JP2000306895A - ドライエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 順テーパ状のアルミニウム配線を容易に形成
するためのドライエッチング方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム配線を順テーパ状にする工
程では、エッチングガスとして塩素のみを用いる。塩素
によるフォトレジストパターンのエッチングレートを、
アルミニウム膜のエッチングレートよりも高くすること
によって、フォトレジストパターンが後退することによ
って露出したアルミニウム膜の表面からもエッチングが
下方に向かって異方的に進行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はドライエッチング方
法に関し、特に、液晶表示装置に用いられる薄膜トラン
ジスタが形成されたアレイ基板において、その薄膜トラ
ンジスタなどの素子を電気的に接続するアルミニウムを
主成分とする配線を順テーパ状にするためのドライエッ
チング方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置では大型化および高
精細化が求められている。そのような要求に対応するた
め、薄膜トランジスタなどの素子を電気的に接続する配
線としては、電気抵抗が比較的小さく、しかも安価なこ
とからアルミニウムまたはアルミニウム合金が広く適用
されている。アルミニウムを薄膜トランジスタのゲート
電極材料として用いる場合には、薄膜トランジスタやア
ルミニウム配線等を覆う絶縁膜の被覆性を高めるため
に、特にアルミニウム配線の形状を、順テーパ状に加工
することが要求される。

【０００３】次に、そのようなアルミニウム配線を形成
するための従来の方法の一例について説明する。まず、
ガラス基板上に形成されたスイッチング素子としての薄
膜トランジスタを覆うように、アルミニウム層またはア
ルミニウム合金層が形成される。そのアルミニウム層上
にフォトレジスト膜が塗布形成される。塗布形成された
フォトレジスト膜に写真製版処理を施すことにより、所
定のフォトレジストパターンが形成される。

【０００４】次に、フォトレジストパターンが形成され
た基板を所定のエッチング薬液に浸すことにより、アル
ミニウム層にウエットエッチングが施される。

【０００５】このとき、フォトレジストパターンとフォ
トレジストパターンとの間に露出しているアルミニウム
の層の表面から内部に向かってエッチングが等方的に進
行する。これにより、エッチングされずに残ったアルミ
ニウム層の部分が順テーパ状となって、アルミニウム配
線が形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たアルミニウム配線の形成方法では、次に示すような問
題点があった。ウエットエッチングでは、エッチングが
等方的であるために、基板に垂直な方向に加えて基板に
平行な方向にも同時にエッチングが進行する。そのた
め、アルミニウム配線のテーパ角度を制御するのが容易
でなく、適切なテーパ状のアルミニウム配線を形成する
ことが困難となっていた。また、基板の処理枚数が増え
るに従い、エッチング薬液の組成が徐々に変化すること
も、エッチングレートが変動することとなって、アルミ
ニウム配線のテーパ角度の制御を困難にしている要因と
なっていた。

【０００７】一方、このようなウエットエッチングによ
る問題点を解消するために、ウエットエッチングに替え
てドライエッチングを適用しようとしても、ドライエッ
チングではエッチングが異方的に進むために、基板に平
行な方向に進行するエッチングの量が少なく、適切なテ
ーパ状のアルミニウム配線を形成することが困難であっ
た。以上説明したように、従来のエッチング方法では、
適切な順テーパ状のアルミニウム配線を容易に形成する
ことが困難であった。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、容易に順テーパ状のアルミニウム配
線を形成することができるドライエッチング方法を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、基板上に形成されたアルミニウムを含む導電
層と、その導電層上に形成されたフォトレジストパター
ンとから配線層を形成するためのドライエッチング方法
である。そのドライエッチング方法は、塩素のみからな
る第１のエッチングガスを用いて、その第１のエッチン
グガスによるフォトレジストパターンのエッチングレー
トを、第１のエッチングガスによる導電層のエッチング
レートよりも高くすることにより、配線層を順テーパ状
にする配線テーパ化工程を備えている。

【００１０】この方法によれば、第１のエッチングガス
によるフォトレジストパターンのエッチングが、導電層
のエッチングよりも速く進行する。そのため、フォトレ
ジストパターン間に当初露出していた導電層の表面から
下方に向かってエッチングが異方的に進行すると同時
に、フォトレジストパターンがエッチングによって徐々
に後退することによって新たに露出した導電層の表面か
らも下方に向かってエッチングが進行する。このときエ
ッチングの最初の方で露出した導電層の表面から進行す
るエッチングの方が、後の方で露出した導電層の表面か
ら進行するエッチングよりもより下方にまで異方的に進
行する。その結果、順テーパ状の配線層を容易に形成す
ることができる。しかも、第１のエッチングガスとして
は、塩素のみからなるため他のエッチングガスを必要と
せず、コスト低減も図ることができる。

【００１１】好ましくは、配線テーパ化工程では、基板
の温度を１０℃以上５０℃以下に保持する。

【００１２】基板の温度が５０℃より高い場合では、配
線層を順テーパ状にすることがほとんどできず、一方、
基板の温度が５０℃以下であれば配線層を順テーパ状に
できることが実験的に確認された。また、基板の温度を
１０℃よりも低い温度に保持するためには、基板を冷却
するための冷却機構が大規模になるためコストが上昇す
る。このため、基板の温度を１０℃以上に保持すること
が生産コストを抑える上で望ましい。以上より、基板の
温度としては１０℃以上５０℃以下であることが望まし
い。

【００１３】また好ましくは、配線テーパ化工程の前
に、少なくとも塩素を含む第２のエッチングガスを用
い、その第２のエッチングガスによる導電層のエッチン
グレートが、第２のエッチングガスによるフォトレジス
トパターンのエッチングレートよりも高い前段エッチン
グ工程を備えている。

【００１４】この場合、前段エッチング工程では、第２
のエッチングガスによる導電層のエッチングがフォトレ
ジストパターンのエッチングよりも速く進行するため、
実質的にフォトレジストパターンを後退させることな
く、フォトレジストパターンとフォトレジストパターン
との間に露出している導電層が異方的にエッチングされ
る。この前段エッチング工程を、たとえば基板の表面が
露出するまで行なった後に、配線テーパ化工程を行なう
ことで、当初から配線テーパ化工程のみで配線層を順テ
ーパ状にする場合よりも、基板当りの処理時間が短縮さ
れてスループットが向上する。

【００１５】また、前段エッチング工程および配線テー
パ化工程においては、第１のエッチングガスや第２のエ
ッチングガスが励起されてエッチングに寄与するラジカ
ルがそれぞれ生成される。そのラジカルの量が多いほど
エッチングがより速く進行する。このことにより、配線
テーパ化工程では、第１のエッチングガスによるフォト
レジストパターンのエッチングレートを、導電層のエッ
チングレートよりも高くし、前段エッチング工程では、
第２のエッチングガスによる導電層のエッチングレート
をフォトレジストパターンのエッチングレートよりも高
くするためには、具体的に以下のような手法がある。

【００１６】まず、ラジカルの供給源となる塩素の流量
として、配線テーパ化工程における塩素の流量を、前段
エッチング工程における塩素の流量よりも少なくする。
また、第１のエッチングガスや第２のエッチングガスを
励起させてラジカルを生成するためのエネルギーとし
て、配線テーパ化工程におけるエネルギーを、前段エッ
チング工程におけるエネルギーよりも小さくする。さら
に、配線テーパ化工程において、エネルギーを与えるス
テップとそのエネルギーを与えないステップとを交互に
繰返す。

【００１７】さらに好ましくは、前段エッチング工程の
第２のエッチングガスは三塩化ホウ素を含んでいる。

【００１８】この場合には、導電層の表面に形成されて
いる自然酸化膜が三塩化ホウ素（ＢＣｌ₃ ）によって容
易に除去されて、基板面内のエッチングがほぼ均一に進
行する。

【００１９】また好ましくは、前段エッチング工程の第
２のエッチングガスは塩素のみからなる。

【００２０】この場合には、第２のエッチングガスとし
て塩素以外のエッチングガスを添加する必要がないた
め、コスト低減が可能になる。

【００２１】さらに好ましくは、前段エッチング工程で
は、エッチングの当初に、第２のエッチングガスを励起
させてエッチングに寄与するラジカルを生成するための
エネルギーをより多く与えるステップを含んでいる。

【００２２】この場合には、ラジカルがより多く生成さ
れることによって、三塩化ホウ素（ＢＣｌ₃ ）などの付
加的なエッチングガスを添加することなく、導電層上に
形成された自然酸化膜が容易に除去されて、エッチング
が均一に進行する。

【００２３】好ましくは、前段エッチング工程と配線テ
ーパ化工程との間に、第１のエッチングガスを励起させ
てエッチングに寄与するラジカルを生成するためのエネ
ルギーを与えないステップを含んでいる。

【００２４】この場合、このエネルギーを与えないステ
ップでは、各エッチングガスと導電層などとが反応せ
ず、新たな反応生成物は生成されない。そしてこの間
に、前段エッチング工程において生成した反応生成物が
エッチング装置の外へ排出される。これにより、反応生
成物が導電層に付着することが抑制されて、より清浄な
表面状態で後の配線テーパ化工程におけるエッチングが
進行する。その結果、配線のテーパ面が平滑になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】まず最初に、各実施の形態におい
て用いたエッチング装置の構成について説明する。エッ
チング装置としては、平行平板型の反応性異方エッチン
グ装置（ＲＩＥ）を用いた。図１および図２を参照し
て、エッチング装置のチャンバ１５内に、上部電極１４
と下部電極１０とが対向するように配置されている。上
部電極１４の大きさは、たとえば５０６×５５６ｍｍで
あり、下部電極１０の大きさは５０２×５５２ｍｍであ
る。また、上部電極１４と下部電極１０との距離は、た
とえば１６０ｍｍである。

【００２６】その下部電極１０上に、被エッチング膜が
形成されたガラス基板１が載置される。下部電極１０に
は、冷却媒体としての、たとえばヘリウムガスを導入す
るための導入孔１１が設けられている。導入孔１１より
導入されたヘリウムガスは、ガラス基板１１と下部電極
１０との間に形成される間隙に封入される。封入された
ヘリウムガスによってガラス基板１が浮き上がらないよ
うに、ガラス基板１はクランプ１３によって下部電極１
０に固定されている。下部電極１０には高周波パワー１
６が印加される。また下部電極１０は、絶縁板１２を介
してチャンバ１５の隔壁に配置されている。

【００２７】次の動作について説明する。まず、下部電
極１０に高周波パワー１６が印加されることによって、
上部電極１４と下部電極１０との間で放電領域（図示せ
ず）が形成される。取入口（図示せず）よりチャンバ１
５に導入されたエッチングガスが、放電領域で励起され
てラジカルが生成する。放電領域が形成されると、上部
電極１４側から正に帯電したイオンが下部電極１０側に
向かって加速されてガラス基板１の表面にほぼ垂直に衝
突する。このとき、ラジカルの存在によってスパッタエ
ッチング効果と化学エッチング効果とが共存して、反応
性イオンエッチングが進行する。エッチング後のガス等
は、排気口１７よりチャンバ１５の外へ排出される。

【００２８】以下、上述したエッチング装置を用いたド
ライエッチング方法の一例として、液晶表示装置のガラ
ス基板上に順テーパ状のアルミニウム配線を形成する種
々の方法について説明する。

【００２９】実施の形態１ 本発明の実施の形態１に係るドライエッチング方法につ
いて図を用いて説明する。まず図３を参照して、たとえ
ば大きさ３７０×４７０ｍｍのガラス基板１上にアルミ
ニウム膜２を成膜する。なお、アルミニウム膜はアルミ
ニウム合金膜も含んでいる。そのアルミニウム膜２上に
フォトレジスト（図示せず）を塗布し、所定の写真製版
を施すことによりフォトレジストパターン３を形成す
る。なお、アルミニウム膜２の密着性等を向上するため
に、ガラス基板１とアルミニウム膜２との間にシリコン
窒化膜（図示せず）を形成してもよい。その後、温度１
４０℃にて６０分間ガラス基板１をベークして、フォト
レジストパターン３の耐熱性を向上する。

【００３０】次に、図４を参照して、フォトレジストパ
ターン３が形成されたガラス基板１をチャンバ１５内の
下部電極１０上に載置して、エッチングガスとして塩素
３０ｓｃｃｍのみを用い、下部電極の温度１５℃、高周
波パワー１５００Ｗ、圧力２Ｐａの条件の下で、アルミ
ニウム膜２にエッチングを施す。下部電極１０の温度は
ガラス基板１の温度とほぼ一致する。このとき、エッチ
ングガスとしての塩素の流量が比較的少ないために、塩
素を励起することによって生成されるラジカルの量も比
較的少なくなる。

【００３１】ラジカルの量が少なければ、反応性イオン
エッチングの進行が遅れ、結果として、塩素によるフォ
トレジストパターン３のエッチングがアルミニウム膜２
のエッチングよりも速く進行することが実験的に確認さ
れた。また、ガラス基板１の温度が、比較的低い温度に
保持されていることも、フォトレジストパターン３のエ
ッチングを、アルミニウム膜２のエッチングよりも速く
進行させる要因となっていることが実験的に確認され
た。

【００３２】このことによって、図３に示すフォトレジ
ストパターン３の間に露出しているアルミニウム膜２の
領域Ａの表面から下方に向かってエッチングが異方的に
進行すると同時に、フォトレジストパターン３もエッチ
ングが進行してフォトレジストパターン３が点線の位置
から後退する。そして、図４に示すように、フォトレジ
ストパターン３が後退することによって新たに露出した
アルミニウム膜２の表面からも下方に向かってエッチン
グが進行する。

【００３３】さらにエッチングが進行すると、図５に示
すように、当初から露出していたアルミニウム膜２の領
域Ａの部分がすべて除去されて、ガラス基板１の表面が
露出する。フォトレジストパターン３が点線の位置から
後退することによって露出したアルミニウム膜２の表面
から進行するエッチングにおいては、一連のエッチング
の最初の方で露出したアルミニウム膜２の表面から進行
するエッチングの方が、エッチングの後の方で露出した
アルミニウム膜２の表面から進行するエッチングよりも
より下方にまで異方的に進行する。これにより、エッチ
ングされずに残ったアルミニウム膜は順テーパ状にな
る。

【００３４】次に、残ったフォトレジストパターン３を
除去することにより、順テーパ状のアルミニウム配線２
ａが形成される。この後、アルミニウム配線２ａを覆う
ように層間絶縁膜等を形成することによって、液晶表示
表示装置の主要部分が完成する。

【００３５】上述した方法では、特にエッチングガスと
しての塩素の流量を比較的少なく設定するとともに、ガ
ラス基板１の温度を比較的低い温度に保持していること
によって、エッチングに寄与するラジカルの量が低減し
て、フォトレジストパターン３のエッチングがアルミニ
ウム膜２のエッチングよりも速く進行する。その結果、
順テーパ状のアルミニウム配線を容易に形成することが
可能になる。また、エッチングガスとして塩素以外のガ
スを含まないため、コスト低減も図ることが可能にな
る。

【００３６】なお、上述した方法では、下部電極１０の
温度として１５℃を例に挙げたが、５０℃以下であれ
ば、順テーパ状のアルミニウム配線を有効に形成できる
ことが実験的に判明した。一方、下部電極の温度を１０
℃よりも低い温度に保持するためには、下部電極を冷却
するための冷却機構の規模が大きくなるため、生産コス
ト低減の観点からは好ましくない。したがって、下部電
極の温度、つまりガラス基板の温度は１０℃以上５０℃
以下であることが望ましい。

【００３７】また、圧力として２Ｐａ、塩素の流量とし
て３０ｓｃｃｍ、高周波パワーとして１５００Ｗをそれ
ぞれ例に挙げたが、圧力１Ｐａ以上１０Ｐａ以下、塩素
の流量１０ｓｃｃｍ以上１００ｓｃｃｍ以下、高周波パ
ワー５００Ｗ以上３０００Ｗ以下であれば、順テーパ状
のアルミニウム配線を良好に形成できることが実験的に
判明した。

【００３８】実施の形態２ 実施の形態２に係るドライエッチング方法について説明
する。実施の形態１では、アルミニウム膜の一連のエッ
チングを通じて、塩素の流量を比較的低流量に設定して
いた。塩素の流量が少ないと、エッチングの進行が遅く
なって、ガラス基板１枚を処理するのに長時間を要する
ことになる。そこで、実施の形態２では、スループット
を向上するための２ステップエッチングについて説明す
る。

【００３９】まず、図６は、塩素の流量と、フォトレジ
ストの塩素によるエッチングレートおよびアルミニウム
膜の塩素によるエッチングレートとの変化をそれぞれ示
したグラフである。図６に示されるように、塩素の流量
が比較的少ない場合、すなわちこの場合塩素の流量が約
１７０ｓｃｃｍ以下であれば、塩素によるフォトレジス
トパターンのエッチングレートは、アルミニウム膜のエ
ッチングレートよりも高いことがわかる。一方、塩素の
流量が約１７０ｓｃｃｍを超えると、両者のエッチング
レートの関係が逆転して、アルミニウム膜のエッチング
レートがフォトレジストパターンのエッチングレートよ
りも高くなることがわかる。

【００４０】言い換えれば、アルミニウム膜のエッチン
グレートに対するフォトレジストパターンのエッチング
レートの比（選択比）が、１より大きい場合にはフォト
レジストパターンのエッチングレートがアルミニウム膜
のエッチングレートよりも速く、選択比が１より小さい
場合には、アルミニウム膜のエッチングレートがフォト
レジストパターンのエッチングレートよりも高くなるこ
とが判明した。

【００４１】本実施の形態２に係る２ステップエッチン
グは、この結果を利用するものである。まず、図７を参
照して、実施の形態１において説明した図３に示す工程
と同様に、ガラス基板１上にアルミニウム膜２を形成
し、さらに所定のフォトレジストパターン３を形成す
る。次に図８を参照して、まず１ステップ目のエッチン
グとして、塩素の流量を２４０ｓｃｃｍとし、フォトレ
ジストパターン３間に露出しているアルミニウム膜２の
領域Ａにエッチングを施す。なお、圧力、高周波パワー
の値は実施の形態１で説明した条件と同様である。

【００４２】この１ステップ目のエッチングでは、塩素
の流量が比較的多いために、ラジカルが比較的多く生成
されて、塩素によるアルミニウム膜のエッチングレート
がフォトレジストパターンのエッチングレートよりも高
くなる。これにより、フォトレジストパターン３があま
り後退することなく、当初から露出しているアルミニウ
ム膜２の領域Ａの表面から下方に向かって異方的にエッ
チングが進行してガラス基板１の表面が露出する。

【００４３】ガラス基板１の表面が露出した段階で、１
ステップ目のエッチングが終了し、引続いて図１１に示
すように、高周波パワーを切ることなく２ステップ目の
エッチングに入る。図９を参照して、２ステップ目のエ
ッチングでは、実施の形態１の場合と同様に塩素の流量
を３０ｓｃｃｍ、下部電極１０の温度を１５℃に設定す
る。他の圧力や高周波パワーの値は１ステップ目の条件
と同様である。

【００４４】この２ステップ目のエッチングでは、塩素
の流量が比較的少なく、塩素によるフォトレジストパタ
ーンのエッチングレートが、アルミニウム膜のエッチン
グレートよりも高くなる。これにより、実施の形態１に
おいて説明したように、フォトレジストパターン３の後
退とともに新たに露出したアルミニウム膜２の表面から
も下方に向かってエッチングが異方的に進行して、容易
に順テーパ状のアルミニウム配線２ａが形成される。

【００４５】以上説明した２ステップエッチングを用い
ることにより、スループットの向上を図ることが可能に
なる。その結果を、図１０に示す。図１０は、エッチン
グ時間とアルミニウム膜のエッチング膜厚との関係を示
したものである。実施の形態１に対応する、エッチング
を通じて塩素の流量を比較的低い流量に設定した１ステ
ップエッチングでは、１枚のガラス基板を処理するのに
要する時間は約４００秒であった。

【００４６】これに対して、本実施の形態２に係る２ス
テップエッチングでは、１ステップ目のエッチングにお
いて塩素の流量を比較的多い流量に設定することによ
り、アルミニウム膜のエッチングレートが２ステップ目
におけるエッチングレートよりも高くなり、１枚のガラ
ス基板を処理するのに要する時間は約１５０秒に短縮さ
れた。これにより、２ステップエッチングでは、１ステ
ップエッチングの場合に要する処理時間の半分以下とな
り、スループットを大幅に向上できることが判明した。

【００４７】実施の形態３ 実施の形態３に係るドライエッチング方法について説明
する。実施の形態２において説明した２ステップエッチ
ングでは、１ステップ目および２ステップ目のエッチン
グとも、エッチングガスとして塩素のみを用いた。本実
施の形態３では、特に１ステップ目では塩素に三塩化ホ
ウ素（ＢＣｌ₃ ）を添加してエッチングを行う。２ステ
ップ目のエッチングでは、エッチングガスとして塩素の
みを用いてエッチングを行う。

【００４８】１ステップ目のエッチングにおいて、三塩
化ホウ素を添加することによって、次に説明する効果が
得られる。露出しているアルミニウム膜２の表面には通
常自然酸化膜が存在する。自然酸化膜が存在している
と、その部分のエッチングの進行が遅れてしまい、ガラ
ス基板面内においてエッチングが均一に進行しないこと
になる。このため、ガラス基板１上のアルミニウム膜２
のエッチングを均一に進行させるためには、その自然酸
化膜を除去する必要がある。

【００４９】実施の形態２では、その自然酸化膜を除去
するために、比較的高い高周波パワー（１０００〜５０
００Ｗ）を印加した。自然酸化膜を除去するための方法
としては、このように比較的高い高周波パワーを印加す
ることの他に、特に１ステップ目のエッチングにおい
て、三塩化ホウ素を添加することで自然酸化膜をより容
易に除去することができる。その結果、ガラス基板面内
のアルミニウム膜のエッチングが均一に進行し、アルミ
ニウム配線の仕上がり形状のばらつきがなくなって、寸
法精度の高い順テーパ状のアルミニウム配線を容易に形
成することができる。

【００５０】実施の形態４ 実施の形態４に係るドライエッチング方法について説明
する。実施の形態２および３において説明した１ステッ
プ目のエッチングでは、レジストパターン３間に露出し
ているアルミニウム膜２がすべて除去されてガラス基板
１の表面が露出するまでエッチングを行なっていた。本
実施の形態４では、１ステップ目のエッチングを、ガラ
ス基板１上のアルミニウム膜２がすべて除去される直前
で終了し、引続き２ステップ目のエッチングを行なう。

【００５１】まず図１２を参照して、実施の形態２また
は実施の形態３において説明した方法と同様の条件にて
１ステップ目のエッチングをアルミニウム膜２に施す。
そして、露出したアルミニウム膜２がすべて除去される
直前、すなわちガラス基板１上にアルミニウム膜２をわ
ずかに残した状態で１ステップ目のエッチングを終了す
る。なお、１ステップ目のエッチングの終点は、エンド
ポイントディテクタ（ＥＰＤ）を用いてアルミニウムの
発光強度を検出し、その強度が最小になる直前とした。

【００５２】次に図１３を参照して、引続き実施の形態
２または３において説明した方法と同様の条件にて２ス
テップ目のエッチングをアルミニウム膜２に施す。以上
のようにして、順テーパ状のアルミニウム配線が形成さ
れる。

【００５３】この方法では、次に説明するような効果が
得られる。ディスプレイ装置用のガラス基板は、比較的
大面積であるために、ガラス基板１上に形成されるアル
ミニウム膜１の面内膜厚分布にばらつきが生じやすかっ
たり、また、アルミニウム膜のエッチングが面内で均一
に進行しないおそれがある。そのため、１ステップ目の
エッチングにおいて露出しているアルミニウム膜２をす
べて除去するまでエッチングを行なうと、ガラス基板１
面に対して平行な方向にアルミニウム膜にエッチング
（サイドエッチング）が進行する。そのため、２ステッ
プ目のエッチングにおいて、テーパの形成のされ方にば
らつきが生じて、寸法精度の高いアルミニウム配線を容
易に形成することが困難になることがある。

【００５４】本実施の形態４に係る方法では、１ステッ
プ目のエッチングをアルミニウム膜２がすべて除去され
る直前で終了させ、引続いて２ステップ目のエッチング
を行なうことで、アルミニウム膜２のサイドエッチング
の進行を抑制でき、より寸法精度の高い順テーパ状のア
ルミニウム配線を形成することができる。

【００５５】実施の形態５ 実施の形態５に係るドライエッチング方法について説明
する。実施の形態２〜４において説明した２ステップエ
ッチングでは、Ｈｅガスによる冷却機構を用いて１ステ
ップ目および２ステップ目のエッチングを通じて、下部
電極の温度を比較的低温度の１５℃に設定していた。本
実施の形態５では、１ステップ目のエッチングではこの
冷却機構を使用せずに露出しているアルミニウム膜２に
エッチングを施し、２ステップ目のエッチングにおいて
この冷却機構を使用してエッチングを行なう。なお、２
ステップ目のエッチングの条件は、実施の形態２〜４に
おいて説明した条件と同様である。

【００５６】現状のエッチング装置では、図１および図
２に示すように、Ｈｅ導入穴１１に起因して、ガラス基
板１の周辺部が中央付近よりも冷却されやすいために、
ガラス基板１面内において温度のばらつきが生じやす
い。この温度のばらつきにより、１ステップ目のエッチ
ングでは、ガラス基板１の周辺部に位置するアルミニウ
ム膜のエッチングレートが中央付近に位置するアルミニ
ウム膜のエッチングレートよりも低くなり、ガラス基板
１面内におけるエッチングレートの均一性が悪化する。
その結果、特にガラス基板１の中央付近のアルミニウム
膜２にはサイドエッチングが進行して、ガラス基板１面
内で順テーパ状のアルミニウム配線の形状にばらつきが
生じることがある。

【００５７】また、ガラス基板１の中央付近に位置する
アルミニウム膜のエッチングが、周辺部に位置するアル
ミニウム膜２のエッチングよりも速く進行することによ
って発生するチャージアップ放電によって、アルミニウ
ム配線のパターンに欠損が生じることがある。

【００５８】このチャージアップ放電の原因は不明であ
るが次のように考えられている。ガラス基板１の中央付
近に位置するアルミニウム膜のエッチングが、周辺部に
位置するアルミニウム膜２のエッチングよりも速く進行
するために、ガラス基板１の中央付近に位置する露出し
たアルミニウム膜が除去されてアルミニウム配線のパタ
ーンが形成された時点では、周辺部に位置するアルミニ
ウム膜はまだエッチング中である。このため、エッチン
グ中に周辺部に位置するアルミニウム膜２には電荷が蓄
積されやすい傾向にある。

【００５９】さらにエッチングが進み、周辺部に位置す
る露出したアルミニウム膜も除去されてアルミニウム配
線のパターンが形成される際には、そのアルミニウム配
線２には、中央付近に位置するアルミニウム配線よりも
高い電荷が蓄積されていることになる。その結果、高い
電荷が蓄積されたアルミニウム配線とより低い電荷が蓄
積されたアルミニウム配線との間で放電（チャージアッ
プ放電）が発生すると考えられている。

【００６０】本実施の形態５では、１ステップ目のエッ
チングにおいて冷却機構を使用しないことによって、上
述したような冷却機構の構造に起因するガラス基板１面
内の温度のばらつきが抑えられる。その結果、１ステッ
プ目のエッチングにおけるアルミニウム膜のサイドエッ
チングの進行を抑制でき、ガラス基板１面内において寸
法精度の高い順テーパ状のアルミニウム配線を形成する
ことができる。また、チャージアップ放電現象が抑制さ
れて、アルミニウム配線のパターンに欠損が生じるのを
抑制することもできる。

【００６１】実施の形態６ 実施の形態６に係るドライエッチング方法について説明
する。実施の形態２〜４では、２ステップ目のエッチン
グに使用する塩素の流量を、１ステップ目のエッチング
に使用する塩素の流量よりも少なく設定した。本実施の
形態６では、２ステップ目のエッチングに使用する塩素
の流量を少なくすることなく、１ステップ目および２ス
テップ目のエッチングを通じて塩素の流量を同一の流量
に設定して順テーパ状のアルミニウム配線を形成する。

【００６２】まず、露出しているアルミニウム膜に１ス
テップ目のエッチングを施し、ガラス基板１の表面が露
出した時点、または、露出する直前でそのエッチングを
終了する。１ステップ目のエッチングの条件は、実施の
形態２〜４の１ステップ目のエッチングの条件と同様で
ある。

【００６３】引続いて２ステップ目のエッチングを行な
う。このとき、エッチングの条件として、特に高周波パ
ワーを１ステップ目のエッチングにおける高周波パワー
よりも小さい値、たとえば１００Ｗに設定する。印加す
る高周波パワーを小さく設定することによって、エッチ
ングに寄与するラジカルの発生が抑制される。

【００６４】これにより、塩素によるアルミニウム膜の
エッチングレートがフォトレジストパターンのエッチン
グレートよりも低くなり、実施の形態２〜４において説
明した比較的低流量の塩素による２ステップ目のエッチ
ングの場合と同様の条件が達成されることになる。その
結果、塩素の流量を変えることなく、２ステップ目にお
いて印加される高周波パワーを比較的低い値に設定する
ことによって、順テーパ状のアルミニウム配線を容易に
形成することができる。

【００６５】実施の形態７ 実施の形態７に係るドライエッチング方法について説明
する。実施の形態２では、図１１に示すように、１ステ
ップ目のエッチングから２ステップ目のエッチングへは
高周波パワーを切ることなく連続して起こっている。本
実施の形態７では、図１４に示すように、１ステップ目
のエッチングと２ステップ目のエッチングとの間に高周
波パワーを印加させない無放電時間ｔ（ステップ）を設
定している。

【００６６】この無放電時間中はラジカルは生成されな
いため、アルミニウム膜のエッチングは行なわれない。
この無放電時間を設定することによって、次の２つの効
果が得られる。１つ目の効果は次のとおりである。この
無放電時間の間に１ステップ目のエッチングにおいて生
成した反応生成物や塩素などがチャンバー１５の外に排
気される。これにより、反応生成物等がアルミニウム膜
の表面に付着することが抑制されて、２ステップ目のエ
ッチングをより清浄なアルミニウム膜の表面から進行さ
せることができる。その結果、アルミニウム配線のテー
パ面がより平滑になる。

【００６７】２つ目の効果は次のとおりである。この無
放電時間の間にガラス基板を低温に冷却することができ
る。これにより、低温に維持されたガラス基板に２ステ
ップ目のエッチングが施される。その結果、アルミニウ
ム配線のテーパ角の制御がより容易になる。

【００６８】特に、実施の形態５で説明した場合のよう
に、２ステップ目のエッチングにのみ冷却機構を使用す
る場合には、その２ステップ目では、ガラス基板１の表
面近傍に温度勾配が発生して、アルミニウム膜の表面に
反応生成物等が付着しやすくなる。さらに、１ステップ
目のエッチングによりガラス基板１が高温になりやすく
なる。

【００６９】このような場合に、本実施の形態７に係る
方法を適用することで反応生成物等のアルミニウム膜へ
の付着を効果的に抑制し、かつ、２ステップ目のエッチ
ングの始まる前にガラス基板１を低温に維持することが
可能になる。

【００７０】実施の形態８ 実施の形態８に係るドライエッチング方法について説明
する。実施の形態１〜６では、１ステップ目および２ス
テップ目のエッチングを通じて連続的に高周波パワーを
印加していた。本実施の形態８では、高周波パワーを断
続的に印加したパルス放電状態のもとでエッチングを行
なう。

【００７１】特に、２ステップ目のエッチングをパルス
放電状態のもとで行うとによって、エッチングに寄与す
るラジカルが断続的に生成する。このため、時間平均的
にはラジカルの量が低減することになる。このことは、
比較的低流量の塩素を使用してエッチングを行う場合と
同様の条件が達成されたことになる。その結果、１ステ
ップ目から２ステップ目にかけて塩素の流量を低下する
ことなく、２ステップ目のエッチングをパルス放電状態
のもとで行なうことによって、順テーパ状のアルミニウ
ム配線を容易に形成することができる。

【００７２】また、１ステップ目のエッチングもパルス
放電状態のもとで行うことによって、実施の形態５にお
いて説明したチャージアップ放電を抑制したり、また、
フォトレジストパターンのダメージを低減でき、順テー
パ形状のアルミニウム配線を精度よく形成することが可
能になる。

【００７３】なお、上記各実施の形態において説明した
方法は、図１および図２に示す平行平板型のエッチング
装置（ＲＩＥ）を用いて行なったが、この他に、たとえ
ば、高密度プラズマを生成することが可能な平行平板型
以外のエッチング装置にも適用することが可能である。
その場合にも、エッチングガスとして塩素のみを用い
て、その塩素によるフォトレジストパターンのエッチン
グレートを、アルミニウム膜のエッチングレートよりも
高くなるように、エッチングに寄与するラジカルの量を
制御することによって、順テーパ状のアルミニウム配線
を容易にしかも精度よく形成することができる。

【００７４】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００７５】

【発明の効果】本発明のドライエッチング方法によれ
ば、第１のエッチングガスによるフォトレジストパター
ンのエッチングが、導電層のエッチングよりも速く進行
するため、フォトレジストパターン間に当初露出してい
た導電層の表面から下方に向かってエッチングが異方的
に進行すると同時に、フォトレジストパターンがエッチ
ングによって徐々に後退することによって新たに露出し
た導電層の表面からも下方に向かってエッチングが進行
する。このときエッチングの最初の方で露出した導電層
の表面から進行するエッチングの方が、後の方で露出し
た導電層の表面から進行するエッチングよりもより下方
にまで異方的に進行する結果、順テーパ状の配線層を容
易に形成することができる。しかも、第１のエッチング
ガスとしては、塩素のみからなるため他のエッチングガ
スを必要とせず、コスト低減も図ることができる。

【００７６】配線テーパ化工程では、基板の温度を１０
℃以上５０℃以下に保持することが好ましい。これは、
基板の温度が５０℃より高い場合では、配線層を順テー
パ状にすることがほとんどできず、一方、基板の温度が
５０℃以下であれば配線層を順テーパ状にできることが
実験的に確認されたからである。また、基板の温度を１
０℃以上に保持するのは、１０℃よりも低い温度では基
板を冷却するための冷却機構が大規模になるためコスト
が上昇するからである。

【００７７】また好ましくは、配線テーパ化工程の前
に、少なくとも塩素を含む第２のエッチングガスを用
い、その第２のエッチングガスによる導電層のエッチン
グレートが、第２のエッチングガスによるフォトレジス
トパターンのエッチングレートよりも高い前段エッチン
グ工程を備えていることにより、第２のエッチングガス
による導電層のエッチングがフォトレジストパターンの
エッチングよりも速く進行するため、当初から配線テー
パ化工程のみで配線層を順テーパ状にする場合よりも、
基板当りの処理時間が短縮されてスループットが向上す
る。

【００７８】また、配線テーパ化工程では、第１のエッ
チングガスによるフォトレジストパターンのエッチング
レートを、導電層のエッチングレートよりも高くし、前
段エッチング工程では、第２のエッチングガスによる導
電層のエッチングレートをフォトレジストパターンのエ
ッチングレートよりも高くするための手法としては、具
体的に、配線テーパ化工程における塩素の流量を、前段
エッチング工程における塩素の流量よりも少なくするこ
と、ラジカルを生成するためのエネルギーとして、配線
テーパ化工程におけるエネルギーを、前段エッチング工
程におけるエネルギーよりも小さくすること、配線テー
パ化工程において、エネルギーを与えるステップとその
エネルギーを与えないステップとを交互に繰返すことが
挙げられる。

【００７９】さらに好ましくは、前段エッチング工程の
第２のエッチングガスは三塩化ホウ素を含んでいること
によって、導電層の表面に形成されている自然酸化膜が
容易に除去されて、基板面内のエッチングがほぼ均一に
進行する。

【００８０】また好ましくは、前段エッチング工程の第
２のエッチングガスは塩素のみからなることによって、
コスト低減が可能になる。

【００８１】さらに好ましくは、前段エッチング工程で
は、エッチングの当初に、第２のエッチングガスを励起
させてエッチングに寄与するラジカルを生成するための
エネルギーをより多く与えるステップを含んでいること
によって、三塩化ホウ素（ＢＣｌ₃ ）などの付加的なエ
ッチングガスを添加することなく、導電層上に形成され
た自然酸化膜が容易に除去されて、エッチングが均一に
進行する。

【００８２】好ましくは、前段エッチング工程と配線テ
ーパ化工程との間に、第１のエッチングガスを励起させ
てエッチングに寄与するラジカルを生成するためのエネ
ルギーを与えないステップを含んでいることによって、
前段エッチング工程において生成した反応生成物が導電
層に付着することが抑制されて、より清浄な表面状態で
後の配線テーパ化工程におけるエッチングが進行し、配
線のテーパ面が平滑になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の各実施の形態において適用するエッ
チング装置の一断面図である。

【図２】 図１に示すエッチング装置の一平面図であ
る。

【図３】 本発明の実施の形態１に係るドライエッチン
グ方法の１工程を示す断面図である。

【図４】 同実施の形態において、図３に示す工程の後
に行なわれる工程を示す断面図である。

【図５】 同実施の形態において、図４に示す工程の後
に行なわれる工程を示す断面図である。

【図６】 本発明の実施の形態２における塩素によるア
ルミニウム膜およびフォトレジストパターンのエッチン
グレートと塩素の流量との関係を示すグラフである。

【図７】 本発明の実施の形態２に係るドライエッチン
グ方法の１工程を示す断面図である。

【図８】 同実施の形態において、図７に示す工程の後
に行なわれる工程を示す断面図である。

【図９】 同実施の形態において、図８に示す工程の後
に行なわれる工程を示す断面図である。

【図１０】 同実施の形態に係る２ステップエッチング
の効果を説明するためのグラフである。

【図１１】 同実施の形態に係る２ステップエッチング
において、印加される高周波パワーの状態を示す図であ
る。

【図１２】 本発明の実施の形態４に係るドライエッチ
ング方法の１工程を示す断面図である。

【図１３】 同実施の形態において、図１２に示す工程
の後に行なわれる工程を示す断面図である。

【図１４】 本発明の実施の形態７に係るドライエッチ
ング方法において、印加される高周波パワーの状態を示
す図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板、２ アルミニウム膜、２ａ アルミニ
ウム配線、３ フォトレジストパターン、１０ 下部電
極、１１ Ｈｅ導入孔、１２ 絶縁板、１３クランプ、
１４ 上部電極、１５ チャンバ、１６ 高周波電源、
１７ 排気口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河石 忠司 東京都国立市谷保992 株式会社プラズマ システム内 Ｆターム(参考） 5F004 AA00 BA04 BA09 BB11 BB18 BB21 CA01 DA04 DA11 DB09 DB16 DB26 DB27 EA28 EB02 5F033 GG04 HH08 HH09 MM19 QQ13 QQ15 QQ21 QQ34 WW03 XX02 XX34

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成されたアルミニウムを含む
   導電層と、該導電層上に形成されたフォトレジストパタ
   ーンとから配線層を形成するためのドライエッチング方
   法であって、 塩素のみからなる第１のエッチングガスを用いて、該第
   １のエッチングガスによる前記フォトレジストパターン
   のエッチングレートを、前記第１のエッチングガスによ
   る前記導電層のエッチングレートよりも高くすることに
   より、配線層を順テーパ状にする配線テーパ化工程を備
   えた、ドライエッチング方法。
2. 【請求項２】 前記配線テーパ化工程では、前記基板の
   温度を１０℃以上５０℃以下に保持する、請求項１記載
   のドライエッチング方法。
3. 【請求項３】 前記配線テーパ化工程の前に、 少なくとも塩素を含む第２のエッチングガスを用い、該
   第２のエッチングガスによる前記導電層のエッチングレ
   ートが、前記第２のエッチングガスによる前記フォトレ
   ジストパターンのエッチングレートよりも高い前段エッ
   チング工程を備えた、請求項１または２に記載のドライ
   エッチング方法。
4. 【請求項４】 前記配線テーパ化工程における前記塩素
   の流量は、前記前段エッチング工程における前記塩素の
   流量よりも少ない、請求項３記載のドライエッチング方
   法。
5. 【請求項５】 前記第１のエッチングガスを励起させて
   エッチングに寄与するラジカルを生成するためのエネル
   ギーが、前記第２のエッチングガスを励起させてエッチ
   ングに寄与するラジカルを生成するためのエネルギーよ
   りも小さい、請求項３記載のドライエッチング方法。
6. 【請求項６】 前記配線テーパ化工程では、前記第１の
   エッチングガスを励起させてエッチングに寄与するラジ
   カルが生成するためのエネルギーを与えるステップと、
   該エネルギーを与えないステップとを交互に繰返す、請
   求項３記載のドライエッチング方法。
7. 【請求項７】 前記前段エッチング工程の前記第２のエ
   ッチングガスは三塩化ホウ素を含む、請求項３〜６のい
   ずれかに記載のドライエッチング方法。
8. 【請求項８】 前記前段エッチング工程の前記第２のエ
   ッチングガスは塩素のみからなる、請求項３〜６のいず
   れかに記載のドライエッチング方法。
9. 【請求項９】 前記前段エッチング工程では、エッチン
   グの当初に、前記第２のエッチングガスを励起させてエ
   ッチングに寄与するラジカルを生成するためのエネルギ
   ーをより多く与えるステップを含む、請求項８記載のド
   ライエッチング方法。
10. 【請求項１０】 前記前段エッチング工程と前記配線テ
    ーパ化工程との間に、前記第１のエッチングガスを励起
    させてエッチングに寄与するラジカルを生成するための
    エネルギーを与えないステップを含む、請求項３〜９の
    いずれかに記載のドライエッチング方法。