JP2521815B2 - Method for etching transparent conductive film - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、透明導電膜をパターニングする際の該透
明導電膜のエッチング方法に関するものである。The present invention relates to a method for etching a transparent conductive film when patterning the transparent conductive film.
（従来の技術） 透明電極は、太陽電池、イメージセンサ、フラットパ
ネルディスプレイ等の電極として不可欠なものとなって
いる。このような透明電極は、ITO（In2O3:Sn）、Sn
O2、ZnO等のような酸化物半導体から成るいわゆる透明
導電膜をパターニングすることで形成される。そして、
このパターニング時の透明導電膜のエッチングは、一般
に、ウエットエッチング法により行なわれており、例え
ばITOのエッチングは、一般に、以下に説明する〜
のような方法で行なわれていた。(Prior Art) Transparent electrodes have become indispensable as electrodes for solar cells, image sensors, flat panel displays and the like. Such transparent electrodes are made of ITO (In 2 O 3 : Sn), Sn
It is formed by patterning a so-called transparent conductive film made of an oxide semiconductor such as O 2 or ZnO. And
Etching of the transparent conductive film at the time of this patterning is generally performed by a wet etching method. For example, etching of ITO is generally described below.
It was done in a way like.
…ITO上にレジストパタンを形成した後、この試料
を塩酸や塩化第二鉄溶液等のエッチング液に浸漬する方
法。A method of forming a resist pattern on ITO and then immersing this sample in an etching solution such as hydrochloric acid or ferric chloride solution.
…ITO上にレジストパタンを形成した後、この試料
上にZn粉をさらに塗布し、然る後、この試料を塩酸中に
浸漬する方法。... A method in which a resist pattern is formed on ITO, Zn powder is further applied onto this sample, and then this sample is immersed in hydrochloric acid.
…塩酸系のエッチング液を用いる代わりにヨウ化水
素酸をエッチング液として用いる方法。A method of using hydroiodic acid as an etching solution instead of using a hydrochloric acid-based etching solution.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のウエットエッチング法では、以
下に説明するような種々の問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-described wet etching method has various problems as described below.
…エッチング液の濃度分布バラツキ、被エッチング
物を保持する治具の影響等があるため、被エッチング物
全体を均一にエッチングすることが出来ないという問題
点。The problem is that it is not possible to uniformly etch the entire object to be etched due to variations in the concentration distribution of the etching solution and the influence of the jig that holds the object to be etched.
…アンダーカット（サイドエッチング）が大きくな
り易いため、精度の良いパターンを得ることが困難であ
り、また、微細パターンの形成が困難であるという問題
点。Since the undercut (side etching) tends to be large, it is difficult to obtain a highly accurate pattern, and it is also difficult to form a fine pattern.
…Zn粉を使用する方法では、Zn粉によってクリーン
ルームが汚染されるという問題点。… The problem with the method using Zn powder is that it contaminates the clean room.
……塩化第二鉄を含むエッチング液を用いる場合、
エッチング液の劣化が早いため、エッチング残渣が生じ
易い。さらに、エッチング液中に水酸化鉄の沈殿が生じ
易いために、この沈殿によって被エッチング物が汚染さ
れるという問題点。... When using an etching solution containing ferric chloride,
Since etching liquid deteriorates quickly, etching residues are likely to occur. Further, iron hydroxide easily precipitates in the etching solution, and this precipitate contaminates the object to be etched.
この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、
従ってこの発明の目的は、透明導電膜を均一にエッチン
グ出来然も透明導電膜の微細パタンを形成出来るエッチ
ング方法を提供することにある。The present invention has been made in view of such points,
Therefore, an object of the present invention is to provide an etching method capable of uniformly etching a transparent conductive film and forming a fine pattern of the transparent conductive film.
（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、透明
導電膜をパターニングするに当たり、該透明導電膜の不
要部分のエッチングを、透明導電膜を加熱しながら、水
素及び一般式CnHmで表わされる炭化水素の混合ガスを用
いた反応性ドライエッチングによって行なうことを特徴
とする（但し、一般式中のｎは１以上の整数、ｍは４≦
ｍ≦2n＋２を満足する整数。）。(Means for Solving the Problem) In order to achieve this object, according to the present invention, in patterning the transparent conductive film, etching of an unnecessary portion of the transparent conductive film is performed while heating the transparent conductive film. It is characterized in that it is carried out by reactive dry etching using a mixed gas of hydrogen and a hydrocarbon represented by the general formula C n H m (where n in the general formula is an integer of 1 or more, and m is 4 ≦
An integer that satisfies m ≦ 2n + 2. ).
ここで、上記一般式で表わされる炭化水素の具体例と
しては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、
エチレン、プロピレン、等を挙げることが出来る。Here, specific examples of the hydrocarbon represented by the above general formula include, for example, methane, ethane, propane, butane,
Examples thereof include ethylene and propylene.
また、この発明の実施に当たり、前述の透明導電膜の
加熱を、この透明導電膜が形成されている下地を50〜20
0℃の温度に加熱することで行なうのが好適である。な
お、ここで云う下地とは、例えば、イメージセンサ等を
作製するため用いる半導体基板、フラットパネルディス
プレイを作製するため用いるガラス基板等の種々の基
板、さらにこれら基板に半導体層や絶縁膜等が形成され
た中間物等のことである。Further, in carrying out the present invention, the transparent conductive film is heated by heating the base on which the transparent conductive film is formed by 50 to 20.
It is preferably carried out by heating to a temperature of 0 ° C. Here, the term "underlayer" used herein means, for example, various substrates such as a semiconductor substrate used for producing an image sensor or the like, a glass substrate used for producing a flat panel display, and a semiconductor layer or an insulating film formed on these substrates. It is an intermediate product etc.
（作用） このような構成によれば、後述する実験結果からも明
らかなように、透明導電膜の所望のパタンがドライエッ
チング法により形成出来るようになる。この発明の各構
成成分がドライエッチングの完成にどのように作用して
いるかについては、定かではないが、以下のようなこと
であろうと思われる。(Operation) With such a configuration, as is clear from the experimental results described later, a desired pattern of the transparent conductive film can be formed by the dry etching method. Although it is not clear how each component of the present invention acts on the completion of dry etching, it seems to be as follows.
水素ガスは、透明導電膜中の酸素を透明導電膜から還
元する役割をはたす。The hydrogen gas plays a role of reducing oxygen in the transparent conductive film from the transparent conductive film.
上記脂肪族炭化水素はプラズマ分解によりアルキル基
のラジカル及びイオンを生成する。そして、このアルキ
ル基のラジカル及びイオンは、水素が脱離した後の透明
導電膜中の金属（例えば透明導電膜がITOである場合やI
nやSn）と結合しこれら金属をガス化する。The above aliphatic hydrocarbons generate radicals and ions of alkyl groups by plasma decomposition. Then, the radicals and ions of the alkyl group are the metal in the transparent conductive film after hydrogen is desorbed (for example, when the transparent conductive film is ITO or I
n and Sn) to gasify these metals.
この結果、透明導電膜のドライエッチングが可能にな
る。As a result, dry etching of the transparent conductive film becomes possible.
また、発明者の実験によれば、透明導電膜を加熱しな
い場合、In、Sn等のような金属と、炭化水素ガスとの係
合は起こるが、金属のガス化が容易に起きなくなるので
エッチングがなされず、かつ、透明導電膜上にアモルフ
ァスカーボンが成膜されてしまうという不具合が生じ
る。しかしこの発明では透明導電膜を加熱しているので
このような不具合が防止される。Further, according to the experiments of the inventor, when the transparent conductive film is not heated, the metal such as In, Sn, etc., and the engagement with the hydrocarbon gas occur, but the gasification of the metal does not easily occur, so the etching is performed. And the amorphous carbon is formed on the transparent conductive film. However, in the present invention, since the transparent conductive film is heated, such a problem can be prevented.
（実施例） 以下、この発明の透明導電膜のエッチング方法の実施
例につき説明する。なお、以下の実施例はこの発明の範
囲内の好ましい条件により説明している。しかし、これ
ら条件は単なる例示であり、この発明がこれら条件にの
み限定されるものではないことは理解されたい。(Example) Hereinafter, an example of the method for etching a transparent conductive film of the present invention will be described. The following examples are described under preferred conditions within the scope of the present invention. However, it should be understood that these conditions are merely examples, and the present invention is not limited to these conditions.
先ず、実験用試料を以下に説明するような手順により
作製した。First, an experimental sample was prepared by the procedure described below.
下地としての例えばガラス基板上に、真空蒸着法又は
スパッタ法等の好適な方法によって所望の膜厚（例えば
100〜1000Å）のITOを形成した。A desired film thickness (for example, on a glass substrate as an underlayer) is formed by a suitable method such as a vacuum deposition method or a sputtering method.
Formed 100-1000Å) ITO.
次に、このITO上に公知のホトリソグラフィ法により
ライン幅及びスペース幅が各々２〜３μｍであるライン
・アンド・スペースのレジストパタンを形成した。Next, a line-and-space resist pattern having a line width and a space width of 2 to 3 μm was formed on the ITO by a known photolithography method.
次に、このレジストパタン付きガラス基板をベーク炉
を用い140〜200℃程度の温度でハードベークして、実験
用試料を作製した。なお、このハードベーク処理は、後
に行なう反応性ドライエッチング時のレジストのプラズ
マ耐性を向上させるためのものである。Next, the glass substrate with the resist pattern was hard-baked at a temperature of about 140 to 200 ° C. in a baking oven to prepare an experimental sample. The hard bake treatment is for improving the plasma resistance of the resist during the reactive dry etching performed later.
次に、この試料上のITOのレジストパタンから露出し
ている部分を、ガラス基板を加熱しながら、水素と、一
般式CnHmで表わされる炭化水素としてのメタン（CH4）
との混合ガスを用いた反応性ドライエッチングにより、
下記の第１表に示すような条件でエッチングした。Next, while heating the glass substrate, the exposed portion of the ITO resist pattern on this sample was heated with hydrogen and methane (CH 4 ) as a hydrocarbon represented by the general formula C n H m.
By reactive dry etching using a mixed gas of
Etching was performed under the conditions shown in Table 1 below.
一方、比較例として上述と同様な試料を用意しこれ
を、基板加熱を行なわないこと以外は第１表と同様な条
件でエッチングした。On the other hand, as a comparative example, a sample similar to that described above was prepared and etched under the same conditions as in Table 1 except that the substrate was not heated.
なお、エッチングに用いたドライエッチング装置は、
第１図に示したような構成のものとしている。第１図に
おいて、11は反応室、13は下部電極、15は上部電極、17
はヒーター、19は水素（H2）ガス導入系、21はメタン
（CH4）ガス導入系、23は排気系、25は排気装置、27は
マッチング回路、29はRF電源をそれぞれ示す。下部電極
13上には、ITO膜付きのガラス基板31が載置される。そ
して、このガラス基板31は、ヒータ17によって所定温度
に加熱されるので結果的に透明導電膜が所定の温度に加
熱出来る。The dry etching device used for etching is
The configuration is as shown in FIG. In FIG. 1, 11 is a reaction chamber, 13 is a lower electrode, 15 is an upper electrode, 17
Is a heater, 19 is a hydrogen (H 2 ) gas introduction system, 21 is a methane (CH 4 ) gas introduction system, 23 is an exhaust system, 25 is an exhaust device, 27 is a matching circuit, and 29 is an RF power source. Lower electrode
A glass substrate 31 with an ITO film is placed on 13. Then, since the glass substrate 31 is heated to a predetermined temperature by the heater 17, the transparent conductive film can be heated to a predetermined temperature as a result.
エッチングの終了した実施例及び比較例の各試料のレ
ジストを剥離しITOのパタンを観察した。その結果、以
下のようなことが分った。 The resist of each sample of the example and the comparative example after etching was peeled off and the ITO pattern was observed. As a result, the following was found.
水素及びメタンの混合ガスを用いた反応性ドライエッ
チングにより、ITOのパターンニングが可能であること
が分った。It has been found that ITO patterning is possible by reactive dry etching using a mixed gas of hydrogen and methane.
しかし、基板加熱を行なわない場合、ITOのエッチン
グは行なわれず、ITO膜上には逆にアモルファスカーボ
ン（ａ−C:H）が成膜されてしまうことが分った。However, it has been found that when the substrate is not heated, the ITO is not etched and conversely amorphous carbon (a-C: H) is formed on the ITO film.
基板加熱温度を50℃程度以上にすると、アモルファス
カーボンの成膜は行なわれなくなり、ITOのエッチング
が行なわれるようになることが分った。しかし、基板加
熱温度を200℃程度より高くすると、ITOのエッチングは
行なえるものの、基板とITO膜との熱膨張率の違い等に
起因すると思われる不具合（ITO膜でのクラック発生
等）、レジストパタンの変形、レジスト剥離が困難にな
る等の不具合が生じることが予想されるので好ましくな
い。It has been found that when the substrate heating temperature is about 50 ° C. or higher, the amorphous carbon film is not formed and the ITO is etched. However, if the substrate heating temperature is higher than about 200 ° C, ITO can be etched, but defects (such as cracks in the ITO film) that may be caused by differences in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the ITO film, resist It is not preferable because problems such as pattern deformation and resist peeling may occur.
また、透明導電膜をITOの代わりにSnO2とした場合、Z
nOとした場合それぞれについて、上述のITOの場合と同
様にエッチング実験を行なったところ、いずれの場合も
ITOと同様な所望のパターニングを行なうことが出来
た。When SnO 2 is used as the transparent conductive film instead of ITO, Z
For each case of nO, the same etching test was performed as for the case of ITO above.
The desired patterning similar to that of ITO could be performed.
以上がこの発明の透明導電膜のエッチング方法の実施
例の説明である。しかし、この発明は、上述の実施例に
限られるものではなく以下に説明するような種々の変更
を加えることが出来る。The above is the description of the embodiment of the method for etching a transparent conductive film of the present invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications as described below can be added.
上述の実施例では、透明導電膜の加熱を下地（ガラス
基板）に接するヒーター17によりこの下地を加熱し結果
的に透明導電膜を加熱することで行なっている。しか
し、透明導電膜の上方からランプ等により透明導電膜を
直接加熱しても勿論良い。In the above-mentioned embodiment, the transparent conductive film is heated by the heater 17 in contact with the base (glass substrate) to heat the base and consequently the transparent conductive film. However, the transparent conductive film may of course be directly heated from above the transparent conductive film by a lamp or the like.
また、上述の実施例は、一般式CnHm（ｎは１以上の整
数、ｍは４≦ｍ≦2n＋２を満足する整数。）で表わされ
る炭素水素をパラフィン系炭素水素であるCH4（メタ
ン）とした例であった。しかし、この発明で用いて好適
な炭化水素は、プラズマによってアルキル基のラジカル
及びイオンを生成し透明導電膜中の金属をガス化出来る
ものであれば、他のものでも良い。例えば、エタン（C2
H6）、プロパン（C3H8）、ブタン（C4H10）、エチレン
（C2H4）、又は、プロピレン（C3H6）等を用いても実施
例と同様な効果を期待出来る。In addition, in the above-mentioned embodiment, the carbon hydrogen represented by the general formula C n H m (n is an integer of 1 or more, m is an integer satisfying 4 ≦ m ≦ 2n + 2) is a paraffinic carbon hydrogen CH 4 ( Methane). However, the hydrocarbon suitable for use in the present invention may be any other hydrocarbon as long as it can generate radicals and ions of an alkyl group by plasma and gasify the metal in the transparent conductive film. For example, ethane (C 2
Even if H 6 ), propane (C 3 H 8 ), butane (C 4 H 10 ), ethylene (C 2 H 4 ), or propylene (C 3 H 6 ) is used, the same effect as in the example is expected. I can.
（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の透明
導電膜のエッチング方法によれば、透明導電膜のエッチ
ングをドライエッチング法によって行なっている。従っ
て、ウエットエッチングによる種々の問題を全て解決出
来るので、例えば以下に説明するような効果が得られ
る。(Effects of the Invention) As is apparent from the above description, according to the transparent conductive film etching method of the present invention, the transparent conductive film is etched by the dry etching method. Therefore, since various problems caused by wet etching can be solved, the following effects can be obtained, for example.
エッチングが異方性的に進行するので、アンガーカッ
トを最小限に抑えることが出来る。従って、マスク寸法
とパタン寸法との変換差が極めて少なくなるので、パタ
ン精度が非常に高くなる。これがため、例えば透明電極
の微細化が容易になる。Since the etching progresses anisotropically, it is possible to minimize the anger cut. Therefore, since the conversion difference between the mask size and the pattern size becomes extremely small, the pattern accuracy becomes very high. Therefore, for example, miniaturization of the transparent electrode becomes easy.
大型基板上の各所に透明電極を形成する場合でも、透
明導電膜のエッチングが各所で均一に行なえるので、大
型の太陽電池やフラットパネルディスプレイの作製が可
能になる。Even when the transparent electrodes are formed at various places on the large-sized substrate, the transparent conductive film can be uniformly etched at various places, so that large-sized solar cells and flat panel displays can be manufactured.
第１図は、実施例で用いた反応性ドライエッチング装置
の説明図である。 11……反応室、13……下部電極 15……上部電極、17……ヒーター 19……H2ガス導入系、21……CH4ガス導入系 23……排気系、15……排気装置 27……マッチング回路、29……RF電源 31……ITO付きガラス基板。FIG. 1 is an explanatory diagram of the reactive dry etching apparatus used in the examples. 11 …… Reaction chamber, 13 …… Lower electrode 15 …… Upper electrode, 17 …… Heater 19 …… H 2 gas introduction system, 21 …… CH 4 gas introduction system 23 …… Exhaust system, 15 …… Exhaust device 27 …… Matching circuit, 29 …… RF power supply 31 …… Glass substrate with ITO.
Claims (2)
チング方法において、 前記エッチングを、透明導電膜を加熱しながら、水素及
び一般式CnHmで表わされる炭化水素の混合ガスを用いた
反応性ドライエッチングにより行なうことを特徴とする
透明導電膜のエッチング方法（但し、一般式中のｎは１
以上の整数、ｍは４≦ｍ≦2n＋２を満足する整数。）。1. An etching method for patterning a transparent conductive film, wherein the etching is performed by using a mixed gas of hydrogen and a hydrocarbon represented by the general formula C n H m while heating the transparent conductive film. A method for etching a transparent conductive film, which is characterized by performing dry etching (where n in the general formula is 1
The above integer, m is an integer satisfying 4 ≦ m ≦ 2n + 2. ).
されている下地を50〜200℃の温度に加熱することで行
なう請求項１に記載の透明導電膜のエッチング方法。2. The method for etching a transparent conductive film according to claim 1, wherein the conductive film is heated by heating a base on which the transparent conductive film is formed to a temperature of 50 to 200 ° C.
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