JPS5916979A - プラズマエツチング装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 せるプラズマエッチング装置に関するものである。

さらに詳しくはホロー陰極効果を発生させるカソ−ド電
極を設け、このカソード電極を貫通して吹出す反応ガス
によって強力なエツチングを行なうプラズマエツチング
装置に関するものである。

従来プラズマによるエツチングではエツチング速度を早
くするために電゛極間に印加する高周波電力を増大する
と電極間に発生しているセルフバイアス電圧も増大し、
イオンがはげしく半導体基板へ衝突して結晶欠陥の原因
となる。丑だイオンの衝突により発生する熱量も増太し
半導体基板表面の温度上昇がはげしく、この表面をカバ
ーしているマスクが焼けるという問題がある。

またエポキシ樹脂の多層積層の配線板の場合、ドリルに
よる孔あけ後、孔の側壁に残る切粉や、孔あけ作業後孔
の側壁に露出すべき中間層の導体膜がドリルとの摩擦熱
によって切粉が融着してカバーされてし丑うことがある
。これらの切粉や融着壁を除去するためにグラズマによ
るエツチングを行っても孔の中間部はエツチングされに
ぐいという問題がある。

本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので
、半導体基板に対しては結晶欠陥を起すことなく、また
エポキシ樹脂の多層積層の配線板に対しては細いドリル
孔の内部呼で完全にエツチング出来るエツチング装置を
提供するものである。

以下図面により詳細に説明する。

構造説明の前にホロー陰極効果について説明する。陰極
形状を２個以上のＵ字形あるいは円筒形とし、これらの
間にそれぞれの陰極面から一定の所に負のグロー放電が
現われるようにした陰極をホロー陰極という。この２個
以上の陰極間隔を適当値に選ぶか、ガス圧を適当値に選
ぶとそれぞれの陰極側の負のグロー放電が合体して一つ
のグロー放電となる。これをホロー陰極効果という。こ
のようにするとグロー放電の維持電圧が低下する反面、
陰極電流密度が飛躍的に増加する。本発明はこの原理を
応用したものである。

第１図は互に対向する電極の片方にのみホロー陰極効果
を持たせたもので、前記の半導体基板のエツチングに適
した装置の主要な構成を示すものである。ここで１は陽
極、２はホロー陰極効果を持った陰極、３はコンデンサ
、４は高周波電源、５は被エツチング物である。高周波
電源を動作させると互に対向する電極間に高周波電界が
発生するので、この間にあるガス分子は電離してイオン
と電子に分かれる。この場合電子は質量が極めて軽いの
で高周波電界の速い変化に対応して各時点でプラス側の
電極に殺到してし甘うか、イオンは質量が大きいので、
高周波電界の速い変化に応じ切れずに中間に滞留してし
まう。この場合、電極（陽極）１は接地されているので
常にゼロ電位であるが、電極（陰極）２に到達した電子
はコンデンサ３にチャージされてしまうので、電極２は
負電位となって陰極を形成し、前記陽極１との間にセル
フバイアス電圧が発生する。なお、ホロー陰極効果を持
たせるための陰極の構造に関しては後述する。

第２図は互に対向する電極の両方にホロー陰極効果を持
たせたもので、第１図との大きな相異点はそれぞれの電
極と接地間にコンデンサと高周波電源とを別個に接続し
である。このようにすると互に他の側の高周波電源の位
相とは関係なしに前記説明のようにそれぞれの電極が陰
極を形成し、前記のようなホロー陰極効果を持つ。この
実施例は前記のエポキシ樹脂の多層積層の配線板のドリ
ル孔の内部エツチングに適するもので、孔の両側カラエ
ツチングが進行する。

第６図はホロー陰極効果を持ったエツチング装置の反応
室部分の断面図で、第１図の場合に相当する。図におい
て、１は陽極、２−１は陰極２の一部分の電極棒である
。この陰極２は第４図に示すように複数の電極棒２−１
、接続板２−２、高周波電力導入端子２−３よシなるも
のである。５は被エツチング物、６は真空容器、７はガ
ス導入口、８はガス吹出口で、互に隣接する前記電極棒
２−１の中間に設けられており、列をなした複数の孔で
も良いし、１本の長孔でも良い。９はガス排出口、１０
はガス室である。

真空容器６の内部にガス導入ロアから反応ガスを導入し
、ガス排出口９から図示してない排気ポンプで排気して
反応ガスの導入量と排出量を調節すれは真空容器６の内
部は一定の減圧状態の反応ガス雰囲気とすることが出来
る。しかも導入される反応ガスはガス室１０からガス吹
出口８を通って真空容器６の内部に吹出すので、この吹
出す通路は陰極２の電極棒２−１の間を通過することに
なる。

ここで高周波電源をオンにして、陽極１と陰極２とに高
周波電力を印加すると前記説明のように陰極２の電極棒
２−１の間に負のグロー放電が発生する。この場合これ
らのグロー放電がそれぞれの電極棒２−１の間でそれぞ
れ１個所に合体するように電極棒２−１の間隔を調節し
ておくか、もしくは真空容器内の圧力を調節すれば、前
記合体したグロー放電により濃密なイオンが発生する。

このために高周波電力を増大しなくても単なる平行平板
電極の場合よりはるかに多量のイオンが発生する−もの
である。しかも高周波電力を増大しないので、これに伴
う前記セルフバイアス電圧は増大せず、イオンの移動速
度が増大しないので陰極２と陽極ｌの中間もしくは陽極
面上に置かれた被エツチング物５である半導体基板に結
晶欠陥を発生させることがない。なお、図示された陽極
１は反応ガスをガス排出口９から排出するために小孔を
あけたものであるが、中央部捷たは周辺部に反応ガスの
通路を設けたもので木良い。

この実施例での陰極は第４図に示すように構造は簡単で
あるが、各電極棒２−１の先端は自由端となって接続さ
れていないので、印加する高周波電力の周波数が高いと
電極内のインダクタンス分によって同−電極内でも電位
差を生じる。この結果、電位の高い所からアーク放電を
起すことがあるので、あまり高い周波数の場合には使用
出来ない。

第５図は他の実施例で第６図および第４図の陰極部分が
異るものである。すなわち電極棒２−１、接続板２−２
、高周波電力導入端子２−３、ガス導入ロア、ガス吹田
口８およびガス室１０を一体構造として陰極を形成した
ものである。このために前記の電極棒２−１の代シに陽
極１に対向する面に互に平行な複数本の突堤２−４を設
け、隣接する突堤２−４との間の部分に列をなした複数
の小孔もしくは１本の長孔のガス吹出口８を設けたもの
である。このことにより両電極１および２に高周波電力
を印加すると、前記突堤２−４の相互間に強力なグロー
放電が発生して大量のイオンが供給される。しかもこの
陰極２は一体構造であるために電極内のインダクタンス
分は小さく、前記のような電極内の電位差は小さいので
、アーク放電が起らず、高い周波数の場合でも使用出来
る。

このように、本発明の装置ではイオンの発生量を増して
エツチング速度を早めるために印加する高周波電力を高
めないので、この結果セルフバイアス電圧が増大してイ
オンの運動エネルギーが増大せず、結晶欠陥が起らない
。またエポキシ樹脂の多層積層の配線板のような場合は
被エツチング物の両面から同時にエツチング出来るので
、作業時間を短縮する効果もある。

なお、本発明の装置ではホロー陰極効果により大量のイ
オンを発生出来るが、このホロー陰極効果は陰極面全域
に均等に発生するものではない。

このため、被エツチング物は場所により多少エツチング
速度のバラツキが存在するが、これに対しては被エツチ
ング物を回転や移動などさせれば容易に均一化すること
が出来る。

以上のように本発明の装置では従来の問題点を解決する
ばかりでなく、さらに進んで作業時間の短縮などの効果
もあるので、実用上極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の装置の動作原理を説明す
る説明図、第６図は本発明の一実施例反応室部分の断面
図、第４図は第６図の場合の陰極の外観図、第５図は本
発明の他の実施例の反応室部分の断面図である。 図において、１は陽極、２は陰極、３はコンデンサ、４
は高周波電源、５は被エツチング物である。 特許出願人　　国際電気株式会社 代理人　弁理士山元俊仁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ
   エツチング装置において、互に対向する電極のうち片方
   はホロー陰極効果を表わす手段を設けた電極とし、この
   電極をコンデンサおよび高周波電源を介して接地し、前
   記互に対向する電極のうち他方は直接接地し、前記ホロ
   ー陰極効果を表わす手段の間に反応ガス吹出口を設けて
   構成したことを特徴とするプラズマエツチング装置。 ２、高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ
   エツチング装置において、互に対向する電極の両方とも
   ホロー陰極効果を表わす手段を設けた電極とし、これら
   両方の電極を各別にコンデンサおよび高周波電源を介し
   ７て接地し、前記それぞれの電極のホロー陰極効果を表
   わす手段の間に反応ガス吹出口を設けて構成したことを
   Ｐｉ′徴とするプラズマエツチング装置。 ３、特許請求の範囲第１項および第２項のうちの１つに
   記載されたプラズマエツチング装置において、ホロー陰
   極効果を表わす手段を設けた電極として平行で等間隔に
   配列した複数の電極棒と、これらの電極棒の一端をそれ
   ぞれ連結する接続板とより構成したことを特徴とする前
   記プラズマエツチング装置。 ４、特許請求の範囲第１項および第２項のうちの１つに
   記載されたプラズマエツチング装置において、ホロー陰
   極効果を表わす手段を設けた電極として中空構造で他方
   の電極に対向する面に等間隔で互に平行する複数の突堤
   を設け、これらの突堤相互間の底部にガス吹出口を設け
   、他方の電極に対向する而と反対側の面にガス導入口を
   設けて構成したことを特徴とする前記プラズマエツチン
   グ装置。