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JPH1020320A - 透明導電膜のパターニング方法および透明電極付き基体 - Google Patents

透明導電膜のパターニング方法および透明電極付き基体

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Publication number
JPH1020320A
JPH1020320A JP17689996A JP17689996A JPH1020320A JP H1020320 A JPH1020320 A JP H1020320A JP 17689996 A JP17689996 A JP 17689996A JP 17689996 A JP17689996 A JP 17689996A JP H1020320 A JPH1020320 A JP H1020320A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transparent conductive
conductive film
transparent
substrate
resist
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17689996A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Takagi
悟 高木
Kazuo Sato
一夫 佐藤
Arinori Kawamura
有紀 河村
Masami Miyazaki
正美 宮崎
Hiromichi Nishimura
啓道 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP17689996A priority Critical patent/JPH1020320A/ja
Publication of JPH1020320A publication Critical patent/JPH1020320A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】低比抵抗の透明導電膜を容易に、しかも精度よ
くパターニングできる方法と該方法により得られる透明
電極付き基体の提供。 【解決手段】基体1上に、アルカリ溶液または有機溶媒
に可溶なレジストを用いて所望のパターンを形成した後
に、透明酸化物層2と金属層3とがこの順に交互に(2
n+1)層積層されてなる透明導電膜を形成し、その
後、アルカリ溶液あるいは有機溶媒によりパターニング
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、透明電導膜のパタ
ーニング方法と、該方法を用いて得られる電子ディスプ
レイ用として好適な透明電極付き基体に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、液晶ディスプレイ(以下LCDと
称する)などの透明電極として、スズを含んだ酸化イン
ジウム膜(以下ITO膜と称する)が広く用いられてい
るが、一方でさらなる低抵抗の透明電極も要求されてい
る。特に、STN型のカラーLCDにおいては、その高
精細化、大画面化に伴い、液晶駆動用透明電極の線幅も
より細く、また長い形状のものが必要となり、シート抵
抗3Ω/□以下の極めて低抵抗の透明導電膜が必要とさ
れる。
【0003】しかし、従来のITO膜を用いた場合、こ
のシート抵抗を達成するためには、膜厚を300nm以
上にする必要があり、ITO膜の成膜コストが増加する
こと、電極パターニングの困難さが増加することなどの
問題が生じ、限界がある。
【0004】他方、低抵抗透明導電膜を容易に得る方法
としては、Agなどの金属層をITOなどの透明体層で
はさんだ透明体層/金属層/透明体層という構成が知ら
れているが、十分なパターニング性能が得られず、実用
化されていなかった。
【0005】すなわち、酸化物層と金属層の酸などのエ
ッチング液に対するエッチング特性が異なるために、金
属層のエッチング残渣が発生したり、シャープなエッジ
形状が得られない、十分なパターン寸法精度が実現でき
ない等の問題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有していた前述の欠点を解決し、低比抵抗の透明導電膜
を容易に、しかも精度よくパターニングできる方法、お
よびその方法によって形成された低抵抗微細電極を有す
る透明電極付き基体の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、基体上に、透
明酸化物層と金属層とがこの順に交互に(2n+1)層
(n≧1)積層されてなる透明導電膜のパターニング法
において、基体上に、アルカリ溶液または有機溶媒に可
溶なレジストを用いて所望のパターンを形成した後に、
前記透明導電膜を形成し、その後、アルカリ溶液あるい
は有機溶媒により該透明電導膜の不要な部分をレジスト
ごと剥離することを特徴とする透明導電膜のパターニン
グ方法を提供する。
【0008】本発明は、また、基体上に、透明酸化物層
と金属層とがこの順に交互に(2n+1)層(n≧1)
積層されてなる透明導電膜が形成された透明電極付き基
体において、前記透明導電膜が、前記のパターニング方
法によりパターニングされた透明導電膜であることを特
徴とする透明電極付き基体を提供する。
【0009】図1に本発明の透明導電膜付き基体の3層
構成の断面模式図を示す。図2に代表的なカラー液晶デ
ィスプレイ用基板の断面模式図を示す。また、図3に
は、本発明のパターニング方法の模式手順を示す。
【0010】1はカラーフィルタ付き基板などの基体、
2、4は透明酸化物層、3は金属層を示す。5はガラス
などの透明基板、6はカラー画素となるカラーフィルタ
層、7は透明樹脂保護層、8は無機中間膜層、9はアル
カリ溶液または有機溶媒に可溶なレジストを示す。
【0011】本発明における基体1としては、ガラス板
の他、樹脂製のフィルムや板も使用できる。また、図2
に示すようにガラス基板5上にカラー画素となるカラー
フィルタ層6を形成した基体、さらに、該カラーフィル
タ層上に、カラーフィルタ層を保護、平滑化するための
透明樹脂層7やこれら樹脂層と透明導電膜との密着性を
高めるためのシリカ、SiNX などの無機中間膜層8を
順次積層した基体を用いてもよい。
【0012】透明酸化物層2、4としては、電気抵抗が
低いという理由から、酸化インジウムまたは酸化亜鉛を
主成分とする透明酸化物層が好ましい。
【0013】特に、酸化インジウムを主成分とする膜と
しては、(In+Sn)に対してSnを0〜15原子%
含んだ酸化インジウム、また酸化亜鉛を主成分とする膜
としては、(亜鉛+添加金属)に対してGaやAlなど
の添加金属を0〜15原子%含んだ酸化亜鉛膜が好まし
い。
【0014】これら透明酸化物層のそれぞれの膜厚(幾
何学的膜厚)は、特に限定されないが、好ましい色調お
よびより高い可視光透過率を得るために、10〜200
nmが適当である。
【0015】金属層3としては、低い抵抗とより高い可
視光透過率が得られるという理由から、Agを主成分と
する金属層が好ましい。特に、Agの凝集現象を防止
し、耐久性の高いAg膜が得られるという理由から、
(Ag+Pd)に対して0.1〜5.0原子%のPdを
添加したAg層や、0.1〜3nmのPd膜とAg膜と
を積層させた層とすることが好ましい。また、該金属層
3の膜厚(幾何学的膜厚)は、3〜20nmが好まし
い。
【0016】かかる理由としては、金属層3の膜厚が3
nm未満では低いシート抵抗が得られず、20nm超過
では可視光透過率の低下をもたらすので好ましくない。
【0017】該透明導電膜のパターニング手段として
は、図3(a)に示すごとく、基体1上に所望のレジス
トパターンを形成した後に、該透明導電膜を形成し(図
3(b))、その後、図3(c)に示すごとくアルカリ
溶液または有機溶媒により該透明電導膜の不要な部分を
レジストごと剥離する。
【0018】レジストをエッチングのマスクとして用
い、酸性エッチング液により、透明導電膜の不要な部分
をエッチング除去する従来のパターニング法では、1)
エッチング速度などのエッチング特性が酸化物と金属で
は大きく異なること、2)透明導電膜とレジスト界面の
付着力も十分ではないことなどから、これらの特性を考
慮したエッチング液の組成、エッチング条件の最適化
は、非常に煩雑なものがあり、エッチング残渣が時折発
生し、歩留低下の要因となっていた。また、得られるパ
ターン精度も必ずしも十分なものではなかった。
【0019】本発明においては、アルカリ溶液あるいは
有機溶媒に可溶なレジストを用い、かつ酸を用いずにア
ルカリ溶液または有機溶媒によりパターニングするた
め、前述の酸性エッチング液を用いた不具合が解消され
る。
【0020】本発明において用いるアルカリ溶液あるい
は有機溶媒に可溶なレジストとしては、透明導電膜や基
体にダメージを与えないものであれば特に限定されず、
感光性材料を含んだノボラック樹脂などが挙げられる。
レジストは、例えば、エチレングリコールモノエチルエ
ーテルモノアセテートなどの有機溶媒に溶かして用いら
れる。
【0021】本発明においてパターニングするために用
いるアルカリ溶液としては、透明導電膜や基体にダメー
ジを与えないものであれば特に限定されず、NaOHを
溶液に対して0.5〜3重量%含んだアルカリ水溶液、
水酸化テトラメチルアンモニウムを溶液に対して2〜3
重量%含んだアルカリ水溶液や、O−ジクロルベンゼ
ン、フェノール、あるいはアルキルベンゼンスルホン酸
からなるアルカリ溶液などが挙げられる。
【0022】本発明においてパターニングするために用
いる有機溶媒としては、透明導電膜や基体にダメージを
与えないものであれば特に限定されず、イソプロピルア
ルコール、ジメチルスルホキシド、エチレングリコー
ル、トリクレンなどの有機溶媒が挙げられる。
【0023】また、レジストパターンの形成方法につい
ては、数μmオーダーの微細パターンが容易に得られる
フォトリソグラフィー法が好ましい。
【0024】また、効率的にレジストの剥離を行うため
に、レジスト剥離の時に超音波振動を与えたり、柔らか
いブラシなどによりラビングしてもよい。
【0025】また、透明導電膜は、150℃以下の基板
温度で形成されることが好ましい。かかる理由として、
150℃以上の基板温度では、透明電導膜が緻密にな
り、レジスト剥離液の浸透を妨げ、レジストを容易に剥
離できなくなる他に、成膜の際にレジストの分解が起こ
り、透明導電膜の特性を低下させるためである。
【0026】以上のように、透明導電膜の成膜温度を1
50℃以下とすることで、レジスト剥離液の浸透性をよ
くしたり、また、剥離時に機械的な外力を加えることに
よって、より効果的に不要な部分の透明導電膜をレジス
トごと剥離することができ、1μm程度と寸法精度の非
常に高い電極パターンを容易に形成できる。
【0027】なお、透明導電膜は、低シート抵抗、高可
視光透過率、高耐久性を示すが、さらに特性を向上させ
るために、透明導電膜の成膜直後、あるいはレジストの
剥離後に100〜300℃の加熱処理を行ってもよい。
【0028】
【実施例】ガラス基板5上に、カラーフィルタ層6、お
よびカラーフィルタの保護と平滑化のためのアクリル系
樹脂層保護層7、そしてシリカ中間層8があらかじめ形
成された基体1上に、ノボラック系樹脂からなるフォト
レジストを塗布し、通常のフォトリソグラフィー法によ
りライン幅130μm、スペース幅25μmとなるスト
ライプ状パターン9を形成した(図3(a))。
【0029】次いで、表1に示すような例1〜5の5種
類の構成の透明導電膜を直流スパッタリング法により、
基板加熱を行わずに形成した(図3(b))。
【0030】なお、表1において、熱処理「有り」の場
合は、透明導電膜形成後に、大気雰囲気で、250℃、
30分という条件で熱処理を行ったことを意味する。
【0031】その後、超音波振動を加えながら、NaO
Hの水溶液により、透明導電膜の不要な部分をレジスト
ごと剥離し、所望の電極パターンを形成した(図3
(c))。
【0032】なお、ZnOを主成分とする膜は、Gaを
(Ga+Zn)に対して5原子%含むZnO焼結体ター
ゲットを用い、Arガス3mTorrの雰囲気下で成膜
した(GZO膜と称する)。
【0033】In23 を主成分とする膜は、Snを
(Sn+In)に対して10原子%含むIn23 焼結
体ターゲットを用い、酸素を3%含んだArガス3mT
orrの雰囲気下で成膜した。
【0034】金属膜は、Agターゲット、Pdターゲッ
ト、またはPdを(Pd+Ag)に対して1原子%含む
Ag合金ターゲットを用い、Arガス3mTorrの雰
囲気下で成膜した。
【0035】それぞれの膜厚は、スパッタ電力およびス
パッタ時間により調整した。
【0036】また、比較例(例6〜7)として、従来法
である上記透明導電膜を成膜した後に、フォトリソグラ
フィー法によりライン幅130μm、スペース幅25μ
mのストライプ状のレジストパターンを形成し、これを
マスクとして、塩化第二鉄を含んだ酸性水溶液により、
透明導電膜を透明導電膜をエッチング除去した。
【0037】これらのサンプルの抵抗(Ω/□)、波長
が550nmでの透過率を評価するとともにパターニン
グ性を評価し、表1にまとめた。パターニング性は、:
非常に良好で寸法精度1μm程度を○とし、寸法精度5
μm程度で一部エッチング残渣発生の場合を×とした。
【0038】本方法を用いた実施例1〜5では、スペー
ス部に透明導電膜の残渣は一切見られず、エッジ形状も
非常にシャープで、しかもパターン幅の寸法精度も1μ
m程度と良好なものが得られた。これに対し、例6〜7
ではエッジ形状はシャープなものが得られるが、一部に
エッチング残渣が発生したり、寸法精度が5μm程度と
より悪化した。
【0039】
【表1】
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、透明酸化物層と金属層
の積層体からなる低比抵抗の透明電導膜を、容易に、数
μmオーダーで微細電極加工することができる。
【0041】したがって、ガラス基板上はもちろんのこ
と、成膜温度の低いプラスチック製基板(耐熱温度10
0℃以下)やカラーLCD用のカラーフィルタ付き基板
上(耐熱温度250℃以下)に、3Ω/□以下の低抵抗
透明電極が提供可能となる。これにより液晶ディスプレ
イの高精細化、大画面化、表示品位の向上実現を容易に
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の係わる透明導電膜の断面模
式図
【図2】本発明に使用される代表的なカラー液晶ディス
プレイ用基板の断面模式図
【図3】本発明の実施形態に係わるパターニング方法の
工程模式図
【符号の説明】
1:基体 2:透明酸化物層 3:金属層 4:透明酸化物層 5:ガラス基板 6:カラーフィルタ層 7:樹脂保護層 8:シリカなどの無機中間膜層 9:レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 正美 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 西村 啓道 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基体上に、透明酸化物層と金属層とがこの
    順に交互に(2n+1)層(n≧1)積層されてなる透
    明導電膜のパターニング法において、基体上に、アルカ
    リ溶液または有機溶媒に可溶なレジストを用いて所望の
    パターンを形成した後に、前記透明導電膜を形成し、そ
    の後、アルカリ溶液あるいは有機溶媒により該透明電導
    膜の不要な部分をレジストごと剥離することを特徴とす
    る透明導電膜のパターニング方法。
  2. 【請求項2】該透明導電膜の透明酸化物層が、酸化イン
    ジウムまたは酸化亜鉛を主成分とする透明酸化物層であ
    る請求項1の透明導電膜のパターニング方法。
  3. 【請求項3】該透明導電膜の金属層が、Agを主成分と
    する金属層である請求項1または2の透明導電膜のパタ
    ーニング方法。
  4. 【請求項4】該透明導電膜が、150℃以下の基板温度
    で形成された透明導電膜である請求項1〜3いずれか1
    項の透明導電膜のパターニング方法。
  5. 【請求項5】基体上に、透明酸化物層と金属層とがこの
    順に交互に(2n+1)層(n≧1)積層されてなる透
    明導電膜が形成された透明電極付き基体において、前記
    透明導電膜が、請求項1〜4いずれか1項のパターニン
    グ方法によりパターニングされた透明導電膜であること
    を特徴とする透明電極付き基体。
JP17689996A 1996-07-05 1996-07-05 透明導電膜のパターニング方法および透明電極付き基体 Pending JPH1020320A (ja)

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