JPH09185045A - 液晶素子の製造方法 - Google Patents

液晶素子の製造方法

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JPH09185045A
JPH09185045A JP7344057A JP34405795A JPH09185045A JP H09185045 A JPH09185045 A JP H09185045A JP 7344057 A JP7344057 A JP 7344057A JP 34405795 A JP34405795 A JP 34405795A JP H09185045 A JPH09185045 A JP H09185045A
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ito film
crystal element
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film
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Katsushi Danjiyou
桂志 檀上
Yuichi Masaki
裕一 正木
Yoshiaki Suzuki
良明 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ITO膜からなる透明電極のパタンニング時に
用いるエッチング液によって、平坦化層の剥れやマイク
ロラックの発生を防止する。 【解決手段】平坦化層4上にアモルファス成分を含むI
TO膜5を成膜してフォトレジストを塗布し、弱酸のエ
ッチング液を用いパタンニングすることにより、平坦化
層4の剥れやマイクロラックの発生が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子の製造方
法に係り、特にITO膜からなる透明電極をエッチング
処理する工程を有する液晶素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】TN(Twisted Nematic )やSTN(Su
per Twisted Nematic )型等の液晶素子では、従来よ
り、その透明電極としてITO(Indium Tin Oxide)膜
が一般に用いられている。
【0003】ITO膜は結晶性が高く、X線回折におい
て、222面あるいは400面にピークを有することが
知られている。このように、透明電極には、蒸着・スパ
ッタに関係なく高い透明性と低いシート抵抗が要求され
るため、結晶性の高いITO膜が広く用いられている。
【0004】そして、ITO膜からなる透明電極をパタ
ーニングするエッチング処理工程において、従来は、塩
酸−塩化第二鉄系、臭化水素酸系、ヨウ化水素酸系等の
強酸のエッチング液が一般的に用いられている。
【0005】また、不均一なエッチングを防止するため
に、塩化第二鉄を混合したヨウ化水素酸のエッチング液
も用いられるが、いずれも強酸の部類に属するものであ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したI
TO膜からなる透明電極のパターンを、樹脂材からなる
カラーフィルタとその上に配した平坦化層で構成される
カラーフィルタ基板上に形成する場合、上述したITO
膜のエッチング液に含まれる塩素イオン・臭素イオンは
容易に樹脂材からなる平坦化層を通過し、透明電極(I
TO膜)、カラーフィルタ、平坦化層が形成されたガラ
ス基板に含まれるNaとの塩をつくる。
【0007】また、上述した強酸の塩酸−塩化第二鉄系
(pH:−1.52〜−1.22)、臭化水素酸系(p
H:−1.58〜−1.28)、ヨウ化水素酸(57w
t%で、pH:−1.58〜−1.28)、ヨウ化水素
酸−塩化第二鉄系(pH:−1.39〜−1.09)等
のエッチング液は、平坦化層に微量添加されている金属
成分と反応して、図3に示すように、液晶素子のカラー
フィルタ10上に形成される平坦化層11に剥れ部分1
2やマイクロラック13の発生を誘発する。尚、図中、
14はガラス基板、15はブラックマトリックス、16
はITO膜からなる透明電極である。また、上述したエ
ッチング液のpHは、エッチング液を100倍に希釈し
た試料をpHメータで実測したpH値から2を引いた値
である。このように、ITO膜からなる透明電極16を
パターニングするエッチング液によって平坦化層11に
剥れ部分12やマイクロラック13が発生すると、平坦
化層12の密着強度の低下、後工程での加熱により広範
囲で平坦化層11が剥れるなどの欠陥が発生するという
問題があった。
【0008】そこで、本発明は、平坦化層に剥れやマイ
クロラックを発生させることなく透明電極(ITO膜)
を形成することができる液晶素子の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、液晶がその間に注入される対
向する一対の基板の少なくとも一方に、カラーフィルタ
と、該カラーフィルタの表面を平坦化する平坦化層と、
ITO膜からなる透明電極とを形成する工程を少なくと
も有する液晶素子の製造方法において、前記平坦化層上
にアモルファス成分を含む前記ITO膜を成膜してフォ
トレジストを塗布し、弱酸のエッチング液を用いてエッ
チング処理して前記透明電極をパターニングすることを
特徴としている。
【0010】また、前記ITO膜は、該ITO膜の膜厚
をd(μm)、前記ITO膜の222面のピーク強度を
1 、3°入射のX線回折による標準物質Siパウダー
の111面のピーク強度をH2 とすると、1/d×(H
1 /H2 )≦1/5を満足する結晶性の低いITO膜で
あることを特徴としている。
【0011】上述したアモルファス成分を含むITO膜
は、その222面のピーク強度H1が低い程、アモルフ
ァス性が高くなる。ただし、アモルファス成分を含むI
TO膜の222面のピーク強度H1 はX線回折の分析感
度と、その膜厚によっても値が変わるので、標準物質S
iパウダーの111面のピーク強度H2 と、アモルファ
ス成分を含むITO膜の膜厚dで規格化した値でアモル
ファス性を数値化(1/d×(H1 /H2 )≦1/5)
した。
【0012】また、1/d×(H1 /H2 )が1/5よ
り大きくなると、上述したITO膜に結晶部分が存在す
ることにより、この“1/5”の値は、弱酸のエッチン
グ液でエッチング処理しても残渣を発生する上限値を示
す。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。
【0014】図1は、第1の実施の形態に係る液晶素子
の基板を示す概略断面図である。この図に示すように、
1は強誘電性を示すカイラルスメクチック液晶(図示省
略)を挟持する一対のガラス基板(図では一方の基板だ
けを示している)、2は遮光層であるブラックマトリッ
クス、3はカラーフィルタ、4は平坦化層(オーバーコ
ート)、5は透明電極(ITO膜)である。
【0015】カラーフィルタ3は、赤(R),緑
(G),青(B),白(W)の各画素で構成されてお
り、一対のガラス基板1間に印加される電圧の制御によ
り加色混合してカラー表示を行う。
【0016】平坦化層4は、カラーフィルタ3を覆うよ
うにして形成され、カラーフィルタ3の保護、及びカラ
ーフィルタ3の平坦性を確保している。
【0017】透明電極(ITO膜)5は、結晶性が低く
なるようにアモルファス成分を含んでおり、平坦化層4
上にパターニングされている(詳細は後述する)。
【0018】また、上述したガラス基板1の透明電極
(ITO膜)5上には、絶縁膜(図示省略)、配向膜
(図示省略)等が形成され、この一対のガラス基板1を
貼り合せて強誘電性を示すカイラルスメクチック液晶
(図示省略)を注入することにより、カラー表示可能な
液晶素子が作製される。尚、他方のガラス基板には、ブ
ラックマトリックス、カラーフィルタ、平坦化層は形成
されていない。
【0019】次に、上述した液晶素子の製造方法を、図
2(a)〜(e)を参照して説明する。
【0020】先ず、ガラス基板(厚さが1.1mm)1
の表面に金属膜(Mo膜)を、例えばスパッタリング法
により1000Å程度の膜厚で形成し、この金属膜(M
o膜)をフォトリソ法によって、ブラックマトリックス
2としてパターニングする。そして、このブラックマト
リックス2上に感光性着色樹脂を塗布し、フォトリソ法
により赤(R),緑(G),青(B),白(W)の各画
素で構成されるカラーフィルタ3を1.5μm程度の膜
厚で形成する(図2(a)参照)。
【0021】そして、カラーフィルタ3上に、例えばポ
リビニルシロキサンからなる平坦化層4をスピンコート
法によって1.5μm程度の膜厚で塗布してカラーフィ
ルタ基板とする(図2(b)参照)。
【0022】そして、このカラーフィルタ基板である平
坦化層4上に、透明電極となるアモルファス成分を含む
ITO膜5を、スパッタリング法により700Å程度の
膜厚で形成する(図2(c)参照)。
【0023】この時のITO膜5の成膜条件は、例えば
基板温度:30℃、圧力:3mTorr、O2 流量:3sc
cm、Ar流量:200sccm、パワー:0.57k
w、搬送速度:500mm/minであり、スパッタ装
置には、日電アネルバ製のILC705を用いた。
【0024】そして、このITO膜5上に、フォトレジ
ストを塗布し、露光、現像を通して膜厚が2μm程度の
フォトレジストパターン6を形成する(図2(d)参
照)。そして、フォトレジストパターン6が形成された
ITO膜5を弱酸のエッチング液でエッチングし、その
後、フォトレジストパターン6を剥離してITO膜から
なる透明電極7をパターニングする(図2(e)参
照)。
【0025】この時、ITO膜5のエッチングに用いた
弱酸のエッチング液は、pH(エッチング液を100倍
に希釈した試料をpHメータで実測したpH値から2を
引いた値)が−1.1より高く、本実施の形態では−
1.0の希釈ヨウ化水素酸(混合容積比は、HI(57
wt%):H2 O=60:40〜10:90が好まし
く、本実施の形態では50:50とした)で、液温25
℃でのエッチングレートは、10〜30Å/secが好
ましく、本実施の形態では5Å/secで行った。尚、
上述したエッチング液の希釈ヨウ化水素酸は、樹脂膜で
ある平坦化層4を通過しやすい塩素イオンや臭素イオン
を含んでいない。
【0026】また、この時のエッチング時間として、適
正なエッチング時間の約2倍のオーバーエッチングを行
ったところ、ITO膜5のサイドエッジ量は小さく、各
ITO膜5の画素間の間隔(10μm程度)に対して、
1μm程度であった。
【0027】そして、この透明電極7上に絶縁膜(図示
省略)、配向膜(図示省略)等を形成し、同様の処理を
施した他方のガラス基板(カラーフィルタ等は備えてい
ない)と対向して貼り合せて液晶(図示省略)を注入す
ることにより、カラー表示可能な液晶素子が得られる。
尚、注入する液晶として、例えばネマチック液晶、スマ
クチック液晶、カイラルスマクチック液晶(特に、強誘
電性を示す液晶)等の種々の液晶表示モードに適用され
る液晶材料を用いることができる。また、透明電極7の
パターンを、このパターン形成以後の工程において、必
要に応じてアニーリング処理方向、透過性等の特性を最
適な状態とすることができる。
【0028】このように、本実施の形態では、スパッタ
時に基板温度を下げ、ガス圧力を低下させた高真空で、
さらにO2 流量を下げることにより、アモルファス成分
を含むITO膜5が成膜される。そして、アモルファス
成分を含むITO膜5のエッチング処理時に、エッチン
グ液に水で希釈した弱酸のヨウ化水素酸を用いることに
より、平坦化層4に微量添加されている金属成分と反応
することもないので、平坦化層4の剥れやマイクロラッ
クの発生を防止することができる。
【0029】また、本実施の形態に係る液晶素子のアモ
ルファス成分を含むITO膜5は、結晶性のITO膜に
比べて表面が滑らかなので平坦性に優れ、液晶に対する
配向性の制御が向上する。
【0030】次に、第2の実施の形態に係る液晶素子の
製造方法について説明する。
【0031】本実施の形態は、上述した第1の実施の形
態でのブラックマトリックス2、カラーフィルタ3、平
坦化層4の形成工程(図2(a),(b))までは同様
である。
【0032】そして、図2(c)に示したように、平坦
化層4上にアモルファス成分を含むITO膜5を、例え
ば基板温度:30℃、圧力:2mTorr、O2 流量:2s
ccm、Ar流量:200sccm、パワー:0.75
kw、搬送速度:500mm/minの成膜条件でスパ
ッタ法により700Å程度の膜厚で形成した。尚、スパ
ッタ装置には、日電アネルバ製のILC705を用い
た。
【0033】この時、3°入射のX線回折において、標
準物質Siパウダー〈111面〉のピーク強度が600
00cpsを示す際、上述したアモルファス成分を含む
ITO膜5は、1000〜2000cpsのハローピー
クを有し、ITO膜5〈222面〉のピーク強度は膜厚
に依存するが、膜厚が1000Åの場合に1000cp
s以下を示した。
【0034】よって、ITO膜5の膜厚をd(μm)、
ITO膜5の222面のピーク強度をH1 、3°入射の
X線回折による標準物質Siパウダーの111面のピー
ク強度をH2 とした時に、1/d×(H1 /H2 )≦1
/5の関係が満足されることにより、本実施の形態に係
るITO膜5は結晶性が低いものである。
【0035】次に、上述した第1の実施の形態と同様に
このITO膜5上に、フォトレジストを塗布し、露光、
現像を通して膜厚が2μm程度のフォトレジストパター
ン6を形成した後(図2(d)参照)、フォトレジスト
パターン6を剥離してITO膜5をパターニングする
(図2(e)参照)。
【0036】この時、ITO膜5のエッチングに用いた
酸は、PHが−1.0の希釈ヨウ化水素酸(混合容積比
は、HI(57wt%):H2 O=60:40〜10:
90が好ましく、本実施の形態では50:50とした)
で、液温25℃でのエッチングレートは、10〜30Å
/secが好ましく、本実施の形態では10Å/sec
で行った。
【0037】このように、本実施の形態においても、サ
イドエッジ量が1μm以下のITO膜5がパターニング
され、さらにアモルファス成分を含むITO膜5のエッ
チング液に水で希釈したヨウ化水素酸を用いることによ
り、平坦化層4の剥れやマイクロラック13の発生を防
止することができた。
【0038】尚、ヨウ化水素酸は高価であるが、本実施
の形態では希釈して使用することによって、製造コスト
の低減化を図ることができる。
【0039】また、ITO膜5のエッチングに用いる酸
に、シュウ酸(17wt%)を用い、液温45℃で8〜
11Å/secのエッチングレートで行うこともでき
る。
【0040】更に、上述したようなプロセスで得られた
ITO膜からなる透明電極を形成後、第1の実施の形態
と同様の工程を経て液晶素子が得られる。また、この際
必要に応じてITO膜からなる透明電極7のパターンに
対し、アニーリング処理を施すことができる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
平坦化層上にアモルファス成分を含むITO膜を成膜し
てフォトレジストを塗布し、弱酸のエッチング液を用い
てエッチング処理して透明電極をパターニングすること
により、この弱酸のエッチング液は平坦化層やカラーフ
ィルタに対してダメージを与えないので、平坦化層の剥
れやマイクロラックの発生が防止され、製造歩留まりの
向上を図ることができる。
【0042】また、透明電極のパターニングに弱酸のエ
ッチング液を用いることにより、製造装置に対する腐食
を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る液晶素子の基板を示
す概略断面図。
【図2】本発明の実施例に係る液晶素子の製造方法を説
明するための図で、(a)はブラックマトリックス、カ
ラーフィルタの形成工程を示す図、(b)は平坦化層の
形成工程を示す図、(c)はITO膜の形成工程を示す
図、(d)はフォトレジストパターンの形成工程を示す
図、(e)は透明電極の形成工程を示す図。
【図3】従来例に係る製造方法によって作成された液晶
素子の基板を示す図。
【符号の説明】
1 ガラス基板(基板) 2 ブラックマトリックス 3 カラーフィルタ 4 平坦化層 5 ITO膜 6 フォトレジストパターン 7 透明電極

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶がその間に注入される対向する一対
    の基板の少なくとも一方に、カラーフィルタと、該カラ
    ーフィルタの表面を平坦化する平坦化層と、ITO膜か
    らなる透明電極とを形成する工程を少なくとも有する液
    晶素子の製造方法において、 前記平坦化層上にアモルファス成分を含む前記ITO膜
    を成膜してフォトレジストを塗布し、弱酸のエッチング
    液を用いてエッチング処理して前記透明電極をパターニ
    ングする、 ことを特徴とする液晶素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記ITO膜は、該ITO膜の膜厚をd
    (μm)、前記ITO膜の222面のピーク強度をH
    1 、3°入射のX線回折による標準物質Siパウダーの
    111面のピーク強度をH2 とすると、 1/d×(H1 /H2 )≦1/5 を満足する結晶性の低いITO膜である、 請求項1記載の液晶素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記エッチング液は、pHが−1.1よ
    り高い希釈ヨウ化水素酸溶液である、 請求項1記載の液晶素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記カラーフィルタは、フォトリソ法に
    よって形成される、 請求項1記載の液晶素子の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記平坦化層は、スピンコート法によっ
    て形成される、 請求項1記載の液晶素子の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記ITO膜は、スパッタリング法によ
    って成膜される、 請求項1項記載の液晶素子の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記液晶は強誘電性液晶である、 請求項1項記載の液晶素子の製造方法。
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