JP2005085797A - 素子基板の製造方法、素子基板、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板面内で均一な特性を有する非線形素子を備えた素子基板を簡便な工程にて低コストに製造する方法を提供する。
【解決手段】 基板上に第１導電膜／絶縁膜／第２導電膜の積層構造を有する素子が形成された素子基板の製造方法において、基板１０上に金属膜１１４を形成する工程（ａ）と、前記金属膜１１４上に所定平面形状のフォトレジスト１２４を形成する工程（ｂ）と、ドライエッチング処理により前記フォトレジストを基板面方向で後退させつつ、前記金属膜１１４を選択的に除去し、下電極（第１導電膜）１１４を形成する工程（ｃ）とを含む製造方法とした。
【選択図】 図５

Description

本発明は、素子基板の製造方法、素子基板、電気光学装置、及び電子機器に関するものである。

アクティブマトリクス型液晶装置等の画素スイッチング素子として、第１導電膜／絶縁膜／第２導電膜の積層構造（ＭＩＭ構造）を有する非線形素子を用いたものが知られている。この種の液晶装置では、非線形素子の容量（素子容量）と、この非線形素子により駆動される液晶の容量との比が表示特性に大きく影響するため、前記素子の小容量化を目的として素子面積を小さくすることが種々検討されている（例えば特許文献１、２）。
特開平７−４３７４９号公報 特開昭５７−１９６５８９号公報

上記特許文献１、２に記載の技術では、素子の実効部（動作時に電荷が貫通する領域）を第１導電膜の上面、ないし側面のみに形成することで、素子間における抵抗のばらつきを抑えつつ素子面積の低減を図っている。しかしながら、これらの文献に開示された技術では、素子の小容量化による特性向上は見込めるものの、工程数が大幅に増加したり、製造時の加工ばらつきに対する許容範囲が狭くなることが予想される。例えば、特許文献１に記載の製造方法では、少なくとも下部電極を酸化する際のバリア膜として機能する樹脂膜や酸化膜、ないし金属膜を形成する工程と、これらのバリア膜を剥離する工程とが増えるため、製造容易性や製造コストの点で不利になる。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、基板面内で均一な特性を有する非線形素子を備えた素子基板を簡便な工程にて低コストに製造する方法を提供することを目的としている。

上記非線形素子の素子抵抗のばらつきについて本発明者が検討を行ったところ、第１電極膜の上面部分における素子の抵抗率は、側面における抵抗率に比して低く、さらには、上記第１電極膜の上面部分のうち、前記側面部の近傍は、中央部に比して高く、導電膜側面部と同程度の抵抗率を有していることが分かった。本発明者は、このような素子中の部位による抵抗率の差異が、第１導電膜のパターン形成時に形成したレジスト等のマスク材の残渣や洗浄工程での残渣により生じると考えた。すなわち、前記残渣が第１導電膜の上面中央部に残り易く、この残渣による絶縁膜の絶縁特性の低下によって第１導電膜上面中央部の抵抗率が低くなると考えた。
そこで本発明者は、上記第１導電膜表面の残渣を除去することで、第１導電膜表面に形成される絶縁膜の絶縁特性を均一化でき、もって非線形素子の素子抵抗のばらつきを低減できると考え、係る考察に基づき研究を重ね、本発明を完成するに至った。

本発明は、上記課題を解決するために、基板上に第１導電膜、絶縁膜及び第２導電膜の積層構造を有するスイッチング素子を具備した素子基板の製造方法であって、前記第１導電膜を形成する工程は、前記基板上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜上に所定平面形状のマスク材を形成する工程と、ドライエッチング処理により、前記マスク材を基板面方向に除去しながら前記金属膜を選択的に除去する工程とを含むことを特徴とする素子基板の製造方法を提供する。

この素子基板の製造方法において、前記金属膜を選択的に除去する工程では、前記ドライエッチング処理により、前記金属膜とともに前記マスク材の一部を除去することが好ましい。
また、この素子基板の製造方法において、前記金属膜を選択的に除去する工程では、前記マスク材の周縁部から当該マスク材を除去するとともに前記金属膜をドライエッチングすることが好ましい。

この製造方法によれば、上記第１導電膜を形成するための金属膜のパターニングにおいて、金属膜とともにマスク材を周辺部から除去しつつドライエッチング処理を行うので、得られる第１導電膜表面の大部分を、ドライエッチング処理に用いられるプラズマに曝し、清浄化することができる。これにより、第１導電膜表面の部位による抵抗率の差異を低減でき、もって均一な素子特性を備えた非線形素子を基板上に形成することができる。

ここで本製造方法の作用をより詳細に説明すると、先の課題の検討に記載したように、第１導電膜の上面のうち、側面近傍の領域ではプラズマに曝されていなくとも高い抵抗率が得られているため、マスク材縁端では剥離時の残渣が生じ難くなっていると考えられる。本製造方法では、この作用を利用し、マスク材を初期の形成領域から後退させつつドライエッチング処理を行い、形成される第１導電膜の上面の領域をなくすことで、第１導電膜上面で均一かつ高い抵抗率を得られるようにしている。これにより、素子抵抗のばらつきの主原因と考えられる低抵抗率の領域を狭小化でき、その結果、素子抵抗のばらつきを低減することができる。

素子サイズを小型化した小容量の非線形素子を製造する場合、従来では素子サイズのわずかな変動により素子抵抗がばらつくことが問題となっていたが、本製造方法では、素子サイズを小型化するほど、上記プラズマに曝されて清浄化される領域の比率が上昇するため、素子抵抗のばらつきを抑制する効果が大きくなる。従って、本製造方法は、小容量の高性能非線形素子を備えた素子基板の製造に好適な技術である。
また本製造方法は、従来の製造方法に対して何ら工程の追加を要せず、従って製造コストの上昇や工程の複雑化を伴うことなく高性能の素子基板を製造できるという利点も有している。

また本発明は、基板上に第１導電膜、絶縁膜、第２導電膜の積層構造を有するスイッチング素子を具備した素子基板の製造方法であって、前記第１導電膜を形成する工程は、前記基板上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜上に所定平面形状のマスク材を形成する工程と、前記マスク材を介して前記金属膜を選択的に除去する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記金属膜の表面をプラズマ処理する工程とを含むことを特徴とする素子基板の製造方法を提供する。

この製造方法では、第１導電膜を形成するべくパターニングした金属膜に対して、マスク材を除去した後にプラズマ処理を施すので、プラズマに曝されることで表面を清浄化された第１導電膜を得ることができる。これにより、第１導電膜表面に均一な絶縁特性を有する絶縁膜を形成することが可能になり、もって均一な素子特性を備えた非線形素子を基板上に形成することができる。特に、本製造方法では、マスク材を剥離した金属膜の全面に対してプラズマ処理を施すため、第１導電膜表面の清浄度が先に記載の製造方法に比しても高く、第１導電膜の表面領域においてより均一な抵抗率を得ることができる。
このように本製造方法によれば、従来の製造方法に対して、マスク材除去後の金属膜に対するプラズマ処理という簡便な工程を追加するのみで、基板上の非線形素子の抵抗のばらつきを大幅に低減することができる。

また本発明は、基板上に第１導電膜、絶縁膜、第２導電膜の積層構造を有するスイッチング素子を具備した素子基板の製造方法であって、前記第１導電膜を形成する工程は、前記基板上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜上に所定平面形状のマスク材を形成する工程と、ドライエッチング処理により前記マスク材を基板面方向で後退させつつ前記金属膜を選択的に除去する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記金属膜の表面をプラズマ処理する工程とを含むことを特徴とする素子基板の製造方法を提供する。

この製造方法では、マスク材を基板面方向で後退させつつドライエッチング処理することによる第１導電膜表面の清浄化と、マスク材を除去した後のプラズマ処理による第１導電膜表面の清浄化との両方を行うため、得られる第１導電膜は、表面の清浄度が最も高く、従って第１導電膜上に形成される絶縁膜の絶縁特性をより均一なものとすることができる。これにより、各非線形素子における素子抵抗のばらつきが低減され、均一な素子特性を有する非線形素子を具備した素子基板を製造することができる。

本発明の素子基板の製造方法では、前記スイッチング素子は、非線形素子であることが好ましい。

本発明の素子基板の製造方法では、前記金属膜の表面をプラズマ処理する工程は、ドライエッチング工程であることが好ましい。この製造方法によれば、金属膜をパターニングする工程にて用いるドライエッチング処理を、マスク材剥離後の金属膜に対して適用することで、上記表面のプラズマ処理を行うことができるため、製造設備の流用が容易になり、設備コスト、製造コストの上昇を抑える点で有効である。

次に、本発明の素子基板は、上記本発明の製造方法により得られたことを特徴とする。この構成によれば、基材上に形成された非線形素子の素子抵抗が均一であり、特に素子の高性能化のために素子サイズを低減した場合にも均一な素子特性が得られる素子基板が提供される。

次に、本発明の電気光学装置は、上記本発明の素子基板を備えたことを特徴とする。この構成によれば、表示の均一性に優れ、高精細表示に好適な電気光学装置が提供される。

次に、本発明の電子機器は、上記本発明の電気光学装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高精細、高コントラストの表示が可能であり、また表示の均一性に優れた高画質の表示部を備えた電子機器が提供される。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（液晶装置の構成）
図１は、本発明に係る電気光学装置の一例である液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。同図に示す液晶装置は、スイッチング素子としてＴＦＤ（Thin Film Diode）素子（二端子型非線形素子）を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置である。この液晶装置は、図示Ｘ方向に延在する複数の走査線２５と、Ｙ方向に延在する複数のデータ線１１と、走査線２５およびデータ線１１の各交差に設けられたサブ画素５０とを有する。さらに、複数の走査線２５のうち図１における上から数えて奇数本目の走査線２５（以下、単に「奇数本目の走査線」と表記する）は第１のＹドライバＩＣ４０１に接続される一方、図１における上から数えて偶数本目の走査線２５（以下、単に「偶数本目の走査線」と表記する）は第２のＹドライバＩＣ４０２に接続されている。そして、各走査線２５には、これらのＹドライバＩＣによって生成された走査信号が供給される。

尚、以下では、第１のＹドライバＩＣ４０１と第２のＹドライバＩＣ４０２とを特に区別する必要がない場合には、単に「ＹドライバＩＣ４０」と表記する。また、各データ線１１はＸドライバＩＣ４１に接続されており、このＸドライバＩＣ４１によって生成されたデータ信号が供給される。一方、マトリクス状に配列する複数のサブ画素５０の各々は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）またはＢ（青色）のいずれかの色に対応する。各サブ画素５０は、液晶表示要素５１とＴＦＤ素子１３とが直列接続された構成となっている。

次に、図２は、本実施形態に係る液晶装置を背面側（つまり観察者が位置すべき側と反対側）からみた場合の構成を示す斜視図である。なお、図２に示すように、Ｘ軸の負方向を「Ａ側」、正方向を「Ｂ側」と定める。
図２に示すように、液晶装置は、相互に対向する素子基板（支持基板）１０および対向基板（他の基板）２０がシール材３０によって貼り合わされるとともに、両基板とシール材３０とによって囲まれた領域に電気光学物質である液晶（図２においては図示が省略されている）が封入された構成となっている。シール材３０は、対向基板２０の縁辺に沿って略矩形枠状に形成されるが、液晶を封入するために一部が開口された形状となっている。このため、液晶の封入後にその開口部分が封止材３１によって封止されるようになっている。

また、シール材３０には導電性を有する多数の導通粒子が分散されている。この導通粒子は、例えば金属のメッキが施されたプラスチックの粒子や、導電性を有する樹脂の粒子であり、素子基板１０および対向基板２０の各々に形成された配線同士を導通させる機能と、両基板の間隙（セルギャップ）を一定に保つスペーサとしての機能とを兼ね備える。なお、実際には、素子基板１０および対向基板２０の外側の表面に、入射光を偏光させるための偏光板や、干渉色を補償するための位相差板などが適宜貼着される。

素子基板１０および対向基板２０は、ガラスや石英、プラスチックなどの光透過性を有する板状基材である。このうち観察側に位置する素子基板１０の内側（対向基板２０側）表面には上述した複数のデータ線１１が形成される一方、背面側に位置する対向基板２０の内側（素子基板１０側）の面上には複数の走査線２５が形成されている。また、素子基板１０は、シール材３０から外側の領域（すなわち、シール材３０および液晶と対向しない領域である。以下、「縁辺領域」と表記する）１０ａを有する。そして、縁辺領域１０ａのうちＸ方向の中央部近傍にはＸドライバＩＣ４１が、当該ＸドライバＩＣ４１を挟んで両側の位置には第１のＹドライバＩＣ４０１および第２のＹドライバＩＣ４０２が、それぞれＣＯＧ技術を用いて実装されている。すなわち、これらのドライバＩＣは、接着材中に導通粒子を分散させた異方性導電膜（Anisotropic Conductive Film；ＡＣＦ）を介して素子基板１０上に実装されている。また、縁辺領域１０ａのうち素子基板１０の縁端部近傍には複数のパッド１７が形成されるとともに、パッド１７…が形成された部分の近傍には、フレキシブル基板（図示略）の一端が接合される。このフレキシブル基板の他端には、例えば回路基板などの外部機器が接合されている。

係る構成のもと、ＸドライバＩＣ４１は、外部機器からフレキシブル基板およびパッド１７を介して入力された信号に応じてデータ信号を生成し、これをデータ線１１に対して出力する。他方、ＹドライバＩＣ４０１，４０２は、外部機器からフレキシブル基板およびパッド１７を介して入力された信号に応じて走査信号を生成して出力する。この走査信号は、素子基板１０上に形成された引廻し配線１６からシール材３０中の導通粒子を介して対向基板２０側へ伝達され、この上基板２０上の各走査線２５に与えられる。

次に、液晶装置のうち、シール材３０の内周縁によって囲まれた領域（以下、「表示領域」と表記する）内の構成を説明する。図３は、図２におけるＣ−Ｃ’線からみた断面のうち表示領域内の部分を示す図である。また、図４（ａ）は、本実施形態に係る液晶装置の１つのサブ画素領域を示す平面構成図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＴＦＤ素子１３を拡大して示す平面構成図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示すＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図である。

図３に示すように、本実施形態の液晶装置は、互いに対向して配置された素子基板１０及び対向基板２０と、これらの基板１０，２０との間に挟まれた領域内に封止された液晶３５とを備えて構成されている。同図に示す表示領域内における素子基板１０の内側（液晶３５側）表面には、マトリクス状に配列された複数の画素電極１２と、各画素電極１２の間隙部分においてＹ方向に延在する複数のデータ線１１とが形成されている。各画素電極１２は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料によって形成された平面視略矩形状の電極である。そして、各画素電極１２と、当該画素電極１２に一方の側において隣接するデータ線１１とは図示略のＴＦＤ素子を介して接続されている（図４（ａ）参照）。また、図３に示すように、データ線１１、画素電極１２およびＴＦＤ素子が形成された素子基板１０の表面は、配向膜１５１によって覆われている。この配向膜１５１は、ポリイミドなどからなる有機薄膜であり、電圧が印加されていないときの液晶３５の配向方向を規定するためのラビング処理が施されている。

ここで、図４（ａ）に示すように、素子基板１０上の要素のうちひとつのサブ画素５０に対応する領域を対向基板２０側（背面側）からみると、平面視略矩形状の画素電極１２の長辺方向に沿って延びるようにデータ線１１が形成されている。ＴＦＤ素子１３は、図４（ｂ）の拡大平面図に示すように、前記データ線１１とほぼ平行に延在する平面視矩形状の下電極（第１導電膜）１４と、この下電極１４の表面に陽極酸化によって形成された第１絶縁膜１８と、絶縁膜１８上に相互に離間して形成された第１の上電極（第２導電膜）１１ａおよび第２の上電極（第２導電膜）１９とから構成されている。前記第１の上電極１１ａは、図４（ａ）に示すように、データ線１１の一部を画素電極１２側へ延出して形成されており、第２の上電極１９は、前記下電極１４と反対側の端部で画素電極１２と一部平面的に重なってＴＦＤ素子１３と画素電極１２とを電気的に接続している。

そして、ＴＦＤ素子１３は、第１のＴＦＤ素子１３１と第２のＴＦＤ素子１３２とから構成されている。すなわち、下電極１４の平面領域において、絶縁膜１８を介して第１の上電極１１ａと対向する領域内に第１のＴＦＤ素子１３１が形成されており、絶縁膜１８を介して第２の上電極１９と対向する領域内に第２のＴＦＤ素子１３２が形成されている。

上記第２のＴＦＤ素子１３２をさらに詳細に説明すると、図４（ｃ）に示すように、素子基板１０上に形成された下地絶縁膜４と、この下地絶縁膜４上に設けられた下電極１４と、下電極１４の表面を覆う絶縁膜１８とを備えて構成されている。そして、前記絶縁膜１８を介して、第２の上電極１９と、下電極１４とが対向する領域にて金属／絶縁体／金属のサンドイッチ構造を採る結果、正負双方向のダイオードスイッチング特性を有するＴＦＤ素子１３２が構成されている。
尚、図示は省略したが、第１のＴＦＤ素子１３１は、図４（ｃ）に示す断面構造において、上電極１９に代えて第１の上電極１１ａが配置された構成を備えている。

本実施形態に係るＴＦＤ素子１３では、下電極１４上に、互いに離間されて第１のＴＦＤ素子１３１と第２のＴＦＤ素子１３２とが形成されているため、前記両ＴＦＤ素子１３１，１３２は、反対のダイオードスイッチング特性を有する。このように、ＴＦＤ素子１３は、２つのダイオードを互いに逆向きに直列接続した構成となっているため、１つのダイオードを用いた場合と比較して、電流−電圧の非線形特性が正負の双方向にわたって対称化される。
ただし、かかる非線形特性の対称性を確保するためには、第１のＴＦＤ素子１３１を構成する絶縁膜１８の厚さと、第２のＴＦＤ素子１３２を構成する絶縁膜１８の厚さとを同一の厚さにするとともに、前記絶縁膜１８を介して下電極１４と対向する領域の上電極１１ａ、１９の面積を相等しくする必要がある。本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、絶縁膜１８は下電極１４を覆って形成されているので、上電極１１ａ、１９を、同一幅に形成すれば、上記ＴＦＤ素子１３１，１３２の対称性を容易に得ることができる。

上記下電極１４は、例えばタンタル（Ｔａ）単体や、タンタルを主成分とした合金といった各種の導電性材料によって形成される。またデータ線１１（第１の上電極１１ａを含む）及び第２の上電極１９は、例えばクロム（Ｃｒ）やアルミニウム（Ａｌ）といった各種の導電性材料からなる同一の層から形成され、上記の金属材料に加え、タンタルやモリブデン（Ｍｏ）でも形成することができる。
また、下電極１４の下側に設けられた下地絶縁膜４は、例えばタンタル酸化物等により形成することができ、下電極１４を基板１０を固定するための密着層として機能させることができる。

一方、図３に示すように、対向基板２０の面上には、反射層２１、カラーフィルタ２２、遮光層２３、オーバーコート層２４、複数の走査線２５および配向膜２６が形成されている。
反射層２１は、例えばアルミニウムや銀といった光反射性を有する金属によって形成された薄膜である。観察側から液晶装置に入射した光は、この反射層２１の表面において反射されて観察側に出射され、これによりいわゆる反射型表示が実現される。ここで、図３に示すように、対向基板２０の内側表面のうち反射層２１によって覆われた領域は、多数の微細な凹凸が形成された粗面となっている。したがって、かかる粗面を覆うように薄膜状に形成された反射層２１の表面には、当該粗面を反映した微細な凹凸（すなわち散乱構造）が形成される。この結果、観察側からの入射光は、反射層２１の表面において適度に散乱した状態で反射するされ、反射層２１表面における鏡面反射を回避して広い視野角が実現される。また、図４（ａ）に示した画素電極１２の平面領域内に部分的に反射層２１が形成されない開口領域を設けるならば、係る開口領域を介した透過表示が可能になり、半透過反射型の液晶装置を構成することができる。
尚、図３では、基板２０表面に凹凸形状が直接形成されている場合を図示しているが、反射層２１に散乱機能を付与するための構造は本実施形態で挙げた例に限定されず、例えば、基板２０上に樹脂膜を形成し、その表面に凹凸を形成したものや、反射層２１上に光散乱性を有する光学素子（屈折率の異なる材料どうしを混練硬化した樹脂膜等）を設けたものも適用できるのは勿論である。

カラーフィルタ２２は、各サブ画素５０に対応して反射層２１の面上に形成された樹脂層であり、染料や顔料によってＲ（赤色）、Ｇ（緑色）またはＢ（青色）のうちのいずれかに着色されている。そして、相互に異なる色に対応した３つのサブ画素５０によって、表示画像の画素（ドット）が構成される。遮光層２３は、素子基板１０上にマトリクス状に配列された画素電極１２の間隙部分に対応して格子状に形成され、各画素電極１２同士の隙間を遮光する役割を担っている。
本実施形態における遮光層２３は、図３に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分のカラーフィルタ２２が積層された構成を有するものである。オーバーコート層２４は、カラーフィルタ２２および遮光層２３によって形成された凹凸を平坦化するための層であり、例えばエポキシ系やアクリル系などの樹脂材料によって形成される。

走査線２５は、オーバーコート層２４の面上に、ＩＴＯなどの透明導電材料によって形成された帯状の電極である。各走査線２５は、素子基板１０上においてＸ方向に列をなす複数の画素電極１２と対向するように図示Ｘ方向に延在して形成される。そして、画素電極１２と、これに対向する走査線２５と、両者によって挟まれた液晶３５とによって、図１に示した液晶表示要素５１が構成される。
すなわち、走査線２５に走査信号を供給するとともに、データ線１１にデータ信号を供給することによってＴＦＤ素子１３にしきい値以上の電圧を印加すると、当該ＴＦＤ素子１３はオン状態となる。そしてこの結果、ＴＦＤ素子１３に接続された液晶表示要素５１に電荷が蓄積され、液晶３５の配向方向が変化する。こうしてサブ画素５０ごとに液晶３５の配向方向を変化させることにより、所望の表示を行なうようになっている。一方、電荷が蓄積された後に当該ＴＦＤ素子１３をオフ状態としても液晶表示要素５１における電荷の蓄積は維持される。また、複数の走査線２５が形成されたオーバーコート層２４の表面は、素子基板１０上の配向膜１５１と同様の配向膜２６によって覆われている。

上記構成を備えた本実施形態の液晶装置は、後述の製造方法により製造できる本発明に係る素子基板を備えたものであり、その画素スイッチング素子として備えられた複数のＴＦＤ素子１３が均一な素子特性を備えて形成されている。従って、サブ画素５０の表示特性が均一なものとなり、高画質の表示を得ることができるようになっている。

（素子基板の製造方法）
次に、素子基板の製造方法を図面を参照して説明する。
本発明に係る製造方法によれば、上記実施形態に係るＴＦＤ素子１３を正確に形成することができ、画素の高精細化に伴い素子面積を縮小した場合にも、素子特性にばらつきを生じることがなく、高精細の電気光学装置に用いて好適な素子基板を製造することができる。以下、本発明に係る素子基板の製造方法、及びこの素子基板を備えた先の実施形態の液晶装置を製造する方法を、図５ないし図７を参照して説明する。

＜第１の製造方法＞
図５は、本実施形態に係る素子基板の第１の製造方法による製造工程を示す断面工程図である。
まず、図５（ａ）に示すように、ガラスやプラスチック等の透光性を有する支持基板１０を用意する。この支持基板１０は、本実施形態に係る各工程を経て図２ないし図４に示す素子基板１０を成すべきものである。そして、支持基板１０上に、タンタル酸化物からなる下地絶縁膜４と、タンタルからなる金属膜１１４とを順に積層形成する。

次いで、図５（ｂ）に示すように、金属膜１１４上の所定位置に、フォトレジスト（マスク材）１２４を形成し、このフォトレジスト１２４をマスクにしてドライエッチングを行うことにより、マスク材１２４の形成領域以外の金属膜１１４を選択的に除去し、図５（ｃ）に示すような島状の下電極（第１導電膜）１４を得る。
本実施形態の製造方法では、上記ドライエッチング処理に際して、フォトレジスト１２４を支持基板１０の面方向に後退させつつ金属膜１１４をその膜厚方向に除去できるエッチング条件で金属膜１１４のパターニングを行う。すなわち、フォトレジスト１２４を周縁部から除去しながら金属膜１１４のエッチングを行うことで、得られる下電極１４の側面１４ｂのテーパー角度をある程度浅くし、下電極１４の上面１４ａを狭くする。

その後、上記支持基板１０上の下電極膜１４の表面に、ＨＰＡ（高圧アニール）処理等の熱酸化や、陽極酸化によって、図４（ｃ）に示した絶縁膜１８を形成する。本実施形態では下電極１４がタンタルからなるものであるので、前記絶縁膜１８は酸化タンタルである。

続いて、下電極１４上の絶縁膜１８を一部覆うように、クロムからなる配線パターンを形成することで、図４（ｃ）に示した上電極１９を形成することで、上記実施形態のＴＦＤ素子１３２が得られる。また実際には、係る上電極１９のパターン形成に際して、データ線１１も同時にパターン形成される。
次いで、図４（ａ）に示したように、第２の上電極１９の一端側（下電極１４と反対側）に一部乗り上げるようにＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極１２を形成し、これらの構成部材を覆う配向膜１５１を成膜すれば、図２に示した素子基板１０が得られる。これらの上電極１９，１１ａ、及びデータ線１１の形成に際しては、スパッタ法等の成膜法により金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする方法を適用することができる。

そして、上記本実施形態の製造方法による製造工程を経て得られた素子基板１０を、図２に示すように、別途公知の製造方法により作製された対向基板２０と、シール材３０を介して貼り合わせ、シール材３０と前記両基板１０，２０とに挟まれる空間に液晶を封止することで、先の実施形態の液晶装置が得られる。

本実施形態に係る製造方法では、金属膜１１４をパターニングして下電極１４を形成するに際して、金属膜１１４とともにフォトレジスト１２４の一部を除去しながらドライエッチング処理を行うので、得られる下電極１４は、その表面の大部分がプラズマに曝されて清浄化されたものとなる。先に記載の本発明者による検討では、フォトレジスト１２４が被覆されている領域であっても、下電極１４の側面１４ｂの近傍では、高い素子抵抗が得られることが確認されており、上記製造方法を採用することで下電極１４上面のうちフォトレジスト１２４に被覆されていた領域を狭くでき、その結果、下電極１４の表面領域で均一な素子抵抗を有するＴＦＤ素子１３を形成することができる。これにより、各ＴＦＤ素子１３の素子抵抗のばらつきが抑えられ、表示特性の均一な素子基板１０を得ることができる。

特に、表示の高精細化、高画質化を目的として素子サイズを縮小した場合には、従来は素子サイズのわずかな変化により素子抵抗が大きく変化することが問題となっていたが、本製造方法では、素子サイズを小さくするほど下電極１４表面の清浄効果が大きくなり、均一な素子抵抗を有するＴＦＤ素子１３を形成することができるため、高精細の電気光学装置に用いて好適な素子基板の製造に極めて有効な製造方法である。

さらに、本実施形態の製造方法では、従来の製造方法に比して工程数を増加させることなく、また工程を複雑にすることもなく上記素子特性の均一化を実現することができるため、製造工程の移行を製造コストの上昇を伴うことなく容易に行うことができるという利点が得られる。

また本実施形態の製造方法は、熱エネルギにより金属膜表面を酸化させる熱酸化法により絶縁膜１８を形成する製造方法に用いるとより効果的である。熱酸化により形成した酸化膜は、欠陥が少ないことからトランジスタ素子のゲート絶縁膜等に好適に用いられているが、係る技術を非線形素子の絶縁膜に応用すると、陽極酸化により形成した絶縁膜に比して漏れ電流が大きくなるとともに、素子抵抗が大きくばらつくという問題を有していた。

＜第２の製造方法＞
図６は、本発明に係る素子基板の第２の製造方法による製造工程を示す断面工程図である。
まず、図６（ａ）に示すように、支持基板１０を用意する。この支持基板１０は、本実施形態に係る各工程を経て図２ないし図４に示す素子基板１０を成すべきものである。そして、支持基板１０上に、タンタル酸化物からなる下地絶縁膜４と、タンタルからなる金属膜１１４とを順に積層形成する。

次いで、図６（ｂ）に示すように、金属膜１１４上の所定位置に、フォトレジスト（マスク材）１２４を形成し、このフォトレジスト１２４をマスクにしてドライエッチングを行うことにより、マスク材１２４の形成領域以外の金属膜１１４を選択的に除去し、図６（ｃ）に示すような島状の金属膜１１４ａを得る。
本実施形態の製造方法では、上記ドライエッチング処理に際して、先の第１の製造方法とは異なり、フォトレジスト１２４をほぼ残した状態で金属膜１１４をその膜厚方向に部分的に除去する。

そして、図６（ｄ）に示すように、フォトレジスト１２４を剥離した後、金属膜１１４ａに対して再度ドライエッチング処理を行う。このドライエッチング処理は、図６（ｂ）に示したドライエッチング処理と同様の方法で行うことができるが、金属膜の除去を目的として行うのではなく、金属膜１１４ａの上面に付着したフォトレジスト１２４の残渣や、レジスト剥離後の洗浄工程での残渣を除去し、金属膜１１４ａ表面を清浄化する目的で行う。
このようにして、図６（ｅ）に示す下電極１４が得られる。その後、上記支持基板１０上の下電極膜１４の表面に、ＨＰＡ（高圧アニール）処理等の熱酸化や、陽極酸化によって、図４（ｃ）に示した絶縁膜１８を形成する。

続いて、先の第１の製造方法と同様に、図４（ｃ）に示した上電極１９を形成することで、上記実施形態のＴＦＤ素子１３２が得られる。また実際には、係る上電極１９のパターン形成に際して、データ線１１も同時にパターン形成される。そして、図４（ａ）に示したように、第２の上電極１９の一端側（下電極１４と反対側）に一部乗り上げるようにＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極１２を形成し、これらの構成部材を覆う配向膜１５１を成膜すれば、図２に示した素子基板１０が得られる。

その後、上記本実施形態の製造方法による製造工程を経て得られた素子基板１０を、図２に示すように、別途公知の製造方法により作製された対向基板２０と、シール材３０を介して貼り合わせ、シール材３０と前記両基板１０，２０とに挟まれる空間に液晶を封止することで、先の実施形態の液晶装置が得られる。

本実施形態の製造方法では、金属膜１１４をパターニングして下電極１４を形成するに際して、所定形状にパターニングした金属膜１１４ａに対して、再度ドライエッチング処理を行うので、得られた下電極１４表面がプラズマに曝されることにより清浄化され、その結果、下電極１４の表面領域で均一な素子抵抗を有するＴＦＤ素子１３を形成することができる。これにより、素子基板１０の面内でＴＦＤ素子の素子抵抗を均一化することができ、表示特性の均一な素子基板１０を得ることができる。本実施形態の場合、レジスト剥離後の金属膜１１４ａに対してドライエッチング処理（プラズマ処理）を行うため、先の第１の製造方法に比しても、金属膜表面の清浄効果が大きく、従来の製造方法に対して、レジスト剥離後にドライエッチング処理を行うという極めて簡便な工程を追加するのみで、素子抵抗のばらつきを大きく低減する効果を得ることができる。
また本実施形態の製造方法も、表示の高精細化、高画質化を目的として素子サイズを縮小した場合に、素子特性の均一性を高める点で極めて有効な製造方法である。

尚、本実施形態では、レジスト剥離後の金属膜１１４ａに対するプラズマ処理として、金属膜１１４をパターニングする工程と同様のドライエッチング処理を施す場合を説明したが、金属膜１１４ａ表面の清浄化を達成できる方法であれば、適宜異なるプラズマ処理を用いることが可能である。

＜第３の製造方法＞
図７は、本発明に係る素子基板の第３の製造方法による製造工程を示す断面工程図である。
まず、図７（ａ）に示すように、支持基板１０を用意する。この支持基板１０は、本実施形態に係る各工程を経て図２ないし図４に示す素子基板１０を成すべきものである。そして、支持基板１０上に、タンタル酸化物からなる下地絶縁膜４と、タンタルからなる金属膜１１４とを順に積層形成する。

次いで、図７（ｂ）に示すように、金属膜１１４上の所定位置に、フォトレジスト（マスク材）１２４を形成し、このフォトレジスト１２４をマスクにしてドライエッチングを行うことにより、マスク材１２４の形成領域以外の金属膜１１４を選択的に除去し、図７（ｃ）に示すような島状の金属膜１１４ａを得る。
本実施形態の製造方法では、上記ドライエッチング処理に際して、先の第１の製造方法と同様に、フォトレジスト１２４を基板面方向で後退させつつ金属膜１１４をその膜厚方向に部分的に除去し、比較的浅いテーパー角度の側面１１４ｂを形成する。

その後、図７（ｄ）に示すように、フォトレジスト１２４を剥離した後、金属膜１１４ａに対して再度ドライエッチング処理を行う。このドライエッチング処理も、先の第２の製造方法と同様、金属膜１１４ａの上面に付着したフォトレジスト１２４の残渣や、レジスト剥離後の洗浄工程での残渣を除去し、金属膜１１４ａ表面を清浄化する目的で行う。
このようにして、図７（ｅ）に示す下電極１４が得られる。その後、上記支持基板１０上の下電極膜１４の表面に、ＨＰＡ（高圧アニール）処理等の熱酸化や、陽極酸化によって、図４（ｃ）に示した絶縁膜１８を形成する。

続いて、先の第１の製造方法と同様に、図４（ｃ）に示した上電極１９を形成することで、上記実施形態のＴＦＤ素子１３２が得られる。また実際には、係る上電極１９のパターン形成に際して、データ線１１も同時にパターン形成される。そして、図４（ａ）に示したように、第２の上電極１９の一端側（下電極１４と反対側）に一部乗り上げるようにＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極１２を形成し、これらの構成部材を覆う配向膜１５１を成膜すれば、図２に示した素子基板１０が得られる。

その後、上記本実施形態の製造方法による製造工程を経て得られた素子基板１０を、図２に示すように、別途公知の製造方法により作製された対向基板２０と、シール材３０を介して貼り合わせ、シール材３０と前記両基板１０，２０とに挟まれる空間に液晶を封止することで、先の実施形態の液晶装置が得られる。

本実施形態に係る製造方法では、金属膜１１４をパターニングして下電極１４を形成するに際して、まず、金属膜１１４を、フォトレジスト１２４を基板面方向で後退させつつ金属膜１１４を部分的に除去するドライエッチング処理により所定形状にパターニングすることで金属膜１１４ａを形成し、さらに、得られた金属膜１１４ａに対して再度ドライエッチング処理を行うので、金属膜１１４ａはパターニング時にプラズマに曝されて清浄化されるのに加え、２回目のドライエッチング処理によりさらに表面を清浄化される。その結果、下電極１４の表面領域で均一な素子抵抗を有するＴＦＤ素子１３を作製することができる。これにより、素子基板１０の面内でＴＦＤ素子の素子抵抗が均一化され、表示特性の均一な素子基板１０を得ることができる。
従って本実施形態の製造方法は、従来の製造方法に対して、レジスト剥離後の金属膜１１４ａに対してドライエッチング処理を行うという極めて簡便な工程を追加するのみで、素子抵抗のばらつきを大幅に低減することができ、特に素子サイズの縮小により素子抵抗がばらつき易くなる高精細の電気光学装置用途の素子基板製造に好適な製造方法である。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子（三端子型のスイッチング素子）を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置にも適宜適用することは可能である。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ、本発明の素子基板、及びその製造方法は、液晶装置に限らない種々の電気光学装置、及びその製造方法に適用することができる。例えば、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置、電気泳動装置、プラズマ発光や電子放出による蛍光等を用いた装置（例えば、ＰＤＰ、ＦＥＤ，ＳＥＤ）や、それらの製造方法等に好適に用いることができる。

（電子機器）
図８は、本発明に係る電気光学装置を携帯電話機の表示部に適用した例を示す斜視構成図である。同図に示すように、携帯電話機１３００は、上記実施形態の液晶装置（電気光学装置）を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。
上記実施の形態の液晶装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高精細、高コントラストであり、輝度が均一で高画質の表示を提供することができる。

図１は、実施形態に係る液晶装置の回路ブロック図。 図２は、同、外観を示す斜視構成図。 図３は、図２のＣ−Ｃ’線に沿う断面構成図。 図４（ａ）は、同液晶装置の画素領域の平面構成図、（ｂ）はＴＦＤ素子の拡大平面図、（ｃ）は、（ｂ）のＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図。 図５は、実施形態に係る第１の製造方法の断面工程図。 図６は、実施形態に係る第２の製造方法の断面工程図。 図７は、実施形態に係る第３の製造方法の断面工程図。 図８は、実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視構成図。

符号の説明

１０…素子基板、１１…データ線、１２…画素電極、１３…ＴＦＤ素子（二端子型非線形素子）、１４…下電極（第１導電膜）、１８…絶縁膜、１１ａ…第１の上電極（第２導電膜）、１９…第２の上電極（第２導電膜）、２０…対向基板、１１４…金属膜、１１４ａ…金属膜

Claims (10)

1. 基板上に第１導電膜、絶縁膜及び第２導電膜の積層構造を有するスイッチング素子を具備した素子基板の製造方法であって、
   前記第１導電膜を形成する工程は、
   前記基板上に金属膜を形成する工程と、
   前記金属膜上に所定平面形状のマスク材を形成する工程と、
   ドライエッチング処理により、前記マスク材を基板面方向に除去しながら前記金属膜を選択的に除去する工程と
   を含むことを特徴とする素子基板の製造方法。
2. 前記金属膜を選択的に除去する工程では、前記ドライエッチング処理により、前記金属膜とともに前記マスク材の一部を除去することを特徴とする請求項１に記載の素子基板の製造方法。
3. 前記金属膜を選択的に除去する工程では、前記マスク材の周縁部から当該マスク材を除去するとともに前記金属膜をドライエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の素子基板の製造方法。
4. 基板上に第１導電膜、絶縁膜、第２導電膜の積層構造を有するスイッチング素子を具備した素子基板の製造方法であって、
   前記第１導電膜を形成する工程は、
   前記基板上に金属膜を形成する工程と、
   前記金属膜上に所定平面形状のマスク材を形成する工程と、
   前記マスク材を介して前記金属膜を選択的に除去する工程と、
   前記マスク材を除去する工程と、
   前記金属膜の表面をプラズマ処理する工程と
   を含むことを特徴とする素子基板の製造方法。
5. 基板上に第１導電膜、絶縁膜、第２導電膜の積層構造を有するスイッチング素子を具備した素子基板の製造方法であって、
   前記第１導電膜を形成する工程は、
   前記基板上に金属膜を形成する工程と、
   前記金属膜上に所定平面形状のマスク材を形成する工程と、
   ドライエッチング処理により前記マスク材を基板面方向で後退させつつ前記金属膜を選択的に除去する工程と、
   前記マスク材を除去する工程と、
   前記金属膜の表面をプラズマ処理する工程と
   を含むことを特徴とする素子基板の製造方法。
6. 前記スイッチング素子は、非線形素子であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の素子基板の製造方法。
7. 前記金属膜の表面をプラズマ処理する工程は、ドライエッチング工程であることを特徴とする請求項４又は５に記載の素子基板の製造方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の製造方法により得られたことを特徴とする素子基板。
9. 請求項８に記載の素子基板を備えたことを特徴とする電気光学装置。
10. 請求項９に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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