Brevet FR2690597A1 — publié le 19931029

i PROCEDE POUR LA FABRICATION D'UNE PLAQUE DE CABLAGE A FILM CONDUCTEUR TRANSPARENT L'invention concerne un procédé de fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent, et plus particulièrement un procédé de fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent utilisant un film en un oxyde stannique d'indium (ensuite appelé "film ITO" ITO de l'anglais Indium Tin Oxide) adapté à une utilisation dans un dispositif d'affichage tel qu'un dispositif LCD (affichage par cristal liquide), VFD (affichage fluorescent à vide), PDP (panneau d'affichage à plasma) ou similaire. Un procédé de fabrication connu mis en oeuvre de manière classique est décrit en référence aux figures 3 a à 3 e Comme montré aux figures 3 a et 3 b, un film ITO transparent 101 est d'abord formé sur une surface frontale d'un substrat en verre 100 par dépôt à l'aide d'un faisceau électronique ou par pulvérisation. Cela peut être effectué en déposant de l'oxyde stannique d'indium (ITO) sur le substrat en verre 100 lors d'un chauffage du substrat et simultanément ou consécutivement soumettre l'oxyde stannique d'indium déposé, à une cristallisation afin de préparer le film transparent en oxyde stannique d'indium 101. Ensuite, comme montré à la figure 3 c, on forme sur le film en oxyde stannique d'indium une couche isolante 102 qui est ensuite exposée à travers un masque 103 présentant un réseau prédéterminé. La couche isolante 102 est ensuite mis au contact d'une solution de développement, ce qui résulte en un réseau isolant 102 a ayant la forme montrée à la figure 3 d Le film 101 en oxyde stannique d'indium fait ensuite l'objet d'une gravure à travers le réseau isolant 102 a à l'aide d'un liquide de gravure, de sorte que la partie exposée du film en oxyde stannique d'indium soit dissoute pour ainsi ménager un réseau de câblage 101 a du film en oxyde stannique d'indium 101 comme cela est montré à la figure 3 e. 2 - Il s'est cependant avéré que le procédé classique présente des inconvénients Un des inconvénients est que le procédé est mis en oeuvre par voie humide en utilisant une solution de développement, un liquide de gravure ou analogue, de sorte qu'il est nécessaire de prévoir un traitement des déchets liquides, ce qui entraîne une augmentation des frais de l'installation et par conséquence également des frais de fabrication. Un autre inconvénient est que le procédé connu implique un nombre élevé d'étapes différentes, ce qui a pour conséquence que ce procédé nécessite beaucoup de temps pour sa mise en oeuvre, ce qui résulte en une baisse de la productivité et une augmentation supplémentaire des frais de fabrication. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des procédés connus. Ainsi l'invention propose un procédé de fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent qui peut être mis en oeuvre par voie sèche. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent permettant la suppression d'un traitement liquide pour ainsi simplifier la fabrication et d'atteindre une diminution des frais de fabrication. Selon la présente invention est proposé un procédé pour la fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent Ce procédé comporte des étapes consistant à déposer un film métallique sur un substrat afin de former un film conducteur transparent sur celui-ci, et à soumettre le film conducteur transparent à un traitement des structures, à l'aide d'une unité de traitement à laser. La présente invention propose ainsi un procédé de fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent Ce procédé comporte une étape qui consiste à former un film noir en oxyde stannique d'indium sur un substrat présentant des caractéristiques isolatrice et perméable à la chaleur Ce film est fabriqué en une matériau à oxyde d'indium inférieur à Inz 03 qui est dopé au 3 - Sn Le procédé comporte en outre les étapes consistant à traiter le film noir en oxyde stannique d'indium afin d'obtenir un réseau de câblage à l'aide d'un laser, et ensuite à soumettre le substrat à une calcination en atmosphère d'air de manière à transformer le film noir en un film transparent en oxyde stannique d'indium. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, le substrat comprend un substrat en verre sur lequel est déposé du Sion. Dans un mode de réalisation de la présente invention, le procédé comprend en outre l'étape consistant à déposer une couche isolante sur une partie du substrat sur laquelle le film noir en oxyde stannique d'indium n'est pas formé pour être ensuite traité afin de former le réseau de câblage, cette étape étant suivie par l'étape consistant à soumettre le substrat à une calcination. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'étape consistant à traiter le film noir en oxyde stannique d'indium afin d'obtenir un réseau de câblage est effectuée de telle manière que du métal du film noir évaporé par un laser est enlevé par un moyen d'enlèvement compris dans l'unité de traitement à laser. L'objet de l'invention ainsi que de nombreux avantages de celle-ci, seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés, sur lesquels - Les Figures la à le sont des vues schématiques montrant chaque étape de la réalisation du procédé pour la fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent suivant la présente invention; La Figure 2 est une représentation graphique montrant le facteur de transmission dans les régions spectrales infrarouges d'un film transparent en IT O respectivement d'un film noir en IT O; et Les Figures 3 a à 3 e sont des vues schématiques montrant les étapes d'un procédé conventionnel pour la fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent. 4 - On va maintenant décrire un procédé de fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent selon la présente invention en se référant aux figures la à le et à la figure 2. Les figures la à le montrent un mode de réalisation d'un procédé pour la fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent suivant la présente invention. Le numéro de référence 1 désigne le substrat qui est utilisé comme plaque de câblage faisant également fonction de panneau frontal dans un dispositif d'affichage tel qu'un LCD (affichage par cristal liquide) un dispositif VFD, un dispositif PDP ou similaire A cet effet, le substrat 1 peut par exemple être constitué par une plaque en verre ayant une épaisseur d'à peu près 6 mm. Cependant, il est préférable qu'un transfer de ions alcalins tels que Na, K à partir du substrat 1 soit évité et pour cette raison, le substrat 1 est de préférence fabriqué en un matériau exempt de métaux alcalins tels que Na, K ou similaires Néanmoins, lorsqu'on utilise du crown généralement connu comme verre laminé contenant de tels métaux alcalins comme ceux mentionnés ci-dessus, on forme une couche de Si O 2 (silice) 2 sur toute la face supérieure du substrat 1 comme montré à la figure la Cela peut être obtenu en formant une couche de Si O 2 2 ayant une épaisseur de 1000 A sur le substrat par enduction par laminage ou immersion ou similaire, et en soumettant la couche en Si Oz 2 à une calcination à une température d'environ 530 C. Ensuite, le substrat 1 est disposé dans une unité de dépôt par faisceau électronique, dans laquelle le substrat 1 fait l'objet d'un dépôtpar faisceau électronique en utilisant une pastille constituée de In 203 déposée avec du Sn O à une quantité de 3 à 10 % comme source de dépôt et en maintenant le substrat 1 à une température ambiante On obtient ainsi un matériau à oxyde d'indium inférieur à In 203 dopé avec du Sn, à savoir le In 2 O>, (O présentant une puissance plus élevée. On a aussi pu constater qu'une augmentation de la puissance laser de l'unité de traitement à laser a pour conséquence que le contrôle de l'épaisseur d'une couche évaporée devient épineux ou quasiment impossible, ce qui a pour résultat que l'évaporation du seul film transparent en ITO devient extrêmement difficile à mettre en oeuvre En outre, cela a pour conséquence que le faisceau laser atteint la couche en Si O 2 et le substrat 1 se trouvant en dessous du film en ITO, entraînant une évaporation du Si O 2 et du substrat et provoque des dégâts sur celui-ci. Compte tenu de ce qui précède, on a constaté que le traitement par laser sur le film noir en ITO permet une augmentation significative de l'efficacité d'absorption des faisceaux laser de sorte que le traitement par laser peut être effectué de manière satisfaisante tout en maintenant une puissance basse sur l'unité de traitement à laser. Ci-dessous suit une description plus en détail Comme décrit ci-dessus, le substrat 1 est maintenu à une température ambiante plutôt que dans une température élevée lors du dépôtpar faisceau électronique afin d'éviter une oxydation du métal In contenu dans le film noir conducteur en ITO 3 Cela empêche le film conducteur noir 6 - en IT O 3 de constituer des cristaux de Inz 03 Plus précisément, le film noir en IT O 3 comprend du In 2 03 transparent présentant un facteur de transmission plus élevé et contenant du In et du Sn en forme de métal, ce qui montre bien dans l'ensemble un facteur de transmission réduit à un degré suffisant pour être observé comme étant noir Des mesures effectuées par l'inventeur ont indiqué que le facteur de transmission dans les régions spectrales infrarouges du film noir en IT O 3 est de 28 % à une longueur d'ondes de l OO Onm, comme cela est montré à la figure 2. Ensuite, la partie non nécessaire du film noir en IT O 3 est fusionnée et évaporée à l'aide d'un laser YAG (longueur d'ondes: 1 gm) comme montré dans la figure lc, de sorte que le film noir en ITO 3 puisse être coupé en un réseau de câblage comme montré dans la figure ld Le film en IT O 3 qui est exposé aux rayons laser est noir et pour cette raison l'efficacité à l'égard de l'absorption de l'énergie laser par le film noir en IT O 3 est améliorée de manière satisfaisante de 2,6 fois comparé au cas d'un film transparent en IT O Ainsi, le mode de réalisation illustré permet dans cette application l'utilisation d'une unité de traitement à laser ayant une puissance faible. L'unité de traitement à laser devant être utilisée dans le mode de réalisation illustré tel que montré dans la figure lc, est en outre pourvu d'une tête aspirante 5 devant être disposée à proximité d'un émetteur de faisceaux laser 4 de l'unité de traitement à laser La tête aspirante a pour fonction d'aspirer du métal évaporé à partir du film en ITO pendant le traitement par laser, et cela pour ainsi empêcher le métal évaporé d'adhérer au substrat 1. Ainsi on peut noter que la tête aspirante 5 agit comme un moyen d'enlèvement de métal En alternative, l'unité de traitement à laser peut être pourvue d'un éjecteur d'air également fonctionnant comme moyen d'enlèvement de métal au lieu de la tête aspirante 5, pour ainsi souffler sur la vapeur métallique de manière à la faire disparaître en la diluant avec de l'air Cela donne essentiellement le même avantage que celui antérieurement décrit. Le substrat 1, sur lequel le réseau de câblage du film noir en IT O 3 est ainsi formé par coupe en utilisant l'unité de traitement à laser, est ensuite soumis à une calcination à une température de pointe de calcination de 560 'C pendant 10 minutes dans une atmosphère d'air Cela provoque la cristallisation du In dans le film noir en ITO 3, qui est un film d'un mélange de métal In 203 dopé au Sn et au In, ce qui résulte en un film transparent en IT O 6 présentant le réseau de câblage montré à la figure le Une expérience mise en oeuvre par l'inventeur a montré que le facteur de transmission dans les régions spectrales à infrarouges du film transparent en IT O est de 72 % à une longueur d'ondes de l OO Onm, comme montré à la figure 2. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le film noir en IT O 3 est coupé à l'aide d'une unité de traitement à laser et ensuite immédiatement soumis à la calcination, ce qui entraîne la formation du film transparent en IT O 6 En alternative, le mode de réalisation peut être mis en oeuvre de telle manière qu'une couche isolante en couleur noire essentiellement constituée par du verre de frittage, est déposée sur une partie du film noir en IT O 3, à l'exception du réseaux de câblage, par impression d'un film épais suite à la coupe, ce qui résulte en la partie du film noir en IT O 3 sur laquelle la couche isolante 3 est formée en constituant un fond noir par rapport au réseau de câblage du film noir en IT O 3 qui fonctionne comme une section d'affichage d'un dispositif d'affichage fini En cet instant, la couche isolante noire peut être fixée et soumise à une calcination à 560 'C après le dépôt Cela permet la mise en oeuvre simultanée de la cristallisation du film en ITO. Il ressort de ce qui précède que le procédé suivant la présente invention permet l'utilisation d'une méthode à voie sèche pour la formation du réseau de câblage, ce qui fait qu'on élimine la manutention de liquides tel qu'un liquide de gravure, une solution de développement, des déchets liquides ou similaires, ce qui veut dire que les frais de l'installation sont réduits et par conséquent 8 - également les frais de fabrication et de prévention de la pollution de l'environnement. Le procédé suivant la présente invention permet de réduire la période de temps requise pour la formation du film en ITO à une longueur correspondante à la moitié du temps nécessaire dans un procédé conventionnel dans lequel un film transparent en IT O est déposé sur l'ensemble du substrat et ensuite formé en un réseau prédéterminé par photolithographie La présente invention permet aussi la mise en oeuvre de l'étape ultérieure de cristallisation simultanément avec la calcination de la couche isolante noire, ce qui réduit le nombre d'étapes à effectuer. Selon la présente invention, le réseau de câblage est en outre formé par coupe en utilisant l'unité de traitement à laser Cela réduit davantage le nombre d'étapes du procédé par rapport à la formation d'un réseau de câblage par photolithographie comme dans la technique connue Ainsi, la présente invention simplifie la manutention de la plaque de câblage à film conducteur transparent et réduit le temps de fabrication. Le film noir en IT 0, qui de manière satisfaisante absorbe l'énergie laser avec une grande efficacité, est en outre soumis à la coupe, de sorte que la coupe est effectuée tout en maintenant la puissance de l'unité de traitement à laser à un niveau bas, ce qui a pour résultat qu'on évite d'endommager le film en Si 2 ainsi que le substrat se trouvant en dessous du film noir en IT 0. En outre, la présente invention empêche de manière efficace le métal évaporé du film noir en ITO d'adhérer au substrat, ce qui est fait en disposant le moyen d'enlèvement de métal à proximité de l'émetteur du faisceau laser. Même si un mode de réalisation préféré de l'invention a été décrit avec un certain degré de particularité en référence aux dessins, il est évident qu'on peut effectuer des modifications et des variantes à la lumière des enseignements ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 9 - REVENDICATIONS 1 Procédé pour la fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes consistant à déposer un film métallique ( 3) sur un substrat ( 1) pour former un film conducteur transparent sur celui- ci; et soumettre ledit film conducteur transparent à un traitement de structures en réseau à l'aide d'une unité de traitement à laser ( 4). 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat ( 1) comprend un substrat en verre sur lequel du Si Oz ( 2) est déposé. 3 Procédé pour la fabrication d'une plaque de câblage à film conducteur transparent, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes consistant à former un film noir en oxyde stannique d'indium (ITO) ( 3) sur un substrat ( 1) présentant des caractéristiques isolante et conductrice de chaleur, ledit film noir en ITO ( 3) étant constitué par un matériau en oxyde d'indium qui est inférieur à Inz Oa et dopé au Sn; traiter ledit film noir en ITO ( 3) à l'aide d'une unité de traitement à laser ( 4 M de manière à obtenir un réseau de câblage; et soumettre ledit substrat à une calcination en atmosphère d'air de manière à transformer ledit film noir en ITO ( 3) en un film transparent en ITO ( 6). 4 Procédé suivant le revendication 3, caractérisé en ce que ledit substrat ( 1) comprend un substrat en verre sur lequel du Si Oz ( 2) est déposé. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape consistant à déposer une couche isolante sur une partie dudit substrat sur laquelle ledit film noir en ITO ( 3) traité pour l'obtention d'un réseau de câblage n'est pas formé, cette étape étant suivie par ladite étape consistant à soumettre ledit substrat à une calcination. - 6 Procèdé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite étape de traitement du film noir en ITO ( 3) afin d'obtenir ledit réseau de câblage est mise en oeuvre de telle manière que du métal dudit film noir en ITO ( 3) évaporé par le faisceau laser est enlevé par un moyen d'enlèvement ( 5) de l'unité de traitement à laser ( 4).