JP2001107246A - 炭素または炭素を主成分とする被膜の形成方法 - Google Patents
炭素または炭素を主成分とする被膜の形成方法Info
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Abstract
を改善する。 【解決手段】反応室の内壁など不要箇所に付着した炭素
または炭素を主成分とする被膜を水素及び酸素または弗
化物気体をプラズマ化してエッチングし、続いてアルゴ
ン等の不活性気体または水素をプラズマして反応室内を
清浄した後、炭素または炭素を主成分とする膜を形成す
る。
Description
主成分とする被膜を形成する装置のクリーニング方法に
関するものである。
性、絶縁性及び耐薬品性等に優れており、多くの特性を
有する材料としてその応用が期待されており、その炭素
膜をコーティングする技術としては、特開昭56-146930
号公報が知られている。
は、真空度の低下、フレークの問題等により困難であり
1回ないし2回成膜後は、反応器内部のクリーニングが
必要となる。従来のクリーニングに用いられる気体は、
固体被膜の成分から、例えば炭素系であればプラズマ反
応によって揮発性ガスとする為、水素、酸素、弗化物気
体があげられる。
主成分とする被膜をエッチングする技術は、炭素膜を応
用する上で大きな問題となっている。例えば、エッチン
グの際水素を用いて炭素膜と反応させCxHy等を生じさ
せる炭化水素系ガス化反応を行わせる方法は、反応器内
の汚染は低減されるが、エッチング速度が遅く量産性の
面で問題が多い。
るガスとしては、O2が最も簡便で揮発性ガス化反応に
よりCO、CO2等として排気されるものが大部分であ
るが、未反応の壁でO、O2あるいはCO、CO2として
反応室内壁に吸着し、クリーニング後に成膜する際それ
らが内壁から離脱し、気相中にアウトディフェージョン
し、膜内にオートドーピングあるいは界面にトラップさ
れ、膜質、界面特性(主に密着性)を低下させる原因と
なっていた。
決する為に従来のエッチングガスによる反応容器内部の
基体、または基板等の被膜成形面以外に堆積している炭
素系被膜の除去後に不活性ガス、例えばArまたは活性
ガス、例えばH2によるプラズマクリーニング処理を行
ない、内壁に残存しているO、O2、CO、CO2等を除
去または置換することにより、反応室内を清浄化するこ
とを特徴とする。
H2、O2を用いてビッカース硬度1000kg/mm2及び2000k
g/mm2の硬質炭素膜をエッチングした場合のエッチング
速度及び高周波印加電極側に生じるセルフバイアスを示
した。
ッカース硬度1000kg/mm2、◇はビッカース硬度2000kg
/mm2に対するエッチング速度を表す。この場合、高周
波エネルギーは60w、エッチング用気体の流量は50SC
CM、温度は室温、反応圧力は3Paで行った。
チングとクリーニング及び置換方法についての組合せの
例を以下に示す。 〔1〕O2プラズマエッチング+Arプラズマクリーニ
ング 〔2〕NF3プラズマエッチング+Arプラズマクリー
ニング 〔3〕O2プラズマエッチング+H2プラズマクリーニン
グ 〔4〕NF3プラズマエッチング+H2プラズマクリーニ
ング 〔5〕H2プラズマエッチング+H2プラズマクリーニン
グ
図2に本発明の実施に使用した炭素または炭素を主成分
とする被膜をエッチング除去した後プラズマクリーニン
グするための平行平板形のプラズマ装置の概要を示す。
ガスである水素を(2)より、反応性気体である炭化水
素気体、例えばメタン、エチレンを(3)より、炭素膜
のエッチング用気体である弗化物気体、例えばNF3を
(3)より、またアルゴン、水素、酸素等のエッチング
及びクリーニング用気体を(4)よりバルブ(6)、流
量計(7)をへて反応系(8)中のノズル(9)より導
入する反応系(8)では、減圧下にて炭素膜の成膜また
は炭素膜のエッチング処理を行った。
2の電極(11)を有し、一対の電極(10)、(1
1)間には高周波電源(12)よりマッチングトランス
(13)、直流バイアス電源(14)より電気エネルギ
ーが加えられ、プラズマが発生する。
には、2.45GHzのマイクロ波にて200w〜2kwのマ
イクロ波励起(15)を与えてもよい。すると活性の反
応性気体の量を増やすことができ、例えば炭素系被膜の
酸素によるエッチング速度を約4倍に向上することがで
きた。
で0.01〜1Torr例えば0.1Torrとし、高周波による電磁
エネルギーにより50w〜5kwのエネルギーが加えられ
る。直流バイアスは、被膜形成面上に−200〜600v(実
質的には−400〜400v)を加えられる。なぜなら、直流
バイアスが零のときは、自己バイアスが−200v(第2
の電極を接地レベルとして)を有しているためである。
の板に磁気記録媒体であるγFe2O3をつけたものとを
用いて本発明方法により反応室を清浄化した後、公知の
方法により図3に示すように炭素系被膜を成膜した。本
実施例では反応室の清浄化方法としてエッチング用気体
にH2プラズマのみを用いる方法とエッチング用気体に
O2プラズマのみを用いる方法と、エッチング用気体に
O2プラズマを用いその後にH2プラズマクリーニングす
る方法とを行った。
〜2μmのダイヤモンドペーストを使用したアブレシブ
テストを行った結果を示す。
おこなった。その結果、酸素プラズマエッチッグのみの
場合に比べて顕著な差が見られた。
常界面にC−Oボンディングを形成する為、密着性が極
端に低下することがあり、磁気ディスク等の保護膜とし
て応用する場合大きな問題となっている。
た結果基本的にはO2を使わないプロセスが良いと思わ
れるが、例え使ってもH2でプラズマ処理して置換する
工程を取り入れれば、密着性は大きく改善されることが
判明した。Siウエハの場合は界面の化学結合がSi−
Cとなる為、大きな差は出ないがSi表面に酸素原子、
分子、ラジカル等が吸着していると密着性を低下させる
原因となる。
度が極端に遅いのでスループットを上げ、量産性を考え
れば、O2プラズマエッチングとH2プラズマクリーニン
グの併用による方法が現時点では良好と考える。
分とする被膜を除去した後に、クリーニング用気体例え
ばAr、H2を用い、反応室内を清浄化することが可能
になった。また、上記方法にて、清浄化後通常の膜を形
成すると、密着性に大きな改善がみられた。
ーブ、磁気ディスク等のファイナルパシベーション膜に
用いることが始めて可能となった。また、半導体集積回
路等のファイナルコーティングの絶縁膜に用いることが
可能となった。
セルフバイアスを示した図。
図。
系被膜を示す図。
Claims (10)
- 【請求項1】 酸素のプラズマを発生して、炭素または
炭素を主成分とする被膜を形成する装置の反応室内の不
要部分に付着した炭素または炭素を主成分とする膜を除
去し、 前記酸素のプラズマを発生した後に、前記反応室内で不
活性気体または水素のプラズマを発生させ、 前記不活性気体または水素のプラズマを発生させた後
に、前記反応室内で基板に炭素または炭素を主成分とす
る被膜を形成することを特徴とする炭素または炭素を主
成分とする被膜の形成方法。 - 【請求項2】 弗化物気体のプラズマを発生して、炭素
または炭素を主成分とする被膜を形成する装置の反応室
内の不要部分に付着した炭素または炭素を主成分とする
膜を除去し、 前記弗化物気体のプラズマを発生した後に、前記反応室
内で不活性気体または水素のプラズマを発生させ、 前記不活性気体または水素のプラズマを発生させた後
に、前記反応室内で基板に炭素または炭素を主成分とす
る被膜を形成することを特徴とする炭素または炭素を主
成分とする被膜の形成方法。 - 【請求項3】 酸素のプラズマを発生して、炭素または
炭素を主成分とする被膜を形成する装置の反応室内の不
要部分に付着した炭素または炭素を主成分とする膜を除
去し、 前記酸素のプラズマを発生した後に、前記反応室内で不
活性気体または水素のプラズマを発生させ、 前記不活性気体または水素のプラズマを発生させた後
に、前記反応室内で、磁気テープのファイナルパシベー
ション膜として炭素または炭素を主成分とする被膜を形
成することを特徴とする炭素または炭素を主成分とする
被膜の形成方法。 - 【請求項4】 弗化物気体のプラズマを発生して、炭素
または炭素を主成分とする被膜を形成する装置の反応室
内の不要部分に付着した炭素または炭素を主成分とする
膜を除去し、 前記弗化物気体のプラズマを発生した後に、前記反応室
内で不活性気体または水素のプラズマを発生させ、 前記不活性気体または水素のプラズマを発生させた後
に、前記反応室内で、磁気テープのファイナルパシベー
ション膜として炭素または炭素を主成分とする被膜を形
成することを特徴とする炭素または炭素を主成分とする
被膜の形成方法。 - 【請求項5】 酸素のプラズマを発生して、炭素または
炭素を主成分とする被膜を形成する装置の反応室内の不
要部分に付着した炭素または炭素を主成分とする膜を除
去し、 前記酸素のプラズマを発生した後に、前記反応室内で不
活性気体または水素のプラズマを発生させ、 前記不活性気体または水素のプラズマを発生させた後
に、前記反応室内で、半導体集積回路のファイナルコー
ティング膜として炭素または炭素を主成分とする被膜を
形成することを特徴とする炭素または炭素を主成分とす
る被膜の形成方法。 - 【請求項6】 弗化物気体のプラズマを発生して、炭素
または炭素を主成分とする被膜を形成する装置の反応室
内の不要部分に付着した炭素または炭素を主成分とする
膜を除去し、 前記弗化物気体のプラズマを発生した後に、前記反応室
内で不活性気体または水素のプラズマを発生させ、 前記不活性気体または水素のプラズマを発生させた後
に、前記反応室内で、磁半導体集積回路のファイナルコ
ーティング膜として炭素または炭素を主成分とする被膜
を形成することを特徴とする炭素または炭素を主成分と
する被膜の形成方法。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1項におい
て、前記反応室内で、炭化水素気体のプラズマを発生さ
せて、前記炭素または炭素を主成分とする被膜を形成す
ることを特徴とする炭素または炭素を主成分とする被膜
の形成方法。 - 【請求項8】 請求項1ないし6のいずれか1項におい
て、前記反応室内で、炭化水素気体に高周波エネルギー
を加えてプラズマを発生させて、炭素または炭素を主成
分とする被膜を形成することを特徴とする炭素または炭
素を主成分とする被膜の形成方法。 - 【請求項9】 請求項1ないし6のいずれか1項におい
て、前記反応室内で、2.45GHzのマイクロ波によっ
て前記炭化水素気体にエネルギーを加えてプラズマを発
生させ、炭素または炭素を主成分とする被膜を形成する
ことを特徴とする炭素または炭素を主成分とする被膜の
形成方法。 - 【請求項10】 請求項1乃至9のいずれか1項におい
て、前記不活性気体はアルゴンであることを特徴とする
炭素または炭素を主成分とする被膜の形成方法。
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