(57)【要約】【課題】エッチング時におけるレジスト残りを防止することでコスト低減を実現した、パターン形成方法、コンタクトホールの形成方法、及び電気光学装置の製造方法を提供する。【解決手段】基材１上に形成された膜２上に金属膜３を形成し、金属膜３上にレジストマスク４を形成し、レジストマスク４を用いて金属膜３をドライエッチングして金属マスク４を形成する。この金属マスク４を用いて膜をドライエッチングしてパターニングし、金属マスク４を除去するパターン形成方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に形成された膜上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて前記金属膜をドライエッチングして金属マスクを形成する工程と、
該金属マスクを用いて前記膜をドライエッチングしてパターニングする工程と、
前記金属マスクを除去する工程と、
を備えることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記膜のパターニング工程時においては、前記金属マスクとともに前記レジストマスクをマスクとしてドライエッチングを行う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】
基材を覆う膜上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて前記金属膜をドライエッチングして金属マスクを形成する工程と、
該金属マスクを用いて前記膜をドライエッチングすることで、前記基材の表面に形成された導電部を露出させる孔を形成する工程と、
前記金属マスクを除去する工程と、
を備えることを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項４】
前記孔を形成する工程においては、前記金属マスクとともに前記レジストマスクをマスクとしてドライエッチングを行うことを特徴とする請求項３に記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項５】
一対の基板間に電気光学層を挟持してなる電気光学層の製造方法において、
前記基板の一方に形成されたスイッチング素子を構成する半導体層の能動領域を覆う層間絶縁膜上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて前記金属膜をドライエッチングして金属マスクを形成する工程と、
該金属マスクを用いて前記層間絶縁膜をドライエッチングすることで前記能動領域を露出させる孔を形成する工程と、
前記金属マスクを除去する工程と、
前記孔を介して前記能動領域に接続される導電部を形成する工程と、
を備えることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法、コンタクトホールの形成方法、及び電気光学装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、配線やコンタクトホールの形成は、レジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行った後、レジストを溶液で剥離することで行われる。ここで、微細化が要求される場合には、エッチングには、ドライエッチングが使用される。なぜならば、ウエットエッチングは、等方性エッチングであるため、横方向、縦方向のエッチング量の制御性が悪く、ホール径が小さく、アスペクト比が高いコンタクトホールを形成することが困難であるのに対して、ドライエッチングは、異方性エッチングであり、横方向、縦方向のエッチング量の制御性が良く、ホール径が小さく、アスペクト比が高いコンタクトホールを形成することが可能で、微細化に適しているからである。
レジストはドライエッチング処理時に熱ダメージを受け、表面に硬化層を形成する。表面に形成された硬化層は、レジスト剥離時に溶液とレジストとの反応を阻害し、剥離後のレジスト残りを引き起こす。そこで、ドライエッチング後に、Ｏ２ガス、若しくはＯ２とフッ素とを含む混合ガスでレジストをアッシングすることで、表面に形成された硬化層を除去し、レジスト残りを生じさせることなく剥離を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１０２１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術では、エッチング後にアッシングを行った場合においても、以下のような問題がある。第一の問題として、被エッチング膜となる層間絶縁膜の膜厚が大きいことから他工程に比べてエッチング時間が長くなり、エッチング時のレジストへのダメージが大きくなり、硬化層が厚くなる。また、第二の問題として、半導体層に対する選択比を確保すべく、例えばＣ４Ｆ８などのガスが用いられるが、この場合、エッチング時にレジスト表面にデポ膜（重合膜）が形成されてしまい、アッシング時にデポ膜を除去する必要がある。また、第三の問題として、コンタクトホール形成時に用いられるエッチング装置は、レートを稼ぐためにプラズマ密度が高く、これに伴って、アッシング時におけるプラズマ密度も高くなり、レジストに熱ダメージを与えることで表面を再硬化させてしまう。したがって、このようなレジスト残りを剥離するためには、剥離能力の高い剥離液を用いる必要があり、コストが高くなる可能性がある。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、エッチング時におけるレジスト残りを防止することでコスト低減を実現した、パターン形成方法、コンタクトホールの形成方法、及び電気光学装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のパターン形成方法は、基材上に形成された膜上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて前記金属膜をドライエッチングして金属マスクを形成する工程と、該金属マスクを用いて前記膜をドライエッチングしてパターニングする工程と、前記金属マスクを除去する工程と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明のパターン形成方法によれば、金属マスクを用いることで膜のパターニングが行われるので、例えば膜の膜厚が厚くドライエッチングに時間を要する場合であっても、エッチング時に膜上にレジストが存在せず、レジスト残りが生じるのを防止するとともに、良好なパターン形成を行うことができる。よって、パターン上にレジスト残りが生じないため、剥離液として廉価なものの使用が可能となりコストの低減を図ることができる。
さらには、微細化に適したドライエッチングをコストの低減を図りながら使用することが可能になる。
【０００７】
また、上記パターン形成方法においては、前記膜のパターニング工程時においては、前記金属マスクとともに前記レジストマスクをマスクとしてドライエッチングを行うのが好ましい。
この構成によれば、膜パターン形成後にレジストマスクを金属マスクとともに剥離することでレジストマスクを剥離する工程が別途不要となり、工程を簡略化できる。
【０００８】
本発明のコンタクトホールの形成方法は、基材を覆う膜上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて前記金属膜をドライエッチングして金属マスクを形成する工程と、該金属マスクを用いて前記膜をドライエッチングすることで、前記基材の表面に形成された導電部を露出させる孔を形成する工程と、前記金属マスクを除去する工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明のコンタクトホールの形成方法によれば、金属マスクを用いることでコンタクトホール（孔）を形成できるので、例えば膜の膜厚が厚くドライエッチングに時間を要する場合であっても、エッチング時に膜上にレジストが存在せず、レジスト残りが生じるのを防止するとともに、良好なコンタクトホール形成を行うことができる。よって、コンタクトホールが形成された膜上にレジスト残りが生じないため、剥離液として廉価なものの使用が可能となりコストの低減を図ることができる。
【００１０】
また、上記コンタクトホールの形成方法においては、前記孔を形成する工程においては、前記金属マスクとともに前記レジストマスクをマスクとしてドライエッチングを行うのが好ましい。
この構成によれば、コンタクトホール形成後にレジストマスクを金属マスクとともに剥離することでレジストマスクを剥離する工程が別途不要となり、工程を簡略化できる。
【００１１】
本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の基板間に電気光学層を挟持してなる電気光学層の製造方法において、前記基板の一方に形成されたスイッチング素子を構成する半導体層の能動領域を覆う層間絶縁膜上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて前記金属膜をドライエッチングして金属マスクを形成する工程と、該金属マスクを用いて前記層間絶縁膜をドライエッチングすることで前記能動領域を露出させる孔を形成する工程と、前記金属マスクを除去する工程と、前記孔を介して前記能動領域に接続される導電部を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の電気光学装置の製造方法によれば、金属マスクを用いることでスイッチング素子の能動領域に接続するためのコンタクトホール（孔）を形成できるので、例えば層間絶縁膜の膜厚が厚くドライエッチングに時間を要する場合であっても、エッチング時に層間絶縁膜上にレジストが存在しないため、レジスト残りが生じることがなく、半導体層に対して良好に導通を確保することができる。また、層間絶縁膜上にレジスト残りが生じないため、剥離液として廉価なものの使用が可能となりコストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、コンタクトホールの形成工程を示すものである。本説明では、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する場合を例に挙げる。この工程は、後述する電気光学装置としての液晶表示装置を製造する場合に適用される。
【００１４】
図１（ａ）に示すように基材１上に形成された層間絶縁膜（膜）２上に金属膜３を形成する。ここで、基材１とは、基板、又は表面が絶縁層で覆われた基板若しくは表面に金属配線が形成された基板等の種々のものを含むものである。本実施形態では、上記層間絶縁膜２は基材１の表面に形成された導電部６を覆った状態に形成されている。層間絶縁膜２は、ＳｉＯ２膜等の酸化シリコンからなるものである。
【００１５】
本実施形態では、上記金属膜３として、Ｍｏ膜を例えばスパッタ法により２０００Å成膜する。なお、金属膜３としては、Ｍｏ膜の他に、Ｔｉ膜、Ａｌ膜、又はＣｒ膜を用いることができる。また、層間絶縁膜２は、例えば、７０００Åに厚さに成膜する。
【００１６】
続いて、図１（ｂ）に示すように、金属膜３上にレジストを成膜し、レジストをフォトリソグラフィ法によりパターニングしてレジストマスク４を形成する。そして、レジストマスク４を用いて金属膜３をドライエッチングする。このとき、エッチングガスとしては、層間絶縁膜２（ＳｉＯ２膜）との選択比が高いもの、例えばＣｌ２が用いられる。金属膜３をドライエッチングすることにより、図１（ｃ）に示されるように層間絶縁膜２上に金属マスク５が形成される。なお、金属マスク５は、基材１上に形成されている導電部６に対応した位置に開口部が形成され、その開口径は１．８μｍ程度とされる。
【００１７】
続いて、図１（ｄ）に示すように金属マスク５上のレジストマスク４を剥離する。
ここで、金属膜３（Ｍｏ膜）のドライエッチング処理時は、被エッチング膜（金属膜３）の膜厚が小さいので、層間絶縁膜２の処理時間に比べて約３分の１と短くて済み、さらにエッチングガスとして用いるＣｌ２がデポ膜（重合膜）を形成し難いものとなっているので、レジストマスク４を剥離する際にレジスト残りが生じ難くなる。仮に、金属マスク５上にレジスト残りが生じたとしても、後述の金属マスク５の剥離時に金属マスク５と一緒に除去されてしまうため問題はない。
【００１８】
そして、金属マスク５を用いて層間絶縁膜２をドライエッチングする。このとき、エッチングガスとしては、金属マスク５（Ｍｏ膜）との選択比が高いもの、例えばＣ２ＨＦ５が用いられる。なお、エッチングガスとしては、Ｃ２ＨＦ５の他に、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２を用いることができる。
【００１９】
続いて、金属マスク５を溶液により除去する。金属マスク５（Ｍｏ膜）を除去する溶液としては、リン酸、硝酸、若しくは酢酸、又はこれらの混合液を用いることができる。
【００２０】
なお、上記金属マスク５としてＴｉ膜を用いた場合、弗酸若しくは硝酸、又はこれらの混合液を用いることができる。また、上記金属マスク５としてＡｌ膜を用いた場合、リン酸、硝酸、若しくは酢酸、又はこれらの混合液を用いることができる。また、上記金属マスク５としてＣｒ膜を用いた場合、硝酸セリウムアンモニウムを用いることができる。
【００２１】
このようにして金属マスク５を除去することで、図２に示されるように層間絶縁膜２には導電部６を露出させるコンタクトホール（孔）７が形成される。
なお、本実施形態では、層間絶縁膜２のドライエッチング工程に先立ち、図１（ｄ）に示したようにレジストマスク４の剥離を行ったが、本発明においてはレジストマスク４の剥離を行わず（図１（ｄ）の工程を省略）、レジストマスク４及び金属マスク５をマスクとして層間絶縁膜２のドライエッチングを行うこともできる。これにより、レジストマスク４を剥離する工程を別途行う必要が無くなり、製造工程を簡略化することができる。
【００２２】
ところで、層間絶縁膜２は、一般的に他のドライエッチング工程に比べて、膜厚が厚いため、特にエッチング時間が長くなる。そのため、従来のように層間絶縁膜上にレジストマスクを形成することでエッチングした場合、エッチングによるマスクへのダメージが大きくなり、これにより層間絶縁膜上にレジスト残りが生じる可能性がある。
【００２３】
これに対し、本実施形態に係る方法では、金属マスク５を用いて層間絶縁膜２をドライエッチングしているので、エッチング時に層間絶縁膜２上にレジストが存在せず、レジスト残りが生じるのを防止できる。よって、製造工程中で使用する剥離液として廉価なものを採用することができ、コストの低減を図ることができる。
【００２４】
なお、上述のコンタクトホールの形成方法は、層間絶縁膜２に限らず、膜厚が比較的大きく、エッチングに時間を要するような膜を、上記金属マスク５を用いることでパターニングして配線等のパターンを得るパターン形成方法にも応用可能である。すなわち、本発明のパターン形成方法は、基材上に形成された膜上に金属膜を形成する工程と、金属膜上にレジストマスクを形成し、このレジストマスクを用いて金属膜をドライエッチングして金属マスクを形成する工程と、金属マスクを用いて膜をドライエッチングしてパターニングする工程と、金属マスクを除去する工程と、を備えたものとなる。本発明のパターン形成方法によれば、エッチング時に膜上にレジストが存在しないため、レジスト残りが生じるのを防止するとともに、良好なパターンを形成できる。
【００２５】
（電気光学装置の製造方法）
続いて、本発明の電気光学装置の製造方法の一実施形態として、液晶表示装置の製造プロセスに適応した場合について説明する。まず、本発明の製造方法は、スイッチング素子としてのＴＦＴ素子が形成されたＴＦＴアレイ基板を形成する点に特徴を有しているため、ＴＦＴアレイ基板の製造工程を主体に説明する。このＴＦＴアレイ基板の製造工程の一部には、上述のコンタクトホールの形成工程が用いられる。
【００２６】
まず、本方法により製造された液晶表示装置について説明する。
図３は、本発明に係る液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図４は図３のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図５は、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図６は、液晶表示装置における後述の製造工程により製造された部分を示す拡大断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００２７】
図３及び図４において、本実施の形態の液晶表示装置（電気光学装置）１００は、対をなすＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２５とが光硬化性の封止材であるシール材５４によって貼り合わされ、このシール材５４によって区画された領域内に液晶５５が封入、保持されている。
【００２８】
シール材５４の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５４の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２５のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２５との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。
【００２９】
なお、液晶表示装置１００においては、使用する液晶５５の種類、すなわち、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
また、液晶表示装置１００は、対向基板２５における、ＴＦＴアレイ基板１０の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ（不図示）が設けられており、これによりフルカラー表示が可能となっている。
【００３０】
このような構造を有する液晶表示装置１００の画像表示領域においては、図５に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ（スイッチング素子）３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。
【００３１】
画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図４に示す対向基板２５の対向電極２１との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極９と対向電極２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。例えば、画素電極９の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置１００を実現することができる。３ｂは対向電極２１に接続される補助容量線である。
【００３２】
図６は、液晶表示装置１００におけるＴＦＴアレイ基板１０のＴＦＴ３０周辺の部分拡大図を示すものである。図６に示されるように、ＴＦＴアレイ基板１０は、半導体層１２と、ゲート電極１４と、ドレイン電極１９と、ソース電極２２と、を有するＴＦＴ３０を備えている。
【００３３】
ＴＦＴアレイ基板１０は、基板本体１０Ａ上にシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜１１を介して形成されたポリシリコンかなる半導体層１２を備えている。そして、半導体層１２上には、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜１３を介して、ゲート電極１４が設けられている。ゲート電極１４を覆って酸化シリコン等からなる第１層間絶縁膜１５が形成されている。
【００３４】
また、第１層間絶縁膜１５及びゲート絶縁膜１３には、上記半導体層１２のドレイン領域（能動領域）１２Ａを露出させるコンタクトホール１７と、半導体層１２のソース領域（能動領域）１２Ｂを露出させるコンタクトホール２０とが形成されている。また、第１層間絶縁膜１５上には、コンタクトホール１７を介してドレイン領域１２Ａに接続されるドレイン電極（導電部）１９と、コンタクトホール２０を介してソース領域１２Ｂに接続されるソース電極（導電部）２２が設けられている。これらドレイン電極１９及びソース電極２２を覆うようにして酸化シリコンからなる第２層間絶縁膜１６が形成されている。また、第２層間絶縁膜１６には、上記ドレイン電極１９を露出させるコンタクトホール２３が形成されている。第２層間絶縁膜１６上には画素電極９が形成されており、この画素電極９はコンタクトホール２３を介してドレイン電極１９に接続されている。
【００３５】
本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法は、基板本体１０Ａ上のＴＦＴ３０を覆う層間絶縁膜（第１層間絶縁膜１５及びゲート絶縁膜１３）に上述したコンタクトホールの形成方法を適応することで、上記コンタクトホール１７，２０を形成し、コンタクトホール１７，２０内に上記ソース電極２２及びドレイン電極１９を形成する工程を有する。
なお、液晶表示装置の製造方法における基板本体１０Ａは、図１、２に示したコンタクトホールの形成方法における基材１に対応し、液晶表示装置の製造方法における第１層間絶縁膜１５及びゲート絶縁膜１３は、図１、２に示した層間絶縁膜２に対応し、液晶表示装置の製造方法におけるドレイン領域１２Ａ及びソース領域１２Ｂは、図１、２に示した導電部６に対応する。
【００３６】
したがって、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法においては、上記金属マスク５を用いることでソース領域１２Ｂ又はドレイン領域１２Ａに接続するソース電極２２及びドレイン電極１９を形成するためのコンタクトホール１７，２０が形成されるので、層間絶縁膜の膜厚が厚くドライエッチングに時間を要する場合であっても、エッチング時に層間絶縁膜上にレジストが存在せず、レジスト残りの発生を防止できる。よって、ＴＦＴ３０において良好な導通確保ができる。また、層間絶縁膜上にレジスト残りが生じないため、剥離液として廉価なものの使用が可能となりコストの低減を図ることができる。
また、本実施形態に係る液晶表示装置１００は、携帯電話およびＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの電子機器に用いることが可能である。携帯電話においては、その表示画面に本実施形態における液晶表示装置１００が用いられる。また、ＰＣにおいては、キーボードなどの入力部および表示画面などに用いることが可能である。また、周辺回路を液晶パネル内の基板に内蔵することにより部品点数を大幅に減らすとともに、装置本体の軽量化および小型化を行うことが可能になる。
【００３７】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されることは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更が可能である。例えば、上記実施形態では、電気光学装置として液晶表示装置について説明したが、ＴＦＴを構成する半導体層のソース・ドレイン領域に上記方法により製造されたコンタクトホールを介して導通するソース・ドレイン電極を有する電気光学装置用基板を備える有機ＥＬ装置、電気泳動表示装置などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】コンタクトホールの形成工程について説明する図である。
【図２】図１に続くコンタクトホールの形成工程について説明する図である。
【図３】液晶表示装置の平面構成図である。
【図４】液晶表示装置の図３のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。
【図５】液晶表示装置の等価回路図である。
【図６】液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の要部を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…基材、２…層間絶縁膜（膜）、３…金属膜、４…レジストマスク、５…金属マスク、６…導電部、７…コンタクトホール、１２…半導体層、１３…ゲート絶縁膜（層間絶縁膜）、１５…第１層間絶縁膜（層間絶縁膜）、１７，２０…コンタクトホール、１９…ドレイン電極（導電部）、２２…ソース電極（導電部）、１００…液晶表示装置（電気光学装置）
【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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