KR101114810B1 - 컬러 필터의 제조 방법, 컬러 필터, 액정 표시 장치, 제조 장치 - Google Patents

컬러 필터의 제조 방법, 컬러 필터, 액정 표시 장치, 제조 장치 Download PDF

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Abstract

에칭 스토퍼의 박리를 방지한다. 본 발명의 컬러 필터 (10) 는, SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막 (21) (에칭 스토퍼) 을 갖는다. 이와 같은 무기 보호막 (21) 은 비저항이 높은 데다가, 선팽창 계수가 투명 전극 (23) 의 선팽창 계수에 가까우므로, 처리 대상물 (19) 이 가열되어도, 무기 보호막 (21) 이 투명 전극 (23) 이나 수지층 (22) 으로부터 박리되지 않는다. 무기 보호막 (21) 과 투명 전극 (23) 은 동일한 성막실 (5) 의 내부에서 연속하여 성막할 수 있으므로, 종래보다 컬러 필터의 제조에 요하는 시간이 단축된다.

Description

컬러 필터의 제조 방법, 컬러 필터, 액정 표시 장치, 제조 장치{COLOR FILTER MANUFACTURING METHOD, COLOR FILTER, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 액정 표시 장치의 제조 기술에 관한 것이다.
액정 표시 장치에는, TN (Twisted Nematic) 방식, VA (Vertical Alignment) 방식 등이 있는데, 최근 광시야각, 고콘트라스트 등의 PVA (Patterned Vertical Alignment) 방식이 주목받고 있다.
PVA 방식의 액정 표시 장치는, 투명 기판 상에, 착색된 수지층과, 투명 전극 (대향 전극) 이 적층된 컬러 필터와, 기판 상에 복수의 화소 전극이 배치된 화소 기판을 갖고 있고, 컬러 필터의 투명 전극은 패터닝되어, 절개 패턴 (개구) 이 형성되어 있다.
컬러 필터와 화소 기판은 액정을 사이에 끼워서 접합되어 있다. 각 화소 전극의 바로 위에는 투명 전극의 개구가 위치하고 있고, 선택한 화소 전극과 투명 전극 사이에 전압을 인가하면, 화소 전극과 투명 전극 사이의 전계가 화소 전극 표면에 대해 비스듬하게 되어, 액정의 분자 장축이 화소 전극 표면에 대해 비스듬하게 기울어, 시야각이 넓어진다. 또한, 하기 특허 문헌 1 에는 PVA 방식의 액정 표시 장치의 일례가 기재되어 있다.
투명 전극의 패터닝은, 통상적으로, 수지층과 투명 전극 사이에 SiO2 박막을 배치해 두고, 투명 전극의 소정 부분을 에칭액에 용해시킨다. SiO2 박막은 투명성이 높은 데다가, 투명 전극을 에칭시키는 에칭액에 용해되지 않으므로, 에칭 스토퍼로서 기능한다.
그러나, SiO2 막은 선팽창 계수가 투명 전극 (예를 들어, ITO) 과 크게 상이하기 때문에, 투명 전극이 SiO2 막으로부터 박리되기 쉽다는 문제가 있었다.
SiO2 막의 성막 방법은, SiO2 타깃을 스퍼터하는 스퍼터법과, 산소를 도입하면서 Si 타깃을 스퍼터하는 반응성 스퍼터법이 있다.
그러나, SiO2 타깃을 사용하는 경우에는, DC (직류) 전원이나 AC (교류) 전원을 사용하면 방전이 안정되지 않기 때문에, RF (고주파) 전원이 사용된다. 통상적으로, 이후 성막되는 투명 도전막 (ITO) 을 스퍼터 성막하는 경우, AC 혹은 DC 전원이 사용되는데, RF 전원과는 설치 방법이 상이하기 때문에, SiO2 성막용과 투명 도전막 (ITO) 성막용으로 챔버를 분리할 필요가 있었다.
또, Si 타깃을 스퍼터하는 반응성 스퍼터를 사용하는 경우에는, 대량의 산소를 도입하기 때문에, ITO 를 스퍼터 성막하는 챔버와 분리할 필요가 있었다. 이 때문에, SiO2 막과 투명 도전막 (ITO) 을 동일한 챔버에서 스퍼터 성막하는 것이 곤란하여, 제조 장치가 대형화되어 있었다.
또, SiO2 성막에 반응성 스퍼터를 사용하는 경우, 아킹의 발생이나 성막 속도가 느리다는 문제가 있었다. 또한, RF 전원을 사용하는 경우에는, 전원 비용이나 표면파의 처치 때문에, 장치 비용이 높아졌다.
에칭 스토퍼가 되는 막과 투명 도전막을 동일한 챔버 내에서 성막할 수 있는 것이, 장치의 소형화, 저가격화 때문에 바람직하다.
일본공개특허공보2003-287618호 일본공개특허공보2001-174838호 일본공개특허공보평7-318713호
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 투명 전극의 박리가 일어나기 어려운 컬러 필터 및 그 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 투명 기판과, 상기 투명 기판의 표면 상에 배치된 수지층과, 상기 수지층의 표면 상에 배치된 무기 보호막과, 상기 무기 보호막의 표면에 배치되며, 개구가 형성된 투명 전극을 갖는 컬러 필터의 제조 방법으로서, SnO2 를 주성분으로 하는 상기 무기 보호막의 표면에, 상기 투명 전극을 형성하는 투명 전극 형성 공정과, 상기 투명 전극에, 상기 무기 보호막의 용해 속도가 상기 투명 전극의 용해 속도보다 느린 에칭액을 접촉시켜 상기 개구를 형성하여, 상기 개구의 바닥면에 상기 무기 보호막의 표면을 노출시키는 패터닝 공정을 갖는 컬러 필터의 제조 방법이다.
본 발명은 컬러 필터의 제조 방법으로서, 진공조 내부에, SnO2 를 주성분으로 하는 제 1 타깃과, 투명 도전 재료를 주성분으로 하는 제 2 타깃을 배치하고, 상기 진공조 내부에 적어도 스퍼터 가스를 함유하는 성막 분위기를 형성할 때에, 상기 제 1 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기와 상기 제 2 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기가 접속되도록 해 두고, 상기 수지층이 노출되는 상기 투명 기판을 상기 진공조 내부에 배치한 상태에서, 상기 제 1 타깃을 스퍼터링하여, 상기 무기 보호막을 형성하고, 상기 제 1 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기와 상기 제 2 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기를 접속한 상태에서, 상기 제 2 타깃을 스퍼터링하여, 상기 투명 전극을 형성하는 컬러 필터의 제조 방법이다.
본 발명은 컬러 필터의 제조 방법으로서, 화학 구조 중에 산소 원자를 함유하는 산화 가스가 첨가된 상기 성막 분위기를 형성하고, 상기 제 1 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기에 함유되는 상기 산화 가스의 분압과, 상기 제 2 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기에 함유되는 상기 산화 가스의 분압을 동일하게 한 상태에서, 상기 제 1, 제 2 타깃을 스퍼터링하는 컬러 필터의 제조 방법이다.
본 발명은 컬러 필터의 제조 방법으로서, 화학 구조 중에 산소 원자를 함유하는 산화 가스가 첨가된 상기 성막 분위기를 형성하고, 상기 제 1 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기에 함유되는 상기 산화 가스의 분압을, 상기 제 2 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기에 함유되는 상기 산화 가스의 분압보다 높게 한 상태에서, 상기 제 1, 제 2 타깃을 스퍼터링하는 컬러 필터의 제조 방법이다.
본 발명은 컬러 필터의 제조 방법으로서, 상기 투명 전극은, In2O3 과 ZnO 중 어느 일방 또는 양방을 함유하는 컬러 필터의 제조 방법이다.
본 발명은 컬러 필터로서, 투명 기판과, 상기 투명 기판의 표면에 배치되며 착색된 수지막을 갖는 수지층과, 상기 수지층의 표면 상에 배치되며 SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막과, 상기 무기 보호막의 표면에 밀착 배치된 투명 전극을 갖고, 상기 투명 전극은 패터닝된 컬러 필터이다.
본 발명은 컬러 필터로서, 상기 무기 보호막의 비저항은 상기 투명 전극의 비저항의 10 배 이상인 컬러 필터이다.
본 발명은, 컬러 필터와, 화소 전극 기판이 접합된 액정 표시 장치로서, 상기 컬러 필터는, 투명 기판과, 상기 투명 기판의 표면에 배치되며 착색된 수지막을 갖는 수지층과, 상기 수지층의 표면 상에 배치되며 SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막과, 상기 무기 보호막의 표면에 밀착 배치된 투명 전극을 갖고, 상기 투명 전극은 패터닝되고, 상기 화소 전극 기판은, 기판과, 상기 기판 표면 상에 형성된 화소 전극을 갖고, 상기 투명 전극과 상기 화소 전극이 액정을 사이에 끼우고 대향하도록 접합된 액정 표시 장치이다.
본 발명은 액정 표시 장치로서, 상기 무기 보호막의 비저항은 상기 투명 전극의 비저항의 10 배 이상인 액정 표시 장치이다.
본 발명은 제조 장치로서, 진공조와, 상기 진공조 내부에 각각 배치된 제 1, 제 2 타깃과, 상기 제 1, 제 2 타깃에 전압을 인가하는 전원과, 상기 진공조 내부에 스퍼터 가스와, 화학 구조 중에 산소 원자를 함유하는 산화 가스를 공급하는 가스 도입계를 갖고, 상기 제 1 타깃은 SnO2 를 주성분으로 하고, 상기 제 2 타깃은 투명 도전 재료를 주성분으로 하는 제조 장치이다.
본 발명은 제조 장치로서, 상기 제 2 타깃은, 상기 투명 도전 재료로서, In2O3 과 ZnO 중 어느 일방 또는 양방을 함유하는 제조 장치이다.
또한, 본 발명에서 「주성분」이란, 주성분으로 하는 재료를 50 질량% 보다 많이 함유하는 것이다.
본 발명은 상기와 같이 구성되어 있고, 제 1, 제 2 타깃에 인가하는 전압을 직류 전압으로 하면, 제조 장치의 전원으로서 AC 전원이나 RF 전원보다 저렴한 DC 전원을 사용할 수 있는 데다가, 장치 구조도 간단하고 쉬워져, 제조 장치에 드는 비용이 저렴해진다.
제 1 타깃을 SnO2 만으로 구성한 경우, 전기 저항이 제 2 타깃보다 높아, 직류 전압으로는 스퍼터링되지 않거나, 스퍼터링되더라도 방전 이상이 일어날 우려가 있으므로, 제 1 타깃에 불순물 원소를 첨가하여 전기 저항을 낮추는 것이 바람직하다.
Sn 은 4B 족 원소이기 때문에, 제 1 타깃에 첨가하는 불순물 원소는, 5B 족 원소, 5A 족 원소, 3A 족 원소와, 3B 족 원소 중 적어도 1 종류이다.
제 1 타깃에 5B 족 원소와 5A 족 원소 중 어느 일방 또는 양방을 첨가하면, n 형 반도체가 된다. 제 1 타깃에 3A 족 원소와 3B 족 원소 중 어느 일방 또는 양방을 첨가하면, p 형 반도체가 된다.
제 1 타깃은, n 형과 p 형의 어느 경우에도 불순물 원소를 첨가하지 않는 경우에 비해 전기 저항이 낮기 때문에, 직류 전압을 인가했을 때에 안정적으로 스퍼터링됨으로써, 산화물 타깃을 사용하여 산화막을 제조할 수 있게 된다. SiO2 는 불순물 원소를 첨가해도 직류 전압으로 안정적으로 스퍼터링을 실시할 수 없다.
산화물 타깃을 사용할 수 있는 것은, 성막 시에 진공조에 공급하는 산소 첨가량이 소량이어도 되는 것을 의미한다.
또한, SnO2 는 산소 결손에 의해 n 형으로 되기 때문에, 정공과 자유 전자가 서로 메워지는 3A, 3B 족 원소보다 5A, 5B 족 원소가 본 발명에 적절하다.
SnO2 는 투명성이 높은 데다가, 투명 도전 재료 (예를 들어, ITO, ZnO, IZO) 와의 선팽창 계수의 차가 SiO2 에 비해 작다.
구체적으로는, SnO2 의 선팽창 계수는, 273K ~ 1073K (0 ℃ ~ 800 ℃) 의 온도 범위에서 3.76 × 10-6/℃ ~ 4 × 10-6/℃ 이고, SiO2 (무정형) 의 선팽창 계수는 20 ℃ ~ 900 ℃ 의 온도 범위에서 0.5 × 10-6/℃ 이다. 상기 투명 도전 재료 중, 예를 들어 ITO 의 선팽창 계수는 7.2 × 10-6/℃ 이다.
따라서, SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막과 상기 투명 도전 재료를 주성분으로 하는 투명 전극은 선팽창 계수의 차가 작아, 투명 전극을 성막할 때나, 투명 전극 성막 후에 무기 보호막이 가열되어도, 무기 보호막이 투명 전극으로부터 박리되지 않는다.
제 2 타깃의 주성분은 투명 도전 재료이면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, In2O3 과 ZnO 중 어느 일방 또는 양방을 주성분으로 하는 제 2 타깃을 스퍼터링하면, In2O3 과 ZnO 중 어느 일방 또는 양방을 주성분으로 하는 투명한 전극막 (투명 전극) 이 얻어진다.
제 2 타깃의 주성분의 일례인 IZO (In2O3 을 주성분으로 하고, ZnO 가 첨가된 것) 는, 투명 전극의 아모르퍼스화 목적에서, 3 족의 In 에 불순물로서 2 족의 Zn 을 첨가하고 있다.
제 2 타깃에 첨가되는 불순물은 특별히 한정되지 않지만, 일례를 서술하면, In2O3 을 주성분으로 하는 경우에는, SnO2, TiO2, ZnO 등이 있고, ZnO 를 주성분으로 하는 경우, Al2O3, B2O3, Ga2O3 등이 있다.
기본적으로는 주성분의 금속보다 1 가 (價) 많은 불순물 원소를 첨가하여, n 형 반도체로 하는데, In2O3-ZnO 만 아모르퍼스화의 목적에서 1 가 적은 Zn 을 첨가한다.
제 1, 제 2 타깃은 동일한 진공조 내부에 배치되므로, 제조 장치의 소형화가 용이하고, 제조 장치의 제조 비용도 저렴하다. 제 1, 제 2 타깃은 동일한 성막 분위기에서 스퍼터링되므로, 무기 보호막을 성막하는 공정과, 투명 전극을 성막하는 공정이 연속하여 이루어져, 컬러 필터의 제조 시간이 단축된다. 무기 보호막이 투명 전극이나 수지층으로부터 박리되지 않는다. 무기 보호막의 절연성이 높다.
도 1(a) ~ 도 1(e) 는 컬러 필터의 제조 공정을 설명하는 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 제조 장치의 일례를 설명하는 단면도이다.
도 3 은 화소 전극 기판의 일례를 설명하는 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 액정 표시 장치의 일례를 설명하는 단면도이다.
부호의 설명
1 … 제조 장치
5 … 성막실 (진공조)
10 … 컬러 필터
11 … 투명 기판
22 … 수지층
21 … 무기 보호막
23 … 투명 전극
25 … 개구
20 … 액정 표시 장치
55 … 제 1 타깃
56 … 제 2 타깃
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
도 2 의 부호 1 은 본 발명의 제조 장치의 일례를 나타내고 있고, 제조 장치 (1) 는, 진공조로 이루어지는 성막실 (5) 과, 성막실 (5) 의 내부에 이간하여 배치된 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 과, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 에 접속된 전원 (59) 을 갖고 있다.
성막실 (5) 은 직접 또는 가열실 (3) 을 통하여 반출입실 (2) 에 접속되어 있다. 가열실 (3) 의 내부에는 히터가 배치되어 있고, 처리 대상물은 반출입실 (2) 로부터 직접 성막실 (5) 에 반입되거나, 가열실 (3) 의 내부에서 히터에 의해 가열된 후 성막실 (5) 에 반입된다.
성막실 (5) 의 내부에는 반송 수단 (52) 이 배치되어 있고, 처리 대상물은, 성막실 (5) 내에 반송되면, 반송 수단 (52) 에 의해 성막실 (5) 내부에서 반송되어, 제 1 타깃 (55) 과 대면하는 위치와 제 2 타깃 (56) 과 대면하는 위치를 기재한 순서대로 통과한다.
성막실 (5) 에는, 가스 공급계 (58) 와 진공 배기계 (9) 가 접속되어 있다.
제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 사이에는 칸막이는 없고, 가스 공급계 (58) 로부터 스퍼터 가스를 성막실 (5) 에 공급하면, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 은 동일한 가스 공급계 (58) 로부터 공급되는 가스에 노출되어, 동일한 압력 분위기에 노출된다.
제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 은 동일한 전원 (59) 또는 상이한 전원에 접속되어 있다. 여기서는, 전원 (59) 은 DC (직류) 전원으로, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 에는 각각 직류 전압이 인가되게 되어 있다.
진공 배기계 (9) 에 의해 성막실 (5) 의 내부를 진공 배기하고, 가스 공급계 (58) 로부터 성막실 (5) 에 스퍼터 가스를 함유하는 가스를 공급하면서, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 에 전압을 인가하면, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 은 동일한 조성 동일한 배합 비율의 가스 중에서 스퍼터링되어, 스퍼터 입자가 방출된다.
처리 대상물은 제 1 타깃 (55) 과 대면하는 위치를 통과할 때에, 제 1 타깃 (55) 으로부터의 스퍼터 입자가 도달하여 제 1 박막이 형성되고, 제 2 타깃 (56) 과 대면하는 위치를 통과할 때에, 제 2 타깃 (56) 으로부터의 스퍼터 입자가 도달하여 제 2 박막이 형성된다.
반송 수단 (52) 은 처리 대상물의 반송 속도를 원하는 위치에서 변경할 수 있게 되어 있다. 제 1 타깃 (55) 으로부터의 스퍼터 입자로 형성되는 박막과 제 2 타깃 (56) 으로부터의 스퍼터 입자로 형성되는 박막에서, 성막 속도나, 성막해야 할 막 두께가 상이한 경우, 제 1 타깃 (55) 과 대면하는 위치를 통과할 때와 제 2 타깃 (56) 과 대면하는 위치를 통과할 때에, 처리 대상물의 반송 속도를 변경할 수 있음으로써, 원하는 막 두께의 각 박막을 각각 형성할 수 있다.
다음으로, 이 제조 장치 (1) 를 사용하여 컬러 필터를 제조하는 공정을 설명한다.
도 1(a) 의 부호 19 는 처리 대상물의 일례를 나타내고 있다. 처리 대상물 (19) 은, 플라스틱 기판이나 유리 기판으로 이루어지는 투명 기판 (11) 과, 투명 기판 (11) 의 표면 상에는 배치된 수지층 (22) 을 갖고 있다.
수지층 (22) 은 착색제가 첨가된 내열성의 수지막 (착색막 (16 ~ 18)) 을 갖고 있고, 2 색 이상 (여기서는, 적색, 녹색, 청색의 3 색) 의 착색막 (16 ~ 18) 을 1 세트의 착색 단위 (15) 로 하여, 복수의 착색 단위 (15) 가 투명 기판 (11) 의 표면 상에 소정 간격을 두고 정렬되어 있다.
여기서는, 투명 기판 (11) 의 착색 단위 (15) 가 정렬된 면 상에는 수지로 이루어지는 오버코트층 (14) 이 형성되어, 각 착색막 (16 ~ 18) 은 오버코트층 (14) 으로 덮여 있는데, 오버코트층 (14) 을 형성하지 않고 각 착색막 (16 ~ 18) 을 수지층 (22) 표면에 노출시켜 두어도 된다.
상기 서술한 제조 장치 (1) 의 반출입실 (2) 과 가열실 (3) 에는, 각각 배기계 (7, 8) 가 접속되어 있고, 1 또는 복수의 처리 대상물 (19) 을 반출입실 (2) 에 반입하여, 반출입실 (2) 내부를 배기계 (7) 에 의해 러프 펌핑 (rough pumping) 한다.
가열실 (3) 과 성막실 (5) 의 내부를 미리 진공 배기해 두고, 처리 대상물 (19) 을 가열실 (3) 내에서 가열한 후, 또는 가열실 (3) 내에서는 가열하지 않고, 성막실 (5) 에 반입한다.
성막실 (5) 내부를 진공 배기하면서, 가스 공급계 (58) 로부터 산화 가스 (여기서는, 산소 가스) 와 스퍼터 가스 (예를 들어, Ar, Kr, Xe 등) 를 공급하여, 성막 분위기를 형성한다.
제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 은 동일한 성막실 (5) 내부에 배치되어 있기 때문에, 제 1 타깃 (55) 표면 상에 형성되는 성막 분위기와 제 2 타깃 (56) 표면 상에 형성되는 성막 분위기는 서로 접속되어 있다.
투명 전극 (23) 의 비저항은, 투명 전극 (23) 의 성막 분위기의 산화 가스 분압이 지나치게 높거나 지나치게 낮아도 높아지고, 투명성은 산화 가스 분압이 지나치게 낮으면 낮아진다. 투명 전극 (23) 에는 저저항과 투명성이 요구되기 때문에, 미리 투명 전극 (23) 을 성막하는 데에 최적인 산화 가스 분압을 구해 두고, 성막실 (5) 내부에 당해 최적인 산화 가스 분압의 성막 분위기를 형성한다.
여기서는, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 사이에 차폐 부재 (예를 들어, 침니) 와 같은 칸막이가 없기 때문에, 제 1 타깃 (55) 표면 상의 성막 분위기와 제 2 타깃 (56) 표면 상의 성막 분위기는, 투명 전극 (23) 을 성막하는 데에 최적인 산화 가스 분압으로 된다.
제 2 타깃 (56) 은 In2O3 을 주성분으로 한다.
제 1 타깃 (55) 은 SnO2 를 주성분으로 하고, 불순물 원소로서 Sb 가 첨가됨으로써 도전성이 높게 되어 있다.
전원 (59) 으로부터 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 에 각각 직류 전압을 인가하면, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 의 양방이 스퍼터링되어, 스퍼터 입자가 방출된다.
성막 분위기의 산화 가스 분압을 투명 전극 (23) 의 성막에 최적인 값으로 유지하면서, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 을 스퍼터링하면서, 처리 대상물 (19) 을 반송시키면, 처리 대상물 (19) 이 제 1 타깃 (55) 과 대면하는 위치를 통과할 때에, SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막 (21) 이 수지층 (22) 표면에 밀착 형성되고 (도 1(b)), 제 2 타깃 (56) 과 대면하는 위치를 통과할 때에 In2O3 을 주성분으로 하는 투명 전극 (23) 이 무기 보호막 (21) 표면에 밀착 형성된다 (도 1(c)).
여기서는, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 을 동시에 스퍼터링하여, 제 1 타깃 (55) 이 스퍼터 입자를 방출할 때에, 제 2 타깃 (56) 으로부터도 스퍼터 입자를 방출시킨다.
이 상태에서, 처리 대상물 (19) 을 1 또는 복수 장씩 연속하여 반송하고, 제 2 타깃 (56) 위로부터 투명 전극 (23) 성막 후의 처리 대상물 (19) 을 이동시킬 때에, 무기 보호막 (21) 성막 후의 처리 대상물 (19) 을 제 1 타깃 (55) 위로부터 제 2 타깃 (56) 으로 이동시키고, 무기 보호막 (21) 성막 전의 처리 대상물 (19) 을 제 1 타깃 (55) 위로 이동시킨다.
이와 같이, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 의 양방을 스퍼터링하면서, 처리 대상물 (19) 을 연속하여 반송하면, 다수의 처리 대상물 (19) 을 효율적으로 성막 처리할 수 있다.
산화 가스 분압이 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 표면 상의 각 성막 분위기에서 동일하게 되어 있는 경우에는, 상기 서술한 바와 같이, 그 산화 가스 분압은 투명 전극 (23) 의 성막에 최적인 값으로 되어 있다.
무기 보호막 (21) 은, SnO2 는 비저항이 높은 쪽이 바람직하다. 무기 보호막 (21) 은, 투명 전극 (23) 의 성막에 최적인 값보다, 높은 산화 가스 분압에서 비저항이 최대가 된다.
제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 표면 상의 성막 분위기를 동일하게 하여 스퍼터링을 실시하면, 제 1 타깃 (55) 의 불순물 원소를 전부 산화시키지 못하고, 무기 보호막 (21) 의 비저항은 최대가 되지 않는다.
그러나, SnO2 를 주성분으로 하는 SnO2 계 재료는, In2O3 을 주성분으로 하는 In2O3 계 재료나 ZnO 를 주성분으로 하는 ZnO 계 재료에 비해 원래 전기 저항이 높기 때문에, 산화 가스 분압이 투명 전극 (23) 의 성막에 최적인 값으로 되어 있어도, 무기 보호막 (21) 은 투명 전극 (23) 보다 충분히 전기 저항이 높아진다.
이상은, 산화 가스 분압을 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 의 표면 상에서 각각 동일하게 하는 경우에 대해 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
제 1 타깃 (55) 표면 상의 성막 분위기의 산화 가스 분압을 제 2 타깃 (56) 표면 상의 성막 분위기의 산화 가스 분압보다 높게 하여, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 을 스퍼터링하면, 제 1 타깃 (55) 에 첨가된 불순물 원소의 산화가 보다 진행되어, 산화 가스 분압을 동일하게 한 경우에 비해, 무기 보호막 (21) 의 비저항을 보다 높게 할 수 있다.
또한, 제 1 타깃 (55) 표면 상의 성막 분위기의 산화 가스 분압을 제 2 타깃 (56) 표면 상의 성막 분위기의 산화 가스 분압보다 높게 하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 산화 가스의 분출구와 제 1 타깃 (55) 표면 사이의 거리를 그 분출구와 제 2 타깃 (56) 표면까지의 거리보다 짧게 하는 방법, 제 1 타깃 (55) 을 차폐판 (침니) 으로 둘러싸고, 그 차폐판으로 둘러싸인 공간에 산화 가스를 분출시키는 방법, 제 2 타깃 (56) 을 차폐판으로 둘러싸고, 그 차폐판으로 둘러싸인 공간보다 외측의 공간에 산화 가스를 분출시키는 방법 등이 있다.
무기 보호막 (21) 과 투명 전극 (23) 이 형성된 처리 대상물 (19) 을, 가열실 (3) 과 반출입실 (2) 을 통과시켜, 제조 장치 (1) 의 외부로 취출한다.
처리 대상물 (19) 을 제조 장치 (1) 외부로 취출한 후, 산소를 함유하는 분위기 (예를 들어, 대기) 하에서 200 ℃ 이상으로 가열하여 투명 전극 (23) 을 어닐화하거나, 어닐화하지 않고 그대로 투명 전극 (23) 의 패터닝을 실시한다.
투명 전극 (23) 의 패터닝은 먼저 투명 전극 (23) 의 표면에 소정 형상으로 패터닝된 레지스트막 (28) 을 배치한다 (도 1(d)).
레지스트막 (28) 에는, 후술하는 화소 전극과 대향해야 할 위치에 창 형성부 (29) 가 형성되어 있고, 그 창 형성부 (29) 의 바닥면에는 투명 전극 (23) 이 노출되어 있다.
염화철을 함유하는 염화철계 에칭액이나, 산으로서 왕수 (王水) 를 함유하는 왕수계 에칭액과 같이, In2O3 을 용해시킬 수 있고, SnO2 를 용해시키지 않거나, 또는 SnO2 의 용해 속도가 In2O3 의 용해 속도보다 느린 에칭액을 준비한다.
이 에칭액에 처리 대상물 (19) 을 침지시키거나, 그 에칭액을 처리 대상물 (19) 의 레지스트막 (28) 이 배치된 측의 면에 분무하여, 창 형성부 (29) 바닥면에 노출되는 투명 전극 (23) 에 에칭액을 접촉시키면, 투명 전극 (23) 의 노출되는 부분이 에칭 제거되어 개구가 형성되고, 창 형성부 (29) 의 바닥면에 무기 보호막 (21) 이 노출되면, 막 두께 방향의 에칭이 정지된다.
창 형성부 (29) 의 바닥면 전부에 무기 보호막 (21) 을 노출시킨 후, 처리 대상물 (19) 을 에칭액으로부터 끌어 올리거나, 에칭액의 분무를 정지시키고, 처리 대상물 (19) 을 세정하여 에칭액을 제거해서, 에칭을 종료한다.
이어서, 레지스트막 (28) 을 제거하면, 도 1(e) 에 도시된 바와 같은 컬러 필터 (10) 가 얻어진다. 도 1(e) 의 부호 25 는 패터닝된 투명 전극 (23) 의 개구를 나타내고 있고, 개구 바닥면에는 무기 보호막 (21) 의 표면이 노출되어 있다.
도 3 의 부호 30 은 화소 전극 기판을 나타내고 있고, 화소 전극 기판 (30) 은, 기판 (31) 과, 기판 (31) 의 표면에 배치된 활성층 (32) 과, 활성층 (32) 상에 배치된 복수의 화소 전극 (35) 을 갖고 있다.
컬러 필터 (10) 와 화소 전극 기판 (30) 을, 투명 전극 (23) 의 개구 (25) 가 화소 전극 (35) 상에 위치하도록 액정 (36) 을 사이에 끼우고 접착시키면, 도 4 에 도시된 바와 같은 PVA 방식의 액정 표시 장치 (20) 가 얻어진다.
활성층 (32) 은 박막 트랜지스터 (TFT) 나 배선을 갖고 있다. 각 화소 전극 (35) 에는 TFT 가 접속되어 있고, TFT 를 도통시켜, 그 TFT 에 접속된 화소 전극 (35) 과 투명 전극 (23) 사이에 전압을 인가한다.
상기 서술한 바와 같이, 화소 전극 (35) 상에는 투명 전극 (23) 의 개구 (25) 가 위치하고 있고, 그 개구 (25) 바닥면에는 무기 보호막 (21) 의 표면이 위치한다.
무기 보호막 (21) 의 비저항은 투명 전극 (23) 의 비저항의 10 배 이상으로 높기 때문에, 무기 보호막 (21) 과 화소 전극 (35) 사이의 전계는 투명 전극 (23) 과 화소 전극 (35) 사이의 전계보다 약하여, 개구 (25) 의 바로 아래 위치에서는 전계 (전위 구배) 가 투명 전극 (23) 을 향해 기울어진다.
액정 (36) 은 전계의 기울기를 따라 분자 장축이 기울기 때문에, 개구 (25) 의 바로 아래 위치에서는 액정 (36) 의 분자 장축이 투명 전극 (23) 을 향해 기울고, 그 결과 이 액정 표시 장치 (20) 의 시야각이 넓어진다.
이상은, 전원 (59) 이 직류 전원이고, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 에 인가하는 전압이 직류 전압인 경우에 대해 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 중 어느 일방 또는 양방에 AC 전원을 접속시키고, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 중 어느 일방 또는 양방에 AC 전압을 인가해도, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 을 스퍼터링할 수 있다. 그러나, DC 전원은 AC 전원보다 저렴한 데다가, AC 전원을 사용한 경우에 비해 제조 장치 (1) 의 제조 비용도 저렴하므로, DC 전원을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
이상은, 제 2 타깃 (56) 의 주성분이 ITO (In2O3-SnO2) 인 경우에 대해 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, In2O3 을 주성분으로 하는 In2O3 계 재료 (예를 들어, IZO, ITO), ZnO 를 주성분으로 하는 ZnO 계 재료 (예를 들어, AZO, GZO, BZO) 중 어느 일방 또는 양방을 함유하는 제 2 타깃 (56) 을 스퍼터링하여, In2O3 계 재료와 ZnO 계 재료 중 어느 일방 또는 양방을 주성분으로 하는 투명 전극 (23) 을 형성할 수 있다.
실온 ~ 200 ℃ 의 가열 조건에서, 스퍼터링법에 의해 성막된 투명 전극 (23) 의 비저항은, 주성분이 ITO (In2O3-SnO2) 인 경우에는 2 × 10-4 Ω?㎝ ~ 5 × 10-4 Ω?㎝, AZO (ZnO-Al2O3) 인 경우에는 5 × 10-4 Ω?㎝ ~ 2 × 10-3 Ω?㎝, IZO (In2O3-ZnO) 인 경우에는 3.7 × 10-4 Ω?㎝ ~ 4 × 10-4 Ω?㎝ 이다.
동일한 가열 조건에서 스퍼터링법에 의해 성막된 SnO2 를 주성분으로 하는 박막 (SnO2-Sb2O3) 의 비저항은 1 × 10-2 Ω?㎝ ~ 2 × 10-2 Ω?㎝ 이고, 각 투명 전극 (23) 의 비저항의 10 배 이상이기 때문에, SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막 (21) 은, ITO 와 ZnO 와 IZO 중 어느 투명 도전 재료를 포함하는 투명 전극 (23) 에 대해서도 충분한 전기적 특성을 갖는 것을 알 수 있다.
In2O3 을 주성분으로 하는 제 2 타깃 (56) 은, 예를 들어 In2O3 을 주성분으로 하고, 2A 족, 4A 족, 2B 족, 4B 족으로 이루어지는 첨가 원소군에서 선택되는 어느 1 종류의 첨가 원소를 0.1 원자% 이상 20 원자% 이하 함유하는 것이다.
ZnO 를 주성분으로 하는 제 2 타깃 (56) 은, 예를 들어 ZnO 를 주성분으로 하고, 1A 족, 3A 족, 4A 족, 1B 족, 3B 족, 4B 족으로 이루어지는 첨가 원소군에서 선택되는 어느 1 종류 이상의 첨가 원소를 0.1 원자% 이상 20 원자% 이하 함유한다.
제 1 타깃 (55) 에 첨가할 수 있는 불순물 원소는 Sb 에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 5B 족 원소인 P, Ad, Bi 와, 5A 족 원소인 V, Nb, Ta 와, 3A 족 원소인 Sc, Y 와, 3B 족 원소인 B, Al, Ga, In, Tl 중 적어도 1 종류 이상의 불순물 원소를 제 1 타깃 (55) 에 함유시켜도 된다.
불순물 원소는, 원소 단체 (單體) 로 제 1 타깃 (55) 에 첨가해도 되지만, 산화물 (예를 들어, Sb203) 이나 질화물로서 첨가할 수도 있다.
Sn 과 SnO2 중 어느 일방 또는 양방을 함유하고, 1 종류 이상의 상기 불순물 원소가 첨가된 제 1 타깃을, 산소와 스퍼터 가스를 함유하는 성막 분위기 중에서 스퍼터링하면, SnO2 를 주성분으로 하고, 1 종류 이상의 상기 불순물 원소를 함유하는 무기 보호막이 형성된다.
또, Sn 과 SnO2 중 어느 일방 또는 양방을 함유하고, 상기 불순물 원소를 함유하지 않는 제 1 타깃을 사용해도 되고, 이 경우, 이 제 1 타깃을 산소와 스퍼터 가스를 함유하는 성막 분위기 중에서 스퍼터링하면, SnO2 를 주성분으로 하고, 상기 불순물 원소를 함유하지 않는 무기 보호막이 형성된다.
SnO2 를 주성분으로 하고, 상기 불순물 원소를 함유하지 않는 제 1 타깃 (55) 을 스퍼터링하는 경우에는, 제 1 타깃 (55) 에 RF (고주파) 전원을 접속하고, 고주파 전압을 인가하여 스퍼터링하는 것이 바람직하다. 그러나, RF 전원은 DC 전원이나 AC 전원에 비해 고가이고, AC 전원을 사용한 경우보다 장치가 복잡해져, 장치 비용이 증대된다. 또한, 성막 속도도 AC 전원이나 DC 전원을 사용한 경우에 비해 느려진다.
이상은, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 을 동일한 성막 분위기에서 동시에 스퍼터링하는 경우에 대해 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 을 따로따로 스퍼터링해도 된다.
본 발명의 컬러 필터 (10) 의 제조에 사용하는 제조 장치는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 을 다른 성막실에 배치하거나, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 사이에 칸막이 부재를 배치하여 성막실을 2 분하여, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 을 상이한 성막 분위기에 두고 스퍼터링해도 된다. 이 경우, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 의 스퍼터링을 상이한 조성 상이한 배합 비율의 가스에서 실시할 수 있다.
예를 들어, Sn 을 주성분으로 하는 제 1 타깃 (55) 을 사용하여 SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막 (21) 을 성막하는 경우에는, ITO, ZnO, IZO 등의 투명 도전 재료를 포함하는 제 2 타깃 (56) 을 사용하여 투명 전극 (23) 을 성막하는 경우에 비해, 성막 시에 10 배 ~ 100 배의 양의 산소 분압을 필요로 한다.
반대로, 제 2 타깃 (56) 을 스퍼터링하여 투명 전극 (23) 을 성막하는 경우, 산소 분압이 지나치게 높으면 투명 전극 (23) 의 전기 저항이 높아진다.
따라서, Sn 을 주성분으로 하는 제 1 타깃 (55) 은 산소 가스와 스퍼터 가스를 함유하는 제 1 성막 분위기에서 스퍼터링하고, 또한 투명 도전 재료를 주성분으로 하는 제 2 타깃 (56) 은, 산소 가스와 스퍼터 가스를 함유하는 제 2 성막 분위기에서 스퍼터링하는 경우에는, 산소 분압은 제 1 성막 분위기보다 제 2 성막 분위기 쪽이 낮다.
스퍼터 가스와 함께 성막실 (5) 에 도입되는 가스는, 산소 가스에 한정되지 않고, 화학 구조 중에 산소 원자를 함유하는 다른 산화 가스 (O2, H2O 등) 와, 화학 구조 중에 질소 원자를 함유하는 질화 가스 (N2, NH3 등) 로 이루어지는 반응 가스군에서 선택되는 어느 1 종류 이상의 반응 가스를 도입해도 된다. 단, 제 2 타깃 (56) 을 스퍼터링하는 분위기에는, ITO 등의 투명 전극의 구성 재료의 산소 결손을 최적화하기 위해서, 산화 가스를 도입하는 것이 바람직하다.
제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 의 근방에 자계 형성 장치를 배치하고, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 의 스퍼터링이 되는 면을 지나는 자력선을 형성하여, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 을 마그네트론 스퍼터링해도 된다.
투명 전극 (23) 과 무기 보호막 (21) 의 성막은, 스퍼터링법에 한정되지 않고, 증착법, 특히 ARE (Activated Reactive Evaporation) 법으로 성막할 수도 있다. ARE 법으로 성막하는 경우에는, 무기 보호막 (21) 과 투명 전극 (23) 의 성막을 희가스 (Ar, K4 등) 만, 또는 그 희가스에, 화학 구조 중에 산소 원자를 함유하는 산화 가스 (O2, H2O 등) 와, 화학 구조 중에 질소 원자를 함유하는 질화 가스 (N2, NH3 등) 중 어느 일방 또는 양방을 첨가한 성막 분위기에서 실시한다.
본 발명에 사용하는 에칭액은 특별히 한정되지 않는데, 일례를 서술하면, 투명 전극 (23) 을 성막 후에 어닐화하지 않는 경우, 또는 가열 성막하지 않는 경우에는, 투명 전극 (23) 은 아모르퍼스 ITO 를 주성분으로 하고 있기 때문에, 산으로서 옥살산을 함유하는 옥살산계 에칭액과 같이, 아모르퍼스 ITO 의 용해 속도가 빠른 에칭액을 사용한다.
또, 투명 전극 (23) 을 성막 후에 어닐화한 경우, 또는 가열 성막한 경우에는, 투명 전극 (23) 은 다결정 ITO (폴리 ITO) 를 주성분으로 하기 때문에, 염화철을 함유하는 염화철계 에칭액이나, 산으로서 왕수를 함유하는 왕수계 에칭액과 같이, 폴리 ITO 의 용해 속도가 빠른 에칭액을 사용한다. 또한, 폴리 ITO 는 옥살산계 에칭액에 용해되지 않거나, 용해되었다고 해도 그 용해 속도는 극단적으로 느려, 옥살산계 에칭액은 폴리 ITO 의 에칭에 적합하지 않다.
에칭액의 용해 속도는 빠른 쪽이 에칭 시간이 단축되는데, 그 용해 속도가 지나치게 빠르면, 에칭의 제어가 곤란하다. 아모르퍼스 ITO 가 염화철계 에칭액이나 왕수계 에칭액에 용해될 때의 용해 속도는, 폴리 ITO 가 용해될 때에 비해 극단적으로 빨라, 에칭의 제어가 곤란하기 때문에, 아모르퍼스 ITO 의 에칭에는 염화철계나 왕수계의 에칭액보다 옥살산계 에칭액이 적합하다.
옥살산계 에칭액, 염화철계 에칭액, 왕수계 에칭액 모두, SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막 (21) 은 용해하지 않거나, 그 용해 속도는 ITO 용해 속도에 비해 극단적으로 느리다.
실시예
<실시예 1>
SnO2 를 주성분으로 하고, 불순물로서 Sb2O3 이 첨가된 제 1 타깃 (55) 과, In2O3 을 주성분으로 하고, 첨가물로서 SnO2 가 첨가된 제 2 타깃 (56) 을, 상기 도 2 의 성막실 (5) 내부에 배치하고, 가열실 (3) 과 성막실 (5) 을 고진공 분위기로 유지한 채로, 처리 대상물 (19) 을 가열실 (3) 에서 가열하지 않고 성막실 (5) 에 반입했다.
Ar 가스와 산소 가스를 성막실 (5) 내에 공급하면서, 제 1, 제 2 타깃 (55, 56) 에 직류 전압을 인가하고, 상기 도 1(b), 도 1(c) 에 도시된 공정에 의해, 수지층 (22) 표면에 SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막 (21) (막 두께 50 Å) 과, ITO 를 주성분으로 하는 투명 전극 (23) (막 두께 1500 Å) 을, 무가열 조건에서 성막한 것을 실시예 1 의 평가 기판으로 했다.
<실시예 2>
실시예 1 과 동일한 조건에서 제조한 평가 기판을 대기 분위기에서 1 시간 가열하여 어닐 처리하여, 실시예 2 의 평가 기판으로 했다.
<실시예 3>
가열실 (3) 과 성막실 (5) 에 형성한 히터로 처리 대상물 (19) 을 250 ℃ 로 가열하고, 무기 보호막 (21) 과 투명 전극 (23) 의 성막을 실시한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일한 조건에서 실시예 3 의 평가 기판을 제조하였다.
<비교예 1>
제 1 타깃 (55) 을 SiO2 를 주성분으로 하는 것으로 바꾸고, 제 1 타깃 (55) 에 인가하는 전압을 직류에서 고주파 (RF) 전압으로 바꾼 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일한 조건에서 비교예 1 의 평가 기판을 제조하였다. 또한, 비교예 1 과 후술하는 비교예 2, 3 의 무기 보호막은 SiO2 를 주성분으로 한다.
또한, 실시예 1 ~ 3 의 무기 보호막의 성막 속도는 비교예 1 ~ 3 의 무기 보호막의 성막 속도의 약 3 배로, SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막은 SiO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막에 비해 성막 효율이 높은 것을 알 수 있다.
<비교예 2>
비교예 1 의 평가 기판을 대기 분위기에서 1 시간 가열하여 어닐 처리하여, 비교예 2 의 평가 기판으로 하였다.
<비교예 3>
무기 보호막과 투명 전극의 성막시, 실시예 3 과 동일한 가열 조건에서 처리 대상물을 가열한 것 이외에는, 상기 비교예 1 과 동일한 조건에서 비교예 3 의 평가 기판을 제조하였다.
<성막 후 밀착성 시험>
실시예 1 ~ 3, 비교예 1 ~ 3 의 평가 기판에 대해, 투명 전극 (23) 의 표면에 점착 테이프를 붙인 후, 그 점착 테이프를 박리시켜, 무기 보호막 (21) 으로부터 박리된 투명 전극 (23) 의 유무를 조사하였다. 또한, 성막 후 밀착성 시험은, 후술하는 에칭 시험을 실시하기 전의 평가 기판에 대해 실시했다.
<실체 현미경 관찰>
실시예 1 ~ 3, 비교예 1 ~ 3 의 각 평가 기판의 외관을, 에칭 전과 에칭 후에 실체 현미경으로 관찰하여, 투명 전극 (23) 이나 무기 보호막 (21) (SnO2 박막 및 SiO2 박막) 의 박리 유무를 조사하였다.
에칭은, 옥살산계 에칭액, 염철계 에칭액, 왕수계 에칭액의 3 종류의 에칭액 (액온 40 ℃) 에, 실시예 1 ~ 3, 비교예 1 ~ 3 의 평가 기판을 침지시켜서 실시하였다. 또한, 성막 시나 성막 후에 가열한 평가 기판 (실시예 2, 3, 비교예 2, 3) 은, 투명 전극이 폴리화 (다결정화) 되어 있는 것으로 추측되어, 이들의 평가 기판에 대해서는, 아모르퍼스 ITO 박막을 상정한 옥살산계 에칭액을 사용한 에칭을 실시하지 않았다. 하기 표 1 의 「-」은 에칭을 실시하지 않았던 것을 나타낸다.
Figure 112010011016363-pct00001
SiO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막은, 성막 시에 가열된 경우에, 에칭 전 및 에칭 후에 외관의 이상도 확인되고, 무기 보호막 (21) 과 수지층 (22) 사이에 층간 박리가 일어났다.
SiO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막은, SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막 (21) 에 비해, 수지층 (22) 과의 선팽창 계수의 차도, 투명 전극 (23) 과의 선팽창 계수의 차도 크다.
동일한 SiO2 를 주성분으로 해도, 가열하지 않고 성막한 비교예 1 은 박리가 일어나지 않았기 때문에, 가열에 의해 ITO 가 폴리화될 때의 응력과, 가열에 의한 팽창량의 차의 복합적인 요인에 의해, 박리가 일어난 것으로 추측된다.
이것에 대해, SnO2 를 주성분으로 하는 무기 보호막 (21) 은 어느 경우에도 박리가 일어나지 않고, 밀착성 시험 결과도 양호했다. SnO2 박막은 SiO2 보다 투명 전극 (23) 및 수지층 (22) 과의 선팽창 계수의 차가 작기 때문에, 가열에 의한 팽창량의 차가 허용될 수 있는 범위이고, 양호한 밀착성이 얻어진 것으로 고찰된다.
또한, 비교예 2 는 제 1 타깃 (55) 의 구성 재료가 비교예 3 과 동일했음에도 불구하고, 박리가 확인되지 않았다. 이것은, 비교예 3 과 같이, 진공 분위기 중에서 가열 성막되는 경우와 비교하면, 비교예 2 와 같이 대기 분위기에서 가열하는 경우에는 응력이 작기 때문에, 박리가 일어나지 않는 것으로 추측된다.
진공 중에서는, 대기 중보다 저압이기 때문에, 가열에 의한 팽창이 현저하여, 진공 분위기 중의 가열 성막에서는, 열팽창 계수의 차가 큰 영향을 미친다.
ITO 는 진공 분위기에서 가열 성막함으로써, ITO 의 입자가 서로 달라붙으면서 성장하기 때문에, 가장 결정이 성장한다. 그에 반해, 무가열 성막을 실시한 후, 대기 분위기의 가열 (어닐) 에서는, 입자 자체의 결정화는 진행되지만, 입자가 서로 달라붙지 않기 때문에, 가열 성막에 비하면 그다지 결정이 성장하지 않는다.
실제로, 무가열 성막 후에 어닐 처리한 것을 SEM (주사형 전자현미경) 으로 관찰하면, 다소 입자는 성장되어 있지만, 그 입자는 가열 성막한 것보다 작다.
즉, 진공 분위기에서 가열 성막한 경우에는, 입자끼리가 움직이기 쉽고, 서로 달라붙는 형태로 성장하는데, 무가열 성막한 후 어닐화한 경우에는, 입자 단체로 결정화되기 때문에, 응력이 작고, 박리가 그다지 문제되지 않는다.
ITO 에 한정되지 않고, 다른 In2O3 계 재료와 ZnO 계 재료도 진공 분위기 중에서 기판을 가열하면서 성막하는 쪽이, 결정이 성장한다.
따라서, SnO2 를 주성분으로 하는 무기 박막을 형성하는 본원의 컬러 필터의 제조 방법은, 투명 전극을 진공 분위기 중에서 가열 성막하고, 그 구성 재료를 결정화시키는 경우의 박리 방지에 특히 유효하다.
또한, 대기 분위기 중에서의 성막과 어닐 처리는, 공정이 증가할 뿐만 아니라, 수지층 (22) 이 변성되거나, 투명 전극 (23) 의 비저항이 상승할 우려가 있으므로 바람직하지 않다.
<내에칭성 시험>
유리 기판 표면에, 실시예 1 ~ 3, 비교예 1 ~ 3 에서 무기 보호막을 성막했을 때와 동일한 조건에서, SnO2 박막 또는 SiO2 박막의 단일막 (두께 1000 Å) 을 각각 성막하여, 참고예 1 ~ 6 의 평가 기판을 제조하였다. 가열 조건과 무기 보호막 재료의 조합을 하기 표 2 에 기재한다.
Figure 112010011016363-pct00002
참고예 1 ~ 6 의 각 평가 기판의 SnO2 박막, SiO2 박막의 비저항을 측정한 결과, 각 박막의 비저항은 ITO 박막보다 높고, 특히 SnO2 박막은 어느 가열 조건에서도 비저항이 ITO 박막의 100 배 이상이었다.
일반적으로, 액정 표시 장치의 무기 보호막 (21) 에는, 투명 전극 (23) 의 10 배 이상, 보다 바람직하게는 100 배 이상의 비저항이 필요하기 때문에, SnO2 박막은, 전기적 특성의 관점에서도 무기 보호막 (21) 으로서 우수한 것을 알 수 있다.
다음으로, 참고예 1 ~ 6 의 평가 기판을 실온과 40 ℃ 의 각 액온 조건에서 옥살산계 에칭액, 염철계 에칭액, 왕수계 에칭액에 침지했을 때에 용해되는지 여부를 조사한 결과, 상기 표 2 에 나타낸 바와 같이, 모든 SnO2 박막이 용해되지 않았다.
상기 서술한 바와 같이, 옥살산계 에칭액은 아모르퍼스 ITO 막용 에칭액이고, 염철 및 왕수계 에칭액은 폴리 ITO 막용 에칭액이기 때문에, SnO2 박막은, 그 성막 조건에 상관 없이, 아모르퍼스 ITO 막과 폴리 ITO 막 중 어느 것을 에칭하는 경우에도, 에칭 스토퍼로서 기능하는 것을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 투명 기판과, 상기 투명 기판의 표면 상에 배치된 수지층과, 상기 수지층의 표면 상에 배치된 무기 보호막과, 상기 무기 보호막의 표면에 배치되며, 개구가 형성된 투명 전극을 갖는 컬러 필터의 제조 방법으로서,
    SnO2 를 함유하는 상기 무기 보호막의 표면에, 상기 투명 전극을 형성하는 투명 전극 형성 공정과,
    상기 투명 전극에, 상기 무기 보호막의 용해 속도가 상기 투명 전극의 용해 속도보다 느린 에칭액을 접촉시켜 상기 개구를 형성하여, 상기 개구의 바닥면에 상기 무기 보호막의 표면을 노출시키는 패터닝 공정을 갖는, 컬러 필터의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    진공조 내부에, SnO2 를 함유하는 제 1 타깃과, 투명 도전 재료를 함유하는 제 2 타깃을 배치하고,
    상기 진공조 내부에 적어도 스퍼터 가스를 함유하는 성막 분위기를 형성할 때에, 상기 제 1 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기와 상기 제 2 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기가 접속되도록 해 두고,
    상기 수지층이 노출되는 상기 투명 기판을 상기 진공조 내부에 배치한 상태에서, 상기 제 1 타깃을 스퍼터링하여, 상기 무기 보호막을 형성하고,
    상기 제 1 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기와 상기 제 2 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기를 접속한 상태에서, 상기 제 2 타깃을 스퍼터링하여, 상기 투명 전극을 형성하는, 컬러 필터의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    화학 구조 중에 산소 원자를 함유하는 산화 가스가 첨가된 상기 성막 분위기를 형성하고,
    상기 제 1 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기에 함유되는 상기 산화 가스의 분압과, 상기 제 2 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기에 함유되는 상기 산화 가스의 분압을 동일하게 한 상태에서, 상기 제 1, 제 2 타깃을 스퍼터링하는, 컬러 필터의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    화학 구조 중에 산소 원자를 함유하는 산화 가스가 첨가된 상기 성막 분위기를 형성하고,
    상기 제 1 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기에 함유되는 상기 산화 가스의 분압을, 상기 제 2 타깃의 표면 상의 상기 성막 분위기에 함유되는 상기 산화 가스의 분압보다 높게 한 상태에서, 상기 제 1, 제 2 타깃을 스퍼터링하는, 컬러 필터의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전극은, In2O3 과 ZnO 중 어느 일방 또는 양방을 함유하는, 컬러 필터의 제조 방법.
  6. 투명 기판과,
    상기 투명 기판의 표면에 배치되며 착색된 수지막을 갖는 수지층과,
    상기 수지층의 표면 상에 배치되며 SnO2 를 함유하는 무기 보호막과,
    상기 무기 보호막의 표면에 밀착 배치된 투명 전극을 갖고,
    상기 투명 전극은 패터닝된, 컬러 필터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 무기 보호막의 비저항은 상기 투명 전극의 비저항의 10 배 이상인, 컬러 필터.
  8. 컬러 필터와, 화소 전극 기판이 접합된 액정 표시 장치로서,
    상기 컬러 필터는,
    투명 기판과,
    상기 투명 기판의 표면에 배치되며 착색된 수지막을 갖는 수지층과,
    상기 수지층의 표면 상에 배치되며 SnO2 를 함유하는 무기 보호막과,
    상기 무기 보호막의 표면에 밀착 배치된 투명 전극을 갖고,
    상기 투명 전극은 패터닝되고,
    상기 화소 전극 기판은, 기판과, 상기 기판 표면 상에 형성된 화소 전극을 갖고,
    상기 투명 전극과 상기 화소 전극이 액정을 사이에 끼우고 대향하도록 접합된, 액정 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 무기 보호막의 비저항은 상기 투명 전극의 비저항의 10 배 이상인, 액정 표시 장치.
  10. 투명 기판과, 상기 투명 기판의 표면 상에 배치된 수지층과, 상기 수지층의 표면 상에 배치된 무기 보호막과, 상기 무기 보호막의 표면에 배치된 투명 전극을 갖는 컬러 필터의 제조 장치로서,
    진공조와,
    상기 진공조 내부에 각각 배치된 제 1, 제 2 타깃과,
    상기 제 1, 제 2 타깃에 전압을 인가하는 전원과,
    상기 진공조 내부에 스퍼터 가스와, 화학 구조 중에 산소 원자를 함유하는 산화 가스를 공급하는 가스 도입계를 갖고,
    상기 제 1 타깃은 SnO2 를 함유하고,
    상기 제 2 타깃은 투명 도전 재료를 함유하는, 컬러 필터의 제조 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 타깃은, 상기 투명 도전 재료로서, In2O3 과 ZnO 중 어느 일방 또는 양방을 함유하는, 컬러 필터의 제조 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI400529B (zh) * 2010-04-19 2013-07-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd 彩色濾光基板的製造方法
JP6609351B1 (ja) * 2018-06-18 2019-11-20 デクセリアルズ株式会社 偏光板およびその製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60112001A (ja) 1983-11-22 1985-06-18 Seiko Epson Corp カラ−フイルタ−
JP2003066217A (ja) * 2001-08-24 2003-03-05 Fuji Photo Film Co Ltd カラーフィルター及びカラーフィルターの製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6426821A (en) * 1987-03-13 1989-01-30 Toppan Printing Co Ltd Production of electrode plate for color display device
JPH02284118A (ja) * 1989-04-26 1990-11-21 Seiko Epson Corp カラー液晶表示装置用電極板
JP3094421B2 (ja) * 1990-03-09 2000-10-03 富士通株式会社 透明導電膜の形成方法
JP3098562B2 (ja) * 1991-04-01 2000-10-16 大日本印刷株式会社 カラーフィルターの製造方法
JPH05132770A (ja) * 1991-11-11 1993-05-28 Canon Inc スパツタ装置
JPH07318713A (ja) 1994-05-20 1995-12-08 Toppan Printing Co Ltd 透明電極膜付きカラーフィルタ
TWI224221B (en) * 1998-01-30 2004-11-21 Seiko Epson Corp Electro-optic apparatus, electronic apparatus using the same, and its manufacturing method
JPH11335815A (ja) * 1998-05-20 1999-12-07 Nippon Sheet Glass Co Ltd 透明導電膜付き基板および成膜装置
JP4303824B2 (ja) 1999-03-31 2009-07-29 株式会社ダスキン マットの製造方法
JP2001174838A (ja) 1999-12-17 2001-06-29 Sharp Corp カラー液晶表示素子用基板の製造方法およびカラー液晶表示素子の製造方法
JP2001194676A (ja) * 2000-01-07 2001-07-19 Hitachi Ltd 液晶表示装置
KR100831232B1 (ko) 2002-01-18 2008-05-22 삼성전자주식회사 액정표시장치용 컬러필터 및 이를 이용한 액정표시장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60112001A (ja) 1983-11-22 1985-06-18 Seiko Epson Corp カラ−フイルタ−
JP2003066217A (ja) * 2001-08-24 2003-03-05 Fuji Photo Film Co Ltd カラーフィルター及びカラーフィルターの製造方法

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