JP5792546B2

JP5792546B2 - 導電体パターンの形成方法

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Publication number: JP5792546B2
Application number: JP2011164291A
Authority: JP
Inventors: 木下　健太郎; 健太郎木下; 悟岸田; 匠奥谷; 貴博福原; 隼人田中; 貴稔依田
Original assignee: Tottori University
Current assignee: Tottori University
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: JP2013030547A

Description

本発明は、導電体パターンの形成方法に関する。

フィルムや基板などの基体上に任意の導電体のパターンを形成する方法として、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程とを用いたパターン形成方法が知られている。この方法は、基体上に導電膜を形成した後、その上にフォトレジスト膜を塗布し、露光及び現像を行うことでパターンを形成し、その後エッチング工程を経て導電膜にパターンを転写し、最後にフォトレジスト膜を除去するというものである。

このような回路パターンの形成方法は、様々な分野に適用することが可能である。例えば、透明フィルム上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導電膜を形成して上述の方法によりパターンを形成し、透明タッチパネル等に用いられる透明電極体を形成する方法が知られている。

特開昭５５−０７６５０５号公報特開平０４−１１３３２１号公報特開平０６−２９１２７３号公報特開平１１−２８３９３７号公報特開２００１−２９１４４５号公報

C. Yoshida et al., "Direct observation of oxygen movement during resistance switching in NiO/Pt film", Applied Physics Letters 93, 042106 (2008) K. Kinoshita et al., "Opposite bias polarity dependence of resistive switching in n-type Ga-doped-ZnO and p-type NiO thin films", Applied Physics Letters 96, 143505 (2010)

しかしながら、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程とを用いたパターン形成方法は、工程数も多く、高価なフォトマスクを使用する必要があった。また、露光工程の際に光学レンズ等によりパターンを結像させるため、光学レンズの解像限界以下の微細な回路パターンを形成することは原理的に困難であった。

本発明の目的は、フォトリソグラフィでは形成が困難な超微細な導電体パターンを形成しうる導電体パターンの形成方法を提供することにある。

上記目的は、基体上に、第１の比抵抗を有する金属酸化物膜を形成する工程と、前記金属酸化物膜に電極を接触又は所定の距離まで近づけ、この状態で前記電極と前記金属酸化物膜との間に第１の電圧を印加しながら、前記金属酸化物膜の表面を前記電極で走査することにより、前記金属酸化物膜の比抵抗を局所的に変化させ、前記金属酸化物膜の表面側に、前記第１の比抵抗よりも高い第２の比抵抗を有する高抵抗領域を形成する工程と、前記金属酸化物膜に電極を接触又は所定の距離まで近づけ、この状態で前記電極と前記金属酸化物膜との間に第２の電圧を印加しながら、前記金属酸化物膜の表面を前記電極で走査することにより、前記金属酸化物膜の比抵抗を局所的に変化させ、前記高抵抗領域の表面側に、前記第２の比抵抗よりも低い第３の比抵抗を有する導電体パターンを形成する工程とを有することを特徴とする導電体パターンの形成方法によって達成される。

また、上記の導電体パターンの形成方法において、前記電極と前記金属酸化物膜との相対的位置を変化しながら前記第１の電圧又は前記第２の電圧を印加するようにしてもよい。

また、上記の導電体パターン形成方法において、前記第１の電圧と前記第２の電圧の極性とは逆であることが望ましい。

また、上記の導電体パターンの形成方法において、前記基体は、絶縁性材料により形成されていてもよい。

また、上記の導電体パターンの形成方法において、前記金属酸化物膜は、ニッケル酸化物、チタン酸化物、タンタル酸化物、ハフニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、セリウム酸化物、マグネシウム酸化物、亜鉛酸化物、インジウム酸化物、スズ酸化物、タングステン酸化物、ニオブ酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、アルミニウム酸化物、バナジウム酸化物、コバルト酸化物及び銅酸化物を含む群から選択される少なくとも一の酸化物を含むことが望ましい。

本発明によれば、フォトリソグラフィでは形成が困難な超微細な導電体パターンを形成することができる。また、導電体パターンは金属酸化物膜内に形成されるため、導電体パターンの表面が平坦な面で構成される。したがって、金属酸化物膜を透明部材で構成した場合には、光学特性が均一になる利点がある。

図１は、本発明の第１実施形態による導電体パターンの形成方法を示す工程図（その１）である。図２は、本発明の第１実施形態による導電体パターンの形成方法を示す工程図（その２）である。図３は、成膜温度と金属酸化物膜に流れる電流値との関係を示すグラフである。図４は、本発明の第２実施形態による導電体パターンの形成方法を示す工程図（その１）である。図５は、本発明の第２実施形態による導電体パターンの形成方法を示す工程図（その２）である。図６は、本発明の第３実施形態によるタッチパネルの構造を示す平面図及び断面図である。図７は、本発明の第３実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す工程断面図である。図８は、本発明の第４実施形態によるタッチパネルの構造を示す平面図及び断面図である。図９は、本発明の第４実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す工程断面図である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による導電体パターンの形成方法について図１乃至図３を用いて説明する。

図１及び図２は、本実施形態による導電体パターンの形成方法を示す工程図である。図３は、成膜温度と金属酸化物膜に流れる電流値との関係を示すグラフである。

まず、配線や電極などの導電体パターンを形成しようとする基体１０を用意する（図１（ａ））。

基体１０は、その上に後述する金属酸化物膜１２を形成できるものであれば特に限定されるものではなく、ガラス基板、酸化物基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム等を用いることができる。例えば、基体１０は、石英（ＳｉＯ_２）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、不純物を添加したチタン酸化物（ＴｉＯ_２）、不純物を添加したチタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）、カーボン（Ｃ）などから選択される部材で構成されていてもよい。或いは、前記基体は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアクリル（ＰＡＣ）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、脂肪族環状ポリオレフィン、ノルボルネン系の熱可塑性透明樹脂などの可撓性樹脂フィルムやこれら２種以上の積層体からなるフィルムであってもよい。

基体１０は、導電体パターンを形成する下地となるものであり、一般的には、絶縁性材料が想定される。例えば、導電体パターンがタッチパネルの透明電極である場合、基体１０としては透明電極の支持体となる透明な絶縁性基板を用いることができる。また、基体１０としては、表面に絶縁膜が形成された半導体基板や導電性基板等でもよい。なお、本実施形態による導電体パターンの形成方法は、絶縁性材料の基体１０上に導電体パターンを形成できることを一つの特徴とするものではあるが、基体１０は、必ずしも絶縁性材料である必要はなく、導電性材料であってもよい。

次いで、基体１０上に、金属酸化物膜１２を形成する（図１（ｂ））。

金属酸化物膜１２は、電圧を印加することにより電気抵抗が変化する性質を有する金属酸化物により形成する。このような金属酸化物としては、ニッケル酸化物、チタン酸化物、タンタル酸化物、ハフニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、セリウム酸化物、マグネシウム酸化物、亜鉛酸化物、インジウム酸化物、スズ酸化物、タングステン酸化物、ニオブ酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、アルミニウム酸化物、バナジウム酸化物、コバルト酸化物、銅酸化物（酸化銅（Ｉ）又は酸化銅（ＩＩ））等が挙げられる。金属酸化物膜１２は、これら酸化物から選択される金属酸化物を主成分とするものが好ましい。金属酸化物膜１２を形成する金属酸化物は、必ずしも化学量論的な組成に限られず、また、多少の不純物が含まれていてもよい。また、複数の金属酸化物を含むものでもよい。

これら金属酸化物は、電圧を印加することにより可逆的な抵抗変化を示すことが知られている。この現象を説明するために、「酸化還元モデル」と呼ばれるモデルが提唱されている。それによると、金属酸化物に電圧（直流電圧又はパルス電圧）が印加されると、金属酸化物に含まれる酸素原子が酸素イオン（Ｏ^２−）のかたちで移動し、金属酸化物内に微小な酸素欠陥領域（これを、本明細書では「フィラメント」とよぶ）が形成される。フィラメントは酸素欠損が連なることで形成された道であり、微視的にみるとこのフィラメントが金属酸化物内に電流パス（電導経路）を形成しているものと考えられる。すなわち、フィラメントが形成された部分では酸素欠損の導入によってキャリア濃度が高くなり、局所的に低抵抗状態となる。一方、低抵抗状態にある金属酸化物に電圧が印加されると、酸素欠損が徐々に修復されるためキャリア濃度が低くなり、先ほどとは逆の現象が起こる。すなわち、酸素イオンの移動による欠損の生成および修復現象を、フィラメントの酸化現象および還元現象と考えるのである。

金属酸化物膜１２の成膜方法は、特に限定されるものではないが、例えば、スパッタリング法を適用することができる。例えば、ニッケル酸化物により金属酸化物膜１２を形成する場合、ターゲットにニッケルを、スパッタガスに酸素とアルゴンの混合ガスを用い、ＲＦパワー３００Ｗ、ベース真空度９．０×１０^−５Ｐａ、ガス圧９５ｍＴｏｒｒ、ターゲット−基板間距離６０ｍｍの条件下でスパッタリングを行い、膜厚６０ｎｍのニッケル酸化膜を形成する。金属酸化物膜１２の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲が望ましい。

このとき、形成される金属酸化物膜１２が低抵抗状態となるように、成膜条件を適宜設定する。上述の金属酸化物は、化学量論的組成のときに最も抵抗値が高く、化学量論的組成からずれるに従って抵抗値が低くなる。例えばニッケル酸化物の場合、ＮｉＯ_１＋ｘとして、ｘ＝０のときに化学量論的組成であり抵抗値が最も高く、ｘ＞０ではＮｉ欠損がＰ型のキャリアを誘起してＰ型の導電型を示し、ｘ＜０では酸素欠損がＮ型のキャリアを誘起してＮ型の導電型を示す。ｘが０から乖離するほどに金属酸化物膜１２の抵抗値は低くなる。

堆積直後の金属酸化物膜１２の抵抗状態（初期抵抗）は、成膜温度や酸素分圧等によって制御することができる。

図３は、成膜温度と金属酸化物膜に流れる電流値との関係を示すグラフである。図中、□印のプロットは成膜時の酸素分圧を１０％とした場合であり、○印のプロットは成膜時の酸素分圧を２０％とした場合であり、△印のプロットは成膜時の酸素分圧を３０％とした場合である。図３の測定において、金属酸化物膜１２を形成する金属酸化物としては、ニッケル酸化物を用いた。縦軸の電流値は、金属酸化物膜１２を膜厚方向に流れる電流をＡＦＭにより測定したものである。プローブへの印加電圧は１Ｖとした。

図３に示すように、金属酸化物膜１２に流れる電流値は、成膜温度が高くなるほどに減少している。また、金属酸化物膜１２に流れる電流値は、成膜時の酸素分圧が低いほどに減少している。すなわち、成膜温度が高くなるほどに、また、成膜時の酸素分圧が高くなるほどに、金属酸化物膜１２の抵抗値は増加する。これは、成膜温度が低いほどに膜中の欠陥密度が多く、また、酸素分圧が高いほど酸素過剰の膜となり、Ｐ型のキャリアが増加するためであると考えられる。

なお、図３に示す例は発明者等が検討した一例であり、低抵抗状態の金属酸化物膜１２を得るための具体的な条件は、使用する成膜装置毎に、金属酸化物膜１２の形成材料や膜厚等に応じて適宜設定することが望ましい。

本実施形態による導電体パターンの形成方法において低抵抗状態の金属酸化物膜１２を形成しているのは、後述する金属酸化物膜１２へのパターンの書き込みの際に、金属酸化物膜１２を下部電極層としても利用するためである。金属酸化物膜１２に必要な抵抗値は、書き込みを行う装置や書き込み条件に依存するものであり、金属酸化物膜１２への書き込みが可能な範囲に適宜設定することが望ましい。

次いで、金属酸化物膜１２を形成した基体１０を、電圧を印加しながら走査が可能な探針を有する装置、例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）や走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ：Scanning Tunneling Microscope）の試料ステージ１４上に載置する。

次いで、銀ペースト等の導電性ペースト１６により、試料ステージ１４と金属酸化物膜１２とを接続する（図１（ｃ））。

次いで、試料ステージ１４と探針１８との間に電圧を印加しながら、金属酸化物膜１２の表面を探針１８で走査することにより、金属酸化物膜１２に所定の導電体パターン２４を形成する（図２（ａ）〜図２（ｂ））。

探針１８は、電源装置２０に接続されており、試料ステージ１４と探針１８との間に直流電圧を印加できるように構成されている。また、金属酸化物膜１２の表面を探針１８により走査できるように構成されている。これを実現することに適した装置としては、例えば、電流と原子間力とを同時に測定しうるコンダクティブ原子間力顕微鏡（Ｃ−ＡＦＭ：Conductive Atomic Force Microscope）が挙げられる。これに代えてトンネル電流を測定する走査型トンネル顕微鏡などを用いてもよい。これらは何れも電極として導電性の探針（カンチレバー）を用いるものであり、計測対象の凹凸形状と同時に電流像を得ることができる測定装置として知られているが、これらの装置を利用することで金属酸化物膜１２に極めて微細な導電体パターン２４を形成することが可能となる。

導電体パターン２４の形成は、まず、金属酸化物膜１２の所定領域に高抵抗状態を書き込んだ後、高抵抗状態の領域内の所定領域に低抵抗状態を書き込むことにより行う。金属酸化物膜１２の所定領域に高抵抗状態を書き込み、高抵抗パターンを形成するだけでもよい。

高抵抗状態を書き込む第１のステップでは、膜厚６０ｎｍのニッケル酸化膜に対しては、例えば、探針１８に０Ｖを印加し、試料ステージ１４に−７Ｖを印加する。探針１８の走査速度は、例えば、１０μｍ／ｓとする。これにより、金属酸化物膜１２中の酸素原子（イオン）が金属酸化物膜１２の表面側に移動して酸素欠損を修復し、或いは外気中から取り込まれる酸素によって酸素欠損が修復され、金属酸化物膜１２の表面側キャリア濃度が低下する。こうして、金属酸化物膜１２の表面側の探針１８走査領域に、高抵抗領域２２を形成する（図２（ａ））。

低抵抗状態を書き込む第２のステップでは、膜厚６０ｎｍのニッケル酸化膜に対しては、例えば、探針１８に０Ｖを印加し、試料ステージ１４に＋５Ｖを印加する。探針１８の走査速度は、例えば、１０μｍ／ｓとする。これにより、金属酸化物膜１２の表面側の酸素原子（イオン）が試料ステージ１４側に移動して酸素欠損が形成され、金属酸化物膜１２の表面側キャリア濃度が増加する。こうして、高抵抗領域２２の表面側の探針１８走査領域に、導電体パターン２４を形成する（図２（ｂ））。

この際、低抵抗状態を書き込む際の印加電圧の絶対値を、高抵抗状態を書き込む際の印加電圧の絶対値よりも小さくすることにより、高抵抗領域２２内に導電体パターン２４を形成することができる。複数の導電体パターン２４を形成する場合、これら導電体パターン２４間は、高抵抗領域２２によって分離することができる。

このように、上記金属酸化物を用いて形成した金属酸化物膜１２には、抵抗状態の異なる複数の領域を同時に形成することができる。例えば、一の金属酸化物膜１２中に低抵抗状態の領域と高抵抗状態の領域とを形成することにより、低抵抗状態の領域を導電領域とし、高抵抗状態の領域を絶縁領域とすることができる。これにより、金属酸化物膜１２に、低抵抗状態の領域によって規定される任意の導電体パターン２４を形成することができる。

本実施形態による導電体パターン形成方法では、金属酸化物膜１２の下地に、探針１８に対向する電極層を特に設けていない。これは、低抵抗状態の金属酸化物膜１２を用いることにより、金属酸化物膜１２を電極層として利用できるからである。すなわち、金属酸化物膜１２の下層部分が下部電極として機能し、探針１８が上部電極として機能することで、これら電極の間の金属酸化物膜１２に電界を印加することができる。このため、試料ステージ１４と金属酸化物膜１２とを導電性ペースト１６によって接続することにより、試料ステージ１４と探針１８との間に印加する電圧によって、金属酸化物膜１２に導電体パターン２２を形成することができる。

なお、基体１０上に形成する低抵抗状態の金属酸化物膜１２の比抵抗と、低抵抗状態を書き込んだ導電体パターン２４の比抵抗とは、必ずしも同じである必要はない。金属酸化物膜１２の比抵抗は書き込み動作が可能な範囲に適宜設定することが望ましく、導電体パターン２４の比抵抗は導電体パターン２４に求められる値に応じて適宜設定することが望ましい。

書き込みの際に印加する電圧は、直流電圧でもパルス電圧でもよい。発明者等は実験により、直流及びパルスのどちらでも書き込み動作が可能であることを確認している。

探針１８の形状は、形成しようとする導電体パターン２４に応じて適宜変更してもよい。例えば、細いパターンの形成には先端径が細い探針１８を使用し、太いパターンの形成には先端径が太い探針１８を使用する。複数のラインを形成する場合は、製造効率を高めるため針状の電極を並べて櫛歯状に構成してもよい。

特に、低抵抗状態の金属酸化物膜１２に高抵抗状態を書き込む第１のステップでは、先端の太い針状の探針１８を用いることや広い面積の探針１８を接触させて一度に太いパターンや広い面積のパターンを得ることが可能である。この理由は、低抵抗から高抵抗に状態を変化させる場合には、探針１８や探針１８の接触面により電圧がかかり易い状態になって行くからである。抵抗変化の生じ易さには場所依存があるが、太いプローブを接触させても変化が生じやすい領域から先に高抵抗化が進み、まだ低抵抗に留まっている領域により電圧がかかり易くなって、全面高抵抗化するまで抵抗変化が続くと期待できる。

逆に、高抵抗領域２０に導電体パターンを書き込む第２のステップでは、一部が低抵抗化すると電流がそこを集中的に流れ、他の接触面に電圧がかかりにくくなってしまうため、太いパターンを得るには細いプローブを繰り返し使用することが望ましい。

なお、ＡＦＭには、コンタクトモード、ノンコンタクトモード、タッピングモードなどのモードがあるが、ＡＦＭを用いるのは表面形状の観察ではなく導電体パターン２４を形成するためであるから、探針１８と金属酸化物膜１２との間に酸素欠損を生成し又は消滅させるだけの電界を発生させることができれば、探針１８と金属酸化物膜１２とが接触していているか否かは問わない。

次いで、導電体パターン２４を形成した金属酸化物膜１２を有する基体１０を試料ステージ１４から取り外し、導電体パターン２４の形成を完了する（図２（ｃ））。

このように、本実施形態によれば、フォトリソグラフィでは形成が困難な超微細な導電体パターンを形成することができる。また、導電体パターンは金属酸化物膜内に形成されるため、導電体パターンの表面が平坦な面で構成される。したがって、金属酸化物膜を透明部材で構成した場合には、光学特性が均一になる利点がある。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による導電体パターンの形成方法について図４及び図５を用いて説明する。図１乃至図３に示す第１実施形態による導電体パターンの形成方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。

図４及び図５は、本実施形態による導電体パターンの形成方法を示す工程図である。

まず、配線や電極などの導電体パターンを形成しようとする基体１０を用意する（図４（ａ））。基体１０としては、第１実施形態と同様の種々の部材を適用することができる。

次いで、基体１０上に、金属酸化物膜１２Ｈを形成する（図４（ｂ））。金属酸化物膜１２Ｈを形成する材料としては、第１実施形態と同様の種々の金属酸化物材料を適用することができる。

金属酸化物膜１２Ｈは、化学量論的組成近傍の組成を有する高抵抗の膜である。例えばニッケル酸化物の場合、ＮｉＯ_１＋ｘとして、ｘ≒０のニッケル酸化物が該当する。

金属酸化物膜１２Ｈの成膜方法は、特に限定されるものではないが、例えば、スパッタリング法を適用することができる。例えば、ニッケル酸化物により金属酸化物膜１２Ｈを形成する場合、ターゲットにニッケルを、スパッタガスに酸素とアルゴンの混合ガスを用い、ＲＦパワー３００Ｗ、ベース真空度９．０×１０^−５Ｐａ、ガス圧９５ｍＴｏｒｒ、ターゲット−基板間距離６０ｍｍの条件下でスパッタリングを行い、膜厚６０ｎｍのニッケル酸化膜を形成する。このとき、酸素分圧を１０％程度、成膜温度を４００℃程度とすることにより、化学量論的組成近傍の高抵抗のニッケル酸化膜を形成することができる。金属酸化物膜１２Ｈの膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲が望ましい。

次いで、金属酸化物膜１２Ｈの導電体パターンを形成しようとする領域に、電子線を照射する（図４（ｃ））。

金属酸化物膜１２Ｈの電子線を照射した領域では、電子線のエネルギーによって還元現象が生じ、金属酸化物膜１２Ｈ中に酸素欠損が生じる。これにより、電子線照射領域の金属酸化物膜１２ＨがＮ型化して低抵抗状態となり、低抵抗の導電体パターン２４が形成される（図４（ｄ））。

金属酸化物膜１２Ｈへの電子線の照射条件は、例えば、電子線の加速エネルギーを１０ｋｅＶ、照射密度を２．１×１０^７個／μｍ^２程度とする。これにより、高抵抗の金属酸化物膜１２Ｈ内に、低抵抗の導電体パターン２４を形成することができる。

導電体パターン２４は、以下の方法によって形成することもできる。

まず、配線や電極などの導電体パターンを形成しようとする基体１０を用意する（図５（ａ））。基体１０としては、第１実施形態と同様の種々の部材を適用することができる。

次いで、基体１０上に、金属酸化物膜１２Ｌを形成する（図５（ｂ））。金属酸化物膜１２Ｌを形成する材料としては、第１実施形態と同様の種々の金属酸化物材料を適用することができる。

金属酸化物膜１２Ｌは、化学量論的組成よりも酸素を多く含む低抵抗状態の膜である。例えばニッケル酸化物の場合、ＮｉＯ_１＋ｘとして、ｘ＞０のニッケル酸化物が該当する。

金属酸化物膜１２Ｌの成膜方法は、特に限定されるものではないが、例えば、スパッタリング法を適用することができる。例えば、ニッケル酸化物により金属酸化物膜１２Ｌを形成する場合、ターゲットにニッケルを、スパッタガスに酸素とアルゴンの混合ガスを用い、ＲＦパワー３００Ｗ、ベース真空度９．０×１０^−５Ｐａ、ガス圧９５ｍＴｏｒｒ、ターゲット−基板間距離６０ｍｍの条件下でスパッタリングを行い、膜厚６０ｎｍのニッケル酸化膜を形成する。このとき、酸素分圧を３０％程度、成膜温度を３５０℃程度とすることにより、化学量論的組成よりも酸素を多く含む低抵抗のニッケル酸化膜を形成することができる。金属酸化物膜１２Ｌの膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲が望ましい。

次いで、金属酸化物膜１２Ｌの、導電体パターンを形成しようとする領域以外の領域に、電子線を照射する（図５（ｃ））。

金属酸化物膜１２Ｌの電子線を照射した領域では、電子線のエネルギーによって還元現象が生じ、金属酸化物膜１２Ｌ中の酸素濃度が低減する。これにより、電子線照射領域の金属酸化物膜１２Ｌが化学量論的組成に近づき高抵抗状態となり、この高抵抗領域により画定された低抵抗領域によって導電体パターン２４が形成される（図５（ｄ））。

金属酸化物膜１２Ｌへの電子線の照射条件は、例えば、電子線の加速エネルギーを１０ｋｅＶ、照射密度を２．１×１０^５個／μｍ^２程度とする。これにより、低抵抗の金属酸化物膜１２Ｌ内に、導電体パターン２４を画定する高抵抗の絶縁領域を形成することができる。

金属酸化物膜１２Ｌの導電体パターン２４を形成しようとする領域にも、図４に示す方法の場合と同様、電子線を照射してもよい。金属酸化物膜１２Ｌの導電体パターン２４を形成しようとする領域により高い照射密度で電子線を照射することにより、金属酸化物膜１２Ｌ中に酸素欠損を導入することができる。これにより、電子線照射領域の金属酸化物膜１２ＬがＮ型化して低抵抗状態となり、低抵抗の導電体パターン２４を形成することができる。

金属酸化物膜１２に低抵抗領域又は高抵抗領域を書き込む深さは、照射する電子線のエネルギーによって制御することができる。発明者等の検討では、電子線の加速電圧を１ｋｅＶ〜２ｋｅＶ程度とすることにより、金属酸化物膜１２の表面から数ｎｍ程度の領域の抵抗状態を変化できることが判った。また、上述の１０ｋｅＶ程度の加速エネルギーでは、膜厚６０ｎｍ程度の金属酸化物膜１２の深さ方向の全体に渡って書き込むことができた。

電子線の加速エネルギー及び照射密度は、金属酸化物膜１２の構成材料、金属酸化物膜１２の初期状態、金属酸化物膜１２の膜厚等に応じて、所望の抵抗状態を書き込むことができる条件を適宜選択することが望ましい。

また、電子線の代わりに、他の荷電粒子線、例えばイオンビームを用いて書き込みを行うようにしてもよい。電子線以外の荷電粒子線を用いた場合にも、電子線の場合と同様、金属酸化物膜１２の還元現象を誘起させることができ、金属酸化物膜１２の抵抗状態を書き換えることができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態によるタッチパネル及びその製造方法について図６及び図７を用いて説明する。

図６は、本実施形態によるタッチパネルの構造を示す平面図及び概略断面図である。図７は、本実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す工程断面図である。

はじめに、本実施形態によるタッチパネルの構造について図６を用いて説明する。なお、図６（ａ）は本実施形態によるタッチパネルの構造を示す平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。

透明な部材により形成された基体３０上には、金属酸化物膜３２が形成されている。金属酸化物膜３２には、ラインアンドスペースパターンを有する導電体パターン３４が形成されている。

また、透明な部材により形成された基体４０上には、金属酸化物膜４２が形成されている。金属酸化物膜４２には、ラインアンドスペースパターンを有する導電体パターン４４が形成されている。

基体３０と基体４０とは、金属酸化物膜３２の形成面と金属酸化物膜４２の形成面とが向き合うように、また、導電体パターン３４，４４のラインアンドスペースパターンが交差するように、スペーサ５０を介して接合されている。金属酸化物膜３２と金属酸化物膜４２の間には、スペーサ５０によって空隙Ｇが確保されている。

このように、本実施形態によるタッチパネルは、マトリクス抵抗膜方式のタッチパネルである。

画面（例えば、基体４０側の表面）に指やペンが触れていない状態では、導電体パターン３４と導電体パターン４４とは空隙Ｇによって隔離されており、導電体パターン３４と導電体パターン４４との間は絶縁状態になっている。これに対し、画面を指やペンなどで触れると、指やペンが触れた位置において基体（基体４０）が撓み、導電体パターン３４と導電体パターン４４とが接触して導通する。この導通部分を認識することにより、指やペンが触れた位置を特定することができる。

このタッチパネルに用いられる導電体パターン３４，４４は、極めて微細なパターンを有することができるため、解像度を高めることができる利点がある。また、導電体パターン３４，４４の表面に段差がなく平坦であるため、光学的特性がほぼ均一であるという利点もある。

次に、本実施形態によるタッチパネルの製造方法について図７を用いて説明する。

まず、基体３０上に、金属酸化物膜３２を形成する（図７（ａ））。基体３０としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を適用することができる。また、金属酸化物膜３２としては、例えばニッケル酸化物（ＮｉＯ）を適用することができる。

次いで、第１又は第２実施形態による導電体パターンの形成方法と同様にして、金属酸化物膜３２に、導電体パターン３４を形成する（図７（ｂ））。

同様に、基体４０上に、金属酸化物膜４２を形成する（図７（ｃ））。基体４０としては、例えば、膜厚１２５μｍのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を適用することができる。また、金属酸化物膜４２としては、例えばニッケル酸化物（ＮｉＯ）を適用することができる。

次いで、第１又は第２実施形態による導電体パターン形成方法と同様にして、金属酸化物膜４２に、導電体パターン４４を形成する（図７（ｄ））。

次いで、このように形成した基体３０，４０を、スペーサ５０を介して接着し、本実施形態によるタッチパネルを完成する（図７（ｅ））。

このように、本実施形態によれば、金属酸化物膜内に形成された導電体パターンを用いてタッチパネルを構成するので、導電体パターンの表面を平坦な面で構成することができる。これにより、導電体パターンを形成した領域と形成していない領域との光学特性を均一にすることができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態によるタッチパネル及びその製造方法について図８及び図９を用いて説明する。図６及び図７に示す第３実施形態によるタッチパネル及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図８は、本実施形態によるタッチパネルの構造を示す平面図及び概略断面図である。図９は、本実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す工程断面図である。

はじめに、本実施形態によるタッチパネルの構造について図８を用いて説明する。なお、図８（ａ）は本実施形態によるタッチパネルの構造を示す平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。

基体３０と基体４０とは、金属酸化物膜３２の形成面と金属酸化物膜４２の形成面とが向き合うように、また、導電体パターン３４，４４のラインアンドスペースパターンが交差するように、絶縁基板６０を介して接合されている。

このように、本実施形態によるタッチパネルは、投影型静電容量方式のタッチパネルである。

画面（例えば、基体４０側の表面）に指やペンが触れていない状態では、導電体パターン３４と導電体パターン４４とは一定距離を保持されるため、導電体パターン３４と導電体パターン４４との間は一定の静電容量となる。これに対し、画面を指やペンなどで触れると、指やペンが触れた部分では静電容量が変化する。この静電容量が変化した部分を認識することにより、指やペンが触れた位置を特定することができる。

次に、本実施形態によるタッチパネルの製造方法について図９を用いて説明する。

まず、基体３０上に、金属酸化物膜３２を形成する（図９（ａ））。基体３０としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を適用することができる。また、金属酸化物膜３２としては、例えばニッケル酸化物（ＮｉＯ）を適用することができる。

次いで、第１又は第２実施形態による導電体パターン形成方法と同様にして、金属酸化物膜３２に、導電体パターン３４を形成する（図９（ｂ））。

同様に、基体４０上に、金属酸化物膜４２を形成する（図９（ｃ））。基体４０としては、例えば、膜厚１２５μｍのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を適用することができる。また、金属酸化物膜４２としては、例えばニッケル酸化物（ＮｉＯ）を適用することができる。

次いで、第１又は第２実施形態による導電体パターン形成方法と同様にして、金属酸化物膜４２に、導電体パターン４４を形成する（図９（ｄ））。

次いで、このように形成した基体３０，４０を、絶縁基板６０を介して接着し、本実施形態によるタッチパネルを完成する（図９（ｅ））。

［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態に記載した金属酸化物膜の材料、成膜条件、書き込み条件等は、一例を示したものにすぎず、当業者の技術常識等に応じて適宜修正や変更が可能である。

また、上記第３及び第４実施形態では、第１及び第２実施形態の方法により形成した導電体パターンをタッチパネルの電極パターンに応用した例を示したが、第１及び第２実施形態の方法により形成した導電体パターンの使用目的は、タッチパネルに限定されるものではない。絶縁性の基体上に任意の導電体パターンを形成しうる本発明による導電体パターンの形成方法は、種々のデバイスに適用することが可能である。

１０，３０，４０…基体
１２，１２Ｈ，１２Ｌ，３２，４２…金属酸化物膜
１４…試料ステージ
１６…導電性ペースト
１８…探針
２０…電源装置
２２…高抵抗領域
２４，３４，４４…導電体パターン
５０…スペーサ
６０…絶縁基板

Claims

基体上に、第１の比抵抗を有する金属酸化物膜を形成する工程と、
前記金属酸化物膜に電極を接触又は所定の距離まで近づけ、この状態で前記電極と前記金属酸化物膜との間に第１の電圧を印加しながら、前記金属酸化物膜の表面を前記電極で走査することにより、前記金属酸化物膜の比抵抗を局所的に変化させ、前記金属酸化物膜の表面側に、前記第１の比抵抗よりも高い第２の比抵抗を有する高抵抗領域を形成する工程と、
前記金属酸化物膜に電極を接触又は所定の距離まで近づけ、この状態で前記電極と前記金属酸化物膜との間に第２の電圧を印加しながら、前記金属酸化物膜の表面を前記電極で走査することにより、前記金属酸化物膜の比抵抗を局所的に変化させ、前記高抵抗領域の表面側に、前記第２の比抵抗よりも低い第３の比抵抗を有する導電体パターンを形成する工程と
を有することを特徴とする導電体パターンの形成方法。
請求項１記載の導電体パターンの形成方法において、
前記電極と前記金属酸化物膜との相対的位置を変化しながら前記第１の電圧又は前記第２の電圧を印加する
ことを特徴とする導電体パターンの形成方法。
請求項１又は２記載の導電体パターンの形成方法において、
前記第１の電圧と前記第２の電圧の極性が逆である
ことを特徴とする導電体パターンの形成方法。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導電体パターンの形成方法において、
前記基体は、絶縁性材料により形成されている
ことを特徴とする導電体パターンの形成方法。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導電体パターンの形成方法において、
前記金属酸化物膜は、ニッケル酸化物、チタン酸化物、タンタル酸化物、ハフニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、セリウム酸化物、マグネシウム酸化物、亜鉛酸化物、インジウム酸化物、スズ酸化物、タングステン酸化物、ニオブ酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、アルミニウム酸化物、バナジウム酸化物、コバルト酸化物及び銅酸化物を含む群から選択される少なくとも一の酸化物を含む
ことを特徴とする導電体パターンの形成方法。