JPH0855836A - 反応性ドライエッチング方法 - Google Patents

反応性ドライエッチング方法

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JPH0855836A
JPH0855836A JP19265094A JP19265094A JPH0855836A JP H0855836 A JPH0855836 A JP H0855836A JP 19265094 A JP19265094 A JP 19265094A JP 19265094 A JP19265094 A JP 19265094A JP H0855836 A JPH0855836 A JP H0855836A
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JP
Japan
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gas
etching
resist
dry etching
reactive dry
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Application number
JP19265094A
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English (en)
Inventor
Takahiro Kanetani
隆裕 金谷
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Toshiba Corp
Toshiba Development and Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ガラス基板9上のITO膜をレジストをマス
クとして塩素系ガスまたはメタン系ガスのプラズマによ
りエッチングする反応性ドライエッチング方法におい
て、エッチング時にヘリウムガスを混合する。 【効果】 エッチング時にレジストの損傷がなく、後工
程でレジストを容易に除去でき、製造工程を簡素化で
き、反応性ドライエッチングの微細加工の利点を生かす
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は反応性ドライエッチング
方法に関し、とくに基板に形成したインジウム酸化物、
すず酸化物またはインジウム・すず酸化物膜を塩素系ガ
スまたはメタン系ガスでプラズマエッチングする方法に
係わるものである。
【0002】
【従来の技術】小型化、薄型化された画像表示装置とし
てCRTに代わり液晶表示装置、プラズマディスプレ
ー、エレクトロルミネッセントパネルなどのフラットパ
ネル型表示装置が注目されている。なかでも液晶表示装
置は薄型、低消費電力等の特徴を生かしてTVやグラフ
ィックディスプレーの表示装置として盛んに利用されて
いる。液晶表示装置のなかでも、薄膜トランジスタ(T
FT)をスイッチング素子として用いたアクティブマト
リクス型液晶表示装置は高速応答性にすぐれ、高精細化
に適し、デイスプレー画面の高品質化、大型化、カラー
化を実現するものとして注目されている。
【0003】このアクティブマトリクス型や単純マトリ
クス型液晶表示装置では透明基板に形成される電極や信
号線、走査線を透明導電膜で形成しており、この導電膜
にITO(インジウム・すずの合金の酸化物)を使用し
ている。
【0004】ITOはスパッタにより成膜され、各画素
ごとにパターニングされ電圧を印加できるように構成さ
れる。
【0005】ITOのパターニングは、塩酸系のエッチ
ング液を用いるウエットエッチング法が一般的に用いら
れる。ウエットエッチング法は設備が簡単であるという
利点があるが、液体を用いることによるエッチング速度
の管理の難しさや微細加工精度に理論的に限界が存在す
るという欠点を有している。
【0006】一方、画像表示装置の画面の高品質化に伴
い、ITOの加工精度に対して微細かつ高精度化への要
求が高まっている。Si基板またはSi薄膜を用いた半
導体回路の製造工程で反応性ドライエッチング方法が用
いられて微細加工に効果をあげており、この反応性ドラ
イエッチング方法のITOへの適用性について検討する
必要があり、いくつかの提案が発表されている。すなわ
ち、ITOの反応性ドライエッチング方法として、エッ
チングガスに、メタンガスと水素を混合したものや、塩
素ガスを用いることにある(J.J.A.P., Vol. 29, No. 1
0, October, 1990, pp1932-1935, Mikio. H, Hiraoka.
K, etal および 1991, Dry Pross Symposium I-6, PP3
3, Hiroyuki. S, Makoto. K. etal. )。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メタン
ガスと水素の混合や、塩素ガスからなるエッチングガス
で反応性ドライエッチングを行うと、高エッチングレー
トのものが得にくく、またマスクとして用いるレジスト
に対する選択比も得難かった。
【0008】エッチングレートを高めるためにプラズマ
パワーを上げると、レジストとの選択比が得られず、レ
ジストへの著しい劣化を招き、良好な形状のエッチング
が実現しない。
【0009】また、損傷をうけたレジストは、変性して
完全に除去することができなくなり、次工程へ進めるこ
とができないという不都合が生じ、反応性ドライエッチ
ング技術を製造工程に導入することが難しい。
【0010】本発明はこのような問題を解決するもの
で、ITOなどのドライエッチングの際にマスクとして
のレジストの損傷を低減し、レジストの除去を可能にし
て実用に耐える反応性ドライエッチング方法を得るもの
である。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、チャンバー内
でインジウム酸化物、すず酸化物またはインジウム・す
ず酸化物膜を塩素系ガスまたはメタン系ガスをエッチン
グガスとしてプラズマによりエッチングする反応性ドラ
イエッチング方法において、前記エッチングガスにヘリ
ウムガスを混合することを特徴とする反応性ドライエッ
チング方法を提供するものである。
【0012】また、エッチングガスの総量に対してヘリ
ウムガスの混合比が10倍以上である反応性ドライエッ
チング方法を提供するものである。
【0013】
【作用】発明者等はエッチング中に発生するレジストへ
の損傷原因について検討した結果、エッチング中にエッ
チング部材の温度上昇に起因してレジストの損傷が発生
することを究明した。一般的な反応性ドライエッチング
では、エッチングの際にエッチング支持母材を保持する
電極の温度を制御することで母材の温度管理を行い、レ
ジストの温度上昇を抑え損傷を軽減する方法が取られ
る。
【0014】しかしながら、シリコン半導体基板に回路
を形成する場合は熱伝導率の点から電極の温度管理が有
効であるが、ガラス基板を支持母材とする画像表示装置
の作製においては、ガラスの熱伝導率が低いために、温
度管理で十分にレジストの温度を低下させることができ
ず、レジストを損傷させてしまう。
【0015】そこで、本発明者等は上記結果をもとに、
プラズマを発生させる反応チャンバー内に供給されるエ
ッチングガスに所定量のヘリウムガスを混入することに
より、ITOのエッチング速度を大きく低下させること
なく、エッチングが可能であることを見出した。また、
ヘリウムガスの混入により、プラズマの安定化とエッチ
ングの均一化をはかることが可能であることを確認し
た。
【0016】すなわち、本発明はチャンバー内で塩素系
またはメタン系のエッチングガスを使用し、ガラス基板
を支持母材として表面に成膜されたITO膜の被エッチ
ング部材をエッチングするに際して、前記チャンバー内
にヘリウムガスをエッチングガスに対して導入し混合す
る。この場合、ヘリウムガスをエッチングガスに対して
10倍以上の量を供給するのが望ましい。
【0017】ヘリウムガスをエッチングガスに混合して
供給することにより、プラズマ発生に伴い発生する基板
上の熱をヘリウムが奪うという冷却効果が生じる。その
ため、エッチング部材である基板の温度上昇を防ぎ、ひ
いてはレジストへの熱による損傷の発生を防ぐことが可
能になる。レジストへの損傷を低減することでレジスト
が焼付けなどを生じずレジスト除去が容易となり、IT
Oの反応性ドライエッチングの製造工程への導入が可能
になる。
【0018】本発明が適用される被エッチング膜はイン
ジウム酸化物(In2 3 )、すず酸化物(SnO2
またはインジウム・すず酸化物膜ITO(In・Sn)
Oである。
【0019】塩素系エッチングガスとして、塩素(Cl
2 ) 、三塩化硼素(BCl3 )、塩化水素(HCl)が
用いられる。また、メタン系エッチングガスとして、メ
タン(CH4 )、メタノール(CH3 OH)、またはこ
れらと水素(H2 )の混合ガスが用いられる。さらに塩
素系とメタン系の混合ガス例えばCH4 +HClを使用
することもできる。本発明におけるヘリウムを混入する
効果は各エッチングガスに対して同等であり、いずれも
同様に良好な効果が得られる。
【0020】ヘリウムガスのチャンバー内への供給量
は、エッチングガス供給量に対して容量比で10倍以上
にするのが望ましいが、ヘリウムガスが10倍未満では
ヘリウムによる冷却効果が十分でなくなり、レジストの
劣化を効果的に抑制することが難しくなるためである。
プラズマ放電条件によるが、20倍程度までが実用的で
ある。
【0021】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
【0022】図1において、真空に排気できる反応チャ
ンバー1内に、平行して対面する一対の電極2、3が配
置される。上部電極2は箱型であり、下部電極3に対面
する面2aにガス吹き出し口2bが設置され、基部はガ
ス導入管4に連結される。ガス導入管4はエッチングガ
ス源4aとヘリウムガス源4bに接続される。これらか
ら供給されるガスはガス流量コントローラ4cにより自
由にガス流量を設定できるようになっている。また、チ
ャンバー1および上部電極2、ガス導入管4はカソード
カップリング型でプラズマを発生するために接地され
る。
【0023】下部電極3は、マッチング回路6と高周波
電源7を介して接地される。また、下部電極3は電極3
の温度を制御するために循環水配管5が設置されてお
り、この循環水の温度を管理することにより、下部電極
3の温度を制御することができる。
【0024】この下部電極3と上部電極2との間に、高
周波電源7から高周波を入力すると、両電極の間にプラ
ズマが発生する。プラズマが発生するとイオンと電子の
移動度の差から下部電極3近傍に自己バイアス電圧(V
dc)が発生し、これにより加速されたイオンが下部電
極3上の基板9に衝突する。なお、前記チャンバ−1の
下部には、排気管8が連結され、排気管8には、ロ−タ
リ−ポンプとメカニカルブースタポンプからなる真空ポ
ンプ8aが連結されている。
【0025】次に、前述した反応性ドライエッチング装
置を用いて本発明のエッチング方法を説明する。。ま
ず、図2に示すように、直径5インチの石英ガラスから
なるエッチング支持母材となる基板9上に、スパッタリ
ング法により、上記基板上に厚さ約140nmのITO
膜10を形成したのち、フォトリソグラフィ法により前
記ITO10上に液晶表示装置の画素パターンを形成す
るためにマスクとしてレジストパタ−ン11を形成し
た。続いて、この基板9を前述した図1に図示したチャ
ンバ−1の内の下部電極3に設置した。引き続き真空ポ
ンプ8aを使用して、、チャンバ−1内を1×10-2
aまで真空引きをおこない、残留ガスを十分に排気管8
から排気する。続いて、反応性ガスのCH4 とC12
してヘリウムガス(以下He)をガス流量コントロ−ラ
通してガス導入口4からチャンバ−1に供給して、さら
にチャンバ−1とメカニカルブスターポンプの間にある
コンダクションバルブ(図示せず)により圧力を制御
し、安定したのち、高周波電源(13.56MHz)7
から下部電極3に300Wの高周波電力を印加し、電極
2、3間にプラズマを発生させ、加速されたイオンを基
板9のレジストパタ−ン11から露出した部分のITO
膜10面に衝突させ、ITOのエッチングをおこなう。
【0026】この際、上記実施例において、CH4 とH
C1の両者を75sccmずつ供給し、ト−タル流量を
150sccmとし、Heの流量をパラメ−タとしてI
TOのエッチング速度との関係を調べたところ図3のよ
うな特性Aを得た。なお、Heの増加に伴い、排気量を
一定とし、圧力を増加させた。
【0027】ITOのエッチング速度は、反応エッチン
グの後、平行平板型のアッシング装置により、レジスト
パターンを除去した後、触針法による段差測定器を使用
し、形成された段差を測定してデータを得た。
【0028】図3から明らかなように、Heの添加量に
対してエッチング速度は、わずかながら低下する。しか
しながら、添加によるエッチング速度の低下の割合は、
エッチングガスに対して、10倍のHeガスを添加した
場合と、添加しない場合と比較して10%程度である。
【0029】一方、図示斜線の領域Bはレジストが除去
可能な領域を示しており、Heを添加しない場合から、
エッチングガス流量に対して、10倍以下の場合は、レ
ジストを完全に除去できない状態となる。示したエッチ
ング速度は、一部除去できた部分を利用して算出した。
【0030】得られた基板はTFTスイッチング素子を
形成したアクティブマトリクス基板として、これに対向
して配置される対向電極をもつ対向基板とともに液晶組
成物を挟持して液晶表示装置とする。
【0031】なお、上記実施例で、カソードカップリン
グ型の反応性ドライエッチング装置について説明した
が、Heの混入の効果はアノードカップリング型の装置
についても同様に適用できるものである。
【0032】また、本発明は液晶表示装置の他、プラズ
マディスプレー、エレクトロルミネッセントパネルのよ
うなフラットパネル型表示装置などでITO膜を用いる
ものにも適用することができる。
【0033】
【発明の効果】本発明は、ガラス基板またはガラス基板
上に形成された薄膜上にITOなどのインジウム、すず
のすくなくとも1つからなる酸化物を成膜してパターニ
ングを行う際の反応時にレジストに与える損傷を低減
し、容易にレジストの除去が可能であり、微細加工に適
した反応性ドライエッチング方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明する反応性ドライエッ
チング装置の断面略図。
【図2】反応性ドライエッチングを施す基板とITO膜
の形状を示す断面略図。
【図3】エッチングガスとHeガスの混合比とITOの
エッチング速度の関係を示す曲線図。
【符号の説明】
1…チャンバー 2…上部電極 3…下部電極 4…ガス導入口 4a…エッチングガス源 4b…ヘリウムガス源 5…冷却水導入口 7…高周波電源 8…排気口 8a…真空ポンプ 9…ガラス基板 10…ITO膜 11…レジスト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンバー内でインジウム酸化物、すず
    酸化物またはインジウム・すず酸化物膜を塩素系ガスま
    たはメタン系ガスをエッチングガスとしてプラズマによ
    りエッチングする反応性ドライエッチング方法におい
    て、前記エッチングガスにヘリウムガスを混合すること
    を特徴とする反応性ドライエッチング方法。
  2. 【請求項2】 エッチングガスの総量に対してヘリウム
    ガスの混合比が10倍以上である請求項1に記載の反応
    性ドライエッチング方法。
  3. 【請求項3】 インジウム酸化物、すず酸化物またはイ
    ンジウム・すず酸化物膜がガラス基板上に形成されてい
    る請求項1に記載の反応性ドライエッチング方法。
JP19265094A 1994-08-16 1994-08-16 反応性ドライエッチング方法 Pending JPH0855836A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11258633A (ja) * 1998-03-13 1999-09-24 Toshiba Corp 表示装置用アレイ基板の製造方法
JP2008226922A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Ulvac Japan Ltd 磁気デバイスの製造方法、及び磁気デバイスの製造装置

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