JP2000277496A - 金属薄膜のエッチング方法 - Google Patents
金属薄膜のエッチング方法Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レジストと石英基板上のクロム薄膜とのエ
ッチング速度の選択比が高いエッチング方法を提供し、
また、ＬＳＩの高密度化、高集積化を可能とするエッチ
ング方法を提供することである。 【構成】 上部石英窓に誘導コイルアンテナを配置
し、トランスを経由して低周波発振器に結合した電極上
に前記基板を載置し、当該電極に平行な磁界中で金属薄
膜をエッチングすることを特徴とする。
ッチング速度の選択比が高いエッチング方法を提供し、
また、ＬＳＩの高密度化、高集積化を可能とするエッチ
ング方法を提供することである。 【構成】 上部石英窓に誘導コイルアンテナを配置
し、トランスを経由して低周波発振器に結合した電極上
に前記基板を載置し、当該電極に平行な磁界中で金属薄
膜をエッチングすることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネル、または、
半導体用ホトマスクを高精度でプラズマエッチングする
方法に関する。
半導体用ホトマスクを高精度でプラズマエッチングする
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体用ホトマスクを例にとり説明す
る。ホトマスクは石英基板上にクロムをスパッタ堆積
し、そのクロム薄膜上にレジストを塗布して電子線で集
積回路ＩＣパターンの描画を行い、現像処理をした後フ
ッ素や塩素原子を含む反応性ガスのプラズマを用いてク
ロム薄膜をプラズマエッチングしてクロム薄膜による集
積回路パターンを石英基板上に形成する。
る。ホトマスクは石英基板上にクロムをスパッタ堆積
し、そのクロム薄膜上にレジストを塗布して電子線で集
積回路ＩＣパターンの描画を行い、現像処理をした後フ
ッ素や塩素原子を含む反応性ガスのプラズマを用いてク
ロム薄膜をプラズマエッチングしてクロム薄膜による集
積回路パターンを石英基板上に形成する。
【０００３】例えば、平行平板型の従来のプラズマエッ
チング方法は図７に示すように容量結合した電極上に、
絶縁性の石英基板マスクを載置してエッチングするた
め、プラズマ中の移動度が極めて高い電子の付着により
ホトマスクが負に帯電し、電離したエッチングガスの中
の正イオンがその負電位により加速されクロム薄膜に衝
撃して、クロム薄膜がエッチングされる。その結果、高
エネルギのイオン衝撃により、レジストが物理的、およ
び、化学的スパッタ作用を受け、レジストのエッチング
速度が大きくなり、クロム薄膜のエッチング速度を大幅
に上回り、レジスト膜のクロム薄膜に対するエッチング
速度の比、即ち、選択比が悪化するという欠点がある。
チング方法は図７に示すように容量結合した電極上に、
絶縁性の石英基板マスクを載置してエッチングするた
め、プラズマ中の移動度が極めて高い電子の付着により
ホトマスクが負に帯電し、電離したエッチングガスの中
の正イオンがその負電位により加速されクロム薄膜に衝
撃して、クロム薄膜がエッチングされる。その結果、高
エネルギのイオン衝撃により、レジストが物理的、およ
び、化学的スパッタ作用を受け、レジストのエッチング
速度が大きくなり、クロム薄膜のエッチング速度を大幅
に上回り、レジスト膜のクロム薄膜に対するエッチング
速度の比、即ち、選択比が悪化するという欠点がある。
【０００４】ここでは平行平板型を例にしたが、マグネ
トロン型やＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）やＩＣＰ
（誘導結合プラズマ）において、負バイアス印加電極上
での当該クロムマスクエッチングでも同様の選択比の劣
化が起こる。
トロン型やＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）やＩＣＰ
（誘導結合プラズマ）において、負バイアス印加電極上
での当該クロムマスクエッチングでも同様の選択比の劣
化が起こる。
【０００５】エッチング選択比が悪いと、レジストの幅
が後退し、描画時のパターン寸法を失うためパターン寸
法通りの高精度なクロムマスクパターンが得られなくな
り、ＬＳＩの高密度化、高集積化に重大な支障をきたす
という欠陥がある。
が後退し、描画時のパターン寸法を失うためパターン寸
法通りの高精度なクロムマスクパターンが得られなくな
り、ＬＳＩの高密度化、高集積化に重大な支障をきたす
という欠陥がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、レジ
ストと石英基板上のクロム薄膜のエッチング速度の比、
即ち選択比が高いエッチング方法を提供し、また、ＬＳ
Ｉの高密度化、高集積化を可能とするエッチング方法を
提供することである。
ストと石英基板上のクロム薄膜のエッチング速度の比、
即ち選択比が高いエッチング方法を提供し、また、ＬＳ
Ｉの高密度化、高集積化を可能とするエッチング方法を
提供することである。
【０００７】
【問題を解決するための手段】本発明は、上部石英窓に
誘導コイルアンテナを配置し、トランスを経由して低周
波発振器に結合した電極上に基板を載置し、当該電極に
平行な磁界中で正イオンと負イオンを交互に金属薄膜に
照射して、エッチングすることを特徴とする。
誘導コイルアンテナを配置し、トランスを経由して低周
波発振器に結合した電極上に基板を載置し、当該電極に
平行な磁界中で正イオンと負イオンを交互に金属薄膜に
照射して、エッチングすることを特徴とする。
【０００８】
【実施例】本発明を図面を参照して説明する。図１は、
本発明の誘導型プラズマエッチング装置の縦断面図、図
２は、その平面図である。
本発明の誘導型プラズマエッチング装置の縦断面図、図
２は、その平面図である。
【０００９】アルマイト処理された金属容器１と誘導電
場導入用の石英窓２からなるチャンバ５内の電極３にホ
トマスク４を載置してエッチングする。チャンバ５は真
空ポンプ６で排気され３０ｍＴｏｒｒ程度に減圧され
る。
場導入用の石英窓２からなるチャンバ５内の電極３にホ
トマスク４を載置してエッチングする。チャンバ５は真
空ポンプ６で排気され３０ｍＴｏｒｒ程度に減圧され
る。
【００１０】石英窓２の上の一回巻きの誘導コイルアン
テナ７に接続された１３．５６ＭＨｚの発振器８と整合
器１３によりチャンバ５内部に誘導結合プラズマ（ＩＣ
Ｐ）が発生する。一方、１００ＫＨｚの発振器９はトラ
ンス１０で直流分を除去して電極３に接続される。
テナ７に接続された１３．５６ＭＨｚの発振器８と整合
器１３によりチャンバ５内部に誘導結合プラズマ（ＩＣ
Ｐ）が発生する。一方、１００ＫＨｚの発振器９はトラ
ンス１０で直流分を除去して電極３に接続される。
【００１１】エッチングガスとして塩素をガス導入口１
２から供給する。アンテナを載せた石英基板の直下に生
じたプラズマ中では、塩素ガスは電子衝撃により次のよ
うに電離する。 Ｃｌ２→Ｃｌ２ ＋＋ｅ−
２から供給する。アンテナを載せた石英基板の直下に生
じたプラズマ中では、塩素ガスは電子衝撃により次のよ
うに電離する。 Ｃｌ２→Ｃｌ２ ＋＋ｅ−
【００１２】しかし、下流に向うにつれ電子エネルギが
低下し、電子がＣｌ２ガスに付着し、以下のように塩素
の負イオンを生じる。 Ｃｌ２＋ｅ−→２Ｃｌ−
低下し、電子がＣｌ２ガスに付着し、以下のように塩素
の負イオンを生じる。 Ｃｌ２＋ｅ−→２Ｃｌ−
【００１３】この塩素誘導結合プラズマの下流域でも、
まだ、多量の電子が存在する。この状態で石英基板上の
クロムをエッチングすると、絶縁性の石英基板上に電子
が付着し、負電位（自己バイアス電圧と呼ぶ）が生じ
る。この負電位によって、正イオンのＣｌ２ ＋がレジス
ト回路パターンが形成されたクロムとレジストの両方を
高速にエッチングする。
まだ、多量の電子が存在する。この状態で石英基板上の
クロムをエッチングすると、絶縁性の石英基板上に電子
が付着し、負電位（自己バイアス電圧と呼ぶ）が生じ
る。この負電位によって、正イオンのＣｌ２ ＋がレジス
ト回路パターンが形成されたクロムとレジストの両方を
高速にエッチングする。
【００１４】一方、クロムマスクは高精度が要求される
光リソグラフィのレチクルと呼ばれ、傷やゴミの発生を
極力抑えられねばならない。
光リソグラフィのレチクルと呼ばれ、傷やゴミの発生を
極力抑えられねばならない。
【００１５】従って、マスクは低周波電力と結合した電
極から０．１〜１ｍｍ程度離し、必ず非接触が要求され
る。その結果、マスク基板と電極基板との間に容量が生
じ、上記の負の自己バイアス電圧が更に大きく発生す
る。この自己バイアス電圧を抑制するには、プラズマ中
の電子を何らかの方法で除去する必要がある。
極から０．１〜１ｍｍ程度離し、必ず非接触が要求され
る。その結果、マスク基板と電極基板との間に容量が生
じ、上記の負の自己バイアス電圧が更に大きく発生す
る。この自己バイアス電圧を抑制するには、プラズマ中
の電子を何らかの方法で除去する必要がある。
【００１６】そこで、チャンバ５の外部からマグネット
１１で電極３に平行に磁界をかけプラズマ中の電子を補
促することによって自己バイアス電圧が低下し、負イオ
ンのＣｌ−をクロムマスク石英基板に引き込むことが可
能となり、Ｃｌ−イオンをホトマスク４に有効に照射す
ることができる。
１１で電極３に平行に磁界をかけプラズマ中の電子を補
促することによって自己バイアス電圧が低下し、負イオ
ンのＣｌ−をクロムマスク石英基板に引き込むことが可
能となり、Ｃｌ−イオンをホトマスク４に有効に照射す
ることができる。
【００１７】負イオンＣｌ−を導入する目的は、Ｃｌ−
はＣｌ原子に電子が付着したものなので、Ｃｌ原子は金
属と容易に反応し揮発性反応物を生成し、反応性が高い
が、正イオンＣｌ２ ＋はＣｌ原子に解離した後金属と反
応するので、反応性が低い。従ってＣｌ−イオンはクロ
ムのエッチングを促進するのでレジストとのエッチング
の選択比が大きくなり高精度のエッチングが可能とな
る。
はＣｌ原子に電子が付着したものなので、Ｃｌ原子は金
属と容易に反応し揮発性反応物を生成し、反応性が高い
が、正イオンＣｌ２ ＋はＣｌ原子に解離した後金属と反
応するので、反応性が低い。従ってＣｌ−イオンはクロ
ムのエッチングを促進するのでレジストとのエッチング
の選択比が大きくなり高精度のエッチングが可能とな
る。
【００１８】図３は、電極３をアンテナ７とのギャップ
Ｇの変化に対して、プローブに正電圧を印加した時の十
電流Ｉ＋と、負電圧を印加した時の−電流Ｉ−の比Ｉ＋
／Ｉ−を測定した結果である。従って、Ｉ＋は負イオン
電流と電子電流の和を示し、Ｉ−は正イオン電流を示
す。ギャップが１８ｃｍの時Ｉ＋＝Ｉ−になった。つま
り、Ｉ＋電流中の電子が除去された結果、Ｉ＋電流は、
負イオンのみとなり、プラズマの電荷中性条件より正イ
オン電流と等しい値となる。
Ｇの変化に対して、プローブに正電圧を印加した時の十
電流Ｉ＋と、負電圧を印加した時の−電流Ｉ−の比Ｉ＋
／Ｉ−を測定した結果である。従って、Ｉ＋は負イオン
電流と電子電流の和を示し、Ｉ−は正イオン電流を示
す。ギャップが１８ｃｍの時Ｉ＋＝Ｉ−になった。つま
り、Ｉ＋電流中の電子が除去された結果、Ｉ＋電流は、
負イオンのみとなり、プラズマの電荷中性条件より正イ
オン電流と等しい値となる。
【００１９】図４は、エッチングの選択比の実験結果で
ある。ギャップ１８ｃｍで選択比は最大となり図４の結
果と一致した。これは、正イオンと負イオンの各電流比
が最小になる電極位置が最大の選択比が得られることを
示している。
ある。ギャップ１８ｃｍで選択比は最大となり図４の結
果と一致した。これは、正イオンと負イオンの各電流比
が最小になる電極位置が最大の選択比が得られることを
示している。
【００２０】この結果は、次のように考えられる。ま
ず、１５ｃｍより上流では、重いイオン種であるＣｌ２
＋イオンが主なイオン種であるため、クロムもエッチン
グするが、レジストに対する衝撃も大きく、選択性が悪
くなる。
ず、１５ｃｍより上流では、重いイオン種であるＣｌ２
＋イオンが主なイオン種であるため、クロムもエッチン
グするが、レジストに対する衝撃も大きく、選択性が悪
くなる。
【００２１】また、２０ｃｍより下流では、正負の両イ
オン共に量が少なくなり、エッチング速度が落ちエッチ
ング時間が短くなる。そのため、レジストの温度が上昇
し、やはり選択性が低下したと考えられる。石英窓２と
電極３のギャップは、１５〜２０ｃｍにすると選択性が
よく高精度のエッチングが可能となる。
オン共に量が少なくなり、エッチング速度が落ちエッチ
ング時間が短くなる。そのため、レジストの温度が上昇
し、やはり選択性が低下したと考えられる。石英窓２と
電極３のギャップは、１５〜２０ｃｍにすると選択性が
よく高精度のエッチングが可能となる。
【００２２】図５は、正イオンと負イオン照射を説明す
る接地電位に対する波形である。（ａ）は磁場印加前、
（ｂ）は磁場印加後の図である。低周波発振器９の出力
がトランス１０を介して電極３に接続され、正のサイク
ル１５で負イオンが負のサイクル１６で正イオンが基板
に流入する。この、低周波発振器として、１００ｋＨｚ
から８００ｋＨｚの周波数を用いた。電極３に平行な磁
界による電子の補促が大きくなれば正負イオンの照射量
が均衡し、最大のエッチング選択比が得られるようにな
る。
る接地電位に対する波形である。（ａ）は磁場印加前、
（ｂ）は磁場印加後の図である。低周波発振器９の出力
がトランス１０を介して電極３に接続され、正のサイク
ル１５で負イオンが負のサイクル１６で正イオンが基板
に流入する。この、低周波発振器として、１００ｋＨｚ
から８００ｋＨｚの周波数を用いた。電極３に平行な磁
界による電子の補促が大きくなれば正負イオンの照射量
が均衡し、最大のエッチング選択比が得られるようにな
る。
【００２３】図６は、エッチング前のホトマスク４の断
面図である。ホトマスク４は、一辺が１５２ｍｍの正方
形で厚み６．２５ｍｍの石英基板１７の上に１０００Å
のクロム１８とパターンニングされたレジスト１９から
成る。
面図である。ホトマスク４は、一辺が１５２ｍｍの正方
形で厚み６．２５ｍｍの石英基板１７の上に１０００Å
のクロム１８とパターンニングされたレジスト１９から
成る。
【００２４】上記説明では、半導体のホトマスクのクロ
ムのエッチングの場合について述べたが、液晶パネルの
金属薄膜、または、液晶パネル用ホトマスクのエッチン
グについても全く同様に本発明を実現できることは明ら
かである。
ムのエッチングの場合について述べたが、液晶パネルの
金属薄膜、または、液晶パネル用ホトマスクのエッチン
グについても全く同様に本発明を実現できることは明ら
かである。
【００２５】また、上記説明では、金属薄膜がクロムの
場合について述べたが、モルブデンシリサイド、また
は、アルミニューム等、他の金属薄膜についても全く同
様に本発明を実現できることは明らかである。
場合について述べたが、モルブデンシリサイド、また
は、アルミニューム等、他の金属薄膜についても全く同
様に本発明を実現できることは明らかである。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は次のよう
な効果を奏するものである。
な効果を奏するものである。
【００２７】レジストとクロムのエッチング選択比が高
く、高精度クロムマスクを実現し、ＬＳＩの高密度化・
高集積化を可能とする。
く、高精度クロムマスクを実現し、ＬＳＩの高密度化・
高集積化を可能とする。
【図１】本発明の誘導型プラズマエッチング装置の縦断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の装置の平面図である。
【図３】電極高さに対する電流比Ｉ＋／Ｉ−の測定した
結果である。
結果である。
【図４】エッチング選択比の実験結果である。
【図５】正／負イオン照射の説明図である。
【図６】エッチング前のホトマスクの断面図である。
【図７】従来の容量結合型プラズマエッチング装置の断
面図である。
面図である。
１…金属容器、２…石英窓、３…電極、４…ホトマス
ク、７…誘導コイルアンテナ、８，９…発振器、１０…
トランス、１１…マグネット、１３…整合器、１７…石
英基板、１８…クロム、１９…レジスト、２０…発振
器、２１…コンデンサ、２３…下部電極、２４…上部電
極。
ク、７…誘導コイルアンテナ、８，９…発振器、１０…
トランス、１１…マグネット、１３…整合器、１７…石
英基板、１８…クロム、１９…レジスト、２０…発振
器、２１…コンデンサ、２３…下部電極、２４…上部電
極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K057 DA13 DB01 DB02 DB05 DB08 DD05 DE01 DG16 DM01 DM24 DM31 DM33 DM40 DN01 5F004 AA02 BA20 BB13 BB18 DA04 DB08 DB09 DB16 DB18 EB07
Claims (5)
- 【請求項１】 レジストで集積回路パターンが形成され
た絶縁基板上の金属薄膜をハロゲン元素を含んだガスの
プラズマでエッチングする方法において、上部石英窓に
誘導コイルアンテナを配置し、トランスを経由して低周
波発振器に結合した電極上に前記基板を載置し、当該電
極に平行な磁界中で金属薄膜をエッチングすることを特
徴としたエッチング方法。 - 【請求項２】 当該ハロゲン元素を含んだガスプラズマ
中の正イオンと負イオンを負電圧と正電圧により互々に
加速して前記金属薄膜に衝撃することによりエッチング
することを特徴とした前記請求項１記載のエッチング方
法。 - 【請求項３】 当該ハロゲン元素を含んだガスプラズマ
中の正イオンと負イオンの電流比が最小となる電極位置
において前記金属薄膜をエッチングすることを特徴とし
た前記請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項４】 当該基板に平行な磁界が２００ガウス以
下であることを特徴とした前記請求項１記載のエッチン
グ方法。 - 【請求項５】 当該石英窓と電極のギャップが１５〜２
０ｃｍであることを特徴とした前記請求項１記載のエッ
チング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11124674A JP2000277496A (ja) | 1999-03-27 | 1999-03-27 | 金属薄膜のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11124674A JP2000277496A (ja) | 1999-03-27 | 1999-03-27 | 金属薄膜のエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=14891266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11124674A Pending JP2000277496A (ja) | 1999-03-27 | 1999-03-27 | 金属薄膜のエッチング方法 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2000277496A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004012483A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-02-05 | Plasmart Co. Ltd. | Inductively coupled plasma generator having lower aspect ratio |
| WO2004099875A3 (en) * | 2003-05-05 | 2005-06-30 | Unaxis Usa Inc | Etching of chromium layers on photomasks utilizing high density plasma and low frequency rf bias |
| KR100510279B1 (ko) * | 2001-04-12 | 2005-08-30 | (주)울텍 | 고밀도 플라즈마 발생원 및 방법 |
| KR100644181B1 (ko) | 2004-04-29 | 2006-11-10 | 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 | 전자 부착을 이용하여 기판으로부터 물질을 제거하는 방법 |
-
1999
- 1999-03-27 JP JP11124674A patent/JP2000277496A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7088047B2 (en) | 2002-07-26 | 2006-08-08 | Plasmart Co. Ltd. | Inductively coupled plasma generator having low aspect ratio |
| WO2004099875A3 (en) * | 2003-05-05 | 2005-06-30 | Unaxis Usa Inc | Etching of chromium layers on photomasks utilizing high density plasma and low frequency rf bias |
| KR100644181B1 (ko) | 2004-04-29 | 2006-11-10 | 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 | 전자 부착을 이용하여 기판으로부터 물질을 제거하는 방법 |
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