(57)【要約】【課題】  フッ素系ガスの使用量を低減し、かつ所望の有機膜剥離スピードを有し、また、基板等に対するダメージが少ないプラズマエッチングによる有機膜の剥離方法を提供する。【解決手段】  基板および配線層を含みかつ表面の少なくとも一部に有機膜を備えた素子部材における該有機膜の少なくとも一部をプラズマエッチング法によって剥離する際に、酸素（Ｏ２）ガスを主成分とし、総流量に対して０．５〜３容量％の六フッ化イオウ（ＳＦ６）ガスを含む混合ガスのプラズマを使用してエッチングを行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板および配線層を含みかつ表面の少なくとも一部に有機膜を備えた素子部材における該有機膜の少なくとも一部をプラズマエッチング法によって剥離する有機膜の剥離方法であって、酸素（Ｏ２）ガスを主成分とし、総流量に対して０．５〜３容量％の六フッ化イオウ（ＳＦ６）ガスを含む混合ガスのプラズマを使用してエッチングを行うことを特徴とする、有機膜の剥離方法。
【請求項２】
該混合ガスが、実質上Ｏ２ガスとＳＦ６ガスからなり、該ＳＦ６ガスの含有量が０．９〜１．５容量％である、請求項１に記載の有機膜の剥離方法。
【請求項３】
該素子部材が、半導体素子部材および表示素子部材の群から選ばれるものである、請求項１または２に記載の有機膜の剥離方法。
【請求項４】
該有機膜が、ポリイミド樹脂系高分子、アクリル樹脂系高分子、ノボラック樹脂系高分子、メラニン樹脂系高分子、天然ゴム系高分子、ポリビニール系高分子、ポリエチレングリコール、パラフィン系炭化水素およびグリセリンの群から選ばれる少なくとも1種を含むものである、請求項１〜３に記載の有機膜の剥離方法。
【請求項５】
基板および配線層を含みかつ表面の少なくとも一部に有機膜を備えた素子部材における該有機膜の少なくとも一部をプラズマエッチング法によって剥離することを含む、基板および配線層を備えた素子の製造方法において、酸素（Ｏ２）ガスを主成分とし、総流量に対して０．５〜３容量％の六フッ化イオウ（ＳＦ６）ガスを含む混合ガスのプラズマを使用してエッチングを行うことを特徴とする、素子の製造方法。
【請求項６】
該混合ガスが実質上Ｏ２ガスとＳＦ６ガスからなり、該ＳＦ６ガスの含有量が０．９〜１．５容量％である、請求項５に記載の素子の製造方法。
【請求項７】
該素子部材が、半導体素子部材および表示素子部材の群から選ばれるものである、請求項５または６に記載の素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板および配線層を含み表面に有機膜を備えた素子部材における有機膜をプラズマエッチング法によって剥離する有機膜の剥離方法に関するものである。また、本発明は、そのようなプラズマエッチング法によって有機膜を剥離することを含む、基板および配線層を備えた素子の製造方法、特に、半導体素子または液晶表示素子等の表示素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に配線層等を備えた半導体素子や液晶表示素子を製造する際に、その基板、配線層等を含む素子材料の表面に有機膜を備えた素子部材を製作したうえで、その有機膜を剥離する工程がしばしば用いられて来ている。かかる有機膜を剥離する工程において、プラズマ装置を用いたエッチング処理が通常行われ、そのエッチングガスとして酸素（Ｏ２）ガスを使うことが一般的であった。
【０００３】
しかしながら、エッチングガスとして酸素（Ｏ２）ガスのみを使用した場合には、剥離スピードが低く、それを高くすることが困難であると言う問題があった。その解決のために、Ｏ２ガスに増速剤として四フッ化炭素（ＣＦ４）ガスを添加した混合ガスを用いることによって、剥離スピードを高める方法が採用されていた。
【０００４】
例えば、特許文献１に、プラズマエッチング法を用いて、有機膜と酸化膜の積層構造のエッチングをパターニングされたマスクを用いて行う場合、エッチングガスとしてフロロカーボンガスと酸素ガスを含む混合ガスを用い、エッチングガス中に含まれる炭素と酸素の比を０．５≦Ｃ／Ｏ≦１．５、かつフッ素と酸素の比を１．０≦Ｆ／Ｏ≦３．５としてエッチングを行う方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、これまでのＯ２ガスと四フッ化炭素（ＣＦ４）ガスの混合ガスを用いるプラズマエッチング法では、増速剤としてのＣＦ４ガスが、半導体素子部材のＳｉ基板や表示素子部材のガラス基板をエッチングする効果を併せ持ち、有機膜剥離の進行と共に基板にダメージを与えることが多いと言う問題点を抱えていた。例えば、部分的に付着した有機膜を剥離する場合などは露出した基板部分等にエッチングガスや増速剤が当たることになり、その部分の基板等にダメージが生じる。これは、基板のＳｉＯ２部分やガラス部分等に対するＣＦ４のエッチング効果と見られている。液晶表示用のガラス基板の場合、白濁するケースもある。
【０００６】
また、有機膜に応じて、充分な増速効果を得るためにＣＦ４ガスをＯ２ガスに対して１０容量％あるいはそれ以上使用することが必要で、これにより、有機膜のエッチング速度が上がることは確認できている。言い換えると、ＣＦ４ガスとＯ２ガスの混合ガス中のＣＦ４ガスが約１０容量％の比較的多量のＣＦ４ガスを必要とすることが問題であった。
【０００７】
一方、特許文献２に、多層構造にホールを形成する方法において、有機膜を形成し、有機膜上に無機膜を形成し、無機膜上にフォトレジストを塗布して所定のパターンを形成し、ホール形成のためのフォトレジストパターンのオープンされた部分に対応してＳＦ６／Ｏ２またはＣＦ４／Ｏ２ガスで無機膜と有機膜をエッチングして、同時にＯ２ガスによってフォトレジストをアシングする方法が記載されている。尚、特許文献３に、半導体素子の製造法において、ポリイミド系樹脂層が０．２５トールと０．５トールの分圧のＳＦ６ガスとＯ２ガスの混合ガス内でプラズマエッチングされることが、記載されている。また、特許文献４に、半導体デバイスの配線パターン上に堆積された層間絶縁膜の上に犠牲平坦化膜を形成し、混合比が略９対１のＳＦ６ガスとＯ２ガスの混合ガスでプラズマを発生させて、犠牲平坦化膜を酸素イオン等で、層間絶縁膜をフッ素負イオン等でエッチングする方法が記載されている。
【０００８】
しかしながら、それらの先行技術においては、Ｏ２ガスに添加されるＣＦ４ガスまたはＳＦ６ガス等の量が１０％以上と多量であり、その点で必ずしも満足のできるものではなく、さらなる改善が求められている。
【特許文献１】特開２００１−１１０７７６号公報
【特許文献２】特開平１０−９６９６０号公報
【特許文献３】特開昭６１−１０２４０号公報
【特許文献４】特開平１０−２７５８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、これまで酸素ガスに対して多量に添加する必要のあったフッ素系ガスの使用量を低減し、かつ所望の有機膜剥離スピードを有し、また、有機膜を剥離した後の基板等に対するダメージが少ないプラズマエッチング方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基板および配線層を含みかつ表面の少なくとも一部に有機膜を備えた素子部材における該有機膜の少なくとも一部をプラズマエッチング法によって剥離する有機膜の剥離方法であって、酸素（Ｏ２）ガスを主成分とし、総流量に対して０．５〜３容量％の六フッ化イオウ（ＳＦ６）ガスを含む混合ガスのプラズマを使用してエッチングを行うことを特徴とする、有機膜の剥離方法を提供するものである。
【００１１】
かかる本発明には、好ましい態様として、該混合ガスが、実質上Ｏ２ガスとＳＦ６ガスからなり、該ＳＦ６ガスの含有量が０．９〜１．５容量％である、有機膜の剥離方法が含まれる。更に、他の好ましい態様として、該素子部材が、半導体素子部材および表示素子部材の群から選ばれるものである、有機膜の剥離方法が含まれる。更に、他の好ましい態様として、該有機膜が、ポリイミド樹脂系高分子、アクリル樹脂系高分子、ノボラック樹脂系高分子、メラニン樹脂系高分子、天然ゴム系高分子、ポリビニール系高分子、ポリエチレングリコール、パラフィン系炭化水素およびグリセリンの群から選ばれる少なくとも1種を含むものである、有機膜の剥離方法が含まれる。
【００１２】
また、本発明は、基板および配線層を含みかつ表面の少なくとも一部に有機膜を備えた素子部材における該有機膜の少なくとも一部をプラズマエッチング法によって剥離することを含む、基板および配線層を備えた素子の製造方法において、酸素（Ｏ２）ガスを主成分とし、総流量に対して０．５〜３容量％の六フッ化イオウ（ＳＦ６）ガスを含む混合ガスのプラズマを使用してエッチングを行うことを特徴とする、素子の製造方法を提供するものである。
【００１３】
かかる本発明には、好ましい態様として、該混合ガスが実質上Ｏ２ガスとＳＦ６ガスからなり、該ＳＦ６ガスの含有量が０．９〜１．５容量％である、素子の製造方法が含まれる。更に、他の好ましい態様として、該素子部材が、半導体素子部材および表示素子部材の群から選ばれるものである、素子の製造方法が含まれる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、増速剤としての六フッ化イオウ（ＳＦ６）の使用量を大幅に低減させ、所望の有機膜剥離スピードを有し、さらに有機膜を剥離した後の基板等に対するダメージが少ないプラズマエッチング方法が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の有機膜の剥離方法における素子部材は、半導体素子部材および表示素子部材の群から選ばれるものであるが、その半導体素子部材の例としては、基板上に集積回路等の金属配線が形成され、その上に有機膜が具備されたものが挙げられる。その基板の材料としては、通常シリコン、ガラス、セラミック、各種化合物が挙げられる。配線としては、通常、パターン配線やプリント配線等が挙げられ、必要に応じて、一層、または2層以上の多層であっても良い。有機膜としては、絶縁層、保護層の他、表面の平坦化のためのポリマー層などが挙げられる。その他、必要に応じて通常用いられる誘電体層や酸化膜層、その他の層が適宜設けられても良い。
【００１６】
表示素子部材の例としては、通常用いられるような、透明基板上にスイッチング、液晶物質、画素電極、ソース電極、データ配線、ゲート配線、半導体層等が、その機能に適合させた構造に形成され、その上に有機膜が具備されたものが挙げられる。かかる表示素子部材の好ましい態様例として、液晶表示素子部材が挙げられる。基板の材料としては、通常、シリコン、ガラス、セラミック、各種化合物が挙げられ、必要に応じて透明な基板が好適に用いられるる。配線としては、通常、データ配線やゲート配線その他としてのパターン配線やプリント配線等が挙げられ、必要に応じて、一層、または2層以上の多層であっても良い。有機膜としては、絶縁層、保護層の他、表面の平坦化のためのポリマー層などが挙げられる。その他、必要に応じて通常用いられる誘電体層や酸化膜層、その他の層が適宜設けられても良い。
【００１７】
このように、本発明では、半導体素子や表示素子などの素子の表面に有機膜を備えたものを、素子部材と言う。
【００１８】
本発明の有機膜の剥離方法における有機膜の好ましい実施態様としては、ポリイミド樹脂系高分子、アクリル樹脂系高分子、ノボラック樹脂系高分子、メラニン樹脂系高分子、天然ゴム系高分子、ポリビニール系高分子、ポリエチレングリコール、パラフィン系炭化水素およびグリセリンの群から選ばれる少なくとも1種を含むものが挙げられる。通常は、1種の材料で用いられるが、必要に応じて2種以上の材料を組合わせて、ラミネートまたはブレンド形式で使用されても良い。中でも、絶縁性付与や液晶分子の配向能付与のために、ポリイミド樹脂系高分子等が有利に用いられる場合が多い。
【００１９】
本発明の有機膜の剥離方法における有機膜の好ましい形態としては、通常、素子の表面全体を覆う形で用いられるが、素子の設計に合わせて、必要な部分のみを覆う形で用いられても良い。有機膜の好ましい厚さとしては、通常５００〜１２００オングストローム程度である。尚、その有機膜を形成する方法としては、通常、コーティング、ラミネート、印刷等が用いられる。
【００２０】
このように、それぞれの機能を付与するために基板に回路等が構成され、表面に有機膜が設けられた半導体素子部材や表示素子部材において、不要の有機膜を除去する工程が必要となる。そのために本発明において用いられるプラズマエッチング法におけるプラズマとしては、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）法によるプラズマ、ヘリコン波励起プラズマ、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonant）プラズマ、表面波プラズマ、マイクロ波プラズマ等が挙げられる。尚、そのプラズマの発生法としては、通常、ダウンストリーム法、時間変調法等が用いられる。
【００２１】
本発明におけるプラズマ発生用のガスとしては、酸素（Ｏ２）ガスを主成分として総流量に対して０．５〜３容量％の六フッ化イオウ（ＳＦ６）ガスを含む混合ガスが用いられる。Ｏ２ガスを主成分として０．９〜１．５容量％のＳＦ６ガスを含む混合ガスが、より好ましい。さらに、ＳＦ６ガスの供給安定性やＳＦ６ガスの使用量の低減による経済性等の実用上の面も考慮すれば、特に約１容量％の濃度でＳＦ６ガスを含む混合ガスが好ましい。尚、通常は、Ｏ２ガスとＳＦ６ガスが混合された状態で、プラズマの発生が行われる。
【００２２】
本発明の方法におけるプラズマエッチングの条件として、例えば温度が約４０〜６０℃程度が好ましく、また処理時間としては約２分程度が実用上好ましい。また、本発明の方法におけるプラズマエッチングによる有機膜の剥離は、通常有機膜の全体に渡って剥離されることが望ましい。ただし、必要に応じて有機膜を部分的に剥離することも可能であり、例えば有機膜の厚み方向に一部の有機層を残した状態で剥離させても良く、または場所に応じて部分的に有機膜を剥離させても良い場合があり得る。
【００２３】
本発明の素子の製造方法における素子とは、上記の半導体素子部材および表示素子部材の群から選ばれるものにおいて、有機膜が所定の形で剥離された状態の半導体素子または表示素子を主として意味するが、さらに他の加工が施されて半導体素子または表示素子として製造されたものをも意味する。すなわち、本発明の素子の製造方法の特徴である、酸素（Ｏ２）ガスを主成分とし、総流量に対して０．５〜３容量％の六フッ化イオウ（ＳＦ６）ガスを含む混合ガスのプラズマを使用してエッチング処理の施された半導体素子または表示素子を言う。
【００２４】
本発明の素子の製造方法におけるその他の構成は、上記した本発明の有機膜の剥離方法における各々の対応する構成と同様である。
【００２５】
本発明によれば、プラズマ装置における増速剤として六フッ化イオウ（ＳＦ６）ガスを酸素ガスに対し特に好ましくは約１容量％程度と従来のＣＦ４ガス等に比較して１／１０程度の微量で、所望の有機膜剥離スピードを有し、かつ、有機膜を剥離した後の基板等の有機膜の下層に対するダメージがほとんど生じない有機膜の剥離方法、さらにはそれを利用した半導体素子や表示素子の製造方法を提供することが可能である。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はそれによって何ら制限されるものではない。
【００２７】
実施例１
ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜（厚み；１００ナノメーター、シート抵抗値；２０Ω／ｃｍ２、ジオマテック社製）の付いた６８０ｘ８８０ｍｍ２のガラス基板上に、周辺１０ｍｍを除き、６６０ｍｍｘ８６０ｍｍの面積に厚み８００オングストロームの液晶配向剤であるポリイミド樹脂が塗布されているサンプルを用意した。このサンプル（１）を図１に示すようなプラズマ装置のチャンバー（２）内における上下可動のステージ（３）にポリイミド樹脂が塗布されている面を上にセットし、チャンバーを閉じた。チャンバー内を５Ｐａの真空度になるように排気系（４）により排気し、各々Ｏ２ガスボンベ（５）とＳＦ６ガスボンベ（６）から、流量８００ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＯ２ガスと流量８ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＳＦ６ガスの混合ガスを投入し、高周波電源系（７）、ＩＰＣアンテナ（８）およびバイアス用高周波電源系（９）等を調整することによって、プラズマ（１０）を発生させた。２分間処理させた後、ガスを止め、プラズマをとめた。その後真空を大気圧に戻し、チャンバーを開け、サンプル基板を取り出した。このサンプルはポリイミド樹脂層が剥離除去されており、かつ、周辺部のガラス部には何らダメージは観察できなかった。さらに、１０分間のオーバーエッチに対しても、下地のＩＴＯ膜の抵抗値に変化は見られず、ＩＴＯ膜もダメージを受けないことが確認された。
【００２８】
実施例２
流量８００ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＯ２ガスと流量２５ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＳＦ６ガスの混合ガスを投入する以外は、実施例１と同様にしてプラズマエッチング処理を行った。その結果、ポリイミド樹脂層が剥離除去されており、かつ、周辺部のガラス部には何らダメージは観察できなかった。さらに、１０分間のオーバーエッチに対しても、下地のＩＴＯ膜の抵抗値に変化は見られず、ＩＴＯ膜もダメージを受けないことが確認された。
【００２９】
実施例３
流量８００ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＯ２ガスと流量４ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＳＦ６ガスの混合ガスを投入する以外は、実施例１と同様にしてプラズマエッチング処理を行った。その結果、ポリイミド樹脂層が剥離除去されており、かつ、周辺部のガラス部には何らダメージは観察できなかった。さらに、１０分間のオーバーエッチに対しても、下地のＩＴＯ膜の抵抗値に変化は見られず、ＩＴＯ膜もダメージを受けないことが確認された。
【００３０】
比較例１
流量８００ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＯ２ガスのみを投入し、７分間のプラズマエッチング処理を行う以外は、実施例１と同様の処理を行った。その結果、ポリイミド樹脂層が剥離除去されており、かつ、周辺部のガラス部には何らダメージは観察できなかった。さらに、１０分間のオーバーエッチに対しても、下地のＩＴＯ膜の抵抗値に変化は見られず、ＩＴＯ膜もダメージを受けないことが確認された。尚、同様にして２分間のプラズマエッチング処理を行ったが、ポリイミド樹脂層が充分に剥離除去できないことが確認された。
【００３１】
比較例２
流量８００ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＯ２ガスと流量８ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＣＦ４ガスの混合ガスを投入し、５分間のプラズマエッチング処理を行う以外は、実施例１と同様の処理を行った。その結果、ポリイミド樹脂層は剥離除去されたものの、周辺部のガラス部にはダメージが観察された。なお、１０分間のオーバーエッチに対しては、下地のＩＴＯ膜の抵抗値が高くなり、ＩＴＯ膜がダメージを受けることが確認された。尚、同様にして２分間のプラズマエッチング処理を行ったが、ポリイミド樹脂層が充分に剥離除去できないことが確認された。
【００３２】
比較例３
流量８００ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＯ２ガスと流量１６０ｃｍ３／分（２０℃、1気圧）のＣＦ４ガスの混合ガスを投入する以外は、実施例１と同様の処理を行った。その結果、ポリイミド樹脂層は剥離除去されたものの、周辺部のガラス部にはかなりのダメージが観察された。また、１０分間のオーバーエッチに対しては、下地のＩＴＯ膜の抵抗値が大きく上昇し、ＩＴＯ膜がかなりのダメージを受けることが確認された。
【００３３】
得られた結果を、以下の表に合わせて示す。このように、本発明によれば、増速剤を六フッ化イオウ（ＳＦ６）にすることにより、エッチングガスに対する増速剤濃度を１／１０程度にでき、かつ、基板に対するダメージがないことが確認できた。
【００３４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の方法に使用されるプラズマ発生装置を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    サンプル
２    チャンバー
３    ステージ
４    排気系
５    Ｏ２ガスボンベ
６    ＳＦ６ガスボンベ
７    高周波電源系
８    ＩＰＣアンテナ
９    バイアス用高周波電源系
１０    プラズマ
【図１】
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