JPH086070A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】エキシマレーザ技術を大画面化する液晶表示素
子の薄膜形成に適用し、環境問題に対し優れ、製造工程
が短縮した製造方法を提供する。 【構成】液晶表示素子の製造工程において、エキシマレ
ーザによるアブレーション現象を各薄膜層のエッチング
に利用する。透明基板３上に形成された薄膜２上にレジ
ストパターン１ａを形成したのち、全面にエキシマレー
ザ６を照射し、レジストにより被覆した部分以外の膜を
アブレーション現象を利用しエッチング１ｃし、パター
ン形成２ａする構成である。 【効果】薄膜上にレジストパターンを形成することで、
金属薄膜の加工も可能となる。クリーンな環境で、アブ
レーション加工は短時間に終了するため、これまでエッ
チングに必要であったエッチング薬液、エッチングガ
ス、洗浄用の水等が不要となり、エッチング工程が簡略
化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザを使用した液晶
表示素子の製造方法、特にアクティブ・マトリクス方式
液晶表示装置の薄膜トランジスタを構成する薄膜のパタ
ーン形成やブラックマトリクスのパターン形成の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアクティブ・マトリクス方式液晶
表示素子のパターン形成では、半導体の集積回路製造工
程と同様に薄膜のパターン形成としてホトリソグラフィ
技術を使用している。ホトリソグラフィ技術は良く知ら
れているため、図７に主要点のみ記載する。透明基板３
上に薄膜２を形成し、ホトレジスト１を塗布後加熱乾燥
し、露光装置により紫外線５をホトマスク４を介して照
射し、マスクパターンをホトレジスト１上に結像する。
次に現像液によるウェットプロセスにより現像を行うこ
とにより、エッチングすべき部分のホトレジスト１を除
去し所定のホトレジストパターン１ａを形成する。前記
ホトレジストパターン１ａの下にある薄膜２のエッチン
グ２６はエッチング液を用いるウェットエッチングと、
適当な反応ガスのプラズマを利用するドライエッチング
がある。エッチング２６終了後に残ったホトレジスト１
ａを剥離する。レジスト剥離は、剥離液を用いるウェッ
トプロセスが通常行われている。なお、現像、ウェット
エッチング、ウェット剥離の場合には、必ずこれら作業
液の除去の為に洗浄が必要となる。これらの工程を繰り
返すことにより各層のパターンを形成する。以下に、従
来技術の例を図８および図９に示す。

【０００３】図８はこの発明が適用されるアクティブ・
マトリクス方式カラー液晶表示装置の一画素とその周辺
の一例を示す平面図、図９は図８のＬ１−Ｌ１切断線に
おける断面を示す図である。

【０００４】図８に示すように、各画素は隣接する２本
の走査信号線（ゲート信号線または水平信号線）ＧＬ
と、隣接する２本の映像信号線（ドレイン信号線または
垂直信号線）ＤＬとの交差領域内（４本の信号線で囲ま
れた領域内）に配置されている。各画素は薄膜トランジ
スタＴＦＴ１、ＴＦＴ２、透明画素電極ＩＴＯ１および
保持容量素子Ｃaddを含む。走査信号線ＧＬは図では左
右方向に延在し、上下方向に複数本配置されている。映
像信号線ＤＬは上下方向に延在し、左右方向に複数本配
置されている。

【０００５】図９に示すように、液晶層ＬＣを基準にし
て下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側には薄膜トランジスタ
ＴＦＴおよび透明画素電極ＩＴＯ１が形成され、上部透
明ガラス基板ＳＵＢ２側にはカラーフィルタＦＩＬ、遮
光用ブラックマトリクスパターンＢＭが形成されてい
る。透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の両面にはディ
ップ処理等によって形成された酸化シリコン膜ＳＩＯが
設けられている。

【０００６】上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の内側（液晶
ＬＣ側）の表面には、遮光膜ＢＭ、カラーフィルタＦＩ
Ｌ、保護膜ＰＳＶ２、共通透明画素電極ＩＴＯ２（ＣＯ
Ｍ）および上部配向膜ＯＲＩ２が順次積層して設けられ
ている。

【０００７】なお、従来のアクティブ・マトリクス方式
液晶表示素子の製造方法については、例えば、特開平５
ー２５７１４２に詳しく記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述の如き、従来のエ
ッチング工程であるウェットエッチングの場合は、各層
のパターン形成時に、多種の薬品と後洗浄の為に多量の
水が必要となる。このことは公害や資源面からみた場合
に問題となる。また、薬液による処理時間は長く、処理
枚数に限りがあることから工程時間の短縮は困難であ
る。また、従来のドライエッチングの場合は、各層のパ
ターン形成時に、独立の高価な装置が必要であり、製造
コスト低減の妨げとなっている。また、使用される反応
ガスは、そのほとんどが人体に有害なガスである。つま
り、安全面での厳重な対策等が必要不可欠となり、装置
の高価格化の一要因となっている。

【０００９】このように、従来のエッチング工程は、ア
クティブ・マトリクス方式液晶表示素子では大きなサイ
ズの基板を用いるため、製造工程が長く、製造コストが
高くなるという問題があつた。また、公害や資源の面か
ら多くの制約を受けることになる。

【００１０】本発明の目的は、上記従来の技術の有して
いた問題点を解決することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明においては、レーザによる加工技術を液晶表示素
子の薄膜パターン形成時のエッチング工程に利用するも
のである。

【００１２】特に、エキシマレーザは、一般に利用され
ているＣＯ₂レーザ、ＹＡＧレーザに比べ、非熱加工が
実現できる利点がある。すなわち、ＣＯ₂レーザ、ＹＡ
Ｇレーザの場合、レーザの波長が赤外線の領域にあるた
め、熱的効果により加工中に、対象物の加工部周辺に熱
の影響が拡散し、微細加工に限界があった。これに対し
エキシマレーザによる加工は、その波長が１００〜４０
０ｎｍの近紫外線域に存在するレーザであり、短時間で
エネルギーが対象物に吸収される反応を利用しているた
め、高精度な微細加工に適している。

【００１３】図１０には、現在市販されているエキシマ
レーザ装置の光学系の例につき示す。例えば、レーザパ
ルス出力としては、２５０ｍＪ／パルス程度、発振ビー
ムサイズは１〜２ｃｍ²となっており、エネルギー密度
で１２５〜２５０ｍＪ／ｃｍ²となる。このレーザパル
ス出力は、今後も効率向上が期待できる。また、１ショ
ット当りのレーザパルス幅は１０〜１００ｎｓ程度であ
る。このレーザパルスは、ビーム整形モジュール１２を
通過し、任意に拡大され並行光線１５に整形される。そ
の後、マスク１３を使用して、所定の通過光線１０に並
行光線１５を加工する。また、僅かに光線の損失１７も
生じる。通過光線１０は、レンズ１４により縮小倍率Ｍ
に従って収束光線１８となり、加工対象物１９上にマス
ク１３の投影像２０を結ぶ。縮小倍率Ｍは、加工対象物
１９の材料により決定される。すなわち、Ｍ＝２〜３と
すると、投影像２０上でのエネルギー密度は増加し、例
えば約１Ｊ／ｃｍ²が達成でき、ポリエステルやポリイ
ミドの加工に適するエネルギー密度となる。また、Ｍ＝
１０とすると、更にエネルギー密度は増加し、約１０〜
２０Ｊ／ｃｍ²が可能となり、ガラスや金属の加工に適
するエネルギー密度となる。

【００１４】以上説明したように、数百ｍＪ〜数十Ｊ／
ｃｍ²のエネルギー密度が光学系の工夫で任意に実現で
きる利点があり、１０〜１００ｎｓ程度のパルス幅とし
て瞬間的に加工対象物１９上に照射するため、対象物１
９は投影像２０の場所において、レーザの近紫外線光線
との急激な光化学的相互反応により、構成する物質を爆
発的に分解し、化学結合を切断する。更に、化学結合が
切断されて生成した微細粒子は、その部分から急激に飛
散する。一般にこのような現象をアブラティブホト デ
コンポジション（Ablative photo decomposition）現
象、簡単にはアブレーション現象という。この原理につ
いては現在基礎研究が進行中であるが、プリント基板上
の絶縁膜へのコンタクトホールあけなど有機化合物の加
工に応用されはじめている。

【００１５】しかし、アブレーション現象そのものは短
時間の反応であるが、材料によっては、熱的影響が存在
することがわかった。すなわち、ほとんどの金属膜単体
のアブレーションでは、有機物の場合と異なり熱的過程
である溶解が主な過程であった。このため金属単体をア
ブレーションする場合には加工部エッジが溶解または粒
状になり、微細パターンの形成は困難であった。これ
は、金属の熱伝導度が高いことによるものと推定され
る。本発明は、金属薄膜上にあらかじめレジストパター
ンを形成し、その後レーザを照射することによって所定
パターンを得るという手段により上記問題点を解決する
ものである。

【００１６】

【作用】前述の如く、金属薄膜上にレジストパターン１
ａを残すことで、レジストが、レーザによる熱的影響の
拡散を防ぐ作用をする。すなわち、レジストパターン１
ａ部分の下では金属薄膜の熱伝導度が局部的に下がり、
溶解等の熱的影響を受けにくくなり、加工したい部分だ
けの金属がアブレーションされる。この結果、レジスト
パターン１ａを残すことで、レジストパターン１ａに忠
実な金属薄膜のパターン２ａがアブレーションにより形
成可能となる。

【００１７】エキシマレーザによるアブレーションを利
用すると、多層膜のパターン加工も可能である。

【００１８】アブレーション現象は短時間の反応であ
り、後処理工程を省略することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例につき説明する。

【００２０】（実施例１）現在、エキシマレーザ発振機
１１として市販されているものは、レーザ媒体として、
クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、またはアルゴ
ン（Ａｒ）等の希ガス、ならびにフッ素（Ｆ）、塩素
（Ｃｌ）等のハロゲンガスを用いており、これらのガス
の組合せにより発振波長を近紫外線域にて任意に選定す
ることができる。本実施例では、主にＫｒＦの組合せに
よる２４８ｎｍ波長およびＸｅＣｌの組合せによる３０
８ｎｍ波長を使用したが、ＡｒＦの組合せによる１９３
ｎｍ波長を使用することも可能である。

【００２１】以下に本実施例について、図１により製造
工程フローの例を説明する。

【００２２】まず、透明基板３上に金属薄膜２を成膜
し、ホトレジスト１を塗布し加熱乾燥後、露光装置によ
りレジスト１上にマスクパターンを結像する。次に、現
像液によりエッチングすべき部分のレジストを取り除
き、所定のパターン１ａを形成する。ここまでは通常の
ホトリソグラフィ技術と同じである。従来は、この後ウ
ェットまたはドライのエッチングを行っていたが、本発
明ではエキシマレーザを全面に照射することにより、ア
ブレーション現象を利用して、パターン形成された薄膜
２ａを得る。この際、所定の金属薄膜パターン２ａを高
精度で形成するためには、アブレーション現象によるエ
ッチング時間中に少なくとも、金属薄膜２に接触するパ
ターン１ａの下部がアブレーションでパターン変形され
にくいように、レジスト材料および照射エネルギ密度を
設定すること好ましいことが分かった。このため、第一
の実現手段としては、アブレーションにより、エッチン
グされにくいレジストを使用し、前記ホトレジスト１の
材料に対するアブレーション量／ショットが、前記金属
薄膜２に対するアブレーション量／ショットより十分小
さくなるように、材料の組合せおよび照射エネルギ密度
を設定する方法がある。この場合は、レジスト１の膜厚
は、アブレーション加工中に変形しない範囲で、十分に
薄くでき、高精度なレジストパターン１ａを形成でき
る。第二の実現手段としては、レジスト１の膜厚を十分
厚くし、エキシマレーザ照射中にアブレーションされる
深さ以上の膜厚とし、レジストパターン１ａの下部では
ほとんどパターン変形が生じないようにする。図１にお
ける（ｄ）工程には、例として、第二の実現手段に対応
した工程を示す。すなわち、レジストパターン１ａは、
膜厚が十分厚く、アブレーション加工後では、その上部
分がエッチングされ薄くなるが、その下部分は、エキシ
マレーザが平行光線となって、透明基板３にほぼ垂直に
入射するため、ほとんど変形されずに元のパターン形状
を保存したパターン１ｃとなる。最後に、残ったレジス
ト膜１ｃの剥離は、通常の剥離液によって取り除く。

【００２３】加工に必要なショット数は、少ないほうが
工程時間短縮となるが、エキシマレーザのパルス幅は非
常に短いため、複数回のショットで同一個所のパターン
加工をしたほうが高精度なパターンが得られる。例え
ば、１ショツト当り、０．１μｍ以下の比較的小さい照
射エネルギー密度の加工により、レジストパターン１ａ
にほとんど変形を生じることが無くなり、正確に金属薄
膜２のパターン２ａが形成できる。このように、高精度
な深さ方向のエッチング加工制御ができることもエキシ
マレーザ加工の利点であり、図１に示した製造工程フロ
ーは、金属薄膜だけでなく、アクティブ・マトリクス方
式液晶表示素子の各構成層に適用でき、従来ドライエッ
チングで加工していた非晶質Ｓｉやゲート絶縁膜ＧＩ等
の加工にも代替技術として使用可能である。

【００２４】実際に、ガラス基板上のクロム（Ｃｒ）薄
膜エッチングに応用した場合を説明する。Ｃｒ薄膜は、
アクティブ・マトリクス方式液晶表示素子のゲート電極
ＧＴ，ゲートラインＧＬやブラックマトリクスＢＭ等に
使用されている。

【００２５】まず、ガラス基板上に１３００Å程度のＣ
ｒ薄膜をスパッタリングにより成膜する。次にホトレジ
ストを塗布し、加熱乾燥する。ホトレジストには紫外光
が照射した部分が現像液に溶解するポジ型と、現像液に
溶けなくなるネガ型がある。通常のホトリソグラフィ工
程では、剥離の容易さや高精度のパターンが得られると
いった特徴から、ポジ型レジストが使用されている。エ
キシマレーザを利用したプロセスにおいてもどちらのタ
イプのレジストも使用することが可能である。本実施例
では、ポジ型レジストであるＯＦＰＲ−８００（東京応
化製）を約２μｍの厚さで塗布した。この他、ＡＺ−１
３５０Ｊ（ヘキストジャパン製）を使用することもでき
る。これらのポジ型レジストは、フェノールノボラック
樹脂とナフトキノンジアジドにて構成されるもので、光
に反応して次式に示す反応式にて分解（デコンポジショ
ンDecomposition）し、アルカリ溶剤にて現像される。

【００２６】

【化１】

【００２７】このフェノールノボラック樹脂とナフトキ
ノンジアジドにて構成されるレジストは、アブレーショ
ンを開始する照射エネルギーの閾値は、通常の金属に比
べ低いため、高精度のパターンを形成するには、図１
（ｄ）工程において説明したように、膜厚を約２μｍと
厚くした。更に、フェノールノボラック樹脂を主体とし
た前記レジストを使用すると、エキシマレーザ光による
金属膜のエッチングの際に、熱的な効果により、架橋反
応がレジストのパターン周辺部で起こり、レジストパタ
ーンの変形を防ぐことができることが分かった。このよ
うに、熱により架橋する構造を有するレジストを使用す
ると、アブレーションを開始する照射エネルギー閾値が
架橋によって増加するため、パターンの高精度形成に有
利となることが分かった。

【００２８】レジスト材料としては、アブレーションに
よりエッチングされにくいアクリル系のＰＭＭＡ（ＯＣ
Ｇ製）レジストを使用することもできるが、金属膜のエ
ッチングの際の熱により軟化しやすいことが分かり、フ
ェノールノボラック樹脂を主体とした前記レジストがよ
り好ましいことが分かった。

【００２９】次に、ホトマスク４を通して紫外線５を照
射することで、レジスト１上にパターンを結像させ、そ
の後、弱アルカリ性の現像液に浸し、ホトレジストのパ
ターン１ａを形成する。

【００３０】さらに、レジストパターン１ａの形成方法
にも、エキシマレーザ６によるアブレーションを利用す
ることも可能である。この場合、レジスト材料として
は、アブレーションによりエッチングされにくいアクリ
ル系のＰＭＭＡ（ＯＣＧ製）レジストを使用することが
できるが、通常のホトレジストである必要はなく、下地
薄膜２との選択性やレジストとしての加工性が高い材料
であれば良い。ただし、この条件を満たすレジスト１
は、同じ条件でレーザを照射した場合に、下地薄膜２よ
りもアブレーションされにくい材料となるため、下地薄
膜２をアブレーションする場合よりも高い照射エネルギ
で加工する必要がある。

【００３１】次に、Ｃｒ膜上にホトレジストパターン１
ａが形成された状態で、全面にエキシマレーザ６を照射
する。このときのエキシマレーザの照射条件は、波長２
４８ｎｍ、照射エネルギ３００ｍＪ／ｃｍ²とした。波
長２４８ｎｍのエキシマレーザによりＣｒ薄膜がアブレ
ーションされる閾値は、約７０ｍＪ／ｃｍ²である。前
記レジストの閾値は、この値よりも小さい場合が多い
が、膜厚はＣｒ薄膜に比べ十分厚いためレジストパター
ンに忠実なパターン形成が可能である。

【００３２】そして、最後に残ったフォトレジストを通
常の剥離液を使用して除去することで、Ｃｒ薄膜のパタ
ーン形成は完了する。図４に透明基板３上に形成された
ブラックマトリクスＢＭのパターン例を示す。高精度で
パターン加工できており、エキシマレーザ照射によるＣ
ｒ薄膜のアブレーションが、エッチング液等によるエッ
チングに置換できた。同様に、ホトレジストパターン１
ａをクロム（Ｃｒ）薄膜と酸化クロム薄膜の多層膜上に
形成し、エキシマレーザのエッチングにて、低反射のブ
ラックマトリクスＢＭのパターンを形成することもでき
る。

【００３３】なお、照射エネルギ密度の制御は、図１０
で示した光学システムの倍率調整やエキシマレーザ自体
の出力を調整することで可能である。

【００３４】図６に本実施例を大画面液晶表示素子に適
用する場合のエキシマレーザ光学系について記載する。
図１０との違いは、マスク１３の替わりに単に開口窓が
あいたスリット１３ａを配置しており、平行光線９はこ
のスリット１３ａを通過し、照射エリア全面でほぼ均一
なエネルギー密度の平行光線１０となる。この際、所定
のパターンは、既にレジスト上にパターン１ａが形成さ
れている。また、図１０に示した光線の損失１７も少な
くなり、レンズ１４での吸収もないため、効率良くレー
ザ光線１０をパターン１ａ上に照射できる。また、レン
ズ１４が介在しないため、縮小倍率Ｍ＝１となり、大面
積加工、例えば１００ｃｍ²以上の加工が固定位置にて
可能となる。基板３は高精度のＸ−Ｙステーション上に
固定し、レーザの加工と同期してステーションを駆動
し、レーザ光線は基板全面を走査する。また、必要に応
じ、レンズ１４を介して、光線を収束させ、任意のエネ
ルギー密度を設定することができる。

【００３５】（実施例２）各材料の固有特性であるアブ
レーション量／ショットと照射エネルギ密度との関係を
利用し、各種の材料の加工が可能であり、しかも多層膜
のエッチング加工も実現出来る。その製造工程フローの
例を図２に示す。

【００３６】エキシマレーザ６を全面に照射することに
より、アブレーション現象を利用して、多層膜のパター
ンを形成する手段である。すなわち、透明基板３上に、
多層膜の例として２層からなる下層部の薄膜８および上
層部の薄膜７を成膜した後、ホトレジスト１を塗布し加
熱乾燥する。次に、露光装置によりレジスト１上にマス
クパターンを結像する。次に、現像液によりエッチング
すべき部分のレジストを取り除き、所定のレジストパタ
ーン１ａを形成する。ここまでは通常のホトリソグラフ
ィ技術と同じである。従来は、次工程として、ウェット
またはドライのエッチングを行っていた。すなわち、各
層に対応してウェットのエッチング液やドライのエッチ
ングガスを変更する必要が生じた。 本発明では、エキ
シマレーザを全面に照射することにより、アブレーショ
ン現象を利用して、多層膜のパターンを形成する。レジ
スト１ａは、アブレーション加工中にパターン１ｂ及び
パターン１ｃと変形していくが、金属薄膜７に接するパ
ターン１ｃの下部分は、ほとんど変形されずに元のパタ
ーン形状を保存している。

【００３７】上層部の薄膜７と下層部の薄膜８の材料の
組合せとしては、１ショット当たりのアブレーション量
と照射エネルギ密度との関係に材料固有の特性があるこ
とに着目し、決定することが好ましい。特に、上層部の
薄膜７と下層部の薄膜８とでアブレーション量／ショツ
トが大きく異なる場合は、以下に説明する関係から材料
の組合せが必要となる。図３に材料固有の特性例を示す
が、エキシマレーザ波長λ＝２４８ｎｍの条件では、下
層部の薄膜８は、特性３３に従い、上層部の薄膜７は、
特性３２に従う組合せとする。この場合、アブレーショ
ンを開始する照射エネルギ密度の閾値は、各々２３及び
２５であり、材料の選定の一つの目安となる。この２層
膜７，８の材料を組合せたものでは、適切な照射エネル
ギ密度Ｅ１のレーザ光線を照射することで、アブレーシ
ョン量／ショットは、上層部の薄膜７に対する量Ａ２が
下層部の薄膜８対する量Ａ４より大きくなる。言い替え
ると、多層膜の表面側から基板側に向かって、各層のア
ブレーション量／ショット量が小さくなっているため、
上層部の薄膜７から順番に下層部の薄膜８へとエッチン
グが進行し、最終パターン７ｂ，８ｂとして、そのパタ
ーン周辺部の断面形状を突起や段差を生じることなく、
より滑らかに加工できる。緩やかなテーパ状のパターン
７ｂ，８ｂも形成できることになる。最後に残ったレジ
スト膜１ｃの剥離は、通常の剥離液によって取り除く。

【００３８】また、アブレーション量／ショットと照射
エネルギ密度との関係は、材料固有の特性であるが、同
一照射エネルギ密度でも、使用するエキシマレーザの波
長により、前記関係が異なる。一般に、レーザの波長が
小さくなるに従い、物質の光吸収が効率良く行われ、ア
ブレーション現象が加速される。図３に例として、レー
ザの波長λ＝３０８ｎｍの場合を示す。すなわち、下層
部の薄膜８は、特性３１に従い、上層部の薄膜７は、特
性３０に従うような組合せとする。この場合、アブレー
ションを開始する照射エネルギ密度の閾値は、各々２
２、２４であり、材料の選定の一つの目安となる。λ＝
２４８ｎｍに比べ、アブレーション量／ショットは低下
するが、照射エネルギ密度Ｅ２において、上層部の薄膜
７に対する量Ａ１が下層部の薄膜８対する量Ａ３より大
きい関係が成立しているため、この場合も、パターン周
辺部の断面形状を滑らかに加工をすることができる。

【００３９】このように、レーザの波長によっても、ア
ブレーション現象が異なるので、レジスト及び加工され
る薄膜材料の組合せにより、適当な波長を選定する必要
がある。

【００４０】実際に、アクティブ・マトリクス方式液晶
表示素子のゲート電極ＧＴ、ゲートラインＧＬのパター
ン形成に応用した場合を説明する。図５に示す断面図
は、図８中におけるＬ２−Ｌ２切断面における断面構造
につき、本発明を適用した例を記載したものである。

【００４１】図５（ａ）は、実施例１に記載した方法に
より、単層の第２導電膜ｇ２からゲートラインＧＬを透
明基板ＳＵＢ１上の酸化シリコン膜ＳＩＯ上に形成した
ものの断面図である。材料としては、パターン加工精度
が良いクロム（Ｃｒ）薄膜を使用した。あるいはタンタ
ル（Ｔａ）やアルミニウム合金であるＡｌ−Ｐｄ等の低
抵抗材料を使用し、パターン形成後、陽極化成膜ＡＯＦ
を形成することもできる。この場合は、ゲートは、図９
に示すように陽極化成膜ＡＯＦと窒化Ｓｉ絶縁膜ＧＩの
２層構造となる。Ｎ（＋）型非晶質Ｓｉ膜、ｉ層半導体
ＡＳは、本実施例では、従来と同様に、ドライエッチン
グガスＳＦ₆，ＣＣｌ₄を使用してパターン形成したが、
エキシマレーザ加工でもパターン形成できる。

【００４２】図５（ｂ）には、さらに大画面液晶表示素
子に必要となる多層膜のパターン形成につき本発明を適
用した場合の断面図を示す。大画面液晶表示素子では、
ゲートラインの長さが長くなるため、ゲートラインの抵
抗が高くなる傾向があり、ゲート波形の歪が生じたり、
パターン断線の発生がより多くなる。このため、低抵抗
率の金属とパターン加工精度の良い金属で２層ゲート構
造をとる例が多い。本実施例では、図２に記載の技術を
適用し、ゲートラインＧＬを多層膜で構成して、パター
ン周辺部の断面形状を緩やかな傾斜をもつように加工し
た。すなわち、下部層膜の第２導電層ｇ２として、アル
ミニウムＡｌ金属やその合金Ａｌ−ＳｉあるいはＡｌ−
Ｐｄ、Ａｌ−Ｔａ等の薄膜をスパッタリングにより成膜
する。抵抗率の低い銅Ｃｕ等も使用可能である。その上
に第１導電層ｇ１として、クロム（Ｃｒ）薄膜をスパッ
タリングにて成膜し、その後、レジストパターン１ａを
ホトリソグラフィーにて形成後、エキシマレーザ照射に
てエッチングを行った。このときのエキシマレーザの照
射条件は、波長２４８ｎｍ、照射エネルギ４００ｍＪ／
ｃｍ²とした。波長２４８ｎｍのエキシマレーザによ
り、抵抗率の低いアルミニウム金属やその合金がアブレ
ーションされる閾値は、２００ｍＪ／ｃｍ²以上であ
る。前記した如く、Ｃｒ金属の閾値は、この値よりも小
さく、図２に記載の製造方法を適用して高精度の多層膜
パターンの形成ができることが分かった。

【００４３】以上、説明した実施例にはエキシマレーザ
を用いた場合について記載したが、本願発明の要旨を逸
脱しない範囲で他のレーザを用いてもよいことは当然で
ある。

【００４４】

【発明の効果】これまでエッチングに必要であったエッ
チング薬液、エッチングガス、洗浄用の水等が不要とな
り、エッチング工程が簡略化できる。また、製造装置の
共通化が可能となり、大幅な製造コスト低減が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるエキシマレーザによるアブレー
ション現象を薄膜のエッチングに利用した場合の製造工
程フローチャートである。

【図２】本発明におけるエキシマレーザによるアブレー
ション現象を多層膜のエッチングに利用した場合の製造
工程フローチャートである。

【図３】１ショット当たりのアブレーション量とエキシ
マレーザの照射エネルギ密度との関係を示している材料
特性図である。

【図４】本発明の実施例で、ブラックマトリクスＢＭの
パターンを示す平面図である。

【図５】本発明の実施例で、アクティブ・マトリクス方
式液晶表示素子のゲートラインＧＬとデータラインＤＬ
との交差部分の縦構造を示す断面図である。

【図６】大画面液晶表示素子の薄膜パターン形成に、本
発明のエキシマレーザ加工を適用する場合の装置構成図
の一例である。

【図７】従来のアクティブ・マトリクス方式液晶表示素
子の製造で利用されているホトリソグラフィ技術の製造
工程フローチャートである。

【図８】従来のアクティブ・マトリクス方式液晶表示素
子の一画素とその周辺を示す要部平面図である。

【図９】図８のＬ１−Ｌ１切断線における一画素とその
周辺を示す断面図である。

【図１０】従来のエキシマレーザ加工装置の構成図の一
例である。

【符号の説明】

１：ホトレジスト、 １ａ：パターン形成されたホトレジスト ２：薄膜、 ２ａ：パターン形成された薄膜、 ３：透明基板、 ４：ホトマスク、 ５：紫外線、 ６：エキシマレーザ光、 ７：上層部の薄膜、 ８：下層部の薄膜 Ａ１：レーザ波長３０８ｎｍに対する上層部の薄膜７に
対するアブレーション量／ショット Ａ２：レーザ波長２４８ｎｍに対する上層部の薄膜７に
対するアブレーション量／ショット Ａ３：レーザ波長３０８ｎｍに対する下層部の薄膜８に
対するアブレーション量／ショット Ａ４：レーザ波長２４８ｎｍに対する下層部の薄膜８に
対するアブレーション量／ショット Ｅ１：レーザ波長２４８ｎｍに対する照射エネルギ密度 Ｅ２：レーザ波長３０８ｎｍに対する照射エネルギ密
度。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 1/08 Ｂ Ｈ０１Ｌ 21/3213 29/786 21/336

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄膜を透明基板上に成膜した後、前記薄膜
   上に所定のレジストパターンを形成し、前記薄膜及びレ
   ジストパターンの上方から、レーザを照射することによ
   りエッチングし、所定の薄膜のパターンを形成すること
   を特徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】前記レーザがエキシマレーザであることを
   特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】前記レジストパターンをホトリソグラフィ
   技術によりパターン形成したことを特徴とする請求項１
   あるいは請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】前記レジストパターンをエキシマレーザ照
   射によりパターン形成したことを特徴とする請求項１あ
   るいは請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
5. 【請求項５】前記レジストがフェノールノボラック樹脂
   とナフトキノンジアジドにて構成されるポジ型レジスト
   からなることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に
   記載の液晶表示素子の製造方法。
6. 【請求項６】前記薄膜が多層膜からなることを特徴とす
   る請求項１あるいは請求項２に記載の液晶表示素子の製
   造方法。