透明導電性薄膜の製造方法およびそのためのスパッタ装置、ならびにそれを用いたカラーフィルター
【課題】大型基板であっても基板面内の特性が均一なＩＴＯ導電性薄膜の製造方法と、そのための装置と、それを用いたカラーフィルターの製造方法を提供する。
【解決手段】大型基板をキャリア上に載置して、ＩＴＯの透明導電性薄膜をこの大型基板上にスパッタリングにより形成する方法であって、Ｏ２ガス流量を基板搬送方向に垂直な方向に独立に分割調整して透明導電性薄膜を製造する。
【解決手段】大型基板をキャリア上に載置して、ＩＴＯの透明導電性薄膜をこの大型基板上にスパッタリングにより形成する方法であって、Ｏ２ガス流量を基板搬送方向に垂直な方向に独立に分割調整して透明導電性薄膜を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、カラーフィルターの製造に有用なＩＴＯ透明導電性薄膜の製造方法と、そのための装置と、それを用いたカラーフィルターとに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラーフィルターは、より大型化する要求がある。カラーフィルターを製造するには、ＩＴＯの透明導電性薄膜の有効な製造が必須である。大型基板上に、ＩＴＯ薄膜を作成するには、キャリア上にカラーフィルター用材料のパターンを積層した基板を載置して、このキャリアを搬送してスパッタを行えばよいが、特に、大型基板では、連続製造中に基板外周部の特性が変化してしまうと言った状況であった。
このような特性変化の原因を探究したところ、搬送キャリアに、ＩＴＯが着膜して、スパッタ成膜室で、ＩＴＯからＨ２Ｏ等のガスが放出され、スパッタ室内のプラズマ雰囲気でＯ２とＨ２とに分解され、このＯ２がスパッタ成膜の過程中で、ＩＴＯ膜中に取り込まれて、ＩＴＯ膜の特性に影響を与えることが判明した。
【０００３】
従来、プラスチックフィルムを被成膜体に用いる場合には、スパッタ室内のＯ２分圧を調整する旨の提案がなされている（特許文献１）。しかし、特許文献１に開示されたＯ２分圧の制御方法では、フィルム面内に均一にＯ２ガスを拡散するだけなので、特に、大型基板の場合には、ガス雰囲気の不均一が起こりやすく、全く効力がない。
【特許文献１】特開平８−２１１３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、大型基板であっても基板面内の特性が均一なＩＴＯ導電性薄膜の製造方法と、そのための装置と、それを用いたカラーフィルターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、大型基板をキャリア上に載置して、ＩＴＯの透明導電性薄膜をこの大型基板上にスパッタリングにより形成する方法であって、Ｏ２ガス流量を基板搬送方向に垂直な方向に独立に分割調整することを特徴とする透明導電性薄膜の製造方法である。
そして、大型基板を載置したキャリアを搬送して、前記大型基板上にＩＴＯの透明導電性薄膜をスパッタリングする装置であって、スパッタ室内に、Ｏ２導入経路を基板搬送方向に垂直な方向に独立に確保した上記の製造方法を行うためのスパッタ装置である。
さらには、上記の製造方法によって製造された透明導電性薄膜を用いたカラーフィルターである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、キャリアへの着膜が進み、そこからのＯ２ガスのアウトガスの影響で基板外周部に過剰なＯ２ガスが供給されても、スパッタ装置側でそれを相殺するＯ２ガスを導入可能なので、基盤面内の膜特性、すなわち、ＩＴＯのシート抵抗値や光透過率が均一なＩＴＯ透明導電性薄膜を継続的に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明で用いる基板は、大型のものであって、例えば縦１５００ｍｍ以上、横１８００ｍｍ以上程度で、厚さは、０．４〜０．７ｍｍ程度のものであり、性状はボール紙のように撓むものである。そして、その材質は、公知のガラス材質のいずれであってもよい。この場合、好ましくは、ガラス製の基板は、予め、カラーフィルター用の材料のパターンやブラックマトリックス（ＢＭ）等の各種カラーフィルター用のパターンを設けたものであってもよい。
このような大型基板は、スパッタ室内に搬送される。搬送に際しては、キャリアに固定して載置する必要がある。用いるキャリアとしては、ステンレス等の各種金属材質のいずれであってもよい。載置の方法は、固定していれば公知のいずれによってもよい。
【０００８】
ＩＴＯを膜着する、1回使用したキャリアは、基板の外周部を除きＩＴＯが膜着されているので、場合によっては、膜着されたＩＴＯを除去して使用してもよいが、本発明では、そのような除去作業は必ずしも必要ないので、２回目以降もそのまま使用すればよい。
すなわち、膜着したＩＴＯを除去した直後のスパッタは、Ｏ２導入量は周辺と中央部とはほぼ同じとする。
２回目以降のスパッタでは、キャリアの搬送方向と垂直な方向に、Ｏ２ガス流路を分割して設けて、キャリア（基板）搬送方向に垂直な方向に分割制御・調整する。
この際、周辺部では、Ｏ２アウトガスの量が多いので、それと拮抗するように、周辺部のＯ２量を少なくする。より詳細には、流量は、キャリアのターゲット通過時は、各ノズルからの流量を膜着しているＩＴＯ膜に応じ、初回のスパッタ時の９８〜８０％に設定する。膜着したキャリアの周辺部のみが通過するときには、周辺部のみを中央部より３〜２５％少なくしたものとする。
このような場合、流量の制御を行うには、ノズルをキャリアの搬送方向に垂直に、例えば、等間隔で、１０〜１５個程度配置すればよい。ノズルは、１ｍｍφ程度の口径とすればよい。
なお、Ｏ２量は、概ね１２〜４０ｓｃｃｍ（０．０２〜０．０７Pa・m3・s−１）程度とする。
このような場合、本発明では、直流マグネトロンスパッタを用い、出力は、１０〜２０ｋＷ程度である。
また、Ａｒ流量は、スパッタチャンバー内の体積が２４ｍ３のとき、６００〜１５００ｓｃｃｍ（１．０〜２．５Pa・m3・s−１）程度、Ｏ２流量は、４０〜１５０ｓｃｃｍ（０．０７〜０．２５Pa・m3・s−１）程度が好ましい。
【０００９】
このような実施態様を実施するための装置が図1に示される。図中、図示しないスパッタ室には、ターゲット１が配置されていて、大型の基板８を載置したキャリア５と対向している。図中、キャリア５および基板８は、Ａ方向に搬送される。そして、この基板８の搬送方向に垂直な方向には、ノズル９の複数を配列したノズル列が設けられている。
各ノズル孔９からは、Ｏ２が導入できるようにされており、前述の流量およびタイミングで、Ｏ２ガスが導入される。
【実施例】
【００１０】
実施例１
２１３５ｍｍ×２４３５ｍｍの厚さ０．７ｍｍのガラス板に、赤・青・緑のカラーフィルター用材料のパターンを形成し、ＢＭ用材料として、カーボンブラックの塗料のパターンを配置した。
これをステンレス製のキャリア上に載置して、スパッタ室内に搬送した。なお、スパッタチャンバー内の体積は２４ｍ３である。
１回目のスパッタは、Ａｒ１２００ｓｃｃｍ（２．０Pa・m3・s−１）、Ｏ２２４ｓｃｃｍ（０．０４１Pa・m3・s−１）の条件で、１３．３ｋＷの条件で、直流マグネトロンスパッタを行った。ＩＴＯの膜厚は１４００オングストローム（１４０ｎｍ）である。
2回目以降のスパッタは、膜着したＩＴＯを除去することなく行った。その際、中央部のＯ２流量のみ２５ｓｃｃｍ（０．０４２Pa・m3・s−１）に変えて行った。
これにより、連続１２回まで同じ良好な特性を示した。得られた基板のＩＴＯの上、中、下のシート抵抗値は、１５．０Ω／□±１０％であった。
【００１１】
比較例
実施例１において、Ｏ２流量だけを１回目と同一にして、スパッタを行った。その結果、2回目で、ＩＴＯのシート抵抗値（Ω／□）は、中央部で７５％（中央１４．１Ω／□、周辺部２４．６Ω／□）もの上昇をみせ、使用に耐えないことが判明した。
【００１２】
実施例２
実施例１と同様のスパッタ成膜条件で行い、但し、Ｏ２ガスの導入は、基板の搬送方向に対して直角（すなわち、縦に）導入管を３本並べ、各導入管の上、中、下のノズルからの流量を次のように設定した。なお、導入管の１、２，３の番号は、基板の進行方向の順である。
導入管１
上 １４．０ｓｓｃｍ（０．０２４Pa・m3・s−１）
中 １５．０ｓｓｃｍ（０．０２５Pa・m3・s−１）
下 １４．０ｓｓｃｍ（０．０２４Pa・m3・s−１）
導入管２
上 ２４．０ｓｓｃｍ（０．０４１Pa・m3・s−１）
中 ２５．０ｓｓｃｍ（０．０４２Pa・m3・s−１）
下 ２４．０ｓｓｃｍ（０．０４１Pa・m3・s−１）
導入管３
上 ３４．０ｓｓｃｍ（０．０５７Pa・m3・s−１）
中 ３５．０ｓｓｃｍ（０．０５９Pa・m3・s−１）
下 ３４．０ｓｓｃｍ（０．０５７Pa・m3・s−１）
【００１３】
スパッタチャンバー内の搬送距離を６０４０ｍｍ、搬送速度を２１２２ｍｍ／分とした条件で、基板の先頭通過時と後尾通過時に。８．５秒間だけそれぞれの導入管のＯ２ガス導入量を２０％ダウンさせた。ＩＴＯの膜厚は、１５００オングストローム（１５０ｎｍ）である。
こうすることによって、大型基板に成膜したＩＴＯのシート抵抗値を上下関係ばかりでなく、左右関係でも均一化でき、１４Ω／□±１５％の範囲に収めることができた。また、ＩＴＯ膜の光透過率は、波長５５０ｎｍで９０〜９５％であり、満足すべきものであった。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
基板搬送用のキャリアを使用して、キャリアへの透明導電膜の着膜が進んで、そこからのアウトガスの影響で基板外周部に過剰なＯ２ガスが供給されてもスパッタ装置側でそれを相殺するＯ２ガスを導入可能となるため、基板面内の膜特性が均一なＩＴＯ透明導電性薄膜を継続的に提供することができ、工程の安定と装置の稼働率の向上とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のスパッタ装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ ターゲット
５ キャリア
８ 基板
９，９１ ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、カラーフィルターの製造に有用なＩＴＯ透明導電性薄膜の製造方法と、そのための装置と、それを用いたカラーフィルターとに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラーフィルターは、より大型化する要求がある。カラーフィルターを製造するには、ＩＴＯの透明導電性薄膜の有効な製造が必須である。大型基板上に、ＩＴＯ薄膜を作成するには、キャリア上にカラーフィルター用材料のパターンを積層した基板を載置して、このキャリアを搬送してスパッタを行えばよいが、特に、大型基板では、連続製造中に基板外周部の特性が変化してしまうと言った状況であった。
このような特性変化の原因を探究したところ、搬送キャリアに、ＩＴＯが着膜して、スパッタ成膜室で、ＩＴＯからＨ２Ｏ等のガスが放出され、スパッタ室内のプラズマ雰囲気でＯ２とＨ２とに分解され、このＯ２がスパッタ成膜の過程中で、ＩＴＯ膜中に取り込まれて、ＩＴＯ膜の特性に影響を与えることが判明した。
【０００３】
従来、プラスチックフィルムを被成膜体に用いる場合には、スパッタ室内のＯ２分圧を調整する旨の提案がなされている（特許文献１）。しかし、特許文献１に開示されたＯ２分圧の制御方法では、フィルム面内に均一にＯ２ガスを拡散するだけなので、特に、大型基板の場合には、ガス雰囲気の不均一が起こりやすく、全く効力がない。
【特許文献１】特開平８−２１１３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、大型基板であっても基板面内の特性が均一なＩＴＯ導電性薄膜の製造方法と、そのための装置と、それを用いたカラーフィルターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、大型基板をキャリア上に載置して、ＩＴＯの透明導電性薄膜をこの大型基板上にスパッタリングにより形成する方法であって、Ｏ２ガス流量を基板搬送方向に垂直な方向に独立に分割調整することを特徴とする透明導電性薄膜の製造方法である。
そして、大型基板を載置したキャリアを搬送して、前記大型基板上にＩＴＯの透明導電性薄膜をスパッタリングする装置であって、スパッタ室内に、Ｏ２導入経路を基板搬送方向に垂直な方向に独立に確保した上記の製造方法を行うためのスパッタ装置である。
さらには、上記の製造方法によって製造された透明導電性薄膜を用いたカラーフィルターである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、キャリアへの着膜が進み、そこからのＯ２ガスのアウトガスの影響で基板外周部に過剰なＯ２ガスが供給されても、スパッタ装置側でそれを相殺するＯ２ガスを導入可能なので、基盤面内の膜特性、すなわち、ＩＴＯのシート抵抗値や光透過率が均一なＩＴＯ透明導電性薄膜を継続的に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明で用いる基板は、大型のものであって、例えば縦１５００ｍｍ以上、横１８００ｍｍ以上程度で、厚さは、０．４〜０．７ｍｍ程度のものであり、性状はボール紙のように撓むものである。そして、その材質は、公知のガラス材質のいずれであってもよい。この場合、好ましくは、ガラス製の基板は、予め、カラーフィルター用の材料のパターンやブラックマトリックス（ＢＭ）等の各種カラーフィルター用のパターンを設けたものであってもよい。
このような大型基板は、スパッタ室内に搬送される。搬送に際しては、キャリアに固定して載置する必要がある。用いるキャリアとしては、ステンレス等の各種金属材質のいずれであってもよい。載置の方法は、固定していれば公知のいずれによってもよい。
【０００８】
ＩＴＯを膜着する、1回使用したキャリアは、基板の外周部を除きＩＴＯが膜着されているので、場合によっては、膜着されたＩＴＯを除去して使用してもよいが、本発明では、そのような除去作業は必ずしも必要ないので、２回目以降もそのまま使用すればよい。
すなわち、膜着したＩＴＯを除去した直後のスパッタは、Ｏ２導入量は周辺と中央部とはほぼ同じとする。
２回目以降のスパッタでは、キャリアの搬送方向と垂直な方向に、Ｏ２ガス流路を分割して設けて、キャリア（基板）搬送方向に垂直な方向に分割制御・調整する。
この際、周辺部では、Ｏ２アウトガスの量が多いので、それと拮抗するように、周辺部のＯ２量を少なくする。より詳細には、流量は、キャリアのターゲット通過時は、各ノズルからの流量を膜着しているＩＴＯ膜に応じ、初回のスパッタ時の９８〜８０％に設定する。膜着したキャリアの周辺部のみが通過するときには、周辺部のみを中央部より３〜２５％少なくしたものとする。
このような場合、流量の制御を行うには、ノズルをキャリアの搬送方向に垂直に、例えば、等間隔で、１０〜１５個程度配置すればよい。ノズルは、１ｍｍφ程度の口径とすればよい。
なお、Ｏ２量は、概ね１２〜４０ｓｃｃｍ（０．０２〜０．０７Pa・m3・s−１）程度とする。
このような場合、本発明では、直流マグネトロンスパッタを用い、出力は、１０〜２０ｋＷ程度である。
また、Ａｒ流量は、スパッタチャンバー内の体積が２４ｍ３のとき、６００〜１５００ｓｃｃｍ（１．０〜２．５Pa・m3・s−１）程度、Ｏ２流量は、４０〜１５０ｓｃｃｍ（０．０７〜０．２５Pa・m3・s−１）程度が好ましい。
【０００９】
このような実施態様を実施するための装置が図1に示される。図中、図示しないスパッタ室には、ターゲット１が配置されていて、大型の基板８を載置したキャリア５と対向している。図中、キャリア５および基板８は、Ａ方向に搬送される。そして、この基板８の搬送方向に垂直な方向には、ノズル９の複数を配列したノズル列が設けられている。
各ノズル孔９からは、Ｏ２が導入できるようにされており、前述の流量およびタイミングで、Ｏ２ガスが導入される。
【実施例】
【００１０】
実施例１
２１３５ｍｍ×２４３５ｍｍの厚さ０．７ｍｍのガラス板に、赤・青・緑のカラーフィルター用材料のパターンを形成し、ＢＭ用材料として、カーボンブラックの塗料のパターンを配置した。
これをステンレス製のキャリア上に載置して、スパッタ室内に搬送した。なお、スパッタチャンバー内の体積は２４ｍ３である。
１回目のスパッタは、Ａｒ１２００ｓｃｃｍ（２．０Pa・m3・s−１）、Ｏ２２４ｓｃｃｍ（０．０４１Pa・m3・s−１）の条件で、１３．３ｋＷの条件で、直流マグネトロンスパッタを行った。ＩＴＯの膜厚は１４００オングストローム（１４０ｎｍ）である。
2回目以降のスパッタは、膜着したＩＴＯを除去することなく行った。その際、中央部のＯ２流量のみ２５ｓｃｃｍ（０．０４２Pa・m3・s−１）に変えて行った。
これにより、連続１２回まで同じ良好な特性を示した。得られた基板のＩＴＯの上、中、下のシート抵抗値は、１５．０Ω／□±１０％であった。
【００１１】
比較例
実施例１において、Ｏ２流量だけを１回目と同一にして、スパッタを行った。その結果、2回目で、ＩＴＯのシート抵抗値（Ω／□）は、中央部で７５％（中央１４．１Ω／□、周辺部２４．６Ω／□）もの上昇をみせ、使用に耐えないことが判明した。
【００１２】
実施例２
実施例１と同様のスパッタ成膜条件で行い、但し、Ｏ２ガスの導入は、基板の搬送方向に対して直角（すなわち、縦に）導入管を３本並べ、各導入管の上、中、下のノズルからの流量を次のように設定した。なお、導入管の１、２，３の番号は、基板の進行方向の順である。
導入管１
上 １４．０ｓｓｃｍ（０．０２４Pa・m3・s−１）
中 １５．０ｓｓｃｍ（０．０２５Pa・m3・s−１）
下 １４．０ｓｓｃｍ（０．０２４Pa・m3・s−１）
導入管２
上 ２４．０ｓｓｃｍ（０．０４１Pa・m3・s−１）
中 ２５．０ｓｓｃｍ（０．０４２Pa・m3・s−１）
下 ２４．０ｓｓｃｍ（０．０４１Pa・m3・s−１）
導入管３
上 ３４．０ｓｓｃｍ（０．０５７Pa・m3・s−１）
中 ３５．０ｓｓｃｍ（０．０５９Pa・m3・s−１）
下 ３４．０ｓｓｃｍ（０．０５７Pa・m3・s−１）
【００１３】
スパッタチャンバー内の搬送距離を６０４０ｍｍ、搬送速度を２１２２ｍｍ／分とした条件で、基板の先頭通過時と後尾通過時に。８．５秒間だけそれぞれの導入管のＯ２ガス導入量を２０％ダウンさせた。ＩＴＯの膜厚は、１５００オングストローム（１５０ｎｍ）である。
こうすることによって、大型基板に成膜したＩＴＯのシート抵抗値を上下関係ばかりでなく、左右関係でも均一化でき、１４Ω／□±１５％の範囲に収めることができた。また、ＩＴＯ膜の光透過率は、波長５５０ｎｍで９０〜９５％であり、満足すべきものであった。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
基板搬送用のキャリアを使用して、キャリアへの透明導電膜の着膜が進んで、そこからのアウトガスの影響で基板外周部に過剰なＯ２ガスが供給されてもスパッタ装置側でそれを相殺するＯ２ガスを導入可能となるため、基板面内の膜特性が均一なＩＴＯ透明導電性薄膜を継続的に提供することができ、工程の安定と装置の稼働率の向上とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のスパッタ装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ ターゲット
５ キャリア
８ 基板
９，９１ ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型基板をキャリア上に載置して、ＩＴＯの透明導電性薄膜をこの大型基板上にスパッタリングにより形成する方法であって、
Ｏ２ガス流量を基板搬送方向に垂直な方向に独立に分割調整することを特徴とする透明導電性薄膜の製造方法。
【請求項２】
大型基板を載置したキャリアを搬送して、前記大型基板上にＩＴＯの透明導電性薄膜をスパッタリングする装置であって、
スパッタ室内に、Ｏ２導入経路を基板搬送方向に垂直な方向に独立に確保した請求項１の製造方法を行うためのスパッタ装置。
【請求項３】
請求項１または２の製造方法によって製造された透明導電性薄膜を用いたカラーフィルター。
【請求項１】
大型基板をキャリア上に載置して、ＩＴＯの透明導電性薄膜をこの大型基板上にスパッタリングにより形成する方法であって、
Ｏ２ガス流量を基板搬送方向に垂直な方向に独立に分割調整することを特徴とする透明導電性薄膜の製造方法。
【請求項２】
大型基板を載置したキャリアを搬送して、前記大型基板上にＩＴＯの透明導電性薄膜をスパッタリングする装置であって、
スパッタ室内に、Ｏ２導入経路を基板搬送方向に垂直な方向に独立に確保した請求項１の製造方法を行うためのスパッタ装置。
【請求項３】
請求項１または２の製造方法によって製造された透明導電性薄膜を用いたカラーフィルター。
【図１】
【公開番号】特開２００８−１７０５２１（Ｐ２００８−１７０５２１Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２２８（Ｐ２００７−１２２８）
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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