半導体用語集
プラズマダウンフロー
英語表記：plasma downflow
高周波やマイクロ波をガスに印加してプラズマ化すると容易に高密度の化学的活性種をえることができる。したがってこれらをウェハ表面に導くことにより、表面の不純物の除去を低温で行うことができる。 しかし、ウェハをプラズマ中においた場合、そこには高エネルギーのイオンや電子が存在するため、ウェハ表面の不純物はそれらとの物理的衝突によりシリコンウェハ内部へと侵入してしまい (ノックオン)、むしろ汚染を拡散してしまう。またこれらの高エネルギー粒子はシリコン基板にも衝突するので、この際シリコン表面近傍にダメージを与えてしまう。したがって、ラジカルなどの比較的低エネルギー(イオンや電子と比較した場合。しかしながら化学反応を誘起するにはヤ分なエネルギー)の活性種のみをプラズマ領域から離れたガスの流れの下流(プラズマダウンフロー、またはリモートプラズマ)に導き、そこにウェハを置けば、前述のような問題を回避しながら、これらのラジカルとウェハ表面の不純物を化学的に反応させ、それらを除去することが可能となる。
以前からプラズマダウンフロー処理が最も用いられている工程はアッシング(ashing)と呼ばれる、露光やイオン注入後に必要がなくなった有機物でできているマスク材料(フォトレジスト)を除去する工程である。この場合、酸素をプラズマ化し、そこで生成された酸素原子をダウンフロー領域に置かれているウェハに導き、ウェハ表面の有機レジストをC02などに分解除去する。当然この方法はレジストの除去のみではなく、ウェハ表面に付着している有機不純物の除去にも適用することができる。またこの場合、酸素原子がシリコン表面にも曝されるので、シリコン表面に保護膜としてのシリコン酸化膜が数nm成長する。金属不純物の除去法として塩酸とアルゴンの混合ガスをプラズマ化して、生成された塩素原子をダウンフロー領域に置かれたウェハに導く。ウェハ表面の金属不純物は揮発性の塩化物として表面から除去される。この時ウェハ表面のシリコンも塩化物を生成してエッチングされ、結果としてシリコン表面のラフネスが増大する。これを抑制するために、この処理の前にシリコン表面に保護膜としてのシリコン酸化膜を1nm程度酸素プラズマダウンフロー処理などで形成しておく。このようにすることで、シリコン表面のラフネスの増大を抑制しつつ、金属不純物の除去が可能となる。プラズマダウンフロー処理によるシリコン自然酸化膜の除去は、「自然酸化膜除去」の項に記述する。
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