JP3915311B2

JP3915311B2 - 液晶装置の製造方法

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Publication number: JP3915311B2
Application number: JP9903899A
Authority: JP
Inventors: 秀昭直野; 善夫山口; 哲也大構; 千浩田中; 昌樹小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2019-04-06
Also published as: JP2000290784A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜の形成方法および液晶装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、導電性薄膜のスパッタリング中に基板へダメージが生じるのを防止できる薄膜の形成方法および液晶装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶装置としてはアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルとパッシブマトリクス方式の液晶表示パネルが知られている。アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルは、基板面にマトリクス状に配列された複数の画素電極のそれぞれにスイッチング素子が設けられている素子基板と、カラーフィルタなどが形成されている対向基板と、これら両基板間に充填された液晶と、から主に構成されている。
【０００３】
上記したスイッチング素子としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などの３端子型非線形素子と、薄膜ダイオード（ＴＦＤ：Thin Film Diode）などの２端子型非線形素子とがある。３端子型非線形素子である薄膜トランジスタを備えた液晶表示パネルでは、素子基板（ＴＦＴ基板）面に、走査電極としてのゲートラインと信号電極としてのソースラインとの交差部分が、各画素毎にある。これに対して、２端子型非線形素子である薄膜ダイオードを備えた液晶装置では、同一基板上で配線の交差部分がないため、配線間の短絡不良が原理的に発生しにくいという利点がある。加えて、２端子型非線形素子である薄膜ダイオードを備えた液晶装置では、上記したように配線の交差部分がなく構成が簡単であるため、薄膜形成工程、フォトリソグラフィー工程、およびエッチング工程などの工程数が少ないという利点がある。
【０００４】
以下、薄膜ダイオードを備えた液晶表示パネルの素子基板側の製造方法を、主に成膜工程に着目して説明する。
【０００５】
まず、図９（Ａ）および図１０に示すように、搬送用トレイ（搬送用枠）１で、ガラスからなる母基板２を保持する。なお、この方法は、素子基板を複数枚分、一括して製造する方法である。したがって、母基板２は素子基板を複数枚とれる大きさに設定されている。また、搬送用トレイ１は、図１０に示すように、母基板２を取り囲む枠形状のものである。この搬送用トレイ１は、母基板２の周縁部を保持するクランプ３を備えている。クランプ３は、母基板２の裏面周縁の所定箇所に当接する可動式の保持板３１と、この保持板３１に対応した位置に設けられ母基板２の表面周縁に係当する係当部３２とを備える。また、係当部３２は母基板２の表面に対向する爪部３２Ａと、この爪部３２Ａの下面の中間部から垂下するように形成された係当突起３２Ｂと、からなる。図９（Ａ）は母基板２をクランプ３で保持した部分の断面図であり、図１０は母基板２を搬送用トレイ１に保持した状態を示す平面図である。
【０００６】
次に、搬送用トレイ１で保持された母基板２を、図示しないスパッタ装置の成膜チャンバ内に搬送した後、図９（Ｂ）に示すように母基板２の表面へ例えば酸化タンタルを堆積させて絶縁膜４を全面に亙って形成する。次いで、同図に示すように、例えばタンタルなどからなる第１金属膜５を同じくスパッタリングにより成膜する。その後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて第１金属膜５が所定のパターンになるように形成する。
【０００７】
続いて、母基板２から搬送用トレイ１を取り外した後、母基板２を陽極酸化槽に入れ、第１金属膜５に陽極酸化を施す。この結果、第１金属膜５の表面に酸化膜５Ａが形成される。その後、再度、母基板２を搬送用トレイ１で保持し、スパッタ装置の成膜チャンバ内に配置し、例えばクロム、アルミニウムなどからなる第２金属膜６をスパッタリングにより成膜する。次に、第２金属膜６をフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングする。上記した工程を経て、図示しない、走査電極や薄膜ダイオードや外部端子などが形成される。この他の工程としては、画素電極の形成工程などがある。
【０００８】
このような成膜・パターニング工程を経て素子基板側が製造されるわけであるが、上記した陽極酸化を第１金属膜５に施す都合上、母基板２上にパターニングされた第１金属膜５は電気的にすべて接続されている必要がある。このため、図１１に示すように、母基板２のそれぞれの素子基板領域２１に形成された走査電極や外部端子の基礎となる第１金属膜５の全ては、それぞれの領域２１の周縁および母基板２の周縁に形成された枠パターン７Ａ、７Ｂに接続されている。図１１中、一点鎖線Ｌｃは母基板２に含まれる１つの素子基板を分断するための分断予定線を示している。図１１は、母基板２が６つの素子基板領域２１を有している例を示しているが、他の素子基板領域においても同様の分断予定線が設定されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した液晶表示パネルの製造方法においては、第１金属膜５を陽極酸化した後、再度母基板２を搬送用トレイ１で保持する際に、クランプ３と母基板２との間で位置ずれが生じ易いという問題があった。この位置ずれは、図１０に示すｘ方向、ｙ方向のいずれにも生じる。これは、枠状の搬送用トレイ１に母基板２を嵌め込む必要上、搬送用トレイ１の大きさに余裕度を持たせているからである。このような位置ずれが生じると、搬送用トレイ１全体ではクランプ３と第１金属膜５とが近接する部分ができる。
【００１０】
このようにクランプ３と第１金属５とが近接している状態で、第２金属膜６をスパッタリングにて成膜した場合、図９（Ｃ）スパッタリングに伴って母基板２側に帯電が起こり、第１金属膜５とこれに近接するクランプ（係当突起３２Ｂ）３との間で異常放電が発生する。このような異常放電が起こると、母基板２の周縁における、クランプ３で保持されていた部分（図１１中、符号２２で示す）のガラスに、クラックなどの損傷が発生する。
【００１１】
このように母基板２の周縁にクラックが生じた場合、搬送工程の際に、またはフォトリソグラフィー工程におけるレジストのスピンコーティングなどの際に、母基板２に割れが生じるという問題が起きる。さらに、その他の工程においても、母基板２に応力や振動がかかる場合には、母基板２の周縁から割れが発生するという問題が起きる。
【００１２】
この発明が解決しようとする課題は、基板と搬送用トレイとの間の異常放電の発生を抑制して、基板に割れが発生するのを防止できる、薄膜の形成方法および液晶装置の製造方法を得ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を備えた液晶装置の製造方法であって、前記基板に第１の導電膜を形成した後、前記基板の周縁部を導電性を有する把持部材により保持した状態で、前記第１の導電膜の上に、直接的または間接的に第２の導電膜を堆積させる工程を備え、前記第２の導電膜を堆積させる前に、前記第１の導電膜にエッチングを施して当該第１の導電膜のエッジ部を前記把持部材が当接する位置から後退させ、前記把持部材は前記基板に当接する突起と、前記突起の上部にオーバーハングするように設けられた爪部とを有し、前記第２の導電膜を堆積させる工程において、前記第２の導電膜の前記突起の近傍に位置するエッジ部を、前記突起と離間させることを特徴とする。
【００１４】
このような構成の本発明によれば、第１の導電膜のエッジ部が把持部材が当接する位置から後退した位置に形成されるため、第２の導電膜を堆積させる際に、基板側に帯電が生じても、第１の導電膜のエッジ部と把持部材との間で異常放電が発生するのを抑制することができる。このため、基板の周縁部にクラックなどの損傷が発生するのを防止できる。
【００１５】
また、本発明は、第１の導電膜の把持部材の近傍に位置するエッジ部が、少なくとも、把持部材と基板と間の相対的な最大位置ずれ寸法だけ後退されることが好ましい。
【００１６】
このような構成の本発明によれば、第１の導電膜を堆積させた後、一旦把持部材を取り外し、再度把持部材を取り付けて第２の導電膜を堆積する際に、基板に対して把持部材が相対的にずれていても第１の導電膜のエッジ部から把持部材に対して異常放電が起こるのを抑制することができる。
【００１７】
さらに、本発明は、第２の導電膜が、スパッタ法にて形成される場合に適用することができる。スパッタ法の場合、基板に対してチャージアップが発生し易くなるが、第１の導電膜のエッジ部から把持部材への異常放電を防止することにより、薄膜形成の歩留まりを向上することができる。
【００１８】
また、本発明は、第２の導電膜が、プラズマＣＶＤ法にて形成される場合にも適用することができる。
【００１９】
このような構成の本発明によれば、基板に対してチャージアップが発生するプラズマＣＶＤ法による成膜においても、異常放電を防止して基板にクラックなどの損傷が発生するのを防止することができる。
【００２０】
さらに、本発明は、把持部材が、基板を保持する搬送用トレイに設けられている場合に適用される。このように、基板を搬送時に搬送用トレイが保護する場合に、第２の導電膜の堆積の際の基板側のチャージアップによる異常放電を防止することができる。
【００２１】
本発明は、相対向する基板のうち、一方の基板の対向内側面に、第１の導電膜／絶縁膜／第２の導電膜からなる２端子型非線形素子を備える液晶装置の製造方法であって、一方の基板の周縁部を搬送用トレイの把持部で保持した状態で、第１の導電膜を堆積させた後、第１の導電膜のエッジ部が把持部から後退するようにパターニングし、その後、絶縁膜を形成し、次いで第２の導電膜を、基板が前記搬送用トレイの前記把持部で保持された状態で堆積することを特徴とする。
【００２２】
このような構成の本発明では、２端子非線形素子をスイッチング素子として備えるアクティブマトリクス方式の液晶装置における素子基板側に、異常放電によるクラックなどの損傷が発生するのを防止することができる。このため、液晶装置の歩留まりを向上することができる。
【００２３】
また、本発明は、一方の基板の周縁部に堆積された第１の導電膜が、絶縁膜を陽極酸化により形成するための枠状電極である場合に適用される。このような構成の本発明では、素子基板側の２端子非線形素子の第１の導電膜／絶縁膜／第２の導電膜の構造を形成するに際し、基板の周縁部に形成する陽極酸化用の枠電極に起因して、第１の導電膜と搬送用トレイの把持部との間の異常放電の発生を抑制することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る薄膜の形成方法および液晶装置の製造方法の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。本実施形態は、２端子型非線形素子としてのＴＦＤ素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルの製造において、本発明を適用した例である。
【００２５】
まず、素子基板側の製造工程について説明する。図１および図２に示すように、ガラスからなる基板１００を搬送用トレイ２００に保持する。この基板２００は、複数の素子基板に分断できる、所謂多面取り用の基板である。なお、図１は基板１００を搬送用トレイ２００で保持した部分の断面図、図２は基板１００を搬送用トレイ２００に保持した状態を示す平面図である。
【００２６】
図１および図２に示すように、搬送用トレイ２００は、基板１００の周縁部を保持するクランプ２１０を備えている。クランプ２１０は、基板１００の裏面周縁の所定箇所に当接する可動式の保持板２１１と、この保持板２１１に対応した位置に設けられ、基板１００の表面周縁に係当する係当部２１２と、を備える。この係当部２１２は、基板１００の表面に対向する爪部２１２Ａと、この爪部２１２Ａの下面の中間部から垂下するように形成された係当突起２１２Ｂと、からなる。爪部２１２Ａは、係当突起２１２Ｂの上部を覆うようにオーバーハングした断面形状を有する。
【００２７】
次に、基板１００を搬送用トレイ２００で保持した状態で、図示しないスパッタ装置の成膜チャンバ内に搬送した後、図３に示すように基板１００の表面へ例えば酸化タンタルを堆積させて絶縁膜１１０を全面に亙って形成する。続いて、同図に示すように、例えばタンタルからなる第１金属膜１２０を同じくスパッタリングにより成膜する。
【００２８】
その後、基板１００を搬送用トレイ２００とともにスパッタ装置の成膜チャンバから搬出して、搬送用トレイ２００を取り外す。次に、フォトリソグラフィー技術を用いて、後述するようなパターンになるように、基板１００の表面にフォトレジストをパターニングする。
【００２９】
以下、フォトレジストパターンについて説明する。本実施形態では、周知の素子基板の製造方法と同様に、第１金属膜１２０が、走査電極や薄膜ダイオードや外部端子の基礎となるようにフォトレジストパターン（詳細なパターンの説明を省略する）を形成する。さらに、本実施形態では、図４に示すように、基板１００の表面周縁部のクランプ２１０で保持される部分に独特のフォトレジストパターンを形成する。
【００３０】
なお、図４は、フォトレジスト１３０がパターニングされた基板１００の表面周縁部（クランプ２１０で保持される部分）示す平面図である。同図に示すように、クランプ２１０で保持されていた基板１００の周縁部において、上方にクランプ２１０の爪部２１２Ａが位置した部分の基板１００の表面は爪部２１２Ａの形状（矩形状）の露出部分１００ａとなっている。また、基板１００の周縁部分における、露出部分１００ａの回りには、第１金属膜１２０（およびその下地である絶縁膜１１０）が形成されている。ここで説明した露出部分１００ａの回りの第１金属１２０とは、上記した従来の技術の説明で用いた図１１に示した枠パターン７Ｂに相当する。
【００３１】
ここで、本実施形態の薄膜の形成方法および液晶表示パネルの製造方法の特徴であるフォトレジストパターンについてさらに具体的に説明すると、図４に示すように、前述の露出部分１００ａから所定の距離（Ｌｘ、Ｌｙ）後退した位置にパターンのエッジが形成されるようにフォトレジスト１３０をパターニングしている。言い換えると、露出部分１００ａとこれを取り囲む第１金属膜１２０の部分がフォトレジスト１３０から露出するようになっている。また、上記した距離Ｌｘ、Ｌｙは、搬送用トレイ２００に対して基板１００がｘ方向、ｙ方向（図１０参照）にずれる最大位置ずれ量を加味して設定されている。すなわち、搬送用トレイ２００に対して基板１００が位置ずれを起こして保持された場合に、搬送用トレイ２００のクランプ２１０の係当突起２１２Ｂと第１金属膜１２０とが、異常放電を回避できる距離Ｌｘ、Ｌｙに設定されている。本実施形態では、クランプ２１０において係当突起２１２Ｂに対しする爪部２１２Ａのオーバーハングしている寸法を勘案して、距離Ｌｙ＞距離Ｌｘに設定されている。
【００３２】
次に、このようなフォトレジスト１３０をエッチングマスクとして、基板１００をドライエッチング技術またはウェットエッチング技術を用いて第１金属膜１２０のパターニングを行う。本実施形態では、図５に示すように、異方性ドライエッチングとして例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いてパターニングを行う。この結果、第１金属膜１２０は、走査電極、薄膜ダイオード、外部端子、ならびに陽極酸化用端子などの基礎となるようにパターニングされるとともに、クランプ２１０近傍のエッジ部はクランプ２１０から離れて形成される。
【００３３】
その後、フォトレジスト１３０を剥離し、基板１００を図示しない陽極酸化槽に入れて第１金属膜１２０の表面に陽極酸化膜１２０Ａを形成する。次に、陽極酸化を施した後、図６に示すように、再度、基板１００を搬送用トレイ２００に保持させる。このとき、上記したように、搬送用トレイ２００に基板１００を装着し易いように搬送用トレイ２００が余裕度を有するように大きめに設定されているため、クランプ２１０で挟持される基板１００の周縁部分は、図１および図３に示した挟持状態と同一ではなく、係当突起２１２Ｂに対してｘ方向、ｙ方向にずれが生じる場合が多くなる。図６は、基板１００の周縁部分が、クランプ２１０の係当突起２１２Ｂと保持板２１１との間の奥まで挿入されて挟持されている状態を示している。
【００３４】
このように搬送用トレイ２００に保持された基板１００を、再度、スパッタ装置の成膜チャンバ内に搬入・配置する。そして、図７に示すように、例えばクロム、アルミニウムなどからなる第２金属膜１４０を基板１００の表面にスパッタリングにより成膜する。このとき、基板１００の周縁に形成された第１金属膜１２０の縁部は、上記したように、クランプ２１０の係当突起２１２Ｂから離れる（クランプ２１０の爪部２１２Ａに覆われないように後退する）ようパターニングされている。このため、第２金属膜１４０のスパッタリングに伴って基板１００側に帯電が起こっても、第１金属膜１２０の縁部がクランプ２１０の係当突起２１２Ｂから十分離れているため、第１金属膜１２０の縁部とクランプ２１０の係当突起２１２Ｂとの間に異常放電が発生するのを抑制することができる。また、基板１００上に成膜された第２金属膜１４０のエッジ部と、クランプ２１０の係当突起２１２Ｂおよび爪部２１２Ａとは、離れているため、これらの間で異常放電が発生することはない。
【００３５】
その後、第２金属膜１４０をフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングする。このようにして、基板１００には、それぞれの基板領域に走査電極、ＴＦＤ素子、図８に示すようなベアチップ６００Ａ、６００Ｂが実装される走査電極端子および制御端子、ならびに、フレキシブルプリント配線（ＦＰＣ）８００が接続される外部端子などが形成される。
【００３６】
さらに、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる画素電極の形成工程などを経て、図１１に示す平面構造と略同様の基板を形成することができる。次に、基板１００のスクライブストリートに沿ってスクライブを行なうことで、複数（本実施形態では６つ）の素子基板１００Ａに分断することができる。
【００３７】
図８に示すように、上記した工程で製造された素子基板１００Ａと、別途製造された対向基板３００とを、周知のシール材を介在させて貼り合わせ、図示しない液晶を封止することにより、液晶表示パネル４００が製造される。
【００３８】
なお、対向基板３００には、ＴＦＤ素子のような非線形素子が形成されないため、素子基板１００Ａと比較すると、その製造プロセスは極めて簡略化されている。すなわち、基板の一方の面に、第１に、ＩＴＯのような透明導電膜を成膜した後、第２に、これをパターニングして、信号電極（データ線）を形成する。この際、図８に示すように、ベアチップ５００Ａ、５００Ｂを実装するために信号電極端子、制御端子と、フレキシブルプリント配線（ＦＰＣ）７００を接続するための外部端子も、透明導電膜をパターニングして形成される。なお、カラー表示を行う場合には、対向基板３００における、素子基板１００Ａの画素電極に対応する位置に、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のカラーフィルタを所定の配列で形成する。
【００３９】
本実施形態の薄膜の形成方法および液晶表示パネルの製造方法によれば、第１金属膜１２０のエッジ部が、搬送用トレイ２００のクランプ２１０で保持された場合に係当突起２１２Ｂから離れて後退した位置にあるため、第２金属膜１４０のスパッタリングに伴って基板１００側に帯電が起こっても、第１金属膜１２０のエッジ部とクランプ２１０との間で異常放電が発生することがなく、ガラスからなる基板１００の周縁にクラックが生じるのを抑制することができる。
【００４０】
以上、実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、上記した実施形態では、液晶表示パネルとしてＴＦＤ素子をスイッチング素子とするアクティブマトリクス方式の液晶装置に本発明を適用して説明したが、ＴＦＴをスイッチング素子として用いるアクティブマトリクス方式の液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、本発明は、液晶装置の製造以外でも、複数層の導電膜をスパッタリングにより積層させる、薄膜の形成方法に適用することができる。
【００４１】
また、上記した第２金属膜１２０の成膜は、スパッタ法を用いたが、同様に基板１００側に帯電を生じるプラズマＣＶＤ法を適用しても、異常放電の発生を抑制することができる。
【００４２】
さらに、上記した実施形態では、複数の素子基板１００Ａを一括して製造するために、大型の基板１００を用いたが、素子基板１００Ａを１枚ずつ製造する場合にも本発明を適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における基板搬送工程を示す要部断面図である。
【図２】実施形態における基板搬送工程を示す平面図である。
【図３】実施形態における第１金属膜の成膜工程を示す要部断面図である。
【図４】実施形態における第１金属膜の成膜工程を示す要部平面図である。
【図５】実施形態における第１金属膜のエッチング工程を示す要部断面図である。
【図６】実施形態における搬送用トレイの保持状態を示す要部断面図である。
【図７】実施形態における第２金属膜の成膜工程を示す要部断面図である。
【図８】実施形態における液晶表示パネルの分解斜視図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は従来の製造工程を示す要部断面図である。
【図１０】従来の搬送用トレイでの保持状態を示す平面図である。
【図１１】従来の素子基板領域を複数備えた母基板の概略を示す平面図である。
【符号の説明】
１００基板
１２０第１金属膜
１２０Ａ絶縁膜
１４０第２金属膜
２００搬送用トレイ
２１０クランプ
２１２Ａ爪部
２１２Ｂ係当突起
３００対向基板
４００液晶表示パネル

Claims

基板を備えた液晶装置の製造方法であって、
前記基板に第１の導電膜を形成した後、前記基板の周縁部を導電性を有する把持部材により保持した状態で、前記第１の導電膜の上に、直接的または間接的に第２の導電膜を堆積させる工程を備え、
前記第２の導電膜を堆積させる前に、前記第１の導電膜にエッチングを施して当該第１の導電膜のエッジ部を前記把持部材が当接する位置から後退させ、
前記把持部材は前記基板に当接する突起と、前記突起の上部にオーバーハングするように設けられた爪部とを有し、
前記第２の導電膜を堆積させる工程において、前記第２の導電膜の前記突起の近傍に位置するエッジ部を、前記突起と離間させることを特徴とする液晶装置の製造方法。
前記第１の導電膜の、前記把持部材の近傍に位置する前記エッジ部は、少なくとも、前記把持部材と前記基板と間の相対的な最大位置ずれ寸法だけ後退されることを特徴とする請求項１記載の液晶装置の製造方法。
前記第２の導電膜は、スパッタ法にて形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置の製造方法。
前記第２の導電膜は、プラズマＣＶＤ法にて形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置の製造方法。
前記把持部材は、前記基板を保持する搬送用トレイに設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液晶装置の製造方法。
相対向する基板のうち、一方の基板の対向内側面に、第１の導電膜／絶縁膜／第２の導電膜からなる２端子型非線形素子を備える液晶装置の製造方法であって、
前記一方の基板の周縁部を搬送用トレイの把持部で保持した状態で、第１の導電膜を堆積させた後、前記第１の導電膜のエッジ部が前記把持部から後退するようにパターニングし、その後前記絶縁膜を形成し、次いで前記第２の導電膜を前記基板が前記搬送用トレイの前記把持部で保持された状態で堆積することを特徴とする液晶装置の製造方法。
前記一方の基板の周縁部に堆積された前記第１の導電膜は、前記絶縁膜を陽極酸化により形成するための枠状電極であることを特徴とする請求項６記載の液晶装置の製造方法。