(57)【要約】【課題】  精度が高く、かつ、安全性の高いＺｎＯ膜の加工方法を提供する。【解決手段】  酸化亜鉛を含む物質からなる被エッチング部材の上にレジストをパターニング形成する工程と、還元性ガスを含むガスを用いて前記被エッチング部材をエッチングする工程とを有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛を含む物質からなる被エッチング部材の上にレジストをパターニング形成する工程と、
還元性ガスを含むガスを用いて前記被エッチング部材をエッチングする工程とを有することを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】
前記還元性ガスは、水素ガスであることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング方法。
【請求項３】
前記酸化亜鉛は不純物を含有し、前記不純物の元素が、Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｈ，アルカリ金属元素或いはＳｉ，Ｇｅ等のＩＶ族元素より選択されるいずれか、若しくは、これらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化亜鉛膜の加工方法、特に、基板上に製膜された酸化亜鉛膜をドライエッチング処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、原材料が安価で、環境や人体に無害で製膜方法が簡便である等の特徴を有する。また、透明で導電性を持つことから液晶ディスプレイ等の透明電極の材料として、用いられている。
【０００３】
ＺｎＯ膜は、このように需要が高まっている材料であって、その加工方法も種々開発されている。従来、該膜の加工には、ＨＦ水溶液等によるウエットエッチング方法が用いられていた。これは、ＺｎＯ膜が耐プラズマ性に優れる性質を有することにより、ドライエッチング方法への適応が困難とされていたことによる。
【０００４】
しかしながら、ウエットエッチング方法を用いた加工法では、基材に対するエッチングが等方的に進むため、エッチング深さが深い場合、レジストの下部にまで腐食が進むアンダーカットが生じる。これによって、加工精度が劣化するため、精度の高い微細加工が難しいといった問題があった。また、ウエットエッチング方法には、エッチング液を満たした水槽等の設備が必要になるとの問題もあった。
【０００５】
これらの問題に対して、特許文献１には、ＺｎＯ又はＺｎＯを含む物質からなる薄膜をＨＦ又はＨＦを含むガスによって除去するドライエッチング技術が開示されている。ドライエッチング技術には、アンダーカットの問題もなく、微細加工が可能で加工精度に優れる。
【０００６】
しかしながら、該技術で用いられているＨＦガスは、腐食性、毒性があり、金属を腐食するとともに人体に対して有害との問題がある。また、処理を行う設備にはＨＦガスの腐食性に対するため、耐腐食性の材料を用いなければならないとの問題も生じる。
【０００７】
【特許文献１】特開平０４−１９６２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題に鑑み、精度が高く、かつ、安全性の高いＺｎＯ膜の加工方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、酸化亜鉛を含む物質からなる被エッチング部材の上にレジストをパターニング形成する工程と、還元性ガスを含むガスを用いて前記被エッチング部材をエッチングする工程とを有することを特徴とするドライエッチング方法に関する。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記還元性ガスは、水素ガスであることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング方法に関する。
【００１１】
請求項３に係る発明は、前記酸化亜鉛は不純物を含有し、前記不純物の元素が、Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｈ，アルカリ金属元素或いはＳｉ，Ｇｅ等のＩＶ族元素より選択されるいずれか、若しくは、これらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のドライエッチング方法に関する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、酸化亜鉛を含む物質からなる被エッチング部材の上にレジストをパターニング形成する工程と、還元性ガスを含むガスを用いて被エッチング部材をエッチングする工程を有するので、微細加工が可能で精度に優れるドライエッチング方法を提供することができ、ウエットエッチング方法のようにエッチングのための水槽等の設備も不要となる。また、エッチングには、還元性ガスを用いるので、腐食性等の高いフッ素系ガス等と比べて、安全性の高いドライエッチング方法を提供することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、還元性ガスは水素ガスであるので、腐食性、及び人体への毒性がないので、安全性の高いドライエッチング方法を提供することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、酸化亜鉛は不純物を含有し、不純物の元素が、Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｈ，アルカリ金属元素或いはＳｉ，Ｇｅ等のＩＶ族元素より選択されるいずれか、若しくは、これらの組み合わせからなるので、酸化亜鉛膜の導電性を効果的に向上させることができ、また、酸化亜鉛の結晶系の安定性が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るドライエッチング方法の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明に係るドライエッチング方法の工程を示す概略工程図である。本発明に係るドライエッチング方法の対象として、例えば、図１（ａ）に示すような基板１上にＺｎＯ膜２が製膜されたＺｎＯ膜付き基板が例示できる。
【００１６】
基板１の材料は、電子工業分野、印刷版製造分野、機械微細加工分野などにおいて基板として一般に使用されている金属、合金、セラミックス或いはプラスティック等の中から任意に選ぶことができる。例えばアルミニウム、タングステン、チタン、コバルト、鉄、ケイ素及びこれらの合金、窒化ケイ素、ガリウム‐ヒ素、酸化チタン、酸化ケイ素、ガラスなどが挙げられ、中でも特にケイ素が好適に使用される。
【００１７】
基板１上に製膜されるＺｎＯ膜２は、被エッチング部材であって、可視光に対して実質的に透明であり、また、比較的安価な材料である。ＺｎＯ膜２には、不純物を含有させることができる。
以下、不純物を含有する酸化亜鉛からなるＺｎＯ膜２について説明する。ここで述べる不純物とは、半導体としてのＺｎＯの性質を制御するためのものであり、より詳しくは、半導体の導電型、電気抵抗等の制御を行う目的で半導体に所定量添加されるものである。以下、不純物を半導体（酸化亜鉛）に添加することをドーピングと称する。
ＺｎＯ膜２に、ドーピングされる不純物元素としては、Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｈ，アルカリ金属元素或いはＳｉ，Ｇｅ等のIV族元素より選択されるいずれか、若しくは、これらの組み合わせを好適に利用することができる。これにより、ＺｎＯ膜２の結晶内を自由に動くことのできる電子（キャリア）が形成される。このように、ドーピングが為されることにより、導電性の向上、耐候性による酸化亜鉛の結晶系の安定性が期待できる。
【００１８】
図１（ｂ）は、レジスト３をパターニングした状態を示している。図１（ｂ）に示すように、ＺｎＯ膜２の上にレジスト３を塗布し、このレジスト３を電子線描画法によってパターニングする。
【００１９】
図１（ｃ）は、本発明に係るドライエッチング方法によりＺｎＯ膜２がドライエッチングされた状態を示す図である。図に示すとおり、ＺｎＯ膜２のうち、レジスト３により被覆されていない部分が、除去され、レジスト３のパターンどおりにエッチングされている。ドライエッチングを行う装置としては、雰囲気ガス置換が可能な熱処理装置であればいずれの装置でも利用可能である。該装置のチャンバ内に、エッチング対象が設置され、反応ガスである水素ガスが送り込まれることにより、被エッチング部材のエッチングが行われる。この水素ガスの流量は、数sccm（５５０〜７００℃）の少量で十分である。また、水素ガス雰囲気下の温度は、６５０℃以下、好ましくは、５５０〜６５０℃である。エッチング時間は、温度によって異なるが、例えば、６００℃では１〜２分で行う。エッチング時間は、温度、水素ガスの流量等によって、調整が可能である。
【００２０】
図２は、水素雰囲気下、及び空気雰囲気下におけるＺｎＯ膜の抵抗値の推移を示した図である。
図では、縦軸がＺｎＯ膜の抵抗値を示し、横軸は雰囲気内の温度を示し、図内の黒四角は水素雰囲気下での抵抗値を示し、黒丸は空気雰囲気下での抵抗値を示す。水素雰囲気下でのＺｎＯ膜の抵抗値は、４００℃あたりまでは一定であり、これを超える５５０℃以上で急増する。６５０℃以上では抵抗値は記載されていない。これは、６５０℃を超えるとＺｎＯ膜が完全に昇華し、存在しなくなったため、抵抗値を測定することができなかったことによる。このように、ＺｎＯ膜は水素雰囲気下５５０℃〜６５０℃において、昇華し始めることが確認できた。なお、これに対して、空気雰囲気下６５０℃以上におけるＺｎＯ膜の抵抗値は、温度上昇に伴い急増したものの、膜は存在しており、抵抗値を測定することは可能であった。このことより、６５０℃以上であっても空気雰囲気下ではＺｎＯ膜は昇華しないことがわかった。
【００２１】
なお、本発明に係るＺｎＯ膜の加工方法は上記の実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内において適宜変更可能である。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例を挙げて、本発明に係るドライエッチング方法について詳述する。
まず、ガラス基板の表面にＺｎＯ膜を製膜する。該製膜には、蒸発原料としてガリウム（Ｇａ）を４ｗｔ％含有したＺｎＯ焼結体を用いた。
【００２３】
まず、製膜装置の真空チャンバ内において、ガラス基板を保持部材により保持し、ハース内にＧａ４ｗｔ％含有ＺｎＯ焼結体を装填した。
次いで、真空チャンバ内を真空度１０−７ｔｏｒｒ（１．３３×１０−５Ｐａ）まで真空引きし、ガラス基板をヒータにて２００℃に上昇させた後、速度２．３ｍｍ／ｓｅｃにより、搬送を開始させた。
続いて、圧力勾配型のｄｃアークプラズマを用いたプラズマガンから、プラズマビームを発生させ、ハース周囲に設けられたマグネットリングにより、このプラズマビームをハース直上に入射させた。
以上の工程を経ることで、Ｇａ４ｗｔ％含有ＺｎＯ焼結体を昇華させ、ガラス基板上にＺｎＯ膜を製膜した。
【００２４】
次に、製膜したＺｎＯ膜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した。パターニングされたＺｎＯ膜付き基板に対し、以下の条件で、ドライエッチングを行った。
【００２５】
ドライエッチングの各種条件を以下に示す。
エッチングガス：水素ガス９９．９９９％以上
ガス流量：０〜２００sccm（６００℃）
温度：６５０℃
プロセス圧力：大気圧、もしくは大気圧減圧下
エッチング時間：３分
なお、ガス流量が０sccmの場合とは、ＺｎＯ膜付き基板を水素ガスにて封じ込めて処理を行う場合である。
【００２６】
以上の条件でドライエッチングを行った結果、エッチングプロセスは、ＺｎＯが水素ガス雰囲気下において昇華することにより進行した。これにより、ＺｎＯ膜がレジストのパターンどおりにエッチングされた。
【００２７】
上記実施例では、６５０℃で３分の条件でドライエッチングを行ったが、エッチング時間は、３０秒〜５分の範囲で、エッチング対象に応じて適宜調製される。また、６００℃、１〜２分の条件で行うことも可能である。さらに、５５０℃で３時間の条件で行うことも可能である。また、上記実施例では、ガラス基板を用いた場合を説明したが、本発明ではこれに限定されず、シリコン基板、プラスティック基板等についても同様に用いることができる。
【００２８】
以上の如く、本発明によれば、安全性の高いＺｎＯ膜のドライエッチング方法を提供することができる。また、ウエットエッチング方法のように精度の劣化がなく、水槽等の設備も不要となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、ＺｎＯ膜の各種加工を行う際に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るドライエッチング方法の工程を示す概略工程図である。
【図２】水素雰囲気下、及び空気雰囲気下におけるＺｎＯ膜の抵抗値の推移を示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    基板
２    ＺｎＯ膜
３    レジスト
【図１】
2008244020.tif 000003
【図２】
2008244020.tif 000004