JP2001021910A - 導電性ビアホール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保持膜として極薄の有機フィルムを用いた場
合であっても、当該フィルムに対する衝撃を最小限に抑
制しつつ、接続抵抗値を飛躍的に小さくすることができ
る導電性ビアホール及びその製造方法の提供を目的とし
ている。 【解決手段】 異なる平面に形成された下部ＩＴＯ電極
層８と上部ＩＴＯ電極層１２とを、物理的に連結するビ
アホール９ａを備えた支柱９と、上記ビアホール９ａの
少なくとも内表面に存在する炭素粒子群層１１と、から
成ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力装置、或いは
液晶表示装置等に用いられるものであって、異なる平面
に形成された２つの導体層を電気的に接続する導電性ビ
アホール及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記液晶表示装置においては、異なる平
面に形成された２つの導体層を電気的に接続する場合、
各画素毎にコンタクトを必要とすると、ビアホールコン
タクトは数１００万個になり、また、経済性を考慮すれ
ば、印加されるべき電圧は、基板側の配線から、上部導
電層、すなわち上部電極に供給するのが望ましい。

【０００３】このようなことを考慮して、１９９８年５
月のＳＩＤ（Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａ
ｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ’９８）のＰｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇに、東芝（株）等から反射型液晶ディスプレイに
関し、新デバイスとして発表されている。ところが、当
該反射型液晶ディスプレイにおいては、具体的な構成や
製造方法について触れられていない。

【０００４】そこで、異なる平面に形成された２つの導
体層を電気的に接続するビアホールコンタクト技術につ
いての検討を以下に述べる。ビアホールコンタクト技術
は、前記液晶表示装置の他、シリコン集積回路或いはガ
ラスエポキシ等の多層基板に用いられている。しかしな
がら、液晶表示装置に用いられる場合と、シリコン集積
回路等に用いられる場合とでは、以下のような相違点が
ある。

【０００５】（１）液晶表示装置に用いられる場合に
は、視野角や、フィルムでの電圧損失を極小化するため
に、保持膜（例えば、液晶層を挟持する膜）は、極薄
（例えば、厚さ１μｍ程度の有機フィルム）で形成する
のが一般的であるが、このように有機フィルムを使用す
ると、加熱処理の上限温度限界は約２００℃となる。こ
れに対して、シリコン集積回路等ではこのような制限が
ない。

【０００６】（２）液晶表示装置に用いられる場合の接
続抵抗値は数ＫΩ（液晶パネルの場合には約１０ＫΩ以
下）は許容されるのに対して、シリコン集積回路等に用
いられる場合の接続抵抗値は数ｍΩが限度である。この
ような相違点を考慮しつつ、液晶表示装置に例にとり、
ビアホールコンタクト技術について説明する。

【０００７】図５は、一つの液晶表示装置を構成する液
晶パネルの１画素近傍の構成断面図であり、同図におい
て、５１は下部基板、５２は下部ＩＴＯ電極層（下部導
体層）、５３はレジスト樹脂から形成された孔を有する
支柱、５４は上部フィルム層、５５ａは上部ＩＴＯ電極
層（上部導体層）、５５ｂはコンタクトＩＴＯ電極層、
５６は液晶層である。尚、上記上部フィルム層５４は、
上記液晶層５６に有効に電圧を印加するために、厚さ約
１μｍの有機フィルムから成る。図５に示すように、ビ
アホールのコンタクトＩＴＯ電極層５５ｂと上部ＩＴＯ
電極層５５ａとは一体形成されており、これら電極層５
５ａ・５５ｂは同時に作製される。

【０００８】そこで、シリコン集積回路のように、化学
蒸着法（ＣＶＤ法）によって電極層５５ａ・５５ｂを形
成することが考えられる。しかしながら、当該方法で
は、約２５０℃の基板温度が必要となるため、上述の如
く熱に対する耐性が劣る有機フィルムから成る上部フィ
ルム層５４が耐え得ない。また、スパッタリング法によ
り電極層５５ａ・５５ｂを形成する方法も考えられる。
このようにして電極層５５ａ・５５ｂを形成すると、か
なり厚い金属膜を形成することができるが、約１μｍ以
下の膜厚しかない上部フィルム層５４ではやはり耐え得
ない。

【０００９】更に、多層基板のように、電解メッキや、
無電解メッキによって電極層５５ａ・５５ｂを形成する
ことが考えられる。しかしながら、当該方法では、電解
液中のイオンが液晶層５６内に入り、表示装置に不都合
を招来するという課題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記スパッタ
リング法による不都合を回避すべく、上部フィルム層５
４に支障のない程度の厚みで電極層５５ａ・５５ｂをス
パッタするような方法が考えられる。

【００１１】しかしながら、当該方法では、図５から明
らかなように、ビアホールの断面が不規則な形状である
ことから、ビアホールの表面に一様に電極層５５ｂを形
成するのが困難である。このことは、走査型電子顕微鏡
で確認した。この結果、コンタクト抵抗が、約数１０Ｋ
Ω〜数ＭΩ、場合によっては完全絶縁状態となる。上述
の如く液晶表示装置に用いられる場合の接続抵抗値は数
ＫΩ〜１０ＫΩ適度であれば許容されるが、上記の如く
極めて抵抗値が大きかったり絶縁状態となったのでは、
やはり不都合が生じる。

【００１２】本発明は、上記従来の課題を考慮してなさ
れたものであって、保持膜として極薄の有機フィルムを
用いた場合であっても、当該フィルムに対する衝撃を最
小限に抑制しつつ、接続抵抗値を飛躍的に小さくするこ
とができる導電性ビアホール及びその製造方法の提供を
目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】液晶表示装置等において
は、電気信号の供給を下部基板に集中させ、必要に応
じ、導電性ビアホールを通じて、電気的に上部導体層に
電気信号を供給するのが、製造上、また構造の単純さの
故に望ましい。本発明は、まず、この方針にのっとって
なされたものである。

【００１４】また、スパッタリング等の物理的方法によ
り、ビアホールにおける導電性を確保する場合に、十分
な導電性を得ることができるか否かは、孔断面形状に大
きく依存していると考えられるが、孔断面形状の走査型
電子顕微鏡での観察結果や、ビアホールのコンタクト抵
抗のプローバーによる測定により、このことが明瞭にな
った。

【００１５】そこで、上記のことを考慮して本発明を完
成させたものであり、非晶質炭素や黒鉛を分散させたイ
ンク（炭素インク）により、ビアホールの側壁に選択的
に炭素粒子群層を形成し、低抵抗コンタクトを具現化し
たものである。具体的手法としては、基板上の炭素粒子
群層を排除すべき部分に、周知のフォトリソグラフィー
法によりノボラック系ポジレジスト層を形成した後、炭
素粒子群層を全面に被覆し、更に前記ノボラック系ポジ
レジストの剥離液に浸漬して、前記ノボラック系ポジレ
ジスト層及びこの上の炭素粒子群層を除去して、所望の
パターンの炭素粒子群層を得る方法、すなわち、一種の
リフトオフ法を見出した。

【００１６】このとき、ノボラック系ポジレジスト層の
上に、炭素粒子群層を塗布形成する工程が必須となる。
したがって、炭素インクの溶媒が、塗布表面のノボラッ
ク系ポジレジスト層に対して不可侵（即ち、ノボラック
系ポジレジスト層を溶解させないもの）でなければなら
ない。通常の、扱い易い、しかも工業的に大量に使用さ
れているノボラック系ポジレジストは、エタノールに可
溶である。そこで、ノボラック系ポジレジストに対して
不可侵であるためには、炭素インクの溶媒は、水、また
はメタノール等に限られることになる。但し、メタノー
ルは毒性を有するという不都合があることから、実際上
は、炭素インクの溶媒は水系に限定されると考えられ
る。

【００１７】上記のようなことを考慮して、以下に示す
手段を見出した。先ず、前記目的を達成するために、請
求項１に係る発明は、異なる平面に形成された２つの導
体層を物理的に連結する孔状構造物と、この孔状構造物
の少なくとも内表面に存在する炭素系粒子群層と、から
成ることを特徴とする。

【００１８】上記構成の如く、孔状構造物の少なくとも
内表面に炭素系粒子群層が存在していれば、コンタクト
抵抗が約数１０ＫΩ〜数ＭΩとなったり、場合によって
は完全絶縁状態となるのを確実に防止でき、導電性ビア
ホールにおける接続抵抗を小さくできる。

【００１９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、上記炭素系粒子群層が上記孔状構造
物内に充填されていることを特徴とする。このような構
成であれば、炭素系粒子群層の体積が大きくなるので、
更に導電性ビアホールにおける接続抵抗を小さくでき
る。

【００２０】また、前記目的を達成するために、請求項
３に係る発明は、異なる平面に形成された２つの導体層
を物理的に連結する孔状構造物と、この孔状構造物の少
なくとも内表面に存在する炭素系粒子群層と、この炭素
系粒子群層の表面に形成された金属膜と、から成ること
を特徴とする。

【００２１】上記構成の如く、孔状構造物の少なくとも
内表面に炭素系粒子群層が存在しており、しかも、この
炭素系粒子群層の表面に金属膜が形成されていれば、炭
素系粒子群層のみならず、金属膜によっても導通される
ため、導電性ビアホールにおける接続抵抗を更に小さく
できる。

【００２２】また、請求項４記載の発明は、請求項１、
２又は３記載の発明において、炭素系粒子群層が、黒鉛
粉末及び／又は非晶質炭素から成ることを特徴とする。
このような炭素材料を用いるのは、炭素は水により酸化
せず、しかも非常に安価であるため、導電性ビアホール
における信頼性を向上しつつ、製造コストの低減を図る
ことができるからである。

【００２３】また、請求項５記載の発明は、請求項１、
２、３又は４記載の発明において、上記炭素系粒子層内
の炭素系粒子の平均粒子径が、電子顕微鏡による測定で
１μｍ以下、特に０．４μｍ以下に規制されることを特
徴とする。このように規制するのは、平均粒子径が１μ
ｍを超える場合には、成膜時に均一に伸ばすことができ
ず、膜形成が非常に困難を伴う一方、平均粒子径が１μ
ｍ以下の場合には、塗布膜が比較的平坦で、膜形成も容
易であるという理由による。

【００２４】また、前記目的を達成するために、請求項
６に係る発明は、異なる平面に形成された２つの導体層
を物理的に連結する孔状構造物を、有機材料または無機
材料で形成する孔状構造物形成工程と、上記孔状構造物
の孔部以外部分に剥離可能なレジストを塗布するレジス
ト層形成工程と、炭素系粒子群を露出部全面に塗布する
炭素系粒子群層形成工程と、上記レジストの剥離液に浸
漬して、上記レジスト層とこのレジスト層上に形成され
た炭素系粒子群層とを除去し、上記孔状構造物の孔部に
のみ炭素系粒子群層を残留させる除去工程と、上記孔部
に残留した炭素系粒子群層を熱処理する熱処理工程と、
を有することを特徴とする。

【００２５】このような方法であれば、高温で処理する
必要がないので、保持膜として極薄の有機フィルムを用
いた場合であっても、当該フィルムに対する衝撃を最小
限に抑制することができる。したがって、接続抵抗が小
さな導電性ビアホールを容易に製造することができる。

【００２６】また、前記目的を達成するために、請求項
７に係る発明は、異なる平面に形成された２つの導体層
を物理的に連結する孔状構造物を、有機材料または無機
材料で形成する孔状構造物形成工程と、上記孔状構造物
の孔部以外部分に剥離可能なレジストを塗布するレジス
ト層形成工程と、パラジウム粒子を含む炭素系粒子群を
露出部全面に塗布する炭素系粒子群層形成工程と、上記
レジストの剥離液に浸漬して、上記レジスト層とこのレ
ジスト層上に形成された炭素系粒子群層とを除去し、上
記孔状構造物の孔部にのみ炭素系粒子群層を残留させる
除去工程と、上記孔部に残留した炭素系粒子群層を熱処
理する熱処理工程と、上記炭素系粒子群層の表面を清浄
する清浄工程と、上記炭素系粒子群層の表面に、無電解
メッキ法により金属層を形成する金属層形成工程と、を
有することを特徴とする。

【００２７】このような方法であれば、上記請求項６に
記載の作用効果を発揮する他、金属層の存在により、導
電性ビアホールの接続抵抗を更に小さくできる。

【００２８】また、請求項８記載の発明は、請求項７記
載の発明において、上記清浄工程において、炭素系粒子
群層の表面をプラズマ酸素灰化装置又は紫外線洗浄機に
より清浄化することを特徴とする。このような方法であ
れば、表面に存在する有機物を分解除去することができ
るので、炭素粒子の露出面積を増大することができ、こ
れにより金属層の密着性が向上する。

【００２９】また、請求項９記載の発明は、請求項６、
７又は８記載の発明において、約２ボルト以上の電圧
を、約３０秒以上、コンタクト部に印加することを特徴
とする。このような方法であれば、理由は定かではない
が、炭素粒子群層の付着力の増大し、且つ導電性ビアホ
ールにおける接続抵抗が一層小さくなる。

【００３０】また、請求項１０記載の発明は、請求項
６、７、８又は９記載の発明において、上記炭素系粒子
群層形成工程において、炭素系粒子と樹脂成分とを主と
して水から成る溶媒に分散されたレジンを塗布し、更に
硬化させることにより炭素系粒子群膜を形成することを
特徴とする。このように水を溶媒とするレジンを用いれ
ば、水はノボラック系ポジレジストを全く侵さないの
で、導電性ビアホールの製造がより円滑に実施できる。

【００３１】また、請求項１１記載の発明は、請求項１
０記載の発明において、上記樹脂成分の分散状態とし
て、セルロース、アクリルモノマー・エマルジョン、酢
酸ビニル・エマルジョン、スチレンモノマー・エマルジ
ョン、塩化ビニールモノマー・エマルジョンから選択さ
れるものを用いることを特徴とする。また、請求項１２
記載の発明は、請求項６、７、８、９、１０又は１１記
載の発明において、剥離可能なレジストとしてノボラッ
ク系ポジレジストを用いることを特徴とする。上記ノボ
ラック系ポジレジストは剥離性に優れるので、リフトオ
フプロセスを容易化することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】〔第１の形態〕本発明の第１の形
態を、図１及び図２に基づいて、以下に説明する。図１
は一つの液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素近
傍の構成断面図、図２は図１の液晶パネルを製造する場
合の製造工程図である。尚、本第１の形態においては液
晶表示パネルを例にとって説明するが、本発明は液晶表
示パネルに限定されるものではない。

【００３３】図１に示すように、硼珪酸ガラスから成る
下部基板７の表面には下部ＩＴＯ電極層８が形成されて
おり、この下部ＩＴＯ電極層８と上部フィルム層１０と
の間には液晶が充填された液晶層１３が設けられてい
る。また、上記下部基板７上には中央部にビアホール９
ａが形成されると共に前記上部フィルム層１０を支持す
る支柱９が形成されている。上記ビアホール９ａの側壁
には炭素粒子群層１１が形成されており、この炭素粒子
群層１１と前記上部フィルム層１０との表面には、上部
ＩＴＯ電極層１２が形成されている。

【００３４】ここで、上記構造の液晶パネルを、以下の
ようにして作製した。先ず、硼珪酸ガラス（下部基板７
となる）の一方の表面に厚み約３０ｎｍのＩＴＯ層を有
する基板（コーニング社製の＃１７３７）のＩＴＯ層
を、沃化水素酸を使って微細加工し、所望形状の下部Ｉ
ＴＯ電極層８を形成した。次に、ポジレジスト（富士薬
品（株）製、ＭＦ−１０）を用いて、周知のフォトリソ
グラフィー法により、ビアホール９ａを有する支柱９を
形成した。これにより、図２（ａ）に示す構造のものを
作製した。

【００３５】次いで、上記支柱９の頂平面に、接着層
（図示せず）としての極薄のポジレジスト層又はＨＲＣ
−１２６−２層を選択的に、周知の塗布法および周知の
フォトリソグラフィー法によって形成した。尚、ＨＲＣ
−１２６−２の材料としては、ＪＳＲ（株）のものを用
いることができる。この後、ポリエチレンナフタレート
（ＰＥＮ）フィルム（帝人製であり、公称厚み１．２μ
ｍ）を、支柱９の頂平面にラミネート法を用いて貼着し
た。しかる後、ＰＥＮフィルムを補強すると共に後述の
上部ＩＴＯ電極層１２を形成する際の割れや皺防止のた
め、スピナー法を用いて、ＰＥＮフィルムの全面に、下
記に示す材料を厚み約２００ｎｍとなるように塗布し
た。尚、上記材料としては、アクリル樹脂系のポジレジ
スト材料（ＪＳＲ製のＨＲＣ−１２６−２）、アクリル
樹脂系のネガレジスト材料（ＪＳＲ製のＮＮ−５０
０）、低屈折シリカレジン（触媒化成（株）製のアクリ
ルエマルジョン含有物）、アクリルコート剤（富士薬品
（株）製の２液性のもの）、或いは、ラダー型シリコー
ンオリゴマー（昭和電工（株）製のグラスレジン、ＧＲ
１００）等が例示される。

【００３６】次に、ノボラック系ポジレジスト（東京応
化製のＯＦＰＲ８００）を用いて所定のパターンを有す
るノボラック・ポジレジスト層２６を形成した後、酸素
プラズマ（１５ＳＣＣＭ）、場合によってはフレオン
（１０ＳＣＣＭ）−酸素（４ＳＣＣＭ）混合プラズマを
用いて、１５０Ｗ高周波入力のリアクティブ・イオン・
エッチング法（ＲＩＥ法、装置はサムコ社製のＲＩＥ−
１０Ｎ）により、前記被覆されたＰＥＮ膜を孔開けし
て、図２（ｂ）に示すような上部フィルム層１０を得
た。尚、前記ノボラック・ポジレジスト層（ＯＦＰＲ８
００）２６は前記プラズマによりエッチングされるた
め、その膜厚は十分大きくしておく必要がある。また、
ＰＥＮ膜を孔開けした後も、孔開け加工用マスク材料で
あるノボラック・ポジレジスト層２６は除去せずに残留
させておく。更に、ノボラック・ポジレジスト層２６と
してＯＦＰＲ８００を使用した理由は、剥離処理が比較
的容易であり、従って、後述のリフトオフプロセスでの
適合性が良くなるという理由によるものである。但し、
ノボラック・ポジレジストに限定するものではなく、他
の剥離性容易なレジスト材料を用いることもできるが、
現状では剥離性の面からノボラック・ポジレジストが最
適である。

【００３７】次いで、導電性塗料であるスーパーコート
ハイトＦＢＭ−１００（日本黒鉛工業（株）製であっ
て、平均炭素粒子径０．２μｍ、純水溶媒で樹脂成分と
してセルロースを用いたもの）を、スピナー（回転数は
３０００〜５０００ＲＰＭ）を用いて、図２（ｂ）に示
す構成物上に塗布した。これにより、図２（ｃ）に示す
ように、ノボラック・ポジレジスト層２６の表面とビア
ホール９ａの側壁とには、炭素粒子群層１１が形成され
る。

【００３８】この後、剥離液１０４（東京応化製であっ
て、公称ＤＭＳＯとＮＭＰの混合液）に図２（ｃ）に示
す構造物を浸漬、柔軟な綿布（リントフリー）で、軽く
摩擦し、ノボラック・ポジレジスト層２６を溶解させ
た。これにより、ノボラック・ポジレジスト層２６上の
炭素粒子群層１１も同時に除去されることになる。

【００３９】尚、上記炭素粒子群層１１は、付着性が弱
く、かつ、膜質も弱くて欠陥が多い。したがって、上記
剥離液は、炭素粒子群層１１から容易に浸透して、炭素
粒子群層１１下に存在するノボラック・ポジレジスト層
２６を溶解させることができる。また、上記工程で摩擦
したのは除去を迅速に行うためであり、必須要件ではな
い。更に、剥離液で炭素粒子群層１１の基材が侵される
ことはないので、液中で摩擦した場合であっても、炭素
粒子群層１１が剥がれることはない。以上の工程を経
て、図２（ｄ）に示すように、ビアホール９ａの側壁に
のみ炭素粒子群層１１が形成される。

【００４０】しかる後、１８０℃で１時間以上加熱処理
する。これにより、炭素粒子群層１１の付着力の増大と
電気抵抗の著しい低減を図ることができると共に、炭素
粒子群層１１と下部ＩＴＯ電極層８との電気的コンタク
トの著しい改善（平均約１５０ＫΩであったものが、熱
処理により１０ＫΩ以下になる）を図ることができる。
したがって、この熱処理工程は必須の工程である。

【００４１】次に、徳田真空（株）製のＤＣスパッタリ
ング装置で、ＩＴＯターゲットを用いて、アルゴン１５
５ｓｃｃｍ、酸素２ｓｃｃｍ、スパッタリング真空度４
ｍｍＴｏｒｒ、スパッタリング電流０．５Ａという条件
下で、常温下地で、１時間１１分スパッタリングして、
図２（ｅ）に示すように、炭素粒子群層１１と上部フィ
ルム層１０との表面にＩＴＯ膜（厚さ約１２０ｎｍ）２
７を形成した。

【００４２】次いで、周知のフォトリソグラフィー法及
び沃化水素酸によるエッチング法を用いて、上記ＩＴＯ
膜を微細加工し、図２（ｆ）に示すように、炭素粒子群
層１１と上部フィルム層１０との表面に、微細加工され
た上部ＩＴＯ電極層１２を形成した。

【００４３】この後、１８０℃で１時間以上熱処理した
が、この熱処理によって、上部ＩＴＯ電極層１２の抵抗
値が小さくなり、且つ上部ＩＴＯ電極層１２と炭素粒子
群層１１との電気的コンタクトの改善を図ることができ
る。最後に、液晶を空隙に充填することにより、図２
（ｇ）に示すような液晶パネルを得た。尚、このように
して作製した液晶パネルの特性について検査したとこ
ろ、階調表示性能に優れ、且つ視差もないことが確認さ
れた。

【００４４】ここで、上記構造の導電性ビアホールを１
０００点以上作製し、これら導電性ビアホールのコンタ
クト評価をしたところ、１００％の歩留まりであり、し
かも、その抵抗値は全て数ＫΩ以下であって、極めて満
足しうるものであった。

【００４５】尚、ビアホール９ａの壁面に塗布する導電
性塗料〔非晶質炭素（いわゆるカーボンブラック）や黒
鉛粒子を含むもの〕としては、前記スーパーコートハイ
トＦＢＭ−１００に限定するものではなく、例えば、ス
ーパーコートハイトＡＢＭ−４９（平均炭素粒子径０．
４μｍ、純水溶媒で樹脂成分としてセルロースを用いた
もの）、エブリオームＫＰ（平均炭素粒子径１μｍ、ブ
チルカルビトール溶媒で樹脂成分としてフェノールを用
いたもの）、バニーハイトＬ−１００（平均炭素粒子径
２μｍ、純水溶媒で樹脂成分としてアクリル誘導体を用
いたもの）、バニーハイトＴ−２４Ｈ（平均炭素粒子径
３μｍ、純水溶媒で樹脂成分としてアクリル誘導体を用
いたもの）を用いることも可能である。

【００４６】但し、スーパーコートハイトＦＢＭ−１０
０、スーパーコートハイトＡＢＭ−４９、或いはエブリ
オームＫＰの如く平均炭素粒子径が小さなもの（１μｍ
以下のもの）を用いる方が、バニーハイトＬ−１００や
バニーハイトＴ−２４Ｈの如く平均炭素粒子径が大きな
もの（１μｍを超えるもの）を用いるより好ましい。な
ぜなら、平均炭素粒子径が小さなものを用いた場合に
は、塗布膜が比較的平坦であるのに対して、平均炭素粒
子径が大きなものを用いた場合には、成膜時に均一に伸
ばすことができず、膜形成が困難になるという理由によ
る。

【００４７】また、上記エブリオームＫＰに用いられる
ブチルカルビトールは、若干、ノボラック系ポジレジス
ト層を溶解させることが観測されたが、意図したプロセ
スの実行には支障が無いことを確認した。

【００４８】加えて、導電性塗料としては、上述のもの
の他に、以下に示すものであっても良い。例えば、約
０．５μｍ径（走査型電子顕微鏡で確認）の炭素粉末
（日本黒鉛工業（株）製）とスチレンモノマー・エマル
ジョンとをビーズミルで十分混合して作製したレジン、
上記炭素粉末と酢酸ビニル・エマルジョンとをビーズミ
ルで十分混合して作製したレジン、上記炭素粉末と塩化
ビニルモノマー・エマルジョンとをビーズミルで十分混
合して作製したレジンであっても良い。尚、このような
エマルジョンの作成法は、工学図書（株）辻薦著「乳化
・可溶化の技術」に従って作製できる。

【００４９】また、上記第１の形態では示していない
が、約２ボルト以上の電圧を、約３０秒以上、コンタク
ト部に印加すれば、より導電性ビアホールの抵抗値をよ
り小さくすることができることを実験により確認してい
る。

【００５０】〔第２の形態〕本第２の形態は、上記第１
の形態よりも、更に低抵抗なコンタクト抵抗を具現化す
る構成を明らかにするものであり、その具体的内容を、
図３及び図４に基づいて、以下に説明する。図３は一つ
の液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素近傍の構
成断面図、図４は図３の液晶パネルを製造する場合の製
造工程図である。尚、本第２の形態においては液晶表示
パネルを例にとって説明するが、本発明は液晶表示パネ
ルに限定されるものではない。また、上記第１の形態と
同様の機能を有する部材には同一の符号を付す。

【００５１】図３に示すように、硼珪酸ガラスから成る
下部基板７の表面には下部ＩＴＯ電極層８が形成されて
おり、この下部ＩＴＯ電極層８と上部フィルム層１０と
の間には液晶が充填された液晶層１３が設けられてい
る。また、上記下部基板７上には中央部にビアホール９
ａが形成されると共に前記上部フィルム層１０を支持す
る支柱９が形成されている。上記ビアホール９ａの側壁
には炭素粒子群層１１が形成されており、この炭素粒子
群層１１の表面にはメッキ層１９が形成されている。更
に、このメッキ層１９と上記炭素粒子群層１１と前記上
部フィルム層１０との露出表面には、上部有機導電層２
０が形成されている。

【００５２】ここで、上記構造の液晶パネルを、以下の
ようにして作製した。先ず、硼珪酸ガラス（下部基板７
となる）の一方の表面に厚み約３０ｎｍのＩＴＯ層を有
する基板（コーニング社製の＃１７３７）のＩＴＯ層
を、沃化水素酸を使って微細加工し、所望形状の下部Ｉ
ＴＯ電極層８を形成した。次に、ポジレジスト（富士薬
品（株）製、ＭＦ−１０）を用いて、周知のフォトリソ
グラフィー法により、ビアホール９ａを有する支柱９を
形成した。これにより、図４（ａ）に示す構造のものを
作製した。

【００５３】次いで、上記支柱９の頂平面に、接着層
（図示せず）としての極薄のポジレジスト層又はＨＲＣ
−１２６−２層を選択的に、周知の塗布法および周知の
フォトリソグラフィー法によって形成した。尚、ＨＲＣ
−１２６−２の材料としては、ＪＳＲ（株）のものを用
いることができる。この後、ポリエチレンナフタレート
（ＰＥＮ）フィルム（帝人製であり、公称厚み１．２μ
ｍ）を、支柱９の頂平面にラミネート法を用いて貼着し
た。しかる後、ＰＥＮフィルムを補強すると共に後述の
上部ＩＴＯ電極層１２のドライエッチング加工時のスト
ッパー膜として作用させるため、スピナー法を用いて、
ＰＥＮフィルムの全面に、下記に示す材料を厚み約２０
０ｎｍとなるように塗布した。尚、上記材料としては、
ラダー型シリコーンオリゴマー〔昭和電工（株）製、商
品名はグラスレジンＧＲ１００（但し、硬化温度を約１
８０℃にする必要が有る）〕や、低屈折シリカレジン
（触媒化成（株）製、アクリルエマルジョンを含有）等
が例示される。

【００５４】次に、ノボラック系ポジレジスト（東京応
化製のＯＦＰＲ８００）を用いて所定のパターンを有す
るノボラック・ポジレジスト層２６を形成した後、フレ
オン（１０ＳＣＣＭ）−酸素（４ＳＣＣＭ）混合プラズ
マと酸素プラズマ（１５ＳＣＣＭ）とを順に用いて、１
５０Ｗ高周波入力のリアクティブ・イオン・エッチング
法（ＲＩＥ法、装置はサムコ社製のＲＩＥ−１０Ｎ）に
より、前記被覆されたＰＥＮ膜を孔開けして、図４
（ｂ）に示すような上部フィルム層１０を得た。尚、前
記ノボラック・ポジレジスト層（ＯＦＰＲ８００）２６
は前記プラズマによりエッチングされるため、その膜厚
は十分大きくしておく必要がある。また、ＰＥＮ膜を孔
開けした後も、孔開け加工用マスク材料であるノボラッ
ク・ポジレジスト層２６は除去せずに残留させておく。
更に、ノボラック・ポジレジスト層２６としてＯＦＰＲ
８００を使用した理由は、剥離処理が比較的容易であ
り、従って、後述のリフトオフプロセスでの適合性が良
くなるという理由によるものである。但し、ノボラック
・ポジレジストに限定するものではなく、他の剥離性容
易なレジスト材料を用いることもできるが、現状では剥
離性の面からノボラック・ポジレジストが最適である。

【００５５】次いで、導電性塗料であるスーパーコート
ハイトＡＢＭ−４９（日本黒鉛工業（株）製であって、
平均炭素粒子径０．４μｍ、純水溶媒で樹脂成分として
セルロースを用いたもの）に、約５％のパラジウム粉末
（フルウチ化学製）を混合したものを、スピナー（回転
数は３０００）を用いて、図４（ｂ）に示す構成物上に
塗布した。これにより、図４（ｃ）に示すように、ノボ
ラック・ポジレジスト層２６の表面とビアホール９ａの
側壁とには、パラジウム粉末を含む炭素粒子群層１１が
形成される。

【００５６】この後、剥離液１０４（東京応化製であっ
て、公称ＤＭＳＯとＮＭＰの混合液）に図４（ｃ）に示
す構造物を浸漬、柔軟な綿布（リントフリー）で、軽く
摩擦し、ノボラック・ポジレジスト層２６を溶解させ
た。これにより、ノボラック・ポジレジスト層２６上の
炭素粒子群層１１も同時に除去されることになる。

【００５７】尚、上記炭素粒子群層１１は、付着性が弱
く、かつ、膜質も弱くて欠陥が多い。したがって、上記
剥離液は、炭素粒子群層１１から容易に浸透して、炭素
粒子群層１１下に存在するノボラック・ポジレジスト層
２６を溶解させることができる。また、上記工程で摩擦
したのは除去を迅速に行うためであり、必須要件ではな
い。更に、剥離液で炭素粒子群層１１の基材が侵される
ことはないので、液中で摩擦した場合であっても、炭素
粒子群層１１が剥がれることはない。以上の工程を経
て、図４（ｄ）に示すように、ビアホール９ａの側壁に
のみ炭素粒子群層１１が形成される。

【００５８】しかる後、１８０℃で１時間以上加熱処理
する。これにより、炭素粒子群層１１の付着力の増大と
電気抵抗の著しい低減を図ることができると共に、炭素
粒子群層１１と下部ＩＴＯ電極層８との電気的コンタク
トの著しい改善（平均約１５０ＫΩであったものが、熱
処理により１０ＫΩ以下になる）を図ることができる。
したがって、この熱処理工程は必須の工程である。

【００５９】次に、１０ｇの塩化第１錫を塩酸酸性の水
溶液１リットルに溶解させた後、この溶液に図４（ｄ）
に示す構造物を浸漬する。この浸漬工程は、パラジウム
粉末表面に出来ているかも知れない酸化パラジウムを還
元するために行うものであるが、省略することも可能で
ある。

【００６０】次いで、無電界ニッケルメッキ浴（奥野製
薬（株）製、ＴＭＰ化学ニッケルＨＲ−Ｔ浴）を約４０
℃に加温して浸漬することにより、図４（ｅ）に示すよ
うに、ビアホール９ａの炭素粒子群層１１上にのみニッ
ケルから成るメッキ層１９を形成した。尚、メッキ層１
９の金属としてはニッケルに限定するものではなく、硫
酸系或いは銅電気メッキ浴を用いて、銅を析出させても
良い。また、当該メッキ方法については「薄膜ハンドブ
ック」（オーム社刊）に述べられており、これに従っ
た。

【００６１】この後、水−イソプロピルアルコール混液
溶媒の導電性ポリマー・コロイド懸濁液（バイエル製の
ＣＰＰ−１０５）を、スピナー（約２５００ＲＰＭの条
件）で塗布し、１１０℃で加熱した後、更に１８０℃で
約１時間熱処理して、図４（ｆ）に示すように、ＣＰＰ
−１０５から成る膜４０を形成した。尚、上記１８０℃
での熱処理は、以後のプロセスを安定化させるため、特
に、上記ＣＰＰ−１０５から成る膜４０を安定化するた
めに重要である。また、ＣＰＰ−１０５から成る膜４０
のシート抵抗は、数ＫΩ／□であった。

【００６２】しかる後、ＯＦＰＲ−５０００（東京応化
製）を用いたフォトリソグラフィー法と、酸素（１０Ｓ
ＣＣＭ）−フレオン（２ＳＣＣＭ）でリアクティブイオ
ンエッチングを行う。尚、この条件であれば、前記スト
ッパー膜のエッチングレートは格段に小さかった。しか
る後、１８０℃で１時間以上熱処理して、図４（ｇ）に
示すように、上部有機導電層２０を形成した。

【００６３】最後に、液晶を空隙に充填することによ
り、図４（ｆ）に示すような液晶パネルを得た。尚、こ
のようにして作製した液晶パネルの特性について検査し
たところ、階調表示性能に優れ、且つ視差もないことが
確認された。また、有機導体層は機械的に脆くない（即
ち、割れや剥がれ等が起こりにくい）という特徴を有す
ることも確認された。

【００６４】尚、上記２つの形態においては、本発明を
液晶表示装置に適用する場合について述べたが、これに
限定するものではなく、例えば、入力装置等についても
適用しうることは勿論である。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
保持膜として極薄の有機フィルムを用いた場合であって
も、当該フィルムに対する衝撃を最小限に抑制しつつ、
接続抵抗値を飛躍的に小さくすることができ、しかも導
電性ビアホールを極めて容易に作製することができると
いった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一つの液晶表示装置を構成する液晶パネルの１
画素近傍の構成断面図。

【図２】図１の液晶パネルを製造する場合の製造工程
図。

【図３】一つの液晶表示装置を構成する液晶パネルの１
画素近傍の構成断面図。

【図４】図３の液晶パネルを製造する場合の製造工程
図。

【図５】従来の一つの液晶表示装置を構成する液晶パネ
ルの１画素近傍の構成断面図。

【符号の説明】

７ 下部基板 ８ 下部ＩＴＯ電極層 ９ 支柱 １０ 上部フィルム層 １１ 炭素粒子群層 １２ 上部ＩＴＯ電極層 １３ 液晶層 １９ メッキ層 ２０ 上部有機導電層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柄沢 武 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山中 泰彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 河栗 真理子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H092 GA25 GA29 HA14 HA15 JA46 MA05 MA08 MA13 NA28 PA01 5C058 AA06 AB06 BA07 BA32 5E346 AA12 AA15 AA43 BB01 CC25 CC31 FF01 FF13 FF41 GG01 GG16 GG17 GG19 GG23 HH40

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる平面に形成された２つの導体層を
   物理的に連結する孔状構造物と、 この孔状構造物の少なくとも内表面に存在する炭素系粒
   子群層と、 から成ることを特徴とする導電性ビアホール。
2. 【請求項２】 上記炭素系粒子群層が上記孔状構造物内
   に充填されている、請求項１記載の導電性ビアホール。
3. 【請求項３】 異なる平面に形成された２つの導体層を
   物理的に連結する孔状構造物と、 この孔状構造物の少なくとも内表面に存在する炭素系粒
   子群層と、 この炭素系粒子群層の表面に形成された金属膜と、 から成ることを特徴とする導電性ビアホール。
4. 【請求項４】 炭素系粒子群層が、黒鉛粉末及び／又は
   非晶質炭素から成る、請求項１、２又は３記載の導電性
   ビアホール。
5. 【請求項５】 上記炭素系粒子層内の炭素系粒子の平均
   粒子径が、電子顕微鏡による測定で１μｍ以下、特に
   ０．４μｍ以下に規制される、請求項１、２、３又は４
   記載の導電性ビアホール。
6. 【請求項６】 異なる平面に形成された２つの導体層を
   物理的に連結する孔状構造物を、有機材料または無機材
   料で形成する孔状構造物形成工程と、 上記孔状構造物の孔部以外部分に剥離可能なレジストを
   塗布するレジスト層形成工程と、 炭素系粒子群を露出部全面に塗布する炭素系粒子群層形
   成工程と、 上記レジストの剥離液に浸漬して、上記レジスト層とこ
   のレジスト層上に形成された炭素系粒子群層とを除去
   し、上記孔状構造物の孔部にのみ炭素系粒子群層を残留
   させる除去工程と、 上記孔部に残留した炭素系粒子群層を熱処理する熱処理
   工程と、 を有することを特徴とする導電性ビアホールの製造方
   法。
7. 【請求項７】 異なる平面に形成された２つの導体層を
   物理的に連結する孔状構造物を、有機材料または無機材
   料で形成する孔状構造物形成工程と、 上記孔状構造物の孔部以外部分に剥離可能なレジストを
   塗布するレジスト層形成工程と、 パラジウム粒子を含む炭素系粒子群を露出部全面に塗布
   する炭素系粒子群層形成工程と、 上記レジストの剥離液に浸漬して、上記レジスト層とこ
   のレジスト層上に形成された炭素系粒子群層とを除去
   し、上記孔状構造物の孔部にのみ炭素系粒子群層を残留
   させる除去工程と、 上記孔部に残留した炭素系粒子群層を熱処理する熱処理
   工程と、 上記炭素系粒子群層の表面を清浄する清浄工程と、 上記炭素系粒子群層の表面に、無電解メッキ法により金
   属層を形成する金属層形成工程と、 を有することを特徴とする導電性ビアホールの製造方
   法。
8. 【請求項８】 上記清浄工程において、炭素系粒子群層
   の表面をプラズマ酸素灰化装置又は紫外線洗浄機により
   清浄化する、請求項７記載の導電性ビアホールの製造方
   法。
9. 【請求項９】約２ボルト以上の電圧を、約３０秒以上、
   コンタクト部に印加する、請求項６、７又は８記載の導
   電性ビアホールの製造方法。
10. 【請求項１０】 上記炭素系粒子群層形成工程におい
    て、炭素系粒子と樹脂成分とを主として水から成る溶媒
    に分散されたレジンを塗布し、更に硬化させることによ
    り炭素系粒子群膜を形成する、請求項６、７、８又は９
    記載の導電性ビアホールの製造方法。
11. 【請求項１１】 上記樹脂成分の分散状態として、セル
    ロース、アクリルモノマー・エマルジョン、酢酸ビニル
    ・エマルジョン、スチレンモノマー・エマルジョン、塩
    化ビニールモノマー・エマルジョンから選択されるもの
    を用いる、請求項１０記載の導電性ビアホールの製造方
    法。
12. 【請求項１２】 剥離可能なレジストとしてノボラック
    系ポジレジストを用いる、請求項６、７、８、９、１０
    又は１１記載の導電性ビアホールの製造方法。