JPH06338478A - 半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH06338478A JPH06338478A JP5152381A JP15238193A JPH06338478A JP H06338478 A JPH06338478 A JP H06338478A JP 5152381 A JP5152381 A JP 5152381A JP 15238193 A JP15238193 A JP 15238193A JP H06338478 A JPH06338478 A JP H06338478A
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】シリコン基板上の自然酸化膜を除去し、更に水
素終端処理をする水素プラズマダウンフロー処理装置に
関し、処理時間の短縮が図れる水素プラズマダウンフロ
ー処理装置の提供する。 【構成】水素含有ガスを導入して該水素含有ガスを活性
化するプラズマ発生部４と、該プラズマ発生部４の下流
に設けられ、前記プラズマ発生部４で活性化された反応
ガスに基板９上の被処理物１０を曝して該被処理物１０
をエッチングする処理部７と、前記プラズマ発生部４の
下流に設けられてフッ化窒素ガス又はフッ化窒素含有ガ
スのガス導入部６とを含む。
素終端処理をする水素プラズマダウンフロー処理装置に
関し、処理時間の短縮が図れる水素プラズマダウンフロ
ー処理装置の提供する。 【構成】水素含有ガスを導入して該水素含有ガスを活性
化するプラズマ発生部４と、該プラズマ発生部４の下流
に設けられ、前記プラズマ発生部４で活性化された反応
ガスに基板９上の被処理物１０を曝して該被処理物１０
をエッチングする処理部７と、前記プラズマ発生部４の
下流に設けられてフッ化窒素ガス又はフッ化窒素含有ガ
スのガス導入部６とを含む。
Description
【０００１】（目次） ・産業上の利用分野 ・従来の技術 ・発明が解決しようとする課題 ・課題を解決するための手段 ・作用 ・実施例 (1) 本発明の実施例に係る自然酸化膜の除去装置（図
１） (2) 本発明の実施例に係る自然酸化膜の除去方法 (i) 自然酸化膜の除去及び水素終端処理（図２） (ii)比較例（図３） (iii) 調査実験（図４，図５） (3) 本発明の実施例に係る自然酸化膜除去後の基板の処
理方法 (A) 加熱による方法（図６，図７，図８(a)) (B) 水洗による方法（図７，図８(b) ，図９） ・発明の効果
１） (2) 本発明の実施例に係る自然酸化膜の除去方法 (i) 自然酸化膜の除去及び水素終端処理（図２） (ii)比較例（図３） (iii) 調査実験（図４，図５） (3) 本発明の実施例に係る自然酸化膜除去後の基板の処
理方法 (A) 加熱による方法（図６，図７，図８(a)) (B) 水洗による方法（図７，図８(b) ，図９） ・発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、水素プラズマダウンフ
ロー処理装置及び水素プラズマダウンフロー処理方法に
関し、更に詳しく言えば、シリコン基板上の自然酸化膜
を除去し、更に水素終端処理をする水素プラズマダウン
フロー処理装置及び水素プラズマダウンフロー処理方法
に関する。
ロー処理装置及び水素プラズマダウンフロー処理方法に
関し、更に詳しく言えば、シリコン基板上の自然酸化膜
を除去し、更に水素終端処理をする水素プラズマダウン
フロー処理装置及び水素プラズマダウンフロー処理方法
に関する。
【０００３】
【従来の技術】従来、自然酸化膜を除去する処理、また
は水素終端処理をする方法としては、希釈弗酸を用いた
ウエット処理方法（参照資料：G.S.Higashi et al.,J.
Appl.Phys.,56,656,1990 ）や水素プラズマを用いたド
ライ処理方法（A.Kishimoto etal.,Jpn. J. Appl. Phy
s.,29,2273,1990 ）、水素原子（水素ラジカル）を用い
たドライ処理方法（T.Takahagi et al.,J. Appl. Phy
s.,68,2187,1990 ）などが知られている。
は水素終端処理をする方法としては、希釈弗酸を用いた
ウエット処理方法（参照資料：G.S.Higashi et al.,J.
Appl.Phys.,56,656,1990 ）や水素プラズマを用いたド
ライ処理方法（A.Kishimoto etal.,Jpn. J. Appl. Phy
s.,29,2273,1990 ）、水素原子（水素ラジカル）を用い
たドライ処理方法（T.Takahagi et al.,J. Appl. Phy
s.,68,2187,1990 ）などが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記方法のうち、希釈
弗酸を用いたウエット処理方法では、シリコンの（１１
１）面に対しては安定な表面が得られるが、（１００）
面に対しては安定性が無い。また、ウエット処理である
ため、被処理面にフッ素が残る場合がある。なお、上記
処理はウエット処理であるため、上記処理後、連続して
成膜等のドライ処理を行う場合には、ウエット処理装置
とドライ処理装置との接続が困難な場合があり、好まし
くは、処理装置間の接続性の良いことが望ましい。
弗酸を用いたウエット処理方法では、シリコンの（１１
１）面に対しては安定な表面が得られるが、（１００）
面に対しては安定性が無い。また、ウエット処理である
ため、被処理面にフッ素が残る場合がある。なお、上記
処理はウエット処理であるため、上記処理後、連続して
成膜等のドライ処理を行う場合には、ウエット処理装置
とドライ処理装置との接続が困難な場合があり、好まし
くは、処理装置間の接続性の良いことが望ましい。
【０００５】更に、水素プラズマを用いたドライ処理方
法では、イオンや電子等の高エネルギ粒子がシリコン基
板の被処理面に衝突し、ダメージを与える恐れがある。
また、水素原子（水素ラジカル）を用いたドライ処理方
法では、これらの問題はないが、処理速度が遅く、上記
の文献によれば、時間オーダの処理時間を要し、実用的
でない。
法では、イオンや電子等の高エネルギ粒子がシリコン基
板の被処理面に衝突し、ダメージを与える恐れがある。
また、水素原子（水素ラジカル）を用いたドライ処理方
法では、これらの問題はないが、処理速度が遅く、上記
の文献によれば、時間オーダの処理時間を要し、実用的
でない。
【０００６】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
て創作されたものであり、処理時間の短縮が図れる水素
プラズマ処理装置及び水素プラズマ処理方法の提供を目
的とする。
て創作されたものであり、処理時間の短縮が図れる水素
プラズマ処理装置及び水素プラズマ処理方法の提供を目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第１に、水
素含有ガスを導入して該水素含有ガスを活性化するプラ
ズマ発生部４と、前記プラズマ発生部４の下流に設けら
れ、前記プラズマ発生部４で活性化された反応ガスに基
板９上の被処理物１０を曝して処理する処理部７と、前
記プラズマ発生部４よりも下流に設けられてフッ化窒素
ガス又はフッ化窒素含有ガスを導入するガス導入部６と
を有することを特徴とする半導体装置の製造装置によっ
て達成され、第２に、前記ガス導入部６は、前記プラズ
マ発生部４から発生したプラズマ状態のガスが存在する
領域の外にあることを特徴とする第１の発明に記載の半
導体装置の製造装置によって達成され、第３に、前記処
理部には、前記被処理物１０の除去後に前記基板９を加
熱する加熱手段１２が設けられていることを特徴とする
第１の発明に記載の半導体装置の製造装置によって達成
され、第４に、プラズマ発生領域で水素含有ガスをプラ
ズマ化して活性化ガスを発生させ、前記プラズマ発生領
域よりもガス下流であってプラズマ状態のガスが存在し
ない領域で前記活性ガスにフッ化窒素ガス又はフッ化窒
素含有ガスを添加し、前記フッ化窒素ガス又は前記フッ
化窒素含有ガスが添加された前記活性化ガスの雰囲気に
基板上の被処理物を曝して処理する水素プラズマダウン
フロー処理工程を含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法によって達成され、第５に、前記基板上の前記被
処理物はシリコン基板上のシリコン酸化膜であり、かつ
前記水素含有ガスは水素と水蒸気の混合ガス又は少なく
とも酸素原子を含む分子と水素の混合ガスのいずれかで
あり、前記基板上の前記被処理物の前記処理は前記シリ
コン基板上の自然酸化膜を除去する処理であることを特
徴とする第４の発明に記載の半導体装置の製造方法によ
って達成され、第６に、水素を前記プラズマ発生領域に
導入した後に、前記フッ化窒素ガス又は前記フッ化窒素
含有ガスを前記プラズマ発生領域の下流に供給し、つぎ
に、少なくとも酸素原子を含む分子を該水素に加えて前
記プラズマ発生領域に導入するとともに、前記基板上の
前記被処理物を水素プラズマダウンフロー処理した後に
は、少なくとも酸素原子を含む分子を他のガスよりも早
く停止させることを特徴とする第４の発明に記載の半導
体装置の製造方法によって達成され、第７に、前記基板
上の被処理物を水素プラズマダウンフロー処理した後
に、前記基板を１００℃以上に加熱することを特徴とす
る第４の発明に記載の半導体装置の製造方法によって達
成され、第８に、前記加熱は、前記被処理物を不活性ガ
ス雰囲気中に入れて行うことを特徴とする請求項７記載
の半導体装置の製造方法。
素含有ガスを導入して該水素含有ガスを活性化するプラ
ズマ発生部４と、前記プラズマ発生部４の下流に設けら
れ、前記プラズマ発生部４で活性化された反応ガスに基
板９上の被処理物１０を曝して処理する処理部７と、前
記プラズマ発生部４よりも下流に設けられてフッ化窒素
ガス又はフッ化窒素含有ガスを導入するガス導入部６と
を有することを特徴とする半導体装置の製造装置によっ
て達成され、第２に、前記ガス導入部６は、前記プラズ
マ発生部４から発生したプラズマ状態のガスが存在する
領域の外にあることを特徴とする第１の発明に記載の半
導体装置の製造装置によって達成され、第３に、前記処
理部には、前記被処理物１０の除去後に前記基板９を加
熱する加熱手段１２が設けられていることを特徴とする
第１の発明に記載の半導体装置の製造装置によって達成
され、第４に、プラズマ発生領域で水素含有ガスをプラ
ズマ化して活性化ガスを発生させ、前記プラズマ発生領
域よりもガス下流であってプラズマ状態のガスが存在し
ない領域で前記活性ガスにフッ化窒素ガス又はフッ化窒
素含有ガスを添加し、前記フッ化窒素ガス又は前記フッ
化窒素含有ガスが添加された前記活性化ガスの雰囲気に
基板上の被処理物を曝して処理する水素プラズマダウン
フロー処理工程を含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法によって達成され、第５に、前記基板上の前記被
処理物はシリコン基板上のシリコン酸化膜であり、かつ
前記水素含有ガスは水素と水蒸気の混合ガス又は少なく
とも酸素原子を含む分子と水素の混合ガスのいずれかで
あり、前記基板上の前記被処理物の前記処理は前記シリ
コン基板上の自然酸化膜を除去する処理であることを特
徴とする第４の発明に記載の半導体装置の製造方法によ
って達成され、第６に、水素を前記プラズマ発生領域に
導入した後に、前記フッ化窒素ガス又は前記フッ化窒素
含有ガスを前記プラズマ発生領域の下流に供給し、つぎ
に、少なくとも酸素原子を含む分子を該水素に加えて前
記プラズマ発生領域に導入するとともに、前記基板上の
前記被処理物を水素プラズマダウンフロー処理した後に
は、少なくとも酸素原子を含む分子を他のガスよりも早
く停止させることを特徴とする第４の発明に記載の半導
体装置の製造方法によって達成され、第７に、前記基板
上の被処理物を水素プラズマダウンフロー処理した後
に、前記基板を１００℃以上に加熱することを特徴とす
る第４の発明に記載の半導体装置の製造方法によって達
成され、第８に、前記加熱は、前記被処理物を不活性ガ
ス雰囲気中に入れて行うことを特徴とする請求項７記載
の半導体装置の製造方法。
【０００８】第９に、前記基板上の被処理物を水素プラ
ズマダウンフロー処理した後に、前記基板を水洗するこ
とを特徴とする第４の発明に記載の半導体装置の製造方
法によって達成され、第１０に、前記基板を水洗する水
は、溶存酸素の低減処理が行われた純水であることを特
徴とする第９の発明に記載の半導体装置の製造方法によ
って達成される。
ズマダウンフロー処理した後に、前記基板を水洗するこ
とを特徴とする第４の発明に記載の半導体装置の製造方
法によって達成され、第１０に、前記基板を水洗する水
は、溶存酸素の低減処理が行われた純水であることを特
徴とする第９の発明に記載の半導体装置の製造方法によ
って達成される。
【０００９】
【作 用】本発明の半導体装置の製造装置は、プラズマ
発生部の下流にフッ化窒素（ＮＦ 3 ）ガス又はＮＦ3 含
有ガスのガス導入部を有している。そのガス導入部は、
プラズマ発生部から発生したプラズマ状態のガスが存在
する領域の外にあるので、プラズマ処理されないＮＦ3
ガス又はＮＦ3 含有ガスが活性化ガスに添加され、被処
理物を処理することになる。
発生部の下流にフッ化窒素（ＮＦ 3 ）ガス又はＮＦ3 含
有ガスのガス導入部を有している。そのガス導入部は、
プラズマ発生部から発生したプラズマ状態のガスが存在
する領域の外にあるので、プラズマ処理されないＮＦ3
ガス又はＮＦ3 含有ガスが活性化ガスに添加され、被処
理物を処理することになる。
【００１０】本発明の半導体装置の製造方法において
は、水素含有ガス、例えば水素＋水蒸気，又は水素＋酸
素の混合ガスの活性化ガスにＮＦ3 ガス又はＮＦ3 含有
ガスを添加して基板上の被処理物を処理している。これ
を、例えばシリコン基板上の自然酸化膜を除去する処理
に適用すると、ＮＦ3 ガス又はＮＦ3 含有ガスを添加し
ない従来に比べて、処理時間が短縮されることが実験に
より確かめられた。
は、水素含有ガス、例えば水素＋水蒸気，又は水素＋酸
素の混合ガスの活性化ガスにＮＦ3 ガス又はＮＦ3 含有
ガスを添加して基板上の被処理物を処理している。これ
を、例えばシリコン基板上の自然酸化膜を除去する処理
に適用すると、ＮＦ3 ガス又はＮＦ3 含有ガスを添加し
ない従来に比べて、処理時間が短縮されることが実験に
より確かめられた。
【００１１】また、プラズマ発生領域のガス下流であっ
てプラズマ状態のガスが存在しない領域で、流れてきた
活性化ガスにＮＦ3 ガス又はＮＦ3 含有ガスを添加して
基板上の被処理物を処理している。従って、被処理物を
処理する反応ガスに高エネルギ粒子が含まれず、基板に
ダメージを与えない。更に、特に、水素＋水蒸気，又は
水素＋酸素の混合ガスを用いた水素プラズマダウンフロ
ー処理後に、最初に水蒸気又は酸素を停止しているの
で、取り出す直前の基板表面には酸化性ガスが存在しな
い。従って、水素プラズマダウンフロー処理済みの基板
の表面が再酸化するおそれがなくなる。
てプラズマ状態のガスが存在しない領域で、流れてきた
活性化ガスにＮＦ3 ガス又はＮＦ3 含有ガスを添加して
基板上の被処理物を処理している。従って、被処理物を
処理する反応ガスに高エネルギ粒子が含まれず、基板に
ダメージを与えない。更に、特に、水素＋水蒸気，又は
水素＋酸素の混合ガスを用いた水素プラズマダウンフロ
ー処理後に、最初に水蒸気又は酸素を停止しているの
で、取り出す直前の基板表面には酸化性ガスが存在しな
い。従って、水素プラズマダウンフロー処理済みの基板
の表面が再酸化するおそれがなくなる。
【００１２】なお、上記の水素プラズマダウンフロー処
理により、基板にダメージを与えないで、短時間で自然
酸化膜が除去されるが、自然酸化膜が除去された後の基
板の表面に、自然酸化膜の除去に伴って生じる生成物が
残存する場合がある。この生成物は放置により自然に消
滅するが、放置による基板の表面の酸化を防止するため
或いはスループットを維持するため、基板を加熱した
り、水洗したりして、この生成物を短時間に除去するこ
とが好ましい。
理により、基板にダメージを与えないで、短時間で自然
酸化膜が除去されるが、自然酸化膜が除去された後の基
板の表面に、自然酸化膜の除去に伴って生じる生成物が
残存する場合がある。この生成物は放置により自然に消
滅するが、放置による基板の表面の酸化を防止するため
或いはスループットを維持するため、基板を加熱した
り、水洗したりして、この生成物を短時間に除去するこ
とが好ましい。
【００１３】その加熱は酸化性のないガス雰囲気で行
い、その水洗は、溶存酸素量が少なく方が好ましい。
い、その水洗は、溶存酸素量が少なく方が好ましい。
【００１４】
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。 （１）本発明の実施例の自然酸化膜の除去装置 図１は、本発明の実施例に係る水素プラズマダウンフロ
ー処理装置の構成について説明する側面図である。この
装置は、半導体装置の製造に使用される。
ついて説明する。 （１）本発明の実施例の自然酸化膜の除去装置 図１は、本発明の実施例に係る水素プラズマダウンフロ
ー処理装置の構成について説明する側面図である。この
装置は、半導体装置の製造に使用される。
【００１５】図中符号１は、内径約９mmの円筒状の細長
い石英管からなるチャンバ、２は、水素＋水蒸気混合ガ
ス（水素含有ガス）をチャンバ１内に導入する第１のガ
ス導入口である。水蒸気を添加するのは、プラズマ化さ
れたガス中の特に水素ラジカル（Ｈ*）がチャンバ１内
を移動する途中で互いに結合して水素分子（Ｈ2 ）に戻
るのを防止し、水素ラジカルのまま処理部７まで移動さ
せるためである。３は、チャンバ１内を排気して減圧
し、かつ不要なガスを排出するための排気口で、その端
部には図示しない排気装置が接続されている。
い石英管からなるチャンバ、２は、水素＋水蒸気混合ガ
ス（水素含有ガス）をチャンバ１内に導入する第１のガ
ス導入口である。水蒸気を添加するのは、プラズマ化さ
れたガス中の特に水素ラジカル（Ｈ*）がチャンバ１内
を移動する途中で互いに結合して水素分子（Ｈ2 ）に戻
るのを防止し、水素ラジカルのまま処理部７まで移動さ
せるためである。３は、チャンバ１内を排気して減圧
し、かつ不要なガスを排出するための排気口で、その端
部には図示しない排気装置が接続されている。
【００１６】４は、第１のガス導入口２の近くに設けら
れ、水素＋水蒸気の混合ガスをプラズマ化するためのプ
ラズマ発生部で、導波管５により導かれた周波数２．４
５ＧＨｚ，マイクロ波により水素＋水蒸気の混合ガスを
プラズマ化する。６は、フッ化窒素（ＮＦ3 ）ガス又は
ＮＦ3 含有ガスをチャンバ１内に導入する第２のガス導
入口（ガス導入部）で、プラズマ発生部４により生じた
プラズマ領域の外にあって、本実施例の場合にはプラズ
マ発生部４により発生したプラズマ領域から約２００mm
（Ｌ１）の下流に設けられている。これにより上流から
流れてきた水素ラジカルを含む活性化ガスにＮＦ3 ガス
を添加することになる。
れ、水素＋水蒸気の混合ガスをプラズマ化するためのプ
ラズマ発生部で、導波管５により導かれた周波数２．４
５ＧＨｚ，マイクロ波により水素＋水蒸気の混合ガスを
プラズマ化する。６は、フッ化窒素（ＮＦ3 ）ガス又は
ＮＦ3 含有ガスをチャンバ１内に導入する第２のガス導
入口（ガス導入部）で、プラズマ発生部４により生じた
プラズマ領域の外にあって、本実施例の場合にはプラズ
マ発生部４により発生したプラズマ領域から約２００mm
（Ｌ１）の下流に設けられている。これにより上流から
流れてきた水素ラジカルを含む活性化ガスにＮＦ3 ガス
を添加することになる。
【００１７】７は、被処理物を処理する処理部で、被処
理物である自然酸化膜１０が表面に形成されているシリ
コン基板９が置かれる。また、処理部７は第２のガス導
入口６から約８００mm（Ｌ２）下流に設けられている。
第２のガス導入口６から処理部７までは、水素ラジカル
とＮＦ3 ガスとが十分に反応して活性化し、かつ活性状
態を維持できるような距離が必要とされる。
理物である自然酸化膜１０が表面に形成されているシリ
コン基板９が置かれる。また、処理部７は第２のガス導
入口６から約８００mm（Ｌ２）下流に設けられている。
第２のガス導入口６から処理部７までは、水素ラジカル
とＮＦ3 ガスとが十分に反応して活性化し、かつ活性状
態を維持できるような距離が必要とされる。
【００１８】以上のように、本実施例の装置によれば、
ドライ処理を行う装置であるため、多くの他の製造装
置、例えばＣＶＤ装置、スパッタ装置等との接続が容易
となり、一連の工程の自動化が容易である。なお、プラ
ズマ発生部４に供給する水蒸気の代わりに、少なくとも
１原子以上の酸素原子を含む分子を導入してもよい。
ドライ処理を行う装置であるため、多くの他の製造装
置、例えばＣＶＤ装置、スパッタ装置等との接続が容易
となり、一連の工程の自動化が容易である。なお、プラ
ズマ発生部４に供給する水蒸気の代わりに、少なくとも
１原子以上の酸素原子を含む分子を導入してもよい。
【００１９】また、チャンバ１は、石英管に限らず、酸
化珪素を一部に含む管状の構造であればよい。 （２）本発明の実施例に係る自然酸化膜の除去方法 （ｉ）自然酸化膜の除去及び水素終端処理 図２(a) ，(b) は本発明の実施例に係る水素プラズマダ
ウンフロー処理によりシリコン基板９の上の自然酸化膜
を除去し、更に水素終端処理をする方法について説明す
る断面図である。
化珪素を一部に含む管状の構造であればよい。 （２）本発明の実施例に係る自然酸化膜の除去方法 （ｉ）自然酸化膜の除去及び水素終端処理 図２(a) ，(b) は本発明の実施例に係る水素プラズマダ
ウンフロー処理によりシリコン基板９の上の自然酸化膜
を除去し、更に水素終端処理をする方法について説明す
る断面図である。
【００２０】図２(a) は、厚さ１３Åの自然酸化膜（被
処理物）１０が形成されているシリコン基板９を示す。
このとき、特に、従来例との比較のため、シリコン基板
９の面方位は（１１１）面を用いている。まず、この状
態のシリコン基板９を図１に示す処理装置の処理部７に
置く。その後、排気口３からチャンバ１内を排気する。
処理物）１０が形成されているシリコン基板９を示す。
このとき、特に、従来例との比較のため、シリコン基板
９の面方位は（１１１）面を用いている。まず、この状
態のシリコン基板９を図１に示す処理装置の処理部７に
置く。その後、排気口３からチャンバ１内を排気する。
【００２１】続いて、排気口３を通してチャンバ１内を
排気しつつ、流量８０ｃｃ／分の水素ガスを第１のガス
導入口２からチャンバ１内に導入する。次に、周波数
２．４５ＧＨｚであって２０Ｗ程度のマイクロ波を導波
管５からプラズマ発生部４に導く。これにより、プラズ
マ発生部４においてガスが放電して水素イオン、電子及
び水素ラジカルが発生する。このとき、プラズマ状態の
ガスはプラズマ発生部４の近傍に局在して存在し、これ
より下流には水素イオン、電子及び水素ラジカルのうち
の水素ラジカルを含む活性化ガスがガスの流れに従って
移動する。
排気しつつ、流量８０ｃｃ／分の水素ガスを第１のガス
導入口２からチャンバ１内に導入する。次に、周波数
２．４５ＧＨｚであって２０Ｗ程度のマイクロ波を導波
管５からプラズマ発生部４に導く。これにより、プラズ
マ発生部４においてガスが放電して水素イオン、電子及
び水素ラジカルが発生する。このとき、プラズマ状態の
ガスはプラズマ発生部４の近傍に局在して存在し、これ
より下流には水素イオン、電子及び水素ラジカルのうち
の水素ラジカルを含む活性化ガスがガスの流れに従って
移動する。
【００２２】続いて、プラズマ領域の下流側にある第２
のガス導入口６を通してＮＦ3 ガスを９０ｃｃ／分の流
量でチャンバ１内に導入して活性化ガスに添加する。こ
の後に、第１のガス導入口２を通して流量２０ｃｃ／分
の水蒸気を供給し、水素プラズマにH2O を添加する。こ
のとき、チャンバ１内の圧力が約３Torrになるように調
整する。
のガス導入口６を通してＮＦ3 ガスを９０ｃｃ／分の流
量でチャンバ１内に導入して活性化ガスに添加する。こ
の後に、第１のガス導入口２を通して流量２０ｃｃ／分
の水蒸気を供給し、水素プラズマにH2O を添加する。こ
のとき、チャンバ１内の圧力が約３Torrになるように調
整する。
【００２３】H2O が添加されない場合には、その活性化
ガス中には水素イオンや水素ラジカルが再結合すること
により生成した水素分子が含まれる可能性が大きいが、
水蒸気の存在により水素ラジカルの減少はかなり抑えら
れることが確かめられた。また、活性化ガス（反応ガ
ス）とＮＦ3 ガスは処理部７に到達する間に何らかの反
応が生じる。
ガス中には水素イオンや水素ラジカルが再結合すること
により生成した水素分子が含まれる可能性が大きいが、
水蒸気の存在により水素ラジカルの減少はかなり抑えら
れることが確かめられた。また、活性化ガス（反応ガ
ス）とＮＦ3 ガスは処理部７に到達する間に何らかの反
応が生じる。
【００２４】この状態を１５分間保持すると、図２(b)
に示すように、シリコン基板９上の自然酸化膜１０が除
去されるとともに、シリコン基板９の表面のシリコンの
未結合手に水素が結合して水素終端処理が行われる。な
お、自然酸化膜１０の有無は、シリコン基板９の表面が
親水性のままか、疎水性になっているかにより判断し
た。親水性のままだと自然酸化膜１０は残っており、一
方、疎水性になっていれば、自然酸化膜１０は除去され
ていると判断する。
に示すように、シリコン基板９上の自然酸化膜１０が除
去されるとともに、シリコン基板９の表面のシリコンの
未結合手に水素が結合して水素終端処理が行われる。な
お、自然酸化膜１０の有無は、シリコン基板９の表面が
親水性のままか、疎水性になっているかにより判断し
た。親水性のままだと自然酸化膜１０は残っており、一
方、疎水性になっていれば、自然酸化膜１０は除去され
ていると判断する。
【００２５】ついで、水蒸気、ＮＦ3 の順序でチャンバ
１内への供給を停止した後に、マイクロ波の印加を止め
て水素のプラズマ化を停止し、ついで水素ガスの導入を
止める。その後、次の工程を行うため、シリコン基板９
を取り出すか、或いは連接された処理装置に搬送する。
以上のように、本発明の実施例の半導体装置の製造方法
によれば、水素と水蒸気の混合ガスの活性化ガスにＮＦ
3 ガスを添加し、このガスによりシリコン基板９上の自
然酸化膜１０を除去している。これにより、従来例と比
較して、シリコン基板９上の自然酸化膜１０を除去する
ための処理時間が１５分以下と分オーダに短縮される。
１内への供給を停止した後に、マイクロ波の印加を止め
て水素のプラズマ化を停止し、ついで水素ガスの導入を
止める。その後、次の工程を行うため、シリコン基板９
を取り出すか、或いは連接された処理装置に搬送する。
以上のように、本発明の実施例の半導体装置の製造方法
によれば、水素と水蒸気の混合ガスの活性化ガスにＮＦ
3 ガスを添加し、このガスによりシリコン基板９上の自
然酸化膜１０を除去している。これにより、従来例と比
較して、シリコン基板９上の自然酸化膜１０を除去する
ための処理時間が１５分以下と分オーダに短縮される。
【００２６】また、プラズマ発生部４の下流、かつプラ
ズマ状態のガスが存在する領域より下流で、活性化ガス
にＮＦ3 含有ガスを添加し、ＮＦ3 含有ガスが添加され
た活性化ガスに被処理物１０を曝して処理している。従
って、ラジカル粒子による化学反応が支配的になり、従
来と異なり、被処理物１０を処理する反応ガスに高エネ
ルギー粒子が含まれず、シリコン基板９にダメージを与
えない。
ズマ状態のガスが存在する領域より下流で、活性化ガス
にＮＦ3 含有ガスを添加し、ＮＦ3 含有ガスが添加され
た活性化ガスに被処理物１０を曝して処理している。従
って、ラジカル粒子による化学反応が支配的になり、従
来と異なり、被処理物１０を処理する反応ガスに高エネ
ルギー粒子が含まれず、シリコン基板９にダメージを与
えない。
【００２７】更に、フッ素ラジカルを含まない雰囲気で
のドライ処理であるので、ウエット処理と異なり、フッ
素が残留することも防止され、また、シリコン基板９の
表面のシリコンの未結合手に水素を結合させる水素終端
処理が行われることにより、処理後の被処理面が化学的
に安定になる。ところで、チャンバ１内へのガスの導
入、停止の順序については、上記したような手順を踏む
ことが好ましい。
のドライ処理であるので、ウエット処理と異なり、フッ
素が残留することも防止され、また、シリコン基板９の
表面のシリコンの未結合手に水素を結合させる水素終端
処理が行われることにより、処理後の被処理面が化学的
に安定になる。ところで、チャンバ１内へのガスの導
入、停止の順序については、上記したような手順を踏む
ことが好ましい。
【００２８】即ち、シリコン基板９の表面の自然酸化膜
１０を除去しようとする際には、水素ガスをプラズマ発
生部４に導入した後に、プラズマ発生部４の放電を開始
し、ついで、プラズマ発生領域の下流側にＮＦ3 ガスを
導入した後に、水蒸気をプラズマ発生部４に導入する。
水蒸気を最初に導入すると、上記したような利点が充分
に発揮されない。
１０を除去しようとする際には、水素ガスをプラズマ発
生部４に導入した後に、プラズマ発生部４の放電を開始
し、ついで、プラズマ発生領域の下流側にＮＦ3 ガスを
導入した後に、水蒸気をプラズマ発生部４に導入する。
水蒸気を最初に導入すると、上記したような利点が充分
に発揮されない。
【００２９】これに対して、自然酸化膜１０の除去を終
了した場合には、その反対に、水蒸気の供給を停止した
後にＮＦ3 ガスの導入を止め、ついで、プラズマ発生部
４の放電を止めてから水素ガスを停止する。水蒸気の停
止をＮＦ3 ガス、水素ガスの停止よりも早めにすれば、
自然酸化膜１０が除去されたシリコン基板９の表面には
水蒸気による酸化膜が成長するおそれがなくなる。
了した場合には、その反対に、水蒸気の供給を停止した
後にＮＦ3 ガスの導入を止め、ついで、プラズマ発生部
４の放電を止めてから水素ガスを停止する。水蒸気の停
止をＮＦ3 ガス、水素ガスの停止よりも早めにすれば、
自然酸化膜１０が除去されたシリコン基板９の表面には
水蒸気による酸化膜が成長するおそれがなくなる。
【００３０】なお、プラズマ発生部４に導入する水蒸気
の代わりに酸素を１原子以上含む分子を導入してもよ
い。酸素を導入すれば、プラズマ発生部４の下流側では
水素と酸素が結合してH2O が存在する。これらの場合に
も、酸素を１原子以上含む分子を他のガスより遅くチャ
ンバ１内に導入する一方、水素ダウンフロー処理後には
酸素を１原子以上含む分子の供給を他のガスよりも早め
に停止して、シリコン基板９の表面の酸化を未然に防止
する。
の代わりに酸素を１原子以上含む分子を導入してもよ
い。酸素を導入すれば、プラズマ発生部４の下流側では
水素と酸素が結合してH2O が存在する。これらの場合に
も、酸素を１原子以上含む分子を他のガスより遅くチャ
ンバ１内に導入する一方、水素ダウンフロー処理後には
酸素を１原子以上含む分子の供給を他のガスよりも早め
に停止して、シリコン基板９の表面の酸化を未然に防止
する。
【００３１】（ii）比較例（従来例） 図３(a) ，(b) は従来例に係る水素プラズマダウンフロ
ー処理方法について説明する断面図である。上記本発明
の実施例と異なるところは、第２のガス導入口６からＮ
Ｆ3 ガスが添加されず、水素ラジカルのみにより、図３
(a) に示すようなシリコン基板９上の自然酸化膜１０が
処理されることである。
ー処理方法について説明する断面図である。上記本発明
の実施例と異なるところは、第２のガス導入口６からＮ
Ｆ3 ガスが添加されず、水素ラジカルのみにより、図３
(a) に示すようなシリコン基板９上の自然酸化膜１０が
処理されることである。
【００３２】ＮＦ3 ガスを添加しないこと以外は、前記
本実施例と同様な条件及び方法で処理される。この場
合、プラズマ発生部４から発生したプラズマ状態のガス
の下流には、水素イオン，電子及び水素ラジカルのう
ち、水素ラジカルを多く含む活性化ガスがガスの流れに
従って流れる。活性化ガスは処理部７に到達し、自然酸
化膜１０に作用する。しかし、この状態を６０分間以上
保持しても、図３(b) に示すように、シリコン基板９上
の自然酸化膜１０ａは完全に除去されずに残った。
本実施例と同様な条件及び方法で処理される。この場
合、プラズマ発生部４から発生したプラズマ状態のガス
の下流には、水素イオン，電子及び水素ラジカルのう
ち、水素ラジカルを多く含む活性化ガスがガスの流れに
従って流れる。活性化ガスは処理部７に到達し、自然酸
化膜１０に作用する。しかし、この状態を６０分間以上
保持しても、図３(b) に示すように、シリコン基板９上
の自然酸化膜１０ａは完全に除去されずに残った。
【００３３】なお、ＮＦ3 ガスをプラズマ発生部４から
導入したところ、前記実施例に示すような作用は得られ
なかった。 （iii)調査実験 上記本発明の実施例と従来例との差異は何に起因してい
るかを調べるため、水素プラズマダウンフロー処理方法
における処理部７での水素原子の量を調査し、比較し
た。
導入したところ、前記実施例に示すような作用は得られ
なかった。 （iii)調査実験 上記本発明の実施例と従来例との差異は何に起因してい
るかを調べるため、水素プラズマダウンフロー処理方法
における処理部７での水素原子の量を調査し、比較し
た。
【００３４】図４に実験装置の側面図を示す。実験装置
は図１とほぼ同様な構成を有しているが、処理部７にＥ
ＳＲ（electron spin resonance ）による測定装置１１
を設置していることが異なっている。この測定装置１１
で処理部７での水素原子の量を測定した。図中、図１と
同じ符号で示すものは図１と同じものを示す。また、上
記本発明の実施例及び前記比較例で説明したのと同様な
条件及び方法でチャンバ１に各ガスを流した。
は図１とほぼ同様な構成を有しているが、処理部７にＥ
ＳＲ（electron spin resonance ）による測定装置１１
を設置していることが異なっている。この測定装置１１
で処理部７での水素原子の量を測定した。図中、図１と
同じ符号で示すものは図１と同じものを示す。また、上
記本発明の実施例及び前記比較例で説明したのと同様な
条件及び方法でチャンバ１に各ガスを流した。
【００３５】実験結果を、図５(a) ，(b) に示す。図５
(a) は本発明の実施例に係るＮＦ3ガスが添加された場
合、図５(b) はＮＦ3 ガスが添加されない場合を示す。
ともに横軸は磁場の強さ（ガウス）を表し、縦軸は任意
単位を表す。特性曲線の上下のピークの差が水素原子の
量に近似的に比例する。これらによれば、本発明の実施
例の方が比較例よりも処理部７での水素原子の量が多く
なっていることがわかる。これは、本発明の実施例の場
合、水素ラジカルがＮＦ3 ガスと反応し、その過程は明
確ではないが、水素ラジカルをより多くする反応をとも
なったためと考えられる。本発明の実施例の場合、その
反応により自然酸化膜１０の除去反応が促進された。
(a) は本発明の実施例に係るＮＦ3ガスが添加された場
合、図５(b) はＮＦ3 ガスが添加されない場合を示す。
ともに横軸は磁場の強さ（ガウス）を表し、縦軸は任意
単位を表す。特性曲線の上下のピークの差が水素原子の
量に近似的に比例する。これらによれば、本発明の実施
例の方が比較例よりも処理部７での水素原子の量が多く
なっていることがわかる。これは、本発明の実施例の場
合、水素ラジカルがＮＦ3 ガスと反応し、その過程は明
確ではないが、水素ラジカルをより多くする反応をとも
なったためと考えられる。本発明の実施例の場合、その
反応により自然酸化膜１０の除去反応が促進された。
【００３６】以上のように、本発明の実施例の処理方法
によれば、水素に水蒸気又は酸素を加えてプラズマ化
し、これを下流のシリコン基板９に導くことにより水素
ラジカルの状態をより長い間維持するとともに、さら
に、水素ラジカルにＮＦ3 ガスを添加することにより反
応性が高められることが確認された。 （３）本発明の実施例に係る自然酸化膜除去後の基板の
処理方法 ところで、上記した実施例にかかる水素プラズマダウン
フロー処理により、シリコン基板９にダメージを与えず
に短時間で自然酸化膜１０を除去できるようになった
が、自然酸化膜除去後のシリコン基板９の表面に反応生
成物が存在する場合がある。その反応生成物は、水素、
フッ素等の化合物と考えられる。
によれば、水素に水蒸気又は酸素を加えてプラズマ化
し、これを下流のシリコン基板９に導くことにより水素
ラジカルの状態をより長い間維持するとともに、さら
に、水素ラジカルにＮＦ3 ガスを添加することにより反
応性が高められることが確認された。 （３）本発明の実施例に係る自然酸化膜除去後の基板の
処理方法 ところで、上記した実施例にかかる水素プラズマダウン
フロー処理により、シリコン基板９にダメージを与えず
に短時間で自然酸化膜１０を除去できるようになった
が、自然酸化膜除去後のシリコン基板９の表面に反応生
成物が存在する場合がある。その反応生成物は、水素、
フッ素等の化合物と考えられる。
【００３７】その生成物は、約１２時間程度放置してお
くことにより自然に消滅するが、その間に保管環境と反
応生成物の作用によってシリコン基板９表面が再酸化す
ることも考えられ、しかも、スループットを向上させる
必要上から、その反応生成物を短時間に除去することが
好ましい。その反応生成物の除去方法としては、例えば
以下の（Ａ）、（Ｂ）に示す２つの方法がある。
くことにより自然に消滅するが、その間に保管環境と反
応生成物の作用によってシリコン基板９表面が再酸化す
ることも考えられ、しかも、スループットを向上させる
必要上から、その反応生成物を短時間に除去することが
好ましい。その反応生成物の除去方法としては、例えば
以下の（Ａ）、（Ｂ）に示す２つの方法がある。
【００３８】（Ａ）加熱による方法 図６は、シリコン基板９の表面の反応生成物を除去する
装置の一例を示す構成図である。この装置は、チャンバ
１の処理部７の内部又はその外周に加熱手段１２を設け
た以外の構成は図１と同じであるので、その説明は省略
する。加熱手段１２には、赤外線ランプや高抵抗線を備
えたヒータ、或いはウェハステージにより加熱する方法
などがある。
装置の一例を示す構成図である。この装置は、チャンバ
１の処理部７の内部又はその外周に加熱手段１２を設け
た以外の構成は図１と同じであるので、その説明は省略
する。加熱手段１２には、赤外線ランプや高抵抗線を備
えたヒータ、或いはウェハステージにより加熱する方法
などがある。
【００３９】次に、その装置を用いて、上記（２）
（ｉ）に示す方法により水素プラズマダウンフロー処理
されたシリコン基板９の後処理方法について説明する。
まず、上記（２）（ｉ）に示す処理と同様な水素プラズ
マダウンフロー処理によってシリコン基板９表面の自然
酸化膜１０を除去する。この後に、水蒸気を停止し、つ
いでＮＦ3 ガスの導入を止め、プラズマ発生部４の放電
を止めた後に、水素ガスを停止せずに１００cc/min程度
の流量でチャンバ１内に導入し続けるとともに、チャン
バ１内の圧力を１Torrに保持する。そして、加熱手段１
２によりシリコン基板９の温度を１００℃程度に上げ、
この状態を３分間程度保持する。加熱手段１２が赤外線
ランプである場合には瞬時に１００℃まで加熱できる
が、高抵抗線のヒータの場合には加熱温度を１００℃に
上昇させる時間は約３０秒程度である。
（ｉ）に示す方法により水素プラズマダウンフロー処理
されたシリコン基板９の後処理方法について説明する。
まず、上記（２）（ｉ）に示す処理と同様な水素プラズ
マダウンフロー処理によってシリコン基板９表面の自然
酸化膜１０を除去する。この後に、水蒸気を停止し、つ
いでＮＦ3 ガスの導入を止め、プラズマ発生部４の放電
を止めた後に、水素ガスを停止せずに１００cc/min程度
の流量でチャンバ１内に導入し続けるとともに、チャン
バ１内の圧力を１Torrに保持する。そして、加熱手段１
２によりシリコン基板９の温度を１００℃程度に上げ、
この状態を３分間程度保持する。加熱手段１２が赤外線
ランプである場合には瞬時に１００℃まで加熱できる
が、高抵抗線のヒータの場合には加熱温度を１００℃に
上昇させる時間は約３０秒程度である。
【００４０】このような加熱処理によれば、シリコン基
板９の表面の堆積物は消滅した。図７(a) ，(b) は、シ
リコン基板９の表面の反応生成物の存在と、加熱手段１
２による加熱処理後のシリコン基板９表面の状態を観察
した結果を示す特性図である。表面状態の分析は、ＦＴ
−ＩＲ(Fourier Transform-Infrared Spectroscopy) 法
（ＡＴＲ(Attenuated Total Reflection) 法）によって
行われた。
板９の表面の堆積物は消滅した。図７(a) ，(b) は、シ
リコン基板９の表面の反応生成物の存在と、加熱手段１
２による加熱処理後のシリコン基板９表面の状態を観察
した結果を示す特性図である。表面状態の分析は、ＦＴ
−ＩＲ(Fourier Transform-Infrared Spectroscopy) 法
（ＡＴＲ(Attenuated Total Reflection) 法）によって
行われた。
【００４１】加熱処理前のシリコン基板９の表面には、
図７(a) に示すように３２００〜３６００cm-1の波数の
範囲で赤外線吸収強度のピークがあり、反応生成物の存
在が観察された。これに対して、温度１００℃、３分程
度の基板の加熱処理を行ったところ、図７(b) に示すよ
うに、そのピークが消失してシリコン基板９上の反応生
成物が除去されたことがわかる。
図７(a) に示すように３２００〜３６００cm-1の波数の
範囲で赤外線吸収強度のピークがあり、反応生成物の存
在が観察された。これに対して、温度１００℃、３分程
度の基板の加熱処理を行ったところ、図７(b) に示すよ
うに、そのピークが消失してシリコン基板９上の反応生
成物が除去されたことがわかる。
【００４２】これにより短時間で反応生成物が除去され
るので、水素ダウンフロー処理後のスループットが向上
するとともに、基板表面が再酸化するおそれがなくな
る。ここで、水素プラズマダウンフロー処理されたシリ
コン基板９を加熱した後の表面をＦＴ−ＩＲ法（ＡＴＲ
法）により観察したところ、図８(a) のような分析結果
が得られた。
るので、水素ダウンフロー処理後のスループットが向上
するとともに、基板表面が再酸化するおそれがなくな
る。ここで、水素プラズマダウンフロー処理されたシリ
コン基板９を加熱した後の表面をＦＴ−ＩＲ法（ＡＴＲ
法）により観察したところ、図８(a) のような分析結果
が得られた。
【００４３】図８(a) に示す波数・赤外線吸光強度の特
性によれば、２０５０〜２１５０cm -1の範囲で赤外線吸
光強度に３つのピークがあることが分かった。ピークは
左側から順にSiH3，SiH2，SiH を示している。３つのピ
ークが存在する理由は、試料のシリコン基板９の表面に
原子層単位の凹凸が生じているからである。これによ
り、加熱処理後のシリコン基板９表面のシリコンの未結
合手が水素と結合していることが明らかになった。しか
も、その分析結果によれば、バックボンドに酸素が結合
したシリコンの存在を示す波数２２５０cm-1での赤外線
吸収強度のピークがみられず、酸化膜が存在していない
ことがわかる。
性によれば、２０５０〜２１５０cm -1の範囲で赤外線吸
光強度に３つのピークがあることが分かった。ピークは
左側から順にSiH3，SiH2，SiH を示している。３つのピ
ークが存在する理由は、試料のシリコン基板９の表面に
原子層単位の凹凸が生じているからである。これによ
り、加熱処理後のシリコン基板９表面のシリコンの未結
合手が水素と結合していることが明らかになった。しか
も、その分析結果によれば、バックボンドに酸素が結合
したシリコンの存在を示す波数２２５０cm-1での赤外線
吸収強度のピークがみられず、酸化膜が存在していない
ことがわかる。
【００４４】以上の説明では、加熱処理を行うときに、
プラズマ発生部４からチャンバ１内に水素ガスを導入し
てシリコン基板９を水素雰囲気に置くようにしている
が、シリコン基板９を覆うガスは水素に限るものでは
く、シリコン基板９の表面に悪影響を与えない窒素、ア
ルゴン等の酸化性のないガスであればよい。その他に、
チャンバ１内を高真空状態にしてもよい。
プラズマ発生部４からチャンバ１内に水素ガスを導入し
てシリコン基板９を水素雰囲気に置くようにしている
が、シリコン基板９を覆うガスは水素に限るものでは
く、シリコン基板９の表面に悪影響を与えない窒素、ア
ルゴン等の酸化性のないガスであればよい。その他に、
チャンバ１内を高真空状態にしてもよい。
【００４５】（Ｂ）水洗による方法 シリコン基板９に付着した反応生成物は水洗によっても
除去でき、以下にその詳細を説明する。まず、上記
（２）（ｉ）で説明したように、水素プラズマダウンフ
ロー処理によりシリコン基板９上の自然酸化膜１０を除
去し、ついで、水蒸気とＮＦ3 の順にガスの供給を停止
し、プラズマ発生部４の放電を止めた後に、水素ガスの
供給を止める。
除去でき、以下にその詳細を説明する。まず、上記
（２）（ｉ）で説明したように、水素プラズマダウンフ
ロー処理によりシリコン基板９上の自然酸化膜１０を除
去し、ついで、水蒸気とＮＦ3 の順にガスの供給を停止
し、プラズマ発生部４の放電を止めた後に、水素ガスの
供給を止める。
【００４６】次に、シリコン基板９をチャンバ１から取
り出した後に、図９に示すように、純水を貯えた水洗槽
１３の中でシリコン基板９を３０分以内、例えば２分で
水洗する。その純水の溶存酸素量は例えば８０ｐｐｂ以
下であり、これによれば、純水によってシリコン基板９
の表面が酸化されおそれが大幅に低減する。その純水中
の溶存酸素量が少ないほど酸化速度は遅くなるので、水
洗時にはその量は少ないのが好ましい。一般に、溶存酸
素の低減処理がなされていない純水の溶存酸素量は約１
ｐｐｍである。なお、純水の溶存酸素量の要求値は、１
ＭのＤＲＡＭでは５０〜１００ｐｐｂであり、４ＭのＤ
ＲＡＭでは２０〜５０ｐｐｂである。
り出した後に、図９に示すように、純水を貯えた水洗槽
１３の中でシリコン基板９を３０分以内、例えば２分で
水洗する。その純水の溶存酸素量は例えば８０ｐｐｂ以
下であり、これによれば、純水によってシリコン基板９
の表面が酸化されおそれが大幅に低減する。その純水中
の溶存酸素量が少ないほど酸化速度は遅くなるので、水
洗時にはその量は少ないのが好ましい。一般に、溶存酸
素の低減処理がなされていない純水の溶存酸素量は約１
ｐｐｍである。なお、純水の溶存酸素量の要求値は、１
ＭのＤＲＡＭでは５０〜１００ｐｐｂであり、４ＭのＤ
ＲＡＭでは２０〜５０ｐｐｂである。
【００４７】以上のような水洗処理を終えたシリコン基
板９の表面をＡＴＲ赤外線分光法により観察したとこ
ろ、図７(a),(b) に示すと同様に、ピークで示される水
洗前の反応生成物が消滅した。溶存酸素量の少ない純水
による水洗を２分程度行えば、反応生成物が除去される
ので、シリコン基板９を次の工程に移すまでの時間が短
縮され、スループットが向上するとともに、再酸化の危
険もない。
板９の表面をＡＴＲ赤外線分光法により観察したとこ
ろ、図７(a),(b) に示すと同様に、ピークで示される水
洗前の反応生成物が消滅した。溶存酸素量の少ない純水
による水洗を２分程度行えば、反応生成物が除去される
ので、シリコン基板９を次の工程に移すまでの時間が短
縮され、スループットが向上するとともに、再酸化の危
険もない。
【００４８】ここで、水素プラズマダウンフロー処理さ
れた複数枚のシリコン基板９を水洗した後の表面をＦＴ
−ＩＲ法（ＡＴＲ法）により観察したところ、図８(b)
のような分析結果が得られた。図８(b) に示す波数・赤
外線吸光強度の特性によれば、２０５０〜２１0 ０cm -1
の範囲で赤外線吸光強度にSiH を示す１つのピークがあ
ることが分かった。なお、図８(a) と異なってピークが
１つだけ存在する理由は、試料のシリコン基板９の表面
に原子層単位の凹凸が存在しないからである。
れた複数枚のシリコン基板９を水洗した後の表面をＦＴ
−ＩＲ法（ＡＴＲ法）により観察したところ、図８(b)
のような分析結果が得られた。図８(b) に示す波数・赤
外線吸光強度の特性によれば、２０５０〜２１0 ０cm -1
の範囲で赤外線吸光強度にSiH を示す１つのピークがあ
ることが分かった。なお、図８(a) と異なってピークが
１つだけ存在する理由は、試料のシリコン基板９の表面
に原子層単位の凹凸が存在しないからである。
【００４９】これにより、加熱後のシリコン基板９表面
のシリコンの未結合手が水素と結合していることが明ら
かになった。その特性図においては、波数２２５０cm-1
での赤外線吸収強度のピークが殆どみられず、酸化膜が
殆ど存在していないことがわかる。
のシリコンの未結合手が水素と結合していることが明ら
かになった。その特性図においては、波数２２５０cm-1
での赤外線吸収強度のピークが殆どみられず、酸化膜が
殆ど存在していないことがわかる。
【００５０】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置の製
造装置及び本発明の半導体装置の製造方法においては、
水素含有ガス、例えば水素＋水蒸気，又は水素＋酸素の
混合ガスの活性化ガスにフッ化窒素（ＮＦ3 ）含有ガス
を添加し、このガスに基板上の被処理物を曝して処理し
ている。これにより、例えばシリコン基板上の自然酸化
膜を除去するための処理時間が短縮されることが実験に
より確かめられた。
造装置及び本発明の半導体装置の製造方法においては、
水素含有ガス、例えば水素＋水蒸気，又は水素＋酸素の
混合ガスの活性化ガスにフッ化窒素（ＮＦ3 ）含有ガス
を添加し、このガスに基板上の被処理物を曝して処理し
ている。これにより、例えばシリコン基板上の自然酸化
膜を除去するための処理時間が短縮されることが実験に
より確かめられた。
【００５１】また、該プラズマ発生領域のガス下流であ
ってプラズマ状態のガスが存在しない領域で、活性化ガ
スにＮＦ3 含有ガスを添加して被処理物を処理してい
る。これにより、反応ガスに高エネルギ粒子が含まれ
ず、基板にダメージを与えない。更に、フッ素ラジカル
を含まないドライ処理であるので、ウエット処理と異な
り、フッ素の残留が防止され、また、水素終端処理が行
われる。これにより、処理後の被処理面が化学的に安定
になる。しかも、ドライ処理であるため、ウエット処理
と異なり、多くの他の製造装置、例えばＣＶＤ装置，ス
パッタ装置等との接続が容易となり、一連の工程の自動
化が容易になる。
ってプラズマ状態のガスが存在しない領域で、活性化ガ
スにＮＦ3 含有ガスを添加して被処理物を処理してい
る。これにより、反応ガスに高エネルギ粒子が含まれ
ず、基板にダメージを与えない。更に、フッ素ラジカル
を含まないドライ処理であるので、ウエット処理と異な
り、フッ素の残留が防止され、また、水素終端処理が行
われる。これにより、処理後の被処理面が化学的に安定
になる。しかも、ドライ処理であるため、ウエット処理
と異なり、多くの他の製造装置、例えばＣＶＤ装置，ス
パッタ装置等との接続が容易となり、一連の工程の自動
化が容易になる。
【００５２】また、水素＋水蒸気，又は水素＋酸素の混
合ガスを用いた水素プラズマダウンフロー処理後に、最
初に水蒸気、酸素を停止しているので、取り出す直前の
基板表面には酸化性ガスが存在せず、水素プラズマダウ
ンフロー処理済の基板の表面が再酸化するのを防止でき
る。なお、自然酸化膜が除去された後の基板の表面に反
応生成物が堆積した場合には、上記の処理の後、基板を
加熱したり、溶存酸素量の小さな純水により水洗するこ
とにより、該反応生成物を短時間に除去することができ
る。これにより、基板の表面を清浄にし、スループット
を良くすることができる。
合ガスを用いた水素プラズマダウンフロー処理後に、最
初に水蒸気、酸素を停止しているので、取り出す直前の
基板表面には酸化性ガスが存在せず、水素プラズマダウ
ンフロー処理済の基板の表面が再酸化するのを防止でき
る。なお、自然酸化膜が除去された後の基板の表面に反
応生成物が堆積した場合には、上記の処理の後、基板を
加熱したり、溶存酸素量の小さな純水により水洗するこ
とにより、該反応生成物を短時間に除去することができ
る。これにより、基板の表面を清浄にし、スループット
を良くすることができる。
【図１】本発明の実施例の半導体装置の製造装置の構成
図である。
図である。
【図２】本発明の実施例の半導体装置の製造方法につい
て説明する断面図である。
て説明する断面図である。
【図３】比較例の半導体装置の製造方法について説明す
る断面図である。
る断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る実験装置の構成図であ
る。
る。
【図５】本発明の実施例に係る調査結果について説明す
るＥＳＲスペクトル特性図である。
るＥＳＲスペクトル特性図である。
【図６】本発明の実施例の半導体装置の製造装置の構成
図である。
図である。
【図７】本発明の実施例に係る調査結果について説明す
るＦＴ−ＩＲ特性図（その１）である。
るＦＴ−ＩＲ特性図（その１）である。
【図８】本発明の実施例に係る調査結果について説明す
るＦＴ−ＩＲ特性図（その２）である。
るＦＴ−ＩＲ特性図（その２）である。
【図９】本発明の実施例の半導体装置の製造方法につい
て説明する断面図である。
て説明する断面図である。
１ チャンバ、 ２ 第１のガス導入口、 ３ 排気口、 ４ プラズマ発生部、 ５ 導波管、 ６ 第２のガス導入口（ガス導入部）、 ７ 処理部、 ８ 連接部、 ９ シリコン基板（基板）、 １０，10ａ 自然酸化膜（被処理物）、 １１ ＥＳＲ測定装置、 １２ 加熱手段、 １３ 水洗槽。
Claims (10)
- 【請求項１】 水素含有ガスを導入して該水素含有ガス
を活性化するプラズマ発生部（４）と、 前記プラズマ発生部（４）の下流に設けられ、前記プラ
ズマ発生部（４）で活性化された反応ガスに基板（９）
上の被処理物（１０）を曝して処理する処理部（７）
と、 前記プラズマ発生部（４）よりも下流に設けられてフッ
化窒素ガス又はフッ化窒素含有ガスを導入するガス導入
部（６）とを有することを特徴とする半導体装置の製造
装置。 - 【請求項２】 前記ガス導入部（６）は、前記プラズマ
発生部（４）から発生したプラズマ状態のガスが存在す
る領域の外にあることを特徴とする請求項１記載の半導
体装置の製造装置。 - 【請求項３】 前記処理部には、前記被処理物（１０）
の除去後に前記基板（９）を加熱する加熱手段（１２）
が設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導
体装置の製造装置。 - 【請求項４】 プラズマ発生領域で水素含有ガスをプラ
ズマ化して活性化ガスを発生させ、 前記プラズマ発生領域よりもガス下流であってプラズマ
状態のガスが存在しない領域で前記活性ガスにフッ化窒
素ガス又はフッ化窒素含有ガスを添加し、 前記フッ化窒素ガス又は前記フッ化窒素含有ガスが添加
された前記活性化ガスの雰囲気に基板上の被処理物を曝
して処理する水素プラズマダウンフロー処理工程を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記基板上の前記被処理物はシリコン基
板上のシリコン酸化膜であり、かつ前記水素含有ガスは
水素と水蒸気の混合ガス，又は少なくとも酸素原子を含
む分子と水素の混合ガスのいずれかであり、前記基板上
の前記被処理物の前記処理は前記シリコン基板上の自然
酸化膜を除去する処理であることを特徴とする請求項４
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 水素を前記プラズマ発生領域に導入した
後に、前記フッ化窒素ガス又は前記フッ化窒素含有ガス
を前記プラズマ発生領域の下流に供給し、つぎに、少な
くとも酸素原子を含む分子を該水素に加えて前記プラズ
マ発生領域に導入するとともに、前記基板上の前記被処
理物を水素プラズマダウンフロー処理した後には、少な
くとも酸素原子を含む分子を他のガスよりも早く停止さ
せることを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項７】 前記基板上の前記被処理物を水素プラズ
マダウンフロー処理した後に、前記基板を１００℃以上
で加熱することを特徴とする請求項４記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項８】 前記加熱は、酸化性のないガス雰囲気中
に前記被処理物を入れて行うことを特徴とする請求項７
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記基板上の被処理物を水素プラズマダ
ウンフロー処理した後に、前記基板を水洗することを特
徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記基板を水洗する水は、溶存酸素の
低減処理が行われた純水であることを特徴とする請求項
９記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5152381A JP2804700B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-06-23 | 半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法 |
| KR1019940001443A KR0126892B1 (ko) | 1993-03-31 | 1994-01-27 | 반도체 장치의 제조장치 및 방법 |
| FR9400939A FR2703510A1 (fr) | 1993-03-31 | 1994-01-28 | Appareil et procédé de traitement de la surface d'une couche semiconductrice par plasma. |
| GB9401772A GB2276764B (en) | 1993-03-31 | 1994-01-31 | Apparatus for fabricating semiconductor device and method for fabricating semiconductor device |
| US08/971,569 US5919336A (en) | 1993-03-31 | 1997-11-17 | Apparatus for fabricating semiconductor device and method for fabricating semiconductor device |
| US09/178,489 US6024045A (en) | 1993-03-31 | 1998-10-26 | Apparatus for fabricating semiconductor device and method for fabricating semiconductor device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7407693 | 1993-03-31 | ||
| JP5-74076 | 1993-03-31 | ||
| JP5152381A JP2804700B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-06-23 | 半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06338478A true JPH06338478A (ja) | 1994-12-06 |
| JP2804700B2 JP2804700B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=26415213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5152381A Expired - Lifetime JP2804700B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-06-23 | 半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5919336A (ja) |
| JP (1) | JP2804700B2 (ja) |
| KR (1) | KR0126892B1 (ja) |
| FR (1) | FR2703510A1 (ja) |
| GB (1) | GB2276764B (ja) |
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| KR100572880B1 (ko) * | 2000-07-14 | 2006-04-24 | 엘지전자 주식회사 | 플라즈마를 이용한 기판의 홀가공방법 |
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| JP2008113033A (ja) * | 1998-11-11 | 2008-05-15 | Tokyo Electron Ltd | 表面処理方法及びその装置 |
| JP2008166848A (ja) * | 1998-11-11 | 2008-07-17 | Tokyo Electron Ltd | 表面処理方法及びその装置 |
| EP2043138A2 (en) | 1997-06-04 | 2009-04-01 | Tokyo Electron Limited | Method of processing an object having an oxide film on its surface and apparatus for performing said method |
| JP2019517743A (ja) * | 2016-05-29 | 2019-06-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 側壁イメージ転写の方法 |
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| JPH10326771A (ja) * | 1997-05-23 | 1998-12-08 | Fujitsu Ltd | 水素プラズマダウンストリーム処理装置及び水素プラズマダウンストリーム処理方法 |
| US6291868B1 (en) | 1998-02-26 | 2001-09-18 | Micron Technology, Inc. | Forming a conductive structure in a semiconductor device |
| KR100542690B1 (ko) * | 1998-12-30 | 2006-03-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 실리콘 산화막 형성 방법 |
| KR100322545B1 (ko) * | 1999-02-10 | 2002-03-18 | 윤종용 | 건식 세정 공정을 전 공정으로 이용하는 반도체 장치의콘택홀 채움 방법 |
| JP4057198B2 (ja) | 1999-08-13 | 2008-03-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置及び処理方法 |
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| US20050158667A1 (en) * | 2004-01-20 | 2005-07-21 | Applied Materials, Inc. | Solvent free photoresist strip and residue removal processing for post etching of low-k films |
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