JPH02157728A - 半導体装置のスペーサ形成方法 - 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、液晶表示装置や固体撮像装置などのように、
樹脂を介して２つの基板がサンドイッチ構造を有して成
る半導体装置のスペーサ形成方法及びこのスペーサ形成
方法により製造する半導体装置に関するものである。

従来の技術 第１の従来例としてアクティブマトリクス型液晶表示装
置のパネルの断面図を第６図に示す。スイッチング素子
と画素電極をＸＹママトリクス状配した薄膜トランジス
タ（ＴＰＴ）基板１ａと共通電極を形成した対向透明基
板２ａは、ガラス球あるいは樹脂球のビーズまたはガラ
スファイバー等のスペーサ材３により一定の間隙を保つ
ように構成され、この対向空間内に液晶４が注入され、
その周辺がシール材５ａにて封止されている。

以下にこの液晶表示装置の組立工程の概要を第９図を用
いて以下に述べる。

一般に、ＴＦＴ基板１ａおよび対向基板２ａの対向内面
にはポリイミド等の有機薄膜から成る配向膜６を印刷法
などにより形成し、配向を制御するためにラビング処理
を施す（第９図（ａ））。次に、ＴＰＴ基板１ａもしく
は対向基板２ａの周辺領域に印刷法などによりシール材
５ａを形成した後（第９図（ｂ））、画素領域Ａ１Ｂ１
Ｃ，Ｄ、　　（第１０図参照）にＴＰＴ基板１ａと対向
基板２ａ間の間隙を一定に制御するためスペーサビーズ
３を分散させ（第９図（ｃ））、ＴＰＴ基板１ａと対向
基板２ａを貼合わせる。その後ＴＰＴ基板１ａと対向基
板２ａの対向空間内に液晶４を注入し、液晶注入口を樹
脂を用いて封止する。さらに、基板１ａｓ２ａにそれぞ
れ偏光板７を貼付する。（第９図（ｄ））。以上のよう
にして形成された表示パネルの周辺に駆動用ＩＣを実装
することで液晶表示装置が完成する。

次に、第２の従来例を第１１図を用いて以下に述べる。

第２の従来例は、第１の従来例の中で説明したようなス
ペーサとしてビーズを分散させるものではなく、あらか
じめＴＰＴ基板１ａ及び対向基板２ａの表面に印刷法に
よって任意の場所に数ミクロンの高さを有するスペーサ
を樹脂により形成し、配向処理を行った後２つの基板を
貼合わせるものである。印刷法ではまずＴＦＴ基板１ａ
及び対向基板２ａの表面に、スペーサを形成するための
所定の穴８を設けたメタルマスクのような第３の基板９
を載置し、位置合わせの後固定する（第１１図（ａ））
。次に、樹脂５を第３の基板９］二より穴８に充填する
（第１１図（ｂ））。次に一第３の基板９をはずし、Ｔ
ＦＴ基板１上に残留したる樹脂を例えば熱処理にて硬化
し、スペーサ１０を形成するものである（第１１図（Ｃ
））。

次に、第３の従来例を第１２図を用いて以下に述べる。

第３の従来例は、第１の従来例におけるスペーサとして
ビーズを分散させる方法にかえてのではな（、あらかじ
めＴＦ”Ｔ基板１ａや対向基板２ａの表面に半導体製造
のフォトリソ工程により画素部以外の任意の場所に数ミ
クロンの高さを有するスペーサを樹脂により形成し、配
向処理を行なった後２つの基板を貼合わせるものである
。

フォトリソ工程ではまずＴＰＴ基板１ａ及び対向基板２
ａの表面に樹脂５を所定の膜厚になるように均一塗布す
る（第１２図（ａ））。次に、遮光部１１を有する第３
の基板９をマスクとして樹脂５層の表面に配置し露光を
行う（第１２図（ｂ））。

次に、第３の基板１９をはずし、そして未反応樹脂を現
像除去することでスペーサ１０を形成する（第１２図（
Ｃ））。後に配向処理、シール封止にて第１、第２の基
板を貼合わせ液晶を注入するものである。

第４の従来例としてカラー固体撮像装置の断面図を第１
３図に示す。第１の基板である固体撮像素子１ｂと例え
ばカラーフィルタが形成された第２の基板２ｂは、素子
１６の画素部と例えばＲｌＧ、　　Ｂ各々のカラーフィ
ルタ１θとがアライメントされ、第１の基板１ｂと第２
の基板２ｂ間の間隙の全て（第１３図（ａ））もしくは
一部（第１３図（ｂ））が、接着用樹脂５ｂで貼合わさ
れている。

固体撮像素子１ｂと例えばカラーフィルタが形成された
第２の基板２ｂとのアライメント精度は非常に厳しく、
間隙は一般に接着用樹脂層で制御されているが、間隙を
より均一に保つためにスペーサを形成することがある。

発明が解決しようとする課題 前記第１の従来例は、組立工程の中でふたつの基板の間
隙をスペーサビーズを用いることで制御しているが、ビ
ーズ分散法では画面領域に均一に散布、もしくは画素部
以外の任意の場所に選択的に配置することが難しいうえ
、ビーズ周辺に配向処理されない非配向部ができて画像
不良の原因となる。

また、第２の従来例では、印刷法を用いて任意の場所に
選択的にスペーサとなる突起を設けるものであるが、位
置合わせ精度が悪（マスクとなる第３の基板の厚さによ
ってスペーサ高さが決定されるうえ、第３の基板厚が数
ミクロンでは基板は変形しやすく大面積中で均一な高さ
のスペーサを得ることは難しい。

一方、第３．４の従来例では、半導体製造のフォＩ・リ
ソ工程を用い任意の場所に選択的にスペーサとなる突起
を設けるもので、微細な加工が出来る反面、フォトマス
クを用いていることからマスクパターンサイズと塗布膜
厚、樹脂の感光性等によってパターン解像度が左右され
るうえ、光の回り込み等によりスペーサ形状が不均一と
なる。さらに、数ミクロンの樹脂スペーサを単層で形成
するには限界がある。

以上の点のように、簡単な手法で任意の場所に選択的に
微細加工による均−高さのスペーサを得ることは非常に
難しい。

そこで本発明は上述のような従来例の製造方法等の有す
る課題を考慮し、生産性良く、かつ高い精度で半導体装
置およびそのスペーサを形成する方法ならびに半導体装
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 上記目的を達成するために本発明は、光分解と熱硬化の
両性質を何して成る接着性樹脂とスペーサビーズと基板
の遮光部をマスクとして用いる。

基板上に前記樹脂とスペーサビーズを載置し、基板裏面
より露光して不要なる樹脂を光分解し、遮光部上に樹脂
とスペーサビーズを残留固着させるものである。光分解
された樹脂上のスペーサビーズは接着性を失い洗浄除去
が可能となる。

作用 上記本発明の製造方法によれば、基板上の任意の場所に
パターン形成するにあたり、パターン露光の際にフォト
マスクを用いずに樹脂パターンを得ることができ、任意
のサイズのスペーサビーズを固着させるスペーサを形成
することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１の実施例 第１の実施例のスペーサ形成方法について第１図を用い
て以下に述べる。まず、遮光部１１をｎする基板１の表
面に、感光性接着樹脂５ｂ、例えばノボラック系のポジ
型レジスト、を全面塗布する。尚、基板１は従来例にて
述べたような液晶表示装置を構成するＴＰＴ基板あるい
は固体撮像素子（ＣＯＤ）基板であり、以下の本発明の
他の実施例においても同様である。次に、基板１の裏面
より光を照射して露光する（第１図（ａ））。露光によ
り光分解された樹脂５は現像除去され、遮光部ｌｌ上に
は樹脂パターン５Ｃが残留形成される（第１図（ｂ））
。次に、スペーサビーズを基板に散布し、熱処理を施す
。スペーサビーズ３ａは、熱処理によって接着性のある
残留樹脂に固着する（第１図（Ｃ））。次に、固着され
ないスペーサビーズ３ａを洗浄除去することでスペーサ
１０を形成する（第１図（ｄ））。

第２の実施例 第２の実施例のスペーサ形成方法を第２図を用いて以下
に述べる。第２の実施例は、第１の実施例と同様にして
基板１全面に感光性樹脂５を塗布しパターン形成を行う
が、露光の際に表面に遮光部１１を有する基板１の裏面
からの斜光露光によりフォトマスクを用いずに遮光部１
１より小さい樹脂パターンを得て、任意サイズのスペー
サを形成するビーズを固着させるものである。

まず、基板１全面に感光性樹脂５ｂ塗布し、次に基板１
裏面から所定角度を傾けて光を照射する（第２図（ａ）
）。図中破線で示す部分が露光された部分である。

次に、基板を水平方向に１８０°回転させた状態で、さ
らに同様に角度を設けて光を照射する（第２図（ｂ））
。このようにして、断面図が台形状の樹脂パターン５ｄ
を得ることができる（第２図（Ｃ））。台形状の上辺部
、すなわち後工程にてスペーサビーズを固着させる面の
サイズは、塗布する樹脂５ｂの厚さと露光光の入射角度
によりＩＩ御できる。また、前記のように基板回転によ
る露光位置をＯ’　　　１８０°の選択によれば第２図
（ｄ）のように樹脂パターンは堤状にできる。なお基板
を３６０°回転させながら露光すれば第２図（ｅ）のよ
うに樹脂パターンはほぼ円錐台状に形成することもでき
る。

次に、スペーサビーズ３ａを基板１上に散布し、光照射
もしくは熱処理によって樹脂パターン５ｄ上にスペーサ
ビーズ３ａを固着させる（第２図（ｆ））。次に、下地
に樹脂パターンがなく固着されないスペーサビーズ３ａ
を洗浄除去する（第２図−ｇ）。このようにして得たス
ペーサ１０は、基板１の遮光部パターン１１よりも小さ
く内側に形成されることになる（第２図（ｈ））。

第３の実施例 第３の実施例のスペーサ形成方法を第３．４図を用いて
以下に述べる。まず、遮光部１１を有する基板１上に感
光性樹脂５ｂを全面塗布する（第３図（ａ））。次に、
その表面が感光性樹脂でコーティングされたスペーサ３
ａからなるスペーサ材３（第４図（ａ　））　、もしく
は感光性樹脂材で形成されたマイクロカプセル１２にス
ペーサビーズ３を封入して成るスペーサ材３（第４図（
ｂ））を基板！上に全面散布したのち、基板１１裏面よ
り裏面に直角に露光する（第３図（ｂ））。光照射にて
まず塗布樹脂５ｂが光分解しく第３図（ｃ　））　、次
に光のあたる部分のスペーサビーズ３ａを＋ｍむコーテ
ィング樹脂もしくはマイクロカプセル１２が光分解して
スペーサビーズ３ａが露出する（第３図（ｄ））。次に
、基板表面より光照射もしくは熱処理によって遮光部１
１上の樹脂パターン５ｄとスペーサ材３を固着させ、下
地に樹脂パターンがなく固着されなかったスペーサビー
ズ３（ａ）を洗浄除去する（第３図（ｅ））。

第４の実施例 第４の実施例は、前記第３の実施例のなかで下地に感光
性樹脂層を形成せず、直ｔ３基板上にスペーサ材を散布
するものである。

まず、スペーサビーズ３ａの表面が感光性樹脂でコーテ
ィングされたスペーサ材３、もしくは感光性樹脂材で形
成されたマイクロカプセルにスペーサビーズを封入して
成るスペーサ材３を基板１上に散布したのち、基板１裏
面より露光する（第５図（ａ））。光照射にて遮光部１
１上以外の位置に散布されたスペーサビーズ５ａを囲む
コーティング樹脂もしくはマイクロカプセルが光分解し
てスペーサビーズ３（ａ）が露出させる（第５図（ｂ）
）。次に、基板１表面より光照射もしくは熱処理によっ
て遮光パターン１１とスペーサ材３を固着させ、包囲樹
脂がなく固着されなかったスペーサビーズ３ａを洗浄除
去する（第５図（Ｃ））。

第５の実施例 第５の実施例を第６図を用いて以下に述べる。

第５の実施例は、まず遮光部１１を有する基板１上に溶
媒にて希釈された感光性樹脂５ｂを塗布する（第６図（
ａ））。次に、スペーサビーズ３ａを散布しく第６図（
ｂ））、例えば熱処理にて前記の溶媒を蒸発させる（第
６図（Ｃ））。次に、基板１裏゛面より露光する（第６
図（ｄ））。さらに、基板１表面より光照射もしくは熱
処理し、遮光パターン１１上に残留した感光性樹脂５ｂ
とスペーサ材３を固着させ、樹脂がなく固着されなかっ
たスペーサビーズ３（ａ）を洗浄除去するものである（
第６図（ｅ））。

第６の実施例 第６の実施例は、スペーサビーズ３ａの表面が電解塗料
でコーティングされたスペーサ材３、もしくは電解塗料
材で形成されたマイクロカプセル１２にスペーサビーズ
３ａを封入して成るスペーサ材３を全面散布したのち、
基板１のスペーサを形成すべき任意の場所に選択的に電
解をかけ、導電性パターン１１とスペーサ材３を固着さ
せるものである。

以上のようにして形成する本発明の第１ないし第６の実
施例によるスペーサは、固着させるスペーサビーズ３ａ
のサイズによって高さを制御でき（第７図（ａ）、（ｂ
）参照）、また第３．４．６の実施例によればマイクロ
カプセルのサイズによってもあらかじめスペーサ高さを
制御できる。さらに、露光時の光の入射角度を変えるこ
とでパターン樹脂の断面形状を変化させることもできる
（第７図（ｃ）、　　（ｄ）。その結果、スペーサの形
成時の高さの制御を高い精度で実現し、かつ生産性良く
製造することができる。

発明の効果 本発明のスペーサ方法によれば、任意の場所に微細パタ
ーンを形成するにあたり、フォトマスクを配置すること
なく露光処理を実現でき、簡単な手法でスペーサを形成
することができることから、大型の基板に対しても有望
である。また、スペーサは、固着させるスペーサビーズ
のサイズによって高さを制御できる。さらに、露光時の
光の入射角度を変えることでパターン樹脂の断面形状を
変化させ、遮光部パターンよりも小さいサイズの樹脂パ
ターンを得ることができことから、スペーサビーズの位
置が遮光部のパターン幅より内側に位置し、ビーズ周辺
部の非配向部は遮光部に吸収されることから画像不良を
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスペーサ形成方法における第１の実施
例スペーサ形成方法を示す工程図、第２図は第２の実施
例の方スペーサ形成方法を示す工程図、第３図は第３の
実施例のスペーサ形成方法を示す工程図、第４図（ａ）
、（ｂ）はスペーサ材の断面図、第６図は第４の実施例
のスペーサ形成方法を示す工程図、第６図は第５に実施
例のスペーサ形成方法を示す工程図、第７図（ａ）、（
ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明のスペーサ形成方法にお
いて形成したサイズの異なるスペーサの断面図および平
面図、第６図は、第１の従来例の液晶表示装置の断面図
、第９図はその組立工程図、第１０図はその概略平面図
、第１１図は第２の従来例の液晶表示装置の組立工程図
、第１２図は第３の従来例のフォトリソ工程による液晶
表示装置の組立工程図、第１３図（ａ）、（ｂ）は従来
例の固体撮像装置の断面図である。 ■・・・基［，３・・・スペーサ材、３ａ・・・スペー
サビーズ４・・・液晶、５ｂ・・・接着用樹脂、１０・
・・スペーサ、＋２・・・マイクロカプセル。 代理人の氏名　弁理士　栗野重孝　はが１名吊 図 瘍 図 第 図 第 図 ｒ、ｄ −六 九がＶ 図 ｈ 因 ／７ 図 第 図 ｂ 富 図 第１Ｏ図 第 図 第１１図 ↑ ↑ 第１２図 第 ３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）遮光部を有する基板上に、感光性樹脂を塗布する
   第１の工程と、前記基板裏面より露光する第２の工程と
   、露光反応部を現像除去する第３の工程と、スペーサ材
   を散布し光照射もしくは熱処理して第３の工程において
   形成された樹脂パターンと固着させる第４の工程と、未
   固着のスペーサ材を洗浄除去する第５の工程とを含むこ
   とを特徴とする半導体装置のスペーサ形成方法。 （２）遮光部を有する基板上に、感光性樹脂を塗布する
   第１の工程と、感光性樹脂上にスペーサ材を散布する第
   ２の工程と、前記基板裏面より露光する第３の工程と、
   基板表面より光照射もしくは熱処理して感光性樹脂とス
   ペーサ材を固着させる第４の工程と、未固着のスペーサ
   材を洗浄除去する第５の工程とを含むことを特徴とする
   半導体装置のスペーサ形成方法。 （３）遮光部を有する基板上に、溶媒にて希釈された樹
   脂を塗布する第１の工程と、塗布した樹脂上にスペーサ
   材を散布する第２の工程と、前記溶媒を蒸発させる第３
   の工程と、基板裏面より露光する第４の工程と、基板表
   面より光照射もしくは熱処理することで第４の工程で形
   成した樹脂パターンとスペーサ材を固着させる第５の工
   程と、未固着のスペーサ材を洗浄除去する第６の工程と
   を含むことを特徴とする半導体装置のスペーサ形成方法
   。 （４）露光において、基板裏面に対する光の入射角を基
   板の遮光部エッジより内側に至るように角度を設けると
   ともに、基板を水平方向に自転もしくは露光光源を公転
   させることを特徴とする請求項（１）、（２）もしくは
   （３）に記載の半導体装置のスペーサ形成方法。。 （５）導電性パターンを有する基板上に、電解塗料で包
   囲したスペーサ材を散布する第１の工程と、前記基板に
   電解をかけてスペーサ材を固着させる第２の工程と、未
   固着のスペーサ材を洗浄除去する第３の工程とを含むこ
   とを特徴とする半導体装置のスペーサ形成方法。 （８）基板装置が、走査信号、表示信号各々を伝達する
   バス配線群がＸＹマトリックス状に配置され、前記各々
   の配線群の交点に対応してスイッチング素子を配して成
   る第１の基板と、これと対応する第２の基板との間に液
   晶を挟持して成る液晶表示装置の第１の基板であること
   を特徴とする請求項（１）、（２）、（３）、（５）記
   載の半導体装置のスペーサ形成方法。 （７）基板が、電荷転送素子から成る第１の基板と、こ
   れと対応する第２の基板との間に接着剤を挟持して成る
   固体撮像装置の第１の基板であることを特徴とする請求
   項（１）、（２）、（３）、（５）記載の半導体装置の
   スペーサ形成方法。