JP2009193018A

JP2009193018A - 透明電極のパターニング方法

Info

Publication number: JP2009193018A
Application number: JP2008036360A
Authority: JP
Inventors: Masatada Kawamura; 昌正川村
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2009-08-27

Abstract

【課題】ガラス基板の表面に直接透明電極膜を成膜した場合であっても、レーザの照射熱によるガラス基板の損傷を可及的に低減した上で、高精細な透明電極のパターニングを実現する。
【解決手段】ガラス基板１上に透明電極膜２を成膜した後、透明電極膜２の不要部位Ｘ１にレーザ光３を照射して不要部位Ｘ１を除去することにより、透明電極膜２の必要部位Ｘ２を残してガラス基板１に透明電極のパターニングを施す透明電極のパターニング方法であって、ガラス基板１の表面に所定の初期厚みを有する透明電極膜２を成膜する成膜工程Ｓ１と、成膜工程Ｓ１で成膜された透明電極膜２の不要部位Ｘ１に初期厚みよりも薄い透明電極膜２が残存するように、不要部位Ｘ１にレーザ光３を照射するレーザ光照射工程Ｓ２と、レーザ光照射工程Ｓ２で不要部位Ｘ１に残存させた透明電極膜２をエッチング液４により除去するエッチング工程Ｓ３とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光の照射によりガラス基板上に透明電極のパターニングを行う技術の改良に関する。

周知のように、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤという）用のガラス基板には、パターニングされた透明電極が形成される。この透明電極のパターニングには、従来、フォトリソグラフィが利用されている。

このフォトリソグラフィは、マスクのパターンを、ガラス基板に形成された透明電極膜に転写する手法であり、エッチングと併用することで、透明電極膜を選択的に除去して、高精細な透明電極のパターニングを実現できるという利点を有する。

しかしながら、近年では、ガラス基板の大型化が推進されているのが、これに対応させてマスクを大型化することが技術的に困難となっている。

そこで、フォトリソグラフィに代わる手法として、マスクを使用せず、レーザ光を用いて透明電極のパターニングを施す手法が提案されるに至っている。

かかる手法は、ガラス基板に透明電極膜を成膜した後、透明電極膜の不要部位にレーザ光を照射し、その照射熱による熱的蒸発等により照射部分に対応した透明電極膜を除去することにより、ガラス基板に透明電極のパターニングを施すというものである。この手法は、レーザ光を走査することにより透明電極のパターニングが施されるので、フォトリソグラフィで必要となるマスクを省略できるという利点を有する。

その一方で、レーザ光は、透明電極膜を少なからず透過するので、レーザ光の照射熱の影響が下地となるガラス基板にも影響を与え、場合によってはガラス基板に微小クラック等の破損が生じるという問題がある。

そこで、ＦＰＤ用のガラス基板に関するものではないが、例えば下記の特許文献１には、レーザ光をデフォーカスした状態で透明電極膜に照射することにより、ＰＥＴ材質の基板の破損を防止する手法が開示されている。
特開２００３−３７３１４号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示の手法では、レーザ光をデフォーカスして透明電極膜に照射しているため、必然的に加工精度の低下を招いてしまう。したがって、ＦＰＤ用のガラス基板のように、透明電極を高精細にパターニングすることが要求される場合には、かかる要求に十分に応じることが実質的に不可能となる。

また、パターニングされた電極間の絶縁性を確保するためには、透明電極膜の不要部位を完全に除去することが必要となるが、透明電極膜の不要部位をレーザ光の照射だけで完全に除去しようとすると、レーザ光を集光してエネルギー密度を高めるか、レーザ光を出射するレーザの出力自体を高める必要がある。デフォーカスしてレーザ光を照射することは、このいずれにも反することになるので、透明電極のパターニングが緻密になればなるほど、その絶縁性を確保することが困難となる。

そこで、レーザ光をデフォーカスせずにガラス基板の破損を防止するために、ガラス基板と透明電極膜との間に、予めガラス基板をレーザ光の照射熱から保護する保護膜を形成することも考えられる。しかしながら、この場合には、保護膜を成膜する工程を別途設ける必要があるため、それだけ製造工程が煩雑になり、結果として製造コストの高騰を招くことになる。また、最終的に、透明電極とガラス基板との間に、保護膜がそのまま残存することになるので、当該ガラス基板をＦＰＤに組み込んだ場合には、光の透過率が保護膜の影響により少なからず低下し、ＦＰＤの製品価値を損ねるおそれがある。したがって、このような保護膜を形成する手法は実用的な対策とは成り得ない。

本発明は、上記事情に鑑み、ガラス基板の表面に直接透明電極膜を成膜した場合であっても、レーザの照射熱によるガラス基板の損傷を可及的に低減した上で、高精細な透明電極のパターニングを実現することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、ガラス基板上に透明電極膜を成膜した後、該透明電極膜の不要部位にレーザ光を照射して不要部位を除去することにより、透明電極膜の必要部位を残してガラス基板に透明電極のパターニングを施す透明電極のパターニング方法において、ガラス基板の表面に所定の初期厚みを有する透明電極膜を成膜する成膜工程と、該成膜工程で成膜された透明電極膜の不要部位の少なくとも一部に前記初期厚みよりも薄い透明電極膜が残存するように、不要部位にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、該レーザ光照射工程で不要部位に残存させた透明電極膜をエッチング液により除去するエッチング工程とを含むことに特徴づけられる。

このような方法によれば、レーザ光照射工程で、成膜工程で成膜された透明電極膜の不要部位の少なくとも一部に初期厚みよりも薄い透明電極膜が残存するようにレーザ光が照射される。したがって、レーザ光の照射のみによって透明電極膜の不要部位を完全に除去する場合に比べて、レーザ光の照射によって不要部位に与えるエネルギーを大幅に低減することができる。そのため、レーザ光の照射熱によって、透明電極膜の下地となるガラス基板に微小クラック等の破損が生じる割合を確実に低減することができる。そして、レーザ光照射工程で不要部位に残存させた透明電極膜は、エッチング工程でエッチング液により除去されるので、パターニングされた透明電極間の絶縁性を容易に確保することができる。このとき、エッチング工程での透明電極膜の除去量は、不要部位に残存する透明電極膜を除去する程度の極僅かなものであるので、透明電極のパターニングは、主としてレーザ光の照射によってなされることになる。したがって、このようにレーザ光の照射と、エッチング液とを併用して不要部位の透明電極膜を除去することにより、高精細な透明電極のパターニングを容易に実現することができる。

上記の方法において、前記レーザ光照射工程で残存させる透明電極膜の不要部位の厚みが、５００Å以下であることが好ましい。

このようにすれば、エッチング工程で不要部位に残存させた透明電極膜をエッチング液により除去する場合に、エッチング液による除去量が必要最低限な範囲で最適化される。したがって、レーザ光照射工程でパターニングされた電極膜の高精細性を確保する上で有利となる。

上記の方法において、前記エッチング工程を、ガラス基板をエッチング液中に浸漬して行うことが好ましい。

レーザ光を透明電極膜に照射した場合、透明電極膜はレーザ光の照射熱による熱的蒸発を主たる要因として除去される。そのため、その蒸発した透明電極膜（デブリという）が周囲に飛散して、最終的に透明電極として機能する透明電極膜の必要部位に付着する場合がある。また、レーザ光の照射により除去した不要部位に面する透明電極膜の必要部位のコーナー部に、レーザ光の照射熱によって隆起部が形成される場合がある。そして、これらデブリや隆起部が不良の原因となる可能性がある。したがって、上記の方法のように、ガラス基板をエッチング液中に浸漬してエッチング工程を行うことにより、不良の原因となり得るデブリや隆起部にもエッチング液を作用させ、不要部位に残存させた透明電極膜と共に、不良の原因となり得るデブリや隆起部も除去することが好ましい。

この場合、前記成膜工程で、透明電極膜の初期厚みを、前記エッチング工程後における透明電極膜の必要部位の最終厚みに、前記エッチング工程での透明電極膜の不要部位の除去厚みを加算した厚みに設定することが好ましい。

このようにすれば、最終的に透明電極として機能する透明電極膜の必要部位の初期厚みが、エッチング工程における除去厚みを考慮して設定されることになるため、パターニングされた透明電極に要求される必要厚みを確実に確保することが可能となる。

上記の方法において、前記ガラス基板が、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板、特にプラズマディスプレイ用のガラス基板である場合に、その効果を最大限に発揮し得る。

以上のように本発明によれば、ガラス基板の表面に直接透明電極膜を成膜した場合であっても、レーザ光の照射熱によるガラス基板の損傷を可及的に低減した上で、高精細な透明電極のパターニングを実現することができる。

以下、本発明に係る一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る透明電極のパターニング方法を示すフロー図である。同図に示すように、このパターニング方法は、ガラス基板１の表面に所定の初期厚みＡを有する透明電極膜２を成膜する成膜工程Ｓ１と、成膜工程Ｓ１で成膜された透明電極膜２の不要部位Ｘ１の少なくとも一部に初期厚みＡよりも薄い透明電極膜２が残存するように、不要部位Ｘ１にレーザ光３を照射するレーザ光照射工程Ｓ２と、レーザ光照射工程Ｓ２で不要部位Ｘ１に残存させた透明電極膜２をエッチング液４により除去するエッチング工程Ｓ３とを含む。なお、この実施形態では、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用のガラス基板を対象とする。

成膜工程Ｓ１では、例えばスパッタリング法により、ガラス基板１の表面に透明電極膜２としてのＩＴＯ膜を成膜する。このとき成膜する透明電極膜２の初期厚みＡは、１１００〜２３００Åの範囲内に設定される。

レーザ光照射工程Ｓ２では、図示しない光学系によりレーザ光３を集束して、その集束したレーザ光３を、透明電極膜２の必要部位Ｘ２を除く透明電極膜２の不要部位Ｘ１に照射しながら走査して、当該不要部位Ｘ１の透明電極膜２を除去する。このとき、レーザ光３の照射により、不要部位Ｘ１の透明電極膜２を完全に除去せずに、不要部位Ｘ１の少なくとも一部に初期厚みＡよりも薄い透明電極膜２が残存するようにする。なお、この実施形態では、図２に拡大して示すように、不要部位Ｘ１の全体に、初期厚みＡよりも薄い透明電極膜２が残存しており、ガラス基板１が露出しない状態となっている。この残存させる透明電極膜２の厚みＢは、５００Å以下に設定する。これは、後述するエッチング工程Ｓ３で、不要部位Ｘ１に残存させた透明電極膜２をエッチング液４により除去する際に、エッチング液４による除去量を必要最低限な範囲で最適化し、加工精度の低下を防止するためである。

このレーザ光照射工程Ｓ２で使用するレーザとしては、種々のレーザが適用できるが、本実施形態では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの二倍高調波（５３２ｎｍ）を出射可能なレーザリペア装置を使用している。

エッチング工程Ｓ３では、レーザ光照射工程Ｓ２で不要部位Ｘ１に残存させた透明電極膜２を除去するために、例えば、第二酸化鉄と塩酸の混合液からなるエッチング液４が貯溜された貯溜槽５の中にガラス基板１が浸漬される。

これは、次のような理由による。すなわち、レーザ光照射工程Ｓ２において、透明電極膜２はレーザ光３の照射熱による熱的蒸発を主たる要因として除去される。そのため、図３に示すように、蒸発した透明電極膜（デブリ６という）が周囲に飛散して、最終的に透明電極として機能する透明電極膜２の必要部位Ｘ２に付着する場合がある。また、レーザ光３の照射により除去した透明電極膜２の不要部位Ｘ１に面する必要部位Ｘ２のコーナー部に、レーザ光３の照射熱によって盛り上がった隆起部７が形成される場合がある。そして、これらデブリ６や隆起部７が不良の原因となる可能性がある。そのため、ガラス基板１をエッチング液４中に浸漬してエッチング工程Ｓ３を行うことにより、不良の原因となり得るデブリ６や隆起部７にもエッチング液４を作用させ、不要部位Ｘ１に残存させた透明電極膜２と共に、デブリ６や隆起部７も除去するようにしている。

この場合、エッチング工程Ｓ３で、透明電極膜２の必要部位Ｘ２も、レーザ光照射工程Ｓ２で残存させた透明電極膜２の不要部位Ｘ１の厚みに対応した量だけ除去されることになるので、成膜工程Ｓ１で成膜する透明電極膜２の初期厚みＡは、この除去量も考慮して設定されている。すなわち、透明電極膜の初期厚みＡを、エッチング工程Ｓ３後における透明電極膜２の必要部位Ｘ２の最終厚みＣ（例えば、６００〜１８００Å）に、エッチング工程Ｓ３での透明電極膜２の不要部位Ｘ１の除去厚み、すなわちレーザ光照射工程Ｓ２で不要部位Ｘ１に残存させた透明電極膜２の厚みＢを加算した厚みに設定している。このようにすれば、最終的に透明電極として機能する透明電極膜２の必要部位Ｘ２の初期厚みＡが、エッチング工程Ｓ３における除去厚みＢを考慮して設定されることになるため、パターニングされた透明電極に要求される必要厚みを確実に確保することが可能となる。

なお、エッチング工程Ｓ３の後、洗浄工程でガラス基板１を洗浄することで、透明電極がパターニングされたガラス基板１が完成する。

以上のような本実施形態に係る透明電極のパターニング方法によれば、レーザ光照射工程Ｓ２で、成膜工程Ｓ１で成膜された透明電極膜２の不要部位Ｘ１に初期厚みＡよりも薄い透明電極膜２が残存するようにレーザ光３が照射される。したがって、レーザ光３の照射のみによって透明電極膜２の不要部位Ｘ１を完全に除去する場合に比べて、例えば、レーザ光３の照射時間を短くすることができるので、レーザ光３の照射によって不要部位Ｘ１に与えるエネルギーを確実に低減することができる。そのため、レーザ光３の照射熱によって、透明電極膜２の下地となるガラス基板１に微小クラック等の破損が生じる割合を確実に低減することができる。

そして、レーザ光照射工程Ｓ２で不要部位Ｘ１に残存させた透明電極膜２は、後続のエッチング工程Ｓ３において、エッチング液４により事後的に除去されるので、パターニングされた透明電極間の絶縁性を容易に確保することができる。このとき、エッチング工程Ｓ３での透明電極膜２の除去量は、不要部位Ｘ１に残存する透明電極膜２を除去する程度の極僅かなものであるので、透明電極のパターニングの加工精度は、主としてレーザ光の照射による加工精度と同程度の高精度なものとなる。したがって、このようにレーザ光３の照射と、エッチング液４とを併用して不要部位Ｘ１の透明電極膜２を除去することにより、高精細な透明電極のパターニングを容易に実現することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施することができる。例えば、上記の実施形態では、レーザ光照射工程Ｓ２で、不要部位Ｘ１の全体に亘って初期厚みＡよりも薄い透明電極膜２を残存させ、当該不要部位Ｘ１においてガラス基板１を露出させない場合を説明したが、レーザ光３の照射熱によってガラス基板１に破損が生じない程度であれば、図４に示すように、レーザ光照射工程Ｓ２で、不要部位Ｘ１の両端部付近のみに透明電極膜２を残存させて、不要部位Ｘ１の中央部付近に対応したガラス基板１が露出するようにしてもよい。ただし、この場合にも、不要部位Ｘ１の両端部付近に残存する透明電極膜２の厚みＢは、５００Å以下であることが好ましい。

また、上記の実施形態のように、貯溜槽５に貯溜されたエッチング液４にガラス基板１を浸漬してエッチング工程Ｓ３を行うときは、図１に示したようにガラス基板１を一枚だけ浸漬する場合に限らず、複数枚のガラス基板１を同時に浸漬するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る透明電極のパターニング方法を説明するためのフロー図である。レーザ光照射工程後の透明電極膜の状態を拡大して示す図である。レーザ光照射工程後の透明電極膜にデブリや隆起部が存在する状態を拡大して示す図である。レーザ光照射工程後の透明電極膜の別の状態を拡大して示す図である。

符号の説明

１ガラス基板
２透明電極膜
Ｘ１透明電極膜の不要部位
Ｘ２透明電極膜の必要部位
３レーザ光
４エッチング液
５貯溜槽
６デブリ
７隆起部
Ｓ１成膜工程
Ｓ２レーザ光照射工程
Ｓ３エッチング工程

Claims

ガラス基板上に透明電極膜を成膜した後、該透明電極膜の不要部位にレーザ光を照射して不要部位を除去することにより、透明電極膜の必要部位を残してガラス基板に透明電極のパターニングを施す透明電極のパターニング方法において、
ガラス基板の表面に所定の初期厚みを有する透明電極膜を成膜する成膜工程と、
該成膜工程で成膜された透明電極膜の不要部位の少なくとも一部に前記初期厚みよりも薄い透明電極膜が残存するように、不要部位にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、
該レーザ光照射工程で不要部位に残存させた透明電極膜をエッチング液により除去するエッチング工程とを含むことを特徴とする透明電極のパターニング方法。
前記レーザ光照射工程で残存させる透明電極膜の不要部位の厚みが、５００Å以下である請求項１に記載の透明電極のパターニング方法。
前記エッチング工程を、ガラス基板をエッチング液中に浸漬して行う請求項１又は２に記載の透明電極のパターニング方法。
前記成膜工程で、透明電極膜の初期厚みを、前記エッチング工程後における透明電極膜の必要部位の最終厚みに、前記エッチング工程での透明電極膜の不要部位の除去厚みを加算した厚みに設定する請求項３に記載の透明電極のパターニング方法。
前記ガラス基板が、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板である請求項１〜４のいずれか一項に記載の透明電極のパターニング方法。