JPH03153884A - エッチング装置およびエッチング方法 - Google Patents
エッチング装置およびエッチング方法Info
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- JPH03153884A JPH03153884A JP29356389A JP29356389A JPH03153884A JP H03153884 A JPH03153884 A JP H03153884A JP 29356389 A JP29356389 A JP 29356389A JP 29356389 A JP29356389 A JP 29356389A JP H03153884 A JPH03153884 A JP H03153884A
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Landscapes
- Magnetic Heads (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、薄膜磁気ヘッド等の磁極に用いられるＦｅ−
３ｉ−Ａ１合金等と反応性ガスとの間で、常温で蒸気圧
の低い反応性で形成される元素、化合物等のエツチング
に用いられるエツチング装置に関するものである。
３ｉ−Ａ１合金等と反応性ガスとの間で、常温で蒸気圧
の低い反応性で形成される元素、化合物等のエツチング
に用いられるエツチング装置に関するものである。
従来、難エツチング材料であるＦｅ−８Ｌ−Ａ１合金等
をエツチングするには、アルゴンイオンビームによるミ
リングで行なわれてきた。この方法は、イオン化したア
ルゴンガスを電界下で加速し、固体試料に照射するとき
に、試料表面で起るスパッタリング現象を利用したもの
である。すなわち、一種の物理的エツチング方法である
０通常、アルゴンイオンミリングの条件として、例えば
、アルゴンガス圧を４Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、加速電圧５
００ｖ、イオン電流密度０．６ｍＡ／ａｍ２のイオンビ
ームを入射角０°から４５°に設定し、エツチングを行
なっていた。また、このときの工ッチングレートとして
１５０人／ ｍ ｉ ｎ程度である。
をエツチングするには、アルゴンイオンビームによるミ
リングで行なわれてきた。この方法は、イオン化したア
ルゴンガスを電界下で加速し、固体試料に照射するとき
に、試料表面で起るスパッタリング現象を利用したもの
である。すなわち、一種の物理的エツチング方法である
０通常、アルゴンイオンミリングの条件として、例えば
、アルゴンガス圧を４Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、加速電圧５
００ｖ、イオン電流密度０．６ｍＡ／ａｍ２のイオンビ
ームを入射角０°から４５°に設定し、エツチングを行
なっていた。また、このときの工ッチングレートとして
１５０人／ ｍ ｉ ｎ程度である。
また、別法として反応性ガスによるエツチング方法で行
なっていた。
なっていた。
第４図は従来の一例を示すエツチング装置の断面図、第
５図は第４図の陽極板を示す平面図である。このエツチ
ング装置は、第４図に示すように、真空排気装置と連結
するエツチングチャンバ１と、このチャンバ１内に配置
されるとともに試料３を搭載する陰極と兼用の基板２と
、この陰極である基板２と対向する位置に配置された陽
極板４と、試料３に反応性ガス、ここでは、ＣＣｔ４ガ
スをエツチングチャンバ１内に導入するガス導入管６と
、図面には示していないが、陰極である基板２と陽極板
４との間に高周波電圧を印加する高周波電源とを備えて
いる。また、陽極板としては、第５図に示すように、円
板状の陽極板４に多数の小穴５が設けられている。
５図は第４図の陽極板を示す平面図である。このエツチ
ング装置は、第４図に示すように、真空排気装置と連結
するエツチングチャンバ１と、このチャンバ１内に配置
されるとともに試料３を搭載する陰極と兼用の基板２と
、この陰極である基板２と対向する位置に配置された陽
極板４と、試料３に反応性ガス、ここでは、ＣＣｔ４ガ
スをエツチングチャンバ１内に導入するガス導入管６と
、図面には示していないが、陰極である基板２と陽極板
４との間に高周波電圧を印加する高周波電源とを備えて
いる。また、陽極板としては、第５図に示すように、円
板状の陽極板４に多数の小穴５が設けられている。
このエツチング装置にて、エツチングする場合は、まず
、真空排気装置でエツチングチャンバ１をｌＸｌ０−’
ｔｏｒｒ程度まで排気する０次に、下地であるＦｅ−５
ｉ−Ａ１合金にＰＲパターン８が形成された試料３が装
着され、陽極板４との間に高周波電圧を印加する。これ
と同時にガス導入管６より四塩化炭素ガスを導入し、プ
ラズマを発生し、エツチングを行なう。
、真空排気装置でエツチングチャンバ１をｌＸｌ０−’
ｔｏｒｒ程度まで排気する０次に、下地であるＦｅ−５
ｉ−Ａ１合金にＰＲパターン８が形成された試料３が装
着され、陽極板４との間に高周波電圧を印加する。これ
と同時にガス導入管６より四塩化炭素ガスを導入し、プ
ラズマを発生し、エツチングを行なう。
このときの条件は下記の通りである。
四塩化炭素流量・・・・・・・・・３０．ＯＳＣＣＭＣ
Ｃ化炭素ガス圧力・・・・・・４．５Ｐａ高周波投入電
力密度・・・０．４３ Ｗ／ｃｍ２エツチング温度・
・・・・・・・・・・・・・・・・・２０ ℃この結果
が以下の結論が得られた。
Ｃ化炭素ガス圧力・・・・・・４．５Ｐａ高周波投入電
力密度・・・０．４３ Ｗ／ｃｍ２エツチング温度・
・・・・・・・・・・・・・・・・・２０ ℃この結果
が以下の結論が得られた。
１、エッチグレートとしてはアルゴンイオンビームによ
るミリングの場合と殆ど差がない。
るミリングの場合と殆ど差がない。
２、エチング後の試料表面に反応生成物の堆積がある。
上述した従来のＦｅ−５Ｌ−Ａ１合金のエツチング技術
あるいはミリング技術においては、エツチングレート及
びミリングレートのいずれも１５ＯＡ程度と小さく、例
えば、３μｍ厚さを取り去るのにいずれの技術でも、２
００ｍ１ｎかかる。
あるいはミリング技術においては、エツチングレート及
びミリングレートのいずれも１５ＯＡ程度と小さく、例
えば、３μｍ厚さを取り去るのにいずれの技術でも、２
００ｍ１ｎかかる。
これでは製品のスループットは上らず、コスト高となる
問題がある。
問題がある。
また、エツチング装置で行なう場合は、レジソスト膜と
Ｆｅ−５ｔ−Ａ１合金とのエツチングレート比は約１：
２であり、十分とは言なかった。
Ｆｅ−５ｔ−Ａ１合金とのエツチングレート比は約１：
２であり、十分とは言なかった。
このことは、例えば、３μｍ厚のＦｅ−３ｉ−Ａ１合金
をエツチングレートるのには、１．５μｍ厚、実質的に
は、プロセス上のマージンを加味して２μｍ以上の膜厚
をもつレジスト膜を必要とする。しかしながら、このよ
うな膜厚をもつ微細なＰＲパターンを形成することは困
難である。
をエツチングレートるのには、１．５μｍ厚、実質的に
は、プロセス上のマージンを加味して２μｍ以上の膜厚
をもつレジスト膜を必要とする。しかしながら、このよ
うな膜厚をもつ微細なＰＲパターンを形成することは困
難である。
さらに、このエツチング装置で行なった結果で示すよう
に、反応生成物が付着し、加工後に腐食が進み、製品の
長期信頼性に問題が残る。
に、反応生成物が付着し、加工後に腐食が進み、製品の
長期信頼性に問題が残る。
本発明の目的は、かかる問題を解消するエツチング装置
を提供することにある。
を提供することにある。
本発明のエツチング装置は、真空排気装置を連結するエ
ツチングチャンバと、このチャンバ内に配置されるとと
もに陰極部と兼ね、かつ試料を保持する基板と、この基
板と対向して配置される陽極板と、この陽極板と前記基
板との間に高周波電圧を印加する電源部と、前記試料表
面に反応性ガスを導入するガス導入管部とを有するエツ
チング装置において、前記陽極板側の前記エツチングチ
ャンバの壁に設けられた前記試料を対向する窓と、この
窓を通し赤外線光を前記試料面に照射するとともに前記
エツチングチャンバ外に配置される赤外線照射機構とを
備え、前記陽極板の前記赤外光線が通過する領域に多数
のメツシュ穴が明けらていることを特徴としている。
ツチングチャンバと、このチャンバ内に配置されるとと
もに陰極部と兼ね、かつ試料を保持する基板と、この基
板と対向して配置される陽極板と、この陽極板と前記基
板との間に高周波電圧を印加する電源部と、前記試料表
面に反応性ガスを導入するガス導入管部とを有するエツ
チング装置において、前記陽極板側の前記エツチングチ
ャンバの壁に設けられた前記試料を対向する窓と、この
窓を通し赤外線光を前記試料面に照射するとともに前記
エツチングチャンバ外に配置される赤外線照射機構とを
備え、前記陽極板の前記赤外光線が通過する領域に多数
のメツシュ穴が明けらていることを特徴としている。
上述した従来のエツチング技術の問題点の原因として考
えられることは、Ｆｅ−５ｔ−Ａ１合金の構成元素のい
ずれかの塩化物が小さいため、塩素系ガスプラズマによ
るエツチングの生成物が試料より取り去られないからで
ある。
えられることは、Ｆｅ−５ｔ−Ａ１合金の構成元素のい
ずれかの塩化物が小さいため、塩素系ガスプラズマによ
るエツチングの生成物が試料より取り去られないからで
ある。
ここで、一般に蒸気圧Ｐは、ハンドブック・オブ・ケミ
ストリー−アンド・フィズイラス・ツイツチイーフォー
ス・エデイジョン、シー・アール・シー・プレス（Ｈａ
ｎｄ Ｂｏｏｋ ｏｆ Ｐ−ｈｙｓｉｃｓ ５
４ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｃ・Ｒ−ＣＰｒｅｓｓ）
、１９７３年、Ｄ−１８２ページに開示されているよう
に、以下の式で表わされる。
ストリー−アンド・フィズイラス・ツイツチイーフォー
ス・エデイジョン、シー・アール・シー・プレス（Ｈａ
ｎｄ Ｂｏｏｋ ｏｆ Ｐ−ｈｙｓｉｃｓ ５
４ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｃ・Ｒ−ＣＰｒｅｓｓ）
、１９７３年、Ｄ−１８２ページに開示されているよう
に、以下の式で表わされる。
ｌｏｇ （Ｐ）＝−０，２１８５ａ／Ｔ＋ｂ第３図は、
Ｆｅ、Ｓｉ及びＡｔの塩化物の蒸気圧曲線を示す図であ
る。この図かられかるように、Ｆｅ−３ｉ−Ａ１合金の
主構成元素であるＦｅの塩化物の蒸気圧は常温では充分
でなく、エツチングが進行しないことがわかる。従って
、塩化物を生成するような状況下で昇温すれば、塩化物
が昇華することによりエツチングが飛躍的に進行するこ
とが期待出来る０例えば、第３図によれば、１９０℃以
上の温度で、蒸気圧は１ｔｏｒｒとなるので、十分エツ
チング速度が得られると考えられる。
Ｆｅ、Ｓｉ及びＡｔの塩化物の蒸気圧曲線を示す図であ
る。この図かられかるように、Ｆｅ−３ｉ−Ａ１合金の
主構成元素であるＦｅの塩化物の蒸気圧は常温では充分
でなく、エツチングが進行しないことがわかる。従って
、塩化物を生成するような状況下で昇温すれば、塩化物
が昇華することによりエツチングが飛躍的に進行するこ
とが期待出来る０例えば、第３図によれば、１９０℃以
上の温度で、蒸気圧は１ｔｏｒｒとなるので、十分エツ
チング速度が得られると考えられる。
ここで、一つの試みとして、エツチング装置の基板の内
部にヒータを組み込み、前述の条件でエツチングを行な
ったところ、別の問題を生じた。
部にヒータを組み込み、前述の条件でエツチングを行な
ったところ、別の問題を生じた。
その一つは、基板と反応性ガスプラズマが反応し、基板
が損傷を受けるという問題と、もう一つは反応した基板
の材料が試料に付着し、製品に欠陥をもたらすという問
題である。この原因を追求して、以下の結論を得た。す
なわち、基板全体を加熱するのでなく、試料表面のみ加
熱することである。
が損傷を受けるという問題と、もう一つは反応した基板
の材料が試料に付着し、製品に欠陥をもたらすという問
題である。この原因を追求して、以下の結論を得た。す
なわち、基板全体を加熱するのでなく、試料表面のみ加
熱することである。
ここで、本発明は、エツチングチャンバ外に赤外線照射
機構を設け、試料表面のみ、例えば、１９０℃以上に昇
温することが可能になり、前述の問題点がすべて解決す
ることを確認した。
機構を設け、試料表面のみ、例えば、１９０℃以上に昇
温することが可能になり、前述の問題点がすべて解決す
ることを確認した。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すエツチング装置の断面
図、第２図は第１図の陽極板を示す平面図である。この
エツチング装置は、第１図に示すように、エツチングチ
ャンバ外に試料３に赤外光線を照射する赤外線照射機構
５を設けたことである。また、陽極板４ａを、第２図に
示すように、赤外光が通過する領域に、例えば、ステン
レス製のメツシュ板４ｂを張り付けたことである。それ
以外は従来例と同じである。
図、第２図は第１図の陽極板を示す平面図である。この
エツチング装置は、第１図に示すように、エツチングチ
ャンバ外に試料３に赤外光線を照射する赤外線照射機構
５を設けたことである。また、陽極板４ａを、第２図に
示すように、赤外光が通過する領域に、例えば、ステン
レス製のメツシュ板４ｂを張り付けたことである。それ
以外は従来例と同じである。
ここで、赤外線照射機構５は、種々考えられるが、例え
ば、第１図に示すように、エツチングチャンバ１の壁面
に透明な窓７を設け、この外側に赤外線ランプ５ａと反
射鏡１０を配置したことである。また、陽極板４ａにつ
いては、最初の試みでは、赤外光の通過領域と同等の大
きさの穴を設けてみたが、反応性ガスプラズマの発生が
均一に安定して発生しなかったため、この陽極板４ａの
赤外光の通過領域のみ、小さい多数の穴の明いたステン
レスメツシュを用いたところ、プラズマも安定して均一
に発生出来るとともに均一な赤外光線のエネルギー密度
が得られた。
ば、第１図に示すように、エツチングチャンバ１の壁面
に透明な窓７を設け、この外側に赤外線ランプ５ａと反
射鏡１０を配置したことである。また、陽極板４ａにつ
いては、最初の試みでは、赤外光の通過領域と同等の大
きさの穴を設けてみたが、反応性ガスプラズマの発生が
均一に安定して発生しなかったため、この陽極板４ａの
赤外光の通過領域のみ、小さい多数の穴の明いたステン
レスメツシュを用いたところ、プラズマも安定して均一
に発生出来るとともに均一な赤外光線のエネルギー密度
が得られた。
また、図面には示さないが、第４図の従来のエツチング
装置のエツチングチャンバ１の斜め方向に透明な窓を設
け、この窓から集光された赤外光線が試料に照射するよ
うに反射鏡と赤外線ランプを設けても同様の効果が得ら
れたが、チャンバが大きくなり得策ではなかった。
装置のエツチングチャンバ１の斜め方向に透明な窓を設
け、この窓から集光された赤外光線が試料に照射するよ
うに反射鏡と赤外線ランプを設けても同様の効果が得ら
れたが、チャンバが大きくなり得策ではなかった。
このような装置を用いて、下記の条件でＦｅ・５ｉ−Ａ
１合金の反応性エツチングを行なってみた。このときの
条件は下記の通りである。
１合金の反応性エツチングを行なってみた。このときの
条件は下記の通りである。
四塩化炭素流量−・・・・・・・・・−・・・・３０．
ＯＳＣＣＭＣＣ化炭素ガス圧力・・・・・−・・・ ４
．５Ｐａ高周波投入電力密度・・・・・・・・・０ 、
４３ Ｗ ／ ｃ ｍ ２工ツチング試料表面温度・・
・ ２００℃ちなみに、試料３はＦ ｅ −Ｓ ｉ−
Ａ １合金９にＰＲパターンを厚さ４μｍ、幅３から１
０μｍの長方形状のパターンの数本とした。
ＯＳＣＣＭＣＣ化炭素ガス圧力・・・・・−・・・ ４
．５Ｐａ高周波投入電力密度・・・・・・・・・０ 、
４３ Ｗ ／ ｃ ｍ ２工ツチング試料表面温度・・
・ ２００℃ちなみに、試料３はＦ ｅ −Ｓ ｉ−
Ａ １合金９にＰＲパターンを厚さ４μｍ、幅３から１
０μｍの長方形状のパターンの数本とした。
この条件でエツチングした結果、チャンバより試料３を
取り出し、ＰＲ膜を除去し、触針式粗さ計で、エツチン
グ量を測定したところ、エツチングレートは従来の２倍
の量である３００Ａ／ｍｉｎが得られた。また、これと
同時に反応生成物の付着もほとんど認められなかった。
取り出し、ＰＲ膜を除去し、触針式粗さ計で、エツチン
グ量を測定したところ、エツチングレートは従来の２倍
の量である３００Ａ／ｍｉｎが得られた。また、これと
同時に反応生成物の付着もほとんど認められなかった。
なお、本実施例で用いたＦｅ−３ｉ−Ａ１合金の組成、
及びエツチング条件は、そのほんの−例であって、それ
以外の常温では、反応性ガスとの反応による生成物の蒸
気圧が低い材料、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｃ合金、Ｆｅ
−Ｓ ｉ合金、Ｃｏ−Ｘ・Ｙ系アモルファス合金（Ｘ＝
Ｔａ、Ｚｒ等：Ｙ＝Ｍｏ、Ｎｂ等）、Ｎｉ−Ｚｎフェラ
イト、Ｍｎ・Ｚｎフェライト等の材料でも、本発明のエ
ツチング装置で高いエツチングレートが得られた。また
、本実施例では、四塩化炭素ガスのみ用いて言及したが
、他の塩素系ガスを用いても差し支えない、さらに、塩
素系ガスにアルゴン等の不活性ガスや、水素ガス等の還
元性ガスを混合したらでも良い。
及びエツチング条件は、そのほんの−例であって、それ
以外の常温では、反応性ガスとの反応による生成物の蒸
気圧が低い材料、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｃ合金、Ｆｅ
−Ｓ ｉ合金、Ｃｏ−Ｘ・Ｙ系アモルファス合金（Ｘ＝
Ｔａ、Ｚｒ等：Ｙ＝Ｍｏ、Ｎｂ等）、Ｎｉ−Ｚｎフェラ
イト、Ｍｎ・Ｚｎフェライト等の材料でも、本発明のエ
ツチング装置で高いエツチングレートが得られた。また
、本実施例では、四塩化炭素ガスのみ用いて言及したが
、他の塩素系ガスを用いても差し支えない、さらに、塩
素系ガスにアルゴン等の不活性ガスや、水素ガス等の還
元性ガスを混合したらでも良い。
以上説明したように本発明は、試料のみを高温に加熱す
るチャンバ外に赤外線照射機構を設けることによって、
反応生成物が付着することなく、Ｆｅ−３ｉ−Ａ１合金
等のエツチングし難い材料をより早くエツチング出来る
エツチング装置が得られるという効果がある。
るチャンバ外に赤外線照射機構を設けることによって、
反応生成物が付着することなく、Ｆｅ−３ｉ−Ａ１合金
等のエツチングし難い材料をより早くエツチング出来る
エツチング装置が得られるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すエツチング装置の断面
図、第２図は第１図の陽極板を示す平面図、第３図は、
Ｆｅ、Ｓｉ及びＡＩの塩化物の蒸気圧曲線を示す図、第
４図は従来の一例を示すエツチング装置の断面図、第５
図は第４図の陽極板を示す平面図である。
図、第２図は第１図の陽極板を示す平面図、第３図は、
Ｆｅ、Ｓｉ及びＡＩの塩化物の蒸気圧曲線を示す図、第
４図は従来の一例を示すエツチング装置の断面図、第５
図は第４図の陽極板を示す平面図である。
１．１ａ・・・エツチングチャンバ、２・・・基板、３
・・・試料、４．４ａ・・・陽極板、５・・・赤外線照
射機構、５ａ・・・赤外線ランプ、６・・・ガス導入管
、７・・・窓、８−Ｐ Ｒパターン、９・＝Ｆｅ−Ｓｉ
−ｋ１合金。
・・・試料、４．４ａ・・・陽極板、５・・・赤外線照
射機構、５ａ・・・赤外線ランプ、６・・・ガス導入管
、７・・・窓、８−Ｐ Ｒパターン、９・＝Ｆｅ−Ｓｉ
−ｋ１合金。
Claims (1)
- 真空排気装置を連結するエッチングチャンバと、この
チャンバ内に配置されるとともに陰極部と兼ね、かつ試
料を保持する基板と、この基板と対向して配置される陽
極板と、この陽極板と前記基板との間に高周波電圧を印
加する電源部と、前記試料表面に反応性ガスを導入する
ガス導入管部とを有するエッチング装置において、前記
陽極板側の前記エッチングチャンバの壁に設けられた前
記試料を対向する窓と、この窓を通し赤外線光を前記試
料面に照射するとともに前記エッチングチャンバ外に配
置される赤外線照射機構とを備え、前記陽極板の前記赤
外光線が通過する領域に多数のメッシュ穴が明けらてい
ることを特徴とするエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1293563A JP2792156B2 (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | エッチング装置およびエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1293563A JP2792156B2 (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | エッチング装置およびエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03153884A true JPH03153884A (ja) | 1991-07-01 |
| JP2792156B2 JP2792156B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=17796368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1293563A Expired - Fee Related JP2792156B2 (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | エッチング装置およびエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2792156B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62163326A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ドライエツチング装置 |
| JPS63146440A (ja) * | 1986-07-09 | 1988-06-18 | Hitachi Ltd | エツチング方法 |
| JPH0160531U (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | ||
| JPH01107128U (ja) * | 1988-01-08 | 1989-07-19 |
-
1989
- 1989-11-10 JP JP1293563A patent/JP2792156B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62163326A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ドライエツチング装置 |
| JPS63146440A (ja) * | 1986-07-09 | 1988-06-18 | Hitachi Ltd | エツチング方法 |
| JPH0160531U (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | ||
| JPH01107128U (ja) * | 1988-01-08 | 1989-07-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2792156B2 (ja) | 1998-08-27 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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