(57)【要約】【課題】キズや異常放電の発生を防止するために、樹脂の凸部を形成し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形成しても、膜の特性を損なわず、真空排気の時間が短縮されても膜を安定して成膜することが可能なメタルマスクを提供すること。【解決手段】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５２で、カラーフィルタ基板と接触する側に、樹脂を用いてパターン状に形成された凸部７５を設けたこと。【選択図】図７
2005068501.tif 000002
【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、カラーフィルタ基板と接触する側に、樹脂を用いてパターン状に形成された凸部を設けた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】
前記凸部の厚さが１０μｍ〜１００μｍの範囲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】
前記凸部の巾が１０ｍｍ以下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】
請求項１〜請求項３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たことを特徴とする透明導電膜の製造方法。
【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り、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、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露光させ現像し、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２４を得る。
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２４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。面付けされた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、ガラス基板の膜面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】
しかしながら、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ってきた。例えば、携帯端末用途向けのパネルなど小型モニターは、これまでの基板サイズから大型基板へと移り、さらに多くの面付けを行って製造すると、メタルマスクの格子部分が細くなってしまう。
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点もあった。
【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（特開２００２−２１２７２１参照）。
図９は、ガラス基板に接する側に樹脂による凸部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事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。
【特許文献１】特開２００２−２１２７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
液晶表示装置用カラーフィルタ基板は、前記のように、日々コスト低減が進められており、その一環としてガラス基板の大型化や、多面付け化が進んでいる。このため前記のように、樹脂による凸部を設けたメタルマスクがよく使用されるようになってきた。
しかし、この樹脂の凸部を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の安定性が損なわれる問題があった。これは、メタルマスクに樹脂の凸部を設けたものを使用すると、樹脂の凸部から吸着ガスが成膜中に放出され、その影響によってバラツキを生じるのである。
【００１０】
さらに、スループットの短縮によるコスト低減が図られる際に、インラインスパッタ装置で形成する場合には、真空排気の時間も短縮されてくる。このため、吸着ガスの放出の影響が、より顕著に現れる。また、無加熱にて透明導電膜を形成する条件においては、さらにその影響が出てきていた。
本発明は、キズや異常放電の発生を防止するために、樹脂の凸部を形成したメタルマスクを用いて多面付けされたカラーフィルタ基板に透明導電膜を形成しても、膜の特性を損なわず、また高スループットの条件下、すなわち、真空排気の時間が短縮されても膜を安定して成膜することが可能な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】
【００１１】
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、カラーフィルタ基板と接触する側に、樹脂を用いてパターン状に形成された凸部を設けた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。
【００１２】
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、前記凸部の厚さが１０μｍ〜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。
【００１３】
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、前記凸部の巾が１０ｍｍ以下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。
【００１４】
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を用いたことを特徴とする透明導電膜の製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、カラーフィルタ基板と接触する側に、樹脂を用いてパターン状に形成された凸部を設けたスパッタリング用メタルマスクであるので、大型基板や多面つけなどにより、メタルマスクの格子部分が細くなっても、十分な強度があり、異常放電やキズ防止の他、膜の特性を損なわず、また高スループットの条件下、すなわち、真空排気の時間が短縮されても膜を安定して成膜することが可能なメタルマスクとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
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との接触面側に、樹脂を用いてパターン状に形成された凸部を設けた構成になっている。
【００１８】
一般的に、メタルマスクにはガラス基板と接する側に、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、樹脂の凸部があるため、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。本発明のメタルマスクは、このハーフエッチングの加工を、特に規定するものではない。
【００１９】
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、樹脂の凸部を配した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には、樹脂の凸部を配した平面図を示す。この樹脂による凸部は、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。凸部のピッチは、凸部の大きさ（巾）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）は、１０ｍｍ以下が望ましい。
【００２２】
これまでの樹脂の凸部を設けたメタルマスクを使った場合、樹脂の凸部の体積が大きく
、大気中の水分や空気といったガスが多く吸着されてしまう。この吸着ガスは、スパッタリング装置内での排気中、あるいは成膜中にプラズマに曝されることでガス放出される。このガスにより膜特性の安定性を損ね、また抵抗値や透過率といった透明導電膜に要求される特性が、規格を下回る場合があった。また、高スループット条件下で透明導電膜を形成する場合は、排気完了後であってもスループットが高いため、放出ガスの影響がより顕著に現れる。
【００２３】
しかし、本発明のメタルマスクの場合、樹脂の凸部について、高さ及び大きさを規定することにより吸着ガスの量を抑え、膜特性に影響のでない領域としたものである。成膜温度については、着色層の耐熱性などから、一般的に２００℃程度で行われるが、無加熱であってもよい。成膜条件を特に規定するものではない。無加熱で形成する条件の場合、上記放出ガスの影響がより顕著になるが、本発明のメタルマスクを使用すると問題なく形成できる。
【００２４】
また、本発明のメタルマスクは、この樹脂の凸部の厚さが、１０μｍから１００μｍの範囲にあることを特徴とする。これは、本来の目的である異常放電対策や、着色層とブラックマトリックスへのキズ防止について、鋭意条件出しを実施し見出した数値である。
【００２５】
１０μｍよりも薄くなると、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。
逆に１００μｍを超えると、それより薄い膜厚のものと効果の差がなくなり、必要以上に厚くしても、吸着物質（水や空気などのガス）の低減につながらないため規定したものである。
【００２６】
また、本発明のメタルマスクは、凸部の巾が１０ｍｍ以下であることを特徴とする。樹脂製の凸部を、より小さくできないかについて検討した結果得られた数値である。
１０ｍｍ以下の大きさでも、十分メタルマスクとガラス基板との隙間を確保し、異常放電などの問題が発生しないことがわかった。凸部の巾の下限は、略１ｍｍである。
【００２７】
メタルマスクは一般的に０．１ｍｍから０．５ｍｍの板厚の磁性材料からできており、ガラス基板の裏面より磁石を配したマグネットホルダーにてメタルマスクを固定するため、磁石のくみかたによっては、メタルマスクがたわみを生じガラス基板と接触してしまう。
樹脂製の凸部が島状に配置された場合における、凸部の大きさとその間隔について調整を行ってきた。その結果、凸部の巾は１０ｍｍ以下の大きさで、ピッチはその２倍で配列されたものがよいことがわかった。凸部の形状は円形であっても四角形でもよく、特に形状は規定するものではない。例えば、長方形の場合は、長手方向の長さが１０ｍｍ以下であることが望ましい。ピッチは、凸部の大きさのおおよそ２倍が目安となるが、メタルマスクの格子形状などにより、適宜に対応する必要あるため規定はしない。
【実施例１】
【００２８】
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。
【００２９】
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、所定のパターンを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。
【００３０】
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、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基板を固定した。
【００３１】
メタルマスクには、基板と接する側に樹脂による凸部を設けた。この凸部は、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２ｍｍの円形の所定パターンを印刷後、紫外線を１５００ｍＪ／ｃｍ2 で全面照射し硬化させた。厚さは４０μｍとなった。
この凸部は４ｍｍのピッチで配置され、この凸部の巾（直径）は２ｍｍであった。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、樹脂の凸部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。
【００３２】
膜の形成はスパッタリング法を用い、装置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。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。
【００３３】
ターゲットへは５ｋＷの出力をかけ放電状態にある。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。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、製品特性も安定しており良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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】樹脂の凸部を配した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】樹脂の凸部を配した平面図である。
【図９】ガラス基板に接する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】
【００３５】
１１、５１・・・・ガラス基板
１２、５２、６２・・・・メタルマスク
１３、５３・・・・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
６５・・・・樹脂の凸部
７５・・・・樹脂を用いてパターン状に形成された凸部
【図１】
2005068501.tif 000003
【図２】
2005068501.tif 000004
【図３】
2005068501.tif 000005
【図４】
2005068501.tif 000006
【図５】
2005068501.tif 000007
【図６】
2005068501.tif 000008
【図７】
2005068501.tif 000009
【図８】
2005068501.tif 000010
【図９】
2005068501.tif 000011