JPH0648677B2 - レジストパターンの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、半導体装置等を製造するためのフォトリソグ
ラフィー技術で用いるレジストパターンを高精度にかつ
量産的に形成できる方法に関する。

＜従来の技術及び発明が解決しようとする課題＞ 薄膜トランジスター（ＴＦＴ）によって各画素のスイッ
チングを行うアクティブマトリックス方式の液晶ディス
プレイ（ＬＣＤ）は、高画質を得ることができる利点を
有している。このアクティブマトリックス方式のＬＣＤ
は、ポケットＴＶ、ポータブルＴＶ用として実用化の段
階に入っており、近年は、この液晶ディスプレイを対角
２０インチ、４０インチ、７０インチと大型化するため
の研究が盛んに行なわれている。

ところでこの液晶ディスプレイを大型化する場合、液晶
ディスプレイのＴＦＴの部分を製作する際に行なわれて
いるフォトリソグラフィー工程、つまりレジストを塗
布、露光、現像してレジストパターンを形成した後エッ
チング処理を行うフォトリソグラフィー工程で用いる製
造装置、特に大型露光装置を開発するために莫大な費用
が必要になる問題が生じている。

このような問題に対処するために、従来より、金属板の
エッチング用レジストパターンや回路パターンを形成す
る際に広く採られているスクリーン印刷法やオフセット
印刷法を利用することが提案されている。

スクリーン印刷法はメッシュ状スクリーンに所定のパタ
ーンのインキ遮蔽マスクを形成し、貫通透過部からイン
キを通過させて被印刷体に付着させることにより印刷を
行う方法である。この印刷法ではインキの厚刷り（数μ
ｍ〜２０μｍ厚）が容易なので、耐食性に優れたレジス
トパターンを印刷できる利点がある。しかしながらこの
スクリーン印刷法では、２００μｍ以下の微細なパター
ンの印刷が困難である。

また、オフセット印刷法は、ＰＳ版に親油性部と親水性
部を形成し、親水性部に水分を保持させて油性インキを
反発させ、親油性部のみに選択的にインキを付着させ、
かかるインキパターンを被印刷体に印刷する方法であ
る。このオフセット印刷法では、印刷適性をあげるため
に、版上のインキパターンを一度ゴムブランケットに転
写し、この後に被印刷体に再転写している。このオフセ
ット印刷法は、比較的微細な画線を得ることができる利
点がある。しかしながらこのオフセット印刷法では、イ
ンキング方式や２回の転写操作等の関係により印刷され
る画線が１μｍ程度の薄いものとなり、印刷画線にピン
ホールや断線が発生し易い欠点がある。またこの問題に
対処するために版に付着させるインキの膜厚を増すと、
その影響で印刷画線が太くなり１００〜２００μｍ程度
の線幅が限界となってしまう。

本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、微細で且
つ適度な厚みを有するレジストパターンを正確且つ鮮明
に、また効率的且つ安価に形成できるレジストパターン
の形成方法を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明では、印刷用凹版の画線凹部に粘性インキを充填
し、画線凹部以外のインキをドクターで除去し、ついで
画線凹部内のインキを硬化させ、この後に画線凹部内で
硬化されたインキを被印刷体である薄膜トランジスタ形
成用基版に転写して、レジストパターンを形成すること
により前記課題の解決を図った。

この形成方法で用いる凹版の版材には、通常、銅、銅合
金、ステンレス等の金属版が利用されるが、その他にも
ガラス、セラミック等各種の版材を利用することができ
る。また印刷用版は、通常ゴムローラに巻き付けられた
版銅ローラーの状態で用いられるが、平板状の状態で利
用することもできる。

印刷用版に所定パターンの画線凹部を形成する手段は特
に限定されるものでなく、研磨された版材に微細切削法
で画線凹部を形成するような機械的な手段や、フォトフ
ァブリケーション技術を利用してエッチングして画線凹
部を形成するといった化学的な手段など各種の手段を採
用できる。このようにして形成される画線凹部の線幅は
通常３〜７０μｍ程度、深さ（版深）は１〜１０μｍ程
度である。

また印刷用凹版の画線凹部内のインキの硬化は、熱を加
えたり、紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）や電子線（Ｅ
Ｂ）等の放射によって行うことができる。

本発明の形成方法には、アクリル−エポキシ系紫外線硬
化性インキ等の紫外線硬化型インキ、赤外線（熱）硬化
型インキ、電子線硬化型インキなど各種のインキを利用
できる。それらの中でも、空気によって硬化が阻害され
る嫌気性タイプのインキ、例えばアクリル重合タイプで
あるニツセッＰＥ−１１８（日本カーバイド工業（株）
製）等が好適である。この嫌気性タイプのインキを用い
ると凹版の画線凹部に充填されたインキを硬化させたと
き、空気に触れる凹部開口側の部分は硬化し難く不完全
硬化状態となり粘着性が残存し、画線凹部内で硬化され
たインキの薄膜トランジスタ形成用基板への転写を容易
に行える利点がある。

しかし本発明のレジストパターンの形成方法で利用でき
るインキは、このような嫌気性タイプのものに限定され
ることはない。

画線凹部内で硬化されたインキの薄膜トランジスタ形成
用基板への転写が容易でない場合は、基板上に予め薄く
粘着性又は接着性の被膜を形成しておくと良い。このよ
うな被膜を形成する材料としては、各種市販品があり、
接着・粘着過程が溶剤賦活型、熱賦活型、圧力賦活型、
化学反応型のもの等がある。この場合、塗布された粘着
性又は接着性の被膜の不要部分を除去する必要が有る
が、不要部分の被膜の除去は、プラズマ等のドライエッ
チング、エッチング液によるウエットエッチング等のエ
ッチング法によって行うことができる。

また表面に凹凸のある薄膜トランジスタ形成用基板、例
えばプロセスを経た基板に本発明の形成方法でレジスト
パターンを形成する場合は、基板上に予めフォトレジス
トを塗布した後、インキの転写を行うと良い。基板に塗
布されたフォトレジストは、転写されたインキをマスキ
ングレジストとして紫外線等で露光処理した後、エッチ
ングすることにより不要部分を除去される。この場合に
用いるインキとしては、フォトレジストが紫外線硬化型
のものであれば、紫外線を遮蔽できるカーボンブラッ
ク、紫外線吸収顔料等が混合されたインキが好適であ
る。

＜作用＞ 本発明のレジストパターン形成方法では、版として凹版
を使用し、この凹版の画線凹部に充填したインキを硬化
させた後被印刷体である薄膜トランジスタ形成用基板に
転写するので、硬化処理によりインキは画線凹部内にお
いて増粘または硬化し、インキの流動性は消滅する。そ
して非流動状態となったインキは版上でパターニングさ
れた形状をそのままに保持して基板に転写される。

従ってこの形成方法によれば、微細パターンを有するイ
ンキ層（レジストパターン）を版通りに形成することが
できる。

また本発明の形成方法によれば、被印刷体である薄膜ト
ランジスタ形成用基板に転写されるインキは凹版の画線
凹部内に収容されているので、転写する際にインキが押
し潰されることはない。従って本発明の形成方法によれ
ば、版の画線凹部の深さに応じた適宜な厚みのレジスト
パターンを形成できる。

さらに被印刷体である薄膜トランジスタ形成用基板上に
予め薄い接着性／粘着性被膜を塗布して本発明の形成方
法を行うと、版の画線凹部内で硬化されたインキが接着
性／粘着性被膜に付着して基板側に引っ張られるので、
転写を容易に行なうことができる。

プロセスを経たＴＦＴ基板等，表面に凹凸のある基板に
本発明の形成方法でレジストパターンを形成する場合、
基板上に予めフォトレジストを塗布すると、基板の表面
が平滑化されるためインキの付着が良く、インキの転写
が良好に行なわれる。またフォトレジストは有機物であ
り、表面が柔軟なので、画線凹部内のインキと良好に密
着する。この点でもこの方法によればインキの転写が容
易に行なわれる。

＜実施例＞ 次に、図面を参照しつつ本発明のレジストパターンの形
成方法を説明する。

〔実施例１〕 第１図ないし第４図は本発明のレジストパターンの形成
方法の一実施例を工程順に示すもので、図中符号１は印
刷用版である。この印刷用版１は銅板製の凹版で、ゴム
ローラー２０に巻き付けられている。この印刷用版１に
はＴＦＴの半導体膜を形成するためのレジストパターン
に対応した画線凹部２がパターン形成されている。この
画線凹部２はエッチング処理によって形成されたもので
その最小線幅は２０μｍ、深さ（版深）は３μｍであっ
た。

この印刷用版１の表面に第２図に示すように、アクリル
−エポキシ系紫外線硬化性インキ３を塗布し、ついで不
要なインキを薄い金属ブレード等からなるドクター４で
掻き取って除去し、画線凹部２のみにインキ３を残留充
填させた。ここではインキ３として、酸素に接するとそ
の硬化が阻害される嫌気性のものを用いた。

この後、第３図に示すように、印刷用版１の表面に紫外
線を所定時間照射してインキ３を硬化せしめた。この結
果、画線凹部２の奥方にあるインキ３は完全に硬化し、
この部分は完全硬化部３ｃとなり、外気に接する部分は
不完全硬化し、この部分は不完全硬化表層部３ｂとなっ
た。不完全硬化表層部３ｂでは粘着性が残っていた。

このように変則的にインキを硬化させた後、第４図に示
すように、ｐ−Ｓｉ膜６が形成されたＴＦＴ基板（被印
刷体）７の上に印刷用版１を設置し正確に位置を合わせ
た後両者を密着させゆっくりと転がし、硬化されたイン
キ３に転移させた。印刷用版１が基板７から離れると画
線凹部２内で硬化したインキ３がＴＦＴ基板７に転写さ
れて最小線幅２０μｍ、膜厚３μｍのレジストパターン
が精度良く再現されていた。

このレジストパターン形成方法では、版１として凹版を
使用し、この凹版１の画線凹部２に充填したインキ３を
硬化させた後ＴＦＴ基板７に転写したので、インキ３は
画線凹部２内において増粘または硬化して画線凹部２の
形状をそのままに保持してＴＦＴ基板７に転写される。

従ってこの形成方法によれば、インキ３からなる微細な
レジストパターンを版通りに形成することができる。

またこのレジストパターンの形成方法によれば、ＴＦＴ
基板７に転写されるインキ３は凹版１の画線凹部２内に
収納されているので、転写する際にインキ３が押し潰さ
れることはない。従ってこの形成方法によれば、版１の
画線凹部２の深さに応じた適宜な厚みのレジストパター
ンを形成できる。

〔実施例２〕 第５図は、請求項２のレジストパターンの形成方法を説
明するものである。

このレジストパターンの形成方法では、ＴＦＴ基板７上
にアクリル樹脂系粘着層８を１μｍ厚で塗布した。

他方、実施例１と同様に、深さ２μｍ、最小線幅１５μ
ｍの画線凹部２が形成された印刷用版１にアクリル−エ
ポキシ系紫外線硬化性インキを塗布した後、ドクター４
にて版１の画線凹部２以外のインキ３を掻き落として除
去し、紫外線照射でインキ３を硬化せしめた。

ついでこの印刷用版１を粘着層８が形成されたＴＦＴ基
板７へ密着させて、硬化されたインキ３を基板７へ転写
した。

ついでこのインキ３が転写されたＴＦＴ基板７を酸素プ
ラズマ雰囲気中に１０分間暴露して、粘着層８のインキ
に覆われない部分を除去した。インキ３はエポキシ成分
に由来するベンゼン環を有するので酸素プラズマに侵さ
れにくいが、アクリル樹脂からなる粘着層８は酸素プラ
ズマによって容易に除去された。

この結果、ＴＦＴ基板７上には最小線幅１５μｍ、膜厚
３μｍ（インキ３の層が２μｍ＋粘着層８の層が１μ
ｍ）のレジストパターンが精度良く再現されていた。

このレジストパターンの形成方法によれば、前記実施例
１と同様の作用効果を得ることができる。

またさらにこのレジストパターンの形成方法によれば、
ＴＦＴ基板７上に予め薄い粘着層８を塗布しておくの
で、版１の画線凹部２内で硬化されたインキ３が粘着層
８に付着してＴＦＴ基板７側に引っ張られ、転写が容易
に行なわれる。

〔実施例３〕 第６図ないし第８図は、請求項３の形成方法を説明する
ものである。

この形成方法の対象とするＴＦＴ基板７は、すでにゲー
ト電極、絶縁膜等が形成されており、その上に画素電
極、信号電極等を形成するためのインジウム・すず・酸
化物（ＩＴＯ）の膜９がスパッタされたものである、そ
してこの形成方法では、このＴＦＴ基板７に予めＯＦＰ
Ｒレジスト（東京応化製）を厚さ１μｍに塗布してフォ
トレジスト層９を形成した。

他方、画素電極等を形成するためのレジストパターンに
対応する画線凹部２（深さ２μｍ）がパターン形成され
た印刷用版１を準備した。ついでこの印刷用版１に、紫
外線を遮蔽するカーボンブラックが混合されたノボラッ
ク−メラミン系熱硬化性インキ３を塗布した後、ドクタ
ー４にて画線凹部２以外のインキ３を掻き落とし除去し
た。この後、遠赤外線を印刷用版１の表面に照射してイ
ンキ３を硬化せしめた。

ついでこの印刷用版１を、第６図に示すように、前記フ
ォトレジスト層９が形成されたＴＦＴ基板７の上に設置
し正確に位置合わせを行い硬化されたインキ３を転移さ
せた。

ついでこのＴＦＴ基板７に紫外線照射した。その結果、
転写された硬化インキ３がマスクの機能を果たしフォト
レジスト層９を所定のパターンで感光させることができ
た。

この後現像処理を行ったところ、第８図に示すように、
ＴＦＴ基板７には最小線幅１０μｍ、膜厚２μｍのレジ
ストパターンが形成された。

この形成方法では、前記実施例１と同様の作用効果が得
られる上に、予めＴＦＴ基板７にフォトレジスト層９を
形成したので、プロセスを経て表面が凹凸に生じたＴＦ
Ｔ基板７の表面がレジスト層９によって平滑化される。
従ってこの形成方法によれば、硬化されたインキ３の転
写を良好に行うことができる。またフォトレジスト層９
は有機物で形成されており、表面に柔軟性があるので、
画線凹部２内で硬化されたインキ３と緊密に密着でき
る。よってこの形成方法によれば、この点でも硬化され
たインキ３の転写が良好に行なわれる利点がある。

またこの形成方法では、フォトレジスト層９上に直接マ
スクとなるインキ３が積層されているので、フォトレジ
スト層９を露光させる際に何等位置合わせを行う必要が
無く、露光処理が容易である利点がある。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明のレジストパターンの形成
方法は、印刷用凹版の画線凹部に粘性インキを充填し、
画線凹部以外の非画線部のインキをドクターで除去し、
ついで画線凹部内のインキを硬化させ、この後に画線凹
部内で硬化されたインキを被印刷体である薄膜トランジ
スタ形成用基板に転写してレジストパターンとすること
を特徴とする方法なので、硬化処理によりインキは画線
凹部内において増粘または硬化し、インキの流動性は消
滅する。そしてインキは非流動状態となって版上でパタ
ーニングされた形状をそのままに保持してＴＦＴ基板に
転写される。

従って本発明の形成方法によれば、インキが基板上で流
動することがなく、インキからなる微細なレジストパタ
ーンを版通りに形成することができる。

また本発明の形成方法によれば、ＴＦＴ基板に転写され
るインキが凹版の画線凹部内に収容されているので、転
写の際にインキが押し潰されることはない。従って本発
明の形成方法によれば、版の画線凹部の深さに応じた厚
みのレジストパターンを形成できる。

よって本発明のレジストパターンの形成方法によれば、
微細で且つ適度な厚みを有するレジストパターンを正確
且つ鮮明に、また効率的且つ安価に形成することができ
る。

請求項２のレジストパターンの形成方法は、被印刷体で
あるＴＦＴ基板上に予め薄い粘着性又は接着性を発揮す
る被膜を塗布した後、画線凹部内で硬化されたインキの
転写を行うので、版の画線凹部内で硬化されたインキが
粘着性被膜に付着してＴＦＴ基板側に引っ張られる。よ
ってこのレジストパターンの形成方法によれば、転写を
容易に行なうことができる。

請求項３のレジストパターンの形成方法は、被印刷体で
あるＴＦＴ基板上に予めフォトレジストを塗布した後に
硬化されたインキの転写を行うので、プロセスを経て表
面に凹凸の生じたＴＦＴ基板表面が平滑化された状態で
転写が行なわれる。従ってこのレジストパターンの形成
方法によれば、凹凸のあるＴＦＴ基板に対してもレジス
トパターンを良好に転写できる。またフォトレジストは
有機物であり、柔軟な表面を形成するので、画線凹部内
に収容されている硬化されたインクと良好に密着する。
このためこの点でもこの形成方法はレジストパターンと
なるインキの転写が良好に行なわれるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は実施例１のレジストパターンの形
成方法の各工程を示す断面図、第５図は実施例２のレジ
ストパターンの形成方法を説明するための断面図、第６
図ないし第８図は実施例３のレジストパターンの形成方
法の各工程を示す断面図である。 １……凹版、２……画線凹部、３……インキ、４……ド
クター、７……ＴＦＴ基板、８……粘着層、９……フォ
トレジスト層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印刷用凹版の画線凹部に粘性インキを充填
   し、画線凹部以外のインキをドクターで除去し、ついで
   画線凹部内のインキを硬化させ、この後に画線凹部内で
   硬化されたインキを被印刷体である薄膜トランジスタ形
   成用基板に転写してレジストパターンとすることを特徴
   とするレジストパターンの形成方法。
2. 【請求項２】前記被印刷体である薄膜トランジスタ形成
   用基板上に粘着性又は接着性を発揮する被膜を予め塗布
   した後、前記印刷用凹版の画線凹部内で硬化されたイン
   キを転写することを特徴とする請求項１記載のレジスト
   パターンの形成方法。
3. 【請求項３】前記被印刷体である薄膜トランジスタ形成
   用基板上に予めフォトレジストを塗布した後、前記印刷
   用凹版の画線凹部内で硬化されたインキを転写すること
   を特徴とする請求項１記載のレジストパターンの形成方
   法。