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JPH088243B2 - 表面クリーニング装置及びその方法 - Google Patents

表面クリーニング装置及びその方法

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JPH088243B2
JPH088243B2 JP1321471A JP32147189A JPH088243B2 JP H088243 B2 JPH088243 B2 JP H088243B2 JP 1321471 A JP1321471 A JP 1321471A JP 32147189 A JP32147189 A JP 32147189A JP H088243 B2 JPH088243 B2 JP H088243B2
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JP
Japan
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helium
reaction vessel
metastable
electrons
ions
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JP1321471A
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隆弘 丸山
敏明 小川
博之 森田
智章 石田
健治 川井
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32357Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、表面クリーニング装置及びその方法に係
り、特に半導体装置の製造工程において半導体基板に付
着した汚染物質等を除去する装置及び方法に関する。
〔従来の技術〕
記憶装置等の半導体装置の製造工程においては、ポリ
マー等の汚染物質が発生して半導体基板の表面に付着す
ることがある。このような汚染物質を半導体基板に付着
させたまま半導体装置を製造すると、製品として得られ
る半導体装置の電気特性が劣化するという問題があっ
た。そこで、半導体基板に付着した汚染物質を除去した
後、次工程を実施していた。
例えば、半導体記憶装置の製造工程において、第3A図
に示すようにシリコン基板(1)の表面上にシリコン酸
化膜(2)を形成した後、第3B図のようにフォトレジス
ト(3)でパターニングし、このフォトレジスト(3)
をマスクとして第3C図のようにシリコン酸化物(2)を
選択的にエッチングする工程がある。通常、シリコン酸
化膜(2)のエッチングは、エッチングチャンバ内にお
いてCHF3あるいはCmFn+H2等をエッチングガスに用いて
行われるが、この際エッチングチャンバ内にCxFy系のポ
リマーが形成され、このポリマーがエッチングの結果露
出した部分のシリコン基板(1)表面に付着して、第3C
図に示すように汚染物質層(4)を形成してしまう。こ
の汚染物質層(4)を放置すると、優れた電気特性を示
す半導体記憶装置を製造することが困難となる。
このため、従来はSF6あるいはO2等を反応ガスに用い
てプラズマエッチングを行い、第3D図に示すようにシリ
コン基板(1)上に堆積した汚染物質層(4)を除去し
てから、次工程に進んでいた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、プラズマエッチングを施すと、シリコ
ン基板(1)の表面はプラズマに曝されるために、プラ
ズマ中の電子及びイオン等の荷電粒子の衝突による衝撃
及び表面の電位変化によって損傷を受けることがあっ
た。その結果、製造される半導体装置の電気特性の劣化
を引き起こすという問題点があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされ
たもので、被処理物の表面に付着した汚染物質を除去し
ながらも被処理物が受ける損傷を軽減することができる
表面クリーニング装置及びその方法を提供することを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る表面クリーニング装置は、第1及び第
2の反応容器と、表面に汚染物質が付着した被処理物を
第2の反応容器内に支持するための支持手段と、第1の
反応容器内にヘリウムガスを供給する供給手段と、第1
の反応容器内のヘリウムガスを励起させてヘウムイオ
ン、電子及びヘリウムのメタステーブルを発生させる発
生手段と、第1の反応容器内に磁場を形成して荷電粒子
であるヘリウムイオン及び電子を磁場勾配に沿って加速
させると共にヘリウムイオン及び電子の密度が低くなっ
た部分から導管を介して第2の反応容器に吸気すること
により第1の反応容器内のヘリウムのメタステーブルを
ヘリウムイオン及び電子から分離してこれを第2の反応
容器に導入する分離手段とを備えたものである。
また、この発明に係る表面クリーニング方法は、ヘリ
ウムガスを励起することによりヘリウムイオン、電子及
びヘリウムのメタステーブルを発生させ、磁場を形成し
て荷電粒子であるヘリウムイオン及び電子を磁場勾配に
沿って加速させると共にヘリウムイオン及び電子の密度
が低くなった部分から吸気することによりヘリウムのメ
タステーブルをヘリウムイオン及び電子から分離し、表
面に汚染物質が付着した被処理物を分離されたヘリウム
のメタステーブルに曝す方法である。
〔作用〕
この発明に係る表面クリーニング装置においては、発
生手段が供給手段により第1の反応容器に供給されたヘ
リウムガスを励起させてヘリウムのメタステーブルを発
生させ、分離手段がヘリウムのメタステーブルを他の粒
子から分離して被処理物が支持されている第2の反応容
器に導入する。
また、表面クリーニング方法においては、ヘリウムの
メタステーブルのみを共に生成されたヘリウムイオン及
び電子から分離し、被処理物がこのヘリウムのメタステ
ーブルに曝される。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
第1図はこの発明の一実施例に係る表面クリーニング
装置を示す断面図である。第1の反応容器となるECR
(電子サイクロトロン共鳴)チャンバ(11)の上部中央
部に導波管(12)を介してマイクロ波源(13)が接続さ
れている。また、ECRチャンバ(11)の上部には供給管
(14)を介してヘリウムガス供給装置(15)が接続さる
と共に下部には排気管(16)を介して排気装置(17)が
接続されている。このチャンバ(11)の周囲には、チャ
ンバ(11)の上方からみて円形状に電磁コンル(18)が
配置され、電源装置(19)に接続されている。
ECRチャンバ(11)にはその上縁部付近に導管(20)
の一端が開口しており、この導管(20)の他端が第2の
反応容器となる反応チャンバ(21)内に開口している。
この反応チャンバ(21)には排気管(22)を介して排気
装置(23)が接続されている。また、反応チャンバ(2
1)内には被処理物(24)を支持するための支持装置(2
5)が配置されている。
また、供給管(14)、排気管(16)及び(22)にはそ
れぞれガスの流量を調整するための調整弁(26)、(2
7)及び(28)が設けられている。
ヘリウムガス供給装置(15)及び供給管(14)により
供給手段が、マイクロ波源(13)、導波管(12)、電磁
コイル(18)及び電源装置(19)により発生手段が、導
管(20)、排気管(16)、(22)、排気装置(17)、
(23)及び調整弁(27)、(28)により分離手段が、支
持装置(25)により支持手段がそれぞれ構成されてい
る。
次に、この実施例の動作を説明する。まず、反応キャ
ンバ(21)内の支持装置(25)に、表面に汚染物質が付
着した被処理物(24)を支持させる。
次に、マイクロ波源(13)から導波管(12)を介して
ECRチャンバ(11)内に周波数2.45GHzのマイクロ波を入
射させると共に、電源装置(19)から電磁コイル(18)
に電流を流してこれによりECRチャンバ(11)内に磁場
を形成する。この状態で、ヘリウムガス供給装置(15)
から供給管(14)を介してECRチャンバ(11)内にヘリ
ウムガスを供給すると、ヘリウムガスは電子サイクロト
ロン共鳴により励起され、ヘリウムイオンHe+及び電子e
-にあるいはヘリウムのメタステーブルHe*となる。すな
わち、ECRチャンバ(11)内には、荷電粒子であるヘリ
ウムイオンHe+及び電子e-と、電気的に中性であるヘリ
ウムのメタステーブルHe*及び励起されないヘリウムガ
スとが混在することとなる。ところが、ECRチャンバ(1
1)内には電磁コイル(18)により磁場が形成されてい
るので、荷電粒子は磁場勾配に沿ってECRチャンバ(1
1)内の下方に加速され、一方電荷を持たないヘリウム
のメタステーブルHe*及びヘリウムガスはECRチャンバ
(11)内に等方的に拡散する。
このため、導管(20)が開口しているECRチャンバ(1
1)の上縁部付近は荷電粒子の密度が低くなっている。
従って、ECRチャンバ(11)及び反応チャンバ(21)に
それぞれ接続された排気管(16)及び(22)の調整弁
(27)及び(28)を用いて排気装置(17)及び(23)に
よる排気流量を調整することにより、ECRチャンバ(1
1)の上縁部付近からヘリウムのメタステーブルHe*をヘ
リウムイオンHe+及び電子e-から分離してヘリウムガス
と共に所望の流量で反応チャンバ(21)に導入すること
ができる。
ヘリウムのメタステーブルHe*は、約6×105秒と極め
て長い平均寿命の有しているので、導管(20)に導かれ
たメタステーブルHe*のほとんどが反応チャンバ(21)
にたどり着き、その一部が支持装置(25)に支持された
被処理物(24)の表面に衝突することとなる。
被処理物(24)は例えば第2図に示すようにシリコン
基板(1)上にCxFy系ポリマー等からなる汚染物質層
(4)が堆積したものであるが、この汚染物質層(4)
にヘリウムのメタステーブルHe*が衝突する。ヘリウム
のメタステーブルHe*の活性化エネルギーは約20eVと非
常に大きいため、汚染物質層(4)に衝突したメタステ
ーブルHe*は汚染物質にエネルギーを与え、汚染物質を
シリコン基板(1)から離脱させる。
このようにしてシリコン基板(4)から剥離された汚
染物質は、排気装置(23)によりヘリウムガス及びメタ
ステーブルHe*と共に排気管(22)を通って反応チャン
バ(21)から排出される。
尚、ヘリウムは不活性元素であるので、反応チャンバ
(21)内においてシリコン基板(1)の表面と化学的に
反応を起こす恐れはない。
従って、汚染物質層(4)が付着したシリコン基板
(1)を活性化エネルギーの大きい中性粒子であるヘリ
ウムのメタステーブルHe*に曝すことにより、シリコン
基板(1)をほとんど損傷させることなく汚染物質層
(4)を除去することができる。このため、優れた特性
を示す半導体装置の製造が可能となる。
上記実施例では、シリコン基板(1)上にポリマーか
らなる汚染物質層(4)が付着したものを処理したが、
他の半導体基板であってもよい。また、この発明は各種
の半導体装置の製造に幅広く適用することができる。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明に係る表面クリーニン
グ装置は、第1及び第2の反応容器と、表面に汚染物質
が付着した被処理物を第2の反応容器内に支持するため
の支持手段と、第1の反応容器内にヘリウムガスを供給
する供給手段と、第1の反応容器内にヘリウムガスを励
起させてヘリウムイオン、電子及びヘリウムのメタステ
ーブルを発生させる発生手段と、第1の反応容器内に磁
場を形成して荷電粒子であるヘリウムイオン及び電子を
磁場勾配に沿って加速させると共にヘリウムイオン及び
電子の密度が低くなった部分から導管を介して第2の反
応容器に吸気することにより第1の反応容器内のヘリウ
ムのメタステーブルをヘリウムイオン及び電子から分離
してこれを第2の反応容器に導入する分離手段とを備え
ているので、被処理物の表面に付着した汚染物質を除去
しながらも被処理物が受ける損傷を軽減することができ
る。
また、この発明に係る表面クリーニング方法は、ヘリ
ウムガスを励起することによりヘリウムイオン、電子及
びヘリウムのメタステーブルを発生させ、磁場を形成し
て荷電粒子であるヘリウムイオン及び電子を磁場勾配に
沿って加速させると共にヘリウムイオン及び電子の密度
が低くなった部分から吸気することによりヘリウムのメ
タステーブルをヘリウムイオン及び電子から分離し、表
面に汚染物質が付着した被処理物を分離されたヘリウム
のメタステーブルに曝すので、被処理物に及ぼす損傷を
軽減しつつ被処理物の表面に付着した汚染物質を除去す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る表面クリーニング装
置を示す断面図、第2図は実施例の作用を模式的に示す
図、第3A〜3D図はそれぞれ半導体装置の製造工程を示す
断面図である。 図において、(11)はECRチャンバ、(12)は導波管、
(13)はマイクロ波源、(14)は供給管、(15)はヘリ
ウムガス供給装置、(16)及び(22)は排気管、(17)
及び(23)は排気装置、(18)は電磁コイル、(19)は
電源装置、(20)は導管、(21)は反応チャンバ、(2
4)は被処理物、(25)は支持装置、(27)及び(28)
は調整弁である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 石田 智章 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 川井 健治 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−229717(JP,A) 特開 昭57−173945(JP,A) 特開 平2−256235(JP,A) 特公 昭59−14549(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1及び第2の反応容器と、 表面に汚染物質が付着した被処理物を前記第2の反応容
    器内に支持するための支持手段と、 前記第1の反応容器内にヘリウムガスを供給する供給手
    段と、 前記第1の反応容器内のヘリウムガスを励起させてヘリ
    ウムイオン、電子及びヘリウムのメタステーブルを発生
    させる発生手段と、 前記第1の反応容器内に磁場を形成して荷電粒子である
    前記ヘリウムイオン及び電子を磁場勾配に沿って加速さ
    せると共に前記ヘリウムイオン及び電子の密度が低くな
    った部分から導管を介して前記第2の反応容器に吸気す
    ることにより前記第1の反応容器内の前記ヘリウムのメ
    タステーブルを前記ヘリウムイオン及び電子から分離し
    てこれを前記第2の反応容器に導入する分離手段と を備えたことを特徴とする表面クリーニング装置。
  2. 【請求項2】ヘリウムガスを励起することによりヘリウ
    ムイオン、電子及びヘリウムのメタステーブルを発生さ
    せ、 磁場を形成して荷電粒子である前記ヘリウムイオン及び
    電子を磁場勾配に沿って加速させると共に前記ヘリウム
    イオン及び電子の密度が低くなった部分から吸気するこ
    とにより前記ヘリウムのメタステーブルを前記ヘリウム
    イオン及び電子から分離し、 表面に汚染物質が付着した被処理物を分離された前記ヘ
    リウムのメタステーブルに曝す ことを特徴とする表面クリーニング方法。
JP1321471A 1989-12-13 1989-12-13 表面クリーニング装置及びその方法 Expired - Lifetime JPH088243B2 (ja)

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