特許 5771377 表示装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5771377

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】表示装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/039 20060101AFI20150806BHJP

   G02F 1/1368 20060101ALI20150806BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20150806BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20150806BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20150806BHJP

   H01L 29/786 20060101ALI20150806BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/039 601

   G02F1/1368

   G09F9/30 348A

   G03F7/20 501

   H01L29/78 619A

   H01L29/78 612A

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2010-225628(P2010-225628)

(22)【出願日】2010年10月5日

(65)【公開番号】特開2012-78693(P2012-78693A)

(43)【公開日】2012年4月19日

【審査請求日】2013年3月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(73)【特許権者】

【識別番号】506087819

【氏名又は名称】パナソニック液晶ディスプレイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】石垣 利昌

(72)【発明者】

【氏名】高橋 文雄

(72)【発明者】

【氏名】金子 寿輝

【審査官】 倉本 勝利

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２０９７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２７４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１５５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１５５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９８６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９８６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５８７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５８７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３１２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２６４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３５１３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ７／００；Ｇ０３Ｆ７／００４−７／１８；７／２６−７／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分子量が４０００から２００００のアクリル系樹脂を基材とし、光酸発生剤を１〜４ｗｔ％含む化学増幅型感光性樹脂組成物を塗布し、プリベークして固化する工程と、
前記固化した化学増幅型感光性樹脂組成物をマスクを用いて露光し、現像する工程と、
前記現像した化学増幅型感光性樹脂組成物を露光量５００ｍＪ／ｃｍ^２以下でポスト露光を行う工程と、
その後、プリ焼成温度１００℃〜１８０℃でプリ焼成を行い、その後２２０〜２５０℃に加熱する工程とを含む工程によって有機パッシベーション膜を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。

【請求項2】

前記化学増幅型感光性樹脂組成物は、光酸発生剤を１〜２ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。

【請求項3】

分子量が４０００から２００００のアクリル系樹脂を基材とし、光酸発生剤を１〜５ｗｔ％含む化学増幅型感光性樹脂組成物を塗布し、プリベークして固化する工程と、
前記固化した化学増幅型感光性樹脂組成物をマスクを用いて露光し、現像する工程と、
前記現像した化学増幅型感光性樹脂組成物を露光量２００ｍＪ／ｃｍ^２以下でポスト露光を行う工程と、
その後、プリ焼成温度１００℃〜１８０℃でプリ焼成を行い、その後２２０〜２５０℃に加熱する工程とを含む工程によって有機パッシベーション膜を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。

【請求項4】

分子量が４０００から２００００のアクリル系樹脂を基材とし、光酸発生剤を１〜６ｗｔ％含む化学増幅型感光性樹脂組成物を塗布し、プリベークして固化する工程と、
前記固化した化学増幅型感光性樹脂組成物をマスクを用いて露光し、現像する工程と、
前記現像した化学増幅型感光性樹脂組成物を露光量３００ｍＪ／ｃｍ^２〜５００ｍＪ／ｃｍ^２以下でポスト露光を行う工程と、
その後、プリ焼成温度１００℃〜１８０℃でプリ焼成を行い、
その後２２０〜２５０℃に加熱する工程とを含む工程によって有機パッシベーション膜を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。

【請求項5】

分子量が６０００から２００００のアクリル系樹脂を基材とし、光酸発生剤を１〜６ｗｔ％含む化学増幅型感光性樹脂組成物を塗布し、プリベークして固化する工程と、
前記固化した化学増幅型感光性樹脂組成物をマスクを用いて露光し、現像する工程と、
前記現像した化学増幅型感光性樹脂組成物を露光量３００ｍＪ／ｃｍ^２でポスト露光を行う工程と、
その後、プリ焼成温度１００℃〜１８０℃でプリ焼成を行い、その後２２０〜２５０℃に加熱する工程とを含む工程によって有機パッシベーション膜を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。

【請求項6】

分子量が２００００のアクリル系樹脂を基材とし、光酸発生剤を１〜６ｗｔ％含む化学増幅型感光性樹脂組成物を塗布し、プリベークして固化する工程と、
前記固化した化学増幅型感光性樹脂組成物をマスクを用いて露光し、現像する工程と、
その後、プリ焼成温度１００℃でプリ焼成を行い、
その後２２０〜２５０℃に加熱する工程とを含む工程によって有機パッシベーション膜を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。

【請求項7】

前記有機パッシベーション膜にはスルーホールが形成され、
前記有機パッシベーション膜は、前記スルーホールの側壁を有し、
前記側壁と前記有機パッシベーション膜の下層の膜とがなす角は、５０度以上７０度以下であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の表示装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は表示装置、特に液晶表示装置の製造方法に係り、信頼性が高く、かつ、生産性の優れた表示装置、液晶表示装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

【0003】

ＴＦＴ基板には、走査線、映像信号線、ＴＦＴ等が形成されているので、表面は凹凸になっている。ＴＦＴ基板の表面が凹凸になっていると、ＴＦＴ基板と対向基板との間に挟持された液晶層の層厚がばらつくことになり、そうすると、場所によって液晶の光漏れが生ずることになり、画面のコントラストが低下する。

【0004】

これを防止するために、ＴＦＴ等の上に、有機パッシベーション膜を２ミクロン程度形成し、液晶との界面を平坦化し、その上に画素電極等を形成している。画素電極とＴＦＴのソース部とを接続するために有機パッシベーション膜にスルーホールを形成する必要がある。有機パッシベーション膜に感光性樹脂を使用すると、レジストを用いずに、樹脂に対して直接露光し、現像することが出来るので、プロセスを簡略化することが出来る。

【0005】

このような感光性樹脂を使用して有機パッシベーション膜を形成する方法として「特許文献１」が挙げられる。「特許文献１」では、ポジ型感光性組成物を用いて有機膜を形成する方法が記載されている。また、「特許文献２」には、位相シフト効果を有するフォトマスクを使用して、１度のフォトリソグラフィのみで、テーパの異なるスルーホールを形成する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−２６４６０号公報

【特許文献2】特開２００６−２３５１３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の有機絶縁膜レジスト（有機パッシベーション膜材料）としてはアクリル系樹脂に感光性ナフトキノンジアジド（以下ＮＱＤ）を添加したものが使用されてきたが、この材料は感度が非常に低く、生産性に問題があった。近年、画素高精細化に伴い解像度や合わせ精度に優位なステッパ露光機の使用が増えているが、従来の有機パッシベーション膜材料は通常のフォトレジストの３倍から６倍の露光量が必要なために、元々生産性に難があるステッパ露光機との組み合わせで用いると生産性が大幅に低下する。

【0008】

従来の有機パッシベーション膜材料の感度が低い原因は、同じフォトシステムであるパターン加工用ポジレジスト（感光剤ＮＱＤ・ノボラック樹脂系）の塗布膜厚が１．５μｍ前後であるのに対し、絶縁・平坦化の用途で基板に残す有機パッシベーション膜では、２〜３μｍの塗布膜厚が必要なことである。この場合、感光剤ＮＱＤが樹脂の２０〜３０％含有されているが、ＮＱＤは短波長に強い吸収をもち、塗布膜の透明性が悪いので、塗布膜厚が厚くなると下地界面まで光が到達しにくくなり、露光量が増える。

【0009】

ＮＱＤに光が当たるとＮＱＤの疎水基の一部が親水性の高い酸基（−ＣＯＯＨ）に変わり、現像溶解性が出現するが、ＮＱＤ型フォトレジストは樹脂自体全く変化せず、ＮＱＤの光形態変化だけで露光コントラストを得ているため、ＮＱＤを多量に添加することが必要になる。また、通常のポジレジストはパターン加工後にレジストを除去するので、レジスト膜に透明性は要求されないが、有機絶縁膜レジストはＴＦＴに残るため膜の透明性が要求される。そのため、樹脂には、透明性の高いアクリルを用いる。

【0010】

更に永久膜としての耐久性を上げるため、樹脂に熱硬化システムを導入している。熱硬化温度は通常２００〜２３０℃であるが、有機パッシベーション膜材料の現像完膜をそのまま加熱するとＮＱＤが着色するので、現像後にポスト露光と呼ぶ光照射工程を加えてＮＱＤの着色を防止している。透過率低下を防ぐには４００ｎｍ以下の光を５００ｍＪ／ｃｍ^２以上照射する必要があるが、たとえ光を十分照射しても。アクリル樹脂単体の比べ、膜透過率が２〜１０％低いという問題がある。

【0011】

有機パッシベーション膜にはスルーホールを形成する必要がある。スルーホールのテーパ角が小さすぎると、画素における透過率が低下する。また、スルーホールのテーパ角が大きすぎるとスルーホールにおける画素電極の段切れが問題になる。

【0012】

本発明の目的は、有機パッシベーション膜形成のための工程時間が短く、有機パッシベーション膜の光透過率の低下が小さく、かつ、有機パッシベーション膜における適当なテーパ角度のスルーホールを形成することが可能な液晶表示装置の製造方法を実現すことである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

（１）分子量が４０００から２００００のアクリル系樹脂を基材とし、光酸発生剤（Ｐｈｏｔｏ Ａｃｉｄ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：以下ＰＡＧ）を１〜４ｗｔ％含む化学増幅型感光性樹脂組成物を塗布し、プリベークして固化する工程と、前記固化した化学増幅型感光性樹脂組成物をマスクを用いて露光し、現像する工程と、前記現像した化学増幅型感光性樹脂組成物を露光量５００ｍＪ／ｃｍ^２以下でポスト露光を行う工程と、
その後２２０〜２５０℃に加熱する工程とを含む工程によって有機パッシベーション膜を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

【0014】

（２）前記化学増幅型感光性樹脂組成物は、ＰＡＧを１〜２ｗｔ％含むことを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置の製造方法。

【0015】

（３）分子量が４０００から２００００のアクリル系樹脂を基材とし、ＰＡＧを１〜５ｗｔ％含む化学増幅型感光性樹脂組成物を塗布し、プリベークして固化する工程と、前記固化した化学増幅型感光性樹脂組成物をマスクを用いて露光し、現像する工程と、前記現像した化学増幅型感光性樹脂組成物を露光量２００ｍＪ／ｃｍ^２以下でポスト露光を行う工程と、その後２２０〜２５０℃に加熱する工程とを含む工程によって有機パッシベーション膜を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

【0016】

（４）分子量が４０００から２００００のアクリル系樹脂を基材とし、ＰＡＧを１〜６ｗｔ％含む化学増幅型感光性樹脂組成物を塗布し、プリベークして固化する工程と、前記固化した化学増幅型感光性樹脂組成物をマスクを用いて露光し、現像する工程と、前記現像した化学増幅型感光性樹脂組成物を露光量３００ｍＪ／ｃｍ^２〜５００ｍＪ／ｃｍ^２以下でポスト露光を行う工程と、その後、プリ焼成温度１００℃〜１８０℃でプリ焼成を行い、その後２２０〜２５０℃に加熱する工程とを含む工程によって有機パッシベーション膜を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、有機パッシベーション膜形成のための工程時間を短くすることが出来るので、液晶表示装置の生産性を向上させることが出来る。また、本発明によれば、有機パッシベーション膜の光透過率の減少を抑えることが出来るので、画面の明るさを大きくすることが出来る。さらに、本発明によれば、有機パッシベーション膜のスルーホールのテーパ角を適当な値に形成することが出来るので、信頼性の高い表示装置、液晶表示装置を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】ＩＰＳ方式液晶表示装置における画素の平面図である。

【図2】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】有機パッシベーション膜形成プロセスである。

【図4】有機パッシベーション膜の透過率とポスト露光量の関係である。

【図5】有機パッシベーション膜の透過率と本焼成温度の関係である。

【図6】有機パッシベーション膜の透過率とＰＡＧ量の関係である。

【図7】有機パッシベーション膜の露光量とＰＡＧ量の関係である。

【図8】化学増幅型材料による膜に形成したスルーホールの現像後の断面図である。

【図9】化学増幅型材料による膜に形成したスルーホールの他の現像後の断面図である。

【図10】有機パッシベーション膜形成条件とスルーホールのテーパ角θの関係を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明では、有機パッシベーション膜材料として、化学増幅型システムの材料を用いる。化学増幅型システムは、膜に光が当たるとＰＡＧが分解して酸を発生し、その酸の働きで樹脂の疎水性の高い保護基がはずれ、そこが親水性の高い酸基や水酸基に変わって現像溶解性が出現するというシステムである。

【0020】

化学増幅型ＰＡＧもＮＱＤ同様の着色があるが、酸が触媒として働くのでＰＡＧ添加量がＮＱＤの１０分の１以下で済む。そのため、塗布膜の透明性が高く、露光の光りぬけが良いので高感度が得られる。また、化学増幅型ＰＡＧはＮＱＤとは異なり、光照射せずに加熱しても着色がほとんど無いので、ポスト露光の省略が可能であり、かつ、完成膜の透過率も高い。

【0021】

化学増幅型システムは半導体の高集積化に使用されている技術であるが、液晶表示パネルに用いることは困難であるとされてきた。理由のひとつは、化学増幅型はＮＱＤ型レジストと異なり、現像後のパターン端のテーパが急峻になる、あるいは、逆テーパになることである。半導体においては、急峻なテーパは、パターンの細密化に寄与するが、液晶表示装置にけるスルーホールのテーパ角が急峻になると画素電極の段切れが生じ、ＴＦＴのソース電極と画素電極の接続不良となる。

【0022】

本発明は、化学増幅型材料を表示装置、液晶表示装置に適用することを可能にするものである。以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。以下の実施例はいわゆるＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）タイプの液晶表示装置を例にとって説明するが、本発明はこれに限らず、有機パッシベーション膜を用いた他の表示装置、液晶表示装置に対しても適用することが出来る。

【実施例1】

【0023】

図１はＩＰＳタイプの液晶表示装置の画素部の平面図である。図１において、走査線１０が横方向に延在し、層間絶縁膜を挟んで映像信号線２０が縦方向に延在している。走査線１０と映像信号線２０で囲まれた領域が画素となっている。画素にはＴＦＴ、画素電極１１１、対向電極１０９等が形成されている。

【0024】

図１において、半導体層１０３はコの字型に屈曲しており、ゲート絶縁膜１０４を挟んで走査線１０が半導体層１０３を横切っている。走査線１０がゲート電極を兼用している。走査線１０と半導体層１０３が交差した部分がＴＦＴのチャンネル部となっている。半導体層１０３の一端は映像信号線２０と接続しており、映像信号線２０がドレイン電極を兼用している。半導体層１０３の他の端はソース電極１０６と接続している。したがって、ドレイン電極とソース電極１０６との間には、チャンネルが２個直列に形成されている。

【0025】

図１おいて、無機パッシベーション膜１０７および第２層間絶縁膜１１０に形成されたスルーホール１２０を介して画素電極１１１とＴＦＴのソース電極１０６が接続している。画素電極１１１は両端が閉じた帯状の電極である。有機パッシベーション膜１０８の上には、平面ベタで対向電極１０９が形成されている。対向電極１０９と画素電極１１１の間には第２層間絶縁膜１１０が形成されている。画素電極１１１に映像信号が印加されると、画素電極１１１と対向電極１０９との間に発生する電気力線によって液晶分子が回転し、液晶を透過する光を制御する。

【0026】

図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、スルーホール１２０部分の断面図である。図２において、ガラスで形成されたＴＦＴ基板１００には、第１下地膜１０１と第２下地膜１０２が形成されている。第１下地膜１０１と第２下地膜１０２はガラス基板の中の不純物が析出して半導体層１０３を汚染することを防止するものである。

【0027】

第２下地膜１０２の上に半導体膜が形成されている。半導体膜は、図１に示すＴＦＴと連続して形成されているものであり、ＴＦＴのソース部となっている。半導体膜の上にはゲート絶縁膜１０４が形成されている。図２には示していないＴＦＴにおいて、ゲート絶縁膜１０４の上にはゲート電極が形成される。図１においては、走査線１０がゲート電極を兼ねている。

【0028】

ゲート絶縁膜１０４の上には、走査線１０と映像信号線２０を絶縁する第１層間絶縁膜１０５が形成されている。ゲート絶縁膜１０４と第１層間絶縁膜１０５に形成されたスルーホールを介してソース電極１０６と半導体で形成されたＴＦＴのソース部が接続している。ソース電極１０６の上には、無機パッシベーション膜１０７が形成されている。無機パッシベーション膜１０７は図示しないＴＦＴを保護するものである。

【0029】

無機パッシベーション膜１０７の上には有機パッシベーション膜１０８が形成されている。有機パッシベーション膜１０８は無機パッシベーション膜１０７とともに、ＴＦＴを保護する役割を有するが、同時に、平坦化膜としての役割を有する。したがって、有機パッシベーション膜１０８は２〜３μｍ程度と厚く形成される。その後、有機パッシベーション膜１０８にスルーホール１２０を形成する。このときのスルーホール１２０のテーパ角θが、ソース電極１０６と、後で形成される画素電極１１１との接続に対して重要な影響を与える。また、有機パッシベーション膜１０８のスルーホール１２０のテーパ角θが小さすぎると、スルーホール１２０の上径φｈが大きくなり、画素の有効面積が小さくなり、画素の透過率を低下させる。

【0030】

有機パッシベーション膜１０８の上には、透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって、対向電極１０９が形成されている。対向電極１０９は、スルーホール１２０を避けて平面ベタで形成されている。対向電極１０９の上には第２層間絶縁膜１１０が形成されている。その後、第２層間絶縁膜１１０と無機パッシベーション膜１０７をエッチングしてスルーホール１２０を形成する。その後、ＩＴＯを被着し、パターニングして画素電極１１１を形成する。

【0031】

図２において、有機パッシベーション膜１０８に形成されたスルーホール１２０のテーパ角θは液晶表示パネルの特性にとって重要である。すなわち、テーパ角θが小さすぎるとスルーホール１２０の径φｈが大きくなる。スルーホール１２０が形成された部分は表示領域として使えないので、画素の透過率が低下し、画面の明るさを小さくする。一方、スルーホール１２０の径φｈが大きすぎると画素電極１１１が断切れを起こして、接続不良となる。これらの問題を防止するには、テーパ角θを６０±１０度に制御する必要がある。このテーパ角θの制御については後述する。

【0032】

図３は有機パッシベーション膜形成のプロセスフローである。有機パッシベーション膜１０８は無機パッシベーション膜１０７の上に形成するが、無機パッシベーション膜１０７と有機パッシベーション膜１０８の密着性を向上させるために無機パッシベーション膜１０７に対してＨＤＭＳ（ヘキサメチルシラザン）処理を行う。その後、有機パッシベーション膜１０８材料をスピン塗布、スリット塗布等によって無機パッシベーション膜１０７上に塗布する。有機パッシベーション膜１０８材料が塗布された基板を８０〜１１０℃に熱したホットプレートに１〜３分載せてプリベークを行い、溶剤を飛散させ、固化する。

【0033】

その後、有機パッシベーション膜１０８にスルーホール１２０を形成するために、露光を行う。露光光源には、超高圧水銀灯による紫外線を用い、露光波長はｇｈｉ線である。その後、０．２〜２．５％のＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）水溶液で現像する。ＴＭＡＨは残渣が残らないという特徴を有しているが、これに限らず、一般のアルカリ水溶液であれば現像は可能である。

【0034】

本材料のようなポジ型材料では、パドル現像と呼ぶ、現像液を基板上に盛って一定時間静置するという現像方式を用いている。なお、現像液の使用量は増えるが、シャワー現像を用いることも出来る。この後、純水リンスで現像液を洗い流してから基板をエアーナイフやスピンで乾燥させる。

【0035】

その後、ポスト露光を行う。従来のＮＱＤ型材料では、絶縁膜の透明性を上げるためにポスト露光工程が必須である。しかし、本発明の化学増幅型材料では、ポスト露光は必須ではない。その後、プリ焼成を行い、スルーホール１２０のテーパ角θを調整する。プリ焼成の内容は後述する。最後に２２０〜２５０℃のオーブンで３０分から１時間加熱硬化させる本焼成を行って絶縁膜を完成させる。

【0036】

以下に本発明における化学増幅型材料と従来のＮＱＤ型材料を使用した場合のプロセス条件と有機パッシベーション膜１０８の透過率、材料の感度、テーパ角θとの関係を説明する。本実施例で用いた化学増幅型有機パッシベーション膜１０８材料の基材は、アセタール系保護基含有メタクリル酸エステルおよびエポキシ基含有メタクリル酸エステルを分子中に含むアクリル樹脂であり、これに感光材としてスルホン酸系の化学増幅型ＰＡＧを含有するものである。比較用に用いたＮＱＤ型有機パッシベーション膜１０８材料は、基材はメタクリル酸およびエポキシ基含有メタクリル酸エステルを分子中に含むアクリル樹脂であり、これに、感光材としてＮＱＤを含有するものである。

【0037】

図４はＰＡＧを２ｗｔ％含む化学増幅型材料と従来例であるＮＱＤを２５ｗｔ％含むＮＱＤ型材料のポスト露光量と透過率の関係を示す図である。図４における横軸はポスト露光量であり、縦軸は、膜厚が２μｍの場合の透過率である。縦軸は波長４００ｎｍの紫外線による透過率で評価しているが、この透過率での評価が黄色着色を最も発見しやすいからである。塗布膜に露光量を変化させてポスト露光を行い、温度を２３０℃、３０分で焼成した後の膜の透過率を分光光度計で測定した。

【0038】

従来材料であるＮＱＤ材料では、透過率の低下を防ぐために、従来型では５００ｍＪ／ｃｍ^２以上のポスト露光が必要であったのに対し、化学増幅型ではポスト露光無しが最も透過率が高く、ポスト露光量５００ｍＪ／ｃｍ^２以上では従来型よりも透過率が低くなった。すなわち、化学増幅型材料では、ポスト露光を実施しないか、ポスト露光を実施する場合でも、露光量を小さくできるので、生産性を向上させることが出来る。

【0039】

図５はＰＡＧを２ｗｔ％含む化学増幅型材料と従来例であるＮＱＤを２５ｗｔ％含むＮＱＤ型材料のポスト露光量と透過率の関係を示す図である。図５における横軸は焼成温度であり、縦軸は、膜厚が２μｍの場合の波長４００ｎｍの紫外線の透過率である。従来型のＮＱＤ材料はポスト露光５００ｍＪ／ｃｍ^２を行い、化学増幅型材料はポスト露光２００ｍＪ／ｃｍ^２を行い、それぞれ、オーブンによって３０分焼成して有機パッシベーション膜１０８を作成し、透過率を分光光度計で測定した。

【0040】

従来型の焼成温度が２３０℃を超えると透過率が大きく低下したのに対し、化学増幅型では、２５０℃でも目標とする透過率９０％以上を維持している。焼成は後工程のエージングを兼ねているので、有機パッシベーション膜１０８の焼成温度を上げることが出来ると、有機パッシベーション膜１０８形成後に行う、ＩＴＯ被着、ＣＶＤによる層間絶縁膜の形成、配向膜の焼成等のプロセス温度も上げることが出来るので、製品の品質向上を図ることが出来る。

【0041】

図６はポスト露光量をパラメータとし、ＰＡＧ量を変化させた場合の透過率の変化を示すグラフである。図６における横軸は化学増幅型材料中のＰＡＧの含有量（ｗｔ％）であり、縦軸は、膜厚が２μｍの場合の波長４００ｎｍの紫外線の透過率である。図６おいて、ＰＡＧを増やすと、後で説明する図７に示すように感度は上がるが、膜の透過率が低下する。一方、また、化学増幅型では、ポスト露光量を上げると膜の透過率が低下する。目標とする透過率９０％以上が得られたＰＡＧ量は、ポスト露光量無しのときは６ｗｔ％以下、ポスト露光量２００ｍＪ／ｃｍ^２のときは５ｗｔ％、ポスト露光量５００ｍＪ／ｃｍ^２のときは４ｗｔ％以下であった。なお、ＰＡＧ量は実用的には１ｗｔ％以上である。

【0042】

図６から透過率を重視するとＰＡＧ量は少ないほうが良い。図７は、ＰＡＧ量（ｗｔ％）と露光量（ｍＪ／ｃｍ^２）の関係を示す。図７の横軸はＰＡＧ量のｗｔ％であり、縦軸は、ｇｈｉ線を使用した場合の露光量（ｍＪ／ｃｍ^２）である。露光量が小さい程感度がよいということになる。図７より、透過率を重視して、ＰＡＧ量を１．５ｗｔ％に抑えた場合、必要露光量は１１０ｍＪ／ｃｍ^２である。一方、従来のＮＱＤ型材料では、高感度仕様でも１５０ｍＪ／ｃｍ^２を上回っている。したがって、化学増幅型材料では、透過率を重視してＰＡＧを少なくしても、従来のＮＱＤ型材料よりも高感度を維持することが出来る。

【0043】

有機パッシベーション膜１０８の他の重要な特性は、スルーホール１２０の形状である。スルーホール１２０のテーパ角θは小さすぎると開口率の低下をきたし、大きすぎると、画素電極１１１の接続不良を生ずる。したがって、スルーホール１２０のテーパ角θは６０±１０度程度に制御する必要がある。化学増幅型材料の最大の問題はテーパ角θの制御である。化学増幅型は光の抜けが良いため、現像後のテーパは図８に示すように直角になるか、あるいは、図９に示すように逆テーパになる。逆テーパになる理由は、表面で発生する酸は、雰囲気中の酸素やアルカリの影響で失活しやすく、酸の失活により表面の現像溶解性が低下するためである。

【0044】

有機パッシベーション膜材料において、ＰＡＧを２ｗｔ％とし、基材の分子量を、ポスト露光量、焼成条件を変えてスルーホール１２０のテーパ角θを調べた結果を図１０における表１に示す。表１において、判定は、テーパ角θが５０度〜７０の範囲に入っている条件を○、この範囲に入らない場合を×とした。パラメータとして、樹脂分子量、ポスト露光量、プリ焼成条件をとった。本焼成温度は２３０℃で一定とした。テーパ角θは現像後のテーパ角θと本焼成後のテーパ角θを評価した。なお、現像後のテーパ角θは全て９０度である。

【0045】

表１において、基材の分子量に着目すると、分子量が４０００〜２００００の範囲でテーパ角θを５０度〜７０の範囲とすることが出来る。一般には、分子量が大きいほどテーパ角θは大きくなる。分子量が４０００よりも小さいとプロセス制御を加えてもテーパ角θを大きくすることができず、分子量が２００００を超えるとプロセス制御を加えてもテーパ角θを小さくすることができなかった。

【0046】

ポスト露光量は大きいほどテーパ角θは大きくなる。しかし、ポスト露光量が５００ｍＪ／ｃｍ^２以下としても、他の条件を満たせば、テーパ角θを目標範囲内に設定することが出来る。また、表１において、ポスト露光量が１０００ｍＪ／ｃｍ^２の場合、基材分子量、プリ焼成条件を適正に選択することによって、テーパ角θを５０度とすることができるが、この場合は、有機パッシベーション膜１０８の透過率が低下する。

【0047】

一般には、本焼成においては膜が流動化することによって、テーパ角θが小さくなる。ポスト露光の後にいきなり本焼成をおこなってもよいが、テーパ角θの制御が難しくなる。本焼成前にプリ焼成を行うと、テーパ角θの制御をより容易にすることが出来る。プリ焼成条件は、焼成時間は一定で３０分とし、プリ焼成温度を変化させて評価した。プリ焼成温度が材料のガラス転移以下のときは、現像完のテーパ角θを保つ働きをし、ガラス転移点以上のときは、テーパを寝かせる働きをする。アクリル樹脂のガラス転移点は１１０〜１３０℃にある。

【0048】

表１とは独立して実験した結果では、プリ焼成温度１００〜１１０℃では、プリ焼成工程後のテーパ角θが本焼成後においても維持された。しかし、プリ焼成温度が１００℃未満においては、本焼成におけるテーパ角θの低下には影響をおよぼさなかった。つまり、１００℃未満では、プリ焼成工程の効果は得られなかった。

【0049】

プリ焼成温度を１３０〜１５０℃とすると、プリ焼成工程において、テーパ角θを小さくすることが出来た。しかし、プリ焼成温度が１５０℃を超えた範囲では、プリ焼成工程におけるテーパ角θの変化はほぼ一定となった。

【0050】

表１において、樹脂分子量が３０００の場合は、ポスト露光量５００ｍＪ／ｃｍ^２とし、プリ焼成を１００℃としてもテーパ角θを５０度よりも大きく出来なかった。また、樹脂分子量が４０００であり、ポスト露光量を３００ｍＪ／ｃｍ^２あるいは３０００ｍＪ／ｃｍ^２としても、プリ焼成をおこなわない、あるいは１００℃未満である９０℃でプリ焼成した場合には、テーパ角θを５０度以上にすることはできない。また、樹脂分子量を１００００としても、ポスト露光をおこなわない場合ではプリ焼成温度を１００℃としてもテーパ角θを５０度以上にすることが出来ない。一方、樹脂分子量を１００００として、ポスト露光を３００ｍＪ／ｃｍ^２とした場合、プリ焼成をおこなわない場合でもテーパ角θを６０度とすることができる。また、表１より、プリ焼成を行わない場合であっても、樹脂分子量が６０００以上、ポスト露光量が３００ｍＪ／ｃｍ^２とすることによってテーパ角θを規定の範囲内に設定することが出来る。

【0051】

表１における本焼成は２３０℃であるが、２２０℃〜２５０℃であっても同様な結果が得られた。また、表１におけるＰＡＧの量は２ｗｔ％であるが、ＰＡＧの量が１〜６ｗｔ％の場合であっても、スルーホール１２０のテーパ角θについては同様な結果が得られた。なお、表１は、有機パッシベーション膜１０８に形成されたテーパ角θを主眼に評価をした結果であるが、この他、有機パッシベーション膜１０８の透過率、感光特性を評価して、プロセスに最適な条件を得ることが出来る。

【符号の説明】

【0052】

１０…走査線、 ２０…映像信号線、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…第１下地膜、 １０２…第２下地膜、 １０３…半導体層、 １０４…ゲート絶縁膜、 １０５…層間絶縁膜、 １０６…ソース電極、 １０７…無機パッシベーション膜、 １０８…有機パッシベーション膜、 １０９…コモン電極、 １１０…層間絶縁膜、 １１１…画素電極、 １２０…スルーホール。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】