JP2810931B2 - Method for removing unnecessary carbon in carbon production equipment - Google Patents
Method for removing unnecessary carbon in carbon production equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明はスパッタ効果を伴わせつつ成膜させるプラズ
マ気相反応方法であって、かつ一度に多数の基体上に炭
素膜を形成した後、このプラズマ処理装置内の不要炭素
物を除去する方法に関する。The present invention relates to a plasma gas phase reaction method for forming a film with a sputtering effect, and forming a carbon film on a large number of substrates at one time. The present invention relates to a method for removing unnecessary carbon in a plasma processing apparatus.
本発明はプラズマCVD法により、ビッカース硬度2000K
g/mm2以上を有する炭素または炭素を主成分とする被膜
を基体の被形成面上にコーティングすることにより、こ
れら固体の表面の補強材、また機械ストレスに対する保
護材を得んとしたものである。さらにこの基体を外部に
取り出した後、反応空間を構成する容器の内壁、電極、
ホルダの上面に同時に形成された炭素膜を反応空間に弗
素化物気体を導入して除去する方法に関する。The present invention uses a plasma CVD method to achieve a Vickers hardness of 2000K.
g / mm 2 or more of carbon or a coating containing carbon as a main component is coated on the surface of the substrate to form a reinforcing material for these solid surfaces and a protective material against mechanical stress. is there. Further, after taking out the substrate to the outside, the inner wall of the container constituting the reaction space, the electrode,
The present invention relates to a method for removing a carbon film simultaneously formed on an upper surface of a holder by introducing a fluoride gas into a reaction space.
「従来技術」 一般にプラズマCVD法においては、被形成面をスパッ
タ(損傷)せずに成膜する方法が有効であるとされてい
る。それらはアモルファス珪素等の膜を作製する場合で
ある。しかし他方、逆にプラズマCVD法でありながら、
スパッタ効果を伴わせつつ成膜させる方法も知られてい
る。その代表例である炭素膜のコーティングに関して
は、本発明人の出願になる特許願『炭素被膜を有する複
合体およびその作製方法』(特願昭56−146936 昭和56
年9月17日出願)が知られている。しかしこれらは、平
行平板型の一方の電極(カソード側)に基板を配設し、
その上面に炭素膜を成膜する方法である。またはマイク
ロ波励起方法により活性種を強く励起して、基板上に硬
い炭素膜を成膜する方法である。[Prior Art] In general, in a plasma CVD method, a method of forming a film without sputtering (damaging) a formation surface is considered to be effective. These are cases where a film of amorphous silicon or the like is produced. On the other hand, on the other hand, despite being a plasma CVD method,
A method of forming a film with a sputtering effect is also known. Regarding the coating of a carbon film, which is a typical example, with respect to the patent application “Composite having a carbon film and a method for producing the same” filed by the present inventors (Japanese Patent Application No. 56-146936, Showa 56)
(Filed on September 17, 2008). However, in these, a substrate is arranged on one electrode (cathode side) of a parallel plate type,
This is a method of forming a carbon film on the upper surface. Alternatively, the active species is strongly excited by a microwave excitation method to form a hard carbon film on the substrate.
「従来の間題点」 しかし、かかるスパッタ効果を伴わせつつ成膜させる
従来方法において、被膜を20cm□、15cm×120cmといっ
た大面積の基体に多数枚同時に成膜できないばかりか、
凹凸を有する基体または一度に多量に基体上に膜、例え
ば硬い炭素膜を作ることができない。これまで、反応空
間を単に反応性気体をかえることによりプラズマエッチ
することがフレークの基体上への付着防止に役立つこ
と、基体およびホルダにより高い交番バイヤスを加える
ことの重要性が指摘されていないばかりか、何らの試み
もなされていない。このため、大容量空間に多量の基体
を配設して、これらに一度に硬い炭素膜を形成する方法
のみならず反応容器内をたえずクリーニングを施しつつ
自動化する方法が求められていた。本発明はかかる目的
のためになされたものである。However, in the conventional method of forming a film with such a sputtering effect, not only a large number of films can be simultaneously formed on a substrate having a large area of 20 cm □, 15 cm × 120 cm,
A film, for example, a hard carbon film, cannot be formed on a substrate having irregularities or a large amount at a time. Until now, it has not been pointed out that the plasma etching of the reaction space simply by changing the reactive gas helps to prevent the flakes from adhering to the substrate, and the importance of adding a higher alternating bias to the substrate and the holder has not been pointed out. Or, no attempt has been made. Therefore, not only a method of disposing a large amount of substrates in a large-capacity space and forming a hard carbon film on them at once but also a method of automating the inside of a reaction vessel while constantly performing cleaning is required. The present invention has been made for such a purpose.
「問題を解決すべき手段」 本発明方法はプラズマCVD法により基体およびホルダ
上に炭素または炭素を主成分とする被膜を形成する。そ
してこの後この炭素がコートされた基体を反応空間より
除去した後、この反応空間に弗化物気体を導入し、かつ
電極間に交番電圧を印加してプラズマ化することにより
活性弗素と不要付着炭素とを 3C+4NF3→3CF4↑十2N2↑ の式に従って反応せしめ、除去して清浄にしたものであ
る。すると次回の炭素膜形成の際、残存した炭素が粒子
となって飛翔し、被形成面に付着することを防ぐことが
できる。特に炭素膜の成膜には被形成面にスパッタ効果
を積極的に用いているため、その前工程における反応容
器、ホルダ等に付着した炭素の除去が有効である。"Means to Solve the Problem" In the method of the present invention, carbon or a film containing carbon as a main component is formed on a substrate and a holder by a plasma CVD method. Then, after removing the substrate coated with carbon from the reaction space, a fluoride gas is introduced into the reaction space, and an alternating voltage is applied between the electrodes to form plasma, thereby activating fluorine and unnecessary adhered carbon. Were reacted in accordance with the formula of 3C + 4NF 3 → 3CF 4 {12N 2 }, removed, and cleaned. Then, at the time of the next carbon film formation, the remaining carbon can be prevented from flying as particles and adhering to the surface to be formed. In particular, since the sputtering effect is positively used on the surface on which the carbon film is formed, it is effective to remove the carbon attached to the reaction vessel, the holder, and the like in the previous step.
本発明はかかる炭素膜の形成のため、六面体構造を有
する反応空間を構成せしめ、前後の一対をなす面に互い
に離間して一対の第1および第2の電極を配設する。さ
らに炭素膜を形成するための基体またはホルダの第3の
電極を設け、第3の電極と一対の第1および第2の電極
との間に交番電圧特に第1の交番電圧を基体またはホル
ダ側がカソード側となるべく印加する。さらにこの交番
電圧(第1の交番電圧)に比べてより高い周波数の第2
の交番電圧を一対の第1の電極と第2の電極間に相補の
位相関係となるべくして印加する。そしてプラズマ処理
の1例としてプラズマCVD法により炭素薄膜の形成をし
た。エチレン、メタンのような炭化水素気体または弗化
炭素の如き炭素弗化物気体を第1の中周波交番電界、例
えば50KHzの交番電圧と第2の交番電界、例えば13.56MH
zの高周波電界とを加えつつプラズマを発生させた雰囲
気中に導入し、分解せしめることにより、SP3軌道を有
するダイヤモンドと類似のC−C結合を作る。結果とし
てグラファイトのような非透光性の導電性または不良導
電性の炭素を作るのではなく、光学的エネルギバンド巾
(Egという)が1.0eV以上、好ましくは1.5〜5.5eVを有
する絶縁性の炭素を形成することを特徴としている。さ
らに本発明の炭素は、硬度もビッカース硬度が2000Kg/m
m2以上、好ましくは4500Kg/mm2以上、理想的には6500
Kg/mm2というダイヤモンド類似の硬さを有するアモル
ファス(非晶質)または5Å〜2μmの大きさの結晶性
を有する炭素またはこの炭素中に水素、ハロゲン元素が
25原子%以下またはIII価またはV価の不純物が5原子
%以下、また窒素がN/C≦0.05(5%)の濃度に添加さ
れたいわゆる炭素を主成分とする炭素(以下本発明にお
いては単に炭素という)を固体上に設けた複合体を設け
んとしたものである。In the present invention, in order to form such a carbon film, a reaction space having a hexahedral structure is formed, and a pair of first and second electrodes are arranged on a pair of front and rear surfaces so as to be separated from each other. Further, a third electrode of a base or holder for forming a carbon film is provided, and an alternating voltage, particularly the first alternating voltage, is applied between the third electrode and the pair of first and second electrodes by the base or holder. Apply as much as possible on the cathode side. Further, the second frequency having a higher frequency as compared with this alternating voltage (first alternating voltage).
Are applied so as to have a complementary phase relationship between the pair of first and second electrodes. Then, as an example of the plasma treatment, a carbon thin film was formed by a plasma CVD method. A hydrocarbon gas such as ethylene or methane or a carbon fluoride gas such as carbon fluoride is subjected to a first medium frequency alternating electric field, for example, an alternating voltage of 50 KHz and a second alternating electric field, for example, 13.56 MHz.
introduced into an atmosphere in which the plasma is generated while applying a high frequency electric field of z, by allowed to decompose, making C-C bonds of similar diamond having SP 3 orbit. As a result, instead of producing non-translucent conductive or poorly conductive carbon such as graphite, an insulating material having an optical energy bandwidth (Eg) of 1.0 eV or more, preferably 1.5 to 5.5 eV It is characterized by forming carbon. Furthermore, the carbon of the present invention has a Vickers hardness of 2000 kg / m.
m 2 or more, preferably 4500 Kg / mm 2 or more, ideally 6500
Kg / mm 2, amorphous carbon having a hardness similar to diamond, or carbon having a crystallinity of 5 to 2 μm, or hydrogen and halogen elements in this carbon
In the present invention, carbon having a concentration of 25 atomic% or less or a trivalent or V-valent impurity of 5 atomic% or less, and nitrogen added at a concentration of N / C ≦ 0.05 (5%) is used. (Hereinafter simply referred to as carbon) on a solid.
本発明は、さらにこの炭素が形成される基体材料とし
て、ガラス、セラミックス、金属、磁性体、プラスチッ
クス(有機樹脂ともいう)、酸化物超伝導材料に対して
適用せしめた。また、基体の形状として、板状、皿状、
容器、ピンセット、ウエハホルダ用カセット、ジグ、棒
状材料に対しても可能とせしめた。The present invention is further applied to glass, ceramics, metals, magnetic materials, plastics (also referred to as organic resins), and oxide superconducting materials as base materials on which the carbon is formed. The shape of the substrate may be plate-shaped, dish-shaped,
It is also possible for containers, tweezers, cassettes for wafer holders, jigs, and rod-like materials.
また本発明において、特にプラスチックスとして、例
えばPET(ポリエチレンテレフタート),PES,PMMA,テフ
ロン、エポキシ、ポリイミド等の有機 樹脂基体がある。In the present invention, plastics include organic resin substrates such as PET (polyethylene terephthalate), PES, PMMA, Teflon, epoxy, and polyimide.
本発明方法が応用される炭素膜は、耐摩耗材であり、
かつ耐すべりやすさを表面に必要とする電気部品、耐化
学薬品性を有する化学器具に特に有効である。The carbon film to which the method of the present invention is applied is a wear-resistant material,
In addition, the present invention is particularly effective for electric parts requiring chemical resistance on the surface and chemical instruments having chemical resistance.
以下に図面に従って本発明に用いられた複合体の作製
方法を記す。The method for producing the composite used in the present invention will be described below with reference to the drawings.
「実施例1」 第1図は本発明のプラズマ処理方法を実施するための
プラズマ処理装置の概要を示す。また第2図は第1図の
A−A´での縦断面を右方向よりみた状態を示してい
る。Example 1 FIG. 1 shows an outline of a plasma processing apparatus for performing a plasma processing method of the present invention. FIG. 2 shows a vertical cross section taken along line AA ′ of FIG. 1 as viewed from the right.
図面において、プラズマ処理装置の反応容器(7)は
ロード用予備室(7−1),アンロード用予備室(7−
2)とを有し、それぞれの間はゲート弁(14−2),
(14−3)および大気との間はゲート弁(14−1),
(14−4)即ち(14)で仕切られている。In the drawing, the reaction vessel (7) of the plasma processing apparatus has a preloading chamber (7-1) and an unloading preparatory chamber (7-).
2) and a gate valve (14-2),
(14-3) and the gate valve (14-1) between the atmosphere and
(14-4), that is, partitioned by (14).
反応空間(6)では基体(1−),(1−2),・・
・(1−m)即ち(1)がホルダ(2−1),(2−
2),・・・(2−n)即ち(2)上に配設されてい
る。この基体(1)は一方の面にのみプラズマ処理をす
る構成である。しかし基体の表面および裏面にプラズマ
処理をせんとする場合はホルダ(2)に穴をあけ、この
穴に基体を挟んで配設すればよい。In the reaction space (6), the substrates (1-), (1-2),.
(1-m), that is, (1) is the holder (2-1), (2-
2),... (2-n), that is, on (2). The substrate (1) has a configuration in which only one surface is subjected to plasma processing. However, when plasma treatment is to be performed on the front and back surfaces of the base, a hole may be formed in the holder (2), and the holder may be disposed with the base interposed therebetween.
この実施例において、ホルダが板状の導体であり、そ
の両面に図面に示す如く、ガラス、シリコン基板、セラ
ミックス等の絶縁体の基体を配設させてもこの上面に炭
素膜を形成させ得る。このホルダ間の間隔(31−1),
(31−2),・・・・(31−n−1)は互いに等しくま
たは概略等しくせしめ、それぞれの基体上の処理の程度
が同じ(成膜では膜厚、膜質が同じ)となるようにし
た。ロード室(17−1)、アンロード室(17−2)にお
いては、基体およびホルダは空間の節約のため間隔(32
−1),(32−2)・・・(32−n−2)を反応空間で
の間隔に比べて狭くした。In this embodiment, the carbon film can be formed on the upper surface even if the holder is a plate-shaped conductor and an insulating base such as a glass, a silicon substrate, or a ceramic is provided on both surfaces thereof as shown in the drawing. The distance between the holders (31-1),
(31-2),... (31-n-1) are made equal or substantially equal to each other so that the degree of processing on each substrate is the same (the film thickness and film quality are the same in film formation). did. In the load chamber (17-1) and the unload chamber (17-2), the base and the holder are spaced apart (32) to save space.
-1), (32-2) ... (32-n-2) were made narrower than the intervals in the reaction space.
またこれらホルダは、ガイドレール(9)にハング(引
っ掛け)されて保持させてあり、ガイドレール(9)よ
りホルダに電流を流しホルダまたは電極を第3の電極と
し得るよう構成させた。Further, these holders are held (held) by being hung on guide rails (9), and current is passed from the guide rails (9) to the holders so that the holders or electrodes can be used as third electrodes.
ガス系(10)において、キャリアガスである水素また
はアルゴンガスを(10−1)より、反応性気体を(10−
3)より、またエッチング用気体であるNF3,SF6の如
き弗化物気体を(10−4)より、バルブ(28)、流量計
(29)をへて反応系(30)中にノズル(25)より導入さ
せる。In the gas system (10), the carrier gas, hydrogen or argon gas, is converted from (10-1) to the reactive gas (10-
From (3), a fluoride gas such as NF 3 or SF 6 as an etching gas is introduced into the reaction system (30) from (10-4) through a valve (28) and a flow meter (29) into a nozzle (30). 25) I will introduce more.
反応系(30)では、筒構造体(8),(8′)(四角
の枠構造を有する)を有し、また第2図に示す如く、こ
の第1図における前方(第2図における左側)および後
方(第2図の右側)には一対の第1および第2の電極
(3),(3′)を金属メッシュで構成せしめる。その
外側にはハロゲンヒータ(11),(11′)を配設し、赤
外線の反射板(12),(12′)をさらにその外側に設け
ている。そして基体を−100℃(冷却手段を設けた場
合)〜850℃の温度に成就させた。またホルダ(2)は
第3の電極を構成し、反応容器(7)とは電気的に絶縁
される。このホルダに保持されて基体(1−1),(1
−2),・・・(1−n)即ち(1)を配設している。
第1の交番電圧が電源(17)よりホルダ(2)の第3の
電極と第1および第2の電極(3),(3′)との間に
印加させるようになっている。The reaction system (30) has cylindrical structures (8) and (8 ') (having a rectangular frame structure) and, as shown in FIG. 2, the front in FIG. 1 (the left side in FIG. 2). ) And on the rear side (right side in FIG. 2), a pair of first and second electrodes (3) and (3 ') are formed of a metal mesh. Halogen heaters (11) and (11 ') are provided outside of them, and infrared reflection plates (12) and (12') are further provided outside thereof. The substrate was then brought to a temperature of -100 ° C (with cooling means) to 850 ° C. The holder (2) forms a third electrode, and is electrically insulated from the reaction vessel (7). The substrates (1-1), (1)
-2),... (1-n), that is, (1).
A first alternating voltage is applied from a power source (17) between the third electrode of the holder (2) and the first and second electrodes (3), (3 ').
さらに第2の電源(15)よりマッチングトランス(1
6)を介して第1の交番電界よりより高い周波数の第2
の交番電圧が一対の電極(3),(3′)に(4),
(4′)をへて印加される。In addition, the matching transformer (1
6) via a second higher frequency than the first alternating electric field
The alternating voltage of (4), (3),
(4 ') is applied.
このマッチングトランスは、対称型または概略対称型
の出力を有し、一端(4)および他端(4′)は一対の
第1および第2の電極(3),(3′)にそれぞれに連
結されている。またトランスの出力側中点(5)には第
1の交番電圧(17)が印加されている。第1の交番電圧
は1〜50MHz 例えば13.56MHzの周波数の高周波電界を
印加し、第2の交番電圧は1〜500KHz例えば50KHzの周
波数の交番電界を印加した。The matching transformer has a symmetric or substantially symmetric output, and one end (4) and the other end (4 ') are respectively connected to a pair of first and second electrodes (3) and (3'). Have been. A first alternating voltage (17) is applied to the output middle point (5) of the transformer. As the first alternating voltage, a high-frequency electric field having a frequency of 1 to 50 MHz, for example, 13.56 MHz was applied, and as the second alternating voltage, an alternating electric field having a frequency of 1 to 500 KHz, for example, 50 kHz was applied.
かくして反応空間にプラズマ(6)が発生する。排気
系(20)は、圧力調整バルブ(21),ターボ分子ポンプ
(22),ロータリーポンプ(23)をへて不要気体を排気
する。Thus, plasma (6) is generated in the reaction space. The exhaust system (20) exhausts unnecessary gas through the pressure adjustment valve (21), the turbo molecular pump (22), and the rotary pump (23).
これらの反応性気体は、反応空間(60)で0.001〜1.0
torr例えば0.05torrとし、この筒構造体(8),
(8′)は直方体状を有し、例えば巾160cm、奥行き40c
m、縦160cmとした。一対の電極は有効面積120cm□とす
るため、150cm□とした。かかる空間において、1.0〜30
KW(単位面積あたり0.04〜1.3W/cm2)例えば10KW(単
位面積あたり0.44W/cm2の高エネルギ)の第2の高周波
電圧を加える。さらに第1の交番電圧による交流バイヤ
スは、被形成面上に−200〜600V(例えばその出力は500
W)となるよう50KHzの周波数汲放で3kwの出力を加え
た。These reactive gases are present in the reaction space (60) at 0.001 to 1.0
torr For example, 0.05 torr, and this cylindrical structure (8),
(8 ') has a rectangular parallelepiped shape, for example, 160cm in width and 40c in depth
m, 160 cm long. The pair of electrodes was set to 150 cm square in order to have an effective area of 120 cm square. In such a space, 1.0-30
Adding a second high-frequency voltage of KW (per unit area 0.04~1.3W / cm 2) example 10 KW (high energy per unit area 0.44W / cm 2). Further, the AC bias by the first alternating voltage is applied on the surface on which the AC voltage is formed by -200 to 600 V (for example, the output is 500 V
The output of 3kw was added by pumping out the frequency of 50KHz so that it became W).
もちろん、この直方体の筒構造体の高さを20cm〜5m、
また電極の一辺を30cm□〜3m□としてもよい。Of course, the height of this rectangular parallelepiped cylindrical structure is 20cm-5m,
One side of the electrode may be 30 cm 3 to 3 m □.
「実施例2」 この実施例は実施例1において示したプラズマ処理装
置を用いて炭素または炭素を主成分とする被膜を基体上
に形成した例である。"Example 2" This example is an example in which carbon or a film containing carbon as a main component is formed on a substrate using the plasma processing apparatus described in Example 1.
反応性気体として、例えばメタンまたはエチレンを用
いた。加熱の後に行わず、自己加熱方式を用いた。この
ため、まずアルゴンガスを導入し、0.05torrとして約10
分表面をスパッタし、基体上を加熱させた。するとこの
表面を100〜500℃例えば300℃とすることができた。第
1および第2の電圧の出力はそれぞれ3KW、10KWとし
た。さらにこの後、反応性気体であるメタンを導入し増
加させつつ、アルゴンの導入を減少させつつ中止した。
そして基体上での自己加熱温度を一定となるようにし
た。同じ出力の交番電圧を印加した。かくしてプラズマ
により被形成面上はビッカーズ硬度2000Kg/mm2以上を
有するとともに、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結晶構造を有
する炭素を生成させた。このプラズマ密度が大きい場合
は結晶性を有する炭素を生成させることもできる。成膜
速度は100〜1000A/分を有し、特に例えば100〜200A/分
を得た。これらはすべてビッカース硬度2000Kg/mm2以
上を有する条件のみを良品とした。もちろん、グラファ
イトが主成分(50%以上)ならばきわめて柔らかく、か
つ黒色で本発明とはまったく異質なものである。For example, methane or ethylene was used as the reactive gas. No self-heating was used after heating. For this purpose, first introduce argon gas and adjust the pressure to
The surface was sputtered and the substrate was heated. Then, the surface could be heated to 100 to 500 ° C, for example, 300 ° C. The outputs of the first and second voltages were 3 KW and 10 KW, respectively. Thereafter, the introduction of methane, which is a reactive gas, was increased, and the introduction of argon was reduced and stopped.
The self-heating temperature on the substrate was made constant. The same output alternating voltage was applied. Thus, carbon having an amorphous structure or a crystalline structure having a Vickers hardness of 2000 kg / mm 2 or more on the surface to be formed and a large number of CC bonds having a thermal conductivity of 2.5 w / cm deg or more was formed by the plasma. When the plasma density is high, carbon having crystallinity can be generated. The deposition rate was between 100 and 1000 A / min, especially for example between 100 and 200 A / min. All of these were evaluated as good only under conditions having a Vickers hardness of 2000 kg / mm 2 or more. Of course, if graphite is the main component (50% or more), it is very soft, black and completely different from the present invention.
また本発明とは逆に、基体側の電位をアノードレベル
とすると、炭素膜はビッカース硬度が300Kg/mm2以下し
か得られず、きわめて柔らかく工業的応用は不可能であ
った。Contrary to the present invention, when the potential on the substrate side is set to the anode level, the carbon film has a Vickers hardness of only 300 kg / mm 2 or less, and is extremely soft and cannot be applied industrially.
本発明において、第1および第2の電極に印加される
交番電圧の周波数がバイヤス用電圧と同じ1〜500KHzの
場合、反応性気体をプラズマ化させにくい。このため、
より成膜速度を向上させるため、第2の交番電圧は1〜
5000MHz例えば13.56MHzの周波数とし、特に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、炭素の不対結合手同志を互いに衝突させて
共有結合させ、安全なSP3結合を有するダイヤモンド構
造を局部的に有した構造とさせ得る。In the present invention, when the frequency of the alternating voltage applied to the first and second electrodes is 1 to 500 KHz, which is the same as the bias voltage, it is difficult to convert the reactive gas into plasma. For this reason,
In order to further improve the deposition rate, the second alternating voltage is 1 to
A frequency of 5000 MHz, for example, 13.56 MHz is used. In particular, a CC bond and a C = C bond are decomposed, and a CC bond or -CC-
Make binding, covalently bound to collide with each other dangling bonds comrades carbon, capable of a locally have diamond structures having a secure SP 3 bond.
かくして基体である半導体(例えばシリコンウエ
ハ),セラミックス、磁性体、金属、酸化物超伝導材料
または電気部品の基体がホルダに仮付けまたは配設され
た基体表面上に、炭素特に炭素中に水素を25モル%以下
含有する炭素、またはP、IまたはN型の導電型を有す
る炭素を主成分とする被膜を形成させることができた。Thus, carbon, especially hydrogen in carbon, is deposited on the surface of a substrate on which a substrate of a semiconductor (for example, a silicon wafer), a ceramic, a magnetic material, a metal, an oxide superconducting material, or an electric component is temporarily attached or disposed on a holder. It was possible to form a coating containing carbon of 25 mol% or less or carbon having P, I or N type conductivity as a main component.
かくすると、その端部および中央部で1μmの厚さを
つけても、±5%以下しか膜厚のバラツキがなく、また
硬さ等の膜質も均一であった。Thus, even if a thickness of 1 μm was provided at the end and the center, the thickness was not more than ± 5%, and the film quality such as hardness was uniform.
かかる基体の一例として、シリコンウエハ、サーマル
ヘッド用基板などがあげられる。Examples of such a base include a silicon wafer and a substrate for a thermal head.
そしてその生産性は10Kセット/月の生産性ををあげ
ることができた。And the productivity was able to increase the productivity of 10K sets / month.
そしてかかる場合の一例として半導体のウエハ(1)
例えばシリコンウエハの裏面側に炭素膜をヒートシンク
としてコートすることは有効である。するとこの炭素膜
は膜の熱伝導度が2.5w/cm deg以上、代表的には4.0〜
6.0W/cm degを有するため、半導体集積回路におけるパ
ワートランジスタ部等の局部発熱を全体に均一に逃がす
ことができる。そしてウエハの裏面に形成させる場合、
炭素膜は0.5〜5μmの厚さ、例えば1μmの厚さに形
成した。この厚さな密着性を阻害しない範囲で厚い方が
よい。As an example of such a case, a semiconductor wafer (1)
For example, it is effective to coat a carbon film as a heat sink on the back side of a silicon wafer. Then, this carbon film has a thermal conductivity of 2.5 w / cm deg or more, typically 4.0 to
Since it has 6.0 W / cm deg, local heat generation in the power transistor section and the like in the semiconductor integrated circuit can be uniformly dissipated as a whole. And when forming on the back side of the wafer,
The carbon film was formed to a thickness of 0.5 to 5 μm, for example, 1 μm. Thickness is better as long as this thickness does not hinder adhesion.
このコーティングの後、ウエハのプローブテストを行
い、さらにそれぞれのICチップにするため、スクライ
ブ、ブレイク工程を経て、各半導体チップが裏面に炭素
膜がコートされた構成をダイボンディング、ワイヤボン
ディングして完成させた。After this coating, a probe test of the wafer is performed, and further, a scribe and break process is performed to make each IC chip, and then a structure in which each semiconductor chip is coated with a carbon film on the back surface is completed by die bonding and wire bonding I let it.
「実施例3」 この実施例においては、実施例2で基体上に炭素膜を
形成した後、これら基体を反応容器(7)より外部に取
り出した。この実施例2では炭素膜が基体上のみならず
反応容器内壁にも形成されるため、これをプラズマエッ
チング方法で除去した。"Example 3" In this example, after forming a carbon film on the substrates in Example 2, these substrates were taken out of the reaction vessel (7). In Example 2, since the carbon film was formed not only on the substrate but also on the inner wall of the reaction vessel, it was removed by a plasma etching method.
即ち、実施例1において、ドーピング系(10)よりNF3
を(10−4)より導入し、さらにアルゴンを(10−1)
より導入した。そして反応空間の圧力が0.05torrとなる
ようにした後、炭素膜を作る際と同じ強さで圧力を印加
した。第1および第2の交番電圧は同じ周波数の同じ電
源を用いた。すると炭素膜を1μmの厚さに形成した場
合は約15分でホルダ、反応容器内壁、電極上の炭素膜を
除去することができた。その後この清浄化されたホルダ
を反応系より外へ取り出し、新たな基体を保持した。そ
して新たな炭素膜のコートをプラズマCVD法の実施例2
に示されるようにして行った。この反応容器内のクリー
ニング作業により、2回目の炭素膜形成の際のスパッタ
効果によりフレイクが発生し、被形成面上にフレイクが
付着することを防ぐことができた。That is, in Example 1, the doping system (10) gave NF 3
Was introduced from (10-4), and argon was further introduced from (10-1).
More introduced. Then, the pressure in the reaction space was adjusted to 0.05 torr, and then the pressure was applied with the same strength as when forming the carbon film. The first and second alternating voltages used the same power supply having the same frequency. Then, when the carbon film was formed to a thickness of 1 μm, the carbon film on the holder, the inner wall of the reaction vessel, and the electrode could be removed in about 15 minutes. Thereafter, the cleaned holder was taken out of the reaction system, and a new substrate was held. Then, a new carbon film is coated by the plasma CVD method in the second embodiment.
Was performed as shown in Table 1. By this cleaning operation in the reaction vessel, flakes were generated due to the sputtering effect at the time of the second carbon film formation, and the flakes could be prevented from adhering to the surface to be formed.
このエッチングは炭素膜のコートの度毎に毎回行って
もよいが、炭素膜の形成する厚さが延べの厚さで十分厚
くない場合は3〜5回の炭素膜の形成の後1回反応容器
内壁、ホルダのエッチングを行う方法をとってもよい。This etching may be performed every time the carbon film is coated. However, if the total thickness of the carbon film is not enough, the reaction is performed once after the formation of the carbon film three to five times. A method of etching the inner wall of the container and the holder may be employed.
このエッチングはホルダを反応容器に配設しない場
合、一対をなす第1および第2の電極間のみに交番電圧
を加えて行ってもよい。When the holder is not provided in the reaction vessel, this etching may be performed by applying an alternating voltage only between the pair of the first and second electrodes.
またホルダのみをクリーニングしない時は第1の交番
電界のみを印加してプラズマクリーニングを行ってもよ
い。When only the holder is not cleaned, plasma cleaning may be performed by applying only the first alternating electric field.
「効果」 本発明方法は、基体側をカソード側のスパッタ効果を
有すべき電極関係とし、かつその反応空間をきわめて大
きくしたことにより、工業的に多量生産を可能としたも
のである。そして炭素膜を用いた膜形成、チャンバクリ
ーニング、膜形成と連続的に行い得るようにしたもので
ある。[Effect] The method of the present invention enables industrial mass production by making the substrate side the electrode side that should have a sputtering effect on the cathode side and making the reaction space extremely large. Then, film formation using a carbon film, chamber cleaning, and film formation can be continuously performed.
本発明は被形成面をカソード側の電位とするプラズマ
CVD法において、フレークの発生の防止等にきわめて有
効である。かかるプラズマCVD法を用いる場合、炭素膜
のみならず他の被膜形成においても有効である。The present invention provides a plasma in which the surface to be formed has a cathode-side potential.
In the CVD method, it is extremely effective in preventing the generation of flakes. When such a plasma CVD method is used, it is effective not only in forming a carbon film but also in forming another film.
さらに本発明に示した如き大容量の反応空間を有する
場合、その内壁の掃除を人力で行うことができない。こ
のため、この内壁を同じ装置を用いて反応性気体を変更
するのみでできることは一石二鳥の効果を有する。特に
炭素膜はいかなる液体状化学薬品でもエッチングするこ
とができない。しかしプラズマ弗素に対しては、容易に
エッチングできることを本発明人は見出し、その結果を
積極的に応用したものである。Furthermore, when a large-capacity reaction space as shown in the present invention is provided, cleaning of the inner wall cannot be performed manually. Therefore, what can be done only by changing the reactive gas using the same device on the inner wall has the effect of two birds per stone. In particular, carbon films cannot be etched with any liquid chemical. However, the present inventors have found that plasma fluorine can be easily etched, and have positively applied the results.
以上の説明より明ら如く、本発明はCVD法として用い
られる場合、形成される薄膜は炭素のみならず窒化珪
素、窒化ホウ素、酸化タンタルノ如き絶縁体薄膜、金属
アルミニューム、酸化物超伝導材料であってもよい。As is clear from the above description, when the present invention is used as a CVD method, the formed thin film is not only carbon but also silicon nitride, boron nitride, an insulating thin film such as tantalum oxide, metal aluminum, and oxide superconducting material. There may be.
本発明におけるセラミックスはアルミナ、ジルコニ
ア、カーボランダム、YBaCu3O6〜8,BiSrCaCuyOx等で
知られる酸化物超伝導材料が有効である。また磁性体は
サマリューム、コバルト等の希土類磁石、アモルファス
磁性体、酸化鉄またはこれにニッケル、クロム等がコー
トされた形状異方形の磁性体であってもよい。Ceramics of the present invention is alumina, zirconia, carborundum, YBaCu 3 O 6~8, an oxide superconducting material known in BiSrCaCuyOx like are effective. The magnetic material may be a rare earth magnet such as samarium or cobalt, an amorphous magnetic material, iron oxide, or an anisotropic magnetic material coated with nickel, chromium, or the like.
第1図は本発明のプラズマ処理装置の製造装置の概要を
示す。 第2図は、第1図のプラズマ処理装置の要部の縦断面図
を示す。FIG. 1 shows an outline of a plasma processing apparatus manufacturing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the plasma processing apparatus of FIG.
Claims (1)
成物気体を反応空間内に導入して炭素または炭素を主成
分とする被膜を基板上の被形成面上にプラズマ気相法に
より生成する工程と、前記炭素または炭素を主成分とす
る被膜の形成された基体を前記反応空間より除去する工
程と、この後前記反応空間に弗素化物気体を導入してプ
ラズマ反応をせしめることにより前記反応空間の電極、
内壁等の不要部分に付着形成された前記炭素または炭素
を主成分とする被膜をエッチングして除去することを特
徴とする炭素製造装置内の炭素不要物の除去方法。1. A product gas consisting of a carbonaceous gas containing hydrogen is introduced into a reaction space under reduced pressure to form a coating containing carbon or carbon as a main component on a surface of a substrate on which a film is to be formed by a plasma gas phase method. Generating, removing the substrate having the carbon or carbon-based coating from the reaction space, and then introducing a fluoride gas into the reaction space to cause a plasma reaction, Electrodes in the reaction space,
A method of removing unnecessary carbon in a carbon production apparatus, comprising etching and removing the carbon or a film containing carbon as a main component adhered to an unnecessary portion such as an inner wall.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63067573A JP2810931B2 (en) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Method for removing unnecessary carbon in carbon production equipment |
US07/324,663 US4975144A (en) | 1988-03-22 | 1989-03-17 | Method of plasma etching amorphous carbon films |
US07/582,769 US5017264A (en) | 1988-03-22 | 1990-09-14 | Method of eliminating carbon material by chemical vapor reaction |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH01240667A JPH01240667A (en) | 1989-09-26 |
JP2810931B2 true JP2810931B2 (en) | 1998-10-15 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2810931B2 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS61235578A (en) * | 1986-01-06 | 1986-10-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for cleaning inside of reaction furnace |
JPH07100865B2 (en) * | 1986-03-13 | 1995-11-01 | 富士通株式会社 | Cleaning method of low pressure CVD processing apparatus |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP63067573A patent/JP2810931B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH01240667A (en) | 1989-09-26 |
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