(57)【要約】【課題】高精細化が可能な配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】配線を備えた処理基板上に有機系レジスト材料を塗布し、前記処理基板を導入したチャンバー内に減圧下でガスを流入して前記有機系レジスト材料の表面酸化処理を行い、マスクを用いて前記有機系レジスト材料を露光した後に、前記有機系レジスト材料を現像し、有機絶縁膜を形成する製造方法であって、前記ガスは、波長６５０ｎｍ以上で自然放出する活性状態の物質であって減圧下でラジカル寿命が１分以上の物質である、配線基板の製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線を備えた処理基板上に有機系レジスト材料を塗布し、
前記処理基板を導入したチャンバー内に減圧下でガスを流入して前記有機系レジスト材料の表面酸化処理を行い、
マスクを用いて前記有機系レジスト材料を露光した後に、前記有機系レジスト材料を現像し、有機絶縁膜を形成する製造方法であって、
前記ガスは、波長６５０ｎｍ以上で自然放出する活性状態の物質であって減圧下でラジカル寿命が１分以上の物質である、配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記ガスは、励起酸素ガスである、請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記露光及び前記現像により、前記有機絶縁膜にテーパー角が６０°以上のコンタクトホールを形成する、請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記有機系レジスト材料は、ポジ型のアクリル系レジスト材料である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記有機絶縁膜は、２μｍ以上の膜厚を有し、その表面が平坦化された、請求項１乃至４のいずれか１項に記載された配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネルなどの表示パネルは、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビ、携帯電話などの携帯端末機器、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置として広く利用されている。
【０００３】
このような表示パネルは、画像を表示するアクティブエリアにゲート配線やソース配線、スイッチング素子などを備えたアレイ基板を具備している。アレイ基板は、これらの各種配線を覆う有機絶縁膜を備え、その表面が平坦化されている。このような有機絶縁膜については、例えば、化学増幅型システムの材料を用いて形成する技術が知られている。化学増幅型システムは、光照射によって光酸発生剤（ＰＡＧ）が分解して酸を発生し、その酸の作用によって現像溶解性が出現するシステムである。有機絶縁膜を形成するに際して、適当なテーパー角のコンタクトホールを形成とすることで、高精細化を実現することが要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７８６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本実施形態の目的は、高精細化が可能な配線基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態によれば、
配線を備えた処理基板上に有機系レジスト材料を塗布し、前記処理基板を導入したチャンバー内に減圧下でガスを流入して前記有機系レジスト材料の表面酸化処理を行い、マスクを用いて前記有機系レジスト材料を露光した後に、前記有機系レジスト材料を現像し、有機絶縁膜を形成する製造方法であって、前記ガスは、波長６５０ｎｍ以上で自然放出する活性状態の物質であって減圧下でラジカル寿命が１分以上の物質である、配線基板の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本実施形態の配線基板を備えた表示装置ＤＳＰを概略的に示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示した表示パネルＰＮＬを構成するアレイ基板の構造例を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示したアレイ基板のうちの第３絶縁膜１３を形成するための製造方法を説明するための概略断面図である。
【図４】図４は、図３で説明した表面酸化処理を説明するための図である。
【図５】図５は、本実施形態で適用される有機系レジスト材料の露光部と未露光部との溶解速度を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【０００９】
図１は、本実施形態の配線基板を備えた表示装置ＤＳＰを概略的に示す平面図である。
【００１０】
ここに図示した表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬとして、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であるが、有機ＥＬ表示パネルを備えた有機ＥＬ表示装置であっても良い。本実施形態の配線基板は、例えば、図示した表示パネルＰＮＬのアレイ基板ＡＲに相当する。
【００１１】
すなわち、表示パネルＰＮＬは、アレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向配置された対向基板ＣＴと、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱと、を備えている。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、これらの間に所定のセルギャップを形成した状態でシール材ＳＥによって貼り合わせられている。液晶層ＬＱは、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間のセルギャップにおいてシール材ＳＥによって囲まれた内側に保持されている。
【００１２】
このような表示パネルＰＮＬは、シール材ＳＥによって囲まれた内側に、画像を表示するアクティブエリアＡＣＴを備えている。アクティブエリアＡＣＴは、例えば、長方形状であり、ｍ×ｎ個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている（但し、ｍ及びｎは正の整数である）。
【００１３】
アレイ基板ＡＲは、第１方向Ｘに沿って延出した複数のゲート配線Ｇ、第１方向Ｘに交差する第２方向Ｙに沿って延出した複数のソース配線Ｓ、ゲート配線Ｇ及びソース配線Ｓに接続されたスイッチング素子ＳＷ、スイッチング素子ＳＷに接続された画素電極ＰＥなどを備えている。液晶層ＬＱを介して画素電極ＰＥの各々と対向する共通電極ＣＥは、例えば対向基板ＣＴに備えられているが、アレイ基板ＡＲに備えられていても良い。
【００１４】
なお、表示パネルＰＮＬの詳細な構成については説明を省略するが、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｅｄ）モードなどの主として縦電界を利用するモードや、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの主として横電界を利用するモードなどを適用可能に構成されている。横電界を利用するモードを適用した構成では、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの双方がアレイ基板ＡＲに備えられる。
【００１５】
表示パネルＰＮＬの駆動に必要な信号を供給する信号供給源は、図示しないが、アクティブエリアＡＣＴよりも外側の周辺エリアＰＲＰに実装される。
【００１６】
図２は、図１に示した表示パネルＰＮＬを構成するアレイ基板の構造例を概略的に示す断面図である。ここでは、説明に必要な主要部のみを図示している。
【００１７】
すなわち、アレイ基板ＡＲは、ガラス基板などの光透過性を有する第１絶縁基板１０を用いて形成されている。このアレイ基板ＡＲは、第１絶縁基板１０の上にスイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、第１絶縁膜１１、第２絶縁膜１２、第３絶縁膜１３などを備えている。
【００１８】
スイッチング素子ＳＷは、例えばトップゲート型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、半導体層ＳＣを備えている。半導体層ＳＣは、第１絶縁膜１１によって覆われている。また、第１絶縁膜１１は、第１絶縁基板１０の上にも配置されている。スイッチング素子ＳＷのゲート電極ＷＧは、ゲート配線Ｇと電気的に接続され、第１絶縁膜１１の上に形成されている。このゲート電極ＷＧは、第２絶縁膜１２によって覆われている。また、第２絶縁膜１２は、第１絶縁膜１１も覆っている。
【００１９】
スイッチング素子ＳＷのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、第２絶縁膜１２の上に形成されている。ソース電極ＷＳは、ソース配線Ｓと電気的に接続され、半導体層ＳＣにコンタクトしている。ドレイン電極ＷＤは、ソース電極ＷＳから離間し、半導体層ＳＣにコンタクトしている。ソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、第３絶縁膜１３によって覆われている。また、第３絶縁膜１３は、第２絶縁膜１２も覆っている。
【００２０】
第３絶縁膜１３は、有機絶縁膜であり、感光性の有機系レジスト材料を用いて形成されている。この第３絶縁膜１３は、例えば透明であり、２μｍ以上の膜厚Ｔを有し（一例として、２〜３μｍ程度の膜厚Ｔを有し）、その表面が平坦化されている。第３絶縁膜１３には、ドレイン電極ＷＤまで貫通したコンタクトホールＣＨが形成されている。コンタクトホールＣＨのテーパー角θは、例えば６０°以上である。画素電極ＰＥは、第３絶縁膜１３の上に形成され、第３絶縁膜１３を貫通したコンタクトホールＣＨを介してドレイン電極ＷＤにコンタクトしている。
【００２１】
次に、上記のアレイ基板（配線基板）ＡＲのうち、第３絶縁膜１３を形成するための製造方法について図３を参照しながら説明する。
【００２２】
まず、図中の（Ａ）で示すように、処理基板ＳＵＢの上に有機系レジスト材料１３０を塗布する。処理基板ＳＵＢは、図示しないが、ゲート配線、ソース配線、スイッチング素子などの配線を備えている。有機系レジスト材料１３０としては、例えば、アクリル系レジスト材料などが適用可能である。なお、以下に説明する例では、有機系レジスト材料１３０は、光照射によって現像液に対して可溶性となるポジ型を適用している。有機系レジスト材料１３０を塗布する手法については特に問わない。その後、処理基板ＳＵＢをプリベークし、有機系レジスト材料１３０を固化する。
【００２３】
続いて、図中の（Ｂ）で示すように、処理基板ＳＵＢをチャンバー内に導入した後に、チャンバー内を高速で真空に近い状態まで減圧し、減圧下でガスを流入して有機系レジスト材料１３０の表面酸化処理を行う。この表面酸化処理で適用されるガスは、波長６５０ｎｍ以上で自然放出する活性状態の物質であって減圧下でラジカル寿命が１分以上の物質であり、例えば、励起酸素ガスである。このような表面酸化処理により、有機系レジスト材料１３０の表層１３１の酸化が促進される。有機系レジスト材料１３０のうち、酸化された表層１３１と、より処理基板ＳＵＢ側に位置する部分（深部）とでは、後述する現像液に対する溶解速度が相違する。つまり、ここでの表面酸化処理とは、有機系レジスト材料１３０の厚み方向に、溶解速度の異なる部分を形成するプロセスである。この表面酸化処理については、後に詳述する。
【００２４】
続いて、図中の（Ｃ）で示すように、処理基板ＳＵＢをチャンバーから取り出し、マスクＭを用いて有機系レジスト材料１３０を露光する。ここでは、有機系レジスト材料１３０がポジ型であるため、マスクＭは、コンタクトホールを形成する領域など有機系レジスト材料１３０を除去する領域に対応した開口部ＡＰを有している。露光用の光源には、紫外線波長の光を放射する超高圧水銀灯などが適用可能である。有機系レジスト材料１３０は、その表層１３１の側から紫外線で露光されることにより、露光部が現像液に対して可溶性となる。
【００２５】
続いて、図中の（Ｄ）で示すように、有機系レジスト材料１３０を現像する。一例として、現像液は、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）水溶液を適用した。このような現像処理により、未露光部の一部が除去される場合もあり得るが、主として露光部が除去される。
【００２６】
続いて、図中の（Ｅ）で示すように、処理基板ＳＵＢをポストベークし、有機系レジスト材料１３０を硬化させ、コンタクトホールＣＨなどを有する第３絶縁膜（有機絶縁膜）１３が形成される。
【００２７】
図４は、図３で説明した表面酸化処理を説明するための図である。
【００２８】
処理基板ＳＵＢが導入されたチャンバー２０の内部において、有機系レジスト材料１３０の酸化を促進するためのガスは、処理基板ＳＵＢの一端側から供給され、処理基板ＳＵＢの他端側から排気される。減圧下では、ガスは、処理基板ＳＵＢの上に形成された有機系レジスト材料１３０の全面に亘りその表面に沿って高速で流れる。ガスは、チャンバー２０の内部に供給されてから排気されるまでの間、励起状態を維持している。このため、有機系レジスト材料１３０は、ムラ無く、略均一な深さまで酸化処理される。参考までに、減圧下でチャンバー内に空気及び窒素ガスを供給した場合、有機系レジスト材料１３０の表面から０．２μｍ程度の深さまで酸化処理されたが、励起酸素ガスを導入した場合には、より深い部分まで酸化処理されることが確認された。
【００２９】
なお、ガスの供給位置及び排気位置のそれぞれは、処理基板ＳＵＢの長辺に沿った一端側及び他端側に位置していても良いし、処理基板ＳＵＢの短辺に沿った一端側及び他端側に位置していても良い。ガスの供給方向は、ガスが励起状態を維持する時間あるいはラジカル寿命を考慮して設定すれば良い。本実施形態では、ガスが供給されてから排気されるまでの間に亘って励起状態を維持するように、減圧下でラジカル寿命が１分以上の物質を採用した。また、上記の通り、本実施形態で適用する有機系レジスト材料１３０は、紫外線照射によって現像液に対して可溶性となることから、表面酸化処理では、波長６５０ｎｍ以上で自然放出する活性状態の物質をガスとして採用した。
【００３０】
図５は、本実施形態で適用される有機系レジスト材料の露光部と未露光部との溶解速度を説明するための図である。
【００３１】
図中の横軸は現像時間であり、縦軸は現像後に残る膜厚を示している。図中の点線は本実施形態の表面酸化処理を適用しなかった場合（比較例）の露光部及び未露光部の溶解速度を示し、図中の実線は本実施形態の表面酸化処理を適用した場合の露光部及び未露光部の溶解速度を示している。図示したカーブの傾きが大きいほど、溶解速度が速い（あるいは現像液に対して溶解しやすい）ことを示している。
【００３２】
有機系レジスト材料では、比較例の場合、未露光部の溶解速度が比較的速く、露光部の溶解速度が比較的遅い。このため、同一の現像時間でみたとき、未露光部と露光部とで残る膜厚の差が小さい。これは、未露光部が現像液に対して比較的溶解しやすく、露光部が現像液に対して比較的溶解しにくいことを意味している。このため、上記したようなプロセスでコンタクトホールを形成した際に、コンタクトホールのテーパー角が小さくなる傾向がある。
【００３３】
一方、本実施形態の場合、有機系レジスト材料１３０がその表層１３１から比較的深い部分まで酸化しているため、未露光部の溶解速度が比較的遅く、露光部の溶解速度が比較的速い。このため、同一の現像時間でみたとき、未露光部と露光部とで残る膜厚の差が大きい。これは、未露光部が現像液に対して比較的溶解しにくく、露光部が現像液に対して比較的溶解しやすいことを意味している。このため、上記したようなプロセスでコンタクトホールを形成した際に、コンタクトホールのテーパー角を大きくする（例えば、６０°以上のテーパー角を得る）ことが可能である。
【００３４】
アレイ基板ＡＲに形成される有機絶縁膜は、層間の絶縁性確保に加えて、その表面を平坦化する役割を有するものである。平坦化を実現するためには、比較的厚い膜厚の有機絶縁膜を形成する必要がある。その一方で、有機絶縁膜を介して異なる層に位置する電極同士を確実に電気的に接続するためには、有機絶縁膜を貫通したコンタクトホールＣＨを確実に形成することが要求される。コンタクトホールＣＨの径を問わなければ、径を拡大することで確実に貫通したコンタクトホールＣＨを形成することが可能である。しかしながら、近年の傾向として、高精細化、高開口率化の要望が高まり、厚い膜厚の有機絶縁膜についても小径のコンタクトホールＣＨを形成することが望まれている。つまり、コンタクトホールＣＨのテーパー角θを大きくすることが望まれている。
【００３５】
本実施形態によれば、有機絶縁膜である第３絶縁膜１３を形成するに際して、有機系レジスト材料の露光・現像に先立って、減圧したチャンバー内で有機系レジスト材料を励起酸素ガスに曝すことにより、有機系レジスト材料の表層の酸化を促進し、有機系レジスト材料の厚み方向に、現像液に対する溶解速度が大きく異なる部分を形成している。これにより、比較的大きなテーパー角θのコンタクトホールＣＨを形成することが可能となる。つまり、径を拡大することなく、有機絶縁膜を貫通したコンタクトホールＣＨを確実に形成することが可能となる。このため、有機絶縁膜を介して異なる層に位置する電極同士は、比較的小さな径のコンタクトホールＣＨを介して確実に電気的に接続することが可能となる。あるいは、超微細加工で形成したスイッチング素子ＳＷと画素電極ＰＥとが微小なコンタクトホールＣＨを介して電気的に接続することが可能となる。これにより、高精細化が可能となる。また、一画素あたり、コンタクトホールＣＨが位置する画像の表示に寄与しない面積を縮小することができる（換言すると、一画素あたり、表示に寄与する面積を拡大することができる）。
【００３６】
なお、コンタクトホールＣＨのテーパー角θについては、大きいほどコンタクトホールＣＨの径を縮小することができるが、過度に大きくしすぎると、コンタクトホールＣＨに入り込む画素電極ＰＥが途切れてしまい、接続不良を生ずることがあるため、９０°より小さい角度とすることが望ましい。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、高精細化が可能な配線基板の製造方法を提供することができる。
【００３８】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
ＤＳＰ…表示装置
ＰＮＬ…表示パネル  ＡＲ…アレイ基板
１３…第３絶縁膜（有機絶縁膜）
１３１…有機系レジスト材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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