JPH02228036A

JPH02228036A - イオンエツチング加工法

Info

Publication number: JPH02228036A
Application number: JP4650289A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Ogawa; 博文小川; Kenji Samejima; 賢二鮫島; Yukio Takasaki; 高崎　幸男; Tadaaki Hirai; 忠明平井; Takaaki Kumouchi; 雲内　高明; Masanao Yamamoto; 昌直山本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-01
Filing date: 1989-03-01
Publication date: 1990-09-11

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】〔産業上の利用分野〕本発明は光学部品、半導体素子又は半導体素子用基板等
の表面処理法に係り、特に清浄かつ平坦な表面を実現す
るために好適なイオンエツチング加工法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、光学部品や半導体素子等の電子部品などを製造
する工程において、構成部材表面の精密加工、清浄化、
平坦化等の表面処理を行なうために、従来から上記表面
をプラズマイオンで衝撃してドライエツチングする方法
が知られている。

上記方法を実施するために、例えば、密閉された容器内
に設けられた電極上にエツチングされるべき部材を装着
し、容器内を１０−８〜１０１Ｔｏｒｒの不活性ガスで
置換したのち、電極に電圧を印加して放電を行ねしめ１
発生した放電イオンを用いて表面をドライエツチングす
ることができる装置（通称イオンエツチング装置）が広
く用いられている。かかる従来技術に関しては、たとえ
ば、単行水“ＭＯＳ、ＬＳＩ　製造技術”徳山・橋本編
著。

日経マグロウヒル社、昭和６０年、や雑誌“金属表面技
術”３０巻、１０号（昭５４年）ページ５０８〜５１７
に記載されている。

（発明が解決しようとする課題〕上記従来技術においては、放電により発生したプラズマ
イオンが、イオンエツチングすべき部材表面以外に電極
面や部材保持治具等の表面をも衝撃してエツチングする
ために、該部分からスパッタされた物質がエツチングす
べき部材に付着して表面を汚染したり、エツチング速度
を低下させるなどの欠点があった。

本発明の目的は、上記欠点を抑止した状態でプラズマイ
オンエツチングにより部材表面の精密加工、清浄化又は
平坦化等の表面処理方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕上記目的は、放電を発生せしめるための電極、エツチン
グすべき部材を保持するための治具、ないしは精密加工
を行うためのマスクの少なくとも放電プラズマに接触す
る部分をＡＱを主体とする金属で形成し、少なくとも酸
素を含有する雰囲気中で、上記部材表面を放電によりイ
オンエツチングすることにより達成される。

一般にＪｕｌを主体とする金属は、例えば、Ａｒ雰囲気
中でのプラズマイオンエツチングにより容易にその表面
がイオンエツチングされ、他の物質に比べてエツチング
速度は早いことが知られている。したがって、上述のご
とくイオンエツチング装置の電極や保持治具等をＡ２を
主体とする金属で形成するとは、−見本発明の目的に反
するかに思われる。

しかしながら、放電雰囲気中に酸素を混入せしめると上
述の状況は一転し、ＡＱを主体とする金属表面のイオン
エツチング速度が大幅に低下することが判明した。

第４図は表面をプラズマイオンエツチングするための装
置の概略図を示す一例である１図において排気用バルブ
７を開いて気密容器１０を真空に排気し、ガス導入用バ
ルブ８，９ならびに排気用バルブ７を調整して、容器内
を所定の圧力に保持する６次に電源６からターゲット電
極２に電圧を印加して対電極３との間で放電を行わしめ
、電極間に発生するプラズマイオンでエツチングすべき
部材１の表面をドライエツチングする。エツチング部材
が絶縁物の場合は高周波電源を用い、導電性の場合は直
流電源を用いることもできる。

第５図は第４図のイオンエツチング装置を用いて、種々
の部材表面をイオンエツチングした場合におけるイオン
エツチング速度と放電雰囲気ガス中の酸素濃度の関係を
示す一例である６曲線１１゜１２．１３及び１４はそれ
ぞれ部材がＡ　ｎ　＃　５ｉＯｚ＋Ｓｉ及びステンレス
である場合を示している。いずれの部材においても、酸
素濃度が増すにつれてイオンエツチング速度は低下する
傾向を示すが、Ａｌの場合１１は他の材料に比べてわず
かな酸素濃度でイオンエツチング速度が急激に低下する
ことが明らかである６例えば、放電雰囲気中の酸素濃度
を１モル％にすればＡΩのイオンエツチング速度は酸素
を導入しない場合の１７５以下になり極めてイオンエツ
チングされ難い状態が得られることが判る。

このように、酸素を含有する放電雰囲気中のプラズマイ
オンエツチング工程においてＡＱ衣表面イオンエツチン
グ速度が大幅に低Ｆするのは、Ａｌ１表面が放電により
発生した酸素イオンと反応して、表面にイオンエツチン
グ速度がおそい特徴を有する酸化アルミニウム層が形成
されるためと考えられる。

本発明は、以上に述べた様な、酸素を含有する放電雰囲
気中におけるＡＱと他の種々物質との大きなイオンエツ
チング速度差を利用して、種々物質表面のイオンエツチ
ング処理を効果的に行うものである。

〔作用〕第１図を用いて本発明の実施形態の一例と共に本発明を
説明する０図において、まず気密容器内１０を真空に排
気し、ガス導入バルブ８，９と排気バルブ７を調整して
、容器内を所定の圧力に保持し、次に電源６からターゲ
ット電極２に電圧を印加して対電極３との間で放電を行
わしめ、電極間に発生するプラズマイオンでエツチング
すべき部材１の表面をドライエツチングすると、放電雰
囲気ガスに酸素を含有せしめているのでＡＱＭ！５ター
ゲット電極表面はほとんどイオンエツチングされないた
めに、エツチング部材の表面ならびに側面の汚染を抑止
した状態で部材表面をすみやかにドライエツチングする
ことができる６図ではターゲット電極がＡＱで形成され
ているが全体がＡＱである必要はなく、少なくとも電極
表面がＡＱであれば良い。例えば１図の斜線部分のみを
ＡＱ板で形成しても同様の効果が得られる。

第２図は本発明の他の例であるが、この場合はエツチン
グ部材が上部ターゲット電極にＡＱ製保持治具で固定さ
れている。この場合も、該保持治具はすべてがＡＱで形
成される必要はなく１例えばステンレス製治具表面を蒸
着等によりＡＱでニーティングしたものでもよい。

第３図も本発明の別の実施形態を示す図である。

本実施形態は部材表面を部分的にイオンエツチングする
場合に特に有効で、例えば、部材表面に精密かつ微細な
イオンエツチングパターンを形成する場合に用い得る０
部材表面に設けられたＡＭ薄膜からなるマスクパターン
は、例えば、あらかじめ真空蒸着法により全面にＡＱ薄
膜を形成し、しかるのち、ホトレジスト法等で形成する
ことができる。第２図ならびに第３図において、第１図
と同様な操作により酸素を含有するガス雰囲気中で放電
を行わしめれば、部材表面を汚染することなしにイオン
エツチング処理することができることが理解される。特
に第３図の実施形態においては。

ＡＱＷＩ膜表面がほとんどイオンエツチングされないの
で、マスク用のＡＱ薄膜を薄くすることができるために
、マスクエッチの影響が少なく１表面加工の精度が上り
、微細かつ精密なイオンエツチングパターンの形成がで
きる。

いずれの場合もエツチング部材が絶縁物である場合は高
周波電源を用いて放電を行わしめることが有効であるが
、導電性の場合には直流電源の使用も可能である。また
、第１図、第２図ないし第３図を適宜組合せて実施する
ことも可能で、その場合これまで述べた効果が更に増す
、さらにまた、３つの図では平行平板形の２極放電方式
の場合についてのみ示したが、電極が３極、４ｔ４等の
多極放電方式でもさしつかえなく、必要なことは放電雰
囲気中に少なくともｆＩ！索を含有せしめ、かつ、エツ
チング処理をほどこす部材表面以外の放電プラズマに接
触する表面部分の少なくとも一部をＡＱを主体とする金
属・で形成することである。

放電雰囲気ガス中に含有せしめるＶ素濃度は極微量でも
効果が得られるが、ガス流量の制御性等の実用性を考慮
して０．５モル％以上であることが望ましい。逆に酸素
濃度が多すぎると、エツチングされるべき部材のイオン
エツチング速度が低下するので２０モル％以下、好まし
くは５モル％以下である。

本発明を実施し得るエツチング部材としては。

Ａ　ｕ　ＨＰ　を等の非酸化性物質又は各種金属酸化物
が好ましく、特に５ｉＯｚを主体とするガラス板。

Ｉｎ２．０ｇ又はＳｎｏｗを主体とする透光性導電膜等
に対して極めて有効である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により説明する。

実施例１第１図に示すプラズマイオンエツチング装置を用いて１
吋撮像管用の透光性ガラス基板表面をイオンエツチング
する。その際ターゲット電極２はステンレス製とし、そ
の上にＡＱ板を設置固定する。Ａｆｌ板上に透光性ガラ
ス面板を配置する。

イオンエツチングに際しては、あらかじめ気密容器内を
真空度２　Ｘ　１０−６Ｔｏｒｒ以下に排気したのち、
Ａｒと酸素をそれぞれバルブ８，９から導入し、酸素含
有量５モル％、圧力３〜５Ｘ１０−４Ｔｏｒｒになるよ
うにする。そのあと排気バルブの開口部を調整して圧力
を１〜５　Ｘ　１０”−３Ｔｏｒｒの範囲一定に保持す
る。放電パワー１．０〜２　、　Ｑ　ｖａｔｔ／ｄで約
１時間面板表面のイオンエツチングを行う。

この時のエツチング速度は５〜１０　ｎ　ｍ／ｗｉｎで
ある。この時、ターゲット電極上にＡΩ板をもうけない
場合は透光性ガラス面板の特に側面がイオンエッチング
されたステンレス金属で汚染され着色するなどの問題が
生じたが、上述のようにＡΩ板をもうけ、酸素を含有せ
しめたＡｒガス雰囲気中でイオンエツチングを行うこと
により上記のような問題はなくなった。

その上に膜厚５０ｎｍの酸化インジウムを主体とする透
光性導電膜をスパッタリング法で形成する。その上に正
孔注入阻止層としてＣｅｎｔを２０ｎｍ、Ｓｓを主体と
する非晶質半導体を２μｍの厚さに蒸着法で形成する。

さらにその上に電子注入阻止層として５ｂｚＳδを１１
００ｎの厚さに蒸着し、電子銃を内蔵する撮像管国体に
組み込んで阻止形構造の光導塩形撮像管を得る６本実施
例によれば透光性ガラス面板のイオンエツチングにより
１表面の平滑化と清浄化が進み、撮像管の画面欠陥が改
善された。

実施例２２７３吋撮像管用透光性ガラス面板表面にＣＶＯ法でＳ
ｎｏｗを主体とする透光性導電膜を３００ｎｍ形成する
０次に上記面板を、第２図に示すプラズマイオンエッチ
装置のターゲット電極にＳｎｏｗを主体とする透光性導
電膜が対電極と対向する向きにＡΩ製保持治具で固定し
、Ｓ　ｎ　Ｏｘを主体とする透光性導電膜を約２００ｎ
ｍイオンエツチングする。

イオンエツチングに際しては、あらかじめ気密容器内を
真空度２×１０″″６Ｔｏｒｒ以下に排気したのち、Ａ
ｒと酸素をそれぞれバルブ８，９から導入し、酸素含有
斌５モル％、圧力３〜５×１０″″４Ｔｏｒｒになるよ
うにする。そのあと排気バルブの開口部を調整して圧力
を１〜５×１０″″’Ｔｏｒｒの範囲一定に保持する。

放電パワー１　、　ＯＷａｔｔ／　ａｌで５ｎ０２膜表
面のイオンエツチングを行う。この時、基板ガラス面板
を固定する保持治具をＡＱ以外の金属、例えばステンレ
スにして、Ａｒガス雰囲気中でイオンエツチングを行う
と、透光性ガラス面板がステンレス金属で汚染され着色
するが、本発明のような面板をＡＱ保持治具で固定し、
Ａｒと酸素の混合ガス雰囲気中でイオンエツチングを行
うことにより上記のような問題が除去できた。

その上にプラズマＣＶＤ法により、正孔注入阻止層とし
て水素を含有する非晶質窒化シリコン層を２０ｎｍ、光
導電層として水素を含有する非晶質シリコン層を２μｍ
の厚さに形成する。さらにその上に電子注入阻止層とし
て５ｂｚＳａを１１００ｎの厚さに蒸着し、電子銃を内
蔵する撮像管国体に組み込んで阻止形構造の光導塩形撮
像管を得る。

本実施例によれば、透光性導電膜のイオンエツチングに
より、表面の平滑化と清浄化が進み、撮像管の画面欠陥
が改善された。

実施例３第６図は本発明を一次元ラインセンサの製作に実施する
例を説明するための図で、第６図（ａ）は−次元ライン
センサの平面の一部を示す概略図、第６図（ｂ）は第６
図（ａ）における波線ｘｘ’に沿った断面図、第６図（
Ｃ）は第６図（ａ）における波線ＹＹ’　に沿った断面
図である。

まず初めに実施例１及び２と同様な方法がガラスファイ
バープレート基板１５の表面をイオンエツチングする。

その上に膜厚１１００ｎの酸化インジウムを主体とする
透光性導電膜１６をスパッタリング法により形成する０
次に上記透光性導電膜を、通常のホトエツチング法によ
り、第６図に点線で示すようなりシ形電極形状に加工し
、信号読み出し電極１６とする０次に第１ｆ　（ａ）の
破線Ａ−ａ’　とｂ−ｂ’に囲まれる領域に、膜厚１１
００ｎのＡｕｔｏｓ膜１７をスパッタリング法によりマ
スクを用いて形成する。さらにその上に第６図（ａ）に
おける破線Ｑ−Ｑ’より上部の全面に、膜厚０．５〜２
μｍのａ−８ｉ：Ｈ光導電膜１８をグロー放電ＣＶＤ法
により形成する。ａ−８ｉ：Ｈ膜は基板側からｐｉｎ形
の三Ｍ構造とする６次に全面に膜厚１１００ｎのＡΩ膜
１９を蒸着法で形成し、第６図の斜線部分以外のＡΩを
通常のホトエツチング法により除去し、各画素毎の電極
を形成する０次に上記基板を第３図に示すイオンエツチ
ング装置に配置し、表面をイオンエツチングする。イオ
ンエツチングに際しては、あらかしめ気密容器内を真空
度２　Ｘ　１０−８丁ｏｒｒ以下に排気したのち、Ａｒ
と酸素をそれぞれのバルブ８．９から導入し、酸素含有
量５モル％、圧力３〜５ｘ１０″″’Ｔｏｒｒになるよ
うにする。そのあと排気バルブの開口部を調節して圧力
を１〜５×１０−♂Ｔｏｒｒの範囲一定に保持する。放
電パワー１．０〜２　、　Ｏ１ｌａｔｔ／　ａｌで約１
時間基板表面のイオンエツチングを行う、この時のエツ
チング速度は５〜１０　ｎ　ｍ／ｗｉｎである。

この時、放電ガス雰囲気中に酸素を含有せしめているた
めに、表面が蒸着ＡＱならびにＡＱｘＯｓからなる部分
はほとんどイオンエツチングされず、それ以外の部分が
イオンエツチングされ、第６図に示す各画素分離形のラ
インセンサ一部を得る。

最後に第６図に示すクシ形電極（共通電極）ならびに各
画素用人Ω電極１９を走査回路にボンディング等の手段
により接続することにより、−次元ラインセンサ素子を
得る。

第７図に本発明により製作した一次元ラインセンサの実
装概略図を示す。

本発明によるガラス基板およびａ−８ｉ：Ｈ膜のイオン
エツチングにより、ガラス基板の表面の平滑化と清浄化
、ａ−８ｉ：Ｈ膜のエッヂ加工時の汚染防止ができ、−
次元ラインセンサの画面欠陥改善ならびに性能向上がで
きた。

〔発明の効果〕

以上から明らかなように１本発明により基板の汚染によ
る着色がなくなり、平滑化と清浄化が進み、基板表面の
欠陥が改善された受光素子や半導体素子を得ることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の実施形態の一例を示すため
のプラズマイオンエツチング装置の概略構成図、第５図
は種々の部材のイオンエツチング速度と放電雰囲気ガス
中の酸素濃度の関係を示す回、第６図及び第７図は本発
明を用いて作成した一次元ラインセンサの一例の構成図
である。１・・・エツチング部材、２・・・ターゲット電極、３
・・・対電極、４・・・ＡＱ製保持治具、５・・・ＡＱ
ＩＩＪマスクパターン、６・・・高周波電源、７・・・
排気用バルブ。８・・・ガス導入用バルブ、９・・・ガス導入用バルブ
、１０・・・気密容器、１１・・・ＡＱ、１２・・・５
ｉＯｚ、１３・・・Ｓｉ、１４・・・ステンレス、１５
・・・ファイバープレート、１６・・・透光性導電膜、
１７・・・ＡＱｘＯｓ膜、１８・・・光導電膜、１９・
・・ＡＱ電極、２０・・・紙面。第図乙　高彫り電源１０　　氏メ蓼雰第の狩人気７寥各纂図Ａ　　、１Ｊｌｉ＾＝＊Ｖ＝亦ｑ　挫気、）吊バルフ′ ａ、ｔＶ外妬已ｂ　、も吊吐髪痺ｑ　　羽￥気４ノく１し７゛。Ｏ気嘔琴器猶ア）し丁゛ン中の暇÷！任ル％）ｂヱ（α）（し）（Ｃ’１名図Ｉ５　力゛ラス７？４）＼−７°し一μ２０　試１

Claims

【特許請求の範囲】１、ターゲット電極に保持された基板表面の少なくとも
一部を、不活性ガスを主成分とする放電雰囲気中で、プ
ラズマイオン衝撃によりエッチングする工程において、
ターゲット電極部材、基板保持部材ないしは基板上のマ
スク部材の少なくとも表面部分がＡｌを主成分とする金
属からなり、放電雰囲気ガスが少なくとも酸素を含有す
ることを特徴とする基板表面のイオンエッチング加工法
。２、請求項１に記載のイオンエッチング加工法において
、前記基板は少なくともそのイオンエッチングされるべ
き表面部分が酸化物からなることを特徴とするイオンエ
ッチング加工法。３、請求項に記載のイオンエッチング加工法において、
前記酸化物がＳｉＯ＿２を主成分とすることを特徴とす
るイオンエッチング加工法。