(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光を用いて金属パターンを高精度に加工することができ、特に、比較的低パワーのレーザ光で金属厚膜を加工することができ、プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイにも応用可能な金属パターン付き基板の製造方法及び金属積層体付き基板を提供する。【解決手段】基板１０上に、レーザ光を用いて金属層３０のパターンを形成する金属パターン付き基板の製造方法であって、表面に前記金属層が形成された基板を用意する工程と、前記金属層上に、前記金属層と異なる金属材料から構成され、前記レーザ光に対する光吸収率が前記金属層と異なるアシスト層４０を形成し、前記基板上に金属の積層体５０を形成する工程と、該積層体にレーザ光８１を照射し、該積層体のレーザ光照射部位を除去することにより前記金属層をパターニングし、金属パターンを形成する工程と、を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、レーザ光を用いて金属層のパターンを形成する金属パターン付き基板の製造方法であって、
表面に前記金属層が形成された基板を用意する工程と、
前記金属層上に、前記金属層と異なる金属材料から構成され、前記レーザ光に対する光吸収率が前記金属層と異なるアシスト層を形成し、前記基板上に金属の積層体を形成する工程と、
該積層体にレーザ光を照射し、該積層体のレーザ光照射部位を除去することにより前記金属層をパターニングし、金属パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項２】
前記アシスト層は、前記レーザ光の光吸収率が前記金属層よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項３】
前記アシスト層は、前記金属層よりも厚さが薄く形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項４】
前記金属材料は、銅、アルミニウム、モリブデンを８０原子％以上含むことを特徴とする請求項３に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項５】
前記アシスト層は、クロム、コバルト、ジルコニウム、スズ、チタン、鉄、モリブデン又はニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項６】
前記レーザ光の波長は、３２０〜１０７０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項７】
前記レーザ光のエネルギー密度は、０．３〜１０Ｊ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項８】
前記金属層の厚さは、０．１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項９】
前記アシスト層の厚さは、５〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項１０】
前記基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項１１】
前記基板と前記金属層との間には、前記基板側への光の反射を低減する低反射層が更に形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項１２】
前記アシスト層は、前記金属層の保護層として前記金属層上に残されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項１３】
前記金属層をパターニングした後、前記アシスト層を除去する工程を更に含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【請求項１４】
基板と、
該基板上に形成された、反射を低減させる低反射層と、
該低反射層上に形成され、厚さが０．１〜１０μｍであり、銅、アルミニウム、モリブデンを８０原子％以上含む金属層と、
該金属層上に形成され、該金属層と異なる金属材料から構成され、波長３２０〜１０７０ｎｍのレーザ光の光吸収率が前記金属層より高く、厚さが５〜２００ｎｍであるアシスト層と、を有することを特徴とする金属積層体付き基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて金属パターンの形成を行う金属パターン付き基板の製造方法及び金属積層体付き基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラズマディスプレイパネル等のフラットパネルディスプレイ用の表示パネルの製造方法として、ガラス基板上に透明電極用薄膜を設け、透明電極用薄膜にレーザビームを照射してパターニングを行い、透明電極を形成するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。かかるレーザビームを利用した加工方法によれば、フォトリソグラフィー工程と比較して、工程数を少なくすることができ、また、大型のフォトマスクを作製する必要が無くなり、更に、生産ラインをコンパクト化することにより土地占有面積が小さくなり、工程数を減少させるともに、プロセスを安定化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５２６０２号公報
【特許文献２】特開２００５−１０８６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、透明電極用の材料としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide、酸化インジウムスズ）が多く用いられているが、インジウムの枯渇のおそれと、フラットパネルディスプレイの低コスト化を図る観点から、透明電極を用いずに、通常の配線用金属を用いてフラットパネルディスプレイ用の表示パネルを形成する試みが行われている。かかる場合、ガラス基板上に形成された配線用金属膜をパターニングして、電極を形成する加工が必要となる。例えば、従来のプラズマディスプレイパネルにおいては、透明電極上のバス電極として銀が用いられているため、銀をレーザ光で照射してパターニングし、電極を形成する加工方法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１又は特許文献２に記載のレーザ光を用いた加工方法をそのまま金属膜の加工に適用すると、金属膜の加工が困難であるという問題があった。具体的には、加工対象となる金属膜に対し、レーザ光の熱吸収効率の高い領域は紫外線領域であるが、紫外線領域では、高い出力のレーザ光を得ることが難しいという問題があった。一方、高いレーザ出力を得るために、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザを用いると、金属膜によるエネルギーの吸収が悪く、レーザパワーを相当に上げないと加工が難しいという問題があった。例えば、金属膜の厚さが１μｍ以上になると、レーザ光のパワーを４００Ｗ以上に上げても加工が高精度に行われないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、レーザ光を用いて、金属パターンを高精度に加工することができ、プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイにも適用可能な金属パターン付き基板の製造方法及び金属積層体付き基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、以下の（１）〜（１４）に関する。
（１）基板上に、レーザ光を用いて金属層のパターンを形成する金属パターン付き基板の製造方法であって、
表面に前記金属層が形成された基板を用意する工程と、
前記金属層上に、前記金属層と異なる金属材料から構成され、前記レーザ光に対する光吸収率が前記金属層と異なるアシスト層を形成し、前記基板上に金属の積層体を形成する工程と、
該積層体にレーザ光を照射し、該積層体のレーザ光照射部位を除去することにより前記金属層をパターニングし、金属パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする金属パターン付き基板の製造方法。
【０００８】
これにより、レーザ光に対する光吸収率が異なるアシスト層を用いて、積層体全体のレーザ光の吸収量を向上させ、金属パターンの加工を容易にすることができる。
【０００９】
（２）前記アシスト層は、前記レーザ光の光吸収率が前記金属層よりも高いことを特徴とする（１）に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００１０】
これにより、該積層体でのレーザ光のエネルギー吸収を高め、アシスト層とともに金属層を蒸発させることにより、基板上に金属パターンを高精度で形成することができる。
【００１１】
（３）前記アシスト層は、前記金属層よりも厚さが薄く形成されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００１２】
これにより、薄いアシスト層を形成するだけで、厚い金属層の光エネルギー吸収量を十分に高めることができ、レーザ加工を容易にすることができる。
【００１３】
（４）前記金属材料は、銅、アルミニウム、モリブデンを８０原子％以上含むことを特徴とする（３）に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００１４】
これにより、一般的に配線材料として用いられ、安価に入手可能な配線材料を用いて、低コストで金属パターン付き基板を製造することができる。また、透明電極を用いなくても、金属層により基板に直接的に電極又は配線層を形成することができる。
【００１５】
（５）前記アシスト層は、クロム、コバルト、ジルコニウム、スズ、チタン、鉄、モリブデン又はニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする（１）〜（４）のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００１６】
これにより、金属層に用いられる種々の材料との相性により、適切なアシスト層を選択し、レーザ光のエネルギー吸収を高めることができる積層体を形成することができる。
【００１７】
（６）前記レーザ光の波長は、３２０〜１０７０ｎｍであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００１８】
これにより、例えば、ＹＡＧレーザ基本波を使用して金属パターン付き基板を製造することができ、制御性の高いレーザ装置を用いて高精度な金属パターンを有する金属パターン付き基板を製造することができる。
【００１９】
（７）前記レーザ光のエネルギー密度は、０．３〜１０Ｊ／ｃｍ２であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００２０】
これにより、低エネルギーのレーザ光を用いて、金属パターン付き基板を製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００２１】
（８）前記金属層の厚さは、０．１〜１０μｍであることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００２２】
これにより、金属層の厚さがミクロンオーダーを超える厚膜であっても、高精度の金属パターン付き基板を製造することができる。
【００２３】
（９）前記アシスト層の厚さは、５〜２００ｎｍであることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００２４】
これにより、金属層に比して、極めて薄い膜のアシスト層を形成するだけで、金属層へのエネルギー供給を高めることができ、レーザ加工を容易にすることができる。
【００２５】
（１０）前記基板は、ガラス基板であることを特徴とする（１）〜（９）のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００２６】
これにより、プラズマディスプレイパネル、液晶パネル等のフラットディスプレイパネルに利用可能な金属パターン付き基板を製造することができる。
【００２７】
（１１）前記基板と前記金属層との間には、前記基板側への光の反射を低減する低反射層が更に形成されていることを特徴とする（１）〜（１０）のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００２８】
これにより、金属パターン形成側に光が反射するのを防止できる金属パターン付き基板を製造することができる。
【００２９】
（１２）前記アシスト層は、前記金属層の保護層として前記金属層上に残されることを特徴とする（１）〜（１１）のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００３０】
これにより、例えば、金属層に銅等の保護層が必要な金属材料が用いられた場合には、アシスト層を保護層としてそのまま利用することができ、少ない工程数で信頼性の高い金属パターン付き基板を製造することができる。
【００３１】
（１３）前記金属層をパターニングした後、前記アシスト層を除去する工程を更に含むことを特徴とする（１）〜（１１）のいずれか一項に記載の金属パターン付き基板の製造方法。
【００３２】
これにより、例えば、金属層にアルミニウム等の保護層が不要な金属材料を用いた場合には、レーザ光による加工が終了した後、アシスト層を除去することにより、より薄い金属パターン付き基板を製造することができる。
【００３３】
（１４）基板と、
該基板上に形成された、反射を低減させる低反射層と、
該低反射層上に形成され、厚さが０．１〜１０μｍであり、銅、アルミニウム、モリブデンを８０原子％以上含む金属層と、
該金属層上に形成され、該金属層と異なる金属材料から構成され、波長３２０〜１０７０ｎｍのレーザ光の光吸収率が前記金属層より高く、厚さが５〜２００ｎｍであるアシスト層と、を有することを特徴とする金属積層体付き基板。
【００３４】
これにより、金属層及びアシスト層の加工を容易にする基板とすることができ、所望の金属パターンをレーザ光により容易に形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、高精度な金属パターンが形成された基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、実施形態１に係る金属パターン付き基板の製造方法の基板１０を用意する工程の一例を示した図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る金属パターン付き基板の製造方法の低反射層形成工程の一例を示した図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る金属パターン付き基板の製造方法の金属層形成工程の一例を示した図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る金属パターン付き基板の製造方法のアシスト層形成工程の一例を示した図である。
【図５】図５は、実施形態１に係る金属パターン付き基板の製造方法のレーザ加工工程の一例を示した図である。
【図６】図６（ａ）及び６（ｂ）は、アシスト層形成工程及びレーザ加工工程における基板表面の一例を示した平面図である。図６（ａ）は、アシスト層形成工程における基板表面の一例を示した図である。図６（ｂ）は、レーザ加工工程における基板表面の一例を示した図である。
【図７】図７は、実施形態１に係る金属パターン付き基板の製造方法のアシスト層除去工程の一例を示した図である。
【図８】図８は、実施形態１に係る金属パターン付き基板の製造方法の処理フローの一例を示した図である。
【図９】図９（ａ）及び９（ｂ）は、レーザ加工工程の途中の状態の一例を示した図である。図９（ａ）は、基板１０の平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ部分を拡大した断面図である。
【図１０】図１０は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の基板１０を用意する工程の一例を示した図である。
【図１１】図１１は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の金属層形成工程の一例を示した図である。
【図１２】図１２は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法のアシスト層形成工程の一例を示した図である。
【図１３】図１３は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法のレーザ加工工程の一例を示した図である。
【図１４】図１４は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法のアシスト層除去工程の一例を示した図である。
【図１５】図１５は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の実施結果の例を示した図である。図１５において（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ例１〜８の結果を示している。
【図１６】図１６は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の実施結果の例を示した図である。図１６において（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ例９〜１４の結果を示している。
【図１７】図１７は、本実施形態におけるレーザパターニング加工の原理について説明する図である。
【図１８】図１８は、従来のプラズマディスレプレイ装置の構成の一例を示した図である。
【図１９】図１９（ａ）及び１９（ｂ）は、従来のプラズマディスプレイパネルの前面パネル１３０の部分拡大図である。図１９（ａ）は、前面パネル１３０の部分拡大断面図である。図１９（ｂ）は、前面パネル１３０の部分拡大平面図である。
【図２０】図２０（ａ）及び２０（ｂ）は、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法により製造された前面パネル１３１の一例を示した図である。図２０（ａ）は、前面パネル１３１の断面図の一例を示した図である。図２０（ｂ）は、前面パネル１３１の平面図の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００３８】
〔実施形態１〕
図１〜図７は、実施形態１に係る金属パターン付き基板の製造方法の各工程の一例を示した図である。
【００３９】
図１は、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法の、基板１０を用意する工程の一例を示した図である。図１において、基板１０が載置されて用意された状態が示されている。基板１０は、種々の材料の基板を用いることができるが、例えば、ガラス基板１０を用いることが好ましい。ガラス基板１０は、プラズマディスプレイパネル、液晶パネル等のフラットパネルディスプレイの表示パネル材料として多く用いられる。本実施形態においては、基板１０にガラス基板を適用した例を挙げて説明するが、基板１０は、レーザ加工の際に発生する熱と、その際のレーザ照射に耐性を有すれば、種々の基板１０を用いることができる。
【００４０】
図２は、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法の低反射層形成工程の一例を示した図である。低反射層形成工程においては、基板１０の表面上に、低反射層２０が形成される。低反射層２０は、完成した金属パターン付き基板が、例えば、フラットパネルディスプレイとして用いられた場合に、基板１０側から入射した光を反射しないようにする層である。よって、低反射層２０は、光を反射せず、吸収する材料から構成される。低反射層２０の低反射機能は、例えば、光干渉を利用して、光を吸収するものであってもよい。
【００４１】
低反射層２０は、例えば、金属酸化物（金属酸化膜）から構成されてもよい。金属酸化物は、種々の金属の酸化物が適用され得るが、例えば、モリブデン又はクロムの金属酸化膜であってもよい。この場合、金属酸化物は、ＭｏｘＯｙ、ＣｒｘＯｙ（ｘ、ｙ＞０）のように表されてよい。また、金属酸化物は、例えば、後に低反射層２０の上に積層される金属層との適合性が考慮されて定められることが好ましい。
【００４２】
なお、低反射層２０は、種々の方法により形成されてよいが、例えば、スパッタリング法により、基板１０の表面に薄膜として形成されてもよい。また、低反射層２０の厚さは、用途に応じて種々の厚さに構成されてよいが、例えば、３ｎｍ〜１０ｎｍの厚さで構成されることが好ましい。
【００４３】
図３は、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法の金属層形成工程の一例を示した図である。金属層形成工程においては、低反射層２０の上に、金属層３０が形成される。金属層３０は、種々の金属材料が適用され得るが、例えば、配線用の金属材料であることが好ましい。よって、一般には、例えば金属層３０には、配線用の金属材料として用いられる銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）等が用いられるが、低抵抗でありかつ安価であることから、本発明では銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）を用いることが好ましい。また、金属層３０は、これらの金属の単体から構成されてもよいし、これらのうちの１種の金属を８０原子％以上含む合金として構成されてもよい。これにより、例えば、金属層３０で電極を形成したり、配線層を形成したりすることが可能となる。特に、金属パターン付き基板が、プラズマディスプレイパネルの前面基板として用いられる場合には、金属層３０で、走査電極や維持電極を構成することができる。
【００４４】
金属層３０の厚さは、用途に応じて種々の厚さに構成されてよいが、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内の厚さに構成されるのが好ましい。０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲内の厚さに構成されるのがより好ましい。金属層３０が電極又は配線層として利用される場合には、各用途に応じた所定のシート抵抗の要求水準を満たす必要があるからである。つまり、金属層３０の厚さが厚くなる程、シート抵抗の値は小さくなるので、電極又は配線層のシート抵抗の要求水準を満たすために、ミクロンオーダーレベルの膜厚が必要な場合があるからである。例えば、金属層３０がプラズマディスプレイパネルの前面基板の走査電極又は維持電極として用いられる場合には、シート抵抗が、０．０１Ω／□以下であることが要求される。金属層３０が銅の場合には、３μｍ以上の厚さ、金属層３０がアルムニウムの場合には、５μｍ以上の厚さのときに、上述の所定のシート抵抗の基準である０．０１Ω／□以下を満たすことができる。一方、液晶用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に用いられるゲート配線では、Ａｌあるいはその合金で、膜厚０．１〜０．３μｍのものが用いられる、将来的にはＣｕを使う動きもある。よって、金属層３０に用いられる金属材料と、金属パターン付き基板の用途に応じて金属層３０の厚さは定められてよく、例えば、０．１μｍ〜１０μｍの範囲内の厚さに定められることが好ましい。
【００４５】
なお、金属層３０は、種々の方法により形成されてよいが、例えば、スパッタリング法により形成されてもよい。
【００４６】
また、本実施形態においては、図１〜図３を通じて、基板１０上に、低反射層２０、金属層３０が順次形成されて、金属パターン付き基板が製造されている工程を示している。しかしながら、例えば、図３に示す工程から、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法が開始されてもよい。例えば、低反射層２０、金属層３０を表面に有する基板１０が入手可能であれば、この段階から金属層３０のパターニングを行い、金属パターン付き基板１０を製造するようにしてもよい。図１〜図３の工程は、最終的に、表面に金属層３０が形成された基板１０を用意することができればよく、金属層３０を表面に有する基板１０を用意するまでの、図１及び図２に示した途中の工程は、必要に応じて実行されるものであってよい。
【００４７】
図４は、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法のアシスト層形成工程の一例を示した図である。図４において、金属層３０の上に、アシスト層４０が形成されている。アシスト層４０は、金属層３０と異なる種類の金属材料から構成されている。従ってアシスト層４０は、金属層３０と光吸収の特性が異なる。金属層３０に直接レーザ光が照射されたときには、金属層３０の光吸収率が低く、レーザ光を十分に吸収して自身が蒸発できない場合でもアシスト層４０を形成することによって、レーザ光が十分に金属層３０に伝達され、膜が除去されることになる。
【００４８】
また、金属層３０は、用途に応じて厚さが異なり、例えば、厚いときには、１μｍ以上の厚さを有するが、アシスト層４０は、金属層３０よりも薄く構成されてよい。アシスト層４０は、５ｎｍ（＝５０Å）〜２００ｎｍ（＝２０００Å）の厚さで構成されることが好ましい。５ｎｍ（＝５０Å）〜５０ｎｍ（＝５００Å）の厚さで構成されることがより好ましい。アシスト層形成工程においては、アシスト層４０が金属層３０の上に積層されて形成され、金属層３０とアシスト層４０の積層体５０が基板１０上に形成される。
【００４９】
アシスト層４０は、種々の金属が適用され得るが、例えば、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、からなる群から選ばれる１種以上の元素を含むことが好ましい。特に、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、が用いられることがより好ましい。これらの金属のうち、金属層３０との積層体５０を形成することにより、下層の金属層３０に効率良くレーザ光からのエネルギーを伝達できる金属材料が、アシスト層４０として選択される。これにより、金属層３０が単体でレーザ加工されるよりも、低いレーザパワーで金属層３０をレーザ加工することが可能となる。
【００５０】
また、アシスト層４０は、アシスト層４０が単体でレーザ加工されるよりも、金属層３０との積層体５０を構成することにより、低いレーザパワーでレーザ加工が可能になるような金属材料が選択されることが好ましい。例えば、金属層３０が銅のときに、クロムをアシスト層４０の材料に選択し、積層体５０を形成するようにすると、銅及びクロムを各々単体でレーザ加工する場合よりも、低いエネルギーのレーザ光を用いて積層体５０全体を加工することができる。
【００５１】
このような組み合わせは、金属層３０を銅、アシスト層４０をクロムとする場合以外にも、種々の組み合わせが考えられる。例えば、金属層３０をアルミニウムとし、アシスト層４０をクロム、コバルトまたはモリブデンとした場合にも、積層体５０全体として、単体の状態よりもレーザ光のエネルギー吸収を高める効果がある。
【００５２】
よって、アシスト層形成工程においては、そのような、レーザ光のエネルギー吸収を高め、金属層３０及びアシスト層４０が単体の場合よりも、積層体５０を形成した方が低いエネルギーのレーザ光で加工が可能となるようなアシスト層４０が選択され、金属層３０上に形成されることが好ましい。
【００５３】
アシスト層４０は、金属層３０よりも、高融点、高沸点の金属材料から構成されていることが好ましい。アシスト層４０が、金属層３０よりも高融点、高沸点であると、レーザ光が照射されたときに、蒸発がし難くなるが、金属層３０が蒸発容易であれば、金属層３０の蒸発作用の影響を受けて、アシスト層４０の蒸発を促進することが可能となると考えられる。そして、金属層３０がアシスト層４０よりも低融点、低沸点の組み合わせの積層体５０ときに、アシスト層４０自体も、単体膜の状態より、積層体５０の状態の方がレーザ光による蒸発が発生し易くなり、低レーザパワーでの加工が可能になると考えられる。
【００５４】
また、金属層３０のみをレーザ加工する場合より、アシスト層４０を有する積層体５０をレーザ加工する場合のレーザ光のエネルギーのほうが低くできるならば、アシスト層４０は単層の膜であってもよく、または複数層で構成された膜であってもよい。
【００５５】
なお、アシスト層４０の形成は、種々の方法により実行されてよいが、例えば、スパッタリング法により形成されてもよい。
【００５６】
また、図４に示す状態の基板は、金属層３０及びアシスト層４０からなる金属層積層体付き基板と呼ぶ。金属積層体付き基板は、レーザ光による加工を容易にすることができる基板であり、レーザ加工用基板として、効果を発揮できる基板である。
【００５７】
図５は、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法のレーザ加工工程の一例を示した図である。レーザ加工工程においては、アシスト層４０の表面にレーザ光８１が照射され、レーザ照射部位の積層体５０及び低反射層２０が除去される。図５に示すように、レーザ光８１が照射された部位が、除去部６０となる。これにより、金属層３０の不要部分を除去し、パターン形成を行うことができる。上述のように、金属層３０上にアシスト層４０が積層された積層体５０の状態では、表面層のレーザ光８１の吸収率が高まっているので、表面層のアシスト層４０から、下層の金属層３０に効率よくエネルギーが伝達され、下層の金属層３０が熱で気化し、表面のアシスト層４０と同時に蒸発することで、積層体５０が除去される。このとき、レーザ光８１のエネルギーは低エネルギーで済むとともに、残渣の少ない高精度なパターニングを行うことができる。
【００５８】
図５に示すように、レーザ加工は、マスク７０を用いて行われ、所定のパターンを描くように、レーザ光８１を積層体５０に照射するようにしてよい。レーザ光８１は、レーザ光源８０により生成され、積層体５０に照射される。
【００５９】
レーザ光８１は、積層体５０を加工できるレーザパワーがあればよく、例えば、波長３２０〜１０７０ｎｍの固体レーザを用いることができる。なお、十分なレーザパワーを得るためには、ＹＡＧ基本波付近の高エネルギーのレーザ光８１を用いることが好ましい。上述のように、紫外線領域等では、高エネルギー出力のレーザ光８１を得ることが困難であるので、ＹＡＧ基本波付近、例えば、波長λが１０６０〜１０７０ｎｍの範囲内にあるレーザ光８１を用いることが好ましい。また、ＹＡＧ基本波の第２高調波、第３高調波といったＹＡＧ基本波の高調波も、レーザ光８１として好適に用いることができる。
【００６０】
レーザ光８１は、例えば、エネルギー密度が０．３〜１０Ｊ／ｃｍ２であるレーザ光８１が用いられることが好ましい。更に、レーザ光８１は、パルスレーザであっても、連続照射レーザであってもよいが、例えば、繰り返し周波数が１〜１００ｋＨｚ、パルス幅が１ｎｓ〜１μｓであるパルスレーザを用いるのが好ましい。また、レーザ光源８０は、上述のようなレーザ光８１を生成して発射できるものであれば、種々のレーザ光源８０を用いることができる。
【００６１】
レーザ加工工程により生成する金属層３０のパターンは、用途に応じて種々のパターンとすることができる。例えば、金属層３０のパターンで、プラズマディスプレイパネルの前面基板の走査電極及び維持電極を形成する場合には、図５に示すように、所定間隔を有して、所定幅の除去部６０が形成され、残された積層体５０で、複数の平行に配置された直線状のパターンとして構成してよい。
【００６２】
図６は、アシスト層形成工程及びレーザ加工工程における基板表面の一例を示した平面図である。図６（ａ）は、アシスト層形成工程における基板表面の一例を示した図である。図４において説明したように、基板１０の最表面には、アシスト層４０が形成されている。アシスト層４０は、基板１０の全面を覆っている。これにより、アシスト層４０の下層にある金属層３０のレーザ加工が容易な状態となる。
【００６３】
図６（ｂ）は、レーザ加工工程における基板表面の一例を示した平面図である。図６（ｂ）において、レーザ加工が終了し、複数の除去部６０が形成されている。除去部６０の部分は、基板１０が露出している。また、除去されずに残されたアシスト層４０と金属層３０との積層体５０が、除去部６０の幅分の間隔を有して、平行な複数の直線状に形成されており、全体として縞状のパターンを形成している。このように、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法によれば、金属層３０上にアシスト層４０を形成することにより、図６（ｂ）に示したような縞状のパターンを含めて、種々のパターンを容易に形成することができる。
【００６４】
図５に示す金属パターン付き基板において、アシスト層４０が、金属層３０の保護層として利用され、除去される必要が無い場合には、レーザ加工工程終了後、残渣の除去のための後処理（洗浄）を行い、金属パターン付き基板の製造工程を終了する。金属パターン付き基板の製造工程後に、例えば、プラズマディスプレイパネルの製造工程で、６００℃前後に加熱する焼成工程がある。金属層３０が銅であって、金属パターン付き基板がプラズマディスプレイパネル用のガラス基板として用いられる場合には、焼成工程において、銅の酸化を防止して、銅を保護する保護層が必要となる。よって、そのような用途に金属パターン付き基板が用いられる場合には、アシスト層４０は、形成されたまま残され、酸化防止用あるいは誘電体からの侵食に対する保護層として利用される。
【００６５】
一方、アシスト層４０が、保護層として利用されず、除去する必要がある場合には、次のアシスト層除去工程に進む。
【００６６】
図７は、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法のアシスト層除去工程の一例を示した図である。図７において、アシスト層４０が除去され、金属層３０が表面に露出している。例えば、金属層３０がアルミニウムの場合には、アルミニウムは酸化防止対策が不要なので、焼成工程における保護層は不要となる。そのような場合には、アシスト層除去工程を設けて、不要なアシスト層４０を除去する。
【００６７】
アシスト層４０の除去は、種々の方法により行われてよいが、例えば、湿式エッチングにより行われてもよい。
【００６８】
以上、図１〜図７を用いて、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法の工程について説明を行ったが、特に、図３〜図５において説明したように、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法によれば、金属層３０が表面に形成された基板１０が用意されたときに、金属層３０上にアシスト層４０を形成してからレーザ加工を行うことにより、より低いレーザパワーで高精度の金属層３０のパターニングを行うことができる。
【００６９】
図８は、実施形態１に係る金属パターン付き基板の製造方法の処理フローの一例を示した図である。なお、今までの説明と同様の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
ステップ１００では、基板１０上に、低反射層２０が形成される。図２において説明したように、光の表面反射を防ぐ低反射層が、例えば、スパッタリング法等により、基板１０の表面に形成される。
【００７１】
ステップ１１０では、基板１０上に、主メタル層である金属層３０が形成される。主メタル層は、パターニングの対象となる目的層を意味し、金属層３０が該当する。図３において説明したように、金属層３０は、電極、配線層等としてパターニング形成される金属材料を用いて形成される。
【００７２】
ステップ１２０では、金属層３０上に、アシスト層４０が形成される。図４において説明したように、アシスト層４０は、金属層３０とは異なる金属材料から構成され、レーザ光を効率良く吸収し、金属層３０と積層されることにより、金属層３０にレーザ光からのエネルギーを効率良く伝え、レーザ加工を容易にする薄膜金属層である。アシスト層４０の形成により、金属層３０とアシスト層４０から構成される金属の積層体５０が形成される。
【００７３】
ステップ１３０では、レーザ光８１の積層体５０への照射が行われ、積層体５０のレーザ照射部位が除去される。図５において説明したように、レーザ光８１は、ＹＡＧ基本波付近の波長のレーザ光８１が用いられることが好ましいが、その他、ＹＡＧ基本波の高調波や、他の固体レーザも幅広く用いることができる。金属層３０とアシスト層４０が各々単独でレーザ照射されたときよりも、少ないレーザエネルギーで積層体５０の除去加工を行うことができる。
【００７４】
ステップ１４０では、レーザ加工後の残渣除去のための後処理が行われる。具体的には、レーザ加工後の基板１０が洗浄され、レーザ加工がなされた部分の残渣が洗浄により洗い流される。
【００７５】
ステップ１５０では、アシスト層４０が保護層であるか否かが判断される。アシスト層４０が、金属層３０の保護層として必要な場合には、そのまま処理フローを終了する。一方、アシスト層４０が、保護層として不要な場合には、ステップ１６０に進む。
【００７６】
ステップ１６０では、アシスト層４０が除去される。図７において説明したように、エッチング等により、不要なアシスト層４０が除去され、金属層３０が基板１０の表面に露出してパターニングされた状態となり、処理フローを終了する。
【００７７】
図９は、レーザ加工工程の途中の状態の一例を示した図である。図９（ａ）は、基板１０の平面図である。図９（ａ）に示すように、基板１０上の全面に形成されたアシスト層４０の表面の、金属層３０及びアシスト層４０を除去する部分にレーザを照射し、除去部６０を形成する。除去部６０は、基板１０が露出する。図９（ａ）に示すように、レーザで描画を行うようにして、金属層３０による金属パターンを基板１０上に形成することができる。
【００７８】
図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ部分を拡大した断面図である。図９（ｂ）において、基板１０の上に、低反射層２０、金属層３０及びアシスト層４０が積層されており、これらが除去された除去部６０が示されている。図９（ｂ）に示すように、除去部６０の幅が、パターン幅６１となる。また、レーザ光８１のエネルギー分布８２が例示されている。レーザ光８１のエネルギー分布８２は、正規分布に近い曲線となり、エネルギーの高い領域が、アシスト層４０に照射されるようにしないと、図９（ｂ）に示すような、垂直な壁面を有する除去部６０を形成することができず、残渣を生じてしまう。よって、図５において説明したように、レーザ光８１のエネルギーが高い領域だけがアシスト層４０に照射されるように、マスク７０を用いて、レーザ光８１の照射を行うことが好ましい（図９にはマスク７０は図示せず）。このように、レーザ光８１のエネルギー分布を考慮して、マスク７０を用いて、エネルギー分布が高い領域のみレーザ光８１を通過させてアシスト層４０に照射するようにすれば、残渣の少ない高精度な金属層３０のパターニングを行うことができる。
【００７９】
〔実施形態２〕
図１０〜図１４は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の製造工程の一例を示した図である。
【００８０】
図１０は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の基板１０を用意する工程の一例を示した図である。図１０に示す工程は、実施形態１の図１において説明した工程と同様であるので、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００８１】
図１１は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の金属層形成工程の一例を示した図である。金属層形成工程においては、基板１０の上に、金属層３０が形成される。実施形態１においては、基板１０の上に、低反射層２０が形成されていたが、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法においては、低反射層２０が形成されず、基板１０の上に、直接金属層３０が形成される点で異なっている。金属パターン付き基板が、例えば、プラズマディスプレイパネルや液晶パネル等のフラットパネルディスプレイに用いられる場合であっても、基板１０の素材のガラス基板を低反射仕様に形成する等、別の手段により反射防止機能を持たせる場合も考えられる。よって、そのような場合には、低反射層２０を設けず、基板１０の上に直接金属層３０を形成するようにしてもよい。
【００８２】
なお、金属層３０自体の機能は、電極や配線を形成する主メタル層としての機能を有する点は、実施形態１と同じであり、材料等も実施形態１における説明と同様であるので、その説明を省略する。また、金属層３０の形成方法も、実施形態１と同様に、スパッタリング法等の種々の金属成膜方法が適宜利用されてよい。よって、実施形態１と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００８３】
図１２は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法のアシスト層形成工程の一例を示した図である。図１２において、金属層３０の上に、アシスト層４０が形成され、金属層３０とアシスト層４０の積層体５０が形成されている点で、実施形態１に係るアシスト層形成工程と同様である。図１１において説明したように、基板１０と金属層３０との間に、低反射層２０が存在しない点のみが、実施形態１に係るアシスト形成工程と異なっている。
【００８４】
このように、低反射層２０の有無に拘わらず、金属層３０の上にアシスト層４０を形成することができる。アシスト層４０の機能や形成方法は、実施形態１と同様であるので、同一の構成要素に同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００８５】
図１３は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法のレーザ加工工程の一例を示した図である。図１３において、積層体５０に、レーザ光源８０で生成されたレーザ光８１が照射され、積層体５０のレーザ照射部位に、除去部６０が形成される。そして、金属層３０の残された部分が、金属パターンとなる。
【００８６】
実施形態２に係るレーザ加工工程も、基板１０と金属層３０との間に低反射層２０が存在しない点を除けば、実施形態１に係るレーザ加工工程と同様である。したがって、レーザ光８１の波長λ、エネルギー密度、繰り返し周波数、パルス幅の好ましい範囲も実施形態１に係るレーザ加工工程と同じである。積層体５０自体は、実施形態１と同様の構成を有するので、実施形態１と同様に、低レーザパワーで金属層３０のパターニングが可能となる。よって、実施形態１と同様の構成要素には、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００８７】
図１４は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法のアシスト層除去工程の一例を示した図である。実施形態２においても、アシスト層４０が保護層として不要な場合には、アシスト層４０が除去される。一方、アシスト層４０が保護層として必要な場合には、アシスト層４０は残され、アシスト層除去工程は不要となる。アシスト層除去工程においても、基板１０と金属層３０との間に低反射層２０が存在しない点以外は、実施形態１と同様である。よって、実施形態１と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００８８】
また、処理フローにおいても、実施形態１の図８において説明した処理フローから、ステップ１００を削除すれば、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の処理フローと同様となる。
【００８９】
実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法によれば、基板１０の上に金属層３０が直接的に形成されている場合であっても、低エネルギーのレーザ光８１を用いて、金属層３０を高精度に加工することができる。
【００９０】
実施形態１と実施形態２を併せて考えると、金属パターンを、レーザ光８１を用いて基板１０の表面上に形成する工程を有すれば、基板１０、低反射層２０等の下地に影響されず、種々の製造工程に本発明を適用することができることがわかる。実施形態１及び実施形態２においては、ガラス基板上に金属パターンを形成する例が示されているが、基板１０上の最上層に金属層３０が形成され、これをレーザ加工によりパターニングする必要がある場合には、種々の用途に本発明を適用することができる。
【００９１】
次に、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法を実施した場合の例について説明する。以下、例３、例４、例７及び例８は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の実施例を示し、例１、例２、例５及び例６は比較例を示す。
【００９２】
図１５は、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の実施結果を示す図である。本実施例におけるレーザ光８１の基本条件は、波長λ＝１０６４ｎｍのＹＡＧパルスレーザを使用し、平均パワーが４８５Ｗ以下である。また、フルエンス（単位面積当たりのエネルギー量）は、８．１Ｊ／ｃｍ２以下とした。また、パルスレーザの周波数は６ｋＨｚとし、パルス幅は４０ｎｓとした。
【００９３】
かかるレーザ光８１を用いて、種々の金属層３０とアシスト層４０とを組み合わせ、レーザ光８１のレーザパワーを変化させて、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法を実施した結果が、図１５に示されている。なお、基板１０は、プラズマディスプレイパネル用のガラス基板を用いた。
【００９４】
〔例１〕
図１５における（ａ）は、例１の結果を示している。例１においては、プラズマディスプレイ（ＰＤ）用の基板１０上に、銅（Ｃｕ）の金属層３０を形成し、レーザ加工を行った。銅の金属層３０の厚さは２０００Åである。この表面にパワー７４Ｗ、フルエンス１．２Ｊ／ｃｍ２のレーザ光を照射しても、金属層３０が銅単体では、厚さが２０００Åと比較的薄くても、何ら金属層３０の除去は発生せず、金属パターンが形成されないことがわかる。
【００９５】
〔例２〕
図１５における（ｂ）は、例２の結果を示している。例２においては、図１５の（ａ）よりもレーザパワーを上昇させて４６７Ｗ、フルエンスを７．８Ｊ／ｃｍ２としたレーザ加工を行った。図１５の（ｂ）において、十字の除去部６０が形成され、金属パターンが形成されたことが示されている。
【００９６】
〔例３〕
図１５における（ｃ）は、例３の結果を示している。例３においては、実施形態２で説明したように、プラズマディスプレイ用の基板１０上に、銅の金属層３０を形成し、更にその上にクロムのアシスト層４０を形成した場合のレーザ加工結果を示している。ここで、金属層３０である銅の厚さは２０００Å、アシスト層４０であるクロムの厚さは５００Åとしている。この場合において、７４Ｗのレーザパワー（フルエンス１．２Ｊ／ｃｍ２）のレーザ光８１を照射して加工したところ、図１５の（ｃ）に示すような高精度の十字の除去部６０の金属パターンが形成された。図１５の（ｂ）の４６７Ｗのレーザパワー（フルエンス７．８Ｊ／ｃｍ２）と比較すると、１／６以下の７４Ｗのレーザパワー（フルエンス１．２Ｊ／ｃｍ２）しか用いていないにも関わらず、図１５の（ｂ）よりも遙かに綺麗にパターニングができていることがわかる。このように、主メタル層である銅の金属層３０の上に、アシスト層４０のクロムを形成して積層体５０とすることにより、低パワーで高精度のレーザ加工を実現できた。
【００９７】
〔例４〕
図１５における（ｄ）は、例４の実施結果を示している。例４においては、図１５の（ｃ）と同じ積層構成で、レーザパワーを４１５Ｗ、フルエンスを６．９Ｊ／ｃｍ２に上げてレーザ加工を行った。図１５の（ｄ）に示す加工結果は、その直線性や残渣の多さの点で図１５の（ｃ）に示す例３の加工結果よりも、加工精度が相当に低下している。このことから、レーザ光８１は、レーザパワーが単純に大きければ良いという訳ではなく、適切なレーザパワーの範囲があることがわかる。
【００９８】
〔例５〕
図１５における（ｅ）は、例５の結果を示している。例５においては、プラズマディスプレイ用の基板１０の上に、クロムのアシスト層４０を形成してレーザ加工を行った。アシスト層４０であるクロムの膜厚は５００Åであり、１０６Ｗのレーザパワー、１．８Ｊ／ｃｍ２のフルエンスでレーザ光８１が照射されている。図１５の（ｃ）の実施形態２による加工結果と図１５の（ｅ）の結果とを比較すると、以下の通りとなる。図１５の（ｃ）においては、厚さ２０００Åの金属層３０（銅）および厚さ５００Åのアシスト層４０（クロム）を、７４Ｗのレーザパワーのレーザ光８１を照射し、照射部の金属層３０とアシスト層４０が完全に除去され、高精度の十字の除去部６０の金属パターンが形成出来ている。一方、図１５の（ｅ）においては、図１５の（ｃ）のアシスト層４０（クロム）と同じ層厚のクロム単層に、図１５の（ｃ）のレーザパワーより大きなレーザパワーを照射しても、照射部のクロム単層膜が完全に除去できていない。以上のように、金属層３０（銅）の上にアシスト層４０（クロム）を形成することにより、アシスト層４０と同種の単層（クロム）の加工に必要とされるレーザパワーよりも低いレーザパワーで、高精度にパターン形成を行うことができることがわかる。
【００９９】
〔例６〕
図１５における（ｆ）は、例６の結果を示している。例６においては、図１５の（ｅ）と同様の単層膜構成で、レーザパワーを１９９Ｗ、フルエンスを３．３Ｊ／ｃｍ２に上昇させてレーザ加工を行った。図１５の（ｃ）と同等精度に加工するには、レーザパワーを１９９Ｗに上げる必要がある。図１５の（ｆ）と（ｃ）を比較すると、アシスト層のＣｒ膜と同じ厚みのＣｒ単層の加工に必要なレーザパワーの約１／３のレーザパワーで積層膜を加工できることがわかる。
【０１００】
〔例７〕
図１５における（ｇ）は、例７の実施結果を示している。例７においては、実施形態２の金属パターン付き基板の製造方法によるレーザ加工結果を示している。図１５の（ｃ）の例３においては、金属層３０である銅が２０００Å、アシスト層４０であるクロム膜が５００Åであったのに対し、図１５の（ｇ）においては、金属層３０である銅は２０００Åと同じであるが、アシスト層４０であるクロム膜が２００Åとより薄くなっている点で、図１５の（ｃ）に示した実施例とは異なっている。
【０１０１】
図１５における（ｇ）においても、十字の除去部６０を有する金属パターンが高精度で形成されている。図１５の（ａ）及び（ｅ）と比較すると、銅の単独膜、クロムの単独膜よりも、低いレーザパワーで、高精度の加工が可能であることがわかる。
【０１０２】
なお、レーザパワーは７４Ｗ、フルエンスは１．２Ｊ／ｃｍ２であり、図１５の（ｃ）と同じレーザパワー及びフルエンスである。図１５の（ｇ）と同様に、実施形態２の実施例である図１５の（ｃ）と比較すると、図１５の（ｇ）の方が、十字の端部の残渣が少なく、より高精度に加工できていることがわかる。つまり、アシスト層４０も、単純に厚い方が良いという訳ではなく、適切な厚さの範囲がある。
【０１０３】
〔例８〕
図１５における（ｈ）は、例８の実施結果を示している。例８においては、図１５の（ｇ）と同様の積層構成で、レーザパワーのみを４１５Ｗ（フルエンスは６．９Ｊ／ｃｍ２）に変更してレーザ加工を行った。図１５の（ｈ）において、十字の除去部６０を有する金属パターンが銅とクロムからなる積層体５０に形成されているが、残渣が多く、直線性などの点で加工精度は、図１５の（ｇ）の例７の場合と比較して、大きく低下している。このことから、本実施形態２におけるレーザ光８１のレーザパワーは、単純に大きい方が良いという訳ではなく、所定のレーザパワー範囲内である方が好ましいということがわかる。
【０１０４】
また、図１５の（ｈ）と（ｄ）とを比較すると、図１５の（ｈ）の方が精度の良い金属パターンが形成されていることから、図１５の（ｃ）と（ｇ）との比較と相俟って、アシスト層４０のクロム膜は、５００Åよりも２００Åが好ましく、単純に厚いよりも、所定の範囲内、又は薄い方が良いことがわかる。
【０１０５】
以上、図１５を用いて説明したように、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法において、クロム膜のアシスト層４０を使用する場合には、銅薄膜（２０００Å）を従来の１／６以下のレーザパワーでより綺麗に加工することができた。
【０１０６】
また、アシスト層４０のクロム膜についても、金属層３０（銅）の上にアシスト層４０（クロム）を形成することにより、クロム膜を単層膜として加工する場合のレーザパワーよりも、低いレーザパワー（約１／３）で積層体５０を加工することができた。これは、アシスト層４０と金属層３０との間で、何か特別な相互作用が発生していると考えられる。
【０１０７】
その他、金属層３０をアルミニウムとし、アシスト層４０をクロムとしたＡｌ／Ｃｒ、金属層３０を銅、アシスト層４０をコバルトとしたＣｕ／Ｃｏも、同様な現象を確認することができた。
【０１０８】
よって、金属層３０とアシスト層４０との組み合わせを適宜選択し、積層体５０を形成することにより、金属層３０及びアシスト層４０の単独層よりも低いレーザパワーで積層体５０をレーザ加工できる組み合わせを発見することにより、本発明の金属パターン付き基板は、種々の用途に用いることが可能となる。
【０１０９】
図１６は、上述の例１〜８と同様に、本発明の実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の実施結果の例を示した図である。以下、例１０、例１２、例１４は実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法の実施例を示し、例９、例１１、例１３は、比較例を示す。
【０１１０】
図１６における例９〜１４は、金属層３０を１μｍ以上の厚膜とした場合に、実施形態２に係る金属パターン付き基板の製造方法と、比較例の従来のレーザ加工法を実施した結果を示している。なお、基板１０は、総てプラズマディスプレイパネル用のガラス基板を用いている点については、例１と同様である。また、レーザの基本的条件、レーザ光源８０についても、例１と同様の条件で実施した。
【０１１１】
〔例９〕
図１６における（ａ）は、例９の結果を示している。例９においては、プラズマディスプレイ用の基板１０の上に、金属層３０として銅を形成し、レーザ加工を行った。銅の厚さは、１．５μｍであり、レーザパワーは４８５Ｗ、フルエンスは８．１Ｊ／ｃｍ２であるが、金属層３０の除去はなされず、金属パターンの形成ができなかった。
【０１１２】
〔例１０〕
図１６における（ｂ）は、例１０の結果を示している。例１０においては、図１６の（ａ）で示した積層構成において、金属層３０の上にクロムのアシスト層４０を形成し、レーザ加工を行う本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法の実施結果を示している。図１６の（ｂ）においては、アシスト層４０であるクロム膜の厚さは、１００Åとしている。プラズマディスプレイ用の基板１０上に、金属層３０である銅の厚膜が１．５μｍ形成されている点は、図１６の（ａ）と同様である。
【０１１３】
この状態で、レーザ加工工程を実施した所、レーザパワー４６７Ｗ、フルエンス７．８Ｊ／ｃｍ２で、図１６の（ｂ）に示すような高精度の十字の除去部６０を有する金属パターンを形成することができた。
【０１１４】
〔例１１〕
図１６における（ｃ）は、例１１の結果を示している。例１１においては、図１６の（ａ）と同様に、プラズマディスプレイ用の基板１０の上に、金属層３０として銅を形成し、レーザ加工を行った。銅の厚さは、３μｍであり、図１６の（ａ）よりも更に厚い金属層３０として基板１０上に形成されている。レーザパワーは、図１６の（ａ）と同様に４８５Ｗ（フルエンスは８．１Ｊ／ｃｍ２）であるが、図１６の（ａ）よりも更に厚い膜として構成されている。したがって金属パターンを形成できなかった。
【０１１５】
〔例１２〕
図１６における（ｄ）は、例１２の結果を示している。例１２においては、図１６の（ｃ）の積層構成において、金属層３０の上にアシスト層４０であるクロム膜を形成し、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法を実施した。図１６の（ｄ）の実施例において、アシスト層４０であるクロム膜の厚さは、２００Åとしている。また、レーザ光８１は、４８５Ｗのレーザパワー及び８．１Ｊ／ｃｍ２のフルエンスとしている。このような条件で、レーザ照射を行ったところ、図１６の（ｄ）に示すように、十字の除去部６０を有する金属パターンを形成することができた。図１６の（ｄ）において、十字の上部に、積層体５０の除去が完全でない部分があり、完全な金属パターンではないが、かなりの部分について、金属パターンを形成することができた。つまり、銅の単独膜では、図１６の（ｃ）に示すように、同じレーザパワーを用いても全くレーザ加工が出来なかったが、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法を実行することにより、銅の３μｍの厚膜の大部分をレーザ加工することができた。更に、４８５Ｗ（フルエンス８．１Ｊ／ｃｍ２）より少し高いパワーで照射すれば、より高精度に加工できると考えられる。
【０１１６】
〔例１３〕
図１６における（ｅ）は、例１３の結果を示している。例１３においては、プラズマディスプレイ用のガラス基板の上に、アルミニウムの金属層３０を形成してレーザ加工した。アルミニウム膜の厚さは、１μｍであり、レーザ光８１は、４８５Ｗのレーザパワー、８．１Ｊ／ｃｍ２のフルエンスで加工を行った。この場合、図１６の（ｅ）に示すように、アルミニウム膜の金属層３０の一部は除去部６０が形成されたが、全体として十字の除去部６０を形成することは出来なかった。
【０１１７】
〔例１４〕
図１６における（ｆ）は、例１４の実施結果を示している。例１４においては、図１６の（ｅ）の積層構成において、更に金属層３０の上にアシスト層４０としてクロム膜を形成し、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法を実施した。アシスト層４０のクロム膜の厚さは、５００Åとした。また、レーザ光８１は３１９Ｗのレーザパワー、５．３Ｊ／ｃｍ２のフルエンスとした。このような条件下で、レーザ加工を行ったところ、図１６の（ｆ）に示すように、十字の除去部６０を有する金属パターンを形成することができた。
【０１１８】
図１５の（ａ）、（ｃ）、（ｅ）に示したように、金属層３０を単独膜として加工する従来のレーザ加工方法では、５０００Å以上の銅の厚膜、１μｍ以上のアルミニウムの厚膜は、４８５Ｗ以下のレーザパワー（８．１Ｊ／ｃｍ２以下のフルエンス）では、レーザパターニングを行うことはできなかった。しかしながら、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法を実施することにより、図１５の（ｂ）、（ｆ）に示したように、同様のレーザパワー範囲内で、１．５μｍの銅膜、１μｍのアルミニウム膜を加工することができた。また、レーザパワーを適量に上げれば、図１５の（ｄ）に示したような、３μｍの膜厚の銅膜も、十分加工可能となる。なお、３μｍはプラズマディスプレイパネルの銅膜のシート抵抗規格を満たす膜厚であるので、レーザパワーを上げることにより、透明電極を使わないタイプのプラズマディスプレイ用に高精度にパターンされた金属配線付き基板を提供することが可能となる。
【０１１９】
なお、例１〜１４においては示していないが、発明者等は、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法により、２０００Åのアルミニウムの薄膜を、従来の１／４のレーザパワーで加工できることも見出している。また、銅の厚膜については、２μｍまでは、４８５Ｗ以下で加工できることも確認している。
【０１２０】
図１７は、本実施形態における金属パターン付き基板の製造方法のレーザパターニング加工の原理について説明するための図である。
【０１２１】
図１７において、プラズマディスプレイパネル用のガラス基板１０の上に、主メタル膜である金属層３０と、アシスト層４０が積層体５０を形成して構成された断面図が示されている。ここで、レーザ光８１が積層体５０に照射されることにより、単独膜を加工する場合よりも低いレーザパワーで積層体５０の除去が行われる現象が発生する。この理由は、諸説考えられるが、以下のように、推論している。
【０１２２】
まず、基板１０上に積層体５０が形成されている状態で、レーザ光８１が照射されると、アシスト層４０の温度が上昇し、熱が下層の金属層３０に伝導される。これにより、主メタル層である金属層３０の温度も上昇する。ここで、レーザパワーは、強過ぎず、かつ、弱過ぎないことが好ましい。最適なレーザパワーは、アシスト層４０の種類のみならず、金属層３０の膜厚によっても異なるので、アシスト層４０の種類や、金属層３０の膜厚等の種々の条件を考慮して、適切なレーザパワーが選択される。
【０１２３】
レーザパワーが最適パワーの状態で、アシスト層４０と金属層３０が両方とも蒸発するというのは、金属層３０が蒸発できる状態までアシスト層４０からエネルギーを吸収したことを意味する。逆に言えば、アシスト層４０は金属層３０が蒸発できる状態になるまで、レーザ光吸収をしつつ、エネルギーを金属層３０に与え続けたことになる。一方、アシスト層４０も、金属層３０の蒸発の影響を受けて、より気化し易い状態を形成していると考えられる。つまり、金属層３０に主に用いられる導電性の高い金属は、光吸収率は低い金属材料が多いと考えられる。一方、アシスト層４０は、一般的に光吸収率は高いが、融点、沸点が高い金属材料が多いことが考えられる。
【０１２４】
よって、レーザ光８１の照射により、アシスト層４０が高い光吸収率でレーザ光８１のエネルギーを吸収し、このエネルギーを、金属層３０に伝達する。アシスト層４０は、レーザ光８１のエネルギーを十分に吸収するが、レーザ光８１のエネルギーが小さい場合、十分に蒸発することができない。たとえレーザ光８１のエネルギーが大きい場合であっても、アシスト層４０が吸収したエネルギーが熱に変わり、その熱が下層の金属層に非常に早い速度で奪われる場合には、アシスト層４０を短時間に厚さ方向に完全に蒸発させることはできない。
【０１２５】
一方、金属層３０自身は、レーザ光８１が直接照射されても、光吸収率の低さのために、レーザ光８１のエネルギーを十分に吸収することができないが、アシスト層４０から伝達する熱をよく吸収することができ、金属層３０が、比較的低融点、低沸点物質である場合には容易に溶融して気化し、蒸発すると考えられる。すると、金属層３０の蒸発する力を借りて、アシスト層４０も一緒に蒸発することが可能となり、アシスト層単独の場合よりも、容易に蒸発する状態となり、レーザ加工が容易な状態となると考えられる。
【０１２６】
また、レーザ光８１のエネルギーが大き過ぎる場合に、下層の金属層３０が部分的に残り、パターンの仕上がり状態が悪い時があるが、これはアシスト層４０が高いエネルギーを吸収して、急速に温度が上がり、下層の金属層への熱伝導がまだ充分（下層金属層３０が蒸発できるレベル）ではない内に完全に蒸発したものと考えられる。故にレーザ光８１のエネルギー条件には最適な範囲があり、これは加工対象によって変わる。
【０１２７】
なお、理解の容易のため、実施例に基づいて、金属層３０が、比較的低融点、低沸点の場合を例に挙げ、熱伝導にて説明したが、金属層３０は、必ずしもアシスト層４０よりも低融点、低沸点でなくてもよい可能性もある。
【０１２８】
金属層３０と、アシスト層４０との間に、熱伝導以外の何らかの原子レベルの相互作用があり、気化を促進し、結果的に、両方とも蒸発できる状態となったとも考えられる。
【０１２９】
次に、図１８〜図２０を用いて、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法により製造された金属パターン付き基板の用途の一例について説明する。
【０１３０】
図１８は、従来のプラズマディスレプレイ装置の構成の一例を示した図である。従来のプラズマディスプレイ装置は、前面パネル１３０と、背面パネル１９０とを備える。前面パネル１３０は、前面基板１１と、透明電極９０と、バス電極１００と、誘電体層１１０と、保護層１２０とを備える。透明電極９０は、走査電極９１と、維持電極９２とを構成する。また、背面パネル１９０は、背面基板１４０と、アドレス電極１５０と、誘電体層１６０と、蛍光体層１７０とを備える。また、前面パネル１３０と背面パネル１９０との間には、Ｘｅ等の放電ガスが封入されている。プラズマディスプレイ装置は、アドレス電極１５０と、走査電極９１との間でアドレス放電が発生して、発光セルが選択される。次いで、アドレス放電が発生した発光セルについて、走査電極９１と維持電極９２との間で維持放電が発生する。維持放電が発生したときには、放電により紫外線ＵＶが発生し、紫外線が蛍光体層１７０の表面に照射されると、発光し、画像表示を行う。
【０１３１】
ここで、前面パネル１３０の走査電極９１及び維持電極９２には、透明電極９０が用いられているが、発明が解決しようとする課題で述べたように、透明電極９０を使用しないで前面パネル１３０を構成する試みがなされている。
【０１３２】
図１９は、従来のプラズマディスプレイパネルの前面パネル１３０の部分拡大図である。
【０１３３】
図１９（ａ）、（ｂ）において、ガラス基板からなる前面基板１１の上に、透明電極９０と、バス電極１００とが形成されている。透明電極９０は、例えば、ＩＴＯで形成され、バス電極１００は、銀ペーストを焼成することで形成されているが、その方法では開口部を十分に維持するために必要な微細な形状の電極を形成することが難しい。そのためＦＨＤ用には同技術を採用し、生産・販売された例は見当たらない。
【０１３４】
図２０は、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法により製造された前面パネル１３１の一例を示した図である。
【０１３５】
図２０（ａ）は、本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法により製造された前面パネル１３１の断面図の一例を示した図である。図２０（ａ）において、ガラス基板からなる前面基板１１上に、反射防止膜又は遮光膜として、低反射層２０が形成されている。低反射層２０の上には、銀、銅、アルミニウム等の配線材料から構成される金属層３０が形成される。そして、金属層３０の上には、必要に応じて、クロムやモリブデンからなる保護膜として機能するアシスト層４０（図示せず）が形成される。
【０１３６】
これは、実施形態１において説明した金属パターン付き基板の製造方法により製造された金属パターン付き基板の一例と言える。
【０１３７】
図２０（ｂ）は、前面パネル１３１の平面図の一例を示した図である。図２０（ｂ）において、金属層３０は、バス電極として機能していることがわかる。金属層３０を電極として用いる場合、透明ではないので、前面基板１１上に、少ない面積で電極をパターニングして形成する必要がある。
【０１３８】
本実施形態に係る金属パターン付き基板の製造方法によれば、このような、透明電極を用いないプラズマディスプレイ装置の前面パネル１３１を、好適に製造することができる。また、プラズマディスプレイ装置の前面パネル１３１以外にも、液晶等のその他のフラットディスプレイパネルや、ディスプレイパネル以外のレーザ加工で金属膜のパターニングを行う総ての基板の製造に用いることができる。
【０１３９】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１４０】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、レーザ加工により金属パターンの形成を行う基板全般に利用することができ、例えば、プラズマディスプレイパネルを始めとするフラットパネルディスプレイの表示パネルに利用することができる。
【符号の説明】
【０１４２】
１０    基板
１１    前面基板
２０    低反射層
３０    金属層
４０    アシスト層
５０    積層体
６０    除去部
６１    パターン幅
７０    マスク
８０    レーザ光源
８１    レーザ光
８２    エネルギー分布
９０    透明電極
９１    走査電極
９２    維持電極
１００    バス電極
１１０、１６０    誘電体層
１２０    保護層
１３０、１３１    前面パネル
１４０    背面基板
１５０    アドレス電極
１７０    蛍光体層
１８０    プラズマ
１９０    背面パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１５】
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【図１６】
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