(57)【要約】【課題】表示装置の薄膜トランジスタ基板において、窒化ケイ素膜上への銅の微細配線を、より簡易に行う。【解決手段】微細配線がされたＴＦＴ基板は、無アルカリガラスからなるガラス基板１０１と、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜１０２と、アルミニウムを４原子％含有し銅を主成分とする合金からなる第一の導電層１０３及び１０９と、９９．９９％純度の純銅からなる銅配線である第二の導電層１０４及び１１０と、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜１０６と、非晶質ケイ素からなる半導体層１０７と、ｎ＋型非晶質ケイ素からなるコンタクト層１０８と、透明導電膜１０２と第一の導電層１０３との界面の金属酸化物層１０５と、を備える。【選択図】図５Ａ
2010230965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ケイ素の膜により形成された窒化ケイ素層と、
前記窒化ケイ素層上に形成され、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含み、更にマンガンを含む銅を主成分とする合金により形成された第１銅合金層と、
前記第１合金層の上に純銅により形成された第１純銅配線と、を有する薄膜トランジスタ基板を備える表示装置。
【請求項２】
前記薄膜トランジスタ基板は、
非晶質ケイ素の膜により形成された非晶質ケイ素層と、
前記非晶質ケイ素層上に形成され、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムのうちから、少なくとも一種の元素を第２添加元素として含み、更にマンガンを含む銅を主成分とする合金により形成された第２銅合金層と、
前記第２合金層の上に純銅により形成された第２純銅配線と、を更に有し、
前記第２合金層と非晶質ケイ素層との間には、第２添加元素の酸化物が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第２添加元素は、前記第１添加元素と同じ元素である、ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１銅合金層の前記銅を主成分とする合金は、アルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、スカンジウム、チタニウム、ジルコニウムのうち少なくとも一種の元素を含み、
更に、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムのうち少なくとも一種の元素を含有する二元以上の合金である、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１銅合金層の前記銅を主成分とする合金は、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、スカンジウム、ジルコニウムのうち少なくとも一種の元素を含み、
更に、ホウ素、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、ジルコニウムのうち少なくとも一種の元素を含む二元以上の合金である、ことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１銅合金層の前記銅を主成分とする合金は、ハフニウム、マグネシウム、スカンジウム、ジルコニウムのうち一種の元素を含む二元合金である、ことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
窒化ケイ素からなる膜である第１窒化ケイ素膜を成膜する第１窒化ケイ素膜成膜工程と、
前記窒化ケイ素膜の上に、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含み、更にマンガンを含む銅を主成分とする合金からなる第１銅合金膜を成膜し、更に、前記第１銅合金膜上に純銅からなる第１純銅膜を成膜する第１銅膜成膜工程と、
前記第１純銅膜上にレジストパタンを形成するレジストパタン形成工程と、
前記レジストパタンに合わせて、前記第１銅合金膜及び前記第１純銅膜をエッチングし、銅配線を形成するエッチング工程と、を有する薄膜トランジスタ基板製造工程を備える表示装置製造方法。
【請求項８】
前記薄膜トランジスタ基板製造工程は、
前記第１銅膜成膜工程の前に、
非晶質ケイ素からなる非晶質ケイ素膜を成膜する非晶質ケイ素膜成膜工程と、
前記非晶質ケイ素膜成膜工程において成膜された非晶質ケイ素膜の表面を酸化する酸化工程と、を更に有し、
前記第１銅膜成膜工程では、前記第１窒化ケイ素膜の上と共に、表面が酸化された前記非晶質ケイ素膜の上にも成膜する、ことを特徴とする請求項７に記載の表示装置製造方法。
【請求項９】
前記薄膜トランジスタ基板製造工程は、
前記エッチング工程の後に、
窒化ケイ素からなる膜である第２窒化ケイ素膜を成膜し、前記第２窒化ケイ素膜を成膜する際の熱により、前記非晶質ケイ素膜と前記第１銅合金膜との間に第１添加元素の金属酸化物を生成する、第２窒化ケイ素膜成膜工程を更に有する、ことを特徴とする請求項７に記載の表示装置製造方法。
【請求項１０】
前記薄膜トランジスタ基板製造工程は、
前記第１窒化ケイ素膜成膜工程の前に、
基材上に、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムのうちから少なくとも一種の元素を第２添加元素として含み、更にマンガンを含む銅を主成分とする合金からなる第２銅合金膜を成膜し、更に、前記第２銅合金膜上に純銅からなる第２純銅膜を成膜する第２銅膜成膜工程を更に有し、
前記第１窒化ケイ素膜成膜工程は、更に、前記第１窒化ケイ素膜を成膜する際の熱により、前記基材と前記第２銅合金膜との間に第２添加元素の金属酸化物を生成する、ことを特徴とする請求項７に記載の表示装置製造方法。
【請求項１１】
前記第２銅膜成膜工程ではゲート線を形成し、
前記第１銅膜成膜工程では、ソース・ドレイン線を形成することにより、トランジスタを形成する、ことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置製造方法。
【請求項１２】
前記基材はガラス基板である、ことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置製造方法。
【請求項１３】
前記基材は透明電極である、ことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置及び表示装置製造方法に関し、より詳しくは、薄膜トランジスタ基板を用いた表示装置、並びにその表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板を具備した液晶パネルが大画面サイズの薄型テレビに適用されている。近年、動画質向上のために駆動周波数が高速化しており、これに伴い信号線の低抵抗化が必要となっている。有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置を適用した薄型テレビの研究開発も盛んであるが、素子を電流駆動する必要からやはりＴＦＴ基板の信号線の低抵抗化が必要となっている。また、薄型テレビは激しい価格競争に晒されている。従って、市場の要求に応えるためには原価低減が必須であり、信号線の形成プロセスにおいてもコストパフォーマンスの良い薄膜材料やプロセス薬液が求められている。
【０００３】
従来、低抵抗なＴＦＴ基板の信号線を構成するためには抵抗率が約３μΩｃｍのアルミニウムを主たる導体材料とするＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ積層膜（ここで／は積層の界面を表し、／の右側が下層、／の左側が上層である。以下同様）が用いられてきた。この積層膜の信号線を更に低抵抗化するにはＡｌ層を厚くすることになるが、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ積層膜の成膜処理時間が長くなるので生産性を悪化させることのほか、製造歩留り悪化の原因となるヒロック発生の頻度を飛躍的に高めてしまうなどの問題が発生する。材料費の点でも、アルミニウムの下層、上層にはそれぞれバリア膜、キャップ膜として高価なモリブデンを使用していることに加え、そのエッチング液の主成分である燐酸が肥料需要の高まりとともに高騰しつつあるなど、高コスト要因が並んでいる。
【０００４】
アルミニウムを下回る低抵抗率を有し、かつ材料費がリーズナブルである信号線材料として銅がある。銅は、薄膜の抵抗率が約２μΩｃｍと低く、透明導電膜（一般的には、インジウムを主成分とする酸化物）と直接的に電気的コンタクトを取ることができるという特徴を有している。しかし、下地との付着力が弱いことや、薄膜トランジスタの半導体層であるケイ素に拡散してトランジスタ特性を悪化させ易いといった欠点がある。
【０００５】
特許文献１には、酸素を含有する絶縁体（酸化ケイ素）の上にＡｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｒからなる群とＴｉ、Ｔａ、Ｚｒからなる群からそれぞれ少なくとも一種類の元素を含有する銅合金皮膜を形成して熱処理することにより、酸素を含有する絶縁体と銅合金皮膜との界面に前記添加元素の酸化物を析出させ、銅の拡散バリアとする方法が記載されている。
【０００６】
しかしながら、この方法は酸化ケイ素上に銅配線を形成することを前提としており、ＴＦＴ基板のようなガラス基板に形成された非晶質ケイ素や窒化ケイ素の上に銅配線を形成する場合には、酸化物を析出できず、密着性に欠けることとなるため、ＴＦＴ基板を歩留まりに影響を与えることが考えられる。
【０００７】
一方、特許文献２には、液晶表示装置用アレイ基板上に形成されるＣｕ／Ｍｏ積層膜からなる信号線を使用する方法が開示されている。この信号線の膜構造においてモリブデンは下地との付着力確保を担い、半導体層への銅の拡散バリアをも兼ねている。
【０００８】
また、非特許文献１には、ＴＦＴ基板（ガラス基板）のソース・ドレイン電極を形成する方法として、半導体層のコンタクト層の表面を予備酸化し、その上にＣｕＭｎ合金を成膜しアルゴン雰囲気で熱処理することによりＣｕＭｎ合金／コンタクト層界面とＣｕＭｎ合金表面にＭｎを酸化物として析出する方法が開示されており、これによって、密着性の確保と銅の拡散バリアと低抵抗率とを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２７２５９号公報
【特許文献２】特開２００４−１６３９０１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】“大画面液晶配線を全て低抵抗Cu合金に残されたソース・ドレイン課題を解決”、［online］、２００８年９月１０日、東北大学大学院工学研究科  情報広報室、［平成２１年３月６日検索］、インターネット＜URL：http://www.eng.tohoku.ac.jp/news/news.php?news=20080910105628＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献２による方法では、積層配線を加工するために、不安定な過酸化水素を酸化剤とするウェットエッチング液を使用しなければならない。そのパフォーマンスを維持するためには液組成をほぼ一定に保つ必要があり、そのためにはエッチング液の更新頻度を高める必要がある。これは、液の使用量増大に繋がり、延いては高コスト要因となってしまう。また、バリア膜に高価なモリブデンを使用する点も高コストの要因である。
【００１２】
また、非特許文献１ではＣｕＭｎ合金を低抵抗率化するため、熱処理によってＣｕＭｎ合金膜中のマンガンをその表面に酸化物として析出させている。このような熱処理を施すためにはマンガンを酸化しながらも銅を酸化させないような微妙な酸化雰囲気の制御が必要となる。しかしながら、現状のＴＦＴ型表示装置の装置インフラを用いてそのような熱処理を実現することは困難である。
【００１３】
本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、窒化ケイ素膜上への銅の微細加工配線をより簡易に行った薄膜トランジスタ基板を用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の表示装置は、窒化ケイ素の膜により形成された窒化ケイ素層と、前記窒化ケイ素層上に形成され、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含み、更にマンガンを含む銅を主成分とする合金により形成された第１銅合金層と、前記第１合金層の上に純銅により形成された第１純銅配線と、を有する薄膜トランジスタ基板を備える表示装置である。
【００１５】
ここで、窒化物はほとんど観測できないものと考えられるため記載していないが、窒化ケイ素層と第１銅合金層との間には、第１添加元素の窒化物が存在してもよい。また、ここでは、銅を９９．９％以上含むものを「純銅」としている。
【００１６】
また、本発明の表示装置は、前記薄膜トランジスタ基板は、非晶質ケイ素の膜により形成された非晶質ケイ素層と、前記非晶質ケイ素層上に形成され、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムのうちから、少なくとも一種の元素を第２添加元素として含み、更にマンガンを含む銅を主成分とする合金により形成された第２銅合金層と、前記第２合金層の上に純銅により形成された第２純銅配線と、を更に有し、前記第２合金層と非晶質ケイ素層との間には、第２添加元素の酸化物が形成されている、とすることができる。
【００１７】
また、本発明の表示装置は、前記第２添加元素は、前記第１添加元素と同じ元素である、とすることができる。
【００１８】
また、本発明の表示装置は、前記第１銅合金層の前記銅を主成分とする合金は、アルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、スカンジウム、チタニウム、ジルコニウムのうち少なくとも一種の元素を含み、更に、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムのうち少なくとも一種の元素を含有する二元以上の合金である、とすることができる。
【００１９】
また、本発明の表示装置は、前記第１合金層の前記銅を主成分とする合金は、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、スカンジウム、ジルコニウムのうち少なくとも一種の元素を含み、更に、ホウ素、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、ジルコニウムのうち少なくとも一種の元素を含む二元合金以上の合金である、とすることができる。
【００２０】
また、本発明の表示装置は、前記第１合金層の前記銅を主成分とする合金は、ハフニウム、マグネシウム、スカンジウム、ジルコニウムのうち一種の元素を含む二元合金のうち、一種の元素を含有する二元合金である、とすることができる。
【００２１】
本発明の表示装置製造方法は、窒化ケイ素からなる膜である第１窒化ケイ素膜を成膜する第１窒化ケイ素膜成膜工程と、前記窒化ケイ素膜の上に、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含み、更にマンガンを含む銅を主成分とする合金からなる第１銅合金膜を成膜し、更に、前記第１銅合金膜上に純銅からなる第１純銅膜を成膜する第１銅膜成膜工程と、前記第１純銅膜上にレジストパタンを形成するレジストパタン形成工程と、前記レジストパタンに合わせて、前記第１銅合金膜及び前記第１純銅膜をエッチングし、銅配線を形成するエッチング工程と、を有する薄膜トランジスタ基板製造工程を備える表示装置製造方法である。
【００２２】
また、本発明の表示装置製造方法は、前記薄膜トランジスタ基板製造工程は、前記第１銅膜成膜工程の前に、非晶質ケイ素からなる非晶質ケイ素膜を成膜する非晶質ケイ素膜成膜工程と、前記非晶質ケイ素膜成膜工程において成膜された非晶質ケイ素膜の表面を酸化する酸化工程と、を更に有し、前記第１銅膜成膜工程では、前記第１窒化ケイ素膜の上と共に、表面が酸化された前記非晶質ケイ素膜の上にも成膜する、とすることができる。
【００２３】
また、本発明の表示装置製造方法は、前記薄膜トランジスタ基板製造工程は、前記エッチング工程の後に、窒化ケイ素からなる膜である第２窒化ケイ素膜を成膜し、前記第２窒化ケイ素膜を成膜する際の熱により、前記非晶質ケイ素膜と前記第１銅合金膜との間に第１添加元素の金属酸化物を生成する、第２窒化ケイ素膜成膜工程を更に有する、とすることができる。
【００２４】
また、本発明の表示装置製造方法は、前記薄膜トランジスタ基板製造工程は、前記第１窒化ケイ素膜成膜工程の前に、基材上に、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムのうちから少なくとも一種の元素を第２添加元素として含み、更にマンガンを含む銅を主成分とする合金からなる第２銅合金膜を成膜し、更に、前記第２銅合金膜上に純銅からなる第２純銅膜を成膜する第２銅膜成膜工程を更に有し、前記第１窒化ケイ素膜成膜工程は、更に、前記第１窒化ケイ素膜を成膜する際の熱により、前記基材と前記第２銅合金膜との間に第２添加元素の金属酸化物を生成する、とすることができる。
【００２５】
また、本発明の表示装置製造方法は、前記第２銅膜成膜工程ではゲート線を形成し、前記第１銅膜成膜工程では、ソース・ドレイン線を形成することにより、トランジスタを形成する、とすることができる。
【００２６】
また、本発明の表示装置製造方法は、前記基材はガラス基板である、とすることができる。
【００２７】
また、本発明の表示装置製造方法は、前記基材は透明電極である、とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】第１実施形態の第１フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１Ｂ】第１実施形態の第１フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２Ａ】第１実施形態の第２フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２Ｂ】第１実施形態の第２フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図３Ａ】第１実施形態の第３フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図３Ｂ】第１実施形態の第３フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図４Ａ】第１実施形態の第４フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図４Ｂ】第１実施形態の第４フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図５Ａ】第１実施形態の第５フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図５Ｂ】第１実施形態の第５フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図６】第１実施形態のＴＦＴ基板を使用した液晶パネルの一部断面を概略的に示す図である。
【図７Ａ】第２実施形態の第１フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図７Ｂ】第２実施形態の第１フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図８Ａ】第２実施形態の第２フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図８Ｂ】第２実施形態の第２フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図９Ａ】第２実施形態の第３フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図９Ｂ】第２実施形態の第３フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１０Ａ】第２実施形態の第４フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１０Ｂ】第２実施形態の第４フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１１Ａ】第２実施形態の第５フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１１Ｂ】第２実施形態の第５フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１２】第２実施形態のＴＦＴ基板を使用した液晶パネルの一部断面を概略的に示す図である。
【図１３Ａ】第３実施形態の第１フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１３Ｂ】第３実施形態の第１フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１４Ａ】第３実施形態の第２フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１４Ｂ】第３実施形態の第２フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１５Ａ】第３実施形態の第３フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１５Ｂ】第３実施形態の第３フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１６Ａ】第３実施形態の第４フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１６Ｂ】第３実施形態の第４フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１７Ａ】第３実施形態の第５フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１７Ｂ】第３実施形態の第５フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１８】第３実施形態のＴＦＴ基板を使用した液晶パネルの一部断面を概略的に示す図である。
【図１９Ａ】第４実施形態の第１フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１９Ｂ】第４実施形態の第１フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２０Ａ】第４実施形態の第２フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２０Ｂ】第４実施形態の第２フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２１Ａ】第４実施形態の第３フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２１Ｂ】第４実施形態の第３フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２２Ａ】第４実施形態の第４フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２２Ｂ】第４実施形態の第４フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２３】第４実施形態のＴＦＴ基板を使用した液晶パネルの一部断面を概略的に示す図である。
【図２４】本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す図である。
【図２５】図２４の液晶表示パネルの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明における銅合金の添加元素としては、マンガン、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムが挙げられるが、添加元素をこのように定めた理由について以下に述べる。これらの添加元素は以下の要件を満たすように定められている。
【００３０】
第１要件は、「酸化反応の平衡酸素ポテンシャルがケイ素の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルよりも低い」という要件である。この要件は、添加元素が酸化ケイ素から酸素を奪って酸化するための要件である。
【００３１】
第２要件は、「銅中における固溶限が０．１原子％よりも大きい」という要件である。この要件は、添加元素が銅を主成分とする合金中で析出せずに界面での酸化反応に有効に寄与させるための要件である。従って、第１要件及び第２要件を同時に満たすことによって、酸素を含有する絶縁体（酸化ケイ素）や予備酸化した半導体層のコンタクト層を下地とした場合に、銅を主成分とする合金と下地との界面に添加元素の酸化物を析出させることができる。または、銅を主成分とする合金と下地との界面に密着性を発現するような親和性を付与することができる。
【００３２】
第３要件は、「２３０℃の銅中における拡散定数が１０−２１ｍ２／ｓよりも小さい」という要件である。この要件は、第二の導電層である９９．５％以上の純度を有する銅に添加元素を拡散させないための要件であり、これによって第二の導電層の抵抗率が上昇することを防止し、低抵抗な映像信号線を得ることが可能となる。
【００３３】
以上の第１要件〜第３要件をすべて満足することにより、予備酸化を施した半導体層のコンタクト層の上にソース電極及びドレイン電極を形成でき、低抵抗な映像信号線も形成することができる。
【００３４】
第４要件は、「窒化反応の平衡窒素ポテンシャルがケイ素の窒化反応の平衡酸素ポテンシャルよりも低い」という要件である。第４要件は、添加元素が窒化ケイ素から窒素を奪って窒化するための要件である。従って、この第４要件と、上述の第２要件とを同時に満たすことによって、窒化ケイ素を下地とした場合に、銅を主成分とする合金と下地との界面に密着性を発現するような親和性を付与することができる。更に、第２要件〜第４要件を同時に満足することにより、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜の上に低抵抗な映像信号線を形成することが可能となる。
【００３５】
また、第１要件〜第４要件のすべてを同時に満足することにより、予備酸化を施した半導体層のコンタクト層の上と、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜の上とに同時にソース電極及びドレイン電極を形成でき、低抵抗な映像信号線も形成することができる。
【００３６】
ここで、酸化反応の平衡酸素ポテンシャル及び窒化反応の平衡窒素ポテンシャルは次式の左辺または右辺で定義される。
【００３７】
【数１】
2010230965.tif 000003
【００３８】
上式において、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、ｐは平衡酸素分圧または平衡窒素分圧、ｎは酸化物の酸素または窒化物の窒素の化学量論数、ΔＧは酸化物または窒化物の生成自由エネルギーである。酸化物及び窒化物の生成自由エネルギーの値は、例えば「Ｉｈｓａｎ  Ｂａｒｉｎ，ＴＨＥＲＭＯＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＤＡＴＡ  ＯＦ  ＰＵＲＥ  ＳＵＢＳＴＡＮＣＥＳ，ＶＨＣ（１９９３）」などのデータベースに記載されている。
【００３９】
また、銅中における金属元素の固溶限は、例えば、「ＡＳＭ  ＨＡＮＤＢＯＯＫ  Ｖｏｌｕｍｅ  ３，Ａｌｌｏｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｉａｇｒａｍｓ」などに記載されている二元合金状態図から読み取ることができる。
【００４０】
また、熱工程の時間をｔとすると、拡散距離はπＤｔの平方根として与えられるが、拡散係数Ｄが１０−２１（ｍ２／ｓ）よりも小さければ熱工程の時間を３０分と見積っても拡散距離は数ｎｍ程度である。従って、Ｃｕ／Ｃｕ合金の上層ＣｕへのＣｕ合金添加元素の拡散距離はその膜厚（１００ｎｍ〜）に対して無視しうる程度に制限できる。拡散定数の値は、日本金属学界編「金属データブック」などに記載されている頻度因子と活性化エネルギーのデータベースからアレニウス式を用いて求めることができる。
【００４１】
以上のデータベースをサーベイすることにより、第１要件〜第３要件を満足する銅への添加元素種群（第１群）として、アルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、スカンジウム、チタニウム、ジルコニウムを得ることができる。また、マンガンは第２要件と第３要件を満たすものの第１要件を満たさないが、その酸化反応の平衡酸素ポテンシャルがケイ素の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルに近いため、予備酸化した半導体層のコンタクト層を下地とした場合に、ＣｕＭｎ合金と下地との界面にマンガン酸化物を薄く析出させることができる。従って、第１群の添加元素にマンガンを加えることが可能である。
【００４２】
また、第２要件〜第４要件を満足する銅への添加元素種群（第２群）として、アルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、ジルコニウムを得ることができる。第一の導電層を、第１群、及び第２群の添加元素を少なくとも一種ずつ含む銅を主成分とする三元以上の合金とすることによって、予備酸化を施した半導体層のコンタクト層の上と、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜の上とに同時にソース電極及びドレイン電極を形成でき、低抵抗な映像信号線も形成することができる。
【００４３】
また、第１群と第２群との共通の添加元素群、すなわちアルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、スカンジウム、チタニウム、ジルコニウムを第３群とする。第一の導電層を、第３群の添加元素を一種含有する銅を主成分とする二元合金とすることによって、予備酸化を施した半導体層のコンタクト層の上と、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜の上とに同時にソース電極及びドレイン電極を形成でき、低抵抗な映像信号線も形成することができる。
【００４４】
第一の導電層の銅を主成分とする合金に添加するこれら元素の含有量は、０．１原子％よりも大きいことが望ましい。更には、銅への固溶限以下であることが望ましい。
【００４５】
第一の導電層の銅を主成分とする合金に添加する元素は、その銅への固溶限の大きさや、経済性、毒性などを考慮して選択されるべきである。それを考慮した場合、第１群は、アルミニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、チタニウム、第２群は、アルミニウム、ホウ素、マグネシウム、チタニウム、バナジウム、第３群は、アルミニウム、マグネシウム、チタニウムであることが最も望ましい。また、第一の導電層の銅を主成分とする合金に添加するこれら元素の含有量は、１原子％よりも大きく、かつ銅への固溶限以下であることが最も望ましい。
【００４６】
以下、本発明の第１実施形態乃至第５実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、第１実施形態乃至第４実施形態では、インプレインスイッチング型液晶表示装置のＴＦＴ基板の製造方法について示している。各実施形態では、各フォトリソグラフィ工程ごとに部分断面図と工程図が示されており、部分断面図では、フォトレジストを除去した段階を示している。以下の説明で、レジストパタン形成とは、フォトレジストの塗布からマスクを使用した選択露光を経てそれを現像しベークするまでの一連の工程を示すものとし、繰返しの説明は避ける。
【００４７】
［第１実施形態］
図１Ａには、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程１５１により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図１Ｂには第１フォトリソグラフィ工程１５１が示されている。第１フォトリソグラフィ工程１５１では、まず、無アルカリガラスからなるガラス基板１０１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜１０２をスパッタリングにより成膜する。ここで、透明導電膜１０２は、インジウム亜鉛酸化物、インジウム錫亜鉛酸化物であってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。続いて、アルミニウムを４原子％含有し銅を主成分とする合金からなる第一の導電層１０３と９９．９９％純度の純銅からなる第二の導電層１０４とをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ１１１）。
【００４８】
第一の導電層１０３の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。第二の導電層１０４の膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。なお、銅合金の添加元素は、本実施例のアルミニウムのほか、ベリリウム、ガリウム、マグネシウム、マンガン、チタン、バナジウム、亜鉛から選ぶことが可能であるが、後述する第３フォトリソグラフィ工程で形成する第一の導電層１０９の材料と共通化するのであれば、ベリリウム、マグネシウム、マンガン、チタンが好適である。第二の導電層１０４は９９．５％以上の含有量の純銅とすることができる。
【００４９】
次に、ハーフ露光マスクを用いてレジストパタンを形成する（ステップＳ１１２）。ここで、走査信号線、共通信号線を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、共通（透明）電極を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。その後、第二の導電層１０４と第一の導電層１０３とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ１１３）、続いて透明導電膜を選択的にエッチング除去する（ステップＳ１１４）。次に、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ１１５）。アッシングの後、ハーフ露光部の第二の導電層と第一の導電層とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ１１６）、レジストを剥離する（ステップＳ１１７）。
【００５０】
図２Ａには、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程１５２により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図２Ｂには第２フォトリソグラフィ工程１５２が示されている。第２フォトリソグラフィ工程１５２では、まず、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜１０６と、非晶質ケイ素からなる半導体層１０７と、ｎ＋型非晶質ケイ素からなるコンタクト層１０８をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜し（ステップＳ１２１）、酸素プラズマによりコンタクト層１０８の表面を予備酸化する（ステップＳ１２２）。
【００５１】
ゲート絶縁膜１０６の成膜温度は約３００℃であり、この時、第１フォトリソグラフィ工程で形成した透明導電膜１０２と第一の導電層１０３との界面に金属酸化物層１０５（この場合はアルミニウム酸化物層）が形成され、これが密着層として機能する。バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１２３）、コンタクト層１０８、半導体層１０７を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１２４）、レジストを剥離すると、いわゆる島状パタンが形成される（ステップＳ１２５）。以上の工程により、走査信号線（ゲート電極、走査信号線端子を含む）１７１、共通信号線（共通信号線端子を含む）１７５、共通（透明）電極１７４が形成される（図６参照）。
【００５２】
図３Ａには、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程１５３により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図３Ｂには第３フォトリソグラフィ工程１５３が示されている。第３フォトリソグラフィ工程１５３では、まず、アルミニウムを４原子％含有し銅を主成分とする合金からなる第一の導電層１０９と９９．９９％純度の純銅からなる第二の導電層１１０とをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップ１３１）。第一の導電層１０９の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。第二の導電層１１０の膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。
【００５３】
なお、銅合金の添加元素は、本実施例のアルミニウムのほか、ベリリウム、マグネシウム、マンガン、チタンが好適である。バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１３２）、第二の導電層１１０と第一の導電層１０９とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ１３３）、コンタクト層１０８を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１３４）、レジストを剥離すると（ステップＳ１３５）、ドレイン電極１７２（映像信号線及び映像信号線端子を含む）、及びソース電極１７３が形成される。
【００５４】
図４Ａには、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程１５４により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図４Ｂには第４フォトリソグラフィ工程１５４が示されている。第４フォトリソグラフィ工程１５４では、まず、窒化ケイ素からなる保護絶縁膜１１２をプラズマ化学蒸着法で成膜する（ステップＳ１４１）。保護絶縁膜１１２の成膜温度は約２３０℃であり、この時、第３フォトリソグラフィ工程で形成した予備酸化したコンタクト層１０８と第一の導電層１０９との界面で、第一の導電層１０９の添加元素であるアルミニウムの酸化反応が起こり、薄いアルミニウム酸化物の酸化物層１１１が生成する。このアルミニウム酸化物が第一の導電層１０９と第二の導電層１１０の銅のコンタクト層１０８と半導体層１０７への拡散を遮断するバリア層として、または密着層として機能する。
【００５５】
ここで、第一の導電層１０９の添加元素の酸化物層１１１の膜厚は０．５ｎｍ〜５ｎｍであり１ｎｍ〜２ｎｍ程度が好適である。また、ゲート絶縁膜１０６と第一の導電層１０９との界面で、第一の導電層１０９の添加元素であるアルミニウムの窒化反応が起こる。この反応速度は遅いのでアルミニウム窒化物を直接観察することは困難であるが、これによりゲート絶縁膜１０６と第一の導電層１０９との間に親和性が生じ、第一の導電層１０９の密着性を確保することができる。
【００５６】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１４２）、ソース電極１７３（図６参照）上の保護絶縁膜１１２にスルーホール１１４を開口し、同時に映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜１１２にスルーホール（図示せず）を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜１１２とゲート絶縁膜１０６にスルーホール（図示せず）を開口し（ステップＳ１４３）、レジストを剥離する（ステップＳ１４４）。
【００５７】
図５Ａには、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程１５５により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図５Ｂには第５フォトリソグラフィ工程１５５が示されている。第５フォトリソグラフィ工程１５５では、まず、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ１５１）。まず、バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１５２）、画素電極、走査信号線端子、共通信号線端子、映像信号線端子のパタン部を除き透明導電膜１１３を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１５３）、レジストを剥離する（ステップＳ１５４）。以上の工程により液晶表示装置のＴＦＴ基板が完成する。
【００５８】
図６には、以上の工程により製造された液晶表示装置のＴＦＴ基板１００を使用した液晶パネル１６０の一部断面が概略的に示されている。液晶パネル１６０は、上述の第１フォトリソグラフィ工程１５１〜第５フォトリソグラフィ工程１５５により製造されたＴＦＴ基板１００と、液晶１６８と、カラーフィルタ基板１６５とにより構成されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板の走査信号線であるゲート線１７１、映像信号線であるドレイン線１７２、ソース電極１７３、及び共通電極１７５は、銅により配線されている。
【００５９】
したがって、第１実施形態によれば、窒化ケイ素膜上への銅の微細加工配線を、通常のプロセスにより行うことができると共に、非晶質ケイ素膜上への銅の微細加工配線も行うことができる。
【００６０】
また、第１実施形態によれば、ＴＦＴ基板１００は純銅により配線されるため、ＴＦＴ基板１００の消費電力を低下させることができる。
【００６１】
［第２実施形態］
図７Ａには、第１フォトリソグラフィ工程２５１により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図７Ｂには第１フォトリソグラフィ工程２５１が示されている。第１フォトリソグラフィ工程２５１では、まず、無アルカリガラスからなるガラス基板２０１上に、マンガンを２原子％含有しバナジウムを２原子％含有し銅を主成分とする三元合金からなる第一の導電層２０３と９９．９９％純度の純銅からなる第二の導電層２０４とをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ２１１）。第一の導電層２０３の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。
【００６２】
第二の導電層２０４の膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。第二の導電層２０４は９９．５％以上の含有量の銅とすることができる。次に、バイナリ露光マスクを用いてレジストパタンを形成する（ステップＳ２１２）。その後、第二の導電層２０４と第一の導電層２０３とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ２１３）、レジストを剥離する（ステップＳ２１４）。
【００６３】
図８Ａには、第２フォトリソグラフィ工程２５２により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。図８Ｂには第２フォトリソグラフィ工程２５２が示されている。この第２フォトリソグラフィ工程２５２では、まず、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜２０６と、非晶質ケイ素からなる半導体層２０７と、ｎ＋型非晶質ケイ素からなるコンタクト層２０８をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜する（ステップＳ２２１）。ゲート絶縁膜２０６の成膜温度は約３００℃であり、この時、ガラス基板２０１と第一の導電層２０３との界面に金属酸化物層２０５（この場合はマンガン酸物層）が形成され、これが密着層として機能する。次に、バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２２２）、コンタクト層２０８、半導体層２０７を選択的にエッチング除去し（ステップＳ２２３）、酸素プラズマによりレジストを剥離すると、コンタクト層２０８の表面が予備酸化されたいわゆる島状パタンが形成される（ステップＳ２２４）。レジストを剥離する際には、剥離液を用いてから酸素プラズマを用いても良い。
【００６４】
図９Ａには、第３フォトリソグラフィ工程２５３により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図９Ｂには第３フォトリソグラフィ工程２５３が示されている。第３フォトリソグラフィ工程２５３では、まず、マンガンを２原子％含有しバナジウムを２原子％含有し銅を主成分とする三元合金からなる第一の導電層２０９と９９．９９％純度の純銅からなる第二の導電層２１０とをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ２３１）。
【００６５】
第一の導電層２０９の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。第二の導電層２１０の膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。なお、銅三元合金の添加元素は、本実施例のマンガンに代替してアルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、スカンジウム、チタニウム、ジルコニウムでもよく、本実施例のバナジウムに代替してアルミニウム、ホウ素、ベリリウム、ハフニウム、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、チタニウム、ジルコニウムでもよい。添加元素同士で金属間化合物を生成しないような元素種の組合せ、含有量であることが望ましい。バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２３２）、第二の導電層２１０と第一の導電層２０９とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ２３３）、コンタクト層２０８を選択的にエッチング除去し（ステップＳ２３４）、レジストを剥離する（ステップＳ２３５）。
【００６６】
図１０Ａには、第４フォトリソグラフィ工程２５４により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図１０Ｂには第４フォトリソグラフィ工程２５４が示されている。第４フォトリソグラフィ工程２５４では、まず、窒化ケイ素からなる保護絶縁膜２１２をプラズマ化学蒸着法で成膜する（ステップＳ２４１）。保護絶縁膜２１２の成膜温度は約２３０℃であり、この時、第３フォトリソグラフィ工程２５３で形成した予備酸化したコンタクト層２０８と第一の導電層２０９との界面で、第一の導電層２０９の添加元素であるマンガンの酸化反応が起こり、薄いマンガン酸化物の酸化物層２１１が生成される。このマンガン酸化物が第一の導電層２０９と第二の導電層２１０の銅のコンタクト層２０８と半導体層２０７への拡散を遮断するバリア層として、または密着層として機能する。ここで、第一の導電層２０９の添加元素の酸化物層の膜厚は０．５ｎｍ〜５ｎｍであり１ｎｍ〜２ｎｍ程度が好適である。
【００６７】
また、ゲート絶縁膜２０６と第一の導電層２０９との界面で、第一の導電層２０９の添加元素であるバナジウムの窒化反応が起こる。この反応速度は遅いのでバナジウム窒化物を直接観察することは困難であるが、これによりゲート絶縁膜２０６と第一の導電層２０９との間に親和性が生じ、第一の導電層２０９の密着性を確保することができる。バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２４２）、ソース電極２７３（図１２参照）上の保護絶縁膜２１２にスルーホール２１４を開口し、同時に映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜２１２にスルーホール（図示せず）を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜２１２とゲート絶縁膜２０６にスルーホール（図示せず）を開口し（ステップＳ２４３）、レジストを剥離する（ステップＳ２４４）。
【００６８】
図１１Ａには、第５フォトリソグラフィ工程２５５により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図１１Ｂには第５フォトリソグラフィ工程２５５が示されている。第５フォトリソグラフィ工程２５５では、まず、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜２１３をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ２５１）。次に、バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２５２）、画素電極、捜査信号線端子、共通信号線端子、映像信号線端子のパタン部を除き、透明導電膜２１３を選択的にエッチング除去（ステップＳ２５３）し、レジストを剥離する（ステップＳ２５４）。
【００６９】
図１２には、以上の工程により製造された液晶表示装置のＴＦＴ基板２００を使用した液晶パネル２６０の一部断面が概略的に示されている。液晶パネル２６０は、上述の工程により製造されたＴＦＴ基板２００と、液晶２６８と、カラーフィルタ基板２６５とにより構成されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板２００の走査信号線であるゲート線２７１、映像信号線であるドレイン線２７２、及びソース電極２７３は、銅により配線されている。
【００７０】
したがって、第２実施形態によれば、窒化ケイ素膜上への銅の微細加工配線を、通常のプロセスにより行うことができると共に、非晶質ケイ素膜上への銅の微細加工配線も行うことができる。
【００７１】
また、第２実施形態によれば、ＴＦＴ基板２００は純銅により配線されるため、ＴＦＴ基板２００の消費電力を低下させることができる。
【００７２】
［実施形態３］
図１３Ａには、第１フォトリソグラフィ工程３５１により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図１３Ｂには第１フォトリソグラフィ工程３５１が示されている。第１フォトリソグラフィ工程３５１では、まず、無アルカリガラスからなるガラス基板３０１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜３０２をスパッタリングにより成膜する。ここで、透明導電膜３０２は、インジウム亜鉛酸化物、インジウム錫亜鉛酸化物であってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。
【００７３】
続いて、チタンを４原子％含有し銅を主成分とする合金からなる第一の導電層３０３と９９．９９％純度の純銅からなる第二の導電層３０４とをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ３１１）。第一の導電層３０３の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。第二の導電層３０４の膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。なお、銅合金の添加元素は、本実施例のアルミニウムのほか、アルミニウム、ベリリウム、ガリウム、マグネシウム、マンガン、バナジウム、亜鉛から選ぶことが可能であるが、後述する第３フォトリソグラフィ工程で形成する映像信号線、ソース電極、ドレイン電極の第一の導電層３０９（図１５Ａ参照）の材料と共通化するのであれば、アルミニウム、ベリリウム、マグネシウム、マンガンが好適である。第二の導電層３０４は９９．５％以上の含有量の銅とすることができる。
【００７４】
次に、ハーフ露光マスクを用いてレジストパタンを形成する（ステップＳ３１２）。ここで、走査信号線３７１、共通信号線３７５（図１８参照）を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、共通（透明）電極３７４（図１８参照）を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。その後、第二の導電層３０４と第一の導電層３０３とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ３１３）、続いて透明導電膜３０２を選択的にエッチング除去する（ステップＳ３１４）。
【００７５】
次に、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ３１５）。アッシングの後、ハーフ露光部の第二の導電層と第一の導電層とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ３１６）、レジストを剥離する（ステップＳ３１７）。以上の工程により、走査信号線３７１（ゲート電極、走査信号線端子を含む）、共通信号線３７５（共通信号線端子を含む）、共通（透明）電極３７４が形成される（図１８参照）。
【００７６】
図１４Ａには、第２フォトリソグラフィ工程３５２により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図１４Ｂには第２フォトリソグラフィ工程３５２が示されている。第２フォトリソグラフィ工程３５２では、まず、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３０６と、非晶質ケイ素からなる半導体層３０７と、ｎ＋型非晶質ケイ素からなるコンタクト層３０８をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜する（ステップＳ３２１）。ゲート絶縁膜３０６の成膜温度は約３００℃であり、この時、第１フォトリソグラフィ工程３５１で形成した透明導電膜３０２と第一の導電層３０３との界面に金属酸化物層３０５（この場合はチタン酸化物層）が形成され、これが密着層として機能する。
【００７７】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ３２２）、コンタクト層３０８、半導体層３０７を選択的にエッチング除去し（ステップＳ３２３）、レジストを剥離すると（ステップＳ３２４）、いわゆる島状パタンが形成される。また、本実施例では、映像信号線の端子パッド部分（図示せず）にも半導体層３０７とコンタクト層３０８のパタンを形成した。
【００７８】
図１５Ａには、第３フォトリソグラフィ工程３５３により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図１５Ｂには第３フォトリソグラフィ工程３５３が示されている。第３フォトリソグラフィ工程３５３では、まず、基板を酸素プラズマに曝してから（ステップＳ３３１）、チタンを４原子％含有し銅を主成分とする合金からなる第一の導電層３０９と９９．９９％純度の純銅からなる第二の導電層３１０とをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ３３２）。基板を酸素プラズマに曝すのは、コンタクト層３０８の表面を予備酸化するためである。第一の導電層３０９の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。第二の導電層３１０の膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。なお、銅合金の添加元素は、本実施例のチタンのほか、アルミニウム、ベリリウム、マグネシウム、マンガンが好適である。バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ３３３）、第二の導電層と第一の導電層とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ３３４）、コンタクト層３０８を選択的にエッチング除去し（ステップＳ３３５）、レジストを剥離すると（ステップＳ３３６）、ドレイン電極３７２及びソース電極３７３が形成される。
【００７９】
図１６Ａには、第４フォトリソグラフィ工程３５４により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図１６Ｂには第４フォトリソグラフィ工程３５４が示されている。第４フォトリソグラフィ工程３５４では、まず、窒化ケイ素からなる保護絶縁膜３１２をプラズマ化学蒸着法で成膜する（ステップＳ３４１）。保護絶縁膜３１２の成膜温度は約２３０℃であり、この時、第３フォトリソグラフィ工程３５３で形成した予備酸化したコンタクト層３０８と第一の導電層３０９との界面で、第一の導電層３０９の添加元素であるチタンの酸化反応が起こり、薄いチタン酸化物が生成する。このチタン酸化物の酸化物層３１１が第一の導電層３０９と第二の導電層３１０の銅のコンタクト層３０８と半導体層３０７への拡散を遮断するバリア層として、または密着層として機能する。本実施形態では、第２フォトリソグラフィ工程３５２にて、映像信号線の端子パッド部分にも半導体層３０７とコンタクト層３０８のパタンを形成しておいたのでその部分においてもこのチタン酸化物が密着層として機能する。
【００８０】
ここで、第一の導電層３０９の添加元素の酸化物層の膜厚は０．５ｎｍ〜５ｎｍであり１ｎｍ〜２ｎｍ程度が好適である。また、ゲート絶縁膜３０６と第一の導電層３０９との界面で、第一の導電層３０９の添加元素であるチタンの窒化反応が起こる。この反応速度は遅いのでチタン窒化物を直接観察することは困難であるが、これによりゲート絶縁膜３０６と第一の導電層３０９との間に親和性が生じ、第一の導電層３０９の密着性を確保することができる。
【００８１】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ３４２）、ソース電極３７３（図１８参照）上の保護絶縁膜３１２にスルーホール３１４を開口し、同時に映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜３１２にスルーホール（図示せず）を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜３１２とゲート絶縁膜３０６にスルーホール（図示せず）を開口し（ステップＳ３４３）、レジストを剥離する（ステップＳ３４４）。
【００８２】
図１７Ａには、第３フォトリソグラフィ工程３５５により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図１７Ｂには第３フォトリソグラフィ工程３５５が示されている。第３フォトリソグラフィ工程３５５では、まず、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜３１３をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ３５１）。まず、バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ３５２）、画素電極、走査信号線端子、共通信号線端子、映像信号線端子のパタン部を除き透明導電膜３１３を選択的にエッチング除去し（ステップＳ３５３）、レジストを剥離する（ステップＳ３５４）。以上の工程により液晶表示装置のＴＦＴ基板３００が完成する。
【００８３】
図１８には、以上の工程により製造された液晶表示装置のＴＦＴ基板３００を使用した液晶パネル３６０の一部断面が概略的に示されている。液晶パネル３６０は、上述の工程により製造されたＴＦＴ基板３００と、液晶３６８と、カラーフィルタ基板３６５とにより構成されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板３００の走査信号線であるゲート線３７１、映像信号線であるドレイン線３７２、及びソース電極３７３は、銅により配線されている。
【００８４】
したがって、第３実施形態によれば、窒化ケイ素膜上への銅の微細加工配線を、通常のプロセスにより行うことができると共に、非晶質ケイ素膜上への銅の微細加工配線も行うことができる。
【００８５】
また、第３実施形態によれば、ＴＦＴ基板３００は純銅により配線されるため、ＴＦＴ基板３００の消費電力を低下させることができる。
【００８６】
［実施形態４］
図１９Ａには、第１フォトリソグラフィ工程４５１により形成されるＴＦＴ基板４００の断面が概略的に示されている。また、図１９Ｂには第１フォトリソグラフィ工程４５１が示されている。第１フォトリソグラフィ工程４５１では、まず、無アルカリガラスからなるガラス基板４０１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜４０２をスパッタリングにより成膜する。ここで、透明導電膜４０２は、インジウム亜鉛酸化物、インジウム錫亜鉛酸化物であってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。続いて、マグネシウムを４原子％含有し銅を主成分とする合金からなる第一の導電層４０３と９９．９９％純度の純銅からなる第二の導電層４０４とをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ４１１）。第一の導電層４０３の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。第二の導電層４０４の膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。なお、銅合金の添加元素は、本実施例のマグネシウムのほか、アルミニウム、ベリリウム、ガリウム、マンガン、チタン、バナジウム、亜鉛から選ぶことが可能であるが、後述する第２フォトリソグラフィ工程４５２で形成する映像信号線、ソース電極、ドレイン電極の第一の導電層４０９の材料と共通化するのであれば、アルミニウム、ベリリウム、マンガン、チタンが好適である。第二の導電層４０４は９９．５％以上の含有量の純銅とすることができる。
【００８７】
次に、ハーフ露光マスクを用いてレジストパタンを形成する（ステップＳ４１２）。ここで、走査信号線４７１、共通信号線４７５（図２３参照）を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、共通（透明）電極４７４（図２３参照）を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。その後、第二の導電層４０４と第一の導電層４０３とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ４１３）、続いて透明導電膜４０２を選択的にエッチング除去する（ステップＳ４１４）。
【００８８】
次に、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ４１５）。アッシングの後、ハーフ露光部の第二の導電層と第一の導電層とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ４１６）、レジストを剥離する（ステップＳ４１７）。
【００８９】
以上の工程により、走査信号線４７１（ゲート電極、走査信号線端子を含む）、共通信号線４７５（共通信号線端子を含む）、共通（透明）電極４７４が形成される（図２３参照）。
【００９０】
図２０Ａには、第２フォトリソグラフィ工程４５２により形成されるＴＦＴ基板４００の断面が概略的に示されている。また、図２０Ｂには第２フォトリソグラフィ工程４５２が示されている。第２フォトリソグラフィ工程４５２では、まず、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜４０６と、非晶質ケイ素からなる半導体層４０７と、ｎ＋型非晶質ケイ素からなるコンタクト層４０８をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜し（ステップＳ４２１）、酸素プラズマによりコンタクト層４０８の表面を予備酸化する（ステップＳ４２２）。ゲート絶縁膜４０６の成膜温度は約３００℃であり、この時、第１フォトリソグラフィ工程で形成した透明導電膜４０２と第一の導電層４０３との界面に金属酸化物層４０５（この場合はマグネシウム酸化物層）が形成され、これが密着層として機能する。続いて、マグネシウムを４原子％含有し銅を主成分とする合金からなる第一の導電層４０９と９９．９９％純度の純銅からなる第二の導電層４１０とをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ４２３）。第一の導電層４０３の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。第二の導電層４０４の膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。
【００９１】
次に、ハーフ露光マスクを用いてレジストパタンを形成する（ステップＳ４２４）。ここで、ドレイン電極４７２、ソース電極４７３（図２３参照）、映像信号線（映像信号線端子を含む）を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、半導体層４０７とコンタクト層４０８のいわゆる島状パタンを形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。その後、第二の導電層４１０と第一の導電層４０９とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ４２５）、続いてコンタクト層４０８と半導体層４０７とを選択的にエッチング除去する（ステップＳ４２６）。
【００９２】
次に、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ４２７）。アッシングの後、ハーフ露光部の第二の導電層と第一の導電層とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ４２８）、続いてコンタクト層４０８を選択的にエッチング除去し（ステップＳ４２９）、レジストを剥離する（ステップＳ４３０）。
【００９３】
以上の工程により、半導体層４０７とコンタクト層４０８のいわゆる島状パタンと、ドレイン電極４７２、ソース電極４７３、映像信号線（映像信号線端子を含む）が形成される。
【００９４】
図２１Ａには、第３フォトリソグラフィ工程４５３により形成されるＴＦＴ基板４００の断面が概略的に示されている。また、図２１Ｂには第３フォトリソグラフィ工程４５３が示されている。第３フォトリソグラフィ工程４５３では、まず、窒化ケイ素からなる保護絶縁膜４１２をプラズマ化学蒸着法で成膜する（ステップＳ４３１）。保護絶縁膜４１２の成膜温度は約２３０℃であり、この時、第３フォトリソグラフィ工程４５３で形成した予備酸化したコンタクト層４０８と第一の導電層４０９との界面で、第一の導電層４０９の添加元素であるマグネシウムの酸化反応が起こり、薄いマグネシウム酸化物の酸化物層４１１が生成する。このマグネシウム酸化物が第一の導電層４０９と第二の導電層４１０の銅のコンタクト層４０８と半導体層４０７への拡散を遮断するバリア層として、または密着層として機能する。ここで、第一の導電層４０９の添加元素の酸化物層の膜厚は０．５ｎｍ〜５ｎｍであり１ｎｍ〜２ｎｍ程度が好適である。バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ４３２）、ソース電極４７３上の保護絶縁膜４１２にスルーホール４１４を開口し、同時に映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜４１２にスルーホール（図示せず）を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜４１２とゲート絶縁膜４０６にスルーホール（図示せず）を開口し（ステップＳ４３３）、レジストを剥離する（ステップＳ４３４）。
【００９５】
図２２Ａには、第４フォトリソグラフィ工程４５４により形成されるＴＦＴ基板４００の断面が概略的に示されている。また、図２２Ｂには第４フォトリソグラフィ工程４５４が示されている。第４フォトリソグラフィ工程４５４では、まず、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ４４１）。次に、バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ４４２）、画素電極、走査信号線端子、共通信号線端子、映像信号線端子のパタン部を除き透明導電膜４１３を選択的にエッチング除去し（ステップＳ４４３）、レジストを剥離するステップ（Ｓ４４４）。以上の工程により液晶表示装置のＴＦＴ基板４００が完成する。
【００９６】
図２３には、以上の工程により製造された液晶表示装置のＴＦＴ基板４００を使用した液晶パネル４６０の一部断面が概略的に示されている。液晶パネル４６０は、上述の工程により製造されたＴＦＴ基板４００と、液晶４６８と、カラーフィルタ基板４６５とにより構成されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板４００の走査信号線であるゲート線４７１、映像信号線であるドレイン線４７２、及びソース電極４７３は、銅により配線されている。
【００９７】
したがって、第４実施形態によれば、窒化ケイ素膜上への銅の微細加工配線を、通常のプロセスにより行うことができると共に、非晶質ケイ素膜上への銅の微細加工配線も行うことができる。
【００９８】
また、第４実施形態によれば、ＴＦＴ基板４００は純銅により配線されるため、ＴＦＴ基板４００の消費電力を低下させることができる。
【００９９】
［実施形態５］
図２４は、本発明の液晶表示装置の一実施形態に係る液晶表示装置７００を概略的に示す図である。この図に示されるように、液晶表示装置７００は、上フレーム７１０及び下フレーム７２０に挟まれるように固定された液晶表示パネル８００及び不図示のバックライト装置等から構成されている。
【０１００】
図２５には、図２４の液晶表示パネル８００の構成が示されている。液晶表示パネル８００は、第１実施形態の製造方法により製造されたＴＦＴ基板１００とカラーフィルタ基板１６５の２枚の基板を有し、これらの基板の間には液晶組成物が封止されている。ＴＦＴ基板１００には、駆動回路８３２により制御されるゲート信号線８３７及び駆動回路８４０により制御されるドレイン信号線８３５が張り巡らされ、これらの信号線は、液晶表示装置７００の一画素として機能するセル８１０を形成している。なお、液晶表示パネル８００は、その表示の解像度に対応する数のセル８１０を有するが、煩雑になるため、図２５では簡略化して示している。
【０１０１】
したがって、第５実施形態によれば、液晶表示装置７００は、純銅により配線されたＴＦＴ基板１００を用いているため、消費電力を抑えることができると共に、通常のプロセスにより製造することができる。
【０１０２】
なお、実施形態１、および実施形態３〜実施形態５においては、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置のＴＦＴ基板を用いることとしているが、ＴＮ（Twisted Nematic）方式及びＶＡ（Vertical Alignment）方式のうちのいずれの方式のＴＦＴ基板であってもよい。また実施形態２においては、ＴＮ方式またはＶＡ方式の液晶表示装置のＴＦＴ基板を用いることとしているが、ＩＰＳ方式のＴＦＴ基板であってもよい。
【０１０３】
また、液晶表示装置用のＴＦＴ基板としているが、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）表示装置のＴＦＴ基板等のガラス基板に形成される窒化ケイ素膜上の銅配線、その他の基板に形成される窒化ケイ素膜上の銅配線であってもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１００，２００，３００，４００  ＴＦＴ基板、１０１，２０１，３０１，４０１  ガラス基板、１０２，１１３，２１３，３０２，３１３，４０２，４１３  透明導電膜、１０３，１０９，２０３，２０９，３０３，３０９，４０３，４０９  第一の導電層、１０４，１１０，２０４，２１０，３０４，３１０，４０４，４１０  第二の導電層、１０５，１１１，２０５，２１１，３０５，３１１，４０５，４１１  酸化物層、１０６，２０６，３０６，４０６  ゲート絶縁膜、１０７，２０７，３０７，４０７  半導体層、１０８，２０８，３０８，４０８  コンタクト層、１１２，２１２，３１２，４１２  保護絶縁膜、１１４，２１４，３１４，４１４  スルーホール、１６０，２６０，３６０，４６０  液晶パネル、１６５，２６５，３６５，４６５  カラーフィルタ基板、１６８，２６８，３６８，４６８  液晶、１７１，２７１，３７１，４７１  ゲート線、１７２，２７２，３７２，４７２  ドレイン線、１７３，２７３，３７３，４７３  ソース電極、１７４，３７４，４７４  共通（透明）電極、１７５，３７５，４７５  共通信号線、７００  液晶表示装置、７１０  上フレーム、７２０  下フレーム、８００  液晶表示パネル、８１０  セル、８３２，８４０  駆動回路、８３５  ドレイン信号線、８３７  ゲート信号線。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2010230965.tif 000012
【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2010230965.tif 000022
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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