JPH0250985A - 炭素または炭素を主成分とする被膜を形成する装置のクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、炭素または炭素を主成分とする被膜を形成す
る装置のクリーニング方法に関するものである。

〔従来の技術〕

炭素膜は、従来より耐摩耗性、高平滑性、絶縁性及び耐
薬品性等に優れており、多くの特性を有する材料として
その応用が期待されており、その炭素膜をコーティング
する技術としては、特開昭５６−１４６９３０号公報が
知られている。

しかし、同一反応室による複数回の成膜は、真空度の低
下、フレークの問題等により困難であり１回ないし２回
成膜後は、反応室内部のクリーニングが必要となる。従
来のクリーニングに用いられる気体は、固体被膜の成分
から、例えば炭素系であればプラズマ反応によって揮発
性ガスとする為、水素、酸素、弗化物気体があげられる
。

〔従来技術の問題点〕

炭素膜または炭素膜を主成分とする被膜をエツチングす
る技術は、炭素膜を応用する上で大きな問題となってい
る。例えば、エツチングの際水素を用いて炭素膜と反応
させＣ，Ｈ，等を生じさせる炭化水素系ガス化反応を行
わせる方法は、反応室内の汚染は低減されるが、エツチ
ング速度が遅く量産性の面で問題が多い。

一方、炭素膜のプラズマエツチングに用いるガスとして
は、０□が最も簡便で揮発性ガス化反応によりＣ０１Ｃ
Ｏ２等として排気されるものが大部分であるが、未反応
の壁で０１０□あるいはＣ０１ＣＯ□として反応室内壁
に吸着し、クリーニング後に成膜する際それらが内壁か
ら離脱し、気相中にアウトデイフュージョンし、膜内に
オートドーピングあるいは界面にトラップされ、膜質、
界面特性（主に密着性）を低下させる原因となっていた
。

本発明は以上のような問題点を解決し、反応室内壁に吸
着した０、０□あるいはｃｏ、ｃｏ□が内壁から脱気し
、気相中にアウトデイフュージョンすることを防ぎ、上
記反応室内壁の吸着物が膜内にオートドーピングするこ
とを無くし膜質及び界面特性の低下を無くすことを目的
としたものである。

〔問題を解決しようとする為の手段〕

本発明は上記の問題を解決する為に従来のエソチングガ
スによる反応室内部の基体、または基板等の被膜形成面
以外に堆積している炭素系被膜の除去後に不活性ガス、
例えばＡｒまたは活性ガス、例えばＨ２によるプラズマ
クリーニング処理を行ない、内壁に残存している０、０
□、ｃｏ、ｃ。

２等を除去または置換することにより、それらが内壁か
ら離脱し、気相中にアウトデイフュージョンすることに
より形成した被膜中に混入することを防止させることを
特徴とする。

第１図にエツチング用気体であるＮＦ３、Ｈ２，０２を
用いてビッカース硬度１０００ｋｇ／璽１２及び２００
０　ｋｇ　／　１１ｍ　”の硬質炭素膜をエツチングし
た場合のエツチング速度及び高周波印加電極側に生じる
セルフバイアスを示した。

図中Ｏは、セルフバイアスを表し、口はビッカース硬度
１０００ｋｇ／ｍ”、◇はビッカース硬度２０００ｋｇ
　／　ｍｕ　２に対するエツチング速度を表す。この場
合、高周波エネルギーは６０ｗ、エツチング用気体の流
量は５０３ＣＣＭ、温度は室温、反応圧力は３Ｐａで行
った。

次に本発明において、反応容器内部のエツチングとクリ
ーニング及び置換方法についての組合せの例を以下に示
す。

〔１〕０□プラズマエツチング＋Ａｒプラズマクリーニ
ング （２）ＮＦ３プラズマエツチング＋Ａｒプラズマクリー
ニング （３）０２プラズマエツチング十Ｈ２プラズマクリニン
グ （４）ＮＦ２プラズマエツチング＋Ｈ２プラズマクリー
ニング ［５）Ｈｚプラズマエツチング十Ｈ２プラズマクリニン
グ 以下に本発明を実施例に従って説明する。

〔実施例〕

第２図に本発明の実施に使用した炭素または炭素を主成
分とする被膜をエツチング除去した後プラズマクリーニ
ングするための平行平板型のプラズマ装置の概要を示す
。

図面では、ガス系（１）においてキャリアガスであろ水
素を（２）より、反応性気体である炭化水素気体、例え
ばメタン、エチレンを（３）より、炭素膜のエツチング
用気体である弗化物気体、例えばＮ　Ｆ　ｓを（４）よ
り、またアルゴン、水素、酸素等のエツチング及びクリ
ーニング用気体を（５）よりバルブ（６）、流量計（７
）をへて反応系（８）中のノズル（９）より導入する反
応系（８）では、減圧下にて炭素膜の成膜または炭素膜
のエツチング処理を行った。

反応室（８）では第１の電極ａω、第２の電極αυを有
し、一対の電極０１０９間には高周波電源αのよりマツ
チングトランスα萄直流バイアス電源αａより電気エネ
ルギーが加えられ、プラズマが発生する。

反応性気体のより一層の分析を行なうためには、２．４
５ＧＨ２のマイクロ波にて２００ｗ〜２ｋｗのマイクロ
波励起αつを与えてもよい。すると活性の反応性気体の
量を増やすことができ、例えば炭素系被膜の酸素による
エツチング速度を約４倍に向上することができた。

これらの反応性気体は、反応空間αｅで０．０１〜ｌＴ
ｏ　ｒ　ｒ例えば０．　Ｉ　Ｔ　ｏ　ｒ　ｒとし、高周
波にょる電磁エネルギーにより５０Ｗ〜５ｋｗのエネル
ギーが加えられる。直流バイアスは、被膜形成面上に２
００〜６００Ｖ　（実質的には−４００〜４００　ｖ　
）を加えられる。なぜなら、直流バイアスが零のときは
、自己バイアスが一２００Ｖ　（第２の電極を接地レベ
ルとして）を有しているためである。

基板としてＳｉウェハを用いたものと、ＡＩの板に磁気
記録媒体であるγＦｅ２Ｏ３をつけたものとを用いて本
発明方法により反応室を清浄化した後、公知の方法によ
り第３図（Ａ）及び（Ｂ）に示すように炭素系被膜を成
膜した。

本実施例では反応室の清浄化方法としてエツチング用気
体にＨ２プラズマのみを用いる方法とエツチング用気体
に０２プラズマのみを用いる方法と、エツチング用気体
に０□プラズマを用いその後にＨ２プラズマクリーニン
グする方法とを行った。

第１表に成膜した炭素系被膜に対して粒径１〜２μｍの
ダイヤモンドペーストを使用したアブレジブチストを行
った結果を示す。

評価は○、○△、△、△×、×の５段階でおこなった。

その結果酸素プラズマエツチングのみの場合に比べて顕
著な差が見られた。

第１表 第１表の如くγＦｅ２Ｏ３と炭素系被膜は、通常界面に
Ｃ−０ボンデイングを形成する為、密着性が極端に低下
することがあり、磁気ディスク等の保護膜として応用す
る場合大きな問題となっている。

そこで、第１表に示すような比較をおこなった結果基本
的には０□を使わないプロセスが良いと思われるが、例
え使ってもＨ２でプラズマ処理しく８） て置換する工程を取り入れれば、密着性は大きく改善さ
れることが判明した。Ｓｉウェハの場合は界面の化学結
合が５ｉ−Ｃとなる為、大きな差は出ないがＳｉ表面に
酸素原子、分子、ラジカル等が吸着していると密着性を
低下させる原因となる。

Ｈ２プラズマエツチングは、エツチング速度が極端に遅
いのでスループットを上げ、量産性を考えれば、０□プ
ラズマエツチングとＨ２プラズマクリーニングの併用に
よる方法が現時点では良好と考える。

〔効果〕

本発明によれば、炭素系被膜形成後、反応室内壁に付着
した炭素または炭素を主成分とする被膜を除去した後に
、クリーニング用気体例えばＡｒ、Ｈ２を用い、反応室
内を清浄化することが可能になるため反応室内を清浄化
後通常の膜を形成すると、反応室内壁に吸着した０、０
□あるいはＣ０１Ｃｏ２が内壁から脱気し、気相中にア
ウトデイフュージョンすることを防止でき、従って上記
反応室内壁の吸着物が膜内にオートドーピングすること
が無くなり、そのことにより膜質及び界面特性の低下を
無くすことができるため密着性に大きな改善がみられた
。

このことから、磁気記録媒体である磁気テープ、磁気デ
ィスク等のファイナルパシヘーション膜に用いることが
始めて可能となった。また、半導体集積回路等のファイ
ナルコーティングの絶縁膜に用いることが可能となった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は各エツチング気体におけるエツチング速度及び
セルフバイアスを示した図。 第２図は本発明に使用したプラズマ装置の概略図を示す
図。 第３図（Ａ）及び（Ｂ）は実施例で用いた基板と基板上
に形成された炭素系被膜を示す図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、炭素または炭素を主成分とする被膜を形成する装置
   のクリーニングをする方法において、炭素または炭素を
   主成分とする被膜をプラズマ化したエッチング用気体に
   よりエッチングする際エッチング用気体に水素及び酸素
   または弗化物気体を用い、続いてプラズマ化したクリー
   ニング用気体のアルゴンまたは水素を用い反応室内を清
   浄化することを特徴とする炭素または炭素を主成分とす
   る被膜を形成する装置のクリーニング方法。