JP4195525B2 - Surface treatment method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は水素原子を生じるプラズマを利用した表面処理方法の提供に関する。特に、被加工物表面に物理的損傷を与えることが少なく、かつ目的とする表面処理を達成するのに不都合な現象を生じる活性粒子を生じることの少ないダウンストリーム処理法の特性を生かしつつ、水素原子構成要素として含む分子からなる気体に少なくともハロゲンを構成要素として含む分子を含む気体を混入させることによって、該混合気体をプラズマ化し水素原子を発生させ、水素原子の関与する被加工物の表面処理を行えるようにしたことを特徴とする表面処理方法とそれを実現するための装置に関する。
【0002】
特に上記ハロゲンを構成要素として含む分子の中でも、該ハロゲンが塩素、臭素、ヨウ素の少なくとも一つでありかつ構成要素として酸素原子を未含有の分子、を用いることにより、酸素原子の被加工物への影響を排除しつつ、水素原子の関与する被加工物の表面処理を行えるようにしたことを特徴とする表面処理方法とそれを実現するための装置に関する。
【0003】
【従来の技術】
水素を構成要素として含むガスをプラズマ化し、水素原子の作用を用いて種々の物質表面を処理する方法が近年いくつか報告されている。まず特公平7−75229及びU.S.P.5403436に具体例として水素分子に水蒸気を添加したプラズマ中で処理することによりプラズマ中の水素原子濃度を増加させ、イオン注入により変質した有機高分子膜を除去する方法が示されている。またU.S.P.5089441に水素分子にゲルマン(GeH)又は塩化水素、臭化水素、フッ化水素を混入させたガスをプラズマ化し、その下流に半導体基板を設置して該半導体基板の表面をドライ洗浄する方法が記載されている。水素に水蒸気を混入させた気体を用いることによりプラズマの下流においても多量の水素原子濃度が確保されることは(J.Kikuchi,S.Fujimura,M.Suzuki,and H.Yano,”Effect of HO on atomichydrogen generation in hydrogen plasma”,Jpn.J.Appl.Phys.,32,3120−3124(1993).)。に報告されている。この方法は大量の水素原子を、プラズマ中で生じる電子、イオン、光子等の高エネルギー粒子の影響が実質的に無視し得る下流の領域まで輸送し、還元雰囲気を提供したことにおいて意義がある。
【0004】
また、この水蒸気添加水素プラズマの下流に三フッ化窒素(NF)を添加することにより、さらに下流に設置したシリコン表面の自然酸化膜を低温で除去できることが発見された(J.Kikuchi,M.Iga,H.Ogawa,S.Fujimura,and H.Yano,”Native oxide removal on Si surfaces by NF−added hydrogen andwater vapor plasma downstream treatment”,Jpn.J.Appl.Phys.,33,2207−2211(1994))。このNF添加H+HOプラズマダウンストリーム処理による自然酸化膜除去法は、真空中でシリコン表面の自然酸化膜を室温近傍の低温で除去し、水素終端表面を実現することから、従来高温の水素ガス雰囲気中で行われていたシリコンのエピタキシャル成長の前処理を大幅に低温化できた(J.Kikuchi,M.Nagasaka,S.Fujimura,H.Yano,and Y.Horiike,”Cleaningof silicon surface by NF−added hydrogen and water−vapor plasma down−streamtreatment”,Jpn.J.Appl.Phys.,35,1022−1026(1996).)ほか、高集積半導体素子の電極窓内洗浄への利用可能性が示されており(菊地 純、鈴木美紀、長坂光明、藤村修三「水素+水蒸気プラズマダウンフローへのNF添加によるSi表面の自然酸化膜除去(その4)」1997年春期第44回応用物理学会関係連合講演会 講演予稿集(29p−W6))、シリコン半導体製造工程に多くの応用が期待される技術である。なお、引用文献に示されたダウンフローと本明細書に示すダウンストリームは同義語である。なおこの技術を特許化したと思われる特開平6−338478の請求項第1項、第4項には水素含有ガスのプラズマの下流にNFを添加するとなっており、プラズマ化するガスは必ずしも水素と水蒸気の混合ガスに限らないことが示唆されている。
【0005】
さらに平成9年特許願第366109号に窒素に微量の水素または水蒸気を混入した混合ガスを用いたプラズマの下流にNFを添加することによっても、準安定準位の窒素の触媒効果によりシリコンの自然酸化膜を除去できることが示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
これらの技術はいずれも水素原子の作用を利用することを目的に発明されているが、電子、イオン、短波長の光子(紫外線)等の高エネルギー粒子の影響が実質的に無視できるダウンストリーム領域に大量の水素原子を供給し利用する具体的な方法として実際に示されているのは水素分子に水蒸気、又は酸素分子を混入させたプラズマを用いた場合だけである。特公平7−75229の請求項第1項には水素分子に混入させるガスとして水素及び酸素を含む有機化合物又は水素を含む無機化合物があげられており、請求項第2項に具体的にアルコール、有機酸、エーテル、ホスフィン(PH)、アルシン(AsH)、ボラン(BH)、ジボラン(B)、水蒸気(HO)、シラン(SiH)、アンモニア(NH)が挙げられている。これらのガスの内、アルコールや有機酸は酸素を含んでおり、水素との混合ガスプラズマ中で水蒸気を生成する。その他のシランやホスフィン等はそれ自身が還元性を示すので、これらが添加されたガスプラズマの下流で起こる還元作用のどれほどが水素原子によってもたらされたものであるのかははなはだ疑問である。例えば、ガスの還元作用による表面洗浄プロセスを行っているU.S.P.5403436では、水素に混入させたゲルマンの還元作用により表面をクリーニングするとしている。中でもアンモニアはそれ自体還元性ガスとして知られている。
【0007】
水素分子と窒素分子との混合ガスをプラズマ化するとアンモニアが合成されることは良く知られており、その際、アンモニア合成を効率よく行うために用いられる水素分子と窒素分子の混合比はアンモニアの組成比である3:1近辺であることが多い。また、特公平7−75229の図3によれば、水素分子−窒素分子混合ガスプラズマ中での水素原子濃度は混合ガス中の窒素分子濃度が25%近辺、すなわち水素分子と窒素分子の混合比が3:1のときに最も高くなっている。従って、アンモニアが水素原子を有効にダウンストリーム流域に輸送する作用を有するのであれば、おそらくは混合ガス中の窒素濃度が25%前後、多少ずれていても水素分子と窒素分子をの混合比が一桁の正数比でおそらく水素が多い場合に、ダウンストリーム領域において高い水素原子濃度が得られると想像される。しかし、平成9年特許願第366109号図1によると、水素原子と三フッ化窒素との反応により起こると考えられたシリコン酸化膜のエッチング量は混合ガス中の水素濃度が10%以下のときに大きくなっている。実際、図1に示す実験装置を用いてカロリーメトリー法(Young C.Kim and Michel Boudart,”Recombination of O,N,and H Atoms on Silica: Kinetics and Mechanismメ,Langmuir,7,2999−3005(1991)及び、L.Robbin Martin,”Diamond film growthin a flowtube:A temperature dependence study”,J.Appl.Phys.,70,5667−5674(1991))により窒素−水素混合ガスプラズマのダウンストリーム中の水素原子濃度を測定すると、図2に示すように、混合ガス中の水素分子濃度が20%以下のときにダウンストリーム中の水素原子濃度は急激に高くなり、水素分子濃度2%のときにダウンストリーム中の水素原子濃度最大となる。このことは水素−窒素系での水素原子輸送メカニズムが水素−水蒸気系の場合と根本的に違っていることを示すと共に、アンモニアには水蒸気のように水素原子をダウンストリーム領域に輸送する効果が無いことを示している。特公平7−75229ではダウンストリームでの処理は図5(b)とその説明の記述のみであるが、ここでも水素原子を輸送しているのは水蒸気である。同様に特開平6−338478でも水素原子をダウンストリーム領域に輸送するために用いられているのは水蒸気もしくは酸素原子を構成要素として含む分子だけである。
【0008】
ところで、水蒸気を含めた酸素原子を構成要素として持つ分子を水素原子をダウンストリーム領域へ輸送する目的で水素分子と混合させた場合、その混合ガスプラズマ中では必然的に酸素原子、或いは水酸基(OH)等の酸化性粒子が発生する。そしてこれら酸化性粒子はダウンストリーム領域に達し被加工物表面を酸化する。J.Kikuchi,S.Fujimura,M.Suzuki,and H.Yano,”Effect of HOon atomic hydrogen generation in hydrogen plasma”,Jpn.J.Appl.Phys.,32,3120−3124(1993)には水蒸気濃度が5%であっても水素−水蒸気混合ガスプラズマの下流で酸素原子及び水酸基が観測されており、また、菊地純、博士論文「集積回路製造プロセスにおけるシリコン表面のドライ洗浄技術の研究」(1997年京都大学)第4章には水素と水蒸気の混合ガスプラズマの下流に自然酸化膜で覆われていない水素終端シリコン基板を設置すると表面が酸化されることが示されている。従って、高エネルギー粒子の影響と酸素原子もしくは酸素原子を構成要素して含む分子の影響を受けることなく、かつ水素原子の作用を有効に利用して表面処理を行う方法を特公平7−75229及び特開平6−338478から知ることは困難である。
【0009】
それでも、確かに平成9年特許願第366109号に示した5%以下の水素を含む窒素−水素混合ガスはその構成要素に酸素を含まないので、酸素の影響を避けた水素原子処理が可能である。しかし、図1に示す装置を用いて、窒素−水素混合ガスを用いたときのダウンストリーム領域での水素原子濃度と水素−水蒸気混合ガスのときのダウンストリーム領域での水素濃度を比較すると、図3に示すごとく、ダウンストリーム領域で得られる水素原子の濃度は、例えば水素分子と窒素分子の混合ガスの場合は水素分子−水蒸気混合ガスの場合に比べ1/5程度と低い。すなわち、水素原子の直接的な被加工物への作用を利用する場合、水素−窒素系は水素−水蒸気系に比べ、効率で大きく劣ることが予想される。
【0010】
【課題を解決するための手段】
高エネルギー粒子の影響と酸素原子もしくは酸素原子を構成要素して含む分子の影響を受けることなく、かつ水素原子の作用を有効に利用して表面処理を行うために、少なくとも水素原子を構成要素として含む分子とハロゲン化物を含むガスをプラズマ化し、該プラズマの下流に設置した被加工物を処理する。
【0011】
酸素原子もしくは酸素原子を構成要素して含む分子の影響を受けることなく水素−水蒸気混合ガスと同程度もしくはそれ以上の濃度の水素原子をダウンストリーム領域に輪送し利用するためには、例えば水蒸気の役割を酸素を構成要素としない分子で代行できればよい。そのためには水素−水蒸気混合ガスプラズマでダウンストリーム領域まで水素原子が輸送されるメカニズムを知る必要があるが、特公平7−75229にも特開平6−338478にも水素原子輸送のメカニズムについての記述はない。しかし、J.Kikuchi,S.Fujimura,M.Suzuki,and H.Yano,”Effect of HO on atomic hydrogen generation in hydrogen plasma”,Jpn.J.Appl.Phys.,32,3120−3124(1993)には水分子の効果は永続的なものではなく、また反応容器を構成する石英の温度にも大きく依存することが示されており、石英表面に物理吸着した水分子が水素分子の石英表面での再結合を防止していることが示唆されている。水分子は極性分子で、水分子中の酸素は負に帯電している。一方反応容器に用いられる石英(SiO)やアルミナ(Al)も分極しており、例えばSiOではSiはやや正に、酸素はやや負に帯電している。従って、水分子が石英表面に物理吸着する場合、水分子中の酸素が石英のSi上に吸着し、水分子中の水素が上方に突き出た形になることが想像される。もちろん水分子中の水素がSiOの酸素原子に近づいた吸着形態も考えられるが、その場合重い酸素が上方に位置することになり、エネルギー的に不安定になることが予想される。
従って、水素−水蒸気混合ガスプラズマの下流では、石英表面は吸着水分子で覆われ、かつ水分子中の水素原子が最表面に位置する状態になっていると推察される。この仮説の正当性は本文で証明されるものではないが、分子の固体表面への吸着には分子の分極が大きく影響していることは事実であり、水分子の石英表面への吸着が水素原子輸送効果をもたらしていることが示唆されている以上、強い分極を有する水素化物であれば水蒸気の代用となることが予想される。
【0012】
図4に図1の装置に水素分子と塩化水素(HCl)の混合ガスを流してプラズマ化し、ダウンストリーム領域での水素原子濃度をカロリーメトリー法で測定した結果を示す。図5は塩化水素に替わって塩素分子(Cl)を用いたときの結果である。共にダウンストリーム領域での水素原子濃度は水素分子ガスのみを用いたときに比べ大幅に増大しており、その程度は水蒸気添加の場合と遜色のないものである。分極していない塩素分子の場合も塩化水素と同様の効果が得られるのは、H+Clプラズマ中でHClが生成されるからで、酸素分子でも水蒸気と同等の効果が得られるのと同じ理由である。
【0013】
図6は水素分子に三フッ化窒素(NF)を混合させた場合のダウンストリーム領域での水素原子濃度である。ここでも塩化水素や塩素分子、水蒸気の場合と同様の効果が得られている。これもプラズマ中で強く分極したフッ化水素(HF)分子が生成され、それによる水素原子輸送作用と考えられる。ただし、フッ素を含む分子をプラズマ化すると、生成されたフッ素原子やフッ素イオン等で石英がかなりの速度でエッチングされるので、ここでは石英からエッチングにより排出された酸素が水素原子輸送に寄与している部分も含まれている。
【0014】
以上の結果からハロゲン化水素分子もしくはプラズマ中でハロゲン化水素分子を生成できるガスであれば水素原子をダウンストリーム領域まで輸送する効果があるものと考えられる。
【0015】
さて、U.S.P.5403436に水素分子ガスにHClやHBrあるいはHFを混入させプラズマ化し、その下流で被加工物表面をドライ洗浄する、あるいは水素分子プラズマの下流に設置した被加工物表面に別途導入したそれらのガスを同時に照射してドライ洗浄する方法が記載されている。しかし、混入させる量としてHClやHBrの場合は12000sccmのHに対して50sccm以下、HFの場合は12000sccmのHに対して10sccm以下が望ましいとしている。すなわち、HClやHBrの場合はは0.42%以下、HFの場合は0.083%以下が良いとしている。ところが図3を見れば分かるように、0.42%程度の極微量のHClでは水素原子の輸送効果はほとんど期待できない。また、図6はNFであってHFではないが、プラズマ中でNFから生じたフッ素原子のほとんどが水素濃度測定点までに流れ着く間に水素と反応しHFを作るであろうから、仮にNFのプラズマ中での解離率が10%であったとしても、0.08%程度のHFは0.27%程度のNFで生成されるはずである。(10%のNFから3個ずつのFが解離し3つのHFを作ると仮定している。)しかし、やはりその程度微量のNF添加では大幅な水素原子輸送効果は無い。またさらに、U.S.P.5403436では装置の損傷を避ける目的で反応炉構成材として石英ではなくサファイアを推奨している。しかし、理由は不明であるが、例えば水素−水蒸気混合ガスの場合、サファイアを反応炉材に用いると水素原子はほとんどダウンストリーム領域まで輪送されない。従って、U.S.P.5403436の推奨するプロセスは水素原子を利用できない範囲であり、U.S.P.5403436からに本発明のハロゲンの効果を類推することは困難である。実際U.S.P.5403436ではHClやHFを、例えばHClであれば汚染金属の除去のように、そのガスの被加工物表面への直接的効果を期待して混入していることが記述されており、水素原子に対する効果は一切触れられていない。
【0016】
従って、少なくとも水素原子を構成要素として含む分子とハロゲン化物を含むガスをプラズマ化し、該プラズマの下流に設置した被加工物を処理することにより、酸素原子もしくは酸素原子を構成要素として含む分子の影響を軽減もしくは排除しつつ水素原子の効果を利用したプラズマダウンストリーム処理が可能となる。なお、プラズマ発生部ではプラズマ中の高エネルギー粒子の衝突により反応炉内壁構成物質がスパッタリングなどによって微量プラズマ中へ混入することがあるが、プラズマ発生のための反応炉のプラズマに接触する面を窒化珪素にすることにより、反応炉構成材からの酸素のプラズマへの混入を防ぐことが可能である。具体的方法としては、反応炉のプラズマ接触部自体を窒化珪素で製作するか、プラズマ接触部をCVD法等により窒化珪素で被覆した石英、アルミナ(サファイアを含む)で製作すればよい。
【0017】
【発明の実施の形態】
図7に示した装置が実用的な処理を行うための装置である。11は気体をプラズマ化するのに用いるプラズマ発生室であり、例えば石英やアルミナあるいは窒化珪素で製作される。石英やアルミナの場合は内壁を窒化珪素で被覆してもよい。12は気体Aのの供給装置であり、13は気体Bの供給装置であり、いずれもますフローコントローラー、バルブ、フィルターなどから構成される。気体Aの供給装置12、気体Bの供給装置13からそれぞれ供給され、混合された気体Cは継ぎ手14を介してプラズマ発生室11に供給される。プラズマ発生室11のプラズマ発生領域の下流には、気体を添加するためのノズル18が設けてあり、気体Dの供給装置19から継ぎ手20を介して、プラズマダウンフロー領域に気体Dを添加することができる。気体Dの供給装置19はマスフローコントローラー、バルブ、フィルター等から構成される。プラズマ発生室11はO−リング21を介して処理室22に接続される。処理室22内に被加工物23を置き、プラズマ化した混合気体Cに気体Dを添加したガスにより、被加工物表面の処理を行う。被加工物23はステージ24の上に置き、ステージ24上部には被加工物を加熱するためのSiCヒーター25が取り付けてある。処理室22には排気のための排気ポート26が設けてあり、図示していないが、本処理装置ではロータリーポンプが接続されている。また、処理室内には、処理室壁面を保護するなどの目的で内壁28を設けてもよい。
【0018】
【実施例】
[第一の実施例] 図7の装置を用いて、水素分子90sccmと塩素分子10sccmの混合ガスを、500W、2.45GHzのマイクロ波を印加してプラズマ化し、その下流にNFを100sccm添加し、さらに下流に自然酸化膜の付いた6インチシリコンウェハを設置して処理圧力2Torr、処理時間3分の条件で処理したところ、シリコンウェハ表面は撥水性となり、自然酸化膜が除去されたことが確認された。
【0019】
同様に、水素分子90sccmと塩化水素10sccmの混合ガスを、500W、2.45GHzのマイクロ波を印加してプラズマ化し、その下流にNFを100sccm添加し、さらに下流に自然酸化膜の付いた6インチシリコンウェハを設置して処理圧力2Torr、処理時間3分の条件で処理した場合も、
シリコンウェハ表面は撥水性となり、自然酸化膜が除去されたことが確認された。
【0020】
[第二の実施例] 図7の装置を用いて、水素分子と塩素分子の混合ガス(H流量90sccm、Cl流量10sccm)を、500W、2.45GHzのマイクロ波を印加してプラズマ化し、その下流にシラン(SiH)ガスを5sccm添加し、さらに下流のステージに設置した表面をシリコン酸化酸化膜で覆ったシリコンウェハを処理した。シリコンウェハの温度を450℃にして2Torrの圧力下で1時間処理したところ、ウェハ上に堆積物の生成が見られた。処理直後のウェハ表面は撥水性となった。このことから、堆積物はシリコンであったと考えられる。
【0021】
[第三の実施例] 図7の装置を用いて、水素分子と塩素分子の混合ガス(H流量90sccm、Cl流量10sccm)を、500W、2.45GHzのマイクロ波を印加してプラズマ化し、その下流にエチルアルコールを5sccm混入させ、シリコンウェハを700℃に加熱して3時間処理した。ウェハ表面は変色し、堆積物が生成したことが確認された。堆積物の正体は酸素プラズマ処理によって推察された。酸素プラズマ処理に用いたバレル型酸素プラズマアッシング装置を図8に示す。この装置は、石英反応管31に、酸素を流し、電極32a、32bに高周波電源33より供給されたRFを印加し、酸素プラズマを発生させ、これによりウェハキャリア34に載せたウェハ35を処理する。このウェハ35は石英管31の端面開口部から出し入れされ、処理を行う際には開口部はカバー36で封じられる。また、反応管31内にアルミニウムエッチトンネル37を設置してもよい。このようなバレル型の酸素プラズマアッシング装置で、Oを500sccm流し、1Torr、RF出力300Wの条件で前述のウェハを30分処理したところ、シリコンウエハ表面の色は元のシリコンのそれに戻ったので、堆積物はほぼ除去されたと考えられる。このことから、堆積物は炭素系の物質例えば、アモルファスカーボン、ダイヤモンド類似カーボン、等であったことが予想され、本方法がダイヤモンドを含むカーボン系膜の生成に応用できることが示された。
【0022】
[第四の実施例] 図7の装置を用いて、水素分子と塩素分子の混合ガス(H流量90sccm、Cl流量10sccm)を、500W、2.45GHzのマイクロ波を印加してプラズマ化し、その下流に表面が酸化し光沢を失った10円硬貨と鉄の小片を設置し、処理圧力2Torr、処理時間3分の条件で処理したところ、10円硬貨、鉄の小片共に表面に金属光沢が蘇った。このことから、金属表面の金属酸化膜が除去もしくは還元されたことが分かる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明した通り、少なくとも水素原子を構成要素として含む分子とハロゲン化物を含むガスをプラズマ化し、該プラズマの下流に設置した被加工物を処理することにより、酸素原子もしくは酸素原子を構成要素として含む分子の影響を軽減もしくは排除しつつ水素原子の効果を利用したプラズマダウンストリーム処理が可能となった。特に、プラズマ発生のための反応炉のプラズマに接触する面を窒化珪素にすれば、反応炉構成材からの酸素のプラズマへの混入をも防ぐことが可能となることから、本発明では装置上の問題から確認はできなかったものの、微量な酸素によっても深刻な膜質の低下が起こるシリコンのエピタキシャル成長やアモルファスシリコン膜成長がシリコン中のドーパントがあまり熱拡散しない650℃以下の低温で行える可能性があり、量子デバイス製作への道が開けた。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラズマダウンストリーム領域での水素原子濃度を評価するための実験系を説明する図である。
【図2】窒素−水素混合ガスプラズマのダウンストリーム中の水素原子濃度の窒素と水素の流量比依存性を示す図である。
【図3】窒素−水素混合ガスを用いたときのダウンストリーム領域での水素原子濃度と水素−水蒸気混合ガスのときのダウンストリーム領域での水素濃度の比較を示す図である。
【図4】図1の装置に水素分子と塩化水素(HCl)の混合ガスを流してプラズマ化し、ダウンストリーム領域での水素原子濃度をカロリーメトリー法で測定した結果を示した図である。
【図5】図1の装置に水素分子と塩素分子(Cl)の混合ガスを流してプラズマ化し、ダウンストリーム領域での水素原子濃度をカロリーメトリー法で測定した結果を示した図である。
【図6】水素分子に三フッ化窒素(NF)を混合ガスを流してプラズマ化し、ダウンストリーム領域での水素原子濃度をカロリーメトリー法で測定した結果を示した図である。
【図7】本発明の実用的な処理を行うための装置を示した図である。
【図8】酸素プラズマ処理に用いたバレル型酸素プラズマアッシング装置を示した図である。
【符号の説明】
1 ガス導入口
2 導波管
3 プラズマ発生部
4 チャンバ
5 排気口
6 熱電対
11 プラズマ発生室
12 気体Aの供給装置
13 気体Bの供給装置
14 継ぎ手
15 導波管
16 プラズマ発生部
17 チャンバ
18 ノズル
19 気体Dの供給装置
20 継ぎ手
21 O−リング
22 処理室
23 被加工物
24 ステージ
25 SiCヒーター
26 排気口
27 搬入出ポート
28 内壁
31. 石英反応管
32a、32b 電極
33 高周波電源
34 ウエハキャリア
35 ウエハ
36 カバー
37 アルミニウムエッチトンネル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to provision of a surface treatment method using plasma that generates hydrogen atoms. In particular, while taking advantage of the characteristics of the downstream processing method that does not cause physical damage to the surface of the work piece and that generates less active particles that cause inconvenient phenomena to achieve the target surface treatment, Surface treatment of a workpiece in which hydrogen atoms are involved by mixing a gas containing at least a molecule containing halogen as a constituent element with a gas containing molecules as an atomic constituent element to generate a hydrogen atom by converting the mixed gas into plasma. The present invention relates to a surface treatment method and an apparatus for realizing the surface treatment method.
[0002]
In particular, among the above-described molecules containing halogen as a constituent element, by using a molecule in which the halogen is at least one of chlorine, bromine, and iodine and does not contain an oxygen atom as a constituent element, the oxygen atom can be processed. The present invention relates to a surface treatment method and a device for realizing the surface treatment method, characterized in that surface treatment of a workpiece involving hydrogen atoms can be performed while eliminating the influence of the above.
[0003]
[Prior art]
In recent years, several methods have been reported in which a gas containing hydrogen as a constituent element is turned into plasma and the surface of various substances is treated using the action of hydrogen atoms. First, Japanese Patent Publication No. 7-75229 and U.S. Pat. S. P. As a specific example, US Pat. No. 5,403,436 shows a method of removing hydrogenated organic polymer film by ion implantation by increasing the concentration of hydrogen atoms in the plasma by processing in plasma in which water vapor is added to hydrogen molecules. U. S. P. 5089441 to hydrogen molecules and germane (GeH 4 ) Or a gas mixed with hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen fluoride is converted into plasma, and a semiconductor substrate is placed downstream thereof to dry clean the surface of the semiconductor substrate. By using a gas in which water vapor is mixed with hydrogen, a large amount of hydrogen atom concentration can be secured even downstream of the plasma (J. Kikuchi, S. Fujimura, M. Suzuki, and H. Yano, “Effect of H”). 2 O on atomichigen generation in hydrogen plasma ", Jpn. J. Appl. Phys., 32, 3120-3124 (1993).) This method produces a large amount of hydrogen atoms in the plasma, It is significant in that a reducing atmosphere is provided by transporting to a downstream region where the influence of high-energy particles such as ions and photons can be substantially ignored.
[0004]
Further, nitrogen trifluoride (NF) is placed downstream of the steam-added hydrogen plasma. 3 It was discovered that the natural oxide film on the silicon surface placed further downstream can be removed at a low temperature by adding (J. Kikuchi, M. Iga, H. Ogawa, S. Fujimura, and H. Yano, " Native oxide removal on Si surfaces by NF 3 -Added hydrogen and water vapor plasma downstream treatment ", Jpn. J. Appl. Phys., 33, 2207-2211 (1994)). 3 Additive H 2 + H 2 The natural oxide film removal method by O-plasma downstream processing is performed in a conventional high-temperature hydrogen gas atmosphere by removing the natural oxide film on the silicon surface in a vacuum at a low temperature near room temperature and realizing a hydrogen-terminated surface. The pre-treatment for the epitaxial growth of silicon that has been performed can be greatly reduced in temperature (J. Kikuchi, M. Nagasaka, S. Fujimura, H. Yano, and Y. Horike, “Cleaning of silicon surface by NF 3 -Added hydrogen and water-vapor plasma down-stream treatment ", Jpn. J. Appl. Phys., 35, 1022-1026 (1996)), and the possibility of cleaning highly integrated semiconductor devices in electrode windows is shown. (Jun Kikuchi, Miki Suzuki, Mitsuaki Nagasaka, Shuzo Fujimura “NF to Hydrogen + Water Vapor Plasma Downflow” 3 Removal of native oxide film on Si surface by addition (Part 4) "44th Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics (29p-W6)), a technology expected to have many applications in silicon semiconductor manufacturing processes It is. In addition, the downstream shown in the cited document and the downstream shown in this specification are synonymous. It should be noted that Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-338478, which is considered to have patented this technology, describes NF in the downstream of the plasma of the hydrogen-containing gas. 3 It is suggested that the gas to be converted into plasma is not necessarily limited to a mixed gas of hydrogen and water vapor.
[0005]
Furthermore, in 1991 patent application No. 366109, NF was placed downstream of the plasma using a mixed gas in which a trace amount of hydrogen or water vapor was mixed in nitrogen. 3 It has been shown that the natural oxide film of silicon can also be removed by the catalytic effect of metastable level nitrogen by adding.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
All of these technologies have been invented for the purpose of utilizing the action of hydrogen atoms, but the downstream region where the effects of high-energy particles such as electrons, ions, and short-wavelength photons (ultraviolet rays) can be substantially ignored. A practical method for supplying and utilizing a large amount of hydrogen atoms is only shown when using a plasma in which water vapor or oxygen molecules are mixed into hydrogen molecules. In Japanese Patent Publication No. 7-75229, claim 1 includes an organic compound containing hydrogen and oxygen or an inorganic compound containing hydrogen as a gas to be mixed into hydrogen molecules, and specifically, an alcohol, Organic acid, ether, phosphine (PH 3 ), Arsine (AsH 3 ), Borane (BH 3 ), Diborane (B 2 H 6 ), Water vapor (H 2 O), silane (SiH 4 ), Ammonia (NH 3 ). Among these gases, alcohols and organic acids contain oxygen and generate water vapor in a mixed gas plasma with hydrogen. Since other silanes, phosphines, and the like are reducible by themselves, it is doubtful how much of the reduction action that occurs downstream of the gas plasma to which they are added is caused by hydrogen atoms. For example, U.S. Pat. S. P. In 5403436, the surface is cleaned by the reducing action of germane mixed in hydrogen. Among them, ammonia is known per se as a reducing gas.
[0007]
It is well known that ammonia is synthesized when a mixed gas of hydrogen molecules and nitrogen molecules is converted to plasma. At that time, the mixing ratio of hydrogen molecules and nitrogen molecules used for efficient ammonia synthesis is Often, the composition ratio is around 3: 1. According to FIG. 3 of Japanese Patent Publication No. 7-75229, the hydrogen atom concentration in the hydrogen molecule-nitrogen molecule mixed gas plasma is approximately 25% of the nitrogen molecule concentration in the mixed gas, that is, the mixing ratio of hydrogen molecules to nitrogen molecules. Is highest when 3: 1. Therefore, if ammonia has an effect of effectively transporting hydrogen atoms to the downstream basin, the mixing ratio of hydrogen molecules to nitrogen molecules is probably one even if the nitrogen concentration in the mixed gas is slightly deviated around 25%. It is envisioned that a high concentration of hydrogen atoms can be obtained in the downstream region when there is probably a lot of hydrogen in a digit ratio. However, according to FIG. 1 of Japanese Patent Application No. 366109 in 1997, the etching amount of the silicon oxide film considered to be caused by the reaction between hydrogen atoms and nitrogen trifluoride is when the hydrogen concentration in the mixed gas is 10% or less. Is getting bigger. In fact, using the experimental apparatus shown in FIG. 1, calorimetric method (Young C. Kim and Michel Board, “Recombination of O, N, and H Atoms on Silica: Kinetics and Machinery, Langmuir, 1999, 1999-300 ( ) And L. Robin Martin, “Diamond film growth a flowtube: A temperature dependency study”, J. Appl. Phys., 70, 5667-5673 (1991)). When the atomic concentration is measured, as shown in FIG. 2, when the concentration of hydrogen molecules in the mixed gas is 20% or less, the downstream The concentration of hydrogen atoms rapidly increases and reaches a maximum in the downstream when the hydrogen molecule concentration is 2%, which means that the hydrogen atom transport mechanism in the hydrogen-nitrogen system is a hydrogen-steam system. This shows that ammonia is not effective in transporting hydrogen atoms to the downstream region like water vapor, and in Japanese Patent Publication No. 7-75229, the processing in the downstream is shown in FIG. 5 (b) and its description only, it is the water vapor that transports the hydrogen atoms again, and similarly used in Japanese Patent Laid-Open No. 6-338478 to transport the hydrogen atoms to the downstream region. Only molecules that contain water vapor or oxygen atoms as constituents.
[0008]
By the way, when molecules having oxygen atoms including water vapor as components are mixed with hydrogen molecules for the purpose of transporting hydrogen atoms to the downstream region, oxygen atoms or hydroxyl groups (OH) are inevitably present in the mixed gas plasma. ) And the like are generated. These oxidizing particles reach the downstream region and oxidize the workpiece surface. J. et al. Kikuchi, S .; Fujimura, M .; Suzuki, and H.M. Yano, “Effect of H 2 Oon atomic hydrogen generation in hydrogen plasma ", Jpn. J. Appl. Phys., 32, 3120-3124 (1993) has oxygen atoms and hydroxyl groups downstream of the hydrogen-water vapor mixed gas plasma even if the water vapor concentration is 5%. In addition, Jun Kikuchi, doctoral dissertation "Study on dry cleaning technology of silicon surface in integrated circuit manufacturing process" (Kyoto University, 1997), Chapter 4, the natural gas is downstream of the mixed gas plasma of hydrogen and water vapor. It is shown that the surface is oxidized when a hydrogen-terminated silicon substrate not covered with an oxide film is installed. Therefore, a method for performing surface treatment without the influence of high-energy particles and the influence of oxygen atoms or molecules containing oxygen atoms as constituent elements and effectively utilizing the action of hydrogen atoms is disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-75229 and It is difficult to know from JP-A-6-338478.
[0009]
Nevertheless, since the nitrogen-hydrogen mixed gas containing 5% or less of hydrogen shown in the 1997 patent application No. 366109 does not contain oxygen in its constituent elements, hydrogen atom treatment avoiding the influence of oxygen is possible. is there. However, using the apparatus shown in FIG. 1, when comparing the hydrogen atom concentration in the downstream region when using a nitrogen-hydrogen mixed gas and the hydrogen concentration in the downstream region when using a hydrogen-water vapor mixed gas, As shown in FIG. 3, the concentration of hydrogen atoms obtained in the downstream region is, for example, about 1/5 lower in the case of a mixed gas of hydrogen molecules and nitrogen molecules than in the case of a hydrogen molecule-water vapor mixed gas. That is, when utilizing the direct action of hydrogen atoms on the workpiece, the hydrogen-nitrogen system is expected to be much less efficient than the hydrogen-steam system.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to perform surface treatment without the influence of high-energy particles and the influence of oxygen atoms or molecules containing oxygen atoms as constituent elements, and effectively utilizing the action of hydrogen atoms, at least hydrogen atoms as constituent elements A gas containing molecules and halides is converted into plasma, and a workpiece placed downstream of the plasma is processed.
[0011]
In order to transfer and use hydrogen atoms having a concentration equal to or higher than that of a hydrogen-water vapor mixed gas in the downstream region without being affected by oxygen atoms or molecules containing oxygen atoms as constituent elements, for example, water vapor It is only necessary that the role of can be substituted with molecules that do not contain oxygen as a constituent element. For this purpose, it is necessary to know the mechanism of transport of hydrogen atoms to the downstream region by the hydrogen-water vapor mixed gas plasma. However, both Japanese Patent Publication No. 7-75229 and JP-A-6-338478 describe the mechanism of hydrogen atom transport. There is no. However, J.H. Kikuchi, S .; Fujimura, M .; Suzuki, and H.M. Yano, “Effect of H 2 O on atomic hydrogen generation in hydrogen plasma ", Jpn. J. Appl. Phys., 32, 3120-3124 (1993), and the temperature of quartz constituting the reaction vessel is not permanent. It is suggested that water molecules physically adsorbed on the quartz surface prevent recombination of hydrogen molecules on the quartz surface, which is a polar molecule. Oxygen in the molecule is negatively charged, while quartz (SiO 2 ) And alumina (Al 2 O 3 ) Is also polarized, for example SiO 2 Then, Si is slightly positive and oxygen is slightly negative. Therefore, when water molecules are physically adsorbed on the quartz surface, it is assumed that oxygen in the water molecules is adsorbed on Si of the quartz, and hydrogen in the water molecules protrudes upward. Of course, the hydrogen in the water molecule is SiO 2 An adsorption form approaching the oxygen atom is also conceivable, but in that case, heavy oxygen will be located above, and it is expected that it will become unstable in terms of energy.
Therefore, it is inferred that the quartz surface is covered with adsorbed water molecules downstream of the hydrogen-water vapor mixed gas plasma, and the hydrogen atoms in the water molecules are located on the outermost surface. The validity of this hypothesis is not proved in the text, but it is true that the molecular polarization greatly affects the adsorption of molecules to the solid surface. As long as it has been suggested that an atomic transport effect is brought about, a hydride having strong polarization is expected to be a substitute for water vapor.
[0012]
FIG. 4 shows the result of measuring the concentration of hydrogen atoms in the downstream region by the calorimeter method by flowing a mixed gas of hydrogen molecules and hydrogen chloride (HCl) into the apparatus of FIG. FIG. 5 shows chlorine molecules (Cl 2 ). In both cases, the hydrogen atom concentration in the downstream region is greatly increased compared with the case of using only hydrogen molecular gas, and the degree is comparable to the case of adding water vapor. In the case of non-polarized chlorine molecules, the same effect as hydrogen chloride can be obtained with H 2 + Cl 2 This is because HCl is generated in the plasma, and oxygen molecules have the same effect as water vapor.
[0013]
FIG. 6 shows nitrogen trifluoride (NF) 3 ) Is the hydrogen atom concentration in the downstream region. Here, the same effect as in the case of hydrogen chloride, chlorine molecules, and water vapor is obtained. This is also considered to be a hydrogen atom transport action due to the generation of strongly polarized hydrogen fluoride (HF) molecules in the plasma. However, when fluorine-containing molecules are turned into plasma, quartz is etched at a considerable rate by the generated fluorine atoms and fluorine ions, so oxygen discharged from the quartz contributes to hydrogen atom transport here. Some parts are also included.
[0014]
From the above results, it can be considered that a hydrogen atom molecule or a gas capable of generating a hydrogen halide molecule in plasma has an effect of transporting hydrogen atoms to the downstream region.
[0015]
Now, U.I. S. P. In 5403436, HCl, HBr, or HF is mixed with hydrogen molecular gas to form plasma, and the surface of the workpiece is dry-cleaned downstream thereof, or those gases separately introduced to the surface of the workpiece placed downstream of hydrogen molecular plasma are introduced. A method of dry cleaning by simultaneous irradiation is described. However, in the case of HCl or HBr as the amount to be mixed, 12000 sccm of H 2 50 sccm or less for HF, 12000 sccm for HF 2 In contrast, 10 sccm or less is desirable. That is, in the case of HCl or HBr, 0.42% or less is preferable, and in the case of HF, 0.083% or less is preferable. However, as can be seen from FIG. 3, a very small amount of HCl of about 0.42% can hardly be expected to transport hydrogen atoms. Moreover, FIG. 6 shows NF 3 But not HF, but NF in plasma 3 Since most of the fluorine atoms generated from the hydrogen will reach the hydrogen concentration measurement point and react with hydrogen to form HF, 3 Even if the dissociation rate in the plasma is 10%, about 0.08% HF is about 0.27% NF. 3 Should be generated. (10% NF 3 It is assumed that three Fs are dissociated from each other to form three HFs. ) However, NF is still so small 3 Addition has no significant hydrogen atom transport effect. Furthermore, U.S. Pat. S. P. 5403436 recommends sapphire instead of quartz as a reactor constituting material for the purpose of avoiding damage to the apparatus. However, although the reason is unknown, for example, in the case of a hydrogen-water vapor mixed gas, when sapphire is used as a reactor material, hydrogen atoms are hardly transferred to the downstream region. Therefore, U. S. P. The recommended process of 5403436 is a range where hydrogen atoms cannot be used. S. P. It is difficult to analogize the effect of the halogen of the present invention from 5403436. In fact U. S. P. 5403436 describes that HCl and HF are mixed with the expectation of a direct effect of the gas on the workpiece surface, such as removal of contaminating metals in the case of HCl. The effect is not touched at all.
[0016]
Therefore, the effect of molecules containing oxygen atoms or oxygen atoms as a constituent element can be obtained by plasmaizing at least a molecule containing hydrogen atoms and a gas containing a halide and processing a workpiece placed downstream of the plasma. It is possible to perform plasma downstream processing utilizing the effect of hydrogen atoms while reducing or eliminating the above. In the plasma generator, the reactor inner wall constituent material may be mixed into the trace plasma by sputtering or the like due to the collision of high energy particles in the plasma, but the surface in contact with the plasma in the reactor for plasma generation is nitrided. By using silicon, it is possible to prevent oxygen from the reactor constituting material from being mixed into the plasma. As a specific method, the plasma contact part itself of the reactor may be made of silicon nitride, or the plasma contact part may be made of quartz or alumina (including sapphire) coated with silicon nitride by a CVD method or the like.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The apparatus shown in FIG. 7 is an apparatus for performing practical processing. Reference numeral 11 denotes a plasma generation chamber used for converting a gas into plasma, which is made of, for example, quartz, alumina, or silicon nitride. In the case of quartz or alumina, the inner wall may be covered with silicon nitride. Reference numeral 12 denotes a gas A supply device, and reference numeral 13 denotes a gas B supply device, each of which includes a flow controller, a valve, a filter, and the like. The gas C supplied from the gas A supply device 12 and the gas B supply device 13 is supplied to the plasma generation chamber 11 via the joint 14. A nozzle 18 for adding gas is provided downstream of the plasma generation region of the plasma generation chamber 11, and the gas D is added to the plasma downflow region from the gas D supply device 19 through the joint 20. Can do. The gas D supply device 19 includes a mass flow controller, a valve, a filter, and the like. The plasma generation chamber 11 is connected to the processing chamber 22 via an O-ring 21. The workpiece 23 is placed in the processing chamber 22, and the workpiece surface is treated with a gas obtained by adding the gas D to the plasma mixed gas C. The workpiece 23 is placed on a stage 24, and an SiC heater 25 for heating the workpiece is attached to the top of the stage 24. The processing chamber 22 is provided with an exhaust port 26 for exhaust. Although not shown, a rotary pump is connected to the processing apparatus. Further, an inner wall 28 may be provided in the processing chamber for the purpose of protecting the processing chamber wall surface.
[0018]
【Example】
[First Example] Using the apparatus of FIG. 7, a mixed gas of 90 sccm of hydrogen molecules and 10 sccm of chlorine molecules is converted into plasma by applying a microwave of 500 W, 2.45 GHz, and NF is downstream thereof. 3 Is added, and a 6-inch silicon wafer with a natural oxide film is further installed downstream and processed under conditions of a processing pressure of 2 Torr and a processing time of 3 minutes. As a result, the silicon wafer surface becomes water-repellent and the natural oxide film is removed. Was confirmed.
[0019]
Similarly, a mixed gas of 90 sccm of hydrogen molecules and 10 sccm of hydrogen chloride is converted into plasma by applying a microwave of 500 W and 2.45 GHz, and NF is downstream of it. 3 Even when 100 sccm is added and a 6-inch silicon wafer with a natural oxide film is further installed downstream and processed under conditions of a processing pressure of 2 Torr and a processing time of 3 minutes,
It was confirmed that the silicon wafer surface was water-repellent and the natural oxide film was removed.
[0020]
Second Example Using the apparatus of FIG. 7, a mixed gas of hydrogen molecules and chlorine molecules (H 2 Flow rate 90sccm, Cl 2 A flow rate of 10 sccm is converted into plasma by applying a microwave of 500 W and 2.45 GHz, and silane (SiH) is formed downstream of the plasma. 4 ) 5 sccm of gas was added, and a silicon wafer in which the surface placed on the downstream stage was covered with a silicon oxide oxide film was processed. When the temperature of the silicon wafer was set to 450 ° C. and treated under a pressure of 2 Torr for 1 hour, the formation of deposits was observed on the wafer. The wafer surface immediately after processing became water-repellent. From this, it is considered that the deposit was silicon.
[0021]
[Third embodiment] Using the apparatus shown in FIG. 2 Flow rate 90sccm, Cl 2 Plasma was applied at a flow rate of 10 sccm) by applying a microwave of 500 W and 2.45 GHz, 5 sccm of ethyl alcohol was mixed downstream thereof, and the silicon wafer was heated to 700 ° C. and processed for 3 hours. It was confirmed that the wafer surface was discolored and deposits were formed. The identity of the deposit was inferred by oxygen plasma treatment. A barrel type oxygen plasma ashing apparatus used for oxygen plasma treatment is shown in FIG. In this apparatus, oxygen is allowed to flow through the quartz reaction tube 31, and RF supplied from the high frequency power supply 33 is applied to the electrodes 32a and 32b to generate oxygen plasma, thereby processing the wafer 35 placed on the wafer carrier 34. . The wafer 35 is taken in and out from the opening on the end face of the quartz tube 31, and the opening is sealed with a cover 36 when processing is performed. Further, an aluminum etch tunnel 37 may be installed in the reaction tube 31. In such a barrel-type oxygen plasma ashing apparatus, O 2 When the above wafer was processed for 30 minutes under the conditions of 1 Torr and RF output of 300 W, the color of the surface of the silicon wafer returned to that of the original silicon, and it is considered that the deposit was almost removed. From this, it was expected that the deposit was a carbon-based material such as amorphous carbon, diamond-like carbon, etc., indicating that this method can be applied to the production of a carbon-based film containing diamond.
[0022]
[Fourth Embodiment] Using the apparatus of FIG. 7, a mixed gas of hydrogen molecules and chlorine molecules (H 2 Flow rate 90sccm, Cl 2 A flow rate of 10 sccm) is applied to a plasma of 500 W and 2.45 GHz, and a 10-yen coin and iron piece whose surface is oxidized and loses its glossiness are placed downstream, a processing pressure of 2 Torr and a processing time of 3 minutes. As a result, the metallic luster revived on both the 10-yen coin and the iron piece. This shows that the metal oxide film on the metal surface has been removed or reduced.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, oxygen atoms or oxygen atoms are included as components by converting a gas containing at least a molecule containing hydrogen atoms and a gas containing a halide into plasma and processing a workpiece placed downstream of the plasma. Plasma downstream processing using the effect of hydrogen atoms while reducing or eliminating the influence of molecules has become possible. In particular, if silicon nitride is used as the surface in contact with the plasma of the reactor for generating plasma, it is possible to prevent oxygen from being mixed into the plasma from the reactor constituent material. Although it could not be confirmed due to the above problem, there is a possibility that epitaxial growth of silicon and amorphous silicon film in which a serious deterioration in film quality occurs even with a small amount of oxygen can be performed at a low temperature of 650 ° C. or less where dopant in silicon does not diffuse much. Yes, the path to quantum device fabrication has opened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an experimental system for evaluating a hydrogen atom concentration in a plasma downstream region.
FIG. 2 is a graph showing the dependence of the hydrogen atom concentration in the downstream of the nitrogen-hydrogen mixed gas plasma on the flow rate ratio of nitrogen and hydrogen.
FIG. 3 is a diagram showing a comparison between a hydrogen atom concentration in a downstream region when a nitrogen-hydrogen mixed gas is used and a hydrogen concentration in a downstream region when a hydrogen-water vapor mixed gas is used.
4 is a diagram showing a result of measuring a hydrogen atom concentration in a downstream region by a calorimetric method by flowing a mixed gas of hydrogen molecules and hydrogen chloride (HCl) into the apparatus of FIG. 1 to generate plasma.
5 shows a hydrogen molecule and a chlorine molecule (Cl 2 The gas mixture was made to flow into a plasma and the hydrogen atom concentration in the downstream region was measured by a calorimetric method.
FIG. 6 shows nitrogen trifluoride (NF) 3 ) Is made into plasma by flowing a mixed gas, and the hydrogen atom concentration in the downstream region is measured by a calorimetric method.
FIG. 7 is a diagram showing an apparatus for performing a practical process of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a barrel type oxygen plasma ashing apparatus used for oxygen plasma treatment.
[Explanation of symbols]
1 Gas inlet
2 Waveguide
3 Plasma generator
4 chambers
5 Exhaust port
6 Thermocouple
11 Plasma generation chamber
12 Gas A supply device
13 Gas B supply device
14 Fitting
15 Waveguide
16 Plasma generator
17 chamber
18 nozzles
19 Gas D supply device
20 Fitting
21 O-ring
22 treatment room
23 Workpiece
24 stages
25 SiC heater
26 Exhaust vent
27 Loading / unloading port
28 inner wall
31. Quartz reaction tube
32a, 32b electrode
33 High frequency power supply
34 Wafer carrier
35 wafers
36 Cover
37 Aluminum Etch Tunnel

Claims (6)

水素原子を構成要素として含む分子の気体をプラズマ化し、そのプラズマの下流に設置した被加工物を水素原子の作用を利用して処理する表面処理方法において、
プラズマにより生成された水素原子を有効に前記下流に輸送するための添加物として、前記水素原子を構成要素として含む分子の気体に、塩化水素分子または臭化水素分子の少なくとも一種類の化合物分子を含む気体を添加し、
前記化合物分子の流量は、その分子に含まれる水素原子量が、前記プラズマ化の処理が施される気体全体における前記化合物分子以外の気体に含まれる水素原子量に対して、1/480より大きくなるように設定された
ことを特徴とする表面処理方法。
In a surface treatment method in which a molecular gas containing hydrogen atoms as a constituent element is turned into plasma, and a workpiece placed downstream of the plasma is treated using the action of hydrogen atoms.
As an additive for effectively transporting the hydrogen atoms generated by the plasma downstream, at least one compound molecule of a hydrogen chloride molecule or a hydrogen bromide molecule is added to a molecular gas containing the hydrogen atom as a constituent element. Adding gas containing,
The flow rate of the compound molecule is such that the amount of hydrogen atoms contained in the molecule is greater than 1/480 with respect to the amount of hydrogen atoms contained in the gas other than the compound molecule in the entire gas subjected to the plasma treatment. The surface treatment method characterized by being set to .
前記少なくとも一種類の化合物分子は、構成要素としての酸素を含まない化合物分子である請求項1記載の表面処理方法。The surface treatment method according to claim 1, wherein the at least one compound molecule is a compound molecule that does not contain oxygen as a constituent element. 水素原子を構成要素として含む分子の気体をプラズマ化し、そのプラズマの下流に設置した被加工物を水素原子の作用を利用して処理する表面処理方法において、
プラズマにより生成された水素原子を有効に前記下流に輸送するための添加物として、前記水素原子を構成要素として含む分子の気体に、塩素、臭素およびヨウ素からなる群により選ばれた少なくとも一つを構成要素とする少なくとも一種類の気体を添加し、
プラズマにより生成された水素原子を前記下流に輸送する途中で、水素原子の作用の下で前記被加工物を処理するための気体を混入する
ことを特徴とする表面処理方法。
In a surface treatment method in which a molecular gas containing hydrogen atoms as a constituent element is turned into plasma, and a workpiece placed downstream of the plasma is treated using the action of hydrogen atoms.
As an additive for effectively transporting the hydrogen atoms generated by the plasma downstream, at least one selected from the group consisting of chlorine, bromine and iodine is added to the molecular gas containing the hydrogen atoms as constituent elements. Add at least one gas as a component,
In the middle of transporting the hydrogen atoms generated by the plasma downstream, gas for processing the workpiece is mixed under the action of the hydrogen atoms.
A surface treatment method characterized by the above .
前記被加工物を処理するための気体は、珪素を構成要素として含む分子を含む請求項3記載の表面処理方法。  The surface treatment method according to claim 3, wherein the gas for treating the workpiece includes molecules containing silicon as a constituent element. 前記被加工物を処理するための気体は、炭素を構成要素として含む分子を含む請求項3記載の表面処理方法。  The surface treatment method according to claim 3, wherein the gas for treating the workpiece includes molecules containing carbon as a constituent element. 前記被加工物を処理するための気体は、フッ素を構成要素として含む分子を含む請求項3記載の表面処理方法。  The surface treatment method according to claim 3, wherein the gas for treating the workpiece includes molecules containing fluorine as a component.
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