(57)【要約】  エッチングストッパの剥離を防止する。本発明のカラーフィルタ１０は、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜２１（エッチングストッパ）を有する。そのような無機保護膜２１は比抵抗が高い上、線膨張係数が透明電極２３の線膨張係数に近いので、処理対象物１９が加熱されても、無機保護膜２１が透明電極２３や樹脂層２２から剥離しない。無機保膜２１と透明電極２３は同一の成膜室５の内部で連続して成膜可能なので、従来よりもカラーフィルタの製造に要する時間が短縮される。
2009025285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板の表面上に配置された樹脂層と、前記樹脂層の表面上に配置された無機保護膜と、前記無機保護膜の表面に配置され、パターニング工程によって開口が形成された透明電極とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
前記パターニングは、ＳｎＯ2を主成分とする前記無機保護膜の表面に、前記透明電極を形成した状態で、
前記透明電極に、前記無機保護膜の溶解速度が、前記透明電極の溶解速度よりも遅いエッチング液を接触させて前記開口を形成し、前記開口の底面に前記無機保護膜の表面を露出させるカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
真空槽内部に、ＳｎＯ2を主成分とする第一のターゲットと、透明導電材料を主成分とする第二のターゲットとを配置し、
前記真空槽内部に少なくともスパッタガスを含む成膜雰囲気を形成し、前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気と前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気とを接続しておき、
前記樹脂層が露出する前記透明基板を前記真空槽内部に配置した状態で、前記第一のターゲットをスパッタリングして、前記無機保護膜を形成し、
前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気と前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気とを接続した状態で、前記第二のターゲットをスパッタリングして、前記透明電極を形成する請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
化学構造中に酸素原子を含有する酸化ガスが添加された前記成膜雰囲気を形成し、
前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧と、前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧とを等しくした状態で、前記第一、第二のターゲットをスパッタリングする請求項２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
化学構造中に酸素原子を含有する酸化ガスが添加された前記成膜雰囲気を形成し、
前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧を、前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧よりも高くした状態で、前記第一、第二のターゲットをスパッタリングする請求項２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記透明電極は、Ｉｎ2Ｏ3と、ＺｎＯのいずれか一方又は両方を含有する請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
透明基板と、
前記透明基板の表面に配置され、着色された樹脂膜を有する樹脂層と、
前記樹脂層の表面上に配置され、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜と、
前記無機保護膜の表面に密着配置された透明電極とを有し、
前記透明電極はパターニングされたカラーフィルタ。
【請求項７】
前記無機保護膜の比抵抗は、前記透明電極の比抵抗の１０倍以上である請求項６記載のカラーフィルタ。
【請求項８】
カラーフィルタと、画素電極基板とが貼り合わされた液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタは、透明基板と、
前記透明基板の表面に配置され、着色された樹脂膜を有する樹脂層と、
前記樹脂層の表面上に配置され、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜と、
前記無機保護膜の表面に密着配置された透明電極とを有し、
前記透明電極はパターニングされ、
前記画素電極基板は、基板と、前記基板表面上に形成された画素電極とを有し、
前記透明電極と、前記画素電極とが、液晶を挟んで対向するように貼りあわされた液晶表示装置。
【請求項９】
前記無機保護膜の比抵抗は、前記透明電極の比抵抗の１０倍以上である請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
真空槽と、
前記真空槽内部にそれぞれ配置された第一、第二のターゲットと、
前記第一、第二のターゲットに電圧を印加する電源と、
前記真空槽内部にスパッタガスと、化学構造中に酸素原子を含む酸化ガスを供給するガス導入系とを有し、
前記第一のターゲットはＳｎＯ2を主成分とし、
前記第二のターゲットは透明導電材料を主成分とする製造装置。
【請求項１１】
前記第二のターゲットは、前記透明導電材料として、Ｉｎ2Ｏ3と、ＺｎＯのいずれか一方又は両方を含有する請求項１０記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置には、ＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＶＡ（Virtical Alignment)方式等があるが、近年、高視野角、高コントラスト等なＰＶＡ（Patterend Virtical Alignment）方式が注目されている。【０００３】
ＰＶＡ方式の液晶表示装置は、透明基板上に、着色された樹脂層と、透明電極（対向電極）とが積層されたカラーフィルタと、基板上に複数の画素電極が配置された画素基板とを有しており、カラーフィルタの透明電極はパターニングされ、切開パターン（開口）が形成されている。【０００４】
カラーフィルタと画素基板は、液晶を挟んで貼り合わされている。各画素電極の真上には透明電極の開口が位置しており、選択した画素電極と透明電極の間に電圧を印加すると、画素電極と透明電極の間の電界が、画素電極表面に対して斜めになり、液晶の分子長軸が画素電極表面に対して斜めに傾き、視野角が広くなる。尚、下記特許文献１にはＰＶＡ方式の液晶表示装置の一例が記載されている。【０００５】
透明電極のパターニングは、通常、樹脂層と透明電極との間にＳｉＯ2薄膜を配置しておき、透明電極の所定部分をエッチング液に溶解させる。ＳｉＯ2薄膜は透明性が高い上、透明電極をエッチングさせるエッチング液に溶解しないので、エッチングストッパーとして機能する。
しかしＳｉＯ2膜は線膨張係数が透明電極（例えばＩＴＯ）と大きく異なるため、透明電極がＳｉＯ2膜から剥離しやすいという問題があった。【０００６】
ＳｉＯ2膜の成膜方法は、ＳｉＯ2ターゲットをスパッタするスパッタ法と、酸素を導入しながらＳｉターゲットをスパッタする反応性スパッタ法がある。
しかし、ＳｉＯ2ターゲットを使用する場合は、ＤＣ（直流）電源やＡＣ（交流）電源を使用すると放電が安定しないため、ＲＦ（高周波）電源が使用される。通常、この後成膜される透明導電膜（ＩＴＯ）をスパッタ成膜する場合、ＡＣもしくはＤＣ電源が使用されるが、ＲＦ電源とは設置方法が異なるため、ＳｉＯ2成膜用と透明導電膜（ＩＴＯ）成膜用でチャンバを分離する必要があった。【０００７】
また、Ｓｉターゲットをスパッタする反応性スパッタを使用する場合は、大量の酸素を導入するため、ＩＴＯをスパッタ成膜するチャンバと分離する必要があった。このため、ＳｉＯ2膜と透明導電膜（ＩＴＯ）を同じチャンバでスパッタ成膜することが困難であり、製造装置が大型化していた。【０００８】
また、ＳｉＯ2成膜に反応性スパッタを使用する場合、アーキングの発生や成膜速度が遅いという問題があった。更に、ＲＦ電源を使用する場合は、電源コストや表面波の処置のため、装置コストが高くなっていた。【０００９】
エッチングストッパーとなる膜と、透明導電膜とを同じチャンバー内で成膜できることが、装置の小型化、低価格化のため望ましい。
【特許文献１】特開２００３−２８７６１８号公報
【特許文献２】特開２００１−１７４８３８号公報
【特許文献３】特開平７−３１８７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、透明電極の剥離が起こり難いカラーフィルタ及び、その製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、透明基板と、前記透明基板の表面上に配置された樹脂層と、前記樹脂層の表面上に配置された無機保護膜と、前記無機保護膜の表面に配置され、パターニング工程によって開口が形成された透明電極とを有するカラーフィルタの製造方法であって、前記パターニングは、ＳｎＯ2を主成分とする前記無機保護膜の表面に、前記透明電極を形成した状態で、前記透明電極に、前記無機保護膜の溶解速度が、前記透明電極の溶解速度よりも遅いエッチング液を接触させて前記開口を形成し、前記開口の底面に前記無機保護膜の表面を露出させるカラーフィルタの製造方法である。
本発明はカラーフィルタの製造方法であって、真空槽内部に、ＳｎＯ2を主成分とする第一のターゲットと、透明導電材料を主成分とする第二のターゲットとを配置し、前記真空槽内部に少なくともスパッタガスを含む成膜雰囲気を形成し、前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気と前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気とを接続しておき、前記樹脂層が露出する前記透明基板を前記真空槽内部に配置した状態で、前記第一のターゲットをスパッタリングして、前記無機保護膜を形成し、前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気と前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気とを接続した状態で、前記第二のターゲットをスパッタリングして、前記透明電極を形成するカラーフィルタの製造方法である。
本発明はカラーフィルタの製造方法であって、化学構造中に酸素原子を含有する酸化ガスが添加された前記成膜雰囲気を形成し、前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧と、前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧とを等しくした状態で、前記第一、第二のターゲットをスパッタリングするカラーフィルタの製造方法である。
本発明はカラーフィルタの製造方法であって、化学構造中に酸素原子を含有する酸化ガスが添加された前記成膜雰囲気を形成し、前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧を、前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧よりも高くした状態で、前記第一、第二のターゲットをスパッタリングするカラーフィルタの製造方法である。
本発明はカラーフィルタの製造方法であって、前記透明電極は、Ｉｎ2Ｏ3と、ＺｎＯのいずれか一方又は両方を含有するカラーフィルタの製造方法である。
本発明はカラーフィルタであって、透明基板と、前記透明基板の表面に配置され、着色された樹脂膜を有する樹脂層と、前記樹脂層の表面上に配置され、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜と、前記無機保護膜の表面に密着配置された透明電極とを有し、前記透明電極はパターニングされたカラーフィルタである。
本発明はカラーフィルタであって、前記無機保護膜の比抵抗は、前記透明電極の比抵抗の１０倍以上であるカラーフィルタである。
本発明は、カラーフィルタと、画素電極基板とが貼り合わされた液晶表示装置であって、前記カラーフィルタは、透明基板と、前記透明基板の表面に配置され、着色された樹脂膜を有する樹脂層と、前記樹脂層の表面上に配置され、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜と、前記無機保護膜の表面に密着配置された透明電極とを有し、前記透明電極はパターニングされ、前記画素電極基板は、基板と、前記基板表面上に形成された画素電極とを有し、前記透明電極と、前記画素電極とが、液晶を挟んで対向するように貼りあわされた液晶表示装置である。
本発明は液晶表示装置であって、前記無機保護膜の比抵抗は、前記透明電極の比抵抗の１０倍以上である液晶表示装置である。
本発明は製造装置であって、真空槽と、前記真空槽内部にそれぞれ配置された第一、第二のターゲットと、前記第一、第二のターゲットに電圧を印加する電源と、前記真空槽内部にスパッタガスと、化学構造中に酸素原子を含む酸化ガスを供給するガス導入系とを有し、前記第一のターゲットはＳｎＯ2を主成分とし、前記第二のターゲットは透明導電材料を主成分とする製造装置である。
本発明は製造装置であって、前記第二のターゲットは、前記透明導電材料として、Ｉｎ2Ｏ3と、ＺｎＯのいずれか一方又は両方を含有する製造装置である。【００１２】
尚、本発明で「主成分」とは、主成分とする材料を５０質量％以上含有することである。
本発明は上記のように構成されており、第一、第二のターゲットに印加する電圧を直流電圧にすれば、製造装置の電源として、ＡＣ電源やＲＦ電源よりも安価なＤＣ電源を用いることが可能な上、装置構造も簡易になり、製造装置にかかるコストが安くなる。【００１３】
第一のターゲットをＳｎＯ2だけで構成した場合、電気抵抗が第二のターゲットよりも高く、直流電圧ではスパッタリングされないか、スパッタリングされても放電異常が起こる虞があるので、第一のターゲットに不純物元素を添加して電気抵抗を下げることが望ましい。【００１４】
Ｓｎは４Ｂ族元素であるから、第一のターゲットに添加する不純物元素は、５Ｂ族元素、５Ａ族元素、３Ａ族元素と、３Ｂ族元素のうち、少なくとも１種類である。
第一のターゲットに、５Ｂ族元素と５Ａ族元素のいずれか一方又は両方を添加すればｎ型の半導体となる。第一のターゲットに、３Ａ族元素と３Ｂ族元素のいずれか一方又は両方を添加すればｐ型の半導体となる。【００１５】
第一のターゲットは、ｎ型とｐ型のいずれの場合も、不純物元素を添加しない場合に比べて電気抵抗が低いから、直流電圧を印加した時に安定してスパッタリングされることにより、酸化物ターゲットを用いて酸化膜の作成が可能となる。ＳｉＯ2は不純物元素を添加しても直流電圧で安定してスパッタリングを行うことはできない。【００１６】
酸化物ターゲットが使用できることは、成膜時に真空槽に供給する酸素添加量が少量でよいことを意味する。
尚、ＳｎＯ2は酸素欠損でｎ型となるため、正孔と自由電子が潰し合う３Ａ、３Ｂ族元素よりも、５Ａ、５Ｂ族元素の方が本発明に適している。
ＳｎＯ2は透明性が高い上、透明導電材料（例えばＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯ）との線膨張係数の差がＳｉＯ2に比べて小さい。【００１７】
具体的には、ＳｎＯ2の線膨張係数は、２７３Ｋ〜１０７３Ｋ（０℃〜８００℃）の温度範囲で３．７６×１０-6／℃〜４×１０-6／℃であり、ＳｉＯ2（無定形）の線膨張係数は２０℃〜９００℃の温度範囲で０．５×１０-6／℃である。上記透明導電材料のうち、例えば、ＩＴＯの線膨張係数は７．２×１０-6／℃である。【００１８】
従って、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜と、上記透明導電材料を主成分とする透明電極は、線膨張係数の差が小さく、透明電極を成膜する際や、透明電極成膜後に無機保護膜が加熱されても、無機保護膜が透明電極から剥離しない。【００１９】
第二のターゲットの主成分は、透明導電材料であれば特に限定されない。具体的には、Ｉｎ2Ｏ3と、ＺｎＯのいずれか一方又は両方を主成分とする第二のターゲットをスパッタリングすれば、Ｉｎ2Ｏ3と、ＺｎＯのいずれか一方又は両方を主成分とする透明な電極膜（透明電極）が得られる。【００２０】
第二のターゲットの主成分の一例であるＩＺＯ（Ｉｎ2Ｏ3を主成分とし、ＺｎＯが添加されたもの）は、透明電極のアモルファス化目的で、３族のＩｎに、不純物として２族のＺｎを添加している。【００２１】
第二のターゲットに添加される不純物は特に限定されないが、一例を述べると、Ｉｎ2Ｏ3を主成分とする場合は、ＳｎＯ2、ＴｉＯ2、ＺｎＯ等があり、ＺｎＯを主成分とする場合、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3等がある。
基本的には主成分の金属よりも１価多い不純物元素を添加し、ｎ型半導体とするが、Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯのみ、アモルファス化の目的で１価少ないＺｎを添加する。
【発明の効果】
【００２２】
第一、第二のターゲットは同じ真空槽内部に配置されるので、製造装置の小型化が容易であり、製造装置の製造コストも安い。第一、第二のターゲットは同じ成膜雰囲気でスパッタリングされるので、無機保護膜を成膜する工程と、透明電極を成膜する工程とが連続して行われ、カラーフィルタの製造時間が短縮される。無機保護膜が透明電極や樹脂層から剥離しない。無機保護膜の絶縁性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）〜（ｅ）：カラーフィルタの製造工程を説明する断面図
【図２】本発明の製造装置の一例を説明する断面図
【図３】画素電極基板の一例を説明する断面図
【図４】本発明の液晶表示装置の一例を説明する断面図
【符号の説明】
【００２４】
１……製造装置    ５……成膜室（真空槽）    １０……カラーフィルタ    １１……透明基板    ２２……樹脂層    ２１……無機保護膜    ２３……透明電極    ２５……開口    ２０……液晶表示装置    ５５……第一のターゲット    ５６……第二のターゲット
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図２の符号１は本発明の製造装置の一例を示しており、製造装置１は、真空槽からなる成膜室５と、成膜室５の内部に離間して配置された第一、第二のターゲット５５、５６と、第一、第二のターゲット５５、５６に接続された電源５９とを有している。【００２６】
成膜室５には直接又は加熱室３を介して搬出入室２に接続されている。加熱室３の内部にはヒーターが配置されており、処理対象物は、搬出入室２から直接成膜室５に搬入されるか、加熱室３の内部でヒーターによって加熱されてから成膜室５に搬入される。【００２７】
成膜室５の内部には搬送手段５２が配置されており、処理対象物は、成膜室５内に搬送されると、搬送手段５２によって成膜室５内部を搬送され、第一のターゲット５５と対面する位置と、第二のターゲット５６と対面する位置とを記載した順番に通過する。【００２８】
成膜室５には、ガス供給系５８と、真空排気系９とが接続されている。
第一、第二のターゲット５５、５６の間には仕切りが無く、ガス供給系５８からスパッタガスを供給すると、第一、第二のターゲット５５、５６は、同じガス供給系５８から供給されるガスに曝される。【００２９】
第一、第二のターゲット５５、５６は同じ電源５９又は異なる電源に接続されている。ここでは、電源５９はＤＣ（直流）電源であり、第一、第二のターゲット５５、５６にはそれぞれ直流電圧が印加されるようになっている。【００３０】
真空排気系９によって成膜室５の内部を真空排気し、ガス供給系５８からスパッタガスを含むガスを供給しながら、第一、第二のターゲット５５、５６に電圧を印加すると、第一、第二のターゲット５５、５６は同じ組成同じ配合比率のガス中でスパッタリングされ、スパッタ粒子が放出される。【００３１】
処理対象物は第一のターゲット５５と対面する位置を通過する時に、第一のターゲット５５からのスパッタ粒子が到達して第一の薄膜が形成され、第二のターゲット５６と対面する位置を通過する時に第二のターゲット５６からのスパッタ粒子が到達して第二の薄膜が形成される。【００３２】
搬送手段５２は、処理対象物の搬送速度を所望位置で変更可能になっている。第一のターゲット５５からのスパッタ粒子で形成される薄膜と、第二のターゲット５６からのスパッタ粒子で形成される薄膜とで、成膜速度や、成膜すべき膜厚が異なる場合、第一のターゲット５５と対面する位置を通過する時と、第二のターゲット５６と対面する位置を通過する時とで、処理対象物の搬送速度を変えられることで、所望膜厚の各薄膜をそれぞれ形成することができる。【００３３】
次に、この製造装置１を用いてカラーフィルタを製造する工程を説明する。
図１（ａ）の符号１９は処理対象物の一例を示している。処理対象物１９はプラスチック基板やガラス基板からなる透明基板１１と、透明基板１１の表面上には配置された樹脂層２２とを有している。【００３４】
樹脂層２２は着色剤が添加された耐熱性の樹脂膜（着色膜１６〜１８）を有しており、２色以上（ここでは赤色、緑色、青色の３色）の着色膜１６〜１８を一組の着色単位１５とし、複数の着色単位１５が透明基板１１の表面上に所定間隔を空けて並べられている。【００３５】
ここでは、透明基板１１の着色単位１５が並べられた面上には樹脂からなるオーバーコート層１４が形成され、各着色膜１６〜１８はオーバーコート層１４で覆われているが、オーバーコート層１４を形成せず、各着色膜１６〜１８を樹脂層２２表面に露出させておいてもよい。【００３６】
上述した製造装置１の搬出入室２と、加熱室３には、それぞれ排気系７、８が接続されており、１又は複数の処理対象物１９を搬出入室２に搬入し、搬出入室２内部を排気系７で粗引きする。【００３７】
加熱室３と成膜室５の内部を予め真空排気しておき、処理対象物１９を加熱室３で加熱してから、又は加熱室３で加熱せずに、成膜室５に搬入する。
成膜室５内部を真空排気しながら、ガス供給系５８から酸化ガス（ここでは酸素ガス）とスパッタガス（例えばＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等）を供給し、成膜雰囲気を形成する。【００３８】
第一、第二のターゲット５５、５６は同一の成膜室５内部に配置されているから、第一のターゲット５５表面上に形成される成膜雰囲気と第二のターゲット５６表面上に形成される成膜雰囲気は互いに接続されている。【００３９】
透明電極２３の比抵抗は、成膜雰囲気の酸化ガス分圧が高すぎても低すぎても上がり、透明性は酸化ガス分圧が低すぎると下がる。透明電極２３には低抵抗と透明性が求められるから、予め透明電極２３を成膜するのに最適な酸化ガス分圧を求めておき、成膜室５内部に当該最適な酸化ガス分圧の成膜雰囲気を形成する。【００４０】
ここでは、第一、第二のターゲット５５、５６の間に遮蔽部材（例えばチムニー）のような仕切りがないから、第一のターゲット５５表面上の成膜雰囲気と、第二のターゲット５６の表面上の成膜雰囲気は、それぞれ酸化ガス分圧が、透明電極２３の成膜に最適な値になる。【００４１】
第二のターゲット５６はＩｎ2Ｏ3を主成分とする。
第一のターゲット５５はＳｎＯ2を主成分とし、不純物元素としてＳｂが添加されることで導電性が高くなっている。【００４２】
電源５９から第一、第二のターゲット５５、５６にそれぞれ直流電圧を印加すると、第一、第二のターゲット５５、５６の両方がスパッタリングされて、スパッタ粒子が放出される。【００４３】
成膜雰囲気の酸化ガス分圧を、透明電極２３の成膜に最適な値に維持しながら、第一、第二のターゲット５５、５６をスパッタリングしながら、処理対象物１９を搬送させると、処理対象物１９が第一のターゲット５５と対面する位置を通過する時に、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜２１が樹脂層２２表面に密着形成され（図１（ｂ））、第二のターゲット５６と対面する位置を通過する時にＩｎ2Ｏ3を主成分とする透明電極２３が無機保護膜２１表面に密着形成される（図１（ｃ））。【００４４】
ここでは、第一、第二のターゲット５５、５６を同時にスパッタリングし、第一のターゲット５５がスパッタ粒子を放出する時に、第二のターゲット５６からもスパッタ粒子を放出させる。【００４５】
この状態で、処理対象物１９を１又は複数枚ずつ連続して搬送し、第二のターゲット５６上から透明電極２３成膜後の処理対象物１９を移動させる時に、無機保護膜２１成膜後の処理対象物１９を第一のターゲット５５上から第二のターゲット５６へ移動させ、無機保護膜２１成膜前の処理対象物１９を第一のターゲット５５上へ移動させる。【００４６】
このように、第一、第二のターゲット５５、５６の両方をスパッタリングしながら、処理対象物１９を連続して搬送すれば、多数の処理対象物１９を効率良く成膜処理することができる。【００４７】
酸化ガス分圧が、第一、第二のターゲット５５、５６表面上の各成膜雰囲気で同じにされている場合は、上述したように、その酸化ガス分圧は、透明電極２３の成膜に最適な値にされている。【００４８】
無機保護膜２１はＳｎＯ2は比抵抗が高い方が望ましい。無機保護膜２１は、透明電極２３の成膜に最適な値よりも、高い酸化ガス分圧で比抵抗が最大となる。
第一、第二のターゲット５５、５６表面上の成膜雰囲気を同じにしてスパッタリングを行うと、第一のターゲット５５の不純物元素を酸化しきれず、無機保護膜２１の比抵抗は最大とならない。【００４９】
しかし、ＳｎＯ2を主成分とするＳｎＯ2系材料は、Ｉｎ2Ｏ3を主成分とするＩｎ2Ｏ3系材料やＺｎＯを主成分とするＺｎＯ系材料に比べて元来電気抵抗が高いことから、酸化ガス分圧が透明電極２３の成膜に最適な値にされていても、無機保護膜２１は透明電極２３よりも十分に電気抵抗が高くなる。【００５０】
以上は、酸化ガス分圧を、第一、第二のターゲット５５、５６の表面上でそれぞれ同じにする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。【００５１】
第一のターゲット５５表面上の成膜雰囲気の酸化ガス分圧を、第二のターゲット５６表面上の成膜雰囲気の酸化ガス分圧よりも高くして、第一、第二のターゲット５５、５６をスパッタリングすれば、第一のターゲット５５に添加された不純物元素の酸化がより進行し、酸化ガス分圧を同じにした場合に比べて、無機保護膜２１の比抵抗をより高くすることができる。【００５２】
尚、第一のターゲット５５表面上の成膜雰囲気の酸化ガス分圧を、第二のターゲット５６の表面上の成膜雰囲気の酸化ガス分圧よりも高くする方法は特に限定されないが、例えば、酸化ガスの噴出口と第一のターゲット５５表面との間の距離を、該噴出口と第二のターゲット５６表面までの距離よりも短くする方法、第一のターゲット５５を遮蔽板（チムニー）で取り囲み、該遮蔽板で取り囲まれた空間に酸化ガスを噴出する方法、第二のターゲット５６を遮蔽板で取り囲み、該遮蔽板で取り囲まれた空間よりも外側の空間に、酸化ガスを噴出する方法、等がある。【００５３】
無機保護膜２１と透明電極２３とが形成された処理対象物１９を、加熱室３と、搬出入室２とを通過させて、製造装置１の外部へ取り出す。
処理対象物１９を製造装置１外部へ取り出した後、酸素を含有する雰囲気（例えば大気）下で２００℃以上に加熱して透明電極２３をアニール化するか、アニール化せずに、そのまま透明電極２３のパターニングを行う。【００５４】
透明電極２３のパターニングは、先ず、透明電極２３の表面に所定形状にパターニングされたレジスト膜２８を配置する（図１（ｄ））。
レジスト膜２８には、後述する画素電極と対向すべき位置に窓開け部２９が形成されており、該窓開け部２９の底面には透明電極２３が露出している。【００５５】
塩化鉄を含有する塩化鉄系エッチング液や、酸として王水を含有する王水系エッチング液のように、Ｉｎ2Ｏ3を溶解可能であって、ＳｎＯ2を溶解しないか、ＳｎＯ2の溶解速度がＩｎ2Ｏ3の溶解速度よりも遅いエッチング液を用意する。【００５６】
このエッチング液に処理対象物１９を浸漬するか、該エッチング液を処理対象物１９のレジスト膜２８が配置された側の面に噴霧し、窓開け部２９底面に露出する透明電極２３にエッチング液を接触させると、透明電極２３の露出する部分がエッチング除去されて開口が形成され、窓開け部２９の底面に無機保護膜２１が露出すると、膜厚方向のエッチングが停止する。【００５７】
窓開け部２９の底面全部に無機保護膜２１を露出させた後、処理対象物１９をエッチング液から引き上げるか、エッチング液の噴霧を停止し、処理対象物１９を洗浄してエッチング液を除去し、エッチングを終了する。【００５８】
次いで、レジスト膜２８を除去すると、図１（ｅ）に示すようなカラーフィルタ１０が得られる。図１（ｅ）の符号２５はパターニングされた透明電極２３の開口を示しており、開口底面には無機保護膜２１の表面が露出している。【００５９】
図３の符号３０は画素電極基板を示しており、画素電極基板３０は基板３１と、基板３１の表面に配置された活性層３２と、活性層３２上に配置された複数の画素電極３５とを有している。【００６０】
カラーフィルタ１０と画素電極基板３０とを、透明電極２３の開口２５が、画素電極３５上に位置するように、液晶２９を挟んで貼り合わせると、図４に示すようなＰＶＡ方式の液晶表示装置２０が得られる。【００６１】
活性層３２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や配線を有している。各画素電極３５にはＴＦＴが接続されており、ＴＦＴを導通させ、該ＴＦＴに接続された画素電極３５と透明電極２３の間に電圧を印加する。【００６２】
上述したように、画素電極３５上には透明電極２３の開口２５が位置しており、その開口２５底面には無機保護膜２１の表面が位置する。【００６３】
無機保護膜２１の比抵抗は透明電極２３の比抵抗の１０倍以上と高いから、無機保護膜２１と画素電極３５との間の電界は、透明電極２３と画素電極３５との間の電界よりも弱く、開口２５の真下位置では電界（電位勾配）が透明電極２３に向かって傾く。【００６４】
液晶２９は電界の傾きに沿って分子長軸が傾くから、開口２５の真下位置では液晶２９の分子長軸が透明電極２３に向かって傾き、その結果、この液晶表示装置２０の視野角が広くなる。【００６５】
以上は、電源５９が直流電源であり、第一、第二のターゲット５５、５６に印加する電圧が直流電圧の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。【００６６】
第一、第二のターゲット５５、５６のいずれか一方又は両方にＡＣ電源を接続し、第一、第二のターゲット５５、５６のいずれか一方又は両方にＡＣ電圧を印加しても、第一、第二のターゲット５５、５６をスパッタリングすることができる。しかし、ＤＣ電源はＡＣ電源よりも安価な上、ＡＣ電源を用いた場合に比べて製造装置１の製造コストも安くすむので、ＤＣ電源を用いることが最も望ましい。【００６７】
以上は、第二のターゲット５６の主成分がＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2）の場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、Ｉｎ2Ｏ3を主成分とするＩｎ2Ｏ3系材料（例えばＩＺＯ、ＩＴＯ）、ＺｎＯを主成分とするＺｎＯ系材料（例えばＡＺＯ、ＧＺＯ、ＢＺＯ）のいずれか一方又は両方を含む第二のターゲット５６をスパッタリングし、Ｉｎ2Ｏ3系材料とＺｎＯ系材料のいずれか一方又は両方を主成分とする透明電極２３を形成することができる。【００６８】
室温〜２００℃の加熱条件で、スパッタリング法により成膜された透明電極２３の比抵抗は、主成分がＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2）の場合は２×１０-4Ω・ｃｍ〜５×１０-4Ω・ｃｍ、ＡＺＯ（ＺｎＯ−Ａｌ2Ｏ3）の場合は５×１０-4Ω・ｃｍ〜２×１０-3Ω・ｃｍ、ＩＺＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）の場合は３．７×１０-4Ω・ｃｍ〜４×１０-4Ω・ｃｍである。【００６９】
同じ加熱条件でスパッタリング法により成膜されたＳｎＯ2を主成分とする薄膜（ＳｎＯ2−Ｓｂ2Ｏ3）の比抵抗は、１×１０-2Ω・ｃｍ〜２×１０-2Ω・ｃｍであり、各透明電極２３の比抵抗の１０倍以上であるから、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜２１は、ＩＴＯと、ＺｎＯと、ＩＺＯのいずれの透明導電材料を含む透明電極２３に対しても、十分な電気的特性を有することが分かる。【００７０】
Ｉｎ2Ｏ3を主成分とする第二のターゲット５６とは、例えば、Ｉｎ2Ｏ3を主成分とし、２Ａ族、４Ａ族、２Ｂ族、４Ｂ族からなる添加元素群より選択されるいずれか１種類の添加元素を０．１原子％以上２０原子％以下含むものである。【００７１】
ＺｎＯを主成分とする第二のターゲット５６とは、例えば、ＺｎＯを主成分とし、１Ａ族、３Ａ族、４Ａ族、１Ｂ族、３Ｂ族、４Ｂ族とからなる添加元素群より選択されるいずれか１種類以上の添加元素を０．１原子％以上２０原子％以下含む。【００７２】
第一のターゲット５５に添加可能な不純物元素はＳｂに限定されるものでなく、例えば、５Ｂ族元素であるＰ、Ａｄ、Ｂｉと、５Ａ族元素であるＶ、Ｎｂ、Ｔａと、３Ａ族元素であるＳｃ、Ｙと、３Ｂ族元素であるＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌのうち、少なくとも１種類以上の不純物元素を第一のターゲット５５に含有させてもよい。
不純物元素は、元素単体で第一のターゲット５５に添加してもよいが、酸化物（例えばＳｂ2０3）や窒化物として添加することもできる。【００７３】
ＳｎとＳｎＯ2のいずれか一方又は両方を含有し、１種類以上の上記不純物元素が添加された第一のターゲットを、酸素とスパッタガスを含有する成膜雰囲気中でスパッタリングすると、ＳｎＯ2を主成分とし、１種類以上の上記不純物元素を含有する無機保護膜が形成される。【００７４】
また、ＳｎとＳｎＯ2のいずれか一方又は両方を含有し、上記不純物元素を含有しない第一のターゲットを用いてもよく、この場合、この第一のターゲットを、酸素とスパッタガスを含有する成膜雰囲気中でスパッタリングすれば、ＳｎＯ2を主成分とし、上記不純物元素を含有しない無機保護膜が形成される。【００７５】
ＳｎＯ2を主成分とし、上記不純物元素を含有しない第一のターゲット５５をスパッタリングする場合は、第一のターゲット５５にＲＦ（高周波）電源を接続し、高周波電圧を印加してスパッタリングすることが望ましい。しかしＲＦ電源はＤＣ電源やＡＣ電源に比べて高価であり、ＡＣ電源を用いた場合よりも装置が複雑になり、装置コストが増大する。しかも成膜速度もＡＣ電源やＤＣ電源を用いた場合に比べて遅くなる。【００７６】
以上は、第一、第二のターゲット５５、５６を同じ成膜雰囲気で同時にスパッタリングする場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、第一、第二のターゲット５５、５６を別々にスパッタリングしてもよい。【００７７】
本発明のカラーフィルタ１０の製造に用いる製造装置は特に限定されるものではない。例えば、第一、第二のターゲット５５、５６を別々の成膜室に配置するか、第一、第二のターゲット５５、５６の間に仕切り部材を配置して成膜室を二分し、第一、第二のターゲット５５、５６を異なる成膜雰囲気に置いてスパッタリングをしてもよい。この場合、第一、第二のターゲット５５、５６のスパッタリングを異なる組成異なる配合割合のガスで行うことができる。【００７８】
例えば、Ｓｎを主成分とする第一のターゲット５５を用いてＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜２１を成膜する場合は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯ等の透明導電材料を含む第二のターゲット５６を用いて透明電極２３を成膜する場合に比べて、成膜時に１０倍〜１００倍量の酸素分圧を必要とする。
逆に、第二のターゲット５６をスパッタリングして透明電極２３を成膜する場合、酸素分圧が高すぎると透明電極２３の電気抵抗が上がる。【００７９】
従って、Ｓｎを主成分とする第一のターゲット５５は酸素とスパッタガスを含有する第一の成膜雰囲気でスパッタリングをし、透明導電材料を主成分とする第二のターゲット５６は、酸素とスパッタガスを含有し、酸素分圧が第一の成膜雰囲気よりも低い第二の成膜雰囲気でスパッタリングする。【００８０】
スパッタガスと一緒に成膜室５に導入するガスは、酸素ガスに限定されず、化学構造中に酸素原子を含む他の酸化ガス（Ｏ2、Ｈ2Ｏ等）と、化学構造中に窒素原子を含む窒化ガス（Ｎ2、ＮＨ3等）とからなる反応ガス群より選択されるいずれか１種類以上の反応ガスを導入してもよい。ただし、第二のターゲット５６をスパッタリングする雰囲気には、ＩＴＯ等の透明電極の構成材料の酸素欠損を最適化するために、酸化ガスを導入することが望ましい。【００８１】
第一、第二のターゲット５５、５６の近傍に磁界形成装置を配置して、第一、第二のターゲット５５、５６のスパッタリングされる面を通る磁力線を形成し、第一、第二のターゲット５５、５６をマグネトロンスパッタリングしてもよい。【００８２】
透明電極２３と無機保護膜２１の成膜は、スパッタリング法に限定されず、蒸着法、特に、ＡＲＥ（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｒｅａｃｔｉｃｅ  Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）法で成膜することもできる。ＡＲＥ法で成膜する場合は、無機保護膜２１と透明電極２３の成膜を、希ガス（Ａｒ，Ｋ４等）のみ、又は該希ガスに、化学構造中に酸素原子を含む酸化ガス（Ｏ2、Ｈ2Ｏ等）と、化学構造中に窒素原子を含む窒化ガス（Ｎ2、ＮＨ3等）のいずれか一方又は両方を添加した成膜雰囲気で行う。【００８３】
本発明に用いるエッチング液は特に限定されないが、一例を述べると、透明電極２３を成膜後にアニール化しない場合、または加熱成膜をしない場合は、透明電極２３はアモルファスＩＴＯを主成分としているから、酸としてシュウ酸を含有するシュウ酸系エッチング液のように、アモルファスＩＴＯの溶解速度が速いエッチング液を用いる。【００８４】
また、透明電極２３を成膜後にアニール化した場合、又は加熱成膜をした場合は、透明電極２３は多結晶ＩＴＯ（ポリＩＴＯ）を主成分とするから、塩化鉄を含有する塩化鉄系エッチング液や、酸として王水を含有する王水系エッチング液のように、ポリＩＴＯの溶解速度が速いエッチング液を用いる。尚、ポリＩＴＯはシュウ酸系エッチング液に溶解しないか、溶解したとしても、その溶解速度は極端に遅く、シュウ酸系エッチング液はポリＩＴＯのエッチングに適さない。【００８５】
エッチング液の溶解速度は速い方がエッチング時間が短縮されるが、その溶解速度が速すぎると、エッチングの制御が困難である。アモルファスＩＴＯが塩化鉄系エッチング液や王水系エッチング液に溶解される時の溶解速度は、ポリＩＴＯが溶解される時に比べて極端に早く、エッチングの制御が困難であるから、アモルファスＩＴＯのエッチングには、塩化鉄系や王水系のエッチング液よりも、シュウ酸系エッチング液が適している。【００８６】
シュウ酸系エッチング液、塩化鉄系エッチング液、王水系エッチング液のいずれもＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜２１は溶解しないか、その溶解速度はＩＴＯ溶解速度に比べて極端に遅い。
【実施例】
【００８７】
＜実施例１＞
ＳｎＯ2を主成分とし、不純物元素としてＳｂ2０3が添加された第一のターゲット５５と、Ｉｎ2Ｏ3を主成分とし、添加元素としてＳｎＯ2が添加された第二のターゲット５６を、上記図２の成膜室５内部に配置し、加熱室３と成膜室５とを高真空雰囲気に維持したまま、処理対象物１９を加熱室３で加熱せずに成膜室５に搬入した。
Ａｒガスと酸素ガスを成膜室５内に供給しながら、第一、第二のターゲット５５、５６に直流電圧を印加し、上記図１（ｂ）、（ｃ）に示した工程で、樹脂層２２表面にＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜２１（膜厚５０Å）と、ＩＴＯを主成分とする透明電極２３（膜厚１５００Å）とを、無加熱条件で成膜したものを実施例１の評価基板とした。【００８８】
＜実施例２＞
実施例１と同じ条件で作成した評価基板を、大気雰囲気で１時間加熱してアニール処理をし、実施例２の評価基板とした。【００８９】
＜実施例３＞
加熱室３と成膜室５に設けたヒーターで処理対象物１９を２５０℃に加熱して、無機保護膜２１と透明電極２３の成膜を行った以外は、上記実施例１と同じ条件で実施例３の評価基板を作成した。【００９０】
＜比較例１＞
第一のターゲット５５をＳｉＯ2を主成分とするものに変え、第一のターゲット５５に印加する電圧を直流から高周波（ＲＦ）電圧に変えた以外は、上記実施例１と同じ条件で比較例１の評価基板を作成した。尚、比較例１と、後述する比較例２、３の無機保護膜はＳｉＯ2を主成分とする。
尚、実施例１〜３の無機保護膜の成膜速度は、比較例１〜３の無機保護膜の成膜速度の約３倍であり、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜は、ＳｉＯ2を主成分とする無機保護膜に比べて成膜効率が高いことが分かる。【００９１】
＜比較例２＞
比較例１の評価基板を、大気雰囲気で１時間加熱してアニール処理をし、比較例２の評価基板とした。【００９２】
＜比較例３＞
無機保護膜と透明電極の成膜の際、実施例３と同じ加熱条件で処理対象物を加熱した以外は、上記比較例１と同じ条件で比較例３の評価基板を作成した。【００９３】
＜成膜後密着性試験＞
実施例１〜３、比較例１〜３の評価基板について、透明電極２３の表面に粘着テープを貼付した後、その粘着テープを剥離し、無機保護膜２１から剥離した透明電極２３の有無を調べた。尚、成膜後密着性試験は、後述するエッチング試験を行う前の評価基板について実施した。【００９４】
＜実態顕微鏡観察＞
実施例１〜３、比較例１〜３の各評価基板の外観を、エッチング前と、エッチング後に、実体顕微鏡で観察し、透明電極２３や無機保護膜２１（ＳｎＯ2薄膜及びＳｉＯ2薄膜）の剥離の有無を調べた。
エッチングは、シュウ酸系エッチング液、塩鉄系エッチング液、王水系エッチング液の３種類のエッチング液（液温４０℃）に、実施例１〜３、比較例１〜３の評価基板を浸漬して行った。尚、成膜時や成膜後に加熱をした評価基板（実施例２、３、比較例２、３）は、透明電極がポリ化（多結晶化）していると推測され、これらの評価基板については、アモルファスＩＴＯ薄膜を想定したシュウ酸系エッチング液を用いたエッチングを実施しなかった。下記表１の「−」はエッチングを実施しなかったことを示す。
【表１】
2009025285.tif 000003
【００９５】
ＳｉＯ2を主成分とする無機保護膜は、成膜時に加熱された場合に、エッチング前及びエッチング後に外観の異常も確認され、無機保護膜２１と樹脂層２２との間で層間剥離が生じていた。【００９６】
ＳｉＯ2を主成分とする無機保護膜は、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜２１に比べて、樹脂層２２との線膨張係数との差も、透明電極２３との線膨張係数との差も大きい。
同じＳｉＯ2を主成分としても、加熱せずに成膜した比較例１は剥離が起こらなかったから、加熱によってＩＴＯがポリ化するときの応力と、加熱による膨張量の差の複合的な要因により、剥離が起こったと推測される。【００９７】
これに対し、ＳｎＯ2を主成分とする無機保護膜２１はいずれの場合も剥離が起こらず、密着性試験の結果も良好であった。ＳｎＯ2薄膜は、ＳｉＯ2よりも透明電極２３及び樹脂層２２との線膨張係数の差が小さいから、加熱による膨張量の差が許容できる範囲であり、良好な密着性が得られたものと考察される。【００９８】
尚、比較例２は第一のターゲット５５の構成材料が比較例３と同じであったのにも関わらず、剥離が確認されなかった。これは、比較例３のように、真空雰囲気中で加熱成膜される場合と比べると、比較例２のように大気雰囲気で加熱する場合は応力が小さいため、剥離がおこらないと推測される。【００９９】
真空中では、大気中よりも低圧だから、加熱による膨張が顕著であり、真空雰囲気中の加熱成膜では、熱膨張係数の差が大きな影響を与える。
ＩＴＯは真空雰囲気で加熱成膜することで、ＩＴＯの粒子が互いにくっつきながら成長するため、最も結晶が成長する。それに対し、無加熱成膜を行った後、大気雰囲気の加熱（アニール）では、粒子そのものの結晶化は進むが、粒子が互いにくっつかないため、加熱成膜に比べると、あまり結晶が成長しない。【０１００】
実際に、無加熱成膜後にアニール処理したものをＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察すると、多少粒子は成長しているが、その粒子は加熱成膜したものより小さい。【０１０１】
即ち、真空雰囲気で加熱成膜した場合には、粒子同士が動きやすく、お互いがくっつく形で成長するが、無加熱成膜した後、アニール化した場合は、粒子単体で結晶化するため、応力が小さく、剥離があまり問題にならない。【０１０２】
ＩＴＯに限らず、他のＩｎ2Ｏ3系材料とＺｎＯ系材料も真空雰囲気中で基板を加熱しながら成膜する方が、結晶が成長する。
従って、ＳｎＯ2を主成分とする無機薄膜を形成する本願のカラーフィルタの製造方法は、透明電極を真空雰囲気中で加熱成膜し、その構成材料を結晶化させる場合の剥離防止に特に有効である。【０１０３】
尚、成膜、大気雰囲気中でのアニール処理は、工程が増えるだけでなく、樹脂層２２が変性したり、透明電極２３の比抵抗が上昇する虞があるので望ましくない。【０１０４】
＜耐エッチング性試験＞
ガラス基板表面に、実施例１〜３、比較例１〜３で無機保護膜を成膜した時と同じ条件で、ＳｎＯ2薄膜又はＳｉＯ2薄膜の単膜（厚さ１０００Å）をそれぞれ成膜し、参考例１〜６の評価基板を作成した。加熱条件と、無機保護膜の材料との組合せを下記表２に記載する。
【表２】
2009025285.tif 000004
【０１０５】
参考例１〜６の各評価基板のＳｎＯ2薄膜、ＳｉＯ2薄膜の比抵抗を測定したところ、各薄膜の比抵抗はＩＴＯ薄膜よりも高く、特に、ＳｎＯ2薄膜はいずれの加熱条件でも比抵抗がＩＴＯ薄膜の１００倍以上あった。【０１０６】
一般に、液晶表示装置の無機保護膜２１には、透明電極２３の１０倍以上、より望ましくは１００倍以上の比抵抗が必要とされているから、ＳｎＯ2薄膜は、電気的特性の観点からも無機保護膜２１として優れていることが分かる。【０１０７】
次に、参考例１〜６の評価基板を、室温と４０℃の各液温条件で、シュウ酸系エッチング液、塩鉄系エッチング液、王水系エッチング液に浸漬した時に溶解するか否かを調べたところ、上記表２に示したように、いずれのＳｎＯ2薄膜も不溶であった。【０１０８】
上述したように、シュウ酸系エッチング液はアモルファスＩＴＯ膜用のエッチング液であり、塩鉄及び王水系エッチング液はポリＩＴＯ膜用のエッチング液であるから、ＳｎＯ2薄膜は、その成膜条件に関わらず、アモルファスＩＴＯ膜とポリＩＴＯ膜のいずれをエッチングする場合でも、エッチングストッパーとして機能することが分かる。 
【図１】
2009025285.tif 000005
【図２】
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【図３】
2009025285.tif 000007
【図４】
2009025285.tif 000008
【国際調査報告】
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2009025285.tif 000010
2009025285.tif 000011
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