JP2773111B2 - Method for manufacturing double-layer wiring board - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液晶ディスプレイ用二層配線基板の製造方
法に関するものである。 （従来の技術とその問題点） 近年、液晶ディスプレイの実用化が一般化し、さらに
その応用分野が拡大するにつれ、ディスプレイの表示画
素数の増加が図られている。 この表示画素数の増加に伴う、画面に対する画素面積
占有率（以下単に開孔率という）の減少を改善するため
二層配線を用いた液晶ディスプレイ基板が考えられてい
る。即ち、従来の単層基板に於いて、各画素への配線
は、画素間のスペースに設置されている為、画素数が増
加すると、この配線用スペースの占める面積は増大し、
開孔率の減少をもたらす。 そこで、この配線を各画素の下に絶縁層を介して設置
し、各画素と配線は、絶縁層に形成したスルーホールに
より導通を得る様な二層配線構造により開孔率の向上が
期待できる。 第１図は、液晶ディスプレイ用二層配線基板の概略図
である。 下部透明電極（２）を有するガラス基材（１）上に、
絶縁物からなる絶縁層（３）を形成し、その上に透明導
電膜による上部画素電極（５）を形成する。上部画素電
極（５）と下部透明電極（２）は、絶縁層（３）に形成
されたスルーホール（４）を介して導通を得る様な構造
を有する。この様な構造を有する液晶ディスプレイ用二
層配線基板を製造する際に工程上大きな問題となるの
は、上部画素電極（５）の形成工程である。即ち、上部
画素電極（５）は絶縁層（３）上全面に透明導電膜を成
膜後フォトエッチング法により所定のパターンに加工さ
れるが、この時下部透明電極（２）は後から成膜した上
部画素電極用透明導電膜に覆われ電極間の短絡が生ず
る。また、上部画素電極（５）と下部透明電極（２）は
同じ材料であるので、上部画素電極（５）を化学エッチ
ングする際に下部透明電極（２）もエッチングを受け、
パターンの消失、抵抗値の増加等の欠陥が生ずる。従来
法では、この問題を除くため、下部透明電極（２）露出
部に保護マスクを形成した後、全面に透明導電膜を成膜
し上部画素電極（５）を化学エッチングによりパターン
化を行ない下部透明電極保護マスクをリフトオフ法によ
り除去するプロセス、或いは、下部透明電極露出部保護
と上部画素電極形成の２種を兼ねたリフトオフパターン
を用い、全面に上部画素用透明導電膜を成膜後リフトオ
フ法により上部画素電極（５）を形成するプロセスが行
なわれていた。しかし、両プロセスに於て、工程の煩雑
性、リフトオフ工程の低信頼性による製品歩留り率の不
良が生じ、製品コスト上昇が避けられないという欠点が
あった。 （発明の目的） 本発明は、従来法に存する欠点に鑑み、液晶ディスプ
レイ用二層配線基板製造工程の簡素化を行ない製品の歩
留り向上を得る方法に関するものである。 （問題点を解決する具体的手段） 即ち、基板温度を150℃以下の低温で成膜する低温ス
パッタリング法により成膜されたITO膜の熱処理による
化学的性質の変化を利用し、下部透明電極の保護マスク
を形成する事なく上部画素電極をエッチングにより形成
する方法に関するものである。さらに詳しく述べれば、
低温スパッタリング法により成膜されたITO膜は、化学
的安定性（特に耐塩化水素性）に劣り、通常成膜後に25
0〜350℃の温度に於ける大気中加熱処理により所定の化
学的安定性を得ている。本発明は、この点に着目したも
のであり、加熱処理済みの化学的に安定なる下部透明電
極上に低温スパッタリング法によりITO膜を成膜しこのI
TO膜の化学的不安定性即ち、エッチング容易性を利用
し、下部透明電極を侵す事なく上部画素電極用ITO膜を
化学エッチング可能なる希塩酸等の酸性エッチング液を
用い、下部透明電極の保護マスクを形成する事なく上部
画素電極を化学エッチングにより形成する事、及び上部
画素電極の化学的安定性を向上するため250℃以上の温
度で加熱処理を行なう事により液晶ディスプレイ用二層
配線基板を容易に得る方法に関するものである。 （発明の詳述） 本発明によるプロセスを第２図から第６図を用いて詳
細に説明する。 第２図はITOより成る下部透明電極（２）が形成され
たガラス基材（１）である。このITOの下部透明電極
（２）の成膜方法は、いずれの方式によっても良いが成
膜時或いは成膜後200℃以上の温度で加熱処理を受けた
ものでなければならない。第３図は前記基材に絶縁性を
有する有機高分子又は無機化合物よりなる絶縁層（３）
を形成したものである。絶縁層（３）には、上下電極間
の導通を得るためのスルーホール（４）を形成する。ス
ルーホール（４）は、絶縁層（３）にフォトエッチング
法又はリフトオフ法を用いて形成するのが一般的である
が、感光性高分子を絶縁層（３）に直接使用してスルー
ホール（４）をフォトリングラフィーにより形成する事
も可能である。また、液晶ディスプレイ用基板として、
絶縁層（３）は光透過率の高い材料が望ましい。 次に第４図に示す様に、絶縁層（３）の上に低温スパ
ッタリング法により全面に上部画素電極用ITO膜（６）
を成膜する。低温スパッタ法とは、成膜時の基材温度を
150℃以下に保持してスパッタリング成膜を行なう方法
を示し、この方法で得られた上部画素電極用ITO膜
（６）はエッチング性良好な、即ち、下部透明電極
（２）に比較して化学エッチングされ易い特性を有す
る。ガラス基材（１）の温度は、低い程望ましく150℃
以上の温度、エッチング選択性は損なわれるため150℃
以下に設定する。スパッタリング装置は、基材温度上昇
を避けるためマグネトロン方式スパッタリング装置が適
しているが、他の装置に於ても上記条件を満足すればこ
の限りではない。またITO膜の原材料つまりターゲット
に関して述べれば、インジウム−スズ合金ターゲットと
酸素雰囲気による反応性スパッタリング法又はITOター
ゲットによる通常のスパッタリング法の両者とも適用可
能である。 次に第５図に示す様に上部画素電極パターンを形成す
るため、ITO膜上にフォトレジストパターン（７）を形
成する。この後塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸溶液を用い
て下部透明電極（２）に何ら影響を与えずに上部画素電
極用ITO膜の化学エッチングを行なう。この時、使用す
る無機酸としては、塩酸が最も望ましく、２〜10体積％
の希塩酸が最良であった。 第６図はフォトレジスト（７）パターンを除去後の二
層配線基板であり、パターン化された上部画素用電極
（５）の化学的安定性向上は、この基板を250℃以上の
温度で加熱処理する事により、従来のITO膜と何ら遜色
のない性能が得られる。 （発明の効果） 以上の様に、従来液晶ディスプレイ用二層配線基板を
製造する際に、下部透明電極の保護工程が不可欠であ
り、そのため製造工程の煩雑化及びそれに伴う信頼性、
歩留りの低下等の問題が有り、コスト上昇の大きな原因
となっていたが、本発明によれば、下部透明電極の保護
工程は一切不要となり工程の簡略化、信頼性の向上、歩
留りの向上が可能となり大巾なコストダウンが可能とな
るものである。 以下に実施例を示す。 〔実施例１〕 シリカコート（厚み1500Å）されたソーダガラス基材
にITO膜をITOターゲットを使用してマグネトロン方式の
高周波スパッタリング装置で成膜を行なった。この時の
成膜雰囲気は５×10^-3Torrのアルゴンガスである。 また、膜厚は400Åであり、基材加熱は行なわず、成
膜後350℃の温度で大気中30分間焼成を行なった。次に
下部透明電極を形成するためポジレジスト（東京応化製
OFPR2）を用い、化学エッチング法によりパターンを形
成した。この時のエッチング液組成は濃塩酸75体積％、
塩化第２鉄溶液25体積％であり、液温は50℃であった。
この基材上に透明性の良い感光性ポリイミドをコート
し、露光・現像を行ないスルーホールを形成して絶縁層
とした。再び、ITOターゲットを使用してマグネトロン
方式高周波スパッタリング装置を使用し、基材を常温に
保ったまま、基材全面にITO膜を400Åの膜厚成膜した。
（尚、前回と成膜条件は同じである）続いてポジレジス
ト（東京応化製OFPR2）を使用して、露光・現像、焼付
け後、５体積％濃度の希塩酸で化学エッチングを行ない
画素用電極を形成した。その後レジストを剥膜し、上部
画素電極の耐薬品性を向上する目的で、300℃で30分間
大気中で焼成を行ない、液晶ディスプレイ用二層配線基
板を作成した。 〔実施例２〕 真空蒸着法によりITO膜（膜厚1000Å）が形成された
ソーダガラス基材に下部透明電極を形成するため、ポジ
レジスト（シプレイAZ−1350）を用い化学エッチング法
によりパターン化を行なった。次に同じポジレジストを
使用して、スルーホール形成用リフトオフパターンを形
成し、SiO₂をマグネトロン方式高周波スパッタリング装
置により6000Åの膜厚で成膜し、絶縁層とした。スルー
ホールをリフトオフにより形成した後、In−Sn合金（Sn
9重量％）をターゲットに使用し基材温度を40℃に保っ
たまま、マグネトロン方式直流スパッタリング装置によ
り反応性スパッタリングを行ない、基材全面にITO膜を6
00Åの膜厚で形成した。この時のスパッタリング雰囲気
は、酸素分圧が5.0×10^-4Torr、アルゴン分圧が4.0×10
^-3Torrであった。次にポジレジスト（シプレイAZ−135
0）を使用して、レジストパターンを形成した後、３体
積％濃度の希塩酸で化学エッチングを行ない上部画素電
極を形成した。レジストを剥膜した後、350℃で30分間
大気中で焼成を行ない上部画素電極の耐薬品性の改善を
行ない液晶ディスプレイ用二層配線基板を完成した。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a two-layer wiring board for a liquid crystal display. (Prior Art and its Problems) In recent years, as the practical use of liquid crystal displays has become generalized and its application field has been further expanded, the number of display pixels of the display has been increased. A liquid crystal display substrate using two-layer wiring has been considered in order to improve a decrease in a pixel area occupation ratio (hereinafter, simply referred to as an aperture ratio) with respect to a screen due to an increase in the number of display pixels. That is, in the conventional single-layer substrate, the wiring to each pixel is provided in the space between the pixels. Therefore, when the number of pixels increases, the area occupied by the wiring space increases,
This results in a decrease in porosity. Therefore, the wiring is provided below each pixel via an insulating layer, and each pixel and the wiring can be expected to improve the aperture ratio by a two-layer wiring structure in which conduction is achieved by through holes formed in the insulating layer. . FIG. 1 is a schematic view of a two-layer wiring board for a liquid crystal display. On a glass substrate (1) having a lower transparent electrode (2),
An insulating layer (3) made of an insulator is formed, and an upper pixel electrode (5) made of a transparent conductive film is formed thereon. The upper pixel electrode (5) and the lower transparent electrode (2) have a structure such that conduction is obtained via a through hole (4) formed in the insulating layer (3). A major problem in the process when manufacturing a two-layer wiring substrate for a liquid crystal display having such a structure is a process of forming the upper pixel electrode (5). That is, the upper pixel electrode (5) is formed into a predetermined pattern by a photo-etching method after forming a transparent conductive film on the entire surface of the insulating layer (3). At this time, the lower transparent electrode (2) is formed later. The upper pixel electrode is covered with the transparent conductive film, and a short circuit occurs between the electrodes. Since the upper pixel electrode (5) and the lower transparent electrode (2) are made of the same material, the lower transparent electrode (2) is also etched when the upper pixel electrode (5) is chemically etched.
Defects such as disappearance of the pattern and increase in the resistance value occur. In the conventional method, in order to eliminate this problem, a protective mask is formed on the exposed portion of the lower transparent electrode (2), a transparent conductive film is formed on the entire surface, and the upper pixel electrode (5) is patterned by chemical etching to form a lower electrode. A process for removing the transparent electrode protection mask by a lift-off method, or a lift-off method after forming a transparent conductive film for the upper pixel on the entire surface using a lift-off pattern that combines the protection of the lower transparent electrode exposed portion and the formation of the upper pixel electrode. A process for forming the upper pixel electrode (5). However, in both processes, there is a disadvantage that the product yield is poor due to the complexity of the process and the low reliability of the lift-off process, and an increase in product cost is inevitable. (Object of the Invention) The present invention, in view of the drawbacks of the conventional method, relates to a method for simplifying the manufacturing process of a two-layer wiring board for a liquid crystal display and improving the product yield. (Specific means to solve the problem) That is, utilizing the change in chemical properties of the ITO film formed by the low-temperature sputtering method in which the film is formed at a low temperature of 150 ° C. The present invention relates to a method for forming an upper pixel electrode by etching without forming a protective mask. More specifically,
ITO films formed by low-temperature sputtering have poor chemical stability (especially resistance to hydrogen chloride).
Predetermined chemical stability has been obtained by heating in air at a temperature of 0 to 350 ° C. The present invention focuses on this point, and an ITO film is formed on a chemically stable lower transparent electrode after heat treatment by a low-temperature sputtering method.
Using the chemical instability of the TO film, that is, the ease of etching, use an acidic etching solution such as dilute hydrochloric acid that can chemically etch the ITO film for the upper pixel electrode without attacking the lower transparent electrode. The upper pixel electrode is formed by chemical etching without forming it, and the heat treatment is performed at a temperature of 250 ° C or higher to improve the chemical stability of the upper pixel electrode, so that the two-layer wiring board for liquid crystal display can be easily formed. On how to get it. (Detailed Description of the Invention) The process according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 shows a glass substrate (1) on which a lower transparent electrode (2) made of ITO is formed. The method of forming the lower transparent electrode (2) of ITO may be any method, but must be subjected to a heat treatment at a temperature of 200 ° C. or more at the time of film formation or after film formation. FIG. 3 shows an insulating layer (3) made of an organic polymer or an inorganic compound having an insulating property on the base material.
Is formed. In the insulating layer (3), a through hole (4) for obtaining conduction between the upper and lower electrodes is formed. The through hole (4) is generally formed in the insulating layer (3) by using a photoetching method or a lift-off method. However, a photosensitive polymer is directly used in the insulating layer (3) to form the through hole (4). It is also possible to form 4) by photolinography. In addition, as a substrate for liquid crystal displays,
The insulating layer (3) is preferably made of a material having a high light transmittance. Next, as shown in FIG. 4, an ITO film for an upper pixel electrode (6) is entirely formed on the insulating layer (3) by a low-temperature sputtering method.
Is formed. Low-temperature sputtering is a method of controlling the substrate temperature during film formation.
A method of forming a film by sputtering while keeping the temperature at 150 ° C. or lower is shown. The ITO film (6) for the upper pixel electrode obtained by this method has a good etching property, that is, the chemical property is lower than that of the lower transparent electrode (2). It has the property of being easily etched. The temperature of the glass substrate (1) is desirably as low as 150 ° C.
Above temperature, 150 ° C because etching selectivity is impaired
Set as follows. As the sputtering apparatus, a magnetron type sputtering apparatus is suitable in order to avoid a rise in the temperature of the base material, but this is not limited to other apparatuses as long as the above conditions are satisfied. As for the raw material of the ITO film, that is, the target, the reactive sputtering method using an indium-tin alloy target and an oxygen atmosphere or the normal sputtering method using an ITO target can be applied. Next, as shown in FIG. 5, a photoresist pattern (7) is formed on the ITO film in order to form an upper pixel electrode pattern. Thereafter, the ITO film for the upper pixel electrode is chemically etched using an inorganic acid solution such as hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid without affecting the lower transparent electrode (2) at all. At this time, hydrochloric acid is most preferable as the inorganic acid used, and 2 to 10% by volume.
Dilute hydrochloric acid was the best. FIG. 6 shows a two-layer wiring substrate after removing the photoresist (7) pattern. The improvement of the chemical stability of the patterned upper pixel electrode (5) is achieved by heating the substrate at a temperature of 250 ° C. or more. By performing the treatment, performance comparable to that of the conventional ITO film can be obtained. (Effects of the Invention) As described above, when a conventional two-layer wiring board for a liquid crystal display is manufactured, a step of protecting the lower transparent electrode is indispensable.
Although there was a problem such as a decrease in the yield, which was a major cause of the cost increase, according to the present invention, the step of protecting the lower transparent electrode was not required at all, and the process was simplified, the reliability was improved, and the yield was improved. This makes it possible to greatly reduce costs. Examples will be described below. [Example 1] An ITO film was formed on a silica-coated (1500 mm thick) soda glass substrate using a magnetron-type high-frequency sputtering apparatus using an ITO target. At this time, the film formation atmosphere is 5 × 10 ⁻³ Torr of argon gas. The film thickness was 400 °, the substrate was not heated, and the film was baked at 350 ° C. for 30 minutes in the air after the film formation. Next, use a positive resist (Tokyo Ohka Co., Ltd.) to form the lower transparent electrode.
Using OFPR2), a pattern was formed by a chemical etching method. At this time, the composition of the etching solution was 75% by volume of concentrated hydrochloric acid,
The ferric chloride solution was 25% by volume, and the liquid temperature was 50 ° C.
This substrate was coated with a photosensitive polyimide having good transparency, and exposed and developed to form a through hole, thereby forming an insulating layer. Again, using a magnetron-type high-frequency sputtering apparatus using an ITO target, an ITO film having a thickness of 400 mm was formed on the entire surface of the substrate while keeping the substrate at room temperature.
(The film formation conditions are the same as the previous one.) Then, using a positive resist (OFPR2 manufactured by Tokyo Ohka), after exposure, development and baking, chemical etching was performed with 5% by volume dilute hydrochloric acid to form a pixel electrode. Formed. Thereafter, the resist was peeled off, and baked at 300 ° C. for 30 minutes in the air for the purpose of improving the chemical resistance of the upper pixel electrode, thereby producing a two-layer wiring board for a liquid crystal display. [Example 2] In order to form a lower transparent electrode on a soda glass base material on which an ITO film (thickness 1000 mm) was formed by a vacuum deposition method, patterning was performed by a chemical etching method using a positive resist (Shipley AZ-1350). Done. Next, a lift-off pattern for forming a through-hole was formed using the same positive resist, and SiO ₂ was deposited to a film thickness of 6000 ° by a magnetron-type high-frequency sputtering apparatus to form an insulating layer. After a through hole is formed by lift-off, an In-Sn alloy (Sn
9 wt%) as a target, and reactive sputtering was performed with a magnetron type DC sputtering device while maintaining the substrate temperature at 40 ° C.
It was formed with a thickness of 00 °. At this time, the sputtering atmosphere was such that the oxygen partial pressure was 5.0 × 10 ⁻⁴ Torr, and the argon partial pressure was 4.0 × 10 ^-4 Torr.
^-3 Torr. Next, use a positive resist (Shipley AZ-135)
After forming a resist pattern using (0), the upper pixel electrode was formed by performing chemical etching with dilute hydrochloric acid having a concentration of 3% by volume. After the resist was stripped, baking was performed in air at 350 ° C. for 30 minutes to improve the chemical resistance of the upper pixel electrode, thereby completing a two-layer wiring substrate for a liquid crystal display.

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明による二層配線基板の一例を示す斜視
図であり、第２図から第６図までは、本発明の二層配線
基板の製造方法の一実施例を順に示す説明図である。 （１）……ガラス基材 （２）……下部透明電極 （３）……絶縁層 （４）……スルーホール （５）……上部画素電極 （６）……上部画素電極用ITO膜 （７）……フォトレジストBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an example of a two-layer wiring board according to the present invention. FIGS. 2 to 6 show one example of a method for manufacturing a two-layer wiring board according to the present invention. It is explanatory drawing which shows an Example in order. (1) glass substrate (2) lower transparent electrode (3) insulating layer (4) through hole (5) upper pixel electrode (6) ITO film for upper pixel electrode ( 7) Photoresist

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．ITO（インジウム−スズ酸化物）を材料とする下部
透明電極を有するガラス基板上に有機物又は無機物より
なる絶縁層を介してITOを材料とする上部画素電極を形
成し、該上部画素電極と該下部透明電極間の導通は絶縁
層に形成したスルーホールにより得る構造を有する液晶
ディスプレイ用二層配線基板の製造方法において、 （ｉ）スパッタリング成膜時の基材温度150℃以下で行
なう低温スパッタリング法により形成された上部画素電
極用ITO透明導電膜を下部透明電極に損傷を与えないエ
ッチング液を用い選択的フォトエッチングして上部画素
電極とする工程、 （ii）エッチング終了後250℃以上の温度で基材 を加熱する工程、 を特徴とする液晶ディスプレイ用二層配線基板の製造方
法。(57) [Claims] An upper pixel electrode made of ITO is formed on a glass substrate having a lower transparent electrode made of ITO (indium-tin oxide) via an insulating layer made of an organic or inorganic substance, and the upper pixel electrode and the lower pixel are formed. In a method of manufacturing a two-layer wiring board for a liquid crystal display having a structure in which conduction between transparent electrodes is obtained by through holes formed in an insulating layer, (i) a low-temperature sputtering method performed at a substrate temperature of 150 ° C. or less during sputtering film formation. A step of selectively photo-etching the formed ITO transparent conductive film for an upper pixel electrode into an upper pixel electrode using an etchant that does not damage the lower transparent electrode; (ii) maintaining the temperature at a temperature of 250 ° C. or more after completion of the etching. Heating a material; a method for producing a two-layer wiring board for a liquid crystal display.