(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣＰコイルとカソード電極とを備えた誘導結合型の放電チャンバ内で、カソード電極上に基板を載置した状態で、臭化水素ガスと三弗化メタンガスとの混合ガスをプラズマ放電により分解し、
該基板表面に形成され、かつ、エッチングパターンに対応するレジストのマスクがその上に形成されたＩＴＯを、分解された該混合ガスを用いてエッチングするドライエッチング方法であって、
該混合ガスは、該臭化水素ガスに、５〜１８体積％の三弗化メタンガスを添加した混合ガスからなり、
該プラズマ中で、該三弗化メタン中のＣとＦが高分子状態となってレジスト上に有機膜を形成し、該有機膜でレジストを保護しながら該ＩＴＯをエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭化水素ガス等のプラズマを用いたＩＴＯのエッチング方法に関し、特に、ＣＦ系ガスを添加してＩＴＯのエッチング選択比を高くしたエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）は、液晶パネル、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、太陽電池等の表示体の透明電極として用いられる。かかる透明電極の加工には微細加工が不可欠であり、臭化水素等のハロゲン化水素ガスのプラズマを用いたドライエッチングが用いられている。かかるドライエッチングでは、ＩＴＯ中のＩｎ（インジウム）とＳｎ（スズ）がプラズマ中のハロゲン元素と反応し、ハロゲン化物として離脱することによりエッチングが進行する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＩｎやＳｎのハロゲン化物は蒸気圧が低いため、高真空状態にしてエッチングしなければ、反応生成物であるハロゲン化物の離脱が不充分となり、良好なエッチングが得られない。一方で、高真空状態にすると、エッチング反応の物理的性質が大きくなり、エッチングマスクに対するＩＴＯのエッチング選択比（ＩＴＯのエッチング速度／レジストのエッチング速度）が低くなるため、エッチングマスクもエッチングされ、形成されるパターンの精度が低下する。
そこで、本発明は、臭化水素ガス等のプラズマを用いたＩＴＯのドライエッチングにおいて、高真空状態でエッチングした場合であっても、エッチングマスクに対して高い選択比が得られるドライエッチング方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者らは鋭意研究の結果、臭化水素ガスにＣＦ系ガスを添加することにより、ＩＴＯのエッチング中に、エッチングマスク上に有機物の保護膜を堆積させることができ、高真空状態でエッチングした場合であっても、かかる保護膜がエッチングマスクを保護し、高いエッチング選択比が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
即ち、本発明は、ＩＣＰコイルとカソード電極とを備えた誘導結合型の放電チャンバ内で、カソード電極上に基板を載置した状態で、臭化水素ガスと三弗化メタンガスとの混合ガスをプラズマ放電により分解し、基板表面に形成され、かつ、エッチングパターンに対応するレジストのマスクがその上に形成されたＩＴＯを、分解された混合ガスを用いてエッチングするドライエッチング方法であって、混合ガスは、臭化水素ガスに、５〜１８体積％の三弗化メタンガスを添加した混合ガスからなり、プラズマ中で、三弗化メタン中のＣとＦが高分子状態となってレジスト上に有機膜を形成し、有機膜でレジストを保護しながらＩＴＯをエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法である。
エッチングマスク上に保護膜を形成し、エッチングマスクを保護しながらＩＴＯのエッチングが可能となり、また、ＩＴＯのエッチング速度を比較的大きく維持しながら、エッチングマスクとのエッチング選択比を大きくできるからである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図１、２を参照しながら説明する。
図１は、誘導結合型プラズマ（ICP:Inductive Coupled Plasma）を用いたドライエッチング装置の概略構成を示す。このドライエッチング装置１は、金属材料からなる放電チャンバ２を有し、この放電チャンバ２の中に所定容積の放電空間３が形成されている。放電チャンバ２は、ガスコントローラ４を介してガス供給部５に接続されており、ガスコントローラ４で調整された所定量のエッチングガスが放電空間３に供給できるようにしてある。また、放電チャンバ２は、真空ポンプを含む排気装置６にも接続され、放電チャンバ２内が所定の真空度になるように排気される。放電チャンバ２と排気装置６との間に制御弁（図示せず）を設け、放電チャンバ２内の真空度を制御してもよい。
【０００７】
放電チャンバ２の底部にはカソード電極７が固定されており、このカソード電極７上に被エッチング材料８が載せられるようにしてある。
放電チャンバ２の天井部には複数のＩＣＰコイル９が配置され、各ＩＣＰコイル９はインピーダンス整合回路１０を介して高周波電源１１に接続されており、この高周波電源１１からインピーダンス整合回路１０で調整された高周波をＩＣＰコイル９に印加することで、放電空間３内にプラズマを形成するようにしてある。
また、カソード電極７には、インピーダンス制御回路１２を介して高周波電源１３が接続されており、放電空間３内に形成されたプラズマ中の荷電粒子（イオン等）を被エッチング材料８に向けて電気的に吸引するようにしてある。
【０００８】
このように構成されたドライエッチング装置１によるドライエッチング時には、反応性エッチングガスが、ガス供給部５からガスコントローラ４を介して放電チャンバ２内の放電空間３に供給される。また、排気装置６により放電空間３が必要な真空度に保たれる。この状態で高周波電源１１からインピーダンス整合回路１０を通じてＩＣＰコイル９に高周波が印加されると、放電空間３内にプラズマが形成される。他方、高周波電源１３からインピーダンス整合回路１２を通じてカソード電極７に高周波が印可され、プラズマ中の荷電粒子が被エッチング材料８に略垂直に衝突し、被エッチング材料８を効率よくエッチングする。
【０００９】
このような構成を有するドライエッチング装置１を用いて、例えばガラス板などの基板表面に形成されたＩＴＯ膜をエッチングする場合の条件等について、以下に詳細に説明する。なお、周知のことであるが、ＩＴＯ膜をエッチングする場合、このＩＴＯ膜の表面にはエッチングパターンに対応してレジストのマスクが形成され、このレジストの非被覆領域がエッチングされる。反応性エッチングガスとしては、臭化水素ガスと三弗化メタン（ＣＨＦ３）ガスの混合ガスが用いられる。ＩＣＰコイル９に印加される高周波電力、カソード電極４に印加される高周波電力は、例えば７００Ｗ、１５０Ｗにそれぞれ設定される。
【００１０】
図２は、ＩＴＯ膜のエッチングにおいて、三弗化メタンの添加量（体積％：三弗化メタンの体積／（臭化水素の体積＋三弗化メタンの体積））を変化させた場合の、ＩＴＯのエッチング速度Ｖ１、レジストのエッチング速度Ｖ２、及びエッチング選択比α（α＝Ｖ１／Ｖ２）を表したグラフである。
図２からわかるように、三弗化メタンの添加量を増やすと、その添加量が約１８体積％までは、ＩＴＯのエッチング速度Ｖ１はほぼ１５００Å／分で一定しているが、更に添加量を増やすと、エッチング速度Ｖ１は次第に小さくなる。一方、レジストのエッチング速度Ｖ２は、三弗化メタンの添加量の増加に従って、漸次、小さくなる。従って、エッチング選択比αは、三弗化メタンの添加に伴い、次第に大きくなり、添加量約１８体積％で最大となり、更に添加量を多くするとエッチング選択比αも次第に小さくなる傾向にある。
【００１１】
そのため、レジストをエッチングマスクに用いてＩＴＯ膜をエッチングする場合には、エッチング選択比αが少なくとも１以上であり、かつ、ＩＴＯ膜のエッチング速度Ｖ１が約１５００Å／分程度となる条件、即ち、三弗化メタンの添加量が５〜１８体積％となるエッチング条件を用いることが好ましく、更には、エッチング選択比αを更に大きくできる三弗化メタンの添加量が１３〜１８体積％のエッチング条件を用いることが好ましい。
【００１２】
このように、臭化水素ガスに、所定の量の三弗化メタンガスを添加することにより、三弗化メタン中のＣとＦが高分子状態となり、レジスト上に有機膜を形成する。かかる有機膜はレジストを保護し、レジストのエッチング速度を低下させる。一方、ＩＴＯ膜上では、ＩＴＯに含まれるＯ原子と、三弗化メタン中のＣが反応してＣＯ又はＣＯ２となり、ＩＴＯ膜上からＣが離脱するため、ＩＴＯ上には高分子状態の有機膜が形成されにくい。このため、ＩＴＯ膜のエッチング速度は殆ど低下しない。
従って、高真空状態でエッチングした場合であっても、エッチングマスクに対して高いエッチング選択比を得ることができる。
【００１３】
参考例１．
本参考例１について説明する。
本参考例１においても、図１に示すエッチング装置を使用し、実施の形態１と同様に、ＩＴＯ膜上にレジストマスクを形成した被エッチング物８をエッチングする。
【００１４】
本参考例１では、臭化水素ガスに八弗化シクロブタン（Ｃ４Ｆ８）を体積比６対１で添加（臭化水素：八弗化シクロブタン＝６：１）したガスをエッチングガスに用い、他は、実施の形態１と同じ条件に設定して被エッチング物８のエッチングを行った。
【００１５】
かかる条件でエッチングした結果、ＩＴＯ膜のエッチング速度は約１３００Å／分、レジストのエッチング速度は約７００Å／分で、エッチング選択比は約１．９であった。
これに対し、図２に示されるように、八弗化シクロブタンを添加しない場合、ＩＴＯ膜のエッチング速度は１５００Å／分、レジストのエッチング速度は約２０００Å／分で、エッチング選択比は約０．８である。
【００１６】
従って、八弗化シクロブタンを添加することにより、ＩＴＯのエッチング速度はほぼ同じであるが、レジスト上に形成された有機膜でレジストを保護し、レジストのエッチング速度を小さくできるため、エッチング選択比を大きくすることができる。
また、八弗化シクロブタンの添加量を変化させたところ、添加量が約１５〜２０体積％のエッチング条件で、良好な選択比、良好なＩＴＯ膜のエッチング速度が確保できることがわかった。
【００１７】
参考例２．
本参考例２について説明する。
本参考例２においても、図１に示すエッチング装置を使用し、実施の形態１と同様に、ＩＴＯ膜上にレジストマスクを形成した被エッチング物８をエッチングする。
【００１８】
本参考例２では、臭化水素ガスに四弗化エチレン（Ｃ２Ｆ４）を体積比６対１で添加（臭化水素：四弗化エチレン＝６：１）したガスをエッチングガスに用い、他の条件は実施の形態１と同一に設定して被エッチング物８のエッチングを行った。
【００１９】
かかる条件でエッチングした結果、ＩＴＯ膜のエッチング速度は約１４００Å／分、レジストのエッチング速度は約８００Å／分で、エッチング選択比は約１．８であった。
これに対し、図２に示されるように、四弗化エチレンを添加しない場合、ＩＴＯ膜のエッチング速度は１５００Å／分、レジストのエッチング速度は約２０００Å／分で、エッチング選択比は約０．８である。
【００２０】
従って、四弗化エチレンを添加することにより、ＩＴＯのエッチング速度はほぼ同じであるが、レジスト上に形成された有機膜でレジストを保護し、レジストのエッチング速度を小さくできるため、エッチング選択比を大きくすることができる。
また、四弗化エチレンの添加量を変化させたところ、添加量が約１５〜２０体積％のエッチング条件で、良好な選択比、良好なＩＴＯ膜のエッチング速度が確保できることがわかった。
【００２１】
なお、上記実施の形態１および参考例１、２では、臭化水素ガスにＣＦ系ガスを添加した場合について説明したが、ＩＴＯ膜のエッチングが可能な、例えばヨウ化水素ガス等に、ＣＦ系ガスを添加しても同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態１および参考例１、２では、臭化水素ガスに添加する添加ガスを１種類としたが、２種類以上のガスを添加しても同様の効果を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかるエッチング方法では、臭化水素ガス等のエッチングガスにＣＦ系ガスを添加することにより、エッチングマスク上に保護膜を形成し、エッチングマスクを保護しながらＩＴＯ膜のエッチングが可能となる。
【００２３】
従って、高真空状態であっても、高いエッチング選択比が得られ、エッチングマスクの後退等を防止し、ＩＴＯ膜の精密な加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１および参考例１、２で使用するドライエッチング装置の概略図である。
【図２】  臭化水素ガスに対する三弗化メタンガスの添加量と、ＩＴＯ膜のエッチング速度、レジストのエッチング速度、及びエッチング選択比との関係である。
【符号の説明】
１...ドライエッチング装置、２...放電チャンバ、３...放電空間、４...ガスコントローラ、５...ガス供給部、６...排気装置、７...カソード電極、８...被エッチング物、９...ＩＣＰコイル、１０...インピーダンス整合回路、１１...高周波電源、１２...インピーダンス整合回路、１３...高周波電源。
【図１】
0004015321.tif 000002
【図２】
0004015321.tif 000003