JP2009237270A - パターン形成方法、及び配線構造、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接するパターン間の開口部を、投影露光機の解像度よりも微細化することが可能であって、かつパターン間の寸法精度ずれが生じにくいパターン形成方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るパターン形成方法は、被エッチング膜を成膜する工程と、複数のパターンとして残したい領域に対応して被エッチング膜の上層に複数のマスクパターンを形成する工程と、複数のマスクパターンをマスクとして、エッチング処理を行うことにより被エッチング膜のパターンを形成する工程とを備える。この複数のマスクパターンは、其々が、第1の被覆パターンと、この第1の被覆パターンの一部の領域において積層領域を有する第２の被覆パターンとにより形成されている。積層領域の短手方向の幅は、異なる複数のマスクパターンにおける隣接するマスクパターン間で同一になるようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、パターン形成方法、及び配線構造に関する。さらに、前記配線構造を備える電子機器に関する。

液晶表示装置のパネルには、表示領域、及びその外側に区画される額縁領域がある。近時においては、装置の小型化の要求に伴い、額縁領域の狭額縁化が強く求められている。額縁領域には、外部から表示領域に信号を供給するための複数の引回し配線が配設されており、この引回し配線の配設エリアは額縁領域のかなりの領域を占有している。従って、引回し配線の配設エリアを縮小化することができれば、狭額縁化を実現できる。

配線形成工程においては、基板上に金属膜を成膜し、その上層にレジスト膜を成膜し、露光、現像工程等のいわゆる写真製版工程によりレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとして、その下層に成膜された金属膜をエッチングすることにより、額縁領域の配線を形成する。額縁領域の配線を２層構造としたものが既に製品化されている。２層構造の間隙には、配線同士が短絡しないように絶縁膜が配設されている。

引回し配線の配設エリアの縮小化を実現する方法として、配線ピッチを小さくする方法がある。露光工程の際の投影露光機が持つ解像度Ｒは、投影光学系の開口数ＮＡ，露光波長λ、レジスト材料に応じた定数ｋを用いて、下記＜式１＞により表わされる。
＜式１＞ Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡ

高解像度Ｒを得るためには、上記＜式１＞より、定数ｋの大きなレジスト材料を選択する、開口数ＮＡの大きな投影光学系を用いる、若しくは波長λを短波長化することが有効であることがわかる。現在、パネル製造で用いられる投影露光機の開口数は、ＮＡ＝０．１、若しくはＮＡ＝０．１４５であり、露光波長は、λ＝４３６ｎｍ、４０５ｎｍの混合光源、若しくはλ＝３６５ｎｍの光源が一般に用いられている。また、定数ｋは、レジスト材料の改良、プロセス条件の最適化により現在０．６程度となっている。現状の投影露光機においては、露光波長が４３６、４０５ｎｍの混合光源の場合には、解像度Ｒ＝２．６２（ＮＡ＝０．１）、露光波長が３６５ｎｍの場合には、解像度Ｒ＝１．５１（ＮＡ＝０．１４５）が実現可能レベルである。

特許文献１〜６及び非特許文献１には、フォトリソグラフィにおける光学的な解像度の限界よりも微細なパターンを形成する方法が提案されている。

図９（ａ）〜（ｅ）に、特許文献１に記載のパターン形成方法の説明図を示す。まず、下地基板１０２の全面にエッチングストッパ層１０８、アルミニウム層（被エッチング層）１０３、ネガ型のレジスト層１０５を順次積層したものを用意し（図９（ａ）参照）、ピッチＰのライン・アンド・スペースパターンが形成されたレチクル（不図示）を介して露光を行う。このときの基板１０２上に転写される投影像のＸ方向の光強度分布を、図９（ｂ）に示す。

露光後、基板の露光位置を−Ｘ方向にＰ／４だけずらし、前記と同様のレチクルを介して露光を行う。このときの基板上に転写される投影像のＸ方向の光強度分布を図９（ｃ）に示す。２回目の露光後、現像処理をすることにより、基板上の未露光領域のフォトレジストが溶解して除去される。これにより、図９（ｄ）に示すように、幅Ｐ／４の領域が開口したレジスト層１０５のパターンが得られる。

続いて、ドライエッチングにより露出部分のアルミニウムを除去し、残されているレジストパターンを除去する。これにより、図９（ｅ）に示すように、幅Ｐ／４の領域が開口したアルミニウム層１０３のパターンが得られる。

図１０（ａ）〜（ｃ）に、特許文献２に記載の微細パターン製造工程断面図を示す。下地基板２０２に積層されたパターン加工すべき導電層（被エッチング層）２０３の上層に、レジスト補助層２０８、第１レジスト２０５を成膜する。次いで、第１レジスト膜２０５のパターン形成を行い（図１０（ａ）参照）、第１レジスト膜２０５のパターンをマスクとして、レジスト補助層２０８のパターンを得る。このレジスト補助層２０８のパターンが、第1のマスクパターンＭ２０８として機能する。

そして、露出された導電層２０３表面に、レジスト補助層２０８のパターン（第1のマスクパターンＭ２０８）に近接して、第２レジスト膜を成膜し、パターン形成を行う（図１０（ｂ）参照）。この第２レジスト膜のパターンが、第２のマスクパターンＭ２０６として機能する。次に、第1のマスクパターンＭ２０８と第２のマスクパターンＭ２０６をマスクとして、導電層２０３をエッチング加工する。これにより、投影露光機の解像度よりも微細な開口部を有する導電層２０３のパターンが得られる（図１０（ｃ）参照）。

図１１（ａ）〜（ｄ）に、特許文献３に記載の微細パターン形成工程断面図を示す。基板（不図示）上に、被エッチング膜３０３、第１感光膜（レジスト膜）３０５、第１中間膜３０８、第２中間膜３０９、非反射膜３１０、第２感光膜３０６が形成されたものを用意し、図１１（ａ）に示すように、第1のフォトマスク（レチクル）３２０を介して露光を行う。そして、現像、エッチング処理により、非反射膜３１０、及び第２中間膜３０９のパターン形成を行う。これらのパターンが、第1のマスクパターンとして機能する。第２感光膜３０６を除去した後、第３感光膜３１１を塗布し、第２のフォトマスク３２１を介して露光を行う（図１１（ｂ）参照）。そして、第３感光膜３１１のパターンを得る。この第３感光膜３１１のパターンが、第２のマスクパターンとして機能する。

次いで、これらのマスクパターンをマスクとして、第１中間膜３０８のパターン形成を行う（図１１（ｃ）参照）。その後、第１感光膜３０５のパターン形成を行い、第１感光膜パターンのみを被エッチング層３０３の上部に残す（図１１（ｄ）参照）。被エッチング層３０３の微細パターンは、この第１感光膜３０５のパターンをマスクとしてエッチング加工を行うことにより得られる。
特開平１０−１７７９４７号公報 第３図、第４図、段落番号００１９−００３７ 特開平６−３１０４７０号公報 第２図 段落番号００１９−００２２ 特開平９−１８１０５９号公報 第１図−第８図、段落番号００１２−００２８ 特開平９−２０５０８１号公報 第１図−第６図 特開平８−２６４５１２号公報 第１図 特開２００６−３０３５０４号公報 ＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ２００７（１２月号雑誌）次世代露光技術

高解像度Ｒを得る方法として、パターンを転写するレチクルに位相シフトレチクルを用いる方法、投影光学系の方で光軸を偏心させた変形照明法が提案され、シリコン基板を用いた半導体素子を製造する分野において実用化されている。しかしながら、これらの方法は、設備面、コスト面等から限界がある。とりわけ、コスト重視のパネル製造分野においては不向きであり、コスト面に優れる技術の開発が切望されている。

微細パターンを形成するに際しては、投影露光機の解像度の他に、レジストのパターニング特性等の性能が重要となる。上記特許文献１において使用するネガ型のフォトレジストは、現像時に膜が膨潤しやすく、隣接するレジストパターンがくっついたり、現像後のレジストパターンが蛇行したりしやすいといった問題がある。このため、レジストメーカにより、ポジ型のレジスト開発が精力的になされてきた。その結果、ポジ型レジストの高性能化が進展してきた。そして、現在の標準は、ポジ型レジストとなっている。

上記特許文献２の方法においては、第1のマスクパターンと第２のマスクパターンを異なる材料により形成している。異なるマスクパターンを用いた場合、得られる被エッチング層のパターンは必ずしも同一形状とはならず、第1のマスクパターンにより形成された被エッチング層パターンと、第２のマスクパターンにより形成された被エッチング層のパターンとで寸法差が生じやすいという問題がある。とりわけ、同一の幅や形状のパターンを異なる材料のマスクにより形成する場合には、その寸法差は深刻となり、信頼性低下を招来する。また、上記特許文献３においては、第1のマスクパターンと第２のマスクパターンの位置ずれが生じた場合に、配線間隔の幅に差が生じてしまうという問題点もある。上記特許文献４〜６、非特許文献１においても同様の問題が生じ得る。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パターン間の開口部を、投影露光機の解像度よりも微細化することが可能であって、かつパターン間の寸法精度ずれが生じにくいパターン形成方法、配線構造、及び当該配線構造を有する電子機器を提供することである。

本発明に係るパターン形成方法は、複数のパターンにおける隣接するパターン間の開口部を、投影露光機の解像度よりも微細化することが可能なパターン形成方法であって、被エッチング膜を成膜する工程と、前記複数のパターンとして残したい領域に対応して前記被エッチング膜の上層に複数のマスクパターンを形成する工程と、前記複数のマスクパターンをマスクとして、エッチング処理を行うことにより前記被エッチング膜のパターンを形成する工程と、を備え、前記複数のマスクパターンは、其々が、第1の被覆パターンと、当該第1の被覆パターンと一部の領域において積層領域を有する第２の被覆パターンとを用いて形成され、前記積層領域の短手方向の幅は、前記複数のマスクパターンにおける隣接するマスクパターン間で同一になるようにする。

本発明に係る第1の態様の配線構造は、上記パターン形成方法により形成されたものである。

本発明に係る第２の態様の配線構造は、周期構造を有する配線構造であって、前記配線の直上層には、当該配線の延在方向に直交する配線幅の一端部から、他端部の手前の領域に、当該配線の延在方向に亘って形成された無機絶縁膜を備え、前記無機絶縁膜の上層に、パッシベーション膜が形成されているものである。

本発明に係る電子機器は、上記第1の態様、又は第２の態様に係る配線構造を有するものである。

本発明によれば、パターン間の開口部を、投影露光機の解像度よりも微細化することが可能であって、かつパターン間の寸法精度ずれが生じにくいパターン形成方法、配線構造、及び当該配線構造を有する電子機器を提供することができるという優れた効果を有する。

以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。また、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは異なる。
［実施形態１］
本実施形態１に係る表示装置は、アクティブマトリクス型であり、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有する。図１は、本実施形態１に係る液晶表示装置１００の構成を示す断面図であり、図２は、液晶表示装置１００に備えられたＴＦＴアレイ基板１の模式的平面図である。

液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶表示パネル７０とバックライト７７を備えている。液晶表示パネル７０は、入力される表示信号に基づいて画像表示を行うように構成されている。バックライト７７は、液晶表示パネル７０の反視認側に配置されており、液晶表示パネル７０を介して視認側へ光を照射するように構成されている。バックライト７７は、光源、導光板、反射シート、拡散シート、プリズムシート、反射偏光シートなどを備えた一般的な構成のものを用いることができる。

液晶表示パネル７０は、図１に示すように、薄膜トランジスタアレイ基板（以下、「ＴＦＴアレイ基板」という）１、対向基板７１、偏光板７２、対向電極７３、配向膜７４、液晶７５、スペーサ７６、シール材７８等を有する。また、ＴＦＴアレイ基板１には、図２に示すように、ゲート線（走査信号線）３０、ゲート引回し配線３１、ソース線（表示信号線）４０、ソース引回し配線４１、ゲートドライバ３２、ソースドライバ４２、配線基板５０等を備えている。

ＴＦＴアレイ基板１には、図２に示すように、矩形状に形成された表示領域６０と、この外側に区画される額縁領域６１がある。表示領域６０には、複数のゲート線３０と複数のソース線４０が形成されている。ゲート線３０は、図２中の横方向に延在し、縦方向に複数並設されている。また、ゲート線３０と平行に蓄積容量線３３が複数並設されている。ソース線４０は、ゲート線３０と絶縁層（不図示）を介して交差するように、図２中の縦方向に延在し、横方向に複数並設されている。

ゲート線３０とソース線４０の交差点付近には、マトリクス状にＴＦＴ６２が設けられている。そして、隣接するゲート線３０とソース線４０とで囲まれた領域に、画素電極（不図示）が形成され、この領域が画素６３として機能する。ＴＦＴ６２を構成するゲート、ソース、及びドレインは、それぞれゲート線３０、ソース線４０及び画素電極に接続されている。画素電極は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電性薄膜から形成されている。この複数の画素６３が形成されている領域が、表示領域６０である。

額縁領域６１には、図２に示すように、ゲートドライバ３２、ソースドライバ４２、ゲート引回し配線３１、ソース引回し配線４１等が配設されている。ゲートドライバ３２やソースドライバ４２は、ＣＯＧ（Chip On Glass）技術により実装されている。ゲートドライバ３２は、外部配線５１を介してフレキシブルプリント回路基板（「ＦＰＣ」（Flexible Printed Circuit））等の配線基板５０と接続されている。同様にして、ソースドライバ４２は、外部配線５１を介してＦＰＣ等の配線基板５０と接続されている。そして、配線基板５０を介してゲートドライバ３２やソースドライバ４２に外部からの各種信号が供給される。

ゲート引回し配線３１は、ゲートドライバ３２から図２中の額縁領域６１の右側部に設けられた引回し配線エリアに配設されている。ソース引回し配線４１は、額縁領域６１の図２中の下側領域にて、ソースドライバ４２から表示領域６０までの領域に配設されている。

ゲート引回し配線３１は、表示領域６０に配設されたゲート線３０に信号を供給する。同様にしてソース引回し配線４１は、表示領域６０に配設されたソース線４０に信号を供給する。本実施形態１に係る引回し配線は、全ての引回し配線の配線幅、及び配線間隔を同一とした。

画素６３には、少なくとも１つのＴＦＴ６２と、このＴＦＴ６２と接続する蓄積容量素子３４とが形成されている。蓄積容量素子３４は、ＴＦＴ６２と電気的に接続されているのみならず、蓄積容量線３３を介して対向電極７３とも電気的に接続されている、従って、蓄積容量素子３４は画素電極と対向電極７３との間の容量と並列に接続されていることになる。

ゲートドライバ３２は、外部からの制御信号に基づいてゲート引回し配線を介して走査信号をゲート線３０に供給する。この走査信号によって、ゲート線３０が順次選択されることになる。また、ソースドライバ４２は、外部からの制御信号や表示データに基づいて、ソース引回し配線を介して表示信号をソース線４０に供給する。これにより、表示データに応じた表示電圧を各画素電極に供給することができる。

なお、ここでは、ゲートドライバ３２やソースドライバ４２は、ＣＯＧ技術を用いてＴＦＴアレイ基板１上に直接実装したが、この構成に限られるものではない。例えば、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）によりドライバをＴＦＴアレイ基板１に接続してもよい。

液晶表示パネル７０は、図１に示すように、互いに対向配置されるＴＦＴアレイ基板１及び対向基板７１と、両基板を接着するシール材７８とで囲まれる空間に、液晶７５が封入されている。両基板の間は、スペーサ７６によって、所定の間隔となるように維持されている。

ＴＦＴアレイ基板１において、上述した各電極及び配線等の上には配向膜７４が形成されている。一方、対向基板７１のＴＦＴアレイ基板１に対向する面には、カラーフィルタ（不図示）、ＢＭ（Black Matrix）（不図示）、対向電極７３、配向膜７４等が形成されている。また、ＴＦＴアレイ基板１及び対向基板７１の外側の面にはそれぞれ、偏光板７２や位相差板（不図示）等が設けられている。なお、対向電極はＴＦＴアレイ基板１側に配置されている場合もある。

上記構成の液晶表示装置１００は、例えば以下のように駆動する。走査信号が、ゲートドライバ３２から各ゲート線３０に供給される。各走査信号によって、１つのゲート線３０に接続されているすべてのＴＦＴ６２が同時にオンとなる。一方、表示信号は、ソースドライバ４２から各ソース線４０に供給され、画素電極に表示信号に応じた電荷が蓄積される。表示信号が書き込まれた画素電極と対向電極７３との電位差に応じて、画素電極と対向電極７３間の液晶の配列が変化する。これによって液晶層を透過する光の偏光状態が変化する。すなわち、バックライトユニットからの光が偏光板を透過して直線偏光となり、液晶層を通過することによって偏光状態に変化する。

従って、偏光状態によって、対向基板側の偏光板を通過する光量が変化する。換言すると、バックライトユニットから液晶表示パネルを通過する透過光のうち、視認側の偏光板を通過する光の量が変化する。液晶の配列方向は、印加される表示電圧によって変化するため、表示電圧を制御することで、視認側の偏光板を通過する光量を変化させることができる。画素６３毎に表示電圧を変えることによって、所望の画像を表示することができる。なお、蓄積容量素子３４において、画素電極と対向電極との間の電界と並列に電界を形成させることにより、表示電圧を保持することができる。

次に、隣接するパターン間の開口部を、投影露光機の解像度よりも微細化することが可能なパターンの形成方法について、周期構造を有するソース引回し配線４１の配線構造を例にとって詳細に説明する。ここで、「周期構造」とは、同一寸法、若しくは異なる寸法の同一の機能を有するパターンが並列に複数配置されている構造をいうものとする。

前述したように、額縁領域６１の狭額縁化を実現するためには、ゲート引回し配線エリア、ソース引回し配線エリアの面積を小さくすることが効果的である。一方で、引回し配線は図１に示すように長い距離に亘るので、配線抵抗を考慮する必要がある。従って、引回し配線の幅を、配線抵抗を考慮して必要な幅を確保しつつ、引回し配線の配線間隔を狭くすることが望ましい。さらに、高信頼性化、高品質化を実現するためには、複数の配線、配線間隔の寸法精度を高めることが重要である。配線の寸法精度が低く、配線毎に意図した配線抵抗にずれが生じると表示品位が低下してしまい、場合によっては正常な表示ができなくなってしまう場合がある。

図３及び図4は、本実施形態１に係るＴＦＴアレイ基板１上のソース引回し配線４１近傍の模式的な製造工程断面図である。なお、ＴＦＴ６２については、公知の方法により製造することができるので、本明細書においては割愛する。

下地基板２上に、被エッチング膜３、無機絶縁膜４、第1レジスト５をこの順に基板全面に成膜する（図３（ａ）参照）。ここで、下地基板２とは、例えば、ガラス基板等の絶縁性基板、その上層に形成された下地膜、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜により構成される。また、被エッチング膜３は、ソース引回し配線、ソース電極、ドレイン電極、ソース線等のパターンを形成するための膜である。被エッチング膜３としては、例えば、アルミニウム等の金属材料を好適に用いることができる。第１レジスト５は、前述したようにポジ型のレジストを用いる。

図５（ａ）は、本実施形態１に係る露光工程の際の投影露光機に用いるレチクルの概略図であり、図５（ｂ）は、投影光学系から作られる空間像の光強度分布図である。

上記第１レジスト５を積層したＴＦＴアレイ基板１に対して、投影露光機（不図示）によって第１レチクル１０（図５（ａ）参照）を介して露光を行う。第１レチクル１０は、無機絶縁膜４が所望のパターンとなるように、透光基板１１表面に遮光パターン１２が形成されている。遮光パターン１２は、クロム膜などにより構成することができる。

前述したように、ソース引回し配線４１は、ソース線等と同時にパターン形成するため、本来ならば、第１レチクル１０にソース電極、ドレイン電極、ソース線などを形成するためのパターンが盛り込まれているが、説明の便宜上、これらを省略して図示する。また、遮光パターン１２の間隔が投影露光機の解像度Ｒの寸法である遮光パターン形成領域を第１の領域Ａ１とし、解像度Ｒ以上の寸法である遮光パターン形成領域を第２の領域Ａ２とする。本実施形態１においては、引回しソース配線４１を形成するための遮光パターン１２の幅ｗ１は、一定のものを用いた。なお、ここでいう幅とは、配線の延在方向に直交する方向における幅を云うものとする。

投影露光機によって第１レチクル１０を透過した照射光は、投影光学系によって図５（ｂ）のような方形波状の光強度分布１５を持った投影像が形成される。そして、遮光パターンをＴＦＴアレイ基板１上の第１レジスト５に転写する。その後、アルカリ現像液により現像処理する。これにより、現像液に不溶な未露光部が残存し、第１レジスト５のパターンが得られる（図３（ｂ）参照）。上記第１の領域Ａ１における第１レジスト５のパターン間の開口部寸法は、解像度Ｒとなる。

次いで、第１レジスト５のパターンをマスクとして、無機絶縁膜４のエッチングを行う。具体的には、ＣＦ_４ガスを用いたドライエッチング等を行う。その後、第１レジスト５のパターンは、Ｏ_２アッシングや剥離液によって除去する。これにより、無機絶縁膜４のパターンが被エッチング膜３上に形成される（図３（ｃ）参照）。この無機絶縁膜４のパターンが、第1の被覆パターンＭ４として機能する。なお、上記第1の領域Ａ１における第１の被覆パターンＭ４のパターン間の開口部寸法は、解像度Ｒとなる。

続いて、無機絶縁膜４のパターン（第１の被覆パターンＭ４）の上層に第２レジスト６を塗布する（図３（ｄ）参照）。そして、第２レジスト６を積層したＴＦＴアレイ基板１に対して、投影露光機（不図示）によって第２レチクル２０（図６（ａ）参照）を介して露光を行う。第２レチクル２０は、第２レジスト６が所望のパターンとなるように、透光基板２１表面に遮光パターン２２が形成されている。第２レチクル２０には、第１の被覆パターンＭ４の一部と重なり合う位置に遮光パターン２２が形成されたものを用いる。本実施形態１においては、引回し配線４１を形成するための遮光パターン２２の幅ｗ２は、一定のものを用いた。

なお、被エッチング膜３を用いて形成するソース電極、ドレイン電極、ソース線などのパターンは、無機絶縁膜４のパターン（第１の被覆パターンＭ４）により形成する。従って、第２レチクル２０の遮光パターン８２は、主にソース引回し配線４１部分を形成するために用いられる。

投影露光機によって第２レチクル２０を透過した照射光は、投影光学系によって図６（ｂ）のような方形波状の光強度分布２５を持った投影像が形成される。そして、遮光パターン２２をＴＦＴアレイ基板１上の第２レジスト６に転写する。その後、アルカリ現像液により現像処理する。これにより、現像液に不溶な未露光部が残存し、第２レジスト６のパターンが得られる（図４（ａ）参照）。このパターンが、第２の被覆パターンＭ６として機能する。

其々のマスクパターンは、第1の被覆パターンＭ４と、第２の被覆パターンＭ６により構成される。そして、これらの第1の被覆パターンＭ４と第２の被覆パターンＭ６には、その一部の領域に積層領域がある。この積層領域は、本実施形態１においては、配線の延在方向に直交する幅方向の中央領域近傍に、配線の延在方向に亘って形成されている。

第２の被覆パターンＭ６の開口部の寸法は、解像度Ｒとなる。従って、第1の被覆パターンＭ４と第２の被覆パターンＭ６との間隙Ｗ４は、解像度Ｒの寸法よりも小さくなる。また、第1の被覆パターンＭ４と第２の被覆パターンＭ６との配線の延在方向と直交する配線幅方向（図４中のＸ方向）の積層幅Ｗ３は、隣接するマスクパターン間において同一となるようにする。

第２レジスト６のパターン（第２の被覆パターンＭ６）と無機絶縁膜４のパターン（第１の被覆パターンＭ４）の積層幅Ｗ３は、第１の露光工程と、第２の露光工程で生じる位置合わせずれ量と、無機絶縁膜４のパターンの寸法制御性と、第２レジスト６のパターンの寸法制御性を考慮して決定する。露光装置の解像度、用いる被覆パターンの精度等により変動するので一概には言えないが、積層幅Ｗ３を０．８μｍ以上確保することが好ましい。積層幅Ｗ３を０．８μｍ以上とすることにより、信頼性の高い配線構造を提供することができる。

続いて、第２の被覆パターンＭ６と第1の被覆パターンＭ４をマスクとし、これらの側壁を利用することにより被エッチング膜３のエッチングを行う。被エッチング膜として、例えばアルミ材料を用いた場合、Ｃｌ_２等の塩化物のエッチングガスを用いることができる。塩素原子や分子は、アルミとの反応性が高く、アンダーカットが生じやすい。また、塩化物は水分と反応してアルミを腐食する。アンダーカットは寸法制御性が悪く、特に形状が好ましくない。また、アルミの腐食が発生すると配線の信頼性低下や配線間の短絡を生じる可能性がある。このため、側壁保護膜を形成させることが有効であり、臭素系ガス等を用いてアルミ側壁にデポ膜を形成したりする。同様に、レジストからの分解物により側壁保護膜を形成するようにしてもよい。この場合、第２レジスト６のパターンが側壁保護膜の供給源となる。

被エッチング膜３のパターンを形成した後、第２の被覆パターンＭ６（第２レジスト６のパターン）をＯ_２アッシング、若しくは剥離液等によって除去する。これにより、第1の被覆パターンＭ４である無機絶縁膜４のパターンが上層に形成された被エッチング膜３の配線が形成される（図４（ｂ）参照）。これにより、第１の領域Ａ１に形成された被エッチング膜３から構成される配線は、幅Ｗ５のものが得られる。この配線が、本実施形態１においては、ソース引回し配線４１として機能する。

なお、ソース引回し配線４１以外のＴＦＴのソース・ドレイン電極やソース線部分の被エッチング膜３は無機絶縁膜４をマスクとして加工され、これらの上層にも無機絶縁膜４のパターンがそのまま残っている。ソース引回し配線４１等を形成後、全面にパッシベーション膜７を形成する（図４（ｃ）参照）。無機絶縁膜４は、パッシベーション膜の一部として、ＴＦＴアレイ基板の保護膜として機能する。

本実施形態１に係るパターン形成方法によれば、マスクパターンを第1の被覆パターンＭ４と第２の被覆パターンＭ６により構成し、かつ、第1の被覆パターンＭ４と第２の被覆パターンＭ６が積層された領域を設けることにより、投影露光機の解像度よりも微細な開口部を簡便な方法にて形成することができる。従って、現行のパネル製造ラインで利用されている投影露光機と、標準的なポジレジストによって、特殊なプロセスや追加設備なしに、解像度Ｒ以下の微細パターンを形成することが可能である。また、第１の露光工程と、第２の露光工程を分けているので、互いの光干渉がなく、解像度Ｒ以下の配線間隔を良好に得ることができる。本実施形態１においては、引回し配線にこの構造を採用することにより、額縁領域の狭額縁化を図ることができる。

また、本実施形態１においては、配線間の間隙（開口部の幅）と同一方向の第1の被覆パターンＭ４と第２の被覆パターンＭ６の積層幅Ｗ３を隣接する配線間で同一としているので、露光時の位置合わせ精度の誤差により、積層幅Ｗ３の方向に位置合わせずれが生じた場合においても、異なる配線間で配線幅を一定に保つことが可能となる。すなわち、積層幅Ｗ３により、位置合わせずれ分を吸収することにより、配線の幅を一定に保つことが可能となる。これにより、配線毎に抵抗が変動し、表示品位が低下してしまうことを防止することができる。また、上記位置合わせずれが生じた場合、配線間の間隙も略同一とすることが可能となる。以上により、本発明は、ライン・アンド・スペースパターン等の周期構造を有するパターン形成に特に有効に利用することができる。

また、本実施形態１においては、第1の被覆パターンと第２の被覆パターンを異なる材料により形成している点において上記特許文献２と類似しているが、第1の被覆パターンと第２の被覆パターンの積層領域Ｗ３を設け、第1の被覆パターンＭ４、及び第２の被覆パターンＭ６により１つのマスクパターンを形成している点で相違している。従って、本実施形態１によれば、隣接するマスクパターンを比較した際に、被覆パターンの構成材料に起因したパターン形状の相違は生じない。

なお、本実施形態１においては、被エッチング膜３の配線パターンがソース引回し配線４１である例について説明したが、ゲート引回し配線３１においても同様の方法により製造することができる。また、第1の被覆パターンを無機絶縁膜により構成した例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、レジスト膜や有機絶縁膜により構成してもよい。また、第２の被覆パターンをレジスト膜により構成した例について説明したが、絶縁膜等により構成してもよい。また、本実施形態１においては、額縁領域に形成された配線構造の例について説明したが、これに限定されるものではなく、表示領域の配線構造に適用してもよい。

さらに、配線パターンに限定されず、投影露光機の解像度よりも微細な開口部を有するパターンを形成したい場合に本件発明を利用することが可能である。この場合には、第1の被覆パターンと第２の被覆パターンの一部が互いに重なる積層領域の短手方向の幅を、複数のマスクパターンにおける隣接するマスクパターン間で同一になるように設定する。

また、本実施形態１においては、電子機器の例として液晶表示装置を例にとり説明したが、ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置等のフラットパネル表示装置、半導体装置等の種々の電子機器に適用することができることは言うまでもない。また、本実施形態１に係るパターン形成方法は、投影露光機の解像度よりも微細な開口部を形成するために有効なパターン形成方法であるが、投影露光機の解像度よりも大きな開口部を形成するために利用することを排除するものではない。
[実施形態２]
次に、上記実施形態とは異なる配線構造の一例について説明する。なお、以降の説明において、上記実施形態と同一の要素部材は同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。

本実施形態２に係るＴＦＴアレイ基板１上のソース引回し配線は、以下の点を除く基本的な構成、及び動作は、上記実施形態１と同様である。すなわち、上記実施形態１においては、ソース引回し配線の配線幅を略同一としていたのに対し、本実施形態２においては、ソース引回し配線の配線幅が異なる点において相違する。

図７（ａ）〜（ｃ）に、本実施形態２に係るＴＦＴアレイ基板のソース引回し配線近傍の模式的な製造工程断面図を示す。本実施形態２に係るＴＦＴアレイ基板は、図７（ｃ）に示すように、配線幅（Ｗ５、Ｗ６，Ｗ７）が異なる周期構造を有するライン・アンド・スペースパターンを備える。

上記実施形態１と同様の方法により、被エッチング膜３、無機絶縁膜４のパターンからなる第1の被覆パターンＭ４を得る。そして、その上層に第２レジスト６を塗布し、無機絶縁膜４のパターンとその一部の領域が重なり合うように第２レジスト６のパターンを形成する。第２レチクル（不図示）の遮光パターンの幅は、目的とする配線幅に応じて適宜設定する。露光後、現像処理により第２レジスト６のパターンが得られる（図７（ａ）参照）。このパターンが第２の被覆パターンＭ６として機能する。

第２の被覆パターンＭ６の開口部の寸法は、解像度Ｒであり、上記実施形態１と同様に第1の被覆パターンＭ４と第２の被覆パターンＭ６との間隙Ｗ４は、解像度Ｒの寸法よりも小さくなる。第２レジスト６のパターン（第２の被覆パターン）と無機絶縁膜４のパターン（第1の被覆パターン）との積層幅Ｗ３は、複数のマスクパターンにおける隣接するマスクパターン間で一定とする。積層幅Ｗ３は、第１の露光工程と、第２の露光工程で生じる位置合わせずれ量と、無機絶縁膜４のパターンの寸法制御性と、第２レジスト６のパターンの寸法制御性を考慮して決定する。

続いて、第２レジスト６のパターン（第２の被覆パターンＭ６）と無機絶縁膜４のパターン（第1の被覆パターンＭ４）とをマスクパターンとして、被エッチング膜３のエッチングを行う。被エッチング膜３のパターンを形成した後、第２レジスト６のパターンをＯ_２アッシング、若しくは剥離液等によって除去する。これにより、無機絶縁膜４のパターンと、第２レジスト６のパターンが形成されていた位置に被エッチング膜よりなる配線が形成される（図７（ｂ）参照）。この配線が、本実施形態２において、ソース引回し配線４１として機能する。

無機絶縁膜４のパターンは、被エッチング膜３のパターンであるソース引回し配線４１上に残存する。すなわち、上記第２レジスト６のパターンの除去時に、無機絶縁膜４のパターンが残存するようにする。ソース引回し配線４１等を形成後、全面にパッシベーション膜７を形成する（図７（ｃ）参照）。

本実施形態２に係るパターン形成方法によれば、上記実施形態１と同様に、投影露光機の解像度よりも微細な開口部を簡便な方法にて形成することができる。また、本実施形態２においては、配線間の間隙（開口部の幅）と同一方向の第1の被覆パターンＭ４と第２の被覆パターンＭ６の積層幅Ｗ３を隣接する配線間で同一としているので、露光時の位置合わせ精度の誤差により、積層幅Ｗ３の方向に位置合わせずれが生じた場合、異なる配線間で配線幅にばらつきが生じることを抑制し、表示品位が低下してしまうことを防止することができる。また、位置合わせ精度の誤差により、積層幅Ｗ３の方向に位置合わせずれが生じた場合において、配線間隔Ｗ４を略同一間隔とすることが可能となる。

[実施形態３]
本実施形態３に係るＴＦＴアレイ基板１上のソース引回し配線は、以下の点を除く基本的な構成、及び動作は、上記実施形態１と同様である。すなわち、上記実施形態１においては、ソース引回し配線の配線積層幅Ｗ３、配線間隔Ｗ４を略同一としていたのに対し、本実施形態３においては、ソース引回し配線の配線幅、配線間隔が場所によって異なる点において相違する。

図８（ａ）〜（ｃ）に、本実施形態３に係るＴＦＴアレイ基板のソース引回し配線近傍の模式的な製造工程断面図を示す。本実施形態３に係るＴＦＴアレイ基板は、図８（ｃ）に示すように、配線幅（Ｗ５、Ｗ６，Ｗ７）が異なり、かつ配線間隔（Ｗ４、Ｗ８）が異なる周期構造を有するライン・アンド・スペースパターンを備える。

上記実施形態１と同様に、無機絶縁膜４のパターンからなる第1の被覆パターンＭ４を得る。そして、その上層に第２レジスト６を塗布し、無機絶縁膜４のパターンとその一部の領域が重なり合うように第２レジスト６のパターンを形成する。第２レチクル（不図示）の遮光パターンの幅は、目的とする配線幅に応じて適宜設定する。露光後、現像処理により第２レジスト６のパターンが得られる（図８（ａ）参照）。このパターンが第２の被覆パターンＭ６として機能する。

第２の被覆パターンＭ６の開口部の寸法は、解像度Ｒとなる。従って、第1の被覆パターンＭ４と第２の被覆パターンＭ６との間隙Ｗ４及びＷ８は、解像度Ｒの寸法よりも小さくなる。第２レジスト６のパターンと無機絶縁膜４のパターンの積層幅Ｗ３は、各マスクパターン間で一定とする。積層幅Ｗ３は、第１の露光工程と、第２の露光工程で生じる位置合わせずれ量と、無機絶縁膜４のパターンの寸法制御性と、第２レジスト６のパターンの寸法制御性を考慮して決定する。

続いて、第２レジスト６のパターン（第２の被覆パターンＭ６）と無機絶縁膜４のパターン（第1の被覆パターンＭ４）をマスクパターンとして、被エッチング膜３のエッチングを行う。被エッチング膜３のパターンを形成した後、第２レジスト６のパターンをＯ_２アッシング、若しくは剥離液等によって除去する。これにより、無機絶縁膜４のパターンと、第２レジスト６のパターンが形成されていた位置に被エッチング膜よりなる配線が形成される（図８（ｂ）参照）。この配線が、本実施形態３において、ソース引回し配線４１として機能する。

無機絶縁膜４のパターンは、被エッチング膜３のパターンであるソース引回し配線４１上に残存する。すなわち、上記第２レジスト６のパターンの除去時に、無機絶縁膜４のパターンが残存するようにする。ソース引回し配線４１等を形成後、全面にパッシベーション膜７を形成する（図８（ｃ）参照）。

本実施形態３に係るパターン形成方法によれば、上記実施形態１と同様に、投影露光機の解像度よりも微細な開口部を簡便な方法にて形成することができる。また、本実施形態３においては、配線間の間隙（開口部の幅）と同一方向の第1の被覆パターンＭ４と第２の被覆パターンＭ６の積層幅Ｗ３を隣接する配線間で同一としているので、露光時の位置合わせ精度の誤差により、積層幅Ｗ３の方向に位置合わせずれが生じた場合、異なる配線間で配線幅のばらつきが生じることを抑制し、表示品位が低下してしまうことを防止することができる。また、位置合わせ精度の誤差により、積層幅Ｗ３の方向に位置合わせずれが生じた場合において、配線間隔のばらつきが生じることを抑制することが可能となる。

実施形態１に係る液晶表示装置の要部の模式的な切断部断面図。 実施形態１に係る液晶表示パネルの模式的平面図。 （ａ）〜（ｄ）は、実施形態１に係る配線パターン製造工程断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態１に係る配線パターン製造工程断面図。 （ａ）は、実施形態１に係る第1レチクルの模式的断面図であり、（ｂ）は、第１の露光工程で投影光学系によって形成される空間像の光強度分布図。 （ａ）は、実施形態１に係る第２レチクルの模式的断面図であり、（ｂ）は、第２の露光工程で投影光学系によって形成される空間像の光強度分布図。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態２に係る配線パターン製造工程断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態３に係る配線パターン製造工程断面図。 （ａ）〜（ｅ）は、特許文献１に記載の微細パターンの製造工程説明図。 （ａ）〜（ｃ）は、特許文献２に記載の微細パターン製造工程説明図。 （ａ）〜（ｄ）は、特許文献３に記載の微細パターン製造工程説明図。

符号の説明

１ ＴＦＴアレイ基板
２ 下地基板
３ 被エッチング膜
４ 無機絶縁膜
５ 第１レジスト
６ 第２レジスト
７ パッシベーション膜
１０ 第１レチクル
１１ 透光基板
１２ 遮光パターン
２０ 第２レチクル
２１ 透光基板
２２ 遮光パターン
３０ ゲート線
３１ ゲート引回し配線
３２ ゲートドライバ
３３ 蓄積容量線
３４ 蓄積容量素子
４０ ソース線
４１ ソース引回し配線
４２ ソースドライバ
６０ 表示領域
６１ 額縁領域
６２ ＴＦＴ
６３ 画素
７０ 液晶表示パネル
７１ 対向基板
７２ 偏光板
７３ 対向電極
７４ 液晶
７５ 配向膜
７６ スペーサ
７７ バックライト
７８ シール材
１００ 液晶表示装置

Claims (7)

1. 複数のパターンにおける隣接するパターン間の開口部を、投影露光機の解像度よりも微細化することが可能なパターン形成方法であって、
   被エッチング膜を成膜する工程と、
   前記複数のパターンとして残したい領域に対応して前記被エッチング膜の上層に複数のマスクパターンを形成する工程と、
   前記複数のマスクパターンをマスクとして、エッチング処理を行うことにより前記被エッチング膜のパターンを形成する工程と、を備え、
   前記複数のマスクパターンは、其々が、第1の被覆パターンと、当該第1の被覆パターンと一部の領域において積層領域を有する第２の被覆パターンとを用いて形成され、
   前記積層領域の短手方向の幅は、前記複数のマスクパターンにおける隣接するマスクパターン間で同一になるようにするパターン形成方法。
2. 前記被エッチング膜のパターンは、周期構造を有する配線であり、
   前記積層領域は、前記配線の延在方向に直交する幅方向の中央領域近傍に、当該配線の延在方向に亘って形成す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。
3. 前記配線の配線幅、配線間隔が略同一であることを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
4. 前記第1の被覆パターンを無機絶縁膜により形成し、前記第２の被覆パターンをポジ型レジストにより形成することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のパターン形成方法。
5. 請求項１〜４のいずれか1項に記載のパターン形成方法により形成された配線構造。
6. 周期構造を有する配線構造であって、
   前記配線の直上層には、当該配線の延在方向に直交する配線幅の一端部から、他端部の手前の領域に、当該配線の延在方向に亘って形成された無機絶縁膜を備え、
   前記無機絶縁膜の上層に、パッシベーション膜が形成されている配線構造。
7. 請求項５又は６に記載の配線構造を有する電子機器。

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