JPH0630205B2 - Method for manufacturing substrate with transparent electrode - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は透明電極の製造方法に関し、特に液晶表示装置
用透明電極付基板の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a transparent electrode, and more particularly to a method for manufacturing a substrate with a transparent electrode for a liquid crystal display device.

［従来の技術］ ドットマトリクス等の液晶表示装置パネルにおいて、表
示電極間にブラックマスクと呼ばれる遮光用の膜を形成
して、不要な光が透過することを防止し、表示コントラ
ストを上げることが行われている。[Prior Art] In a liquid crystal display device panel such as a dot matrix, a light-shielding film called a black mask is formed between display electrodes to prevent unnecessary light from passing therethrough and to improve display contrast. It is being appreciated.

従来技術によるこのような透明電極付基板の製造方法に
ついて第２図（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。A method of manufacturing such a substrate with a transparent electrode according to a conventional technique will be described with reference to FIGS. 2 (A) and 2 (B).

まず、第２図（Ａ）に示すようにガラス基板１１上に透
明導電膜パターンからなる表示電極１２を形成する。こ
のためには、まずガラス基板１１上に透明導電膜をＣＶ
Ｄまたは蒸着等により形成し、その上にフォトレジスト
膜をスピン塗布等で形成し、フォトレジスト膜に所望の
パターンをマスクを用いて露光し、現像後選択エッチン
グによって透明導電膜の不要部分を除去して表示電極１
２を得る。First, as shown in FIG. 2A, the display electrode 12 having a transparent conductive film pattern is formed on the glass substrate 11. For this purpose, first, a transparent conductive film is formed on the glass substrate 11 by CV.
D or vapor deposition, etc., and then a photoresist film is formed thereon by spin coating, etc., the photoresist film is exposed to a desired pattern using a mask, and unnecessary portions of the transparent conductive film are removed by selective etching after development. And display electrode 1
Get 2.

第２図（Ｂ）のように表示電極１２のパターン間にブラ
ックマスク１３を形成する。このためにはブラックマス
クとなる遮光性膜を全面に形成後、表示電極１２作成の
際と同様のフォトエッチングを行なう。すなわち、フォ
トレジスト膜を形成し、パターンを露光し、現像後選択
エッチングを行なう。As shown in FIG. 2B, a black mask 13 is formed between the patterns of the display electrodes 12. For this purpose, after forming a light-shielding film serving as a black mask on the entire surface, the same photo-etching as in the case of forming the display electrode 12 is performed. That is, a photoresist film is formed, the pattern is exposed, and after development, selective etching is performed.

ブラックマスクとして絶縁材料を用いる場合、遮光性能
を向上させるには色素としてカーボンを用いる方法があ
るが、この場合ブラックマスク自体の絶縁抵抗が低下す
るのでカーボンの含有率をあまり高くできない。When an insulating material is used as the black mask, there is a method of using carbon as a pigment to improve the light-shielding performance. However, in this case, the insulation resistance of the black mask itself is lowered, so that the carbon content cannot be increased so much.

ブラックマスクとして金属等の導電性の材料を用いる場
合は、短絡を防ぐためまず表示電極１２を絶縁膜で覆
い、その後ブラックマスクを形成する。When a conductive material such as metal is used as the black mask, the display electrode 12 is first covered with an insulating film to prevent a short circuit, and then the black mask is formed.

各画素にカラーフィルタを配した液晶表示装置の場合
は、たとえば第３図（Ａ）に示すようにまずカラーフィ
ルタ１５のパターンを形成する。次に第３図（Ｂ）に示
すようにブラックマスク１３を形成し、第３図（Ｃ）に
示すようにカラーフィルタ１５上に表示電極１２を形成
する。この場合も、カラーフィルタ１５、ブラックマス
ク１３、表示電極１２の各作成工程でマスクを用いたフ
ォトリソグラフィ技術を必要とする。In the case of a liquid crystal display device in which a color filter is arranged in each pixel, a pattern of the color filter 15 is first formed as shown in FIG. 3 (A), for example. Next, the black mask 13 is formed as shown in FIG. 3 (B), and the display electrode 12 is formed on the color filter 15 as shown in FIG. 3 (C). In this case as well, a photolithography technique using a mask is required in each process of forming the color filter 15, the black mask 13, and the display electrode 12.

［発明が解決しようとする課題］ ブラックマスクは、表示電極と同等程度の精度でフォト
リソグラフィ技術を用いて形成される。このフォトリソ
グラフィ技術は露光時のアラインメント等複雑で精度を
要する工程を含み、製造コストの増大、歩留まりの低下
を招きやすい。[Problems to be Solved by the Invention] The black mask is formed by using the photolithography technique with the same accuracy as that of the display electrode. This photolithography technique includes complicated and accurate steps such as alignment at the time of exposure, and is likely to cause an increase in manufacturing cost and a decrease in yield.

本発明の目的は簡単なフォトリソグラフィ技術を用いて
ブラックマスクを備えた透明電極付基板を製造する方法
を提供することである。It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a substrate with a transparent electrode having a black mask by using a simple photolithography technique.

［課題を解決するための手段］ 透明基板上にブラックマスクの金属パターンを形成後、
透明絶縁膜、透明導電膜、フォトレジスト膜を形成し、
基板側からブラックマスクを介してフォトレジスト膜を
露光し、フォトレジスト膜を現像後、透明電極をパター
ニングする。[Means for Solving the Problems] After forming a metal pattern of a black mask on a transparent substrate,
Forming a transparent insulating film, a transparent conductive film, a photoresist film,
The photoresist film is exposed from the substrate side through a black mask, the photoresist film is developed, and then the transparent electrode is patterned.

［作用］ 金属膜は遮光性、寸法再現性等ブラックマスクとしての
機能に優れている。薄い膜で十分な遮光性を得られるの
でパターニング精度も高くなる。また金属膜は十分な耐
熱性を有し、透明電極の熱処理の自由度が増す。[Function] The metal film is excellent in the function as a black mask such as light-shielding property and dimensional reproducibility. Since a thin film can obtain a sufficient light-shielding property, the patterning accuracy also becomes high. In addition, the metal film has sufficient heat resistance, which increases the degree of freedom in heat treatment of the transparent electrode.

フォトレジスドト膜は、透明導電膜を通してブラックマ
スクと自己整合して露光される。The photoresist film is exposed in self-alignment with the black mask through the transparent conductive film.

マスクおよびアライメントが不要であり、厳密にブラッ
クマスクに対して相補的な高精度パターンを得ることが
できる。A mask and alignment are unnecessary, and a high-precision pattern that is strictly complementary to a black mask can be obtained.

［実施例］ 第１図に示すように、ガラス基板１に厚さ５００〜１０
００Åのモリブデン等の金属膜を蒸着し、フォトエッチ
ング法にてブラックマスク２のパターンを形成する。[Example] As shown in FIG.
A metal film of molybdenum or the like having a thickness of 00Å is vapor-deposited, and a pattern of the black mask 2 is formed by photoetching.

Mo膜は黒系統の色を有し、可視光の反射がほとんど無い
という利点も備えている。但し、Cr、Al等の他の金属膜
でも遮光膜としての機能は十分備えている。液晶層に対
してイオンの溶出等の影響を与えない安定な材料である
ことが望ましい。The Mo film has a blackish color and also has an advantage that it hardly reflects visible light. However, other metal films such as Cr and Al also have a sufficient function as a light shielding film. It is desirable that the material is a stable material that does not affect the elution of ions to the liquid crystal layer.

第１図（Ｂ）に示すように、上に形成する透明電極４と
ブラックマスク２を絶縁するため厚さ約１０００〜２０
００ÅのSiO2膜等の絶縁膜３を形成してブラックマスク
２を覆う。例えば、東京応化工業から入手できるＯＣＤ
type７等の絶縁膜用材料をスピン塗布し、焼成して膜を
形成する。As shown in FIG. 1 (B), in order to insulate the transparent electrode 4 and the black mask 2 formed thereon, the thickness is about 1000 to 20.
An insulating film 3 such as a 00Å SiO 2 film is formed to cover the black mask 2. For example, OCD available from Tokyo Ohka Kogyo
An insulating film material such as type 7 is spin-coated and baked to form a film.

第１図（Ｃ）に示すように、透明電極４としてＩＴＯ
（インジウム−錫酸化物）膜を蒸着などにより形成す
る。As shown in FIG. 1 (C), ITO is used as the transparent electrode 4.
A (indium-tin oxide) film is formed by vapor deposition or the like.

第１図（Ｄ）に示すように、ＩＴＯ膜等の透明電極４上
にネガ型のフォトレジスト膜５を塗布する。例えば、遠
紫外レジストであるＯＵＤＲ−１２０を３０００rpmの
回転数でスピン塗布し、８５℃で３０分プリベークして
約１μｍ厚のレジスト膜を作る。仮焼成した後、ガラス
基板１の裏面（膜付けをを行なっていない面）より紫外
光にてフォトレジストを露光する。例えば、キャノンＰ
ＬＡ５２０Ｆ（ＣＭ−２９０）として知られる約２５０
ｎｍにピークを持つ光源で約１秒間露光する。As shown in FIG. 1D, a negative photoresist film 5 is applied on the transparent electrode 4 such as an ITO film. For example, a far ultraviolet resist, OUDR-120, is spin-coated at a rotation speed of 3000 rpm and prebaked at 85 ° C. for 30 minutes to form a resist film having a thickness of about 1 μm. After the calcination, the back surface of the glass substrate 1 (the surface on which the film is not applied) is exposed to the photoresist with ultraviolet light. For example, Canon P
About 250 known as LA520F (CM-290)
Exposure is performed with a light source having a peak at nm for about 1 second.

第１図（Ｅ）に示すように、フォトレジスト膜５を現像
して未露光部分を除去する。例えば、上記ＯＵＤＲ−１
２０の専用現像液で現像する。As shown in FIG. 1 (E), the photoresist film 5 is developed to remove the unexposed portion. For example, the OUDR-1
Develop with 20 dedicated developer.

第１図（Ｆ）に示すように、エッチングにて不要なＩＴ
Ｏ膜を除去し、透明電極のパターン４ａを形成する。例
えば、HCl：FeCl_３：Ｈ_２Ｏ＝３：２：１のエッチング
液を液温４５℃にして用いる。厚さ約２５００ÅのＩＴ
Ｏ膜の場合約６分間浸漬する。As shown in FIG. 1 (F), unnecessary IT by etching
The O film is removed, and the transparent electrode pattern 4a is formed. For example, an etching solution of HCl: FeCl ₃ : H ₂ O = 3: 2: 1 is used at a liquid temperature of 45 ° C. IT with a thickness of about 2500Å
In the case of O film, it is immersed for about 6 minutes.

第１図（Ｇ）に示すように、フォトレジストを剥離す
る。例えば、硫酸：過酸化水素水＝２：１の剥離液に約
５分間浸漬する。As shown in FIG. 1G, the photoresist is removed. For example, it is immersed in a stripping solution of sulfuric acid: hydrogen peroxide solution = 2: 1 for about 5 minutes.

通常、フォトエッチング法にてＩＴＯの透明電極を形成
する場合、パターンの高精度化、ライン幅の減少、およ
びパターン面積の拡大に伴って歩留まりが急激に悪化す
るが、その原因としてフォトレジストの塗布欠陥（ピン
ホール）等と共にきず、ひび割れ、ブラックマスクへの
汚れや異物の付着等が大きな割合を占めている。本方式
によれば、フォトレジストにフォトマスクを用いてパタ
ーン焼き付けを行なう露光工程が基板裏面からの光照射
工程に置換されるので、マスク露光工程に関わる問題点
の多くを回避することが可能である。Usually, when forming a transparent electrode of ITO by the photo etching method, the yield is sharply deteriorated as the pattern precision is increased, the line width is reduced, and the pattern area is enlarged. Along with defects (pinholes), flaws, cracks, dirt on the black mask, adhesion of foreign matters, etc. account for a large proportion. According to this method, the exposure process of pattern printing using a photomask for the photoresist is replaced with the light irradiation process from the back surface of the substrate, so that many problems relating to the mask exposure process can be avoided. is there.

フォトマスクを用いずに露光を行なうことによりフォト
マスクのパターン面と基板上のフォトレジストをコンタ
クトするときに生じるフォトマスクへのフォトレジスト
や異物の転写、応力によるフォトレジスト膜のひび割れ
は発生しない。By performing the exposure without using the photomask, the transfer of the photoresist or foreign matter to the photomask that occurs when the pattern surface of the photomask and the photoresist on the substrate are contacted, and the cracking of the photoresist film due to stress does not occur.

フォトマスクを用いた一括露光方式で上記の問題を回避
するためには、露光装置でフォトマスクと基板をあずギ
ャップを介して非接触でコンタクトさせる機能が必要で
あり、解像力を低下させずにパターンを焼き付けること
ができるギャップ（数１０μｍ）を設定するためには複
雑な制御機構を必要とするが本方式ではフォトレジスト
を塗布した基板の裏側から露光するだけでギャップゼロ
でコンタクトした場合と同等の効果が得られ、通常の露
光装置が備えている複雑なワークのハンドリング機構は
一切必要としない。In order to avoid the above-mentioned problems in the batch exposure method using a photomask, it is necessary for the exposure apparatus to have a function of contacting the photomask and the substrate in a non-contact manner through the gap between the photomask and the pattern, without reducing the resolution. A complicated control mechanism is required to set a gap (several tens of μm) that can be printed, but this method is equivalent to contacting with zero gap by exposing from the back side of the substrate coated with photoresist. The effect is obtained, and no complicated work handling mechanism provided in a normal exposure apparatus is required.

また露光時のマスクパターンを兼ねるブラックマスクの
膜が金属膜なのでブラックマスクとしての遮光性能も申
し分ない。Further, since the black mask film which also serves as a mask pattern during exposure is a metal film, the light shielding performance as a black mask is also satisfactory.

従来の方式で高精度の表示電極パターンを形成する場
合、現実的に十分な歩留まりが得られない場合がある。
この場合、不良品が後工程に流出することによる製造コ
ストの増加を防止するために良品、不良品の選別のため
の検査を行なうことが多い。電極パターンの検査法とし
ては顕微鏡等を用いた目視による方法、パターン認識を
用いてビデオカメラで撮影したパターンを数値化して計
算機に処理させる方法、パターンの導通検査を行ない、
ショート、オープンで判断する方法等があるが、ＩＴＯ
等の透明導電膜は光学的なコントラストが充分にとれず
電気抵抗が比較的高いために検査が難しいという問題が
ある。When forming a high-precision display electrode pattern by the conventional method, a sufficient yield may not be realistically obtained.
In this case, in order to prevent an increase in manufacturing cost due to a defective product flowing out to a subsequent process, an inspection for selecting a good product and a defective product is often performed. As a method of inspecting the electrode pattern, a method of visually observing using a microscope, a method of digitizing a pattern photographed by a video camera using pattern recognition and processing it by a computer, a pattern continuity inspection,
There are methods such as short and open, but ITO
Such a transparent conductive film has a problem that it is difficult to inspect because the optical contrast cannot be sufficiently obtained and the electric resistance is relatively high.

本方式においては、金属膜によるブラックマスクは一般
的なフォトエッチング法にて形成されるので、同様に検
査を行なう必要があるが、遮光性が良いので光学的なコ
ントラストが十分にあり、電気抵抗が十分低いのでパタ
ーン検査は容易に行なえる。その後の透明電極の形成は
前記の通り高歩留まりで製造できるので、細かい検査は
省略することもできる。In this method, since the black mask made of a metal film is formed by a general photo-etching method, it is necessary to perform the same inspection, but since the light-shielding property is good, the optical contrast is sufficient and the electrical resistance is high. Is sufficiently low that pattern inspection can be performed easily. Since the subsequent formation of the transparent electrode can be performed with a high yield as described above, detailed inspection can be omitted.

電極ピッチが約０．１５mm以下、パターン線間の寸法が
約３０μｍ以下の高精度透明電極パターンの製造では、
一般に検査、リペアなしには有効な歩留まりが得にくい
が、上述の実施例によればブラックマスクパターンの検
査がＩＴＯパターンの検査より確実に行え、パターンの
リペアも技術の確立したフォトマスクのリペア方法を利
用して行えるので、後工程に不良品を流出させることは
ほとんど防止できる。透明電極の製造はセルフアライン
メントで高歩留まりで行える。In the production of high precision transparent electrode patterns with an electrode pitch of about 0.15 mm or less and a dimension between pattern lines of about 30 μm or less,
Generally, it is difficult to obtain an effective yield without inspection and repair, but according to the above-described embodiment, the inspection of the black mask pattern can be performed more reliably than the inspection of the ITO pattern, and the repair of the pattern is also a repair method of the photomask whose technique has been established. It is possible to prevent defective products from flowing out to the subsequent process because it can be performed by using the. The transparent electrodes can be manufactured by self-alignment with high yield.

各表示画像にカラーフィルタを配し、透明電極をカラー
フィルタ上に形成する構造の場合でも、カラーフィルタ
として分光特性が３００ｎｍ付近で十分透過があり色素
に顔料を使用した耐酸性を有する物を選択すれば、遠紫
外光用レジストを用いて本方式を適用することが可能で
ある。Even in the case of a structure in which a color filter is arranged on each display image and a transparent electrode is formed on the color filter, a color filter that has sufficient transmittance at around 300 nm and uses a pigment as a pigment and has acid resistance is selected. If this is the case, it is possible to apply this method using a resist for far ultraviolet light.

［発明の効果］ マイクアライメントなしのフォトリソグラフィで透明電
極パターンを形成することができる。[Effect of the Invention] The transparent electrode pattern can be formed by photolithography without microphone alignment.

高精度、高歩留まりで透明電極パターンを形成すること
ができる。The transparent electrode pattern can be formed with high accuracy and high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の実施例による透明電極
付基板の製造方法を説明するための基板の断面図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は従来技術による透明電極付基板
の製造方法を説明するための基板の断面図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、他の従来技術による
透明電極付基板の製造方法を説明するための基板の断面
図である。 図において、 １……基板 ２……ブラックマスク ３……絶縁膜 ４……透明電極膜 ５……フォトレジスト膜1A to 1G are sectional views of a substrate for explaining a method of manufacturing a substrate with a transparent electrode according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are transparent electrodes according to a conventional technique. FIGS. 3A, 3B, and 3C are sectional views of the substrate for explaining the method for manufacturing a substrate with a transparent electrode, and FIGS. FIG. In the figure, 1 ... Substrate 2 ... Black mask 3 ... Insulating film 4 ... Transparent electrode film 5 ... Photoresist film

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】透明基板上にブラックマスクを構成する遮
光性金属膜パターンを形成する工程と、 該遮光性金属膜パターンを透明絶縁膜で覆う工程と、 該透明絶縁膜上に透明導電膜を形成する工程と、 該透明導電膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、 該フォトレジスト膜を透明基板側から該ブラックマスク
を介して露光する工程と、 該透明導電膜を、現像した該フォトレジスト膜をマスク
としてパターニングする工程と を含み、 該透明基板上に該ブラックマスクと自己整合した透明電
極パターンを得ることを特徴とする液晶表示装置用の透
明電極付基板の製造方法。1. A step of forming a light-shielding metal film pattern forming a black mask on a transparent substrate, a step of covering the light-shielding metal film pattern with a transparent insulating film, and a transparent conductive film on the transparent insulating film. A step of forming, a step of forming a photoresist film on the transparent conductive film, a step of exposing the photoresist film from the transparent substrate side through the black mask, and a step of developing the transparent conductive film with the photoresist film. And a step of patterning with a resist film as a mask, wherein a transparent electrode pattern self-aligned with the black mask is obtained on the transparent substrate.