(57)【要約】【課題】バリアメタル層を省略し、アルミニウム合金膜と透明電極を直接接触させた表示デバイスの製造を可能にすると共に、防食性の優れた処理液を組み合わせることでアルミニウム合金膜が持つ耐食性不足の問題を克服できる表示デバイスの製法を提供すること。【解決手段】ガラス基板上に配置されたアルミニウム合金膜からなる配線材と、透明導電膜によって構成された画素電極とが直接接続した構造を有し、前記配線材と画素電極の接続界面において、前記配線材のアルミニウム合金膜を構成する合金成分の一部または全部が析出物もしくは濃化層として存在している表示デバイスを製造するに当り、配線パターンの形成に用いるレジストを現像するための現像液として、有機塩基：２〜３．５質量％と炭素数４〜６の糖アルコール：２〜１０質量％とを含み、他の多価アルコールを含まないレジスト用現像液を使用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に配置されたアルミニウム合金膜からなる配線材と、透明導電膜によって構成された画素電極とが直接接続した構造を有し、前記配線材と画素電極の接続界面において、前記配線材のアルミニウム合金膜を構成する合金成分の一部または全部が析出物もしくは濃化層として存在している表示デバイスを製造するに当り、配線パターンの形成に用いるレジストを現像するための現像液として、有機塩基：２〜３．５質量％と炭素数４〜６の糖アルコール：２〜１０質量％とを含み、他の多価アルコールを含まないレジスト用現像液を使用することを特徴とする表示デバイスの製法。
【請求項２】
前記レジスト用現像液に含まれる有機塩基として、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを使用する請求項１に記載の製法。
【請求項３】
前記レジスト用現像液に含まれる糖アルコールが、ソルビトール、マンニトール、キシロース、キシリトール、アラビトール、エリトリトールよりなる群から選択される少なくとも１種である請求項１または２に記載の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金膜からなる配線材と透明導電膜によって形成された画素電極を含む表示デバイスであって、特に、配線材を構成するアルミニウム合金膜と画素電極とを直接接続して低抵抗率接続を実現した構造の表示デバイスを製造するに当り、レジストを用いて配線パターンを形成する際に用いる現像液を工夫することにより、設計された配線パターン通りにレジスト膜を効率よく現像できると共に、好ましくないアルミニウム合金膜の腐食を可及的に防止し、精度の高い配線パターンが効率よく得られる様に改善された表示デバイスの製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示デバイスの一例として挙げられるアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子とし、透明導電膜で形成された画素電極と走査線や信号線などの配線材を備えたＴＦＴアレイ基板を備えた構造を有している。画素電極を構成する透明導電膜としては、例えば酸化インジウムに１０質量％程度の酸化錫を含有させた酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などが用いられている。
【０００３】
そしてこの様な透明導電膜に電気的に接続される配線材としては、純アルミニウム、あるいはアルミニウム−ネオジウム合金の如きアルミニウム合金が使用されるが、これらアルミニウム合金膜などと透明導電膜が直接接しないよう、その間にバリアメタル層としてＭｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗなどの高融点金属層を介在させている。
【０００４】
ここでバリアメタル層を介在させる理由は、信号線を構成するアルミニウムまたはアルミニウム合金膜と画素電極を直接接触させると接触抵抗が上昇し、画面の表示品位が低下するからである。これは、アルミニウムが非常に酸化され易く、大気中では表面が容易に酸化されること、また画素電極は金属酸化物であるため、成膜時に生じる酸素や成膜時に添加する酸素によってアルミニウムが酸化され、表面にアルミニウム酸化物層が生成することによる。そして、この様に配線膜と画素電極との接触界面に絶縁物層が形成されると、信号線と画素電極間の接触抵抗が高まり、画面の表示品位が低下する。
【０００５】
一方バリアメタル層は、元々アルミニウム合金の表面酸化を防ぎ、アルミニウム合金膜と画素電極の接触を良好にする作用を有しているが、上記接触界面にバリアメタル層を介在させた構造を得るには、バリアメタル層の形成工程が不可欠となるため、バリアメタル層形成用成膜チャンバーの装備を含めて、バリアメタル層の形成に伴うコストアップや生産性の低下が避けられない。
【０００６】
この様なことから本出願人らは、バリアメタル層の省略を可能にする技術、即ち、配線材を構成するアルミニウム合金膜と透明導電膜を構成する画素電極を、バリアメタル層を介することなく直接接触させる技術（以下、この接触状態を“ダイレクトコンタクト”ということがある）を開発し、先に特許文献１として提供し、その後も改良研究を進めている。
【０００７】
この特許文献１に開示した技術は、配線膜を構成するアルミニウム合金の合金成分としてＡｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎなどを選択すると共にその含有量を規定し、画素電極を構成する金属酸化物（酸化インジウム錫：ＩＴＯなど）との接触界面に、それら合金元素を含む導電性の析出物や濃化層を形成することで接触抵抗を低減し、ダイレクトコンタクトを実現したものである。
【０００８】
他方、アルミニウム合金膜を配線形状に加工する技術としては、該配線膜上に紫外線、遠紫外線、エキシマレーザー、エックス線、電子線などの活性放射線に感応するレジストを塗布し乾燥した後、活性放射線を選択的に照射してレジストパターンを形成するリソグラフィー法が広く用いられている。
【０００９】
リソグラフィー法を実施する際の現像処理で、現像液としてアルカリを用いる場合、半導体素子や液晶表示素子の電気特性に悪影響を与えないため、金属イオンを含まないアルカリ現像液が使用される。例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）などの有機塩基を主成分とする水溶液がその代表例である。
【００１０】
ところがこの現像液では、リソグラフィー法で金属膜上にレジストパターンを形成する際に、配線膜が現像液により腐食され易く、リソグラフィー工程でリワークを行うと、リワーク後の配線パターンに腐食による段差を生じるという問題がある。そこで最近では、配線膜に対して腐食抑制機能を有するアルカリ現像液が開発され、例えば特許文献２には、有機塩基を主成分とし、これに糖類と多価アルコールを配合した混合水溶液が開発され、この現像液は、防食性に優れると共に現像性も良好であると記載されている。
【００１１】
ところが、上記特許文献２を含めて従来の現像液は、表面にバリアメタル層としてＭｏ，Ｃｒ，Ｔｉなどの高融点金属層が形成されたアルミニウム合金膜を対象として開発されたものであり、バリアメタル層で被覆されたアルミニウム合金配線膜に対して優れた防食性を発揮し得るとしても、本発明が先に開発した特許文献１に開示のダイレクトコンタクト用アルミニウム合金配線膜に対して同様の防食性が発揮される訳ではない。
【００１２】
ちなみにアルミニウムは、ＭｏやＣｒなどの高融点金属に比べるとアルカリ現像液に腐食され易い金属であることが知られており、これら高融点金属をバリアメタル層として表面被覆された配線膜に対し優れた耐食性を発揮し得るとしても、これらバリアメタル層で被覆されていないアルミニウム合金膜に対して満足のいく耐食性が得られるとは限らない。
【００１３】
例えば、前掲の透明導電膜と直接接続（ダイレクトコンタクト）可能なアルミニウム合金の代表例として、ニッケル等を含むアルミニウム合金があるが、このアルミニウム−ニッケル合金は、液晶表示デバイスなどに広く使われているアルミニウム−ネオジウム合金や純アルミニウムに比べると、アルカリ現像液によって腐食され易い。これは金属自体の耐食性不足に加えて、アルミニウムとニッケルなどの添加合金元素の間で発生する電池効果も腐食に大きく影響するためと思われる。
【００１４】
従って、配線膜を構成するアルミニウム合金と透明導電膜が直接接続したダイレクトコンタクト構造を採る表示デバイスを製造する際には、配線パターン形成のための現像液についても独自の工夫が必要となる。
【特許文献１】特開２００４−２１４６０６号公報
【特許文献２】特開２００３−３３０２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上記の様な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、本出願人が先に開発した、アルミニウム合金膜からなる配線材と画素電極を、ＭｏやＣｒなどの高融点金属をバリアメタル層として介在させることなく直接接続したダイレクトコンタクト構造の表示デバイスを製造する際に、配線膜のパターン形成に用いる現像液として、アルミニウム合金に対し優れた腐食抑制機能を有すると共に、設計された配線パターン通りに精度よく且つ効率よくパターン形成することのできるレジスト現像用の現像液を開発し、もって高精度でかつ優れた導電特性を有する表示デバイスを効率よく製造することのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決することのできた本発明に係る表示デバイスの製法とは、ガラス基板上に配置されたアルミニウム合金膜からなる配線材と、透明導電膜によって構成された画素電極とが直接接続した構造を有し、前記配線材と画素電極の接続界面において、前記配線材のアルミニウム合金膜を構成する合金成分の一部または全部が析出物もしくは濃化層として存在している表示デバイスを製造するに当り、配線パターンの形成に用いるレジストを現像するための現像液として、有機塩基：２〜３．５質量％と炭素数４〜６の糖アルコール：２〜１０質量％とを含み、他の多価アルコールを含まないレジスト用現像液を使用するところに要旨が存在する。
【００１７】
本発明で使用する上記レジスト用現像液に含まれる有機塩基として特に好ましいのは、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（以下“ＴＭＡＨ”と略記する）である。また、同現像液に含まれる糖アルコールとして好ましいのは、ソルビトール、マンニトール、キシロース、キシリトール、アラビトール、エリトリトールなどであり、これらは単独で使用し得る他、２種以上を任意の組合せで併用することも可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、アルミニウム合金からなる配線膜と画素電極が直接接続（ダイレクトコンタクト）した構造の表示デバイスを製造する際に、配線膜のパターン形成に用いるレジストの現像液として、有機塩基と糖アルコールを特定含有比率で含む現像液を使用することによって、配線パターンを高い精度で効率よく形成できると共に、画素電極との接続界面にＭｏやＣｒなどの高融点金属からなるバリアメタル層が存在しないダイレクトコンタクト用のアルミニウム合金膜であっても、その腐食を可及的に抑えることができる。従って、特許文献１に提示した様なダイレクトコンタクト構造の表示デバイス製造技術を、配線パターンの解像精度や解像効率の面からも補完することができ、ダイレクトコンタクトの利点を活かした表示デバイス製造技術の実用化を一段と増進できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明によれば、アルミニウム合金膜と透明導電膜が直接接続するダイレクトコンタクト構造の表示デバイスを製造する際に、アルミニウム合金に対する防食作用に優れ、且つレジストパターンの解像性にも優れた特定のアルカリ現像液を選択することで、優れた導電特性と安定した配線膜形状を有する高品質の表示デバイスを製造できる。
【００２０】
本発明が適用されるダイレクトコンタクト構造の表示デバイスとは、前掲の特許文献１として提示した様に、配線材を構成するアルミニウム合金膜として、Ａｕ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｒ，Ｓｍ，Ｇｅ，Ｂｉから選択される少なくとも１種の合金元素を０．１〜６原子％程度含む合金を使用し、該アルミニウム合金膜と前記画素電極との接触界面に、上記合金元素の濃化層を形成するか、或は、第２相からなる長径が０．０１μｍを超えるサイズの導電性析出物を、好ましくは１００μｍ２当りに０．１３個を超える個数、および、好ましくは０．５％を超える面積率で存在させることで、接触界面の接触抵抗を最小限に抑えてダイレクトコンタクトを実現したものである。
【００２１】
また特許文献１では、上記合金元素に加えて、更に他の合金元素としてＮｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏから選択される少なくとも１種を０．１〜６原子％含有させることによって、導電接続を実現しつつアルミニウム合金膜の耐熱性不足によるヒロックの発生も防止できることを明らかにしている。
【００２２】
中でも、合金元素として少なくともＮｉが含まれ、アルミニウムを主相とするアルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に、第２相からなる長径が０．０５μｍを超えるサイズの導電性析出物が１００μｍ２当りに２１個を超える個数で存在するもの、或は、合金元素として少なくともＮｉとＮｄが含まれ、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に、第２相からなる長径が０．０２μｍを超えるサイズの導電性析出物が１００μｍ２当りに３３個を超える個数で存在するもの、若しくは、合金元素として少なくともＮｉとＹが含まれ、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に、第２相からなる長径が０．０１μｍを超えるサイズの導電性析出物が１００μｍ２当りに５８個を超える個数で存在するものは、バリアメタル層なしでも接触抵抗が十分に低くてダイレクトコンタクトが可能であることを明らかにしている。
【００２３】
またＮｉを含むアルミニウム合金膜においては、アルミニウム合金膜の表面から１〜１０ｎｍの厚さ域におけるＮｉ含有量が、アルミニウム合金膜内部の含有量＋８原子％以下であるＮｉ濃化層を有しているものは、やはり接触抵抗が低くてダイレクトコンタクトが可能になることを明らかにしている。
【００２４】
本発明では、上述した如く特許文献１に開示された技術を含めて、ＭｏやＣｏなどの如きバリアメタル層を画素電極との接触界面に形成することなく、直接接触させることのできるダイレクトコンタクト型の配線膜を構成するアルミニウム合金膜に、レジストを用いて電極パターンを形成する際に用いるアルカリ現像液として、有機塩基と炭素数４〜６の糖アルコール類を特定の割合で含む水溶液を使用する。
【００２５】
まず有機塩基としては、例えば置換基が直鎖状、分枝状もしくは環状の第一級、第二級または第三級アミンを含むアミン類（具体的には、１，３−ジアミノプロパンなどのジアミノアルカン、４，４′−ジアミノジフェニルアミンなどのアリールアミン、Ｎ，Ｎ′−ジアミノジアルキルアミンなどのアルキルアミンなど）や、環骨格に３〜５個の炭素原子と、窒素、酸素、イオウから選ばれるヘテロ原子１個または２個とを有する複素環式塩基（具体的には、ピロール、ピロリジン、ピロリドン、ピリジン、モルホリン、ピラジン、ピペリジン、オキサゾール、チアゾールなど）が挙げられる。
【００２６】
また、低級アルキル第四級アンモニウム塩も有機塩基として使用できる。その具体例としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、トリメチル（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド、トリエチル（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド、トリプロピル（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド、トリメチル（１−ヒドロキシプロピル）アンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。これらの中でも特に好ましいのはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）である。
【００２７】
これらの有機塩基は、各々単独で使用できるほか、必要により２種以上を任意の組合せで併用することも可能である。特に、上記ＴＭＡＨを有機塩基の主体とし、これに他の有機塩基の１種または２種以上を適量併用することは、本発明の好ましい実施形態として推奨される。
【００２８】
また、本発明で使用する糖アルコール類としては、炭素数４〜６のもの、具体例としては、ソルビトール、キシリトール、エリトリトール、マンニトール、イジトール、キシロース、リビトール、アラビトール、トレイトール、ボレミトール、ペルセイトール、オクチトール、ガラクチトールなどが挙げられ、これらも単独で使用できる他、必要により２種以上を任意の組合せで併用できる。これら糖アルコール類の中でも、アルミニウム合金膜に対する耐食作用の観点から特に好ましいのは、ソルビトール、マンニトール、キシロース、キシリトール、アラビトール、エリトリトールである。
【００２９】
本発明で用いるアルカリ現像液は、上記有機塩基と糖アルコールを水に溶解した水溶液であり、有機塩基の濃度は２〜３．５質量％、糖アルコール類の濃度は２〜１０質量％の範囲に設定しなければならない。有機塩基の濃度が２質量％未満では、レジストに対する溶解性が不十分で配線パターンが現像不良となり、３．５質量％を超えると、未露光部のレジスト膜厚が減少したり配線パターン寸法が減少したりするなど、設計通りの配線パターンが得られ難くなる。また、糖アルコールの濃度が２質量％未満では、配線膜を構成するアルミニウム合金に対して満足のいく防食効果が得られず、逆に１０質量％を超えると、露光部のレジストに対する溶解速度が低下して現像性が低下し、高精度の配線パターンが得られ難くなる。アルミニウム合金膜に対する防食性を確保しつつ、露光部のレジストに対し十分な溶解速度を確保して高精度の配線パターンの現像を実現する上で、より好ましい糖アルコールの濃度は４質量％以上、８質量％以下である。
【００３０】
本発明で使用するアルカリ現像液は、上記の様に有機塩基と炭素数４〜６の糖アルコールを所定濃度で含有することを必須とするもので、これら２成分を所定量含有することを条件として、アルミニウム合金に対する防食性やレジストに対する現像性に悪影響を及ぼさない範囲で、他の添加剤、例えば潤滑剤や湿潤剤、界面活性剤などを少量添加することも可能である。しかし、後記実験例でも明らかにする如く、炭素数４〜６の糖アルコール以外の多価アルコール、例えばエチレングリコール、プロパンジオール、グリセリンなどを有機塩基と併用したのでは、本発明で意図するレベルの防食性や現像性を得ることはできない。残部は実質的に溶媒である水と、不可避的に混入する不純物からなるもので十分であるが、必要によっては親水性有機溶剤（１価アルコールやケトン、酢酸エステルなど）を少量添加してもよい。
【００３１】
前記現像液を使用する対象となるレジストは、アルカリ現像液で現像可能なものであればポジ型、ネガ型の如何を問わず使用できる。ポジ型レジストとしては、例えばノボラック樹脂を含むレジスト、ネガ型レジストとしては、例えば環化ゴムを含むレジスト等が挙げられる。
【００３２】
また、それらのレジストを用いた現像法も格別特殊なものではなく、公知の方法をそのまま若しくは必要に応じて適当な変更を加えて実施すればよい。何れにしても、本発明で定める上記現像液を使用することで、前述した如くダイレクトコンタクト対応のアルミニウム合金製配線膜上に、例えば紫外線、遠紫外線、エキシマレーザー、エックス線、電子線などの活性放射線に感応するレジストを塗布し乾燥した後、活性放射線を選択的に照射し、その後、レジストを現像処理により選択的に溶解除去して配線パターンを形成することで、現像液によるアルミニウム合金の腐食を可及的に防止しつつ、高精度の配線パターンを効率よく確実に形成することができる。
【実施例】
【００３３】
以下、実験例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実験例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３４】
実験例１〜１３
有機塩基としてＴＭＡＨを表１に示す濃度で使用すると共に、同表１に示す種類と濃度の糖アルコールを用いてアルカリ現像用の水溶液を調製し、該水溶液を用いて下記の方法で透明導電膜とアルミニウム合金膜のダイレクトコンタクトを想定した配線膜のパターン形成実験を行い、アルミニウム合金膜に対する防食性とレジストの現像性を確認した。
【００３５】
実験に用いたアルミニウム合金は、成分構成がＡｌ−２原子％Ｎｉ−０．３５％Ｌａであり、ＤＣマグネトロンスパッタで厚さ３００ｎｍに成膜したものを評価に使用した。成膜条件は、Ａｒガスの雰囲気下、圧力２ｍＴｏｒｒ、スパッタパワー密度３．３Ｗ／ｃｍ２とした。また現像性の評価は、ガラス基板上にレジストとしてのノボラック系樹脂を含むポジ型レジストを塗布し、オーブンにより８０℃で３０分間ベークした後、露光器で露光したサンプルを用いて行った。防食性は、現像液に上記アルミニウム合金を１分間及び２分間浸漬し、純水で洗浄した後の膜厚減少量によって評価した。
【００３６】
結果を表１に示す。なお現像性の評価基準は、糖アルコール類を含まない現像液と同等の現像性能が得られたか否かで判断した。また防食性の評価は、上記評価法でエッチングレートが１５ｎｍ／ｍｉｎ以下であるものを純アルミニウムと同等と判断して（○）とし、１５ｎｍ／ｍｉｎを超えるものを（×）とした。
【００３７】
【表１】
2008083527.tif 000002
【００３８】
表１より、次の様に考察できる。
【００３９】
実験Ｎｏ．１〜４，８，９は、何れも本発明の規定要件を全て満たす実施例であり、アルミニウム合金膜に対する防食性とレジストに対する現像性のいずれにおいても良好な結果が得られている。これらに対し、実験Ｎｏ．５はＴＭＡＨの濃度が高過ぎるため、配線パターン部のレジストの膜減りによる現像不良が生じている。また実験Ｎｏ．６は、糖アルコールの濃度が不足するため十分な防食性が得られておらず、実験Ｎｏ．７は、糖アルコールの濃度が高過ぎるため現像不良となっている。
【００４０】
実験Ｎｏ．１０，１１は、アルコールの炭素数が不足するため、防食性、現像性の何れも殆ど改善されていない。実験Ｎｏ．１２，１３は、有機塩基を単独で用いた比較例であり、ＴＭＡＨ濃度が２．３質量％の場合、現像性はある程度良好な結果が得られるものの防食性は全く改善されず、またＴＭＡＨ濃度を３．５質量％に高めた場合は、防食性、現像性の何れも不良であった。