JPH1020287A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハ２１から切り出した半導体基板
２６と、前記半導体基板に対向する対向基板と、前記半
導体基板と前記対向基板とで挟持した液晶材料とを有す
る液晶表示装置の前記液晶材料層のギャップ厚を均一に
する製造方法を提供する。 【解決手段】 前記半導体基板２６の曲げ強度またはヤ
ング率を、前記半導体ウェハ２１のそれよりも小さくす
る処理工程を有する。この処理工程は、前記半導体基板
２６の板厚を減少させる工程を有し、それは、前記半導
体ウェハ２１のバックラップ、バックグラインドまたは
裏面エッチングである。このとき、前記半導体ウェハ２
１の表面側に支持材２３を接着をしてもいい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板とそれ
に対向する対向基板を有する液晶表示装置の製造方法、
とくに半導体基板の反りを防止する製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置の薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）などを配置するＴＦＴ側基板には一般的なガ
ラス基板だけでなく、半導体基板が用いられる場合があ
る。前記半導体基板は前記ガラス基板と比べて、高温の
製造工程を経るため、基板の反りが大きく成りがちであ
る。また、ガラス基板とは異なり、ＴＦＴが形成された
半導体基板の表面側を、ラッピング等で平坦化する事
は、前記ＴＦＴの電気回路を破壊するために不可能であ
る。従って前記半導体基板を透明な対向基板と貼合せる
場合には前記半導体基板の反りを何らかの方法で矯正
し、均一なギャップを実現する必要がある。なぜなら前
記ギャップの不均一は液晶表示装置の表示品質を低下さ
せるからである。例えばシュリーレン光学系を用いた高
分子分散液晶型表示装置等は、コントラスト１００：
１，２５６階調を実現するために、許されるギャップの
表示面内の不均一性は±１％程度と非常に厳しい。この
±１％の値はギャップ量に換算すると±０．１μｍとな
り、前記半導体基板の反りである５μｍ程度と比べると
非常に小さな値である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って一気圧以上の押
力を加えて前記基板の反りを矯正する事を試みる事にな
るが、両基板を貼合せた状態で圧力を加えても、前記圧
力はシールの存在する外周部には伝わるものの、内方に
は伝わらないため、中心が外周よりも高い反りを示す基
板の貼合せには本質的な困難を伴う。最悪の場合には図
６のように両基板が中心で接触する中当りという現象も
生じる。図６において、１１１は単結晶Ｓ₂ 基板、１１
４は対向基板、１１６はシール、１１７はチャック、１
１８はチャックである。また、貼り合わせ圧力を高くす
ることは、前記基板上に形成されたＴＦＴ回路等にダメ
ージを発生させたり、前記シール部にハガレ等を生じさ
せるため、前記加える圧力を必要最小限にしておくこと
が望ましい。

【０００４】前記反りを矯正する一般的な手段として例
えば真空チャックによるチャッキングが有る。前記基板
を真空吸着する事で、前記基板上面には一気圧の圧力が
印加される。図５に前記真空チャックに単結晶Ｓ＝基板
を吸着した場合の、前記基板の反り量の変化を示す。
尚、前記基板の大きさは１８×１６ｍｍ² であり、厚さ
は一般的な６２５μｍである。

【０００５】（ａ）は単純な凸状の反りを示す基板をチ
ャッキングした場合であり、チャッキングする前の２．
４μｍという反りがチャッキングする事によって１．１
μｍまで減少している。

【０００６】（ｂ）は鞍部を有するポテトチップ状の複
雑な反りを示す基板をチャッキングした場合であり、チ
ャッキング前の３．２μｍという値よりも大きな反りを
示す事が判る。

【０００７】このように基板の真空吸着は、単純な反り
を示す基板の反り矯正に対して有効ではあるものの、前
述の通り複雑な反りを示す基板に対しては有効ではな
く、むしろ有害である場合もある。

【０００８】そこで、以上の問題を解決し、均一な液晶
セルギャップを有する液晶表示装置の製造方法を提供す
ることを本発明の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上に挙げた問題を解決
するために、本発明者が鋭意努力した結果、以下の発明
を得た。すなわち、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、半導体ウェハから切り出した半導体基板と、前記半
導体基板に対向する対向基板と、前記半導体基板と前記
対向基板とで挟持した液晶材料とを有する液晶表示装置
の製造方法において、前記半導体基板の曲げ強度または
ヤング率を、前記半導体ウェハのそれよりも小さくする
処理工程を有することを特徴とする。ここで、前記処理
工程は、前記半導体基板の板厚を減少させる工程を有す
るといい。また、前記半導体基板の板厚を減少させる工
程は、前記半導体ウェハまたは前記半導体基板のバック
ラップ、バックグラインドまたは裏面エッチングである
といい。さらに、前記半導体基板の板厚を減少させる工
程は、前記半導体ウェハの表面側に支持材を接着する工
程を有するといい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は均一なギャップを実現す
るためのものであり、反りの大きな半導体基板側の力学
的強度を低下させる工程があるのがいい。この力学的強
度を低下させるとき、圧力に対する変形を容易にし、前
記圧力を一気圧程度に低下させるのがいい。

【００１１】前記力学的強度を低下させる方法には、大
別して、板厚を薄くする方法と、板質を変更する方法が
ある。前者の板厚を薄くする方法とは、公知のバックラ
ップ法，バックグラインド法，エッチング法等によって
前記ＴＦＴ回路が形成されていない裏面側を除去、薄化
する方法である。

【００１２】半導体ウェハの板厚はその口径に応じて最
適な値が有り、その値は例えばＳＥＭｉ：規格等によっ
て決められている。

【００１３】ウェハあるいは基板の大きさが大きくなっ
た場合には機械的強度を保つため、それに応じて板厚も
増加する。φ８″ウェハの場合の板厚は７２５μｍ程度
である。

【００１４】液晶表示装置に用いる半導体基板の大きさ
は高々２〜３ｃｍ角であり、従って前述の７２５μｍと
いう厚さは必要でない。しかし世の中一般的に行われて
いる切出前の板厚減少は、前記薄化したウェハの機械的
強度が低下するために、余り薄くする事は出来ない。ま
た、切出した後の半導体基板を薄化する事は理想的な薄
さ（１００μｍ程度）まで薄化する事が可能であるが、
切出した基板１つ１つを薄化する事はコストアップを招
く恐れがある。

【００１５】従って何らかの工夫が必要となるが、前記
ウェハを支持体に接着した後に薄化、切断すればその目
標はほぼ達成する事が出来る。切断された半導体基板は
例えば溶剤で前記接着剤を除去することにより得られ
る。

【００１６】また、部分的に板厚を減少させても前記基
板の力学的強度、曲げ強度を減少させ、容易な貼合せを
実現する事ができる。前記部分的な板厚減少法には、公
知のバックグラインド法、エッチング法等が使用でき
る。前記半導体基板の裏面側に格子状に狭くて深い溝を
形成する事によって、前記基板の曲げ（ベンド）強度は
低下し、１気圧程度の圧力によっても容易に変形するよ
うになる。

【００１７】前述の真空吸着法によれば基板中央が高い
反りを示す基板をも充分に矯正可能である。

【００１８】板質の変更方法には、半導体基板中に存在
する結晶欠陥を制御する方法もある。

【００１９】一般に結晶中の転位等の欠陥が増大すれ
ば、その材料は硬くもろくなる。（焼入状態）従って、
前記結晶欠陥数を焼なまし等によって減らしてやれば、
前記材料のヤング率は低下し、容易に折曲げ可能とな
る。

【００２０】それならば最初から軟らかい半導体材料を
使えば良いかと言うと、前述の通り大口径ウェハには充
分な機械的強度が必要であるため、むやみにヤング率の
低い材料を使う事は出来ない。要は、高温工程（〜１０
００℃）を通る大口径（〜φ８″）ウェハと常温の２〜
３ｃｍ角の基板とでは必要とする板厚が異なると言う事
である。

【００２１】

【実施例】

（実施例１）本発明の液晶表示装置の実施例の断面図を
図１に示す。図中１は大きさ３ｃｍ角、厚さ１００μｍ
のシリコン単結晶基板であり、前記基板表面上には図示
しないＴＦＴ回路，画素電極２，ボンディングパッド３
等が形成されている。前記基板は口径φ８″，厚さ７２
５μｍのシリコンウェハから図２に示す方法で得る事が
出来る。

【００２２】前記ＴＦＴ回路，電極２，パッド３等が形
成されたシリコンウェハ２１の表面側にまずバックラッ
プ等に用いられる公知のワックス系接着剤２２を塗布
し、次いで厚さ３ｍｍフラットネス１μｍ程度の研磨ガ
ラスから成る支持体２３を接着する。前記接着は液晶セ
ルの貼合せとは異なり、全面接着であるので、前記ウェ
ハ２１を前記支持体２３に数μｍ程度のフラットネスで
精度良く接着が可能である。

【００２３】次いで公知のバックグラインド法によって
前記ウェハ２１の裏面を１００μｍまで薄化する。その
後ダイサーによって前記薄化されたウェハ２４のダイシ
ング、フルカットを行う。前記ダイシングの際のダイシ
ングライン２５とウェハのスクライブラインとの位置合
せは、前記支持体２３の研磨ガラスが透明である事から
容易に行う事が出来る。

【００２４】その後アセトン等の溶媒で前記ワックス系
接着材２２を除去すれば大きさ３ｃｍ角の半導体基板２
６を１枚のウェハから多数得る事ができる。

【００２５】得られた基板２６の巨視的な厚さムラは１
μｍ程度であり、充分なギャップ精度が得られる厚さム
ラである。

【００２６】図１の４は厚さ１．１ｍｍ反り量〜１μｍ
の無アルカリ研磨ガラスから成る対向基板であり、全面
にＩＴＯ膜５が形成されている。

【００２７】両基板１，４はシール材６によって接着さ
れており、ギャップ厚１０μｍ，ギャップ精度±０．１
μｍの液晶セルが形成されている。

【００２８】本実施例は板厚が１００μｍと従来の１／
７．２５であるので、前記基板の曲げ強度は（１／７．
２５）³ ≒１／３８１と大巾に低下する。従って、基板
の反りを矯正するために必要であった。貼合せ時の押圧
は、従来の１０気圧程度から１気圧以下にする事ができ
る。また圧力１気圧以下の貼合せは、前述のように基板
を真空吸着する事によっても実現可能である。

【００２９】真空吸着法によれば中央が高い反り（中
凸）を有する基板に於ても、曲げ強度が小さい場合には
真空チャックに精度良く吸着する事が可能となり、前記
チャックの面精度±０．３μｍという値で前記基板を平
坦に吸着可能となる。平坦な基板同士をシール材６中に
含まれるスペーサによって厚さ規制しながら接着する事
によって前記±０．１μｍというギャップ精度を得る事
が出来る。

【００３０】尚、更に高いギャップ精度を得るために、
必要とあらば、前記両基板１，４の貼合せ時の真空チャ
ッキングを開放する事も出来る。即ち、前記チャックの
吸着孔からガスを吹上げる事で前記両基板を前記チャッ
クから浮いた（フローティング）状態で貼合せる方法で
ある。本方法によれば前記剛体であるチャックとは異な
り、前記ガスにより均一な押圧を得る事が出来る。

【００３１】前記セル中には高分子分散型液晶が封入さ
れており、外部から前記パッド３を通して印加される信
号電圧によって前記画素電極２の電位が変化し、前記画
素電極２上の液晶７の光学的状態が変化し、入射した光
を反射したり散乱することによって画像の表示が可能と
なっている。

【００３２】本実施例は安定性の有る公知の技術をプロ
セスに適用している事から高歩留，安価に液晶表示装置
を製造可能である。

【００３３】本実施例に於ける外形寸法は任意である。

【００３４】本実施例に用いられたシリコン単結晶基板
は他の任意の半導体基板であっても構わない。

【００３５】また本実施例に用いた支持材は何も研磨ガ
ラスである必要はなく面精度の出た任意の部材で構わな
い。あるいはダイシングテープ等，面精度を有しない接
着剤付の部材で代替する事も充分に考えられる。ただし
その場合には他に面精度を有する作業台、定盤等が接着
時には必要となる。

【００３６】また大きさ３ｃｍ角、厚さ１００μｍの基
板にはチッピングが生じ易くなるため、その対策が必要
となる。前述のように裏面側に、例えばダイシングテー
プ等を接着したまま流動する方法もある。

【００３７】また本実施例はギャップ精度を必要とする
任意の液晶セル、例えば前記ＴＦＴを有しないそれにも
応用する事が出来る。

【００３８】（実施例２）図３は、本発明の実施例２の
液晶セルの断面図を表に示す。

【００３９】３１は大きさ３ｃｍ角厚さ７２５μｍのシ
リコン単結晶基板である。

【００４０】前記基板３１の裏面側には、対向基板３４
が対向する部分にのみ深さ３００μｍ巾１０μｍの溝が
一辺３ｍｍの正方格子状に形成されている。前記溝は例
えば公知のダイシングソーで前記基板をハーフカットす
る事によって容易に得られる。

【００４１】本実施例によれば３ｍｍ角の部分の剛性は
従来と同程度であるが、溝の部分の曲げ強度は従来の
（３００／７２５）³ ≒１／１４程度に低下しているた
め、３ｃｍ角の基板全体では充分に圧力１気圧程度で反
りの矯正が可能となる。

【００４２】また３ｍｍ角の部分の曲率が不変であると
しても、それによる高さ方向の変位量は（３／３０）²
＝１／１００となるため、事実上問題ではなくなる。心
配なのは溝部分での部材の疲労破壊であるが、貼合時の
み圧力を印加する場合には、それによるクラック発生、
製造歩留の低下は特に考える必要は無い程度である。本
実施例に於ても平坦な基板表面を実現可能であり、高い
ギャップ精度を有する液晶セル，液晶表示装置を実現す
る事ができる。

【００４３】本実施例に於ける外形寸法は任意である。

【００４４】前記溝の形成方法にはダイシング以外に公
知のエッチング法がある。特に異方性エッチングを用い
ればサイドエッチによる横方向の広がりが少なく高精度
な溝を形成する事ができる。

【００４５】また化学的エッチングを行えば前記基板に
対するダメージを最小にする事ができる。

【００４６】また、前記溝を保護する方法には、例えば
ダイシングテープを裏面に接着したまま流動し、必要な
場合のみはがすという方法もある。

【００４７】またもっと積極的に、溝形成後に、例えば
シリコンゴム等、前記基板３１よりもヤング率Ｅの小さ
な材料で前記溝を埋込み搬送時の損傷を防止する方法も
有る。

【００４８】（実施例３）図４は、本発明の実施例３を
表に示す。

【００４９】４１は本発明の液晶表示装置に用いる直径
φ８″厚さ７２５μｍのシリコン単結晶ウェハである。
裏面にはゲッタリング作用を有するバックサイドダメー
ジ４２が形成されており、ウェハ内部には結晶欠陥が多
い領域４４及び少ない領域４３がイントリンジックゲッ
タリング（ＩＧ）法と呼ばれる方法で形成されている。

【００５０】前記領域４４には多数の析出酸化物，転位
線その他の結晶欠陥が多数存在する。前記酸化物の存在
により、ウェハ４１のヤング率は未処理のそれと比べる
と低下している。

【００５１】しかし、前記転位線の存在は金属の焼入状
態と同様に前記ウェハを硬く、もろい物にしている（図
４（ａ））。

【００５２】このウェハを例えば各種アニール等で処理
する事によって、前記領域４４の転位線のみを減少させ
る事が出来れば（図４（６））液晶セルの貼合せに適し
た半導体基板を提供可能なウェハとなる。そのような可
能性の有るアニール法には例えば水素アニール法等があ
る。その効果は単結晶シリコン基板よりも多結晶シリコ
ン基板，アモルファスシリコン基板に顕著である。

【００５３】またアニール温度は４５０℃以下で良いの
で前記基板上に形成したＴＦＴ回路の特性を大巾に変動
させる事はない。またダイシング後の大きさの小さな半
導体基板に前記アニールを施せば、前記半導体基板のエ
ッジに露出した欠陥が多い領域４４を通して高速にアニ
ール気体が透過するため、アニール時間の短縮、及び低
温化を実現する事ができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体基板を用いても高精度なギャップを有する液晶セ
ルを歩留良く安価に製造する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の液晶表示装置の断面図。

【図２】実施例１の半導体基板の作製方法を表す断面
図。

【図３】実施例２の液晶表示装置の断面図。

【図４】実施例３の液晶表示装置の断面図。

【図５】半導体基板の反りを表すグラフ。

【図６】従来の液晶表示装置の断面図。

【符号の説明】

１、３１、１１１ ＴＦＴ基板 ２、３２ 画素電極 ３、３３ パッド ４、３４、１１４ 対向基板 ５、３５ 対向電極 ６、３６、１１６ シール ７、３７ 液晶 ４２ バックダメージ ４３ 少ない領域 ４４ 多い領域 ４５ アニールされた領域 １１７、１１８ チャック ２１、４１ 半導体ウェハ ２２ 接着材 ２３ 支持材 ２４ 薄化したウェハ ２５ ダイシングライン ２６ 半導体基板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハから切り出した半導体基板
   と、前記半導体基板に対向する対向基板と、前記半導体
   基板と前記対向基板とで挟持した液晶材料とを有する液
   晶表示装置の製造方法において、 前記半導体基板の曲げ強度またはヤング率を、前記半導
   体ウェハのそれよりも小さくする処理工程を有すること
   を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記処理工程は、前記半導体基板の板厚
   を減少させる工程を有する請求項１に記載の液晶表示装
   置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記半導体基板の板厚を減少させる工程
   は、前記半導体ウェハのバックラップ、バックグライン
   ドまたは裏面エッチングである請求項２に記載の液晶表
   示装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記半導体基板の板厚を減少させる工程
   は、前記半導体基板のバックラップ、バックグラインド
   または裏面エッチングである請求項２に記載の液晶表示
   装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記半導体基板の板厚を減少させる工程
   は、前記半導体ウェハの表面側に支持材を接着する工程
   を有する請求項２〜４のいずれか１項に記載の液晶表示
   装置の製造方法。