(57)【要約】【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。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。【解決手段】本発明は、透明電極の上面に形成された金属薄膜を有する試料を平行平板型プラズマエッチング装置の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。本発明により、有機ＥＬディスプレイ素子等の製造工程を簡易にすることができる。【選択図】  図３
2004178839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の補助電極の形成方法において、前記透明電極は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）のいずれかからなることを特徴とする補助電極の形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の補助電極の形成方法において、前記金属薄膜はモリブデン、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。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載のいずれかの補助電極の形成方法において、前記フッ素原子を含むガスは、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であることを特徴とする補助電極の形成方法。
【請求項６】
請求項５に記載の補助電極の形成方法において、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。
【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
【図１】
2004178839.tif 000003
【図２】
2004178839.tif 000004
【図３】
2004178839.tif 000005
【図４】
2004178839.tif 000006
【図５】
2004178839.tif 000007
【図６】
2004178839.tif 000008
【図７】
2004178839.tif 000009