(57)【要約】【課題】紫外線遮蔽膜を真空成膜装置を用いずに大面積に容易に形成することができるため、大面積のディスプレイパネル用フォトマスクを安価に製造する。【解決手段】ガラス基板１に貴金属の有機金属化合物を主成分とするペーストを塗布して塗布膜２を形成する工程と、塗布膜２を大気雰囲気中で焼成して紫外線遮蔽膜となる膜厚が０．０８〜０．５μｍ程度の金属膜３を形成する工程と、金属膜３をパターニングする工程とを含み、真空成膜法によらずに紫外線遮蔽膜をガラス基板１に形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板に有機金属化合物を主成分とするペーストを塗布して塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜を大気雰囲気中で焼成して紫外線遮蔽膜を形成する工程と、前記紫外線遮蔽膜をパターニングする工程とを含むディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法。
【請求項２】
有機金属化合物の金属が貴金属であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法。
【請求項３】
有機金属化合物は金属がニッケル、クロム、銅のうちの少なくともひとつを含む有機金属化合物であり、塗布膜を大気雰囲気中で焼成した後に、還元雰囲気中で焼成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法。
【請求項４】
ペーストに珪素、ホウ素、鉛、バナジウム、ビスマスのうちの少なくともひとつの有機金属化合物を含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大画面で、薄型、軽量のディスプレイ装置として知られるプラズマディスプレイパネルなどのディスプレイパネルを製造する際の成膜に用いるフォトマスクの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマディスプレイパネルや液晶パネルなどを用いたフラットパネルディスプレイ装置が、大画面、薄型のディスプレイ装置として注目され、更なる高精細化、大型化の開発が進められている。
【０００３】
これらのフラットパネルでは、ガラスなどの基板に電極や構造物がパターニングして形成されている。パターンニングの方法としては、スクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などが用いられるが、パターンの高精細化の要求とパターン精度の要求からフォトリソグラフィ法が主流となっている。フォトリソグラフィ法では、基板に薄膜形成法や厚膜形成法で成膜された電極や構造物にフォトマスクを用いて紫外線が露光された領域と紫外線が露光がなされていない領域を形成し、いずれかをエッチングにより除去して必要な形状パターンを形成している。
【０００４】
従来、このようなフォトマスクの製造方法としては、研磨されたガラス基板にスパッタ法などの真空薄膜形成法によってクロム膜などの金属膜を形成してこのクロム膜を所定パターンに現像エッチングし、ガラス基板にクロム膜のない紫外線透過パターンとクロム膜のある紫外線遮蔽パターンとを形成することによって行っている例が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】フォトマスク技術のはなし  １９９６年  工業調査会  Ｐ１３〜Ｐ１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このようなフォトマスクの製造方法においては、紫外線遮蔽する金属膜をスパッタ法などの真空薄膜形成法によって形成している。したがって、画像表示の大画面化の要望から、フラットパネルの大型化のためにはフォトマスクの大型化も要求されるが、真空成膜装置の大型化は設備コストの増大をもたらし、フォトマスク製造コストの上昇をもたらすといった課題を有している。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、大面積フォトマスクの紫外線遮蔽の金属膜を安価に形成することができるディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法は、ガラス基板に有機金属化合物を主成分とするペーストを塗布して塗布膜を形成する工程と、塗布膜を大気雰囲気中で焼成して紫外線遮蔽膜を形成する工程と、紫外線遮蔽膜をパターニングする工程とを含んでいる。
【０００８】
このような製造方法によれば、真空成膜装置を用いずに紫外線遮蔽膜を、大面積に容易に形成することができるため、大面積のディスプレイパネル用フォトマスクを安価に製造することができる。貴金属の有機金属化合物は従来より、陶磁器やガラス食器に塗布され、焼成により、貴金属薄膜を装飾用途に用いられてきた材料であるが、その貴金属組成を選択・組合せすることで、薄膜でありながら、効果的に紫外線を遮蔽でき、かつ容易に紫外線遮蔽膜を精度良くパターン加工できる。
【０００９】
さらに、有機金属化合物が金属がニッケル、クロム、銅のうちの少なくともひとつを含む有機金属化合物であり、塗布膜を大気雰囲気中で焼成し金属酸化物薄膜を形成した後に、還元雰囲気中で焼成する工程を含んでもよく、貴金属の場合と同様に紫外線遮蔽性に優れかつ容易に紫外線遮蔽膜を精度良く加工でき、真空成膜装置を用いず効果的に紫外線遮蔽膜を安価に形成することができる。
【００１０】
さらに、ガラス基板と紫外線遮蔽膜との密着性を向上させるため、ペーストに珪素、ホウ素、鉛、バナジウム、ビスマスのうちの少なくともひとつの有機金属化合物を含ませることが望ましい。このような方法によれば、ガラス基板と紫外線遮蔽膜との密着性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、紫外線遮蔽膜を真空成膜装置を用いずに大面積に容易に形成することができるため、大面積のディスプレイパネル用フォトマスクを安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法は、特に画面サイズの大型化が要望されるプラズマディスプレイパネルや液晶パネルを製造する際のフォトマスクの製造に有効である。
【００１３】
そこで、まず、本発明の実施の形態の対象となるプラズマディスプレイパネルについて、図面を参照しながら説明する。図４はプラズマディスプレイパネルを示す概略図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。プラズマディスプレイパネル５０は、前面板５１と背面板６０が対向して配置され、封着部材６１により外周部が封止されている。背面板６０の隅部には内部の放電空間を排気し放電ガスを封入するための排気管６２が設けられている。排気管６２は放電ガスを封入後に封止される。
【００１４】
図５はプラズマディスプレイパネル５０の内部構造を示す部分断面斜視図である。プラズマディスプレイパネル５０は、互いに対向して配置された前面板５１と背面板６０とを備えている。前面板５１は、ガラス基板５２上に、透明電極５３およびバス電極５４、ブラックストライプ５５、誘電体層５６、およびＭｇＯ誘電体保護層５７が順に形成されている構造となっている。また、背面板６０は、ガラス基板６３上に、アドレス電極６４、下地誘電体層６５を形成し、その上に隔壁６６を形成し、さらに隔壁６６間に蛍光体層６７を形成した構造となっている。前面板５１と背面板６０との間の放電空間６８には、例えばネオン（Ｎｅ）−キセノン（Ｘｅ）の混合ガスである放電ガスが、５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）〜７９８００Ｐａ（６００Ｔｏｒｒ）の圧力で封入されている。放電ガスを電極間で放電させて紫外線を発生させ、その紫外線を蛍光体層６７に照射することによって、カラー画像表示が可能になる。
【００１５】
前面板５１の製造方法について説明する。ガラス基板５２はバス電極５４、ブラックストライプ５５、誘電体層５６などの形成工程中に含まれる熱処理工程に耐えうる厚さ２．８ｍｍ程度のガラス材料で形成され、一般的にはフロート法などにより形成された高歪点ガラスが用いられる。このガラス基板５２の上にＩＴＯやＳｎＯ２などの材料を用いてスパッタ法などによりベタ膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法などを用いてパターンニングされた透明電極５３を形成する。また、透明電極５３上のバス電極５４はＡｇなどの導電性材料を含む感光性材料を塗布しフォトリソグラフィ法などを用いてパターニング形成する。次に、黒色顔料を含むガラス材料などによりブラックストライプ５５を同じくフォトリソグラフィ法を用いてパターニング形成する。次にＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラス材料によって誘電体層５６を形成する。なお、誘電体層５６の形成方法としては、スクリーン印刷法や、ダイコート法などがある。次に、ＭｇＯをスパッタなどの方法により成膜し、誘電体保護層５７を形成して前面板５１が完成する。
【００１６】
次に、背面板６０の形成方法について説明する。Ａｇなどの導電性材料を含む感光性材料を用い、前面板５１のガラス基板５２とほぼ同一仕様のガラス基板６３上にアドレス電極６４をフォトリソグラフィ法を用いてパターンニング形成する。次に、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラス材料によって下地誘電体層６５を形成する。次に、Ａｌ２Ｏ３などの骨材とガラスフリット材料によって隔壁６６を形成する。隔壁６６の形成方法としては、サンドブラスト法やフォトリソグラフィ法などの種々の方法が適用できる。次に、赤色、緑色、青色の各色蛍光体ペーストを印刷法やディスペンサー法、ラインジェット法などの方法によって隔壁６６の間に順に塗布して蛍光体層６７を形成して背面板６０が完成する。
【００１７】
その後、前面板５１と背面板６０とを重ね合わせ、その外周部で封着部材６１によって封着接合して内部に放電空間６８を形成する。放電空間６８内のガスを排気管６２を介して排気するとともに、ネオンとキセノンの混合ガスを約６６．５ｋＰａの圧力で封入して組み立て工程が完了し、カラー画像を表示するプラズマディスプレイパネル５０となる。
【００１８】
以上のように、プラズマディスプレイパネル５０を製造する際には、少なくとも透明電極５３、バス電極５４、アドレス電極６４、隔壁６６などを形成する際にフォトリソグラフィ法を用いてパターニング形成をしている。その際に、フォトマスクを利用してそれぞれの電極などのベタ膜を露光し、その後エッチング処理をすることによってパターンニング形成している。
【００１９】
図６は従来の６０インチ程度までの画面サイズのプラズマディスプレイパネルを製造する際に用いるフォトマスクの製造方法を示す工程説明図である。図６に示すように、ガラス基板４０の表面を研磨するガラス基板研磨工程、研磨したガラス基板４０に金属クロム膜４１などの紫外線遮蔽膜を形成する金属Ｃｒ膜成膜工程、金属Ｃｒ膜４１にレジスト４２を塗布しパターン描画するレジスト塗布パターンニング工程、金属Ｃｒ膜４１をエッチングしレジスト４２を剥離するＣｒ膜エッチングレジスト剥離工程などを経てフォトマスク４４が完成される。ここで、金属クロム膜４１などの紫外線遮蔽膜はスパッタなどの真空成膜法によって数千オングストロームの厚さに成膜される。また、このような真空成膜法によって薄膜を形成する場合には、基板の表面性状が成膜された薄膜の品質に大きく影響するため、ガラス基板を研磨してガラス基板の凹凸、欠陥を除去しておく必要がある。
【００２０】
いずれにしても、このような真空成膜法によって紫外線遮蔽膜を形成するためには、真空排気装置や真空チャンバー、あるいは材料蒸発源などの大掛かりな装置が必要となる。画面表示サイズが８０インチ以上のプラズマディスプレイパネル用フォトマスクのガラス基板サイズは２１００ｍｍ×１５００ｍｍ程度となる。そのため、真空成膜装置の装置コストが大となり、フォトマスクの製造コストも増大する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法を示す工程説明図である。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態のフォトマスクの製造方法は、ガラス基板を洗浄する工程（ステップ１）、ガラス基板に有機金属化合物の塗布膜を形成する工程（ステップ２）、塗布膜を大気焼成する工程（ステップ３）、焼成により形成された金属膜にパターンを作図する工程（ステップ４）、金属膜をエッチングする工程（ステップ５）によって構成されている。
【００２２】
本発明では、紫外線遮蔽膜の形成を真空成膜法ではなく大気中での厚膜形成法によって行っている。具体的には、ステップ２において、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、あるいはパラジウム（Ｐｄ）などの貴金属の有機金属化合物（金属レジネート）を主成分とする材料と樹脂材料とにより塗布膜形成用ペーストを作成し、スクリーン印刷法などでガラス基板１に膜厚が３〜２０μｍの塗布膜２を形成する。塗布膜２を形成する方法としては、スクリーン印刷のほかにダイコート法やスプレー法などが適用可能であり、それぞれの塗布膜形成法に応じてペースト粘度などの物性値が最適になるように有機金属化合物と樹脂材料との配合比などを調整している。本発明の第１の実施の形態では、有機金属化合物の金属として貴金属を用いているが、これは次の大気中の焼成工程で紫外線遮蔽膜として金属酸化物を形成させないためであり、純粋な金属膜を形成することによって、紫外線の遮蔽効果を高めることができるためである。また、貴金属の有機金属化合物は一種類だけでなく複数の有機金属化合物を混合して用いてもよい。
【００２３】
次に、ステップ３において、塗布膜２を焼成炉７において大気中５００〜８００℃で焼成する。塗布膜２中の有機金属化合物の有機物と樹脂材料中の樹脂が燃焼し、有機金属化合物の金属成分のみが析出して、膜厚が０．０８〜０．５μｍ程度の金属膜３がガラス基板１上に形成される。これらの金属膜３は紫外線の遮蔽効果が大、すなわち紫外線透過率が低いため、フォトマスクの紫外線遮蔽膜として利用できる。また、金属膜３の膜厚はステップ２での塗布膜２の膜厚やペースト中の有機金属化合物の配合比などを調整することにより可変することができ、金属膜３の膜厚の厚い方が紫外線の遮蔽効果は大である。
【００２４】
次に、ステップ４において、この金属膜３に感光性のレジスト膜４を塗布して、レーザー描画装置などを用いてフォトマスクパターンを作図し、必要パターンのレジスト膜４を形成する。
【００２５】
次に、ステップ５において、レジスト膜４がない領域の金属膜３をエッチング除去するとともにレジスト膜４の剥離を行い、フォトマスク５が完成する。したがって、フォトマスク５はガラス基板１と必要パターンに形成された金属膜３とにより構成されて、金属膜３の部分が紫外線遮蔽膜となり、ガラス基板１上の金属膜３のない領域６が紫外線透過領域となる。これらのパターンは、前述のプラズマディスプレイパネル５０を構成する前面板５１の透明電極５３、バス電極５４、あるいはブラックストライプ５５などや、背面板６０を構成するアドレス電極６４、隔壁６６などのパターン形状に形成されている。
【００２６】
以上のように、本発明の実施の形態では、ガラス基板１上に有機金属化合物を主成分とする塗布膜２を形成し、それらを大気中で焼成することによって紫外線遮蔽効果を有する金属膜３を形成することができる。したがって、真空成膜装置などを必要とせずに金属膜３を容易に形成することができ、プラズマディスプレイパネルなどの画面サイズが８０インチや１００インチなどの大版になっても、それらの製造に用いるフォトマスクを安価に実現することができる。また、ステップ４およびステップ５は紫外線遮蔽膜をパターニングする工程である。
【００２７】
なお、上述の説明では、ペーストとして貴金属の有機金属化合物と樹脂材料のみとしていたが、さらに、微量の珪素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）、鉛（Ｐｂ）、バナジウム（Ｖ）、ビスマス（Ｂｉ）のうちの少なくともひとつの有機金属化合物を混合することによって、ガラス基板１と金属膜３との接着性を改善して強固な金属膜３を形成し、パターン精度に優れたフォトマスク５を実現することができる。但し、有機金属化合物の添加量が多過ぎると密着性が強まる反面、パターン加工後、紫外線遮蔽膜が除去された跡に、金属酸化物の残渣が残り、紫外線の透過性を劣化させることがあるので、添加量はコントロールする必要がある。
【００２８】
（実施例）
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法により製造した紫外線遮蔽膜の紫外線透過特性を示す図である。図２において横軸は波長を示し、縦軸はその透過率を示している。本実施例では有機金属化合物として金（Ａｕ）の有機金属化合物を用い、数パーセントの白金（Ｐｔ）の有機金属化合物を含有させている。また、紫外線遮蔽膜としての金属膜の膜厚は、図に示すように０．１６μｍと０．２４μｍの２種類をペーストの塗布膜厚を変えることで製造した。
【００２９】
図２に示すように、波長が長くなるにしたがって透過率が大きくなるのがわかり、膜厚の厚い方がその透過率は小さいことがわかる。ディスプレイパネルなどの製造の際には、露光源として用いる光源は低圧水銀ランプが汎用的に用いられ、その紫外線波長は３６５ｎｍのｉ線、４０５ｎｍのｈ線、４３６ｎｍのｇ線である。その実使用紫外線領域を図２の破線領域で示す。したがって、フォトマスクの紫外線遮蔽膜としてはこれらの波長に対して遮蔽効果を有する遮蔽膜である必要がある。
【００３０】
図２に示すように、本実施例の金属膜では、破線領域で十分な紫外線遮蔽効果を発揮して、従来の真空成膜装置によって形成したクロム（Ｃｒ）金属薄膜がその透過率が０．０４％であるのと同等の特性を有し、特に膜厚が小さい０．１６μｍの場合でも十分な紫外線遮蔽効果を得ることができるため、材料コストも低減できるものである。
【００３１】
なお、本実施例においては金（Ａｕ）の有機金属化合物に、若干の白金（Ｐｔ）の有機金属化合物を混合している。この理由は、金属膜としていわゆる金光沢の場合よりも、銀光沢に近づける方が紫外線遮蔽効果に優れることと、金のみの場合には４００ｎｍ近辺で発生する透過率の上昇現象を抑制するためである。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態におけるディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法を示す工程説明図である。図３に示すように、本発明の第２の実施の形態のフォトマスクの製造方法は、ガラス基板を洗浄する工程（ステップ１）、ガラス基板に有機金属化合物の塗布膜を形成する工程（ステップ２）、塗布膜を大気中で焼成する工程（ステップ３）、さらに還元雰囲気中で焼成する工程（ステップ４）、形成された金属膜にパターンを作図する工程（ステップ５）、金属膜をエッチングする工程（ステップ６）によって構成されている。したがって、本発明の第２の実施の形態では、前述の第１の実施の形態にさらに還元雰囲気での焼成工程（ステップ４）が付加されている。
【００３３】
具体的には、ステップ２において、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）などの有機金属化合物（金属レジネート）を主成分とする材料と樹脂材料とにより塗布膜形成用ペーストを作成し、スクリーン印刷法などでガラス基板１に膜厚が３〜２０μｍの塗布膜１０を形成する。塗布膜１０を形成する方法としては、スクリーン印刷のほかにダイコート法やスプレー法などが適用可能であり、それぞれの塗布膜形成法に応じてペースト粘度などの物性値が最適になるように有機金属化合物と樹脂材料との配合比などを調整している。
【００３４】
次に、ステップ３において、塗布膜１０を焼成炉１１において大気中５００〜８００℃で焼成する。塗布膜１０中の有機金属化合物の有機物と樹脂材料中の樹脂が燃焼し、有機金属化合物の金属成分が析出して、膜厚が０．０８〜０．５μｍ程度の金属酸化膜１２がガラス基板１上に形成される。一般にニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）などの金属は酸化されやすいために大気中焼成した後の塗布膜１０は金属酸化膜１２となる。これらの金属酸化膜１２は紫外線の遮蔽効果が小さい、すなわち紫外線透過率が大きい。また、金属酸化膜１２の膜厚はステップ２での塗布膜１０の膜厚やペースト中の有機金属化合物の配合比などを調整することにより可変することができる。
【００３５】
次に、ステップ４において、紫外線遮蔽効果の小さい金属酸化膜１２を紫外線遮蔽効果の大きい金属膜にするために焼成炉１３において還元雰囲気中で焼成する。還元雰囲気中で焼成することによって金属酸化膜１２から酸素を除去し、紫外線遮蔽効果の大きい金属膜１４を得ることができる。
【００３６】
以降の工程のステップ５、ステップ６は第１の実施の形態のステップ４、ステップ５と同様であるために説明を省略するが、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合に比べて原材料コストを低減することができ、より安価にディスプレイパネル用のフォトマスク１５を製造することができる。
【００３７】
なお、塗布膜１０を形成する際に用いるペーストに微量の珪素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）、鉛（Ｐｂ）、バナジウム（Ｖ）、ビスマス（Ｂｉ）のうちの少なくともひとつの有機金属化合物を混合することによって、ガラス基板１と金属膜１４との接着性を改善して強固な金属膜１４を形成し、パターン精度に優れたフォトマスク１５を実現することができる。
【００３８】
以上の説明では、ディスプレイパネルとしてプラズマディスプレイパネルを対象として説明したが、液晶パネルやＥＬパネル、さらにはＳＥＤパネルなどを製造する際のフォトマスクとして適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上説明したように本発明によれば、真空成膜装置を用いずに紫外線遮蔽膜を大面積に容易に形成することができるため、各種のディスプレイパネルの製造に有用な大面積のディスプレイパネル用フォトマスクの製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法を示す工程説明図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法により製造した紫外線遮蔽膜の紫外線透過特性を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるディスプレイパネル用フォトマスクの製造方法を示す工程説明図
【図４】プラズマディスプレイパネルを示す概略図
【図５】プラズマディスプレイパネルの内部構造を示す部分断面斜視図
【図６】従来の６０インチ程度までの画面サイズのプラズマディスプレイパネルを製造する際に用いるフォトマスクの製造方法を示す工程説明図
【符号の説明】
【００４１】
１    ガラス基板
２，１０    塗布膜
３，１４    金属膜
４    レジスト膜
５，１５    フォトマスク
６    金属膜のない領域
７，１３    焼成炉
１２    金属酸化膜
【図１】
2006195330.tif 000003
【図２】
2006195330.tif 000004
【図３】
2006195330.tif 000005
【図４】
2006195330.tif 000006
【図５】
2006195330.tif 000007
【図６】
2006195330.tif 000008