KR102118784B1 - Oxide film removing method, oxide film removing apparatus, contact forming method, and contact forming system - Google Patents

Oxide film removing method, oxide film removing apparatus, contact forming method, and contact forming system Download PDF

Info

Publication number
KR102118784B1
KR102118784B1 KR1020180027609A KR20180027609A KR102118784B1 KR 102118784 B1 KR102118784 B1 KR 102118784B1 KR 1020180027609 A KR1020180027609 A KR 1020180027609A KR 20180027609 A KR20180027609 A KR 20180027609A KR 102118784 B1 KR102118784 B1 KR 102118784B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxide film
gas
silicon
plasma
carbon
Prior art date
Application number
KR1020180027609A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180103022A (en
Inventor
다카시 고바야시
다카시 사쿠마
히데아키 야마사키
리오 시미즈
에이노스케 츠다
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20180103022A publication Critical patent/KR20180103022A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102118784B1 publication Critical patent/KR102118784B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76853—Barrier, adhesion or liner layers characterized by particular after-treatment steps
    • H01L21/76865—Selective removal of parts of the layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66787—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel
    • H01L29/66795—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/785—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

[과제] 패턴 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 제거할 때에 CD 손실을 억제한다.
[해결수단] 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 방법은, 패턴의 바닥부에 형성된 실리콘 함유 산화막을, 카본계 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 플라즈마 에칭에 의해 제거하는 공정과, 이방성 플라즈마 에칭후의 실리콘 함유 산화막의 잔부를, 케미컬 에칭에 의해 제거하는 공정과, 케미컬 에칭후에 잔존하는 잔사를 제거하는 공정을 갖는다.[Task] CD loss is suppressed when the silicon-containing oxide film formed on the silicon portion of the bottom of the pattern is removed.
[Solutions] In a substrate to be processed having an insulating film having a predetermined pattern formed thereon and having a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern, a method of removing an oxide film to remove the silicon-containing oxide film is performed on silicon formed at the bottom of the pattern. The step of removing the containing oxide film by ionic anisotropic plasma etching by plasma of a carbon-based gas, the step of removing the remainder of the silicon-containing oxide film after anisotropic plasma etching by chemical etching, and the residue remaining after chemical etching It has a process of removing.

Description

산화막 제거 방법 및 제거 장치, 그리고 컨택트 형성 방법 및 컨택트 형성 시스템{OXIDE FILM REMOVING METHOD, OXIDE FILM REMOVING APPARATUS, CONTACT FORMING METHOD, AND CONTACT FORMING SYSTEM}Oxide film removal method and removal device, and contact formation method and contact formation system{OXIDE FILM REMOVING METHOD, OXIDE FILM REMOVING APPARATUS, CONTACT FORMING METHOD, AND CONTACT FORMING SYSTEM}

본 발명은, 산화막 제거 방법 및 제거 장치, 그리고 컨택트 형성 방법 및 컨택트 형성 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an oxide film removal method and removal apparatus, and a contact formation method and a contact formation system.

컨택트홀이나 트렌치 등의 패턴의 바닥의 실리콘 표면에 실리사이드로 이루어진 컨택트를 형성하는 경우, 실리콘 표면에 형성된 자연 산화막을 제거할 필요가 있지만, 패턴 바닥부의 자연 산화막을 제거하는 기술로서 이온성 에칭에 의한 이방성 에칭이 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1).When forming a contact made of silicide on a silicon surface at the bottom of a pattern such as a contact hole or a trench, it is necessary to remove the natural oxide film formed on the silicon surface, but it is a technique to remove the natural oxide film at the bottom of the pattern by ionic etching. Anisotropic etching is known (for example, Patent Document 1).

한편, 예컨대 삼차원 디바이스인 핀형 채널 전계 효과 트랜지스터(핀 FET)에 있어서는, 절연막(SiO2막 및 SiN막)에 형성된 미세 트렌치의 바닥부에, 복수의 Si핀을 갖는 핀형 채널이 형성되고, 그 소스 및 드레인 부분에 컨택트 메탈로서 예컨대 Ti막이 성막되어 컨택트가 형성된다. 핀형 채널의 소스 및 드레인 부분은 Si핀에 Si 또는 SiGe를 에피택셜 성장시킴으로써 형성되어 있고, 컨택트 성능을 양호하게 하는 관점에서, 컨택트 메탈을 성막하기 전에, 소스 및 드레인 부분의 표면에 형성된 자연 산화막(SiO2막)을 제거하는 공정이 행해진다.On the other hand, in a fin-type field effect transistor (pin FET) that is, for example, a three-dimensional device, a fin-type channel having a plurality of Si pins is formed at the bottom of a fine trench formed in an insulating film (SiO 2 film and SiN film), and its source And a Ti film is formed as a contact metal on the drain portion, and a contact is formed. The source and drain portions of the fin-shaped channel are formed by epitaxially growing Si or SiGe on the Si fin, and from the viewpoint of improving contact performance, a natural oxide film formed on the surface of the source and drain portions before forming the contact metal ( SiO 2 film) is removed.

이러한 핀 FET의 소스 및 드레인의 자연 산화막을 제거하는 기술로서도, 전술한 이온성 에칭에 의한 이방성 에칭이 이용되고 있다.As a technique for removing the native oxide film of the source and drain of the fin FET, anisotropic etching by the above-described ionic etching is used.

또한, 핀 FET의 소스 및 드레인 부분은 구조가 복잡하므로, 이온이 닿기 어려운 부분의 자연 산화막도 제거 가능한 처리로서, COR(Chemical Oxide Removal) 처리가 검토되고 있다. COR 처리는, HF 가스 및 NH3 가스를 이용하여 플라즈마리스의 드라이 에칭에 의해 산화막을 제거하는 처리이며, 예컨대 특허문헌 2 등에 기재되어 있다.In addition, since the structure of the source and drain portions of the fin FET is complex, a chemical oxide removal (COR) treatment has been studied as a treatment capable of removing a natural oxide film in a portion where ions are difficult to reach. The COR treatment is a treatment in which an oxide film is removed by dry etching of plasmaless using HF gas and NH 3 gas, and is described, for example, in Patent Document 2 and the like.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2003-324108호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. 2003-324108 특허문헌 2 : 국제 공개 제2007/049510호 팜플렛Patent Document 2: International Publication No. 2007/049510 pamphlet

그런데, COR 처리는 등방적인 처리이므로, 트렌치 바닥부의 자연 산화막의 제거에 COR 처리를 이용하면, 트렌치 측벽의 절연막도 에칭되어 버려 CD 손실이 생긴다. 최근, 디바이스의 미세화가 진행되어, 트렌치와 트렌치 사이의 절연막의 폭이 10 nm보다 작은 것이 요구되고 있고, 트렌치 측벽의 절연막이 에칭되어 CD 손실이 생기면, 누설의 문제가 생길 가능성이 있다. 이 때문에, CD 손실을 최대한 억제할 필요가 있다. 또한, 디바이스의 미세화가 더욱 진행되면, 이온성 에칭에 의한 이방성 에칭을 이용한 경우조차도 CD 손실의 영향을 무시할 수 없게 된다.However, since the COR treatment is an isotropic treatment, when the COR treatment is used to remove the natural oxide film at the bottom of the trench, the insulating film on the sidewall of the trench is also etched, resulting in CD loss. In recent years, device miniaturization has progressed, and it is required that the width of the insulating film between the trench and the trench is smaller than 10 nm. If the insulating film on the sidewall of the trench is etched and CD loss occurs, there is a possibility that a problem of leakage may occur. For this reason, it is necessary to suppress CD loss as much as possible. Further, when the device is further refined, the effect of CD loss cannot be neglected even when anisotropic etching by ionic etching is used.

따라서, 본 발명은, 트렌치와 같은 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 제거할 때에, CD 손실을 억제할 수 있는 기술, 및 그와 같은 기술을 이용하여 산화막을 제거한 패턴의 바닥부에 컨택트를 형성하는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.Therefore, the present invention, when removing the silicon-containing oxide film formed on the silicon portion of the bottom portion of the trench-like pattern, a technique capable of suppressing CD loss, and using such a technique to remove the oxide film on the bottom portion of the pattern It is an object to provide a technique for forming a contact.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 관점은, 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 방법으로서, 상기 패턴의 바닥부에 형성된 상기 실리콘 함유 산화막을, 카본계 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 플라즈마 에칭에 의해 제거하는 공정과, 상기 이방성 플라즈마 에칭후의 상기 실리콘 함유 산화막의 잔부를 케미컬 에칭에 의해 제거하는 공정과, 상기 케미컬 에칭후에 잔존하는 잔사를 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is a substrate to be processed having an insulating film having a predetermined pattern formed thereon and having a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern, wherein the silicon-containing oxide film is removed. As an oxide film removal method, the silicon-containing oxide film formed at the bottom of the pattern is removed by ionic anisotropic plasma etching by plasma of a carbon-based gas, and the remainder of the silicon-containing oxide film after the anisotropic plasma etching is performed. Provided is a method for removing an oxide film, comprising a step of removing by chemical etching and a step of removing residues remaining after the chemical etching.

상기 제1 관점의 산화막 제거 방법에 있어서, 상기 패턴의 바닥부의 상기 실리콘 함유 산화막은, 상기 패턴의 바닥부의 상기 실리콘 부분의 표면에 형성된 자연 산화막이어도 좋다.In the oxide film removal method of the first aspect, the silicon-containing oxide film at the bottom of the pattern may be a natural oxide film formed on the surface of the silicon portion at the bottom of the pattern.

또한, 상기 피처리 기판은, 핀 FET을 형성하기 위한 것이며, 실리콘핀과, 그 실리콘핀의 선단 부분에 형성된 Si 또는 SiGe로 이루어진 에피택셜 성장부를 갖고 있고, 상기 에피택셜 성장부가 상기 실리콘 부분을 구성하는 것이어도 좋다.Further, the substrate to be processed is for forming a fin FET, and has an epitaxial growth portion made of silicon fin and Si or SiGe formed on the tip portion of the silicon fin, and the epitaxial growth portion constitutes the silicon portion It may be done.

상기 잔사를 제거하는 공정은, H2 함유 가스의 플라즈마에 의한 H2 함유 플라즈마 처리에 의해 행할 수 있다.The step of removing the residue can be performed by H 2 containing plasma treatment with plasma of H 2 containing gas.

상기 이방성 플라즈마 에칭후에, 상기 패턴의 측벽에 잔존하는 카본계 보호막을 제거하는 공정을 더 가지며, 상기 잔사를 제거하는 공정은, 상기 케미컬 에칭에 의해 생긴 반응 생성물을 제거하는 것으로 할 수 있다.After the anisotropic plasma etching, the process of removing the carbon-based protective film remaining on the sidewall of the pattern may be further included, and the step of removing the residue may be to remove a reaction product generated by the chemical etching.

이 경우에, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, H2 함유 가스의 플라즈마에 의한 H2 함유 플라즈마 처리를 포함하는 것으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, 상기 피처리 기판에 O2 함유 가스를 공급한 후, 상기 H2 함유 플라즈마 처리를 행하는 것, 또는, H2 가스 및 N2 가스의 플라즈마에 의한 H2/N2 플라즈마 처리에 의해 행하는 것, H2 가스 및 NH3 가스의 플라즈마에 의한 H2/NH3 플라즈마 처리에 의해 행하는 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, O2 가스 플라즈마 처리에 의해 행하는 것으로 할 수 있다.In this case, the step of removing the carbon-based protective film can be as including a H 2 containing plasma treatment with a plasma of H 2 containing gas. In this case, the step of removing the carbon-based protective film is to supply the O 2 containing gas to the substrate to be treated, and then to perform the H 2 containing plasma treatment, or to plasma of H 2 gas and N 2 gas. It is performed by the H 2 / N 2 plasma treatment may be performed by the H 2 / NH 3 plasma process by the plasma of H 2 gas and NH 3 gas. Note that the step of removing the carbon-based protective film can be performed by O 2 gas plasma treatment.

상기 이방성 에칭은, 불화탄소계 가스 또는 불소화탄화수소계 가스의 플라즈마에 의해 행하는 것이 바람직하다. 상기 이방성 에칭은, 압력을 0.1 Torr 이하로 하여 행해지는 것이 바람직하다. 상기 케미컬 에칭은, NH3 가스 및 HF 가스를 이용한 가스 처리에 의해 행하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform the anisotropic etching by plasma of a fluorocarbon gas or a fluorinated hydrocarbon gas. It is preferable that the anisotropic etching is performed with a pressure of 0.1 Torr or less. It is preferable to perform the chemical etching by gas treatment using NH 3 gas and HF gas.

상기 절연막은 SiO2막을 포함하는 것이어도 좋다. 또한, 상기 각 공정을, 10∼150℃의 범위 내의 동일 온도에서 행하는 것이 바람직하고, 20∼60℃의 범위 내의 동일 온도에서 행하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 각 공정을, 하나의 처리 용기 내에서 연속하여 행하는 것이 바람직하다.The insulating film may include an SiO 2 film. Moreover, it is preferable to perform each said process at the same temperature in the range of 10-150 degreeC, and it is more preferable to perform at the same temperature in the range of 20-60 degreeC. Moreover, it is preferable to perform each said process continuously in one processing container.

본 발명의 제2 관점은, 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 방법으로서, 상기 패턴의 바닥부에 형성된 상기 실리콘 함유 산화막을, 카본계 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 플라즈마 에칭에 의해 제거하는 공정과, 상기 이방성 플라즈마 에칭후에, 상기 패턴의 측벽에 잔존하는 카본계 보호막을 제거하는 공정을 가지며, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, 상기 피처리 기판에 O2 함유 가스를 공급한 후, H2 함유 가스의 플라즈마에 의한 H2 함유 플라즈마 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법을 제공한다.A second aspect of the present invention is an oxide film removal method for removing a silicon-containing oxide film in a substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed and a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion of the bottom of the pattern. A step of removing the silicon-containing oxide film formed on the bottom of the pattern by ionic anisotropic plasma etching by plasma of a carbon-based gas; and removing the carbon-based protective film remaining on the sidewalls of the pattern after the anisotropic plasma etching has a process step of removing the carbon-based protective layer, and then supplies the O 2 containing gas to the target substrate, oxide film removal, characterized in that for performing the H 2 containing plasma treatment with a plasma of H 2 containing gas method Gives

상기 제2 관점의 산화막 제거 방법에 있어서, 상기 O2 함유 가스의 공급은, 유량을 10∼5000 sccm, 시간을 0.1∼60 sec로 하여 행하는 것으로 할 수 있다. 보다 바람직하게는, 유량 100∼1000 sccm, 시간 1∼10 sec이다. 또한, 상기 H2 함유 플라즈마 처리는, 압력을 0.02∼0.5 Torr, H2 가스 유량을 10∼5000 sccm, RF 파워를 10∼1000 W, 시간을 1∼120 sec로 하여 행할 수 있다. 보다 바람직하게는, 압력 : 0.05∼0.3 Torr, H2 가스 유량 : 100∼1000 sccm, RF 파워 : 100∼500 W, 시간 : 5∼90 sec이다. 또한, O2 함유 가스 플로우 + H2 함유 플라즈마 처리는, 1번의 처리로 행할 수도 있지만, 합계 처리 시간이 동일한 경우에 있어서도, 예컨대 3사이클로 처리하는 등, 조금씩 분할하여 복수회 실시하는 것이 바람직하다.In the oxide film removal method according to the second aspect, the supply of the O 2 containing gas can be performed with a flow rate of 10 to 5000 sccm and a time of 0.1 to 60 sec. More preferably, the flow rate is 100 to 1000 sccm, and the time is 1 to 10 sec. In addition, the H 2 containing plasma treatment can be performed with a pressure of 0.02 to 0.5 Torr, an H 2 gas flow rate of 10 to 5000 sccm, an RF power of 10 to 1000 W, and a time of 1 to 120 sec. More preferably, pressure: 0.05 to 0.3 Torr, H 2 gas flow rate: 100 to 1000 sccm, RF power: 100 to 500 W, time: 5 to 90 sec. In addition, although the O 2 -containing gas flow + H 2 -containing plasma treatment may be performed by one treatment, even when the total treatment time is the same, it is preferable to perform it several times in small portions, such as three cycles.

본 발명의 제3 관점은, 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 방법으로서, 상기 패턴의 바닥부에 형성된 상기 실리콘 함유 산화막을, 카본계 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 플라즈마 에칭에 의해 제거하는 공정과, 상기 이방성 플라즈마 에칭후에, 상기 패턴의 측벽에 잔존하는 카본계 보호막을 제거하는 공정을 가지며, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, H2 가스 및 N2 가스의 플라즈마에 의한 H2/N2 플라즈마 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법을 제공한다.A third aspect of the present invention is an oxide film removal method for removing a silicon-containing oxide film in a substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed and having a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern. A step of removing the silicon-containing oxide film formed on the bottom of the pattern by ionic anisotropic plasma etching by plasma of a carbon-based gas; and removing the carbon-based protective film remaining on the sidewalls of the pattern after the anisotropic plasma etching It has a process, and the step of removing the carbon-based protective film provides an oxide film removal method characterized by being performed by H 2 /N 2 plasma treatment using plasma of H 2 gas and N 2 gas.

상기 제3 관점의 산화막 제거 방법에 있어서, 상기 H2/N2 플라즈마 처리는, 압력을 0.02∼0.5 Torr, H2 가스 유량을 10∼5000 sccm, N2 가스 유량을 5∼5000 sccm, RF 파워를 10∼1000 W, 시간을 1∼120 sec로 하여 행할 수 있다. 보다 바람직하게는, 압력 : 0.05∼0.3 Torr, H2 가스 유량 : 100∼1000 sccm, N2 가스 유량 : 10∼1000 sccm, RF 파워 : 100∼500 W, 시간 : 10∼90 sec이다.In the oxide film removal method of the third aspect, the H 2 /N 2 plasma treatment is 0.02 to 0.5 Torr in pressure, 10 to 5000 sccm in the H 2 gas flow rate, 5 to 5000 sccm in the N 2 gas flow rate, and RF power. And 10 to 1000 W, and time to 1 to 120 sec. More preferably, pressure: 0.05 to 0.3 Torr, H 2 gas flow rate: 100 to 1000 sccm, N 2 gas flow rate: 10 to 1000 sccm, RF power: 100 to 500 W, time: 10 to 90 sec.

본 발명의 제4 관점은, 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 방법으로서, 상기 패턴의 바닥부에 형성된 상기 실리콘 함유 산화막을, 카본계 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 플라즈마 에칭에 의해 제거하는 공정과, 상기 이방성 플라즈마 에칭후에, 상기 패턴의 측벽에 잔존하는 카본계 보호막을 제거하는 공정을 가지며, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, H2 가스 및 NH3 가스의 플라즈마에 의한 H2/NH3 플라즈마 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법을 제공한다.A fourth aspect of the present invention is an oxide film removal method for removing a silicon-containing oxide film in a substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed, and a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern. A step of removing the silicon-containing oxide film formed on the bottom of the pattern by ionic anisotropic plasma etching by plasma of a carbon-based gas; and removing the carbon-based protective film remaining on the sidewalls of the pattern after the anisotropic plasma etching It has a process, and the step of removing the carbon-based protective film provides an oxide film removal method characterized by being carried out by H 2 /NH 3 plasma treatment with plasma of H 2 gas and NH 3 gas.

상기 제4 관점에 있어서, 상기 H2/NH3 플라즈마 처리는, 압력을 0.1∼1.0 Torr, H2 가스 유량을 10∼5000 sccm, NH3 가스 유량을 1∼1000 sccm, RF 파워를 10∼1000 W, 시간을 1∼150 sec로 하여 행할 수 있다. 보다 바람직하게는, 압력 : 0.3∼0.7 Torr, H2 가스 유량 : 100∼700 sccm, NH3 가스 유량 : 5∼500 sccm, RF 파워 : 50∼500 W, 시간 : 10∼120 sec이다. 상기 H2/NH3 플라즈마 처리의 H2 가스 + NH3 가스에 대한 NH3 가스의 유량비는, 0.1∼25%의 범위인 것이 바람직하다.In the fourth aspect, in the H 2 /NH 3 plasma treatment, the pressure is 0.1 to 1.0 Torr, the H 2 gas flow rate is 10 to 5000 sccm, the NH 3 gas flow rate is 1 to 1000 sccm, and the RF power is 10 to 1000. W, time can be set to 1 to 150 sec. More preferably, pressure: 0.3 to 0.7 Torr, H 2 gas flow rate: 100 to 700 sccm, NH 3 gas flow rate: 5 to 500 sccm, RF power: 50 to 500 W, time: 10 to 120 sec. Flow ratio of NH 3 gas to the H 2 / NH 3 H 2 + NH 3 gas in the gas plasma treatment is preferably in the range of 0.1~25%.

본 발명의 제5 관점은, 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 장치로서, 상기 피처리 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 미리 정해진 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구와, 상기 처리 용기 내에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구와, 상기 처리 가스 공급 기구, 상기 배기 기구, 및 상기 플라즈마 생성 기구를 제어하는 제어부를 가지며, 상기 제어부는, 상기 제1 관점 내지 제4 관점 중의 어느 산화막 제거 방법이 행해지도록, 상기 처리 가스 공급 기구, 상기 배기 기구 및 상기 플라즈마 생성 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 장치를 제공한다.A fifth aspect of the present invention is an oxide film removal apparatus for removing a silicon-containing oxide film in a substrate to be processed having a silicon film-containing oxide film formed on a silicon portion of a bottom portion of the pattern, with an insulating film on which a predetermined pattern is formed. A processing container accommodating the substrate to be processed; a processing gas supply mechanism supplying a predetermined processing gas into the processing container; an exhaust mechanism exhausting the processing container; and a plasma generating mechanism generating plasma in the processing container. , A control gas control mechanism for controlling the processing gas supply mechanism, the exhaust mechanism, and the plasma generation mechanism, wherein the control gas is provided so that any of the oxide film removal methods of the first to fourth aspects is performed. There is provided an oxide film removal apparatus characterized in that the exhaust mechanism and the plasma generation mechanism are controlled.

본 발명의 제6 관점은, 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 제1 내지 제4 관점 중의 어느 방법에 의해 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 공정과, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거후에 금속막을 성막하는 공정과, 상기 실리콘 부분과 상기 금속막을 반응시켜, 상기 패턴의 바닥부에 컨택트를 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 컨택트 형성 방법을 제공한다.A sixth aspect of the present invention is a substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed, and a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern. And removing the silicon-containing oxide film, forming a metal film after removing the silicon-containing oxide film, and reacting the silicon portion with the metal film to form a contact at the bottom of the pattern. A method of forming a contact is provided.

상기 금속막을 형성하는 공정은, CVD 또는 ALD에 의해 행할 수 있다.The step of forming the metal film can be performed by CVD or ALD.

본 발명의 제7 관점은, 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하고, 상기 실리콘 부분에 컨택트를 형성하는 컨택트 형성 시스템으로서, 상기 피처리 기판의 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 상기 제4 관점의 산화막 제거 장치와, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거후에 금속막을 성막하는 금속막 성막 장치와, 상기 산화막 제거 장치와 상기 금속막 성막 장치가 접속되는 진공 반송실과, 상기 진공 반송실 내에 설치된 반송 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 컨택트 형성 시스템을 제공한다.In a seventh aspect of the present invention, in a substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed, and having a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern, the silicon-containing oxide film is removed and the silicon portion is contacted. A contact forming system for forming, comprising: an oxide film removing device of the fourth aspect for removing the silicon-containing oxide film of the substrate to be processed; a metal film forming device for forming a metal film after removing the silicon-containing oxide film; and removing the oxide film. There is provided a contact forming system comprising a vacuum transfer chamber to which the apparatus and the metal film forming apparatus are connected, and a transfer mechanism provided in the vacuum transfer chamber.

상기 금속막 성막 장치로서, CVD 또는 ALD에 의해 금속막을 성막하는 것을 이용할 수 있다.As the metal film forming apparatus, a film forming a metal film by CVD or ALD can be used.

본 발명의 제8 관점은, 컴퓨터 상에서 동작하며, 산화막 제거 장치를 제어하기 위한 프로그램이 기억된 기억 매체로서, 상기 프로그램은, 실행시에 상기 제1 내지 제4 관점 중의 어느 산화막 제거 방법이 행해지도록, 컴퓨터에 상기 산화막 제거 장치를 제어시키는 것을 특징으로 하는 기억 매체를 제공한다.An eighth aspect of the present invention is a storage medium storing a program for controlling an oxide film removal apparatus, which is operated on a computer, wherein the program is executed so that any of the oxide film removal methods of the first to fourth aspects is performed during execution. It provides a storage medium characterized by controlling the oxide film removal apparatus in a computer.

본 발명의 제9 관점은, 컴퓨터 상에서 동작하며, 컨택트 형성 시스템을 제어하기 위한 프로그램이 기억된 기억 매체로서, 상기 프로그램은, 실행시에 상기 제6 관점의 컨택트 형성 방법이 행해지도록, 컴퓨터에 상기 컨택트 형성 시스템을 제어시키는 것을 특징으로 하는 기억 매체를 제공한다.A ninth aspect of the present invention is a storage medium in which a program for operating a computer and controlling a contact formation system is stored, wherein the program is said to the computer so that upon execution, the contact forming method of the sixth aspect is performed. A storage medium characterized by controlling a contact formation system.

본 발명에 의하면, 패턴 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을, 카본계 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 플라즈마 에칭에 의해 제거한 후, 실리콘 함유 산화막의 잔부를 케미컬 에칭에 의해 제거하고, 이어서, 케미컬 에칭후에 잔존하는 잔사를 제거하기 때문에, 패턴 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 제거할 때에 CD 손실을 억제할 수 있다.According to the present invention, after the silicon-containing oxide film formed on the silicon portion of the bottom of the pattern is removed by ionic anisotropic plasma etching by plasma of a carbon-based gas, the remainder of the silicon-containing oxide film is removed by chemical etching, and then chemical Since the residue remaining after etching is removed, CD loss can be suppressed when removing the silicon-containing oxide film formed on the silicon portion of the bottom of the pattern.

도 1은 제1 실시형태에 관한 산화막 제거 방법의 플로우차트이다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 산화막 제거 방법의 공정 단면도이다.
도 3은 제1 실시형태에 관한 산화막 제거 방법이 적용되는 핀 FET을 형성하기 위한 구조체를 나타내는, 트렌치에 직교하는 방향을 따르는 단면도이다.
도 4는 제1 실시형태에 관한 산화막 제거 방법이 적용되는 핀 FET을 형성하기 위한 구조체를 나타내는, 트렌치의 방향을 따르는 단면도이다.
도 5는 제1 실시형태의 다른 예에 관한 산화막 제거 방법의 플로우차트이다.
도 6은 도 5의 공정의 일부를 나타내는 공정 단면도이다.
도 7은 제1 실시형태의 산화막 제거 방법을 포함하는 컨택트 형성 방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 제1 실시형태의 산화막 제거 방법을 포함하는 컨택트 형성 방법의 일례를 나타내는 공정 단면도이다.
도 9는 산화막 제거 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 10은 산화막 제거 장치를 구비한 컨택트 형성 시스템을 개략적으로 나타내는 수평 단면도이다.
도 11은 제2 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 12는 제2 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 13은 제2 실시형태에 관한 산화막 제거 방법의 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 제2 실시형태의 실험예에서의, Si 기판에 대하여 C4F8 가스에 의한 에칭을 행한 경우(샘플 1), C4F8 가스에 의한 에칭후 O2 애싱을 행한 경우(샘플 2), C4F8 가스에 의한 에칭후 H2 애싱을 행한 경우(샘플 3), C4F8 가스에 의한 에칭후, 제2 실시형태에 따라서 O2 플로우 + H2 플라즈마 처리를 행한 경우(샘플 4)에 관해, 잔류 카본 농도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14의 샘플 1∼4에 관해, 잔류 산소 농도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 16은 제2 실시형태의 실험예에서의, 샘플 4와, H2 애싱 200 W 및 H2 애싱 500 W의 경우에 관해, 플라즈마 시간에 대한 잔류 카본 농도의 변화를 나타내는 도면이다.
도 17은 제2 실시형태의 실험예에서의, Si 기판의 자연 산화막을 제거하고, 그 후, 플라즈마 CVD에 의해 Ti를 성막하여 TiSi 컨택트를 형성했을 때의 컨택트의 비저항을 나타내는 도면이며, 자연 산화막 제거를, NH3 가스 및 HF 가스에 의한 COR 처리만의 레퍼런스, C4F8 가스에 의한 에칭후, 샘플 4와 동일한 조건으로 제2 실시형태에 따라서 O2 플로우 + H2 플라즈마 처리를 행하고, 그 후 COR 처리를 행한 것(샘플 5), C4F8 가스에 의한 에칭후 H2 애싱을 행하고, 그 후 COR 처리를 행한 것(샘플 6)의 3종류로 한 경우의 도면이다.
도 18은 도 17의 레퍼런스, 샘플 5, 샘플 6의 단면의 SEM(TEM) 사진이다.
도 19는 도 17의 레퍼런스, 샘플 5, 샘플 6의 Ti막과 Si 기판의 계면 부근의 산소 농도를, SIMS 측정을 실시하여 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 20은 제2 실시형태의 실험예에서의, Si 기판 상의 절연막에 형성된 트렌치의 바닥의 자연 산화막 제거전의 이니셜 상태와, Si 기판 상의 절연막에 형성된 트렌치의 바닥의 자연 산화막을 COR에 의해 제거한 후, Ti막을 성막하여 TiSi 컨택트를 형성한 경우(샘플 7)와, 제2 실시형태에 따라서, C4F8 에칭-O2 플로우-H2 플라즈마 처리를 행한 후, Ti막을 성막하여 TiSi 컨택트를 형성한 경우(샘플 8)의 단면의 TEM 사진이다.
도 21은 제3 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 22는 제3 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 23은 제3 실시형태의 실험예에서의, 비교로서의 Si 기판에 대하여 C4F8 가스에 의한 에칭을 행한 경우(제2 실시형태의 샘플 1), 및, C4F8 가스에 의한 에칭후 O2 플로우 + H2 플라즈마 처리를 행한 경우(제2 실시형태의 샘플 4)와, C4F8 가스에 의한 에칭후 H2/N2 플라즈마 처리를 행한 경우(샘플 11)에 관해, 잔류 카본 농도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 24는 도 23의 샘플 1, 4, 11에 관해, 잔류 산소 농도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 25는 제3 실시형태의 실험예에서의, 샘플 11과, H2 애싱 200 W 및 H2 애싱 500 W의 경우에 관해, 플라즈마 시간에 대한 잔류 카본 농도의 변화를 나타내는 도면이다.
도 26은 제3 실시형태의 실험예에서의, Si 기판의 자연 산화막을 제거하고, 그 후 플라즈마 CVD에 의해 Ti를 성막하여 TiSi 컨택트를 형성했을 때의 컨택트의 비저항을 나타내는 도면이며, 자연 산화막 제거를, NH3 가스 및 HF 가스에 의한 COR 처리만의 레퍼런스, C4F8 가스에 의한 에칭후, 샘플 11과 동일한 조건으로 본 실시형태에 따라서 H2/N2 플라즈마 처리를 행하고, 그 후 COR 처리를 행한 것(샘플 12), C4F8 가스에 의한 에칭후 H2 애싱을 행하고, 그 후 COR 처리를 행한 것(제2 실시형태의 샘플 6)의 3종류로 한 경우의 도면이다.
도 27은 도 26의 레퍼런스, 샘플 12, 샘플 6의 단면의 SEM 사진이다.
도 28은 도 26의 레퍼런스, 샘플 12, 샘플 6의 Ti막과 Si 기판의 계면 부근의 산소 농도를, SIMS 측정을 실시하여 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 29는 제3 실시형태의 실험예에서의, Si 기판 상의 절연막에 형성된 트렌치의 바닥의 자연 산화막 제거전의 이니셜 상태와, Si 기판 상의 절연막에 형성된 트렌치의 바닥의 자연 산화막을 COR에 의해 제거한 후, Ti막을 성막하여 TiSi 컨택트를 형성한 경우(제2 실시형태의 샘플 7)와, 제3 실시형태에 따라서, C4F8 에칭-H2/N2 플라즈마 처리를 행한 후, Ti막을 성막하여 TiSi 컨택트를 형성한 경우(샘플 13)의 단면의 TEM 사진이다.
도 30은 카본을 포함하는 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 에칭을 행했을 때에 카본 함유층이 형성된 상태를 나타내는 모식도이다.
도 31은 H2/N2 플라즈마 처리의 처리 시간과 카본량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 32는 제4 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 33은 제4 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 34는 제4 실시형태의 실험예에서의, COR 처리만을 행한 경우(샘플 21), C4F8 가스에 의한 에칭후 H2/N2 플라즈마 처리를 행한 경우(샘플 22), C4F8 가스에 의한 에칭후 O2 애싱을 행한 경우(샘플 23)에 관해, 잔류 카본 농도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 35는 제4 실시형태의 실험예에서의, O2 플라즈마 처리의 처리 시간과 산화막 막두께의 관계를 나타내는 도면이다.
도 36은 제5 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 37은 제5 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 38은 제5 실시형태의 실험예에서의, 샘플 31(제3 실시형태), 샘플 32(NH3 유량비 「대」), 샘플 33(NH3 유량비 「중」), 샘플 34(NH3 유량비 「소」)에 관해, 애싱 시간과 XPS에 의해 측정한 잔류 카본 농도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 39는 제5 실시형태의 실험예에서의, 샘플 31(제3 실시형태), 샘플 32(NH3 유량비 「대」), 샘플 33(NH3 유량비 「중」), 샘플 34(NH3 유량비 「소」)에 관해, 애싱 시간과 XPS에 의해 측정한 잔류 불소 농도의 관계를 나타내는 도면이다.1 is a flowchart of the oxide film removal method according to the first embodiment.
2 is a process sectional view of the oxide film removal method according to the first embodiment.
3 is a cross-sectional view along a direction orthogonal to the trench, showing a structure for forming a fin FET to which the oxide film removal method according to the first embodiment is applied.
4 is a cross-sectional view along the direction of the trench, showing a structure for forming a fin FET to which the oxide film removal method according to the first embodiment is applied.
5 is a flowchart of an oxide film removal method according to another example of the first embodiment.
6 is a process sectional view showing a part of the process in FIG. 5.
7 is a flowchart showing an example of a contact formation method including the oxide film removal method of the first embodiment.
8 is a process sectional view showing an example of a contact formation method including the oxide film removal method of the first embodiment.
9 is a cross-sectional view showing an example of an oxide film removal apparatus.
10 is a horizontal cross-sectional view schematically showing a contact forming system having an oxide film removal apparatus.
11 is a flowchart showing the oxide film removal method according to the second embodiment.
12 is a process sectional view showing the oxide film removal method according to the second embodiment.
13 is a view for explaining the mechanism of the oxide film removal method according to the second embodiment.
Fig. 14 shows the case where the Si substrate was etched with C 4 F 8 gas in the experimental example of the second embodiment (Sample 1), and O 2 ashing was performed after etching with C 4 F 8 gas (Sample) 2) When H 2 ashing is performed after etching with C 4 F 8 gas (sample 3), after etching with C 4 F 8 gas, when O 2 flow + H 2 plasma treatment is performed according to the second embodiment (Sample 4) is a diagram showing the results of measuring the residual carbon concentration.
15 is a view showing the results of measuring residual oxygen concentrations for samples 1 to 4 of FIG. 14.
16 is a graph showing the change in the residual carbon concentration with respect to the plasma time in the case of the sample 4 and the H 2 ashing 200 W and the H 2 ashing 500 W in the experimental example of the second embodiment.
17 is a view showing the resistivity of a contact when a natural oxide film of a Si substrate is removed in an experimental example of the second embodiment, and then Ti is formed by plasma CVD to form a TiSi contact; The removal is performed by reference to only COR treatment with NH 3 gas and HF gas, after etching with C 4 F 8 gas, O 2 flow + H 2 plasma treatment is performed according to the second embodiment under the same conditions as Sample 4, It is a figure in the case where it is set as three types of thing which performed COR processing after that (Sample 5), H 2 ashing after etching with C 4 F 8 gas, and then performed COR processing (Sample 6).
FIG. 18 is an SEM (TEM) photograph of the cross-section of the reference, sample 5, and sample 6 of FIG. 17.
FIG. 19 is a diagram showing the results of SIMS measurement of the oxygen concentrations near the interface between the Ti film and the Si substrate of the reference, sample 5, and sample 6 shown in FIG. 17.
20 shows, in the experimental example of the second embodiment, after removing the initial state of the trench formed in the insulating film on the Si substrate before the natural oxide film and the natural oxide film in the bottom of the trench formed in the insulating film on the Si substrate by COR, A Ti film was formed to form a TiSi contact (Sample 7), and according to the second embodiment, after C 4 F 8 etching-O 2 flow-H 2 plasma treatment, a Ti film was formed to form a TiSi contact. It is a TEM photograph of the cross section of the case (sample 8).
21 is a flowchart showing the oxide film removal method according to the third embodiment.
22 is a process sectional view showing the oxide film removal method according to the third embodiment.
Fig. 23 shows the etching of the Si substrate as a comparison in the experimental example of the third embodiment with C 4 F 8 gas (sample 1 of the second embodiment), and the etching with C 4 F 8 gas After the O 2 flow + H 2 plasma treatment (sample 4 of the second embodiment), and when the H 2 /N 2 plasma treatment after etching with a C 4 F 8 gas (sample 11) remained It is a figure showing the result of measuring the carbon concentration.
24 is a diagram showing the results of measuring residual oxygen concentrations for samples 1, 4, and 11 of FIG.
25 is a graph showing the change in the residual carbon concentration with respect to the plasma time in the case of the sample 11 and the H 2 ashing 200 W and the H 2 ashing 500 W in the experimental example of the third embodiment.
Fig. 26 is a diagram showing the resistivity of a contact when the natural oxide film of the Si substrate is removed in the experimental example of the third embodiment and then Ti is formed by plasma CVD to form a TiSi contact, and the natural oxide film is removed. The H 2 /N 2 plasma treatment was performed in accordance with the present embodiment under the same conditions as the sample 11 after the reference with only the COR treatment using NH 3 gas and HF gas, and the etching with C 4 F 8 gas, followed by COR. It is a figure when it is set as three types of thing which processed (Sample 12), H 2 ashing after etching with C 4 F 8 gas, and then COR-processed (Sample 6 of 2nd Embodiment).
FIG. 27 is an SEM photograph of a cross-section of the reference, sample 12, and sample 6 of FIG. 26.
FIG. 28 is a diagram showing the results of SIMS measurement of the oxygen concentrations near the interface between the Ti film and the Si substrate of the reference, sample 12, and sample 6 of FIG. 26.
29, in the experimental example of the third embodiment, after removing the initial state of the trench formed in the insulating film on the Si substrate before the natural oxide film and the natural oxide film in the bottom of the trench formed in the insulating film on the Si substrate by COR, In the case of forming a TiSi contact by forming a Ti film (sample 7 of the second embodiment), and after performing C 4 F 8 etching-H 2 /N 2 plasma treatment according to the third embodiment, a Ti film is formed to form a TiSi This is a TEM photograph of the cross section of a contact formed (sample 13).
30 is a schematic view showing a state in which a carbon-containing layer is formed when an ionic anisotropic etching is performed by plasma of a gas containing carbon.
31 is a view showing the relationship between the H 2 /N 2 plasma treatment time and the amount of carbon.
32 is a flowchart showing the oxide film removal method according to the fourth embodiment.
33 is a process sectional view showing the oxide film removal method according to the fourth embodiment.
34 is the case where only performed, COR processing in the fourth embodiment of the experimental example (sample 21), C 4 F 8 when after etching with a gas subjected to the H 2 / N 2 plasma treatment (Sample 22), C 4 F 8 is a diagram showing the result of measuring the residual carbon concentration in the case where O 2 ashing was performed after etching with gas (sample 23).
Fig. 35 is a diagram showing the relationship between the processing time of the O 2 plasma treatment and the oxide film thickness in the experimental example of the fourth embodiment.
36 is a flowchart showing the oxide film removal method according to the fifth embodiment.
37 is a process sectional view showing the oxide film removal method according to the fifth embodiment.
38 shows sample 31 (third embodiment), sample 32 (NH 3 flow rate ratio “large”), sample 33 (NH 3 flow rate ratio “medium”), and sample 34 (NH 3 flow rate ratio) in the experimental example of the fifth embodiment. It is a figure which shows the relationship between ashing time and residual carbon concentration measured by XPS about "small").
39 shows, in the experimental example of the fifth embodiment, sample 31 (third embodiment), sample 32 (NH 3 flow rate ratio “large”), sample 33 (NH 3 flow rate ratio “medium”), sample 34 (NH 3 flow rate ratio) "Small") is a diagram showing the relationship between ashing time and residual fluorine concentration measured by XPS.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<제1 실시형태><First Embodiment>

[산화막 제거 방법][How to remove oxide film]

처음에, 제1 실시형태에 관한 산화막 제거 방법에 관해 설명한다.First, the oxide film removal method according to the first embodiment will be described.

도 1은 제1 실시형태에 관한 산화막 제거 방법의 플로우차트, 도 2는 그 공정 단면도이다.1 is a flowchart of an oxide film removal method according to a first embodiment, and FIG. 2 is a sectional view of the process.

본 실시형태에서는, 미리 정해진 패턴으로서 트렌치가 형성된 피처리체에 있어서, 트렌치 바닥부의 실리콘 부분에 컨택트 메탈을 성막하여 컨택트를 형성하기 전에, 실리콘 부분의 표면에 형성된 자연 산화막을 제거하는 경우에 관해 설명한다.In the present embodiment, a description will be given of a case in which a natural oxide film formed on the surface of a silicon portion is removed before a contact metal is formed on a silicon portion of the bottom of the trench to form a contact in the object in which the trench is formed as a predetermined pattern. .

처음에, 실리콘 기체(1)에 절연막(2)이 형성되고, 절연막(2)에 미리 정해진 패턴으로서 트렌치(3)가 형성된 피처리 기판(실리콘 웨이퍼)을 준비한다(단계 1; 도 2의 (a)). 트렌치(3)의 바닥부의 실리콘 부분에는 자연 산화막(실리콘 함유 산화막)(4)이 형성되어 있다. 절연막(2)은 주로 SiO2막으로 구성되어 있다. 일부가 SiN막이어도 좋다.First, an insulating film 2 is formed on the silicon substrate 1, and a substrate to be processed (silicon wafer) in which a trench 3 is formed as a predetermined pattern on the insulating film 2 is prepared (step 1; a)). A natural oxide film (silicon-containing oxide film) 4 is formed in the silicon portion of the bottom of the trench 3. The insulating film 2 is mainly composed of an SiO 2 film. A part of the SiN film may be used.

이러한 피처리 기판(실리콘 웨이퍼)으로는, 예컨대 핀 FET을 형성하기 위한 것을 들 수 있다. 도 3 및 도 4는 핀 FET을 형성하기 위한 피처리 기판의 일례를 나타내는 단면도이다. 또, 도 3은 트렌치(3)에 직교하는 방향을 따르는 단면도이며, 도 4는 트렌치(3)의 방향을 따르는 단면도이다. 본 예에서는, 트렌치(3)의 바닥부에, 실리콘 부분으로서, Si핀(7)의 선단 부분에 형성된 Si 또는 SiGe로 이루어진 다각형의 에피택셜 성장부(8)를 갖고 있고, 이 에피택셜 성장부(8)가 소스 및 드레인을 구성한다. 그리고, 이 에피택셜 성장부(8)의 표면에 자연 산화막(4)이 형성되어 있다. 본 예에서는, 절연막(2)은, 주요부인 SiO2막(9)과, 바닥부를 구성하는 SiN막(10)으로 이루어진다. 또, 도 4에서는 에피택셜 성장부(8)를 오각형으로 나타내고 있지만, 사각형이어도 좋다.Examples of such a substrate to be processed (silicon wafer) include those for forming a fin FET. 3 and 4 are cross-sectional views showing an example of a substrate to be processed for forming a fin FET. Moreover, FIG. 3 is a sectional view along the direction orthogonal to the trench 3, and FIG. 4 is a sectional view along the direction of the trench 3. In this example, at the bottom of the trench 3, as a silicon portion, a polygonal epitaxial growth portion 8 made of Si or SiGe formed at a tip portion of the Si pin 7 is provided, and this epitaxial growth portion (8) constitutes the source and drain. Then, a natural oxide film 4 is formed on the surface of the epitaxial growth portion 8. In this example, the insulating film 2 is composed of an SiO 2 film 9 as a main part and a SiN film 10 constituting a bottom part. 4, the epitaxial growth portion 8 is shown as a pentagon, but may be a square.

핀 FET의 트렌치는, 예컨대 TopCD가 8∼10 nm, 깊이가 100∼120 nm이고, 애스펙트비는 12∼15이다.The trench of the fin FET has, for example, a TopCD of 8 to 10 nm, a depth of 100 to 120 nm, and an aspect ratio of 12 to 15.

산화막 제거 처리에 앞서, 피처리체(실리콘 웨이퍼)에 대하여 프리 클린 처리 등의 청정화 처리를 행해도 좋다.Prior to the oxide film removal treatment, a cleaning treatment such as a pre-clean treatment may be performed on the object (silicon wafer).

다음으로, 카본을 포함하는 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 에칭으로 트렌치 바닥부의 자연 산화막(4)을 제거한다(제1 산화막 제거 단계)(단계 2; 도 2의 (b)).Next, the natural oxide film 4 at the bottom of the trench is removed by ionic anisotropic etching by plasma of a gas containing carbon (first oxide film removal step) (step 2; FIG. 2(b)).

이 공정은, 이온의 직진성을 이용한 이방성 에칭이며, 카본을 포함하는 가스로는, CF4나 C4F8 등의 불화탄소계(CxFy계) 가스를 적합하게 이용할 수 있다. 또한, CH2F2 등의 불소화탄화수소계(CxHyFz계) 가스도 이용할 수 있다. 또한, 이들에 더하여 Ar 가스 등의 희가스 및 N2 가스와 같은 불활성 가스, 나아가 미량의 O2 가스를 포함하고 있어도 좋다.This step is anisotropic etching using straightness of ions, and a carbon fluoride (CxFy) gas such as CF 4 or C 4 F 8 can be suitably used as a gas containing carbon. Further, a fluorinated hydrocarbon-based (CxHyFz-based) gas such as CH 2 F 2 can also be used. Further, in addition to these, a rare gas such as Ar gas, an inert gas such as N 2 gas, or a trace amount of O 2 gas may be included.

이러한 가스를 이용함으로써, 이방성 에칭시에 트렌치(3)의 측벽에는 카본계의 보호막이 성막되기 때문에, 측벽의 에칭 진행을 억제하면서 자연 산화막을 에칭할 수 있다. 이것에 의해, CD 손실을 억제하면서 트렌치 바닥부의 자연 산화막(4)의 대부분을 제거할 수 있다.By using such a gas, a carbon-based protective film is formed on the sidewall of the trench 3 during anisotropic etching, so that the natural oxide film can be etched while suppressing the etching progress of the sidewall. Thereby, most of the natural oxide film 4 at the bottom of the trench can be removed while suppressing CD loss.

단계 2의 이방성 에칭을 행할 때에는, 압력은, 이온의 직선성을 확보하기 위해 최대한 저압인 편이 바람직하고, 0.1 Torr(13.3 Pa) 이하 정도로 설정된다. 또한, 플라즈마 처리이기 때문에 저온이어도 좋으며, 또한 엄밀한 온도 제어는 불필요하지만, 다음 단계 3의 온도와 동일한 온도인 것이 바람직하다.When performing the anisotropic etching of step 2, the pressure is preferably as low as possible to ensure linearity of ions, and is set to about 0.1 Torr (13.3 Pa) or less. In addition, since it is a plasma treatment, a low temperature may be sufficient, and although strict temperature control is unnecessary, it is preferable that it is the same temperature as the temperature of the next step 3.

또, 단계 2일 때에 측벽에 형성되는 카본계의 보호막은 단계 2의 후에 제거해도 좋고 제거하지 않아도 좋다.In addition, the carbon-based protective film formed on the sidewall in step 2 may or may not be removed after step 2.

단계 2의 제1 산화막 제거 단계에 의해 자연 산화막(4)의 대부분은 제거되지만, 도 4에 나타내는 핀 FET의 트렌치 바닥부의 복잡한 형상을 갖는 에피택셜 성장부(8) 표면의 자연 산화막은, 이방성 에칭만으로는 제거할 수 없다.Although most of the natural oxide film 4 is removed by the first oxide film removal step in step 2, the natural oxide film on the surface of the epitaxial growth portion 8 having the complicated shape of the trench bottom portion of the fin FET shown in FIG. 4 is anisotropically etched. It cannot be removed by itself.

이 때문에, 단계 2의 제1 산화막 제거 단계의 후, 트렌치(3)의 바닥부에 존재하는 자연 산화막(4)의 잔부를 케미컬 에칭에 의해 제거한다(제2 산화막 제거 단계)(단계 3; 도 2의 (c)).For this reason, after the first oxide film removal step of step 2, the remainder of the natural oxide film 4 existing at the bottom of the trench 3 is removed by chemical etching (second oxide film removal step) (step 3; FIG. (C) of 2).

케미컬 에칭은 플라즈마리스이고 반응성 가스에 의한 드라이 에칭이며, 등방적인 에칭이므로, 복잡한 형상을 갖는 에피택셜 성장부(8) 표면의 자연 산화막(4)을 제거 가능하다. 케미컬 에칭으로는, NH3 가스와 HF 가스를 이용한 COR 처리가 적합하다.The chemical etching is plasmaless, dry etching with a reactive gas, and isotropic etching, so that the natural oxide film 4 on the surface of the epitaxial growth portion 8 having a complicated shape can be removed. As chemical etching, COR treatment using NH 3 gas and HF gas is suitable.

COR 처리시에는, NH3 가스와 HF 가스 외에, 희석 가스로서 Ar 가스나 N2 가스 등의 불활성 가스를 가해도 좋다.In the COR treatment, in addition to NH 3 gas and HF gas, an inert gas such as Ar gas or N 2 gas may be added as a diluting gas.

COR 처리와 같은 케미컬 에칭은 등방성 에칭이므로, 트렌치 측벽도 에칭되어 CD 손실이 생길 우려가 있지만, 단계 3에서는 트렌치 바닥부에 약간 남은 자연 산화막을 제거만 하기 때문에, 단시간의 처리이면 되며, 실제로는 거의 CD 손실은 생기지 않는다. 또한, 트렌치 측벽의 카본계 보호막을 제거하지 않은 경우에는, 카본계 보호막은 NH3 가스 및 HF 가스에 대하여 무반응이므로, 트렌치 측벽의 에칭을 더욱 억제할 수 있다.Since chemical etching such as COR treatment is isotropic etching, trench sidewalls may also be etched, resulting in CD loss, but in step 3, only a small amount of natural oxide film is removed from the bottom of the trench. There is no CD loss. In addition, when the carbon-based protective film on the sidewall of the trench is not removed, the carbon-based protective film is non-reactive to NH 3 gas and HF gas, so that etching of the trench sidewall can be further suppressed.

단계 3을 행할 때에는, 처리 압력은 0.01∼5 Torr(1.33∼667 Pa) 정도가 바람직하다. 또한, 온도는 10∼150℃ 정도의 범위로 할 수 있고, 그 중에서도 보다 낮은 온도인 20∼60℃가 바람직하다. 이와 같이 저온으로 처리함으로써, 에칭면의 평활성을 높일 수 있다.When performing step 3, the treatment pressure is preferably about 0.01 to 5 Torr (1.33 to 667 Pa). Further, the temperature can be in the range of about 10 to 150°C, and among them, the lower temperature is preferably 20 to 60°C. By treating at such a low temperature, the smoothness of the etching surface can be enhanced.

COR 처리후, 카본 보호막이 제거되어 있는 경우에는, 절연막(2)의 상면 및 트렌치(3)의 바닥부에 NH3 가스 및 HF 가스와의 반응에 의해 주로 플루오로규산암모늄((NH4)2SiF6; AFS)으로 이루어진 반응 생성물이 형성된다. 이 때, 측벽에도 다소의 반응 생성물이 형성된다. 또한, 카본계 보호막을 미리 제거하지 않은 경우는, 반응 생성물은, 절연막(2)의 상면 및 트렌치(3)의 바닥부에만 생성되고, 측벽에는 카본계 보호막이 잔존하여 반응 생성물은 생기지 않는다.When the carbon protective film is removed after COR treatment, ammonium fluorosilicate ((NH 4 ) 2 is mainly reacted with NH 3 gas and HF gas at the upper surface of the insulating film 2 and at the bottom of the trench 3. A reaction product consisting of SiF 6 ; AFS) is formed. At this time, some reaction products are also formed on the side walls. In addition, when the carbon-based protective film is not removed in advance, the reaction product is generated only on the upper surface of the insulating film 2 and the bottom of the trench 3, and the carbon-based protective film remains on the sidewall, so that the reaction product is not generated.

이와 같이, 절연막(2)의 상면 및 트렌치(3)의 바닥부 및 트렌치 측벽에는, 반응 생성물만, 또는 반응 생성물과 카본계 보호막으로 이루어진 잔사(6)가 잔존하기 때문에, 다음으로, 트렌치(3)의 측벽 및 바닥부에 잔존하는 잔사(6)를 제거한다(단계 4; 도 2의 (d)).Thus, since only the reaction product or the residue 6 made of the reaction product and the carbon-based protective film remains on the upper surface of the insulating film 2, the bottom portion of the trench 3, and the sidewalls of the trench 3, the trench 3 ), the remaining residue 6 is removed from the side walls and the bottom (step 4; Fig. 2(d)).

또, 단계 3의 온도가 어느 정도 높은 경우에는, 단계 3의 처리중에 반응 생성물인 AFS의 일부는 기화하여 제거된다.Moreover, when the temperature of step 3 is somewhat high, a part of the reaction product, AFS, is vaporized and removed during the process of step 3.

단계 4의 잔사 제거 처리는, 예컨대 H2 함유 가스의 플라즈마인 H2 플라즈마로 행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 측벽이나 바닥부의 재산화를 억제하면서 잔사(6)를 제거할 수 있다.Residue removal process of step 4, for example, is preferably carried out with a plasma of H 2 plasma of H 2 containing gas. Thereby, the residue 6 can be removed while suppressing reoxidation of the side wall or the bottom portion.

단계 4로서 H2 플라즈마를 이용하는 경우에는, 플라즈마에 의한 제거 처리이므로, 처리 압력이 어느 정도 낮은 편이 바람직하지만, 측벽의 잔사도 제거할 필요가 있기 때문에, 단계 2보다 직진성이 약한 것이 바람직하다. 이 때문에, 단계 4의 처리 압력은 단계 2보다 높고, 0.5 Torr(66.7 Pa) 이하 정도가 바람직하다. 또한, 플라즈마 처리이므로 저온에서 행할 수 있고, 단계 3의 온도와 동일한 온도인 것이 바람직하다.In the case of using H 2 plasma as step 4, since it is a plasma removal treatment, it is preferable that the treatment pressure is somewhat low, but since it is also necessary to remove the residue on the side walls, it is preferable that the straightness is weaker than step 2. For this reason, the processing pressure in step 4 is higher than in step 2, and preferably about 0.5 Torr (66.7 Pa) or less. In addition, since it is a plasma treatment, it can be performed at a low temperature, and it is preferable that it is the same temperature as that in step 3.

단, 트렌치 측벽의 카본계 보호막과 케미컬 에칭후의 반응 생성물을 동시에 제거하는 경우에는, 처리 시간이 장시간이 되고, 또한 충분히 제거할 수 없을 우려도 있다.However, when the carbon-based protective film on the sidewall of the trench and the reaction product after chemical etching are removed at the same time, the treatment time may be long, and there is a concern that it may not be sufficiently removed.

이 때문에, 도 5에 나타낸 바와 같이, 단계 2의 제1 산화막 제거 단계의 직후에, 카본계 보호막의 제거 처리(단계 5)를 행하여, 단계 4에서는 반응 생성물인 AFS만을 제거하는 것이 바람직하다.For this reason, as shown in Fig. 5, immediately after the first oxide film removal step in step 2, a carbon-based protective film removal process (step 5) is performed, and in step 4, it is preferable to remove only the reaction product AFS.

구체적으로는, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 단계 2를 행한 후에는, 트렌치(3)의 상면이나 측벽에 카본계 보호막(5)이 잔존하고 있기 때문에, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 단계 5에서, 예컨대 단계 4와 동일하게 H2 플라즈마에 의해 카본계 보호막(5)을 제거할 수 있다. 이 때의 조건은 단계 4와 동일한 정도로 할 수 있다.Specifically, as shown in Fig. 6(a), after performing step 2, since the carbon-based protective film 5 remains on the upper surface or sidewall of the trench 3, it is shown in Fig. 6(b). As shown, in step 5, the carbon-based protective film 5 can be removed by H 2 plasma, for example, as in step 4. The conditions at this time can be set to the same level as in step 4.

이상과 같이, 처음에 제1 산화막 제거 단계에 있어서, 카본계 가스를 이용한 이방성 에칭에 의해 트렌치(3) 바닥부의 자연 산화막(SiO2막)(4)을 제거하기 때문에, 트렌치의 측벽에 카본계 보호막을 형성하면서 에칭할 수 있다. 이 때문에, 카본막 형성 등의 부가적인 공정을 가하지 않고, 에칭시에 형성된 카본계 보호막에 의해, 측벽의 에칭에 의한 CD 손실을 방지하면서 트렌치(3) 바닥부의 자연 산화막(4)의 대부분을 제거할 수 있다. 또한, 이방성 에칭으로 제거할 수 없는 자연 산화막(4)은, 제2 산화막 제거 단계에 있어서 등방적인 케미컬 에칭으로 제거하지만, 잔존하고 있는 자연 산화막(4)은 매우 작기 때문에, 처리 시간은 단시간이면 되며, CD 손실은 매우 작다. 이 때문에, 복잡한 공정을 거치지 않고, CD 손실을 억제하면서 트렌치(3)의 바닥부의 자연 산화막을 제거할 수 있다.As described above, in the first step of removing the first oxide film, the natural oxide film (SiO 2 film) 4 at the bottom of the trench 3 is removed by anisotropic etching using a carbon-based gas. It can be etched while forming a protective film. For this reason, most of the natural oxide film 4 at the bottom of the trench 3 is removed while preventing CD loss due to etching of the sidewalls by the carbon-based protective film formed at the time of etching without applying an additional process such as carbon film formation. can do. In addition, the natural oxide film 4 that cannot be removed by anisotropic etching is removed by isotropic chemical etching in the second oxide film removal step, but the remaining natural oxide film 4 is very small, so the processing time is short. , CD loss is very small. For this reason, the natural oxide film at the bottom of the trench 3 can be removed while suppressing CD loss without going through a complicated process.

따라서, 핀 FET을 형성하기 위한 구조체와 같이, 트렌치(3) 바닥부의 반도체 부분인 소스 및 드레인이 복잡한 형상을 갖고 있는 경우에, CD 손실을 억제한 상태로 자연 산화막을 제거할 수 있다.Therefore, when the source and the drain, which are semiconductor portions at the bottom of the trench 3, have a complicated shape, such as a structure for forming a fin FET, the natural oxide film can be removed with CD loss suppressed.

또한, 단계 2∼4 또는 단계 2, 5, 3∼4를 거의 동일한 온도에서 행할 수 있기 때문에, 자연 산화막의 제거 처리를 단시간에 행할 수 있어, 스루풋을 높게 유지할 수 있다. 또한, 이들 공정은 전부 가스 처리이며, 게다가 동일한 온도에서 행할 수 있기 때문에, 동일 챔버 내에서의 처리가 가능하고, 이에 따라 자연 산화막의 제거 처리를 한층 더 단시간에 행할 수 있다.Further, since steps 2 to 4 or steps 2, 5 and 3 to 4 can be performed at substantially the same temperature, the natural oxide film removal process can be performed in a short time, and the throughput can be kept high. In addition, since all of these processes are gas treatments and can be performed at the same temperature, treatments in the same chamber are possible, whereby the natural oxide film removal treatment can be performed in a shorter time.

[컨택트 형성 방법][How to form a contact]

다음으로, 상기 산화막 제거 처리후의 컨택트 형성 방법의 일례에 관해 도 7의 플로우차트 및 도 8의 공정 단면도를 참조하여 설명한다.Next, an example of a method for forming a contact after the oxide film removal treatment will be described with reference to the flowchart in FIG. 7 and the process cross-section in FIG. 8.

여기서는, 상기 단계 1∼4에 의해, 또는 이들 단계 1∼4에 카본계 보호막 제거 공정인 단계 5를 더한 처리에 의해, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 트렌치(3) 바닥부의 자연 산화막의 제거(단계 11)를 행한 후, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 컨택트 메탈인 금속막(11)을 CVD 또는 ALD에 의해 성막한다(단계 12). 금속막으로는, Ti막이나 Ta막 등을 이용할 수 있다.Here, as shown in Fig. 8(a), the natural oxide film at the bottom of the trench 3 is performed by the above steps 1 to 4 or by adding the steps 1 to 4 to step 5, which is a carbon-based protective film removal step. After removal of (step 11), as shown in Fig. 8(b), a metal film 11 as a contact metal is formed by CVD or ALD (step 12). As the metal film, a Ti film, a Ta film, or the like can be used.

그리고, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 금속막(11)은 트렌치(3)의 바닥부에 있어서 실리콘과 반응하여, 자기 정합적으로 금속 실리케이트(예컨대 TiSi)로 이루어진 컨택트(12)가 형성된다(단계 13).And, as shown in Fig. 8 (c), the metal film 11 reacts with silicon at the bottom of the trench 3, so that the contact 12 made of a metal silicate (for example, TiSi) is self-aligning. Is formed (step 13).

[산화막 제거 장치][Oxide film removal device]

다음으로, 상기 제1 실시형태의 산화막 제거 방법의 실시에 이용되는 산화막 제거 장치의 일례에 관해 설명한다. 도 9는, 산화막 제거 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.Next, an example of the oxide film removal apparatus used in the implementation of the oxide film removal method of the first embodiment will be described. 9 is a cross-sectional view showing an example of an oxide film removal apparatus.

산화막 제거 장치(100)는, 대략 원통형의 챔버(처리 용기)(101)를 갖고 있다. 챔버(101)는, 예컨대 표면 처리를 하지 않은 알루미늄, 또는, 내벽면이 OGF(Out Gass Free) 양극 산화 처리가 실시된 알루미늄으로 구성되어 있다.The oxide film removal apparatus 100 has a substantially cylindrical chamber (process vessel) 101. The chamber 101 is made of, for example, aluminum that has not been subjected to surface treatment, or aluminum whose inner wall surface has been subjected to Out Gass Free (OGF) anodization treatment.

챔버(101)의 내부에는, 도 2의 (a)에 나타내는 구조가 전체면에 형성된 구조체인 실리콘 웨이퍼(피처리 기판)(W)를 수평으로 지지하기 위한 서셉터(102)가, 중앙 하부에 설치된 원통형의 지지 부재(103)에 의해 지지된 상태로 배치되어 있다. 도시하지 않지만, 서셉터(102)는, 지지 부재(103)나 챔버(101)와는 절연되어 있다. 챔버(101)의 바닥부의 중앙에는 개구부가 형성되어 있고, 개구부의 하부에 원통형의 돌출부(101b)가 접속되어 있고, 지지 부재(103)는 돌출부(101b)의 바닥부에 지지되어 있다.Inside the chamber 101, a susceptor 102 for horizontally supporting a silicon wafer (substrate to be processed) W, which is a structure in which the structure shown in Fig. 2(a) is formed on the entire surface, is located at the lower center. It is arranged in a state supported by the installed cylindrical support member 103. Although not shown, the susceptor 102 is insulated from the support member 103 and the chamber 101. An opening is formed in the center of the bottom of the chamber 101, a cylindrical protrusion 101b is connected to the bottom of the opening, and the support member 103 is supported at the bottom of the protrusion 101b.

서셉터(102)는, 예컨대 본체부가 알루미늄으로 이루어지고, 그 외주에 절연링(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 서셉터(102)의 내부에는, 그 위의 실리콘 웨이퍼(W)의 온도 조절을 행하기 위한 온도 조절 기구(104)가 설치되어 있다. 온도 조절 기구(104)는, 예컨대 서셉터(102)에 형성된 유로에 온도 제어된 온도 조절 매체를 통류시킴으로써, 실리콘 웨이퍼(W)를 처리에 필요한, 예컨대 10∼150℃ 범위의 적절한 온도로 온도 조절하도록 되어 있다.The susceptor 102, for example, is made of aluminum, and an insulating ring (not shown) is formed on its outer circumference. Inside the susceptor 102, a temperature control mechanism 104 for adjusting the temperature of the silicon wafer W thereon is provided. The temperature regulating mechanism 104 regulates the temperature of the silicon wafer W to a suitable temperature, for example, in the range of 10 to 150°C, for processing, by passing a temperature-controlled temperature regulating medium through a flow path formed in the susceptor 102 It is supposed to.

서셉터(102)에는, 실리콘 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 3개의 승강핀(도시하지 않음)이, 서셉터(102)의 표면에 대하여 출몰 가능하게 설치되어 있다. 서셉터(102)의 상면에는, 실리콘 웨이퍼(W)를 정전 흡착하기 위한 정전척(113)이 설치되어 있다. 정전척(113)은, 알루미나 등의 유전체의 내부에 전극(113a)이 설치된 구조를 갖고 있고, 고압 직류 전원(114)으로부터 전극(113a)에 고전압이 인가됨으로써, 그 상면에 실리콘 웨이퍼(W)가 쿨롱력 등의 정전 흡착력에 의해 흡착된다. 정전척(113)에 의해 실리콘 웨이퍼(W)를 흡착함으로써, 온도 조절 기구(104)에 의한 실리콘 웨이퍼(W)의 온도 조절을 매우 정밀하게 행하는 것이 가능해진다.In the susceptor 102, three lifting pins (not shown) for conveying the silicon wafer W are provided so as to be able to appear and retract against the surface of the susceptor 102. An electrostatic chuck 113 for electrostatically adsorbing the silicon wafer W is provided on the upper surface of the susceptor 102. The electrostatic chuck 113 has a structure in which an electrode 113a is provided inside a dielectric such as alumina, and a high voltage is applied to the electrode 113a from the high-voltage direct current power source 114, whereby a silicon wafer W is placed on the upper surface thereof. Is adsorbed by electrostatic adsorption force such as Coulomb force. By adsorbing the silicon wafer W by the electrostatic chuck 113, it becomes possible to precisely control the temperature of the silicon wafer W by the temperature control mechanism 104.

챔버(101)의 상부에는 샤워 헤드(105)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(105)는, 챔버(101)의 천장벽(101a)의 바로 아래에 설치된, 원판형을 이루며, 다수의 가스 토출 구멍(107)이 형성된 샤워 플레이트(106)를 갖고 있다. 샤워 플레이트(106)로는, 예컨대, 알루미늄으로 이루어진 본체의 표면에 산화이트륨으로 이루어진 용사 피막이 형성된 것이 이용된다. 샤워 플레이트(106)와 챔버(101)는 링형의 절연 부재(106a)에 의해 절연되어 있다. 절연 부재(106a)를 도전재로 치환하여, 샤워 헤드(105)의 외측 프레임, 챔버(101), 샤워 플레이트(106), 부재(106a)를 모두 도통시켜도 좋다.A shower head 105 is installed on the upper part of the chamber 101. The shower head 105 is provided under the ceiling wall 101a of the chamber 101, has a disk shape, and has a shower plate 106 in which a plurality of gas discharge holes 107 are formed. As the shower plate 106, for example, a spray coating formed of yttrium oxide is formed on the surface of a body made of aluminum. The shower plate 106 and the chamber 101 are insulated by a ring-shaped insulating member 106a. The insulating member 106a may be replaced with a conductive material, so that the outer frame of the shower head 105, the chamber 101, the shower plate 106, and the member 106a may all be conducted.

챔버(101)의 천장벽(101a)의 중앙에는 가스 도입구(108)가 설치되고, 천장벽(101a)과 샤워 플레이트(106)의 사이는 가스 확산 공간(109)으로 되어 있다.A gas inlet 108 is provided at the center of the ceiling wall 101a of the chamber 101, and is a gas diffusion space 109 between the ceiling wall 101a and the shower plate 106.

가스 도입구(108)에는, 가스 공급 기구(110)의 가스 배관(110a)이 접속되어 있다. 그리고, 후술하는 가스 공급 기구(110)로부터 공급된 가스가, 가스 도입구(108)로부터 도입되고, 가스 확산 공간(109) 내에 확산되어 샤워 플레이트(106)의 가스 토출 구멍(107)으로부터 챔버(101) 내에 토출된다.The gas piping 110a of the gas supply mechanism 110 is connected to the gas inlet 108. Then, the gas supplied from the gas supply mechanism 110, which will be described later, is introduced from the gas introduction port 108, diffused in the gas diffusion space 109, and is chambered from the gas discharge hole 107 of the shower plate 106. 101).

가스 공급 기구(110)는, HF 가스, NH3 가스, CxFy 가스(카본 함유 가스), Ar 가스, N2 가스, H2 가스를 개별적으로 공급하는 복수의 가스 공급원과, 이들 복수의 가스 공급원으로부터 각 가스를 공급하기 위한 복수의 가스 공급 배관을 갖고 있다(모두 도시하지 않음). 각 가스 공급 배관에는, 개폐 밸브와, 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기가 설치되어 있고(모두 도시하지 않음), 이들에 의해, 상기 가스를 적절하게 전환하는 것, 및 각 가스의 유량 제어를 행할 수 있게 되어 있다. 이들 가스 공급 배관으로부터의 가스는, 전술한 가스 배관(110a)을 거쳐 샤워 헤드(105)에 공급된다.The gas supply mechanism 110 includes a plurality of gas sources that individually supply HF gas, NH 3 gas, CxFy gas (carbon-containing gas), Ar gas, N 2 gas, and H 2 gas, and these gas sources It has a plurality of gas supply pipes for supplying each gas (all not shown). Each gas supply piping is provided with an on-off valve and a flow controller such as a mass flow controller (all not shown), whereby the gas can be appropriately switched, and flow control of each gas can be performed. It is supposed to be. Gas from these gas supply pipes is supplied to the shower head 105 via the gas pipes 110a described above.

한편, 서셉터(102)에는, 정합기(116)를 통해 고주파 전원(115)이 접속되어 있어, 고주파 전원(115)으로부터 서셉터(102)에 고주파 전력이 인가된다. 서셉터(102)는 하부 전극으로서 기능하고, 샤워 플레이트(106)는 상부 전극으로서 기능하여, 한쌍의 평행 평판 전극을 구성하고, 서셉터(102)에 고주파 전력이 인가됨으로써, 챔버(101) 내에 용량 결합 플라즈마가 생성된다. 또한, 고주파 전원(115)으로부터 서셉터(102)에 고주파 전력이 인가됨으로써, 플라즈마 중의 이온이 실리콘 웨이퍼(W)에 인입된다. 고주파 전원(115)으로부터 출력되는 고주파 전력의 주파수는, 0.1∼500 MHz로 설정되는 것이 바람직하고, 예컨대 13.56 MHz가 이용된다.On the other hand, the high frequency power supply 115 is connected to the susceptor 102 through the matcher 116, and high frequency power is applied from the high frequency power supply 115 to the susceptor 102. The susceptor 102 functions as a lower electrode, and the shower plate 106 functions as an upper electrode, constituting a pair of parallel plate electrodes, and by applying high frequency power to the susceptor 102, the chamber 101 A capacitively coupled plasma is generated. In addition, by applying high-frequency power from the high-frequency power supply 115 to the susceptor 102, ions in the plasma are drawn into the silicon wafer W. The frequency of the high-frequency power output from the high-frequency power supply 115 is preferably set to 0.1 to 500 MHz, for example, 13.56 MHz is used.

챔버(101)의 바닥부에는 배기 기구(120)가 설치되어 있다. 배기 기구(120)는, 챔버(101)의 바닥부에 형성된 배기구(121 및 122)에 설치된 제1 배기 배관(123) 및 제2 배기 배관(124)과, 제1 배기 배관(123)에 설치된 제1 압력 제어 밸브(125) 및 드라이 펌프(126)와, 제2 배기 배관(124)에 설치된 제2 압력 제어 밸브(127) 및 터보 펌프(128)를 갖고 있다. 그리고, 챔버(101) 내가 고압으로 설정되는 성막 처리시에는 드라이 펌프(126)만으로 배기되고, 챔버(101) 내가 저압으로 설정되는 플라즈마 처리시에는 드라이 펌프(126)와 터보 펌프(128)가 병용된다. 챔버(101) 내의 압력 제어는, 챔버(101)에 설치된 압력 센서(도시하지 않음)의 검출치에 기초하여 압력 제어 밸브(125 및 127)의 개방도를 제어함으로써 이루어진다.An exhaust mechanism 120 is installed at the bottom of the chamber 101. The exhaust mechanism 120 is provided in the first exhaust pipe 123 and the second exhaust pipe 124 and the first exhaust pipe 123 provided in the exhaust ports 121 and 122 formed in the bottom portion of the chamber 101. It has a first pressure control valve 125 and a dry pump 126, a second pressure control valve 127 and a turbo pump 128 provided in the second exhaust pipe 124. In addition, only the dry pump 126 is exhausted during the deposition process in which the chamber 101 is set to a high pressure, and the dry pump 126 and the turbo pump 128 are used together in the plasma processing in which the chamber 101 is set to a low pressure. do. The pressure control in the chamber 101 is achieved by controlling the opening degree of the pressure control valves 125 and 127 based on the detection value of a pressure sensor (not shown) installed in the chamber 101.

챔버(101)의 측벽에는, 챔버(101)가 접속되는 도시하지 않은 진공 반송실과의 사이에서 실리콘 웨이퍼(W)의 반입 반출을 행하기 위한 반입 반출구(130)와, 이 반입 반출구(130)를 개폐하는 게이트 밸브(G)가 설치되어 있다. 실리콘 웨이퍼(W)의 반송은, 진공 반송실에 설치된 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 행해진다.On the sidewall of the chamber 101, a carry-in and out port 130 for carrying in and out of the silicon wafer W between a vacuum transfer chamber (not shown) to which the chamber 101 is connected, and a carry-in port 130 ) Is provided with a gate valve (G) that opens and closes. The conveyance of the silicon wafer W is performed by a conveyance mechanism (not shown) provided in the vacuum conveyance chamber.

산화막 제거 장치(100)는 제어부(140)를 갖고 있다. 제어부(140)는, 산화막 제거 장치(100)의 각 구성부, 예컨대 가스 공급 기구의 밸브나 매스플로우 컨트롤러, 고주파 전원(115), 배기 기구(120), 온도 조절 기구(104), 반송 기구, 게이트 밸브(G) 등을 제어하는 CPU(컴퓨터)를 갖는 주제어부와, 입력 장치(키보드, 마우스 등), 출력 장치(프린터 등), 표시 장치(디스플레이 등), 기억 장치(기억 매체)를 갖고 있다. 제어부(140)의 주제어부는, 예컨대 기억 장치에 내장된 기억 매체, 또는 기억 장치에 셋팅된 기억 매체에 기억된 처리 레시피에 기초하여, 산화막 제거 장치(100)에 미리 정해진 동작을 실행시킨다.The oxide film removal apparatus 100 has a control unit 140. The control unit 140 includes each component of the oxide film removal apparatus 100, for example, a valve or mass flow controller of a gas supply mechanism, a high frequency power supply 115, an exhaust mechanism 120, a temperature control mechanism 104, a transport mechanism, Main control unit with CPU (computer) that controls gate valve (G), etc., input device (keyboard, mouse, etc.), output device (printer, etc.), display device (display, etc.), storage device (memory medium) have. The main control unit of the control unit 140 causes the oxide film removal apparatus 100 to perform a predetermined operation based on, for example, a processing medium stored in a storage medium set in the storage device or a storage medium set in the storage device.

다음으로, 이상과 같이 구성되는 산화막 제거 장치의 처리 동작에 관해 설명한다. 이하의 처리 동작은 제어부(140)에서의 기억 매체에 기억된 처리 레시피에 기초하여 실행된다.Next, the processing operation of the oxide film removal apparatus configured as described above will be described. The following processing operation is executed based on the processing recipe stored in the storage medium in the control unit 140.

처음에, 게이트 밸브(G)를 개방하고, 반송 기구(도시하지 않음)에 의해, 진공 반송실(도시하지 않음)로부터 반입 반출구(130)를 통해, 도 2의 (a)에 나타내는 구조가 전체면에 형성된 구조체인 실리콘 웨이퍼(W)를 챔버(101) 내에 반입하여, 서셉터(102) 상에 배치시킨다. 이 상태로, 반송 기구를 챔버(101)로부터 후퇴시키고, 게이트 밸브(G)를 폐쇄한다.First, the structure shown in Fig. 2(a) is opened by opening the gate valve G, and by a transport mechanism (not shown), through the carry-in/out port 130 from the vacuum transport chamber (not shown). The silicon wafer W, which is a structure formed on the entire surface, is carried into the chamber 101 and placed on the susceptor 102. In this state, the conveyance mechanism is retracted from the chamber 101, and the gate valve G is closed.

이어서, 배기 기구(120)에 의해, 챔버(101) 내의 압력을 0.1 Torr(13.3 Pa) 이하의 저압으로 조정한다. 이 때, CxFy 가스에 더하여 Ar 가스나 N2 가스를 첨가해도 좋다. 챔버(101) 내의 압력을 저압으로 하기 위해, 챔버(101) 내의 배기는 드라이 펌프(126)에 더하여 터보 펌프(128)도 이용하여 행한다. 실리콘 웨이퍼(W)의 온도는, 온도 조절 기구(104)에 의해 10∼150℃, 바람직하게는 20∼60℃로 유지된다. 또, 이 때의 온도는, 이후에 행해지는 엄밀한 온도 제어가 필요한 케미컬 에칭에 의한 제2 산화막 제거 단계시의 온도로 설정된다. 또한, 고전압 직류 전원(114)을 온으로 하여, 정전척(113)에 의해 실리콘 웨이퍼(W)를 정전 흡착한다.Next, the pressure in the chamber 101 is adjusted to a low pressure of 0.1 Torr (13.3 Pa) or less by the exhaust mechanism 120. At this time, in addition to the CxFy gas, an Ar gas or an N 2 gas may be added. In order to reduce the pressure in the chamber 101 to a low pressure, exhaust in the chamber 101 is performed using a turbo pump 128 in addition to the dry pump 126. The temperature of the silicon wafer W is maintained at 10 to 150°C, preferably 20 to 60°C, by the temperature control mechanism 104. Moreover, the temperature at this time is set to the temperature at the time of the 2nd oxide film removal step by chemical etching which requires strict temperature control performed later. Further, the high-voltage DC power source 114 is turned on, and the silicon wafer W is electrostatically adsorbed by the electrostatic chuck 113.

이 상태에서, 가스 공급 기구(110)로부터 탄소 함유 가스인 CxFy 가스, 예컨대 C4F8 가스를 미리 정해진 유량으로 샤워 헤드(105)를 통해 챔버(101) 내에 공급하면서, 고주파 전원(115)을 온으로 하여 플라즈마를 생성하고, CxFy 이온에 의한 이방성 에칭에 의해 제1 산화막 제거 단계를 행하여, 트렌치 바닥부의 자연 산화막의 대부분을 제거한다. 이 때, CxFy계 가스에 의해 트렌치의 측벽에 카본계 보호막이 형성되기 때문에, CD 손실을 억제하면서, 트렌치 바닥부의 자연 산화막을 제거할 수 있다.In this state, while supplying the carbon-containing gas CxFy gas, such as C 4 F 8 gas, from the gas supply mechanism 110 into the chamber 101 through the shower head 105 at a predetermined flow rate, the high frequency power supply 115 is supplied. Plasma is generated on, and the first oxide film removal step is performed by anisotropic etching with CxFy ions to remove most of the natural oxide film at the bottom of the trench. At this time, since the carbon-based protective film is formed on the sidewall of the trench by the CxFy-based gas, the natural oxide film at the bottom of the trench can be removed while suppressing CD loss.

제1 산화막 제거 단계의 후, 챔버(101) 내를 배기 기구(120)에 의해 배기하면서 Ar 가스 또는 N2 가스로 퍼지한다.After the first oxide film removal step, the interior of the chamber 101 is purged with Ar gas or N 2 gas while being exhausted by the exhaust mechanism 120.

퍼지 종료후, 바람직하게는 카본계 보호막의 제거를 행한다. 카본계 보호막의 제거는, 실리콘 웨이퍼(W)를 동일한 온도로 유지한 채, 배기 기구(120)에 의해 챔버(101) 내의 압력을 제1 산화막 제거 단계보다 높고 0.5 Torr(66.7 Pa) 이하인 미리 정해진 압력으로 조정하고, 가스 공급 기구(110)로부터 예컨대 H2 가스, 또는 H2 가스 및 N2 가스를 미리 정해진 유량으로 샤워 헤드(105)를 통해 챔버(101) 내에 공급하면서, 고주파 전원(115)을 온으로 한다. 이 때의 챔버(101) 내의 배기도, 드라이 펌프(126)에 더하여 터보 펌프(128)도 이용하여 행한다. 이것에 의해, 예컨대 H2 플라즈마 및 H2/N2 플라즈마에 의해 트렌치 측벽의 카본계 보호막이 제거된다.After the purging is completed, the carbon-based protective film is preferably removed. In the removal of the carbon-based protective film, while maintaining the silicon wafer W at the same temperature, the pressure in the chamber 101 by the exhaust mechanism 120 is higher than the first oxide film removal step and is 0.5 Torr (66.7 Pa) or less. High-frequency power source 115, adjusted to pressure and supplied from the gas supply mechanism 110, for example H 2 gas, or H 2 gas and N 2 gas, through the shower head 105 at a predetermined flow rate into the chamber 101 Turn on. The exhaust in the chamber 101 at this time is also performed using the turbo pump 128 in addition to the dry pump 126. Thereby, the carbon-based protective film on the sidewall of the trench is removed by, for example, H 2 plasma and H 2 /N 2 plasma.

카본계 보호막 제거 처리후, 챔버(101) 내를 배기 기구(120)에 의해 배기하면서 Ar 가스 또는 N2 가스로 퍼지한다.After the carbon-based protective film removal treatment, the interior of the chamber 101 is purged with Ar gas or N 2 gas while exhausting by the exhaust mechanism 120.

퍼지 종료후, 실리콘 웨이퍼(W)를 동일한 온도로 유지한 채, 배기 기구(120)에 의해 챔버(101) 내의 압력을 0.01∼5 Torr(1.33∼667 Pa)의 범위의 미리 정해진 압력으로 조정하고, 가스 공급 기구(110)로부터 NH3 가스 및 HF 가스를 미리 정해진 유량으로 샤워 헤드(105)를 통해 챔버(101) 내에 공급하고, 이들의 반응에 의한 제2 산화막 제거 처리를 행하여 자연 산화막의 잔부를 제거한다. NH3 가스 및 HF 가스와 함께, 희석 가스로서 N2 가스 및 Ar 가스의 적어도 한쪽을 공급해도 좋다. 이 때, 챔버(101) 내의 압력은 비교적 저압으로부터 비교적 고압까지 이용할 수 있기 때문에, 터보 펌프(128)와 드라이 펌프(126)의 조합, 혹은 드라이 펌프(126)만으로 배기하는 것이 가능하다.After the purging is finished, the pressure in the chamber 101 is adjusted to a predetermined pressure in the range of 0.01 to 5 Torr (1.33 to 667 Pa) by the exhaust mechanism 120 while keeping the silicon wafer W at the same temperature. , NH 3 gas and HF gas from the gas supply mechanism 110 are supplied into the chamber 101 through the shower head 105 at a predetermined flow rate, and the second oxide film is removed by the reaction thereof, and the residue of the natural oxide film is performed. Remove wealth. At least one of N 2 gas and Ar gas may be supplied as a diluting gas together with NH 3 gas and HF gas. At this time, since the pressure in the chamber 101 can be used from a relatively low pressure to a relatively high pressure, it is possible to exhaust only the combination of the turbo pump 128 and the dry pump 126, or only the dry pump 126.

이 때의 에칭은, 플라즈마를 이용하지 않는 가스 처리이므로, 등방적이며, 제1 산화막 제거 단계에서는 제거할 수 없었던 복잡한 형상의 실리콘 영역에 잔존한 자연 산화막을 제거하는 것이 가능하다. 이 때의 에칭은 등방적이지만, 약간 잔존한 자연 산화막을 제거하면 되기 때문에, CD 손실은 거의 생기지 않는다.Since the etching at this time is a gas treatment that does not use plasma, it is isotropic and it is possible to remove the natural oxide film remaining in the silicon region of a complex shape that could not be removed in the first oxide film removal step. The etching at this time is isotropic, but CD loss hardly occurs because the slightly remaining natural oxide film can be removed.

이러한 자연 산화막의 에칭 처리후, 챔버(101) 내를 배기 기구(120)에 의해 배기하면서 N2 가스 또는 Ar 가스로 퍼지한다.After the natural oxide film is etched, the interior of the chamber 101 is purged with N 2 gas or Ar gas while being exhausted by the exhaust mechanism 120.

퍼지 종료후, 실리콘 웨이퍼(W)를 동일한 온도로 유지한 채, 배기 기구(120)의 드라이 펌프(126) 및 터보 펌프(128)에 의해 챔버(101) 내의 압력을 0.5 Torr(667 Pa) 이하로 조정하고, 가스 공급 기구(110)로부터 H2 가스, 또는 H2 가스 및 N2 가스를 미리 정해진 유량으로 샤워 헤드(105)를 통해 챔버(101) 내에 공급하면서, 고주파 전원(115)을 온으로 하고, H2 플라즈마 또는 H2/N2 플라즈마 처리를 행하여 잔사를 제거한다. 이 때의 잔사는, 카본계 보호막을 미리 제거한 경우는, 제2 산화막 제거 단계시에 생성된 반응 생성물인 AFS이고, 카본계 보호막을 제거하지 않은 경우는, 카본계 보호막 및 AFS이다.After purging is finished, the pressure in the chamber 101 is 0.5 Torr (667 Pa) or less by the dry pump 126 and the turbo pump 128 of the exhaust mechanism 120 while maintaining the silicon wafer W at the same temperature. while adjusting, and supplied into the chamber 101 through the showerhead 105, the H 2 gas or H 2 gas and N 2 gas at a predetermined flow rate from the gas supply mechanism 110 is, on the high-frequency power source (115) And H 2 plasma or H 2 /N 2 plasma treatment to remove residue. The residue at this time is AFS, which is a reaction product generated during the second oxide film removal step when the carbon-based protective film is removed in advance, and carbon-based protective film and AFS when the carbon-based protective film is not removed.

이러한 잔사 제거 처리후, 챔버(101) 내를 Ar 가스 또는 N2 가스로 퍼지하고, 게이트 밸브(G)를 개방하여 반송 기구에 의해 서셉터(102) 상의 실리콘 웨이퍼(W)를 반출한다.After the residue removal treatment, the inside of the chamber 101 is purged with Ar gas or N 2 gas, and the gate valve G is opened to take out the silicon wafer W on the susceptor 102 by a transport mechanism.

이상의 일련의 처리에 의해 CD 손실을 억제하면서 트렌치 바닥부의 자연 산화막을 확실하게 제거할 수 있다.Through the above-described series of processes, it is possible to reliably remove the natural oxide film at the bottom of the trench while suppressing CD loss.

또한, 상기 일련의 처리를 챔버(101) 내에서 연속적으로 행할 수 있기 때문에, 고효율로 처리를 행할 수 있다. 또한, 상기 일련의 처리를 동일한 온도에서 행하기 때문에 처리 시간이 단축되어, 매우 높은 스루풋을 얻을 수 있다.In addition, since the series of processing can be continuously performed in the chamber 101, processing can be performed with high efficiency. In addition, since the series of treatments are performed at the same temperature, the processing time is shortened, and a very high throughput can be obtained.

[컨택트 형성 시스템][Contact Formation System]

다음으로, 상기 산화막 제거 장치(100)를 구비한 컨택트 형성 시스템에 관해 설명한다.Next, a contact forming system provided with the oxide film removal apparatus 100 will be described.

도 10은, 컨택트 형성 시스템을 개략적으로 나타내는 수평 단면도이다.10 is a horizontal sectional view schematically showing a contact forming system.

컨택트 형성 시스템(300)은, 전술한 산화막 제거 처리를 행하고, 그 후, 컨택트 메탈로서 예컨대 Ti막을 형성하여 컨택트를 형성하기 위한 것이다.The contact forming system 300 is for forming the contact by performing the above-described oxide film removal treatment, and then, for example, forming a Ti film as a contact metal.

도 10에 나타낸 바와 같이, 컨택트 형성 시스템(300)은, 2개의 산화막 제거 장치(100)와 2개의 금속막 성막 장치(200)를 갖는다. 이들은, 평면형상이 칠각형을 이루는 진공 반송실(301)의 4개의 벽부에 각각 게이트 밸브(G)를 통해 접속되어 있다. 진공 반송실(301) 내는, 진공 펌프에 의해 배기되어 미리 정해진 진공도로 유지된다. 즉, 컨택트 형성 시스템(300)은, 멀티 챔버 타입의 진공 처리 시스템이며, 전술한 컨택트 형성을, 진공을 깨뜨리지 않고 연속하여 행할 수 있는 것이다.As shown in FIG. 10, the contact formation system 300 has two oxide film removal apparatuses 100 and two metal film deposition apparatuses 200. These are connected to the four wall parts of the vacuum conveyance chamber 301 in which the planar shape forms a heptagon shape through the gate valve G, respectively. The inside of the vacuum transfer chamber 301 is exhausted by a vacuum pump and maintained at a predetermined vacuum level. That is, the contact forming system 300 is a multi-chamber type vacuum processing system, and can form the contact described above continuously without breaking the vacuum.

산화막 제거 장치(100)의 구성은 전술한 바와 같다. 금속막 성막 장치는, 예컨대, 진공 분위기의 챔버 내에서 CVD 또는 ALD에 의해 실리콘 웨이퍼(W)에 금속막, 예컨대 Ti막, Ta막, Co막, Ni막을 성막하는 장치이다.The structure of the oxide film removal apparatus 100 is as described above. The metal film forming apparatus is a device for forming a metal film such as a Ti film, a Ta film, a Co film, or a Ni film on a silicon wafer W by CVD or ALD in a vacuum atmosphere chamber.

또한, 진공 반송실(301)의 다른 3개의 벽부에는 3개의 로드록실(302)이 게이트 밸브(G1)를 통해 접속되어 있다. 로드록실(302)을 사이에 두고 진공 반송실(301)의 반대측에는 대기 반송실(303)이 설치되어 있다. 3개의 로드록실(302)은, 게이트 밸브(G2)를 통해 대기 반송실(303)에 접속되어 있다. 로드록실(302)은, 대기 반송실(303)과 진공 반송실(301) 사이에서 실리콘 웨이퍼(W)를 반송할 때에, 대기압과 진공의 사이에서 압력 제어하는 것이다.In addition, three load lock chambers 302 are connected to the other three wall portions of the vacuum transfer chamber 301 through a gate valve G1. A standby transfer chamber 303 is provided on the opposite side of the vacuum transfer chamber 301 with the load lock chamber 302 interposed therebetween. The three load lock chambers 302 are connected to the standby transfer chamber 303 through a gate valve G2. The load lock chamber 302 is to control the pressure between atmospheric pressure and vacuum when conveying the silicon wafer W between the atmospheric conveyance chamber 303 and the vacuum conveyance chamber 301.

대기 반송실(303)의 로드록실(302) 부착 벽부와는 반대측의 벽부에는 웨이퍼(W)를 수용하는 캐리어(FOUP 등)(C)를 부착하는 3개의 캐리어 부착 포트(305)를 갖고 있다. 또한, 대기 반송실(303)의 측벽에는, 실리콘 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 행하는 얼라인먼트 챔버(304)가 설치되어 있다. 대기 반송실(303) 내에는 청정 공기의 다운플로우가 형성되도록 되어 있다.The wall portion on the side opposite to the wall portion with the load lock chamber 302 of the atmospheric transfer chamber 303 has three carrier attachment ports 305 for attaching carriers (FOUPs, etc.) C for receiving the wafers W. Moreover, the alignment chamber 304 which performs the alignment of the silicon wafer W is provided in the side wall of the atmospheric conveyance chamber 303. A clean air downflow is formed in the atmospheric transfer chamber 303.

진공 반송실(301) 내에는 반송 기구(306)가 설치되어 있다. 반송 기구(306)는, 산화막 제거 장치(100), 금속막 성막 장치(200), 로드록실(302)에 대하여 실리콘 웨이퍼(W)를 반송한다. 반송 기구(306)는, 독립적으로 이동 가능한 2개의 반송 아암(307a, 307b)을 갖고 있다.A transport mechanism 306 is provided in the vacuum transport chamber 301. The transport mechanism 306 transports the silicon wafer W to the oxide film removing device 100, the metal film forming device 200, and the load lock chamber 302. The transport mechanism 306 has two transport arms 307a and 307b that can be moved independently.

대기 반송실(303) 내에는 반송 기구(308)가 설치되어 있다. 반송 기구(308)는, 캐리어(C), 로드록실(302), 얼라인먼트 챔버(304)에 대하여 실리콘 웨이퍼(W)를 반송하도록 되어 있다.A transport mechanism 308 is provided in the standby transport chamber 303. The transport mechanism 308 is configured to transport the silicon wafer W to the carrier C, the load lock chamber 302, and the alignment chamber 304.

컨택트 형성 시스템(300)은 전체 제어부(310)를 갖고 있다. 전체 제어부(310)는, 산화막 제거 장치(100) 및 금속막 성막 장치(200)의 각 구성부, 진공 반송실(301)의 배기 기구, 가스 공급 기구나 반송 기구(306), 로드록실(302)의 배기 기구나 가스 공급 기구, 대기 반송실(303)의 반송 기구(308), 게이트 밸브(G, G1, G2)의 구동계 등을 제어하는 CPU(컴퓨터)를 갖는 주제어부와, 입력 장치(키보드, 마우스 등), 출력 장치(프린터 등), 표시 장치(디스플레이 등), 기억 장치(기억 매체)를 갖고 있다. 전체 제어부(310)의 주제어부는, 예컨대 기억 장치에 내장된 기억 매체, 또는 기억 장치에 셋팅된 기억 매체에 기억된 처리 레시피에 기초하여, 컨택트 형성 시스템(300)에 미리 정해진 동작을 실행시킨다. 또, 전체 제어부(310)는, 상기 제어부(140)와 같은 각 유닛의 제어부의 상위의 제어부이어도 좋다.The contact forming system 300 has an overall control unit 310. The entire control unit 310 includes respective components of the oxide film removal apparatus 100 and the metal film forming apparatus 200, an exhaust mechanism of the vacuum transfer chamber 301, a gas supply mechanism or transfer mechanism 306, and a load lock chamber 302 ), the main control unit having a CPU (computer) for controlling the exhaust mechanism or gas supply mechanism, the transportation mechanism 308 of the atmospheric transfer chamber 303, the drive system of the gate valves G, G1, G2, and the like, and the input device ( Keyboard, mouse, etc., an output device (such as a printer), a display device (such as a display), and a storage device (storage medium). The main control unit of the entire control unit 310 executes a predetermined operation in the contact forming system 300 based on, for example, a storage medium embedded in the storage device or a processing recipe stored in the storage medium set in the storage device. Further, the entire control unit 310 may be a control unit higher than the control unit of each unit, such as the control unit 140.

다음으로, 이상과 같이 구성되는 컨택트 형성 시스템의 동작에 관해 설명한다. 이하의 처리 동작은 전체 제어부(310)에서의 기억 매체에 기억된 처리 레시피에 기초하여 실행된다.Next, the operation of the contact forming system configured as described above will be described. The following processing operation is executed based on the processing recipe stored in the storage medium in the entire control unit 310.

우선, 반송 기구(308)에 의해 대기 반송실(303)에 접속된 캐리어(C)로부터 실리콘 웨이퍼(W)를 취출하여, 얼라인먼트 챔버(304)를 경유한 후에, 어느 하나의 로드록실(302)의 게이트 밸브(G2)를 개방하여 그 실리콘 웨이퍼(W)를 그 로드록실(302) 내에 반입한다. 게이트 밸브(G2)를 폐쇄한 후 로드록실(302) 내를 진공 배기한다.First, the silicon wafer W is taken out from the carrier C connected to the atmospheric conveyance chamber 303 by the conveyance mechanism 308, and after passing through the alignment chamber 304, any one of the loadlock chambers 302 The gate valve G2 is opened to bring the silicon wafer W into the load lock chamber 302. After closing the gate valve G2, the load lock chamber 302 is evacuated.

그 로드록실(302)이 미리 정해진 진공도가 된 시점에서 게이트 밸브(G1)를 개방하여, 반송 기구(306)의 반송 아암(307a, 307b) 중 어느 하나에 의해 로드록실(302)로부터 실리콘 웨이퍼(W)를 취출한다.When the load lock chamber 302 reaches a predetermined vacuum degree, the gate valve G1 is opened, and the silicon wafer (from the load lock chamber 302 by the one of the transfer arms 307a, 307b of the transfer mechanism 306) ( W) Take out.

그리고, 어느 하나의 산화막 제거 장치(100)의 게이트 밸브(G)를 개방하여, 반송 기구(306) 중 어느 하나의 반송 아암이 유지하는 실리콘 웨이퍼(W)를 그 산화막 제거 장치(100)에 반입하고, 비어 있는 반송 아암을 진공 반송실(301)로 복귀시킴과 함께, 게이트 밸브(G)를 폐쇄하고, 그 산화막 제거 장치(100)에 의해 산화막 제거 처리를 행한다.Then, the gate valve G of any one of the oxide film removal devices 100 is opened, and the silicon wafer W held by any one of the transport arms of the transport mechanism 306 is brought into the oxide film removal device 100. Then, the empty transfer arm is returned to the vacuum transfer chamber 301, the gate valve G is closed, and the oxide film removal process is performed by the oxide film removal apparatus 100.

산화막 제거 처리의 종료후, 그 산화막 제거 장치(100)의 게이트 밸브(G)를 개방하고, 반송 기구(306)의 반송 아암(307a, 307b) 중 어느 하나에 의해, 그 중의 실리콘 웨이퍼(W)를 반출한다. 그리고, 어느 하나의 금속막 성막 장치(200)의 게이트 밸브(G)를 개방하여, 반송 아암에 유지된 실리콘 웨이퍼(W)를 그 금속막 성막 장치(200)에 반입하고, 비어 있는 반송 아암을 진공 반송실(301)로 복귀시킴과 함께, 게이트 밸브(G)를 폐쇄하고, 그 금속막 성막 장치(200)에 의해, CVD 또는 ALD에 의해 컨택트 메탈이 되는 금속막, 예컨대 Ti막, Ta막, Co막, Ni막 등의 성막을 행한다. 이 때, 금속막은 트렌치 바닥부의 실리콘과 반응하여, 금속 실리케이트(예컨대 TiSi)로 이루어진 컨택트가 형성된다.After completion of the oxide film removal process, the gate valve G of the oxide film removal device 100 is opened, and any one of the transport arms 307a and 307b of the transport mechanism 306 causes the silicon wafer W therein. To export. Then, the gate valve G of any one of the metal film forming apparatuses 200 is opened, and the silicon wafer W held in the transport arm is brought into the metal film forming apparatus 200, and an empty transfer arm is opened. Upon returning to the vacuum transfer chamber 301, the gate valve G is closed, and a metal film that becomes a contact metal by CVD or ALD by the metal film forming apparatus 200, such as a Ti film or a Ta film , Co film, Ni film, and the like. At this time, the metal film reacts with silicon at the bottom of the trench to form a contact made of a metal silicate (eg TiSi).

이와 같이 금속막 성막 및 컨택트 형성이 이루어진 후, 그 금속막 성막 장치(200)의 게이트 밸브(G)를 개방하고, 반송 기구(306)의 반송 아암(307a, 307b) 중 어느 하나에 의해, 그 중의 실리콘 웨이퍼(W)를 반출한다. 그리고, 어느 하나의 로드록실(302)의 게이트 밸브(G1)를 개방하고, 반송 아암 상의 실리콘 웨이퍼(W)를 그 로드록실(302) 내에 반입한다. 그리고, 그 로드록실(302) 내를 대기로 복귀시키고, 게이트 밸브(G2)를 개방하여, 반송 기구(308)로 로드록실(302) 내의 실리콘 웨이퍼(W)를 캐리어(C)로 복귀시킨다.After the metal film forming and contact formation are made in this way, the gate valve G of the metal film forming apparatus 200 is opened, and either of the transport arms 307a, 307b of the transport mechanism 306 is used to The silicon wafer W is taken out. Then, the gate valve G1 of any one of the load lock chambers 302 is opened, and the silicon wafer W on the transfer arm is carried into the load lock chamber 302. Then, the inside of the load lock chamber 302 is returned to the atmosphere, the gate valve G2 is opened, and the silicon wafer W in the load lock chamber 302 is returned to the carrier C by the transport mechanism 308.

이상과 같은 처리를, 복수의 실리콘 웨이퍼(W)에 관해 동시 병행적으로 행하여, 미리 정해진 매수의 실리콘 웨이퍼(W)의 컨택트 형성 처리가 완료한다.The above-described processing is performed simultaneously and concurrently on the plurality of silicon wafers W, and the contact formation processing of the predetermined number of silicon wafers W is completed.

전술한 바와 같이, 산화막 제거 장치(100)는, 일련의 산화막 제거 처리를 하나의 챔버에서 고효율로 행할 수 있기 때문에, 이러한 산화막 제거 장치(100) 및 금속막 성막 장치(200)를 2개씩 탑재하여 컨택트 형성 시스템(300)을 구성함으로써, 산화막 제거 및 금속막 성막에 의한 컨택트 형성을 고스루풋으로 실현할 수 있다. 또한, 이들 일련의 처리를, 진공을 깨뜨리지 않고 행할 수 있기 때문에, 처리의 과정에서의 산화를 억제할 수 있다.As described above, since the oxide film removal apparatus 100 can perform a series of oxide film removal processes in a single chamber with high efficiency, the oxide film removal apparatus 100 and the metal film deposition apparatus 200 are mounted two by one. By configuring the contact formation system 300, it is possible to realize contact formation by oxide film removal and metal film formation with high throughput. In addition, since these series of treatments can be performed without breaking the vacuum, oxidation in the course of the treatment can be suppressed.

<제2 실시형태><Second Embodiment>

다음으로, 제2 실시형태에 관한 산화막 제거 방법에 관해 설명한다.Next, the oxide film removal method according to the second embodiment will be described.

도 11은 제2 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 플로우차트, 도 12는 그 공정 단면도이다.11 is a flowchart showing a method for removing an oxide film according to a second embodiment, and FIG. 12 is a cross-sectional view of the process.

본 실시형태에 있어서도, 미리 정해진 패턴으로서 트렌치가 형성된 피처리체에 있어서, 트렌치 바닥부의 실리콘 부분에 컨택트 메탈을 성막하여 컨택트를 형성하기 전에, 실리콘 부분의 표면에 형성된 자연 산화막을 제거하는 경우에 관해 설명한다.Also in the present embodiment, a description will be given of a case in which a natural oxide film formed on the surface of the silicon portion is removed before forming a contact by depositing a contact metal on the silicon portion of the bottom of the trench in the object to which the trench is formed as a predetermined pattern. do.

처음에, 실리콘 기체(1)에 절연막(2)이 형성되고, 절연막(2)에 미리 정해진 패턴으로서 트렌치(3)가 형성된 피처리 기판(실리콘 웨이퍼)을 준비한다(단계 21; 도 12의 (a)). 트렌치(3)의 바닥부의 실리콘 부분에는 자연 산화막(실리콘 함유 산화막)(4)이 형성되어 있다. 절연막(2)은 주로 SiO2막으로 구성되어 있다. 일부가 SiN막이어도 좋다.First, an insulating film 2 is formed on the silicon substrate 1, and a substrate to be processed (silicon wafer) in which the trench 3 is formed as a predetermined pattern on the insulating film 2 is prepared (step 21; a)). A natural oxide film (silicon-containing oxide film) 4 is formed in the silicon portion of the bottom of the trench 3. The insulating film 2 is mainly composed of an SiO 2 film. A part of the SiN film may be used.

산화막 제거 처리에 앞서, 피처리체(실리콘 웨이퍼)에 대하여 프리 클린 처리 등의 청정화 처리를 행해도 좋다.Prior to the oxide film removal treatment, a cleaning treatment such as a pre-clean treatment may be performed on the object (silicon wafer).

다음으로, 카본을 포함하는 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 에칭으로 트렌치 바닥부의 자연 산화막(4)을 제거한다(단계 22; 도 12의 (b)).Next, the natural oxide film 4 at the bottom of the trench is removed by ionic anisotropic etching by plasma of a gas containing carbon (step 22; Fig. 12(b)).

카본을 포함하는 가스로는, 제1 실시형태의 단계 2와 동일하게, CF4나 C4F8 등의 불화탄소계(CxFy계) 가스를 적합하게 이용할 수 있다. 또한, CH2F2 등의 불소화탄화수소계(CxHyFz계) 가스도 이용할 수 있다. 또한, 이들에 더하여 Ar 가스 등의 희가스 및 N2 가스와 같은 불활성 가스, 나아가 미량의 O2 가스를 포함하고 있어도 좋다.As the gas containing carbon, a carbon fluoride (CxFy) gas such as CF 4 or C 4 F 8 can be suitably used as in step 2 of the first embodiment. Further, a fluorinated hydrocarbon-based (CxHyFz-based) gas such as CH 2 F 2 can also be used. Further, in addition to these, a rare gas such as Ar gas, an inert gas such as N 2 gas, or a trace amount of O 2 gas may be included.

이러한 가스를 이용함으로써, 이방성 에칭시에, 트렌치(3)의 측벽에는 카본계의 보호막이 형성되기 때문에, 측벽의 에칭 진행을 억제하면서 자연 산화막을 에칭할 수 있다.By using such a gas, a carbon-based protective film is formed on the sidewall of the trench 3 during anisotropic etching, so that the natural oxide film can be etched while suppressing the progress of the sidewall etching.

단계 22의 이방성 에칭시의 압력은, 제1 실시형태의 단계 2와 동일하게, 이온의 직선성을 확보하기 위해, 최대한 저압인 것이 바람직하고, 0.1 Torr(13.3 Pa) 이하 정도로 설정된다.The pressure at the time of anisotropic etching in step 22 is preferably as low as possible, and is set to about 0.1 Torr (13.3 Pa) or less, in order to ensure linearity of ions, similar to step 2 in the first embodiment.

다음으로, 트렌치 측벽의 카본계 보호막을 제거한다(단계 23).Next, the carbon-based protective film on the sidewall of the trench is removed (step 23).

본 실시형태와 같은 카본계 가스는, 플라즈마 에칭에 이용되고 있고, 카본계 가스에 의해 트렌치나 컨택트홀 등의 패턴을 형성할 때에 측벽에 카본계 보호막이 형성되는 것은 알려져 있다. 또한, 이러한 카본계 보호막을 제거하는 기술도 알려져 있다.The carbon-based gas as in the present embodiment is used for plasma etching, and it is known that a carbon-based protective film is formed on the side walls when forming a pattern such as a trench or a contact hole with the carbon-based gas. In addition, a technique for removing such a carbon-based protective film is also known.

예컨대, 일본 특허 공개 제2003-59911호 공보에는, 패턴의 측벽 등에 폴리머층(카본계 보호막)이 형성되는 것, 및 이러한 폴리머층을 산소 가스 또는 산소를 주성분으로 하는 가스를 이용한 애싱에 의해 제거하는 것이 기재되어 있다.For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-59911, a polymer layer (carbon-based protective film) is formed on a sidewall of a pattern, and the polymer layer is removed by ashing using oxygen gas or a gas containing oxygen as a main component. It is described.

그러나, 이 수법을 본 실시형태와 같이 자연 산화막(4)을 제거한 후에 적용하면, 하지의 실리콘이 재산화되어 버릴 우려가 있다.However, if this method is applied after removing the natural oxide film 4 as in the present embodiment, there is a fear that the underlying silicon is re-oxidized.

이 때문에, 제1 실시형태에 있어서는, 카본계 보호막의 제거에 H2 함유 가스의 플라즈마에 의한 H2 플라즈마를 이용한 H2 애싱으로, 폴리머층을 제거하는 동시에 실리콘의 재산화를 억제하고 있다.For this reason, the H 2 to H 2 plasma ashing using a plasma of H 2 containing gas by the In, the removal of the carbon-based protective film to the first embodiment, and at the same time to remove the polymer layer for suppressing re-oxidation of the silicon.

그러나, H2 플라즈마를 이용한 경우는, 하지에 손상을 주지 않는 파워로 제거 처리를 행하면 장시간을 요하게 된다. 또한, 단시간에 제거하기 위해 파워를 높이면 하지에 손상을 주게 된다. 이 때문에, 하지를 산화시키지 않고, 또한 저파워로 하지에 손상을 주지 않고 단시간에 카본계 보호막을 제거하는 것이 요구된다.However, in the case of using H 2 plasma, a long time is required if the removal treatment is performed with power that does not damage the lower extremity. Also, increasing power to remove in a short time will damage the lower extremities. For this reason, it is required to remove the carbon-based protective film in a short period of time without oxidizing the base and without damaging the base with low power.

따라서, 본 실시형태에서는, 카본계 보호막을 제거하는 단계 23을, O2 함유 가스 공급(O2 플로우) 단계(단계 23-1; 도 12의 (c))와, H2 함유 가스의 플라즈마에 의한 H2 플라즈마 처리 단계(단계 23-2; 도 12의 (d))의 2단계로 행한다. 이것에 의해, 하지에 손상을 주지 않고 단시간에 카본계 보호막을 제거할 수 있다.Therefore, in this embodiment, the step 23 for removing the carbon-based protective film is supplied to the plasma of the H 2 containing gas and the supply of the O 2 containing gas (O 2 flow) (Step 23-1; FIG. 12(c)). The H 2 plasma processing step (step 23-2; Fig. 12(d)) is performed in two steps. Thereby, the carbon-based protective film can be removed in a short time without damaging the base.

이 때의 메커니즘에 관해, 도 13을 참조하여 설명한다.The mechanism at this time will be described with reference to FIG. 13.

도 13의 (a)와 같이 카본막 상에 O2 함유 가스를 공급하면, 도 13의 (b)에 나타낸 바와 같이, 이하의 (1)식에 의해 카본막 표면에 O2 함유 가스가 흡착하여, C-O, C-O-O 결합이 형성된다. 이 상태에서 도 13의 (c)에 나타낸 바와 같이 H2 플라즈마를 생성함으로써, 도 13의 (d)에 나타낸 바와 같이, 이하의 (2)식에 의해 표면의 산소 흡착층 혹은 산화층이 신속하게 제거된다. 또한, 남은 카본막도 동일한 반응식에 의해 제거된다. 이 때문에, 하지에 손상을 주지 않고 단시간에 카본막을 제거할 수 있고, 산소 함유 플라즈마를 이용하지 않기 때문에, 하지의 재산화도 발생하기 어렵다.When the O 2 containing gas is supplied onto the carbon film as shown in Fig. 13(a), as shown in Fig. 13(b), the O 2 containing gas is adsorbed on the surface of the carbon film by the following equation (1). , CO, COO bonds are formed. In this state, by generating H 2 plasma as shown in Fig. 13(c), as shown in Fig. 13(d), the oxygen adsorption layer or oxide layer on the surface is quickly removed by the following equation (2). do. In addition, the remaining carbon film is also removed by the same reaction formula. For this reason, the carbon film can be removed in a short period of time without damaging the base, and since oxygen-containing plasma is not used, re-oxidation of the base is less likely to occur.

C+O2→CO, CO2 … (1)C+O 2 →CO, CO 2 … (One)

CO, CO2+H2→CH4, H2O … (2)CO, CO 2 +H 2 →CH 4 , H 2 O… (2)

단계 23-1의 O2 함유 가스 공급 단계시의 조건으로는, 압력 : 0.02∼0.5 Torr(2.67∼66.7 Pa), O2 가스 유량 : 10∼5000 sccm, 시간 : 0.1∼60 sec을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 압력 : 0.05∼0.3 Torr(6.67∼40.0 Pa), O2 가스 유량 : 100∼1000 sccm, 시간 : 1∼10 sec이다. 또한, 단계 23-2의 H2 함유 플라즈마 처리 단계시의 조건으로는, 압력 : 0.02∼0.5 Torr(2.67∼66.7 Pa), H2 가스 유량 : 10∼5000 sccm, RF 파워 : 10∼1000 W, 시간 : 1∼120 sec을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 압력 : 0.05∼0.3 Torr(6.67∼40.0 Pa), H2 가스 유량 : 100∼1000 sccm, RF 파워 : 100∼500 W, 시간 : 5∼90 sec이다.The conditions at the time of supplying the O 2 containing gas in step 23-1 include pressure: 0.02 to 0.5 Torr (2.67 to 66.7 Pa), O 2 gas flow rate: 10 to 5000 sccm, and time: 0.1 to 60 sec. . More preferably, pressure: 0.05 to 0.3 Torr (6.67 to 40.0 Pa), O 2 gas flow rate: 100 to 1000 sccm, time: 1 to 10 sec. Further, as conditions for the plasma treatment step containing H 2 in step 23-2, pressure: 0.02 to 0.5 Torr (2.67 to 66.7 Pa), H 2 gas flow rate: 10 to 5000 sccm, RF power: 10 to 1000 W, Time: 1-120 sec is mentioned. More preferably, pressure: 0.05 to 0.3 Torr (6.67 to 40.0 Pa), H 2 gas flow rate: 100 to 1000 sccm, RF power: 100 to 500 W, time: 5 to 90 sec.

단계 22의 자연 산화막 제거 단계만으로 자연 산화막이 제거되는 경우는, 단계 23까지에서 처리를 종료한다. 또한, 전술한 핀 FET을 형성하기 위한 피처리 기판과 같은, 트렌치(3)의 바닥부가 복잡한 형상을 갖는 경우는, 단계 23 종료후, 제1 실시형태와 동일하게, 케미컬 에칭에 의한 등방적인 에칭(제1 실시형태의 단계 3) 및 잔사 제거, 예컨대 반응 생성물인 AFS 제거(제1 실시형태의 단계 4)를 행한다.When the natural oxide film is removed only by the natural oxide film removal step of step 22, the processing ends at step 23. In addition, in the case where the bottom portion of the trench 3 has a complicated shape, such as the substrate to be processed for forming the above-described fin FET, after step 23 is finished, isotropic etching by chemical etching is performed as in the first embodiment. (Step 3 of the first embodiment) and residue removal, for example, AFS removal as a reaction product (step 4 of the first embodiment) are performed.

그리고, 이상과 같이 자연 산화막을 제거한 후, 도 7, 8에 나타낸 단계 12∼13에 의해, 실리케이트로 이루어진 컨택트를 형성할 수 있다.Then, after removing the natural oxide film as described above, a contact made of silicate can be formed by steps 12 to 13 shown in FIGS. 7 and 8.

또한, 본 실시형태의 경우도, 도 9의 장치에 O2 가스 라인을 부가한 산화막 제거 장치를 이용함으로써, 동일 챔버 내에서 일련의 처리를 행할 수 있다. 또한, 그와 같은 산화막 제거 장치를 도 10에 나타내는 멀티 챔버 타입의 컨택트 형성 시스템에 탑재함으로써, 실리케이트로 이루어진 컨택트를, 산화를 억제하면서 고스루풋으로 형성할 수 있다.Also in the case of this embodiment, a series of processing can be performed in the same chamber by using the oxide film removal apparatus in which the O 2 gas line is added to the apparatus in FIG. 9. Further, by mounting such an oxide film removal apparatus in the multi-chamber type contact forming system shown in Fig. 10, a contact made of silicate can be formed with high throughput while suppressing oxidation.

[제2 실시형태에서의 실험 결과][Experimental results in the second embodiment]

다음으로, 제2 실시형태에서의 실험 결과에 관해 설명한다.Next, the experimental results in the second embodiment will be described.

처음에, Si 기판(베어 실리콘 웨이퍼)에 대하여 C4F8 가스에 의한 에칭을 행한 경우(샘플 1), C4F8 가스에 의한 에칭후 O2 플라즈마에 의한 처리(O2 애싱)를 행한 경우(샘플 2), C4F8 가스에 의한 에칭후 H2 플라즈마에 의한 처리(H2 애싱)를 행한 경우(샘플 3), C4F8 가스에 의한 에칭후, 본 실시형태에 따라서 O2 플로우 + H2 플라즈마 처리를 행한 경우(샘플 4)에 관해, XPS에 의해 잔류 카본 농도 및 잔류 산소 농도를 측정했다.First, when Si 4 (bare silicon wafer) was etched with C 4 F 8 gas (Sample 1), after etching with C 4 F 8 gas, treatment with O 2 plasma (O 2 ashing) was performed. In the case (Sample 2), after etching with C 4 F 8 gas, and after treatment with H 2 plasma (H 2 ashing) (Sample 3), after etching with C 4 F 8 gas, O according to this embodiment Regarding the case where 2 flows + H 2 plasma treatment was performed (Sample 4), the residual carbon concentration and the residual oxygen concentration were measured by XPS.

샘플 4의 조건은, 이하의 O2 플로우 단계와 H2 플라즈마 단계를 3회 반복했다.In the condition of Sample 4, the following O 2 flow step and H 2 plasma step were repeated three times.

ㆍO2 플로우 단계ㆍO 2 flow step

압력 : 0.1 TorrPressure: 0.1 Torr

O2 가스 유량 : 500 sccmO 2 gas flow rate: 500 sccm

시간 : 5 sec(압력 조절 단계 : 10 sec)Time: 5 sec (Pressure control step: 10 sec)

ㆍH2 플라즈마 처리ㆍH 2 plasma treatment

압력 : 0.1 TorrPressure: 0.1 Torr

H2가스 유량 : 485 sccmH 2 gas flow rate: 485 sccm

RF 파워 : 200 WRF power: 200 W

시간 : 10 secTime: 10 sec

또, 샘플 3의 H2 애싱은, 샘플 4의 H2 플라즈마 처리와 동일하게 했다. 또한, 샘플 2의 O2 애싱은, 별도의 장치로, 0.1 Torr, O2 가스 유량 : 500 sccm, RF 파워 : 100 MHz/13.56 MHz=500/100 W의 조건으로 행했다.In addition, the H 2 ashing of Sample 3 was the same as the H 2 plasma treatment of Sample 4. In addition, the O 2 ashing of Sample 2 was performed with the conditions of 0.1 Torr, O 2 gas flow rate: 500 sccm, and RF power: 100 MHz/13.56 MHz=500/100 W as a separate device.

도 14에 이들의 잔류 카본 농도를 나타내고, 도 15에 이들의 잔류 산소 농도를 나타낸다. 또, 레퍼런스(ref.)는 실리콘 기판(베어 실리콘)의 값이다.14 shows their residual carbon concentration, and FIG. 15 shows their residual oxygen concentration. Note that the reference (ref.) is the value of the silicon substrate (bare silicon).

이들 도면에 나타낸 바와 같이, O2 애싱을 행한 샘플 2의 경우는, 잔류 카본 농도는 낮지만 잔류 산소 농도가 높고, H2 애싱을 행한 샘플 3의 경우는, 잔류 산소 농도는 낮지만 잔류 카본 농도가 높아졌다. 이에 비해, 본 실시형태에 따라서 O2 플로우 + H2 플라즈마 처리를 행한 샘플 4는, 잔류 산소 농도가 샘플 2보다 낮고, 잔류 카본 농도도 낮아지는 것이 확인되었다.As shown in these figures, in the case of sample 2 subjected to O 2 ashing, the residual carbon concentration was low but the residual oxygen concentration was high, and in the case of sample 3 subjected to H 2 ashing, the residual oxygen concentration was low but the residual carbon concentration was Increased. On the other hand, it was confirmed that in the sample 4 subjected to the O 2 flow + H 2 plasma treatment according to the present embodiment, the residual oxygen concentration was lower than that of the sample 2, and the residual carbon concentration was also lowered.

또, H2 애싱의 시간을 180 sec까지 연장함으로써, 샘플 4와 동일한 정도의 잔류 카본 농도를 얻을 수 있었지만, 이 경우는, 표면 거칠기의 값(평균치)이, 이니셜로 0.0478 ppm였던 데 비해, 24.2 ppm으로 현저하게 상승하여, 하지 손상이 생겼다. 또한, H2 애싱시의 파워를 500 W로 상승시킴으로써, 보다 단시간에 잔류 카본 농도를 저하시킬 수 있지만, 이 경우도 동이하게 표면 거칠기가 악화되었다. 이에 비해, 본 실시형태의 샘플 4에서는, 이니셜의 표면 거칠기 0.0535 ppm에 대하여 0.0522 ppm이며, 표면 거칠기가 이니셜과 동일한 정도였다.Further, by extending the time of H 2 ashing to 180 sec, the residual carbon concentration of the same level as in Sample 4 was obtained, but in this case, the value of the surface roughness (average value) was 0.0478 ppm initial, compared to 24.2. It rose markedly to ppm, causing damage to the lower extremities. Further, by increasing the power at the time of H 2 ashing to 500 W, the residual carbon concentration can be lowered in a shorter time, but the surface roughness also deteriorates in this case. On the other hand, in Sample 4 of this embodiment, the initial surface roughness was 0.0522 ppm with respect to 0.0535 ppm, and the surface roughness was the same as the initial.

또한, 샘플 4와, H2 애싱 200 W 및 H2 애싱 500 W의 경우에 관해, 플라즈마 시간에 대한 잔류 카본 농도의 변화를 파악했다. 그 결과를 도 16에 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, H2 애싱의 경우는, RF 파워가 본 실시형태의 샘플 4의 경우와 동일한 200 W에서는 카본 잔류량이 허용치인 베이스라인 이하가 될 때까지 180 sec 걸리고, 500 W에서도 90 sec 필요하지만, 본 실시형태의 샘플 4에서는 플라즈마 시간 30 sec에서 베이스라인 이하가 되었다.In addition, in the case of Sample 4 and H 2 ashing 200 W and H 2 ashing 500 W, changes in the residual carbon concentration with respect to plasma time were determined. The results are shown in Fig. 16. As shown in this figure, in the case of H 2 ashing, it takes 180 sec until the residual amount of carbon is below the allowable baseline at 200 W, where the RF power is the same as that of Sample 4 in this embodiment, and 90 at 500 W as well. sec is required, but in Sample 4 of the present embodiment, the plasma time was 30 sec or less.

다음으로, Si 기판(베어 실리콘 웨이퍼)의 자연 산화막을 제거하고, 그 후, 플라즈마 CVD에 의해 Ti를 성막하여 TiSi 컨택트를 형성했다. Ti 성막은 막두께 5 nm으로 했다. 자연 산화막 제거는, NH3 가스 및 HF 가스에 의한 COR 처리만(31.5℃, 에칭량 : 4.5 nm)의 레퍼런스(Ref.), C4F8 가스에 의한 에칭(에칭량 : 4.5 nm)후, 샘플 4와 동일한 조건으로 본 실시형태에 따라서 O2 플로우 + H2 플라즈마 처리를 행하고, 그 후 COR 처리(31.5℃, 에칭량 : 1.5 nm)를 행한 것(샘플 5), C4F8 가스에 의한 에칭(에칭량 : 4.5 nm)후 H2 애싱(0.1 Torr, 500 W× 90 sec)을 행하고, 그 후 COR 처리(31.5℃, 에칭량 : 1.5 nm)를 행한 것(샘플 6)의 3종류로 했다. 이들 컨택트의 비저항을 측정했다. 그 결과를 도 17에 나타낸다. 또한, 이 때의 단면 SEM 사진을 도 18에 나타낸다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 샘플 5는, 레퍼런스(Ref.)보다 비저항이 낮아졌다. 또한, 표면 거칠기도 양호했다. 한편, H2 애싱을 행한 샘플 6은, 표면 거칠기가 나쁘고, 레퍼런스(Ref.)보다 비저항이 높았다.Next, the native oxide film of the Si substrate (bare silicon wafer) was removed, and then Ti was deposited by plasma CVD to form a TiSi contact. The Ti film had a film thickness of 5 nm. The removal of the natural oxide film is only after COR treatment with NH 3 gas and HF gas (31.5° C., etching amount: 4.5 nm) after reference (Ref.), etching with C 4 F 8 gas (etching amount: 4.5 nm), O 2 flow + H 2 plasma treatment was performed according to the present embodiment under the same conditions as Sample 4, and then COR treatment (31.5° C., etching amount: 1.5 nm) was performed (Sample 5), to C 4 F 8 gas. After etching by etching (etching amount: 4.5 nm), H 2 ashing (0.1 Torr, 500 W×90 sec) was performed, followed by COR treatment (31.5° C., etching amount: 1.5 nm) of three types (Sample 6). I made it. The specific resistance of these contacts was measured. The results are shown in Fig. 17. In addition, a cross-sectional SEM photograph at this time is shown in FIG. 18. As shown in these figures, the sample 5 of this embodiment had a lower specific resistance than the reference (Ref.). Moreover, the surface roughness was also favorable. On the other hand, Sample 6 subjected to H 2 ashing had poor surface roughness and higher specific resistance than the reference (Ref.).

다음으로, 이들에 관해, Ti막과 Si 기판의 계면 부근의 산소 농도를, SIMS 측정을 실시하여 측정했다. 그 결과를 도 19에 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 샘플 5는, 레퍼런스(Ref.)보다 산소 농도가 낮았다. 한편, H2 애싱을 행한 샘플 6은, 반대로 산소 농도의 상승이 보였다.Next, about these, the oxygen concentration near the interface between the Ti film and the Si substrate was measured by SIMS measurement. 19 shows the results. As shown in this figure, Sample 5 of this embodiment had a lower oxygen concentration than the reference (Ref.). On the other hand, in Sample 6 subjected to H 2 ashing, on the contrary, an increase in oxygen concentration was observed.

다음으로, Si 기판 상의 절연막에 형성된 트렌치의 바닥의 자연 산화막을 COR 처리만으로 제거한 후, Ti막을 성막하여 TiSi 컨택트를 형성한 경우(샘플 7)와, 본 실시형태에 따라서, C4F8 에칭 + O2 플로우 + H2 플라즈마 처리를 행하고, 또한 COR 처리를 행하고 Ti막을 성막하여 TiSi 컨택트를 형성한 경우(샘플 8)를 비교했다. 도 20은, 처리전(이니셜), 샘플 7, 샘플 8의 단면의 TEM 사진이다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 샘플 8은 TiSi가 양호하게 형성되고, CD 손실도 적은 것이 확인되었다.Next, after removing the natural oxide film at the bottom of the trench formed in the insulating film on the Si substrate by COR treatment only, a Ti film is formed to form a TiSi contact (sample 7), and according to this embodiment, C 4 F 8 etching + O 2 flow + H 2 plasma treatment was performed, COR treatment was performed, and a Ti film was formed to form a TiSi contact (Sample 8). 20 is a TEM photograph of a cross section of Sample 7 and Sample 8 before treatment (initial). As shown in FIG. 20, it was confirmed that TiSi of Sample 8 was satisfactorily formed and CD loss was small.

<제3 실시형태><Third embodiment>

다음으로, 제3 실시형태에 관한 산화막 제거 방법에 관해 설명한다.Next, the oxide film removal method according to the third embodiment will be described.

도 21은 제3 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 플로우차트, 도 22는 그 공정 단면도이다.Fig. 21 is a flowchart showing the oxide film removal method according to the third embodiment, and Fig. 22 is a cross-sectional view of the process.

본 실시형태에 있어서도, 미리 정해진 패턴으로서 트렌치가 형성된 피처리체에 있어서, 트렌치 바닥부의 실리콘 부분에 컨택트 메탈을 성막하여 컨택트를 형성하기 전에, 실리콘 부분의 표면에 형성된 자연 산화막을 제거하는 경우에 관해 설명한다.Also in the present embodiment, a description will be given of a case in which a natural oxide film formed on the surface of the silicon portion is removed before forming a contact by depositing a contact metal on the silicon portion of the bottom of the trench in the object to which the trench is formed as a predetermined pattern. do.

처음에, 실리콘 기체(1)에 절연막(2)이 형성되고, 절연막(2)에 미리 정해진 패턴으로서 트렌치(3)가 형성된 피처리 기판(실리콘 웨이퍼)을 준비한다(단계 31; 도 22의 (a)). 트렌치(3)의 바닥부의 실리콘 부분에는 자연 산화막(실리콘 함유 산화막)(4)이 형성되어 있다. 절연막(2)은 주로 SiO2막으로 구성되어 있다. 일부가 SiN막이어도 좋다.First, an insulating film 2 is formed on the silicon substrate 1, and a substrate to be processed (silicon wafer) in which a trench 3 is formed as a predetermined pattern on the insulating film 2 is prepared (step 31; a)). A natural oxide film (silicon-containing oxide film) 4 is formed in the silicon portion of the bottom of the trench 3. The insulating film 2 is mainly composed of an SiO 2 film. A part of the SiN film may be used.

산화막 제거 처리에 앞서, 피처리체(실리콘 웨이퍼)에 대하여 프리 클린 처리 등의 청정화 처리를 행해도 좋다.Prior to the oxide film removal treatment, a cleaning treatment such as a pre-clean treatment may be performed on the object (silicon wafer).

다음으로, 카본을 포함하는 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 에칭으로 트렌치 바닥부의 자연 산화막(4)을 제거한다(단계 32; 도 22의 (b)).Next, the natural oxide film 4 at the bottom of the trench is removed by ionic anisotropic etching by plasma of a gas containing carbon (step 32; Fig. 22(b)).

카본을 포함하는 가스로는, 제1 실시형태의 단계 2와 동일하게, CF4나 C4F8 등의 불화탄소계(CxFy계) 가스를 적합하게 이용할 수 있다. 또한, CH2F2 등의 불소화탄화수소계(CxHyFz계) 가스도 이용할 수 있다. 또한, 이들에 더하여 Ar 가스와 같은 희가스, N2 가스와 같은 불활성 가스, 나아가 미량의 O2 가스를 포함하고 있어도 좋다. 이것에 의해, 트렌치(3)의 측벽에 카본계의 보호막이 형성되어, 측벽의 에칭 진행을 억제하면서 자연 산화막을 에칭할 수 있다. 단계 32의 이방성 에칭을 행할 때의 압력은, 제1 실시형태의 단계 2와 동일하게, 0.1 Torr(13.3 Pa) 이하 정도로 설정된다.As the gas containing carbon, a carbon fluoride (CxFy) gas such as CF 4 or C 4 F 8 can be suitably used as in step 2 of the first embodiment. Further, a fluorinated hydrocarbon-based (CxHyFz-based) gas such as CH 2 F 2 can also be used. Further, in addition to these, a rare gas such as Ar gas, an inert gas such as N 2 gas, or a trace amount of O 2 gas may be included. As a result, a carbon-based protective film is formed on the sidewall of the trench 3, and the natural oxide film can be etched while suppressing the progress of the sidewall etching. The pressure at the time of performing the anisotropic etching in step 32 is set to about 0.1 Torr (13.3 Pa) or less, similarly to step 2 in the first embodiment.

다음으로, 트렌치 측벽의 카본계 보호막을 제거한다(단계 33). 전술한 바와 같이, 일본 특허 공개 제2003-59911호 공보에 나타낸 바와 같이, 카본계 보호막의 제거에 산소 가스 또는 산소를 주성분으로 하는 가스에 의한 애싱을 이용하면, 하지의 실리콘의 재산화 가능성이 있고, 또한 H2 애싱을 이용하면, 하지에 손상을 주지 않는 파워로 제거 처리를 행하면 장시간을 요하게 된다. 또한, 단시간에 제거하기 위해 파워를 높이면 하지에 손상을 주게 된다.Next, the carbon-based protective film on the sidewall of the trench is removed (step 33). As described above, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-59911, if ashing with oxygen gas or a gas containing oxygen as a main component is used for removal of the carbon-based protective film, there is a possibility of re-oxidation of silicon in the lower limb. In addition, when H 2 ashing is used, a long period of time is required when the removal treatment is performed with power that does not damage the lower extremity. Also, increasing power to remove in a short time will damage the lower extremities.

따라서, 본 실시형태에서는, 카본계 보호막을 제거하는 단계 33으로서 H2/N2 플라즈마 처리를 이용한다(도 22의 (c)). 이것에 의해, 하지에 손상을 주지 않고 단시간에 카본계 보호막을 제거할 수 있다.Therefore, in this embodiment, H 2 /N 2 plasma treatment is used as step 33 for removing the carbon-based protective film (FIG. 22(c)). Thereby, the carbon-based protective film can be removed in a short time without damaging the base.

H2/N2 플라즈마는, H2 가스에 N2 가스를 가한 가스를 플라즈마화한 것이지만, N2 가스를 가하는 것에 의해 카본 제거 작용을 증대시킬 수 있기 때문에, 하지를 산화시키지 않고, 저파워로 하지에 손상을 주지 않고 단시간에 카본계 보호막을 제거할 수 있다.Since H 2 / N 2 plasma, although a plasma, a gas is added to N 2 gas to H 2 gas, it possible to increase the carbon removal action by applying a N 2 gas, without oxidation of not, of a low-power The carbon-based protective film can be removed in a short time without damaging the lower extremity.

단계 33의 H2/N2 플라즈마 처리 단계시의 조건으로는, 압력 : 0.02∼0.5 Torr(2.67∼66.7 Pa), H2 가스 유량 : 10∼5000 sccm, N2 가스 유량 : 5∼5000 sccm, RF 파워 : 10∼1000 W, 시간 : 1∼120 sec을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 압력 : 0.05∼0.5 Torr(6.67∼66.7 Pa), H2 가스 유량 : 100∼1000 sccm, N2 가스 유량 : 10∼1000 sccm, RF 파워 : 100∼500 W, 시간 : 10∼90 sec이다.As conditions for the H 2 /N 2 plasma treatment step of step 33, pressure: 0.02 to 0.5 Torr (2.67 to 66.7 Pa), H 2 gas flow rate: 10 to 5000 sccm, N 2 gas flow rate: 5 to 5000 sccm, RF power: 10-1000 W, time: 1-120 sec. More preferably, pressure: 0.05 to 0.5 Torr (6.67 to 66.7 Pa), H 2 gas flow rate: 100 to 1000 sccm, N 2 gas flow rate: 10 to 1000 sccm, RF power: 100 to 500 W, time: 10 to 90 sec.

단계 33까지에서 자연 산화막이 제거되어 있는 경우는, 단계 33까지에서 처리를 종료한다. 또한, 전술한 핀 FET을 형성하기 위한 피처리 기판과 같은, 트렌치(3)의 바닥부가 복잡한 형상을 갖는 경우는, 단계 33 종료후, 제1 실시형태와 동일하게, 케미컬 에칭에 의한 등방적인 에칭(제1 실시형태의 단계 3) 및 잔사 제거, 예컨대 반응 생성물인 AFS 제거(제1 실시형태의 단계 4)를 행한다.If the natural oxide film has been removed in step 33, the processing ends in step 33. In addition, in the case where the bottom portion of the trench 3 has a complicated shape, such as the substrate to be processed for forming the above-described fin FET, after step 33 is finished, isotropic etching by chemical etching is performed as in the first embodiment. (Step 3 of the first embodiment) and residue removal, for example, AFS removal as a reaction product (step 4 of the first embodiment) are performed.

그리고, 이상과 같이 자연 산화막을 제거한 후, 도 7, 8에 나타낸 단계 12∼13에 의해, 실리케이트로 이루어진 컨택트를 형성할 수 있다.Then, after removing the natural oxide film as described above, a contact made of silicate can be formed by steps 12 to 13 shown in FIGS. 7 and 8.

또한, 본 실시형태의 경우도, 도 9에 나타내는 산화막 제거 장치를 이용함으로써, 동일 챔버 내에서 일련의 처리를 행할 수 있다. 또한, 그와 같은 산화막 제거 장치를 도 10에 나타내는 멀티 챔버 타입의 컨택트 형성 시스템에 탑재함으로써, 실리케이트로 이루어진 컨택트를, 산화를 억제하면서 고스루풋으로 형성할 수 있다.In addition, also in the case of this embodiment, a series of processing can be performed in the same chamber by using the oxide film removal apparatus shown in FIG. 9. Further, by mounting such an oxide film removal apparatus in the multi-chamber type contact forming system shown in Fig. 10, a contact made of silicate can be formed with high throughput while suppressing oxidation.

[제3 실시형태에서의 실험 결과][Experimental results in the third embodiment]

다음으로, 제3 실시형태에서의 실험 결과에 관해 설명한다.Next, the experimental results in the third embodiment will be described.

처음에, Si 기판(베어 실리콘 웨이퍼)에 대하여 C4F8 가스에 의한 에칭을 행한 경우(제2 실시형태의 샘플 1), C4F8 가스에 의한 에칭후 O2 플로우 + H2 플라즈마 처리를 행한 경우(제2 실시형태의 샘플 4), C4F8 가스에 의한 에칭후 H2/N2 플라즈마 처리를 행한 경우(샘플 11)에 관해, XPS에 의해 잔류 카본 농도 및 잔류 산소 농도를 측정했다.Initially, when the Si substrate (bare silicon wafer) was etched with C 4 F 8 gas (sample 1 of the second embodiment), after etching with C 4 F 8 gas, O 2 flow + H 2 plasma treatment When the H 2 /N 2 plasma treatment was performed after etching with C 4 F 8 gas (Sample 11) (sample 11 in the second embodiment) (Sample 11), the residual carbon concentration and residual oxygen concentration were determined by XPS. Measured.

샘플 11의 조건은 이하와 같다.The conditions of Sample 11 are as follows.

압력 : 0.1 TorrPressure: 0.1 Torr

H2가스 유량 : 485 sccmH 2 gas flow rate: 485 sccm

N2 가스 유량 : 50 sccmN 2 gas flow rate: 50 sccm

RF 파워 : 100 WRF power: 100 W

시간 : 60 secTime: 60 sec

도 23에 이들의 잔류 카본 농도를 나타내고, 도 24에 이들의 잔류 산소 농도를 나타낸다. 또, 레퍼런스(ref.)는 실리콘 기판(베어 실리콘)의 값이다.23 shows their residual carbon concentration, and FIG. 24 shows their residual oxygen concentration. Note that the reference (ref.) is the value of the silicon substrate (bare silicon).

이들 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따라서 H2/N2 플라즈마 처리를 행한 샘플 11은, 제2 실시형태의 샘플 4와 동일한 정도의 잔류 산소 농도이며, 잔류 카본 농도도 낮아지는 것이 확인되었다. 또한, 샘플 11은 표면 거칠기가 이니셜과 동일한 정도였다.As shown in these drawings, it was confirmed that the sample 11 subjected to the H 2 /N 2 plasma treatment according to the present embodiment has the same residual oxygen concentration as the sample 4 of the second embodiment, and the residual carbon concentration also decreases. . In addition, Sample 11 had the same surface roughness as the initial.

또한, 샘플 11과, H2 애싱 200 W 및 H2 애싱 500 W의 경우에 관해, 플라즈마 시간에 대한 잔류 카본 농도의 변화를 파악했다. 그 결과를 도 25에 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, H2 애싱의 경우는, RF 파워가 200 W이면 카본 잔류량이 허용치인 베이스라인 이하가 될 때까지 180 sec 걸리고, 500 W에서도 90 sec 필요하지만, 본 실시형태의 샘플 11에서는 RF 파워가 100 W임에도 불구하고 플라즈마 시간 60 sec에서 베이스라인 이하가 되었다.In addition, in the case of Sample 11 and H 2 ashing 200 W and H 2 ashing 500 W, changes in the residual carbon concentration with respect to plasma time were determined. The results are shown in FIG. 25. As shown in this figure, in the case of H 2 ashing, when the RF power is 200 W, it takes 180 sec until the carbon residual amount is equal to or less than the allowable baseline, and 90 sec is also required at 500 W, but sample 11 of this embodiment In the case of RF power at 100 W, it became below the baseline at 60 sec of plasma time.

다음으로, Si 기판(베어 실리콘 웨이퍼)의 자연 산화막을 제거하고, 그 후, 플라즈마 CVD에 의해 Ti를 성막하여 TiSi 컨택트를 형성했다. Ti 성막은 막두께 5 nm으로 했다. 자연 산화막 제거는, NH3 가스 및 HF 가스에 의한 COR 처리만(31.5℃, 에칭량 : 4.5 nm)의 레퍼런스(Ref.), C4F8 가스에 의한 에칭(에칭량 : 4.5 nm)후, 샘플 11과 동일한 조건으로 본 실시형태에 따라서 H2/N2 플라즈마 처리를 행한 후 COR 처리(31.5℃, 에칭량 : 1.5 nm)를 행한 것(샘플 12), C4F8 가스에 의한 에칭(에칭량 : 4.5 nm)후, H2 애싱(0.1 Torr, 500 W× 90 sec)을 행한 후 COR 처리(31.5℃, 에칭량 : 1.5 nm)를 행한 것(제2 실시형태의 샘플 6)의 3종류로 했다. 이들 컨택트의 비저항을 측정했다. 그 결과를 도 26에 나타낸다. 또한, 이 때의 단면 SEM 사진을 도 27에 나타낸다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 샘플 12는 레퍼런스(Ref.)보다 비저항이 낮아졌다. 또한, 표면 거칠기도 양호했다. 한편, 전술한 바와 같이 H2 애싱을 행한 샘플 6은, 표면 거칠기가 나쁘고, 레퍼런스(Ref.)보다 비저항이 높았다.Next, the native oxide film of the Si substrate (bare silicon wafer) was removed, and then Ti was deposited by plasma CVD to form a TiSi contact. The Ti film had a film thickness of 5 nm. The removal of the natural oxide film is only after COR treatment with NH 3 gas and HF gas (31.5° C., etching amount: 4.5 nm) after reference (Ref.), etching with C 4 F 8 gas (etching amount: 4.5 nm), After performing H 2 /N 2 plasma treatment according to this embodiment under the same conditions as Sample 11, and then performing COR treatment (31.5° C., etching amount: 1.5 nm) (Sample 12), etching with C 4 F 8 gas ( After etching amount: 4.5 nm), H 2 ashing (0.1 Torr, 500 W×90 sec) was performed, followed by COR treatment (31.5° C., etching amount: 1.5 nm) 3 (sample 6 of the second embodiment) It was kind. The specific resistance of these contacts was measured. The results are shown in FIG. 26. 27 is a cross-sectional SEM photograph at this time. As shown in these figures, the sample 12 of this embodiment had a lower specific resistance than the reference (Ref.). Moreover, the surface roughness was also favorable. On the other hand, as described above, the sample 6 subjected to H 2 ashing had poor surface roughness and higher specific resistance than the reference (Ref.).

다음으로, 이들에 관해, Ti막과 Si 기판의 계면 부근의 산소 농도를, SIMS 측정을 실시하여 측정했다. 그 결과를 도 28에 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 샘플 12는 레퍼런스(Ref.)보다 산소 농도가 낮았다. 한편, H2 애싱을 행한 샘플 6은, 반대로 산소 농도의 상승이 보였다.Next, about these, the oxygen concentration near the interface between the Ti film and the Si substrate was measured by SIMS measurement. The results are shown in Figure 28. As shown in this figure, sample 12 of this embodiment had a lower oxygen concentration than the reference (Ref.). On the other hand, in Sample 6 subjected to H 2 ashing, on the contrary, an increase in oxygen concentration was observed.

다음으로, Si 기판 상의 절연막에 형성된 트렌치의 바닥의 자연 산화막을 COR 처리만으로 제거한 후, Ti막을 성막하여 TiSi 컨택트를 형성한 경우(제2 실시형태의 샘플 7)와, 본 실시형태에 따라서, C4F8 에칭-H2/N2 플라즈마 처리를 행한 후 COR을 더 행하고, 그 후 Ti막을 성막하여 TiSi 컨택트를 형성한 경우(샘플 13)를 비교했다. 도 29는, 처리전(이니셜), 샘플 7, 샘플 13의 단면의 TEM 사진이다. 도 29에 나타낸 바와 같이, 샘플 13은 TiSi가 양호하게 형성되고, CD 손실도 적은 것이 확인되었다.Next, after the natural oxide film at the bottom of the trench formed in the insulating film on the Si substrate was removed only by COR treatment, a Ti film was formed to form a TiSi contact (sample 7 of the second embodiment), and according to this embodiment, C 4 F 8 etch -H 2 / N 2 is performed more COR was subjected to plasma treatment, and then compared the case in which the TiSi contact by forming a Ti film (sample 13). 29 is a TEM photograph of a cross section of Sample 7 and Sample 13 before treatment (initial). As shown in Fig. 29, it was confirmed that TiSi of Sample 13 was formed satisfactorily and CD loss was small.

<제4 실시형태><Fourth Embodiment>

다음으로, 제4 실시형태에 관한 산화막 제거 방법에 관해 설명한다.Next, the oxide film removal method according to the fourth embodiment will be described.

본 실시형태에 있어서도, 미리 정해진 패턴으로서 트렌치가 형성된 피처리체에 있어서, 트렌치 바닥부의 실리콘 부분에 컨택트 메탈을 성막하여 컨택트를 형성하기 전에, 실리콘 부분의 표면에 형성된 자연 산화막을 제거하는 경우에 관해 설명한다.Also in the present embodiment, a description will be given of a case in which a natural oxide film formed on the surface of the silicon portion is removed before forming a contact by depositing a contact metal on the silicon portion of the bottom of the trench in the object to which the trench is formed as a predetermined pattern. do.

상기 제2 실시형태 및 제3 실시형태에서는, CxFy 등의 카본을 포함하는 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 에칭으로 트렌치 바닥부의 자연 산화막을 제거하고, 그 후, O2 플로우 + H2 플라즈마(제2 실시형태) 또는 H2/N2 플라즈마(제3 실시형태)에 의해, 하지의 실리콘의 재산화나 하지의 손상을 억제하면서 트렌치의 측벽에 존재하는 카본계 보호막을 제거하는 예를 나타냈다.In the second and third embodiments, the natural oxide film at the bottom of the trench is removed by ionic anisotropic etching by plasma of a gas containing carbon such as CxFy, and thereafter, O 2 flow + H 2 plasma (product The second embodiment) or the H 2 /N 2 plasma (third embodiment) has shown an example of removing the carbon-based protective film present on the sidewall of the trench while suppressing reoxidation of silicon and damage to the underlying silicon.

그러나, CxFy 등의 카본을 포함하는 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 에칭을 행했을 때에는, 도 30에 나타낸 바와 같이, 하지의 실리콘 기체(1)의 표면에 카본이나 불소 등이 주입되어, 이들 불순물을 약간 포함하는 매우 얇은 카본 함유층(21)이 형성되고, 이것이 컨택트 저항을 상승시키는 등의 문제를 발생시키는 경우가 있다. O2 플로우 + H2 플라즈마나 H2/N2 플라즈마에서는, 카본계 보호막은 제거되지만, 하지의 실리콘 기체(1) 표면의 카본 함유층(21)까지는 제거할 수 없다. 도 31은 이것을 나타내는 것이며, H2/N2 플라즈마 처리의 처리 시간과 카본량의 관계를 나타내는 것이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 초기에는 카본량의 저하가 보이지만, 일정 시간 경과후에는 거의 카본량이 감소하지 않고, 실리콘 기체(1) 표면에 주입된 카본까지는 제거할 수 없는 것을 알 수 있다.However, when ionic anisotropic etching by plasma of a gas containing carbon such as CxFy is performed, carbon, fluorine, or the like is injected into the surface of the underlying silicon gas 1, as shown in FIG. A very thin carbon-containing layer 21 containing a little is formed, which may cause problems such as increasing contact resistance. In the O 2 flow + H 2 plasma or H 2 /N 2 plasma, the carbon-based protective film is removed, but the carbon-containing layer 21 on the surface of the underlying silicon gas 1 cannot be removed. 31 shows this, and shows the relationship between the H 2 /N 2 plasma treatment time and the amount of carbon. As shown in this figure, although it is seen that the carbon amount is deteriorated initially, the carbon amount is hardly decreased after a certain period of time, and it can be seen that carbon injected into the surface of the silicon gas 1 cannot be removed.

또한, 그 후 COR 처리를 행하여 트렌치 바닥부의 자연 산화막의 잔부를 제거하는 경우에도, COR 처리는 산화막을 제거하는 처리이기 때문에, 카본 함유층(21)을 제거하는 것은 어렵다.In addition, even after the COR treatment is performed to remove the remainder of the natural oxide film at the bottom of the trench, the COR treatment is a process for removing the oxide film, so it is difficult to remove the carbon-containing layer 21.

이와 같은 불순물 제거에는, 실리콘 웨이퍼를 대기 개방하여 희생 산화하고, 웨트 세정에 의해, 산화막 및 오염을 제거하는 기술이 종래부터 이용되고 있지만, 컨택트 메탈 공정에서는 대기 개방시의 오염이 우려되어 현실적이지 않다.To remove such impurities, a technique of sacrificial oxidation by opening the silicon wafer to the atmosphere and removing oxide films and contamination by wet cleaning has been conventionally used, but in the contact metal process, there is concern about contamination during the opening of the atmosphere, which is not practical. .

따라서, 본 실시형태에서는, 이와 같은 하지의 실리콘 기체(1) 표면의 카본 함유층(21)도 제거 가능한 산화막 제거 방법에 관해 나타낸다.Therefore, in this embodiment, the method of removing the oxide film in which the carbon-containing layer 21 on the surface of the silicon substrate 1 on the underlying surface can be removed is also described.

도 32는 제4 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 플로우차트, 도 33은 그 공정 단면도이다.Fig. 32 is a flowchart showing the oxide film removal method according to the fourth embodiment, and Fig. 33 is a sectional view of the process.

처음에, 실리콘 기체(1)에 절연막(2)이 형성되고, 절연막(2)에 미리 정해진 패턴으로서 트렌치(3)가 형성된 피처리 기판(실리콘 웨이퍼)을 준비한다(단계 41; 도 33의 (a)). 트렌치(3)의 바닥부의 실리콘 부분에는 자연 산화막(실리콘 함유 산화막)(4)이 형성되어 있다. 절연막(2)은 주로 SiO2막으로 구성되어 있다. 일부가 SiN막이어도 좋다.First, an insulating film 2 is formed on the silicon substrate 1, and a substrate to be processed (silicon wafer) in which a trench 3 is formed as a predetermined pattern on the insulating film 2 is prepared (step 41; a)). A natural oxide film (silicon-containing oxide film) 4 is formed in the silicon portion of the bottom of the trench 3. The insulating film 2 is mainly composed of an SiO 2 film. A part of the SiN film may be used.

산화막 제거 처리에 앞서, 피처리체(실리콘 웨이퍼)에 대하여 프리 클린 처리 등의 청정화 처리를 행해도 좋다.Prior to the oxide film removal treatment, a cleaning treatment such as a pre-clean treatment may be performed on the object (silicon wafer).

다음으로, 카본을 포함하는 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 에칭으로 트렌치 바닥부의 자연 산화막(4)을 제거한다(단계 42; 도 33의 (b)).Next, the natural oxide film 4 at the bottom of the trench is removed by ionic anisotropic etching by plasma of a gas containing carbon (step 42; Fig. 33(b)).

이 때의 이온성의 이방성 에칭은, 전술한 제1∼제3 실시형태와 동일하게 행해진다. 이것에 의해, 트렌치(3)의 측벽에 카본계의 보호막(5)이 형성되어, 측벽의 에칭 진행을 억제하면서 자연 산화막을 에칭할 수 있다. 한편, 이 때, 실리콘 기체(1)의 표면에는 CxFy 등이 주입되어, 전술한 바와 같은 카본 함유층(21)이 형성된다.The ionic anisotropic etching at this time is performed in the same manner as in the first to third embodiments described above. As a result, a carbon-based protective film 5 is formed on the sidewall of the trench 3, and the natural oxide film can be etched while suppressing the progress of the sidewall etching. On the other hand, at this time, CxFy or the like is injected into the surface of the silicon base 1 to form the carbon-containing layer 21 as described above.

다음으로, O2 플라즈마 처리를 행한다(단계 43; 도 33의 (c)). 이 O2 플라즈마 처리에 의해, 트렌치 측벽의 카본계 보호막을 제거함과 함께, 실리콘 기체(1)의 표면의 카본 함유층(21)에 대응하는 부분을 매우 얇게 산화시켜, 카본 함유층(21)에 포함되어 있던 카본 등을 받아들인 상태이며 또한 자연 산화막(4)의 잔부와 일체가 된 매우 얇은 산화막(22)이 형성된다.Next, O 2 plasma processing is performed (step 43; FIG. 33(c)). This O 2 plasma treatment removes the carbon-based protective film on the sidewalls of the trench and oxidizes the portion corresponding to the carbon-containing layer 21 on the surface of the silicon substrate 1 very thinly and is included in the carbon-containing layer 21. A very thin oxide film 22 is formed which is in the state of accepting the carbon or the like and is integral with the remainder of the natural oxide film 4.

단계 43의 O2 플라즈마 처리시의 조건으로는, O2 가스 유량 : 10∼5000 sccm, 압력 : 0.1∼2.0 Torr(13.3∼266.6 Pa), RF 파워 : 100∼500 W, 처리 시간 : 10∼120 sec을 들 수 있다.As conditions for the O 2 plasma treatment in step 43, O 2 gas flow rate: 10 to 5000 sccm, pressure: 0.1 to 2.0 Torr (13.3 to 266.6 Pa), RF power: 100 to 500 W, processing time: 10 to 120 sec.

다음으로, 케미컬 에칭을 행한다(단계 44; 도 33의 (d)). 이것에 의해, 케미컬 가스와 트렌치(3)의 바닥부에 존재하는 산화막(22)을 반응시켜, 이들을 제거한다. 이 때, 트렌치(3)의 바닥부에는, 단계 43에서 생성된 산화막(22)과 케미컬 가스의 반응에 의해 카본 등을 포함한 반응 생성물(23)이 생성된다. 케미컬 에칭은 등방적인 에칭이기 때문에, 트렌치 바닥부의 복잡 형상 부분의 산화물도 제거할 수 있다. 또, 절연막(2)의 상면 및 트렌치(3)의 측벽에도 반응 생성물(23)이 생성된다.Next, chemical etching is performed (step 44; Fig. 33(d)). Thereby, the chemical gas and the oxide film 22 present at the bottom of the trench 3 are reacted to remove them. At this time, a reaction product 23 containing carbon or the like is generated at the bottom of the trench 3 by the reaction of the oxide film 22 produced in step 43 with a chemical gas. Since the chemical etching is an isotropic etching, oxide in a complicated shape portion of the bottom of the trench can also be removed. In addition, the reaction product 23 is also generated on the upper surface of the insulating film 2 and the side walls of the trench 3.

케미컬 에칭으로는, 제1 실시형태와 동일하게, NH3 가스와 HF 가스를 이용한 COR 처리를 적합하게 이용할 수 있다. 희석 가스로서 Ar 가스나 N2 가스 등의 불활성 가스를 가해도 좋다. 이 때의 조건은 제1 실시형태와 동일하다. 반응 생성물(23)은 주로 플루오로규산암모늄((NH4)2SiF6; AFS)으로 이루어진다.As the chemical etching, similarly to the first embodiment, COR treatment using NH 3 gas and HF gas can be suitably used. As a diluting gas, an inert gas such as Ar gas or N 2 gas may be added. The conditions at this time are the same as in the first embodiment. The reaction product 23 mainly consists of ammonium fluorosilicate ((NH 4 ) 2 SiF 6 ; AFS).

다음으로, 트렌치(3)의 측벽 및 바닥부에 잔존하는 반응 생성물(23)을 제거한다(단계 45; 도 33의 (e)).Next, the reaction product 23 remaining on the side walls and the bottom of the trench 3 is removed (step 45; Fig. 33(e)).

단계 45의 반응 생성물 제거 처리는, 예컨대 H2 함유 가스의 플라즈마인 H2 플라즈마로 행할 수 있다. 이것에 의해, 측벽이나 바닥부의 재산화를 억제하면서 반응 생성물(23)을 제거할 수 있다. 이 때의 조건은, 제1 실시형태의 단계 4와 동일하게 할 수 있다.Removing the reaction product of step 45 is processed, for example can be carried out with a plasma of H 2 plasma of H 2 containing gas. Thereby, the reaction product 23 can be removed while suppressing reoxidation of a side wall or a bottom part. The conditions at this time can be made the same as Step 4 of the first embodiment.

이와 같이 본 실시형태에서는, O2 플라즈마에 의해, 실리콘 기체(1)의 표면에 형성된 카본 함유층(21)을 산화시켜 산화층(22)을 형성하고, 그 후의 COR 처리 등의 케미컬 에칭(및 반응 생성물 제거)에 의해 카본 등의 불순물을 산화층(22)과 함께 제거하기 때문에, 트렌치 바닥부에 있어서 Ti와 기체 Si의 반응성이 양호해지고, 컨택트 저항을 저감할 수 있다. 또한, O2 플라즈마는 카본 제거 능력도 높기 때문에, 제2 실시형태 및 제3 실시형태보다 카본 함유 보호막 제거 처리의 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 챔버 내벽에 성막되는 CF계 막의 제거 능력도 높기 때문에, CF계 막 박리에 기인하는 파티클을 저감시킬 수도 있다.In this way, in this embodiment, the carbon-containing layer 21 formed on the surface of the silicon gas 1 is oxidized by O 2 plasma to form the oxide layer 22, followed by chemical etching such as COR treatment (and reaction products) Removal) removes impurities such as carbon together with the oxide layer 22, so that the reactivity of Ti and gas Si at the bottom of the trench becomes good, and the contact resistance can be reduced. In addition, since the O 2 plasma also has a high carbon removal ability, it is possible to shorten the processing time of the carbon-containing protective film removal treatment than in the second and third embodiments. In addition, since the removal ability of the CF-based film formed on the inner wall of the chamber is also high, particles resulting from the peeling of the CF-based film can be reduced.

또한, 진공 중에서, O2 플라즈마 처리 및 COR 처리 등의 케미컬 처리를 행할 수 있기 때문에, 종래의 희생 산화와는 달리, 대기 폭로하지 않고 산화층(22)을 제거하기 때문에, 대기 개방시의 오염 문제를 해소할 수 있다.In addition, since chemical treatments such as O 2 plasma treatment and COR treatment can be performed in vacuum, unlike the conventional sacrificial oxidation, the oxide layer 22 is removed without exposing the atmosphere, thereby preventing contamination problems when opening the atmosphere. Can be solved.

또, 상기 제2 실시형태 및 제3 실시형태에서는, 잔류 카본 농도뿐만 아니라 잔류 산소 농도를 낮게 하는 것을 지향했지만, 본 실시형태에서는, 그 후에 COR 처리 등의 산화막 제거 처리를 행하기 때문에, 잔류 산소 농도는 문제가 되지 않는다.In addition, in the second and third embodiments, it was aimed to lower the residual oxygen concentration as well as the residual carbon concentration. However, in this embodiment, since the oxide film removal treatment such as COR treatment is performed thereafter, the residual oxygen Concentration does not matter.

[제4 실시형태에서의 실험 결과][Experimental results in the fourth embodiment]

다음으로, 제4 실시형태에서의 실험 결과에 관해 설명한다.Next, the experimental results in the fourth embodiment will be described.

처음에, Si 기판(베어 실리콘 웨이퍼)에 대하여 COR 처리만을 행한 경우(샘플 21), C4F8 가스에 의한 에칭을 행한 후 H2/N2 플라즈마 처리를 행한 경우(샘플 22), C4F8 가스에 의한 에칭후 O2 플라즈마 처리를 행한 경우(샘플 23)에 관해, XPS에 의해 잔류 카본 농도를 측정했다. 또, 샘플 22의 처리 조건은, 시간이 180 sec인 것 외에는 상기 제3 실시형태의 샘플 11과 동일하고, 샘플 23의 처리 조건은, 제2 실시형태의 샘플 2와 동일한 조건으로 120 sec 행했다.First, when only the COR treatment was performed on the Si substrate (bare silicon wafer) (Sample 21), after etching with C 4 F 8 gas, H 2 /N 2 plasma treatment was performed (Sample 22), C 4 Regarding the case where the O 2 plasma treatment (Sample 23) was performed after etching with F 8 gas, the residual carbon concentration was measured by XPS. The processing conditions of Sample 22 were the same as those of Sample 11 of the third embodiment, except that the time was 180 sec, and the processing conditions of Sample 23 were 120 sec under the same conditions as Sample 2 of the second embodiment.

이들의 결과를 도 34에 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, C4F8 가스에 의한 에칭후 O2 플라즈마 처리를 행한 샘플 23은, 잔류 카본 농도가, C4F8 가스에 의한 에칭을 행하지 않은 샘플 21보다 높지만, H2/N2 플라즈마 처리를 행한 샘플 22보다 저감한 것을 알 수 있다.34 shows the results of these. As shown in this figure, the sample 23 subjected to O 2 plasma treatment after etching with C 4 F 8 gas has a residual carbon concentration higher than that of Sample 21 without etching with C 4 F 8 gas, but H 2 / performing the N 2 plasma process can be seen that the samples reduced than 22.

다음으로, C4F8 가스에 의한 에칭후의 O2 플라즈마 처리에서의 처리 시간과 산화막 막두께의 관계에 관해 실험했다. 도 35는, 그 결과를 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 산화막의 성장 속도는 0.5 nm/min 정도이며, 제어성이 양호한 것이 확인되었다.Next, the relationship between the treatment time in the O 2 plasma treatment after etching with a C 4 F 8 gas and the oxide film thickness was tested. 35 is a diagram showing the results. As shown in this figure, the growth rate of the oxide film was about 0.5 nm/min, and it was confirmed that the controllability was good.

<제5 실시형태><Fifth embodiment>

다음으로, 제5 실시형태에 관한 산화막 제거 방법에 관해 설명한다.Next, the oxide film removal method according to the fifth embodiment will be described.

도 36은 제5 실시형태에 관한 산화막 제거 방법을 나타내는 플로우차트, 도 37은 그 공정 단면도이다.36 is a flowchart showing the oxide film removal method according to the fifth embodiment, and FIG. 37 is a sectional view of the process.

본 실시형태에 있어서도, 미리 정해진 패턴으로서 트렌치가 형성된 피처리체에 있어서, 트렌치 바닥부의 실리콘 부분에 컨택트 메탈을 성막하여 컨택트를 형성하기 전에, 실리콘 부분의 표면에 형성된 자연 산화막을 제거하는 경우에 관해 설명한다.Also in this embodiment, a description will be given of a case in which a natural oxide film formed on the surface of the silicon portion is removed before forming a contact by forming a contact metal on the silicon portion of the bottom of the trench in the object to which the trench is formed as a predetermined pattern. do.

처음에, 실리콘 기체(1)에 절연막(2)이 형성되고, 절연막(2)에 미리 정해진 패턴으로서 트렌치(3)가 형성된 피처리 기판(실리콘 웨이퍼)을 준비한다(단계 51; 도 37의 (a)). 트렌치(3)의 바닥부의 실리콘 부분에는 자연 산화막(실리콘 함유 산화막)(4)이 형성되어 있다. 절연막(2)은 주로 SiO2막으로 구성되어 있다. 일부가 SiN막이어도 좋다.First, an insulating film 2 is formed on the silicon base 1, and a substrate to be processed (silicon wafer) having a trench 3 formed as a predetermined pattern on the insulating film 2 is prepared (step 51; a)). A natural oxide film (silicon-containing oxide film) 4 is formed in the silicon portion of the bottom of the trench 3. The insulating film 2 is mainly composed of an SiO 2 film. A part of the SiN film may be used.

산화막 제거 처리에 앞서, 피처리체(실리콘 웨이퍼)에 대하여 프리 클린 처리 등의 청정화 처리를 행해도 좋다.Prior to the oxide film removal treatment, a cleaning treatment such as a pre-clean treatment may be performed on the object (silicon wafer).

다음으로, 카본을 포함하는 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 에칭으로 트렌치 바닥부의 자연 산화막(4)을 제거한다(단계 52; 도 37의 (b)).Next, the natural oxide film 4 at the bottom of the trench is removed by ionic anisotropic etching by plasma of a gas containing carbon (step 52; Fig. 37(b)).

카본을 포함하는 가스로는, 제1 실시형태의 단계 2와 동일하게, CF4나 C4F8 등의 불화탄소계(CxFy계) 가스를 적합하게 이용할 수 있다. 또한, CH2F2 등의 불소화탄화수소계(CxHyFz계) 가스도 이용할 수 있다. 또한, 이들에 더하여 Ar 가스 등의 희가스, 및 N2 가스와 같은 불활성 가스, 나아가 미량의 O2 가스를 포함하고 있어도 좋다. 이것에 의해, 트렌치(3)의 측벽에 카본계의 보호막이 형성되어, 측벽의 에칭 진행을 억제하면서 자연 산화막을 에칭할 수 있다. 단계 32의 이방성 에칭을 행할 때의 압력은, 제1 실시형태의 단계 2와 동일하게, 0.1 Torr(13.3 Pa) 이하 정도로 설정된다.As the gas containing carbon, a carbon fluoride (CxFy) gas such as CF 4 or C 4 F 8 can be suitably used as in step 2 of the first embodiment. Further, a fluorinated hydrocarbon-based (CxHyFz-based) gas such as CH 2 F 2 can also be used. Further, in addition to these, a rare gas such as Ar gas, an inert gas such as N 2 gas, or a trace amount of O 2 gas may be included. As a result, a carbon-based protective film is formed on the sidewall of the trench 3, and the natural oxide film can be etched while suppressing the progress of the sidewall etching. The pressure at the time of performing the anisotropic etching in step 32 is set to about 0.1 Torr (13.3 Pa) or less, similarly to step 2 in the first embodiment.

다음으로, 트렌치 측벽의 카본계 보호막을 제거한다(단계 53). 전술한 바와 같이, 일본 특허 공개 제2003-59911호 공보에 나타낸 바와 같이, 카본계 보호막의 제거에 산소 가스 또는 산소를 주성분으로 하는 가스에 의한 애싱을 이용하면, 하지의 실리콘의 재산화의 가능성이 있고, 또한 H2 애싱을 이용하면, 하지에 손상을 주지 않는 파워로 제거 처리를 행하면 장시간을 요하게 된다. 또한, 단시간에 제거하기 위해 파워를 높이면 하지에 손상을 주게 된다.Next, the carbon-based protective film on the trench sidewall is removed (step 53). As described above, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-59911, if ashing with oxygen gas or a gas containing oxygen as a main component is used for the removal of the carbon-based protective film, there is a possibility of re-oxidation of silicon in the lower limb. In addition, if H 2 ashing is used, a long period of time is required if the removal treatment is performed with power that does not damage the lower extremity. Also, increasing power to remove in a short time will damage the lower extremities.

이러한 문제를 해소하기 위해, 제3 실시형태에서는, 카본계 보호막을 제거하는 단계로서 H2/N2 플라즈마를 이용하고 있다. 그러나, H2/N2 플라즈마보다 애싱속도가 빠르고, 또한 잔류 카본 및 잔류 불소의 농도를 더욱 저감하는 것이 요구되고 있다.In order to solve this problem, in the third embodiment, H 2 /N 2 plasma is used as a step of removing the carbon-based protective film. However, it is desired to have a faster ashing rate than H 2 /N 2 plasma and further reduce the concentration of residual carbon and residual fluorine.

따라서, 본 실시형태에서는, 카본계 보호막을 제거하는 단계 53으로서 H2/NH3 플라즈마 처리를 이용한다(도 37의 (c)). 이것에 의해, 하지에 손상을 주지 않고 단시간에 카본계 보호막을 제거할 수 있고, 카본계 보호막의 제거후의 잔류 카본 및 잔류 불소의 농도를 저감할 수 있다.Therefore, in this embodiment, H 2 /NH 3 plasma treatment is used as step 53 for removing the carbon-based protective film (Fig. 37(c)). Thereby, the carbon-based protective film can be removed in a short period of time without damaging the base, and the concentration of residual carbon and residual fluorine after removal of the carbon-based protective film can be reduced.

H2/NH3 플라즈마는, H2 가스에 NH3 가스를 가한 가스를 플라즈마화한 것이지만, NH3 가스를 가하는 것에 의해, 고농도의 N-H 결합을 기대할 수 있고, 카본 제거 작용을 증대시키면서, 잔류 불소 및 잔류 카본의 농도를 억제할 수 있다. 이 때문에, 하지를 산화시키지 않고, 저파워로 하지에 손상을 주지 않고, 단시간에 또한 잔류 불소 및 잔류 카본이 보다 적은 상태로 카본계 보호막을 제거할 수 있다.H 2 / NH 3 plasma, but the plasma, a gas is added to NH 3 gas to H 2 gas, by applying the NH 3 gas, can be expected at a high concentration of NH bonds, while increasing the carbon removal operation, the residual fluorine And the concentration of residual carbon. For this reason, it is possible to remove the carbon-based protective film without oxidizing the base and without damaging the base with low power, and in a state in which residual fluorine and residual carbon are less in a short time.

단계 53의 H2/NH3 플라즈마 처리 단계시의 조건으로는, 압력 : 0.1∼1.0 Torr(13.3∼133.3 Pa), H2 가스 유량 : 10∼5000 sccm, NH3 가스 유량 : 1∼1000 sccm, RF 파워 : 10∼1000 W, 시간 : 1∼150 sec을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 압력 : 0.3∼0.7 Torr(40.0∼93.3 Pa), H2 가스 유량 : 100∼700 sccm, NH3 가스 유량 : 5∼500 sccm, RF 파워 : 50∼500 W, 시간 : 10∼120 sec이다. 또한, H2 가스 + NH3 가스에 대한 NH3 가스의 유량비는, 50% 이하가 바람직하고, 0.1∼25%가 보다 바람직하다.As conditions for the H 2 /NH 3 plasma treatment step of step 53, pressure: 0.1 to 1.0 Torr (13.3 to 133.3 Pa), H 2 gas flow rate: 10 to 5000 sccm, NH 3 gas flow rate: 1 to 1000 sccm, RF power: 10-1000 W, time: 1-150 sec. More preferably, pressure: 0.3 to 0.7 Torr (40.0 to 93.3 Pa), H 2 gas flow rate: 100 to 700 sccm, NH 3 gas flow rate: 5 to 500 sccm, RF power: 50 to 500 W, time: 10 to 120 sec. In addition, the flow ratio of NH 3 gas to the H 2 gas + NH 3 gas, and is preferably 50% or less, more preferably 0.1~25%.

단계 53까지에서 자연 산화막이 제거되어 있는 경우는, 단계 53까지에서 처리를 종료한다. 또한, 전술한 핀 FET을 형성하기 위한 피처리 기판과 같은, 트렌치(3)의 바닥부가 복잡한 형상을 갖는 경우는, 단계 53 종료후, 제1 실시형태와 동일하게, 케미컬 에칭에 의한 등방적인 에칭(제1 실시형태의 단계 3), 및 잔사 제거, 예컨대 반응 생성물인 AFS 제거(제1 실시형태의 단계 4)를 행한다.If the natural oxide film has been removed in step 53, the processing ends in step 53. In addition, in the case where the bottom portion of the trench 3 has a complicated shape, such as the substrate to be processed for forming the above-described fin FET, after step 53 is finished, isotropic etching by chemical etching is performed as in the first embodiment. (Step 3 of the first embodiment), and residue removal, such as AFS removal of the reaction product (step 4 of the first embodiment), are performed.

그리고, 이상과 같이 자연 산화막을 제거한 후, 도 7, 8에 나타낸 단계 12∼13에 의해, 실리케이트로 이루어진 컨택트를 형성할 수 있다.Then, after removing the natural oxide film as described above, a contact made of silicate can be formed by steps 12 to 13 shown in FIGS. 7 and 8.

또한, 본 실시형태의 경우도, 도 9에 나타내는 산화막 제거 장치를 이용함으로써, 동일 챔버 내에서 일련의 처리를 행할 수 있다. 또한, 그와 같은 산화막 제거 장치를 도 10에 나타내는 멀티 챔버 타입의 컨택트 형성 시스템에 탑재함으로써, 실리케이트로 이루어진 컨택트를, 산화를 억제하면서 고스루풋으로 형성할 수 있다.In addition, also in the case of this embodiment, a series of processing can be performed in the same chamber by using the oxide film removal apparatus shown in FIG. 9. Further, by mounting such an oxide film removal apparatus in the multi-chamber type contact forming system shown in Fig. 10, a contact made of silicate can be formed with high throughput while suppressing oxidation.

[제5 실시형태에서의 실험 결과][Experimental results in the fifth embodiment]

다음으로, 제5 실시형태에서의 실험 결과에 관해 설명한다.Next, the experimental results in the fifth embodiment will be described.

여기서는, Si 기판(베어 실리콘 웨이퍼)에 대하여 C4F8 가스에 의한 에칭후, H2/N2 플라즈마 처리를 행한 경우(샘플 31 : 제3 실시형태)와, C4F8 가스에 의한 에칭후, H2/NH3 플라즈마 처리의 NH3 가스의 유량비를 크게 한 경우(샘플 32 : NH3 유량비 「대」)와, C4F8 가스에 의한 에칭후, H2/NH3 플라즈마 처리의 NH3 가스의 유량비를 샘플 32보다 작게 한 경우(샘플 33 : NH3 유량비 「중」)와, C4F8 가스에 의한 에칭후, H2/NH3 플라즈마 처리의 NH3 가스의 유량비를 더욱 작게 한 경우(샘플 34 : NH3 유량비 「소」)에 관해, XPS에 의해 잔류 카본 농도 및 잔류 불소 농도를 측정하여 비교했다.Here, the Si substrate (bare silicon wafer) was etched with C 4 F 8 gas, followed by H 2 /N 2 plasma treatment (Sample 31: Third Embodiment), and etching with C 4 F 8 gas. Then, when the flow rate ratio of the NH 3 gas of the H 2 /NH 3 plasma treatment is increased (sample 32: NH 3 flow rate ratio “large”), and after etching with C 4 F 8 gas, the H 2 /NH 3 plasma treatment When the flow rate ratio of the NH 3 gas is made smaller than that of the sample 32 (sample 33: NH 3 flow rate “medium”), and after etching with the C 4 F 8 gas, the flow rate ratio of the NH 3 gas of the H 2 /NH 3 plasma treatment is further increased. About the case where it was made small (sample 34: NH 3 flow rate ratio "small"), the residual carbon concentration and residual fluorine concentration were measured and compared by XPS.

본 실험에서의 조건은 이하와 같다.The conditions in this experiment are as follows.

ㆍ샘플 31(제3 실시형태)ㆍSample 31 (third embodiment)

압력 : 0.5 Torr, H2 가스 유량 : 400 sccm, N2 가스 유량 : 50 sccm, RF 파워 : 200 W, 시간 : 180 secPressure: 0.5 Torr, H 2 Gas flow rate: 400 sccm, N 2 Gas flow rate: 50 sccm, RF power: 200 W, Time: 180 sec

ㆍ샘플 32(NH3 유량비 「대」)ㆍSample 32 (NH 3 flow rate ``large'')

압력 : 0.5 Torr, H2 가스 유량 : 350 sccm, NH3 가스 유량 : 100 sccm, RF 파워 : 200 W, 시간 : 180 secPressure: 0.5 Torr, H 2 Gas flow rate: 350 sccm, NH 3 Gas flow rate: 100 sccm, RF power: 200 W, Time: 180 sec

ㆍ샘플 33(NH3 유량비 「중」)ㆍSample 33 (NH 3 flow ratio ``Medium'')

압력 : 0.5 Torr, H2 가스 유량 : 400 sccm, NH3 가스 유량 : 50 sccm, RF 파워 : 200 W, 시간 : 180 secPressure: 0.5 Torr, H 2 Gas flow rate: 400 sccm, NH 3 Gas flow rate: 50 sccm, RF power: 200 W, Time: 180 sec

ㆍ샘플 34(NH3 유량비 「소」)ㆍSample 34 (NH 3 flow rate ratio “small”)

압력 : 0.5 Torr, H2 가스 유량 : 430 sccm, NH3 가스 유량 : 20 sccm, RF 파워 : 200 W, 시간 : 180 secPressure: 0.5 Torr, H 2 Gas flow rate: 430 sccm, NH 3 Gas flow rate: 20 sccm, RF power: 200 W, Time: 180 sec

도 38에 이들의 잔류 카본 농도를 나타내고, 도 39에 이들의 잔류 불소 농도를 나타낸다.38 shows their residual carbon concentration, and FIG. 39 shows their residual fluorine concentration.

이들 도면에 나타낸 바와 같이, H2 가스에 대하여 NH3 가스를 첨가함으로써, 잔류 카본 농도 및 잔류 불소 농도를 저감할 수 있고, NH3 가스 유량이 20∼100 sccm의 범위(NH3 가스 유량비가 4.4∼22.2%의 범위)에서 소유량이 될수록 잔류 카본 농도 및 잔류 카본 농도의 저감 효과가 높은 것이 확인되었다.As shown in these figures, residual carbon concentration and residual fluorine concentration can be reduced by adding NH 3 gas to H 2 gas, and NH 3 gas flow rate is in the range of 20 to 100 sccm (NH 3 gas flow rate ratio is 4.4 It was confirmed that the residual carbon concentration and the effect of reducing the residual carbon concentration were higher as the amount of ownership was within the range of ∼22.2%).

<다른 적용><Other applications>

이상, 본 발명의 실시형태에 관해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified.

예컨대, 상기 실시형태에서는, 핀 FET의 트렌치 바닥부의 컨택트 부분에서의 자연 산화막 제거에 본 발명을 이용한 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 미세 패턴의 바닥부에 형성된 산화막의 제거에 적용할 수 있다. 또한, 패턴으로서 트렌치의 경우를 예시했지만, 트렌치에 한정되지 않고, 비아홀 등 다른 형상이어도 좋다.For example, in the above embodiment, a case has been described in which the present invention is used to remove the natural oxide film at the contact portion of the trench bottom portion of the fin FET, but is not limited to this, and is applicable to the removal of the oxide film formed at the bottom of the fine pattern. You can. Moreover, although the case of a trench was illustrated as a pattern, it is not limited to a trench, and other shapes, such as a via hole, may be sufficient.

또한, 제1 실시형태에서는, 케미컬 에칭후의 잔사 제거, 산화막 제거후에 잔존한 카본계 보호막의 제거를 H2 플라즈마를 이용하여 행한 예를 나타냈지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.Further, in the first embodiment, an example in which residue removal after chemical etching and removal of the carbon-based protective film remaining after removal of the oxide film is performed using H 2 plasma is shown, but is not limited to this.

또한, 상기 실시형태에서는 피처리 기판으로서 실리콘 웨이퍼를 이용한 경우에 관해 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 트렌치의 바닥부에 실리콘 함유 산화막이 존재하는 경우라면, 화합물 반도체, 유리 기판, 세라믹스 기판 등 어떠한 기판이어도 좋다.In addition, although the above embodiment showed a case where a silicon wafer was used as the substrate to be treated, the present invention is not limited to this, and if a silicon-containing oxide film is present at the bottom of the trench, any of a compound semiconductor, glass substrate, ceramic substrate, etc. It may be a substrate.

1; 실리콘 기판 2; 절연막
3; 트렌치(패턴) 4; 자연 산화막(실리콘 산화막)
5; 카본계 보호막 6; 잔사
11; 금속막 12; 컨택트
21; 카본 함유층 22; 산화막
23; 반응 생성물 100; 산화막 제거 장치
101; 챔버 102; 서셉터
105; 샤워 헤드 110; 가스 공급 기구
113; 정전척 115; 고주파 전원
120; 배기 기구 140; 제어부
200; 금속막 성막 장치 300; 컨택트 형성 시스템
301; 진공 반송실 302; 로드록실
303; 대기 반송실 306, 308; 반송 기구
W; 실리콘 웨이퍼(피처리 기판)One; Silicon substrate 2; Insulating film
3; Trench (pattern) 4; Natural oxide film (silicon oxide film)
5; Carbon-based protective film 6; Residue
11; Metal film 12; Contact
21; Carbon-containing layer 22; Oxide film
23; Reaction product 100; Oxide removal device
101; Chamber 102; Susceptor
105; Shower head 110; Gas supply mechanism
113; Electrostatic chuck 115; High frequency power
120; Exhaust mechanism 140; Control
200; A metal film forming apparatus 300; Contact Forming System
301; Vacuum transfer chamber 302; Lord Locksil
303; Waiting room 306, 308; Transport mechanism
W; Silicon wafer (substrate to be processed)

Claims (37)

미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 방법으로서,
상기 패턴의 바닥부에 형성된 상기 실리콘 함유 산화막을, 카본계 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 플라즈마 에칭에 의해 제거하는 공정과,
상기 이방성 플라즈마 에칭 후에, 상기 패턴의 측벽에 잔존하는 카본계 보호막을 제거하는 공정과,
상기 카본계 보호막을 제거한 후에, 상기 실리콘 함유 산화막의 잔부를, 플라즈마리스인 등방성 케미컬 에칭에 의해 제거하는 공정과,
상기 케미컬 에칭 후에, 잔존하는 잔사를 제거하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.In the substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed and having a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern, as a method for removing an oxide film, the silicon-containing oxide film is removed,
A step of removing the silicon-containing oxide film formed on the bottom of the pattern by ionic anisotropic plasma etching by plasma of a carbon-based gas;
A step of removing the carbon-based protective film remaining on the sidewall of the pattern after the anisotropic plasma etching;
A step of removing the remainder of the silicon-containing oxide film by isotropic chemical etching that is plasmaless after removing the carbon-based protective film;
After the chemical etching, a process of removing residual residue
Oxidation film removal method characterized in that it has a. 제1항에 있어서, 상기 패턴의 바닥부의 상기 실리콘 함유 산화막은, 상기 패턴의 바닥부의 상기 실리콘 부분의 표면에 형성된 자연 산화막인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method of claim 1, wherein the silicon-containing oxide film at the bottom of the pattern is a natural oxide film formed on a surface of the silicon portion at the bottom of the pattern. 제2항에 있어서, 상기 피처리 기판은, 핀 FET을 형성하기 위한 것이며, 실리콘핀과, 상기 실리콘핀의 선단 부분에 형성된 Si 또는 SiGe로 이루어진 에피택셜 성장부를 갖고 있고, 상기 에피택셜 성장부가 상기 실리콘 부분을 구성하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The epitaxial growth portion of claim 2, wherein the substrate to be processed is for forming a fin FET, and has an epitaxial growth portion composed of a silicon fin and Si or SiGe formed on a tip portion of the silicon fin, wherein the epitaxial growth portion is A method for removing an oxide film, characterized in that it constitutes a silicon portion. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잔사를 제거하는 공정은, H2 함유 가스의 플라즈마에 의한 H2 함유 플라즈마 처리에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.Any one of claims 1 to A method according to any one of claim 3, wherein the process is a method to remove the oxide film, characterized in that is made by the H 2 containing plasma treatment with a plasma of H 2 containing gas to remove the residue. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잔사를 제거하는 공정은, 상기 케미컬 에칭에 의해 생긴 반응 생성물을 제거하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method for removing an oxide film according to any one of claims 1 to 3, wherein the step of removing the residue removes a reaction product produced by the chemical etching. 제5항에 있어서, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, H2 함유 가스의 플라즈마에 의한 H2 함유 플라즈마 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method of claim 5 wherein the step of removing the carbon-based protective film, the oxide film removing method comprising the H 2 containing plasma treatment with a plasma of H 2 containing gas. 제6항에 있어서, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, 상기 피처리 기판에 O2 함유 가스를 공급한 후, 상기 H2 함유 플라즈마 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.7. The method of claim 6, wherein in the step of removing the carbon-based protective film, the H 2 containing plasma treatment is performed after supplying an O 2 containing gas to the substrate to be treated. 제6항에 있어서, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, H2 가스 및 N2 가스의 플라즈마에 의한 H2/N2 플라즈마 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.7. The method of claim 6, wherein the step of removing the carbon-based protective film is performed by H 2 /N 2 plasma treatment using plasma of H 2 gas and N 2 gas. 제6항에 있어서, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, H2 가스 및 NH3 가스의 플라즈마에 의한 H2/NH3 플라즈마 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.7. The method of claim 6, wherein the step of removing the carbon-based protective film is performed by H 2 /NH 3 plasma treatment using plasma of H 2 gas and NH 3 gas. 제5항에 있어서, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, O2 가스 플라즈마 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.6. The oxide film removal method according to claim 5, wherein the step of removing the carbon-based protective film is performed by an O 2 gas plasma treatment. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이방성 플라즈마 에칭은, 불화탄소계 가스 또는 불소화탄화수소계 가스의 플라즈마에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method for removing an oxide film according to any one of claims 1 to 3, wherein the anisotropic plasma etching is performed by plasma of a fluorinated carbon-based gas or a fluorinated hydrocarbon-based gas. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이방성 플라즈마 에칭은, 압력을 0.1 Torr 이하로 하여 행해지는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method for removing an oxide film according to any one of claims 1 to 3, wherein the anisotropic plasma etching is performed at a pressure of 0.1 Torr or less. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케미컬 에칭은, NH3 가스 및 HF 가스를 이용한 가스 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method for removing an oxide film according to any one of claims 1 to 3, wherein the chemical etching is performed by gas treatment using NH 3 gas and HF gas. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연막은 SiO2막을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulating film comprises a SiO 2 film. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 공정을 10∼150℃의 범위 내의 동일 온도에서 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method for removing an oxide film according to any one of claims 1 to 3, wherein the respective steps are performed at the same temperature within a range of 10 to 150°C. 제15항에 있어서, 상기 각 공정을 20∼60℃의 범위 내의 동일 온도에서 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.16. The oxide film removal method according to claim 15, wherein each step is performed at the same temperature within a range of 20 to 60°C. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 공정을 하나의 처리 용기 내에서 연속하여 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method for removing an oxide film according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the steps is continuously performed in one processing container. 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 방법으로서,
상기 패턴의 바닥부에 형성된 상기 실리콘 함유 산화막을, 카본계 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 플라즈마 에칭에 의해 제거하는 공정과,
상기 이방성 플라즈마 에칭 후에, 상기 패턴의 측벽에 잔존하는 카본계 보호막을 제거하는 공정과,
상기 카본계 보호막을 제거한 후에, 상기 실리콘 함유 산화막의 잔부를, 플라즈마리스인 등방성 케미컬 에칭에 의해 제거하는 공정과,
상기 케미컬 에칭 후에, 잔존하는 잔사를 제거하는 공정
을 가지며,
상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, 상기 피처리 기판에 O2 함유 가스를 공급한 후, H2 함유 가스의 플라즈마에 의한 H2 함유 플라즈마 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.In the substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed and having a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern, as a method for removing an oxide film, the silicon-containing oxide film is removed,
A step of removing the silicon-containing oxide film formed on the bottom of the pattern by ionic anisotropic plasma etching by plasma of a carbon-based gas;
A step of removing the carbon-based protective film remaining on the sidewall of the pattern after the anisotropic plasma etching;
A step of removing the remainder of the silicon-containing oxide film by isotropic chemical etching that is plasmaless after removing the carbon-based protective film;
After the chemical etching, a process of removing residual residue
Have,
Step is then supplied to the O 2 containing gas to the target substrate, the oxide film removal method, characterized in that for performing the H 2 containing plasma treatment with a plasma of H 2 containing gas to remove the carbon-based protective film. 제18항에 있어서, 상기 O2 함유 가스의 공급은, 유량을 10∼5000 sccm, 시간을 0.1∼120 sec로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method for removing an oxide film according to claim 18, wherein the supply of the O 2 containing gas is performed with a flow rate of 10 to 5000 sccm and a time of 0.1 to 120 sec. 제19항에 있어서, 상기 O2 함유 가스의 공급은, 유량을 100∼1000 sccm, 시간을 1∼10 sec로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method for removing an oxide film according to claim 19, wherein the supply of the O 2 containing gas is performed at a flow rate of 100 to 1000 sccm and a time of 1 to 10 sec. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 H2 함유 플라즈마 처리는, 압력을 0.02∼0.5 Torr, H2 가스 유량을 10∼5000 sccm, RF 파워를 10∼1000 W, 시간을 1∼120 sec로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The plasma treatment according to any one of claims 18 to 20, wherein the plasma treatment containing H 2 is 0.02 to 0.5 Torr in pressure, 10 to 5000 sccm in H 2 gas flow rate, 10 to 1000 W in RF power, and 1 hour in time. The oxide film removal method characterized in that it is performed at -120 sec. 제21항에 있어서, 상기 H2 함유 플라즈마 처리는, 압력을 0.05∼0.3 Torr, H2 가스 유량을 100∼1000 sccm, RF 파워를 100∼500 W, 시간을 5∼90 sec로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.22. The plasma treatment according to claim 21, wherein the plasma treatment containing H 2 is performed with a pressure of 0.05 to 0.3 Torr, an H 2 gas flow rate of 100 to 1000 sccm, an RF power of 100 to 500 W, and a time of 5 to 90 sec. Oxide film removal method. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, 상기 피처리 기판에 대한 O2 함유 가스의 공급과, 상기 H2 함유 가스의 플라즈마에 의한 H2 함유 플라즈마 처리를 복수회 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.Of claim 18 to claim 20 according to any one of claims, wherein the step of removing the carbon-based protective film, by the plasma of the supplies of O 2 containing gas to the substrate to be processed, and the H 2 containing gas H 2 containing A method of removing an oxide film, characterized in that plasma treatment is performed a plurality of times. 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 방법으로서,
상기 패턴의 바닥부에 형성된 상기 실리콘 함유 산화막을, 카본계 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 플라즈마 에칭에 의해 제거하는 공정과,
상기 이방성 플라즈마 에칭 후에, 상기 패턴의 측벽에 잔존하는 카본계 보호막을 제거하는 공정과,
상기 카본계 보호막을 제거한 후에, 상기 실리콘 함유 산화막의 잔부를, 플라즈마리스인 등방성 케미컬 에칭에 의해 제거하는 공정과,
상기 케미컬 에칭 후에, 잔존하는 잔사를 제거하는 공정
을 가지며,
상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, H2 가스 및 N2 가스의 플라즈마에 의한 H2/N2 플라즈마 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.In the substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed and having a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern, as a method for removing an oxide film, the silicon-containing oxide film is removed,
A step of removing the silicon-containing oxide film formed on the bottom of the pattern by ionic anisotropic plasma etching by plasma of a carbon-based gas;
A step of removing the carbon-based protective film remaining on the sidewall of the pattern after the anisotropic plasma etching;
A step of removing the remainder of the silicon-containing oxide film by isotropic chemical etching that is plasmaless after removing the carbon-based protective film;
After the chemical etching, a process of removing residual residue
Have,
The step of removing the carbon-based protective film is performed by H 2 /N 2 plasma treatment using plasma of H 2 gas and N 2 gas. 제24항에 있어서, 상기 H2/N2 플라즈마 처리는, 압력을 0.02∼0.5 Torr, H2 가스 유량을 10∼5000 sccm, N2 가스 유량을 5∼5000 sccm, RF 파워를 10∼1000 W, 시간을 1∼120 sec로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.25. The method of claim 24, wherein the H 2 /N 2 plasma treatment, the pressure is 0.02 to 0.5 Torr, H 2 gas flow rate of 10 to 5000 sccm, N 2 gas flow rate of 5 to 5000 sccm, RF power of 10 to 1000 W , The time is set to 1 to 120 sec, characterized in that the oxide film removal method. 제25항에 있어서, 상기 H2/N2 플라즈마 처리는, 압력을 0.05∼0.3 Torr, H2 가스 유량을 100∼1000 sccm, N2 가스 유량을 10∼1000 sccm, RF 파워를 100∼500 W, 시간을 10∼90 sec로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.The method of claim 25, wherein the H 2 /N 2 plasma treatment, the pressure of 0.05 to 0.3 Torr, H 2 gas flow rate of 100 to 1000 sccm, N 2 gas flow rate of 10 to 1000 sccm, RF power of 100 to 500 W , The time is set to 10 to 90 sec, characterized in that the oxide film removal method. 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 방법으로서,
상기 패턴의 바닥부에 형성된 상기 실리콘 함유 산화막을, 카본계 가스의 플라즈마에 의한 이온성의 이방성 플라즈마 에칭에 의해 제거하는 공정과,
상기 이방성 플라즈마 에칭 후에, 상기 패턴의 측벽에 잔존하는 카본계 보호막을 제거하는 공정과,
상기 카본계 보호막을 제거한 후에, 상기 실리콘 함유 산화막의 잔부를, 플라즈마리스인 등방성 케미컬 에칭에 의해 제거하는 공정과,
상기 케미컬 에칭 후에, 잔존하는 잔사를 제거하는 공정
을 가지며,
상기 카본계 보호막을 제거하는 공정은, H2 가스 및 NH3 가스의 플라즈마에 의한 H2/NH3 플라즈마 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.In the substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed and having a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern, as a method of removing an oxide film, the silicon-containing oxide film is removed,
A step of removing the silicon-containing oxide film formed on the bottom of the pattern by ionic anisotropic plasma etching by plasma of a carbon-based gas;
A step of removing the carbon-based protective film remaining on the sidewall of the pattern after the anisotropic plasma etching;
A step of removing the remainder of the silicon-containing oxide film by isotropic chemical etching that is plasmaless after removing the carbon-based protective film,
After the chemical etching, a process of removing residual residue
Have,
The step of removing the carbon-based protective film is performed by H 2 /NH 3 plasma treatment using plasma of H 2 gas and NH 3 gas. 제27항에 있어서, 상기 H2/NH3 플라즈마 처리는, 압력을 0.1∼1.0 Torr, H2 가스 유량을 10∼5000 sccm, NH3 가스 유량을 1∼1000 sccm, RF 파워를 10∼1000 W, 시간을 1∼150 sec로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.28. The method of claim 27, wherein the H 2 /NH 3 plasma treatment, the pressure of 0.1 to 1.0 Torr, H 2 gas flow rate of 10 to 5000 sccm, NH 3 gas flow rate of 1 to 1000 sccm, RF power of 10 to 1000 W , The time is set to 1 to 150 sec, characterized in that the oxide film removal method. 제28항에 있어서, 상기 H2/NH3 플라즈마 처리는, 압력을 0.3∼0.7 Torr, H2 가스 유량을 100∼700 sccm, NH3 가스 유량을 5∼500 sccm, RF 파워를 50∼500 W, 시간을 10∼120 sec로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.29. The method of claim 28, wherein the H 2 /NH 3 plasma treatment, the pressure is 0.3 to 0.7 Torr, H 2 gas flow rate of 100 to 700 sccm, NH 3 gas flow rate of 5 to 500 sccm, RF power of 50 to 500 W , The time is set to 10 to 120 sec, characterized in that the oxide film removal method. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 H2/NH3 플라즈마 처리의 H2 가스 + NH3 가스에 대한 NH3 가스의 유량비는 0.1∼25%의 범위인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 방법.Of claim 27 to claim according to any one of claim 29, wherein the flow ratio of NH 3 gas to the H 2 / NH 3 H 2 + NH 3 gas in the gas plasma treatment is an oxide film, characterized in that in the range of 0.1~25% How to remove. 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 산화막 제거 장치로서,
상기 피처리 기판을 수용하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 미리 정해진 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와,
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구와,
상기 처리 용기 내에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구와,
상기 처리 가스 공급 기구, 상기 배기 기구 및 상기 플라즈마 생성 기구를 제어하는 제어부
를 가지며,
상기 제어부는, 제1항 내지 제3항, 제18항 내지 제20항, 및 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 기재된 산화막 제거 방법이 행해지도록, 상기 처리 가스 공급 기구, 상기 배기 기구 및 상기 플라즈마 생성 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 장치.A substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed and having a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion at the bottom of the pattern, comprising: an oxide film removing device for removing the silicon-containing oxide film;
A processing container accommodating the substrate to be processed,
A processing gas supply mechanism that supplies a predetermined processing gas into the processing container;
An exhaust mechanism that exhausts the inside of the processing container,
A plasma generating mechanism for generating plasma in the processing container,
Control unit for controlling the processing gas supply mechanism, the exhaust mechanism and the plasma generating mechanism
Have,
The said control gas is the said process gas supply mechanism, the said exhaust mechanism so that the oxide film removal method in any one of Claims 1-3, 18-20, and 27-29 can be performed. And controlling the plasma generating mechanism. 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 제1항 내지 제3항, 제18항 내지 제20항, 및 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 공정과,
상기 실리콘 함유 산화막을 제거한 후에 금속막을 성막하는 공정과,
상기 실리콘 부분과 상기 금속막을 반응시켜, 상기 패턴의 바닥부에 컨택트를 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 컨택트 형성 방법.Claims 1 to 3, 18 to 20, and 27 to 27 of the substrate to be processed having an insulating film on which a predetermined pattern is formed and a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion of the bottom of the pattern. A step of removing the silicon-containing oxide film by the method according to any one of claims 29,
Forming a metal film after removing the silicon-containing oxide film;
Process of forming a contact at the bottom of the pattern by reacting the silicon portion and the metal film
Method of forming a contact, characterized in that it has a. 제32항에 있어서, 상기 금속막을 성막하는 공정은 CVD 또는 ALD에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 컨택트 형성 방법.33. The method for forming a contact according to claim 32, wherein the step of forming the metal film is performed by CVD or ALD. 미리 정해진 패턴이 형성된 절연막을 가지며, 상기 패턴의 바닥부의 실리콘 부분에 형성된 실리콘 함유 산화막을 갖는 피처리 기판에 있어서, 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하고, 상기 실리콘 부분에 컨택트를 형성하는 컨택트 형성 시스템으로서,
상기 피처리 기판의 상기 실리콘 함유 산화막을 제거하는 제31항에 기재된 산화막 제거 장치와,
상기 실리콘 함유 산화막을 제거한 후에 금속막을 성막하는 금속막 성막 장치와,
상기 산화막 제거 장치와 상기 금속막 성막 장치가 접속되는 진공 반송실과,
상기 진공 반송실 내에 설치된 반송 기구
를 갖는 것을 특징으로 하는 컨택트 형성 시스템.A substrate to be processed having an insulating film having a predetermined pattern formed thereon and having a silicon-containing oxide film formed on a silicon portion of a bottom portion of the pattern, the contact forming system for removing the silicon-containing oxide film and forming a contact on the silicon portion,
The oxide film removal apparatus according to claim 31 for removing the silicon-containing oxide film of the substrate to be processed,
A metal film forming apparatus for forming a metal film after removing the silicon-containing oxide film;
A vacuum transfer chamber to which the oxide film removing device and the metal film forming device are connected,
Transfer mechanism installed in the vacuum transfer chamber
It characterized in that it has a contact forming system. 제34항에 있어서, 상기 금속막 성막 장치는, CVD 또는 ALD에 의해 금속막을 성막하는 것을 특징으로 하는 컨택트 형성 시스템.35. The contact forming system according to claim 34, wherein the metal film forming apparatus deposits a metal film by CVD or ALD. 컴퓨터 상에서 동작하며, 산화막 제거 장치를 제어하기 위한 프로그램이 기억된 기억 매체로서, 상기 프로그램은, 실행시에 제1항 내지 제3항, 제18항 내지 제20항, 및 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 기재된 산화막 제거 방법이 행해지도록, 컴퓨터에 상기 산화막 제거 장치를 제어시키는 것을 특징으로 하는 기억 매체.A storage medium that runs on a computer and stores a program for controlling the oxide film removal apparatus, wherein the program, when executed, comprises claims 1 to 3, 18 to 20 and 27 to 29 A storage medium characterized by controlling the oxide film removal apparatus in a computer so that the method for removing the oxide film according to any one of claims is performed. 컴퓨터 상에서 동작하며, 컨택트 형성 시스템을 제어하기 위한 프로그램이 기억된 기억 매체로서, 상기 프로그램은, 실행시에 제32항에 기재된 컨택트 형성 방법이 행해지도록, 컴퓨터에 상기 컨택트 형성 시스템을 제어시키는 것을 특징으로 하는 기억 매체.A storage medium that is stored on a computer and stores a program for controlling a contact forming system, wherein the program controls the computer to form the contact forming method according to claim 32 when executed. Memory medium.
KR1020180027609A 2017-03-08 2018-03-08 Oxide film removing method, oxide film removing apparatus, contact forming method, and contact forming system KR102118784B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-043853 2017-03-08
JP2017043853 2017-03-08
JPJP-P-2017-138968 2017-07-18
JP2017138968A JP6956551B2 (en) 2017-03-08 2017-07-18 Oxide film removal method and removal device, and contact formation method and contact formation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180103022A KR20180103022A (en) 2018-09-18
KR102118784B1 true KR102118784B1 (en) 2020-06-03

Family

ID=63588769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180027609A KR102118784B1 (en) 2017-03-08 2018-03-08 Oxide film removing method, oxide film removing apparatus, contact forming method, and contact forming system

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6956551B2 (en)
KR (1) KR102118784B1 (en)
TW (1) TW201903828A (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102445181B1 (en) * 2019-02-01 2022-09-20 주식회사 히타치하이테크 Etching method and plasma treatment device
JP7266105B2 (en) * 2019-02-08 2023-04-27 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, and processing system
CN112885707B (en) * 2019-11-30 2022-04-26 长鑫存储技术有限公司 Method for manufacturing memory device
CN115642076A (en) * 2021-07-20 2023-01-24 长鑫存储技术有限公司 Method for processing semiconductor structure
JP2023047993A (en) 2021-09-27 2023-04-06 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing method and substrate processing system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000236021A (en) * 1999-02-10 2000-08-29 Samsung Electronics Co Ltd Method for burying contact hole in semiconductor device
JP2001267294A (en) * 2000-03-15 2001-09-28 Nec Corp Manufacturing method of semiconductor device
JP2003324108A (en) * 2002-04-26 2003-11-14 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method of semiconductor device
JP2006253634A (en) * 2005-02-14 2006-09-21 Tokyo Electron Ltd Processing method of substrate, process for fabricating electronic device and program
US20120225558A1 (en) 2011-03-04 2012-09-06 Applied Materials, Inc Methods for contact clean
JP2015098082A (en) * 2013-11-18 2015-05-28 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ Method for manufacturing structured surface

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960012621B1 (en) * 1993-08-18 1996-09-23 엘지반도체 주식회사 Oxide film removing method of wafer surface
JP4566373B2 (en) * 2000-09-21 2010-10-20 東京エレクトロン株式会社 Oxide film etching method
JP3746231B2 (en) * 2001-12-14 2006-02-15 株式会社アルバック Method for removing via bottom insulating film and method for manufacturing semiconductor device
US20100216296A1 (en) 2005-10-27 2010-08-26 Yusuke Muraki Processing Method and Recording Medium
JP4968861B2 (en) * 2009-03-19 2012-07-04 東京エレクトロン株式会社 Substrate etching method and system
JP6344094B2 (en) * 2014-07-02 2018-06-20 富士通セミコンダクター株式会社 Manufacturing method of semiconductor device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000236021A (en) * 1999-02-10 2000-08-29 Samsung Electronics Co Ltd Method for burying contact hole in semiconductor device
JP2001267294A (en) * 2000-03-15 2001-09-28 Nec Corp Manufacturing method of semiconductor device
JP2003324108A (en) * 2002-04-26 2003-11-14 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method of semiconductor device
JP2006253634A (en) * 2005-02-14 2006-09-21 Tokyo Electron Ltd Processing method of substrate, process for fabricating electronic device and program
US20120225558A1 (en) 2011-03-04 2012-09-06 Applied Materials, Inc Methods for contact clean
JP2015098082A (en) * 2013-11-18 2015-05-28 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ Method for manufacturing structured surface

Also Published As

Publication number Publication date
TW201903828A (en) 2019-01-16
JP2018148193A (en) 2018-09-20
KR20180103022A (en) 2018-09-18
JP6956551B2 (en) 2021-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108573866B (en) Oxide film removing method and apparatus, and contact forming method and system
KR102118784B1 (en) Oxide film removing method, oxide film removing apparatus, contact forming method, and contact forming system
KR101974715B1 (en) Oxide film removing method, oxide film removing apparatus, contact forming method, and contact forming system
TWI723049B (en) Methods for atomic level resolution and plasma processing control
EP2819151B1 (en) Plasma etching method and plasma etching apparatus
WO2015194380A1 (en) Substrate processing system and substrate processing method
US20190214265A1 (en) Method of processing target object
TWI733651B (en) Modification treatment method and manufacturing method of semiconductor device
JPWO2009057223A1 (en) Surface treatment apparatus and substrate treatment method thereof
KR20180137408A (en) Substrate processing apparatus, substrate loading mechanism, and substrate processing method
JP7208318B2 (en) processing equipment
US10923358B2 (en) Substrate processing method
WO2017199958A1 (en) Etching method
JP2022079865A (en) Substrate processing method and substrate processing system
US11557486B2 (en) Etching method, damage layer removal method, and storage medium
TWI827674B (en) Etching method, etching residue removal method and memory medium
US20130330920A1 (en) Method and apparatus for substrate preclean with hydrogen containing high frequency rf plasma
US11562909B2 (en) Directional selective junction clean with field polymer protections
TWI751326B (en) Self-aligned via process flow
TWI758464B (en) Selective formation of silicon-containing spacer
JP7220603B2 (en) METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS FOR ETCHING FILM
TW201839905A (en) Selective sidewall spacers
TW201842557A (en) Conversion of sub-fin to soi

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant