JPH01283711A - 透明導電膜パターンの形成方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は透明導電膜パターンの形成方法及びその装置に
関する。

く従来の技術〉 一般に液晶表示素子、電界発光素子等のオプトエレクト
ロニクス素子等においては透明電極が不可欠である。こ
の透明電極あるいは配線等のパターン（以下電極パター
ンという）の形成は、通常透明導電膜の非電極パターン
形成部を化学的に、或は物理的に除去する方法によって
いるため、電極のある個所と無い個所の境界では段差を
生じ、この段差が液晶素子や電界発光素子等の薄膜電子
デイバイスの品質や特性に悪影響を及ぼしている。即ち
液晶素子では液晶の配向性に悪影響を与え、電界発光素
子においては透明電極上に形成された絶縁層が段差を生
じるため品質が悪くなり、この個所で素子の破壊や劣化
を誘発しやすいという問題である。また、透明電極の大
きい用途として知られているいわゆる透明タッチパネル
は１例えばデイスプレィの透視が可能な入力デイバイス
として用いられているが、これにも以下のような問題が
ある。即ち、かかるタッチパネルの透明電極は、所定の
パターンに形成されるが、従来法によるものは電極部と
非電極部との段差による微細な視差や表面材質の違いに
よる光学的差異により、電極部と非電極部が肉眼で明瞭
に視認できるため１例えば透明タッチパネルを背後のデ
イスプレィに重ねて用いる場合において、背後のデイス
プレィを透視した際には、電極パターンがオーバーラツ
プして見苦しいという問題である。

従って、非電極パターン部との段差の無い透明導電膜パ
ターンが要望されている。

段差を無くする方法については既に特開昭６２−１９０
８１５号の提案がある。即ち電極パターン形成部以外の
透明導電膜部に膜中のドナーを補償する酸素イオンや不
純物イオンを導入、あるいは注入することによって高抵
抗化することにより電極部と非電極部を区別しようとす
るもので優れた着想である。

前記イオンを膜中に導入あるいは注入する方法として同
公開公報には高周波マグネトロンスパッタ装置による方
法、プラズマ陽極酸化装置による方法、イオン注入装置
による方法、レーザー光照射装置による方法が示されて
いる。これらの方法によって得た電極パターンは電極部
の表面抵抗が数１０Ω／口であるのに対し非電極部は１
０Ω／口のオーダーであり、前記の段差も認められず機
能的には十分なものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながらいずれの方法も、前記公開公報に示された
実施例にも知られる如く、生産性等に問題を有している
。

即ち、プラズマ陽極酸化法においては処理時間は３０分
と長く、透明導？ｌｔ膜の種類にもよるが、処理温度が
２４）、〜３５０’Ｃと高いため、耐熱性に劣るプラス
チック基板上に形成した透明導電膜には適用し難く、高
周波マグネトロンスパッタ装置を用いる方法も略同様で
ある。イオン注入装置やレーザー光照射装置を用いる方
法は昇温や照射損傷の懸念もあり、大面植処理にはこれ
また生産性に問題がある。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は透明導電膜の非パターン形成部の高抵抗化処理
に電子サイクロトロン共鳴（以下＃ＥＣＲという）酸素
プラズマを用いることにより前記問題点を解決したもの
である。

く作用〉 ＥＣＲ醜素プラズマは、他の例えばグロー放電等によっ
て生成した酸素プラズマと較べるとイオン化率が桁違い
に大きいため、大きいイオン電流が得られること、イオ
ンのエネルギーが制御できること、低ガス圧下のプラズ
マ発生、また発散磁界並びに必要ならばミラー磁界によ
ってイオンやラジカルを取り出すため指向性、均一性が
非常にすぐれていること等から、酸素イオンやラジカル
を透明導電膜に導入して、　Ｉｌｌ中のドナーの補償等
によって、透明導−，ｔＳを高抵抗化する目的には極め
て適しており、大きい部活の透明導電膜も同時に、均一
にかつ低温で容易に高抵抗化処理することができる。

また、酸素イオン以外の透明導電膜中のドナーを補償す
る不純物となる元素のイオンを生成する化合物のガス、
例えば透明導′ＴＬ膜が酸化亜鉛系の場合は燐、銅、窒
素、スズ、鉛或いはアンチモン等を含む化合物のガス（
以下不純物ガスと称す）を酸素ガスと併用しプラズマ生
成室に導入して酸素ガス共々プラズマ化して生成したイ
オンやラジカル等を、透明導電膜に照射する方法も高抵
抗化処理の生産性を高めることができる。かかる不純物
ガスについては特に制限はなく、効果のあるものを自由
に選択使用できる。また、アルゴンやヘリウム等の不活
性ガス等をＳｌ東ガスもしくは不純物ガスと同時にプラ
ズマ生成室に導入し、キャリアガスもしくはイオン化率
向上用として使用できる。

更にまた酸素プラズマを照射しつつある透明導電膜に前
記の不純物ガスを透明導″：ｒｉ膜に接触させる方法も
、透明導電膜の高抵抗化処理の生産性向上に極めて有効
である。これは即ち酸素プラズマが不純物ガスと衝突し
てドナーを補償する元素の。

イオンやラジカルを生成し、これらが透明導電膜中に捕
えられて、ドナーを補償する働きをするからである。

本発明に係る透明導電膜とは金属、金属醇化物等からな
る導電膜を例示でき、特に制限はなく、具体的には酸化
インジウム・錫、醜化錫、アルミニウムやシリコン添加
酸化亜鉛、フッ素添加醸化錫等からなる導電性の薄膜を
例示できる。また。

透明導電膜を基体上に形成する方法も、特に制限はない
が、例えばスパッタ法、蒸着法、イオンプレーテング法
等を例示できる。

本発明に係る透明導電膜を形成する基体とは特に制限は
ないが１例えばガラスやプラスチックフィルム、シート
等の透明基板、もしくはセラミックス基板、シリコン単
結晶基板等の不透明基板等が好んで用いられる。

本発明に係る透明導電膜パターンは、前記液晶表示素子
、電界発光素子等のオプトエレクトロニクス素子や透明
タッチパネルの透明電極用にとどまらず、透明導電膜パ
ターンや透明電極パターンの形成を要するあらゆる用途
に応用可能であり、これら応用製品の性能を向上させる
ことができる。

次に装置について述べる。

第１図は本発明の第１発明の方法を実施するための好ま
しい装置（第２発明）の−具体例を示した断面図であっ
て１本発明はその第１発明に記載の範囲内であらゆる装
置を用いることは当然可能である。

以下第１図に基づいて説明する。

ここで、ＥＣＲ酸素プラズマ生成室ｌは電子サイクロト
ロン共鳴に適当なｌＯ〜ｌＯ↑ｏｒｒオーダーの圧力が
保てる構造となっている０周壁には電子サイクロトロン
共鳴状態にあるガスの衝突による温度上昇を防ぐため冷
却水のジャケット２が設けられており、外部の冷却水供
給袋ｇ！１（図示せず）と接続できるようになっている
。その外側にプラズマ生成室ｌをとりまく形でソレノイ
ドコイル３を配しプラズマ生成室内に磁界が印加できる
ようになっている。プラズマ生成室１の上部には前記磁
界と垂直な方向の振動電界を与えるためのマイクロ波導
入窓４が設けられており、その外側はマイクロ波導波管
５を通じてマイクロ波発振器６につながっている。この
際かかる窓４には通常はマイクロ波を通す程度の適宜の
物質による隔壁が設けられ、必要な圧力が保てるように
なっている。また、マイクロ波導波管に代りアンテナ入
力方式としても何らさしつかえはない、プラズマ生底室
ｌの適宜の個所（第１図ではプラズマ生成室の上部）に
酸素ガスの取入ロアが設けられており、外部の酸素ガス
供給装置（図示せず）と接続できるようになっている。

酸素ガスの取入口は必要に応じ２ケ所以上に設けること
はかまわない。

第１図では酸素ガス取入口の他に不純物ガスの取入口８
を設けているが、これは不純物ガスを併用する場合に備
えているもので、不純物ガスの併用を処理条件に設定し
ていない場合には、不純物ガス取入口８を設ける必要は
ない、また不純物ガスを併用する場合であっても、外部
で予じめ酸素ガスと混合した後に酸素ガス取入ロアを利
用して酸素ガス共々取り入れることも可能で、この場合
には不純物ガス取入日の設置は不要である。

ＥＣＲプラズマ生成室底室生成した酸素イオンやラジカ
ルは極めて高いエネルギー状態にあり。

この雰囲気の下で透明導電膜を高抵抗化処理することは
照射損傷等の問題もあり好ましくない、ＥＣＲプラズマ
生成室１に隣接して透明導電膜の高抵抗化処理室９を設
けており、ここでプラズマ照射処理を行なう、そのため
処理室に、プラズマを導くプラズマ取出部１０を、プラ
ズマ生成室の下部即ち高抵抗化処理室９側との境界に、
両室を連通ずるような構成をもって設けている。従って
高抵抗化処理室９側から云えばこの取出部１０はプラズ
マ取入部ｌＯとなる。高抵抗化処理室内にはプラズマ照
射位置に透明導電膜１１を把持するための透明導電膜把
持装Ｗ１１２を設備している。この際、真空状態を破ら
ずに透明導電膜１１を出し入れできる装置を具備すれば
便利である。透明導電膜が軟質の基板上に形成されてい
る場合は、透明導電膜の把持装置に、巻出し１巻取りの
機構を備えつければ、長尺の連続処理に便利であり生産
性が一段と向上する。

透明導電膜のパターン形成部をプラズマの照射から遮断
するいわゆるマスキングする方法としては、予じめパタ
ーンの形状に準備したパターンマスクを透明導電膜に重
ねる方法や、レジストインキを用いて透明導電膜の上に
パターンを形成しておき、プラズマ照射による非パター
ン部の高抵抗化処理後レジストインキを薬液等で除去す
るいわゆるレジストマスク法等適宜の方法によればよく
、特に制限はない。

また、ＥＣＲ酸素プラズマを照射中の透明導電膜を、所
定の温度に保つため、必要に応じ適宜の温調装Ｆ１２０
を設けることは自由であり１例えば透明導電膜を形成す
る基体の耐熱性に応じ、適宜の温度に保つことが好まし
い、高抵抗化処理室の外周部にはミラー磁界印加用のソ
レノイドコイル１３を配しており、プラズマ取入部ｌＯ
付近で発数磁界をミラー磁界とし、プラズマ取入部から
拡散してくるプラズマのエネルギーを低下させる働きを
する。これはソレノイドコイルにかえて透明導電膜の把
持装置１２の下側付近に永久磁石を設けてもよい、プラ
ズマ取入部と透明導電Ｓ把持装置のプラズマ照射域には
、それぞれ電極１４．１５が設けられ、これによりプラ
ズマを引き出すようにしており、直流電圧１６ｂ、もし
くは両極に交流電圧１６ａを印加できるよう外部に設け
た電源装置１６と結ばれている。プラズマ生成室から拡
散してくるプラズマのエネルギーの強さや、イオン電流
の大きさが不十分で透明導電膜の高抵抗化処理の能率が
悪いときは、前記電極に電圧を印加することによって著
しく処理時間を短縮することができる。即ち直流電圧を
印加すればプラズマ中のイオンが膜方向に加速され、交
流電圧を印加した場合は中性化しようとするイオンを再
付活する。いずれもイオンの運動エネルギーを増すこと
に加えて、単位時間当りに透明導電膜に到達するイオン
やラジカルの密度が高められるからである。

このようにイオンはそのエネルギーの強弱や。

その運動方向を電場や磁場を印加しｙ４節することによ
って、広範囲に制御できる。ＥＣＲ５素プラズマはイオ
ン化率が極めて大きいため、極めて活性な酸素イオンや
ラジカルを生成でき、かつ制御しやすく最適条件が選び
やすいのである。

透明導電膜の高抵抗化処理室内には、外部に設けた不純
物ガス供給装置から不純物ガスを室内に導入し、その吹
出口１７を透明導１１１１１５１把持装置ｌ２のプラズ
マ照射域近傍に位置させた不純物ガス導入管１８が配さ
れており、酸素プラズマもしくは不純物ガスを含むｍ＠
プラズマを照射しつつある透明導電膜に、不純物ガスを
接触させることができ、酸素以外のドナー補償不純物を
透明導電膜中に導入することができる。この方法は腐食
の問題等から不純物ガスをプラズマ生成室に導入するこ
とが好ましくない場合に特に有用である。プラズマ生成
室及び高抵抗化処理室は排気口１９を経て外部の真空排
気装Ｍ（図示せず）により極低圧力に保たれる。

実際に処理を行なうには、先ず透明導電膜把持装置１２
に透明導電Ｈ１１をセットし１次で排気口１９より真空
吸引し、必要なる圧力（真空度）にする、この際酸素ガ
ス取入ロアや必要に応じ用いる不純物ガス取入口８、不
純物ガス吹出口１７からのガスの供給を行っても、必要
なる圧力が維持できる程度にこれらガスの供給量及び真
空吸引量を設定する。プラズマ生成室ｌに導入された酸
素や不純物ガスはマイクロ発振器６から発振され、その
導入窓４よりＥＣＲ＃素プラズマ生成室１に導入される
マイクロ波及びソレノイドコイル３によって生成室ｌ内
のプラズマに印加された磁界の作用でＥＣＲプラズマと
なり、取出窓ｌＯから高抵抗化処理室に入り、ここで透
明導電膜に作用するのである。

本装置におけるマイクロ波導入窓４、酸素ガス取入ロア
、不純物ガス取入口８等にはＥＣＲ＠素プラズマ生成室
ｌ底室壁に設けてもよいし、内部に設けてもよく、生成
室内に必要なるマイクロ波やガスを取り入れることがで
きる位置ならば、生成室内のどこに設けようと自由であ
る。また、プラズマ取出口ｌＯはプラズマ生成室１のど
こに設けようと自由で、プラズマ取入１１０も高抵抗化
処理室９のどこに設けようと自由であり１両者が連通ず
る構成ならば、特に制限はない。

尚、第１図は図面の上下方向と実装置の上下方向とが一
致するように表わされたものである。

以上に示す具体例は第２発明を実施する好ましい１例で
あり、第２発明はその範囲内において他のあらゆる態様
を取ることも可能である。

〈実施例１〉 厚さ１４）、μｍのポリエチレンテレフタレートフィル
ム上に形成した膜厚的１１４）、ｎの酸化インジウム・
錫（ＩＴＯ）透明導電膜、酸化錫（ＳｎＯ）透明導電膜
及びアルミニウム添加融化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導
電膜のそれぞれの表面の一部にステンレス製マスクを密
着させ、第１図に示した装置の透明導電成膜把持装置に
とりつけ。

表１の処理条件でＥＣＲ酸素プラズマを照射した。

この際、前記マスクをしていない部分の照射時間中の表
面抵抗値は表２の通りであった。

（以下０葉） 表１　　処理条件 表２　　照射時間と表面抵抗　　（単位Ω／口）※　２
×ｌＯ“は測定装置の測定限度 （払下白玉） ＥＣＲ酸素プラズマを照射した部分はＩＴＯ膜、ＳｎＯ
，膜及びＺｎＯ：ＡＩＭ（７）いずれもシート抵抗の顕
著な増加がみられ、５分間の照射で１０’Ω１０のオー
ダー（使用した測定機の測定限度）に達した。−ガステ
ンレス製のマスクを施した個所は表面抵抗に変化はなか
った。またステンレスのマスクをした個所とそれ以外の
個所はＩＴＯの場合もＳｎＯの場合も１ｆｌｌｌｉな光
学的特性の変化や膜厚の変化は認められなかった。

〈実施例２〉 ガラス基板上に形成された市販のＩＴＯ透明導電膜（厚
さ１２０ｎｍ）、市販のフッ素添加酸化錫（ＳｎＯ：Ｆ
）透明導電膜（厚さ５４）、ｎｍ）及びスパッタ法で作
成したＺｎＯ：Ａｌ透明導電１１’２（厚さ５４）、ｎ
ｍ）のそれぞれに対しプラズマ取入部の電極と透明導電
膜把持装置との電極の間に高周波電圧（１５ｋＨｚ、ｌ
　０ＯＷ）４印加し、その他は実施例１と同じ条件で処
理し表３の結果を得た。　　（以下０葉） 表３　照射時間と表面抵抗　　（単位Ω１０）※　２Ｘ
１０’は測定装置の測定限度 ２分の照射で非マスク部は２　Ｘ　ｌ　Ｏ’Ω／口に達
した。この間マスク部分の表面抵抗に変化はなく、マス
ク個所と非マスク個所に実質的な厚さの差は認られなか
った。また肉眼では処理部と非処理部の区別が付けられ
なかった。

〈実施例３〉 プラズマ生成室に酸素ガスに対し５％のＮ、０ガスもし
くはＳＯガスを添加し、実施例１と同じ条λ 件で高抵抗化処理を行なった。酸化インジウム−錫膜、
酸化錫膜のいずれも２分間の処理で１０′Ω／口のオー
ダーに達した。またアルミニウム添加醸化亜鉛膜に対し
、酸素ガスに対して１％のホスフィン（Ｐ　Ｈ，）ガス
を添加し、実施例１ど同じ条件で高抵抗化処理を行った
膜のプラズマ照射部の抵抗値は約２分後に測定不能とな
った。

不純物ガスの添加も透明導電膜の高抵抗化に有効であっ
た・ 〈実施例４〉 実施例２と同じ条件で透明導電膜にＥＣＲ酸素プラズマ
を照射すると同時に、不純物ガス吹出口より、プラズマ
生成室に供給する酸素ガスに対して１％に相当するジエ
チル亜鉛（ＤＥＺ）ガスもしくはトリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡ）ガスを透明導電膜に接触させた。酸化イン
ジウム−錫膜に対してＤＥＺガス、酸化錫膜に対してＴ
ＭＡガスをそれぞれ作用させた結果、いずれも２分間の
処理でｌＯΩ１０のオーダーに達し、マスク部分の表面
抵抗に変化はなく、マスク個所と非マスク個所との実質
的な厚さの差は認められなかった。

同様に酸素ガスに対して１０％に相当するＮ　ｏ２ガス
もしくはＳＯガスをＺｎＯ：Ａｌ膜に接触させた場合も
約１分後には抵抗値が１０Ω／口のオーダーに達した。

また酸素ガスに対して１％に相当するＷ　（Ｃｏ）、、
Ｃｒ　（Ｃｏ）、もしくはＦｅ（ＣＯ′）ｒガスをＺ　
ｎｏ　：　Ａ　ｌ膜に接触させることも極めて有効であ
ることが確認された。

〈発明の効果〉 以上に説明したように、本発明はＥＣＲプラズマのイオ
ン化率が他の方法で生成したプラズマより著しく大きい
ことに着目したことに基づくものであると共に、透明導
電膜の高抵抗化処理にＥＣＲ酸素プラズマを採用したも
のであり、その結果、透明導電膜をその厚さの変化を伴
うことなく高抵抗化するのに要する時間を、既に提案さ
れている方法に比べ著しく短縮することに成功したもの
で１例えば耐熱性に劣るプラスチック材料を基板とした
透明導電膜の高抵抗化も容易且つ能率よく行なうことが
できる等１本発明にかかる透明導電膜パターンの形成方
法は実用性が格段と優れている。

更に本発明における透明導電膜パターンの形成装置にお
いては、簡単な構成である上に、従来にない構成を有し
、その上必要ならばミラー磁界印加用ソレノイドコイル
の設置、更に必要ならばプラズマ引き出し電極の取り付
けにより照射プラズマのエネルギーの制御を可能とし、
更に必要ならば不純物ガス等の取入口等を設けることに
より。

広い範囲から透明導電膜や基板材料の使用に応じた最適
の処理条件、即ち非スパツタ状態で酸素イオンやラジカ
ル及び必要ならば不純物イオンやラジカルを透明導電膜
中に能率よく導入する条件を容易に選び出せるようにし
たもので１本装置により透明導電膜のあらゆる仕様のパ
ターン形成に際し、その最適条件で処理することが可能
である等の格別なる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる透明導電膜パターンの好ましい
形成装置の１例を示す断面図である。 １、　　　ＥＣＲプラズマ生成室 ９、　　高抵抗化処理室 第１図 手続補正書（自　発） ２、発明の名称 透明導電膜パターンの形成方法及びその装置３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 氏　名　　（１３３）グンゼ株式会社 （自　発） ５、補正の対象 茗１図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）、基体上に形成された透明導電膜のパターン形成
   部の表面をマスキングし、非パターン形成部に電子サイ
   クロトロン共鳴酸素プラズマを作用させることにより高
   抵抗化処理を行なうことを特徴とする透明導電膜パター
   ンの形成方法。
2. （２）、透明導電膜中のドナーを補償する不純物イオン
   を電子サイクロトロン共鳴プラズマ法で酸素イオンと共
   に生成し、酸素イオンと共に透明導電膜の非パターン形
   成部に導入することにより高抵抗化処理を行なうことを
   特徴とする請求項１に記載の透明導電膜パターンの形成
   方 法。
3. （３）、透明導電膜の非パターン形成部に電子サイクロ
   トロン共鳴プラズマ法により生成された酸素プラズマを
   照射しながら、透明導電膜中のドナーを補償する不純物
   となる元素を含んだ化合物のガスを透明導電膜の非パタ
   ーン形成部に接触させることによって、非パターン形成
   部を高抵抗化処理することを特徴とする請求項１に記載
   の透明導電膜パターンの形成方法。
4. （４）、周壁に設けられた冷却用ジャケットと、前記ジ
   ャケットの外周に設けられた磁界印加用ソレノイドコイ
   ルと、室内にマイクロ波導入窓、酸素ガス取入口及びプ
   ラズマ取出部を有する構成とを備えた電子サイクロトロ
   ン共鳴プラズマ法による酸素プラズマ生成室と、必要に
   応じ外周に設けられたミラー磁界印加用ソレノイドコイ
   ルと、前記プラズマ取出部と連通する構成のプラズマ取
   入部と、プラズマ照射位置に設けられた透明導電膜把持
   装置と、必要に応じ前記プラズマ取入部並びに前記透明
   導電膜の把持装置におけるプラズマ照射域に夫々設けら
   れる電極と、外部の真空排気装置に連なる排気口とを備
   えた透明導電膜の高抵抗化処理室とを有することを特徴
   とする透明導電膜パターンの形成装置。
5. （５）、電子サイクロトロン共鳴プラズマ生成室内に透
   明導電膜中のドナーを補償する不純物となる元素を含ん
   だ化合物のガスの取入口を備えたことを特徴とする請求
   項４記載の透明導電膜パターンの形成装置。
6. （６）、透明導電膜把持装置に配設された透明導電膜に
   対し、透明導電膜中のドナーを補償する不純物となる元
   素を含んだ化合物のガスの接触が可能な位置に、前記ガ
   スの吹出口を備えたことを特徴とする請求項４記載の透
   明導電膜パターンの形成装置。