JP2007178995A - 薄膜パターンの製造方法及びこれを用いる平板表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、フォト工程を使用しないで、段差を有する有機物パターンを形成することによって、キャパシタの容量が調節できる薄膜パターンの製造方法及びこれを用いる平板表示素子の製造方法に関する。
【解決手段】基板上に導電性第１薄膜パターンを形成するステップと、第２薄膜パターンが形成されたマスターモールドを設けるステップと、前記第２薄膜パターンが形成されたマスターモールド上に有機物を塗布するステップと、前記第１薄膜パターン及び前記基板の表面が前記有機物と接触するように前記基板と前記マスターモールドとを合着するステップと、前記有機物を硬化するステップと、前記基板とマスターモールドを分離して、前記第１薄膜パターンが形成された基板上に前記第２薄膜パターンにより段差を有することになる有機薄膜パターンを形成するステップと、を含むことを特徴とする。
【選択図】図５ｅ

Description

本発明は、平板表示素子に関し、特にフォト工程を使用しないで、段差を有する有機物パターンを形成することによって、キャパシタの容量が調節できる薄膜パターンの製造方法及びこれを用いる平板表示素子の製造方法に関する。

最近の情報化社会で、表示素子は視覚情報伝達媒体としてその重要性がいつの時より強調されている。現在、主流をなしている陰極線管（Cathode Ray Tube）またはブラウン管は重さと体積が大きいという問題がある。

平板表示素子には、液晶表示装置（Liquid Crystal Display Device：ＬＣＤ）、電界放出表示素子（Field Emission Display：ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）及び電界発光素子（Electroluminescence：ＥＬ）などがあり、これらの大部分が実用化されて市販されている。

このような平板表示素子は、多数の薄膜パターンを含み、各々の薄膜パターンはフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により形成される。

以下、図１ａ乃至図１ｃは、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程を用いて薄膜パターンを形成する技術を示す順序図である。

まず、図１ａに示すように、平板表示素子用基板２上にスパッタリングなどの蒸着方法により金属層４ａが形成される。以後、フォトレジスト塗布、露光及び現像工程を含むフォトリソグラフィー工程が行われることによって、図１ｂに示すように、フォトレジストパターン５が形成される。このフォトレジストパターン５をマスクといて用いたエッチング工程が行われることによって、図１ｃに示すように、第１薄膜パターン４が形成される。

このようなフォトリソグラフィー工程により多数の薄膜パターンが積層され、各々の薄膜パターンの電気的な接触などにより、薄膜パターンが必要によって電気的に連結されたり電気的に絶縁されたりする。ここで、各々の金属薄膜パターンを電気的に絶縁させようとする場合、絶縁膜が用いられる。

図２を参照すれば、図１ａ乃至図１ｃにより形成された第１薄膜パターン４と電気的に分離される第２薄膜パターン８を形成しようとする場合、絶縁膜６を形成した後、前述したフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により第２薄膜パターン８を形成する。

ここで、絶縁膜６には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などの無機絶縁物質がＰＥＣＶＤなどの蒸着方法により少なくとも２回以上蒸着されることにより形成される。

ここで、無機絶縁物質からなる絶縁膜６は、下部に位置する第１薄膜パターン４により形成される段差をそのまま維持するようにすることで、基板２上の平坦化度を低下させる短所がある。このような無機物質の絶縁膜６の短所を補完するために、図３に示すように、有機物質で形成された有機絶縁膜７を形成する技術が提案された。有機絶縁膜７は、無機絶縁膜６と異に、ＰＥＣＶＤなどの蒸着方法でないスピンコーティングまたはスピンリスコーティングなどのコーティング方法により有機物が塗布された後、乾燥されることにより形成される。このような有機絶縁膜７は、無機絶縁膜６と異に、第１薄膜パターン４による段差が除去できることになる。また、有機絶縁膜８は２回の蒸着工程による無機絶縁膜６より製造工程が単純で、かつ、費用が低廉である。

一方、金属薄膜パターン（または、金属）と金属薄膜パターン（または、金属）が絶縁物質により絶縁され、各々の金属薄膜パターンに電流または電圧が供給されれば、金属薄膜パターン間に寄生キャパシタが形成される。

即ち、第１薄膜パターン４と第２薄膜パターン６に、電流または電圧が供給されれば、第１薄膜パターン４と第２薄膜パターン６との間に第１寄生キャパシタＡが形成される。また、第３薄膜パターン１０が形成される場合は、第１薄膜パターン４と第３薄膜パターン１０との間に第２寄生キャパシタＢが形成される。

このような寄生キャパシタＡ、Ｂは、使用者の必要によって、その容量を大きく形成したり小さく形成する必要がある。このために、図４に示すように、有機絶縁膜７の厚さを調節する必要がある。

（ε：誘電率、ｄ：電極間の距離、Ａ：電極面積）

即ち、キャパシタは数式１のように、電極間の距離に反比例するので、有機絶縁膜７の厚さを調節することによって、寄生キャパシタの容量が調節できることになる。

しかしながら、図４に示すように、有機絶縁膜７の段差を形成しようとする場合は、マスクを用いたフォトリソグラフィー工程が必要となる。

即ち、有機絶縁物質を塗布した後、ハーフトーンマスクなどを用いて部分的に有機絶縁物質を露光した後、現像することで、段差を有する有機絶縁膜７が形成できることになる。

しかしながら、このようなマスクを用いたフォトリソグラフィー工程は、露光、現像工程とマスク製作費用などが追加されることによって、段差を有する有機絶縁膜７を形成する場合、製造工程が複雑になり、費用が顕著に増加する問題がある。

本発明は、フォト工程を使用しないで、段差を有する有機物パターンを形成することによって、キャパシタの容量が調節できる薄膜パターンの製造方法及びこれを用いる平板表示素子の製造方法を提供することをその目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の第１の側面としての薄膜パターンの製造方法は、基板上に導電性第１薄膜パターンを形成するステップと、第２薄膜パターンが形成されたマスターモールドを形成するステップと、第２薄膜パターンが形成されたマスターモールド上に有機物を塗布するステップと、第１薄膜パターン及び基板の表面が有機物と接触するように基板と前記マスターモールドとを合着するステップと、有機物を硬化するステップと、基板とマスターモールドを分離して第１薄膜パターンが形成された基板上に第２薄膜パターンにより段差が形成された有機薄膜パターンを形成するステップと、を含む。

さらに、第２薄膜パターンが形成されたマスターモールド上に有機物を塗布した後、有機物の表面に粘着剤を形成するステップを含んでもよい。

本発明の第２の側面としての平板表示素子の製造方法は、基板上に、ゲートライン、ゲートラインと接触するゲート電極を含むゲートパターンを形成するステップと、所定の薄膜パターンを具備するマスターモールドを設けるステップと、薄膜パターンが形成されたマスターモールド上に有機物を塗布するステップと、ゲートパターン及び基板の表面が有機物と接触すると共に、薄膜パターンとゲートラインが対向するように基板とマスターモールドとを合着するステップと、有機物を硬化するステップと、基板及びマスターモールドを分離して基板上にゲートラインと重畳される領域で相対的に小さな厚さを有する有機ゲート絶縁膜を形成するステップと、を含む。

またさらに、有機ゲート絶縁膜上に半導体パターンを形成するステップと、半導体パターン上にソース電極及びドレーン電極、ゲートラインと交差するデータラインを形成するステップと、ドレーン電極を露出させる接触ホールを有する保護膜を形成するステップと、接触ホールを通じてドレーン電極と接触し、相対的に低い厚さを有する有機ゲート絶縁膜を挟んで前記ゲートラインとストレージキャパシタをなす画素電極を形成するステップと、を含む。

上記第１及び第２の側面において、有機物の表面エネルギー及びマスターモールドの表面エネルギーより大きいことを特徴とする。

本発明の第３の側面は、上記第１の側面によって製造された有機薄膜パターンを有する装置である。

本発明の第４の側面は、薄膜パターンを有する装置であって、基板、基板上に形成された導電性薄膜パターン、並びに基板及び導電性薄膜パターン上に接合された有機物からなる有機薄膜パターンであって外側表面に段差を有する有機薄膜パターンを含み、有機薄膜パターンが、段差に対応する表面を有するマスターモールドから分離され移されたものであり、基板の表面エネルギーが有機物及びマスターモールドの表面エネルギーよりも大きい装置である。

上記第１から第４の側面において、各構成要素の詳細は以下の通りである。

基板の表面は、Ｏ_２プラズマにより親水化処理される。

基板の表面エネルギーは、７０〜１００ｍＮ／ｍ程度である。

マスターモールド上に塗布される有機物は、液状前駆体のポリマーであるレジンであって、アクリレート系モノマーとホスフィンオキサイド及びケトンのうち、少なくともいずれか１つの光開始剤を含む。

また、有機物はトリデカフルオロ及びテトラヒドロオクチル・トリクロロシランのうちの少なくとも１つを含むプライマからなる。

有機物内でアクリレート系モノマーの含有量は９０〜９８％程度であり、ホスフィンオキサイド及びケトンのうち、少なくともいずれか１つの含有量は２〜１０％程度である。

有機物の表面エネルギーは、２０〜４５ｍＮ／ｍ程度である。

また、有機物の好適な粘度は１〜５０ｃＰである。

マスターモールドの表面は、ＣＦ_４プラズマまたはＳＦ_６プラズマのうち、いずれか１つにより疎水化処理される。

マスターモールドの表面エネルギーは、１５〜４０ｍＮ／ｍ程度である。

有機物のアクリレート系モノマーは親水性である。

本発明に係る平板表示素子の製造方法は、フォト工程でない別途のマスターモールド及び物質間の表面エネルギーを用いて段差を有する有機物パターンを形成することができる。これによって、キャパシタの容量が調節できることになる。

また、このような段差付けた有機物パターンは、薄膜トランジスタアレイ基板でストレージキャパシタに用いられるようになることで、ストレージキャパシタの容量が最大化でき、画質を改善させることができることになる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図５ａ乃至図１０ｅを参照しつつ詳細に説明する。

図５ａ乃至図５ｆは、本発明に係る薄膜パターンの製造方法、特に、段差を有する有機物パターンの形成方法を示す図である。

まず、従来の図１ａ乃至図１ｃに説明したフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程と同一な工程により、図５ａに示すように、基板１０２上に第１薄膜パターン１０４が形成される。

以後、図５ｂに示すように、第１薄膜パターン１０４が形成された基板１０２と別途に最終形成しようとする有機物パターンで相対的に低い高さを有する領域と対応する領域に第２薄膜パターン１５２が位置するマスターモールド１５０を設ける。

ここで、マスターモールド１５０はガラスで形成されることができる。

以後、第１薄膜パターン１０４が形成された基板１０２に形成しようとする有機物パターンのための有機物質１０７ａをマスターモールド１５０に塗布する。ここで、有機物質１０７ａは光硬化性または熱硬化性有機物が用いられる。以後、図５ｃに示すように、有機物質１０７ａと第１薄膜パターン１０４とが互いに対向する方向に基板１０２がマスターモールド１５０上に整列される。

以後、図５ｄに示すように、第１薄膜パターン１０４が形成された基板１０２を有機物質１０７ａに接触させる。

以後、紫外線（ＵＶ）を用いた光硬化または熱硬化（サーマルキュアリング）工程により有機物質１０７ａを硬化させる。以後、基板１０２をマスターモールド１５０と分離させる。この際、図５ｅに示すように、有機物質１０７ａが基板１０２上に付着されることになる。これによって、基板１０２上に段差を有する有機物パターン、即ち、段差を有する有機薄膜パターン１０７が形成できることになる。

以後、フォトリソグラフィー工程など、その他の工程などが行われることによって、図５ｆに示すように、有機絶縁膜１０７上に第２または第３薄膜パターン１０８、１１０が形成される。

前述したように、本発明に係る段差を有する有機薄膜パターンは、フォト工程でないマスターモールドという別途の装備を用いると共に、後述する表面エネルギーの差を用いて形成されることができる。

以下、図５ａ乃至図５ｆに図示された段差を有する有機薄膜パターン１０７が形成できる技術的な原理とそれによる技術具現が可能な条件について具体的に説明する。

まず、図５ｄにおいて、有機物質１０７ａがマスターモールド１５０から分離されて、第１薄膜パターン１０４が形成された基板１０２に付着されるには、基板１０２の表面エネルギー（γ１）は有機物質１０７ａの表面エネルギー（γ２）及びマスターモールド１５０の表面エネルギー（γ３）より大きくなければならない。（γ１＞γ２、γ１＞γ３）

ここで、表面エネルギー（γ）は、ある物質が空気と界面をなすときに要るエネルギーをいう。表面エネルギー（γ）の高い物質は空気と界面をなすときのエネルギーが高いため、空気と界面をなし難く、前記表面エネルギー（γ）の高い物質は、表面エネルギー（γ）の低い物質と界面をなし易い。即ち、表面エネルギー（γ）の低い流動性物質が表面エネルギー（γ）の高い固状物質の表面に蒸着されると、前記固状物質の表面上で前記流動性物質が広く広まることになる。前記流動性物質が前記固状物質より空気と界面をなそうとする特性が更に強く、前記固状物質は空気より前記流動性物質と界面をなそうとする特性が更に強いためである。表面エネルギー（γ３）を有する第１の固状物質上に蒸着された樹脂物質（その表面エネルギーはγ２）が表面エネルギー（γ１）を有する第２の固状物質と接触すると（ここで、γ１＞γ２、γ１＞γ３）、前記樹脂物質が前記第２の固状物質に移動されるが、これは前記第１の固状物質が前記第２の固状物質より空気と界面をなし易く、前記樹脂物質が前記第１固状物質より前記第２の固状物質と界面をなし易いためである。従って、本発明の方法においては、基板１０２と、マスターモールド１５０上に形成された有機物質１０７ａとを接合する際に両者に機械的な圧力をかける必要はない。即ち、上述したように、必要なのは双方を接触させることだけである。

前述した特性を示す表面エネルギー（γ）の差を用いて表面エネルギー（γ）の低いマスターモールド１５０から有機物質１０７ａが容易に分離できることになる。これと反対に、相対的に表面エネルギー（γ）の高い基板１０２は相対的に表面エネルギー（γ）の小さい有機物質１０７ａと界面をなそうとする性質が強くなる。即ち、有機物質１０７ａと界面をなそうとする性質が強いという意味は、互いに粘着しようとする粘着力が強くなることを意味する。

したがって、本発明は、このような表面エネルギー（γ）の性質を用いてフォト工程でない成型工程を用いて段差を有する有機薄膜パターンが形成できることになる。

このために、基板１０２の表面エネルギーは、７０ｍＮ／ｍ以上でなければならない（ここで、ｍＮ／ｍ単位は、ｍＪ／ｍ^２に換算して表現することもできる）。一般に、ガラス（glass）基板の場合、表面エネルギーは１００ｍＮ／ｍ以上の値を有する。しかしながら、もし４０ｍＮ／ｍ以下の表面エネルギーを有する基板を用いる場合、Ｏ_２プラズマ処理などを通じて表面エネルギーが７０ｍＮ／ｍ以上になるようにする。即ち、親水性の程度は、即ち表面エネルギーと比例関係を有することになることにより、Ｏ_２プラズマ処理を通じて基板１０２を親水化させると共に、７０ｍＮ／ｍ以上の表面エネルギーを有することになる。

マスターモールド１５０で基板を用いる場合、表面エネルギーは、第１薄膜パターン１０４が形成された基板１０２の表面エネルギーより相対的に小さくなければならない。このために、マスターモールド用基板１５０はふっ素（F）を含有するＣＦ_４及びＳＦ_６プラズマ処理を通じて表面を疎水化させることによって、表面エネルギーを１５〜４０ｍＮ／ｍ程度に下げられることになる。

有機物質１０７ａは、液状前駆体のポリマーであるレジン（resin）でなければならなくて、その表面エネルギーは、第１薄膜パターン１０４が形成された基板１０２の表面エネルギーより相対的に小さくなければならない。ここで、液状高分子前駆体形態のレジンは、アクリレート系モノマーにホスフィンオキサイド及びケトンのうち、少なくともいずれか１つの光開始剤が添加されることにより製造される。より具体的には、アクリレート系モノマーが９０〜９８％程度含まれており、ホスフィンオキサイド及びケトンのうち、少なくともいずれか１つが２〜１０％程度含まれている。ここで、有機物質は好ましくはトリデカフルオロ及びテトラヒドロオクチル・トリクロロシランのうちの少なくとも１つを含むプライマからなる。そして、有機物質の好適な粘度は１〜５０ｃＰである。

このような液状前駆体のポリマーであるレジンは、２０〜４４ｍＮ／ｍ程度の表面エネルギー値を有する。

これによって、基板の表面エネルギー（γ１）、有機物質の表面エネルギー（γ２）、マスターモールド１５０の表面エネルギー（γ３）は、γ１＞γ２、γ１＞γ３の関係を有することになる。

その結果、図５ｄにおいて、表面エネルギーが相対的に最も大きい基板１０２と有機物質１０７ａとの粘着力が増加し、有機物質１０７ａとマスターモールド１５０との間の粘着力は低下することによって、有機物質１０７ａが第１薄膜パターン１０４が形成された基板１０２に付着できることになる。

前述した表面エネルギーの以外に界面面積に従う条件が追加されることができる。

即ち、マスターモールド１５０上の有機物質１０７ａが基板１０２上に伝えられるようにするためには、数式２を満足しなければならない。

［数式２］
Ａ２３（γ２＋γ３−γ２３）＜A１２（γ２＋γ１―γ１２）
（Ａ２３：有機物質とマスターモールド用基板との接触面積、Ａ１２：有機物質と基板との接触面積、γ２３：有機物質とマスターモールド用基板間の相互表面エネルギー、γ１２：基板と有機物質との間の相互表面エネルギー）

ここで、Ａ２３はマスターモールド用基板１５０上に形成された第２薄膜パターン１５２の個数が多くなれば、それほど接触面積は広くなることになり、Ａ１２はまた基板１０２上の第１薄膜パターン１０４の個数が多くなれば、それほど接触面積は広くなることになる。結果的に、Ａ２３及びＡ１２は、各々の薄膜パターンの個数によって変わることになる。

したがって、前記数式２の満足の可否は、Ａ２３及びＡ１２値により変わることができるので、次のように場合を分けて考察する。

まず、Ａ２３≦Ａ１２、または、Ａ２３／Ａ１２＝１．５の場合には、γ２３を増加させ、γ１２を減少する方向に設計しなければならない。ここで、γ２３を増加させるという意味は、有機物質１０７ａとマスターモールド用基板１５０との反撥力を増加させるのであり、γ１２を減少させるという意味は、有機物質１０７ａとマスターモールド用基板１５０との粘着力を増加させるのである。ここで、基板１０２は親水性であり、マスターモールド１５０は疎水性であるから、親水性有機物質１０７ａを用いる場合、γ２３は増加され、γ１２は減少できることになる。

結果的に、Ａ２３＝Ａ１２、または、Ａ２３／Ａ１２＝１．５の場合には、有機物質１０７ａの親水性の程度を調節することによって、数式２を満足させることになる。親水性有機物質１０７ａは、親水性アクリレートモノマーを用いることで、有機物質１０７ａを親水化させることになる。または、Ｏ_２プラズマ処理をすることで、有機物質１０７ａの表面を親水化することもできる。

次に、Ａ２３／Ａ１２＞１．５の場合には数式を満足することが多少困難であり得る。この場合は、有機物質１０７ａの表面にスプレーまたはコーティング方式などを用いてプライマなどの粘着物質を形成させる。これによって、有機物質１０７ａは、第１薄膜パターン１０４が形成された基板１０２上に接着させることができることになる。

その結果、第１薄膜パターン１０４が形成された基板１０２上に段差を有する有機薄膜パターン１０７が形成できることになる。図１１（ａ）及び（ｂ）はテスト基板の上面からの拡大写真である。有機物質１０７上の段差は色の違い（濃淡）によって表されている。図１１（ａ）及び（ｂ）は、段差が渦巻状及び縞状に形成された例をそれぞれ示している。

以下、図６乃至図１０ｅを参照して、詳述した方式により形成された段差を有する有機薄膜パターンの製造方法が液晶表示パネルの薄膜トランジスタアレイ基板に利用できることを説明する。

まず、図６は通常の薄膜トランジスタアレイ基板を示す平面図であり、図７は図１に図示された薄膜トランジスタアレイ基板をＩ−Ｉ’線に沿って切断して示す断面図である。

図６及び図７に図示された薄膜トランジスタアレイ基板は、下部基板２４２の上に有機ゲート絶縁膜２４４を挟んで交差するように形成されたゲートライン２０２及びデータライン２０４と、その交差部毎に形成された薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以下、“ＴＦＴ”という）２０６と、その交差構造で設けられたセル領域に形成された画素電極２１８とを具備する。そして、ＴＦＴアレイ基板は画素電極２１８と以前段のゲートライン２０２の重畳部に形成されたストレージキャパシタ２２０を具備する。

ＴＦＴ２０６は、ゲートライン２０２に接続されたゲート電極２０８と、データライン２０４に接続されたソース電極２１０と、画素電極２１８に接続されたドレーン電極２１２と、ゲート電極２０８と重畳され、ソース電極２１０とドレーン電極２１２との間にチャンネルを形成する活性層２１４とを具備する。活性層２１４は、データライン２０４、ソース電極２１０及びドレーン電極２１２と重畳されるように形成され、ソース電極２１０とドレーン電極２１２との間のチャンネル部を更に含む。活性層２１４の上にはデータライン２０４、ソース電極２１０及びドレーン電極２１２とオーミック接触のためのオーミック接触層２４８が更に形成される。ここで、活性層２１４及びオーミック接触層２４８を半導体パターン２４７と命名する。

このようなＴＦＴ２０６は、ゲートライン２０２に供給されるゲート信号に応答してデータライン２０４に供給される画素電圧信号が画素電極２１８に充電されて維持されるようにする。

画素電極２１８は保護膜２５０を貫通する接触ホール２１６を通じてＴＦＴ２０６のドレーン電極２１２と接続される。画素電極２１８は、充電された画素電圧により図示しない上部基板に形成される共通電極と電位差を発生させることになる。この電位差によりＴＦＴアレイ基板とカラーフィルターアレイ基板との間に位置する液晶が誘電異方性により回転することになり、図示しない光源から画素電極２１８を経由して入射される光を上部基板側に透過させることになる。

ストレージキャパシタ２２０は、前段ゲートライン２０２と画素電極２１８により形成される。ゲートライン２０２と画素電極２１８との間には有機ゲート絶縁膜２４４及び保護膜２５０が位置することになる。このようなストレージキャパシタ２２０は、画素電極２１８に充電された画素電圧が次の画素電圧が充電されるまで維持されるように助けを与えることになる。

このようなＴＦＴアレイ基板は、ＴＦＴ１０６のゲート電極２０８に、図８に示すように、ゲート電圧（Ｖｇ）が供給され、ソース電極２１０にはデータ電圧（Ｖｄ）が供給される。ＴＦＴ２０６のゲート電極２０８にＴＦＴ２０６の臨界電圧以上のゲート電圧（Ｖｇ）が印加されればソース電極２１０とドレーン電極２１２との間にチャンネルが形成されながらデータ電圧（Ｖｄ）がＴＦＴのソース電極２１０とドレーン電極２１２を経由して液晶セル（Ｃｌｃ）とストレージキャパシタ２２０（Ｃｓｔ）に充電される。

ここで、データ電圧（Ｖｄ）と液晶セル（Ｃｌｃ）に充電される電圧（Ｖｌｃ）の差であるフィードスルー電圧（Feed Through Voltage；△Ｖｐ）は下記の数式３と定義される。

ここで、ＣｇｄはＴＦＴのゲート電極とドレーン電極との間に形成される寄生キャパシタであり、△ＶｇはＶｇｈ電圧とＶｇｌ電圧との電圧の差である。

このようなフィードスルー電圧（△Ｖｐ）は、フリッカーなどの残像を表れるようにする等、画質低下の要因となっている。これによって、数式３によりフィードスルー電圧（△Ｖｐ）を最小化するために、ストレージキャパシタ２２０の容量（Ｃｓｔ）を最大化することによって、画質低下を減少させることができることになる。

ここで、ストレージキャパシタ２２０容量（Ｃｓｔ）は数式１により電極面積Ａに比例し、電極間の長さに反比例する。この際、ストレージキャパシタ２２０の容量（Ｃｓｔ）を高めるために電極の面積を広げることになれば開口率が減少する問題がある。

結局、面積は固定させ、電極間の長さを小さくすることで、ストレージキャパシタ２２０の容量（Ｃｓｔ）が最大化できることになる。

ここで、本願発明で提案された段差を有する有機物パターン形成方法を用いて、図９に示すように、ストレージキャパシタ２２０で段差を有する有機ゲート絶縁膜２４４を形成する。これによって、ストレージキャパシタ２２０をなす画素電極２１８とゲートライン１０２との間の距離を狭められることになることで、ストレージキャパシタ２２０の容量（Ｃｓｔ）が最大化できることになる。

その結果、フィードスルー電圧（△Ｖｐ）が最小化することによって、画質低下を減少させることができることになる。

以下、図１０ａ乃至図１０ｄを用いて、図７に図示された薄膜トランジスタアレイ基板の形成方法を説明すれば、次の通りである。

まず、下部基板２４２上にスパッタリング方法などの蒸着方法によりゲート金属層が形成された後、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程でゲート金属層がパターニングされることにより、図１０ａに示すように、ゲートライン２０２、ゲート電極２０８を含むゲートパターンが形成される。

以後、図５ａ乃至図５ｆに図示された薄膜パターンの形成方法を用いて、図１０ｂに示すように、ゲートライン２０２と重畳される領域で相対的に低い厚さを有する段差付けた有機ゲート絶縁膜２４４を形成する。即ち、図１０ａでのゲートライン２０２、ゲート電極２０８は、図５ａでの第１薄膜パターン１０４と対応し、図５ｆに図示された有機ゲート絶縁膜２４４は段差付けた有機薄膜パターン１０７と対応することになる。これを除いては、有機ゲート絶縁膜２４４の形成方法は、図５ａ乃至図５ｆと同一な方式により形成されるので、以下の詳細な説明は省略する。

有機ゲート絶縁膜２４４が形成された下部基板２４２上に非晶質シリコン層、ｎ＋非晶質シリコン層、そしてソース／ドレーン金属層が順次に形成される。

ソース／ドレーン金属層の上に回折マスクを用いたフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程などを用いて、図１０ｃに示すように、データライン（図示していない）、ソース電極２１０、ドレーン電極２１２を含むソース／ドレーンパターンと、ソースドレーンパターンの下部にオーミック接触層２４８と活性層２１４を含む半導体パターン２４７が形成される。

一方、半導体パターン２４７は、別途のマスク工程を用いてソース／ドレーンパターンとは別に形成されることができる。

ソース／ドレーンパターンが形成された有機ゲート絶縁膜２４４上にＰＥＣＶＤなどの蒸着方法により保護膜２５０が全面形成された後、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程によりパターニングされることによって、図１０ｄに示すように、接触ホール２１６が形成される。接触ホール２１６は保護膜２５０を貫通してドレーン電極２１２が露出されるように形成される。

保護膜２５０上にスパッタリングなどの蒸着方法により透明電極物質が全面蒸着された後、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程を通じて透明電極物質がパターニングされることにより、図１０ｅに示すように、画素電極２１８が形成される。画素電極２１８は接触ホール２１６を通じてドレーン電極２１２と電気的に接続される。また、画素電極２１８は、有機ゲート絶縁膜２４４のうち、相対的に低い厚さを有する領域及び保護膜２５０を挟んで前段ゲートライン２０２と重畳されるように形成されることによって、ストレージキャパシタ２２０を構成する。

一方、本発明に係る薄膜パターンの製造方法は、液晶表示素子（ＬＣＤ）に限るのでなく、電界放出表示素子（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）及び電界発光素子（ＥＬ）等、いかなる表示素子の工程に用いられることができる。

フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により薄膜パターンを形成する工程を示す工程図である。 フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により薄膜パターンを形成する工程を示す工程図である。 フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により薄膜パターンを形成する工程を示す工程図である。 無機絶縁膜により絶縁される薄膜パターンを示す図である。 有機絶縁膜により絶縁される薄膜パターンを示す図である。 段差を有する有機絶縁膜により絶縁される薄膜パターンを示す図である。 本発明の実施形態に係る薄膜パターンの製造方法を示す工程図である。 本発明の実施形態に係る薄膜パターンの製造方法を示す工程図である。 本発明の実施形態に係る薄膜パターンの製造方法を示す工程図である。 本発明の実施形態に係る薄膜パターンの製造方法を示す工程図である。 本発明の実施形態に係る薄膜パターンの製造方法を示す工程図である。 本発明の実施形態に係る薄膜パターンの製造方法を示す工程図である。 液晶表示素子の薄膜トランジスタアレイ基板を示す平面図である。 図６のＩ−Ｉ’線を切取って示す断面図である。 液晶表示素子に供給される電圧を示す波形図である。 図５ａ乃至図５ｆに図示された薄膜パターンの製造方法により形成されたゲート絶縁膜を含む薄膜トランジスタアレイ基板を示す断面図である。 図９に図示された薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を示す工程図である。 図９に図示された薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を示す工程図である。 図９に図示された薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を示す工程図である。 図９に図示された薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を示す工程図である。 図９に図示された薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を示す工程図である。 図１１は基板の一部分を上面から写した拡大写真である。

符号の説明

２、１０２ 基板
４、１０４ 第１薄膜パターン
６ 絶縁膜
７ 有機絶縁膜
８、１５２ 第２薄膜パターン
１０、１０８、１１０ 第３薄膜パターン
５ フォトレジストパターン
１５０ マスターモールド用基板
１０７ａ 有機物質
１０７ 有機薄膜パターン
２０、２２０ ストレージキャパシタ
２０２ ゲートライン
２４４ 有機ゲート絶縁膜
２５０ 保護膜
２０８ ゲート電極
２０６ 薄膜トランジスタ
２１８ 画素電極

Claims (37)

1. 基板上に導電性第１薄膜パターンを形成するステップ、
   第２薄膜パターンが形成されたマスターモールドを設けるステップ、
   前記第２薄膜パターンが形成されたマスターモールド上に有機物を塗布するステップ、
   前記第１薄膜パターン及び前記基板の表面が前記有機物と接触するように前記基板と前記マスターモールドとを合着するステップ、
   前記有機物を硬化するステップ、及び
   前記基板とマスターモールドを分離して、前記第１薄膜パターンが形成された基板上に前記第２薄膜パターンにより段差を有することになる有機薄膜パターンを形成するステップ、
   を含むことを特徴とする薄膜パターンの製造方法。
2. 前記基板の表面エネルギーは、前記有機物の表面エネルギー及び前記マスターモールドの表面エネルギーより大きいことを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの製造方法。
3. 前記基板の表面は、Ｏ_２プラズマにより親水化処理されることを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの製造方法。
4. 前記基板の表面エネルギーは、７０〜１００ｍＮ／ｍであることを特徴とする請求項２記載の薄膜パターンの製造方法。
5. 前記マスターモールド上に塗布される有機物は、液状前駆体のポリマーであるレジンであって、アクリレート系モノマーとホスフィンオキサイド及びケトンのうち、少なくともいずれか１つの光開始剤を含むことを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの製造方法。
6. 前記有機物が、トリデカフルオロ及びテトラヒドロオクチル・トリクロロシランのうちの少なくとも１つを含むプライマからなることを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの製造方法。
7. 前記有機物内でアクリレート系モノマーの含有量は９０〜９８％であり、前記ホスフィンオキサイド及びケトンのうち、少なくともいずれか１つの含有量は２〜１０％であることを特徴とする請求項５記載の薄膜パターンの製造方法。
8. 前記有機物の表面エネルギーは、２０〜４５ｍＮ／ｍであることを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの製造方法。
9. 前記有機物の粘度が１〜５０ｃＰであることを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの製造方法。
10. 前記マスターモールドの表面は、ＣＦ_４プラズマまたはＳＦ_６プラズマのうち、いずれか１つにより疎水化処理されたことを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの製造方法。
11. 前記マスターモールドの表面エネルギーは、１５〜４０ｍＮ／ｍであることを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの製造方法。
12. 前記有機物のアクリレート系モノマーは親水性であることを特徴とする請求項７記載の薄膜パターンの製造方法。
13. 前記第２薄膜パターンが形成されたマスターモールド上に有機物を塗布した後、前記有機物の表面に粘着剤を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの製造方法。
14. 基板上にゲートライン、前記ゲートラインと接続されるゲート電極を含むゲートパターンを形成するステップと、
    所定の薄膜パターンを具備するマスターモールドを設けるステップと、
    前記薄膜パターンが形成されたマスターモールド上に有機物を塗布するステップと、
    前記ゲートパターン及び前記基板の表面が前記有機物と接触すると共に、前記薄膜パターンと前記ゲートラインが対向するように前記基板と前記マスターモールドとを合着するステップと、
    前記有機物を硬化するステップと、
    前記基板及びマスターモールドを分離して前記基板上に前記ゲートラインと重畳される領域で相対的に小さな厚さを有する有機ゲート絶縁膜を形成するステップと、
    を含むことを特徴とする平板表示素子の製造方法。
15. 前記基板の表面エネルギーは、前記有機物及び前記マスターモールドの表面エネルギーより大きいことを特徴とする請求項１４記載の平板表示素子の製造方法。
16. 前記基板の表面は、Ｏ_２プラズマにより親水化処理されることを特徴とする請求項１４記載の平板表示素子の製造方法。
17. 前記基板の表面エネルギーは、７０〜１００ｍＮ／ｍであることを特徴とする請求項１５記載の平板表示素子の製造方法。
18. 前記マスターモールド上に塗布される有機物は液状前駆体のポリマーであるレジンであって、アクリレート系モノマーとホスフィンオキサイド及びケトンのうち、少なくともいずれか１つの光開始剤を含むことを特徴とする請求項１４記載の平板表示素子の製造方法。
19. 前記有機物が、トリデカフルオロ及びテトラヒドロオクチル・トリクロロシランのうちの少なくとも１つを含むプライマからなることを特徴とする請求項１４記載の平板表示素子の製造方法。
20. 前記有機物内でアクリレート系モノマーの含有量は９０〜９８％であり、前記ホスフィンオキサイド及びケトンのうち、少なくともいずれか１つの含有量は２〜１０％であることを特徴とする請求項１８記載の平板表示素子の製造方法。
21. 前記有機物の表面エネルギーは、２０〜４５ｍＮ／ｍであることを特徴とする請求項１５記載の平板表示素子の製造方法。
22. 前記マスターモールドの表面は、ＣＦ_４プラズマまたはＳＦ_６プラズマのうち、いずれか１つにより疎水化処理されたことを特徴とする請求項１４記載の平板表示素子の製造方法。
23. 前記有機物の粘度が１〜５０ｃＰであることを特徴とする請求項１４記載の平板表示素子の製造方法。
24. 前記マスターモールドの表面エネルギーは、１５〜４０ｍＮ／ｍであることを特徴とする請求項１５記載の平板表示素子の製造方法。
25. 前記有機物のアクリレート系モノマーは親水性であることを特徴とする請求項２０記載の平板表示素子の製造方法。
26. 前記薄膜パターンが形成されたマスターモールド上に有機物を塗布した後、前記有機物の表面に粘着剤を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項１４記載の平板表示素子の製造方法。
27. 前記有機ゲート絶縁膜上に半導体パターンを形成するステップ、
    前記半導体パターン上にソース電極及びドレーン電極、前記ゲートラインと交差するデータラインを形成するステップ、
    前記ドレーン電極を露出させる接触ホールを有する保護膜を形成するステップ、及び
    前記接触ホールを通じて前記ドレーン電極と接触し、前記相対的に低い厚さを有する有機ゲート絶縁膜を挟んで前記ゲートラインとストレージキャパシタをなす画素電極を形成するステップ、
    を含むことを特徴とする請求項１４記載の平板表示素子の製造方法。
28. 請求項１から１２いずれか一項記載の製造方法によって製造された薄膜パターンを有する装置。
29. 薄膜パターンを有する装置であって、
    基板、
    該基板上に形成された導電性薄膜パターン、及び
    該基板及び該導電性薄膜パターン上に接合された有機物からなる有機薄膜パターンであって、外側表面に段差を有する有機薄膜パターン
    を含み、
    該有機薄膜パターンが、該段差に対応する表面を有するマスターモールドから分離され移されたものであり、
    該基板の表面エネルギーが該有機物及び該マスターモールドの表面エネルギーよりも大きいことを特徴とする装置。
30. 前記基板の表面は、Ｏ_２プラズマにより親水化処理されることを特徴とする請求項２９記載の装置。
31. 前記基板の表面エネルギーは、７０〜１００ｍＮ／ｍであることを特徴とする請求項２９記載の装置。
32. 前記マスターモールド上に塗布される有機物は、液状前駆体のポリマーであるレジンであって、アクリレート系モノマーとホスフィンオキサイド及びケトンのうち、少なくともいずれか１つの光開始剤を含むことを特徴とする請求項２９記載の装置。
33. 前記有機物が、トリデカフルオロ及びテトラヒドロオクチル・トリクロロシランのうちの少なくとも１つを含むプライマからなることを特徴とする請求項２９記載の装置。
34. 前記有機物内でアクリレート系モノマーの含有量は９０〜９８％であり、前記ホスフィンオキサイド及びケトンのうち、少なくともいずれか１つの含有量は２〜１０％であることを特徴とする請求項３２記載の装置。
35. 前記有機物の表面エネルギーは、２０〜４５ｍＮ／ｍであることを特徴とする請求項２９記載の装置。
36. 前記有機物の粘度が１〜５０ｃＰであることを特徴とする請求項２９記載の装置。
37. 前記有機物のアクリレート系モノマーは親水性であることを特徴とする請求項３４記載の装置。

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