JPH01240647A - スパッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 、本発明は、スパッタ装置に関し、特に、液晶表示装置
の製造で使用されるスパッタ装置に適用して有効な技術
に関するものである。

〔従来の技術〕

液晶表示装置は薄膜トランジスタと透明画素電極との直
列回路で画素を構成している。この画素は、上下２枚の
透明ガラス基板の間に液晶と共に設けられている。

前記薄膜トランジスタは、ゲート電極、ゲート絶縁膜、
ｉ型半導体膜、ソース電極及びドレイン電極で構成され
ている。ゲート電極は透明ガラス基板の表面上に形成さ
れている。このゲート電極上には、ゲート絶縁膜、ｉ型
半導体膜、ソース電極及びドレイン電極の夫々が順次積
層されている。

ｉ型半導体膜は例えば非晶質珪素膜又は多結晶珪素膜で
形成されている。ソース電極、ドレイン電極の夫々は接
着用金属膜及びその上層に堆積させた低抵抗金属膜の複
合膜で構成されている。接着用金属膜は、主にｉ型半導
体膜と低抵抗金属膜との接着性を高めるようになってお
り、例えばＣｒ膜が使用されている。低抵抗金属膜は、
主に信号伝達速度の高速化を図るようになっており、例
えばＡＱ膜が使用されている。

前記透明画素電極は、薄膜トランジスタのソース電極の
上層にこのソース電極と重ね合せて構成され、ソース電
極と電気的に接続されている。透明画素電極はＩＴ○（
Ｉｎ−８ｎ−０の化合物）膜で形成されている。

この透明画素電極はスパッタ装置で透明ガラス基板の表
面上に堆積されている。スパッタ装置としては、膜堆積
速度が速くかつ低温度で堆積が可能なマグネトロンスパ
ッタ装置が使用されている。

このマグネトロンスパッタ装置は真空系（真空チャンバ
）内においてターゲツト材に対向した位置に透明ガラス
基板を配置するように構成されている。この透明ガラス
基板は金属性ホルダによって保持されている。

なお、スパッタ装置については、例えばオーム社発行、
ｒＬＳＩプロセス工学」、昭和５７年１１月２５日、第
１２３頁乃至第１２７頁に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のマグネトロンスパッタ装置で堆積される透明画素
電極膜は多結晶で形成される。この多結晶で形成される
透明画素電極膜はＡＱ膜との間に異方性エツチングの選
択比を確保することができない。透明画素電極膜とＡＱ
膜との選択比は約１：１である。このため、透明画素電
極膜のパターンニング工程（異方性エツチング工程）の
際に、ソース電極或はそれと同一導電層のＡＱ膜がオー
バエツチングされるので断線するという問題があった。

本発明者はこのような問題が次の原因によって生じると
推測している。前述のマグネトロンスパッタ装置は、透
明ガラス基板を金属性ホルダによって保持し、かつこの
金属性ホルダを接地電位に接続している。つまり、透明
ガラス基板の表面に堆積された透明画素電極膜は金属性
ホルダを通して接地電位に接続されている。このため、
スパッタ処理中に透明画素電極膜に電子が注入され易く
。

この電子の注入によるエネルギの増加によって透明画素
電極膜の温度が上昇し、透明画素電極膜が非晶質になら
ず多結晶になる。

本発明の目的は、スパッタ装置において、スパッタ処理
中に基板側に電子が注入されることを低減することが可
能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、液晶表示装置等で使用される透明
電極膜を非晶質で形成することが可能な技術を提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、液晶表示装置等で使用される透明
電極膜のエツチング処理に際して、配線が断線すること
を防止することが可能な技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

スパッタ装置において、基板又は基板表面に堆積させた
導電性薄膜を絶縁体を介在させて金属性ホルダに保持す
る。

〔作　　用〕

上述した手段によれば、スパッタ処理中の前記基板又は
基板表面に堆積された導電性薄膜は電気的にフローティ
ング状態になるので、前記基板又は導電性薄膜中に電子
が注入されることを低減することができる。

この結果、前記導電性薄膜が液晶表示装置の透明画素電
極膜である場合、スパッタ処理中の透明画素電極膜の温
度を低下させることができるので、透明画素電極膜を非
晶質で形成することができる。

また、前記非晶質で形成された透明画素電極膜はＡＱ膜
との間の異方性エツチングの選択比を充分に確保するこ
とができるので、液晶表示装置における断線を低減する
ことができる。

以下、本発明の構成について、液晶表示装置の透明画素
電極膜をプレーナマグネトロン陰極型のマグネトロンス
パッタ装置で堆積する場合に本発明を適用した一実施例
とともに説明する。

なお、実施例を説明するための全回において、同−機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

〔実施例〕

本発明の一実施例である液晶表示装置の要部を第２図（
要部断面図）で示す。

第２図に示すように、液晶表示装置は、例えば１．１［
ｍ　ｍ］程度の厚さの下部透明ガラス基板５ＵＢ１の内
側（液晶側）の表面上に薄膜トランジスタＴＰＴ及び透
明画素電極ＩＴＯＩを有している。

薄膜トランジスタＴＰＴと透明画素電極ＩＴ○１とは直
列に接続されている。

薄膜トランジスタＴＰＴは、主に、ゲート電極ＧＴ、ゲ
ート絶縁膜Ｃ１，ｉ型半導体膜ＡＳ、−対のソース電極
ＳＤＩ及びドレイン電極ＳＤ２で構成されている。

前記ゲート電極ＧＴは、下部透明ガラス基板１の表面に
例えばＣｒ膜（又はその上にＭｏ膜を積層した複合膜）
で形成する。ゲート電極ＧＴは走査線（水平信号線）と
一体に構成されている。

ｉ型半導体膜Ａｓは、ゲート絶縁膜ＧＩの上部に形成さ
れ、非晶質珪素膜又は多結晶珪素膜で形成されている。

このｉ型半導体膜ＡＳは薄膜トランジスタＴＰＴのチャ
ネル形成領域として使用される。

ソース電極ＳＤＩ、ドレイン電極ＳＤ２の夫々はｉ型半
導体膜ＡＳ上に夫々離隔して設けられている。ソース電
極ＳＤ１．ドレイン電極ＳＤ２の夫々は回路のバイアス
極性が変ると、動作上、ソースとドレインが入れ替わる
。つまり、薄膜トランジスタＴＰＴはＦＥＴと同様に双
方向性で構成されている。

ソース電極ＳＤＩ、ドレイン電極ＳＤ２の夫々は、ｉ型
半導体膜ＡＳに接触する下層側から、高不純物濃度のゴ
型半導体膜、Ｃｒ膜、ＡＱ膜を順次積層した複合膜で形
成されているａｒ１″型半導体膜は非晶質珪素膜又は多
結晶珪素膜で形成されている。このゴ型半導体膜はｉ型
半導体膜ＡＳとＣｒ膜との接触抵抗値を低減するように
構成されている。Ｃｒ膜は主にｄ型半導体膜とＡＱ膜と
の接着性を高めるために構成されている。ＡＱ膜は低抵
抗値を有しており、主に信号伝達速度を速くするために
構成されている。ＡＱ膜は信号配線の一部として使用さ
れている。

薄膜トランジスタＴＰＴのソース電極ＳＤ１には画素毎
に設けられた透明画素電極ＩＴＯＩが接続されている。

透明画素電極ＩＴＯＩは液晶表示部の画素電極の一方を
構成する。透明画紫電ｆ！ｒＴＯＩはＩＴｏ（Ｉｎ−８
ｎ−０の化合物：ネサ）膜で形成されている。この透明
画素電極ＩＴＯＩは、後述するマグネトロンスパッタ装
置を用いて非晶質で形成されている。

薄膜トランジスタＴＰＴのドレイン電極ＳＤ２は映像信
号線（垂直信号線）と一体に構成されている。つまり、
映像信号線はソース電ｆＭｓＤ１、ドレイン電極ＳＤ２
の夫々の層構造と実質的に同一構造で構成されている。

薄膜トランジスタＴＰＴ及び透明画素電極ＩｒＯ２上に
は保護膜ＰＳｖ１が設けられている。保護膜ＰＳＶＩは
例えば透明性が高くしかも耐湿性の高い酸化珪素膜や窒
化珪素膜で形成されている。

薄膜トランジスタＴＰＴの上部において、保護膜ＰＳＶ
Ｉの上部には外部光をｉ型半導体膜ＡＳに入射しないよ
うにするために遮蔽膜ＬＳが設けられている。遮蔽膜Ｌ
Ｓは例えばＣｒ膜で形成されている。

下部透明ガラス基板５ＵＢ１と上部透明ガラス基板５Ｕ
Ｂ２との間の空間内には液晶ＬＣが封入されている。液
晶ＬＣは液晶分子の向きを設定する下部配向膜０ＬＩＩ
と上部配向膜○ＬＩ２との間に規定された領域内におい
て封入される。下部配向膜０ＬＩＩは下部透明ガラス基
板５ＵＢｌ側の保護膜ＰＳＶＩの上部に形成されている
。

上部透明ガラス基板５ＵＢ２の内側（液晶側）の表面に
は、カラーフィルタＦＩＬ、保護膜ＰＳｖ２、共通透明
画素電極Ｉ　Ｔｏ　２．上部配向膜０ＬＩ２の夫々が順
次積層して設けられている。

前記共通透明画素電極ＩＴＯ２は下部透明ガラス基板５
ＵＢＩ側に画素毎に設けられた透明画紫電ＩＩＴＯＩに
対向した位置に配置されている。

この共通透明画素電極ＩＴＯ２は隣接する他の共通透明
画素電極ＩＴＯ２と一体に構成されている。

カラーフィルタＦＩＬはアクリル樹脂等の樹脂材料で形
成される染色基材を各画素毎に染料で染め分けることに
より形成されている。染料の染め分けはフォトリソグラ
フィ技術を用いて行っている。

保護ｇＰｓＶ２は前記カラーフィルタＦＩＬを異なる色
に染め分けた染料が液晶ＬＣに漏れることを防止するた
めに設けられている。保護膜ＰＳｖ２は例えばアクリル
樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂材料で形成されている
。

この液晶表示装置は、下部透明ガラス基板５ＵＢｌ側、
上部透明ガラス基板５ＵＢＺ側の夫々の層を別々に形成
し、その後、上下透明ガラス基板５ＵＢＩと５ＵＢ２と
を重ね合せ１両者間に液晶ＬＣを封入することによって
組み立てられる。

また、同第２図の中央部は一画素部分の断面を示してい
る。左側は透明ガラス基板ＳＵＢの左側縁部分で引出配
線（ＳＤ）の存在する部分の断面を示している。右側は
透明ガラス基板ＳＵＢの右側縁部分で引出配線の存在し
ない部分の断面を示している。

第２図の左側、右側の夫々に示すシール材ＳＬは、液晶
ＬＣを封止するように構成されており。

液晶封入口（図示していない）を除く下部透明ガラス基
板５ＵＢＩ及び上部透明ガラス基板５ＵＢ２の縁周囲全
体に沿って形成されている。シール材ＳＬは例えばエポ
キシ樹脂で形成されている。

前記上部透明ガラス基板５ＵＢＺ側の共通透明画素電極
ＩＴＯ２は、少なくとも一個所において、銀ペースト材
ＳＩＬによって下部透明ガラス基板５ＵＢｌ側に形成さ
れた引出配線（ＳＤ）に接続されている。この引出配線
は前述したゲート電極ＧＴ、ソース電極ＳＤＩ及びドレ
イン電極ＳＤ２の夫々と同一製造工程で形成されている
。

前記配向膜０ＬＩＩ、０ＬＩ２、透明画素電極ＩＴＯＩ
、共通透明画素電極ＩＴＯ２、保護膜ＰＳｖ１、ＰＳＶ
２の夫々の層は、シール材ＳＬの内側に形成される。偏
光板ＰＯＬは、下部透明ガラス基板５ＵＢＩ、上部透明
ガラス基板５ＵＢ２の夫々の外側の表面に形成されてい
る。

このように構成される液晶表示装置の透明画素電極ＩＴ
ＯＩは、第１図（概略構成図）に示すプレーナマグネト
ロン陰極型のマグネトロンスパッタ装置によって形成さ
れている。

第１図に示すように、マグネトロンスパッタ装置は、真
空系（真空チャンバ）１の内部に反応ガスを導入したり
、真空系１の内部の処理後の排気ガスを真空ポンプによ
って排気できるように構成されている。

真空系１の内部の下側（陰極側）にはシールド板３で規
定された領域内から露出するターゲツト材２が配置され
ている。ターゲツト材２は板状のＩＴｏ材料で構成され
ている。このターゲツト材２は高周波電源４に接続され
ている。ターゲツト材２の裏面側にはマグネット５が配
置されている。

マグネット５は、ターゲツト材２の表面に磁界を発生さ
せ、放電によって電離された電子、イオンにマグネトロ
ン運動を起こさせることによって高密度のプラズマを生
成するように構成されている。

真空系１の内部の上側（陽極側）にはターゲツト材２の
表面に対向した位置に透明ガラス基板ＳＵＢが配置され
るように構成されている。この透明ガラス基板ＳＵＢは
絶縁体７を介在させて金属性ホルダ６に保持されている
。金属性ホルダ６は例えば導電性を有するステンレス鋼
で構成されている。金属性ホルダ６は、真空系１に取り
付けられたローラ８にガイドされ、ターゲツト材２の表
面に対向する位置に透明ガラス基板ＳＵＢを配置できる
ように構成されている。ローラ８は導電性を有しており
、金属性ホルダ６を接地電位（グランド電位）に保持す
るように構成されている。

前記絶縁体フは透明ガラス基板ＳＵＢの表面に堆積され
る透明画素電極ＩＴＯＩと金属性ホルダ６とを電気的に
絶縁するために設けられている。

つまり、絶縁体７は透明ガラス基板ＳＵＢの表面に堆積
される透明画素電極ＩＴＯＩを電気的にフローティング
状態にするように構成されている。

絶縁体７としては、例えば絶縁性を有しかつスパッタ処
理に対して物理的或は化学的に強いフッ素系樹脂材料で
形成する。

このように構成されるマグネトロンスパッタ装置を用い
て、下部透明ガラス基板５ＵＢＩの表面に透明画素電極
ＩＴＯＩを堆積させることができる。この種のマグネト
ロンスパッタ装置は、前述のように高密度のプラズマ状
態を形成することができるので、：４膜の堆積速度を速
くすることができる等の特徴がある。

このように、マグネトロンスパッタ装置において、透明
ガラス基板５ＵＢＩの表面に堆積させた透明画素電極Ｉ
ＴＯＩを絶縁体７を介在させて金属性ホルダ６に保持す
ることにより、スパッタ処理中の前記透明ガラス基板５
ＵＢＩの表面に堆積された透明画素電極Ｉ　Ｔｏ　１は
電気的にフローティング状態になるので、前記透明画素
電極ＩＴＯｌ中に電子が注入されることを低減すること
ができる。また、スパッタ処理中に、透明画素電極ＩＴ
ＯＩに注入された電子が金属性ホルダ６を通して接地電
位に流れることがなくなる。この結果、スパッタ処理中
において前記透明画素電極ＩＴＯ１の温度を低減するこ
とができるので、透明画素電極ＩＴＯＩを非晶質（アモ
ーファス）で形成することができる。

また、前記非晶質で形成された透明画素電極ＩＴＯＩは
Ａｌ膜との間の異方性エツチングの選択比を充分に確保
する（例えば、ＩＴＯｌ：ＡΩ＝１０：１）ことができ
るので、液晶表示装置のソース電極ＳＤＩ、ドレイン電
極ＳＤ２、走査信号線等の断線を低減することができる
。

以上、本発明者によってなされた発明を５前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明は、同軸マグネトロンスパッタ装置やそ
の他のスパッタ装置に適用することができる。

また、本発明は、スパッタ装置の金属ホルダに半導体ウ
ェーハ（単結晶珪素基板）を保持する場合にも同様に適
用することができる。この場合１本発明は、半導体ウェ
ーハ或は半導体ウェーハの表面に堆積された導電性薄膜
と金属ホルダとを電気的に絶縁する。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

スパッタ装置においそ、基板に注入される電子を低減す
ることができる。

また、液晶表示装置において、配線の断線を低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるプレーナマグネトロ
ン陰極型のマグネトロンスパッタ装置の概略購成図、 第２図は、前記マグネトロンスパッタ装置で透明画素電
極を形成した液晶表示装置の要部平面図である。 図中、１・・・真空系、２・・・ターゲツト材、４・・
・高周波電源、５・・・マグネット、６・・・金属性ホ
ルダ、７・・・絶縁体、ＳＵＢ・・・透明ガラス基板、
ＬＣ・・・液晶、ＧＴ・・・ゲート電極、ＧＩ・・・絶
縁膜、ＡＳ・・・ｉ型半導体膜、ＳＤＩ・・・ソース電
極、ＳＤ２・・・ドレイン電極、ＩＴＯＩ・・・透明画
素電極、ＩｒＯ２・・・共通透明画素電極、ＴＰＴ・・
・薄膜トランジスタである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スパッタ処理が施される基板を金属性ホルダで保持
   するスパッタ装置において、前記基板又は基板表面に堆
   積させた導電性薄膜が絶縁体を介在させて金属性ホルダ
   に保持されていることを特徴とするスパッタ装置。 ２、前記スパッタ処理が施される基板は液晶表示装置の
   透明ガラス基板であり、前記基板表面に堆積させた導電
   性薄膜は液晶表示装置の透明画素電極膜であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のスパッタ装置。 ３、前記スパッタ装置はマグネトロンスパッタ装置であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に
   記載のスパッタ装置。