JP2004301962A - 液晶表示パネル及び液晶表示パネルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本願課題は、画素電極と、画素電極に液晶を介して対向する対向電極との間の電位差を制御することによって、画素の表示状態を制御する液晶表示パネルであって、透明画素電極のパターンを高精度に形成することを可能にする液晶表示パネル、及びそのような液晶表示パネルの製造方法を提供することである。
【解決手段】本発明による液晶表示パネルは、電気的に絶縁性の透明な基板に形成され、画素に対する電荷の充放電を制御するためのトランジスタと、前記トランジスタに接続された画素電極と、液晶を介して前記画素電極に対向して設けられた対向電極を有する。前記画素電極は、錫の添加された酸化インジウムより成る１４０ｎｍ以上の膜厚を有する透明電極である。
【選択図】 図３
【解決手段】本発明による液晶表示パネルは、電気的に絶縁性の透明な基板に形成され、画素に対する電荷の充放電を制御するためのトランジスタと、前記トランジスタに接続された画素電極と、液晶を介して前記画素電極に対向して設けられた対向電極を有する。前記画素電極は、錫の添加された酸化インジウムより成る１４０ｎｍ以上の膜厚を有する透明電極である。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に液晶表示装置の技術分野に関し、特に画素電極のパターニングを高精度に行うことを可能にする液晶表示パネル及び液晶表示パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
概して、液晶表示パネルは、マトリクス状に並べられた多数の画素を有し、各画素に対する印加電圧を変化させ、液晶分子の配向方向を制御することで、適切な画像を表示する。
【０００３】
このような画素（カラー表示の場合には、１つの画素中の１色に関する部分）は、ガラス基板に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、薄膜トランジスタに接続された画素電極と、液晶を介して画素電極に対向する対向電極とを有する。対向電極は、例えば接地電位のような多数の画素に共通する基準電位にあるように維持される。画素電極は、例えば錫を添加した酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｈｉｎ Ｏｘｉｄｅ）より成る透明電極として形成される。画素電極は、所定の幾何学的な微細なパターンを有するように設けられるのが一般的である。こうすることで、そのようなパターンを形成しなかった場合に比べて、例えば視野角を大きくすることが可能になるからである。近年における表示装置の高性能化及び表示される画像の高品質化等の要請に伴って、透明電極のパターンは、細線化、複雑化及び微細化する傾向にある。
【０００４】
透明電極のパターンは、通常は、例えば水銀ランプのｇ線（４３５ｎｍ）やｈ線（４０５ｎｍ）のような所定の露光波長を利用するフォトリソグラフィで形成される。液晶表示パネルは、そのほとんどが透明な材料により形成されるので、パターニングにおける露光光線が、ガラス基板を支持するステージ又は支持台にて、不必要に反射してしまうことを防止する必要がある。このため、ステージには、アルマイト等の反射防止膜が設けられている。また、フォトリソグラフィを行うための装置（チャンバ）内に、紫外線吸収剤を塗布することで、装置壁面からの不要な反射を抑制するものもある。なお、表示装置側に何らかの反射防止膜を設ける技術については、例えば特許文献１，２又は３に開示されている。
【０００５】
ところで、透明電極のパターン形成におけるフォトリソグラフィでは、処理の対象となる基板をステージに固定する必要がある。このため、図１（Ａ）に示されるように、ステージ１０２の支持面１０４には、凹部、溝、穴又は窪み（以下、凹部という。）１０６が多数設けられている。この溝１０６内の空気を抜くことで、感光性レジストの塗布された基板１０８をステージ１０２の支持面１０４に固定することが可能になり、以後露光等の処理が行われる。ステージ１０２の支持面１０４には反射防止膜１１０が設けられており、基板１０８を通過した露光光線が不必要に反射しないようにする。ステージ１０２上での総ての処理が完了すると、溝１０６内に再び空気が充填され、基板は取り外され、次工程の処理を行う装置に運ばれる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３２５２１１号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−１１９１６４号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平１０−２０８５５４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、基板１０８とステージ１０２は、それらの間の空気圧の高低により固定及び取り外しが行われる。この場合において、基板の脱着の都度、基板１０８裏面とステージ１０２の支持面１０４が機械的に接触し、また、脱着の際に生じる基板１０８の微小な位置変化に起因して支持面１０４が研磨される。このため、図１（Ｂ）の参照番号１１２で示されるように、支持面１０４上の溝１０６の角が、研磨作用に起因して面取りされ、反射防止膜１１０の一部が剥離する。反射防止膜１１０が一部分でも剥離してしまうと、その部分（１１２）に到来した露光光線が不必要に反射され、正確なパターニングを妨げてしまうことが懸念される。
【００１０】
そこで、不必要な露光光線の反射を抑制し、正確なパターニングを行うために、反射防止膜の剥離が懸念される時点で、ステージ１０２又はその支持面１０４の部分を新たなものに交換することも考えられる。しかしながら、この種のステージ１０２等は比較的高価であり、これを頻繁に交換することは低コスト化の観点から好ましくない。更に、今後液晶表示パネルのサイズが大型化したり、ステージがセラミクスのような特殊な材料で形成されていたりすると、ステージ等は益々高価なものとなり、頻繁に交換する手法は不利である。
【００１１】
本願の課題は、画素電極と、画素電極に液晶を介して対向する対向電極との間の電位差を制御することによって、画素の表示状態を制御する液晶表示パネルであって、透明画素電極のパターンを高精度に形成することを可能にする液晶表示パネル、及びそのような液晶表示パネルの製造方法を提供することである。
【００１２】
本願の別の課題は、画素電極と、画素電極に液晶を介して対向する対向電極との間の電位差を制御することによって、画素の表示状態を制御する液晶表示パネルであって、ＩＴＯより成る透明画素電極のパターニングにおける露光光線の不要な反射を抑制することで、透明画素電極のパターンを高精度に形成することを可能にする液晶表示パネル、及びそのような液晶表示パネルの製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
電気的に絶縁性の透明な基板に形成され、画素に対する電荷の充放電を制御するためのトランジスタと、
前記トランジスタに接続された画素電極と、
液晶を介して前記画素電極に対向して設けられた対向電極
を有する液晶表示パネルにおいて、
前記画素電極が、錫の添加された酸化インジウムより成る１４０ｎｍ以上の膜厚を有する透明電極であることを特徴とする液晶表示パネル
が、提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図２及び図３は、本願実施例による液晶表示パネルの主要な製造工程を示す。図２（Ａ）に示されるように、液晶表示パネル用のガラス基板２０２に、ゲート電極となる導電膜２０４が成膜される。導電膜２０４は、例えば１５０ｎｍのアルミニウム及び７０ｎｍのモリブデン（Ａｌ／Ｍｏ）より成り、例えばＰＶＤ法、ＣＶＤ法、スパッタリング法等により全面に成膜される。その後に、紫外線感光性のレジスト２０６をスピンコート法にて約１．５μｍの膜厚に形成する。その後、例えば摂氏１１０度のベーキング工程により、余分な溶剤を蒸発させ、所定のパターンをレジスト２０６に転写する。転写する手法は、例えば当該技術分野で周知のフォトリソグラフィにより行われ、ステッパーを用いてレチクルに形成されているパターンに紫外線を照射することで行われる。そして、例えばＴＭＡＨ２．３８％の所定の現像液でパドル現像し、感光した部分を溶解させ、基板上に所望のパターンのレジスト２０６が形成される。
【００１５】
図２（Ｂ）に示される工程では、例えば摂氏１４０度のベーキング工程を行うことでレジスタ２０６に耐エッチング性を生じさせ、導電膜２０４との密着性を向上させる。次に、例えば燐酸、酢酸及び硝酸の混合液より成るエッチング液で、レジスト２０６で被覆されていない導電膜２０４がエッチングされる。そして、レジスト２０６を除去することで、ゲート電極又はゲートバスライン２０４が形成される。レジスト２０６の除去は、例えばＮＭＰやＤＭＳＯ等の有機溶剤を用いて行うことが可能である。
【００１６】
図２（Ｃ）に示される工程では、ガラス基板２０２及び導電膜２０４上に、例えば４００ｎｍの膜厚の窒化シリコン（ＳｉＮ）より成る絶縁膜２０８、３０ｎｍの膜厚のアモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ）２１０及び１２０ｎｍの膜厚の窒化シリコンより成る絶縁膜２１２を順に成膜する。この成膜工程は、例えばプラズマＣＶＤにて行われる。絶縁膜２１２上には、不図示の感光性レジストがスピンコートされ、ガラス基板２０２の裏面側からゲート電極及びバスライン２０４をマスクにしながら全面に紫外線を照射する。この場合に、ＴＦＴのゲート電極側のレジストのみが感光しないようにするために、プロキシミティ露光機が使用される。感光したレジストの部分は除去され、露出した絶縁膜２１２は、例えばＳＦ６ガスを用いたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によりエッチングされ、アモルファスシリコン膜２１０が露出する。その後に例えば有機溶剤を用いて絶縁膜２１２上の感光していないレジストが除去される。このようにして、アモルファスシリコン膜２０８上のゲート電極側に、所定の形状の絶縁膜２１２が形成される。
【００１７】
図２（Ｄ）に示される工程では、導電膜が形成される。先ず、フッ酸（ＨＦ）を用いてアモルファスシリコン膜２１０上の自然酸化膜が除去される。その後に、例えばプラズマＣＶＤを用いて、例えば３０ｎｍの膜厚の燐をドープしたアモルファスシリコン膜（ｎ＋ａ−Ｓｉ）２１４が成膜される。更に、ＰＶＤを用いて、例えば２０ｎｍの膜厚のチタニウム（Ｔｉ）、７５ｎｍの膜厚のアルミニウム（Ａｌ）及び４０ｎｍの膜厚のチタニウムが順に成膜される。簡単のため、これらは１つの参照番号２１６で示されている。
【００１８】
図３（Ｅ）に示される工程では、不図示の感光性レジストをスピンコートし、ステッパを用いて所定のパターンを露光し、現像及びアニールを行うことで、レジストに所定のパターンを転写する。次に、例えば塩素（Ｃｌ２）及び塩化臭素（ＢＣｌ３）の混合ガスを用いたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により、アモルファスシリコン膜２１４及び導電膜２１６の一部が一括してエッチングされる。その後に、感光していないレジストが有機溶剤により除去され、ドレイン電極２１７及びソース電極２１９を有する薄膜トランジスタの基本構造が完成する。なお、参照番号２２１で示される部分は、補助容量Ｃｓを確保するために形成される補助容量部に対応する。
【００１９】
図３（Ｆ）に示される工程では、例えばプラズマＣＶＤにより３３０ｎｍの膜厚の窒化シリコン（ＳｉＮ）より成る絶縁膜２１８が全面に成膜される。絶縁膜２１８上には、不図示の感光性のレジストがスピンコートされ、コンタクトホールを含む所定のパターンがレジストに転写される。そして、例えばＳＦ６ガスを用いたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により絶縁膜２１８をエッチングした後に、有機溶剤によりレジストを除去することで、コンタクトホール２２３，２２５が形成される。
【００２０】
図３（Ｇ）に示される工程では、例えばＰＶＤにより、錫の添加されたアモルファスの酸化インジウム膜（ＩＴＯ）より成る導電膜２２０が、全面に成膜される。従来の導電膜とは異なり、本願実施例における導電膜２２０は、例えば１４０ｎｍのように厚い膜厚になるように形成される。この場合に、７０ｎｍ程度の成膜工程を２回行うことで、全体として均質な厚い膜厚の導電膜を形成することも可能である。また、下層にチタニウム酸化物（ＴｉＯ）及び上層にＩＴＯを積層するようにして、異なる素材の透明電極膜により導電膜２２０を形成することも可能である。いずれにせよ、導電膜２２０は、１４０ｎｍ程度の膜厚を越えるような厚い膜厚であることを要する。この点については、後述する。
【００２１】
図３（Ｈ）に示される工程では、不図示の感光性のレジストが導電膜２２０上に例えば１．５μｍの膜厚にスピンコートされ、ステッパによる露光、及び現像等を通じて所望の画素電極を形成するようにパターニングされる。ＩＴＯより成る透明電極（導電膜）２２０は、目下の例では１４０ｎｍの膜厚を有するので、効果的に露光光線の不必要な反射を抑制し、パターニングを高精度に行わせることが可能である。この点については、後述する。以後、蓚酸を用いて不要な導電膜２２０をエッチングした後に、有機溶剤によりレジストを除去することで、所望の画素構造が形成される。
【００２２】
なお、この種のフォトリソグラフィでは、水銀ランプのｇ線（４３５ｎｍ）やｈ線（４０５ｎｍ）のような所定の波長の露光光線が使用されるが、ｉ線（３６５ｎｍ）のような更に短波長の光線を利用して微細加工精度を向上させることも可能である。ただし、そのような露光光線に充分に感光するレジストを適宜選択する必要がある。
【００２３】
ＩＴＯ膜（導電膜）２２０が所定の形状に形成されると、例えば摂氏２２０度のアニールが行われ、薄膜トランジスタの特性を回復させ、ＩＴＯ膜の結晶を安定化させる。ＩＴＯ膜を室温でアモルファスで成膜するのは、加工性を向上させるためである。その後にＩＴＯ膜に熱処理を施すことで、ＩＴＯ膜の耐酸性や耐湿性が向上することに加えて、光の透過率も好都合に変化する。この点についても後述する。
【００２４】
本願発明者は、本願発明の基礎研究において、ＩＴＯ膜の膜厚、露光波長及び透過率の関係を調べた。
【００２５】
図４は、その実験結果の一部であり、ガラス基板上に成膜された様々な膜厚のＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示すグラフである。横軸は露光光線の波長（ｎｍ）を示し、縦軸はＩＴＯ膜に照射された光線の内ＩＴＯ膜及びガラス基板を透過する光線の割合すなわち透過率（％）を示す。ＩＴＯ膜の膜厚としては、約４０ｎｍ、約７５ｎｍ、約１４８ｎｍ及び約２１０ｎｍの４種類が用意されており、それぞれ４０２，４０４，４０６，４０８の参照番号で示されている。
【００２６】
上述したように、フォトリソグラフィでは、ｇ線（４３５ｎｍ）やｈ線（４０５ｎｍ）のような波長の露光光線が使用され、このような波長の光線は、図中横軸左側に位置付けられる。グラフ４０２，４０４に示されているように、４００ｎｍ付近の波長に関しては、４０ｎｍ及び７５ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜は、約７０％の透過率を与える。既存の液晶表示パネルに一般的な膜厚は、４０ｎｍや７０ｎｍ程度であり、グラフ４０２，４０４に対応させることが可能である。これに対して、グラフ４０６に示されるように１４８ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜は約５７％の透過率しか与えてない。また、グラフ４０８に示されるように２１０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜も約６０％の透過率を与えるに過ぎない。すなわち、１４８ｎｍや２１０ｎｍのような厚いＩＴＯ膜を用いると、４００ｎｍ近辺の露光光線を大幅に減少させることが可能である。４００ｎｍ付近の光線の波長に関し、グラフ４０２，４０４では露光光線の約３０％を遮るに過ぎないが、グラフ４０６，４０８では約４０％も遮ることが可能である。
【００２７】
図５は、横軸にＩＴＯ膜の膜厚（ｎｍ）をとり、縦軸にｈ線（４０５ｎｍ）の光線の透過率（％）をとった場合のグラフを示す。概して、１４０ｎｍの膜厚を境に、それより薄い膜厚の場合には７０％以上の透過率を示し、１４０ｎｍ以上の膜厚の場合には６０％程度の透過率を示している。
【００２８】
図６も、ＩＴＯ膜の膜厚（ｎｍ）と透過率（％）の関係を示すグラフを表すが、使用される露光光線の波長がｇ線（４３５ｎｍ）である。この場合についても、１４０ｎｍの膜厚を境に、それより薄い膜厚の場合には７０％以上の透過率を示し、１４０ｎｍ以上の膜厚の場合には６０％程度の透過率を示していることが分かる。
【００２９】
図４，５，６のグラフに示されるように、４００ｎｍ程度の紫外線の領域では、ＩＴＯ膜の膜厚が１４０ｎｍを境に透過率が急激に変化している。そして、１４０ｎｍ以上にＩＴＯ膜を成膜すると、紫外線を効果的に吸収し、不必要な反射を効果的に防止し得ることが分かる。
【００３０】
図７は、フォトリソグラフィの露光工程における光の伝搬経路の模式図を示す。概して、図中左側は、従来一般的であった７０ｎｍ程度の膜厚のＩＴＯ膜を形成した場合を示し、図中右側は、１４０ｎｍ程度の膜厚のＩＴＯ膜を形成した場合を示す。図７には、フォトリソグラフィを行う装置のステージ７０２に、処理対象となるガラス基板７０４が載置されている様子が示される。ステージ７０２には、凹部７０６が形成されており、この部分の空気圧を低くすることでガラス基板７０４をステージ７０２に固定することが可能になる。また、ステージ７０２には、センサ７０８も設けられており、これは例えば赤外光線を発信して対象物からの反射光を受信することでガラス基板７０４の有無を検知する。ガラス基板７０４上にはＩＴＯ膜が成膜されており、左側には７０ｎｍの膜厚にＩＴＯ膜７１０が成膜された場合が示されており、右側には１４０ｎｍの膜厚にＩＴＯ膜７１２が成膜された場合の様子が描かれている。ＩＴＯ膜７１０，７１２上には、感光性のレジスト７１４，７１６が塗布されている。
【００３１】
ステージ７０２に処理対象となるガラス基板が固定されると、不図示のマスクを通過した露光光線がレジスト７１４，７１６に照射される。入射光は減衰しながらレジスト、ＩＴＯ膜及びガラス基板を透過し、ステージ７０２に到達する。ステージ７０２に到達した光の大部分は、ステージ７０２の表面に形成されている反射防止膜により吸収されるが、凹部７０６の角のような部分に起因して不必要な反射が生じてしまう。また、センサ７０８のレンズに起因して、不必要な反射が生じてしまうこともあり得る。このような過程で反射した光は、再びガラス基板に入射し、ＩＴＯ膜に到達してレジストを不適切に感光させてしまう。
【００３２】
不必要な反射光は、一旦ＩＴＯ膜を透過した後再びＩＴＯ膜に入射するので、レジストの受ける反射光の影響は、透過率の二乗により評価することができる。例えば、図４に示されるような７５ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜の場合には、７０％×７０％≒５０％となり、入射光の約半分が不必要な反射光として影響を及ぼしてしまう（図中左側）。これに対して、１４８ｎｍの膜厚の場合には、５７％×５７％≒３３％となり、不必要な反射光として影響するのは、入射光の１／３程度で済む（図中右側）。
【００３３】
図８は、図４と同様にＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率との関係を示す。図８では、１６０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対するグラフ８０２、７５ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対するグラフ８０４、及び１ｓｃｃｍの割合で酸素を導入しながら形成された７５ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対するグラフ８０６を示す。グラフ８０４，８０６に示されるように、酸素を導入すると透過率が増加することが分かる。酸素の導入量をこれ以上増やすと、形成されるＩＴＯ膜の透明度は低くなる。従って、紫外線領域にて不必要な反射を抑制する観点からは、酸素を導入しないでＩＴＯ膜を成膜することが望ましい。
【００３４】
図９は、他の実施例によるＩＴＯ膜の成膜工程を示す。本実施例では、不必要な反射を防止するための付加的な成膜工程が行われる。図９（Ａ）に示されるように、ガラス基板９０２上にＩＴＯ膜９０４が設けられ、その上に反射防止膜９０６が全面に形成される。反射防止膜は９０６は、その配下の層に露光波長が透過するのを抑制する任意の材料より成る層とすることが可能である。例えば、反射防止膜９０６は、紫外線を反射させるために、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）等の金属元素を含む材料層とすることが可能である。また、反射防止膜９０６は、紫外線を吸収するために、例えば２−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾールのような有機材料により形成されることが可能である。更に、反射防止膜９０６を設けることに加えて、不要な光を散乱させるために、ガラスやＩＴＯ膜の表面を荒らすことも有利である。これは、成膜条件を調整したり、或いは膜面にフッ酸による薬液処理（エッチング）により行うことが可能である。
【００３５】
図９（Ｂ）に示される工程では、反射防止膜９０６上に感光性のレジスト９０８が例えばスピンコートで塗布され、露光及び現像を経てレジストが所定の形状にパターニングされる。
【００３６】
図９（Ｃ）に示される工程では、レジスト９０８により被覆されていない部分の反射防止膜９０６及びＩＴＯ膜９０４がエッチングにより除去され、ガラス基板９０２が露出する。
【００３７】
図９（Ｄ）に示される工程では、感光していないレジスト９０８及びその下地の反射防止膜９０６が除去され、所望の形状のＩＴＯ膜（画素電極）が形成される。
【００３８】
図９（Ｂ）の露光工程にて、反射防止膜が全面に存在しているので、露光光線はＩＴＯ膜９０４及びガラス基板９０２側に透過しない又はそれが透過することは著しく抑制される。これにより、感光性のレジスト９０８に対する露光光線の不必要な反射の影響も抑制される。従って、ＩＴＯ膜を高精度にパターニングすることが可能になる。反射防止膜９０６としての紫外線吸収膜には、上記の材料の他に、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５［（ヘキシル）オキシ］−フェノール等のトリアジン系の物質や、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系の物質を利用することが可能である。
【００３９】
図１０は、ＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示すグラフである。図１０は、２種類の膜厚のＩＴＯ膜に関し、アニール（熱処理）前後の透過率を示している。グラフ１００２は、熱処理を行う前の約７４．７ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示す。グラフ１００４は、熱処理後の約７４．７ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示す。グラフ１００６は、熱処理を行う前の約１４７．６ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示す。グラフ１００８は、熱処理後の約１４７．６ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示す。図示されているように、何れの膜厚に対しても、アニール後の透過率は高くなっていることが分かる。更に、アニール後のグラフ１００４，１００８を参照すると、５００ないし７００ｎｍ程度の主な可視光領域では、いずれも８０％以上の高い透過率を示している。従って、従来のようにＩＴＯ膜厚を７０ｎｍ程度に薄く形成しても、本願実施例のように１４０ｎｍ程度に厚く形成しても、アニール後では、主要な可視光線に対しては大差がない。本願実施例によれば、フォトリソグラフィの露光工程では紫外光線に対するＩＴＯ膜の透過率を低く維持して不要な反射を抑制しつつＩＴＯ膜のパターニングを正確に行い、その後にアニールを行うことでＩＴＯ膜及び液晶表示パネル全体の可視光領域全体にわたる透過率を向上させることが可能になる。このことは、ＩＴＯ膜厚を大きくしても、液晶表示パネルの性能を従来よりも劣化させずに済むことを意味する。
【００４０】
図１１は、ガラス基板に対する露光光線の透過率を示す。図示されているように、ガラス基板は、目下露光光線として一般的に使用されているｇ線やｈ線を含む４００ｎｍ付近の領域では、ほぼ１００％の透過率を示し、短波長になるにつれて透過率が減少してゆくことが分かる。上述したように、ＩＴＯ膜の微細加工を高精度に行う観点からは、短波長の露光光線を利用することが望ましいが、短波長の露光光線を利用すると、ガラス基板の透過率も減少するため、短波長の露光光線を使用すると、不要な反射を一層効果的に抑制することが可能になる点で有利である。
【００４１】
図１１に示されているように、３５０ｎｍ付近より波長が短くなるにつれて透過率が減少している（吸収スペクトルが増加する）。これは、鉄（Ｆｅ）や亜鉛（Ｚｎ）等の遷移金属や、酸化カルシウム−アルミナ（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３）等のガラス基板中の物質に起因して生じている。従って、３００ｎｍ付近の波長の紫外線を露光光線に使用する際に、意図的に上記のような物質を混入させると、効果的に露光光線の反射を抑制することが可能になる。このような波長領域の露光光線としては、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）や、水銀ランプのｉ線（３６５ｎｍ）等を利用することが可能である。
【００４２】
更に、ガラスの骨格成分であるＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３の基本的な吸収スペクトルは、１５０ｎｍ〜２００ｎｍの範疇にある。従って、このような範囲内の露光光線を利用すれば、露光光線がガラス基板自体を透過することが困難になり、不必要な反射を更に抑制することが可能になる。このような露光光線としては、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）を利用することが可能である。
【００４３】
以上本願実施例による液晶表示パネル及びその製造方法によれば、ＩＴＯ膜の画素電極が１４０ｎｍ以上の膜厚に形成される。このため、画素電極のパターニングにおける露光光線の不必要な反射を抑制し、画素電極上の感光性レジストを不必要に感光させることを効果的に抑制するので、画素電極を高精度にパターニングすることが可能になる。このような露光光線の反射防止効果は、主に画素電極の膜厚に依存して与えられるので、従来懸念されていたようなステージを頻繁に交換する必要性が少なくなる。
【００４４】
更に、本願実施例によれば、ＩＴＯ膜上に感光性レジストを成膜する前に、反射防止膜が全面に塗布される。この反射防止膜は、ＩＴＯ膜のパターニングが終了した後に除去される。このような反射防止膜を成膜する工程を行うことで、感光性レジストに不要な露光光線を照射することが抑制され、より高精度なパターニングを行うことを可能にする。
【００４５】
本願実施例によれば、ＩＴＯ膜のパターニングが終了した後に、アニール（熱処理）が行われることで、ＩＴＯ膜の透過率を主要な可視光領域全体にわたって向上させることができる。液晶表示パネルの透過率は、可視光線に対しては高い値であることが望ましいが、ＩＴＯ膜のパターニングの際は不要な反射を抑制するために透過率は小さい方が好ましい。アニール前にパターニングし、パターニング後にアニールすることで、パターニングを高精度に行うことと、大きな透過率を得ることの両者を要請に応じることが可能になる。
【００４６】
本願実施例によるＩＴＯ膜は、比較的厚く形成されるので、ＩＴＯ膜の成膜工程を複数回に分けて行うことも有利である。例えば、７０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜の成膜工程を２回行うことで全体として１４０ｎｍの膜厚の均質なＩＴＯ膜を形成することが可能である。また、ＩＴＯだけでなく、ＩＴＯとＴｉＯ、ＭｏＯ等の透明電極材料を組み合わせて画素電極を形成し、材料の相違に起因する屈折率の差、層間界面おける屈折率の差等を利用して、不必要な反射光を抑制することも可能である。
【００４７】
更に、１５０ｎｍ〜２００ｎｍの範疇にある波長の露光光線を使用してパターニングを行うと、露光光線がガラス基板自体を通過することが困難になり、より一層高精度にパターニングを行うことが可能になる。
【００４８】
以下、本発明が教示する手段を列挙する。
【００４９】
（付記１） 電気的に絶縁性の透明な基板に形成され、画素に対する電荷の充放電を制御するためのトランジスタと、
前記トランジスタに接続された画素電極と、
液晶を介して前記画素電極に対向して設けられた対向電極
を有する液晶表示パネルにおいて、
前記画素電極が、錫の添加された酸化インジウムより成る１４０ｎｍ以上の膜厚を有する透明電極であることを特徴とする液晶表示パネル。
【００５０】
（付記２） 画素電極と液晶を介して前記画素電極に対向する対向電極との間の電位差を制御することで、画素の表示状態を制御する液晶表示パネルの製造方法であって、
電気的に絶縁性の透明な基板に、画素に対する電荷の充放電を行うためのトランジスタを形成する工程と、
前記トランジスタ上に絶縁膜を形成する工程と、
前記トランジスタの電極に至るコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記コンタクトホール上に、錫の添加された酸化インジウムより成る１４０ｎｍ以上の膜厚を有する導電膜を形成する工程と、
所定の露光波長を利用するフォトリソグラフィにて、前記導電膜をパターニングすることで、前記画素電極を形成する工程
より成ることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【００５１】
（付記３） 前記導電膜が、複数の成膜工程に分けて行われることを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５２】
（付記４） 前記画素電極をパターニングするときに、少なくとも２回以上の分割照射により行うことを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５３】
（付記５） 更に、
前記導電膜をパターニングする前に、前記導電膜の全面に、前記露光光線を反射する性質を有する反射防止膜を形成する工程と、
前記導電膜をパターニングした後に、前記反射防止膜を除去する工程
を有することを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５４】
（付記６） 前記画素電極をパターニングするときに、少なくとも２回以上露光機のステージ上の基板位置を変更して露光することを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５５】
（付記７） 前記画素電極をパターニングするときに、少なくとも２回以上露光機を変更して露光することを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５６】
（付記８） 更に、
前記導電膜をパターニングする前に、絶縁性の透明な基板の裏面に、前記導電膜と同質の膜を全面に形成する工程と、
前記導電膜をエッチングする時に、前記透明な基板裏面の膜を同時に除去する工程
を有することを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５７】
（付記９） 前記画素電極が形成された後に、前記画素電極を加熱するアニール工程が行われることを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５８】
（付記１０） 前記所定の露光波長が、１５０ｎｍ〜２００ｎｍの範疇にあることを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、画素電極と、画素電極に液晶を介して対向する対向電極との間の電位差を制御することによって、画素の表示状態を制御する液晶表示パネルにおいて、透明画素電極のパターンを高精度に形成することが可能になる。更に、ＩＴＯより成る透明画素電極のパターニングにおける露光光線の不要な反射を抑制することで、透明画素電極のパターンを高精度に形成することが可能になる。
【００６０】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ステージの表面部分に関する概念図を示す。
【図２】図２は、本願実施例による液晶表示パネルの主要な製造工程図（その１）を示す。
【図３】図３は、本願実施例による液晶表示パネルの主要な製造工程図（その２）を示す。
【図４】図４は、ＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、ＩＴＯ膜の膜厚と４０５ｎｍの光線の透過率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、ＩＴＯ膜の膜厚と４３５ｎｍの光線の透過率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、露光工程における光の経路の模式図を示す。
【図８】図８は、ＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、他の実施例によるＩＴＯ膜の成膜工程を示す。
【図１０】図１０は、ＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、ガラス基板に対する露光光線の透過率を示すグラフである。
【符号の説明】
１０２ ステージ
１０４ 支持面
１０６ 凹部
１０８ ガラス基板
１１０ 反射防止膜
１１２ 凹部の角
２０２ ガラス基板
２０４ 導電膜
２０６ 感光性レジスト
２０８ 絶縁膜
２１０ アモルファスシリコン膜
２１２ 絶縁膜
２１４ ｎ＋アモルファスシリコン膜
２１６ 導電膜
２１７ ドレイン電極
２１８ 絶縁膜
２１９ ソース電極
２２０ 導電膜
２２１ 補助容量部
９０２ ガラス基板
９０４ ＩＴＯ膜
９０６ 反射防止膜
９０８ 感光性レジスト
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に液晶表示装置の技術分野に関し、特に画素電極のパターニングを高精度に行うことを可能にする液晶表示パネル及び液晶表示パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
概して、液晶表示パネルは、マトリクス状に並べられた多数の画素を有し、各画素に対する印加電圧を変化させ、液晶分子の配向方向を制御することで、適切な画像を表示する。
【０００３】
このような画素（カラー表示の場合には、１つの画素中の１色に関する部分）は、ガラス基板に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、薄膜トランジスタに接続された画素電極と、液晶を介して画素電極に対向する対向電極とを有する。対向電極は、例えば接地電位のような多数の画素に共通する基準電位にあるように維持される。画素電極は、例えば錫を添加した酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｈｉｎ Ｏｘｉｄｅ）より成る透明電極として形成される。画素電極は、所定の幾何学的な微細なパターンを有するように設けられるのが一般的である。こうすることで、そのようなパターンを形成しなかった場合に比べて、例えば視野角を大きくすることが可能になるからである。近年における表示装置の高性能化及び表示される画像の高品質化等の要請に伴って、透明電極のパターンは、細線化、複雑化及び微細化する傾向にある。
【０００４】
透明電極のパターンは、通常は、例えば水銀ランプのｇ線（４３５ｎｍ）やｈ線（４０５ｎｍ）のような所定の露光波長を利用するフォトリソグラフィで形成される。液晶表示パネルは、そのほとんどが透明な材料により形成されるので、パターニングにおける露光光線が、ガラス基板を支持するステージ又は支持台にて、不必要に反射してしまうことを防止する必要がある。このため、ステージには、アルマイト等の反射防止膜が設けられている。また、フォトリソグラフィを行うための装置（チャンバ）内に、紫外線吸収剤を塗布することで、装置壁面からの不要な反射を抑制するものもある。なお、表示装置側に何らかの反射防止膜を設ける技術については、例えば特許文献１，２又は３に開示されている。
【０００５】
ところで、透明電極のパターン形成におけるフォトリソグラフィでは、処理の対象となる基板をステージに固定する必要がある。このため、図１（Ａ）に示されるように、ステージ１０２の支持面１０４には、凹部、溝、穴又は窪み（以下、凹部という。）１０６が多数設けられている。この溝１０６内の空気を抜くことで、感光性レジストの塗布された基板１０８をステージ１０２の支持面１０４に固定することが可能になり、以後露光等の処理が行われる。ステージ１０２の支持面１０４には反射防止膜１１０が設けられており、基板１０８を通過した露光光線が不必要に反射しないようにする。ステージ１０２上での総ての処理が完了すると、溝１０６内に再び空気が充填され、基板は取り外され、次工程の処理を行う装置に運ばれる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３２５２１１号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−１１９１６４号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平１０−２０８５５４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、基板１０８とステージ１０２は、それらの間の空気圧の高低により固定及び取り外しが行われる。この場合において、基板の脱着の都度、基板１０８裏面とステージ１０２の支持面１０４が機械的に接触し、また、脱着の際に生じる基板１０８の微小な位置変化に起因して支持面１０４が研磨される。このため、図１（Ｂ）の参照番号１１２で示されるように、支持面１０４上の溝１０６の角が、研磨作用に起因して面取りされ、反射防止膜１１０の一部が剥離する。反射防止膜１１０が一部分でも剥離してしまうと、その部分（１１２）に到来した露光光線が不必要に反射され、正確なパターニングを妨げてしまうことが懸念される。
【００１０】
そこで、不必要な露光光線の反射を抑制し、正確なパターニングを行うために、反射防止膜の剥離が懸念される時点で、ステージ１０２又はその支持面１０４の部分を新たなものに交換することも考えられる。しかしながら、この種のステージ１０２等は比較的高価であり、これを頻繁に交換することは低コスト化の観点から好ましくない。更に、今後液晶表示パネルのサイズが大型化したり、ステージがセラミクスのような特殊な材料で形成されていたりすると、ステージ等は益々高価なものとなり、頻繁に交換する手法は不利である。
【００１１】
本願の課題は、画素電極と、画素電極に液晶を介して対向する対向電極との間の電位差を制御することによって、画素の表示状態を制御する液晶表示パネルであって、透明画素電極のパターンを高精度に形成することを可能にする液晶表示パネル、及びそのような液晶表示パネルの製造方法を提供することである。
【００１２】
本願の別の課題は、画素電極と、画素電極に液晶を介して対向する対向電極との間の電位差を制御することによって、画素の表示状態を制御する液晶表示パネルであって、ＩＴＯより成る透明画素電極のパターニングにおける露光光線の不要な反射を抑制することで、透明画素電極のパターンを高精度に形成することを可能にする液晶表示パネル、及びそのような液晶表示パネルの製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
電気的に絶縁性の透明な基板に形成され、画素に対する電荷の充放電を制御するためのトランジスタと、
前記トランジスタに接続された画素電極と、
液晶を介して前記画素電極に対向して設けられた対向電極
を有する液晶表示パネルにおいて、
前記画素電極が、錫の添加された酸化インジウムより成る１４０ｎｍ以上の膜厚を有する透明電極であることを特徴とする液晶表示パネル
が、提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図２及び図３は、本願実施例による液晶表示パネルの主要な製造工程を示す。図２（Ａ）に示されるように、液晶表示パネル用のガラス基板２０２に、ゲート電極となる導電膜２０４が成膜される。導電膜２０４は、例えば１５０ｎｍのアルミニウム及び７０ｎｍのモリブデン（Ａｌ／Ｍｏ）より成り、例えばＰＶＤ法、ＣＶＤ法、スパッタリング法等により全面に成膜される。その後に、紫外線感光性のレジスト２０６をスピンコート法にて約１．５μｍの膜厚に形成する。その後、例えば摂氏１１０度のベーキング工程により、余分な溶剤を蒸発させ、所定のパターンをレジスト２０６に転写する。転写する手法は、例えば当該技術分野で周知のフォトリソグラフィにより行われ、ステッパーを用いてレチクルに形成されているパターンに紫外線を照射することで行われる。そして、例えばＴＭＡＨ２．３８％の所定の現像液でパドル現像し、感光した部分を溶解させ、基板上に所望のパターンのレジスト２０６が形成される。
【００１５】
図２（Ｂ）に示される工程では、例えば摂氏１４０度のベーキング工程を行うことでレジスタ２０６に耐エッチング性を生じさせ、導電膜２０４との密着性を向上させる。次に、例えば燐酸、酢酸及び硝酸の混合液より成るエッチング液で、レジスト２０６で被覆されていない導電膜２０４がエッチングされる。そして、レジスト２０６を除去することで、ゲート電極又はゲートバスライン２０４が形成される。レジスト２０６の除去は、例えばＮＭＰやＤＭＳＯ等の有機溶剤を用いて行うことが可能である。
【００１６】
図２（Ｃ）に示される工程では、ガラス基板２０２及び導電膜２０４上に、例えば４００ｎｍの膜厚の窒化シリコン（ＳｉＮ）より成る絶縁膜２０８、３０ｎｍの膜厚のアモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ）２１０及び１２０ｎｍの膜厚の窒化シリコンより成る絶縁膜２１２を順に成膜する。この成膜工程は、例えばプラズマＣＶＤにて行われる。絶縁膜２１２上には、不図示の感光性レジストがスピンコートされ、ガラス基板２０２の裏面側からゲート電極及びバスライン２０４をマスクにしながら全面に紫外線を照射する。この場合に、ＴＦＴのゲート電極側のレジストのみが感光しないようにするために、プロキシミティ露光機が使用される。感光したレジストの部分は除去され、露出した絶縁膜２１２は、例えばＳＦ６ガスを用いたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によりエッチングされ、アモルファスシリコン膜２１０が露出する。その後に例えば有機溶剤を用いて絶縁膜２１２上の感光していないレジストが除去される。このようにして、アモルファスシリコン膜２０８上のゲート電極側に、所定の形状の絶縁膜２１２が形成される。
【００１７】
図２（Ｄ）に示される工程では、導電膜が形成される。先ず、フッ酸（ＨＦ）を用いてアモルファスシリコン膜２１０上の自然酸化膜が除去される。その後に、例えばプラズマＣＶＤを用いて、例えば３０ｎｍの膜厚の燐をドープしたアモルファスシリコン膜（ｎ＋ａ−Ｓｉ）２１４が成膜される。更に、ＰＶＤを用いて、例えば２０ｎｍの膜厚のチタニウム（Ｔｉ）、７５ｎｍの膜厚のアルミニウム（Ａｌ）及び４０ｎｍの膜厚のチタニウムが順に成膜される。簡単のため、これらは１つの参照番号２１６で示されている。
【００１８】
図３（Ｅ）に示される工程では、不図示の感光性レジストをスピンコートし、ステッパを用いて所定のパターンを露光し、現像及びアニールを行うことで、レジストに所定のパターンを転写する。次に、例えば塩素（Ｃｌ２）及び塩化臭素（ＢＣｌ３）の混合ガスを用いたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により、アモルファスシリコン膜２１４及び導電膜２１６の一部が一括してエッチングされる。その後に、感光していないレジストが有機溶剤により除去され、ドレイン電極２１７及びソース電極２１９を有する薄膜トランジスタの基本構造が完成する。なお、参照番号２２１で示される部分は、補助容量Ｃｓを確保するために形成される補助容量部に対応する。
【００１９】
図３（Ｆ）に示される工程では、例えばプラズマＣＶＤにより３３０ｎｍの膜厚の窒化シリコン（ＳｉＮ）より成る絶縁膜２１８が全面に成膜される。絶縁膜２１８上には、不図示の感光性のレジストがスピンコートされ、コンタクトホールを含む所定のパターンがレジストに転写される。そして、例えばＳＦ６ガスを用いたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により絶縁膜２１８をエッチングした後に、有機溶剤によりレジストを除去することで、コンタクトホール２２３，２２５が形成される。
【００２０】
図３（Ｇ）に示される工程では、例えばＰＶＤにより、錫の添加されたアモルファスの酸化インジウム膜（ＩＴＯ）より成る導電膜２２０が、全面に成膜される。従来の導電膜とは異なり、本願実施例における導電膜２２０は、例えば１４０ｎｍのように厚い膜厚になるように形成される。この場合に、７０ｎｍ程度の成膜工程を２回行うことで、全体として均質な厚い膜厚の導電膜を形成することも可能である。また、下層にチタニウム酸化物（ＴｉＯ）及び上層にＩＴＯを積層するようにして、異なる素材の透明電極膜により導電膜２２０を形成することも可能である。いずれにせよ、導電膜２２０は、１４０ｎｍ程度の膜厚を越えるような厚い膜厚であることを要する。この点については、後述する。
【００２１】
図３（Ｈ）に示される工程では、不図示の感光性のレジストが導電膜２２０上に例えば１．５μｍの膜厚にスピンコートされ、ステッパによる露光、及び現像等を通じて所望の画素電極を形成するようにパターニングされる。ＩＴＯより成る透明電極（導電膜）２２０は、目下の例では１４０ｎｍの膜厚を有するので、効果的に露光光線の不必要な反射を抑制し、パターニングを高精度に行わせることが可能である。この点については、後述する。以後、蓚酸を用いて不要な導電膜２２０をエッチングした後に、有機溶剤によりレジストを除去することで、所望の画素構造が形成される。
【００２２】
なお、この種のフォトリソグラフィでは、水銀ランプのｇ線（４３５ｎｍ）やｈ線（４０５ｎｍ）のような所定の波長の露光光線が使用されるが、ｉ線（３６５ｎｍ）のような更に短波長の光線を利用して微細加工精度を向上させることも可能である。ただし、そのような露光光線に充分に感光するレジストを適宜選択する必要がある。
【００２３】
ＩＴＯ膜（導電膜）２２０が所定の形状に形成されると、例えば摂氏２２０度のアニールが行われ、薄膜トランジスタの特性を回復させ、ＩＴＯ膜の結晶を安定化させる。ＩＴＯ膜を室温でアモルファスで成膜するのは、加工性を向上させるためである。その後にＩＴＯ膜に熱処理を施すことで、ＩＴＯ膜の耐酸性や耐湿性が向上することに加えて、光の透過率も好都合に変化する。この点についても後述する。
【００２４】
本願発明者は、本願発明の基礎研究において、ＩＴＯ膜の膜厚、露光波長及び透過率の関係を調べた。
【００２５】
図４は、その実験結果の一部であり、ガラス基板上に成膜された様々な膜厚のＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示すグラフである。横軸は露光光線の波長（ｎｍ）を示し、縦軸はＩＴＯ膜に照射された光線の内ＩＴＯ膜及びガラス基板を透過する光線の割合すなわち透過率（％）を示す。ＩＴＯ膜の膜厚としては、約４０ｎｍ、約７５ｎｍ、約１４８ｎｍ及び約２１０ｎｍの４種類が用意されており、それぞれ４０２，４０４，４０６，４０８の参照番号で示されている。
【００２６】
上述したように、フォトリソグラフィでは、ｇ線（４３５ｎｍ）やｈ線（４０５ｎｍ）のような波長の露光光線が使用され、このような波長の光線は、図中横軸左側に位置付けられる。グラフ４０２，４０４に示されているように、４００ｎｍ付近の波長に関しては、４０ｎｍ及び７５ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜は、約７０％の透過率を与える。既存の液晶表示パネルに一般的な膜厚は、４０ｎｍや７０ｎｍ程度であり、グラフ４０２，４０４に対応させることが可能である。これに対して、グラフ４０６に示されるように１４８ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜は約５７％の透過率しか与えてない。また、グラフ４０８に示されるように２１０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜も約６０％の透過率を与えるに過ぎない。すなわち、１４８ｎｍや２１０ｎｍのような厚いＩＴＯ膜を用いると、４００ｎｍ近辺の露光光線を大幅に減少させることが可能である。４００ｎｍ付近の光線の波長に関し、グラフ４０２，４０４では露光光線の約３０％を遮るに過ぎないが、グラフ４０６，４０８では約４０％も遮ることが可能である。
【００２７】
図５は、横軸にＩＴＯ膜の膜厚（ｎｍ）をとり、縦軸にｈ線（４０５ｎｍ）の光線の透過率（％）をとった場合のグラフを示す。概して、１４０ｎｍの膜厚を境に、それより薄い膜厚の場合には７０％以上の透過率を示し、１４０ｎｍ以上の膜厚の場合には６０％程度の透過率を示している。
【００２８】
図６も、ＩＴＯ膜の膜厚（ｎｍ）と透過率（％）の関係を示すグラフを表すが、使用される露光光線の波長がｇ線（４３５ｎｍ）である。この場合についても、１４０ｎｍの膜厚を境に、それより薄い膜厚の場合には７０％以上の透過率を示し、１４０ｎｍ以上の膜厚の場合には６０％程度の透過率を示していることが分かる。
【００２９】
図４，５，６のグラフに示されるように、４００ｎｍ程度の紫外線の領域では、ＩＴＯ膜の膜厚が１４０ｎｍを境に透過率が急激に変化している。そして、１４０ｎｍ以上にＩＴＯ膜を成膜すると、紫外線を効果的に吸収し、不必要な反射を効果的に防止し得ることが分かる。
【００３０】
図７は、フォトリソグラフィの露光工程における光の伝搬経路の模式図を示す。概して、図中左側は、従来一般的であった７０ｎｍ程度の膜厚のＩＴＯ膜を形成した場合を示し、図中右側は、１４０ｎｍ程度の膜厚のＩＴＯ膜を形成した場合を示す。図７には、フォトリソグラフィを行う装置のステージ７０２に、処理対象となるガラス基板７０４が載置されている様子が示される。ステージ７０２には、凹部７０６が形成されており、この部分の空気圧を低くすることでガラス基板７０４をステージ７０２に固定することが可能になる。また、ステージ７０２には、センサ７０８も設けられており、これは例えば赤外光線を発信して対象物からの反射光を受信することでガラス基板７０４の有無を検知する。ガラス基板７０４上にはＩＴＯ膜が成膜されており、左側には７０ｎｍの膜厚にＩＴＯ膜７１０が成膜された場合が示されており、右側には１４０ｎｍの膜厚にＩＴＯ膜７１２が成膜された場合の様子が描かれている。ＩＴＯ膜７１０，７１２上には、感光性のレジスト７１４，７１６が塗布されている。
【００３１】
ステージ７０２に処理対象となるガラス基板が固定されると、不図示のマスクを通過した露光光線がレジスト７１４，７１６に照射される。入射光は減衰しながらレジスト、ＩＴＯ膜及びガラス基板を透過し、ステージ７０２に到達する。ステージ７０２に到達した光の大部分は、ステージ７０２の表面に形成されている反射防止膜により吸収されるが、凹部７０６の角のような部分に起因して不必要な反射が生じてしまう。また、センサ７０８のレンズに起因して、不必要な反射が生じてしまうこともあり得る。このような過程で反射した光は、再びガラス基板に入射し、ＩＴＯ膜に到達してレジストを不適切に感光させてしまう。
【００３２】
不必要な反射光は、一旦ＩＴＯ膜を透過した後再びＩＴＯ膜に入射するので、レジストの受ける反射光の影響は、透過率の二乗により評価することができる。例えば、図４に示されるような７５ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜の場合には、７０％×７０％≒５０％となり、入射光の約半分が不必要な反射光として影響を及ぼしてしまう（図中左側）。これに対して、１４８ｎｍの膜厚の場合には、５７％×５７％≒３３％となり、不必要な反射光として影響するのは、入射光の１／３程度で済む（図中右側）。
【００３３】
図８は、図４と同様にＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率との関係を示す。図８では、１６０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対するグラフ８０２、７５ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対するグラフ８０４、及び１ｓｃｃｍの割合で酸素を導入しながら形成された７５ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対するグラフ８０６を示す。グラフ８０４，８０６に示されるように、酸素を導入すると透過率が増加することが分かる。酸素の導入量をこれ以上増やすと、形成されるＩＴＯ膜の透明度は低くなる。従って、紫外線領域にて不必要な反射を抑制する観点からは、酸素を導入しないでＩＴＯ膜を成膜することが望ましい。
【００３４】
図９は、他の実施例によるＩＴＯ膜の成膜工程を示す。本実施例では、不必要な反射を防止するための付加的な成膜工程が行われる。図９（Ａ）に示されるように、ガラス基板９０２上にＩＴＯ膜９０４が設けられ、その上に反射防止膜９０６が全面に形成される。反射防止膜は９０６は、その配下の層に露光波長が透過するのを抑制する任意の材料より成る層とすることが可能である。例えば、反射防止膜９０６は、紫外線を反射させるために、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）等の金属元素を含む材料層とすることが可能である。また、反射防止膜９０６は、紫外線を吸収するために、例えば２−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾールのような有機材料により形成されることが可能である。更に、反射防止膜９０６を設けることに加えて、不要な光を散乱させるために、ガラスやＩＴＯ膜の表面を荒らすことも有利である。これは、成膜条件を調整したり、或いは膜面にフッ酸による薬液処理（エッチング）により行うことが可能である。
【００３５】
図９（Ｂ）に示される工程では、反射防止膜９０６上に感光性のレジスト９０８が例えばスピンコートで塗布され、露光及び現像を経てレジストが所定の形状にパターニングされる。
【００３６】
図９（Ｃ）に示される工程では、レジスト９０８により被覆されていない部分の反射防止膜９０６及びＩＴＯ膜９０４がエッチングにより除去され、ガラス基板９０２が露出する。
【００３７】
図９（Ｄ）に示される工程では、感光していないレジスト９０８及びその下地の反射防止膜９０６が除去され、所望の形状のＩＴＯ膜（画素電極）が形成される。
【００３８】
図９（Ｂ）の露光工程にて、反射防止膜が全面に存在しているので、露光光線はＩＴＯ膜９０４及びガラス基板９０２側に透過しない又はそれが透過することは著しく抑制される。これにより、感光性のレジスト９０８に対する露光光線の不必要な反射の影響も抑制される。従って、ＩＴＯ膜を高精度にパターニングすることが可能になる。反射防止膜９０６としての紫外線吸収膜には、上記の材料の他に、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５［（ヘキシル）オキシ］−フェノール等のトリアジン系の物質や、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系の物質を利用することが可能である。
【００３９】
図１０は、ＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示すグラフである。図１０は、２種類の膜厚のＩＴＯ膜に関し、アニール（熱処理）前後の透過率を示している。グラフ１００２は、熱処理を行う前の約７４．７ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示す。グラフ１００４は、熱処理後の約７４．７ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示す。グラフ１００６は、熱処理を行う前の約１４７．６ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示す。グラフ１００８は、熱処理後の約１４７．６ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示す。図示されているように、何れの膜厚に対しても、アニール後の透過率は高くなっていることが分かる。更に、アニール後のグラフ１００４，１００８を参照すると、５００ないし７００ｎｍ程度の主な可視光領域では、いずれも８０％以上の高い透過率を示している。従って、従来のようにＩＴＯ膜厚を７０ｎｍ程度に薄く形成しても、本願実施例のように１４０ｎｍ程度に厚く形成しても、アニール後では、主要な可視光線に対しては大差がない。本願実施例によれば、フォトリソグラフィの露光工程では紫外光線に対するＩＴＯ膜の透過率を低く維持して不要な反射を抑制しつつＩＴＯ膜のパターニングを正確に行い、その後にアニールを行うことでＩＴＯ膜及び液晶表示パネル全体の可視光領域全体にわたる透過率を向上させることが可能になる。このことは、ＩＴＯ膜厚を大きくしても、液晶表示パネルの性能を従来よりも劣化させずに済むことを意味する。
【００４０】
図１１は、ガラス基板に対する露光光線の透過率を示す。図示されているように、ガラス基板は、目下露光光線として一般的に使用されているｇ線やｈ線を含む４００ｎｍ付近の領域では、ほぼ１００％の透過率を示し、短波長になるにつれて透過率が減少してゆくことが分かる。上述したように、ＩＴＯ膜の微細加工を高精度に行う観点からは、短波長の露光光線を利用することが望ましいが、短波長の露光光線を利用すると、ガラス基板の透過率も減少するため、短波長の露光光線を使用すると、不要な反射を一層効果的に抑制することが可能になる点で有利である。
【００４１】
図１１に示されているように、３５０ｎｍ付近より波長が短くなるにつれて透過率が減少している（吸収スペクトルが増加する）。これは、鉄（Ｆｅ）や亜鉛（Ｚｎ）等の遷移金属や、酸化カルシウム−アルミナ（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３）等のガラス基板中の物質に起因して生じている。従って、３００ｎｍ付近の波長の紫外線を露光光線に使用する際に、意図的に上記のような物質を混入させると、効果的に露光光線の反射を抑制することが可能になる。このような波長領域の露光光線としては、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）や、水銀ランプのｉ線（３６５ｎｍ）等を利用することが可能である。
【００４２】
更に、ガラスの骨格成分であるＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３の基本的な吸収スペクトルは、１５０ｎｍ〜２００ｎｍの範疇にある。従って、このような範囲内の露光光線を利用すれば、露光光線がガラス基板自体を透過することが困難になり、不必要な反射を更に抑制することが可能になる。このような露光光線としては、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）を利用することが可能である。
【００４３】
以上本願実施例による液晶表示パネル及びその製造方法によれば、ＩＴＯ膜の画素電極が１４０ｎｍ以上の膜厚に形成される。このため、画素電極のパターニングにおける露光光線の不必要な反射を抑制し、画素電極上の感光性レジストを不必要に感光させることを効果的に抑制するので、画素電極を高精度にパターニングすることが可能になる。このような露光光線の反射防止効果は、主に画素電極の膜厚に依存して与えられるので、従来懸念されていたようなステージを頻繁に交換する必要性が少なくなる。
【００４４】
更に、本願実施例によれば、ＩＴＯ膜上に感光性レジストを成膜する前に、反射防止膜が全面に塗布される。この反射防止膜は、ＩＴＯ膜のパターニングが終了した後に除去される。このような反射防止膜を成膜する工程を行うことで、感光性レジストに不要な露光光線を照射することが抑制され、より高精度なパターニングを行うことを可能にする。
【００４５】
本願実施例によれば、ＩＴＯ膜のパターニングが終了した後に、アニール（熱処理）が行われることで、ＩＴＯ膜の透過率を主要な可視光領域全体にわたって向上させることができる。液晶表示パネルの透過率は、可視光線に対しては高い値であることが望ましいが、ＩＴＯ膜のパターニングの際は不要な反射を抑制するために透過率は小さい方が好ましい。アニール前にパターニングし、パターニング後にアニールすることで、パターニングを高精度に行うことと、大きな透過率を得ることの両者を要請に応じることが可能になる。
【００４６】
本願実施例によるＩＴＯ膜は、比較的厚く形成されるので、ＩＴＯ膜の成膜工程を複数回に分けて行うことも有利である。例えば、７０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜の成膜工程を２回行うことで全体として１４０ｎｍの膜厚の均質なＩＴＯ膜を形成することが可能である。また、ＩＴＯだけでなく、ＩＴＯとＴｉＯ、ＭｏＯ等の透明電極材料を組み合わせて画素電極を形成し、材料の相違に起因する屈折率の差、層間界面おける屈折率の差等を利用して、不必要な反射光を抑制することも可能である。
【００４７】
更に、１５０ｎｍ〜２００ｎｍの範疇にある波長の露光光線を使用してパターニングを行うと、露光光線がガラス基板自体を通過することが困難になり、より一層高精度にパターニングを行うことが可能になる。
【００４８】
以下、本発明が教示する手段を列挙する。
【００４９】
（付記１） 電気的に絶縁性の透明な基板に形成され、画素に対する電荷の充放電を制御するためのトランジスタと、
前記トランジスタに接続された画素電極と、
液晶を介して前記画素電極に対向して設けられた対向電極
を有する液晶表示パネルにおいて、
前記画素電極が、錫の添加された酸化インジウムより成る１４０ｎｍ以上の膜厚を有する透明電極であることを特徴とする液晶表示パネル。
【００５０】
（付記２） 画素電極と液晶を介して前記画素電極に対向する対向電極との間の電位差を制御することで、画素の表示状態を制御する液晶表示パネルの製造方法であって、
電気的に絶縁性の透明な基板に、画素に対する電荷の充放電を行うためのトランジスタを形成する工程と、
前記トランジスタ上に絶縁膜を形成する工程と、
前記トランジスタの電極に至るコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記コンタクトホール上に、錫の添加された酸化インジウムより成る１４０ｎｍ以上の膜厚を有する導電膜を形成する工程と、
所定の露光波長を利用するフォトリソグラフィにて、前記導電膜をパターニングすることで、前記画素電極を形成する工程
より成ることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【００５１】
（付記３） 前記導電膜が、複数の成膜工程に分けて行われることを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５２】
（付記４） 前記画素電極をパターニングするときに、少なくとも２回以上の分割照射により行うことを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５３】
（付記５） 更に、
前記導電膜をパターニングする前に、前記導電膜の全面に、前記露光光線を反射する性質を有する反射防止膜を形成する工程と、
前記導電膜をパターニングした後に、前記反射防止膜を除去する工程
を有することを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５４】
（付記６） 前記画素電極をパターニングするときに、少なくとも２回以上露光機のステージ上の基板位置を変更して露光することを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５５】
（付記７） 前記画素電極をパターニングするときに、少なくとも２回以上露光機を変更して露光することを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５６】
（付記８） 更に、
前記導電膜をパターニングする前に、絶縁性の透明な基板の裏面に、前記導電膜と同質の膜を全面に形成する工程と、
前記導電膜をエッチングする時に、前記透明な基板裏面の膜を同時に除去する工程
を有することを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５７】
（付記９） 前記画素電極が形成された後に、前記画素電極を加熱するアニール工程が行われることを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５８】
（付記１０） 前記所定の露光波長が、１５０ｎｍ〜２００ｎｍの範疇にあることを特徴とする付記２記載の製造方法。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、画素電極と、画素電極に液晶を介して対向する対向電極との間の電位差を制御することによって、画素の表示状態を制御する液晶表示パネルにおいて、透明画素電極のパターンを高精度に形成することが可能になる。更に、ＩＴＯより成る透明画素電極のパターニングにおける露光光線の不要な反射を抑制することで、透明画素電極のパターンを高精度に形成することが可能になる。
【００６０】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ステージの表面部分に関する概念図を示す。
【図２】図２は、本願実施例による液晶表示パネルの主要な製造工程図（その１）を示す。
【図３】図３は、本願実施例による液晶表示パネルの主要な製造工程図（その２）を示す。
【図４】図４は、ＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、ＩＴＯ膜の膜厚と４０５ｎｍの光線の透過率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、ＩＴＯ膜の膜厚と４３５ｎｍの光線の透過率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、露光工程における光の経路の模式図を示す。
【図８】図８は、ＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、他の実施例によるＩＴＯ膜の成膜工程を示す。
【図１０】図１０は、ＩＴＯ膜に対する露光波長と透過率の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、ガラス基板に対する露光光線の透過率を示すグラフである。
【符号の説明】
１０２ ステージ
１０４ 支持面
１０６ 凹部
１０８ ガラス基板
１１０ 反射防止膜
１１２ 凹部の角
２０２ ガラス基板
２０４ 導電膜
２０６ 感光性レジスト
２０８ 絶縁膜
２１０ アモルファスシリコン膜
２１２ 絶縁膜
２１４ ｎ＋アモルファスシリコン膜
２１６ 導電膜
２１７ ドレイン電極
２１８ 絶縁膜
２１９ ソース電極
２２０ 導電膜
２２１ 補助容量部
９０２ ガラス基板
９０４ ＩＴＯ膜
９０６ 反射防止膜
９０８ 感光性レジスト
Claims (5)
- 電気的に絶縁性の透明な基板に形成され、画素に対する電荷の充放電を制御するためのトランジスタと、
前記トランジスタに接続された画素電極と、
液晶を介して前記画素電極に対向して設けられた対向電極
を有する液晶表示パネルにおいて、
前記画素電極が、錫の添加された酸化インジウムより成る１４０ｎｍ以上の膜厚を有する透明電極であることを特徴とする液晶表示パネル。 - 画素電極と液晶を介して前記画素電極に対向する対向電極との間の電位差を制御することで、画素の表示状態を制御する液晶表示パネルの製造方法であって、
電気的に絶縁性の透明な基板に、画素に対する電荷の充放電を行うためのトランジスタを形成する工程と、
前記トランジスタ上に絶縁膜を形成する工程と、
前記トランジスタの電極に至るコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記コンタクトホール上に、錫の添加された酸化インジウムより成る１４０ｎｍ以上の膜厚を有する導電膜を形成する工程と、
所定の露光波長を利用するフォトリソグラフィにて、前記導電膜をパターニングすることで、前記画素電極を形成する工程
より成ることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。 - 前記導電膜が、複数の成膜工程に分けて行われることを特徴とする請求項２記載の製造方法。
- 更に、
前記導電膜をパターニングする前に、前記導電膜の全面に、前記露光光線を反射する性質を有する反射防止膜を形成する工程と、
前記導電膜をパターニングした後に、前記反射防止膜を除去する工程
を有することを特徴とする請求項２記載の製造方法。 - 前記画素電極が形成された後に、前記画素電極を加熱するアニール工程が行われることを特徴とする請求項２記載の製造方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012047856A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 照明器具用反射板 |
| WO2019188716A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | 株式会社カネカ | 太陽電池およびその製造方法 |
| JP7484163B2 (ja) | 2019-03-28 | 2024-05-16 | 豊田合成株式会社 | 赤外線センサ用カバー |
-
2003
- 2003-03-28 JP JP2003092861A patent/JP2004301962A/ja active Pending
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| JPWO2019188716A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2020-12-17 | 株式会社カネカ | 太陽電池およびその製造方法 |
| JP6990764B2 (ja) | 2018-03-29 | 2022-01-12 | 株式会社カネカ | 太陽電池およびその製造方法 |
| JP7484163B2 (ja) | 2019-03-28 | 2024-05-16 | 豊田合成株式会社 | 赤外線センサ用カバー |
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