(57)【要約】【課題】ピラーが絶縁層の内部に埋没することを防止し、確実にコンタクトホールを形成することが可能なコンタクトホールの形成方法を提供する。【解決手段】本発明のコンタクトホールの形成方法は、基板２０上にピラーＭを形成する工程と、ピラーＭを覆う絶縁層２５を形成する工程と、ピラーＭを膨張させて絶縁層２５の一部に亀裂を生じさせ、ピラーＭの一部を絶縁層２５の外部に露出させる工程と、ピラーＭを除去する工程と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にピラーを形成する工程と、前記ピラーを覆う絶縁層を形成する工程と、前記ピラーを膨張させて前記絶縁層の一部に亀裂を生じさせ、前記ピラーの一部を前記絶縁層の外部に露出させる工程と、前記ピラーを除去する工程と、を含むことを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項２】
前記ピラーは前記絶縁層よりも熱膨張率の大きい材料からなり、前記ピラーを膨張させる工程では、前記ピラー及び前記絶縁層が形成された前記基板を加熱することにより前記ピラーを膨張させることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項３】
前記絶縁層を形成する工程は、前記基板上に、前記絶縁層の形成材料を含む液体を塗布する工程と、前記絶縁層の形成材料を固化して前記絶縁層を形成する工程とを含み、前記絶縁層の形成材料を固化する工程は、前記絶縁層の形成材料を加熱処理する工程を含み、前記ピラーを膨張させる工程では、前記絶縁層を形成する際の前記加熱処理によって前記ピラーを膨張させることを特徴とする請求項２に記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項４】
前記ピラーを形成する工程は、前記基板上に、前記ピラーの形成材料を含む液体を塗布する工程と、前記液体を乾燥して前記ピラーを形成する工程とを含み、前記ピラーを膨張させる工程では、前記ピラーを前記液体の乾燥温度よりも高い温度で加熱処理し、前記ピラーの内部に残留する前記液体の溶媒成分を気化させることにより、前記ピラーを膨張させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項５】
第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持され、前記第１基板の前記第２基板と対向する面には、第１導電層が形成され、前記第２基板の前記第１導電層と対向する面には、第２導電層と絶縁層とが順に形成され、前記絶縁層には前記第２導電層を露出させるコンタクトホールが形成され、前記コンタクトホールを介して前記第１導電層と前記第２導電層とが導電部材によって接続されてなる液晶装置の製造方法であって、
前記コンタクトホールが、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンタクトホールの形成方法により形成されることを特徴とする液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクトホールの形成方法、液晶装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンタクトホールの形成方法としては、特許文献１に開示される方法が一般に知られている。特許文献１では、導電層上に絶縁層を形成し、該絶縁層上にフォトレジストを形成し、フォトレジストをマスクとして絶縁層をエッチングする。エッチングされた部分がコンタクトホールとなる。しかし、この方法では、絶縁層をドライエッチングするために高価な真空装置を必要とし、しかも真空装置を用いた処理であるため、コンタクトホールを形成するのに多くの時間と手間とエネルギーを必要とし、真空装置の保守も容易でない。
【０００３】
そこで、特許文献２のような方法が提案されている。特許文献２では、導電層上にピラーを形成し、ピラーの周囲に絶縁層の形成材料を含む液体を塗布し、これを固化して絶縁層を形成し、ピラーを除去する。ピラーは剥離液やアッシング等により除去され、ピラーが配置されていた部分がコンタクトホールとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２９１２４０号公報
【特許文献２】特開２００５−３２７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の方法では、ピラーを剥離液やアッシング等により除去するために、ピラーの少なくとも一部が絶縁層から露出していなければならない。絶縁層はスピンコート法等の湿式成膜法により形成されるが、湿式成膜法で絶縁層を形成すると、ピラー全体が絶縁層によって覆われてしまう場合があり、一部を絶縁層から露出させるのは困難である場合が多い。ピラーが絶縁層に埋没してしまうと、ピラーを除去することができず、その部分が欠陥となってしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ピラーが絶縁層の内部に埋没することを防止し、確実にコンタクトホールを形成することが可能なコンタクトホールの形成方法及び液晶装置の製造方法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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のコンタクトホールの形成方法は、基板上にピラーを形成する工程と、前記ピラーを覆う絶縁層を形成する工程と、前記ピラーを膨張させて前記絶縁層の一部に亀裂を生じさせ、前記ピラーの一部を前記絶縁層の外部に露出させる工程と、前記ピラーを除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、ピラー全体が絶縁層によって覆われてしまった場合でも、ピラーを確実に絶縁層の外部に露出させることができる。これにより、コンタクトホールを確実に形成することが可能となる。
【０００９】
前記ピラーは前記絶縁層よりも熱膨張率の大きい材料からなり、前記ピラーを膨張させる工程では、前記ピラー及び前記絶縁層が形成された前記基板を加熱することにより前記ピラーを膨張させることが望ましい。
【００１０】
この構成によれば、基板を加熱するだけで確実に絶縁層に亀裂を生じさせることができる。よって、プロセスを複雑化させることなく、簡易な構成でコンタクトホールを形成することができる。
【００１１】
前記絶縁層を形成する工程は、前記基板上に、前記絶縁層の形成材料を含む液体を塗布する工程と、前記絶縁層の形成材料を固化して前記絶縁層を形成する工程とを含み、前記絶縁層の形成材料を固化する工程は、前記絶縁層の形成材料を加熱処理する工程を含み、前記ピラーを膨張させる工程では、前記絶縁層を形成する際の前記加熱処理によって前記ピラーを膨張させることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、絶縁層を固化させると同時に絶縁層に亀裂を生じさせることができる。よって、プロセスを複雑化させることなく、簡易な構成でコンタクトホールを形成することができる。
【００１３】
前記ピラーを形成する工程は、前記基板上に、前記ピラーの形成材料を含む液体を塗布する工程と、前記液体を乾燥して前記ピラーを形成する工程とを含み、前記ピラーを膨張させる工程では、前記ピラーを前記液体の乾燥温度よりも高い温度で加熱処理し、前記ピラーの内部に残留する前記液体の溶媒成分を気化させることにより、前記ピラーを膨張させることが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、溶媒が気化するときの体積膨張によってピラーを大きく膨張させることができる。よって、確実に絶縁層に亀裂を生じさせることができる。
【００１５】
本発明の液晶装置の製造方法は、第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持され、前記第１基板の前記第２基板と対向する面には、第１導電層と絶縁層とが順に積層され、前記第２基板の前記第１導電層と対向する面には、第２導電層が形成され、前記絶縁層には前記第１導電層を露出させるコンタクトホールが形成され、前記コンタクトホールを介して前記第１導電層と前記第２導電層とが導電部材によって接続されてなる液晶装置の製造方法であって、前記コンタクトホールが、前述した本発明のコンタクトホールの形成方法により形成されることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、ピラー全体が絶縁層によって覆われてしまった場合でも、ピラーを確実に絶縁層の外部に露出させることができる。これにより、コンタクトホールを確実に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】液晶装置の平面図及び断面図である。
【図２】素子基板と対向基板の平面構造を示す模式図である。
【図３】開口部の形成方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、液晶装置１００の構成を示す図である。図１（ａ）は、液晶装置１００の平面構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＨ−Ｈ’線に沿う断面構成図である。
【００１９】
液晶装置１００は、素子基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０とを備えている。素子基板１０と対向基板２０とは、平面視略矩形枠状のシール材５２を介して貼り合わされている。シール材５２には、液晶を注入するための開口部５５（液晶注入口）が形成されており、該開口部５５が封止材５４により封止されている。シール材５２及び封止材５４に囲まれた領域内には、液晶層５０が封入されている。シール材５２及び封止材５４の内周側に沿って平面視矩形枠状の額縁５３が形成されており、額縁５３の内側の領域が表示領域１１となっている。
【００２０】
表示領域１１の内側には、複数の画素１２がマトリクス状に設けられている。画素１２は、表示領域１１の最小表示単位を構成している。シール材５２の外側の領域には、素子基板１０の１辺（図示下辺）に沿って、データ線駆動回路１０１および外部回路実装端子１０２が形成されており、この１辺に隣接する２辺に沿ってそれぞれ走査線駆動回路１０４が形成されて周辺回路を構成している。
【００２１】
素子基板１０の残る１辺（図示上辺）には、表示領域１１の両側の走査線駆動回路１０４間を接続する複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０の各角部においては、素子基板１０と対向基板２０との間の電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。対向基板２０上に形成された共通電極２１は、基板間導通材１０６を介して素子基板１０上に形成された配線１０７と電気的に接続されている。配線１０７は外部回路実装端子１０２に接続されており、これにより共通電極２１が外部回路実装端子１０２と電気的に接続されている。
【００２２】
素子基板１０の液晶層５０側には、複数の画素電極（第１電極）９が配列形成されている。画素電極９は、画素１２ごとに設けられている。素子基板１０には、複数のスイッチング素子（図示略）が設けられている。スイッチング素子は、例えば薄膜トランジスターにより構成され、画素１２ごとに設けられている。スイッチング素子のソース領域は、図示略のデータ線を介してデータ線駆動回路１０１と電気的に接続されている。スイッチング素子のゲート電極は、図示略の走査線を介して走査線駆動回路１０４と電気的に接続されている。スイッチング素子のドレイン領域は、画素電極９と電気的に接続されている。
【００２３】
画素電極９上には、第１配向膜１６が形成されている。対向基板２０の液晶層５０側に、額縁５３および遮光膜２３が形成されている。額縁５３および遮光膜２３の上に表示領域１１の全面を覆う共通電極（第２電極）２１が形成されている。共通電極２１上には、第２配向膜２２が形成されている。液晶層５０に電界が印加されていない状態の液晶層５０の配向状態は、第１配向膜１６および第２配向膜２２により制御されている。
【００２４】
液晶装置１００は、反射型の液晶装置として構成されている。画素電極９はアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）等の高反射率の金属材料からなる反射電極として構成されており、共通電極２１はインジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯという）等の透明導電性材料からなる透明電極として構成されている。
【００２５】
表示すべき画像の画像信号は、液晶装置１００の外部から外部回路実装端子１０２を介して供給される。データ線駆動回路１０１は、画像信号に含まれる画素ごとの階調値を示す画像データに基づいて、液晶層５０を駆動する駆動電圧波形をスイッチング素子に出力する。走査線駆動回路１０４は、画像信号に含まれる画素の表示タイミングを示すデータに基づいて、スイッチング素子のゲート電極に電圧を印加し、スイッチング素子のオンオフを制御する。
【００２６】
スイッチング素子がオンになると、上記の駆動電圧波形が画素電極９に供給され、画素電極９に電圧が印加される。共通電極２１の電位は、例えば複数の画素１２で共通の共通電位に保持されている。液晶層５０には、画素電極９と共通電極２１との間の電位差に相当する電圧が印加される。この電圧により生じる電界によって、液晶層５０の配向状態が変化する。液晶層５０に入射した光は、液晶層５０の配向状態に応じて画素１２ごとに偏光状態が変化する。液晶層５０から射出された光を偏光板（図示略）に通すことにより、画像データに応じた階調値の光が偏光板から射出される。このようにして、画像データに対応する画像を表示することが可能になっている。
【００２７】
図２は、素子基板１０と対向基板２０の平面構造を示す模式図である。図２では、各基板の四隅に形成された基板間導通部の構造を模式的に示すものであり、画素電極や配向膜などの付帯的な構成については図示を省略する。
【００２８】
素子基板１０の表面には配線１０７を覆って第１絶縁層１５が形成されている。第１絶縁層１５は、外部回路実装端子１０２及び配線１０７の端子１０７ａ（第１導電層）を除く素子基板１０の略全面に形成されている。第１絶縁層１５の端子１０７ａと重なる部分は開口部Ｈ１となっており、開口部Ｈ１の底面に端子１０７ａを含む配線１０７の一部が露出している。
【００２９】
対向基板２０の表面には共通電極（第２導電層）２１を覆って第２絶縁層２５が形成されている。第２絶縁層２５は、端子１０７ａと対向する部分を除いて対向基板２０の略全面に形成されている。第２絶縁層２５の端子１０７ａと対向する部分は開口部Ｈ２となっており、開口部Ｈ２の底面に共通電極２１の一部が露出している。
【００３０】
第１絶縁層１５及び第２絶縁層２５は、配線１０７及び共通電極２１を保護するパッシベーション膜として機能するほか、液晶駆動時のコモン電位（共通電極２１の電位）のずれを防止するものとして機能する。液晶を駆動すると、素子基板と対向基板の電極表面に電荷（液晶層に含まれる不純物イオン）が溜まる。電荷がどちらかに偏ると内部オフセットが発生し、コモン電位がずれる。電極表面に絶縁層を形成すれば、内部オフセットを抑制でき、コモン電位のずれが抑えられる。
【００３１】
素子基板１０と対向基板２０は、開口部Ｈ１と開口部Ｈ２とが互いに重なるように位置決めされ、シール材によって貼り合わされる。開口部Ｈ１及び開口部Ｈ２の位置には、基板間導通材１０６が配置される。基板間導通材１０６は、銀ペースト等の導電部材からなり、開口部Ｈ１及び開口部Ｈ２の内部を満たすように配置される。開口部Ｈ１及び開口部Ｈ２は、基板間導通材１０６と端子１０７ａ及び共通電極２１とを導通させるためのコンタクトホールとして機能し、基板間導通材１０６によって、開口部Ｈ１に露出した端子１０７ａと開口部Ｈ２に露出した共通電極２１とが電気的に接続される。
【００３２】
対向基板２０には、開口部Ｈ２を除いて対向基板２０の略全面に第２絶縁層２５が形成されている。開口部Ｈ２を形成する方法としては、特許文献１に開示された方法が知られている。すなわち、共通電極２１上に第２絶縁層２５をＣＶＤ法で形成し、第２絶縁層２５上にフォトレジストを形成し、フォトレジストをマスクとして第２絶縁層２５をエッチングする方法である。しかし、この方法では、多くの時間と手間とエネルギーを必要とするわりに、エッチングされる部分は基板の四隅の開口部Ｈ２のみであるため、非常に無駄の多い工程となる。また、開口部Ｈ２は、表示領域に形成されるコンタクトホール（例えば、画素電極とＴＦＴとを接続するために層間絶縁膜に形成するコンタクトホール）に比べて、開口径が大きく、加工精度も厳密なものは求められない。そのため、高い加工精度を実現可能な特許文献１の方法は、開口部Ｈ２の形成方法としては、適していない。
【００３３】
そこで、本実施形態では、開口部Ｈ２を図３に示すような方法で形成する。図３の開口部Ｈ２の形成方法は、対向基板２０上にピラーＭを形成する工程（図３（ａ））と、ピラーＭを覆う第２絶縁層２５を形成する工程（図３（ｂ））と、ピラーＭを膨張させて第２絶縁層２５の一部に亀裂を生じさせ、ピラーＭの一部を第２絶縁層２５の外部に露出させる工程（図３（ｃ））と、ピラーＭを除去する工程（図３（ｄ））と、を含む。図３では、第２絶縁層２５の開口部Ｈ２の形成方法を示したが、第１絶縁層１５の開口部Ｈ１の形成方法も同様の方法で行うことができる。
【００３４】
まず、図３（ａ）に示すように、共通電極２１上の開口部Ｈ２が形成される領域に柱状のピラーＭを形成する。ピラーＭは、インクジェット装置やディスペンサーなどの、ノズルから液滴を吐出可能な定量吐出装置を用いて、レジスト等の有機材料を含有する液体を塗布し、これを固化することにより形成される。本実施形態の場合、ピラーＭの形成材料として、東京応化製のＴＳＭＲ８９００（商品名）のフォトレジストを用い、これを共通電極２１上に塗布した後、９０℃で１０分〜３０分加熱して溶剤を乾燥した。
【００３５】
次に、図３（ｂ）に示すように、ピラーＭを含む対向基板２０の全面に酸化シリコン等からなる第２絶縁層２５を形成する。第２絶縁層２５は、ＳＯＧ等の液体絶縁材料（ピラーＭの形成材料を含む液体）を基板全面に塗布し、これを固化することによって形成することができる。ＣＶＤ法により基板全面に第２絶縁層２５を形成しても良い。
【００３６】
液体絶縁材料の塗布方法としては、スピンコート法，ディップコート法，ロールコート法，カーテンコート法，スプレー法，インクジェット法等の公知の方法を用いることができる。特にスピンコート法では、遠心力によって液体絶縁材料が引き伸ばされるため、膜厚均一性の高い絶縁層が形成される。液体絶縁材料としては、上述のＳＯＧの他、ポリイミド，Ｌｏｗ−Ｋ材等を使用することができる。ＳＯＧ膜としては、ポリシランやポリシラザンなどのシロキサン結合を持ったものが好適である。
【００３７】
本実施形態の場合、ポリシランからなるＳＯＧ膜をスピンコート法で基板全面に塗布し、９０℃で３０分程度加熱処理し、溶剤を乾燥する。その後、空気中で１００℃〜２００℃程度の温度で３０分〜６０分加熱処理し、ポリシランを酸化シリコンにすることで、第２絶縁層２５を形成する。
【００３８】
第２絶縁層２５を液体材料の塗布方法やＣＶＤ法で形成した場合、図３（ｂ）に示すように、ピラーＭの表面が第２絶縁層２５によって覆われ、ピラーＭが第２絶縁層２５の内部に埋没してしまうことがある。そこで、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、ピラーＭを膨張させて第２絶縁層２５の一部に亀裂を生じさせ、ピラーＭの少なくとも一部が第２絶縁層２５の外部に露出するようにしている。
【００３９】
ピラーＭを膨張させる方法としては、次の方法が挙げられる。
【００４０】
第１の方法としては、ピラーＭを加熱し、ピラーＭに対してその熱膨張率に応じた体積変化を生じさせる方法がある。ピラーＭとして、熱を加えると体積が膨張する熱膨張率が正の材料を用いることで、容易にピラーＭを膨張させることができる。この場合、第２絶縁層２５よりもピラーＭのほうが熱膨張率が大きいことが望ましい。例えば、ピラーＭとしてレジスト等の有機膜を用い、第２絶縁層２５として酸化シリコンなどの無機膜を用いた場合、通常、有機膜のほうが無機膜よりも熱膨張率が大きいため、ピラーＭは第２絶縁層２５よりも大きな体積変化を生じ、第２絶縁層２５に亀裂を生じさせることができる。
【００４１】
上述のように、第２絶縁層２５としてポリシランを加熱処理して酸化シリコンとしたものを用いた場合、加熱処理と同時にピラーＭが膨張し第２絶縁層２５に亀裂を生じさせることができる。この場合、別途加熱処理を行う必要がなくなり、工程が簡単になる。
【００４２】
第２の方法としては、ピラーＭの内部に残留する溶媒成分を気化させることによりピラーＭを膨張させる方法がある。例えば、ピラーＭを液体絶縁材料の塗布と液体絶縁材料の乾燥処理によって形成した場合、ピラーＭの内部には、液体絶縁材料中の溶媒成分が残留することがある。その場合、ピラーＭを液体絶縁材料の乾燥温度よりも高い温度で加熱すると、ピラーＭ中の溶媒成分が気化し、ピラーＭに大きな体積変化を生じさせる場合がある。
【００４３】
第３の方法としては、ピラーＭを減圧雰囲気に曝すことで、ピラーＭの内部に残留する溶媒成分を気化させ、ピラーＭを膨張させる方法がある。第２絶縁層２５をＣＶＤ法で形成した場合には、第２絶縁層２５を形成した後、チャンバー内の真空度を上げればよい。
【００４４】
次に、図３（ｄ）に示すように、第２絶縁層２５から露出したピラーＭに剥離液を接触させ、ピラーＭを除去する。ピラーＭはアッシングによって除去しても良い。本実施形態の場合、剥離液に１〜２分浸けることで、レジストからなるピラーＭを剥離する。剥離液としては、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を用いる。これにより、ピラーＭが形成されていた部分に空洞ができ、その部分が開口部Ｈ２となる。
【００４５】
以上の方法によれば、ピラーＭ全体が第２絶縁層２５によって覆われてしまった場合でも、ピラーＭを確実に第２絶縁層２５の外部に露出させることができる。これにより、開口部Ｈ２を確実に形成することが可能となる。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、本発明のコンタクトホールの形成方法を共通電極２１上に形成された第２絶縁層２５の開口部Ｈ２の形成方法に適用した例を示した。しかし、本発明のコンタクトホールの形成方法は、このようなものに限定されず、例えば、表示領域１１の画素電極と画素スイッチング素子であるＴＦＴとを接続するためのコンタクトホールの形成方法に本発明を適用することも可能である。また、多層配線を形成する場合には、複数の導電層が絶縁層を介して積層されるが、このような絶縁層に導電層間を接続するためのコンタクトホールを形成する場合にも、本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…素子基板（第１基板）、１５…第１絶縁層、２０…対向基板（第２基板）、２１…共通電極（第２導電層）、２５…第２絶縁層、１００…液晶装置、１０６…基板間導通材（導電部材）、１０７ａ…端子（第１導電層）、Ｈ１，Ｈ２…開口部（コンタクトホール）、Ｍ…ピラー
【図１】
2011158858.tif 000003
【図２】
2011158858.tif 000004
【図３】
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