JPH0624197B2 - Surface protection method - Google Patents

Surface protection method

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JPH0624197B2
JPH0624197B2 JP7205587A JP7205587A JPH0624197B2 JP H0624197 B2 JPH0624197 B2 JP H0624197B2 JP 7205587 A JP7205587 A JP 7205587A JP 7205587 A JP7205587 A JP 7205587A JP H0624197 B2 JPH0624197 B2 JP H0624197B2
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JP
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etching
gas
layer
carbon
protective film
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英治 井川
幸令 黒木
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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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
表面保護方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface protection method used in a manufacturing process of electronic devices and the like.

(従来の技術) 従来、例えば、Si表面は自然酸化膜が形成され、これが
Si表面の保護膜となるとともに、逆に障害となる場合が
あった。すなわち絶縁層となり、正規の結晶成長が困難
となったり、又、金属電極などを形成する場合には、こ
の絶縁層のために、コンタクト抵抗が増加したりしてい
た。これを解決するための従来技術としては、上記自然
酸化膜を除去するために、フッ酸によるウェットエッチ
ングや、800゜以上の高温熱処理やArイオンによる物理
スパッタリングによっていた。
(Prior Art) Conventionally, for example, a natural oxide film is formed on the Si surface, which is
In addition to becoming a protective film on the Si surface, it sometimes becomes an obstacle. That is, it becomes an insulating layer, which makes it difficult to perform regular crystal growth, and when forming a metal electrode or the like, the contact resistance increases due to this insulating layer. As a conventional technique for solving this problem, wet etching with hydrofluoric acid, high temperature heat treatment at 800 ° or more, and physical sputtering with Ar ions have been used to remove the natural oxide film.

(発明が解決しようとする問題点) ウェットエッチング法では、他の部分に酸化膜がある
と、それもエッチングされ、目的とする工程形状が確保
できない。一方、高温熱処理は、高温による半導体中の
不純物分布の再分布化が起こったり、高温に耐えない材
料が同一基板上にある場合には利用できない。Arによる
物理的スパッタリングでは、物理スパッタによる損傷は
さけられない。
(Problems to be Solved by the Invention) In the wet etching method, if an oxide film is present in other portions, it is also etched, and the target process shape cannot be secured. On the other hand, the high temperature heat treatment cannot be used when the distribution of impurities in the semiconductor is redistributed due to the high temperature or when a material that cannot withstand the high temperature is on the same substrate. Physical sputtering by Ar does not prevent damage by physical sputtering.

そこで、本発明の目的は、上記のような欠点を除去せし
めて、自然酸化膜の発生しにくい保護膜表面を形成し、
必要に応じてその保護膜を低温、低損傷で除去しうる方
法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and form a protective film surface on which a natural oxide film is less likely to occur,
It is an object of the present invention to provide a method capable of removing the protective film at a low temperature and a low damage as needed.

(問題を解決するための手段) 本発明の表面保護方法は、ドライエッチングあるいはド
ライ成膜工程後、試料を大気中に取り出し、ハロカーボ
ンガスあるいはそれを含むガスを放電させ、表面保護膜
を形成し、次工程前に、前記表面保護膜をエッチングで
きるガスを導きDeepUV光照射して上記表面保護膜を除去
し、ひきつづき真空中で次の工程を行うことを特徴とし
ている。
(Means for Solving the Problem) In the surface protection method of the present invention, after the dry etching or the dry film formation step, the sample is taken out into the atmosphere and a halocarbon gas or a gas containing it is discharged to form a surface protection film. However, before the next step, a gas capable of etching the surface protective film is introduced to irradiate Deep UV light to remove the surface protective film, and the next step is continuously performed in a vacuum.

(作用) 本発明は、上述の構成をとることにより、従来技術の問
題点を解決した。例えば、プラズマエッチング、リアク
ティブスパッタエッチング、成膜工程後、大気中に試料
を取り出し真空チャンバー内において、CF4,CHF3,CF4+H
等のハロカーボンガスあるいはそれを含むガスによる
ガスプラズマ処理を行う。その後、外気中にとり出し、
次のプロセスに入る直前に、例えば、成膜工程であれば
同一チャンバかそれと真空中で連結された真空チャンバ
ー内で、Cl2,F2などを用いた光エッチングを行う。する
と、光にカーボンのハロゲン化物によるガスでプラズマ
処理した表面は、きわめて、酸化されにくいため、光エ
ッチングにより容易に除去することができ、除去された
表面には、酸化膜や大気中からのカーボン汚染のないき
れいな表面が現われ、その後工程にきわめて有利にな
る。
(Operation) The present invention has solved the problems of the prior art by adopting the above configuration. For example, after plasma etching, reactive sputter etching, and film forming process, the sample is taken out into the atmosphere, and CF 4 , CHF 3 , CF 4 + H
Gas plasma treatment with a halocarbon gas such as 2 or a gas containing the same is performed. After that, take it out into the open air,
Immediately before starting the next process, for example, in the film forming step, photoetching using Cl 2 , F 2 or the like is performed in the same chamber or a vacuum chamber connected to it in vacuum. Then, the surface plasma-treated with a gas of a carbon halide for light is extremely hard to be oxidized, and thus can be easily removed by photoetching. The removed surface has an oxide film or carbon from the atmosphere. A clean surface with no contamination appears, which is very advantageous for the subsequent process.

(実施例) 以下に本発明の一実施例を示す。(Example) An example of the present invention will be described below.

第1図 (a)〜(c) は、本発明の手法をSiO2エッチング
後、レジスト灰化し、その後、CVD 成膜を行うような従
来プロセスに応用した例を示したものである。まず (a)
図において CF4系のガスでレジストマスク11でSiO212を
エッチングした後、大気中に取り出す。エッチングした
表面は、Si基板13上に汚染層(コンタミネーション
層、以下コンタミ層と略称する)14が形成される。この
層は、エッチング中のスパッタ物、特に、レジストから
の酵素、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。さらに次の (b)図の酸
素プラズマ中のレジスト灰化により、除去されず残る。
次のそのまま、光エッチングでこのコンタミ層14を除去
するには、まず、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
たと思われる酵素によるコンタミ層上のうすい酸化膜を
除去してやらねばならない。すると、ウェットプロセス
が入るし、又、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) の酵素プラズマ
によるレジスト11の灰化後、同一チャンバーで、または
別のチャンバーへ取り出し CF4を流し、約30秒間プラズ
マを立て表面処理を行う。すると、Si基板13上のコンタ
ミ層14上のうすい酸化膜が除去され、かつ、表面がカー
ボンとフッ素に置きかわった (b)図に示す処理保護層15
が形成される。この処理保護層15の厚さは20〜30Å程度
で、その下には、(a) 図に示したSiO212をエッチングし
た際のコンタミ層がまだ100Å程度残っている。次に、
成長工程に移るが、この成膜装置には、真空中でCl
又はF2ガスを流しながら、DeepUV光を照射できる装置例
えばエキシマレーザ装置やHgランプがある。第1図 (c)
において、真空排気しながらClガスを流し、圧力を
600mTorrにしてDeepUV光を照射すると、Clガスが
DeepUV光により分解し、Clラジカルが発生する。この
発生したClラジカルは、容易に処理保護層15およびそ
の下地となっているコンタミ層14をエッチングできる。
第2図は、このCl光エッチングにおけるCl圧力
とエッチング速度の関係を示したものである。約150Å
程度のコンタミ層であるから、1分〜2分で処理するに
は、約50〜70Å/minのエッチング速度になるCl
力を選べばよいことになる。第3図は、Cl光エッチ
ング時間のコンタミ層エッチング時のカーボンやフッ素
の濃度を Auger分析により測定したものである。約2分
のエッチングで保護層と、コンタミ層が除去されている
ことがわかる。カーボン濃度は空気中の炭酸ガスによる
カーボン汚染のほぼ同じレベルまで下がる。
FIGS. 1 (a) to 1 (c) show an example in which the method of the present invention is applied to a conventional process in which SiO 2 etching, resist ashing, and then CVD film formation are performed. First (a)
In the figure, after etching SiO 2 12 with a resist mask 11 using CF 4 type gas, it is taken out into the atmosphere. On the etched surface, a contamination layer (contamination layer, hereinafter abbreviated as a contamination layer) 14 is formed on the Si substrate 13. This layer contains sputtered substances during etching, particularly enzymes from the resist, carbon, or fluorine or carbon contained in the gas. This contamination layer 14 is SIMS
Analysis revealed that it was about 150Å. Further, as shown in (b) in the figure, the resist is ashed in oxygen plasma and remains unremoved.
Next, in order to remove the contamination layer 14 by photoetching as it is, first, a natural oxide film on the contamination layer with an aqueous solution of HF, or on the contamination layer due to an enzyme which is considered to have been sputtered into the mask during etching The thin oxide film must be removed. Then, a wet process is performed and necessary SiO 2 12 is also etched. Therefore, in the present invention, after the resist 11 is ashed by the enzyme plasma shown in FIG. 1 (a), it is taken out in the same chamber or in another chamber, CF 4 is flown, and plasma is raised for about 30 seconds to perform surface treatment. Then, the thin oxide film on the contamination layer 14 on the Si substrate 13 was removed, and the surface was replaced with carbon and fluorine. The treatment protection layer 15 shown in FIG.
Is formed. The thickness of this processing protection layer 15 is about 20 to 30 Å, and below that, a contamination layer of about 100 Å remains when the SiO 2 12 shown in FIG. next,
Turning to the growth process, this film forming apparatus, Cl 2 in vacuo
Alternatively, there is a device capable of irradiating Deep UV light while flowing F 2 gas, such as an excimer laser device or a Hg lamp. Fig. 1 (c)
At, the Cl 2 gas was flowed while evacuating, and the pressure was increased.
When the deep UV light is irradiated at 600 mTorr, Cl 2 gas is released.
It is decomposed by DeepUV light and Cl radicals are generated. The generated Cl radicals can easily etch the processing protective layer 15 and the contamination layer 14 which is the base thereof.
FIG. 2 shows the relationship between the Cl 2 pressure and the etching rate in this Cl 2 photoetching. About 150Å
Since it is a contamination layer of a certain degree, it is sufficient to select a Cl 2 pressure which gives an etching rate of about 50 to 70 Å / min for processing in 1 to 2 minutes. FIG. 3 shows the concentrations of carbon and fluorine during the etching of the contamination layer during the Cl 2 photoetching time, which were measured by Auger analysis. It can be seen that the protective layer and the contamination layer are removed by etching for about 2 minutes. Carbon concentrations fall to about the same level of carbon pollution from carbon dioxide in the air.

次にこの原理であるが、Si表面は酸化されやすいが本発
明のプラズマ処理による処理保護層は、きわめて酸化さ
れにくいことに起因する。このことを示す例を以下に示
す。
Next, based on this principle, the Si surface is easily oxidized, but the treatment protective layer formed by the plasma treatment of the present invention is extremely difficult to be oxidized. An example showing this is shown below.

表1は、Clガス、XeF2ガスでSiのエッチング速度お
よび、同様にCl又は、XeF2でエッチング直後、真空
をやぶらずに、ガスを CF4に変えて、プラズマ処理した
試料のCl光エッチングの光エッチング速度を示した
ものである。すなわち、CF処理しない2種の光エッチ
ング速度は、約20Å/minおよび約14Å/minであるのに
対し、CF処理したSiの光エッチング速度は、約 100Å
/minと大きい。すなわち、ClやXeF2などのハロゲ
ン原子にさらされたSi表面にきわめて酸化されやすく、
光エッチング速度が小さい。一方、CFのように、ハロ
ゲンを含んでいてもカーボンを含んでいるため、その表
面はきわめて酸化されにくい。すわなわち、光エッチン
グで大きなエッチング速度が得られる。次に第3図の A
uger分析の結果のグラフにおいて、光エッチング時間が
この条件では2分以内すなわち、カーボンの濃度が高い
うちは、酸素濃度が低く、光エッチング時間が長くな
り、カーボン濃度が下がりSi表面が現れはじめると、酸
素濃度が増加している。このことからも、カーボンを含
む層は、酸化されにくく、その結果、光エッチングとい
う低温、低損傷のプロセスにおいて、下地Si基板等に損
傷をあたえることなくコンタミ層も除去できる。
Table 1 shows the etching rate of Si with Cl 2 gas and XeF 2 gas, and also with Cl 2 of the sample plasma-treated by changing the gas to CF 4 immediately after etching with Cl 2 or XeF 2 without breaking the vacuum. It shows the photo-etching rate of two photo-etching. That is, the photo-etching rates of the two types without CF 4 treatment are about 20Å / min and about 14Å / min, while the photo-etching rate of Si treated with CF 4 is about 100Å
It is as big as / min. That is, the surface of Si exposed to halogen atoms such as Cl 2 and XeF 2 is very likely to be oxidized,
Light etching rate is low. On the other hand, like CF 4 , since it contains carbon even if it contains halogen, its surface is extremely difficult to be oxidized. That is, a large etching rate can be obtained by photoetching. Next, A in Fig. 3
In the graph of the results of the uger analysis, under the condition that the photo etching time is within 2 minutes, that is, when the carbon concentration is high, the oxygen concentration is low, the photo etching time is long, the carbon concentration is low, and the Si surface begins to appear. , The oxygen concentration is increasing. From this also, the layer containing carbon is less likely to be oxidized, and as a result, the contamination layer can be removed without damaging the underlying Si substrate or the like in the photoetching process at low temperature and low damage.

上記実施例では真空排気しながらClガスを流し、De
epUV光を照射したが、Clガスを一たんチャンバー内
に導入し、真空排気を止め、Cl雰囲気にしてDeepUV
を照射しても処理保護層15とコンタミ層14を除去でき
る。
In the above-mentioned embodiment, Cl 2 gas is flown while evacuating and the De
Although it was irradiated with epUV light, Cl 2 gas was introduced into the chamber at once, vacuum exhaust was stopped, and a Cl 2 atmosphere was created.
The treatment protective layer 15 and the contamination layer 14 can be removed even by irradiation with.

更にClガスをチャンバー内に導入し、試料表面に吸
着させClガスを排気し、この吸着ガスにDeepUVを照
射してもよい。この場合はエッチング速度は低下するが
エッチング速度の制御性が良くなる。
Further, Cl 2 gas may be introduced into the chamber to be adsorbed on the sample surface, the Cl 2 gas may be exhausted, and the adsorbed gas may be irradiated with Deep UV. In this case, the etching rate is lowered, but the controllability of the etching rate is improved.

(発明の効果) 本発明の表面処理保護層の形成と、それを必要に応じ
て、光エッチングにより除去してしまう方法、すなわ
ち、外気中にさらしても、表面酸化膜の形成されない表
面が得られた。この効果は、先に述べた、第3図の Aug
er分析の結果や、表1の光エッチングの結果から十分確
認できた。
(Effects of the Invention) A method of forming the surface treatment protective layer of the present invention and removing it by photoetching as necessary, that is, a surface on which a surface oxide film is not formed even when exposed to the outside air is obtained. Was given. This effect is explained by the Aug.
er analysis results and the photo-etching results in Table 1 were fully confirmed.

又、この方法は結晶成長前の表面保護膜にも当然使うこ
とができ、低温、低損傷により、カーボンやその他の不
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
を完全に改善した。
This method can also be used naturally for a surface protective film before crystal growth, and a sample surface free of carbon and other impurities can be obtained at low temperature and with low damage, so that a natural oxide film of a conventional technique in a semiconductor process or the like can be obtained. The big problem of removal has been completely improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図 (a)〜(c) は、本発明の一実施例を示す概略断面
図、第2図はSiのエッチング速度のCl圧力依存性を
示す図、第3図は、本発明の効果を示すカーボン等の不
純物の除去の様子を示す Auger分析結果の図である。 11……レジストマスク、12……SiO2 13……Si基板、14……コンタミ層 15……処理保護層、16……DeepUV光
1 (a) to 1 (c) are schematic cross-sectional views showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing the Cl 2 pressure dependence of the etching rate of Si, and FIG. 3 is a view showing the present invention. It is a figure of the Auger analysis result which shows a mode of removal of impurities, such as carbon which shows an effect. 11 …… resist mask, 12 …… SiO 2 13 …… Si substrate, 14 …… contamination layer 15 …… processing protection layer, 16 …… Deep UV light

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ドライエッチングあるいは、ドライ成膜工
程後、試料を大気中に取り出し、ハロカーボンガス、あ
るいは、それを含むガスを放電させ、表面保護膜を形成
し、次工程前に、上記表面保護膜をエッチングできるガ
スを導き、光照射して、上記表面保護膜を除去し、ひき
つづき、真空中で、次の工程を行うことを特徴とする表
面保護方法。
1. After the dry etching or dry film forming step, the sample is taken out into the atmosphere and a halocarbon gas or a gas containing the same is discharged to form a surface protective film, and the above-mentioned surface is formed before the next step. A method for surface protection, which comprises introducing a gas capable of etching a protective film, irradiating it with light to remove the surface protective film, and subsequently performing the following steps in vacuum.
JP7205587A 1987-03-25 1987-03-25 Surface protection method Expired - Lifetime JPH0624197B2 (en)

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