(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分にＩＣｌ及び／またはＩＣｌ3 を含み、更に還元性成分を含むことを特徴とするＳｎＯ2 、ＩＴＯまたはＺｎＯ用のエッチングガス。
【請求項２】
還元性ガスが水素であることを特徴とする請求項１記載のエッチングガス。
【請求項３】
成分にフッ素ガス及び／または３フッ化窒素ガスを含む請求項１〜２のいずれかに記載のエッチングガス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のエッチングガス存在下で、アルゴン及び／または酸素存在下で、導電性酸化物をエッチングする乾式エッチング方法。
【請求項５】
少なくとも、真空排気手段、電力印加手段、被エッチング材料導入手段、被エッチング材料保持手段、被エッチング材料排出手段を具備した乾式エッチング装置に、被エッチング材料を保持し、成分にＩＣｌ及び／またはＩＣｌ3 を含み、更に還元性成分を含むエッチングガスを導入し、放電を生起して、エッチングを行うことを特徴とする請求項４記載の乾式エッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣｌ及び／またはＩＣｌ3 ガスを用いて、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の導電性酸化物を乾式エッチングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴＯ薄膜は、液晶ディスプレイの透明電極として用いられている。透明電極を形成させる場合、ＩＴＯ薄膜をエッチングして作製するが、従来、このエッチングには湿式法を用いていた。しかしながら、湿式法によるエッチングでは、エッチング加工形状が等方的になり微細なパターンの加工が困難であるばかりか、大量の廃液も生じ、環境保護の面でも問題があった。近年、ＩＴＯ薄膜のエッチングも、ヨウ化水素（ＨＩ）ガスを用いる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、或いはメタン（ＣＨ4 ）ガス及び水素（Ｈ2 ）ガスを用いるＲＩＥが用いられるようになった。
【０００３】
特に、ＨＩを用いるＲＩＥ法は、ＣＨ4 及びＨ2 ガスを用いた場合よりもエッチング速度が速いという利点はあるものの、特開平０５−２５１４００号公報に記載されているように、ＩＴＯの膜質によってエッチング速度が大きく変動し、とりわけ、スズと酸素結合が偏析しているところではエッチング速度が低下するといった問題があった。特開平０５−２５１４００号公報によると、ＨＩガスに還元種としてＨ2 ガスを導入することでスズ−ヨウ素結合物質が被エッチング面を覆うのを防ぐと記載されている。しかしながら、ＨＩガスに還元種としてＨ2 ガスを導入する特開平０５−２５１４００号公報記載の方法においては、エッチング時の温度を８０〜２５０℃で行わなければならず、８０℃以下ではエッチングが殆ど進行しない為、室温でのエッチングは困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、湿式法で生じるアンダーエッチの防止と、ＨＩガスに還元性ガスを加えた系では不可能な室温での高速エッチング法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の問題を解決すべく鋭意検討した結果、室温でも充分なエッチング速度を達成でき、しかもアンダーエッチのでないドライエッチング法を見いだし、本発明を完成するに至った。即ち、ＩＣｌ、或いはＩＣｌ3 を含むエッチングガスを用いることで、ＳｎＯ2 、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の導電性酸化膜の室温における高速異方性エッチングを実現できることを見いだした。
【０００６】
本発明は、（１）成分にＩＣｌ及び／またはＩＣｌ3 を含み、更に還元性成分を含むことを特徴とするＳｎＯ2 、ＩＴＯまたはＺｎＯ用のエッチングガス、であり、また、（２）還元性ガスが水素であることを特徴とする（１）記載のエッチングガスであり、また、（３）成分にフッ素ガス及び／または３フッ化窒素ガスを含む（１）〜（２）のいずれかに記載のエッチングガスであり、また、（４）（１）〜（３）のいずれかに記載のエッチングガス存在下で、アルゴン及び／または酸素存在下で、導電性酸化物をエッチングする乾式エッチン方法であり、また、（５）少なくとも、真空排気手段、電力印加手段、被エッチング材料導入手段、被エッチング材料保持手段、被エッチング材料排出手段を具備した乾式エッチング装置に、被エッチング材料を保持し、成分にＩＣｌ及び／またはＩＣｌ3 を含み、更に還元性成分を含むエッチングガスを導入し、放電を生起して、エッチングを行うことを特徴とする乾式エッチング方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ＩＣｌは塩化ヨウ素で、分子量１６２．３６、α型の融点２７．２℃、β型の融点１３．９℃であり、ＩＣｌ3 は三塩化ヨウ素で、分子量２３３．２６、融点０℃以下の物性値を有する。常温でＩＣｌは液体、ＩＣｌ3 は固体であるが、融点は常温に比べて特に高いと言うわけではないので、乾式エッチングを行う通常の条件（真空下）ではガス化が可能であり、エッチングに用いることができる。
【０００８】
ＩＣｌ、ＩＣｌ3 をエッチングガスとして銅薄膜層をアンダーカットなしに異方的にエッチングする技術が、特開平６−１６３４７７号公報に記載されている。しかし、かつてＩＣｌ、ＩＣｌ3 を用いてＩＴＯ等の導電性酸化物をドライエッチングする試みは全く報告されていない。
【０００９】
本発明者らはＩＣｌ、ＩＣｌ3 をエッチングガスとして、室温でプラズマ中にＩＴＯ等の導電性酸化物を曝すと、ＩＴＯ薄膜等の導電性酸化物薄膜層が異方的にエッチングされることを見いだした。
【００１０】
水素などの還元性ガスを加えない場合、エッチング初期の方がエッチング速度が速く、時間が経つにつれて徐々にエッチング速度が下がってくる。還元性ガスの添加はエッチング速度の時間依存性を減らす効果を有しており、従って、ＩＣｌ、ＩＣｌ3 ガスに水素などの還元性ガスを混合することにより、異方的にＩＴＯ薄膜をより高速でエッチングできることを見いだした。
【００１１】
更に、本発明者らは、フッ素ガス、或いは３フッ化窒素ガスを添加することにより、エッチング速度を更に上げることができることを見いだした。
【００１２】
以下、ＩＴＯ薄膜を用いた場合を例に、本発明を具体的に説明するが、本発明はＩＴＯ薄膜のみならず、ＳｎＯ2 薄膜、ＺｎＯ薄膜でも同様の効果が認められた。
【００１３】
実験としてはガラス基板上に２００ｎｍの厚みでＩＴＯをスパッタリング法により成膜したＩＴＯ薄膜を用いた。本発明でドライエッチングのターゲットとされるＩＴＯ薄膜の厚みは、特に限定されるわけではないが、例えば１０〜５００ｎｍ程度が、実際のＩＴＯ薄膜の用途がタッチパネル、液晶用カラーフィルター等と考えると、適当である。また、ＩＴＯ薄膜はシリコン基板に限らず、ガラス基板、セラミックス、或いは各種のプラスチック上に成膜したものを用いても良い。
【００１４】
上述のガラス基板上に２００ｎｍのＩＴＯを成膜し、インコネルでパターン化したものをレジストとして用いた。これを平行平板型のＲＦ電極を有するチャンバー内に保持し、ＩＣｌ、あるいはＩＣｌ3 ガスと水素ガス、アルゴンガスを同時に流し、プラズマ処理した。アルゴンガスの添加は、インジウム−酸素の解離を促進するため、エッチング効率を向上させることができる。アルゴンガスの他にも酸素ガスの添加もエッチング効率の向上に効果を有していることが分かった。
【００１５】
ＩＣｌ、ＩＣｌ3 ガスに添加する還元性のガスは、還元性ガスであればいずれを用いても良いが、好ましくは水素ガスが用いられる。還元性ガスを含むエッチングガス組成であれば、高いエッチング速度が得られるが、更に、フッ素ガス、３フッ化窒素、等を加えるとエッチング速度を更に上げることができる。
【００１６】
ここでは、ＩＣｌ、ＩＣｌ3 と共にチャンバー内へ導入される上述の水素ガス、アルゴンガス、酸素ガス、フッ素ガス、フッ化窒素ガスなどは、別々のラインで導入する方法のみを記すが、これらガスの２種以上の混合ガスを用いても良いことは言うまでもない。
【００１７】
ＩＣｌ、ＩＣｌ3 ガスと水素ガス、アルゴンガスの流量は、チャンバー内の圧力と密接な関係を有しており、特に限定されるものではなく、通常ＩＣｌ、ＩＣｌ3 ガスに対し、それぞれ１〜９９％の範囲で適宜選択することができる。しかし、フッ素ガス、３フッ化窒素ガスはあまり量が少ないと効果（エッチング速度を更に上げる効果）があまりなく、多すぎると場合によってはチャンバー等を腐食する場合もあるのでガス全体の０．５〜２５％程度が好ましい。また、これらの流量比は処理する導電性酸化物の材質、ホール形状と密接な関係にあり、特に限定はされない。また、ＲＦ電極のパワーは、高ければ高いほどエッチング速度は速くなる。更に、チャンバー内圧力は、エッチング加工形状に大きな影響を与える。チャンバー内圧力は０．１ｔｏｒｒを超えると、加工形状が等方的になりがちで、異方的形状を保つには０．１ｔｏｒｒ以下に保つ方が好ましい。
【００１８】
また、酸化物層を含む基板（以下、基材という）を処理する時の処理温度は、特に限定はされない。室温で処理した場合においても上述のエッチング条件を調節することにより、異方的で且つ数十ｎｍ／分以上のエッチング速度を得ることができる。
【００１９】
以上、本発明では、上述の平行平板型のＲＦプラズマエッチング装置以外にも種々のエッチング装置を用いることができ、少なくとも、真空排気手段、電力印加手段、被エッチング材料導入手段、被エッチング材料保持手段、被エッチング材料排出手段を具備した乾式エッチング装置なら、どのような装置を用いても良いのである。特に、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴エッチング）装置等は好適に用いることができる。なお、本発明ではＩＴＯの導電性酸化物のみならず、シリコン薄膜なども同様な方法で、室温での高速異方性エッチングが可能である。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、実験は図１、図２に従って行った。図において１は、マスク（インコネル製）、２は導電性酸化膜層、３は基板、ａは導電性酸化物層溝のトップ長、ｂは導電性酸化物層溝のボトム長である。
【００２１】
〔実施例１〕図１に示すようにガラス基板上に２００ｎｍの厚みでＩＴＯをスパッタリング法により成膜したＩＴＯ薄膜上にインコネルのパターンをレジストとして用いた基材をエッチングした。この基材を平行平板型ＲＦエッチング装置内へ保持し、以下の条件にてエッチングを行った。
【００２２】
エッチング条件：
電源               高周波 １３．５６ＭＨｚ ６００Ｗ
チャンバー内圧力   ５０ｍＴｏｒｒ
ガス流量 ＩＣｌ ６０ｓｃｃｍ Ｈ2 １５ｓｃｃｍ Ａｒ ２５ｓｃｃｍ
基材温度           ２５℃（一定）
本実験で得られたエッチング速度と加工形状を表１にまとめた。エッチング速度は基材の断面を電子顕微鏡観察することにより調べた。表１で加工形状は図２に示すａ／ｂの比で表した。なお、ａは導電性酸化物の溝の表面側長さを表し、ｂは導電性酸化物の溝の基板側長さを表す。本結果から、室温でも充分なエッチング速度が得られ、なお且つ加工形状もほとんど完全な異方性を有していることが分かる。
【００２３】
〔実施例２〕図１に示すように、ガラス基板上に２００ｎｍの厚みでＳｎＯ2 をスパッタリング法により成膜したＳｎＯ2 薄膜上にインコネルのパターンをレジストとして用いた基材をエッチングした。この基材を平行平板型ＲＦエッチング装置内へ保持し、以下の条件にてエッチングを行った。
【００２４】
エッチング条件：
電源               高周波 １３．５６ＭＨｚ ６００Ｗ
チャンバー内圧力   ５０ｍＴｏｒｒ
ガス流量 ＩＣｌ3 ５０ｓｃｃｍ Ｆ2 ５ｓｃｃｍ Ｈ2 １５ｓｃｃｍ Ａｒ ３０ｓｃｃｍ
基材温度 ２５℃（一定）
本実験で得られたエッチング速度と加工形状を表１にまとめた。エッチング速度、エッチング加工形状の評価は実施例１に準ずる。本結果から、室温でも充分なエッチング速度が得られ、なお且つ加工形状も異方的なものであることが分かる。
【００２５】
〔実施例３〕図１に示すように、ガラス基板上に２００ｎｍの厚みでＺｎＯをスパッタリング法により成膜したＺｎＯ薄膜上にインコネルのパターンをレジストとして用いた基材をエッチングした。この基材を平行平板型ＲＦエッチング装置内へ保持し、以下の条件にてエッチングを行った。
【００２６】
エッチング条件：
電源               高周波 １３．５６ＭＨｚ ６００Ｗ
チャンバー内圧力   ５０ｍＴｏｒｒ
ガス流量 ＩＣｌ3 ６０ｓｃｃｍ ＮＦ3 ５ｓｃｃｍ Ｏ2 ３５ｓｃｃｍ Ｈ2 １０ｓｃｃｍ
基材温度 ２５℃（一定）
本実験で得られたエッチング速度と加工形状を表１にまとめた。エッチング速度、エッチング加工形状の評価は実施例１に準ずる。本結果から、室温でも充分なエッチング速度が得られ、なお且つ加工形状も異方的なものであることが分かる。
【００２７】
〔実施例４〕図１に示すように、ＰＥＴ基板上に２００ｎｍの厚みでＩＴＯをスパッタリング法により成膜したＩＴＯ薄膜上にインコネルのパターンをレジストとして用いた基材をエッチングした。この基材を平行平板型ＲＦエッチング装置内へ保持し、以下の条件にてエッチングを行った。
【００２８】
エッチング条件：
電源               高周波 １３．５６ＭＨｚ ６００Ｗ
チャンバー内圧力   ５０ｍＴｏｒｒ
ガス流量  ＩＣｌ3 ５０ｓｃｃｍ Ｈ2 １５ｓｃｃｍ ＮＦ3 １０ｓｃｃｍ Ａｒ ２５ｓｃｃｍ
基材温度 ２５℃（一定）
本実験で得られたエッチング速度と加工形状を表１にまとめた。エッチング速度、エッチング加工形状の評価は実施例１に準ずる。本結果から、室温でも充分なエッチング速度が得られ、なお且つ加工形状も異方的なものであることが分かる。
【００２９】
【表１】
0003587622.tif 000002
【００３０】
【発明の効果】
本発明によって、従来不可能であった導電性酸化物の、室温での高速異方性エッチング方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エッチング処理基材の模式図
【図２】エッチング加工形状の評価法の模式図
【符号の説明】
１ マスク（インコネル製）
２ 導電性酸化膜層
３ 基板
ａ 導電性酸化物層溝のトップ長
ｂ 導電性酸化物層溝のボトム長
【図１】
0003587622.tif 000003
【図２】
0003587622.tif 000004