【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、壁掛け薄型ディスプレイなどに使用される電子放出素子（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）の材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、壁掛け薄型ディスプレイなどに使用される電子放出素子（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）の材料として炭素（カーボン）系材料が注目を集めている。
炭素（カーボン）系材料であるダイヤモンドなどの材料が有する負性電子親和力は、加熱することなく電子が放出するので、加熱源を使用しない電子放出素子として有望である。また、これらの材料は、低い電子放出特性や熱的安定性、機械的強度、化学的安定性を有しており、このことからも電子放出素子の材料として有望である。
なお、そのためには均一で良好な電子放出特性を得ることが必要であり、電界を集中させるため微細な突起状の構造体（針状構造）を形成し、配向性をそろえることが必要である。
しかしながら、カーボンナノチューブやダイヤモンドは、大面積に均一に形成することは非常に困難であり、形成時には、７００度以上の基板温度が必要となる。また、これらの材料では、配向性を揃えて形成させることや突起状（針状）の微細加工を行なうことは非常に困難である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２３９９６号公報
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、微細な突起状の構造体（針状構造）を形成し、配向性を揃えることができる良好な電子放出特性を有する電子放出素子材料およびその製造方法を提供せんことを目的とし、その第１の要旨は、Ｈ／Ｎラジカル密度比と基板温度を制御して、有機材料をＮ−Ｈ系プラズマでエッチングして得られる、表面が数ｎｍ程度のＣＮ層で覆われたピラミッド状の構造体であることを特徴とする電子放出素子材料に存する。
また、第２の要旨は、有機材料をＮ−Ｈ系プラズマでエッチングする際に、Ｈ／Ｎラジカル密度比と基板温度を制御することにより、表面が数ｎｍ程度のＣＮ層で覆われたピラミッド状の構造体を形成させることを特徴とする電子放出素子材料の製造方法に存する。
また、第３の要旨は、基板温度を室温とすることを特徴とする電子放出素子材料の製造方法に存する。
また、第４の要旨は、基板上に有機膜のもととなる溶液を塗布し、基板を乾燥させて、該基板上に有機膜を作成させ、該有機膜をＮ−Ｈ系プラズマでエッチングすることを特徴とする電子放出素子材料の製造方法に存する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を詳細に説明する。
アモルファス カーボンナイトライド（ａ−ＣＮ）膜は、理論的にはダイヤモンドよりも硬い物質であり、高い熱伝導性や高いイオン衝撃耐性を有していることからも、ダイヤモンドに代わる新しい材料として有望である。また、ａ−ＣＮ膜は、微結晶ダイヤモンドなどと同様、電子放出特性に優れる材料であり、特にＣ＝Ｎ（ｓｐ２ ）結合から電子放出が起こりやすいとの報告がある。（Ｘ．Ｗ．Ｌｉｕｅｔ ａｌ：Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１８，１８４０（２０００）．）
【０００６】
また、発明者らは、有機材料（例えば、商品名ＦＬＡＲＥ）などをＮ２ ／Ｈ２ ，Ｎ２ ／ＮＨ３ プラズマで微細加工を行なってきており、有機膜は比較的容易に加工ができ、エッチングプラズマ中のＨ／Ｎラジカル密度比と基板温度を制御することで、ナノオーダーでの形状制御が可能であることを見い出し、また、その際、エッチングパターンの側壁には、数ｎｍ程度のＣＮ層が形成されることを見い出した。
そこで、有機材料をＮ−Ｈ系プラズマでエッチングする際に、Ｈ／Ｎラジカル密度比と基板温度を制御しテーパーの形状を作製する。
このピラミッド状の構造体では、その表面は、数ｎｍ程度のＣＮ層で覆われているため、良好な電子放出特性を得ることができるものである。
【０００７】
実施例を図面に従って説明すると、図１，図２はＣ＝Ｎ（ｓｐ２ ）の選択的形成を示す図であり、有機膜上に基板温度を変化させて形成したＣＮ膜の表面構造のＸ線光電子分光（ＸＰＳ）スペクトルを示す。
微細パターン側壁を模擬するためＮ２ プラズマ照射は、プラズマ電力１００Ｗ、基板バイアスなしで行なった。
図１は、Ｃ１ｓスペクトルを示す。
未処理のＦＬＡＲＥと同様２８４．５ｅＶにベンゼン管やＣ−Ｈに起因する大きなピークが観測される。Ｎ２ プラズマ照射したサンプルでは、このピークの幅が広くなっており、有機膜が窒素化したことが見受けられる。
また、図２はＮ１ｓスペクトルを示す。
未処理のサンプルでは、窒素が含有していないためＮのピークは観測されなかった。Ｎ２ プラズマを基板温度２０度で照射した場合、Ｃ＝Ｎ（ｓｐ２ ）に起因する４００ｅＶのピークが観測された。また、Ｎ２ プラズマを基板温度１００度で照射した場合、Ｃ−Ｎ（ｓｐ３ ）に起因する３９８．５ｅＶのピークが観測された。
【０００８】
これにより、基板温度が低い場合の有機膜のエッチングでは、パターン側壁にＣ＝Ｎ（ｓｐ２ ）結合が選択的に形成され、基板温度が高い場合のエッチングでは、Ｃ−Ｎ（ｓｐ３ ）結合が選択的に形成されることがわかった。
したがって、基板温度を低くエッチングを行なうことで、電子放出のしやすいＣ＝Ｎ（ｓｐ２ ）結合層を選択的にパターン側壁に形成することができる。
【０００９】
図３〜図５は、Ｃ＝Ｎ（ｓｐ２ ）ピラミッド状構造体の形成ピラミッド状Ｃ＝Ｎ（ｓｐ２ ）構造の形成手順を示すものであり、有機膜の作製は、スピンコーティング法を用い、回転させた基板１１上に有機膜１２のもととなる溶液を塗布する（図３）。塗布した後、その基板１１を１２０度程度（材料に依存）で乾かすことで有機膜１２を作製する（図３）。
この方法は、低温で膜形成が可能なためプラスチックなどの低い融点をもつ基板上にでも有機膜の形成が可能である。
【００１０】
次に、マスク１３（材料：ＳｉＯ２ やＳｉＮなど）を作製する（図３）。
このパターン形成は、従来の方法を用いて行なう（マスク材をスパッタ法で堆積させ、その後レジストを塗布し、露光によりパターン形成した後に、ハードマスクであるＳｉＯ２ をフルオロカーボンプラズマによりエッチングし、図３に示すようなパターンを形成する。）。
【００１１】
次に、図４に示すように、Ｎ−Ｈ系プラズマにより有機膜１２のエッチングを行なう。この際に、Ｎ／Ｈラジカル密度と基板温度を制御することでテーパー形状（ピラミッド状構造体）を形成する。この時、ピラミッド状の表面には、プラズマ中のＮラジカルによって数ｎｍ程度のＣＮ層が形成される。図１，図２で示したように、基板温度２０度程度にすることで、このＣＮ層１４は、電子放出のしやすいＣ＝Ｎ（ｓｐ２ ）結合が主なＣＮ膜となっている。
次に、図５に示すように、溶液などによりマスク材１３を除去することで、Ｃ＝Ｎ（ｓｐ２ ）結合の膜が覆ったピラミッド状構造体が形成できる。
【００１２】
図６は、電子放出特性測定装置の概略図であり、基板をチャンバー内に設置し、ロータリーポンプとターボ分子ポンプの直列接続により１０−６Ｔｏｒｒまで真空引きを行なう。その後、基板に負のバイアスを印可により基板から放出される電子を直径３ｍｍのステンレス製球系アノード電極により検出した。また、基板−電極間距離は８０μｍとした。
【００１３】
図７は、有機材料（例えば、ＦＬＡＲＥ）などをＮ２ ／Ｈ２ ，Ｎ２ ／ＮＨ３ プラズマで微細加工を行なう装置の平面図であり、また図８は側面図である。
マイクロホローカソードランプ（ＭＨＣＬ）を使用する真空紫外吸収分光法（ＶＵＶＡＳ）や赤外半導体レーザ吸収分光法システムを装備した、８インチウエハー用量産型（ＡＮＥＬＶＡ：Ｉ−４１００）のＵＨＦプラズマ・エッチング装置１の概要を示す。
【００１４】
チャンバー２内の上部には放電室が設けられ、高周波電源９に接続された高周波アンテナ３が設けられ、この高周波アンテナ３は高周波電源９から印加される高周波電力により、放電室およびチャンバー２内にプラズマを生成させる。
チャンバー２には、原料ガス（Ｎ２ ／Ｈ２ およびＮ２ ／ＮＨ３ ガス）の導入口が設けられている。また、チャンバー２内には、電極としての載置台６が設けられ、載置台６上に静電チャック等の保持部材を介して被処理体４が載置される。
【００１５】
なお、載置台６には、冷却手段あるいは加熱手段が設けられ、被処理体４を所望の温度に調整することができる。
載置台６には排気管が設けられ、導入口から原料ガスを導入しながら排気管から排気して、チャンバー２内および放電室内を所定のガス圧に保つことができる。
チャンバー２の側壁には、ラジカル計測用電源１０が接続されたラジカル計測用光源７と、ラジカル計測用システムを構成するラジカル計測用分光器８が対向して設けられている。
【００１６】
導入口から原料ガスを導入してチャンバー２内を所定の圧力にした状態で、高周波アンテナ３に高周波電力を印加して、高周波電界により原料ガスを反応性プラズマ化させ、その状態で、載置台６にバイヤス電圧を印加させ、反応性プラズマ中から陽イオンを飛び出させて被処理体４に衝突させることにより、被処理体４をエッチング処理することができる。
なお、チャンバー２内のラジカル密度を測定し、この測定結果により、高周波アンテナ３に印加される高周波電力等の放電パラメーターを制御したり、載置台６に印加されるバイヤス電圧を制御したり、さらに、原子ラジカル源（図示せず）によりＨラジカル，Ｎラジカルをチャンバー２内に注入することにより、反応性プラズマ中のＨラジカル，Ｎラジカル密度を制御することで、エッチングの加工精度を調整することができる。
【００１７】
ＨおよびＮラジカルの絶対密度はＶＵＶＡＳ技術を使用して測定できる。
ＭＨＣＬ（ラジカル計測用光源）７から放出された真空紫外（ＶＵＶ）光はＭｇＦ２ レンズによって平行にして、チャンバー２へ導入され、チャンバー２を通り抜けたＶＵＶ光が載置台６の６０ｍｍ上を通過し、プラズマ中のラジカルにより吸収を受けた光が、ＭｇＦ２ レンズによってＶＵＶ分光器８（アクトンＲｅｓｅａｒｃｈ社およびＡＲＣＶＭ−５２０）のスリットに集中し、光電子増倍管チューブ（ＰＭＴ）によって検知され、信号はディジタル・オシロスコープによって平均され、パソコンによって記録される。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の電子放出素子材料は、Ｈ／Ｎラジカル密度比と基板温度を制御して、有機材料をＮ−Ｈ系プラズマでエッチングして得られる、表面が数ｎｍ程度のＣＮ層で覆われたピラミッド状の構造体であることにより、Ｃ＝Ｎ（ｓｐ２ ）ピラミッド状構造膜から良好な電子放出特性が得られ、良好な電子放出素子材料となる。
【００１９】
また、電子放出素子材料の製造方法は、有機材料をＮ−Ｈ系プラズマでエッチングする際に、Ｈ／Ｎラジカル密度比と基板温度を制御することにより、表面が数ｎｍ程度のＣＮ層で覆われたピラミッド状の構造体を形成させることとしたため、有機膜エッチッングにより形状制御、ＣＮ構造（Ｃ＝Ｎ（ｓｐ２ ））制御が可能であり、ダイヤモンド等を用いる場合に比べ極めて低温で形成が可能となり、微細な突起状の構造体（針状構造）を、配向性を揃え、大面積に形成することができるものとなる。
【００２０】
また、基板温度を室温とする電子放出素子材料の製造方法では、プラスチック材料などの低い融点をもつ基板上にでもＣＮ層で覆われたピラミッド状の構造体の形成が可能であり、フレキシブル基盤への応用が可能となる。
【００２１】
また、基板上に有機膜のもととなる溶液を塗布し、基板を乾燥させて、基板上に有機膜を作成させ、有機膜をＮ−Ｈ系プラズマでエッチングする方法では、低温で膜形成が可能なため、プラスチックなどの低い融点をもつ基板上にでも有機膜の形成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｃ＝Ｎ（ｓｐ２ ）の選択的形成を示す図であり、有機膜上に基板温度を変化させて形成したＣＮ膜の表面構造のＸ線光電子分光（ＸＰＳ）スペクトルを示し、Ｃ１ｓスペクトルを示す。
【図２】Ｃ＝Ｎ（ｓｐ２ ）の選択的形成を示す図であり、有機膜上に基板温度を変化させて形成したＣＮ膜の表面構造のＸ線光電子分光（ＸＰＳ）スペクトルを示し、Ｎ１ｓスペクトルを示す。
【図３】Ｃ＝Ｎ（ｓｐ２ ）ピラミッド状構造体の形成手順を示すもので、加工前の層状態の断面図を示す。
【図４】有機膜をＮ−Ｈプラズマエッチングによりパターン加工した状態を示す。
【図５】パターン加工の後、マスク除去状態の断面図を示す。
【図６】電子放出特性測定装置の概略図を示す。
【図７】有機材料（例えば、ＦＬＡＲＥ）などをＮ２ ／Ｈ２ ，Ｎ２ ／ＮＨ３ プラズマで微細加工を行なう装置の平面図である。
【図８】有機材料（例えば、ＦＬＡＲＥ）などをＮ２ ／Ｈ２ ，Ｎ２ ／ＮＨ３ プラズマで微細加工を行なう装置の側面図である。
【符号の説明】
１ プラズマ・エッチング装置
２ チャンバー
３ （プラズマ生成）アンテナ
４ 加工用サンプル（被処理体）
５ 石英板
６ 載置台（基板）
７ ラジカル計測用光源
８ ラジカル計測用分光器
９ プラズマ生成電源
１０ ラジカル計測用光源電源
１１ 基板
１２ 有機膜
１３ マスク
１４ ＣＮ層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a material for an electron emission device (Field Emission Device) used for a wall-mounted thin display or the like.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
2. Description of the Related Art In recent years, a carbon-based material has attracted attention as a material of an electron emission device (Field Emission Device) used for a wall-mounted thin display and the like.
The negative electron affinity of a material such as diamond, which is a carbon (carbon) -based material, emits electrons without heating, and is therefore promising as an electron-emitting device that does not use a heating source. Further, these materials have low electron emission characteristics, low thermal stability, high mechanical strength, and high chemical stability, and are therefore promising as materials for electron-emitting devices.
For that purpose, it is necessary to obtain uniform and good electron emission characteristics, and it is necessary to form a fine projection-like structure (needle-like structure) in order to concentrate the electric field and to make the orientation uniform. .
However, it is extremely difficult to form carbon nanotubes and diamonds uniformly over a large area, and a substrate temperature of 700 ° C. or higher is required during formation. In addition, it is very difficult to form these materials with uniform orientation and to perform fine processing in the shape of a protrusion (needle).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-123996 A
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide an electron-emitting device material having good electron-emitting characteristics capable of forming a fine projection-like structure (needle-like structure) and having a uniform orientation, and a method of manufacturing the same. The first point is that a pyramid-shaped surface obtained by etching an organic material with NH plasma by controlling the H / N radical density ratio and the substrate temperature is covered with a CN layer of about several nm. An electron-emitting device material characterized by having a structure of
The second point is that when an organic material is etched with NH plasma, the pyramid whose surface is covered with a CN layer of about several nm is controlled by controlling the H / N radical density ratio and the substrate temperature. The present invention resides in a method for manufacturing an electron-emitting device material, characterized by forming a structure in a shape of a circle.
A third aspect resides in a method for manufacturing an electron-emitting device material, wherein the substrate temperature is set to room temperature.
The fourth gist is that a solution serving as a base for an organic film is applied to a substrate, the substrate is dried, an organic film is formed on the substrate, and the organic film is etched with NH plasma. And a method for manufacturing an electron-emitting device material.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described in detail.
Amorphous carbon nitride (a-CN) film is a material that is theoretically harder than diamond and has high thermal conductivity and high ion bombardment resistance, so it is promising as a new material to replace diamond. is there. Further, the a-CN film is a material having excellent electron emission characteristics, like microcrystalline diamond, and it has been reported that electron emission is likely to occur particularly from a C = N (sp 2 ) bond. (XW Liuet al: J. Vac. Sci. Technol. B18, 1840 (2000).)
[0006]
In addition, the inventors have performed fine processing of an organic material (for example, FLARE) with N 2 / H 2 or N 2 / NH 3 plasma, and the organic film can be processed relatively easily. By controlling the H / N radical density ratio in the etching plasma and the substrate temperature, it has been found that the shape can be controlled on the order of nanometers. It was found that a layer was formed.
Therefore, when an organic material is etched by NH plasma, the H / N radical density ratio and the substrate temperature are controlled to form a tapered shape.
In the pyramid-shaped structure, the surface is covered with a CN layer of about several nm, so that good electron emission characteristics can be obtained.
[0007]
The embodiment will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 are diagrams showing the selective formation of C = N (sp 2 ). FIG. 1 is a cross-sectional view of the surface structure of a CN film formed on an organic film by changing the substrate temperature. 1 shows a line photoelectron spectroscopy (XPS) spectrum.
In order to simulate the side wall of the fine pattern, the N 2 plasma irradiation was performed with a plasma power of 100 W and no substrate bias.
FIG. 1 shows the C1s spectrum.
As in the case of untreated FLARE, a large peak due to a benzene tube or CH is observed at 284.5 eV. In the sample irradiated with N 2 plasma, the width of this peak is wide, and it can be seen that the organic film has been nitrogenated.
FIG. 2 shows an N1s spectrum.
In the untreated sample, no N peak was observed because it did not contain nitrogen. When N 2 plasma was irradiated at a substrate temperature of 20 ° C., a peak of 400 eV due to C = N (sp 2 ) was observed. When N 2 plasma was irradiated at a substrate temperature of 100 ° C., a peak of 398.5 eV due to C—N (sp 3 ) was observed.
[0008]
Thereby, in the etching of the organic film when the substrate temperature is low, the C = N (sp 2 ) bond is selectively formed on the pattern side wall, and in the etching where the substrate temperature is high, the C—N (sp 3 ) bond is formed. Was selectively formed.
Therefore, by performing etching at a low substrate temperature, a C = N (sp 2 ) bonding layer from which electrons can be easily emitted can be selectively formed on the pattern side wall.
[0009]
3 to 5, which shows the C = N (sp 2) forming the pyramidal C = N (sp 2) of the pyramid-like structure structure formation procedure, preparation of the organic film, using a spin coating method Then, a solution serving as the base of the organic film 12 is applied onto the rotated substrate 11 (FIG. 3). After the application, the substrate 11 is dried at about 120 degrees (depending on the material) to form the organic film 12 (FIG. 3).
According to this method, an organic film can be formed even on a substrate having a low melting point, such as plastic, because the film can be formed at a low temperature.
[0010]
Next, the mask 13 (material: such as SiO 2 or SiN) to produce (Figure 3).
This pattern formation is performed using a conventional method (a mask material is deposited by a sputtering method, a resist is applied, a pattern is formed by exposure, and SiO 2 as a hard mask is etched with fluorocarbon plasma. A pattern as shown in FIG.
[0011]
Next, as shown in FIG. 4, the organic film 12 is etched by NH plasma. At this time, a tapered shape (pyramid structure) is formed by controlling the N / H radical density and the substrate temperature. At this time, a CN layer of about several nm is formed on the pyramidal surface by N radicals in the plasma. As shown in FIGS. 1 and 2, by setting the substrate temperature to about 20 degrees, the CN layer 14 is a CN film mainly composed of C = N (sp 2 ) bonds that facilitate electron emission.
Next, as shown in FIG. 5, by removing the mask material 13 with a solution or the like, a pyramid-like structure covered with a C = N (sp 2 ) bond film can be formed.
[0012]
FIG. 6 is a schematic view of an electron emission characteristic measuring apparatus, in which a substrate is placed in a chamber, and a vacuum is drawn to 10 −6 Torr by connecting a rotary pump and a turbo molecular pump in series. Thereafter, electrons emitted from the substrate when a negative bias was applied to the substrate were detected by a stainless steel spherical anode having a diameter of 3 mm. The distance between the substrate and the electrode was 80 μm.
[0013]
FIG. 7 is a plan view of an apparatus for finely processing an organic material (eg, FLARE) using N 2 / H 2 , N 2 / NH 3 plasma, and FIG. 8 is a side view.
Eight-inch wafer mass production type (ANELVA: I-4100) UHF plasma etching system equipped with vacuum ultraviolet absorption spectroscopy (VUVAS) using a micro hollow cathode lamp (MHCL) and infrared semiconductor laser absorption spectroscopy system 1 is shown below.
[0014]
A discharge chamber is provided in the upper part of the chamber 2, and a high-frequency antenna 3 connected to a high-frequency power supply 9 is provided. The high-frequency antenna 3 is supplied to the discharge chamber and the chamber 2 by high-frequency power applied from the high-frequency power supply 9. Generate plasma.
The chamber 2 is provided with inlets for source gases (N 2 / H 2 and N 2 / NH 3 gases). A mounting table 6 as an electrode is provided in the chamber 2, and the workpiece 4 is mounted on the mounting table 6 via a holding member such as an electrostatic chuck.
[0015]
The mounting table 6 is provided with a cooling means or a heating means, and can adjust the temperature of the object to be processed 4 to a desired temperature.
The mounting table 6 is provided with an exhaust pipe. The exhaust gas is exhausted from the exhaust pipe while introducing the raw material gas from the inlet, so that the inside of the chamber 2 and the discharge chamber can be maintained at a predetermined gas pressure.
On the side wall of the chamber 2, a radical measurement light source 7 to which a radical measurement power supply 10 is connected and a radical measurement spectroscope 8 constituting a radical measurement system are provided to face each other.
[0016]
In a state where the raw material gas is introduced from the inlet and the inside of the chamber 2 is maintained at a predetermined pressure, high-frequency power is applied to the high-frequency antenna 3 to convert the raw material gas into reactive plasma by the high-frequency electric field. By applying a bias voltage to 6 and causing positive ions to fly out of the reactive plasma and collide with the object 4, the object 4 can be etched.
In addition, the radical density in the chamber 2 is measured, and based on the measurement result, a discharge parameter such as a high-frequency power applied to the high-frequency antenna 3 is controlled, a bias voltage applied to the mounting table 6 is controlled, and Adjusting the processing accuracy of etching by controlling the density of H radicals and N radicals in the reactive plasma by injecting H radicals and N radicals into the chamber 2 by means of an atomic radical source (not shown). Can be.
[0017]
The absolute density of H and N radicals can be measured using VUVAS technology.
Vacuum ultraviolet (VUV) light emitted from an MHCL (radical measurement light source) 7 is collimated by an MgF 2 lens, introduced into the chamber 2, and the VUV light passing through the chamber 2 passes over 60 mm of the mounting table 6. The light absorbed by the radicals in the plasma is focused by the MgF 2 lens on the slit of the VUV spectrometer 8 (Acton Research and ARCVM-520), detected by the photomultiplier tube (PMT), and the signal is Averaged by digital oscilloscope and recorded by personal computer.
[0018]
【The invention's effect】
The electron-emitting device material of the present invention is obtained by controlling the H / N radical density ratio and the substrate temperature and etching the organic material with NH plasma to cover the surface with a CN layer of about several nm. By having a pyramid-like structure, good electron emission characteristics can be obtained from a C = N (sp 2 ) pyramid-like structure film, and a good electron emission element material can be obtained.
[0019]
Further, in the method of manufacturing an electron-emitting device material, the surface is covered with a CN layer having a thickness of about several nm by controlling the H / N radical density ratio and the substrate temperature when etching an organic material with NH plasma. Since a pyramid-shaped structure is formed, the shape can be controlled and the CN structure (C = N (sp 2 )) can be controlled by etching the organic film, and the formation can be performed at a much lower temperature than when diamond or the like is used. This makes it possible to form a fine projection-like structure (needle-like structure) with a uniform orientation and a large area.
[0020]
In addition, in the method of manufacturing an electron-emitting device material at a substrate temperature of room temperature, a pyramid-like structure covered with a CN layer can be formed even on a substrate having a low melting point, such as a plastic material, so that a flexible substrate can be formed. Can be applied.
[0021]
Further, in a method of applying a solution that is a source of an organic film on a substrate, drying the substrate, forming an organic film on the substrate, and etching the organic film with NH plasma, the film is formed at a low temperature. Therefore, an organic film can be formed even on a substrate having a low melting point, such as plastic.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing selective formation of C = N (sp 2 ), showing an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectrum of a surface structure of a CN film formed on an organic film by changing a substrate temperature; 3 shows a C1s spectrum.
FIG. 2 is a view showing selective formation of C = N (sp 2 ), showing an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectrum of a surface structure of a CN film formed on an organic film by changing a substrate temperature; 3 shows an N1s spectrum.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a layer state before processing, showing a procedure for forming a C = N (sp 2 ) pyramid-like structure.
FIG. 4 shows a state in which an organic film is patterned by NH plasma etching.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where a mask is removed after pattern processing.
FIG. 6 shows a schematic diagram of an electron emission characteristic measuring device.
FIG. 7 is a plan view of an apparatus for performing fine processing of an organic material (eg, FLARE) with N 2 / H 2 or N 2 / NH 3 plasma.
FIG. 8 is a side view of an apparatus for performing fine processing on an organic material (eg, FLARE) using N 2 / H 2 or N 2 / NH 3 plasma.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma etching apparatus 2 Chamber 3 (plasma generation) Antenna 4 Processing sample (workpiece)
5 Quartz plate 6 Mounting table (substrate)
7 Radical measurement light source 8 Radical measurement spectroscope 9 Plasma generation power supply 10 Radical measurement light source power supply 11 Substrate 12 Organic film 13 Mask 14 CN layer
