(57)【要約】【課題】樹脂による凸部が設けられたメタルマスクを用いて透明導電膜を成膜しても、樹脂が吸着している大気中の水分やガスの膜特性への悪影響を回避することができ、洗浄による凸部の剥がれを防ぎ、メタルマスクの寿命を延長することが可能なスパッタリング用メタルマスクを提供すること。【解決手段】スパッタリング用メタルマスクのカラーフィルタ基板と接触する面側に凸部７１を有し、凸部上に樹脂層７２が設けられていること。凸部の平面形状がパターン状であること。凸部の高さＨ１が５μｍ〜３００μｍの範囲であること。樹脂層の高さＨ２が５μｍ〜１００μｍの範囲であること。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタ基板上に透明導電膜を形成する際に使用する、成膜対象となる部分が開口されたスパッタリング用メタルマスクにおいて、スパッタリング用メタルマスクのカラーフィルタ基板と接触する面側に凸部を有し、該凸部上に樹脂層が設けられていることを特徴とするスパッタリング用メタルマスク。
【請求項２】
前記凸部の平面形状がパターン状に形成された形状であることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング用メタルマスク。
【請求項３】
前記凸部の高さが５μｍ〜３００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載のスパッタリング用メタルマスク。
【請求項４】
前記樹脂層の高さが５μｍ〜１００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載のスパッタリング用メタルマスク。
【請求項５】
前記凸部の上面及び側壁面が、前記樹脂層で覆われていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載のスパッタリング用メタルマスク。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパッタリング用メタルマスクを用いカラーフィルタ上に透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング用メタルマスクに関するものであり、特に、例えば、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタ基板の着色層上に透明導電膜を形成する際に用いる冶具としてのスパッタリング用メタルマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、液晶表示装置などに用いるカラーフィルタ基板にスパッタリング用メタルマスク（以下、メタルマスクと称す）が重ね合わされた状態の一例の平面図である。また、図２は、そのＸ１−Ｘ２断面を示したものである。図４は、図２の一部分を拡大したものである。以下にカラーフィルタ基板として、液晶表示装置用カラーフィルタ基板を例に説明する。
【０００３】
図１、２、４に示すように、液晶表示装置用カラーフィルタ基板は、ガラス基板１１上にブラックマトリックス１６、着色画素１４（２４）、及び透明導電膜１５が形成されたものである。
ブラックマトリックス１６は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、金属クロム膜と酸化クロム膜を積層した構成のものや、感光性樹脂に顔料を分散させたものを用いたものなどがある。いずれもフォトレジストあるいは黒色顔料を分散させた感光性材料をガラス基板１１上にコーティングしフォトマスクを介して紫外線を露光して現像し、ブラックマトリックスを得る。クロム膜の場合は現像後にエッチングし、レジスト剥膜を行い、所定のパターンを得る。
【０００４】
着色画素１４（２４）は、上記ブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に着色レジストを塗布し、フォトマスクを介して紫外線露光し、現像後所定のパターンを得る。この着色画素は一般的には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で構成され、同様の作業を３度繰り返し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３色の着色画素で構成する着色層を得る。
一般的には透明導電膜１５は、このブラックマトリックスと着色層上に形成する。透明導電膜の形成には、均一な膜厚で、抵抗値や透過率などの特性が比較的安定して得られることから、スパッタリング法が広く普及している。
【０００５】
透明導電膜は、一般的にはＩＴＯ（酸化インジウムと酸化スズの混合物）がよく用いられる。他に酸化スズ、酸化亜鉛、酸化亜鉛とアルミニウムなどの材料が利用される。透明導電膜を形成するエリアは、図１、２に示すように、メタルマスクの開口部１７の下方の、着色層上であり、ガラス基板１１内に複数のエリアが面付けされている。各エリアの外周部は、液晶パネルの貼り合わせ部となるため、信頼性などの面で透明導電膜が形成されないようにメタルマスクを用いてマスキングを行っている。
【０００６】
透明導電膜を自動化ラインにて形成する場合、図３に示すように、ガラス基板の着色層側にメタルマスクを置き、ガラス基板の裏面にはメタルマスクを保持するために、マグネット３６を設けたマグネットホルダー３５を配した構成として膜を形成する。この場合、メタルマスクには、一般的には磁性材料が用いられる。
特にガラスとの熱膨張係数が近く、精度よくパターン加工できる材料が選定される。透明導電膜を形成する各エリアの外周部近くにメタルマスクを配することによるキズを防止するため、及びスパッタリング中にプラズマに曝され、ガラス基板とメタルマスクに帯電して、帯電量の差から異常放電を起こすことを防止するため、メタルマスクには、図４に示すように、ガラス基板に接する側のメタルマスクの開口部端に、厚みを薄くしたハーフエッチング部１３が設けられている。
【０００７】
近年、カラーフィルタ基板のコストを低減する試みが進み、ガラス基板内に多くの面付けを行うようになりメタルマスクの格子部分が細くなってきた。
格子部分が細くなったメタルマスクにハーフエッチング部を設けると、メタルマスクは強度が不足したものとなってしまうので、ハ−フエッチング部を確保することができなくなることもあった。また、液晶パネルの非表示エリアを小さく、すなわち、パネル額縁を少なくする方向に進んでいる。このため透明導電膜の形成エリア外周が、着色層により近づき、メタルマスクによって、着色層やブラックマトリックスへのキズや異常放電が発生してしまうといった問題もあった。
【０００８】
これらを解決するため、メタルマスクがガラス基板に接する面側に、樹脂による凸部を設け、キズや異常放電が発生しないような方策をとる方法を見出した（例えば、特開２００２−２１２７２１参照）。
図１０は、ガラス基板に接する面側に樹脂による凸部６５が設けられたメタルマスク６２の一例を示す断面図である。この従来の、キズや異常放電対策として設けていたハーフエッチング部は、樹脂による凸部を設けることにより代行することができ、また、ハーフエッチング部をなくすことで強度を増すことができた。
【０００９】
しかし、この樹脂による凸部が設けたメタルマスクを用いて、大型基板へ透明導電膜を形成すると膜特性が損なわれるといった問題があった。
凸部を形成している樹脂は、大気中で水分やガスを吸着し、成膜中にこれらを放出する。このため、例えば、抵抗値、透過率などの透明導電膜に要求される膜特性に悪影響を与えてしまうといった問題である。
【００１０】
このような膜特性への悪影響を抑制する技法として、例えば、特願２００３−３００９２３号には、樹脂による凸部について、その高さ及び大きさを規定し、樹脂に吸着する水分やガスの量を膜特性に影響のない量に抑える技法が開示されている。
しかし、近年、例えば、携帯端末用途向けのパネルなどの小型モニターでは、これまでの基板サイズから大型基板へと移り、基板内に更に多くの面付けを行うようになってきた。これにより、凸部を形成している樹脂の総量が増加し、上記高さ及び大きさの規定では膜特性への悪影響が再び現れるようになった。
【００１１】
すなわち、凸部を形成している樹脂が吸着している大気中の水分やガスの総量を抑え、膜特性への悪影響を回避することへの対応が求められている。
【００１２】
また、成膜に使用されているメタルマスクには、一定回数の使用後に洗浄が施される。この樹脂による凸部が設けられたメタルマスクは、洗浄を繰り返す内に、樹脂による凸部が剥がれてしまうといった不具合なことが発生する。
すなわち、メタルマスクの寿命といったものである。この寿命は、樹脂による凸部が設けられていないメタルマスクに比較すると、かなり短いものであり、この寿命を延長することへの対応が求められている。
【特許文献１】特開２００２−２１２７２１号公報
【特許文献２】特願２００３−３００９２３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造する基板サイズが、大型基板へと移行し、基板内に更に多くの面付けが行
われた際に、樹脂による凸部が設けられたメタルマスクを用いてカラーフィルタ基板に透明導電膜を成膜しても、凸部を形成している樹脂が吸着している大気中の水分やガスの総量を抑えて、膜特性への悪影響を回避することができ、また、メタルマスクの繰り返し洗浄による、樹脂による凸部の剥がれを防ぎ、メタルマスクの寿命を延長することが可能なスパッタリング用メタルマスクを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、カラーフィルタ基板上に透明導電膜を形成する際に使用する、成膜対象となる部分が開口されたスパッタリング用メタルマスクにおいて、スパッタリング用メタルマスクのカラーフィルタ基板と接触する面側に凸部を有し、該凸部上に樹脂層が設けられていることを特徴とするスパッタリング用メタルマスクである。
【００１５】
また、本発明は、上記発明によるスパッタリング用メタルマスクにおいて、前記凸部の平面形状がパターン状に形成された形状であることを特徴とするスパッタリング用メタルマスクである。
【００１６】
また、本発明は、上記発明によるスパッタリング用メタルマスクにおいて、前記凸部の高さが５μｍ〜３００μｍの範囲であることを特徴とするスパッタリング用メタルマスクである。
【００１７】
また、本発明は、上記発明によるスパッタリング用メタルマスクにおいて、前記樹脂層の高さが５μｍ〜１００μｍの範囲であることを特徴とするスパッタリング用メタルマスクである。
【００１８】
また、本発明は、上記発明によるスパッタリング用メタルマスクにおいて、前記凸部の上面及び側壁面が、前記樹脂層で覆われていることを特徴とするスパッタリング用メタルマスクである。
【００１９】
また、本発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパッタリング用メタルマスクを用いカラーフィルタ上に透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電膜の形成方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、カラーフィルタ基板と接触する面側に凸部を有し、この凸部上に樹脂層を設けたスパッタリング用メタルマスクであるので、大型基板や多面付けなどにより、メタルマスクの格子部分が更に細くなっても十分な強度があり、異常放電やキズは防止される。また、樹脂の総量が低減されているので、大気中の水分やガスの吸着量が抑制され、膜特性への悪影響を回避することができる。また、樹脂層は、その断面形状が逆凹字型に屈曲した形状であり、また樹脂と金属との接触面積が増加しているので、メタルマスクの洗浄を繰り返しても、樹脂層の剥がれは低減し、メタルマスクの寿命は延長される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。
図５は、本発明によるスパッタリング用メタルマスクの一実施例を示す平面図であるが、液晶表示装置用カラーフィルタ基板に重ね合わされた状態のものである。図６は、図５のＸ１−Ｘ２断面図である。
図５、図６に示すように、本発明によるスパッタリング用メタルマスク５２は、ガラス基板５１上の透明導電膜の形成エリアに相当する場所に、開口部５７を有する金属のメタルマスクである。そのガラス基板５１と接触する面側にパターン状に形成された、本発明における凸部７０を設けた構成になっている。
【００２２】
一般的に、メタルマスクにはガラス基板と接する面側に、ハーフエッチングと呼ばれる加工が施されている。これは着色層へのキズ防止と、成膜中の異常放電と呼ばれる不良を防止するものであるが、本発明のメタルマスクにおいては、凸部に樹脂を設けているため、このハーフエッチング加工は行なわなくても上記問題を防止することが可能である。
【００２３】
ハーフエッチングを施さないメタルマスクの場合、開口部５７端から少し内側に凸部を配したほうがよい。これは成膜中にスパッタ粒子が回り込み、凸部に着膜してしまい導電性を持つことを防止するためである、配する位置は、特に規定するものではないが、１ｍｍ程度内側が望ましい。
図７は、本発明のメタルマスクの一部を拡大した断面図である。また、図８は平面図である。この凸部に設けた樹脂は、軟らかいため着色層に直接接触してもキズの発生もなく、またメタルマスクの金属面とガラス基板との間は一定の隙間を保っているため異常放電も防止できる。
【００２４】
メタルマスクは、一般的にガラス基板を挟んでメタルマスクと反対側に、磁石を埋め込んだマグネットホルダーによってガラス基板と固定される。
この凸部の間隔が広がってしまうとメタルマスクにたわみを生じ、異常放電の原因となりうる。凸部のピッチＰは、凸部の大きさ（巾）Ｗの約２倍程度のピッチを設けることが望ましい。ピッチは２０ｍｍ以下がよいが、格子の幅や上記ハーフエッチング部の有無により条件が異なるので、特にピッチを規定するものではない。上記凸部の大きさ（巾）Ｗは、１０ｍｍ以下が望ましい。
【００２５】
図９は、本発明における凸部７０を更に拡大して示す断面図である。図９に示すように、本発明における凸部７０は、カラーフィルタ基板と接触する面側のメタルマスクの凸部７１と、その凸部上に設けられた樹脂層７２で構成されているものである。
この凸部７０の高さＨ３は、１０μｍ以上であることが好ましい。１０μｍよりも低くなると、着色画素との隙間が狭くなり、キズの対策としての効果が得られなくなる。また数回使用したメタルマスクでは小さな変形を生じる為、より接しやすくなる。ほかに、透明導電膜を形成したときに、前記のように、成膜中の２次電子放出による帯電で基板とメタルマスクとの電位差が大きくなったとき、隙間が狭いと放電インピーダンスが小さくなり、簡単に異常放電を起こすことになる。
【００２６】
また、メタルマスクの凸部７１の高さＨ１は、５μｍ〜３００μｍの範囲であることが好ましい。メタルマスクの基材としては、厚さ０．５ｍｍ〜０．７ｍｍのものが多く用いられるが、基材の厚さの１／２以上を凸部７１にするとメタルマスクの強度が不足するため、凸部７１の高さＨ１は３００μｍ以下が好ましい。
【００２７】
また、樹脂層７２の高さＨ２は、５μｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましい。５μｍよりも低くなると、キズの対策としての効果が得られなくなる。
また、１００μｍを越えると、大気中の水分やガスの吸着量の低減に対し逆効果となる。
【００２８】
メタルマスクの凸部７１の形成は、例えば、メタルマスクの平坦な基材へのフォトエッチングによって、パターン状の平面形状を有する凸部を形成する。このパターンの形状は、円形、矩形などであり特に限定されるものではない。
また、樹脂層７２の形成は、例えば、ポリアクリル酸エステルを主成分とする樹脂を用い、凸部７１上にスクリーン印刷により所定パターンを印刷後、紫外線を全面照射し硬化させて形成する。
【００２９】
本発明における凸部７０は、メタルマスクの凸部７１と、その凸部上に設けられた樹脂
層７２で構成されているので、樹脂の総量が低減され、大気中の水分やガスの吸着量が抑制される。従って、成膜における膜特性への悪影響を回避することができる。
また、本発明における凸部７０においては、樹脂層７２は、その断面形状が逆凹字型に屈曲した形状であり、また樹脂と金属との接触面積が増加している。
従って、メタルマスクの洗浄を繰り返しても、樹脂層７２の剥がれは低減し、メタルマスクの寿命は延長される。
【実施例】
【００３０】
本発明のメタルマスクを用いて、液晶表示装置用カラーフィルタ基板に透明導電膜を形成する実施例について記す。
＜実施例１＞
ガラス基板上に、黒色顔料を分散させた感光性の樹脂を塗布し、所定のパターンが形成されたフォトマスクを介して露光する。その後現像、乾燥の工程を経てブラックマトリックスを得た。
次に、赤色顔料を分散させた感光性の樹脂を塗布し、所定のパターンが形成されたフォトマスクを介して露光する。その後現像、乾燥の工程を経て赤色の着色画素を得た。同様に緑色、青色の着色画素を形成し着色層を得た。これらの形成は顔料分散法カラーフィルタとしてよく知られている形成方法である。
【００３１】
ガラス基板上に、ブラックマトリックスと着色層を形成後、本発明のメタルマスクを用いて透明導電膜を形成した。ブラックマトリックスと着色層が形成されたガラス基板上に、ブラックマトリックスとメタルマスクを、０．５ｍｍ以下のズレに収まるようアライメント調整し、ガラス基板の裏面側に磁石をメタルマスクの格子部分に相当する場所に入れたマグネットホルダーを配してメタルマスクとガラス基板を固定した。
【００３２】
メタルマスクには、ガラス基板と接する面側に、先ず、公知のフォトエッチング法によりメタルマスクの凸部７１を設けた。この凸部７１の巾（直径）は４ｍｍ、ピッチＰは１２ｍｍの円形で、高さＨ１は２０μｍである。
次に、この凸部７１を覆うように樹脂層７２を設けた。この樹脂層７２の形成にはポリアクリル酸エステルを主成分とする樹脂を用い、スクリーン印刷により直径６ｍｍの円形のパターンを印刷後、紫外線を１５００ｍＪ／ｃｍ2 で全面照射し硬化させた。高さＨ２は２０μｍとした。
【００３３】
得られた本発明における凸部７０の巾（直径）Ｗは６ｍｍ、ピッチＰは１２ｍｍの円形で、高さＨ３は４０μｍのものとなった。メタルマスクにはハーフエッチング部が設けられておらず、本発明における凸部７０によって隙間が保たれ、異常放電と着色層やブラックマトリックスへのキズ対策が取られている。
【００３４】
透明導電膜の形成はスパッタリング法を用い、スパッタリング装置にはロードロックタイプのものを用いた。ターゲットはＩＴＯ（酸化インジウムと酸化スズ（１０ｗｔ％の焼結体）を用いた。ガラス基板を、メタルマスクとマグネットホルダーでサンドイッチされた構成の形態のまま、スパッタリング装置のトレイに固定し、投入を行った。粗引き槽にて２６．６Ｐａまで排気を行ったあと、高真空排気槽へトレイを移動させ、１×１０-3Ｐａまで排気させた。その後スパッタ槽へ投入した。スパッタ槽は、酸素ガス０．２％混合されたアルゴンガスを導入し、ガス圧を０．５Ｐａになるよう調整した。
【００３５】
ターゲットへは５ｋＷの出力をかけ放電状態にある。ガラス基板を固定したトレイは、ターゲットの前を通過しＩＴＯ膜の形成を行った。
ＩＴＯ膜形成後、マグネットホルダーを取り外し、基板からメタルマスクを取り除いた。ガラス基板には所定の位置にＩＴＯ膜が形成されており、着色層やブラックマトリックス
にキズはなく、異常放電の発生もなく、良好であった。このときのＩＴＯ膜は１５００Å形成され、抵抗値は１７Ω／□であり、透過率も安定しており良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】液晶表示装置用カラーフィルタ基板にスパッタリング用メタルマスクが重ね合わされた状態の一例の平面図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ２断面図である。
【図３】メタルマスクとガラス基板とマグネットホルダーの配置を示す説明図である。
【図４】図２の一部分を拡大した断面図である。
【図５】本発明のスパッタリング用メタルマスクの一実施例を示す平面図である。
【図６】図５のＸ１−Ｘ２断面図である。
【図７】本発明のメタルマスクの一部を拡大した断面図である。
【図８】本発明のメタルマスクの一部を拡大した平面図である。
【図９】本発明における凸部を更に拡大した断面図である。
【図１０】ガラス基板に接する面側に樹脂による凸部が設けられたメタルマスクの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１、５１・・・・ガラス基板
１２、５２、６２・・・・メタルマスク
１３・・・・メタルマスクのハーフエッチング部
１４、２４、５４・・・・着色画素
１５・・・・透明導電膜
１６・・・・ブラックマトリックス
１７、５７・・・・メタルマスク開口部
３５・・・・マグネットホルダー
３６・・・・マグネット
３７・・・・スペーサー
５３・・・・メタルマスクのハーフエッチング相当部
６５・・・・樹脂の凸部
７０・・・・本発明における凸部
７１・・・・メタルマスクの凸部
７２・・・・樹脂層
Ｈ１・・・メタルマスクの凸部の高さ
Ｈ２・・・樹脂層の高さ
Ｈ３・・・本発明における凸部の高さ
Ｐ・・・凸部のピッチ
Ｗ・・・凸部の大きさ（巾、直径）
【図１】
2005272942.tif 000003
【図２】
2005272942.tif 000004
【図３】
2005272942.tif 000005
【図４】
2005272942.tif 000006
【図５】
2005272942.tif 000007
【図６】
2005272942.tif 000008
【図７】
2005272942.tif 000009
【図８】
2005272942.tif 000010
【図９】
2005272942.tif 000011
【図１０】
2005272942.tif 000012