专利名称：碳素薄膜的蚀刻方法和蚀刻设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于蚀刻形成在由硅、碳化硅等所制成的试样的表面上的碳素薄膜的碳素薄膜的蚀刻方法和蚀刻设备。
背景技术：
例如，在碳素薄膜形成在系一试样的硅基片的表面的情况中，主要利用等离子蚀刻来去除碳素薄膜。
然而，在以上述等离子蚀刻为基础来蚀刻碳素薄膜的过程中，由于能量粒子与试样表面相碰撞，因而不能防止试样被损伤。通过随后的退火处理可能会在一定程度上使试样内的损伤复原，然而在碳素薄膜的蚀刻工序接近处理中的最后一道工序的情况中，有时就不能进行使损伤复原的退火处理。这在半导体装置的制造处理中被视作为一个严重的问题。
另外，由于目前还没有化学去除碳素薄膜的蚀刻剂，因而仍然采用会损伤试样表面的上述等离子蚀刻。
考虑到上述情况提出了本发明，本发明的目的在于提供一种碳素薄膜的蚀刻方法和蚀刻设备，其中在蚀刻以去除形成在试样表面上的碳素薄膜的过程中，不会损伤试样表面，而且无需等离子蚀刻中所需的任何特殊装置(诸如真空泵)。
发明内容
本发明的碳素薄膜蚀刻方法是用于去除形成在试样的表面上的碳素薄膜的碳素薄膜蚀刻方法，它被构成为通过在已混入预定比例的氧气的惰性气体中将试样加热至550℃或更高来蚀刻碳素薄膜。
另外，本发明的碳素薄膜蚀刻设备包括密封反应室，其表面上形成有碳素薄膜的试样设置在该反应室中；用于从反应室的一端向其内部供给已混入预定比例的氧气的惰性气体的气体供给装置；用于将二氧化碳气体从自气体供给装置供给的惰性气体的下游侧排出的排气装置；以及用于将试样加热至550℃或更高的加热装置。
图1是本发明第一实施例的碳素薄膜蚀刻设备的结构示意图。
图2是本发明第二实施例的碳素薄膜蚀刻设备的结构示意图。
图3是本发明第三实施例的碳素薄膜蚀刻设备的结构示意图。
图4是本发明实施例的碳素薄膜的蚀刻方法的一个例子的剖视示意图。
具体实施例方式
图1是本发明第一实施例的碳素薄膜蚀刻设备的结构示意图；图2是本发明第二实施例的碳素薄膜蚀刻设备的结构示意图；图3是本发明第三实施例的碳素薄膜蚀刻设备的结构示意图；以及，图4是本发明实施例的碳素薄膜的蚀刻方法的一个例子的剖视示意图。
本发明第一实施例的碳素薄膜蚀刻设备A包括密封反应室100A，其表面上形成有碳素薄膜510的试样500设置在该反应室中；用于从反应室100A的一端向其内部供给已混入预定比例的氧气O2的惰性气体Ar氩气的气体供给装置200A；用于将二氧化碳气体CO2从自气体供给装置200A供给的惰性气体Ar的下游侧排出的排气装置300A；以及用于将试样500加热至550℃或更高的加热装置400A。
反应室100A被密封。但该反应室100A设有可为放入/取出试样500而打开或关闭的门(未图示)。诸如加热器之类的加热装置400A设置在反应室100A的外部，从而可将所设试样500加热至550℃或更高。
反应室100A的一端侧上连接有用于供给已混入氧气O2的惰性气体Ar氩气的气体供给装置200A。氩气和氧气从该气体供给装置200A分别以例如1000cc/分和100cc/分的流率来进行供给。
另外，在反应室100A的另一端侧、即从气体供给装置200A侧看到的下游侧上连接有用作为与外界相通的排气装置300A的排气管。
试样500被设置在气体供给装置200A与排气装置300A之间。因此，自气体供给装置200A供给的、含有氧气O2的惰性气体Ar必定环绕试样500的周围通过。
其结构如上所述的碳素薄膜蚀刻设备A以下列方式来蚀刻形成在试样500上的碳素薄膜510。
首先，将试样500设置在反应室100A的内部。在这种情况下，将反应室100A的内部压力调整到与大气压相等。
接着，将含有氧气O2的惰性气体Ar从气体供给装置200A供给到反应室100A的内部。惰性气体Ar氩气的供给量为例如1000cc/分，而氧气O2的供给量为100cc/分。
并且，在供给惰性气体Ar的同时，用加热装置400A将试样500加热至大约650℃。保持这种状态几分钟至几小时。
试样500的表面上的碳素薄膜510由于的反应而变成二氧化碳气体CO2。该二氧化碳气体CO2经由排气装置300A被排放到反应室100A的外部。
倘若试样500的表面上的碳素薄膜510被彻底蚀刻去除，则停止用气体供给装置200A供给惰性气体Ar，同样停止用加热装置400A加热试样500，并将试样500从反应室100A中取出。
下面将参照图2来描述本发明第二实施例的碳素薄膜的蚀刻设备B。
碳素薄膜蚀刻设备B与上述第一实施例的设备的不同点在于反应室100B和气体供给装置200B的结构以及少掉了排气装置。
换句话说，第二实施例的碳素薄膜蚀刻设备B采用所谓的两端敞开型反应室100B，其中两端均是敞开的。因此，该反应室100B是放置在大气中的，由此可将空气中的氧用作为要混入到惰性气体Ar内的氧气O2。并且，将惰性气体Ar从气体供给装置200B供给到反应室100B的内部。空气中的氧气O2通过已自气体供给装置200B供给的惰性气体Ar的流动与该惰性气体Ar相混合，然后环绕试样500的周围流动。
此外，由于反应室200B的两端是敞开的，因而由与碳素薄膜510的化学反应所产生的二氧化碳CO2通过惰性气体Ar的流动而自反应室100B的敞开端排放到外部。因此，在该碳素薄膜蚀刻设备B中，排气自然是从反应室100B的敞开端来实现的，而无须提供第一实施例的排气装置300A。
同样，在该碳素薄膜蚀刻设备B中，试样500的碳素薄膜510因化学变化而变成二氧化碳气体CO2，并且从试样500的表面上去除的动作与上述是相同的。此外，图中的标号400B表示用于将试样500加热至550℃或更高的加热装置。
下面将参照图3来描述本发明第三实施例的碳素薄膜的蚀刻设备C。
第三实施例的碳素薄膜蚀刻设备C与上述第一实施例的不同点在于反应室100C和气体供给装置200C的结构以及少掉了排气装置。
该碳素薄膜蚀刻设备C中的反应室100C系所谓的任一端敞开型，其中只有一个端侧是敞开的，而另一个端侧是封闭的。气体供给装置200C从反应室100C的封闭侧供给惰性气体Ar氩气等。并且，由于反应室100C是放置在大气中的，因而可将空气中的氧用作为要混入到惰性气体Ar内的氧气O2。空气中的氧气O2通过自气体供给装置200C供给的惰性气体Ar的流动与该惰性气体Ar相混合，以便环绕试样500的周围流动。此外，由于反应室100C的一端是敞开的，因而由与碳素薄膜510的化学反应所产生的二氧化碳CO2通过惰性气体Ar的流动而自反应室100C的一端排放到外部。因此，在该碳素薄膜蚀刻设备C中，排气自然是从反应室100C的敞开端来实现的，而无须提供第一实施例的排气装置300A。
同样，在该碳素薄膜蚀刻设备C中，试样500的碳素薄膜510因化学变化而变成二氧化碳气体CO2，并且从试样500的表面上去除的动作与上述是相同的。此外，图中的标号400C表示用于将试样500加热至550℃或更高的加热装置。
当在第一至第三实施例的碳素薄膜蚀刻设备A、B和C中将试样500加热至大约650℃时，用实验确定当该试样500被加热至550℃-1270℃的温度范围、即至少550℃或更高时，通过蚀刻可去除碳素薄膜510。已确定的是，将试样500加热至500-690℃对于效率而言是尤其较佳的。
另外，要注意的是，惰性气体Ar和氧气O2的上述供给量只是举例用的，并不会使本发明受到限制。
在上述实施例中是针对将形成在试样500的表面上的碳素薄膜510全部去除的情况进行描述的，但如图4所示，当在碳素薄膜510上形成有由例如硅、氧化硅、氮化硅等所形成的掩膜(mask)520(参见图4(A))时，只能去除暴露于掩膜520的开口521处的碳素薄膜510(参见图4(A))。其结果是，通过随后去除掩膜520可在试样500的表面上形成具有与开口521的形状和大小相对应的开口511的所需图案的碳素薄膜510(参见图4(C))。
另外，虽然氩气被示例为惰性气体Ar的代表，但这并不是说不能采用其它的惰性气体，只是从经济角度而言氩气是最佳的选择。
本发明的碳素薄膜蚀刻方法是用于去除形成在试样的表面上的碳素薄膜的碳素薄膜蚀刻方法，其中通过在已混入预定比例的氧气的惰性气体中将试样加热至550℃或更高来蚀刻碳素薄膜。
因此，根据该碳素薄膜蚀刻方法，通过以较低的温度进行蚀刻可易于去除形成在试样上的碳素薄膜，这样就不会象等离子蚀刻那样损伤试样。另外，也不需要等离子蚀刻情况中所需的复杂设备。例如，本发明还可用于在半导体制造过程中去除已枯化的光刻胶(photo resists)。
另外，通过安排在碳素薄膜上形成掩膜的同时蚀刻该碳素薄膜，可根据掩膜的开口的形状和大小来蚀刻碳素薄膜。
另外，本发明的一种碳素薄膜蚀刻设备包括密封反应室，其表面上形成有碳素薄膜的试样设置在该反应室中；用于从反应室的一侧向其内部供给已混入预定比例的氧气的惰性气体的气体供给装置；用于将二氧化碳气体从自气体供给装置供给的惰性气体的下游侧排出的排气装置；以及用于将试样加热至550℃或更高的加热装置。
根据该碳素薄膜蚀刻设备，可通过蚀刻来去除碳素薄膜而不会损伤试样。而且，该设备的结构要比传统上用于等离子蚀刻的设备简单。因此，该设备还可用于大规模制造的半导体制造处理中。
另外，本发明的另一种碳素薄膜蚀刻设备包括两头敞开型密封反应室，其表面上形成有碳素薄膜的试样设置在该反应室中；用于经由其中一个敞开端向反应室内部供给惰性气体的气体供给装置；以及用于将试样加热至550℃或更高的加热装置，其中反应室是放置在大气中的。
因此，可获得这样一个效果，即其总的结构要比上述其中氧气混入到惰性气体中的碳素薄膜蚀刻设备简单。
此外，本发明的又一种碳素薄膜蚀刻设备包括任一端敞开型密封反应室，其表面上形成有碳素薄膜的试样设置在该反应室中；用于经由其敞开端向反应室内部供给惰性气体的气体供给装置；以及用于将试样加热至550℃或更高的加热装置，其中反应室是放置在大气中的。
因此，除了其总的结构要比上述其中氧气混入到惰性气体中的碳素薄膜蚀刻设备简单的效果之外，还可获得这样一个效果，即因通过蚀刻而去除碳素薄膜所形成的二氧化碳气体不会向后流动。
权利要求
1.一种用于去除形成在试样的表面上的碳素薄膜的碳素薄膜的蚀刻方法，其中，通过在已混入预定比例的氧气的惰性气体的大气中将所述试样加热至550℃或更高来蚀刻所述碳素薄膜。
2.如权利要求1所述的碳素薄膜的蚀刻方法，其特征在于，在所述碳素薄膜上形成掩膜的同时蚀刻该碳素薄膜。
3.如权利要求2所述的碳素薄膜的蚀刻方法，其特征在于，硅、氧化硅或氮化硅可用作为所述掩膜的材料。
4.一种碳素薄膜蚀刻设备，包括密封反应室，其表面上形成有碳素薄膜的试样设置在所述反应室中；用于从所述反应室的一侧向其内部供给已混入预定比例的氧气的惰性气体的气体供给装置；用于将二氧化碳气体从自所述气体供给装置供给的所述惰性气体的下游侧排出的排气装置；以及用于将所述试样加热至550℃或更高的加热装置。
5.一种碳素薄膜蚀刻设备，包括两头敞开型密封反应室，其表面上形成有碳素薄膜的试样设置在所述反应室中；用于经由其中一个敞开端向所述反应室内部供给惰性气体的气体供给装置；以及用于将所述试样加热至550℃或更高的加热装置，其中所述反应室是放置在大气中的。
6.一种碳素薄膜蚀刻设备，包括任一端敞开型密封反应室，其表面上形成有碳素薄膜的试样设置在所述反应室中；用于经由其敞开端向所述反应室内部供给惰性气体的气体供给装置；以及用于将所述试样加热至550℃或更高的加热装置，其中所述反应室是放置在大气中的。
全文摘要
本发明的目的在于,在用于去除形成在试样表面上的碳素薄膜时防止损伤试样、且免去提供为等离子蚀刻所需的特殊装置(诸如真空泵)的必要性。本发明的蚀刻设备包括:密封反应室(100A),其表面上形成有碳素薄膜(510)的试样(500)设置在该反应室中;用于从反应室(100A)的一端向其内部供给已混入预定比例的氧气O
文档编号H01L21/302GK1375861SQ0210693
公开日2002年10月23日 申请日期2002年3月8日 优先权日2001年3月19日
发明者泉胜俊, 大林义昭, 峰启治, 条边文彦 申请人:大阪府, 星电器制造株式会社