(57)【要約】【課題】酸化物半導体膜の加工速度を向上させることが可能な酸化物半導体膜のエッチング方法を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態の酸化物半導体膜のエッチング方法は、還元性ガスを用いて酸化物半導体膜に還元層を形成し、希ガスを用いて還元層をスパッタする。【選択図】図１Ｂ
2019197773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元性ガスを用いて酸化物半導体膜に還元層を形成し、
希ガスを用いて前記還元層をスパッタする
酸化物半導体膜のエッチング方法。
【請求項２】
前記還元性ガスを前記酸化物半導体膜に照射したのち、前記希ガスを前記酸化物半導体膜に照射する、請求項１に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
【請求項３】
前記還元性ガスおよび前記希ガスを混合して前記酸化物半導体膜に照射する、請求項１に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
【請求項４】
前記還元性ガスおよび前記希ガスをこの順に繰り返し前記酸化物半導体膜に照射する、請求項１に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
【請求項５】
前記還元層は、前記還元性ガスの照射による前記酸化物半導体膜からの酸素原子の脱離によって形成される、請求項１に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
【請求項６】
前記還元性ガスは、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、二酸化硫黄（ＳＯ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）および三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）のうちの少なくとも１種を用いる、請求項１に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
【請求項７】
前記還元性ガスのプラズマ密度は１Ｅ＋１０ｃｍ−３以下である、請求項１に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
【請求項８】
前記希ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）のうちの少なくとも１種を用いる、請求項１に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
【請求項９】
前記酸化物半導体膜は、酸化インジウム、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム−ガリウム酸化物（ＩＧＯ）、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ−ＧａＺｎＯ４）、インジウム−錫−亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ２）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウム−亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム−亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ニオブ−チタン酸化物（ＴＮＯ）、酸化アンチモン、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ２Ｏ４構造を有する酸化物、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物およびニッケル酸化物のうちのいずれかを含む、請求項１に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば、電子デバイスを構成する酸化物半導体膜のエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化シリコン（ＳｉＮ）膜のエッチング方法として、例えば、非特許文献１では、水素イオンを照射して表面に変質層を形成したのち、フッ素ラジカル照射して変質層の除去を行うエッチング方法が報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Sonam D. Sherpa and Alok Ranjan. J. Vac. Sci. Technol. A35 01A102 (2017)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、酸化物半導体膜のエッチングでは、加工速度の向上が求められている。
【０００５】
酸化物半導体膜の加工速度を向上させることが可能な酸化物半導体膜のエッチング方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態の酸化物半導体膜のエッチング方法は、還元性ガスを用いて酸化物半導体膜に還元層を形成し、希ガスを用いて還元層をスパッタする。
【０００７】
本開示の一実施形態の酸化物半導体膜のエッチング方法では、還元性ガスを用いて酸化物半導体膜に還元層を形成し、希ガスを用いて還元層をスパッタするようにした。これにより、酸化物半導体膜の表面にはエッチング速度の高い金属元素がリッチな層（還元層）が形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一実施形態の酸化物半導体膜のエッチング方法によれば、還元性ガスを用いて酸化物半導体膜の表面にエッチング速度の高い還元層を形成し、希ガスを用いて還元層をスパッタするようにしたので、酸化物半導体膜の加工速度を向上させることが可能となる。
【０００９】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本開示の第１の実施の形態に係る酸化物半導体膜のエッチング方法を説明するための断面模式図である。
【図１Ｂ】図１Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図２】一般的なエッチング前後における膜組成の変化を表す特性図である。
【図３Ａ】Ｈ２プラズマ照射後のＩＴＯ膜のＴＥＭ画像の模式図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示したＡおよびＢにおけるＩｎおよびＯの組成比を表す図である。
【図４Ａ】還元性ガス照射による酸化物半導体膜の膜組成の変化を説明する模式図である。
【図４Ｂ】図４Ａに続く還元性ガス照射による酸化物半導体膜の膜組成の変化を説明する模式図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに続く還元性ガス照射による酸化物半導体膜の膜組成の変化を説明する模式図である。
【図５Ａ】本開示の第２の実施の形態に係る酸化物半導体膜のエッチング方法を説明するための断面模式図である。
【図５Ｂ】図５Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図６Ａ】第３の実施の形態に係る酸化物半導体膜のエッチング工程を表す断面模式図である。
【図６Ｂ】図６Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図６Ｃ】図６Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（還元性ガスおよび希ガスをこの順番に照射するエッチング方法の例）
１−１．酸化物半導体のエッチング方法
１−２．作用・効果
２．第２の実施の形態（還元性ガスおよび希ガスを混合して照射するエッチング方法の例）
３．第３の実施の形態（エッチング工程の一具体例）
【００１２】
＜１．第１の実施の形態＞
図１Ａ〜図１Ｃは、本開示の第１の実施の形態に係る酸化物半導体膜（酸化物半導体膜１２）のエッチング工程を表した断面模式図である。酸化物半導体膜１２は、例えば、フラットパネルディスプレイおよびタッチパネル等の各種ディスプレイ、太陽電池および発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）等のデバイスを構成する電極として用いられるものである。この他、酸化物半導体膜１２は、電磁シールドおよび反射防止膜等にも用いられる。本開示のエッチング方法は、例えば、電極を構成する酸化物半導体膜１２のパターニング等に好適に用いられるものである。
【００１３】
（１−１．酸化物半導体のエッチング方法）
本実施の形態の酸化物半導体膜１２のエッチング方法は、還元性ガスＧ１を照射することで酸化物半導体膜１２に還元層１２Ｍを形成したのち、希ガスＧ２を用いてスパッタを行い、酸化物半導体膜１２を所望の形状に加工するものである。以下に、図１Ａ〜図１Ｃを用いて酸化物半導体膜１２のエッチング方法を説明する。
【００１４】
まず、図１Ａに示したように、支持基材１１上に、例えば乾式法あるいは湿式法を用いて酸化物半導体膜１２を成膜する。乾式法としては、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）および化学的気相成長法（ＣＶＤ法）が挙げられる。ＰＶＤ法の原理を用いた成膜方法としては、抵抗化熱または高周波加熱を用いた真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、各種スパッタリング法（マグネトロンスパッタリング法または高周波スパッタリング法）、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザ転写法が挙げられる。ＣＶＤ法の原理を用いた成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、有機金属（ＭＯ）ＣＶＤ法および光ＣＶＤ法が挙げられる。湿式法としては、電界メッキ法、無電解メッキ法、スピンコート法、インクジェット法、スプレーコート法、スタンプ法、マイクロコンタクトプリント法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、ディップ法等が挙げられる。
【００１５】
酸化物半導体膜１２は、上記のように、例えば、各種デバイスを構成する電極として用いられるものである。具体的な材料としては、例えば、酸化インジウム、インジウム−錫酸化物（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ，ＳｎドープのＩｎ２Ｏ３、結晶性ＩＴＯおよびアモルファスＩＴＯを含む）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムを添加したインジウム−亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide；ＩＺＯ）、酸化ガリウムにドーパントとしてインジウムを添加したインジウム−ガリウム酸化物（ＩＧＯ）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムおよびガリウムを添加したインジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ−ＧａＺｎＯ４）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムおよび錫を添加したインジウム−錫−亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ２）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ２）、酸化亜鉛（他元素をドープしたＺｎＯを含む）、酸化亜鉛にドーパントとしてアルミニウムを添加したアルミニウム−亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、酸化亜鉛にドーパントとしてガリウムを添加したガリウム−亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化チタンにドーパントとしてニオブを添加したニオブ−チタン酸化物(ＴＮＯ)、酸化アンチモン、スピネル型酸化物およびＹｂＦｅ２Ｏ４構造を有する酸化物が挙げられる。この他、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物またはニッケル酸化物等を母層とする透明電極材料が挙げられる。
【００１６】
続いて、図１Ｂに示したように、還元性ガスＧ１を照射して酸化物半導体膜１２に還元層１２Ｍを形成する。還元性ガスＧ１は、酸化物半導体から酸素を脱離させ、照射前の酸化物半導体膜１２の金属濃度（Ｉｎ／Ｉｎ２Ｏ３比）１原子％以下（ＸＰＳによるＩｎの検出下限）に対して、金属濃度を増加させて還元するためのものである。還元性ガスＧ１としては、水素を含有する還元性ガスと水素を含まない還元性ガスがある。水素を含有する還元性ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、メタン（ＣＨ４）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）およびジボラン（Ｂ２Ｈ６）が挙げられる。水素を含まない還元性ガスとしては、例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）および三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）が挙げられる。
【００１７】
還元性ガスＧ１は、例えばメタン（ＣＨ４）等の炭素（Ｃ）を含有するガスを用いる場合には、例えばプラズマ密度は１Ｅ＋１０ｃｍ−３以下程度で用いることが好ましいがこれに限らない。１Ｅ＋１０ｃｍ−３よりも高いプラズマ密度の還元性ガスＧ１でもエッチングレートの増加が期待できる。炭素（Ｃ）を含まないガスを用いる場合には、プラズマ密度は１Ｅ＋１２ｃｍ−３以下の比較的高密度のプラズマ条件で用いることが好ましい。なお、還元性ガスＧ１は、上記ガスを１種または２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００１８】
次に、希ガスＧ２を照射して還元層１２Ｍをスパッタする。これにより、還元層１２Ｍが除去され、酸化物半導体膜１２がエッチングされる。希ガスＧ２は、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）から選択される。希ガスＧ２は、上記ガスを１種または２種以上組み合わせて用いてもよい。エッチング後には、例えば酸素（Ｏ２）を含むプラズマ後処理（例えばアッシング処理）やウェット洗浄あるいは熱処理等を行うことが好ましい。
【００１９】
（１−２．作用・効果）
水素イオンを用いてＩＴＯやＩＧＺＯ等の酸化物半導体膜をエッチングした場合、時間の経過と共に酸化物半導体膜の組成が変化し、これを用いたデバイスの特性を劣化させるという問題がある。
【００２０】
図２は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用い、測定条件Ｉｎ ３ｄ５／２でのＨ２／Ａｒプラズマを用いたエッチング前後のＩＴＯ膜中のＩｎの比率を測定した結果を表したものである。Ｈ２／Ａｒプラズマ照射前と比較して、Ｈ２／Ａｒプラズマ照射後のＩＴＯ膜では、Ｉｎ−Ｉｎ結合が増加していることがわかる。
【００２１】
図３Ａは、基板１０１１上に形成されたＩＴＯ膜１０１２のＨ２プラズマ照射後のＴＥＭ画像を模式的に表したものである。ＩＴＯ等の酸化物半導体膜にＨ２プラズマを照射した場合、図３Ａに示したように、酸化物半導体膜の表面には瘤状の変質層が形成される。図３Ｂは、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＸＤ）を用いて、図３Ａに示した変質層部分（Ａ）および変質層以外のＩＴＯ膜部分（Ｂ）のＩｎおよびＯの濃度を測定した結果を表したものである。変質層以外のＩＴＯ膜部分（Ｂ）と比較して、変質層部分（Ａ）ではＩｎ濃度が高く、変質層はＩｎの凝集によって形成されていることがわかる。
【００２２】
このように、水素イオンを用いて酸化物半導体膜をエッチングすると、Ｈ原子の侵入によって例えばＩＴＯ膜ではＩＴＯからＯ原子が脱離し、表面がＩｎリッチになる。表面がＩｎリッチになった酸化物半導体膜では、例えば絶縁性が低下する。酸化物半導体は、上記のようにデバイスの電極材料として用いられるが、例えば表示層を間に対向配置される上部電極および下部電極を酸化物半導体膜で構成し、これを上記のように水素イオンを用いてエッチングした場合、上述したような酸化物半導体膜の組成変化は上部電極と下部電極との間の短絡の原因となる。
【００２３】
これに対して、本実施の形態では、還元性ガスＧ１を用いて酸化物半導体膜１２に還元層１２Ｍを形成したのち、希ガスＧ２を照射して還元層１２Ｍをスパッタするようにした。
【００２４】
図４Ａ〜図４Ｃは、還元性ガス照射による酸化物半導体膜１２の膜組成の変化を説明するための模式図である。本実施の形態では、図４Ａに示したように、還元性ガスとして、例えば一酸化炭素（ＣＯ）プラズマを酸化物半導体膜１２に照射する。これによって、酸化物半導体膜１２では、図４Ｂに示したように、ＣＯが酸化物半導体から酸素（Ｏ）を奪って二酸化炭素（ＣＯ２）になると共に、酸化物半導体膜１２の表面には還元層１２Ｍが形成される。還元層１２Ｍは、上記のように、酸化物半導体からのＯの脱離によって酸素濃度が還元性ガスの照射前の酸化物半導体膜の酸素濃度に対して５０％以下となった領域であり、金属元素がリッチな領域である。これにより、希ガスＧ２による酸化物半導体膜１２のスパッタ速度を向上させることが可能となる。
【００２５】
以上により、本実施の形態の本実施の形態の酸化物半導体膜１２のエッチング方法では、還元性ガスＧ１を用いて酸化物半導体膜１２に金属リッチな還元層１２Ｍを形成したのち、希ガスＧ２を照射して還元層１２Ｍをスパッタするようにした。よって、酸化物半導体膜１２の加工速度を向上させることが可能となる。
【００２６】
また、ドライエッチングはエッチング装置内において行われるが、上記のように水素（Ｈ２）による変質層の形成および希ガスによるスパッタを行う場合、Ｈ２処理時に装置内の例えば上部天板に用いられているシリコン（Ｓｉ）がＨ２によってスパッタされる。Ｈ２によってスパッタされたＳｉのスパッタ物は金属酸化膜の表面に堆積し、安定加工に影響を及ぼす虞がある。
【００２７】
これに対して、本実施の形態では、還元性ガスとして水素を含まない、二酸化硫黄（ＳＯ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）および三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）等を用いることで、エッチング装置内のＳｉのスパッタが抑制され、酸化物半導体膜１２上へのスパッタ物の堆積を防ぐことが可能となる。よって、酸化物半導体膜１２の加工安定性を向上させることが可能となる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、酸化物半導体膜１２のエッチング方法として、還元性ガスＧ１を照射して還元層１２Ｍを形成したのち、希ガスＧ２を照射して還元層１２Ｍをスパッタする、２工程で行うエッチング方法の例を示したがこれに限らない。例えば、還元性ガスＧ１と希ガスＧ２とを交互に照射して、還元層１２Ｍの形成とそのスパッタとを繰り返し行うようにしてもよい。これにより、還元層１２Ｍの厚さを制御しやすくなるため、加工精度を向上させることが可能となる。
【００２９】
以下、本開示の第２，第３の実施の形態ついて説明する。なお、上記第１の実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３０】
＜２．第２の実施の形態＞
図５Ａおよび図５Ｂは、本開示の第２の実施の形態に係る酸化物半導体膜（酸化物半導体膜１２）のエッチング工程を表した断面模式図である。本実施の形態の酸化物半導体膜１２のエッチング方法は、還元性ガスＧ１および希ガスＧ２を混合して用い、酸化物半導体膜１２の還元層１２Ｍの形成およびそのスパッタを１工程で行うものである。以下に、図５Ａおよび図５Ｂを用いて酸化物半導体膜１２のエッチング方法を説明する。
【００３１】
まず、図５Ａに示したように、支持基材１１上に、上記方法を用いて酸化物半導体膜１２を成膜する。続いて、図５Ｂに示したように、例えば、還元性ガスＧ１および希ガスＧ２を、例えば体積比１：１０〜９：１０（還元性ガスＧ１：希ガスＧ２）の割合で混合した混合ガスを照射する。これにより、酸化物半導体膜１２への還元層１２Ｍの形成およびスパッタによる還元層１２Ｍの除去が１工程中に行われる。
【００３２】
還元性ガスＧ１は、上記第１の実施の形態と同様に、水素を含有する還元性ガスとして、例えば、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）およびジボラン（Ｂ２Ｈ６）が挙げられる。水素を含まない還元性ガスとしては、例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）および三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）が挙げられる。希ガスＧ２は、上記第１の実施の形態と同様に、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）が挙げられる。
【００３３】
還元性ガスＧ１および希ガスＧ２の組み合わせは特に限定されず、例えば、Ｈ２／Ａｒ、Ｈ２／Ｘｅ、ＣＯ／Ａｒ、ＣＯ／Ｘｅ等の組み合わせが挙げられる。本実施の形態のように、還元性ガスＧ１および希ガスＧ２を混合して用いる場合には、還元性ガスＧ１を以下の条件で用いることが好ましい。還元性ガスＧ１として、例えばメタン（ＣＨ４）等の炭素（Ｃ）を含有するガスを用いる場合には、例えばプラズマ密度は１Ｅ＋１０ｃｍ−３以下程度で用いることが好ましい。なお、１Ｅ＋１０ｃｍ−３よりも高いプラズマ密度の還元性ガスＧ１でもエッチングレートの増加が期待できる。炭素（Ｃ）を含まないガスを用いる場合には、プラズマ密度は１Ｅ＋１２ｃｍ−３以下の比較的高密度のプラズマ条件で用いることが好ましい。なお、還元性ガスＧ１は、上記ガスを１種または２種以上組み合わせて用いてもよい。また、上記酸化物半導体膜１２のエッチング工程において用いられる混合ガスは、上記還元性ガスＧ１および希ガスＧ２として、それぞれ２種類以上の希ガスを組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００３４】
以上のように、本実施の形態の酸化物半導体膜１２のエッチング方法では、還元性ガスＧ１および希ガスＧ２を混合して酸化物半導体膜１２に照射するようにしたので、還元層１２Ｍの形成およびそのスパッタを１工程で行うことが可能となる。よって、上記第１の実施の形態における効果に加えて、エッチング工程を簡略化することが可能となるという効果を奏する。
【００３５】
＜３．第３の実施の形態＞
図６Ａ〜図６Ｃは、本開示の第３の実施の形態に係る酸化物半導体膜（酸化物半導体膜１２）のエッチング工程を表した断面模式図である。本開示の酸化物半導体膜１２のエッチング方法は、上記のように、例えば、各種デバイスや電磁シールドおよび反射防止膜等において用いられるものであり、例えば、ディスプレイ関連では、ＴＮ（Twist Nematic）型およびＳＴＮ（Super Twist Nematic）型の液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＦＥＤ（Field Emission Display）および電子ペーパーを構成する電極、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）およびカラーフィルタの加工に好適に用いられる。以下に、図６Ａ〜図６Ｃを用いて酸化物半導体膜１２の具体的なエッチング方法の一例を説明する。
【００３６】
まず、図６Ａに示したように、支持基材１１上に形成された酸化物半導体膜１２上に、所定の形状にパターニングされたレジスト膜２１を形成する。続いて、図６Ｂに示したように、還元性ガスＧ１を照射する。これにより、レジスト膜２１に形成された開口２１Ｈから露出している酸化物半導体膜１２内に還元性ガスＧ１が侵入して還元層１２Ｍが形成される。次に、図６Ｃに示したように、希ガスＧ２を照射して還元層１２Ｍをスパッタする。これにより、還元層１２Ｍがエッチングされ、酸化物半導体膜１２に開口１２Ｈが形成される。
【００３７】
なお、還元層１２Ｍは、上記のように、酸素原子（Ｏ）の脱離によって酸素濃度が他の領域よりも５０％以下となった金属原子がリッチな領域である。この還元層１２Ｍは、エッチングによって形成されたパターンの側面および、エッチングを途中で止めた場合にはエッチングによって形成される開口の底面にも存在する。
【００３８】
以上のように、酸化物半導体膜１２上に所望の形状にパターニングしたレジスト膜２１を形成したのち、還元性ガスＧ１および希ガスＧ２を用いて、酸化物半導体膜１２への還元層１２Ｍの形成および還元層１２Ｍのスパッタを行うようにした。これにより、酸化物半導体膜１２の加工速度を向上させることが可能となる。
【００３９】
なお、上記第１〜第３の実施の形態では被エッチング膜として酸化物半導体膜を挙げたが、本開示のエッチング方法は、金属酸化物膜にも適用することができる。金属酸化物としては、例えば磁鉄鉱（Ｆｅ３Ｏ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、ハフニア（Ｈｆ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が挙げられる。本開示のエッチング方法を金属酸化物膜の加工に用いることで、金属酸化物膜の加工膜厚の制御が可能となり、金属酸化物膜の微細加工が可能となる。
【００４０】
以上、第１〜第３の実施の形態を挙げて説明したが、本開示内容はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【００４１】
なお、本開示の酸化物半導体膜のエッチング方法は、以下のような構成であってもよい。
（１）
還元性ガスを用いて酸化物半導体膜に還元層を形成し、
希ガスを用いて前記還元層をスパッタする
酸化物半導体膜のエッチング方法。
（２）
前記還元性ガスを前記酸化物半導体膜に照射したのち、前記希ガスを前記酸化物半導体膜に照射する、前記（１）に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
（３）
前記還元性ガスおよび前記希ガスを混合して前記酸化物半導体膜に照射する、前記（１）または（２）に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
（４）
前記還元性ガスおよび前記希ガスをこの順に繰り返し前記酸化物半導体膜に照射する、前記（１）または（２）に記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
（５）
前記還元層は、前記還元性ガスの照射による前記酸化物半導体膜からの酸素原子の脱離によって形成される、前記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
（６）
前記還元性ガスは、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、二酸化硫黄（ＳＯ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）および三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）のうちの少なくとも１種を用いる、前記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
（７）
前記還元性ガスのプラズマ密度は１Ｅ＋１０ｃｍ−３以下である、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
（８）
前記希ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）のうちの少なくとも１種を用いる、前記（１）乃至（７）のうちのいずれかに記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
（９）
前記酸化物半導体膜は、酸化インジウム、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム−ガリウム酸化物（ＩＧＯ）、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ−ＧａＺｎＯ４）、インジウム−錫−亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ２）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウム−亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム−亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ニオブ−チタン酸化物（ＴＮＯ）、酸化アンチモン、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ２Ｏ４構造を有する酸化物、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物およびニッケル酸化物のうちのいずれかを含む、前記（１）乃至（８）のうちのいずれかに記載の酸化物半導体膜のエッチング方法。
【符号の説明】
【００４２】
１１…支持基材、１２…酸化物半導体膜、１２Ｍ…還元層、２１…レジスト膜、Ｇ１…還元性ガス、Ｇ２…希ガス。
【図１Ａ】
2019197773.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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