JPH05263237A - 透明電極膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスクを用いたスパッタリングによって透明
電極膜を形成する際に異常放電による透明電極膜の損傷
を防止する。 【構成】 基板９上にマスク１０を用いてＩＴＯ膜から
なる透明電極膜を直流マグネトロンスパッタリングによ
って形成する際に、ＩＴＯターゲット６と基板との間
に、中央に開口部１４を有するアノード１３を設けてス
パッタリングを行う。 【効果】 アノードによって２次電子が捕捉されるの
で、異常放電を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明電極膜の製造方法
に関し、とくにカラー液晶表示装置等に使用される有機
物被膜上に設ける透明電極膜の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置は、透明電極を設け
たガラス等の透明な基板を数μｍ程度のギャップを設け
てその間に液晶物質を封入し、電極間に印加した電圧に
よって液晶の配列を変化させて、これによる光学変調を
利用して画像を表示している。カラー液晶表示装置はい
ずれかの透明電極基板上に光の三原色に対応する赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のカラーフィルター
を設けており、カラーフィルター上には、保護膜を積層
した後に透明電極膜等が形成されており、ＲＧＢの三原
色の位置に対向する電極あるいは能動素子を形成した透
明基板とを数μｍの間隔を保持し液晶物質を封入して液
晶表示装置を形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】カラーフィルターはガ
ラスなどの透明基板上に顔料分散法、染色法、電着法、
印刷法等によってＲ、Ｇ、Ｂの三原色を所定の形状とし
た着色層を形成し、着色層上には着色層を保護する目的
で保護層を形成し、更に保護層の上には、液晶を駆動す
るための透明電極が形成されている。

【０００４】透明電極には、通常ＩＴＯと呼ばれる酸化
錫と酸化インジウムの複合酸化物が使用されている。透
明電極の成膜方法には、蒸着、イオンプレーティング、
スパッタリング等の各種の方法があるが、カラーフィル
ターの透明電極の下層となる着色層および保護層は有機
高分子化合物で形成されているので耐熱性の面から比較
的低温での成膜が可能な方法が求められている。このた
めにカラーフィルター用の透明電極の製造にはスパッタ
リングが広く用いられており、とくに比較的低温度で成
膜しても電気抵抗の低い透明電極膜が得られる直流マグ
ネトロンスパッタリング法が採用されている。

【０００５】図３は、スパッタリング装置を示した断面
図である。スパッタリング装置３１の成膜室３２には、
成膜室の器壁とは電気的に絶縁されたターゲット保持具
３３に取り付けた板状のＩＴＯターゲット３４が設けら
れており、マグネトロンスパッタリング装置においては
ＩＴＯターゲットに接して磁石３５が配置されている。

【０００６】ＩＴＯターゲットの成膜室側には、放電を
安定化するためのアースシールド３６が形成されてお
り、成膜室内には透明電極を成膜するカラーフィルター
基板３７が設置されている。カラーフィルター基板上に
は、透明電極を形成すべき部分を所定の範囲に限定する
ためにマスク３８が設けられている。

【０００７】真空排気装置３９によって成膜室内を高真
空とした後に、放電気体供給装置４０から所定の分圧の
アルゴン、酸素等を供給しターゲットと成膜室と器壁と
の間に直流電力を印加するとスパッタリングが行われ
る。

【０００８】ところが、図４に示すようにカラーフィル
ター基板の周囲を覆ったマスク４１の周辺部にスパッタ
リング中に異常放電が生じることがある。その結果、異
常放電が生じた部分の近傍では透明電極膜４２に部分的
に損傷部分４３が形成され、下層の着色層や保護膜が損
傷を受けることもある。

【０００９】透明電極が部分的に破壊されたカラーフィ
ルターを液晶表示装置に使用すると破壊された部分の液
晶は駆動されないので、表示面に欠陥が生じる。しか
も、透明電極膜の形成はカラーフィルターの製造工程に
おける完成工程に近い工程であるので、それまでの工程
で欠陥なく製造された場合であっても、カラーフィルタ
ーとしては使用することができなくなり、カラーフィル
ターの製造において大きな問題であった。

【００１０】また、透明電極膜の形成に使用するマスク
には、厚みが薄い金属を使用しているが、金属のマスク
を用いた場合には、帯電した２次電子がマスクエッジよ
り過電流として空間に放出され易くなるために、マスク
を使用しない場合に比べて基板表面の異常放電が発生し
やすくなる。したがって、マスクを使用しないで透明電
極を成膜することも考えられるが、その場合には、成膜
後に不要部分の透明電極をエッチングによって取り除か
なければならず製造工程が複雑となる。

【００１１】そこで、異常放電現象を防止するために、
透明電極の成膜領域と非成膜領域の境界を形成する部分
のマスクのエッジ部の形状を鋭利にならないようにした
り、あるいはテーパー状に形成することによってマスク
の部分での異常放電現象を防止することが提案されてい
るが、放電対策としては不十分である。

【００１２】また、ＩＴＯターゲットの近傍に設けるア
ースシールドを大きくしてターゲット表面より発生する
２次電子を捕捉して基板表面の異常放電を減少させるこ
とも考えられるが、アースシールドへＩＴＯが多量に付
着して、ＩＴＯの利用効率が減少し成膜の効率が低下し
たり、さらには付着したＩＴＯの脱落による電気的な短
絡現象が生じて放電の停止を招くという問題点があっ
た。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した問
題点を解決する手段を検討した結果、成膜装置内のター
ゲットと透明電極を形成すべき基板との間にスパッタリ
ング用の開口部を有するアノードを配置することによっ
て、スパッタリング中の放電の発生が防止可能であるこ
とを見いだしたものである。

【００１４】すなわち、平板で中央に開口部を有するア
ノードを設けることによって、２次電子をアノードで捕
捉して基板上のマスクに帯電して異常放電する現象を防
止するものである。

【００１５】

【作用】カラーフィルター等の有機物の被膜上に低温度
で透明電極を形成することができる直流マグネトロンス
パッタリングにおいて、基板面にマスクを設けて成膜す
る際に異常放電によって生じる透明電極の損傷をＩＴＯ
ターゲットと成膜すべき基板との間にアノードを設ける
ことによって、マスクのエッジ部の処理等を行わなくと
も基板面へ飛翔する２次電子を捕捉して基板面での異常
放電を防止し、透明電極の損傷を防止することができ
る。

【００１６】

【実施例】本発明を図面を参照して説明すると、図１は
透明電極膜を形成するスパッタリング装置の１例を示す
平面図である。スパッタリング装置１の成膜室２は、排
気装置３および放電気体供給装置４に結合されており、
成膜室内には器壁と電気的に分離したターゲット保持具
５にＩＴＯターゲット６が設けられており、成膜室の外
部にはＩＴＯターゲットに接して磁石７が配置されてい
る。

【００１７】成膜室内のＩＴＯの近傍にはアースシール
ド８が取り付けられており、ＩＴＯ膜を成膜すべき基板
９はマスク１０とともに絶縁碍子１１によって器壁とは
電気的に分離した基板保持具１２に取り付けられてい
る。ターゲットと基板の間にはアノード１３が設けられ
ており、アノードには、ＩＴＯがターゲットから基板へ
成膜されるように開口部１４が形成されている。

【００１８】アノードに設ける開口部は、ターゲットと
基板の相互の頂点を結ぶ最も短い直線によって形成され
る面と接するか、あるいはこれらの面と交わることが好
ましい。また、アノードの位置は基板とカソードの中間
であればよいが、カソードに近すぎると放電の形状や安
定性に悪影響を及ぼす場合がある。アノードの開口部は
小さいほど、また非開口部は大きいほど２次電子を捕捉
する効果が大きくなり、基板表面の異常放電は発生しに
くくなるが、成膜効率は低下するので、開口部は異常放
電が発生しない状態で最大の面積になるように設定する
必要がある。アノードは成膜室の器壁と同一の電位であ
っても良いが、器壁よりも高い電位とする方が２次電子
を捕捉する効果が大きく、１０〜５０Ｖ高くすることが
好ましい。

【００１９】また、本発明の方法は、図５（Ａ）に示す
ような回転式保持具を有するスパッタリング装置に適用
しても良いし、図５（Ｂ）に示すインライン型のスパッ
タリング装置に適用しても良い。回転式の保持具を有す
るスパッタリング装置では、成膜室５２内にはカラーフ
ィルター基板の回転式保持具５３が設けられており、基
板５４が取り付けられている。ＩＴＯターゲット５５に
対向した位置においてスパッタリングによって成膜が行
われるが、ＩＴＯターゲットと基板との間にはアノード
が設けられている。また、インライン型のスパッタリン
グ装置では、ロード室５１からカラーフィルターの基板
５４が連続的に成膜室５２へと送られる。成膜室にはＩ
ＴＯターゲット５５と基板との間にアノード５６が設け
られており、スパッタリングによって成膜を行った後に
アンロード室５７から取り出される。

【００２０】実施例１ 大きさ３００ｍｍ×３２０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラ
ス基板（コーニング社製７０５９材）を充分に洗浄し、
その上に、赤色感光性樹脂を１．２μｍの膜厚になるよ
うに塗布し、その後温度７０℃で３０分間オ−ブン中で
乾燥させ、水銀ランプを用いて露光し、水によるスプレ
ー現像を１分間行い、赤色画素を形成すべき領域に赤色
のレリーフ画像を形成し、さらに１５０℃で３０分間、
加熱硬化させた。同様の工程を繰り返して、緑色画素を
形成すべき領域に緑色のレリーフ画素を形成し、青色画
素を形成すべき領域に青色のレリーフ画素を形成して着
色層を形成した。

【００２１】続いて光硬化性アクリレートオリゴマーと
して、ｏ−クレゾールノボラックエポキシアクリレート
（分子量１５００〜２０００）を５０重量部、多官能重
合性モノマーとして、ジペンタエリスリトールヘキサア
クリレート（日本化薬製ＤＰＨＡ）を５０重量部混合
し、さらに重合開始剤としてイルガキュアー６５１（チ
バガイギー社製）２重量部を混合した配合物を、エチル
セルソルブアセテート２００重量部中に溶解させ、その
溶液１０ｇを用いてスピンコーターで前記着色層上に
２．０μｍの厚さに塗布した。塗布膜に接してフォトマ
スクを配置して、２．０ｋＷの超高圧水銀ランプによっ
て着色層上のみに紫外線を１０秒間照射した。続いて温
度２５℃の１，１，２，２−テトラクロロエタンからな
る現像液中に１分間浸漬して、塗布膜の未硬化部分を除
去した。

【００２２】次に、得られた保護膜を形成した基板をス
パッタリング装置の器壁から碍子によって絶縁された基
板保具に取り付けてロード室から基板の加熱室に入れ、
基板の温度を２００℃に加熱し、アルゴンの圧力を５．
０×１０^-3ｔｏｒｒ、酸素の圧力を５×１０^-5ｔｏｒｒ
の分圧となるように成膜室にアルゴン、酸素を導入し、
基板とＩＴＯターゲットとの間の距離を８０ｍｍ、ＩＴ
Ｏターゲットとアノードとの距離を４０ｍｍに設定する
とともに、フォトエッチングにより開口パターンを形成
した板厚０．２ｍｍのメタルマスクを介してスパッタリ
ングを行った。

【００２３】ターゲットの電位は器壁に対して、−２５
０Ｖとし、アノードの電位は器壁に対して２００Ｖとし
た。

【００２４】以上のような方法で１００枚の基板にＩＴ
Ｏ膜を成膜したところ、異常放電による損傷部分が形成
された基板はみられなかった。

【００２５】比較例１ 実施例１と同様の方法で１００枚の基板上に着色層、保
護膜を形成した後、基板をアノードを設けないスパッタ
リング装置においてスパッタリングを行った点を除いて
同様の条件で成膜した。

【００２６】得られた基板には、３０枚に異常放電によ
る透明電極の損傷部分が形成されていた。

【００２７】

【発明の効果】カラーフィルター等の有機物の被膜上に
ＩＴＯ膜からなる透明電極膜をマスクを使用して直流マ
グネトロンスパッタリングによって形成する場合におい
て、ＩＴＯターゲットと成膜すべき基板との間にアノー
ドを設けることによって異常放電現象によって透明電極
に損傷部分が形成されるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透明電極膜を製造するスパッタリング
装置の１例を示す図。

【図２】従来のスパッタリング装置の１例を示す図。

【図３】基板上に異常放電によって形成される損傷部を
説明する図。

【図４】連続的なスパッタリング装置に適用した場合を
説明する図。

【符号の説明】

１…スパッタリング装置、２…成膜室、３…排気装置、
４…放電気体供給装置、５…ターゲット保持具、６…Ｉ
ＴＯターゲット、７…磁石、８…アースシールド、９…
基板、１０…マスク、１１…碍子、１２…基板保持具、
１３…アノード、１４…開口部、３１…スパッタリング
装置、３２…成膜室、３３…ターゲット保持具、３４…
ＩＴＯターゲット、３５…磁石、３６…アースシール
ド、３７…カラーフィルター基板、３８…マスク、３９
…真空排気装置、４０…放電気体供給装置、４１…カラ
ーフィルター基板、４２…マスク、４３…透明電極膜、
４４…損傷部分、５１…ロード室、５２…成膜室、５３
…回転式保持具、５４…カラーフィルター、５５…ＩＴ
Ｏターゲット、５６…アノード、５７…アンロード室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にマスクを用いてＩＴＯ膜からな
   る透明電極膜を直流マグネトロンスパッタリングによっ
   て形成する際に、ＩＴＯターゲットと基板との間に、平
   板の中央に開口部を有するアノードを設けてスパッタリ
   ングを行うことを特徴とする透明電極膜の製造方法。