JPH11282009A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 写真製版工程におけるポストベーク処理の際
に、未露光の感光剤が昇華するこによる装置汚染、およ
び、その昇華物質エッチング不良に起因するパターン欠
陥を防止できる製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の液晶表示装置の製造方法は、ノ
ボラック樹脂を主成分とするフォトレジストを用いて所
定のパターンを形成する際に、塗布工程、露光工程、現
像工程と処理される中で現像工程直後でポストベーク直
前に光照射し、前記ノボラック樹脂中のナフトキノンジ
アジドをカルボン酸構造とする工程を含むことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置、とり
わけ薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまではマトリクス状に複数の薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴと略す）を有する液晶表示装置のＴ
ＦＴの構造に関しては、日経マイクロデバイス編、フラ
ットパネルディスプレイ１９９３、１９９２年１２月１
０日、日経ＢＰ社、２１２頁、ならびに生垣および鷲田
編、液晶ディスプレイ製造装置実用便覧、１９９３年４
月３０日、サイエンスフォラム社刊、２３頁等の書籍に
記載されている構造が一般であり、その製造工程は６〜
８枚のフォトマスクを用いて成膜、写真製版、エッチン
グ、レジスト剥離を繰り返して形成される。このうち写
真製版工程は、フォトレジスト塗布、プレベーク、露
光、現像、ポストベークの各工程の一連の作業よりな
り、これらの工程を経て所定のレジストパターンが形成
される。これらの中の露光工程においては処理タクトを
向上させるために感光剤を多量に含有させた組成を有す
るノボラック樹脂を主成分とするポジ型フォトレジスト
材料を使用することが一般的である。

【０００３】図２はたとえば、特開昭６３−１０１５６
号公報に開示されるポジ型フォトレジストを用いてウエ
ハ上にパターン形成する工程を示した説明図であり、図
において、１はポジ型フォトレジストであり、２は被加
工膜であり、３はウエハであり、４は感光剤分解波長光
であり、５は紫外光であり、６は基板加熱を示してい
る。

【０００４】図の（ａ）はレジスト剤を露光して現像処
理を行ないポジ型レジストパターン１を形成したところ
である。

【０００５】図の（ｂ）は形成したレジストパターン１
にたとえば波長４３６ｎｍの感光剤分解波長を照射し
て、レジストに残存している感光剤を分解除去してい
る。

【０００６】図の（ｃ）は、前記波長光の輻射による感
光剤の分解除去終了後、基板加熱６を行ないながら、形
成されたレジストパターン１に紫外光５の照射を実施し
ている。

【０００７】このように、パターン形成の工程中、レジ
ストパターンに前記波長４３６ｎｍの光照射を行なう技
術が開示されているが、前述のとおり感光剤の分解を行
なうためのものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のように
露光工程の処理タクトを上げる手段としてフォトレジス
トを高感度化させるために前記ノボラック樹脂を主成分
とするポジ型フォトレジスト材料は感光剤を多量に含有
させた組成であるので、前述のパターン形成方法では感
光剤の分解は充分ではなく、パターン上に残存する。こ
のばあい、写真製版工程の最後の工程であるポストベー
ク工程において感光剤が昇華してしまい、この昇華物質
によってベーク炉の中を汚染する。これらの汚染物質が
ＴＦＴを形成した基板側に再付着して基板側を汚染す
る。最悪の場合次工程のエッチング工程へ持ち込まれエ
ッチング時のマスクとして作用し、パターン不良を引き
起こす。さらにエッチング装置側をも汚染する。２次汚
染も引き起こす。通常これらの不良を防止するために頻
繁にクリーニングを実施する必要があり、クリーニング
時には製品の処理をストップするために処理能力が低下
する。

【０００９】昇華物質の発生を抑制するための簡単な手
段としては、ポストベーク温度を低くすることが考えら
れるが、温度を下げることはフォトレジストの溶媒（一
般に高沸点溶媒が用いられる）が充分揮発させることが
できず、パターン形状、密着力、エッチング耐性の低下
等のプロセス不良を引き起こすため、実際には適用でき
ない。

【００１０】本発明は以上のような不具合を改善し、露
光工程の処理タクトをあげ、かつ装置汚染（２次汚染も
含む）を極力防止して稼動率を低下させることなく、密
着力の充分なレジストパターンを形成する方法を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するための手段として、以下の処理をすることから
構成される。

【００１２】従来の写真製版のフローの内、フォトレジ
スト塗布→プレベーク→露光（周辺露光）→現像までは
従来と同様のフローにて処理する。この現像が終了した
段階で所定のパターンが形成されている。通常フォトレ
ジストにはノボラック系のポジ型レジストを使用してい
るので光照射したところが現像により溶解し、未露光部
が残しパターンを形成している。

【００１３】形成したレジストパターンは、ノボラック
樹脂と未露光の感光剤（通常は種々の置換基をもつナフ
トキノンジアジド）と少量の添加剤から構成される。液
晶表示装置の製造には感光剤の含有率の高いフォトレジ
ストが使用されている。このレジストパターンを次のポ
ストベーク処理する前に、ｇ線を中心とするスペクトル
分布を有する光源（ＵＶ，可視光源）を用いて全面を光
照射すると、大気中、室温で簡単にナフトキノンジアジ
ドは光反応してカルボン酸を有する構造になる。

【００１４】このように光反応させて、ナフトキノンジ
アジドをカルボン酸構造にすることで、感光剤の成分で
ある物質の安定性が増大し、昇華しにくくなる。これは
光反応で生成するカルボン酸化合物は元の感光剤と炭素
数は同じであるので（分解して低分子量化合物に分解す
ることはない）、有機物質の性質として一般に同一炭素
数の場合カルボン酸構造を有する化合物の方が融点、沸
点等が高くなり、昇華温度も上昇し昇華がしにくくな
る。

【００１５】従って光反応させた後にポストベークする
ことで、ポストベーク時に生じる昇華物質の生成を抑制
することができる。これにより昇華物質が引き起こして
いた不良の発生、装置汚染（２次汚染も含む）を低減す
ることができた。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 次に本発明の実施の形態について図を用いて詳細に説明
する。

【００１７】図１は、本発明にかかわる液晶表示装置の
製造方法にかかわるパターン形成方法を示す説明図であ
る。図２に示した要素と同一の要素には同一の符号を付
して示した。本実施の形態においては感光剤分解波長光
４や基板加熱６は用いられない。図１の（ａ）は従来と
同様の工程を示す。図１の（ｂ）において、本発明の光
照射が行なわれる。

【００１８】代表的な液晶用フォトレジストの市販品で
あるＴＦＲ−８６０（東京応化工業（株））を使用した
場合について説明する。前記ＴＦＲ−８６０は、ノボラ
ック樹脂を主成分とし、ナフトキノンジアジド化合物を
感光剤に使用したものである。まず基板に１．５μｍの
初期膜厚でレジストをスピン塗布する。所定の温度約１
０５℃でプレベークした後、最適露光量で露光し、所定
の現像液で一定時間（６０〜９０秒）現像し、純水で６
０〜９０秒間リンスする。

【００１９】次に、ハロゲンランプを縦横に複数個、た
とえば４×５＝２０個配列させた光源部の下に現像の完
了した基板を置く。光照射時の雰囲気は室温約２５℃、
大気中とする。基板の加熱も必要ない。照射時間はラン
プの出力、基板との距離等によって多少異なってくる
が、現像の処理タクトに合わせる方が全体の処理効率の
ロスが少なくてすむ。一つの例として２０Ｗのハロゲン
ランプを基板の上５〜１０ｍｍの間隔で配置した場合６
０〜７５秒タクトで効果的な処理ができた。

【００２０】以上のように光照射を行なったばあいと、
従来と同様に光照射を行なわなかったばあいのサンプル
ノポストベーク前後の重量減少を比較した結果を表１に
示す。レジスト中からの昇華物質の減少はポストベーク
前後のレジスト膜の重量減少から計算できる。５インチ
シリコンウエハで実験した結果を下表に示す。ポストベ
ーク前に光照射したサンプルは重量減少量が少ない。

【００２１】

【表１】

【００２２】以上のように光照射した後、通常通りポス
トベークを所定の温度約１４５℃で実施する。このよう
に光照射工程を追加したフローで処理したレジストパタ
ーンからは昇華物質の発生がなく装置の汚染がなく、さ
らには汚染された装置から基板への昇華物質の付着によ
るパターン欠陥や次工程のエッチング装置への２次汚染
も少なくすることができる。

【００２３】レジスト中の感光剤の光反応を構造の簡単
なナフトキノンジアジド化合物（１）を用いて化学反応
で説明すると、以下のようになる。

【００２４】

【化１】

【００２５】すなわちナフトキノンジアジド化合物
（１）は大気中で光照射されると、空気中の水分と反応
してカルボン酸の構造を有する化合物に変化する。実際
のレジスト中の感光剤の構造はもっと複雑である。比較
的簡単な構造を有する感光剤の１つの化学構造を（３）
として示す。

【００２６】

【化２】

【００２７】また、本発明にかかわる液晶表示装置は、
前述した光照射工程の処理を実施できる処理ユニットを
構成要素とし、現像処理直後に室温で紫外、可視光源を
用いて光照射し、光照射に引き続きポストベーク処理を
することができるように連続して現像ユニットと光照射
ユニットとポストベークユニットを配置して構成されて
いる。

【００２８】実施の形態２ 次に本発明の他の実施の形態について詳細に説明する。

【００２９】実施の形態１ではポジ型フォトレジストに
ＴＦＲ−８６０を用いたが、液晶表示装置用のノボラッ
ク系ポジ型フォトレジストであれば、どのメーカの物で
も適用できる。例えば、ＴＦＰ−６５０（Ｆ）（クラリ
アントジャパン（株））等も同様の効果があった。

【００３０】実施の形態３ 次に本発明のさらに他の実施の形態について詳細に説明
する。

【００３１】実施の形態１で処理した装置は基板より広
いエリアに光を照射できる処理部に一定時間（６０〜９
０秒）基板を保持した後、ポストベークしたが、この方
法に限るものではない。例えば、スリット状の光源を用
いれば、その下を基板をゆっくりと一定の速度で通過さ
せることで光反応をさせることができ、前述と同様の効
果が得られる。

【００３２】また、光源にはハロゲンランプを用いるこ
とを記述したが、これに限るものではない。例えば、水
銀ランプを用いることも可能である。水銀ランプの場合
も一括照射と、スリット状の光源部の下をゆっくりと搬
送する方法がある。

【００３３】

【発明の効果】このように光反応させて、ナフトキノン
ジアジドをカルボン酸構造にすることで、この後のポス
トベーク処理時に（一般に高沸点溶剤を除去するための
ベークであるので１５０℃程度の温度が適用される）感
光剤が昇華することなく処理できるため、昇華物質の析
出による装置汚染を防止することができる。これにより
昇華物質が原因となるパターニング不良が低減し、製品
の歩留りが向上する。また、装置のクリーニング頻度が
現象することで装置の実稼動時間が増加し、生産性が向
上する。さらに次工程のエッチングへの汚染物質の持ち
出しも減少するので装置汚染の拡大を防ぐことができ
る。

【００３４】昇華物質の発生は現像後のポストベーク処
理の時に発生するので、ポストベークの直前に、昇華し
にくい構造に変化させることで昇華物質の生成を抑制し
たものである。つまり、現像の完了したレジストパター
ン中に含まれている未露光の感光剤にＵＶ、可視光を照
射して、昇華しにくい物質に変化させることで昇華物質
の生成を抑制した。本発明にかかわる製造方法は、所望
のレジストパターンの形成に対して不具合を誘発するこ
とはなかった。

【００３５】このような処理をすることで、パターンの
汚染によるエッチング不良が減少し、パターン欠陥が減
少した。また昇華物質のクリーニングに要する時間が減
少し、装置の実稼動時間が増加した。さらに、次工程の
エッチング装置への昇華物質の持ち込みによる２次汚染
も少なくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわるパターン形成方法を示した説
明図である。

【図２】従来技術にかかわるパターン形成方法を示した
説明図である。

【符号の説明】

１ ポジ型フォトレジスト ２ 被加工膜 ３ ウエハ ５ 紫外光

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示装置を製造する過程において、
   ノボラック樹脂を主成分とするフォトレジストを用いて
   所定のパターンを形成する際に、塗布工程、露光工程、
   現像工程と処理される中で現像工程直後でポストベーク
   直前に光照射し、前記ノボラック樹脂中のナフトキノン
   ジアジドをカルボン酸構造とする工程を含むことを特徴
   とする液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記光照射工程において、この光源が紫
   外光、可視光および紫外可視光のうちのいずれかである
   請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記紫外光の波長がｇ線範囲である請求
   項２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記光照射工程において、その光照射が
   室温かつ大気中で実施される請求項１記載の液晶表示装
   置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記請求項２記載の処理を実施できる処
   理ユニットを構成要素とし、現像処理直後に室温で紫
   外、可視光源を用いて光照射し、光照射に引き続きポス
   トベーク処理をすることができるように連続して現像ユ
   ニットと光照射ユニットとポストベークユニットを配置
   してなることを特徴とする液晶表示装置の製造装置。
6. 【請求項６】 前記請求項４記載の処理を実施できる処
   理ユニットを構成要素とし、現像処理直後に室温で紫
   外、可視光源を用いて光照射し、光照射に引き続きポス
   トベーク処理をすることができるように連続して現像ユ
   ニットと光照射ユニットとポストベークユニットを配置
   してなることを特徴とする液晶表示装置の製造装置。