JP2534406B2 - 炭化ケイ素膜の作製方法 - Google Patents
炭化ケイ素膜の作製方法Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
- C23C16/325—Silicon carbide
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、被着パラメータを制
御することにより、所定応力を有する炭化ケイ素膜を作
製する方法に関し、特に、引張応力を有する炭化ケイ素
膜を作製する方法に関する。引張膜応力を有するＳｉＣ
膜は、Ｘ線マスク、電子線マスクなどの作製に用いられ
る。
御することにより、所定応力を有する炭化ケイ素膜を作
製する方法に関し、特に、引張応力を有する炭化ケイ素
膜を作製する方法に関する。引張膜応力を有するＳｉＣ
膜は、Ｘ線マスク、電子線マスクなどの作製に用いられ
る。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】炭化ケイ
素（ＳｉＣ）や水素化炭化ケイ素（ＳｉＣ：Ｈ）の薄膜
は、電子、光起電力、摩耗などの分野で注目を集めてい
る。それは、高硬度、高ヤング率（窒化シリコンの約３
倍）、耐酸性、耐食性、高光バンド・ギャップなど多く
の特性があるからである。
素（ＳｉＣ）や水素化炭化ケイ素（ＳｉＣ：Ｈ）の薄膜
は、電子、光起電力、摩耗などの分野で注目を集めてい
る。それは、高硬度、高ヤング率（窒化シリコンの約３
倍）、耐酸性、耐食性、高光バンド・ギャップなど多く
の特性があるからである。
【０００３】たとえば、H.A. Acedoらは、IBM Technica
l Disclosure Bulletin、Vol. 23、No. 6、November 19
80、p. 2519 で、グロー放電炭化ケイ素から成り、優れ
た機械的性質と、インク・ジェット印刷時の高ｐＨイン
クによる電気化学的腐食に対する耐性を示すメンブレイ
ン・インク・ジェット・ノズルについて説明している。
Ｓｉ1-xＣxを形成する反応は、プラズマによって促進さ
れ、他のパラメータでは促進されない。
l Disclosure Bulletin、Vol. 23、No. 6、November 19
80、p. 2519 で、グロー放電炭化ケイ素から成り、優れ
た機械的性質と、インク・ジェット印刷時の高ｐＨイン
クによる電気化学的腐食に対する耐性を示すメンブレイ
ン・インク・ジェット・ノズルについて説明している。
Ｓｉ1-xＣxを形成する反応は、プラズマによって促進さ
れ、他のパラメータでは促進されない。
【０００４】Ｘ線メンブレイン物質として、シリコン、
窒化シリコン、窒化ボロンとは別に炭化ケイ素を提案し
ている著者が何人かある。現在、炭化ケイ素は、Ｘ線リ
ソグラフィに関しては最も有望なマスク材料とみられて
いる。
窒化シリコン、窒化ボロンとは別に炭化ケイ素を提案し
ている著者が何人かある。現在、炭化ケイ素は、Ｘ線リ
ソグラフィに関しては最も有望なマスク材料とみられて
いる。
【０００５】炭化ケイ素膜を作製するために、スパッタ
リング、グロー放電分解、イオン打ち込み、電子ビーム
蒸着、化学的気相成長（ＣＶＤ）など多くの被着方式が
採用されている（R.A. Royらによる“Preparation-phys
ical structure relationsin SiC sputtered films”、
J. Vac. Sci. Technol. A2(2)、Apr-June 1984、p.31
2、左の欄）。通常、こうした被着方式では、 圧縮応力
メンブレインが形成されるが、Ｘ線マスクや電子ビーム
・マスクの用途では、低引張応力メンブレインが必要で
ある。
リング、グロー放電分解、イオン打ち込み、電子ビーム
蒸着、化学的気相成長（ＣＶＤ）など多くの被着方式が
採用されている（R.A. Royらによる“Preparation-phys
ical structure relationsin SiC sputtered films”、
J. Vac. Sci. Technol. A2(2)、Apr-June 1984、p.31
2、左の欄）。通常、こうした被着方式では、 圧縮応力
メンブレインが形成されるが、Ｘ線マスクや電子ビーム
・マスクの用途では、低引張応力メンブレインが必要で
ある。
【０００６】P. Burggraafは、“X-Ray Lithography an
d Mask Technology”、Semiconductor International、
April 1985、pp. 92 ff の中で、 メンブレイン（薄
層）の引張応力は、約７０ないし１００ＭＰａに制御す
るのが最適であるという。H. Luthjeらの“Status and
Prospects of SiC-Masks for SynchrotonBased X-Ray L
ithography”、SPIE Vol. 773 Electron Beam、X-Ray a
nd Ion-Beam Lithographies VI (1987)、pp. 15 ff に
よると、多結晶構造の炭化ケイ素層は、ＣＶＤによって
形成できる。この文献で説明されている条件下で作製さ
れたメンブレインは、引張応力が約３００ＭＰａであ
り、これはＸ線マスク用には大きすぎると思われる。ま
た、スパッタリングとＣＶＤによって形成された膜は、
熱アニール処理により、メンブレインのエラボレーショ
ンに必要な引張応力が小さくなる。
d Mask Technology”、Semiconductor International、
April 1985、pp. 92 ff の中で、 メンブレイン（薄
層）の引張応力は、約７０ないし１００ＭＰａに制御す
るのが最適であるという。H. Luthjeらの“Status and
Prospects of SiC-Masks for SynchrotonBased X-Ray L
ithography”、SPIE Vol. 773 Electron Beam、X-Ray a
nd Ion-Beam Lithographies VI (1987)、pp. 15 ff に
よると、多結晶構造の炭化ケイ素層は、ＣＶＤによって
形成できる。この文献で説明されている条件下で作製さ
れたメンブレインは、引張応力が約３００ＭＰａであ
り、これはＸ線マスク用には大きすぎると思われる。ま
た、スパッタリングとＣＶＤによって形成された膜は、
熱アニール処理により、メンブレインのエラボレーショ
ンに必要な引張応力が小さくなる。
【０００７】ＳｉＣについて、従来の技術では、Ｘ線マ
スク用メンブレイン材料としてはきわめて希な材料の１
つであり、現像、パターン形成、マスクとしての使用に
影響を与える重要な性質の１つは、メンブレインと吸収
材の応力であると説明されているが、ＳｉＣ膜の形成時
にあるパラメータを指定して応力を制御することには全
く触れられていない。
スク用メンブレイン材料としてはきわめて希な材料の１
つであり、現像、パターン形成、マスクとしての使用に
影響を与える重要な性質の１つは、メンブレインと吸収
材の応力であると説明されているが、ＳｉＣ膜の形成時
にあるパラメータを指定して応力を制御することには全
く触れられていない。
【０００８】R. I. Fuentesは、IBM Technical Disclos
ure Bulletin、Vol. 31、No. 4、September 1988、pp.
152-33の中で、スパッタされたＳｉＣ膜を引張動作の最
上部またはその引張動作の前に形成することによって、
炭化ケイ素薄膜の応力を補償する手法について述べてい
る。応力を補償する構造を得るために、シリコン上のＳ
ｉＣの引張成長、Ｓｉ−ＳｉＣメンブレイン構造の前面
へのＳｉＣのスパッタリング、メンブレイン領域のマス
キングと後面のＳｉＣからの反応性イオン・エッチン
グ、及びＳｉＣメンブレインを露出するためのシリコン
の異方性エッチングの各ステップが用いられる。
ure Bulletin、Vol. 31、No. 4、September 1988、pp.
152-33の中で、スパッタされたＳｉＣ膜を引張動作の最
上部またはその引張動作の前に形成することによって、
炭化ケイ素薄膜の応力を補償する手法について述べてい
る。応力を補償する構造を得るために、シリコン上のＳ
ｉＣの引張成長、Ｓｉ−ＳｉＣメンブレイン構造の前面
へのＳｉＣのスパッタリング、メンブレイン領域のマス
キングと後面のＳｉＣからの反応性イオン・エッチン
グ、及びＳｉＣメンブレインを露出するためのシリコン
の異方性エッチングの各ステップが用いられる。
【０００９】ドイツ国特許公報（German Offenlegungss
chrift） DE-A-33 46 803 では、上記の構造を得る集積
回路構造とプロセスについて説明されている。この回路
構造は、基本的にはアモーファスまたは多結晶の炭化ケ
イ素から成り、水素、窒素、酸素、ハロゲンなどの族の
うち少なくとも１元素を含む保護層で覆われる。保護層
は、プラズマＣＶＤにより、ＳｉＨmＸn（Ｘ＝ハロゲ
ン、ｍとｎは０ないし４に等しい）、Ｃ3Ｈ8、Ｎ2Ｏの
化合物を用い、 ＲＦ電源約１５０ないし５００Ｗ（１
３．５６ＭＨｚ）、総圧力約１３．３ないし１３３Ｐ
ａ、被着温度約３５０ないし６００℃の範囲で形成され
る。
chrift） DE-A-33 46 803 では、上記の構造を得る集積
回路構造とプロセスについて説明されている。この回路
構造は、基本的にはアモーファスまたは多結晶の炭化ケ
イ素から成り、水素、窒素、酸素、ハロゲンなどの族の
うち少なくとも１元素を含む保護層で覆われる。保護層
は、プラズマＣＶＤにより、ＳｉＨmＸn（Ｘ＝ハロゲ
ン、ｍとｎは０ないし４に等しい）、Ｃ3Ｈ8、Ｎ2Ｏの
化合物を用い、 ＲＦ電源約１５０ないし５００Ｗ（１
３．５６ＭＨｚ）、総圧力約１３．３ないし１３３Ｐ
ａ、被着温度約３５０ないし６００℃の範囲で形成され
る。
【００１０】DE-A-33 46 803の方法は、この発明とは異
なる圧力パラメータ、ＲＦ電源パラメータを用いてい
る。総圧力は、この発明のパラメータと比べて低く、Ｒ
Ｆ電源は大きい。低圧と高ＲＦ電源はいずれも、成膜密
度を高め、したがってＳｉＣの保護層に圧縮応力をもた
らす要因である。
なる圧力パラメータ、ＲＦ電源パラメータを用いてい
る。総圧力は、この発明のパラメータと比べて低く、Ｒ
Ｆ電源は大きい。低圧と高ＲＦ電源はいずれも、成膜密
度を高め、したがってＳｉＣの保護層に圧縮応力をもた
らす要因である。
【００１１】1982年6月8日に公開された特開昭57-27914
号公報では、各反応ガスの圧力の一部を低く保つことに
よって、比較的低い温度で高硬度のＳｉＣ薄膜を形成す
るＣＶＤ法が説明されている。実施例では、基板が約３
００ないし４００℃まで加熱される。アルゴンによるプ
ラズマ洗浄の後、シラン、メタン、及びアルゴンの混合
ガスがリアクタに導入される。シランとメタンのガスの
総圧力は約１．３ないし１５Ｐａまで調整され、約１３
０ないし２６０Ｐａ、ＲＦ電源約１００Ｗでプラズマが
生成され、基板表面にＳｉＣが被着される。
号公報では、各反応ガスの圧力の一部を低く保つことに
よって、比較的低い温度で高硬度のＳｉＣ薄膜を形成す
るＣＶＤ法が説明されている。実施例では、基板が約３
００ないし４００℃まで加熱される。アルゴンによるプ
ラズマ洗浄の後、シラン、メタン、及びアルゴンの混合
ガスがリアクタに導入される。シランとメタンのガスの
総圧力は約１．３ないし１５Ｐａまで調整され、約１３
０ないし２６０Ｐａ、ＲＦ電源約１００Ｗでプラズマが
生成され、基板表面にＳｉＣが被着される。
【００１２】基板温度は約４００℃と低く、反応ガスに
アルゴンがあることから、高密度の膜が形成され、した
がってＳｉＣ膜に圧縮応力が生じる。
アルゴンがあることから、高密度の膜が形成され、した
がってＳｉＣ膜に圧縮応力が生じる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、Ｘ線
マスク、電子ビーム・マスクなど、マイクロメカニクス
の分野のＳｉＣ薄膜やメンブレインを形成する方法にあ
る。
マスク、電子ビーム・マスクなど、マイクロメカニクス
の分野のＳｉＣ薄膜やメンブレインを形成する方法にあ
る。
【００１４】この発明の目的は、ａ）シラン／ヘリウム
とエチレンの混合ガスを反応チャンバに導入するステッ
プと、ｂ）グロー放電によってシランとエチレンの分子
の反応を励起・促進することによって、総圧力約２６．
６ないし２６６Ｐａ、４００℃を超える温度でシランと
エチレンを反応させるステップと、ｃ）得られた炭化ケ
イ素を被膜の形でウェハ基板に被着するステップとを含
む、炭化ケイ素膜の作製方法によって達成される。
とエチレンの混合ガスを反応チャンバに導入するステッ
プと、ｂ）グロー放電によってシランとエチレンの分子
の反応を励起・促進することによって、総圧力約２６．
６ないし２６６Ｐａ、４００℃を超える温度でシランと
エチレンを反応させるステップと、ｃ）得られた炭化ケ
イ素を被膜の形でウェハ基板に被着するステップとを含
む、炭化ケイ素膜の作製方法によって達成される。
【００１５】この発明のプロセス・パラメータを調整す
ることで、メンブレインに所望の最適固有応力が得られ
る。本発明の実施例では、プロセス・パラメータが調整
されて、メンブレインに最適引張応力が得られる。
ることで、メンブレインに所望の最適固有応力が得られ
る。本発明の実施例では、プロセス・パラメータが調整
されて、メンブレインに最適引張応力が得られる。
【００１６】この発明の詳細については以下に図１とあ
わせて述べる。
わせて述べる。
【００１７】
【実施例】この発明は、プラズマを用いた化学的気相成
長法（ＰＥＣＶＤ）によって炭化ケイ素を作製するプロ
セスを扱う。このプロセスではまず、シリコンとカーボ
ンを含む様々なガスが用いられ、基板上に膜状の生成物
が得られる。総圧力が約１０６．４Ｐａを超える範囲で
形成されたＳｉＣ膜から作製されたメンブレインは、剛
性構造を有し、総圧力が約１０６．４Ｐａ未満の範囲で
形成されたＳｉＣ膜から作製されたメンブレインは、波
形構造を有する。これは、被着時の総圧力に大きく左右
される膜応力による（後述）。
長法（ＰＥＣＶＤ）によって炭化ケイ素を作製するプロ
セスを扱う。このプロセスではまず、シリコンとカーボ
ンを含む様々なガスが用いられ、基板上に膜状の生成物
が得られる。総圧力が約１０６．４Ｐａを超える範囲で
形成されたＳｉＣ膜から作製されたメンブレインは、剛
性構造を有し、総圧力が約１０６．４Ｐａ未満の範囲で
形成されたＳｉＣ膜から作製されたメンブレインは、波
形構造を有する。これは、被着時の総圧力に大きく左右
される膜応力による（後述）。
【００１８】被着プロセスは、特殊なＰＥＣＶＤリアク
タにおいて実行される。このリアクタの主な利点は、温
度範囲がＲＴから約６００℃の加熱可能なサセプタ板に
ある。上電極はシャワー・ヘッドを有し、両電極をＬＦ
またはＲＦでバイアスできる。この発明のプロセスは、
上電極（カソード）を１３．５６ＭＨｚ、７５Ｗでバイ
アスすることによって促進される。基板を担持する対電
極（アノード）は接地される。被着時の基板温度は約５
００℃である。被着前に直径８２ｍｍのウェハ基板がス
パッタ洗浄される。
タにおいて実行される。このリアクタの主な利点は、温
度範囲がＲＴから約６００℃の加熱可能なサセプタ板に
ある。上電極はシャワー・ヘッドを有し、両電極をＬＦ
またはＲＦでバイアスできる。この発明のプロセスは、
上電極（カソード）を１３．５６ＭＨｚ、７５Ｗでバイ
アスすることによって促進される。基板を担持する対電
極（アノード）は接地される。被着時の基板温度は約５
００℃である。被着前に直径８２ｍｍのウェハ基板がス
パッタ洗浄される。
【００１９】プロセス・ガスはエチレン（Ｃ2Ｈ4）及び
ヘリウム（Ｈｅ）を混合したシラン（ＳｉＨ4）１．８
％の蒸気である。Ｃ2Ｈ4 のガス流は、すべての例で１
０ｓｃｃｍ／分、ＳｉＨ4／Ｈｅで１．０００ｓｃｃｍ
／分である。
ヘリウム（Ｈｅ）を混合したシラン（ＳｉＨ4）１．８
％の蒸気である。Ｃ2Ｈ4 のガス流は、すべての例で１
０ｓｃｃｍ／分、ＳｉＨ4／Ｈｅで１．０００ｓｃｃｍ
／分である。
【００２０】主として総圧力の関数であり、したがって
ＤＣ自己バイアスの関数でもあるＳｉＣ膜の性質は、圧
力範囲約２６．６ないし２６６Ｐａで検査される。上記
の条件下での被着速度は比較的一定（約１０ｎｍ／分）
である。被着パラメータと成膜の性質を表１にまとめ
た。
ＤＣ自己バイアスの関数でもあるＳｉＣ膜の性質は、圧
力範囲約２６．６ないし２６６Ｐａで検査される。上記
の条件下での被着速度は比較的一定（約１０ｎｍ／分）
である。被着パラメータと成膜の性質を表１にまとめ
た。
【００２１】
【表１】
【００２２】膜応力は、最初は平らな基板上の引張膜
が、基板の凸形状に対して凹面の圧縮膜となる効果を基
に測定される。応力量を示す基板の曲げ半径は、Fizeau
法によって光学的に求められる。この方法は、ＳｉＣ層
形成前後の曲がった基板とオプティカル・フラットの干
渉縞パターンを利用している。この方法の詳細について
は、W. Jaerisch、G. MakoschによるApplied Optics、1
7 (1978)、p. 740を参照されたい。
が、基板の凸形状に対して凹面の圧縮膜となる効果を基
に測定される。応力量を示す基板の曲げ半径は、Fizeau
法によって光学的に求められる。この方法は、ＳｉＣ層
形成前後の曲がった基板とオプティカル・フラットの干
渉縞パターンを利用している。この方法の詳細について
は、W. Jaerisch、G. MakoschによるApplied Optics、1
7 (1978)、p. 740を参照されたい。
【００２３】この発明のプロセスの要点は、ＳｉＣ膜の
固有応力を、膜と基板との熱膨張誤差とマッチングする
ことにある。総応力σは、熱応力σthermalと固有応力
σintrinsic の和である。熱応力が生じるのは、炭化ケ
イ素膜（４．７×１０-6Ｋ-1）とシリコン基板（２．６
×１０-6Ｋ-1）の１次熱膨張係数の差による。固有応力
は膜密度に依存し、膜密度は、一部は基板温度、総圧力
などの被着パラメータの関数である。ＳｉＣ膜の固有応
力は図１に示したデータから導かれる。
固有応力を、膜と基板との熱膨張誤差とマッチングする
ことにある。総応力σは、熱応力σthermalと固有応力
σintrinsic の和である。熱応力が生じるのは、炭化ケ
イ素膜（４．７×１０-6Ｋ-1）とシリコン基板（２．６
×１０-6Ｋ-1）の１次熱膨張係数の差による。固有応力
は膜密度に依存し、膜密度は、一部は基板温度、総圧力
などの被着パラメータの関数である。ＳｉＣ膜の固有応
力は図１に示したデータから導かれる。
【００２４】図１は、成膜時のガスの総圧力と成膜され
たＳｉＣ膜の応力との関係を示した図である。図の縦軸
の応力のうち、正の応力は圧縮応力であることを示し、
負の応力は引張応力であることを示している。図１から
わかるように、膜応力は総圧力に大きく依存し、低圧で
高い圧縮膜応力の膜が得られ、高圧に移るにしたがって
引張膜応力へと遷移していき、約１０６．４Ｐａで膜応
力がゼロになる。そして、図１から熱応力を考慮して固
有応力を求める場合は、以下のように取り扱う。すなわ
ち、例えばＳｉＣの熱膨張係数がＳｉよりも高いとき、
約５００℃での被着時の熱応力は約６５０ＭＰａの大き
さの引張応力に相当するが、この場合、図１のカーブを
この６５０ＭＰａだけ圧縮応力の方へシフトさせること
により、固有応力を得ることができる。なお、引張応力
領域の膜応力を得るためには、４００℃以上の高い被着
温度が必要となる。
たＳｉＣ膜の応力との関係を示した図である。図の縦軸
の応力のうち、正の応力は圧縮応力であることを示し、
負の応力は引張応力であることを示している。図１から
わかるように、膜応力は総圧力に大きく依存し、低圧で
高い圧縮膜応力の膜が得られ、高圧に移るにしたがって
引張膜応力へと遷移していき、約１０６．４Ｐａで膜応
力がゼロになる。そして、図１から熱応力を考慮して固
有応力を求める場合は、以下のように取り扱う。すなわ
ち、例えばＳｉＣの熱膨張係数がＳｉよりも高いとき、
約５００℃での被着時の熱応力は約６５０ＭＰａの大き
さの引張応力に相当するが、この場合、図１のカーブを
この６５０ＭＰａだけ圧縮応力の方へシフトさせること
により、固有応力を得ることができる。なお、引張応力
領域の膜応力を得るためには、４００℃以上の高い被着
温度が必要となる。
【００２５】圧縮応力と引張応力を有する膜は、ＴＥＭ
（透過電子顕微鏡）とＳＴＭ（走査型トンネル電子顕微
鏡）で検査し、ゼロ応力の膜はＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分
光法）で検査した。ゼロ応力膜は、反応炭化ケイ素から
成り、ストイキオメトリは１：１であることがわかっ
た。ＴＥＭ検査からは、膜がアモーファスであることが
判明した。ＳＴＭ検査では、膜硬度が４ｎｍ未満であっ
た。
（透過電子顕微鏡）とＳＴＭ（走査型トンネル電子顕微
鏡）で検査し、ゼロ応力の膜はＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分
光法）で検査した。ゼロ応力膜は、反応炭化ケイ素から
成り、ストイキオメトリは１：１であることがわかっ
た。ＴＥＭ検査からは、膜がアモーファスであることが
判明した。ＳＴＭ検査では、膜硬度が４ｎｍ未満であっ
た。
【００２６】最初の例では、約０．１μｍ厚の小型Ｓｉ
Ｃメンブレインを、圧力２６．６、５３．２、７９．
８、１０６．４、１３３、及び２６６Ｐａで作製した
（表１参照）。圧力２６．６Ｐａで作製したメンブレイ
ン圧縮応力は大きく、メンブレインはシリコン・フレー
ムから破損した。プロセス圧力の増加に伴う圧縮応力の
減少は、圧力１０６．４Ｐａで作製されたメンブレイン
において応力除去と引張応力に至るまでは、メンブレイ
ンの波形状の減少からはっきり認められた。圧力範囲１
０６．４Ｐａないし２６６Ｐａで作製されたメンブレイ
ンは剛性構造すなわち引張応力を示した。
Ｃメンブレインを、圧力２６．６、５３．２、７９．
８、１０６．４、１３３、及び２６６Ｐａで作製した
（表１参照）。圧力２６．６Ｐａで作製したメンブレイ
ン圧縮応力は大きく、メンブレインはシリコン・フレー
ムから破損した。プロセス圧力の増加に伴う圧縮応力の
減少は、圧力１０６．４Ｐａで作製されたメンブレイン
において応力除去と引張応力に至るまでは、メンブレイ
ンの波形状の減少からはっきり認められた。圧力範囲１
０６．４Ｐａないし２６６Ｐａで作製されたメンブレイ
ンは剛性構造すなわち引張応力を示した。
【００２７】ここで明らかになるのは、プロセス圧力を
制御することによって、膜圧力を制御できる、すなわ
ち、ＳｉＣメンブレインは、約１５００ＭＰａの圧縮応
力と約１６０ＭＰａの引張応力との間で応力を変化させ
て形成できるということである。膜圧力の制御に加え
て、この発明に従って形成された膜は、ピンホールがな
く、優れたエッジ・カバレージを示した。
制御することによって、膜圧力を制御できる、すなわ
ち、ＳｉＣメンブレインは、約１５００ＭＰａの圧縮応
力と約１６０ＭＰａの引張応力との間で応力を変化させ
て形成できるということである。膜圧力の制御に加え
て、この発明に従って形成された膜は、ピンホールがな
く、優れたエッジ・カバレージを示した。
【００２８】第２例では、この発明のプロセスに従っ
て、Ｘ線リソグラフィ・マスク・メンブレインを形成し
た。層厚が２ないし３μｍのＳｉＣ層を、ＰＥＣＶＤに
よってシリコン・ウェハ基板上に被着した。この後、Ｓ
ｉＣ層には、金、タングステンなどの吸収材を添加して
もよい。たとえばタングステンは、ＳｉＣ層にスパッタ
被着できる。電子ビーム・リソグラフィやＲＩＥでは、
金属層に緻密なサブミクロン・パターンのプロファイル
が得られる。最後に、シリコン基板は、異方性湿式エッ
チングにより、ＫＯＨ水溶液でウェハ後面から除去され
る。Ｘ線マスクＳｉＣメンブレインは優れた長時間安定
性を示した。
て、Ｘ線リソグラフィ・マスク・メンブレインを形成し
た。層厚が２ないし３μｍのＳｉＣ層を、ＰＥＣＶＤに
よってシリコン・ウェハ基板上に被着した。この後、Ｓ
ｉＣ層には、金、タングステンなどの吸収材を添加して
もよい。たとえばタングステンは、ＳｉＣ層にスパッタ
被着できる。電子ビーム・リソグラフィやＲＩＥでは、
金属層に緻密なサブミクロン・パターンのプロファイル
が得られる。最後に、シリコン基板は、異方性湿式エッ
チングにより、ＫＯＨ水溶液でウェハ後面から除去され
る。Ｘ線マスクＳｉＣメンブレインは優れた長時間安定
性を示した。
【００２９】第３例では、本発明のプロセスに従って、
電子ビーム・リソグラフィ・マスクを作製した。約２μ
ｍ厚の、応力のないＳｉＣ層をシリコン・ウェハ基板に
付加した。パターンが、ＳｉＣ層上部の金属吸収材層に
おいて形成されるＸ線リソグラフィ・マスクとは対照的
に、電子ビーム近接マスクのパターンは、ＳｉＣ膜自体
内のパフォレーションの形に形成される。そのため、最
新のリソグラフィ技術やＲＩＥ技術が採用される。支持
板であるＳｉウェハは、異方性湿式エッチングにより、
ＫＯＨ水溶液でウェハ後面から除去される。これによ
り、機械的性質に優れた電子ビーム・マスクが得られ
た。
電子ビーム・リソグラフィ・マスクを作製した。約２μ
ｍ厚の、応力のないＳｉＣ層をシリコン・ウェハ基板に
付加した。パターンが、ＳｉＣ層上部の金属吸収材層に
おいて形成されるＸ線リソグラフィ・マスクとは対照的
に、電子ビーム近接マスクのパターンは、ＳｉＣ膜自体
内のパフォレーションの形に形成される。そのため、最
新のリソグラフィ技術やＲＩＥ技術が採用される。支持
板であるＳｉウェハは、異方性湿式エッチングにより、
ＫＯＨ水溶液でウェハ後面から除去される。これによ
り、機械的性質に優れた電子ビーム・マスクが得られ
た。
【００３０】炭化ケイ素はそれ自体興味深い物質であ
る。膜応力の制御と、湿式エッチングの高い選択性を組
み合わせることにより、多彩なマイクロメカニクス用途
が生まれる。
る。膜応力の制御と、湿式エッチングの高い選択性を組
み合わせることにより、多彩なマイクロメカニクス用途
が生まれる。
【００３１】
【発明の効果】この発明によれば、プロセス・パラメー
タ（特に混合ガスの総圧力）を調節することで、所望の
固有応力を有した炭化ケイ素膜を作製することができ、
Ｘ線マスク、電子ビームマスク等の性能を向上させるこ
とができる。
タ（特に混合ガスの総圧力）を調節することで、所望の
固有応力を有した炭化ケイ素膜を作製することができ、
Ｘ線マスク、電子ビームマスク等の性能を向上させるこ
とができる。
【図１】ＰＥＣＶＤによって形成された、被着時の総圧
力の関数としての、ＳｉＣ膜の応力を示すグラフであ
る。
力の関数としての、ＳｉＣ膜の応力を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・バイア ドイツ連邦共和国7032 シンデルフィン ゲン、ヒンターバイラ シュトラーセ 45番地 (72)発明者 ジョアン・グレシュナー ドイツ連邦共和国7401 プリーツハウゼ ン１、ティールガルテン シュトラーセ 14番地 (72)発明者 ゲオルグ・クラウス ドイツ連邦共和国7277 ヴィルトベルグ ４、ハイネンタール 70番地 (72)発明者 オラフ・ボルター ドイツ連邦共和国7042 アイドリンゲン ３、バコルデル シュトラーセ ８番地 (56)参考文献 特開 平２−210419（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−13586（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (7)
- 【請求項１】被着パラメータを制御して、所定の応力を
有する炭化ケイ素膜を作製する方法であって、 ａ）ヘリウムおよびシランの混合ガスと、エチレン・ガ
スを反応チャンバに導入するステップと、 ｂ）約２６．６ないし２６６Ｐａの総圧力および４００
℃を超える温度条件下で、グロー放電によってシランと
エチレンの分子を反応させるステップと、 ｃ）上記反応によって得られた炭化ケイ素を膜の形でウ
ェハ基板に被着するステップと、を含む炭化ケイ素膜の
作製方法。 - 【請求項２】ヘリウムおよびシランの混合ガスと、エチ
レン・ガスとを各々約１０００ｓｃｃｍ／分、約１０ｓ
ｃｃｍ／分の流量で反応チャンバに導入する、請求項１
に記載の作製方法。 - 【請求項３】ヘリウムおよびシランの混合ガス中にシラ
ンが約１．８体積％の割合で含まれる、請求項２に記載
の作製方法。 - 【請求項４】シランとエチレンを基板温度約５００℃で
反応させる、 請求項１ないし３のいずれかに記載の作
製方法。 - 【請求項５】固有圧縮応力を有する炭化ケイ素膜を、約
１０６．４Ｐａ未満の総圧力範囲で被着する、請求項１
ないし４のいずれかに記載の作製方法。 - 【請求項６】固有引張応力を有する炭化ケイ素膜を、約
１０６．４Ｐａを超える総圧力範囲で被着する、請求項
１ないし４のいずれかに記載の作製方法。 - 【請求項７】固有圧縮応力または固有引張応力を有する
炭化ケイ素膜を、反応ガスとしてシランが約１．８体積
％の割合で含まれるヘリウム及びエチレンの混合ガスと
エチレン・ガスとを用い、各々のガスが約１０００ｓｃ
ｃｍ／分、約１０ｓｃｃｍ／分の流量でチャンバに導入
され、基板温度が約５００℃、総圧力範囲が約１０６．
４ないし２６６Ｐａ、１３．５６ＭＨｚの高周波の電源
の供給電力が７５Ｗ、でプラズマＣＶＤによって被着す
る、請求項１ないし６のいずれかに記載の作製方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| EP90104227A EP0445319B1 (en) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | Process for fabricating silicon carbide films with a predetermined stress |
| DE90104227.5 | 1990-03-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04341565A JPH04341565A (ja) | 1992-11-27 |
| JP2534406B2 true JP2534406B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=8203718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3042187A Expired - Lifetime JP2534406B2 (ja) | 1990-03-05 | 1991-02-15 | 炭化ケイ素膜の作製方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5162133A (ja) |
| EP (1) | EP0445319B1 (ja) |
| JP (1) | JP2534406B2 (ja) |
| DE (1) | DE69023478T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5800878A (en) * | 1996-10-24 | 1998-09-01 | Applied Materials, Inc. | Reducing hydrogen concentration in pecvd amorphous silicon carbide films |
| US6821571B2 (en) | 1999-06-18 | 2004-11-23 | Applied Materials Inc. | Plasma treatment to enhance adhesion and to minimize oxidation of carbon-containing layers |
| JP3648112B2 (ja) * | 1999-11-26 | 2005-05-18 | 東芝セラミックス株式会社 | ＣＶＤ−ＳｉＣ自立膜構造体、及びその製造方法 |
| US7037574B2 (en) * | 2001-05-23 | 2006-05-02 | Veeco Instruments, Inc. | Atomic layer deposition for fabricating thin films |
| US8067067B2 (en) * | 2002-02-14 | 2011-11-29 | Applied Materials, Inc. | Clean, dense yttrium oxide coating protecting semiconductor processing apparatus |
| JP4113812B2 (ja) * | 2003-08-05 | 2008-07-09 | 北川工業株式会社 | 電波吸収体、および電波吸収体の製造方法 |
| US7261919B2 (en) | 2003-11-18 | 2007-08-28 | Flx Micro, Inc. | Silicon carbide and other films and method of deposition |
| TWI249470B (en) * | 2005-03-09 | 2006-02-21 | Univ Nat Central | Structure and method of thermal stress compensation |
| CN100577866C (zh) * | 2007-02-27 | 2010-01-06 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 应用于等离子体反应室中的气体喷头组件、其制造方法及其翻新再利用的方法 |
| US10622194B2 (en) | 2007-04-27 | 2020-04-14 | Applied Materials, Inc. | Bulk sintered solid solution ceramic which exhibits fracture toughness and halogen plasma resistance |
| US10242888B2 (en) | 2007-04-27 | 2019-03-26 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing apparatus with a ceramic-comprising surface which exhibits fracture toughness and halogen plasma resistance |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8500645A (nl) * | 1985-03-07 | 1986-10-01 | Philips Nv | Werkwijze voor het afzetten van een laag, die in hoofdzaak uit siliciumcarbide bestaat op een substraat. |
| GB8629496D0 (en) * | 1986-12-10 | 1987-01-21 | British Petroleum Co Plc | Silicon carbide |
-
1990
- 1990-03-05 DE DE69023478T patent/DE69023478T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-05 EP EP90104227A patent/EP0445319B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-20 US US07/631,138 patent/US5162133A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-02-15 JP JP3042187A patent/JP2534406B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0445319B1 (en) | 1995-11-08 |
| DE69023478D1 (de) | 1995-12-14 |
| EP0445319A1 (en) | 1991-09-11 |
| JPH04341565A (ja) | 1992-11-27 |
| US5162133A (en) | 1992-11-10 |
| DE69023478T2 (de) | 1996-06-20 |
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