JP5594773B2 - 選択成膜方法、成膜装置、及び構造体 - Google Patents
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Description
また、特許文献1には、ポストの上面、トレンチの側面及び底面の3面における少なくとも1面に、選択的に炭素を含む膜を成膜する選択成膜については、何ら開示されていない。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、ポストの上面、トレンチの側面及び底面の3面において、少なくとも1面に、選択的に炭素を含む膜を成膜する選択成膜技術を確立することである。
特に、Hラジカル、Arラジカルとを組合せることで、選択的成膜が効果的に実施できる。
第3の発明は、エッチング性を有するガスは水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスであることを特徴とする。水素ガスとアルゴンガスを用いて、エッチング性を有するラジカルを発生すると、選択的成膜を効果的に実施できる。
第4の発明は、水素ガスとアルゴンガスの流量比を制御することにより、成膜する面の選択性を制御することを特徴とする。第1電力、第2電力、及びバイアス電圧の制御により、基本的には、選択的成膜が実現されるが、水素ガスとアルゴンガスとの流量比により、反応室に供給されるHラジカルとArラジカル、Hイオンと、Arイオンの発生量を制御できる。これにより基板に対するエッチング速度を制御して、成膜面の選択性を効果的に実現できる。
第6の発明は、水素ガスとアルゴンガスの総流量に対する水素ガスの流量比を、1/9以上1/3以下にして、トレンチのアスペクト比を3.6以上として、ポストの上面にのみ、膜を成膜することを特徴とする。
この場合に、ポストの上面だけに、成膜することができる。
第7の発明は、基板の温度を制御することにより、成膜する面の選択性を制御することを特徴とする。
第8の発明は、ポストは、基板上に形成されたパターン化されたフォトレジスト膜であり、トレンチの底面は、基板の上面であることを特徴とする。
炭素を含む膜としては、アモルファスカーボン膜、カーボンナノ構造体膜を用いることができる。カーボンナノ構造体は、グラフェン、カーボンナノウォール、カーボンナノチュウブなどである。上記製造方法により得られるカーボンナノウォールの典型例は、基材の表面からほぼ一定の方向に立ち上がった壁状の構造を有するカーボンナノ構造体である。
また、図7から、水素ガス流量比Rが22.2%の場合には、イオンエネルギーが10eV以上、45eV以下において、上面Tにのみ成膜され、側面Sと底面Bには、成膜されないことが分かる。
また、他の実験から、ポストとトレンチの幅を、100〜10000nmとし、トレンチの深さを、200〜2500nmとし、アスペクト比を1.6〜4とした場合について、ポストの上面のみ、ポストの上面と側面のみ、トレンチの底面のみ、トレンチの底面と側面のみに、炭素を含む膜が形成されていることが確認されている。
エッチング性ガスには、水素ガス、アルゴンガスの他、窒素ガス、CHF3ガスを用いることがてきる。
11…反応室
13…基板
21…補助空間
18…第1電源装置
24…第2電源装置
25…第3電源装置
20,14…金属メッシュ
17,22…放電電極
31…ポスト
32…トレンチ
T…ポストの上面
S…トレンチの側面
B…トレンチの底面
41…フォトレジスト
42…炭素を含む膜
Claims (10)
- 主面にトレンチとポストが形成された基板上に、選択的に炭素を有した膜を、プラズマCVD法により堆積する選択成膜方法において、
前記基板を設置する反応室において、第1電力により、前記膜の原料ガスのプラズマを生成し、
前記反応室と連通し、区画された補助空間において、第2電力により、前記基板に対してエッチング性を有するガスのプラズマを生成して、前記反応室に、イオン及びラジカルを供給し、
前記反応室において、前記基板の前記主面に垂直方向に電界を発生させるバイアス電圧を制御して、前記基板の前記ポストの上面、前記トレンチの側面及び底面に至るイオン量を制御し、
前記第1電力、前記第2電力、前記バイアス電圧を制御することにより、前記基板の前記ポストの上面、前記トレンチの側面及び底面のうちの選択された1つの面、又は、2つの面に対して、前記膜を成膜することを特徴とする選択成膜方法。 - 前記エッチング性を有するガスから生じるラジカルは、Hラジカル、Arラジカル、OHラジカルの少なくとも1種であること特徴とする請求項1に記載の選択成膜方法。
- 前記エッチング性を有するガスは水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の選択成膜方法。
- 前記水素ガスと前記アルゴンガスの流量比を制御することにより、成膜する面の選択性を制御することを特徴とする請求項3に記載の選択成膜方法。
- 水素ガスとアルゴンガスの総流量に対する前記水素ガスの流量比を、1/9以上1/3以下にして、前記トレンチの側面には、前記膜を成膜させないことを特徴とする請求項3に記載の選択成膜方法。
- 水素ガスとアルゴンガスの総流量に対する前記水素ガスの流量比を、1/9以上1/3以下にして、前記トレンチのアスペクト比を3.6以上として、前記ポストの上面にのみ、前記膜を成膜することを特徴とする請求項3に記載の成膜方法。
- 前記基板の温度を制御することにより、成膜する面の選択性を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の選択成膜方法。
- 前記ポストは、基板上に形成され、パターン化されたフォトレジスト膜であり、前記トレンチの底面は、基板の上面であることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の選択成長方法。
- 主面にトレンチとポストが形成された基板上に、選択的に炭素を有した膜を、プラズマCVD法により堆積する選択成膜装置において、
前記基板を設置する反応室と、
前記反応室に前記膜の原料ガスを供給する第1ガス供給装置と、
前記反応室において、前記膜の原料ガスのプラズマを生成するため第1電力を供給する第1電源装置と、
前記反応室と連通し、区画された補助空間と、
前記補助空間に前記基板に対してエッチング性を有するガスを供給する第2ガス供給装置と、
前記補助空間において、前記基板に対してエッチング性を有するガスのプラズマを生成するための第2電力を供給する第2電源装置と、
前記反応室において、前記基板の前記主面に垂直方向に電界を発生させるバイアス電圧を供給する第3電源装置と、
前記基板の周囲を覆う金属メッシュと
を有し、
前記バイアス電圧を制御して、前記基板の前記ポストの上面、前記トレンチの側面及び底面に至るイオン量を制御し、前記第1電力、前記第2電力、前記バイアス電圧を制御することにより、前記基板の前記ポストの上面、前記トレンチの側面及び底面のうちの選択された1つの面、又は、2つの面に対して、前記膜を成膜することを特徴とする選択成膜装置。 - ポスト、トレンチを有した基板に、炭素を有した膜を形成した構造体において、
少なくとも一次元方向の幅が、0.1μm以上、10μm以下の範囲に存在するポスト又はトレンチを有し、ポストの上面、トレンチの底面のみ、ポスト又はトレンチの側面のみ、トレンチの側面と底面のみ、又は、ポストの上面と側面にのみ、炭素を有した膜が形成された構造体。
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