JPH11111702A

JPH11111702A - 薄膜のドライエッチング方法および薄膜半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH11111702A
Application number: JP22030298A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Hirata; 教行平田; Mitsuru Shibata; 充柴田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 1999-04-23
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: JP4167328B2

Abstract

(57)【要約】【課題】所望のテーパ角度で、かつ高い加工寸法精度
でエッチングを実施することを可能とする薄膜のドライ
エッチング方法を提供すること。【解決手段】被処理薄膜上にレジストパターンを形成
する工程と、前記レジストパターンをマスクとして用い
て、被処理薄膜を、第１のエッチング条件で、選択的に
ドライエッチングする第１のエッチング工程と、レジス
トパターンをマスクとして用いて、被処理薄膜を、第１
のエッチング条件とは異なる第２のエッチング条件で、
選択的にドライエッチングする第２のエッチング工程と
を具備し、第１のエッチング工程から第２のエッチング
工程への切り替えは、被処理薄膜の選択的エッチングが
完了する直前に行われることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜のドライエッ
チング方法および薄膜半導体装置の製造方法に係り、特
に、層間絶縁膜を介して交差する多層配線の下層配線の
パターニングに最適なドライエッチング方法に関する。
また、本発明は、例えば、液晶表示素子に用いる薄膜ト
ランジスタのゲート配線の形成のための金属薄膜のドラ
イエッチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、基板上に金属配線を形成する
方法として、ケミカルドライエッチング装置を用いて、
レジストパターンをマスクとして金属薄膜をドライエッ
チングする方法が知られている。以下、図１に示すフロ
ーチャートに基づき、従来のケミカルドライエッチング
装置により、例えばガラス基板のような透明絶縁性を有
する基板上にモリブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）
薄膜の配線を形成する方法について説明する。

【０００３】まず、基板表面にスパッタリングにより形
成した金属薄膜上に、レジストを塗布し、次いで、この
レジストを露光装置などにより所望のパターンに露光し
た後、現像装置などにより現像し、エッチング用のレジ
ストマスクを形成する。次に、この基板をエッチング室
に搬入し、高真空状態（例えば３Ｐａ以下）までエッチ
ング前排気を行う。しかる後に、エッチング室内を調圧
し、そして金属薄膜のエッチングに必要なエッチングガ
ス（四弗化炭素、酸素）を活性化し、この活性化された
エッチングガスを基板表面に導き、基板上の金属薄膜を
エッチングする。

【０００４】所定時間エッチングを行なった後、エッチ
ングガスの導入を停止し、次にエッチング室内を前記高
真空状態（例えば３Ｐａ以下）に排気し、排気されたエ
ッチング室から金属薄膜の配線が形成された基板を搬出
する。

【０００５】ところで、基板上にＣＶＤ法などによって
堆積される絶縁膜を、絶縁膜を介して交差する多層配線
の下層配線は、その端部が上層配線と短絡しやすいこ
と、あるいは上層配線が下層配線の端部で断線し易いこ
と等から、下層配線の端面は基板主表面に対して適度な
テーパーを有していることが要求される。特に、下層配
線の膜厚が３００ｎｍ以上である場合、その形状制御が
重要である。

【０００６】例えば、厚さ４００ｎｍのモリブデン・タ
ングステン合金（ＭｏＷ）薄膜を選択的にエッチングし
て、側壁テーパ角度３０±５°の配線を形成することが
要求されている。

【０００７】このようなテーパ形状は、例えばエッチン
グガス総流量を１０００ｓｃｃｍとし、四弗化炭素／酸
素ガス比をレジストとモリブデン・タングステン合金
（ＭｏＷ）薄膜とのエッチングレート比が１／３となる
比率、たとえば１／２として、３０Ｐａでの調圧を行
い、８００Ｗのマイクロ波電力を印加し、７２０秒のプ
ラズマ放電を行うことにより達成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エッチ
ング時間は、次の理由から長時間を要する。１）ドライエッチング法を用いて金属薄膜をエッチング
する場合には、金属薄膜のエッチングが進行し、下地の
表面が露出すると、エッチングに寄与する活性ラジカル
が、残存する金属薄膜に集中し、その反応を促進する。
従って、下地の表面が露出し始めると同時に、金属薄膜
のエッチングレートは急速に促進される。ところが、レ
ジストのエッチングレートは、エッチング面積が著しく
変化しないため、顕著にエッチングレート変化を示さな
いので、ジャストエッチング前後でのレジストと金属薄
膜とのエッチングレート比が変化する。

【０００９】一方、形成する配線側壁が良好なテーパ角
度になるように加工するためには、エッチングの進行に
伴うレジストと金属薄膜のエッチングレートを、適度な
比率に保つ条件とすれば良いことが知られている。

【００１０】この両方の条件を満足するためには、下地
の表面が露出してもエッチングレートが顕著に変化し難
い条件、即ちエッチングレートが相対的に遅い条件とす
る必要がある。また、エッチング時間終了時のテーパ角
が所望する角度となるようなレジストと金属薄膜のエッ
チングレート比が得られるエッチング条件（ガス比、ガ
ス流量、圧力、印加電力、エッチング時間）を、エッチ
ング条件を変化させて加工した配線の形状を確認して選
定する必要がある。

【００１１】２）上述のように、エッチングが進行し、
下地が露出しはじめるタイミングは、金属薄膜の膜厚や
エッチング条件のばらつき、またエッチングレートの基
板面内の均一性によって影響を受けるので、基板面内で
不均一性を生じる。この不均一性の影響により、十分な
時間のエッチングを実施しなければ、基板表面に不要な
金属薄膜の残りを発生してしまう。一方、十分過ぎるエ
ッチングを実施した場合には、加工された配線のテーパ
角度やパターン寸法精度にばらつきを発生するという問
題がある。

【００１２】従って、従来の方法では、金属薄膜のエッ
チングレートを約４０ｎｍ／ｍｉｎ以下とするという、
かなり低速でのエッチング条件を選定し、しかも比較的
十分なオーバーエッチングを行なっていた。

【００１３】このようなことから、従来のエッチング方
法で、例えばモリブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）
薄膜の配線加工を実施した場合には、エッチング前排気
に１０秒、エッチング前調圧に２０秒、エッチング時間
として７２０秒、エッチング後排気に１０秒、全体で７
６０秒という長時間を一枚の基板のエッチング処理に費
やしていた。

【００１４】一方、薄膜トランジスタ等の電極に角部が
あると、層間絶縁膜を介して配置される電極間に短絡が
生じてしまうが、これを防止する方法として、次の方法
が特開平１−１５８７７６号に記載されている。

【００１５】即ち、まず、基板上にゲート電極材料を堆
積し、このゲート電極材料をレジストパターンをマスク
として用いてパターニングし、テーパ状の側面を有する
形状にする第１のエッチングを行う。次いで、レジスト
のエッチング速度をゲート電極材料のエッチング速度よ
り高めた条件での第２のエッチングを行い、テーパ状の
側面を円弧状にする。

【００１６】しかし、この方法によると、特に液晶表示
装置等の製造に必要な大面積の基板の場合、ローディン
グ効果が大きいため、第１のエッチングと第２のエッチ
ングの切り替え時期、即ち第１のエッチングの終点の検
出が極めて困難である。即ち、第１のエッチング終了時
点で既にローディング効果の影響により配線幅にばらつ
きが生じる恐れがあり、このため最終的に優れた加工寸
法精度が得られなくなるという問題がある。

【００１７】本発明の目的は、所望のテーパ角度で、か
つ高い加工寸法精度でエッチングを実施することを可能
とする薄膜のドライエッチング方法を提供することにあ
る。また、本発明の目的は、大面積にわたり優れた加工
寸法精度が得られ、且つ高い均一性、再現性が達成され
る薄膜のドライエッチング方法を提供することにある。

【００１８】更に、本発明の目的は、短時間で優れた加
工寸法精度が確保できる薄膜のドライエッチング方法を
提供することにある。更にまた、本発明の目的は、以上
のドライエッチング方法を用いた薄膜半導体装置の製造
方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、被処理薄膜上にレジストパターンを形成
する工程と、前記レジストパターンをマスクとして用い
て、被処理薄膜を、第１のエッチング条件で、選択的に
ドライエッチングする第１のエッチング工程と、前記レ
ジストパターンをマスクとして用いて、被処理薄膜を、
第１のエッチング条件とは異なる第２のエッチング条件
で、選択的にドライエッチングする第２のエッチング工
程とを具備し、第１のエッチング工程から第２のエッチ
ング工程への切り替えは、被処理薄膜の選択的エッチン
グが完了する直前に行われる薄膜のドライエッチング方
法を提供する。

【００２０】また、本発明は、透明基板上に導電性膜を
形成する工程と、前記導電性膜上にレジストパターンを
形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして
用いて、前記導電性膜を、第１のエッチング条件で、選
択的にドライエッチングする第１のエッチング工程と、
前記レジストパターンをマスクとして用いて、前記導電
性膜を、前記第１のエッチング条件とは異なる第２のエ
ッチング条件で、選択的にドライエッチングし、ゲート
電極を形成する第２のエッチング工程とを具備し、前記
第１のエッチング工程から前記第２のエッチング工程へ
の切り替えは、前記前記導電性膜の選択的エッチングが
完了する直前に行われる薄膜半導体装置の製造方法を提
供する。

【００２１】以下、本発明のドライエッチング方法につ
いて、より詳細に説明する。本発明の薄膜のドライエッ
チング方法は、ガス導入を可能にする真空容器内に被処
理基体を配置し、真空容器内に１種または２種以上のエ
ッチングガスを導入しつつ、該エッチングガスに高周波
やマイクロ波電力等のエネルギーを印加し、それによっ
てプラズマを発生させて、エッチングガスを活性状態と
し、薄膜と反応すると薄膜が気化するラジカルを被処理
基体上に導き、薄膜をドライエッチングするものであ
る。

【００２２】かかる本発明のドライエッチング方法の特
徴は、薄膜とエッチングガスとの反応の進行に伴い、エ
ッチング条件を連続的に１回以上変更してエッチングす
ることを特徴とする。即ち、本発明のドライエッチング
方法は、それぞれエッチング条件の異なる、第１のエッ
チング条件による第１のエッチング工程と、第２のエッ
チング条件による第２のエッチング工程とを具備するも
のである。この場合、エッチング条件は、ガス総流量、
ガス比、圧力、印加電力、およびエッチング時間のいず
れか、もしくはその２種以上の組み合わせを含むもので
ある。

【００２３】エッチング条件の切り替えは、被処理薄膜
の選択的エッチングガ完了する直前に行われる。即ち、
薄膜の下地がエッチング面積の少なくとも８０％、例え
ば約９０％露出する時点を第１のエッチング工程の終点
とし、この終点を検出することにより行うことが出来
る。

【００２４】第１のエッチング工程の終点の検出は、真
空容器内の圧力変化または真空容器内の発光強度変化を
測定することによって判断する、エッチング終点検出機
能を用いて、自動的に行うことが出来る。

【００２５】また、薄膜の下地として、第１のエッチン
グ条件でのエッチングレートが、薄膜のエッチングレー
トの１〜８％となるような材料を選定することが好まし
い。本発明に用いられるドライエッチング装置として
は、公知の容量結合型、誘電結合型、あるいはマイクロ
波励起型等を適宜用いることができる。

【００２６】そして、被処理基体のエッチングは、次の
ようにして行われる。まず、真空容器内に表面に被処理
薄膜を有する被処理基体を載置し、第１のエッチング
条件用のエッチングガスが活性化されたエッチングガス
を被処理基体上に導き、被処理薄膜の第１のエッチング
を開始する。

【００２７】被処理薄膜の下地が約９０％露出する状態
まで第１のエッチングを進行させた後、エッチング条件
を第２のエッチング条件に切り替え、第２のエッチング
条件用のエッチングガスが活性化されたエッチングガス
を被処理基体上に導き、被処理薄膜の第２のエッチング
を行う。

【００２８】本発明において、下地の露出とは、被処理
薄膜の最終のパターン形状（設定値）における下地の露
出を１００％とした際のエッチング途中での露出の比率
である。また、被処理薄膜の最終のパターン形状は、ほ
ぼレジストマスクの形状に対応している。

【００２９】エッチング用ガスとして、被処理薄膜がモ
リブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）薄膜である場合
には四弗化炭素と酸素の混合ガスが用いられ、またアル
ミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金等の場合には塩素
系ガス、例えばＣｌ₂ やＢＣｌ₃ などが用いられる。そ
して、第１のエッチング条件と第２のエッチング条件と
では、その流量、混合比率等を切り替える。

【００３０】特に、第１のエッチング条件は、マスクで
あるレジストと薄膜とのエッチングレート比が大きく、
相対的に薄膜のエッチングレートの大きい、例えば酸素
／四弗化炭素比が１よりも大きい条件を選定し、第２の
エッチング条件は、レジストと薄膜とのエッチングレー
ト比が小さく、相対的に薄膜のエッチングレートの小さ
い、例えば酸素／四弗化炭素比が１よりも充分に小さい
条件を選定することにより、短時間で、良好な配線側壁
テーパ角度と良好な加工精度を有する薄膜のパターンの
形成が可能であるという効果がある。そして、この発明
は、特に４５゜、更には３５゜よりも小さく均質な配線
側壁テーパ角度を達成するのに好適である。

【００３１】本発明においては、真空容器内のガス圧
は、エッチングの条件により１０〜１００Ｐａの範囲で
設定される。本発明においては、全操作過程を通じて、
真空容器内を数Ｐａより低い真空にする必要はなく、従
って広域ターボ分子ポンプのような排気能力の大きい真
空ポンプを用いる必要はない。

【００３２】ここで、本発明のドライエッチング方法に
用いられるエッチング終点検出方法について説明する。
ドライエッチングにおけるエッチング終点の検出方法に
は、１．エッチング室内の圧力変化を検出する方法２．エッチング被膜ごとに選択した波長の発光を検出す
る方法がある。

【００３３】いずれの方法も、まず、検出値を電圧変化
量に変換し、その電圧変化量を微分したプロファイルを
得る。この微分したプロファイルに対し、しきい値１と
しきい値２を設定し、例えば微分値がしきい値１を越
え、しきい値２に達した所を終点として検出する（図
２）。

【００３４】また、本発明では、更に精度の良い検出方
法を提案する。まず、図３（ａ）に示すように、圧力変
化および発光強度の検出値を電圧変化量に変換し、それ
らの電圧変化量を微分して、それぞれの微分曲線（ｄＶ
／ｄＴ、ｄＶ´／ｄＴ´）を得る。次いで、図３（ｂ）
に示すように、それぞれの微分曲線のピーク強度に倍率
補正処理を施し、図３（ｃ）に示すように、それらの値
を加算したプロファイルを作成する。

【００３５】その後、このプロファイルに対し、図２に
示すように、しきい値１としきい値２を設定し、プロフ
ァイル曲線がしきい値１を越え、しきい値２に達した時
点を終点として検出する。即ち、２種類以上の検出値の
加算値を用いてエッチング終点を検出するのである。

【００３６】ここでは、プロファイル曲線のピークの後
の出力を検出しているが、ピーク前であっても、またピ
ークを検出してもかまわない。以上説明したように、本
発明のドライエッチング方法では、第１のエッチング工
程は、パターン形成に際し薄膜の高速除去を目的として
おり、第２のエッチング工程は、不要な薄膜の残りの除
去と、加工されるパターン寸法の合わせ込みと、更にテ
ーパ角度の合わせ込みを目的としている。このように、
本発明のドライエッチング方法では、第１のエッチング
工程と第２のエッチング工程とで、その目的を異ならせ
ているので、短時間で、良好なエッチングを実施するこ
とができる。

【００３７】このように、工程ごとにエッチングの目的
を分担しているので、エッチング条件の合わせ込みが容
易であり、また膜厚やエッチング条件のばらつきに対し
ても優れた再現性を確保することができる。

【００３８】更に、エッチングレートが大幅に変化する
薄膜の下地が露出する時点において、エッチング終点検
出機構によりエッチング終点を検出し、エッチング条件
を切り替えているので、同一条件でエッチングを実施す
る際に問題となる、下地の露出によるエッチング状況の
変化の影響を考慮する必要がない。また、薄膜の厚さ
や、膜厚分布などが変動しても、第１のエッチング工程
のエッチング時間を、エッチング終点検出機構によって
管理し、例えば第２のエッチング時間を第１のエッチン
グ時間の２０〜４０％に設定することにより、再現性良
く、良好な加工寸法精度を得ることができる。

【００３９】特に、高融点金属薄膜の配線パターンを形
成する場合に、その下地として第１のエッチング条件で
エッチングレートが高融点金属薄膜のエッチングレート
に対して、１〜１０％となる酸化珪素薄膜を用いると、
第２のエッチング条件でのエッチング実施時に、下地膜
の極めて近傍では活性ラジカル種が下地膜に反応するの
で、金属薄膜のエッチングが進行しにくくなり、金属薄
膜の下地膜からの高さ方向へのエッチングレートに、下
地近傍では遅く、下地から遠ざかる程速いという変化を
生じるので、この効果によりテーパエッチングが進行す
ることとなり、その結果、加工精度に優れ、テーパ角度
の良好な配線を短時間に形成することが可能である。

【００４０】本発明は、特に、ガラス基板上や酸化珪素
上に形成したモリブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）
薄膜のような高融点金属薄膜を、レジストパターンをエ
ッチングマスクとして用いて選択的にエッチングするこ
とにより、加工断面の側壁が３０±５°となるテーパパ
ターンを有する配線の形成に有効である。そして、基板
上に層間絶縁膜を介して交差する多層配線の下層配線と
して、このような配線を使用することにより、層間ショ
ートや上層配線の断線等ヲ十分に低減することができ
る。

【００４１】特に、このような配線をチャネルエッチン
グ型やチャネル絶縁型等の逆スタガ型の薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）のゲート電極配線に極めて有利に用いるこ
とが出来る。

【００４２】また、本発明は、特に、ローディング効果
が激しいエッチング、例えば１２００ｃｍ² 以上の面積
の基板のエッチングに対し、有効に適用される。なお、
液晶表示素子における表示画素部のレジストの被覆部の
面積が全体の３０％、特に２０％を下回ると、ローディ
ング効果が顕著になることが確認されている。ここで
「表示画素部」としたのは、周辺領域は、レジストの被
覆率が表示画素部とは全く異なり、充分に大きくなるた
め、全体の平均では挙動が説明出来ないからである。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、より具体
的に説明する。図４は、本発明のドライエッチング方法
に使用されるケミカルドライエッチング装置を概略的に
示す図である。

【００４４】図４において、気密に構成されたエッチン
グ室１内には、被処理基板３がその上に載置されるテー
ブル４が配置され、対向する位置にパンチングメタルプ
レート２が配置される。そして、パンチングメタルプレ
ート２の上方にはプラズマ励起空間５を隔てて誘電体板
６が配置される。そして、この誘電体板６にはマイクロ
波源８に結合された導波管７が結合している。また、プ
ラズマ励起空間５にはエッチングガス供給部９が結合し
ている。

【００４５】ケミカルドライエッチングされる被処理基
板３は、エッチング室１内に搬入されて、テーブル４上
に載置され、エッチングガスは、エッチングガス供給部
９からプラズマ励起空間５に導かれる。そして、マイク
ロ波源８から導波管７を介してマイクロ波電力を印加す
ることにより、プラズマ励起空間５にプラズマを発生さ
せ、そのガス中のエッチングに寄与する活性ラジカル種
をパンチングメタルプレート２を介して基板３上に導
き、反応させ、エッチングを行うようになっている。

【００４６】このエッチング室１には、排気配管１０が
設けられ、排気配管１０は、自動制御式スロットルバル
ブ１１を介してブースター付ドライポンプ１２に連通し
ている。

【００４７】また、エッチング室１には、エッチング室
１内の圧力を測定するための圧力計１３及びエッチング
室内の発光強度を検出する光センサ１４が接続されてい
る。そして、これら圧力計１３及び光センサ１４の出力
に基づいて演算処理を行なう演算処理部１５、この演算
処理部１５の演算結果に基づいてスロットルバルブ１１
を制御するスロットバルブ制御部１６、演算処理部１５
の演算結果に基づいてマイクロ波源８を制御するマイク
ロ波源制御部１７、及び演算処理部１５の演算結果に基
づいてエッチングガス供給部９からのガス供給量を制御
するガス制御部１８とを備えている。

【００４８】以上のように構成されるケミカルドライエ
ッチング装置を用いた薄膜のドライエッチングは、次の
ように行われる。まず、例えばガラス基板等の表面にス
パッタリング装置などを用いて被処理薄膜を形成し、こ
の被処理薄膜の上に、レジスト塗布装置などによりレジ
ストを塗布し、露光装置などにより感光した後、現像装
置などにより現像処理を行って、エッチング用のレジス
トマスクを形成する。この被処理基板３をエッチング室
１のテーブル４上に置き、第１のエッチング条件でのエ
ッチングガスを導入しつつ、マイクロ波電源８からマイ
クロ波を供給する。このとき、全処理ガスの総流量、ガ
スの混合比率、ガス圧力、供給電力は、レジストと薄膜
とのエッチングレート比率が例えば１／０．７５〜１／
１．２５となり、薄膜のエッチングレートが１０〜３０
０ｎｍ／ｍｉｎとなる条件を、予め設定しておく。

【００４９】このプラズマ放電は、薄膜の下地表面が基
板表面積の約９０％となる時点を検出可能なエッチング
終点検出機構により管理され、この機能での終点検出信
号により、自動的に停止する。この第１のエッチング工
程により、薄膜は、最終的に望まれるテーパパターンの
テーパ角度よりも５〜１０°大きい角度でエッチングさ
れる。

【００５０】プラズマ放電が停止した後、第１のエッチ
ング条件でのガス供給が停止され、第２のエッチング条
件でのエッチングガスが導入され、再びマイクロ波電源
８からマイクロ波を供給して、第２のエッチング工程を
実施する。

【００５１】第２のエッチング条件としての全処理ガス
の総流量、ガスの混合比率、ガス圧力、供給電力は、レ
ジストと薄膜とのエッチングレート比率が例えば１／
０．１５〜１／０．２５となり、薄膜のエッチングレー
トが第１のエッチング条件でのエッチングレートの３０
〜４５％となる条件を予め設定しておく。ここで、ガス
圧力は特に第１のエッチング条件よりも１０Ｐａ以上高
圧とすれば、第１のエッチング条件にて選定したガスの
種類や総流量などを変更する必要がなく、ガスの混合比
率と供給電力の変更だけで、条件の選定が可能であると
いう効果がある。

【００５２】第２のエッチング工程のプラズマ放電時間
は、第１のエッチング工程でプラズマ放電時間の２０〜
４０％となるように設定すれば、加工された薄膜のテー
パ角度を目標値とすることができ、加工寸法精度を良好
にすることができるという効果がある。

【００５３】

【実施例１】実施例１図４に示すケミカルドライエッチング装置を用いて、図
５に示すフローチャートに従って、図６に示すように、
酸化珪素膜上にモリブデン・タングステン合金（Ｍｏ
Ｗ）薄膜からなる配線を形成した。

【００５４】まず、図６（ａ）に示すように、外形寸法
が５５０×６５０ｍｍのガラス基板２１上に形成された
酸化珪素薄膜２２上に、スパッタリングにより４００ｎ
ｍ厚にモリブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）薄膜２
３を形成し、次いで、モリブデン・タングステン合金
（ＭｏＷ）薄膜２３上に、レジスト塗布装置などにより
レジストを塗布し、露光装置などにより感光した後、現
像して、エッチング用のレジストマスク２４を形成し
た。そして、この基板２１をエッチング室１に搬入し、
テーブル４上に載置した。

【００５５】次に、エッチング室１内を、高真空状態
（例えば３Ｐａ以下）までエッチング排気を行い、次い
で、第１のエッチングに必要なエッチングガスである四
弗化炭素と酸素を、本実施例の場合、四弗化炭素流量：
４４５ｓｃｃｍ、酸素流量：５５５ｓｃｃｎとなるよう
に、エッチングガス供給部９の流量制御機構を用いて導
入し、エッチング室１に取り付けられた圧力計１３から
の信号により、設定圧力と同圧となるように動作する自
動スロットルバルブ１１を用いて、設定圧力３０Ｐａに
エッチング室１の内部が安定維持するように調圧を行っ
た。

【００５６】このとき、上述の圧力の安定状態を維持す
るまでに２０秒を必要とした。次に、この状態で、自動
スロットルバルブ１１の開度を固定し、マイクロ波電源
８からマイクロ波を、予め設定した電力である８００Ｗ
となるように印加し、プラズマ励起空間５でエッチング
ガスプラズマを発生させ、エッチングに寄与する活性ラ
ジカル種をパンチングメタルプレート２を介して基板３
上に導き、反応を開始し、図６（ｂ）に示すように、モ
リブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）薄膜２３のエッ
チングを行った。ここで、自動スロットルバルブ１１の
開度を固定したのは、開始したエッチングの終点の検出
を、エッチング室１の圧力変化量を用いて行うためであ
る。

【００５７】この実施例では、エッチングの終点検出
を、エッチング室１の圧力変化量を用いて行なった。即
ち、圧力計１３からの出力を演算処理部１５にて微分処
理し、図２に示すような微分値曲線を得る。ここでは、
エッチングが進行し、薄膜２３の下地が露出し始め、下
地膜２２の表面の約９５％の領域において不要な薄膜が
除去された状態になる時点を終点として検出できるよ
う、しきい値１及びしきい値２をそれぞれ０．１Ｖ、
０．０５Ｖに設定した。そして、微分値曲線がしきい値
１を越え、しきい値２に到達した時点を終点とし、マイ
クロ波源制御部１７の指示に基づいてマイクロ波電力の
印加を停止し、図６（ｃ）に示す時点で第１のエッチン
グを終了した。尚、この実施例において第１のエッチン
グは、薄膜２３の厚さが４００ｎｍの場合、２３０秒を
必要とした。

【００５８】以上説明した第１のエッチング条件（エッ
チングガスの総流量、ガス比、圧力、印加電力、しきい
値等）は、予め、レジスト２４と薄膜２３のエッチング
レート比率が１よりも大きい１／０．８となり、しかも
薄膜２３のエッチングレートが１００ｎｍ／ｍｉｎとな
る条件を実験により選定して設定した。

【００５９】この状態でのエッチングパターンの形状
は、図６（ｃ）に示すように、最終的な目標のテーパ角
度３０°に対して、約４０°となっており、また完全な
パターン形成には至っていない。

【００６０】この実施例では、その終点検出に圧力計１
３を用いて行なったが、光センサ１４の出力に基づくも
のであっても、また圧力計１３及び光センサ１４の出力
を併用するものであってもかまわない。特に、圧力計１
３及び光センサ１４の出力に基づく場合は、例えば図３
に示すように、出力補正された両者の微分値曲線の合成
曲線に基づいて、予め設定されたしきい値に基づいて終
点検出が成される。この場合のしきい値１及び２は、そ
れぞれ上記したのと同様に０．１Ｖ、０．０５Ｖに設定
され、薄膜２３の厚さが４００ｎｍの場合、第１のエッ
チングには２３０秒を必要とした。

【００６１】第１のエッチングの終了と同時に、第１の
エッチングに使用したエッチングガスと同種類のエッチ
ングガスである四弗化炭素および酸素の流量を、第２の
エッチング条件であるＣＦ₄ 流量：２００ｓｃｃｍ、Ｏ
₂ 流量：８００ｓｃｃｍとなるように、エッチングガス
供給部９の流量制御機構を使用して切り替え導入し、エ
ッチング室１に取り付けられた圧力計１３からの信号が
設定圧力と同圧となるように動作する自動スロットルバ
ルブ１１を用いて、設定圧力１００Ｐａにエッチング室
１の内部が安定維持するように、調圧を行った。

【００６２】上記圧力の安定状態を維持するまでに２０
秒を要した。次に、この状態で、マイクロ波電源８から
マイクロ波電力を、予め設定した電力である５００Ｗと
なるように印加し、エッチングガスプラズマを発生さ
せ、エッチングに寄与する活性ラジカルと基板表面との
反応を開始し、図６Ｄに示すように、薄膜２３のエッチ
ングを引続き行った。この場合、第１のエッチング所要
時間であった２３０秒に対して、２０％に相当する４６
秒が放電継続時間となるようにして、第２のエッチング
を終了した。

【００６３】ここで、放電継続時間は、第１のエッチン
グ終点検出時に第１のエッチング所要時間がわかるの
で、このデータを基に、この時間の２０％に相当する時
間を自動的に第２のエッチング時間として設定できるよ
うになっている。

【００６４】以上説明した第２のエッチング条件（エッ
チングガスの総流量、ガス比、圧力、印加電力）は、予
め、第１のエッチングガスと同種類のガスを使用してレ
ジスト２４と薄膜２３のエッチングレート比率が１より
も充分に小さい０．１５／１となり、しかも薄膜２３の
エッチングレートが、第１のエッチング条件でのエッチ
ングレートに比べて半分以下と充分に小さい３３％と
なる条件を、実験により選定して設定した。

【００６５】この状態でのエッチングパターン形状は、
図６Ｅに示すように、最終的な目標のテーパ角度３０°
に対して基板全面において３０±３°以内、設計配線幅
１０μｍに対して基板全面において１０±０．２μｍと
なっており、極めて良好な薄膜配線加工がされた。

【００６６】第２のエッチングの終了と同時に、エッチ
ング室の到達真空度が例えば３Ｐａ以下となるまで、エ
ッチング後排気を行い、エッチング室１から基板３を搬
出する。なお、エッチング後排気に要する時間は、十分
な排気能力を有するブースター付ドライポンプ１２を使
用して１０秒であった。

【００６７】以上のように、本実施例のエッチング方法
によれば、従来のエッチング方法では７６０秒を要して
いたのが、３３６秒と大幅に短縮することができた。ま
た、本実施例では、第１のエッチング条件でのエッチン
グレートが、モリブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）
薄膜２３のエッチングレートの６％である酸化珪素薄膜
２２を下地としているので、第２のエッチング実施時
に、第１のエッチングにより下地が露出した場所では、
下地薄膜２２のエッチングも進行する。従って、合金薄
膜２３のエッチングレートは、下地薄膜２２により影響
を受ける。このような下地薄膜の影響による被処理薄膜
のエッチングレートの変化を図７に示す。図中、曲線ａ
は下地がＳｉＯ₂ の場合、曲線ｂは下地がガラスの場合
をそれぞれ示す。

【００６８】図７に示すように、エッチングが進行して
下地薄膜に近づくと、被処理薄膜のエッチングレートが
遅くなる。これは、次のような現象に基づくものであ
る。即ち、エッチングが進行して、下地薄膜２２が部分
的に露出すると、下地薄膜２２のエッチングが進行す
る。その結果、エッチング反応に寄与する活性ラジカル
種が下地薄膜２２のエッチングのために消費されてしま
い、第２のエッチング実施時には、合金薄膜２３の下地
膜２２の近傍でのエッチングレートの遅延が発生する。

【００６９】この効果を利用すると、第２のエッチング
実施時に合金薄膜２３の高さ方向におけるエッチングレ
ートの変化が作用して、第１のエッチング終了時に約４
０°であったテーパ角度は、第２のエッチングによって
３０±３°以内に変化し、しかも加工されたパターン幅
のエッチング進行による退行が最小限に抑制されるの
で、設計配線幅１０μｍに対して基板３の全面におい
て、１０±０．２μｍという良好なパターン変換差での
薄膜配線の形成が可能となる。

【００７０】本実施例では、エッチング条件を２種類の
切り替えとしているが、３種類以上の条件を切り替えて
も良い。また、本実施例では、ガス総流量を切り替えず
にガス比と圧力、印加電力、エッチング時間を切り替え
ているが、切り替える条件は、少なくともガス総流量、
ガス比、圧力、印加電力、エッチング時間のいずれかも
しくはその組み合わせであればよい。

【００７１】更に、本実施例では、エッチング終点検出
にエッチング室の圧力変化量を用いているが、エッチン
グ室の発光強度の変化量、更には両者の併用であっても
構わない。

【００７２】極めて高い精度が要求される場合は、圧力
変化量と発光強度の変化量とを併用することが望まし
く、装置並びに工程の簡略化には圧力変化量又は発光強
度の変化量に基づく処理が望ましい。

【００７３】本実施例に係るエッチング方法は、ケミカ
ルドライエッチング方法のみに適用されるものではな
く、他の例えばプラズマエッチング方法であってもよ
い。また、本実施例では、第１のエッチング終点検出時
点を、不要部分の薄膜が９５％除去された時点としてい
るが、８０％以上のの範囲であれば、エッチング終点検
出の設定を変更することも可能である。

【００７４】要するに、本実施例は、第１のエッチング
工程において、薄膜の不要部分のエッチングを高速で実
施し、第２のエッチング工程において、薄膜下地の活性
ラジカル種の消費を利用して、薄膜の高さ方向へのエッ
チングレート勾配を設けることにより、加工寸法精度、
薄膜エッチング残り、およびエッチングパターンのテー
パ角度調整を行うものである。

【００７５】特に、モリブデン・タンタル合金（ＭｏＴ
ａ）では、その薄膜のエッチングには、主として弗素ラ
ジカルの影響が大であるが、この実施例の如く、モリブ
デン・タングステン合金（ＭｏＷ）のような柱状結晶合
金では、弗素ラジカルとともにレジストのエッチングに
影響する酸素ラジカルの影響が大であるため、本発明が
極めて好適に使用される。

【００７６】実施例２図４に示すケミカルドライエッチング装置を用いて、図
８に示すフローチャートに従って、図９に示すように、
ガラス基板上にモリブデン・タングステン合金（Ｍｏ
Ｗ）薄膜からなる配線を形成した。

【００７７】まず、図９（ａ）に示すように、実施例１
と同様にガラス基板３１上にスパッタリングによりモリ
ブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）薄膜３２を形成
し、次いでモリブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）薄
膜３２上に、レジスト塗布装置などによりレジストを塗
布し、露光装置などにより感光した後、現像して、エッ
チング用のレジストマスク３３を形成した。そして、こ
の基板をエッチング室に搬入し、テーブル４上に載置し
た。

【００７８】次に、エッチング室１内を、高真空状態
（例えば３Ｐａ以下）までエッチング前排気を行い、次
いで、第１のエッチングに必要なエッチングガスである
四弗化炭素と酸素を、本実施例の場合、四弗化炭素流
量：４４５ｓｓｃｍ、酸素流量：５５５ｓｃｃｍとなる
ように、エッチングガス供給部９の流量制御機構を用い
て導入し、エッチング室１に取り付けられた圧力計１３
からの信号により、設定圧力と同圧となるように動作す
る自動スロットルバルブ１１を用いて、設定圧力３０Ｐ
ａにエッチング室１の内部が安定維持するように調圧を
実施した。

【００７９】このとき、上述の圧力の安定状態を維持す
るまでに２０秒を必要とした。次に、この状態で、自動
スロットルバルブ１１の開度を固定し、マイクロ波電源
８からマイクロ波電力を、予め設定した電力である８０
０Ｗとなるように印加し、プラズマ励起空間５でエッチ
ングガスプラズマを発生させ、エッチングに寄与する活
性ラジカル種をパンチングメタルプレート２を介して基
板３上に導き、反応を開始し、図９（ｂ）に示すよう
に、モリブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）薄膜３２
のエッチングを行った。

【００８０】ここで、自動スロットルバルブ１１の開度
を固定したのは、開始したエッチングの終点の検出を、
エッチング室１の圧力変化量を用いて行うためである。
この実施例では、エッチングの終点検出を、エッチング
室１の圧力変化量を用いて行なった。即ち、圧力計１３
からの出力を演算処理部１５にて微分処理し、図２に示
すような微分値曲線を得る。ここでは、エッチングが進
行し、薄膜３２の下地が露出し始め、基板３１の表面の
約９０％の領域において不要な薄膜が除去された状態に
なる時点を終点として検出できるよう、しきい値１及び
しきい値２をそれぞれ、０．１Ｖ、０．０７Ｖに設定し
た。

【００８１】そして、微分値曲線がしきい値１を越え、
しきい値２に到達した時点を終点とし、マイクロ波源制
御部１７の指示に基づいてマイクロ波電力の印加を停止
し、図９（ｃ）に示す時点で第１のエッチングを終了し
た。尚、この実施例において第１のエッチングは、薄膜
２３の厚さが４００ｎｍの場合、２２０秒を必要とし
た。

【００８２】以上説明した第１のエッチング条件（エッ
チングガスの総流量、ガス比、圧力、印加電力、エッチ
ング時間）は、予め、レジスト３３と薄膜３２のエッチ
ングレート比率が１／０．８となり、しかも薄膜３２の
エッチングレートが１００ｎｍ／ｍｉｎとなる条件を実
験により選定して設定した。

【００８３】この状態でのエッチングパターンの形状
は、図９（ｃ）に示すように、最終的な目標のテーパ角
度３０°に対して約４０°となっているとともに、さら
にエッチング形状断面が末広がりとなっていて、その幅
は、目的とする幅１０μｍよりも約１μｍ広くなってい
る。

【００８４】第１のエッチングの終了と同時に、第１の
エッチングに使用したエッチングガスと同種類のエッチ
ングガスである四弗化炭素および酸素の流量を、第２の
エッチング条件である四弗化炭素流量：２００ｓｃｃ
ｍ、酸素流量：８００ｓｃｃｍとなるように、エッチン
グガス供給部９の流量制御機構を使用して切り替え導入
し、エッチング室に取り付けられた圧力計１３からの信
号が設定圧力と同圧となるように動作する自動スロット
ルバルブ１１を用いて、設定圧力１００Ｐａにエッチン
グ室１の内部が安定維維するように、調圧を実施した。

【００８５】上記圧力の安定状態を維持するまでに２０
秒を要した。次に、この状態で、マイクロ波電源８から
マイクロ波電力を、予め設定した電力である５００Ｗと
なるように印加し、エッチングガスプラズマを発生さ
せ、エッチングに寄与する活性ラジカル種と基板表面と
の反応を開始し、図９Ｄに示すように、薄膜３２のエッ
チングを引続き行った。この場合、第１のエッチング所
要時間であった２２０秒に対して２０％に相当する４４
秒が放電継続時間となるようにして、第２のエッチング
を終了した。

【００８６】ここで、放電継続時間は、第１のエッチン
グ終了検出時に第１のエッチング所要時間がわかるの
で、このデータを基に、この時間の２０％に相当する時
間を自動的に第２のエッチング時間として設定できるよ
うになっている。

【００８７】以上に説明した第２のエッチング条件（エ
ッチングガスの総流量、ガス比、圧力、印加電力）は、
予め、第１のエッチングガスと同種類のガスを使用して
レジスト３３と薄膜３２のエッチングレート比率が１／
０．１５となり、しかも薄膜のエッチングレートが第１
のエッチング条件でのエッチングレートの３３％となる
条件を、実験により選定して設定した。

【００８８】この状態でのエッチングパターン形状は、
図９（ｅ）に示すように、最終的な目標のテーパ角度３
０°に対して基板全面において３０±３°以内、設計配
線幅１０μｍに対して基板全面において１０±０．２μ
ｍとなっており、極めて良好な薄膜配線加工がされた。

【００８９】第２のエッチングの終了と同時に、エッチ
ング室の到達真空度が例えば３Ｐａ以下となるまで、エ
ッチング後排気を行い、エッチング室１から基板３を搬
出する。なお、エッチング後排気に要する時間は、十分
な排気能力を有するブースター付ドライポンプ１２を使
用して１０秒であった。

【００９０】以上のように、本実施例のエッチング方法
によれば、従来のエッチング方法では７６０秒を要して
いたのが、３２４秒と大幅に短縮することができた。ま
た、本実施例では、第１のエッチング条件でのエッチン
グレートが、モリブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）
薄膜３２のエッチングレートと比較してほとんど無視で
きるガラスを下地としているので、第２のエッチング実
施時に、第１のエッチングにより下地が露出した場所で
は、下地薄膜のエッチングが進行しない。下地薄膜のエ
ッチングが進行しないということは、エッチング反応に
寄与する活性ラジカル種が下地に消費されないことなの
で、第２のエッチング実施時には、合金薄膜の下地膜近
傍でのエッチングレートの遅延が発生しない。したがっ
て、第２のエッチング実施時に合金薄膜の高さ方向にお
けるエッチングレートの変化は生じない。このことは、
図７からも明らかである。

【００９１】そこで本実施例では、第１のエッチングの
終点検出時点での薄膜除去率が、実施例１に比較して５
％小さい値となるように終点検出ポイントを早くしてい
る。そうすることにより、第１のエッチング終了時点で
のエッチング断面を末広がりとして、第１のエッチング
終了時に約４０°であったテーパ角度を、第２のエッチ
ングによって３０±３°以内に変化させ、しかも加工さ
れたパターン幅のエッチング進行による退行が最小限に
抑制されるようにして、設計配線幅１０μｍに対して基
板全面において１０±０．２μｍという良好なパターン
変換差での薄膜パターンの形成が可能となる。

【００９２】実施例３本実施例は、本発明を液晶表示装置に使用される薄膜ト
ランジスタの作製に適用した例である。

【００９３】図１０および図１１に示すプロセスに従っ
て、ガラス基板上に薄膜トランジスタを作製した。ま
ず、図１０（ａ）に示すように、外形寸法５５０×６５
０ｍｍのガラス基板１００の一主面上に、スパッタリン
グにより、厚さ４００ｎｍのモリブデン・タングステン
合金（ＭｏＷ）膜２００を形成する。次いで、図１０
（ｂ）に示すように、モリブデン・タングステン合金
（ＭｏＷ）膜２００をパターニングして、ゲート配線を
含むゲート電極３００を形成する。このモリブデン・タ
ングステン合金（ＭｏＷ）膜２００のパターニングは、
実施例２に示すように、図４に示すケミカルドライエッ
チング装置を用いて、図８に示すフローチャートに従っ
て行った。

【００９４】その結果、パターニングの要する時間は、
従来のエッチング方法では７６０秒を要していたのが、
約３２０秒と大幅に短縮することができた。また、設計
配線幅１０μｍに対して、基板全面において１０±０．
２μｍという良好なパターン変換差でのゲート電極３０
０の形成が可能となった。しかも、テーパ角度は３０°
の設定に対して基板各所で３０±３°以内に制御されて
いた。

【００９５】次に、４層連続ＣＶＤ法により、厚さ１５
０ｎｍのＳｉＯ₂ 膜４００、厚さ１５０ｎｍのＳｉＮ_X
膜５００、厚さ５０ｎｍの非晶質シリコン膜６００、お
よびを厚さ３００ｎｍのＳｉＮ_X 膜７００を順次成膜す
る。

【００９６】次に、図１０（ｄ）に示すように、ＳｉＮ
_X 膜７００をパターニングして、エッチングストッパ層
８００を形成する。その後、図１０（ｅ）に示すよう
に、全面に厚さ５０ｎｍの低抵抗非晶質シリコン膜（ｎ
⁺ ａ−Ｓｉ膜）９００をＣＶＤ法によって形成する。そ
して、図１１（ｆ）に示すように、ＳｉＮ_X 膜５００、
非晶質シリコン膜６００およびを低抵抗非晶質シリコン
膜９００を島状にパターニングする。

【００９７】次に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜をス
パッタリング法により全面に形成した後、図１１（ｇ）
に示すように、ＩＴＯ膜をパターニングし、表示画素電
極１０００を形成する。更に、アルミニウム膜をスパッ
タリング法により全面に形成した後、パターニングし、
ドレイン電極を兼ねる信号線１１００、および表示画素
電極１０００に接続されたソース電極１２００を形成し
て、図１１（ｈ）に示すように、薄膜トランジスタが完
成する。

【００９８】以上のように、本実施例によると、ガラス
基板上への薄膜トランジスタの作製において、ゲート線
の形成に、本発明の２段階エッチングを用いているた
め、短時間で精度良く、ゲート線の形成が可能である。

【００９９】しかも、ゲート電極３００が均一なテーパ
状に形成されるため、ゲート絶縁膜を成すＳｉＯ₂ 膜４
００及びＳｉＮ_X 膜５００を介してゲート電極３００と
交差して配置される信号線１１００の断線不良、層間の
短絡に起因する製造歩留りの低下を大幅に低減すること
ができた。

【０１００】特に、液晶ＴＦＴ基板のように、大判で、
かつ配線同士の間隔が粗と部分と密の部分とが存在する
場合には、ローディング効果により、２段階エッチング
における第１のエッチングの終点の検出が困難である
が、本発明の２段階エッチングでは、第１のエッチング
の終点を、被処理薄膜の選択的エッチングが完了する直
前とし、即ち、薄膜の下地がエッチング面積の約９０％
露出する時点とすることにより、ローディング効果の影
響なしに、正確に、第１のエッチングの終点の検出が可
能である。

【０１０１】以上の実施例１〜３では、エッチング条件
を２種類の切り替えとしているが、３種類以上の条件を
切り替えてもよい。また、以上の実施例では、ガス総流
量を切り替えずにガス比と圧力、印加電力、エッチング
時間を切り替えているが、切り替える条件は、少なくと
もガス総流量、ガス比、圧力、印加電力、エッチング時
間のいずれかもしくはその組み合わせであればよい。

【０１０２】さらに、以上の実施例ではエッチング終点
検出にエッチング室の圧力変化量を用いているが、エッ
チング室の発光強度の変化量を用いても良く、また両者
を併用するのであってもかまわない。

【０１０３】このエッチング方法は、ケミカルドライエ
ッチング方法のみに適用されるものではなく、他の例え
ばプラズマエッチング方法であってもよい。また、本実
施例では、第１のエッチング終点検出時点を不要薄膜が
９０％除去された時点としているが、８０〜１００％の
範囲であれば、エッチング終点検出の設定を変更するこ
とも可能である。

【０１０４】要するに、以上の実施例は、第１のエッチ
ング工程において、薄膜の不要部分のエッチングを高速
で実施し、エッチング未完了のエッチング断面を末広が
りの形状とし、第２のエッチング工程において、薄膜の
高さ方向への均一なエッチングレート勾配でのエッチン
グを実施することにより、加工寸法精度や、薄膜エッチ
ング残り、エッチングパターンのテーパ角度調整を行う
ものである。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜のド
ライエッチング方法によれば、第１のエッチング工程は
パターン形成に不要な薄膜の高速除去を目的としてお
り、第２のエッチング工程は、不要な薄膜の残りの除
去、加工されるパターン寸法の合わせ込み、およびテー
パ角度の合わせ込みを目的としているので、短時間に良
好なエッチングを行うことができる。

【０１０６】また、被処理薄膜の選択的エッチングが完
了する直前に、即ち、エッチングレートが大幅に変化す
る薄膜の下地が露出する時点において、エッチング終点
検出機構により、エッチング条件を切り替えるので、従
来のように同一条件でのエッチング実施時に問題となる
下地の露出によるエッチング状況の変化の影響を考慮し
たエッチング条件の選定の必要がない。また、薄膜の厚
さや、膜厚分布などが変動しても、第１のエッチング時
間をエッチング終点検出機構によって管理し、常に第２
のエッチング時間を第１のエッチング時間の２０〜４０
％に設定することにより、再現性良く、良好なエッチン
グパターンを得ることができる。

【０１０７】特に、高融点金属薄膜の配線パターンを形
成する場合に、その下地として第１のエッチング条件で
エッチングレートが高融点金属薄膜のエッチングレート
に対して、１〜１０％となる酸化珪素薄膜を用いると、
第２のエッチング条件でのエッチング実施時に、下地膜
の極めて近傍では活性ラジカル種が下地膜に反応するの
で、金属薄膜のエッチングが進行しにくくなり、金属薄
膜の下地膜からの高さ方向へのエッチングレートに、下
地近傍では遅く下地から遠ざかる程速いという変化を生
じるが、この効果によりテーパエッチングが進行するこ
ととなり、その結果、加工精度に優れ、テーパ角度の良
好な配線を短時間に形成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のドライエッチング方法のフローチャート
図。

【図２】エッチング終点の検出方法を説明する図。

【図３】他のエッチング終点の検出方法を説明する図。

【図４】本発明のドライエッチング方法に使用されるケ
ミカルドライエッチング装置を概略的に示す図。

【図５】実施例１に係るドライエッチング方法のフロー
チャート図。

【図６】実施例１に係るドライエッチング方法を工程順
に示す断面図。

【図７】下地薄膜の影響による被処理薄膜のエッチング
レートの変化を示す特性図。

【図８】実施例２に係るドライエッチング方法のフロー
チャート図。

【図９】実施例２に係るドライエッチング方法を工程順
に示す断面図。

【図１０】実施例３に係る薄膜トランジスタの製造工程
を示す断面図。

【図１１】実施例３に係る薄膜トランジスタの製造工程
を示す断面図。

【符号の説明】

１…エッチング室２…パンチングメタルプレート３…被処理基板４…テーブル５…プラズマ励起空間６…誘電体板７…導波管８…マイクロ波源９…エッチングガス供給部１０…排気配管１１…自動制御式スロットルバルブ１２…ブースター付ドライポンプ１３…圧力計１４…光センサ１５…演算処理部１６…スロットバルブ制御部１７…マイクロ波源制御部１８…ガス制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理薄膜上にレジストパターンを形成す
る工程と、前記レジストパターンをマスクとして用いて、被処理薄
膜を、第１のエッチング条件で、選択的にドライエッチ
ングする第１のエッチング工程と、前記レジストパターンをマスクとして用いて、被処理薄
膜を、前記第１のエッチング条件とは異なる第２のエッ
チング条件で、選択的にドライエッチングする第２のエ
ッチング工程とを具備し、前記第１のエッチング工程から前記第２のエッチング工
程への切り替えは、前記被処理薄膜の選択的エッチング
が完了する直前に行われることを特徴とする薄膜のドラ
イエッチング方法。
【請求項２】前記被処理薄膜の選択的エッチングが完了
する直前とは、前記マスクに対応しない前記被処理薄膜
の下地の少なくとも８０％が露出する時点であることを
特徴とする請求項１に記載の薄膜のドライエッチング方
法。
【請求項３】前記第１のエッチング条件と第２のエッチ
ング条件とは、ガス総流量、ガス比、圧力、印加電力、
およびエッチング時間からなる群から選ばれた少なくと
も１種において異なることを特徴とする請求項１に記載
の薄膜のドライエッチング方法。
【請求項４】前記第１のエッチング条件と第２のエッチ
ング条件とは、エッチングに使用するガスの種類におい
て同一であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜の
ドライエッチング方法。
【請求項５】前記第１のエッチング条件と第２のエッチ
ング条件の切り替えを、前記第１のエッチング工程の終
点を検出して行うことを特徴とする請求項１に記載の薄
膜のドライエッチング方法。
【請求項６】前記第１のエッチング条件では、前記レジ
ストパターンと前記被処理薄膜とのエッチングレート比
率が１／０．８〜１／１．２であり、前記第２のエッチ
ング条件では、前記レジストパターンと前記被処理薄膜
とのエッチングレート比率が１／０．１５〜１／０．２
５であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜のドラ
イエッチング方法。
【請求項７】前記第１のエッチング条件では、前記被処
理薄膜のエッチングレートが１０〜３００ｎｍ／ｍｉｎ
であり、前記第２のエッチング条件では、前記被処理薄
膜のエッチングレートが、前記第１のエッチング条件に
おけるエッチングレートの２５〜４０％であることを特
徴とする請求項６に記載の薄膜のドライエッチング方
法。
【請求項８】前記第２のエッチング条件におけるエッチ
ング時間は、前記第１のエッチング条件におけるエッチ
ング時間の２０〜４０％であることを特徴とする請求項
７に記載の薄膜のドライエッチング方法。
【請求項９】前記第２のエッチング条件における圧力
は、前記第１のエッチング条件における圧力よりも１０
Ｐａ以上高圧であることを特徴とする請求項６に記載の
薄膜のドライエッチング方法。
【請求項１０】前記被処理薄膜の下地は、前記第２のエ
ッチング条件におけるエッチングレートが、前記被処理
薄膜のエッチングレートの１〜８％である材料からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜のドライエッチ
ング方法。
【請求項１１】前記第１のエッチングの終点は、エッチ
ング雰囲気の圧力変化量により検出することを特徴とす
る請求項５に記載の薄膜のドライエッチング方法。
【請求項１２】前記第１のエッチングの終点は、前記被
処理薄膜の周囲の発光強度変化量により検出することを
特徴とする請求項５記載の薄膜のドライエッチング方
法。
【請求項１３】前記第１のエッチングの終点は、２種類
以上の検出値の加算値を用いて検出されることを特徴と
する請求項５に記載の薄膜のドライエッチング方法。
【請求項１４】透明基板上に導電性膜を形成する工程
と、前記導電性膜上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして用いて、前記導電
性膜を、第１のエッチング条件で、選択的にドライエッ
チングする第１のエッチング工程と、前記レジストパターンをマスクとして用いて、前記導電
性膜を、前記第１のエッチング条件とは異なる第２のエ
ッチング条件で、選択的にドライエッチングし、ゲート
電極を形成する第２のエッチング工程とを具備し、前記第１のエッチング工程から前記第２のエッチング工
程への切り替えは、前記前記導電性膜の選択的エッチン
グが完了する直前に行われることを特徴とする薄膜半導
体装置の製造方法。
【請求項１５】前記導電性膜の選択的エッチングが完了
する直前とは、前記マスクに対応しない前記導電性膜の
下地の少なくとも８０％が露出する時点であることを特
徴とする請求項１４に記載の薄膜半導体装置の製造方
法。
【請求項１６】前記第１のエッチング条件と第２のエッ
チング条件とは、ガス総流量、ガス比、圧力、印加電
力、およびエッチング時間からなる群から選ばれた少な
くとも１種において異なることを特徴とする請求項１４
に記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項１７】前記第１のエッチング条件と第２のエッ
チング条件とは、エッチングに使用するガスの種類にお
いて同一であることを特徴とする請求項１４に記載の薄
膜半導体装置の製造方法。
【請求項１８】前記第１のエッチング条件と第２のエッ
チング条件の切り替えを、前記第１のエッチング工程の
終点を検出して行うことを特徴とする請求項１４に記載
の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項１９】前記第１のエッチング条件では、前記レ
ジストパターンと前記導電性膜とのエッチングレート比
率が１／０．８〜１／１．２であり、前記第２のエッチ
ング条件では、前記レジストパターンと前記導電性膜と
のエッチングレート比率が１／０．１５〜１／０．２５
であることを特徴とする請求項１４に記載の薄膜半導体
装置の製造方法。
【請求項２０】前記第２のエッチング工程に引き続い
て、絶縁膜を配置する工程と、前記絶縁膜上に第２導電
性膜を堆積する工程とを含むことを特徴とする請求項１
４記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項２１】前記導電性膜の側壁テーパ角は４５°よ
りも小さいことを特徴とする請求項２０記載の薄膜半導
体装置の製造方法。
【請求項２２】前記導電性膜の側壁テーパ角は３５°よ
りも小さいことを特徴とする請求項２１記載の薄膜半導
体装置の製造方法。
【請求項２３】前記第２のエッチング工程は、前記第１
のエッチング工程に要する時間に基づいて設定されるこ
とを特徴とする請求項１４記載の薄膜半導体装置の製造
方法。
【請求項２４】前記導電性膜は薄膜トランジスタのゲー
ト電極用であることを特徴とする請求項１４記載の薄膜
半導体装置の製造方法。