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JPH10140377A - Dry etching method and liquid crystal display device - Google Patents

Dry etching method and liquid crystal display device

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Publication number
JPH10140377A
JPH10140377A JP30221196A JP30221196A JPH10140377A JP H10140377 A JPH10140377 A JP H10140377A JP 30221196 A JP30221196 A JP 30221196A JP 30221196 A JP30221196 A JP 30221196A JP H10140377 A JPH10140377 A JP H10140377A
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JP
Japan
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gas
etching
organic gas
dry etching
organic
Prior art date
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Application number
JP30221196A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3491470B2 (en
Inventor
Kazuo Oike
一夫 大池
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH10140377A publication Critical patent/JPH10140377A/en
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  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属クロム薄膜をドライエッチングによって
パターニングする方法において、パターニング精度を犠
牲にすることなく、迅速に処理することができ、しか
も、パターニングのばらつきの少ない実用的な方法を得
る。 【解決手段】 塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスにさら
に有機系ガスを添加してドライエッチングを行う。有機
系ガスとしては、メチルアルコール、メタン等が使用さ
れる。このドライエッチングは、プラズマエッチングモ
ードで行う。
(57) [Problem] In a method of patterning a metal chromium thin film by dry etching, a practical method that can be processed quickly without sacrificing patterning accuracy and has little variation in patterning. obtain. SOLUTION: Dry etching is performed by further adding an organic gas to a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas. As the organic gas, methyl alcohol, methane and the like are used. This dry etching is performed in a plasma etching mode.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はドライエッチング方
法に係り、特に、金属クロム薄膜を精度良くパターニン
グする際に効果的なエッチングガスに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a dry etching method, and more particularly to an etching gas effective for patterning a chromium metal thin film with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属クロム薄膜のエッチング方法として
は、一般にウエットエッチングが用いられている。これ
は、エッチングレートが高く、大面積化が容易で、管理
も比較的簡便であり、さらに量産性が高いためである。
2. Description of the Related Art Wet etching is generally used as a method for etching a metal chromium thin film. This is because the etching rate is high, the area can be easily increased, the management is relatively simple, and the mass productivity is high.

【0003】一方、金属クロム薄膜は成膜方法や成膜条
件によって膜質が異なり、この膜質の差によって、エッ
チングレートやパターニング特性が異なる。例えば金属
クロムをターゲットとしてアルゴン等の不活性ガス雰囲
気中でスパッタリングを行う方法により金属クロム薄膜
を形成する場合、アルゴンガスの圧力を低くする程、薄
膜内の金属クロムの結晶粒が大きく成長し、薄膜の比抵
抗は低くなる。しかし、結晶粒が大きくなることによっ
て、エッチングレートが低下するとともに、パターニン
グ形状が粗くなり、パターニング精度も低下するという
問題がある。
On the other hand, the film quality of a metal chromium thin film differs depending on the film forming method and film forming conditions, and the etching rate and patterning characteristics differ depending on the film quality difference. For example, when forming a metal chromium thin film by a method of sputtering in an inert gas atmosphere such as argon with metal chromium as a target, the lower the pressure of the argon gas, the larger the crystal grains of the metal chromium in the thin film grow, The specific resistance of the thin film becomes lower. However, there is a problem that the increase in the crystal grain causes a decrease in the etching rate, a roughening of the patterning shape, and a reduction in the patterning accuracy.

【0004】このように、金属クロム薄膜の比抵抗とパ
ターニング性とは相反する関係にあり、比抵抗を小さく
することを重視すると、パターニング精度が得られない
という問題点がある。
[0004] As described above, the resistivity of the metal chromium thin film and the patterning property are in a contradictory relationship, and there is a problem that the patterning accuracy cannot be obtained if importance is placed on reducing the resistivity.

【0005】さらに、上記金属クロム薄膜においては、
スパッタリングの条件を同一にしても、ターゲット表面
の組成が経時変化することによって膜質が変化すること
もあるため、金属クロム薄膜の膜質は非常に不安定であ
る。
Further, in the above metal chromium thin film,
Even if the sputtering conditions are the same, the film quality of the chromium metal thin film is very unstable because the film quality may change due to the temporal change of the composition of the target surface.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記金属クロム薄膜の
成膜においては、比抵抗を重視した成膜条件で実施され
る場合が多いため、エッチングレートの制御が困難であ
り、金属クロム薄膜のパターニング時に通常行われてい
るウエットエッチングにおいては、エッチング時間を管
理することによってエッチング量を調節していることか
ら、エッチング不足によりエッチング残りが発生した
り、エッチング過多によりサイドエッチングが発生して
パターンの細りが頻発するという問題点がある。
In the formation of the above-mentioned metal chromium thin film, the etching rate is difficult to control because the film formation is often carried out under the condition of giving importance to the specific resistance. In the usual wet etching, the amount of etching is adjusted by controlling the etching time, so that insufficient etching may result in residual etching, or excessive etching may cause side etching and narrow the pattern. Is frequently encountered.

【0007】この解決策として、フォトリソグラフィ、
ウエットエッチング工程を2回繰り返す方法がある。し
かし、この方法では、工程数が2倍になるため、量産性
が損なわれるという問題点がある。
As a solution to this, photolithography,
There is a method of repeating the wet etching process twice. However, this method has a problem that the number of steps is doubled, and mass productivity is impaired.

【0008】また、金属クロム薄膜の下地に段差が形成
されている場合には、金属クロムのパターニングの際
に、当該段差に沿ってエッチング液が金属クロム薄膜と
下地との間に沁み込み、金属クロム薄膜のパターンが侵
食されたり、極端な場合にはパターン切れを起こしたり
するという問題点がある。
In the case where a step is formed on the base of the chromium metal thin film, an etching solution permeates between the metal chromium thin film and the base along the step when patterning the chromium metal, and There is a problem that the pattern of the chromium thin film is eroded or, in extreme cases, the pattern is cut.

【0009】これらの各問題点を解決するために、ドラ
イエッチング法を検討した。金属クロム薄膜のドライエ
ッチングとしては、通常、塩素ガスと酸素ガスの混合ガ
スが使用される。エッチング方法としては、反応性イオ
ンエッチング(以下、単に「RIE」という。)と、プ
ラズマエッチング(以下、単に「PE」という。)とが
ある。金属クロム薄膜に対してはRIEモードのエッチ
ングでは反応速度が300Å/分以下ときわめて遅いた
め、PEモードで行うことが現実的である。
In order to solve these problems, a dry etching method was studied. For dry etching of the metal chromium thin film, a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is usually used. As an etching method, there are reactive ion etching (hereinafter simply referred to as “RIE”) and plasma etching (hereinafter simply referred to as “PE”). Since the reaction rate of a chromium metal thin film in RIE mode etching is extremely low at 300 ° / min or less, it is realistic to perform the etching in PE mode.

【0010】このドライエッチングにおいては、金属ク
ロムをまず酸化クロムとし、この酸化クロムを塩素と反
応させて気化させるため、必ず酸素ガスを使用する必要
があるが、この酸素ガスには、薄膜パターンのマスクと
して用いられるレジストをアッシングする作用があり、
レジストパターンが酸素ガスによって細るという問題点
があり、このために、パターニング精度が得られにく
く、パターニングのばらつきも発生するという欠点があ
る。
In this dry etching, it is necessary to use oxygen gas in order to convert metal chromium into chromium oxide first, and to react this chromium oxide with chlorine to vaporize it. Has the effect of ashing the resist used as a mask,
There is a problem that the resist pattern is narrowed by the oxygen gas. Therefore, it is difficult to obtain patterning accuracy, and there is a disadvantage that patterning variation occurs.

【0011】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、金属クロム薄膜をドライエッチン
グによってパターニングする方法において、パターニン
グ精度を犠牲にすることなく、迅速に処理することがで
き、しかも、パターニングのばらつきの少ない実用的な
方法を得ることにある。
Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for patterning a thin metal chromium film by dry etching, which can be processed quickly without sacrificing patterning accuracy. Moreover, it is an object of the present invention to obtain a practical method with less variation in patterning.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、金属クロムの表面上にマスク
を形成した状態でドライエッチングにより前記金属クロ
ムを前記マスクの所定パターンに応じてエッチングする
ドライエッチング方法において、塩素ガス、酸素ガス及
び有機系ガスの少なくとも3成分系よりなるエッチング
ガスを用いることを特徴とするドライエッチング方法で
ある。
Means taken by the present invention to solve the above-mentioned problem is that the metal chromium is formed by dry etching with a mask formed on the surface of the metal chromium in accordance with a predetermined pattern of the mask. A dry etching method in which an etching gas comprising at least a three-component system of chlorine gas, oxygen gas and organic gas is used.

【0013】この手段によれば、塩素ガス及び酸素ガス
に加えて有機系ガスを混合してエッチングを行うことに
よって、パターニング性を損なうことなくエッチングレ
ートを向上させることができる。
According to this means, the etching rate can be improved without impairing the patterning property by mixing and etching the organic gas in addition to the chlorine gas and the oxygen gas.

【0014】ここで、前記有機系ガスは、ハイドロカー
ボンを含むことが好ましい。
Here, the organic gas preferably contains a hydrocarbon.

【0015】この手段によれば、ハイドロカーボンを含
む有機系ガスを混合することによって、金属クロムのマ
スク上にハイドロカーボンの被膜が形成されるため、マ
スクが侵食されることを防止できるから、パターニング
精度を向上させることができる。
According to this means, since the hydrocarbon film is formed on the chromium metal mask by mixing the organic gas containing the hydrocarbon, the mask can be prevented from being eroded. Accuracy can be improved.

【0016】この場合にはさらに、前記有機系ガスは、
CH3 基を有する有機ガスであることが望ましい。
In this case, the organic gas further comprises:
An organic gas having a CH 3 group is desirable.

【0017】この手段によれば、メチル基を有する有機
ガスを用いることによって、特にエッチングレートの向
上とパターニング性の確保を両立させることができる。
According to this means, by using the organic gas having a methyl group, it is possible to achieve both improvement of the etching rate and securing of the patterning property.

【0018】ハイドロカーボンを含む有機系ガスとして
は、Cn 2n+2で示される有機ガスである場合、Cn
2n+1OHで示される有機ガスである場合、CHF3 で示
される有機ガスである場合がある。
When the organic gas containing hydrocarbon is an organic gas represented by C n H 2n + 2 , C n H
When the organic gas is represented by 2n + 1 OH, it may be an organic gas represented by CHF 3 .

【0019】さらに、前記有機系ガスは、COで示され
る有機ガスである場合がある。
Further, the organic gas may be an organic gas represented by CO.

【0020】この手段によれば、特にサイドエッチング
量が低減され、パターニング精度を向上させることがで
きる。
According to this means, in particular, the amount of side etching is reduced, and the patterning accuracy can be improved.

【0021】さらには、前記有機系ガスを、CH4で示
される有機ガスとし、前記エッチングガスに対する前記
塩素ガスの流量比を7対4とするとき、該有機ガスを少
なくとも含み且つ前記エッチングガスに対する該有機ガ
スの流量比を0.75より少ない範囲とする場合があ
る。
Further, when the organic gas is an organic gas represented by CH 4 and the flow ratio of the chlorine gas to the etching gas is 7: 4, the organic gas contains at least the organic gas and The flow ratio of the organic gas may be set to a range smaller than 0.75.

【0022】また、前記有機系ガスを、CH3OHで示
される有機ガスとし、前記エッチングガスに対する前記
塩素ガスの流量比を7対4とするとき、該有機ガスを少
なくとも含み且つ前記エッチングガスに対する該有機ガ
スの流量比を0.75より少ない範囲とする場合があ
る。
Further, when the organic gas is an organic gas represented by CH 3 OH and a flow ratio of the chlorine gas to the etching gas is 7: 4, the organic gas contains at least the organic gas and is contained in the etching gas. The flow ratio of the organic gas may be set to a range smaller than 0.75.

【0023】この手段によれば、パターニング性を悪化
させることなくエッチングレートを向上させることがで
きる。
According to this means, the etching rate can be improved without deteriorating the patterning property.

【0024】また、本発明の液晶表示装置は、少なくと
も一方の基板に金属クロム層を有し、前記金属クロムの
表面上にマスクを形成した状態でドライエッチングによ
り前記金属クロムを前記マスクの所定パターンに応じて
エッチングした液晶表示装置において、塩素ガス、酸素
ガス及び有機系ガスの少なくとも3成分系よりなるエッ
チングガスによって前記金属クロムをドライエッチング
したことを特徴とする。
Further, the liquid crystal display device of the present invention has a metal chromium layer on at least one substrate, and dry-etches the metal chromium in a predetermined pattern of the mask in a state where a mask is formed on the surface of the metal chromium. Wherein the metal chromium is dry-etched with an etching gas comprising at least a three-component system of chlorine gas, oxygen gas and organic gas.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る実施形態について説明する。図1には本発明に係
るドライエッチング方法に用いるドライエッチング装置
の概略構造を示す。このドライエッチング装置は平行平
板型の装置であり、比較的大面積の基板表面を均一に処
理することが可能である。
Next, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a schematic structure of a dry etching apparatus used in the dry etching method according to the present invention. This dry etching apparatus is a parallel plate type apparatus, and can uniformly treat a relatively large area substrate surface.

【0026】この装置においては、真空容器10の内部
に上部電極11と下部電極12とが所定間隔になるよう
に平行に対向配置されている。上部電極11と下部電極
12とは共に平板状の板面を備え、下側の下部電極12
の板面上に基板20がセットされている。
In this apparatus, an upper electrode 11 and a lower electrode 12 are arranged inside a vacuum vessel 10 so as to face each other in parallel at a predetermined interval. Each of the upper electrode 11 and the lower electrode 12 has a flat plate surface, and the lower electrode 12
The substrate 20 is set on the plate surface of.

【0027】上部電極11は真空容器10の外部に配置
された高周波電源13に接続されており、13.56M
Hzの高周波電位(交流電位)が印加されるように構成
されている。なお、真空容器10と下部電極12には配
線14を介して接地電位が供給されている。
The upper electrode 11 is connected to a high-frequency power source 13 arranged outside the vacuum vessel 10, and has a frequency of 13.56M.
It is configured such that a high frequency potential (alternating current potential) of Hz is applied. Note that a ground potential is supplied to the vacuum vessel 10 and the lower electrode 12 via the wiring 14.

【0028】上部電極11には、図示しないガス供給系
に接続されたガス導入管15が接続されている。ガス供
給系は、複数種類の気体を収容したガスボンベからそれ
ぞれ所定の流量でガスを導き出し、混合して供給するよ
うに構成されており、例えばマスフローコントローラを
介して各気体の流量を適宜調整して供給できるように構
成されている。上部電極11に導入されたガスは、上部
電極11において多数の開口部を備えたシャワーヘッド
状の底面部11aから真空容器10内に供給される。こ
のように上部電極11を形成することによってエッチン
グの均一性を向上させることができる。
A gas introduction pipe 15 connected to a gas supply system (not shown) is connected to the upper electrode 11. The gas supply system is configured to derive a gas at a predetermined flow rate from each of the gas cylinders containing a plurality of types of gases, and to mix and supply the gases, for example, by appropriately adjusting the flow rate of each gas via a mass flow controller. It is configured to be able to supply. The gas introduced into the upper electrode 11 is supplied to the inside of the vacuum vessel 10 from a shower head-shaped bottom portion 11 a having a number of openings in the upper electrode 11. By forming the upper electrode 11 in this manner, the uniformity of etching can be improved.

【0029】また、真空容器10には図示しないガス排
気系(例えば真空ポンプ)に接続された排気管16が接
続されている。この排気管16からの排気によって、処
理中における真空容器10内の圧力をほぼ一定に制御で
きるように、公知の圧力制御系が設けられている。
Further, an exhaust pipe 16 connected to a gas exhaust system (not shown) (for example, a vacuum pump) is connected to the vacuum vessel 10. A known pressure control system is provided so that the pressure in the vacuum vessel 10 during processing can be controlled to be substantially constant by the exhaust from the exhaust pipe 16.

【0030】本実施形態は、基板20上に形成された金
属クロム薄膜をパターニングする工程に用いる方法であ
る。基板20上に金属クロム薄膜を形成するケースとし
ては、図2に示すように、アクティブマトリクス型の液
晶パネルの素子側基板上にMIM素子を形成するために
一方の電極層をCrで形成する場合がある。
The present embodiment is a method used in a step of patterning a thin metal chromium film formed on a substrate 20. As shown in FIG. 2, a case where a metal chromium thin film is formed on the substrate 20 is a case where one electrode layer is formed of Cr in order to form an MIM element on an element-side substrate of an active matrix type liquid crystal panel. There is.

【0031】この場合、基板20は透明な無アルカリガ
ラスで構成されており、基板20の表面上にTaを数百
Å程度スパッタリングによって堆積させ、熱酸化によっ
て酸化Taからなる下地層(図示せず。)を形成する。
この下地層は基板20と以下に述べる上層との間の密着
性を向上させるためのものである。
In this case, the substrate 20 is made of a transparent alkali-free glass, and Ta is deposited on the surface of the substrate 20 by sputtering for about several hundreds of mm, and an underlayer (not shown) made of Ta oxide by thermal oxidation. .) Is formed.
This underlayer is for improving the adhesion between the substrate 20 and an upper layer described below.

【0032】次に、再びTaをスパッタリング法によっ
て2〜3千Å程度の厚さに堆積させ、通常のフォトリソ
グラフィ法によってパターニングして配線層21を形成
する。この配線層21は素子側基板である基板20上の
画素領域毎に突出した第1電極部21aを一体に備えて
いる。さらに、これら配線層21及び第1電極部21a
の表面上に陽極酸化法によって厚さ500Å程度の薄い
絶縁膜(図示せず。)を形成する。
Next, Ta is deposited again to a thickness of about 2 to 3000 mm by a sputtering method, and is patterned by a usual photolithography method to form a wiring layer 21. The wiring layer 21 integrally includes a first electrode portion 21a protruding for each pixel region on the substrate 20 which is an element-side substrate. Further, the wiring layer 21 and the first electrode portion 21a
A thin insulating film (not shown) having a thickness of about 500 ° is formed on the surface of the substrate by anodization.

【0033】次に、上記絶縁膜の上からCrをスパッタ
リング法によって、一部が第1電極部21上にかかるよ
うに厚さ800Å程度の金属クロム薄膜を被着する。こ
の金属クロム薄膜をパターニングするのに、上記図1に
示すドライエッチング装置が使用される。金属クロム薄
膜は、パターニングによって、第1電極部21aの上に
交差するように重なる電極部22aと、この電極部22
aから伸びて広がった画素接触部22bとを有する図2
に示すような平面パターンに形成された第2電極層22
となる。
Next, a metal chromium thin film having a thickness of about 800 ° is deposited on the insulating film by sputtering of Cr so as to partially cover the first electrode portion 21. The dry etching apparatus shown in FIG. 1 is used to pattern the metal chromium thin film. The metal chromium thin film is formed by patterning an electrode portion 22a that overlaps on the first electrode portion 21a so as to intersect the electrode portion 22a.
2 having a pixel contact portion 22b extending from FIG.
The second electrode layer 22 formed in a planar pattern as shown in FIG.
Becomes

【0034】最後に、第2電極層22の画素接触部22
bの上に重なるように、画素電極である透明電極23が
ITO(インジウムスズ酸化物)によって形成される。
Finally, the pixel contact portion 22 of the second electrode layer 22
The transparent electrode 23 serving as a pixel electrode is formed of ITO (indium tin oxide) so as to overlap with the pixel electrode b.

【0035】図2に示す金属クロム薄膜をエッチングし
て第2電極層22をパターン形成するには、基板20の
表面上にレジストを塗布して露光し、第2電極層22の
形成部分をレジストで被覆した状態とし、このレジスト
をマスクとしてエッチング処理を行う。
In order to form a pattern of the second electrode layer 22 by etching the metal chromium thin film shown in FIG. 2, a resist is applied on the surface of the substrate 20 and exposed, and the portion where the second electrode layer 22 is formed is Then, an etching process is performed using this resist as a mask.

【0036】この場合、第1電極部21aと第2電極層
22とが絶縁膜を介して積層する部分は図2に示す接合
面S(斜線部)となり、この接合面Sの面積がMIM素
子の接合面積となる。したがって、接合面Sの面積はM
IM素子の特性を決定する重要なファクターである。例
えば、接合面Sの面積はMIM素子の接合容量を決定
し、その結果、液晶容量とMIM容量との比が定まっ
て、MIM素子のオン抵抗が決まり、画素電極への書き
込み特性が決定される。
In this case, the portion where the first electrode portion 21a and the second electrode layer 22 are laminated via the insulating film becomes a bonding surface S (shaded portion) shown in FIG. 2, and the area of this bonding surface S is the MIM element. Is the bonding area. Therefore, the area of the joint surface S is M
It is an important factor that determines the characteristics of the IM device. For example, the area of the junction surface S determines the junction capacitance of the MIM element. As a result, the ratio between the liquid crystal capacitance and the MIM capacitance is determined, the ON resistance of the MIM element is determined, and the writing characteristics to the pixel electrode are determined. .

【0037】上記MIM素子の接合面Sの面積は、第1
電極部21aのパターン形状と、第2電極層22のパタ
ーン形状とによって決定される。したがって、第2電極
層22のパターニング精度やパターンのばらつきはMI
M素子の特性の精度及び特性ばらつきに直接影響する。
The area of the joint surface S of the MIM element is the first
It is determined by the pattern shape of the electrode portion 21a and the pattern shape of the second electrode layer 22. Therefore, patterning accuracy and pattern variation of the second electrode layer 22 are
It directly affects the accuracy of the characteristics of the M element and the variation in the characteristics.

【0038】次に、上記第2電極層22のパターニング
工程におけるエッチング処理について説明する。このエ
ッチング処理は上記図1に示すドライエッチング装置を
用いて行う。この場合に、真空容器10内に導入するエ
ッチングガスは、通常は金属クロムをエッチングするた
めの塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いる。この混
合ガスの導入によって活性化された酸素イオンと塩素イ
オンが発生し、以下の式とに示す反応が金属クロム
薄膜に対して起こり、エッチング作用が進行する。
Next, an etching process in the patterning step of the second electrode layer 22 will be described. This etching process is performed using the dry etching apparatus shown in FIG. In this case, a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas for etching metal chromium is usually used as an etching gas introduced into the vacuum vessel 10. Oxygen ions and chlorine ions activated by the introduction of the mixed gas are generated, and a reaction represented by the following equation occurs on the metal chromium thin film, and the etching action proceeds.

【0039】 Cr + XO2- → CrOX … CrOX + (2−X)O2- + 2Cl- → CrO2 Cl2 ↑ … すなわち、式に示すように金属クロムは活性化された
酸素イオンと反応して酸化クロムとなり、この酸化クロ
ムが式に示すように活性化された酸素イオン及び塩素
イオンと反応して気化するのである。
[0039] Cr + XO 2- → CrO X ... CrO X + (2-X) O 2- + 2Cl - → CrO 2 Cl 2 ↑ ... That is, the metal chromium as shown in formulas and activated oxygen ions It reacts to chromium oxide, and this chromium oxide reacts with activated oxygen ions and chlorine ions to vaporize as shown in the formula.

【0040】ここで、上記式及びに示すように、エ
ッチング反応には酸素が不可欠であるが、この酸素は通
常のレジスト層をアッシングして、エッチング中にレジ
ストを細らせるという問題点がある。このレジストに対
するアッシング作用は、金属クロム薄膜のパターニング
精度を低下させ、液晶パネル内の画素毎の第2電極層の
パターンのばらつき、ひいてはMIM素子の特性のばら
つきを生ずるため、表示ムラを招くという問題点があ
る。
Here, as shown in the above formula and the above, oxygen is indispensable for the etching reaction, but this oxygen has a problem that the resist is thinned during the etching by ashing a normal resist layer. . This ashing action on the resist lowers the patterning accuracy of the metal chromium thin film, and causes variations in the pattern of the second electrode layer for each pixel in the liquid crystal panel, and hence variations in the characteristics of the MIM element, thereby causing display unevenness. There is a point.

【0041】本実施形態では、上記問題点を解決するた
めに、上記混合ガスにさらに有機系ガスを添加してエッ
チングを行う。以下の表1に、塩素ガスと酸素ガスとの
混合ガスにさらに各種有機系ガスを添加してドライエッ
チングを行った場合のエッチング条件を示す。ここで、
モードはPEモードで行っている。
In this embodiment, in order to solve the above-mentioned problem, etching is performed by further adding an organic gas to the above-mentioned mixed gas. Table 1 below shows etching conditions when dry etching is performed by further adding various organic gases to a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas. here,
The mode is the PE mode.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】上記表1において、パワーは1800W、
電極間ギャップは100mm、上部電極11の温度は試
料番号20を除いて20℃、試料番号20は55℃であ
る。下部電極12の温度は全ての試料番号において20
℃である。また、全ガスの総流量はほぼ1200〜16
00cc/minである。
In the above Table 1, the power is 1800 W,
The gap between the electrodes is 100 mm, the temperature of the upper electrode 11 is 20 ° C. except for the sample number 20, and the sample number 20 is 55 ° C. The temperature of the lower electrode 12 was 20 for all sample numbers.
° C. Also, the total flow rate of all gases is approximately 1200 to 16
00 cc / min.

【0044】上記表1の試料に対するエッチングレー
ト、サイドエッチ量及びエッチング量の基板面内の均一
性を以下の表2に示す。
Table 2 below shows the uniformity of the etching rate, the side etch amount and the etching amount in the substrate surface with respect to the samples of Table 1 above.

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】上記のように、塩素ガス及び酸素ガスにさ
らに有機系ガスを加えることによって、エッチングレー
トを向上できる場合があることが判る。特に、メタノー
ル(CH3 OH)やメタン(CH4 )においては、有機
系ガスの流量を調節することによって、試料番号7や2
0に示すようにサイドエッチング量やエッチ量の均一性
を保持しながら15〜33%程度エッチングレートを高
めることができる。
As described above, it is found that the etching rate can be sometimes improved by adding an organic gas to the chlorine gas and the oxygen gas. Particularly, in methanol (CH 3 OH) and methane (CH 4 ), the sample numbers 7 and 2 are adjusted by adjusting the flow rate of the organic gas.
As shown by 0, the etching rate can be increased by about 15 to 33% while maintaining the uniformity of the side etching amount and the etching amount.

【0047】また、上記のうち、COやCHF3 はサイ
ドエッチング量を低減するのに効果がある。H2 0はサ
イドエッチング量の低減に多少の効果が見られるが、エ
ッチングレートが低下するために好ましくない。
Of the above, CO and CHF 3 are effective in reducing the amount of side etching. Although H 20 has some effect in reducing the amount of side etching, it is not preferable because the etching rate decreases.

【0048】一般に塩素ガスと酸素ガスのみでエッチン
グする場合には、酸素ガスを増やすことによってエッチ
ングレートを高めることができるが、酸素ガス量を増加
させると金属クロム薄膜を覆うレジストをアッシング
し、パターンの細り等が発生してパターニング性が損な
われる。したがって、ある程度酸素ガス量を抑制する必
要があるため、エッチングレートの向上とパターニング
性とのトレードオフが存在するという問題点がある。
In general, when etching is performed using only chlorine gas and oxygen gas, the etching rate can be increased by increasing the oxygen gas. However, when the oxygen gas amount is increased, the resist covering the metal chromium thin film is ashed, And the patterning properties are impaired. Therefore, since it is necessary to suppress the oxygen gas amount to some extent, there is a problem that there is a trade-off between the improvement of the etching rate and the patterning property.

【0049】一方、本実施形態では、塩素ガスと酸素ガ
スに加え、さらに、有機系ガスを混合したエッチングガ
スを用いることによって、酸素ガスを増加させずにエッ
チングレートを高めることが可能になっている。有機系
ガスの種類としては、ハイドロカーボンを含有した分子
ガスであればパターニング性を悪化させずにエッチング
レートを向上させることができる。例えば、パラフィン
炭化水素(CH4 ,C2 6 ,C3 8 ,・・・)や、
アルコール(CH3 OH,C2 5 OH,C37
H,・・・)がある。このうち、特に、メチル基(CH
3 )を備えた有機系ガスが効果的である。
On the other hand, in this embodiment, the etching rate can be increased without increasing the oxygen gas by using an etching gas in which an organic gas is mixed in addition to the chlorine gas and the oxygen gas. I have. As the kind of the organic gas, a molecular gas containing hydrocarbon can improve the etching rate without deteriorating the patterning property. For example, paraffin hydrocarbons (CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 ,...),
Alcohol (CH 3 OH, C 2 H 5 OH, C 3 H 7 O
H, ...). Of these, a methyl group (CH
Organic gas with 3 ) is effective.

【0050】上記有機系ガスはレジストの表面に選択的
に有機系デポジションを生成するので、レジストのアッ
シングが抑制され、パターニング性の悪化が制限され
る。レジストのアッシングが適度に行われれば、金属ク
ロム薄膜は、その側壁が順テーパー形状になるようにパ
ターニングされるため、上層の画素電極等の被覆性を高
め、パターン切れを防止することができる。特にハイド
ロカーボンを含む有機系ガスは、ハイドロカーボン系の
薄膜をレジストの表面上に形成するため、レジストのア
ッシング作用を防止することができ、パターニング精度
を高め、パターニングのばらつきを低減できる。
Since the organic gas selectively generates an organic deposition on the surface of the resist, the ashing of the resist is suppressed, and the deterioration of the patterning property is limited. If the ashing of the resist is performed appropriately, the metal chromium thin film is patterned so that the side wall thereof has a forward tapered shape, so that the coatability of the pixel electrode and the like in the upper layer can be enhanced and the pattern can be prevented from being cut. Particularly, an organic gas containing a hydrocarbon forms a hydrocarbon-based thin film on the surface of the resist, so that the ashing action of the resist can be prevented, the patterning accuracy can be increased, and the variation in patterning can be reduced.

【0051】上記有機系ガスの添加効果は、他のエッチ
ング条件をほぼ一定にした場合、添加量が少ないとエッ
チングレートは低く、添加量を増加させていくとエッチ
ングレートのピークがあり、さらに添加量を増加させて
いくとエッチングレートは逆に低下していく。エッチン
グレートのピーク領域に対応する有機系ガスの添加量
は、有機系ガスの種類、塩素ガスと酸素ガスの流量、ガ
ス圧等の他のエッチング条件によって異なる。
The effect of the addition of the organic gas is as follows. When the other etching conditions are almost constant, the etching rate is low when the addition amount is small, and the etching rate peaks when the addition amount is increased. As the amount is increased, the etching rate is reduced. The amount of the organic gas added corresponding to the peak region of the etching rate varies depending on other etching conditions such as the type of the organic gas, the flow rates of chlorine gas and oxygen gas, and the gas pressure.

【0052】上記表1では、ガス圧及び塩素ガス流量を
ほぼ一定にし、酸素ガスと有機系ガスとの合計流量もほ
ぼ一定の条件下で、酸素ガスと有機系ガスとの流量比を
変えてエッチングしている。
In the above Table 1, the gas pressure and the chlorine gas flow rate were made substantially constant, and the flow rate ratio between the oxygen gas and the organic gas was changed under the condition that the total flow rate of the oxygen gas and the organic gas was also substantially constant. Etching.

【0053】その結果、例えば上記表1の試料番号4〜
6の条件で有機系ガスの流量を増加させていくと、図3
に示すように有機系ガスの流量に対してエッチングレー
トのピークが存在する。同様に、上記表1の試料番号7
〜10の条件で有機系ガスの流量を増加させていくと、
図4に示すようにやはりエッチングレートのピークが存
在する。
As a result, for example, sample numbers 4 to
When the flow rate of the organic gas is increased under the condition of No. 6, FIG.
As shown in the figure, there is a peak of the etching rate with respect to the flow rate of the organic gas. Similarly, sample number 7 in Table 1 above
When the flow rate of the organic gas is increased under the conditions of 10 to 10,
As shown in FIG. 4, a peak of the etching rate still exists.

【0054】以上の通り、図3及び図4に示すように、
本実施形態では、パターニング性を悪化させることなく
有機系ガスの流量を調節することによってエッチングレ
ートを向上させることができるものである。
As described above, as shown in FIGS. 3 and 4,
In the present embodiment, the etching rate can be improved by adjusting the flow rate of the organic gas without deteriorating the patterning property.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば以下
の効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0056】請求項1によれば、塩素ガス及び酸素ガス
に加えて有機系ガスを混合してエッチングを行うことに
よって、パターニング性を損なうことなくエッチングレ
ートを向上させることができる。
According to the first aspect, by etching by mixing an organic gas in addition to the chlorine gas and the oxygen gas, the etching rate can be improved without impairing the patterning property.

【0057】請求項2によれば、ハイドロカーボンを含
む有機系ガスを混合することによって、金属クロムのマ
スク上にハイドロカーボンの被膜が形成されるため、マ
スクが侵食されることを防止できるから、パターニング
精度を向上させることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the hydrocarbon film is formed on the chromium metal mask by mixing the organic gas containing the hydrocarbon, the mask can be prevented from being eroded. Patterning accuracy can be improved.

【0058】請求項3によれば、メチル基を有する有機
ガスを用いることによって、特にエッチングレートの向
上とパターニング性の確保を両立させることができる。
According to the third aspect, by using the organic gas having a methyl group, it is possible to achieve both improvement of the etching rate and securing of the patterning property.

【0059】請求項7によれば、特にサイドエッチング
量が低減され、パターニング精度を向上させることがで
きる。
According to the seventh aspect, in particular, the amount of side etching is reduced, and the patterning accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るドライエッチング方法を実施する
ための装置構成を示す概略構造図である。
FIG. 1 is a schematic structural view showing an apparatus configuration for performing a dry etching method according to the present invention.

【図2】本発明に係るドライエッチング方法を実施する
液晶パネルの素子基板上の平面構造を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing a planar structure on an element substrate of a liquid crystal panel for performing a dry etching method according to the present invention.

【図3】本発明に係るドライエッチング方法における有
機系ガス(メチルアルコール)の流量比とエッチングレ
ートとの関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a flow ratio of an organic gas (methyl alcohol) and an etching rate in the dry etching method according to the present invention.

【図4】本発明に係るドライエッチング方法における有
機系ガス(メタン)の流量比とエッチングレートとの関
係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a flow rate ratio of an organic gas (methane) and an etching rate in the dry etching method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 真空容器 11 上部電極 12 下部電極 13 高周波電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum container 11 Upper electrode 12 Lower electrode 13 High frequency power supply

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属クロムの表面上にマスクを形成した
状態でドライエッチングにより前記金属クロムを前記マ
スクの所定パターンに応じてエッチングするドライエッ
チング方法において、塩素ガス、酸素ガス及び有機系ガ
スの少なくとも3成分系よりなるエッチングガスを用い
ることを特徴とするドライエッチング方法。
In a dry etching method for etching a metal chromium according to a predetermined pattern of the mask by dry etching with a mask formed on a surface of the metal chromium, at least one of a chlorine gas, an oxygen gas and an organic gas is used. A dry etching method using a three-component etching gas.
【請求項2】 請求項1において、前記有機系ガスは、
ハイドロカーボンを含むことを特徴とするドライエッチ
ング方法。
2. The organic gas according to claim 1, wherein
A dry etching method comprising a hydrocarbon.
【請求項3】 請求項2において、前記有機系ガスは、
CH3 基を有する有機ガスであることを特徴とするドラ
イエッチング方法。
3. The method according to claim 2, wherein the organic gas is
A dry etching method comprising an organic gas having a CH 3 group.
【請求項4】 請求項2において、前記有機系ガスは、
n 2n+2で示される有機ガスであることを特徴とする
ドライエッチング方法。
4. The method according to claim 2, wherein the organic gas is
The dry etching method which is characterized in that an organic gas shown by C n H 2n + 2.
【請求項5】 請求項2において、前記有機系ガスは、
n 2n+1OHで示される有機ガスであることを特徴と
するドライエッチング方法。
5. The method according to claim 2, wherein the organic gas is
The dry etching method which is characterized in that an organic gas shown by C n H 2n + 1 OH.
【請求項6】 請求項2において、前記有機系ガスは、
CHF3 で示される有機ガスであることを特徴とするド
ライエッチング方法。
6. The organic gas according to claim 2, wherein:
The dry etching method which is characterized in that an organic gas shown by CHF 3.
【請求項7】 請求項1において、前記有機系ガスは、
COで示される有機ガスであることを特徴とするドライ
エッチング方法。
7. The method according to claim 1, wherein the organic gas is
A dry etching method comprising an organic gas represented by CO.
【請求項8】 請求項4において、前記有機系ガスを、
CH4で示される有機ガスとし、前記エッチングガスに
対する前記塩素ガスの流量比を7対4とするとき、該有
機ガスを少なくとも含み且つ前記エッチングガスに対す
る該有機ガスの流量比を0.75より少ない範囲とする
ことを特徴とするドライエッチング方法。
8. The method according to claim 4, wherein the organic gas is
When an organic gas represented by CH 4 is used and the flow ratio of the chlorine gas to the etching gas is 7: 4, the organic gas contains at least the organic gas and the flow ratio of the organic gas to the etching gas is less than 0.75. A dry etching method characterized by being in a range.
【請求項9】 請求項5において、前記有機系ガスを、
CH3OHで示される有機ガスとし、前記エッチングガ
スに対する前記塩素ガスの流量比を7対4とするとき、
該有機ガスを少なくとも含み且つ前記エッチングガスに
対する該有機ガスの流量比を0.75より少ない範囲と
することを特徴とするドライエッチング方法。
9. The method according to claim 5, wherein the organic gas is
When an organic gas represented by CH 3 OH is used and a flow ratio of the chlorine gas to the etching gas is 7: 4,
A dry etching method comprising at least the organic gas and setting a flow ratio of the organic gas to the etching gas in a range of less than 0.75.
【請求項10】少なくとも一方の基板に金属クロム層を
有し、前記金属クロムの表面上にマスクを形成した状態
でドライエッチングにより前記金属クロムを前記マスク
の所定パターンに応じてエッチングした液晶表示装置に
おいて、 塩素ガス、酸素ガス及び有機系ガスの少なくとも3成分
系よりなるエッチングガスによって前記金属クロムをド
ライエッチングしたことを特徴とする液晶表示装置。
10. A liquid crystal display device having a metal chromium layer on at least one substrate, wherein the metal chromium is etched in accordance with a predetermined pattern of the mask by dry etching in a state where a mask is formed on the surface of the metal chromium. 2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the metal chromium is dry-etched with an etching gas comprising at least a three-component system of chlorine gas, oxygen gas and organic gas.
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