KR20010049856A - 디스플레이용 기판 제조방법 및 이 제조방법에 의해제조된 디스플레이용 기판 - Google Patents

디스플레이용 기판 제조방법 및 이 제조방법에 의해제조된 디스플레이용 기판 Download PDF

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이즈하라 요조
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Abstract

기판의 표면에 형성된 대전 방지막의 표면 전기저항을 쉽게 제어할 수 있는 디스플레이용 기판의 제조방법과, 이 제조방법에 의해서 제조된 디스플레이용 기판이 제공된다. 금속 산화물로부터 타겟을 조제하고, 불활성 가스와 질소의 혼합 가스의 분위기에서 상기 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의해서, 상기 분위기에서 상기 불활성 가스와 질소의 혼합비가 상기 기판이 희망하는 표면 전기저항을 갖도록 조정하면서, 상기 기판의 표면에 금속 산질화물의 박막을 형성함으로써 막이 형성된다.

Description

디스플레이용 기판 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 디스플레이용 기판{METHOD OF MANUFACTURING A SUBSTRATE FOR DISPLAYS AND A SUBSTRATE FOR DISPLAYS MANUFACTURED BY SAME}
본 발명은 디스플레이용 기판의 제조방법 및 이 제조방법에 의해서 제조된 디스플레이용 기판, 특히, 기판 표면의 대전을 방지하기 위해서 그 위에 형성된 박막을 갖는 디스플레이용 기판의 제조방법, 및 동일한 방법에 의해 제조된 디스플이용 기판에 관한 것이다.
표면 전도형 전자 방출 장치(SEM)를 포함한 전계 방출 디스플레이(FED)와, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)에 사용하기 위한 종래의 디스플레이용 기판은, FED 또는 PDP 의 구동방식에 기인하여, 즉, 발광하기 위한 기판 사이에 고 전계 적용에 기인하여 또는 플라즈마에 기판 표면의 노출에 기인하여 기판 표면이 대전하기 쉬운 불편이 있다. 대전은 디스플레이 소자의 유효수명을 단축시키는 스파크를 발생시킬 수 있다. 기판 표면의 대전은 기판의 표면 전기저항에 의존한다.
기판 표면의 대전에 의해 기인한 디스플레이 소자의 수명의 단축을 방지하기 위해서, 기판의 표면에, 대전 방지에 적합한 목표값에 제어된 표면 전기저항을 갖는 금속 산질화물의 박막을 형성하는 것이 제안되어 지고 있다. 산소와 질소의 혼합 가스 분위기에서 금속 타겟을 사용하는 스퍼터링(sputtering)에 의해서 기판의 표면에 금속 산질화물의 박막 형성이 수행된다. 혼합 가스 분위기에서 산소와 질소의 혼합비를 변화시킴으로써 박막의 표면 전기저항이 목표값에 제어된다.
그러나, 종래의 대전방지 방법에 따라, 혼합 가스 분위기에서 금속 타겟을 사용하는 스퍼터링 동안에 산소와 질소의 비가 변경될때, 산소와 질소의 혼합비에서 조그마한 변화로도 기판의 표면에 형성되는 박막의 표면 전기저항이 급격하게 변화하기 때문에 목표값에 표면 전기저항을 제어하는 것이 어렵다.
그러므로 본 발명의 목적은, 기판의 표면에 형성된 대전 방지막의 표면 전기저항을 쉽게 제어할 수 있는 디스플레이용 기판의 제조방법과, 이 제조방법에 의해서 제조된 디스플레이용 기판을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 금속 산화물로부터 타겟을 준비하는 단계와, 불활성 가스와 질소의 혼합 가스의 분위기에서 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의해서, 상기 분위기에서 상기 불활성 가스와 질소의 혼합비가 상기 박막이 희망하는 표면 전기저항을 갖도록 조정되면서, 상기 기판의 표면에 금속 산질화물의 박막을 형성하는 단계를 구비하는 디스플레이용 기판의 제조방법을 본 발명은 제공한다.
본 발명의 방법에 따라, 목표값에 기판의 표면에 형성된 대전방지 박막의 표면 전기저항 값을 용이하게 제어하는 것이 가능하다.
양호하게, 상기 분위기에서 불활성 가스는 5 내지 95 체적 % 의 향이 함유된다.
그 결과, 믿을만하고 확실히 재생할 수 있는 방법에서 기판의 표면에 금속 산질화물의 대전방지 박막을 형성하는 것이 가능함으로써, 목표값에 박막의 표면 전기저항의 값을 확실히 제어하는 것을 가능하게 만든다.
양호하게, 희망하는 표면 전기저항의 목표값은 1.0 × 108내지 1.0 × 1012Ω/?이다.
그 결과, 기판의 표면의 전하가 흩어짐으로써, 기판 표면의 대전으로 인해서 디스플레이 소자의 수명의 단축을 억제하는 것을 가능하도록 만든다, 즉, 소자가 실제적 사용을 충분히 견딜 수 있다.
본 발명의 양호한 형태에서, 타겟은 적어도 2종류 이상의 금속 산화물로 형성된다.
그 결과, 보다 신뢰할 수 있는 방법에서 목표값에 박막의 표면 전기저항을 제어하는 것이 가능하다.
양호하게, 상기 2 종류의 금속 산화물중의 한 종류는 티타늄과 지르코늄으로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 원소의 산화물이다.
양호하게, 상기 2 종류의 금속 산화물중의 다른 한 종류는 니오븀, 바나듐, 탄탈, 이트륨, 및 텅스텐을 이루고 있는 군으로부터 선택된 원소의 산화물이다.
양호하게, 상기 2 종류의 금속 산화물의 한 종류가 타켓에서 70 내지 99.5 중량 % 의 양이 함유된다.
더 양호하게, 상기 타겟에서 2 종류의 산화물의 다른 한 종류는 0.5 내지 30 중량 % 의 양이 함유된다.
그 결과, 보다 신뢰할 수 있는 방법에서 박막의 표면 전기저항을 제어하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 양호한 형태에서, 디스플레이용 기판 제조방법은 기판의 표면에 형성된 박막 위에 적층된 적어도 하나의 가동 이온 열확산 방지막을 형성하는 단계를 더 구비한다.
그 결과, 가동 이온의 열확산에 기인한 디스플레이 소자의 이상동작을 방지할 뿐만 아니라 기판 표면의 대전을 방지하는 것이 가능하다.
양호하게, 가동 이온 열확산 방지막은 실리콘의 산화물, 실리콘의 산질화물, 또는 실리콘의 질화물로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 화합물로 형성된다.
그 결과, 가동이온의 열확산에 기인한 디스플레이 소자의 이상동작을 확실히 방지하는 것이 가능하다.
양호하게, 가동 이온 열확산 방지막은 20 내지 1000 ㎚ 의 총 막두께를 가진다.
그 결과, 가동 이온의 열확산에 기인한 디스플레이 소자의 이상 동작을 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.
또, 본 발명은, 금속 산화물로부터 타겟을 조제하고, 불활성 가스와 질소의 혼합 가스의 분위기에서 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의해서, 상기 분위기에서 상기 불활성 가스와 질소의 혼합비가 상기 박막이 희망하는 표면 전기저항을 갖도록 조정되므로, 상기 기판의 표면에 금속 산질화물의 박막을 형성함으로써 제조된 디스플레이용 기판을 제공한다.
본 발명의 디스플레이용 기판에 따라, 기판표면에 대전이 발생할 수 없어, 디스플레이 소자의 수명을 저하시키지 않고 저 비용에서 디스플레이용 기판을 얻는 것이 가능하다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 및 이점은 첨부된 도면과 함께 얻어진 아래의 자세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이용 기판을 가지는 평면형의 표면 전도형 전자 방출 장치의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 박막(11)의 단면도,
도 3은 실시예 1 에서 박막(11)의 표면 전기저항을 도시하는 그래프,
도 4는 비교예 1 에서 박막(11)의 표면 전기저항을 도시하는 그래프,
도 5는 비교예 2 에서 박막(11)의 표면 전기저항을 도시하는 그래프,
도 6은 실시예 1 에서 박막(11)과 일치하나 다른 막 두께 값을 가진 박막(11)의 표면 전기저항을 도시하는 그래프이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 기판 11, 16 : 박막
12, 13 : 소자 전극 14 : 전도성 박막
15 : 전자 방출부
본 발명은 그것의 양호한 실시예를 도시하는 도면을 참조하여 자세히 설명될 것이다.
목적을 달성하기 위해서, 본 발명자는, 질소를 포함하는 가스 분위기에서 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의해서 기판의 표면에 희망하는 표면 전기저항을 갖는 금속 산질화물의 박막 형성을 포함하는 디스플레이용 기판의 제조방법에 대한 광범위한 연구를 수행했다. 그 결과, 발명자는, 타겟이 금속 산화물로 형성되면, 불활성 가스와 질소의 혼합으로 가스 분위기가 형성되고, 희망하는 표면 전기저항을 박막이 갖도록 가스 분위기에서 불활성가스와 산소의 혼합비가 조정되고, 불활성 기체와 질소의 혼합비의 변화에 대한 대전 방지용 박막의 표면 전기저항의 변화가 완만하게 되므로, 목표값에 박막의 표면 전기저항을 용이하게 제어하는 것이 가능하게 된다는 연구결과에 도달했다.
또, 양호하게 가스 분위기에서 불활성 기체의 함유량이 5 내지 95 체적 % 이면, 신뢰할 수 있는 방법에서 기판의 표면에 금속 산질화물의 박막을 형성하는 것이 가능하다는 것이 발견되었다.
또, 본 발명자는 적어도 2 종류의 금속 산화물로 타겟이 형성되면, 상기 2 종류의 금속 산화물중의 하나가 티타늄 또는 지르코늄의 금속 산화물이고, 다른 하나가 니오븀, 바나듐, 탄탈, 이트륨, 및 텅스텐의 금속 산화물이고, 전자의 금속 산화물의 함유량이 70 내지 99.5 중량 % 이고, 후자의 금속 산화물의 함유량이 0.5 내지 30 중량 % 이면, 그 다음에 보다 신뢰할 수 있는 방법에서 목표값에 표면 전기저항의 값을 제어하는 것이 가능하다는 것을 또한 알았다.
특히, 아르곤과 질소 혼합가스의 분위기에서 니오븀의 0.5 내지 30 중량 % 포함하는 티타늄 산화물에 기초한 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의해서 기판의 표면에 박막이 형성되면, 특히 신뢰할 수 있는 방법에서 표면 전기저항의 값을 제어하는 것이 가능하다. 이 경우에, 니오븀 산화물 함유량이 0.5 중량 % 미만이면, 스퍼터링 동안에 안정한 전기 방전이 수행될 수 없다. 한편, 니오븀의 함유량이 30 중량 % 를 넘더라도, 타겟의 전기 전도성은 두드러지게 변하지 않는다.
본 발명은 상기 연구의 결과에 기초된다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이용 기판을 가진 평면형의 표면 전도형 전자 방출 장치(전계방출 소자)의 구성이 도 1을 참조로 자세히 설명될 것이다. 도 1은 전계 방출 소자의 단면도이다.
도 1에서, 숫자 10은 글라스 기판(10)의 표면의 대전을 방지하기 위해서 스퍼터링에 의해서 박막(11)이 형성되는 소자형성표면을 가지는 글라스 기판을 가리킨다. 기판(10)은 소다석회유리(soda-lime glass)로 형성되고, 예를 들면, 3㎜의 두께을 가진다. 박막(11)은, 예를 들면, 10㎚의 두께를 가진다.
전도성 재료로 형성된 한 쌍의 소자 전극(12와 13)은 박막(11) 위에 형성된다. 소자 전극(12와 13)은, CVD 와 같은 막 형성 기술과, 사진평판(photolithography)과 에칭 같은 패턴 기술의 조합에 의해서 형성되거나, 또는 인쇄 기술에 의해서 형성될 수 있다.
소자 전극(12와 13)의 형상은 전계 방출 소자의 적용에 따라 설계된다.
전도성 박막(14)은 사진평판 또는 에칭에 의해서 소자전극(12와 13) 사이에 형성된다. 전도성 박막(14)과 소자 전극(12와 13)은 서로에 전기적으로 양호하게 잘 접속되도록 부분적으로 서로와 중복된다. 전기성형 처리에 의해서 전도성 박막(14)보다 높은 전기저항을 갖는 전자 방출부(15)는, 전도성 박막(14)의 일부에 형성된다.
전자 방출부(15) 및 그것의 근접지역은 박막(16)으로 덮여 있다. 전기 활성화 처리에 의해서 탄소 또는 탄소 화합물로 형성된 박막(16)은 상기 전자 방출부(15)의 형성후에 형성된다.
박막(11)은 적어도 2 종류의 금속 산질화물로 형성되고, 상기 2 종류의 금속 산질화물의 하나는 티타늄 또는 지르코늄(TiON, ZrON)의 금속 산질화물이고, 다른 하나는 니오븀, 바나듐, 탄탈, 이트륨, 및 텅스텐(NbON, VaON, TaON, YON, 또는 WON)의 하나의 금속 산질화물이다. TiON 등에 표기된 "ON" 은 화학양론적 표시를 의미하지 않고, 단지 산소 및 질소가 포함된 것을 의미한다. 동일한 의미가 이하 언급된 용어 " ON " 에 적용된다.
박막(14)이 희망하는 표면 전기저항을 나타내도록 가스 분위기에서 불활성 가스와 질소의 혼합비가 조정되면서, 불활성 가스와 질소의 혼합의 가스 분위기에서 금속 산화물 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의해서 기판(10)의 표면에 박막(11)의 형성이 수행된다.
박막(11)의 표면 전기저항이 1.0 × 108내지 1.0 × 1012Ω/? 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 범위는 기판 표면의 대전에 기인한 디스플레이 소자의 수명의 저하가 억제되도록, 기판 표면의 전하가 흩어지게 한다. 즉, 디스플레이 소자가 실제적 사용을 충분히 견딜 수 있다.
금속 산화물 타겟의 표면 전기저항은 10 Ω/? 이하가 바람직하다. 신뢰할 수 있는 방법에서 이것은 박막(11)의 형성이 안정적으로 제어되도록 한다.
또, 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 2 종류의 금속 산질화물로 형성된 상술된 박막(11a) 위에, SiO2, 실리콘의 산질화물(SiON), 및 실리콘의 질화물로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는 적어도 하나의 알카리 이온 패시베이션 막(passivation film)(11b)(가동 이온 열확산 방지막)을 적층함으로써 박막(11)이 형성될 수 있다. 이것은 기판의 표면의 대전 뿐만 아니라 알카리 이온 열확산에 기인한 디스플레이 소자의 이상동작을 또한 방지한다.
적어도 하나의 알카리 이온 패시베이션 막(11b)의 총 막두께는 20 내지 1000㎚ 가 바람직하다. 총 막두께가 20 ㎚ 미만이면, 알카리 이온 열확산에 기인한 디스플레이 소자의 이상동작을 방지하는 것이 불가능하고, 반면에 총 막두께가 1000 ㎚ 를 넘으면, 알카리 이온 열확산 방지효과가 크게 향상되지 않는다.
상기 박막(11)에서는, 상기의 적어도 두층(11a 과 11b)의 적층순위는 임의로 선택될 수 있다.
실시예
아래의 실험은 상술된 본 발명의 연구의 결과를 확인시키기 위해서 수행된다.
먼저, 상기와 같이 구성된 기판(10)은 3 ㎜의 두께를 갖는 소다석회유리 재료(주로, SiO272 중량 %, Na2O 13 중량 %, CaO 8 중량 %, MgO 4 중량 %, Al2O31.8 중량 %, 및 K2O 0.9 중량 % 로 이루어져 있는) 로부터 조제된다. 그 다음에, 표 1에 도시된 타겟과 혼합 가스 분위기를 사용하는, 스퍼터링에 의해서 기판(10)의 표면에 박막(11)이 형성된다.
표 1
표 1은, Nb2O5-TiO2타겟(Nb2O5함유량이 2.5 중량 % 이다)을 사용하는 스퍼터링이 수행되는 실시예(1), 아르곤-산소 혼합 가스 분위기에서 Nb2O5-TiO2타겟을 사용하는 스퍼터링이 수행되는 비교예 1 , 및 질소-산소 혼합 가스 분위기에서 Ti 타겟을 사용하는 스퍼터링이 수행되는 비교예 2 를 포함한다. 각 예에서, 첫번째 가스 성분 유량 A 의 가스 유량비(A/(A+B))는 0 내지 100 %로 변화된다(즉, 다른 가스 성분 흐름 B의 (B/(A+B))는 100 내지 0 %로 변화된다).
상기 타겟의 하나를 준비하는 방법은 예로서 Nb2O5-TiO2타겟을 참조로 설명될 것이다. 나머지 타겟은 비슷한 방식으로 조제된다.
먼저, 산화 티타늄(TiO2)의 미분말 97.5 중량 % 와 산화 니오븀(Nb2O5) 미분말 2.5 중량 % 가 완전히 혼합된다. 그 다음에, 유기 바인더의 2 중량 % 가 TiO2와 Nb2O5혼합물에 더해지고, 2 시간 동안 진동 밀에서 교반 혼합된다. 그 다음에, 물이 더해져 입자를 제조한 후, 3.5 ton/㎠ 하에서 냉간 정수압 성형이 수행된다. 이 성형품이 400 ℃ 에서 가열되어 탈지된 다음에, 산소분위기에서 1400℃ 에서 5 시간동안 예비소결된다. 또, 예비소결품은 밀동된 다음에 도기니에 대입된다. 도가니에서 예비소결품은 약간의 산소 가스를 포함한 아르곤 분위기에서 1350 ℃, 50 ㎫ 의 압력하에서 열간 등방압 가열 프레스 처리를 함으로써, Nb2O5-TiO2소결체 타겟을 조제한다.
얻어진 Nb2O5-TiO2소결체 타겟은 아르키메데스법에 따른 측정의 결과로서 96 % 이상의 상대밀도를 나타냈고, 4 단자법에 따른 측정의 결과로서 대략 2 Ω/? 의 표면 전기저항을 나타냈다.
다음, 스퍼터링에 의해서 실시예(1)의 박막(11) 형성 방법이 설명될 것이다.
상기와 같이 준비된 Nb2O5-TiO2타겟은 예비 배기실과 스퍼터실로 구성된 인 라인식 스퍼터링 장치에 설정된다. 로터리 펌프 및 크라이오 펌프에 의해서 스퍼터실은 5.0 × 10-4Pa 이하로 배기된다. 그 다음에, 미리 세정되고 3 ㎜ 의 두께를 갖는 기판(10)이 예비 배기실로 삽입되어, 실이 0.3 Pa 이하로 배기된다. 그 다음에, 기판(10)은 스퍼터실로 이동되고, 아르곤 가스가 50 ㎤/min 의 속도(표준상태하)(이하 "SCCM" 로 부르는)로 실에 도입되어, 압력을 0.3 Pa 로 조절한다. 그 다음에, 직류전원으로부터 타겟을 구비한 캐소드에 전력이 공급되어 타겟의 방전을 일으키고, 타겟의 위를 기판(10)이 통과하는 동안에, 기판(10)의 표면에 10 ㎚ 두께를 갖는 티타늄 산화물과 니오븀 산화물의 혼합물의 박막(11)을 형성하는 것이다. 박막(11)의 표면 전기저항은 8.0 × 106Ω/?이다.
또, 압력을 0.3 Pa 로 조절하기 위해서 아르곤 가스 47.5 SCCM과 질소 가스 2.5 SCCM을 스퍼터실에 도입함으로써, 10 ㎚ 의 두께를 갖는 티타늄 산질화물과 니오븀 산질화물의 혼합물의 박막(11)은 상기와 동일한 방식으로 형성된다. 이 박막(11)의 표면 전기저항은 2.54 × 108Ω/?이다.
동일한 방식으로, 표 1에 나타낸 각종 가스 유량비에 따라, 실시예 1 과 비교예 1 로서 10 ㎚ 의 두께를 갖는 박막(11)이 기판(10)의 표면 상에 형성되고, 각 예의 표면 전기저항이 측정된다(그러나, 비교예 1 에 대해서는, 표 1에 나타낸 가스 유량비에 따라, 아르곤 가스와 산소 가스가 분위기 가스의 성분으로서 도입된다).
다음, 스퍼터링에 의해서 비교예 2 의 박막(11)을 형성하는 방법이 설명될 것이다.
박막(11)은 Ti 타겟과 예비 배기실과 스퍼터실로 이루어된 인라인식 스퍼터링 장치를 사용함으로써 형성된다. 특히, 금속 티타늄 타겟이 스퍼터실에 설정된 다음에, 로터리 펌프와 크라이오 펌프에 의해서 스퍼터실이 5.0 × 10-4Pa 이하로 배기된다. 그 다음에, 미리 세정된 3 ㎜ 의 두께를 가진 기판(10)이 예비 배기실로 삽입되고 실이 0.3 Pa 이하로 배기된다. 다음, 기판(10)은 스퍼터실로 이동되고, 압력을 0.3 Pa 로 조절하기 위해서 질소 가스가 50 SCCM 속도로 실에 도입된다. 그 다음에, 직류전원으로부터 Ti 타겟을 구비한 캐소드에 전력이 공급되어 Ti 타겟의 방전을 일으키고, 타겟의 위를 기판(10)이 통과하는 동안에, 기판(10)의 표면에 10 ㎚ 두께를 갖는 티타늄 산질화물의 박막(11)을 형성하는 것이다. 이 박막(11)의 표면 전기저항은 2.0 × 105Ω/?이다.
또, 압력을 0.3 Pa 로 조절하기 위해서 스퍼트실에 질소 가스 47.5 SCCM과 산소 가스 2.5 SCCM을 도입함으로써, 10 ㎚ 두께를 갖는 티타늄 산질화물의 박막(11)이 상기와 같은 동일한 방식으로 형성된다. 이 박막(11)의 표면 전기저항은 3.0 × 1015Ω/?이다.
동일한 방식으로, 표 1에 나타낸 가스 유량비에 따라, 10 ㎚ 두께를 갖는 박막(11)이 기판(10)의 표면에 형성된다. 각 예의 표면 전기저항은 측정된다.
실시예 1 과 비교예 1 과 비교예 2 의 측정결과가 표 1에 도시된다. 또, 표 1에서 실시예 1 과 비교예 1 과 비교예 2 의 측정결과는 도 3, 도 4, 및 도 5의 각각의 그래프에서 도시된다.
도 3에 따라, 실시예(1)에서와 같이 Nb2O5-TiO2타겟을 사용하는 아르곤-질소의 혼합 가스 분위기에서 스퍼터링이 수행될때, 가스 유량비(A/(A+B))가 5 내지 95 체적 % 까지 변하는 한에 있어서는(질소 가스의 경우에는, 가스 유량비(B/(A+B))가 95 내지 5 체적 % 까지 변하는 한에 있어서는), 박막(11)의 표면 전기저항은 1.0 × 108내지 1.0 × 1012Ω/?안으로 안정적으로 떨어진다. 그러나, 가스 유량비가 5 체적 % 미만 또는 95 체적 % 를 넘을때, 박막(11)의 표면 전기저항은 1.0 × 108Ω/?아래로 떨어진다.
따라서, 도 3으로부터 가스 유량비(A/(A+B))가 5 내지 95 체적 % 안에 있을때, 1.0 × 108내지 1.0 × 1012Ω/?의 표면 전기저항을 갖는 박막(11)을 얻는 것이 가능하다는 것을 볼 수 있다.
또, 도 4 및 도 5로부터, 비교예 1 에서와 같이, Nb2O5-TiO2타겟을 사ㅜ 용하는 아르곤-산소 혼합 가스 분위기에서 스퍼터링이 수행될때와, 비교예 2 에서와 같이, Ti 타겟을 사용하는 질소-산소 혼합 가스 분위기에서 스퍼터링이 수행될때, 가스 유량비에 상관없이, 표면 전기저항을 1.0 × 108내지 1.0 × 1012Ω/?로 유지하는 것이 불가능하다.
상기 실험에 따라, 금속, 산소, 및 질소가 금속 산질화물을 발생시키기 위해서 필요할때, 금속과 산소는 타겟으로부터 공급되고 질소는 혼합 가스 분위기로부터 공급되는 실시예 1 에서는 박막(11)의 표면 전기저항의 값의 좋은 결과를 얻을수 있고, 반면에, 금속과 산소가 타겟으로부터 공급되나, 질소는 혼합 가스 분위기로부터 공급되지 않는 비교예 1 과, 금속이 타겟으로부터 공급되나, 질소와 산소가 혼합 가스 분위기로부터 공급되지 않는 비교예 2 에서는, 만족할만한 표면 전기저항값을 얻을 수 없다.
또, 본 발명에 따른 실시예 1 에서는 박막(11)의 표면 전기저항의 변화율이 혼합 가스 분위기에서 아르곤과 산소 사이의 가스 유량비의 변화율과 비교해서 완만하므로, 매개 변수로서 단순히 유량비(아르곤과 산소의 혼합비)를 조정함으로써 박막(11)의 희망하는 표면 전기저항 값이 얻어질 수 있다.
한편, 비교예 1 및 비교예 2 에서는, 가스 유량비(A/(A+B))가 95 내지 100 체적 % 까지 변화되기 때문에, 박막(11)의 표면 전기저항이 급격하게 변해, 신뢰할 수 있는 방법에서 박막의 표면 전기저항을 1.0 × 108내지 1.0 × 1012Ω/?의 범위안으로 안정적으로 유지하는 것이 불가능하게 만든다(도 4 및 도 5).
표 2는 실시예 1 과 비교예 2 에 따라 조제된 박막(11)의 표면 전기저항의 측정결과를 도시한다. 실시예 1 에서는, 가스 유량비 95 체적 % 를 가진 아르곤-산소 혼합 가스 분위기에서 Nb2O5-TiO2타겟을 사용하는 스퍼터링에 의해서 각기 10 ㎚ 의 두께를 갖는 10개의 박막(11)이 형성된다. 비교예 2 에서는, 가스 유량비 95 체적 % 를 가진 산소-질소 혼합 가스 분위기에서 Ti 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의해서 각기 10 ㎚ 의 두께를 갖는 10개의 박막(11)이 형성된다.
표 2
표 2로부터 실시예(1)에 따른 박막(11)이 대체로 표면 전기저항의 일정한 값을 나타내는 반면에, 단지 5 체적 % 의 산소가스를 포함하는 질소 가스 분위기의 비교예(2)에 따른 박막(11)은 그들 사이에 표면 전기저항의 급격한 변화를 나타낸다.
다음, 실시예 2 내지 실시예 5 와 같이, V2O5-TiO2타겟(0.5 중량 % V2O5), WO3-TiO2타겟(5 중량 % WO3), Y2O3-TiO2타겟(10 중량 % Y2O3), Ta2O5-TiO2타겟(8 중량 % Ta2O5)이 각각 사용된다. 이들 타겟은 각기 가스 유량비를 0 내지 100 % 사이로 변화시키는 아르곤-질소 혼합 가스 분위기에서 스퍼터링이 행해짐으로써, 기판(10)에 박막(11)을 형성하는 것이다. 각각의 박막(11)의 표면 전기저항은 측정되고 결과는 표 3에 도시된다.
표 3
표 3으로부터 모든 실시예 2 내지 실시예 5 에서, 가스 유량비가 5 내지 95 체적 % 까지 변할때(질소 가스의 경우에는, 가스 유량비가 95 내지 5 체적 % 까지 변할때), 박막(11)의 표면 전기저항은 신뢰할 수 있는 방법에서 1.0 × 108내지 1.0 × 1012Ω/?의 범위 안에서 안정적으로 유지된다. 한편, 가스 유량비가 5 체적 % 미만 또는 95 체적 % 를 넘을때, 표면 전기저항은 1.0 × 108Ω/?아래로 떨어진다.
표 1 및 표 3에서 실시예 1 내지 실시예 5 에서는, 타겟의 주성분 이외를 구성하는 금속산화물(Nb2O5, V2O5, WO3, Y2O3, Ta2O5)이 0.5 내지 10 중량 % 의 범위로 포함될때, 즉, 타겟의 주성분을 구성하는 금속산화물(TiO2)이 90 내지 99.5 중량 % 의 범위로 포함될때, 박막(11)의 표면 전기저항의 값은 희망하는 범위로 제어된다.
표 4는 10, 30, 50, 및 100㎚ 로 설정된 박막의 두께와, Nb2O5-TiO2타겟을 사용하는 아르곤-질소 혼합 가스 분위기에서(실시예(1)에서와 같이) 스퍼터링에 의해서 조제된 박막(11)의 표면 전기저항의 측정 결과를 나타낸다. 표 4의 측정의 결과는 도 6의 그래프에서 도시된다.
표 4
도 6으로부터 박막(11)의 두께가 증가하더라도 표면 전기저항의 현저한 변화가 없고, 표면 전기저항이 낮은 예에서, 박막(11)의 막 두께가 감소될때 표면 전기저항은 증가되는 것을 볼 수 있다. 또, 박막(11)의 막 두께에 대해 특정한 제한이 없다 하더라도, 기본적으로 박막이 제조비용의 관점에서 보면 바람직하고, 막의 두께는 희망하는 두께에 적절하게 조정될 수 있다.
본 발명의 방법에 따라, 목표값에 기판의 표면에 형성된 대전방지 박막의 표면 전기저항 값을 용이하게 제어하는 것이 가능하다.
본 발명의 디스플레이용 기판에 따라, 기판 표면에 대전이 발생할 수 없어, 디스플레이 소자의 수명을 저하시키지 않고 저 비용에서 디스플레이용 기판을 얻는 것이 가능하다.

Claims (22)

  1. 디스플레이용 기판의 제조방법에 있어서,
    금속 산화물로부터 타겟을 조제하는 단계와,
    불활성 가스와 질소의 혼합 가스의 분위기에서 상기 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의해서, 상기 분위기에서 상기 불활성 가스와 질소의 혼합비가 상기 기판이 희망하는 표면 전기저항을 갖도록 조정되면서, 상기 기판의 표면에 금속 산질화물의 박막을 형성하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 분위기에서 상기 불활성 가스가 5 내지 95 체적 %의 양이 함유된 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 희망하는 표면 전기저항이 1.0 × 108내지 1.0 × 1012Ω/?인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타겟이 적어도 2종류의 금속 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 2 종류의 금속 산화물의 한 종류가 티타늄 및 지르코늄으로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 원소의 산화물인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 2 종류의 금속 산화물중의 다른 한 종류가 니오븀, 바나듐, 탄탈, 이트륨, 및 텅스텐으로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 원소의 산화물인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 2 종류의 금속 산화물중의 상기 한 종류가 상기 타겟에서 70 내지 99.5 중량 % 의 양이 함유되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 2 종류의 금속 산화물의 상기 다른 한 종류가 상기 타겟에서 0.5 내지 30 중량 % 의 양이 함유되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 표면에 형성된 상기 박막 위에 적어도 하나의 가동 이온 열확산 방지막이 적층되는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 가동 이온 열확산 방지막이 실리콘의 산화물, 실리콘의 산질화물, 또는 실리콘의 질화물로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 가동 이온 열확산 방지막이 20 내지 1000 ㎚ 의 총막두께를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판의 제조방법.
  12. 디스플레이용 기판에 있어서,
    금속 산화물로부터 타겟을 조제하고, 불활성 가스와 질소의 혼합 가스의 분위기에서 상기 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의해서, 상기 분위기에서 상기 불활성 가스와 질소의 혼합비가 상기 기판이 희망하는 표면 전기저항을 갖도록 조정되면서, 상기 기판의 표면에 금속 산질화물의 박막을 형성함으로써 제조된 디스플레이용 기판.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 분위기에서 상기 불활성 가스가 5 내지 95 체적 %의 양이 함유된 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 희망하는 표면 전기저항이 1.0 × 108내지 1.0 × 1012Ω/?인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타겟이 적어도 2 종류의 금속 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 2 종류의 금속 산화물중의 한 종류가 티타늄 및 지르코늄으로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 원소의 산화물인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 2 종류의 금속 산화물중의 다른 한 종류가 니오븀, 바나듐, 탄탈, 이트륨, 및 텅스텐으로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 원소의 산화물인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 2 종류의 금속 산화물중의 상기 한 종류가 상기 타겟에서 70 에서 99.5 중량 % 의 양이 함유되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판.
  19. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 2 종류의 금속 산화물중의 상기 다른 한 종류가 상기 타겟에서 0.5 내지 30 중량 % 의 양이 함유되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판.
  20. 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 표면에 형성된 상기 박막 위에 적어도 하나의 가동 이온 열확산 방지막이 적층되는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 가동 이온 열확산 방지막이 실리콘의 산화물, 실리콘의 산질화물, 또는 실리콘의 질화물로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 가동 이온 열확산 방지막이 20 내지 1000 ㎚ 의 총막두께를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판.
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