JP5856543B2 - エッチング方法 - Google Patents

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Description

本発明は，金属マスクを用いて半導体をプラズマエッチングするエッチング方法に関する。
近年，半導体のエッチング技術の高度化により，種々の半導体や金属に，種々の加工を施すことができる。エッチング技術では，反応性ガスを用いたプラズマによるドライエッチング（プラズマエッチング）と薬液を用いたウエットエッチングとが多用され，用途に応じて使い分けられる。
例えばエッチング対象として炭化ケイ素（ＳｉＣ）で構成されたＳｉＣ基板をエッチングする場合には，アルミニウムなどの金属マスクをマスクとしたプラズマエッチングが用いられる。このとき，金属マスクは，ＳｉＣ基板上に金属膜を形成し，この金属膜に開口部を有するエッチングパターンをパターニングして生成される。
一方，この金属マスクのエッチングパターンの形成には，ウエットエッチングが用いられることがある（例えば，特許文献１参照）。これは金属膜とレジストとのエッチング選択比の関係から，金属膜のエッチングよりもレジストの膜厚が減少する方がはるかに早いので，プラズマエッチングでは十分の厚みの金属膜をエッチングするのは難しいからである。
このように，金属マスクのエッチングパターンをウエットエッチングで形成する際には，金属膜上にエッチングパターンと同じパターンのレジストを形成し，溶解除去可能な薬液（エッチング液）で漬けて露出した部分をウエットエッチングするようにしていた。
特開２００８−０３４６３５号公報
しかしながら，上述したように金属膜をウエットエッチングする際に用いる薬液は等方的に，縦方向だけでなく横方向にも広がる。すなわち，金属膜にエッチングパターンの開口部をウエットエッチングで生成する場合には，その深さ方向のみならず，開口の幅方向にも広がってしまう。このとき，開口部の上の方ほど広がってしまうため，最終的に製作される金属マスクのエッチングパターンの開口部の側壁は，垂直状にはならず，深さ方向に狭くなるテーパ状になってしまう。
これでは，エッチングパターンの開口部ではその深さ方向に向かうにしたがってその周りの金属マスクが薄くなってしまうので，その薄い部分が半導体のエッチング中に削れたり剥離したりし易くなってしまう。このため，その分半導体のエッチング形状も開口が広がったテーパ状になってしまい，垂直性の高いエッチング形状を形成できないという問題があった。
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，ウエットエッチング以外の方法を用いて金属マスクのエッチングパターンを形成することによって，垂直性の高いエッチングパターンを形成することができ，そのような金属マスクをマスクとして半導体をエッチングすることで，垂直性の高いエッチング形状を形成できるエッチング方法を提供することにある。
上記課題を解決するために，本発明によれば，エッチングパターンがパターニングされた金属マスクを用いて半導体をエッチングするエッチング方法であって，前記エッチングパターンを反転させた反転パターンがパターニングされたレジスト膜を前記半導体上に形成するレジスト膜形成工程と，前記レジスト膜の反転パターンに金属ペーストを充填する金属ペースト充填工程と，加熱制御することにより，前記金属ペーストを焼成しながら前記レジスト膜を除去することによって前記エッチングパターンの金属マスクを形成する金属マスク形成工程と，前記金属マスクを用いて前記半導体をプラズマエッチングするエッチング工程と，を含む，エッチング方法が提供される。
このような本発明によれば，焼成された金属ペースト（例えば，アルミニウムからなるペースト）によって，金属マスクのエッチングパターンが形成されるので，従来のようにウエットエッチングで形成する場合に比して，極めて垂直性の高いエッチングパターンを形成できる。具体的には，先ずエッチングパターンを反転させた反転パターン（例えばエッチングパターンの開口部にレジスト膜が形成され，エッチングパターンのマスク部にはレジスト膜が形成されないようにしたパターン）がパターニングされたレジスト膜を形成し，その反転パターンに金属ペーストを充填するので，充填された金属ペーストは高い垂直性を有することができる。
すなわち，レジスト膜は極めて垂直性の高い側壁をパターニングできるので，そのようなレジスト膜のパターンに金属ペーストを充填することで，金属ペーストの側壁も極めて垂直性の高い側壁にすることができる。しかも，金属ペーストを充填して焼成することによって金属マスクを形成するので，レジスト膜を厚くするほど，厚い金属マスクを形成することができる。従来のように金属膜をエッチングするわけではないので，金属ペーストもレジスト膜も膜厚が減ることを考慮することはなく，金属膜とレジスト膜の選択性を考慮してレジスト膜の膜厚を決める必要もない。
このような金属ペーストを，加熱制御することによって焼成しながら，レジスト膜を除去することで，極めて垂直性の高いエッチングパターンの金属マスクを形成することができる。本願発明では，この加熱制御によって，金属ペーストを焼成する過程でレジスト膜も同時に除去することができるので，レジスト膜を除去する工程を別途設ける必要がなくなる。これにより，金属マスク形成までの工程にかかる時間を短くすることができる。
また，前記加熱制御は，前記レジスト膜を除去可能な温度以上の第１温度に昇温させる第１工程と，前記第１温度にて所定時間を保持する第２工程と，前記第１温度より高い温度であって，前記金属ペーストの種類に応じて定められる第２温度に昇温させる第３工程と，を含むようにしてもよい。第１温度（例えば，４００℃）にて所定時間を保持することにより，金属ペースト以外の不要な部分であるレジスト膜や有機溶媒等を効果的に除去することができる。また，金属ペーストの種類に応じて第２温度（例えば，７５０℃）を適切に設定することで，エッチング対象である半導体に対する金属マスクの安定性を高めることができる。
また，前記金属マスク形成工程では，前記金属ペーストと前記レジスト膜が下向きになるように上下逆さにした状態で，前記加熱制御を行うようにしてもよい。これによれば，もしレジスト膜上に金属ペーストの残渣が残っていたとしても，上下逆さにすることで，加熱によってレジスト膜が除去されるとその残渣は落下するので除去され易くなる。これにより，例えば金属ペーストの残渣がエッチングパターンの開口部に入り込んだりして半導体のエッチングに影響を与えることを防止できる。
また，前記金属ペースト充填工程は，スキージー法によって前記金属ペーストを前記レジスト膜の反転パターンに充填するようにしてもよい。スキージー法によって金属ペーストをレジスト膜に塗布することにより，レジスト膜の反転パターンへの金属ペーストの充填を容易に行うことができるとともに，金属ペーストがレジスト膜上の不必要な部分に塗布されることを効果的に防止できる。
また，前記金属ペーストは，例えばペースト状のアルミニウム（Ａｌ），クロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ）又は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のいずれかである。また，上記半導体は，例えば，炭化ケイ素，ケイ素又は窒化ガリウムのいずれかを用いることができる。
また，前記レジスト膜の反転パターンは，上記エッチング工程において半導体に形成されるホール（孔）又はトレンチ（溝）に対応するものであってもよく，その場合，金属ペーストの粒子径は，ホールの径又はトレンチの幅の１／１０以下とすることができる。ここでホール（孔）には，貫通した孔（貫通孔）と貫通していない孔（盲孔とも称される）の両方が含まれる。
また，前記エッチング工程では，例えば前記半導体に深さ９０μｍ以上のエッチングを行うようにしてもよく，また前記半導体を貫通させるエッチングを行うようにしてもよい。
本発明によれば，金属ペーストによって金属マスクを形成することで，垂直性の高いエッチングパターンをパターニングでき，それをマスクとして半導体をエッチングすることで，その半導体のエッチング形状の垂直性も高くできる。
エッチング対象膜上に形成した金属マスクの開口部がテーパ状である場合を観念的に示す断面図である。 テーパ状の金属マスクを用いてエッチング対象膜をエッチングした結果を示す断面図である。 金属マスクがウエットエッチングで形成される過程を観念的に示す断面図である。 エッチング対象膜上に形成した金属マスクの開口部が垂直状である場合を観念的に示す断面図である。 垂直状の金属マスクを用いてエッチング対象膜をエッチングした結果を示す断面図である。 本発明の実施形態における工程の流れを示すフローチャートである。 同実施形態における工程を説明するための図であって，図４に示すレジスト膜形成工程を説明するための工程図である。 図５Ａに続く工程図であって，図４に示す金属ペースト充填工程を説明するための工程図である。 図５Ｂに続く工程図であって，図４に示す金属ペースト充填工程を説明するための工程図である。 図５Ｃに続く工程図であって，図４に示す金属マスク形成工程を説明するための工程図である。 図５Ｄに続く工程図であって，図４に示す金属マスク形成工程を説明するための工程図である。 図５Ｅに続く工程図であって，図４に示すエッチング工程を説明するための工程図である。 ホールを形成するためのエッチングパターンの反転パターンを説明するための図である。 図６Ａの反転パターンに充填したアルミペーストを説明するための図である。 トレンチを形成するためのエッチングパターンの反転パターンを説明するための図である。 図７Ａの反転パターンに充填したアルミペーストを説明するための図である。 ホールに対応するレジスト部分の周りにアルミペーストを充填した状態を電子顕微鏡写真で示す図である。 トレンチに対応するレジスト部分の周りにアルミペーストを充填した状態を電子顕微鏡写真で示す図である。 図４に示す金属マスク形成工程の加熱制御を行う際の温度変化をグラフに示す図である。 図４に示す金属マスク形成工程を実行可能な熱処理装置の概略構成を示す断面図である。 図４に示すエッチング工程を実行可能なエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
本発明にかかる金属マスクによるエッチング方法を説明するのに先立って，金属マスクのエッチングパターンの開口部形状の相違によるエッチング結果の相違について図面を参照しながら説明する。
図１Ａはエッチング対象膜（例えばＳｉＣ膜）上に形成した金属マスクのエッチングパターンの開口部側壁がテーパ状である場合を観念的に示す断面図であり，図１Ｂはそのテーパ状エッチングパターンの金属マスクを用いてエッチング対象膜をエッチングした結果を示す断面図である。図２は，図１Ａに示す金属マスクがウエットエッチングで形成される過程を観念的に示す断面図である。図３Ａはエッチング対象膜（例えばＳｉＣ膜）上に形成した金属マスクのエッチングパターンの開口部側壁が垂直状である場合を観念的に示す断面図であり，図３Ｂはその垂直状エッチングパターンの金属マスクを用いてエッチング対象膜をエッチングした結果を示す断面図である。
図１Ａに示すテーパ状エッチングパターンの金属マスク１０は，例えば図２に示すように，エッチング対象膜２０上に形成した金属膜３０をウエットエッチングした場合に形成される。具体的には金属膜３０をウエットエッチングする際，金属膜３０上に開口部４２がパターニングされたレジスト膜４０を成膜する。そして，それを薬液に浸すことで，金属膜３０のレジスト膜４０の開口部４２によって露出された部分だけウエットエッチングされる。これにより，図２に示すような開口部３２のエッチングパターンを形成することができる。
ところが，このとき，薬液は等方的に，縦方向だけでなく横方向にも広がる。例えば深さ１０μｍの金属マスクを製作するためにウエットエッチングを行うと，図２に示すようにレジスト膜４０下で金属膜３０の横方向にも薬液が１０μｍ程度広がってしまう。このため，最終的に製作される金属膜３０の開口部３２の側壁の形状は，深さ方向に狭くなるテーパ状となるので，深さ方向に向かうにしたがって金属マスクが薄くなってしまう。
このようなテーパ状エッチングパターンの金属マスクを用いてエッチング対象膜２０をプラズマエッチングすると，図１Ｂに示すように，エッチング対象膜２０に形成された凹部２２もその開口部が広がってしまい，深さ方向に向けて徐々に狭くなるテーパ状になってしまう。これでは，垂直性の高い所望のエッチング形状を形成できない。
具体的には，図１Ａに示すように金属マスクのエッチングパターンがテーパ状の場合には，開口部３２の中心に向かうに連れて徐々に薄くなるので，エッチング中にその薄い部分が削れたり剥離したりすることで，図１Ｂに示すエッチング後の凹部２２の開口幅Ｗ１ａｆは図１Ａに示すエッチング前の凹部２２の開口幅Ｗ１ｂｆよりも大きくなってしまう。例えばエッチング前の凹部２２の開口幅Ｗ１ｂｆが５０μｍ程度の場合，エッチング後の凹部２２の開口幅Ｗ１ａｆは９０μｍ程度と略２倍程度に広がってしまう。なお，エッチング後の金属マスク１０の全体の厚みＨ１ａｆは，エッチング前の金属マスクの厚みＨ１ｂｆよりも薄くなる。
これに対して，図３Ａのように垂直状エッチングパターンの金属マスク６０を用いてエッチング対象膜２０をエッチングすると，図３Ｂのようにエッチング対象膜２０に形成された凹部２２もその開口幅が広がることなく，またエッチング形状もテーパ状になることなく，その側壁の垂直性を確保することができる。すなわち，金属マスク６０の開口部６２の側壁の垂直性が高いほど，エッチング後の凹部２２の開口幅Ｗ２ａｆはエッチング前の凹部２２の開口幅Ｗ２ｂｆとほとんど変わらなくすることができる。なお，エッチング後の金属マスク６０の全体の厚みＨ２ａｆが，エッチング後の金属マスクの厚みＨ２ｂｆよりも薄くなる点では，金属マスクがテーパ状の場合（図１Ａ，図１Ｂ）と同様である。
ところで，プラズマを生成しながら所定の処理ガスを用いてエッチングするプラズマエッチング技術であれば，異方性エッチングを行うことができるので，ウエットエッチングよりも垂直性の高い金属マスクを形成することも可能と考えられる。ところが，近年では，エッチング対象膜のエッチング形状として例えば数十〜数百μｍ以上の非常に深いエッチング形状を要求される場合もあり，このような場合には，金属マスクも相当程度の厚みで形成しなければエッチングできない。例えばＳｉＣ基板のプラズマエッチングでは，金属マスクにエッチング選択比の高いアルミニウム（Ａｌ）が用いられるが，ＳｉＣ基板を深さ１００μｍ程度エッチングするには，その選択比（ＳｉＣ／Ａｌ）が１０程度であれば，膜厚は１０μｍ以上必要になる。ところが，このように厚い金属マスクを作製するためには，金属とレジストとの強度の関係から，プラズマエッチングが困難である。
このため，従来，このような膜厚の大きなアルミマスクをパターニングするには，ウエットエッチングが用いられていたが，ウエットエッチングで金属マスクを形成すると，上述したように，開口部の側壁がテーパ状になってしまい，所望通りの垂直性の高いエッチング形状を形成できないという問題がある。
そこで，本実施形態では，金属マスクをウエットエッチングやプラズマエッチングによって形成するのではなく，金属ペーストを用いて形成するようにしたものである。これによれば，厚みのある垂直状の開口部を有するエッチングパターンをパターニングした金属マスクを形成することができる。
（本実施形態にかかる金属マスクによるエッチング方法）
ここで，本発明の実施形態にかかる金属ペーストで形成した金属マスクによるエッチング方法について，図面を参照しながら説明する。図４は本実施形態のエッチング方法の工程の流れを示す図である。図５Ａ〜図５Ｆは，図４に示す各工程を説明するための工程図であって，基板の状態を模式的に示す部分断面図である。
図４，図５Ａ〜図５Ｆに示すように，本実施形態のエッチング方法では，先ずステップＳ１００にて金属ペースト１４０を充填するための反転パターン１２０ａをパターニングしたレジスト膜１２０をエッチング対象としての半導体１１０上に形成し（レジスト膜形成工程：図５Ａ参照），次いでステップＳ２００にてその反転パターン１２０ａに金属ペースト１４０を充填する工程（金属ペースト充填工程：図５Ｂ，図５Ｃ参照）を行った後，ステップＳ３００にて加熱制御により金属ペースト１４０を焼成しながらレジスト膜１２０を除去することによって，金属マスク１６０を形成する（金属マスク形成工程：図５Ｄ，図５Ｅ参照）。そして，ステップＳ４００にてその金属マスク１６０をマスクとして半導体１１０のプラズマエッチングを行う（エッチング工程：図５Ｆ参照）。
以下，上記各工程（ステップＳ１００〜Ｓ４００）について詳細に説明する。本実施形態では，金属ペーストの一例としてアルミニウムを素材としたペースト（以下，アルミペーストという。）を用い，アルミペーストで形成した金属マスク（以下，アルミマスクという。）を用いて，半導体の一例として炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板をエッチングする方法を例に挙げる。したがって，以下では，金属ペーストはアルミペースト，金属マスクはアルミマスク，半導体はＳｉＣ基板（炭化ケイ素基板）に置き換えて説明する。
＜レジスト膜形成工程＞
まず，図４に示すレジスト膜形成工程（ステップＳ１００）について，図５Ａを参照しながら説明する。レジスト膜形成工程では，アルミペースト１４０を充填するための反転パターン１２０ａをパターニングしたレジスト膜１２０を，エッチング対象としてのＳｉＣ基板１１０上に形成する。ここでの反転パターンは，ＳｉＣ基板１１０にホール（孔）やトレンチ（溝）などのエッチング形状を形成するためのエッチングパターンを，反転させたパターンである。
より具体的に説明すると，ＳｉＣ基板１１０をエッチングするための金属マスクには，ＳｉＣ基板１１０においてエッチング形状（ホールやトレンチなど）を形成する領域を露出する開口部と，それ以外の領域を露出しないようにマスクするマスク部とを有するエッチングパターンをパターニングする必要がある。そのため，金属マスクを形成するためのレジスト膜はそのエッチングパターンを反転させた反転パターン，すなわちエッチングパターンのマスク部となる領域にはレジスト膜を形成せずに開口部となるようにし，エッチングパターンの開口部となる領域にはレジスト膜を形成せずにマスク部となるような反転パターンのレジスト膜を形成する。このような反転パターンのレジスト膜を形成することで，ＳｉＣ基板１１０のエッチングパターンのマスク部にはアルミペーストを充填させ，開口部にはアルミペーストが充填されないようにすることができる。
このようなレジスト膜１２０の形成には，例えばフォトリソグラフィー法を利用することができる。具体的には，まず所望のパターンに紫外線が露光されるように設計されたフォトマスクを介してレジスト膜１２０に紫外線を照射し，その後現像処理を施すことにより，レジスト膜１２０に反転パターン１２０ａを形成する。これによれば，例えば図５Ａに示すように，レジスト膜１２０の開口部の側壁を垂直状にすることができる。
しかも，この方法によればレジスト膜１２０の厚みを厚くしても，垂直性の高い側壁を形成できる。こうして形成したレジスト膜１２０によれば，上述した金属膜をエッチングしてアルミマスクを形成する場合とは異なって厚みによる不具合もないため，厚いレジスト膜の反転パターンにアルミペーストを充填することで，形成されるアルミマスクの厚みもより厚くすることができる。例えば上述したような膜厚１００μｍのレジスト膜を形成することも可能である。
なお，アルミペーストを充填する際にレジスト膜１２０の反転パターン１２０ａが変形しないように，レジスト膜１２０を形成した後には加熱処理を施すなどしてレジスト膜１２０の強度を高めるようにしてもよい。
＜金属ペースト充填工程＞
次に，図４に示す金属ペースト充填工程（ステップＳ２００）について，図５Ｂ，図５Ｃを参照しながら説明する。金属ペースト充填工程では，レジスト膜１２０の反転パターン１２０ａにアルミペースト１４０を充填する。ここでのアルミペースト１４０は，例えばペースト状のアルミニウム顔料であり，高純度のアルミニウムから作られる。アルミペーストの主な用途は，太陽電池電極や，自動車等の塗料として知られている。一般に金属ペーストは，金属粉末，溶剤，及び樹脂（バインダ）等により構成される。本実施形態で用いるアルミペーストは，後工程の金属マスク形成工程（Ｓ３００）において焼成されてＳｉＣ基板１１０に密着させる。そこで，このことを考慮して，アルミペーストの成分の調整を行うことが好ましい。ここでは一例として，高純度のアルミニウム粉末４８．７％，ガラス粉末２．０％，樹脂５．６％に，有機溶剤を加えて生成したものを用いる。
高品質の金属粉末を製造には例えばアトマイズ法（Ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）を用いることができる。アトマイズ法は，溶融アルミニウムを気体のエネルギーを利用し粉化することにより，金属粉末を製造する方法である。アトマイズ法によれば，アルミペーストの粒径を調整できる。アルミペーストの粒径は，後工程のエッチング工程（ステップＳ４００）においてエッチング対象である半導体にホール又はトレンチを形成する場合には，そのホール径又はトレンチ幅の１／１０以下であることが好ましい。例えばホール径又はトレンチ幅が５０μｍ〜６０μｍの場合は，アルミニウムの粒径は３μｍ程度にすることが好ましい。
（アルミペーストの充填）
金属ペースト充填工程では，このようなアルミペーストを上記ステップＳ１００で形成されたレジスト膜１２０の反転パターン１２０ａの開口部に充填する。アルミペーストの充填には，例えばスキージー法を用いることができる。スキージー（ｓｑｕｅｅｇｅｅ又はｓｑｕｉｌｇｅｅ）とは，一般に，まっすぐで滑らかなゴム製のブレード部分を使って，平らな表面の水分を取り除くのに使う道具である。スキージー法によれば，ゴム製のスキージーをレジスト膜１２０上を滑らせることによってアルミペーストを塗布することができる。
ここで，このスキージー法によってアルミペーストを充填する方法について，図５Ｂ，図５Ｃを参照しながら説明する。図５Ｂ，図５Ｃに示すように，上記レジスト膜形成工程（ステップＳ１００）で形成されたレジスト膜１２０の全体に，ゴム製のスキージー１３０を用いてアルミペースト１４０を塗布する。
このとき，レジスト膜１２０に圧力を加えすぎないように，アルミペースト１４０を保持したスキージー１３０を移動させて，反転パターン１２０ａのマスク部上にはできるだけ図５Ｃのような残渣１５０が生じないように，アルミペースト１４０を塗布することが好ましい。これにより，レジスト膜１２０の反転パターン１２０ａの開口部にアルミペースト１４０が充填される。このとき，もし残渣１５０が生じてしまった場合でも，次の金属マスク形成工程による加熱制御によってアルミペースト１４０の焼成と同時に除去することができる。このため，アルミペーストの残渣１５０を別工程として除去する作業，例えば研磨による除去作業等を省略することが可能である。この点の詳細は後述する。
こうして，レジスト膜１２０の反転パターンにアルミペースト１４０が充填される。アルミペースト１４０が充填される前後の状態を図６Ａ，図６Ｂ，図７Ａ，図７Ｂに示す。図６Ａ，図６Ｂはホールのエッチングパターンをアルミペーストで形成する場合であり，図７Ａ，図７Ｂはトレンチのエッチングパターンをアルミペーストで形成する場合である。
先ず，ホールを形成するためのエッチングパターンをアルミペーストで形成する場合には，レジスト膜１２０に形成される反転パターンは図６Ａに示すようになる。すなわち，エッチングパターンとしてホールを形成するための開口部を形成する領域には，レジスト膜１２０を形成し，その周りのマスク部を形成する領域にはレジスト膜を形成しない。
このようなレジスト膜１２０の反転パターンにアルミペーストを充填すると，図６Ｂに示すようになる。すなわち，エッチングパターンとしてホールを形成するための領域にはアルミペースト１４０は充填されず，その周りのマスク部を形成する領域にはアルミペースト１４０が充填される。
次に，トレンチを形成するためのエッチングパターンをアルミペーストで形成する場合には，レジスト膜１２０に形成される反転パターンは図７Ａに示すようになる。すなわち，この場合も，エッチングパターンとしてトレンチを形成するための開口部を形成する領域には，レジスト膜１２０を形成し，その周りのマスク部を形成する領域にはレジスト膜を形成しない。
このようなレジスト膜１２０の反転パターンにアルミペーストを充填すると，図７Ｂに示すようになる。すなわち，エッチングパターンとしてトレンチを形成するための領域にはアルミペースト１４０は充填されず，その周りのマスク部を形成する領域にはアルミペースト１４０が充填される。
なお，反転パターン１２０ａがトレンチ状に形成されている場合には，アルミペースト１４０を塗布する際に，そのトレンチに沿った方向にスキージーを滑らせてアルミペースト１４０を塗布すると，レジスト膜１２０上にアルミペーストの残渣が生じにくい。
ここで，実際にスキージー法によってアルミペーストを充填した場合の電子顕微鏡写真を図８Ａ，図８Ｂに示す。図８Ａ，図８Ｂは，金属ペースト充填工程（ステップＳ２００）により反転パターン１２０ａの開口部に充填されたアルミペースト１４０を電子顕微鏡写真で示したものである。図８ＡはＳｉＣ基板１１０にホールを形成するための反転パターンの一部断面である。図８Ａの写真中央の略円柱形状のものがレジスト膜１２０であり，その周りに充填されているのがアルミペースト１４０である。
図８ＢはＳｉＣ基板１１０にトレンチを形成するための反転パターンの一部断面である。図８Ｂの写真中央の略直方体形状のものがアルミペースト１４０であり，その両側にあるのがレジスト膜１２０である。図８Ａ，図８Ｂのいずれについてもアルミペースト１４０が垂直状になっていることが分かる。
このように，レジスト膜１２０の反転パターン１２０ａにアルミペーストを充填する際に，スキージー法を用いることにより，ゴム製のスキージー１３０をレジスト膜１２０全体に押しつけながらアルミペースト１４０の充填することができるので，反転パターン１２０ａの開口部の側壁に空洞が生じ難くすることができる。また，本実施形態のようにレジスト膜１２０の膜厚が十分厚い場合には，スキージー１３０により押圧されても，レジスト膜１２０は破損し難い。
なお，本実施形態ではアルミペースト１４０を充填する方法として，スキージー法を用いた場合を例に挙げて説明したが，これに限られるものではない。例えばスピンコートなどを用いてアルミペースト１４０を充填してもよい。
＜金属マスク形成工程＞
次に，図４に示す金属マスク形成工程（ステップＳ３００）について，図５Ｄ，図５Ｅ，図９，図１０を参照しながら説明する。金属マスク形成工程では，ＳｉＣ基板１１０の加熱制御を行うことによって，アルミペースト１４０を焼成しながらレジスト膜１２０を除去し，それによってエッチングパターンがパターニングされたアルミマスク１６０を形成する。すなわち，アルミペースト１４０を加熱することでその粒子を焼結させることにより，アルミペースト１４０をＳｉＣ基板１１０上に焼き付けることによってアルミマスクを形成する。このときの加熱制御によって，レジスト膜１２０及びアルミペーストの残渣１５０も同時に除去される。このため，レジスト膜１２０を除去する工程を別に設ける必要がなくなる。
金属マスク形成工程の加熱制御では，複数段階の温度を一定時間保持しながら加熱を行う。これにより，金属ペーストを効率よく焼成できるとともに，その焼成過程でレジスト膜も同時に除去することが可能となる。例えば加熱制御は，レジスト膜を除去可能な温度以上の第１温度に昇温させる第１工程，第１温度にて所定時間を保持する第２工程，金属ペーストの種類に応じて定められる第２温度に昇温させる第３工程の３段階で制御する。
（焼成時の加熱制御）
以下，このようなＳｉＣ基板１１０の加熱制御の具体例について図９を参照しながら説明する。ここでの加熱制御は，例えば酸素ガス（Ｏ２ガス）又は窒素ガス（Ｎ２ガス）を，流量２０ｓｌｍ（ｓｌｍ：ｓｔａｎｄａｒｄ ｌｉｔｅｒ （リットル）／ｍｉｎ，１ａｔｍ，０℃における１分間当たりのリットル数）とした循環雰囲気中で行う。図９は本実施形態にかかる加熱制御による温度変化をグラフに示した図である。
図９に示すように，まず室温の状態から，レジスト膜１２０を除去する温度以上の第１温度例えば４００℃まで１５分ほどかけて昇温させて（第１工程），所定時間（例えば１０分）保持する（第２工程）。ここで，第１温度を４００℃としたのは，レジスト膜１２０のみならず，金属ペーストに含まれる有機成分も除去するためである。すなわち，レジスト膜１２０だけを除去するには，２００℃程度に加熱すれば足りるが，４００℃程度であれば金属ペーストに含まれる有機成分も除去することができる。これにより，より良好な焼成を行うことができる。なお，第１温度はこれに限られるものではなく，少なくともレジスト膜１２０を除去できる温度以上であればよい。
このとき，図５Ｄに示すように，ＳｉＣ基板１１０を上下逆さにした状態，すなわち，アルミペースト１４０とレジスト膜１２０が重力方向の下向きになるようにした状態で，焼成を行うようにしてもよい。これにより，加熱によってレジスト膜１２０が除去されるとその残渣１５０は落下するので除去され易くなる。これにより，例えば金属ペーストの残渣１５０がエッチングパターンの開口部に入り込んだりして半導体のエッチングに影響を与えることを防止できる。
また，ＳｉＣ基板１１０を載置台に載置して加熱処理を行う場合には，ＳｉＣ基板１１０を逆さにしなくてもよい。上下逆さにするときには載置台に保持台を介して逆さに載置してもよく，あるいは，ＳｉＣ基板１１０を上下逆さの状態に保持する保持機構を設けるようにしてもよい。
その後，第２温度まで昇温させる（第３工程）。ここでの第２温度は，この第２温度は，金属ペーストの種類に応じて定められる温度である。ここでは，アルミペースト１４０をＳｉＣ基板１１０に安定させるために必要な温度とし，例えば７５０℃である。なお，その他の金属ペーストとしてニッケル（Ｎｉ）を用いる場合には，第２温度を１５００℃程度にすることが好ましい。
そして，第２温度に達した後は，そのまま第２温度を保持してもよく，徐々に降温させるようにしてもよい。その場合，加熱を止めて所定時間放置してもよい。このような高温の状態を長時間保持するほどアルミペースト１４０のＳｉＣ基板１１０に対する密着性を高めることができる。例えば第２温度７５０℃に達した後，徐々に降温させる場合には，７５０℃から２００℃に降温するまでに７時間半ほどかけるようにしてもよい。
以上，焼成時の温度制御について説明した。なお，アルミペースト１４０をＳｉＣ基板１１０に密着させるためには，上述したようにアルミペースト１４０の成分の調整を行うことのほか，本工程において，焼成時の温度制御の最適化を行うことが好ましい。
なお本実施形態では，上述したように，アルミペーストが反転パターンに充填されたレジスト膜が下向きになるように，ＳｉＣ基板１１０を上下逆さにした状態で，焼成を行うことにより，レジスト膜１２０を除去した領域にアルミペーストの残渣が残ることを低減させている。しかし，焼成後に，レジスト膜１２０を除去した領域にアルミペーストの残渣が残る可能性を考慮して，薬剤によりウエット洗浄するなどして除去するようにしてもよい。焼成後にはアルミマスクとＳｉＣ基板との密着性が高いため，ウエット洗浄しても問題ないが，アルミマスクに影響を与えるおそれがあるほどの極端なウエット洗浄は避けることが好ましい。
（熱処理装置の構成例）
ここで，このようなＳｉＣ基板の加熱制御を含む金属マスク形成工程を実施可能な熱処理装置の構成例について説明する。図１０は，本実施形態にかかる熱処理装置２００の概略構成を示す縦断面図である。この熱処理装置２００は，気密に構成された略円筒状の処理室２１０を備えており，この処理室２１０に一枚ずつ焼成対象２１８を収容し，この焼成対象２１８を焼成する焼成処理を実施可能なように構成されている。
処理室２１０の天壁２１２には，図示しないガス供給手段からの酸素ガス（Ｏ２ガス）又は窒素ガス（Ｎ２ガス）を下方の載置台２２０に載置された基板に向けて導入するガス導入部２１３が設けられている。
処理室２１０の底壁２１４の中央部には円形の開口部２１４ａが形成されており，底壁２１４にはこの開口部２１４ａを覆うように下方に向けて突出した排気室２９０が連結されている。排気室２９０の側壁には排気管２９２を介して排気手段２３２が接続されている。この排気手段２３２を作動させることによって処理室２１０内を所定の真空度に減圧することができる。
処理室２１０の側壁２１６には，処理室２１０内に対する焼成対象２１８の搬出入を行うための搬出入口を開閉するゲートバルブＧが設けられている。
処理室２１０内には焼成対象２１８を載置するための載置台２２０が配置されている。載置台２２０は，焼成対象２１８を載置する円板状の載置台本体２２２と，この載置台本体２２２を支持する円筒状の支柱２２５を備える。
また，載置台本体２２２にはヒータ２２８が内蔵されている。このヒータ２２８はヒータ電源２３０から供給される電力に応じて発熱するものであり，この作用によって焼成対象２１８の温度が調節される。
熱処理装置２００には，装置全体の動作を制御する制御部２９４が設けられている。制御部２９４には，図示はしないが，タッチパネル又はキーボードやディスプレイ等からなる操作部，本実施形態による金属マスク形成工程における加熱制御などを行うためのプログラムやプログラムを実行するために必要な処理条件（レシピ）などが記憶された記憶部を備える。
制御部２９４は，操作部からの指示等に基づいて所望のプログラム，処理条件を記憶部から読み出してヒータ電源２３０などの各部を制御することで，熱処理装置２００での所望の加熱制御など実行するようになっている。なお，これらのプログラムや処理条件はハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部の所定位置にセットするようになっていてもよい。
このような熱処理装置２００によって図４に示す金属マスク形成工程の加熱制御を行う場合には，先ず上記金属ペースト充填工程にてアルミペーストが充填されたＳｉＣ基板１１０を焼成対象２１８として，図示しない搬送アームなどでゲートバルブＧを介して搬出入口から搬入し，載置台２２０に載置する。このとき，ＳｉＣ基板１１０を上向きにする場合にはそのまま載置台２２０上に保持し，図５Ｄに示すようにＳｉＣ基板１１０を下向きに保持する場合には例えば図示しない保持部を載置台２２０に配置し，その保持部で周縁を保持するようにしてもよい。
次いで，制御部２９４にてヒータ電源２３０によりヒータ２２８を制御して，例えば図９に示すような温度制御を行う。これにより，図５Ｄに示すようにＳｉＣ基板１１０上のアルミペースト１４０が焼成されながらレジスト膜１２０が除去され，所望のエッチングパターンのアルミマスク１６０が形成される（図５Ｅ）。
なおここでは，熱処理装置として一枚ずつ焼成対象を処理する枚葉式の熱処理装置を例に挙げて説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，複数枚の焼成対象を一括して処理するバッチ式の熱処理装置であってもよい。
＜エッチング工程＞
次に，図４に示すエッチング工程（ステップＳ４００）について，図５Ｆを参照しながら説明する。エッチング工程では，上記ステップＳ１００〜Ｓ３００によってＳｉＣ基板（図５Ｆの半導体に相当）１１０上に形成されたアルミマスク１６０をマスクとしてＳｉＣ基板１１０のプラズマエッチングを行う。
例えば六フッ化硫黄（ＳＦ６）をエッチングガスとしてそのプラズマをＳｉＣ基板１１０上に生成することで，ＳｉＣ基板１１０のプラズマエッチングを行う。これにより，図５Ｆに示すようにＳｉＣ基板１１０のうち，アルミマスク１６０の開口部に露出された表面が選択的にエッチングされ，所定時間プラズマエッチングを続けることで，所定の深さにエッチングされる。こうして，ＳｉＣ基板１１０にはホールやトレンチなどのエッチング形状が形成される。このとき，本実施形態で形成されるアルミマスクの開口部の側壁は図３Ａに示すように垂直なので，ＳｉＣ基板１１０には図３Ｂに示すような垂直なエッチング形状が形成される。
（プラズマ処理装置の構成例）
ここで，このようなプラズマエッチングを実行可能なプラズマ処理装置の構成例について説明する。ここでは処理室内に上部電極と下部電極（サセプタ）を対向配置して上部電極から処理ガスを処理室内に供給する平行平板型のプラズマ処理装置を例に挙げて説明する。図１１は，本実施形態にかかるプラズマ処理装置３００の概略構成を示す断面図である。
プラズマ処理装置３００は，図１１に示したように，例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理室３０２とこの処理室３０２内に処理ガスを供給するガス供給系３０４を備える。なお図１１では，説明の便宜上，処理ガスとして六フッ化硫黄（ＳＦ６）のみを表しているが，処理ガスの種類や数はこれに限定されるものではない。例えば，処理ガスとしては，六フッ化硫黄（ＳＦ６）の他にも，塩素（Ｃｌ２），臭化水素（Ｈｂｒ），四フッ化炭素（ＣＦ４）やその他のエッチングガスを用いることができる。
処理室３０２は電気的に接地されており，処理室３０２内にはエッチング対象であるＳｉＣ基板１１０を載置する載置台を兼ねる下部電極（サセプタ）３１０と，これに対向して平行に配置された上部電極３２０とが設けられている。
下部電極３１０には，２周波重畳電力を供給する電力供給装置３３０が接続されている。電力供給装置３３０は，第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生起用高周波電力）を供給する第１高周波電源３３２と，第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電源３３４を備える。第１，第２高周波電源３３２，３３４はそれぞれ，第１，第２整合器３３３，３３５を介して下部電極３１０に電気的に接続される。
第１，第２整合器３３３，３３５は，それぞれ第１，第２高周波電源３３２，３３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのものであり，処理室３０２内にプラズマが生成されているときに第１，第２高周波電源３３２，３３４の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
上部電極３２０は，その周縁部を被覆するシールドリング３２２を介して処理室３０２の天井部に取り付けられている。上部電極３２０は，図１１に示すように電気的に接地してもよく，また図示しない可変直流電源を接続して上部電極３２０に所定の直流（ＤＣ）電圧が印加されるように構成してもよい。
上部電極３２０には，ガス供給系３０４からガスを導入するためのガス導入口３２４が形成されている。また，上部電極３２０の内部にはガス導入口３２４から導入されたガスを拡散する拡散室３２６が設けられている。
上部電極３２０には，この拡散室３２６からのガスを処理室３０２内に供給する多数のガス供給孔３２８が形成されている。各ガス供給孔３２８は，下部電極３１０に載置されたＳｉＣ基板１１０と上部電極３２０との間にガスを供給できるように配置されている。
このような上部電極３２０によれば，ガス供給系３０４からのガスはガス導入口３２４を介して拡散室３２６に供給され，ここで拡散して各ガス供給孔３２８に分配され，ガス供給孔３２８から下部電極３１０に向けて吐出される。
処理室３０２の底面には排気口３４２が形成されており，排気口３４２に接続された排気装置３４０によって排気することによって，処理室３０２内を所定の真空度に維持することができる。処理室３０２の側壁には，処理室３０２に対するＳｉＣ基板１１０の搬出入を行うための搬出入口を開閉するゲートバルブＧが設けられている。
プラズマ処理装置３００には，装置全体の動作を制御する制御部３５０が設けられている。制御部３５０には，図示はしないが，タッチパネル又はキーボードやディスプレイ等からなる操作部，プラズマエッチングなどの制御を行うためのプログラムやプログラムを実行するために必要な処理条件（レシピ）などが記憶された記憶部を備える。
制御部３５０は，操作部からの指示等に基づいて所望のプログラム，処理条件を記憶部から読み出して各部を制御することで，プラズマ処理装置３００での所望のプラズマエッチングなどの制御を実行するようになっている。なお，これらのプログラムや処理条件はハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部の所定位置にセットするようになっていてもよい。
このようなプラズマ処理装置３００によって図４に示すエッチング工程のプラズマエッチングを行う場合には，先ず上記金属マスク形成工程にてアルミマスク１６０が形成されたＳｉＣ基板１１０（図５Ｅ）を，図示しない搬送アームなどで処理室３０２に搬入し，下部電極３１０に載置する。次いで，制御部３５０にて各部を制御することで，プラズマ処理装置３００での所望のプラズマエッチングを実行する。これにより，図５Ｆに示すようにＳｉＣ基板１１０に所定のパターンのホールやトレンチが形成される。
（エッチング耐性）
次に，本実施形態にかかるアルミマスク１６０のエッチング耐性を調べるために，上記プラズマ処理装置３００を用いて以下の実験を行った結果について説明する。ここでは，本実施形態にかかるアルミペーストからなるアルミマスク１６０を形成した基板と，イオンプレーティング成膜により作製されたアルミマスクを形成した基板とについてプラズマエッチングを行ってその結果を比較する。ここでの処理条件は，処理室２１０内の圧力を１５ｍＴｏｒｒとし，また第１高周波電源３３２のパワーを１２００Ｗ，第２高周波電源３３４は印加せずに０Ｗとし，処理ガスを四フッ化炭素（ＣＦ４）の流量を４００ｓｃｃｍとする。そして，アルミマスク１６０については，上記処理条件で１５分のエッチングを行い，イオンプレーティング成膜については５分間エッチングを行った。なお，本明細書中１ｍＴｏｒｒは（１０−３×１０１３２５／７６０）Ｐａ，１ｓｃｃｍは（１０−６／６０）ｍ３／ｓｅｃとする。
本実施形態により作製されたアルミマスク１６０では，１５分間のエッチングで，エッチング前の厚みが１９．２ｎｍ，エッチング後の厚みが１８．８ｎｍであり，エッチングレート（Ｅ／Ｒ）は約２７ｎｍ／分であった。
一方，イオンプレーティング成膜により作製されたアルミマスクでは，５分間のエッチングで，エッチング前の厚みが１．６２ｎｍ，エッチング後の厚みが１．５８ｎｍであり，エッチングレート（Ｅ／Ｒ）は約８ｎｍ／分であった。
このように，エッチングレートの点では，本実施形態によるアルミペーストで形成したアルミマスク１６０の方が，イオンプレーティング成膜により形成したアルミマスクよりもエッチングレートが大きかった。これは，アルミペーストの粒子間に隙間があるためにエッチングレートが高くなったと考えられる。しかしながら，上述したように本実施形態によるアルミペーストで形成したアルミマスクによれば，その厚みを容易に大きくとることができるので，たとえエッチングレートが高くても，アルミマスクがエッチングで消失しない程度の厚みにすることができる。このため，イオンプレーティング成膜により形成したアルミマスクよりもエッチングレートが大きくてもエッチングする際の不利になることはない。
以上説明したように，本実施形態によれば，焼成された金属ペースト（例えば，アルミニウムからなるペースト）によって，金属マスクのエッチングパターンが形成されるので，ウエットエッチングなどで形成する場合に比して，極めて垂直性の高いエッチングパターンを形成できる。具体的には，先ずエッチングパターンを反転させた反転パターンがパターニングされたレジスト膜を形成し，その反転パターンに金属ペーストを充填するので，充填された金属ペーストは高い垂直性を有することができる。
すなわち，レジスト膜は極めて垂直性の高い側壁をパターニングできるので，そのようなレジスト膜のパターンに金属ペーストを充填することで，金属ペーストの側壁も極めて垂直性の高い側壁にすることができる。しかも，金属ペーストを充填して焼成することによって金属マスクを形成するので，レジスト膜を厚くするほど，厚い金属マスクを形成することができる。従来のように金属膜をエッチングするわけではないので，金属ペーストもレジスト膜も膜厚が減ることを考慮することはなく，金属膜とレジスト膜の選択性を考慮してレジスト膜の膜厚を決める必要もない。
このような金属ペーストを，加熱制御することによって焼成しながら，レジスト膜を除去することで，極めて垂直性の高いエッチングパターンの金属マスクを形成することができる。本願発明では，この加熱制御によって，金属ペーストを焼成する過程でレジスト膜も同時に除去することができるので，レジスト膜を除去する工程を別途設ける必要がなくなる。これにより，金属マスク形成までの工程にかかる時間を短くすることができる。
また，金属マスクを形成するためのレジスト膜の膜厚を調整することにより，金属マスクの厚みを調整することができるので，エッチング対象である半導体のエッチング量にあわせて，最適な厚みの金属マスクを製作することが可能である。このため，エッチング対象である半導体に要求されるエッチングの深さが大きい場合（例えば９０μｍ以上）に特に有効である。
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば，上記実施形態では，金属マスクの一例としてアルミマスクを挙げて説明したが，本発明はこれに限定されず，いかなる金属マスクを用いることができる。特に，エッチングレートが小さく，選択比が大きい金属マスクであることが好ましく，このような膜として，例えば，クロム（Ｃｒ），Ｃｏ（コバルト），ニッケル（Ｎｉ）及び酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いることができる。これによっても，本願発明のような金属ペーストによる金属マスクを形成でき，垂直性の高いエッチングパターンをパターニングできる。
本発明は，金属マスクを用いて半導体をプラズマエッチングするエッチング方法に適用可能である。
１０ 金属マスク
２０ エッチング対象膜
２２ 凹部
３０ 金属膜
３２ 開口部
４０ レジスト膜
４２ 開口部
６０ 金属マスク
６２ 開口部
１１０ 半導体（ＳｉＣ基板）
１２０ レジスト膜
１２０ａ 反転パターン
１３０ スキージー
１４０ 金属ペースト（アルミペースト）
１５０ 残渣
１６０ 金属マスク（アルミマスク）
２００ 熱処理装置
２１０ 処理室
２１２ 天壁
２１３ ガス導入部
２１４ 底壁
２１４ａ 開口部
２１６ 側壁
２１８ 焼成対象
２２０ 載置台
２２２ 載置台本体
２２５ 支柱
２２８ ヒータ
２３０ ヒータ電源
２３２ 排気手段
２９０ 排気室
２９２ 排気管
２９４ 制御部
３００ プラズマ処理装置
３０２ 処理室
３０４ ガス供給系
３１０ 下部電極
３２０ 上部電極
３２２ シールドリング
３２４ ガス導入口
３２６ 拡散室
３２８ ガス供給孔
３３０ 電力供給装置
３４０ 排気装置
３４２ 排気口
３５０ 制御部
Ｇ ゲートバルブ

Claims (8)

  1. エッチングパターンがパターニングされた金属マスクを用いて半導体をエッチングするエッチング方法であって，
    前記エッチングパターンを反転させた反転パターンがパターニングされたレジスト膜を前記半導体上に形成するレジスト膜形成工程と，
    前記レジスト膜の反転パターンに金属ペーストを充填する金属ペースト充填工程と，
    加熱制御することにより，前記金属ペーストを焼成しながら前記レジスト膜を除去することによって前記エッチングパターンの金属マスクを形成する金属マスク形成工程と，
    前記金属マスクを用いて前記半導体をプラズマエッチングするエッチング工程と，
    を含むことを特徴とするエッチング方法。
  2. 前記加熱制御は，
    前記レジスト膜を除去可能な温度以上の第１温度に昇温させる第１工程と，
    前記第１温度にて所定時間を保持する第２工程と，
    前記第１温度より高い温度であって，前記金属ペーストの種類に応じて定められる第２温度に昇温させる第３工程と，
    を含むことを特徴とする，請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 前記金属マスク形成工程では，前記金属ペーストと前記レジスト膜が下向きになるように上下逆さにした状態で，前記加熱制御を行うことを特徴とする，請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  4. 前記金属ペースト充填工程は，スキージー法によって前記金属ペーストを前記レジスト膜の反転パターンに充填することを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載のエッチング方法。
  5. 前記金属ペーストは，ペースト状のアルミニウム，クロム，ニッケル又は酸化インジウムスズのいずれかであることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載のエッチング方法。
  6. 前記半導体は，炭化ケイ素，ケイ素又は窒化ガリウムのいずれかであることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載のエッチング方法。
  7. 前記レジスト膜の反転パターンは，前記エッチング工程において前記半導体に形成されるホール又はトレンチに対応するものであり，
    前記金属ペーストの粒子径は，前記ホールの径又はトレンチの幅の１／１０以下であることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載のエッチング方法。
  8. 前記エッチング工程では，前記半導体に深さ９０μｍ以上のエッチングを行う又は前記半導体を貫通させるエッチングを行うことを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載のエッチング方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103517362A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 北京三星通信技术研究有限公司 一种接入控制判断方法
US20160111254A1 (en) * 2014-10-16 2016-04-21 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Workpiece Processing Method And Apparatus
WO2018173275A1 (ja) 2017-03-24 2018-09-27 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP7085342B2 (ja) * 2017-12-20 2022-06-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 素子チップの製造方法
KR20220132638A (ko) * 2020-01-31 2022-09-30 램 리써치 코포레이션 합금 막 에칭

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0677180A (ja) * 1992-08-24 1994-03-18 Fujitsu Ltd 細線状エッチングマスクの製造方法
JP2001085397A (ja) * 1999-09-10 2001-03-30 Toshiba Corp パターン形成方法
JP2001168061A (ja) * 1999-09-27 2001-06-22 Toshiba Corp レーザ照射により半導体基板上に成膜を形成するためのターゲット及びその製造方法
JP2001144128A (ja) * 1999-11-15 2001-05-25 Ebara Corp 導電体の印刷方法
JP4361434B2 (ja) * 2003-08-29 2009-11-11 富士フイルム株式会社 マスク及びマスクの作製方法、並びに、材料の加工方法
JP5101059B2 (ja) 2006-07-28 2012-12-19 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、コンピュータ記憶媒体及び処理レシピが記憶された記憶媒体
US8357618B2 (en) * 2007-10-26 2013-01-22 Applied Materials, Inc. Frequency doubling using a photo-resist template mask
JP2010052029A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Fujifilm Corp パターン形成体の製造方法および電磁ビーム加工装置
JP2011159653A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Covalent Materials Corp ペースト及び耐プラズマ部材
JP2011192664A (ja) * 2010-03-11 2011-09-29 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置

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