JP2611496B2 - 表面処理方法 - Google Patents
表面処理方法Info
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- JP2611496B2 JP2611496B2 JP13523090A JP13523090A JP2611496B2 JP 2611496 B2 JP2611496 B2 JP 2611496B2 JP 13523090 A JP13523090 A JP 13523090A JP 13523090 A JP13523090 A JP 13523090A JP 2611496 B2 JP2611496 B2 JP 2611496B2
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子デバイス等の製造プロセスに用いられ
る表面処理方法に関するものである。
る表面処理方法に関するものである。
［従来の技術］ Si表面には自然酸化膜が形成され、これが一般にはSi
表面の保護膜となる。しかし、逆にこの自然酸化膜がい
ろいろな障害となる場合がある。例えば、自然酸化膜が
絶縁層となって、必要とされる結晶成長が困難となった
り、金属電極などを形成する時に、この絶縁層のために
コンタクト抵抗が増加したりする場合である。これを解
決するための従来技術としては、自然酸化膜を除去する
ために、フッ酸によるウェットエッチング、800度以上
の高温熱処理およびArイオンによるスパッタリング等が
行われていた。
表面の保護膜となる。しかし、逆にこの自然酸化膜がい
ろいろな障害となる場合がある。例えば、自然酸化膜が
絶縁層となって、必要とされる結晶成長が困難となった
り、金属電極などを形成する時に、この絶縁層のために
コンタクト抵抗が増加したりする場合である。これを解
決するための従来技術としては、自然酸化膜を除去する
ために、フッ酸によるウェットエッチング、800度以上
の高温熱処理およびArイオンによるスパッタリング等が
行われていた。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、ウェットエッチング法では、基板上の不要な
酸化膜のみならず、必要な酸化膜もエッチングされるの
で、目的とする工程形状が確保できない。また、高温熱
処理は、高温による半導体不純物分布の再分布化が問題
となる場合や高温に耐性がない材料が同一基板上にある
場合には利用できない。さらに、Arによる物理的スパッ
タリングでは、物理破壊による損傷が避けられない。
酸化膜のみならず、必要な酸化膜もエッチングされるの
で、目的とする工程形状が確保できない。また、高温熱
処理は、高温による半導体不純物分布の再分布化が問題
となる場合や高温に耐性がない材料が同一基板上にある
場合には利用できない。さらに、Arによる物理的スパッ
タリングでは、物理破壊による損傷が避けられない。
本発明はこのような従来の事情に対処してなされたも
ので、自然酸化膜の発生しにくい保護膜表面を形成して
必要に応じてその保護膜を低温かつ低損傷で除去するこ
とのできる表面処理方法を提供することを目的とする。
ので、自然酸化膜の発生しにくい保護膜表面を形成して
必要に応じてその保護膜を低温かつ低損傷で除去するこ
とのできる表面処理方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、試料をハロカーボンガスあるいはハロゲン
ガスを含むガスの放電に曝して試料表面の酸化膜をエッ
チングする工程と、しかる後、光照射により分解して気
化可能な物質よりなる保護膜を該試料表面に形成する工
程と、次のプロセスを行う前に試料表面を真空中で光照
射して前記保護膜を取り除く工程とを備えてなることを
特徴とする表面処理方法である。
ガスを含むガスの放電に曝して試料表面の酸化膜をエッ
チングする工程と、しかる後、光照射により分解して気
化可能な物質よりなる保護膜を該試料表面に形成する工
程と、次のプロセスを行う前に試料表面を真空中で光照
射して前記保護膜を取り除く工程とを備えてなることを
特徴とする表面処理方法である。
［作用］ 試料をドライエッチングした後、エッチングマスクと
なるレジストを除去する工程において、通常は試料表面
に酸化膜が形成される。
なるレジストを除去する工程において、通常は試料表面
に酸化膜が形成される。
本発明では、この表面に酸化膜が形成された試料を所
定の条件でハロカーボンガスあるいはハロゲンガスを含
むガスのプラズマに曝し、まず表面酸化膜をドライエッ
チングによって除去する。次いで同一の装置内あるいは
真空中で連結された別のチャンバ内へ試料を移送し、光
照射により分解して気化可能な物質を人工的な保護膜と
して基板表面に形成する。
定の条件でハロカーボンガスあるいはハロゲンガスを含
むガスのプラズマに曝し、まず表面酸化膜をドライエッ
チングによって除去する。次いで同一の装置内あるいは
真空中で連結された別のチャンバ内へ試料を移送し、光
照射により分解して気化可能な物質を人工的な保護膜と
して基板表面に形成する。
このように光照射により分解して気化可能な物質を人
工的な保護膜として基板表面に形成した試料は、必要に
応じて次の工程に用いることができる。例えば次の工程
が成膜工程であれば、成膜装置または真空中で成膜装置
に連結された別のチャンバ内に入れる。この成膜装置あ
るいは該装置に連結されたチャンバには、試料に光を照
射できる装置を装備し、表面に形成された保護膜を本工
程前に光照射して取り除く。あるいは、装置の構成から
考えて光照射が困難である場合には、光を導入できる窓
を装備しておき外部に設置された光源より光照射を行う
ことも可能である。次いで成膜装置内で所望の成膜を基
板上の酸化膜がない状態で行うことができる。
工的な保護膜として基板表面に形成した試料は、必要に
応じて次の工程に用いることができる。例えば次の工程
が成膜工程であれば、成膜装置または真空中で成膜装置
に連結された別のチャンバ内に入れる。この成膜装置あ
るいは該装置に連結されたチャンバには、試料に光を照
射できる装置を装備し、表面に形成された保護膜を本工
程前に光照射して取り除く。あるいは、装置の構成から
考えて光照射が困難である場合には、光を導入できる窓
を装備しておき外部に設置された光源より光照射を行う
ことも可能である。次いで成膜装置内で所望の成膜を基
板上の酸化膜がない状態で行うことができる。
Si表面は酸化されやすいが、本発明によれば試料表面
は保護膜で覆われているので、直接Si表面が酸素に触れ
ることがなく、長期間のプロセス中断時の保存が可能で
ある。また、この保護膜は、次のプロセス前に光照射を
行うことによって除去される。
は保護膜で覆われているので、直接Si表面が酸素に触れ
ることがなく、長期間のプロセス中断時の保存が可能で
ある。また、この保護膜は、次のプロセス前に光照射を
行うことによって除去される。
以上のように、本発明の方法を用いれば、大気搬送中
においても基板表面に自然酸化膜が形成されないため、
清浄な表面を次の工程で使用することができる。
においても基板表面に自然酸化膜が形成されないため、
清浄な表面を次の工程で使用することができる。
本発明で用いるハロカーボンガスとしては、例えばCF
4およびCCl2F2等を用いることができる。また、ハロゲ
ンガスとしては、F2等を用いることができる。
4およびCCl2F2等を用いることができる。また、ハロゲ
ンガスとしては、F2等を用いることができる。
光照射により分解して気化可能な物質としては、ニト
ロセルロース、ポリスルフォンおよびポリアルデヒド等
の高分子材料を用いることができる。これらの高分子は
アンジッピング機構による光分解反応を生じるため、減
圧真空下での光照射により次のプロセス前に簡単に取り
除かれる。このような材料の分子量は、真空蒸着するた
めに重量平均分子量として400から1500の間が望まし
い。
ロセルロース、ポリスルフォンおよびポリアルデヒド等
の高分子材料を用いることができる。これらの高分子は
アンジッピング機構による光分解反応を生じるため、減
圧真空下での光照射により次のプロセス前に簡単に取り
除かれる。このような材料の分子量は、真空蒸着するた
めに重量平均分子量として400から1500の間が望まし
い。
さらに、光分解させるための波長は300nm以下の波長
が好ましいが、光源の強度が強く２光子あるいは３光子
吸収を伴う光分解反応を用いることができる場合には、
レーザ等のように、より長波長領域の光を用いることも
できる。また、光照射に代えてＸ線等の電離放射線を使
用することもできる。
が好ましいが、光源の強度が強く２光子あるいは３光子
吸収を伴う光分解反応を用いることができる場合には、
レーザ等のように、より長波長領域の光を用いることも
できる。また、光照射に代えてＸ線等の電離放射線を使
用することもできる。
［実施例］ 次に本発明の実施例について詳細に説明する。
実施例１ 第１図は、本発明の表面処理方法の手法をSiO2エッチ
ング後レジスト膜を灰化し、その後CVD成膜を行うよう
な従来プロセスに適用した場合の工程を示したものであ
る。
ング後レジスト膜を灰化し、その後CVD成膜を行うよう
な従来プロセスに適用した場合の工程を示したものであ
る。
まず、第１図（ａ）において、CF4系のガスによりレ
ジスト膜11をマスクとして用いてSi基板13上のSiO212を
エッチングした。その結果、エッチングした後のSiO2表
面にはSi基板13上に汚染層（コンタミネーション層：以
下、コンタミ層と称する。）14が形成される。この層に
は、エッチング中のスパッタ物、特にレジスト層からの
酸素、カーボン、あるいはガス中に含まれているフッ素
やカーボンが含まれている。このコンタミ層14はSIMS分
析で約150Å程度とわかった。このコンタミ層14は、次
の工程である酸素プラズマ中のレジスト灰化によっても
除去されずに残る。次にそのまま、光エッチングでこの
コンタミ層を除去するには、先ずHFの水溶液でコンタミ
層上の自然酸化膜あるいはエッチング中にマスクへのス
パッタで入ったと思われる酸素によるコンタミ層上の薄
い酸化膜を除去してやらねばならない。するとウエット
プロセスが入るし、また必要とするSiO212までがエッチ
ングされてしまう。
ジスト膜11をマスクとして用いてSi基板13上のSiO212を
エッチングした。その結果、エッチングした後のSiO2表
面にはSi基板13上に汚染層（コンタミネーション層：以
下、コンタミ層と称する。）14が形成される。この層に
は、エッチング中のスパッタ物、特にレジスト層からの
酸素、カーボン、あるいはガス中に含まれているフッ素
やカーボンが含まれている。このコンタミ層14はSIMS分
析で約150Å程度とわかった。このコンタミ層14は、次
の工程である酸素プラズマ中のレジスト灰化によっても
除去されずに残る。次にそのまま、光エッチングでこの
コンタミ層を除去するには、先ずHFの水溶液でコンタミ
層上の自然酸化膜あるいはエッチング中にマスクへのス
パッタで入ったと思われる酸素によるコンタミ層上の薄
い酸化膜を除去してやらねばならない。するとウエット
プロセスが入るし、また必要とするSiO212までがエッチ
ングされてしまう。
そこで本発明では、第１図（ａ）に示す状態から酸素
プラズマによるレジスト11の灰化後、ドライエッチング
装置内に水素添加のCF4ガスを流し、約70mTorrで30秒間
フラズマ雰囲気中で表面処理を行う。水素とCF4のそれ
ぞれのガス流量は20SCCMと100SCCMとする。この処理に
よってコンタミ層および酸化膜が除去される。
プラズマによるレジスト11の灰化後、ドライエッチング
装置内に水素添加のCF4ガスを流し、約70mTorrで30秒間
フラズマ雰囲気中で表面処理を行う。水素とCF4のそれ
ぞれのガス流量は20SCCMと100SCCMとする。この処理に
よってコンタミ層および酸化膜が除去される。
次いで同一の装置内あるいは真空中で連結された別の
チャンバ内へ試料を移送し、第１図（ｂ）に示すよう
に、光照射により分解して気化可能な物質である重量平
均分子量500のニトロセルロースを人工的な表面保護膜1
5として該基板表面に形成した。蒸着条件は１×10-7Tor
rの真空下、セル温度は300度の条件で10分間蒸着して約
100Åの表面保護膜を得た。このようにして、Si基板13
上のコンタミ層14の薄い酸化膜が除去され、かつ表面に
保護膜15が形成される。
チャンバ内へ試料を移送し、第１図（ｂ）に示すよう
に、光照射により分解して気化可能な物質である重量平
均分子量500のニトロセルロースを人工的な表面保護膜1
5として該基板表面に形成した。蒸着条件は１×10-7Tor
rの真空下、セル温度は300度の条件で10分間蒸着して約
100Åの表面保護膜を得た。このようにして、Si基板13
上のコンタミ層14の薄い酸化膜が除去され、かつ表面に
保護膜15が形成される。
この表面保護膜を有する基板を用いて次の成膜工程を
行う。この成膜工程に用いる装置の一例を第２図に示
す。第２図は表面保護膜形成後、成膜を行う際に用いら
れる成膜装置の構成図で、通常のCVD装置26にゲートバ
ルブ28を介して真空チャンバ21が配設され、その内部に
は試料29を載置するウエハトレー24が設けられている。
チャンバ21の上部壁には石英窓23が配設され、該石英窓
23を介して光源22から光が試料29上に照射される。チャ
ンバ21は排気ポンプ27に接続されている。
行う。この成膜工程に用いる装置の一例を第２図に示
す。第２図は表面保護膜形成後、成膜を行う際に用いら
れる成膜装置の構成図で、通常のCVD装置26にゲートバ
ルブ28を介して真空チャンバ21が配設され、その内部に
は試料29を載置するウエハトレー24が設けられている。
チャンバ21の上部壁には石英窓23が配設され、該石英窓
23を介して光源22から光が試料29上に照射される。チャ
ンバ21は排気ポンプ27に接続されている。
先の表面保護膜を付けた試料29を真空チャンバ21内へ
入れ、250nmの光照射を１×10-7Torrで10分間行う。そ
の後、ゲートバルブ28を介して、真空中で試料29をCVD
装置26へ送り、SiCl2H2／H2ガスを用いたCVDによりSiを
エピタキシャル成長させる。本プロセスにより形成した
エピタキシャル層の界面は表面SIMS分析の結果、自然酸
化膜によるコンタミ層がないことがわかった。
入れ、250nmの光照射を１×10-7Torrで10分間行う。そ
の後、ゲートバルブ28を介して、真空中で試料29をCVD
装置26へ送り、SiCl2H2／H2ガスを用いたCVDによりSiを
エピタキシャル成長させる。本プロセスにより形成した
エピタキシャル層の界面は表面SIMS分析の結果、自然酸
化膜によるコンタミ層がないことがわかった。
実施例２ 実施例１と同様の実験を、光照射により分解して気化
可能な物質として重量平均分子量800のポリフタルアル
デヒドを用いて行った。自然酸化膜の除去後、１×10-7
Torrの真空下、280度で10分間蒸着させて、80Åの保護
膜を得た。同じく１×10-7Torrの真空下で250nm（10mJ/
cm2）の光照射を10分間行い保護膜を除去した後、Siの
エピタキシャル成長を行い、界面をSIMSで調べたとこ
ろ、自然酸化膜による汚染の影響は見られなかった。
可能な物質として重量平均分子量800のポリフタルアル
デヒドを用いて行った。自然酸化膜の除去後、１×10-7
Torrの真空下、280度で10分間蒸着させて、80Åの保護
膜を得た。同じく１×10-7Torrの真空下で250nm（10mJ/
cm2）の光照射を10分間行い保護膜を除去した後、Siの
エピタキシャル成長を行い、界面をSIMSで調べたとこ
ろ、自然酸化膜による汚染の影響は見られなかった。
実施例３ 実施例１と同様の実験を光照射により分解して気化可
能な物質として重量平均分子量700のポリ−（２−メチ
ルペンテン−１−スルフォン）を用いて行った。自然酸
化膜の除去後、１×10-7Torrの真空下で300度で10分間
蒸着させて120Åの保護膜を得た。同じく１×10-7Torr
の真空下で250nm（10mJ/cm2）の光照射を10分間行い保
護膜を除去した後、Siのエピタキシャル成長を行い、界
面をSIMSで調べたところ、自然酸化膜による汚染の影響
は見られなかった。
能な物質として重量平均分子量700のポリ−（２−メチ
ルペンテン−１−スルフォン）を用いて行った。自然酸
化膜の除去後、１×10-7Torrの真空下で300度で10分間
蒸着させて120Åの保護膜を得た。同じく１×10-7Torr
の真空下で250nm（10mJ/cm2）の光照射を10分間行い保
護膜を除去した後、Siのエピタキシャル成長を行い、界
面をSIMSで調べたところ、自然酸化膜による汚染の影響
は見られなかった。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の方法によれば外気中に
出しても表面自然酸化膜の形成されない表面保護膜が得
られると共に、低温かつ低損傷でこの表面保護膜を除去
することができる。
出しても表面自然酸化膜の形成されない表面保護膜が得
られると共に、低温かつ低損傷でこの表面保護膜を除去
することができる。
この方法は結晶成長前の表面保護膜にも当然使用する
ことができ、低温かつ低損傷でカーボンやその他不純物
のない試料表面が得られ、半導体プロセス等における従
来技術における自然酸化膜の除去という大きな問題を解
決することができる。なお、実施例中１〜３では保護膜
は光を照射して分解したが、これらの保護膜は文献Jour
nal of Electro Chemical Society 120（12）1722. L.
F. Thompson and M.J.BowdenあるいはM.J.Bowden and
S.R.Turner, Advances in Chemistry Series 218, p166
American Chemical Society, Washington.に記載され
ているように、Ｘ線等の電離放射線でも分解することが
できる。
ことができ、低温かつ低損傷でカーボンやその他不純物
のない試料表面が得られ、半導体プロセス等における従
来技術における自然酸化膜の除去という大きな問題を解
決することができる。なお、実施例中１〜３では保護膜
は光を照射して分解したが、これらの保護膜は文献Jour
nal of Electro Chemical Society 120（12）1722. L.
F. Thompson and M.J.BowdenあるいはM.J.Bowden and
S.R.Turner, Advances in Chemistry Series 218, p166
American Chemical Society, Washington.に記載され
ているように、Ｘ線等の電離放射線でも分解することが
できる。
第１図は本発明の一実施例を工程順に示す基板の概略断
面図、第２図は本発明に用いる装置の一例の概略構成図
である。 11……レジストマスク、12……SiO2 13……Si基板、14……コンタミ層 15……表面保護層、16……光 21……真空チャンバ、22……光源 23……石英窓、24……ウエハトレー 26……CVD装置、27……排気ポンプ 28……ゲートバルブ、29……試料
面図、第２図は本発明に用いる装置の一例の概略構成図
である。 11……レジストマスク、12……SiO2 13……Si基板、14……コンタミ層 15……表面保護層、16……光 21……真空チャンバ、22……光源 23……石英窓、24……ウエハトレー 26……CVD装置、27……排気ポンプ 28……ゲートバルブ、29……試料
Claims (1)
- 【請求項１】試料をハロカーボンガスあるいはハロゲン
ガスを含むガスの放電に曝して試料表面の酸化膜をエッ
チングする工程と、しかる後、光あるいは電離放射線の
照射により分解して気化可能な物質よりなる保護膜を該
試料表面に形成する工程と、次のプロセスを行う前に試
料表面を真空中で光あるいは電離放射線の照射をして前
記保護膜を取り除く工程とを備えてなることを特徴とす
る表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13523090A JP2611496B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13523090A JP2611496B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0430429A JPH0430429A (ja) | 1992-02-03 |
| JP2611496B2 true JP2611496B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=15146856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13523090A Expired - Fee Related JP2611496B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2611496B2 (ja) |
-
1990
- 1990-05-28 JP JP13523090A patent/JP2611496B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0430429A (ja) | 1992-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |