JPH1050675A

JPH1050675A - プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置

Info

Publication number: JPH1050675A
Application number: JP20743596A
Authority: JP
Inventors: Nobumasa Suzuki; 伸昌鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1996-08-06
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】高速エッチングが可能なプラズマエッチング
方法及びプラズマエッチング装置を提供する。【解決手段】絶縁体基板１０２をエッチングするため
のエッチング室１０１の周囲に無終端環状導波管１０９
を配すると共に無終端環状導波管１０９に複数の開口部
を形成する。そして、この複数の開口部からエッチング
室１０１へ供給されるマイクロ波にて発生する高密度、
大面積かつ均一なプラズマによりレジストパターンが形
成された絶縁体基板１０２の表面をエッチングし、レジ
ストパターンに沿って所定の幅と深さを有する溝を高速
に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁体基板表面を
プラズマを用いてエッチングするプラズマエッチング方
法及びプラズマエッチング装置に関し、特に高速エッチ
ングを可能にするものに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大面積基板上に微細パターンを形
成した素子、則ちラージアンドファイン（Ｌ＆Ｆ）素子
が、表示用デイスプレー・撮像用エリアセンサなどに広
く用いられてきている。

【０００３】ところで、液晶テレビ、ラップトップパソ
コン、ノート型パソコン等に用いられるＬ＆Ｆ素子の一
例であるカラー液晶ディスプレーは、カラーフィルタ基
板と駆動用基板との間に液晶を封入し、接着材で封止し
た構成としてある。

【０００４】ここで、このカラーフィルタ基板は、ガラ
ス基板上に三原色（Ｒ．Ｇ，Ｂ）のフィルタ層をそれぞ
れ形成すると共に、各フィルタ層間に漏れ光によるコン
トラストや色純度の低下を防止する役割を果たすブラッ
クマトリクスを設け、これらフィルタ層及びブラックマ
トリクスをトップコート材（平坦膜）で平滑化し、その
上面に透明電極を設けたものである。また、駆動用基板
は、ガラス基板上に駆動用透明電極（ＴＦＴ、ＭＩＭま
たはデューティ駆動用ＩＴＯ素子）を形成したものであ
る。なお、液晶として強誘電性液晶を用いたディスプレ
ーも開発されてきている。

【０００５】一方、大画面テレビ、広告用ディスプレー
等に用いられるＬ＆Ｆ素子の一例であるプラズマディス
プレーは、カラーフィルタ基板と駆動用基板との間に放
電用ガスを封入し、接着剤で封止した構成としてある。

【０００６】また、同じく大画面テレビ、広告用ディス
プレー等に用いられるＬ＆Ｆ素子の一例である電子放出
型ディスプレーは、蛍光体基板と駆動用基板を接着剤で
封着した構成としてある。ここで、この蛍光体基板はガ
ラス基板上に三原色の蛍光体層をそれぞれ形成すると共
に、各蛍光体層間に漏れ光によるコントラストや色純度
の低下を防止する役割を果たすブラックマトリクスを設
け、その上面に電極を設けたものである。また、駆動用
基板は、ガラス基板上に電子放出源とその駆動用電極を
形成したものである。

【０００７】さらに、Ｘ線医療器等に用いられるＬ＆Ｆ
素子の一例である撮像用エリアセンサは、ガラス基板上
に配線パターンを形成し、その上にゲート絶縁ＳｉＮ
膜、ｉ型ａ‐Ｓｉ膜、ｎ型ａ‐Ｓｉ膜、Ａｌ電極パター
ン、保護ＳｉＮ膜を順に形成した構成としてある。

【０００８】ところで、これらのＬ＆Ｆ素子において
は、表示画面や撮像画面の大型化が進められているが、
このような画面の大型化に伴い配線遅延が問題になるこ
とから、配線の低抵抗化が要求されている。ここで、こ
の配線の低抵抗化のためＣｕ、Ａｌ等の抵抗率の低い金
属を配線に用いる方策が考えられるが、この方策はデバ
イスによっては汚染、ヒロックなどが問題になり適用不
可能である。

【０００９】また、他の方策として、配線断面積を増加
させることが考えられるが、配線断面積を増加させるよ
う配線幅を増加すると光の透過率が低下することから、
配線の低抵抗化のため断面形状を矩形にして配線高を増
加させる必要がある。しかし、この方策は、膜厚１００
ｎｍ台の薄膜で形成されるＴＦＴやＭＩＭなどの駆動素
子と基板との間に１μｍ程度の高さの配線を形成するこ
とになり、不可能である。

【００１０】そこで、この配線の低抵抗化の要求を満た
す方策として配線を基板内に埋め込むことが行われてお
り、このような埋め込み配線の形成方法としては、以下
の方法が一般的である。

【００１１】即ち、まずフォトリソ工程によリ、ガラス
基板の表面を必要な配線の高さの分の深さだけ掘り込
む。次に、スパッタリング法等により、電極膜を必要な
配線の高さ以上の膜厚で形成する。最後に、研磨により
掘り込んだ部分以外の電極膜を除去し、表面を平坦化す
る。

【００１２】ところで、この掘り込みには配線を矩形形
状にするために、イオンの入射方向の異方性を用いるド
ライエッチングが用いられる。ここで、このドライエッ
チングとしては、一般に二枚の互いに平行な平板電極間
に１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波（ＲＦ）電
力を印加するＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチン
グ）法が用いられている。

【００１３】次に、このＲＩＥ法を用いたプラズマエッ
チング装置の断面図を図５に示す。同図において、４０
１は反応室、４０２は被処理基板、４０３は被処理基板
４０２を設置するＲＦ電極、４０４はＲＦ電源、４０５
はエッチング用ガス供給機構を備えた対向電極、４０６
はエッチングガス導入口、４０７は排気口である。

【００１４】そして、このような構成のプラズマエッチ
ング装置において、エッチングは以下のようにして行
う。即ち、まず排気系（不図示）を介して反応室４０１
内を２×１０^- ⁷ Ｔｏｒｒ以下になるまで真空排気す
る。次に、エッチングガスを導入口４０６より対向電極
４０５を介して反応室４０１に導入した後、排気口４０
７と排気系（不図示）の間に設けられたコンダクタンス
バルブ（不図示）のコンダクタンスを調整して反応室４
０１内の圧力を所定の値に保持する。

【００１５】そして最後に、ＲＦ電源４０４より所定の
ＲＦ電力をＲＦ電極４０３に印加し、反応室４０１内に
プラズマを発生させる。そして、このようにプラズマが
発生すると、プラズマ中のイオンが基板４０２とプラズ
マ間に生じるシース電界により加速されて基板４０２に
入射し、基板４０２の表面原子と反応してガス化するこ
とにより、異方性をもったエッチングが行なわれる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成のプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング
装置においては、プラズマ密度が５×１０¹⁰／ｃｍ³ 以
下と低いため、例えば無アルカリガラス等をエッチング
する場合にはエッチング速度が１０ｎｍ／ｍｉｎ以下と
遅いことから、１μｍ以上の掘り込みが必要な埋め込み
配線を形成する場合には処理時間が１００ｍｉｎ以上必
要になり、生産性が低いという問題点があった。

【００１７】そこで、本発明は、このような問題点を解
決するためになされたものであり、高速エッチングが可
能なプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装
置を提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、レジストパタ
ーンが形成された絶縁体基板表面をプラズマを用いてエ
ッチングし、前記レジストパターンに沿って所定の幅と
深さを有する溝を形成するプラズマエッチング方法にお
いて、前記絶縁体基板をエッチングするためのエッチン
グ室の周囲に無終端環状導波管を配すると共に前記無終
端環状導波管に複数の開口部を形成する一方、前記複数
の開口部から前記エッチング室へ供給されるマイクロ波
にて発生する高密度、大面積かつ均一なプラズマにより
前記エッチングを行うことを特徴とするものである。

【００１９】また本発明は、前記絶縁体基板に、該絶縁
体基板にほぼ垂直な磁力線を持ち、かつ前記スロット近
傍の磁束密度が前記マイクロ波の周波数のほぼ３．５７
×１０^-11 （Ｔ／Ｈｚ）倍である磁界を印加しながら前
記エッチングを行うことを特徴とするものである。

【００２０】また本発明は、前記絶縁体基板に高周波バ
イアスを印加しながら前記エッチングを行うことを特徴
とするものである。

【００２１】また本発明は、前記絶縁体基板は無アルカ
リガラスであることを特徴とするものである。

【００２２】また本発明は、前記パターンを形成するレ
ジストは、軟化点が２００℃以上の耐熱レジストである
ことを特徴とするものである。

【００２３】また本発明は、レジストパターンが形成さ
れた絶縁体基板表面をプラズマを用いてエッチングし、
前記レジストパターンに沿って所定の幅と深さを有する
溝を形成するプラズマエッチング装置において、前記絶
縁体基板をエッチングするためのエッチング室と、前記
エッチング室の周囲に配された無終端環状導波管と、前
記無終端環状導波管に形成され、前記エッチング室内へ
マイクロ波を供給する複数の開口部と、を備え、前記エ
ッチングの際、前記複数の開口部から前記エッチング室
へ供給されるマイクロ波にて高密度、大面積かつ均一な
プラズマを発生させることを特徴とするものである。

【００２４】また本発明は、前記エッチングの際、前記
絶縁体基板に印加する、該絶縁体基板にほぼ垂直な磁力
線を持ち、かつ前記スロット近傍の磁束密度が前記マイ
クロ波の周波数のほぼ３．５７×１０^-11 （Ｔ／Ｈｚ）
倍である磁界を発生させる磁界発生手段を備えたことを
特徴とするものである。

【００２５】また本発明は、前記エッチングの際、絶縁
体基板に印加する高周波バイアスを発生させるバイアス
発生手段を備えたことを特徴とするものである。

【００２６】また、本発明のように、絶縁体基板をエッ
チングするためのエッチング室の周囲に無終端環状導波
管を配すると共に無終端環状導波管に複数の開口部を形
成する一方、複数の開口部からエッチング室へ供給され
るマイクロ波にて発生する高密度、大面積かつ均一なプ
ラズマによりレジストパターンが形成された絶縁体基板
表面をエッチングし、レジストパターンに沿って所定の
幅と深さを有する溝を高速に形成する。

【００２７】また、磁界発生手段にて絶縁体基板に、絶
縁体基板にほぼ垂直な磁力線を持ち、かつスロット近傍
の磁束密度がマイクロ波の周波数のほぼ３．５７×１０
^-11（Ｔ／Ｈｚ）倍である磁界を印加しながらエッチン
グを行うことにより、エッチング室内が低圧の場合でも
高密度のプラズマを発生させるようにする。

【００２８】また、バイアス発生手段にて絶縁体基板に
高周波バイアスを印加しながらエッチングを行うことに
より、高速エッチングを可能とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００３０】図１は、本発明の実施の形態に係るプラズ
マエッチング装置の概略構成図であり、同図において、
１０１は絶縁体基板である被処理基板１０２をエッチン
グするためのエッチング室である反応室、１０３は基板
１０２を支持するＲＦ電極、１０４はＲＦ電源、１０５
はエッチングガス導入機構を備えた対向電極、１０６は
エッチングガス導入口、１０７は排気口、１０８は反応
室１０１を形成する石英管である。

【００３１】また、１０９はマイクロ波を反応室１０１
に導入するための後述するスロットを備えた無終端環状
導波管（以下環状導波管という）であり、この環状導波
管１０９にてマイクロ波を反応室１０１に導入すること
によりエッチングガスの励起源としてマイクロ波を利用
するようにしている。

【００３２】そして、このようにマイクロ波によりエッ
チングガスを励起することにより、高い周波数をもつ電
界により電子を加速でき、ガス分子を効率的に電離、励
起させることができる。これにより、ガスの電離効率、
励起効率及び分解効率が高く、高密度、大面積かつ均一
なプラズマを比較的容易に形成することができる。

【００３３】ここで、この環状導波管１０９は、内壁断
面の寸法がＷＲＴ−２規格導波管と同じ２７ｍｍ×９６
ｍｍであり、中心径が７５９ｍｍである。また、この環
状導波管１０９は、機械的強度を保つためステンレス鋼
で構成されると共に、その内壁面にはマイクロ波の伝搬
損失を抑えるため銅がコーテイングされ、更にこの銅の
上に銀をコーテイングした二層メッキが施されている。

【００３４】ところで、この環状導波管１０９には、図
２に示すようにマイクロ波を反応室１０１へ導入するた
めの複数の開口部であるスロット１０９ａが形成されて
いる。なお、このスロット１０９ａの形状は長さ４２ｍ
ｍ、幅２ｍｍの矩形であり、管内波長の１／４間隔に形
成されている。

【００３５】ここで、管内波長は使用するマイクロ波の
周波数と導波管の断面の寸法に依存するが、周波数２．
４５ＧＨｚのマイクロ波と上記の寸法の導波管１０９を
用いた場合には約１５９ｍｍである。なお、本実施の形
態において使用した環状導波管１０９では、スロット１
０９ａは約４０ｍｍ間隔で６０個形成されている。ま
た、環状導波管１０９には、４Ｅチューナ、方向性結合
器、アイソレー夕、２．４５ＧＨｚの周波数を持つマイ
クロ波電源（不図示）が順に接続されている。

【００３６】そして、このような構成のプラズマエッチ
ング装置において、プラズマの発生及びエッチングは以
下のようにして行なう。

【００３７】即ち、まず排気系（不図示）を介して反応
室１０１内を２×１０⁷ Ｔｏｒｒ以下になるまで真空排
気し、この後、エッチングガスをガス導入口１０６より
対向電極１０５を介して所定の流量で反応室１０１内に
導入する。次に、排気系と排気口１０７との間に設けら
れたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、反応室
１０１内を所定の圧力に保持する。

【００３８】この後、マイクロ波電源より所望の電力を
環状導波管１０９を介して反応室１０１内に供給するこ
とにより、反応室１０１内にはプラズマ密度が２×１０
¹²／ｃｍ³ 以上の、従来のプラズマエッチング装置と比
較して２桁向上した高密度プラズマが大面積、かつ均一
に発生する。

【００３９】そして、このように高密度かつ大面積均一
なプラズマが発生すると、このプラズマによりエッチン
グガスが励起され、ＲＦ電極１０３上に載置された被処
理基板１０２の表面をエッチングする。ここで、このよ
うに高密度かつ大面積均一なプラズマを用いてエッチン
グを行うことにより、エッチング速度が１〜２桁向上
し、充分な生産性をもった埋め込み配線形成が可能にな
る。また、マイクロ波が誘電体を透過する性質を有する
ことから、プラズマ処理装置を無電極放電タイプのもの
として構成でき、これが故に高清浄なプラズマ処理を行
い得るという利点もある。

【００４０】ところで、このエッチングの際、異方性と
エッチング速度を向上させるため、本実施の形態におい
ては、ＲＦ電源１０４を介してＲＦ電力をＲＦ電極１０
３に供給することにより基板１０２表面に高周波バイア
スであるＲＦバイアスを発生させ、基板１０２に入射す
るイオンのエネルギーを制御することができるようにし
ている。

【００４１】さらに、このエッチングの際、異方性を向
上させるために、１ｍＴｏｒｒ以下の低圧でも高密度を
維持できるように、本実施の形態においては、図１に示
すように磁界発生手段１１０を設けるようにしている。

【００４２】そして、例えば磁界発生手段１１０を用い
て、環状導波管１０９の複数のスロット１０９ａの中心
を含む面に節面を持つと共に、基板１０２にほぼ垂直な
磁力線を持ち、スロット１０９ａ近傍の磁界の磁束密度
は基板１０２近傍の磁界の磁束密度よりも大きい、例え
ばマイクロ波の周波数のほぼ３．５７×１０^-11 （Ｔ／
Ｈｚ）倍であるカスプ磁界を発生するようにすると、電
子が磁力線に沿ってスロット１０９ａ近傍から基板１０
２近傍へ長行程を磁力線の周りに回転しながら拡散し、
かつ電子の壁への拡散・再結合による損失が抑えられる
ので、１ｍＴｏｒｒ以下の低圧領域でも高密度かつ大面
積均一なプラズマを維持することが可能になる。

【００４３】なお、本実施の形態において、エッチング
の際に用いられるマイクロ波の周波数は、０．８〜２０
ＧＨｚの範囲から適宜選択することができ、またエッチ
ングの際に用いられる反応室内の圧力は、好ましくは
０．０５〜１．０ｍＴｏｒｒの範囲から選択することが
できる。さらに、エッチングの際に用いられるエッチン
グガスとしては、Ｆ₂ 、ＣＦ₄ 、ＣＨＦ₃ 、ＣＨ₂ Ｆ
₂ 、Ｃ₂ Ｆ₆ 、Ｃ₃ Ｆ₈ 、ＣＦ₂ Ｃｌ₂ 、ＳＦ₆ 、ＮＦ
₃ 、Ｃｌ₂ 、ＣＣｌ₄ 、ＢＣｌ₃ などが挙げられる。

【００４４】次に、このような構成のプラズマエッチン
グ装置を用いた埋め込み配線形成方法を図３に示す。

【００４５】まず、（ａ）に示すようにガラス基板１０
３上にフォトレジスト１１２を塗布し、マスク１１３を
用いてパターニングされたＵＶ光１１４をガラス基板１
０３に照射する。次に、（ｂ）に示すようにフォトレジ
スト１１２を現像し、レジストパターン１１２ａを形成
する。

【００４６】次に、このようにレジストパターン１１２
ａが形成されたガラス基板１０３をプラズマエッチング
装置の反応室１０１に設置した後、反応室１０１内を真
空排気し、この後エッチングガスをガス導入口１０６よ
り対向電極１０５を介して所定の流量で反応室１０１内
に導入する。次に、排気系と排気口１０７との間に設け
られたコンダクタンスバルブを調整し、反応室１０１内
を所定の圧力に保持する。

【００４７】この後、マイクロ波電源より所望の電力を
環状導波管１０９を介して反応室１０１内に供給するこ
とにより、反応室１０１内に高密度プラズマを大面積均
一に発生させ、この高密度プラズマにより（ｃ）に示す
ようにガラス基板１０３の表面に所定の幅と深さを有す
る溝Ｄ１を掘り込む。なお、このようなプラズマエッチ
ング装置を用いることにより、従来と比較して掘り込み
速度が１〜２桁向上し、充分な生産性をもった埋め込み
配線形成が可能になる。

【００４８】次に、（ｄ）に示すようにフォトレジスト
１１２をアッシング除去し、この後、スパッタリング等
により（ｅ）に示すように金属膜１１５を形成する。さ
らに、この後、研磨を行い（ｆ）に示すように溝Ｄ１以
外の部分の金属膜１１５を除去してガラス基板１０３に
金属配線１１６を埋め込み形成する一方、ガラス基板１
０３の表面を平坦化し、配線基板を得る。

【００４９】なお、本実施の形態において、ガラス基板
１０３は無アルカリガラスとしているが、絶縁性基板と
してＳｉＯ₂ 系の石英や各種ガラスの他に、Ｓｉ₃ Ｎ
₄ ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＦ，ＣａＦ₂ ，ＢａＦ₂ ，
Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＡｌＮ，ＭｇＯなどが挙げられる。また、
フォトレジストとして、ノボラック系ポジレジスト、環
化ゴム系ネガレジストなどの公知のものが使用可能であ
るが、用途によっては耐熱性の高い感光性ポリイミド、
カルコゲナイドなどが適当な場合もある。

【００５０】さらに、露光装置としては、形成する配線
幅を解像できるものならば、縮小投影露光機、等倍投影
露光機、近接露光機、接触露光機でも、電子ビーム露光
機、集束イオンビーム露光機、レーザービーム露光機で
もよい。また、アッシング方法としては、酸化性溶液に
よるウェット処理でも、酸素プラズマによるドライ処理
でも使用可能である。また、レジストパターンを一旦基
板１０３とのエッチング選択比の大きな、例えば金属膜
などの材料に転写してそれをマスクとして基板の掘り込
みを行っても良い。

【００５１】さらに、金属膜を形成する金属としては、
Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕなどが挙げられ、スパッタリングの他に、蒸
着、ＣＶＤなどの薄膜形成方法により形成する。また、
研磨方法としては、単純機械研磨でも適用可能である
が、研磨され難い材料の研磨速度を向上させるために、
化学的機械研磨（ＣＭＰ）、電界研磨（ＥＰ）、複合電
界研磨（ＥＣＢ）を用いると尚良い。

【００５２】次に、本実施の形態に係るエッチング装置
を用いて埋め込み配線の形成を行う実施例について説明
する。なお、本発明は、これら実施例に限定されるもの
ではない。

【００５３】まず、図１に示したプラズマエッチング装
置を使用してガラス基板の掘り込みを行った後、図３に
示した工程によりＴＦＴ型表示用ディスプレーに用いら
れる埋め込み配線の形成を行う第１実施例について説明
する。

【００５４】まず、基板１０２として、４００×５００
ｍｍの白板ガラス基板を用いると共に、ガラス基板１０
２上にフォトレジスト（東京応化ＯＦＰＲ８００）１１
２を８００ｎｍ厚塗布し、ミラープロジェクションアラ
イナーを用いてパターン光１１４をフォトレジスト１１
２に露光した（図３の（ａ）参照）。

【００５５】この後、フォトレジスト１１２を現像し、
最小スペース幅５μｍのレジストパターン１１２ａを形
成し（図３の（ｂ）参照）、次にプラズマエッチング装
置を用いてガラス基板１０２表面に溝Ｄ１を掘り込んだ
（図３の（ｃ）参照）。

【００５６】なお、この際プラズマエッチング装置にお
いては、プラズマの発生及びエッチングを以下のように
して行なった。即ち、まずターボ分子ポンプを主とする
排気系を介して反応室１０１内を２×１０⁷ Ｔｏｒｒ以
下になるまで真空排気し、続いてエッチングガスとして
ＣＦ₄ を３００ｓｃｃｍ、Ｈ₂ を３０ｓｃｃｍの流量で
ガス導入口１０６より対向電極１０５を介して反応室１
０１内に導入した。

【００５７】次に、排気系と排気口１０７との間に設け
られたコンダクタンス調整用スロットルバルブの開き角
を調整して反応室１０１内を３ｍＴｏｒｒの圧力に保持
し、この後マイクロ波電源より１ｋＷの電力を環状導波
管１０９を介して反応室１０１内に供給して反応室１０
１内に高密度プラズマを発生させた。そして、この高密
度プラズマにより、エッチングガスを励起、分解し、Ｒ
Ｆ電極１０３上に載置されたガラス基板１０２の表面を
エッチングした。

【００５８】次に、このようなプラズマエッチング装置
によるエッチングを５分間行った後、フォトレジスト１
１２をアッシング除去した（図３の（ｄ）参照）。ここ
で、このエッチングにより形成された溝Ｄ１の掘り込み
深さを段差測定器（ＴＥＮＣ０Ｒα―ＳＴＥＰ２００）
を用いて測定したところ、１．１μｍであった。そし
て、この時のエッチング速度は２２０ｎｍ／ｍｉｎであ
り、従来よりも１桁以上向上した。

【００５９】次に、ＤＣスパッタリング装置によりＡｌ
‐Ｓｉ‐Ｃｕ膜１１５を１．２μｍ厚形成した（図３の
（ｅ）参照）。そして、この後、機械研磨を行い、溝以
外の部分のＡｌ‐Ｓｉ‐Ｃｕ膜１１５を除去してガラス
基板１０３に金属配線１１６を埋め込み形成する一方、
ガラス基板１０３の表面を平坦化した（図３の（ｆ）参
照）。ここで、この研磨後の表面の平坦性は±１２ｎｍ
であり、良好な埋め込み配線が形成された。

【００６０】次に、プラズマエッチング装置において磁
界を発生させてガラス基板の掘り込みを行い、図３に示
した工程によりＦＬＣ型表示用ディスプレーに用いられ
る埋め込み配線の形成を行う本実施の形態の第２実施例
について説明する。

【００６１】まず、基板１０２として、３６０×４６５
ｍｍの青板ガラス基板を用いると共にガラス基板１０２
上にフォトレジスト（東京応化ＯＦＰＲ８００）１１２
を１０００ｎｍ厚塗布し、ミラープロジェクションアラ
イナーを用いてパターン光１１４をフォトレジスト１１
２に露光した（図３の（ａ）参照）。

【００６２】この後、フォトレジスト１１２を現像し、
次に、最小スペース幅１０μｍのレジストパターン１１
２ａを形成し（図３の（ｂ）参照）、その後、プラズマ
エッチング装置を用いてガラス基板１０２表面に溝Ｄ１
を掘り込んだ（図３の（ｃ）参照）。

【００６３】なお、この際プラズマエッチング装置にお
いては、プラズマの発生及びエッチングは以下のように
して行なった。即ち、排気系を介して反応室１０１内を
２×１０⁷ Ｔｏｒｒ以下になるまで真空排気した。続い
て、エッチングガスとしてＣＦ₄ を３６０ｓｃｃｍ、Ｈ
₂ を３０ｓｃｃｍの流量でガス導入口１０６より対向電
極１０５を介して反応室１０１内に導入した。

【００６４】次に、コンダクタンス調整用スロットルバ
ルブの開き角を調整し、反応室１０１内を０．７ｍＴｏ
ｒｒの圧力に保持した。この後、直流電源より所望の電
力を磁界発生手段であるコイル１１０に供給し、反応室
１０１内に磁界を発生させた後、マイクロ波電源より
１．２ｋＷの電力を環状導波管１０９を介して反応室１
０１内に供給し、反応室１０１内に高密度プラズマを発
生させた。

【００６５】なお、このようにコイル１１０により反応
室１０１内に磁力線を発生させると共に、この磁力線の
廻りを螺旋運動する電子がマイクロ波を共鳴的に吸収し
て加速されるようにすることにより、１ｍＴｏｒｒ以下
の低圧領域でも高密度のプラズマを発生させることがで
きる。

【００６６】そして、この高密度プラズマによりエッチ
ングガスは励起、分解され、ＲＦ電極１０３上に載置さ
れたガラス基板１０２の表面をエッチングした。次に、
このプラズマエッチング装置によるエッチングを８分間
行った後、フォトレジスト１１２をアッシング除去した
（図３の（ｄ）参照）。ここで、段差測定器を用いて掘
り込み溝Ｄ１の深さを測定したところ、１．９μｍであ
った。エッチング逮度は２３８ｎｍ／ｍｉｎであり、従
来よりも１桁以上向上した。

【００６７】次に、ＤＣスパッタリング装置によりＣｕ
膜１１５を２．０μｍ厚形成した（図３の（ｅ）参
照）。そして、この後、機械研磨を行い、溝以外の部分
のＣｕ膜１１５を除去し、Ｃｕにて金属電極１１６を形
成する一方、ガラス基板１０３表面を平坦化した。ここ
で、研磨後の表面の平担性は±１３ｎｍであり、良好な
埋め込み配線が形成された。

【００６８】次に、プラズマエッチング装置において高
周波バイアスを発生させてガラス基板の掘り込みを行
い、図３に示した工程により表示用プラズマディスプレ
ーに用いられる埋め込み配線の形成を行う本実施の形態
の第３実施例について説明する。

【００６９】まず、基板１０２として、５５０×６５０
ｍｍの白板ガラス基板を用いると共に、ガラス基板１０
２上にフォトレジスト（東京応化ＯＭＲ８３）１１２を
８００ｎｍ厚塗布し、ミラープロジェクションアライナ
ーを用いてパターン光をフォトレジスト１１２に露光し
た（図３の（ａ）参照）。

【００７０】この後、フォトレジスト１１２を現像し、
次に、最小スペース幅４０μｍのレジストパターン１１
２ａを形成し（図３の（ｂ）参照）、その後、プラズマ
エッチング装置を用いてガラス基板１０２表面に溝Ｄ１
を掘り込んだ（図３の（ｃ）参照）。

【００７１】なお、この際プラズマエッチング装置にお
いては、プラズマの発生及びエッチングは以下のように
して行なった。即ち、排気系を介して反応室１０１内を
２×１０⁷ Ｔｏｒｒ以下になるまで真空排気した。続い
て、エッチングガスとしてＣＦ₄ を２４０ｓｃｃｍ、Ｈ
₂ を２０ｓｃｃｍの流量でガス導入口１０６より対向電
極１０５を介して反応室１０１内に導入した。

【００７２】次に、コンダクタンス調整用スロットルバ
ルブの開き角を調整し、反応室１０１内を２ｍＴｏｒｒ
の圧力に保持した。次いで、マイクロ波電源より１ｋＷ
の電力を環状導波管１０９を介して反応室１０１内に供
給し、反応室１０１内に高密度プラズマが発生した。

【００７３】さらに、ＲＦ電源１０４を介してＲＦ電極
１０３に３００ＷのＲＦ電力を印加することによりガラ
ス基板１０２表面に自己バイアスを発生させた。エッチ
ングガスは高密度プラズマにより励起、分解され、ＲＦ
電極１０３上に載置されたガラス基板１０２の表面をエ
ッチングした。

【００７４】次に、このプラズマエッチング装置による
エッチングを４分間行った後、フォトレジスト１１２を
アッシング除去した（図３の（ｄ）参照）。ここで、段
差測定器を用いて掘り込み溝Ｄ１の深さを測定したとこ
ろ、０．９μｍであった。エッチング速度は２２５ｎｍ
／ｍｉｎであり、従来よりも１桁以上向上した。

【００７５】次に、ＤＣスパッタリング装置によりＡｌ
‐Ｓｉ膜１１５を１．０μｍ厚形成した（図３の（ｅ）
参照）。そして、この後機械研磨を行い、溝以外の部分
のＡｌ‐Ｓｉ膜１１５を除去して金属配線１１６を形成
する一方、ガラス基板１０３表面を平坦化した。研磨後
の表面の平坦性は±１２ｎｍであり、良好な埋め込み配
線が形成された。

【００７６】ところで、研磨による平坦化をより容易に
するために、溝以外の部分の金属膜をリフトオフ法によ
り除去しても良い。次に、このようなリフトオフ法を用
いた埋め込み配線形成方法を図４に示す。

【００７７】この場合、まず（ａ）に示すようにガラス
基板１０３上にフォトレジスト１１２を塗布し、マスク
１１３を用いてパターニングされたＵＶ光１１４をガラ
ス基板１０３に照射する。次に、（ｂ）フォトレジスト
１１２を現像し、レジストパターン１１２ａを形成す
る。

【００７８】次に、プラズマエッチング装置により
（ｃ）に示すようにガラス基板１０３の表面に溝Ｄ１を
掘り込んだ後、（ｄ）に示すように金属膜１１７を形成
する。さらにこの後、（ｅ）に示すようにフォトレジス
ト１１２をアッシングすることにより、フォトレジスト
１１２とフォトレジスト１１２上の金属膜１１７も同時
に除去する。そして、最後に（ｆ）に示すように研磨を
行って金属配線１１６を形成する一方、ガラス基板１０
３の表面を平坦化する。

【００７９】次に、プラズマエッチング装置を使用して
ガラス基板の掘り込みを行い、図４に示した工程により
電子放出型表示用ディスプレーに用いられる埋め込み配
線の形成を行う本実施の形態の第４実施例を説明する。

【００８０】本実施例においては、まず、基板１０２と
して５５０×６５０ｍｍの白板ガラス基板を用いると共
に、ガラス基板１０２上にフォトレジスト（日立化成Ｒ
Ｕ−１０００Ｎ）１１２を１２００ｎｍ厚塗布し、ミラ
ープロジェクションアライナーを用いてパターン光をフ
ォトレジスト１１２に露光した（図４の（ａ）参照）。

【００８１】この後、フォトレジスト１１２を現像し、
最小スペース幅５０μｍのレジストパターン１１２ａを
形成し（図４の（ｂ）参照）、その後、プラズマエッチ
ング装置を用いてガラス基板１０２表面に溝Ｄ１を掘り
込んだ（図４の（ｃ）参照）。

【００８２】なお、この際プラズマエッチング装置にお
いては、プラズマの発生及びエッチングは以下のように
して行なった。即ち、排気系を介して反応室１０１内を
２×１０^-7Ｔｏｒｒ以下になるまで真空排気した。続い
て、エッチングガスとしてＣＦ₄ を３００ｓｃｃｍ、Ｈ
₂ を３０ｓｃｃｍの流量でガス導入口１０６より対向電
極１０５を介して反応室１０１内に導入した。

【００８３】次に、コンダクタンス調整用スロットルバ
ルブの開き角を調整し、反応室１０１内を２ｍＴｏｒｒ
の圧力に保持した。マイクロ波電源より１．２ＫＷの電
力を環状導波管１０９を介して反応室１０１内に供給す
ることにより反応室１０１内に高密度プラズマが発生し
た。エッチングガスは高密度プラズマにより励起、分解
され、ＲＦ電極１０３上に載置されたガラス基板１０２
の表面をエッチングした。

【００８４】次に、このようなエッチングを５分間行っ
た後、フォトレジスト２１１をアッシング除去した（図
４の（ｄ）参照）。ここで、段差測定器を用いて測定さ
れた段差からレジスト膜厚を差し引くことにより掘り込
み溝Ｄ１の深さを求めたところ、１．２μｍであった。
エッチング速度は２４０ｎｍ／ｍｉｎであり、従来より
も１桁以上向上した。

【００８５】次に、ＤＣスパッタリング装置によりＭｏ
膜１１７を１．３μｍ厚形成し（図４の（ｅ）参照）、
この後フォトレジスト１１２をアッシングし、フォトレ
ジスト１１２上のＭｏ膜と共に除去した。そして、この
後機械研磨を行い、ガラス基板１０３の表面に金属配線
１１６を形成する一方、ガラス基板１０３表面を平坦化
した（図３の（ｆ）参照）。研磨後の表面の平坦性は±
８ｎｍであり、良好な埋め込み配線が形成された。

【００８６】次に、プラズマエッチング装置を使用して
ガラス基板の掘り込みを行い、図４に示した工程により
撮像用エリアセンサに用いられる埋め込み配線の形成を
行う本実施の形態の第５実施例を説明する。

【００８７】本実施例においては、まず、基板１０２と
して４００×４００ｍｍの白板ガラス基板を用いると共
に、ガラス基板１０２上にフォトレジスト（日立化成Ｒ
Ｕ−１０００Ｎ）１１２を１２００ｎｍ厚塗布し、ミラ
ープロジェクションアライナーを用いてパターン光をフ
ォトレジスト１１２に露光した（図４の（ａ）参照）。

【００８８】この後、フォトレジスト１１２を現像し、
最小スペース幅３μｍのレジストパターン１１２ａを形
成し（図３の（ｂ）参照）、その後プラズマエッチング
装置を用いてガラス基板１０２表面に溝Ｄ１を掘り込ん
だ（図３の（ｃ）参照）。

【００８９】なお、この際プラズマエッチング装置にお
いて、プラズマの発生及びエッチングは以下のようにし
て行なった。即ち、排気系を介して反応室１０１内を２
×１０^-7Ｔｏｒｒ以下になるまで真空排気した。続い
て、エッチングガスとしてＣＦ₄ を３６０ｓｃｃｍ、Ｈ
₂ を３０ｓｃｃｍの流量でガス導入口１０６より対向電
極１０５を介して反応室１０１内に導入した。

【００９０】次に、コンダクタンス調整用スロットルバ
ルブの開き角を調整し、反応室１０１内を２ｍＴｏｒｒ
の圧力に保持した。マイクロ波電源（不図示）より１．
２ｋＷの電力を環状導波管１０９を介して反応室１０１
内に供給し、反応室１０１内に高密度ブラズマが発生し
た。エッチングガスは高密度ブラズマにより励起、分解
され、ＲＦ電極１０３上に載置されたガラス基板１０２
の表面をエッチングした。

【００９１】次に、このようなプラズマエッチング装置
によるエッチングを４分間行った後、段差測定器を用い
て段差を測定し、この測定結果からレジスト膜厚を差し
引くことにより掘り込み溝Ｄ１の深さを求めたところ、
１．０μｍであった。エッチング速度は２５０ｎｍ／ｍ
ｉｎであり、従来よりも１桁以上向上した。

【００９２】次に、ＤＣスパッタリング装置によりＣｒ
膜１１７を１．１μｍ厚形成し（図４の（ｅ）参照）、
この後フォトレジスト１１２をアッシングし、フォトレ
ジスト１１２上のＣｒ膜と共に除去して金属配線１１６
を形成する一方、Ｃｒのエッチャントを注入して化学的
機械研磨を行い、ガラス基板１０３表面を平坦化した
（図４の（ｆ）参照）。研磨後の表面の平坦性は±６ｎ
ｍであり、良好な埋め込み配線が形成された。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のようにエ
ッチング室の周囲に配された複数のスロットを備えた無
終端環状導波管を用いて発生させた高密度かつ大面積均
一なプラズマを用いることにより、ガラス基板の高速エ
ッチングが可能になり、埋め込み配線の生産性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマエッチング
装置の模式図。

【図２】上記プラズマエッチング装置の環状導波管に設
けられたスロットを示す図。

【図３】上記プラズマエッチング装置を用いた埋め込み
配線形成方法を説明する図。

【図４】上記プラズマエッチング装置を用いた他の埋め
込み配線形成方法を説明する図。

【図５】従来のプラズマエッチング装置の模式図。

【符号の説明】

１０１，４０１反応室１０３ガラス基板１０４ＲＦ電源１０９環状導波管１１９ａスロット１１０コイル１１２フォトレジスト１１２ａレジストパターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジストパターンが形成された絶縁体基
板表面をプラズマを用いてエッチングし、前記レジスト
パターンに沿って所定の幅と深さを有する溝を形成する
プラズマエッチング方法において、前記絶縁体基板をエッチングするためのエッチング室の
周囲に無終端環状導波管を配すると共に前記無終端環状
導波管に複数の開口部を形成する一方、前記複数の開口
部から前記エッチング室へ供給されるマイクロ波にて発
生する高密度、大面積かつ均一なプラズマにより前記エ
ッチングを行うことを特徴とするプラズマエッチング方
法。
【請求項２】前記絶縁体基板に、該絶縁体基板にほぼ
垂直な磁力線を持ち、かつ前記スロット近傍の磁束密度
が前記マイクロ波の周波数のほぼ３．５７×１０^-11
（Ｔ／Ｈｚ）倍である磁界を印加しながら前記エッチン
グを行うことを特徴とする請求項１記載のプラズマエッ
チング方法。
【請求項３】前記絶縁体基板に高周波バイアスを印加
しながら前記エッチングを行うことを特徴とする請求項
１記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４】前記絶縁体基板は無アルカリガラスであ
ることを特徴とする請求項１乃至３記載のプラズマエッ
チング方法。
【請求項５】前記パターンを形成するレジストは、軟
化点が２００℃以上の耐熱レジストであることを特徴と
する請求項１記載のプラズマエッチング方法。
【請求項６】レジストパターンが形成された絶縁体基
板表面をプラズマを用いてエッチングし、前記レジスト
パターンに沿って所定の幅と深さを有する溝を形成する
プラズマエッチング装置において、前記絶縁体基板をエッチングするためのエッチング室
と、前記エッチング室の周囲に配された無終端環状導波管
と、前記無終端環状導波管に形成され、前記エッチング室内
へマイクロ波を供給する複数の開口部と、を備え、前記エッチングの際、前記複数の開口部から前記エッチ
ング室へ供給されるマイクロ波にて高密度、大面積かつ
均一なプラズマを発生させることを特徴とするプラズマ
エッチング装置。
【請求項７】前記エッチングの際、前記絶縁体基板に
印加する、該絶縁体基板にほぼ垂直な磁力線を持ち、か
つ前記スロット近傍の磁束密度が前記マイクロ波の周波
数のほぼ３．５７×１０^-11 （Ｔ／Ｈｚ）倍である磁界
を発生させる磁界発生手段を備えたことを特徴とする請
求項６記載のプラズマエッチング装置。
【請求項８】前記エッチングの際、絶縁体基板に印加
する高周波バイアスを発生させるバイアス発生手段を備
えたことを特徴とする請求項６記載のプラズマエッチン
グ装置。