(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターン物質層、変形物質層及びフォトレジスト層を順次形成する工程と、
マスクを用いた露光及び現像工程で前記フォトレジスト層をパターニングする工程と、
前記パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして前記変形物質層及び前記パターン物質層を選択的にエッチングする工程と、
前記パターン物質層が選択的にエッチングされた基板を表裏反転させ、該基板上に光を照射する装置を配置した後に、前記基板の背面に光を照射してリフトオフ法で前記変形物質層を除去すると同時に、前記パターニングされたフォトレジスト層を除去する工程と、を含んでなり、
前記変形物質層は、酸やプラズマとの反応がないSi系ナノパウダー、水により体積が膨張しながら結合力が弱化するセルロース分子、水と発熱反応を起こしながら溶ける塩化カルシウム(CaCl2)からなることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記光を照射してリフトオフ法で前記変形物質層を除去すると同時に、前記パターニングされたフォトレジスト層を除去する工程は、
前記パターン物質層が選択的にエッチングされた基板の背面に高エネルギーの光を照射して前記変形物質層の体積を膨脹させ、前記変形物質層が前記パターン物質層から切り離されるようにすることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記光を照射してリフトオフ法で前記変形物質層を除去すると同時に、前記パターニングされたフォトレジスト層を除去する工程は、
前記パターン物質層が選択的にエッチングされた基板の背面に高エネルギーの光を照射して前記変形物質層を分解させ、前記変形物質層が前記パターン物質層から切り離されるようにすることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記基板に高エネルギーの光を照射する工程は、
前記基板の下部に光源を位置させ、該光源を移動させつつ光を照射することを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記高いエネルギーの光は、紫外線であることを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記光を照射してリフトオフ法で前記変形物質層を除去すると同時に、前記パターニングされたフォトレジスト層を除去する工程時に、エアーナイフなどを用いて前記フォトレジスト層及び前記変形物質層に空気を加える工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
第１基板上に遮光層を形成する工程と、
前記遮光層を含む第１基板上にカラーフィルタ層を形成する工程と、
第２基板を用意する工程と、
前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を形成する工程とを含んでなり、
前記第１基板上に遮光層を形成する工程、及び前記カラーフィルタ層を形成する工程のうち少なくとも一つの工程は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載されているパターン形成工程からなることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記第２基板を用意する工程は、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載されているパターン形成工程と、
前記第２基板上に互いに縦横に交差して画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線を形成する工程と、
前記ゲート配線とデータ配線との交差領域に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタを含む第１基板上に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の上部に前記薄膜トランジスタのドレイン電極に接続される画素電極を形成する工程と、
を含んでなることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を形成する工程は、
前記第１基板または前記第２基板のいずれかの基板に注入口のないシール材を形成し、前記シール材の形成された基板に液晶を滴下した後、該両基板を合着する工程からなることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を形成する工程は、
前記第１基板または前記第２基板のいずれかの基板に注入口が形成されるようにシール材を形成し、該両基板を合着した後、前記液晶注入口から液晶を注入する工程からなることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子の製造方法に係り、特に、液晶表示素子のパターン形成方法及びそれを用いた液晶表示素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示画面の厚さが数センチメートル（ｃｍ）に過ぎない超薄型の平板表示素子、なかでも液晶表示素子は、動作電圧が低いために消費電力が少なく、携帯用に使用可能な利点から、ノートブックコンピュータをはじめ、モニタ、宇宙船、航空機などに至るまで広範囲に応用されている。
【０００３】
かかる液晶表示素子は、下部基板、上部基板、及びこれら両基板間に形成された液晶層を備えて構成される。下部基板上には、互いに縦横に交差して画素領域を定義するゲート配線とデータ配線が形成されており、各画素領域に該当する下部基板には複数個の画素電極が形成され、ゲート配線とデータ配線との交差領域には、ゲート配線のスキャン信号によってターンオンされ、データ配線のデータ信号を各画素電極に印加する複数個の薄膜トランジスタが形成されている。
【０００４】
また、上部基板上には、ゲート配線、データ配線、及び薄膜トランジスタ領域からの光漏れを遮断するための遮光層が形成されており、各画素領域に相応する部分にカラーフィルタ層が形成されており、カラーフィルタ層の上部に共通電極が形成されている。
【０００５】
このように液晶表示素子は種々の構成要素を備えており、これら構成要素を形成するために数多くの工程が繰り返し行われる。特に、種々の構成要素を多様な形態にパターニングするためにフォトリソグラフィ工程が用いられている。
【０００６】
以下、図面を参照して、従来のフォトリソグラフィ工程を用いたパターン形成方法について説明する。
【０００７】
図１Ａ乃至図１Ｅは、従来技術におけるフォトリソグラフィ工程を用いてパターンを形成する方法を概略的に示す工程断面図である。
【０００８】
図１Ａに示すように、基板１０上にパターン物質層２０及びフォトレジスト層３０を順次形成する。
【０００９】
図１Ｂに示すように、フォトレジスト層３０上に、所定パターンのマスク３５を配置した後、マスク３５を介してフォトレジスト層３０に光を照射する。
【００１０】
図１Ｃに示すように、現像工程によってフォトレジスト層３０を選択的に除去しパターニングする。すなわち、フォトレジスト層３０は、ポジ型またはネガ型によって異なるが、光の照射された部分または光の照射されなかった部分のいずれかが現像によって除去される。
【００１１】
図１Ｄに示すように、パターニングされたフォトレジスト層３０ａをマスクとしてパターン物質層２０を選択的にエッチングする。
【００１２】
図１Ｅに示すように、パターニングされたフォトレジスト層３０ａを除去することで、パターン２０ａを完成する。
【００１３】
このとき、パターニングされたフォトレジスト層３０ａを除去する工程は、フォトレジストストリッパ（stripper）を用いて行う。
【００１４】
図２Ａ及び図２Ｂは、従来のフォトレジストストリッパを用いてフォトレジスト層３０ａを除去する工程を概略的に示す断面図である。
【００１５】
図２Ａに示すように、水槽の底にスペーサ５０を配置し、この水槽にフォトレジストストリッパ４０を満たす。そして、フォトレジスト層３０ａを除去すべき基板１０をフォトレジストストリッパ４０に浸漬して、フォトレジスト層３０ａを除去する。
【００１６】
または、図２Ｂに示すように、スプレーノズル４５からフォトレジストストリッパ４０を基板１０上に噴射して、フォトレジスト層３０ａを除去しても良い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、フォトレジストストリッパは、高価であり、さらにはその廃液の処理に全体製造費の２０％もの追加費用がかかるという欠点があった。
【００１８】
なお、上記廃液の処理時に環境汚染を招くという恐れもあった。
【００１９】
本発明は上記の問題を解決するためのもので、その目的は、フォトレジストストリッパを用いずにフォトレジストを除去することによって、低コストでパターンを形成し且つ液晶表示素子を製造できるパターン形成方法及びそれを用いた液晶表示素子製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成する本発明に係るパターン形成方法は、基板上にパターン物質層、変形物質層及びフォトレジスト層を順次形成する工程と、マスクを用いた露光及び現像工程で前記フォトレジスト層をパターニングする工程と、前記パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして前記変形物質層及びパターン物質層を選択的にエッチングする工程と、光を照射してリフトオフ法で前記変形物質層を除去すると同時に、前記パターニングされたフォトレジスト層を除去する工程とを含んでなることを特徴として構成した。
【００２１】
ここで、前記光を照射してリフトオフ法で前記変形物質層を除去すると同時に、前記パターニングされたフォトレジスト層を除去する工程は、前記パターン物質層が選択的にエッチングされた基板の背面に高エネルギーの光を照射して前記変形物質層の体積を膨脹させ、前記変形物質層が前記パターン物質層から切り離されるようにすることができる。
【００２２】
前記光を照射してリフトオフ法で前記変形物質層を除去すると同時に、前記パターニングされたフォトレジスト層を除去する工程は、前記パターン物質層が選択的にエッチングされた基板の背面に高エネルギーの光を照射して前記変形物質層を分解させ、前記変形物質層が前記パターン物質層から切り離されるようにすることもできる。
【００２３】
前記光を照射してリフトオフ法で前記変形物質層を除去すると同時に、前記パターニングされたフォトレジスト層を除去する工程時に、エアーナイフなどを用いて前記フォトレジスト層及び変形物質層に空気を加える工程をさらに含むことができる。
【００２４】
前記変形物質層は、アクリル系樹脂からなることができる。
【００２５】
上記目的を達成する本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、第１基板上に遮光層を形成する工程と、前記遮光層を含む第１基板上にカラーフィルタ層を形成する工程と、第２基板を用意する工程と、前記第１基板と第２基板との間に液晶層を形成する工程と、を含んでなり、前記第１基板上に遮光層を形成する工程、及び前記カラーフィルタ層を形成する工程のうち少なくとも一つの工程は、上記パターン形成工程を用いることを特徴として構成した。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るパターン形成方法及びそれを用いた液晶表示素子製造方法は、次の効果を有する。
【００２７】
すなわち、パターン物質層とフォトレジスト層との間に変形物質層を形成し、この変形物質の膨脹及び接着力低下などの性質を用いてフォトレジスト層を除去できるため、従来の高価なフォトレジストストリッパを用いずに済み、製造コストの節減が図られる。
【００２８】
なお、フォトレジストストリッパを用いる場合にさらにかかる廃液処理費用が省かれる他、廃液を処理する時に発生する環境汚染の問題も解消することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係るパターン形成方法及びそれを用いた液晶表示素子製造方法の好適な実施例について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３０】
１．パターン形成方法
図３Ａ乃至図３Ｅは、本発明の実施例によるパターン形成方法を概略的に示す工程断面図であり、図４Ａ乃至図４Ｃは、本発明によるパターン物質層上に所定パターンの変形物質層及びフォトレジスト層を形成する工程を示す工程断面図である。
【００３１】
図３Ａに示すように、基板１００上にパターン物質層２００を形成した後、このパターン物質層２００上に所定パターンの変形物質層２５０ａ及び所定パターンのフォトレジスト層３００ａを形成する。
【００３２】
所定パターンの変形物質層２５０ａ及び所定パターンのフォトレジスト層３００ａを形成する方法は、図４Ａ乃至図４Ｃに示す。
【００３３】
すなわち、図４Ａに示すように、基板１００上にパターン物質層２００、変形物質層２５０及びフォトレジスト層３００を順次形成する。
【００３４】
図４Ｂに示すように、フォトレジスト層３００上に所定パターンのマスク３５０を配置し、このマスク３５０を介してフォトレジスト層３００に光を照射する。
【００３５】
図４Ｃに示すように、現像工程を用いて、マスク３５０に相応する形態にフォトレジスト層３００ａをパターニングする。このパターニングされたフォトレジスト層３００ａをマスクとして変形物質層２５０を除去して、所定パターンの変形物質層２５０ａを形成する。
【００３６】
このようにパターン物質層２００上に所定パターンの変形物質層２５０ａ及び所定パターンのフォトレジスト層３００ａを形成する。
【００３７】
続いて、図３Ｂに示すように、所定パターンの変形物質層２５０ａ及び所定パターンのフォトレジスト層３００ａをマスクとしてパターン物質層２００をエッチングする。
【００３８】
パターン物質層２００のエッチングは、プラズマを用いたドライエッチング工程またはエッチング溶液を用いたウェットエッチング工程のいずれかによって行われる。
【００３９】
図３Ｃに示すように、所定パターンのフォトレジスト層３００ａ及び変形物質層２５０ａの形成された基板１００を反転させ、基板１００の背面に光照射装置６００を用いて紫外線などの高エネルギーの光を照射する。
【００４０】
このように紫外線などの高エネルギーの光が基板１００及び所定パターンのパターン物質層２００ａを介して変形物質層２５０ａに加えられると、この変形物質層２５０ａは、図３Ｃに示すように体積が膨脹する。
【００４１】
このように変形物質層２５０ａに高エネルギーの光が加えられた場合、その体積が膨脹することが確認できる図を、図５Ａ及び図５Ｂに示す。
【００４２】
図５Ａは、高エネルギーの光を照射する前の図で、図５Ｂは、高エネルギーの光を照射した後の図である。
【００４３】
図５Ａ及び図５Ｂからわかるように、変形物質層２５０は、高エネルギーの光が加えられるとその体積が膨脹する。
【００４４】
図５では変形物質層２５０の体積が膨脹する場合のみを示すが、物質によっては分解されることもある。
【００４５】
以降、図３Ｄに示すように、膨脹された変形物質層２５０ａは、付着力が弱くなり、所定パターンのパターン物質層２００ａから切り離され、同時にフォトレジスト層３００ａも切り離される。これを、半導体工程ではリフトオフ法と呼ぶ。
【００４６】
このとき、エアーナイフなどを用いてフォトレジスト層３００ａ及び変形物質層２５０ａに空気を加えると、より有効にパターン物質層２００ａから変形物質層２５０ａを切り離すことができる。空気の強さは、５〜２５[kg・f/m2]が好ましい。
【００４７】
この光照射装置６００を用いて紫外線などの高エネルギーの光を照射する工程において、光照射装置６００を基板１００の下部に位置させても良い。
【００４８】
図６は、光照射装置６００が基板１００の下部に位置し、光を照射する工程を概略的に示す断面図である。
【００４９】
図６に示すように、光照射装置６００を基板１００の下部に配置して光を照射する場合は、膨脹された変形物質層２５０ａが光照射装置６００上に落ちることもあるので、光照射装置６００を移動させつつ基板１００に光を照射する。
【００５０】
パターン物質層２００とフォトレジスト層３００との間に形成される変形物質層２５０を構成する変形物質には、アクリル系樹脂が用いられる。
【００５１】
このアクリル系樹脂は、コーティング及び蒸着が可能で、紫外線などの特定波長の光を照射すると膨脹する性質を有する他、プラズマ及びエッチング溶液との反応性もないため、本発明の実施例に係る変形物質に適している。
【００５２】
このようなアクリル系樹脂に限定されず、変形物質に要求される特性を有する物質ならいずれも本発明で用いることができる。例えば、接着力に優れており、一定温度で体積が膨脹し、且つ酸やプラズマとの反応性がないＳｉ系ナノパウダー、水で体積が膨脹しながら結合力が弱化するセルロース分子、水で発熱反応を起こしながら溶ける塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）なども本発明の変形物質として用いることができる。
【００５３】
２．液晶表示素子の製造方法
図７Ａ乃至図７Ｄは、本発明の実施例による液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示す工程断面図である。
【００５４】
まず、図７Ａに示すように、第１基板１３０上に遮光層２３０を形成する。
【００５５】
その後、図７Ｂに示すように、遮光層２３０を含む第１基板１３０上に、カラーフィルタ層２６０を形成する。
【００５６】
ここで、遮光層２３０を形成する工程（図７Ａ参照）、カラーフィルタ層２６０を形成する工程（図７Ｂ参照）のうち少なくとも一工程は、前述したパターン形成方法の実施例の工程を用いる。
【００５７】
その後、図７Ｃに示すように、第２基板１６０を用意する。
【００５８】
この第２基板を用意する工程は、図示してはいないが、前述したパターン形成方法の実施例の工程を用いて、第２基板上に互いに縦横に交差して画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線と、ゲート配線とデータ配線との交差領域に薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタを含む第１基板上に保護膜と、この保護膜の上部に薄膜トランジスタのドレイン電極に接続される画素電極を形成する工程を含んでなることができる。
【００５９】
次いで、図７Ｄに示すように、第１基板１３０及び第２基板１６０との間に液晶層７００を形成する。
【００６０】
ここで、液晶層７００は、第１基板１３０または第２基板１６０のいずれかに注入口のないシール材を形成し、このシール材の形成された基板に液晶を滴下した後、両基板を合着して形成される。
【００６１】
なお、液晶層７００は、第１基板１３０または第２基板１６０のいずれかに注入口が形成されるようにシール材を形成した後に両基板を合着し、次いで、注入口から毛管現象と圧力差を用いて液晶を注入して形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１Ａ】従来技術におけるフォトリソグラフィ工程を用いてパターンを形成する方法を概略的に示す工程断面図である。
【図１Ｂ】従来技術におけるフォトリソグラフィ工程を用いてパターンを形成する方法を概略的に示す工程断面図である。
【図１Ｃ】従来技術におけるフォトリソグラフィ工程を用いてパターンを形成する方法を概略的に示す工程断面図である。
【図１Ｄ】従来技術におけるフォトリソグラフィ工程を用いてパターンを形成する方法を概略的に示す工程断面図である。
【図１Ｅ】従来技術におけるフォトリソグラフィ工程を用いてパターンを形成する方法を概略的に示す工程断面図である。
【図２Ａ】従来技術におけるフォトレジストストリッパを用いてフォトレジスト層を除去する工程を概略的に示す断面図である。
【図２Ｂ】従来技術におけるフォトレジストストリッパを用いてフォトレジスト層を除去する工程を概略的に示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施例によるパターン形成方法を概略的に示す工程断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例によるパターン形成方法を概略的に示す工程断面図である。
【図３Ｃ】本発明の実施例によるパターン形成方法を概略的に示す工程断面図である。
【図３Ｄ】本発明の実施例によるパターン形成方法を概略的に示す工程断面図である。
【図３Ｅ】本発明の実施例によるパターン形成方法を概略的に示す工程断面図である。
【図４Ａ】本発明によるパターン物質層上に所定パターンの変形物質層及びフォトレジスト層を形成する工程を示す工程断面図である。
【図４Ｂ】本発明によるパターン物質層上に所定パターンの変形物質層及びフォトレジスト層を形成する工程を示す工程断面図である。
【図４Ｃ】本発明によるパターン物質層上に所定パターンの変形物質層及びフォトレジスト層を形成する工程を示す工程断面図である。
【図５Ａ】本発明による変形物質層に高エネルギーの光が加えられ体積が膨脹する前の様子を示す図である。
【図５Ｂ】本発明による変形物質層に高エネルギーの光が加えられ体積が膨脹した様子を示す図である。
【図６】本発明による光照射装置が基板下部に位置して光を照射する工程を概略的に示す断面図である。
【図７Ａ】本発明の実施例による液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示す工程断面図である。
【図７Ｂ】本発明の実施例による液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示す工程断面図である。
【図７Ｃ】本発明の実施例による液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示す工程断面図である。
【図７Ｄ】本発明の実施例による液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００    基板
２００    パターン物質層
２５０    変形物質層
３００    フォトレジスト
６００    光照射装置
【図１Ａ】
0004658029.tif 000002
【図１Ｂ】
0004658029.tif 000003
【図１Ｃ】
0004658029.tif 000004
【図１Ｄ】
0004658029.tif 000005
【図１Ｅ】
0004658029.tif 000006
【図２Ａ】
0004658029.tif 000007
【図２Ｂ】
0004658029.tif 000008
【図３Ａ】
0004658029.tif 000009
【図３Ｂ】
0004658029.tif 000010
【図３Ｃ】
0004658029.tif 000011
【図３Ｄ】
0004658029.tif 000012
【図３Ｅ】
0004658029.tif 000013
【図４Ａ】
0004658029.tif 000014
【図４Ｂ】
0004658029.tif 000015
【図４Ｃ】
0004658029.tif 000016
【図５Ａ】
0004658029.tif 000017
【図５Ｂ】
0004658029.tif 000018
【図６】
0004658029.tif 000019
【図７Ａ】
0004658029.tif 000020
【図７Ｂ】
0004658029.tif 000021
【図７Ｃ】
0004658029.tif 000022
【図７Ｄ】
0004658029.tif 000023