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JPH0658906B2 - Surface protection method - Google Patents
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JPH0658906B2 - Surface protection method - Google Patents

Surface protection method

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JPH0658906B2
JPH0658906B2 JP17025386A JP17025386A JPH0658906B2 JP H0658906 B2 JPH0658906 B2 JP H0658906B2 JP 17025386 A JP17025386 A JP 17025386A JP 17025386 A JP17025386 A JP 17025386A JP H0658906 B2 JPH0658906 B2 JP H0658906B2
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JP
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gas
etching
surface protection
layer
film
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英治 井川
幸令 黒木
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NEC Corp
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NEC Corp
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Publication date
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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。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface protection method used in a 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。
(Prior Art) Conventionally, for example, a natural oxide film is formed on the Si surface, which is
In addition to becoming a protective film on the Si surface, it sometimes becomes an obstacle. That is, it becomes an insulating layer, and it becomes difficult to perform regular crystal growth. Further, when a metal electrode or the like is formed, this insulating layer causes an increase in contact resistance. As a conventional technique for solving this problem, wet etching with hydrofluoric acid, high temperature heat treatment at 800 ° or more, and physical sputtering with Ar ions have been used 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。
(Problems to be Solved by the Invention) In the wet etching method, if an oxide film is present in other portions, it is also etched, and the desired process shape cannot be secured. On the other hand, the high temperature heat treatment cannot be used when the distribution of impurities in the semiconductor is redistributed due to the high temperature or when a material that cannot withstand the high temperature is on the same substrate. Physical sputtering by Ar does not prevent damage by physical sputtering.

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。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and form a protective film surface on which a natural oxide film is less likely to occur,
It is an object of the present invention to provide a method capable of removing the protective film at a low temperature and a low damage as needed.

(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。
(Means for Solving the Problem) The surface protection method of the present invention is a method of discharging a halocarbon gas or a gas containing the halocarbon gas immediately after the dry etching or dry film formation step and before exposing the sample to the outside air to form a surface protection film. It is characterized in that it is formed, decomposed with Deep UV light on the sample, and further the gas capable of etching the surface protection film is introduced to irradiate the deep UV light to remove the surface protection film, and subsequently the following step is performed in 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。
(Operation) The present invention has solved the problems of the prior art by adopting the above configuration. For example, immediately after plasma etching, reactive sputter etching, film formation process, without exposing the sample to the atmosphere, in a vacuum chamber, CF 4 , CHF 3 , C
Gas plasma treatment with a carbon halide such as F 4 + H 2 is performed. Then, it is taken out into the open air, and immediately before the next process, for example, in the case of a film forming process, Cl 2 in the same chamber or a vacuum chamber connected to it in a vacuum,
Photo-etching using F 2 , Hl, HF, etc. Then, the surface plasma-treated with a gas of a carbon halide for light is extremely hard to be oxidized, and therefore can be easily removed by photoetching. The removed surface has an oxide film or carbon from the atmosphere. A clean surface with no contamination appears, which is very advantageous for the subsequent process.

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

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
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。
FIG. 1 shows an example in which the method of the present invention is applied to a conventional process in which SiO 2 etching, resist ashing, and then CVD film formation are performed. First, in Fig. (A), CF 4
The SiO 2 12 was etched with the resist mask 11 using a system gas. Then, the etched surface is a contamination layer (contamination layer, hereinafter abbreviated as a contamination layer) on the Si substrate 13.
14 are formed. This layer contains sputtered substances during etching, particularly oxygen and carbon from the resist, or fluorine and carbon contained in the gas.
The contamination layer 14 was found to be about 150Å by SIMS analysis. Further, as a result of resist ashing in the oxygen plasma shown in (b) of FIG. Then, as it is, to remove this contamination layer 14 by photo-etching, first, a natural oxide film on the contamination layer with an aqueous solution of HF, or on the contamination layer due to oxygen that may have been sputtered into the mask during etching The thin oxide film must be removed.
Then the wet process comes in and the required Si
Up to O 2 12 is etched. Therefore, in the present invention, after the resist 11 is ashed by the oxygen plasma of FIG. 1 (a),
CF 4 is flown into the same chamber and plasma is applied for about 30 seconds to perform surface treatment. Then, the thin oxide film on the contamination layer 14 on the Si substrate 13 is removed, and the processing protection layer 15 shown in FIG. 2 (b) whose surface is replaced with carbon and fluorine is formed. The thickness of this processing protection layer 15 is about 20 to 30 Å, and below that, a contamination layer of about 100 Å remains when the SiO 2 12 shown in FIG. Next, in the growth step, this film forming apparatus includes an apparatus capable of irradiating deep UV light while flowing Cl 2 or F 2 gas in vacuum, such as an excimer laser apparatus or an Hg lamp. In Figure 1 (c),
When Cl 2 gas is flown while evacuating and the pressure is 600 mTorr and Deep UV light is irradiated, Cl 2 gas is decomposed by the Deep UV light and Cl radical is generated. The generated Cl radicals can easily etch the processing protection layer 15 and the contamination layer 14 that is the base thereof. FIG. 2 shows the relationship between the Cl 2 pressure and the etching rate in this Cl 2 photoetching. Since the contamination layer is about 150 Å, it is sufficient to select the Cl 2 pressure which gives an etching rate of about 50 to 70 Å / min for processing in 1 to 2 minutes. FIG. 3 shows the concentration of carbon and fluorine during the etching of the contamination layer during the Cl 2 photoetching time, which was measured by Auger analysis. It can be seen that the processing protective layer and the contamination layer are removed by etching for about 2 minutes. Carbon concentration drops to almost the same level as carbon pollution caused by carbon dioxide 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, based on this principle, the Si surface is easily oxidized, but the treatment protective layer formed by the plasma treatment of the present invention is extremely difficult to be oxidized. An example showing this is shown below.

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。
Table 1 shows the etching rates of Si with Cl 2 gas and XeF 2 gas, and similarly with the etching of Cl 2 or XeF 2 immediately after etching with Cl 4 of the plasma-treated sample by changing the gas to CF 4 without breaking the vacuum. 2 shows the photoetching rate of 2 photoetching. That is, while the photo-etching rates of the two types without CF 4 treatment are about 20Å / min and about 14Å / min,
4 The photo-etching rate of treated Si is as high as about 100Å / min. That is, the Si surface exposed to halogen atoms such as Cl 2 and XeF 2 is very easily oxidized and has a low photoetching rate. On the other hand, like CF 4 , since it contains carbon even if it contains halogen, its surface is extremely hard to be oxidized. That is, a high etching rate can be obtained by photoetching. Next, in the graph of the result of Auger analysis in Fig. 3, under this condition, the photoetching time is within 2 minutes, that is, while the carbon concentration is high, the oxygen concentration is low, the photoetching time is long, and the carbon concentration is low. When the Si surface begins to appear, the oxygen concentration is increasing. From this also, the layer containing carbon is less likely to be oxidized, and as a result, the contamination layer can be removed without damaging the underlying Si substrate or the like in the photoetching process at low temperature and low damage.

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。
In the above example, Cl 2 gas was flown while evacuating, and DeepU
Although the V light was irradiated, the treatment protective layer 15 and the contamination layer 14 can be removed even by introducing Cl 2 gas into the chamber, stopping vacuum evacuation, and setting a Cl 2 atmosphere to perform Deep UV irradiation.

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。
Further, Cl 2 gas may be introduced into the chamber to be adsorbed on the sample surface, Cl 2 gas may be exhausted, and this adsorbed gas may be irradiated with Deep UV. In this case, the etching rate is lowered, but the controllability of the etching rate is improved.

(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。
(Effect of the invention) Formation of the surface treatment protective layer of the present invention, and a method of removing it by photoetching as necessary, that is, even when exposed to the outside air, a surface on which a surface oxide film is not formed is obtained. Was given. This effect is due to the above-mentioned Auge of FIG.
It could be confirmed sufficiently from the result of r analysis and the result of photoetching 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。
This method can also be used naturally for a surface protective film before crystal growth, and a sample surface free of carbon and other impurities can be obtained at low temperature and with low damage, so that a natural oxide film of a conventional technique in a semiconductor process or the like can be obtained. The big problem of removal has been completely improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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
1 (a) to 1 (c) are schematic cross-sectional views showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the Cl 2 pressure dependence of the etching rate of Si, and FIG. It is a figure of the Auger analysis result which shows a mode of removal of impurities, such as carbon which shows an effect. 11 …… Resist mask, 12 …… SiO 2 13 …… Si substrate, 14 …… Contour layer 15 …… Process protection layer, 16 …… Deep UV light

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A halocarbon gas or a gas containing the halocarbon gas is discharged immediately after the dry etching or dry film formation process and before exposing the sample to the outside air to form a surface protective film,
A surface protection method characterized in that the surface protection film is decomposed by Deep UV light on a sample, and further a gas capable of etching the surface protection film is introduced to irradiate the deep UV light to remove the surface protection film, and subsequently the following step is performed in vacuum. .
JP17025386A 1986-07-18 1986-07-18 Surface protection method Expired - Lifetime JPH0658906B2 (en)

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