JPH07153332A - 透明電極の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細パターン状の透明電極を寸法精度良く形
成する方法を提供すること。 【構成】 １５０℃以下の基板温度条件にて絶縁基板
（ガラス）１上にスパッタリングによりＩＴＯ薄膜２を
成膜し、このＩＴＯ薄膜２上に電極パターン状のフォト
レジスト３を形成した後、このレジスト３から露出した
ＩＴＯ薄膜２をエッチング除去して透明電極２０を形成
する方法。そして、この方法においては上記エッチング
液として臭化水素酸と燐酸との混酸を使用しているた
め、上記エッチング処理の際にそのサイドエッチングが
抑制されてエッチング後に残存させるＩＴＯ薄膜２の画
線幅を正確に制御することが可能となる。従って、微細
パターンの透明電極２０を寸法精度良く形成できる効果
を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＴＯ等の透明導電膜
をパターン状にエッチングして透明電極を形成する方法
に係り、特に、微細パターンの透明電極を高精度で形成
できる透明電極の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＴＯ等の透明導電膜から成る透明電極
は、例えば、液晶表示装置の液晶駆動用電極や太陽電
池、フォトマスク等に幅広く利用されている。

【０００３】そして、上記透明電極の加工方法として
は、絶縁性基板上に透明導電膜を成膜し、かつ、この透
明導電膜上に電極パターン状のエッチングレジストを形
成した後、臭化水素酸（特公昭６１−２５７８０号公報
参照）等のエッチング液に浸漬したり、あるいは上記エ
ッチング液を噴霧したりしてエッチングレジストから露
出する透明導電膜をエッチングにより除去し電極パター
ンに加工する方法が一般に利用されている。

【０００４】ところで、上記透明導電膜の成膜は、通
常、絶縁性基板を２５０〜３５０℃に加熱しこの加熱さ
れた基板上に真空蒸着法やスパッタリング法等の手段を
利用してなされている。このように加熱された基板上に
透明導電膜を成膜すると成膜工程中に上記透明導電膜が
結晶成長するため、結晶粒径が大きくその導電率に優れ
た透明導電膜を形成することが可能となる。しかし、こ
のような条件で成膜された結晶粒径の大きい透明導電膜
をウエットエッチングした場合、透明導電膜はその結晶
単位毎にエッチング液に溶解して除去されるため、結晶
粒径が大きいことに起因してある部分では必要以上にエ
ッチングされ、また他の部分では除去されるべき透明導
電膜が除去されずに残存してしまう現象が起こり、この
結果、そのエッチング精度が良好でなくなる欠点があっ
た。例えば、ピッチ７〜１０μｍで幅４〜５μｍのスト
ライプ状配線パターンを形成しようとした場合、上述し
た原因により配線パターンの幅寸法（画線幅寸法）がそ
の位置によって変動し易いため、電気特性を正確に予測
して設計したり制御したりすることが困難となる欠点が
あった。

【０００５】他方、上記基板温度を室温又は１５０℃以
下の比較的低温に設定し、この基板温度条件で透明導電
膜を成膜すると共に、電極パターンに加工した後、加熱
処理を施してその導電率を高める方法も開発されてい
る。そして、この方法によれば、成膜工程中の基板温度
条件が比較的低温なことから成膜工程中における結晶成
長が抑制されるため、成膜された透明導電膜はアモルフ
ァス若しくはアモルファスに近い状態の緻密な膜とな
る。このような透明導電膜をエッチングして電極パター
ンに加工すると、加工後の透明電極には画線幅の変動が
見られず、ほぼ均一な幅の透明電極を形成することが可
能であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように成膜時にお
ける基板温度を比較的低温に設定した上記方法において
は画線幅の変動が少ない透明電極を形成できる利点を有
していたが、その反面、このような成膜条件にて形成さ
れた透明導電膜は上述した臭化水素酸等のエッチング液
に溶解され易く、エッチングレジストで被覆された部位
にまで上記エッチング液が浸透してこの部位の透明導電
膜が溶解除去されてしまう（サイドエッチング現象）こ
とがあった。例えば、上述したピッチ７〜１０μｍで幅
４〜５μｍのストライプ状配線パターンを形成しようと
した場合、上記サイドエッチング現象により画線幅が設
定値の４〜５μｍより狭くなってしまう問題点があっ
た。このため、幅４〜５μｍのストライプ状配線パター
ンを形成するには上記サイドエッチング現象を考慮して
より幅広のエッチングレジストを被覆する必要があり、
これに伴って配線パターンのピッチも上記７〜１０μｍ
より大きくする必要があった。このため、成膜時におけ
る基板温度を比較的低温に設定する上記方法においても
微細パターンの透明電極を高い精度で形成することが困
難となる問題点を有していた。

【０００７】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、微細パターンの
透明電極を高い精度で形成できる透明電極の形成方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、１５０℃以下の基板温度条件にて絶縁基板上
に透明導電膜を成膜し、かつ、この透明導電膜上に電極
パターン状のエッチングレジストを形成した後、このエ
ッチングレジストから露出する上記透明導電膜をエッチ
ングにより除去して透明電極を形成する方法を前提と
し、臭化水素酸と燐酸との混酸から成るエッチング液で
上記透明導電膜をエッチングすることを特徴とするもの
である。

【０００９】そして、請求項１に係る発明においては上
記エッチング液として臭化水素酸と燐酸との混酸を適用
していることから透明導電膜の上記サイドエッチングが
抑制され、これに伴いエッチング後に残存する透明導電
膜の画線幅を正確に制御することが可能になるため、微
細パターンの透明電極を寸法精度良く形成することが可
能となる。

【００１０】次に、請求項１記載の発明に係るエッチン
グ液を構成する臭化水素酸と燐酸との配合割合について
説明する。

【００１１】まず、４７重量％の臭化水素酸を原液と
し、これに種々の割合で８５重量％燐酸を混合してエッ
チング液Ａ〜Ｇを調整した。一方、室温の基板温度条件
にてガラス基板上にスパッタリングによりＩＴＯ薄膜を
成膜した。そして、液温が全て２３℃に設定された各エ
ッチング液Ａ〜Ｇを用いて上記ＩＴＯ薄膜をエッチング
した。これ等のエッチング液Ａ〜Ｇの組成を表１に示
す。また、エッチングの際のサイドエッチング量をエッ
チング時間の経過と共に図２に示す。

【００１２】

【表１】 上記図２から理解されるように、燐酸含有量が０重量％
のエッチング液Ａを使用した場合、そのサイドエッチン
グ量は大きくしかも時間の経過と共にサイドエッチング
量が急激に増大するため、微細パターンの透明電極を寸
法精度良く形成することは困難である。これに対し、８
〜３２重量％の燐酸が含まれるエッチング液Ｂ〜Ｅを使
用した場合には、上記サイドエッチング量が小さくしか
も時間の経過に伴うサイドエッチング量の増大も比較的
少ないためサイドエッチング量を制御して画線幅の寸法
を正確に制御することが可能となる。このため、８〜３
２重量％の燐酸が含まれるエッチング液Ｂ〜Ｅを適用す
ることにより微細パターンの透明電極を寸法精度良く形
成できることが確認される。尚、図２によれば燐酸含有
量が３８重量％又は４３重量％のエッチング液Ｆ、Ｇを
使用した場合、サイドエッチング量は極めて小さいがエ
ッチング速度も小さくなるため、エッチングレジスト被
膜の間から露出された透明導電膜を完全にエッチング除
去することが難しくなり、微細パターンの透明電極を精
度良く形成できないことがある。請求項２に係る発明は
このような技術的分析結果に基づきなされた発明に関す
る。

【００１３】すなわち、請求項２に係る発明は、請求項
１記載の発明に係る透明電極の形成方法を前提とし、上
記エッチング液中の燐酸濃度が８〜３２重量％に設定さ
れていることを特徴とするものである。

【００１４】そして、請求項２に係る発明によれば、エ
ッチング液中の燐酸濃度が８〜３２重量％に設定されて
いることから上記サイドエッチング量が小さくしかも時
間の経過に伴うサイドエッチング量の増大も小さく抑制
できるため、微細パターンの透明電極を容易かつ正確に
形成することが可能となる。

【００１５】次に、請求項１記載の発明に係る臭化水素
酸と燐酸から成るエッチング液における設定液温につい
て説明する。すなわち、約２４重量％の燐酸が含まれた
エッチング液Ｄを適用し、かつ、２３℃、３０℃及び４
０℃の各液温に設定されたエッチング液Ｄを使用して上
記ＩＴＯ薄膜（室温の基板温度条件にてガラス基板上に
成膜されたＩＴＯ薄膜）をエッチングした。そして、各
エッチングにおけるサイドエッチング量をエッチング時
間の経過と共に図３に示す。この図３から理解されるよ
うにその液温が４０℃に設定されたエッチング液Ｄを適
用した場合、そのサイドエッチング量が大きくなるため
微細パターンの透明電極を形成することは難しい。これ
に対し、２３℃又は３０℃の液温条件に設定されたエッ
チング液Ｄを適用した場合には、上記サイドエッチング
量が小さくなるため微細パターンの透明電極を容易かつ
正確に形成することが可能となる。尚、２０℃未満の液
温でエッチングすることも可能であるが、この温度は室
温より低いためエッチング槽の冷却装置が必要となりま
たエッチング槽に結露を生じてエッチング液の組成が変
動し易いため実用的ではない。請求項３に係る発明はこ
のような技術的分析結果に基づきなされた発明に関す
る。

【００１６】すなわち、請求項３に係る発明は、請求項
１又は２記載の発明に係る透明電極の形成方法を前提と
し、上記エッチング液の温度が２０〜３０℃に設定され
ていることを特徴とするものである。

【００１７】次に、請求項１〜３に係る発明において上
記透明導電膜としては、酸化インジウムに酸化錫を添加
して成るＩＴＯ薄膜の外、酸化インジウムに、酸化鉛、
酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化
アンチモン、酸化イットリウム、酸化ビスマスから選択
された一種又は二種類以上の化合物を添加して成る金属
酸化物の薄膜が適用できる。また、上記化合物の一種又
は二種類以上と酸化錫の双方を酸化インジウムに添加し
て成る金属酸化物の薄膜であってもよい。請求項４に係
る発明は上記透明導電膜の構成材料を特定した発明に関
する。

【００１８】すなわち、請求項４に係る発明は、請求項
１、２又は３記載の発明に係る透明電極の形成方法を前
提とし、酸化錫、酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタ
ン、酸化ハフニウム、酸化アンチモン、酸化イットリウ
ム、及び、酸化ビスマスから選択された一種又は二種類
以上の化合物を酸化インジウムに添加した金属酸化物に
より上記透明導電膜が構成されていることを特徴とする
ものである。

【００１９】尚、上記化合物の添加率はその化合物の種
類に応じて異なるが、一般に１５重量％以下であること
が望ましく、例えば、酸化錫を利用する場合には５〜１
５重量％の添加率が望ましい。また、請求項１〜４記載
の発明に係る形成方法により形成された透明電極は１８
０〜３００℃の温度で加熱処理することによりその導電
率を大きく増大させることができる。また、本発明に適
用できる絶縁基板としては、例えば、ガラス、石英、プ
ラスチックフィルム等が挙げられる。

【００２０】

【作用】請求項１及び４に係る発明によれば、エッチン
グ液として臭化水素酸と燐酸との混酸を適用しているこ
とから透明導電膜のサイドエッチングが抑制され、これ
に伴いエッチング後に残存する透明導電膜の画線幅を正
確に制御することが可能になるため、微細パターンの透
明電極を寸法精度良く形成することが可能となる。

【００２１】また、請求項２に係る発明によれば、上記
エッチング液中の燐酸濃度が８〜３２重量％に設定され
ていることからエッチング処理時におけるサイドエッチ
ング量が小さくなりしかも時間の経過に伴うサイドエッ
チングの増大量も小さく抑制することが可能になるた
め、微細パターンの透明電極を容易かつ正確に形成する
ことが可能となる。

【００２２】更に、請求項３に係る発明によれば、上記
エッチング液の温度が２０〜３０℃に設定されているこ
とからエッチング処理時におけるサイドエッチング量が
小さくなるため、微細パターンの透明電極を容易かつ正
確に形成することが可能となる。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

【００２４】厚さ０．７ｍｍのガラス板を基板１とし、
この基板１を室温に保った状態でこの基板１上に厚さ
０．２５μｍ、酸化錫含有量７．５重量％のＩＴＯ薄膜
２をスパッタリング法により成膜した（図１ａ参照）。

【００２５】次に、このＩＴＯ薄膜２上に、ポジ型フォ
トレジスト３をロールコーターにより塗布し、露光・現
像してピッチ９μｍ、幅６．５μｍのストライプ状の電
極パターン形状に上記フォトレジスト３を残存させた
（図１ｂ参照）。

【００２６】次に、４７重量％の臭化水素酸１００重量
部に対して８５重量％の燐酸を４０重量部混合して、臭
化水素３３重量％、燐酸２４重量％のエッチング液を調
整した。そして、このエッチング液が収容された２３℃
のエッチング液槽４に約３０秒間浸漬して、上記フォト
レジスト３の間から露出されたＩＴＯ薄膜２をエッチン
グ除去した（図１ｃ参照）。

【００２７】次いで、アルカリ性レジスト剥離液槽５に
浸漬して上記フォトレジスト３を剥膜除去した（図１ｄ
参照）。

【００２８】こうして形成されれた透明電極２０は、図
１（ｅ）に示すようにピッチ９μｍ、幅４μｍのストラ
イプ状を有しその画線幅も均一であった。

【００２９】尚、この実施例においてはピッチ９μｍの
例を示したが、本発明はこれに限らず、ピッチ５０μｍ
〜５００μｍの液晶表示装置用透明電極の製造技術にも
適用できるものである。

【００３０】

【発明の効果】請求項１〜４に係る発明によれば、絶縁
基板上に成膜された透明導電膜のエッチング処理の際、
そのサイドエッチングが抑制されてエッチング後に残存
させる透明導電膜の画線幅を正確に制御することが可能
となるため、微細パターンの透明電極を寸法精度良く形
成できる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る透明電極の形成工程の説明図。

【図２】各組成のエッチング液を適用した場合のエッチ
ング時間とサイドエッチング量とり関係を示すグラフ
図。

【図３】各液温のエッチング液を適用した場合のエッチ
ング時間とサイドエッチング量とり関係を示すグラフ
図。

【符号の説明】

１ 基板 ２ ＩＴＯ薄膜 ３ フォトレジスト ４ エッチング液槽 ５ レジスト剥離液槽 ２０ 透明電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１５０℃以下の基板温度条件にて絶縁基板
   上に透明導電膜を成膜し、かつ、この透明導電膜上に電
   極パターン状のエッチングレジストを形成した後、この
   エッチングレジストから露出する上記透明導電膜をエッ
   チングにより除去して透明電極を形成する方法におい
   て、 臭化水素酸と燐酸との混酸から成るエッチング液で上記
   透明導電膜をエッチングすることを特徴とする透明電極
   の形成方法。
2. 【請求項２】上記エッチング液中の燐酸濃度が８〜３２
   重量％に設定されていることを特徴とする請求項１に記
   載の透明電極の形成方法。
3. 【請求項３】上記エッチング液の温度が２０〜３０℃に
   設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の透明電極の形成方法。
4. 【請求項４】酸化錫、酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化
   チタン、酸化ハフニウム、酸化アンチモン、酸化イット
   リウム、及び酸化ビスマスから選択された一種又は二種
   類以上の化合物を酸化インジウムに添加した金属酸化物
   により上記透明導電膜が構成されていることを特徴とす
   る請求項１、２又は３記載の透明電極の形成方法。