JP2008244020A - Dry etching method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸化亜鉛膜の加工方法、特に、基板上に製膜された酸化亜鉛膜をドライエッチング処理する方法に関する。 The present invention relates to a method for processing a zinc oxide film, and more particularly, to a method for dry etching a zinc oxide film formed on a substrate.
酸化亜鉛(ZnO)は、原材料が安価で、環境や人体に無害で製膜方法が簡便である等の特徴を有する。また、透明で導電性を持つことから液晶ディスプレイ等の透明電極の材料として、用いられている。 Zinc oxide (ZnO) has features such that the raw material is inexpensive, harmless to the environment and the human body, and the film forming method is simple. Further, since it is transparent and conductive, it is used as a material for transparent electrodes such as liquid crystal displays.
ZnO膜は、このように需要が高まっている材料であって、その加工方法も種々開発されている。従来、該膜の加工には、HF水溶液等によるウエットエッチング方法が用いられていた。これは、ZnO膜が耐プラズマ性に優れる性質を有することにより、ドライエッチング方法への適応が困難とされていたことによる。 The ZnO film is a material whose demand is increasing in this way, and various processing methods have been developed. Conventionally, a wet etching method using an HF aqueous solution or the like has been used for processing the film. This is because it was difficult to adapt to the dry etching method because the ZnO film has the property of being excellent in plasma resistance.
しかしながら、ウエットエッチング方法を用いた加工法では、基材に対するエッチングが等方的に進むため、エッチング深さが深い場合、レジストの下部にまで腐食が進むアンダーカットが生じる。これによって、加工精度が劣化するため、精度の高い微細加工が難しいといった問題があった。また、ウエットエッチング方法には、エッチング液を満たした水槽等の設備が必要になるとの問題もあった。 However, in the processing method using the wet etching method, the etching of the base material isotropically proceeds, and therefore, when the etching depth is deep, an undercut is generated in which the corrosion reaches the lower portion of the resist. As a result, the processing accuracy deteriorates, and there is a problem that it is difficult to perform high-precision fine processing. In addition, the wet etching method has a problem that an equipment such as a water tank filled with an etching solution is required.
これらの問題に対して、特許文献1には、ZnO又はZnOを含む物質からなる薄膜をHF又はHFを含むガスによって除去するドライエッチング技術が開示されている。ドライエッチング技術には、アンダーカットの問題もなく、微細加工が可能で加工精度に優れる。
With respect to these problems,
しかしながら、該技術で用いられているHFガスは、腐食性、毒性があり、金属を腐食するとともに人体に対して有害との問題がある。また、処理を行う設備にはHFガスの腐食性に対するため、耐腐食性の材料を用いなければならないとの問題も生じる。 However, the HF gas used in the technology has a problem that it is corrosive and toxic, corrodes a metal and is harmful to the human body. In addition, since the equipment for processing is corrosive to HF gas, there arises a problem that a corrosion-resistant material must be used.
本発明は上記問題に鑑み、精度が高く、かつ、安全性の高いZnO膜の加工方法を提供するものである。 In view of the above problems, the present invention provides a highly accurate and safe ZnO film processing method.
請求項1に係る発明は、酸化亜鉛を含む物質からなる被エッチング部材の上にレジストをパターニング形成する工程と、還元性ガスを含むガスを用いて前記被エッチング部材をエッチングする工程とを有することを特徴とするドライエッチング方法に関する。
The invention according to
請求項2に係る発明は、前記還元性ガスは、水素ガスであることを特徴とする請求項1に記載のドライエッチング方法に関する。
The invention according to
請求項3に係る発明は、前記酸化亜鉛は不純物を含有し、前記不純物の元素が、B,Al,Ga,In,Zn,H,アルカリ金属元素或いはSi,Ge等のIV族元素より選択されるいずれか、若しくは、これらの組み合わせからなることを特徴とする請求項1又は2に記載のドライエッチング方法に関する。
According to a third aspect of the present invention, the zinc oxide contains an impurity, and the element of the impurity is selected from B, Al, Ga, In, Zn, H, an alkali metal element, or a group IV element such as Si or Ge. 3. The dry etching method according to
請求項1に係る発明によれば、酸化亜鉛を含む物質からなる被エッチング部材の上にレジストをパターニング形成する工程と、還元性ガスを含むガスを用いて被エッチング部材をエッチングする工程を有するので、微細加工が可能で精度に優れるドライエッチング方法を提供することができ、ウエットエッチング方法のようにエッチングのための水槽等の設備も不要となる。また、エッチングには、還元性ガスを用いるので、腐食性等の高いフッ素系ガス等と比べて、安全性の高いドライエッチング方法を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the method includes a step of patterning a resist on a member to be etched made of a substance containing zinc oxide, and a step of etching the member to be etched using a gas containing a reducing gas. Therefore, it is possible to provide a dry etching method which can be finely processed and is excellent in accuracy, and equipment such as a water tank for etching is not required as in the wet etching method. In addition, since a reducing gas is used for etching, it is possible to provide a dry etching method with higher safety as compared with fluorine gas having high corrosiveness.
請求項2に係る発明によれば、還元性ガスは水素ガスであるので、腐食性、及び人体への毒性がないので、安全性の高いドライエッチング方法を提供することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the reducing gas is hydrogen gas, there is no corrosiveness and no toxicity to the human body, so that a highly safe dry etching method can be provided.
請求項3に係る発明によれば、酸化亜鉛は不純物を含有し、不純物の元素が、B,Al,Ga,In,Zn,H,アルカリ金属元素或いはSi,Ge等のIV族元素より選択されるいずれか、若しくは、これらの組み合わせからなるので、酸化亜鉛膜の導電性を効果的に向上させることができ、また、酸化亜鉛の結晶系の安定性が期待できる。
According to the invention of
以下、本発明に係るドライエッチング方法の好適な実施形態について説明する。図1は、本発明に係るドライエッチング方法の工程を示す概略工程図である。本発明に係るドライエッチング方法の対象として、例えば、図1(a)に示すような基板1上にZnO膜2が製膜されたZnO膜付き基板が例示できる。
Hereinafter, preferred embodiments of the dry etching method according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic process diagram showing the steps of the dry etching method according to the present invention. As an object of the dry etching method according to the present invention, for example, a substrate with a ZnO film in which a
基板1の材料は、電子工業分野、印刷版製造分野、機械微細加工分野などにおいて基板として一般に使用されている金属、合金、セラミックス或いはプラスティック等の中から任意に選ぶことができる。例えばアルミニウム、タングステン、チタン、コバルト、鉄、ケイ素及びこれらの合金、窒化ケイ素、ガリウム‐ヒ素、酸化チタン、酸化ケイ素、ガラスなどが挙げられ、中でも特にケイ素が好適に使用される。
The material of the
基板1上に製膜されるZnO膜2は、被エッチング部材であって、可視光に対して実質的に透明であり、また、比較的安価な材料である。ZnO膜2には、不純物を含有させることができる。
以下、不純物を含有する酸化亜鉛からなるZnO膜2について説明する。ここで述べる不純物とは、半導体としてのZnOの性質を制御するためのものであり、より詳しくは、半導体の導電型、電気抵抗等の制御を行う目的で半導体に所定量添加されるものである。以下、不純物を半導体(酸化亜鉛)に添加することをドーピングと称する。
ZnO膜2に、ドーピングされる不純物元素としては、B,Al,Ga,In,Zn,H,アルカリ金属元素或いはSi,Ge等のIV族元素より選択されるいずれか、若しくは、これらの組み合わせを好適に利用することができる。これにより、ZnO膜2の結晶内を自由に動くことのできる電子(キャリア)が形成される。このように、ドーピングが為されることにより、導電性の向上、耐候性による酸化亜鉛の結晶系の安定性が期待できる。
The ZnO
Hereinafter, the ZnO
As the impurity element doped into the
図1(b)は、レジスト3をパターニングした状態を示している。図1(b)に示すように、ZnO膜2の上にレジスト3を塗布し、このレジスト3を電子線描画法によってパターニングする。
FIG. 1B shows a state in which the
図1(c)は、本発明に係るドライエッチング方法によりZnO膜2がドライエッチングされた状態を示す図である。図に示すとおり、ZnO膜2のうち、レジスト3により被覆されていない部分が、除去され、レジスト3のパターンどおりにエッチングされている。ドライエッチングを行う装置としては、雰囲気ガス置換が可能な熱処理装置であればいずれの装置でも利用可能である。該装置のチャンバ内に、エッチング対象が設置され、反応ガスである水素ガスが送り込まれることにより、被エッチング部材のエッチングが行われる。この水素ガスの流量は、数sccm(550〜700℃)の少量で十分である。また、水素ガス雰囲気下の温度は、650℃以下、好ましくは、550〜650℃である。エッチング時間は、温度によって異なるが、例えば、600℃では1〜2分で行う。エッチング時間は、温度、水素ガスの流量等によって、調整が可能である。
FIG. 1C is a view showing a state where the
図2は、水素雰囲気下、及び空気雰囲気下におけるZnO膜の抵抗値の推移を示した図である。
図では、縦軸がZnO膜の抵抗値を示し、横軸は雰囲気内の温度を示し、図内の黒四角は水素雰囲気下での抵抗値を示し、黒丸は空気雰囲気下での抵抗値を示す。水素雰囲気下でのZnO膜の抵抗値は、400℃あたりまでは一定であり、これを超える550℃以上で急増する。650℃以上では抵抗値は記載されていない。これは、650℃を超えるとZnO膜が完全に昇華し、存在しなくなったため、抵抗値を測定することができなかったことによる。このように、ZnO膜は水素雰囲気下550℃〜650℃において、昇華し始めることが確認できた。なお、これに対して、空気雰囲気下650℃以上におけるZnO膜の抵抗値は、温度上昇に伴い急増したものの、膜は存在しており、抵抗値を測定することは可能であった。このことより、650℃以上であっても空気雰囲気下ではZnO膜は昇華しないことがわかった。
FIG. 2 is a graph showing changes in the resistance value of the ZnO film in a hydrogen atmosphere and an air atmosphere.
In the figure, the vertical axis represents the resistance value of the ZnO film, the horizontal axis represents the temperature in the atmosphere, the black square in the figure represents the resistance value in a hydrogen atmosphere, and the black circle represents the resistance value in an air atmosphere. Show. The resistance value of the ZnO film in a hydrogen atmosphere is constant up to around 400 ° C., and increases rapidly at 550 ° C. or higher. The resistance value is not described above 650 ° C. This is because the resistance value could not be measured because the ZnO film sublimated completely when it exceeded 650 ° C. and no longer existed. Thus, it was confirmed that the ZnO film began to sublime at 550 ° C. to 650 ° C. in a hydrogen atmosphere. On the other hand, although the resistance value of the ZnO film at 650 ° C. or higher in an air atmosphere increased rapidly as the temperature rose, the film was present and the resistance value could be measured. From this, it was found that the ZnO film does not sublime in an air atmosphere even at 650 ° C. or higher.
なお、本発明に係るZnO膜の加工方法は上記の実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内において適宜変更可能である。 The ZnO film processing method according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the gist.
以下、実施例を挙げて、本発明に係るドライエッチング方法について詳述する。
まず、ガラス基板の表面にZnO膜を製膜する。該製膜には、蒸発原料としてガリウム(Ga)を4wt%含有したZnO焼結体を用いた。
Hereinafter, an example is given and the dry etching method concerning the present invention is explained in full detail.
First, a ZnO film is formed on the surface of a glass substrate. For the film formation, a ZnO sintered body containing 4 wt% gallium (Ga) as an evaporation raw material was used.
まず、製膜装置の真空チャンバ内において、ガラス基板を保持部材により保持し、ハース内にGa4wt%含有ZnO焼結体を装填した。
次いで、真空チャンバ内を真空度10−7torr(1.33×10−5Pa)まで真空引きし、ガラス基板をヒータにて200℃に上昇させた後、速度2.3mm/secにより、搬送を開始させた。
続いて、圧力勾配型のdcアークプラズマを用いたプラズマガンから、プラズマビームを発生させ、ハース周囲に設けられたマグネットリングにより、このプラズマビームをハース直上に入射させた。
以上の工程を経ることで、Ga4wt%含有ZnO焼結体を昇華させ、ガラス基板上にZnO膜を製膜した。
First, in a vacuum chamber of the film forming apparatus, a glass substrate was held by a holding member, and a Ga4 wt% -containing ZnO sintered body was loaded in a hearth.
Next, the inside of the vacuum chamber is evacuated to a vacuum degree of 10 −7 torr (1.33 × 10 −5 Pa), the glass substrate is raised to 200 ° C. with a heater, and then transferred at a speed of 2.3 mm / sec. Was started.
Subsequently, a plasma beam was generated from a plasma gun using a pressure gradient type dc arc plasma, and this plasma beam was incident directly on the hearth by a magnet ring provided around the hearth.
Through the above steps, the ZnO sintered body containing Ga 4 wt% was sublimated, and a ZnO film was formed on the glass substrate.
次に、製膜したZnO膜の上にレジストを塗布し、このレジストを電子線描画法によってパターニングした。パターニングされたZnO膜付き基板に対し、以下の条件で、ドライエッチングを行った。 Next, a resist was applied on the formed ZnO film, and this resist was patterned by an electron beam drawing method. Dry etching was performed on the patterned substrate with the ZnO film under the following conditions.
ドライエッチングの各種条件を以下に示す。
エッチングガス:水素ガス99.999%以上
ガス流量:0〜200sccm(600℃)
温度:650℃
プロセス圧力:大気圧、もしくは大気圧減圧下
エッチング時間:3分
なお、ガス流量が0sccmの場合とは、ZnO膜付き基板を水素ガスにて封じ込めて処理を行う場合である。
Various conditions for dry etching are shown below.
Etching gas: Hydrogen gas 99.999% or more Gas flow rate: 0 to 200 sccm (600 ° C.)
Temperature: 650 ° C
Process pressure: Atmospheric pressure or Etching time under reduced pressure at atmospheric pressure: 3 minutes The case where the gas flow rate is 0 sccm is when the substrate with the ZnO film is sealed with hydrogen gas for processing.
以上の条件でドライエッチングを行った結果、エッチングプロセスは、ZnOが水素ガス雰囲気下において昇華することにより進行した。これにより、ZnO膜がレジストのパターンどおりにエッチングされた。 As a result of dry etching under the above conditions, the etching process proceeded by sublimation of ZnO in a hydrogen gas atmosphere. Thereby, the ZnO film was etched according to the resist pattern.
上記実施例では、650℃で3分の条件でドライエッチングを行ったが、エッチング時間は、30秒〜5分の範囲で、エッチング対象に応じて適宜調製される。また、600℃、1〜2分の条件で行うことも可能である。さらに、550℃で3時間の条件で行うことも可能である。また、上記実施例では、ガラス基板を用いた場合を説明したが、本発明ではこれに限定されず、シリコン基板、プラスティック基板等についても同様に用いることができる。 In the above embodiment, dry etching was performed at 650 ° C. for 3 minutes, but the etching time is appropriately adjusted in accordance with the etching target in the range of 30 seconds to 5 minutes. Moreover, it is also possible to carry out on the conditions of 600 degreeC and 1-2 minutes. Further, it can be carried out at 550 ° C. for 3 hours. Moreover, although the case where the glass substrate was used was demonstrated in the said Example, it is not limited to this in this invention, A silicon substrate, a plastic substrate, etc. can be used similarly.
以上の如く、本発明によれば、安全性の高いZnO膜のドライエッチング方法を提供することができる。また、ウエットエッチング方法のように精度の劣化がなく、水槽等の設備も不要となる。 As described above, according to the present invention, a highly safe dry etching method for a ZnO film can be provided. Further, there is no deterioration in accuracy as in the wet etching method, and facilities such as a water tank are not required.
本発明は、ZnO膜の各種加工を行う際に好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used when performing various types of processing of a ZnO film.
1 基板
2 ZnO膜
3 レジスト
1
Claims (3)
還元性ガスを含むガスを用いて前記被エッチング部材をエッチングする工程とを有することを特徴とするドライエッチング方法。 Patterning a resist on a member to be etched made of a substance containing zinc oxide;
And a step of etching the member to be etched using a gas containing a reducing gas.
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WO2019216092A1 (en) * | 2018-05-08 | 2019-11-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Oxide semiconductor film etching method, oxide semiconductor product, and electronic device |
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2007
- 2007-03-26 JP JP2007080338A patent/JP2008244020A/en active Pending
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