JPS6175528A - Si surface processing by irradiation of multiple laser beam - Google Patents
Si surface processing by irradiation of multiple laser beamInfo
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- JPS6175528A JPS6175528A JP19741984A JP19741984A JPS6175528A JP S6175528 A JPS6175528 A JP S6175528A JP 19741984 A JP19741984 A JP 19741984A JP 19741984 A JP19741984 A JP 19741984A JP S6175528 A JPS6175528 A JP S6175528A
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、電子デバイス製造プロセスに用いるＳｉ衣表
面ドライをエッチング、洗浄処理を行う方法に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for etching and cleaning the surface of a dry Si coat used in an electronic device manufacturing process.
（従来技術）
従来の８１のイオンビームをエッチング装置としては、
イオン源よシ真空中にイオンビームを引き出し、これを
真空中または活性ガス雰囲気中で一定時間Ｓ１に照射す
ることＫよってをエッチングを行う装置が知られている
。（Ｈ，Ｒ，Ｋａｕｆｆｍａｎｎ 、ジャーナル・オブ
・バキューム・サイエンス・テクノロジ（Ｊ、Ｖａｃ、
Ｓｃ１．Ｔｅａｈｎｏｌ、 ） １６巻１９７９年１７
９イージ）。(Prior art) As a conventional 81 ion beam etching device,
An apparatus is known that performs etching by extracting an ion beam from an ion source into a vacuum and irradiating the ion beam onto S1 for a certain period of time in a vacuum or an active gas atmosphere. (H, R, Kauffmann, Journal of Vacuum Science and Technology (J, Vac,
Sc1. Teahnol, ) 16 volumes 1979 17
9 easy).
（発明が解決しようとする問題点）
このような装置においては、真空中でイオンビームをエ
ッチングを行う場合にはをエッチングレイトが遅く、ま
たフッ素などの活性ガス雰囲気中でイオンビームをエッ
チングを行う場合にはをエッチングレイトは増加するが
イオン衝撃及び活性ガス分子吸着の相乗効果によるダメ
ージがＳｉ衣表面形成されるという欠点があった。(Problems to be solved by the invention) In such an apparatus, the etching rate is slow when etching is performed with an ion beam in a vacuum, and the etching rate is slow when etching is performed with an ion beam in an atmosphere of active gas such as fluorine. In some cases, the etching rate increases, but there is a drawback that damage is formed on the Si coating surface due to the synergistic effect of ion bombardment and active gas molecule adsorption.
また、Ｓｌの表面洗浄は従来ウェット式の方法が一般的
で、ドライ洗浄技術は発展途上にあるのが実情である。Furthermore, conventionally, a wet method has been generally used for cleaning the surface of Sl, and the reality is that dry cleaning technology is still under development.
本発明は、このような従来のイオンをエッチングの欠点
を除去し、Ｓｌのイオンをエッチング後の表面の洗浄化
・低欠陥化を含めたドライをエッチング方法を提供する
とともに、同様の方法で８１のドライ洗浄を行うための
方法を提供することを目的とする。The present invention eliminates the drawbacks of conventional ion etching and provides a dry etching method that cleans the surface after etching with Sl ions and reduces defects, and also provides a dry etching method that cleans the surface after etching with Sl ions and reduces defects. The purpose of the present invention is to provide a method for performing dry cleaning.
（問題点を解決するだめの手段）
本発明は、フッ素ガス雰囲気中にあるＳｉ衣表面対しＣ
Ｏ２レーザーを照射すると同時にＸｅ１３ｒエキシマレ
ーザ−１ＸｅＣｔエキシマレーザ−１ＸｅＦエキシマレ
ーザ−またはＵＶランプ光を照射し、場合によっては不
活性ガスイオンビームも照射してＳ１表面ををエッチン
グし、あるいは、その後、フッ素ガスを排気してＳｉを
真空中に設置し、このＳｉ衣表面対して上記のＣＯ２レ
ーザー及びエキシマレ−サーマたはＵＶランプ光を同時
照射して表面を清浄化・低損傷化するものである。この
とき８１基板は５００℃以下に加熱する。この方法によ
り、をエッチング後のＳｉ衣表面容易に清浄化・低損傷
化することができる。また、表面のドライ洗浄を行う場
合は、フッ素雰囲気中に試料を設置して表面へのフッ素
吸着を図った後にフッ素ガスを排気し、同様のＣＯ２レ
ーザ−、エキシマレーザ−またはＷランプ光の同時照射
と基板加熱とを行うことによシ、ドライ処理で清浄・低
損傷の８１弐面を得ることができる。(Another Means to Solve the Problem) The present invention provides C
At the same time as O2 laser irradiation, Xe13r excimer laser, 1XeCt excimer laser, 1XeF excimer laser, or UV lamp light is irradiated, and in some cases, an inert gas ion beam is also irradiated to etch the S1 surface. The gas is evacuated and the Si is placed in a vacuum, and the surface of the Si coating is simultaneously irradiated with the above-mentioned CO2 laser and excimer-thermal or UV lamp light to clean and reduce damage to the surface. At this time, the 81 substrate is heated to 500° C. or less. By this method, the surface of the Si coating after etching can be easily cleaned and reduced in damage. In addition, when dry cleaning the surface, place the sample in a fluorine atmosphere to absorb fluorine onto the surface, exhaust the fluorine gas, and simultaneously apply similar CO2 laser, excimer laser, or W lamp light. By performing irradiation and heating the substrate, it is possible to obtain a clean and less damaged surface 81 by dry processing.
この清浄化法は、他のをエッチング方法でをエッチング
したＳＩの表面に対しても利用できる。This cleaning method can also be used for surfaces of SI that have been etched using other etching methods.
以下に本発明方法を具体的に説明する。The method of the present invention will be specifically explained below.
フッ素ガス雰囲気中にある８１基板を、ヒーターによっ
て５００℃以下に低温加熱する。フッ素雰囲気中のＳｌ
は、基板加熱によってをエッチングされる。The 81 substrate in a fluorine gas atmosphere is heated to a low temperature of 500° C. or less using a heater. Sl in fluorine atmosphere
is etched by heating the substrate.
このような装置中の８１基板に対し、ＣＯ２レーザーか
ら出た赤外レーザービームを照射する。ＣＷ ＣＯ２レ
ーザ、６μｍ及び１１．０〜１１．６．＃ｍ、 １０．
６〜１１．０１１ｔｈ及び１１．０〜１１．５μｍ、１
０〜１２５μｍ）に近い。このため、フ、、紫ガスによ
る自発的をエッチングが生じている表面に対するＣＯ２
レーザーの照射は、Ｓｉとフッ素との化学反応を促進さ
せる効果がある。81 substrates in such an apparatus are irradiated with an infrared laser beam emitted from a CO2 laser. CW CO2 laser, 6 μm and 11.0-11.6. #m, 10.
6-11.011th and 11.0-11.5 μm, 1
0 to 125 μm). For this reason, CO2 on the surface where spontaneous etching is occurring due to the purple gas.
Laser irradiation has the effect of promoting the chemical reaction between Si and fluorine.
さらに同時に、エキシマレーザ−から出た紫外レーザー
ビームまたはＵＶ光源から出た紫外光を同じＳｉ衣表面
照射する。紫外レーザービームはＸｅＣｔエキシマレー
ザ−（３０８ｎｍ）、ＸｅＦエキシマレーザ−（３５２
ｎｍ ）またはＸｅＢｒエキシマレーザ−（２８２ｎｍ
）である。また、Ｘｓ−Ｈｇ ＵＶランプの紫外光の波
長は２００〜４２０ ｎｍである。これらの紫外レーザ
ービームの波長で８１は高い吸収係数（１５〜２０ Ｘ
１０５ｃｍ−’ ）を持つため、表面の８１の電子状
態が励起され、フッ素との反応が促進される。Furthermore, at the same time, the same Si coating surface is irradiated with an ultraviolet laser beam emitted from an excimer laser or ultraviolet light emitted from a UV light source. The ultraviolet laser beams are XeCt excimer laser (308 nm) and XeF excimer laser (352 nm).
nm) or XeBr excimer laser (282 nm)
). Further, the wavelength of the ultraviolet light of the Xs-Hg UV lamp is 200 to 420 nm. 81 at the wavelength of these ultraviolet laser beams has a high absorption coefficient (15-20
105 cm-'), 81 electronic states on the surface are excited and the reaction with fluorine is promoted.
従ってＣＯ２レーザーからの赤外レーザービームとエキ
シマレーザ−からの紫外レーザービームまたはＵＶラン
プ光の同時照射は、フッ素によるＳｉの自発的をエッチ
ング効果を十分に促進することができる。また、さらに
同時に不活性ガスイオンビームを照射すると、イオンを
エッチングによって工゛ ツチング速度が速くなる。Therefore, simultaneous irradiation with an infrared laser beam from a CO2 laser and an ultraviolet laser beam from an excimer laser or UV lamp light can sufficiently promote the spontaneous etching effect of Si by fluorine. Moreover, if an inert gas ion beam is further irradiated at the same time, the etching speed will be increased by etching the ions.
この場合はイオン衝撃によって表面に欠陥が入るため、
これを取シ除くためにイオンをエッチング終了後にフッ
素ガス雰囲気中でＣＯ２レーザー、エキシマレーザ−ま
たはＵＶランプ光の照射によるをエッチングをわずかに
行う。In this case, ion bombardment causes defects on the surface,
In order to remove this, after completing the ion etching, slight etching is performed by irradiation with CO2 laser, excimer laser, or UV lamp light in a fluorine gas atmosphere.
さて、これらのをエッチングの後、装置中のフッ素ガス
雰囲気を排気し、真空中でＣＯ２レーザー及びエキシマ
レーザ−またはＵＶランプ光を照射する。After etching these, the fluorine gas atmosphere in the device is evacuated, and the device is irradiated with CO2 laser, excimer laser, or UV lamp light in a vacuum.
Ｆ原子が化学吸着している表面のＳｉ原子は、ＳｉＦ２
の形でｌ ｅＶ程度のエネルギーで離脱するため、紫外
レーザー光または紫外光によってｓｉの電子状態を励起
し同時に赤外レーザー光で５ｉ−Ｆボンドを振動させる
ことによ）、表面ＯＦ原子を吸着させたＳｉの層は容易
に除去され、清浄な８１表面が現れる。Si atoms on the surface to which F atoms are chemically adsorbed are SiF2
In order to separate with an energy of about 1 eV in the form of The deposited Si layer is easily removed, revealing a clean 81 surface.
この光面清浄化方法は他のをエッチング方法でをエッチ
ングしたＳｉ表面に対しても利用できる。その場合は、
イオンビーム照射を付加した場合と同様、をエッチング
後にフッ素雰囲気中でＣＯ２レーザー光、エキシマレー
ザ−光またはＵＶランプ光によるをエッチングを行った
後、真空中で００２レーザー光、エキシマレーザ−光ま
たはＵＶランプ光を照射し、表面清浄化を行う。This optical surface cleaning method can also be used for Si surfaces etched by other etching methods. In that case,
As in the case of adding ion beam irradiation, after etching with CO2 laser light, excimer laser light or UV lamp light in a fluorine atmosphere, after etching with 002 laser light, excimer laser light or UV lamp light in a vacuum. Irradiate lamp light to clean the surface.
（実施例）
第１図に本発明の実施例を示す。Ｓｉ基板１１をヒータ
ー１２によって５００℃以下に加熱する。この時装置中
はガス導入管１３から導入されたフッ素ガス分子１４で
１Ｏ−４Ｔｏｒｒ 〜Ｎｏ−３Ｔｏｒｒで満たされてい
る。(Example) FIG. 1 shows an example of the present invention. The Si substrate 11 is heated to 500° C. or lower by the heater 12. At this time, the inside of the apparatus is filled with fluorine gas molecules 14 introduced from the gas introduction pipe 13 at a pressure of 10-4 Torr to No-3 Torr.
このような装置中のＳｉ基板１１に対し、ＣＯ２レーザ
ー１５から出た赤外レーザービーム１７ （９，１２〜
１１．０４μｍ）を、赤外線透過窓１６を通して照射す
る。Infrared laser beam 17 (9, 12 -
11.04 μm) is irradiated through the infrared transmission window 16.
マタ同時に、エキシマレーザ−１８から出た紫外レーザ
ービーム（３０８ｎｍまたは３５２ｎｍまたは２８２ｎ
ｍ）を、紫外透過窓１９を通して照射する。さらにイオ
ン源１１１からイオンビーム１１２を照射し、これらの
照射によって８１基板１１のをエッチングを行う。At the same time, the ultraviolet laser beam (308nm or 352nm or 282nm) emitted from the excimer laser 18
m) is irradiated through the ultraviolet transmission window 19. Further, an ion beam 112 is irradiated from an ion source 111, and the substrate 81 is etched by this irradiation.
次に、イオンビーム１】２の照射を停止し、またフッ素
ガス１４の導入も停止して、真空中で赤外レーザービー
ム】７と紫外レーザービーム１１０を照射してＳｉ衣表
面清浄化を行う。Next, the irradiation of the ion beam 1]2 is stopped, and the introduction of the fluorine gas 14 is also stopped, and the surface of the Si coat is cleaned by irradiating the infrared laser beam [7] and the ultraviolet laser beam 110 in a vacuum. .
第２図に、本発明の方法でＣＯ２レーザー、ＸｅＣｔエ
キシマレーザ−、イオンビームの同時照射によシエッチ
ングした場合のをエッチング速度を、従来の方法によシ
イオンビーム照射のみによってをエッチングした場合の
をエッチング速度とともに示す。Figure 2 shows the etching speed when etching is performed by simultaneous irradiation with CO2 laser, XeCt excimer laser, and ion beam using the method of the present invention, and when etching is performed using only ion beam irradiation using the conventional method. is shown along with the etching rate.
横軸はフッ素分圧、縦軸はをエッチング速度で、２１が
従来の方法による場合、２２が本発明による場合である
。本発明の方法を用いた場合、従来の方法による場合よ
シもをエッチング速度が大幅に増加しているととが分る
。The horizontal axis is the fluorine partial pressure, and the vertical axis is the etching rate, where 21 is the case using the conventional method and 22 is the case according to the present invention. It can be seen that when using the method of the present invention, the etching rate is significantly increased compared to when using the conventional method.
従来のフッ素雰囲気中におけるイオンビームをエッチン
グ法によって１０００ Ｘのをエッチングを行ったＳｉ
衣表面 Ｏ８Ｆを肪起させた場合、その密度は通常４〜
７×１０６コ／ｃｍ”が観察された。これに対し、本発
明の方法でフッ素雰囲気中及びそれに続く真空中のＣＯ
２レーザー光、エキシマレーザ−光またはαランプ光の
同時照射を行った場合には、同じフッ素分圧・イオン電
流密度条件でＯ８Ｆの数が］／１００以下とな９１本方
法によって表面の欠陥が緩和されて減少することが判明
した。Si was etched at 1000X using a conventional ion beam etching method in a fluorine atmosphere.
When O8F is made on the surface of the batter, its density is usually 4~
7 x 106 CO/cm" was observed. In contrast, with the method of the present invention, CO
When simultaneous irradiation with 2 laser beams, excimer laser beams, or α lamp light is performed, the number of O8F becomes ]/100 or less under the same fluorine partial pressure and ion current density conditions, and surface defects are eliminated by this method. It was found that it was alleviated and decreased.
また、従来のフシ累雰囲気中におけるイオンビームをエ
ッチング後のＳＳ表面のＡＥＳスペクトルではフッ素の
信号が観測されるが、本発明の方法によシエッチング後
に真空中におけるＣＯ２レーザー光、エキシマレーザ−
光またはＵＶランプ光の同時照射を行った場合にはその
ピーク強度は従来の場合の１／ｌＯ以下となシ、はとん
ど検出されない。この結果から、本方法によって８１表
面が清浄化されたことがわかる。In addition, a fluorine signal is observed in the AES spectrum of the SS surface after etching with an ion beam in a conventional ion beam atmosphere, but after etching with the method of the present invention, CO2 laser light, excimer laser light, etc.
When simultaneous irradiation with light or UV lamp light is performed, the peak intensity is less than 1/1O of the conventional case, and it is hardly detected. This result shows that 81 surfaces were cleaned by this method.
（発明の効果）
以上詳細に述べた通シ、本発明によれば、Ｓｌをエッチ
ングをよシ高速で行うことができると同時に・をエッチ
ング後の８１表面を低損傷化・清浄化することができる
。このような本発明による方法を電子デバイスプロセス
中に用いた場合にその波及効果は多大であること明らか
である。(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, it is possible to perform Sl etching at a higher speed, and at the same time, it is possible to reduce damage and clean the 81 surface after etching. can. It is clear that when the method according to the present invention is used in an electronic device process, the ripple effects are great.
第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は従来の
方法及び本発明の方法を用いてをエッチングを行った場
合のをエッチングレイトとフッ素分圧との関係を示す図
でおる。
１１・・・８１基板、１２・・・基板加熱ヒーター、１
３・・・ガス導入口、１４・・・酸素分子、１５・・・
ＣＯ２レーザ−，１６・・・赤外線透過窓、１７・・・
赤外レーザービーム、１９・・・エキシマレーザ−２１
９・・・紫外線透過窓、１１０・・・紫外レーザービー
ム、１１１・・・イオン源、１１２・・・イオンビーム
。Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a diagram showing the relationship between etching rate and fluorine partial pressure when etching is performed using the conventional method and the method of the present invention. is. 11...81 substrate, 12...substrate heating heater, 1
3... Gas inlet, 14... Oxygen molecules, 15...
CO2 laser, 16... Infrared transmission window, 17...
Infrared laser beam, 19...excimer laser-21
9... Ultraviolet transmission window, 110... Ultraviolet laser beam, 111... Ion source, 112... Ion beam.
Claims (1)
空中にさらされたＳｉの表面に、ＣＯ＿２レーザーを照
射すると同時にＸｅＢｒエキシマレーザー、ＸｅＣｌエ
キシマレーザー、ＸｅＦエキシマレーザーまたはＵＶラ
ンプ光を照射してＳｉ表面をエッチングまたは表面の洗
浄を行うことを特徴とする多重レーザービーム照射Ｓｉ
表面処理法。(1) The surface of Si exposed to a fluorine gas atmosphere or a vacuum after fluorine gas exhaust is irradiated with a CO_2 laser and simultaneously irradiated with XeBr excimer laser, XeCl excimer laser, XeF excimer laser, or UV lamp light. Multiple laser beam irradiation Si characterized by surface etching or surface cleaning
Surface treatment method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19741984A JPS6175528A (en) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | Si surface processing by irradiation of multiple laser beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19741984A JPS6175528A (en) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | Si surface processing by irradiation of multiple laser beam |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6175528A true JPS6175528A (en) | 1986-04-17 |
Family
ID=16374201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19741984A Pending JPS6175528A (en) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | Si surface processing by irradiation of multiple laser beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6175528A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63228720A (en) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Jeol Ltd | Ion beam equipment |
| JPS6427231A (en) * | 1986-06-30 | 1989-01-30 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
| US5151135A (en) * | 1989-09-15 | 1992-09-29 | Amoco Corporation | Method for cleaning surfaces using UV lasers |
-
1984
- 1984-09-20 JP JP19741984A patent/JPS6175528A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6427231A (en) * | 1986-06-30 | 1989-01-30 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPS63228720A (en) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Jeol Ltd | Ion beam equipment |
| US5151135A (en) * | 1989-09-15 | 1992-09-29 | Amoco Corporation | Method for cleaning surfaces using UV lasers |
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