(57)【要約】【解決手段】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の一部にされる金属特徴を定めるための方法およびシステムが提供される。この方法は、ガラス基板に対して施され、ガラス基板は、ガラス基板上にまたはガラス基板の層上に定められたブランケット導電性金属層（例えば障壁層）を有する。ブランケット導電性金属層の上には、反転フォトレジストマスクが塗布される。次いで、反転フォトレジストマスクの上に、めっきメニスカスが形成される。めっきメニスカスは、少なくとも電解液およびめっき化学剤を含み、めっきメニスカスは、ブランケット導電性金属層の上の、反転フォトレジストマスクによって覆われていない領域内に金属特徴を形成する。【選択図】図８Ｃ
2009516775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に金属特徴を作成するための方法であって、
前記ガラス基板の上にフォトレジスト層を塗布することと、
反転フォトレジストマスクを定めるために、前記フォトレジスト層上に複数の特徴をパターン形成することと、
前記反転フォトレジストマスクによって覆われていない領域内にめっき材料が形成されるように、前記反転フォトレジストマスクの上に局部的にめっき流体を塗布することと、
前記反転フォトレジストマスクによって覆われていない前記領域内に金属特徴を定めるために、前記反転フォトレジストマスクを除去することと、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の、ガラス基板上に金属特徴を作成するための方法であって、
前記フォトレジスト層上に前記複数の特徴をパターン形成することは、フォトリソグラフィシステムにおいて前記フォトレジストに光を当てることを含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の、ガラス基板上に金属特徴を作成するための方法であって、
局部的に前記めっき流体を塗布することは、前記反転フォトレジストマスクおよび前記反転フォトレジストマスクによって覆われていない前記領域にめっきメニスカスを塗布することを含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の、ガラス基板上に金属特徴を作成するための方法であって、
前記基板は、連続的な導電膜を含み、前記フォトレジストは、前記めっき流体が塗布されるときに前記連続的な導電膜に対して電気的接触がなされるように、前記連続的な導電膜の上に塗布され、前記めっきメニスカスは、アノードとして帯電され、前記連続的な導電膜は、カソードとして帯電され、めっきは、前記連続的な導電膜の上の、前記反転フォトレジストマスクによって覆われていない領域内で生じる、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の、ガラス基板上に金属特徴を作成するための方法であって、さらに、
前記反転フォトレジスト膜によって予め覆われている領域内の前記連続的な導電膜を除去することを備える方法。
【請求項６】
請求項１に記載の、ガラス基板上に金属特徴を作成するための方法であって、
前記めっき流体は、１つまたは複数の流体によって特徴付けられ、前記流体は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、電解液、および金属めっきを可能にするめっき化学剤からなる群より選択される、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の、ガラス基板上に金属特徴を作成するための方法であって、
前記めっき化学剤は、銅材料、ニッケル材料、タリウム材料、タンタル材料、チタン材料、タングステン材料、コバルト材料、クロム材料、合金材料、および複合金属材料の１つを含む金属を堆積するための水溶液によって特徴付けられる、方法。
【請求項８】
ガラス基板上に金属特徴を定めるためのシステムであって、
ガラス基板の上にまたは前記ガラス基板の上に形成された層の上に反転フォトレジストマスクを塗布して定めるように構成されるフォトリソグラフィユニットと、
前記反転フォトレジストマスクに塗布されるめっきメニスカスを形成するように構成される近接めっきヘッドであって、前記めっきメニスカスは、少なくとも電解液およびめっき化学剤を含有する、近接めっきヘッドと、
前記反転フォトレジストマスクを除去し、前記反転フォトレジストマスクによって予め覆われていない領域内に形成される金属特徴を残らせるように構成されるフォトレジストリムーバと、
を備えるシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の、ガラス基板上に金属特徴を定めるためのシステムであって、
前記反転フォトレジストマスクが定められる前に、ブランケット導電性金属層が、前記反転フォトレジストマスクによって覆われておらずかつ前記ブランケット導電性金属層を露出させる領域内で前記近接めっきヘッドによるめっきを可能にするように、前記ガラス基板の上に定められる、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の、ガラス基板上に金属特徴を定めるためのシステムであって、
前記めっきを可能にするため、前記めっきメニスカスはアノードとして帯電され、前記ブランケット導電性金属層はカソードとして帯電される、システム。
【請求項１１】
請求項８に記載の、ガラス基板上に金属特徴を定めるためのシステムであって、
前記めっき化学剤は、銅材料、ニッケル材料、タリウム材料、タンタル材料、チタン材料、タングステン材料、コバルト材料、クロム材料、合金材料、および複合金属材料の１つを含む金属を堆積するための水溶液によって特徴付けられる、システム。
【請求項１２】
請求項８に記載の、ガラス基板上に金属特徴を定めるためのシステムであって、
前記金属特徴は、液晶ディスプレイ構造の一部である、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の、ガラス基板上に金属特徴を定めるためのシステムであって、
前記液晶ディスプレイ構造は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）構造である、システム。
【請求項１４】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の一部にされる金属特徴を定めるための方法であって、
その上にまたはその層の上にブランケット導電性金属層を定められたガラス基板上において、
前記ブランケット導電性金属層の上に反転フォトレジストマスクを塗布することと、
前記反転フォトレジストマスクの上にめっきメニスカスを形成することであって、前記めっきメニスカスは、少なくとも電解液およびめっき化学剤を含み、前記めっきメニスカスは、前記ブランケット導電性金属層の上の、前記反転フォトレジストマスクによって覆われていない領域内に金属特徴を形成する、ことと、
を備える方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の一部にされる金属特徴を定めるための方法であって、さらに、
前記フォトレジストマスクを除去し、前記反転フォトレジストマスクによって予め覆われていない領域内に金属特徴を残らせることを備える方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の一部にされる金属特徴を定めるための方法であって、
前記めっきを可能にするため、前記めっきメニスカスはアノードとして帯電され、前記ブランケット導電性金属層はカソードとして帯電される、方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の一部にされる金属特徴を定めるための方法であって、
前記めっき化学剤は、銅材料、ニッケル材料、タリウム材料、タンタル材料、チタン材料、タングステン材料、コバルト材料、クロム材料、合金材料、および複合金属材料の１つを含む金属を堆積するための水溶液によって特徴付けられる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の用途におけるメタライゼーション特徴の製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電解めっきは、十分に確立された成膜技術である。半導体製造の分野において、電解めっきは、一般に、枚葉式プロセッサにおいて、ウエハを電解質に浸漬させて実施される。電解めっき中、ウエハは、一般に、アノードとして機能する正に帯電された板（やはり電解質に浸漬されている）に対して、負電位または地電位のウエハホルダ内に保持される。例えば銅層を形成するためには、電解質は、一般に、約０．３Ｍから約０．８５ＭまでのＣｕＳＯ4であり、ｐＨは約０から約２までで（Ｈ2ＳＯ4によって調整される）、堆積層の質を高めるために、専売特許の有機添加物はもちろんＣｌ-も微量（ｐｐｍレベルの濃度）である。めっきプロセス中、ウエハは、一般に、均一なめっきを促進するために、回転される。めっきプロセス中に十分な膜厚を得られたウエハは、めっきチャンバから別のチャンバへと移され、そこで、ウエハ表面から残留電解質を除去するために、脱イオン（ＤＩ）水ですすがれる。次に、ウエハは、裏面およびベベルエッジから不要な銅を除去するために、追加のウェット処理を施され、次いで、別のＤＩ水によるすすぎによって、ウェット処理の化学残留物を除去される。次いで、ウエハは、乾燥およびアニールを経た後、化学機械平坦化（ＣＭＰ）操作の用意が整う。
【０００３】
ウェットめっきプロセスは、半導体ウエハ処理でよく使用されているが、今日に至るもなお、ＬＣＤ製造では使用されていない。これは、第１に、製造に使用される一般的なＬＣＤのサイズを原因とする。例えば、ＬＣＤには、縦横３メートルに及ぶ大きさのガラス基板から製造されるものがある。大サイズは、表面領域全体にわたって形成されると考えられる深刻な不均一性ゆえに、従来の意味で、めっきを非実用的にする。第２に、ＣＭＰ操作は、このような大きな基板には作用しないと考えられるので、銅めっきは実用的でない。これらの理由により、ＬＣＤの金属特徴は、続くエッチングによって所望のレイアウトを定められるスパッタリングアルミニウム特徴に限られる。この現行プロセスの欠点は、やはり、ガラス基板のサイズである。縦横３メートルの基板を実質的に均等にスパッタリングするには、非常に大きなソースターゲット（例えば基板とほぼ同サイズのアルミニウムターゲット）が求められる。ターゲットの費用はかさむものの、アルミニウムのスパッタリングを実施するには、大きなターゲットが必要である。
【０００４】
以上を考慮すると、ＬＣＤ用途に使用されるなどのガラス基板上に、より効率的に金属特徴を製造することを可能にする方法および装置が必要とされていることがわかる。
【発明の開示】
【０００５】
大まかに言うと、本発明は、ガラス基板上に定められるＬＣＤの金属特徴を定めるための、局部的な電解めっきを使用した金属特徴の作成を可能にする、方法およびシステムを定める。なお、本発明は、プロセス、装置、システム、デバイス、または方法を含む多くの形態で実現することができる。本発明のいくつかの実施形態が、以下で説明される。
【０００６】
一実施形態では、ガラス基板上に金属特徴（フィーチャー、形状、パターン）を作成するための方法が開示される。該方法は、ガラス基板の上にフォトレジスト層を塗布すること、次いで、反転フォトレジストマスクを定めるためにフォトレジスト層上に複数の特徴をパターン形成することを含む。次いで、反転フォトレジストマスクによって覆われていない領域内にめっき材料が形成されるように、反転フォトレジストマスクの上に局部的にめっき流体が塗布される。後の操作では、反転フォトレジストマスクによって覆われていない領域内に金属特徴を定めるために、反転フォトレジストマスクが除去される。
【０００７】
別の一実施形態では、ガラス基板上に金属特徴を定めるためのシステムが開示される。該システムは、フォトリソグラフィユニットを含む。フォトリソグラフィユニットは、ガラス基板の上にまたはガラス基板の上に形成された層の上に反転フォトレジストマスクを塗布して定めるように構成される。近接めっきヘッドが提供される。近接めっきヘッドは、反転フォトレジストマスクに塗布されるめっきメニスカスを形成するように構成される。めっきメニスカスは、少なくとも電解液およびめっき化学剤を含有する。反転フォトレジストマスクを除去し、反転フォトレジストマスクによって予め覆われていない領域内に金属特徴を残らせるために、フォトレジストリムーバが提供される。
【０００８】
さらに別の一実施形態では、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の一部にされる金属特徴を定めるための方法が開示される。該方法は、ガラス基板に対して施され、ガラス基板は、ガラス基板上にまたはガラス基板の層上に定められたブランケット導電性金属層（例えば障壁層）を有する。ブランケット導電性金属層の上には、反転フォトレジストマスクが塗布される。次いで、反転フォトレジストマスクの上に、めっきメニスカスが形成される。めっきメニスカスは、少なくとも電解液およびめっき化学剤を含み、めっきメニスカスは、ブランケット導電性金属層の上の、反転フォトレジストマスクによって覆われていない領域内に金属特徴を形成する。
【０００９】
本発明の原理を例示のかたちで示した添付の図面とあわせた以下の詳細な説明から、本発明のその他の特徴および利点が明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、添付の図面にあわせた以下の詳細な説明によって容易に理解される。この説明を促進するため、類似の参照符号は、類似の構造的要素を示すものとする。
【００１１】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のメーカで使用されるガラス基板上にメタライゼーション特徴を作成するための方法および装置の発明が開示される。方法は、（例えば高価でかつ大きな金属ターゲットを使用する）高価な金属スパッタリングを必要とせずにメタライゼーション特徴を形成する方法を実現する。最近のＬＣＤは全体のサイズが大きいので、メーカは、縦横３メートルもの大きさのガラス基板上にメタライゼーション特徴を作成する必要がある。その結果、このような大きなサイズは、特別に設計された金属スパッタリングチャンバおよび高価で大きい金属ターゲット（基板と同程度の大きさの場合もある）を必要とする。本発明の方法は、反転フォトレジストマスクを使用し、次いで、メタライゼーションの局部的めっきを使用する。メタライゼーションは、メタライゼーション特徴を定めるために、フォトレジストマスク内で形成される。フォトレジストマスクは、次いで、所望のメタライゼーション特徴を定めるために、除去される。
【００１２】
以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの詳細が特定されている。しかしながら、当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの一部または全部の詳細を特定しなくても実施可能である。また、本発明が不必要に不明瞭になるのを避けるため、周知のプロセス操作の詳細な説明は省略される。
【００１３】
図１は、上に層を作成されたガラス基板１００の断面図を示している。ガラス基板１００上に作成された層は、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなる液晶ディスプレイを製造する際によく形成される層である。したがって、図１〜７の説明図は、ガラス基板１００上にＴＦＴを作成する際に実施される代表的なプロセス操作を示している。しかしながら、本発明の教示内容は、例えばＬＣＤのメーカで使用されるものなど、ガラス基板上におけるあらゆるメタライゼーション構造の作成に等しく適用可能である。代表的なＴＦＴとして、トップゲートＴＦＴ、ボトムゲートＴＦＴ、およびその他が挙げられる。これらの各ＴＦＴデバイスの幾何学的配置は、様々に異なるが、それぞれメタライゼーション特徴を採用しており、これらの特徴は、本発明の教示内容にしたがって形成することができる。
【００１４】
図１に戻り、ガラス基板１００は、その上にパターン形成された非晶質シリコン特徴１０２を示している。周知のように、非晶質シリコン特徴１０２は、先ず非晶質シリコン層を堆積することによって形成される。非晶質シリコン特徴１０２は、ガラス基板１００の上に形成されたものとして図示されているが、ＬＣＤ製造の当業者ならば、非晶質シリコン層が形成される前に、ガラス基板１００の上にその他の膜、層、または特徴が作成されてもよいことがわかる。したがって、ガラス基板１００の上に非晶質シリコンが形成された図の構造は、単なる一例にすぎない。引き続きこの例に関して、非晶質シリコンは、複数の非晶質シリコン特徴１０２が形成されるように、（適切なエッチングプロセスによって）パターン形成される。
【００１５】
非晶質シリコン特徴１０２は、ＴＦＴなどのトランジスタを定めることを可能にする半導体材料を定める。非晶質シリコンがよく使用されるのは、一般に摂氏約３００度から摂氏約４００度までの範囲の低温プロセスにおける、ガラス基板を使用した大面積の作成に適しているからである。ピクセル化されたスクリーンが定められるように、ガラス基板１００は、一般に、全面にわたってＴＦＴの配列を形成される。非晶質シリコン特徴１０２が形成されると、非晶質シリコン特徴１０２の上に誘電体層１０４が形成される。誘電体層１０４は、シリコン窒化物（ＳｉＮ）誘電体層である。誘電体層１０４は、次いで、非晶質シリコン特徴１０２を露出させるコンタクトホール１０３が形成されるように、パターン形成される。
【００１６】
図２は、誘電体層１０４と非晶質シリコン特徴１０２の露出領域との上に障壁層１０６を形成された後の、図１の断面図を示している。障壁層１０６は、窒化タンタル（ＴａＮ）材料またはニッケル（Ｎｉ）材料であってよい。障壁層は、好ましくは約２５オングストロームから約２００オングストロームまでの厚さ範囲であり、より好ましくは約５０オングストロームから約１５０オングストロームまでの厚さ範囲である。障壁層は、この処理ステップの時点で露出されている表面全体の上に導電層を提供することが望ましい。表面全体の上に障壁層１０６を形成することによって、後ほど説明される局部的めっき操作に備えて導電経路が定められる。
【００１７】
図３は、障壁層１０６の上にフォトレジスト層１０８が形成された後の、図２の断面図を示している。フォトレジスト層１０８は、厚みを持つように形成され、この厚みは、フォトレジスト層１０８のパターン形成領域内に形成される金属パターンの最終的な厚さを制御する。一実施形態では、メタライゼーションが最終的に存在する場所が露出領域によって定められるように、フォトレジスト層１０８は、図４に示されるようにパターン形成される。図４のパターン形成フォトレジスト層１０８’は、メタライゼーションをめっきされる金属パターン領域１１０を定める。この実施形態では、フォトレジスト層１０８の厚さが、メタライゼーション特徴の厚さを決定する。例えば、パターン形成フォトレジスト１０８’は、およそ１ミクロン（例えば１０，０００オングストローム）である。したがって、フォトレジスト１０８’の厚さは、フォトレジスト材料を除去された領域内に最終的に形成されるメタライゼーションラインの所望の厚さを制御するように構成される。パターン形成フォトレジスト層１０８’は、反転フォトレジストマスクを定める。
【００１８】
図５は、パターン形成フォトレジスト１０８’内にめっきされた、結果得られた金属パターン１１２を示している。後ほど説明されるように、金属パターン１１２は、フォトレジスト材料が存在しないゆえに下位の障壁層１０６との間に接触を生じる領域でのみめっきが生じるように、パターン形成フォトレジスト１０８の表面の上にめっき材料を局部的に走査する、めっきプロセスによって形成される。
【００１９】
次のステップでは、図６に示されるように、パターン形成フォトレジスト１０８’が除去され、次いで、図７のように、障壁層１０６が除去される。結果得られた構造は、パターン形成フォトレジスト層内を単純にめっきすることによって形成されたメタライゼーション特徴１１２であり、この金属パターン１１２の厚さ、形状、および位置は、パターン形成フォトレジスト層１０８’によって決定される。この例では、金属パターン１１２は、誘電体１０４を通して非晶質シリコンパターン１０２との間に接触を生じる導電ゲートを定める。前述のように、非晶質シリコン特徴１０２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のＴＦＴを定めるために使用されてよい。
【００２０】
図８Ａは、ガラス基板１００の上面図を示している。ガラス基板１００の上面図は、ガラス基板１００の全体にわたって形成される複数のＴＦＴ１４２を示している。今日のサイズでは、ガラス基板１００は、縦横約３メートルの範囲であってよい。より小型のディスプレイが必要とされる場合、ディスプレイスクリーンは、大きく作成された縦横３メートルの基板をより小さいパネルにカットすることによって形成される。ガラス基板１００のサイズは大きく、今後も巨大化しをつづけるであろうが、近接めっきヘッド１３０は、めっきヘッドの下の局部めっき領域に対して制御されるめっきプロセスを実施するように構成される。例示されるように、近接めっきヘッドは、ガラス基板１００の表面の上を走査方向１３２に走査するように設計される。
【００２１】
近接ヘッド１３０の走査は、その上でめっきが生じためっき領域１３８と、その方向１３２に近接ヘッド１３０が走査するとめっきされるであろう領域を形成する非めっき領域１３０と、を定める。一実施形態では、走査を可能にするために、近接ヘッド１３０を移動可能に設計することができる、あるいはガラス基板１００を移動可能に設計することができる、あるいは両方ともを移動可能に設計することができる。前述のように、近接ヘッド１３０は、処理済みガラス基板１００の特定の局部領域をめっきすることによって、フォトレジストによって覆われていない領域を、定められたパターン形成フォトレジスト材料１０８’の空隙を満たす高さまでめっきするように設計される。したがって、めっき領域１３８は、図４のパターン形成フォトレジスト１０８’によって定められためっき領域を形成する。一実施形態では、近接めっきヘッド１３０は、ガラス基板１００の表面全体を走査するのに適した任意の長さに設計することができる。したがって、ガラス基板１００の実際のサイズは、走査を行ってめっきを局部的に送出する近接ヘッド１３０の能力を決定しない。図には示されていないが、近接ヘッド１３０は、ガラス基板１００の幅より短くすることもできる。このような場合、近接ヘッド１３０は、表面全体またはめっきを望まれる領域が走査されるまで表面をラスタ走査するように設計することができる。
【００２２】
図８Ｂに示されるように、近接めっきヘッド１３０の底面側は、ガラス基板１００の表面に流体を送出可能にしてめっきメニスカスを形成する複数のポート（近接めっきヘッド１３０内に定められた穴または通路）を含む。しかしながら、ポートの実際の構成は、めっきメニスカスを形成可能である限り、その数および幾何学的配置を様々に変えることができる。一例では、近接めっきヘッド１３０の中心領域付近に複数の流体送出ポート１３４が定められ、それらの流体送出ポート１３４の周りに複数の流体除去ポート１３６が定められる。流体除去ポート１３６を使用して流体を除去するために、真空を使用することができる。この配置は、パターン形成フォトレジスト間にメタライゼーション材料をめっきするように設計された流体をガラス基板１００の表面に効率良く送出すること、および過剰なめっき流体を流体除去ポート１３６を通じて除去することを可能にする。近接めっきヘッド１３０は、したがって、（図８Ｄ−１および図８Ｄ−２に示されるような）制御メニスカス１３１を形成するように設計される。
【００２３】
図８Ｃは、ガラス基板１００の３次元図を示しており、図中、ガラス基板１００の上に形成することができる層の上を、近接めっきヘッド１３０が走査している。近接めっきヘッド１３０は、流体送出ポート１３４を通じて流体を送出するとともに流体除去ポート１３６を通じて流体を除去する複数の導管１３３をともなうように設計される。これら複数の導管および複数のポートの構成は、近接めっきヘッド１３０の幾何学的形状、長さ、およびサイズに依存する。したがって、導管１３３およびポート１３４，１３６は、フォトレジストマスクの露出領域の上に導電性材料をめっきするように設計された流体を送出する機能を説明するための代表例にすぎない。代表的なめっき流体材料については、以下で説明される。
【００２４】
図８Ｄ−１は、図８Ｃの断面図を示しており、図中、ガラス基板１００の表面の上に形成された層の上を、近接めっきヘッド１３０が方向１３２に走査している。近接めっきヘッド１３０は、制御めっきメニスカス１３１を送出することによってめっきを実施するように設計される。めっきメニスカス１３１は、形成されたパターン形成フォトレジスト１０８’内にめっき領域１１２を残らせる。前述のように、ガラス基板１００は、ガラス基板１００の表面全体にわたってＴＦＴの配列を定める複数の特徴をともなうように設計される。めっきメニスカス１３１の送出は、フォトレジスト１０８’のパターン形成領域内に金属パターン１１２が残るように、パターン形成フォトレジスト１０８’の上にめっき材料が供給されることを保証する。また、やはり前述のように、金属は、フォトレジスト層１０８の厚さによって決定された厚さレベルを有する。もちろん、パターン形成金属１１２は、所望のプロセス条件に応じて、フォトレジスト１０８の厚さにおおよそ等しくてもよいし、あるいは僅かに異なってもよい。
【００２５】
図８Ｄ−２は、サポートの上に配置されたＬＣＤガラス基板１００の断面図を示している。サポートは、隆起の付いたサポート、可撓性のサポート、または製造プラントもしくは製造段階を通して基板を容易に移動させるためのコンベヤアセンブリを含むサポートであってよい。代表的な一めっきプロセスを特徴付けるため、サポートは、ＬＣＤガラス基板１００が導電性の端子１６０に接続された状態になるように構成される。導電性端子１６０は、誘電体層１０４の表面の上に一面に成膜された障壁層１０６との間に電気的接触をなすように設計される。導電性端子がガラス基板１００の表面全体の上に一面に成膜された障壁層１０６と電気伝導状態にあることを保証することによって、めっきメニスカス１３１（正電源１５４を提供されている）は、めっきプロセスを促進するために必要とされる導電経路を完成する。導電性端子は、この例では、負電源１５２につながれている。
【００２６】
負電源１５２は、障壁層１０６を帯電させてカソードとして機能させる負のバイアス電力を提供する。電気的接触は、一点接触、基板の全長に及ぶ線接触、または基板のエッジを通した複数の点接触のいずれかの形態で確立されてよい。
【００２７】
近接めっきヘッド１３０は、正電源１５４の正の電力によって、アノードとして帯電される。近接めっきヘッド１３０は、アーム１３０ａによって基板の上方に吊り下げられる。アーム１３０ａは、電解めっき操作に用いられる流体の送出および除去のための１本または複数の導管を保持するための導管通路を含むことができる。もちろん、導管通路は、例えばアーム１３０ａにしばりつけるなど、他の任意の適切な技術によって近接めっきヘッド１３０につなぐことができる。一実施形態では、アーム１３０ａは、基板全体にわたる近接めっきヘッド１３０の移動を促進するシステムの一部である。
【００２８】
近接めっきヘッド１３０の移動は、基板を任意の数の方式で走査するようにプログラムすることができる。なお、システムは代表的なものであること、そしてヘッドを基板の極近くへと移動可能にする他の任意の適切な構成が用いられてよいことが理解されるべきである。
【００２９】
本明細書で使用される局部的金属／メタライゼーションめっきは、金属材料を堆積される近接めっきヘッド１３０下の面積を定めることを意図している。図に示されるように、近接めっきヘッド１３０下の面積は、基板の表面積未満である。したがって、局部的金属めっきは、所定の時点において、近接ヘッド１０２の下でのみ発生する。基板表面の上でさらなる金属めっきを実現するためには、近接めっきヘッド１３０は、基板表面の別の表面積の上へと移動する必要がある。
【００３０】
障壁層１０６の上のシード層（不図示）は、オプション的なものであるが、実施形態によっては、電解めっき操作の実施前に障壁層１０６上にシード層を形成すると有利である場合がある。めっきされる材料が銅である場合は、シード層は、一般に、既知の技術を使用してスパッタリングまたは堆積することができる銅の薄層である。その後、近接めっきヘッド１３０が局部面積の上を進むにつれて、シード層の上に、（例えば図５の金属パターン１１２を形成するための）堆積金属層が形成される。堆積金属は、近接めっきヘッド１３０とシード層（または障壁層１０６）との間に定められるメニスカス１３１に含まれる電解質によって促進される電気化学反応によって形成される。
【００３１】
めっき化学剤は、近接めっきヘッド１３０下における局部的な金属めっきを可能にする複数の流体送出ポート１３４によって供給される。めっき化学剤は、銅の堆積用に設計されてよいが、具体的な用途（すなわち必要とされる金属材料の種類）に応じて他のめっき化学剤で置き換え可能である。めっき化学剤は、金属、合金、または複合金属材料を堆積するための水溶液によって特徴付けることができる。一実施形態では、堆積金属は、銅材料、ニッケル材料、タリウム材料、タンタル材料、チタン材料、タングステン材料、コバルト材料、合金材料、複合金属材料その他の１つを含むことができるが、これらに限定されない。
【００３２】
めっき化学剤は、反転フォトレジストマスクによって覆われていない露出シード層（または障壁層１０６）の上にある流体の薄層として定められるメニスカス１３１に閉じ込められることが好ましい。メニスカス１３１をいっそう閉じ込めかつ定めるため、追加の流体送出ポート（不図示）によってイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を供給することができる。メニスカス１３１の厚さは、所望の用途に基づいて可変である。一例では、メニスカスの厚さは、約０．１ｍｍから約１０ｍｍまでの範囲に及ぶことができる。したがって、近接めっきヘッド１３０は、基板表面の近くに配置される。本明細書において使用される「近く」という用語は、近接めっきヘッド１３０の下面と基板の表面との間の隔たりを特徴付けており、該隔たりは、流体メニスカスの形成を可能にするのに十分であることが望ましい。複数の流体除去ポート１３６は、複数の流体送出ポート１３４によって送出されるめっき反応の流体副生成物を除去するために、真空を提供する。
【００３３】
本発明の一態様にしたがうと、成膜めっき材料は、複数の流体送出ポート１３４によって供給される電解質内で発生する化学反応によって形成される。近接めっきヘッド１３０をアノードとして帯電させることによって、化学反応が促進される。一例では、近接ヘッドは、正のバイアス電圧源に電気的につながれる。めっきを可能にするため、負のバイアス電源との電気的接触を通じてカソードとして帯電された露出シード層または障壁層において、化学剤のイオン還元が実施される。この化学反応は、反転フォトレジストマスク内に、堆積層としての金属層を形成させる。反応の副生成物および使い果たされた反応流体は、複数の流体除去ポート１３６を通じて除去される。
【００３４】
図９は、ＬＣＤ基板のメタライゼーション特徴の製造に使用される方法操作のフローチャートを示している。方法は、ターゲットメタライゼーションの厚さを決定する所定の厚さのフォトレジストによってガラス基板（予め層を形成されていてよい）が覆われる操作２００から開始する。フォトレジストは、操作２０２においてパターン形成される。パターンは、形成されるメタライゼーション特徴の形状、サイズ、および位置を決定することによって、反転フォトレジストマスクを定める。操作２０４では、パターン形成フォトレジストの表面の上で、メタライゼーションの局部的めっきの走査が行われる。メタライゼーションは、所望の金属特徴を定めるために、フォトレジストによって覆われていない露出表面内に形成される。操作２０６において、フォトレジストは除去され、次いで、操作２０８において、ＴＦＴを定めるための他のステップが実施される。追加の金属特徴が必要とされる場合は、同じ反転マスク／局部的めっきを任意の回数にわたって実施することができる。
【００３５】
図１０は、液晶ディスプレイのＴＦＴを形成するために局部的めっきメニスカスを使用して金属パターンを定める際に実施される、本発明の一実施形態にしたがったプロセス操作のフローチャートを示している。方法は、液晶ディスプレイ基板上に非晶質シリコントランジスタ構造が形成される操作２５０から開始する。前述のとおり、非晶質シリコンは、ＴＦＴ構造の種類によっては、ガラス基板上に予め作成された層の上に形成することが可能である。非晶質シリコントランジスタ構造は、液晶ディスプレイ技術に使用されるＴＦＴの配列を形成するために、液晶ディスプレイ基板全体にわたって定められる。
【００３６】
操作２５２では、非晶質シリコントランジスタ構造２５２の上に誘電体層が形成され、操作２５４では、誘電体層を貫通して非晶質シリコン構造に至るコンタクトホールがエッチングされる。操作２５６では、ＬＣＤ基板の上にブランケット層として障壁層が成膜され、誘電体層および露出コンタクトホールを覆う。次に、成膜された障壁層の上に、導電性のシード層が塗布される。一実施形態では、導電性シード層は、一般に窒化タンタル層（ＴａＮ）である障壁層の上に形成される銅シード層である。操作２６０では、金属パターンを定めるために、反転フォトレジストマスクがパターン形成される。反転フォトレジストマスクは、下位の導電性シード層を露出させる。
【００３７】
操作２６０では、導電性材料が反転フォトレジストマスク内に堆積されるように、ＬＣＤ基板の上で局部的めっきメニスカスの走査が行われる。導電性材料は、金属パターンを定める。一実施形態では、めっきメニスカスは、銅層をめっきするように設計され、該銅層は、操作２５８で形成された導電性の銅シード層と接触する。図８Ｄ−２に関連して言及されたように、正電源１５４と、基板（ならびに導電性の障壁層およびシード層）につながれた負電源１５２との間には、導電経路が形成されるので、局部的めっきメニスカスは、銅材料をめっきすることを許可される。この電気的経路の形成によって、めっきメニスカス１３１は、反転フォトレジストマスクによって覆われていない領域内に、例えば銅等の導電性材料をめっきすることができる。
【００３８】
操作２６４では、フォトレジストマスクが除去される。ウェットフォトレジスト除去プロセスを含む任意のフォトレジストマスク除去プロセスが使用可能である。操作２６６では、露出した障壁層と導電性のシード層とが除去され、これは、誘電体層を露出させるとともに、定められた金属パターンを残らせる。操作は、次いで、操作２６８において、ＬＣＤ製造プロセスの次のステップに進むことができる。
【００３９】
図１１は、操作３５０において、ＬＣＤ基板上にＬＣＤ  ＴＦＴデバイスを形成するためのプロセス操作を示している。操作３５２では、ＬＣＤ基板全体にわたって定められた非晶質シリコントランジスタ構造の上に、シリコン窒化物（ＳｉＮ）層が形成される。次いで、操作３５４では、シリコン窒化物層を貫通して非晶質シリコン構造に至るコンタクトホールがエッチングされ、次いで、操作３５６では、ＬＣＤ基板の上に一面に障壁層が成膜され、シリコン窒化物層およびコンタクトホールを覆う。操作３５８では、金属パターンを定めるために、反転フォトレジストマスクがパターン形成される。反転フォトレジストマスクは、したがって、メタライゼーション特徴を形成することを望まれる領域で、下位の障壁層を露出させる。
【００４０】
操作３６０では、ＬＣＤ基板の上で局部的めっきメニスカスの走査が行われる。次いで、局部的めっきメニスカスを使用して、反転パターンマスク内に導電性材料が堆積される。導電性材料は、したがって、金属パターンを定める。操作３６２では、フォトレジストマスクが除去され、操作３６４では、障壁層が除去され、これは、シリコン窒化物層を露出させるとともに、定められた金属パターンを残らせる。操作３６６において、プロセスは、ＬＣＤディスプレイを製造するためのさらなる操作に進むことができる。
【００４１】
特筆すべきは、アルミニウム金属特徴を定める際によく見られる、メタライゼーション材料をスパッタリングすること、および次いで金属パターンを定めるためにエッチング操作を実施することを必要とせずに、メタライゼーションパターンが形成されたことである。また、やはり特筆すべきは、半導体分野において銅特徴を定める際によく見られる、化学機械研磨（ＣＭＰ）操作が必要とされないことである。ＣＭＰの手順は、ガラス基板のサイズゆえに実用的でなく、このため、従来のＬＣＤ製造では、高価なアルミニウムスパッタリング（高価で大きいスパッタリングターゲットをともなう）およびエッチングが使用されている。言い換えると、銅特徴は、それらの特性ゆえに有利ではあるが、過剰な材料の除去にＣＭＰ操作が必要とされる場合は実用的でない。さらに、エッチング操作のなかには、その温度上昇ゆえに、ＬＣＤ製造にとって実用的でないものがある。すなわち、ガラス基板は、高い加熱レベルに耐えられないので、温度上昇は、ＬＣＤ製造にとって不可能である。少なくともこれらの理由ゆえに、大基板上に局部的なめっき特徴を定めることは、当該分野における進歩であり、これは、高価なスパッタリングチャンバ、ＣＭＰ操作、高価なターゲット、および温度上昇を必要とすることなく低抵抗の銅金属配線（水晶のスイッチング速度を向上させることができる）を製造することを可能にする。
【００４２】
図１２は、一例としてのボトムゲートＴＦＴ構造を示している。この例では、ゲート電極およびコンデンサ（Ｃｓ）電極を定めるために、金属スパッタリングが使用される。一実施形態にしたがうと、金属特徴は、先ず反転フォトレジストマスクを形成すること、および次いで局部的めっきヘッドを使用してめっきすることによって定められる。ソース電極およびドレイン電極もまた、先ず反転フォトレジストマスクを形成すること、および次いで局部的めっきヘッドを使用してめっきすることによって定めることができる。したがって、実際の構造の形状または幾何学的配置は、本明細書で開示された発明の制限とはならない。反対に、あらゆる形状、サイズ、または特徴のレイアウトを、上述のように、反転フォトレジストマスクを使用すること、および次いで局部的めっきヘッドを使用してめっきすることによって定めることができる。
【００４３】
以上では、いくつかの好ましい実施形態に照らして本発明が説明されたが、当業者ならば、前述の説明を読み、図面を吟味することによって、発明の様々な変更、追加、置換、および等価の形態を実現できることがわかる。例えば、本明細書で説明された電解めっきシステムは、あらゆる形状およびサイズの基板に用いることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれるものとして、このようなあらゆる変更、追加、置換、および等価の形態を含むものと解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】上に層を作成されたガラス基板の断面図である。
【図２】反転フォトレジストマスクおよび局部的めっきプロセスを使用して作成することができる代表的な金属特徴を示した説明図である。
【図３】反転フォトレジストマスクおよび局部的めっきプロセスを使用して作成することができる代表的な金属特徴を示した説明図である。
【図４】反転フォトレジストマスクおよび局部的めっきプロセスを使用して作成することができる代表的な金属特徴を示した説明図である。
【図５】反転フォトレジストマスクおよび局部的めっきプロセスを使用して作成することができる代表的な金属特徴を示した説明図である。
【図６】反転フォトレジストマスクおよび局部的めっきプロセスを使用して作成することができる代表的な金属特徴を示した説明図である。
【図７】反転フォトレジストマスクおよび局部的めっきプロセスを使用して作成することができる代表的な金属特徴を示した説明図である。
【図８Ａ】反転フォトレジストマスクを有する基板上における局部的めっきを促進するための代表的構造を示した説明図である。
【図８Ｂ】反転フォトレジストマスクを有する基板上における局部的めっきを促進するための代表的構造を示した説明図である。
【図８Ｃ】反転フォトレジストマスクを有する基板上における局部的めっきを促進するための代表的構造を示した説明図である。
【図８Ｄ−１】反転フォトレジストマスクを有する基板上における局部的めっきを促進するための代表的構造を示した説明図である。
【図８Ｄ−２】反転フォトレジストマスクを有する基板上における局部的めっきを促進するための代表的構造を示した説明図である。
【図９】ＬＣＤ基板の上に金属特徴を作成するための代表的なプロセスフローを示した説明図である。
【図１０】ＬＣＤに使用されるＴＦＴデバイスの層を作成するための代表的なプロセスフローを示した説明図である。
【図１１】ＬＣＤに使用されるＴＦＴデバイスの層を作成するための代表的なプロセスフローを示した説明図である。
【図１２】代表的なボトムゲートＴＦＴ構造を示した説明図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ−１】
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【図８Ｄ−２】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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