(57)【要約】【課題】製造プロセスを簡素化して生産性の向上を図ることができ、また、光学デバイスの製造に用いて好適なイオンビームエッチング方法及びイオンビームエッチング装置を提供すること。【解決手段】ＩＴＯ膜１２の加工領域を定める開口２１が形成されたマスク部材２０を被処理基板１０上に対向配置し、マスク部材２０を介してＩＴＯ膜１２にイオンビームＩＢを照射しエッチングする。これにより、ＩＴＯ膜１２へのレジストマスクの形成及びその除去工程が不要となるので、エッチングのための基板処理工程数を大幅に削減でき生産性の向上が図れる。また、レジストマスクを用いないので、ＩＴＯ膜１２の表面性状の劣化を回避でき、光学的特性の優れた光学デバイスを製造することが可能となる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成した被エッチング膜をイオンビームによって所定の形状にパターニングするイオンビームエッチング方法において、
前記被エッチング膜の加工領域を定める開口が形成されたマスク部材を前記基板上に対向配置する工程と、前記マスク部材を介して前記被エッチング膜にイオンビームを照射し前記加工領域をエッチングする工程とを有することを特徴とするイオンビームエッチング方法。
【請求項２】
前記基板が透明基板であり、前記被エッチング膜が透明電極材料で形成されている請求項１に記載のイオンビームエッチング方法。
【請求項３】
前記被エッチング膜がＩＴＯ膜からなり、前記イオンビームのエネルギーを３００ｅＶ〜２ｋｅＶ、ドーズ量を１×１０の１６乗（個／ｃｍ２）以上として、前記ＩＴＯ膜をパターニングする請求項２に記載のイオンビームエッチング方法。
【請求項４】
表面に被エッチング膜が形成された基板を支持するステージと、前記ステージに支持された基板に対してイオンビームを照射するイオンビーム照射源とを備えたイオンビームエッチング装置において、
前記基板の表面に間隙をおいて配置され、前記被エッチング膜の加工領域を定める開口が形成されたマスク部材を備えたことを特徴とするイオンビームエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオンビームを用いて被エッチング膜をエッチングするイオンビームエッチング方法及びイオンビームエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体基板上に形成されるＬＳＩ等の能動素子の製造工程においては、絶縁層や配線層を所定の形状にパターニングするためにイオンビームエッチング法あるいはイオンミリング法が用いられている。これらのエッチング法によるパターン形成を行うにあたっては、一般に、半導体基板の被加工面に対して有機材料でなるレジストマスクを形成する必要があった（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２９７９５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体基板上にレジストマスクを形成してエッチングを行う方法では、レジストマスクを形成するにあたり、半導体基板上へのレジストの塗布、ベーキング、露光、現像、洗浄の各工程を行い、エッチング工程の終了後はレジストマスクを基板上から除去する工程が必要となる。従来ではこれらの処理を各層毎に繰り返し行う必要があったので、製造プロセスの複雑化による生産性の悪化、プロセス管理負担の増大を免れないという問題があった。
【０００５】
また、液晶パネル用のガラス基板に透明電極パターンを形成する場合や、高解像度撮像管に用いられる光導電性ターゲットの透明電極をパターニングする場合においては、従来では透明電極材料層の表面にレジストマスクを形成してパターンエッチングを行っていた。ところが、この方法ではレジストマスクの除去後、透明電極の表面性状が劣化して所望とする光透過率が得られなくなるという問題がある。このため従来のエッチング法では、光学デバイスに要求される高品質化に十分に対応することができない。
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、製造プロセスを簡素化して生産性の大きな向上を図ることができ、また、光学デバイスの製造に用いて好適なイオンビームエッチング方法及びイオンビームエッチング装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、基板上に形成した被エッチング膜をイオンビームによって所定の形状にパターニングするイオンビームエッチング方法において、前記被エッチング膜の加工領域を定める開口が形成されたマスク部材を前記基板上に対向配置する工程と、前記マスク部材を介して前記被エッチング膜にイオンビームを照射し前記加工領域をエッチングする工程とを有することを特徴とするイオンビームエッチング方法、によって解決される。
【０００８】
また、以上の課題は、表面に被エッチング膜が形成された基板を支持するステージと、前記ステージに支持された基板に対してイオンビームを照射するイオンビーム照射源とを備えたイオンビームエッチング装置において、前記基板の表面に間隙をおいて配置され、前記被エッチング膜の加工領域を定める開口が形成されたマスク部材を備えたことを特徴とするイオンビームエッチング装置、によって解決される。
【０００９】
本発明では、被エッチング膜の加工領域を定める開口が形成されたマスク部材を基板上に対向配置し、マスク部材を介して被エッチング膜にイオンビームを照射しエッチングするようにしている。マスク部材は従来のレジストマスクと同等の機能を有しながら、基板上へのレジスト塗布、ベーキング、露光、現像等の各処理を施す必要は一切なくなるので、エッチング工程のための基板処理工程数を大幅に削減でき、生産性の増大を図ることができる。
【００１０】
更に、エッチング終了後の基板表面からのマスク除去工程が不要となるので、例えばパターニングした透明電極層の光学的特性の劣化を回避して、高品質の光学デバイスの製造にも十分に対応することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態では、例えば、液晶表示装置用パネルや高解像度撮像管用光導電性ターゲット等の製造に用いられる、ガラス基板表面の透明電極膜のパターニング方法を例に挙げて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態を示している。被処理基板１０は図示しない真空チャンバ内のステージ１上に載置されており、その上に本発明に係るマスク部材２０が所定の間隙Ｇをおいて対向配置されている。マスク部材２０には被処理基板１０表面の被エッチング膜の加工領域を定める開口２１が形成されている。
【００１３】
図２Ａは被処理基板１０とマスク部材２０とを示す拡大図である。被処理基板１０は、透明なガラス基板１１の表面に透明電極膜としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜１２が形成されてなるもので、このＩＴＯ膜１２がイオンビームＩＢによって加工される被エッチング膜に対応する。
【００１４】
マスク部材２０は導電性で、例えばシリコンやステンレスの板等で構成される。マスク部材２０は、図示しないイオンビーム照射源から照射されるイオンビームＩＢの照射領域に対応して凹所２２が形成されることによって、凹所２２の形成領域のマスク厚が他の領域よりも薄厚化されている。この薄厚化された領域が、被処理基板１０に対するイオンビームＩＢの照射を制限するマスク部２３を構成している。凹部２２は、被処理基板１０の外径と同等以上の大きさに形成されている。
【００１５】
マスク部２３に形成される開口２１は、被処理基板１０のＩＴＯ膜１２の加工領域を定めるためのもので、開口２１を通過するイオンビームによって、図２Ｂに示すように上記開口２１に対応するＩＴＯ膜１２の領域のみがエッチングされるようになっている。開口２１は、被処理基板１０の全ての加工領域に対応して形成されており、一度のイオンビーム照射工程で被処理基板１０の全ての加工領域をエッチングすることができるようになっている。。
【００１６】
すなわち、マスク部材２０のマスク部２３は、従来のレジストマスクと同様な作用を行うものであるが、従来のレジストマスクと異なる点は、被処理基板１０の表面に直接形成されないで、被処理基板１０の表面の上方に対向配置されている点にある。
【００１７】
マスク部２３を被処理基板１０の表面に対向配置させる手法として、本実施の形態では、図１に示すように、ステージ１上に被処理基板１０と同等の厚さのマスク支持部材２を配置し、このマスク支持部材２の上に所定厚のテープ部材３を介してマスク部材２０を支持するようにしている。
【００１８】
マスク支持部材２は、被処理基板１０の周囲を囲むように環状に形成されている。テープ部材３は被処理基板１０とマスク部２３との間の間隙Ｇを調整するためのもので、本実施の形態では１００μｍ厚のアルミニウム製テープ部材３を設けている。
【００１９】
なお、テープ部材３をアルミニウム等の金属製とし、このテープ部材３の周縁部をステージ１を介して図示しない接地回路へ接続するようにすれば、イオンビームの照射によるマスク部材２０の帯電を抑制することが可能となる。
【００２０】
次に、以上のように構成される本実施の形態の作用について説明する。
【００２１】
表面にＩＴＯ膜１２が形成された被処理基板１０をその表面側を上方へ向けてステージ１上へ配置する。その後、マスク部材２０をステージ１上のマスク支持部材２の上にテープ部材３を介して配置し、そのマスク部２３と被処理基板１０表面とをアライメントする。そして、図示しないイオンビーム照射源からのイオンビームＩＢをマスク部２３を介して被処理基板１０表面のＩＴＯ膜１２に照射しエッチングする。
【００２２】
図２Ａに示したように、イオンビームＩＢは、マスク部材２０のマスク部２３によって被処理基板１０への照射領域が制限され、開口２１の形成部位に対応するＩＴＯ膜１２の領域のみイオンビームＩＢが照射される。これにより、被処理基板１０表面のＩＴＯ膜１２は図２Ｂに示したようにマスク部２３の開口２１に対応したパターンにエッチングされる。
【００２３】
本実施の形態によれば、開口２１を有するマスク部材２０を被処理基板１０表面に対向配置させるだけで所望のエッチングパターンを得ることができるので、従来のレジストマスクを用いるエッチング法に比べてレジストマスクの形成工程が不要となり、したがって、エッチング工程の大幅な簡素化を図ることができる。また、マスク部材２０の交換のみで基板上に異なるパターンの層を容易に形成することができる。これにより、従来に比べて生産性の大幅な向上を図ることができる。
【００２４】
しかも、レジストの形成及び除去工程を伴わないので、ＩＴＯ膜１２の表面性状が劣化するという問題も解消できる。したがって、光学的特性の優れた透明電極を形成できるので、特に高解像度の撮像管用ターゲットの製造プロセスに好適に採用することができる。
【００２５】
本発明者らは、基板上にＩＴＯ膜を３０ｎｍの厚さに形成し、本発明のイオンビームエッチング法によってＩＴＯ膜の回路パターンを形成した。イオンビームを生成するイオンはアルゴンイオン（Ａｒ＋）とし、加速エネルギーは３００ｅＶ〜５ｋｅＶとした。そして、互いに開放関係にある２つのパターン上に端子を配置して基板表面の電気抵抗を測定したところ、表１に示すような実験結果を得た。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１から明らかなように、パターンを適正に形成することができるイオンの照射量（ドーズ量）は、３００ｅＶ〜２ｋｅＶの加速エネルギーで１×１０の１６乗以上であることがわかる。
【００２８】
イオンビームの種類としては、Ａｒ、Ｘｅ等の不活性ガスの他、酸素やメタノール等アルコール系ガスも使用可能である。酸素を用いた場合は、酸化反応も期待され、より絶縁性が改善される。アルコールを用いた場合は、分子状イオンが生成されるため、より少ないドーズ量でのパターン加工が可能となる。
【００２９】
なお、イオンの加速エネルギーが大きくなると、ＩＴＯ膜の構成分子がガラス基板表面に埋没するノックオン現象が生じることが確認されている。この現象が生じると、パターンが完全に分断されていても基板表面を介してパターン間が短絡し配線不良を引き起こす原因となる。
したがって、イオンの加速エネルギーは２ｋｅＶ以下が好ましく、また、加速エネルギーがあまりにも低いとチャージアップ効果によりイオン照射量が不安定となるため３００ｅＶ以上が好ましい。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００３１】
例えば以上の実施の形態では、被処理基板１０とマスク部材２０との間に所定の間隙Ｇを形成するのに、ステージ１上に配置したマスク支持部材２でマスク部材２０を支持するようにしたが、これに限らず、例えば図３に示すように、マスク部材２０の上面を保持するマスクホルダ４を用いて、マスク部材２０と被処理基板１０との間の間隙Ｇを形成するようにしてもよい。
【００３２】
また、以上の実施の形態では、透明電極材料のパターニング工程に本発明を適用した例について説明したが、勿論これに限らず、例えば半導体基板上に形成される絶縁層や配線層等のパターンエッチングにも、本発明は適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、被エッチング膜の加工領域を定める開口が形成されたマスク部材を基板上に対向配置し、このマスク部材を介して被エッチング膜にイオンビームを照射しエッチングするようにしているので、基板上へレジストマスクを形成することなく所望のパターンエッチングを行うことが可能となり、これによりエッチングのための基板処理工程数を大幅に削減でき、生産性の増大を図ることができる。
【００３４】
また、本発明によれば、被エッチング膜表面へのレジストマスクの形成及びその除去工程が不要となるので、例えばパターニングした透明電極層の光学的特性の劣化を回避して、高品質の光学デバイスの製造にも十分に対応することが可能となる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるイオンビームエッチング装置の要部の構成を示す側断面図である。
【図２】被処理基板とマスク部材との関係を拡大して示す側断面図である。
【図３】図１の構成の変形例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１    ステージ
２    マスク支持部材
３    テープ部材
４    マスクホルダ
１０  被処理基板
１１  ガラス基板
１２  ＩＴＯ膜
２０  マスク部材
２１  開口
２２  凹所
２３  マスク部
Ｇ    間隙
ＩＢ  イオンビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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