KR20080068816A

KR20080068816A - 박막이 형성된 투명 기판 및 그 박막이 형성된 투명 기판을이용하는 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20080068816A
Application number: KR1020087009879A
Authority: KR
Inventors: 료오헤이 사또오; 고오지 나까가와; 에이지 모리나가; 레이오오 우스이; 다까미쯔 이소노; 겐지 다나까; 사또루 다까끼; 겐이찌 에바따; 히로시 사까모또
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-07-24
Also published as: WO2007049653A1; JP2007123076A; EP1962295A1; US20120100774A1; JP5099616B2; KR101282580B1; US20080202798A1; EP1962295A4; CN101297380A

Abstract

본 발명은, 낮은 에너지의 레이저광의 조사라도 애블레이션 현상이 일어나, 문제없이 패터닝할 수 있는 산화주석 박막이 형성된 투명 기판의 제조 방법의 제공을 과제로 한다. 본 발명은, 투명 기판 상에 캐리어 농도가 5 × 10¹⁹/㎤ 이상인 투명 도전막을 갖는 박막이 형성된 투명 기판에, 파장이 1064 ㎚인 레이저광을 조사하여 상기 투명 기판 상에 회로 패턴을 형성하는, 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

투명 기판, 박막, 도전막, 회로 패턴, 레이저광

Description

박막이 형성된 투명 기판 및 그 박막이 형성된 투명 기판을 이용하는 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법 {TRANSPARENT SUBSTRATE WITH THIN FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING TRANSPARENT SUBSTRATE WITH CIRCUIT PATTERN WHEREIN SUCH TRANSPARENT SUBSTRATE WITH THIN FILM IS USED}

본 발명은, 산화주석을 주성분으로 하는 박막이 형성된 투명 기판 및 그것을 이용하여 회로 패턴이 부여된 투명 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래부터, 컴퓨터, 통신, 정보 가전, 각종 표시 디바이스 등에는, 기판 상에 박막 형상의 금속이나 절연물로 이루어지는 회로 패턴을 갖는 전자 회로 기판이 사용되고 있다.

또한, 최근 수요가 높아지고 있는 플라즈마 디스플레이나 액정 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)에 있어서는, 투명 박막 전극의 회로 패턴의 형성이 필수이다.

이러한 회로 패턴의 형성에는, 대체로 포토리소그래피·에칭 프로세스를 이용한 방법이 채용되어 왔다. 이 방법은, 기판의 전체면에 또는 부분적으로 회로 패턴을 형성하기 위한 박막을 성막한 후에, 레지스트를 도포·건조하여 레지스트층을 형성한다.

그리고, 마스크를 개재하여 레지스트층을 노광·현상함으로써, 회로 패턴과는 반대의 패턴(역회로 패턴)을 형성한다. 그 후, 에칭, 레지스트층 제거를 거쳐서 원하는 회로 패턴을 형성하는 방법이다. 이 방법은, 패턴의 형성 정밀도가 좋아, 동일한 패턴을 몇 회라도 재현할 수 있는 동시에, 동일 기판 상에 복수개의 회로 패턴을 형성할 수 있으므로, 양산성을 갖고 있는 점에서 우수하다.

그러나, 이 포토리소그래피·에칭 프로세스를 이용한 방법은, 일반적으로는 다수의 공정을 반복하여 회로 패턴을 완성시켜 가는 것이다. 구체적으로는, 기판 상에 금속 박막을 형성한 후에 레지스트층을 형성하여, 노광·현상 처리·에칭·레지스트층 박리를 행하고, 또한 절연층을 형성한 후에 레지스트층의 형성·노광·현상·에칭·레지스트층 박리를 행한다.

이와 같이, 이 방법에서는 금속 박막과 절연층으로 이루어지는 회로 패턴을 형성할 때마다, 성막·레지스트 도포·건조·노광·현상·에칭·레지스트층 박리 등으로 이루어지는 매우 다수의 공정을 필요로 한다. 이로 인해, 제조 비용이 매우 높아진다고 하는 문제가 있었다.

또한, 이 방법에서는, 상기 다수의 공정마다 대량의 현상액이나, 에칭제 등의 약액 및 세정액을 사용하게 된다. 이것은, 단순히 수율이 나쁘고 제조 비용이 매우 높아진다고 하는 것뿐만 아니라, 최근 중대한 관심사로 된 폐액의 처리 등의 환경 부하가 크다고 하는 문제가 있었다.

또한, 금속 박막 등에 이용하는 재료의 종류에 따라서는 에칭제 등에 의한 에칭이 곤란했다. 따라서, 포토리소그래피·에칭 프로세스에는, 에칭성이 우수한 특정 재료밖에는 적용할 수 없었다.

이러한 다양한 문제에 관련된 종래법으로서, 예를 들어 다음에 나타내는 특허 문헌 1, 2에 기재된 레이저광을 이용한 패터닝 방법이 있다.

특허 문헌 1에는, 습식 프로세스를 이용하지 않고 확실하게 패터닝을 행하여, 박막 회로 패턴의 미세화 및 프로세스의 단축화, 간략화를 도모하는 것을 목적으로 하여, 기체(基體)의 표면 상에 스텐실을 패턴 형성한 후, 상기 스텐실이 형성된 기체 상에 성막할 박막을 피착하여, 상기 기체의 이면측으로부터 에너지 빔을 조사하여, 상기 스텐실을 박리시켜 상기 박막을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성 방법이 기재되어 있다.

또한, 특허 문헌(2)에는, 레지스트막의 현상과 잔류 레지스트의 박리 및 금속 박막이나 반도체 박막 혹은 절연 내 박막의 가공을 완전 건식 프로세스에서 행하는 것을 목적으로 하여, 액정 표시 소자를 구성하기 위한 금속막, 유전체 절연막, 반도체막의 박막 내지는 상기 박막의 일부가 패턴 형상으로 형성되어 적층되어 이루어지는 다층막이 형성된 글래스 기판 상에, 우레탄 결합 및/또는 유레아 결합을 갖는 고분자 재료로 구성된 레지스트막을 도포하고, 소정의 개구 패턴을 갖는 마스크를 개재하여 엑시머 레이저를 조사하여, 조사 부분의 레지스트막을 애블레이션 현상에 의해 제거함으로써 상기 마스크의 개구 패턴에 대응하여 상기 박막을 노출시킨 레지스트막 패턴을 형성하고, 상기 레지스트막 패턴으로 노출된 상기 박막에 에칭 처리를 실시하여 제거한 후, 엑시머 레이저를 조사하여 잔류 레지스트막을 애블레이션 현상에 의해 제거하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법 이 기재되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평6-13356호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 평10-20509호 공보

이러한 레이저광을 이용한 패터닝 방법에 의해 FPD 등의 투명 박막 전극의 회로 패턴을 형성하는 경우, 투명 박막 전극 재료로서 산화주석을 이용하는 것이 고려된다.

그러나, 이 산화주석을 주성분으로 하는 박막을 투명 기판 상에 형성하고, 통상 이용되는 파장이 1064 ㎚인 YAG 레이저광(이하,「YAG 레이저광」은 모두 파장이 1064 ㎚인 것을 말함)을 조사하여 패터닝한 경우, 통상, 레이저광의 대부분이 투과하여, 효율적으로 또한 재현성 좋게 패터닝 가공을 할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 또한, 가공을 행하기 위해 레이저의 에너지를 높이면, 글래스 등의 투명 기판에 손상이 발생될 가능성이 있다는 문제가 있었다.

이것은, 1064 ㎚인 파장의 레이저광에 대한 산화주석막의 흡수율이 낮으므로, 증발 에너지가 높아 애블레이션 현상이 일어나기 어려울 뿐만 아니라, 그 미소한 흡수율이 변동되기 쉬우므로 재현성이 낮아, 통상, 높은 에너지의 레이저광을 장시간 조사하지 않으면, 산화주석을 주성분으로 하는 박막을 투명 기판 상으로부터 재현성 좋게 제거하여 패터닝할 수 없기 때문이다.

따라서, 본 발명은 글래스 등의 투명 기판의 손상이 매우 적은 투명 도전막, 특히 산화주석을 주성분으로 하는 박막의 회로 패턴이 부여된 투명 기판 및 그것을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 캐리어 농도가 특정치 이상인 투명 도전막, 특히 산화주석을 주성분으로 하는 박막을 표면에 형성한, 박막이 형성된 투명 기판을 이용하면, YAG 레이저광의 조사에 의해 투명 기판이 손상되지 않고, 게다가 재현성 좋게 패터닝이 가능한 것을 발견하였다.

즉, 본 발명은 다음의 (1) 내지 (11)을 제공하는 것이다.

(1) 투명 기판 상에 캐리어 농도가 5 × 10¹⁹/㎤ 이상인, 투명 도전막을 갖는 박막이 형성된 투명 기판.

(2) 상기 투명 도전막이 산화주석을 주성분으로 하는 박막인, 상기 (1)에 기재된 박막이 형성된 투명 기판.

(3) 상기 투명 도전막의 두께가 50 내지 500 ㎚인, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 박막이 형성된 투명 기판.

(4) 상기 투명 도전막은, 파장이 1064 ㎚인 레이저광으로 패터닝 가능한, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 박막이 형성된 투명 기판.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 박막이 형성된 투명 기판에, 파장이 1064 ㎚인 레이저광을 조사하여 상기 투명 기판 상에 회로 패턴을 형성하는, 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법.

(6) 상기 박막이 형성된 투명 기판이, 투명 기판 상에 투명 도전막을 성막한 후, 어닐링 처리하여 얻어진 것인, 상기 (5)에 기재된 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법.

(7) 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법에 의해 제조되는, 회로 패턴이 부여된 투명 기판.

(8) 상기 (1) 내지 (4) 또는 (7) 중 어느 하나에 기재된 박막이 형성된 투명 기판을 이용한 전자 회로 장치.

(9) 상기 (1) 내지 (4) 또는 (7) 중 어느 하나에 기재된 박막이 형성된 투명 기판을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.

(10) 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법에 의해 제조되는 전자 회로 장치의 제조 방법.

(11) 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법에 의해 제조되는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 포토리소그래피·에칭 프로세스 등과 비교하여, 공정수를 적게 하여 제조 비용을 억제할 수 있고, 대량의 현상액이나 에칭제 등의 약액 및 세정액을 사용하지 않아 제조 비용 및 환경 부하를 억제할 수 있고, 종래, 에칭제 등에 의한 에칭이 곤란했던 재료를 이용하여 패터닝하는 것도 가능해진다.

또한, 패터닝시의 높은 레이저 출력이 불필요하기 때문에, YAG 레이저광의 조사에 의한 투명 기판의 손상을 적게 하여, 패터닝할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서「패터닝이 가능」,「패터닝할 수 있다」및 그것과 동일한 의미의 문언은, YAG 레이저광을 조사하여 투명 기판 상의 산화주석을 주성분으로 하는 박막의 일부를 상기 투명 기판 상으로부터 제거하여 패턴을 형성한 경우에 있어서, 산화주석을 주성분으로 하는 박막의 YAG 레이저광을 조사한 부분과 조사하고 있지 않은 부분을, 현미경하(150배)에서 구별할 수 있는 것, 특히 플라즈마 디스플레이용으로 전극 패턴을 형성하는 경우에는, 그 전극 사이의 절연성이 5 MΩ 이상인 것을 의미한다.

도1은 본 발명의 실시예 및 비교예의 캐리어 농도를 나타내는 도면이다.

도2는 실시예에서 이용한 레이저의 기본 구성의 개략도이다.

도3a는 제1예의 박막이 형성된 투명 기판의 상면 사진(현미경 사진)이다.

도3b는 제2예의 박막이 형성된 투명 기판의 상면 사진(현미경 사진)이다.

도3c는 제3예의 박막이 형성된 투명 기판의 상면 사진(현미경 사진)이다.

도3d는 제4예의 박막이 형성된 투명 기판의 상면 사진(현미경 사진)이다.

도3e는 제5예의 박막이 형성된 투명 기판의 상면 사진(현미경 사진)이다.

도4는 본 발명의 박막이 형성된 투명 기판의 제8예(비교예)의 상면 사진(현미경 사진)이다.

[부호의 설명]

1 : 발진기

2 : 빔 쉐이퍼

3 : 호모지나이저

4 : 프로젝션 마스크

5 : 미러

6 : 프로젝션 렌즈

7 : 샘플

본 발명은 투명 기판 상에 캐리어 농도가 5 × 10¹⁹/㎤ 이상인 투명 도전막, 특히 산화주석을 주성분으로 하는 박막을 갖는 박막이 형성된 투명 기판에, 파장이 1064 ㎚인 레이저광을 조사하여 상기 투명 기판 상에 회로 패턴을 형성하는, 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법이다.

이러한 제조 방법을, 이하에서는「본 발명의 제조 방법」이라고도 한다.

또한, 이러한 투명 기판 상에 캐리어 농도가 5 × 10¹⁹/㎤ 이상인 박막을 갖는 박막이 형성된 투명 기판을, 이하에서는「본 발명의 박막이 형성된 투명 기판」이라고도 한다.

또한, 산화주석을 주성분으로 하는 박막을, 이하에서는「산화주석 박막」이라고도 한다.

우선, 본 발명의 박막이 형성된 투명 기판에 대해 설명한다.

본 발명의 박막이 형성된 투명 기판에 있어서, 캐리어 농도라 함은 투명 도전막, 특히 산화주석 박막 중의 자유 전자의 농도로, 다음 식 (1)에 의해 산출되는 값(n)이다. 상기 투명 도전막으로서는, 산화주석 박막이나 ITO 박막이 예시된다.

n = 1/(ρ·μ·e) (1)

n : 캐리어 농도(1/㎤)

ρ : 비저항(Ω·㎤)

μ : 이동도(㎠/V·s)

e : 전하(전기소량)

여기서, 비저항의 값은, Van der Pauw의 4단자법[L.J.Van der Pauw ; Philips Tech., 20, 220(1958/1959) 참조]에 의해 측정한 값이다.

또한, 이동도의 값은, 홀 효과 측정법에 의해 측정한 값이다.

본 발명의 박막이 형성된 투명 기판에 있어서, 투명 기판 상의 산화주석 박막은, 이러한 방법에 의해 구한 캐리어 농도가 5 × 10¹⁹/㎤ 이상이다. 이 캐리어 농도는 1 × 10²⁰/㎤ 이상인 것이 바람직하다.

상기 산화주석 박막 중의 캐리어 농도가 이러한 범위인 경우에, YAG 레이저광의 발진 파장인 1064 ㎚에 있어서의 상기 산화주석 박막의 레이저광의 흡수율이 높아진다. 따라서, 에너지 밀도가 낮은(예를 들어, 30 J/㎠ 이하) 펄스 YAG 레이저광을 단시간(예를 들어, 펄스 폭 10 nsec 이상에서 1샷 이상, 바람직하게는 펄스 폭 40 nsec에서 1샷) 조사한 경우에 있어서도, 상기 산화주석 박막은 애블레이션 현상이 발생되므로 패터닝이 가능해진다. 또한, 이러한 레이저광이면 투명 기판의 손상은 매우 적다. 또한, 레이저광의 파장은 1064 ㎚ 뿐만 아니라, 적외광이면 특별히 한정되지 않는다.

투명 도전막(산화주석 박막)의 적외광 영역에서의 기능은, 막 중의 캐리어 (전도) 전자가 중요한 역할을 한다. 즉, 적외광과 전도전자의 상호 작용의 결과, 캐리어(전도) 전자 밀도에 대응한 파장에 있어서 공명에 의한 흡수가 발생한다. 그 흡수 피크는, 캐리어 전자 밀도가 증가하면 단파장측으로 시프트한다. 이하, 이 현상을 상세하게 설명한다.

도전체를 이온과 자유 전자로 이루어지는 일종의 플라즈마 상태로 생각하고, 전장(電場) 중에서의 이온의 분극과 자유 전자의 운동을 고전적으로 다룬 Drude의 고찰[일본 학술 진흥회 투명 산화물 광·전자 재료 제166 위원회편 : 투명 도전막의 기술, 오옴사(1999) 참조]에 따르면, 도전체의 복소 유전율(ε)은, ε = ε₁ - iε₂로 된다. 여기서,

ε₁ = ε_C - (ne²/ε₀m^*)(τ²/ω²τ² + 1) … (i)

ε₂ = (ne²/ε₀m^*)(τ/ω(ω²τ² + 1)) … (ii)

이며, ε_C는 이온장의 유전율, ε₀는 진공의 유전율, m^*은 자유 전자의 유효 질량, ω는 입사 전자파의 주파수, τ는 완화 시간이며, m^*μ/e로 나타내어진다.

여기서, 입사 전자파의 주파수 ω = ω_P일 때, ε₁= 0으로 하면, 이 주파수 ω_P(= 2πc/λ_P)에서 전자파의 공명 흡수가 일어난다. 즉, 도전체는

λ_P = 2πc(ne²/(ε₀ε_Cm^* - (1/τ)²))^-1/2 … (iii)

인 입사광 파장에서 흡수 피크를 갖는다. c는, 광의 속도이다.

(iii)식으로부터 흡수 피크(λ_P)는, 캐리어 농도(n)의 -1/2승에 비례하여 변화되는 것을 이해할 수 있다.

산화주석 박막에 있어서는, 그 피크는 대략 파장 2 ㎛ 이상에 있고, YAG 레이저 파장은 흡수 피크의 주변에 있다. 따라서, YAG 레이저를 이용한 레이저 패터닝에 있어서, 산화주석 박막을 확실하게 제거하고, 또한 투명 기판에는 손상을 주지 않도록 산화주석 박막의 흡수 특성을 재현성 좋게, 최적화할 필요가 있다. 그러기 위해서는, (iii)식에 의해 막 중의 캐리어 농도를 최적화하면 좋은 것을 발견한 것이다.

또한, 상기 산화주석 박막의 두께는 50 내지 500 ㎚인 것이 바람직하고, 반사 성능을 양호하게 할 수 있는 점에서 230 내지 300 ㎚인 것이 보다 바람직하다.

상기 산화주석 박막의 두께가 이러한 범위인 경우에, YAG 레이저광의 발진 파장인 1064 ㎚에 있어서의 상기 산화주석 박막의 반사를 억제할 수 있어, 더욱 레이저광을 효율적으로 흡수시킬 수 있다. 따라서, 에너지 밀도가 보다 낮은 YAG 레이저광을 조사한 경우에 있어서도 패터닝할 수 있다.

이상과 같이, 산화주석 박막의 캐리어 농도의 최적화와 막 두께의 최적화에 따라, 본 발명의 목적인 확실하고 효율이 좋은 레이저 패터닝 가능한 산화주석 박막이 형성된 투명 기판을 제공할 수 있다.

또한, 상기 산화주석 박막은 산화주석을 주성분으로 하는 박막이다. 주성분 이라 함은, 상기 산화주석 박막 중에, Sn을 SnO₂ 환산으로 막 중에 85 질량 ％ 이상 함유하는 것을 의미한다.

이 함유율은, 예를 들어 형광 X선 분석법이나 산화주석 박막을 용액에 녹여, 플라즈마 발광 등을 이용하여 결정할 수 있다.

또한, 상기 산화주석 박막은 Ta를 Ta₂O₅ 환산으로 막 중에 3 내지 15 질량 ％ 함유하는 것이 바람직하다. 이 함유율은 5 내지 10 질량 ％인 것이 더욱 바람직하다.

이러한 범위의 Ta를 함유하면, 상기 산화주석 박막 중의 캐리어 농도가 바람직한 범위로 되기 쉽다.

또한, 상기 산화주석 박막은 Sb를 Sb₂O₃ 환산으로 막 중에 3 내지 15 질량 ％ 함유하는 것이 바람직하다. 이 함유율은 4 내지 10 질량 ％인 것이 더욱 바람직하다.

이러한 범위의 Sb를 함유하면, 상기 산화주석 박막 중의 캐리어 농도가 바람직한 범위로 되기 쉽다.

또한, 상기 산화주석 박막은 F를 0.01 내지 4 mol％ 막 중에 함유하는 것이 바람직하다.

이러한 범위의 F를 함유하면, 상기 산화주석 박막 중의 캐리어 농도가 바람직한 범위로 되기 쉽다.

이와 같이 상기 산화주석 박막은 산화주석을 주성분으로 하고, Ta, Sb, F 및 그 화합물(산화물 등)을 바람직하게 함유하지만, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위에 있어서 그 밖의 성분을 함유해도 좋다. 예를 들어, Nb 등의 5가 산화물을 형성하는 원소를, M₂O₅ 환산(M은 5가 산화물을 형성하는 원소)으로 막 중에 5 질량 ％ 이하 정도 함유해도 좋다.

본 발명의 박막이 형성된 투명 기판은, 이러한 산화주석 박막을 투명 기판 상에 갖는 박막이 형성된 투명 기판이다.

여기서, 투명 기판이라 함은, YAG 레이저광을 투과하는 재료(투과율이 80 ％ 이상인 재료)로 구성되어 있으면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 글래스 기판을 예로 들 수 있다.

또한, 그것의 두께나 크기도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 1 내지 3 ㎜ 정도의 글래스 기판이면, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)용으로서 바람직하게 이용할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기와 같은 본 발명의 박막이 형성된 투명 기판을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 본 발명의 박막이 형성된 투명 기판을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않고 통상의 방법으로 행할 수 있으며, 기상 증착법을 바람직하게 예시할 수 있다. 기상 증착법으로서는, 물리 증착법(PVD)으로서 진공 증착법, 이온 도금법, 스퍼터링법, 레이저 애블레이션법 등을 들 수 있다. 또한, 화학 증착법(CVD)으로서 열 CVD, 플라즈마 CVD 등을 들 수 있다. 이 중에서 도, 스퍼터링법 및 이온 도금법은 정밀도 좋게 막 두께를 제어할 수 있는 점에서 바람직하다.

예를 들어, 스퍼터링법에 의해 투명 기판 상에 산화주석 박막을 형성하기 위해서는, 캐소드측에 주석 또는 산화주석의 타겟을 설치하여, 1 내지 10^-2 ㎩ 정도의 반응 분위기 가스 중에서 전극 사이에 글로 방전을 일으키고, 이 반응 분위기 가스를 이온화시켜, 타겟으로부터 주석 등을 두들겨 내어 애노드측에 설치한 투명 기판 상에 산화주석을 피복하는 방법을 들 수 있다. 여기서, 산화주석 박막에 Ta나 Sb를 함유시키는 경우는, 타겟에 이들 원소 또는 이들 원소의 산화물을 혼합하면 좋다. 또한, 반응 분위기 가스는, 아르곤 등의 불활성 가스나, 산소를 혼합한 가스라도 좋다.

타겟의 산화도, 스퍼터링을 행하는 반응 분위기 가스 중의 산소 농도(산소 분압), 박막 형성 속도(증착 속도) 및 기판 온도를 주로 조정함으로써, 투명 기판 상에 형성되는 산화주석 박막의 산화도가 변화되어, 캐리어 농도도 변화된다.

또한, 본 발명의 박막이 형성된 투명 기판은 어닐링 처리하여 제조하는 것이 바람직하고, 기상 증착을 행한 후에, 또한 어닐링 처리하여 제조하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 박막이 형성된 투명 기판은, 어닐링 처리함으로써, 투명 기판 상에 형성된 산화주석 박막의 산화도가 변화되어, 캐리어 농도도 변화된다. 그 결과, YAG 레이저광의 발진 파장인 1064 ㎚에 있어서의 레이저광의 흡수율을 최적화 할 수 있어, 재현성과 효율이 높은 패터닝이 가능해진다.

어닐링 처리의 구체적인 방법으로서는, 상기 박막이 형성된 기판을 300 ℃로부터 550 ℃로 가열하면서, 대기 중, 산소 중, 혹은 질소 분위기 중에서 어닐한다고 하는 방법을 들 수 있다.

본 발명의 제조 방법에서는, 상기와 같은 방법으로 제조한 본 발명의 박막이 형성된 투명 기판에, 파장이 1064 ㎚인 YAG 레이저광을 조사하여 패터닝을 행한다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 본 발명의 박막이 형성된 투명 기판에 YAG 레이저광을 조사하여 패턴을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 임의의 개구부를 갖는 마스크를 개재하여, 임의의 에너지를 갖고 파장이 1064 ㎚인 YAG 레이저광을, 본 발명의 박막이 형성된 투명 기판의 주면(主面)으로 조사하면 좋다. YAG 레이저광의 조사면은 투명 기판의 박막이 형성된 면이라도 좋고, 반대측 면이라도 좋다. 그리고, YAG 레이저광의 조사에 의해 산화주석 박막의 일부를 상기 투명 기판 상으로부터 제거하여, 마스크의 개구부와 동일 형상의 패턴을 상기 투명 기판 상에 형성할 수 있다.

종래의 제조 방법에 의해 제조한 회로 패턴이 부여된 투명 기판에서는, 산화주석 박막의 특성 제어를 주로 가시광 투과율과 저항치의 관리에 의해 행하고 있었으므로, YAG 레이저광을 조사하여 패터닝을 행한 경우 재현성 좋게 패터닝을 할 수 없고, 더욱 높은 레이저 파워가 필요하여 글래스 등의 투명 기판에 손상이 발생되는 경우가 있었다. 한편, 본 발명의 제조 방법에 의해 제조한 회로 패턴이 부여된 투명 기판은, 투명 도전막의 캐리어 농도라고 하는 레이저광의 흡수 특성을 직접 결정하는 파라미터를 최적화하여 관리할 수 있으므로 재현성 좋게, 게다가 보다 낮은 레이저 파워로 효율적으로 패터닝을 할 수 있다. 또한, 그 결과, 과잉의 레이저 파워 조사에 의한 투명 기판의 손상을 격감할 수 있는 등의 이점이 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 본 발명의 박막이 형성된 투명 기판의 바람직한 형태로서는, 예를 들어 Ta를 Ta₂O₅ 환산으로 3 내지 15 질량 ％ 함유하고, 캐리어 농도가 5 × 10¹⁹/㎤ 이상이며, 두께가 50 내지 500 ㎚인 산화주석 박막을 투명 기판 상에 갖는 것을 들 수 있다.

또한, 예를 들어, Sb를 Sb₂O₃ 환산으로 3 내지 15 질량 ％ 함유하고, 캐리어 농도가 5 × 10¹⁹/㎤ 이상이며, 두께가 50 내지 500 ㎚인 산화주석 박막을 투명 기판 상에 갖는 것을 들 수 있다.

이하, 예를 기초로 하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 내지 제5예는 실시예이고, 제6 내지 제9예는 비교예이다.

<샘플>

(제1 내지 제4예 및 제6 내지 제9예)

가로 세로가 40 ㎜인 정사각형이며 두께 2.8 ㎜인 글래스 기판(PD200, 아사히 글래스샤제)을 준비하고, 다음에 나타내는 방법에 의해 산화주석 박막을 그 표면에 형성하였다.

Ta, Sb 또는 F를 첨가하고 있지 않은 SnO₂ 소결체, 또는 Ta₂O₅를 전체적으로 5 질량 ％ 첨가한 SnO₂ 소결체를 증착 원료로 하고, 이온 도금법에 의해, 성막시의 산소 분압과 성막 속도를 변화시켜 산화주석 박막을 성막하였다. 형성된 막의 조성은, 소결체의 조성과 동등하였다.

(제5예)

가로 세로가 40 ㎜인 정사각형이며 두께 2.8 ㎜인 글래스 기판(PD200, 아사히 글래스샤제)을 준비하고, 다음에 나타내는 방법에 의해 ITO 박막을 그 표면에 형성하였다.

산화인듐에 SnO₂를 전체적으로 10 질량 ％ 첨가한 ITO 소성 타겟을 이용하여, 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 형성된 막의 조성은, 소결체의 조성과 동등하였다.

제1 내지 제9예 각각의 샘플의 막 두께(D[㎚]), 성막시 산소 분압 성막률(P₀₂/D_R[Pa/(Å/sec)]), 캐리어 농도(n[1/㎤]), 레이저 에너지(E[J/㎠])를 표1에 나타낸다. 또한, 성막시 산소 분압 성막률(P₀₂/D_R)이라 함은, 성막시의 산소 분압과 성막 속도와의 비를 말한다.

캐리어 농도는, 이동도의 값을 홀 효과 측정법에 의해 측정하여, 식(1)에 의해 구하였다.

또한, 이들 실시예 및 비교예의 성막시 산소 분압 성막률과 캐리어 농도의 관계를 도1에 나타낸다. 또한, 도1에 있어서의 원으로 둘러싸인 점은, 패턴 형성이 가능했던 막의 데이터를 의미한다.

<패턴 형성>

상기 방법으로 성막한 샘플을 Power lase사제 Nd : YAG laser, AO2 laser(발진 파장 : 1064 ㎚)와 Spectron사제 Nd : YAG laser, SL401 laser(발진 파장 : 1064 ㎚)를 이용하여 패턴 형성을 행하였다. 펄스 폭은, 제1 내지 제4예 및 제6 내지 제9예에 대해서는 84 nsec, 제5예에 대해서는 40 nsec로 하였다.

레이저의 기본 구성을 도2에 나타낸다. 발진기(1)로부터 조사된 레이저는 빔 쉐이퍼(2), 호모지나이저(3), 프로젝션 마스크(4), 미러(5), 프로젝션 렌즈(6)를 거쳐, 샘플(7)에 직접 조사된다. 여기서 프로젝션 마스크(4)는, 일부를 제외하고, 가공 형상을 평가할 수 있어 플라즈마 디스플레이에서 이용되고 있는 T-bar 형상으로 하였다.

[표1]

		막 두께[㎚]	P₀₂/D_R	캐리어 농도 [㎝^-3]	가공 결과
제1예	SnO₂ + 5%Ta₂O₅	200.0	0.0E + 00	1.2E + 20	7 J/㎠
제2예	SnO₂ + 5%Ta₂O₅	200.0	2.5E - 04	1.5E + 20	11 J/㎠
제3예	SnO₂ + 5%Ta₂O₅	200.0	3.3E - 04	1.5E + 20	8 J/㎠
제4예	SnO₂	91.8	1.6E - 03	7.7E + 19	10 J/㎠
제5예	ITO	200.0	2.5E - 04	6.0E + 20	5 J/㎠
제6예	SnO₂ + 5%Ta₂O₅	200.0	6.2E - 04	3.8E + 19	×
제7예	SnO₂ + 5%Ta₂O₅	200.0	9.2E - 04	2.6E + 18	×
제8예	SnO₂	113.0	1.2E - 03	2.4E + 19	×
제9예	SnO₂	87.0	1.9E - 03	3.9E + 18	×

<제1 내지 제5예>

표1에 나타낸 바와 같이, 제1 내지 제4예는 투명 기판 상에 캐리어 농도가 5 × 10¹⁹/㎤ 이상인 산화주석 박막을 갖는 박막이 형성된 투명 기판으로, 10 J/㎠ 정도의 비교적 낮은 에너지의 레이저광으로 가공할 수 있었다[표1에 있어서는,「가공 결과」의 란에 패터닝에 필요한 레이저광의 에너지의 임계치(J/㎠)를 나타냈음].

이들 패턴의 상면 사진(현미경 사진)을 도3에 나타낸다.

제1예의 상면 사진이 도3a이고, 제2예의 상면 사진이 도3b이고, 제3예의 상면 사진이 도3c이고, 제4예의 상면 사진이 도3d이고, 제5예의 상면 사진이 도3e이다.

또한, 제1 내지 제5예의 박막이 형성된 기판을 전극으로서 이용해도, PDP로서 문제는 발생하지 않는다.

<제6 내지 제9예>

표1에 나타낸 바와 같이, 제6 내지 제9예는, 투명 기판 상에 캐리어 농도가 5 × 10¹⁹/㎤ 미만인 산화주석 박막을 갖는 박막이 형성된 투명 기판으로, 10 J/㎠ 이하, 특히 30 J/㎠ 이하의 에너지의 레이저광으로도 가공할 수 없었다(표1에 있어서는,「×」로 나타냈음).

이들 패턴의 상면 사진(현미경 사진)을 도4에 나타낸다.

제9예의 상면 사진이 도4이다.

본 발명을 상세하게 또한 특정 실시 형태를 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

본 출원은, 2005년 10월 28일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2005-314139호)을 기초로 한 것이며, 그 내용은 본원에 참조로서 합체된다.

상기 실시예와 같이, 캐리어 농도를 높게 형성한 투명 도전막은, 낮은 에너지의 레이저광으로 패터닝을 행할 수 있어 유용하다.

Claims

투명 기판 상에 캐리어 농도가 5 × 10¹⁹/㎤ 이상인 투명 도전막을 갖는, 박막이 형성된 투명 기판.
제1항에 있어서, 상기 투명 도전막이 산화주석을 주성분으로 하는 박막인, 박막이 형성된 투명 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투명 도전막의 두께가 50 내지 500 ㎚인, 박막이 형성된 투명 기판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 도전막은 파장이 1064 ㎚인 레이저광으로 패터닝 가능한, 박막이 형성된 투명 기판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 박막이 형성된 투명 기판에, 파장이 1064 ㎚인 레이저광을 조사하여 상기 투명 기판 상에 회로 패턴을 형성하는, 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 박막이 형성된 투명 기판이, 투명 기판 상에 투명 도 전막을 성막한 후, 어닐링 처리하여 얻어진 것인, 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법.
제5항 또는 제6항에 기재된 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법에 의해 제조되는, 회로 패턴이 부여된 투명 기판.
제1항 내지 제4항 또는 제7항 중 어느 한 항에 기재된 박막이 형성된 투명 기판을 이용한 전자 회로 장치.
제1항 내지 제4항 또는 제7항 중 어느 한 항에 기재된 박막이 형성된 투명 기판을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
제5항 또는 제6항에 기재된 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법에 의해 제조되는 전자 회로 장치의 제조 방법.
제5항 또는 제6항에 기재된 회로 패턴이 부여된 투명 기판의 제조 방법에 의해 제조되는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.