JPH11335874A - Working of zinc oxide film - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化亜鉛膜の加工
方法、特に、基板上に成膜された酸化亜鉛膜のドライエ
ッチング処理に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for processing a zinc oxide film, and more particularly to a dry etching process for a zinc oxide film formed on a substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術と課題】酸化亜鉛(ZnO)は、従来か
ら、表面弾性波フィルタの圧電材料として広く用いられ
ている。ZnOは材料が安価で圧電効果の高い品質の良
好な結晶が得られる利点を有している。また、ZnO
は、光学的に透明であり、能動型光集積素子の導波層と
しても種々研究されている。さらに、近年では、低抵抗
化することにより透明電極としての需要も高まってい
る。2. Description of the Related Art Zinc oxide (ZnO) has been widely used as a piezoelectric material for surface acoustic wave filters. ZnO has the advantage that the material is inexpensive and good quality crystals with high piezoelectric effect can be obtained. Also, ZnO
Is optically transparent and has been studied variously as a waveguide layer of an active optical integrated device. Further, in recent years, demand for a transparent electrode has been increasing due to a reduction in resistance.
【0003】ZnOを前述の各種用途に使用するために
は、ZnOの加工が必要であり、所望の形状を得るため
にエッチング法が種々検討されている。エッチング法は
化学薬品に試料を浸漬するウェットエッチングと、気相
のエッチング媒体を利用するドライエッチングに大別さ
れる。ウェットエッチングではH3PO4:CH3COO
H:H2O(1:1:30)を用いたりしているが、異
方性がなく、高アスペクト比を達成できない。即ち、Z
nO膜を凹凸形状に加工する際(ZnO膜にグレーティ
ングを形成することを想定している)、異方性エッチン
グが可能であれば、図3(A)に示すように、アスペク
ト比b/aの高い所望の矩形形状を得ることができる。
しかし、ウェットエッチングは等方的に進行するために
アンダーカットが生じ、図3(B)に示すように、加工
精度が劣化するという問題点を有している。In order to use ZnO for the above-mentioned various uses, it is necessary to process ZnO, and various etching methods have been studied to obtain a desired shape. The etching method is roughly classified into wet etching in which a sample is immersed in a chemical and dry etching using a gas phase etching medium. H 3 PO 4 : CH 3 COO for wet etching
Although H: H 2 O (1: 1: 30) is used, there is no anisotropy and a high aspect ratio cannot be achieved. That is, Z
When the nO film is processed into an uneven shape (assuming that a grating is formed on the ZnO film), if anisotropic etching is possible, the aspect ratio b / a can be obtained as shown in FIG. And a desired rectangular shape with a high value can be obtained.
However, wet etching progresses isotropically, so that an undercut occurs, and as shown in FIG. 3B, there is a problem that processing accuracy is deteriorated.
【0004】一方、従来のドライエッチングでは、エッ
チング媒体としてCF2Cl2とArの混合ガスを用いて
いるが、ZnOに対するエッチングレートが21オング
ストローム/minと低く、量産に不利である。しか
も、塩素を含むために反応生成物が腐食性あるいは毒性
を有する場合があり、取り扱いが困難である。さらに
は、フロン規制の対象ともなっている。On the other hand, in the conventional dry etching, a mixed gas of CF 2 Cl 2 and Ar is used as an etching medium, but the etching rate for ZnO is as low as 21 angstroms / min, which is disadvantageous for mass production. In addition, the reaction product may be corrosive or toxic due to containing chlorine, and handling is difficult. In addition, it is subject to CFC regulations.
【0005】そこで、本発明の目的は、加工精度やエッ
チングレートが高く、かつ、腐食性、毒性の問題を生じ
ることのない酸化亜鉛膜の加工方法を提供することにあ
る。It is an object of the present invention to provide a method for processing a zinc oxide film which has high processing accuracy and etching rate and does not cause problems of corrosiveness and toxicity.
【0006】[0006]
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る酸化亜鉛膜の加工方法は、基板上に成
膜された酸化亜鉛膜のドライエッチング処理にメタン
(CH4)を含むプロセスガスを用いるようにした。In order to achieve the above objects, a method for processing a zinc oxide film according to the present invention provides a method for dry etching of a zinc oxide film formed on a substrate using methane (CH 4 ). The process gas contained was used.
【0007】メタンを含むプロセスガスを用いてドライ
エッチングを行うことで、ZnOとCH4が反応して揮
発性のZn(CH3)2となってエッチングされる。ま
た、酸素はCO2,H2Oとなって揮発する。このエッチ
ングは異方的に進行し、正確な矩形形状に加工できエッ
チングレートもエッチング条件によるが100オングス
トローム/minを達成でき、量産化が可能である。ま
た、フロン規制の対象から外れ自由に実施できることは
勿論、塩素による腐食や毒性の問題点を生じることもな
い。By performing dry etching using a process gas containing methane, ZnO reacts with CH 4 to form volatile Zn (CH 3 ) 2 and is etched. Oxygen is volatilized as CO 2 and H 2 O. This etching proceeds anisotropically, can be processed into an accurate rectangular shape, can achieve an etching rate of 100 Å / min depending on the etching conditions, and can be mass-produced. In addition, it can be freely implemented out of the scope of the regulation of CFCs, and there is no problem of corrosion and toxicity due to chlorine.
【0008】さらに、本発明において、プロセスガスは
メタンと希釈用ガスとの混合物が使用され、希釈用ガス
としては希ガス、H2等、特にアルゴン(Ar)を使用
することが好ましい。これらの希釈用ガスはC等が重合
して堆積するのを防止する作用を有している。Further, in the present invention, a mixture of methane and a diluent gas is used as the process gas, and as the diluent gas, it is preferable to use a rare gas, H 2, or the like, particularly, argon (Ar). These diluting gases have an effect of preventing C and the like from being polymerized and deposited.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る酸化亜鉛膜の
加工方法の実施形態について添付図面を参照して説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a method for processing a zinc oxide film according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
【0010】ここで説明する一実施形態は、図1(C)
に示すように、シリコン基板1の表面に熱酸化法でSi
O2層2を形成し、このSiO2層2上にZnO膜3を成
膜し、さらにZnO膜3の表面に断面矩形形状のグレー
ティング4を形成したものである。ZnO膜3は音響光
学効果を有する光導波路として機能し、グレーティング
4は光入力/出力結合手段として機能する。One embodiment described here is shown in FIG.
As shown in FIG.
An O 2 layer 2 is formed, a ZnO film 3 is formed on the SiO 2 layer 2, and a grating 4 having a rectangular cross section is formed on the surface of the ZnO film 3. The ZnO film 3 functions as an optical waveguide having an acousto-optic effect, and the grating 4 functions as a light input / output coupling unit.
【0011】以上の表面弾性波デバイスを作製するに
は、まず、SiO2層2上にZnO膜3をマグネトロン
スパッタ法によって成膜する。次に、ZnO膜3上にA
lを蒸着させて導電膜とし、さらにその上にレジストを
塗布し、このレジストを電子線描画法によってパターニ
ングする。図1(A)はパターニングされた状態を示
し、5はAl導電膜、6はパターニングされたレジスト
を示す。In order to manufacture the above surface acoustic wave device, first, a ZnO film 3 is formed on the SiO 2 layer 2 by a magnetron sputtering method. Next, on the ZnO film 3, A
1 is deposited to form a conductive film, and a resist is applied thereon, and the resist is patterned by an electron beam lithography method. FIG. 1A shows a patterned state, 5 shows an Al conductive film, and 6 shows a patterned resist.
【0012】次に、Al導電膜5をエッチングし、レジ
スト6を剥離する(図1(B)参照)。次に、ZnO膜
3をリアクティブイオンエッチング装置を用いてドライ
エッチングする。このエッチング装置は、図2に示すよ
うに、気密に保持されたエッチングチャンバー11内に
アノード電極12とカソード電極13とを所定の間隔で
平行に配置したものである。アノード電極12は接地さ
れ、カソード電極13にはウェハ(図1(B)に示した
状態の基板1)が取り付けられると共に、高周波電源1
4から高周波が印加される。また、チャンバー11内に
はプロセスガスが送り込まれる。このプロセスガスはメ
タンとアルゴンの混合ガスであり、メタンの混合比は2
〜8mol%の範囲で調整される。Next, the Al conductive film 5 is etched to remove the resist 6 (see FIG. 1B). Next, the ZnO film 3 is dry-etched using a reactive ion etching apparatus. In this etching apparatus, as shown in FIG. 2, an anode electrode 12 and a cathode electrode 13 are arranged in parallel at a predetermined interval in an airtightly maintained etching chamber 11. The anode electrode 12 is grounded, the wafer 13 (the substrate 1 in the state shown in FIG. 1B) is attached to the cathode electrode 13, and the high-frequency power source 1
4 applies a high frequency. Further, a process gas is sent into the chamber 11. This process gas is a mixed gas of methane and argon, and the mixing ratio of methane is 2
It is adjusted in the range of 88 mol%.
【0013】さらに、チャンバー11は可変排気バルブ
15を介してターボ分子ポンプ16及び油回転ポンプ1
7に接続されている。また、チャンバー11に隣接して
ロードロック室21が設置され、このロードロック室2
1はターボ分子ポンプ22及び油回転ポンプ23に接続
されている。Further, the chamber 11 is provided with a turbo molecular pump 16 and an oil rotary pump 1 through a variable exhaust valve 15.
7 is connected. In addition, a load lock chamber 21 is installed adjacent to the chamber 11, and the load lock chamber 2
1 is connected to a turbo molecular pump 22 and an oil rotary pump 23.
【0014】ここで、ドライエッチングの各種条件を示
す。 電極(アノード、カソード):直径160mm 高周波電源:13.56MHz、MAX300W ガス流量:CH4/Ar=1/24SCCM プロセス圧力:20mTorr RFパワー:70W エッチング時間:20minHere, various conditions of dry etching will be described. Electrodes (anode, cathode): 160 mm in diameter High frequency power supply: 13.56 MHz, MAX 300 W Gas flow rate: CH 4 / Ar = 1/24 SCCM Process pressure: 20 mTorr RF power: 70 W Etching time: 20 min
【0015】以上の条件でドライエッチングを行った結
果、ZnOのエッチングレートは100オングストロー
ム/minであり、Alのエッチングレートはほぼ0オ
ングストローム/minであった。エッチングプロセス
は,ZnOとCH4が反応して揮発性のZn(CH3)2
となって進行する。酸素はCO2,H2Oとなって揮発す
る。また、ArはC等が重合してZnO膜上に堆積する
のを防止する作用がある。As a result of performing dry etching under the above conditions, the etching rate of ZnO was 100 Å / min, and the etching rate of Al was almost 0 Å / min. In the etching process, ZnO reacts with CH 4 to form volatile Zn (CH 3 ) 2
And proceed. Oxygen is volatilized as CO 2 and H 2 O. Ar has an effect of preventing C and the like from being polymerized and deposited on the ZnO film.
【0016】CH4を含むプロセスガスを用いたドライ
エッチングでは、エッチングレートが従来の21オング
ストローム/minから100オングストローム/mi
nに大幅に大きくなり、量産性を確保することができ
る。また、エッチングに異方性があり、図3(A)に示
すように高いアスペクト比で正確な矩形の凹凸を形成す
ることができる。しかも、プロセスガスにフロンや塩素
を含むことがなく、法的規制や取り扱いの制約がなくな
る利点を有する。In dry etching using a process gas containing CH 4 , the etching rate is changed from 21 Å / min to 100 Å / mi.
n, and mass productivity can be ensured. In addition, etching has anisotropy, and accurate rectangular unevenness can be formed with a high aspect ratio as shown in FIG. In addition, there is an advantage that the process gas does not contain Freon or chlorine, and legal regulations and handling restrictions are eliminated.
【0017】なお、本発明に係る酸化亜鉛膜の加工方法
は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範
囲内で種々に変更可能である。特に、CH4の希釈ガス
としてはAr以外にHe,Ne等の希ガス、H2等であ
ってもよい。また、加工の対象となるZnO膜は光導波
路として用いられるものばかりでなく、圧電体ないしは
透明体として種々の用途に用いられる。The method for processing a zinc oxide film according to the present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified within the scope of the invention. In particular, the CH 4 dilution gas may be a rare gas such as He or Ne, H 2, or the like in addition to Ar. The ZnO film to be processed is used not only as an optical waveguide but also as a piezoelectric or transparent material for various uses.
【図1】本発明に係る酸化亜鉛膜の加工方法の一実施形
態を示す工程説明図。FIG. 1 is a process explanatory view showing one embodiment of a method for processing a zinc oxide film according to the present invention.
【図2】本発明で使用されるリアクティブイオンエッチ
ング装置を示す概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a reactive ion etching apparatus used in the present invention.
【図3】エッチングにより形成された凹凸形状を示し、
(A)は異方性エッチングによる加工、(B)は等方性
エッチングによる加工を示す。FIG. 3 shows an uneven shape formed by etching;
(A) shows processing by anisotropic etching, and (B) shows processing by isotropic etching.
1…シリコン基板 2…SiO2層 3…ZnO膜 5…Al導電膜 6…レジストREFERENCE SIGNS LIST 1 silicon substrate 2 SiO 2 layer 3 ZnO film 5 Al conductive film 6 resist
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 41/22 H01L 41/22 Z (72)発明者 北門 雅俊 京都府京都市伏見区竹田藁屋町36番地 株 式会社サムコインターナショナル研究所内 (72)発明者 小薮 範丈 京都府京都市伏見区竹田藁屋町36番地 株 式会社サムコインターナショナル研究所内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H01L 41/22 H01L 41/22 Z (72) Inventor Masatoshi Kitamon 36 Takedawaraya-cho, Fushimi-ku, Kyoto-shi, Kyoto Prefecture Samco International Co., Ltd. Inside the research institute (72) Inventor Noritake Kobuya Inside Samco International Research Institute, 36, Takedawaraya-cho, Fushimi-ku, Kyoto-shi, Kyoto
Claims (3)
エッチング処理にメタンを含むプロセスガスを用いるこ
とを特徴とする酸化亜鉛膜の加工方法。1. A method for processing a zinc oxide film, wherein a process gas containing methane is used for dry etching of a zinc oxide film formed on a substrate.
混合ガスであることを特徴とする請求項1記載の酸化亜
鉛膜の加工方法。2. The method according to claim 1, wherein the process gas is a mixed gas of methane and argon.
の混合比が2〜8mol%であることを特徴とする請求
項2記載の加工方法。3. The processing method according to claim 2, wherein the mixing ratio of methane in the mixed gas of methane and argon is 2 to 8 mol%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14275098A JPH11335874A (en) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | Working of zinc oxide film |
Applications Claiming Priority (1)
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JP14275098A JPH11335874A (en) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | Working of zinc oxide film |
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JPH11335874A true JPH11335874A (en) | 1999-12-07 |
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JP14275098A Pending JPH11335874A (en) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | Working of zinc oxide film |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH11335874A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1327042C (en) * | 2005-03-28 | 2007-07-18 | 中国科学院半导体研究所 | Method for growing single-crystal zinc oxide film by using zinc oxide buffer layer |
JP2009193674A (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Kaneka Corp | Method for manufacturing transparent conductive film, and transparent conductive film manufactured according to it |
US7767106B2 (en) | 2006-08-09 | 2010-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of dry etching oxide semiconductor film |
US8034248B2 (en) | 2006-06-13 | 2011-10-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Dry etching method for oxide semiconductor film |
-
1998
- 1998-05-25 JP JP14275098A patent/JPH11335874A/en active Pending
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