JPH0426527A - ガラス基板のドライエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガラス基板のドライエツチング方法に関し、
特に、平坦なエツチング面を形成できるガラス基板のド
ライエツチング方法に関する。

［従来の技術］ 従来から、ガラスとして一番単純な石英ガラス基板のド
ライエツチング方法として、Ｓｌ半導体プロセスで８１
０２膜のドライエツチングに用いられているフッ素系の
ガス（例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６等）による
反応性イオンエツチング法が知られている（例えば、Ｐ
ｒｏｅ、　　１ｓｔ　ＳＦ＠Ｇ１．　Ｄｒｙ　Ｐｒｏｅ
ａｓｓ、　ｐ＋３　（＋９７９１）。この反応機構は、
石英ガラス（つまり、５ｉＯａガラス）中のＳＬがＦと
反応して揮発性の５ｉＦａガスとなって表面から脱離し
、０６Ｃと反応してＣＯあるいはＣＯ２として表面から
脱離すると言われている（例えば、Ｐｒｏｅ、　ｌｉｔ
Ｓｙｍｐ、　Ｄｒｙ　Ｐｒｏｃｅｓ３　ｐＨ（１９７９
））。

また、石英ガラス以外の多成分系ガラス基板のドライエ
ツチング方法として、 Ａｒによるスバｙタエッチング法あるいはＡｒに微量の
ＣＨＦ３を添加したガスによるスパノタエ。

チング法（わずかに反応性イオンエツチングの効果があ
る）が知られている（例えば、Ｐｒｏｅ、　８ｔｈＳｙ
ｍｐ、　Ｄｒｙ　Ｐｒｏｃｅｓｓ、　ｐ５！　（１９８
６１）。このエツチング方法を用いて、フォトレジスト
をマスク材にしてガラス表面をエツチングして、例えば
、先ディスク用の微細溝付きガラス基板の形成が行われ
ている（Ｐｒｏｃ、　８ｔｈＳｙｓｐ、　Ｄｒｙ　Ｐｒ
ｏｃｅｓｓ、　ｐ５３　（１９８６））ここで、多成分
系のガラス基板には、主成分である５１．０の他に、ア
ルカリ金属、アルカリ土類等の元素が含まれており、Ｃ
Ｆａ等による反応性イオンエツチングでは、ＳＩ等の様
に揮発性のフタ化物になる元素は除去できるが、アルカ
リ金属等の様に不揮発性のフタ化物になる元素はエツチ
ング面に残存してエツチング反応の進行を妨げることに
なる。これを防ぐために、多成分系のガラス基板のエツ
チングには、元素によるエツチング速度の差が現れ霞い
スパッタエツチング法が主に用いられている。

［発明が解決しようとする課Ｉｉ］ 上記従来方法のドライエツチング方法によれば、多成分
系のガラス基板をスパッタエツチング法でエツチングし
ているため、エツチング反応が物理的なスパッタリング
で進行し、化学的なエツチング反応が著しく小さく、エ
ツチング時に用いるマスク材とガラス基板とのエツチン
グ速度比（（カラス基板のエツチング速度）／（マスク
材のエツチング速度））が大きくできないという問題点
があった。また、ＣＦａ等による反応性イオンエツチン
グでは、アルカリ金属等がエツチング面に残存して突起
を形成し、平坦なエツチング面が形成できないという問
題点があった。

［１ｍ題を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あって、ガラス基板の一部あるいは全面をエツチングす
るドライエツチング方法において、ドライエツチングの
前にカラス基板の一部あるいは全面にイオン注入を行う
ことを特徴とするガラス基板のドライエツチング方法で
ある。

所望のエツチング濃さと同程度までガラス基板表層にイ
オン注入を行った後に、該ガラス基板のドライエツチン
グを行っている。このイオン注入は、イオン注入により
ガラス基板表層のアルカリ金属が選択的にスパッタリン
グされる（例えば、Ｎｕｃｌ、　Ｉｎｓｔｒｕｃｍｎｄ
　Ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｂ１．５１１（１９１１４１）こと
およびイオン注入によりガラス構成元素がエツチングさ
れ易（なることを利用して、ＣＦ４等のフッ素系ガスに
よるドライエツチング反応を容易に進行させるために行
う。イオンの加速エネルギーおよび注入量は、所望のエ
ツチング深さおよびガラス基板の材質等により必要に応
じて調整できるが、通常各々、加速エネルギー１ｋｅＶ
〜５　Ｍ　ｅ　Ｖ。

注入量１　ｘ　１０′′〜１　ｘ　１０”１１１７ｃｍ
２とすることが好ましい。ここで、イオン注入の深さは
所望のエツチング深さと同程度であることが好ましく、
これよりも浅いとイオン注入の効果が所望のエツチング
深さの領域まで及ばないため本発明の効果が現れにくく
、これよりも深いとイオン注入の影響が基板の深部にま
で及ぶことになる。また、イオンの注入量は所望のエツ
チング深さの領域までに含まれるアルカリ金属の量と同
程度かそれ以上であることが好ましく、これよりも少な
いとアルカリ金属の除去が十分に行われないため本発明
の効果が現れにくい。しかし、必要以上に行うとガラス
基板表面の形状が悪化し易くなる。

本発明に用いるガラス基板としては、何れのガラスでも
使用でき、特に、ソーダライムガラスの様にアルカリ金
属を多量に含むガラスでは本発明の効果が現れ易い。

［作用］ 本発明は、従来のドライエツチング法でガラス基板のエ
ツチングを行う場合に、エツチング速度が一般的に小さ
いスパッタエツチング法が主に用いられ、またＣ　Ｆ　
ａ等のフッ素系ガスによる反応性イオンエツチングでは
平坦なエツチング面が得られ難い理由が、ガラス基板に
存在するアルカリ金属等に起因することに鑑みなされた
ものであって、本発明によればドライエツチングの前に
予めイオン注入を行っているため、ＣＦａ等のファ素ガ
スによる反応性イオノ工ｔチングで不揮発性のフ、化物
となるアルカリ金属等を予め除去でき、また、ガラス基
板に残存した元素もイオン注入により工、チングされ易
（なるので、反応性イオンエツチングによりガラス基板
の表面を平坦にエツチングできる。また、エツチング反
応が容易に進行するため、ガラス基板のエツチング速度
が増加でき、ガラス基板にパターンを形成する際に用い
るフォトレジストとガラス基板とのエツチング速度比も
増加できる。

［実施例］ Ｎａｎｏを１３％含むソーダライムガラス基板の表面全
面にＡｒ”イオンを加速電圧８０に■で１ｘ１０１７個
／Ｃｍ２注入した。この加速電圧でのＡｒ゛イオンの投
影飛程は０．　１μｍ弱であるが、表面から０．１５μ
ｍの深さまでＮａが除去されていることがライフオード
後方散乱法による分析でわかっている。該ガラス基板の
表面に膜厚１μｍ、暢１　ｕｍのフォトレジストを２μ
ｍ周期で形成した後、該フォトレジストをマスク材にし
てＣＦａガス流量２０ｓｅｃｍ、ガス圧力５Ｐａ、ＲＦ
電力０゜３２　Ｗ／　ｃ　ｍ’の条件にて反応性イオン
エツチングを行い、該ガラス基板を０．　１μｍエツチ
ングし、深さ０．１μｍ１　幅１μｍの溝を形成した。

この後、走査製電子顕微鏡にてガラス基板の表面を観察
したところ、イオン注入を行わずに溝を形成した試料で
は、０、Ｏ１μｍ程度の高さの突起が多数発生しており
平坦なエツチング面は得られていなかったが、該ガラス
基板では、従来問題となっていた突起が発生しておらず
平坦なエツチング面が得られていた。また、イオン注入
を行わなかった試料では、溝深さが０．０５μｍ程置で
装るが、イオン注入を行った試料ではＩＩ４深さが０゜
１μｍであり、フォトレノストとガラス基板とのエツチ
ング速度比を従来に比べて２倍に増加できた。

なお、本実施例ではガラス基板へのイオン注入を行う際
にＡｒ”イオンを用いたが、これ以外のイオン種でも同
様の効果が得られる。イオン種としては、イオン注入後
にガラス基板をエツチングする際にエツチング反応を阻
害しない元素のイオンが好ましく、Ａｒイオンの様な希
ガスの他に、例えば、ＣＦａガスでドライエツチングす
る際に揮発性のファ化物となるＳｉ、Ｂ、Ｐ等のイオン
が例示できる。また、０の様にＣＦａと反応して揮発性
のＣＯおよびＣＯ２を生成するイオンを用いても良い。

以上はイオン注入する際の元素について説明したが、元
素だけでなく、これらの化合物、例えば、Ｓｉと０の化
合物からなるイオンを注入しても良い。なお、イオン注
入後にガラス基板をエツチングする際にエツチング反応
を阻害する元素あるいは化合物からなるイオン種は好ま
しくなく、例えば、ＣＦａガスの様なフッ素系のガスで
ドライエツチングする際には、（ａ＋　Ｍｇの様な金属
イオンでは揮発性の７１化物を生成しにくいので本発明
の効果が現れにくい。

また、本実施例では本発明の効果が最も現れ易いソーダ
ライムガラス基板を用いて説明したが、例えば、アルカ
リ・ボロンリケードガラス、アルカリ土類・アルミナシ
リケートガラス、アルミナ・アルカリシリケートガラス
等のガラスでも本発明の効果が現れる。

［発明の効果］ 本発明によれば、ドライエツチングによるガラス基板の
エツチング反応がイオン注入により容易に進行するよう
になるので、平坦なエツチング面が得られると共に、ガ
ラス基板にパターンを形成する際に用いるフォトレジス
トとガラス基板とのエツチング速度比も増加できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス基板の一部あるいは全面をエッチングする
   ドライエッチング方法において、ドライエッチングの前
   にガラス基板の一部あるいは全面にイオン注入を行うこ
   とを特徴とするガラス基板のドライエッチング方法。