(57)【要約】【課題】  エッチングの均一性を保持し、信頼性の高いエッチングを行うことが可能な表示装置の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】  一対の電極間に電界を生じさせて、少なくとも表面にアルミニウムを含む下部電極２上の絶縁性基板３の表面に形成された絶縁膜にコンタクトホールを形成する表示装置の製造方法であって、前記下部電極２上において、前記絶縁性基板３を載置した領域を囲む外周部が、絶縁材料により被覆された状態で、前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程を含むことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板表面に金属パターンを形成する工程と、前記金属パターン上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に感光性樹脂のパターンを形成する工程と、前記感光性樹脂膜をマスクに前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程とを少なくとも備えた表示装置の製造方法であって、
前記コンタクトホールの形成方法が、対向する一対の電極間において、少なくとも表面にアルミニウムを含む一方の電極上に絶縁性基板を載置した後に、前記一対の電極間に電界を生じさせるドライエッチング方法であって、且つ前記一方の電極上において、前記絶縁性基板を載置した領域を囲む外周部が、絶縁材料により被覆された状態で、前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記一方の電極上において、前記絶縁性基板を載置した領域を囲む外周部を被覆すべく配設された絶縁材料は、石英、ＳｉＣまたはポリイミドを含むことを特徴とする請求項１記載の表示装置の製造方法。
【請求項３】
絶縁性基板表面に金属パターンを形成する工程と、前記金属パターン上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に感光性樹脂のパターンを形成する工程と、前記感光性樹脂膜をマスクに前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程とを少なくとも備えた表示装置の製造方法であって、
前記コンタクトホールの形成方法が、対向する一対の電極間において、前記電極のうち一方の電極上に絶縁性基板を載置した後に、前記一対の電極間に電圧を印加して両電極間に電界を生じさせることにより、前記絶縁性基板の表面に形成された絶縁膜にコンタクトホールを形成する方法であって、
前記一方の電極上において、絶縁材料により形成されたカバーにより前記絶縁性基板の表面上方から、前記絶縁性基板を載置した領域の外周部を被覆した状態で、前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁材料により形成されたカバーは、上下方向の位置を調整可能としたことを特徴とする請求項３記載の表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁材料は石英、ＳｉＣまたはポリイミドを含むことを特徴とする請求項３または４記載の表示装置の製造方法。
【請求項６】
絶縁性基板表面に金属パターンを形成する工程と、前記金属パターン上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に感光性樹脂のパターンを形成する工程と、前記感光性樹脂膜をマスクに前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程とを少なくとも備えた表示装置の製造方法であって、
前記コンタクトホールの形成方法が、対向する一対の電極間において、前記電極のうち一方の電極上に絶縁性基板を載置した後に、前記一対の電極間に電圧を印加して両電極間に電界を生じさせることにより、前記絶縁性基板の表面に形成された絶縁膜にコンタクトホールを形成する方法であって、
前記一方の電極上において、前記絶縁性基板を載置した領域の外周部に、絶縁材料により形成されたフィルムを配設した状態で、前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記フィルムは石英、ＳｉＣまたはポリイミドを含むことを特徴とする請求項６記載の表示装置の製造方法。
【請求項８】
絶縁性基板表面に金属パターンを形成する工程と、前記金属パターン上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に感光性樹脂のパターンを形成する工程と、前記感光性樹脂膜をマスクに前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程とを少なくとも備えた表示装置の製造方法であって、
前記コンタクトホールの形成方法が、対向する一対の電極間において、前記電極のうち一方の電極上に絶縁性基板を載置した後に、前記一対の電極間に電圧を印加して両電極間に電界を生じさせ、且つ絶縁材料よりなるバッファー板を前記電極の周辺部に配設することによりエッチング室内の気流を制御し、前記絶縁性基板の表面に形成された絶縁膜にコンタクトホールを形成する方法であって、
前記バッファー板は、前記一方の電極と重畳する位置まで延設され、前記一方の電極上において、前記絶縁性基板の表面上方から、前記絶縁性基板を載置した領域の外周部が、前記バッファー板の延長部で被覆された状態で、前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記バッファー板は石英、ＳｉＣまたはポリイミドを含むことを特徴とする請求項８記載の表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記一方の電極は少なくとも表面にアルミニウムを含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記金属パターンは、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉまたはそれらの合金から選択されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ドライエッチングのガスは、フッ素を含むガスであることを特徴とする請求項1乃至９のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
【請求項１３】
対向する一対の電極間において、前記電極のうち一方の電極上に絶縁性基板を載置した後に、前記一対の電極間に電圧を印加して両電極間に電界を生じさせることにより、前記絶縁性基板の表面に形成された絶縁膜にコンタクトホールを形成する表示装置の製造装置であって、
前記一方の電極上において、前記絶縁性基板を載置した領域の外周部を前記絶縁性基板の表面上方から覆う絶縁材料により形成されたカバーを備え、前記カバーは上下方向の位置を調整可能であることを特徴とする表示装置の製造装置。
【請求項１４】
対向する一対の電極間において、前記電極のうち一方の電極上に絶縁性基板を載置した後に、前記一対の電極間に電圧を印加して両電極間に電界を生じさせることにより、前記絶縁性基板の表面に形成された絶縁膜にコンタクトホールを形成する表示装置の製造装置であって、
前記一方の電極上において、前記絶縁性基板を載置した領域の外周部に、絶縁材料により形成されたフィルムを配設したことを特徴とする表示装置の製造装置。
【請求項１５】
対向する一対の電極間において、前記電極のうち一方の電極上に絶縁性基板を載置した後に、前記一対の電極間に電圧を印加して両電極間に電界を生じさせ、
前記電極の周辺部に配設され、且つ絶縁材料よりなるバッファー板により、エッチング室内の気流を制御し、前記絶縁性基板の表面に形成された絶縁膜にコンタクトホールを形成する表示装置の製造装置であって、
前記バッファー板は、前記一方の電極と重畳する位置まで延設され、前記一方の電極上において、前記絶縁性基板の表面上方から、前記絶縁性基板を載置した領域の外周部が、前記バッファー板の延長部で被覆されたことを特徴とする表示装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置を構成する絶縁性基板表面に形成された絶縁膜に、エッチングによってコンタクトホールを形成する製造方法と製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の形成方法としては、まずガラス基板などの絶縁性基板表面に、ゲート電極配線およびゲート電極を形成した後、ゲート絶縁膜、半導体層を形成し、その後ソース電極配線、ソース電極およびドレイン電極を形成して、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が完成される。次に、ＴＦＴを保護するために窒化シリコン膜などからなるパッシベーション膜を成膜する。その後、透明樹脂からなる層間絶縁膜を形成し、パッシベーション膜および層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する。最後に層間絶縁膜上に画素電極を形成し、ＴＦＴアレイを形成する。なお、画素電極はパッシベーション膜および層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極と電気的に接続される。
【０００３】
しかしながら、絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程において、次のような問題が生じている。従来、コンタクトホールを形成する工程には、一対の電極間に電圧を印加して両電極間に電界を生じさせることにより、一方の電極上に配置したエッチング対象の絶縁性基板上にプラズマを発生させて反応性イオンエッチングする、いわゆるドライエッチング法が一般的に用いられていた。また、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜などの絶縁膜にコンタクトホールを形成する場合は、安定した高精度エッチングが可能なフッ素を含むエッチングガスが使用されることが一般的である。ドライエッチング装置の電極材料としては、安価、加工性に富む、軽量、陽極酸化で表面にアルマイト形成が可能という理由で、一般的にアルミニウム合金が母材として用いられることが多い。さらに、エッチングの均一性を向上させるため、電極はエッチング対象の絶縁性基板より大きく形成されている。
【０００４】
このようなドライエッチングを行う表示装置の製造装置において、コンタクトホールのエッチングを行うと、絶縁性基板が載置されておらず露出した（はみ出した）下部電極表面がプラズマにさらされ、電極のアルミニウム成分とエッチングガスのフッ素が反応して不揮発性のフッ化アルミニウムなどの不揮発性反応生成物が発生し、絶縁性基板の表面や周囲に付着する。エッチング中に、この不揮発性反応生成物が絶縁性基板のコンタクトホール側面のパッシベーション膜、コンタクトホール底面の露出した金属膜、または層間絶縁膜に付着すると、エッチング時のマスクとなり、膜の表面に荒れ（凹凸部）が生じてしまう。表面が荒れた場合には、画素電極形成時にカバレッジ不良の発生により、断線し、表示不良が発生する問題点を有していた。
【０００５】
図７に従来の表示装置のコンタクトホール形成工程の断面図を示す。図７は、絶縁性基板３上にゲート配線１５を形成し、該ゲート配線を覆うようにゲート絶縁膜となる第１の絶縁膜１６を形成し、次にソース配線１７を形成する。さらに、パッシベーション膜となる第２の絶縁膜１８を形成した後、透明樹脂からなる層間絶縁膜１９を形成する。図７（ａ）はコンタクトホールをエッチング前の断面図、図７（ｂ）はエッチング途中の断面図、図７（ｃ）はエッチング完了後の断面図、図７（ｄ）はウエット薬液処理後の断面図である。図７に示されるように、エッチング中に飛散した電極のフッ化アルミニウムなどの不揮発性反応生成物２０により、層間絶縁膜１９、第２の絶縁膜１８およびソース配線１７、並びに、層間絶縁膜１９、第２の絶縁膜１８、第１の絶縁膜１６およびゲート配線１５の表面に凹凸部２１が形成される。このような状態では、次の工程で画素電極を形成する際に、カバレッジ不良により断線してしまうという問題があった。これらの問題解決には、エッチング均一性の向上、不揮発性反応生成物の付着防止が必要となる。
【０００６】
上記問題を解決するために、従来の表示装置を構成する絶縁性基板の製造方法および製造装置としては、一対の電極間に電圧を印加して両電極間に電界を生じさせることにより、一方の電極上に配置したエッチング対象の絶縁性基板上にプラズマを発生させて反応性イオンエッチングする方法において、基板配置側の電極上にこの電極全体を覆う絶縁体を配置し、この絶縁体の表面に形成した凹部に前記絶縁性基板をその表面が絶縁体の表面と面一となるように配置し、エッチング試料である絶縁性基板上の全域にわたってエッチングレートを均一にするとともに、絶縁性基板に反応生成物が付着するのを防止するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１２９２４２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来の表示装置の製造方法および製造装置においては、基板配置側の電極上にこの電極全体を覆う絶縁体を配置し、この絶縁体の表面に形成した凹部に前記絶縁性基板をその表面が絶縁体の表面と面一になるように配置するものであることから、絶縁性基板の厚みと同一の高さを有し、且つ該絶縁性基板が収納可能な凹部を形成する必要があることから、絶縁体の加工が煩雑となってしまうという問題点があった。また、エッチングを繰り返して行う場合、面一に設定した絶縁体の表面もエッチングされて、絶縁性基板の表面よりも低くなってしまい、エッチングレートを均一に保持することが困難であるという問題点を有していた。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、表示装置を構成する絶縁性基板表面に形成された絶縁膜にコンタクトホールを形成する際に、前記絶縁性基板上に設けた層間絶縁膜、絶縁膜、ゲート配線およびソース配線の表面荒れを防ぎ、均一なエッチングが可能な表示装置の製造方法および製造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】
【００１０】
本発明は、絶縁性基板表面に金属パターンを形成する工程と、前記金属パターン上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に感光性樹脂のパターンを形成する工程と、前記感光性樹脂膜をマスクに前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程とを少なくとも備えた表示装置の製造方法であって、前記コンタクトホールの形成方法が、対向する一対の電極間において、少なくとも表面にアルミニウムを含む一方の電極上に絶縁性基板を載置した後に、前記一対の電極間に電界を生じさせるドライエッチング方法であって、且つ前記一方の電極上において、前記絶縁性基板を載置した領域を囲む外周部が、絶縁材料により被覆された状態で、前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表示装置を構成する絶縁性基板表面に形成された絶縁膜を、簡単な構成にて、効率よく良好にエッチングすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１を図１により説明する。図１は本発明の実施の形態１における表示装置を構成する絶縁性基板の製造方法および製造装置を説明する図である。図１はプラズマを発生させて反応性イオンエッチングを行うドライエッチング装置の概略を示しており、上部電極１と下部電極２間に電界を生じさせて、下部電極２上に載置された絶縁性基板３の表面に形成された絶縁膜のドライエッチングを行うものである。下部電極２は、少なくともその表面にアルミニウムを含むように形成されている。本実施の形態において絶縁性基板３上に形成された金属パターンは、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉまたはそれらの合金から選択され、該金属パターン上に絶縁膜が形成されている。下部電極２表面において、絶縁性基板が載置された外周部には、絶縁材料４が配設されている。絶縁材料４には、石英、ＳｉＣ、ポリイミド、アルミニウムを含まないセラミック材料で耐プラズマ性を有するものなど、プラズマに対して反応し難い材料から選択される。該絶縁材料４が配設される領域の幅Ｗは、図１においては、下部電極２表面の、前記絶縁性基板３を載置した外周部から下部電極２の外周部まで形成されているが、ドライエッチング時における絶縁性基板３が載置された外周部の下部電極の不揮発性反応生成物２０が絶縁性基板上に飛散しない程度の幅を有すればよい。なお、図１において、バッファー板５は、エッチング室６内のエッチングガスの気流７を安定させ、絶縁性基板３のエッチングの均一性を確保するために設けられるものである。該バッファー板５は絶縁材料から形成されることが好ましい。
【００１３】
本実施の形態１は、上述のように、下部電極２表面において、絶縁性基板３が載置された外周部に、絶縁材料４が配設された状態でエッチングを行うことから、下部電極２をプラズマに暴露することなくエッチングを行うことが可能となり、下部電極２からのアルミニウム成分の飛散、放出を防止することができる。これにより、フッ素系ガス（ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ６など）にてドライエッチング可能なＭｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉまたはそれらの合金で金属パターンが形成された絶縁性基板のコンタクトホール形成においても、エッチング室内におけるフッ化アルミニウムの発生を抑制し、フッ化アルミニウム起因の発塵やエッチング形状の異常を回避し、図８に示すように、ソース配線１７、第２の絶縁膜１８、および層間絶縁膜１９に凹凸部は形成されておらず、良好なエッチングが可能となる。
【００１４】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２を図２〜図４により説明する。図２〜図４は本発明の実施の形態２における表示装置を構成する絶縁性基板の製造方法および製造装置を説明する図である。図２〜図４は、実施の形態１と同様に、プラズマを発生させて反応性イオンエッチングを行うドライエッチング装置の概略を示しており、上部電極１と下部電極２間に電界を生じさせて、下部電極２上に載置された絶縁性基板３の表面に形成された絶縁膜をドライエッチングするものである。
【００１５】
図２〜図４において、図１と同じ構成部分については同一の符号を付し、差異について説明する。図２は下部電極２上において、絶縁性基板３が載置された外周部を、絶縁性基板表面上方から覆うカバー８を取り付けたものである。該カバー８は、石英、ＳｉＣ、ポリイミド、アルミニウムを含まないセラミック材料で耐プラズマ性を有するものなど、プラズマに対して反応し難い絶縁材料から選択される。さらに、該カバー８における下部電極表面上の部位は、昇降機構９などにより、その上下方向の高さが調節可能であることが好ましく、下部電極２の表面には、一般的にアルミニウムを含むものが使用される。
【００１６】
このような構成とすることにより、下部電極２をプラズマに暴露することなくエッチングを行うことが可能となり、下部電極２からのアルミニウム成分の飛散、放出を防止することができる。これにより、エッチング室内におけるフッ化アルミニウムの発生を抑制し、フッ化アルミニウム起因の発塵やエッチング形状の異常を回避できる。また、絶縁材料によるカバーは、上述のように上下方向に位置調整が可能であるため、印加電圧と該カバーの位置を調整、制御することによりＶｐｐなどのプラズマパラメーターを制御して、高精度なエッチングが可能となる。また、ドライエッチング時における下部電極の不揮発性反応生成物の飛散、放出を抑制可能となる。なお、絶縁性基板のエッチング時に絶縁物カバーもエッチングされて徐々に寸法が小さくなるが、上述のように高さの調整が可能であるため、絶縁性基板に対して適宜所定の位置にカバーを設置可能であり、高品質、高精度なエッチングが可能となる。
【００１７】
次に、図３は、図２に加えて、カバー８の絶縁性基板３との近接部に突起部１０を設け、さらに、下部電極２に該突起部１０と嵌合する溝１１を配設する。該溝１１は、下部電極２上において、絶縁性基板３の外周部を取り囲むように配設されている。このように、カバー８に形成された突起部１０と下部電極の溝１１とが嵌合するように、上下に位置調整可能なカバー８を制御することで、上述の図２の構成による効果に加えて、カバー８と下部電極２との間に堆積する不揮発性反応生成物に起因する発塵や、カバー８と下部電極２との間での異常放電を無くすことが可能となり、より高品質、高精度なエッチングが可能となる。
【００１８】
次に、図４は、図２に加えて、カバー８のシャフト部を下部電極２に形成した穴を貫通させて構成したものであり、且つ下部電極２における絶縁性基板３の外周部は、カバー８を格納すべく切欠部１２を有している。このような構成とすることで、上記図２、図３の構成と同様の効果を奏することが可能である。なお、図４の場合、シャフトがカバー部の略中心部に形成することが可能であるため、カバーにおける下部電極を覆う部分の厚みを大きくしても、カバーが撓むこともなく強度を確保可能であり、エッチングによりカバーの厚みが減少した際、該カバーの位置を昇降機構９により調整することで、一つのカバーでより長時間の使用が可能となり、生産性を向上させることができる。
【００１９】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３を図５により説明する。図５は本発明の実施の形態３における表示装置を構成する絶縁性基板の製造方法および製造装置を説明する図である。図５は、実施の形態１、２と同様に、プラズマを発生させて反応性イオンエッチングを行うドライエッチング装置の概略を示しており、上部電極１と下部電極２間に電界を生じさせて、下部電極２上に載置された絶縁性基板３の表面に形成された絶縁膜をドライエッチングするものである。
【００２０】
図５において、図１〜図４と同じ構成部分については同一の符号を付し、差異について説明する。図５は下部電極２上において、絶縁性基板３が載置された外周部に、絶縁材料からなるフィルム１３を配設したものである。このような構成とすることで、安価なフィルムの貼付により、アルミニウム合金の下部電極をプラズマに暴露することなくエッチングが可能であり、下部電極からのアルミニウム成分の飛散、放出を防止可能である。これにより、エッチング室内におけるフッ化アルミニウムの発生を阻止し、フッ化アルミニウムに起因する発塵やエッチングの形状異常を、簡単な構成で回避可能となる。なお、フィルムの欠陥または磨耗などにより、新規のフィルムに交換する場合、着脱が容易で、作業性が向上する。ここで、フィルムを構成する絶縁材料は、石英、ＳｉＣ、ポリイミド、アルミニウムを含まないセラミック材料で耐プラズマ性を有するものなど、プラズマに対して反応し難い絶縁材料で構成することで、より信頼性の高いエッチングが可能となる。
【００２１】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４を図６により説明する。図６は本発明の実施の形態４における表示装置を構成する絶縁性基板の製造方法および製造装置を説明する図である。図６は、実施の形態１〜３と同様に、プラズマを発生させて反応性イオンエッチングを行うドライエッチング装置の概略を示しており、上部電極１と下部電極２間に電界を生じさせて、下部電極２上に載置された絶縁性基板３の表面に形成された絶縁膜をドライエッチングするものである。
【００２２】
図６において、図１〜図５と同じ構成部分については同一の符号を付し、差異について説明する。図６は下部電極２上において、絶縁性基板３が載置された外周部に、エッチング室６内の気流を安定させ、絶縁性基板３上の均一性を確保するために設けられたバッファー板５を延設させ、バッファー板の延長部１４を形成したものである。図６においては、下部電極２上の絶縁性基板が載置された領域以外の外周部に切欠部を設けて、該切欠部にバッファー板の延長部１４を配設するように構成しているが、下部電極は切欠部を有さず、下部電極の表面側から覆うように配設されてもよい。バッファー板の延長部１４の材質としては石英、ＳｉＣ、ポリイミド、アルミニウムを含まないセラミック材料で耐プラズマ性を有するものなどの絶縁材料から選択されるのが好ましい。このような構成とすることにより、バッファー板と絶縁材料との隙間に堆積する不揮発性反応生成物に起因する発塵を防止することが可能になるため、エッチング不良を抑制できる。
【００２３】
上記実施の形態１〜４は、表示装置の製造方法および製造装置について示しており、表示装置としては、例えば液晶またはエレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子など、絶縁膜にコンタクトホールが形成された絶縁性基板を用いたあらゆる表示装置に適用可能なものである。  
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１における表示装置の製造装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態２における表示装置の製造装置の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態２における表示装置の製造装置の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態２における表示装置の製造装置の概略図である。
【図５】本発明の実施の形態３における表示装置の製造装置の概略図である。
【図６】本発明の実施の形態４における表示装置の製造装置の概略図である。
【図７】従来の表示装置の断面図である。
【図８】本発明の表示装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  上部電極、２  下部電極、３  絶縁性基板、４  絶縁材料、５  バッファー板、６  エッチング室、７  気流、８  カバー、９  カバー昇降機構、１０  カバーの突起部、１１  溝、１２  下部電極の切欠部、１３  フィルム、１４  バッファー板の延長部、１５  ゲート配線、１６  第１の絶縁膜、１７  ソース配線、１８  第２の絶縁膜、１９  層間絶縁膜、２０  不揮発性反応生成物、２１  凹凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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