JPH10163174A

JPH10163174A - 薄膜のパターニング方法

Info

Publication number: JPH10163174A
Application number: JP31839696A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Nishiki; 博彦錦; Yoshiharu Kataoka; 義晴片岡; Yoshikazu Sakihana; 由和咲花
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JP3410617B2

Abstract

(57)【要約】【課題】少なくとも二つの異なる材料または膜厚から
なる被エッチング膜を、１回のパターニング工程でエッ
チングできるパターニング方法を提供する。【解決手段】絶縁性基板１上にゲート配線２を形成
し、ゲート配線２上にゲート絶縁膜３、ドープを行って
いないアモルファスシリコンからなるｉ層４及びリン等
を高濃度でドープしたシリコンからなるｎ⁺層５を順次
積層する。次に、レジスト６を塗布してパターニングす
る際に、所望する部位にレジストの薄い部分６ａを設
け、レジスト６をアッシングしながらドライエッチング
を行うことにより、レジスト６が存在していない部位の
ｎ⁺層５及びｉ層４をエッチングするとともに、レジス
トの薄い部分６ａの下層のｎ⁺層５をエッチングする。
エッチング後のレジスト６ｂは、一部がアッシングされ
ているため薄くなっている。そして、レジスト６を剥離
してＴＦＴのチャネル部７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、導体及び
絶縁体等の薄膜のパターニング方法に関するもので、特
に、液晶表示装置を構成する各種薄膜のパターニング方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置としては、互いに交差する
複数本のゲート配線と複数本のデータ配線とともに、ア
モルファスシリコンにより構成した薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）またはＭＩＭ素子を基板上に形成した、所謂
アクティブマトリクス基板を用いたものが知られてい
る。

【０００３】一方、薄膜のパターニング方法は、図５
（ａ）に示すように、絶縁性基板５１上に被エッチング
膜５２を成膜し、被エッチング膜５２上にレジスト５３
を塗布する。

【０００４】そして、クロムまたは酸化クロム等の遮光
膜が成膜された遮光部５４と、遮光膜が成膜されていな
い透光部５５とが、所望するパターンに応じて形成され
ているフォトマスク５６を介して、レジスト５３に光５
７を照射して露光し、図５（ｂ）に示すように、感光し
たレジスト５３ａとする。

【０００５】次に、図５（ｃ）に示すように、感光した
レジスト５３ａを現像することによって除去し、所望す
るパターンのレジスト５３を得る。さらに、図５（ｄ）
に示すように、ウェットエッチングまたはドライエッチ
ングすることにより、被エッチング膜５２をパターニン
グし、図５（ｅ）に示すように、レジスト５３を剥離す
る。

【０００６】このような工程を目的とする被エッチング
膜５２の数だけ繰り返し、目的とする膜を重ね合せるこ
とが必要である。

【０００７】図６に示すような、アクティブマトリクス
基板にエッチングストッパーを用いない逆スタガ型のＴ
ＦＴを形成する場合には、以下のような製造工程が用い
られる。

【０００８】まず、図７（ａ）に示すように、絶縁性基
板５１上にゲート配線５８を形成し、ゲート配線５８上
にゲート絶縁膜５９、ドープを行っていないアモルファ
スシリコンからなるｉ層６０及びリン等を高濃度でドー
プしたシリコンからなるｎ⁺層６１を順次積層する。

【０００９】そして、図７（ｂ）に示すように、レジス
ト５３を塗布してパターニングし、図７（ｃ）に示すよ
うに、ｉ層６０及びｎ⁺層６１をエッチングして、図７
（ｄ）に示すように、レジスト５３を剥離する。

【００１０】次に、図７（ｅ）に示すように、レジスト
５３を塗布して図７（ｂ）に示すパターンとは異なるパ
ターンにパターニングし、図７（ｆ）に示すように、Ｔ
ＦＴのチャネル部６２のｎ⁺層６１のみをエッチングし
て、図７（ｇ）に示すように、レジスト５３を剥離する
ことでチャネル部６２を形成し、データ配線６３及び画
素電極６４を形成してＴＦＴを得る。

【００１１】このように、エッチングストッパーを用い
ない逆スタガ型のＴＦＴを形成する場合には、少なくと
も２回の薄膜のパターニング工程を行わなければならな
い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、少な
くとも二つの異なる材料または膜厚からなる被エッチン
グ膜をエッチングする場合、各被エッチング膜の数のパ
ターニング工程を行わなければならず、工程が長くなっ
たり、各パターニング工程毎でフォトマスクの位置ずれ
が生じたりするという問題点がある。

【００１３】本発明は、以上のような従来の問題点に鑑
みなされたものであって、少なくとも二つの異なる材料
または膜厚からなる被エッチング膜を、１回のパターニ
ング工程でエッチングできるパターニング方法を提供す
ることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１記載の薄膜のパターニング方
法は、被エッチング膜上にレジストを塗布する工程と、
前記レジストを所望のパターンのフォトマスクを用いて
感光させる工程と、前記レジストを所望のパターンに現
像する工程と、前記被エッチング膜をドライエッチング
する工程とを有する薄膜のパターニング方法において、
前記レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に現像し、
前記レジストをアッシングしながら前記被エッチング膜
をドライエッチングすることを特徴としている。

【００１５】請求項２記載の薄膜のパターニング方法
は、請求項１記載の薄膜のパターニング方法において、
少なくとも二つの異なるパターンを有するフォトマスク
を用いて前記レジストを連続して感光させ、前記レジス
トを少なくとも二つの異なる膜厚に現像することを特徴
としている。

【００１６】請求項３記載の薄膜のパターニング方法
は、請求項１記載の薄膜のパターニング方法において、
少なくとも二つの異なる透過率を有する部分が形成され
たフォトマスクを用いて前記レジストを感光させ、前記
レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に現像すること
を特徴としている。

【００１７】請求項４記載の薄膜のパターニング方法
は、請求項２または請求項３記載の薄膜のパターニング
方法において、前記レジストは、少なくとも二つの異な
る感度を有するレジストが積層されたものであることを
特徴としている。

【００１８】本発明の薄膜のパターニング方法によれ
ば、レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に現像し、
レジストをアッシングしながら被エッチング膜をドライ
エッチングすることにより、レジストの下層の被エッチ
ング膜は、レジストがアッシングされた後にエッチング
が行われるため、レジストの膜厚で被エッチング膜のエ
ッチング量を制御して、少なくとも二つの異なる材料ま
たは膜厚からなる被エッチング膜を１回のエッチングで
パターニングすることができる。

【００１９】このことは、少なくとも二つの異なるパタ
ーンを有するフォトマスクを用いてレジストを連続して
感光させ、レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に現
像することにより、容易に実現することができる。

【００２０】また、少なくとも二つの異なる透過率を有
する部分が形成されたフォトマスクを用いてレジストを
感光させ、レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に現
像することによっても、容易に実現することができる。

【００２１】さらに、レジストは、少なくとも二つの異
なる感度を有するレジストが積層されたものであること
により、レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に制御
することが簡便になるとともに、レジストの膜厚を正確
に制御することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１乃至図４を用いて、本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の概念を説
明する工程図、図２は本発明に係わる第１のパターニン
グ方法を説明する工程図、図３は本発明に係わる第２の
パターニング方法を説明する工程図、図４は本発明に係
わる第３のパターニング方法を説明する工程図である。

【００２３】図１を用いて本発明について説明する。図
１（ａ）に示すように、ガラス等からなる絶縁性基板１
上にＴａ等からなるゲート配線２を形成し、ゲート配線
２上にシリコン酸化膜等からなるゲート絶縁膜３、ドー
プを行っていないアモルファスシリコンからなるｉ層４
及びリン等を高濃度でドープしたシリコンからなるｎ⁺
層５を順次積層する。

【００２４】次に、図１（ｂ）に示すように、レジスト
６を塗布してパターニングする際に、所望する部位にレ
ジストの薄い部分６ａを設け、図１（ｃ）に示すよう
に、レジスト６をアッシングしながらドライエッチング
を行うことにより、レジスト６が存在していない部位の
ｎ⁺層５及びｉ層４をエッチングするとともに、レジス
トの薄い部分６ａの下層のｎ⁺層５をエッチングする。
エッチング後のレジスト６ｂは、一部がアッシングされ
ているため薄くなっている。そして、図１（ｄ）に示す
ように、レジスト６を剥離してＴＦＴのチャネル部７を
形成する。

【００２５】このように、レジスト６をアッシングしな
がらドライエッチングを行うことにより、レジスト６が
存在していない部位のｎ⁺層５及びｉ層４は通常のよう
にエッチングされる。そして、レジストの薄い部分６ａ
の下層のｎ⁺層５は、レジストの薄い部分６ａが完全に
エッチングされてからｎ⁺層５のエッチングが行われる
ため、ｎ⁺層５の下層のｉ層４までエッチングされるこ
とがないように制御することができる。そして、通常の
膜厚のレジスト６部分は一部がアッシングされて薄くな
り、エッチング後のレジスト６ｂのようになるが、レジ
スト６が完全になくなるわけではないので、その下層の
ｎ⁺層５及びｉ層４はエッチングされることがないよう
に制御することができる。

【００２６】レジスト６のアッシングとｎ⁺層５及びｉ
層４のエッチングとを同時に行うためには、プロセスガ
スとしてＨＣｌ＋ＳＦ₆＋Ｏ₂の混合ガスを用いればよ
い。

【００２７】レジストの薄い部分６ａの厚さは、実際の
プロセスにおけるレジスト６のアッシングレート並びに
ｎ⁺層５及びｉ層４の膜厚及びエッチングレートから決
定すればよい。

【００２８】具体的には、レジスト６が存在していない
部位のｎ⁺層５及びｉ層４がエッチングされると同時
に、レジストの薄い部分６ａがアッシングされてその下
層のｎ⁺層５がエッチングされる必要があり、ｎ⁺層５に
ついては、レジスト６が存在していない部位とレジスト
の薄い部分６ａとで同様にエッチングされることから、
ｉ層４のエッチング時間とレジストの薄い部分６ａのア
ッシング時間とを同じにすればよいのである。

【００２９】例えば、レジスト６のアッシングレート、
ｎ⁺層５のエッチングレート及びｉ層４のエッチングレ
ートの比が５：２：１で、ｎ⁺層５の膜厚が５０ｎｍ及
びｉ層４の膜厚が１００ｎｍであり、１０％のオーバー
エッチングを行うとする場合、レジストの薄い部分６ａ
の膜厚は５５０ｎｍとすればよく、通常の厚さのレジス
ト６の膜厚は７００ｎｍ以上あればよい。特に、レジス
トの薄い部分６ａの膜厚は正確に制御する必要がある。

【００３０】ここで、図２乃至図４を用いて、少なくと
も二つの異なる膜厚のレジスト６を形成するためのパタ
ーニング方法について説明する。

【００３１】（第１のパターニング方法）図２（ａ）に
示すように、絶縁性基板１上に被エッチング膜８を成膜
し、被エッチング膜８上にレジスト６を塗布する。そし
て、クロムまたは酸化クロム等の遮光膜が成膜された遮
光部９と、遮光膜が成膜されていない透光部１０とが、
所望するパターンに応じて形成されている第１のフォト
マスク１１ａを介して、レジスト６に第１の光１２ａを
照射して露光し、図２（ｂ）に示すように、感光したレ
ジスト６ｃとする。

【００３２】次に、図２（ｃ）に示すように、遮光部９
と透光部１０とが所望するパターンに応じて形成されて
いる第２のフォトマスク１１ｂを介して、レジスト６に
第２の光１２ｂを照射して露光し、図２（ｄ）に示すよ
うに、厚さの異なる感光したレジスト６ｃを形成する。

【００３３】そして、図２（ｅ）に示すように、感光し
たレジスト６ｃを現像することによって除去し、レジス
トの薄い部分６ａを有する所望するパターンのレジスト
６を得る。

【００３４】さらに、図２（ｆ）に示すように、レジス
ト６をアッシングしながらドライエッチングを行うこと
により、レジストが存在していない部位の被エッチング
膜８をエッチングするとともに、レジストの薄い部分６
ａの下層の被エッチング膜８の一部をエッチングする。
エッチング後のレジスト６ｂは、一部がアッシングされ
ているため薄くなっている。

【００３５】そして、図２（ｇ）に示すように、レジス
ト６を剥離し、膜厚の薄い被エッチング膜８ａを有する
所望するパターンの被エッチング膜８を形成して、パタ
ーニングを終了する。

【００３６】このように、少なくとも二つの異なる膜厚
のレジスト６を形成するためには、少なくとも二つの異
なるパターンのフォトマスク１１を用いて、連続して露
光を行うようにすればよい。

【００３７】図２の場合、第１の光１２ａは、レジスト
の薄い部分６ａの膜厚を制御し、レジストの薄い部分６
ａが所望する膜厚となるような光量で照射すればよく、
第２の光１２ｂは、現像で除去する部位のレジスト６を
完全に感光したレジスト６ｃにできるような光量で照射
すればよい。

【００３８】（第２のパターニング方法）図３（ａ）に
示すように、絶縁性基板１上に被エッチング膜８を成膜
し、被エッチング膜８上にレジスト６を塗布する。そし
て、遮光部９と、透光部１０と、第１の透過率を有する
第１の半透過部１３ａと、第２の透過率を有する第２の
半透過部１３ｂとが、所望するパターンに応じて形成さ
れているフォトマスク１１を介して、レジスト６に光１
２を照射して露光する。

【００３９】このとき、第１の半透過部１３ａを透過し
た光１２は第１の透過率の光１２ｃとなり、第２の半透
過部１３ｂを透過した光１２は第２の透過率の光１２ｄ
となるため、図３（ｂ）に示すように、厚さの異なる感
光したレジスト６ｃを形成することができる。

【００４０】そして、図３（ｃ）に示すように、感光し
たレジスト６ｃを現像することによって除去し、レジス
トの薄い部分６ａ及びレジストのさらに薄い部分６ｄを
有する所望するパターンのレジスト６を得る。

【００４１】さらに、図３（ｄ）に示すように、レジス
ト６をアッシングしながらドライエッチングを行うこと
により、レジストが存在していない部位の被エッチング
膜８、レジストの薄い部分６ａの下層の被エッチング膜
８の一部及びレジストのさらに薄い部分６ｄの下層の被
エッチング膜８の一部をエッチングする。エッチング後
のレジスト６ｂは、一部がアッシングされているため薄
くなっている。

【００４２】そして、図３（ｅ）に示すように、レジス
ト６を剥離し、膜厚の薄い被エッチング膜８ａ及び膜厚
のさらに薄い被エッチング膜８ｂを有する所望するパタ
ーンの被エッチング膜８を形成して、パターニングを終
了する。

【００４３】このように、少なくとも二つの異なる膜厚
のレジスト６を形成するためには、少なくとも二つの異
なる透過率を有する部分が形成されたフォトマスク１１
を用いて、１回の露光を行うようにすればよい。

【００４４】図３の場合、第１の半透過部１３ａは、レ
ジストの薄い部分６ａの膜厚を制御し、レジストの薄い
部分６ａが所望する膜厚となるように第１の半透過部１
３ａの透過率を設定すればよく、第２の半透過部１３ｂ
は、レジストのさらに薄い部分６ｄの膜厚を制御し、レ
ジストのさらに薄い部分６ｄが所望する膜厚となるよう
に第２の半透過部１３ｂの透過率を設定すればよい。光
１２は、現像で除去する部位のレジスト６を完全に感光
したレジスト６ｃにできるような光量で照射すればよ
い。

【００４５】（第３のパターニング方法）図４（ａ）に
示すように、絶縁性基板１上に被エッチング膜８を成膜
し、被エッチング膜８上に感度の異なる第１のレジスト
６ｅ、第２のレジスト６ｆ及び第３のレジスト６ｇを塗
布して積層する。

【００４６】そして、遮光部９と、透光部１０と、第１
の透過率を有する第１の半透過部１３ａと、第２の透過
率を有する第２の半透過部１３ｂとが、所望するパター
ンに応じて形成されているフォトマスク１１を介して、
第１のレジスト６ｅ、第２のレジスト６ｆ及び第３のレ
ジスト６ｇに光１２を照射して露光する。

【００４７】このとき、第１の半透過部１３ａを透過し
た光１２は第１の透過率の光１２ｃとなり、第２の半透
過部１３ｂを透過した光１２は第２の透過率の光１２ｄ
となるため、図４（ｂ）に示すように、厚さの異なる感
光したレジスト６ｃを形成することができる。

【００４８】そして、図４（ｃ）に示すように、感光し
たレジスト６ｃを現像することによって除去し、所望す
るパターンの第１のレジスト６ｅ、第２のレジスト６ｆ
及び第３のレジスト６ｇを得る。

【００４９】さらに、図４（ｄ）に示すように、第１の
レジスト６ｅ、第２のレジスト６ｆ及び第３のレジスト
６ｇをアッシングしながらドライエッチングを行うこと
により、レジスト６が存在していない部位の被エッチン
グ膜８、第１のレジスト６ｅと第２のレジスト６ｆとが
積層された部分の下層の被エッチング膜８の一部及び第
１のレジスト６ｅのみの部分の下層の被エッチング膜８
の一部をエッチングする。エッチング後には、第２のレ
ジスト６ｆ及び第３のレジスト６ｇは全てアッシングさ
れているため、第１のレジスト６ｅと第２のレジスト６
ｆと第３のレジスト６ｇとが積層されていた部分の第１
のレジスト６ｅのみが残っている。

【００５０】そして、図４（ｅ）に示すように、第１の
レジスト６ｅを剥離し、膜厚の薄い被エッチング膜８ａ
及び膜厚のさらに薄い被エッチング膜８ｂを有する所望
するパターンの被エッチング膜８を形成して、パターニ
ングを終了する。

【００５１】このように、少なくとも二つの異なる膜厚
のレジスト６を形成するためには、少なくとも二つの異
なる感度を有するレジスト６を積層し、少なくとも二つ
の異なる透過率を有する部分が形成されたフォトマスク
１１を用いて、１回の露光を行うようにすればよい。

【００５２】図４の場合、第１のレジスト６ｅとして感
度の最も低いものを用い、第３のレジスト６ｇとして感
度の最も高いものを用いれば、第１の透過率の光１２ｃ
は、第３のレジスト６ｇのみを感光したレジスト６ｃと
し、第２の透過率の光１２ｄは、第３のレジスト６ｇ及
び第２のレジスト６ｆを感光したレジスト６ｃとし、光
１２は、第３のレジスト６ｇ、第２のレジスト６ｆ及び
第１のレジスト６ｅを感光したレジスト６ｃとして、異
なる膜厚のレジスト６を形成することができる。

【００５３】例えば、レジスト６の膜厚を４００ｎｍ、
１０００ｎｍ及び１５００ｎｍの３種類に異ならせたい
場合、第１のレジスト６ｅを４００ｎｍ、第２のレジス
ト６ｆを６００ｎｍ及び第３のレジスト６ｇを５００ｎ
ｍの厚さで積層すればよい。

【００５４】また、少なくとも二つの異なる膜厚のレジ
スト６を形成するためには、少なくとも二つの異なる感
度を有するレジスト６を積層し、第１のパターニング方
法で説明したように、少なくとも二つの異なるパターン
のフォトマスク１１を用いて、連続して露光を行うよう
にしてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の薄膜のパ
ターニング方法によれば、レジストを少なくとも二つの
異なる膜厚に現像し、レジストをアッシングしながら被
エッチング膜をドライエッチングすることにより、少な
くとも二つの異なる材料または膜厚からなる被エッチン
グ膜を１回のエッチングでパターニングすることができ
るため、パターニングに係わる工数を大幅に削減できる
とともに、パターニング工程毎のフォトマスクの位置ず
れを生じることがなくなる。

【００５６】このことは、少なくとも二つの異なるパタ
ーンを有するフォトマスクを用いてレジストを連続して
感光させ、レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に現
像することにより、容易に実現することができる。

【００５７】また、少なくとも二つの異なる透過率を有
する部分が形成されたフォトマスクを用いてレジストを
感光させ、レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に現
像することによっても、容易に実現することができる。

【００５８】さらに、レジストは、少なくとも二つの異
なる感度を有するレジストが積層されたものであること
により、レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に制御
することが簡便になるとともに、レジストの膜厚を正確
に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の概念を説明する工程
図である。

【図２】（ａ）〜（ｇ）は本発明に係わる第１のパター
ニング方法を説明する工程図である。

【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明に係わる第２のパター
ニング方法を説明する工程図である。

【図４】（ａ）〜（ｅ）は本発明に係わる第３のパター
ニング方法を説明する工程図である。

【図５】（ａ）〜（ｅ）は従来の薄膜のパターニング方
法を示す工程図である。

【図６】エッチングストッパーを用いない逆スタガ型の
ＴＦＴを示す断面図である。

【図７】（ａ）〜（ｇ）は従来の薄膜のアクティブマト
リクス基板のパターニング方法を示す工程図である。

【符号の説明】

１絶縁性基板２ゲート配線３ゲート絶縁膜４ｉ層５ｎ⁺層６レジスト６ａレジストの薄い部分６ｂエッチング後のレジスト６ｃ感光したレジスト６ｄレジストのさらに薄い部分６ｅ第１のレジスト６ｆ第２のレジスト６ｇ第３のレジスト７チャネル部８被エッチング膜８ａ膜厚の薄い被エッチング膜８ｂ膜厚のさらに薄い被エッチング膜９遮光部１０透光部１１フォトマスク１１ａ第１のフォトマスク１１ｂ第２のフォトマスク１２光１２ａ第１の光１２ｂ第２の光１２ｃ第１の透過率の光１２ｄ第２の透過率の光１３ａ第１の半透過部１３ｂ第２の半透過部５１絶縁性基板５２被エッチング膜５３レジスト５３ａ感光したレジスト５４遮光部５５透光部５６フォトマスク５７光５８ゲート配線５９ゲート絶縁膜６０ｉ層６１ｎ⁺層６２チャネル部６３データ配線６４画素電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被エッチング膜上にレジストを塗布する
工程と、前記レジストを所望のパターンのフォトマスク
を用いて感光させる工程と、前記レジストを所望のパタ
ーンに現像する工程と、前記被エッチング膜をドライエ
ッチングする工程とを有する薄膜のパターニング方法に
おいて、前記レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に
現像し、前記レジストをアッシングしながら前記被エッ
チング膜をドライエッチングすることを特徴とする薄膜
のパターニング方法。
【請求項２】少なくとも二つの異なるパターンを有す
るフォトマスクを用いて前記レジストを連続して感光さ
せ、前記レジストを少なくとも二つの異なる膜厚に現像
することを特徴とする請求項１記載の薄膜のパターニン
グ方法。
【請求項３】少なくとも二つの異なる透過率を有する
部分が形成されたフォトマスクを用いて前記レジストを
感光させ、前記レジストを少なくとも二つの異なる膜厚
に現像することを特徴とする請求項１記載の薄膜のパタ
ーニング方法。
【請求項４】前記レジストは、少なくとも二つの異な
る感度を有するレジストが積層されたものであることを
特徴とする請求項２または請求項３記載の薄膜のパター
ニング方法。