KR100885690B1 - 다이아몬드막의 제조방법 및 다이아몬드막 - Google Patents

다이아몬드막의 제조방법 및 다이아몬드막 Download PDF

Info

Publication number
KR100885690B1
KR100885690B1 KR1020020015133A KR20020015133A KR100885690B1 KR 100885690 B1 KR100885690 B1 KR 100885690B1 KR 1020020015133 A KR1020020015133 A KR 1020020015133A KR 20020015133 A KR20020015133 A KR 20020015133A KR 100885690 B1 KR100885690 B1 KR 100885690B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diamond
diamond film
dopant layer
substrate
film
Prior art date
Application number
KR1020020015133A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020086222A (ko
Inventor
노구치히토시
Original Assignee
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 filed Critical 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Publication of KR20020086222A publication Critical patent/KR20020086222A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100885690B1 publication Critical patent/KR100885690B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02527—Carbon, e.g. diamond-like carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/274—Diamond only using microwave discharges
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/20—Masks or mask blanks for imaging by charged particle beam [CPB] radiation, e.g. by electron beam; Preparation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02441—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02444—Carbon, e.g. diamond-like carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02494—Structure
    • H01L21/02513—Microstructure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02623—Liquid deposition
    • H01L21/02628—Liquid deposition using solutions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02658—Pretreatments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

다이아몬드막의 제조에 있어서, 전기저항값이 저감된 다이아몬드막을 용이하게 제조할 수 있는 다이아몬드막의 제조방법 및 다이아몬드막을 제공한다.
기재상에 다이아몬드막을 제조하는 방법으로서, 기재의 표면에 도핑원소를 함유하는 층(도펀트층)을 적어도 형성한 후, 상기 도펀트층의 위에 기상증착 다이아몬드의 막을 제조하고, 상기 도펀트층에 도핑원소 외에 다이아몬드의 핵발생원으로 되는 다이아몬드입자를 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 다이아몬드막의 제조방법 및 다이아몬드막.

Description

다이아몬드막의 제조방법 및 다이아몬드막{A METHOD OF PRODUCING A DIAMOND FILM AND A DIAMOND FILM PRODUCED THEREBY}
도 1의 (A)부분은 본 발명에서 사용되는 스핀도포장치의 개략도, (B)부분은 본 발명에서 사용되는 스퍼터링 막형성장치의 개략도,
도 2는 마이크로파 CVD장치의 개략도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 스핀도포장치 11 : 기재
12 : 유로 13 : 스퍼터링장치
14 : 가스도입관 15 : 가스배기관
16 : 챔버 17 : 플라즈마
18 : 타겟 전극재료 20 : 마이크로파 CVD장치
21 : 가스도입관 22 : 가스배출관
23 : 챔버 25 : 기판대
26 : 기재 27 : 마이크로파 전원
28 : 도파관
본 발명은 다이아몬드막 및 다이아몬드막의 제조방법에 관한 것이다.
근래, 다이아몬드가 갖는 특이한 성질을 이용하여, 기재상에 다이아몬드막을 형성한 것이 널리 검토되고 있다. 예를 들면 반도체장치 제조시에 사용되는 리소그래피 기술에 있어서의 노광용 마스크부재, 표면탄성파(SAW) 장치용 기판, 또한 연삭연마용 공구로서 등이다.
다이아몬드는 영율, 에칭내성, 고에너지선 조사내성 등에 우수하고, 그 때문에 100㎚이하의 초미세 패턴형성이 가능한 X선 리소그래피 및 전자선 리소그래피에서의 마스크박막으로서의 이용이 주목받고 있다.
다이아몬드막의 제조방법으로서는, DC아크방전, DC글로방전, 연소염, 고주파(Radio Frequency), 마이크로파, 열필라멘트 등을 사용한 방법이 알려져 있지만, 그들 제조방법 중, 마이크로파 CVD법 및 열필라멘트 CVD법은, 대면적이고 또한 결정성이 좋은 막을 형성할 수 있기 때문에 일반적으로 널리 이용되고 있다. 그러나, 상기 CVD법에 있어서 기상증착 다이아몬드의 막형성을 행할 때에, 원료가스로서 일반적으로 메탄, 에틸렌, 아세틸렌, 일산화탄소 등의 탄소함유가스를 수소가스로 희석한 혼합가스가 사용되고 있지만, 이 수소희석 탄소함유가스를 원료가스로서 기상반응을 행하여 얻어진 다이아몬드막의 전기저항값을 측정하면, 109~1015Ω·㎝의 범위에 있었다.
다이아몬드막을 리소그래피용 마스크, 특히 X선 또는 전자선 리소그래피용 마스크로 하는 경우에는, 전자빔을 조사하는 결함검사를 행할 필요가 있지만, 수소희석 탄소함유가스를 원료가스로 하여 상기 CVD법에 의해서 다이아몬드막을 얻은 경우, 상기와 같은 범위의 높은 전기저항을 나타내기 때문에, 하전입자가 축적되어 차지업(charge up) 현상이 일어나기 쉽고, 이러한 결함검사를 신속하고 또한 정밀하게 실시할 수 없다는 문제가 있었다.
또, 전자선 리소그래피용 마스크로서 실제로 사용하는 경우에도, 전기저항이 높으면 차지업 현상이 발생하여 불안정하게 되고, 고정밀도의 전사를 행하는 것이 곤란하였다.
그래서, 이와 같은 차지업 현상을 회피하도록 다이아몬드막의 전기저항값을 저하시키기 위하여 다이아몬드막을 막형성할 때에, 디보란(B2H6) 또는 포스핀(PH3 ) 등의 도펀트가스를 반응용기에 도입하고, 상기 수소희석 탄소함유가스와 함께 기상반응을 행하는 것이 제안되어 있다.
구체적으로는, 디보란을 도펀트로서 수소희석 메탄가스를 도입하여 기상반응을 행함으로써 P형의 다이아몬드막을 막형성한 경우, 상기 다이아몬드막의 전기저항값이 10-2Ω·㎝로 저감될 수 있는 것이 보고되어 있다(K. Marumoto, J.Appl.Phys., 31(1992) 4205-4209).
그러나, 붕소의 도프원으로서 디보란을 사용한 경우, 그 허용농도는 0.1ppm이고, 또 포스핀을 사용한 경우 그 허용농도는 0.3ppm이기 때문에, 인체에의 영향이 염려된다. 즉, 이들 가스를 사용한 도핑에서는 약간의 누설도 허용되지 않기 때문에, 특별한 안전장치 등을 설치할 필요가 있어 비용이 많아진다. 또 이들 가스는 폭발성을 보유하고 있기 때문에, 그 취급에는 세심한 주의가 필요하게 되고, 이 점에 관한 장치상의 대책도 필요하게 되기 때문에, 이들 가스를 사용한 도핑은 최대한 피하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 다이아몬드막의 제조에 있어서, 전기저항값이 저감된 다이아몬드막을 특별한 장치를 사용하지 않고 용이하고 또한 저렴하게 제조할 수 있는 다이아몬드막의 제조방법 및 다이아몬드막을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 기재상에 다이아몬드막을 제조하는 방법으로서, 기재의 표면에 도핑원소를 함유하는 층(도펀트층)을 적어도 형성한 후, 상기 도펀트층의 위에 기상증착 다이아몬드의 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드막의 제조방법이 제공된다.
이와 같이 기상 다이아몬드막의 제조에 있어서, 기재의 표면에 도핑원소를 함유하는 도펀트층을 적어도 형성한 후에, 상기 도펀트층의 위에 기상증착 다이아몬드의 막형성을 행함으로써 전기저항값이 저감된 다이아몬드막을 얻을 수 있다. 또, 기재상에 도펀트층을 형성함으로써 도프원을 기체로부터 도펀트층으로 변경할 수 있어, 안전상의 특별한 장치를 사용하지 않고 용이하게 전기저항값이 저감된 다이아몬드막을 얻을 수 있다.
이 경우, 상기 도펀트층에, 도핑원소 외에 다이아몬드의 핵발생원으로 되는 다이아몬드입자를 더 함유하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 도펀트층에 도핑원소 외에 다이아몬드의 핵발생원으로 되는 다이아몬드입자가 더 존재함으로써, 다이아몬드막의 핵발생밀도가 높아지고, 기상증착 다이아몬드의 막형성을 용이하게 행할 수 있다.
또, 상기 기재의 표면상의 도펀트층은 B, B2O3, BCl3, BN, Ga, GaCl3, P, P2O5, PCl3, As, As2O3, AsCl3, Sb, Sb2O3, SbCl5 중 어느 한 종류 이상의 고체를, 용해한 용액 혹은 분산한 분산액을 기재에 도포함으로써 형성하는 것, 또는 상기 물질 중 어느 한 종류 이상의 고체를 타겟으로 한 스퍼터링법에 의해서 형성하는 것이 바람직하다.
이것에 의해서, 작업상의 문제가 없이 기재의 표면에 도펀트층을 용이하게 형성할 수 있고, 그것에 의해서 전기저항값이 저감된 다이아몬드막을 저비용으로 얻을 수 있다.
이 때, 상기 기재의 표면상의 도펀트층은, B, B2O3, BCl3, BN, Ga, GaCl3, P, P2O5, PCl3, As, As2O3, AsCl3, Sb, Sb2O3, SbCl5 중 어느 한 종류 이상의 고체를 용해한 용액 혹은 분산한 분산액에 다이아몬드입자를 첨가한 현탁액을 기재에 도포하거나, 또한 상기 기재의 표면상의 도펀트층을 형성한 후, 다이아몬드막의 막형성전에 도펀트층의 표면에 다이아몬드입자의 부착처리를 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 도펀트층의 형성에 있어서, 고체를 용해한 용액 또는 분산한 분 산액에 다이아몬드입자를 첨가한 현탁액을 기판에 도포하거나, 또 도펀트층 형성 후, 다이아몬드 현탁액의 도포, 다이아몬드 현탁액에서의 초음파처리, 다이아몬드입자에 의한 스크래치처리, 다이아몬드입자의 유동층에서의 처리 등에 의해 도펀트층의 표면에 다이아몬드입자의 부착처리를 행함으로써, 도펀트층 위의 다이아몬드 핵발생밀도를 높일 수 있어 용이하게 기상증착 다이아몬드의 막형성을 행할 수 있다.
또한, 상기 도펀트층 형성의 최종공정에서 열처리를 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 도펀트 형성의 최종공정에서 열처리를 행함으로써 도펀트층에 존재하는 불필요한 물질을 제거하여 막순도를 높이고, 또 도펀트층을 균일화할 수 있다.
또 이 때, 상기 도펀트층이 형성되는 기재를, 실리콘, 산화규소 세라믹스, 질화규소 세라믹스, 혹은 산화규소 또는 질화규소로 표면이 피복된 실리콘 중 어느 한종류로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 도펀트층이 형성되는 기재의 재질을 실리콘, 산화규소 세라믹스, 질화규소 세라믹스, 혹은 산화규소 또는 질화규소로 표면이 피복된 실리콘으로부터 선택되는 일종으로 하면, 이들 기재는 가공에 의해서 매우 평활한 표면을 갖는 기재를 얻을 수 있기 때문에, 상기 기재 표면상에 있어서의 도펀트층의 형성이나 다이아몬드막의 막형성도 평활하고 또한 균일하게 행할 수 있다.
그리고 본 발명에 의하면, 상기 제조방법에 의해서 저항값을 저감한 다이아 몬드막을 제공할 수 있고, 구체적으로는 전기저항이 107Ω·㎝이하인 다이아몬드막을 제공할 수 있다.
이와 같이, 상기 제조방법에 의해서 제조된 다이아몬드막은, 종래의 다이아몬드막에 비하여 확실히 전기저항값이 저감된 균일한 다이아몬드막으로 할 수 있다. 그것에 의해, 본 발명의 다이아몬드막을 X선 리소그래피용 또는 전자선 리소그래피용 등에 사용하는 경우에는, 해당 마스크의 결함검사에 있어서의 차지업 현상을 회피할 수 있어, 결과적으로 우수한 리소그래피용 다이아몬드 마스크를 제조할 수 있다. 또 전자선 리소그래피용 다이아몬드 마스크로서 실제로 사용하는 경우에는, 차지업 현상을 회피할 수 있어 고정밀도의 패턴 전사를 보다 효율적으로 행하는 것이 가능하게 되고, 반도체장치의 고밀도화, 고집적화를 더욱 도모할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 실시형태를 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명자들은 기상증착 다이아몬드의 막을 형성할 때에, 기재 표면상에 도핑원소를 함유하는 층(도펀트층)을 형성하고, 그 후 상기 도펀트층의 위에 기상증착 다이아몬드를 막형성함으로써, 다이아몬드막으로의 도핑을 이루는 것에 생각이 미치어, 본 발명을 완성시킨 것이다. 이것에 의해서, 다이아몬드막의 제조에 있어서의 취급상의 문제가 없고, 또 특별한 장치를 사용하지 않고 용이하게 또한 저비용으로 전기저항값이 저감된 다이아몬드막을 제조할 수 있다.
여기서 도 1은, 본 발명의 도펀트층을 형성하기 위한 장치이고, 도 1의 (A) 부분은 스핀도포장치를 나타내고, 도 1의 (B)부분은 스퍼터링 막형성장치를 나타낸다. 도 2에는 대표적인 다이아몬드 막형성방법인 마이크로파 CVD법에 대한 장치를 나타낸다.
도펀트층이 형성되는 기재의 재질은, 실리콘 또는 산화규소나 질화규소 등의 세라믹스인 것이 바람직하고, 또한 산화규소나 질화규소 등의 세라믹스로 표면이 피복된 실리콘이어도 좋다. 이와 같이, 기재의 재질로서 상기의 어느 하나를 선택함으로써, 가공에 의해 평활한 기판을 얻을 수 있고, 그것에 의해서 기재상에 도펀트층이나 다이아몬드막을 평활하고 또한 균일하게 형성할 수 있다.
우선, 도펀트층의 형성은, 목적에 따라서 P형 또는 N형의 전기전도형이 선택된다. P형 도펀트층을 형성하는 경우에는, B, B2O3, BN, Ga, GaCl3 중 어느 한 종류 이상의 고체를, 또 N형의 도펀트층을 형성하는 경우에는 P, P2O5, PCl3, As, As2O3, AsCl3, Sb, Sb2O3, SbCl5 중 어느 한 종류 이상의 고체를 용해한 용액 혹은 분산한 분산액을 기재 표면에 적하하고, 기재가 웨이퍼형상의 것이면 도 1의 (A)부분의 스핀도포장치(10)를 사용하여 진공장치(도시하지 않음)에 연결되는 유로(12)를 진공상태로 하여 기재(11)의 이면을 진공흡착하고, 이 진공흡착한 기재(11)를 회전시켜서 적하액의 두께의 균일화를 행한다. 또, 균일성을 문제로 하지 않는 경우는 단지 기재를 분산액에 담그는 것 만으로도 좋다.
또, 도 1의 (B)부분에 나타낸 바와 같은 스퍼터링장치(13)를 사용하여, 스퍼터링법에 의해서 도펀트층을 형성하여도 좋다. 기재(11)와 마주보고 설치된 타겟 전극재료(18)를 플라즈마로 스퍼터링하여 기재표면에 막형성한다. 타겟 전극재료(18)는, P형의 도펀트층을 형성하는 경우에는 B, B2O3, BN, Ga, GaCl3 중 어느 한 종류 이상의 고체를, 또 N형의 도펀트층을 형성하는 경우에는 P, P2O5, PCl3 , As, As2O3, AsCl3, Sb, Sb2O3, SbCl5 중 어느 한 종류 이상의 고체를 사용할 수 있다. 타겟 전극재료(18)와 기재(11)를 챔버(16) 내에 세트한 후, 챔버(16) 내를 가스배기관(15)으로부터 진공펌프로 배기하여 10-7Torr까지 감압한다. 다음에 가스(예를 들면 아르곤)를 도입관(14)으로부터 도입하고, 전극에 13.56㎒의 전압을 인가하여 방전을 행하고, 플라즈마(17)를 발생시켜서 소정의 도펀트층을 형성한다.
다이아몬드를 막형성하는 경우는, 기재 표면에 다이아몬드입자가 존재하면 다이아몬드의 핵발생밀도가 높아지고, 기상증착 다이아몬드의 막형성이 용이하게 된다. 그래서, 기재 표면에 도펀트층을 형성할 때에, B, B2O3, BN, Ga, GaCl3 , P, P2O5, PCl3, As, As2O3, AsCl3, Sb, Sb2O3, SbCl5 중 어느 한 종류 이상의 고체를 용해한 용액 또는 분산한 분산액에 다이아몬드입자를 첨가한 현탁액을 기재 표면에 도포하는 것이 바람직하다. 또, 기재 표면상에 도펀트층을 형성한 후, 다이아몬드 현탁액의 도포, 다이아몬드 현탁액에서의 초음파처리, 다이아몬드입자에 의한 스크래치처리, 다이아몬드입자의 유동층에서의 처리 등에 의해서, 도펀트층의 표면에 다이아몬드입자를 부착하는 부착처리를 행하는 것도 유효하다. 이와 같이, 도펀트층에 다이아몬드입자를 포함시키거나, 도펀트층의 표면에 다이아몬드입자의 부착처리 를 행함으로써, 도펀트층 위에 치밀하고 고품질의 다이아몬드막을 용이하게 막형성할 수 있다.
또, 도펀트층의 최종공정에 있어서 열처리를 행하도록 하면, 도펀트층의 불필요한 물질을 제거할 수 있고, 또 도펀트층을 균일화하는 것이 가능하다. 따라서, 그 위에 형성되는 다이아몬드막의 품질을 한층 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.
기재상에 도펀트층을 형성한 후, 도 2에 나타낸 바와 같은 마이크로파 CVD장치(20)를 사용하여, 기상증착 다이아몬드의 막형성을 행한다. 이 장치는, 가스도입관(21)과 배출관(22)을 구비한 챔버(23) 내에 히터 등의 가열체가 장착된 기판대(25)가 배치되어 있다. 그리고, 챔버(23) 내에 플라즈마를 발생할 수 있도록 마이크로파 전원(27)이 도파관(28)을 통하여 마이크로파 도입창에 접속되어 있다.
이와 같은 장치를 사용하여, 다이아몬드막의 형성을 행하는 기재(26)를 기판대(25) 위에 놓고, 그 후 챔버(23) 내를 로터리펌프로 배기하여 10-3Torr 이하로 감압한다. 다음에, 소정 유량의 원료가스, 예를 들면 수소희석가스를 가스도입관(21)으로부터 챔버(23) 내로 도입한다. 다음에, 가스배출관(22)의 밸브를 조절하여 챔버(23) 내를 30Torr로 한 후, 마이크로파 전원(27) 및 도파관(28)으로부터 마이크로파를 인가하여 챔버(23) 내에 플라즈마를 발생시켜 기재(26)상에 다이아몬드막을 막형성시킨다.
기재상에 다이아몬드막을 막형성시킨 후는, 목적에 따라서 기재를 에칭에 의해서 제거하는 등의 가공을 실시함으로써, 노광용 마스크부재 등으로 마무리할 수 있다. 예를 들면 다이아몬드의 막을 형성한 실리콘기재의 이면 소정영역을 수산화칼륨 수용액 등의 에칭액을 사용하여 제거함으로써 노광용 다이아몬드 마스크를 얻을 수 있다.
에칭액에 의한 제거방법은, 종래 공지의 방법으로 행하면 되고, 예를 들면 에칭액이 들어있는 욕조에, 상기 방법에 의해서 다이아몬드막이 막형성된 기판을 침적함으로써 행할 수 있다.
이상과 같이, 도프원을 기체로부터 기재의 표면에 형성한 도펀트층으로 변경함으로써, 사용재료의 취급상의 문제가 없고, 용이하게 전기저항값이 저감된 다이아몬드막을 얻을 수 있다. 또, 도펀트층을 균일하게 형성함으로써, 도핑농도의 균일성이 높은 다이아몬드막을 얻을 수 있다. 이 경우, 도펀트층의 농도나 두께를 조절함으로써 다이아몬드막의 전기저항값을 107Ω·㎝이하로 제어할 수 있다.
이와 같이, 다이아몬드막의 전기저항값을 107Ω·㎝이하로 함으로써, 해당 다이아몬드막을 리소그래피용 마스크, 특히 X선 또는 전자선 리소그래피용 마스크로 할 때에 필요로 하는 마스크의 결함검사에 있어서, 차지업 현상을 확실히 회피할 수 있고, 이것에 의해서 고품질의 리소그래피용 다이아몬드 마스크를 제조하는 것이 가능하게 된다. 또, 전자선 리소그래피용 다이아몬드 마스크로서 실제로 사용한 경우에도, 차지업 현상을 회피할 수 있으므로, 고정밀도의 패턴 전사를 효율적으로 행하는 것이 가능하게 된다.
이하 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
직경 100㎜, 두께 2㎜이고 방위<100>의 양면연마 단결정 실리콘웨이퍼를 기재로서 준비하고, 해당 실리콘웨이퍼의 표면에 도펀트층을 형성하였다. 우선, 실리콘웨이퍼를 스핀도포장치에 세트하고, 이면을 흡착유지하며, 그 표면에 B2O3를 유기용매에 용해한 B2O3용액(도쿄오우카고교 가부시키가이샤 제품 PBF, 제품명 6M-10)을 50㎖ 적하하고, 웨이퍼를 3000rpm으로 30초간 회전시켜서 표면의 B2O3용액을 균일도포상태로 하였다. 그 후, 핫플레이트상에서 150℃, 1분간의 베이킹을 행하고, 또한 산소분위기 속에서 600℃, 30분의 소성을 행하여, 실리콘기재의 표면에 B2O3의 도펀트층을 형성하였다. 이 도펀트층 위에, 다이아몬드의 핵발생밀도를 향상시키기 위하여 다이아몬드입자의 현탁액(평균입경 50㎚의 클러스터 다이아몬드)을 앞에서 기술한 B2O3용액과 같은 순서로 스핀도포하였다. 그 때, 베이킹 및 소성은 행하지 않았다.
상기의 처리를 행한 후, 마이크로파 CVD장치의 챔버 내의 기판대상에 기재를 세트하였다. 다음에, 로터리펌프로 배기하여 10-3Torr이하의 감압상태로 한 후, 메탄가스, 수소가스 및 산소가스로 이루어지는 혼합가스를 가스도입관으로부터 공급하였다. 각 가스에 대하여, 메탄가스를 40.0sccm, 수소가스를 955.0sccm, 산소가스를 5.0sccm으로 하고, 체적비율을, 메탄가스/수소가스/산소가스=4.0/95.5/0.5로 하 였다. 그 후, 가스배출관의 밸브를 조절하여 챔버 내를 30Torr로 하고, 3000W의 마이크로파를 인가하여 플라즈마를 발생시켜서 다이아몬드막의 막형성을 5시간 행하여, 기재상에 붕소가 도핑된 다이아몬드막을 얻었다. 막형성시에 기재는 마이크로파 흡수로 발열하여 표면온도는 850℃에 달하고 있었다.
이와 같이 하여 얻어진 붕소가 도핑된 다이아몬드막을, 그 막두께가 0.5㎛이고, 표면조도가 Ra로 5㎚로 될 때까지 연마가공하여, 전자선 리소그래피용 마스크기판으로 하고, 해당 마스크기판을 사용하여 스텐실형의 전자선 리소그래피용 마스크를 제작하였다. 다음에, 해당 다이아몬드막의 전기저항값을 측정하였더니 3Ω·㎝이고, 해당 마스크의 결함검사를 행하여도 차지업 현상은 발생하지 않았다. 또, 실제로 전자선 리소그래피용 마스크로서 사용하여도 차지업 현상이 없이 안정되고 고정밀한 전사가 가능하였다.
(비교예)
도펀트층을 형성하지 않은 것 외는 실시예와 동일한 조건으로 다이아몬드막을 막형성하였다. 즉, 실리콘웨이퍼상에 다이아몬드 현탁액의 스핀도포를 행한 기재의 표면에, 다이아몬드막을 형성하고, 그 후 막두께가 0.5㎛이고 표면조도가 Ra로 5㎚로 될 때까지 연마가공을 행하여, 전자선 리소그래피용 마스크기판으로 하였다. 그 후, 해당 마스크기판을 사용하여 전자선 마스크의 제작을 행하고, 해당 마스크의 전기저항값을 측정하였더니 109Ω·㎝이상이었다. 또, 결함검사를 행하였더니 차지업 현상이 발생하여 결함검사가 불가능하고, 마스크의 신뢰성이 결여되는 것으로 되었다. 또, 실제의 전자선 리소그래피용 마스크로서의 사용에 있어서도, 차지업 현상이 발생하여 불안정하고 정밀도가 낮은 전사만 가능하였다.
또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 단순한 예이고, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 보유하고, 같은 작용효과를 갖는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
본 발명은, 도프원을 기체로부터 기재의 표면에 형성한 도펀트층으로 변경함으로써, 다이아몬드막의 제조에 있어서의 취급상의 문제가 없고, 특별한 장치를 사용하지 않아도 용이하고 또한 저비용으로 전기저항값이 저감된 다이아몬드막을 얻을 수 있다. 또, 도펀트층을 균일하게 형성함으로써 도핑 농도의 균일성이 높은 다이아몬드막을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 다이아몬드막은, 그 전기저항값이 107Ω·㎝이하로 조절할 수 있기 때문에, 해당 다이아몬드막을 리소그래피용 마스크, 특히 X선 또는 전자선 리소그래피용 마스크로 할 때에 필요로 하는 마스크의 결함검사에 있어서, 차지업 현상을 확실히 회피할 수 있다. 그것에 의해서, 고품질의 리소그래피용 다이아몬드 마스크를 제조하는 것이 가능하게 된다. 또, 전자선 리소그래피용 다이아몬드 마스크로서 실제로 사용한 경우에도, 차지업 현상을 회피할 수 있기 때문에 고정밀한 패턴의 전사를 고효율로 행하는 것이 가능하게 된다.

Claims (10)

  1. 기재상에 다이아몬드막을 제조하는 방법으로서, 기재의 표면에 도핑원소를 함유하는 층(도펀트층)을 적어도 형성한 후, 상기 도펀트층의 위에 기상증착 다이아몬드의 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드막의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도펀트층은 도핑원소 외에 다이아몬드의 핵발생원으로 되는 다이아몬드입자를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드막의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기재의 표면상의 도펀트층은 B, B2O3, BCl3, BN, Ga, GaCl3, P, P2O5, PCl3, As, As2 O3, AsCl3, Sb, Sb2O3, SbCl5 중 어느 한 종류 이상의 고체를 용해한 용액 또는 분산한 분산액을 기재에 도포함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드막의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기재의 표면상의 도펀트층은 B, B2O3, BCl3, BN, Ga, GaCl3, P, P2O5, PCl3, As, As2 O3, AsCl3, Sb, Sb2O3, SbCl5 중 어느 한 종류 이상의 고체를 타겟으로 한 스퍼터링법에 의해서 형성하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드막의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기재의 표면상의 도펀트층은 B, B2O3, BCl3, BN, Ga, GaCl3, P, P2O5, PCl3, As, As2O3, AsCl3, Sb, Sb2O3, SbCl5 중 어느 한 종류 이상의 고체를 용해한 용액 또는 분산한 분산액에 다이아몬드입자를 첨가한 현탁액을 기재에 도포함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드막의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기재의 표면상에 도펀트층을 형성한 후, 다이아몬드막의 막형성 전에 도펀트층의 표면에 다이아몬드입자의 부착처리를 행하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드막의 제조방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도펀트층 형성의 최종공정에서 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드막의 제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도펀트층이 형성되는 기재를, 실리콘, 산화규소 세라믹스, 질화규소 세라믹스, 혹은 산화규소 또는 질화규소로 표면이 피복된 실리콘 중의 어느 한 종류로 하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드막의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020020015133A 2001-05-11 2002-03-20 다이아몬드막의 제조방법 및 다이아몬드막 KR100885690B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2001-00141123 2001-05-11
JP2001141123A JP4068817B2 (ja) 2001-05-11 2001-05-11 ダイヤモンド膜の製造方法及びダイヤモンド膜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020086222A KR20020086222A (ko) 2002-11-18
KR100885690B1 true KR100885690B1 (ko) 2009-02-26

Family

ID=18987622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020015133A KR100885690B1 (ko) 2001-05-11 2002-03-20 다이아몬드막의 제조방법 및 다이아몬드막

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6875708B2 (ko)
JP (1) JP4068817B2 (ko)
KR (1) KR100885690B1 (ko)
TW (1) TW594853B (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4069008B2 (ja) * 2003-05-12 2008-03-26 信越化学工業株式会社 弾性表面波デバイス
JP4768967B2 (ja) * 2003-05-27 2011-09-07 信越化学工業株式会社 イオン注入用ステンシルマスク及びその作製方法
US20050016445A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-27 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for producing diamond film
KR100683574B1 (ko) * 2004-10-19 2007-02-16 한국과학기술연구원 기하학적 형태의 다이아몬드 쉘 및 그 제조방법
US7727798B1 (en) 2009-01-27 2010-06-01 National Taipei University Technology Method for production of diamond-like carbon film having semiconducting property
GB201319117D0 (en) * 2013-10-30 2013-12-11 Element Six Technologies Us Corp Semiconductor device structures comprising polycrystalline CVD Diamond with improved near-substrate thermal conductivity
CN110527973B (zh) * 2019-09-27 2021-05-25 哈尔滨工业大学 一种利用固态掺杂源制备掺硼金刚石的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02239193A (ja) * 1989-03-13 1990-09-21 Idemitsu Petrochem Co Ltd ダイヤモンド半導体およびその製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03163820A (ja) * 1989-11-22 1991-07-15 Tokai Univ ダイヤモンドｎ型半導体およびダイヤモンドｐ―ｎ接合ダイオードの製造方法
US5526768A (en) * 1994-02-03 1996-06-18 Harris Corporation Method for providing a silicon and diamond substrate having a carbon to silicon transition layer and apparatus thereof
EP0689233B1 (en) * 1994-06-24 2008-10-15 Sumitomo Electric Industries, Limited Wafer and method of producing same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02239193A (ja) * 1989-03-13 1990-09-21 Idemitsu Petrochem Co Ltd ダイヤモンド半導体およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002338387A (ja) 2002-11-27
TW594853B (en) 2004-06-21
US20020168836A1 (en) 2002-11-14
KR20020086222A (ko) 2002-11-18
JP4068817B2 (ja) 2008-03-26
US6875708B2 (en) 2005-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6143128A (en) Apparatus for preparing and metallizing high aspect ratio silicon semiconductor device contacts to reduce the resistivity thereof
US5370912A (en) Diamond film deposition with a microwave plasma
EP0686708A1 (en) Film forming method and film forming apparatus
KR20070098499A (ko) 플라즈마 처리용의 전극판 및 플라즈마 처리 장치
KR101179936B1 (ko) 다이아몬드막 및 그 제조방법
KR100885690B1 (ko) 다이아몬드막의 제조방법 및 다이아몬드막
EP1500718A1 (en) Method for producing diamond film
CN116804270A (zh) 二氧化硅薄膜的低温沉积方法及器件制备方法
CN116065140A (zh) 薄膜沉积方法
Regel et al. Selective patterned deposition of diamond using a new technique
JP3185289B2 (ja) ダイヤモンドの成膜方法
CN113224200B (zh) 一种氮化镓半导体辐射探测器及其制备方法和检测设备
JP2019186474A (ja) ボロン系膜の成膜方法および成膜装置
JP2646582B2 (ja) プラズマｃｖｄ装置
JP2000311859A (ja) フォーカスリングおよびその製造方法
JP4570186B2 (ja) プラズマクリーニング方法
KR100372750B1 (ko) 표면 및 결합특성이 향상된 질화알루미늄(ａｉｎ) 박막의 제조방법
JP2005012187A (ja) イオン注入用ステンシルマスク及びその作製方法
JPH05892A (ja) ダイヤモンド結晶及びダイヤモンド形成用基体
JP2682734B2 (ja) 誘電体膜堆積方法および装置
JPH05315251A (ja) シリコン薄膜の成膜方法
JPH0745539A (ja) プラズマｃｖｄ装置に用いる電極及びプラズマｃｖｄ装置
JP4781617B2 (ja) ダイヤモンド膜の製造方法
JPH03158469A (ja) 薄膜処理法
JP2003158124A (ja) 化合物半導体上への炭素系薄膜の形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130201

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140204

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150119

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160119

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170119

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180202

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190130

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200205

Year of fee payment: 12