(57)【要約】  プロセスコストや環境負荷を大幅に軽減出来るパターニング方法を提供する。本発明のパターニング方法は、基板（１）上に機能膜（２）を形成する成膜工程と、機能膜（２）上に設置された任意の開口部（４Ａ）を有するマスク（４）の上から真空紫外線（１２）を照射することにより開口部（４Ａ）の下方に位置する機能膜（２）をドライエッチングするエッチング工程と、を有する。ドライエッチング工程は、含酸素雰囲気で行うことが出来る。例えば、乾燥空気をプロセスガスに用いることが可能となる。また、大気中に置かれた基板（１）に対して不活性ガスとしてＮ２を供給しても良い。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に機能膜を形成する成膜工程と、
前記機能膜上に設置された任意の開口部を有するマスクの上から真空紫外線を照射することにより前記開口部の下方に位置する前記機能膜をドライエッチングするエッチング工程と、
を有するパターニング方法。
【請求項２】
前記成膜工程の前に基板表面に紫外線を照射することにより基板表面を改質する基板処理工程を有する請求項１に記載のパターニング方法。
【請求項３】
ｎ層（ｎは２以上の整数。）に積層された異なる機能膜の各層について前記成膜工程と前記エッチング工程を繰り返す請求項１に記載のパターニング方法。
【請求項４】
前記機能膜が、導電性ポリマーに金属微粒子が含有された導電膜である請求項１または２に記載のパターニング方法。
【請求項５】
前記エッチング工程後に基板表面に炭酸ガスを噴射することによりエッチング領域に残存する金属微粒子を除去する工程を有する請求項４に記載のパターニング方法。
【請求項６】
前記機能膜が、正孔注入層である請求項１または２に記載のパターニング方法。
【請求項７】
前記機能膜が、導電膜上の陽極バッファ層である請求項１または２に記載のパターニング方法。
【請求項８】
前記機能膜が、バッファ層上のｐ型半導体層である請求項１または２に記載のパターニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に形成された機能膜に所定のパターンを形成するパターニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板表面に形成された膜に対してドライエッチングにより所定のパターンを形成する技術は知られている（例えば、特許文献１等参照。）。ドライエッチングは湿式の現像工程を伴わないため簡便であり、パターニング用途に広く用いられている。【０００３】
ドライエッチングの種類には、反応ガス中に材料を曝す方法（反応性ガスエッチング）とプラズマによりガスをイオン化・ラジカル化してエッチングする反応性イオンエッチングなどが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１６６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のドライエッチング処理では、プロセスガスとして、Ｘｅ、Ｋｒ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅなどの希ガス、あるいは塩素系やフッ素系の反応性ガスを供給する必要があり、プロセスコストが高く、環境負荷も大きくなる問題があった。【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、プロセスコストや環境負荷を大幅に軽減出来るパターニング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のパターニング方法は、基板上に機能膜を形成する成膜工程と、機能膜上に設置された任意の開口部を有するマスクの上から真空紫外線を照射することにより開口部の下方に位置する機能膜をドライエッチングするエッチング工程と、を有する。【０００８】
本発明のパターニング方法では、真空紫外線を照射するので、含酸素雰囲気でドライエッチングが可能である。例えば、乾燥空気をプロセスガスに用いることが可能となる。また、大気中に置かれた基板に対して不活性ガスとしてＮ２を供給しても良い。したがって、特殊なプロセスガスを用いることがなく、プロセスコストや環境負荷を大幅に軽減可能である。【０００９】
また、本発明のパターニング方法では、前記成膜工程の前に基板表面に紫外線を照射することにより基板表面を改質する基板処理工程を有する。これによると、基板表面と、次工程で成膜される機能膜との密着性が改善され、膜厚の均質化が得られる。また、改質と同時に各種素材の表面に残留する有機物の汚染物質や素材自体から滲み出る油分を真空紫外線と活性酸素により酸化洗浄することが可能である。【００１０】
また、本発明のパターニング方法では、ｎ層（ｎは２以上の整数。）に積層された異なる機能膜の各層について前記成膜工程と前記エッチング工程を繰り返すことで、同一パターンでパターンが形成されたｎ層の機能膜を得ることが可能となる。【００１１】
なお、機能膜の例としては、導電性ポリマーに金属微粒子が含有された導電膜が挙げられる。この場合、導電膜のエッチング工程後に基板表面に炭酸ガスを噴射することによりエッチング領域に残存する金属微粒子を除去することが可能となる。機能膜の他の例としては、正孔注入層、導電膜上の陽極バッファ層、バッファ層上のｐ型半導体層などがある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のパターニング方法によれば、プロセスコストや環境負荷を大幅に軽減出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のパターニング方法を説明するための図（断面図）である。
【図２】本発明のパターニング方法を説明するための図（断面図）である。
【図３】本発明のパターニング方法を説明するための図（断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のパターニング方法を添付図面に示す好適実施形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図３は、パターニング方法を説明するための断面図である。
【００１６】
本発明のパターニング方法は、図１（ｄ）に示すように、基板１の表面に成膜された機能膜にドライエッチングにより所定のパターンを形成する方法である。
【００１７】
本実施形態の本実施形態のパターニング方法は、基板表面に紫外線を照射することにより基板表面を改質する基板処理工程［１］と、基板上に機能膜を形成する成膜工程［２］と、機能膜上に設置された任意の開口部を有するマスクの上から真空紫外領域の紫外線を照射することにより前記開口部の下方に位置する前記機能膜をドライエッチングするエッチング工程［３］と、を有する。
【００１８】
［１］基板処理工程
まず、図１（ａ）に示すように、基板１の表面に紫外線１１を照射する。基板１は、紫外線１１の照射により表面改質が進行するような素材で出来ている。具体的には、ガラス基板や樹脂基板が好適に用いられる。樹脂基板の例としては、太陽電池セルや有機ＥＬ素子用の樹脂基板として有用なＰＥＮフィルム（２軸延伸ポリエチレン２，６−ナフタレート）やＰＥＴフィルム（２軸延伸ポリエチレンテレフタレート）が挙げられる。
【００１９】
基板処理工程では、紫外光源として、エキシマランプ（株式会社クォークテクノロジー製）を好適に使用できる。エキシマランプからは、波長１７２ｎｍの真空紫外線が出射される。なお、基板処理工程で用いる紫外光源はこれに限らず、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、紫外線ＬＥＤを使用することも可能である。
【００２０】
紫外線照射による基板表面の改質原理について、基板１として樹脂基板、紫外線１１として真空紫外線を使用した場合を例にして説明する。
【００２１】
真空紫外線を基板表面に照射すると、高いエネルギーにより表面分子の主鎖や側鎖の大部分が切断され、表面からは素材に含まれる水素原子が分離される。この水素原子は、大気中の酸素から紫外光により生成された活性酸素（例えば、ＯＨラジカルなど。）と結合してアシル基（ＣＯＨ）、ヒドリキシル基（ＯＨ）、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）などが表面に形成される。これにより、基板表面の物理的性質および化学的性質が改質（平滑性や親水性の向上など）される。この結果、基板表面と、次工程で成膜される機能膜との密着性が改善され、膜厚の均質化が得られる。また、改質と同時に各種素材の表面に残留する有機物の汚染物質や素材自体から滲み出る油分を真空紫外線と活性酸素により酸化洗浄することが可能である。
【００２２】
［２］成膜工程
次に、図１（ｂ）に示すように、基板１上に機能膜２を形成する。機能膜の種類としては、導電膜、正孔注入層、導電膜上の陽極バッファ層、バッファ層上のｐ型半導体層などがある。導電膜の材料としては、Ａｇ含有ポリマー、カーボンナノチューブ、Ａｇナノ粒子、ＩＴＯなどを挙げることが出来る。
【００２３】
機能膜２は、機能膜２の材料を基板１上に湿式塗布した後、乾燥することにより形成することが出来る。湿式塗布の例としては、スリットコート法、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、スクリーン印刷などを挙げることが出来る。乾燥は、風乾に、ホットプレート、オーブン、赤外線ヒータなどによる加熱を組み合わせて行うことが出来る。
【００２４】
［３］エッチング工程
次に、図１（ｃ）に示すように、機能膜２上に任意の開口部４Ａを有するマスク４を設置し、真空紫外線１２を照射する。これにより、開口部４Ａの下方に位置する部分をエッチング領域２Ａとして機能膜２がドライエッチングされる。その結果、機能膜２に、マスク４の開口部４Ａの配置に応じた所定のパターンが形成される（図１（ｄ）参照。）。
【００２５】
エッチング工程で用いる真空紫外線１２としては、エキシマランプから出射される波長１７２ｎｍの真空紫外線を好適に用いることが出来る。
【００２６】
エッチング工程は、含酸素雰囲気で行うことが出来る。例えば、乾燥空気をプロセスガスに用いることが可能となる。また、大気中に置かれた基板１に対して不活性ガスとしてＮ２を供給しても良い。つまり、特殊なプロセスガスを使わないので、プロセスコストおよび環境負荷が大幅に軽減される。
【００２７】
なお、機能膜２にＡｇなどの金属微粒子が含まれる場合、エッチング工程後、図２（ａ）のように金属微粒子５が基板表面のエッチング領域２Ａに残ることがあり、アスペクト比への影響が懸念される。そこで、図２（ｂ）に示すように、エッチング工程後に基板表面に炭酸ガスを噴射することによりエッチング領域に残存する金属微粒子を吹き飛ばして除去するようにしても良い。
【００２８】
また、図３に示すように、上記のようにして所定のパターンを形成した機能膜２上に異なる機能膜３を上述の成膜行程と同様にして成膜し（図３（ａ）参照。）、さらにこの上層の機能膜３を上述のエッチング工程と同様にしてドライエッチングする（図３（ｂ）参照。）ことにより、下層の機能膜２と同一パターンで上層の機能膜３のパターニングが可能となる。下層の機能膜２の例としてはＡｇ含有ポリマーやＩＴＯ、上層の機能膜３の例としては正孔注入層を挙げることが出来る。このような機能膜の組み合わせは有機ＥＬ素子の製造に好適である。なお、上層の機能膜３を塗布する前に、下層の機能膜２に紫外線を照射すれば、当該機能膜２の硬度が増し、安定して機能膜３を成膜することが可能となる。
【００２９】
さらに、同様の成膜およびエッチング工程を繰り返すことにより、同一パターンでパターンが形成されたｎ層（ｎは２以上の整数。）の異なる機能膜を得ることが出来る。
【００３０】
本発明のパターニング方法を用いて機能膜のエッチング可能性を調べた。実験は以下の要領で行った。
【００３１】
［実験１］
ガラス基板上へ約５０〜７０ｎｍに塗布された透明導電膜のサンプルを３つ得た。それぞれ実施例１〜３とする。そして、これらのサンプルに波長１７２ｎｍの真空紫外線を照射時間を変えて照射し、透明導電膜の膜厚の変化を調べた。結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１に示すように、真空紫外線照射により、透明導電膜の膜厚が有意に減少し、ドライエッチングが行われていることが確認された。なお、紫外線照射の代わりに湿式によるエッチングも試みたが、希硝酸、希フッ化水素酸、希塩酸ともに透明導電膜が固形化し、理想的なエッチングが出来なかった。
【００３４】
また、表１に示す結果に基づくと、エッチング深さは、実施例１のサンプルで３１．８ｎｍ、実施例２のサンプルで３５．３ｎｍ、実施例３のサンプルで３４．５ｎｍであった。エッチング深さは、３０〜６０秒で飽和し、それ以上照射時間を長くしてもエッチングレートほとんど変わらないことがわかる。
【００３５】
次に、本発明のパターニング方法を用いて実際に機能膜のパターニングを行った。実験は以下の要領で行った。
【００３６】
［実験２］
＜成膜条件＞
基板には無アルカリガラス基板を使用し、その上にＡｇ含有ポリマー導電膜をスリットコート法により膜厚８０ｎｍで塗布し、風乾５分、６０℃のホットプレート上で５分、さらに１２０℃のオーブン内で５分乾燥した。なお、オーブンの代わりに赤外線ヒータを用いても良い。
【００３７】
＜エッチング条件＞
基板上に所定の開口を有するマスクを設置し、基板表面には窒素ガスを流量２０Ｌ／ｍｉｎで供給した。紫外光源には、エキシマランプ（波長１７２ｎｍ）を使用した。光源から基板表面までの距離（照射距離）は４ｍｍ、照射強度は４０ｍＷ／ｃｍ２、照射時間は３００秒とした。
【００３８】
このような条件でパターニングを行うことにより、実験１の結果から見て導電膜に所定のパターンでパターニングが行われているものと推定される。
【００３９】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４０】
１−基板
２，３−機能膜
２Ａ，３Ａ−エッチング領域
４−マスク
５−金属微粒子
１１−紫外線
１２−真空紫外線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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