JP4015321B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭化水素ガス等のプラズマを用いたITOのエッチング方法に関し、特に、CF系ガスを添加してITOのエッチング選択比を高くしたエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ITO(Indium Tin Oxide)は、液晶パネル、プラズマディスプレイ(PDP)、太陽電池等の表示体の透明電極として用いられる。かかる透明電極の加工には微細加工が不可欠であり、臭化水素等のハロゲン化水素ガスのプラズマを用いたドライエッチングが用いられている。かかるドライエッチングでは、ITO中のIn(インジウム)とSn(スズ)がプラズマ中のハロゲン元素と反応し、ハロゲン化物として離脱することによりエッチングが進行する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、InやSnのハロゲン化物は蒸気圧が低いため、高真空状態にしてエッチングしなければ、反応生成物であるハロゲン化物の離脱が不充分となり、良好なエッチングが得られない。一方で、高真空状態にすると、エッチング反応の物理的性質が大きくなり、エッチングマスクに対するITOのエッチング選択比(ITOのエッチング速度/レジストのエッチング速度)が低くなるため、エッチングマスクもエッチングされ、形成されるパターンの精度が低下する。
そこで、本発明は、臭化水素ガス等のプラズマを用いたITOのドライエッチングにおいて、高真空状態でエッチングした場合であっても、エッチングマスクに対して高い選択比が得られるドライエッチング方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者らは鋭意研究の結果、臭化水素ガスにCF系ガスを添加することにより、ITOのエッチング中に、エッチングマスク上に有機物の保護膜を堆積させることができ、高真空状態でエッチングした場合であっても、かかる保護膜がエッチングマスクを保護し、高いエッチング選択比が得られることを見出し、本発明を完成した。
【0005】
即ち、本発明は、ICPコイルとカソード電極とを備えた誘導結合型の放電チャンバ内で、カソード電極上に基板を載置した状態で、臭化水素ガスと三弗化メタンガスとの混合ガスをプラズマ放電により分解し、基板表面に形成され、かつ、エッチングパターンに対応するレジストのマスクがその上に形成されたITOを、分解された混合ガスを用いてエ ッチングするドライエッチング方法であって、混合ガスは、臭化水素ガスに、5〜18体積%の三弗化メタンガスを添加した混合ガスからなり、プラズマ中で、三弗化メタン中のCとFが高分子状態となってレジスト上に有機膜を形成し、有機膜でレジストを保護しながらITOをエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法である。
エッチングマスク上に保護膜を形成し、エッチングマスクを保護しながらITOのエッチングが可能となり、また、ITOのエッチング速度を比較的大きく維持しながら、エッチングマスクとのエッチング選択比を大きくできるからである。
【0006】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
本発明の実施の形態1について、図1、2を参照しながら説明する。
図1は、誘導結合型プラズマ(ICP:Inductive Coupled Plasma)を用いたドライエッチング装置の概略構成を示す。このドライエッチング装置1は、金属材料からなる放電チャンバ2を有し、この放電チャンバ2の中に所定容積の放電空間3が形成されている。放電チャンバ2は、ガスコントローラ4を介してガス供給部5に接続されており、ガスコントローラ4で調整された所定量のエッチングガスが放電空間3に供給できるようにしてある。また、放電チャンバ2は、真空ポンプを含む排気装置6にも接続され、放電チャンバ2内が所定の真空度になるように排気される。放電チャンバ2と排気装置6との間に制御弁(図示せず)を設け、放電チャンバ2内の真空度を制御してもよい。
【0007】
放電チャンバ2の底部にはカソード電極7が固定されており、このカソード電極7上に被エッチング材料8が載せられるようにしてある。
放電チャンバ2の天井部には複数のICPコイル9が配置され、各ICPコイル9はインピーダンス整合回路10を介して高周波電源11に接続されており、この高周波電源11からインピーダンス整合回路10で調整された高周波をICPコイル9に印加することで、放電空間3内にプラズマを形成するようにしてある。
また、カソード電極7には、インピーダンス制御回路12を介して高周波電源13が接続されており、放電空間3内に形成されたプラズマ中の荷電粒子(イオン等)を被エッチング材料8に向けて電気的に吸引するようにしてある。
【0008】
このように構成されたドライエッチング装置1によるドライエッチング時には、反応性エッチングガスが、ガス供給部5からガスコントローラ4を介して放電チャンバ2内の放電空間3に供給される。また、排気装置6により放電空間3が必要な真空度に保たれる。この状態で高周波電源11からインピーダンス整合回路10を通じてICPコイル9に高周波が印加されると、放電空間3内にプラズマが形成される。他方、高周波電源13からインピーダンス整合回路12を通じてカソード電極7に高周波が印可され、プラズマ中の荷電粒子が被エッチング材料8に略垂直に衝突し、被エッチング材料8を効率よくエッチングする。
【0009】
このような構成を有するドライエッチング装置1を用いて、例えばガラス板などの基板表面に形成されたITO膜をエッチングする場合の条件等について、以下に詳細に説明する。なお、周知のことであるが、ITO膜をエッチングする場合、このITO膜の表面にはエッチングパターンに対応してレジストのマスクが形成され、このレジストの非被覆領域がエッチングされる。反応性エッチングガスとしては、臭化水素ガスと三弗化メタン(CHF3)ガスの混合ガスが用いられる。ICPコイル9に印加される高周波電力、カソード電極4に印加される高周波電力は、例えば700W、150Wにそれぞれ設定される。
【0010】
図2は、ITO膜のエッチングにおいて、三弗化メタンの添加量(体積%:三弗化メタンの体積/(臭化水素の体積+三弗化メタンの体積))を変化させた場合の、ITOのエッチング速度V1、レジストのエッチング速度V2、及びエッチング選択比α(α=V1/V2)を表したグラフである。
図2からわかるように、三弗化メタンの添加量を増やすと、その添加量が約18体積%までは、ITOのエッチング速度V1はほぼ1500Å/分で一定しているが、更に添加量を増やすと、エッチング速度V1は次第に小さくなる。一方、レジストのエッチング速度V2は、三弗化メタンの添加量の増加に従って、漸次、小さくなる。従って、エッチング選択比αは、三弗化メタンの添加に伴い、次第に大きくなり、添加量約18体積%で最大となり、更に添加量を多くするとエッチング選択比αも次第に小さくなる傾向にある。
【0011】
そのため、レジストをエッチングマスクに用いてITO膜をエッチングする場合には、エッチング選択比αが少なくとも1以上であり、かつ、ITO膜のエッチング速度V1が約1500Å/分程度となる条件、即ち、三弗化メタンの添加量が5〜18体積%となるエッチング条件を用いることが好ましく、更には、エッチング選択比αを更に大きくできる三弗化メタンの添加量が13〜18体積%のエッチング条件を用いることが好ましい。
【0012】
このように、臭化水素ガスに、所定の量の三弗化メタンガスを添加することにより、三弗化メタン中のCとFが高分子状態となり、レジスト上に有機膜を形成する。かかる有機膜はレジストを保護し、レジストのエッチング速度を低下させる。一方、ITO膜上では、ITOに含まれるO原子と、三弗化メタン中のCが反応してCO又はCO2となり、ITO膜上からCが離脱するため、ITO上には高分子状態の有機膜が形成されにくい。このため、ITO膜のエッチング速度は殆ど低下しない。
従って、高真空状態でエッチングした場合であっても、エッチングマスクに対して高いエッチング選択比を得ることができる。
【0013】
参考例1.
本参考例1について説明する。
本参考例1においても、図1に示すエッチング装置を使用し、実施の形態1と同様に、ITO膜上にレジストマスクを形成した被エッチング物8をエッチングする。
【0014】
本参考例1では、臭化水素ガスに八弗化シクロブタン(C4F8)を体積比6対1で添加(臭化水素:八弗化シクロブタン=6:1)したガスをエッチングガスに用い、他は、実施の形態1と同じ条件に設定して被エッチング物8のエッチングを行った。
【0015】
かかる条件でエッチングした結果、ITO膜のエッチング速度は約1300Å/分、レジストのエッチング速度は約700Å/分で、エッチング選択比は約1.9であった。
これに対し、図2に示されるように、八弗化シクロブタンを添加しない場合、ITO膜のエッチング速度は1500Å/分、レジストのエッチング速度は約2000Å/分で、エッチング選択比は約0.8である。
【0016】
従って、八弗化シクロブタンを添加することにより、ITOのエッチング速度はほぼ同じであるが、レジスト上に形成された有機膜でレジストを保護し、レジストのエッチング速度を小さくできるため、エッチング選択比を大きくすることができる。
また、八弗化シクロブタンの添加量を変化させたところ、添加量が約15〜20体積%のエッチング条件で、良好な選択比、良好なITO膜のエッチング速度が確保できることがわかった。
【0017】
参考例2.
本参考例2について説明する。
本参考例2においても、図1に示すエッチング装置を使用し、実施の形態1と同様に、ITO膜上にレジストマスクを形成した被エッチング物8をエッチングする。
【0018】
本参考例2では、臭化水素ガスに四弗化エチレン(C2F4)を体積比6対1で添加(臭化水素:四弗化エチレン=6:1)したガスをエッチングガスに用い、他の条件は実施の形態1と同一に設定して被エッチング物8のエッチングを行った。
【0019】
かかる条件でエッチングした結果、ITO膜のエッチング速度は約1400Å/分、レジストのエッチング速度は約800Å/分で、エッチング選択比は約1.8であった。
これに対し、図2に示されるように、四弗化エチレンを添加しない場合、ITO膜のエッチング速度は1500Å/分、レジストのエッチング速度は約2000Å/分で、エッチング選択比は約0.8である。
【0020】
従って、四弗化エチレンを添加することにより、ITOのエッチング速度はほぼ同じであるが、レジスト上に形成された有機膜でレジストを保護し、レジストのエッチング速度を小さくできるため、エッチング選択比を大きくすることができる。
また、四弗化エチレンの添加量を変化させたところ、添加量が約15〜20体積%のエッチング条件で、良好な選択比、良好なITO膜のエッチング速度が確保できることがわかった。
【0021】
なお、上記実施の形態1および参考例1、2では、臭化水素ガスにCF系ガスを添加した場合について説明したが、ITO膜のエッチングが可能な、例えばヨウ化水素ガス等に、CF系ガスを添加しても同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態1および参考例1、2では、臭化水素ガスに添加する添加ガスを1種類としたが、2種類以上のガスを添加しても同様の効果を得ることができる。
【0022】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかるエッチング方法では、臭化水素ガス等のエッチングガスにCF系ガスを添加することにより、エッチングマスク上に保護膜を形成し、エッチングマスクを保護しながらITO膜のエッチングが可能となる。
【0023】
従って、高真空状態であっても、高いエッチング選択比が得られ、エッチングマスクの後退等を防止し、ITO膜の精密な加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1および参考例1、2で使用するドライエッチング装置の概略図である。
【図2】 臭化水素ガスに対する三弗化メタンガスの添加量と、ITO膜のエッチング速度、レジストのエッチング速度、及びエッチング選択比との関係である。
【符号の説明】
1...ドライエッチング装置、2...放電チャンバ、3...放電空間、4...ガスコントローラ、5...ガス供給部、6...排気装置、7...カソード電極、8...被エッチング物、9...ICPコイル、10...インピーダンス整合回路、11...高周波電源、12...インピーダンス整合回路、13...高周波電源。
Claims (1)
- ICPコイルとカソード電極とを備えた誘導結合型の放電チャンバ内で、カソード電極上に基板を載置した状態で、臭化水素ガスと三弗化メタンガスとの混合ガスをプラズマ放電により分解し、
該基板表面に形成され、かつ、エッチングパターンに対応するレジストのマスクがその上に形成されたITOを、分解された該混合ガスを用いてエッチングするドライエッチング方法であって、
該混合ガスは、該臭化水素ガスに、5〜18体積%の三弗化メタンガスを添加した混合ガスからなり、
該プラズマ中で、該三弗化メタン中のCとFが高分子状態となってレジスト上に有機膜を形成し、該有機膜でレジストを保護しながら該ITOをエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
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