(57)【要約】【課題】  互いにパターン（平面形状）の異なる２種類以上の薄膜を積層した積層構造を形成する工程にて、１回のフォトリソグラフィ工程で夫々の薄膜形状を画定すること。【解決手段】  基板１上に２層の薄膜３，２を順次成膜し、次に薄膜２の上面に形成された第１マスクパターン４を用いて薄膜２のエッチングを行い、第１の薄膜パターン６を形成する。その後、第１マスクパターン４を残した状態で第１マスクパターン４及び薄膜２の上に、有機材料のオフセット印刷、インクジェット印刷、又はディスペンサノズルによる追加塗布で第２マスクパターン５を形成する。最後に、薄膜３を第１マスクパターン４及び第２マスクパターン５を用いて第２の薄膜パターン７に成形し、続いて２つのマスクパターン４，５を除去する。以上の工程により、フォトリソグラフィが第１マスクパターン４を形成する１回のみに制限されるも、基板１の主面に所望の積層構造が形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板主面に第１の膜と該第１膜より該主面側に位置する第２の膜とを含む積層構造を形成する積層工程と、
前記積層構造上に前記第１の膜を部分的に覆う第１のマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、
前記第１のマスクパターンを通して前記第１の膜の一部を除去する第１のエッチング工程と、
前記第１のマスクパターンの一部及び前記第２の膜の一部に有機材料を塗布してこれらを被覆する第２のマスクパターンを形成させるマスクパターン追加工程と、
前記第１のマスクパターン及び前記第２のマスクパターンを通して、前記第２の膜の該第１及び該第２のマスクパターンのいずれからも露出された領域を除去する第２のエッチング工程と、
前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパターンとを除去するマスクパターン除去工程とをこの順に行うことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記マスクパターン形成工程において、前記第１のマスクパターンを、前記積層構造上に塗布された感光性を有するフォトレジストの露光及び現像により形成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】
前記フォトレジストは、前記マスクパターン形成工程で、露光された箇所が現像液に溶解するポジ型のフォトレジスト、及び遮光された箇所が現像液に溶解するネガ型のフォトレジストのいずれか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４】
前記マスクパターン形成工程において、オフセット印刷またはインクジェット印刷またはディスペンサノズルを用いて有機材料を塗布することで前記第１のマスクパターンを形成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５】
前記第１のエッチング工程後で且つ前記マスクパターン追加工程の前に、前記第１のマスクパターン及び前記第２の膜の該第１のマスクパターンから露出された領域のいずれかの表面の一部を除去する表面変質層の除去工程を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記表面変質層除去工程において、前記一部の表面をオゾンガスと窒素ガスとが含まれる混合ガスに曝すことを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記オゾンガスは、酸素ガスと窒素ガスとを含む混合ガスを紫外線で照射することで発生されることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記表面変質層除去工程において、前記一部の表面を酸素又は酸素を含む混合ガスで発生されたプラズマで処理することを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記酸素を含む混合ガスは、Ｏ２ガスと不活性ガスとの混合ガス及びＯ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガスの何れかであることを特徴とする請求項８に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記酸素を含む混合ガスは、前記不活性ガスとしてＨｅ及びＡｒの何れかを含むことを特徴とする請求項９に記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記酸素を含む混合ガスは、前記フッ化物ガスとしてＳＦ６、ＣＦ４、及びＣＨＦ３の何れかを含むことを特徴とする請求項９に記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
前記表面変質層除去工程の後で且つ前記マスクパターン追加工程の前に、前記第１のマスクパターン及びこれから露出された前記第２の膜の露出領域の少なくとも一方の表面を、その前記有機材料に対する密着性が向上するように改質する表面改質工程を行うことを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
【請求項１３】
前記表面改質工程において、前記第１のマスクパターンの表面又は前記第２の膜の露出領域の表面をヘキサメチルジシラザンに曝すことを特徴とする請求項１２に記載のパターン形成方法。
【請求項１４】
前記表面改質工程の後で且つ前記マスクパターン追加工程の前に、前記第１のマスクパターン及び前記第２の膜の露出領域を乾燥及び加熱して、夫々の表面から前記ヘキサメチルジシラザンの大部分を除去し且つ該表面に該ヘキサメチルジシラザンの一部を吸着させる該表面の改質後処理工程を備えたことを特徴とする請求項１３に記載のパターン形成方法。
【請求項１５】
前記第１の膜を金属で形成するときは、前記第２の膜をインジウム−スズ酸化物、亜鉛酸化物、及びインジウム−スズ−亜鉛酸化物の何れかで形成し、前記第１の膜をインジウム−スズ酸化物、亜鉛酸化物、及びインジウム−スズ−亜鉛酸化物の何れかで形成するときは、前記第２の膜を金属で形成することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１６】
前記第１の膜を不純物が添加された半導体から成る第１半導体層と該第１半導体層上に積層された金属の層の２層とで形成し、前記第２の膜を半導体から成り且つ該第１半導体層より不純物濃度の低い第２半導体層で形成することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１７】
二次元的に配置された複数の画素を備えた表示装置を、前記画素の各々に薄膜トランジスタを請求項１６に記載のパターン形成方法で形成して製造する方法であって、
前記第１のエッチング工程により、前記第１の膜を、前記第２の膜に各々接合され且つ該第２の膜の一部分を介して対向する一対に分け、
前記第２のエッチング工程により、前記第２の膜を、その前記一部分を成す前記第２半導体層が前記薄膜トランジスタのチャネルとなるように成形して、
前記一対の第１の膜の一方を成す前記金属層と前記第１半導体層とを前記薄膜トランジスタのソース電極とオーミック接触層に、該第１の膜の他方を成す前記金属層と前記第１半導体層とを前記薄膜トランジスタのドレイン電極とオーミック接触層に夫々成形することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１８】
二次元的に配置された複数の画素を備えた表示装置を、前記画素の各々に薄膜トランジスタ、画素電極、及び該薄膜トランジスタから出力される電圧を該画素電極に印加する配線層を請求項１５に記載のパターン形成方法で形成して製造する方法であって、
インジウム−スズ酸化物、亜鉛酸化物、及びインジウム−スズ−亜鉛酸化物の何れかから成る前記第１及び第２の膜の一方で前記画素電極の透明電極層を形成し、且つ金属から成る該第１及び第２の膜の他方で前記配線層又は前記画素電極の光学反射層を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記金属は：
クロム、クロム合金、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、モリブデン、モリブデン合金、アルミニウム合金、または銅合金の１層構造；
アルミニウム合金とクロムまたはクロム合金との２層構造；
アルミニウム合金とタングステンまたはタングステン合金との２層構造；
アルミニウム合金とチタンまたはチタン合金との２層構造；
アルミニウム合金とモリブデンまたはモリブデン合金との２層構造、
銅合金とクロムまたはクロム合金との２層構造；
銅合金とタングステンまたはタングステン合金との２層構造；
銅合金とチタンまたはチタン合金との２層構造；
銅合金とモリブデンまたはモリブデン合金との２層構造；
クロムまたはクロム合金とアルミニウム合金とクロムまたはクロム合金との３層構造；
タングステンまたはタングステン合金とアルミニウム合金とタングステンまたはタングステン合金との３層構造；
チタンまたはチタン合金とアルミニウム合金とチタンまたはチタン合金との３層構造；
モリブデンまたはモリブデン合金とアルミニウム合金とモリブデンまたはモリブデン合金との３層構造；
クロムまたはクロム合金と銅合金とクロムまたはクロム合金との３層構造；
タングステンまたはタングステン合金と銅合金とタングステンまたはタングステン合金との３層構造；
チタンまたはチタン合金と銅合金とチタンまたはチタン合金との３層構造；及び、
モリブデンまたはモリブデン合金と銅合金とモリブデンまたはモリブデン合金との３層構造の何れかから成るものであることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項２０】
前記マスクパターン追加工程は、前記第２の膜の前記第１及び前記第２のマスクパターンのいずれからも露出された露出領域を選択的に被覆するように第２のマスクパターンを形成することを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項２１】
前記マスクパターン追加工程は、オフセット印刷またはインクジェット印刷またはディスペンサノズルを用いて前記有機材料からなる第２のマスクパターンを形成することを特徴とする請求項２０に記載のパターン形成方法。
【請求項２２】
前記マスクパターン追加工程の後で且つ前記第２のエッチング工程の前に、前記第２のマスクパターンを加熱して、該第２のマスクパターンの感光による化学反応を抑制することを特徴とする請求項２１に記載のパターン形成方法。
【請求項２３】
前記マスクパターン追加工程に用いられる前記有機材料が、レジスト材料であることを特徴とする請求項１乃至１６及び請求項１９乃至２２の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項２４】
前記マスクパターン除去工程は、前記第１のマスクパターンを除去し、かつ前記第２のマスクパターンを除去することを特徴とする請求項１乃至１６及び請求項１９乃至２３の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項２５】
前記マスクパターン除去工程は、前記第１及び前記第２のマスクパターンを２−アミノエタノール、または２−アミノエタノールを含む水溶液に曝すことを特徴とする請求項２４に記載のパターン形成方法。
【請求項２６】
前記第２のエッチング工程の後で且つ前記マスクパターン除去工程の前に、
前記第１のマスクパターンの表面、または前記第２のマスクパターンの表面、または前記第２の膜の露出領域の表面から、前記有機材料または前記第２の膜の一部を除去するマスクパターン除去の前処理工程を備えたことを特徴とする請求項２５に記載のパターン形成方法。
【請求項２７】
前記マスクパターン除去の前処理工程は、前記第１のマスクパターン、前記第２のマスクパターン、又は前記第２の膜の露出領域のいずれかの表面をオゾンガスと窒素ガスとを含む混合ガスに曝すことを特徴とする請求項２６に記載のパターン形成方法。
【請求項２８】
前記オゾンガスは、酸素ガスと窒素ガスとを含む混合ガスに紫外線を照射することで発生させることを特徴とする請求項２７に記載のパターン形成方法。
【請求項２９】
前記マスクパターン除去前処理工程は、酸素、または酸素を含む混合ガスによるプラズマ処理であることを特徴とする請求項２６に記載のパターン形成方法。
【請求項３０】
前記酸素を含む混合ガスは、Ｏ２ガスと不活性ガスとの混合ガス、またはＯ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガスの何れかであることを特徴とする請求項２９に記載のパターン形成方法。
【請求項３１】
前記Ｏ２ガスと不活性ガスとの混合ガスは、前記不活性ガスとしてＨｅ及びＡｒの何れかを含むことを特徴とする請求項３０に記載のパターン形成方法。
【請求項３２】
前記Ｏ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガスは、前記フッ化物ガスとしてＳＦ６、ＣＦ４、及びＣＨＦ３の何れかを含むことを特徴とする請求項３０に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に代表される表示装置の製造方法に係り、特にその基板主面に配線や薄膜トランジスタを形成するに好適なパターン形成方法、及びこれを応用した表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタは、基板（例えば、板状のガラス）の上に金属材料（含む合金材料）、絶縁材料、導電性酸化物、及び半導体材料の少なくとも一から成る種々の薄膜を形成する成膜工程、この薄膜上にこれを所定のパターンに成形するためのマスクパターンを形成するフォトリソグラフィ工程、この薄膜のマスクパターンに被覆された領域以外を除去するエッチング工程、並びに所定のパターンに成形された薄膜の上面からマスクパターンを除去するマスクパターン除去工程を順次繰り返すことで製造される。
【０００３】
しかし、液晶テレビの普及や、その画面の大型化及び高精細化が進むことに伴い、近年ではテレビ用液晶表示パネルの製造装置にも大型化や高性能化が求められている。その結果、製造装置のランニングコストや初期投資額の増大が液晶表示パネルの量産における問題となっている。液晶表示パネルの製造コストを大幅に低減する上で、その薄膜トランジスタ製造工程の短縮により、液晶表示パネルの製造に係る全体の工程数を減らすことが強く要求されている。
【０００４】
薄膜トランジスタの製造工程を短縮させるためには、これに要するフォトリソグラフィ工程の数を減らすのが最も効果的である。主工程（main  process）としてのフォトリソグラフィ工程は、感光性を有するフォトレジストを基板上に形成された薄膜の全面に塗布する塗布工程、フォトレジスト中に含まれる溶剤成分を蒸発させるとともに薄膜表面に対してフォトレジストが密着するように基板を加熱するプリベーク工程、フォトレジストを所定のパターン（以下、マスクパターン）で選択的に感光させる露光工程、フォトレジストの感光した領域をアルカリ性水溶液で溶解除去する現像工程、このアルカリ性水溶液を薄膜上面から除去し且つ基板を乾燥させるリンス・乾燥工程、薄膜上にマスクパターンとして残ったフォトレジストを感光しないように加熱して当該フォトレジストの化学構造を変化させるポストベーク工程という、多数の副工程（sub-process）を含む。従って、上述した成膜工程、エッチング工程、及びマスクパターン除去工程に比べて多くの副工程から成るフォトリソグラフィ工程は、薄膜トランジスタの製造時間を実質的に決める。
【０００５】
上述したフォトリソグラフィ工程の数を減らす手法として、特開２０００−１６４８８６公報には、（１）ハーフトーンマスクによる方法と、（２）マスクパターンの加熱軟化による方法とが開示されている。これについて、図１１及び図１２を用いて説明する。
【０００６】
ハーフトーンマスクによる薄膜トランジスタの製造工程では：
図１１（ａ）に示すように、基板１の上に順次成膜した薄膜２及び薄膜３の表面に厚い領域８ａと薄い領域８ｂとをもつマスクパターン８を形成する副工程；
図１１（ｂ）に示すように、薄膜２及び薄膜３を順次エッチングして、パターン９及びパターン７を形成する副工程；
図１１（ｃ）に示すように、マスクパターン８をエッチングすることによって前記薄い領域８ｂを除去するとともに、厚い領域８ａが薄くなったマスクパターン１０と、パターン９の一部を露出させる副工程；
図１１（ｄ）に示すように、パターン９の露出領域をエッチングしてパターン６を形成する副工程；及び
図１１（ｅ）に示すように、マスクパターン１０を除去して積層膜パターンを形成するする副工程がこの順に行われる。
【０００７】
一方，マスクパターンの加熱軟化による薄膜トランジスタの製造工程では：
図１２（ａ）に示すように、基板１の上に順次成膜した薄膜２及び薄膜３の表面にマスクパターン４を形成する副工程；
図１２（ｂ）に示すように、マスクパターン４を加熱軟化させて変形することによって厚い領域１１ａと薄い領域１１ｂとをもつマスクパターン１１を形成する副工程；
図１２（ｃ）に示すように、薄膜２及び薄膜３を順次エッチングして、パターン９及びパターン７を形成する副工程；
図１２（ｄ）に示すように、マスクパターン１１をエッチングすることによって前記薄い領域１１ｂを除去するとともに、マスクパターンの残存領域１０（元の厚い領域１１ａを主とする）から薄膜パターン９の一部を露出させる副工程；及び
図１１（ｄ）及び図１１（ｅ）を参照して説明された如き手順で、図１２（ｅ）に示すようにパターン６を形成し且つマスクパターン１０を除去する副工程がこの順に行われる。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１６４８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記ハーフトーンマスクによる方法は、図１１（ａ）におけるマスクパターン８の厚い領域８ａと薄い領域８ｂとが連続的で明確に区分されないため、薄い領域８ｂの除去を行っても除去領域が明確に画定されず、図１１（ｃ）における残存するマスクパターン１０の平面形状が画定された形状にはならない。従って、図１１（ｄ）におけるパターン６は画定された形状にはならない。
【００１０】
また、前記マスクパターンの加熱軟化による方法も同様に、マスクパターン１１の厚い領域１１ａと薄い領域１１ｂとが連続的で明確に区分されないため、薄い領域１１ｂの除去を行っても除去領域が明確に画定されず、図１２（ｄ）における残存するマスクパターン１０の平面形状が画定された形状にはならない。従って、図１２（ｅ）におけるパターン６は画定された形状にはならない。
【００１１】
本発明の目的は、互いに形状の異なる２種類以上のパターンが上下に配置された積層膜パターンを形成するのに、フォトリソグラフィ工程の数が１回のみでも画定された形状が得られることを可能とするパターン形成方法及びそれを用いた表示装置の製造方法（及びこれに適した表示装置（液晶表示装置等）の構造）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的に鑑み、本発明は以下に例示されるパターン形成方法及びこれに基づく表示装置の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明によるパターン形成方法の代表的な例は：
基板主面に第１の膜と該第１膜より該主面側に位置する第２の膜とを含む積層構造を形成する積層工程；
前記積層構造上に前記第１の膜を部分的に覆う第１のマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程；
前記第１のマスクパターンを通して前記第１の膜の一部を除去する第１のエッチング工程；
前記第１のマスクパターンの一部及び前記第２の膜の一部に有機材料を塗布してこれらを被覆する第２のマスクパターンを形成させるマスクパターン追加工程；
前記第１のマスクパターン及び前記第２のマスクパターンを通して、前記第２の膜の該第１及び該第２のマスクパターンのいずれからも露出された領域を除去する第２のエッチング工程；及び、
前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパターンとを除去するマスクパターン除去工程をこの順に行うことに特徴付けられる。
【００１４】
本発明によるパターン形成方法の基本的な観点を、図１を参照して具体的に説明する。上記積層工程にて、基板１（その主面）の上に形成された第１の薄膜２と、この下に配置された第２の薄膜３とから構成される被エッチング膜の上に、所定形状の第１のマスクパターン４を形成するのがマスクパターン形成工程である（図１（ａ）に参照）。このマスクパターン４をマスクとして薄膜２の一部を除去する第１のエッチング工程（図１（ｂ））に続いて、マスクパターン４の一部及び薄膜３の一部が被覆されるように所定形状の有機材料を所定の方法で選択的に追加塗布して第２のマスクパターン５を形成させるマスクパターン追加工程（図１（ｃ）参照）が行われる。その後、マスクパターン４及びマスクパターン５をマスクとして、これらのいずれにも覆われない薄膜３の部分（以下、露出領域と記す）を除去する第２のエッチング工程（図１（ｄ）参照）、及び基板１からマスクパターン４とマスクパターン５を除去するマスクパターン除去工程（図１（ｅ））とがこの順に続く。この発明によれば、厚い領域と薄い領域とが明確に区分されたマスクパターンが形成されるため、パターン６（上記第１の膜のパターン）及びパターン７（上記第２の膜のパターン）のいずれも、その輪郭が明確に画定された形状に成る。
【００１５】
上記発明において、マスクパターン形成工程では、従来のフォトリソグラフィ技術でも十分であるが、可能であればオフセット印刷またはインクジェット印刷またはディスペンサノズルを用いて有機材料を塗布することで行うようにしてもよい。
【００１６】
上記発明において、第１のエッチング工程の後で、かつマスクパターン追加工程の前に、第１のエッチング工程によりマスクパターン４の表面及び薄膜３の露出領域の表面に生成した変質層を除去する表面変質層除去工程を行うようにしてもよい。この表面変質層除去工程は、オゾンガスと窒素ガスとを含む混合ガスに曝すことで行えばよい。この場合のオゾンガスは、酸素ガスと窒素ガスとを含む混合ガスに紫外線を照射することで発生されるものである。また、この変質層除去工程は、酸素、または酸素を含む混合ガスによるプラズマ処理を行うことで除去を行うようにしてもよい。この場合のプラズマ処理は、Ｏ２ガス、またはＯ２ガスと不活性ガスとの混合ガス、またはＯ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガスの何れかのプラズマ処理ガスを用いて行われる。ここで、フッ化物ガスとは、分子構造の中にフッ素原子を含む分子からなるガスである。プラズマ処理ガスがＯ２ガスと不活性ガスとの混合ガスである時は、Ｏ２／Ｈｅ、Ｏ２／Ａｒの何れかのガスを含む混合ガスであり、プラズマ処理ガスがＯ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガスである時は、Ｏ２／ＳＦ６、Ｏ２／ＣＦ４、Ｏ２／ＣＨＦ３の何れかのガスを含む混合ガスである。
【００１７】
上記発明において、マスクパターン追加工程の直前に、マスクパターン４の表面及び薄膜３の露出領域の表面に対する、有機材料の密着性を向上させる表面改質工程を行うようにしてもよい。この表面改質工程は、ヘキサメチルジシラザン（Hexamethyldisilazane）に曝すことで行えばよい。この場合のヘキサメチルジシラザンは、液体のヘキサメチルジシラザン、または気体のヘキサメチルジシラザンの何れかでよい。
【００１８】
上記発明において、表面改質工程の直後に、乾燥及び加熱して、ヘキサメチルジシラザンの大部分を除去し、マスクパターン４の表面及び薄膜３の露出領域の表面にヘキサメチルジシラザンの一部を吸着させる表面改質後処理工程を行うようにしてもよい。
【００１９】
上記発明において、マスクパターン追加工程では、マスクパターン４の一部及び薄膜３の露出領域が選択的に被覆されるように、所定の有機材料からなるマスクパターン５をオフセット印刷またはインクジェット印刷またはディスペンサノズルを用いて形成することで行えばよい。
【００２０】
上記発明において、上記有機材料は、レジスト材料としての機能を果たすのであれば十分であり、必ずしも感光性を有する材料が添加されている必要はない。
【００２１】
上記発明において、マスクパターン追加工程の後で、かつ第２のエッチング工程の前に、加熱して、マスクパターン５が感光して化学反応することを抑制する、またはマスクパターン４の表面及び薄膜３の露出領域表面に対してマスクパターン５を密着させるマスクパターン追加後加熱工程を行うようにしてもよい。
【００２２】
上記発明において、マスクパターン除去工程は、２−アミノエタノール（2-aminoethanol）、または２−アミノエタノールを含む水溶液に曝すことで、マスクパターン４及びマスクパターン５を除去すればよい。
【００２３】
上記発明において、第２のエッチング工程の後で、かつマスクパターン除去工程の前に、マスクパターン４の表面、またはマスクパターン５の表面、または薄膜３の露出領域の表面から、前記レジスト材料または薄膜３の一部を除去するマスクパターン除去前処理工程を行うようにしてもよい。このマスクパターン除去前処理工程は、オゾンガスと窒素ガスとを含む混合ガスに曝すことで行えばよい。この場合のオゾンガスは、酸素ガスと窒素ガスとを含む混合ガスに紫外線を照射することで発生されるものである。また、このマスクパターン除去前処理工程は、酸素、または酸素を含む混合ガスによるプラズマ処理を行うことで除去を行うようにしてもよい。この場合のプラズマ処理は、Ｏ２ガス、またはＯ２ガスと不活性ガスとの混合ガス、またはＯ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガスの何れかのプラズマ処理ガスを用いて行われ、プラズマ処理ガスがＯ２ガスと不活性ガスとの混合ガスである時は、Ｏ２／Ｈｅ、Ｏ２／Ａｒの何れかのガスを含む混合ガスであり、プラズマ処理ガスがＯ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガスである時は、Ｏ２／ＳＦ６、Ｏ２／ＣＦ４、Ｏ２／ＣＨＦ３の何れかのガスを含む混合ガスである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、互いに形状の異なる２種類以上のパターンが上下に配置された積層膜パターンを形成するのに、フォトリソグラフィ工程の数が１回のみでも画定された形状が得られる。従って、本発明を用いることにより、液晶表示装置の製造する工程を効率化すること及び製品歩留まりを向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２６】
本発明によるパターン形成方法の第１の実施形態を、アクティブマトリクス方式の表示装置の画素毎に設けられた薄膜トランジスタ（アクティブ素子）への適用例として説明する。図２及び図３は、本発明によるパターン形成方法を用いた、液晶表示装置用逆スタガ型薄膜トランジスタの製造工程の一部を示す模式断面図である。
【００２７】
この製造工程を説明する前に、液晶表示装置における当該薄膜トランジシタの位置並びにその機能を、液晶表示装置を成す複数の画素の一つを示す図４を参照して説明する。図４の（ａ）には、ＩＰＳ（In-Plane-Switching（面内スイッチング）の略）方式による液晶表示装置の画素の断面（その（ｂ）のＡ−Ａ’線での切断面）が、図４（ｂ）には画素の平面構造が夫々示される。一対の基板１３，１００が夫々の周縁でシール剤により貼り合わされ、屈折率異方性に応じた楕円で示された液晶分子５０ａは、これらの基板間で且つシール剤に囲まれた空間に封止されて液晶層５０を成す。一対の基板の一方１３は、その液晶層５０に対向する主面に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ，図４（ａ）の破線枠で囲まれた部分）に因み、ＴＦＴ基板とも記される。一対の基板の他方１００は、その液晶層５０に対向する主面に形成された色フィルタ（ＣＦ）１０２に因み、本明細書では便宜的にＣＦ基板と記される。本発明が適用される液晶表示装置の他の例では、ＴＦＴ基板１３の主面に薄膜トランジスタＴＦＴと色フィルタ１０２とが形成されることもあり、画素間を仕切る遮光膜（ブラックマトリクス，ＢＭ）１０１が、ＣＦ基板１００でなく、ＴＦＴ基板１３の主面に形成されることもある。ＣＦ基板１００の主面及びこれを含む液晶表示素子の表示画面において、遮光膜１０１が形成される領域又はこれに対向する領域は「非表示部」とも記される。遮光膜１０１は、クロム（Ｃｒ）等の金属や合金等の無機薄膜、又はカーボン、コバルト酸化物、黒色顔料等の光吸収率の高い粒子が分散された樹脂の薄膜（有機薄膜）として形成される。色フィルタ１０２は、例えば顔料、染料、及び蛍光材料の少なくとも一つを含む樹脂材料（例えば、レジスト材料等の有機材料）で形成される。遮光膜１０１は、その可視領域（例えば、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長帯域）の光の透過率がカラーフィルタ３６のそれに比べて低いため、不透明であるとも記される。
【００２８】
液晶層５０により隔てられるＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１００との間の隙間（換言すれば、液晶層５０の厚さ）は、夫々の液晶層５０に対向する面に形成された積層構造の最表面の間に挿入されるスペーサ５１で保たれる。本実施例では、ビーズ状のスペーサ５１が接着材料５２でＣＦ基板１００に固定されている。
【００２９】
ＩＰＳ方式による液晶表示装置では、液晶層５０に電界を印加し且つその光透過率を制御する２種類の電極（画素電極２６，コモン電極３２ａ）のいずれもがＴＦＴ基板１３に形成されるため、ＣＦ基板１００に電極を配置しなくともよい。透過型液晶表示装置のＴＦＴ基板１３及びＣＦ基板１００として、光（例えば、可視光）を透過し易い（広義で「透明な」）ガラス等の無機材料やプラスチック等の有機材料（例えば、樹脂材料）から成る絶縁基板が用いられる。本明細書では、透明且つ電気的絶縁性を示すＴＦＴ基板１３及びＣＦ基板１００の各々を、以降、ガラス基板と記す。
【００３０】
図４の（ｂ）に示される「画素」は、第１方向（例えば、垂直方向）に延在し且つ第１方向と交差する第２方向（例えば、水平方向）に互いに対向して並ぶ一対の走査信号線（ゲート電極を兼ねる）１４と、第２方向に延在し且つ第１方向に互いに対向して並ぶ一対の映像信号線２１ｄとに囲まれた領域として定義される。図４の（ｂ）には、一対の走査信号線１４のうち、これに示された画素電極２６の駆動に関係のない走査信号線が示されないが、この走査信号線より画素電極２６の駆動に係る走査信号線１４に近いコモン配線３３ａ（Common  Line，共通電位配線、基準電圧配線とも呼ばれる）が示される。コモン配線３３ａは、コモン電極３２ａ（共通電極、対向電極とも呼ばれる）に電気的に接続される。
【００３１】
本実施例における走査信号線（ゲート電極）１４及びコモン配線３３ａは、図４（ａ）に示される如く、透明導電膜３２ａ，３２ｂと、この上に形成され且つこれより導電性の高い金属又は合金からなる薄膜（以下、金属膜と記す）３３ａ，３３ｂを有する積層膜で成形されている。しかし、走査信号線１４やコモン配線３３ａを成す導電性材料の膜の形状は、本明細書に記された夫々に限定されない。
【００３２】
この画素電極２６には、上記一対の映像信号線２１ｄの一方から伝送される電圧信号が薄膜トランジスタのチャネル（シリコン膜２３）を通して印加される。ゲート電極１４から絶縁層１５を通してシリコン膜２３に印加される電界により、薄膜トランジスタＴＦＴは、映像信号線２１ｄからの上記電圧信号の画素電極２６への印加をターンオンし又はターンオフする。上述された画素の各々において、ガラス基板１３の主面上にコモン電極３２ａと画素電極２６とが絶縁材料層１５，２４を介して積層されている。この積層構造にて、コモン電極３２ａと画素電極２６とを隔てる絶縁材料層の数は、特に限定されず、少なくとも１層であってもよい。本実施例では、コモン電極３２ａが画素毎に透明導電材料３２の１枚のベタ膜（Solid  Film）として形成され、このコモン電極３２ａと対向し且つ透明導電性材料からなる画素電極２６には複数のスリット、切り欠き、又は開口が形成された、例えば櫛歯形状（Comb-teeth Shape）やフィッシュボーン形状（Fishbone Shape）を呈する。画素電極２６やコモン電極３２ａを成す透明導電性材料は、例えば、ＩＴＯ（インジウム−錫−酸化物）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛−酸化物）、ＡＴＯ（アンチモン添加酸化錫）、及びアルミニウム添加酸化亜鉛を含む「導電性酸化物」の群から選ばれる。コモン電極３２ａは、画素電極２６の如く櫛歯形状に形成され、且つＴＦＴ基板１３の主面内に櫛歯状の画素電極２６と重ならず且つこれから離されて配置されてもよい。斯様に配置された櫛歯状の画素電極２６とコモン電極３２ａは、これらを隔てる隙間で光を透過させられるため、その少なくとも一方が透明導電材料より光透過率が低く且つ電気抵抗の低い金属や合金等の材料で形成できる。
【００３３】
画素電極２６の開口２６ｓの縁と、これに対向するコモン電極３２ａの部分との間には、画素電極２６とコモン電極３２ａとの電位差に応じた電気力線が発生し、その液晶層５０における強度に応じて液晶分子５０ａの配向方向が変わる。これにより、画素毎の輝度が決まる。
【００３４】
図４（ｂ）に示されるように、画素毎に形成されたコモン電極３２ａは、これに基準電圧（例えば接地電位）を印加するコモン配線３３ａとともに、ガラス基板１３の主面と絶縁材料層１５との間に形成される。コモン配線３３ａの各々は、そのコモン電極３２ａ（透明導電性材料）との接合面を介してコモン電極３２ａに基準電位を印加し、上述した走査信号線１４と同様に第１の方向（縦方向）に延在している。
【００３５】
本実施例にて図２及び図３を参照してその製造工程が説明される薄膜トランジスタＴＦＴは、図４（ａ）及び（ｂ）に破線枠で囲まれて示され、ガラス基板１３の主面上に、走査信号線（ゲート電極）１４、絶縁材料層（ゲート絶縁膜とも呼ばれる）１５、シリコン膜（薄膜トランジスタの活性領域：チャネルとなる）２３、ソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂ、並びに保護絶縁膜２４を順次積層して形成される。シリコン膜２３は、シリコン（硅素）以外の元素を含み又はシリコン以外の元素から成る半導体材料の薄膜に置き換えてもよく、「半導体層」とも記される。しかし、多くのアクティブマトリクス方式の表示装置において、画素毎に設けられている薄膜トランジスタのチャネルがシリコン膜で形成されている現状に鑑み、本明細書にて参照番号：２３で特定される部材は、半導体層に代えて「シリコン膜」と記される。
【００３６】
走査信号（電圧信号）が供給されるゲート電極１４の上部に、この走査信号による電圧が印加されるチャネル（シリコン膜２３）が配置された薄膜トランジスタは、「逆スタガ型」と呼ばれる。これに対して、ゲート電極１４の下部にチャネル（シリコン膜２３）が配置された薄膜トランジスタは「正スタガ型」と呼ばれる。ゲート電極１４とシリコン膜２３とを電気的に分離する絶縁材料層１５は、半導体材料の酸化物や窒化物（例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜）等の所謂無機材料で形成されることが多い。チャネル（シリコン膜２３）の上面には、ソース電極２１ａとドレイン電極２１ｂとが互いに離間して接合され、夫々の接合面には図示されないオーミック接触層（図２及び図３には参照番号２０ａ，２０ｂが付されて示される）が形成されている。金属又は合金からなるソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂがシリコン膜２３に接合されるとき、オーミック接触層２０ａ，２０ｂは、例えば、金属又は合金に含まれる元素がシリコン膜２３の接合界面近傍に拡散して形成される。後述する本発明によるパターン形成方法により、ＴＦＴ基板１３の主面内におけるシリコン膜２３の輪郭（外周，図４（ｂ）に破線で示される）は、その上に形成される金属膜（ソース電極２１ａ、ドレイン電極２１ｂ、及び映像信号線２１ｄの総称）及びシリコン膜２３と当該金属膜との間に形成されるオーミック接触層２０ａ，２０ｂの輪郭（外周）より外側に延在し、または金属膜やオーミック接触層の輪郭と重なる。しかし、シリコン膜２３のオーバーエッチングが生じない限り、シリコン膜２３の上記輪郭は、金属膜やオーミック接触層の上記輪郭の内側に延びることはない。
【００３７】
ソース電極２１ａ、ドレイン電極２１ｂ、及び映像信号線２１ｄを覆う絶縁材料層２４は保護絶縁膜とも呼ばれ、これによりソース電極２１ａ、ドレイン電極２１ｂ、及び映像信号線２１ｄやこれらの下地層によりＴＦＴ基板１３の主面上に生じた起伏は均される。このため、保護絶縁膜２４は平坦化層（Leveling  Layer）とも呼ばれる。保護絶縁膜２４は、無機材料膜（例えば、半導体材料の酸化物や窒化物）のみならず、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の有機材料膜、又は無機材料と有機材料との複合膜として形成される。本実施例で論じるＩＰＳ方式の液晶表示装置では、上述した櫛歯状の画素電極２６が保護絶縁膜２４上に形成され、ソース電極２１ａは保護絶縁膜２４に形成されたコンタクトホール２５（導体膜が形成された開口）を通して画素電極２６に電気的に接続される。保護絶縁膜２４上には、画素電極２６（その開口２６ｓも含む）を覆う感光性樹脂から成る保護絶縁膜３６が形成されている。保護絶縁膜３６は液晶層５０に接し、そのラビング処理等により液晶層５０を成す液晶分子５０ａを所定の方位に配向させる配向能（Alignment  Force）が与えられている。このため、保護絶縁膜３６は、配向膜とも呼ばれる。保護絶縁膜（平坦化層）２４や保護絶縁膜（配向膜）３６又は夫々の等価物はＣＦ基板１００にも形成され、図４（ａ）には平坦化層２４に相当する保護絶縁膜１２４と、配向膜３６に相当する保護絶縁膜１３６とが夫々示される。
【００３８】
以上に述べた本実施例の液晶表示装置のうち、薄膜トランジスタＴＦＴの構造やこれに接続される走査信号線（ゲート電極）１４、映像信号線２１ｄ、並びに画素電極２６の配置は、ＩＰＳ方式以外のアクティブマトリクス型液晶表示装置（例えば、後述するＶＡ（Vertical  Alignment）方式や広く普及されたＴＮ（Twisted  Nematic）方式）にも採用される。
【００３９】
図２及び図３を参照して説明される本実施例の液晶表示装置の製造方法では、走査信号線（ゲート電極）１４を覆う絶縁材料層１５上でのシリコン膜２３や金属膜のパターニングが主に論じられるため、金属膜３３ｂのみを以って走査信号線（ゲート電極）１４を論じ、その下地層である透明導電膜３２ｂは無視される。
【００４０】
図２（ａ）の説明に入る前に、まず、ガラス基板（ＴＦＴ基板）１３の上に、公知の成膜技術、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、マスクパターン除去技術により、金属で構成されるゲート電極１４を形成する。ゲート電極１４を成す金属膜は、例えば：
クロム、クロム合金、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、モリブデン、モリブデン合金、アルミニウム合金、または銅合金の１層構造；
アルミニウム合金と「クロムまたはクロム合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「タングステンまたはタングステン合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「チタンまたはチタン合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との２層構造；
銅合金と「クロムまたはクロム合金」との２層構造；
銅合金と「タングステンまたはタングステン合金」との２層構造；
銅合金と「チタンまたはチタン合金」との２層構造；
銅合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との２層構造；
「クロムまたはクロム合金」とアルミニウム合金と「クロムまたはクロム合金」との３層構造；
「タングステンまたはタングステン合金」とアルミニウム合金と「タングステンまたはタングステン合金」との３層構造；
「チタンまたはチタン合金」とアルミニウム合金と「チタンまたはチタン合金」との３層構造；
「モリブデンまたはモリブデン合金」とアルミニウム合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との３層構造；
「クロムまたはクロム合金」と銅合金と「クロムまたはクロム合金」との３層構造；
「タングステンまたはタングステン合金」と銅合金と「タングステンまたはタングステン合金」との３層構造；
「チタンまたはチタン合金」と銅合金と「チタンまたはチタン合金」との３層構造；及び
「モリブデンまたはモリブデン合金」と銅合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との３層構造からなる群から選ばれる。
【００４１】
アルミニウム合金と「タングステンまたはタングステン合金」との「２層構造」は、その下地層上にアルミニウム合金膜とタングステン又はタングステン合金から成る膜とが順次形成された積層構造である。「モリブデンまたはモリブデン合金」とアルミニウム合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との「３層構造」は、その下地層上にモリブデン又はモリブデン合金から成る膜と、アルミニウム合金膜と、モリブデン又はモリブデン合金から成る膜とが順次形成された積層構造であり、この下地層の主面にモリブデン膜、アルミニウム合金膜、及びモリブデン膜をこの順に積層して成るもの、当該主面にモリブデン合金膜、アルミニウム合金膜、及びモリブデン膜をこの順に積層して成るもの、当該主面にモリブデン膜、アルミニウム合金膜、及びモリブデン合金膜をこの順に積層して成るものを含む。
【００４２】
次に、ガラス基板１３及びゲート電極１４の上に、絶縁膜１５、シリコン膜１６、不純物が添加されたシリコン膜１７、金属膜１８を順次成膜する。絶縁膜１５は、窒化シリコン、または酸化シリコン、または窒化酸化シリコンのいずれかから構成されていればよい。また、金属膜１８は、ゲート電極１４と同様に：
クロム、クロム合金、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、モリブデン、モリブデン合金、アルミニウム合金、または銅合金の１層構造；
アルミニウム合金と「クロムまたはクロム合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「タングステンまたはタングステン合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「チタンまたはチタン合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との２層構造；
銅合金と「クロムまたはクロム合金」との２層構造；
銅合金と「タングステンまたはタングステン合金」との２層構造；
銅合金と「チタンまたはチタン合金」との２層構造；
銅合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との２層構造；
「クロムまたはクロム合金」とアルミニウム合金と「クロムまたはクロム合金」との３層構造；
「タングステンまたはタングステン合金」とアルミニウム合金と「タングステンまたはタングステン合金」との３層構造；
「チタンまたはチタン合金」とアルミニウム合金と「チタンまたはチタン合金」との３層構造；
「モリブデンまたはモリブデン合金」とアルミニウム合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との３層構造；
クロムまたはクロム合金と銅合金とクロムまたはクロム合金との３層構造；
「タングステンまたはタングステン合金」と銅合金と「タングステンまたはタングステン合金」との３層構造；
「チタンまたはチタン合金」と銅合金と「チタンまたはチタン合金」との３層構造；及び、
「モリブデンまたはモリブデン合金」と銅合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との３層構造の何れかで構成されていればよい。
【００４３】
上述の如く、ガラス基板（ＴＦＴ基板）１３の主面にゲート電極１４（図４の金属膜３３ｂ）、絶縁膜１５、シリコン膜１６、不純物を含むシリコン膜１７、及び金属膜１８を順次積層した後、この基板の最上面（金属膜１８の上面）にフォトレジストを塗布し、このフォトレジスト塗布膜を公知のフォトリソグラフィ技術でマスクパターン１９に成形する。本実施例では、マスクパターン１９をフォトレジスト塗布膜の露光と現像により形成したが、斯様なフォトリソグラフィ技術に代えて、レジスト材料のオフセット印刷またはインクジェット印刷や、ディスペンサノズルによるレジスト材料のパターンの塗布によりマスクパターン１９を形成してもよい。図２（ａ）には、金属膜１８上にマスクパターン１９が形成されたガラス基板１３並びにその主面上の積層膜の断面構造が示される。金属膜１８上にマスクパターン１９を形成する工程を、本実施例では第１マスクパターン形成工程と呼ぶ。
【００４４】
次に、図２（ａ）で示したマスクパターン１９をマスクとして、金属膜１８の一部をウェットエッチングまたはドライエッチングで選択的に除去し、不純物が添加されたシリコン膜１７の一部をウェットエッチングまたはドライエッチングで選択的に除去する。この結果、図２（ｂ）に示すように、シリコン膜１６の上に、不純物を添加したシリコンからなるオーミック接触層２０ａと２０ｂ、金属膜からなるソース電極２１ａとドレイン電極２１ｂが形成される。ガラス基板１３並びにその主面上の積層膜の断面構造が図２（ｂ）に示される如く処理される工程、換言すれば、第１マスクパターンを用いて被加工物をエッチングする工程、本実施例では第１のエッチング工程と呼ぶ。第１のエッチング工程では、薄膜トランジスタＴＦＴのチャネル（活性領域）となるシリコン膜１６の上面にソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂがオーミック接触層２０ａ，２０ｂとともに形成されるが、シリコン膜１６はガラス基板１３の主面の概ね全域に広がる「ベタ膜」のままである。シリコン膜１６の「ベタ膜」を指す参照番号１６は、当該シリコン膜が後述する工程でパターニングされた後、参照番号２３（図４参照）に置き換えられる。シリコン膜１６の図示されない部分の上面には、映像信号線２１ｄも形成されている。
【００４５】
次に、ソース電極２１ａとドレイン電極２１ｂの上に存在するマスクパターン１９の一部及び露出したシリコン膜１６の一部が選択的に被覆されるように、所定の有機材料を追加塗布する。この結果、図２（ｃ）に示すように、マスクパターン２２が形成される。この時、マスクパターン２２は厚さが０．２マイクロメートル以上であることが望ましい。マスクパターン２２の厚さに斯様な下限が与えられることで、後述するシリコン膜１６のドライエッチングでマスクパターン２２が残すべき部分も含めて完全に除去されることが防がれる。マスクパターン２２は、その一部がマスクパターン１９に形成された開口（Opening）、スリット（Slit）、及び切り欠き（Notch）や、マスクパターン１９の一部と他部とを隔てる間隙を埋めるように形成される。マスクパターン１９、これによりパターニングされた金属膜１８（ソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂ）及びオーミック接触層２０ａ，２０ｂ、並びにこれらの下地層（シリコン膜１６）の上にマスクパターン２２を形成する工程を、本実施例では第２マスクパターン形成工程と呼ぶ。第２マスクパターン形成工程は、直観的に「レジスト材料の追加塗布工程」とも記される。
【００４６】
図４（ｂ）に示された画素を形成する途上において、第２マスクパターン形成工程を経た（マスクパターン２２が追加塗布された）後のガラス基板１３上の平面構造が、図４（ｃ）に示される。走査信号線（ゲート電極）１４、コモン電極３２ａ、並びにコモン配線３３ａは、ガラス基板１３の主面全域に広がる絶縁膜１５及びシリコン膜１６に覆われている。シリコン膜１６には、マスクパターン１９が形成され、その間には、マスクパターン１９によりパターニングされたソース電極２１ａ、ドレイン電極２１ｂ、及び映像信号線２１ｄがオーミック接触層２０ａ，２０ｂとともに形成されている。ソース電極２１ａ、ドレイン電極２１ｂ、映像信号線２１ｄ等の輪郭は、マスクパターン１９のそれと概ね重なるため、図４（ｃ）には示されない。
【００４７】
マスクパターン２２は、図４（ｃ）にハッチングされた実線枠として示されるように、各画素の薄膜トランジスタＴＦＴの活性領域が形成される部分とその周辺のみに形成され、マスクパターン１９のソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂを規定する部分を覆う。従って、シリコン膜１６は、後述する工程でのエッチングにより、破線（２３）で示された輪郭を有するようにパターニングされる。即ち、パターニングされたシリコン膜２３の輪郭（外周）は、ガラス基板１３の主面の、マスクパターン１９及びマスクパターン２２の少なくとも一つで覆われた領域のそれと同じ、又は当該領域より若干外側に延在すると記される。
【００４８】
上記レジスト材料の追加塗布は、有機材料のオフセット印刷を用いて実施すればよい。この時、有機材料は、レジスト材料としての機能を果たすのであれば十分であり、必ずしも感光性を有する材料が添加されている必要はない。但し、この有機材料の粘度は１００ｍＰａ・ｓ（ミリパスカル・秒）以上に調整することが望ましい。
【００４９】
また、レジスト材料の追加塗布は、有機材料のインクジェット印刷を用いて実施してもよい。この時も同様に、有機材料は、レジスト材料としての機能を果たすのであれば十分であり、必ずしも感光性を有する材料が添加されている必要はない。但し、この有機材料の粘度は１５ｍＰａ・ｓ以下に調整することが望ましい。
【００５０】
また、レジスト材料の追加塗布は、ディスペンサノズルを用いた有機材料の塗布で実施してもよい。この時も同様に、有機材料は、レジスト材料としての機能を果たすのであれば十分であり、必ずしも感光性を有する材料が添加されている必要はない。
【００５１】
次に、ガラス基板１３を加熱することによって、マスクパターン２２が感光して化学反応することを抑制する、またはマスクパターン１９の表面及び露出したシリコン膜１６の表面に対してマスクパターン２２を密着させる。この加熱の温度は、摂氏９０度以上あれば十分であるが、高すぎるとマスクパターン２２が軟化して変形するため、摂氏１４０度以下が望ましい。
【００５２】
ここで、図２（ｂ）におけるマスクパターン１９を用いたシリコン膜１６のドライエッチングにより当該マスクパターン１９の表面やこれから露出されたシリコン膜１６の表面に生成された変質層は、第２マスクパターン形成工程の前に除去されることが望ましい。この変質層の除去により、追加塗布される有機材料（例えば、マスクパターン２２の前駆体）のマスクパターン１９の表面やシリコン膜１６の露出面に対する付着力が向上される。
【００５３】
この変質層は、第１のエッチング工程後で且つ第２マスクパターン形成工程前の段階にあるガラス基板１３（その最上面）を、オゾンガスと窒素ガスとを含む混合ガスに曝すことで除去される。この時、酸素ガスと窒素ガスとを含む混合ガス雰囲気の中で、マスクパターン１９の表面に向けて紫外線を照射することで、効率よくオゾンガスが発生するとともに変質層も効率よく除去される。
【００５４】
また、変質層の除去は、酸素、または酸素を含む混合ガスにより生成されたプラズマを用いたガラス基板１３の処理でも行える。ガラス基板１３のプラズマ処理は、Ｏ２ガス、またはＯ２ガスと不活性ガスとの混合ガス、またはＯ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガスの何れかのプラズマ処理ガスを用いて行われる。プラズマ処理ガスとして用いられる「Ｏ２ガスと不活性ガスとの混合ガス」の具体例として、不活性ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）を含む混合ガス（以下、Ｏ２／Ｈｅと記す）や、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を含む混合ガス（以下、Ｏ２／Ａｒと記す）が挙げられる。プラズマ処理ガスとして用いられる「Ｏ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガス」の具体例として、フッ化物ガスとして六フッ化イオウ（Sulfur  Hexafluoride，ＳＦ６）を含む混合ガス（以下、Ｏ２／ＳＦ６と記す）、フッ化物ガスとして四フッ化メタン（Tetrafluoromethane，ＣＦ４）を含む混合ガス（以下、Ｏ２／ＣＦ４と記す）、及びフッ化物ガスとして三フッ化メタン（Trifluoromethane，ＣＨＦ３）を含む混合ガス（以下、Ｏ２／ＣＨＦ３と記す）が挙げられる。
【００５５】
また、マスクパターン１９の表面及びこれから露出されたシリコン膜１６の表面を改質することで、これらの表面に対する追加塗布されたマスクパターン２２の付着力が向上される。
【００５６】
マスクパターン１９の表面やこれから露出されたシリコン膜１６の表面の改質は、当該表面を液体のヘキサメチルジシラザンに曝して行うとよい。ヘキサメチルジシラザンに曝されたマスクパターン１９やシリコン膜１６の表面は、ガラス基板１３のスピン回転、またはガラス基板１３への空気の吹き付け等で乾燥され、さらにガラス基板１３は、必要に応じて、その温度が摂氏１４０度以下の範囲となるように加熱される。これにより、マスクパターン１９やシリコン膜１６の表面の改質に必要とされる量のヘキサメチルジシラザンが、これらの表面に吸着される。
【００５７】
また、マスクパターン１９やシリコン膜１６の表面の改質は、当該表面を気体のヘキサメチルジシラザンに曝すことでも行える。気体のヘキサメチルジシラザンは、液体のヘキサメチルジシラザンの中に窒素ガスもしくは空気を吹き付けてバブリングさせることにより効率よく発生され、このヘキサメチルジシラザンの雰囲気にマスクパターン１９やシリコン膜１６の表面を曝すことで、当該表面にその改質に必要とされる量のヘキサメチルジシラザンが吸着される。
【００５８】
次に、マスクパターン１９及びマスクパターン２２を用いて、シリコン膜１６の一部（マスクパターン１９，２２のいずれにも覆われない部分）をウェットエッチングまたはドライエッチングで選択的に除去する。この結果、図２（ｄ）に示すように、シリコン膜２３からなる活性領域の上に、不純物を添加したシリコンからなるオーミック接触層２０ａと２０ｂ、金属膜からなるソース電極２１ａとドレイン電極２１ｂが形成され、薄膜トランジスタＴＦＴが概ね形作られる。パターニングされたシリコン膜２３の輪郭の一例は、図４（ｃ）に破線（２３）で示される。第１マスクパターン（参照番号：１９）及び第２マスクパターン（参照番号：２２）を用いて被加工物をエッチングする本工程を、本実施例では第２のエッチング工程と呼ぶ。
【００５９】
第２のエッチング工程によりシリコン膜２３がパターニングされたガラス基板１３は、２‐アミノエタノール、または２‐アミノエタノールを含む水溶液に曝され、マスクパターン１９及びマスクパターン２２が除去される。
【００６０】
２‐アミノエタノールによるマスクパターン１９，２２の除去において、その液温を上げることで短時間でのマスクパターン除去が可能になる。ただし、液温が高すぎると、２‐アミノエタノールの蒸発が著しく進行してしまうため、摂氏６０度以下に調整することが望ましい。
【００６１】
２‐アミノエタノールを含む水溶液でのマスクパターン１９，２２の除去も、その液温を上げることで短時間でのマスクパターン除去が可能になる。ただし、液温が高すぎると、液中の水分蒸発量が増え、当該水溶液の組成が変化してしまうため、この液温を摂氏４０度以下に調整することが望ましい。
【００６２】
図２（ｄ）を参照して説明したマスクパターン１９とマスクパターン２２とを用いたシリコン膜１６のエッチング工程にて、これらのマスクパターン１９，２２の表面に生成された変質層を除去する「マスクパターン除去前処理」は、マスクパターン１９，２２の各々に対する２−アミノエタノール、または２−アミノエタノールを含む水溶液の濡れ性を向上させる。これにより、マスクパターン１９，２２はガラス基板１３（これに形成されたシリコン膜２３やソース電極２１ａ等）から除去され、その残滓がガラス基板１３に付着することによる不良（マスクパターン残り不良）が低減される。
【００６３】
このマスクパターン除去前処理は、第２のエッチング工程で処理されたガラス基板１３（その最上面）をオゾンガスと窒素ガスとを含む混合ガスに曝すことで行われる。ガラス基板１３を酸素ガスと窒素ガスとを含む混合ガス雰囲気に置き、これに形成されたマスクパターン１９，２２の表面を紫外線で照射することで、マスクパターン１９，２２の表面付近に効率よくオゾンガスが発生し、これにより当該表面から変質層も効率よく除去される。
【００６４】
また、このマスクパターン除去前処理は、酸素、または酸素を含む混合ガスで生成されたプラズマでガラス基板１３を処理することでも行われる。このプラズマは、Ｏ２ガス、またはＯ２ガスと不活性ガスとの混合ガス、またはＯ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガスの何れかのプラズマ処理ガスを用いて生成される。マスクパターン除去前処理用のプラズマは、マスクパターン１９やこれから露出されたシリコン膜１６の表面の変質層除去用プラズマと同様なプラズマ処理ガスで生成される。上述した「Ｏ２ガスと不活性ガスとの混合ガス」は、例えば、Ｏ２／ＨｅやＯ２／Ａｒの何れかのガスを含む混合ガスである。また、上述した「Ｏ２ガスとフッ化物ガスとの混合ガス」は、例えば、Ｏ２／ＳＦ６、Ｏ２／ＣＦ４、及びＯ２／ＣＨＦ３の何れかのガスを含む混合ガスである。
【００６５】
この後、図３（ａ）に示すように、マスクパターン１９，２２が除去されたガラス基板１３の最上面で露出された絶縁膜１５、ソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂ（及び図示されない映像信号線２１ｄ）、並びにシリコン膜２３を被覆するように、保護絶縁膜２４が成膜され、図３（ｂ）に示すように、ソース電極２１ａの延長上にコンタクトホール２５を形成する。なお、図示していないが、ゲート電極１４からガラス基板１３の端部に向けて延長される走査信号線（ゲート線）の端部、及びドレイン電極２１ｂからガラス基板１３の端部に向けて延長される映像信号線（ドレイン線の端部にもコンタクトホール２５と同時にコンタクトホールを形成する。
【００６６】
コンタクトホール２５は、窒化シリコン、または酸化シリコン、または窒化酸化シリコンのいずれかから成る（所謂無機材料から成る）保護絶縁膜２４において、公知のフォトリソグラフィ技術、エッチング技術、及びマスクパターン除去技術により形成される。また、コンタクトホール２５は感光性樹脂材料から成る（所謂有機材料から成る）保護絶縁膜２４において、これにフォトレジストを塗布することなく、これを所定のパターン形状を有する光学像で照射（露光）し、これに続いて、当該感光性樹脂材料膜の現像、リンス、乾燥、及びポストベークをこの順に行うことで形成される。後者の場合、保護絶縁膜２４用の材料自体が感光性を有するため、以上の工程でコンタクトホール２５は労せずして形成され、保護絶縁膜２４上へのマスクパターン形成や当該マスクパターンを通した保護絶縁膜２４のエッチング、更に保護絶縁膜２４の上面からのマスクパターン除去の工程がコンタクトホール２５の形成工程にて不要となる。
【００６７】
この後、図３（ｃ）に示すように、公知の成膜技術、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、マスクパターン除去技術により、コンタクトホール２５内でソース電極２１ａに接続する画素電極２６が形成される。なお、図示していないが、ガラス基板１３の周縁に到る走査信号線（ゲート線）１４の端部や、映像信号線（ドレイン線）２１ｄの端部に形成されたコンタクトホール内にも同時に端子電極が形成される。画素電極２６及び端子電極は、インジウム−スズ酸化物、亜鉛酸化物、インジウム−スズ−亜鉛酸化物に代表される導電性酸化物材料の何れかから構成されたものであればよい。
【００６８】
以上の工程により、液晶表示装置用の逆スタガ型薄膜トランジスタが完成する。
【００６９】
本実施例で述べた薄膜トランジスタＴＦＴは、そのソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂのパターニングに用いられるマスクパターン１９のみがフォトリソグラフィで形成され、そのチャネルとなる半導体膜（シリコン膜２３）のパターニングに用いられるマスクパターン２２はフォトリソグラフィを用いずに形成される。即ち、「第１マスクパターン形成工程（マスクパターン形成工程，図２（ａ））」と、これにより形成されたマスクパターン１９でソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂをパターニングする「第１のエッチング工程（図２（ｂ））」とが終了した後、マスクパターン１９を除去することなく且つこれとこれにより成形されたパターン（ソース電極２１ａ等）の上にマスクパターン２２を形成する「第２マスクパターン形成工程（マスクパターン追加工程，図２（ｃ））」が行われる。第２マスクパターン形成工程に続く「第２のエッチング工程（図２（ｄ））」にて、ソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂの言わば下地層（シリコン膜１６）を２つのマスクパターン１９，２２を用いてパターニングするためには、マスクパターン１９の形状を維持しながらマスクパターン２２を形成することが望ましく、露光や現像を要するフォトリソグラフィでマスクパターン２２を形成することは望ましくない。このため、マスクパターン２２はその前駆体材料の印刷や塗布によりマスクパターン１９に比べて粗い形状に成形される。
【００７０】
本発明の背景技術として論じたハーフトーンマスクを用いた手法や、マスクパターンの加熱軟化を用いた手法も、本実施例と同様に「１枚のフォトマスクによる薄膜トランジスタＴＦＴの作製」を実現する。しかし、本発明は、薄膜トランジスタＴＦＴの成形段階に応じて、当該フォトマスクにより形成されたマスクパターン自体を変形させず、むしろ当該マスクパターンの形状を維持しながら、これに他のマスクパターンの形状を重ね合わせる。従って、第１のエッチング工程で薄膜トランジスタＴＦＴのチャネル長を決める微細な加工が行われ、第２のエッチング工程で微細に加工された部分を保護しながら薄膜トランジスタＴＦＴの外形を決める加工が行われる。
【実施例２】
【００７１】
本発明によるパターン形成方法の第２の実施形態を、半透過型の液晶表示装置の画素毎における透過領域及び反射領域の形成への適用例として説明する。図５及び図６は、画素電極層上に光学反射膜層が接触する半透過型液晶表示装置の画素を、本発明によるパターン形成方法を用いて形成する製造工程の一部を示す模式断面図である。
【００７２】
この製造工程を説明する前に、液晶表示装置における当該画素の構造並びにその機能を、液晶表示装置の画面に設けられた複数の画素の一つを示す図７を参照して説明する。図７の（ａ）には、ＶＡ（Vertical  Alignment（垂直配向）の略）方式による半透過型液晶表示装置の画素の断面（その（ｂ）のＡ−Ａ’線での切断面）が、図４（ｂ）には画素の平面構造が夫々示される。図７に示された部材のうち、既に実施例１にて図４を参照して説明されたもの又はその等価物には同じ参照番号を付し、実施例１と重複する説明は割愛される。
【００７３】
図７（ｂ）において、本実施例で論じるＶＡ方式の半透過型液晶表示装置の画素は、遮光膜（ブラックマトリクス）１０１の開口１０１ｈで囲まれた領域としても、色フィルタ（ＣＦ）１０２の輪郭（外周）で囲まれた領域としても、定義される。映像信号線２１ｄ’は、図示された画素の薄膜トランジスタＴＦＴに接続されていないこと以外、映像信号線２１ｄと同様に形成されている。図７（ｂ）にその輪郭が点線枠として示されるシリコン膜（半導体層）２３の上面には、信号配線２１ｄの分岐部分でもあるドレイン電極２１ｂと、後述する画素電極２７ａに接続されたソース電極２１ａとが、互いに対向するように形成されている。ドレイン電極２１ｂのソース電極２１ａに対向する縁は、ソース電極２１ａの先端を囲むようにＵ字状に彎曲している。
【００７４】
実施例１で論じられたＩＰＳ方式の液晶表示装置において、画素電極２６とともにＴＦＴ基板１３に形成されていたコモン電極３２ａは、本実施例で論じられるＶＡ方式の液晶表示装置において、画素電極２６が形成されたＴＦＴ基板１３に対向するＣＦ基板１００（ガラス、石英、プラスチック等の光透過率の高い材料からなる絶縁性基板）にコモン電極１３２として形成される。また、本実施例で論じられる半透過型液晶表示装置は、画素毎に反射表示部と透過表示部とが設けられる。透明導電膜２７で形成された画素電極のうち、反射表示部に配置されたもの（参照番号：２７ａ）の上には銅やアルミニウム等の反射率の高い導体膜から成る光学反射膜２８ａが設けられている。液晶表示装置の表示画面（その利用者から見て前面，ＣＦ基板１００）から液晶層５０に入射した光は、光学反射膜２８ａにより表示画面に向けて反射される。透過表示部に形成された画素電極２７ｂは、液晶表示装置の後面（ＴＦＴ基板１３）側に配置された光源（図示せず）からＴＦＴ基板１３に入射した光を、液晶層５０に通し表示画面（ＣＦ基板１００側）から出射させる。このような画素構造は、ＴＮ方式の半透過型液晶表示装置にも見られるが、ＶＡ方式による液晶表示装置のコモン電極１３２には、更に次の特徴が見られる。
【００７５】
ＣＦ基板１００の液晶層５０に対向する主面に「１枚のベタ膜」として形成されたコモン電極１３２の「反射表示部の画素電極２７ａ及び透過表示部の画素電極２７ｂの各々の中心」に対向する部分には、開口（Opening）１３２ｈが形成されている。この開口１３２ｈは、画素電極２７ａ，２７ｂの形状に応じて、スリット（Slit）や切り欠き（Notch）として形成されることもある。この開口１３２ｈは、ＶＡ方式の液晶表示装置における画像表示に不可欠である。図７（ａ）において、右端に示された画素電極２７ｂとコモン電極１３２との間には、その間に電界が生じないときの液晶分子５０ｎの配向状態が示され、左側に示された２つの画素電極２７ａ，２７ｂとコモン電極１３２との間には、その間に生じた電界（破線矢印で示される）の影響を受けた液晶分子５０ｂの配向状態が示される。
【００７６】
液晶層５０を介して対向した画素電極２７ａ，２７ｂとコモン電極１３２との間に生じる電界は、コモン電極の開口１３２ｈにより、ＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１００とを隔てる方向（以下、セルギャップ，図７（ａ）のｇＲ，ｇＴ）に対して所定の角度で傾く。一方、画素電極２７ｂとコモン電極１３２との間に電界が生じないとき、一軸性の複屈折率を有する液晶分子５０ｎは、その分子軸（図示された「長楕円」の長軸）がセルギャップに沿うように初期配向される。斯様な液晶分子５０ｎの初期配向は「垂直配向（ＶＡ）」と呼ばれる。液晶分子５０ｎが初期配向された液晶層５０は、これに入射する光の透過を遮る。これに対し、画素電極２７ａ，２７ｂとコモン電極１３２との間に生じる電界強度に応じて、垂直配向された液晶分子５０ｎの分子軸は、液晶分子５０ｂのそれの如く、セルギャップに対して傾き、その傾斜に応じて液晶層５０における光の透過量は増える。即ち、コモン電極１３２の開口１３２ｈは、垂直配向された液晶分子５０ｎの傾斜による表示輝度の制御に不可欠である。
【００７７】
厳密に言えば、ＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１００との各々の外側の主面（液晶層５０とは反対側）に設けられた偏光板４１，４２が、電界の印加された液晶層５０（液晶分子５０ｂ）で伝搬された光を通し且つ電界が印加されない液晶層５０（液晶分子５０ｎ）で伝搬された光を通し難いように配置され、液晶層５０に印加される電界とともに、液晶パネルの表示輝度を決めている。さらに、偏光板４１は、粘着材内にこれと屈折率が異なる透明な微小球が混入された光拡散性の粘着層４３でＣＦ基板１００の外側の主面に貼り付けられている。
【００７８】
液晶分子５０ｎを傾斜させるに好適な電気力線を画素電極２７ａ，２７ｂの各々から当該開口１３２ｈに向けて形成するために、コモン電極１３２の開口１３２ｈに応じて複数の画素電極２７ａ，２７ｂが画素内に設けられることもある（図７（ｂ）参照）。本実施例の液晶表示装置では、画素（遮光膜の開口１０１ｈで囲まれた領域）内に並べられた画素電極２７ａ，２７ｂが、これより幅が狭く且つ透明導電膜で形成された連結部２７ｃで電気的に接続されている。画素電極にはコモン電極１３２の如く、スリット、切り欠き、又は開口を形成する必要はないが、本実施例では画素電極間の連結部２７ｃと画素電極２７ａ，２７ｂを隔てる間隙とが「画素電極のスリット」を成し、これらとコモン電極１３２との間に形成される電界を最適化する。
【００７９】
薄膜トランジスタＴＦＴの最上層（ソース電極２１ａとドレイン電極２１ｂ）の上面には、実施例１と同様に保護絶縁膜（平坦化層）２４が形成されるが、保護絶縁膜２４上に形成される保護絶縁膜３６の形状や機能は実施例１のそれと異なる。各画素において、保護絶縁膜３６は反射表示部に形成され且つ透過表示部に形成されない。反射表示部の画素電極２７ａが保護絶縁膜３６上に形成され、且つ透過表示部の画素電極２７ｂが保護絶縁膜２４上に形成されることにより、反射表示部のセルギャップｇＲは透過表示部のセルギャップｇＴより狭まり、概ねｇＴ／２に調整される。従って、反射表示部で液晶層５０内を伝播する光（図７（ｂ）における入射光と反射光）の光路長は、透過表示部で液晶層５０内を伝播する光（図７（ｂ）における透過光）の光路長に近づけられる。薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極２１ａは、保護絶縁膜２４，３６に形成されたコンタクトホール２５を通して保護絶縁膜３６上に形成された画素電極２７ａに電気的に接続される。ソース電極２１ａから出力された電圧信号は、画素電極２７ａ上に形成された光学反射膜２８ａ及び連結部２７ｃを介して画素電極２７ａに接続された画素電極２７ｂに夫々印加される。なお、セルギャップはＴＦＴ基板１３の最上面（液晶層５０に接する面）とＣＦ基板１００の最上面（液晶層５０に接する面）とを隔てる間隔として定義され、透過表示部におけるセルギャップｇＴは、画素電極２７ｂの表面とコモン電極１３２の表面とを隔てる距離に相当する。ＶＡ方式の液晶表示装置において、液晶分子５０ｎは配向膜を用いずに垂直配向されることもあり、本実施例のＴＦＴ基板１３及びＣＦ基板１００のいずれの最上面にも配向膜はされていない。光学反射膜２８ａの上面には、フォトリソグラフィ等により波状のパターン（例えば、コルゲート・パターン）を形成してもよい。
【００８０】
本実施例で論じるＣＦ基板１００は、その主面に形成された遮光膜１０１及び色フィルタ１０２を保護絶縁膜（平坦化層）１２４が覆うことで実施例１に論じたＣＦ基板１００と類似するが、この保護絶縁膜１２４上に形成される保護絶縁膜１３６の一部が位相差板の機能（複屈折）を示し、この機能を実現させるためのパターンが保護絶縁膜１２４に形成されていることで実施例１のＣＦ基板１００と相違する。本実施例の保護絶縁膜１３６は、液晶ポリマー等の複屈折を示す材料（例えば、有機分子）を保護絶縁膜１２４の上面に塗布し、硬化させて形成される。この保護絶縁膜１３６の材料（以下、前駆体）が塗布される保護絶縁膜１２４の上面の一部（１２４ａ）には、起伏のパターンが形成され、保護絶縁膜１２４の上面に塗布された保護絶縁膜１３６の前駆体に対する配向能が付与される。従って、保護絶縁膜１２４の上面で硬化される保護絶縁膜１３６の多くの領域は、複屈折を示さず且つ良好な光透過性を示す樹脂膜に成るが、保護絶縁膜１２４の一部１２４ａの上で硬化される領域１３６ａは複屈折を示す。この領域領域１３６ａは「内蔵位相差板」とも呼ばれ、ＣＦ基板１００の主面内に、ＴＦＴ基板１３の主面に形成された複数の光学反射膜２８ａ（複数の画素の反射表示領域）に対向させて形成される。
【００８１】
本実施例の液晶表示装置の製造方法は、図３（ｂ）を参照して説明された「絶縁膜１５、ソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂ並びにシリコン膜２３を被覆する保護絶縁膜２４が形成されたガラス基板１３」の上に、画素電極２７ａ（透明導電膜２７）と光学反射膜２８ａ（金属膜２８）とが順次形成されるプロセス・フロー（Process  Flow）として説明される。図５及び図６は、反射表示部の画素電極２７ａ上に光学反射膜２８ａを接触させて形成する半透過型液晶表示装置の製造工程の一部を示す模式断面図である。保護絶縁膜２４で覆われた逆スタガ型薄膜トランジスタは例えば実施例１で説明された如く形成されるが、本実施例において、その手法は限定されない。従って、薄膜トランジスタ（積層膜のパターン）とこれに接続された配線を露出するコンタクトホール２５は、公知の成膜技術、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、マスクパターン除去技術で形成してもよい。
【００８２】
図５（ａ）には、図３（ｂ）に示されたようなガラス基板１３とその主面に形成された積層構造の断面が示されるが、保護絶縁膜（平坦化層）２４上に別の保護絶縁膜３６が形成され、且つソース電極２１ａを露出するコンタクトホール２５が保護絶縁膜３６にも形成されていることで、図３（ｂ）に示された断面と異なる。本実施例において、保護絶縁膜３６は感光性樹脂により形成される。
【００８３】
次に、図５（ｂ）に示すように、上記の図５（ａ）に示した積層膜パターン上（保護絶縁膜２４，３６上とコンタクトホール２５内）には、図５（ｂ）に示す如く、透明導電膜２７と、金属膜２８とが、順次成膜される。透明導電膜２７は、インジウム−スズ酸化物、亜鉛酸化物、及びインジウム−スズ−亜鉛酸化物に代表される導電性酸化物の何れかで形成されるとよい。また、金属膜２８は、ゲート電極１４やソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂと同様に、例えば：
クロム、クロム合金、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、モリブデン、モリブデン合金、アルミニウム合金、または銅合金の１層構造；
アルミニウム合金と「クロムまたはクロム合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「タングステンまたはタングステン合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「チタンまたはチタン合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との２層構造；
銅合金と「クロムまたはクロム合金」との２層構造；
銅合金と「タングステンまたはタングステン合金」との２層構造；
銅合金と「チタンまたはチタン合金」との２層構造；
銅合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との２層構造；
「クロムまたはクロム合金」とアルミニウム合金と「クロムまたはクロム合金」との３層構造；
「タングステンまたはタングステン合金」とアルミニウム合金と「タングステンまたはタングステン合金」との３層構造；
「チタンまたはチタン合金」とアルミニウム合金と「チタンまたはチタン合金」との３層構造；
「モリブデンまたはモリブデン合金」とアルミニウム合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との３層構造；
「クロムまたはクロム合金」と銅合金と「クロムまたはクロム合金」との３層構造；
「タングステンまたはタングステン合金」と銅合金と「タングステンまたはタングステン合金」との３層構造；
「チタンまたはチタン合金」と銅合金と「チタンまたはチタン合金」との３層構造；及び
「モリブデンまたはモリブデン合金」と銅合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との３層構造からなる群から選ばれる形状を呈するとよい。
【００８４】
次に、図５（ｃ）に示すように、金属膜２８の上に、公知のフォトリソグラフィ技術で、フォトレジストからなるマスクパターン２９が形成される。マスクパターン２９は、フォトリソグラフィに代えて、その前駆体材料（レジスト材料）のオフセット印刷やインクジェット印刷、またはディスペンサノズルを用いた前駆体材料の塗布により形成することも可能である。金属膜２８上にこれをパターニングするためのマスクパターン２９を形成する本工程は、本実施例における第１マスクパターン形成工程となる。マスクパターン２９は、金属膜２８及びこれに続く透明導電膜２７のパターニング工程の間に、金属膜２８の上面に形成されたコンタクトホール２５の開口を塞ぎ、その内部に形成された透明導電膜２７と金属膜２８との積層構造を保護する。
【００８５】
続いて、図５（ｄ）に示すように、マスクパターン２９を用いて、金属膜２８の一部をウェットエッチングまたはドライエッチングで選択的に除去することにより、透明導電膜２７の部分露出領域と光学反射膜２８ａとを形成する。金属膜２８をマスクパターン２９により光学反射膜２８ａに成形する本工程は、本実施例における第１エッチング工程となる。
【００８６】
さらに、光学反射膜２８ａから露出した透明導電膜２７の一部を選択的に保護するために、実施例１と同様の手順で所定の有機材料を、透明導電膜２７及びマスクパターン２９の上面の一部に追加塗布する。この結果、図６（ａ）に示すように、透明導電膜２７の上面の一部とマスクパターン２９の上面の一部にマスクパターン３０が形成される。マスクパターン２９とこれによりパターニングされた光学反射膜２８ａ、並びにこれらの下地層となる透明導電膜２７の上にマスクパターン３０を形成する本工程は、本実施例における第２マスクパターン形成工程となる。
【００８７】
最後に、マスクパターン２９及びマスクパターン３０を用いて、透明導電膜２７の一部をウェットエッチングまたはドライエッチングにより選択的に除去する。この結果、図６（ｂ）に示すように、画素電極２７ａの上に光学反射膜２８ａが形成される。２つのマスクパターン２９，３０を用いて、マスクパターン２９によりパターニングされた被加工物（光学反射膜２８ａ）の下地層（透明導電膜２７）を画素電極２７ａにパターニングする本工程は、本実施例における第２のエッチング工程となる。本工程では、反射表示部の画素電極２７ａのみならず、図示されない透過表示部の画素電極２７ｂもパターニングされる。
【００８８】
以降、マスクパターン２９，３０は実施例１と同様の手順で、ガラス基板１３から除去され、図６（ｃ）に示すような、画素電極の一部（反射表示部の画素電極２７ａ）の上に光学反射膜２８ａが接触して形成された半透過型液晶表示装置が完成する。半透過型液晶表示装置の各画素に光学反射膜２８ａを備えた反射表示部と画素電極２７ｂを備えた透過表示部とを作り込む本実施例のプロセス・フローは、当該画素に逆スタガ型薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置のみならず、（正）スタガ型薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置の作製にも適用可能である。
【実施例３】
【００８９】
本発明によるパターン形成方法の第３の実施形態を、図４に示したＩＰＳ方式の液晶表示装置（横電界型液晶表示装置とも呼ばれる）の各画素におけるコモン電極３２ａ及びコモン配線３３ａの形成への適用例として説明する。図８及び図９は、ガラス基板３１の主面上で透明導電膜から成るコモン電極層３２ａと金属配線層として形成されるコモン配線３３ａとが接触するＩＰＳ方式（横電界型）の液晶表示装置の画素の作製工程を、当該画素に設けられる薄膜トランジスタの作製工程とともに示す模式断面図である。
【００９０】
まず、図８（ａ）に示すように、ガラス基板３１の上に、透明導電膜３２及び金属膜３３を順次成膜する。透明導電膜３２及び金属膜３３は、例えばガラス基板３１の主面の全域に広がる１枚の「ベタ膜」として形成される。
透明導電膜３２は、インジウム−スズ酸化物、亜鉛酸化物、及びインジウム−スズ−亜鉛酸化物に代表される導電性酸化物の何れかで形成されるとよい。また、金属膜３３は： 
クロム、クロム合金、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、モリブデン、モリブデン合金、アルミニウム合金、または銅合金の１層構造；
アルミニウム合金と「クロムまたはクロム合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「タングステンまたはタングステン合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「チタンまたはチタン合金」との２層構造；
アルミニウム合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との２層構造；
銅合金と「クロムまたはクロム合金」との２層構造；
銅合金と「タングステンまたはタングステン合金」との２層構造；
銅合金と「チタンまたはチタン合金」との２層構造；
銅合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との２層構造；
「クロムまたはクロム合金」とアルミニウム合金と「クロムまたはクロム合金」との３層構造；
「タングステンまたはタングステン合金」とアルミニウム合金と「タングステンまたはタングステン合金」との３層構造；
「チタンまたはチタン合金」とアルミニウム合金と「チタンまたはチタン合金」との３層構造；
「モリブデンまたはモリブデン合金」とアルミニウム合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との３層構造；
「クロムまたはクロム合金」と銅合金と「クロムまたはクロム合金」との３層構造；
「タングステンまたはタングステン合金」と銅合金と「タングステンまたはタングステン合金」との３層構造；
「チタンまたはチタン合金」と銅合金と「チタンまたはチタン合金」との３層構造；及び
「モリブデンまたはモリブデン合金」と銅合金と「モリブデンまたはモリブデン合金」との３層構造、の何れかから構成されていればよい。
【００９１】
次に、図８（ｂ）に示すように、金属膜３３の上に、公知のフォトリソグラフィ技術で、フォトレジストからなるマスクパターン３４が形成される。マスクパターン３４は、フォトリソグラフィに代えて、その前駆体材料（レジスト材料）のオフセット印刷やインクジェット印刷、またはディスペンサノズルを用いた当該前駆体材料の塗布により形成することも可能である。金属膜３３上にこれをパターニングするためのマスクパターン３４を形成する本工程は、本実施例における第１マスクパターン形成工程となる。
【００９２】
次に、図８（ｃ）に示すように、マスクパターン３４を用いて、金属膜３３の一部をウェットエッチングまたはドライエッチングで選択的に除去することにより、透明導電膜３２の部分露出領域（金属膜３３から露出される領域）とコモン配線層３３ａ及びゲート電極３３ｂとを形成する。金属膜３３をマスクパターン３４によりコモン配線層３３ａ及びゲート電極３３ｂに成形する本工程は、本実施例における第１エッチング工程となる。
【００９３】
続いて、金属膜３３から露出された透明導電膜３２の一部が選択的に被覆されるように、実施例１と同様の手順で所定の有機材料を透明導電膜３２の当該一部の上面に追加塗布する。この結果、図８（ｄ）に示すように、透明導電膜３２の一部の上面にはマスクパターン３５が形成される。マスクパターン３４とこれによりパターニングされた金属膜（コモン配線層）３３ａ、並びにこれらの下地層となる透明導電膜３２の上にマスクパターン３５を形成する本工程は、本実施例における第２マスクパターン形成工程となる。図１０（ａ）は、図４（ｂ）に示される平面構造を有する画素の製造過程において、マスクパターン３５が図８（ｄ）に示す如く形成された段階における当該画素（未完成）の平面構造を示す。破線（１９）は、コモン電極３２ａ、コモン配線層３３ａ、及びゲート電極３３ｂが形成された後に、これらを覆う絶縁膜１５（図４（ａ）参照）上に映像信号線と、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極とをパターニングするために形成されるマスクパターン１９の輪郭を示す。
【００９４】
最後に、マスクパターン３４及びマスクパターン３５を用いて、透明導電膜３２の一部をウェットエッチングまたはドライエッチングにより選択的に除去する。この結果、図８（ｅ）に示すように、コモン電極３２ａ（コモン配線層３３ａの下地層含む）及びゲート電極の下地層３２ｂが形成される。２つのマスクパターン３４，３５を用いて、マスクパターン３４でパターニングされた被加工物（コモン配線層３３ａ）の下地層（透明導電膜３２）をコモン電極３２ａにパターニングする本工程は、本実施例における第２のエッチング工程となる。
【００９５】
以降、マスクパターン３４，３５はガラス基板３１から除去され（図９（ａ））、実施例１に記され又は公知の成膜技術、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、マスクパターン除去技術によりゲート電極３３ｂ上には薄膜トランジスタＴＦＴが形成される。図１０（ａ）に示した製造途上にある画素の平面構造は、２つのマスクパターン３４，３５の除去により、図１０（ｂ）に示される平面構造へと変る。図９（ｂ）及び図９（ｃ）は、薄膜トランジスタＴＦＴを覆う保護絶縁膜２４の上面に画素電極２６が形成された段階での、ガラス基板３１及びその主面に形成された積層構造の断面を示す。図９（ｂ）は、図９（ａ）のゲート電極３３ｂが形成された部分（トランジスタ配線付近の部分）の断面を拡大して示し、図９（ｃ）は、図９（ａ）のコモン電極３２ａが形成された部分（画素の主要部分たる表示領域）の断面を拡大して示す。図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示される薄膜トランジスタを備えた横電界型液晶表示装置の画素を備えた基板３１は、ＴＦＴ基板１３（３１）として図４に示す液晶表示装置に組み込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
前述した実施の形態のパターン形成方法は、液晶表示装置のみならず、エレクトロルミネッセンス表示装置、電界放出表示装置、蛍光表示装置、プラズマ表示装置の表示装置（例えば、これに設けられたアクティブ素子）、または集積回路を備えた基板の製造に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明によるパターン形成方法の概要を説明するための模式断面図である。
【図２】本発明の実施例１におけるパターン形成方法（液晶表示装置の製造方法）を説明するための模式断面図である。
【図３】本発明の実施例１におけるパターン形成方法を、図２に引き続いて説明するための模式断面図である。
【図４】本発明の実施例１及び実施例３にて説明されるＩＰＳ方式の液晶表示装置の（ａ）断面構造及び（ｂ）平面構造と、（ｃ）実施例１における製造途上の平面形状を示す図である。
【図５】本発明の実施例２におけるパターン形成方法（液晶表示装置の製造方法）を説明するための模式断面図である。
【図６】本発明の実施例２におけるパターン形成方法を、図５に引き続いて説明するための模式断面図である
【図７】本発明の実施例２にて説明されるＶＡ方式の半透過型液晶表示装置の（ａ）断面構造及び（ｂ）平面構造を示す図である。
【図８】本発明の実施例３におけるパターン形成方法（液晶表示装置の製造方法）を説明するための模式断面図である。
【図９】本発明の実施例３におけるパターン形成方法を、図８に引き続いて説明するための模式断面図である。
【図１０】本発明の実施例３にて説明されるＩＰＳ方式の液晶表示装置の製造途上にある画素の平面形状を示す図である。
【図１１】従来のパターン形成方法を示す模式断面図である。
【図１２】従来の他のパターン形成方法を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１…基板、２…第１の薄膜、３…第２の薄膜、４，５，８，１０，１１…マスクパターン、６，９…第１の薄膜からなるパターン、７…第２の薄膜からなるパターン、１３，３１…ガラス基板、１４，３３ｂ…ゲート電極、１５…絶縁膜、１６…シリコン膜、１７…不純物が添加されたシリコン膜、１８，２８，３３…金属膜、１９，２２，２９，３０，３４，３５…マスクパターン、２０ａ，２０ｂ…オーミック接触層、２１ａ…ソース電極、２１ｂ…ドレイン電極、２３…シリコン膜、２４…保護絶縁膜、２５…コンタクトホール、２６，２７ａ…画素電極、２７，３２…透明導電膜、２８ａ…光学反射膜、３２ａ…コモン電極、３２ｂ…ゲート電極下透明導電膜、３３ａ…コモン配線層、３６…感光性樹脂の保護絶縁膜パターン。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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