DE2744534A1

DE2744534A1 - Vorrichtung zum aetzen von metall- oberflaechen

Info

Publication number: DE2744534A1
Application number: DE19772744534
Authority: DE
Inventors: Christopher David Dobson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-05
Filing date: 1977-10-04
Publication date: 1978-04-06
Also published as: JPS5352255A

Description

Vorrichtung zum Ätzen von Metall-Oberflächen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ätzen von Oberflächen oder Beschichtungen, wie Metall-Filmen, im Vakuum unter Verwendung einer Gasplasmatechnik. Bei derartigen Ätzverfahren wird der zu ätzende Artikel normalerweise in eine Vakuumkammer gebracht.und in Kontakt mit einer Elektrode gehalten, xçihrend eine zweite Elektrode in der Nähe, und zwar außerhalb oder innerhalb der Kammer, angeordnet ist. Die beiden Elektroden werden an eine elektrische Hochfrequenzquelle angeschlossen, die eine Spitzenspannung in der Größenordnung von 1 KV hat, um ein Gasplasma zu erzeugen. Dabei wird ein spezielles, in die Kammes eingeführtes Gas disoziiert und das sich ergebende Gasprodukt greift die Werkstücke an und ätzt diese. Derartige Atzvorfahren sind besonders nützlich bei der Herstellung von miniaturisierten integrierten Schaltungen mit IIalbleitern.
Es wurde festgestellt, daß bei der Verwendung eines derarti<jen Gases, wie beispielsweise Tetrachlorkohlenstoff, die Plasmagasprodukte sehr heftig reagieren und bestrebt sind, alle normslle Leiterwerkstoffe, die für die Elektroden verwendet werden, wie rostfreien Stahl oder Chrom- oder Nickelbeschichtetes Messing, anzugreifen. Dabei wird ein zerfließendes oder hygroskopisches Chlorid, wie Eisen(III)-Chlorid oder Chromchlorid gebildet, welches.Wasser aus der Atmosphäre absorbiert, wenn die Kammer 1ls nächste Mal geöffnet wird. Wasserdampf wird dann in Mengen w-ihrend des nächsten Vakuumpumpzyklus abgegeben, wodurch das Pumpen erschwert und der Aluminiumätzvorgang gehemmt wird. Gutes Ätzen findet bei Bildung eines Aluminiumchlorids in der unhydrierten Form statt, das einen hohen Dampfdruck hat und daher von der1 Vakuumpumpsystem gut gepumpt werden kann, während die hydrierte Form von Aluminiumchlorid einen niedrigen Dampfdruck hat und sich auf den Werkstücken, beispielsweise den Siliziumplättchen, niederschlägt, wodurch eine weitere Reaktion verhindert ist.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Systeme mit inneren Elektroden, die innerhalb der Vakuumkammer angeordnet sind. Derartige Elektroden sind besonders dem Angriff und der Korosion durch das Gasplasma ausgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ätzen von Metall-Oberflächen, insbesondere aus Aluminium, !lli t einer Vakuumkammer und Mitteln zur Erzeugung eines Plaspias, zi; schaffen, deren Elektroden eine wesentlich größere I.ebensdauclals bisher haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindesens eine der beiden zur Erzeugung eines elektrischen Hochfrequenzleldes vorgesehene Elektroden zumindest an ihrer Oberfläche aus Aluminiumoxid oder Silber besteht.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß aus einem derartigen Material bestehende oder mit einem solchen Material beschichtete Elektroden widerstandsfähig gegen chemische Angriffe der vorstehend genannten Art sind, wodurch die meisten oder viele der erwähnten Schwierigkeiten verringert oder beseitigt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht mindestens eine Elektrode aus Aluminium und ihre Oberfläche ist eloxiert. Die Vakuumkammer kann dabei Mittel zum Einführen eines Ätzgases wie Tetrachlorkohlenstoff oder Chlorwasserstoffgas aufweisen.
Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von ge.itzten integrierten Schaltungen verwendet, so ist es zweckmäßig, eine der Elektroden als Träger für Werkstücke in Form von aluminiumbeschichteten Siliziumeiementen auszubilden, die mit einer Maske aus photo-resistentem Material an den Stellen bedeckt sind, an denen keine Ätzung erfolgen soll.
Die beider Elektroden sind vorzugsweise innerhalb der Vakuii:aumer angeordnet und dem Ätzgasplasma ausgesetzt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. .Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsclenlii ßer! Plasmaätzvorrichtung, und Fig. 2 eine schematische Draufsicht der beiden Elektroden.
In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Vorrichtung aus einer Vakuumkammer 10, die eine teilzylindrische Form haben kann und an ihrer Vorderseite eine öffnung aufweist, die durch eine an Scharnieren aufgehängte Tür 11 geschlossen werden kann. Die Tür 11 ist mit einer umgebenden Dichtung 9 versehen, die mit der Offnung der Kammer 10 zusammenwirkt, um eine gute Vakuumabdichtung zu bewirken. Die Kammer 10 ist mittels einer Saugleitung 12 an eine Vakuumpumpe 13 angeschlossen und mit einer Gaseinlaßleitung 14 versehen, durch welche ein abgemessenes Volumen eines ausgewählten Ätzgases, wie Tetrachlorkohlenstoff, von einem nicht gezeigten Behälter zugeführt wird.
Innerhalb der Kammer 10 und von ihren Wänden isoliert sind zwei Elektroden 16 und 18 angeordnet, die an einen Hochfrequetlzgenerator mit einer Spitzenspannung von etwa 1 KV angeschlossen sind.
Die untere Elektrode 16 ist geerdet und im wesentlichen kreisförmig. Sie weist eine Anzahl von Fenstern oder Sockeln 17 auf, zwecks Aufnahme von kreisförmigen Siliziumplättchen 22, die den Plasmaätzvorgang unterworfen werden sollen. Die obere Elektrode 18 ist, wie ersichtlich, ringförmig und über Anschlußkabel 20, die sich durch Isolierbuchsen 21 in der oberen Wand der rammer 1() erstrecken, mit dem Hochfrecltlenz(lenerator verbunden.
Die Siliziumplättchen 22 sind auf der einen Seite mit einer Aluminiumschicht versehen, auf die eine Maske aus photo-resistentem Material aufgebracht ist, um die Partien abzudecken, die nicht geätzt werden sollen. Der freiliegende Teil der Aluminiumbeschichtung wird durch das in der Vorrichtung erzeugte Casp1s; geätzt.
Beide Elektroden 16 und 18 sind in diesem AusführungsbcispJ.el besonders behandelt, um einem Angriff durch die Ätzprodukte t;-derstehen zu können. Diese Behandlung besteht darin, daß die Aluminiumelektroden eloxiert werden, wodurch eine OberflGchenschicht aus Aluminiumoxid (Al203) gebildet wird. Diese Schicht widersteht überraschenderweise jedem Angriff durch das Ätzgas über eine lange Zeit, ohne irgendwelche Verunreinigungen zu erzeugen. Aluminiumoxid-Schutzüberzüqe können auch durch einen chemischen Prozeß, durch Spritzmetallisieren oder Ionenplattitren aufgebracht werden. Alternativ können die Elektroden mit einer 611berbeschichtung versehen werden, jedoch muß das Silber einen außerordentlich hohen Reinheitsgrad aufweisen, um einem Angriff widerstehen zu können. Dann bildet sich eine schützende Silberchloridschicht, die praktisch kein Wasser absorbiert und daher keine ernsthaften Probleme ergibt. Andere Beschichtungswerkstoffe, von denen man normalerweise annehmen sollte, de sie gute Ergebnisse bringen, was sich in der Praxis jedoch nicht bestätigt hat, sind Blei, Gold und rostfreier Stahl.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 0 Vorrichtung zum Ätzen von Metall-Oberflächen, insbesondere jus Aluminium, mit einer Vakuum-Kammer und Mitteln zur Erzeugung eines Plasmas, die zwei Elektroden zur Erzeugung eines cleS.-trischen Hochfrequenz-Feldes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden (16,18) zumindest jÜ ihrer Oberfläche aus Aluminiumoxid oder Silber besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da(3 die Elektrode (16 und/oder 18) aus Aluminium besteht und ihre Oberfläche eloxiert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Kammer (10) flittel (14) zum Einführen t- eines ätzenden Gases wie Tetrachlorkohlenstoff aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Kammer (10) Mittel zum Einführen von Chlorwasserstoffgas aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (16,18) innerhalb der Vakuum-Kammer (10) angeordnet und dem Ätzgas-Plasma ausgesetzt sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von geätzten integrierten Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine (16) der Elektroden als Träger für Werkstücke (22) in Form von aluminiumbeschichteten Silizium-Elementen ausgebildet ist, die mit einer Maske aus photo-resistentem Material bedeckt sind.