JP3001894B2 - Method and apparatus for etching multilayer thin film element - Google Patents

Method and apparatus for etching multilayer thin film element

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JP3001894B2
JP3001894B2 JP63248718A JP24871888A JP3001894B2 JP 3001894 B2 JP3001894 B2 JP 3001894B2 JP 63248718 A JP63248718 A JP 63248718A JP 24871888 A JP24871888 A JP 24871888A JP 3001894 B2 JP3001894 B2 JP 3001894B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は薄膜EL素子等の多層薄膜素子における機能層
をパターニングする場合のエッチング方法とその装置に
関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an etching method and an apparatus for patterning a functional layer in a multilayer thin film element such as a thin film EL element.

[従来の技術] 例えば多層薄膜にてなる薄膜EL素子は第2図に示す如
く、透明基板51上に順次、透明電極52、第1絶縁層53、
発光層54、第2絶縁層55、背面電極56を積層形成したも
のを基本構成とする二重絶縁構造のEL素子が主として使
用されているが、コストや発光条件(電圧、周波数等)
等に問題が残ることから、更に高輝度、高発光効率、低
電圧駆動、直流電源駆動、商用周波数駆動、低コスト化
を実現するため、第3図に示す如き透明基板51、透明電
極52、発光層54、絶縁層55、背面電極56を基本構成と
し、第2図における第1絶縁層53を排した、所謂MIS構
造のEL素子の開発、実用化が進められており有望視され
ている。
[Prior Art] For example, as shown in FIG. 2, a thin-film EL element composed of a multilayer thin film is formed on a transparent substrate 51 by a transparent electrode 52, a first insulating layer 53,
An EL element having a double insulation structure having a basic structure in which a light emitting layer 54, a second insulating layer 55, and a back electrode 56 are laminated is mainly used, but cost and light emitting conditions (voltage, frequency, etc.) are used.
In order to realize higher brightness, higher luminous efficiency, lower voltage drive, DC power supply drive, commercial frequency drive, and lower cost, a transparent substrate 51, a transparent electrode 52 as shown in FIG. The development and commercialization of a so-called MIS-structure EL element which has a light emitting layer 54, an insulating layer 55, and a back electrode 56 as a basic structure and excludes the first insulating layer 53 in FIG. .

薄膜EL素子の用法は、面光源から領域を拡め、表示板
として静止画像、更には動画像表示を、近年ではその多
色化の方法について研究開発が進められている。
As for the usage of the thin film EL element, an area is expanded from a surface light source, and a still image and further a moving image display as a display plate are being researched and developed in recent years.

前記の基本構成を有する薄膜EL素子で画像を表示させ
るために、画像に相当する部分のみを発光させるには、
表示しようとする画像の形状に透明電極および/または
背面電極をパターニングするか(第4図(A))、発光
層をパターニングするか(第4図(B))、或いは電極
と発光層の双方をパターニングするか(第4図
(C))、のいずれかの方法がとられている。
In order to display an image with the thin-film EL element having the above basic configuration, in order to emit light only in a portion corresponding to the image,
Whether the transparent electrode and / or the back electrode is patterned into the shape of the image to be displayed (FIG. 4 (A)), the light emitting layer is patterned (FIG. 4 (B)), or both the electrode and the light emitting layer (FIG. 4 (C)).

更に高度な表示形態として動画を表示する場合は透明
電極および背面電極夫々を複数のストライプ状にパター
ニングし、それぞれのストライプを直交するように配し
た(第5図(A),第5図(B))、所謂XYマトリクス
電極方式とし、更に発光部の光の散乱等によって生じる
ニジミを無くするためには発光層も電極に対応したスト
ライプとするか或いは方形のドットマトリクス方式(第
6図)等のいずれかの方式がとられる。
When a moving image is displayed as a more advanced display mode, each of the transparent electrode and the back electrode is patterned into a plurality of stripes, and the stripes are arranged orthogonally (FIGS. 5A and 5B). )), A so-called XY matrix electrode system, and in order to eliminate bleeding caused by scattering of light from the light-emitting portion, the light-emitting layer should be a stripe corresponding to the electrode, or a square dot matrix system (FIG. 6), etc. Either of the methods is adopted.

更に多色化については、既に色調の異なる単色ELを積
み重ねる方式が発表されているが技術的難点が多いた
め、発光層を微細な画素にパターニングし、更にその画
素を色の数に区画してその区画毎に所要色調に配色する
発光層を形成すると共に、夫々に対応したXYマトリクス
電極を配する方式について研究開発が取り組まれてい
る。
Regarding multicoloring, a method of stacking single-color EL with different color tones has already been announced, but there are many technical difficulties, so the light emitting layer is patterned into fine pixels, and the pixels are further divided into the number of colors. Research and development are being carried out on a method of forming a light emitting layer for distributing a required color tone for each section and disposing an XY matrix electrode corresponding to each layer.

ここで機能層の一つである透明電極や発光層のパター
ニングは、通常、非除去部をレジストパターンで覆い、
覆われていない部分を化学的あるいは物理的に削りと
る、即ちエッチングすることによって行われる。
Here, the patterning of the transparent electrode or the light emitting layer, which is one of the functional layers, usually covers the non-removed portion with a resist pattern,
This is done by chemically or physically shaving off the uncovered portion, ie, etching.

レジストパターンで非除去部を覆う方法としては、フ
ォトリソグラフィ法または直接レジスト材料を印刷する
方法がとられる。精細なパターニングには前者が一般的
である。レジスト材料は有機高分子材料が殆どであり、
エッチング条件を考慮し選定される。
As a method of covering the non-removed portion with the resist pattern, a photolithography method or a method of directly printing a resist material is used. The former is generally used for fine patterning. Most resist materials are organic polymer materials.
The selection is made in consideration of the etching conditions.

透明電極のエッチングはウェット法による化学的エッ
チングが一般的に用いられている。電極材料は表示デバ
イスの構成材料として化学的安定性が望まれているた
め、SnO2,ITO等の酸化錫系が多用されるが、逆にエッチ
ングが難しいことから、ECR水素プラズマによるエッチ
ングが提案されている(特願昭63−72785)。
For the etching of the transparent electrode, chemical etching by a wet method is generally used. Electrode materials are required to have chemical stability as a constituent material of display devices, so tin oxides such as SnO 2 and ITO are often used.However, etching is difficult, so etching with ECR hydrogen plasma is proposed. (Japanese Patent Application No. 63-72785).

発光層のパターニングは多色表示ELの開発に関し、モ
ノカラー積重ね方式に代わる方式としての発光層パター
ニング方式が研究開発に取組まれており、例えば1987年
5月11日〜15日にニューオリンズにて開催された情報表
示学会(SID)における山内氏による報告(予稿集:87年
SIDイジェストの230頁〜233頁)や、1987年9月15日〜1
7日にロンドンにて開催された第7回ディスプレイ国際
会議(IDRC)におけるC.Brunelによる報告(予稿集の23
8頁〜239頁)がある。
Emission layer patterning has been undertaken in R & D for the development of multi-color display EL, as an alternative to the mono-color stacking method, for example, held in New Orleans on May 11-15, 1987. Report by Dr. Yamauchi at the Information Display Society of Japan (SID) (1987)
SID digest pages 230-233) and September 15, 1987-1
Report by C. Brunel at the 7th International Display Conference (IDRC) held in London on July 7
8 to 239).

前者は二色絶縁構造の二色EL製作に関するもので第1
絶縁層上に形成した発光層(ZnS:Mn橙色)をフォトレジ
ストで多い、2色目の発光層(ZnS:Sn赤色)を形成する
個所をフォトリソグラフィ法で除去している。
The former relates to the production of two-color EL with a two-color insulation structure and is the first
The light emitting layer (ZnS: Mn orange) formed on the insulating layer is made of a photoresist, and a portion where the second color light emitting layer (ZnS: Sn red) is formed is removed by photolithography.

後者は発光層のエッチングにはウェット法をとるべき
ではないとして反応性イオンエッチング(RIE)法及び
イオンビームエッチング(IBE)法を推奨し、特にアル
ゴンガスによるIBE法が良いとして第2絶縁層形成後、
フォトリソグラフィ法でレジストパターンを形成し、第
2絶縁層共々発光層をエッチングしている。発光層のエ
ッチングについては歴史が浅く、一般的方法と言えるも
のは無い。
In the latter case, a reactive ion etching (RIE) method and an ion beam etching (IBE) method are recommended because the wet method should not be used for etching the light emitting layer. rear,
A resist pattern is formed by photolithography, and the light emitting layer is etched together with the second insulating layer. The history of the etching of the light emitting layer is short and there is no general method.

[発明が解決しようとする課題] エッチング技術の選定条件は、例えばレジストパター
ンを用いてエッチングする場合、レジストパターンに影
響を与えないこと、除去する材料に働き、他の材料を傷
めないこと、薬品やプロセスからくる不純物や損傷を残
さないこと等が挙げられる。
[Problems to be Solved by the Invention] Etching technology selection conditions include, for example, when etching using a resist pattern, do not affect the resist pattern, act on the material to be removed, do not damage other materials, and use chemicals. And leaving no impurities or damage from the process.

多層薄膜素子、例えば薄膜EL素子においては通常、透
明電極と発光層とがエッチングされるが絶縁層や透明基
板は損傷を受けてはならない場合が多い。但し、品種に
よっては絶縁層や透明基板がエッチングされてもよいも
のもある。
In a multilayer thin film element, for example, a thin film EL element, the transparent electrode and the light emitting layer are usually etched, but the insulating layer and the transparent substrate often must not be damaged. However, depending on the type, the insulating layer or the transparent substrate may be etched.

山内氏等の採用したウェット法、即ち溶液法エッチン
グは薬品の組み合わせや組成の変化でもって微妙な速度
や形状選択性が調整できる利点がある。薄膜EL素子の溶
液法によるエッチングは二重絶縁構造の場合、パターニ
ングされる透明電極や発光層はそれぞれ耐薬品性に優れ
た透明基板や絶縁層の上に形成されているので比較的エ
ッチング条件が選びやすいが、MIS構造の場合、通常、
透明電極上に発光層が形成されており、発光層を形成す
る母材例えばZnSやSrSで代表されるII−VI族化合物半導
体が酸で容易に除去できるのに比し、透明電極に使用さ
れるSnO2やITOは除去条件が厳しいため、二層を同時に
エッチング処理すればサイドエッチング等が起こって発
光層のエッチングが進みすぎるため難しく、二重絶縁構
造の場合同様に透明電極や発光層を形成した都度夫々を
パターニングする繁雑さを免れない。
The wet method adopted by Yamauchi et al., That is, the solution method etching, has an advantage that fine speed and shape selectivity can be adjusted by changing the combination or composition of chemicals. Solution method etching of thin film EL devices has a double insulating structure, and the transparent electrodes and light emitting layers to be patterned are formed on transparent substrates and insulating layers with excellent chemical resistance, respectively. It is easy to choose, but in the case of MIS structure,
The light-emitting layer is formed on the transparent electrode, and the base material for forming the light-emitting layer, such as a II-VI compound semiconductor represented by ZnS or SrS, can be easily removed with an acid. Since the removal conditions of SnO 2 and ITO are severe, if two layers are etched at the same time, side etching etc. will occur and the etching of the light emitting layer will progress too much, which is difficult. The complexity of patterning each time it is formed is unavoidable.

加えて溶液系のエッチングは、例えばレジストパター
ンを用いる場合、レジストパターンの溶解とかレジスト
パターンの下部への浸透(アンダーカット)を伴い、シ
ャープなエッチングがされ難い欠点がある。また公害に
係る廃液の処理も問題である。
In addition, solution-based etching, for example, when a resist pattern is used, involves dissolution of the resist pattern or penetration (undercut) into the lower portion of the resist pattern, and has a disadvantage that sharp etching is difficult to be performed. Also, the treatment of waste liquids related to pollution is a problem.

かかる問題もさることながら、一般に発光層が吸湿す
ると輝度や寿命を著しく低下させることが知られてお
り、素子製作過程や製品管理の上からも特に防湿面の十
分な管理が肝要といわれており、その通りである。従っ
てEL素子のパターニングは勿論のこと、EL素子形成の各
工程において水溶液や吸湿性の強い溶剤系による処理は
原則的に避けるべきである。
In addition to this problem, it is generally known that the absorption of moisture in the light-emitting layer significantly reduces the luminance and life, and it is said that sufficient control of the moisture-proof surface is particularly important from the element manufacturing process and product management. That's right. Therefore, in addition to the patterning of the EL element, treatment with an aqueous solution or a highly hygroscopic solvent system should be basically avoided in each step of forming the EL element.

前述の山内氏等は多色ELの製作に関しZnS:Snのウェッ
トエッチングに成功しているが、前述C.Brunel氏等はウ
ェットエッチング素子の破壊、発光層の汚染や剥脱の点
から実施の難しさを指摘しており、更には、アルカリ土
類金属の硫化物を母材とする発光層においては将来にわ
たり成功せぬであろうことを予測している。
Mr. Yamauchi et al. Have succeeded in the wet etching of ZnS: Sn in the production of multicolor EL, but Mr. C. Brunel et al. Mentioned above have found it difficult to implement wet etching elements due to destruction of the elements, contamination and peeling of the light emitting layer. He further predicts that a luminescent layer based on alkaline earth metal sulfide will not be successful in the future.

他方、C.Brunel氏の推奨するドライ法のうちRIE法は
プラズマにより塩素やふっ素を含む揮発性の化合物を生
成する物質に用いられ、塩素化物のガスはZnSには適し
ているがアルカリ土類金属には不適で、更に塩素がELの
特性に不利な影響があるので避けるべきとしている。C.
Brunel氏等は化学的に中性なArガスを用いたIBE法が選
択性がないのでどんな材料の処理にも用いられると推奨
しているが、発光層の下地もエッチングし損傷する危険
が大きい。
On the other hand, among the dry methods recommended by C. Brunel, the RIE method is used for substances that generate volatile compounds including chlorine and fluorine by plasma, and chlorinated gas is suitable for ZnS but alkaline earth It is unsuitable for metals, and chlorine has a detrimental effect on EL characteristics and should be avoided. C.
Brunel et al. Recommend that the IBE method using chemically neutral Ar gas be used for processing any material because of its lack of selectivity, but there is a high risk of etching and damaging the underlayer of the light emitting layer. .

この発明は前述した発光層や透明電極等機能層のエッ
チングに関する問題点を解決するもので多層薄膜素子等
における絶縁層や透明基板に影響を及ぼすことなく、発
光層や透明電極等の機能層の少なくとも一層を選択的に
エッチング処理する方法及び装置を提供することを目的
とする。
The present invention solves the above-mentioned problems relating to the etching of the functional layer such as the light-emitting layer and the transparent electrode, and does not affect the insulating layer or the transparent substrate in the multilayer thin film element or the like, and the functional layer such as the light-emitting layer or the transparent electrode is formed. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for selectively etching at least one layer.

[課題を解決するための手段] 本発明の発明者は水素プラズマを用いた各種材料のエ
ッチングについて鋭意研究を続けていたが、水素プラズ
マが例えば、II−VI族化合物半導体、特にZnSを母材と
するEL発光層を極めて容易にエッチングし、又、プラズ
マ引き出し電界として機能層に、直流電源を印加してエ
ッチングしたり、あるいは低い周波数領域の高周波電源
(例えば15KHz)を印加してエッチングすれば(以下、
第1のエッチング法という)、そのエッチング速度は増
し短時間でエッチングされるが他方、Al2O3、Ta2O5等で
代表される絶縁層やガラスやプラスチックシート等の透
明基板には実用上全く損傷を与えないが、高い周波数領
域の高周波電源(例えば13.56MHz)を印加してエッチン
グした(以下第2のエッチング法という)場合は、上記
絶縁層等も容易にエッチングできることを見出した。
[Means for Solving the Problems] The inventor of the present invention has been keenly studying the etching of various materials using hydrogen plasma, and the hydrogen plasma is, for example, a base material of a II-VI group compound semiconductor, particularly ZnS. It is very easy to etch the EL light emitting layer, and also to etch the functional layer as a plasma extraction electric field by applying a DC power supply, or by applying a high frequency power supply in a low frequency range (for example, 15 KHz). (Less than,
The first etching method), the etching rate is increased and the etching is performed in a short time. On the other hand, it is practically used for an insulating layer typified by Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 or the like, or a transparent substrate such as a glass or a plastic sheet. It has been found that the insulating layer and the like can be easily etched by applying a high frequency power in a high frequency region (for example, 13.56 MHz) and performing etching (hereinafter referred to as a second etching method).

別に、水素プラズマ処理が、透明電極の有効なエッチ
ング手段であることを既に見出しており(特願昭63−72
785)、今回の発見と併せ、本発明に至ったものであ
る。
Separately, it has already been found that hydrogen plasma treatment is an effective means for etching a transparent electrode (Japanese Patent Application No. 63-72).
785), together with this discovery, led to the present invention.

即ち、請求項(1)に記載した本発明の多層薄膜素子
のエッチング方法は、薄膜EL素子を例にとった場合、該
多層薄膜素子の形成過程において、パターニングしよう
とする発光層や透明電極のごとき機能層の少なくとも一
層のエッチングに電子サイクロトロン共鳴法を用いたプ
ラズマ生成室にて生成した水素プラズマを用いたことを
特徴とするエッチング方法である。
That is, in the method of etching a multilayer thin film element according to the present invention described in claim (1), when a thin film EL element is taken as an example, a light emitting layer or a transparent electrode to be patterned is formed in the process of forming the multilayer thin film element. An etching method using hydrogen plasma generated in a plasma generation chamber using an electron cyclotron resonance method for etching at least one layer of the functional layer.

エッチング速度を早めるために必要に応じ、不活性ガ
スあるいは反応ガスの併用、更には、請求項(4)で記
載したごとく、プラズマ生成室で生じた水素プラズマを
処理室に導くための引き出し電界の周波数を変化させ
る。
In order to increase the etching rate, an inert gas or a reaction gas may be used in combination, if necessary, and furthermore, as described in claim (4), the extraction electric field for guiding the hydrogen plasma generated in the plasma generation chamber to the processing chamber. Change the frequency.

又、請求項(7)に記載した本発明のエッチング装置
は、真空にしたプラズマ生成室にマイクロ波を導入し、
更に外部より磁界を加えることにより、該プラズマ生成
室内に導入した水素ガスおよび必要に応じて併用ガスを
電子サイクロトロン共鳴させてプラズマにし、処理室に
て多層薄膜素子の活性層の少なくとも一層をエッチング
処理するECRプラズマ処理装置であり、必要に応じ、請
求項(8)に記載したごとく、前記処理室におけるエッ
チング処理を促進させるために処理室に各種反応用ガス
を導入させる反応用ガス導入手段や、請求項(10)に記
載したごとく、プラズマ生成室で生成した水素プラズマ
のエネルギーレベルを低減させるため処理室内にミラー
磁界を発生させる磁界印加手段を備えたことを特徴とし
ている。
Further, in the etching apparatus of the present invention described in claim (7), microwaves are introduced into a evacuated plasma generation chamber,
Further, by applying a magnetic field from the outside, the hydrogen gas introduced into the plasma generation chamber and, if necessary, the combined gas are subjected to electron cyclotron resonance to produce plasma, and at least one of the active layers of the multilayer thin film element is etched in the processing chamber. A reaction gas introducing means for introducing various reaction gases into the processing chamber to promote an etching process in the processing chamber, if necessary, as described in claim (8); According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a magnetic field applying means for generating a mirror magnetic field in the processing chamber in order to reduce the energy level of the hydrogen plasma generated in the plasma generating chamber.

[作用] 多層薄膜素子の一例として薄膜EL素子を用いて本発明
のエッチング方法を以下詳細に述べる。
[Operation] The etching method of the present invention will be described in detail below using a thin film EL element as an example of a multilayer thin film element.

薄膜EL素子は二重絶縁構造のものが主に用いられてお
り、その基本構成は第2図で示した通りである。本発明
は、透明基板51上に形成した機能層の一種である発光層
54および/または透明電極52のパターニングを行なう際
に適用される。例えば、レジストパターン法で透明電極
をパターニングする場合には、透明基板51上に一様に形
成された透明電極2の非除去部を不図示のレジストパタ
ーンで覆い、このレジストパターン上方から水素プラズ
マを透明電極52に向けて照射すればレジストパターンで
覆われていない部分の透明電極52がエッチングされる。
透明電極52が除去された後も水素プラズマの照射を続け
ても、前述した第1のエッチング法では透明基板51をエ
ッチングしたり損傷することはない。然る後レジストパ
ターンを適宜の方法、例えば有機溶剤、酸素プラズマ等
で除去する。
The thin-film EL element mainly has a double insulation structure, and its basic configuration is as shown in FIG. The present invention provides a light emitting layer which is a type of a functional layer formed on a transparent substrate 51.
This is applied when patterning the transparent electrode 52 and / or 54. For example, when patterning a transparent electrode by a resist pattern method, a non-removed portion of the transparent electrode 2 uniformly formed on the transparent substrate 51 is covered with a resist pattern (not shown), and hydrogen plasma is applied from above the resist pattern. By irradiating the transparent electrode 52, the portion of the transparent electrode 52 not covered with the resist pattern is etched.
Even if the irradiation of hydrogen plasma is continued even after the transparent electrode 52 is removed, the transparent substrate 51 is not etched or damaged by the above-described first etching method. Thereafter, the resist pattern is removed by an appropriate method, for example, an organic solvent, oxygen plasma or the like.

引き続き第一絶縁層53を透明電極52上を覆うように形
成し、更に発光層54を第1絶縁層53上に一様に形成す
る。発光層54をパターニングする場合も透明電極52のパ
ターニングと同様の手順であり、まず、発光層54上に所
定のパターンでレジストパターンを形成し、このレジス
トパターンの上方から水素プラズマを発光層54に向けて
照射し、発光層54のエッチングを行う。発光層54が除去
された後に水素プラズマの照射が続いても第1のエッチ
ング法では下層の第一絶縁層53をエッチングしたり損傷
することはない。
Subsequently, the first insulating layer 53 is formed so as to cover the transparent electrode 52, and the light emitting layer 54 is further formed uniformly on the first insulating layer 53. The patterning of the light emitting layer 54 is the same procedure as the patterning of the transparent electrode 52.First, a resist pattern is formed in a predetermined pattern on the light emitting layer 54, and hydrogen plasma is applied to the light emitting layer 54 from above the resist pattern. Then, the light emitting layer 54 is etched. Even if irradiation with hydrogen plasma continues after the light-emitting layer 54 is removed, the first etching method does not etch or damage the underlying first insulating layer 53.

透明電極52、発光層54ともにエッチングに使用するガ
ス系や処理条件は基本的には略同じなのでEL素子製作工
程が簡略化される利点がある。
Since the gas system and processing conditions used for etching both the transparent electrode 52 and the light emitting layer 54 are basically the same, there is an advantage that the EL element manufacturing process is simplified.

次に第2絶縁層55を形成し、更にアルミ蒸着又はアル
ミ箔或いは導電性インキで印刷する等でもって背面電極
56を形成すれば二重絶縁構造の薄膜EL素子が得られる。
Next, a second insulating layer 55 is formed, and a back electrode is formed by, for example, depositing aluminum or printing with aluminum foil or conductive ink.
If 56 is formed, a thin film EL device having a double insulating structure can be obtained.

背面電極56の材質は特に制限はなく、透明電極であっ
てもよいが反射性のよいアルミ箔やアルミ蒸着膜を背面
電極としたものは、発光層54で発生したEL光を前面に反
射するため輝度向上に資する。背面電極56のパターニン
グが必要な場合においてアルミ箔やアルミ蒸着膜を背面
電極とした場合は常用のエッチング法の採用すればよ
く、アルミ蒸着の場合は非電極形成部をマスクで覆い蒸
着後マスクを除去する方法を、また導電性インキを用い
る場合には所要の電極形状に印刷する方法をとることが
できる。
The material of the back electrode 56 is not particularly limited, and may be a transparent electrode, but those having a highly reflective aluminum foil or an aluminum vapor-deposited film as the back electrode reflect the EL light generated in the light emitting layer 54 to the front. Therefore, it contributes to the brightness improvement. When patterning of the back electrode 56 is necessary, when an aluminum foil or an aluminum vapor-deposited film is used as the back electrode, a conventional etching method may be adopted.In the case of aluminum evaporation, the non-electrode formation portion is covered with a mask and the mask is deposited after the evaporation. A method of removing the conductive ink and a method of printing in a required electrode shape when a conductive ink is used can be employed.

C.Brunel氏が最良とするアルゴンガスを用いたIBE法
においてもエッチング対象の選択性がないため、例えば
発光層54を除去する際、上記IBE法によれば、下層の絶
縁層53を多少ともエッチングする結果をもたらす。従っ
て例えば多色ELを作るために発光層54をパターニング
し、更に第2絶縁層55と第2の発光層を作成し、この第
2発光層を上記IBE法でパターニングすると、第2絶縁
層55も多少エッチングされ、この第2絶縁層55の性能に
悪影響を及ぼすが、本発明のエッチング方法はエッチン
グ対象の選択性が良好であり、第1のエッチング法を適
用すれば、第2絶縁層は損傷されず、多色EL素子の製作
に関し極めて有用である。
Even in the IBE method using argon gas which C. Brunel makes the best, there is no selectivity of the etching target.For example, when removing the light emitting layer 54, according to the IBE method, the lower insulating layer 53 Etching results. Therefore, for example, the light emitting layer 54 is patterned in order to make a multicolor EL, a second insulating layer 55 and a second light emitting layer are formed, and the second light emitting layer is patterned by the IBE method. Is also slightly etched, which adversely affects the performance of the second insulating layer 55. However, the etching method of the present invention has good selectivity for an etching target, and if the first etching method is applied, the second insulating layer becomes It is not damaged and is extremely useful for the production of multicolor EL devices.

このような多層絶縁構造のEL素子は高価でかつ駆動電
圧が高く、さらに交流電源が必要であり、しかも十分な
輝度を得るためには、通常容易に得難い高周波電源が必
要であるため、単相商用周波電源や直流電源用の表示光
源への応用が困難である。従って、高価なコンピュータ
用端末ディスプレイなどの限られた用途において使用さ
れているに過ぎない。
EL devices with such a multilayer insulation structure are expensive, have high drive voltages, require an AC power supply, and require a high-frequency power supply, which is usually difficult to obtain easily, in order to obtain sufficient luminance. It is difficult to apply to a display light source for a commercial frequency power supply or a DC power supply. Therefore, they are only used in limited applications such as expensive computer terminal displays.

そのため高輝度、高発光効率低電圧駆動、単相商用周
波電源あるいは直流電源駆動のEL素子が求められてお
り、諸条件を満たす素子としてMIS構造の薄膜ELが有望
視されている。
Therefore, there is a demand for an EL element driven by high luminance, high luminous efficiency, low voltage driving, single-phase commercial frequency power supply or DC power supply, and a thin film EL having an MIS structure is expected to be an element satisfying various conditions.

MIS型薄膜EL素子の基本構成は第3図で示した通りで
あり、通常、図中番号の順に形成される。本発明は当該
構成の透明電極52と発光層54からなる複合層のパターニ
ングに適用できるもので、透明基板51上に透明電極52、
発光層54を形成した後、非除去部を例えば、レジストパ
ターン等で遮へい隔離して覆い水素プラズマ照射すれば
レジストパターンで覆われていない部分の発光層54と透
明電極52からなる複合層がエッチング除去される。水素
プラズマの照射を更に続けても第1のエッチング法では
複合層の下層の透明基板をエッチングしたり損傷するこ
とはない。この際、後述する如くエッチング条件を選択
することにより発光層のみをエッチングすることも可能
である。当然、透明電極52と発光層54とを別々にエッチ
ング除去してもよい。
The basic configuration of the MIS type thin film EL element is as shown in FIG. 3, and is usually formed in the order of the numbers in the figure. The present invention can be applied to patterning of a composite layer composed of the transparent electrode 52 and the light emitting layer 54 having the above configuration, and the transparent electrode 52 on the transparent substrate 51,
After forming the light-emitting layer 54, the non-removed portion is shielded and separated by a resist pattern or the like, for example, and then covered with the hydrogen plasma irradiation, whereby the composite layer including the light-emitting layer 54 and the transparent electrode 52 not covered with the resist pattern is etched. Removed. Even if the irradiation of hydrogen plasma is further continued, the first etching method does not etch or damage the transparent substrate under the composite layer. At this time, it is also possible to etch only the light emitting layer by selecting etching conditions as described later. Of course, the transparent electrode 52 and the light emitting layer 54 may be separately removed by etching.

既述の如く溶液法では透明電極と発光層の溶解性が大
きく異なることから透明電極と発光層とを同時にエッチ
ングするのは困難であり、根本的に発光層への悪影響を
及ぼす吸湿の問題があるが、本発明のエッチング方法は
ドライ法であるため発光層の吸湿による性能列劣化の懸
念はなく、加えて透明電極と発光層とを一工程で除去で
きる利点があり、MIS形薄膜EL素子の少なくとも発光層
および/または透明電極のエッチング方法として格別に
有用である。
As described above, it is difficult to simultaneously etch the transparent electrode and the light emitting layer because the solubility of the transparent electrode and the light emitting layer is greatly different in the solution method, and there is a problem of moisture absorption that has a fundamental adverse effect on the light emitting layer. However, since the etching method of the present invention is a dry method, there is no concern about performance degradation due to moisture absorption of the light emitting layer, and in addition, there is an advantage that the transparent electrode and the light emitting layer can be removed in one step, and the MIS type thin film EL element Is particularly useful as a method for etching at least the light emitting layer and / or the transparent electrode.

更に、水素プラズマを用いて透明電極や発光層のエッ
チングを行えば、まずプラズマ中の活性水素による還元
作用によって酸化金属である透明電極や硫化金属である
発光層は蒸発温度の低い金属に還元され、引き続き水素
プラズマの照射を続けると、金属化部分は活性水素によ
り水素化されたり水素イオンによるスパッタ作用によっ
て容易かつ効果的に除去される。即ち、本発明のエッチ
ング方法は活性水素による還元作用を伴うので電極や発
光層を構成している材料が還元され易い材料であるほど
除去しやすい。通常ウェット法による化学的エッチング
が難しいとされるSnO2やITO等の酸化錫系透明電極も活
性水素により還元され易いため、本発明の方法によれば
SnO2とITO等もより容易に除去できる。発光層も同様にC
aS,SrS等、可視光全域をカバーする、例えばII−VI族化
合物半導体等を母材とする発光層を除去でき、中でも本
発明の方法はZnSを格別に除去し易い特徴を有する。
Furthermore, if the transparent electrode and the light emitting layer are etched using hydrogen plasma, the transparent electrode, which is a metal oxide, and the light emitting layer, which is a metal sulfide, are first reduced to a metal having a low evaporation temperature by the reducing action of active hydrogen in the plasma. If the irradiation with hydrogen plasma is continued, the metallized portion is easily and effectively removed by hydrogenation with active hydrogen or sputtering by hydrogen ions. That is, since the etching method of the present invention involves a reducing action by active hydrogen, the material constituting the electrode and the light emitting layer is more easily removed as the material is more easily reduced. According to the method of the present invention, since a tin oxide-based transparent electrode such as SnO 2 or ITO, which is usually difficult to chemically etch by a wet method, is also easily reduced by active hydrogen,
SnO 2 and ITO can also be removed more easily. The emission layer is also C
The light-emitting layer covering the entire visible light region, such as aS, SrS, etc., and having a base material of, for example, a II-VI compound semiconductor, can be removed. Above all, the method of the present invention has a feature that ZnS is particularly easy to remove.

ZnSは高輝度高発光効率を実現できる材料であり、ま
たドーパントの選択により赤,緑,青の各色を呈色でき
ることからフルカラーELの実現に関してZnSのエッチン
グ性が良好であることは重要である。
ZnS is a material capable of realizing high luminance and high luminous efficiency, and since it is possible to exhibit each color of red, green and blue by selecting a dopant, it is important that ZnS has good etching properties for realizing a full-color EL.

他方、絶縁層の構成材料として知られるAl2O3,Ta2O5,
Y2O3,SiO2等は還元作用に対しては安定で、水素プラズ
マの照射をうけても還元されることはなく、透明電極や
発光層が数分内で除去される、第1のエッチング法の環
境下では数十分処理しても僅かに呈色する程度であり、
また水素イオンは質量が軽く運動のエネルギーが小さい
ため、絶縁層のスパッタエッチングも起こらず、絶縁層
は事実上、水素プラズマ照射により影響をうけない。し
かしながら前述した第2のエッチング法を用いれば絶縁
層をエッチングすることも可能である。
On the other hand, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 ,
Y 2 O 3 , SiO 2, etc. are stable against the reducing action, they are not reduced even under irradiation of hydrogen plasma, and the transparent electrode and the light emitting layer are removed within a few minutes. Under the environment of the etching method, even if it is processed for tens of minutes, the color is slightly changed,
In addition, since hydrogen ions are light in mass and have low kinetic energy, sputter etching of the insulating layer does not occur, and the insulating layer is practically unaffected by hydrogen plasma irradiation. However, if the above-described second etching method is used, the insulating layer can be etched.

このように、本発明の第1のエッチング法では、パタ
ーニングを必要とする透明電極や発光層等の機能層を容
易にエッチングでき、パターニングを必要としない絶縁
層に対して全く影響を与えない。本発明のエッチング方
法は、例えば薄膜EL素子については極めて都合の良いエ
ッチング方法である。
As described above, in the first etching method of the present invention, a functional layer such as a transparent electrode or a light emitting layer that requires patterning can be easily etched, and has no effect on an insulating layer that does not require patterning. The etching method of the present invention is a very convenient etching method for a thin film EL device, for example.

本発明で用いている水素プラズマは、高周波グロー放
電法、直流グロー放電法、アーク放電法等々、どのよう
な方法で作られたものでも使用出来るのは勿論である
が、電子サイクロトロン共鳴法(ECR法)で生成したも
のがより望ましい。即ち、他のプラズマ生成法に比べ、
ECR法はイオン化率が桁違いに大きい水素プラズマが得
られるため還元作用が有効なエッチングに極めて適して
いるからである。このこと以外にもECR法の利点とし
て、水素イオンの運動に指向性があるのでサイドエッチ
ングのないシャープな輪郭を形成することができるこ
と、ミラー磁界を印加することにより、比較的低エネル
ギーのプラズマを利用でき、かつ制御も容易であること
から、最適処理条件を選びやすいので耐熱性に劣るプラ
スチック材料を基板とする薄膜EL素子等の場合にも安全
に処理することができること等が挙げられる。
The hydrogen plasma used in the present invention can be of course used by any method such as a high-frequency glow discharge method, a direct current glow discharge method, an arc discharge method, etc., but the electron cyclotron resonance method (ECR) can be used. Method) is more desirable. That is, compared to other plasma generation methods,
This is because the ECR method is extremely suitable for etching in which a reducing action is effective because hydrogen plasma having an ionization rate of an order of magnitude is obtained. Other advantages of the ECR method include the ability to form sharp contours without side etching due to the directivity of hydrogen ion movement, and the application of a mirror magnetic field to generate relatively low energy plasma. Because it can be used and is easy to control, it is easy to select the optimum processing conditions, and thus it can be safely processed even in the case of a thin film EL element or the like using a plastic material having poor heat resistance as a substrate.

水素プラズマは質量が小さいので運動エネルギーも小
さいから還元されて金属化した部分をスパッタ作用で取
り除くのは能率が悪く除去に長時間を要することが予想
され、実際、透明電極の除去についてはその通りであっ
たが、発光層のZnSの除去については予想に反した。こ
れは即ち、ZnSが還元されて金属化した部分の除去に
は、水素イオンによるスパッタ作用よりも、活性水素に
よる水素化物化が大きく関与しているものと考えられ
る。
Since hydrogen plasma has a small mass and low kinetic energy, it is expected that it is inefficient to remove the reduced and metallized portion by sputtering, and it will take a long time to remove it.In fact, the removal of the transparent electrode is exactly the same. However, the removal of ZnS from the light emitting layer was contrary to expectations. That is, it is considered that hydride formation by active hydrogen is more involved in removing the metalized portion of ZnS due to reduction than sputtering by hydrogen ions.

金属化部分のスパッタ除去に関し質量の重い元素、例
えばアルゴン等の不溶性ガスを水素ガスに添加したとこ
ろ、透明電極の除去に関しては除去するのに要する時間
(以後エッチング所要時間と云う)を短縮出来たが、発
光層のZnSにおいては実用上の短縮効果はなかった。
When a heavy element, for example, an insoluble gas such as argon, was added to the hydrogen gas for the sputter removal of the metallized portion, the time required for removal of the transparent electrode (hereinafter referred to as the required etching time) could be reduced. However, there was no practical shortening effect in ZnS of the light emitting layer.

不活性ガス以外にも請求項(3)に記載した無機物や
有機物、例えばCCガスや酢酸ブチルガスを水素ガス
に併用することはエッチング所要時間の大幅短縮に有効
である。即ち、これらのガス(以下併用ガスという)は
プラズマ生成室内で分解し、その生成物が、プラズマ化
やラジカル化されるが、その中の水素成分は透明電極や
発光層の還元作用に関与し、メチル基成分やエチル基成
分等は水素成分の還元作用により金属化された部分と反
応して、エチル化物等の有機金属を生成する等、化学反
応によりエッチングを促進するからである。
The use of an inorganic or organic substance, such as CC 4 gas or butyl acetate gas, in addition to the inert gas, as described in claim 3, in combination with hydrogen gas is effective for greatly reducing the etching time. That is, these gases (hereinafter referred to as combined gases) are decomposed in the plasma generation chamber, and the products are turned into plasma or radicals. The hydrogen component in the gases is involved in the reduction action of the transparent electrode and the light emitting layer. This is because a methyl group component, an ethyl group component, or the like reacts with a metalized portion by a reducing action of a hydrogen component to generate an organic metal such as an ethyl compound, thereby promoting etching by a chemical reaction.

また、酸性生成物を生じる併用ガスの場合、即ち、ハ
ロゲン化水素、硝酸、あるいは硫酸等の酸性ガスとかプ
ラズマ雰囲気中で活性ふっ素や活性塩素等の酸性生成物
を生成する化合物を併用した場合では、これら併用物の
酸性生成物と、水素プラズマ照射により透明電極や発光
層が還元されて金属化した部分とが化学的に反応して金
属化部分を除去する作用が働き、エッチング所要時間が
短くなる。
Further, in the case of a combined gas that produces an acidic product, that is, in the case of using a compound that produces an acidic product such as active fluorine or active chlorine in a plasma atmosphere with an acidic gas such as hydrogen halide, nitric acid, or sulfuric acid, The acid product of these concomitant materials and the portion where the transparent electrode or the luminescent layer is reduced and metallized by hydrogen plasma irradiation chemically react to remove the metallized portion, thereby shortening the etching time. Become.

ただし併用ガスだけではエッチングは良好に行なわれ
ず、水素ガスが存在していることが肝要である。例えば
アルコールガスだけの場合、プラズマ生成室の壁面や透
明電極上または発光層上に炭素膜の堆積を生じ、これが
エッチングを阻害している様子である。Ceを用いる
場合についてもプラズマ生成室壁面の塩素による腐食や
炭素膜の堆積、塩素ガスの残留の問題がある。活性水素
は透明電極や発光層を還元する働きの他に、これらの堆
積物の除去や堆積防止の働きをするものと考えられる。
酢酸ブチルとかアセトン等の含酸素化合物ガスの併用が
エッチング所望時間を短縮することが知られているが、
プラズマ生成室内で生成した活性酸素もまた堆積した炭
素膜を除去する働きがあり、酸素の働き分に相当した量
の活性水素が余分に透明電極や発光層を還元して金属化
することに費やされるためと推測される。
However, etching is not performed favorably only with the combined gas, and it is important that hydrogen gas is present. For example, when only an alcohol gas is used, a carbon film is deposited on the wall surface of the plasma generation chamber, on the transparent electrode, or on the light emitting layer, and this seems to inhibit the etching. Even when Ce 4 is used, there are problems of corrosion of the plasma generation chamber wall due to chlorine, deposition of a carbon film, and residual chlorine gas. It is considered that active hydrogen not only reduces the transparent electrode and the light emitting layer, but also removes these deposits and prevents them.
It is known that the combined use of oxygen-containing compound gas such as butyl acetate and acetone shortens the desired etching time,
The active oxygen generated in the plasma generation chamber also has the function of removing the deposited carbon film, and an amount of active hydrogen equivalent to the amount of the oxygen is used to reduce and metallize the transparent electrode and the light emitting layer. It is presumed to be.

このような併用ガスの具体例として、不活性ガスにつ
いては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キ
セノンを、炭化水素についてはメタン、エタン、プロパ
ン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、エ
チレン、プロピレン、ブチレン、ペンテン、アセチアレ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレンを、アルコールにつ
いてはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプ
ロパノール、ブタノール、イソブタノールを、ケトンに
ついてはアセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケト
ンを、エステルについては酢酸エチル、酢酸プロピル、
酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸
アミル、酢酸イソアミルを、エーテルについてはジメチ
ルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル
を、ハロゲンガスについてはふっ素、塩素を、ハロゲン
化水素についてはふっ酸、塩酸、臭酸を、ハロゲン化炭
素については四塩化炭素、クロルトリフルオルメタン、
ジクロルジフルオルメタン、クロルフルオロエチレン、
ジクロルトリフルオルエタン、オクタフルオルプロパ
ン、クロロフルオルエチレンを、ハロゲン化炭素につい
てはメチレンクロライド、エチレンクロライド、トリク
ロルエチレン、ジクロルエチレン、クロロフォルム、ク
ロベンゼン、メタジクロルベンゼン、パラジクルロベゼ
ン、硫黄化合物系ガスについては亜硫黄、硫酸、六ふっ
化硫黄、二硫化炭素、硫化水素、窒素酸化物系ガスにつ
いてはアンモニア、ヒドラジン、一酸化窒素、二酸化窒
素、硝酸、無水硝酸を例示できる。必要に応じてこれら
の各物質を混合して用いることができるのは勿論であ
る。
Specific examples of such a combined gas include helium, neon, argon, krypton, and xenon for an inert gas, and methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, cyclohexane, ethylene, propylene, and butylene for a hydrocarbon. , Pentene, acetylene, benzene, toluene, xylene, alcohol for methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, ketone for acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, ester for ethyl acetate, propyl acetate,
Isopropyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, dimethyl ether, diethyl ether, methyl ethyl ether for ether, fluorine and chlorine for halogen gas, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, bromic acid for hydrogen halide For halogenated carbon, carbon tetrachloride, chlorotrifluoromethane,
Dichlorodifluoromethane, chlorofluoroethylene,
Dichlorotrifluoroethane, octafluoropropane, and chlorofluoroethylene; for halogenated carbon, methylene chloride, ethylene chloride, trichloroethylene, dichloroethylene, chloroform, chlorobenzene, metadichlorobenzene, paradichlorobenzene, sulfur Examples of the compound-based gas include sulfurous acid, sulfuric acid, sulfur hexafluoride, carbon disulfide, and hydrogen sulfide, and examples of the nitrogen oxide-based gas include ammonia, hydrazine, nitric oxide, nitrogen dioxide, nitric acid, and nitric anhydride. Needless to say, these substances can be mixed and used as necessary.

更に、ECR水素プラズマを照射しつつある透明電極や
発光層に別途導入した反応用ガスを接触反応させる方法
もエッチング所要時間を短縮できることを見出してい
る。
Further, they have found that a method of contacting and reacting a separately introduced reaction gas with a transparent electrode or a light emitting layer which is being irradiated with ECR hydrogen plasma can also shorten the time required for etching.

即ちこれは、プラズマ生成室から取り出された水素の
イオンやラジカルに、併用ガスを用いた場合は、併用ガ
スが分解して生成した成分のイオンやラジカルが別途に
処理室へ導入した反応用ガスと衝突して、反応用ガスを
分解し、その生成物をイオンやラジカルにするが、これ
らのあるものは透明電極や発光層の還元金属化を、ある
ものは金属化部分の有機金属化物化を或いは水素化物化
を、酸性生成物は化学的除去作用を伴いながら他の生成
物と共々スパッタ作用で金属化部分を除去する働きをす
ることによるもので、これらの作用が相剰的に働きあう
ことにより、エッチング所要時間を大きく短縮すること
が出来たものである。尚、反応用ガスの具体例としては
前記した併用ガスと同じ物質を例示することが出来る。
That is, when a combined gas is used for the ions and radicals of hydrogen extracted from the plasma generation chamber, the ions and radicals of the components generated by decomposition of the combined gas are separately introduced into the reaction gas. , Which decomposes the reaction gas into ions and radicals, some of which reduce metallization of the transparent electrode or light-emitting layer, and some of which metallize organic metal Or by hydride treatment, the acidic product is accompanied by a chemical removal effect and the other product is removed by sputtering together with the metallized portion. As a result, the time required for etching can be greatly reduced. In addition, as the specific example of the reaction gas, the same substance as the above-mentioned combined gas can be exemplified.

これらの併用ガスや反応用ガスについては、例示した
以外にも適宜に物質の使用が可能であり、特に制限はな
い。例示した各物質の具体例についてもこれ以外の適宜
の物質が使用できるのは勿論で特に制限はない。
As for these combined gases and reaction gases, substances other than those exemplified above can be appropriately used, and there is no particular limitation. There are no particular restrictions on the specific examples of each of the exemplified substances, as well as proper substances other than the above can be used.

例えば、透明電極や発光層のパターニングは残そうと
する部分をすくなくともエッチング処理の間、プラズマ
による照射や反応用ガスとの接触がなされないよう遮蔽
隔離することによって達成される。
For example, the patterning of the transparent electrode and the light emitting layer is achieved by shielding and isolating at least a portion to be left from being irradiated with plasma or contacting with a reaction gas during the etching process.

一般的に遮蔽隔離の方法として、レジスト材料を印刷
等によりパターニングしようとする透明電極や発光層等
の機能層の表面の所要の部分にとりつける方法、フォト
リソグラフィ法や、耐エッチング性に優れたシート状材
料を所要の形状に切り抜いて得たパターンマスクを透明
電極や発光層の上に耐エッチング性の感光性樹脂を塗布
し、露光現像してレジストパターンを形成する方法等を
あげることができる。レジスト材料は高分子材料が殆ど
であるが、その材料はエッチング条件を考慮して選択さ
れ、特に制限はないが、このレジスト直接印刷する方法
は高い解像度が得られにくい。パターンマスクを用いる
方法はレジスト材料を要しない利点はあるが密着が不完
全となりやすくその結果、まわり込み(アンダーカッ
ト)を生じやすく、パターン周辺の精度が悪くなる。従
って多色ELの現実等、本発明の実施には精度のよいパタ
ーニングが必要なのでレジストパターンを用いる方法が
適しているが、発光層のパターニングについては吸湿に
よる性能低下を避けるため、レジストパターンの現像処
理をエッチング後のレジストパターンの除去処理につい
ては、水溶液によらない、例えば有機溶剤系等、適宜の
材料、方法を選定する要がある。
Generally, as a method of shielding and isolating, a method of attaching a resist material to a required portion of the surface of a functional layer such as a transparent electrode or a light emitting layer to be patterned by printing or the like, a photolithography method, or a sheet excellent in etching resistance A method in which a pattern mask obtained by cutting out a sheet material into a required shape is coated on a transparent electrode or a light emitting layer with an etching resistant photosensitive resin, and is exposed and developed to form a resist pattern. Most of the resist material is a polymer material. The material is selected in consideration of etching conditions, and there is no particular limitation. However, this method of directly printing a resist is difficult to obtain high resolution. The method using a pattern mask has the advantage that a resist material is not required, but the adhesion is likely to be incomplete, and as a result, a wraparound (undercut) is likely to occur, and the accuracy around the pattern is deteriorated. Therefore, a method using a resist pattern is suitable for the implementation of the present invention, such as the reality of multicolor EL, so that a method using a resist pattern is suitable.However, the patterning of the light-emitting layer is performed by developing the resist pattern in order to avoid deterioration in performance due to moisture absorption. Regarding the removal treatment of the resist pattern after the etching, it is necessary to select an appropriate material and method, such as an organic solvent-based one, not depending on the aqueous solution.

ただし本発明の実施態様として特にレジストパターン
を用いるパターニング方法に限定したものではなく、他
の方法も実施可能であることは勿論である。この際レジ
ストパターンを形成する材料としては目的を外れない範
囲で各種のものが用いられ制限はないが、例えばPMMA系
が例示でき、露光後の現像材としては、有機系混合溶剤
をまたエッチング後のレジストパターン除去には酸素プ
ラズマを用いる方法が例示できる。
However, the embodiment of the present invention is not particularly limited to the patterning method using a resist pattern, and it goes without saying that other methods can be implemented. At this time, as the material for forming the resist pattern, various materials are used without departing from the scope of the purpose, and there is no limitation.For example, a PMMA-based material can be exemplified. For example, a method using oxygen plasma can be used to remove the resist pattern.

又、請求項(5)では、プラズマ生成室で生じた水素
プラズマを処理室に導くために印加する引き出し電界の
周波数を変化させるエッチング法を提供する。
Further, the present invention provides an etching method for changing the frequency of an extraction electric field applied to guide hydrogen plasma generated in a plasma generation chamber to a processing chamber.

引き出し電界として例えば13.56MHzの高い周波数領域
の高周波電界を印加する第2のエッチング法によれば、
スパッタ現象に基づく物理的エッチングが促進され、一
方、例えば15KHzの低い周波数領域の高周波電界を印加
する第1のエッチング法であれば、物理的エッチングが
抑制され、その結果、活性水素による還元作用、更には
水素化物や有機金属化物が形成されることによる化学的
エッチングが行なわれることにより、被エッチング層の
材質に応じて効率よくエッチングが行える。従って、引
き出し電界の周波数を任意に変化せしめてエッチング強
度を変化させることにより、透明電極及び発光層を始
め、必要ならば絶縁層や透明基板等のエッチングも可能
になるのである。又、この化学的エッチングは被エッチ
ング材料の温度に過敏に依存するため、試料台中に設け
た温調装置でもって温度を制御することは化学的エッチ
ングを制御するのに極めて有効である。
According to the second etching method in which a high-frequency electric field in a high frequency region of, for example, 13.56 MHz is applied as an extraction electric field,
Physical etching based on the sputtering phenomenon is promoted, while, in the case of the first etching method in which a high-frequency electric field in a low frequency range of, for example, 15 KHz is applied, physical etching is suppressed, and as a result, a reducing action by active hydrogen, Furthermore, by performing chemical etching by forming hydrides or organometallics, etching can be performed efficiently according to the material of the layer to be etched. Therefore, by changing the frequency of the extraction electric field arbitrarily and changing the etching strength, it becomes possible to etch not only the transparent electrode and the light emitting layer but also the insulating layer and the transparent substrate if necessary. Further, since this chemical etching is sensitively dependent on the temperature of the material to be etched, controlling the temperature with a temperature control device provided in the sample stage is extremely effective for controlling the chemical etching.

本発明に係る請求項(8)の発明は請求項(1)の発
明を実施するための好ましい装置である。尚、本発明は
特許請求項に記載された範囲内においてあらゆる態様を
とることが可能であることは勿論である。
The invention of claim (8) according to the present invention is a preferred apparatus for carrying out the invention of claim (1). It is needless to say that the present invention can take any form within the scope described in the claims.

夫々の各層を構成する材料として、透明基板51として
はガラス板のほか耐熱性、寸法安定性に優れた透明プラ
スチックシート、例えばポリエステルシート等を、透明
電極52としては透明導電膜の中でも特に耐薬品性に優れ
たSnO2、ITO等の酸化錫系を、絶縁層55としてはAl2O3
Ta2O5、Y2O3、TiO2、SiO2等を、発光層54としては可視
光領域全域の発光を得るため、バンドギャップの広いII
−IV族化合物半導体、中でも最も高輝度、高発光効率が
実現できるZnS系を、背面電極56としてはAl箔、Al蒸着
膜錫ペーストインキ等を例示でき、背面電極56を除く各
層の成膜法としては低温で均質且つ良質の膜を高速で形
成できるマグネトロンスパッタ法等を例示できる。
As a material constituting each layer, a transparent substrate 51 is made of a transparent plastic sheet having excellent heat resistance and dimensional stability, such as a polyester sheet, in addition to a glass plate. SnO 2 with excellent properties, tin oxide such as ITO, and the insulating layer 55 as Al 2 O 3 ,
Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2, etc., and the light emitting layer 54 has a wide band gap II in order to obtain light emission in the entire visible light region.
-Group IV compound semiconductors, among which ZnS based which can realize the highest brightness and high luminous efficiency, Al foil, Al vapor deposited film tin paste ink etc. can be exemplified as the back electrode 56, and a film forming method of each layer except the back electrode 56 Examples thereof include a magnetron sputtering method capable of forming a uniform and high quality film at a low temperature at a high speed.

以上例示した各層の材料や成膜法はあくまで一例であ
って、可能な他の材料や成膜法で構成され得ることは勿
論であり、絶縁層にしても複数の材料で構成されている
ことはあり得ることで、本発明に関しては何ら差しつか
えない。
The material and film forming method of each layer exemplified above are merely examples, and it is needless to say that the material can be formed of other possible materials and film forming methods, and that the insulating layer is formed of a plurality of materials. There is no problem with the present invention.

この際、基板、電極については透明性を有するものを
例にとって説明したが、用途によっては半透明性のもの
や不透明のものも使用可能であることは言うまでもな
い。又、本発明における多層薄膜素子における機能層と
は、素子を構成する機能を有する層ならば、特に制限は
なく、例えば薄膜EL素子の機能層としては、電極,発光
層,絶縁層及び背面電極等を挙げることができる。勿
論、薄膜EL素子や太陽電池等に更に必要な機能層を必要
に応じ設けることは、一向に差し支えなく、これらは全
て本発明に係わる機能層といえる。
At this time, the substrate and the electrode have been described as having transparency, but it is needless to say that a translucent or opaque material can be used depending on the application. The functional layer in the multilayer thin film element of the present invention is not particularly limited as long as it has a function of constituting the element. For example, the functional layer of the thin film EL element includes an electrode, a light emitting layer, an insulating layer, and a back electrode. And the like. Of course, it is possible to provide further functional layers necessary for the thin film EL element, the solar cell, and the like as needed, and these can all be regarded as functional layers according to the present invention.

第1図は本発明を実施するための好ましい一例を示し
ている。
FIG. 1 shows a preferred example for carrying out the present invention.

1は、ガスをプラズマにするプラズマ生成室である。
2は、プラズマ生成室1内に後述する磁界を発生させる
磁気コイルであり、プラズマ生成室1の外周に設けられ
る。3は2.45GHzのマイクロ波を発振するマイクロ波発
振器であり、このマイクロ波発振器3で発振されたマイ
クロ波は、導波管4を経てプラズマ生成室1に設けられ
たマイクロ波導入窓5(直接導入もしくはアンテナ導
入)より生成室内に導入される。この導入窓5には気密
を保つとともにマイクロ波が通過可能な適宜の物質によ
る隔壁が設けられている。6は、プラズマ化する水素ガ
スをプラズマ生成室1に導入するための水素ガス導入配
管であり、7は、併用ガスを生成室1に導入するための
併用ガス導入配管である。8はプラズマ生成室1の壁面
を冷却するための冷却ジャケットであり、この冷却ジャ
ケット8にはジャケット冷却水配管9を介して冷却水が
通水される。
1 is a plasma generation chamber for converting gas into plasma.
Reference numeral 2 denotes a magnetic coil that generates a magnetic field described later in the plasma generation chamber 1 and is provided on the outer periphery of the plasma generation chamber 1. Reference numeral 3 denotes a microwave oscillator that oscillates a microwave of 2.45 GHz. The microwave oscillated by the microwave oscillator 3 passes through a waveguide 4 and is introduced into a microwave introduction window 5 (directly provided in a plasma generation chamber 1). (Introduction or antenna introduction). The introduction window 5 is provided with a partition wall made of an appropriate material that can keep airtightness and allow microwaves to pass therethrough. Reference numeral 6 denotes a hydrogen gas introduction pipe for introducing hydrogen gas to be converted into plasma into the plasma generation chamber 1, and reference numeral 7 denotes a combined gas introduction pipe for introducing a combined gas into the generation chamber 1. Reference numeral 8 denotes a cooling jacket for cooling the wall surface of the plasma generation chamber 1, and cooling water flows through the cooling jacket 8 via a jacket cooling water pipe 9.

10は、エッチング処理が行なわれる処理室である。プ
ラズマ生成室で生成されたプラズマのエネルギーは高
く、数十eVにも達することから、この雰囲気中でエッチ
ング処理を行うと、試料や機材の過熱や照射損傷を生じ
るので、この処理室10にプラズマを導き、エッチング処
理を行う。処理室10とプラズマ生成室1とはプラズマ取
出窓11を介して連通状態となっている。12は、処理室10
内に後述するミラー磁界を発生させる磁気コイルであ
り。処理室10の外周に設けられる。13は試料台であり、
14は試料台13上に載置された試料を示し、15は、試料台
上の試料14を保持する固定ホルダーである。尚、この試
料14は、真空を破らずに処理室10に出し入れ可能にする
試料供給装置を設ければ更に便利であり生産性が高ま
る。
Reference numeral 10 denotes a processing chamber in which an etching process is performed. Since the energy of the plasma generated in the plasma generation chamber is high and reaches several tens of eV, if the etching process is performed in this atmosphere, the sample and the equipment may be overheated or irradiated and damaged. And an etching process is performed. The processing chamber 10 and the plasma generation chamber 1 are in communication with each other via a plasma extraction window 11. 12 is processing room 10
A magnetic coil for generating a mirror magnetic field described below. It is provided on the outer periphery of the processing chamber 10. 13 is a sample stage,
Reference numeral 14 denotes a sample placed on the sample stage 13, and 15 denotes a fixed holder for holding the sample 14 on the sample stage. It is to be noted that if a sample supply device that allows the sample 14 to be taken in and out of the processing chamber 10 without breaking the vacuum is provided, it is more convenient and the productivity is improved.

16は、試料14を加熱もしくは冷却するための温調装置
であり、試料台13内に組み込まれる。17はエッチング処
理される試料14に対し反応を促進させるための反応用ガ
スを導入する反応用ガス導入配管である。18a,18bは電
極であり、前記プラズマ取出窓11に設けられる。19は、
高周波電源19a及び直流電源19bからなる電源装置であ
り、切換スイッチ19cの切り換えにより、どちらか一方
の電源が前記電極18aと試料台13に設けられた電極18bと
の間に印加される。尚、直流電源19bは、図示したよう
に、試料台側に負極が印加されるようになっている。20
は、プラズマ生成室1及び処理室10を真空引きする際の
排気口であり、内部の真空度としては、プラズマ生成室
1内にて、導入した水素ガスが平均自由行程内で電子が
一回以上回転できるように例えば10-3ないし10-4Torr程
度に保たれる。
Reference numeral 16 denotes a temperature control device for heating or cooling the sample 14, and is incorporated in the sample table 13. Reference numeral 17 denotes a reaction gas introduction pipe for introducing a reaction gas for promoting a reaction to the sample 14 to be etched. Reference numerals 18a and 18b denote electrodes, which are provided in the plasma extraction window 11. 19 is
This is a power supply device including a high-frequency power supply 19a and a DC power supply 19b, and one of the power supplies is applied between the electrode 18a and the electrode 18b provided on the sample stage 13 by switching a changeover switch 19c. As shown, the DC power supply 19b is configured to apply a negative electrode to the sample stage. 20
Is an exhaust port when the plasma generation chamber 1 and the processing chamber 10 are evacuated, and the degree of vacuum inside the plasma generation chamber 1 is such that when the introduced hydrogen gas contains electrons once within the mean free path. The rotation is maintained at, for example, about 10 -3 to 10 -4 Torr so that the rotation can be performed.

上記装置の特徴の一つは、本発明の請求項(8)に記
載の如く、プラズマ用水素ガスをプラズマ生成室1へ導
入するための水素ガス供給装置(図示せず)同配管6以
外に、必要に応じ同請求項(3)に記載した併用ガスを
プラズマ生成室1に導入するための併用ガス供給装置
(図示せず)同配管7を設けたこと、同請求項(4)記
載の反応用ガスを処理室10内の例えば透明電極及び/ま
たは発光層に接触させるに適した位置に誘導するための
反応用ガス供給装置(図示せず)同配管17を設けたこと
にある。尚、プラズマ生成室に水素ガスと併用ガスを導
入する場合、あらかじめ水素ガスと併用ガスを所望の割
り合いで混合したガスを使用すれば併用ガスの供給装置
及び配管は必要としないが混合比率を随時任意に変化さ
せるためには、使用ガスの種類数に応じた供給装置、同
配管を設けた方が便利である。この場合プラズマ生成室
外でガスを混合するシステムを設け、プラズマ生成室へ
の導入配管を一系統とすることも勿論可能である。また
プラズマ生成室1へのガス導入口数を一ガス種当りで複
数設けることも可能で特に制限はない。
One of the features of the above-described apparatus is, as described in claim (8) of the present invention, a hydrogen gas supply device (not shown) for introducing a hydrogen gas for plasma into the plasma generation chamber 1 other than the piping 6. A combined gas supply device (not shown) and a piping 7 for introducing the combined gas described in claim (3) into the plasma generation chamber 1 as necessary are provided. This is to provide a reaction gas supply device (not shown) and the same pipe 17 for guiding the reaction gas to a position suitable for bringing the reaction gas into contact with, for example, the transparent electrode and / or the light emitting layer. When introducing a hydrogen gas and a combined gas into the plasma generation chamber, if a gas in which the hydrogen gas and the combined gas are mixed in a desired ratio in advance is used, a supply device and a piping for the combined gas are not required, but the mixing ratio is reduced. In order to arbitrarily change the gas at any time, it is more convenient to provide a supply device and the same pipe according to the number of types of gas used. In this case, it is of course possible to provide a system for mixing the gas outside the plasma generation chamber, and to provide a single system for the introduction pipe to the plasma generation chamber. Further, the number of gas introduction ports to the plasma generation chamber 1 can be provided in plural for each gas type, and there is no particular limitation.

今一つの特徴は本発明の請求項(11)又は(12)に記
載の如く必要に応じてミラー磁界発生用の磁気コイル12
を設けたことおよびプラズマ取出窓11に電極18aを設
け、この電極18aと透明電極及び/または発光層等の機
能層を照射処理する試料台13に設けられた電極18bとの
間に試料台側が負極性となるような直流電圧、または高
周波電圧を印加する電源装置19及び同配線を設け、試料
に対し引き出し電界を形成したことにある。
Another feature is that the magnetic coil 12 for generating a mirror magnetic field can be used as required, as described in claim (11) or (12) of the present invention.
And an electrode 18a is provided on the plasma extraction window 11, and the sample table side is located between the electrode 18a and the electrode 18b provided on the sample table 13 for irradiating a functional layer such as a transparent electrode and / or a light emitting layer. This is to provide a power supply device 19 and a wiring for applying a DC voltage or a high-frequency voltage to be a negative polarity, and to form an extraction electric field with respect to a sample.

ミラー磁界は発散磁界をピンチしてプラズマ生成室か
ら拡散してくるイオンのエネルギーを減じ低エネルギー
レベルのイオンの利用を可能にし照射損傷や加熱を防止
する。必要に応じ試料台13の下部付近に永久磁石を配
し、ミラー磁界発生用コイルに代えることが可能であ
る。
The mirror magnetic field pinches the divergent magnetic field to reduce the energy of the ions diffused from the plasma generation chamber and to enable the use of low energy level ions, thereby preventing irradiation damage and heating. If necessary, a permanent magnet can be arranged near the lower portion of the sample table 13 and replaced with a mirror magnetic field generating coil.

他方、試料に対する引き出し電界として、試料台13と
プラズマ取出窓11とに設けた電極との間に試料台側が負
極となるような直流電圧もしくは高周波電圧を印加する
ことにより取出窓から引出されるプラズマ中のイオンの
速度が増加する結果、運動エネルギーが増すことに加
え、単位時間当りに試料に到達するイオンやラジカルの
量も増すのでエッチング能率を著しく促進するばかりで
なく、指向性よく均一に取り出されることから大面積の
処理に適するほか、エッチング壁面の切りたったシャー
プなエッチングを実現できる。更に高周波電圧を印加し
た場合は局所的な放電を伴なうことにより中性化しよう
とするプラズマを再賦活する効果も期待される。尚、電
源装置19に適用された直流電圧及び高周波電圧はあくま
で例であって他の適宜の電圧の使用が可能である。
On the other hand, as a drawing electric field with respect to the sample, a plasma drawn out from the extraction window by applying a DC voltage or a high-frequency voltage between the sample stage 13 and the electrodes provided on the plasma extraction window 11 so that the sample stage side is a negative electrode. As the velocity of ions inside increases, the kinetic energy increases, and the amount of ions and radicals that reach the sample per unit time also increases, which not only significantly enhances the etching efficiency, but also enables uniform extraction with good directivity. In addition to being suitable for large-area processing, sharp etching with a cut etching wall surface can be realized. Further, when a high-frequency voltage is applied, an effect of reactivating the plasma to be neutralized by accompanying local discharge is expected. Note that the DC voltage and the high-frequency voltage applied to the power supply device 19 are merely examples, and other appropriate voltages can be used.

要するにイオンやラジカルのエネルギーが増すと試料
や被照射機材の加熱や照射損傷を生じやすくなる一方、
イオンやラジカルのエネルギーが低いとエッチング所望
時間が長くなる。
In short, when the energy of ions or radicals increases, heating of the sample and the irradiation target equipment and irradiation damage easily occur,
If the energy of ions or radicals is low, the desired etching time becomes long.

このように、本発明の装置は、ミラー磁界を印加した
り、電極18a,18bに対する印加電圧を調整することによ
りイオンやラジカルのエネルギーを広い範囲で円滑に制
御することができるのでエッチング速度調整に関し極め
て制御性が高い。
As described above, the apparatus according to the present invention can control the energy of ions and radicals smoothly over a wide range by applying a mirror magnetic field or adjusting the voltage applied to the electrodes 18a and 18b. Extremely high controllability.

[実施例1] 高周波マグネトロンスパッタ法でガラス基板上に厚さ
110nmの酸化錫透明導電膜を形成し、第1図に示したECR
水素プラズマエッチング装置の試料台におき、プラズマ
生成用ガスとして(A)水素ガス、(B)体積比で95%
の水素ガスと5%のアルゴンガス、(C)体積比で91%
の水素ガスと9%の四塩化炭素ガス、(D)体積比で91
%の水素ガスと9%のアセトンガス、(E)体積比で55
%の水素ガスと45%の酢酸ブチルガスを用い、第1表の
プラズマ生成、照射条件でエッチング処理し、第2表の
エッチング結果を得た。
[Example 1] Thickness on glass substrate by high frequency magnetron sputtering
A 110 nm tin oxide transparent conductive film was formed, and the ECR shown in FIG.
Placed on a sample stage of a hydrogen plasma etching system, (A) hydrogen gas as plasma generation gas, (B) 95% by volume ratio
Hydrogen gas and 5% argon gas, (C) 91% by volume ratio
Hydrogen gas and 9% carbon tetrachloride gas, (D)
% Hydrogen gas and 9% acetone gas, (E)
% Hydrogen gas and 45% butyl acetate gas were used to perform the etching treatment under the plasma generation and irradiation conditions shown in Table 1, and the etching results shown in Table 2 were obtained.

水素ガスを用いた例(A)ではエッチング速度は時間
経過と共に低下する。外観的には初期にエッチングされ
ている個所が金属色を呈し抵抗値がやや低下することか
ら、まず水素プラズマによる還元作用が働いて金属化
し、次いで水素プラズマによってエッチングされている
ことが判る。例(B)ではアルゴンガスのスパッタが有
効に働いていることが判り、更に例(C)では四塩化炭
素が分解し生成した塩素イオンや塩素ラジカルの化学反
応も加わる結果エッチング速度を更に促進することがわ
かる。又、例(D)および(E)から分子中に質量の重
い酸素やメチル基等を含んだアセトンガスが酢酸ブチル
もエッチング促進効果が大きいことがわかる。
In the example (A) using hydrogen gas, the etching rate decreases with time. From the appearance, the portion that has been etched at the beginning has a metallic color and the resistance value is slightly lowered, which indicates that the metal is first metallized by the reducing action of hydrogen plasma and then etched by hydrogen plasma. In the example (B), it is found that the sputtering of argon gas works effectively, and in the example (C), the chemical reaction of chlorine ions and chlorine radicals generated by decomposition of carbon tetrachloride is added, so that the etching rate is further increased. You can see that. Examples (D) and (E) show that butyl acetate, which is an acetone gas containing heavy oxygen or methyl group in the molecule, has a large etching promoting effect.

酸素はラジカル化して、有機ガスをプラズマ併用ガス
とした場合にみられる炭素膜の堆積を除去する作用をす
るものとみられ、メチル基等はラジカル化して金属化部
分と反応し有機金属化合物を形成するものと考えられ
る。
Oxygen is radicalized, which is thought to act to remove the carbon film deposition seen when the organic gas is used as a plasma gas, and methyl groups and the like are radicalized and react with the metallized portion to form an organometallic compound. It is thought to be.

第2表に示した“初期エッチング結果”はエッチング
開始より30秒間にエッチングされた深さより毎分当りと
して算出した値である。また、例(A)以外では、エッ
チング速度が時間と共に増加する場合や、途中で最大と
なる場合がある。
The "initial etching result" shown in Table 2 is a value calculated per minute from the depth etched in 30 seconds from the start of etching. In addition, in cases other than the example (A), the etching rate may increase with time, or may reach a maximum in the middle.

プラズマ引き出し電極に15KHzの高周波電圧を印加し
た第1表(イ)の場合は、印加しない第1表(ロ)の場
合に比べ、初期エッチング速度とエッチング所望時間は
いずれも大幅に短縮されている。これは、ECR水素プラ
ズマが電界で加速されて単位時間当りに酸化錫透明詠電
極に到達する水素イオンが増加したためで加えて運動エ
ネルギーが増加したことによりスパッタ能率が向上した
ためと考えられる。
In the case of Table 1 (a) in which a high frequency voltage of 15 KHz is applied to the plasma extraction electrode, the initial etching rate and the desired etching time are both significantly reduced as compared with the case of Table 1 (b) in which no high frequency voltage is applied. . This is considered to be because the ECR hydrogen plasma was accelerated by the electric field and the number of hydrogen ions reaching the transparent tin oxide electrode per unit time increased. In addition, the kinetic energy increased and the sputtering efficiency improved.

又、併用ガスの導入によりエッチングが促進されたこ
とも確認されている。併用ガスの具体例として、炭化水
素についてはメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペン
タン、ヘキサン、シクロヘキサン、エチレン、プロピレ
ン、ブチレン、ペンテン、アセチアレン、ベンゼン、ト
ルエン、キシレンを、アルコールについてはメタノー
ル、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブ
タノール、イソブタノールを、ケトンについてはアセト
ン、メチルエチルケトン、ジエチルケトンを、エステル
については酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピ
ル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、酢酸イ
ソアミルを、エーテルについてはジメチルエーテル、ジ
エチルエーテル、メチルエチルエーテルを、ハロゲンガ
スについてはふっ素、塩素を、ハロゲン化水素について
はふっ酸、塩酸、臭酸を、ハロゲン化炭素については四
塩化炭素、クロルトリフルオルメタン、ジクロルジフル
オルメタン、クロルフルオロエチレン、ジクロルトリフ
ルオルエタン、オクタフルオルプロパン、クロロフルオ
ルエチレンを、ハロゲン化炭素についてはメチレンクロ
ライド、エチレンクロライド、トリクロルエチレン、ジ
クロルエチレン、クロロフォルム、クロベゼン、メタジ
クロルベンゼン、パラジクロルベンゼン、硫黄化合物系
ガスについては亜硫黄、硫酸、六ふっ化硫黄、二硫化炭
素、硫化水素を、窒素酸化物系ガスについてはアンモニ
ア、ヒドラジン、一酸化窒素、二酸化窒素、硝酸、無水
硝酸を例示できる。
It has also been confirmed that the introduction of the combined gas promoted the etching. Specific examples of the combined gas include methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, cyclohexane, ethylene, propylene, butylene, pentene, acetylene, benzene, toluene, and xylene for hydrocarbons, and methanol, ethanol, and propanol for alcohols. , Isopropanol, butanol, isobutanol, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone for ketone, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate for ester, dimethyl ether for ether, Diethyl ether and methyl ethyl ether; halogen gas for fluorine and chlorine; hydrogen halide for hydrofluoric acid, hydrochloric acid and bromic acid; halogenated carbon For carbon tetrachloride, chlorotrifluoromethane, dichlorodifluoromethane, chlorofluoroethylene, dichlorotrifluoroethane, octafluoropropane, chlorofluoroethylene, and for halogenated carbon, methylene chloride, ethylene chloride, trichloroethylene , Dichloroethylene, chloroform, clobezen, metadichlorobenzene, paradichlorobenzene, sulfur compound-based gas for sulfurous acid, sulfuric acid, sulfur hexafluoride, carbon disulfide, hydrogen sulfide, and nitrogen oxide-based gas for ammonia, Examples include hydrazine, nitric oxide, nitrogen dioxide, nitric acid, and nitric anhydride.

[実施例2] 実施例1と同じ方法で作成した厚さ120nmのアンチモ
ンドープ酸化錫透明電極、ふっ素ドープ酸化錫透明電
極、酸化チタン透明電極、酸化インジウム・錫透明電
極、アルミニウムドープ酸化亜鉛透明電極をそれぞれ第
1図に示した装置の試料台上に置きECR水素プラズマを
実施例1の第1表(イ)の条件で照射しながら四塩化炭
素および酢酸ブチルを反応用ガスとして選び配管17を通
じ処理室に導入して透明電極に接触させた。結果をそれ
ぞれ第3表に示す。
Example 2 A transparent electrode of antimony-doped tin oxide, a transparent electrode of fluorine-doped tin oxide, a transparent electrode of titanium oxide, a transparent electrode of indium oxide / tin, and a transparent electrode of aluminum-doped zinc oxide prepared by the same method as in Example 1 Are placed on the sample stage of the apparatus shown in FIG. 1, respectively, and carbon tetrachloride and butyl acetate are selected as reaction gases while irradiating ECR hydrogen plasma under the conditions shown in Table 1 (a) of Example 1 through a pipe 17. It was introduced into the processing chamber and brought into contact with the transparent electrode. The results are shown in Table 3.

この反応ガスを用いた例では四塩化炭素ガスや酢酸ブ
チルガスを併用ガスとしてプラズマ生成室に導入した場
合と同等以上に効果があることがわかる。これは即ち、
反応ガスが水素プラズマと衝突分解し、四塩化炭素にお
いては生成した塩素等がイオン化,ラジカル化し、酢酸
ブチルにおいてはメチルラジカル等を生成し、更に引き
出し電極に印加された高周波電圧により生じた電界がこ
れらイオン、ラジカルの密度及び活性度を更に高める結
果、物理的、化学的にエッチングが促進されるためと考
えられる。特に酢酸ブチルの場合はエッチング速度が大
きいが、生成されたメチルラジカルがメチル化錫等の有
機金属化合物として錫を化学的に除去する作用が強く働
いているものと推定される。又、酸化インジウム・錫透
明電極、アルミニウムドープ酸化亜鉛透明電極もこの方
法で良好にエッチングされていることがわかる。
It can be seen that in the example using this reaction gas, carbon tetrachloride gas or butyl acetate gas is as effective as or more effective than when introduced into the plasma generation chamber as a combined gas. This means that
The reaction gas is decomposed by collision with the hydrogen plasma, and the generated chlorine and the like are ionized and radicalized in the carbon tetrachloride, and the methyl radical is generated in the butyl acetate, and the electric field generated by the high-frequency voltage applied to the extraction electrode is further reduced. It is considered that as a result of further increasing the density and activity of these ions and radicals, the etching is physically and chemically promoted. Particularly, in the case of butyl acetate, the etching rate is high, but it is presumed that the generated methyl radical has a strong effect of chemically removing tin as an organometallic compound such as methylated tin. It can also be seen that the indium tin oxide transparent electrode and the aluminum-doped zinc oxide transparent electrode were also favorably etched by this method.

いずれもこの方法で良好にエッチングされているが、
特に酸化錫系透明電極が短時間でエッチングされている
のは他に較べ水素で特に還元され易いという化学的性質
によるものと考えられる。又、他の反応用ガスの導入に
よりエッチングが促進されることも確認されている。反
応用ガスとしては前記の併用ガスと同じ物質を例示する
ことができる。
Both are well etched by this method,
In particular, the reason why the tin oxide-based transparent electrode is etched in a short time is considered to be due to its chemical property that it is particularly easily reduced by hydrogen as compared with the others. It has also been confirmed that the introduction of another reaction gas accelerates the etching. Examples of the reaction gas include the same substances as the above-mentioned combined gases.

第4表に示した最高エッチング速度は30秒間でエッチ
ングされた深さから毎分当たりとして算出した中での最
大値である。
The maximum etching rate shown in Table 4 is the maximum value calculated per minute from the depth etched in 30 seconds.

[実施例3] 市販のガラス基板上に形勢された不純物ドープ酸化錫
透明電極を第1表(イ)のエッチング条件の下で処理室
に導入する反応用ガスの種類及び濃度を変化させてエッ
チングした。
Example 3 An impurity-doped tin oxide transparent electrode formed on a commercially available glass substrate was etched by changing the type and concentration of a reaction gas introduced into a processing chamber under the etching conditions shown in Table 1 (a). did.

この透明電極は作成温度が約550℃で膜厚は約550nmで
あった。
This transparent electrode had a forming temperature of about 550 ° C. and a film thickness of about 550 nm.

平均エッチング速度(3分間にエッチングされた深さ
より毎分当たりとして算出した値)は反応用ガスの濃度
(水素ガスの圧力と反応用ガスの圧力との合計に対する
反応用ガスの圧力比を%で示す)と共に増すが、ピーク
があり、ピーク時の平均エッチング速度(nm/分)とそ
の時のガス濃度は、使用したガスの種類によって異な
り、たとえばCCでは、ピークのエッチング速度は56
nm/分でそのときの反応用ガス濃度は50%であり、アセ
トンでは42nm/分、20%、エチルアルコールでは55nm/
分、40%、酢酸ブチルでは57nm、45%である。ピークを
過ぎると反応用ガス濃度が増すと平均エッチング速度が
急速に低下するがこれは水素の絶対量が不足する結果、
水素による還元作用が低下するためと推察される。
The average etching rate (value calculated per minute from the depth etched in 3 minutes) is the concentration of the reaction gas (the pressure ratio of the reaction gas to the sum of the pressure of the hydrogen gas and the pressure of the reaction gas in%). increases with shown), but there is a peak, the average etch rate peak and (nm / min) gas concentration at that time is different depending on the type of gas used, the example CC 4, the peak etch rate of 56
The reaction gas concentration at that time was 50% at nm / min, 42 nm / min and 20% for acetone, and 55 nm / min for ethyl alcohol.
Min, 40%, and butyl acetate at 57 nm, 45%. After the peak, the average etching rate decreases rapidly as the concentration of the reaction gas increases, but this is due to a shortage of the absolute amount of hydrogen.
It is presumed that the reduction action by hydrogen was reduced.

要するに透明電極のエッチングは反応用ガスにより著
しく速度が早められるが水素ガスの存在が肝要であるこ
と、及び反応用ガスのエッチング速度促進作用にはピー
クがありガスの種類によってピークの濃度が異なる。エ
ッチングの生産性は従って平均エッチング速度がピーク
となる濃度で最高となる。
In short, the etching rate of the transparent electrode is remarkably accelerated by the reaction gas. However, the presence of hydrogen gas is important, and the etching rate accelerating action of the reaction gas has a peak, and the peak concentration varies depending on the type of gas. Etch productivity is therefore highest at concentrations where the average etch rate peaks.

第7図(A)ないし第7図(D)は、反応用ガスCH3C
OCH3,CC4,CH3COO(CH23CH3及びC2H5OHそれぞれにつ
いての平均エッチング速度の濃度依存性を示している。
これらの図よりわかるように、それぞれの反応用ガスは
ある一定の濃度でエッチング速度が最高になり、第5表
にその時の反応用ガスの濃度と平均エッチング速度を示
す。
7 (A) to 7 (D) show the reaction gas CH 3 C
The graph shows the concentration dependence of the average etching rate for each of OCH 3 , CC 4 , CH 3 COO (CH 2 ) 3 CH 3 and C 2 H 5 OH.
As can be seen from these figures, the etching rate of each reaction gas reaches its maximum at a certain concentration, and Table 5 shows the concentration of the reaction gas and the average etching rate at that time.

以上の実施例1に例示した反応用ガスの使用量は、濃
度で10ないし70%(水素ガス30ないし90%)程度が好ま
しいが、勿論かかる値以外でも勿論使用可能である。
尚、本例は第1表(イ)に示す条件によるエッチング処
理を行ったものである。
The amount of the reaction gas exemplified in Example 1 is preferably about 10 to 70% (30 to 90% of hydrogen gas) in concentration, but it is needless to say that other values can be used.
In this example, etching was performed under the conditions shown in Table 1 (a).

[実施例4] 実施例3と同じ条件により、体積比で60%の水素ガス
と40%の酢酸ブチルガスを導入した時の酸化錫透明電極
(膜厚540nm)のエッチング深さ及びエッチング速度の
エッチング時間依存性を第8図に示す。この時の最高エ
ッチング速度は175nm/分で平均エッチング速度はおよそ
70nm/分であった。
Example 4 Under the same conditions as in Example 3, etching of the etching depth and etching rate of the tin oxide transparent electrode (film thickness 540 nm) when 60% by volume of hydrogen gas and 40% of butyl acetate gas were introduced. The time dependence is shown in FIG. At this time, the maximum etching rate is 175 nm / min, and the average etching rate is about
70 nm / min.

[実施例5] ガラス基板上に、プラズマ集束磁界印加型高周波マグ
ネトロンスパッタ装置を用いて、厚さ400nmのZnS:Mn
(0.5wt%)層を形成した。スパッタガスにはArを用い
ガス圧は6×10-2Torr、基板温度は250℃で行なった。
Example 5 A 400 nm-thick ZnS: Mn film was formed on a glass substrate by using a plasma focusing magnetic field applying type high-frequency magnetron sputtering apparatus.
(0.5 wt%) layer was formed. Ar was used as a sputtering gas, the gas pressure was 6 × 10 −2 Torr, and the substrate temperature was 250 ° C.

このものを第1図で示したECR水素プラズマエッチン
グ装置の試料台におきプラズマ生成用ガスとして、
(A)水素ガス、(B)体積比で60%の水素ガスと40%
の酢酸ブチルガスを用い、第1表(イ)がプラズマ生成
照射条件でエッチング処理し、それぞれのエッチング速
度及びエッチング深さの時間依存性を調べ、それぞれ第
9図及び第10図に示した。
This was placed on the sample stage of the ECR hydrogen plasma etching apparatus shown in FIG.
(A) hydrogen gas, (B) 60% hydrogen gas and 40% by volume ratio
Table 1 (a) was subjected to the etching treatment under the plasma-generating irradiation conditions using the butyl acetate gas described above, and the time dependence of the respective etching rates and etching depths was examined. The results are shown in FIGS. 9 and 10, respectively.

(A),(B)いずれの場合もZnS:Mn発光層を容易に
除去しているが、透明電極をエッチングした場合と比べ
特徴的なのは水素プラズマだけでも容易に除去できるこ
と、及び透明電極をエッチングした場合にみられた程の
併用ガスや反応ガスのエッチング促進効果、特に酢酸ブ
チルガス併用時の劇的な程の効果がみられないことであ
る。
In both cases (A) and (B), the ZnS: Mn light emitting layer is easily removed. However, as compared with the case where the transparent electrode is etched, the feature is that it can be easily removed only with hydrogen plasma, and the transparent electrode is etched. That is, the effect of promoting the etching of the combined gas and the reaction gas as observed in the case of the above, particularly, the dramatic effect when the butyl acetate gas is used is not observed.

このことはZnS:Mn層が水素プラズマによって還元され
て金属化した部分の除去は水素イオンのスパッタ作用に
よるよりも、水素化物の生成、更に酢酸ブチルガスを併
用した場合には酢酸ブチルガスが分解して生成したメチ
ルラジカルによりメチル化物を生成する等の化学的除去
作用が大きく働いていることを推測させる。
This means that the ZnS: Mn layer is reduced by hydrogen plasma and the metallized part is removed by hydrogen ion sputtering rather than hydrogen ion generation, and when butyl acetate gas is used in combination, butyl acetate gas is decomposed. It is presumed that the chemical removal action such as the formation of a methylated product by the generated methyl radical is largely working.

この現象は透明電極と発光層の複合層を発光層側から
エッチングする場合において発光層の選択的エッチング
方法として利用できる。
This phenomenon can be used as a selective etching method of the light emitting layer when the composite layer of the transparent electrode and the light emitting layer is etched from the light emitting layer side.

別途、水素ガスに併用ガスとしてアセトンを添加した
場合、四塩化炭素ガスを添加した場合、エチルアルコー
ルを添加した場合等について第1表(イ)の条件でエッ
チング効果を調べたが、透明電極同様いずれもZnS:Mn層
を容易且つ良好にエッチングすることが認められたが、
アルゴンガス単独を用いた場合はエッチングされなかっ
たことから、金属化部分の除去が化学的除去作用に基づ
くものであるとの前記の推測を更に補強している。
Separately, the etching effect was examined under the conditions shown in Table 1 (a) when acetone was added as a combined gas to hydrogen gas, when carbon tetrachloride gas was added, and when ethyl alcohol was added. In both cases, it was recognized that the ZnS: Mn layer was easily and satisfactorily etched,
The use of argon gas alone did not etch, further reinforcing the above presumption that the removal of the metallized portion was based on a chemical removal action.

[実施例6] 多層薄膜素子における絶縁層のエッチング状態を調査
すべく、次の実験を行った。即ち、実施例5と同じ装置
を用い、通常EL発光素子の絶縁層として用いられる酸化
アルミニウム層,酸化タンタル層,酸化イットリウム
層、酸化硅素層をそれぞれガラス基板上に300nmの厚さ
に形成した。スパッタガスには容積比で20%の酸素を含
むアルゴンガスを用いガス圧は1×10-2(Torr)、基板
温度は200℃で行なった。
Example 6 The following experiment was performed to investigate the etching state of the insulating layer in the multilayer thin film element. That is, using the same apparatus as in Example 5, an aluminum oxide layer, a tantalum oxide layer, an yttrium oxide layer, and a silicon oxide layer, each of which is usually used as an insulating layer of an EL light emitting element, were formed on a glass substrate to a thickness of 300 nm. An argon gas containing 20% by volume of oxygen was used as a sputtering gas at a gas pressure of 1 × 10 -2 (Torr) and a substrate temperature of 200 ° C.

このものを第1図で示したECR水素プラズマエッチン
グ装置の試料台におき、水素ガスを用い、かつ15KHzの
高周波電界を印加した第1表(イ)の条件で処理したが
全くエッチングされず、数十分の処理の後にも酸化イッ
トリウムや酸化アルミニウム、酸化タンタルにおいてか
すかに呈色が認められる程度で、酸化硅素に至っては何
の変化も生じなかった。酢酸ブチル等他のガスを水素ガ
スに併用した場合も同様の結果を得た。
This was placed on the sample stage of the ECR hydrogen plasma etching apparatus shown in FIG. 1 and processed under the conditions shown in Table 1 (a) using hydrogen gas and applying a high-frequency electric field of 15 KHz, but was not etched at all. Even after treatment for several tens of minutes, slight coloration was observed in yttrium oxide, aluminum oxide, and tantalum oxide, and no change occurred in silicon oxide. Similar results were obtained when another gas such as butyl acetate was used in combination with hydrogen gas.

このことは薄膜EL素子の絶縁層として例示した上記の
酸化物が化学的に安定で水素による還元作用をうけ難い
という化学的性質によるものと考えられる。
This is considered to be due to the chemical property that the above-mentioned oxide exemplified as the insulating layer of the thin-film EL element is chemically stable and is hardly subjected to a reducing action by hydrogen.

他方、第1表(ハ)の条件、即ち、プラズマ引き出し
用として13.56MHzの高周波電界を印加して処理した場合
は、いずれも簡単に除去され、エッチング除去に要した
時間はいずれも310以内であった。結果を第6表に示
す。
On the other hand, in the case of the conditions shown in Table 1 (c), that is, when a high-frequency electric field of 13.56 MHz is applied for plasma extraction, all are easily removed, and the time required for etching removal is 310 or less. there were. The results are shown in Table 6.

第1表(ハ)の条件は、第1表(イ)の条件に比べ、
印加した交流の周波数が桁違いに大きいことにより、第
1表(イ)の場合におけるごとき化学的エッチング作用
よりもプラズマの衝突による物理的なスパッタエッチン
グ作用が主に働いているものと考えられる。このことは
特許請求項(12)に関してプラズマ引き出し電極に比較
的高い周波数の高周波電圧を印加した場合には、スパッ
タ現象に基づく物理的エッチング作用が選ばれ、また、
直流電圧または比較的低い周波数の高周波電圧を印加し
た場合は、印加しない場合に比べ、エッチング時間を著
しく短縮するが、物理的エッチングが抑制されるため、
主に活性水素による還元作用、更には水素物化や有機金
属化物を形成することによる化学的エッチング作用が行
なわれる等、同一ガス、同一装置であって電源の周波数
の使い分けによって作用,効果を使い分けることができ
ることを示しており、本発明を更に多様に利用できるこ
とが判る。
The conditions in Table 1 (C) are different from those in Table 1 (A).
It is considered that the fact that the frequency of the applied alternating current is orders of magnitude higher causes the physical sputter etching effect due to the collision of plasma to work mainly than the chemical etching effect in the case of Table 1 (a). This means that when a high frequency voltage of a relatively high frequency is applied to the plasma extraction electrode according to claim (12), a physical etching action based on a sputtering phenomenon is selected.
When a DC voltage or a high-frequency voltage of a relatively low frequency is applied, the etching time is significantly shortened as compared with the case where no voltage is applied, but since physical etching is suppressed,
Using the same gas and the same device in the same gas and the same device, depending on the use of the frequency of the power supply, such as the reduction action by active hydrogen, and the chemical etching action by forming hydrides or organometallics. This indicates that the present invention can be used in various other ways.

プラズマ引き出し電界を印加しない場合や、比較的低
い周波数の高周波電界を印加した場合、絶縁層が水素プ
ラズマによって影響を受けないということ、即ち、薄膜
EL素子の透明電極や発光層を水素プラズマでパターニン
グする場合、それぞれの層の下層、即ち基板や絶縁層に
影響を与えないというエッチング方法は製造管理上極め
て都合がよい。ECR法のプラズマを用いればイオンの指
向性が強いのでエッチングされた後の電極や発光層には
シャープな壁面が形成されることもあり、パターニング
が精密に完全に出来るためフルカラーELの実現に有効な
エッチング方法となる。
When no plasma extraction electric field is applied or when a high frequency electric field of a relatively low frequency is applied, the insulating layer is not affected by the hydrogen plasma.
When patterning a transparent electrode or a light emitting layer of an EL element with hydrogen plasma, an etching method that does not affect a layer below each layer, that is, a substrate or an insulating layer, is extremely convenient in terms of manufacturing management. If ECR plasma is used, the ion directivity is strong, so sharp walls may be formed on the electrodes and light emitting layer after etching, and patterning can be performed completely perfectly, which is effective for realizing full-color EL. Etching method.

[実施例7] ガラス基板の上に成膜した市販のふっ素ドープ酸化錫
透明電極(セントラル社製)の上にプラズマ集束用磁界
印加型高周波マグネトロンスパッタ装置を用い400nmのZ
nS;Mn(0.5wt%)発光層を形成した。
Example 7 400 nm Z was applied on a commercially available fluorine-doped tin oxide transparent electrode (manufactured by Central Corporation) formed on a glass substrate using a magnetic field applying type high frequency magnetron sputtering apparatus for plasma focusing.
An nS; Mn (0.5 wt%) light emitting layer was formed.

形成した発光層の上にPMMA系レジストを用いスクリー
ン印刷法で“EL"の文字パターン及び文字の透明電極と
外部電源とを接続する導線に相当するパターンを形成
し、然る後、第1図に示したECR水素プラズマエッチン
グ装置の試料台におき、容積比で60%の水素に40%の酢
酸ブチルガスを併用ガスとして用い、第1表(イ)の条
件でエッチング処理を行なったところ、前記PMMA系レジ
ストで覆った部分以外の部分の発光層及び透明電極は完
全に除去された。この間の所要時間は約7分であった。
On the light emitting layer thus formed, a character pattern of "EL" and a pattern corresponding to a lead wire connecting the transparent electrode of the character and an external power source are formed by a screen printing method using a PMMA-based resist. The sample was placed on a sample stage of an ECR hydrogen plasma etching apparatus shown in Table 2 and subjected to etching under the conditions shown in Table 1 (a) using a combined gas of 60% hydrogen and 40% butyl acetate gas as a combined gas. The light emitting layer and the transparent electrode other than the part covered with the PMMA-based resist were completely removed. The time required during this time was about 7 minutes.

PMMA系レジストを混合系有機溶剤で除去し、続いてプ
ラズマ集束磁界印加型マグネトロンスパッタ装置を用い
て300nmの厚さの酸化タンタル絶縁層を形成し、更にそ
の上にアルミニウム蒸着により背面電極を形成した。そ
の際、前記の“EL"文字パターンの透明電極と外部電極
とを結ぶ導線に相当する部位に対応する部位にはアルミ
ニウム背面電極が形成されないよう配慮した。
The PMMA-based resist was removed with a mixed organic solvent, and then a 300-nm-thick tantalum oxide insulating layer was formed using a plasma focusing magnetic field-applied magnetron sputtering apparatus, and a back electrode was formed thereon by aluminum evaporation. . At that time, care was taken not to form an aluminum back electrode in a portion corresponding to a portion corresponding to a conductive wire connecting the transparent electrode and the external electrode of the above-mentioned “EL” character pattern.

このようにして作成したMIS構造EL素子を5KHzの正弦
波交流電圧で駆動したところ、“EL"の文字形状で輪郭
の明瞭な発光が得られ輝度も100Vで3000nt以上の高輝度
を示した。別に作成したパターニング処理が行なわれて
いない素子と発光状況を比較したが外観上差異は認めら
れず、本発明のエッチング方法がEL素子の性能に悪影響
を及ぼさないことがわかった。
When the MIS structure EL device thus produced was driven by a 5 KHz sine wave AC voltage, light emission with a clear outline in the character shape of "EL" was obtained, and the luminance was 100 V and a high luminance of 3000 nt or more. The light emission condition was compared with that of a separately prepared device that had not been subjected to a patterning process, but no difference was observed in appearance. It was found that the etching method of the present invention did not adversely affect the performance of the EL device.

[実施例8] 実施例7と同じ方法で市販のITO透明電極(HOYA社
製)上に400nmのZnS:Mn発光層を形成した。
Example 8 A 400 nm ZnS: Mn light emitting layer was formed on a commercially available ITO transparent electrode (manufactured by HOYA) in the same manner as in Example 7.

上記の発光層の上にPMMA系レジストを用い、スクリー
ン印刷法で“EL"の文字パターンを形成し、然る後、第
1図に示したECR水素プラズマエッチング製造の試料台
上におき、水素ガスを用い、第1表(イ)の条件で約5
分間、プラズマを照射した。PMMA系レジストで覆われて
いなかった個所の電気抵抗を測定したところ、およそ10
0Ω/□の値を示したのでZnS:Mn発光層が除去され、下
地の透明電極面が露呈していることがわかった。
Using a PMMA-based resist on the above-mentioned light emitting layer, a character pattern of "EL" is formed by a screen printing method, and then placed on a sample stage for ECR hydrogen plasma etching production shown in FIG. Using gas, about 5
The plasma was irradiated for minutes. When the electrical resistance of the area not covered with the PMMA-based resist was measured,
Since it showed a value of 0Ω / □, it was found that the ZnS: Mn light emitting layer was removed and the underlying transparent electrode surface was exposed.

PMMA系レジストを混合系有機溶剤で除去し、続いて実
施例8と同じ方法で300nmの酸化タンタル絶縁層を形成
し、更にその上にアルミニウム蒸着により背面電極を形
成した。
The PMMA-based resist was removed with a mixed organic solvent, then a 300 nm tantalum oxide insulating layer was formed in the same manner as in Example 8, and a back electrode was formed thereon by aluminum evaporation.

このようにして作成したMIS構造EL素子を5KHzの正弦
波交流電圧で駆動したところ、輪郭の明瞭な“EL"文字
の発光が得られた。
When the MIS structure EL device thus manufactured was driven by a 5 KHz sine wave AC voltage, light emission of a clearly defined "EL" character was obtained.

透明電極および/または背面電極をパターニングして
画像を表示させた場合は、発光層における発光端部より
の光の散乱等によって画像輪郭がぼやける恐れがある
が、本実施例のごとく、発光層をもパターニングすれ
ば、光の散乱はなくなるので鮮明な画像を表示できる。
When an image is displayed by patterning the transparent electrode and / or the back electrode, the image contour may be blurred due to scattering of light from the light-emitting end of the light-emitting layer. If patterning is also performed, light scattering is eliminated, so that a clear image can be displayed.

この実施例で判るごとく透明電極と発光層の複合膜を
発光層側からエッチングする場合、発光層のZnS:Mnが水
素プラズマで極めて容易にエッチングされるに対し、透
明電極の場合には、水素ガス単独のプラズマは併用ガス
や反応用ガスを用いた場合と異なり、除去能率が一段と
低いため、透明電極を残した状態で発光層を除去するこ
とも容易にできる。
As can be seen from this example, when the composite film of the transparent electrode and the light emitting layer is etched from the light emitting layer side, ZnS: Mn of the light emitting layer is very easily etched by hydrogen plasma, whereas in the case of the transparent electrode, hydrogen Unlike the case where a combined gas or a reaction gas is used, the plasma of a single gas has a much lower removal efficiency, so that the light emitting layer can be easily removed with the transparent electrode left.

[実施例9] 市販のガラス基板61、ITO透明電極(HOYA社製)62上
にプラズマ集束用磁界印加型高周波マグネトロンスパッ
タ装置を用い、厚さ500nmのTa2O5第1絶縁層63,厚さ400
nmのZn:Mn発光層64,厚さ200nmのTa2O5第2絶縁層65の一
部を順次形成した(第11図)。それぞれの層の形成条件
は、実施例5,実施例6と同じ条件とした。
Example 9 A 500 nm thick Ta 2 O 5 first insulating layer 63 was formed on a commercially available glass substrate 61 and an ITO transparent electrode (manufactured by HOYA) 62 by using a high-frequency magnetron sputtering apparatus for applying a magnetic field for plasma focusing. S400
A Zn: Mn light emitting layer 64 having a thickness of nm and a part of a Ta 2 O 5 second insulating layer 65 having a thickness of 200 nm were sequentially formed (FIG. 11). The conditions for forming each layer were the same as those in Examples 5 and 6.

続いて第2絶縁層65の上にPMMA系レジスト66を用いて
スクリーン印刷法で“EL"の文字パターンを形成し、然
る後、第1図に示すECR水素プラズマエッチング装置の
試料台に置き、容積比で60%の水素ガスと40%の酢酸ブ
チルガスを併用ガスとして用いて第1表(ハ)の条件で
6分間処理を行った。この6分という時間は、事前のテ
ストで判明した、第2絶縁層65を除去し更に発光層64に
までエッチングが及んでいる時間の長さである。続いて
プラズマ照射時間を第1表(イ)の条件に切り替えて5
分間照射を続け、発光層64を除去した(第12図)。第1
表(イ)の条件では、第1絶縁層63は影響を受けないの
で長時間処理しても絶縁層63の機能を損なうことはな
く、発光層64を完全に除去できる。ECRプラズマは指向
性がよいので発光層64のサイドエッチングも生じない。
Subsequently, an "EL" character pattern is formed on the second insulating layer 65 by a screen printing method using a PMMA-based resist 66, and then placed on a sample stage of an ECR hydrogen plasma etching apparatus shown in FIG. Using a hydrogen gas of 60% by volume and a butyl acetate gas of 40% as a combined gas, the treatment was carried out for 6 minutes under the conditions shown in Table 1 (c). The time of 6 minutes is the length of time during the removal of the second insulating layer 65 and the etching that extends to the light emitting layer 64, which was found in a previous test. Subsequently, the plasma irradiation time was switched to the condition shown in Table 1 (a) and
Irradiation was continued for one minute, and the light emitting layer 64 was removed (FIG. 12). First
Under the conditions shown in Table (1), the first insulating layer 63 is not affected, so that even if the treatment is performed for a long time, the function of the insulating layer 63 is not impaired, and the light emitting layer 64 can be completely removed. Since the ECR plasma has good directivity, no side etching of the light emitting layer 64 occurs.

次にレジスト66を混合系有機溶剤で除去した(第13
図)。エッチング処理の前後を通じて発光層64は表面を
第2絶縁層65で覆われているので、レジスト66の印刷や
除去処理時に発光層64表面を汚染したり損傷を生じる懸
念はない。
Next, the resist 66 was removed with a mixed organic solvent (13th
Figure). Since the surface of the light-emitting layer 64 is covered with the second insulating layer 65 before and after the etching process, there is no concern that the surface of the light-emitting layer 64 will be contaminated or damaged during printing or removal of the resist 66.

次に保護層67として厚さ300nmのTa2O5を形成すること
により、第2絶縁層65の厚さを500nmとするとともに、
エッチングされて露呈した発光層64の壁面を覆う。更に
真空蒸着法により、背面電極68を形成し、二重絶縁構造
薄膜EL素子を得た(第14図)。この素子を5KHzの正弦波
交流電圧で駆動したところ、実施例8と同様に輪郭の明
確な“EL"文字の橙色発光が得られた。
Next, by forming Ta 2 O 5 with a thickness of 300 nm as the protective layer 67, the thickness of the second insulating layer 65 is set to 500 nm,
It covers the wall surface of the light emitting layer 64 exposed by etching. Further, a back electrode 68 was formed by a vacuum evaporation method to obtain a double-insulated thin film EL device (FIG. 14). When this device was driven by a sine wave AC voltage of 5 KHz, orange light emission of “EL” character having a clear contour was obtained as in Example 8.

次に2色EL素子の形成を述べる。第13図図示の処理
後、厚さ400nmのZnS:Sn発光層69、厚さ500nmのTa2O5
縁層70を形成し、然る後、PMMA系レジスト71を用いてス
クリーン印刷法で描いた“EL"の文字パターン以外の部
分を覆い、再度、ECR水素プラズマエッチング装置の試
料台に置き、先に行った同じ手順を行うことにより、
“EL"文字パターン上に形成された発光層69及び絶縁層7
0をエッチング除去した(第15図)。次に溶剤でレジス
ト71を除去し、続いて蒸着法でアルミニウムの背面電極
72を形成した(第16図)。
Next, formation of a two-color EL element will be described. After the processing shown in FIG. 13, a ZnS: Sn light emitting layer 69 having a thickness of 400 nm and a Ta 2 O 5 insulating layer 70 having a thickness of 500 nm are formed, and thereafter, drawn by a screen printing method using a PMMA-based resist 71. By covering the parts other than the “EL” character pattern and placing it on the sample table of the ECR hydrogen plasma etching device again, and performing the same procedure as above,
Light-emitting layer 69 and insulating layer 7 formed on “EL” character pattern
0 was removed by etching (FIG. 15). Next, the resist 71 is removed with a solvent, and then the aluminum back electrode is formed by vapor deposition.
72 were formed (FIG. 16).

尚、上記実施例では、多層薄膜素子の一例として薄膜
EL素子を用いて説明したが、太陽電池等、他の多層薄膜
素子における機能層のエッチングに対しても適用でき
る。
In the above embodiment, a thin film element is used as an example of a multilayer thin film element.
Although the description has been made using the EL element, the present invention is also applicable to etching of a functional layer in another multilayer thin film element such as a solar cell.

本発明は、薄膜EL素子を形成する際にその機能層を水
素プラズマでもってエッチングすることを特徴としてい
る。
The present invention is characterized in that when a thin film EL element is formed, its functional layer is etched with hydrogen plasma.

例えば薄膜EL素子の透明電極を構成する例えば金属酸
化物、特に酸化錫系のものや発光層を構成する例えば第
II族金属の硫化物、特に硫化亜鉛は水素プラズマ中の活
性水素によって還元され易い性質をもっている。これら
の水素プラズマを照射すると、いずれも、まず、蒸発温
度の低い金属状態に還元される。更に照射を続けると、
金属化部分は、水素化物化されたり、水素イオンによる
スパッタ作用によって容易に除去されるに至る。ここで
金属化部分の除去能率については、透明電極、例えばSn
O2の場合は、併用ガスや反応ガスの使用効果が大きい半
面、水素プラズマ単独では非常に低い。他方、発光層、
例えばZnS:Mnの場合は水素プラズマ単独でも除去能率が
大きいので、この辺りの条件を操作することによって、
例えばMIS構造の場合の透明電極例えばSnO2と発光層例
えばZnS:Mnとの複合層に対し、発光層側からエッチング
する場合、必要ならば、例えば第1表(イ)の条件で水
素プラズマのみを用いて処理することにより、発光層を
優先的に除去することができる。
For example, for example, a metal oxide constituting a transparent electrode of a thin film EL element, particularly a tin oxide-based one, or a
Group II metal sulfides, especially zinc sulfide, have the property of being easily reduced by active hydrogen in hydrogen plasma. When these hydrogen plasmas are irradiated, they are first reduced to a metal state having a low evaporation temperature. If you continue irradiation,
The metallized portion is hydrided or easily removed by a sputtering action of hydrogen ions. Here, regarding the removal efficiency of the metallized portion, a transparent electrode such as Sn
In the case of O 2, the effect of using the combined gas and the reaction gas is large, but the hydrogen plasma alone is very low. On the other hand, a light emitting layer,
For example, in the case of ZnS: Mn, the removal efficiency is high even with hydrogen plasma alone, so by operating the conditions around this,
For example, when etching a transparent electrode in the case of an MIS structure, for example, a composite layer of SnO 2 and a light emitting layer, for example, ZnS: Mn, from the light emitting layer side, if necessary, for example, only hydrogen plasma under the conditions shown in Table 1 (a) , The luminescent layer can be removed preferentially.

一方、絶縁層を構成する例えば酸化アルミニウムや酸
化タンタル、酸化イットリウム、酸化硅素、等々は水素
プラズマの照射には極めて安定で活性水素によって還元
されて金属化されることなく、また水素プラズマの質量
が小さく、従って運動エネルギーも小さいので、プラズ
マ引き出し電界を印加しない場合や、比較的低い周波数
の高周波電界を印加した場合は、スパッタされることも
ない。事実、透明電極や発光層を容易に除去しうる前記
条件下で絶縁層を長時間放置しても変化しない。
On the other hand, for example, aluminum oxide, tantalum oxide, yttrium oxide, silicon oxide, etc., which constitute the insulating layer, are extremely stable when irradiated with hydrogen plasma, are not reduced by active hydrogen and are not metallized, and the mass of the hydrogen plasma is reduced. Since it is small and therefore has low kinetic energy, it is not sputtered when no plasma extraction electric field is applied or when a high frequency electric field having a relatively low frequency is applied. In fact, it does not change even if the insulating layer is left for a long time under the above-mentioned conditions under which the transparent electrode and the light emitting layer can be easily removed.

以上の事実、即ち、水素プラズマが活性水素によって
還元され易い金属化合物を選択的にエッチング除去する
という事実は、水素プラズマを用いることを特徴とする
本発明のエッチング方法が、例えば薄膜EL素子の透明電
極および/または発光層等の機能層のパターニングに極
めて適していることを示している。本発明のエッチング
方法がドライ法であることも吸湿を嫌う発光層の処理に
適している。透明電極例えばSnO2層と発光層例えばZnS:
Mn層が複合しているMIS型EL素子においては、両層を安
全かつ同時に除去できるが、必要に応じては、水素プラ
ズマにより金属化された部分が、スパッタ作用によるよ
りも透明電極の場合に比べ特に水素化物化により除去さ
れ易いという発光層(ZnS)の特性を利用し、発光層を
優先的に除去することも可能であることから特に本発明
の用途は広い。
The above fact, that is, the fact that hydrogen plasma selectively removes a metal compound which is easily reduced by active hydrogen, is based on the fact that the etching method of the present invention, which employs hydrogen plasma, can be used for, for example, transparent thin film EL devices. This indicates that the method is extremely suitable for patterning a functional layer such as an electrode and / or a light emitting layer. The fact that the etching method of the present invention is a dry method is also suitable for the treatment of a light emitting layer that does not like to absorb moisture. Transparent electrode such as SnO 2 layer and light emitting layer such as ZnS:
In an MIS type EL device in which Mn layers are combined, both layers can be removed safely and simultaneously, but if necessary, the metallized part by hydrogen plasma is more transparent electrode than by sputtering. The application of the present invention is particularly wide, since it is possible to preferentially remove the light-emitting layer by utilizing the property of the light-emitting layer (ZnS), which is particularly easily removed by hydride conversion.

本発明の一態様においては又、金属化された部分のス
パッタ作用による除去に関して水素プラズマの能率の悪
さ(特に透明電極の場合)に対して質量の大きいアルゴ
ンガスや、その他の適宜の併用ガスの添加や、反応用ガ
スの使用を提案している。不活性ガス以外の併用ガスや
反応用ガスを用いた場合は、スパッタ作用の能率の向上
もさることながら有機金属化物形成等の化学的エッチン
グ作用を伴うことによってエッチングの能率が大きく改
善される。
In one embodiment of the present invention, the use of an argon gas having a large mass for the inefficiency of hydrogen plasma (especially in the case of a transparent electrode) with respect to the removal of the metallized portion by the sputtering action, and other appropriate combined gases. It proposes addition and use of a reaction gas. When a combined gas or a reaction gas other than the inert gas is used, the efficiency of the etching is greatly improved by not only improving the efficiency of the sputtering action but also accompanied by a chemical etching action such as formation of an organic metal compound.

本発明の一態様において、ECR法で生成した水素プラ
ズマによりエッチングする。ECR法による水素プラズマ
は他の生成法によるプラズマと比べ、イオン化率が桁違
いに大きいので還元作用を伴う本発明のエッチング方法
に好適であることや、プラズマの密度が均一であるた
め、大面積の処理にも適し、また、他のプラズマ生成法
に比べ一桁ないし二桁低いガス圧でプラズマを生成でき
るので、イオンの平均自由行程が長くなり、イオンの流
れに指向性があることから、サイドエッチングのないパ
ターン通りのシャープなエッチングができるので精密な
パターンニングが可能になる等、多大の効果がある。
In one embodiment of the present invention, etching is performed using hydrogen plasma generated by an ECR method. Compared to plasmas produced by other methods, hydrogen plasma by the ECR method has an order of magnitude higher in ionization rate, so it is suitable for the etching method of the present invention with a reducing action, and because the plasma density is uniform, it has a large area. Also, because it can generate plasma at gas pressures one or two orders of magnitude lower than other plasma generation methods, the mean free path of ions is longer and the ion flow is directional, Since sharp etching can be performed according to a pattern without side etching, precise patterning can be performed, which has a great effect.

本発明は又、水素プラズマを用いたエッチング方法を
実施するための好適な装置を提案しており、装置は、EC
R水素プラズマ照射処理装置であって、水素プラズマ生
成室と、処理室から構成されているが、本発明の装置の
特徴として、装置にはエッチング処理能力を向上するた
めに必要に応じ併用ガスや反応用ガスを導入するための
導入管の他に、必要に応じ低エネルギーレベルのプラズ
マを生成室から処理室に取り出すためのミラー磁界印加
用コイルや、必要に応じ試料に対するイオンの速度を増
減させるためのプラズマ引き出し電界を印加できる手段
を配しており、その結果、エッチング処理条件を広範囲
かつ容易に制御できるので、パターニングしようとする
薄膜EL素子の構成に応じ、エッチングの最適条件を容易
に選び出すことができ、高い生産性と広範な用途を実現
できる。
The present invention also proposes a suitable apparatus for performing an etching method using hydrogen plasma, wherein the apparatus is an EC.
An R hydrogen plasma irradiation treatment apparatus, which is composed of a hydrogen plasma generation chamber and a processing chamber.As a feature of the apparatus of the present invention, the apparatus is provided with a combined gas or In addition to the inlet tube for introducing the reaction gas, a coil for applying a mirror magnetic field for extracting low-energy level plasma from the generation chamber to the processing chamber as needed, and increasing or decreasing the speed of ions to the sample as needed Means that can apply a plasma extraction electric field for the purpose, and as a result, the etching processing conditions can be controlled in a wide range and easily, so that the optimum etching conditions can be easily selected according to the configuration of the thin film EL element to be patterned. High productivity and a wide range of applications.

[発明の効果] 以上詳述したように、この発明は、多層薄膜素子、例
えば薄膜EL素子における発光層や電極層等の機能層を形
成する物質に対しエッチング効果を奏するECR法による
水素プラズマによってエッチングを行うようにしたの
で、基板等には損傷を与えず所望の層に対して正確にパ
ターニングでき、特に多色EL発光素子のように基板と機
能層とを多層に形成する多層薄膜素子の製造に有効であ
る。
[Effects of the Invention] As described in detail above, the present invention provides a multilayer thin film device, for example, a thin film EL device using hydrogen plasma by the ECR method which has an etching effect on a material forming a functional layer such as a light emitting layer and an electrode layer. Since etching is performed, it is possible to accurately pattern a desired layer without damaging the substrate and the like, and particularly for a multilayer thin film element in which a substrate and a functional layer are formed in multiple layers, such as a multicolor EL light emitting element. Effective for manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の多層薄膜素子のエッチング方法を実
施するのに適したECR水素プラズマを用いたエッチング
装置の一実施例を示す構成図、第2図は二重絶縁構造に
てなるEL素子の形成断面図、第3図はMIS構造のEL素子
の形成断面図、第4図(A)ないし第4図(C)は、EL
素子におけるパターニング例を示す断面図、第5図
(A)及び第5図(B)は、ストライプ電極によるXYマ
トリクス方式のEL素子の平面図及び断面図、第6図は、
ドットマトリクス方式として発光層の平面図、第7図
(A)ないし第7図(D)は、第1図の装置に反応用ガ
スとしてそれぞれCH3COCH3,CC4,CH3(CH23CH3及びC
2H5OHを用いたときの透明電極のエッチング速度を示す
図、第8図は、反応用ガスとして酢酸ブチルガスを用い
たときの酸化錫透明導電膜のエッチング深さ及びエッチ
ング速度を示す図、第9図及び第10図は、プラズマ生成
用ガスとして、それぞれ水素ガス、体積比で60%の水素
ガスと40%の酢酸ブチルガスを用いたときのZnS:Mn発光
層のエッチング深さ及び速度を示す図、第11図ないし第
14図は、二重絶縁構造のEL素子の形成過程を示す断面
図、第15図及び第16図は、2色EL素子の形成過程を示す
断面図である。 1……プラズマ生成室、2,12……磁気コイル、3……マ
イクロ波発振器、4……導波管、5……導入窓、6……
水素ガス導入配管、7……併用ガス導入配管、8……冷
却ジャケット、9……ジャケット冷却水配管、10……処
理室、11……プラズマ取出窓、13……試料台、14……試
料、15……固定ホルダー、16……温調装置、17……反応
用ガス導入配管、18a,18b……電極、19a……高周波電
源、19b……直流電源、20……排気口、 51……透明基板、52……透明電極、53……第1絶縁層、
54……発光層、55……第2絶縁層、56……背面電極。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an etching apparatus using ECR hydrogen plasma suitable for carrying out the etching method of a multilayer thin film element of the present invention, and FIG. 2 is an EL element having a double insulating structure. FIG. 3 is a cross-sectional view of an EL element having a MIS structure, and FIGS. 4 (A) to 4 (C) are cross-sectional views of the EL element.
FIGS. 5 (A) and 5 (B) are cross-sectional views showing an example of patterning in the device, FIGS. 5 (A) and 5 (B) are a plan view and a cross-sectional view of an XY matrix type EL device using stripe electrodes, and FIGS.
FIGS. 7 (A) to 7 (D) are plan views of the light emitting layer as a dot matrix system. FIGS. 7 (A) to 7 (D) show CH 3 COCH 3 , CC 4 and CH 3 (CH 2 ) as reaction gases in the apparatus of FIG. 3 CH 3 and C
FIG. 8 shows the etching rate of the transparent electrode when using 2 H 5 OH, and FIG. 8 shows the etching depth and the etching rate of the tin oxide transparent conductive film when using butyl acetate gas as the reaction gas. FIGS. 9 and 10 show the etching depth and the etching rate of the ZnS: Mn light-emitting layer when hydrogen gas, 60% hydrogen gas and 40% butyl acetate gas by volume are used as the plasma generation gas, respectively. FIG. 11 to FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a process of forming an EL element having a double insulating structure, and FIGS. 15 and 16 are cross-sectional views illustrating a process of forming a two-color EL element. 1 ... plasma generation chamber, 2, 12 ... magnetic coil, 3 ... microwave oscillator, 4 ... waveguide, 5 ... introduction window, 6 ...
Hydrogen gas introduction pipe, 7 ... combined gas introduction pipe, 8 ... cooling jacket, 9 ... jacket cooling water pipe, 10 ... processing chamber, 11 ... plasma extraction window, 13 ... sample table, 14 ... sample , 15 ... fixed holder, 16 ... temperature controller, 17 ... reaction gas introduction piping, 18a, 18b ... electrodes, 19a ... high frequency power supply, 19b ... DC power supply, 20 ... exhaust port, 51 ... ... Transparent substrate, 52 ... Transparent electrode, 53 ... First insulating layer,
54 ... light emitting layer, 55 ... second insulating layer, 56 ... back electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23F 4/00 H01B 13/00 503 H01L 21/3065,21/28 H01L 31/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23F 4/00 H01B 13/00 503 H01L 21/3065, 21/28 H01L 31/18

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電子サイクロトロン共鳴法を用いたプラズ
マ生成室にて生成した水素プラズマを用い、多層薄膜素
子の内の機能層の少なくとも一層にエッチングを施すこ
とを特徴とする多層薄膜素子のエッチング方法。
1. A method for etching a multi-layer thin film element, wherein at least one of the functional layers in the multi-layer thin film element is etched using hydrogen plasma generated in a plasma generation chamber using an electron cyclotron resonance method. .
【請求項2】プラズマ生成室における水素プラズマに不
活性ガス、窒素、酸素、炭化水素、アルコール、ケト
ン、エステル、エーテル、ハロゲンガス、ハロゲン化水
素、ハロゲン化炭素、ハロゲン化炭化水素、硫黄化合物
系ガス、窒素化合物系ガスより選ばれた少なくとも一種
類のガスのラジカルやプラズマを併用する請求項(1)
に記載の多層薄膜素子のエッチング方法。
2. Hydrogen plasma in a plasma generation chamber is composed of an inert gas, nitrogen, oxygen, hydrocarbon, alcohol, ketone, ester, ether, halogen gas, hydrogen halide, halogenated carbon, halogenated hydrocarbon, and sulfur compound. Claims (1) wherein a radical or plasma of at least one kind of gas selected from a gas and a nitrogen compound-based gas is used in combination.
3. The method for etching a multilayer thin film element according to item 1.
【請求項3】プラズマ生成室で生成した水素プラズマを
処理室に導き、該処理室に配置した多層薄膜素子をエッ
チングするに際し、窒素、酸素、炭化水素、アルコー
ル、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲンガス、ハロ
ゲン化水素、ハロゲン化炭素、ハロゲン化炭化水素、硫
黄化合物系ガス、窒素化合物系ガスより選ばれた、少な
くとも一種類のガスを反応用ガスとして接触反応させる
請求項(1)ないし(2)のいずれかの項に記載の多層
薄膜素子のエッチング方法。
3. A hydrogen plasma generated in a plasma generation chamber is introduced into a processing chamber, and nitrogen, oxygen, hydrocarbon, alcohol, ketone, ester, ether, and halogen gas are used for etching a multilayer thin film element disposed in the processing chamber. 3. The method according to claim 1, wherein at least one gas selected from the group consisting of hydrogen halide, halogenated carbon, halogenated hydrocarbon, sulfur compound-based gas, and nitrogen compound-based gas is reacted as a reaction gas. The method for etching a multilayer thin film element according to any one of the above items.
【請求項4】プラズマ生成室で生じた水素プラズマを処
理室に導くために印加する引き出し電界の周波数を変化
させることにより、エッチング強度を変化させる請求項
(3)に記載の多層薄膜素子のエッチング方法。
4. The etching of the multilayer thin film element according to claim 3, wherein the etching strength is changed by changing the frequency of an extraction electric field applied to guide the hydrogen plasma generated in the plasma generation chamber to the processing chamber. Method.
【請求項5】多層薄膜素子における機能層上の所望の部
分にレジストパターンを形成し、該レジストパターンの
形成部分以外の該機能層の少なくとも一層を選択的にエ
ッチングする請求項(1)ないし(4)のいずれかの項
に記載の多層薄膜素子のエッチング方法。
5. The method according to claim 1, wherein a resist pattern is formed on a desired portion on the functional layer in the multilayer thin film element, and at least one layer of the functional layer other than the portion where the resist pattern is formed is selectively etched. The method for etching a multilayer thin film element according to any one of the above items 4).
【請求項6】多層薄膜素子は機能層として少なくとも発
光層及び透明電極を具備する薄膜EL素子である請求項
(1)ないし(5)のいずれかの項に記載の多層薄膜素
子のエッチング方法。
6. The method for etching a multilayer thin film device according to claim 1, wherein the multilayer thin film device is a thin film EL device having at least a light emitting layer and a transparent electrode as functional layers.
【請求項7】真空にしたプラズマ生成室にマイクロ波を
導入し、更に外部より磁界を加えることにより、該プラ
ズマ生成室内に導入したプラズマ生成用ガスを電子サイ
クロトロン共鳴させてプラズマにし、処理室にて前記プ
ラズマを用いて多層薄膜素子における機能層の少なくと
も一層の所定部をエッチング処理するECRプラズマ処理
装置であって、プラズマ生成用ガスとして水素を導入さ
せる水素ガス導入配管を備えたことを特徴とする多層薄
膜素子のエッチング装置。
7. A microwave is introduced into a evacuated plasma generation chamber, and a magnetic field is further applied from the outside. The plasma generation gas introduced into the plasma generation chamber is subjected to electron cyclotron resonance to generate plasma, and the plasma is generated in the processing chamber. An ECR plasma processing apparatus for etching at least a predetermined portion of at least one functional layer in a multilayer thin film element using the plasma, comprising a hydrogen gas introduction pipe for introducing hydrogen as a plasma generation gas. Etching equipment for multilayer thin film elements.
【請求項8】上記処理室におけるエッチング処理を促進
させるために処理室に各種反応用ガスを導入させる、反
応用ガス導入手段を備えた請求項(7)記載の多層薄膜
素子のエッチング装置。
8. The etching apparatus for a multilayer thin film element according to claim 7, further comprising a reaction gas introducing means for introducing various reaction gases into the processing chamber in order to accelerate the etching process in the processing chamber.
【請求項9】エッチングされる物体の温度を制御するた
めに、試料台に温度を調節するための装置を設けた請求
項(7)あるいは(8)のいずれかに記載の多層薄膜素
子のエッチング装置。
9. The etching of a multilayer thin film element according to claim 7, wherein a device for adjusting the temperature is provided on the sample stage in order to control the temperature of the object to be etched. apparatus.
【請求項10】上記プラズマ生成室で生じた水素プラズ
マのエネルギーレベルを低減させるためにミラー磁界を
上記処理室内に発生させる磁界印加手段を更に備えた、
請求項(7)ないし(9)のいずれかに記載の多層薄膜
素子のエッチング装置。
10. A magnetic field applying means for generating a mirror magnetic field in the processing chamber in order to reduce the energy level of hydrogen plasma generated in the plasma generating chamber.
An etching apparatus for a multilayer thin film element according to any one of claims (7) to (9).
【請求項11】上記プラズマ生成室で作成された水素プ
ラズマを処理室に導くためのプラズマ取り出し部と、エ
ッチングされる物体を配置する試料台とに電極を設け、
両電極間に高周波電圧もしくは試料台側から負極となる
ように直流電圧を印加する電源装置とを備え、薄膜素子
における機能層の少なくとも一層に対しプラズマ引き出
し電界を印加する請求項(7)ないし(10)のいずれか
に記載の多層薄膜素子のエッチング装置。
11. An electrode is provided on a plasma extraction section for guiding hydrogen plasma generated in the plasma generation chamber to a processing chamber, and on a sample stage on which an object to be etched is arranged.
A power supply device for applying a high-frequency voltage or a DC voltage from the sample stage side to a negative electrode between the two electrodes, and applying a plasma extraction electric field to at least one of the functional layers in the thin film element. The etching apparatus for a multilayer thin film element according to any one of 10) to 10).
【請求項12】上記電子サイクロトン共鳴水素プラズマ
に適用されるプラズマ引き出し電界の周波数を変えるこ
とにより、エッチング強度を変化させる請求項(11)に
記載の多層薄膜素子のエッチング装置。
12. The etching apparatus for a multilayer thin film element according to claim 11, wherein the etching strength is changed by changing a frequency of a plasma extraction electric field applied to the electron cyclotron resonance hydrogen plasma.
【請求項13】多層薄膜素子は機能層として少なくとも
発光層及び透明電極を具備する薄膜EL素子である請求項
(7)ないし(12)のいずれかの項に記載の多層薄膜素
子のエッチング装置。
13. The etching apparatus for a multilayer thin film element according to claim 7, wherein the multilayer thin film element is a thin film EL element having at least a light emitting layer and a transparent electrode as functional layers.
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