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JP2002280354A - 炭素薄膜のエッチング方法及びエッチング装置 - Google Patents

炭素薄膜のエッチング方法及びエッチング装置

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Publication number
JP2002280354A
JP2002280354A JP2001078402A JP2001078402A JP2002280354A JP 2002280354 A JP2002280354 A JP 2002280354A JP 2001078402 A JP2001078402 A JP 2001078402A JP 2001078402 A JP2001078402 A JP 2001078402A JP 2002280354 A JP2002280354 A JP 2002280354A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
carbon thin
sample
gas
reaction chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001078402A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsutoshi Izumi
勝俊 泉
Yoshiaki Obayashi
義昭 大林
Keiji Mine
啓治 峯
Fumihiko Jiyoube
文彦 条邊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Municipal Government
Hosiden Corp
Original Assignee
Osaka Municipal Government
Hosiden Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Municipal Government, Hosiden Corp filed Critical Osaka Municipal Government
Priority to JP2001078402A priority Critical patent/JP2002280354A/ja
Priority to TW091101396A priority patent/TW527658B/zh
Priority to US10/076,360 priority patent/US6743729B2/en
Priority to CNB021069379A priority patent/CN1221014C/zh
Priority to KR1020020012702A priority patent/KR100783261B1/ko
Priority to EP02251948A priority patent/EP1244138A3/en
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    • H10P50/242—
    • H10P76/40—
    • H10P50/285—
    • H10P50/287—
    • H10P50/73—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10S156/914—Differential etching apparatus including particular materials of construction

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料の表面に形成された炭素薄膜を除去する
エッチングで、試料に損傷を与えることなく、プラズマ
エッチングのような特別な装置（例えば、真空ポンプ
等）も必要がないようにする。 【構成】 表面に炭素薄膜５１０が形成された試料５０
０がセットされる密閉された反応室１００Ａと、この反
応室１００Ａの一方から内部に所定の割合で酸素ガスＯ
2 が混合された不活性ガスＡｒであるアルゴンガスを供
給するガス供給手段２００Ａと、このガス供給手段２０
０Ａから供給された前記不活性ガスＡｒの下流側から二
酸化炭素ガスＣＯ2 を排気する排気手段３００Ａと、前
記試料５００を５５０℃以上に加熱する加熱手段４００
Ａとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンや炭化シ
リコン等の試料の表面に形成された炭素薄膜をエッチン
グする炭素薄膜のエッチング方法及びエッチング装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば試料としてのシリコン基板の表面
に炭素薄膜が形成された場合、前記炭素薄膜を除去する
には、主にプラズマエッチングが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たプラズマエッチングによる炭素薄膜のエッチングは、
試料の表面にエネルギー粒子が衝突するため、試料の損
傷が避けられないものであった。試料の損傷は、ある程
度は後工程のアニールによって回復は可能であるが、炭
素薄膜のエッチングが最終工程近くの場合には、損傷回
復のためのアニールが行えないこともあった。これは半
導体素子の製造プロセスにおける深刻な問題とされてい
る。
【０００４】また、化学的に炭素薄膜を除去するエッチ
ング液は、未だに存在しないため、上述した試料の表面
にある程度の損傷を与えるプラズマエッチングが用いら
れてる。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、試料の表面に形成された炭素薄膜を除去するエッチ
ングで、試料に損傷を与えることなく、プラズマエッチ
ングのような特別な装置（例えば、真空ポンプ等）も必
要ない炭素薄膜のエッチング方法及びエッチング装置を
提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る炭素薄膜の
エッチング方法は、試料の表面に形成された炭素薄膜を
除去する炭素薄膜のエッチング方法であって、所定の割
合で酸素ガスが混合された不活性ガス雰囲気下で前記試
料を５５０℃以上に加熱することで、前記炭素薄膜にエ
ッチングを施すようになっている。
【０００７】また、本発明に係る炭素薄膜のエッチング
装置は、表面に炭素薄膜が形成された試料がセットされ
る密閉された反応室と、この反応室の一方から内部に所
定の割合で酸素ガスが混合された不活性ガスを供給する
ガス供給手段と、このガス供給手段から供給された前記
不活性ガスの下流側から二酸化炭素ガスを排気する排気
手段と、前記試料を５５０℃以上に加熱する加熱手段と
を備えている。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る炭素薄膜のエッチング装置の概略的構成図、図２
は本発明の第２の実施の形態に係る炭素薄膜のエッチン
グ装置の概略的構成図、図３は本発明の第３の実施の形
態に係る炭素薄膜のエッチング装置の概略的構成図、図
４は本発明の実施の形態に係る炭素薄膜のエッチング方
法の一例を示す概略的断面図である。
【０００９】本発明の第１の実施の形態に係る炭素薄膜
のエッチング装置Ａは、表面に炭素薄膜５１０が形成さ
れた試料５００がセットされる密閉された反応室１００
Ａと、この反応室１００Ａの一方から内部に所定の割合
で酸素ガスＯ2 が混合された不活性ガスＡｒであるアル
ゴンガスを供給するガス供給手段２００Ａと、このガス
供給手段２００Ａから供給された前記不活性ガスＡｒの
下流側から二酸化炭素ガスＣＯ2 を排気する排気手段３
００Ａと、前記試料５００を５５０℃以上に加熱する加
熱手段４００Ａとを備えている。
【００１０】前記反応室１００Ａは、密閉されている。
ただし、試料５００の搬入搬出のための開閉可能な扉
（図示省略）が設けられている。この反応室１００Ａの
外部には、ヒータ等の加熱手段４００Ａが設けられてお
り、セットされた試料５００を５５０℃以上に加熱する
ことができるようになっている。
【００１１】前記反応室１００Ａの一端側には、不活性
ガスＡｒであるアルゴンガスと、このアルゴンガスに混
合される酸素ガスＯ2 とを供給するガス供給手段２００
Ａが接続されている。このガス供給手段２００Ａから
は、アルゴンガスが例えば１０００ｃｃ／分、酸素ガス
Ｏ2 が１００ｃｃ／分それぞれ供給される。
【００１２】また、前記反応室１００Ａの他端側、すな
わちガス供給手段２００Ａ側からすると下流側には、外
部と連通された排気手段３００Ａとしての排気管が設け
られている。
【００１３】前記試料５００は、ガス供給手段２００Ａ
と排気手段３００Ａとの間にセットされるようになって
いる。従って、ガス供給手段２００Ａから供給された酸
素ガスＯ2 を含んだ不活性ガスＡｒは、必ず試料５００
の周囲を通過することになる。
【００１４】このように構成された炭素薄膜のエッチン
グ装置Ａは以下のようにして試料５００に形成された炭
素薄膜５１０をエッチングする。まず、試料５００を反
応室１００Ａの内部にセットする。この際の反応室１０
０Ａの内部の圧力は、大気圧に等しく設定しておく。次
に、ガス供給手段２００Ａから酸素ガスＯ2 を含んだ不
活性ガスＡｒを反応室１００Ａの内部に供給する。不活
性ガスＡｒであるアルゴンガスの供給量は例えば１００
０ｃｃ／分、酸素ガスＯ2 の供給量は１００ｃｃ／分で
ある。
【００１５】また、不活性ガスＡｒ等の供給とともに、
加熱手段４００Ａによって試料５００を約６５０℃に加
熱する。この状態を数分〜数時間継続させる。
【００１６】試料５００の表面の炭素薄膜５１０は、Ｃ
＋Ｏ2 →ＣＯ2 という化学変化を起こして二酸化炭素ガ
スＣＯ2 に変化する。この二酸化炭素ガスＣＯ2 は、排
気手段３００Ａを介して反応室１００Ａの外部に排気さ
れる。
【００１７】試料５００の表面の炭素薄膜５１０がエッ
チングで除去されたならば、ガス供給手段２００Ａによ
る不活性ガスＡｒ等の供給を停止するとともに、加熱手
段４００Ａによる試料５００の加熱を停止し、反応室１
００Ａから試料５００を取り出す。
【００１８】次に、本発明の第２の実施の形態に係る炭
素薄膜のエッチング装置Ｂについて図２を参照しつつ説
明する。この炭素薄膜のエッチング装置Ｂが、上述した
第１の実施の形態に係るものと相違する主な点は、反応
室１００Ｂ及びガス供給手段２００Ｂの構造と、排気手
段がない点にある。
【００１９】すなわち、この第２の実施の形態に係る炭
素薄膜のエッチング装置Ｂでは、両端が開放されたいわ
ゆる両端開放形の反応室１００Ｂを用いるのである。す
ると、この反応室１００Ｂは、大気中に設置されている
ので、不活性ガスＡｒに混合する酸素ガスＯ2 は、空気
中のものを利用することができる。そして、不活性ガス
Ａｒはガス供給手段２００Ｂから反応室１００Ｂの内部
に供給される。空気中の酸素ガスＯ2 は、ガス供給手段
２００Ｂから供給された不活性ガスＡｒの流れによっ
て、不活性ガスＡｒと混合されて試料５００の周囲を流
れることになる。
【００２０】また、反応室１００Ｂの両端が開放されて
いるので、炭素薄膜５１０と化学反応を起こすことによ
って生じた二酸化炭素ガスＣＯ2 は、不活性ガスＡｒの
流れによって反応室１００Ｂの開放された部分から外部
に排気される。従って、この炭素薄膜のエッチング装置
Ｂでは、第１の実施の形態に係るもののような排気手段
３００Ａを設けなくても、反応室１００Ｂの開放された
端部から自然と排気が行われるのである。
【００２１】なお、この炭素薄膜のエッチング装置Ｂに
おいても試料５００の炭素薄膜５１０が化学変化によっ
て二酸化炭素ガスＣＯ2 となり、試料５００の表面から
除去される作用は上述したものと同一である。また、図
面中４００Ｂは、試料５００を５５０℃以上に加熱する
加熱手段である。
【００２２】次に、本発明の第３の実施の形態に係る炭
素薄膜のエッチング装置Ｃについて、図３を参照しつつ
説明する。この第３の実施の形態に係る炭素薄膜のエッ
チング装置Ｃが、上述した第１の実施の形態に係るもの
と相違する点は、反応室１００Ｃ及びガス供給手段２０
０Ｃの構造と、排気手段がない点とにある。
【００２３】この炭素薄膜のエッチング装置Ｃにおける
反応室１００Ｃは、片方のみが開放され、他方は閉塞さ
れたいわゆる片側開放型になっている。ガス供給手段２
００Ｃは、アルゴンガス等の不活性ガスＡｒを反応室１
００Ｃの閉塞された側から供給する。そして、この反応
室１００Ｃは大気中に設置されているので、不活性ガス
Ａｒに混合する酸素ガスＯ2 は、空気中のものを利用す
ることができる。空気中の酸素ガスＯ2 は、ガス供給手
段２００Ｃから供給された不活性ガスＡｒの流れによっ
て、不活性ガスＡｒと混合されて試料５００の周囲を流
れることになる。
【００２４】また、反応室１００Ｃの片側が開放されて
いるので、炭素薄膜５１０と化学反応を起こすことによ
って生じた二酸化炭素ガスＣＯ2 は、不活性ガスＡｒの
流れによって反応室１００Ｃの開放された片側から外部
に排気される。従って、この炭素薄膜のエッチング装置
Ｃでは、第１の実施の形態に係るもののような排気手段
３００Ａを設けなくても、反応室１００Ｃの開放された
端部から自然と排気が行われるのである。
【００２５】なお、この炭素薄膜のエッチング装置Ｃに
おいても試料５００の炭素薄膜５１０が化学変化によっ
て二酸化炭素ガスＣＯ2 となり、試料５００の表面から
除去される作用は上述したものと同一である。また、図
面中４００Ｃは、前記試料５００を５５０℃以上に加熱
する加熱手段である。
【００２６】上述した第１〜第３の実施の形態に係る炭
素薄膜のエッチングＡ、Ｂ、Ｃでは、試料５００を約６
５０℃に加熱するとしたが、実験では５５０℃〜１２７
０℃の範囲内、すなわち少なくとも５５０℃以上に加熱
すれば炭素薄膜５１０のエッチングによる除去が可能に
なることが確認されている。効率の点から特によいのは
試料５００を６９０℃に加熱した場合であることが確認
されている。
【００２７】また、上述した不活性ガスＡｒや酸素ガス
Ｏ2 の供給量は一例であって、本発明がこれに限定され
るものではないことは勿論である。
【００２８】上述した実施の形態では、試料５００の表
面に形成された炭素薄膜５１０を全面的に除去する場合
について説明したが、図４に示すように、炭素薄膜５１
０の上に例えばシリコン、シリコン酸化物、シリコン窒
化物等からなるマスク５２０を形成しておくと（図４
（Ａ）参照）、マスク５２０の開口部５２１で露出して
いる炭素薄膜５１０のみをエッチングで除去できるので
（図４（Ａ）参照）、マスク５２０を後に除去すること
で前記開口部５２１の形状、大きさに対応した開口部５
１１を有する任意のパターンの炭素薄膜５１０を試料５
００の表面に形成することができる（図４（Ｃ）参
照）。
【００２９】また、不活性ガスＡｒの代表としてアルゴ
ンガスを挙げたが、他の不活性ガスであってもよいこと
は勿論であるが、アルゴンガスが最も経済的に優れてい
る。
【００３０】
【発明の効果】本発明に係る炭素薄膜のエッチング方法
は、試料の表面に形成された炭素薄膜を除去する炭素薄
膜のエッチング方法であって、所定の割合で酸素ガスが
混合された不活性ガス雰囲気下で前記試料を５５０℃以
上に加熱することで、前記炭素薄膜にエッチングを施す
ようになっている。
【００３１】従って、この炭素薄膜のエッチング方法に
よれば、比較的低温で試料の表面に形成された炭素薄膜
を簡単にエッチングで除去でき、プラズマエッチングの
ような試料に損傷を与えることがない。また、プラズマ
エッチングのような複雑な装置も必要としない。例え
ば、半導体製造プロセスにおける枯化したフォトレジス
トの除去にも応用することができる。
【００３２】また、前記炭素薄膜の上にマスクを形成し
て炭素薄膜にエッチングを施すようにすれば、マスクの
開口部の形状、大きさに対応した炭素薄膜にエッチング
を施すことができる。
【００３３】一方、本発明に係る炭素薄膜のエッチング
装置は、表面に炭素薄膜が形成された試料がセットされ
る密閉された反応室と、この反応室の一方から内部に所
定の割合で酸素ガスが混合された不活性ガスを供給する
ガス供給手段と、このガス供給手段から供給された前記
不活性ガスの下流側から二酸化炭素ガスを排気する排気
手段と、前記試料を５５０℃以上に加熱する加熱手段と
を備えている。
【００３４】この炭素薄膜のエッチング装置によると、
試料にまったく損傷を与えることなく炭素薄膜のエッチ
ングによる除去が可能になる。そして、装置の構成も従
来のプラズマエッチングに用いる装置より構成が簡単で
ある。従って、量産用の半導体製造プロセスにも用いる
ことが可能である。
【００３５】また、本発明に係る他の炭素薄膜のエッチ
ング装置は、表面に炭素薄膜が形成された試料がセット
される両端開放形の反応室と、この反応室の一方の開放
側から内部に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前
記試料を５５０℃以上に加熱する加熱手段とを備えてお
り、前記反応室は大気中に設置されている。
【００３６】従って、不活性ガスに酸素ガスを混合する
上述した炭素薄膜のエッチング装置よりも、全体の構成
が簡単になるという効果がある。
【００３７】さらに、本発明に係るその他の炭素薄膜の
エッチング装置は、表面に炭素薄膜が形成された試料が
セットされる片側開放型の反応室と、この反応室の閉塞
側から内部に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前
記試料を５５０℃以上に加熱する加熱手段とを備えてお
り、前記反応室は大気中に設置されている。
【００３８】従って、不活性ガスに酸素ガスを混合する
上述した炭素薄膜のエッチング装置よりも、全体の構成
が簡単になるという効果があるとともに、炭素薄膜のエ
ッチングによる除去によって生じた二酸化炭素ガスが逆
流しないという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る炭素薄膜のエ
ッチング装置の概略的構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る炭素薄膜のエ
ッチング装置の概略的構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る炭素薄膜のエ
ッチング装置の概略的構成図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る炭素薄膜のエッチン
グ方法の一例を示す概略的断面図である。
【符号の説明】
１００Ａ 反応室 ２００Ａ ガス供給手段 ３００Ａ 排気手段 ４００Ａ 加熱手段 ５００ 試料 ５１０ 炭素薄膜 Ａｒ 不活性ガス Ｏ2 酸素ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大林 義昭 大阪府八尾市北久宝寺１丁目４番33号 ホ シデン株式会社内 (72)発明者 峯 啓治 大阪府八尾市北久宝寺１丁目４番33号 ホ シデン株式会社内 (72)発明者 条邊 文彦 大阪府八尾市北久宝寺１丁目４番33号 ホ シデン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F004 AA06 BA19 BB18 BB26 BB28 CA04 DA23 DA26 DB00 EA03 EA06 EA07

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 試料の表面に形成された炭素薄膜を除去
    する炭素薄膜のエッチング方法において、所定の割合で
    酸素ガスが混合された不活性ガス雰囲気下で前記試料を
    ５５０℃以上に加熱することで、前記炭素薄膜にエッチ
    ングを施すことを特徴とする炭素薄膜のエッチング方
    法。
  2. 【請求項２】 前記炭素薄膜の上にマスクを形成して炭
    素薄膜にエッチングを施すことを特徴とする請求項１記
    載の炭素薄膜のエッチング方法。
  3. 【請求項３】 前記マスクの材料として、シリコン、シ
    リコン酸化物又はシリコン窒化物のいずれかを使用する
    ことを特徴とする請求項２記載の炭素薄膜のエッチング
    方法。
  4. 【請求項４】 表面に炭素薄膜が形成された試料がセッ
    トされる密閉された反応室と、この反応室の一方から内
    部に所定の割合で酸素ガスが混合された不活性ガスを供
    給するガス供給手段と、このガス供給手段から供給され
    た前記不活性ガスの下流側から二酸化炭素ガスを排気す
    る排気手段と、前記試料を５５０℃以上に加熱する加熱
    手段とを具備したことを特徴とする炭素薄膜のエッチン
    グ装置。
  5. 【請求項５】 表面に炭素薄膜が形成された試料がセッ
    トされる両端開放形の反応室と、この反応室の一方の開
    放側から内部に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
    前記試料を５５０℃以上に加熱する加熱手段とを具備し
    ており、前記反応室は大気中に設置されていることを特
    徴とする炭素薄膜のエッチング装置。
  6. 【請求項６】 表面に炭素薄膜が形成された試料がセッ
    トされる片側開放型の反応室と、この反応室の閉塞側か
    ら内部に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記試
    料を５５０℃以上に加熱する加熱手段とを具備してお
    り、前記反応室は大気中に設置されていることを特徴と
    する炭素薄膜のエッチング装置。
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