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技術 金属メッキマスクパターン

出願人 株式会社ジーティシー
発明者 浅香健二久保薗健一梅田和夫
出願日 1994年8月2日 (25年10ヶ月経過) 出願番号 1994-181680
公開日 1996年2月16日 (24年4ヶ月経過) 公開番号 1996-044037
状態 特許登録済
技術分野 写真製版における原稿準備・マスク 電気メッキ方法,物品
主要キーワード スリットライン ダミー金属 遮光インキ 画質精度 中心膜厚 OMR 形状依存性 アルミニウム導体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年2月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

目的

レジストパターン形成工程において、レジスト層露光する際の遮光層として用いられる金属メッキマスクパターンを均一な膜厚で形成する。

構成

金属メッキによってレジストパターンに相当するパターンが形成されてなる加工有効パターン部分10の周囲に、金属メッキ部15と非メッキ部16とからなるダミーパターン部分14を有する。

効果

パターンの寸法変化が防止され、基板が大面積であっても高精度の金属メッキマスクパターンが得られる。このような金属メッキマスクパターンを用いて、フォトレジスト層パターン化すると、高精度な微細パターンを効率良く形成することができる。

概要

背景

従来から、薄膜トランジスタを用いたカラー液晶ディスプレイ(TFT−LCD)は、ポケットTVやポータブルTVなどの小型ディスプレイとして実用に供されており、近年では例えば対角40〜70インチというような大型カラー液晶ディスプレイの開発も進められている。

図4は薄膜トランジスタを製造する工程の一例を示したものである。まず図4(a)に示すように、基板17上にポリシリコン薄膜を形成した後、この薄膜フォトリソグラフィーを施してポリシリコンパターン18を形成する。次いで、図4(b)に示すように、ポリシリコンパターン18上にゲート絶縁膜19を形成し、さらにゲート絶縁膜19上にポリシリコン薄膜層20をフォトリソグラフィーにより形成する。図4(c)に示すように、これらの上に、さらに絶縁膜21を形成した後、絶縁膜21とゲート絶縁膜19を貫通してポリシリコンパターン18に達するコンタクトホール22を、フォトリソグラフィーによって形成する。この後、図4(d)に示すように、コンタクトホール22内でポリシリコンパターン18と接触し、かつ一部が絶縁膜21上に突出するアルミニウム導体層23をフォトリソグラフィーにより形成する。

このような製造工程では、フォトリソグラフィー工程が4回も繰り返される。これらの各フォトリソグラフィー工程は次のようにして行われる。すなわち、まず基板上の被加工面にフォトレジストを塗布し、このフォトレジスト層パターン露光した後、現像して、フォトレジストパターンを形成する。この後、被加工面の露出している部分をエッチング加工することにより、この被加工面に所望の微細パターンを形成する。

しかしながら、上記のようなフォトリソグラフィー工程によって、例えば対角40〜70インチというような大型のカラー液晶ディスプレイ用の薄膜トランジスタ基板を製造するには、露光装置として、大型の基板に対してステップ投影露光を行なうための大型ステッパーなどの開発が必要となり、莫大開発費用を要するだけでなく、全体としての製造コストを著しく引き上げることになる。そこで、印刷法あるいはこれに類似した方法でフォトレジスト層上に微細遮光性インマスクを形成することができれば、上記のような大型ステッパーを必要とする露光工程なしで、単なる全面露光によってレジストパターンを形成できるので、大型TFT−LCDの製造は極めて容易になると予測された。

そこで、印刷法あるいはこれに類似した方法でフォトレジスト層上に微細なインキマスクを形成する方法が種々検討された。一般的な印刷法としてスクリーン印刷法オフセット印刷法などが検討されたが、これらの方法は被加工面に転写される時に、遮光インキ粘性由来するパターン形状の変形やつぶれ、あるいは転写不良などが起こりやすく、微細パターンの画質精度歩留まりに問題があった。

そして、このような一般的な印刷技術における種々の問題点、特に画質精度の問題を解決する技術として、金属メッキ転写法が提案された(例えば特開平3−150376号公報)。この金属メッキ転写法は、予め加工基板の被加工面にフォトレジスト層と粘着材層を順次形成しておく。また、これとは別に導電性メッキ基板上に絶縁性パターンを形成し、この面をメッキすることにより、絶縁性パターンがなく、メッキ基板が露出している部分にのみ金属メッキマスクパターンが形成される。そして、上記加工基板の粘着材層と上記メッキ基板の金属メッキマスクパターンとを圧着させ、その後、メッキ基板を剥離して金属メッキマスクパターンを粘着材側に転写する。次いで、この金属メッキマスクパターンを遮光層として加工基板の被加工面を全面露光した後、金属メッキマスクパターンおよび粘着材層を取り除く。このようにして露光されたフォトレジスト層を現像してフォトレジストパターンを形成し、得られたフォトレジストパターンにしたがって被加工面をエッチングする。このような方法にあっては、フォトレジスト層を露光する際のマスクパターンが金属メッキからなるものであるので、パターン変形やつぶれがなく、高精度の画質を得ることができる。

概要

レジストパターン形成工程において、レジスト層を露光する際の遮光層として用いられる金属メッキマスクパターンを均一な膜厚で形成する。

金属メッキによってレジストパターンに相当するパターンが形成されてなる加工有効パターン部分10の周囲に、金属メッキ部15と非メッキ部16とからなるダミーパターン部分14を有する。

パターンの寸法変化が防止され、基板が大面積であっても高精度の金属メッキマスクパターンが得られる。このような金属メッキマスクパターンを用いて、フォトレジスト層をパターン化すると、高精度な微細パターンを効率良く形成することができる。

目的

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、このような金属メッキマスクパターンにおいて、基板の中央部と周辺部とでパターンの寸法変化が生じるのを防止し、基板が大面積である場合にも、微細パターンを高精度に歩留まりよく形成することができるようにした金属メッキマスクパターンの提供を目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
4件

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請求項1

レジストパターン形成工程において、レジスト層露光する際の遮光層として用いられる金属メッキマスクパターンであって、金属メッキによって上記レジストパターンに相当するパターンが形成されてなる加工有効パターン部分の周囲に、金属メッキ部と非メッキ部とからなるダミーパターン部分を有することを特徴とする金属メッキマスクパターン。

請求項2

上記ダミーパターン部分のパターン密度が、上記加工有効パターン部分のパターン密度と略同一であることを特徴とする請求項1記載の金属メッキマスクパターン。

技術分野

0001

本発明は大面積基板上への微細レジストパターンの形成に係り、特にレジスト層露光する際に遮光層として用いることができる高精度な金属メッキマスクパターンに関する。

背景技術

0002

従来から、薄膜トランジスタを用いたカラー液晶ディスプレイ(TFT−LCD)は、ポケットTVやポータブルTVなどの小型ディスプレイとして実用に供されており、近年では例えば対角40〜70インチというような大型カラー液晶ディスプレイの開発も進められている。

0003

図4は薄膜トランジスタを製造する工程の一例を示したものである。まず図4(a)に示すように、基板17上にポリシリコン薄膜を形成した後、この薄膜フォトリソグラフィーを施してポリシリコンパターン18を形成する。次いで、図4(b)に示すように、ポリシリコンパターン18上にゲート絶縁膜19を形成し、さらにゲート絶縁膜19上にポリシリコン薄膜層20をフォトリソグラフィーにより形成する。図4(c)に示すように、これらの上に、さらに絶縁膜21を形成した後、絶縁膜21とゲート絶縁膜19を貫通してポリシリコンパターン18に達するコンタクトホール22を、フォトリソグラフィーによって形成する。この後、図4(d)に示すように、コンタクトホール22内でポリシリコンパターン18と接触し、かつ一部が絶縁膜21上に突出するアルミニウム導体層23をフォトリソグラフィーにより形成する。

0004

このような製造工程では、フォトリソグラフィー工程が4回も繰り返される。これらの各フォトリソグラフィー工程は次のようにして行われる。すなわち、まず基板上の被加工面にフォトレジストを塗布し、このフォトレジスト層パターン露光した後、現像して、フォトレジストパターンを形成する。この後、被加工面の露出している部分をエッチング加工することにより、この被加工面に所望の微細パターンを形成する。

0005

しかしながら、上記のようなフォトリソグラフィー工程によって、例えば対角40〜70インチというような大型のカラー液晶ディスプレイ用の薄膜トランジスタ基板を製造するには、露光装置として、大型の基板に対してステップ投影露光を行なうための大型ステッパーなどの開発が必要となり、莫大開発費用を要するだけでなく、全体としての製造コストを著しく引き上げることになる。そこで、印刷法あるいはこれに類似した方法でフォトレジスト層上に微細遮光性インマスクを形成することができれば、上記のような大型ステッパーを必要とする露光工程なしで、単なる全面露光によってレジストパターンを形成できるので、大型TFT−LCDの製造は極めて容易になると予測された。

0006

そこで、印刷法あるいはこれに類似した方法でフォトレジスト層上に微細なインキマスクを形成する方法が種々検討された。一般的な印刷法としてスクリーン印刷法オフセット印刷法などが検討されたが、これらの方法は被加工面に転写される時に、遮光インキ粘性由来するパターン形状の変形やつぶれ、あるいは転写不良などが起こりやすく、微細パターンの画質精度歩留まりに問題があった。

0007

そして、このような一般的な印刷技術における種々の問題点、特に画質精度の問題を解決する技術として、金属メッキ転写法が提案された(例えば特開平3−150376号公報)。この金属メッキ転写法は、予め加工基板の被加工面にフォトレジスト層と粘着材層を順次形成しておく。また、これとは別に導電性メッキ基板上に絶縁性パターンを形成し、この面をメッキすることにより、絶縁性パターンがなく、メッキ基板が露出している部分にのみ金属メッキマスクパターンが形成される。そして、上記加工基板の粘着材層と上記メッキ基板の金属メッキマスクパターンとを圧着させ、その後、メッキ基板を剥離して金属メッキマスクパターンを粘着材側に転写する。次いで、この金属メッキマスクパターンを遮光層として加工基板の被加工面を全面露光した後、金属メッキマスクパターンおよび粘着材層を取り除く。このようにして露光されたフォトレジスト層を現像してフォトレジストパターンを形成し、得られたフォトレジストパターンにしたがって被加工面をエッチングする。このような方法にあっては、フォトレジスト層を露光する際のマスクパターンが金属メッキからなるものであるので、パターン変形やつぶれがなく、高精度の画質を得ることができる。

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、上記のような金属メッキ転写法において、金属メッキマスクパターンは電解メッキによって形成されるので、電解集中によって金属メッキ膜厚にばらつきが生じるという問題があった。特に、基板の最外周部において膜厚が増大する傾向があり、その結果、パターンの寸法変化が生じていた。すなわち、図5に示すように、メッキ基板1の中央部においては、絶縁性パターン2の厚さよりも薄い膜厚で金属メッキマスクパターン3が形成される(図5(a))が、基板周辺部へいくにしたがって、金属メッキマスクパターン3の厚さは増大し(図5(b))、絶縁性パターン2の厚さを越えると金属メッキマスクパターン3のライン幅は太っていく(図5(C))。そして、基板中央における金属メッキマスクパターン3のライン幅(A)は、周辺部では太くなり(A’)、逆に金属メッキマスクパターン3のスリット幅は中央部(B)よりも周辺部(B’)で細くなる。このような基板の中央部と周辺部とでの寸法の差は、基板が大面積になればなるほど大きくなり、この金属メッキマスクパターン3を用いて微細パターンを形成しても、精度の点で不満があった。

0009

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、このような金属メッキマスクパターンにおいて、基板の中央部と周辺部とでパターンの寸法変化が生じるのを防止し、基板が大面積である場合にも、微細パターンを高精度に歩留まりよく形成することができるようにした金属メッキマスクパターンの提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明の金属メッキマスクパターンは、レジストパターン形成工程において、レジスト層を露光する際の遮光層として用いられる金属メッキマスクパターンであって、金属メッキによって上記レジストパターンに相当するパターンが形成されてなる加工有効パターン部分の周囲に、金属メッキ部と非メッキ部とからなるダミーパターン部分を有することを前記課題の解決手段とした。

0011

通常、基板面内におけるメッキ膜厚分布は、基板の周辺部で極端に大きくなり、時には局部的に中心膜厚の数倍以上にも達する。これは電解メッキに特有の電解集中の形状依存性によるものである。本発明の金属メッキマスクパターンによれば、金属メッキによって目的のレジストパターンに相当するパターン(加工有効パターン部分)を形成するとともに、その周囲に、金属メッキ部と非メッキ部とからなるダミーパターン部分を設けることによって、メッキの際に電解集中がダミーパターン部分で起こるようにすることができる。したがって、本発明の金属メッキマスクパターンの中央部に、目的のレジストパターンに相当するパターンが、均一な膜厚の金属メッキによって形成される。また、ダミーパターン部分のパターン密度が、加工有効パターン部分のパターン密度と略同一となるようにすると、膜厚の均一化をより有効に行なうことができる。

0012

以下、本発明を詳しく説明する。図1は本発明の金属メッキマスクパターンの一実施例を示したもので、(a)は平面図、(b)はダミーパターン部分の要部拡大図である。図中符号10は加工有効パターン部分、14はダミーパターン部分をそれぞれ示す。本発明の金属メッキマスクパターンは加工有効パターン部分10の周囲に、メッキ分布調整用のダミーパターン部分14が形成されてなるものである。加工有効パターン部分10内において、図中符号11はスリットラインパターン、12は周辺回路等の微細パターンが形成される周辺部パターンエリアを示し、以下これらをパターンエリア11、12と言う。パターンエリア11、12は絶縁性パターンからなる非メッキ部を有し、絶縁性パターン以外の部分は金属メッキからなっている。パターンエリア11、12内の非メッキ部は、得ようとする目的のレジストパターンの形状と同様に形成されている。またパターンエリア11、12以外の部分は金属メッキ部13となっている。また加工有効パターン部分10は、後にレジスト層に転写されるが、転写の際の誤差を考慮して、レジスト層の面積(図中破線10aで示す)よりも若干大きく形成されている。

0013

ダミーパターン部分14は、絶縁性パターンからなるダミー非メッキ部16と、それ以外の、金属メッキからなるダミーメッキ部15とからなる。ダミーパターン部分14は、この部分を面積が均一な多数のエリア(図中破線14aで示す)に分けた際に、いずれのエリアにもダミー非メッキ部16とダミーメッキ部15とが設けられており、かつすべてのエリアにおいてダミー非メッキ部16とダミーメッキ部15との面積比が均一となるように形成されている。本実施例においてダミー非メッキ部16は長方形に形成されているが、この形状は任意とすることができる。ダミーパターン部分14におけるパターン形状は加工有効パターン部分10におけるパターン形状と類似していることが好ましい。

0014

また、ダミーパターン部分14の各エリア内におけるダミー非メッキ部16とダミーメッキ部15との面積比が、加工有効パターン部分10における非メッキ部とメッキ部との面積比とほぼ等しくなるように、すなわちダミーパターン部分14のパターン密度と、加工有効パターン部分10のパターン密度とが略同一となるように形成するのが望ましい。このことは加工有効パターン部分10に形成されるパターン形状が、同一の微細形状あるいは類似の微細形状が、繰り返されるような連続型パターンである場合には特に有効である。ダミーパターン部分14の幅は、加工有効パターン部分10の大きさや電解メッキの条件等によって適宜設定することができる。このダミーパターン部分14の幅が小さすぎると加工有効パターン部分10における金属メッキの膜厚が均一にならず、また大きすぎると作業効率や歩留まりが悪くなる。例えば加工有効パターン部分10の一辺の長さが200〜500mm程度に対して、ダミーパターン部分14の幅を、この長さの10〜40%程度とすることができる。

0015

本発明の金属メッキマスクパターンは、電解メッキによって形成されるマスクパターンの形状に特徴を有するものであり、金属メッキマスクパターンを構成する金属としては、銅、ニッケル等、電解メッキに用いられる周知の金属を適宜用いることができる。また、絶縁性パターンも任意の材料を用いて形成することができる。

0016

本発明の金属メッキマスクパターンは例えば以下のようにして作製することができる。まず、導電性のメッキ基板上に絶縁層を形成する。次いで、フォトリソグラフィーにより絶縁層をパターン化する。これにより、絶縁性パターンからなるパターンエリア11、12内の非メッキ部およびダミー非メッキ部16が形成され、メッキ部13およびダミーメッキ部15では導電性メッキ基板が裸出された状態となる。そして、電気メッキ浴内に電解液を入れ、上記のメッキ基板を一方の電極とし、適当な材料からなる導電性部材を他方の電極として、適切な条件で通電して電解メッキを行う。これにより導電性メッキ基板の裸出された部分に金属が析出し、メッキ部13およびダミーメッキ部15に金属メッキマスクパターンが形成される。

0017

ここで、メッキ基板としては、金属板等の導電性材料を用いてもよいし、被導電性材料からなる基板に、酸化錫酸化インジウム錫(ITO)、カーボン等の導電性部材を接着、塗布または蒸着したものでもよく、少なくとも、表面に導電性が付与された部材が用いられる。この導電面は後の電解メッキ工程で析出される金属が適当な強度で付着し、かつその後のレジスト層への転写工程で容易に剥離できる程度の付着強度が得られるものが好ましい。また電解メッキの条件は、メッキ基板、および金属メッキマスクパターンを構成する金属の種類等によって、またメッキ基板と金属との剥離性を考慮して適宜設定される。

0018

図2および3は金属メッキ転写法による薄膜加工工程の例を示した工程図である。まず、図2(a)に示すように、導電性メッキ基板1上に絶縁層2’を形成する。次に図2(b)に示すように、絶縁層2’をフォトリソグラフィーによってパターン化し絶縁性パターン2を形成する。この導電性メッキ基板1に対して電解メッキを施し、図2(c)に示すように金属メッキパターン3を形成して金属メッキマスクパターンを得る。これとは別に、基板7上に、被加工薄膜6、レジスト層5、および光透過性粘着層4を順次積層させ、図2(d)に示すように、この粘着層4と、上記で得られたメッキ基板1の金属メッキマスクパターン3が形成された面とを密着させる。そして図2(e)に示すように、メッキ基板1と絶縁性パターン2だけを引き剥すことによって、金属メッキマスクパターン3が粘着層上へ転写される。

0019

この後、図3(f)に示すように金属メッキマスクパターン3を遮光層としてレジスト層5を露光し、図3(g)に示すように金属メッキマスクパターン3および粘着層4を取り除く。次いでレジスト層5を現像して図3(h)に示すようなレジストパターン8を得る。この現像によってレジストパターン8のスリット8’においては、被加工薄膜6が裸出された状態となっている。この裸出された被加工薄膜をエッチング加工した後、レジストパターン8を取り除くことによって図3(i)に示すような微細パターン9が得られる。尚、この図2および3に示した例において、レジスト層5として光可溶性のものが用いられているが、光硬化性のものを用いることもできる。この場合には所望のレジストパターン8の部分が露光されるように金属メッキマスクパターン3が形成される。

0020

(実施例1)図1に示した形状の金属メッキマスクパターンを形成した。加工有効パターン部分10の大きさは300mm×300mmとし、ダミーパターン部分14は加工有効パターン部分10の一辺の20%に相当する60mmの幅で形成した。加工有効パターン部分10に対するメッキ部13の面積は約65%であった。ダミーパターンエリア14におけるダミーメッキ部15およびダミー非メッキ部16の面積は、ダミーメッキ部15が65%、ダミー非メッキ部16が35%となるようにした。厚さが250μmのSUS430基板上に、20cpのネガゴムレジストOMR−85(東京応化社製)を2000rpmでスピン塗布し、約1.0μm厚のレジスト膜を形成した。このレジスト膜上に、図1に示したパターンのメッキ部に相当する遮光層を有するフォトマスクを密着させ、露光を行った。この後、現像およびポストベーキングを行って、非メッキ部に上記レジスト膜が絶縁性パターンとして残り、それ以外の部分では基板が裸出した状態が得られた。

0021

このようにして絶縁性パターンが形成された基板を、下記の条件のピロリン酸銅メッキ液に浸漬し1.5分間通電した。このとき対向電極としては、大きさ400mm×400mmの銅板を用い、電極間距離は30cmとした。通電後、基板には銅メッキパターンが形成され、その厚さは、基板の中心部分において約1.2μm、加工有効パターン部分10の周辺部で約1.3μmであり、この加工有効パターン部分10における膜厚分布は10%以内と良好なものであった。
メッキ条件
メッキ浴組成: Cu2P2O7・3H2O 94g/リットル
K4P2O7 340g/リットル
NH4OH(28%) 3ml/リットル
PH : 8.8
液温: 55℃
電流密度: 5A/dm2
ここで、メッキ電流密度を低くすれば、膜厚をある程度均一にすることすることができるが、この場合には基板と金属との剥離性が悪くなり、後にフォトレジスト層に転写される際に不都合が生じるため、上記のメッキ条件が妥当である。

0022

(比較例1)比較例として、図6に示すようなダミーパターン部分を有しない金属メッキマスクパターンを形成した。この金属メッキマスクパターンは、上記実施例1の金属メッキマスクパターンにおける加工有効パターン部分10と同様のものである。上記実施例1において、ダミーパターン部分14を有しない他は同様にして銅メッキパターンを形成した。得られた銅メッキパターンの厚さは、基板の中心部分において約1.2μm、周辺部で約2.7μmであり、膜厚分布は120%と非常に大きいものであった。

発明の効果

0023

以上説明したように本発明の金属メッキマスクパターンは、レジストパターン形成工程において、レジスト層を露光する際の遮光層として用いられる金属メッキマスクパターンであって、金属メッキによって上記レジストパターンに相当するパターンが形成されてなる加工有効パターン部分の周囲に、金属メッキ部と非メッキ部とからなるダミーパターン部分を有するものである。したがって、本発明の金属メッキマスクパターンの中央部に、目的のレジストパターンに相当するパターンが、均一な膜厚の金属メッキによって得られる。よって、パターンの寸法変化が防止され、基板が大面積であっても高精度の金属メッキマスクパターンを得ることができる。このようにして得られた金属メッキマスクパターンを用いて、フォトレジスト層をパターン化すると、インキマスクを用いた場合のようなパターン変形やつぶれ、転写不良が大幅に改善され、高精度な微細パターンを効率良く形成することができる。また、ダミーパターン部分のパターン密度が、加工有効パターン部分のパターン密度と略同一となるようにすることによって、金属メッキマスクパターンの膜厚の均一化をより有効に行なうことができる。

図面の簡単な説明

0024

図1本発明の金属メッキマスクパターンの例を示すもので、(a)は平面図、(b)は要部拡大図である。
図2金属メッキ転写法による薄膜加工工程の例を示す工程図であり、(a)は絶縁層形成工程、(b)は絶縁層パターン化工程、(c)は金属メッキマスクパターン形成工程、(d)は金属メッキマスクパターン密着工程、(e)は金属メッキマスクパターン転写工程をそれぞれ示すものである。
図3図2に続く薄膜加工工程の例を示す工程図であり、(f)は露光工程、(g)は金属メッキマスクパターンおよび粘着層の除去工程、(h)はレジスト層現像工程、(i)は薄膜エッチング工程をそれぞれ示すものである。
図4薄膜トランジスタを製造する工程の一例を示す工程図であり、(a)はポリシリコン薄膜形成工程、(b)はゲート絶縁膜およびポリシリコン薄膜形成工程、(c)は絶縁膜およびコンタクトホール形成工程、(d)は導体層形成工程をそれぞれ示すものである。
図5従来の金属マスクパターンを示す断面図であり、(a)は金属メッキマスクパターンの厚さが絶縁性パターンの厚さよりも薄い状態、(b)は金属メッキマスクパターンの厚さが絶縁性パターンの厚さと同じ状態、(c)は金属メッキマスクパターンの厚さが絶縁性パターンの厚さよりも厚い状態をそれぞれ示すものである。
図6従来の金属メッキマスクパターンの例を示す平面図である。

--

0025

3金属メッキマスクパターン
5レジスト層
8レジストパターン
10 加工有効パターン部分
14ダミーパターン部分
15ダミー金属メッキ部
16ダミー非メッキ部

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