JP2005251544A - パターンの形成方法、パターンの形成装置およびプラズマディスプレイ用部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン形成基板にパターン形成を行うに当たり、パターン形成基板上に異物発生を生ずることが少なく、歩留まり良くパターン形成することを実現するパターンの形成方法とパターン形成装置を提供すること。
【解決手段】以下の（ａ）〜（ｃ）の処理工程を有するパターンの形成方法において、（ｃ）の液体除去処理を行うゾーンに異物除去機構を設けて、異物除去を行いながらパターン形成を行うことを特徴とするパターンの形成方法。
（ａ）パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することにより、パターン形成に不要な部分を取除く現像処理、
（ｂ）前記現像処理の後、パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することにより、パターンを清浄する清浄処理、
（ｃ）エアナイフで前記処理（ａ）または／および（ｂ）で用いた液体を取り除く液体除去処理、
【選択図】図１

Description

本発明は、パターンの形成方法とパターンの形成装置に関し、更に詳しくは、例えばプラズマディスプレイ用部材として、ガラス基板等の基板上に、電極、誘電体、隔壁（リブ）あるいは蛍光体層などのパターンを形成するに際して、パターン形成基板上に異物発生を生ずることが少なく、歩留まり良くパターン形成することを実現するパターンの形成方法と形成装置に関し、さらに該パターン形成方法を用いたプラズマディスプレイ用部材の製造方法に関するものである。

従来、例えば、上述のようなパターン形成基板上に、電極、誘電体、隔壁（リブ）あるいは蛍光体層などのパターンを形成するに際しては、図２にプロセスの概要をモデル的に示したように、
（ａ）パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することにより、パターン形成に不要な部分を取除く現像処理工程、
（ｂ）該（ａ）の現像処理工程の後、パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することにより、パターンを清浄する清浄処理工程、
（ｃ）エアナイフで前記処理（ａ）または／および（ｂ）の処理工程で用いられた液体を取り除く液体除去処理工程、
からなるプロセスを採用して行うことが知られている。

図２において、１は基板、２は現像液、３と４は洗浄水、５はシャワー管、６はエアナイフ、７は搬送ローラーである。図２においては、現像処理（ａ）、清浄処理（ｂ）はそれぞれ、液体を噴出する態様で行うものを示しているが、該液体に基板を浸漬させて行うこと、あるいは噴出と浸漬を併用することによって処理してもよい。

現像処理工程（ａ）、清浄処理工程（ｂ）を経た基板は、（ｃ）の液体除去処理工程において、基板１にエアナイフ６から噴射される高圧空気流によって、基板１上に存在している処理液体が吹き飛ばされて除去され、さらに搬送ローラー７によって次の工程に搬送される。

従来は、このような工程でパターン形成がなされてきているが、（ｃ）の液体除去処理工程において用いられるエアナイフ６は、通常、基板の幅に対応した広い幅のスリット状の圧空噴射口を有するものであり、この圧空噴射口から噴射される空気が、清浄処理工程で除去されなかった現像工程で除去されたパターン形成用ペーストなどを水滴とともに巻き上げて、該液体除去処理工程（ｃ）の処理ゾーンを区画する装置内壁部、装置床面部などに該ペーストを付着させ、あるいは空気中を浮遊せしめ、それら付着物・浮遊物が存在すると、圧空の作用などによってパターン形成基板に再度付着するなどの事態が発生し、これが不良品の発生を招き、製品の歩留まりを低下させる要素となっていた。

このような問題は、エアナイフを用いて、その前工程で用いられた液体を除去するという工程を採用する場合に生ずるものであり、これを改善するために、エアナイフを作用させる位置よりも下流側において装置（槽）底部分に水を滞留する貯水部を設けておき、この貯水部で浮遊するペーストや水滴を捕捉して、パターン形成基板に再付着することを防止しようとする提案がされている（特許文献１）。

しかし、かかる貯水部を設けるという方法では、浮遊しているペーストや水滴が該貯水部に落下して捕捉されたときにのみ有効なものであり、貯水部に落下せず捕捉されることなく浮遊を続けているペーストや水滴に対しては有効な対策ではなかったものであり、また、側壁面に付着したペーストや水滴に対しても有効な対応策ではなかったものである。
特開２００３−１２４１８４号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、パターン形成基板にパターン形成を行うに当たり、（ｃ）の液体除去処理工程中において、パターン形成基板上に上述した再付着ということに起因する異物発生を生ずることが少なく、歩留まり良くパターン形成することを実現するパターンの形成方法と形成装置、さらに該パターン形成方法を用いたプラズマディスプレイ用部材の製造方法を提供することにある。

上述した目的を達成する本発明のパターンの形成方法は、以下の（１）のとおりの構成を有するものである。
（１）以下の（ａ）〜（ｃ）の処理工程を有するパターンの形成方法において、（ｃ）の液体除去処理を行うゾーンに異物除去機構を設けて、異物除去を行いながらパターン形成を行うことを特徴とするパターンの形成方法。
（ａ）パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することにより、パターン形成に不要な部分を取除く現像処理、
（ｂ）前記現像処理の後、パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することにより、パターンを清浄する清浄処理、
（ｃ）エアナイフで前記処理（ａ）または／および（ｂ）で用いた液体を取り除く液体除去処理、

本発明のかかるパターンの形成方法は、さらに、好ましくは、以下の(2) 〜(7) の具体的構成を有するものである。
（２）異物除去機構が、シャワーによる散水機構であることを特徴とする上記(1) 記載のパターン形成方法。
（３）シャワーによる散水機構が、液体除去処理（ｃ）ゾーンの装置内側壁および／または床面に向けたシャワーにより散水するものであることを特徴とする上記(1) または(2) 記載のパターン形成方法。
（４）異物除去機構が、パターン形成基板の直上に位置した排気機構を有することを特徴とする上記(1) 、(2) または(3) 記載のパターン形成方法。
（５）パターン形成基板の直上に位置した排気機構の排気管とパターン基板との間隔が、３００ｍｍ以内であることを特徴とする上記(4) 記載のパターン形成方法。
（６）パターンが、凹凸形態を含むパターンであることを特徴とする上記(1) 〜(5) のいずれかに記載のパターン形成方法。
（７）パターンが、マトリックス構造を有するパターンであることを特徴とする上記(1) 〜(6) のいずれかに記載のパターン形成方法。

また、本発明のプラズマディスプレイ用部材の製造方法は、以下の(7) 〜(12)の構成からなる。
（８）パターン形成工程を有してなるプラズマディスプレイ用部材の製造方法において、上記(1) 〜(7) のいずれかに記載のパターン形成方法を用いることを特徴とするプラズマディスプレイ用部材の製造方法。
（９）パターン形成工程が、電極の形成工程であることを特徴とする上記(8) 記載のプラズマディスプレイ用部材の製造方法。
（10）パターン形成工程が、リブの形成工程であることを特徴とする上記(8) 記載のプラズマディスプレイ用部材の製造方法。
（11）パターン形成工程が、蛍光体層の形成工程であることを特徴とする上記(8) 記載のプラズマディスプレイ用部材の製造方法。
（12）パターン形成工程が、ブラックマトリックスまたはブラックストライプの形成工程であることを特徴とする上記(8) 記載のプラズマディスプレイ用部材の製造方法。

また、本発明のパターンの形成装置は、以下の(13)の構成を有するものである。
（13）以下の（ａ）〜（ｃ）の処理工程を有するパターンの形成装置において、（ｃ）の液体除去処理ゾーンに異物除去機構が設けられてなることを特徴とするパターンの形成装置。
（ａ）パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することによりパターン形成に不要な部分を取除く現像処理、
（ｂ）前記現像処理の後、パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することによりパターンを清浄する清浄処理、
（ｃ）エアナイフで前記処理（ａ）または／および（ｂ）で用いた液体を取り除く液体除去処理、
（14）上記(1) 〜(7) のいずれかに記載のパターン形成方法を行うことを特徴とする上記(13) 記載のパターンの形成装置。

本発明によれば、（ａ）パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することにより、パターン形成に不要な部分を取除く現像処理、
（ｂ）前記現像処理の後、パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することにより、パターンを清浄する清浄処理、（ｃ）エアナイフで前記処理（ａ）または／および（ｂ）で用いた液体を取り除く液体除去処理、の少なくとも３つの処理を用いて、パターン形成基板にパターン形成を行うに際して、パターン形成基板上に異物発生を生ずることが少なく、歩留まり良くパターン形成することを実現するパターンの形成方法と形成装置が提供されるものである。

さらに、そのようなパターン形成基板上に異物発生を生ずることが少なく、歩留まり良くパターン形成することを実現するパターン形成方法を用いてなる、プラズマディスプレイ用部材の製造方法と製造装置を提供することができるものである。

特に、本発明の方法、装置は、パターンが凹凸形態を含むものであったり、あるいはパターンがマトリックス的構造を有していることにより、（ｂ）の清浄処理工程では完全な清浄化が難しく、（ｃ）のエアナイフを用いた液体除去処理工程まで、（ａ）処理で取り除かれたペーストが持ち込まれるようなパターン形成方法、装置に採用すれば、より顕著な改善効果を発揮できるものである。

このような観点から、特にプラズマディスプレイ用部材の製造に際してのパターン形成方法において、本発明の方法、装置は、顕著な効果を発揮する。

より具体的には、パターン形成工程が、電極の形成工程、リブ（隔壁）の形成工程、成工程が、蛍光体層の形成工程、あるいは、ブラックマトリックスまたはブラックストライプの形成工程である場合などで顕著な改善効果を発揮するものである。

本発明の方法は、異物除去機構として、特に限定されないが、シャワーによる散水機構を採用すれば、特に、効果が十分に高く、かつ装置の複雑化を招くことも少なく、コスト面でも有利なものである。

シャワーによる散水機構を設ける場合には、該（ｃ）工程が、本来、液体を除去するものであるので、該シャワーをパターン形成基板に対して直接的に作用させることは本来の趣旨ではなく、パターン形成基板を避けつつ、装置の内側壁部分や床面部分に対して該シャワーを作用させることによって本発明の所期の効果をより高く得ることができることとなる。

以下、更に詳しく本発明について、説明する。

図１は、本発明で採用する（ａ）の現像処理工程、（ｂ）の清浄処理工程、（ｃ）の液体除去処理工程の３工程を少なくとも有するパターン形成工程の概要をモデル的に示したものであり、特に、（ｃ）の液体除去処理工程において、異物除去機構の１実施態様例として散水用シャワーを用いたパターン形成工程の概要をモデル的に示したものである。

本発明の方法は、同図に示したように、（ｃ）の液体除去処理を行うゾーンに異物除去機構を設けて、異物除去を行いながらパターン形成を行うものである。

異物除去機構は、特に限定されるものではないが、例えば、前述したペーストや水滴などを巻き込んで排斥除去することができる液体流や気体流などで構成することができる。中でも、例えば、図１に示したような純水を散水することができる散水用シャワー１０などは好ましいものである。

散水用シャワーを用いる場合、（ｃ）の液体除去工程は、本来、パターン形成基板上などに存在する液体を除去する工程であるので、該基板に対し直接的に該シャワーを作用させることは好ましくなく、図１にモデル的に示したように、処理装置の側面内壁や内側床面に対してシャワーを作用させるのがよい。

また、散水用シャワーを設置する位置は、エアナイフで液体除去処理を行った後の位置では、同様の理由で好ましくなく、図１に示しているように、エアナイフ設置位置と同様の位置からその上流部にかけて設けるのが好ましい。

異物除去機構は、パターン形成を行っている間、連続して作用させることが好ましいが、断続的もしくは間歇的に作用させるものであってもよい。

また、異物除去機構は、複数の具体的異物除去機構を組合わて構成されたものであってもよく、例えば、図１に示したように、浮遊するペーストや水滴を積極的に吸引して、パターン形成装置外に排気をするような排気装置（吸引し排気する装置）を、純水の散水用シャワー装置と併用してもよい。その場合、排気装置の排気管９は、パターン形成基板の直上に位置させて設けることが良い。吸引して排気する作用が最も強く、本発明の所期の効果が期待できるからであり、その場合、本発明者らの各種知見によれば、排気管９の先端部とパターン形成基板の表面との間隔が３００ｍｍ以内であるように設置するのが効果的である。好ましくは、該間隔が５０〜２５０ｍｍの範囲内となるように排気管（排気装置）を設けるのが良い。あまり近づけると、エアナイフの本来の液体除去作用の邪魔にもなるからである。

なお、むろん、本発明方法における異物除去機構として、前述した排気装置だけを用いて気体流だけを用いた異物除去機構として作用させるようにしても良いものである。その場合、エアナイフを作用させていったん液体を除去したパターン形成基板を、再び水で濡らしてしまうといった不都合が発生することがほとんどないので、本発明の効果をそのまま得ることができる。

本発明において、パターン形成は、特に具体的に限定されるものではないが、パターン形成基板上に、電極やリブ、あるいは蛍光体層、ブラックマトリックスもしくはブラックストライプ等を形成させるようなプラズマディスプレイ用部材の製造工程で、所期の高い効果を得つつ実施できるものである。

プラズマディスプレイ用部材の製造において、本発明方法を実施する場合には、代表的には、（ａ）工程は、現像液体中に浸漬するか現像液を噴出することによってパターン形成に不必要な部分を取り除くことによる電極やリブなどの形成をする感光ペーストの現像工程、（ｂ）工程は、パターンが現像された（不要部分が除去された）ことにより不要物として発生した感光性ペーストを清浄液を用いて清浄化（除去）する工程からなるものであり、このように除去されるべき原材料が必然的に発生する処理工程を有するパターン形成方法に本発明方法を採用すれば、実際的で好ましいものである。

特に、上述の電極やリブの形成処理加工では、一般に、約１００μｍ〜数１００μｍのピッチで、高さ数１０μｍ〜数１００μｍ、幅１００μｍ未満というような非常に細かな凹凸構造を有するパターン形状のものとなるので、発生する感光性ペースト屑も非常に細かなものとなり、（ｂ）の清浄処理だけでは除去し切れない感光性ペースト屑が発生しやすいものであり、また、同時に、それらの細かな感光性ペースト屑は、エアナイフにより吹き飛ばされた細かな水滴に簡単に捕捉されて、装置内壁や床底面に再付着しやすく、さらにはパターン形成基板を汚染するという不都合があったものであるが、本発明方法によれば、より簡単に再付着の発生を防止することができるものである。

以下に、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例中の濃度は、特に断りのない限り重量％である。
実施例１
パターン形成装置として、図１に示したような、現像処理工程ａ、水洗処理工程ｂ、液体除去処理工程ｃの３つから構成されている装置を用いてパターン形成を行った。

現像部ａはシャワー管１本につき、ノズル（シャワー管）がピッチ１５０ｍｍ毎に下向きに設置されている。その下を現像物が一定の速度で移動し、ノズルから現像液が噴射され、不要部分を化学反応により除去する。

次に、水洗処理工程ｂは、シャワー管１本につきノズル（シャワー管）がピッチ１００ｍｍ毎に下向きに設置されている。その下を現像処理工程ａで不要部分を除去された現像物が一定の速度で移動される。ノズルから現像物の上に水を噴射させ、現像液中で汚れた現像物を水洗浄により、現像物を洗い流す。

最後にエアナイフ部よりなる液体除去処理工程ｃは、スリット状に空気を吹き出させる、いわゆるエアナイフが設置されている。水洗浄により洗浄された現像物がその下を通り、エアの力により水が吹き飛ばされて水を切る役目をするものである。さらにエアナイフ部下部（床面部）と側部（側壁部）に散水がされるように、シャワー管を設置し、本発明方法が実施できるようにした。

この装置を用いて、感光性ペースト法により、４２インチ基板に焼成前高さ１７０μｍの井桁隔壁パターンを形成した。

基板１００枚について、異物検査の評価として、Ｖテクノロジー製ＳＡＴＵＲＮ９０００を用いて、検出条件２０μｍ角以上を検出するよう設定し、評価したところ、異物発生率が１５％であった。
ここで、異物発生率（％）とは、以下の数式で求められるものである。
異物発生率（％）＝｛（異物の検出された基板数）／（全検査数）｝×１００

実施例２
エアナイフ部に基板直上３００ｍｍのところに排気管を設置し、エアナイフ部内の圧力を−４ＫＰａにした以外は、実施例１と同様に検討を行ったところ、異物発生率が１５％であった。
実施例３
エアナイフ部に基板直上１００ｍｍのところに排気管を設置し、エアナイフ部内の圧力を−８ＫＰａにした以外は、実施例１と同様に検討を行ったところ、異物発生率が１０％であった。
実施例４
エアナイフ部に基板直上２５０ｍｍのところに排気管を設置し、エアナイフ部内の圧力を−５ＫＰａにした以外は、実施例１と同様に検討を行ったところ、異物発生率が１３％であった。
実施例５
エアナイフ部に基板直上５０ｍｍのところに排気管を設置し、エアナイフ部内の圧力を−３ＫＰａにした以外は、実施例１と同様に検討を行ったところ、異物発生率が５％であった。
実施例６
エアナイフ部に基板直上２００ｍｍのところに排気管を設置し、エアナイフ部内の圧力を−１０ＫＰａ、シャワー管をエアナイフ下部および側面に設置にした以外は実施例１と同様に検討を行ったところ、異物発生率が３％であった。
実施例７
感光性ペースト法により蛍光体を形成した以外は実施例１と同様に検討したところ、異物発生率が５％であった。
実施例８
感光性ペースト法により電極を形成した以外は実施例１と同様に検討したところ、異物発生率が５％であった。
実施例９
感光性ペースト法によりブラックストライプを形成した以外は実施例１と同様に検討したところ、異物発生率が５％であった。
比較例１
エアナイフ部のシャワー管を除いた以外は、実施例１と同様の操作を行ったところ、異物発生率は５０％と悪化した。
比較例２
エアナイフ部の排気管を除いた以外は、実施例１と同様の操作を行ったところ、異物発生率は６０％と悪化した。

図１は、本発明で採用する（ａ）の現像処理工程、（ｂ）の清浄処理工程、（ｃ）の液体除去処理工程の３工程を少なくとも有するパターン形成工程の概要をモデル的に示したものであり、特に、（ｃ）処理工程において、異物除去機構の１実施態様例として散水用シャワーを用いたパターン形成工程の概要をモデル的に示したものである。 図２は、本発明で採用する（ａ）の現像処理工程、（ｂ）の清浄処理工程、（ｃ）の液体除去処理工程の３工程を少なくとも有するパターン形成工程の概要を示したものであり、従来の処理工程の概要をモデル的に示したものである。

符号の説明

１：基板
２：現像液
３、４：洗浄水
５：シャワー管
６：エアナイフ
７：搬送ローラー
８：純水
９：排気管
１０：散水用シャワー
ａ：現像処理工程
ｂ：清浄処理工程
ｃ：液体除去処理工程

Claims (14)

1. 以下の（ａ）〜（ｃ）の処理工程を有するパターンの形成方法において、（ｃ）の液体除去処理を行うゾーンに異物除去機構を設けて、異物除去を行いながらパターン形成を行うことを特徴とするパターンの形成方法。
   （ａ）パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することにより、パターン形成に不要な部分を取除く現像処理、
   （ｂ）前記現像処理の後、パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することにより、パターンを清浄する清浄処理、
   （ｃ）エアナイフで前記処理（ａ）または／および（ｂ）で用いた液体を取り除く液体除去処理、
2. 異物除去機構が、シャワーによる散水機構であることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
3. シャワーによる散水機構が、液体除去処理（ｃ）ゾーンの装置内側壁および／または床面に向けたシャワーにより散水するものであることを特徴とする請求項１または２記載のパターン形成方法。
4. 異物除去機構が、パターン形成基板の直上に位置した排気機構を有することを特徴とする請求項１、２または３記載のパターン形成方法。
5. パターン形成基板の直上に位置した排気機構の排気管とパターン基板との間隔が、３００ｍｍ以内であることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
6. パターンが、凹凸形態を含むパターンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のパターン形成方法。
7. パターンが、マトリックス構造を有するパターンであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のパターン形成方法。
8. パターン形成工程を有してなるプラズマディスプレイ用部材の製造方法において、請求項１〜７のいずれかに記載のパターン形成方法を用いることを特徴とするプラズマディスプレイ用部材の製造方法。
9. パターン形成工程が、電極の形成工程であることを特徴とする請求項８記載のプラズマディスプレイ用部材の製造方法。
10. パターン形成工程が、リブの形成工程であることを特徴とする請求項８記載のプラズマディスプレイ用部材の製造方法。
11. パターン形成工程が、蛍光体層の形成工程であることを特徴とする請求項８記載のプラズマディスプレイ用部材の製造方法。
12. パターン形成工程が、ブラックマトリックスまたはブラックストライプの形成工程であることを特徴とする請求項８記載のプラズマディスプレイ用部材の製造方法。
13. 以下の（ａ）〜（ｃ）の処理工程を有するパターンの形成装置において、（ｃ）の液体除去処理ゾーンに異物除去機構が設けられてなることを特徴とするパターンの形成装置。
    （ａ）パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することによりパターン形成に不要な部分を取除く現像処理、
    （ｂ）前記現像処理の後、パターン形成基板を液体中に浸漬することまたは／およびパターン形成基板に液体を噴出することによりパターンを清浄する清浄処理、
    （ｃ）エアナイフで前記処理（ａ）または／および（ｂ）で用いた液体を取り除く液体除去処理、
14. 請求項１〜７のいずれかに記載のパターン形成方法を行うことを特徴とする請求項１３記載のパターンの形成装置。

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