JPH01223733A - Etching of titanium carbide film and titanium nitride film - Google Patents
Etching of titanium carbide film and titanium nitride filmInfo
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- JPH01223733A JPH01223733A JP4876688A JP4876688A JPH01223733A JP H01223733 A JPH01223733 A JP H01223733A JP 4876688 A JP4876688 A JP 4876688A JP 4876688 A JP4876688 A JP 4876688A JP H01223733 A JPH01223733 A JP H01223733A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は炭化チタン系膜及び窒化チタン系膜のエツチン
グ方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for etching titanium carbide-based films and titanium nitride-based films.
(従来の技術)
炭化チタン膜及び水素をドープした炭化チタン膜並びに
窒化チタン膜及び酸素をドープした窒化チタン膜は化学
的に安定な化合物であり電気導電性を有しており板硝子
の表面コーディング剤などに広く用いられてきた。また
近年、炭化チタン膜が水素プラズマに対し強い耐性を有
しており水素プラズマの曝露により変質しないことから
核融合炉の第一炉壁材料としても研究が進められている
。特に水素をドープした炭化チタン膜及び酸素をドープ
した窒化チタン膜は)℃学的吸収が著しく減少すると共
に電気導電性と水素プラズマ耐性を有することから透明
導電1漠の耐水素プラズマコート材料として太陽電池、
TPT 、 PDP等の分野にも応用が検討されている
。この様な分野に応用される場合、炭化チタン系膜及び
窒化チタン系1摸は膜表面に吸着した水分と反応して酸
化チタンが混在した層を表面に形成し易いが、酸化チタ
ン膜は絶縁性であり透明導電膜と半導体の界面に絶縁層
を形成することが問題となる。酸化チタンが成長し変質
した表面層を除去し、炭化チタン系膜及び窒化チタン系
膜の表面を出す方法としては弗酸、硝酸の混合液(弗硝
酸)によって膜をエツチングし酸化チタンが成長してい
ない表面を出す方法が知られている。しかし弗硝酸を用
いる場合、ガラス基板や石英基板の成膜されていない面
が弗酸によって侵食されるという欠点がある。また液相
でのエツチング後大気中に取り出し乾燥させる間に新た
な酸化チタンが表面に成長する可能性があるためエツチ
ング後純水で洗浄しその直後に乾燥窒素で水滴を吹きと
ばして乾燥させる必要がある。(Prior art) Titanium carbide films, hydrogen-doped titanium carbide films, titanium nitride films, and oxygen-doped titanium nitride films are chemically stable compounds and have electrical conductivity, and are used as surface coating agents for sheet glass. It has been widely used. In recent years, titanium carbide film has also been studied as a primary wall material for fusion reactors because it has strong resistance to hydrogen plasma and does not change in quality due to exposure to hydrogen plasma. In particular, hydrogen-doped titanium carbide films and oxygen-doped titanium nitride films have been used as transparent conductive and hydrogen plasma-resistant coating materials because of their significantly reduced temperature absorption, electrical conductivity, and hydrogen plasma resistance. battery,
Applications are also being considered in fields such as TPT and PDP. When applied to such fields, titanium carbide films and titanium nitride films tend to react with moisture adsorbed on the film surface and form a layer containing titanium oxide on the surface, but titanium oxide films are insulating. Therefore, forming an insulating layer at the interface between the transparent conductive film and the semiconductor becomes a problem. To remove the surface layer that has grown and deteriorated due to the growth of titanium oxide and expose the surface of the titanium carbide film and titanium nitride film, the film is etched with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid (fluoronitric acid) to allow the growth of titanium oxide. There is a known method to expose the surface that is not covered. However, when using hydrofluoric acid, there is a drawback that the surface of the glass substrate or quartz substrate on which no film is formed is eroded by the hydrofluoric acid. Furthermore, after etching in the liquid phase, new titanium oxide may grow on the surface while taking it out into the air and drying it, so it is necessary to wash it with pure water after etching and immediately dry it by blowing away the water droplets with dry nitrogen. There is.
(発明の解決しようとする課′XU)
従来の炭化チタン膜及び窒化チタン膜のエツチング方法
は前述のような欠点を有しているのでガラス或は石英基
板上の透明導電基板の耐水素プラズマコートとして形成
された炭化チタン膜及び窒化チタン膜の表面層をエツチ
ングしたい場合、また炭化チタン膜及び窒化チタン膜を
完全に除去し基板を再生したい場合には長時間のエツチ
ングの結果、基板裏面の侵食が進み表面が荒れて曇りを
生じる。また透明導電膜の耐水素プラズマ保護膜として
形成されている場合はエツチング後の乾燥プロセス中に
新たな酸化チタンが成長しないように短時間で乾燥させ
て次のプロセスに移す必要があった。(Problem to be Solved by the Invention 'XU) Since the conventional etching methods for titanium carbide films and titanium nitride films have the above-mentioned drawbacks, it is difficult to apply a hydrogen-resistant plasma coating to a transparent conductive substrate on a glass or quartz substrate. When it is desired to etch the surface layer of the titanium carbide film and titanium nitride film formed as As this progresses, the surface becomes rough and cloudy. Furthermore, when the film is formed as a hydrogen plasma-resistant protective film for a transparent conductive film, it is necessary to dry it in a short time and move on to the next process to prevent new titanium oxide from growing during the drying process after etching.
(課題を解決するための手段)
本発明は前述の問題を解決ずべ(なされたものであり炭
化チタン膜及び水素がドープされた炭化チタン膜並びに
、窒化チタン膜及び酸素がドープされた窒化チタン膜を
CF4ガスを用いてプラズマ・ドライ・エッチングする
ことを特徴とする炭化チタン系膜及び窒化チタン系膜の
エツチング方法を提供するものである。(Means for Solving the Problems) The present invention solves the above-mentioned problems and provides a titanium carbide film, a hydrogen-doped titanium carbide film, a titanium nitride film, and an oxygen-doped titanium nitride film. The present invention provides a method for etching titanium carbide films and titanium nitride films, which comprises performing plasma dry etching using CF4 gas.
本発明において炭化チタン系膜とは不純物がドープされ
ていない炭化チタン膜及び水素がドープされた炭化チタ
ン膜をいい、窒化チタン系膜とは不純物がドープされて
いない窒化チタン膜及び酸素がドープされた窒化チタン
膜をいう。In the present invention, a titanium carbide film refers to a titanium carbide film not doped with impurities or a titanium carbide film doped with hydrogen, and a titanium nitride film refers to a titanium nitride film not doped with impurities or a titanium carbide film doped with oxygen. A titanium nitride film.
本発明に於ては炭化チタン系膜又は窒化チタン系1模の
積層された基板をCF4ガスのプラズマ中に曝してエツ
チングを行い使用に際して好ましくはCF、に酸素を添
加したガスのプラズマによるエツチングを行う。より好
ましくは、酸素を10%以下の割合で添加したCF、ガ
スを用いる。In the present invention, a substrate on which a titanium carbide film or a titanium nitride film is laminated is etched by exposing it to a plasma of CF4 gas. conduct. More preferably, CF or gas to which oxygen is added at a rate of 10% or less is used.
(作用)
本発明の炭化チタン系膜のエツチング方法においては第
1図に示されるような真空装置を使用して一旦、高真空
に排気されたチャンバー内に導入されたCF、ガスに高
周波電界をかけて生じるプラズマ中に炭化チタン系膜の
積層された基板を曝すことでエツチングをおこなう。プ
ラズマ中においては弗素ラジカルが発生し炭化チタンと
酸化チタンが混在した最表面をTiFn、酸素及び炭化
水素に分解する。反応において酸素は触媒のような働き
をするに留まり、エツチングされた表面に酸化チタンが
成長することはない。この反応過程で生じたチタンを含
むガス状生成物は真空ポンプで吸引され除去される。最
表面が除去された後の炭化チタン系膜も同様にエツチン
グされガス状化合物に分解されエツチングが進行する。(Function) In the method of etching a titanium carbide film of the present invention, a high-frequency electric field is applied to CF and gas introduced into a chamber evacuated to a high vacuum using a vacuum apparatus as shown in FIG. Etching is performed by exposing the substrate on which the titanium carbide film is laminated to the plasma generated by this process. Fluorine radicals are generated in the plasma and decompose the outermost surface containing a mixture of titanium carbide and titanium oxide into TiFn, oxygen, and hydrocarbons. In the reaction, oxygen only acts as a catalyst, and titanium oxide does not grow on the etched surface. Gaseous products containing titanium generated during this reaction process are removed by suction with a vacuum pump. After the outermost surface has been removed, the titanium carbide film is similarly etched and decomposed into gaseous compounds, and the etching progresses.
窒化チタン系膜についても同様な作用によると考えられ
る。It is thought that the same effect applies to titanium nitride films.
(実施例1)
ソーダライムガラス上にRFスパッタリング法により膜
1’、1200人程0の炭化チタン膜及び水素がドープ
された炭化チタン膜を形成する。上記2種類の基板を第
1図に示すようなプラズマCVD真空チャンバー1内に
セットし一旦2×IQ−’Lorr稈度にまで排気した
のち5%酸素を添加したCF、ガスを導入し圧力をI
torr程度になるように流量を調整した。次に電極間
に35mw/cm”の高周波電圧をかけチャンバー内に
プラズマを発生させた。基板加熱は行わなかった。2分
後プラズマを止め、ガスの導入をILめた後−旦チャン
バー内の残留ガスを廃棄し、次いで大気圧に開放し基板
を取り出した。膜厚測定の結果両基扱とも 100人程
0であり大きな差はなかった。基板の裏側はプラズマに
曝されることがないため侵食された形跡がなくエツチン
グしていない基板と比較して変化はなかった。これより
上記条件でエツチングする場合毎分50人程度のエツチ
ング速度で炭化チタン系膜がエツチングされることが解
った。(Example 1) A film 1', a titanium carbide film with a thickness of about 1200 nm and a titanium carbide film doped with hydrogen, are formed on soda lime glass by RF sputtering. The above two types of substrates are set in a plasma CVD vacuum chamber 1 as shown in Fig. 1, and after it is evacuated to a culmness of 2×IQ-'Lorr, 5% oxygen-added CF gas is introduced and the pressure is increased. I
The flow rate was adjusted to about torr. Next, a high-frequency voltage of 35 mw/cm" was applied between the electrodes to generate plasma in the chamber. The substrate was not heated. After 2 minutes, the plasma was stopped and the gas was introduced into the chamber. The residual gas was disposed of, and then the atmosphere was released and the substrate was taken out.The film thickness measurement result was about 100 0 for both cases, and there was no big difference.The back side of the substrate was not exposed to plasma. Therefore, there was no evidence of erosion, and there was no change compared to the unetched substrate.This shows that when etched under the above conditions, the titanium carbide film is etched at an etching rate of about 50 etchings per minute. .
(実施例2)
シリカアンダーコート付きソーダライムガラス基板上に
常圧CVD法により酸化錫透明導電膜を形成する。次に
RFスパッタリング法によりこの基板の酸化錫膜面上に
100人程0で水素がドープされた炭化チタン膜を形成
する。この基板は酸化錫膜のみが形成された基板と比較
して透過率の低下は僅か1%程度であり、水素プラズマ
の曝露に対して強い耐性を示す。この基板を室温雰囲中
にIO日程度保存しておいた結果表面に50人程度の炭
化チタンと酸化チタンが混在した層が成長していること
がESCA測定の結果、確認された。プラズマCVD装
置の真空チャンバー1内にこの基板をセットし一旦高真
空に排気した後100%CF、ガスを導入しI tor
r程度の圧力に調整した。装置の高周波電極間に35m
w/cm”の高周波出力をかけてプラズマを発生させて
2分程度エツチング後高周波入力を」Lめガスの導入を
[ヒめ、残留ガスを排気した後チャンバー内を大気に開
放し基板を取り出した。この基板をESCA測定にかけ
て表面の組成を分析したところ表面にはごく薄い炭化チ
タン膜が残っており酸化チタンが成長していない表面が
得られていることが解った。この基板上にプラズマCV
D法を用いてアモルファス太陽電池を形成しその性能を
テストしたところ約9%の変換効率が得られた。一方エ
ッチング処理をしなかった基板−Lに形成された太陽電
池は酸化チタンが絶縁層としてはたらくため1%以下の
変換効率に留まった。(Example 2) A tin oxide transparent conductive film is formed on a soda lime glass substrate with a silica undercoat by atmospheric pressure CVD. Next, a hydrogen-doped titanium carbide film is formed on the surface of the tin oxide film of this substrate by RF sputtering in about 100 steps. This substrate exhibits a decrease in transmittance of only about 1% compared to a substrate on which only a tin oxide film is formed, and exhibits strong resistance to exposure to hydrogen plasma. When this substrate was stored in a room temperature atmosphere for about 10 days, it was confirmed by ESCA measurement that a layer containing about 50 layers of titanium carbide and titanium oxide had grown on the surface. This substrate was set in the vacuum chamber 1 of a plasma CVD apparatus, and after it was evacuated to a high vacuum, 100% CF and gas were introduced.
The pressure was adjusted to about r. 35m between the high frequency electrodes of the device
After applying a high frequency output of "w/cm" to generate plasma and etching for about 2 minutes, turn off the high frequency input and introduce the gas.After exhausting the residual gas, the chamber is opened to the atmosphere and the substrate is taken out. Ta. When this substrate was subjected to ESCA measurement and the surface composition was analyzed, it was found that a very thin titanium carbide film remained on the surface and a surface was obtained on which no titanium oxide had grown. Plasma CV on this substrate
When an amorphous solar cell was formed using the D method and its performance was tested, a conversion efficiency of about 9% was obtained. On the other hand, the conversion efficiency of the solar cell formed on the substrate-L which was not etched was 1% or less because the titanium oxide acted as an insulating layer.
(発明の効果)
本発明は炭化チタン膜、及び水素がドープされた炭化チ
タン膜、又、窒化チタン膜や酸素がドープされた窒化チ
タン膜を早いエツチング速度で安定的にエツチングして
取り除くすぐれた効果を有し特に硝子、石英基板上に形
成された膜の場合この基板の裏側表面にダメージを与え
ることがない。また特にエツチング時のガス分圧、高周
波パワーを変化させることによってエツチング速度を容
易に調節することが可能であり厚膜な短時間で取り除く
ことも、膜の僅かな表面層を取り除く程度の遅いエツチ
ング速度をえることも可能である。また真空プロセスで
あるためエツチング後の表面を大気に触れさせ汚染させ
ることなく次のプロセスに移すことが可能であり、半導
体分野特に太陽電池の製造方法における有用性は大きい
。(Effects of the Invention) The present invention is an excellent method for stably etching and removing titanium carbide films, hydrogen-doped titanium carbide films, titanium nitride films, and oxygen-doped titanium nitride films at a high etching rate. This is effective, especially in the case of a film formed on a glass or quartz substrate, without damaging the back surface of the substrate. In addition, the etching speed can be easily adjusted by changing the gas partial pressure and high frequency power during etching, and it is possible to remove thick films in a short time or to remove a small surface layer of the film at a slow rate. It is also possible to increase the speed. Furthermore, since it is a vacuum process, it is possible to transfer the etched surface to the next process without exposing it to the atmosphere and contaminating it, making it very useful in the semiconductor field, especially in solar cell manufacturing methods.
Claims (5)
膜をCF_4ガスを用いてプラズマ・ドライ・エッチン
グすることを特徴とする炭化チタン系膜のエッチング方
法。(1) A method for etching a titanium carbide film, which comprises plasma dry etching a titanium carbide film or a titanium carbide film doped with hydrogen using CF_4 gas.
膜をCF_4ガスを用いてプラズマ・ドライ・エッチン
グすることを特徴とする窒化チタン系膜のエッチング方
法。(2) A method for etching a titanium nitride film, which comprises plasma dry etching a titanium nitride film or a titanium nitride film doped with oxygen using CF_4 gas.
を特徴とする請求項1又は2記載のエッチング方法。(3) The etching method according to claim 1 or 2, characterized in that a gas obtained by adding oxygen to CF_4 gas is used.
コンを順次形成して太陽電池を製造する方法において、 透明導電膜上に炭化チタン、水素を含む炭化チタン、窒
化チタン、酸素を含む窒化チタンのうち少なくとも1種
からなる保護膜を形成し、アモルファスシリコンを形成
するに先 立ってかかる保護膜の表面をCF_4ガスを用いてプラ
ズマ・ドライ・エッチングした後、プラズマCVD法に
よりアモルファスシリコンを形成することを特徴とする
太陽電池の製造方法。(4) In a method of manufacturing a solar cell by sequentially forming a transparent conductive film and amorphous silicon on a transparent insulating substrate, titanium carbide, titanium carbide containing hydrogen, titanium nitride, and titanium nitride containing oxygen are formed on the transparent conductive film. A protective film made of at least one of these is formed, and before forming amorphous silicon, the surface of the protective film is plasma dry etched using CF_4 gas, and then amorphous silicon is formed by a plasma CVD method. Characteristic solar cell manufacturing method.
膜をプラズマ・ドライ・エッチングすることを特徴とす
る請求項4記載の太陽電池の製造方法。(5) The method for manufacturing a solar cell according to claim 4, characterized in that the protective film is plasma dry etched using a gas obtained by adding oxygen to CF_4 gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4876688A JPH01223733A (en) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | Etching of titanium carbide film and titanium nitride film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4876688A JPH01223733A (en) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | Etching of titanium carbide film and titanium nitride film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01223733A true JPH01223733A (en) | 1989-09-06 |
Family
ID=12812401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4876688A Pending JPH01223733A (en) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | Etching of titanium carbide film and titanium nitride film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01223733A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7241475B2 (en) * | 2004-09-30 | 2007-07-10 | The Aerospace Corporation | Method for producing carbon surface films by plasma exposure of a carbide compound |
| US20220277937A1 (en) * | 2013-02-01 | 2022-09-01 | Asm Ip Holding B.V. | Method for treatment of deposition reactor |
| KR20250134180A (en) | 2024-03-01 | 2025-09-09 | 주식회사 히타치하이테크 | Etching method |
-
1988
- 1988-03-03 JP JP4876688A patent/JPH01223733A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7241475B2 (en) * | 2004-09-30 | 2007-07-10 | The Aerospace Corporation | Method for producing carbon surface films by plasma exposure of a carbide compound |
| US20220277937A1 (en) * | 2013-02-01 | 2022-09-01 | Asm Ip Holding B.V. | Method for treatment of deposition reactor |
| US11967488B2 (en) * | 2013-02-01 | 2024-04-23 | Asm Ip Holding B.V. | Method for treatment of deposition reactor |
| KR20250134180A (en) | 2024-03-01 | 2025-09-09 | 주식회사 히타치하이테크 | Etching method |
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