(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケルが存在するチャンバー内に三塩化リンを導入し、
上記チャンバー内において、プラズマまたはスパッタを使用しない環境で、上記ニッケルに三塩化リンガスを接触させ、
上記ニッケルに三塩化リンガスを作用させることによりエッチングする
ことを特徴とするニッケルのガスエッチング方法。
【請求項２】
上記エッチング中のニッケルの温度を６００℃以下とする
請求項１記載のニッケルのガスエッチング方法。
【請求項３】
上記チャンバー内における三塩化リンガスの圧力変化が少なくなる時点を上記エッチングの終点として検知する
請求項１または請求項２に記載のニッケルのガスエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケルのガスエッチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニッケルをクリーニングする技術に関し、本出願人は下記の先行技術文献を把握している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６８８７６号公報
【０００４】
上記特許文献１には、つぎの記載がある。
［請求項１］
表面がニッケルより成る一つの接合体及び他の接合体の両接合面をイオン等の加速粒子を当ててクリーニングする工程と、半田箔の表面をイオン等の加速粒子を当ててクリーニングする工程と、前記クリーニングした両接合体の接合面に銀、金等の酸化防止膜を被覆する工程と、この酸化防止膜で被覆された接合面の間に前記クリーニングされた半田箔を挟み減圧雰囲気下で半田の溶融温度に加熱して一体に接合する工程を含む半田接合方法。
［００２６］
［実施例］以下、本発明の実施例について図１〜図４を用いて詳細に説明する。図２は接合母材である接合体をクリーニングし、銀、金等の不活性金属である酸化防止膜を被覆するのに用いた清浄化薄膜形成装置の概略構成を示す。図２において、１はチャンバー、２は排気装置、３はガス圧制御装置、４はクリーニングを行なうための逆スパッタ電極、５は基板（接合母材、半田箔等）、６はチャンバー１をアースとし電極４に電圧を印加する逆スパッタ高周波電源、７は膜形成するためのターゲット電極、８は銀、金等の膜形成用ターゲット、９はターゲット電極７にチャンバー１をアースとして正の電圧を与えるためのＤＣスパッタ電源、１０はクリーニングと膜形成の影響を防止するためのシャッターで逆スパッタ電極４とスパッタ電極７のほぼ中間に設置されている。
［００２７］
次に、上記装置の動作について説明する。排気装置２でチャンバー１内の圧力を１０〜５Ｔｏｒｒ以下にした後、ガス圧制御装置３でＡｒを導入し、１０〜３Ｔｏｒｒ台に制御する。次に、逆スパッタ電極４に逆スパッタ高周波電源６をＯＮさせる。逆スパッタ電極４に高周波を印加すると逆スパッタ電極４とチャンバーアース間にプラズマが発生し、基板５は高周波の自己バイアス作用で負になり、正のアルゴンイオンによりスパッタされクリーニングされる。所定時間クリーニングされたの後、逆スパツタ高周波電源６をＯＦＦする。次に、基板５とターゲット８の間にあるシャッター１０を開にし、スパッタ電極７に正の電圧を印加し、ターゲット８をスパッタし、銀、金等の酸化防止膜を基板５に被覆し、酸化を防止をする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、ニッケルをクリーニングするために、イオン等の加速粒子を当ててている。つまり、上記特許文献１におけるクリーニングは、プラズマを発生させることによるスパッタ作用を利用したエッチングによるものである。
【０００６】
ところが、上記のようにプラズマによるスパッタ作用を利用したエッチングでは、プラズマが届かないところはエッチングされない。このため、ワークであるニッケルの形状によっては、エッチングやクリーニングが十分でないところが生じてしまう。また、スパッタを用いるチャンバー内は汚染が激しく、定期的に開放して人手による洗浄や部品交換等のメンテナンスを行う必要がある。
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明者はつぎの目的で本発明を完成した。
プラズマを使用することなくニッケルを均一にエッチングできる、ニッケルのガスエッチング方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載のニッケルのガスエッチング方法は、つぎの構成を採用した。
ニッケルが存在するチャンバー内に三塩化リンを導入し、
上記チャンバー内において、プラズマまたはスパッタを使用しない環境で、上記ニッケルに三塩化リンガスを接触させ、
上記ニッケルに三塩化リンガスを作用させることによりエッチングする。
請求項２記載のニッケルのガスエッチング方法は、請求項１記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記エッチング中のニッケルの温度を６００℃以下とする。
請求項３記載のニッケルのガスエッチング方法は、請求項１または２記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記チャンバー内における三塩化リンガスの圧力変化が少なくなる時点を上記エッチングの終点として検知する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明は、ニッケルをエッチングの対象とする。このニッケルをチャンバー内に存在させる。この状態で、上記チャンバー内に三塩化リンを導入する。そして、上記チャンバー内において、プラズマまたはスパッタを使用しない環境で、上記ニッケルに三塩化リンガスを接触させる。これにより、ニッケルに三塩化リンガスが作用し、ニッケルがエッチングされる。
【００１０】
このように本発明は、プラズマを使用することなく、ガスの接触でニッケルを均一にエッチングできる。このため本発明は、従来のようにニッケルの形状によってエッチングの不十分なところが生じにくい。また本発明は、チャンバー内の汚染が軽微で、メンテナンスの手間を軽減し、メンテナンス周期も延長できる。さらに本発明は、チャンバー内がニッケルで汚染されたとしても、三塩化リンガスを接触させることによってエッチングし、汚染されたチャンバー内をクリーニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のニッケルのガスエッチング方法を実現するための装置の一例を示す図である。
【図２】実験例１の圧力挙動と終点の検知を説明する線図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１３】
〔エッチング方法〕
本実施形態のニッケルのガスエッチング方法は、ニッケルが存在するチャンバー内に三塩化リンを導入し、上記ニッケルに三塩化リンガスを接触させる。
【００１４】
本実施形態がエッチングの対象とするニッケルは、各種の形態のものを含む趣旨である。たとえば、ニッケルのバルク材、ニッケル以外の材料にニッケルをコーティングした部材、電極として存在するニッケル、スパッタや蒸着等の作用によりチャンバー内を汚染したニッケル等をあげることができる。
【００１５】
本実施形態では、上記ニッケルをチャンバー内に存在させ、そのチャンバー内に三塩化リンを導入する。毒性および腐食性を有する三塩化リンが周囲に放散し、作業環境を汚染するのを防止するためである。
【００１６】
上記三塩化リンは常温常圧で液状である。液状の三塩化リンは、減圧下に保持することによりガス化することができる。また、上記液状の三塩化リンは、沸点（７４〜７８℃）以上に加熱することによってガス化することもできる。上記チャンバー内に三塩化リンを導入し、チャンバー内に存在させたニッケルに三塩化リンガスを接触させる。これにより、上記ニッケルに三塩化リンガスが作用し、上記ニッケルがエッチングされる。
【００１７】
上記チャンバー内に導入する三塩化リンは、液体でもよいしガスでもよい。
【００１８】
あらかじめ減圧状態としたチャンバーに液体の三塩化リンを導入すると、導入された液体の三塩化リンが減圧下でガス化し、チャンバー内のニッケルと接触する。また、ヒータ等の熱源を内部に配置したチャンバーに液体の三塩化リンを導入すると、導入された液体の三塩化リンが加熱されてガス化し、チャンバー内のニッケルと接触する。このとき、三塩化リンの加熱温度以上にニッケルを加熱しておくことが好ましい。三塩化リンの加熱温度よりもニッケルが低温だと、ニッケル表面で三塩化リンが結露するおそれがあるからである。あるいは、液体の三塩化リンを減圧か加熱によりあらかじめガス化し、ガス化した三塩化リンをチャンバー内に導入してもよい。
【００１９】
三塩化リンを導入したチャンバー内の圧力は、三塩化リンガスがニッケルに接触して作用する限りにおいて、とくに限定されない。三塩化リンを導入したチャンバー内の圧力は、減圧状態でもよいし、三塩化リンが気化する範囲内であれば、常圧状態や加圧状態でもよい。
【００２０】
窒素ガスやアルゴンガスのような不活性ガスをキャリアガスとして用い、目的とするエッチング能力が得られる程度に三塩化リンガスの濃度を設定することができる。特に、チャンバー内を常圧以上の圧力として処理する場合に適当な手法である。この場合、チャンバー内には、キャリアガスと三塩化リンガスを攪拌する攪拌手段を配置するのが好ましい。
【００２１】
特に減圧状態でエッチングする場合は、キャリアガスや攪拌手段を省略することもできる。減圧状態のチャンバー内で三塩化リンガスがニッケルに直接的に作用するため、エッチングの時間効率がよい。
【００２２】
チャンバー内に存在させるニッケルは、常温や低温でもよいし、加熱することもできる。上記ニッケルを加熱して高温でエッチングしたほうが、低温でエッチングするよりもエッチングの時間効率がよくなる。
【００２３】
〔エッチング装置〕
図１は、本実施形態のニッケルのガスエッチング方法を実現するための装置の一例を示す図である。
【００２４】
この装置は、エッチング対象のニッケルであるニッケル材１０を収容するチャンバー１を備えている。上記チャンバー１内には、上記ニッケル材１０が載置され、そのニッケル材１０を加熱するステージヒータ２が配置されている。
【００２５】
上記チャンバー１には、ガス導入バルブ７を備えたガス導入管７Ａが連通している。上記ガス導入管７Ａには、パージガスを導入するパージガス導入管９と、三塩化リンを導入する三塩化リンボンベ８が接続されている。上記三塩化リンの導入は、三塩化リンバルブ８Ａの開閉により開始と停止を行うことができる。上記パージガス導入管９にはパージガス導入バルブ９Ａが設けられている。
【００２６】
上記チャンバー１には、メインバルブ６および圧力調整弁４を備えた排気管６Ａが連通している。上記排気管６Ａは、真空ポンプ１１および乾式除害器１２を経由してベント部につながっている。
【００２７】
上記チャンバー１は、上記ステージヒータ２の温度を測定する温度センサ３を備えている。また、上記チャンバー１は、チャンバー１内の圧力を検知して上記圧力調整弁４を制御する圧力計５を備えている。
【００２８】
上記装置を用いて、本実施形態のニッケルのガスエッチング方法を、たとえばつぎのようにして実現することができる。
【００２９】
まず、チャンバー１内のステージヒータ２にニッケル材１０をセットし、ステージヒータ２の加熱を開始する。この際、十分な加熱時間を設け、ニッケル材１０がステージヒータ２の温度と同温になるようにする。
ついで、メインバルブ６とパージガス導入バルブ９Ａならびにガス導入バルブ７を開け、真空ポンプ１１を稼動してチャンバー１内をパージガスでパージする。パージガスとしては例えば窒素ガスを用いることができる。
チャンバー１内をパージした後、真空ポンプ１１を稼動し続けた状態でパージガス導入バルブ９Ａを閉じ、チャンバー１内およびガス導入管７Ａ内を真空にする。チャンバー１内を真空にした状態でメインバルブ６を閉じ、三塩化リンバルブ８Ａを開けてチャンバー１内に三塩化リンを導入する。このとき、チャンバー１内に導入された三塩化リンは、チャンバー１内の減圧環境によってガス化する。
チャンバー１内が適当な圧力になったことを圧力計５が検知すると、ガス導入バルブ７と三塩化リンバルブ８Ａならびにメインバルブ６を閉じ、チャンバー１内に三塩化リンガスを封じ込める。この状態で適当な時間、保持する。これにより、三塩化リンガスがニッケル材１０の表面のニッケルに作用し、ニッケルのエッチングが行われる。
【００３０】
エッチング中のニッケル材１０の温度つまりステージヒータ２の温度は、高いほうがエッチング効率の面からは好ましく、２００℃以上とするのがよい。もっとも好ましいのは２５０℃以上である。ただし、この温度をあまりに高温にするのは、装置自体の高温耐久性を確保するのにコストがかかりすぎて現実的でない。また、装置部材に腐食を生じさせる可能性も高いため、エッチング中のステージヒータ２の温度は、６００℃以下、より好ましくは４００℃以下にするのがよい。
【００３１】
ニッケル材１０の暴露面に温度バラツキがあり、加熱が十分でない領域があると、エッチングにバラツキを生じるため、均一なエッチングを要する場合には、ニッケル材１０の暴露面は、まんべんなく必要な温度以上に加熱し、温度バラツキの少ないほうが好ましい。
【００３２】
エッチングの保持時間は、特に限定するものではないが、たとえば数十分〜数時間程度とすることができる。この程度の保持時間で目的とするエッチング量が得られる程度に、ステージヒータ２の温度やチャンバー１内における三塩化リンガスの圧力を設定すればよい。
【実施例】
【００３３】
図１に示す装置を用い、図１の説明で行った封入式のエッチング処理を実施した。
【００３４】
◆実験例１
エッチングガス：三塩化リンガス
導入ガス圧力  ：６．５〜６．８ｋＰａ
ステージ温度  ：２５０℃
保持時間      ：６０分（ガス供給と昇圧の３〜７分を含む）
◆実験例２
エッチングガスを塩素ガスに変更し、ほかは同条件にした。
◆実験例３
エッチングガスを塩化水素ガスに変更し、ほかは同条件にした。
◆実験例４
エッチングガスを臭化水素ガスに変更し、ほかは同条件にした。
【００３５】
上記実験例では、以下のサンプルをエッチング対象とした。
ニッケル、アルムニウム（Ａ１０５０）、石英、ステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）、ハステロイ（Ｃ−２７６）、モリブデン、タングステン、シリコン
【００３６】
それぞれのエッチング量を下記の表１に示す。上記エッチング量は、処理前後のサンプル重量を測定し、サンプルの暴露表面積と密度から下記の式に従って算出した。
エッチング量（ｎｍ）＝処理前後の重量差（ｇ）／密度（ｇ／ｃｍ３）×暴露表面積（ｃｍ２）・・・（式）
【００３７】
【表１】
0006496200.tif 000002
【００３８】
表１に示したとおり、ニッケルについていえば、実験例２〜４よりも実験例１のエッチング量が飛びぬけて多い。
ニッケル以外の材質については、塩素、塩化水素、臭化水素と同等程度のエッチング量か、あるいは塩素、塩化水素、臭化水素のほうがエッチング量が多い。
三塩化リンガスでは、ニッケルのエッチング量が飛びぬけて多い。それに次ぐアルミニウムでもエッチング量は一桁少ない。
【００３９】
〔実施形態の効果〕
本実施形態では、プラズマを使用することなく、ガスの接触でニッケルを均一にエッチングできる。このため本発明は、従来のようにニッケルの形状によってエッチングの不十分なところが生じにくい。また本発明は、チャンバー内の汚染が軽微で、メンテナンスの手間を軽減し、メンテナンス周期も延長できる。さらに本発明は、チャンバー内がニッケルで汚染されたとしても、三塩化リンガスを接触させることによってエッチングし、汚染されたチャンバー内をクリーニングすることができる。
【００４０】
〔変形例〕
上記実施例では、三塩化リンガスをチャンバー１内に封入した状態でエッチングする封入式で処理を行った。変形例として、三塩化リンガスをチャンバー１内に流しながらエッチングする流通式で処理を行うこともできる。この場合、液体の三塩化リンをガス化して流量を調節する機構、圧力調整弁等の圧力を調節する機構を設けることが望ましい。
【００４１】
上記実施例では、三塩化リンガスをチャンバー１内に封入してエッチングする封入式の処理を１回だけ行った。変形例として、封入式の処理を複数回繰り返して処理することもできる。こうすることにより、チャンバー１内に新鮮な三塩化リンガスを供給してエッチングに供し、副生成物をチャンバー１から排出でき、エッチング効率がよくなる。
【００４２】
図２に、上記実験例１の圧力挙動と終点の検知を説明する線図を示す。
つまり、封入式の処理を複数回繰り返して処理する場合、各回の封入処理は、チャンバー１内の圧力を検出して圧力変化が少なくなる時点を終点として検知する方法をとることができる。
【００４３】
上記実施例では、ステージ加熱方式でニッケル材を加熱する方式を採用した。ニッケル材を加熱する方式としては、エッチング対象のニッケルと三塩化リンガスが必要な温度まで加熱されればよいので、加熱方式は他の方式を採用することもできる。
【００４４】
上記実施例では、三塩化リンガスによるエッチングを採用したが、三塩化リンガスに微量の液滴を含むウェットガスを用いることもできる。ニッケル表面に液化した三塩化リンが存在しても、その温度におけるニッケルとの反応が生じてエッチングができる。また、結露した三塩化リンやエッチング生成物が残渣として生じる可能性があるが、これらは加熱蒸発、真空蒸発、水洗等の種々の方法により除去が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１：チャンバー
２：ステージヒータ
３：温度センサ
４：圧力調整弁
５：圧力計
６：メインバルブ
６Ａ：排気管
７：ガス導入バルブ
７Ａ：ガス導入管
８：三塩化リンボンベ
８Ａ：三塩化リンバルブ
９：パージガス導入管
９Ａ：パージガス導入バルブ
１０：ニッケル材
１１：真空ポンプ
１２：乾式除害器
【図１】
0006496200.tif 000003
【図２】
0006496200.tif 000004