TFT LCDのフォトリソグラフィ工程とエッチング手順

TFT-LCDアレイ製造ガイド

TFT LCDのフォトリソグラフィーは、フォトマスクのパターンをガラス基板上に成膜した各薄膜へ転写します。基本サイクルは、成膜、フォトレジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離です。

フォトリソグラフィーの五大ステップ

1. 機能膜を形成する

工程は、ガラス基板上に管理された条件で薄膜を形成することから始まります。導電膜には、スパッタリングなどの物理気相成長法が一般的に使われます。半導体膜や誘電体膜には、化学気相成長法やプラズマ支援CVDを使用できます。実際の方法は、層の材料とプロセス設計によって異なります。

パターニングの開始前に、膜厚、均一性、密着性、汚染の状態をプロセスの許容範囲内に収める必要があります。フォトリソグラフィー工程で、不良のある成膜を修正することはできません。

2. フォトレジストを塗布し、準備する

フォトレジストは、エッチング中に使う一時的な保護パターンを形成します。ポジ型レジストは露光部分が溶けやすくなり、ネガ型レジストは露光部分が架橋するため、現像後には互いに逆のパターンが残ります。

ポジ型レジストはディスプレイのアレイ工程で広く使用されますが、レジストとベーク条件は、使用装置、積層構成、解像度、エッチング要件に応じて選定します。塗布膜厚、ソフトベーク、端部の状態は、その後の露光・現像結果に影響します。

3. マスクパターンを露光・現像する

露光では、紫外線でフォトマスクのパターンをレジストへ転写します。その後、現像によって溶解するレジスト領域を除去し、エッチングする膜を露出させます。

新しい層は、それまでのマスクで形成した構造と接続する必要があるため、重ね合わせの位置精度が重要です。露光量、焦点、レジスト膜厚、現像時間は、最終的な線幅と開口寸法に影響します。エッチング前に、パターンが完全に形成されていることを検査で確認します。

4. レイヤーの湿式エッチングかドライエッチングかを選択

湿式エッチングは液体化学反応を通して材料を除去する。 ドライエッチングは制御されたチャンバー中でプラズマ生成反応性種を用いる。 選択は層が「金属」か「非金属」かだけに基づくものではなく，材料化学，選択性，プロファイル，特徴サイズ，均一性，受容可能な基板損傷にも依存する。

5. フォトレジストを剥離し，結果を検査する

エッチング後は、パターン化した膜を損傷せずに残ったフォトレジストを除去します。次の成膜・マスク工程に進む前に、基板を洗浄して検査します。

• レジストとエッチ残留物が除去されたことを確認する。
• 位置合わせと重要寸法をプロセス仕様と照合してください。
• 断線、短絡、異物、傷、異常な断面形状を検査してください。
• 次の層が影響を受けた領域を隠す前に欠陥を記録する。

TFT-LCDアレイ工程におけるフォトリソグラフィーの役割

フォトリソグラフィーは、成膜と最終的なトランジスタ・画素電極パターンをつなぐ工程です。マスク枚数は、バックプレーン構造とプロセス統合によって異なります。簡略化した五マスクのアモルファスシリコン工程では、複雑な工程とは機能のまとめ方が異なる場合があるため、マスク枚数だけで製品品質は決まりません。

製造工程の全体像については、まず TFT-LCDアレイプロセスガイドをご覧ください。次に確認する関連資料： アレイ基板の構造、 五マスク工程フロー と アレイ材料ガイド。

TFT LCDフォトリソグラフィーのよくある質問

TFT LCDフォトリソグラフィーとは何ですか？

TFT-LCDアレイ基板上の導電膜、半導体膜、誘電体膜、透明電極膜のパターンを形成するために、繰り返し行う転写工程です。

なぜポジフォトレジストが一般的に用いられているのか。

ポジ型レジストは露光部分が現像液に溶けるため、精密なパターン転写に適しています。ただし最終的な選定は、対象の層、装置、プロセスの許容範囲によって異なります。

湿式エッチングと乾式エッチングの違いは何か。

湿式エッチングは液体化学を用い，乾式エッチングはプラズマ発生反応性種を用いる。 材料の相性，選択性，形状，プロファイル要求により適切な方法を決定する。