JPS63103060A - 透明電極付き基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は透明電極付き基板の製造方法、特に液晶表示装
置の透明電極として好適な透明電極付き基板の製造方法
に関する。

〔従来の技術〕

近年、固体表示素子には液晶、エレクトロルミネッセン
ス、プラズマなどの固体デバイスが実用されている。な
かでも液晶表示素子は表示デバイスとして数多く使用さ
れ、表示の高性能化、すなわち高精細表示、大面積表示
への要求がますます増大している。高精細で、且つ大面
積の液晶表示素子を得るには電極を形成する導電膜は微
細加工ができ、且つ低抵抗の透明電極付き透明基板が必
要である。

こρような透明電極付き基板としてはガラスまたはプラ
スチックスの基板に酸化錫をドープした酸化インジウム
膜（以下、ＩＴＯ膜という）や酸化錫膜を付着したもの
が用いられ、特に微細表示を必要とする大型のものにつ
いては電気抵抗と電極パターンの加工性が優れたＩＴＯ
膜が透明電極として用いられている。

このようなＩＴＯ膜電極を付着した基板の製造方法はフ
ルオキサイドの透明化したＩＴＯ膜を濃厚な酸溶液で電
極パターン加工する方法と、ハーフオキサイドの半透明
で非晶質のＩＴＯ膜を酸により電極パターン加工後、熱
処理することにより、半透明から透明にする方法がある
。

前者の方法としては真空蒸着法により酸化錫を含む酸化
インジウム膜ム結ベレットを３００°Ｃ以上に加熱され
た透明基板上に蒸着して、フルオキサイドの透明なＩＴ
Ｏ導電膜を直接形成するものである。この方法で得られ
る工ＴＯ透明導電膜は結晶性が発連しているため、５０
％程度の塩酸水溶液を≠０°Ｃ以上の温度に保ってパタ
ーニング処理をする必要がある。高温、高濃度の酸によ
る透明導電膜の不要部分のエツチングはマスキング材と
透明導電膜の密着力を弱めるため、微細な電極の加工を
寸法精度良く行うことは容易でない。また、高温、高濃
度の酸を使用するため、設備の保全、環境上の間爬から
設備に多額の費用を必要とし、コストアップになる欠点
があった。

後者の方法としては減圧されたアルゴンと酸素の混合ガ
ス中でインジウムと錫の合金を加熱しない透明基板上に
スパッタリングして、ハーフオキサイドの半透明のＩＴ
Ｏ導電膜を一旦形成し、その後加熱処理により透明化と
電気抵抗の安定化を行い、フルオキサイドの透明なＩＴ
Ｏ導電膜を形成するものである。この方法で得られるＩ
ＴＯ透明導電膜も前者の方法と同様な理由により、微細
な重電加工を寸法精度良く行うことは容易でない。

また、この方法で、ハーフオキサイドの半透明ＩＴＯ導
電膜の熱処理前に、電極パターニング処理を行うことに
より、極めて希薄な水溶液で電極パターニングができ、
電極の微細加工が容易になる。

しかしながら、インジウムと錫の合金をターゲットとし
た反応性スパッタリングにより、ハーフオキサイドのＩ
ＴＯ膜を形成するのは、その酸化度を再現性良くするこ
とが困難であった。また低抵抗の透明ｍＷは膜厚を厚く
する必要があるため、その場合には前記方法では熱処理
による酸素の膜の内部への拡散が難しく、高透過率の電
極が得られないという欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は前記した従来の透明電極付き基板の製造方法に
おける欠点を解消するためになされたものであって、特
に、透明電極となる導電膜の抵抗と透過率が再現性良く
得られ、且つ希薄な酸の水溶液によって、電極の微細加
工が容易にできる透明電極付き基板の製造法に関する。

〔問題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は３重電％乃至７５重量％の酸化錫を
含む酸化インジウムの焼結体からなるターゲットを、！
；Ｘ／　０−４’ｌ’ｏｒｒ乃至ｊＸ　／　０−３Ｔｏ
ｒｒの、０．２容全％乃至３．０容Ｓｔｔ％の酸素を含
むアルゴンのガス中でスパッタリングをし、７００℃以
下に保った透明基板上に半透明膜な付着せしめ、その後
大気中に取出した該透明基板をマスキング材を用いて酸
性溶液で該透明基板上の半透明膜の不要部分をエツチン
グ除去した後、所望パターンの半透明膜付着の透明基板
を熱処理することにより、透明電極付き基板を製造する
方法である。

本発明において、スパッタリングターゲットは半透明膜
の酸化度が容易に調整でき、再現性良く半透明膜の性質
を制御できる酸化錫と酸化インジウムの混合物からなる
焼結体ターゲットが用いられる。焼結ターゲットは酸化
錫の含有量が３重皿％乃至７５重量％、望ましくは３重
量％乃至１０重量％とされる。酸化錫の含有量が３重量
％未満あるいはｌｊ重重量を超える場合には低温の基板
に付着される半透明膜は熱処理後においても低い抵抗値
のものを得ることができない。

また半透明のハーフオキサイドの膜を形成するとき、透
明基板の温度は／　００′Ｃ以下にする。この温度が１
００°Ｃを越えると放膜の結晶化が進行し、希薄）酸、
たとえば３３℃の５％塩酸水溶液で放膜のエツチング除
去が困難になる。

更にまた、スパッタリングガス中に含まれる酸素ガスの
含有量は、０．２容量％乃至３．０容量％である。酸素
ガス量が０．２％より少ないと、酸素不足の穆度が大き
くなりすぎ、２５０°Ｃ〜３５０℃の熱処理温度では完
全に透明化することができなくなってしまう。一方、酸
素ガス量が３％を越えると、膜の酸化が進みすぎ、上記
の温度範囲での膜の透明化は行えるが、熱処理後の膜の
抵抗を低くすることは出来ない。すなわち、上記したス
パッタリングガス組成および基板温度の範囲で、上記し
た範囲の酸化錫を含む酸化インジュウムターゲットをス
パッタリングすることにより、非晶質を主体とする半透
明の膜で、コＳＯ℃〜３ＳＯ℃の熱処理で、６明で低抵
抗の膜が得られる。

本発明において、熱処理は窒素雰囲気中で行うことが好
ましく、また本発明に係る透明電極付き基板を液晶表示
装置の透明電極として用いる場合には液晶配向剤を電極
に塗付後、該配向剤の加熱硬化処理と同時に前記熱処理
を、３００℃乃至３３０°Ｃで行うことができる。

〔作　用〕

本発明は酸化錫を含む酸化インジウムの焼結体のターゲ
ットをスパッタリングし、１００℃以下に保った透明基
板上に半透明膜を付着し、該透明基板上に付着した半透
明膜の不要部分を酸性溶液で除去した後、熱処理するも
のであるから、透明基板上に安定して非晶質の半透明膜
を形成することができ、この非晶質の半透明膜は希薄な
酸性溶液で短時間に不要部分が除去でき、その後熱処理
により放膜の透明化と電気抵抗の安定化ができる。

実施例 マグネトロンスパッタ装置Ｓの真空チャンバー／内に、
ガラス基板／３とターゲット３の距離が９０−になるよ
うにガラス基板／３をホルダ／ｌでターゲット３に対向
するようにセットした。ターゲット３は真空チャンバー
７に絶縁真空シール９を介して取付けられたマグネトロ
ンカソードコのバッキングプレートに上に取付けられ、
バッキングプレートｔの下側に永久磁石７が設けられて
おり、バッキングプレートｔを冷却するため、マグネト
ロンカソードコにはスパッタリング電源ダが接続され真
空チャンバー／との間に負電圧が印加される。パイプ１
０ａ、１０ｂを通して冷却水が循環される。

一方、ガラス基板１３の上側に加熱ヒータ１２が設けら
れガラス基板１３の温度を調節できる。

ガラス基板１３は大きさが２００朋×２ｓＯ闘×八／ｙ
ｍのソーダ石灰ガラスで中性洗剤で洗浄したものを用い
た。ターゲット３は酸化錫ｒ、！重量％、酸化インジュ
ウム９／、ｊ％からなる焼結体を用いた。

スパッタ装置Ｓの内部を５×１０″″５Ｔｏｒｒまで排
気口６から排気し、その後２．０×／　０−３ＴＯｒｒ
になるように、アルゴンと酸素の混合ガスをマスフロー
コントローラ（図外）によりガス導入パイプ５より導入
しつつ、内圧を安定させてスパッタリングＴａ源１１か
らへ５アンペアをターゲット３に供給した。ガラス基板
／３に付着する半透明膜はスパッタ時間により調節した
。またガラス基板／３の温度は加熱ヒータ１２により９
１１節した。柚々のスパッタ時間、ガラス湿度導入酸素
ガス？を変えてサンプル／〜／２を得た。その後、大気
中で２５０°Ｃ１３００”Ｃ、Ｊ　！；　０℃及び≠ｏ
ｏ′ｃの温度で２０分間熱処理をして、透明導電膜の抵
抗、透過率を測定した。

その結果を第１表に示す。

サンプルｌ〜９までは膜厚が／３９０Ａ〜／３；２ＯＡ
の厚膜の例でサンプル１０−／２は薄い膜の実施例テア
ル。サンプル１１乙はガラスを加熱しない場合で、サン
プル２〜５が本発明にかかる実施例、サンプル１１乙が
比較例である。アズデボ状態では、サンプル／−ｊの透
過率は低く、ハーフオキサイドの膜になっている。これ
はＩｎ２Ｏ３か分解を伴ってスパッタされ、低級酸化物
になっていることを示している。これらの膜はコｊＯ°
Ｃ〜３ＳＯ℃の熱処理により低抵抗化および透明化する
ことが明示されている。サンプル／はアルゴンガスのみ
でスパッタしたサンプルで、この熱処理温度範囲では、
膜がメタルリンチであるため透明化が困難である。一方
、サンプル乙は０２ガス旦が３．５％含む酸化雰囲気で
スパッタされたもので、液晶の配向膜の硬化処理温度で
は、低抵抗にならないことが分かる。

基板温度は膜のエツチング性に影響を与えることが第−
表に示されている。基板温度が１００℃までは熱処理後
の抵抗が低下しかつ、弘０°Ｃの１％の塩酸水溶液で１
分でエツチング除去できる。基板湿度が１００℃を越え
ると、急速に膜のエツチング除去に要する時間が増加す
る。

基板温度が１３０℃のサンプル９では、膜の結晶化が進
行し工業的プロセスで要求されるエツチングスピード（
約５分で膜が除去できること）を確保することが出来な
かった。ＩＩＯ℃の５％以下の塩酸水溶液で短時間に膜
がエツチング除去できる特性は、幅が１５〜２０μｍの
細いｉｔ極を形成するうえで、感光性レジストと膜の密
着性を全く損なわずに、電極の断面のいわゆる肩が丸く
だれることなく、不要部分の膜を除去することが可能で
あった。

以上は本発明の実施例においては直流スパッタリングに
ついて述べたが、熱論高周波スパッタリングでも実施で
きることは述べるまでもない。

〔発明の効果〕

第　　　２　　　表 ×；膜はエツチング除去できず 以上の如く、本発明はパターン加工するとき、加工のし
得い酸素不足の非晶質の半透明膜であるからエツチング
がし易い特徴を有する。塩酸の１％〜３％程度の水溶液
で、約３分〜５分で膜厚／！；ＯＯＡの厚い膜がマスキ
ング材との密着性を劣化させずに、パターンの齋せ細り
を全く生じずにエツチング除去できる。本発明にかかる
製造プロセスに使泪される対酸性のマスキング材として
は、スクリーン印刷法や、凹版印刷法、フォトリングラ
フィ法のいずれの方法でも用いることできる。

電極加工された半透明膜は、液晶表示セルの製作工程の
１つである配向膜の硬化処理の典型的な温度である、３
００℃〜３３０°Ｃで透明かつ低抵抗化することができ
る。したがって、配向膜の硬化と同時に、膜の透明化と
低抵抗化を同時に行いつるという製造プロセスが本発明
により初めて可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いるマグネトロンスパッタ装置の概
略縦断面図である。 ／’）ＩＣ空チャンバー、２：マグ不トロンカソード、
３：ターゲット　ｔ；スパッタリング電源。 ｊ：ガス導入パイプ、６：排気口。 ７：永久磁石、ｌｒ：パッキングプレート。 り：絶縁真空シー）　、／（７ａ、ｂ：水冷バイブ。 ／／：ホルダ、／２；加熱ヒータ １３ニガラス基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）３重量％乃至１５重量％の酸化錫を含む酸化イン
   ジウムの焼結体からなるターゲットを、 ５×１０＾−＾４Ｔｏｒｒ乃至５×１０＾−＾３Ｔｏｒ
   ｒの、０．２容量％乃至３．０容量％の酸素を含むアル
   ゴンのガス中でスパッタリングをし、１００℃以下に保
   った透明基板上に半透明膜を付着せしめ、その後大気中
   に取出した該透明基板をマスキング材を用いて希薄な酸
   性溶液で該透明基板上の半透明膜の不要部分をエッチン
   グ除去した後、所望パターンの半透明膜付着の透明基板
   を熱処理することにより透明電極付き基板を製造する方
   法。
2. （２）前記熱処理を窒素雰囲気中で行う特許請求の範囲
   第１項記載の透明電極付き基板を製造する方法。
3. （３）前記所望パターンの半透明膜付着の透明基板に液
   晶配向剤を塗布後、該配向剤の加熱硬化処理と同時に該
   熱処理を行う特許請求の範囲第１項、または第２項に記
   載の透明電極付き基板を製造する方法。