JP2001235763A - フリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

フリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置の製造方法

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JP2001235763A JP2000387605A JP2000387605A JP2001235763A JP 2001235763 A JP2001235763 A JP 2001235763A JP 2000387605 A JP2000387605 A JP 2000387605A JP 2000387605 A JP2000387605 A JP 2000387605A JP 2001235763 A JP2001235763 A JP 2001235763A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造時間を短縮し、製造費用を節減すること
ができるフリンジフィールドスイッチングモード液晶表
示装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板11上にカウンター電極12
aとゲートバスライン13a、共通電極ライン14aを
同時形成する段階Aで、第1フォトリソグラフィー工程
は、MoW膜13上にレジスト膜コーティングする工
程、ゲートバス、共通電極ライン領域を遮蔽し、コーテ
ィング厚さを保持する第1、第2パターン、カウンター
電極領域を遮蔽し、コーティング厚さの一部のみ残留す
る第3パターンのレジストパターン32を形成する工
程、ゲートバス、共通電極ラインを形成し、第1、第2
パターンの一部厚さ除去、第3パターンの完全除去、カ
ウンター電極領域上のMoW膜の一部厚さ除去する工
程、カウンター電極形成工程、残留レジストパターンと
MoW膜を除去する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置の製造
方法に関し、より詳しくは製造時間及び費用を減少させ
ることができるフリンジフィールドスイッチングモード
液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】IPS(In−Plane Switc
hing)モードLCDは、TNモードLCDの狭い視
野角の欠点を改善するため提案されている。このような
IPSモードLCDは、周知の通り液晶を駆動させるた
めのカウンター電極と画素電極が同一の基板に互いに平
行に配列された構造を有し、視野角は画面を眺める方向
に係らず液晶分子の長軸だけを見ることになることによ
り改善される。
【0003】しかし、IPSモードLCDはTNモード
LCDより向上した視野角を有するが、開口率及び透過
率の改善はカウンター電極と画素電極が不透明金属で形
成されることに基づき満足できるようなものではない。
【0004】したがって、IPSモードLCDの開口率
及び透過率改善の限界を克服するため、液晶分子等の駆
動がフリンジフィールド(Fringe Field)
によりなされるフリンジフィールドスイッチングモード
LCD(以下、FFSモードLCDと称する)が提案さ
れている。
【0005】FFSモードLCDにおいて、カウンター
電極と画素電極はITOのような透明物質で形成され、
さらに上・下部基板等の間の間隔より狭い間隔を有する
よう形成され、その上、電極上部に配置されている液晶
分子等が全て駆動することができる程度の幅を有するよ
う形成される。これに伴い、FFSモードLCDは電極
等が透明物質で形成されることによりIPSモードLC
Dより向上した開口率を得ることになり、そして、電極
部分で光透過が発生することによりIPSモードLCD
より向上した透過率を得ることになる。
【0006】図1は、従来技術により製造されたFFS
モードLCDの下部基板を示す断面図であり、これを参
照しながらその製造方法を説明することにする。ITO
(Indium Tin Oxide)膜がガラス基板
1上に蒸着される。ITO膜が第1フォトリソグラフィ
ー工程を介してパターニングされ、プレート(plat
e)状のカウンター電極2が形成される。MoW膜がカ
ウンター電極2とガラス基板1上に蒸着され、その次に
MoW膜が第2フォトリソグラフィー工程を介してパタ
ーニングされ、ゲートバスライン3と共通電極ライン4
が形成される。
【0007】ゲート絶縁膜5が基板結果物上に形成され
る。非ドーピングされた非晶質シリコン膜とドーピング
された非晶質シリコン膜がゲート絶縁膜5上に順次蒸着
され、その次に、ドーピングされた非晶質シリコン膜と
非ドーピングされた非晶質シリコン膜が第3フォトリソ
グラフィー工程を介してパターニングされ、オミックコ
ンタクト層7とチャネル層6が形成される。ソース/ド
レイン用金属膜が基板の結果物上に蒸着される。ソース
及びドレイン電極8a、8bを含むデータバスライン
(未図示)が金属膜を第4フォトリソグラフィー工程を
介してパターニングすることにより形成され、この結
果、薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する)が形成
される。
【0008】保護膜9が上記段階までに形成された結果
物上に蒸着され、その次に保護膜9は第5フォトリソグ
ラフィー工程を介し、例えば、ソース電極8aの一部を
露出させるようエッチングされる。ITO膜が前記保護
膜9上に蒸着され、その次にITO膜が第6フォトリソ
グラフィー工程を介してパターニングされ、数個のブラ
ンチ(branch)を含む櫛(comb)状をしなが
らTFTのソース電極8aとコンタクトする画素電極1
0が形成される。このとき、画素電極11はTFTのソ
ース/ドレイン電極8とコンタクトするよう形成され
る。
【0009】しかし、従来技術に係るFFSモードLC
Dの製造方法は、前述のように下部基板を製造すること
だけでも6回のフォトリソグラフィー工程が行われるた
め、製造時間及び費用の側面で問題がある。
【0010】詳しく述べると、フォトリソグラフィー工
程はレジストの塗布、露光、及び現像工程で成るレジス
トパターン形成工程と、レジストパターンを利用したエ
ッチング工程、及びレジストパターンの除去工程を含
む。これに伴い、フォトリソグラフィー工程は1回のみ
行われても長時間が所要し、6回のフォトリソグラフィ
ー工程が行われる場合、全体的な時間は非常に長くな
る。したがって、6回のフォトリソグラフィー工程を利
用する従来のFFSモードLCDの製造方法は生産性の
側面で好ましくないという問題がある。
【0011】さらに、露光工程は露光用マスクが必要で
ある。ところが、露光用マスクは高価であるため6回の
フォトリソグラフィー工程が行われる場合、6枚の露光
用マスクが必要である。したがって、6枚の露光マスク
を利用する従来のFFSモードLCDの製造方法は費用
の側面でも好ましくないという問題がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、従来のフリンジフィールドスイッチングモード液晶
表示装置の製造方法における問題点に鑑みてなされたも
のであって、製造時間を短縮し、そして製造費用を減少
させることができるFFSモードLCDの製造方法を提
供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた、本発明によるフリンジフィールドスイッチ
ングモード液晶表示装置の製造方法は、ガラス基板上に
ITO膜とMoW膜を順次蒸着した後、第1フォトリソ
グラフィー工程を利用して前記MoW膜とITO膜をパ
ターニングし、カウンター電極とゲートバスライン、及
び共通電極ラインを同時に形成する段階Aと、前記段階
Aにて形成された基板結果物上にゲート絶縁膜を蒸着す
る段階Bと、前記ゲート絶縁膜の所定部分上に第2フォ
トリソグラフィー工程を利用して積層されたチャネル層
とオミックコンタクト層を形成する段階Cと、前記オミ
ックコンタクト層とゲート絶縁膜上に第3フォトリソグ
ラフィー工程を利用し、ソース/ドレイン電極を含むデ
ータバスラインを形成する段階Dと、前記D段階までに
形成された基板結果物上に第4フォトリソグラフィー工
程を利用し、前記ソース電極を露出させる保護膜を形成
する段階Eと、前記保護膜上に第5フォトリソグラフィ
ー工程を利用し、前記ソース電極とコンタクトされる櫛
状の画素電極を形成する段階Fとを含み、前記第1フォ
トリソグラフィー工程は、前記MoW膜上にレジスト膜
をコーティングする第1工程と、前記レジスト膜を露光
及び現像し、ゲートバスラインと共通電極ライン形成領
域を遮蔽しながらコーティング厚さをそのまま保持する
第1及び第2パターンと、カウンター電極形成領域を遮
蔽しながらコーティング厚さの一部のみ残留する第3パ
ターンで構成されるレジストパターンを形成する第2工
程と、前記レジストパターンをエッチングバリヤに利用
し、前記MoW膜を乾式エッチングしてゲートバスライ
ンと共通電極ラインを形成し、同時に前記レジストパタ
ーンの第1及び第2パターンは一部厚さのみ除去される
ようにし、前記レジストパターンの第3パターンは完全
に除去されるようにし、カウンター電極形成領域上のM
oW膜の一部厚さが除去されるようにする第3工程と、
残留するレジストパターン及びMoW膜をエッチングバ
リヤに利用し、前記ITO膜を湿式エッチングしてカウ
ンター電極を形成する第4工程と、前記残留するレジス
トパターンとMoW膜を除去する第5工程とを含むこと
を特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかるフリンジフ
ィールドスイッチングモード液晶表示装置の製造方法の
実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。図
2乃至図4は、本発明に係るFFSモードLCDの製造
方法を説明するための断面図である。
【0015】図2を参照すると、透明性絶縁基板として
ガラス基板11が設けられ、ITO膜とMoW膜がガラ
ス基板11上に順次蒸着される。ITO膜はカウンター
電極用透明金属膜であり、MoW膜はゲートバスライン
及び共通電極ライン用不透明金属膜である。MoW膜と
ITO膜が第1フォトリソグラフィー工程を介してパタ
ーニングされ、これによりカウンター電極12aとゲー
トバスライン13a、及び共通電極ライン14aが同時
に形成される。
【0016】ここで、カウンター電極12aとゲートバ
スライン13a、及び共通電極ライン14aを形成する
ための第1フォトリソグラフィー工程を、以下の図5乃
至図8を参照して説明する。
【0017】図5において、エッチングバリヤとしてレ
ジストパターン32がMoW膜13上に形成される。レ
ジストパターン32は領域別に相違する厚さを有する。
即ち、レジストパターン32はゲートバスライン形成領
域を覆う第1パターン32aと、共通電極ライン形成領
域を遮蔽する第2パターン32b、及びカウンター電極
形成領域を覆う第3パターン32cで構成され、第3パ
ターン32cは第1及び第2パターン等32a、32b
より相対的に薄い厚さを有する。
【0018】領域別に相違する厚さを有するレジストパ
ターン32を形成するため、本発明の方法はレジスト膜
に対する露光を半透過マスクを利用して行う。
【0019】半透過マスク50は、図9及び図10に示
すように、光透過領域及び遮蔽領域を限定するクロムパ
ターン42が石英基板41上に形成され、そして、光透
過量を減少させる半透過パターン43a、43bが所定
の透過領域に形成された構造である。半透過パターン4
3a、43bとして、図9に示すようにストライプ形ク
ロムパターン43aを利用するか、又は図10に示すよ
うにITO膜のような低透過金属薄膜43bを利用する
こともできる。
【0020】半透過マスク50を利用した露光工程にお
いて、ITO膜12は1000Å以下、好ましくは50
0〜1000Åの厚さに蒸着され、レジスト膜30は2
μm以上、好ましくは2〜3μmの厚さにコーティング
される。半透過マスク50を利用した露光の結果、半透
過パターン43a、43bが形成されない光透過領域を
介して露光されたレジスト膜部分は完全に露光される
が、半透過パターン43a、43bが形成された光透過
領域を介して露光されたレジスト膜部分はハーフ(ha
lf)露光される。
【0021】したがって、部分的に完全及びハーフ露光
されたレジスト膜30が現像されると、図11に示すよ
うにレジストパターン32は領域別に相違する厚さを有
することになる。
【0022】図6において、MoW膜13がエッチング
バリヤとしてレジストパターン32を利用して乾式エッ
チングされ、これにより、ゲートバスライン13aと共
通電極ライン14aが形成される。このとき、ゲートバ
スライン13aと共通電極ライン14a上のレジストパ
ターンの第1及び第2パターン32a、32bは一部残
留するが、カウンター電極形成領域上の第3パターンは
残留しない。さらに、MoW膜13がカウンター電極形
成領域上に一部残留する。
【0023】乾式エッチングはSF、CF、又はH
e中から選択される一つの励起ガス(excited
gas)とOガスの混合ガスで行い、Oガスの流量
と励起ガスの流量比は下記式1を満足する条件にする。 ((Oガス流量)÷(励起ガスの流量))<1の条件・・・(式1)
【0024】図7において、ITO膜がエッチングバリ
ヤとして残留したレジストパターン32a、32bとM
oW膜13を利用して湿式エッチングされ、これにより
カウンター電極12aが形成される。
【0025】図8において、エッチングバリヤとして利
用されたレジストパターンとMoW膜が乾式ストリップ
工程を介して除去され、この結果、カウンター電極12
aとゲートバスライン13a、及び共通電極ライン14
aを形成するための第1フォトリソグラフィー工程が完
了される。
【0026】上述のように、カウンター電極12aとゲ
ートバスライン13a、及び共通電極ライン14aは1
回のフォトリソグラフィー工程を介して形成される。即
ち、カウンター電極12aとゲートバスライン13a、
及び共通電極ライン14aは2回のエッチング工程を利
用するが、エッチングバリヤを形成するためのレジスト
塗布、露光、及び現像工程は1回のみ行われ、そして1
枚の露光マスクのみ用いられるため、1回のフォトリソ
グラフィー工程を介して形成されるものに見なすことが
できる。
【0027】したがって、本発明の方法を利用すれば2
回のフォトリソグラフィー工程が1回に減少するため製
造時間が減少し、そして、1枚の露光マスクが用いられ
るため製造費用が節減され、結果的に生産性が向上す
る。
【0028】続いて図3を参照すると、ゲート絶縁膜1
5がカウンター電極12aとゲートバスライン13a、
及び共通電極ライン14aが形成されたガラス基板11
の全体上に蒸着される。非ドーピングされた非晶質シリ
コン膜とドーピングされた非晶質シリコン膜がゲート絶
縁膜15上に順次蒸着され、その次に、ドーピングされ
た非晶質シリコン膜と非ドーピングされた非晶質シリコ
ン膜が第2フォトリソグラフィー工程によりパターニン
グされ、これにより、オミックコンタクト層17とチャ
ネル層16が形成される。
【0029】ソース/ドレイン用金属膜が基板結果物上
に蒸着され、ソース及びドレイン電極18a、18bを
含むデータバスライン(未図示)が第3フォトリソグラ
フィー工程を利用して金属膜をパターニングすることに
より形成され、この結果、TFTが形成される。
【0030】図4を参照すると、TFTを保護するため
シリコン窒化膜のような保護膜19が基板結果物の全体
上に蒸着され、その次に、保護膜19は第4フォトリソ
グラフィー工程により所定部分、例えば、ソース電極1
8aが露出するようエッチングされる。保護膜19上に
透明金属膜としてITO膜が蒸着され、その次にITO
膜が第5フォトリソグラフィー工程を介してパターニン
グされ、数個のブランチを含む櫛状をしながらTFTの
ソース電極18aとコンタクトする画素電極20が形成
される。このとき、画素電極20はソース/ドレイン電
極18a、18bの一部分とコンタクトするよう形成さ
れる。
【0031】尚、本発明は、本実施例に限られるもので
はない。本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で多様に変
更実施することが可能である。
【0032】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、FFSモ
ードLCDの下部基板は5回のフォトリソグラフィー工
程により製造される。これに伴い本発明の方法を利用す
れば、従来に比べ1回のフォトリソグラフィー工程を減
少させることができる。したがって、本発明に係るFF
SモードLCDの製造方法は従来のそれと比べて生産性
の側面で利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のFFSモードLCDの下部基板を示す断
面図である。
【図2】本発明に係るFFSモードLCDの製造方法を
説明するための断面図である。
【図3】本発明に係るFFSモードLCDの製造方法を
説明するための断面図である。
【図4】本発明に係るFFSモードLCDの製造方法を
説明するための断面図である。
【図5】本発明に係る第1フォトリソグラフィー工程を
説明するための断面図である。
【図6】本発明に係る第1フォトリソグラフィー工程を
説明するための断面図である。
【図7】本発明に係る第1フォトリソグラフィー工程を
説明するための断面図である。
【図8】本発明に係る第1フォトリソグラフィー工程を
説明するための断面図である。
【図9】本発明に係るレジストパターン形成方法を説明
するための断面図である。
【図10】本発明に係るレジストパターン形成方法を説
明するための断面図である。
【図11】本発明に係るレジストパターン形成方法を説
明するための断面図である。
【符号の説明】
11 ガラス基板 12 ITO膜 12a カウンター電極 13 MoW膜 13a ゲートバスライン 14a 共通電極ライン 15 ゲート絶縁膜 16 チャネル層 17 オミックコンタクト層 18a、18b ソース/ドレイン電極 19 保護膜 20 画素電極 30 レジスト膜 32 レジストパターン 41 石英基板 42 クロムパターン 43a、43b 半透過パターン 50 半透過マスク
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 21/3065 H01L 21/302 J 21/3205 21/88 B 29/786 29/78 617J 21/336 627C

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス基板上にITO膜とMoW膜を順
    次蒸着した後、第1フォトリソグラフィー工程を利用し
    て前記MoW膜とITO膜をパターニングし、カウンタ
    ー電極とゲートバスライン、及び共通電極ラインを同時
    に形成する段階Aと、 前記段階Aにて形成された基板結果物上にゲート絶縁膜
    を蒸着する段階Bと、 前記ゲート絶縁膜の所定部分上に第2フォトリソグラフ
    ィー工程を利用して積層されたチャネル層とオミックコ
    ンタクト層を形成する段階Cと、 前記オミックコンタクト層とゲート絶縁膜上に第3フォ
    トリソグラフィー工程を利用し、ソース/ドレイン電極
    を含むデータバスラインを形成する段階Dと、 前記D段階までに形成された基板結果物上に第4フォト
    リソグラフィー工程を利用し、前記ソース電極を露出さ
    せる保護膜を形成する段階Eと、 前記保護膜上に第5フォトリソグラフィー工程を利用
    し、前記ソース電極とコンタクトされる櫛状の画素電極
    を形成する段階Fとを含み、 前記第1フォトリソグラフィー工程は、 前記MoW膜上にレジスト膜をコーティングする第1工
    程と、 前記レジスト膜を露光及び現像し、ゲートバスラインと
    共通電極ライン形成領域を遮蔽しながらコーティング厚
    さをそのまま保持する第1及び第2パターンと、カウン
    ター電極形成領域を遮蔽しながらコーティング厚さの一
    部のみ残留する第3パターンで構成されるレジストパタ
    ーンを形成する第2工程と、 前記レジストパターンをエッチングバリヤに利用し、前
    記MoW膜を乾式エッチングしてゲートバスラインと共
    通電極ラインを形成し、同時に前記レジストパターンの
    第1及び第2パターンは一部厚さのみ除去されるように
    し、前記レジストパターンの第3パターンは完全に除去
    されるようにし、カウンター電極形成領域上のMoW膜
    の一部厚さが除去されるようにする第3工程と、 残留するレジストパターン及びMoW膜をエッチングバ
    リヤに利用し、前記ITO膜を湿式エッチングしてカウ
    ンター電極を形成する第4工程と、 前記残留するレジストパターンとMoW膜を除去する第
    5工程とを含むことを特徴とするフリンジフィールドス
    イッチングモード液晶表示装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記レジスト膜に対する露光は、光透過
    領域と遮蔽領域を限定するクロムパターンが石英基板上
    に形成され、光透過量を減少させる半透過パターンが所
    定の透過領域に形成された構造を有する半透過マスクを
    用いて行うことを特徴とする請求項1記載のフリンジフ
    ィールドスイッチングモード液晶表示装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記半透過パターンは、数個のストライ
    プ形クロムパターン、又はITO膜で成る低透過金属薄
    膜であることを特徴とする請求項2記載のフリンジフィ
    ールドスイッチングモード液晶表示装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記カウンター電極用ITO膜は、50
    0〜1000Åの厚さに蒸着することを特徴とする請求
    項1記載のフリンジフィールドスイッチングモード液晶
    表示装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記レジスト膜は、2〜3μmの厚さに
    コーティングすることを特徴とする請求項1記載のフリ
    ンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 前記MoW膜に対する乾式エッチング
    は、SF、CF、又はHe中から選択される一つの
    励起ガス(excited gas)と、Oガスの混
    合ガスで行うことを特徴とする請求項1記載のフリンジ
    フィールドスイッチングモード液晶表示装置の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 前記Oガスの流量と励起ガスの流量比
    は、((Oガス流量)÷(励起ガスの流量))<1の
    条件にすることを特徴とする請求項6記載のフリンジフ
    ィールドスイッチングモード液晶表示装置の製造方法。
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