JPH10199346A

JPH10199346A - 透明電極の形成方法および形成装置

Info

Publication number: JPH10199346A
Application number: JP1770997A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ishida; 稔幸石田; Kazuya Sano; 一也佐野
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイ等に使用される透
明電極の抵抗率を良好に低下させる。【解決手段】基板上に形成された導電性酸化膜にレー
ザ光を照射しつつ導電性酸化膜またはレーザ光の少なく
とも一方を移動させてレーザ光で走査する。装置は、エ
キシマレーザ紫外光出力部１２と、紫外光を線状に集光
して導電性酸化膜に照射する光学系１３，１４と、成膜
基板１０を紫外光の長手方向に対し略直角方向に移動さ
せる移動手段９とを有する。【効果】基板の加熱を要することなく大型の透明
電極においても良好に抵抗率を低下させることができ
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、導電性酸化膜にレ
ーザ光を照射して該酸化膜の低抵抗率化を図る透明電極
の形成方法および形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ、プラズマディスプレ
イ、エレクトロケミカルディスプレイ、電気泳動ディス
プレイ等のパネル型電子ディスプレイの電極には、良好
な導電性を有する光透過性の透明電極が用いられてお
り、該透明電極用の材料としては、ＩＴＯ膜と呼ばれる
Ｓｎを添加したＩｎ₂Ｏ₃が広く用いられている。上記透
明電極の形成は、通常は、ガラス等の基板にＩＴＯ薄膜
を成膜することによって行われており、成膜方法として
は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法
などが採用されている。ところで上記透明電極は、電極
としての使用において当然に低い抵抗率が求められる
が、低抵抗率とするためには、導電に係わるキャリアの
密度および移動度の増加が必要となる。しかし、上記各
成膜方法で得られる薄膜は、アモルファス状で上記密度
や移動度が小さいため、成膜に際し、ガラス基板を全体
的に加熱し、よって成膜される薄膜のキャリア密度およ
びキャリア移動度を増加させる方法が採られている。ま
た、この他の方法として、基板を加熱することなく透明
電極を成膜し、その後、基板全体を加熱することによっ
て、透明電極のキャリア密度および移動度を増加させて
低抵抗率化する方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ガラス基板を
加熱しながら成膜したり、成膜後に基板を加熱する方法
では、加熱によってガラス等の基板が歪む問題があり、
場合によっては耐熱性に優れた高価な基板が必要とされ
る。特にプラズマディスプレイのように大画面化を意図
する用途では、上記問題は一層深刻になる。しかも、大
型の基板全体を加熱するためには加熱能力の高い大型の
加熱装置が必要であり、処理対象となる基板が大型化す
るに連れて製造コストが大幅にアップするという問題も
ある。さらに、現在、上記ディスプレイとして実用化さ
れているものは、１０００×１５００ｍｍ程度の大きさ
であるが、今後のさらなる大画面化に際しては上記問題
が一層大きくなり、基板の加熱工程自体がディスプレイ
の大型化を阻害する要素にもなり得る。本発明は、上記
事情を背景としてなされたものであり、基板全体の加熱
を要することなく透明電極を低抵抗率化することができ
る透明電極の形成方法および形成装置を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の透明電極の形成方法のうち第１の発明は、
基板上に形成された導電性酸化膜にレーザ光を照射しつ
つ導電性酸化膜またはレーザ光の少なくとも一方を移動
させて該酸化膜の表面をレーザ光で走査し、よって該導
電性酸化膜の抵抗率を低下させることを特徴とする。ま
た、第２の発明の透明電極の形成方法は、第１の発明に
おいて、レーザ光が線状に集光したエキシマレーザ紫外
光であることを特徴とする。また、第３の発明の透明電
極の形成方法は、第１または第２の発明において、透明
電極が、プラズマディスプレイ用透明電極であることを
特徴とする。

【０００５】さらに、本発明の透明電極の形成装置のう
ち第４の発明は、紫外光を出力するエキシマレーザ出力
部と、該紫外光を線状に集光して導電性酸化膜に照射す
る光学系と、導電性酸化膜が形成された基板または紫外
光を前記紫外光の長手方向に対して略直角方向に移動さ
せる移動手段とを有することを特徴とする。また、第５
の発明の透明電極の形成方法は、第４の発明において、
レーザ光の照射位置に対応して導電性酸化膜の表層部を
局部的に加熱する局部加熱手段を有することを特徴とす
る。

【０００６】なお、本発明で形成の対象となる透明電極
は、前述したように各種電子ディスプレイに適用するこ
とができるが、その適用例が具体的に限定されるもので
はなく、透明電極として使用する各種分野に適用するこ
とができる。但し、大型のものへの適用が一層容易にな
るという点から、大画面化を命題とするプラズマディプ
レイへの適用が最も好適といえる。また、透明電極の材
質としては導電性酸化膜が主として使用されるが、上記
に例示したＩＴＯ膜に限定されるものではなく、その他
のＳｎＯ₂等の導電性酸化膜であってもよい。また、透
明電極が形成されている基板の種別や透明電極の成膜方
法が限定されるものではなく、各種基板材質や成膜方法
を適宜選定することができる。但し、従来法のように成
膜時に基板を加熱する必要はなく、したがって加熱装置
が不要になり、成膜時コストを低減できる。また、基板
の熱歪みの問題もなく、基板の材質に対する制約も小さ
くなる。

【０００７】次に、上記透明電極に照射するレーザ光
は、常法によりレーザ出力部より出力させることができ
る。本発明としてはレーザ光の発生形態は限定されない
が、透明電極に対する吸収率の高い波長を持つエキシマ
レーザ光が望ましい。レーザ光は適当な光学系（レン
ズ、ミラー、伝送路等）を介して上記透明電極に照射さ
れる。上記レーザ光の照射に際しては、スポットビーム
を照射することも可能であるが、効率的に、かつできる
だけ均質に広い面積を処理するために、レンズ、ミラー
等を用いた適当な光学系によって線状に集光したライン
ビームを照射するのが望ましい。特にエキシマレーザ光
は上記したように吸収率が高いため、線状に照射するこ
とによっても、その作用が損なわれず、効率的なレーザ
照射が可能になる。

【０００８】上記レーザ光は、透明電極上を走査するこ
とにより、広い面積の透明電極を一様に低抵抗率化する
ことができる。上記走査は、レーザ光を透明電極に対し
移動させることにより行うことができ、また基板を移動
させることによっても行うことができ、さらにレーザ光
の移動と基板の移動とを組み合わせることによっても行
うことができる。要は、レーザ光の照射位置が基板上に
おいて相対的に移動するものであればよい。なお、レー
ザ光として上記したラインビームを使用する場合には、
レーザ光の長手方向に対して略直角方向に照射位置が移
動するようにレーザ光または基板を移動させれば、透明
電極を効率的にレーザ光で走査することができる。この
相対的な移動を行わせる移動手段としては、光学系を利
用してレーザ光を移動させるものや、基板を移動させる
移動装置が挙げられる。

【０００９】また、上記レーザ光の照射に際しては、基
板を非加熱雰囲気に置くことができ、この場合にもレー
ザ光の照射によって透明電極が局部的にアニールされ、
さらにレーザ光の走査によって広い面で透明電極のアニ
ールがなされることになり、透明電極の低抵抗率化が図
られる。このアニールが低抵抗率化にどのように作用し
ているかという点については、その詳細は不明である
が、従来の基板全体の加熱と同様に結晶性が促進される
ことによってキャリア密度および移動度が増加して抵抗
率が低下していることが考えられる。また、高密度エネ
ルギのレーザ光を局部的に照射することにより導電性酸
化膜に酸素欠陥が導入され、これによって抵抗率が低下
しているものと考えられる。酸素欠陥の導入という点で
は、高密度エネルギのエキシマレーザ光がより適してい
る。

【００１０】また、エキシマレーザ光の中でも紫外光は
侵入深度が浅いため、比較的薄膜の透明電極に照射する
際に、必要な部分以外を加熱しないで、薄膜透明電極だ
けを加熱できるという点で優れている。これに反し、Ｙ
ＡＧレーザ光のように波長が長くて侵入深度が深いレー
ザ光を薄膜の透明電極に照射すると、その加熱エネルギ
が基板にまで達し、従来と同様に基板が歪むという問題
が生じてしまう。以上の点（電極の低抵抗率化、基板の
熱歪みの防止）から、電極に照射するレーザ光にはエキ
シマレーザ紫外光を用いるのが望ましい。

【００１１】なお、レーザ光の照射に際しては、上記し
たように基板を非加熱雰囲気に置いて処理できるものと
したが、透明電極の表層部を局部的に加熱することは可
能である。このような局部加熱は、加熱装置自体も能力
の小さいもので足り、また、基板が広範囲で熱歪みする
ということもない。局部加熱は、透明電極へのレーザ光
の照射位置に対応して行えばよく、例えば、正にレーザ
光を照射している部分及びその周辺を加熱するように加
熱場所を選択すればよい。また、レーザ光の照射に先周
りして照射予定部位を加熱してもよい。要は、レーザ照
射による低抵抗率化の作用を高めるために透明電極の表
層部を局部的に加熱するものであればよい。

【００１２】また、局部加熱を行う装置には、抵抗加熱
装置、誘導加熱装置、マイクロ波加熱装置等が例示され
るが、本発明としては特にその種別が限定されるもので
はない。但し、加熱影響を比較的狭い範囲に限定でき、
予定範囲以外への熱影響をできるだけ小さくできるもの
や即応性（急速昇温）に優れているものが望ましい。ま
た、加熱装置は、レーザ光照射位置の相対的な移動に伴
って加熱部分を変える必要があり、レーザ光の移動や基
板の移動に伴って加熱装置移動手段等により加熱装置の
一部または全体を移動させることができる。但し、基板
のみを移動させる際には、加熱装置の位置を固定してお
けば、加熱領域が相対的に移動することになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）以下、図１、２を参照して本発明の一実
施形態について説明する。なお、この実施形態では導電
性酸化膜としてはＩＴＯ膜を使用するが、これにより本
発明が限定されるものではない。このレーザアニール処
理装置は、アルミニウム製の真空チャンバ１を有してお
り、該真空チャンバ１は、ゲートバルブ２を挟んで試料
導入準備室１ａとアニール処理室１ｂとに区分されてい
る。上記試料導入準備室１ａは、その壁部に真空引用排
気口３ａとガス供給口４ａが形成されており、排気口３
ａには真空引装置３が接続され、ガス供給口４ａにはガ
ス供給装置４が接続されている。上記真空引用排気口３
ａは、準備室１ａ内を真空引きするために使用され、ガ
ス供給口４ａは、準備室１ａ内に窒素等の雰囲気ガスを
供給するために使用される。また、試料導入準備室１ａ
の側壁にはゲートバルブ５が設けられており、試料導入
準備室１ａ内であって該ゲートバルブ５の前方に試料搬
送用ロボット６が設置されている。該ロボット６は、リ
ンク機構を利用したアーム６ｂと試料載置プレート６ａ
とを有している。

【００１４】一方、アニール処理室１ｂは、準備室１ａ
と同様に、その壁部に真空引用排気口７ａとガス供給口
４ｂが形成されており、排気口７ａには真空引装置７が
接続され、ガス供給口４ｂには準備室１ａと共通するガ
ス供給装置４が接続されている。なお、上記真空引用排
気口７ａは、アニール処理室１ｂ内を真空引きするため
に使用され、ガス供給口４ｂは、処理室１ｂ内に雰囲気
ガスを供給するために使用される。さらに、処理室１ｂ
内には基台８が配置されており、該基台８上に、図示し
ない駆動装置でスライド移動される移動載置台９が配置
されている。この移動載置台９上には、ソーダライムガ
ラスからなり、表面に導電性酸化膜（被処理体）として
ＩＴＯ膜が成膜された成膜基板１０が配置される。ま
た、アニール処理室１ｂの天井部には石英ガラス板の両
面に紫外線反射防止膜（ＡＲコート）を形成したレーザ
導入用窓１１が設けられており、該レーザ導入用窓１１
の外部にレーザ光を導入するための光学系が設けられて
いる。該光学系は、ＸｅＣｌエキシマレーザ照射装置１
２と、レーザ光を偏向させるミラー１３と、レーザ光を
線状に集光するシリンドリカルレンズ１４と、図示しな
い伝送路によって構成されている。

【００１５】次に、上記レーザアニール処理装置を用い
た処理手順を説明する。（１）ゲートバルブ５を開けて、未処理の成膜基板１０
を前記試料導入準備室１ａへ搬入し、試料搬送用ロボッ
ト６の試料載置プレート６ａに試料として成膜基板１０
を載せ、ゲートバルブ５を閉じる。（２）次に、アニール処理を行う雰囲気によって以下の
手順で処理を進める。すなわち、アニール処理を真空中
で行う場合は真空チャンバ１の排気口３ａ、７ａから真
空排気して真空チャンバ１内を高真空とする。一方、雰
囲気ガス中でアニール処理行う場合は、ガス供給口４
ａ、４ｂより真空チャンバ１内に雰囲気ガスを充填す
る。また大気中にてアニール処理を行う場合には、上記
各手順を経ないで以下の手順に移る。

【００１６】（３）上記各手順後、ゲートバルブ２を開
け、試料搬送用ロボット６のアーム６ｂの作動により成
膜基板１０を試料導入準備室１ａよりアニール処理室１
ｂへ搬出し、レーザ照射部分が成膜基板１０の照射スタ
ート点に位置するように移動載置台９を移動させ、この
移動載置台９上に成膜基板１０を載置してゲートバルブ
２を閉じる。そして、ＸｅＣｌエキシマレーザ照射装置
１２からレーザ光（紫外光）１５を発生させ、ミラー１
３で偏向した後シリンドリカルレンズ１４により線状に
集光する。ラインビーム状となったレーザ光１５ａは、
レーザ導入用窓１１を通ってアニール処理室１ｂ内に導
入され、成膜基板１０の表面に略垂直に照射される。こ
の状態で移動載置台９を、レーザ光１５ａの長手方向に
略垂直に移動させ、小面積のレーザ照射部分で前記成膜
基板１０のＩＴＯ膜の全面を走査することで、ＩＴＯ膜
の表層部または表面近傍の結晶性を促進し、かつ酸素欠
陥を導入してＩＴＯ膜を低抵抗率化する。

【００１７】（４）ゲートバルブ２を開けて、試料搬送
用ロボット６によりアニール処理済の成膜基板１０を移
動載置台９の上から取り出し、アニール処理室１ｂより
試料導入準備室１ａへ搬出し、ゲートバルブ２を閉じ
る。次いでゲートバルブ５を開けて、試料導入準備室１
ａ外へアニール済みの成膜基板１０を取り出す。これに
より低抵抗率化した透明電極を得ることができる。この
透明電極は基板の歪みもなく、処理面一様に亘って抵抗
率が均質かつ充分に低下している。

【００１８】（実施形態２）この実施形態は、図３に示
すように、アニール処理室１ｂ内に、成膜基板１０の表
層部を局部的に加熱するヒータ２０を配置した点を除い
ては、上記実施形態と同様の構成を有しており、共通す
る構成についてはその説明を省略する。上記ヒータ２０
は、移動載置台９上に載置された成膜基板１０の直上で
あってレーザ光１５ａが照射される位置に近接して配置
されており、レーザ光１５ａが照射されている成膜基板
１０の表層部を補助的に加熱する。このヒータ２０は、
レーザ光１５ａの照射位置とともに固定されているた
め、成膜基板１０が移動すると、成膜基板１０における
加熱領域もレーザ光の照射部とともに相対的に移動する
ことになる。本実施形態では、このようにしてレーザ光
が照射されている成膜基板１０の表層部が局部的に加熱
されるので、レーザ光によるアニールを一層確実なもの
にする。しかも、加熱は局部的なものであるので、基板
を広い範囲で加熱して歪みを生じさせることはない。し
かも加熱装置に要求される能力も大きくないので、装置
コストの上昇も僅かなものに抑えられる。

【００１９】

【実施例】上記実施形態１で説明したレーザアニール処
理装置を使用して、透明電極の形成試験を行った。先
ず、３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさで１．１ｍｍ厚の
ソーダライムガラス製基板上に、スパッタリング法によ
って０．３μｍ厚のＩＴＯ膜を成膜した。なお、成膜は
真空中（〜１０^-5Ｔｏｒｒ）において常温にて行った。
この成膜の抵抗値を測定したところ、８．０×１０^-1Ω
ｃｍであった。上記成膜基板を上記実施形態で説明した
ようにレーザアニール処理室に配置し、処理室内を１０
^-2〜１０^-6Ｔｏｒｒの高真空雰囲気とした。一方、エキ
シマレーザ照射装置では、３０８ｎｍの波長の紫外光を
オーバーラップ０．０３５ｍｍ、２００Ｈｚにて出力
し、０．４ｍｍ×１５０ｍｍのラインビームに集光し
て、１５０ｍＪ／ｃｍ²のレーザエネルギ密度において
成膜基板に照射し、ＩＴＯ膜全面をレーザ光で走査し
た。この結果、成膜の抵抗値は８．３×１０^-3Ωｃｍと
なり、アニール処理前に比べ、その数値が２桁下がると
いう結果が得られた。なお、上記レーザ光の照射に際
し、基板の昇温は僅かであった。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板上に形成された導電性酸化膜にレーザ光を照射しつ
つ導電性酸化膜またはレーザ光の少なくとも一方を移動
させて該酸化膜の表面をレーザ光で走査するので、基板
全体の加熱を要することなく、酸化膜の抵抗率を低下さ
せることができ、抵抗率の低い透明電極を低コストで形
成することができ、また透明電極の大型化をより容易に
する。また、レーザ光として、線状に集光したエキシマ
レーザ紫外光を用いれば、比較的薄膜の導電性酸化膜を
選択的に高効率で加熱することができ、基板の熱歪みを
招くことなく導電性酸化膜の低抵抗率化が効率的かつ確
実に達成される。また、レーザ光の照射位置に対応して
導電性酸化膜の表層部を局部的に加熱する局部加熱手段
を設ければ、基板への熱歪み等の影響を招くことなく低
抵抗率化を一層確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかるレーザアニール処
理装置の要部正面断面図である。

【図２】同じく一部平面断面図である。

【図３】他の実施形態における一部正面断面図であ
る。

【符号の説明】

１真空チャンバ１ａ試料導入準備室１ｂアニール処理室３真空引装置３ａ真空引用排気口４ガス供給装置４ａガス供給口４ｂガス供給口６試料搬送用ロボット７真空引装置７ａ真空引用排気口９移動載置台１０成膜基板１１レーザ導入用窓１２ＸｅＣｌエキシマレーザ照射装置１４シリンドリカルレンズ１５レーザ光１５ａレーザ光２０ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された導電性酸化膜にレー
ザ光を照射しつつ導電性酸化膜またはレーザ光の少なく
とも一方を移動させて該酸化膜の表面をレーザ光で走査
し、よって該導電性酸化膜の抵抗率を低下させることを
特徴とする透明電極の形成方法
【請求項２】レーザ光は、線状に集光したエキシマレ
ーザ紫外光であることを特徴とする請求項１記載の透明
電極の形成方法
【請求項３】透明電極は、プラズマディスプレイ用透
明電極であることを特徴とする請求項１または２に記載
の透明電極の形成方法
【請求項４】紫外光を出力するエキシマレーザ出力部
と、該紫外光を線状に集光して導電性酸化膜に照射する
光学系と、導電性酸化膜が形成された基板または紫外光
を前記紫外光の長手方向に対し略直角方向に移動させる
移動手段とを有することを特徴とする透明電極の形成装
置
【請求項５】レーザ光の照射位置に対応して導電性酸
化膜の表層部を局部的に加熱する局部加熱手段を有する
ことを特徴とする請求項４記載の透明電極の形成方法