JP2000315683A - 多層配線とその形成方法およびレジスト軟化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レジストパターン１回形成でアンダーカットな
く形成し、かつ段差１段あたりの高さを低くすることで
層間絶縁膜の被覆性を良好にした多層配線とその形成方
法および製造装置を提供する。 【解決手段】絶縁基板１００の上に形成した異種金属の
膜２００、３００、４００を積層してなり、絶縁基板１
００側の下層２００から上層４００にかけて順次階段状
の断面形状を有し、当該断面形状が前記絶縁基板と垂直
な多層配線の中心線に関して左右対称、かつ階段状の上
下の金属層の左右のずれを当該上下の金属層の幅の差の
１／２以下とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
配線、特に薄膜トランジスタを搭載した液晶表示素子の
走査線、信号線などの配線に係り、低抵抗で、耐食性、
耐エッチング性、コンタクト性の良好な積層配線とその
形成方法および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、基本的には少なくとも
一方が透明なガラス等からなる二枚の絶縁基板の間に液
晶層を挟持した液晶パネルを用い、二枚の基板のそれぞ
れに形成した画素形成用の電極に選択的に電圧を印加し
て所定画素の点灯と消灯を行う型式（所謂、単純マトリ
クス型）と、上記の種電極に画素選択用のアクティブ素
子（スイッチング素子）を配置した液晶パネルを形成し
てこのアクティブ素子を選択することにより所定画素の
点灯と消灯を行う型式（例えば、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）をアクティブ素子として用いる液晶表示素子）と
に大別される。

【０００３】特に、後者のアクティブマトリクス型の液
晶表示素子は、コントラスト性能、高速表示性能等から
液晶表示素子の主流となっている。

【０００４】このアクティブマトリクス型の液晶表示素
子には、一方の基板に形成した電極と他方の基板に形成
した電極との間に液晶層の配向方向を変えるための電界
を印加する縦電界方式と、一方の基板にのみ形成した電
極間に液晶層の配向方向を変化させる電界を基板と平行
な方向で形成させる横電界方式（ＩＰＳ：Ｉｎ−Ｐｌａ
ｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ）とがある。

【０００５】これらの液晶表示素子では、その液晶パネ
ルの各電極に走査信号や映像信号を供給するための信号
配線が液晶パネルの表示領域からその端縁の端子部まで
形成されている。

【０００６】各配線の端子部における駆動回路チップ
（駆動ＩＣ）、あるいは駆動ＩＣを搭載したフレキシブ
ルプリント基板を接続する接続部は、接触抵抗の増加な
どの不具合が生じないように、酸化物の導電膜で被覆し
てある。

【０００７】当初の薄膜トランジスタ型の液晶表示素子
では、その配線にクロムＣｒ、モリブデンＭｏ、タンタ
ルＴａ、アルミニウムＡｌなどの単層金属膜を配線に用
いていた。タンタルやアルミニウムでは、絶縁不良を無
くす目的で陽極酸化処理を施す場合もある。

【０００８】近年の液晶表示素子の大画面化に伴う絶縁
基板として一般的であるガラス基板の大型化で、陽極酸
化処理が困難になっている。その結果、現在ではクロム
の単層配線となっているが、大画面、高精細の要求に答
えるため、配線の低抵抗化が不可欠となり、アルミニウ
ムを用いる必要性が生じた。

【０００９】しかし、その上層に形成されるＩＴＯ（イ
ンジウム・チン・オキサイド）とのコンタクト抵抗、ヒ
ロックの発生、ａ−Ｓｉへの拡散など、アルミニウム単
層で配線を形成することは不可能である。したがって、
これらの問題を回避し、低抵抗の配線を得るにはそれぞ
れの機能を分担させた複数層を積層した多層配線になら
ざるを得なくなっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この種の多層配線の形
成の作り方としては、多層配線の各層をそれぞれ別々に
パターン形成（パターニング）することが考えられる
が、パターニングをそれぞれ行うものでは、レジストパ
ターン形成、エッチング、レジスト剥離の各工程を層の
数だけ繰り返さなければならず、工程が煩雑となり、コ
ストが嵩む結果となる。

【００１１】配線を形成するための多層膜の上にレジス
トパターンを１回形成としてウェットエッチングを繰り
返すと、上層より下層の方が引っ込んだアンダーカット
の状態になる。こうなると、その後レジストパターンを
剥離し、その上に形成される層間絶縁膜による被覆性が
悪くなり、後の工程で配線がエッチングされたり、上層
の配線と他の配線あるいは電極との間でショートを起こ
したり、または上層の配線を断線させる原因となって製
品の歩留りを低下させる。

【００１２】これを避けるために、例えば特開平１０−
１５００２４号公報に記載されたように、反応性イオン
エッチング法を用い、多層配線を一括でエッチングする
ことが提案されている。この方法によれば、アンダーカ
ットは避けることができるが、エッチングされる多層膜
の側壁に保護層を形成しながらエッチングを行うもので
あるため、プロセスマージンが狭く、信頼性が低い上、
スループットも低いという問題があり、さらに、反応性
イオンエッチング装置はウェットエッチング装置に比較
するとはるかに高価であるため、総じて製造コストが嵩
む結果となる。

【００１３】層間絶縁膜による被覆性は絶縁膜の厚さよ
り低い段差については良好であるが、それを越えると被
覆し切れない部分が出易くなる。そのため、１段あたり
の段差は層間絶縁膜の厚さより薄い方が好ましい。しか
し、反応性イオンエッチングにより、一括エッチングし
た場合の多層配線の断面形状は長方形に近い台形とな
り、１段で全積層分の厚さの段差になるため、層間絶縁
膜による被覆は不十分であった。

【００１４】本発明の目的は、レジストパターン１回形
成でアンダーカットなく形成し、かつ段差１段あたりの
高さを低くすることで層間絶縁膜の被覆性を良好にした
多層配線とその形成方法および製造装置を提供すること
にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基板に高
スループット、高信頼性で、かつ多層配線の上層に形成
する層間絶縁膜の被覆性を向上すると共に、レジストパ
ターンの形成と剥離工程も増加させることなく下層から
上層にかけて順次階段状の断面形状とした多層配線を形
成することにより、低コスト化を図るものである。

【００１６】本発明の代表的な構成を記述すれば、下記
のとおりである。すなわち、多層配線の構成として、 （１）絶縁基板の上に異種金属の多層膜からなり、前記
多層膜が前記絶縁基板側の下層から上層にかけて順次階
段状の断面形状を有し、当該断面形状が前記絶縁基板と
垂直な多層配線の中心線に関して左右対称、かつ前記階
段状の上下の金属層の左右のずれを当該上下の金属層の
幅の差の１／２以下とした。

【００１７】（２）（１）における前記多層膜の上に絶
縁膜を被覆してなり、当該多層膜の各層に対応する段差
１段あたりの高さを、前記絶縁膜の膜厚より小とした。

【００１８】（３）（１）または（２）における前記多
層膜の最上層の金属膜がＩＴＯ膜、次層の金属膜がクロ
ム膜、最下層が表面を酸化したアルミニウム膜からなる
３層構造とした。

【００１９】また、上記多層配線の形成方法として、 （４）絶縁基板の上に複数の異種金属を連続成膜して多
層膜を形成し、その上にホトレジストを形成してレジス
トパターンを形成し、このレジストパターンをホトマス
クとして最上層の金属膜をオーバーエッチングした後、
前記ホトレジストの溶媒蒸気中で加熱して軟化すること
により前記オーバーエッチングされた部分のレジストパ
ターンを次層の金属膜に垂下させて当該次層のレジスト
パターンとし、前記レジストパターンをホトマスクとし
て前記次層の金属膜をオーバーエッチングする工程を前
記複数の金属膜について順次繰り返すことにより、前記
絶縁基板側の下層から上層にかけて階段状の断面形状を
有する多層の金属膜を形成することを特徴とする。

【００２０】（５）（４）における前記多層膜の中間層
がアルミニウム層を少なくとも１層含み、前記複数の異
種金属を連続成膜して多層膜を形成する工程中に蒸気ア
ルミニウム層の酸化処理工程を含むことを特徴とする。

【００２１】さらに、上記多層配線を形成するためのレ
ジスト軟化装置として、 （６）防爆型オーブンと、この防爆型オーブンの内部に
設置されて、複数の異種金属からなる多層膜の上にホト
レジストを形成した絶縁基板を加熱する基板加熱手段
と、前記フォトレジストの溶媒蒸気を発生する溶媒蒸気
発生手段と、前記防爆型オーブンの内部雰囲気を撹拌し
均一化する雰囲気調整手段と、前記防爆型オーブン内の
前記溶媒蒸気を監視して飽和蒸気量以下に制御する監視
制御手段とを具備したことを特徴とする。

【００２２】レジストパターン形成、レジストパターン
剥離の工程を増加することなく多層配線を形成する場合
の最大の問題点は積層膜のエッチングで上層より下層の
サイドエッチが大きくなり、アンダーカットが生じるこ
とである。

【００２３】上層をマスクとしてエッチングを行う限
り、ウェットエッチングおよび等方性ドライエッチング
では、このアンダーカットは避けられない。この問題を
解決するためには、エッチングの度ごとに上層より下層
を広くカバーするマスクを設ける必要があり、各層のエ
ッチングごとに新たなレジストパターンを形成すればよ
い。

【００２４】このようにすることで、多層膜からなる積
層配線（多層配線）をアンダーカットなく、かつ段差１
段あたりの高さを低く形成することができ、層間絶縁膜
の被覆性を良好とすることができる。しかし、この方法
では、工程が複雑になり、製造コストが嵩む。加えて、
露光機の合わせ精度分だけ幅広くレジストパターンを形
成する必要が生じ、配線幅はそれだけ広くならざるを得
ず、積層した層の数だけ配線幅が増す結果となる。

【００２５】そこで、エッチングの度に新たにレジスト
パターンを形成するのではなく、上層をオーバーエッチ
ングした後、レジストを軟化変形させて下層表面まで垂
下させる。垂下したレジストは上層のエッチングで露呈
した下層の縁領域をカバーして下層のエッチングマスク
とし、このマスクを下層のエッチングマスクとして下層
をエッチングする。

【００２６】このプロセスを繰り返して順次下層のエッ
チングを行うことにより、１つのレジストパターンで階
段状に積層された多層配線を形成することができる。

【００２７】レジストの軟化は高熱で溶融してもよい
が、レジストのポリマーが変質して剥離が困難となる。
そうなると、レジストパターンの除去はアッシングによ
るしかなく、スループットが落ち、コスト高となる。レ
ジストパターンの剥離性を失わせないためにはより低温
で軟化させる必要がある。その１つの方法として、レジ
ストの溶媒蒸気中で加熱し、ポリマーを膨潤させて軟化
させる方法がある。

【００２８】この方法によれば、レジストのポリマーが
変質しない低温領域でレジストを軟化させ、下層表面に
垂下させることができる。

【００２９】ポリマーの変質を起こさせないためには、
低温であるほど良いが、レジストの軟化にはある程度の
加熱は必要である。この加熱にはオーブンを備えた製造
装置を用いる。レジスト加熱の最適温度は、レジストと
用いる溶媒の種類に依存するが、おおむね５０°Ｃ〜１
５０°Ｃの範囲である。

【００３０】このレジスト軟化プロセスを行う装置とし
ては、絶縁基板を加熱すると共に溶媒蒸気を発生する機
能を備えたものが必要である。溶媒としては、ハロゲン
溶媒等の不燃性のものもあるが、一般的には、アルコー
ル類、ケトン類、芳香族化合物、アミン等、引火性のも
のが想定されるので、防爆型の装置である必要性があ
る。

【００３１】また、溶媒が結露して絶縁基板上に落ちて
レジストパターンを溶かさないようにするため、容器全
体を加熱保温する必要があり、溶媒の濃度が高くなり過
ぎて凝結を起こさないように、オーブン内の温度におけ
る飽和蒸気量以下に監視する手段も必要である。

【００３２】このような機能を具備するオーブン中で上
層のエッチングを行ったレジストパターンを有する多層
膜を成膜した絶縁基板を溶媒蒸気中で加熱することによ
り、レジストを軟化させ、変形させて下層膜の表面に垂
下させてそのエッチングマスクとすることができる。

【００３３】このレジスト軟化を行う装置に溶媒に替え
て水を入れ、１２０°Ｃ〜１５０°Ｃに加熱すると、ア
ルミニウムの表面を酸化処理することができる。すなわ
ち、多層配線の少なくとも１層にアルミニウムを用いた
場合に、その多層配線上に絶縁膜を形成する際、形成温
度が２５０°Ｃくらいからアルミニウムが露出した部分
でヒロックが発生する。こうした場合でも、露出したア
ルミニウムの表面を酸化しておくことにより、ヒロック
の発生を抑制することが可能である。

【００３４】なお、本発明は上記の構成とその説明に限
定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱するこ
となく、種々の変更が可能であることは言うまでもな
い。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

【００３６】図１は本発明による液晶表示装置の第一実
施例を説明する多層配線の模式断面図である。この多層
配線構造は液晶表示素子用の薄膜トランジスタに適用し
たものであり、画像の走査線となる電界効果型トランジ
スタのゲート配線として形成したものである。

【００３７】絶縁基板であるガラス基板１００上に最下
層からアルミニウム膜２００、クロム膜３００、ＩＴＯ
４００の順に積層して多層配線を形成してある。各層の
厚さは、下から１５０ｎｍ、３０ｎｍ、７０ｎｍで、そ
の幅は、下から８μｍ、６μｍ、５μｍとなっている。

【００３８】この多層配線は、その断面形状がガラス基
板と垂直な多層配線の中心線に関して左右対称であ
り、、かつ階段状の上下の金属層の左右のずれを当該上
下の金属層の幅の差の１／２以下とすることで上層に被
覆する絶縁膜やパッシベーション膜の段差でのカバレー
ジが十分となって、被覆性が向上する。

【００３９】また、多層膜の配線上に絶縁膜を被覆した
とき、多層膜の各層に対応する段差１段あたりの高さ
を、前記絶縁膜の膜厚より小とすることで被覆性が向上
する。

【００４０】液晶表示素子の配線に適用する場合は、そ
の多層配線を構成する多層膜の最上層の金属膜をＩＴＯ
膜、次層の金属膜をクロム膜、最下層を表面を酸化した
アルミニウム膜からなる３層構造とすることができる。

【００４１】下層にアルミニウム膜２００を用いること
により、配線抵抗を低くすることができるが、アルミニ
ウムを用いた場合はＩＴＯ４００とのコンタクト抵抗が
高くなる。そのため、中間にクロム膜３００を挟んでコ
ンタクト抵抗を下げている。ＩＴＯは液晶表示素子の外
周部分で露出させて端子とし、ここにドライバＩＣを接
続する。すなわち、ＩＴＯは配線の防食のために用いて
いる。

【００４２】このように、本実施例では、防食、コンタ
クト性の向上のためにＩＴＯなどを積層した多層配線を
作り、そのまま端子とすることでプロセスの工程を短縮
している。この構造の多層配線上に層間絶縁膜を形成す
る。層間絶縁膜はプラズマＣＶＤ法により形成した窒化
シリコン膜を用いた。

【００４３】プラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜の
被覆性は、その厚みの３分の２以下の段差に対しては大
変良好であるが、それ以上の段差に対しては被覆しきれ
ない部分ができる。窒化シリコン膜の厚さとしては、薄
膜トランジスタの動作条件から３００ｎｍとした。この
場合、段差は高くても２００ｎｍ以下が望ましいが、多
層配線に用いた３種類の膜の膜厚を合計すると、２５０
ｎｍとなる。

【００４４】クロム膜の層よりアルミニウム膜の層がく
ぼんだ、所謂アンダーカットの形状になると、窒化シリ
コン膜による被覆は不完全とならざるを得ないが、たと
え反応性イオンエッチングなどを用いてアンダーカット
なく加工できたとしても２５０ｎｍの段差を被覆するの
は困難である。

【００４５】しかし、本実施例のように、一層ごとに階
段状になっていれば最大の段差でも１５０ｎｍに過ぎ
ず、窒化シリコン膜による被覆性にも優れた配線とな
る。

【００４６】このような多層配線を形成する方法として
は、１層ごとにそれぞれレジストパターンを作り直して
１層ずつ作って行く方法はもちろん可能であるが、この
方法では工程が煩雑になりコストが嵩む上、上層が必ず
下層の範囲内に入るためには露光機の合わせ精度の分だ
け下層を太くする必要があるため、微細な配線を作る上
では不利となる。

【００４７】そこで、本発明では、レジストパターンを
１回だけ形成し、そのパターンを利用して階段状に積層
した多層配線を得るようにした。以下、その実施例につ
いて説明する。

【００４８】図２は本発明による多層配線の形成方法の
１実施例を説明する工程図であり、同図（ａ）〜（ｈ）
の順にプロセスが進行する。先ず、（ａ）のように、ガ
ラス基板１００上に多層配線を構成する各導体膜を連続
的に成膜し積層する。通常、この成膜にはＣＶＤ法や蒸
着法を用いることもできるが、本実施例では全てスパッ
タ法によりアルミニウム膜２００Ａ、クロム膜３００
Ａ、ＩＴＯ膜４００Ａを順に積層した。

【００４９】次に、（ｂ）のように、配線のレジストパ
ターン５００を形成する。本実施例では、薄膜トランジ
スタのゲート配線パターンとして、レジストパターン幅
を約９μｍとした。

【００５０】その後、（ｃ）に示したように、最上層の
ＩＴＯ膜４００Ａをエッチングして多層配線の最上層４
００を形成する。このＩＴＯ膜４００Ａのエッチングは
塩酸と硝酸の混合液をエッチング液として用い、エッチ
ングで形成されたＩＴＯ膜４００の線幅が約５μｍとな
るように片側で約２μｍのオーバーエッチングを施し
た。

【００５１】そして、次層をエッチングする前に、
（ｄ）のようにレジストパターン５００のレジストを軟
化させ、最上層をカバーしているレジストを変形させ
て、その端部５０１をクロム膜３００Ａの表面に着接さ
せて最上層であるＩＴＯ膜４００と次層であるクロム膜
３００Ａを被覆する。

【００５２】このレジストの軟化には後述するレジスト
軟化装置を用いる。レジストの軟化のために、本実施例
ではイソプロピルアルコールの蒸気中で１３０°に加熱
して変形させた。軟化されたレジスト５００は、ＩＴＯ
膜３００のオーバーエッチングされたことによるオーバ
ーハング部分がクロム膜３００Ａの表面に下降するの
で、レジストパターン幅は約９μｍに保たれている。

【００５３】この状態で、（ｅ）に示したように、クロ
ム膜３００Ａをエッチングする。エッチング液として
は、硝酸セリウムアンモニウム水溶液を用いた。このエ
ッチングでは、エッチングで形成されたクロム膜３００
の線幅は約６μｍとなるように片側で約１．５μｍのオ
ーバーエッチングを施した。

【００５４】その後、（ｆ）に示したように、再びレジ
スト５００を軟化させて変形し、その端部５０２を垂下
させて最上層のＩＴＯ膜４００と次層のクロム膜３００
をカバーすると共にその下層であるアルミニウム膜２０
０Ａの表面に着接させて最上層のＩＴＯ膜４００と次層
であるクロム膜３００Ａおよび下層のアルミニウム膜２
００Ａのを被覆する。

【００５５】アルミニウム膜２００Ａのエッチングは、
りん酸、酢酸、硝酸の混合液を用いた。このエッチング
では、線幅が約８μｍとなるように、片側が約０．５μ
ｍのオーバーエッチを入れてアルミニウム膜２００を形
成する。この状態を（ｇ）に示す。レジストパターン５
００を剥離することで（ｈ）に示したような階段状の断
面形状を有する多層配線が得られる。

【００５６】そして、レジスト軟化装置を用い、１３０
°Ｃで水蒸気による酸化処理を行い、アルミニウム層２
００の側壁部分を酸化処理した。

【００５７】その後、プラズマＣＶＤ法で窒化シリコン
膜、アモルファスシリコン膜の層間絶縁膜を形成した。

【００５８】本実施例によれば、窒化シリコン膜による
多層配線の被覆は良好であった。また、窒化シリコン膜
の形成温度は約３００°であるにもかかわらず、サイド
ヒロックの発生はなかった。

【００５９】上記実施例は、３層の多層配線の形成につ
いて説明したが、多層配線の層数がこれ以上である場合
は、上記の工程を繰り返せばよい。

【００６０】この多層配線の形成に用いる装置の殆どは
汎用のものであり、特に説明をようしないが、レジスト
軟化装置は特殊な装置であるので、以下、このレジスト
軟化装置の実施例について説明する。

【００６１】図３は本発明によるレジスト軟化装置の実
施例を説明する模式図である。この装置は、基本的には
窒素雰囲気中で多層配線膜の上にレジストパターンを形
成したガラス基板を加熱する、所謂オーブンである。オ
ーブン３０には溶媒蒸気を発生する手段と雰囲気の気相
に漂う溶媒蒸気の濃度を制御する手段などが付加され
る。

【００６２】すなわち、レジストの溶媒を気化する気化
器３１と凝縮器３２が設置されている。気化器３１は溶
媒タンク３１ａとヒータ３１ｂを有し、溶媒タンク３１
ａにある溶媒をヒータ３１ｂで加熱して蒸発させる。凝
縮器３２は気化溶媒を冷却して液化した溶媒を貯留する
ドレインタンク３１ａと凝縮ユニット３２ｂを有し、凝
縮ユニット３２ｂに冷却水（Ｈ₂ Ｏ）を循環させて気化
溶媒を液化する。なお、この冷却水に替えて他の冷媒を
用いることもできる。

【００６３】気化器３１で気化された溶媒は導管３９を
通してオーブン３０内に導入される。オーブン３０内に
はカセットに収納した複数枚のレジスト付きガラス基板
１００がセットされている。基板１００はオーブン３０
内で図示しない加熱手段で所定の温度に加熱される。気
化した溶媒すなわち溶媒蒸気は、基板１００に形成して
あるレジストを軟化し、前記図２で説明したレジストの
下層表面への垂下と着接を行う。

【００６４】オーブン３０には紫外線ランプ３３ａと分
光フィルタ３３ｂおよび受光器３３ｃからなる光学式の
濃度測定器３３が設置されている。分光フィルタ３３ｂ
と受光器３３ｃの間に溶媒蒸気が存在するようになって
いる。この濃度測定器３３は、紫外線ランプ３３ａから
出た紫外線のうち、分光フィルタ３３ｂで溶媒蒸気が吸
収する波長に合わせた紫外光を選択し、オーブン内の雰
囲気（溶媒蒸気）を通して受光器３３ｃに送る。

【００６５】受光器３３ｃの出力は制御装置３４におい
て溶媒蒸気による紫外光の吸収量からその濃度を演算
し、その結果でバルブ３５と３６を開閉し、凝縮器３２
と蒸発器３１に対する蒸気流の振り分けを制御する。

【００６６】凝縮器３２のドレインタンク３２ａは溶媒
タンク３１ａに連結されており、凝縮された溶媒は溶媒
タンク３１ａに戻される。

【００６７】導管３９を通してオーブン３０内に導入さ
れた溶媒蒸気がガラス基板１００に形成されたレジスト
パターンに十分にかつ均一に行き渡るように撹拌するた
めに、オーブン３０には導管３７を介して送風機３８が
設置されており、この送風機３８からの蒸気がバルブ３
５と３６を通って気化器３２、蒸発器３１を介してオー
ブン３０に戻るように構成されている。このとき、制御
装置３４によりバルブ３５と３６が制御され、オーブン
３０内の溶媒蒸気の濃度が一定となるように制御され
る。

【００６８】また、溶媒蒸気がオーブン３０から外部に
漏れないように、ガラス基板１００の出し入れを行う前
に、溶媒蒸気が凝縮器３２のみを通るような循環制御を
行って溶媒を回収する。ガラス基板の出し入れの際にオ
ーブン３０内に空気が混入するが、溶媒は引火性なので
極力空気を排除すべくオーブン３０内には窒素ガスを封
入流通させる。この窒素流通構造は図示を省略してあ
る。

【００６９】オーブン３０は防爆仕様であり、基板の加
熱手段、送風機、蒸発器のヒータ等は防爆構造である。
また、オーブン３０内に窒素ガスを封入流通させるた
め、その内部は陽圧になるが、内外の圧力差が大きくな
らないように、凝縮器３１の下流に調圧バルブ３９ａを
設けてある。

【００７０】使用する溶媒としては、イソプロピルアル
コールを用い、その蒸気濃度は飽和状態の８０％、温度
は１３０°でレジストの軟化を行った。

【００７１】このようにして、レジストを溶かす可能性
のある溶媒の蒸気中でレジスト付きのガラス基板を加熱
し、レジストのポリマーを膨潤させて軟化できる。これ
により、レジストのポリマーを変質させることのない低
温領域でレジストを軟化させることが可能となり、剥離
などの後工程に悪影響を与えることがない。

【００７２】上記した多層配線の実施例で説明した断面
形状が階段状の積層配線は、液晶表示素子用の薄膜トラ
ンジスタの配線に限ったものではなく、材料を積層して
種々の機能を確保する多層構造の配線等で、その上に層
間絶縁膜あるいはパッシベーション膜を形成するような
各種の構造体の形成にも応用できる。

【００７３】次に、本発明による多層配線を適用した液
晶表示素子の一例について説明する。

【００７４】図４は本発明を適用した薄膜トランジスタ
方式の液晶表示素子の要部構造例を説明する模式断面図
である。また、図５は同じく液晶表示素子の１画素部分
の構成例を説明する模式平面図である。

【００７５】この液晶表示素子は一方の基板であるガラ
ス基板（以下、アクティブマトリクス基板と言う）１
（図１における絶縁基板１００に相当）にのみ画素電極
と対向電極を形成した、所謂横電界方式（ＩＰＳ）の液
晶表示素子で、アクティブマトリクス基板１と他方のガ
ラス基板（以下、カラーフィルタ基板と言う）１１の間
に液晶層１５を挟持してなる。

【００７６】アクティブマトリクス基板１の内面にはア
ルミニウム膜２００とクロム膜３００およびＩＴＯ４０
０の多層配線から構成されたゲート配線２、層間絶縁膜
である窒化シリコン膜４、ｉ−ａ−Ｓｉ膜５とｎ＋ａ−
Ｓｉ膜６の多層構造の半導体膜、ソース配線（電極）と
ドレイン配線（電極）の配線用の金属膜７、ソース配線
（電極）とドレイン配線（電極）の配線用のアモルファ
スの導電膜８、パッシベーション膜（ＰＡＳ膜）９が形
成されている。導電膜８には、図示しない位置でスルー
ホールを介して画素電極が形成されている。

【００７７】一方、カラーフィルタ基板１１の内面に
は、ブラックマトリクス１２で区画された複数色のカラ
ーフィルタ１３が成膜され、その上層に保護膜１４が被
覆されている。なお、この保護膜１４とアクティブマト
リクス基板側のパッシベーション膜（ＰＡＳ膜）９と液
晶層１５の界面には液晶層を構成する液晶組成物の配向
方向を規制する配向膜が塗布されているが、図示は省略
してある。

【００７８】図５において、符号２３は薄膜トランジス
タＴＦＴを構成するａ−Ｓｉの島、２４はソース電極
（このソース電極は一画素中で櫛形形状の画素電極を構
成する）、２５はドレイン配線（電極）である。

【００７９】この横電界方式の液晶表示素子では、薄膜
トランジスタＴＦＴのソース電極２４で構成される櫛形
の画素電極２４と対向電極配線２２の間に電界を形成し
て液晶層の配向を制御することにより、画素のオン、オ
フを行う。

【００８０】図６は本発明を適用した液晶表示素子の等
価回路であって、４１はコントロール回路、４２は走査
電極（ゲート電極）駆動回路、４３は映像信号電極（ド
レイン電極）駆動回路、４４は対向電極駆動回路、４５
は液晶パネルの有効表示領域である。なお、Ｃ_LCは液晶
の容量成分、Ｃ_S は保持容量を示す。

【００８１】液晶パネルの有効表示領域４５に形成され
て各画素をスイッチングする薄膜トランジスタＴＦＴは
走査電極駆動回路４２、映像信号電極駆動回路４３およ
び対向電極駆動回路４４により選択的にオン／オフされ
る。このオン／オフはコントロール回路４１によって制
御される。

【００８２】図７は本発明による液晶表示装置の全体構
成例を説明する展開斜視図である。同図では本発明によ
る液晶表示装置（液晶表示素子：液晶パネル、回路基
板、バックライト、その他の構成部材を一体化したもの
を液晶表示モジュール：ＭＤＬと称する）の具体的構造
を説明するものである。

【００８３】図中、ＳＨＤは金属板からなるシールドケ
ース（メタルフレームとも言う）、ＷＤは表示窓、ＩＮ
Ｓ１〜３は絶縁シート、ＰＣＢ１〜３は回路基板であ
り、ＰＣＢ１はドレイン側回路基板（映像信号線駆動用
回路基板）、ＰＣＢ２はゲート側回路基板（走査信号線
駆動回路基板）、ＰＣＢ３はインターフェース回路基
板、ＪＮ１〜３は回路基板ＰＣＢ１〜３同士を電気的に
接続するジョイナ、ＴＣＰ１，ＴＣＰ２はテープキャリ
アパッケージ、ＰＮＬは液晶パネル、ＧＣはゴムクッシ
ョン、ＩＬＳは遮光スペーサ、ＰＲＳはプリズムシー
ト、ＳＰＳは拡散シート、ＧＬＢは導光板、ＲＦＳは反
射シート、ＭＣＡは一体化成形により形成された下側ケ
ース（モールドフレーム）、ＭＯはＭＣＡの開口、ＬＰ
は蛍光管、ＬＰＣはランプケーブル、ＧＢは蛍光管ＬＰ
を支持するゴムブッシュ、ＢＡＴは両面粘着テープ、Ｂ
Ｌは蛍光管や導光板等からなるバックライトを示し、図
示の配置関係で拡散板部材を積み重ねて液晶表示モジュ
ールＭＤＬが組立てられる。

【００８４】液晶表示モジュールＭＤＬは、下側ケース
ＭＣＡとシールドケースＳＨＤの２種の収納・保持部材
を有し、絶縁シートＩＮＳ１〜３、回路基板ＰＣＢ１〜
３、液晶表示パネルＰＮＬを収納固定した金属製のシー
ルドケースＳＨＤと、蛍光管ＬＰ、導光板ＧＬＢ、プリ
ズムシートＰＲＳ等からなるバックライトＢＬを収納し
た下側ケースＭＣＡとを合体させてなる。

【００８５】映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１には液
晶表示パネルＰＮＬの各画素を駆動するための集積回路
チップが搭載され、またインターフェース回路基板ＰＣ
Ｂ３には外部ホストからの映像信号の受入れ、タイミン
グ信号等の制御信号を受け入れる集積回路チップ、およ
びタイミングを加工してクロック信号を生成するタイミ
ングコンバータＴＣＯＮ等が搭載される。

【００８６】上記タイミングコンバータで生成されたク
ロック信号はインターフェース回路基板ＰＣＢ３および
映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１に敷設されたクロッ
ク信号ラインＣＬＬを介して映像信号線駆動用回路基板
ＰＣＢ１に搭載された集積回路チップに供給される。

【００８７】インターフェース回路基板ＰＣＢ３および
映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１は多層配線基板であ
り、上記クロック信号ラインＣＬＬはインターフェース
回路基板ＰＣＢ３および映像信号線駆動用回路基板ＰＣ
Ｂ１の内層配線として形成される。

【００８８】なお、液晶パネルＰＮＬには薄膜トランジ
スタＴＦＴを駆動するための映像信号線駆動用回路基板
ＰＣＢ１、走査信号線駆動回路基板ＰＣＢ２およびイン
ターフェース回路基板ＰＣＢ３がテープキャリアパッケ
ージＴＣＰ１，ＴＣＰ２で接続され、各回路基板間はジ
ョイナＪＮ１，２，３で接続されている。

【００８９】上記の液晶表示装置によれば、その液晶パ
ネルの各種配線や電極の製造工程を短縮できると共に、
層間絶縁膜やパッシベーション膜の被覆性に優れ、断線
等の発生を低減した信頼性の高い液晶表示装置を提供で
きる。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
層間絶縁膜やパッシベーション膜の被覆性に優れ、断線
等がない階段状の断面形状を有する多層配線をレジスト
パターンの１回形成でエッチング処理することが可能と
なり、液晶表示素子の配線に適用した場合には低コスト
かつ表示不良のない高信頼性の液晶表示装置を構成でき
る。さらに、他の同様の機器における多層配線あるいは
電極の形成に適用して所要の機能を有する機器を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の第一実施例を説明
する多層配線の模式断面図である。

【図２】本発明による多層配線の形成方法の１実施例を
説明する工程図である。

【図３】本発明によるレジスト軟化装置の実施例を説明
する模式図である。

【図４】本発明を適用した薄膜トランジスタ方式の液晶
表示素子の要部構造例を説明する模式断面図である。

【図５】本発明を適用した薄膜トランジスタ方式の液晶
表示素子の１画素部分の構成例を説明する模式平面図で
ある。

【図６】本発明を適用した液晶表示素子の等価回路であ
る。

【図７】本発明による液晶表示装置の全体構成例を説明
する展開斜視図である。

【符号の説明】

１ アクティブマトリクス基板 １１ カラーフィルタ基板 １５ 液晶層 ２ 多層配線 ４ 窒化シリコン膜 ５ ｉ−ａ−Ｓｉ膜 ６ ｎ＋ａ−Ｓｉ膜 ７ 金属膜 ８ アモルファスの導電膜 ９ パッシベーション膜（ＰＡＳ膜） １００ 絶縁基板（ガラス基板） ２００ アルミニウム膜 ２００Ａ エッチング後のアルミニウム膜 ３００ クロム膜 ３００Ａ エッチング後のクロム膜 ４００ ＩＴＯ ４００Ａ エッチング後のＩＴＯ膜 ５００ レジストパターン ３０ オーブン ３１ 気化器 ３１ａ 溶媒タンク ３１ｂ ヒータ ３２ 凝縮器 ３２ａ ドレインタンク ３２ｂ 凝縮ユニット ３３ 濃度測定器 ３３ａ 紫外線ランプ ３３ｂ 分光フィルタ ３３ｃ 受光器 ３４ 制御装置 ３５，３６ バルブ ３７，３９ 導管 ３９ａ 調圧バルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７０ ５Ｆ０４６ 21/3205 21/88 Ｂ ５Ｆ１１０ 29/786 29/78 ６１７Ｋ 21/336 ６１７Ｌ ６２７Ｃ Ｆターム(参考） 2H092 GA13 GA17 GA25 GA26 GA33 GA34 HA04 HA12 MA15 MA17 MA23 MA35 NA16 NA29 PA01 2H096 AA00 AA25 AA27 HA01 HA17 JA04 4M104 BB02 BB13 BB36 DD37 DD64 DD71 EE06 EE17 FF13 GG20 HH13 5F004 AA11 DB08 DB09 DB31 EA09 EA10 EA25 EB02 FA01 FA08 5F033 HH08 HH17 HH35 HH38 MM08 QQ08 QQ19 QQ26 RR06 SS15 VV06 VV15 XX02 5F046 KA10 LA18 5F110 AA03 AA26 BB01 CC07 DD02 EE02 EE03 EE07 EE14 EE15 EE22 EE25 EE33 EE43 EE44 EE45 FF03 FF30 GG02 GG15 HK02 HK09 HK22 NN02 QQ02 QQ05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板の上に異種金属の多層膜からな
   り、前記多層膜が前記絶縁基板側の下層から上層にかけ
   て順次階段状の断面形状を有し、当該断面形状が前記絶
   縁基板と垂直な多層配線の中心線に関して左右対称、か
   つ前記階段状の上下の金属層の左右のずれが当該上下の
   金属層の幅の差の１／２以下であることを特徴とする多
   層配線。
2. 【請求項２】前記多層膜の上に絶縁膜を被覆してなり、
   当該多層膜の各層に対応する段差１段あたりの高さが、
   前記絶縁膜の膜厚より小であることを特徴とする請求項
   １に記載の多層配線。
3. 【請求項３】前記多層膜の最上層の金属膜がＩＴＯ膜、
   次層の金属膜がクロム膜、最下層が表面を酸化したアル
   ミニウム膜からなる３層構造であることを特徴とする請
   求項１または２に記載の多層配線。
4. 【請求項４】絶縁基板の上に複数の異種金属を連続成膜
   して多層膜を形成し、その上にホトレジストを形成して
   レジストパターンを形成し、 このレジストパターンをホトマスクとして最上層の金属
   膜をオーバーエッチングした後、 前記ホトレジストの溶媒蒸気中で加熱して軟化すること
   により前記オーバーエッチングされた部分のレジストパ
   ターンを次層の金属膜に垂下させて当該次層のレジスト
   パターンとし、 前記レジストパターンをホトマスクとして前記次層の金
   属膜をオーバーエッチングする工程を前記複数の金属膜
   について順次繰り返すことにより、前記絶縁基板側の下
   層から上層にかけて階段状の断面形状を有する多層の金
   属膜を形成することを特徴とする多層配線の形成方法。
5. 【請求項５】前記多層膜の中間層がアルミニウム層を少
   なくとも１層含み、前記複数の異種金属を連続成膜して
   多層膜を形成する工程中に蒸気アルミニウム層の酸化処
   理工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の多層配
   線の形成方法。
6. 【請求項６】防爆型オーブンと、この防爆型オーブンの
   内部に設置されて、複数の異種金属からなる多層膜の上
   にホトレジストを形成した絶縁基板を加熱する基板加熱
   手段と、前記フォトレジストの溶媒蒸気を発生する溶媒
   蒸気発生手段と、前記防爆型オーブンの内部雰囲気を撹
   拌し均一化する雰囲気調整手段と、前記防爆型オーブン
   内の前記溶媒蒸気を監視して飽和蒸気量以下に制御する
   監視制御手段とを具備したことを特徴とするレジスト軟
   化装置。