小な隙間を通ってアンダーカット部2554に剥離液2070が入り込むので、レジスト上の導電体膜2611をガラス基板2010から効果的に剥離させることができる。
なお、図19は、ストリッピング中の状態を示しており、再形成レジスト2553及びレジスト上の導電体膜2611が部分的に残っている。
また、剥離液2070に含まれるストリッピング組成物は、再形成レジスト2553をストリッピングするためのフォトレジスト用ストリッピング剤よりなる。このフォトレジスト用ストリッピング剤は、アミン系化合物及び非プロトン性極性化合物を含んでいる。
アミン系化合物の例としては、モノエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、メチルメタノールアミン、エチルエタノールアミン、ジメタノールアミン、アミノエトキシエタノールアミン、ジエタノールアミン等が挙げられる(図20,21参照)。また、上記各アミン系化合物は、単独又は二つ以上の組合せで使用してもよい。
非プロトン性極性化合物の例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルイミダゾール、ジメチルスルホキシド等が挙げられる(図22参照)。また、上記非プロトン性極性化合物は、単独又は二つ以上の組合せで使用してもよい。
また、レジスト用ストリッピング剤が、アミン系化合物を約20〜80重量%含み、かつ、非プロトン性極性化合物を約20〜80重量%含むとよい。このようにすると、再形成レジスト2553だけを溶解し、必要とする画素電極2612にダメージを与えないので、歩留り及び信頼性を向上させることができる。
レジスト用ストリッピング剤に、アミン系化合物を約20〜80重量%含ませる理由は、アミン系化合物の含量が約20重量%未満であると、再形成レジスト2553を短時間内に充分に溶解することができないからであり、また、アミン系化合物の含量が約80重量%を超過すると、再形成レジスト2553が溶解されている間に、画素電極2612を形成する導電体膜が急激に腐食され画素電極2612の損傷を誘発するからである。また、アミン系化合物が約80重量%を超過すると、ストリッピング組成物の揮発量が増加して、ストリッピング組成物の成分比が変化する心配もある。したがって、本発明のストリッピング組成物において、アミン系化合物の含量は約20〜80重量%が好ましく、より好ましくは30〜70重量%とするとよい。
また、レジスト用ストリッピング剤に、非プロトン性極性化合物を約20〜80重量%含ませる理由は、非プロトン性極性化合物の含量が約20重量%未満であると、再形成レジスト2553のストリッピング時間が増加したり、再利用する場合の液寿命が短くなる場合があるからである。また、非プロトン性極性化合物の含量が約80重量%を超過すると、再形成レジスト2553をストリッピングするときに、画素電極2612の腐食を招来する心配があるからである。したがって、本発明のストリッピング組成物において、非プロトン性極性化合物の含量は約20〜80重量%が好ましく、より好ましくは約30〜70重量%とするとよい。
また、ストリッピング組成物は、上記組成に限定されるものではなく、たとえば、レジスト用ストリッピング剤として、下記一般式1で表されるアルコキシアクリルアミド化合物、又は、エチレンカーボネートを含むとよい。
ここで、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、炭素数1から10のアルキル基とする。
このようにすると、再形成レジスト2553だけを溶解し、画素電極2612にダメージを与えないので、歩留り及び信頼性を向上させることができる。また、アルコキシアクリルアミド化合物は水溶性を有しており、引火性のない安全なストリッピング組成物を提供することができる。
このように、上記ストリッピング組成物は、再形成レジスト2553を溶解し、再形成レジスト2553の上面に形成されたレジスト上の導電体膜2611を全てガラス基板2010より分離させることができる。
また、ストリッピング組成物は、導電体膜2061を溶解しないので、画素電極2612が溶解するといった心配を排除することができる。すなわち、画素電極2612がストリッピング組成物によって損傷されないので、最適なストリッピング条件を選ぶことができる。一般的に、本実施形態のストリッピング組成物を使用する場合、スプレー噴射時間は、約0.5〜5分であり、好ましくは、約1〜3分である。また、再形成レジスト2553のエッチング及び導電膜の溶解は、約30℃〜60℃の温度範囲で行われることが好ましく、さらに、約40〜50℃が好ましい。
次に、ガラス基板2010から分離されたレジスト上の導電体膜2611は、剥離液2070とともに貯留槽2071に流入する。この際、剥離されたレジスト上の導電体膜2611は、剥離液2070中に粒子やひも状体などの微小片として混入している。そして、レジスト上の導電体膜2611を含む剥離液2070(適宜、使用済みストリッピング組成物と呼称する。)が貯留槽2071に流入すると、貯留槽2071において、レジスト上の導電体膜2611が沈降する。
ここで、上記微小片は、密度が大きい方が好ましい。すなわち、使用済みストリッピング組成物中に存在する微小片の比重は、ストリッピング組成物の比重より遥かに大きいので、貯留槽2071内で、容易に沈降し、分離することができ、微小片の含まれない剥離液2070を容易かつ効率よく再利用することができる。
また、本実施形態では、貯留槽2071に、使用済みストリッピング組成物を一方の端に導く案内板2711と、吸込みパイプ74が位置する他方の端に、微小片(レジスト上の導電体膜2611)が移動しないように遮る仕切り板2712を設けることによって、吸込みパイプ2074にレジスト上の導電体膜2611が吸い込まれることをより確実に防止している。
なお、使用済みストリッピング組成物に含まれるレジスト上の導電体膜2611を分離する方法は、上記方法に限定されるものではなく、たとえば、専用の沈殿槽に約10〜30分間静置し、デカンテーションにより上澄み液を集める方法としてもよい。
次に、貯留槽2071内でレジスト上の導電体膜2611が完全に沈降され、レジスト上の導電体膜2611を含んでいない剥離液2070は、ポンプ2073によって、吸込みパイプ2074から吸い込まれ、スプレーノズル2072から再びガラス基板2010に吹き付けられる。すなわち、使用済みストリッピング組成物から、レジスト上の導電体膜2611を分離し再利用する(ステップS2007)。
図23は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図を示しており、(a)は画素電極の形成された平面図を示しており、(b)はF´−F´拡大断面図を示している。
図23において、TFT基板2001は、ストリッピング工程により、再形成レジスト2553及びレジスト上の導電体膜2611が除去され、画素電極2612及び保護用絶縁膜2054が露出している。
なお、本実施形態のTFT基板2001の製造方法は、第一のマスク、第二のハーフトーンマスク及び第三のハーフトーンマスクの三枚のマスクを使用しており、製造工程が削減され、生産性に優れている。
このように本実施形態のTFT基板2001の製造方法によれば、ストリッピング工程において使用されるストリッピング組成物のリサイクルを、確実かつ効率よく行うことによって、品質及び生産性を向上させることができる。
次に、上記TFT基板の製造方法の実施例及び比較例について説明する。
まず、ストリッピング組成物として、約30wt%のアミノ化合物及び約70wt%の非プロトン性極性溶媒からなる剥離液Iと、約70wt%のアミノ化合物及び約30wt%の非プロトン性極性溶媒からなる剥離液IIを用意した(表4参照)。
なお、アミノ化合物として、モノエタノールアミンを使用し、非プロトン性極性溶媒として、ジメチルスルホキシド(DMSO)を使用した。
ガラス基板として、約100mm×100mm×0.7mmの正方形状のガラス基板を用意し、純水シャワーにて洗浄した後、レジストをスピンコーターにて塗布形成した。レジストは日本ゼオン製ネガ型レジスト:ZTN2464−27を用いた。続いて、約80℃にて、約15分間オーブンで加熱した後、露光強度300mJ/cmにて露光した。使用するマスクとしては、約20μmのラインと約90μmのスペースを順に配設したのストライプマスクを用いた。
次に、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの約2.8wt%の水溶液にて、現像し、上記ライン・スペースのストライプパターンを得た。現像後、純水シャワー洗浄、エアーブローにより洗浄水を飛ばした後、約130℃にて、約15分オーブンにて加熱した。
次に、上記ガラス基板上に、IZO(In:ZnO=約90:10wt%)のターゲットを用いて、厚さ約100nmの薄膜をスパッタ法にて成膜した。
剥離液I及び剥離液IIを約35℃に加温した後に、上記で得られたガラス基板を、上記剥離液中に2分間浸漬し、レジスト剥離を行い、純水洗浄、エアーブローした後、乾燥器にて乾燥させ、IZOからなる薄膜(幅約90μm)、及び、約20μmのスペースの形成されたガラス基板を得た。
使用済み剥離液I、及び、使用済み剥離液IIの内容物を光学顕微鏡にて観察すると、剥離された幅約20μmのコイル状のIZO薄膜が存在することが確認された(図24参照)。
また、使用済み剥離液I、及び、使用済み剥離液IIを、約35℃にて、約10分間静置すると、上記コイル状のIZO薄膜は、沈殿し、底部に沈降することが確認され、上澄み中には、コイル状のIZO薄膜は観察されなかった。さらに、上記使用済み剥離液I、及び、使用済み剥離液IIの上澄みからなる上澄み剥離液にて、新たなガラス基板に対してレジスト剥離を行ったところ、正常にレジスト剥離できることを確認した。また、剥離されたガラス基板上には、コイル状IZOや、粉末状IZOは観察されなかった。
さらに、上記使用済み剥離液I及び使用済み剥離液IIを遠心分離器により、個液分離し、分離された再生剥離液I及び再生剥離液IIにより、新たなガラス基板に対してレジスト剥離を行ったところ、正常にレジスト剥離できることを確認した。また、剥離されたガラス基板上には、コイル状IZOや、粉末状IZOは観察されなかった。
また、上記剥離液Iの代わりに、n−ブトキシ−N,N−ジメチルアクリルアミドを用いて、同様に操作すると、剥離操作ができることを確認した。この使用済み剥離液を約10分間静置すると、コイル状のIZO薄膜が沈殿し、底部に沈降することが確認された。さらに、上澄み中に、コイル状のIZO薄膜は観察されなかった。
また、上記n−ブトキシ−N,N−ジメチルアクリルアミドに約30重量%の水を添加して、同様の操作を実施した。水を添加しない場合と比べて、ほぼ同様の剥離効果が得られ、また、コイル状IZO薄膜の沈降状態に変化が無いことを確認した。このように水を添加した剥離液は、引火性がないので、安全性を向上させることができる。
また、上記剥離液Iの代わりに、エチレンカーボネートを用いて、同様に操作すると、剥離操作ができることを確認した。この使用済み剥離液を約10分間静置すると、コイル状のIZO薄膜が沈殿し、底部に沈降することが確認された。さらに、上澄み中に、コイル状のIZO薄膜は観察されなかった。
ここで、IZOは、酸化インジウム・酸化亜鉛からなるアモルファスの導電膜であり、酸化亜鉛を約10wt%添加した酸化インジウムからなる非晶質の膜である。酸化亜鉛の添加量は、適宜選択されるが、酸化亜鉛を約5〜40wt%添加すると、良好な結果が得られる。
また、上記IZOに代えて、酸化インジウム・酸化スズ(ITO)、アモルファス酸化インジウム・酸化スズ(a−ITO)、酸化チタン・酸化ニオブ、酸化スズ・酸化亜鉛、酸化スズ・酸化アンチモン、フッ素ドープ酸化スズを用いていも、同様に問題なく剥離することができた。使用済み剥離液I,IIを約10分静置することにより、剥離液I,II中の導電体膜を沈降させ、剥離液I,IIを再使用しても、問題なくレジストを剥離することができ、かつ、基板上に導電体膜の粒子等は観察されなかった。
ここで、酸化インジウム・酸化スズ(ITO)は、酸化スズを約5〜15wt%添加した酸化インジウムである。アモルファス酸化インジウム・酸化スズ(a−ITO)は、アモルファス化したITO膜である。酸化チタン・酸化ニオブは、酸化ニオブを約0.1〜5wt%添加した酸化チタンである。酸化スズ・酸化亜鉛は、酸化スズ:約60〜95wt%、酸化亜鉛:約5〜40wt%からなる複合酸化物である。酸化スズ・酸化アンチモンは、酸化アンチモンを約0.5〜5wt%添加した酸化スズである。フッ素ドープ酸化スズは、フッ素を約0.01〜1wt%添加した酸化スズである。これら酸化スズ系の導電膜は、蓚酸などの弱酸では、エッチング加工によるパターニングが困難であり、当該実施例にあるようにリフトオフによるパターニング加工は有効である。
「比較例2」
実施例で使用した使用済み剥離液I及び使用済み剥離液IIをそのまま使用して、新たなガラス基板に対してレジスト剥離を行ったところ、正常にレジスト剥離できることを確認した。ただし、剥離されたガラス基板上に、粉末状IZOが付着していることが確認された。
液晶パネルは、後工程の配向膜塗布や配向処理、液晶注入、封止工程を経て、完成するが、上記付着物は、後工程において配向膜中に拡散したり、液晶中に拡散したりして、表示欠陥や表示不良の原因となる。
[ストリッピング組成物のリサイクル方法における第二実施形態]
また、本発明は、ストリッピング組成物のリサイクル方法としても有効である。
本実施形態にかかるストリッピング組成物のリサイクル方法は、上述した第二実施形態のTFT基板の製造方法とほぼ同様な方法としてある。
すなわち、基板2010上に、薄膜トランジスタ2050を形成し(ステップS2001)、続いて、ガラス基板2010及び薄膜トランジスタ2050上に、保護用絶縁膜2054が積層される(ステップS2002)。次に、保護用絶縁膜2054上にレジスト2055を積層し(ステップS2003)、続いて、ハーフトーン露光技術(第三のハーフトーンマスク(図示せず))を用いて、積層したレジスト2055を所定の形状に形成しエッチングを行い、さらに、レジスト2055を再形成し、再形成されたレジスト(再形成レジスト2553)の周縁下部にアンダーカット部2554を形成する(ステップS2004)。次に、ガラス基板2010の上方に、透明な導電性物質を蒸着され、互いに分離された画素電極2612及びレジスト上の導電体膜2611を形成する(ステップS2005)。さらに、ガラス基板2010にストリッピング組成物を供給し、レジスト上の導電体膜2611をガラス基板2010から剥離させ(ステップS2006)、続いて、使用済みストリッピング組成物から、レジスト上の導電体膜2611を分離し、再利用する(ステップS2007)。
このように、本実施形態のストリッピング組成物のリサイクル方法によれば、ガラス基板2010から剥離したレジスト上の導電体膜2611を、使用済みストリッピング組成物からほぼ完全に分離することができるので、歩留まりを低下させることなく、使用済みストリッピング組成物を再利用することができる。
以上、本発明のストリッピング組成物、TFT基板の製造方法及びストリッピング組成物のリサイクル方法について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るストリッピング組成物、TFT基板の製造方法及びストリッピング組成物のリサイクル方法は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記ストリッピング組成物の各実施形態では、ストリッピング組成物に、該ストリッピング組成物の性能に悪影響を与えない範囲で、供給する際の泡立ちを抑える溶剤や、粘度を低減するための希釈剤などを添加してもよい。
また、TFT基板の製造方法の第二実施形態では、貯留槽2071において、剥離されたレジスト上の導電体膜2611を沈降させて分離する沈降式分離法を採用しているが、分離する方法は、これに限定されるものではない。たとえば、遠心分離器やサイクロトンなどによる遠心式分離法や、フィルターなどによるろ過式分離法を採用してもよい。さらに、沈降式分離法、遠心式分離法、及び、ろ過式分離法のいずれか一つを採用する方法に限定されるものではない。たとえば、上記各分離法を組み合わせて採用してもよい。

Claims (13)

  1. 半導体装置の製造に用いられ、レジストを溶解して、前記レジスト上に積層された導電体膜を剥離させるストリッピング組成物であって、
    前記ストリッピング組成物が、20〜79.5重量%のアミン系化合物と、20〜79.5重量%の非プロトン性極性化合物と、0.5〜5重量%のカルボン系化合物とを含み、
    前記カルボン系化合物が、下記一般式2,3で表されるカルボン酸、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含み、
    R−COOH (一般式2)
    (ここで、Rは炭素数1から10のアルキル基、アリール基とする。)
    HOOCR4−COOH (一般式3)
    (ここで、R4は炭素数1から10のアルキレン基アリーレン基とする。)
    さらに、前記導電体膜が、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)、酸化インジウム・酸化スズ・酸化亜鉛(ITZO)、酸化スズ・酸化亜鉛(ZTO)、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの物質を含むことを特徴とするストリッピング組成物。
  2. 前記アミン系化合物が、モノエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、メチルメタノールアミン、エチルエタノールアミン、ジメタノールアミン、アミノエトキシエタノールアミン、ジエタノールアミン、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載のストリッピング組成物。
  3. 前記非プロトン性極性化合物が、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルイミダゾール、ジメチルスルホキシド、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のストリッピング組成物。
  4. 半導体装置の製造に用いられ、レジストを溶解して、前記レジスト上に積層された導電体膜を剥離させるストリッピング組成物であって、
    前記ストリッピング組成物が、エチレンカーボネートと、0.5〜5重量%のカルボン系化合物とを含み、
    前記カルボン系化合物が、下記一般式2,3で表されるカルボン酸、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含み、
    R−COOH (一般式2)
    (ここで、Rは炭素数1から10のアルキル基、アリール基とする。)
    HOOCR4−COOH (一般式3)
    (ここで、R4は炭素数1から10のアルキレン基アリーレン基とする。)
    さらに、前記導電体膜が、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)、酸化インジウム・酸化スズ・酸化亜鉛(ITZO)、酸化スズ・酸化亜鉛(ZTO)、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの物質を含むことを特徴とするストリッピング組成物。
  5. 半導体装置の製造に用いられ、レジストを溶解して、前記レジスト上に積層された導電体膜を剥離させるストリッピング組成物であって、
    前記ストリッピング組成物が、アルコキシアクリルアミド化合物と、0.5〜5重量%のカルボン系化合物とを含み、
    前記カルボン系化合物が、下記一般式2,3で表されるカルボン酸、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含み、
    R−COOH (一般式2)
    (ここで、Rは炭素数1から10のアルキル基、アリール基とする。)
    HOOC−R4−COOH (一般式3)
    (ここで、R4は炭素数1から10のアルキレン基、アリーレン基とする。)
    さらに、前記導電体膜が、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)、酸化インジウム・酸化スズ・酸化亜鉛(ITZO)、酸化スズ・酸化亜鉛(ZTO)、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの物質を含むことを特徴とするストリッピング組成物。
  6. 前記アルコキシアクリルアミド化合物が、下記一般式1で表される化合物、及びこれらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの化合物を含むことを特徴とする請求項5に記載のストリッピング組成物。
    ここで、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、炭素数1から10のアルキル基とする。
  7. 前記カルボン系化合物のpKa(酸解離定数)を、4.0以上5.2以下としたことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のストリッピング組成物。
  8. 基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
    前記基板及び薄膜トランジスタ上に保護用絶縁膜を積層する工程と、
    前記保護用絶縁膜上にレジストを積層する工程と、
    前記レジストを所定の形状に形成し、該レジストの周縁下部にアンダーカット部を形成する工程と、
    前記保護用絶縁膜及びレジスト上に導電性物質を蒸着させ、前記アンダーカット部によって互いに分離された画素電極及びレジスト上の導電体膜を形成する工程と、
    前記基板上に、上記請求項1〜のいずれか一項に記載されたストリッピング組成物を供給し、前記レジスト上の導電体膜を前記基板から剥離させるストリッピング工程と
    を有することを特徴とするTFT基板の製造方法。
  9. 前記基板から剥離されたレジスト上の導電体膜が含まれた使用済みストリッピング組成物を回収して、前記レジスト上の導電体膜を前記使用済みストリッピング組成物内に溶解させ、該使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程を有することを特徴とする請求項に記載のTFT基板の製造方法。
  10. 前記基板に供給されるストリッピング組成物の温度を30℃以上60℃未満とし、前記回収された使用済みストリッピング組成物の温度を60℃以上100℃未満としたことを特徴とする請求項に記載のTFT基板の製造方法。
  11. 前記ストリッピング工程において、前記ストリッピング組成物が、スプレー方式により、前記基板上に供給されることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載のTFT基板の製造方法。
  12. 前記レジストの下層部が、該レジストの上層部より、現像液に対して溶解性が高いことを特徴とする請求項8〜11のいずれか一項に記載のTFT基板の製造方法。
  13. 基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
    前記基板及び薄膜トランジスタ上に保護用絶縁膜を積層する工程と、
    前記保護用絶縁膜上にレジストを積層する工程と、
    前記レジストを所定の形状に形成し、該レジストの周縁下部にアンダーカット部を形成する工程と、
    前記保護用絶縁膜及びレジスト上に導電性物質を蒸着させ、前記アンダーカット部によって互いに分離された画素電極及びレジスト上の導電体膜を形成する工程と、
    前記基板上に、上記請求項1〜のいずれか一項に記載されたストリッピング組成物を供給し、前記レジスト上の導電体膜を前記基板から剥離させるストリッピング工程と、
    前記基板から剥離されたレジスト上の導電体膜が含まれた使用済みストリッピング組成物を回収して、前記レジスト上の導電体膜を前記使用済みストリッピング組成物内に溶解させ、該使用済みストリッピング組成物を再利用するリサイクル工程と
    を有することを特徴とするストリッピング組成物のリサイクル方法。
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