JPH0658906B2 - 表面保護方法 - Google Patents

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。

(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、コンタン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。

(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。

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。

(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。

(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,C
F₄+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,Hl,HF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。

(実施例) 以下に本発明の一実施例を示す。

第１図は、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。すると、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。次にそのまま、光エッチング
でこのコンタミ層14を除去するには、ます、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酸素によるコン
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Si
O₂12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Cl₂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Cl₂ガスを流し、圧力を600mTorrにし
てDeepUV光を照射すると、Cl₂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Cl₂光
エッチングにおけるCl₂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Cl₂圧力を選べばよいことになる。第
３図は、Cl₂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。

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。

表１は、Cl₂ガス、XeF₂ガスでSiのエッチング速度およ
び、同様にCl₂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Cl₂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、CF₄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
₄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、Cl₂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、光エッチング速
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ッチ
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。

上記実施例では真空排気しながらCl₂ガスを流し、DeepU
V光を照射したが、Cl₂ガスを一たんチャンバー内に導入
し、真空排気を止め、Cl₂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。

更にCl₂ガスをチャンバー内に導入し、試料表面に吸着
させCl₂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。

(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。

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。

【図面の簡単な説明】

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Cl₂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……コンタバ層 15……処理保護層、16……DeepUV光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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DeepUV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。