JPH0897190A

JPH0897190A - 透明導電性膜のドライエッチング方法

Info

Publication number: JPH0897190A
Application number: JP25269594A
Authority: JP
Inventors: Hideo Takei; 日出夫竹井; Hiroaki Kawamura; 裕明川村; Takahiro Kuroda; 高廣黒田; Yoshifumi Ota; 賀文太田; Kyuzo Nakamura; 久三中村
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】基板上の透明導電性膜へのエッチングレート
を800〜900Å／minまで向上させたドライエッチング方
法を提案する。【構成】基板上の透明導電性膜にエッチングガスの高
周波プラズマを用いてエッチングする際、エッチングガ
スとしてヨウ化水素ガスにアルゴンガスを0.5〜50vol％
混合したエッチングガスを用いるドライエッチング方
法。【効果】従来のドライエッチング法のようなメタン等
の炭化水素系プラズマを使用していないから、従来法の
ようなエッチング処理室或いは電極上にカーボン系のポ
リマーの堆積がないので、エッチング処理室のクリーニ
ングを頻繁に行うことなく、透明導電性膜へのエッチン
グレートを向上させることが出来ると共に、安定したエ
ッチングレートが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は透明導電性膜のドライエ
ッチング方法に関し、更に詳しくは、半導体素子、磁性
体素子、誘電体素子、半導体集積回路等の微細電子部品
等の作製における透明導電性膜のドライエッチング方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路等の例えばガラス
製基板上に成膜された例えばＩｎ₂Ｏ₃−10at％ＳｎＯ₂
（ＩＴＯ）から成る透明導電性膜にエッチング加工を施
す場合は、湿式エッチング方法、またはドライエッチン
グ方法で行われていた。

【０００３】湿式エッチング方法としては、特開昭58-1
20780号公報で提案されている「基板の面上に形成され
た酸化スズ或いは酸化インジウム等の金属酸化物より成
る透明導電膜のエッチング法において、前記透明導電膜
の上にメッキ手段によって金属層を形成し、しかる後に
該金属層に酸溶液を作用することで、前記透明導電膜を
除去するエッチング法」が知られており、そして、金属
層を溶解する酸溶液として硫酸−リン酸−酢酸の混合液
を用いる。

【０００４】また、特開昭60-217636号公報で提案され
ている「酸性溶液と反応して水素を発生する金属物質を
含んだ酸性溶液の蒸気に、酸化インジウムにスズを添加
した透明導電膜をさらすエッチング法」が知られてお
り、そして、酸性溶液として塩酸、硫酸、硝酸のうち１
種類を用いる。

【０００５】また、特公平4-5756号公報で提案されてい
る「基板表面の金属酸化物被膜を所要パターン耐食膜で
被覆することにより形成した金属酸化物被膜の露出部分
を、当該基板を搬送しながら水素で還元処理し、次いで
腐食液でエッチングすることにより金属酸化物被膜より
成る導電膜を所要の形状に形成するようにした金属酸化
物導電性膜のエッチング方法において、上記還元処理が
卑金属を含む塗布液を基板の表面に塗布する工程と、そ
の塗布面に希釈酸を供給する工程とを含んで成る金属酸
化物導電膜のエッチング方法」が知られており、そし
て、エッチングする腐食液として塩酸、塩酸と硫酸の混
合液、あるいは塩化第二鉄と遊離酸から成る混合液を用
いる。

【０００６】また、ドライエッチング方法としては、特
開平3-77209号公報で提案されている「透明導電膜をパ
ターンニングするためのエッチング法において、前記エ
ッチングを、透明導電膜を加熱しながら、水素及び一般
式ＣnＨmで表される炭化水素の混合ガスを用いた反応性
ドライエッチングにより行なう透明導電性膜のエッチン
グ方法」が知られており、そして、炭化水素としてメタ
ン、エタン等を用いる。

【０００７】基板上の透明導電性膜へのエッチング加工
は、例えば特公平4-5756号公報で提案されているよう
に、エッチング液として塩酸系の溶液を用いて透明導電
性膜にエッチング加工を行なう湿式エッチング法が行な
われていたが、近年、集積回路の微細化に対応して、よ
り高精度な微細加工が実現できるグロー放電プラズマを
利用した例えば特開平3-77209号公報で提案されている
ドライエッチング法が導入されつつある。

【０００８】ドライエッチング法は、プラズマ中に生成
される化学的に活性なハロゲン系のイオンが直進性を有
するため、透明導電性膜から成る被加工物表面に対し垂
直に入射して、加工形状がマスクパターンに忠実な加工
特性を持つ。従って、湿式エッチング法で問題となって
いるマスク下部の食い込み（アンダーカット）や、マス
クと透明導電性膜の密着不良から生ずるパターンの欠
落、エッチング液のしみ込み等の現象が発生しないとい
う利点を有する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平3-77209号
公報で提案されている気体プラズマを利用するドライエ
ッチング法は、水素および炭化水素との混合ガスを用い
て透明導電性膜を加熱しながら透明導電性膜にエッチン
グを行なう反応性ドライエッチングである。

【００１０】しかしながら、前記提案のドライエッチン
グ法（特開平3-77209号公報）は次のような問題点を有
する。

【００１１】例えば「基板、それとも透明導電性
膜」の大きさが300mm×300mmの場合、エッチングレート
が500Å／min以下程度と生産性が悪い。実用に供しよう
とした場合のエッチングレートは700Å／min〜1000Å／
min程度でなければ生産性が低く、生産コスト的に不利
である。

【００１２】所定マスクパターン以外の透明導電性
膜表面上にＩｎ（透明導電性膜がＩｎ₂Ｏ₃−10at％Ｓｎ
Ｏ₂の場合）とカーボン系の残渣物が発生して所定形状
のパターンが得られにくい。

【００１３】プラズマ反応室或いは電極上にカーボ
ン系のポリマーが堆積してエッチングの再現性を劣化さ
せる。

【００１４】従って、エッチング処理室（プラズマ
反応室ともいう）のクリーニング（Ｏ₂、圧力0.2Torr、
流量300sccm、電力密度1W／cm²とした条件下でのＯ₂プ
ラズマクリーニングの場合は通常約１時間毎）を頻繁に
行なう必要があり、生産性を低下させて実用的ではな
い。

【００１５】本発明は、かかる上記の問題点を解消した
透明導電性膜のドライエッチング方法を提供することを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的を
達成すべく鋭意検討した結果、高周波プラズマを利用し
て基板上の透明導電性膜のエッチングを行なう際のエッ
チングガスとして、炭化水素の代わりにハロゲン化物ガ
ス、例えばヨウ化水素（ＨＩ）ガスを用いることによ
り、基板上全面に透明導電性膜がついている大きさが30
0mm×300mmの場合にエッチングレートを600Å／min程度
まで向上させ得ることが可能になることが分かった。

【００１７】また、透明導電性膜のエッチングを行なう
際のエッチングガスである例えばヨウ化水素ガス中にヘ
リウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性
ガスをヨウ化水素に対し、0.5〜50vol％混入させること
により、エッチングレートを800〜900Å／minまで向上
させ得ることが分かった。

【００１８】更に、基板を加熱することにより、透明導
電性膜を温度80℃〜100℃とすることによって、エッチ
ングレートを更に1500Å／minまで向上させ得ることが
分かった。

【００１９】本発明の透明導電性膜のドライエッチング
方法はかかる検討の結果なされたものであって、ハロゲ
ンガス或いはハロゲン化物ガスを含むエッチングガスの
高周波プラズマを利用して、基板上のＳｎＯ₂或いはＩ
ｎ₂Ｏ₃或いはＺｎＯを主成分とする透明導電性膜をエッ
チング加工する方法において、前記エッチングガスはア
ルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスから成る群よ
り選択された少なくとも１種を0.5〜50vol％含むガスで
あることを特徴とする。

【００２０】また、前記エッチングガスをアルゴンガ
ス、ヘリウムガス等の不活性ガスから成る群より選択さ
れた少なくとも１種を5〜20vol％含むガスとしてもよ
い。

【００２１】また、前記エッチングガスをヘリウムガス
を含むガスとしてもよい。

【００２２】また、前記透明導電性膜の表面を有機物フ
ォトレジスト、酸化シリコン、非晶質シリコンおよびチ
ッ化シリコンから成る群より選択された一材料で構成さ
れた所定形状のパターンマスクで部分的に被覆してエッ
チングするようにしてもよい。

【００２３】また、前記透明導電性膜を40〜130℃に加
熱してエッチングするようにしてもよい。

【００２４】また、前記透明導電性膜を60〜120℃に加
熱してエッチングするようにしてもよい。

【００２５】また、前記ハロゲンガス或いはハロゲン化
物ガスを臭素、臭化水素、ヨウ素、ヨウ化水素から成る
群より選択された少なくとも１種としてもよい。

【００２６】本発明の透明導電成膜エッチング方法は、
今までのようなエッチングを行なう際の雰囲気ガスとし
て炭化水素プラズマを使用していないので、スパッタ収
率(Sputter Yield)が極めて低く、化学的に安定なＳｎx
Ｃy、ＩｎxＣy、ＺｎxＣy等のエッチング生成物が発生
せず、残渣のないエッチングが可能となった。

【００２７】即ち、従来法では生成されたエッチングの
残渣が透明導電膜のマスクとなって、エッチングすべき
個所の透明導電性膜の残渣として残ることになるが、本
発明法では、透明導電成膜のエッチング生成物は主とし
て金属ヨウ化物としてガス化するため、基本的に残渣が
ない。

【００２８】たとえ、反応室内の絶縁物、フォトレジス
ト等から少量の炭素が生じてもヨウ素や水素、酸素の化
合物としてガス化するため残渣とはならない。

【００２９】また、基板温度を上昇させ、基板上の透明
導電性膜の温度を高めることにより、各種の反応物の蒸
気圧を高くすることで透明導電膜のガス化が容易にな
り、残渣の主因となる炭化物が容易に排気され、透明導
電膜への所定のパターン形成を可能とし、再現性の良い
実用的なエッチングを行なうことが出来る。

【００３０】このように、本発明の透明導電性膜のドラ
イエッチング方法は、従来のドライエッチング法におけ
る問題点である、残渣をなくし、エッチング処理室内の
クリーニングの回数を低減して生産性を向上させること
が出来るものである。

【００３１】

【作用】エッチング時のエッチングガスとしてハロゲン
ガス或いはハロゲン化物ガス中にアルゴンガス、ヘリウ
ムガス等の不活性ガスのいずれか１種を混合したガス雰
囲気中で基板上のＳｎＯ₂或いはＩｎ₂Ｏ₃或いはＺｎＯ
を主成分とする透明導電性膜に高周波プラズマを用いて
エッチングを行なうようにしたので、残渣がなく、再現
性の良い、実用的な透明導電性膜のエッチングレートが
向上したエッチングを行なえる。

【００３２】これらの理由について更に詳しく述べる。 1. ハロゲンガス或いはハロゲン化物ガス中へのアルゴ
ンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスの混合作用、効果透明導電性膜のエッチングはイオン衝突エネルギーのし
きい値電圧を必要としている。ハロゲン化物ガス、例え
ばヨウ化水素（ＨＩ）単独では放電インピーダンスが低
く、エッチングに必要なしきい値電圧を得るためには i)低圧にする、 ii)投入電力を上げる、等の手段が必要である。

【００３３】しかしi)ではエッチングに必要なエッチン
グ種を減ずるためエッチングレートが低下する、ii)で
は基板最表面が発熱してレジストの熱変形を伴い、正常
なパターンが得られない、また、プラズマダメージも相
対的に多くなるので、装置的に大きな電源を必要として
経済的ではない、等の不利益を生ずる。

【００３４】ハロゲンガス或いはハロゲン化物ガスにＨ
ｅ、Ａｒ等の不活性ガスを混合することによって、 A)混合ガスの電離電圧を上げ、放電インピーダンスを上
げることが出来る。また、不活性ガスは安定準位状態か
ら準安定状態に移行するエネルギーをヨウ化水素（Ｈ
Ｉ）解離のエネルギーとして使用することが出来るの
で、 B)結果的にヨウ素イオン（Ｉ+）とヨウ素ラジカル（Ｉ
*）、水素イオン（Ｈ+：透明導電性膜の還元作用促進）
の個数を増加させる、即ち、前記A)、B)の２つの効果でエッチングレートの向
上に寄与する。

【００３５】２．基板の温度上昇基板を加熱して基板上の透明導電性膜の温度を上昇させ
ることにより、透明導電性膜を構成する金属酸化物中の
金属Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎのヨウ化物の蒸気圧を高め、これ
らのガス化を容易にすることで、エッチングレートを向
上させる。また、エッチング処理室内に堆積する副生成
物が極めて少ないので、クリーニング回数が少なく、生
産性向上に有用である。

【００３６】

【実施例】本発明においてハロゲン或いはハロゲン化物
ガスを含むエッチングガス中に混合するアルゴンガス、
ヘリウムガス等の不活性ガスから成る群より選択された
少なくとも１種を0.5〜50vol％としたのは、混合する不
活性ガス量が0.5vol％に満たない場合は混合の効果が不
明確でエッチングレートの上昇が極めて少ないからであ
り、また、混合する不活性ガス量が50vol％を超える場
合はエッチャントが希釈され、混合効果が逆効果とな
り、エッチングレートが低下するからである。

【００３７】また、混合する不活性ガス量を5〜20vol％
とすることにより前述の効果が明確になり、エッチング
レートが10％〜20％上昇することが出来る。

【００３８】エッチング時において透明導電性膜を加熱
する温度を40〜130℃としたのは、温度が40℃に満たな
い場合は反応生成物の蒸気圧が低く、エッチングレート
が向上しないからであり、また、温度が130℃を超えた
場合は有機物フォトレジストが熱変形して所定のパター
ンが得られないからである。

【００３９】また、透明導電性膜の加熱温度を60〜120
℃とすることにより反応生成物の蒸気圧を高め、所定の
マスク形状を実用レベルの生産性で形成することが出来
る。

【００４０】本発明の透明導電性膜のドライエッチング
方法を図面に基づいて説明する。図１は本発明の透明導
電性膜のドライエッチング方法を実施するための装置の
１例を示し、図中、１は真空ポンプ等に接続された真空
排気系２と、ガスボンベ等のエッチングガス源に接続さ
れたエッチングガス導入系３を有するエッチング処理室
を示す。

【００４１】該エッチング処理室１内にカソード（下部
電極：陰極）４と、アノード（上部電極：陽極）５を対
向して設け、カソード４にプラズマ発生用の高周波電源
６を接続した。

【００４２】また、上部電極５は電極（アース電位にす
る場合が多い）とその前面にシャワープレートを兼ねた
中空の電極に構成し、その中空部に前記ガス導入系３を
接続して、該シャワープレートに設けた多数のガス噴出
口から例えばヨウ化水素（ＨＩ）ガスとアルゴン（Ａ
ｒ）ガスの混合ガスから成るエッチングガスを基板７上
の透明導電性膜に均一に噴射させ、エッチングを行うよ
うにした。更に、アノード５は電極間隔コントローラ８
によりカソード４とアノード５との間隔を調節自在と
し、任意の電極間距離を保持出来るようにした。

【００４３】また、表面に例えばＩｎ₂Ｏ₃を主成分とす
る透明導電性膜が成膜された例えば硬質ガラス製の基板
７を位置調整自在の基板昇降ピン９で保持するようにし
た。また、例えばフォトレジスト等のマスク材により予
め所定形状のパターンが形成された基板７上の透明導電
性膜付きの基板７を保持するための基板クランプ１０を
位置調整自在のマスクホイスト１１で保持するようにし
た。そして、基板クランプ１０の位置調整により基板７
とカソード４間に0.3mm程度の隙間を形成する。カソー
ド４上には基板７端より内側約3mmの位置にＯリングが
あり、ヘリウム（Ｈｅ）ガスが5〜8Torrの圧力で封入さ
れる。

【００４４】このヘリウム（Ｈｅ）ガスは熱伝導率の悪
いガラスやセラミック基板を効率よく電極温度に保持す
るための伝達の媒体となる。

【００４５】また、カソード４の内部に設けた循環水路
１２内に例えばブラインの温媒を循環させてカソード４
を加熱し、その加熱により基板７を所定温度に加熱する
ようにした。尚、図中、符号１３はヘリウム（Ｈｅ）ガ
ス導入ライン、１４は高周波電源６に接続したコンデン
サー、１５は高周波電源６に接続したアース、１６は絶
縁物を夫々示す。

【００４６】図１に示す装置はＬＣＤ用枚葉ドライエッ
チヤーであり、ＲＩＥ方式を基本とした最大450mm角基
板の処理が可能な装置である。

【００４７】次に本発明の透明導電成膜のドライエッチ
ング方法の具体的実施例を比較例と共に説明する。尚、
本発明の実施例は図１に示す装置を用いてエッチングを
行った。

【００４８】Ｉ．実験１（エッチングレート）実施例１表面に厚さ150μmのＩｎ₂Ｏ₃−10at％ＳｎＯ₂（以下Ｉ
ＴＯと称する）から成る透明導電性膜と、該透明導電性
膜の絶縁物として厚さ150nmの酸化シリコン（ＳｉＯ₂）
から成る下地膜を成膜した縦460mm×横360mm×厚さ1.1m
mのガラス製基板７（コーニング社製、７０５９）を基
板昇降ピン９に保持すると共に、カソード４と基板７と
の間に約0.3mmの微少ギャップを設定した。

【００４９】エッチング処理室１内を真空排気２系によ
り真空度0.1mTorrとし、基板温度を80℃とした後、エッ
チング処理室１内にガス導入系３よりヨウ化水素（Ｈ
Ｉ）ガスにアルゴン（Ａｒ）ガスを混合したエッチング
ガスを圧力50mTorr、流量350sccmで導入し、高周波電源
６よりカソード４に周波数13.56MHz、出力2.5kW、また
は3.0kWを印加して高周波プラズマ雰囲気中で透明導電
性膜のエッチングを行なった。

【００５０】そしてエッチングガス中のヨウ化水素ガス
に対するアルゴンガス量を0vol％から80vol％に種々変
化させて、エッチングガス中の各アルゴンガス量毎のエ
ッチングレートを測定し、その結果を図２（出力2.5kW
の場合は白丸で表し、出力3.0kWの場合は黒丸で表し
た）に示した。

【００５１】図２から明らかなように、ヨウ化水素ガス
中のアルゴンガス量が0.5vol％から50vol％の範囲にお
いてエッチングレートがアルゴンガスを全く含まないヨ
ウ化水素ガスのみの場合、およびアルゴンガス量が50vo
l％を超えた場合におけるエッチングレートに比して向
上していることが確認された。また、ヨウ化水素ガス中
のアルゴンガス量を5vol％から20vol％とすることによ
りエッチングレートが10％〜20％上昇することが確認さ
れた。

【００５２】実施例２透明導電膜の絶縁物となる下地膜として酸化シリコン
（ＳｉＯ₂）または窒化シリコン（ＳｉＮ）を用い、エ
ッチングガスとしてヨウ化水素ガスに対するアルゴンガ
ス量を15vol％とした混合ガスを用い、エッチングガス
圧力を20mTorrから60mTorrに種々変化させ、また、カソ
ードに印加する高周波の周波数を13.56MHzとし、出力を
3kWとした以外は前記実施例１と同様の方法で透明導電
性膜のエッチングを行なった。

【００５３】そして各エッチングガス圧力毎のエッチン
グレート、並びに各エッチングガス圧力毎の酸化シリコ
ン（ＳｉＯ₂）と窒化シリコン（ＳｉＮ）に対するエッ
チングレート比（選択比）を夫々測定し、その結果を図
３（エッチングガス圧力とエッチングレートとの関係は
黒丸で表し、また、エッチングガス圧力と選択比との関
係は白三角［酸化シリコン（ＳｉＯ₂）］並びに白丸
［窒化シリコン（ＳｉＮ）］で表した）に示した。

【００５４】比較例１透明導電膜の絶縁物となる下地膜として酸化シリコン
（ＳｉＯ₂）または窒化シリコン（ＳｉＮx）を用い、エ
ッチングガスとしてメタン（ＣＨ₄）ガス流量を200scc
m、塩化水素（ＨＣｌ）ガス流量を86sccmとし、メタン
（ＣＨ₄）ガスと塩化水素（ＨＣｌ）ガスの混合ガス
（ＣＨ₄＋30％ＨＣｌ）を用い、エッチングガス圧力を7
mTorrから40mTorrに種々変化させ、また、電極間距離を
70mmとし、高周波の出力を3.0kWとし、基板温度を室温
（30℃）とした以外は前記実施例１と同様の方法で透明
導電膜のエッチングを行った。

【００５５】そして各エッチングガス圧力毎のエッチン
グレート、並びに各エッチングガス圧力毎の酸化シリコ
ン（ＳｉＯ₂）と窒化シリコン（ＳｉＮx）に対するエッ
チングレート比（選択比）を夫々測定し、その結果を図
４（エッチングガス圧力とエッチングレートとの関係は
黒丸で表し、また、エッチングガス圧力と選択比との関
係は白三角［酸化シリコン（ＳｉＯ₂）］並びに黒三角
［窒化シリコン（ＳｉＮx）］で表した）に示した。

【００５６】図３と図４のエッチングガス圧力とエッチ
ングレートとの関係から明らかなように、実施例２（本
発明法）ではエッチングレートは800〜900Å／minであ
るのに対し、比較例１（従来法）では500Å／min程度以
下のエッチングレートしか得られなかった。従って、ヨ
ウ化水素ガスにアルゴンガスを混合した高周波プラズマ
を用いた本発明の実施例２のエッチングレートは、従来
法の比較例１のエッチングレートに比較して大幅に向上
していることが確認された。

【００５７】また、図３と図４のエッチングガス圧力と
選択比との関係から明らかなように、実施例２（本発明
法）では透明導電性膜の下地膜の絶縁物である窒化シリ
コン膜に対する選択比１３〜８であり、酸化シリコン膜
に対する選択比10.5〜7.5であるのに対し、比較例１
（従来法）では10以下であった。従って、ヨウ化水素ガ
スにアルゴンガスを混合した高周波プラズマを用いた本
発明の実施例２の選択比は、エッチング分布±10％以内
を満足する実用的な条件で比較すると、ＨＩ／Ａｒ系で
は12〜10に対して、ＣＨ₄／ＨＣｌ系では6以下であり、
従来法の比較例１の選択比に比較して1.6倍以上である
ことが確認された。

【００５８】実施例３エッチングガスとしてヨウ化水素（ＨＩ）ガスにアルゴ
ン（Ａｒ）ガスを15vol％混合したエッチングガスを用
い、エッチングガス圧力を40ｍTorr、流量を400sccmと
し、カソードに印加する高周波の周波数を13.56MHzと
し、また、カソード４の循環水路１２内に温水を温媒と
して循環させて基板７を介して透明導電膜を加熱した以
外は前記実施例１と同様の方法で透明導電性膜のエッチ
ングを行なった。

【００５９】そして、透明導電性膜を温度35℃から130
℃に種々変化させると共に、カソードに印加する高周波
の出力を2.5kW、または3.0kWとした場合における透明導
電性膜の各温度におけるエッチングレートを測定し、そ
の結果を図５（出力2.5kWの場合は黒丸で表し、出力3.0
kWの場合は白丸で表した）に示した。

【００６０】図５から明らかなように、透明導電膜を温
度40℃から130℃の範囲で加熱することにより、加熱し
ない場合に比してエッチングレートを向上させ得ること
が確認された。また、透明導電性膜の温度を60℃から12
0℃とすることによりエッチングレートが約20％以上向
上し、所定のパターンが形成されたことが確認された。

【００６１】実施例４エッチングガスとしてヨウ素（Ｉ）ガスにアルゴン（Ａ
ｒ）ガスを混合したエッチングガス用い、混合するアル
ゴンガス量を0vol％から80vol％に種々変化させた以外
は前記実施例１と同様の方法で基板上の透明導電性膜の
エッチングを行なった。

【００６２】そして各アルゴンガス量毎のエッチングレ
ートを測定し、その結果を表１に示した。

【００６３】実施例５エッチングガスとして臭化水素（ＨＢｒ）ガスにアルゴ
ン（Ａｒ）ガスを混合したエッチングガスを用い、混合
するアルゴンガス量を0vol％から80vol％に種々変化さ
せた以外は前記実施例１と同様の方法で基板上の透明導
電性膜のエッチングを行なった。

【００６４】そして各アルゴンガス量毎のエッチングレ
ートを測定し、その結果を表１に示した。

【００６５】実施例６エッチングガスとして臭素（Ｂｒ）ガスにアルゴン（Ａ
ｒ）ガス混合したエッチングガスを用い、混合するアル
ゴンガス量を0vol％から80vol％に種々変化させた以外
は前記実施例１と同様の方法で基板上の透明導電性膜の
エッチングを行なった。

【００６６】そして各アルゴンガス量毎のエッチングレ
ートを測定し、その結果を表１に示した。

【００６７】実施例７エッチングガスとしてヨウ化水素（ＨＩ）ガスにヘリウ
ム（Ｈｅ）ガスを混合したエッチングガスを用い、混合
するヘリウムガス量を0vol％から80vol％に種々変化さ
せた以外は前記実施例１と同様の方法で基板上の透明導
電性膜のエッチングを行なった。

【００６８】そして各ヘリウムガス量毎のエッチングレ
ートを測定し、その結果を表１に示した。

【００６９】実施例８エッチングガスとして臭化水素（ＨＢｒ）ガスにヘリウ
ム（Ｈｅ）ガスを混合したエッチングガスを用い、混合
するヘリウムガス量を0vol％から80vol％に種々変化さ
せた以外は前記実施例１と同様の方法で基板上の透明導
電性膜のエッチングを行なった。

【００７０】そして各ヘリウムガス量毎のエッチングレ
ートを測定し、その結果を表１に示した。

【００７１】

【表１】実施例９エッチングガスとしてヨウ化水素（ＨＩ）ガスにアルゴ
ン（Ａｒ）ガスとヘリウム（Ｈｅ）ガスから成る混合ガ
ス（混合比率Ａｒ：Ｈｅ＝5vol：10vol）を混合したエ
ッチングガスを用い、混合する混合ガス（アルゴンガス
とヘリウムガス）量を0vol％から80vol％に種々変化さ
せた以外は前記実施例１と同様の方法で基板上の透明導
電性膜のエッチングを行なった。

【００７２】そして各混合ガス（アルゴンガスとヘリウ
ムガス）量毎のエッチングレートを測定し、その結果を
表２に示した。

【００７３】実施例１０エッチングガスとして臭化水素（ＨＢｒ）ガスにアルゴ
ン（Ａｒ）ガスとヘウム（Ｈｅ）ガスから成る混合ガス
（混合比率Ａｒ：Ｈｅ＝5vol：10vol）量を0vol％から8
0vol％に種々変化させた以外は前記実施例１と同様の方
法で基板上の透明導電性膜のエッチングを行なった。

【００７４】そして各混合ガス（アルゴンガスとヘリウ
ムガス）量毎のエッチングレートを測定し、その結果を
表２に示した。

【００７５】

【表２】実施例１１透明導電性膜としてＩＴＯの代わりにＳｎＯ₂を用いた
以外は前記実施例１と同様の方法で透明導電性膜のエッ
チングを行なった。

【００７６】そして各アルゴンガス量毎のエッチングレ
ートを測定し、その結果を表３に示した。

【００７７】実施例１２透明導電膜としてＩＴＯの代わりにＺｎＯを用い、ま
た、エッチングガスとして臭化水素（ＨＢｒ）ガスにア
ルゴン（Ａｒ）ガスを15vol％混合したエッチングガス
を用い、エッチングガス圧力を50mTorr、流量350sccmと
し、カソードに印加する高周波を周波数13.56MHz、出力
3kWとした以外は前記実施例１と同様の方法で透明導電
膜のエッチングを行った。

【００７８】そして各アルゴンガス量毎のエッチングレ
ートを測定し、その結果を表３に示した。

【００７９】

【表３】表１、表２、表３から明らかなように、本発明の各実施
例はエッチングガス中のアルゴンガス量またはヘリウム
ガス量、或いはアルゴンガスとヘリウムガスの混合ガス
量が0.5vol％から50vol％の範囲においてエッチングレ
ートがアルゴンガス、ヘリウムガス、或いはこれらの混
合ガスを全く含まないヨウ素、ヨウ化水素、臭素、臭化
水素ガスのみの場合、およびアルゴンガス量またはヘリ
ウムガス量、或いはアルゴンガスとヘリウムガスの混合
ガス量が50vol％超えた場合におけるエッチングレート
に比して向上していることが確認された。また、エッチ
ングガス中のアルゴンガス量またはヘリウムガス量、或
いはアルゴンガスとヘリウムガスの混合ガス量を5vol％
から20vol％とすることによりエッチングレートが10％
〜25％の向上が確認された。

【００８０】実施例１３透明導電性膜としてＩＴＯの代わりにＳｎＯ₂を用い、
また、エッチングガスとしてヨウ化水素（ＨＩ）ガスに
アルゴン（Ａｒ）ガス量を15vol％混合したエッチング
ガスを用い、エッチングガス圧力を50mTorr、流量を360
sccmとし、カソードに印加する高周波の周波数を13.56M
Hzとし、出力を3kWとし、また、透明導電性膜を加熱し
た以外は前記実施例１と同様の方法で透明導電性膜のエ
ッチングを行なった。

【００８１】そして、透明導電性膜の加熱をカソード内
に温水を温媒として循環させて基板の温度を上昇させて
行い、基板上の透明導電性膜の温度を35℃から205℃に
種々変化させた場合におけるエッチングレートを測定
し、その結果を表４に示した。

【００８２】実施例１４透明導電性膜としてＩＴＯの代わりにＺｎＯを用い、ま
た、エッチングガスとして臭化水素（ＨＢｒ）ガスガス
にアルゴン（Ａｒ）ガスを15vol％混合したエッチング
ガスを用い、エッチングガス圧力を50mTorr、流量を360
sccmとし、カソードに印加する高周波の周波数を13.56M
Hzとし、出力を3kWとし、また、透明導電性膜を加熱し
た以外は前記実施例１と同様の方法で透明導電性膜のエ
ッチングを行なった。

【００８３】そして、透明導電性膜の加熱をカソード内
に温水を温媒として循環させて基板の温度を上昇させて
行い、基板上の透明導電性膜の温度を35℃から205℃に
種々変化させた場合におけるエッチングレートを測定
し、その結果を表４に示した。

【００８４】

【表４】表４から明らかなように、透明導電膜を温度40℃から13
0℃の範囲で加熱することにより、加熱しない場合に比
してエッチングレートを向上させ得ることが確認され
た。また、透明導電性膜の温度を60℃から120℃とする
ことによりエッチングレートが約10％〜25％向上するこ
とが確認された。

【００８５】前記各実施例では高周波電源の周波数を1
3.56MHzとしたが、代わりに50kHz〜1MHz程度の高周波電
源を用いてもよい。

【００８６】II．実験２（エッチング残渣）実施例１５基板の大きさを縦300mm×横300mm×厚さ1.1mmとし、エ
ッチングガスとしてヨウ化水素（ＨＩ）ガスにアルゴン
（Ａｒ）ガスを15vol％混合したエッチングガスを用
い、エッチングガス圧力を50mTorr、流量375sccmとし、
カソードに印加する高周波の周波数を13.56MHzとし、出
力を3kWとし、また、基板を80℃に加熱し、エッチング
時間を1分45秒とし、また、透明導電性膜の上に所定間
隔で所定幅のスリットが形成された厚さ1.2μmの有機物
フォトレジスト（東京応化工業株式会社製、商品名 OFP
R-800）から成るマスク材料で被覆した以外は前記実施
例１と同様の方法で透明導電膜のエッチングを行った。

【００８７】そして、エッチング後の透明導電性膜の表
面を走査電子顕微鏡（略称ＳＥＭ：倍率×30,000）で観
察し、その結果を図６（断面ＳＥＭ写真）に示した。
尚、観察個所は基板中央と基板端から20mmないし100mm
の９点で行い、図６の観察個所は概してエッチング速度
の遅い基板端から100mmの個所で行った。

【００８８】比較例２基板の大きさを縦300mm×横300mm×厚さ1.1mmとし、エ
ッチングガスとしてメタン（ＣＨ₄）ガスに塩化水素
（ＨＣｌ）ガスを30vol％混合したエッチングガスを用
い、エッチングガス圧力を20mTorr、流量250sccmとし、
カソードに印加する高周波の周波数を13.56MHzとし、出
力を3kWとし、また、基板を加熱せず、エッチング時間
を４分とし、また、透明導電性膜の上に所定間隔で所定
幅のスリットが形成された厚さ1.2μmの有機物フォトレ
ジスト（東京応化工業株式会社製、商品名 OFPR-800）
から成るマスク材料で被覆した以外は前記実施例１と同
様の方法で透明導電膜のエッチングを行った。

【００８９】そして、エッチング後の透明導電性膜の表
面を走査電子顕微鏡（略称ＳＥＭ：倍率×15,000）で観
察し、その結果を図７（断面ＳＥＭ写真）に示した。
尚、観察個所は基板端から50mmの個所で行った。

【００９０】図６、図７から明らかなように、実施例１
５（本発明）ではエッチング生成物が金属ヨウ化物とし
てガス化し、排気されるため、レジストマスク以外の表
面に残渣が発生せず、透明導電性膜に所定のパターンが
形成されているのに対し、比較例２（従来法）ではエッ
チングガスとしてメタンガス（ＣＨ₄）を用いた炭化水
素系のプラズマを使用しているため、ＩｎxＣyの蒸気圧
が極めて低く、スパッタ収率（Sputter Yield）も極め
て低い、ＩｎxＣyが生成され、レジストマスクの表面に
エッチング残渣が発生して、透明導電性膜に所定のパタ
ーンが形成されていないことが分かる。

【００９１】実施例１６透明導電性膜上に載置するマスク材料として有機物フォ
トレジストの代わりに酸化シリコン（ＳｉＯx、x＝1〜
2）を用いた以外は前記実施例１５と同様の方法で透明
導電性膜にエッチングを行った後、透明導電性膜の表面
を走査電子顕微鏡（略称ＳＥＭ：倍率×5,000）で観察
したところ、前記実施例１５のマスク材料（有機物フォ
トレジスト）と同様に基板の表面に透明導電性膜の残渣
が発生せず、透明導電性膜に所定のパターンが形成され
ていることが分かった。

【００９２】また、透明導電性膜上に載置するマスク材
料として有機物フォトレジストの代わりにチッ化シリコ
ン（ＳｉＮx、x＝1〜1.33）、非晶質シリコン（ａ−Ｓ
ｉ）を用いた以外は前記実施例１５と同様の方法で透明
導電性膜にエッチングを行った後、透明導電性膜の表面
を走査電子顕微鏡（略称ＳＥＭ）で観察し、その結果を
チッ化シリコンの場合は図８(Ａ)(断面ＳＥＭ写真：倍
率×25,000）に示し、非晶質シリコンの場合は図８(Ｂ)
(断面ＳＥＭ写真：倍率×30,000）に示した。図８
（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、いずれのマスク材
料とも、前記実施例１５のマスク材料（有機物フォトレ
ジスト）と同様に基板の表面に透明導電性膜の残渣が発
生せず、透明導電性膜に所定のパターンが形成されてい
ることが分かった。

【００９３】III.実験３（エッチングの再現性、および
プラズマ反応室のクリーニング）実施例１７基板の大きさを縦300mm×横300mm×厚さ1.1mmとし、エ
ッチングガスとしてヨウ化水素（ＨＩ）ガスにアルゴン
（Ａｒ）ガスを15vol％混合したエッチングガスを用
い、エッチングガス圧力を50mTorr、流量375sccmとし、
カソードに印加する高周波の周波数を13.56MHzとし、出
力を3kWとし、また、基板を80℃に加熱し、エッチン
グ時間を1分30秒とした以外は前記実施例１と同様の方
法で透明導電膜のエッチングを４００枚連続して行っ
た。

【００９４】また、各エッチング毎に金属顕微鏡（倍率
×５０）で全面観察し、また、２５枚毎にＳＥＭで表面
観察を行った。尚、エッチングレートはエンドポイント
の波形から算出した。

【００９５】そして、透明導電性膜のエッチングレート
と処理枚数の関係を調べ、その結果を図９（白丸で表し
た）に示した。

【００９６】比較例３基板の大きさを縦300mm×横300mm×厚さ1.1mmとし、エ
ッチングガスとしてメタン（ＣＨ₄）ガスに塩化水素
（ＨＣｌ）ガスを30vol％混合したエッチングガスを用
い、エッチングガス圧力を20mTorr、流量250sccmとし、
カソードに印加する高周波の周波数を13.56MHzとし、出
力を3kWとし、また、基板を加熱せず、エッチング時間
を3分とした以外は前記実施例１と同様の方法で透明導
電膜のエッチングを３６５枚連続して行った。

【００９７】また、各エッチング毎に金属顕微鏡（倍率
×１００）で表面観察を行った。尚、エッチングレート
はエンドポイントの波形から算出した。

【００９８】エッチングレートが低下した時点でチャン
バー内を酸素（Ｏ₂）ガス、流量200sccm、高周波入力電
力2kW、２時間のクリーニング処理を行った後、チャン
バー内および電極表面をアセトンまたはメタノールのふ
き取りによる清浄化処理を行った。

【００９９】そして、透明導電性膜のエッチングレート
と処理枚数の関係を調べ、その結果を図９（黒丸で表し
た）に示した。

【０１００】図９から明らかなように、実施例１７（本
発明）ではエッチングガスとしてヨウ化水素（ＨＩ）ガ
スとアルゴン（Ａｒ）ガスの混合ガスを用いているた
め、従来法のようなカーボン系のポリマーの堆積がない
ので、エッチングレートが非常に安定となる。従って、
エッチング処理室のクリーニング周期は透明導電性膜へ
のエッチング処理４００枚以上と大幅に延長することが
出来るのに対し、比較例３（従来法）ではエッチングガ
スとしてＣＨ₄を用いた炭化水素系のプラズマを使用し
ているため、エッチング処理室、或いは電極上にカーボ
ン系のポリマーが堆積し、エッチングレートが非常に不
安定になる。従って、堆積したポリマーを除去するため
に、プラズマ反応室のクリーニングを頻繁に行う必要が
あり、クリーニング周期は透明導電性膜へのエッチング
処理３０枚前後毎と極めて短い。

【０１０１】VI．実験４（ハロゲンガス或いはハロゲン
化物ガスを２種以上混合）前記実施例１〜１４では不活性ガス（アルゴンガス、ヘ
リウムガス或いはアルゴンとヘリウムの混合ガス）を混
入するハロゲンガス或いはハロゲン化物ガスとしてヨウ
化水素ガス、ヨウ素ガス、臭化水素ガス、臭素ガスのい
ずれかを単独で用いたが、以下の実験ではハロゲンガス
或いはハロゲン化物ガスとして、これらを２種以上混合
したガスを用い、これに不活性ガスを混入してエッチン
グガスとし、エッチングレート並びにエッチング残渣を
調べることとした。

【０１０２】実施例１８ハロゲンガス或いはハロゲン化物ガスとしてヨウ化水素
（ＨＩ）ガスと臭素（Ｂｒ）ガスの混合ガス（混合比率
ＨＩ：Ｂｒ＝70vol：30vol）を用い、これに混入する不
活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用い、アルゴン
ガス量を15vol％とした以外は実施例１と同様の方法で
基板上の透明導電性膜のエッチングを行ったところ、従
来法に比較してエッチングレートは向上し、残渣のない
安定したエッチングが可能であった。

【０１０３】実施例１９ハロゲンガス或いはハロゲン化物ガスとしてヨウ素
（Ｉ）ガスと臭化水素（ＨＢｒ）ガスの混合ガス（混合
比率Ｉ：ＨＢｒ＝60vol：40vol）を用い、これに混入す
る不活性ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）ガスを用い、ヘリ
ウムガス量を15vol％とし、基板上の透明導電性膜温度
を80℃とした以外は実施例３と同様の方法で基板上の透
明導電性膜にエッチングを行ったところ、従来法に比較
してエッチングレートは向上し、残渣のない安定したエ
ッチングが可能であった。

【０１０４】

【発明の効果】本発明の透明導電性膜のドライエッチン
グ方法によるときは、従来のドライエッチング法のよう
なメタン等の炭化水素系プラズマを使用せずに、エッチ
ングガスとしてハロゲンガス或いはハロゲン化物ガスを
含むガスを用い、高周波プラズマを使用しているため、
従来法のようなプラズマ反応室或いは電極上にカーボン
系のポリマーの堆積がないので、プラズマ反応室のクリ
ーニングを頻繁に行うことなく、透明導電性膜へのエッ
チングレートを向上させることが出来ると共に、安定し
たエッチングレートが得られる等の効果がある。

【０１０５】また、ハロゲンガス或いはハロゲン化物ガ
スに混合するアルゴンガス、ヘリウムガスまたはアルゴ
ンとヘリウムの混合ガスのガス量を5〜20vol％としてエ
ッチングを行うときは、エッチングレートを更に10％〜
25％向上させることが出来る。

【０１０６】また、透明導電性膜の表面に有機物フォト
レジスト、酸化シリコン、非晶質シリコン、チッ化シリ
コンから成る群より選択された一材料で構成されたパタ
ーンのマスクで部分的に被覆してエッチングを行うとき
は、所定マスクパターン以外の透明導電性膜表面に従来
法のようなカーボン系の残渣物の発生がないので、透明
導電性膜に所定形状のパターンを形成することが出来
る。

【０１０７】また、透明導電性膜を４０〜130℃に加熱
した状態でエッチングを行うときは、透明導電性膜への
エッチングレートを更に向上させることが出来る。

【０１０８】また、透明導電性膜を６０〜１２０℃に加
熱した状態でエッチングを行うときは、透明導電性膜へ
のエッチングレートを更に20%〜30%向上させることが出
来る。

【０１０９】また、ハロゲンガス或いはハロゲン化物ガ
スとして臭素、臭化水素、ヨウ素、ヨウ化水素から成る
群より選択された少なくとも１種を用いるときは、エッ
チングレートを700Å／min以上とすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するためのエッチング装置
の１例の説明線図、

【図２】本発明方法の１実施例におけるエッチングガ
ス中のアルゴンガス量とエッチングレートとの関係を示
す特性値図、

【図３】本発明方法の１実施例におけるエッチングガ
ス圧力とエッチングレートとの関係を示す特性線図と、
エッチングガス圧力と対ＳｉＯ₂、対ＳｉＮの選択比と
の関係を示す特性線図、

【図４】従来法におけるエッチングガス圧力とエッチ
ングレートとの関係を示す特性線図と、エッチングガス
圧力と対ＳｉＯ₂、対ＳｉＮの選択比との関係を示す特
性線図、

【図５】本発明方法の１実施例における透明導電性膜
の温度とエッチングレートとの関係を示す特性線図、

【図６】本発明方法の１実施例におけるエッチング後
の基板上の透明導電性膜のパターン断面状態を表す図面
代用写真、

【図７】従来法におけるエッチング後の基板上の透明
導電性膜のパターン断面状態を表す図面代用写真、

【図８】本発明方法の他の実施例におけるエッチング
後の基板上の透明導電性膜のパターン断面状態を表す図
面代用写真であり、（Ａ）はマスク材料としてチッ化シ
リコンを用いた場合であり、（Ｂ）はマスク材料として
非晶質シリコンを用いた場合である、

【図９】本発明方法と従来法におけるエッチング安定
性の比較、透明導電性膜のエッチング枚数とエッチング
レートとの関係を示す特性値図。

【符号の説明】

１エッチング処理室、２真空排気系、３
ガス導入系、４カソード、５アノー
ド、６高周波電源、７基板、１０
基板クランプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/304 ３４１Ｄ 31/04 (72)発明者太田賀文千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者中村久三千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技術株式会社千葉超材料研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハロゲンガス或いはハロゲン化物ガスを
含むエッチングガスの高周波プラズマを利用して、基板
上のＳｎＯ₂或いはＩｎ₂Ｏ₃或いはＺｎＯを主成分とす
る透明導電性膜をエッチング加工する方法において、前
記エッチングガスはアルゴンガス、ヘリウムガス等の不
活性ガスから成る群より選択された少なくとも１種を0.
5〜50vol％含むガスであることを特徴とする透明導電性
膜のドライエッチング方法。
【請求項２】前記エッチングガスはアルゴンガス、ヘ
リウムガス等の不活性ガスから成る群より選択された少
なくとも１種を5〜20vol％含むガスであることを特徴と
する請求項第１項に記載の透明導電性膜のドライエッチ
ング方法。
【請求項３】前記エッチングガスはヘリウムガスを含
むガスであることを特徴とする請求項第１項または第２
項に記載の透明導電性膜のドライエッチング方法。
【請求項４】前記透明導電性膜の表面を有機物フォト
レジスト、酸化シリコン、非晶質シリコンおよびチッ化
シリコンから成る群より選択された一材料で構成された
所定形状のパターンマスクで部分的に被覆してエッチン
グすることを特徴とする請求項第１項ないし第３項のい
ずれか１項に記載の透明導電性膜のドライエッチング方
法。
【請求項５】前記透明導電性膜を40〜130℃に加熱す
ることを特徴とする請求項第４項に記載の透明導電性膜
のエッチング方法。
【請求項６】前記透明導電性膜を60〜120℃に加熱す
ることを特徴とする請求項第５項に記載の透明導電性膜
のエッチング方法。
【請求項７】前記ハロゲンガス或いはハロゲン化物ガ
スは臭素、臭化水素、ヨウ素、ヨウ化水素から成る群よ
り選択された少なくとも１種であることを特徴とする請
求項第１項ないし第６項のいずれか１項に記載の透明導
電性膜のドライエッチング方法。