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JPH0646630B2 - Plasma processing method - Google Patents

Plasma processing method

Info

Publication number
JPH0646630B2
JPH0646630B2 JP60122408A JP12240885A JPH0646630B2 JP H0646630 B2 JPH0646630 B2 JP H0646630B2 JP 60122408 A JP60122408 A JP 60122408A JP 12240885 A JP12240885 A JP 12240885A JP H0646630 B2 JPH0646630 B2 JP H0646630B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
gas
plasma
etching
μsec
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60122408A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61281531A (en
Inventor
芳文 小川
佳恵 田中
和男 高田
正俊 尾山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60122408A priority Critical patent/JPH0646630B2/en
Publication of JPS61281531A publication Critical patent/JPS61281531A/en
Publication of JPH0646630B2 publication Critical patent/JPH0646630B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はプラズマ処理方法に係り、特にエッチング後に
生じる試料の表面ダメージ層の除去に好適なプラズマ処
理方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma processing method, and more particularly to a plasma processing method suitable for removing a surface damage layer of a sample generated after etching.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

試料に被着した膜にパターンを転写する方法は、ウェッ
トエッチング法からドライエッチング法に移行しつつあ
る。ドライエッチング法においては、例えばSiO2膜のエ
ッチングをC,O,H,Fなどを含むガスを用いて行う
と、下地のSiの表面に積層欠陥が形成されるが、これら
積層欠陥は約200Åの深さまでCF4又はCl2ガスを導入
したプラズマのアフターエッチング処理をすればほぼ完
全に除去できることが知られている。(J.Dielembn,F.
H.M.Sanders著「プラズマエッチング:選択性と非ダメ
ージ性」,ソリッド.ステート.テクノロジ(Solid st
ate technology)日本版6日号1984,第68号,P
80〜84) ドライエッチングによって形成される表面欠陥層を除去
するには、薬液を用いたウェット処理(有機酸,無機酸
等)でも可能であるが、ウェット処理を用いると、廃液
処理や純水製造に多量の経費が必要になるなどから、最
近ではCF4やCl2ガスを用いる方法がとられている。しか
し、CF4ガスを用いた場合には、ガスにCを含むことが
処理後の試料の表面に、依然としてC成分が残留してし
まうという問題があり、また、Cl2ガスを用いた場合に
は、排気系に低温トラップ機能や、専用の排ガス処理装
置(例えばスクラバー,吸着塔等)が必要になるという
問題があった。
The method of transferring the pattern to the film deposited on the sample is shifting from the wet etching method to the dry etching method. In the dry etching method, when the SiO 2 film is etched using a gas containing C, O, H, F, etc., stacking faults are formed on the surface of the underlying Si, and these stacking faults are about 200 Å. It is known that the plasma can be almost completely removed by performing an after-etching process of plasma in which CF 4 or Cl 2 gas is introduced up to the depth of. (J. Dielembn, F.
HM Sanders, "Plasma Etching: Selectivity and Non-Damage", Solid. State. Technology (Solid st
ate technology) Japan edition 6th issue 1984, 68th issue, P
80-84) In order to remove the surface defect layer formed by dry etching, wet treatment using a chemical solution (organic acid, inorganic acid, etc.) is also possible, but when the wet treatment is used, waste solution treatment or pure water is used. Recently, a method using CF 4 or Cl 2 gas has been adopted because a large amount of cost is required for manufacturing. However, when CF 4 gas is used, there is a problem that the C component still remains on the surface of the sample after the treatment because the gas contains C, and when Cl 2 gas is used. Had a problem that the exhaust system requires a low temperature trap function and a dedicated exhaust gas treatment device (for example, a scrubber, an adsorption tower, etc.).

さらにプラズマ処理においては、必ずイオンが生成され
被加工物に入射するが、その際、質量数が大きいイオン
ほど格子欠陥が大きくなるという問題があった。
Further, in the plasma processing, ions are always generated and incident on the workpiece, but there is a problem that the larger the mass number of ions, the larger the lattice defect.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、反応性ガスの選択によって装置の構成
を変えることなく、試料の表面ダメージ層を除去できる
プラズマ処理方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a plasma processing method capable of removing a surface damage layer of a sample without changing the configuration of the apparatus by selecting a reactive gas.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、フッ素系のガスに反応する試料を反応性ガス
によってプラズマエッチングする工程において生じる前
記試料の表面ダメージ層と、フッ素ガスのプラズマによ
ってエッチング除去することを特徴とし、装置の構成を
変えることなく、試料の表面ダメージ層を除去できるよ
うにしたものである。
The present invention is characterized in that the surface damage layer of the sample generated in the step of plasma-etching a sample that reacts with a fluorine-based gas with a reactive gas, and etching removal with the plasma of a fluorine gas are performed, and the configuration of the apparatus is changed. Instead, the surface damage layer of the sample can be removed.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の一実施例を第1図と第2図とにより説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図は、試料1を載置する試料台8aと、試料台8a
を内部に配置する処理室2aと、処理室2aに連通して
取り付けられたプラズマ発生室9aと、処理室2aおよ
びプラズマ発生室9a内を所定の圧力に真空排気する排
気係7と、処理室2aおよびプラズマ発生室9a内に処
理ガスである反応性ガスを供給するガス供給系6と、プ
ラズマ発生室9aに反応性ガスのプラズマを発生させる
ためのアース電極5と印加電極4と高周波電源3とから
構成されるプラズマ処理装置で、プラズマ発生室9aで
発生させたプラズマを処理室2aに輸送して、試料1の
プラズマ処理を行う装置である。
FIG. 1 shows a sample table 8a on which a sample 1 is placed and a sample table 8a.
A processing chamber 2a in which the inside of the processing chamber 2a is disposed, a plasma generation chamber 9a installed in communication with the processing chamber 2a, an exhaust member 7 for evacuating the processing chamber 2a and the plasma generation chamber 9a to a predetermined pressure, and the processing chamber. 2a and a plasma generating chamber 9a, a gas supply system 6 for supplying a reactive gas which is a processing gas, a ground electrode 5 for generating a plasma of the reactive gas in the plasma generating chamber 9a, an applying electrode 4, a high frequency power source 3 In the plasma processing apparatus including the above, the plasma generated in the plasma generating chamber 9a is transported to the processing chamber 2a to perform the plasma processing of the sample 1.

第2図は、未処理時のライフタイムが85〜95μsec
で、CHF3を使った場合のエッチング後のライフタイムが
13〜18μsecであるような試料、この場合はSi単結
晶のSi基板を第1図の装置を使用して、反応性ガスにCl
2,CF4,F2を使って、試料の表面ダメージ層の除去処理
を行い、試料のライフタイムをそれぞれ比較したもので
ある。ここで、各反応性ガスのエッチング条件を表1に
示す。
Fig. 2 shows that the unprocessed lifetime is 85 to 95 µsec.
Then, when CHF 3 is used, a sample having a lifetime after etching of 13 to 18 μsec, in this case, a Si single crystal Si substrate is used as a reactive gas with Cl as a reactive gas.
2 , the surface damage layer of the sample was removed using CF 4 and F 2 , and the sample lifetimes were compared. Here, Table 1 shows the etching conditions of each reactive gas.

CHF3のエッチング後の表面ダメージ層をCl2放電により
処理すると、試料のライフタイムは58〜66μsecに
回復し、またCF4放電による処理では38〜48μsecに
回復し、F2放電による処理では60〜70μsecまで回
復する。
When the surface damage layer after etching of CHF 3 is treated with Cl 2 discharge, the lifetime of the sample is restored to 58 to 66 μsec, with CF 4 discharge to 38 to 48 μsec, and with F 2 discharge to 60. Recovers up to ~ 70μsec.

上記本一実施例のように、試料の表面ダメージ層の除去
にF2ガスを使用すれば、試料のライフタイムの回復度が
Cl2,CF4と比べても同等もしくはそれ以上であり、ま
た、Cl2のように排気系に専用の排ガス処理装置を必要
とせず、CF4のようにC成分が残留することもない。
If F 2 gas is used to remove the surface damage layer of the sample as in the above Example 1, the recovery of the lifetime of the sample is improved.
Compared with Cl 2 and CF 4 , it is equal to or more than that, and it does not require a dedicated exhaust gas treatment device in the exhaust system like Cl 2 and does not leave C component like CF 4 .

次に本発明の第2の実施例を第3図と第4図とにより説
明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

第3図は、試料1を載置する試料台8bと、試料台8b
を内部に配置する処理室2bと、処理室2bに連通する
プラズマ発生室9bと、処理室2bおよびプラズマ発生
室9b内を所定の圧力に真空排気する排気系7と、処理
室2bおよびプラズマ発生室9b内に反応性ガスを供給
するガス供給系6と、プラズマ発生室9bに反応性ガス
のプラズマを発生させるためのマイクロ波源10と、プラ
ズマ発生室9bの周囲に設けた磁石とから構成されるプ
ラズマ装置で、マイクロ波を用いてプラズマを発生させ
て、試料1のプラズマ処理を行う装置である。
FIG. 3 shows a sample table 8b on which the sample 1 is placed and a sample table 8b.
Processing chamber 2b in which the inside is disposed, a plasma generation chamber 9b communicating with the processing chamber 2b, an exhaust system 7 for evacuating the inside of the processing chamber 2b and the plasma generation chamber 9b to a predetermined pressure, the processing chamber 2b and plasma generation. It comprises a gas supply system 6 for supplying a reactive gas into the chamber 9b, a microwave source 10 for generating a plasma of the reactive gas in the plasma generating chamber 9b, and a magnet provided around the plasma generating chamber 9b. In the plasma apparatus according to the first aspect of the present invention, plasma is generated using microwaves to perform plasma processing on the sample 1.

第4図は、第3図の装置を使用して第2図と同様の反応
性ガスについて比較したものである。未処理時およびCH
F3エッチング後の試料のライフタイムは、第2図で使用
したものと同様、未処理時は85〜95μsecで、CHF3
エッチング後は13〜18μsecのものである。ここ
で、各反応性ガスのエッチング条件を表2に示す。
FIG. 4 compares the same reactive gas as in FIG. 2 using the apparatus of FIG. Raw and CH
F 3 lifetime of the sample after etching, similar to those used in Figure 2, the untreated during the 85~95μsec, CHF 3
After etching, the etching time is 13 to 18 μsec. Table 2 shows the etching conditions for each reactive gas.

CHF3エッチング後の表面ダメージ層をCl2放電処理する
と、試料のライフタイム75〜85μsecに回復し、ま
たCF4放電処理では55〜65μsecに回復し、F2放電処
理では80〜90μsecまで回復する。
When the surface damage layer after CHF 3 etching is subjected to Cl 2 discharge treatment, the sample lifetime is restored to 75 to 85 μsec, CF 4 discharge treatment is restored to 55 to 65 μsec, and F 2 discharge treatment is restored to 80 to 90 μsec. .

上記第2の実施例での装置においても、試料の表面ダメ
ージ層の除去にF2ガスを使用すれば、前記一実施例と同
様の効果がある。
Also in the apparatus of the second embodiment, if F 2 gas is used to remove the surface damage layer of the sample, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

次に本発明の第3の実施例を第5図と第6図とにより説
明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第5図は、電極であり試料を載置する試料台8cと、試
料台8cに対向して設けられた対向電極12と、試料台8
cと対向電極12とを内部に配置する処理室2cと、処理
室2c内を所定の圧力に真空排気する排気系7と、処理
室2c内に反応性ガスを供給するガス供給系6と、試料
台8cと対抗電極12との間で反応性ガスをプラズマ化さ
せるための高周波電源3とから構成されるプラズマ装置
で、一般にアノードカップリング方式と呼ばれる方式の
装置である。
FIG. 5 shows a sample table 8c, which is an electrode on which a sample is placed, a counter electrode 12 provided so as to face the sample table 8c, and a sample table 8
c and the counter electrode 12 inside, a processing chamber 2c, an exhaust system 7 for evacuating the processing chamber 2c to a predetermined pressure, and a gas supply system 6 for supplying a reactive gas into the processing chamber 2c. This is a plasma device composed of a high-frequency power source 3 for converting a reactive gas into plasma between the sample stage 8c and the counter electrode 12, and is a device generally called an anode coupling system.

第6図は、第5図の装置を使用して第2図と同様の反応
性ガスいついて比較したものである。未処理時およびCH
F3エッチング後の試料のライフタイムは、第2図で使用
したものと同様、未処理時は85〜95μsecで、CHF3
エッチング後は13〜18μsecのものである。ここ
で、各反応性ガスのエッチング条件を表3に示す。
FIG. 6 compares the same reactive gas as in FIG. 2 using the apparatus of FIG. Raw and CH
F 3 lifetime of the sample after etching, similar to those used in Figure 2, the untreated during the 85~95μsec, CHF 3
After etching, the etching time is 13 to 18 μsec. Here, Table 3 shows the etching conditions of each reactive gas.

CHF3エッチング後の表面ダメージ層をCl2放電処理する
と、試料のライフタイムは32〜39μsecに回復し、
またCF4放電処理では25〜32μsecに回復し、F2放電
処理では45〜55μsecまで回復する。
When the surface damage layer after CHF 3 etching was treated with Cl 2 discharge, the lifetime of the sample was recovered to 32 to 39 μsec,
The CF 4 discharge treatment recovers to 25 to 32 μsec, and the F 2 discharge treatment recovers to 45 to 55 μsec.

上記第3の実施例での装置においても、試料の表面ダメ
ージ層の除去にF2ガスを使用すれば、前記一実施例と同
様の効果がある。
Also in the apparatus of the third embodiment, if F 2 gas is used to remove the surface damage layer of the sample, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

次に本発明の第4の実施例を第7図と第8図とにより説
明する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

第7図は、試料を保持する試料台8dと、試料台8dを
内部に配置する処理室2dと、処理室2dを所定の圧力
に真空排気する排気系7と、処理室2d内に反応性ガス
を供給するガス供給系6と、処理室2dをはさんで設け
られ処理室2d内の反応性ガスをプラズマ化するための
アース電極5と印加電極4と高周波電源3とから構成さ
れるプラズマ装置で、一般にバレルタイプと呼ばれる型
の装置である。
FIG. 7 shows a sample table 8d for holding a sample, a processing chamber 2d in which the sample table 8d is arranged, an exhaust system 7 for evacuating the processing chamber 2d to a predetermined pressure, and a reactivity in the processing chamber 2d. Plasma composed of a gas supply system 6 for supplying a gas, an earth electrode 5 provided across the processing chamber 2d for plasmaizing the reactive gas in the processing chamber 2d, an application electrode 4 and a high frequency power source 3 It is a device of a type generally called a barrel type.

第8図は、第7図の装置を使用して第2図と同様の反応
性ガスについて比較したものである。未処理時およびCH
F3エッチング後の試料のライフタイムは、第2図で使用
したものと同様、未処理時は85〜95μsecで、CHF3
エッチング後は13〜18μsecのものである。ここ
で、各反応性ガスのエッチング条件を表4に示す。
FIG. 8 compares the same reactive gas as in FIG. 2 using the apparatus of FIG. Raw and CH
F 3 lifetime of the sample after etching, similar to those used in Figure 2, the untreated during the 85~95μsec, CHF 3
After etching, the etching time is 13 to 18 μsec. Table 4 shows the etching conditions of each reactive gas.

CHF3エッチング後の表面ダメージ層をCl2放電処理する
と、試料のライフタイムは28〜35μsecに回復し、
またCF4放電処理では22〜27μsecに回復し、F2放電
処理では25〜32μsecまで回復する。
When the surface damage layer after CHF 3 etching is treated with Cl 2 discharge, the lifetime of the sample is recovered to 28 to 35 μsec,
The CF 4 discharge treatment recovers to 22 to 27 μsec, and the F 2 discharge treatment recovers to 25 to 32 μsec.

上記第4の実施例での装置においても、試料の表面ダメ
ージ層の除去にF2ガスを使用すれば、前記一実施例と同
様の効果がある。
Also in the apparatus of the fourth embodiment, if F 2 gas is used to remove the surface damage layer of the sample, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

以上、これら実施例のように、F2ガスを用いれば塩素系
のガスを用いることなく、表面ダメージ層を除去するこ
とができるので、装置や廃ガス処理設備の改造を伴わず
経費の節限ができる。またF2ガスによる後処理は、前記
一実施例のプラズマ輸送型,第2の実施例のマイクロ波
放電型,第3の実施例のアノードカップル型および第4
の実施例のバレル型等のそれぞれのエッチング装置に対
して使用でき汎用性が高い。また、F2ガスの方がCl2
スに比べて質量が小さいため、エッチング中の試料に生
じる格子欠陥が減少し、ダメージ回復の効果が大きい。
As described above, since the surface damage layer can be removed by using F 2 gas without using a chlorine-based gas as in these examples, the cost can be saved without remodeling the apparatus or the waste gas treatment facility. You can Further, the post-treatment with F 2 gas is performed by the plasma transport type of the one embodiment, the microwave discharge type of the second embodiment, the anode couple type of the third embodiment, and the fourth embodiment.
It can be used for each etching apparatus of the barrel type or the like of the above embodiment and has high versatility. Further, since the mass of F 2 gas is smaller than that of Cl 2 gas, lattice defects generated in the sample during etching are reduced, and the effect of damage recovery is large.

なお、本実施例では単結晶のSi基板の試料について述べ
たが、この他、フッ素ガスによって表面ダメージ層を除
去できるものとして多結晶Si膜,モリブデンシリサイド
膜,タングステンシリサイド膜についても同効果を得る
ことができる。
In this embodiment, the sample of the single crystal Si substrate is described, but in addition to this, the same effect can be obtained for the polycrystalline Si film, the molybdenum silicide film and the tungsten silicide film as the surface damage layer can be removed by the fluorine gas. be able to.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、試料の表面ダメージ層を除去するの
に、フッ素ガスを用いることによって、装置の構成を変
えることなく試料の表面ダメージ層を除去できるという
効果がある。
According to the present invention, by using the fluorine gas to remove the surface damage layer of the sample, it is possible to remove the surface damage layer of the sample without changing the configuration of the apparatus.

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

第1図,第3図,第5図および第7図は本発明を実施す
るための装置を示す構成図、第2図,第4図,第6図お
よび第8図は本発明の実験結果を示すグラフである。 1……試料、2aないし2d……処理室、3……高周波
電源、6……ガス供給系、7……排気系、9a,9b…
…プラズマ発生室、10……マイクロ波源
FIGS. 1, 3, 5, and 7 are configuration diagrams showing an apparatus for carrying out the present invention, and FIGS. 2, 4, 6, and 8 show experimental results of the present invention. It is a graph which shows. 1 ... Sample, 2a to 2d ... Processing chamber, 3 ... High frequency power source, 6 ... Gas supply system, 7 ... Exhaust system, 9a, 9b ...
… Plasma generation chamber, 10… Microwave source

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フッ素系のガスに反応する試料を反応性ガ
スによってプラズマエッチングする工程において生じる
前記試料の表面ダメージ層を、フッ素ガスのプラズマに
よってエッチング除去することを特徴とするプラズマ処
理方法。
1. A plasma processing method, characterized in that a surface damage layer of a sample generated in a step of plasma etching a sample that reacts with a fluorine-based gas with a reactive gas is removed by etching with plasma of a fluorine gas.
JP60122408A 1985-06-07 1985-06-07 Plasma processing method Expired - Lifetime JPH0646630B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60122408A JPH0646630B2 (en) 1985-06-07 1985-06-07 Plasma processing method

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JPS61281531A JPS61281531A (en) 1986-12-11
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JPS61281531A (en) 1986-12-11

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