JPH03173426A - 光励起表面処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要］ 本発明は半導体装置の製造プロセス中の基板表面清浄化
処理装置に関し 半導体装置の製造時に、高清浄表面を提供する装置を開
発することを目的とし。

処理室とラジカル発生部と紫外線ランプと加熱部とを有
し、処理室には基板をセットし、ガス導入部よりガスを
導入して、ラジカル発生部を通して基板上にガスを導入
し、排気口よりガスを排出するものであり、加熱部は基
板を加熱するものであり、紫外線ランプはラジカル発生
部に紫外線を照射するものであり、ラジカル発生部は処
理室の中或いは外部にあって、紫外線ランプを照射して
。

導入ガスを光励起により分解し、ラジカルを発生させ、
基板の表面を処理するものであるように。

或いは、ラジカル発生部と処理室との間に導通する細管
を設け、ラジカル発生部と処理室との間に差圧を設置Ｊ
られるように構成する。

（産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造プロセス中の基板表面清浄化
方法に関する。

半導体装置の製造においては、レジストの塗布。

ドライエツチング、イオンインプランテーションレジス
ト剥離、その他の工程でウェハ表面に付着マ した汚染物質は、その後の工程で除去されてい砺。

完成した半導体装置の特性に悪影響を与える場合が多い
。半導体装置が高集積化、高機能化するに従い、汚染物
質に対して敏感になってきている。

そのために、このような汚染物質を十分低い濃度まで下
げる必要がある。

〔従来の技術］ 従来の半導体装置の製造においては、酸化、化学気相成
長といった熱処理工程の前に、塩酸、硝酸、硫酸、弗酸
等の薬品を用いた溶液洗浄が行なわれていた。

溶液洗浄では、薬品の化学作用によりｌη染物質が除去
される。しかし、溶液洗浄では基板を薬品に浸すため１
表面に汚染物質が再付着することが避けられず、その後
の流水洗浄でも一定濃度以下の汚染物質は取り除くこと
ができなかった。

また　リアクティブイオンエツチング（ＲＩＥ）やイオ
ンスパッタリングのようなイオンを用いた処理の場合に
は、ノックオンによって汚染物質が表面から内部に叩き
込まれたり９表面にイオン損傷を与えたりして、素子特
性を劣化させる。

更に、塩素等の腐食性ガスにより処理した場合には、装
置内の機構部分と反応して反応生成物がウェハー表面に
付着し、素子特性を劣化させ２表面処理の制御が難しく
、汚染の除去が不十分であった。

〔発明が解決しようとする課題］ 従って、高集積、高機能の半導体装置にとって良好な特
性を得るような、高清浄表面を得ることはできなかった
。

本発明は半導体装置の製造時に、高清浄表面を提（バす
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の第１の実施例の装置模式断面図、第２
図は本発明の第２の実施例の装置模式断面図である。

図において、１は基板、２はラジカル発生部。

３は石英製処理室、４は紫外線ランプ、５は赤外線ラン
プ、６は熱電対、７はガス導入部、８は排気口、９は紫
外線波長選択ミラー、　１０は紫外線波長選択透過板、
１１は細管、１２は調節パルプである。

上記課題は石英製処理室３とラジカル発生部２と紫外線
ランプ４と赤外線ランプ５とを有し９石英処理室には基
板をセットし、ガス導入部よりガスを導入して、ラジカ
ル発生部を通して基板上にガスを導入し、排気口よりガ
スを排出するものであり、赤外線ランプは石英製処理室
の外部より石英製処理室の壁を通して基板を加熱するも
のであり、紫外線ランプはラジカル発生部に紫外線を照
射するものであり、ラジカル発生部は処理室の中或いは
外部にあって、紫外線ランプを照射して導入ガスを光励
起により分解し、ラジカルを発生させ、基板の表面を処
理するものであることを特徴とする光励起表面処理装置
、或いは、上記装置において、ラジカル発生部と石英製
処理室との間に導通する細管を設け、該ラジカル発生部
と石英製処理室との間に差圧を設けられるように構成さ
れていることを特徴とする光励起表面処理装置を用いる
ことによって解決される。

上記石英製処理室は、ステンレス製処理室に。

紫外線および赤外線透過用の石英製の窓を設けても良い
。また、赤外線ランプの代わりに他の加熱手段を用いて
も良い。

〔作用〕

本発明では、気相中でウェハーを処理するために、溶液
中での処理に比べて表面への汚染物質の再付着の確率が
小さい。

また、リアクティブイオンエツチング（ＲＩＥ）やイオ
ンスパッタリングのようなイオンを用いた処理や腐食性
ガスの場合と異なり、素子特性の劣化が起こらず、汚染
の恐れがなく、良好で清浄な表面を得ることができる。

基板表面の金属汚染除去等の基板表面清浄化を目的とす
る場合には基板励起をする必要がないため、基板表面に
紫外光を照射しなくてもよく、基板処理の近傍の装置構
成を簡略化することができる。

また、光励起により表面清浄化を図る場合に。

その清浄効果は１反応生成物の種類にもよるが。

一般には２反応生成物を揮発除去するために、成る程度
の低い圧力が望ましい。一方、ラジカル発生部の圧力は
、成る程度高い方が大量のラジカルを発生する。表面清
浄化に最適な圧力とラジカル発生に最適な圧力は通常異
なり、ラジカル発生に最適な圧力の方が高い。

本発明の第２の項目は９以上のことに鑑み、処理室とラ
ジカル発生部の間に差圧を発生させることにより、低い
圧力でも基板の処理表面のラジカル密度を高くすること
ができ、効率的に表面清浄化を行うことができる。

〔実施例］ 先の第１図に示すように、第１の実施例において、装置
内に、酸、アルカリ等であらかじめ溶液洗浄を行なった
シリコンウェハー等の半導体の基板を表側を上に向けて
セットする。

Ｉ　Ｘｌ０−’　Ｐ、以下の圧力の石英製の処理室３に
塩素ガスを導入部（８）から入れて処理室３を塩素ガス
で満たし、圧力を２．７　ｋＰａとし、赤外線ランプ５
により基板１を加熱する。

基板の加熱温度を３００°Ｃとし、波長が２００〜３０
０　ｎｍで強度が２０ｍＷ／ｃｍ”の紫外光をラジカル
発生部２に照射すると、塩素ガスが励起されて分解し、
塩素原子が発生する。

塩素原子は寿命が長く反応性に冨むために、基板或いは
薄膜表面の鉄（Ｆｅ）　、アルミニウム（Ｉｎ）。

胴（Ｃｕ）等の金属の汚染物質を塩化物にして揮発し除
去する。このとき２表面に露出しているシリコン（Ｓｉ
）は同時にエツチングされる。

上記実施例では、ラジカル発生部２は処理室３の内部に
含まれているが、ラジカル発生部２を処理室３の導入ガ
スの上流側に別に設けてもよい。

Ｆｅ、　Ｎｔ、　Ｃｒ＋　　＾ｆｆｉ、Ｃｕ等の金属の
汚染物質は。

Ｓｉ中でキャリアの生成・再結合中心となり、少数キャ
リアの寿命を縮めたり、ｐｎ接合のリーク電流を増やし
たりするので、これらの汚染物質の減少は半導体装置の
素子特性の向上に効果がある。

次に、先の第２図に示すように、第２の実施例では、基
板１の表面処理に使用する塩素ガスをガス導入部より入
れ、ラジカル発生部２から細管１１の調節バルブ１２を
通してｌＸｌ０−’Ｐａ以下の圧力の処理室３に入れ、
調節バルブ１２を調整してラジカル発生部２の圧力を３
ＫＰａ、処理室の圧力を１００Ｐａとし、赤外線ランプ
５により基板１を加熱する。

紫外線ランプ４をラジカル発生部２に照射することによ
り、塩素ガスは励起されて分解し、塩素原子のラジカル
が発生する。

基板１の処理温度は３００°Ｃ１紫外線の波長は２００
〜３００ｎｍで強度は２０ｍＷ／ｃｍ２である。

塩素原子のラジカルは寿命が長いため、ラジカル発生室
２で生じたラジカルは石英製処理室３の基板１或いは薄
膜表面のＦｅ、　　Ａｊ２．　Ｃｕ等の金属の汚染物質
を塩化物にして揮発除去する。このとき。

表面に露出しているＳｉは、同時にエツチングされる。

Ａｚ、　Ｆｅ、　Ｎｌｌ　Ｃｒ＋　Ｃｕ＋等の金属の汚
染物質は。

Ｓｉ中でキャリアの生成・再結合中心となり、少数キャ
リアの寿命を縮めたり、ｐｎ接合のリーク電流を増やし
たりするので、これらのｌη染物質の減少は半導体装置
の素子特性の向上に効果が大、きい。

［発明の効果〕 以上説明した様に７本発明によれば、基板および薄膜表
面のＩη染物質の除去に大きな効果を奏し。

半導体装置の性能向上に大きく寄与するところが大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の装置模式断面図。 第２図は本発明の第２ 図である。 の実施例の装置模式断面 ３は石英製の処理室、４は紫外線ランプ。 ５ば加熱用赤外線ランプ。 ６は熱雷対。 ７はガス導入部、　　　８は排気口。 ９は紫外線波長選択ミラー ＩＯは紫外線波長選択透過板 １１は細管、１２は調節ハルブ 不Ｙ明の掲１の芙肺丁１ｊの販１侯へ次面図弔　１　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理室（３）とラジカル発生部（２）と紫外線ラ
   ンプ（４）と加熱部（５）とを有し、 処理室には基板をセットし、ガス導入部よりガスを導入
   して、ラジカル発生部を通して基板上にガスを導入し、
   排気口よりガスを排出するものであり、 加熱部は基板を加熱するものであり 紫外線ランプはラジカル発生部に紫外線を照射するもの
   であり、 ラジカル発生部は処理室の中或いは外部にあって、紫外
   線ランプを照射して、導入ガスを光励起により分解し、
   ラジカルを発生させ、基板の表面を処理するものである
   ことを特徴とする光励起表面処理装置。
2. （２）請求項１記載の装置において、ラジカル発生部（
   ２）と処理室（３）との間に導通する細管（１１）を設
   け、ラジカル発生部と処理室との間に差圧を設けられる
   ように構成されていることを特徴とする光励起表面処理
   装置。