KR20070007172A - 회로 기판, 회로 기판의 제조방법 및 회로 기판을 갖춘표시 장치 - Google Patents

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KR20070007172A
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다다히로 오미
게이이치 니이
데루히코 스즈키
다케요시 가토
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다다히로 오미
니폰 제온 가부시키가이샤
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Abstract

절연 기판상에 열경화성의 감광성 수지막을 스핀 코팅법 등에 의해 형성하고, 감광성 수지막에 자외선 등의 방사선을 노광하고, 현상제 또는 에칭에 의해서 현상하고, 감광성 수지막을 가열 경화시키고, 필요에 따라 산소 플라즈마 처리 또는 자외선 조사 처리하고, 상기 감광성 수지막을 건조시켜 수지막 중의 수분량을 조정하고, 이어서 불소 가스 분위기에 폭로하고, 어닐링 처리를 하고, 이어서 불산계 약액으로 수지막을 침지하는 것을 포함하는 회로 기판의 제조방법.

Description

회로 기판, 회로 기판의 제조방법 및 회로 기판을 갖춘 표시 장치{CIRCUIT BOARD, CIRCUIT BOARD MANUFACTURING METHOD AND DISPLAY APPARATUS PROVIDED WITH CIRCUIT BOARD}
본 발명은, 전기·전자 용도로 유용한 회로 기판, 회로 기판의 제조방법 및 회로 기판을 갖춘 표시 장치에 관한 것이다.
전자 기기용 기판은, 유리나 수지 등의 절연 기판 또는 적어도 표면이 절연체로 형성된 기판에, 다수의 박막 트랜지스터 및 이들 트랜지스터 상호간 또는 상기 트랜지스터와 전원이나 입출력 단자 사이의 접속을 하기 위한 전기 배선층을 단층 또는 다층으로 배치하여 구성되는 것이다.
대표적인 전자 기기용 기판의 실시태양의 하나로 능동 매트릭스 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치 등의 표시 장치가 있다. 주사선, 신호선 등을 포함하는 기판 전체는 능동 매트릭스 기판이라고도 불리고, 기판의 표면에, 감압 분위기에서의 성막이나 포토리소그라피 등의 공정에 의해 몇 층쯤의 회로 패턴을 형성하여 구성되어 있다. 표시 장치의 비용 저감의 관점에서, 감압 분위기에서의 성막 공정이 나 포토리소그라피 공정의 삭감이 검토되고 있다.
특히, 배선을 스퍼터링에 의해 성막하는 공정에서는, 전면(全面)에 성막한 배선 재료를 포토리소그라피법에 의해 가공하여 배선부를 형성한다. 이 때문에, 배선 재료의 대부분이 에칭 제거되어 버린다. 또한, 막 두께의 균일성을 확보하기 위해서, 기판 면적에 비하여 큰 배선 재료의 타겟을 사용한다. 이 때문에, 배선 재료의 이용 효율이 현저히 낮아, 전자 기기용 기판의 제조 비용을 상승시키는 요인이 되고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 인쇄법에 의해 필요한 부위에만 배선을 형성하여 배선 재료의 이용 효율을 높이는 수법이 개발되고 있다. 예컨대, 일본 특허공개 2002-026014호 공보에 기재된 바와 같이 잉크제트법을 이용하여 소정의 장소에만 배선을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 이러한 인쇄법을 이용함으로써 감압 공정을 삭감할 수 있어, 표시 장치의 제조 비용을 저감할 수 있다. 통상, 잉크제트법을 이용하여 배선을 형성하는 경우, 배선을 형성하는 부분을 경계짓는 볼록상(凸狀)의 경계 부재(「뱅크」 또는 「볼록부」라고도 불린다)를 설치하고, 경계 부재로 둘러싸인 영역에 배선이 되는 액상의 도전성 재료를 충전하는 방법이 채용되고 있다.
이 때, 경계 부재가 액상의 도전성 재료에 대하여 친액성 또는 젖음성을 갖는 경우에는, 경계 부재로 당겨 붙여져 경계 부재의 외측으로 젖어 퍼져, 최종적으로 원하는 배선 폭을 얻을 수 없다. 한편, 경계 부재로 둘러싸인 영역의 저면(底面)은, 액상의 도전성 재료가 저면에 균일하게 젖어 퍼지도록, 도전성 재료에 대하 여 높은 친화성, 젖음성을 가질 필요가 있다. 도전성 재료에 대한 젖음성이 약하면 경계 부재로 둘러싸인 영역에 도전성 재료가 젖어 퍼지지 않고, 배선의 경우에는 단선(斷線)의 원인이 된다.
이러한 문제에 대하여, 예컨대, 일본 특허공개 제 1997-203803호 공보, 일본 특허공개 제1997-230129호 공보 및 일본 특허공개 2000-353594호 공보는, 경계 부재의 상부를 발액성(撥液性)으로 하고, 그 이외의 부분을 친액성으로 하는 표면 처리 기술을 제안하고 있다. 이 표면 처리 기술은, 경계 부재의 상부를 발액성으로 하기 위해서, 감압하나 대기압하에서 불소 화합물을 포함한 가스의 플라즈마를 조사하는 등의 기술이다. 또한, 경계 부재로 둘러싸인 영역의 저면을 친액성으로 하기 위해서, 친수성기 함유 계면활성제로 처리하는 방법이나 자외선 조사에 의해 친화성을 부여하는 방법 등이 기재되어 있다.
그러나, 10㎛폭 이하의 미세 폭의 배선을 잉크제트법으로 형성하는 경우에는, 상기 경계 부재의 상부와, 경계 부재로 둘러싸인 영역의 저면과의 친액·발액의 차이가 충분하지 않기 때문에 액체 재료의 넘침이나 여분의 젖음 확대(퍼짐)가 생기는 문제가 있다. 예컨대, 플라즈마 조사에 의해 발액부를 형성하는 경우, 경계 부재가 유기 재료이면 불소 화합물 형성과 동시에 불소 화합물의 에칭 반응이 진행하기 때문에 일정한 발액성 밖에 얻어지지 않는다. 또한, 플라즈마 장치 자체가 매우 복잡하며, 전자 기기용 회로 기판의 실 제조의 경우는, 제조 라인이 매우 복잡하게 된다는 문제가 있다.
또한, 친액부의 형성에 관해서는, 일반적으로, 상기한 친수성기 함유 계면활 성제를 사용한 처리나 자외선 조사를 한 후에 불소 화합물의 플라즈마 처리를 한다. 그러나, 원래 친액화되어야 하는 부위에도 불소 화합물이 형성되기 때문에 효과가 낮게 된다는 문제가 있다. 또한, 플라즈마 처리는 이방성의 처리이기 때문에, 불소화되는 것은 경계 부재의 상면뿐이다. 이 결과, 패턴 저면의 발액성의 값에 대하여 측벽부는 발액성이 낮아, 미세 배선 형성을 위한 액상 도전성 재료의 수납성이 나쁘다는 문제점이 있다.
한편, 경계 부재에 사용되는 유기 재료를 불소 가스 분위기에 폭로(曝露)함으로써 불소 화합물을 형성하는 기술은 이전부터 알려져 있다. 예컨대, 일본 특허공개 제1994-69190호 공보에는 감광성 수지를 불소 가스 분위기에 폭로하여 불소 수지막을 얻는 기술이 제안되어 있다. 불소 가스 분위기에 폭로함으로써 C-H 결합을 C-F 결합으로 치환하여, 탄소 불포화 결합에 불소 원자를 부가하므로 불소 수지를 얻을 수 있다. 그러나, 상기 일본 특허공개 제1994-69190호 공보의 방법을 그대로 실시하면 불산을 생성할 경우가 있고, 생성된 불산에 의해서 유기 재료나 실리콘계의 기판 재료가 열화할 수 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 제1997-203803호 공보
특허문헌 2: 일본 특허공개 제1997-230129호 공보
특허문헌 3: 일본 특허공개 2000-353594호 공보
특허문헌 4: 일본 특허공개 제1994-69190호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그래서, 본 발명의 목적은, 경계 부재를 열화시키지 않고, 경계 부재와 절연 기판 사이의 액상 도전성 재료의 젖음성에 충분한 대비를 주어, 잉크제트법에 의해 미세한 배선 형성을 실현되는 회로 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 회로 기판을 이용한 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 더한 바, 우선, 전자 기기용 회로 기판 상에 열경화성 감광성 수지막을 형성하고, 노광·현상, 열경화, 건조, 및 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정을 행하는 것이, 형성된 경계 부재의 발액성 향상에 효과가 있음을 발견했다. 또한, 그 전후에 행하는 플라즈마 처리나 불산계 약액에 의한 침지 처리가 기판면의 친액화에 효과가 있음을 발견했다. 또한, 그 방법들을 조합함으로써 액체 재료에 대하여 높은 대비의 발액성이 얻어져, 배선의 미세화 형성이 가능해짐을 발견했다. 이 결과, 본 발명의 완성에 이르렀다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 이하와 같은 태양을 갖는다.
(제 1 태양)
절연 기판 상에 수지막을 형성하는 공정 후, 상기 수지막을 노광하여 현상하는 공정, 상기 수지막을 가열 경화하는 공정, 및 상기 수지막을 건조시킨 후에 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조방법이다.
(제 2 태양)
절연 기판 상에 수지막을 형성하는 공정, 상기 수지막을 노광하여 현상하는 공정, 상기 수지막을 가열 경화하는 공정, 상기 수지막을 건조시키는 공정, 이어서 상기 수지막을 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조방법이다.
(제 3 태양)
절연 기판 상에 수지막을 형성하는 공정, 상기 수지막을 노광하여 현상하는 공정, 상기 수지막을 건조시키는 공정, 상기 수지막을 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정, 이어서 상기 수지막을 가열 경화하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조방법이다.
(제 4 태양)
절연 기판 상에 수지막을 형성하는 공정, 상기 수지막을 가열 경화하는 공정, 상기 수지막을 건조시키는 공정, 상기 수지막을 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정, 이어서 상기 수지막을 노광하여 현상하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조방법이다.
본 발명의 회로 기판의 제조방법의 바람직한 태양은 이하와 같다.
(제 5 태양)
상기 수지막의 건조 공정에서, 상기 수지막 중의 수분량을 1중량% 이하로 한다.
(제 6 태양)
상기 불소 가스 분위기 중의 수분 농도가 100중량ppm 이하이다.
(제 7 태양)
상기 수지막의 가열 경화 공정을 불활성 가스 분위기 중에서 행한다.
(제 8 태양)
상기 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정 전에, 상기 수지막을 대기압하에 자외선 조사하는 것을 포함한다.
(제 9 태양)
상기 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정 전에, 상압(常壓) 또는 감압하에서 상기 수지막에 산소 플라즈마 처리하는 공정을 추가로 포함한다.
(제 10 태양)
상기 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정 후, 불산계 약액과 상기 절연 기판을 접촉시키는 공정을 추가로 포함한다.
(제 11 태양)
상기 불산계 약액이 불화수소산 농도 0.1중량% 내지 50중량%의 불산 수용액이다.
(제 12 태양)
상기 불산계 약액이 무기산, 불화물염 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 약품을 포함한다.
(제 13 태양)
상기 수지막의 현상에 의해서 형성된 오목부에 도전성 재료를 충전하여 전기 배선을 형성하는 공정을 추가로 포함한다.
(제 14 태양)
상기 도전성 재료의 충전을 도금법 또는 인쇄법 중 어느 하나에 의해 행한다.
(제 15 태양)
상기 인쇄법이 잉크제트 인쇄 또는 스크린 인쇄이다.
(제 16 태양)
상기 수지막과 전기 배선이 실질상 동일 평면으로 되어 있다.
(제 17 태양)
상기 절연 기판이 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼이다.
(제 18 태양)
상기 도전성 재료가 유기물을 함유하고 있다.
(제 19 태양)
상기 수지막이 알칼리 가용성 지환식 올레핀계 수지와 감방사선 성분을 함유하는 감광성 수지 조성물로 형성된 것이다.
(제 20 태양)
상기 수지막이 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 불소계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 지환식 올레핀계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 수지를 포함한다.
(제 21 태양)
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 수득된 회로 기판이다.
(제 22 태양)
또한, 본 발명은 상기 회로 기판을 갖춘 표시 장치이다.
(제 23 태양)
상기 표시 장치는, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 또는 플라즈마 어드레스 표시 장치이다.
도 1은 본 발명의 회로 기판의 제조방법의 1실시태양을 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명의 회로 기판의 제조방법의 1실시태양을 나타내는 공정도(계속)이다.
도 3은 본 발명 실시예에서 이용하는 소성 장치의 개념도이다.
도 4는 본 발명 실시예에서 이용하는 불소 가스 분위기 처리로의 개념도이다.
도 5는 본 발명 실시예에서 수득된 어닐링 후의 샘플의 FT-IR 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명 실시예의 능동 매트릭스 액정 디스플레이의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명 실시예의 능동 매트릭스 액정 디스플레이의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명 실시예 10의 공정(a) 내지 (d)를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명 실시예 10의 공정(e) 내지 (h)를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명 실시예 10의 공정(i)를 나타내는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 회로 기판의 제조방법을 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 회로 기판의 제조방법의 1실시태양의 공정을 나타내는 것이다.
(1) 절연 기판 상에 수지막을 형성하는 공정
본 공정에서는, 절연 기판 상에 열경화성 감광성 수지막을 형성한다.
절연 기판(1)은 전자 기기용 회로 기판에 통상 사용되는 기판이지만, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼가 적합하게 사용된다.
수지막(2)은 통상적으로 알칼리 가용성 고분자 성분과 감방사선 성분을 함유하는 열경화성 감광성 수지 조성물로 형성된다. 열경화성의 감광성 수지 조성물을 구성하는 고분자 성분으로서는, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 불소계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 지환식 올레핀계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 수지를 함유한다.
이들 중에서도, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지 및 지환식 올레핀계 수지가 바람직하고, 아크릴계 수지 및 지환식 올레핀계 수지가 특히 바람직하다. 한편, 지환식 올레핀계 수지를 이용하는 경우에는, 일본 특허공개 2004-212450호 공보에 기재된 가교제를 병용하여 열경화성을 갖게 하면 좋다.
보다 구체적으로는, 일본 특허공개 2004-47338(US20030193624A1)호 공보에 기재된 감방사선성 수지 조성물, 일본 특허공개 2003-288991(US20030215737A1)호 공보에 기재된 감방사선성 조성물, 일본 특허공개 2003-302642호 공보에 기재된 감방사선성 수지 조성물, 일본 특허공개 제1998-26829호 공보에 기재된 감방사선성 수지 조성물, 일본 특허공개 제1997-230596호 공보에 기재된 감방사선성 수지 조성물, 일본 특허공개 제1997-146276호 공보에 기재된 감방사선성 수지 조성물, 일본 특허공개 제1996-262709호 공보에 기재된 감방사선성 수지 조성물, 일본 특허공개 제1998-10734호 공보에 기재된 감방사선성 수지 조성물, 일본 특허공개 제1996-240911호 공보에 기재된 감방사선성 수지 조성물, 일본 특허공개 제1996-183819호 공보에 기재된 감방사선성 수지 조성물 및 일본 특허공개 2004-212450호 공보에 기재된 감방사선성 수지 조성물 등을 들 수 있다. 이들 중, 알칼리 가용성 지환식 올레핀계 수지와 감방사선 성분을 함유하는 열경화성 감광성 수지 조성물이 적합하게 사용된다.
수지막에는 무기물이 포함되어 있더라도 좋다. 수지막(2)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 열경화성의 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅, 슬릿 코팅 또는 스크린 인쇄에 의해 형성할 수도 있다. 5㎛ 이하의 박막을 형성하기 위해서는, 스핀 코팅이나 슬릿 코팅이 바람직하다. 특히, 기판 내의 막 두께 균일성이 좋게 박막을 형성하기 위해서는, 스핀 코팅이 가장 바람직하다.
(2) 노광 공정 및 현상(또는 에칭) 공정
열경화성 감광성 수지 조성물을 도포하는 등으로 형성된 수지막(2)에, 소정의 패턴을 갖는 마스크(3)를 놓고, 자외선(g선, h선 및 i선 등) 등의 방사선(4)을 조사한다. 방사선(4)의 파장, 강도 등은 패턴의 정밀도에 따라 적절히 선택된다. 예컨대, 파장 365nm, 광강도 10mW/cm2의 자외선을 공기 중에서 100mJ/cm2의 에너지량으로 되는 조사를 한다.
노광·현상 후의 해상도를 높이기 위해서, 예컨대 120℃의 핫 플레이트에서 1분간 정도 프리베이킹(prebaking)할 수 있다. 수지막(2)은, 감방사선 성분의 종류에 따라, 방사선을 조사된 부분이 현상제로 제거되기 쉽게 되는 것(포지티브형), 및 현상제로 제거되기 어렵게 되는 것(네거티브형)이 있다. 도 1의 공정(2)에서는포지티브형 수지막의 현상 공정을 나타내고 있다. 노광후, 현상제를 이용하여 패턴을 현상한다. 현상제로서는 종래 공지된 것을 이용할 수 있고, 예컨대 아민류, 유기 암모늄염 등의 유기 알칼리, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 무기 알칼리를 들 수 있다. 현상제로 현상한 후, 헹굼(rinsing) 처리할 수도 있다. 현상액에 의한 현상 대신에 에칭 처리에 의해서 패턴을 형성할 수도 있다.
(3) 가열 경화 공정
수지막(2)을 가열 경화시켜 패턴을 고정한다. 가열 경화 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 240℃의 핫 플레이트 상에서 30분간 가열하여 경화시키더라도 좋지만, 불활성 가스 분위기 중에서 가열하는 것이 바람직하다. 가열 경화시의 온도는 150℃ 이상이 바람직하고, 200℃ 이상이 특히 바람직하다.
(4) 산소 플라즈마 처리 또는 자외선 조사 처리 공정
이후 설명하는 불소 가스에 의한 처리를 하기 전에, 산소 플라즈마 처리 또는 자외선 조사 처리(5)를 하는 것이 바람직하다.
자외선 조사는 통상 대기압하에서 한다. 산소 플라즈마 처리는 상압 또는 감압하에서 한다. 이들 산소 플라즈마 처리 또는 자외선 조사 처리를 하는 것은, 수지막(2)의 표면과 절연 기판면과의 발액성의 차이를 크게 하기 위해서 바람직하다. 또한, 노광·현상이나 에칭에 의해 수지막(2)의 패턴을 형성할 수 있지만, 그 때 절연 기판 표면에 수지 잔사가 남는다. 그것을 제거하기 위해서 본 처리가 유효하다. 절연 기판이 노출하는 부분에 수지 잔사가 남은 채로 불소 가스 분위기에 폭로하면, 잔사물의 표면에 불소 화합물이 형성되어, 수지막(2) 표면과 개구 부분의 발액성 차이가 얻어지기 어렵게 된다.
(5) 수지막의 건조 공정과 불소 가스 폭로 공정(불소화 처리 공정)
불소 가스 분위기에 폭로하기 전에 수지막(2)을 건조시키는 것이 필요하다. 수지막(2)을 건조시킴으로써 수지막(2) 중의 수분 함유량을 바람직하게는 1중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.1중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.05중량% 이하로 한다. 수분 함유량이 많으면 불소 가스(7)와 수분이 반응하여 불화수소가 생겨, 수지의 표면 처리를 방해함과 동시에, 수지막(2)의 변질이나 기판으로부터의 박리 등 불량을 발생시킬 수 있다. 건조 방식은 특별히 한정되지 않지만, 불활성 가스 분위기하, 50℃ 이상, 보다 바람직하게는 100℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다.
수지막(2) 중의 수분을 건조에 의해서 조정한 후, 수지막(2)을 불소 가스(7)의 분위기에 폭로한다. 불소 가스 분위기 중의 불소 가스 농도는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.1 내지 50용량%, 보다 바람직하게는 0.3 내지 30용량%, 또한 바람직하게는 0.5 내지 20용량%이다. 불소 가스 농도가 지나치게 낮으면 수지막(2) 표면의 불소 화합물(6)의 생성이 늦어진다. 한편, 농도가 지나치게 높으면 수지막(2)과 급격한 반응이 생기기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 불소 가스(7)는 희소 가스류나 질소 등의 불활성 가스로 희석하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 수지막(2)을 형성한 절연 기판(1)을 불소 가스 분위기에 폭로하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 불소 가스(7)를 용기 중에서 상압으로 유통시키는 방법, 또는 가압하에서 밀봉하는 등의 방법을 들 수 있다.
수지막(2)을 형성한 절연 기판(1)을 처리하는 불소 가스 분위기 중의 수분량도 적은 편이 표면 처리에는 유효하다. 불소 가스 분위기 중의 수분량은 바람직하게는 100중량ppm 이하, 보다 바람직하게는 50중량ppm 이하, 더욱 바람직하게는 10중량ppm 이하이다. 수분 농도가 상기 범위를 초과하면, 불화 수소가 생성하여 여러 가지 불량을 일으킬 수 있다.
한편, 본 발명 방법에서는, 상기 (1)의 공정을 행한 후에, 상기 (2), (3) 및 (5)의 공정을 행하는 순서는, 특별히 한정되지 않지만, 상기 (2), (3) 및 (5)의 공정의 순서로 하는 것이 바람직하다.
(6) 가열 어닐링 공정
수지막(2)을 성막한 절연 기판(1)을 불소 가스 분위기에 폭로한 후, 불활성 가스 분위기 중에서 어닐링이라고 불리는 후가열하는 것이, 표면의 발액성 향상에 큰 효과가 있기 때문에 바람직하다. 어닐링에 의해서, 미반응 부위의 불소 화합물(6)의 생성을 촉진함과 동시에 지나친 불소분을 휘발시키는 효과를 발현한다. 어닐링에 이용하는 불활성 가스의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논 및 라돈 등의 희소 가스류나 질소를 들 수 있다. 어닐링 온도는 열경화성 감광성 수지 조성물에 이용하는 수지의 연화점에 따라 다르지만 50℃ 내지 350℃가 바람직하고, 100 내지 350℃가 보다 바람직하고, 200 내지 350℃가 특히 바람직하다. 어닐링 온도가 지나치게 높으면 생성된 불소 화합물(6)이 지나치게 휘발하여, 수지막(2)이 감막(減膜)하는 등의 불량이 생기고, 반대로 지나치게 낮으면 어닐링의 효과가 발현하지 않기 때문이다.
(7) 불산 처리 공정
또한, 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정 후, 절연 기판(1)을 불산계 약액(8)과 접촉시키는 공정을 추가로 포함하는 것이, 수지막(2) 표면과 절연 기판 개구 부 사이에서의 발액성의 차이를 형성하기 위해서 바람직하다. 여기서, 불산계 약액이란 불화수소산을 함유하는 약액을 말한다. 상기한 바와 같은 잔사 제거 공정(전술의 (4) 산소 플라즈마 처리 또는 자외선 조사 처리 공정)을 행하여 절연 기판이 노출하는 부분(절연 기판(1)의 개구부)의 수지 잔사를 제거하더라도, 불소 가스 분위기하에 폭로함으로써 절연 기판(1)의 개구부도 불소 화합물층(6)이 형성되기 때문에, 이러한 층을 제거하는 공정을 행하는 것이 바람직하다. 사용하는 불산계 약액(8)은 불화수소를 초순수로 희석한 것이 바람직하다. 희석된 불화수소의 농도는, 바람직하게는 0.1중량% 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 10중량%이다. 불화수소 농도가 지나치게 높으면, 수지막(2)의 열화나 절연 기판(1)으로부터의 박리 등의 불량이 생기고, 반대로 너무 낮으면 개구부의 불소 화합물층(6)의 제거 효과가 얻어지지 않는다. 초순수로 희석한 불화수소와 절연 기판(1)의 접촉 방법은 특별히 한정되지 않지만, 불소 수지 용기 중에서의 침지법에 의한 처리나 약액 노즐을 이용한 유체로의 처리를 들 수 있다.
불산계 약액으로서, 초순수로 희석한 불화수소를 이용하면, 처리 조건에 따라서는 상기한 바와 같이 수지막(2)에 불량을 일으키는 경우가 있다. 또한, 절연 기판(1)이 실리콘계 기판인 경우, 기판 표면 조도(粗度)가 커지거나, 불용성 이물질이 발생하는 등의 문제가 생긴다. 그 때문에, 불산계 약액(8)은 무기산, 불화물염 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 약품을 1종 이상 포함하는 것이 바람직하다. 이들 약품종으로서, 바람직하게는 염산, 황산, 질산 및 브롬화수소 등의 무기산; 불화암모늄, 테트라메틸암모늄플루오라이드 및 테트라에틸암모늄플루오라이드 등의 불화물염; 양이온계 계면활성제(1급 아민염, 2급 아민염, 3급 아민염, 4급 암모늄염 및 알킬피리디늄염 등); 음이온계 계면활성제(카복실산, 설폰산, 및 설폰산의 알칼리 금속염, 황산 모노에스터의 알칼리 금속염 등); 비이온계 계면활성제(폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페놀레이트, 자당 지방산 에스터, 지방족 알콜 및 모노글리세라이드 등) 중 어느 것을 사용할 수 있다.
(8) 배선 형성 공정
상기 공정후, 도전성 재료를 수지막(2)(이하, 경계 부재라고 할 때도 있음)으로 경계지어진 영역(즉, 오목부)에 충전하여 전기적인 배선(9)을 형성한다. 도전성 재료(충전 중의 도전성 재료를 배선 전구체라 하기도 함)를 경계 부재 사이에 충전하는 공정은, 도금법, 인쇄법 중 어느 하나에 의해 실시되는 것이 바람직하고, 상기 인쇄법에서는 잉크제트 인쇄법 또는 스크린 인쇄법인 것이 바람직하다. 특히, 잉크제트법에서는, 경계 부재의 상면과 절연 기판(1)의 개구부 노출면에서 액체상의 배선 전구체에 대한 친발액성이 다르기 때문에, 선택적으로 배선 전구체를 경계 부재 사이에 충전할 수 있다.
배선 전구체의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 함유하는 금속종은 금, 백금, 은, 구리, 니켈, 팔라듐, 망간, 크롬, 알루미늄 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 1종 이상 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 금, 은, 구리, 니켈 등은 1㎛ 이하의 미립자를 이용하는 것이 가능하기 때문에 미세 배선 형성에 바람직하다. 배선 전구체용의 용제(溶劑)종은 수계, 유기 용제계 또는 이들의 혼합물 등 특별히 한정되지 않지만, 경계 부재와 절연 기판 표면 사이에 친발액성의 차이가 발현하는 것이 바람직하다. 한편, 도전성 재료는 일본 특허공개 2002-324966호 공보에 기재된 바와 같이 유기물을 함유하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 전자 기기용 회로 기판은 상기 회로 기판 제조법에 의해 얻을 수 있다. 전자 기기용 회로 기판의 구조는 특별히 한정되지 않지만, 상기 경계 부분과 배선이 실질상 동일 평면인 것이 바람직하다. 경계 부분과 배선 표면을 실질상 동일 평면으로 함으로써 단선, 단락 등의 발생을 저감할 수 있는 회로 기판을 제공하기 때문이다. 한편, 「실질적으로 동일 평면」이란, 상기 평면을 구성하는 부분의 최대 단차가 1.0㎛ 이하인 것을 말하고, 0.5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명 방법에 의해 얻어지는 회로 기판은 표시 장치에 적합하게 사용되고, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 또는 플라즈마 어드레스 표시 장치에 특히 적합하게 사용된다.
이하에 본 발명의 실시예를 설명한다. 한편, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예 중의 분석치는, 어느 것이나 사사 오입하여 구한 값이며, 「부」는 「중량부」를 나타낸다.
또한, 이하의 실시예 및 비교예에서의 분석조건은 하기와 같다.
(시험 1) 승온탈리분석(이하 「TDS 분석」이라 약칭함)
장치: 전자과학사 제품 EMD-WA1000S/W
(시험 2) 푸리에 변환 적외 분광 광도 분석(이하, 「FT-IR 분석」이라 약칭함)
장치: 퍼킨 엘머사 Spectrum One
(시험 3) 캐비티 링 다운 분광법(이하, 「CRDS 분석」이라 약칭함)
장치: Tiger Optics사 제품 MTO-1000H20
(시험 4) 접촉각 측정
장치: 협화계면과학(協和界面科學) 제조 CA-D
테트라데칸을 이용하여, 액적이 기판에 접촉후 30초 경과했을 때의 값으로 정의했다.
(시험 5) 전광선 투과율(자외 분광 광도 분석)
장치: 시마즈제작소제 UV-2550
전광선 투과율은 400nm에서 800nm 사이의 각 파장에서의 광선 투과율의 평균치로 정의했다.
(시험 6) 배선 전구체의 수납 가능폭
유리 기판상 경계 부재에 의해 형성한 길이 50mm의 도랑 상에 배선 전구체를 적하했을 때의 도랑으로부터의 밀려나온 개소수를 평가하여, 밀려나온 개소가 발생하지 않는 도랑 폭으로 정의했다.
(제조예 1)
[열경화성 감광성 수지 조성물(포지티브형)의 조정]
8-하이드록시카보닐테트라사이클로[4.4.0.12,5.17,10]도데크-3-엔 62.5부, N-페닐-(5-노보넨-2,3-다이카복시이미드) 37.5부, 1-헥센 1.3부, 1,3-다이메틸이미다졸리딘-2-일리덴(트라이사이클로헥실포스핀)벤질리덴루테늄 다이클로라이드 0.05부 및 테트라하이드로퓨란 400부를, 질소 치환한 유리제 내압 반응기에 투입, 교반하면서 70℃에서 2시간 반응시켜 중합체 용액 A(고형분 농도 약 20%)를 수득했다.
이 중합체 용액 A의 일부를 교반기 부착 오토클레이브에 옮기고, 150℃에서 수소를 압력 4MPa로 용존시켜 5시간 반응시켜, 수소화된 중합체(수소화율 100%)를 포함하는 중합체 용액 B(고형분 농도: 약 20%)를 수득했다.
100부의 중합체 용액 B에 일부 활성탄 분말을 첨가한 내열 용기를 오토클레이브에 넣고, 교반하면서 150℃에서 수소를 4MPa의 압력으로 3시간 용존시켰다. 이어서, 용액을 뽑아내고 공경 0.2㎛의 불소 수지제 필터로 여과하여 활성탄을 분리하여 중합체용액을 수득했다. 여과는 막힘 없이 할 수 있었다. 중합체 용액을 에틸 알콜 중에 부어 응고시키고, 생성된 크럼(crumb)을 건조시켜 중합체(1)를 수득했다. 수득된 중합체(1)의 폴리아이소프렌 환산의 Mw는 5,500이며, Mn은 3,200이었다. 또한 요오드가는 1이었다.
이 중합체(1) 100부에, 감광제로서 1,1,3-트리스(2,5-다이메틸-4-하이드록시페닐)-3-페닐프로판(1몰)과 1,2-나프토퀴논다이아자이드-5-설폰산 클로라이드(1.9몰)의 축합물 20부 및 가교제로서 [2,2-비스(하이드록실메틸)1-부탄올의 1,2-에폭시-4-(2-옥실란일)사이클로헥산 부가물(상품명 「EHPE3150」, 다이셀화학사 제품)을 40부, 접착조제로서 γ-글라이시독시프로필트라이메톡시실레인을 4부, 산화방지제로서 펜타에리트리톨테트라키스[3-(3,5-다이-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]를 5부, 계면활성제로서 실리콘계 계면활성제(상품명 「KP341」, 신에츠화학공업사 제품) 0.2부, 중합체(1)의 양용제(良溶劑)로서 다이에틸렌글라이콜 메틸 에틸 에테르를 550부 혼합하여 용해시킨 후, 공경 0.20㎛의 폴리테트라플루오로에틸렌제 필터(밀리포어사 제품)로 여과하여 열경화성 감광성 수지 조성물을 수득했다.
(제조예 2)
[열경화성의 감광성 수지 조성물(네거티브형)의 조정]
교반기 부착된 용기 내에, 메틸트라이메톡시실레인 300.0부와, 전기 전도율이 8×10-5 S·cm-1인 이온 교환수 47.5부, 옥살산 0.1부를 넣은 후, 60℃, 6시간의 조건으로 가열 교반함으로써 메틸트라이메톡시실레인의 가수분해를 행했다. 이어서, 용기 내에 프로필렌글라이콜 모노메틸 에테르 1,000부를 가한 후, 증발기를 이용하여 이온 교환수 및 가수분해에 의해 부생한 메탄올을 제거하여, 고형분을 25중량%로 조정한 용액을 수득했다.
상기 용액 400부, 및 감방사선성 산발생제인 페닐, 4-(2'-하이드록시-1'-테트라데카옥시)페닐요오도늄-p-톨루엔설포네이트 2.0부를 균일하게 혼합하여 용해시킨 후, 공경 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여 열경화성 감광성 수지 조성물을 수득했다.
(실시예 1)
[불소화의 확인]
실리콘 웨이퍼를 세정후, 고순도 질소 중에서 탈수 가열을 했다. 그 후, 헥사메틸렌다이실라잔(HMDS)의 증기 처리에 의해서 밀착층을 형성했다. 밀착층 형성후, 제조예 1에서 수득된 열경화성의 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법에 의해서 도포하여, 약 1㎛ 두께의 수지막을 형성했다. 수지막을 형성한 실리콘 웨이퍼를 마스크 얼라이너(CANON제 PLA501)에 의해 200mJ/cm2로 노광후, 현상하여 패턴을 형성한 다음, 500mJ/cm2(g, h, i선 혼합)으로 기판 전면을 노광했다. 이어서, 도 3의 소성 장치를 이용하여 고순도 질소 분위기하 280℃에서 60분간 가열하여 수지막을 경화했다.
도 3에 있어서, 질소(22, 24), 산소(23) 및 수소(25)는, 가스 유량 제어기(11 내지 15)를 통해서 소성로(20)에 공급된다. 소성로(20) 내에는 샤워 플레이트(19)와 기판(21)이 배치되어 있다. 또한, 소성로(20)에는 온도 조정기(18)가 설치되어 있다. 여기서, 16 및 17은 배기 라인이다.
경화후, 도 4의 불소 가스 분위기 처리로에 실리콘 웨이퍼를 넣고, 고순도 아르곤 가스를 유통시켜 150℃에서 60분 건조시켰다.
도 4에 있어서, 불소화 처리기(33) 내에는 수지막(35)이 배치되어 있다(실리콘 웨이퍼는 도시 생략). 또한, 불소화 처리기(33)에는 온도 조정기(34)가 설치되어 있다. 이러한 구성 하에, 불소 가스(36)와 아르곤 가스(37)가 가스 유량 제어기(31, 32)를 통해서 불소화 처리기(33)에 공급되어, 배기(38)된다.
건조후의 수지막의 일부는 TDS 분석에 의해 수지막 중의 수분량을 분석한 바, 0.02중량%였다. 이 건조후, 180℃로 가열하고 고순도 아르곤 가스로 희석한 10용량%의 불소 가스를 1분당 200cc의 유량으로 처리로에 도입하여, 5분간 불소화 처리를 했다. 한편, 희석한 불소 가스 중의 수분량은 CRDS 분석에서 10중량ppm이었다.
불소화 처리후, 고순도 아르곤 가스 중 300℃에서 10분 어닐링했다. 어닐링후의 샘플의 FT-IR 분석 결과를 도 5에 나타낸다.
IR 스펙트럼에 있어서 2930cm-1 부근에 보이는 C-H 결합에 근거하는 흡수가 상기의 불소화 처리에 의해서 소실하고, 대신 1250cm-1 부근에 C-F 결합에 근거하는 흡수가 보였다.
(실시예 2)
[열경화성 수지의 접촉각, 외관, 전광선 투과율]
세정한 무알칼리 유리 기판을 세정후, 고순도 질소 중에서 탈수 가열을 했다. 그 후, 헥사메틸렌다이실라잔(HMDS)의 증기 처리에 의해 밀착층을 형성했다. 밀착층 형성후, 제조예 1에서 수득된 열경화성 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법에 의해 도포하여 약 1㎛ 두께의 수지막을 형성했다. 수지막을 형성한 무알칼리 유리 기판을 마스크 얼라이너에 의해 200mJ/cm2로 기판의 반면(半面)을 노광후, 현상했다. 이 때, 포지티브형의 감광성이기 때문에, 노광부가 용해하여, 유리 기판 상 반면의 수지막이 제거되었다.
현상후, 마스크 얼라이너로 500mJ/cm2로 기판 전면을 노광하고(자외선 처리 공정), 도 3의 소성 장치를 이용하여 고순도 질소 분위기하 280℃에서 60분간 가열하여 수지막을 경화했다. 경화후, 도 4의 불소 가스 분위기 처리로에 상기 무알칼리 유리 기판을 넣고, 고순도 아르곤 가스를 유통시켜 150℃에서 60분 건조시켰다. 건조후의 수지막의 일부는 TDS 분석에 의해 열경화성 수지막 중의 수분량을 분석한 바, 0.02중량%였다. 이 건조후, 180℃로 가열하여 고순도 아르곤 가스로 희석한 10용량%의 불소 가스를 1분당 200cc의 유량으로 처리로에 도입하여 1분간 불소화 처리를 했다. 이 불소화 처리후, 고순도 아르곤 가스 중 300℃에서 10분 어닐링했 다. 어닐링 후의 무알칼리 유리 기판에 대하여, 샘플의 외관(박리의 유무), 테트라데칸(배선 전구체에 사용되는 용제)의 수지면과 유리면의 접촉각, 및 광선 투과율을 시험했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예 3)
어닐링 온도를 200℃로 한 이외는 실시예 2와 같이 실험을 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예 4)
어닐링을 하지 않은 이외는 실시예 2와 같이 실험을 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 1)
건조, 불소화 처리 및 어닐링을 실시하지 않은 이외는 실시예 2와 같이 실험을 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 2)
건조를 하지 않은 이외는 실시예 2와 같이 실험을 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예 5)
수지막을 경화후, RF 플라즈마 장치로 압력 20mmHg에서 10초간 산소 플라즈마 처리를 한 이외는 실시예 2와 같이 실험을 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예 6)
어닐링 처리후, 2.5중량%의 불화수소산 수용액에 10초간 침지 처리하고, 그 후 초순수로 5분간 헹굼을 행한 이외는 실시예 5와 같이 실험을 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 3)
불소화 처리를, 불소 가스 분위기가 아니라 RF 플라즈마 장치로 압력 50mmHg에서 1분간 사불화탄소 플라즈마에서의 처리를 한 이외는 실시예 6과 같이 실험을 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예 7)
2.5중량%의 불산 수용액 처리 대신에, LAL1000(스테라케미파제, 계면활성제가 들어간 불산계 약액)으로 60초간 처리한 이외는 실시예 6과 같이 실험을 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예 8)
열경화성 감광성 수지 조성물로서 제조예 2에서 수득된 것을 이용한 이외는 실시예 5와 같이 실험을 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112006079138839-PCT00001
(실시예 9)
[액체 도전성 재료의 수납 가능폭]
세정한 무알칼리 유리 기판을 세정후, 고순도 질소 중에서 탈수 가열을 했다. 그 후, 헥사메틸렌다이실라잔(HMDS)의 증기 처리에 의해 밀착층을 형성했다. 밀착층 형성후, 제조예 1에서 수득된 열경화성 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법에 의해 도포하여 약 1㎛ 두께의 수지막을 형성했다. 수지막을 형성한 무알칼리 유리 기판을 마스크 얼라이너에 의해 200mJ/cm2로 10 내지 50㎛폭, 길이 50mm의 직선 패턴을 노광후, 현상했다. 이 때, 상기 감광성 수지 조성물이 포지티브형의 감광성이기 때문에, 노광부가 용해하여 10 내지 50㎛의 폭의 도랑 패턴이 형성되었다. 현상 후, 마스크 얼라이너로 500mJ/cm2로 기판 전면을 노광하여, 도 3의 소성 장치를 이용하여 고순도 질소 분위기하 280℃에서 60분간 가열하여 수지막을 경화했다.
그 후, RF 플라즈마 장치로 압력 20mmHg에서 10초간 산소 플라즈마 처리를 했다. 도 4의 불소 가스 분위기 처리로에 상기 무알칼리 유리 기판을 넣고, 고순도 아르곤 가스를 유통시켜 150℃에서 60분 건조시켰다. 건조후, 180℃로 가열하여 고순도 아르곤 가스로 희석한 10용량%의 불소 가스를 1분당 200cc의 유량으로 처리로에 도입하여 1분간 불소화 처리를 했다. 이 불소화 처리후, 고순도 아르곤 가스 중 300℃에서 10분 어닐링했다. 어닐링 후, 2.5중량%의 불화수소산 수용액에 10초간 침지 처리하고, 그 후 초순수로 5분간 헹굼을 실시했다. 이 샘플 기판의 직선 도랑부에 마이크로사이린지(microsyringe)를 이용하여 후지쿠라카세이제의 은 잉크를 적하하여 잉크적의 수납 가능폭을 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(비교예 4)
산소 플라즈마 처리, 건조, 불소화 처리, 어닐링 및 불화수소산 수용액 처리를 하지 않은 이외는 실시예 9와 같이 실험을 했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(비교예 5)
불소화 처리를, 불소 가스 분위기가 아니라 RF 플라즈마 장치로 압력 50mmHg에서 1분간 사불화탄소 플라즈마에서의 처리로 한 이외는 실시예 9와 같이 실시했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112006079138839-PCT00002
(실시예 10)
본 발명의 실시예 10에 있어서의 능동 매트릭스 표시 장치(능동 매트릭스 액정 디스플레이)에 대하여 도면을 이용하여 설명한다.
도 6은 본 실시예 10의 능동 매트릭스 액정 디스플레이의 구조를 나타내는 단면도이다.
능동 매트릭스 액정 디스플레이는, 유리 기판(46) 상에 형성된 주사선(49), 신호선(48), 및 주사선(49)과 신호선(48)의 교차부 부근에, 주사선(49)에 게이트 전극(52)이 접속되고, 신호선(48)에 소스 전극(51) 또는 드레인 전극(54)이 접속된 박막 트랜지스터를 갖고 있다. 신호선(48), 소스 전극(51) 및 드레인 전극(54)을 둘러싸도록 평탄화층(55)이 형성되어, 신호선(48), 소스 전극(51), 드레인 전극(54)과 평탄화층은 실질적으로 동일 평면을 형성하고 있다. 이 평면 상에 층간 절연막(47)을 통해서 화소 전극(56)이 배치되어 능동 매트릭스기판을 구성하고, 대향 기판(41)과의 사이에서 액정(44을 협지한다. 본 실시예 10의 주사선(49) 및 게이트 전극 배선(52)을 잉크제트법에 의해 매립하여 배선으로 했다. 여기서, 42는 블랙 매트릭스, 43은 컬러 필터, 45는 배향층, 53은 반도체층, 51은 게이트 절연막이다.
다음으로 도 8 내지 10을 참조하여, 게이트 전극 배선부의 형성 방법에 대하여 기술한다.
우선, 유리 기판(61)의 표면에 1㎛ 두께의 열경화성 감광성 수지막(지환식 올레핀 수지계의 투명 수지막)(62)을 스핀 코팅법 등의 수법에 의해 형성한다. 이 수지막(62)은 포토레지스트막으로서의 기능을 갖고 있다. 다음으로 수지막(62)을 마스크 얼라이너를 이용하여 선택적으로 노광, 현상 및 제거, 가열 경화를 함으로써 수지막(62)에 배선 도랑(60)을 형성한다(도 8(a) 참조).
특히, 배선 폭(60)이 미세한 경우는, 인쇄 정밀도를 높이기 위해, 수지막(62)의 표면에 발액성을 갖게 하는 처리를 한다. 구체적으로는 산소 플라즈마 처리 후에 건조시키고, 불소 가스 분위기 중에 유리 기판(61)을 폭로하여 표면을 불소 처리하고, 어닐링을 행한 후에 불산 수용액에 침지한다.
다음으로 잉크제트 인쇄법 등의 인쇄법이나 도금법에 의해 상기 배선 도랑(60)에 배선 전구체(도전성 재료)를 충전한다. 배선 형성 방법은 잉크의 효율적인 사용의 관점에서 잉크제트법이 바람직하지만, 스크린 인쇄법 등을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, 배선 전구체로서, 일본 특허공개 2002-324966호 공보에 개시된 것과 같은 은 페이스트 잉크를 이용하여 배선을 형성했다. 배선 전구체를 충전 후 250도의 온도로 30분간 소성을 하여, 주사선(63)(도 6의 49에 대응) 및 게이트 전극 배선(63)(도 6의 52에 대응)으로 했다(도 8(b) 참조).
다음으로 마이크로파 여기 플라즈마를 이용한 플라즈마 CVD법에 의해 SiH4 가스와 H2 가스와 N2 가스와 Ar 가스를 이용하여 실리콘 질화막(SiNx막)을 성막했다(도시 생략). 통상의 고주파 여기 플라즈마를 이용하더라도 SiNx막의 성막이 가능하지만, 마이크로파 여기 플라즈마를 이용함으로써 보다 저온에서의 SiNx막의 성막이 가능하다. 성막 온도는 300℃로 하고, 막 두께는 0.2㎛로 했다.
이어서, 마이크로파 여기 플라즈마를 이용한 플라즈마 CVD법에 의해 비정질 실리콘층(65) 및 n+형 비정질 실리콘층(64)을 성막했다. 비정질 실리콘층(65)은 SiH4 가스를 이용하여, n+형 비정질 실리콘층(64)은 SiH4 가스 및 PH3 가스, Ar 가스를 이용하여, 300℃의 온도로 성막했다(도 8(c) 참조).
다음으로 전면에 포토 레지스트(감광성 수지 조성물)를 스핀 코팅법에 의해 도포하고, 100℃에서 1분간 핫 플레이트 상에서 건조시켜 용제를 제거했다. 다음으로 g선 스텝퍼를 이용하여 36mJ/cm2의 에너지 선량(dose)으로 노광을 했다. 노광에서는, 소자 영역을 잔존시키도록 마스크를 형성하고, 소자 영역 내부의 채널 영역에 상당하는 부분은 슬릿 마스크를 이용하여 노광량을 조정했다. 2.38중량%의 TMAH 용액을 이용하여 패들 현상 70초간을 행한 결과, 도 8(d)에 나타내는 형상의 포토레지스트(66)를 수득했다.
다음으로 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, n+형 비정질 실리콘층(64), 비정질 실리콘층(65)의 에칭을 실시했다. 이 때, 포토레지스트(66)도 약간 에칭되어 막 두께가 감소하기 때문에, 포토레지스트막 두께가 얇은 채널 영역부(포토레지스트(66)의 구덩이 부분)의 레지스트 및 n+ 비정질 실리콘층(64)도 에칭된다. 소자 영역부(포토레지스트(66)로 덮여 있는 부분) 이외의 n+형 비정질 실리콘층(64) 및 비정질 실리콘층(65)이 에칭 제거되고, 채널 영역의 n+형 비정질 실리콘층(64)이 에칭 제거된 시점에서 에칭 처리를 종료했다(도 9(e) 참조). 소스 전극부 및 드레인 전극부의 n+형 비정질 실리콘층(64) 상의 포토레지스트(66)는 그대로 잔존한다.
다음으로 이 상태에서, Ar 가스, N2 가스, H2 가스를 이용하여 마이크로파 여기 플라즈마 처리를 하여, 채널 영역부 및 소자 영역부 측면의 비정질 실리콘 표면에 직접 질화막(67)을 형성한다(도 9(f) 참조).
일반적인 고주파 플라즈마를 이용하더라도 직접 질화막(67)의 형성은 가능하지만, 마이크로파 여기 플라즈마를 이용하는 것에 의해, 전자 온도가 낮은 플라즈마를 생성할 수 있다. 이것 때문에, 채널부에 플라즈마에 의한 손상을 주지 않고 직접 질화막(67)을 형성할 수 있어 바람직하다. 또한, CVD법에 의해 질화막을 형성하는 것도 가능하다. 그러나, 소스 전극 및 드레인 전극 영역에도 질화막이 형성되어, 후에 제거 공정이 필요하게 되기 때문에, 직접 질화막(67)을 형성하는 것이 보다 바람직하다.
다음으로 소스 전극 및 드레인 전극 영역 상에 잔존하는 포토레지스트막(66)을, 산소 플라즈마 애슁을 실시한 후, 레지스트 박리액 등에 의해 제거한다(도 9(g) 참조).
계속해서, 신호선, 소스 전극 배선 및 드레인 전극 배선을 잉크제트 인쇄법 등의 인쇄법이나 도금법으로 형성할 때에 필요하게 되는 수지막(69)을 형성하기 위해서, 열경화성 감광성 수지막(지환식 올레핀 수지계 투명 수지막)을 도포한다. 그리고, 신호선, 소스 전극 배선 및 드레인 전극 배선용 포토 마스크를 이용하여 노광, 현상, 가열 경화를 함으로써 수지막(69)을 형성하여, 신호선, 소스 전극 배선 및 드레인 전극 배선 영역이 되는 배선용 도랑(68)을 얻는다(도 9(h) 참조, 한편, 도 9(h)에는 도시 생략되어 있지만, 수지막(69)과 마찬가지로 별도 형성된 수지막과의 사이가 배선용 도랑(68)으로 되어 있다).
배선폭이 미세한 경우는, 인쇄 정밀도를 높이기 위해서, 수지막(69) 표면에 발수성을 갖게 하는 처리를 하더라도 좋다. 구체적으로는 산소 플라즈마 처리후, 건조시키고, 불소 가스 분위기 중에 유리 기판을 폭로하여 표면을 불소 처리하고, 어닐링 후에 불산 수용액에 침지한다. 다음으로 잉크제트 인쇄법 등의 인쇄법이나 도금법에 의해 상기 도랑부에 배선 전구체를 충전한다. 배선 형성 방법은 잉크의 효율적인 사용의 관점에서 잉크제트법이 바람직하지만, 스크린 인쇄법 등을 사용할 수 있다.
본 실시예에서는 배선 전구체로서 일본 특허공개 2002-324966호 공보에 개시된 것과 같은 은 페이스트 잉크를 이용하여 배선을 형성했다. 배선 전구체를 충전후 250도의 온도로 30분간 소성을 하여 배선(71)으로 했다(도 10(i) 참조).
이렇게 하여 TFT의 형성을 완료했다.
다음으로 지환식 올레핀 수지계의 열경화성 감광성 투명 수지를 성막하고, 노광, 현상을 함으로써 화소 전극(56)으로부터 TFT 전극으로의 콘택트 홀이 형성된 층간 절연막(도 6의 47에 상당)을 수득했다. 열경화성의 감광성 투명 수지의 경화는, 층간 절연막(47)의 광선 투과율을 높이기 위해, 장치내 표면을 SUS316의 전해 연마 처리한 가열 장치를 이용하고, 또한 잔존 산소 농도를 10용량ppm으로 제어하여, 250℃에서 60분 소성했다. 이것에 계속해서, 기판 전면에 ITO를 스퍼터링 성막하고 패터닝함으로써 화소 전극(56)으로 했다. ITO 대신에 SnO2 등의 투명 도전막 재료를 사용할 수 있다. 이 표면에 액정(44)의 배향막(45)으로서 폴리이미드막을 형성하고, 대향 기판(41)과의 사이에 액정(44)을 협지함으로써 능동 매트릭스 액정 표시 장치를 수득했다.
본 실시예의 능동 매트릭스 액정 표시 장치에 의하면, 미세한 배선이 양호한 정밀도로 형성되어 층간 절연막(47)의 투명성이 높기 때문에, 저소비 전력인데다가 휘도가 높고 고품질인 표시를 얻을 수 있었다.
본 발명의 회로 기판의 제조방법에 의하면, 경계 부재를 열화시키지 않고, 경계 부재와 절연 기판 사이의 액상 도전성 재료의 젖음성에 충분한 대비를 주어, 잉크제트법 등에 의해 미세한 배선 형성을 실현시키는 회로 기판을 용이하게 얻을 수 있다. 이러한 회로 기판은, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 또는 플라즈마 어드레스 표시 장치 등의 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (23)

  1. 회로 기판의 제조방법으로서,
    절연 기판 상에 수지막을 형성하는 공정 후,
    상기 수지막을 노광하여 현상하는 공정,
    상기 수지막을 가열 경화하는 공정, 및
    상기 수지막을 건조시킨 후에 불소 가스 분위기에 폭로(曝露)하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조방법.
  2. 회로 기판의 제조방법으로서,
    절연 기판 상에 수지막을 형성하는 공정,
    상기 수지막을 노광하여 현상하는 공정,
    상기 수지막을 가열 경화하는 공정,
    상기 수지막을 건조시키는 공정,
    이어서 상기 수지막을 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조방법.
  3. 회로 기판의 제조방법으로서,
    절연 기판 상에 수지막을 형성하는 공정,
    상기 수지막을 노광하여 현상하는 공정,
    상기 수지막을 건조시키는 공정,
    상기 수지막을 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정,
    이어서 상기 수지막을 가열 경화하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조방법.
  4. 회로 기판의 제조방법으로서,
    절연 기판 상에 수지막을 형성하는 공정,
    상기 수지막을 가열 경화하는 공정,
    상기 수지막을 건조시키는 공정,
    상기 수지막을 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정,
    이어서 상기 수지막을 노광하여 현상하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지막의 건조 공정에서 상기 수지막 중의 수분량을 1중량% 이하로 하는 회로 기판의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 불소 가스 분위기 중의 수분 농도가 100중량ppm 이하인 회로 기판의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지막의 가열 경화 공정을 불활성 가스 분위기 중에서 행하는 회로 기판의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정 전에, 상기 수지막을 대기압하에서 자외선 조사하는 것을 포함하는 회로 기판의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정 전에, 상압 또는 감압하에서 상기 수지막에 산소 플라즈마 처리하는 공정을 추가로 포함하는 회로 기판의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 불소 가스 분위기에 폭로하는 공정 후, 불산계 약액과 상기 절연 기판을 접촉시키는 공정을 추가로 포함하는 회로 기판의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 불산계 약액이 불화수소산 농도 0.1중량% 내지 50중량%의 불산 수용액인 회로 기판의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 불산계 약액이 무기산, 불화물염 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 약품을 포함하는 회로 기판의 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지막의 현상에 의해서 형성된 오목부에 도전성 재료를 충전하여 전기 배선을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 회로 기판의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 도전성 재료의 충전을 도금법 또는 인쇄법 중 어느 하나에 의해 행하는 회로 기판의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 인쇄법이 잉크제트 인쇄 또는 스크린 인쇄인 회로 기판의 제조방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지막과 전기 배선이 실질상 동일 평면으로 되어 있는 회로 기판의 제조방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 기판이 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼인 회로 기판의 제조방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 도전성 재료가 유기물을 함유하고 있는 회로 기판의 제조방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지막이 알칼리 가용성 지환식 올레핀계 수지와 감방사선 성분을 함유하는 감광성 수지 조성물로 형성된 것인 회로 기판의 제조방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지막이 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 불소계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 지환식 올레핀계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 수지를 포함하는 회로 기판의 제조방법.
  21. 제 1 항에 따른 방법으로 수득된 회로 기판.
  22. 제 21 항에 따른 회로 기판을 갖춘 표시 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 표시 장치가 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 또는 플라즈마 어드레스 표시 장치인 표시 장치.
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