JPH0430416A - 微細パターンの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、各種半導体素子等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で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イスプレー（Ｔ
ＰＴ−ＬＣＤ）が、近年ポケットテレビ、ポータプルテ
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イ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ＴＰＴ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伸開を余儀無
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、現行のフォトリソ法ではステッパー等の
大型露光装置の開発や設備投置に莫大な費用がかかり、
しかもフォトマスクの通用サイズに限界がある等、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、印刷法によりレジスト膜を
被加工物上に直接所望のパターンで印刷形成してエツチ
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ＴＰＴ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ント印刷法、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
セント印刷法の場合、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
刷法も含め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はインキの流動性、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
等の影響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ｊＧ１１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。一般に印刷用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エバターンの微細化、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。

Ｃ課題を解決するための手段〕 本発明者は上記従来技術の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
マスクに代えて紫外線遮断性印刷層をフォトレジスト膜
上に印刷形成し、それによって該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で且つ効
率的に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ツチング処理を経て高精度で且つ能
率良く、しかも安価に行う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、被加工物にフ
ォトレジストを塗布した後、該フォトレジスト上に紫外
線遮断性インキからなる印刷層を所望形状で印刷形成し
、次いで該印刷層側から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、更にエンチング処理を行
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）〜（ｅ）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は被加工物、２はフォトレジ
スｌ、３は紫外線遮断性インキ印刷層、４は現像のため
に照射する紫外線、２ａは現像によりパターン化された
レジスト膜を示す。

本発明方法は、先ず第１図（ａ）に示すように被加工物
１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２を形成する。本実施例における被加工
物１は最表層１４がエツチングされる複合材料から構成
されたものであるが、被加工物１としてはこれに限定さ
れず、エツチングによりパターン形成を行う物品であれ
ば如何なるものでも適用可能である。また−度の加工に
供する被加工物１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。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０．５〜２
μｍ程度の膜厚となるように塗布する。本発明によれば
、このフッ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。

次いで、フォトレジスト膜２上に現像時に露光する紫外
線４を遮断できるインキを、加工すべき微細パターンに
基づくポジ型又はネガ型のパターンに沿って印刷して紫
外線遮断性インキ印刷層３を形成する（同図（ｂ））、
この時の印刷は被加工物に対して正確に位置合わせ（ア
ライメント）シて行う必要がある。紫外線遮断性インキ
としては通常のアクリレート系樹脂等のインキに、微細
化したカーボンブランク、赤、緑、青等の顔料の一種又
は複数種を含有させたもの等を使用することができる。

この印刷層３の厚さは０．４〜４μｍで、好ましくは１
〜２μｍ程度である。

上記印刷層３を形成した後、第１図（ｂ）の如く該印刷
層３が形成されている面倒より紫外線４を照射して現像
を行い、レジスト膜をパターン化する（同図（Ｃ））。

第１図に例示のフォトレジストはポジ型のものであり、
現像により印刷層３の非形成部分にあるレジスト膜２部
分が除去されるが、本発明ではフォトレジストとしてネ
ガ型のものを使用することも可能で、その場合は特に図
示しないが印刷層３の形成部分にあるレジスト層２部分
が除去されることになる。

次いで、パターン化されたレジスト膜２ａを有する被加
工物ｌを公知のドライエツチング法又はウニシトエツチ
ング法にてエツチング処理しく同図（ｄ））、最後にレ
ジスト膜２等を剥膜、除去することにより、本発明によ
る被加工物ｌにおける微細パターン５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ツチン
グ処理までの工程を複数回繰り返し行うことにより、Ｔ
ＰＴのパターン加工等のように被加工物に対して複数回
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、加工等に供する。

本発明方法において印刷層３を形成するための印刷手段
としては、平版印刷法、凹版印刷法等の印刷手段を適用
することができるが、中でも画線幅が数μｍ〜５μｍ程
度のビンポール等のない極めて微細パターンを印刷する
ためには特殊凹版印刷法が好適である。

上記特殊凹版印刷法とは、形成すべき印刷層３のパター
ンに沿った版凹部が製版された凹版を使用し、その凹版
の版凹部内に硬化型タイプの紫外線遮断性インキを充填
させた後、該インキの少なくとも表層部（凹部の開口に
ある表層部分）が不完全な硬化状態となるようにインキ
を硬化させ、しかる後、この凹版と被加工物１（具体的
にはフォトレジスト膜２面）とを密着させて、版凹部内
の硬化インキを被加工物側に転移せしめることより印刷
層３を形成する印刷法である。この印刷法によれば、特
に凹版に充填した硬化型インキを上述の如（変則的に硬
化させるため、即ち完全に硬化させる版四部内側のイン
キ部分においてはインキを非流動性として該凹部のパタ
ーン形状に相応した形状にそのまま賦型保持できる上、
不完全硬化状態の表層のインキ部分においてはインキに
よる粘着性を残存させることができるという両件用があ
るため、版通りの微細パターンからなる硬化インキ層を
変形なく忠実に、しかも簡便で効率良く形成することが
できる。

上記の特殊凹版印刷法では、まず使用する凹版は平板状
のものであっても、例えばゴムローラ等に版下を巻き付
けた円筒状のものであってもよい。

また板間部の形成方法は特に限定されず、例えば、平滑
に研磨された金属製版材（一般に銅、銅合金、鉄、鉄合
金等、その他の金属）を微細切削法にて切削形成したり
、該版材にフォトファブリケーションを利用して光学的
にレジストマスクを設けた後、エンチング形成すること
ができる。その板間部は線幅が５〜５０μｍ程度、深さ
（板温）が１〜１０μｍ程度の微細パターン状に構成す
ることができる６版材としてはガラス、セラミック等の
硬質の材質からなるものを使用してもよい。硬化型イン
キの板間部内への充填は、例えば該インキを全面に塗布
した後、不要となるインキを薄い金属ブレード等からな
るドクターにて掻きとって除去することにより行う。使
用する硬化型インキとしては、熱（赤外線）硬化型タイ
プ、紫外線硬化型タイプ、電子線硬化型タイプのものを
使用できる。これら硬化型インキの硬化度合いは上記の
如き変則的硬化がなされる条件であればよく、具体的に
は少なくとも表層部においてインキの粘着性が残存し、
それ以外の部分において増粘又は硬化反応の発生により
インキの流動性が消滅する程度である。

上記凹版印刷によれば、使用するインキとして粘度が比
較的小さい（５０〜５００ボイズ）ものを使用できるた
め好適であり、しかもインキ中の不純物を精製して除去
することも可能となる。

〔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。

被加工物として、第１図に図示の如くガラス基板１１上
にシリコン（ｐ−３ｉ）を成膜加工後、シリコン膜１２
を含む表面全面に絶縁膜１３を形成し、その表面にゲー
ト用シリコン（ｐ−３ｉ）を成膜１４シて構成したもの
（ＴＰＴ基板）を用いた。この被加工物全面にスピンナ
ー塗布法にてフォトレジスト（東京応化製：０ＦＰＲ）
を膜厚が１μｍとなるように塗布した。

次いで、線幅１０μｍ、板温２μｍの細線パターンをフ
ォトファブリケーション法にて製版した銅製版下をゴム
ローラに巻きつけてなる版胴ローラに、赤、緑、ブラッ
クの顔料を０．０１〜０．０７μｍまでの粒径範囲に細
粒化してｌＱｗｔ％程度含有させたノボラック−メラミ
ン系熱硬化性インキを、かけ流し法にて塗布し、しかる
後ドクターにて板間部以外の不要なインキを掻き落とし
て除去した。その後、遠赤外線を版胴ローラ表面に照射
してインキを不規則的に硬化せしめた。次いで、この硬
化処理後のローラを上記レジスト膜を形成した被加工物
上に正確に位置合わせして設置して転がし、上記インキ
からなる印刷層を形成した。

その印刷パターンは膜厚が１．５μｍで、ゲート長（線
幅）力＜１０μｍのものであった。

次に上記印刷層面側より紫外線を照射してフォトレジス
ト膜の現像を行った。尚、この工程ではフォトマスクを
使用していた従来法の如き該マスクと被加工物との位置
合わせを行う必要がなく、効率の良い作業が可能であっ
た。

現像終了後、酸素５％含有のＣＦ、ガスを用いてドライ
エンチングを行い、最後にレジスト膜を除去して本発明
方法による加工を絆了した。

加工形成されたゲート用ポリシリコン層は、所望通りの
極細で精密なものであり、ステンパー等のアライナ−（
位置合わせ装Ｗ）を使って加工する従来法で得られるも
のと同等の精度、特性を示す優れたものであった。

〔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、紫外線
遮断性印刷層を被加工物上に塗布したフォトレジスト膜
上に印刷形成し、その印刷層パターンを介して該レジス
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（、多種多様なレジストＭｌ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
記印刷層の形成に印刷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
等を必要とセ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。また本発明方法では被
加工物上に予めフォトレジストを塗布して表面平滑化し
てから上記紫外線遮断性印刷層を印刷形成できるため、
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腹れがない。更にフォトリソ法
に近位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
ン化後のエツ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（量産的）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ン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、通常のフォトリソ法
でのアライメント露光工程が不要であることと相まって
、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）〜（ｅ）は本発明加工方法の一実施例を示
す各工程の断面説明図である。 １・・・被加工物　　２・・・フォトレジスト膜３・・
・紫外線遮断性インキ印刷層 ４・・・紫外線　　　５・・・微細パターント・・被加
工物 ２・・・フォトレジスト膜 ３・・・紫外線遮断性インキ印刷層 ４・・・紫外線 ５・・・微細パターン 第 ！ 図 一） ↓ ル ↓ （ｂ） （Ｃ） （ｄ） （ｅ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工物にフォトレジストを塗布した後、該フォ
   トレジスト上に紫外線遮断性インキからなる印刷層を所
   望形状で印刷形成し、次いで該印刷層側から紫外線を照
   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。
2. （２）請求項１に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。