JP2004294805A

JP2004294805A - 液晶表示装置、表示装置の製造方法、パターニング方法

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Publication number: JP2004294805A
Application number: JP2003087618A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakajima; 健中嶋
Original assignee: Advanced Display Inc
Current assignee: Advanced Display Inc
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】表示品質の劣化が抑制され、高歩留りで製造される液晶表示装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる液晶表示装置は、液晶層を挟んで互いに対向して配置された一対の基板を備える液晶表示装置であって、基板上に設けられた絶縁膜７と、絶縁膜の上に設けられた有機膜８と、絶縁膜の一部を除去することにより、設けられたコンタクトホール１２と、コンタクトホール１２の上に設けられた導電性薄膜９とを備えている。コンタクトホール１２が、絶縁膜７の上に形成された有機膜８をコンタクトホール１２に対応する開口部３０及び開口部２０の周辺に設けられ露光装置の解像度以下の幅のスリットパターン２１を有するマスクを用いて露光されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置、表示装置の製造方法、膜のパターニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置は、それぞれの上面および下面に電極を備えた２枚の基板の間に液晶からなる液晶層が挟持され、さらに２枚の基板の上下に偏光板が設置され、透過型のものでは背面にバックライトが設置された構造を有している。これらの基板の電極を有する表面には、いわゆる配向処理がなされ、液晶分子の向きを平均的に表わしたダイレクタが所望の液晶には複屈折性があり、バックライトから偏光板を通して入射された光は複屈折により楕円偏光に変化し、反対側の偏光板に入射される。この状態で、上下の電極間に電圧を印加すると、ダイレクタの配列状態が変化して液晶層の複屈折率が変化し、反対側の偏光板に入射される楕円偏光状態が変化し、したがって、液晶表示装置を透過する光強度およびスペクトルが変化する電気光学効果が得られる。
【０００３】
液晶表示装置には、バックライト（背面光源）をその背面又は側方に設置して、画像表示を行う透過型液晶表示装置と、基板に反射板を設置し、周囲光を反射板表面で反射させることにより画像表示を行う反射型液晶表示装置とがある。この透過型液晶表示装置は、周囲光が非常に明るい場合には、周囲光に比べて表示光が暗いため表示を観察できないという問題がある。他方、反射型液晶表示装置は、周囲光が暗い場合には視認性が極端に低下するという欠点を有する。
【０００４】
これらの問題点を解決するために、光の一部を透過し、また光の一部を反射する半透過型反射膜を用いた液晶表示装置（以下、半透過型液晶表示装置）が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。さらに、本件の出願人は良好な散乱特性を得るために絶縁膜の上に有機膜を設け、有機膜の表面に凸凹パターンを形成する半透過型液晶表示装置の開発を行っている（例えば、特許文献４）。
【０００５】
この半透過型液晶表示装置に用いられるＴＦＴアレイ基板では例えば、ガラス基板等の基板上にゲート配線となる第１の金属薄膜（たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金等）を形成する。次に、ＳｉＮ等の第１の絶縁膜、ａ−Ｓｉ等の半導体能動膜、ｎ−ａ−Ｓｉ等のオーミックコンタクト膜４を連続で成膜する。その上からソース配線、ソース電極、ドレイン電極となる第２の金属薄膜（たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金）を形成する。さらに第２の絶縁膜及び有機膜を設ける。画素電極を設ける部分等では第１の絶縁膜、第２の絶縁膜及び有機膜を除去し、ＩＴＯ等の透明導電膜を形成する。そして、透明導電膜の上に反射電極を形成している。
しかし、絶縁膜の上に有機膜を設ける液晶表示装置では以下のような問題点があった。この問題点について図３を用いて説明する。図３（ａ）はマスクパターンの平面図、図３（ｂ）はマスクパターンの断面図、図３（ｃ）はＴＦＴアレイ基板の断面図である。７は絶縁膜、８は有機膜、２０は開口部、３０は遮光部である。
【０００６】
有機膜及び絶縁膜を除去する工程では、図３（ａ）に示すような開口部２０を有するマスクパターン３０を用いて光を照射する。このとき、開口部２０からの光の拡がりによって、開口部に対応した領域の周辺にも光が漏れ、光が照射される。アルカリ現像液等で現像すると、光を照射した部分（開口部に対応した領域及びその周辺）の有機膜８が溶解する。しかし、周辺の領域は光が完全に照射されておらず、光量が少ない。そのため、周辺の領域は現像しても完全に除去されず、有機膜８はテーパ形状になるがテーパ角は大きくなってしまう。その後、ドライエッチングを行うことで絶縁膜７及び有機膜８の一部が除去され、図３（ｃ）のようなパターンが形成される。
【０００７】
このようにして有機膜８及び絶縁膜７を除去した場合、絶縁膜７のテーパ角度が大きくなってしまい、段差部分で上部に形成された透明導電膜が断線することがあった。ドライエッチング後の絶縁膜７のテーパ角度はドライエッチング前の有機膜８のテーパ形状が反映されるため、制御することが困難であった。例えば、絶縁膜のテーパ角度が７０度となった場合、段差部分で段切れが生じることがあった。このような段切れにより配線や電極の抵抗が劣化し、表示品質が劣化するという問題点があった。さらには、段切れによってドット落ちが多数発生し歩留りが低下するといった問題点があった。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−３３３５９８号公報
【特許文献２】
特開２０００−１９５６３号公報
【特許文献３】
特開２０００−３０５１１０号公報
【特許文献４】
特願２００２−０４８０７４号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の液晶表示装置では、表示品質の劣化や歩留りが低下するという問題点があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、表示品質の劣化が抑制され、高歩留りで製造される液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる液晶表示装置は、液晶層を挟んで互いに対向して配置された一対の基板を備える液晶表示装置であって、前記一対の基板のうちの一方の基板上に設けられ、テーパ角度が６０度以下の絶縁膜（例えば、本実施の形態における絶縁膜７）と、前記絶縁膜の一部を除去することにより、設けられたコンタクトホール（例えば、本実施の形態におけるコンタクトホール１２）と、前記コンタクトホールの上に設けられた導電性薄膜（例えば、本実施の形態における導電性薄膜９）とを備えるものである。これにより、コンタクトホールでの導電性薄膜の段切れを防ぐことができる。
【００１１】
上述の液晶表示装置の好適な実施例は前記コンタクトホールが、前記絶縁膜の上に形成された感光性材料（例えば、本実施の形態における有機膜８）を前記コンタクトホールに対応する開口部（例えば、本実施の形態における開口部２０）及び前記開口部の周辺に設けられ露光装置の解像度以下の幅のスリットパターン（例えば、本実施の形態におけるスリットパターン２１）を有するマスクを用いて露光することにより形成されたものである。
【００１２】
上述の液晶表示装置は前記感光性材料が有機膜であり、当該有機膜が前記絶縁膜の上に設けられていてもよい。
【００１３】
本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は液晶層を挟んで互いに対向して配置された一対の基板を備える液晶表示装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちの一方の基板上に絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜の上に感光性材料を塗布するステップと、前記絶縁膜を露出させるよう、前記感光性材料の一部を除去するステップと、前記絶縁膜及び前記感光性材料の一部を除去してコンタクトホールを形成するステップと、前記コンタクトホールの上に導電性薄膜を形成するステップとを備え、前記感光性材料の一部を除去するステップでは、パターンを形成する開口部と開口部の周辺に設けられ、露光装置の解像度以下のパターンを有するマスクを用いて露光されるものである。これにより、コンタクトホールでの導電性薄膜の段切れを防ぐことができる。
【００１４】
上述の液晶表示装置の製造方法の好適な実施例は前記感光性材料が有機膜である。
【００１５】
上述の液晶表示装置の製造方法の別の好適な実施例は前記感光性材料がレジストであり、前記レジストを全て除去するステップをさらに備えるものである。
【００１６】
上述の液晶表示装置の製造方法において前記コンタクトホールを形成するステップでは、ドライエッチングにより前記感光性材料及び前記絶縁膜を同時に除去することが望ましい。これにより、コンタクトホールでの導電性薄膜の段切れを防ぐことができる。
【００１７】
本発明にかかる膜のパターニング方法は下地膜を成膜するステップと、前記下地膜の上に感光性材料を塗布するステップと、前記感光性材料を、ホールを形成するための開口部及び開口部の周辺に設けられたスリットパターンを有するマスクを用いて露光するステップと、前記感光性材料を現像するステップと、前記感光性材料及び前記下地膜をエッチングするステップとを有するものである。これにより、下地膜のホール端部における立ち上がりをなだらかにすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１にかかる半透過型液晶表示装置の製造プロセスフローを示す。この製造プロセスでは、６回の写真工程により半透過型ａ−ＳｉのＴＦＴアレイを製造している。
【００１９】
まず、絶縁性基板としてガラス基板を洗浄して表面を清浄化する。絶縁性基板には、ガラス基板等の透明な絶縁性基板を用いる。また、絶縁性基板の厚さは任意でよいが、液晶表示装置の厚さを薄くするために１．１ｍｍ厚以下のものが好ましい。絶縁性基板が薄すぎる場合には各種の成膜やプロセスの熱履歴によって基板の歪みが生じるためにパターニング精度が低下するなどの不具合を生じるので、絶縁性基板の厚さは使用するプロセスを考慮して選択する必要がある。また、絶縁性基板がガラスなどの脆性破壊材料からなる場合、基板の端面は面取りを実施しておくことが、端面からのチッピングによる異物の混入を防止する上で好ましい。また、絶縁性基板の一部に切り欠きを設けて基板の向きが特定できるようにすることが、各プロセスでの基板処理の方向が特定できることでプロセス管理がしやすくなることより好ましい。
【００２０】
つぎに、スパッタリングなどの方法で第１の金属薄膜１を成膜する。第１の金属薄膜１としては、たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金などあるいはこれらの積層からなる１００ｎｍから５００ｎｍ程度の膜厚の薄膜を用いることができる。好適な実施例では、２００ｎｍの膜厚のクロムが用いられる。第１の金属薄膜１上には、後述の工程でドライエッチングによりコンタクトホールが形成され、導電性薄膜が形成されるので、表面酸化が生じにくい金属薄膜や酸化されても導電性を有する金属薄膜を第１の金属薄膜１に用いることが好ましく、少なくとも表面がクロム、チタン、タンタル、モリブデンなどのうちのいずれかであることが好ましい。また、第１の金属薄膜１として、異種の金属薄膜を積層した金属薄膜や膜厚方向に組成の異なる金属薄膜を用いることもできる。また、第１の金属薄膜１としてアルミニウムを含む材料を用いた場合は、少なくとも表面が１０〜１０００μΩ程度の比抵抗を有する窒化アルミニウムであることが好ましい。
【００２１】
つぎに、第１のフォトリソグラフィープロセス（写真工程）で第１の金属薄膜１をゲート電極およびゲート配線、補助容量電極および補助容量配線をパターニングする。これにより、図１（ａ）で示される構造が形成される。フォトリソグラフィープロセスはＴＦＴアレイ基板を洗浄後、感光性レジストを塗布・乾燥したのちに、所定のパターンが形成されたマスクパターンを通して露光し、現像することで写真製版的にＴＦＴアレイ基板上にマスクパターンを転写したレジストを形成し、感光性レジストを加熱硬化させたのちにエッチングを行い、感光性レジストを剥離することで行われる。感光性レジストとＴＦＴアレイ基板との濡れ性が不良で、感光性レジストのはじきが生じる場合には、塗布前にＵＶ洗浄を実施したり、濡れ性改善のためにＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を蒸気塗布するなどの処理を行う。また、感光性レジストとＴＦＴアレイ基板との密着性が不良で、剥がれが生じる場合には加熱硬化温度を高くしたり、時間を長くしたりするなどを行う。第１の金属薄膜１のエッチングは、公知のエッチャント（たとえば、第１の金属薄膜１がクロムからなる場合には、第二硝酸セリウムアンモンおよび硝酸が混合されてなる水溶液）を用いてウェットエッチングでエッチング可能である。また、第１の金属薄膜１のエッチングはパターンエッジがテーパ形状となるようにエッチングすることが、他の配線との段差での短絡を防止する上で好ましい。ここで、テーパ形状とは断面が台形状になるようにパターンエッジがエッチングされることをいう。また、この工程でゲート電極およびゲート配線、補助容量電極および補助容量配線を形成することを示したが、その他にＴＦＴアレイ基板を製造する上で必要な各種のマーク類や配線が形成される。
【００２２】
つぎに、プラズマＣＶＤにより第１の絶縁膜２、半導体能動膜３、オーミックコンタクト膜４を連続で成膜する。ゲート絶縁膜となる第１の絶縁膜２としてはＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｙ膜、ＳｉＯｚＮｗ膜やこれらの積層膜が用いられる（なお、ｘ、ｙ、ｚ、ｗはそれぞれ正数である）。第１の絶縁膜２の膜厚は３００ｎｍから６００ｎｍ程度とする。膜厚が薄い場合にはゲート配線とソース配線の交差部で短絡を生じやすく、第１の金属薄膜１の厚さ程度以上とすることが好ましい。膜厚が厚い場合にはＴＦＴのＯＮ電流が小さくなり、表示特性が低下することからなるべく薄くすることが好ましい。好ましい実施例では、３００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜した後、１００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜することにより、第１の絶縁膜２を形成する。
【００２３】
半導体能動膜３としてはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）膜が用いられる。半導体能動膜３の膜厚は１００ｎｍから３００ｎｍ程度とする。膜厚が薄い場合には後述するオーミックコンタクト膜４のドライエッチ時の消失が発生し、厚い場合にはＴＦＴのＯＮ電流が小さくなることより、オーミックコンタクト膜４のドライエッチ時のエッチング深さの制御性と必要とするＴＦＴのＯＮ電流より膜厚を選択する。半導体能動膜３としてａ−Ｓｉ膜を用いる場合には第１の絶縁膜２のａ−Ｓｉ膜との界面はＳｉＮｘ膜またはＳｉＯｚＮｗ膜とすることが、ＴＦＴが導通状態となるゲート電圧であるＴＦＴのＶｔｈの制御性および信頼性上好ましい。半導体能動膜３としてｐ−Ｓｉ膜を用いる場合には第１の絶縁膜２のｐ−Ｓｉ膜との界面はＳｉＯｙ膜またはＳｉＯｚＮｗ膜とすることがＴＦＴのＶｔｈの制御性および信頼性上好ましい。また、半導体能動膜３としてａ−Ｓｉ膜を用いる場合には第１の絶縁膜２との界面付近を成膜レートの小さい条件で成膜し、上層部を成膜レートの大きい条件で成膜することが短い成膜時間で移動度の大きいＴＦＴ特性がえられることと、ＴＦＴのオフ時のリーク電流を小さくできることより好ましい。好適な実施例では、半導体能動膜３として１５０ｎｍのｉ−ａ−Ｓｉ膜を成膜する。
【００２４】
オーミックコンタクト膜４としては、ａ−Ｓｉにリン（Ｐ）を微量にドーピングしたｎ−ａ−Ｓｉ膜、ｎ−ｐ−Ｓｉ膜が用いられる。オーミックコンタクト膜４の膜厚は、２０ｎｍから７０ｎｍ程度とすることができる。これらのＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｙ膜、ＳｉＯｚＮｗ膜、ａ−Ｓｉ膜、ｐ−Ｓｉ膜、ｎ−ａ−Ｓｉ膜、ｎ−ｐ−Ｓｉ膜は公知のガス（ＳｉＨ_４、ＮＨ_３、Ｈ_２、ＮＯ_２、ＰＨ_３、Ｎ_２およびこれらの混合ガス）を用いて成膜することが可能である。好適な実施例では、オーミックコンタクト膜４として３０ｎｍのｎ−ａ−Ｓｉ膜を成膜する。
【００２５】
つぎに、第２のフォトリソグラフィープロセスで半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４を少なくともＴＦＴ部が形成される部分にパターニングする。これにより、図１（ｂ）に示す構造が形成される。第１の絶縁膜２は、全体に亘って残存する。半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４はＴＦＴ部が形成される部分の他に、ソース配線とゲート配線および補助容量配線とが平面的に交差する部分にもパターニングして残存させることが交差部での耐電圧が大きくなることより好ましい。また、ＴＦＴ部の半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４をソース配線の下部まで連続形状で残存させることが、ソース電極が半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４の段差をのりこえることがなく、段差部でのソース電極の断線が発生しにくいので好ましい。
【００２６】
半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４のエッチングは、公知のガス組成（たとえば、ＳＦ_６とＯ_２の混合ガスまたはＣＦ_４とＯ_２の混合ガス）でドライエッチングが可能である。
【００２７】
つぎに、スパッタリングなどの方法で第２の金属薄膜を成膜する。第２の金属薄膜１としては、たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金あるいはこれらの積層膜が用いられる。好適な実施例では、２００ｎｍの膜厚を有するクロムが成膜される。
【００２８】
つぎに第３のフォトリソグラフィープロセスで第２の金属薄膜がソース電極５及びドレイン電極６を形成するようにパターニングする。これにより、図１（ｃ）に示す構造が形成される。ソース電極５は、ソース配線とゲート配線が交差する部分にまで亘って形成される。ドレイン電極６は、反射部まで亘って形成される。次に、オーミックコンタクト膜４のエッチングを行なう。このプロセスによりＴＦＴ部のオーミックコンタクト膜４の中央部が除去され、半導体能動膜３が露出する。オーミックコンタクト膜４のエッチングは、公知のガス組成（たとえば、ＳＦ_６とＯ_２の混合ガスまたはＣＦ_４とＯ_２の混合ガス）でドライエッチングが可能である。
【００２９】
つぎに、プラズマＣＶＤにより第２の絶縁膜７を形成し、塗布、転写等により有機膜８を形成する。好適な実施例では、第２の絶縁膜７として１００ｎｍの膜厚のＳｉＮが用いられる。また、有機膜８は、公知の感光性有機膜であり、例えば、ＪＳＲ製ＰＣ３３５又はＰＣ４０５が用いられる。有機膜８は３．０〜４．０μｍ程度の膜厚、望ましくは３．２〜３．９μｍの膜厚で塗布される。
【００３０】
つぎに第４のフォトリソグラフィープロセスで有機膜８、第２の絶縁膜７、第１の絶縁膜２を図１（ｄ）に示す形状にパターニングする。この工程では有機膜８に露光される光量を部分的に変えて、反射部における有機膜８の表面に凸凹を設けるための凹部１５を形成する。反射部における凹部１５の形成には、露光領域が異なる２種類のマスクを用いて行われる。すなわち、コンタクトホール１２を形成するためのマスクと凹部１５を形成するマスクの２種類のマスクを用いている。それぞれのマスクでの露光量を変えることにより、有機膜８表面の凹部１５とコンタクトホール１２を１回の現像工程で形成することが可能になる。なお、２種類のマスクの変わりにハーフトーンマスクを用いても良い。有機膜８の表面の凹凸を設けることによって、入射された外光が散乱される。これにより、外光が散乱され良好な表示特性を得ることができる。このコンタクトホールの形成には後述するスリットパターンを備えるマスクパターンを用いて露光を行っている。
【００３１】
ゲート端子部では、ゲート配線と駆動信号源とを電気的に接続するコンタクトホールを形成するため、有機膜８並びに第１の絶縁膜２及び第２の絶縁膜７の双方が除去され、第１の金属薄膜１が露出している。ソース端子部では、ソース配線と駆動信号源とを電気的に接続するコンタクトホールを形成するため、有機膜８並びに第２の絶縁膜７が除去され第２の金属薄膜が露出している。ＴＦＴ部と反射部の間では、有機膜８並びに第２の絶縁膜が除去されドレイン電極６が露出している。さらに透過部では、有機膜８並びに第１の絶縁膜及び第２の絶縁膜の双方が除去され、第１の絶縁性基板が露出している。この工程の詳細については後述する。
【００３２】
つぎに、スパッタリングなどの方法で導電性薄膜９を成膜する。導電性薄膜９としては、透明導電膜であるＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＩＺＯなどを用いることができ、とくに化学的安定性の点からＩＴＯが好ましい。好適な実施例では、導電性薄膜９は、８０ｎｍの膜厚を有するＩＴＯが用いられる。なお、ＩＴＯは、結晶化ＩＴＯ又はアモルファスＩＴＯのいずれでもよいが、アモルファスＩＴＯを用いた場合は、第３の金属薄膜成膜前に結晶化温度１８０℃以上に加熱して結晶化させる必要がある。
【００３３】
つぎに、第５のフォトリソグラフィープロセスで導電性薄膜９を図１（ｅ）に示されるように画素電極等の形状にパターニングする。導電性薄膜９のエッチングは使用する材料によって公知のウェットエッチング（たとえば、導電性薄膜９が結晶化ＩＴＯからなる場合には塩酸および硝酸が混合されてなる水溶液）などを用いて行うことが可能である。導電性薄膜９がＩＴＯの場合、公知のガス組成（たとえば、ＨＩ、ＨＢｒ）でのドライエッチングによるエッチングも可能である。また、この工程で画素電極を形成することを示したが、その他に対向基板とＴＦＴアレイ基板間を導電性粒子を含む樹脂を用いて電気的に接続するためのトランスファー端子部の導電性薄膜９による電極などが形成される。なお、アモルファスＩＴＯの場合、パターニングは、加熱後であればＩＴＯと同様に、加熱前であれば公知のしゅう酸が混合されてなる水溶液で行う。好適な実施例ではアモルファスＩＴＯを成膜し、第３の金属薄膜形成前に大気中で２２０〜２３０℃に加熱する。この透過部に設けられた導電性薄膜９が液晶の駆動に用いられる。
【００３４】
つぎに、スパッタリングなどの方法で第３の金属薄膜１０、１１を成膜する。第３の金属薄膜１０、１１としては、たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅、銀やこれらに他の物質を微量に添加した合金などのうちのいずれかからなる１００ｎｍから５００ｎｍ程度の膜厚の薄膜を用いることができる。金属薄膜１０は、金属薄膜１１がコンタクトホール部等の段差で段切れ生じるのを防ぐ効果を有する。この段切れが無視できる場合は、金属薄膜１０は形成しなくてもよい。この場合、工程数が減少し、コスト低減が可能となる。好適な実施例では、１００ｎｍの膜厚を有するクロムを成膜後、３００ｎｍの膜厚を有するアルミニウムとＣｕの合金を成膜し、さらに１００ｎｍの膜厚を有するクロムを成膜する。アルミニウムとＣｕの合金が露出していると、次の写真工程の現像時に、ＩＴＯ９の腐食が進むため、これを防止するために最上層にクロムを設けている。
【００３５】
つぎに、第６のフォトリソグラフィープロセスで第３の金属薄膜１０、１１及び最上層のクロムを反射電極の形状にパターニングおよび最上層のクロムをエッチング除去して、反射電極を形成する。なお、金属膜１０がクロムの場合、最上層のクロムと同時にエッチングすることも可能である。反射電極は、クロムよりなる金属薄膜１０上にアルミニウムとＣｕの合金からなる金属薄膜１１が積層した状態で形成される。最上層のクロムは、ＩＴＯ９の腐食防止のため設けられたが、反射率を上げるためにこの段階で除去される。第３の金属薄膜のエッチングは、公知のエッチャントを用いてウェットエッチングで行うことが可能である。反射部に設けられた第３の金属薄膜１１は反射電極として用いられ、この反射電極及び透過電極により液晶が駆動される。最終的には、図１（ｆ）で示す構造が形成される。
【００３６】
この上から配向膜が塗布され、一定の方向にラビングすることによってＴＦＴアレイ基板が製造される。このように製造されたＴＦＴアレイ基板は対向配置されたＣＦ基板とスペーサーを介して貼り合わされ、その間に液晶が注入される。この液晶層が狭持された液晶パネルをバックライトユニットに取り付けることにより、液晶表示装置が製造される。
【００３７】
次に第４のフォトリソグラフィープロセスの詳細について図２を用いて説明する。図２（ａ）はコンタクトホールを設ける部分のマスクの平面図、図２（ｂ）はマスクの断面図、図２（ｃ）はその部分に対応して形成されたコンタクトホールを示す基板の断面図である。１２はコンタクトホール、２０は開口部、２１はスリットパターン、３０は遮光部、３１は遮光部である。図１で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。この工程では、ＩＴＯの段差部分での断線（段切れ）を防ぐため、スリットパターンを有するマスクパターンを用いて露光を行っている。これにより、ＳｉＮ等の絶縁膜のテーパ角度が減少し、段切れを防ぐことができる。
【００３８】
本実施の形態では有機膜８を除去する部分に対応した開口部２０とその周辺にスリットパターン２１を有するマスクを用いている。すなわち、開口部２０の周辺にも光を透過する領域であるスリットパターン２１が設けられていることになる。開口部２０及びスリットパターン２１を透過した光は有機膜８に照射される。通常、露光装置の性能や仕様により光は拡がって有機膜８に照射される。開口部２０に対応する領域の有機膜８はコンタクトホール１２を形成するために現像工程で除去され、絶縁膜７が露出する。コンタクトホール１２の周辺の領域には開口部２０から拡がった光のみならずスリットパターン２１を透過した光も照射される。この部分の有機膜８も現像工程で除去されるが、本実施の形態ではスリットパターン２１の幅が露光装置の解像度よりも狭くなっているため完全には除去されずに、絶縁膜７の上に一部が残存する状態となる。すなわち、コンタクトホール１２周辺部分の有機膜８が現像液により全て除去され、下の絶縁膜まで開通してしまうのを防ぐために露光装置の解像度以下としている。これにより、絶縁膜７を露出させること無く、有機膜８の一部のみを除去することが可能になる。
【００３９】
本実施の形態ではパターン解像度が３．０μｍ程度の露光装置を用いて、開口部２０の周辺に幅１．２５μｍのスリットパターン２１を設けている。なお、開口部２０とスリットパターンの間隔は１．０μｍである。前記露光装置の開口数ＮＡは０．１、集光度（照明系コヒーレンシー）σは０．５であり、本件の発明者は露光シミュレーターＳＩＩ（セイコーインスツルメント）製ＬＩＬＥを用いて前記スリット寸法及び間隔が適当であることを見出した。開口部２０の大きさはテーパ角度にほとんど関係なく、マスクの開口部の大きさのみを変更して、５μｍ〜数ｍｍのコンタクトホール１２を形成することができた。このようなマスクパターンで露光、現像された場合、コンタクトホール１２周辺の有機膜８はコンタクトホールに近いほど照射される光量が多い。さらにスリットパターン２１から漏れる光のため、有機膜８は立ち上がりがなだらかになり、テーパ角が減少する。なお、上述の値は一例であって、示した値以外の値を用いて露光してもよい。さらにこれらの値は露光装置の解像度以下であればよく、露光装置の性能、仕様によって変更可能である。
【００４０】
次にドライエッチングにより絶縁膜７を除去していく。このとき、露出されている絶縁膜７と同時に絶縁膜７の上の有機膜８も除去されていく。テーパ形状となっている部分の有機膜８は通常の部分と比べて薄いため、ドライエッチングの途中で絶縁膜７が露出されていく。そして、露出部分が徐々に後退していき、ドライエッチングされる絶縁膜７の面積が広くなっていく。通常、エッチング工程では、最初から露出していた部分の絶縁膜７を完全に除去するまでエッチングを行うため、有機膜８がテーパ形状となっていた部分の絶縁膜７は完全に除去されず、一部が残存する。よって、ドライエッチング後の絶縁膜７は、ドライエッチング前の有機膜８のテーパ形状が反映されたテーパ形状となる。このようにして形成されたコンタクトホール１２には絶縁膜の下に設けられたゲート配線、ソース配線あるいはガラス基板等が表れる。そして、その上からＩＴＯ等の導電性薄膜を形成する。本実施の形態ではスリットパターンにより有機膜８のテーパ角度を緩やかにしているため、ドライエッチング後の絶縁膜のテーパ角度も緩やかになる。よって、この上から形成されるＩＴＯ膜の段切れを防ぐことができる。
【００４１】
上述の寸法のスリットパターンを用いて露光した場合、ドライエッチング前の有機膜８のテーパ角度は３０〜５０度程度であり、ドライエッチングした後の絶縁膜７のテーパ角度は約６０度となった。従来の方法で形成されたドライエッチング前の有機膜８のテーパ角度は６０度程度であり、ドライエッチングした後の絶縁膜７のテーパ角度は約７０度であったため、本発明によりテーパ角度を低くすることができた。なお、図２及び図３においては、従来技術と本実施の形態にかかる製造方法の差を明確にするため、絶縁膜７及び有機膜８のテーパ角を強調して図示している。さらにその上からＩＴＯ膜を形成しても、段切れは生じなかった。絶縁膜７のテーパ角度を６０度以下とすることで可能になり、断線を防ぐことができた。
これにより、高歩留まりで表示品質の優れた液晶表示装置を製造することができた。
【００４２】
発明の実施の形態２．
上述の実施の形態１では絶縁膜７の上に設けられた有機膜８にスリットパターン２１を有するマスクを用いて露光していたが、有機膜８の変わりに感光性のレジストを用いてもよい。本実施の形態では東京応化工業（株）製ＴＦＲ１０７０を塗布し、同様の工程によりコンタクトホールを形成した。この場合、エッチング後にレジストを除去する工程が増えることになる。レジストを用いた場合であっても、下地の絶縁膜のテーパ角度を低くすることができる。このようにして、段切れを防ぐことが可能になった。これにより、高歩留まりで表示品質の優れた液晶表示装置を製造することができるようになった。
【００４３】
その他の実施の形態．
本発明は上述した実施の形態だけに限られず、様々な変更が可能である。例えば、上述の実施の形態において示した液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の製造工程は典型的な一例であり、これ以外の製造工程を用いても良い。さらにはスリットパターンの幅や開口部とスリットパターンの間のピッチは露光装置の性能や仕様に応じた値とすることができ、これらを調整することにより絶縁膜及び有機膜のテーパ角度を制御することが可能になる。また開口部の周辺に設けるパターンは解像度以下の寸法であればよく、例えば、解像度以下のピンホール等が設けられていても良い。
もちろん光を利用した露光であれば、一括露光でもステッパによる露光でもよい。実施の形態では光が照射された領域が現像液に溶け出す感光性材料（有機膜又はレジスト）を用いたが光が照射されない領域が現像液に溶け出す感光性材料を用いてもよい。この場合、光を遮光する部分と光を透過する部分が入れ替わることになる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、表示品質の劣化が抑制され、高歩留りで製造される液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の露光工程を示す構成図である。
【図３】従来の液晶表示装置の露光工程を示す構成図である。
【符号の説明】
１第１の金属薄膜２第１の絶縁膜
３半導体能動膜４オーミックコンタクト膜
５ソース電極６ドレイン電極
７第２の絶縁膜８有機膜
９導電性薄膜１１第３の金属薄膜
１２コンタクトホール、２０開口部、２１スリットパターン、
３０遮光部、３１遮光部

Claims

液晶層を挟んで互いに対向して配置された一対の基板を備える液晶表示装置であって、
前記一対の基板のうちの一方の基板上に設けられ、テーパ角度が６０度以下の絶縁膜と、
前記絶縁膜の一部を除去することにより、設けられたホールと、
前記ホールの上に設けられた導電性薄膜とを備える液晶表示装置。
前記ホールが、前記絶縁膜の上に形成された感光性材料を前記ホールに対応する開口部及び前記開口部の周辺に設けられた露光装置の解像度以下の幅のスリットパターンを有するマスクを用いて露光することにより形成された請求項１記載の液晶表示装置。
前記感光性材料が有機膜であり、当該有機膜が前記絶縁膜の上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
基板上に絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜の上に感光性材料を塗布するステップと、
前記絶縁膜を露出させるよう、前記感光性材料の一部を除去するステップと、
前記絶縁膜及び前記感光性材料の一部を除去してホールを形成するステップと、
前記ホールの上に導電性薄膜を形成するステップとを備え、
前記感光性材料の一部を除去するステップでは、ホールに対応する開口部及び開口部周辺の領域に設けられ、露光装置の解像度以下のパターンを有するマスクを用いて露光される表示装置の製造方法。
前記感光性材料が有機膜であることを特徴とする請求項４記載の表示装置の製造方法。
前記感光性材料がレジストであり、
前記レジストを全て除去するステップをさらに備える請求項５記載の表示装置の製造方法。
前記ホールを形成するステップでは、ドライエッチングにより前記感光性材料及び前記絶縁膜を同時に除去することを特徴とする請求項４乃至６いずれかに記載の表示装置の製造方法。
下地膜を成膜するステップと、
前記下地膜の上に感光性材料を塗布するステップと、
前記感光性材料を、ホールを形成するための開口部及び開口部の周辺に設けられた露光装置の解像度以下の幅のスリットパターンを有するマスクを用いて露光するステップと、
前記感光性材料を現像するステップと、
前記感光性材料及び前記下地膜をエッチングするステップとを有する膜のパターニング方法。