JPH06333916A - 非晶質カーボン膜の硬化方法 - Google Patents
非晶質カーボン膜の硬化方法Info
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- JPH06333916A JPH06333916A JP11885093A JP11885093A JPH06333916A JP H06333916 A JPH06333916 A JP H06333916A JP 11885093 A JP11885093 A JP 11885093A JP 11885093 A JP11885093 A JP 11885093A JP H06333916 A JPH06333916 A JP H06333916A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】表面保護膜として用いられる非晶質カーボン膜
の硬度をさらに高める。 【構成】非晶質カーボン膜を成膜後、表面を水素プラズ
マにさらして、カーボン原子の周囲のダングリングボン
ドと結合させることにより硬度を約20％高める。
の硬度をさらに高める。 【構成】非晶質カーボン膜を成膜後、表面を水素プラズ
マにさらして、カーボン原子の周囲のダングリングボン
ドと結合させることにより硬度を約20％高める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、種々の部品の表面保護
膜として用いられる硬質の非晶質カーボン膜の硬化方法
として用いられる。
膜として用いられる硬質の非晶質カーボン膜の硬化方法
として用いられる。
【０００２】
【従来の技術】直流プラズマＣＶＤ法で成膜した非晶質
カーボン膜は、成膜温度が200 ℃程度の低温でも高硬
度、高強度であり、高絶縁性を有していて、これらの特
性を利用して光学部品や磁器ディスク、半導体集積回路
の保護膜として用いられている。直流プラズマＣＶＤ法
は、スパッタリング法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、μ波
ＣＶＤ法などに比べ、装置が単純で設備費も安く、また
操作性も容易で、しかも基板温度が50℃以下でも均一性
良く成膜できるという特長がある。
カーボン膜は、成膜温度が200 ℃程度の低温でも高硬
度、高強度であり、高絶縁性を有していて、これらの特
性を利用して光学部品や磁器ディスク、半導体集積回路
の保護膜として用いられている。直流プラズマＣＶＤ法
は、スパッタリング法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、μ波
ＣＶＤ法などに比べ、装置が単純で設備費も安く、また
操作性も容易で、しかも基板温度が50℃以下でも均一性
良く成膜できるという特長がある。
【０００３】直流プラズマＣＶＤ法でソースガスにエチ
ルアルコールを用いて形成した場合の非晶質カーボン膜
のビッカース硬度は、膜の厚みが500 〜1000nmの範囲で
は、ほぼ膜の厚みに対応し950 〜1500kg／mm2 、また水
素の含有量は約50％、比抵抗は２〜5x1010Ω・cmであ
る。
ルアルコールを用いて形成した場合の非晶質カーボン膜
のビッカース硬度は、膜の厚みが500 〜1000nmの範囲で
は、ほぼ膜の厚みに対応し950 〜1500kg／mm2 、また水
素の含有量は約50％、比抵抗は２〜5x1010Ω・cmであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
非晶質カーボン膜の硬度をさらに高め、耐摩耗性、耐候
性を向上させて、表面保護膜としての性能をさらに高め
ることのできる非晶質カーボン膜の硬化方法を提供する
ことにある。
非晶質カーボン膜の硬度をさらに高め、耐摩耗性、耐候
性を向上させて、表面保護膜としての性能をさらに高め
ることのできる非晶質カーボン膜の硬化方法を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の非晶質カーボン膜の硬化方法は、基板上
に成膜した非晶質カーボン膜の表面を水素プラズマにさ
らすものとする。そして、非晶質カーボン膜の成膜方法
が、スパッタ法、直流プラズマＣＶＤ法、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法あるいはＥＣＲプラズマＣＶＤ法である
ことが有効である。また、水素プラズマは、水素ガス中
に、電極間への直流電圧の印加により発生させるか、マ
イクロ波励起により発生させるか、マイクロ波と磁場に
より発生させることが有効である。
めに、本発明の非晶質カーボン膜の硬化方法は、基板上
に成膜した非晶質カーボン膜の表面を水素プラズマにさ
らすものとする。そして、非晶質カーボン膜の成膜方法
が、スパッタ法、直流プラズマＣＶＤ法、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法あるいはＥＣＲプラズマＣＶＤ法である
ことが有効である。また、水素プラズマは、水素ガス中
に、電極間への直流電圧の印加により発生させるか、マ
イクロ波励起により発生させるか、マイクロ波と磁場に
より発生させることが有効である。
【０００６】
【作用】非晶質カーボン膜の表面を水素プラズマ中にさ
らすことにより、その膜中に侵入した水素イオンとカー
ボン原子の周囲に存在するダングリングボンドとが結合
するため、非晶質カーボン膜の硬度が増大する。
らすことにより、その膜中に侵入した水素イオンとカー
ボン原子の周囲に存在するダングリングボンドとが結合
するため、非晶質カーボン膜の硬度が増大する。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明の一実施例に用いた直流プラ
ズマＣＶＤ装置である。図において、真空槽１の中に、
それぞれ直径150mm のヒータ３で加熱できる接地電極2
1、高圧電極22が対向配置され、直流電源４に接続され
ている。ヒータ３には交流電源41が接続されている。真
空槽１には、真空排気系５が真空バルブ６を介して連結
され、またエチルアルコール溜め71と水素ガスボンベ72
が調整回路８を介して連結されている。さらに、真空槽
内のガス圧力を調整するための真空計９も連結されてい
る。このＣＶＤ装置の接地電極21の上にシリコン基板10
を載せ、まず、真空排気系５により真空槽１内を排気
し、約1x10-7Torrの真空にしたのち、真空バルブ６を絞
り、真空排気系５の排気速度を下げると同時に真空槽１
にエチルアルコール溜め71のバルブを開け、ガス化した
エチルアルコールを調整回路８を通してソースガスとし
て導入し、所定の圧力にしたのち、下記に示す条件で電
極21、22間に電圧を印加しグロー放電を発生させ、図２
にＡ部を拡大して示すように、シリコン基板10の表面に
非晶質カーボン膜11を形成させる。
ズマＣＶＤ装置である。図において、真空槽１の中に、
それぞれ直径150mm のヒータ３で加熱できる接地電極2
1、高圧電極22が対向配置され、直流電源４に接続され
ている。ヒータ３には交流電源41が接続されている。真
空槽１には、真空排気系５が真空バルブ６を介して連結
され、またエチルアルコール溜め71と水素ガスボンベ72
が調整回路８を介して連結されている。さらに、真空槽
内のガス圧力を調整するための真空計９も連結されてい
る。このＣＶＤ装置の接地電極21の上にシリコン基板10
を載せ、まず、真空排気系５により真空槽１内を排気
し、約1x10-7Torrの真空にしたのち、真空バルブ６を絞
り、真空排気系５の排気速度を下げると同時に真空槽１
にエチルアルコール溜め71のバルブを開け、ガス化した
エチルアルコールを調整回路８を通してソースガスとし
て導入し、所定の圧力にしたのち、下記に示す条件で電
極21、22間に電圧を印加しグロー放電を発生させ、図２
にＡ部を拡大して示すように、シリコン基板10の表面に
非晶質カーボン膜11を形成させる。
【０００８】次に、エチルアルコール溜め71のバルブを
閉じ、一旦真空槽１内を排気し、約1x10-7Torrの真空に
したのち、水素ガスボンベ72のバルブを開け下記に示す
条件でグロー放電を発生させ、非晶質カーボン膜11をこ
の水素プラズマ中にさらすと、水素イオンが注入され、
非晶質カーボン膜10の硬度が増大する。この現象は、非
晶質カーボン膜10に残存するカーボン原子のダングリン
グボンドが侵入水素イオンと結合することによるものと
思われる。
閉じ、一旦真空槽１内を排気し、約1x10-7Torrの真空に
したのち、水素ガスボンベ72のバルブを開け下記に示す
条件でグロー放電を発生させ、非晶質カーボン膜11をこ
の水素プラズマ中にさらすと、水素イオンが注入され、
非晶質カーボン膜10の硬度が増大する。この現象は、非
晶質カーボン膜10に残存するカーボン原子のダングリン
グボンドが侵入水素イオンと結合することによるものと
思われる。
【０００９】ここで、本発明の一実施例における非晶質
カーボン膜の形成条件と水素グロー放電発生条件の一例
をそれぞれ示す。 (1)非晶質カーボン膜の形成条件 基板：ｎ形10〜20Ω・cmの鏡面仕上げシリコン基板 基板温度：２００℃ ソースガス：エチルアルコール (温度：２０℃) グロー放電時のガスの圧力：０. ２Torr 放電電圧：直流５００Ｖ 電極間距離：５０mm 放電時間：６０〜１８０分 成膜速度：０. ４μｍ／ｈ 非晶質カーボン膜の比抵抗：２〜５×１０10Ω・cm (2)水素プラズマによる非晶質カーボン膜の硬化条件 基板温度：２００℃ ソースガス：水素１００％ グロー放電時のガスの圧力：０. ２Torr 放電電圧パワー：直流５００Ｖ、０. １mA／cm2 放電時間：２０分 非晶質カーボン膜の比抵抗：５〜13×１０10Ω・cm 図３は、上記の実施例でシリコン基板10上に厚みを変え
て成膜した非晶質カーボン膜11のビッカース硬度で、直
線31は非晶質カーボン膜のビッカース硬度、直線32は本
発明により水素イオンを非晶質カーボン膜に侵入させた
ときのビッカース硬度をそれぞれ示す。図３に示すよう
に、水素を侵入させた非晶質カーボン膜のビッカース硬
度は、水素イオンを注入させないものに比べて約20％高
いことがわかる。このようにビッカース硬度が非晶質カ
ーボン膜11の膜の厚みに依存して変化する理由は、この
膜の厚みが極めて薄いため、ビッカース硬度約1000のシ
リコン基板10の影響によるものと思われる。そのほか
は、膜の比抵抗は上記のように大幅な変化がなく、シリ
コン基板との密着性にも変化は認められなかった。
カーボン膜の形成条件と水素グロー放電発生条件の一例
をそれぞれ示す。 (1)非晶質カーボン膜の形成条件 基板：ｎ形10〜20Ω・cmの鏡面仕上げシリコン基板 基板温度：２００℃ ソースガス：エチルアルコール (温度：２０℃) グロー放電時のガスの圧力：０. ２Torr 放電電圧：直流５００Ｖ 電極間距離：５０mm 放電時間：６０〜１８０分 成膜速度：０. ４μｍ／ｈ 非晶質カーボン膜の比抵抗：２〜５×１０10Ω・cm (2)水素プラズマによる非晶質カーボン膜の硬化条件 基板温度：２００℃ ソースガス：水素１００％ グロー放電時のガスの圧力：０. ２Torr 放電電圧パワー：直流５００Ｖ、０. １mA／cm2 放電時間：２０分 非晶質カーボン膜の比抵抗：５〜13×１０10Ω・cm 図３は、上記の実施例でシリコン基板10上に厚みを変え
て成膜した非晶質カーボン膜11のビッカース硬度で、直
線31は非晶質カーボン膜のビッカース硬度、直線32は本
発明により水素イオンを非晶質カーボン膜に侵入させた
ときのビッカース硬度をそれぞれ示す。図３に示すよう
に、水素を侵入させた非晶質カーボン膜のビッカース硬
度は、水素イオンを注入させないものに比べて約20％高
いことがわかる。このようにビッカース硬度が非晶質カ
ーボン膜11の膜の厚みに依存して変化する理由は、この
膜の厚みが極めて薄いため、ビッカース硬度約1000のシ
リコン基板10の影響によるものと思われる。そのほか
は、膜の比抵抗は上記のように大幅な変化がなく、シリ
コン基板との密着性にも変化は認められなかった。
【００１０】本発明による硬化方法は、スパッタ法、マ
イクロ波プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法に
よって成膜した非晶質カーボン膜にも適用でき、またメ
タン(ＣＨ4 ) をＣＶＤ法のソースガスに用いた場合に
も適用できる。マイクロ波プラズマＣＶＤ装置、ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ装置で成膜した場合には、成膜後一旦Ｃ
ＶＤ装置から取出した基板を図１のような直流プラズマ
ＣＶＤ装置に入れ、水素プラズマにさらしてもよく、そ
のまま同一ＣＶＤ装置内でソースガスを水素に替えて水
素プラズマにさらしてもよい。
イクロ波プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法に
よって成膜した非晶質カーボン膜にも適用でき、またメ
タン(ＣＨ4 ) をＣＶＤ法のソースガスに用いた場合に
も適用できる。マイクロ波プラズマＣＶＤ装置、ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ装置で成膜した場合には、成膜後一旦Ｃ
ＶＤ装置から取出した基板を図１のような直流プラズマ
ＣＶＤ装置に入れ、水素プラズマにさらしてもよく、そ
のまま同一ＣＶＤ装置内でソースガスを水素に替えて水
素プラズマにさらしてもよい。
【００１１】
【発明の効果】本発明による非晶質カーボン膜をプラズ
マにさらして硬化する方法は、従来のようにソースガス
の種類や流量、真空槽内のガス圧力、放電パワーなどを
変えて膜の特性を制御する方法に比べ、同一真空槽内で
非晶質カーボン膜を形成したのち、例えば単にガスを切
り換えて再びプラズマを発生させるのみで非晶質カーボ
ン膜の硬化が約20％も高められるので、その工業的な利
用価値が極めて大きい。
マにさらして硬化する方法は、従来のようにソースガス
の種類や流量、真空槽内のガス圧力、放電パワーなどを
変えて膜の特性を制御する方法に比べ、同一真空槽内で
非晶質カーボン膜を形成したのち、例えば単にガスを切
り換えて再びプラズマを発生させるのみで非晶質カーボ
ン膜の硬化が約20％も高められるので、その工業的な利
用価値が極めて大きい。
【図１】本発明の一実施例に用いた直流プラズマＣＶＤ
装置の断面図
装置の断面図
【図２】図１のＡ部拡大断面図
【図３】非晶質カーボン膜の厚みと硬化前後のビッカー
ス硬度との関係線図
ス硬度との関係線図
１ 真空槽 ２１ 接地電極 ２２ 高圧電極 ３ ヒータ ５ 真空排気系 ７１ エチルアルコール溜め ７２ 水素ボンベ ９ 真空計 １０ シリコン基板 １１ 非晶質カーボン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/29 23/31
Claims (8)
- 【請求項１】基板上に成膜した非晶質カーボン膜の表面
を水素プラズマにさらすことを特徴とする非晶質カーボ
ン膜の硬化方法。 - 【請求項２】非晶質カーボンの成膜法がスパッタ法であ
る請求項１記載の非晶質カーボン膜の硬化方法。 - 【請求項３】非晶質カーボンの成膜法が直流プラズマＣ
ＶＤ法である請求項１記載の非晶質カーボン膜の硬化方
法。 - 【請求項４】非晶質カーボンの成膜法がマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ法である請求項１記載の非晶質カーボン膜の
硬化方法。 - 【請求項５】非晶質カーボンの成膜法がＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法である請求項１記載の非晶質カーボン膜の硬化
方法。 - 【請求項６】電極間への直流電圧の印加により水素ガス
中に水素プラズマを発生させる請求項１ないし５のいず
れかに記載の非晶質カーボン膜の硬化方法。 - 【請求項７】マイクロ波励起により水素ガス中に水素プ
ラズマを発生させる請求項１ないし５のいずれかに記載
の非晶質カーボン膜の硬化方法。 - 【請求項８】マイクロ波と磁場により水素ガス中に水素
プラズマを発生させる請求項１ないし５のいずれかに記
載の非晶質カーボン膜の硬化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11885093A JPH06333916A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 非晶質カーボン膜の硬化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11885093A JPH06333916A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 非晶質カーボン膜の硬化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06333916A true JPH06333916A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14746689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11885093A Pending JPH06333916A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 非晶質カーボン膜の硬化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06333916A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999023695A1 (fr) * | 1997-10-30 | 1999-05-14 | Tokyo Electron Limited | Procede de traitement au plasma |
| WO1999027574A1 (fr) * | 1997-11-20 | 1999-06-03 | Tokyo Electron Limited | Procede de traitement au plasma |
| WO1999028961A1 (fr) * | 1997-11-27 | 1999-06-10 | Tokyo Electron Limited | Procede de fabrication de film isolant |
| US6900002B1 (en) * | 2002-11-19 | 2005-05-31 | Advanced Micro Devices, Inc. | Antireflective bi-layer hardmask including a densified amorphous carbon layer |
| KR100559197B1 (ko) * | 1999-12-22 | 2006-03-10 | 액셀리스 테크놀로지스, 인크. | 플라즈마 침지 이온 주입을 위한 전처리 공정 |
| KR100728993B1 (ko) * | 2006-06-30 | 2007-06-15 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조방법 |
| JP2011526736A (ja) * | 2008-07-04 | 2011-10-13 | アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー | シリコン・ウエーハのパッシベイションのための堆積方法 |
| WO2014122892A1 (ja) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュール |
| JP2021528850A (ja) * | 2018-06-20 | 2021-10-21 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 炭素間隙充填膜 |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP11885093A patent/JPH06333916A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100509387B1 (ko) * | 1997-10-30 | 2005-08-23 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 플라즈마 처리 방법 |
| WO1999023695A1 (fr) * | 1997-10-30 | 1999-05-14 | Tokyo Electron Limited | Procede de traitement au plasma |
| US6699531B1 (en) | 1997-10-30 | 2004-03-02 | Tokyo Electron Limited | Plasma treatment method |
| US6773762B1 (en) | 1997-11-20 | 2004-08-10 | Tokyo Electron Limited | Plasma treatment method |
| WO1999027574A1 (fr) * | 1997-11-20 | 1999-06-03 | Tokyo Electron Limited | Procede de traitement au plasma |
| KR100382387B1 (ko) * | 1997-11-20 | 2003-05-09 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 플라즈마 처리 방법 |
| US6419985B1 (en) | 1997-11-27 | 2002-07-16 | Tokyo Electron Ltd. | Method for producing insulator film |
| WO1999028961A1 (fr) * | 1997-11-27 | 1999-06-10 | Tokyo Electron Limited | Procede de fabrication de film isolant |
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