(57)【要約】【課題】印刷方式により１回の工程でパターンを形成することにより生産性を向上させると共に、パターンの厚さの均一性を向上させることができるパターン形成方法を提供する。【解決手段】パターン形成方法は、複数の凸パターンが形成されたクリシェを用意する段階と、前記凸パターンの表面に接着力強化剤を塗布する段階と、基板上にエッチング対象層を形成した後、その上部にインクを塗布する段階と、前記接着力強化剤が塗布された凸パターンと前記エッチング対象層上に塗布されたインクとが接触するように、前記クリシェと前記基板とを貼り合わせる段階と、前記クリシェと前記基板とを分離させることにより、前記エッチング対象層上に残留するインクパターンを形成する段階とを含む。【選択図】図２ｂ
2005354042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凸パターンが形成されたクリシェを用意する段階と、
前記凸パターンの表面に接着力強化剤を塗布する段階と、
基板上にエッチング対象層を形成した後、その上部にインクを塗布する段階と、
前記接着力強化剤が塗布された凸パターンと前記エッチング対象層上に塗布されたインクとが接触するように、前記クリシェと前記基板とを貼り合わせる段階と、
前記クリシェと前記基板とを分離させることにより、前記エッチング対象層上に残留するインクパターンを形成する段階と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記複数の凸パターンが形成されたクリシェを用意する段階が、
透明なガラス基板を用意する段階と、
前記ガラス基板上に金属膜を蒸着する段階と、
前記金属膜をパターニングして金属パターンを形成する段階と、
前記金属パターンをマスクにして前記ガラス基板をエッチングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記接着力強化剤が、ＨＭＤＳであることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記クリシェと前記基板とを貼り合わせる段階が、前記クリシェを上部に配置し、前記基板を下部に配置した状態で行われることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記クリシェと前記基板とを分離させる段階が、前記基板から前記クリシェを分離させることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記クリシェと前記基板とを貼り合わせる段階が、前記クリシェを下部に配置し、前記基板を上部に配置した状態で行われることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記クリシェと前記基板とを分離させる段階が、前記クリシェから前記基板を分離させることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記クリシェと前記基板とを分離させることによって、前記クリシェの凸パターンと接触する領域のインクが前記凸パターンに付着して、前記エッチング対象層から除去されることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記エッチング対象層に形成されたインクパターンが、前記クリシェの凸パターンと接触する領域以外の領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記インクパターンを硬化させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記インクパターンを硬化させる段階が、前記インクパターンに熱を加える段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
前記インクパターンを硬化させる段階が、前記インクパターンにＵＶを照射する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載のパターン形成方法。
【請求項１３】
前記インクパターンをマスクにして前記エッチング対象層をエッチングする段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷方式によるパターン形成方法に関し、特に、基板全体にわたって均一な厚さのパターンを形成できるパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示素子、特に、液晶表示素子(LCD)のようなフラットパネルディスプレイにおいては、それぞれの画素に薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)のような能動素子が配置されて表示素子を駆動するが、このような表示素子の駆動方式を、通常、アクティブマトリックス方式という。このようなアクティブマトリックス方式においては、前記能動素子がマトリックス状に配列された各画素に配置されて該当画素を駆動する。
【０００３】
図４は、アクティブマトリックス方式の液晶表示素子を示す図である。図４に示す構造の液晶表示素子は、能動素子としてＴＦＴを使用するＴＦＴ ＬＣＤである。図４に示すように、ＴＦＴ ＬＣＤに縦横に配置されたＮ×Ｍ個の各画素１は、外部の駆動回路から走査信号を入力するゲートライン４と画像信号を入力するデータライン６との交差領域に形成されたＴＦＴを含んでいる。前記ＴＦＴは、前記ゲートライン４と接続されるゲート電極３と、前記ゲート電極３上に形成されて前記ゲート電極３に走査信号が入力されることによって活性化される半導体層８と、前記半導体層８上に形成されたソース／ドレイン電極５とから構成される。前記画素１の表示領域には、前記ソース／ドレイン電極５と接続され、前記半導体層８の活性化により前記ソース／ドレイン電極５を通じて画像信号が入力されることによって液晶(図示せず)を駆動する画素電極１０が形成されている。
【０００４】
図５は、各画素内に配置されるＴＦＴの構造を示す図である。図５に示すように、前記ＴＦＴは、ガラスのように透明な絶縁物質からなる基板２０と、前記基板２０上に形成されたゲート電極３と、前記ゲート電極３が形成された基板２０全体にわたって積層されたゲート絶縁層２２と、前記ゲート絶縁層２２上に形成され、前記ゲート電極３に信号が入力されることによって活性化される半導体層８と、前記半導体層８上に形成されたソース／ドレイン電極５と、前記ソース／ドレイン電極５上に形成されて素子を保護する保護層２５とから構成される。
【０００５】
前記ＴＦＴのソース／ドレイン電極５が画素内に形成された画素電極と電気的に接続されて、前記ソース／ドレイン電極５を通じて前記画素電極に信号が入力されることによって、液晶が駆動して画像を表示する。
【０００６】
前述したようなアクティブマトリックス方式の液晶表示素子においては、各画素のサイズが数十μｍであるので、各画素内に配置されるＴＦＴのような能動素子が、数μｍの微細なサイズを有するように形成しなければならない。なお、近年、高画質ＴＶ(ＨＤ ＴＶ)のような高画質表示素子に対する要求が高まっており、同一面積の画面に、より多くの画素を配置しなければならず、画素内に配置される能動素子のパターン(ゲートライン及びデータラインのパターンを含む)もより微細に形成しなければならない。
【０００７】
一方、従来、ＴＦＴのような能動素子の製作においては、露光装置によるフォトリソグラフィ工程により能動素子のパターンやラインなどを形成してきた。しかしながら、フォトリソグラフィ工程は、フォトレジスト塗布、露光、現像、洗浄の連続工程からなり、液晶表示素子のパターンを形成するためには、複数回のフォトリソグラフィ工程を繰り返さなければならないため、生産性が低下するという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、印刷方式により１回の工程でパターンを形成することにより、生産性を向上させることができるパターン形成方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、パターンの厚さの均一性を向上させることができるパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するための本発明は、複数の凸パターンが形成されたクリシェを用意する段階と、前記凸パターンの表面に接着力強化剤を塗布する段階と、一方、基板上にエッチング対象層を形成した後、その上部にインクを塗布する段階と、前記接着力強化剤が塗布された凸パターンと前記エッチング対象層上に塗布されたインクとが接触するように、前記クリシェと前記基板とを貼り合わせる段階と、前記クリシェと前記基板とを分離させることにより、前記エッチング対象層上に残留するインクパターンを形成する段階とを含むパターン形成方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板にインクを塗布した後、凸パターンが形成されたクリシェを前記基板に塗布されたインクの表面に位置させて所定の圧力を加えた後に、前記クリシェを前記基板から分離させることにより、凸パターンと接触するインクを前記基板から除去することができ、これにより、前記基板上にインクパターンを形成することができる。
【００１１】
また、本発明は、凸パターンが形成されたクリシェを使用することにより、印刷装備をより簡素化することができ、基板上にインクを直接塗布した後にパターンを形成することにより、基板全体にわたって均一な厚さのインクパターンを形成することができる。
また、本発明は、印刷装備の簡素化及び印刷工程の単純化により、生産効率をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明においては、印刷方式、特に、グラビアオフセット印刷方式を用いて、表示素子に適用される能動素子や回路パターンを製作する。ここで、グラビアオフセット印刷とは、凹板にインクを付けた後に余分なインクを掻き取って印刷を行う印刷方式であって、出版用、包装用、セロハン用、ビニール用、ポリエチレン用などの各種分野で用いられている。
【００１３】
グラビアオフセット印刷においては、転写ロールを使用して基板上にインクを転写するが、所望の表示素子の面積に対応する転写ロールを使用することにより、大面積の表示素子の場合も１回の転写によりパターンを形成することができる。
このようなグラビアオフセット印刷は、表示素子の各種パターン、例えば、液晶表示素子の場合、ＴＦＴだけでなく、前記ＴＦＴと接続されるゲートライン及びデータライン、画素電極、キャパシタ用金属パターンのパターニングにも用いることができる。
【００１４】
以下、添付の図面を参照して本発明によるパターン形成方法について説明する。
図１ａ〜図１ｃは、印刷方式を用いて基板上にインクパターンを形成する方法を示す図である。印刷方式においては、まず、図１ａに示すように、凹板またはクリシェ(clich  １３０の特定位置に溝１３２を形成した後、前記溝１３２の内部にインク１３４を充填する。前記クリシェ１３０に形成される溝１３２は、一般のフォトリソグラフィ工程により形成され、前記溝１３２の内部へのインク１３４の充填は、前記クリシェ１３０の上部にパターン形成用インク１３４を塗布した後、ドクターブレード(doctor blade)１３８を前記クリシェ１３０の表面に接触させた状態で押し付けて行う。従って、前記ドクターブレード１３８の進行により、前記溝１３２の内部にインク１３４が充填されると共に、前記クリシェ１３０の表面に残っていたインク１３４が除去される。
【００１５】
その後、図１ｂに示すように、前記クリシェ１３０の溝１３２の内部に充填されたインク１３４を、前記クリシェ１３０の表面に接触して回転する印刷ロール１３１の表面に転写させる。前記印刷ロール１３１は、製作しようとする表示素子のパネルの幅と同じ幅、パネルの長さと同じ長さの円周を有する。従って、１回の回転により、前記クリシェ１３０の溝１３２に充填されたインク１３４が全て前記印刷ロール１３１の円周表面に転写される。
【００１６】
その後、図１ｃに示すように、前記印刷ロール１３１を基板１３０'上に形成されたエッチング対象層１４０の表面と接触させた状態で回転させることにより、前記印刷ロール１３１に転写されたインク１３４を前記エッチング対象層１４０に転写させ、その転写されたインク１３４にＵＶを照射するか、または熱を加えて乾燥させることにより、インクパターン１３３を形成する。この場合も、前記印刷ロール１３１の１回転により、表示素子の基板１３０'全体にわたって所望のパターン１３３を形成することができる。次に、前記インクパターン１３３をマスクにして前記エッチング対象層１４０をエッチングすることにより、所望のパターンを形成する。
【００１７】
このような印刷方式においては、クリシェ１３０及び印刷ロール１３１を所望の表示素子のサイズに製作して、１回の転写により基板１３０'にパターンを形成するので、大面積の表示素子のパターンも１回の工程により形成することができる。
前記エッチング対象層１４０は、ＴＦＴのゲート電極やソース／ドレイン電極、ゲートライン、データライン、画素電極のような金属パターンを形成するための金属層でも良く、アクティブ層を形成するための半導体層でも良く、ＳｉＯｘやＳｉＮｘのような絶縁層でも良い。
【００１８】
実際の表示素子のパターンを形成する場合、前記インクパターン１３３は、従来のフォトリソグラフィ工程におけるレジストの役割をする。従って、金属層や絶縁層上に前記インクパターン１３３を形成した後、一般のエッチング工程により金属層や絶縁層をエッチングすることにより、所望のパターンの金属層(即ち、電極構造)や絶縁層(例えば、コンタクトホールなど)を形成することができる。
【００１９】
前述したように、印刷方式は多くの利点を有するが、印刷方式の主な利点としては、大面積の表示素子に１回の工程によりインクパターンを形成する点、及び従来のフォトリソグラフィ工程に比べて工程が非常に簡単である点を挙げることができる。
【００２０】
しかしながら、前述の印刷方式は、フォトリソグラフィ工程に比べて精度が劣るため、パターン間のアラインが正確に行われず、パターンの不良による生産性の低下を招くことがある。特に、印刷ロールに転写されたインクパターンを基板の正確な位置に再転写する際に精度が劣る問題が発生する。
【００２１】
また、前記基板の大型化による印刷ロールのサイズの増大により、印刷ロールの表面に転写されたインクパターンを基板上に再転写する過程で基板に対する圧力ムラが発生するため、基板に形成されるインクパターンの厚さが不均一になる問題が発生する。
【００２２】
本発明は、特に、このような問題点を解決するためになされたもので、基板に直接インクを塗布した後、クリシェを使用して前記基板に塗布されたインクの一部分を除去することにより、印刷ロールを使用することなく基板上に印刷パターンを形成することができるパターン形成方法を提供する。このように、印刷ロールを使用しないことによって、印刷パターンの厚さを均一にできるだけでなく、印刷装備の単純化及び工程時間の短縮を図ることができる。
【００２３】
図２ａ〜図２ｇ及び図３ａ〜図３ｇは、印刷ロールを使用しない本発明のパターン形成方法を示す工程断面図である。同一構成には同一符号を付して同一工程に関する説明を省略する。
【００２４】
まず、図２ａ及び図３ａに示すように、基板２４０を用意した後、前記基板２４０の全面にわたってインク２５０を塗布する。ここで、基板２４０はエッチング対象層(図示せず)を含んでおり、インク２５０はエッチング対象層上に塗布される。
【００２５】
一方、図２ｂ及び図３ｂに示すように、複数の凸パターン２３０ａが形成されたクリシェ２３０を用意する。前記クリシェ２３０としては、透明なガラス基板を使用することができ、前記複数の凸パターン２３０ａは、前記ガラス基板上に金属膜を蒸着し、これをパターニングして金属パターンを形成した後、前記金属パターンをマスクにして前記ガラス基板をエッチングすることで形成することができる。即ち、金属パターンを除いたガラス基板がエッチングされることによって、金属パターンが形成された領域には凸パターン２３０ａが形成される。その後、前記金属パターンを除去することもできる。このように、前記凸パターン２３０ａが形成されたクリシェ２３０を用意した後、接着力強化剤塗布機２２０'により、前記凸パターン２３０ａの表面に接着力強化剤２２０を塗布する。前記接着力強化剤２２０としては、ＨＭＤＳ(ヘキサメチルジシラザン)などを使用することができる。
【００２６】
次に、図２ｃに示すように、前記基板２４０に塗布されたインク２５０と前記クリシェ２３０の凸パターン２３０ａとを対向させて配置する。ここで、前記基板２４０を下部に、前記クリシェ２３０を上部に位置させる。その後、前記クリシェ２３０を下方に移動させて、図２ｄに示すように、前記クリシェ２３０の凸パターン２３０ａが前記インク２５０と接触するように均一な圧力を加える。
【００２７】
一方、図３ｃに示すように、前記基板２４０を上部に、前記クリシェ２３０を下部に位置させることもでき、この場合、前記基板２４０を下方に移動させて、前記クリシェ２３０の凸パターン２３０ａと前記インク２５０とを接触させる。
【００２８】
次に、図２ｅに示すように、前記基板２４０から前記クリシェ２３０を分離させる。一方、前記基板２４０を上部に位置させた場合は、図３ｅに示すように、前記クリシェ２３０から前記基板２４０を分離させる。このとき、前記凸パターン２３０ａと接触する領域のインク２５０'が、前記凸パターン２３０ａの表面に付着することによって、前記基板２４０から除去される。従って、前記基板２４０上には、インクパターン２５０ａが形成されるが、前記インクパターン２５０ａは、前記クリシェ２３０の凸パターン２３０ａと接触しない領域に残ることになる。前記凸パターン２３０ａの表面に塗布された接着力強化剤２２０は、インクとの接着力を向上させるためのもので、基板２４０からインクが効果的に除去されるようにする。即ち、クリシェ２３０とインク２５０'との接着力を、基板２４０とインク２５０'との接着力より強くすることにより、クリシェ２３０と接触するインク２５０'が基板２４０から落ち易くする。これにより、前記基板２４０上には、前記クリシェ２３０の凸パターン２３０ａと接触した領域のインクが除去されて、前記凸パターン２３０ａと接触しない領域にインクパターン２５０ａが形成される。従って、前記クリシェ２３０の凸パターン２３０ａは、前記基板２４０上に形成しようとするパターン領域以外の領域と同じ形状を有することになる。
【００２９】
図２ｆ及び図３ｆは、基板２４０上に形成されたインクパターン２５０ａを示すもので、前記インクパターン２５０ａをマスクにして前記基板２４０のエッチング対象層をエッチングすることにより、所望の素子のパターンを形成することができる。ここで、前記インクパターン２５０ａをマスクとして使用する前に、インクパターン２５０ａに熱を加えるか、またはＵＶを照射して、パターンをさらに硬化させることができる。
【００３０】
また、前記エッチング対象層は、ＴＦＴのゲート電極やソース／ドレイン電極、ゲートライン、データライン、画素電極のような金属パターンを形成するための金属層でも良く、アクティブ層を形成するための半導体層でも良く、ＳｉＯｘやＳｉＮｘのような絶縁層でも良い。
【００３１】
実際の表示素子のパターンを形成する場合、前記インクパターン２５０ａは、従来のフォトリソグラフィ工程におけるレジストの役割をする。従って、金属層や絶縁層上に前記インクパターン２５０ａを形成した後、前記インクパターン２５０ａをマスクにして、一般のエッチング工程により金属層や絶縁層をエッチングすることにより、所望のパターンの金属層(即ち、電極構造)や絶縁層(例えば、コンタクトホールなど)を形成することができる。
【００３２】
一方、図２ｇ及び図３ｇに示すように、前記クリシェ２３０の凸パターン２３０ａの表面に付着したインク２５０'及び接着力強化剤２２０は、洗浄機２７０により洗浄液を噴射することで除去することができる。また、洗浄液としては、アセトンまたはＮＭＰ(N-メチルピロリドン)などを使用することができる。
【００３３】
一方、前記洗浄機はノズルタイプであり、ノズルを通じて洗浄液を噴射してインクを除去する。また、図には示していないが、ロールタイプの洗浄機を使用することもできる。ロールタイプの洗浄機を使用する場合、洗浄ロールの表面にインクとの接着力を向上させるための物質を塗布した後、前記洗浄ロールをクリシェの凸パターンの表面に付着したインクと接触させた状態で移動させることにより、前記クリシェからインクが分離されて前記洗浄ロールの表面に付くようにする。これにより、前記クリシェに塗布されたインクを除去することができる。
【００３４】
前述したように、本発明においては、パターンを形成しようとする基板上にインクを塗布した後、凸パターンが形成されたクリシェを前記インクの表面に位置させて所定の圧力を加えた後に、前記クリシェを前記基板から分離させることにより、前記凸パターンと接触するインクを前記基板から除去して、前記凸パターンと接触しない領域にインクパターンを形成する。
【００３５】
このように、基板にインクを予め塗布した後、凸パターンが形成されたクリシェを接触させて印刷パターンを形成する場合、印刷ロールを使用しないため印刷装備が簡素化され、印刷ロールを使用する場合に比べて工程が単純化される。また、パターンの精度をより向上させることができる。
【００３６】
また、基板上に予めインクを塗布した状態で不要な領域のインクのみを印刷ロールにより除去するため、基板全体にわたって均一な厚さのインクパターンを形成することができる。
【００３７】
以上説明したように、本発明においては、印刷方式によるパターン形成方法を提供し、特に、凸パターンが形成されたクリシェを使用してインクパターンの厚さを均一に形成できるパターン形成方法を提供する。
また、本発明の印刷方式によるパターン形成方法は、液晶表示素子のような表示素子の能動素子や回路だけでなく、半導体ウェハ上における素子の形成にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１ａ】グラビアオフセット印刷方式によるパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図１ｂ】グラビアオフセット印刷方式によるパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図１ｃ】グラビアオフセット印刷方式によるパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図２ａ】本発明によるパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図２ｂ】本発明によるパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図２ｃ】本発明によるパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図２ｄ】本発明によるパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図２ｅ】本発明によるパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図２ｆ】本発明によるパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図２ｇ】本発明によるパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図３ａ】本発明によるパターン形成方法の変形例を示す工程断面図である。
【図３ｂ】本発明によるパターン形成方法の変形例を示す工程断面図である。
【図３ｃ】本発明によるパターン形成方法の変形例を示す工程断面図である。
【図３ｄ】本発明によるパターン形成方法の変形例を示す工程断面図である。
【図３ｅ】本発明によるパターン形成方法の変形例を示す工程断面図である。
【図３ｆ】本発明によるパターン形成方法の変形例を示す工程断面図である。
【図３ｇ】本発明によるパターン形成方法の変形例を示す工程断面図である。
【図４】一般の液晶表示素子の構造を示す平面図である。
【図５】図４に示す液晶表示素子の薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。
【図１ａ】
2005354042.tif 000003
【図１ｂ】
2005354042.tif 000004
【図１ｃ】
2005354042.tif 000005
【図２ａ】
2005354042.tif 000006
【図２ｂ】
2005354042.tif 000007
【図２ｃ】
2005354042.tif 000008
【図２ｄ】
2005354042.tif 000009
【図２ｅ】
2005354042.tif 000010
【図２ｆ】
2005354042.tif 000011
【図２ｇ】
2005354042.tif 000012
【図３ａ】
2005354042.tif 000013
【図３ｂ】
2005354042.tif 000014
【図３ｃ】
2005354042.tif 000015
【図３ｄ】
2005354042.tif 000016
【図３ｅ】
2005354042.tif 000017
【図３ｆ】
2005354042.tif 000018
【図３ｇ】
2005354042.tif 000019
【図４】
2005354042.tif 000020
【図５】
2005354042.tif 000021