JPH01194423A

JPH01194423A - プラズマエッチング法

Info

Publication number: JPH01194423A
Application number: JP2010388A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Kondo; 近藤　雅春; Toshiaki Muratani; 利明村谷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1989-08-04

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】（イ）産業上の利用分野本発明はプラズマエツチング法に関するものであり、有
機高分子膜、例えばポリイミド膜や各種レジスト膜の高
速エツチングを可能とするものである。

（ロ）従来の技術、従来、半導体製造プロセスにおける被覆膜、多層配線
の層間絶縁膜、ポンディングパッドの絶縁膜等にポリイ
ミド膜が多く用いられている。例えばこのポリイミド膜
を、被覆膜や絶縁膜として使用する場合、フォトリソグ
ラフィ工程後、Ｏ７を主体としたプラズマエツチングが
行われてスルホールを開口するが、プラズマエツチング
を行う際に放電を安定イヒしたり、エツチング速度を増
加するために、反応性ガスとしては酸素に窒素又は四弗
化炭素を添加した混合ガスが用いられていた。

（ハ）発明が解決しようとする課題及び作用酸素に窒素
又は四弗化炭素を添加することにより、酸素だけの場合
に比べて、放電の安定性は認められるが、窒素を添加し
た場合、エツチング速度の増加はわずかであり、また四
弗化炭素を添加した場合はその解離エネルギーが高いた
め、エツチング速度を増加するためには高い高周波電力
を要するという不都合があった。

また、上述したポリイミド以外の高分子膜、例えば各種
レジスト膜のエツチングにおいても同様の問題があった
。

この発明はかかる問題を解消すべくなされたものであり
、ことに高周波電力を増加することなく、エツチング速
度を著しく増加できるエツチング法を提供しようとする
ものである。

（ニ）課題を解決する八めの手段かくして、この発明によれば、反応性ガスとして、三弗
化窒素が０．１〜５０体積％含有された酸素と三弗化窒
素との混合ガスを用いて、有機高分子膜をエツチング加
工することを特徴とするプラズマエツチング法が提供さ
れる。

この発明においては、反応性ガスとして三弗化窒素が０
．１〜５０体積％含有された酸素と三弗化窒素との混合
ガスを用いる。反応性ガスは、プラズマエツチングする
際に、減圧状態の反応室へ供給されるガスであり、反応
室内で高周波電界を印加され、ラジカルまたはイオンを
発生する。反応性ガスは酸素と三弗化窒素との混合ガス
であり、他のガス、例えば窒素、四弗化炭素等を少量含
んでもよい。反応性ガスの中には三弗化窒素が０．１〜
５０体積％含有され、その含有量が０．１体積％よりも
小さくなるとこの発明の効果は小さくなり、他方５０体
積％を超えてもエツチング速度が小さくなる。上記範囲
の中でも特に高いエツチング速度を得るには１０〜４０
体積％が好ましく、とりわけ２０〜３０体積％が好まし
い。

この発明においては有機高分子膜をプラズマエツチング
加工する。対象となる有機高分子膜としては、ポリイミ
ド膜やノボラック系、ポリメタクリル酸エステル系、ポ
リジアリルフタレート系、ポリ桂皮酸ビニール系、ポリ
メタアクリロニトリル系、ポリメタクリルアミド系、ポ
リメチルイソプロペニルケトン系、ポリオレフィンスル
フォン系、ポリスチレン系、ポリグリンジルメタクリレ
ート系、合成ゴム系等の各種レジスト膜等がある。

膜としては、半導体製造プロセスに於ける被覆膜、多層
配線の層間絶縁膜、ポンディングパッドの絶縁膜等に用
いられ、通常膜の厚さは０．１μｍ〜３μｍであるが、
特に限定されるものではない。

プラズマエツチングは排気口と反応性ガス導入口と高周
波電極とから成る通常の反応室の中で行われる。プラズ
マエツチングを効率よく行うために、前記反応性ガスの
混合体積比（ＮＦ、／（０，＋ＮＦ３））の他に反応性
ガスの圧力及び高周波電力密度を種々変更してプラズマ
エツチング条件が選定される。

有機高分子膜をプラズマエツチング加工する場合、その
エツチング速度は第２図〜第４図に示すように反応性ガ
スの圧力、反応性ガスの総流ｍ及び高周波電力密度が増
加するに従って徐々に増加し、それぞれ一定値に近づく
傾向がある。エツチング速度をより速くするために、通
常反応性ガスの圧力は０．３〜ＩＴｏｒｒ程度、高周波
電力密度は０５〜ｌＷ／ａｍ”程度に設定するのが適し
ている。

（ホ）実施例プラズマエツチング装置は通常の平行平板型電極を減圧
チャンバー内に備えた枚葉式であり、１３．５６ＭＨ２
の高周波電源を使用した。被エツチング材料はポリイミ
ド膜及びノボラック系ポジ型レジスト膜である。反応性
ガスとしては酸素と三弗化窒素との混合ガスを使用し、
比較のため酸素と窒素、酸素と四弗化炭素の各混合ガス
または酸素のみを用いた。

実施例１反応性ガスとして酸素と三弗化窒素との混合゛ガスを用
い、反応性ガスの圧力、流量、混合体積比（ＮＦｓ／（
Ｏｔ＋ＮＦ３））及び放電の高周波電力密度をパラメー
タとして種々変更し、市販の電子部品用ポリイミドの膜
及び市販のノボラック系ボッ型レジストの膜のエツチン
グを行った。

上記四種のパラメータそれぞれについて、他のパラメー
タを最適化した条件下におけるエツチング速度との関係
を各々、第１〜４図に示した。図中、実線はポリイミド
膜について、破線はノボラック系ポジ型レジスト膜につ
いてのものである。

第１図におけるエツチング速度のピークはいずれの膜に
対しても反応性ガスの混合体積比が約２０〜３０％であ
り、このときの最大エツチング速度はポリイミド膜の場
合１．５μｍ／分、ノボラック系ポジ型レジスト膜の場
合１．９μｍ／分であり、がなり高速なものであり、放
電の安定性も良好であった。

また、第４図に示すように、低い高周波電力密度におい
ても高いエツチング速度が得られることもわかる。

比較例１実施例１において、反応性ガスとして酸素と三弗化窒素
との混合ガスを用いる代わりに酸素と窒素との混合ガス
を用Ｌ？、前記四種のパラメータを種々変更し、この他
は実施例１と同様にしてポリイミド膜のエツチングを行
ったところ、最大エツチング速度は０．１８μｍ７分で
、低いものであった。

比較例２実施例１において、反応性ガスとして酸素と三弗化窒素
との混合ガスを用いる代わりに酸素と四弗化炭素との混
合ガスを用い、前記四種のパラメータを種々変更し、こ
の他は実施例１と同様にしてポリイミド膜のエツチング
を行ったところ、最大エツチング速度は０．３６μｍ／
分で低いものであった。

比較例３実施例■において、反応性ガスとして酸素と三弗化窒素
との混合ガスを用いる代わりに酸素のみを用い、前記四
種のパラメータを種々変更し、この他は実施例１と同様
にしてポリイミド膜のエツチングを行ったところ、放電
が不安定であり、最大エツチング速度も０．０９ａｍ／
分で低いものであった。

（へ）発明の効果本発明によれば、ポリイミド膜やノボラック系ボン型レ
ジスト膜等の何機高分子膜をプラズマエッヂングする際
、反応性ガスとして酸素の中に三弗化窒素を一定の割合
で混合することにより、安定な放電を維持しながら、比
較的低い高周波電力で、飛躍的に高速でエツチング又は
アブシングすることができ、その結果例えば電子部品の
製造効率を大巾に向上することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例で求めた反応性ガスの混合体
積比の変化に対するエツチング速度の変化を示したグラ
フである。第２図〜第４図はそれぞれ反応性ガスの圧力
、反応性ガスの総流量、高周波電力密度の変化に対する
エツチング速度の変化を示したグラフである。図中、実
線はポリイミド膜について、破線はノボラック系ポジ型
レジス弔２図＆ｆ）　　Ｔｏｒｒ第４図高岡：１宅η宏崖（ｗ／ｃｍり

Claims

【特許請求の範囲】

１、反応性ガスとして、三弗化窒素が０．１〜５０体積
％含有された酸素と三弗化窒素との混合ガスを用いて、
有機高分子膜をエッチング加工することを特徴とするプ
ラズマエッチング法。