JPS6327026A - Surface protecting method - Google Patents

Surface protecting method

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JPS6327026A
JPS6327026A JP17025386A JP17025386A JPS6327026A JP S6327026 A JPS6327026 A JP S6327026A JP 17025386 A JP17025386 A JP 17025386A JP 17025386 A JP17025386 A JP 17025386A JP S6327026 A JPS6327026 A JP S6327026A
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etching
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英治 井川
Yukinori Kuroki
黒木 幸令
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Abstract

PURPOSE:To obtain the surface, on which a surface oxide film is not formed, even through exposure to the outside air by discharging a halocarbon gas onto a sample to shape a surface protective film, introducing an etching gas decomposed by Deep UV beams and removing the surface protective film through optical irradiation. CONSTITUTION:A resist 11 is ashed by oxygen plasma, CF4 is caused to flow through the same chamber, and plasma is generated for approximately thirty sec and the surface is treated. Consequently, a thin oxide film on a contamination layer 14 on an Si substrate 13 is removed, and a treatment protective layer 15, the surface of which is replaced with carbon and fluorine, is shaped. When Cl2 gas is caused to flow, evacuating the inside of the chamber, pressure is brought to 600 mTorr and Deep UV beams are projected, Cl2 gas is decomposed by Deep UV beams, and Cl radicals are generated. The generated Cl radicals etch the protective layer, 15 and the contamination layer 14. Accordingly, the surface on which the surface oxide film is not formed is acquired even through exposure into the outside air.

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a surface protection method used in the 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
ツチングや、800″′以上の高温熱処理やにイオンに
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, and this serves as a protective film for the Si surface, but may also become a hindrance. In other words, it becomes an insulating layer, making regular crystal growth difficult, and when forming metal electrodes, contact resistance increases because of this insulating layer. Conventional techniques for solving this problem include wet etching using hydrofluoric acid, high temperature heat treatment at 800'' or more, and physical sputtering using ions to remove the natural oxide film.

(発明が解決しようとする問題点) ウェットエツチング法では、他の部分に酸化膜があると
、それもエツチングされ、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。M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 there is an oxide film on other parts, it will also be etched, making it impossible to secure the desired process shape. On the other hand, high-temperature heat treatment cannot be used if impurity distribution in the semiconductor is redistributed due to high temperatures, or if there is a material on the same substrate that cannot withstand high temperatures. In physical sputtering using M, damage due to physical sputtering cannot be avoided.

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、低損湯で除去しうる方
法を提供することにある。
Therefore, the purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and form a protective film surface that is less likely to generate a natural oxide film.
It is an object of the present invention to provide a method that can remove the protective film at low temperature and with low hot water loss, if necessary.

(問題を解決するための手段) 本発明の表面保護方法は、ドライエツチングあるいはド
ライ成膜工程直後、試料を外気にさらす前に、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、試料上にDeepUV光で分解し、しかも
前記表面保護膜をエツチングできるガスを導きDeep
 UV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 Problems) The surface protection method of the present invention involves discharging halocarbon gas or a gas containing halocarbon gas immediately after the dry etching or dry film forming process and before exposing the sample to the outside air to form a surface protection film. Deep
The method is characterized in that the surface protective film is removed by irradiation with UV light, and then the next step is 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、プラズマエツチング、リアク
ティブスパッタエツチング、成膜工程直後、大気中に試
料を出さずに、真空チャンバー内において、CF4. 
CHF3. CF4 + H2等のカーボンのハロゲン
化物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−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、C12,F’2. HCI、 H
Fなどを用いた光エツチングを行う。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、光エツチングによ
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。
(Function) The present invention solves the problems of the prior art by adopting the above-described configuration. For example, CF4.
CHF3. Gas plasma treatment using a carbon halide such as CF4 + H2 is performed. Thereafter, the C12, F'2. HCI, H
Photoetching is performed using F or the like. Then, the surface that has been plasma-treated with light and carbon halide gas is extremely difficult to oxidize and can be easily removed by photo-etching. A clean surface free from contamination appears, which is extremely advantageous for subsequent processing.

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

第1図は、本発明の手法を5i02エツチング後、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5iO
212をエツチングした。すると、エツチングした表面
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、エツチング中のスパッタ物、特に、レジストからの
酸素、カーボン、あるいはガス中に含まれているフッ素
やカーボンが含まれている。このコンタミ層14はSI
MS分析で約150人程度とわかった。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。次にそのまま、光エツ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、あるいはエツチング中にマスクへのス
パッタで入ったと思われる酸素によるコンタミ暦上のう
すい酸化膜を除去してやらねばならない。
FIG. 1 shows an example in which the method of the present invention is applied to a conventional process in which after 5i02 etching, resist and resist ashing are performed, and then CVD film formation is performed. First, in the figure (a), 5iO
212 was etched. Then, the etched surface forms a contamination layer on the Si substrate 13.
A contamination layer (hereinafter abbreviated as a contamination layer) 14 is formed. This layer contains sputtered materials during etching, particularly oxygen and carbon from the resist, or fluorine and carbon contained in the gas. This contamination layer 14 is SI
MS analysis revealed that there were approximately 150 people. Furthermore, the following (b
) The resist remains unremoved due to resist ashing in the oxygen plasma shown in the figure. Next, to remove this contaminant layer 14 by photo-etching, first remove the natural oxide film on the contaminant layer with an HF aqueous solution, or the contamination history due to oxygen that seems to have entered the mask by sputtering during etching. The thin oxide film must be removed.

すると、ウェットプロセスが入るし、又、必要とする5
i0212までがエツチングされてしまう。そこで本発
明では第1図(a)の酸素プラズマによるレジスト11
の灰化後、同一チャンバーに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土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20〜30人程度で、その下には、(a)図に示
した5i0212をエツチングした際のコンタミ層がま
だ100人程度残っている。次に、成長工程に移るが、
この成膜装置には、真空中でC12又はF2ガスを流し
ながら、Deep UV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CI2ガスを流し、圧力を60
0mTorrにしてDeep UV光を照射すると、C
12ガスがDeep UV光により分解し、C1ラジカ
ルが発生する。この発・生じたC1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をエツチングできる。第2図は、このCI2光エッ
チングにおけるC12圧力とエツチング速度の関係を示
したものである。約150人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50〜70人/mi
nのエツチング速度になるC12圧力を選べばよいこと
になる。第3図は、C12光エツチング時間のコンタミ
層エツ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分のエツチングで
処理保護層と、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
染とほぼ同じレベルまで下がる。
Then, a wet process is involved, and the required 5
Up to i0212 will be etched. Therefore, in the present invention, the resist 11 is formed by oxygen plasma as shown in FIG. 1(a).
After ashing, CF4 is flowed into the same chamber and plasma is generated for about 30 seconds to perform surface treatment. Then, the Si substrate 13
The thin oxide film of the soil of the upper contaminant layer 14 is removed, and the treated protective layer 15 shown in FIG. The thickness of this processed protective layer 15 is about 20 to 30 layers, and under it there still remains a contaminant layer of about 100 layers from when the 5i0212 shown in Figure (a) was etched. Next, we move on to the growth process,
This film forming apparatus includes a device capable of irradiating deep UV light while flowing C12 or F2 gas in a vacuum, such as an excimer laser device or a Hg lamp. In Figure 1 (C), while evacuating, flow CI2 gas and reduce the pressure to 60
When irradiated with deep UV light at 0 mTorr, C
12 gas is decomposed by deep UV light and C1 radicals are generated. The generated C1 radicals can easily etch the treated protective layer 15 and the underlying contamination layer 14. FIG. 2 shows the relationship between C12 pressure and etching rate in this CI2 photoetching. Since there are about 150 people in the contaminant layer, in order to treat it in 1 to 2 minutes, it will take about 50 to 70 people/mi.
It is only necessary to select a C12 pressure that provides an etching rate of n. Figure 3 shows the concentration of carbon and fluorine during contamination layer etching with C12 photoetching time.
It was measured by analysis. It can be seen that the treated protective layer and contaminant layer were removed by etching for about 2 minutes. The carbon concentration will drop to about the same level as the carbon pollution caused by carbon dioxide gas 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, regarding this principle, the Si surface is easily oxidized, but the protective layer treated by the plasma treatment of the present invention is extremely difficult to oxidize. An example showing this is shown below.

表1 表1は、C12ガス、XeF2ガスでSiのエツチング
速度および、同様にCI2又は、XeF2でエツチング
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012光エツチングの光エツチング
速度を示したものである。すなわち、CF4処理しない
2種の光エツチング速度は、約20A/minおよび約
14A/minであるのに対し、CF4処理したSiの
光エツチング速度は、約100A/minと大きい。す
なわち、CI2やXeF2などのハロゲン原子にさらさ
れたSi表面はきわめて酸化されやすく、光エツチング
速度が小さい。一方、CF4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。すなわち、光エッチングで大きなエ
ツチング速度が得られる。次に第3図のAuger分析
の結果のグラフにおいて、光エツ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、光エツチング時間が長くなり、カーボ
ン濃度が下がす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 Table 1 shows the etching rate of Si with C12 gas and XeF2 gas, and the 012 photoetching rate of a sample that was subjected to plasma treatment by changing the gas to CF4 without breaking the vacuum immediately after etching with CI2 or XeF2. It shows the photoetching speed. That is, the photo-etching rates of the two types without CF4 treatment are about 20 A/min and about 14 A/min, whereas the photo-etching rate of Si treated with CF4 is as high as about 100 A/min. That is, the Si surface exposed to halogen atoms such as CI2 and XeF2 is extremely easily oxidized and has a low photoetching rate. On the other hand, even if it contains halogen, like CF4, it also contains carbon, so its surface is extremely difficult to oxidize. That is, a high etching rate can be obtained by photoetching. Next, in the graph of the Auger analysis results in Figure 3, the photoetching time is within 2 minutes under these conditions, that is, as long as the carbon concentration is high.
When the oxygen concentration is low, the photo-etching time becomes long, and the Si surface begins to appear where the carbon concentration decreases, the oxygen concentration increases. From this, the layer containing carbon,
Resistant to oxidation, resulting in low temperature photo etching,
In a low-damage process, contamination layers can be removed without damaging the underlying Si substrate or the like.

上記実施例では真空排気しながらC12ガスを流し、D
eepUV光を照射したが、CI2ガスを−たんチャン
バー内に導入し、真空排気を止め、C12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 example, C12 gas was flowed while evacuating, and D
Although deep UV light was irradiated, the processing protection layer 15 and the contaminant layer 14 can be removed even if CI2 gas is introduced into the -tan chamber, evacuation is stopped, and deep UV is irradiated in a C12 atmosphere.

更にCI2ガスをチャンバー内に導入し、試料表面に吸
着さ一+!:C12ガスを排気し、この吸着ガスにDe
epUVを照射してもよい。この場合はエツチング速度
は低下するがエツチング速度の制御性が良(なる。
Furthermore, CI2 gas is introduced into the chamber and adsorbed to the sample surface! : Exhaust C12 gas and add De to this adsorbed gas.
You may irradiate with epUV. In this case, although the etching rate decreases, the controllability of the etching rate becomes better.

(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Auge
r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) The method of forming the surface treatment protective layer of the present invention and removing it by photo-etching as necessary, that is,
Even when exposed to the outside air, a surface was obtained on which no surface oxide film was formed. This effect is due to the Auge effect in Fig. 3 mentioned earlier.
This was sufficiently confirmed from the r-analysis results and the photo-etching results shown in Table 1.

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。
In addition, this method can naturally be used as a surface protective film before crystal growth, and due to low temperature and low damage, a sample surface free of carbon and other impurities can be obtained, making it possible to obtain a sample surface free of carbon and other impurities, which is superior to the natural oxide film used in conventional technology in semiconductor processes, etc. Completely improved the major problem of removal.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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のエツチング速度の012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・・・5i0213・
・・Si基板、       14・・・コンタバ層第
1図 14コンタミ層 (a) (C) オ 2 図 CfL2圧力(Torr)
FIGS. 1(a) to (c) are schematic cross-sectional views showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the dependence of Si etching rate on 012 pressure, and FIG. 3 is a diagram showing the effects of the present invention. FIG. 3 is a diagram of Auger analysis results showing how impurities such as carbon are removed. 11...Resist mask, 12...5i0213.
...Si substrate, 14... Contamination layer Fig. 1 14 Contamination layer (a) (C) O 2 Fig. CfL2 pressure (Torr)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  ドライエッチングあるいはドライ成膜工程直後、試料
を外気にさらす前に、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、試料上にD
eepUV光で分解し、しかも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
とを特徴とする表面保護方法。
Immediately after the dry etching or dry film forming process, and before exposing the sample to the outside air, halocarbon gas or a gas containing it is discharged to form a surface protective film, and D
A method for protecting a surface, which comprises introducing a gas that can be decomposed by deep UV light and etching the surface protective film, removing the surface protective film by irradiating it with deep UV light, and then performing the next step in a vacuum.
JP17025386A 1986-07-18 1986-07-18 Surface protection method Expired - Lifetime JPH0658906B2 (en)

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