JP2617328B2 - 炭素膜のエッチング方法 - Google Patents
炭素膜のエッチング方法Info
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- JP2617328B2 JP2617328B2 JP63022381A JP2238188A JP2617328B2 JP 2617328 B2 JP2617328 B2 JP 2617328B2 JP 63022381 A JP63022381 A JP 63022381A JP 2238188 A JP2238188 A JP 2238188A JP 2617328 B2 JP2617328 B2 JP 2617328B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、ビッカース硬度2000Kg/mm2以上または熱伝
導度2.5W/cm deg以上の炭素または炭素を主成分とする
被膜（以下単に炭素膜という）を選択的にプラズマエッ
チングする炭素膜のエッチング方法に関する。
導度2.5W/cm deg以上の炭素または炭素を主成分とする
被膜（以下単に炭素膜という）を選択的にプラズマエッ
チングする炭素膜のエッチング方法に関する。
所定の基板上に形成された炭素膜の工業的応用を考え
ると炭素膜の選択的エッチング方法の確立はきわめて重
要なものである。
ると炭素膜の選択的エッチング方法の確立はきわめて重
要なものである。
第１図には、炭素膜を形成するため、およびかかる炭
素膜を選択的にエッチングするためのプラズマCVD装置
およびプラズマエッチング装置を構成するプラズマ反応
装置を示している。
素膜を選択的にエッチングするためのプラズマCVD装置
およびプラズマエッチング装置を構成するプラズマ反応
装置を示している。
第１図に示すように、プラズマ反応装置のガス系（1
0）は、キャリアガスである水素（11）、反応性気体で
ある炭化水素気体、例えばメタン、エチレン（12）、炭
素膜のエッチング用気体である酸素化物気体、例えば酸
素（13）、六弗化物気体のエッチング気体（14）をバル
ブ（28）、流量計（29）をそれぞれ経て反応系（30）中
のノズル（25）、（25′）で反応室（４）内に導入でき
るようになっている。
0）は、キャリアガスである水素（11）、反応性気体で
ある炭化水素気体、例えばメタン、エチレン（12）、炭
素膜のエッチング用気体である酸素化物気体、例えば酸
素（13）、六弗化物気体のエッチング気体（14）をバル
ブ（28）、流量計（29）をそれぞれ経て反応系（30）中
のノズル（25）、（25′）で反応室（４）内に導入でき
るようになっている。
この反応系（30）は、反応室（４）、ロード・アンロ
ード用の予備室（５）を有し、その間にはゲイト弁
（６）が設けられている。
ード用の予備室（５）を有し、その間にはゲイト弁
（６）が設けられている。
そして、処理される基板は、前記予備室（５）から前
記ゲイト弁（６）を開くことにより前記反応室（４）に
至り、さらに前記ゲイト弁（６）を閉じた後、前記反応
室（４）内で減圧下にて炭素膜の成膜または炭素膜のエ
ッチング処理を行う。
記ゲイト弁（６）を開くことにより前記反応室（４）に
至り、さらに前記ゲイト弁（６）を閉じた後、前記反応
室（４）内で減圧下にて炭素膜の成膜または炭素膜のエ
ッチング処理を行う。
前記反応室（４）内には第１の電極（２）およびその
補助電極（２′）、被形成面または被エッチング面を具
備する処理用基板（１）、第２の電極（３）を備えてい
る。
補助電極（２′）、被形成面または被エッチング面を具
備する処理用基板（１）、第２の電極（３）を備えてい
る。
前記第１の電極（２）及び第２の電極（３）間には高
周波電源（15）、マッチングトランス（16）、直流バイ
アス電源（17）にて電気エネルギが加えられ、プラズマ
（40）を発生する。ここで反応性気体のより一層の分解
を行うためには、2.45GHzのマイクロ波で励起室（26）
にて200W〜2kWのマイクロ波励起を与える。このように
すると活性の反応性気体の量を増やすことができ、炭素
の成膜速度を約５倍、炭素の酸素によるエッチング速度
を約４倍に向上させることができる。
周波電源（15）、マッチングトランス（16）、直流バイ
アス電源（17）にて電気エネルギが加えられ、プラズマ
（40）を発生する。ここで反応性気体のより一層の分解
を行うためには、2.45GHzのマイクロ波で励起室（26）
にて200W〜2kWのマイクロ波励起を与える。このように
すると活性の反応性気体の量を増やすことができ、炭素
の成膜速度を約５倍、炭素の酸素によるエッチング速度
を約４倍に向上させることができる。
排気系（20）は、圧力調整バルブ（21）、ターボ分子
ポンブ（22）、ロータリーポンプ（23）を経て反応室
（４）から不要気体を排気する。
ポンブ（22）、ロータリーポンプ（23）を経て反応室
（４）から不要気体を排気する。
前記プラズマ反応装置において、反応室（４）に導入
された成膜用の反応性気体、例えばメタン：水素＝1:1
の反応性気体に、プラズマ（40）の空間で圧力0.01〜1t
orr、例えば0.1torrとして、高周波による電磁エネルギ
により50W〜5kWのエネルギが加えられる。また、直流バ
イアスとして、被形成面上に−200〜600V（実質的には
−400〜400V）を加える。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の電極が接地レ
ベルとして）を有しているためである。
された成膜用の反応性気体、例えばメタン：水素＝1:1
の反応性気体に、プラズマ（40）の空間で圧力0.01〜1t
orr、例えば0.1torrとして、高周波による電磁エネルギ
により50W〜5kWのエネルギが加えられる。また、直流バ
イアスとして、被形成面上に−200〜600V（実質的には
−400〜400V）を加える。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の電極が接地レ
ベルとして）を有しているためである。
前記第１の電極（２）の裏側には、例えば冷却または
加熱手段（９）を設け、基板温度を150〜−100℃に保持
させる。
加熱手段（９）を設け、基板温度を150〜−100℃に保持
させる。
かくしてプラズマ（40）により基板の被形成面上にピ
ッカーズ硬度2000Kg/mm2以上有し、または／および、熱
伝導度2.5W/cm deg以上のＣ−Ｃ結合を多数形成したア
モルファス構造または微結晶構造を有するアモルファス
構造の炭素を生成させることができる。
ッカーズ硬度2000Kg/mm2以上有し、または／および、熱
伝導度2.5W/cm deg以上のＣ−Ｃ結合を多数形成したア
モルファス構造または微結晶構造を有するアモルファス
構造の炭素を生成させることができる。
また、反応系を0.0001〜10torr、代表的には0.01〜0.
5torrに保持してマイクロ波（26）、高周波エネルギ（1
5）により反応系内にプラズマ（40）を生成した場合、
前記マイクロ波が1GHz以上、例えば2.45GHzの周波数に
あっては、Ｃ−Ｈ結合より水素が分離し、さらに高周波
源が0.1〜50MHz、例えば13.56MHzの周波数にあっては、
Ｃ−Ｃ結合、Ｃ＝Ｃ結合を分解し、Ｃ−Ｃ結合または−
Ｃ−Ｃ−結合を作り、炭素の不対結合同志を互いに衝突
させて結合させ、安定なダイヤモンド構造の被膜を局部
的に形成さえ得る。このようにプラズマCVD法により反
応生成物を基体（１）上面に被膜として形成させること
ができる。
5torrに保持してマイクロ波（26）、高周波エネルギ（1
5）により反応系内にプラズマ（40）を生成した場合、
前記マイクロ波が1GHz以上、例えば2.45GHzの周波数に
あっては、Ｃ−Ｈ結合より水素が分離し、さらに高周波
源が0.1〜50MHz、例えば13.56MHzの周波数にあっては、
Ｃ−Ｃ結合、Ｃ＝Ｃ結合を分解し、Ｃ−Ｃ結合または−
Ｃ−Ｃ−結合を作り、炭素の不対結合同志を互いに衝突
させて結合させ、安定なダイヤモンド構造の被膜を局部
的に形成さえ得る。このようにプラズマCVD法により反
応生成物を基体（１）上面に被膜として形成させること
ができる。
例えば、基体としてシリコンウエハなどの半導体、セ
ラミックス、磁性体、金属または電気部品などの表面上
に炭素、特に炭素中に水素を25モル％以下含有する炭素
膜を形成させることができる。
ラミックス、磁性体、金属または電気部品などの表面上
に炭素、特に炭素中に水素を25モル％以下含有する炭素
膜を形成させることができる。
そして、反応後の不要物は排気系（20）よりターボ分
子ポンプ（22）、ロータリーポンプ（23）を経て排気さ
れる。
子ポンプ（22）、ロータリーポンプ（23）を経て排気さ
れる。
以下、前記炭素膜が形成された基板から炭素膜を選択
的にエッチングする一般的な方法を説明する。
的にエッチングする一般的な方法を説明する。
第２図は前記炭素膜の作製方法において得られた炭素
膜（34）が形成された基板（31）上にプラズマ化した酸
素化物気体に対してブロッキング作用を有するフォトレ
ジスト層（35）を選択的に設けて炭素膜（34）を選択的
にエッチングする一般的な例を示している。
膜（34）が形成された基板（31）上にプラズマ化した酸
素化物気体に対してブロッキング作用を有するフォトレ
ジスト層（35）を選択的に設けて炭素膜（34）を選択的
にエッチングする一般的な例を示している。
前記フォトレジスト層（35）を設けた基板（31）全体
を前記第１図に示すプラズマ反応装置の反応室（４）内
に配設し、酸素（13）をガス系（10）より反応室（４）
内に導入する。
を前記第１図に示すプラズマ反応装置の反応室（４）内
に配設し、酸素（13）をガス系（10）より反応室（４）
内に導入する。
そして、高周波電界を前記第１の電極（２）と第２の
電極（３）間に加える。
電極（３）間に加える。
前記反応室（４）内を圧力0.01〜1torr例えば0.1torr
にして高周波出力300Wの下では350Å／分のエッチング
速度にて炭素膜をエッチングすることができた。
にして高周波出力300Wの下では350Å／分のエッチング
速度にて炭素膜をエッチングすることができた。
前記圧力を0.05torrにするとエッチング速度が270Å
／分に減少した。
／分に減少した。
前記エッチング処理後、前記ブロッキング層（35）を
除去し、炭素膜（34−１）、（34−２）、（34−３）を
第２図（Ｂ）に示すように基板（31）上に選択的に形成
することができる。
除去し、炭素膜（34−１）、（34−２）、（34−３）を
第２図（Ｂ）に示すように基板（31）上に選択的に形成
することができる。
ところで、前記フォトレジスト層（35）はプラズマ化
した酸素化物気体によってエッチングされるため、窓
（36）の炭素膜が完全に除去されてしまう程度には残存
させるに必要な耐プラズマ性が必要であるが、フォトレ
ジスト層（35）の耐プラズマ酸素化物気体性が十分取れ
ないという問題があった。
した酸素化物気体によってエッチングされるため、窓
（36）の炭素膜が完全に除去されてしまう程度には残存
させるに必要な耐プラズマ性が必要であるが、フォトレ
ジスト層（35）の耐プラズマ酸素化物気体性が十分取れ
ないという問題があった。
第３図には前記選択的エッチングをシリコンなどの半
導体基板（31）上に形成された炭素膜のエッチングに適
用した場合の前記問題を解決した本発明の実施例を示し
ている。
導体基板（31）上に形成された炭素膜のエッチングに適
用した場合の前記問題を解決した本発明の実施例を示し
ている。
第３図において、半導体基板（31）上に絶縁膜例えば
酸化珪素膜（37）が窓あけをして設けられている。さら
に、アルミニウム、シリコン、銀、酸化物超伝導材料な
どで電気配線（32）がパターンニング方法により作ら
れ、コンタクト部（38）にて半導体基板（31）と電気的
に接続されている。
酸化珪素膜（37）が窓あけをして設けられている。さら
に、アルミニウム、シリコン、銀、酸化物超伝導材料な
どで電気配線（32）がパターンニング方法により作ら
れ、コンタクト部（38）にて半導体基板（31）と電気的
に接続されている。
この後、酸素化物気体のプラズマ雰囲気中にさらして
も前記電気配線（32）が酸化絶縁化しないための保護膜
（33）を設ける。
も前記電気配線（32）が酸化絶縁化しないための保護膜
（33）を設ける。
この保護膜（33）として酸化珪素膜、リンガラスまた
は窒化珪素を用いる。
は窒化珪素を用いる。
さらに、前記保護膜（33）上に前記炭素膜の作製方法
を利用して0.1〜２μｍの厚さ、例えば0.5μｍの厚さに
炭素膜（34）を形成する。
を利用して0.1〜２μｍの厚さ、例えば0.5μｍの厚さに
炭素膜（34）を形成する。
前記指摘したように、フォトレジスト（35）はプラズ
マ化した酸素化物気体によってエッチングされるため、
窓（36）に臨む炭素膜が完全に除去されてしまう程度に
は残存させるに必要な耐プラズマ性が必要であるが、フ
ォトレジスト（35）の耐プラズマ酸素化物気体性が十分
取れないという問題があった。
マ化した酸素化物気体によってエッチングされるため、
窓（36）に臨む炭素膜が完全に除去されてしまう程度に
は残存させるに必要な耐プラズマ性が必要であるが、フ
ォトレジスト（35）の耐プラズマ酸素化物気体性が十分
取れないという問題があった。
そこで、本発明は前記問題を解決するために、第３図
（Ａ）に示すように、前記フォトレジスト（35）の下部
つまり炭素膜（34）の上部にプラズマ化した酸素化物気
体に対し耐える、例えば酸化珪素膜をブロッキング層
（39）として形成する。
（Ａ）に示すように、前記フォトレジスト（35）の下部
つまり炭素膜（34）の上部にプラズマ化した酸素化物気
体に対し耐える、例えば酸化珪素膜をブロッキング層
（39）として形成する。
次に、前記フォトレジスト（35）をマスクとして、前
記窓（36）に臨むブロッキング層（39）を第１図におけ
るガス系より弗化物気体を導入してエッチング除去す
る。
記窓（36）に臨むブロッキング層（39）を第１図におけ
るガス系より弗化物気体を導入してエッチング除去す
る。
次に、第３図（Ｂ）に示すように、反応室内全体をプ
ラズマ化した酸素化物気体に置き換え、窓（36）に臨む
炭素膜（34）のエッチングを行う。
ラズマ化した酸素化物気体に置き換え、窓（36）に臨む
炭素膜（34）のエッチングを行う。
その後、窓（36）に臨む保護膜（33′）をエッチング
除去することにより、窓（36）に電気配線（32）を臨ま
せることができる。
除去することにより、窓（36）に電気配線（32）を臨ま
せることができる。
このように、前記プラズマ化した酸素化物気体により
前記フォトレジスト（35）も除去されるがフォトレジス
ト（35）の下側に前記ブロッキング層（39）が設けられ
ているため、フォトレジスト（35）が除去されてしまっ
ても、炭素膜（34）を望み通りにエッチングすることが
できる。
前記フォトレジスト（35）も除去されるがフォトレジス
ト（35）の下側に前記ブロッキング層（39）が設けられ
ているため、フォトレジスト（35）が除去されてしまっ
ても、炭素膜（34）を望み通りにエッチングすることが
できる。
その後、前記フォトレジスト（35）の残存物および前
記ブロッキング層（39）をエッチング除去して第３図
（Ｃ）に示す構造の半導体素子を得た。
記ブロッキング層（39）をエッチング除去して第３図
（Ｃ）に示す構造の半導体素子を得た。
第１図は、本発明の炭素または炭素を主成分とする被膜
の成膜またはエッチングを行うための装置の概要を示
す。 第２図は、炭素膜をエッチングする工程の一般的な例を
示す。 第３図は、本発明の炭素膜をエッチングする工程の実施
例を示す。
の成膜またはエッチングを行うための装置の概要を示
す。 第２図は、炭素膜をエッチングする工程の一般的な例を
示す。 第３図は、本発明の炭素膜をエッチングする工程の実施
例を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に炭素または炭素を主成分とする炭
素膜を形成する工程と、 該炭素膜上にプラズマ化した酸素化物気体に対しブロッ
キング作用を有するブロッキング層を形成する工程と、 該ブロッキング層上にフォトレジストを選択的に形成す
る工程と、 前記フォトレジストをマスクとして前記ブロッキング層
を除去する工程と、 前記除去されてブロッキング層のない領域の炭素または
炭素を主成分とする炭素膜をプラズマ化した酸素化物気
体中にてエッチング除去するとともに前記フォトレジス
トを除去する工程と を有することを特徴とする炭素膜のエッチング方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63022381A JP2617328B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 炭素膜のエッチング方法 |
| EP89300962A EP0327336B1 (en) | 1988-02-01 | 1989-02-01 | Electronic devices incorporating carbon films |
| DE1989628477 DE68928477T2 (de) | 1988-02-01 | 1989-02-01 | Elektronische Anordnungen mit Kohlenstoffschichten |
| US07/965,434 US5330616A (en) | 1988-02-01 | 1992-10-23 | Electric device provided with carbon pattern structure and manufacturing method for the same |
| JP05346534A JP3067003B2 (ja) | 1988-02-01 | 1993-12-23 | 半導体装置 |
| JP2000058163A JP3381844B2 (ja) | 1988-02-01 | 2000-03-03 | 多層配線回路およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63022381A JP2617328B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 炭素膜のエッチング方法 |
| US07/965,434 US5330616A (en) | 1988-02-01 | 1992-10-23 | Electric device provided with carbon pattern structure and manufacturing method for the same |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05346534A Division JP3067003B2 (ja) | 1988-02-01 | 1993-12-23 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01198489A JPH01198489A (ja) | 1989-08-10 |
| JP2617328B2 true JP2617328B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=26359584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63022381A Expired - Fee Related JP2617328B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 炭素膜のエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2617328B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58212136A (ja) * | 1982-06-03 | 1983-12-09 | Toshiba Corp | 微細パタ−ンの形成方法 |
| JPS60117723A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | Fujitsu Ltd | 微細パタ−ンの形成方法 |
| JPS60261143A (ja) * | 1984-06-07 | 1985-12-24 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6334927A (ja) * | 1986-07-29 | 1988-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイヤモンドの加工方法 |
| JP2542608B2 (ja) * | 1987-03-09 | 1996-10-09 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド半導体のエツチング方法 |
-
1988
- 1988-02-01 JP JP63022381A patent/JP2617328B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01198489A (ja) | 1989-08-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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