アルミニウム系合金配線回路の形成方法及び表示デバイス素子構造の形成方法
【課題】 アルミニウム系合金を配線材料として用い、アルミニウム系合金配線回路を形成する技術において、その工程数を大幅に減少し、効率的な素子の製造を可能とする技術を提案する。
【解決手段】
本発明は、アルミニウム系合金により配線回路を形成する方法であって、レジスト層が積層されたアルミニウム系合金膜に対して、レジスト層の現像処理とアルミニウム系合金膜のエッチング処理とを、現像液により同時に行うことを特徴とする。このアルミニウム系合金は、現像液によるエッチングレートが５Å／秒〜４０Å／秒であることが好ましい。
【解決手段】
本発明は、アルミニウム系合金により配線回路を形成する方法であって、レジスト層が積層されたアルミニウム系合金膜に対して、レジスト層の現像処理とアルミニウム系合金膜のエッチング処理とを、現像液により同時に行うことを特徴とする。このアルミニウム系合金は、現像液によるエッチングレートが５Å／秒〜４０Å／秒であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを構成する素子の製造技術に関し、特に、アルミニウム系合金配線回路の形成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイなどの表示装置の開発は目覚ましく進行しており、この液晶ディスプレイの表示装置としては、例えば薄膜トランジスター（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと略称する）を用いた素子が多用されている。そして、このＴＦＴを構成する配線材料として、アルミニウム（以下、場合によりＡｌと略す）系合金が用いられている。
【０００３】
このアルミニウム系合金を配線材料として用いる場合、現状、次のような配線回路形成が行われている。まず、スパッタリング法などによりＡｌ系合金膜を基板上に成膜（１）し、そのＡｌ系合金膜にレジストを塗布（２）し、プリベーキング処理（３）を行った後、回路パターンフィルムを配置して露光（４）をし、現像（５）、洗浄処理（６）を行う。そして、ポストベーキング処理（７）を行い、回路パターン形成用にエッチングされたレジストの検査（８）を行う。続いて、Ａｌ系合金膜のエッチング処理（９）をして洗浄（１０）し、レジストの剥離（１１）を行い、再度、洗浄処理（１２）を行う。このようにしてＡｌ系合金膜により配線回路を形成し、その配線回路の仕上がり状態を検査（１３）する（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｓ．Ｍ．ジィー著、訳／南日康夫、川辺光央、長谷川文夫、「半導体デバイス−基礎理論とプロセス技術」第２版、産業図書
【０００４】
このアルミニウム系合金を配線材料として用いたアルミニウム系合金配線回路の従来の形成方法では、検査工程を含めると、基本的には１３工程を必要とする。このようにアルミニウム系合金配線回路の形成だけに多工程を必要とすることは、ＴＦＴなどの素子の効率的な製造の障害に繋がり、製造設備や製造のコスト増加を招く。さらには、素子の製造歩留りを低下させる要因も多くするものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、アルミニウム系合金を配線材料として用い、アルミニウム系合金配線回路を形成する技術において、その工程数を大幅に減少し、効率的な素子の製造を可能とする技術を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明は、アルミニウム系合金により配線回路を形成する方法であって、レジスト層が積層されたアルミニウム系合金膜に対して、レジスト層の現像処理とアルミニウム系合金膜のエッチング処理とを、現像液により同時に行うことを特徴とするものとした。
【０００７】
本発明のアルミニウム系合金は、現像液によるエッチングレートが５Å／秒〜４０Å／秒であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明のアルミニウム系合金は０．１ａｔ％〜８．０ａｔ％のニッケルを含むことが好ましい。
【０００９】
そして、本発明のアルミニウム系合金が、０．０５ａｔ％〜１．０ａｔ％のボロンを含むことが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明に係るアルミニウム系合金配線回路の形成方法では、現像液がＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を含有する液であることが好ましい。
【００１１】
本発明においては、アルミニウム系合金配線回路と透明電極との直接接合部を有する表示デバイス素子を形成する場合、Ａ：アルミニウム系合金膜を形成する成膜工程と、Ｂ：前記アルミニウム系合金膜上にレジスト層を配置し、配線パターンの露光処理を行う露光工程と、Ｃ：現像液により、レジスト層の配線回路パターンの現像処理とアルミニウム系合金配線回路の形成のためのエッチング処理とを同時に行うアルミニウム系合金配線回路形成工程と、Ｄ：アルミニウム系合金配線回路上のレジスト層を除去する剥離工程と、Ｅ：該アルミニウム系合金配線回路と透明電極とが直接接合される接合工程と、を含む表示デバイス素子構造の形成方法とした。
【００１２】
本発明の表示デバイス素子構造の形成方法では、Ｆ：アルミニウム系合金配線回路上に絶縁層を形成し、該絶縁層にコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、Ｇ：コンタクトホール上に透明電極を形成し、コンタクトホール内でアルミニウム系合金配線回路と透明電極とを直接接合させる素子構造形成工程と、を含むことができる。
【００１３】
本発明に係る表示デバイス素子構造の形成方法では、透明電極がＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎのいずれかを含有する透明導電膜であることが好ましい。
【００１４】
本発明の表示デバイス素子構造の形成方法におけるＡｌ系合金は、現像液によるエッチングレートが５Å／秒〜４０Å／秒であることが好ましく、０．１ａｔ％〜８．０ａｔ％のニッケルを含むことが好ましく、０．０５ａｔ％〜１．０ａｔ％のボロンを含むことが好ましい。
【００１５】
そして、本発明の表示デバイス素子構造の形成方法における成膜工程においては、スパッタリング法による場合、０．１ａｔ％〜８．０ａｔ％のニッケルを含むアルミニウム系合金ターゲットを用いることが好ましい。
【００１６】
そしてさらに、本発明は、上記した本発明の表示デバイス素子構造の形成方法により製造された表示デバイス素子に関する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＴＦＴなどの表示デバイス素子の形成を効率よく製造できる。より具体的には、アルミニウム系合金により配線回路を形成する場合、従来では１３工程必要であったものを８工程にまで減少させることができるので、製造設備コストや素子の製造コストを抑制することができ、工程に伴う製造歩留まりの低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明における最良の実施形態について説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
Ａｌ系合金の組成：本発明におけるＡｌ系合金は、現像液によるエッチングレートが５Å／秒〜４０Å／秒であることが好ましい。本発明では、現像液によりＡｌ系合金膜をエッチングするものであるから、現像液に対して所定のエッチング速度で溶解するＡｌ系合金であることが好ましいからである。このエッチングレートが５Å／秒未満であると、配線回路の形成に非常に長時間を要するため実用的ではない。一方、４０Å／秒を超えるエッチング速度の場合は、配線回路のサイドエッチングが進行し過ぎる傾向となり、エッチング処理の制御が困難となる。本発明では、現像液によりＡｌ系合金膜のエッチングを行うものであるため、現像液により溶解できるＡｌ系合金であれば、どのような現像液とどのような組成のＡｌ系合金とを組み合わせるかは特に制限はない。
【００２０】
現像液によるＡｌ系合金の溶解現象は、Ａｌの酸化還元電位より貴な酸化還元電位を有する金属がＡｌに添加され、その分極状態が大きな場合、現像液が電解液の役割をすることになり、Ａｌ系合金中で電池反応を起こし、Ａｌ系合金の溶解が生じるのである。つまり、Ａｌに添加された貴な金属の量が多いほど、現像液へのエッチングレート（溶解速度）が大きくなる傾向となる。また、現像液は、通常、処理時の液温が高いほど、Ａｌ系合金を溶解し易くなる傾向があるため、現像液の種類、液条件に合わせて、適用するＡｌ系合金を決定することが好ましい。
【００２１】
また、本発明のＡｌ系合金は、ニッケル（Ｎｉ）を０．１〜８．０ａｔ％含有されていることが好ましい。Ｎｉ含有量が０．１ａｔ％未満だと現像液におけるエッチングレートが遅くなり、現像・エッチング工程でＡｌ系合金膜のエッチング除去が十分にできない傾向となる。Ｎｉが０．１ａｔ％以上であれば、現像液によるエッチングでＡｌ系合金配線回路の形成が可能となり、０．５ａｔ％以上であればさらに好ましい。Ｎｉ含有量が０．５ａｔ％以上であれば透明電極との直接接合特性が確実に確保できるようになるからである。一方、Ｎｉ含有量が８．０ａｔ％を超えると、現像・エッチング工程で、Ａｌ合金膜が除去されて露出したガラス基板表面に曇りが発生する傾向があり好ましくない。Ｎｉを含有したＡｌ系合金は、貴な電極電位となり、アルカリ性の現像液に接触した際に、Ａｌ系合金自体の電池反応が生じ、Ａｌ系合金のエッチングが進行し易くなる。Ｎｉを含有することで、透明電極との直接接合特性も良好となる。特に、Ｎｉ含有量が４．０ａｔ％〜６．０ａｔ％であると、高耐熱性と低抵抗性とを兼ね備えたＡｌ系合金配線を形成でき好ましいものである。
【００２２】
そして、本発明におけるＡｌ系合金は、０．０５〜１．０％のボロン（Ｂ）を含むようにすると、ｎ＋−Ｓｉなどの半導体層との直接接合が可能となる。特に、Ｂ含有量が０．２ａｔ％〜０．８ａｔ％であると、高耐熱性と低抵抗性とを兼ね備えたＡｌ系合金配線を形成でき好ましく、さらに、上記したＮｉとＢとを含有し、残部がＡｌである３元系Ａｌ系合金が最も望ましい。尚、本発明のＡｌ系合金は、現像液によりエッチングが可能であればその組成は特に制限されないが、Ａｌ自体は７５ａｔ％以上含有していることが望ましい。
【００２３】
Ａｌ系合金膜の成膜工程：本発明のＡｌ系合金膜の成膜は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法などにより基板上にＡｌ系合金膜を形成できる方法であれば制限はないが、特にスパッタリング法が好ましい。例えば、スパッタリング法で行う場合は、基板過熱温度室温（３０℃）〜２００℃、ＤＣ３〜３０Ｗ／ｃｍ２、スパッタ圧０．２５〜０．６Ｐａ、膜厚５００〜５０００Åの条件が適用できる。尚、本発明のＡｌ系合金膜では、本発明の効果を奏する限り、成膜時に混入するスパッタリングガス成分などの不可避混入物の存在を妨げるものではない。
【００２４】
スパッタリング法により成膜工程を行う際に用いるＡｌ系合金ターゲットは、アルミニウムに各種金属を混合して、溶解鋳造することにより製造したものを用いることができる。また、粉末成型法、スプレーフォーミング法などの製法により得られたＡｌ系合金ターゲットも使用できる。Ａｌ系合金膜の組成は、スパッタリング時の成膜条件に多少左右されることもあるが、ターゲット組成とほぼ同じ組成のＡｌ系合金膜を容易に形成できる。
【００２５】
レジスト塗布工程：ＴＦＴなどの素子の製造において使用されているレジストが適用でき、その塗布条件も公知のものを適用できる。具体的には、例えば、ノボラック樹脂を含有するレジストを用い、スピンコーター３０００ｒｐｍでレジスト厚さ１．０〜１．５μｍとすることができる。
【００２６】
プリベーキング処理工程：ホットプレートを用い、１００〜１２０℃の温度で、３０秒間〜５分間行うことができる。
【００２７】
露光工程：ＴＦＴなどの素子の製造において知られている一般的な露光条件が適用できる。具体的には、例えば、紫外線露光量は延べ積算露光量を１５〜１００ｍＪ／ｃｍ２とすることができる。回路パターンを形成するマスクには、Ｃｒフォトマスクを使用することができる。
【００２８】
現像・エッチング工程：本発明においては、現像液については特に制限はないが、リン酸水素二ナトリウム、ｍ−珪酸ナトリウム、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）などを含有するものが好ましい。特に、ＴＭＡＨが好ましい。ＴＭＡＨを用いる場合には、ＴＭＡＨ濃度が２．０〜３．０ｗｔ％が適用できる。現像液の液温は、レジストのパターニング性に大きく影響を与えるため、２０〜４０℃で行うことが可能である。そのため、Ａｌ系合金のエッチングレートもこの現像液の液温に依存することになる。現像液の液温が２０℃未満であると、レジストへの露光量を増加させる必要が生じ、実用的でない。一方、４０℃超える液温であると、ＴＭＡＨ濃度の調整が難しくなり、現像液のランニング特性が悪くなる傾向となる。現像液はパドル法、ＤＩＰ（浸漬）法、シャワー法などを適用して、現像・エッチング処理することができる。特にシャワー法が望ましい。シャワー圧力はより高い方が望ましいが、０．２〜１．０ＭＰａで行うことができる。
【００２９】
この現像・エッチング工程における処理は、現像液による、レジスト層の現像処理とＡｌ系合金膜のエッチング処理とが完了するまで行えばよい。つまり、レジスト層の現像処理がされ、レジスト層が除去された部分に露出するＡｌ系合金膜が現像液によりエッチングされて、上部にレジスト層を有した状態のＡｌ系合金配線回路が形成されるまで、現像液により処理すればよい。尚、この現像・エッチング工程において、レジスト層の現像処理のみを行うようにすると、従来の方法と同様となる。
【００３０】
レジスト剥離工程：レジストの剥離液は特に限定されないが、水系剥離液、非水系剥離液のいずれも適用することができる。水系剥離液とは水を含む溶液からなるもので、水に有機アミン類やグリコールなどを含有したものがある。非水系剥離液とは水を含まない溶液からなるもので、ジメチルスルホキシド、アセトンなどの極性溶剤と、アルカノールアミン、２−アミノエタノールなどの有機アミン類との、いずれかあるいは両方を含有するものがある。より好ましくは、水系剥離液である。更に好ましくは、グリコール、有機アミン類を含有した水系剥離液で、有機アミン類を含有した水系剥離液が最も好ましい。液温は４０〜８０℃、剥離時間は１分間〜１０分間の条件とすることができる。剥離処理の方法は、ＤＩＰ（浸漬）法、シャワー法を適用できるが、好ましくはシャワー法である。
【００３１】
洗浄工程：レジスト剥離後の洗浄処理は、ＴＦＴなどの素子の製造において知られている一般的な洗浄条件が適用できる。具体的には、例えばアルコール洗浄又は超純水洗浄を適用できる。洗浄方法はＤＩＰ（浸漬）法、シャワー法があるが、好ましくはシャワー法である。洗浄時間は１分間〜１０分間に設定することができる。洗浄時間が長い方が、Ａｌ系合金膜がエッチングされて露出したガラス基板表面の曇りを確実に除去できる。
【００３２】
本発明によれば、従来の１３工程を必要としたＡｌ系合金配線回路の形成方法と比較すると、Ａｌ系合金膜の成膜工程（１）、レジスト塗布工程（２）、プリベーキング処理工程（３）、露光工程（４）、現像・エッチング工程（５）、レジスト剥離工程（６）、洗浄処理（７）、検査（８）の８工程でＡｌ系合金配線を形成することができる。
【００３３】
本発明の表示デバイス素子構造の形成方法においては、上述した各工程条件に加え、次のような工程を備えるものである。
【００３４】
透明電極の接合工程：Ａｌ系合金配線回路と直接接合する透明電極は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎのいずれかを含有する透明導電膜であることが好ましい。いわゆるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）或いはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極膜が適用できる。透明電極の成膜条件としては、ＩＴＯの場合、ＩＴＯターゲット（組成Ｉｎ２Ｏ３−１０ｗｔ％ＳｎＯ２）を用いて、スパッタリング条件を基板温度２００〜３００℃、投入電力１．０〜３．０Ｗａｔｔ／ｃｍ２、アルゴンガス流量８０ｃｃｍ、酸素ガス流量１．５〜３．１ｃｃｍ、圧力０．３〜０．４Ｐａ）とすると、結晶化したＩＴＯ膜を形成できる。また、基板温度５０〜１５０℃、投入電力１．０〜３．０Ｗａｔｔ／ｃｍ２、酸素ガス流量０．３〜１．１ｃｃｍ、圧力０．３〜０．４Ｐａとすると、アモルファス化（非晶質）ＩＴＯ膜を形成できる。アモルファス化（非晶質）ＩＴＯ膜を成膜する場合、ＡｒガスにＨ２Ｏを添加してスパッタリングを行っても良い。
【００３５】
絶縁層の形成：絶縁層はＳｉＮｘで厚み２０００Å〜５０００Åとすることができる。この絶縁層は、スパッタリング法により、投入電力ＲＦ１．５〜６．２Ｗａｔｔ／ｃｍ２、アルゴンガス流量６０〜２００ｃｃｍ、窒素ガス流量５〜１０ｃｃｍ、圧力０．３〜０．６Ｐａ、基板温度２００〜４００℃の条件により成膜することができる。
【００３６】
コンタクトホール形成工程：絶縁層にコンタクトホールを形成する場合、
ＣＦ４またはＳＦ６のドライエッチングガスを用いることが好ましい。コンタクトホール形成条件としては、ＣＦ４ガスの場合、ＣＦ４ガス流量３５〜１５０ｃｃｍ、酸素ガス流量０〜３０ｃｃｍ、圧力２．０〜１０Ｐａ、出力７５〜２００Ｗ／φ２００ｍｍであり、ＳＦ６ガスの場合、ＳＦ６ガス流量２５〜１２５ｃｃｍ、酸素ガス流量０〜３０ｃｃｍ、圧力２．０〜１０Ｐａ、出力５０〜１８０Ｗ／φ２００ｍｍとすることができる。上記した剥離液によりレジストを剥離することが好ましい。
【００３７】
上記した本発明の表示デバイス素子構造の形成方法によれば、レジストのポストベーキング処理、Ａｌ系合金膜のみのエッチング処理を省略できるため、従来に比べ効率的な表示デバイス素子の製造が可能となる。本発明の表示デバイス素子構造の形成方法は、液晶ディスプレイの製造に関してのみ適用されるものでなく、いわゆる半導体素子やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）などの製造プロセスに応用可能なものである。
【実施例１】
【００３８】
以下に本発明の実施例について説明する。この実施例１では、表１に示す各組成のＡｌ系合金膜を成膜して、所定パターンの配線回路を形成した。成膜条件、配線回路の形成条件は次のようにした。
【００３９】
まず、Ａｌ系合金膜の成膜について説明する。成膜は、スパッタリング法により行った。その際に使用したＡｌ系合金ターゲットは、アルミニウムに各種金属を混合して、真空中で溶解攪拌した後、不活性ガス雰囲気中で鋳造した後、得られたインゴットを圧延、成型加工をし、スパッタに供する表面を平面加工して製造したものを用いた。スパッタリング条件は、基板加熱温度５０℃、投入ＤＣ電力１ｋＷ（３．１Ｗ／ｃｍ２）、アルゴンガス流量１００ｃｃｍ、アルゴン圧力０．５Ｐａとして、マグネトロン・スパッタリング装置（ＭＳＬ−４６４：トッキ（株）社製）により、厚み２０００ÅのＡｌ系合金膜を、ガラス基板（＃１７３７ 未研磨無アルカリガラス ０．７ｍｍ厚：コーニング社製）上に形成した。
【００４０】
そして、Ａｌ系合金膜表面にレジスト（ＴＦＲ−９７０：東京応化工業（株）社製／塗布条件：スピンコーター３０００ｒｐｍ、ベーキング後レジスト厚１．４μｍ目標）を被覆し、プリベーキング処理（ホットプレート１１０℃、１．５分間）を行った。
【００４１】
そして、１０μｍ、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍの配線幅の回路パターンを形成するためのＣｒマスクパターンフィルムを用い、紫外線により２５ｍＪ／ｃｍ２の露光を行った。
【００４２】
その後、ＴＭＡＨ濃度が２．３８ｗｔ％の現像液（液温２３℃）を用い、シャワー圧０．３ＭＰａ、処理時間５分間として、現像・エッチング処理を行った。
【００４３】
続いて、モノエタノールアミンとジエチルヒドロキシアミン、その他添加剤及び水からなる、有機アミン類を含有した水系剥離液（ＴＳＴ−ＡＱ３：東京応化社製）を用い、液温４０℃で、シャワー圧０．３ＭＰａ、処理時間５分間として、レジスト剥離処理を行った。
【００４４】
レジスト剥離処理後、イソプロピルアルコール液にて洗浄（シャワー圧０．３ＭＰａ、処理時間５分間）て、さらに超純水で洗浄（シャワー圧０．３ＭＰａ、処理時間５分間）した。
【００４５】
上記のようにして形成した各配線回路について、サイドエッチング特性（所望の配線幅にエッチングがされているか）と配線回路の仕上がり状態を確認した。また、各Ａｌ系合金膜のＩＴＯ接合特性も調査した。各評価方法の詳細を以下に説明する。
【００４６】
サイドエッチング特性：この特性は、形成したＡｌ系合金配線の配線幅と、Ｃｒマスクの配線幅とを測定し、その線幅を比較することによって行った。配線幅は段差計（Ｐ−１５：ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて測定した。そして、Ａｌ系合金配線の配線幅値と、Ｃｒマスクの配線幅値とを比較して、マスクの配線幅に対し±３％以内のＡｌ系合金配線の配線幅値を評価◎、±６％以内のものを評価○、±１０％以内のものを評価△、それ以外の線幅のものを評価×とした。
【００４７】
配線回路の仕上がり状態：この配線回路の仕上がりに関しては、光学顕微鏡で観察したガラス基板表面に発生していた曇り程度により判断した。そして、曇り無し（無）、薄く曇りが確認されたもの（少）、曇りが確認されたもの（中）、ひどく曇った状態のもの（多）の４段階に評価付けした。尚、この配線回路の仕上がり状態の確認は、現像・エッチング処理直後のガラス表面を観察することにより行った。
【００４８】
ＩＴＯ接合性：ＩＴＯ接合性は、図１の概略斜視図に示すようにガラス基板上にＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−１０ｗｔ％ＳｎＯ２）電極層（１０００Å厚、回路幅１０μｍ）を形成し、その上に各組成膜層（２０００Å厚、回路幅１０μｍ）をクロスするように形成した試験サンプル（ケルビン素子）を用いて評価した。
【００４９】
この試験サンプルの作製は、まず、ガラス基板上に、表１に記載の各組成のＡｌ系合金ターゲットを用い、上記スパッタリング条件にて、厚み２０００ÅのＡｌ系合金膜を形成した。このときのスパッタリング時の基板温度については、１００℃にした。そして、各Ａｌ系合金膜表面にレジスト（ＴＦＲ−９７０：東京応化工業（株）社製）を被覆し、５０μｍ幅回路形成用パターンフィルムを配置して露光処理をし、濃度２．３８％、液温２３℃のＴＭＡＨ液で現像・エッチング処理をした。その後、有機アミン類を含有した水系剥離液（ＴＳＴ−ＡＱ３：東京応化社製）によりレジストの除去を行って、５０μｍ幅のＡｌ系合金配線回路を形成した。
【００５０】
そして、５０μｍ幅のＡｌ系合金配線回路を形成した基板を、純水洗浄、乾燥処理を行い、その表面にＳｉＮｘの絶縁層（厚み４２００Å）を形成した。この絶縁層の成膜は、スパッタリング装置を用い、投入電力ＲＦ３．０Ｗａｔｔ／ｃｍ２、アルゴンガス流量９０ｓｃｃｍ、窒素ガス流量１０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、基板温度３００℃のスパッタ条件により行った。
【００５１】
続いて、絶縁層表面にレジスト（ＴＦＲ−９７０：東京応化工業（株）社製）を被覆し、１０μｍ×１０μｍ角のコンタクトホール開口用パターンフィルムを配置して露光処理をし、ＴＭＡＨ現像液により現像処理をした。そして、ＣＦ４のドライエッチングガスを用いて、コンタクトホールを形成した。コンタクトホール形成条件は、ＣＦ４ガス流量５０ｓｃｃｍ、酸素ガス流量５ｓｃｃｍ、圧力４．０Ｐａ、出力１５０Ｗとした。
【００５２】
その後、上記した有機アミン類を含有した水系剥離液（ＴＳＴ−ＡＱ３：東京応化社製）によりレジストの剥離処理を行った。そして、イソプロピルアルコールを用いて残存剥離液を除去した後、水洗、乾燥処理を行った。このレジストの剥離処理が終了した各サンプルに対し、ＩＴＯターゲット（組成Ｉｎ２Ｏ３−１０ｗｔ％ＳｎＯ２）を用いて、コンタクトホール内及びその周囲にＩＴＯの透明電極層を形成した。透明電極層の形成は、スパッタリング（基板温度７０℃、投入電力１．８Ｗａｔｔ／ｃｍ２、アルゴンガス流量８０ｓｃｃｍ、酸素ガス流量０．７ｓｃｃｍ、圧力０．３７Ｐａ）を行い、厚み１０００ÅのＩＴＯ膜を形成した。
【００５３】
このＩＴＯ膜表面にレジスト（ＴＦＲ−９７０：東京応化工業（株）社製）を被覆し、パターンフィルムを配置して露光処理をし、ＴＭＡＨ現像液で現像処理をし、しゅう酸系混酸エッチング液（関東化学（株）社製：ＩＴＯ０５Ｎ）により１０μｍ幅回路の形成を行った。ＩＴＯ膜回路形成後、有機アミン類を含有した水系剥離液（ＴＳＴ−ＡＱ３：東京応化社製）によりレジストを除去した。
【００５４】
以上のような作製方法により得られた各試験サンプルを使って、接合抵抗値を測定した。この接合抵抗値の測定法は、図１に示すような四端子法に基づき、試験サンプルの素子を大気中、２５０℃、３０ｍｉｎのアニール処理後、抵抗値測定を行った。この四端子法では、熱処理後の試験サンプルの端子部分から１００μＡを通電して、その抵抗を測定した。そして、得られた接合抵抗値によりＩＴＯ接合特性を次の４段階に評価分けした。接合抵抗値が、１０Ω以下の試験サンプルを評価◎、１０〜５０Ωのものを評価○、５０〜２００Ωのものを評価△、２００Ω以上のもの評価×とした。
【００５５】
さらに、本実施例で評価した各Ａｌ系合金膜については、それぞれエッチングレートの測定を行った。エッチングレートの測定法は、まず、ガラス基板（＃１７３７ 未研磨無アルカリガラス ０．７ｍｍ厚：コーニング社製）上に、上記Ａｌ系合金膜の成膜条件と同じ条件で、２０００Åの成膜を行った。そして、Ａｌ系合金膜が成膜されたガラス基板を幅約１ｃｍ、長さ約２．５ｃｍの短冊状に、ガラス切りにより切断した。短冊状に切断したサンプルの膜面側の半分をマスキングテープで覆い、その状態で現像液に浸漬して、マスキングされていないＡｌ系合金膜が完全に消失するまでの時間を測定した。予め測定した各サンプル膜厚と、膜の溶解完了時間とからエッチンレートを算出した。また、膜厚測定は、Ａｌ系合金膜が成膜されたガラス基板を幅約１．５ｃｍ、長さ約３ｃｍの短冊状に、ガラス切りにより切断し、短冊の約半分を耐酸テープによりマスキングをし、その状態でアルミ混酸エッチャント（３２℃、１０分間）に浸漬して、十分にＡｌ系合金膜をエッチングした。その後耐酸テープを剥ぎ取り、アルコール洗浄、乾燥処理後、短冊表面の段差部を段差計（Ｐ−１５：ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社製）で測定し、膜厚を計測した。尚、現像液は、ＴＭＡＨ濃度が２．３８ｗｔ％の現像液で液温２３℃とした。表１には、そのエッチングレートの測定結果も示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
また、ＴＭＡＨ濃度が２．３８ｗｔ％の現像液（液温３０℃）により、現像・エッチング処理を行った結果を表２に示す。また、エッチングレートについても、液温３０℃にして測定した。その他の成膜条件、配線回路の形成条件、特性評価方法については、表１の場合と同じである。
【００５８】
【表２】
【００５９】
表１及び表２のサイドエッチング特性の結果より、エッチングレートが５〜４０Å／秒の場合において、Ａｌ系合金配線回路の形成が良好に行えることが判明した。特にＮｉを含有したＡｌ系合金での配線回路を形成することが好適であることが確認された。また、エッチングレートに関係なく、ガラス基板上に曇りが確認される場合もあった。ＴＭＡＨ液の液温が高温になると、Ａｌ系合金膜のエッチングレートが大きく変化した。尚、ニッケル含有量が８ａｔ％を超えた場合、ガラス基板表面に曇りが発生したものと発生しなかったものとが混在しているが、８ａｔ％以下のＮｉ含有量であれば曇りの発生が無いことを経験的に確認している。
【実施例２】
【００６０】
この実施例２では、上記実施例１におけるＡｌ−８．０ａｔＮｉ、Ａｌ−９．０ａｔＮｉ、Ａｌ−１０．０ａｔＮｉの３種類のＡｌ系合金について、レジストの剥離液を変更して回路形成を行った結果について説明する。成膜条件、回路形成条件は上記実施例１の場合と基本的に同じで、レジスト剥離液として、モノエタノールアミンとＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）とからなる非水系のアミン類剥離液１（ＳＴ１０６：東京応化工業（株）製）と、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド：１００ｗｔ％）からなる極性溶剤である非水系の溶剤剥離液２とを用いた。また、現像液は、ＴＭＡＨ濃度２．３８ｗｔ％、液温２３℃とした。そして、この実施例２での評価は、光学顕微鏡による配線回路の仕上がり状態で、現像エッチング処理後のガラス基板表面の曇り状態と、レジスト剥離処理後のガラス基板表面の曇り状態とを確認した。その結果を表３に示す。
【００６１】
【表３】
【００６２】
表３の結果より、非水系の溶剤剥離液２では、ガラス基板上の曇りが残存していることが確認された。それに対して、有機アミンを含有する水系或いは非水系剥離液で、ガラス表面の曇りが解消されていることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ＩＴＯ膜とＡｌ系合金膜とをクロスして積層した試験サンプル概略斜視図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを構成する素子の製造技術に関し、特に、アルミニウム系合金配線回路の形成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイなどの表示装置の開発は目覚ましく進行しており、この液晶ディスプレイの表示装置としては、例えば薄膜トランジスター（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと略称する）を用いた素子が多用されている。そして、このＴＦＴを構成する配線材料として、アルミニウム（以下、場合によりＡｌと略す）系合金が用いられている。
【０００３】
このアルミニウム系合金を配線材料として用いる場合、現状、次のような配線回路形成が行われている。まず、スパッタリング法などによりＡｌ系合金膜を基板上に成膜（１）し、そのＡｌ系合金膜にレジストを塗布（２）し、プリベーキング処理（３）を行った後、回路パターンフィルムを配置して露光（４）をし、現像（５）、洗浄処理（６）を行う。そして、ポストベーキング処理（７）を行い、回路パターン形成用にエッチングされたレジストの検査（８）を行う。続いて、Ａｌ系合金膜のエッチング処理（９）をして洗浄（１０）し、レジストの剥離（１１）を行い、再度、洗浄処理（１２）を行う。このようにしてＡｌ系合金膜により配線回路を形成し、その配線回路の仕上がり状態を検査（１３）する（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｓ．Ｍ．ジィー著、訳／南日康夫、川辺光央、長谷川文夫、「半導体デバイス−基礎理論とプロセス技術」第２版、産業図書
【０００４】
このアルミニウム系合金を配線材料として用いたアルミニウム系合金配線回路の従来の形成方法では、検査工程を含めると、基本的には１３工程を必要とする。このようにアルミニウム系合金配線回路の形成だけに多工程を必要とすることは、ＴＦＴなどの素子の効率的な製造の障害に繋がり、製造設備や製造のコスト増加を招く。さらには、素子の製造歩留りを低下させる要因も多くするものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、アルミニウム系合金を配線材料として用い、アルミニウム系合金配線回路を形成する技術において、その工程数を大幅に減少し、効率的な素子の製造を可能とする技術を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明は、アルミニウム系合金により配線回路を形成する方法であって、レジスト層が積層されたアルミニウム系合金膜に対して、レジスト層の現像処理とアルミニウム系合金膜のエッチング処理とを、現像液により同時に行うことを特徴とするものとした。
【０００７】
本発明のアルミニウム系合金は、現像液によるエッチングレートが５Å／秒〜４０Å／秒であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明のアルミニウム系合金は０．１ａｔ％〜８．０ａｔ％のニッケルを含むことが好ましい。
【０００９】
そして、本発明のアルミニウム系合金が、０．０５ａｔ％〜１．０ａｔ％のボロンを含むことが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明に係るアルミニウム系合金配線回路の形成方法では、現像液がＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を含有する液であることが好ましい。
【００１１】
本発明においては、アルミニウム系合金配線回路と透明電極との直接接合部を有する表示デバイス素子を形成する場合、Ａ：アルミニウム系合金膜を形成する成膜工程と、Ｂ：前記アルミニウム系合金膜上にレジスト層を配置し、配線パターンの露光処理を行う露光工程と、Ｃ：現像液により、レジスト層の配線回路パターンの現像処理とアルミニウム系合金配線回路の形成のためのエッチング処理とを同時に行うアルミニウム系合金配線回路形成工程と、Ｄ：アルミニウム系合金配線回路上のレジスト層を除去する剥離工程と、Ｅ：該アルミニウム系合金配線回路と透明電極とが直接接合される接合工程と、を含む表示デバイス素子構造の形成方法とした。
【００１２】
本発明の表示デバイス素子構造の形成方法では、Ｆ：アルミニウム系合金配線回路上に絶縁層を形成し、該絶縁層にコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、Ｇ：コンタクトホール上に透明電極を形成し、コンタクトホール内でアルミニウム系合金配線回路と透明電極とを直接接合させる素子構造形成工程と、を含むことができる。
【００１３】
本発明に係る表示デバイス素子構造の形成方法では、透明電極がＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎのいずれかを含有する透明導電膜であることが好ましい。
【００１４】
本発明の表示デバイス素子構造の形成方法におけるＡｌ系合金は、現像液によるエッチングレートが５Å／秒〜４０Å／秒であることが好ましく、０．１ａｔ％〜８．０ａｔ％のニッケルを含むことが好ましく、０．０５ａｔ％〜１．０ａｔ％のボロンを含むことが好ましい。
【００１５】
そして、本発明の表示デバイス素子構造の形成方法における成膜工程においては、スパッタリング法による場合、０．１ａｔ％〜８．０ａｔ％のニッケルを含むアルミニウム系合金ターゲットを用いることが好ましい。
【００１６】
そしてさらに、本発明は、上記した本発明の表示デバイス素子構造の形成方法により製造された表示デバイス素子に関する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＴＦＴなどの表示デバイス素子の形成を効率よく製造できる。より具体的には、アルミニウム系合金により配線回路を形成する場合、従来では１３工程必要であったものを８工程にまで減少させることができるので、製造設備コストや素子の製造コストを抑制することができ、工程に伴う製造歩留まりの低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明における最良の実施形態について説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
Ａｌ系合金の組成：本発明におけるＡｌ系合金は、現像液によるエッチングレートが５Å／秒〜４０Å／秒であることが好ましい。本発明では、現像液によりＡｌ系合金膜をエッチングするものであるから、現像液に対して所定のエッチング速度で溶解するＡｌ系合金であることが好ましいからである。このエッチングレートが５Å／秒未満であると、配線回路の形成に非常に長時間を要するため実用的ではない。一方、４０Å／秒を超えるエッチング速度の場合は、配線回路のサイドエッチングが進行し過ぎる傾向となり、エッチング処理の制御が困難となる。本発明では、現像液によりＡｌ系合金膜のエッチングを行うものであるため、現像液により溶解できるＡｌ系合金であれば、どのような現像液とどのような組成のＡｌ系合金とを組み合わせるかは特に制限はない。
【００２０】
現像液によるＡｌ系合金の溶解現象は、Ａｌの酸化還元電位より貴な酸化還元電位を有する金属がＡｌに添加され、その分極状態が大きな場合、現像液が電解液の役割をすることになり、Ａｌ系合金中で電池反応を起こし、Ａｌ系合金の溶解が生じるのである。つまり、Ａｌに添加された貴な金属の量が多いほど、現像液へのエッチングレート（溶解速度）が大きくなる傾向となる。また、現像液は、通常、処理時の液温が高いほど、Ａｌ系合金を溶解し易くなる傾向があるため、現像液の種類、液条件に合わせて、適用するＡｌ系合金を決定することが好ましい。
【００２１】
また、本発明のＡｌ系合金は、ニッケル（Ｎｉ）を０．１〜８．０ａｔ％含有されていることが好ましい。Ｎｉ含有量が０．１ａｔ％未満だと現像液におけるエッチングレートが遅くなり、現像・エッチング工程でＡｌ系合金膜のエッチング除去が十分にできない傾向となる。Ｎｉが０．１ａｔ％以上であれば、現像液によるエッチングでＡｌ系合金配線回路の形成が可能となり、０．５ａｔ％以上であればさらに好ましい。Ｎｉ含有量が０．５ａｔ％以上であれば透明電極との直接接合特性が確実に確保できるようになるからである。一方、Ｎｉ含有量が８．０ａｔ％を超えると、現像・エッチング工程で、Ａｌ合金膜が除去されて露出したガラス基板表面に曇りが発生する傾向があり好ましくない。Ｎｉを含有したＡｌ系合金は、貴な電極電位となり、アルカリ性の現像液に接触した際に、Ａｌ系合金自体の電池反応が生じ、Ａｌ系合金のエッチングが進行し易くなる。Ｎｉを含有することで、透明電極との直接接合特性も良好となる。特に、Ｎｉ含有量が４．０ａｔ％〜６．０ａｔ％であると、高耐熱性と低抵抗性とを兼ね備えたＡｌ系合金配線を形成でき好ましいものである。
【００２２】
そして、本発明におけるＡｌ系合金は、０．０５〜１．０％のボロン（Ｂ）を含むようにすると、ｎ＋−Ｓｉなどの半導体層との直接接合が可能となる。特に、Ｂ含有量が０．２ａｔ％〜０．８ａｔ％であると、高耐熱性と低抵抗性とを兼ね備えたＡｌ系合金配線を形成でき好ましく、さらに、上記したＮｉとＢとを含有し、残部がＡｌである３元系Ａｌ系合金が最も望ましい。尚、本発明のＡｌ系合金は、現像液によりエッチングが可能であればその組成は特に制限されないが、Ａｌ自体は７５ａｔ％以上含有していることが望ましい。
【００２３】
Ａｌ系合金膜の成膜工程：本発明のＡｌ系合金膜の成膜は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法などにより基板上にＡｌ系合金膜を形成できる方法であれば制限はないが、特にスパッタリング法が好ましい。例えば、スパッタリング法で行う場合は、基板過熱温度室温（３０℃）〜２００℃、ＤＣ３〜３０Ｗ／ｃｍ２、スパッタ圧０．２５〜０．６Ｐａ、膜厚５００〜５０００Åの条件が適用できる。尚、本発明のＡｌ系合金膜では、本発明の効果を奏する限り、成膜時に混入するスパッタリングガス成分などの不可避混入物の存在を妨げるものではない。
【００２４】
スパッタリング法により成膜工程を行う際に用いるＡｌ系合金ターゲットは、アルミニウムに各種金属を混合して、溶解鋳造することにより製造したものを用いることができる。また、粉末成型法、スプレーフォーミング法などの製法により得られたＡｌ系合金ターゲットも使用できる。Ａｌ系合金膜の組成は、スパッタリング時の成膜条件に多少左右されることもあるが、ターゲット組成とほぼ同じ組成のＡｌ系合金膜を容易に形成できる。
【００２５】
レジスト塗布工程：ＴＦＴなどの素子の製造において使用されているレジストが適用でき、その塗布条件も公知のものを適用できる。具体的には、例えば、ノボラック樹脂を含有するレジストを用い、スピンコーター３０００ｒｐｍでレジスト厚さ１．０〜１．５μｍとすることができる。
【００２６】
プリベーキング処理工程：ホットプレートを用い、１００〜１２０℃の温度で、３０秒間〜５分間行うことができる。
【００２７】
露光工程：ＴＦＴなどの素子の製造において知られている一般的な露光条件が適用できる。具体的には、例えば、紫外線露光量は延べ積算露光量を１５〜１００ｍＪ／ｃｍ２とすることができる。回路パターンを形成するマスクには、Ｃｒフォトマスクを使用することができる。
【００２８】
現像・エッチング工程：本発明においては、現像液については特に制限はないが、リン酸水素二ナトリウム、ｍ−珪酸ナトリウム、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）などを含有するものが好ましい。特に、ＴＭＡＨが好ましい。ＴＭＡＨを用いる場合には、ＴＭＡＨ濃度が２．０〜３．０ｗｔ％が適用できる。現像液の液温は、レジストのパターニング性に大きく影響を与えるため、２０〜４０℃で行うことが可能である。そのため、Ａｌ系合金のエッチングレートもこの現像液の液温に依存することになる。現像液の液温が２０℃未満であると、レジストへの露光量を増加させる必要が生じ、実用的でない。一方、４０℃超える液温であると、ＴＭＡＨ濃度の調整が難しくなり、現像液のランニング特性が悪くなる傾向となる。現像液はパドル法、ＤＩＰ（浸漬）法、シャワー法などを適用して、現像・エッチング処理することができる。特にシャワー法が望ましい。シャワー圧力はより高い方が望ましいが、０．２〜１．０ＭＰａで行うことができる。
【００２９】
この現像・エッチング工程における処理は、現像液による、レジスト層の現像処理とＡｌ系合金膜のエッチング処理とが完了するまで行えばよい。つまり、レジスト層の現像処理がされ、レジスト層が除去された部分に露出するＡｌ系合金膜が現像液によりエッチングされて、上部にレジスト層を有した状態のＡｌ系合金配線回路が形成されるまで、現像液により処理すればよい。尚、この現像・エッチング工程において、レジスト層の現像処理のみを行うようにすると、従来の方法と同様となる。
【００３０】
レジスト剥離工程：レジストの剥離液は特に限定されないが、水系剥離液、非水系剥離液のいずれも適用することができる。水系剥離液とは水を含む溶液からなるもので、水に有機アミン類やグリコールなどを含有したものがある。非水系剥離液とは水を含まない溶液からなるもので、ジメチルスルホキシド、アセトンなどの極性溶剤と、アルカノールアミン、２−アミノエタノールなどの有機アミン類との、いずれかあるいは両方を含有するものがある。より好ましくは、水系剥離液である。更に好ましくは、グリコール、有機アミン類を含有した水系剥離液で、有機アミン類を含有した水系剥離液が最も好ましい。液温は４０〜８０℃、剥離時間は１分間〜１０分間の条件とすることができる。剥離処理の方法は、ＤＩＰ（浸漬）法、シャワー法を適用できるが、好ましくはシャワー法である。
【００３１】
洗浄工程：レジスト剥離後の洗浄処理は、ＴＦＴなどの素子の製造において知られている一般的な洗浄条件が適用できる。具体的には、例えばアルコール洗浄又は超純水洗浄を適用できる。洗浄方法はＤＩＰ（浸漬）法、シャワー法があるが、好ましくはシャワー法である。洗浄時間は１分間〜１０分間に設定することができる。洗浄時間が長い方が、Ａｌ系合金膜がエッチングされて露出したガラス基板表面の曇りを確実に除去できる。
【００３２】
本発明によれば、従来の１３工程を必要としたＡｌ系合金配線回路の形成方法と比較すると、Ａｌ系合金膜の成膜工程（１）、レジスト塗布工程（２）、プリベーキング処理工程（３）、露光工程（４）、現像・エッチング工程（５）、レジスト剥離工程（６）、洗浄処理（７）、検査（８）の８工程でＡｌ系合金配線を形成することができる。
【００３３】
本発明の表示デバイス素子構造の形成方法においては、上述した各工程条件に加え、次のような工程を備えるものである。
【００３４】
透明電極の接合工程：Ａｌ系合金配線回路と直接接合する透明電極は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎのいずれかを含有する透明導電膜であることが好ましい。いわゆるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）或いはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極膜が適用できる。透明電極の成膜条件としては、ＩＴＯの場合、ＩＴＯターゲット（組成Ｉｎ２Ｏ３−１０ｗｔ％ＳｎＯ２）を用いて、スパッタリング条件を基板温度２００〜３００℃、投入電力１．０〜３．０Ｗａｔｔ／ｃｍ２、アルゴンガス流量８０ｃｃｍ、酸素ガス流量１．５〜３．１ｃｃｍ、圧力０．３〜０．４Ｐａ）とすると、結晶化したＩＴＯ膜を形成できる。また、基板温度５０〜１５０℃、投入電力１．０〜３．０Ｗａｔｔ／ｃｍ２、酸素ガス流量０．３〜１．１ｃｃｍ、圧力０．３〜０．４Ｐａとすると、アモルファス化（非晶質）ＩＴＯ膜を形成できる。アモルファス化（非晶質）ＩＴＯ膜を成膜する場合、ＡｒガスにＨ２Ｏを添加してスパッタリングを行っても良い。
【００３５】
絶縁層の形成：絶縁層はＳｉＮｘで厚み２０００Å〜５０００Åとすることができる。この絶縁層は、スパッタリング法により、投入電力ＲＦ１．５〜６．２Ｗａｔｔ／ｃｍ２、アルゴンガス流量６０〜２００ｃｃｍ、窒素ガス流量５〜１０ｃｃｍ、圧力０．３〜０．６Ｐａ、基板温度２００〜４００℃の条件により成膜することができる。
【００３６】
コンタクトホール形成工程：絶縁層にコンタクトホールを形成する場合、
ＣＦ４またはＳＦ６のドライエッチングガスを用いることが好ましい。コンタクトホール形成条件としては、ＣＦ４ガスの場合、ＣＦ４ガス流量３５〜１５０ｃｃｍ、酸素ガス流量０〜３０ｃｃｍ、圧力２．０〜１０Ｐａ、出力７５〜２００Ｗ／φ２００ｍｍであり、ＳＦ６ガスの場合、ＳＦ６ガス流量２５〜１２５ｃｃｍ、酸素ガス流量０〜３０ｃｃｍ、圧力２．０〜１０Ｐａ、出力５０〜１８０Ｗ／φ２００ｍｍとすることができる。上記した剥離液によりレジストを剥離することが好ましい。
【００３７】
上記した本発明の表示デバイス素子構造の形成方法によれば、レジストのポストベーキング処理、Ａｌ系合金膜のみのエッチング処理を省略できるため、従来に比べ効率的な表示デバイス素子の製造が可能となる。本発明の表示デバイス素子構造の形成方法は、液晶ディスプレイの製造に関してのみ適用されるものでなく、いわゆる半導体素子やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）などの製造プロセスに応用可能なものである。
【実施例１】
【００３８】
以下に本発明の実施例について説明する。この実施例１では、表１に示す各組成のＡｌ系合金膜を成膜して、所定パターンの配線回路を形成した。成膜条件、配線回路の形成条件は次のようにした。
【００３９】
まず、Ａｌ系合金膜の成膜について説明する。成膜は、スパッタリング法により行った。その際に使用したＡｌ系合金ターゲットは、アルミニウムに各種金属を混合して、真空中で溶解攪拌した後、不活性ガス雰囲気中で鋳造した後、得られたインゴットを圧延、成型加工をし、スパッタに供する表面を平面加工して製造したものを用いた。スパッタリング条件は、基板加熱温度５０℃、投入ＤＣ電力１ｋＷ（３．１Ｗ／ｃｍ２）、アルゴンガス流量１００ｃｃｍ、アルゴン圧力０．５Ｐａとして、マグネトロン・スパッタリング装置（ＭＳＬ−４６４：トッキ（株）社製）により、厚み２０００ÅのＡｌ系合金膜を、ガラス基板（＃１７３７ 未研磨無アルカリガラス ０．７ｍｍ厚：コーニング社製）上に形成した。
【００４０】
そして、Ａｌ系合金膜表面にレジスト（ＴＦＲ−９７０：東京応化工業（株）社製／塗布条件：スピンコーター３０００ｒｐｍ、ベーキング後レジスト厚１．４μｍ目標）を被覆し、プリベーキング処理（ホットプレート１１０℃、１．５分間）を行った。
【００４１】
そして、１０μｍ、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍの配線幅の回路パターンを形成するためのＣｒマスクパターンフィルムを用い、紫外線により２５ｍＪ／ｃｍ２の露光を行った。
【００４２】
その後、ＴＭＡＨ濃度が２．３８ｗｔ％の現像液（液温２３℃）を用い、シャワー圧０．３ＭＰａ、処理時間５分間として、現像・エッチング処理を行った。
【００４３】
続いて、モノエタノールアミンとジエチルヒドロキシアミン、その他添加剤及び水からなる、有機アミン類を含有した水系剥離液（ＴＳＴ−ＡＱ３：東京応化社製）を用い、液温４０℃で、シャワー圧０．３ＭＰａ、処理時間５分間として、レジスト剥離処理を行った。
【００４４】
レジスト剥離処理後、イソプロピルアルコール液にて洗浄（シャワー圧０．３ＭＰａ、処理時間５分間）て、さらに超純水で洗浄（シャワー圧０．３ＭＰａ、処理時間５分間）した。
【００４５】
上記のようにして形成した各配線回路について、サイドエッチング特性（所望の配線幅にエッチングがされているか）と配線回路の仕上がり状態を確認した。また、各Ａｌ系合金膜のＩＴＯ接合特性も調査した。各評価方法の詳細を以下に説明する。
【００４６】
サイドエッチング特性：この特性は、形成したＡｌ系合金配線の配線幅と、Ｃｒマスクの配線幅とを測定し、その線幅を比較することによって行った。配線幅は段差計（Ｐ−１５：ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて測定した。そして、Ａｌ系合金配線の配線幅値と、Ｃｒマスクの配線幅値とを比較して、マスクの配線幅に対し±３％以内のＡｌ系合金配線の配線幅値を評価◎、±６％以内のものを評価○、±１０％以内のものを評価△、それ以外の線幅のものを評価×とした。
【００４７】
配線回路の仕上がり状態：この配線回路の仕上がりに関しては、光学顕微鏡で観察したガラス基板表面に発生していた曇り程度により判断した。そして、曇り無し（無）、薄く曇りが確認されたもの（少）、曇りが確認されたもの（中）、ひどく曇った状態のもの（多）の４段階に評価付けした。尚、この配線回路の仕上がり状態の確認は、現像・エッチング処理直後のガラス表面を観察することにより行った。
【００４８】
ＩＴＯ接合性：ＩＴＯ接合性は、図１の概略斜視図に示すようにガラス基板上にＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−１０ｗｔ％ＳｎＯ２）電極層（１０００Å厚、回路幅１０μｍ）を形成し、その上に各組成膜層（２０００Å厚、回路幅１０μｍ）をクロスするように形成した試験サンプル（ケルビン素子）を用いて評価した。
【００４９】
この試験サンプルの作製は、まず、ガラス基板上に、表１に記載の各組成のＡｌ系合金ターゲットを用い、上記スパッタリング条件にて、厚み２０００ÅのＡｌ系合金膜を形成した。このときのスパッタリング時の基板温度については、１００℃にした。そして、各Ａｌ系合金膜表面にレジスト（ＴＦＲ−９７０：東京応化工業（株）社製）を被覆し、５０μｍ幅回路形成用パターンフィルムを配置して露光処理をし、濃度２．３８％、液温２３℃のＴＭＡＨ液で現像・エッチング処理をした。その後、有機アミン類を含有した水系剥離液（ＴＳＴ−ＡＱ３：東京応化社製）によりレジストの除去を行って、５０μｍ幅のＡｌ系合金配線回路を形成した。
【００５０】
そして、５０μｍ幅のＡｌ系合金配線回路を形成した基板を、純水洗浄、乾燥処理を行い、その表面にＳｉＮｘの絶縁層（厚み４２００Å）を形成した。この絶縁層の成膜は、スパッタリング装置を用い、投入電力ＲＦ３．０Ｗａｔｔ／ｃｍ２、アルゴンガス流量９０ｓｃｃｍ、窒素ガス流量１０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、基板温度３００℃のスパッタ条件により行った。
【００５１】
続いて、絶縁層表面にレジスト（ＴＦＲ−９７０：東京応化工業（株）社製）を被覆し、１０μｍ×１０μｍ角のコンタクトホール開口用パターンフィルムを配置して露光処理をし、ＴＭＡＨ現像液により現像処理をした。そして、ＣＦ４のドライエッチングガスを用いて、コンタクトホールを形成した。コンタクトホール形成条件は、ＣＦ４ガス流量５０ｓｃｃｍ、酸素ガス流量５ｓｃｃｍ、圧力４．０Ｐａ、出力１５０Ｗとした。
【００５２】
その後、上記した有機アミン類を含有した水系剥離液（ＴＳＴ−ＡＱ３：東京応化社製）によりレジストの剥離処理を行った。そして、イソプロピルアルコールを用いて残存剥離液を除去した後、水洗、乾燥処理を行った。このレジストの剥離処理が終了した各サンプルに対し、ＩＴＯターゲット（組成Ｉｎ２Ｏ３−１０ｗｔ％ＳｎＯ２）を用いて、コンタクトホール内及びその周囲にＩＴＯの透明電極層を形成した。透明電極層の形成は、スパッタリング（基板温度７０℃、投入電力１．８Ｗａｔｔ／ｃｍ２、アルゴンガス流量８０ｓｃｃｍ、酸素ガス流量０．７ｓｃｃｍ、圧力０．３７Ｐａ）を行い、厚み１０００ÅのＩＴＯ膜を形成した。
【００５３】
このＩＴＯ膜表面にレジスト（ＴＦＲ−９７０：東京応化工業（株）社製）を被覆し、パターンフィルムを配置して露光処理をし、ＴＭＡＨ現像液で現像処理をし、しゅう酸系混酸エッチング液（関東化学（株）社製：ＩＴＯ０５Ｎ）により１０μｍ幅回路の形成を行った。ＩＴＯ膜回路形成後、有機アミン類を含有した水系剥離液（ＴＳＴ−ＡＱ３：東京応化社製）によりレジストを除去した。
【００５４】
以上のような作製方法により得られた各試験サンプルを使って、接合抵抗値を測定した。この接合抵抗値の測定法は、図１に示すような四端子法に基づき、試験サンプルの素子を大気中、２５０℃、３０ｍｉｎのアニール処理後、抵抗値測定を行った。この四端子法では、熱処理後の試験サンプルの端子部分から１００μＡを通電して、その抵抗を測定した。そして、得られた接合抵抗値によりＩＴＯ接合特性を次の４段階に評価分けした。接合抵抗値が、１０Ω以下の試験サンプルを評価◎、１０〜５０Ωのものを評価○、５０〜２００Ωのものを評価△、２００Ω以上のもの評価×とした。
【００５５】
さらに、本実施例で評価した各Ａｌ系合金膜については、それぞれエッチングレートの測定を行った。エッチングレートの測定法は、まず、ガラス基板（＃１７３７ 未研磨無アルカリガラス ０．７ｍｍ厚：コーニング社製）上に、上記Ａｌ系合金膜の成膜条件と同じ条件で、２０００Åの成膜を行った。そして、Ａｌ系合金膜が成膜されたガラス基板を幅約１ｃｍ、長さ約２．５ｃｍの短冊状に、ガラス切りにより切断した。短冊状に切断したサンプルの膜面側の半分をマスキングテープで覆い、その状態で現像液に浸漬して、マスキングされていないＡｌ系合金膜が完全に消失するまでの時間を測定した。予め測定した各サンプル膜厚と、膜の溶解完了時間とからエッチンレートを算出した。また、膜厚測定は、Ａｌ系合金膜が成膜されたガラス基板を幅約１．５ｃｍ、長さ約３ｃｍの短冊状に、ガラス切りにより切断し、短冊の約半分を耐酸テープによりマスキングをし、その状態でアルミ混酸エッチャント（３２℃、１０分間）に浸漬して、十分にＡｌ系合金膜をエッチングした。その後耐酸テープを剥ぎ取り、アルコール洗浄、乾燥処理後、短冊表面の段差部を段差計（Ｐ−１５：ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社製）で測定し、膜厚を計測した。尚、現像液は、ＴＭＡＨ濃度が２．３８ｗｔ％の現像液で液温２３℃とした。表１には、そのエッチングレートの測定結果も示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
また、ＴＭＡＨ濃度が２．３８ｗｔ％の現像液（液温３０℃）により、現像・エッチング処理を行った結果を表２に示す。また、エッチングレートについても、液温３０℃にして測定した。その他の成膜条件、配線回路の形成条件、特性評価方法については、表１の場合と同じである。
【００５８】
【表２】
【００５９】
表１及び表２のサイドエッチング特性の結果より、エッチングレートが５〜４０Å／秒の場合において、Ａｌ系合金配線回路の形成が良好に行えることが判明した。特にＮｉを含有したＡｌ系合金での配線回路を形成することが好適であることが確認された。また、エッチングレートに関係なく、ガラス基板上に曇りが確認される場合もあった。ＴＭＡＨ液の液温が高温になると、Ａｌ系合金膜のエッチングレートが大きく変化した。尚、ニッケル含有量が８ａｔ％を超えた場合、ガラス基板表面に曇りが発生したものと発生しなかったものとが混在しているが、８ａｔ％以下のＮｉ含有量であれば曇りの発生が無いことを経験的に確認している。
【実施例２】
【００６０】
この実施例２では、上記実施例１におけるＡｌ−８．０ａｔＮｉ、Ａｌ−９．０ａｔＮｉ、Ａｌ−１０．０ａｔＮｉの３種類のＡｌ系合金について、レジストの剥離液を変更して回路形成を行った結果について説明する。成膜条件、回路形成条件は上記実施例１の場合と基本的に同じで、レジスト剥離液として、モノエタノールアミンとＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）とからなる非水系のアミン類剥離液１（ＳＴ１０６：東京応化工業（株）製）と、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド：１００ｗｔ％）からなる極性溶剤である非水系の溶剤剥離液２とを用いた。また、現像液は、ＴＭＡＨ濃度２．３８ｗｔ％、液温２３℃とした。そして、この実施例２での評価は、光学顕微鏡による配線回路の仕上がり状態で、現像エッチング処理後のガラス基板表面の曇り状態と、レジスト剥離処理後のガラス基板表面の曇り状態とを確認した。その結果を表３に示す。
【００６１】
【表３】
【００６２】
表３の結果より、非水系の溶剤剥離液２では、ガラス基板上の曇りが残存していることが確認された。それに対して、有機アミンを含有する水系或いは非水系剥離液で、ガラス表面の曇りが解消されていることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ＩＴＯ膜とＡｌ系合金膜とをクロスして積層した試験サンプル概略斜視図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム系合金により配線回路を形成する方法であって、
レジスト層が積層されたアルミニウム系合金膜に対して、レジスト層の現像処理とアルミニウム系合金膜のエッチング処理とを、現像液により同時に行うことを特徴とするアルミニウム系合金配線回路の形成方法。
【請求項２】
アルミニウム系合金は、現像液によるエッチングレートが５Å／秒〜４０Å／秒である請求項１記載のアルミニウム系合金配線回路の形成方法。
【請求項３】
アルミニウム系合金は、０．１ａｔ％〜８．０ａｔ％のニッケルを含む請求項１または請求項２に記載のアルミニウム系合金配線回路の形成方法。
【請求項４】
アルミニウム系合金は、０．０５ａｔ％〜１．０ａｔ％のボロンを含む請求項１〜請求項３いずれかに記載のアルミニウム系合金配線回路の形成方法。
【請求項５】
現像液がＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を含有する液である請求項１〜請求項４いずれかに記載のアルミニウム系合金配線回路の形成方法。
【請求項６】
アルミニウム系合金配線回路と透明電極との直接接合部を有する表示デバイス素子構造の形成方法であって、下記Ａ〜Ｅ工程を含むことを特徴とする表示デバイス素子構造の形成方法。
Ａ：アルミニウム系合金膜を形成する成膜工程。
Ｂ：前記アルミニウム系合金膜上にレジスト層を配置し、配線パターンの露光処理を行う露光工程。
Ｃ：現像液により、レジスト層の配線回路パターンの現像処理とアルミニウム系合金配線回路の形成のためのエッチング処理とを同時に行うアルミニウム系合金配線回路形成工程。
Ｄ：アルミニウム系合金配線回路上のレジスト層を除去する剥離工程。
Ｅ：該アルミニウム系合金配線回路と透明電極とが直接接合される接合工程。
【請求項７】
下記F〜Ｇ工程を更に含む請求項６に記載の表示デバイス素子構造の形成方法。
Ｆ：アルミニウム系合金配線回路上に絶縁層を形成し、該絶縁層にコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程。
Ｇ：コンタクトホール上に透明電極を形成し、コンタクトホール内でアルミニウム系合金配線回路と透明電極とを直接接合させる素子構造形成工程。
【請求項８】
透明電極がＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎのいずれかを含有する透明導電膜である請求項６または請求項７記載の表示デバイス素子構造の形成方法。
【請求項９】
請求項６〜請求項８いずれかに記載の表示デバイス素子構造の形成方法により形成されたことを特徴とする表示デバイス素子。
【請求項１０】
請求項６〜請求項８いずれかに記載の表示デバイス素子構造の形成方法における成膜工程に用いるアルミニウム系合金ターゲットであって、
０．１ａｔ％〜８．０ａｔ％のニッケルを含むアルミニウム系合金ターゲット。
【請求項１】
アルミニウム系合金により配線回路を形成する方法であって、
レジスト層が積層されたアルミニウム系合金膜に対して、レジスト層の現像処理とアルミニウム系合金膜のエッチング処理とを、現像液により同時に行うことを特徴とするアルミニウム系合金配線回路の形成方法。
【請求項２】
アルミニウム系合金は、現像液によるエッチングレートが５Å／秒〜４０Å／秒である請求項１記載のアルミニウム系合金配線回路の形成方法。
【請求項３】
アルミニウム系合金は、０．１ａｔ％〜８．０ａｔ％のニッケルを含む請求項１または請求項２に記載のアルミニウム系合金配線回路の形成方法。
【請求項４】
アルミニウム系合金は、０．０５ａｔ％〜１．０ａｔ％のボロンを含む請求項１〜請求項３いずれかに記載のアルミニウム系合金配線回路の形成方法。
【請求項５】
現像液がＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を含有する液である請求項１〜請求項４いずれかに記載のアルミニウム系合金配線回路の形成方法。
【請求項６】
アルミニウム系合金配線回路と透明電極との直接接合部を有する表示デバイス素子構造の形成方法であって、下記Ａ〜Ｅ工程を含むことを特徴とする表示デバイス素子構造の形成方法。
Ａ：アルミニウム系合金膜を形成する成膜工程。
Ｂ：前記アルミニウム系合金膜上にレジスト層を配置し、配線パターンの露光処理を行う露光工程。
Ｃ：現像液により、レジスト層の配線回路パターンの現像処理とアルミニウム系合金配線回路の形成のためのエッチング処理とを同時に行うアルミニウム系合金配線回路形成工程。
Ｄ：アルミニウム系合金配線回路上のレジスト層を除去する剥離工程。
Ｅ：該アルミニウム系合金配線回路と透明電極とが直接接合される接合工程。
【請求項７】
下記F〜Ｇ工程を更に含む請求項６に記載の表示デバイス素子構造の形成方法。
Ｆ：アルミニウム系合金配線回路上に絶縁層を形成し、該絶縁層にコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程。
Ｇ：コンタクトホール上に透明電極を形成し、コンタクトホール内でアルミニウム系合金配線回路と透明電極とを直接接合させる素子構造形成工程。
【請求項８】
透明電極がＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎのいずれかを含有する透明導電膜である請求項６または請求項７記載の表示デバイス素子構造の形成方法。
【請求項９】
請求項６〜請求項８いずれかに記載の表示デバイス素子構造の形成方法により形成されたことを特徴とする表示デバイス素子。
【請求項１０】
請求項６〜請求項８いずれかに記載の表示デバイス素子構造の形成方法における成膜工程に用いるアルミニウム系合金ターゲットであって、
０．１ａｔ％〜８．０ａｔ％のニッケルを含むアルミニウム系合金ターゲット。
【図１】
【公開番号】特開２００８−６０４１８（Ｐ２００８−６０４１８Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３６８２６（Ｐ２００６−２３６８２６）
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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