KR20070059955A

KR20070059955A - 레이저 패터닝용 투명 도전막이 형성된 기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20070059955A
Application number: KR1020060112960A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 기시; 야스히코 아카오; 히로시 야마카와
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2007-06-12
Also published as: KR101109444B1

Abstract

과제

레이저 에칭성이 양호해지는 레이저 패터닝용 투명 도전막이 형성된 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 및 그 제조 방법을 제공한다.

해결 수단

유리 기판 상에 형성된 투명 도전막을 레이저광에 의해 패터닝함으로써 투명 도전막 패턴을 형성하기 위해 사용되는 투명 도전막이 형성된 기판으로서, 상기 투명 도전막을 형성하는 재료가 산화 인듐, 산화 주석 또는 산화 아연을 주성분으로 하고, 파장 1064㎚ 에 있어서의 식 (1):

투명 도전막의 흡수율 = {100 － (투명 도전막이 형성된 유리 기판의 투과율 ＋ 투명 도전막이 형성된 유리 기판의 반사율)} － {100 － (유리 기판의 투과율 ＋ 유리 기판의 반사율)} …… (1) 에서 구해지는 상기 투명 도전막의 흡수율이 5％ 이상 20％ 이하인 투명 도전막이 형성된 기판.

투명 도전막, 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판, 플라즈마 디스플레이 패널

Description

레이저 패터닝용 투명 도전막이 형성된 기판 및 그 제조 방법{SUBSTRATE IN WHICH TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM FOR LASER PATTERING IS FORMED AND FABRICATION METHODS THEREOF}

도 1 은 투과율 (A), 5°반사율 (B), 투과율 (C), 5°반사율 (D) 을 이용하여 ITO 막의 흡수율 (E) 을 구하는 식의 개념도이다.

도 2 는 샘플 기판을 레이저 에칭한 후의 측정 내용을 설명하는 도면이다.

부호의 설명

1 : 투명 도전막

2 : 유리 기판 (플랫 패널 디스플레이용 유리 기판)

3 : ITO 막이 형성된 유리 기판

4 : 레이저 에칭된 부분

5 : 저항치 측정점

A : 투명 도전막이 형성된 유리 기판의 투과율

B : 투명 도전막이 형성된 유리 기판의 반사율

C : 유리 기판의 투과율

D : 유리 기판의 반사율

특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 2001－52602호

특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 2005－108668호

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 (이하, PDP 로 약기한다) 의 전면판에 이용할 수 있는 투명 도전막이 형성된 기판에 관한 것이다.

플랫 패널 디스플레이의 투명 전극은, 종래 유리 기판 상에 형성된 산화 인듐을 주성분으로 하는 투명 도전막을 포토리소그래피에 의한 웨트에칭법으로 패터닝한 것이 투명 전극 등으로서 이용되고 있다. 그러나, 기판의 대형화에 수반하여, 포토리소그래피법에 의한 웨트 패터닝은, 포토리소그래피에 사용하는 대형 마스크 제작의 곤란화와, 패터닝 공정수가 많음으로 인한 비용 상승이 문제가 되고 있다. 그래서, 특허 문헌 1, 2 에 개시된 바와 같이, 레이저광으로 직접 기판에 투명 도전막 패턴을 형성하는 레이저 패터닝법이 이용되고 있다.

그러나, 종래 사용되고 있는 산화 인듐막을 주성분으로 하는 투명 도전막은, 단위 면적당 레이저의 조사 에너지가 저하했을 때에 산화 인듐막이 잔존함으로써, 잔존한 막의 잔류물이 원인이 되어 형성된 도전막 패턴 사이가 절연이 되지 않아 리크가 발생하는 문제가 있다. 반대로, 레이저의 조사 에너지를 높이면 유리 기판 자체에 흠집이 생기기 쉬워지는 문제가 있다. 또, 택트 업이 곤란하여, 생산 효율이 낮다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 현상을 고려한 것으로서, 용이하게 패터닝이 가능한 레이저 패터닝용 투명 도전막이 형성된 유리 기판 및 그 제조 방법, 상기 도전막의 패터닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 파장이 250 ∼ 1500㎚, 특히 1000 ∼ 1500㎚ (또한, 파장이 1064㎚ 인 경우) 의 레이저광에 대해, 패터닝성이 양호하고, 안정된 패터닝성을 갖는 레이저 패터닝용 투명 도전막이 형성된 유리 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 출원은 하기의 발명을 제공한다.

(1) 유리 기판 상에 형성된 투명 도전막을 레이저광에 의해 패터닝함으로써, 투명 도전막 패턴을 형성하기 위해 사용되는 투명 도전막이 형성된 기판으로서,

상기 투명 도전막을 형성하는 재료가 산화 인듐, 산화 주석 또는 산화 아연을 주성분으로 하고,

파장 1064㎚ 에 있어서의 식 (1) 에서 구해지는 상기 투명 도전막의 흡수율이 5％ 이상 20％ 이하인 투명 도전막이 형성된 기판.

투명 도전막의 흡수율 = {100 － (투명 도전막이 형성된 유리 기판의 투과율 ＋ 투명 도전막이 형성된 유리 기판의 반사율)} － {100 － (유리 기판의 투과율 ＋ 유리 기판의 반사율)} …… (1) 식

(2) 상기 레이저광의 파장이 1000 ∼ 1500㎚ 인 (1) 에 기재된 투명 도전막이 형성된 기판.

(3) 상기 투명 도전막의 비저항치가 4×10^－3Ω·㎝ 이하인 (1) 또는 (2) 에 기재된 투명 도전막이 형성된 기판.

(4) 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판에 이용할 수 있는 (1), (2), 또는 (3) 에 기재된 투명 도전막이 형성된 기판.

(5) 성막시의 기판 온도를 220℃ ∼ 400℃, 스퍼터 가스 중의 O₂ 농도를 0.5 ∼ 1.5％ 로 함으로써 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 투명 도전막을 형성하는 투명 도전막이 형성된 기판의 제조 방법.

(6) (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 투명 도전막을 레이저 패터닝함으로써 얻어지는 투명 도전막 패턴이 형성된 기판.

(7) (5) 에 기재된 투명 도전막이 형성된 기판의 제조 방법에 의해 얻어진 투명 도전막을 레이저 패터닝함으로써 얻어지는 투명 도전막 패턴이 형성된 기판.

(8) (6) 또는 (7) 에 기재된 투명 도전막 패턴이 형성된 기판을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판.

(9) (8) 에 기재된 전면판을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명에 사용되는 기판은 소다 라임 유리, 무알칼리 유리 등 특별히 한정 되지 않고, 각종 유리 기판을 사용할 수 있다. 본 실시예에 있어서는 PDP 용 유리 (아사히 유리 제조 : PD200) 를 이용한다.

유리 기판의 크기는 특별히 한정되지 않고, 세로 및 가로 모두 100 ∼ 3000 ㎜, 특히 500 ∼ 2500㎜ 인 것이 바람직하다. 또 유리 기판의 두께는 0.3 ∼ 3㎜, 특히 1.5 ∼ 3㎜ 인 것이 바람직하다.

유리 기판 상에 투명 도전막을 형성하는 재료는 산화 인듐, 산화 주석 또는 산화 아연을 주성분으로 하는 재료이다. 구체적으로는, 산화 인듐, 산화 주석 또는 산화 아연이 투명 도전막 중에 60질량％ 이상, 특히 70질량％ 이상, 또한 80질량％ 이상인 것이 바람직하다. 특히, 산화 주석, 산화 주석을 도프한 산화 인듐 (이하, ITO 라고 한다.), 산화 알루미늄을 도프한 산화 아연 (AZO), 등을 들 수 있다. 투명 도전막은, 1 종의 도전 재료로 이루어지는 단층막이어도 되고, 상이한 종류의 투명 도전 재료로 이루어지는 복합층이어도 되고, 또한 상이한 층을 2층 이상 갖는 적층막이어도 된다. 또 투명 도전막의 두께는, 저항치, 투과율 등의 관점에서 50 ∼ 250㎚ 가 바람직하다.

이들 가운데, 투명 도전막으로는 상기 도전 재료를 주성분으로 하는 막, 즉 상기 도전 재료를 80 ∼ 99질량％, 도펀트 재료를 1 ∼ 20질량％ 함유하는 막이 바람직하다. 또한 투명 도전막은, 산화 인듐을 주성분으로 하는 막이 바람직하고, ITO 로 이루어지는 막 (이하, ITO 막이라고 한다.) 이나 산화 주석막이 특히 바람직하다. 또, 투명 도전막의 비저항치는 4×10^－4Ω·㎝ 이하, 특히 3×10^－4Ω·㎝ 이하, 또한, 2.5×10^－4Ω·㎝ 이하가 바람직하다. 또, 상기 투명 도전막의 가시광 투과율은, 투명성 면에서 80％ 이상인 것이 바람직하다.

ITO 막은, 산화 인듐과 산화 주석의 합계 100질량％ 중, 산화 주석을 1 ∼ 20질량％ 함유하는 것이 도전성을 양호하게 할 수 있는 점에서 바람직하다. ITO 막의 두께는, 저항치, 투과율 등의 관점에서 50 ∼ 250㎚ 가 바람직하다. 또, ITO 막의 비저항치는 4×10^－4Ω·㎝ 이하가 바람직하다.

산화 주석막은, 산화 주석을 85질량％ 이상 함유하는 것이 도전성을 양호하게 할 수 있다는 점에서 바람직하다. 산화 주석막의 두께는, 저항치, 투과율 등의 관점에서 100 ∼ 250㎚ 가 바람직하다. 또, 산화 주석막의 비저항치는 5×10^－4Ω·㎝ 이하가 바람직하다.

ITO 막이나 산화 주석막의 형성 방법으로는, 열분해법 (원료 용액을 도포 후 가열하여 막을 형성하는 방법), 화학 기상 성장법 (CVD법), 스퍼터링법, 증착법, 이온 플레이팅법 등을 들 수 있고, 이들 중, ITO 타겟을 이용하여 RF (고주파) 또는 DC (직류) 스퍼터링법으로 형성하는 방법이 바람직하다.

스퍼터링법에 의한 성막시의 분위기 가스로는, 아르곤－산소 혼합 가스를 이용하여 ITO 막의 비저항치가 최소가 되도록 아르곤과 산소의 가스비를 정하는 것이 바람직하다. 분위기 가스 중의 산소 가스 함유량은, 0.1 ∼ 5체적％ 인 것이 비저항의 관점에서 바람직하다. 또, 스퍼터링법에 의한 성막시의 유리 기판 온도는 100 ∼ 500℃ 가 바람직하다. 이는, 유리 기판 온도를 100℃ 이상으로 함으로써, ITO 막이 비정질이 되기 어려워, ITO 막의 내약품성이 양호해지고, 성막 온도를 500℃ 이하로 함으로써, 결정성이 억제되어 막표면의 요철이 커지기 어려워지기 때문이다.

레이저광을 투명 도전막에 조사함으로써 투명 도전막 패턴을 형성하는 레이저로는, CO₂ 레이저, YVO 레이저, Ne－YAG 레이저 등을 들 수 있다. 특히, 고출력의 안정된 레이저를 저가로 얻을 수 있다는 점에서, Ne－YAG레이저의 기본파 (1064㎚) 를 사용하는 것이 바람직하다.

ITO 막이나 산화 주석막, AZO막의 결정성은, 가시광 (파장 400 ∼ 750㎚) 의 영역에 있어서는, 스퍼터링법에 의한 성막시의 유리 기판 온도가 높아질수록 향상되고, 그 결과 흡수율이 낮아지는 경향이 있다. 즉, 종래에는 가시광역의 흡수율을 고려하면, 성막시의 유리 기판 온도는 낮춰서 실시하는 것이 통상이었다.

한편, 파장 1064㎚ 에 있어서의 ITO 막의 흡수율은, 스퍼터링법에 의한 성막시의 유리 기판 온도를 높이면 오르고, 낮추면 내려가는 경향이 있음을 알 수 있었다. 따라서, 성막시의 기판 온도는 높은 것이 바람직하다. 특히 파장 1064㎚ 에 있어서의 ITO 막의 흡수율을 5％ 이상으로 하려면, 성막시의 기판 온도를 220℃ 이상 400℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

여기서 흡수율이란, 하기 식 (1) 에 의해 구해진 값이다. 또한, 반사율은 5°입사시의 반사율을 의미한다.

또한, 식 중 각각의 투과율, 반사율은 JIS R3106 (1998년) 에 준하여 측정한 것이다.

본 발명에서는, 상기 투명 도전막의 흡수율을 5％ 이상으로 하는 것을 특징으로 하고 있다. 임의의 레이저의 파장에 있어서, 그 흡수율을 높임으로써 레이저의 흡수가 양호해지는 결과, 레이저 패터닝이 하기 쉬워지는 것으로 생각된다.

그러나, 특히 레이저로서 Ne－YAG레이저의 기본파 (1064㎚) 를 사용하여 패터닝을 실시하는 경우, 본 발명에 기재되어 있는 투명 도전막의 흡수율을 높이는 방법은 당업자가 용이하게 생각해 낼 수 있는 내용이 아니다.

ITO 막으로 대표되는 투명 도전막은 가시광 (파장 400 ∼ 750㎚) 의 영역에 있어서는, 스퍼터링법에 의한 성막시의 유리 기판 온도가 높아질수록 결정성이 향상되고, 흡수율이 낮아진다. 즉, 레이저 에칭성의 향상을 목적으로 하여 흡수율을 높이기 위해서는, 성막 온도를 낮추면 된다는 생각이 일반적이었다.

그러나, 이하의 실시예에서 나타내듯이, 파장 1064㎚ 에 있어서의 ITO 막의 흡수율은, 스퍼터링법에 의한 성막시의 유리 기판 온도를 높이면 오르고, 낮추면 내려가는 경향이 있음을 알 수 있었다.

이와 같이 가시광 (파장 400 ∼ 700㎚) 과 파장 1064㎚ 에서 성막 온도와 흡수율이 완전히 반대의 거동을 나타내는 이유로서 다음과 같은 것을 생각할 수 있다.

투명 도전막에서는 성막 온도를 높임으로써 ① 결정성이 향상되어 결함에 의한 흡수율이 저하되는 효과와, ② 캐리어 밀도가 상승하여 캐리어에 의한 흡수가 커지는 효과를 생각할 수 있다.

가시광 (파장 400 ∼ 700㎚) 의 투명 도전막에서는 결함에 의한 흡수에 비해 캐리어에 의한 흡수가 작기 때문에, 성막 온도를 높이면 ① 결정성이 향상되어 결함에 의한 흡수율이 저하되는 효과가 크게 작용하기 때문에, 흡수율이 작아진다고 생각된다.

한편, 1064㎚ 의 파장에서는 결함에 의한 흡수에 비해 캐리어에 의한 흡수가 크기 때문에, 성막 온도를 높이면 ② 캐리어 밀도가 상승하여 캐리어에 의한 흡수가 커지는 효과가 보다 크게 작용하기 때문에, 흡수율이 커진다고 생각된다.

비저항과 흡수율 조건을 고려하면, 성막시의 기판 온도는 220℃ 이상, 500℃ 이하가 바람직하지만, 고온역에서 사용할 수 있는 장치의 제작 상의 곤란성때문에, 400℃ 이하가 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 250 ∼ 350℃ 이다.

또, 스퍼터링법에 의한 성막시에 있어서의 분위기 가스 중의 O₂ 농도를 높이면 ITO 막의 1064㎚ 의 파장에 있어서의 흡수율은 내려가고, O₂ 농도를 낮추면 1064㎚ 의 파장에 있어서의 흡수율은 높아지는 경향이 있다. 따라서, O₂ 농도는 낮은 것이 바람직하다. 특히 파장 1064㎚ 에 있어서의 ITO 막의 흡수율을 5％ 이상으로 하려면, 상기 분위기 중의 O₂ 농도를 2.5체적％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, O₂ 농도를 0.3체적％ 미만으로 하면 ITO 막이 산소 결핍으로 되어, 투명성이 나빠짐과 함께 저항치가 악화될 가능성이 있다. 따라서, O₂ 농도는 0.3∼ 2.5체적％, 특히 0.5 ∼ 1.5체적％, 또한 0.6 ∼ 1.2체적％ 인 것이 바람직하 다.

또한, 종래의 ITO 막은, 그 투명성 등을 고려하여, O₂ 농도를 높여서 성막하는 것이 통상이었다. 본 발명은, ITO 막의 1064㎚ 의 파장에 있어서의 흡수성을 고려하여, 분위기 가스 중의 O₂ 농도를 보다 낮은 범위로 한정한 것이다.

ITO 막의 흡수율은, 성막시의 기판 온도와 상기 분위기 중의 O₂ 농도의 양쪽 조건이 크게 영향을 준다. 특히 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율이 5％ 이상이 되는 ITO 막을 안정적으로 얻기 위해서는, 성막시의 기판 온도를 220℃ ∼ 400℃, 스퍼터 가스 중의 O₂ 농도를 0.6 ∼ 1.2％ 로 하는 것이 바람직하다.

알칼리 함유 유리 기판을 이용하는 경우에는, 유리 기판에 함유되는 알칼리 이온이 ITO 막으로 확산되어 ITO 막의 저항치에 영향을 미치는 일이 있다. 그때문에, 알칼리 배리어층으로서 이산화 규소막 등을 유리 기판과 ITO 막 사이에 형성하는 것이 바람직하다. 알칼리 배리어층의 형성 방법으로는, 열분해법, CVD법, 스퍼터링법, 증착법, 이온 플레이팅법 등을 들 수 있다. 알칼리 배리어막의 두께는, 알칼리 배리어 성능의 관점에서 10㎚ 이상이 바람직하고, 비용면에서 500㎚ 이하가 바람직하다.

이상과 같이, 에칭하기 쉽고 안정된 레이저 에칭성을 갖는 투명 도전막을 구비한 레이저 패터닝용 투명 도전막이 형성된 유리 기판을 얻을 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타낸다.

(실시예 1)

우선, 샘플 기판으로서 50㎜×50㎜ 의 PDP 용 고변형점 유리 (아사히 가라스 제조 : PD200) 기판을 이용한다. 이 샘플 기판에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 막두께가 130㎚ 가 되도록 ITO 막을 형성하여, ITO 막이 형성된 샘플 기판을 얻었다. 타겟은, 10질량％ 의 산화 주석이 도프된 산화 인듐 타겟을 사용하였다. 성막시의 샘플 기판 온도는 250℃ 로 하고, Ar―O₂ 혼합 가스 분위기 중에서 스퍼터링을 실시하였다. O₂의 함유량은 0.6체적％ 였다.

〈ITO 막의 흡수율 (E) 의 측정〉

JIS R3106 (1998년) 에 따라, 파장 532㎚ 및 1064㎚ 에 있어서의 ITO 막이 형성된 샘플 기판의 반사율 및 흡수율의 측정을 실시하였다. 본 측정에 있어서는 히타치 분광 광도계 U－4000 을 사용하고, ITO 를 성막한 기판의 성막면으로부터, (1) 식에 있어서의 투과율 (A), 입사각을 5°로 했을 경우의 5°반사율 (B) 을 측정하였다.

다음으로, 투과율 (A) 및 5°반사율 (B) 을 측정한 ITO 막이 형성된 샘플 기판을, 47℃ 로 가열한 에칭액 (물 1000㎖, 40질량％ 염화 제2철 수용액 500㎖, 35질량％ 염산 1000㎖ 의 혼합액) 에 3분간 침지하여, 모든 ITO 막을 유리 표면으로부터 제거하였다. 그 후, 파장 532㎚ 및 1064㎚ 에 있어서의 막을 제거한 유리 기판 단체의 투과율 (C), 입사각을 5°로 했을 경우의 5°반사율 (D) 을 측정하였다.

이들 측정치 (A), (B), (C), (D) 로부터 이하에 나타내는 식을 이용하여, ITO 막의 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율 (E) 을 산출하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

ITO 막의 흡수율 (E) = {100 － (ITO 막이 형성된 유리 기판의 투과율 (A) ＋ ITO 막이 형성된 유리 기판의 5°반사율 (B))} － {100 － (유리 기판의 투과율 (C) ＋ 유리 기판의 5°반사율 (D))} …… (1) 식.

도 1 은, 투과율 (A), 5°반사율 (B), 투과율 (C), 5°반사율 (D) 을 측정하는 경우의, 레이저광의 진행 방향을 기재한 단면도이다. 또한, 도 1 에 있어서, 1 은 투명 도전막 (ITO 막), 2 는 유리 기판이다.

〈레이저 에칭 후 저항치와 레이저 에칭된 부분의 선폭의 측정〉

흡수율 (E) 을 산출한 ITO 막과 동일한 조건에서 ITO 막이 형성된 샘플 기판 표면에 레이저광을 조사하여, 패터닝을 실시하였다. 구체적으로는, 도 2 와 같이, 기판의 중심을 지나고 또한 변과 평행한 직선 형상을 패터닝할 수 있도록, 기판을 반송하여 패터닝을 실시하였다. 패터닝 폭은 48㎛ 를 목표로 하였다. 이때의 에칭 조건은, 레이저광 파장 1064㎚, 레이저 출력 5Ｗ, 레이저 직경 60㎛, 주파수 30㎑ 의 설정으로 레이저광을 조사하고, 기판의 반송 속도는 500㎜/초로 하였다.

도 2 는, 레이저 에칭 후의 ITO 막이 형성된 유리 기판의 저항치의 측정 방법을 설명하는 도면이다. 도 2 에 나타나듯이, ITO 막이 형성된 유리 기판 (3) 의 레이저 에칭된 부분 (4) 을 사이에 끼우고, 10㎜ 간격의 저항치 측정점 (5) 에 테스터 (PC510 : 산와 전기 계기사 제조) 를 대어, 레이저 에칭 후의 저항치 (이하, 레이저 에칭 후 저항치라고 한다.) 와 레이저 에칭된 부분 (4) 의 선폭을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

또한, 레이저 에칭 후 저항치에서 O. L. 로 기재되어 있는 것은, 레이저 에칭 후 저항치가 50ΜΩ 이상으로 되어 있어, 실용상 PDP 용 투명 도전막이 형성된 패터닝 기판으로서 문제가 없는 수준에 있음을 의미한다.

〈선폭 목표를 변경한 경우의 레이저 에칭된 부분의 선폭의 측정〉

PDP 용 ITO 의 방전 전극 폭은 통상 100㎛ 정도인 경우가 많다. 그래서, 다음에, 레이저 직경을 변경하여 1064㎚ 의 ITO 막의 흡수율과, 100㎛ 폭으로 레이저 패터닝하였을 때의 패터닝성을 평가하였다. 구체적으로는, 상기 선폭 목표를 48㎛ 로부터 100㎛ 로 변경한 것 이외에는 상기와 동일하게 패터닝을 실시하여, 레이저 에칭된 부분 (4) 의 선폭을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

〈최소 레이저 밀도의 측정〉

레이저 출력을 변경하여 레이저 에칭 후 저항치가 50ΜΩ 이상으로 되는 최저의 파워를 갖는 레이저 밀도 (최소 레이저 밀도) 를 측정하였다.

흡수율 (E) 을 산출한 ITO 막과 동일한 조건에서 ITO 막이 형성된 샘플 기판을 형성하였다. 형성한 ITO 막 표면에 레이저광을 조사하여 패터닝을 실시하였다. 구체적으로는, 도 2 와 같이 기판의 중심을 통과하고 또한 변과 평행한 직선 형상을 패터닝할 수 있도록, 기판을 반송하여 패터닝을 실시하였다. 패터닝 폭은 48㎛ 를 목표로 하였다. 이때의 에칭 조건은, 레이저광 파장 1064㎚, 레 이저 출력 5Ｗ, 레이저 직경 60㎛, 주파수 30㎑ 의 설정으로 레이저광을 조사하고, 기판의 반송 속도는 500㎜/초로 하였다.

또한, 패터닝에 있어서, 레이저 밀도에 대해서는, 레이저의 1 회 조사에 있어서의 에너지 밀도를 1.8, 2.4, 2.9, 3.5 및 4.1Ｊ/㎠ 의 5단계로 변경하고, 각각의 레이저 밀도로 레이저 에칭을 실시하여 샘플을 제작하였다. 그 후, 각 샘플의 레이저 에칭 후 저항치를 측정하여, 레이저 에칭 후 저항치가 50ΜΩ 이상으로 되는 최소의 레이저 밀도를 구하고, 그것을 최저 레이저 밀도로 하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 이 값이 작을수록, 작은 에너지 밀도의 레이저광으로서, 절연성을 충분히 갖는 패턴을 형성할 수 있게 된다.

(실시예 2 ∼ 4, 비교예 1 ∼ 5)

흡수율은 성막 중의 기판 온도 및 스퍼터링 분위기 중의 O₂ 농도에 의해 영향을 받으므로, 이 2 개의 변수를 바꿔 8 패턴의 샘플 기판을 제작하고, ITO 막의 비저항, 흡수율, 레이저 에칭 후 저항치, 레이저 에칭된 패턴 선폭 및 최소 레이저 밀도를 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다. (표 중 O. L. : 오버로드)

표 1 로부터, 성막 기판 온도가 동일할 때, 스퍼터 가스 중의 O₂ 농도가 낮은 쪽이 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율이 높아지고, 스퍼터 가스 중의 O₂ 농도가 동일할 때, 성막 기판의 온도가 높은 쪽이 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율이 높아지는 것을 확인할 수 있다.

또, 파장 1064㎚ 의 흡수율이 5％ 이상인 샘플 기판에서는, 레이저 에칭 후 저항치가 오버로드 되고, ITO 막의 잔류물이 없는 것을 확인할 수 있다. 한편, 파장 1064㎚ 의 흡수율이 5％ 미만인 샘플 기판에서는, ITO 막의 잔류물이 발생하여 레이저 에칭 후 저항치가 오버로드 되지 않았다. 또 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율이 작아질수록 ITO 막의 잔류물이 많아져, 레이저 에칭 후 저항치가 작아져 있다.

또, 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율이 높은 ITO 막일수록 레이저 에칭된 패턴 선폭이 커져있는 것을 확인할 수 있다.

이상 본 시험으로부터, 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율이 높은 ITO 막일수록, 레이저광 파장 1064㎚ 에 있어서의 레이저 에칭이 안정되어 있어, 레이저 출력이 저출력이어도 되는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율이 5％ 이상이면 레이저 패터닝용 투명 도전막이 형성된 유리 기판으로서 적합한 것을 확인할 수 있었다.

또, 실시예 1 ∼ 4 는 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율이 높고, 5％ 이상으로 되어 있다. 따라서, 스퍼터링시의 기판 온도와 분위기 중의 O₂ 농도를 실시예 1 ∼ 4 의 조건에 의해 성막한 ITO 막은, 레이저 패터닝용 투명 도전막이 형성된 유리 기판으로서 바람직한 것을 확인할 수 있었다.

또한, 분위기 중의 산소 분압 농도가 동일하게 1.2％ 이고, 성막 기판 온도가 다른 비교예 1 과 실시예 2, 4 를 비교한다. 532㎚ 의 흡수율은 성막 기판 온도가 200℃ 일 때가 0.7％, 250℃ 일 때가 0.5％, 320℃ 일 때가 0.3％ 로 성막 기판 온도가 높아질수록 532㎚ 의 흡수율은 낮아져 있다.

한편, 1064㎚ 에 있어서의 ITO 막의 흡수율은, 반대로 200℃ 일 때가 4.4％, 250℃ 일 때가 5.5％, 320℃ 일 때가 6.8％ 로 되어 있다. 532㎚ 의 흡수율과는 반대로, 성막 기판 온도가 높아질수록 1064㎚ 의 흡수율은 반대로 낮아지고 있음을 알 수 있다.

ITO 막으로 대표되는 투명 도전막은 가시광 (파장 400 ∼ 700㎚) 의 영역에 있어서는, 스퍼터링법에 의한 성막시의 유리 기판 온도가 높아질수록 결정성이 향상되어, 흡수율이 낮아지는 것이 알려져 있다. 그러나, 1064㎚ 의 흡수율은 반대로 유리 기판 온도가 높아질수록 흡수율이 높아지는 것을 알 수 있었다. 이는 캐리어 밀도에 의한 효과로 추측된다.

또, 2.9Ｊ/㎠ 의 레이저 밀도로 에칭하였을 때, 파장 1064㎚ 의 흡수율이 5％ 이상인 샘플 기판에서는, 레이저 에칭 후 저항치가 오버로드 되어, ITO 막의 잔류물이 없는 것을 확인할 수 있다. 한편, 파장 1064㎚ 의 흡수율이 5％ 미만인 샘플 기판에서는, ITO 막의 잔류물이 발생해 있기 때문에, 레이저 에칭 후 저항치가 오버로드 되지 않았다. 또 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율이 작아질수록 ITO 막의 잔류물이 많아져, 레이저 에칭 후 저항치가 작아져 있다.

또, 파장 1064㎚ 에 있어서의 흡수율이 높은 ITO 막일수록 레이저 에칭된 패턴 선폭이 커져 있음을 확인할 수 있다. 또, 파장 1064㎚ 의 흡수율이 큰 예일수록 최저 레이저 밀도도 작은 값을 나타내고 있다. 이로부터도 파장 1064㎚ 의 흡수율이 클수록 레이저 패터닝이 용이한 막으로 되어 있음을 알 수 있다.

투명 도전막의 최저 레이저 밀도가 작을수록, 레이저 패터닝에서 조사하는 레이저 밀도를 작게 할 수가 있어, 택트 업이나 코스트 다운이 가능해진다. PDP 용 전면판의 투명 전극의 패터닝에 있어서는, 유리 기판의 손상이나 생산성의 관점에서, 최저 레이저 밀도를 3Ｊ/㎠ 이하로 하는 것이 바람직하다고 생각된다. 표 1 의 결과로부터, 이를 위해서는 파장 1064㎚ 의 흡수율을 5％ 이상으로 하는 것이 좋다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 유리 기판은, 레이저 패터닝이 용이하기 때문에, PDP, LCD, ELD, FED 등의 FPD 유리 기판으로서 유용하다.

본 발명에 의하면, 에칭하기 쉽고, 안정된 레이저 에칭성을 갖는 레이저 패터닝용 투명 도전막이 형성된 유리 기판, 특히 PDP 용 투명 도전막이 형성된 유리 기판을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 PDP 용 투명 도전막이 형성된 유리 기판에 의하면, 레이저가 저출력이어도 원하는 형상으로 패터닝할 수 있는 결과, 안정적으로 절연할 수 있다. 따라서, 저출력 레이저의 사용이 가능하고, 동일한 레이저 출력으로도 광범위한 에칭이 가능하다. 따라서, 택트 업이 가능해지므로 생산 효율을 높일 수 있다. 이상으로부터, 상기 투명 도전막이 형성된 유리 기판은, 본 발명의 PPD용 전면판용 기판으로서 최적임을 알 수 있다.

Claims

유리 기판 상에 형성된 투명 도전막을 레이저광에 의해 패터닝함으로써, 투명 도전막 패턴을 형성하기 위해 사용되는 투명 도전막이 형성된 기판으로서,

상기 투명 도전막을 형성하는 재료가 산화 인듐, 산화 주석 또는 산화 아연을 주성분으로 하고,

파장 1064㎚ 에 있어서의 식 (1) :

투명 도전막의 흡수율 = {100 － (투명 도전막이 형성된 유리 기판의 투과율 ＋ 투명 도전막이 형성된 유리 기판의 반사율)} － {100 － (유리 기판의 투과율 ＋ 유리 기판의 반사율)} …… (1)에서 구해지는 상기 투명 도전막의 흡수율이 5％ 이상 20％ 이하인 투명 도전막이 형성된 기판.
제 1 항에 있어서,

상기 레이저광의 파장이 1000 ∼ 1500㎚ 인 투명 도전막이 형성된 기판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투명 도전막의 비저항치가 4×10^－3Ω·㎝ 이하인 투명 도전막이 형성된 기판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

플라즈마 디스플레이 패널의 전면판에 이용할 수 있는 투명 도전막이 형성된 기판.
성막시의 기판 온도를 220℃ ∼ 400℃, 스퍼터 가스 중의 O₂ 농도를 0.5 ∼ 1.5％ 로 함으로써 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 투명 도전막을 형성하는 투명 도전막이 형성된 기판의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 투명 도전막을 레이저 패터닝함으로써 얻어지는 투명 도전막 패턴이 형성된 기판.
제 5 항에 기재된 투명 도전막이 형성된 기판의 제조 방법에 의해 얻어진 투명 도전막을 레이저 패터닝함으로써 얻어지는 투명 도전막 패턴이 형성된 기판.
제 6 항에 기재된 투명 도전막 패턴이 형성된 기판을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판.
제 8 항에 기재된 전면판을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
제 7 항에 기재된 투명 도전막 패턴이 형성된 기판을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판.
제 10 항에 기재된 전면판을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.