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発明の名称 多層膜のドライエッチング方法及び装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−260413
公開日 平成6年(1994)9月16日
出願番号 特願平5−47675
出願日 平成5年(1993)3月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 作田 弘樹 / 和久井 陽行 / 高畠 勝 / 小西 信武
要約 目的
UV処理の耐熱効果を低減させることなくホトレジストをマスクとした多層膜のドライエッチング、及び、反応生成物の堆積をなくすことによる多層膜の加工精度向上,エッチングレートの向上,スループット向上,装置の製造コスト低減を提供するところにある。

構成
ドライエッチング装置9の前室にレジスト中に含まれる水分を除去するための真空加熱機構、及び、レジストを高分子化するUV処理機構を有するUV処理装置10を付随、もしくは、ドライエッチング装置の前室である真空搬送待機室内に前記UV処理機構を有し、大気中に開放されることなくドライエッチング処理を行うことができる構造。
特許請求の範囲
【請求項1】薄膜トランジスタ及び、画素容量で構成されるアクティブマトリクス方式の液晶ディスプレイにおいて、それを構成する材料である金属膜,透明導電膜,半導体膜,絶縁膜のうち少なくとも二層以上の多層膜をホトレジストをマスクとしてパターン加工するドライエッチング方法において、ホトレジスト中の水分を除去する工程,レジストを高分子化する工程、及び、大気中に開放されることなく多層膜をドライエッチングする工程を経ることを特徴とする多層膜のドライエッチング方法。
【請求項2】請求項1において、ホトレジストを真空中で加熱して水分を除去する工程,UV処理により高分子化する工程を連続で行い、大気中にさらされることなく多層膜をドライエッチングすることを特徴とする多層膜のドライエッチング方法。
【請求項3】ドライエッチング室の前室である真空搬送待機室に加熱、及び、UV照射の処理機構を有することを特徴とする多層膜のドライエッチング装置。
【請求項4】請求項3において、前記真空搬送待機室,ドライエッチング室、及びレジスト除去を行うアッシャー室を一体化したことを特徴とする多層膜のドライエッチング装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層膜のドライエッチング方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ホトレジストを塗布,露光,現像の工程を経てパターニングされたレジストをマスクとし、膜を加工する手段としてウエットエッチング法やドライエッチング法がある。ウエットエッチング法は、多層膜をエッチングする際、多層膜の形状制御が非常に困難である。また、ドライエッチング法に関しては、エッチング時におけるホトレジストの密着性及び耐熱性が問題となってくる。ドライエッチング法において、密着性及び耐熱性の問題を解決する一つの手段としてホトレジストに紫外光を照射してレジストを高分子化させるUV処理が導入されている。しかし、UV処理からドライエッチング処理にいくまでの工程において、UV処理が終わった後、一度大気中に基板を出すことにより、レジストが大気中の水分を吸着する。この水分吸着によりUV処理の耐熱効果低減、及び、ドライエッチング時の化学反応によりレジストが分解されやすくなりエッチングガス及びレジスト成分からなる反応生成物がエッチングされた膜の側面及び、下地膜に堆積する。これにより、エッチングレートの劣化、及び、パターン精度の劣化等の問題が生じてしまう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的は、UV処理の耐熱効果を低減させることなくホトレジストをマスクとした多層膜のドライエッチング、及び、反応生成物の堆積をなくすことによる多層膜の加工精度向上,エッチングレートの向上を達成できることである。また、本発明の第2の目的は、スループット向上,装置の製造コスト低減を提供するところにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記第1及び、前記第2の目的に対して、ドライエッチング装置の前室にレジスト中に含まれる水分を除去するための真空加熱機構、及び、レジストを高分子化するUV処理機構を有するUV処理装置を付随、もしくは、ドライエッチング装置の前室である真空搬送待機室に前記UV処理機構を有し、大気中に開放されることなくドライエッチング処理を行うことにより解決する。
【0005】
【作用】一般にUV照射は、成膜された膜をパターン加工するために使用するレジストの耐熱性及び密着性を向上させる目的で使用されている。このUV照射は、真空中で加熱しながら紫外光を照射することにより、レジストに含まれる水分を容易に除去することができ、ホトレジスト分子を高分子化でき耐熱性が向上する。
【0006】しかし、UV照射後に大気中に基板を出すことにより大気中の水分をレジストが吸着することにより耐熱性及び密着性の低下、及びエッチング時の化学反応によりレジストが分解されやすくなりエッチングガス及び、レジスト成分による反応生成物が堆積する。側壁及び、下地膜に付いた生成物は加工する膜のエッチングの障壁となってしまい、エッチングレートの低下及び、パターンの加工精度の劣化につながる。すなわち、UV処理の効果を低下させないためには、ホトレジストに水分を吸着させることなくドライエッチングによる多層膜の加工を行うことが必要である。
【0007】これらの問題は、ドライエッチング装置とUV処理装置を一体化し装置間の基板の搬送は真空状態を維持したままで行い、UV照射とドライエッチングの連続処理を行うことで解決する。また、装置を一体化することによりスループット向上,装置の製造コスト低減を図ることができる。
【0008】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【0009】図1にUV処理装置とドライエッチング装置の一体化装置を使用してメタル/透明導電膜(ITO)の多層膜をエッチングした第1実施例を示す。ガラス基板1上にITO2,アルミニウム3を順次スパッタリング法等により形成した後、ホトレジスト4を塗布,露光,現像の工程を経て一体化装置を使用してエッチングを行う。処理方法は、まず、パターニングされたホトレジストに圧力0.2Torr程度の真空度を保ち、基板を加熱しながらUV照射を行い、硬化したレジスト5をマスクとして、例えば、BClとCl2 の塩素系の混合ガス、あるいは、HBrとBCl3 の混合ガスで一括ドライエッチングを行う。また、ドライエッチングにより変質したレジストはアッシングとレジスト剥離液を使って除去する。
【0010】図2にUV処理装置とドライエッチング装置の一体化装置を使用してメタル/透明導電膜(ITO)の多層膜をエッチングした第2実施例を示す。ガラス基板1上にITO2,高融点金属6(例えば、モリブデン,タングステン等),アルミニウム3を順次スパッタリング法等により形成した後、ホトレジスト4を塗布,露光,現像の工程を経て一体化装置を使用してエッチングを行う。エッチング方法は、まず、パターニングされたホトレジストに圧力0.2Torr 程度の真空度を保ち、基板を加熱しながらUV照射を行い、硬化したレジスト5をマスクとして、例えは、BCl3とCl2の塩素系の混合ガス、あるいは、HBrとBCl3の混合ガスで一括ドライエッチングを行う。また、ドライエッチングにより変質したレジストはアッシングとレジスト剥離液を使って除去する。
【0011】図3にUV処理装置とドライエッチング装置の一体化装置を使用して半導体層/絶縁層/メタルの多層膜をエッチングした第3実施例を示す。ガラス基板1上にアルミニウム3をスパッタリング法等により形成したのち、絶縁膜7,半導体層8をプラズマCVD法等で堆積する。その後、ホトレジスト4を塗布,露光,現像の工程を経て一体化装置を使用して多層膜のエッチングを行う。また、ドライエッチングにより変質したレジストはアッシングとレジスト剥離液を使って除去する。
【0012】図4に多層膜の一括エッチングを行うときに使用するドライエッチング装置とUV照射装置を複合したUV処理装置一体型ドライエッチング装置の第1構成例を示す。9はドライエッチング装置のドライエッチングチャンバー室、10はUV処理室である。ドライエッチングチャンバー室9は、ドライエッチングにより膜をパターン加工する室である。UV処理室10は、紫外光をホトレジストに照射しレジストを硬化させ耐ドライエッチング性を向上させるための室である。また、UV処理室10は、UVチャンバー室11とUVランプ部12に大別され、UVチャンバー室11上部にはUV光を通す石英板が設置してある。チャンバー内を真空に保つための真空排気系13及び、基板を加熱するためのヒータを有している。それぞれの室はシャッターで区切られており、部屋間の基板の搬送は真空中にて行う。UV処理室10において、パターニングされたホトレジストに真空中で加熱しながらUV照射することによりホトレジスト中の水分をうまく除去でき、ホトレジスト膜を硬化することができる。これにより、耐ドライエッチング性を向上させることができドライエッチングによるレジストダメージを低減できる。また、装置を一体化するためUV処理の効果を低減させることがなく多層膜の加工が可能である。また、スループット向上,装置の製造コスト低減が望める。
【0013】図5に多層膜の一括エッチングを行うときに使用するドライエッチング装置とUV照射装置を複合したUV処理装置一体型ドライエッチング装置の第2構成例を示す。9はドライエッチング装置のドライエッチングチャンバー室、14は真空搬送待機室となっている。真空搬送待機室は、ドライエッチング装置の予備室で有ると同時にUV処理機構及び加熱機構を有している。
【0014】図6に多層膜の一括エッチングを行うときに使用するドライエッチング装置とUV照射装置を複合したUV処理装置一体型ドライエッチング装置の第3構成例を示す。9はドライエッチング装置のドライエッチングチャンバー室、10はUV処理室、15はアッシャー室となっている。アッシャー室は、ドライエッチングでダメージを受けたレジストを除去するのに用いる。
【0015】図7から図12に一体型ドライエッチング装置を使用して製作した逆スタガ型の薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いた液晶ディスプレイの製作手順の一例を示す。
【0016】図7は、ガラス基板1上に透明導電膜であるITO2,高融点金属6,アルミニウム3を順次スパッタリング法により膜を堆積した後、ホトレジストを塗布,露光,現像した後、一体型ドライエッチング装置を使用して、加熱しながら真空中でUV照射し硬化したホトレジスト5をマスクに金属/ITOの多層膜を一括でドライエッチ加工した様子を示す。エッチングガスは、BCl3+Cl2の塩素系混合ガスあるいは、HBr+BCl3 の混合ガスを使用する。高融点金属6は、ITO2とアルミニウム3のバリアメタルとして使用するもので、例えば、モリブデン,タングステン,窒化タンタル及び、窒化チタン等が使われる。この一括加工でTFTのゲート電極,画素電極を同時形成しパターン加工することで工程数削減,スループット向上を図ることができる。
【0017】図8は、硬化したホトレジスト5をアッシング及び剥離液で除去した後、プラズマCVD法によりゲート絶縁膜である窒化珪素膜16及び、半導体層17を堆積した後、ホトレジスト4を塗布,露光,現像し、半導体層17をドライエッチ加工した様子を示す。
【0018】図9は、ホトレジストをアッシング及び剥離液で除去した後、一体型ドライエッチング装置を使用し、加熱しながら真空中でUV照射することで硬化したホトレジスト5をマスクに窒化珪素膜16をドライエッチ加工する。その後、開口部18となる部分のITOを露出させるために、アルミニウム3と高融点金属6の多層膜をドライエッチ加工した様子を示す。
【0019】図10は、硬化したホトレジスト5をアッシング及び剥離液で除去した後、ソース/ドレイン電極19を構成するアルミニウムをスパッタリング法によって堆積した後、ホトレジスト4を塗布,露光,現像した後、アルミニウムをドライエッチ加工した様子を示す。
【0020】図11は、ホトレジスト4をアッシング及び剥離液で除去した後、保護膜20となる窒化珪素膜をプラズマCVD法で形成した様子を示す。
【0021】図12は、保護膜20を形成して完成したTFT付きガラス基板21とITO付きガラス基板22との間に配向膜23,液晶24を封入して形成される液晶ディスプレイ表示パネルの断面構造を示す。
【0022】
【発明の効果】多層膜のドライエッチングは、UV処理装置とドライエッチング装置を一体化し、装置間の基板の搬送は、真空中で行いUV処理とドライエッチングの連続処理をすることによりUV処理の耐熱効果を低減させることなくレジストをマスクとした多層膜のドライエッチングが可能となる。また、エッチングガス及び、レジスト成分による反応生成物の堆積をなくすことによりエッチングレートの向上及び、多層膜の加工精度を向上させることができる。また、装置を一体化することによりスループット向上,装置の製造コスト低減を図ることができる。




 

 


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