特開 2024-176238 感光性樹脂膜の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176238

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】感光性樹脂膜の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/26 20060101AFI20241212BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20241212BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

G03F7/26

G03F7/20 501

G02F1/1333 505

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094649

(22)【出願日】2023-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】520487808

【氏名又は名称】シャープディスプレイテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】若代 浩爾

【テーマコード（参考）】

2H190

2H196

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H190HB13

2H196AA27

2H196BA09

2H196CA00

2H196HA01

2H196JA01

2H196JA04

2H197CA03

2H197CE10

2H197HA05

(57)【要約】

【課題】同一材料からなる感光性樹脂膜を安定的に厚膜化する。
【解決手段】感光性樹脂膜１０の製造方法は、絶縁性基板２０の上層側に感光性樹脂材料５０を塗布し、前記感光性樹脂材料５０を第１フォトマスク７５で覆って、第１フォトマスク７５を介して露光して現像し、現像後に、加熱によって硬化して第１感光性樹脂膜１１を形成し、第１感光性樹脂膜１１の上に、第１感光性樹脂膜１１の原材料と同一の感光性樹脂材料５０を塗布し、感光性樹脂材料５０を第２フォトマスク７６で覆って、第２フォトマスク７６を介して露光して現像し、現像後に、加熱によって硬化して第２感光性樹脂膜１２を形成する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁性基板の上層側に感光性樹脂材料を塗布する第１塗布工程と、
前記第１塗布工程によって塗布された前記感光性樹脂材料を第１フォトマスクで覆って、前記第１フォトマスクを介して露光して現像する第１露光現像工程と、
現像後に、加熱によって硬化して第１感光性樹脂膜を形成する第１加熱工程と、
加熱硬化された前記第１感光性樹脂膜の上に、前記第１感光性樹脂膜の原材料と同一の前記感光性樹脂材料を塗布する第２塗布工程と、
前記第２塗布工程によって塗布された前記感光性樹脂材料を第２フォトマスクで覆って、前記第２フォトマスクを介して露光して現像する第２露光現像工程と、
現像後に、加熱によって硬化して第２感光性樹脂膜を形成する第２加熱工程と、を含む感光性樹脂膜の製造方法。

【請求項2】

前記第１感光性樹脂膜の膜厚は、前記第２感光性樹脂膜の膜厚より小さい請求項１に記載の感光性樹脂膜の製造方法。

【請求項3】

前記第１フォトマスクは第１開口を含むパターンを有し、
前記第２フォトマスクは前記第１開口と平面視で重なる第２開口を含むパターンを有し、
前記第２開口の内径寸法は、前記第１開口の内径寸法の１．５倍以上である請求項１又は請求項２に記載の感光性樹脂膜の製造方法。

【請求項4】

前記第２感光性樹脂膜の原材料となる前記感光性樹脂材料を露光する際の光の照射量は、前記第１感光性樹脂膜の原材料となる前記感光性樹脂材料を露光する際の光の照射量の２倍以上である請求項１又は請求項２に記載の感光性樹脂膜の製造方法。

【請求項5】

前記感光性樹脂材料は、アクリル樹脂材料である請求項１又は請求項２に記載の感光性樹脂膜の製造方法。

【請求項6】

前記感光性樹脂材料は、吐出口となるスリットを有する塗布装置を用いて塗布される請求項１又は請求項２に記載の感光性樹脂膜の製造方法。

【請求項7】

前記感光性樹脂膜は、第１導電膜と第２導電膜との間の層間絶縁膜である請求項１又は請求項２に記載の感光性樹脂膜の製造方法。

【請求項8】

前記第１フォトマスクは第１開口を含むパターンを有し、
前記第２フォトマスクは前記第１開口と平面視で重なる第２開口を含むパターンを有し、
前記第１層間絶縁膜には、前記第１開口に倣う第１貫通孔が形成され、
前記第２層間絶縁膜には、前記第２開口に倣う第２貫通孔が形成され、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は前記第１導電膜と前記第２導電膜とを導通するためのコンタクトホールであってもよい請求項７に記載の感光性樹脂膜の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に記載の技術は、感光性樹脂膜の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、フォトリソグラフィーによって配線構造を形成する方法が知られており、その一例が特許文献１に記載されている。特許文献１には、液晶表示装置のスイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor, 薄膜トランジスタ）等が形成されており、ＴＦＴを構成するドレイン電極と画素電極とは、層間絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して接続されている。

【0003】

また特許文献１に記載の層間絶縁膜は、異なる光感度を有する２層構造の感光性樹脂膜からなることが開示されている。基板寄りの第１層間絶縁膜と、第１層間絶縁膜上に積層される第２層間絶縁膜とのＵＶ感度が極端に異なることで、第２層間絶縁膜に凹凸形成パターンを露光するＵＶ光によっては、第１層間絶縁膜はほとんど感光されないことが開示されている。これにより、現像時に第１層間絶縁膜がストップ層として働くことで、第２層間絶縁膜の凹凸形状の深さが規制できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－４２３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、例えば層間絶縁膜を挟む導電膜間に生じる寄生容量を低減し、層間絶縁膜の耐圧を確保するには、層間絶縁膜を厚膜化する（例えば６μm程度以上）ことが有効である。しかしながら、特許文献１のように異なる感光性樹脂材料を用いて複数層化して膜厚を増大すると、原材料の種類が増大したり、製造工程が複雑化して従来の製造装置がそのまま使用できなかったりする課題がある。一方、感光性樹脂膜を同一材料によって厚膜化すると、膜厚のバラつきが生じやすくなり、所望の膜厚を安定的に実現することが難しくなるのが実情である。

【0006】

本願明細書に記載の技術は上記のような実情に基づいて完成されたものであって、同一材料からなる感光性樹脂膜を安定的に厚膜化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本願明細書に記載の技術に関わる感光性樹脂膜の製造方法は、絶縁性基板の上層側に感光性樹脂材料を塗布する第１塗布工程と、前記第１塗布工程によって塗布された前記感光性樹脂材料を第１フォトマスクで覆って、前記第１フォトマスクを介して露光して現像する第１露光現像工程と、現像後に、加熱によって硬化して第１感光性樹脂膜を形成する第１加熱工程と、加熱硬化された前記第１感光性樹脂膜の上に、前記第１感光性樹脂膜の原材料と同一の前記感光性樹脂材料を塗布する第２塗布工程と、前記第２塗布工程によって塗布された前記感光性樹脂材料を第２フォトマスクで覆って、前記第２フォトマスクを介して露光して現像する第２露光現像工程と、現像後に、加熱によって硬化して第２感光性樹脂膜を形成する第２加熱工程と、を含む。

【0008】

（２）また、上記（１）に加え、前記第１感光性樹脂膜の膜厚は、前記第２感光性樹脂膜の膜厚より小さくてもよい。

【0009】

（３）また、上記（１）又は（２）に加え、前記第１フォトマスクは第１開口を含むパターンを有し、前記第２フォトマスクは平面視で前記第１開口と重なる第２開口を含むパターンを有し、前記第２開口の内径寸法は、前記第１開口の内径寸法の１．５倍以上であってもよい。

【0010】

（４）また、上記（１）又は（２）に加え、前記第２感光性樹脂膜の原材料となる前記感光性樹脂材料を露光する際の光の照射量は、前記第１感光性樹脂膜の原材料となる前記感光性樹脂材料を露光する際の光の照射量の２倍以上であってもよい。

【0011】

（５）また、上記（１）又は（２）に加え、前記感光性樹脂材料は、アクリル樹脂材料であってもよい。

【0012】

（６）また、上記（１）又は（２）に加え、前記感光性樹脂材料は、吐出口となるスリットを有するスリットコーターによって塗布されてもよい。

【0013】

（７）また、上記（１）又は（２）に加え、前記感光性樹脂膜は、第１導電膜と第２導電膜との間の層間絶縁膜であってもよい。

【0014】

（８）また、上記（７）に加え、前記第１フォトマスクは第１開口を含むパターンを有し、前記第２フォトマスクは平面視で前記第１開口と重なる第２開口を含むパターンを有し、前記第１層間絶縁膜には、前記第１開口に倣う第１貫通孔が形成され、前記第２層間絶縁膜には、前記第２開口に倣う第２貫通孔が形成され、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は前記第１導電膜と前記第２導電膜とを導通するためのコンタクトホールであってもよい。

【発明の効果】

【0015】

本願明細書に記載の技術によれば、同一材料からなる感光性樹脂膜を安定的に厚膜化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態に係る感光性樹脂膜を示す断面図

【図2】他の実施形態に係る感光性樹脂膜を示す断面図

【図3】感光性樹脂膜の製造方法の工程を示す断面図

【図4】塗布装置の斜視図

【図5】図３に続く工程を示す断面図

【図6】図５に続く工程を示す断面図

【図7】図６に続く工程を示す断面図

【図8】図７に続く工程を示す断面図

【図9】フォトマスクの開口を示す平面図

【図10】評価実験１における感光性樹脂膜の断面顕微鏡写真

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜実施形態１＞
実施形態１に係る感光性樹脂膜１０の製造方法について、図１から図１０を参照して説明する。なお、一部の図面にはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示しており、各軸方向が各図面で共通する方向となるように描かれている。また、Ｚ軸方向については、図の上側を上層側とし、下側を下層側とする。

【0018】

感光性樹脂膜１０は、図１に示すように、ガラス基板２０（絶縁性基板の一例）の上層側に積層される第１感光性樹脂膜１１と、第１感光性樹脂膜１１上に積層される第２感光性樹脂膜１２と、を有する。感光性樹脂膜１０は、図２に一例を示すように、ガラス基板２０上ではなく、ガラス基板２０の上層側の他の膜上（図２では第１導電膜３０上）に形成されていてもよい。以下では、図１のようにガラス基板２０上に感光性樹脂膜１０を形成する方法について説明するが、他の層上に形成される場合であっても基本的な製造方法は同じである。

【0019】

まず図３に示すように、ガラス基板２０上に第１感光性樹脂膜１１の原材料である感光性樹脂材料５０を塗布する（第１塗布工程Ｓ１）。感光性樹脂材料５０は、例えばアクリル系樹脂材料とされる。アクリル系樹脂材料は、汎用性があり、様々な製品の感光性樹脂膜に用いることができる。塗布は、例えば図４に示すスリットコーター７０（塗布装置の一例）を用いて行われる。スリットコーター７０は、感光性樹脂材料５０が吐出される吐出部７１を備え、吐出部７１には吐出口となるスリット７１Ａが形成されている。また、スリット７１Ａには、板状のスペーサ（シム板）が差し込み可能とされ、スペーサによって吐出口の大きさ（スリット幅）を調整可能とされる。

【0020】

塗布された感光性樹脂材料５０は、第１フォトマスク７５で覆われ、第１フォトマスク７５を介して光照射によって露光される（図３）。第１フォトマスク７５は、第１開口７５Ａを有する。感光性樹脂材料５０は、露光して現像することでパターン化される（図５、第１露光現像工程Ｓ２）。現像後、パターン化された感光性樹脂材料５０を加熱（焼結）して硬化すると、第１感光性樹脂膜１１が形成される（図６、第１加熱工程Ｓ３）。第１感光性樹脂膜１１は、第１開口７５Ａに倣う第１貫通孔１１Ｓを有するものとなる。加熱硬化後の第１感光性樹脂膜１１の膜厚を符号Ｔ１１で示す。

【0021】

次に、第１感光性樹脂膜１１上に再び感光性樹脂材料５０を塗布する（図７、第２塗布工程Ｓ４）。感光性樹脂材料５０は、組成及び感光性成分の含有量を含めて第１感光性樹脂膜１１の原材料と同一であり、同一のスリットコーター７０によって塗布される。スリットコーター７０のスリット幅は、第１塗布工程Ｓ１と同じままで変更する必要はない。塗布された感光性樹脂材料５０は、第２フォトマスク７６で覆われ、第２フォトマスク７６を介して光照射によって露光される。第２フォトマスク７６は、第１フォトマスク７５の第１開口７５Ａと平面視で重なる第２開口７６Ａを有する。感光性樹脂材料５０は、露光して現像するとパターン化される（図８、第２露光現像工程Ｓ５）。

【0022】

第２フォトマスク７６の第２開口７６Ａの内径は、図９に示すように、第１開口７５Ａに比べて大きく、第２開口７６Ａの内径寸法は第１開口７５Ａに比して１．５倍以上であることが好ましい。このようにすれば、第２露光現像工程Ｓ５において光を広範囲に照射することができる。より詳しくは、第２塗布工程Ｓ４（図７）において感光性樹脂材料５０は下層側の第１感光性樹脂膜１１の第１貫通孔１１Ｓに流入するが、第２開口７６Ａを大きくすることで第１貫通孔１１Ｓ内の感光性樹脂材料５０に対しても十分に光を照射できる。その結果、第１貫通孔１１Ｓ内に膜残りが生じてしまう事態を抑制できる。

【0023】

第２露光現像工程Ｓ５における光の照射量は、第１露光現像工程Ｓ２における光の照射量の２倍以上であることが好ましい。これによっても、第１感光性樹脂膜１１の第１貫通孔１１Ｓ内の感光性樹脂材料５０に対して十分に光を照射でき、第１貫通孔１１Ｓ内の膜残りを削減できる。

【0024】

また第２開口７６Ａを大きくすることで、第２開口７６Ａが第１開口７５Ａと位置ずれしてしまった場合であっても、第１感光性樹脂膜１１の第１貫通孔１１Ｓと、第２感光性樹脂膜１２の第２貫通孔１２Ｓとの重なり部分の平面サイズが、第１貫通孔１１Ｓより大幅に縮小してしまう事態を抑制できる。

【0025】

現像後、パターン化された感光性樹脂材料５０を加熱（焼結）して硬化すると、第２感光性樹脂膜１２が形成され、感光性樹脂膜１０が形成される（図１、第２加熱工程Ｓ６）。第２感光性樹脂膜１２は、第２開口７６Ａに倣う第２貫通孔１２Ｓを有するものとなる。加熱硬化後の第２感光性樹脂膜１２の膜厚を符号Ｔ１２で示す。なお、第１感光性樹脂膜１１は、第２加熱工程Ｓ６によっても僅かに熱収縮するため、その膜厚Ｔ１１は、第２加熱工程Ｓ６によっても僅かに減少する。

【0026】

第１感光性樹脂膜１１の膜厚Ｔ１１は、図１に示すように、第２感光性樹脂膜１２の膜厚Ｔ１２より小さいことが好ましい。このようにすれば、第２塗布工程Ｓ４（図７）において塗布される感光性樹脂材料５０が下層側の第１感光性樹脂膜１１の第１貫通孔１１Ｓに流入する流入量を抑えることができ、均一な塗布を阻害する要因となる液溜まりを抑制しやすくなる。

【0027】

ところで、感光性樹脂材料５０の塗布膜厚は、スリットコーター７０の吐出口の大きさ（スリット幅）以外に、吐出圧力、塗布スピード、感光性樹脂材料５０の粘度等によっても変化する。このため、上記した感光性樹脂材料５０の塗布工程において、膜厚のバラつきを抑えて塗布膜厚を安定的に塗布するには、これらの各要素の設定値を最適化する必要がある。この最適値は所望の塗布膜厚によって異なるため、塗布膜厚の異なる多種類の製品に向けて共通のスリットコーター７０を用いる場合、予め塗布膜厚に応じた最適値を割り出し、その上で最適値を設定変更する必要がある。

【0028】

その点、本実施形態に係る感光性樹脂膜１０の製造方法は、既述したように同一材料の感光性樹脂材料５０の塗布工程、露光現像工程、及び加熱工程を順に２回繰り返して行い、第１感光性樹脂膜１１の上に第２感光性樹脂膜１２を積層する。第１感光性樹脂膜１１、及び第２感光性樹脂膜１２の膜厚は、従来通りでよく、各々を厚膜化する必要はない。このため、塗布工程において、膜厚に応じて各要素の最適値を割り出したり、各最適値に設定変更したりする作業は不要となる。例えば、感光性樹脂膜１０を従来の３μm程度から６μm程度に厚膜化する場合、第１感光性樹脂膜１１、及び第２感光性樹脂膜１２の厚さは３μm程度のままで済む。その結果、同一材料からなる感光性樹脂膜１０を安定的に厚膜化できる。

【0029】

このように厚膜化された感光性樹脂膜１０は、例えば図２に示すように、第１導電膜３０と第２導電膜４０との間の層間絶縁膜として用いられる。このような層間絶縁膜は、例えば液晶パネルにおいて有機絶縁膜（いわゆるＪＡＳ膜）として広く適用されている。導電膜３０、４０間の層間絶縁膜を本技術によって厚膜化することで、寄生容量を低減し、層間絶縁膜が絶縁破壊されないように耐圧を確保できる。その結果、液晶パネルの表示品位を高めることができる。また感光性樹脂膜１０を厚膜化した場合であっても、第１感光性樹脂膜１１の第１貫通孔１１Ｓと第２感光性樹脂膜１２の第２貫通孔１２Ｓとを上記したように形成することで、第１導電膜３０と第２導電膜４０とを導通させるためのコンタクトホール１０Ｓを容易に形成できる。

【0030】

＜評価実験１＞
上記した作用及び効果を実証するため、評価実験１を行った。評価実験１では、下記の条件に基づき膜厚が６μmと大きい感光性樹脂膜１０を形成し、その断面を走査電子顕微鏡で写真撮影した（図１０）。評価サンプルは、一般的な液晶パネルへの適用例（リソグラフィー法によって、ガラス基板２０上に、ゲート金属膜、ゲート絶縁膜、半導体膜、ソース金属膜、層間絶縁膜（感光性樹脂膜）１０、透明電極膜を順に積層形成）を想定した。図１０は、層間絶縁膜１０を形成後、透明電極膜を形成する前の段階の断面写真である。断面写真によって、第１感光性樹脂膜１１と第２感光性樹脂膜１２の界面の状態、及び貫通孔１１Ｓ、１２Ｓの仕上がり状態を評価した。また、ピール試験を行い、第１感光性樹脂膜１１と第２感光性樹脂膜１２の界面の膜剥がれを評価した。

【0031】

＜条件＞
・感光性樹脂材料５０：アクリル系樹脂材料
・第１フォトマスク７５の第１開口７５Ａの内径寸法：８．０μm×５．０μm
・第２フォトマスク７６の第２開口７６Ａの内径寸法：１２．０μm×８．０μm
・第１露光現像工程Ｓ２における露光量：２５０mJ/cm²
・第２露光現像工程Ｓ５における露光量：５００mJ/cm²
・第１加熱工程Ｓ３における加熱温度：２１０℃
・第２加熱工程Ｓ６における加熱温度：２１０℃
・第１加熱工程Ｓ３後の第１感光性樹脂膜１１の膜厚Ｔ１１：３．２μm
・第２加熱工程Ｓ６後の第２感光性樹脂膜１２の膜厚Ｔ１２：３．６μm

【0032】

＜評価結果＞
図１０に示すように、走査電子顕微鏡によって、第１感光性樹脂膜１１と第２感光性樹脂膜１２の界面において境界線は確認されず、連続的に成膜できていることを確認できた。第１感光性樹脂膜１１の第１貫通孔１１Ｓと第２感光性樹脂膜１２の第２貫通孔１２Ｓは、開口縁において第１感光性樹脂膜１１と第２感光性樹脂膜１２との段差が視認されるものの、膜残りや残渣等の不良がないことを確認できた。また、ピール試験においても、膜剥がれは生じていないこと（ＪＩＳ規格 レベル０判定）を確認できた。

【0033】

＜他の実施形態＞
本願明細書に記載の技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0034】

（１）本願明細書に記載の技術は、液晶パネルに限らず、感光性樹脂膜が使用される全てのデバイスに適用可能である。

【符号の説明】

【0035】

１０…感光性樹脂膜、１０Ｓ…コンタクトホール、１１…第１感光性樹脂膜、１１Ｓ…第１貫通孔、１２…第２感光性樹脂膜、１２Ｓ…第２貫通孔、２０…ガラス基板（絶縁性基板）、３０…第１導電膜、４０…第２導電膜、５０…感光性樹脂材料、７０…スリットコーター（塗布装置）、７５…第１フォトマスク、７５Ａ…第１開口、７６…第２フォトマスク、７６Ａ…第２開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】