JP4918985B2 - 薄膜デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜デバイスの製造方法に関し、特には大型の基板から複数の薄膜デバイスを多面取りして分割形成する場合に適用される製造方法に関する。

近年、薄型表示装置の表示パネルなどに用いられる薄膜デバイスは、使用機器の小型軽量化の影響を受けて、よりいっそうの薄型化、軽量化、堅牢化が求められている。例えば、薄膜トランジスタ（thin film transistor：以下ＴＦＴと標記）を用いた液晶表示装置における表示パネルの製造においては、耐熱性の観点からガラス基板上にＴＦＴを形成している。この場合、例えば予めガラス基板上に薄膜デバイス層を形成し、この薄膜デバイス層をプラスチック基板上に転写して軽量化する方法が提案されている。この場合、先ず、ガラス基板上の薄膜デバイス層に対して接着層を介して支持基板を貼合せ、この状態でガラス基板をエッチング除去し、このエッチング除去面にプラスチック基板を貼り合わせ、次いで接着層および支持基板を除去する。そしてこのような軽量化の後、プラスチック基板との間に薄膜デバイス層を狭持する状態で対向基板を配置し、これらの基板間に液晶を充填して封止する方法が提案されている（下記特許文献１参照）

一方、このような薄膜デバイスの製造工程においては、生産性の向上を目的として、大型のパネルに複数の装置領域を作り込み、適当なタイミングでこの大型のパネルを複数の表示パネル（薄膜デバイス）部分に分割する多面取りが行われている。

例えば、上述した液晶表示装置を構成する表示パネルの製造においては、先ず、大型のガラス基板（マザーガラス）上の各装置領域に薄膜デバイス層を形成した後、このガラス基板と同程度の大きさの対向基板を薄膜デバイス層に対向配置し、液晶が注入される所定間隔の隙間を保ってこれらの基板を貼り合わせたパネルを作製する。次いで、このパネルを、それぞれの表示パネル分部に分割する。しかる後、分割された各表示パネル部分のＴＦＴ基板と対向基板との隙間に液晶を注入して封止し、表示パネルを完成させる

このような製造方法において、貼り合わせたパネルの分割は、ガラス基板および対向基板にダイヤモンドカッターなどで傷を付けた後、機械的衝撃を与えることによりパネルを分断させる、いわゆるスクライブブレイク法が行われている。

ところが、スクライブブレイク法では、パネルのガラス端面に微小なひび割れ（マイクロクラック）や欠け（チッピング）が生じ、これらの表示パネルの耐熱性を低下させる要因となる。そこで、大型パネルを各表示パネル部分に分割した後、外部端子などの露出部をマスク材によって保護した状態で、分割によって生じたマイクロクラックやチッピングを取り除くためのエッチングを行う方法が提案されている（下記特許文献２参照）。

また上述したスクライブブレイク法では、パネルの落下や外部からの衝撃により、これらの部分を起点としてガラス基板の破断に至ることもあった。そこで近年では、スクライブブレイク法に変わり、基板端部にダイヤモンドカッターなどを用いて機械的に溝を形成し、その溝をレーザー照射により伸展させて分割する方法も実用化されている（下記特許文献３参照）。また、軽量化のためにプラスチック基板を用いた場合には、ガラス基板の場合と異なり機械的な溝を伸長させることができないため、前述のスクライブブレイク方式による分割を行うことができないという課題があった。

ＷＯ０２／０８４７９号公報（特に図１および図１７関連部参照） 特開２００３−３１５７７４号公報（特に００２７〜００３２段落参照） 特表２００４−５０６５８８号公報

しかしながら上述したような薄膜デバイスの製造方法には、次のような課題があった。

すなわち、軽量化を目的とする特許文献１の方法では、１）ガラス基板上に形成した薄膜デバイス層をプラスチック基板上に転写する際、薄膜デバイス層に対して接着剤を用いて支持基板に貼り付けるため、薄膜デバイス層が汚染される可能性がある。２）接着剤の塗布やその除去工程により薄膜デバイス層に形成したＴＦＴの特性が変動する懸念がある。３）接着剤の除去洗浄工程が必要である。４）前記３）の後に対向基板を貼り合わせる際に、前の工程で除去しきれずに残ったワックスやガラス基板のエッチングで発生するスラッジ（ガラスの弗化物）などの異物を挟み込む可能性がありそのため表示画面にムラが出来る。

そして、基板の分割において生じるマイクロクラックやチッピングを取り除くための特許文献２の方法では、外部端子などの露出部をマスク材によって保護した状態でエッチングを行うため、このマスク材の形成およびその後の剥離工程において外部端子が破壊される懸念がある。

また、そもそも大型基板を分割する製造方法においては、ガラス基板を薄型化すると、基板の切断が困難になるという問題が生じる。特に、０．４ｍｍ以下の厚さに薄膜化されたガラス基板は、安定して切断することが困難になる。この問題は、特許文献３に示したレーザーを用いてガラス基板を分断する場合でも同様である。

そこで本発明は、２枚の基板を貼り合わせた大型の基板を分割して複数の薄膜デバイスを得る製造方法において、基板の材質によらずに基板を薄型化して分割することが可能な薄膜デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の薄膜デバイスの製造方法は、次の工程を行うことを特徴としている。先ず第１工程では、複数のデバイス領域が設定されたデバイス基板上において、当該各デバイス領域を分割する分割線上にエッチング防止パターンを形成する。次に第２工程では、デバイス基板におけるエッチング防止パターンの形成面側に対向基板を貼り合わせる。そして第３工程では、デバイス基板におけるエッチング防止パターンの形成面と反対側の面に、前記分割線に対応させて溝パターンを形成する。尚、第２工程と第３工程とは、どちらが先であっても良い。次に、第４工程では、溝パターンが形成された面側からエッチング防止パターンに達するまでデバイス基板をエッチングすることにより、対向基板を貼り合わせた当該デバイス基板を薄膜化すると共に当該溝パターン部分において分割する。

このような薄膜デバイスの製造方法では、溝パターンの形成面側からデバイス基板をエッチングすることにより、デバイス基板の薄膜化と分割とが同時に行われる。しかも、デバイス基板の分割が、エッチングによって行われるため、デバイス基板に対してマイクロクラックやチッピングを発生させることもない。またこのエッチングに先立ち、各デバイス領域を分割する分割線上にエッチング防止パターンを形成しているため、溝パターンの底部がエッチング防止パターンからはみ出ないようにデバイス基板のエッチングをコントロールすることにより、デバイス基板と対向基板との間にエッチングが及ぶことが防止される。

そして、このようなデバイス基板の薄膜化と分割の後に、デバイス基板の分割部分において対向基板と溝パターン底部に露出させたエッチング防止パターンとを切断することにより、２枚の基板を貼り合わせた基板の分割が行われるが、この分割においては、上述したエッチングによって既に分割されたデバイス基板に対して影響が及ぶことはない。

以上説明したように本発明の薄膜デバイスの製造方法によれば、デバイス領域が設定されたデバイス基板を薄膜化し分割する際に、デバイス基板に対してチッピングやマイクロクラック等のダメージが加わることがない。またさらに、デバイス基板と貼り合わされた対向基板を切断する場合には、デバイス基板は既に分割されているため、この工程においてもデバイス基板に対してダメージが加わることを防止できる。この結果、デバイス基板のダメージに起因して、デバイス基板におけるデバイス領域に設けられたＴＦＴなどが劣化することを防止でき、信頼性の高い薄膜デバイスを得ることが可能になる。

以下、本発明の薄膜デバイスの製造方法を液晶表示装置における表示パネルの製造に適用した実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

≪第１実施形態≫
第１実施形態の表示パネルの製造方法を、図１以下の断面工程図に基づき、他の図面を参照して説明する。

＜図１（１）＞
先ず、図１（１）に示すように、デバイス基板１を用意する。

このデバイス基板１は、図２の平面図にも示すように、一主面側に複数のデバイス領域１ａが設定されており、各デバイス領域１ａには、さらに表示領域１ａ-1と周辺領域１ａ-2とが設定された構成となっている。また、このようなデバイス基板１は、以降の工程においての熱処理に対する耐熱性を考慮し、例えば０．７ｍｍ程度の厚みを有するガラス基板を用いて構成されていることとする。尚、図２におけるデバイス基板１の断面は、図２におけるＡ−Ａ’断面に対応している。

そして、このようなデバイス基板１における表示領域１ａ-1に、画素回路が形成されたデバイス層２（図１のみに図示）を形成すると共に、周辺領域１ａ-2には画素回路に接続された外部端子３（図１のみに図示）を形成する。その後、表示領域１ａ-1に形成されたデバイス層２を覆い、外部端子３を形成した周辺領域１ａ-2を露出させる状態で、ここでの図示を省略した配向膜を形成する。尚、デバイス基板１上に形成されるデバイス層２の詳細な構成は最後に説明する。

また、このようなデバイス基板１上において、当該デバイス基板１を各デバイス領域1ａ毎に分割する分割線上にエッチング防止パターン４を形成する工程を行う。ここで形成するエッチング防止パターン４は、各デバイス領域１ａ間の分割線上に設けられ、各デバイス領域１ａを取り囲む形状で形成されていれば良い。

このエッチング防止パターン４は、デバイス基板１をエッチングする際にエッチング耐性を有する材料からなることとする。ここでは、ガラス基板を用いてデバイス基板１が構成されているため、ガラス基板のエッチングに用いられるフッ酸（ＨＦ）に対してエッチング耐性を有する材料を用いてエッチング防止パターン４を形成する。

このような材料として、例えばアクリル系またはエポキシ系の樹脂材料、例えばＵＶ硬化樹脂や８０℃以下の温度で硬化可能な熱硬化性樹脂などのうち、フッ酸に対する耐性を有するものが用いられる。このような樹脂材料を用いる場合には、スクリーン印刷やシールディスペンサー、インクジェットなどのパターン印刷方法によってエッチング防止パターン４を描画形成する。

またエッチング防止パターン４を形成する他の材料としては、モリブデン（Ｍｏ）やタンタル（Ｔａ）などの画素回路を構成する金属材料も用いられる。この場合にはデバイス層２における画素回路の形成と同一工程で、すなわち金属材料の成膜と当該金属材料のパターンエッチングとによってエッチング防止パターン４を形成する。

尚、ここで形成するエッチング防止パターン４の幅や高さは、以降に行うデバイス基板１のエッチングに際して当該エッチング防止パターン４においてエッチングの進行を停止できる程度に設定されることとする。

一方、このような構成のデバイス基板１と略同一の寸法の対向基板５を用意する。

この対向基板５は、例えばプラスチック基板を用いて構成されていることとする。対応基板５としてプラスチック基板を用いることにより、ここで作製する表示パネル（薄膜デバイス）の耐衝撃性の向上と軽量化とを図ることができる。ここで用いるプラスチック基板は、厚さ０．２ｍｍ、線膨張係数が６０ｐｐｍ以下のものを用いることとする。ここで、図３にはプラスチック基板の線膨張係数に対する耐熱温度のグラフを示す。図３のグラフに示すように、線膨張係数が６０ｐｐｍ以上の範囲では、作製した表示パネルを昇温した際に、表示パネル自体に反りを生じ易く、パネルの破壊や画像不良を生じる等の限界温度（耐熱温度）が急激に低下することがわかっている。

そして、このような対向基板５の一主面上に、ここでの図示を省略した対向電極を形成し、さらにこの対向電極を覆う状態で配向膜を形成する。対向電極は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電性材料をベタ膜状に成膜して用いる。また配向膜は、例えば対向電極が形成された基板上にポリイミドを塗布し、焼成し、ラビング処理を施すとによって形成されている。

次に、対向電極および配向膜が設けられた対向基板５に、開口部６および注入孔７を形成する。

このうち開口部６は、この対向基板５をデバイス基板１と貼り合わせた際に、デバイス基板１に設けた外部端子３を露出させる形状で形成される。このため、開口部６は、デバイス基板１に設定したデバイス領域１ａ内の周辺領域１ａ-2に対応する位置に設けられた構成となっている。

そして、図４（ａ）〜図５（ｄ）の平面図にも示すように、この対向基板５に形成される開口部６は、デバイス基板（１）の各デバイス領域（１ａ）に対応する対向基板５のデバイス領域５ａにおいて、さらに周辺領域（１ａ-2）に対応する周辺領域５ａ-2を含んで開口する形状で設けられていることとする。また、対向基板５の剛性を確保することを目的とし、各開口部６は、対向基板５内に閉曲線で構成されることが好ましい。ただし、デバイス基板（１）の表示領域（１ａ-1）に対応する対応基板５の表示領域５ａ-1とこの周縁部分には設けられることはない。尚、図１における対向基板５の断面は、図４（ａ）〜図５（ｄ）におけるＡ−Ａ’断面に対応している。

このような開口部６は、図４（ａ）に示すように、複数の周辺領域５ａ-2にわたって連続する形状で設けられても良く、さらにデバイス領域５ａ−５ａ間の分割線部分を含む形状で設けられても良い。

また開口部６は、図４（ｂ）に示すように、その形状が矩形形状である必要はなく、周辺領域５ａ-2に沿った形状で開口していて、デバイス基板（１）の周辺領域（１ａ-2）に設けられた外部端子（３）を充分に露出できる形状であれば良い。これにより、この対向基板５をデバイス基板１と貼り合わせた状態で、対向基板５によって保護できるデバイス基板１側の面積が増えるため、回路などをこの部分に形成することができ、パネルの外形を小さくすることが可能となる。

さらに開口部６は、図５（ｃ）に示すように、各デバイス領域５ａに対応させて独立して設けられても良い。このように各周辺領域５ａ-2に対して開口部６を独立させることにより、対向基板５自体の剛性を維持することが可能になる。そして、さらに対向基板５の剛性を向上させるためには、図５（ｄ）に示すように、周辺領域５ａ-2を縮小し、その周辺領域５ａ-2を充分に露出できる程度の最小限の大きさで開口部６を構成することが有効である。

一方、対向基板５に設けられた注入孔７は、この対向基板５をデバイス基板１と貼り合わせた状態で、各デバイス領域５ａにおける表示領域５ａ-1に液晶を注入するためのものであり、各表示領域５ａ-1に対してそれぞれ個別に設けられていることとする。これらの注入孔７は、表示領域５ａ-1より外周部分に位置し、かつ表示領域５ａ-1を挟んだ周辺領域５ａ-2の逆側に設けられた構成とすることが好ましい。

以上のような構成の開口部６および注入孔７は、例えばＣＯ₂レーザーの照射により形成される。また、他のレーザーやトムソン刃等の刃、ウォータージェットなどの他の方法を適用して形成しても良い。

＜図１（２）＞
次に、図１（２）に示すように、デバイス基板１または対向基板５の何れか一方に、液晶シール剤を兼ねる接着剤層８を塗布形成すると共にスペーサ９を散布し、デバイス基板１−対向基板５間に接着剤層８およびスペーサ９を狭持させてこれらの２枚の基板１−５を貼り合わせる。尚、散布型のスペーサ９に換えて、デバイス基板１上に柱状のスペーサーを形成し用いてもよい。

ここでは、先の図２の平面図に示すように、接着剤層８は、例えばデバイス基板１における各デバイス領域１ａの表示領域１ａ-1を個別に囲む状態で形成されることとする。そして、デバイス基板１と対向基板５とを貼り合わせた状態で、これらの基板１，５を１ｋｇ／ｃｍ²で加圧しながら接着剤層８を硬化させる。この際、接着剤層８およびエッチング防止パターン４が紫外線硬化樹脂からなる場合には、紫外線の照射によって接着剤層８と共にエッチング防止パターン４を硬化させる。

以上により、デバイス基板１と対向基板５とを貼合せてなる貼合せパネル１０が得られる。この貼合せパネル１０においては、対向基板５に設けた開口部６から、デバイス基板１上に設けた外部端子３が露出された状態となっている。また、対向基板５に設けた注入孔７は、接着剤層８で囲まれた表示領域１ａに連通した状態となっている。

＜図１（３）＞
次いで、図１（３）に示すように、貼合せパネル１０における対向基板５の外側に支持基板１１を配置する。そして、接着剤１２によって、貼合せパネル１０を支持基板１１に支持させる。

ここで、支持基板１１は、以降に行うデバイス基板１のエッチングにおいて、エッチング溶液として用いるフッ酸に対して耐性を備えた基板が好ましい。このため、支持基板１１は、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、インコネル、ハステロイ、鋼材に耐食メッキ（例として、ニッケルとタングステンによる２元合金）を施したもの、テフロン（登録商標）樹脂など、フッ酸耐性を有し接着剤１２と付着できる材質からなる基板であれば良い。

また接着剤１２は、同様にしてフッ酸に対する耐性を備えている必要があり、例えば紫外線硬化型の接着性樹脂が用いられる。この接着剤１２は、貼合せパネル１０と支持基板１１との間、および貼合せパネル１０を構成するデバイス基板１と対向基板５との間を完全に密閉する状態で設けられる。これにより、以降に行われるエッチング工程にいて、貼合せパネル１０を構成するデバイス基板１−対向基板５間へのエッチング溶液の侵入を防止する。また、この接着剤１２は、その後の除去を考慮すれば、支持基板１１と貼合せパネル１０とを全面で接着するのではなく、支持基板１１と貼合せパネル１０との周縁を囲む状態で配置されることが好ましい。

このためここでは、例えば貼合せパネル１０の周縁に塗布した接着剤１２によって支持基板１１に貼合せパネル１０を貼り合わせた後、０．３ｋｇ／ｃｍ²で加圧しながら紫外線を照射して接着剤１２を硬化させる。これにより、支持基板１１に貼合せパネル１０を支持させた状態とする。

＜図６（４）＞
以上の後、図６（４）に示すように、デバイス基板１におけるエッチング防止パターン４の形成面と反対側の面（すなわちデバイス基板１の露出面）側に、例えばＣＯ₂レーザー（出力約８Ｗ）による加工法によって溝パターン１３を形成する。ここで形成する溝パターン１３は、エッチング防止パターン４上に設けられ、各デバイス領域１ａを取り囲む形状で形成されていれば良い。

そして、図７の拡大図断面図に示すように、溝パターン１３の開口幅Ｗ１は、エッチング防止パターン４の線幅Ｗ２に対して、Ｗ１≦Ｗ２×（１／２）を満たす程度に形成されることとする。これにより、次の工程でデバイス基板１を必要充分にエッチングした状態において、溝パターン１３底部をエッチング防止パターン４からはみ出させることなく、エッチング防止パターン４を露出させることができる。図８は、エッチング防止パターン４の線幅Ｗ２に対する溝パターン１３の開口幅Ｗ１と、次のエッチング工程においてエッチング溶液として用いるフッ酸（ＨＦ）のしみこみ幅との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、Ｗ１／Ｗ２＝０．５以下、すなわちＷ１≦Ｗ２×（１／２）に保たれていれば、フッ酸（ＨＦ）のデバイス基板１−対向基板５間へのしみこみが防止できていることが分かる。

また、溝パターン１３の深さｄ１は、次の工程でデバイス基板１を最終的な所定厚さｄ２にまでエッチングした状態において、溝パターン１３底部にエッチング防止パターン４を露出させることができる程度に設定する。このため、溝パターン１３の深さｄ１は、デバイス基板１の最終的な所定厚さｄ２に対して、ｄ２＜ｄ１の関係を満たすことが必要である。また溝パターン１３の深さｄ１を大きくすると、溝パターン１３の形成プロセスにおいてデバイス基板１を構成するガラス基板にマイクロクラックが発生し、次のエッチング工程の後にもこのマイクロクラックが除去されずに残るため、作製した表示パネルの耐熱温度が急激に低下する。図９には、溝パターンの深さｄ１に対する耐熱温度のグラフを示す。図９のグラフに示すように溝パターンの深さｄ１が２００μｍを越える範囲では、上述したマイクロクラックに起因し、作製した表示パネルを昇温した際に、表示パネルの耐熱温度が急激に低下することが分かっている。このため、溝パターンの深さｄ１は、２００μｍ以下の範囲で設定することが好ましい。ここでの耐熱温度とは、該当プロセスで製作したパネルを挟み込むよう２枚のガラス板で拘束した状態で、恒温槽中において室温から槽内温度を所定の温度まで上昇させ所定の温度で１０分以上放置した後にパネルを室温まで冷却して画だしを行ない、表示画面の異常やパネルの損傷が無い温度と定義する。

尚、このような溝パターン１３の形成は、ＣＯ₂レーザーによる加工法に限定されることはなく、レーザーによる加工であればＹＡＧレーザーの第３、第４高調波やＸｅＣｌ、 ＡｒＦ、ＫｒＦエキシマレーザ等を用いても良い。さらに、ダイヤモンドやジルコニアなどを刃先に使用した機械的加工、ウォータージェット加工などの他の方式を適用しても良い。ただし、溝パターン１３の形成方法により、マイクロクラックの発生状態が異なりるが、表示パネルの上記耐熱温度を１００℃以上とするため、溝パターンの深さ範囲は形成方法ごとに設定され値となる。

＜図６（５）＞
次に、図６（５）に示すように、デバイス基板１を、溝パターン１３が形成された面側からエッチング防止パターン４に達するまでエッチングする。これにより、デバイス基板１を溝パターン１３の形成部分において分割すると共に、デバイス基板１を１〜１００μｍ程度の所定膜厚ｄ２にまで薄膜化する。

この際、デバイス基板１のみが選択的にエッチングされるエッチング液（例えばフッ酸）を用いたウェットエッチングによりデバイス基板１を等方的にエッチングする。

図１０にも示すように、このようなエッチングにおいては、溝パターン１３の断面形状が維持された状態でデバイス基板１のエッチングが進む。そして、溝パターン１３の深さｄ１よりもデバイス基板１の残膜厚が薄くなったところで、溝パターン１３の底面にエッチング防止パターン４が露出し始め、さらに溝パターン１３の底面の全面に酸化防止パターン４が露出して各デバイス領域１ａ毎にデバイス基板１が分割されると共に、デバイス基板１が所定膜厚ｄ２にまで薄膜化される。このような状態においては、分割されたデバイス基板１同士は、エッチング防止パターン４のみで接続されていることになる。また、このエッチングは、溝パターン１３の底面が、エッチング防止パターン４からはみ出させることなく、エッチング防止パターン４上のみに止められている状態で停止させる。

そして、エッチングを停止させた状態においては、デバイス基板１に影響を与えることなく、エッチング防止パターン４のみを切断できる程度の露出幅Ｗ３で当該エッチング防止パターン４が露出していることとする。つまり、デバイス基板１が所定膜厚ｄ２にまで薄膜化された状態で、エッチング防止パターン４からエッチングがはみ出すことなく、露出幅Ｗ３だけエッチング防止パターン４が露出されるように上述した溝パターン１３の初期の深さｄ１と開口幅Ｗ１とが設定されていることが重要である。

以上のようなエッチングの具体的な一例としては、例えば重量濃度１５％〜２５％のフッ酸（ＨＦ）溶液に支持基板１１に支持させた貼合せパネル１０を浸漬し、エアーブローによるバブリングによりフッ酸溶液を攪拌しながら、２５℃で約３時間のエッチングを施す。これにより、デバイス基板１を構成する０．７ｍｍの膜厚のガラス基板が３０μｍの膜厚ｄ２にまで薄膜化され、溝パターン１３の底面の全面にエッチング防止パターン４が露出してデバイス基板１が分割される。

＜図６（６）＞
次に、図６（６）に示すように、薄膜化して分割したデバイス基板１のエッチング面に、１枚の補強基板１５を貼り合わせて補強する。この補強基板１５は、例えば対向基板５と同一種類のプラスチック基板が用いられる。補強基板１５としてプラスチック基板を用いることにより、ここで作製する表示パネル（薄膜デバイス）の耐衝撃性の向上と軽量化とを図ることができる。また、補強基板１５は、偏光板を兼ねるものであっても良い。そして、ここでの貼合せは、例えば紫外線硬化型の接着剤が用いられ、貼合せの後に真空脱泡を行い、次いで紫外線の照射によって接着剤を硬化させることによって行われる。あるいは、ディスプレイ用途に適した特性を有する両面粘着シートを用いてもよい。尚、この工程は必要に応じて行えば良く、省略しても良い。例えば、所定膜厚ｄ２に薄膜化したデバイス基板１が充分な剛性を有している場合には、補強基板１５を貼り合わせる必要はない。

＜図１１（７）＞
次に、図１１（７）に示すように、補強基板１５の外周に沿って貼合せパネル１０を切断する。これにより、支持基板１１と接着剤１２とから、補強基板１５が貼り合わせられた貼合せ基板１０を取り外す。この切断は、例えばＣＯ₂レーザーを用いて行われる。

＜図１１（８）＞
その後、図１１（８）に示すように、貼合せパネル１０と補強基板１５とを、エッチング防止パターン４部分で切断する。この際、図１２の拡大断面図に示すように、デバイス基板１の切断においては、エッチングによって薄膜化したデバイス基板１に切断部Ｃが及ぶことなく、エッチング防止パターン４部分のみで切断が行われることが好ましい。

この切断は、例えばＣＯ₂レーザーあるいは機械加工により行なう。カッターや超音波カッターなどの刃を用いた機械的な方法、ウォータージェット法といった方法を用いることが出来る。

そして図１３の平面図に示すように、以上のようにして切断された各貼合せパネル１０におけるデバイス基板１は、デバイス領域１ａを囲んだ周縁にエッチング防止パターン４が残された状態となる。

＜図１１（９）＞
以上の後、図１１（９）に示すように、分割した各貼合せパネル１０，１０，…部分に、注入孔７から液晶１６を注入し、次いで注入孔７を樹脂１７で封止して表示パネル（薄膜デバイス）１８を完成させる。

貼合せパネル１０への液晶１６の注入は、図１（２）を用いて説明したデバイス基板１と対向基板５との貼り合わせの際に行っても良い。この場合、対向基板５に注入孔７を設ける必要はない。そして、デバイス基板１または対向基板５上に接着剤層８を形成し、この接着剤層８で囲まれた領域に液晶を滴下するか又はインクジェット法などの方式で供給した状態で、デバイス基板１と対向基板５との貼り合わせを行う。

この表示パネル（薄膜デバイス）１８を用いて液晶表示装置を組み立てる場合には、外部動作素子あるいは外部接続端子の取り付けを通常の液晶表示装置作製時と同様に行なう。

以上説明した第１実施形態の製造方法によれば、図６（５）および図１０を用いて説明したように、溝パターン１３の形成面側からデバイス基板１をエッチングすることにより、デバイス基板１の薄膜化と分割とが同時に行われる。そして、デバイス基板１の分割が、エッチングによって行われるため、デバイス基板１に対してマイクロクラックやチッピングを発生させることもない。

またこのエッチングに先立ち、各デバイス領域１ａを分割する分割線上にエッチング防止パターン４を形成しているため、溝パターン１３の底部がエッチング防止パターン４からはみ出ないようにデバイス基板１のエッチングをコントロールすることにより、デバイス基板１と対向基板５との間にエッチングが及ぶことが防止される。しかも、このエッチングによって、溝パターン１３の形成プロセスにおいてデバイス基板１に生じたマイクロクラックやチッピング、溶融ガラスの残渣なども同時に除去される。したがって、分割されたデバイス基板１の端面には一切の欠陥が残らず、高い強度を持つことが可能になる。

そして、このようなデバイス基板１の薄膜化と分割の後に、図１１（８）を用いて説明したように、デバイス基板１の分割部分において対向基板５と溝パターン１３底部に露出させたエッチング防止パターン４とを切断することにより、貼合せ基板１０の分割が行われるが、この分割においては、上述のエッチングによって既に分割されたデバイス基板１に対して分割の影響が及ぶことはない。

したがって、以上説明したように本実施形態の表示パネル（薄膜デバイス）１８の製造方法によれば、デバイス基板１として耐熱性および剛性に優れてプロセス上の取り扱いが容易ではあるがダメージが加わり易いガラス基板を用いた場合であっても、デバイス基板１に対するダメージのダメージに起因して、デバイス基板１におけるデバイス領域１ａに設けられたＴＦＴを備えた駆動回路が劣化することを防止でき、耐熱性および信頼性の高い表示パネル（薄膜デバイス）１８を得ることが可能になる。

）
尚、上述した第１実施形態においては、図１（１）および図４，５を用いて説明したように、対向基板５にあらかじめ液晶注入のための注入孔７を形成しておく手順を説明した。しかしながら、対向基板５には注入孔７を形成しなくても良い。この場合、以下のａ，ｂの２通りの方法を用いることができる。ａ．通常の液晶パネルと同様に、図１（２）を用いて説明した工程で、デバイス基板１と対向基板５とを封着する接着剤８を、デバイス領域１a-1を取り囲みかつその一部を開口した形状に形成し、この開口部より液晶を注入させる。ｂ．通常の液晶パネルと同様に、図１（２）を用いて説明した工程で、デバイス基板１と対向基板５とを封着する接着剤８によってデバイス領域１ａ-1を完全に取り囲み、この囲まれた部分に所定量の液晶を滴下させた後にデバイス基板と対向基板を貼り合わせる。以上のａ，ｂのいずれの方法においても、デバイス基板１と対向基板５との間に狭持さえるスペーサーの取り扱いについては、上述したと同様であって良い。

≪第２実施形態≫
図１４は、第２実施形態の特徴部を示す断面工程図である。以下、第１実施形態で用いた断面工程図および、図１４の断面工程図に基づき、第２実施形態における表示パネルの製造方法を説明する。

＜図１（１）〜図１（３）＞
先ず、第１実施形態において図１（１）〜図１（３）を用いて説明したと同様の手順を行い、支持基板１１に貼合せパネル１０を支持させるまでを行う。

＜図１４（４）＞
その後、図１４（４）に示すように、接着剤１２によって支持基板１１に貼合せパネル１０を支持させた状態において、デバイス基板１を露出面側からエッチングする。これにより、デバイス基板１を構成する０．７ｍｍ程度の膜厚のガラス基板を２００μｍ程度になるまで薄膜化する。このエッチングは、第１実施形態と同様にデバイス基板１のみが選択的にエッチングされるエッチング液（例えばフッ酸）を用いたウェットエッチングによりデバイス基板１を等方的にエッチングする。

次に、図１４（５）に示すように、薄膜化したデバイス基板１におけるエッチング防止パターン４の形成面と反対側の面（すなわちデバイス基板１の露出面）側に、エッチング防止パターン４の形成位置に対応させて溝パターン１３を形成する。溝パターン１３の形成は、第１実施形態と同様に、ダイヤモンドやジルコニアなどの硬い鉱物を刃先に用いた機械的なスクライブ、ＣＯ₂やＹＡＧレーザーなどによる加工法のいずれを用いても良い。

またここで形成する溝パターン１３は、深さｄ１＝５０μｍ、幅Ｗ１＝１００μｍ程度の断面形状とする。この際、溝パターン１３の深さｄ１は、次のエッチングによってさらに薄膜化させた最終形態のデバイス基板１（ガラス基板）の厚さｄ２に対して当然ながらｄ２＜ｄ１の関係を満たすことが必要で、より望ましくは１．５×ｄ２＜ｄ１となるように、深さｄ１の範囲を１〜２００μｍの範囲で選択するのがよい。この際、形成した溝パターン１３の幅Ｗ１と、エッチング防止パターン４の幅Ｗ２との関係が、Ｗ１＜Ｗ２／２を満たす場合に、先に述べたのと同様にデバイス基板１―対向基板５間へのフッ酸（ＨＦ）のしみこみを防止することができる。

その後、図１４（６）に示すように、デバイス基板１を、溝パターン１３が形成された面側からエッチング防止パターン４に達するまでエッチングする。これにより、デバイス基板１を溝パターン１３の形成部分において分割すると共に、デバイス基板１を１〜１００μｍ程度の所定膜厚ｄ２（例えば３０μｍ）にまで薄膜化する。

この際、デバイス基板１のみが選択的にエッチングされるエッチング液（例えばフッ酸）を用いたウェットエッチングによりデバイス基板１を等方的にエッチングする。このようなエッチングにおいては、第１実施形態において図１０を用いて説明したと同様に、溝パターン１３の断面形状が維持された状態でデバイス基板１のエッチングが進み、溝パターン１３の底面の全面に酸化防止パターン４が露出してデバイス基板１が分割されると共に、デバイス基板１が所定膜厚ｄ２にまで薄膜化される。そして、このエッチングは、溝パターン１３の底面が、エッチング防止パターン４からはみ出させることなく、エッチング防止パターン４上のみに止められている状態で停止させることは、第１実施形態と同様で図１０を用いて説明したと同様である。

以上の後には、第１実施形態において図６（６）以降を用いて説明したと同様の手順を行うことにより、表示パネル（薄膜デバイス）１８を作製する。

以上第２実施形態の作製方法によれば、図１４（５）を用いて説明したように、デバイス基板１のエッチングによる薄膜化の途中で溝パターン１３を形成することにより、最終段階までエッチングを進めた状態においての溝パターン１３の最終的な開口幅を狭めることが可能となる。したがって、デバイス基板１の分割に必要とされるデバイス領域１ａ−１ａ間の幅を縮小することができる。この結果、一枚の大型基板からより多くの表示パネル（薄膜デバイス）を得ることができ、生産性の向上を図ることができる。

≪第３実施形態≫
図１５は、第３実施形態の特徴部を示す拡大断面工程図である。以下、図１５に基づき、第３実施形態の特徴部を詳細に説明し、第１実施形態および第２実施形態と同様の工程の重複する説明は省略する。

図１５に示す第３実施形態が上述した第１実施形態および第２実施形態と異なるところは、エッチング防止パターン４の形状にある。すなわち、第１実施形態において図１（１）を用いて説明したエッチング防止パターン４の形成工程では、本第３実施形態においては図１５（１）に示すように、エッチング防止パターン４を２重構造で設け、デバイス基板１上の各デバイス領域間に２本のエッチング防止パターン４を配置する。

そして、第１実施形態において図６（４）を用いて説明した溝パターン１３の形成工程では、本第３実施形態においても、各２本のエッチング防止パターン４上に沿って、デバイス基板１に溝パターン１３を形成する。

その後、第１実施形態において図６（５）を用いて説明したデバイス基板１のエッチング工程では、本第３実施形態においても、各溝パターン１３の底部にエッチング防止パターン４を露出させると共に、デバイス基板１を所定膜厚にまで薄膜化させる。

そして、第１実施形態において図１１（８）を用いて説明した貼合せパネルの切断工程では、本第３実施形態においては、図１５（２）に示すように２本のエッチング防止パターン４間においてデバイス基板１の切断を行うようにする。このため、溝パターン１３は、そのままの形状で残されることになる。

そして図１６の平面図に示すように、以上のようにして切断された各貼合せパネルにおけるデバイス基板１は、デバイス領域１ａを囲んでエッチング防止パターン４が設けられ、さらにエッチング防止パターン４の外周に溝パターン（１３）で分断されたデバイス基板１部分が残された状態となる。

このような第３実施形態によれば、デバイス切断端をパネル外周部から遠ざけることができるため更に耐熱温度を上昇させることが可能となる。

≪デバイス基板の構成≫
次に、上記各実施形態において説明を省略したデバイス基板１上へのデバイス層の形成を、図１７に基づいて説明する。

尚ここでは、一般的な低温ポリシリコン技術、例えば「'99最新液晶プロセス技術」（プレスジャーナル1998年発行、pp53〜59）、「フラットパネル・ディスプレイ1999」（日経ＢＰ社、1998年発行、pp132〜139）、に記載されているような低温ポリシリコンボトムゲート型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）プロセスを適用してアクティブマトリックス型のデバイス基板１を形成する手順を説明する。

先ず、０．７ｍｍ程度の厚さのガラス基板（デバイス基板）１０１上に、スパッタリング法によって膜厚１００ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）膜を成膜し、一般的なフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりこのモリブデン膜をパターニングすることによりゲート電極１０４を形成する。尚、このゲート電極１０４の形成と同一工程で、先の実施形態で説明したエッチング防止パターン（２）を形成しても良い。

次に、ゲート電極１０４上を被覆するようにゲート絶縁膜１０５を形成する。ゲート絶縁膜１０５は、例えばプラズマＣＶＤ法によって、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）層、または酸化シリコン（ＳｉＯ₂）層と窒化シリコン（ＳｉＮx）層との積層体として形成する。

次に、ゲート絶縁膜１０５の形成に連続して非晶質シリコン層(厚さ３０ｎｍ〜１００ｎｍ)を形成し、この非晶質シリコン層に波長３０８ｎｍのＸｅＣlエキシマレーザパルスを照射し熔融再結晶化してチャネル形成領域となる結晶シリコン層（ポリシリコン層）１０６を作製する。

次に、ポリシリコン層１０６上に、ゲート電極１０４に重ねてイオン打込み時にチャネルを保護するためのストッパー層１０７を形成する。この状態で、ストッパー層１０７をマスクにしたイオン注入によってポリシリコン層１０６に燐イオンを導入し、ｎ-型ドープ領域１０８を形成する。次に、ストッパー層１０７を覆うレジストパターンを形成し、この上部からのイオン注入によってポリシリコン層１０６に燐イオンを導入し、ｎ+型ドープ領域からなるソース／ドレイン拡散層１０９を形成する。これにより、アクティブ領域は高いオン電流と低いオフ電流を両立するためのＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造とする。

さらに、プラズマＣＶＤ法によって、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）層、または酸化シリコン（ＳｉＯ₂）層と窒化シリコン（ＳｉＮx）層との積層体からなるパッシベーション膜１１０を形成する。次いで、このパッシベーション膜１１０上に、ソース／ドレイン拡散層１０９にそれぞれ接続されたソース電極１１１およびドレイン電極１１２を形成する。ソース電極１１１およびドレイン電極１１２は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、高融点金属等の導電性材料で形成する。

次に、ソース電極１１１およびドレイン電極１１２が形成されたパッシベーション膜１１０上に、カラーフィルター１１３を形成する。カラーフィルター１１３は、カラーレジストを全面に塗布した後、リソグラフィー技術でパターニングを行って形成する。カラーフィルター１１３には、ソース電極１１１と後に形成する液晶駆動用電極が接続されるようにコンタクトホール１１３Ｃを形成する。尚、このカラーフィルター１１３の形成工程を例えば３回行うことにより、ＲＧＢの３色（赤、緑、青）のカラーフィルター１１３をそれぞれ形成することとする。

次に、カラーフィルター１１３上に、平坦化を行うための保護膜１１４を形成する。保護膜１１４は例えばポリメチルメタクリル酸樹脂系の樹脂により形成する。また保護膜１１４には、ソース電極１１１と液晶駆動用電極とが接続されるようにコンタクトホール１１４Ｃを形成する。

その後、コンタクトホール１１４Ｃ，１１３Ｃを介してソース電極１１１に接続する画素電極１１５を形成する。この画素電極１１５は、例えば、透明電極で形成される。透明電極としては、例えばインジウムスズオキサイド（ＩＴＯ）により形成され、その形成方法としてはスパッタリング法が用いられる。

以上のようにして、ガラス基板１０１上にＴＦＴを備えた画素回路を形成する。尚、上述した工程と同一工程で、画素回路に接続された他の回路や外部端子（図示せず）の形成も行われることとする。またさらに、画素回路が設けられたデバイス層を覆う状態で配向膜を設ける。

以上により、ガラス基板１０１上における表示領域１ａ-1に、画素回路が形成されたデバイス層（図１のみに図示）が設けられ、さらにこれが配向膜で覆われると共に、周辺領域１ａには外部端子を設けてなるアクティブマトリックス型のデバイス基板が得られる。

尚、上述したカラーフィルター１１３は、デバイス基板１側ではなく、対向基板側に形成しても良い。

また、上述したデバイス基板１上に、画素回路の構成要素とは別工程でエッチング防止パターンを形成する場合には、ガラス基板１０１上に形成したＳｉＯ₂層やＳｉＮ層、ポリシリコン層、カラーレジスト、平坦化用のアクリル系樹脂、ＩＴＯなどの膜をパターニングにより除去しておくこととする。

そして、本発明において用いられるデバイス基板１は、アクティブマトリックス型に限定されることはなく、単純マトリックス型であっても良い。さらに、画素回路を構成するＴＦＴは、上述したボトムゲート型ポリシリコンＴＦＴに限定されることはなく、トップゲート型ポリシリコンＴＦＴやアモルファスＴＦＴでも同じように実施できる。

また本発明の薄膜デバイスの製造方法は、液晶表示装置における表示パネルの製造への適用に限定されることはない。例えば、デバイス基板の各デバイス領域に有機電界発光素子を形成することで、有機電界発光素子を用いた表示装置における表示パネルの製造にも適用可能である。

第１実施形態の表示パネルの製造方法を示す断面工程図（その１）である。 デバイス基板の平面図である。 プラスチック基板の線膨張係数に対する表示パネルの耐熱温度のグラフである。 対向基板に開口部および注入孔を設けた平面図である。 対向基板に開口部および注入孔を設けた別の例を示す平面図である。 第１実施形態の表示パネルの製造方法を示す断面工程図（その２）である。 第１実施形態で形成する溝パターンとエッチング防止パターンの拡大断面図である。 エッチング防止パターンの線幅に対する溝パターンの開口幅と、次のエッチング工程においてエッチング溶液として用いるフッ酸（ＨＦ）のしみこみ幅との関係を示すグラフである。 溝パターンの深さに対する表示パネルの耐熱温度のグラフである。 デバイス基板のエッチングを説明する拡大断面図である。 第１実施形態の表示パネルの製造方法を示す断面工程図（その３）である。 デバイス基板の切断を説明する拡大断面図である。 第１実施形態において切断された各貼合せパネルにおけるデバイス基板の平面図である。 第２実施形態の表示パネルの製造方法における特徴部を示す断面工程図である。 第３実施形態の特徴部を示す拡大断面工程図である。 第３実施形態において切断された各貼合せパネルにおけるデバイス基板の平面図である。 デバイス基板に形成される画素回路の構成を示す断面図である。

符号の説明

１…デバイス基板、１ａ…デバイス領域、１ａ-2…形成領域、３…外部端子、４…エッチング防止パターン、５…対向基板、６…開口部、７…注入孔、８…接着剤層、１１…支持基板、１２…接着剤、１３…溝パターン、１５…補強基板、１６…液晶、１８…薄膜デバイス

Claims (15)

1. 複数のデバイス領域が設定されたデバイス基板上において、当該各デバイス領域を分割する分割線上にエッチング防止パターンを形成する第１工程と、
   前記デバイス基板におけるエッチング防止パターンの形成面側に対向基板を貼り合わせる第２工程と、
   前記デバイス基板におけるエッチング防止パターンの形成面と反対側の面に、前記分割線に対応させて溝パターンを形成する第３工程と、
   前記溝パターンが形成された面側から前記エッチング防止パターンに達するまで前記デバイス基板をエッチングすることにより、前記対向基板を貼り合わせた当該デバイス基板を薄膜化すると共に当該溝パターン部分において分割する第４工程と
   を含む薄膜デバイスの製造方法。
2. 請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法において、
   前記デバイス基板のエッチングは、前記溝パターンの底面を前記エッチング防止パターン上のみに止める
   薄膜デバイスの製造方法。
3. 請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法において、
   前記デバイス基板はガラス基板からなる
   薄膜デバイスの製造方法。
4. 請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法において、
   前記第４工程の後、
   前記デバイス基板の分割部分において、前記対向基板と前記溝パターン底部に露出させたエッチング防止パターンとを切断する工程を行う
   薄膜デバイスの製造方法。
5. 請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法において、
   前記第４工程の後、
   前記デバイス基板の分割部分における前記エッチング防止パターンの外周部分で、前記対向基板と前記デバイス基板とを切断する工程を行う
   薄膜デバイスの製造方法。
6. 請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法において、
   前記第２工程では、開口部が設けられた前記対向基板を前記デバイス基板に対して貼り合わせる
   薄膜デバイスの製造方法。
7. 請求項６記載の薄膜デバイスの製造方法において、
   前記対向基板の開口部は、前記デバイス基板の各デバイス領域における外部端子の形成領域に対応して設けられている
   薄膜デバイスの製造方法。
8. 請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法において、
   前記第２工程と前記第４工程との間に、
   前記デバイス基板と貼り合わせた対向基板の外側に支持基板を配置し、接着剤によって前記デバイス基板と対向基板とをこれらの周縁部分において密封した状態で当該支持基板に支持させる工程を行う
   薄膜デバイスの製造方法。
9. 請求項８記載の薄膜デバイスの製造方法において、
   前記第４工程の後、
   前記接着剤を除去して前記支持基板を前記デバイス基板および対向基板から取り外す工程を行う
   薄膜デバイスの製造方法。
10. 請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法において、
    前記第４工程の後、
    前記デバイス基板のエッチング面に補強基板を貼り合わせる工程を行う
    薄膜デバイスの製造方法。
11. 請求項１０記載の薄膜デバイスの製造方法において、
    前記補強基板を貼り合わせた後、
    前記デバイス基板の分割部分において、前記対向基板と前記溝パターン底部に露出させたエッチング防止パターンと前記補強基板とを切断する工程を行う
    薄膜デバイスの製造方法。
12. 請求項１０記載の薄膜デバイスの製造方法において、
    前記第４工程の後、
    前記デバイス基板の分割部分における前記エッチング防止パターンの外周部分で、前記対向基板と前記デバイス基板と前記補強基板とを切断する工程を行う
    薄膜デバイスの製造方法。
13. 請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法において、
    前記第２工程では、前記デバイス基板における各デバイス領域に対応して前記対向基板に注入孔を設け、前記デバイス基板における各デバイス領域を封止する状態で囲む接着剤層によって当該デバイス基板と対向基板とを貼り合せ、
    前記第２工程と前記第４工程との間には、前記デバイス基板と貼り合わせた対向基板の外側に支持基板を配置し、接着剤によって前記デバイス基板と対向基板とをこれらの周縁部分において密封した状態で当該支持基板に支持させる工程を行い、
    前記第４工程の後、前記接着剤を除去して前記デバイス基板および対向基板から前記支持基板を取り外し、前記注入孔から当該デバイス基板と対向基板との間に液晶を注入する工程を行う
    薄膜デバイスの製造方法。
14. 請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法において、
    前記第２工程では、前記デバイス基板における各デバイス領域を封止する状態で囲む接着剤層によってデバイス基板と対向基板とを貼り合せると共に、当該接着剤層で囲まれた前記デバイス基板と対向基板との間に液晶を充填する
    薄膜デバイスの製造方法。
15. 請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法にいて、
    前記デバイス基板の各デバイス領域には有機電界発光素子が設けられている
    薄膜デバイスの製造方法。

Images