JP2001323370A

JP2001323370A - 透明導電膜形成方法及び該方法に用いるスパッタリング装置

Info

Publication number: JP2001323370A
Application number: JP2000142726A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okada; 岡田　　健; Taketo Nishida; 武人西田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2001-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルタ上に、低抵抗で光透過率が高
く、液晶表示装置のセル組工程においてクラックが発生
しない透明導電膜を成膜する。【解決手段】搬送室の周囲に搬入搬出室、スパッタ
室、加熱室を備えた枚葉式のスパッタリング装置を用
い、１５０℃以下の成膜温度でＩＴＯ膜をカラーフィル
タ上に成膜した後、不活性ガス雰囲気下、２５０℃以下
で５分以下の条件でホットプレートを用いて加熱アニー
ル処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置を構成するカラーフィルタ上に電極となる透明導電膜
を形成する方法及び該方法に用いるスパッタリング装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は薄型、低重量、低
消費電力の利点を生かし、ノート型パーソナルコンピュ
ータやカーナビゲーションシステムなど種々の分野にお
いて利用されるようになってきた。

【０００３】カラー表示の液晶表示装置に用いられるカ
ラーフィルタは、ガラスなどの透明基板上に顔料分散
法、染色法、電着法、印刷法、インクジェット法等によ
って、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色の所定の
形状の着色部からなる着色層を形成し、着色層上には着
色層を保護する目的で保護層を形成し、さらに保護層上
には、液晶を駆動するための透明電極が形成されてい
る。

【０００４】透明電極には、通常ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
ＴｉｎＯｘｉｄｅ）と呼ばれる酸化スズと酸化イン
ジウムの複合酸化物からなる透明導電膜が使用されてい
る。透明導電膜の成膜方法には、蒸着、イオンプレーテ
ィング、スパッタリング等の各種の方法があるが、該透
明導電膜の下地層となる着色層や保護層は通常有機樹脂
層であるため、耐熱性の面から比較的低温での成膜が可
能な方法が求められることから、スパッタリングが広く
用いられている。

【０００５】透明電極として使用されるＩＴＯ膜には各
種の特性が要求されるが、最近のディスプレイ画面の大
面積化、高密度化に伴い、ＩＴＯ膜が液晶を駆動するた
めの電極として使用される場合には低抵抗であることが
最も重要な要件となっている。例えば、数百本という多
数の線状パターンの透明電極を有するＳＴＮ（Ｓｕｐｅ
ｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）方式によるカラ
ー液晶表示装置に使用する透明電極では特に低抵抗であ
ることが求められるが、最近のパーソナルコンピュータ
のディスプレイにおいて主流となっているＴＦＴ（Ｔｈ
ｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）方式のカラー液
晶表示装置に用いられる透明電極においても、画面が２
００ｍｍ×３００ｍｍ程度の大きなものにおいては、画
面の周辺部と中心部との間に電位差を生じるために、２
０Ω／□以下にすることが要求されている。

【０００６】スパッタリング等の薄膜形成方法で製造し
たＩＴＯ膜等の薄膜は、その成膜条件によって得られる
膜の特性が異なることが知られている。スパッタリング
によって析出するＩＴＯ膜は成膜する基板の温度によっ
て析出物の結晶形態が異なっており、析出面の温度を３
００℃〜３５０℃に設定することによって析出するＩＴ
Ｏ膜の結晶性が改善されて比抵抗が小さくなるため、低
抵抗膜を得るために基板表面をこのような温度に設定す
ることが行われている。

【０００７】しかしながら、ガラス基板のような耐熱性
基材の表面に直接ＩＴＯ膜を成膜する場合には、３５０
℃程度の温度は何ら問題はないが、カラーフィルタの着
色層や保護層上にＩＴＯ膜を設ける場合には温度に制約
がある。即ち、保護層及び着色層が有機樹脂層からなる
ため、一般に２５０℃程度が上限であって、３００℃以
上に加熱することは不可能である。

【０００８】そこで、低温度で形成した高抵抗の膜であ
っても、膜厚を厚くすることによって実質的な電気抵抗
を小さくすることが考慮されるが、従来の成膜方法で得
られたＩＴＯ膜は内部応力が大きいため、着色層や保護
層等の有機樹脂層上では、ＩＴＯ膜の膜厚を０．２μｍ
以上に形成すると、ＩＴＯ膜にクラックが発生したり、
着色層や保護層に細かいしわが発生して透明電極が断線
することがあり、また、光の透過率が低下するので、カ
ラーフィルタとして用いるためにはＩＴＯ膜の厚さは
０．２μｍ以下とする必要があり、膜厚を厚くすること
による透明電極の低抵抗化には限界がある。

【０００９】また、液晶表示装置を製造するに当たり、
配向膜の焼成や、微小なゴミの除去のための温純水によ
る洗浄など、カラーフィルタ製造後に様々なストレスが
与えられる。このような有機樹脂層上に無機の透明導電
膜を成膜した場合、以後の液晶表示装置の製造工程にお
いて、下地の有機樹脂層にしわが入り、光透過率が低下
したり、成膜した透明導電膜にクラックが発生して、著
しく抵抗値が高くなったり、断線による表示不良を発生
することがある。

【００１０】一方、上記透明導電膜形成用のスパッタリ
ング装置としては、基板の大型化と共に生産性に優れた
インライン装置が主流である。インライン装置は、両面
スパッタリング成膜が可能なため、生産性に優れるもの
の、以下の問題点を有する。（１）設置スペースが大きい。（２）基板搬送のために、基板搬送用のトレイを必要と
する。（３）基板以外にもトレイや成膜室の壁面にも透明導電
膜が成膜されるため、発生するパーティクルが多く、ま
た、成膜室のメンテナンスが煩雑である。（４）装置が故障により停止すると、複数のターゲット
を有する成膜室全体を大気に曝す必要があり、全ての生
産工程が停止すると共にその復旧に時間がかかる。

【００１１】しかしながら、インライン装置には複数枚
取りの大型基板の特定の領域に膜を形成する場合、必然
的にトレイを用いるため、マスクの位置決め・脱着・搬
送が容易であるという利点があり、カラーフィルタに透
明導電膜を成膜する場合には特にインライン装置が用い
られている。

【００１２】近年、上記インライン装置の問題点を考慮
して、半導体ウエハ等の小型基板の成膜やエッチングで
用いられていた枚葉式スパッタリング装置が、大型基板
のスパッタ成膜に用いられるようになった。この枚葉式
スパッタリング装置は、インライン装置に比較して生産
性はやや劣るものの、以下の利点を有する。（１）装置の設置スペースがインライン装置の半分以下
ですむ。（２）トレイを用いず基板のみを搬送するため、膜質の
維持が容易であると共に、発塵が少ない。（３）対向静止成膜であるため、基板以外に成膜室の壁
面に成膜される透明導電膜が少なく、成膜室のメンテナ
ンスが容易である。（４）複数の成膜室を備えた装置では、１つの成膜室が
故障しても、多の成膜室を用いて生産工程を続行するこ
とができる。

【００１３】しかしながら、カラーフィルタの透明導電
膜形成工程には、マスク成膜の容易性からインライン装
置が用いられており、枚葉式スパッタリング装置は用い
られていなかった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、カラ
ーフィルタ上に膜質の優れた透明導電膜を生産性良くス
パッタ成膜する方法を提供することにあり、具体的に
は、枚葉式でカラーフィルタ上に低抵抗で光透過率の高
い透明導電膜を成膜する方法、及び、該方法に用いる枚
葉式スパッタリング装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、透明基
板上に複数の着色部を備えたカラーフィルタ上に透明導
電膜をスパッタリングにより形成するための枚葉式スパ
ッタリング装置であって、搬送室の周囲に、少なくとも
一つの搬入搬出室、少なくとも一つのスパッタリング
室、少なくとも一つの加熱室を、それぞれ搬送室とはゲ
ートバルブを介して連通して配置したことを特徴とする
スパッタリング装置である。

【００１６】本発明の第二は、透明基板上に複数の着色
部を備えたカラーフィルタ上に、上記本発明のスパッタ
リング装置を用いてスパッタリングにより透明導電膜を
形成する方法であって、搬入搬出室にカラーフィルタを
搬入し、搬送室を介して該カラーフィルタをスパッタリ
ング室内に搬送してスパッタリングにより透明導電膜を
成膜した後、搬送室を介して該カラーフィルタを加熱室
に搬送して成膜時よりも高温で加熱アニール処理を施し
た後、搬送室を介して搬入搬出室に搬送することを特徴
とする透明導電膜形成方法である。

【００１７】上記本発明の透明導電膜形成方法は、透明
導電膜がＩｎ₂Ｏ₃を主体とする金属酸化物からなるこ
と、特に、ＩＴＯからなること、さらにこの場合、成膜
温度が１５０℃以下であること、成膜後の加熱アニール
処理における加熱時間が５分以下であること、を好まし
い態様として含むものである。また、本発明の透明導電
膜形成方法は、成膜後の加熱アニール処理における加熱
温度が２５０℃以下であること、成膜後の加熱アニール
処理をホットプレート上で行うこと、成膜後の加熱アニ
ール処理を不活性ガス雰囲気中にて行うこと、カラーフ
ィルタの着色部がインクジェット方式により着色されて
いること、を好ましい態様として含むものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の枚葉式スパッタリ
ング装置の一実施形態の構成を示す模式図である。図
中、１１、１２は搬入搬出室、１３は加熱室、１４〜１
６はスパッタ室、１７は基板搬送用ロボットを内蔵する
搬送室であり、このロボットによって１１〜１６の各室
間での基板の搬送を行う。各室と搬送室１７との間はゲ
ートバルブによって仕切られており、独立に排気運転さ
れる。１８、１９は複数の基板が収納できる外部カセッ
トであり、２０の移載ロボットで搬入搬出室１１、１２
と外部カセット１８、１９間での基板の搬送を行う。

【００１９】スパッタ室１４〜１６におけるスパッタリ
ング方式は、デポアップ、デポダウン、サイドデポ等の
いずれでもかまわないが、デポアップではパーティクル
発生時にターゲット表面にパーティクルが落ちると異常
放電等を引き起こす原因となり好ましくない。基板上へ
のパーティクル付着の面からサイドデポが有利である。

【００２０】図２に、サイドデポ方式のスパッタ室内の
模式図を示す。図中、２１はマスク付き基板、２２は均
熱板である。２３はヒータ内蔵の支持台であり、水平搬
送されたマスク付き基板２１をスパッタ時にほぼ直立さ
せる機構を有する。２５はスパッタ用のバッキングプレ
ート上にスパッタ材料が形成されたターゲット、２６は
搬送室とスパッタ室をつなぐゲートバルブ、２７は室内
を真空に保つための排気口である。

【００２１】本発明の透明導電膜形成方法は、図１に例
示した枚葉式スパッタリング装置を用い、連続運転時に
おいては、外部カセット１８、１９から移載ロボット２
０を用いて複数枚のカラーフィルタを同時に大気開放さ
れた搬入搬送室１１或いは１２の装置内専用カセットに
投入する。カラーフィルタ投入後、搬入搬出室１１或い
は１２は真空に排気され、カラーフィルタを搬送室１７
を介してスパッタ室１４〜１６のいずれかに搬送する。
カラーフィルタはスパッタ室１４〜１６に搬送された
後、均熱板上で脱ガス、成膜温度を上げる等の目的によ
り加熱が開始される。目的とする加熱終了後、透明導電
膜の成膜が開始され、所望の膜厚に成膜された後、再び
搬送室１７を介して加熱室１３に搬送される。加熱室１
３ではスパッタ室１４〜１６よりも高い温度に保たれた
ホットプレートもしくは室内全体を加熱するオーブンに
より、成膜時より高い温度にカラーフィルタを加熱して
透明導電膜に加熱アニール処理を施す。加熱アニール処
理の終了したカラーフィルタは搬送室１７を介して搬入
搬送室１１或いは１２の装置内専用カセットに戻され、
この専用カセットに所定の枚数の成膜及び加熱アニール
処理済みのカラーフィルタが収納された後、大気開放さ
れて外部カセット１８或いは１９に搬送される。

【００２２】また、本発明において、透明導電膜を成膜
する領域を制限する（特定のパターン形状に選択的に成
膜する）場合には、搬入搬出室１１、１２にカラーフィ
ルタを投入する前に、予めカラーフィルタにマスクを取
り付け、該マスク付きのカラーフィルタを成膜基板とし
て搬入搬出室１１、１２に投入し、成膜する。即ち、本
発明の枚葉式スパッタリング装置においては、搬入搬出
室１１、１２に投入された複数のカラーフィルタを、そ
れらを収納する専用のカセットから、搬送室１７内の専
用ロボットにより逐次基板のみをスパッタ室１４〜１６
に搬送するため、搬送搬出室１１、１２に投入する前に
マスクをカラーフィルタに対して位置出しし、且つカラ
ーフィルタに固定しておくことが好ましい。

【００２３】図３にマスク付きのカラーフィルタの一例
の模式図を示す。カラーフィルタに対する位置出しに
は、カラーフィルタの２辺を基準面として、それらに対
応する位置にある基準ピンに突き当てることによりマス
クの位置出しを行う方法、或いはカラーフィルタに形成
されたブラックマトリクスと共に設けられたアライメン
トマークをビジョンセンサー等で検知し、マスクを合わ
せる方法などがあるが、本発明ではこれらに限定される
ものではない。

【００２４】図３中、３１はカラーフィルタ、３２は成
膜領域を制限するためのマスク、３３はマスク３２とカ
ラーフィルタ３１を仮固定するための仮固定治具であ
る。仮固定治具３３はマスク３２とカラーフィルタ３１
とを挟み込むようにして、板バネの作用により固定を行
う。図３に示した仮固定の方法では、カラーフィルタの
短辺方向の２箇所のみを固定しているが、カラーフィル
タ３１のサイズ、マスク３２の大きさや重量等必要に応
じて固定箇所を増やしても良い。

【００２５】本発明においてマスクを用いる場合、
（ｉ）後述するように磁石にてスパッタ室１４〜１６内
で固定できるように磁性材料からなること、（ｉｉ）カ
ラーフィルタと熱膨張率が近いこと、（ｉｉｉ）形状転
写の上では薄い方が好ましいが、取り扱い上適度な剛性
を有すること、が望ましい。特に、透明導電膜形成時に
マスクとカラーフィルタとをさらに密着させるため、マ
スクとして磁性材料からなるものを用い、マスク付きカ
ラーフィルタを保持する均熱板（図２の２２）にマスク
形状に合わせた磁石を固定設置することが望ましい。

【００２６】インライン装置の場合には、位置出しをし
たマスク付き基板をトレイに設置するが、この時マスク
付き基板をトレイに固定するため、磁性材料からなるマ
スクと磁石を埋め込んだ背板を用いる。そのため、イン
ライン装置においては、マスク成膜に用いる全てのトレ
イにマスク形状に合わせた磁石を埋め込んだ背板を用い
る必要があった。しかしながら、本発明では、スパッタ
室１４〜１６内のマスク付きカラーフィルタを保持する
均熱板にのみ磁石を取り付ければよい。

【００２７】図４に、成膜時のスパッタ室１４〜１６内
の模式断面図を示す。図中、４１はカラーフィルタ、４
２はマスク、４３はカラーフィルタとマスクとを固定す
る仮固定治具、４４は均熱板、４５は支持台、４６はカ
ラーフィルタ加熱用のヒータ、４７は均熱板の内部に埋
め込まれた磁石、４８はカラーフィルタ脱落防止用のピ
ンである。

【００２８】マスク４２は均熱板４４に埋め込まれた磁
石４７によって成膜中は隙間なくカラーフィルタ４１に
密着するため、マグネトロンスパッタリングを行うため
のターゲット裏面のカソードマグネットによる磁場にも
影響されることなく、マスクの位置ずれを起こさずにシ
ャープなパターンの透明導電膜が形成される。尚、磁石
４７は加熱によって減磁しない材質が好ましく、具体的
には、Ｓｍ−Ｃｏ系、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系等が望まし
い。

【００２９】本発明により形成される透明導電膜として
は、金属酸化物からなる膜が好ましく、具体的には、Ｓ
ｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＩＴＯ、ＺｎＯ等が挙げられるが、
２００〜２５０℃程度の低温で良好な比抵抗と高透過率
が得られるという観点から、Ｉｎ₂Ｏ₃を主体とする金属
酸化物、特にＩＴＯが望ましい。

【００３０】本発明者等は、液晶表示装置のカラーフィ
ルタの着色層或いは保護層上に透明導電膜を設けた場合
に、以後の液晶表示装置のセル組み工程において、クラ
ックやしわが発生する原因について検討した結果、以下
の理由によることを見出した。

【００３１】ＩＴＯ透明導電膜の線膨張係数は４０×１
０^-7〜５０×１０^-7／℃程度である。しかしながら、カ
ラーフィルタにおいてその下地となる着色層や保護層に
使用される有機樹脂の線膨張係数は３００×１０^-7〜７
００×１０^-7／℃程度あり、一桁近く大きい。また、有
機材料は無機材料に比べて水分を吸い易く、水分等によ
る膨潤によっても体積が大きく変化する。

【００３２】液晶表示装置のセル組み工程においては、
カラーフィルタ上の透明導電膜表面付着した微小なゴミ
を洗浄するため、先ず、温純水による洗浄が行われる。
この時、カラーフィルタには熱と水分が同時にかかるた
め、熱膨張係数が大きく膨潤し易い有機樹脂層は透明導
電膜より体積変化が大きい。そのため、透明導電膜の圧
縮応力が大きい場合にはクラックやしわが発生し易く、
該応力が小さい場合にはクラックやしわが発生しにくい
ことを見出した。

【００３３】薄膜の応力は、予め二軸弾性係数のわかっ
ている（１１０）シリコンウエハ等を基板として該基板
に成膜し、応力のかかった薄膜の成膜による基板の曲率
半径の変化をレーザー光の反射強度により測定し、次の
方程式を用いて基板の曲率半径から導くことができる。

【００３４】σ＝Ｅｈ²／６（１−ν）Ｒｔ（１）上記式において、Ｅ／（１−ν）：基板の二軸弾性係
数、ｈ：基板の厚さ（ｍ）、ｔ：膜厚（ｍ）、Ｒ：基板
の有効曲率半径（ｍ）、σ：薄膜の平均応力（Ｐａ）

【００３５】上記有効曲率半径Ｒは基板となるシリコン
ウエハの成膜前の曲率半径Ｒ₁と薄膜成膜後の曲率半径
Ｒ₂より、Ｒ＝（Ｒ₁Ｒ₂）／（Ｒ₁−Ｒ₂）（２）より求められる。また、曲率半径の測定は、触針式段差
計などによっても測定可能である。

【００３６】ＩＴＯ膜の応力はスパッタ圧、成膜ガスの
酸素分圧、温度などの成膜条件によって変化する。各基
板温度で膜厚１３０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した後、２３
０℃で１０分間の加熱アニール処理を行い、得られたＩ
ＴＯ膜の膜応力を上記した方法を用いて測定した。図５
に成膜時の基板温度に対するＩＴＯ膜の膜応力の変化を
示す。膜応力は成膜時の基板温度に対して単調に増加
し、成膜温度２５０℃では約１２００ＭＰａもの大きな
収縮応力を有する。

【００３７】また、膜応力は成膜時の基板温度が１５０
℃以上になると急激に増加する。これは、ＩＴＯの結晶
化温度が１５０〜１８０℃程度であるためと考えられ
る。そのため、クラックやしわの発生を抑えるために
は、本発明においては成膜時の基板温度、即ちカラーフ
ィルタの温度を１５０℃以下にして膜応力を低くするこ
とが好ましい。さらには、あらゆる種類のカラーフィル
タ上であらゆる信頼性を満足するためには、応力として
圧縮側２００ＭＰａ程度となることが好ましく、この点
から、成膜時のカラーフィルタの温度は１００℃以下と
することが望ましい。

【００３８】透明導電膜は、スパッタリングによる成膜
時のカラーフィルタ温度を低くすることによってその応
力を低減し、クラックやしわの発生を抑えることができ
るが、透過率及び比抵抗の面においては、その後の加熱
アニール処理による結晶化工程が必須である。当該加熱
アニール処理における加熱温度は、成膜温度よりも高
く、カラーフィルタの耐熱性の観点から２５０℃以下で
加熱されることが好ましい。加熱温度が高すぎる場合に
は、カラーフィルタの着色層が熱によりダメージを受
け、色が抜ける、くすむなどの問題を生じる。透過率、
比抵抗が所望の値で得られるのであれば、２３０℃程度
で加熱アニール処理を行うことが望ましい。

【００３９】透明導電膜成膜後の加熱アニール処理に用
いる加熱装置としては、オーブンやホットプレートが一
般的に用いられ、加熱アニール処理時の雰囲気として
は、大気中、真空中、不活性ガス（Ａｒ、Ｎ₂）雰囲気
等が用いられている。枚葉式スパッタリング装置におい
ては、基板を１枚ずつ処理するため、基板１枚当たりに
要する成膜タクトと加熱アニール処理タクトがほぼ等し
くなることが要求される。また、枚葉式スパッタリング
装置のメリットの一つである設置面積の点から、加熱室
はできる限り小型化することが求められている。

【００４０】図６にオーブンとホットプレートをそれぞ
れ用いた場合における、基板投入後の加熱時間に対する
基板の表面温度を示す。尚、いずれの場合もチャンバー
の雰囲気は真空とし、基板としてガラス基板を用いてい
る。図６から明らかなように、ホットプレートを用いた
場合には基板の表面温度は５分程度で安定するのに対
し、オーブンを用いた場合には基板表面の温度は徐々に
上昇し、５分では安定しない。これは、ホットプレート
を用いた場合には、加熱されたプレート上にガラス基板
を直接載せて、伝導熱によって急速に基板を加熱するの
に対して、オーブンを用いた場合には、チャンバー内が
真空であるため、輻射熱のみによって加熱されるためで
ある。このことから、加熱アニール処理にかかる時間を
短縮し、生産性を上げるためにはホットプレートを用い
ることが望ましい。

【００４１】また、図７に、ＩＴＯ膜の比抵抗の加熱ア
ニール処理時間依存性を示す。加熱アニール処理はそれ
ぞれ大気雰囲気中、Ａｒ（５０Ｐａ）雰囲気中にて行っ
た。大気雰囲気中で加熱アニール処理を行う場合に比べ
て、Ａｒ雰囲気中で加熱アニール処理を行った場合の方
が短時間で比抵抗が下がっている。これは、大気中のＨ
₂ＯやＯ₂が加熱アニール処理によるＩＴＯの結晶化を阻
害することが原因と考えられる。

【００４２】図８に、真空中の場合とＡｒ（５０Ｐａ）
雰囲気とでそれぞれ加熱アニール処理を行った際の、加
熱時間に対するガラス基板表面温度を示す。Ａｒを導入
しない真空中で処理を行った場合に比べて、Ａｒ雰囲気
中で処理を行った場合の方が急速に基板表面温度が上昇
し、３分程度の加熱時間で安定する。真空中の場合に
は、ホットプレートからの伝導熱のみしか昇温に寄与し
ないのに対し、Ａｒ雰囲気中では、ガスによる熱伝導の
寄与があるため、急速に基板表面温度が上昇するものと
考えられる。

【００４３】以上のことから、本発明にかかる加熱アニ
ール処理によってＩＴＯ膜の膜特性を向上し、且つ生産
性良くＩＴＯ膜を製造するためには、加熱アニール処理
における雰囲気は不活性ガス中にてホットプレートを用
いて行うことが好ましい。また、成膜時間及び２００〜
２５０℃程度で加熱アニール処理を行うという観点か
ら、加熱アニール処理にかかる時間は５分以下にするこ
とが好ましい。これらの条件を満足することによって、
得られるＩＴＯ膜の比抵抗を２．５×１０^-4Ωｃｍ以下
とすることができ、膜特性が均一な安定したＩＴＯ膜を
得ることができる。

【００４４】

【実施例】（実施例１）ガラス基板（コーニング社製
「１７３７」、３６０ｍｍ×４６５ｍｍ×０．７ｍｍ）
上にブラックマトリクス、着色層、保護層を順次形成
し、カラーフィルタＡ、Ｂを得た。カラーフィルタＡは
樹脂層にインクジェット法によりＲ、Ｇ、Ｂの水性イン
クを付与することによって着色して形成したカラーフィ
ルタであり、カラーフィルタＢは感光性レジストに各顔
料を分散させてＲ、Ｇ、Ｂの各着色層を順次形成したカ
ラーフィルタである。

【００４５】マスクとして、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロ
イ）材を用い、マスクの厚さは０．２ｍｍとし、マスク
の開口部形状はフォトリソによるエッチングによって形
成した。該マスクのカラーフィルタに対する位置出し
は、該マスクをカラーフィルタに被せ、専用のステージ
上でカラーフィルタ、マスク共に基準面となる２辺を専
用ステージ上に設けられた基準ピンに突き当てることに
よって行った。次いで、マスクとカラーフィルタとを仮
固定治具により固定した。

【００４６】以上のようにして用意したマスク付きカラ
ーフィルタを、外部カセットから図１に示す構成の枚葉
式スパッタリング装置に投入し、スパッタ室の均熱板上
にて下記表１に示す成膜温度にカラーフィルタを加熱し
た後ＩＴＯ膜を成膜した。ターゲットには、Ｉｎ₂Ｏ₃に
ＳｎＯ₂を１０重量％含有した焼結体であり、純度が９
９．９％、相対密度が９８％以上のものを用いた。成膜
条件としては、クライオポンプにより５×１０^-5Ｐａ以
下に排気された状態でＡｒ流量を１８０ｓｃｃｍ、Ｏ₂
流量を２．５ｓｃｃｍとし、スパッタ圧力を０．６Ｐａ
とした。成膜時にはターゲットの後ろに配置されたカソ
ードマグネットを揺動させることによって面内で膜厚が
均一になるように制御を行った。ＩＴＯ膜厚は１３５ｎ
ｍとなるに成膜した。また、スパッタ室内ではマスクが
カラーフィルタとより密着するように、均熱板内にはＳ
ｍ−Ｃｏ系マグネットをマスクの形状に合わせて配置
し、カラーフィルタが該マグネットによってマスクに挟
み込まれるような形のまま、成膜を行った。

【００４７】その後、マスク付きカラーフィルタを加熱
室に搬送し、加熱アニール処理を施した。加熱室はクラ
イオポンプにより１．０×１０^-4Ｐａ以下に排気された
状態でＡｒを導入し、５０Ｐａに保った状態で上記マス
ク付きカラーフィルタを５分間加熱した。加熱アニール
処理の終了したカラーフィルタは搬入搬出室の専用カセ
ットに回収した後、大気開放して外部カセットに取り出
した。

【００４８】カラーフィルタＡ、Ｂ共に各条件でＩＴＯ
膜を成膜し、その後沸騰水に１時間浸漬して顕微鏡によ
りクラックの発生の有無を観察した。その結果を表１に
示す。また、温度が１２５℃、湿度が８５％に保たれた
チャンバー内に１２時間放置した後、２５０℃のホット
プレートで５分間加熱した場合の各カラーフィルタの微
分干渉顕微鏡観察によるしわの状態を下記Ａ〜Ｃに分類
して表１に示す。Ａ：全く観察されない。Ｂ：表面が若干粒状に変形している。Ｃ：しわが発生している。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１に示したように、カラーフィルタＡで
はＩＴＯ膜の成膜温度が２１０℃ではクラック、しわが
共に発生し、成膜温度が低くなるにつれてその程度が良
くなっている。成膜温度が１００℃以下の場合には、し
わ、クラック共に発生しておらず、良好な結果が得られ
た。また、比抵抗は２．０×１０^-4Ωｃｍ、波長５００
ｎｍでの光透過率も９５％以上と液晶駆動用電極に用い
る透明導電膜としての特性も良好であった。

【００５１】また、カラーフィルタＢでは、成膜温度が
２１０℃でもクラックは発生していないが、成膜温度が
高い場合にはしわの発生が見られ、成膜温度が低くなる
につれてその程度が良くなっている。１５０℃以下の成
膜温度で成膜されたＩＴＯ膜にはしわ、クラック共に発
生しおらず、良好な結果が得られた。カラーフィルタＡ
とＢとで成膜したＩＴＯ膜の膜特性が異なる理由は、カ
ラーフィルタＢではカラーフィルタＡに比べて耐湿性が
高く、また、顔料分散法によって作製されたカラーフィ
ルタであるため、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素が分断されている
ため、応力が分断された部分において緩和され、クラッ
クやしわが発生しにくいためと考えられる。また、ＩＴ
Ｏ膜の比抵抗は２．２×１０^-4Ωｃｍ、波長５００ｎｍ
の光透過率が９５％以上と透明導電膜として実用上十分
な特性が得られた。

【００５２】上記したように、インクジェット方式によ
るカラーフィルタであっても、成膜条件を設定すること
によって膜特性に優れたＩＴＯ膜を成膜することができ
る。

【００５３】（実施例２）成膜温度を１００℃に設定
し、加熱アニール処理における加熱温度を表２に示すよ
うに設定した以外は実施例１と同様にしてカラーフィル
タＡ、ＢにそれぞれＩＴＯ膜を成膜した。また、ＩＴＯ
膜を成膜する前のカラーフィルタＡ、Ｂの各着色画素の
波長４００〜７００ｎｍの可視領域における透過率を、
ガラス基板を１００％とするリファレンスにおいて測定
し、ＩＴＯ膜終了後に同じ着色画素を、着色画素の存在
しないＩＴＯ膜部を１００％のリファレンスとして測定
を行い、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素について、Ｌａｂ表色系に
おける色度変化ΔＥａｂによって成膜前後での各画素の
色差を測定した。結果を表２に示す。ΔＥａｂが３．０
以下では人間の目での色差は判別できないとされてい
る。

【００５４】

【表２】

【００５５】表２に示したように、カラーフィルタＡ、
Ｂ共に加熱温度が２６０℃以上では、各色ともほぼΔＥ
ａｂは３．０を超え、実用上問題となる。一方、加熱温
度が２５０℃以下では、各カラーフィルタともにΔＥａ
ｂは３．０以下となり、実用上問題とはならない。

【００５６】また、カラーフィルタＡでは、加熱温度を
２３０℃以上にしても、ＩＴＯ膜の比抵抗、透過率いず
れも向上が見られなかった。これは、加熱温度を高くす
ることによって、カラーフィルタからの脱ガスが発生
し、加熱による結晶化を阻害する原因となっているもの
と考えられる。

【００５７】以上の結果より、成膜したＩＴＯ膜の加熱
アニール処理における加熱温度は２５０℃以下が好まし
く、２３０℃以下が望ましい。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、カラーフィルタ上に設ける透明導電膜を枚葉式スパ
ッタリング装置によってスパッタ成膜して形成するため
下記のような効果を得ることができる。

【００５９】（１）インライン装置に比べて若干生産性
は劣るものの、装置の設置スペースを低減することがで
き、投資リスクを分散することができる。また、量産ラ
インにおいてその生産量に合わせて装置を増やすことが
できる。

【００６０】（２）予めマスクを取り付けたカラーフィ
ルタを本発明の枚葉式スパッタリング装置に投入して透
明導電膜を成膜することにより、従来のインライン装置
のようにトレイを用いることなく成膜することができ、
膜質の維持が容易であり、パーティクルの発生も低減す
ることができる。

【００６１】（３）透明導電膜としてＩＴＯ膜を、１５
０℃以下の成膜温度により成膜することによって、液晶
表示装置のセル組工程において下地の着色層や保護層に
しわが発生したり、光透過率が低下したり、或いは成膜
したＩＴＯ膜にクラックが発生して著しく抵抗値が低下
したり、断線による表示不良を起こす恐れのない信頼性
の高い透明導電膜付きのカラーフィルタを提供すること
ができる。

【００６２】（４）透明導電膜としてＩＴＯ膜を、成膜
後に２５０℃以下の温度で加熱アニール処理することに
より、カラーフィルタの色の劣化を防止することができ
る。

【００６３】（５）透明導電膜の成膜後の加熱アニール
処理をホットプレートで行うことによって、加熱アニー
ル処理にかかる時間を短縮して生産性を向上することが
できる。

【００６４】（６）透明導電膜の成膜後の加熱アニール
処理を不活性ガス雰囲気中で行うことにより、加熱時間
を短縮して生産性を向上することができる。

【００６５】（７）透明導電膜の成膜後の加熱アニール
処理にかかる時間を５分以下とすることによって、成膜
タクトが加熱アニール処理タクトに律速することがな
く、良好な特性の透明導電膜を得ることができ、品質と
生産性を両立することができる。

【００６６】（８）インクジェット方式により着色部を
着色したカラーフィルタでもしわやクラックのない良好
な透明導電膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示す模式図であ
る。

【図２】サイドデポ方式を採用した枚葉式スパッタリン
グ装置のスパッタ室内の模式図である。

【図３】カラーフィルタとマスクとの仮固定方法を示す
模式図である。

【図４】透明導電膜の成膜時のスパッタ室内の模式断面
図である。

【図５】ＩＴＯ膜の膜応力の成膜時の基板温度に対する
依存性を示す図である。

【図６】オーブンとホットプレートでそれぞれ基板を加
熱した場合の、加熱時間に対する基板表面温度を示す図
である。

【図７】成膜されたＩＴＯ膜の比抵抗の加熱アニール処
理における加熱時間依存性を示す図である。

【図８】真空中とＡｒ雰囲気中でそれぞれ基板を加熱し
た場合の、加熱時間に対する基板表面温度を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１、１２搬入搬出室１３加熱室１４〜１６スパッタ室１７搬送室１８、１９外部カセット２０移載ロボット２１マスク付き基板２２均熱板２３支持台２４突き当てピン２５ターゲット２６ゲートバルブ２７排気口３１カラーフィルタ３２マスク３３仮固定治具４１カラーフィルタ４２マスク４３仮固定治具４４均熱板４５支持台４６ヒータ４７磁石４８突き当てピン

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に複数の着色部を備えたカラ
ーフィルタ上に透明導電膜をスパッタリングにより形成
するための枚葉式スパッタリング装置であって、搬送室
の周囲に、少なくとも一つの搬入搬出室、少なくとも一
つのスパッタリング室、少なくとも一つの加熱室を、そ
れぞれ搬送室とはゲートバルブを介して連通して配置し
たことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】透明基板上に複数の着色部を備えたカラ
ーフィルタ上に、請求項１に記載のスパッタリング装置
を用いてスパッタリングにより透明導電膜を形成する方
法であって、搬入搬出室にカラーフィルタを搬入し、搬
送室を介して該カラーフィルタをスパッタリング室内に
搬送してスパッタリングにより透明導電膜を成膜した
後、搬送室を介して該カラーフィルタを加熱室に搬送し
て成膜時よりも高温で加熱アニール処理を施した後、搬
送室を介して搬入搬出室に搬送することを特徴とする透
明導電膜形成方法。
【請求項３】上記透明導電膜がＩｎ₂Ｏ₃を主体とする
金属酸化物からなる請求項２に記載の透明導電膜形成方
法。
【請求項４】上記透明導電膜がＩＴＯからなる請求項
３に記載の透明導電膜形成方法。
【請求項５】成膜温度が１５０℃以下である請求項３
または４のいずれかに記載の透明導電膜形成方法。
【請求項６】成膜後の加熱アニール処理における加熱
温度が２５０℃以下である請求項３〜５のいずれかに記
載の透明導電膜形成方法。
【請求項７】成膜後の加熱アニール処理における加熱
時間が５分以下である請求項２〜６のいずれかに記載の
透明導電膜形成方法。
【請求項８】成膜後の加熱アニール処理をホットプレ
ート上で行う請求項２〜７のいずれかに記載の透明導電
膜形成方法。
【請求項９】成膜後の加熱アニール処理を不活性ガス
雰囲気中にて行う請求項２〜８のいずれかに記載の透明
導電膜形成方法。
【請求項１０】カラーフィルタの着色部がインクジェ
ット方式により着色されている請求項２〜９のいずれか
に記載の透明導電膜形成方法。