JP2000047237A - 導電膜パターンの形成方法及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で特殊な廃液処理を必要としないＩＴＯ
膜のエッチング方法、ひいては液晶表示装置の製造方法
を提供することを主たる目的とする。 【解決手段】 絶縁性基板１上にＩＴＯからなる第１の
金属膜２を形成し、さらに第１の金属膜２上に選択的に
絶縁性薄膜であるレジストマスク３を形成する。その
後、絶縁性基板１上に、Ｔｉ等の第２の金属膜を形成す
る。そして、この状態で酸系のエッチング液を用いて第
２の金属膜４の全面およびレジストマスク３で覆われた
領域以外の第１の金属膜２を電池反応により除去する。
最後にレジストマスク３を除去することにより、所望の
パターンを有するＩＴＯ膜を得る。

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
方法に関するものであり、特に液晶を動作させる画素電
極のパターン形成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の１つとして、ＳＴＮ（su
per twisted nematic）型液晶表示装置や、ＴＦＴ（thi
n film transistor）型液晶表示装置を挙げることがで
きるが、これらの液晶表示装置においては、液晶層を挟
み込む電極として透明電極が用いられている。そこで以
下では、従来の透明電極パターンの形成方法について、
図５に示す透明電極パターン形成工程断面図を参照しな
がら説明する。

【０００３】まず、図５（ａ）に示すように、ガラス基
板等の絶縁性透明基板５１上にＩＴＯ膜５２を全面に製
膜する。次にＩＴＯ膜５２のパターニングを行うための
レジストパターン形成工程に移る。具体的には、図５
（ｂ）に示すようにＩＴＯ膜５２上全面にレジスト５３
を形成した後、選択的に露光を行い、ＩＴＯ膜５２のエ
ッチングにより除去したい領域以外をレジスト５３によ
り覆う。その後、図５（ｃ）に示すように、レジスト５
３をマスクとしてドライエッチングやウェットエッチン
グを行ってＩＴＯ膜５２を除去し（図５（ｄ））、その
後レジストを除去することでＩＴＯのパターンを得る
（図５（ｅ））。

【０００４】上記のエッチングの方法としては、ヨウ化
水素酸（ＨＩ）液化ガスを用いたドライエッチング法や
塩化第２鉄、ヨウ化水素酸（ＨＩ）の溶液を用いたウェ
ットエッチング法を挙げることができる。ウェットエッ
チング法は一般的な方法であり、加工性、作業性、廃液
処理性等からヨウ化水素酸が用いられる。一方、次亜リ
ン酸をエッチャントに用いる場合には、その廃液処理設
備が必須であり、ヨウ化水素酸をエッチャントに用いる
場合にはヨウ化水素酸が高価である上、酸化防止の液管
理も必須となる。

【０００５】なお、具体的な加工例としては、例えば、
ヨウ化水素酸に次亜リン酸を添加した溶液を５０℃に加
熱・保温し、その液中に窒素バブリングで酸化防止を施
しながらＩＴＯ膜付き基板を浸漬させてエッチングを行
ってやる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年においては液晶表
示装置の表示性能向上への要求が強く、高精細化、大画
面と共に低コスト化が求められており、表示素子を構成
する画素電極材としては一般にＩＴＯが用いられている
わけであるが、このＩＴＯ膜のパターン形成方法として
は、上記したように、ヨウ化水素酸（ＨＩ）の液化ガス
を用いたドライエッチング法や、塩化第二鉄、ヨウ化水
素酸（ＨＩ）の溶液を用いたウェットエッチング法が挙
げられる。

【０００７】ドライエッチング法は高価なエッチングガ
スと排ガス処理の特殊性等から未だ研究レベルとなって
いるため、上記したように一般にはウェットエッチング
によりＩＴＯ膜のパターニングを行っている。しかしな
がら、ウェットエッチングは高価なエッチング液と液管
理を含む作業性、そしてエッチング液によってはその廃
液処理に特殊設備が必須であることから加工に係る費用
が多くなってしまう。

【０００８】そこで本発明は上記の問題点に鑑み、安価
で特殊な廃液処理を必要としないＩＴＯ膜のエッチング
方法、ひいては液晶表示装置の製造方法を提供すること
を主たる目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の第１の発明の導電膜パターンの形成方法
は、選択的に絶縁性薄膜が形成された第１の金属膜上に
第２の金属膜を形成した後、前記第２の金属膜をウェッ
トエッチングする工程において、前記第１の金属膜と第
２の金属膜との間に電池反応を生じさせて前記第１の金
属膜をエッチング除去することにより前記絶縁性薄膜と
同形状の第１の金属膜を形成することを特徴とする構成
となっている。

【００１０】また本発明の第２の発明の導電膜パターン
の形成方法は、絶縁性基板上に第１の金属膜である導電
性透明膜を形成する工程と、前記導電性透明膜上に選択
的に絶縁性薄膜を形成する工程と、前記導電性透明膜及
び前記絶縁性薄膜が形成された前記絶縁性基板上に、前
記導電性透明膜と酸系の電解液中で電池反応を生じる第
２の金属膜を形成する工程と、酸系のエッチング液を用
いて前記第２の金属膜の全面および前記絶縁性薄膜で覆
われた領域以外の前記導電性透明膜を前記導電性透明膜
と前記第２の金属膜間に生じる電池反応により除去する
工程とを有する構成となっている。

【００１１】上記の構成によれば、自然科学現象を利用
することで第２の金属膜のエッチャントで第１の金属膜
をエッチングすることができる。

【００１２】上記の構成においては、第１の金属膜がＩ
ＴＯであり、第２の金属膜の電位がＴｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、
Ａｌ、またはＨｆを主成分とすることが好ましく、ま
た、絶縁性薄膜が光反応性の有機レジストであることが
好ましい。さらにエッチング液がＨＦ系エッチング液で
あることが好ましい。

【００１３】ＩＴＯと第２の金属膜間に介在させエッチ
ングマスと成る縁薄膜に有機レジストを用いることでエ
ッチングマスクの剥離を容易に行うことができる。また
ＨＦ系のエッチング液は、安価でかつ特殊な廃液処理を
必要とせずエッチング工程を作業性よくできる。

【００１４】また本発明の液晶表示装置の製造方法は、
基板上に液晶層に電圧を印加する透明電極膜を選択的に
形成する液晶表示装置の製造方法であって、絶縁性基板
上に第１の金属膜である導電性透明膜を形成する工程
と、前記導電性透明膜上に選択的に絶縁性薄膜を形成す
る工程と、前記導電性透明膜及び前記絶縁性薄膜が形成
された前記絶縁性基板上に、前記導電性透明膜と酸系の
電解液中で電池反応を生じる第２の金属膜を形成する工
程と、酸系のエッチング液を用いて前記第２の金属膜の
全面および前記絶縁性薄膜で覆われた領域以外の前記導
電性透明膜を前記導電性透明膜と前記第２の金属膜間に
生じる電池反応により除去する工程とを有する構成とな
っている。

【００１５】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下図１及び図
２を参照しながら本発明の導電膜のパターン形成方法に
ついて説明する。なお、以下に示す例では、導電膜とし
て液晶表示装置に用いられるＩＴＯ膜を例に挙げて説明
を行うこととするが、本発明は、ＩＴＯ膜等のエッチン
グそのものが容易ではない導電膜のパターン形成方法全
てに有効である。

【００１６】図１は、本発明の導電膜のパターン形成方
法において、ウェットエッチングを行う前と行った後の
形状を示す断面図であり、図２は、本発明における導電
膜のパターン形成工程断面図を示したものである。そこ
で、以下では図２に従い、本発明について説明する。

【００１７】まず、絶縁性基板（液晶表示装置の場合に
は、ガラス基板等の透明絶縁性基板が相当する）１の表
面に第１の金属膜としての導電性透明膜（ＩＴＯ膜）２
を全面に製膜する（図２（ａ）。次に、導電性透明膜２
上に絶縁性薄膜３としての有機レジストによるパターン
膜３をフォトリソ工程を経て形成する（図２（ｂ））。
その後、さらにその上に第２の金属膜４を全面に積層
し、その状態でウェットエッチングを行う。具体的に
は、第２の金属膜４のエッチング液に浸漬させること
で、エッチング液を電解液として第１の金属膜と第２の
金属膜４間に電池反応を生じさせ、第１の金属膜である
導電性透明膜２を第２の金属膜４とともにエッチング除
去する（図２（ｃ））。なお、この時の反応の様子を図
１（ｂ）に示すが、図１（ｂ）における左側が上記の電
池反応に基づいてのエッチング進行状態を示しており、
最終的には右側に示したような構造となる。その結果、
レジストパターンと同形状での導電性透明膜パターンを
得ることができる（図２（ｄ））。最後に、フォトリソ
工程で得たレジストマスクパターン３を剥離することで
任意の導電性透明膜パターンを形状良く得る（図２
（ｅ））。

【００１８】以上のように本実施の形態によれば、ＩＴ
Ｏ膜専用のエッチング液を用いることなく、その上に選
択的に形成された絶縁膜を介して形成された第２の金属
膜のエッチング液を用いるだけで、容易にＩＴＯ膜をも
エッチング除去することができる。また、ＩＴＯ膜と第
２の金属膜間に介在させエッチングマスクと成る縁薄膜
に有機レジストを用いることでエッチングマスクの剥離
が従来のフォトリソ工程における剥離工程で容易に行う
ことができる。

【００１９】上記のエッチング方法における第２の金属
膜及びエッチング液について説明する。

【００２０】第１の金属膜として用いるＩＴＯ膜と、第
２の金属膜との電位相関において、電位が−２Ｖ以下の
第２の金属膜を用い、そのエッチング液としてＨＦ系の
エッチャントを用いることで、その液中においてＩＴＯ
の還元反応を生じさせてＩＴＯをエッチングすることが
できる。このような電位が−２Ｖ以下の第２の金属膜４
に用いることのできる材料としては下記の表に示すよう
なものを挙げることができ、第１の金属膜としてＩＴＯ
膜を用いる場合には、これらの材料（Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ
またはＨｆ）やＴｉを主成分とする第２の金属膜を用い
ることが好ましい。

【００２１】

【表１】

【００２２】またＨＦ系のエッチング液としては、Ｈ
Ｆ：ＨＮＯ₃：Ｈ₂ＯやＨＦ：ＮＨ₄ＦやＨＦ：Ｈ₂Ｏ等を
用いることが、安価で特殊な廃液処理を必要としない点
で好ましい。

【００２３】（実施の形態２）以下本発明実施の形態２
について図３を参照しながら説明する。本実施の形態
は、上記の実施の形態１に記載のＩＴＯ膜パターンの形
成方法を実際の液晶表示装置（ＳＴＮやＴＦＴアレイ）
に応用したものである。ＳＴＮの場合には、一方の絶縁
性基板上に形成される走査線群となる導電性透明膜、ま
たは他方の絶縁性基板上に形成されるデータ線群となる
導電性透明膜を上記の実施の形態１の方法で形成する。
また、ＴＦＴの場合には、一方の絶縁性基板上に形成さ
れる画素電極を上記の実施の形態１の方法で形成する。

【００２４】以下では、ＴＦＴアレイに応用した場合の
液晶表示装置の製造工程断面図を示す図３を参照しなが
ら本実施の形態を説明する。

【００２５】まず、ＴＦＴ５が形成された（工程は略
す）絶縁性基板（ガラス基板等の透明絶縁性基板）１上
に、ＳＤ（ソース・ドレイン）電極６を形成し、その後
平坦化膜７を介して画素電極膜２を全面に積層する（図
３（ａ））。

【００２６】次にフォトリソ工程を経て（工程は略
す）、レジストマスク３を選択的に形成した後、第２の
金属膜としてＴｉ膜４を積層する（図３（ｂ））。そし
て、希フッ酸溶液に中に浸漬させることで上記のＴｉ膜
４のエッチングを行う。この時、希フッサ酸を電解液と
して、その液中にＴｉとＩＴＯ膜が共存したときＴｉと
ＩＴＯとの電池反応によりＩＴＯが還元・分解されエッ
チングされ（図３（ｃ））、ＩＴＯ膜のパターニングを
行う。つまり、レジストマスク３上のＴｉはエッチング
され、さらにはレジスト開口部のＴｉ／ＩＴＯがエッチ
ングされてレジストパターンと同形状のＩＴＯパターン
を得ることができる。最後にレジストマスクは専用剥離
液や発煙硝酸で容易に剥離できることから、本発明によ
れば自然の科学現象を利用することによりＴｉのエッチ
ャントでＩＴＯをエッチングでき、一般的な有機溶剤を
用い容易に加工することができる。

【００２７】（実施の形態３）以下本発明実施の形態３
について図４を参照しながら説明する。本実施の形態
は、上記の実施の形態１に記載のＩＴＯ膜パターンの形
成方法を実際の液晶表示装置に応用したものであり、特
にカラーフィルタ基板上に画素電極であるＩＴＯ電極を
形成する場合に適用したものであろ。そこで以下では、
その具体例について、図４に示す断面図を参照しながら
説明する。

【００２８】図４に示すようにカラーフィルタが形成さ
れた基板上全面にに更にＩＴＯ膜からなる画素電極膜を
形成する。ここで、上記の実施の形態１で示したよう
に、画素電極膜上に選択的に有機レジストからなる絶縁
性薄膜を形成し、さらにその上に第２の金属膜であるＴ
ｉを全面に形成する。ここまでは、上記の実施の形態１
と同様であるが、本実施の形態では、さらに第２の金属
膜上に選択的にレジストを形成する。選択的にレジスト
を形成するのは、色分離用のパターンが形成される領域
である。

【００２９】このように色分離用のパターンを形成する
領域において、第２の金属膜上に選択的にレジストが形
成された状態で、上記の実施の形態１と同様なエッチン
グを行う。このエッチングにより、第２の金属をエッチ
ングし、それと同時に第２の金属膜／第１の金属膜をエ
ッチングすることができるわけであるが、さらに上記の
第２の金属膜上に形成されたレジストの存在により、第
２の金属膜／レジスト／第１の金属膜を色分離パターン
形成領域に残存させることができる（図４（ａ））。こ
のとき用いるレジストは耐熱性の良いものを用いること
でアレイ構成膜として残存させるものである。

【００３０】以上のように本実施の形態によれば、単に
ＩＴＯ膜のパターニングを容易に行うことができるだけ
でなく、色分離用のパターンも同時に形成することがで
きる。

【００３１】また、他の形態として、図４（ｂ）に示す
ように、レジスト膜に遮光性に優れたブラックレジスト
を用い、第２の金属膜およびそれと同時に第２の金属膜
／第１の金属膜をエッチングした後選択的にレジストを
除去して色分離用のパターン形成域にブラックレジスト
を残存させることもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、２種類の
金属膜の組み合わせで自然科学現象を利用することによ
り、安価でかつ特殊な廃液処理を必要とせずエッチング
工程を作業性よくできるとともに、カラーフィルタにお
いては色分離用のパターンをも形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における導電膜の形成工
程断面図

【図２】本発明の実施の形態１における導電膜の形成工
程断面図

【図３】本発明の実施の形態２におけるＴＦＴアレイの
製造工程断面図

【図４】本発明の実施の形態３におけるカラーフィルタ
基板の断面図

【図５】従来の導電膜の形成工程断面図

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ 第１の金属膜（ＩＴＯ） ３ レジストマスク ４ 第２の金属膜 ５ ＴＦＴ部 ６ ＳＤ電極 ７ 平坦化膜

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 HA04 JA26 JA29 JA42 JA44 JB13 JB23 JB32 MA05 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA35 MA37 NA25 NA27 NA29 PA08 5C094 AA43 AA44 BA43 EA04 GB01 5F043 AA26 BB18 DD10 DD30 GG04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】選択的に絶縁性薄膜が形成された第１の金
   属膜上に第２の金属膜を形成した後、前記第２の金属膜
   をウェットエッチングする工程において、前記第１の金
   属膜と第２の金属膜との間に電池反応を生じさせて前記
   第１の金属膜をエッチング除去することにより前記絶縁
   性薄膜と同形状の第１の金属膜を形成することを特徴と
   する導電膜パターンの形成方法。
2. 【請求項２】絶縁性基板上に第１の金属膜である導電性
   透明膜を形成する工程と、前記導電性透明膜上に選択的
   に絶縁性薄膜を形成する工程と、前記導電性透明膜及び
   前記絶縁性薄膜が形成された前記絶縁性基板上に、前記
   導電性透明膜と酸系の電解液中で電池反応を生じる第２
   の金属膜を形成する工程と、酸系のエッチング液を用い
   て前記第２の金属膜の全面および前記絶縁性薄膜で覆わ
   れた領域以外の前記導電性透明膜を前記導電性透明膜と
   前記第２の金属膜間に生じる電池反応により除去する工
   程とを有する導電膜パターンの形成方法。
3. 【請求項３】第１の金属膜がＩＴＯであり、第２の金属
   膜の電位がＴｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、またはＨｆを主成
   分とすることを特徴とする請求項１または２に記載の導
   電膜パターンの形成方法。
4. 【請求項４】絶縁性薄膜が光反応性の有機レジストであ
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の導電膜パ
   ターンの形成方法。
5. 【請求項５】エッチング液がＨＦ系エッチング液である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の導電性膜パ
   ターンの形成方法。
6. 【請求項６】基板上に液晶層に電圧を印加する透明電極
   膜を選択的に形成する液晶表示装置の製造方法であっ
   て、絶縁性基板上に第１の金属膜である導電性透明膜を
   形成する工程と、前記導電性透明膜上に選択的に絶縁性
   薄膜を形成する工程と、前記導電性透明膜及び前記絶縁
   性薄膜が形成された前記絶縁性基板上に、前記導電性透
   明膜と酸系の電解液中で電池反応を生じる第２の金属膜
   を形成する工程と、酸系のエッチング液を用いて前記第
   ２の金属膜の全面および前記絶縁性薄膜で覆われた領域
   以外の前記導電性透明膜を前記導電性透明膜と前記第２
   の金属膜間に生じる電池反応により除去する工程とを有
   することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。