【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明電極上に補助電極を形成する方法に関する。特に、有機エレクトロルミネセンス（以後「エレクトロルミネセンス」を「ＥＬ」と略記）素子の透明電極の上面にエッチングにより補助電極を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子はディスプレイ素子として期待されている。有機ＥＬディスプレイ素子は透明基板上に透明電極、有機ＥＬ層、金属電極を積層して製造される。高精細な映像を実現するためには、透明電極を微細化しなければならない。透明電極の微細化は電極としての抵抗値が上昇し、有機ＥＬ層への印加電圧が不均一になってしまう。透明電極の抵抗値の上昇に対しては、透明電極よりも低抵抗で微細な補助電極を重ねることが有効である。従来の半導体プロセスでは、このような条件に適合する補助電極の材料としてクロムが使用されている。
【０００３】
そこで、有機ＥＬディスプレイ素子でも同様に、クロムを使用して透明電極の上面に透明電極よりも微細な補助電極を形成することとした。補助電極は透明電極の抵抗を補うために使用される。一方、有機ＥＬ層でＥＬ発光した光を効率的に取り出すために、補助電極は透明電極よりも十分に狭い幅で形成されなければならない。従って、透明電極よりもさらに微細な加工精度が必要となる。
【０００４】
透明電極上にクロムを使用した補助電極を形成する方法としては、ウェットエッチングとドライエッチングがある。ウェットエッチングは、エッチング溶液を貯めたエッチング槽に試料を浸すか、試料を回転させながらエッチング溶液を吹きつける等によって金属薄膜をエッチングする。ウェットエッチングによる補助電極の形成方法を図１に示す。図１はウェットエッチングの製造工程を説明する図であって、５１はガラス基板、５２は透明電極、５３は金属薄膜、５４はフォトレジスト、５５はエッチング溶液、５６は補助電極である。
【０００５】
ガラス基板５１の上面に透明電極５２を形成し、さらにその上面に補助電極となる金属薄膜５３を積層する。金属薄膜５３の材料にはガラス基板５１や透明電極５２との密着性がよく、低抵抗なクロムが使用される。金属薄膜５３を所望の形状に加工するために、金属薄膜５３にエッチングで残すべき部分にフォトレジスト５４を形成する。この状態でエッチング溶液５５に浸してエッチングする（図１（ａ））。
【０００６】
しかし、ウェットエッチングは等方的に進行するためフォトレジスト下までエッチングされるという欠点がある（図１（ｂ））。エッチング後にフォトレジスト５４を除去すると、フォトレジストのパタンよりも細い補助電極が作製される。このため、微細な配線加工には適していない。また、従来の金属薄膜の材料には、低抵抗であることからクロムが使用されている。クロムの補助電極パタンの形成には、硝酸セリウム系の溶液を用いたウェットエッチングによっていたが、エッチングによって生じた廃液には有害物質である６価クロムが含まれる。
【０００７】
ドライエッチングはガス、プラズマ、イオンによる気相―固相界面反応を利用して試料の薄膜を形状加工するものである。エッチャントガスが材料表面に吸着されると化学反応が起こり、表面から離脱した生成物を外部へ排気除去することでエッチングが進行する。ドライエッチングによる補助電極の形成方法を図２に示す。図２はドライエッチングの製造工程を説明する図であって、５１はガラス基板、５２は透明電極、５３は金属薄膜、５４はフォトレジスト、５６は補助電極、５７はエッチャントガスである。ガラス基板５１の上面に透明電極５２を形成し、さらにその上面に補助電極となる金属薄膜５３を積層する。金属薄膜５３の材料にはガラス基板５１や透明電極５２との密着性がよく、低抵抗なクロムが使用される。金属薄膜５３を所望の形状に加工するために、金属薄膜５３にエッチングで残すべき部分にフォトレジスト５４を形成する。この状態でエッチャントガス５７に曝し、高周波電圧を印加してエッチングする（図２（ａ））。ドライエッチングは、深さ方向にエッチングが進行し易いため、ウェットエッチングのようにフォトレジスト下まではエッチングされ難い。
【０００８】
しかし、発明者らは従来のドライエッチングを有機ＥＬディスプレイ素子の補助電極の形成に適用したところ、有機ＥＬディスプレイ素子への適用が困難であると判断した。即ち、従来の有機ＥＬディスプレイ素子の透明電極上面に積層する金属薄膜にはクロムが使用される。クロムのドライエッチングには塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを用いるが、有機ＥＬディスプレイ素子の金属薄膜のエッチングに従来の塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを使用すると、有機ＥＬ層に欠陥が生じ、ディスプレイとしては品質の保証が困難となった。発明者らは、塩素系エッチャントガスは透明電極の上面に積層されたクロム薄膜を越えてオーバエッチングし、さらに、透明電極表面の平滑性を損なうため（図２（ｂ））、透明電極の上面の有機ＥＬ層に不均一点を生じることが有機ＥＬ層の欠陥の原因であることを見出した。不均一点は透明電極から針状に突き出し、有機ＥＬ層でＥＬ発光しないダークスポットの原因となる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２５２０７８号公報 （第８図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、透明電極の上面に形成された補助電極の形成方法に関する。特に、透明電極の平滑性が重要な有機ＥＬディスプレイ素子において、有機ＥＬ層に欠陥を生じさせないよう、透明電極の平滑性を損なわないエッチングによって補助電極を形成することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本願発明は、透明電極の上面に形成された金属薄膜を有する試料をチャンバ内の試料台上に配置し、該チャンバ内にフッ素原子を含むガスを導入し、該試料台と該試料台に対面して設置された対向電極との間に高周波電圧を印加して前記金属薄膜をプラズマエッチングする補助電極の形成方法である。
【００１２】
本願発明の金属薄膜をプラズマエッチングする補助電極の形成方法には、前記試料台を接地するアノードカップリング方式と、前記対向電極を接地するカソードカップリング方式とが含まれる。
本願発明により、透明電極表面の平滑性を損なうことなく、透明電極の上面に形成された金属薄膜を微細加工することができる。
【００１３】
本願他の発明は、透明電極の上面に形成された金属薄膜を有する試料をエッチング室内の試料台上に配置し、プラズマ発生室内でフッ素原子を含むガスに高周波を印加して発生させたエッチャントを前記エッチング室内に導入し、前記金属薄膜をドライエッチングする補助電極の形成方法である。
【００１４】
本願発明の金属薄膜をドライエッチングする補助電極の形成方法には、フッ素原子を含むガスに高周波磁界を印加する磁界結合プラズマ型ドライエッチングとフッ素原子を含むガスに高周波電界を印加する電界結合プラズマ型ドライエッチングとが含まれる。
本願発明により、透明電極表面の平滑性を損なうことなく、透明電極の上面に形成された金属薄膜を微細加工することができる。
【００１５】
本願他の発明は、前記透明電極がＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＳｎＯ２（酸化スズ）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）のいずれかであることを特徴とする補助電極の形成方法である。
透明電極にはこれらの材料が使用され、フッ素原子を含むガスでドライエッチングしても、これらの材料によって形成された透明電極の表面の平滑性が損なわれない。
【００１６】
本願他の発明は、前記金属薄膜がモリブデン、チタン、タングステン、タンタルのうちのいずれか、又はこれらの合金若しくはこれらのシリコン化合物からなることを特徴とする補助電極の形成方法である。
これらの材料は透明電極に対する補助電極として使用され、フッ素原子を含むガスでドライエッチングして微細加工が可能である。
【００１７】
本願他の発明は、前記フッ素原子を含むガスがＦ２、ＣＦ４とＯ２との混合ガス、Ｃ２Ｆ６とＯ２との混合ガス、Ｃ２Ｆ６とＣＨＦ３との混合ガス、Ｃ３Ｆ８とＯ２との混合ガス、ＣＦ４とＣＨＦ３とＯ２との混合ガス、ＳＦ６、ＳＦ６とＯ２との混合ガス、若しくはＮＦ３のいずれか、又はこれらの混合ガスを含むガスであることを特徴とする補助電極の形成方法である。
これらのガスは、前述した金属薄膜材料を効率的にドライエッチングすることができ、かつ、前述した透明電極の表面の平滑性を損なうことがない。
【００１８】
本願他の発明は、前記ガスに０％を超えて１０体積％以下のＣｌ２を添加することを特徴とする補助電極の形成方法である。
前述したガスに微量のＣｌ２を添加することによって、透明電極の表面の平滑性を損なうことなく、エッチングレートを向上することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態を図３で説明する。図３は、本発明の実施の形態であるプラズマエッチングによる補助電極の形成方法を説明する工程図であって、１１は透明基板、１２は透明電極、１３は金属薄膜、１４はフォトレジスト、１５はプラズマ、１６は補助電極である。
【００２０】
有機ＥＬディスプレイ素子は有機ＥＬ層（図示せず）でＥＬ発光した光を外部に取り出すために基板として透明基板を使用する。透明基板１１としては、ガラス基板、フレキシブル基板、カラーフィルタや色変換膜あるいは誘電体反射膜が形成された基板を含む。透明基板１１の上面に、透明電極１２を形成する。透明電極１２はアノードとして使用され、かつ、有機ＥＬ層（図示せず）でＥＬ発光した光を外部に取り出すために、低抵抗で透明な材料が適用される。このような材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＳｎＯ２（酸化スズ）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）が好適である。透明電極１２の上面に金属薄膜１３をスパッタ法等で積層する。金属薄膜１３の材料には低抵抗で透明電極との密着性がよいモリブデン、チタン、タングステン、タンタルのうちのいずれか、又はこれらの合金若しくはこれらのシリコン化合物が好適である。金属薄膜１３を所望の形状に加工するために、金属薄膜１３にエッチングで残すべき部分にフォトレジスト１４を形成する（図３（ａ））。この状態でプラズマエッチングする。
【００２１】
プラズマエッチングの方法には、前記対向電極を接地するカソードカップリング方式と前記試料台を接地するアノードカップリング方式とがある。カソードカップリング方式を図４に、アノードカップリング方式を図５に示す。図４、図５において、２１はチャンバ、２２はアノード、２３はカソード、２４はエッチングする試料、２５は高周波電源である。カソードカップリング方式では、金属薄膜の上面に所望のパタンでフォトレジストを形成した試料２４（図３（ａ））を試料台となるカソード２３に配置するが、アノードカップリング方式では試料２４（図３（ａ））を試料台となるアノード２２に配置する。プラズマエッチングの方法は、チャンバ２１内を真空にした後、フッ素原子を含むガスを導入し、アノードとカソード間に高周波電源２５により高周波電圧を印加する。フッ素原子を含むガスとしては、Ｆ２、ＣＦ４とＯ２との混合ガス、Ｃ２Ｆ６とＯ２との混合ガス、Ｃ２Ｆ６とＣＨＦ３との混合ガス、Ｃ３Ｆ８とＯ２との混合ガス、ＣＦ４とＣＨＦ３とＯ２との混合ガス、ＳＦ６、ＳＦ６とＯ２との混合ガス、若しくはＮＦ３のいずれか、又はこれらの混合ガスを含むガスが好適である。これらのガスをエッチャントガスとして用いると２０〜３０％のオーバエッチングを実施してもＩＴＯ等の透明電極の表面は平滑性が損なわれない。エッチング工程を終了して、フォトレジストを除去すると補助電極１６が形成される（図３（ｂ））。
【００２２】
対象金属であるモリブデン等はフッ素系のラジカル（電気的には中性の活性種であるフッ素ラジカルやフッ化炭素系ラジカル等がある）や、フッ素系のイオン、塩素系のイオンでもエッチングされるが、透明電極のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＳｎＯ２（酸化スズ）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）は塩素系イオンで十分なエッチングが進行する。
【００２３】
なお、エッチャントガスには、０％を超えて１０体積％以下のＣｌ２を添加すると金属薄膜のエッチングレートが向上し、かつ、ＩＴＯ等の透明電極の表面には平滑性が損なわれないことが判明した。１０体積％以上では、透明電極の表面の平滑性が損なわれる。
【００２４】
平行平板型プラズマエッチング装置では、高周波が印加された電極（接地されていない電極）にセルフバイアス現象によってマイナスの直流電位が発生する。カソードカップリング方式では、印加側に試料を配置して、セルフバイアス現象により、プラズマ中のプラスイオンを加速入射させて試料表面のエッチング対象物にイオン衝撃をもたらす。イオン衝撃によりエッチングを促す効果を得ることができる。このため、カソードカップリング方式ではウェットエッチング程、透明電極の表面の平滑性を損なうことなく、短時間にエッチング工程を完了することができた。
【００２５】
一方、アノードカップリング方式では、エッチング対象物にイオン衝撃をもたらすことがないため、下地の透明電極にダメージを与えにくく、透明電極の表面の平滑性を損なうことがなかった。
【００２６】
従って、本発明によれば、透明電極の表面の平滑性を損なうことなく、透明電極の上面に微細な補助電極を形成することができた。
【００２７】
（実施の形態２）
本発明の他の実施の形態を説明する。プラズマ発生室内でフッ素原子を含むガスに高周波を印加して発生させたエッチャントを前記エッチング室内に導入し、前記金属薄膜をドライエッチングするケミカルドライエッチングの方法である。
【００２８】
本発明のケミカルドライエッチングの方法には、高周波磁界でフリーラジカルを発生させる磁界結合プラズマ型ドライエッチング方式と、高周波電界でフリーラジカルを発生させる電界結合プラズマ型ドライエッチング方式とがある。磁界結合プラズマ型ドライエッチング方式を図６に示す。図６において、２４は試料、２５は高周波電源、３１はフッ素原子を含むガス、３２は導入したフッ素原子を含むガスを高周波電界でプラズマ化するプラズマ発生室、３３はフリーラジカル、３４はフリーラジカルによりエッチングするエッチング室、３５は試料２４を配置する試料台である。
【００２９】
磁界結合プラズマ型ドライエッチング方式では、金属薄膜の上面に所望のパタンでフォトレジストを形成した試料２４（図３（ａ））をエッチング室３４の試料台３５に配置する。プラズマ発生室３２に導入したフッ素原子を含むガスに高周波磁界を印加してプラズマを発生させる。フッ素原子を含むガスとしては、Ｆ２、ＣＦ４とＯ２との混合ガス、Ｃ２Ｆ６とＯ２との混合ガス、ＳＦ６、ＳＦ６とＯ２との混合ガス、若しくはＮＦ３のいずれか、又はこれらの混合ガスを含むガスが好適である。これらのガスをエッチャントガスとして用いるとオーバエッチングを実施してもＩＴＯ等の透明電極の表面の平滑性が損なわれない。また、ＣＦ４等のフロロカーボン系のガスの場合は０％を超えて１０体積％以下のＯ２ガスによって、フッ素原子解離率が向上してフリーラジカルが増加し、また、フリーラジカルの寿命を延ばすことができる。
【００３０】
プラズマ化された後、活性イオン種はライフタイムが非常に短く、拡散過程で失活する。このため、エッチング室の試料へはフリーラジカルのみが到達し、対象金属をエッチングする。エッチング工程を終了して、フォトレジストを除去すると補助電極１６が形成される（図３（ｂ））。
【００３１】
電界結合プラズマ型ドライエッチング方式を図７に示す。図７において、２４は試料、２５は高周波電源、３１はフッ素原子を含むガス、３２は導入したフッ素原子を含むガスを高周波電界でプラズマ化するプラズマ発生室、３４はフリーラジカルによりエッチングするエッチング室、３５は試料２４を配置する試料台、３６は電界を印加する上部電極、３７は高周波電界で発生したプラズマ、３８は電界を印加する多孔性下部電極、３９はフリーラジカルである。
【００３２】
電界結合プラズマ型ドライエッチング方式でも、金属薄膜の上面に所望のパタンでフォトレジストを形成した試料２４（図３（ａ））をエッチング室３４の試料台３５に配置する。上部電極３６と多孔性下部電極３８との間にプラズマ発生室３２に導入したフッ素原子を含むガスを導入し、プラズマ３７を発生させる。フッ素原子を含むガスとしては、Ｆ２、ＣＦ４とＯ２との混合ガス、Ｃ２Ｆ６とＯ２との混合ガス、ＳＦ６、ＳＦ６とＯ２との混合ガス、若しくはＮＦ３のいずれか、又はこれらの混合ガスを含むガスが好適である。これらのガスをエッチャントガスとして用いるとオーバエッチングを実施してもＩＴＯ等の透明電極の表面の平滑性が損なわれない。また、ＣＦ４等のフロロカーボン系のガスの場合は０％を超えて１０体積％以下のＯ２ガスによって、フッ素原子解離率が向上してフリーラジカルが増加し、また、フリーラジカルの寿命を延ばすことができる。
【００３３】
プラズマ化された後、フリーラジカルが多孔性下部電極３８を通過して、試料２４に到達し、対象金属をエッチングする。エッチング工程を終了して、フォトレジストを除去すると補助電極１６が形成される（図３（ｂ））。
【００３４】
磁界結合プラズマ型ドライエッチング方式でも、電界結合プラズマ型ドライエッチング方式でもフリーラジカルを利用するため、透明電極の表面の平滑性をほとんど損なうことなくエッチングすることができた。
【００３５】
従って、本発明によれば、透明電極の表面の平滑性を損なうことなく、透明電極の上面に微細な補助電極を形成することができた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、透明電極の表面の平滑性を損なうことなく、透明電極の上面に微細な補助電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のウェットエッチングによる補助電極の形成方法を説明する工程図である。
【図２】従来のドライエッチングによる補助電極の形成方法を説明する工程図である。
【図３】本発明の実施の形態であるプラズマエッチングによる補助電極の形成方法を説明する工程図である。
【図４】カソードカップリング方式によるプラズマエッチングの方法を説明する図である。
【図５】アノードカップリング方式によるプラズマエッチングの方法を説明する図である。
【図６】磁界結合プラズマ型ドライエッチング方式を説明する図である。
【図７】電界結合プラズマ型ドライエッチング方式を説明する図である。
【符号の説明】
１１：透明基板
１２：透明電極
１３：金属薄膜
１４：フォトレジスト
１５：プラズマ
１６：補助電極
２１：チャンバ
２２：アノード
２３：カソード
２４：試料
２５：高周波電源
３１：フッ素原子を含むガス
３２：プラズマ発生室
３３：フリーラジカル
３４：エッチング室
３５：試料台
３６：上部電極
３７：プラズマ
３８：多孔性下部電極
３９：フリーラジカル
５１：ガラス基板
５２：透明電極
５３：金属薄膜
５４：フォトレジスト
５５：エッチング溶液
５６：補助電極
５７：エッチャントガス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming an auxiliary electrode on a transparent electrode. In particular, the present invention relates to a method of forming an auxiliary electrode by etching on an upper surface of a transparent electrode of an organic electroluminescence (hereinafter, “electroluminescence” is abbreviated as “EL”) element.
[0002]
[Prior art]
Organic EL elements are expected as display elements. The organic EL display element is manufactured by laminating a transparent electrode, an organic EL layer, and a metal electrode on a transparent substrate. In order to realize a high-definition image, the transparent electrode must be miniaturized. As the size of the transparent electrode is reduced, the resistance value of the electrode increases, and the voltage applied to the organic EL layer becomes non-uniform. To increase the resistance value of the transparent electrode, it is effective to stack a fine auxiliary electrode having a lower resistance than the transparent electrode. In a conventional semiconductor process, chromium is used as a material for an auxiliary electrode that meets such conditions.
[0003]
Therefore, similarly, in the organic EL display element, the auxiliary electrode finer than the transparent electrode is formed on the upper surface of the transparent electrode using chromium. The auxiliary electrode is used to supplement the resistance of the transparent electrode. On the other hand, in order to efficiently extract light emitted by the organic EL layer, the auxiliary electrode must be formed to have a width sufficiently smaller than that of the transparent electrode. Therefore, finer processing accuracy than the transparent electrode is required.
[0004]
Methods of forming an auxiliary electrode using chromium on a transparent electrode include wet etching and dry etching. In wet etching, a metal thin film is etched by immersing a sample in an etching tank storing an etching solution, or spraying an etching solution while rotating the sample. FIG. 1 shows a method of forming an auxiliary electrode by wet etching. FIG. 1 is a diagram for explaining a manufacturing process of wet etching. 51 is a glass substrate, 52 is a transparent electrode, 53 is a metal thin film, 54 is a photoresist, 55 is an etching solution, and 56 is an auxiliary electrode.
[0005]
A transparent electrode 52 is formed on the upper surface of a glass substrate 51, and a metal thin film 53 serving as an auxiliary electrode is further laminated on the upper surface. As the material of the metal thin film 53, chromium having good adhesion to the glass substrate 51 and the transparent electrode 52 and low resistance is used. In order to process the metal thin film 53 into a desired shape, a photoresist 54 is formed on a portion of the metal thin film 53 to be left by etching. In this state, the substrate is immersed in an etching solution 55 for etching (FIG. 1A).
[0006]
However, since wet etching proceeds isotropically, there is a disadvantage that etching is performed below the photoresist (FIG. 1B). When the photoresist 54 is removed after the etching, an auxiliary electrode thinner than the pattern of the photoresist is formed. Therefore, it is not suitable for fine wiring processing. Chromium is used as a material of a conventional metal thin film because of its low resistance. The auxiliary electrode pattern of chromium was formed by wet etching using a cerium nitrate-based solution. The waste liquid generated by the etching contains hexavalent chromium, which is a harmful substance.
[0007]
Dry etching is to shape a thin film of a sample using a gas-solid interface reaction by gas, plasma and ions. When the etchant gas is adsorbed on the surface of the material, a chemical reaction takes place, and the etching proceeds by exhausting and removing the products separated from the surface to the outside. FIG. 2 shows a method of forming an auxiliary electrode by dry etching. FIG. 2 is a view for explaining a manufacturing process of dry etching. 51 is a glass substrate, 52 is a transparent electrode, 53 is a metal thin film, 54 is a photoresist, 56 is an auxiliary electrode, and 57 is an etchant gas. A transparent electrode 52 is formed on the upper surface of a glass substrate 51, and a metal thin film 53 serving as an auxiliary electrode is further laminated on the upper surface. As the material of the metal thin film 53, chromium having good adhesion to the glass substrate 51 and the transparent electrode 52 and low resistance is used. In order to process the metal thin film 53 into a desired shape, a photoresist 54 is formed on a portion of the metal thin film 53 to be left by etching. In this state, the substrate is exposed to an etchant gas 57, and a high frequency voltage is applied to perform etching (FIG. 2A). In the dry etching, since the etching easily proceeds in the depth direction, it is hard to be etched under the photoresist as in the wet etching.
[0008]
However, the inventors have determined that it is difficult to apply the conventional dry etching to the formation of the auxiliary electrode of the organic EL display element when applying the dry etching to the organic EL display element. That is, chromium is used for the metal thin film laminated on the upper surface of the transparent electrode of the conventional organic EL display element. Although a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used for dry etching of chromium, when a conventional mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used for etching a metal thin film of an organic EL display element, defects occur in the organic EL layer, As a display, it was difficult to guarantee the quality. The inventors have found that the chlorine-based etchant gas overetches beyond the chromium thin film laminated on the upper surface of the transparent electrode and further impairs the smoothness of the surface of the transparent electrode (FIG. 2 (b)). It has been found that the generation of non-uniform points in the organic EL layer causes defects in the organic EL layer. The non-uniform point protrudes in a needle shape from the transparent electrode and causes a dark spot where the organic EL layer does not emit EL light.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-252078 A (FIG. 8)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a method for forming an auxiliary electrode formed on an upper surface of a transparent electrode. In particular, an object of the present invention is to form an auxiliary electrode by etching without impairing the smoothness of the transparent electrode so as not to cause defects in the organic EL layer in an organic EL display element in which the smoothness of the transparent electrode is important.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention arranges a sample having a metal thin film formed on the upper surface of a transparent electrode on a sample stage in a chamber, and introduces a gas containing a fluorine atom into the chamber, A method of forming an auxiliary electrode for applying a high-frequency voltage between the sample stage and a counter electrode provided facing the sample stage to plasma-etch the metal thin film.
[0012]
The method of forming an auxiliary electrode for plasma etching a metal thin film according to the present invention includes an anode coupling method for grounding the sample stage and a cathode coupling method for grounding the counter electrode.
According to the present invention, the metal thin film formed on the upper surface of the transparent electrode can be finely processed without impairing the smoothness of the surface of the transparent electrode.
[0013]
Another invention of this application is to dispose a sample having a metal thin film formed on the upper surface of a transparent electrode on a sample stage in an etching chamber, and apply an etchant generated by applying a high frequency to a gas containing fluorine atoms in a plasma generation chamber. A method for forming an auxiliary electrode which is introduced into the etching chamber and dry-etches the metal thin film.
[0014]
The method of forming an auxiliary electrode for dry-etching a metal thin film according to the present invention includes a magnetic field-coupled plasma type dry etching in which a high-frequency magnetic field is applied to a gas containing fluorine atoms and an electric field-coupled plasma type in which a high-frequency electric field is applied to a gas containing fluorine atoms Dry etching.
According to the present invention, the metal thin film formed on the upper surface of the transparent electrode can be finely processed without impairing the smoothness of the surface of the transparent electrode.
[0015]
Another invention of the present application is characterized in that the transparent electrode is any one of ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), SnO 2 (Tin Oxide), and In 2 O 3 (Indium Oxide). This is a method for forming an auxiliary electrode.
These materials are used for the transparent electrode, and even if dry etching is performed with a gas containing a fluorine atom, the smoothness of the surface of the transparent electrode formed of these materials is not impaired.
[0016]
Another invention of the present application is a method for forming an auxiliary electrode, wherein the metal thin film is made of any one of molybdenum, titanium, tungsten, and tantalum, an alloy thereof, or a silicon compound thereof.
These materials are used as auxiliary electrodes for the transparent electrode, and can be fine-processed by dry etching with a gas containing a fluorine atom.
[0017]
In another aspect of the present invention, the gas containing a fluorine atom is F 2 , a mixed gas of CF 4 and O 2 , a mixed gas of C 2 F 6 and O 2 , a mixed gas of C 2 F 6 and CHF 3 , A mixed gas of C 3 F 8 and O 2 , a mixed gas of CF 4 , CHF 3 and O 2 , SF 6 , a mixed gas of SF 6 and O 2 , or NF 3 , or a mixed gas thereof A method for forming an auxiliary electrode, wherein the auxiliary electrode is a gas containing:
These gases can efficiently dry-etch the metal thin film material described above and do not impair the smoothness of the surface of the transparent electrode described above.
[0018]
Another invention of the present application is a method for forming an auxiliary electrode, wherein Cl 2 is added to the gas in an amount of more than 0% and 10% by volume or less.
By adding a small amount of Cl 2 to the above-mentioned gas, the etching rate can be improved without impairing the smoothness of the surface of the transparent electrode.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a process chart for explaining a method of forming an auxiliary electrode by plasma etching according to an embodiment of the present invention, wherein 11 is a transparent substrate, 12 is a transparent electrode, 13 is a metal thin film, 14 is a photoresist, 15 Is a plasma, and 16 is an auxiliary electrode.
[0020]
The organic EL display device uses a transparent substrate as a substrate in order to take out the light emitted by the organic EL layer (not shown). Examples of the transparent substrate 11 include a glass substrate, a flexible substrate, and a substrate on which a color filter, a color conversion film, or a dielectric reflection film is formed. The transparent electrode 12 is formed on the upper surface of the transparent substrate 11. The transparent electrode 12 is used as an anode, and a low-resistance and transparent material is applied to take out the light emitted by the organic EL layer (not shown). As such a material, ITO (Indium Tin Oxide), IZO (indium zinc oxide), SnO 2 (tin oxide), and In 2 O 3 (indium oxide) are preferable. A metal thin film 13 is laminated on the upper surface of the transparent electrode 12 by a sputtering method or the like. As a material of the metal thin film 13, any one of molybdenum, titanium, tungsten, and tantalum, which has low resistance and good adhesion to the transparent electrode, an alloy thereof, or a silicon compound thereof is preferable. In order to process the metal thin film 13 into a desired shape, a photoresist 14 is formed on a portion of the metal thin film 13 to be left by etching (FIG. 3A). Plasma etching is performed in this state.
[0021]
The plasma etching method includes a cathode coupling method in which the counter electrode is grounded and an anode coupling method in which the sample stage is grounded. FIG. 4 shows the cathode coupling method, and FIG. 5 shows the anode coupling method. 4 and 5, 21 is a chamber, 22 is an anode, 23 is a cathode, 24 is a sample to be etched, and 25 is a high frequency power supply. In the cathode coupling method, a sample 24 (FIG. 3A) in which a photoresist is formed on a top surface of a metal thin film with a desired pattern is arranged on the cathode 23 serving as a sample stage. In the anode coupling method, the sample 24 (FIG. 3 (a)) is arranged on the anode 22 serving as a sample stage. In the plasma etching method, after evacuating the inside of the chamber 21, a gas containing a fluorine atom is introduced, and a high-frequency voltage is applied between the anode and the cathode by the high-frequency power supply 25. The gas containing fluorine atoms, a mixed gas of F 2, CF 4 and O 2, a mixed gas of C 2 F 6 and O 2, a mixed gas of C 2 F 6 and CHF 3, and C 3 F 8 A mixed gas of O 2 , a mixed gas of CF 4 , CHF 3 and O 2 , SF 6 , a mixed gas of SF 6 and O 2 , or NF 3 , or a gas containing a mixed gas thereof is preferable. It is. When these gases are used as an etchant gas, the smoothness of the surface of a transparent electrode such as ITO is not impaired even if overetching of 20 to 30% is performed. When the photoresist is removed after the etching step, the auxiliary electrode 16 is formed (FIG. 3B).
[0022]
Molybdenum and the like, which are target metals, are etched by fluorine-based radicals (such as electrically and neutrally active species such as fluorine radicals and fluorocarbon-based radicals), fluorine-based ions, and chlorine-based ions. However, for the transparent electrodes ITO (Indium Tin Oxide), IZO (indium zinc oxide), SnO 2 (tin oxide), and In 2 O 3 (indium oxide), sufficient etching proceeds with chlorine ions.
[0023]
It should be noted that if more than 0% and not more than 10% by volume of Cl 2 is added to the etchant gas, the etching rate of the metal thin film is improved, and the surface of a transparent electrode such as ITO is not impaired in smoothness. found. If it is at least 10% by volume, the smoothness of the surface of the transparent electrode will be impaired.
[0024]
In the parallel plate type plasma etching apparatus, a negative DC potential is generated at an electrode (electrode not grounded) to which a high frequency is applied due to a self-bias phenomenon. In the cathode coupling method, a sample is arranged on the application side, and positive ions in plasma are accelerated and incident by a self-bias phenomenon to cause ion bombardment on an etching target on the sample surface. The effect of promoting etching by ion bombardment can be obtained. For this reason, in the cathode coupling method, the etching process could be completed in a short time without impairing the smoothness of the surface of the transparent electrode as much as wet etching.
[0025]
On the other hand, in the anode coupling method, since no ion bombardment is caused to the etching target, the underlying transparent electrode is hardly damaged and the surface smoothness of the transparent electrode is not impaired.
[0026]
Therefore, according to the present invention, a fine auxiliary electrode could be formed on the upper surface of the transparent electrode without impairing the smoothness of the surface of the transparent electrode.
[0027]
(Embodiment 2)
Another embodiment of the present invention will be described. This is a chemical dry etching method in which an etchant generated by applying high frequency to a gas containing fluorine atoms in a plasma generation chamber is introduced into the etching chamber, and the metal thin film is dry-etched.
[0028]
The chemical dry etching method of the present invention includes a magnetic field-coupled plasma dry etching method in which free radicals are generated by a high frequency magnetic field, and an electric field coupled plasma type dry etching method in which free radicals are generated by a high frequency electric field. FIG. 6 shows a magnetic field coupled plasma type dry etching method. In FIG. 6, reference numeral 24 denotes a sample, 25 denotes a high-frequency power source, 31 denotes a gas containing fluorine atoms, 32 denotes a plasma generation chamber for converting an introduced gas containing fluorine atoms into a plasma by a high-frequency electric field, 33 denotes free radicals, and 34 denotes free radicals. An etching chamber 35 for performing etching is provided, and 35 is a sample stage on which the sample 24 is arranged.
[0029]
In the magnetic field coupled plasma dry etching method, a sample 24 (FIG. 3A) in which a photoresist is formed on a top surface of a metal thin film with a desired pattern is placed on a sample stage 35 in an etching chamber 34. A plasma is generated by applying a high-frequency magnetic field to the gas containing fluorine atoms introduced into the plasma generation chamber 32. Examples of the gas containing a fluorine atom include F 2 , a mixed gas of CF 4 and O 2 , a mixed gas of C 2 F 6 and O 2 , a mixed gas of SF 6 , a mixed gas of SF 6 and O 2 , or a mixed gas of NF 3 Any one or a gas containing a mixed gas thereof is preferable. When these gases are used as an etchant gas, the smoothness of the surface of a transparent electrode such as ITO is not impaired even if overetching is performed. In the case of a fluorocarbon-based gas such as CF 4 , more than 0% and 10% by volume or less of O 2 gas increases the dissociation rate of fluorine atoms, increases free radicals, and extends the life of free radicals. be able to.
[0030]
After being plasmatized, the active ionic species have a very short lifetime and are deactivated during the diffusion process. Therefore, only free radicals reach the sample in the etching chamber and etch the target metal. When the photoresist is removed after the etching step, the auxiliary electrode 16 is formed (FIG. 3B).
[0031]
FIG. 7 shows an electric field coupled plasma type dry etching method. In FIG. 7, reference numeral 24 denotes a sample, 25 denotes a high-frequency power supply, 31 denotes a gas containing fluorine atoms, 32 denotes a plasma generation chamber for converting introduced gas containing fluorine atoms into plasma by a high-frequency electric field, and 34 denotes an etching chamber for etching by free radicals. , 35 are a sample stage on which the sample 24 is arranged, 36 is an upper electrode for applying an electric field, 37 is plasma generated by a high-frequency electric field, 38 is a porous lower electrode for applying an electric field, and 39 is a free radical.
[0032]
In the field-coupled plasma type dry etching method, the sample 24 (FIG. 3A) in which a photoresist is formed on the upper surface of the metal thin film with a desired pattern is placed on the sample stage 35 of the etching chamber 34. A gas containing fluorine atoms introduced into the plasma generation chamber 32 is introduced between the upper electrode 36 and the porous lower electrode 38 to generate a plasma 37. Examples of the gas containing a fluorine atom include F 2 , a mixed gas of CF 4 and O 2 , a mixed gas of C 2 F 6 and O 2 , a mixed gas of SF 6 , a mixed gas of SF 6 and O 2 , or a mixed gas of NF 3 Any one or a gas containing a mixed gas thereof is preferable. When these gases are used as an etchant gas, the smoothness of the surface of a transparent electrode such as ITO is not impaired even if overetching is performed. In the case of a fluorocarbon-based gas such as CF 4 , more than 0% and 10% by volume or less of O 2 gas increases the dissociation rate of fluorine atoms, increases free radicals, and extends the life of free radicals. be able to.
[0033]
After being converted into plasma, free radicals pass through the porous lower electrode 38, reach the sample 24, and etch the target metal. When the photoresist is removed after the etching step, the auxiliary electrode 16 is formed (FIG. 3B).
[0034]
In both the magnetically coupled plasma type dry etching method and the electric field coupled plasma type dry etching method, free radicals are used, so that the etching can be performed without substantially impairing the smoothness of the surface of the transparent electrode.
[0035]
Therefore, according to the present invention, a fine auxiliary electrode could be formed on the upper surface of the transparent electrode without impairing the smoothness of the surface of the transparent electrode.
[0036]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a fine auxiliary electrode can be formed on the upper surface of a transparent electrode, without impairing the smoothness of the surface of a transparent electrode.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram illustrating a conventional method for forming an auxiliary electrode by wet etching.
FIG. 2 is a process diagram illustrating a conventional method for forming an auxiliary electrode by dry etching.
FIG. 3 is a process diagram illustrating a method for forming an auxiliary electrode by plasma etching according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a plasma etching method using a cathode coupling method.
FIG. 5 is a diagram illustrating a plasma etching method using an anode coupling method.
FIG. 6 is a diagram illustrating a magnetically coupled plasma type dry etching method.
FIG. 7 is a diagram illustrating an electric field coupled plasma type dry etching method.
[Explanation of symbols]
11: Transparent substrate 12: Transparent electrode 13: Metal thin film 14: Photoresist 15: Plasma 16: Auxiliary electrode 21: Chamber 22: Anode 23: Cathode 24: Sample 25: High frequency power supply 31: Gas containing fluorine atom 32: Plasma generation Chamber 33: Free radical 34: Etching chamber 35: Sample table 36: Upper electrode 37: Plasma 38: Porous lower electrode 39: Free radical 51: Glass substrate 52: Transparent electrode 53: Metal thin film 54: Photoresist 55: Etching solution 56: auxiliary electrode 57: etchant gas
