JPH11165217A

JPH11165217A - 電解還元法による導電性金属酸化物の微細加工方法及びその加工装置

Info

Publication number: JPH11165217A
Application number: JP24036598A
Authority: JP
Inventors: Tasohiro Sugie; 他曽宏杉江; Joji Tsunoda; 城治角田; Tomonori Nakamura; 友律中村; Taketoshi Kajimoto; 武利梶本
Original assignee: JOUYOU KK
Current assignee: JOUYOU KK
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 1999-06-22
Anticipated expiration: 2018-08-26
Also published as: JP3222423B2

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性金属酸化物の微細加工を少ない加工工
程で、かつ、加工工程の管理も容易に、しかも、速い加
工速度でできるようにする。【解決手段】電解液を満たした電解加工槽２１に、ネ
サ膜２を形成した基板１を膜面２を上にして沈める。ま
た、そのネサ膜２の上方に陽電極４を移動自在に配置す
る。その陽電極４とネサ膜２とを、それぞれ、定電流源
装置８の＋と−端子と接続し、陽電極４を並行に移動さ
せる。そして、このように電解還元により加工すること
によって導電性金属酸化物の微細加工を少ない加工工程
で、かつ、加工工程の管理も容易に、しかも、速い加工
速度でできるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】この発明は、例えば、表示素
子、表示パネル、センサ、ＩＣなどの薄膜加工に用いら
れる電解還元法による導電性金属酸化物の微細加工方法
及びこの方法を実施するための加工装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えば、表示素子、表示パネル、セン
サ、ＩＣなどの電子装置には、導電性金属酸化物などの
薄膜を用いたものが多々ある。

【０００３】中でも透明導電膜は、ＰＤＰ（プラズマ・
ディスプレイ・パネル）などのフラットディスプレイで
透明電極として用いられるため、その加工技術は非常に
重要なものとなっている。

【０００４】これまで、この種の透明電極には、湿式エ
ッチングで広範囲に電極（例えば、４０インチのＰＤＰ
では９８０ｍｍ×５７０ｍｍ程度の大きさの基板に数百
万個の電極を形成する必要がある）を生成できるＩＴＯ
（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）膜が使われてい
た。

【０００５】ところが、ＩＴＯ膜は高価な金属インジウ
ムを原料としているため、経済的デメリットが大きく、
ＰＤＰなどのフラットディスプレイの普及を妨げる大き
な要因となっていた。

【０００６】そのため、ＩＴＯ膜に代わる透明導電膜と
して安価なネサ膜（ＳｎＯ₂：酸化スズ）の使用が検討
されている。

【０００７】ネサ膜は、ＩＴＯ膜と光透過性がほぼ同じ
で、耐熱性、耐薬品性に優れ、膜も硬いという特長があ
る。反面、耐熱性、耐薬品性に富むため通常の湿式エッ
チングによる微細加工が困難であった。

【０００８】これを解決する一つの方法として、リフト
オフ法が考えられている。この方法は、予めシリカコー
トされたガラス基板にホトレジストを塗布し、露光、現
像によるパターニング処理を行ったのち、ＣＶＤ法によ
りネサ膜を形成するというものである。すなわち、パタ
ーニング処理によるエッチングを行ったのち、基板をＣ
ＶＤチェンバーに入れ、二塩化ジメチルスズとドーピン
グ剤である三塩化アンチモンなどの混合ガスを送り込む
ことにより、ネサ膜を形成するというものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は、反応性ガス雰囲気下で化学蒸着を行わなければな
らないので、ＣＶＤチェンバーなどの特殊な装置を必要
とすること。また、前記処理で形成されたネサ膜を傷つ
けずにホトレジストを除去するのが難しい。さらに、複
雑な加工工程とネサ膜生成の際などに精密な管理が必要
なため、生産性が低く、コストがかかるという問題が考
えられる。

【００１０】そこで、この発明の課題は、ＣＶＤチェン
バーなどの特殊な装置を必要とせず、ホトレジストの除
去も容易に行え、しかも、速い加工速度と少ない加工工
程により、その管理も容易にできる微細加工方法とこの
方法を実施するための加工装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１では、陽電極と基板上に形成された導電性
金属酸化物膜とをそれぞれ電流源のプラス端子とマイナ
ス端子に接続し、前記電流源に接続した陽電極と基板上
の酸化物膜とを電解液を介して対向させ、対向させた陽
電極に近接した基板上のみに電流が流れるように制限す
ることにより、加工を行うという方法を採用したのであ
る。

【００１２】このような構成を採用することにより、基
板上の酸化物膜は電流源から電子を受け取って還元反応
が進行し、金属イオンとして溶液中に溶け出す。このた
め、対向させた陽電極の反転形状が基板上に転写され
る。このとき、流れる電流密度や極間距離を変えれば、
酸化物膜の加工幅や加工深さの調整もできる。

【００１３】その際、請求項２では、上記基板上に形成
された導電性金属酸化膜にレジスト処理を施し、電流源
に接続した陽電極と基板上の酸化膜とを電解液を介して
対向させ、加工を行うという方法を採用することによ
り、レジスト処理を施したところ以外は加工されないよ
うにして高精度の加工が行える。

【００１４】請求項３では、上記電流源と接続し、対向
させた陽電極と基板のいずれか一方を固定し、他方を並
行に移動させることにより、移動経路上の酸化膜に微細
加工を行うことができる。

【００１５】請求項４では、上記陽電極に電解液の流れ
を規制する遮断板を設け、対向させた陽電極と基板のい
ずれか一方を固定し、他方を並行に移動させ、加工を行
うという方法を採用することにより、遮断板が電解液の
流れを規制して陽電極と基板の導電性金属酸化膜間の酸
化還元反応に伴なって発生する気泡を対向面以外に広が
らないようにするので、電流分布の不均一化を防止でき
る。また、同時に、遮断板で電解液の流れを規制したこ
とで、対向面以外の基板の酸化還元反応を防ぐことがで
きるので、該対向面以外からの気泡の発生を防いで、導
電性金属酸化膜への気泡の吸着を防止することができ
る。これらのことから加工精度の向上と処理速度の向上
が図れる。

【００１６】請求項５では、上記電解液の濃度と温度及
び純度のいずれか一つあるいは二つまたは全部を保ちな
がら加工を行うという方法を採用することにより、一定
条件下で加工を行うことで、精度の高い均一な加工を連
続して行うことができる。

【００１７】また、請求項６では、導電性金属酸化膜の
形成された基板を収容する加工槽と、前記加工槽に満た
される電解液と、その電解液を満たした加工槽に収容さ
れた基板の導電性金属酸化膜と対向させて配置される陽
電極と、前記陽電極と基板の導電性金属酸化膜とに接続
される定電流電源装置とからなる構成を採用することに
より、対向させた陽電極の反転形状を基板上に転写して
微細加工を行うことができる。

【００１８】請求項７では、上記対向させた陽電極と基
板のいずれか一方を固定し、他方を並行に移動させる移
動手段を設けた構成を採用することにより、移動経路上
の酸化膜に微細加工を行うことができる。

【００１９】請求項８では、上記陽電極に電解液の流れ
を規制する遮断板を設けた構成を採用することにより、
遮断板で酸化還元反応に伴う気泡の流れと気泡の発生を
規制して加工精度の向上と処理速度の向上を図ることが
できる。

【００２０】請求項９では、上記加工装置に、電解液を
循環させる循環機構、電解液の濃度を一定に保つ電解液
定濃度化装置、電解液の温度を一定に保つ恒温装置及び
電解液中の不純物を除去する不純物除去装置のいずれか
一つあるいは二つまたは三つあるいは全部を備えた構成
を採用することにより、一定条件下で精度の高い加工を
連続して行うようにできる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００２２】まず、予備実験として電解還元の可能性を
探るために以下に示すような実験を行った。

【００２３】すなわち、第１の実験では、試料として図
１に示すようなソーダガラスに２００〜４００Åの厚さ
でシリカコートをした基板１上に、膜厚２０００ÅのＳ
ｎＯ₂膜（ネサ膜）２をＣＶＤ法により形成したセル３
を準備した。

【００２４】そして、このセル３を図２に示すように、
容器５にクリップ６で挟み付け、陽電極４に対向させ
た。次に、容器５に電解液７を満たし、陽電極４とクリ
ップ６とを定電流電源装置８と接続した。

【００２５】このとき、陽電極４には、不溶性金属であ
るＰｔ線を使用した。すなわち、直径０．５ｍｍのＰｔ
線をガラス管９に通して先端から突出させ、ガスバーナ
で溶かして封止した。そして、封止端を鏡面研磨するこ
とにより、直径０．５ｍｍの円板電極とした。

【００２６】一方、電解液７には、濃度０．０１ｍｏｌ
／ｌ，０．１ｍｏｌ／ｌ，１ｍｏｌ／ｌの三種類のＨＣ
ｌ溶液を準備し、溶液を入替えられるようにした。ま
た、温度は室温とした。

【００２７】さらに、定電流電源装置８は、２０ｍＡの
定電流とした。この電流値については、ＳｎＯ₂の還元
反応、ＳｎＯ₂ ＋４Ｈ⁺ ＋２ｅ^- → Ｓｎ²⁺ ＋
２Ｈ₂Ｏから導き出した。すなわち、上記還元反応は、Ｐｏｕｒ
ｂａｉｘの電位−ｐＨ図から、ｐＨ＝１以下、電位０〜
０．２Ｖのあたりで起こるとされている。そのため、ま
ず、溶液を１Ｎ−ＨＣｌとし、０．１Ｖの定電圧を３０
分間印加して、そのとき、流れた電流とセル３の溶解状
態を観察した。この場合、流れた電流が少ないこともあ
って膜の溶解に時間がかかり、精度も悪かった。そこ
で、２０ｍＡの定電流による反応を検討したところ、通
電後１秒程度で陽電極４に面した付近のみ溶解するのが
観察できた。よって、２０ｍＡの定電流で実験を行うこ
とにした。

【００２８】また、電解液７の濃度をパラメータとして
極間距離を変えて、図３に示すように、形成される溶解
径ａとｂとを測定した。

【００２９】このとき、ネサ膜２と陽電極４間の距離は
ゲージを用いて０．１ｍｍ，０．２ｍｍ，０．３ｍｍに
調整した。

【００３０】そして、電流値と通電時間は、定電流電源
装置８の任意関数発生器で設定し、５Ａ／ｃｍ²，７．
５Ａ／ｃｍ²，１０Ａ／ｃｍ²の５つの電流密度とし
て、そのときの電解時間は全て１秒にした。

【００３１】この結果を図４に示す。この結果から濃度
が増すにつれて溶解範囲も大きくなることが分かった。
これは図５に示すように、導電率の違いから差が出たの
である。

【００３２】また、濃度が、０．１ｍｏｌ／ｌ，１ｍｏ
ｌ／ｌのときは、極間距離が増加するにつれて溶解範囲
も増加する。これは電流分布の広がりは極間が広い程大
きくなるためである。しかし、０．０１ｍｏｌ／ｌの濃
度では、逆に減少するという結果になった。本来なら
ば、極間距離と溶解範囲は比例するのが普通である。そ
のため、実験ミス、あるいは、誤差によるものとも考え
られる。しかし、推測として次のことを考えた。すなわ
ち、０．０１ｍｏｌ／ｌの溶液は図５に示すように導電
率が低く、陽電極４から離れた部分における電流密度は
小さな値になる。一方、極間が広くなり電流分布が広く
なると、溶解が不可能な極めて小さな電流しか流れない
部分が多くなり、結果として溶解範囲が小さくなると考
えられる。

【００３３】次に、図６を基に断面形状を考察した。図
６は縦軸に図３のエッジの傾斜部分の長さ（ｂ−ａ）を
とり、横軸に極間距離を取ったもので、この値が小さい
ほど傾斜は急峻になり形状はシャープになる。

【００３４】この溶解断面形状の測定は、触針式の「粗
さ計」によって測定した。このとき、「粗さ計」は、触
針の軌道が円形溶解面の直径となるように針を走査し
た。測定条件は以下の通りである。測定力（ｓｔｙｌｕｓｆｏｒｃｅ）・・・２０ｍｇ測定速度・・・０．０３ｍｍ／ｓ縦倍率・・・１０万倍また、光学顕微鏡を用いて溶解表面の観察、撮影を行っ
て比較を行った。

【００３５】その結果、極間距離について検討すれば、
図６から分かるように、その値が小さく狭いほど傾斜は
急峻になり形状がシャープになって精度は良くなる。こ
れは、前述したように極間が狭いほど電流分布が小さく
なるためと考えられる。

【００３６】また、溶液濃度について見ると、濃度が薄
いほど形状がシャープになって精度が良くなるという結
果になった。これは、濃度の減少とともに、導電率が低
くなるため、陽電極４から離れた領域では、還元電解を
引き起こす電流密度に達していないためである。しか
し、０．０１ｍｏｌ／ｌ程度の低濃度では導電率が低す
ぎるために、底に膜２の残留が見られた。これは、膜２
が薄くなる過程で抵抗率が増していき、中央部に電流が
流れ難くなり、島状に残留するのが原因ではないかと考
えられる。

【００３７】これを解決する一つの方法として例えば、
陽電極４を図７（ａ）に示すように先鋭にすれば、電流
が中央部に集中するので、図７（ｂ）に示すように電解
が起こり、膜２が島状に残留するのを防止できると考え
られる。

【００３８】一方、外周部の輪郭も上記の低濃度では、
崩れて精度が悪くなることが分かった。そのため、０．
１ｍｏｌ／ｌを最適濃度として以下の実験を進めた。

【００３９】すなわち、電流密度との関係を調べるた
め、極間距離を一定にして電流を変化させ、ａとｂの直
径を測定した。

【００４０】この結果、図８に示すように、電流密度が
増加すると加工範囲が広くなり、陽電極４面積に対する
溶解面積の増加分（オーバーカット）が大きくなること
が分かった。

【００４１】ところで、上記形態では電解液７としてＨ
Ｃｌについてのみ検討してきたが、電解液７が異なる
と、導電率、ｐＨ、含まれるイオンの種類の違いから、
それぞれ異なった結果となることが分かっている。

【００４２】よって、実験２として、異なった電解液７
による溶解面積と溶解精度の比較を行った。

【００４３】このとき、電解液７には、ＨＣｌ，Ｈ₂Ｓ
Ｏ₄，ＨＮＯ₃の３種類の酸性溶液と、ＮａＣｌ，Ｎａ
ＮＯ₃の２種類の中性溶液及び、ＮａＯＨのアルカリ性
溶液を準備した。また、溶液の濃度は６種類とも０．１
ｍｏｌ／ｌとした。

【００４４】そして、極間距離０．１ｍｍ、電解時間１
秒の一定条件とし、電流密度５Ａ／ｃｍ²〜１５Ａ／ｃ
ｍ²の各場合について溶解特性を検討した。加えて、表
面粗さ計、光学顕微鏡、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナラ
イザ）を用いて表面性状の解析も行った。

【００４５】なお、その他、実験装置や試料について
は、図１と図２に示すものと同じものを使用した。

【００４６】図９に種々の電解液７における電流密度と
溶解面積（この場合溶解径の直径ｂをパラメータとして
いる）の結果を示す。この結果から、どの電解液７にお
いても電流密度が増加するほど溶解範囲が広く大きくな
ることが分かった。

【００４７】また、図１０に種々の電解液７における電
流密度と断面精度（ｂ−ａ）との結果を示す。この場
合、酸性溶液よりもアルカリ性溶液、中性溶液の方が断
面精度がよくなるという結果となった。

【００４８】底面の滑らかさは、Ｈ₂ＳＯ₄が最もよい
精度を示した。これは、他の酸性液に比べてｐＨの低い
ことが原因の一つだと考えられる。また、陰イオンに塩
化物イオンを含む電解液７を使用した場合、陽電極４に
おける気泡の発生原因が酸素イオンだけでなく塩素イオ
ンも関わってくるため、その気泡が電流分布の不均一化
を導くと考えられる。

【００４９】ちなみに、気泡の発生状況は、電解液７の
種類によって異なり、例えば、ＨＣｌであれば、陽電極
４から酸化反応により、Ｃｌ₂が発生し、セル３側から
はＨ₂及びＯ₂などの気泡が発生する。

【００５０】一方、溶解断面のエッジの精度について
は、中性、アルカリ性溶液の方がよく、これは、陰極
（ネサ膜２）における水素発生量が酸性溶液と異なる事
が原因だと考えられる。

【００５１】なお、参考として、図１１（ａ）〜（ｃ）
に、一部溶液７に於ける溶解断面形状の測定結果を示
す。また、図１２に、各溶液７の伝導率を示す。

【００５２】以上、電極間距離を変化させた場合につい
て、電流密度、電解液７及び電解濃度がＳｎＯ₂の溶解
特性に及ぼす影響を調べた。

【００５３】次に、それらの結果に基づいて、実験３と
して、パターン加工への応用を検討した。すなわち、（１）これまで使用してきた陽電極４を固定し、セル
３側をモータによって並行移動させる。（２）上記（１）の方法において、ネサ膜２をレジス
トによってパターニングしておく。（３）上記（１）の方法において、陽電極４側をレジ
ストによってパターニングしておく。の各方法により溶解断面の精度について検討した。

【００５４】まず、上記（１）に対する実験として、図
１３に示すように、定電流電源装置８と接続した陽電極
４を固定した。そして、陽電極４に対してセル３側をモ
ータ１０によって並行に移動し、ネサ膜２に線条加工を
行った。

【００５５】その際、陽電極４とネサ膜２間の距離をマ
イクロメータで計測して、０．１ｍｍに調整した。電解
液７は、これまでの結果から、０．１ｍｏｌ／ｌのＮａ
ＮＯ₃溶液とした。さらに、電流密度は５Ａ／ｃｍ²と
なるように電源８を調整し、矢印方向に移動した。この
とき、移動速度を１．５〜５．５ｍｍ／ｓｅｃで変化さ
せ、移動速度に対する溶解範囲の関係を測定した。その
結果を図１４に示す。

【００５６】次に、上記（２）に対する実験として、ネ
サ膜２にレジスト処理を行い、図１５に示すように、線
幅０．０２ｍｍ，０．０４ｍｍ，０．０６ｍｍ，０．０
８ｍｍ，０．１０ｍｍのパターニング２６を行った。ま
た、陽電極４には表面積２ｃｍ²の白金板を使用し、
０．１ｍｏｌ／ｌのＨＣｌ溶液中、５００ｍＡ／ｃｍ²
で定電流電解した。

【００５７】さらに、上記（３）に対する実験として、
上記と同様の線幅０．０２ｍｍ，０．０４ｍｍ，０．０
６ｍｍ，０．０８ｍｍ，０．１０ｍｍのパターニング２
６部分を除く、レジスト処理を陽電極４に行って０．１
ｍｏｌ／ｌのＨＣｌ溶液中、５００ｍＡ／ｃｍ²で定電
流電解した。

【００５８】これらの場合、幅が広い所にネサ膜２の残
留量が多かった。これは、加工幅が広いほどネサ膜２の
抵抗が大きくなり、溶解がスムースでなくなることが原
因と考えられる。さらに、電流密度を高くした場合、レ
ジストの剥離が認められた。

【００５９】以上の結果を考慮して、次に、第１実施形
態として、図１６に示すような電解加工装置２０につい
て述べる。

【００６０】すなわち、加工装置２０は、加工槽２１、
加工台２２、陰電極支持体２３、陽電極支持体２４、走
査機構と定電流電源装置８とで構成されている。

【００６１】加工槽２１は、基板固定用の加工台２２を
収容する大きさで、前記加工台２２が中央に配置され
る。また、前記加工台２２の上面には、セル３が水平に
載置されるようになっており、この加工台２２の端に
は、陰電極支持体２３の取り付け部が設けられている。

【００６２】前記取り付け部は、図１６に示すように、
加工台２２の一辺に沿って形成されており、長尺状の陰
電極支持体２３を取り付けるようになっている。すなわ
ち、陰電極支持体２３は、セル３の基板１の厚さに合わ
せて一側をＬ型の断面形状に切欠し、その切欠部に白金
による陰電極２５を設けたもので、図１６に示すよう
に、Ｌ型部分を下方にして取り付けることにより、セル
３上面のネサ膜２に陰電極２５を圧接するようになって
いる。

【００６３】そのため、切欠をセル３の厚さに合わせて
準備し、セル３に合わせて取り替えるようにすれば、厚
さの異なるセル３に対処できるようになっている。

【００６４】一方、陽電極支持体２４は、先端に白金に
よる電極を形成したもので、走査機構によりセル３の上
方に支持される。

【００６５】走査機構は、図１６では示していないが、
スライダー機構を有し、加工槽２１の上方に支持され
て、陽電極支持体２４をセル３と並行に移動する。ま
た、前記スライダーは、パルスモータやサーボモータを
備えることにより、コントローラによって定速度で移動
させるようになっている。さらに、昇降機構を設け、陽
電極支持体２４を上下に移動できるようにすることによ
って、陽電極４とセル３間の距離を調整できるようにな
っている。

【００６６】定電流電源装置８は、出力電流を調整でき
るもので、図１６に示すように、＋端子が陽電極４と−
端子が陰電極２５と接続される。

【００６７】この形態は、上記のように形成されてお
り、いま、この装置を用いてネサ膜２を形成したセル３
に対して、まず、レジストを用いた加工を行った。

【００６８】すなわち、セル３は、陰電極２５の固定位
置（接触面）を除いてネサ膜２にレジストを塗布し、そ
のレジストに図１５で示すような幅５０μｍ〜２５０μ
ｍのパターニング２６によるスリットを設けた。そし
て、前記セル３を加工台２２に載置し、陰電極支持体２
３を取り付け、加工槽２１に０．０１〜１ｍｏｌ／ｌの
ＨＣｌ溶液を満たしてセル３が浸るようにした。このと
き、ＨＣＬ溶液の温度は１５〜３５°Ｃの一定温度にし
ておいた。次に、陽電極支持体２４をセル３のネサ膜２
に対して垂直に降下させ、ネサ膜２と陽電極４との極間
距離を１〜５ｍｍの一定距離に調整した。そして、電流
密度が５〜３０Ａ／ｃｍ²の定電流になるように定電流
電源装置８を調整し、陽電極支持体２４を毎分１０〜１
０００ｍｍの定速でセル３と並行に走査した。その結
果、ネサ膜２が還元されると同時に、生成したＳｎはセ
ル３から速やかに離脱し、パターニング２６の加工を瞬
時に、しかも、高細精度に行うことができた。

【００６９】このようにレジストを用いれば、陽電極４
を適当な間隔で走査させてもスリット以外の所は加工さ
れないので、陽電極４の位置決めを高精度で行わなくと
も、高精細で高精度の加工を行うことができる。

【００７０】また、加工後のレジストの除去も従来のＣ
ＶＤ法のように、ネサ膜２が出っ張らないのでただ剥ぎ
取ればよく、ネサ膜２を傷つけずに簡単にレジストを除
去できる。

【００７１】次に、第２実施形態として、図１７
（ａ），（ｂ）に示すように、陽電極４を櫛の歯状の電
極に形成したものを示す。

【００７２】すなわち、櫛の歯状の陽電極４は、それぞ
れ、加工幅に対応させてあり、その電極４で直接セル３
のネサ膜２上を並行に走査した。このとき、セル３のネ
サ膜２には、レジストを施さなかった。

【００７３】その結果、高細精度で複数の線条加工が一
度にできた。この加工の精度は、櫛の歯の精度に依存す
るため、複数の線条加工の際に陽電極４の位置決めを高
精度で行わなくてもよい。なお、この形態では、前記陽
電極４を櫛の歯としたが、これに限定されるものではな
く、例えば、幅の広い電極を形成する場合は、図１７
（ｃ）のようにすることもできる。

【００７４】次に、第３実施形態として遮断板２９を用
いたものについて述べる。

【００７５】遮断板２９は、例えば、ガラス、樹脂、ゴ
ム、セラミックなど耐腐食性の材料で形成されたもの
で、この形態の場合、図１８（ａ），（ｂ）に示すよう
に、陽電極支持体２４の進行方向側に、陽電極４と並行
に、かつ、陽電極支持体２４から突出させて取り付けら
れている。

【００７６】また、遮断板２９は、図１９に示すよう
に、陽電極４と同じ長さか少し長い長尺状に形成され、
例えば、図１８（ｂ）に示すように、陽電極４に接する
ように取り付けたり、図１８（ａ）のように陽電極４か
ら少し離して取り付けることにより、遮断板２９が進行
方向側の電解液７と陽電極４側の電解液とを分離するよ
うになっている（図２０（ａ），（ｂ）に、図１８
（ａ）と図１８（ｂ）の底面側から見た図を示す）。

【００７７】こうして、遮断板２９で電解液７を隔てる
ことにより、前述したように陽電極４及び導電性金属酸
化膜（陰極）で発生した気泡が進行側に回り込むことを
阻止し、電解液流を陽電極４と対向する基板面にのみ流
れるようにすることで、電流分布の不均一化を防止す
る。また、同時に、遮断板２９は、陽電極４の進行方向
側への電解液７の流れを遮断するので、陽電極４の進行
方向側の基板面上での還元反応を防止し、反応に伴う導
電性金属酸化膜（陰極）からの気泡の発生を防ぐことが
できる。そのため、陽電極４の進行方向側の導電性金属
酸化膜上での気泡の吸着を防止する。このように、気泡
の流れと気泡の発生を防止するので、加工精度の向上と
処理速度の向上が図れる。

【００７８】図２１に第４実施形態として第３実施形態
の遮断板２９を用いた加工装置の一形態を示す。

【００７９】この形態の加工装置は、電解液循環機構３
６、定濃度化装置３９、恒温装置４２、不純物除去装置
３８と走査機構を備え、走査機構は第１実施形態と逆
に、電解加工槽２１を移動させるようになっている。

【００８０】電解加工槽２１は、図２１に示すように、
電解加工槽固定台３２に固定され、ガイド３１に移動自
在に載置されている。このガイド３１にはモータ３０が
備えられており、モータ３０と接続されたネジ軸３３に
よって電解加工槽固定台３２を矢印のように左右に移動
できるようになっている。

【００８１】また、電解加工槽２１には電解液循環機構
３６が取り付けられている。電解液循環機構３６は、両
端を電解加工槽２１に接続したパイプの途中に循環ポン
プ３７を設けた構成となっており、循環ポンプ３７を作
動させると、電解液７を循環できるようになっている。

【００８２】この循環機構３６のパイプには、不純物除
去装置３８と電解液定濃度化装置３９が設けられてい
る。不純物除去装置３８は、フィルタ装置で加工時に発
生する電解液７の不純物を取り除く。

【００８３】電解液定濃度化装置３９は、電解液タンク
とｐＨセンサ４０を備えたもので、ｐＨセンサ４０でパ
イプを流れる電解液７のｐＨを測定し、その測定値に基
づいて電解液タンクから電解液７をパイプに注入する。
そして、電解液濃度を常に決められた値にできるように
なっている。

【００８４】一方、電解加工槽２１には加工台２２が設
けられている。加工台２２はセル３を載置するためのも
ので、セル３は加工面である導電性金属酸化膜を上にし
て加工台２２に載置され、陰電極支持体２３によって固
定される。陰電極支持体２３はＬ字型で、第１実施形態
と同様に、ネジによって電極２５を基板１に圧接するよ
うになっている。

【００８５】また、この加工槽２１の上方には加工槽２
１を被う天板３４が設けられ、陽電極４を支持するよう
になっている。陽電極４は、第２実施形態と同じ長尺状
のもので、陽電極支持体２４によって天板３４に取り付
けられている。この陽電極支持体２４には、モータによ
る昇降機構３０が設けられており、陽電極４を上下に移
動できるようになっている。

【００８６】一方、陽電極４には、第３実施形態と同様
な遮断板２９が取り付けられている。すなわち、遮断板
２９は、陽電極支持体２４から突出させ、この形態の場
合、陽電極４に接するように設けられている。

【００８７】恒温装置４２は、ヒータと液温センサ４３
を備え、前記センサ４３で電解液７の温度を測定し、測
定した電解液７の温度を予め定められた設定温度と比較
して所定の温度に保持できるようになっている。符号４
４はヒータ用の電源及び制御装置である。

【００８８】この形態は以上のように構成されており、
加工台２２にセル３を載置し、載置したセル３を陰電極
支持体２３で固定して電極２５を圧接する。

【００８９】取り付けた前記陰電極２５は導線２８でも
って定電流電源装置８のマイナス端子と接続する。一
方、陽電極支持体２４に取り付けられた陽電極４は、導
線２７でもって定電流電源装置８のプラス端子と接続す
る。

【００９０】電解加工槽２１に電解液７を満たし、陽電
極支持体２４によって陽電極４をセル３上に下降させ
る。そして、定電流電源装置８から電流を流しながら、
モータ３０を駆動して電解加工槽固定台３２を陰電極２
５方向、または、その逆方向へ移動させる。

【００９１】このとき、恒温装置４２により電解液７の
温度を一定に保つ。また、循環装置３６で電解液７を循
環させ、不純物除去装置３８で加工中の還元反応に伴う
不純物を除去する。さらに、電解液定濃度化装置３９で
電解液７の濃度を一定に保つ。このような方法を用いる
ことにより、電解液７の状態を常に加工に適した状態に
保てる。この結果、連続して精度の高い加工を行うこと
ができる。

【００９２】また、このとき、陽電極４に設けた遮断板
２９は、前述したように気泡の発生を防止し、かつ、加
工中に発生した気泡が進行側に回り込むことを阻止する
ので、電流分布の不均一化を防止することができる。し
たがって、加工精度の向上と処理速度の向上が図れる。

【００９３】なお、図２２（ａ）に第１実施形態のレジ
ストを用いた際の処理工程を示し、図２２（ｂ）にレジ
ストを用いない第１及び第４実施形態の処理工程を示
す。

【００９４】また、実施形態では、薄膜にネサ膜を用い
たものを示したが、薄膜はネサ膜に限定されるものでは
ない。例えは、ＩＴＯ膜など、他の種類の薄膜にも利用
できることは言うまでもない。

【００９５】

【発明の効果】この発明は、上記のように構成したの
で、ＣＶＤチェンバーなどの特殊な装置を必要とせず、
少ない加工工程で微細な加工が容易にできる。

【００９６】このため、例えば、導電性金属酸化物が用
いられている表示素子、表示パネル、センサ、ＩＣなど
の薄膜加工に用いるのに適しており、中でも数百万個の
電極加工を行うＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネ
ル）などのフラットディスプレイの透明電極加工に用い
るのに最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実験１の試料の断面図

【図２】実験１の実験装置の模式図

【図３】実験１の作用説明図

【図４】実験１の実験結果を示すグラフの図

【図５】実験１の実験結果を示す表の図

【図６】実験１の実験結果を示すグラフの図

【図７】（ａ）実験１の他の態様を示す図（ｂ）実験１の他の態様の作用説明図

【図８】実験１の実験結果を示すグラフの図

【図９】実験２の実験結果を示すグラフの図

【図１０】実験２の実験結果を示すグラフの図

【図１１】（ａ）実験２の測定結果を示す図（ｂ）実験２の測定結果を示す図（ｃ）実験２の測定結果を示す図

【図１２】実験２の伝導度を示す表の図

【図１３】実験３の実験装置を示す図

【図１４】実験３の実験結果を示す図

【図１５】実験３に用いられるパターンを示す図

【図１６】第１実施形態のブロック図

【図１７】（ａ）第２実施形態の断面図（ｂ）第２実施形態の断面図（ｃ）第２実施形態の断面図

【図１８】（ａ）第３実施形態の側面の縦断面図（ｂ）第３実施形態の側面の縦断面図

【図１９】第３実施形態の正面図

【図２０】（ａ）第３実施形態の底面図（ｂ）第３実施形態の底面図

【図２１】第４実施形態のブロック図

【図２２】（ａ）第１実施形態のレジストを用いた処理
工程図（ｂ）レジストを用いない第１及び第４実施形態の処理
工程図

【符号の説明】

１基板２ネサ膜３セル４陽電極７電解液８定電流電源装置２０加工装置２１電解加工槽２２加工台２３陰電極支持体２４陽電極支持体２５電極２９遮断板３０モータ３１ガイド３２電解加工槽固定台３３ネジ軸３６電解液循環機構３７ポンプ３８不純物除去装置３９電解液定濃度化装置４０ｐＨセンサ４２恒温装置４３液温センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｂ 13/00 ５０３Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３ＤＨ０１Ｊ 9/02 Ｈ０１Ｊ 9/02 Ｆ (72)発明者梶本武利姫路市白浜町丙484番地の33 株式会社城洋内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽電極と基板上に形成された導電性金属
酸化膜とをそれぞれ電流源のプラス端子とマイナス端子
に接続し、前記電流源に接続した陽電極と基板上の酸化
膜とを電解液を介して対向させ、加工を行う電解還元法
による導電性金属酸化物の微細加工方法。
【請求項２】上記基板上に形成された導電性金属酸化
膜にレジスト処理を施し、電流源に接続した陽電極と基
板上の酸化膜とを電解液を介して対向させ、加工を行う
請求項１に記載の電解還元法による導電性金属酸化物の
微細加工方法。
【請求項３】上記電流源と接続し、対向させた陽電極
と基板のいずれか一方を固定し、他方を並行に移動さ
せ、加工を行う請求項１または２に記載の電解還元法に
よる導電性金属酸化物の微細加工方法。
【請求項４】上記陽電極に電解液の流れを規制する遮
断板を設け、対向させた陽電極と基板のいずれか一方を
固定し、他方を並行に移動させ、加工を行う請求項１乃
至３のいずれか一つに記載の電解還元法による導電性金
属酸化物の微細加工方法。
【請求項５】上記電解液の濃度と温度及び純度のいず
れか一つあるいは二つまたは全部を保ちながら加工を行
う請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電解還元法に
よる導電性金属酸化物の微細加工方法。
【請求項６】導電性金属酸化膜の形成された基板を収
容する加工槽と、前記加工槽に満たされる電解液と、そ
の電解液を満たした加工槽に収容された基板の導電性金
属酸化膜と対向させて配置される陽電極と、前記陽電極
と基板の導電性金属酸化膜とに接続される定電流電源装
置とからなる請求項１に記載の電解還元法による導電性
金属酸化物の微細加工方法を用いた加工装置装置。
【請求項７】上記請求項６の対向させた陽電極と基板
のいずれか一方を固定し、他方を並行に移動させる走査
機構を設けた請求項３に記載の電解還元法による導電性
金属酸化物の微細加工方法を用いた加工装置装置。
【請求項８】上記請求項６または７の陽電極に、電解
液の流れを規制する遮断板を設けたことを特徴とする請
求項４に記載の電解還元法による導電性金属酸化物の微
細加工方法を用いた加工装置装置。
【請求項９】上記請求項６乃至８のいずれか一つの加
工装置に、電解液を循環させる循環機構、電解液の濃度
を一定に保つ電解液定濃度化装置、電解液の温度を一定
に保つ恒温装置及び電解液中の不純物を除去する不純物
除去装置のいずれか一つあるいは二つまたは三つあるい
は全部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の電解
還元法による導電性金属酸化物の微細加工方法を用いた
加工装置装置。