TW473459B - Method for forming transparent conductive film using chemically amplified resist - Google Patents

Description

473459 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 —--— B7 五、發明說明（1 ) 發明背景 發明之領域 本發明係關於一種將一氧化物透明導電膜圖案化的方法 ’更具體而T ’係一種將一銦錫氧化物膜微圖案化的方法 。本發明亦係關於一種將透明電極圖案化以形成一高密度 平面顯示器的方法。 先前技藝之説明 許多努力被投入在發展更進步的技術以提供—高密度以 及高影像品質的平面顯示器，最近一個以主動陣列型態液 晶顯示器的形式實現了高影像品質的平面顯示器，該主動 P車列型悲顯不器包括_馬赛克式排列的透明導電膜於一基 質上，以作爲像素電極以及每—像素的切換元素，並獨立 地控制每I素％極。這樣的—個結構係應用積體電路或 微電子的技術所製造。 銦錫氧化物膜（ITO fiim，Indium_Tin_〇xide film)是最常被用 來作爲形成像素電接的透明導電膜，要有更高的像素密度 ，個像素的大小更被微小化，像素大小大約在^平方微 米乃在必要的。_，f幕被加大，導致像素數目的增加 ，以QSXGA顯示器爲例，大約需要—千五百萬個像素。更 甚者，即使-個像素有缺陷’其基質變成一缺陷的產品， 因此’-更精密且準確⑽◦膜圖案化技術乃是必須的。 -種化學增強光阻被發展於用來形成超 (VLSI)的次微米特徵之微製造技術中，該化學增強光H 服傳統光阻光㈣析度的.限制，且顯示出對深紫外光的^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格⑵〇· 297公釐） 473459 A7 B7 五、發明說明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 解析度以及高靈敏度。一般而言，該化學增強光阻包含— 光酸（photo-acid)產生物質例如〇niuin鹽，其被光分解以產生 一種酸，且該酸與一酸不穩定基團反應，因而改變光阻的 溶解度。於此時由光分解所產生的酸作爲一催化劑，且 多次參與反應，因此提供高光靈敏度的光阻。 此化學增強光阻對於一 ITO膜的微圖案化亦是有用的， 其係被用以形成透明電極以作爲高密度平面顯示器的像素 電極’特別是，負化學增強光阻對於形成微小圖案以及減 少點缺陷，例如在ITO膜之圖案化時的短路，非常有效，因 此經常被使用到。一形成透明電極的方法如圖1所示；首先 ，一多晶ITO膜1 2以傳統方法例如濺鍍形成於—基質1 〇上（ 圖1(a))，透明電極基本上形成的厚度大約是4〇〇至15〇〇埃 。負化學增強光阻1 4被直接提供於該多晶ITO膜1 2上而具 有厚度約1.5至2.0微米，且要形成像素的部分被照射（圖 1 (b))。然後，光阻1 4可選擇性地烘烤且顯影以得到光阻 圖案16(圖1(c))，藉由使用此圖案16爲罩幕，IT〇膜12於 蝕刻劑中，例如硝酸和鹽酸的混合水溶液而進行蝕刻，然 後該ΙΤΟ膜1 2即能進行圖案化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對於光阻顯影後的基質’執行某些視覺檢查，例如圖案 缺陷檢查、缺陷檢查、污染物或灰塵等等的檢查，這些檢 查對於改善製程良率以及穩定度乃是必要的。然而，當該 基質被置放於白光或綠光下進行檢查時，發現了光阻圖案 附著到ΙΤΟ膜的黏著度降低（圖Id·) ’而且在接續的ΙΤ〇蝕刻 步驟中，發生光阻剥離或-線寬分布變壞（圖le，），這個問題 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚 1 " --- 473459

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可能歸因於光分解反應發生在包含於光阻内的光酸產生物 質、額外的酸產生於該光阻圖案16中以及該酸腐蝕介於 ΠΌ膜12與光阻16之間的ITO膜。爲了防止額外酸的產生， 所有以上提到的檢查必須在黃光下進行，其不包含該光酸 產生物質的吸收光請，也就是光波長大約38〇 者以下 不應孩被包含（圖1(d))。在黃光下，不會發生光阻剝離或 線寬分布變壞（圖1(e))。然而’實際上，在黃光下產生令 人滿意的檢查是非常困難的，再者，不僅檢查而且任何IT〇 膜蝕刻以前的執行步驟都必須在黃光下進行並避免白光， 爲了如此做，不僅在蝕刻室中，而且所有各種通道，無人 搬運車（AGV)、自動倉儲等等也必須安裝黃光。 爲了解決於圖案化時使用化學增強光阻所導致由曝光化 學增強光阻所產生的酸擴散進入導電基質的問題，曰本專 利公開號碼第Η6(1994)-132208號敎示我們事先提供一絕緣 薄膜於该導電基質上，並提供該化學增強光阻於其上。然 而，供應另一層介於要被圖案化的一層與光阻之間導致步 驟數目以及成本增加，以及良率的降低。 發明之概沭 本發明之一目的在提供一種方法以解決圖案形成後曝光 所引起的光阻剝離或黏著性降低的問題，藉此達成具有精 密度以及精確度之ΙΤΟ膜的微圖案製作。 本發明之另一目的在提供一種方法，藉由在高密度下整 合一由ΙΤΟ膜所製得的透明電極以製造具有高良率的高影像 平面顯示器，對於這個目的，在白光或綠光下視覺檢查圖 • ϋ 1— n· 一5'，I a^i n n 1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明說明（s ) 晶系銦錫氧化物膜部分；去除該圖案；以及加熱該非晶系 銦錫氧化物膜以被微結晶化。由本發明的方法，既然在化 學增強光敏材料（光阻）被顯影以形成光阻圖案後，於白光 或綠光下的視覺檢查可以確定執彳，高影像品質之平面顯 示器的TFT基質即可製成且具高良率。 圖式簡軍説明 圖1係一圖解顯7F習知之透明導電膜圖案化的方法；以及 圖2係-圖解顯π根據本發明之透明導電膜圖案化的方法； 式元件符號説明 10 ，20 基質 12 多晶ITO膜 14 ，24 化學增強光阻 16 ，26 光阻圖案 18 圖案化的多晶矽ITO膜 22 非晶系ITO膜 28 圖案 化的非晶系ITO膜 3 0 結晶 的ITO膜圖案 較佳具體實例之説明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂—-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明提供-新穎方法藉由使用m學增強隸使姻锡氧 化物ITO膜微圖案化，根據本發明的方法，首先形成一非晶 系ITO膜且使用一化學増強光阻予以圖案化，然後，當時機 -刻’該圖案化後之非晶系！ τ 〇膜藉由加熱被轉換成微結晶 材料以形成一通常結晶的IT0膜，其展現良好的導電性以及 化學抗性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 473459 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ ...五、發明說明（6 ) 圖2顯示一形成一透明電極的方法，亦即，一圖案化後的 透明導電膜。於圖2(a)中，一非晶系ITO膜22沈積在一基 質20上，此非晶系ITO膜22係藉由濺鍍而在基質溫度通常 是大約200°C或以下形成，較佳者係在接近室溫的相對低溫 。例如，在日本專利案號第2136092號所描述的，濺鍍可以 藉由使用一銦錫合金靶材以及使用包含氧氣以及水氣之氬 氣作爲濺鍍氣體。 於圖2b中，一化學增強光敏材料（光阻）24被直接施加在 非晶系ITO膜2 2上。較佳地，負型化學增強光敏材料2 4應 該被施加，如同W. E. Feely等人所著的技術文件（區域技術 研討會，1988年10月30曰至11月2曰，第49頁），對於這 樣的樹脂’ 一改良的負化學增強光阻，其包含一齡的齡'趁 樹脂、methylol三聚氰胺以及光酸產生體。對於此光阻，光 所產生的酸係用來作爲一催化劑，且methylol三聚氰胺使得 酚的樹脂交互聯結以被轉換至不可溶解的。作爲一光酸產 生體，可以使用onium鹽，例如diazonium、iodonium、 sulfonium或其類似物，鄰位重氮蓁>疏酸酯或三氮畊產生 物，特別是，三氮畊產生體因爲高靈敏度而適合使用。由 曝光所產生的酸被視爲protic acid。 於圖2(c)中，化學增強光敏材料24膜係依據圖案被能量 光束例如紫外光、深紫外光、電子光束或X光束所曝光。 於數個微米的圖案中，使用紫外光就很方便。如同經常被 實施的方式，藉由曝光後的後曝光烘烤（PEB)以及顯影得到 光阻圖案，形成一細小的大約2微米之線段/間隔圖案。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #裝 -^1 ^^1 n m n Φ n i^i n n n n I -\-°

-9 " 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 473459 A7 B7 五、發明說明（ 藉由至目前爲止所執行的步 驟，形成一具有光阻圖案26 ’較佳者爲一負光阻圖案2 6，*5 a 匕 形成於非晶系ITO膜2 2上的

結構，此根據本發明所得到的紝M 。構不同於習知結構具有光 阻圖案提供於一多晶砂ΙΤ〇ΒΜ：ϊ· „ uu膜上，即使於包含波長大約 380nm或以下的光譜之白光戌终止丁时， ㈡尤及綠先下曝光，不會發生光阻剝 離或黏著性的降低，其原因還，咱 r Μ逐在凋查中，但可能是因爲即 使額外的酸於光阻圖案2 6中由白#ν、，土 士 τ田曰九或類似者而產生，酸可 以擴散或分散到非晶系ΙΤ0膜22中，且因此不會有腐㈣ 晶系ΙΤΟ膜的冑濃度酸存在於該非晶系1>1〇膜22與光阻膜26 之間的邊界中。因此，根據本發明所得到的結構使得視覺 檢查可以在白光或綠光底下執行而不會對於後續步驟有不 良影響。 於圖2(d)中，於顯影後經過充分的視覺檢查後被判定爲 良好產品的基質，其上提供有光阻圖案26，藉由使用圖案 26作爲罩幕蝕刻非晶系ΠΌ膜22而形成圖案。未被光阻圖 案2 6所遮蓋的非晶系ΙΤΟ膜2 2部分與蝕刻溶液接觸而被溶 解並且去除。有機酸例如乙二酸、以及相對較溫和的無機 酸例如磷酸或硫酸都可以用來作爲蝕刻溶液。於非晶系ΙΤ〇 膜2 2圖案化後，光阻圖案26被藉由通常之適當方法而去除 (圖 2(e)) 〇 由於非晶系ΙΤΟ膜22的化學抗性，特別是抗酸性，較微 結晶ΙΤΟ膜低，非晶系ΙΤΟ膜2 2可以溶解於如同上述比較溫 和的酸中。然而，另一方面，如果非晶系ΙΤΟ膜2 2被用在 如平面顯示器或類似的產品中，在後續的步驟或者是使用 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8 中可月匕產生才貝壞，更甚者，既然非晶系ιτ〇膜通常顯示 約5Xl0-3歐姆.公分的高電阻係*，必須提供一具有較 電阻係數的層以作爲透明電極。因此，於圖2⑴中，―圖 案化後的非晶系ΙΤ0膜28被加熱以達到大約20(rc或更高= 恤度，其係IT0的結晶溫度。較佳地，該膜係被加熱在大約 250 C的溫度約一至二小時 '㈣此加熱程序，#晶系汀。 膜2 8被轉成一微結晶材料，因而得到一結晶的汀。膜3 〇， 其展現化學抗性以及低電阻係數。 此形成透明電極的方法，也就是製造包含ΙΤ〇膜之透明導電 膜圖案的方法，對於形成平面顯示器之TFT基質的像素電極非 常有用，且其同樣可以被用在製造太陽電池、電子元件、測量 儀器、通訊元件或類似者，其需要一透明導電膜。如果該方法 被應用在一方法中，其形成一透明導電膜被用來作爲一加熱單 兀的結構，可以提供一，僅能調整非常小區域溫度之微加熱 器。除了 ITO膜以外，作爲透明導電膜，包含氧化物例如氧 化銦膜、氧化錫膜（nesa膜）、氧化鎘錫（CT0)或類似的透明 導電膜乃是可用的。 具體實例1 一 ITO膜（400埃）於大約維持2 5 »c的玻璃基質以濺鍍沉積 於其上，此ITO膜係一非晶系IT〇膜，因爲它並未被加熱到 結晶溫度或更尚。另一方面，爲了比對，_ ΙΤΟ膜（4〇〇埃） 於大約維持150°C的玻璃基質以濺鍍沉積於其上，並且加熱 在大約230°C大約二小時之久以形成一完全結晶的IT〇膜。 於該非晶系ΙΤΟ膜以及結晶的ΙΤΟ膜二者之上，相似的負 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -ΦΜ 訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7

4/34^9 五、發明說明（9 ) 化學増強光阻被提供以至於接近i 5微米厚，所使用的負化 學增強光阻是Fuji 〇rin FEN 300 n、Clariant(原型）以及 Tokyo Oka TFN- 〇1〇，然後塗佈的光阻以波長4〇5 nm的紫外 光曝光、伴隨大約11〇。〇的曝光後烘烤（pEB)、以及使用常 用的鹼性水溶性顯影液顯影以得到各種光阻圖案，其具有 大約2至1〇〇 nm的線段/間隔寬度。於任何基質與光阻的组 合樣品中，沒有發現任何光阻剝離或線段缺陷。此外，於 顯影後未曝光的任何樣品之中，於水清洗（淋浴）之後沒有 發現任何光阻剥離。 這些樣品以螢光燈曝光約三十分鐘，然後，這些樣品同 樣地以水清洗；對於在非晶系IT〇膜上的光阻圖案，使用各 種光阻之這些樣品中都沒有任何剥離。然而，於結晶的Ιτ〇 膜上發生不希望得到的光阻圖案剝離。這些結果顯示於表玉 中，即使是發生最少剝離缺陷的T〇ky〇 〇ka光阻，於67個圖 案中還是發現3 4個剥離點。 圖案化後的非晶系ITO膜於23〇。(：下加熱大約二小時，藉 以轉換該非晶系ITO膜至一微結晶的IT〇，得到電阻係數大 約1 X 1 0 —4歐姆.公分的結晶ΙΤ〇導電膜。 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) ▼裝--------訂---------

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 光阻/基質 非晶系ITO 結晶的ITO Fuji Orin FEN 300 N 沒有剝離 4 0 / 6 4位置剝離 C lari ant 原型 沒有剝離 ——^ 6 0 / 6 4位置剝離 Tokyo Oka TFN-010 沒有剝離 3 4/67位置剥離

適 度 尺 艮 — -5 I 準 標 家 釐 公 一97 2 X 10 2 /IV 格 規 Α4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 473459 A7 —__B7 " 五、發明說明（10 ) 具體實例2 如同具體實例1，一樣品其具有每個光阻被提供在非晶系 ΠΌ膜上，伴隨著曝光以及曝光後烘烤、然後顯影以形成一 光阻圖案’所形成的樣品於綠光下曝光進行大約3 〇分鐘眞 實的視覺檢查，然後’該樣品如同具體實例1中以水清洗（ 淋浴），沒有發現任何光阻剝離。 具體實例3 如同具體實例1 ’ 一樣品其具有每個光阻被提供在非晶系 no膜上，伴隨著曝光以及曝光後烘烤、然後顯影以形成— 光阻圖案，所形成的樣品被留置於通常的室内環境内達半 天之久，然後，該樣品如同具體實例1中以水清洗（淋浴）， 沒有發現任何光阻剥離。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 第88118129號專利申請案 中文tilj：利範園修正本(90年1〇月) * ΐ.

   告丨豕「…闺 ……f 1' 種形成一銦錫氧化物膜之方法，包含步驟： 準備一非晶系銦鎢氧化物膜於—基質上； 直接提供一負化學增強光敏材料於該非晶系銦錫氧化 物膜上，且曝光及顯影該負化學增強光敏材料以形成— 該負化學增強光阻的圖案；以及 以該作為一罩幕之圖案處理該非晶系銦錫氧化物膜。 2.如^請專利範圍第}項之方法，其中該處理該非晶系鋼 錫氧化物膜之步驟包含一去除未被該圖案所覆蓋之非晶 系銦錫氧化物膜部分之步驟。 3 ·如申凊專利範圍第2項之纟法，丨中該|除該非晶系銦 錫氧化物膜之步驟包含一將未被該圖案所覆蓋之非晶系 銦錫氧化物膜部分與選自乙二酸、磷酸及硫酸群組之酸 接觸的步驟β 4 ·如申請專利範圍第丨項之方法，該方法更包含—去除該 圖案之步驟。 5 .如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，該方法更包 含一加熱1¾非晶系銦錫氧化物膜以微晶化該非晶系銦錫 氧化物膜之步驟。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該負化學增強光敏 材科包含紛的紛酸樹脂、甲基（methylol)三聚氰胺以及一 光酸產生者。 7 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中該光酸產生體係三 氮畊。 8 * 一種形成一透明氧化物導電膜之方.法，包含步驟： 本紙張尺度適用中固國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

   準備一該氧化物的非晶系膜於—基質上； 直接提供-負化學增強光敏材料於該非晶系膜上，且 曝光及顯影該負化學增強光敏材料以形成—圖案；以及 以作為一罩幕之該圖案處理該非晶系膜。 9.如中請專利範圍第8項之方法，該方法更包含—加熱該 非晶系膜以微晶化該非晶系膜之步驟。 如中請專利範圍第8或9項之方法，其中該氧化物包含姻 錫氧化物。 —種檢視一位於一基質上光阻圖案的方法， 其特徵在於蔹基質有一非晶系銦錫氧化物膜；該光阻 圖案包含一負化學增強光敏材料，該光阻圖案係直接被 提供於該非晶系銦錫氧化物膜上；該負化學增強光敏材 料包含一光酸產生者；以及該檢視係在一包含一該光酸 產生者之吸收光譜的光源下進行。 12·如申請專利範圍第11項之方法，其中該光源包括一具有 一波長為380 ηπι或以下的光譜。 1 3 '種製造具有一銦錫氧化物膜之平面顯示器的方法，包 含步驟： 沉積一非晶系銦錫氧化物膜於一基質上； 直接提供一負化學增強光敏材料於該非晶系銦錫氧化 物膜上，且曝光及顯影該負化學增強光敏材料以形成— 圖案； 去除未被該圖案所覆蓋之非晶系銦錫氧化物膜部分； 去除該圖案；以及 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210X297公羡)

   裝 D8 六、申請專利範圍 加熱該非晶系銦錫氧化物膜以微晶化該非晶系銦錫氧 化物膜。 1 4 .如申请專利範圍第i 3項之方法，該方法更包含—顯影後 於一包含一具有波長380 nm或以下光譜之光源下檢視該 基質之步驟。 1 5 .如申請專利範圍第丨3項之方法其中該基質具有一金屬 特徵於其上。 1 6 ·如申凊專利範圍第1 3或1 5項之方.法，其中該去除該非晶 系銦錫氧化物之步驟包括一將該未被該圖案所覆蓋之非 叩系銦錫氧化物膜部分與選自乙二酸、磷酸及硫酸群組 之酸接觸的步驟。 1 7 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中該負化學增強光敏 材料包含酚的酚醛樹脂，甲基醇（methyl〇1)三聚氰胺以及 一光酸產生者。 1 8 ·如申請專利範圍第丨7項之方法，其中該光酸產生者係三 氮畊。