株式会社ニッシン Technical Report NO.003 (2009 年 5 月) マイクロ波プラズマを用いた樹脂エッチングプロセス性能評価武田恭祐技術部先端開発要旨従来プラズマ処理は主に処理量(深さ)が 1m 以下の加工で使用されており、1m 以上の処理は処理量、精度に合わせ、薬液、レーザ、機械加工にておこなうのが主流である。処理量 1m 以上の加工でプラズマが使用されない理由は、樹脂エッチングレートが非常に低いことによるスループットの問題、処理時間を増やすことでの被処理物に対する熱ダメージの問題からである。本稿では励起源にマイクロ波を用いたプラズマを使用することで実現した数十m オーダでのプラズマエッチングプロセス開発の結果報告及び、加工プロセスとしての可能性について紹介する。１．はじめに電子機器の薄膜化、微細化に伴い、数～数十m オーダで２－２.PI エッチング加工の樹脂加工の必要性が高まってきている。しかし、この領域本プロセスを用いて、PI に対してプラズマエッチング加工の処理は薬液では微細がゆえに液回りの問題から困難であをおこなった。試料は Cu/PI/Cu の 3 層品を用い、Cu を薬液り、プラズマではエッチングレートが低すぎるために困難でにてパターンエッチングした後に、Cu をマスクとして PI にある。現状、レーザ加工をおこなう場合が多いがでは、コスプラズマエッチング加工をおこなった。本実験に用いる PI トの問題とスミアと呼ばれる樹脂残渣が生成されるため、その厚さは 50m であり、そのうち 20m 前後のエッチングを目れを取り除くための処理工程を必要とする。標にし、プラズマ照射時間 5 分とした。パターン形状による本稿では励起源にマイクロ波を用いたプラズマを使用す加工形状差を確認するためライン、楕円、円、文字パターンることで従来のプラズマにある低エッチングレート問題をを用意する。解決し数～数十m オーダの新しい樹脂加工方式を提案する。試料作製手順を図 1 に示す。２．処理概要ﾚｼﾞｽﾄ Cu PI 本処理には Nissin 製プラズマ装置 M110 を用いた。本装置はマイクロ波を励起源とした表面波プラズマをプラズマリ基材 Cuパターンエッチングアクタに持ち、プラズマリアクタ直下に設置された試料に対プラズマPIエッチング Cuエッチング図 1 資料作成手順してダウンフローによりプラズマを照射するシステムである。プラズマは一般的に周波数が高いほど密度の濃いプラズマが生成されると言われており、通常用いられる３．プロセス評価結果 RF(13.56MHz)よりもマイクロ波(2.45GHz) を用いることで高３－１.エッチングレート測定結果密度なプラズマを生成する。エッチング量計測結果を図 2 に示す。図の傾きよりカプト本実験では樹脂のエッチングを対象としているため、プロン V のエッチングレートは 4.1m/min.であると算出された。セスガスに O2 を用い、エッチングレート増加のため少量のこれより剛性の高い高分子樹脂材料である PI に対して、 CF4 を混合させた。高いエッチング能力があることを確認した。２－１.エッチングレート測定エッチングレート測定結果試料にマスクを施した後にプラズマ照射時間の異なる 7 条 200000 件にてプラズマ処理をおこない、プラズマ処理部/未処理部エッチング量(Å) を作成した。処理部/未処理部の段差計測をおこない、各照射時間条件の時のエッチング量を計測し、エッチングレートを算出した。試料は東レ・デュポン社製カプトンV を用いる。試料条件を表 1 に示す。表1 試料条件メーカ東レ・デュポン型式 100V 厚み 25m 引っ張り強度 340MPa 150000 y = 686.88x 100000 50000 0 0 熱膨張係数 [50～200℃] サイズ 27ppm・℃-1 30mm×30mm 50 100 150 マスク材照射時間(sec.) カプトン(H) テープ図 2 エッチングレート測定結果 1 200 250 ３－２．エッチング加工プラズマにてエッチング加工をおこなった試料を実体顕 6.0mm 1.5mm 微鏡にて観察した。結果、加工深さが 15m であることを確認した。また、ライン、楕円、円、文字加工ともに同レベルの加工がおこなえ、本実験条件内での形状による差は見受けられなかった。観察結果を図 3,4,5,6 に示す。実体観察実体顕微鏡による文字拡大観察 500m 図 6 文字加工観察結果 320m ４．おわりに PI に対してプラズマ照射時間 5 分で 15m エッチング加工をおこなえたことから、高いエッチング能力を持ったプラズマプロセス開発に成功した。本プロセスは数十m オーダでの樹脂加工プロセスとして使用できると考えられる。パターン形状においても、ライン、楕円、円、文字などあらゆる形 500m 状に対応可能であることを確認した。また、試料に熱ダメー図 3 ライン加工観察結果ジが見受けられなかったことから、基板温度の上昇量も樹脂加工をおこなえる範囲内であると推測される。これらより、本プロセス開発の成功により樹脂加工の新し 1260m い手法を確立したといえる。本稿ではプラズマのローディング効果や熱による、エッチ 600m ングレート増加量の評価をおこなっていない。よって、処理対象物サイズと処理量の関係、処理量と基板温度の関係を今後取得予定である。また、ファインパターン形成を目標とし、樹脂厚みとエッチファクタの関係、最小パターンピッチの検証をおこなっていくことを予定している。 500m 図 4 楕円加工観察結果 880m 380m 500m 図 5 円加工観察結果 2