JP2001102345A - Method and device for treating surface - Google Patents

Method and device for treating surface

Info

Publication number
JP2001102345A
JP2001102345A JP31140899A JP31140899A JP2001102345A JP 2001102345 A JP2001102345 A JP 2001102345A JP 31140899 A JP31140899 A JP 31140899A JP 31140899 A JP31140899 A JP 31140899A JP 2001102345 A JP2001102345 A JP 2001102345A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
workpiece
gas
surface treatment
treatment method
constituent element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31140899A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Horiike
靖浩 堀池
Hiroteru Ogawa
洋輝 小川
Tomoharu Arai
智晴 荒井
Takanori Ichiki
隆範 一木
Jun Kikuchi
純 菊地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to JP31140899A priority Critical patent/JP2001102345A/en
Publication of JP2001102345A publication Critical patent/JP2001102345A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem, where at least one of gases should be changed into plasma for generating chemical active species when a gas of molecules containing hydrogen, fluorine, and nitrogen atoms as components is used for treating the surface of an object to be machined, and to solve the expensive method and device for treating the surface by eliminating the need for a high-frequency or a microwave power supply required by the device. SOLUTION: A gas of molecules containing hydrogen atoms with relatively low connection energy, fluorine atoms, and nitrogen atoms as components is used, thus achieving generation of chemical active species by at least giving energy which is nearly equal to the heating of the gas, generating a compound required for treatment, and hence treating the surface of an object to be machined.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は水素原子を構成要素
として含む分子からなる気体と弗素原子を構成要素とし
て含む分子からなる気体の、少なくともどちらかの分子
が水素原子あるいは弗素原子とともに窒素原子を構成要
素として含む分子、あるいは窒素原子を構成要素として
含む分子からなる気体を混合し、この混合気体を利用し
た表面処理方法および装置の提供に関する。特に、従来
気相反応による表面処理において、使用気体の反応性を
高めるためによく行われているような高周波電磁波によ
る気体の解離あるいはイオン化という手法を取ることな
く、使用気体のたかだか加熱のみにより気体の反応性を
高め、目的の表面処理を行うことを特徴とする。また、
高周波電磁波を用いないため、安価な処理装置を供給す
ることができることを更なる特徴とする。
The present invention relates to a gas comprising a molecule containing a hydrogen atom as a constituent element and a gas consisting of a molecule containing a fluorine atom as a constituent element, wherein at least one of the molecules contains a nitrogen atom together with a hydrogen atom or a fluorine atom. The present invention relates to the provision of a surface treatment method and apparatus using a mixture of molecules containing molecules as constituent elements or molecules of molecules containing nitrogen atoms as constituent elements, and using the mixed gas. In particular, in conventional surface treatment using a gas phase reaction, the gas used can be heated only by heating alone, without taking the technique of dissociating or ionizing the gas by high-frequency electromagnetic waves, which is often used to increase the reactivity of the gas used. Is characterized by increasing the reactivity thereof and performing a desired surface treatment. Also,
Another feature is that an inexpensive processing device can be supplied because high-frequency electromagnetic waves are not used.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在の微細化の進む超大規模半導体素子
製造工程においては、微細な溝や孔の構造に金属配線を
施す必要があり、この金属膜を形成する前に溝や孔の底
の部分の珪素表面に存在する自然酸化膜を除去すること
が良好な電気伝導を確保するにあたって不可欠である。
このような洗浄に対して従来より行われている湿式洗浄
法では、洗浄溶液が微細な溝や孔に入り込むことが困難
となりつつあり、所望の洗浄が達成できずに結果として
良好な電気伝導を得ることが困難になりつつあることが
指摘されている(青砥なほみ他 応用物理学会研究会
シリコンテクノロジーNo.6,6(1998))。こ
のような微細構造を持つ表面の洗浄には洗浄に寄与する
活性種、または化合物が湿式洗浄の場合よりも容易に微
細な溝や孔に入り込める気相で行う乾式(ドライ)洗浄
法が有利であると考えられ、主に水素ガスをプラズマ化
し、解離、発生させた水素原子の還元性を用いるもの
と、同じく弗素系のガスをプラズマで解離して発生させ
た弗素原子の反応性を用いる方法が行われている。この
うち、水素原子を用いるものの一つに、被処理物を水素
のプラズマ中で処理するものがある。しかし、この方法
ではプラズマ中のイオンや電子などの高エネルギー粒子
によって、被処理物表面に損傷を生じることから、微細
化の進む超大規模半導体素子製造には適さなくなってい
る。これを回避する方法として、被処理物をプラズマ領
域から下流の離れたところで処理するいわゆる水素プラ
ズマダウンフロー処理が行われている。ただし、この方
法の場合、プラズマ領域外では主に反応容器の壁面にお
いて、水素原子が容易に再結合して水素分子に戻ってし
まい、被処理物の置かれたダウンフロー領域における水
素原子濃度が激減してしまうため、実用的な処理方法と
しては適当なものが得られていない。これに対して、弗
素系のガスを用いる方法として、アンモニア(NH
と三弗化窒素(NF)の混合ガスのプラズマダウンフ
ロー処理(Nishino et al.:J.App
l.Phys.74(1993)1345)、水素(H
)とNFの混合ガスのプラズマダウンフロー処理
(T.Kusuki et.al.:Ext.Abst
r.of ECS,Hawaii(1993)p.37
5)があり、珪素表面の自然酸化膜が除去できることが
報告されている。これは弗化アンモニウム(NHF)
のような珪素の酸化膜をエッチングする種がプラズマ中
で形成され、それがプラズマのダウンフロー領域に設置
された珪素酸化物が形成されている珪素基板表面に到達
し、酸化物をエッチングしていると考えられている。し
かし、これらの処理方法ではプラズマによってNF
り解離して発生した弗素原子が被処理物である珪素表面
まで到達するため、自然酸化膜を除去した珪素表面上に
弗素が残留する。この珪素表面に残留した弗素はその後
に成長させる薄膜に悪影響を及ぼし超大規模半導体素子
製造においては好ましくない。
2. Description of the Related Art In the manufacturing process of ultra-large-scale semiconductor devices, which are currently being miniaturized, it is necessary to provide metal wiring in the structure of fine grooves and holes. It is indispensable to remove a natural oxide film present on a part of the silicon surface in order to secure good electric conduction.
In the conventional wet cleaning method for such cleaning, it is becoming difficult for the cleaning solution to enter the fine grooves and holes, and the desired cleaning cannot be achieved, resulting in good electric conduction. It has been pointed out that it is becoming difficult to obtain (Naoto Aoto et al.
Silicon Technology No. 6, 6 (1998)). In order to clean the surface having such a fine structure, a dry (dry) cleaning method in which the active species or compounds contributing to the cleaning can enter the fine grooves and holes more easily than in the case of the wet cleaning is advantageous. It is considered that there is a method that mainly uses the reducing property of hydrogen atoms generated by dissociating and generating hydrogen gas into plasma and a method using the reactivity of fluorine atoms generated by dissociating fluorine-based gas with plasma. Has been done. Among these, one of those using hydrogen atoms is one in which an object to be processed is processed in hydrogen plasma. However, this method causes damage to the surface of an object to be processed by high-energy particles such as ions and electrons in plasma, and thus is not suitable for manufacturing ultra-large-scale semiconductor devices with further miniaturization. As a method for avoiding this, a so-called hydrogen plasma down-flow process for processing an object to be processed at a position downstream of a plasma region is performed. However, in this method, outside the plasma region, hydrogen atoms easily recombine and return to hydrogen molecules mainly on the wall surface of the reaction vessel, and the hydrogen atom concentration in the downflow region where the object is placed is reduced. Because of the drastic reduction, no suitable practical method has been obtained. On the other hand, as a method using a fluorine-based gas, ammonia (NH 3 )
Downflow treatment of a mixed gas of nitrogen and nitrogen trifluoride (NF 3 ) (Nishino et al .: J. App.
l. Phys. 74 (1993) 1345), hydrogen (H
2 ) and a plasma downflow treatment of a mixed gas of NF 3 (T. Kutsuki et. Al .: Ext. Abst)
r. of ECS, Hawaii (1993) p. 37
It has been reported that the natural oxide film on the silicon surface can be removed. This is ammonium fluoride (NH 4 F)
A species that etches a silicon oxide film such as is formed in the plasma and reaches the surface of the silicon substrate on which the silicon oxide is formed, which is installed in the downflow region of the plasma, and etches the oxide. Is believed to be However, in these treatment methods, fluorine atoms generated by dissociation from NF 3 by the plasma reach the silicon surface which is the object to be treated, so that fluorine remains on the silicon surface from which the natural oxide film has been removed. The fluorine remaining on the silicon surface has an adverse effect on a thin film to be subsequently grown, which is not preferable in the manufacture of a very large-scale semiconductor device.

【0003】近年、水素に水蒸気を混入させた気体を用
いることにより、そのプラズマの下流においても多量の
水素原子濃度が確保されることが報告され(J.Kik
uchi et.al.:Jpn.J.Appl.Ph
ys.,32,pp.3120−3124(199
3).)、水素プラズマのダウンフロー領域においても
大量の水素原子が得られるようになった。そして、この
方法で得られた水素原子の還元性を利用して、水素プラ
ズマのダウンフロー領域においてNFガスを添加し、
その反応生成物によって珪素表面の自然酸化膜が除去で
き、また、処理後の珪素表面は再び酸化されにくい水素
終端表面であることが報告された(J.Kikuchi
et.al.:Jpn.J.Appl.Phys.,
33,2207−2211(1994).)。この方法
では、自然酸化膜を除去した後の珪素表面には弗素の残
留がないことが確認されている。これは、水素プラズマ
のダウンフロー領域においてNFを添加することか
ら、プラズマによってNFから弗素原子が生じること
がないためである。
[0003] In recent years, it has been reported that a large amount of hydrogen atom concentration can be ensured downstream of the plasma by using a gas in which water vapor is mixed with hydrogen (J. Kik).
uchi et. al. : Jpn. J. Appl. Ph
ys. , 32, pp. 3120-3124 (199
3). ), A large amount of hydrogen atoms can be obtained even in the downflow region of hydrogen plasma. Then, by utilizing the reducibility of the hydrogen atoms obtained by this method, NF 3 gas is added in a downflow region of hydrogen plasma,
It has been reported that a natural oxide film on the silicon surface can be removed by the reaction product, and that the silicon surface after the treatment is a hydrogen-terminated surface that is not easily oxidized again (J. Kikuchi).
et. al. : Jpn. J. Appl. Phys. ,
33, 2207-2211 (1994). ). In this method, it has been confirmed that no fluorine remains on the silicon surface after removing the natural oxide film. This is because NF 3 is added in the downflow region of the hydrogen plasma, so that no fluorine atoms are generated from NF 3 by the plasma.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】以上に述べた、超大規
模半導体素子製造工程におけるドライ洗浄技術において
は、いずれもマイクロ波や高周波を用い気体をプラズマ
化し、そこで生成する活性種を利用したものである。し
たがってこの方法では、処理を行うための装置において
は、マイクロ波や高周波の電源を必要とし、さらにプラ
ズマ放電部も必要となるため機構も複雑であり、必然的
に高価なものにならざるをえなかった。
In the above-described dry cleaning technology in the process of manufacturing an ultra-large-scale semiconductor device, any of the above-mentioned processes uses microwaves or high-frequency waves to convert a gas into plasma, and utilizes active species generated there. is there. Therefore, this method requires a microwave or high-frequency power supply in a processing apparatus, and further requires a plasma discharge unit, so that the mechanism is complicated and inevitably expensive. Did not.

【0005】[0005]

【課題を解決させるための手段】超大規模半導体素子製
造工程におけるプラズマを用いたドライ洗浄を目指した
種々の試みから、特に珪素表面からの自然酸化膜の除去
をドライ処理により行うためには、弗素に加えて、水素
と窒素原子を構成要素として含む分子の気体が必要であ
ることがわかる。これは珪素酸化膜をエッチングしてい
る化合物が弗化アンモニウムであることや、この珪素酸
化膜のエッチングに伴いヘキサフルオロ珪酸アンモニウ
ム((NH SiF)が副生成物として珪素表
面に堆積することからわかる。また、この弗素、水素、
窒素を含むガスから珪素酸化膜を除去する働きを持つ弗
化アンモニウムを生じさせるためには、これらのガスに
化学的に活性な種を供給してそれを生成する必要があ
り、従来技術では気体をプラズマ化することによりそれ
らの活性種を生成していた。本発明においては安価に装
置を作製することを可能とするために、この化学的に活
性な種を生成する方法として、高価な高周波、マイクロ
波電源を必要とするプラズマを用いず、たかだかガスを
加熱する程度の熱的エネルギーを用いるに止め、この熱
的エネルギーにより容易に解離あるいは励起して活性種
を生成するようなガスを用いることに留意した。このよ
うなガスとして、まず、二弗化キセノン(XeF)は
室温においても自発的に分解し、化学的に活性な弗素原
子を放出することが知られており、これは特に熱的エネ
ルギーを加えなくとも弗素原子源として働くと考えられ
る。また、熱力学的データから化学結合エネルギー(O
K)を鑑みると、弗素(F)、三弗化塩素(Cl
)、三弗化窒素(NF)のそれはそれぞれ155
kcal/mol、251kcal/mol、273k
cal/molと比較的結合エネルギーが低いため、こ
れらのガスに熱的エネルギーを加えれば容易に解離ある
いは熱励起して、例えば弗素原子のような化学的に活性
な種を生成できることが期待される。このときこのよう
な活性種と水素原子や窒素原子を含む分子と反応させれ
ば珪素酸化物をエッチングできる弗化アンモニウムのよ
うな化合物が生成され、これを被加工物に供給すれば被
加工物表面で所望の処理が達成できると考えられる。
From various attempts aimed at dry cleaning using plasma in an ultra-large-scale semiconductor device manufacturing process, in particular, in order to remove a natural oxide film from a silicon surface by dry processing, it is necessary to use fluorine. In addition to the above, it is understood that a molecular gas containing hydrogen and nitrogen atoms as constituent elements is required. This is because the compound etching the silicon oxide film is ammonium fluoride, and ammonium hexafluorosilicate ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) is deposited as a by-product on the silicon surface as the silicon oxide film is etched. You can tell from doing. Also, this fluorine, hydrogen,
In order to generate ammonium fluoride having a function of removing a silicon oxide film from a gas containing nitrogen, it is necessary to supply a chemically active species to these gases to generate them. These active species were generated by converting the to plasma. In the present invention, in order to make it possible to manufacture the device at low cost, as a method of generating this chemically active species, expensive high-frequency, without using a plasma that requires a microwave power source, at most gas It was noted that only the thermal energy of the degree of heating was used, and a gas that easily dissociated or excited by this thermal energy to generate active species was used. As such a gas, first, xenon difluoride (XeF 2 ) is known to decompose spontaneously even at room temperature to release chemically active fluorine atoms, which particularly generate thermal energy. It is thought that it works as a fluorine atom source even if not added. From the thermodynamic data, the chemical bond energy (O
K), fluorine (F 2 ), chlorine trifluoride (Cl
F 3 ) and nitrogen trifluoride (NF 3 ) each have 155
kcal / mol, 251 kcal / mol, 273k
Since the binding energy is relatively low at cal / mol, it is expected that these gases can be easily dissociated or thermally excited by applying thermal energy to them to produce chemically active species such as fluorine atoms. . At this time, a compound such as ammonium fluoride capable of etching silicon oxide is produced by reacting such an active species with a molecule containing a hydrogen atom or a nitrogen atom, and is supplied to the workpiece to be processed. It is believed that the desired treatment can be achieved at the surface.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1に本発明の表面処理を行う装
置を示す。1と2は水素、弗素および窒素原子を含むガ
スの供給装置であり、ここから供給されたガスは3のヒ
ーターの巻かれた配管内を経て4の被加工物が置かれた
5の槽に導かれる。このとき3のヒーターの巻かれた配
管部分で気体は加熱され、化学的な活性種が生成される
に伴い弗化アンモニウムのような珪素酸化物をエッチン
グする化合物が生成される。このような化合物が被加工
物表面において均一に供給されるように、6の拡散板を
介して供給するようにする。7は被加工物を設置する台
であり、被加工物の温度を一定にして再現性の良い加工
結果を得るために、ヒーターや冷媒により温度調節がで
きるようになっている。8は排気装置でここから槽内の
ガスの排気を行う。処理槽や配管に用いる材料は用いる
ガス、またはその加熱により生成された弗素原子のよう
な化学的に活性な種や弗化アンモニウムのような珪素酸
化物をエッチングする化合物によって著しく腐蝕される
ようなことがなければ、石英、酸化アルミニウム、炭化
珪素、窒化珪素、窒化アルミニウムなどのセラミックや
ステンレスやアルミニウムなどの金属でも良い。ただし
石英を用いた場合には、ガスを加熱した後に生成される
珪素酸化物をエッチングするような化合物によりエッチ
ングされるおそれがあるので、この場合この石英製の壁
を50℃程度以上に温めてそのエッチングを抑制する。
FIG. 1 shows an apparatus for performing a surface treatment according to the present invention. Reference numerals 1 and 2 denote gas supply devices containing hydrogen, fluorine and nitrogen atoms. The gas supplied from the gas supply device passes through a pipe wound with a heater 3 to a tank 5 where a workpiece 4 is placed. Be guided. At this time, the gas is heated in the piping section around which the heater 3 is wound, and a compound that etches silicon oxide such as ammonium fluoride is generated as chemically active species are generated. The compound is supplied through the diffusion plate 6 so that the compound is supplied uniformly on the surface of the workpiece. Reference numeral 7 denotes a table on which the workpiece is set, and the temperature of the workpiece can be adjusted by a heater or a refrigerant in order to keep the temperature of the workpiece constant and obtain a processing result with good reproducibility. Reference numeral 8 denotes an exhaust device from which gas in the tank is exhausted. Materials used for processing tanks and piping may be significantly corroded by the gases used, or by chemically activated species such as fluorine atoms or compounds that etch silicon oxides such as ammonium fluoride generated by heating. If not, ceramics such as quartz, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride, and metals such as stainless steel and aluminum may be used. However, in the case of using quartz, there is a risk of etching by a compound that etches silicon oxide generated after heating the gas. In this case, the quartz wall is heated to about 50 ° C. or more. Suppress the etching.

【0007】[0007]

【実施例】〔第一の実施例〕図1に示す処理装置を用
い、被加工物として珪素酸化膜が形成されている珪素基
板を加工台の上に設置して実際に処理を行った。このと
きガスの供給源からはそれぞれアンモニアと二弗化キセ
ノンを分圧比9:1で供給し、圧力は10Torr、ガ
ス、被加工物とも特に加熱や冷却を行わず、室温で5分
間処理を行った。図2には処理前後の赤外吸収スペクト
ルの差を示している。これから1100cm−1付近に
上向きに吸収ピークが現れていることがわかる。これは
本処理により被加工物表面上に形成されている珪素酸化
膜がエッチングされていることを示している。実際、偏
光解析法により珪素酸化膜が約10nmエッチングされ
ていることが明らかとなった。また、図2において、3
300cm−1、1400cm−1、700cm−1
近にそれぞれ窒素原子と水素原子の結合の伸縮振動と変
角振動、および珪素と弗素の結合の伸縮振動に由来する
吸収ピークが観察される。これは本処理による珪素酸化
物のエッチングに伴う副生成物であるヘキサフルオロ珪
酸アンモニウムが被加工物表面に堆積されているために
観察されたものである。このような堆積物は上述の珪素
酸化物のエッチング処理に引き続き、被加工物の温度を
真空中あるいは窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気
中で50℃程度まで上げることにより容易に除去される
ことを赤外吸収測定により確認した。このようなエッチ
ングに伴い被加工物表面に堆積する副生成物の除去は、
図1に示した装置の被加工物の設置台の温度を上げるこ
とにより行ったが、迅速に除去するために光を照射して
被加工物の温度を上げてもよいし、また、既に加熱して
ある設置台を装備している槽を図1に示したような処理
槽と連結して、被加工物表面の珪素酸化物の除去を処理
槽で行った後に加熱してある設置台を装備している槽に
被加工物を搬送して直ちに加熱処理を行ってもよい。
[First Embodiment] Using the processing apparatus shown in FIG. 1, a silicon substrate on which a silicon oxide film is formed as a workpiece is placed on a processing table to perform actual processing. At this time, ammonia and xenon difluoride were supplied from a gas supply source at a partial pressure ratio of 9: 1, the pressure was 10 Torr, the gas and the workpiece were not heated or cooled, and the treatment was performed at room temperature for 5 minutes. Was. FIG. 2 shows the difference between the infrared absorption spectra before and after the treatment. From this, it can be seen that an absorption peak appears upward at around 1100 cm −1 . This indicates that the silicon oxide film formed on the surface of the workpiece is etched by this process. In fact, ellipsometry revealed that the silicon oxide film was etched by about 10 nm. In FIG. 2, 3
300cm -1, 1400cm -1, stretching vibration and deformation vibration of bonds each nitrogen atom and a hydrogen atom in the vicinity of 700 cm -1, and an absorption peak derived from stretching vibration of a bond of silicon and fluorine are observed. This was observed because ammonium hexafluorosilicate, which is a by-product accompanying the etching of silicon oxide by this treatment, was deposited on the surface of the workpiece. Such deposits can be easily removed by increasing the temperature of the workpiece to about 50 ° C. in a vacuum or an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, following the above-described silicon oxide etching treatment. Was confirmed by infrared absorption measurement. Removal of by-products deposited on the workpiece surface due to such etching,
Although the temperature was raised by increasing the temperature of the work table of the apparatus shown in FIG. 1, the temperature of the work may be increased by irradiating light for quick removal, The tank equipped with the mounting table is connected to the processing tank as shown in FIG. 1, and after removing the silicon oxide from the surface of the workpiece in the processing tank, the mounting table heated is removed. The heat treatment may be performed immediately after the workpiece is transported to the equipped tank.

【0008】〔第二の実施例〕図1に示す処理装置を用
い、被加工物として珪素酸化膜が形成されている珪素基
板を加工台の上に設置して処理を行った。このときガス
の供給源からはそれぞれアンモニアと三弗化窒素を分圧
比1:9で供給し、圧力は10Torr、ガス混合後に
配管に巻き付けたヒータによりガスを加熱し、その後被
加工物表面へと導く。なお、処理時間は1分である。図
3には本処理によりエッチングされた被加工物表面に形
成されている珪素酸化膜の厚さのガスを加熱するのに用
いたヒータ温度依存性を示している。これからヒーター
温度が上昇するのに伴い、エッチングされる珪素酸化物
の厚さが増加していることがわかる。これはヒータ温度
の上昇に伴い三弗化窒素の熱分解や熱励起により弗素原
子のような活性種の生成が促進され、結果としてこれが
アンモニアと反応して生成する弗化アンモニウムのよう
な珪素酸化物をエッチングする化合物の生成量を増大さ
せているためエッチングされる酸化珪素物の厚さが増大
していると考えられる。なお、アンモニアと三弗化窒素
の分圧比にも依存するが、特に三弗化窒素の分圧比が9
でアンモニアのそれが1の場合、ガスを温めるヒータの
温度が300℃程度から珪素酸化物のエッチングが可能
であることを確認した。
Second Embodiment Using the processing apparatus shown in FIG. 1, a silicon substrate on which a silicon oxide film is formed as a workpiece is placed on a processing table to perform processing. At this time, ammonia and nitrogen trifluoride are supplied from a gas supply source at a partial pressure ratio of 1: 9, the pressure is 10 Torr, and after mixing the gas, the gas is heated by a heater wound around a pipe, and then the surface of the workpiece is applied. Lead. The processing time is one minute. FIG. 3 shows the temperature dependence of the heater used to heat the gas having the thickness of the silicon oxide film formed on the surface of the workpiece etched by this process. This shows that the thickness of the silicon oxide to be etched increases as the heater temperature increases. This is because the generation of active species such as fluorine atoms is promoted by the thermal decomposition and thermal excitation of nitrogen trifluoride as the heater temperature rises, and as a result this reacts with ammonia to form silicon oxide such as ammonium fluoride. It is considered that the thickness of the silicon oxide material to be etched is increased because the amount of the compound that etches the material is increased. Although it depends on the partial pressure ratio between ammonia and nitrogen trifluoride, particularly, the partial pressure ratio between nitrogen trifluoride and nitrogen trifluoride is 9%.
It was confirmed that the etching of silicon oxide was possible when the temperature of the heater for heating the gas was about 300 ° C. when that of ammonia was 1.

【0009】図4には同じくアンモニアと三弗化窒素ガ
スを混合し、ガスを温めるヒータの温度700℃、圧力
10Torrで1分間処理を行ったときの被加工物表面
の珪素酸化物のエッチングされた厚さのアンモニアと三
弗化窒素の混合ガスに占める三弗化窒素の分圧比依存性
を示している。これから三弗化窒素の分圧比が大きくな
るほど珪素酸化物のエッチング量が増加する傾向がある
ことがわかる。これは混合ガスの加熱に伴い三弗化窒素
の分解、あるいは熱励起により生成する弗素原子のよう
な活性種の量が増加し、結果としてそれらがアンモニア
と反応して生成される珪素酸化物をエッチングする化合
物の量が増加したためであると考えられる。しかしアン
モニアは供給せず、三弗化窒素のみを供給した場合には
珪素酸化物はエッチングされない。これは三弗化窒素か
ら弗素原子のような活性種が生成されてもアンモニアが
存在しないために弗化アンモニウムのような珪素酸化物
をエッチングする化合物を生成することができないため
であると考えられる。
FIG. 4 shows the etching of the silicon oxide on the surface of the workpiece when the processing is performed for 1 minute at a temperature of 700 ° C. and a pressure of 10 Torr of a heater for heating the gas by mixing ammonia and nitrogen trifluoride gas. It shows the dependency of the partial pressure ratio of nitrogen trifluoride on the mixed gas of ammonia and nitrogen trifluoride having different thicknesses. From this, it is understood that the etching amount of silicon oxide tends to increase as the partial pressure ratio of nitrogen trifluoride increases. This is because the amount of active species such as fluorine atoms generated by the decomposition of nitrogen trifluoride or thermal excitation increases with the heating of the mixed gas, and as a result they react with ammonia to produce silicon oxide. This is probably because the amount of the compound to be etched was increased. However, when ammonia is not supplied and only nitrogen trifluoride is supplied, the silicon oxide is not etched. This is presumably because even if an active species such as a fluorine atom is generated from nitrogen trifluoride, a compound for etching a silicon oxide such as ammonium fluoride cannot be generated because ammonia does not exist. .

【0010】珪素基板上に硫酸と過酸化水素水の混合溶
液中で厚さ1nm程度の珪素酸化物を形成し、これを本
発明の方法を用いて除去した後の珪素基板表面の状態を
赤外吸収分光法で調べた。図1に示した装置を用い、ア
ンモニアと三弗化窒素の分圧比1:1、圧力10Tor
r、配管に巻き付けたヒータの温度は800℃で10分
間処理を行った。図5には珪素原子と水素原子の結合に
由来する赤外吸収が現れる波数範囲の赤外吸収スペクト
ルを示している。(a)のスペクトルは本発明の処理を
行った後、(b)のスペクトルは1%の弗酸(HF)溶
液処理を行い珪素酸化物を除去した後の珪素基板表面の
赤外吸収スペクトルを示している。両者のスペクトルを
比較してみるとお互いに形状、強度ともにほぼ等しいこ
とがわかる。弗酸溶液処理した珪素基板表面は水素終端
されていることが明らかにされている(T.Takah
agi etal.:J.Appl.Phys.64,
(1988)3516.)ので、本発明の処理により珪
素基板表面は水素終端されていることを示している。
A silicon oxide having a thickness of about 1 nm is formed on a silicon substrate in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and the state of the silicon substrate surface after the silicon oxide is removed by the method of the present invention is changed to red. It was examined by external absorption spectroscopy. Using the apparatus shown in FIG. 1, the partial pressure ratio between ammonia and nitrogen trifluoride is 1: 1, and the pressure is 10 Torr.
r, the temperature of the heater wound around the pipe was 800 ° C. for 10 minutes. FIG. 5 shows an infrared absorption spectrum in a wave number range in which infrared absorption derived from a bond between a silicon atom and a hydrogen atom appears. The spectrum of (a) is the infrared absorption spectrum of the silicon substrate surface after the treatment of the present invention, and the spectrum of (b) is the 1% hydrofluoric acid (HF) solution treatment to remove the silicon oxide. Is shown. Comparing the spectra of the two, it can be seen that the shapes and the intensities are substantially equal to each other. It has been clarified that the surface of a silicon substrate treated with a hydrofluoric acid solution is terminated with hydrogen (T. Takah).
agi et al. : J. Appl. Phys. 64,
(1988) 3516. This indicates that the surface of the silicon substrate is terminated with hydrogen by the treatment of the present invention.

【0011】その他のガスの組み合わせ、すなわち二弗
化キセノンと水素と窒素、三弗化窒素と水素、弗素(F
)とアンモニア、弗素と窒素と水素、三弗化塩素とア
ンモニア、三弗化塩素と窒素と水素においても上述の三
弗化窒素とアンモニアの混合ガスの場合と同様に珪素酸
化物をエッチングすることができた。これらはいずれも
弗素を含む化合物(三弗化窒素、弗素、三弗化塩素)を
温めることにより弗素原子のような活性種が生成され
て、これが窒素や水素原子を含む分子と反応し、弗化ア
ンモニウムのような珪素酸化物をエッチングするような
化合物を生成していると考えられる。なお、二弗化キセ
ノンを用いた場合には特に温める必要はない。また、こ
れらのガスの組み合わせで本発明の処理を珪素基板上に
硫酸と過酸化水素中で形成した珪素酸化物の除去に適用
した場合、処理後の珪素基板表面は水素で終端されてい
ること赤外吸収分光法で確認した。
Other gas combinations, ie, xenon difluoride and hydrogen and nitrogen, nitrogen trifluoride and hydrogen, fluorine (F
2 ) Etch silicon oxide with ammonia, fluorine, nitrogen and hydrogen, chlorine trifluoride and ammonia, chlorine trifluoride and nitrogen and hydrogen in the same manner as in the above-mentioned mixed gas of nitrogen trifluoride and ammonia. I was able to. In any of these, an active species such as a fluorine atom is generated by warming a compound containing fluorine (nitrogen trifluoride, fluorine, chlorine trifluoride), and this reacts with a molecule containing a nitrogen or hydrogen atom to produce fluorine. It is considered that a compound that etches a silicon oxide such as ammonium fluoride is generated. When xenon difluoride is used, it is not necessary to particularly heat it. When the treatment of the present invention is applied to the removal of silicon oxide formed on a silicon substrate in sulfuric acid and hydrogen peroxide using a combination of these gases, the silicon substrate surface after the treatment is terminated with hydrogen. Confirmed by infrared absorption spectroscopy.

【0012】〔第三の実施例〕図5に図1の装置を少々
改造した装置を示している。ずなわち、ガスを加熱する
ために設けられたヒータを12のガス供給系の下流に設
置した。そしてアンモニアを11のガス供給系から、三
弗化窒素を12のガス供給系から供給し、圧力10To
rr、ガスの分圧比1:1、13のヒータ温度を700
℃として珪素酸化物が表面に形成されている被加工物を
1分間処理した。その後被加工物表面を赤外分光法、お
よび偏光解析法で評価した結果、珪素酸化物はエッチン
グされていることが明らかとなった。このことはガスの
加熱は弗素原子のような活性種を生成するために必要
で、これが窒素や水素原子を含む分子と反応して弗化ア
ンモニウムのような珪素酸化物をエッチングする化合物
を生成する際には必要ではないことを示している。した
がって、弗素原子のような活性種を三弗化窒素、弗素、
三弗化塩素を加熱して生成し、その後にこれを窒素や水
素を含む分子(窒素、水素、アンモニアなど)と反応さ
せ、珪素酸化物をエッチングするような化合物を生成す
れば所望の処理は達成することができる。
[Third Embodiment] FIG. 5 shows an apparatus obtained by slightly modifying the apparatus shown in FIG. That is, a heater provided for heating the gas was installed downstream of the 12 gas supply systems. Then, ammonia is supplied from the gas supply system of 11 and nitrogen trifluoride is supplied from the gas supply system of 12, and the pressure is 10 To
rr, gas partial pressure ratio 1: 1, 13 heater temperature 700
The workpiece with the silicon oxide formed on the surface was treated at 1 ° C. for 1 minute. Thereafter, the surface of the workpiece was evaluated by infrared spectroscopy and ellipsometry, and it was found that the silicon oxide was etched. This means that heating the gas is necessary to generate active species, such as fluorine atoms, which react with molecules containing nitrogen and hydrogen atoms to produce compounds that etch silicon oxide, such as ammonium fluoride. In some cases, it is not necessary. Therefore, active species such as fluorine atoms are converted to nitrogen trifluoride, fluorine,
If chlorine trifluoride is produced by heating and then reacted with molecules containing nitrogen or hydrogen (nitrogen, hydrogen, ammonia, etc.) to produce a compound that etches silicon oxide, the desired treatment is Can be achieved.

【0013】〔第四の実施例〕図6には図1の装置の拡
散板を改造したものを示している。すなわち21の多数
の貫通した孔が空いている石英製の円盤中に22のヒー
タを埋め込み、これを用いてガスの加熱とそれに伴い生
成される加工に必要な化合物の均一な拡散を行った。図
7には三弗化窒素とアンモニアの分圧比を6:4、圧力
10Torrで図1で示した装置のように配管をヒータ
により700℃に加熱した場合と図6に示すようにヒー
タを埋め込んだ拡散板を同じく700℃に加熱した場合
で珪素基板上に形成されている珪素酸化物を1分間処理
したときのそのエッチング量を示している。これより拡
散板を加熱した場合の方が4倍以上配管を加熱した場合
よりもエッチング量が大きいことがわかる。これは拡散
板の場合には多数の貫通穴が空いているために加熱され
た部分とガスの接触している面積が配管を加熱した場合
とと比較して大きいために、効率良く珪素酸化物をエッ
チングするような化合物が生成されたためとえられる。
したがって、できるだけ加熱された部分の面積を大きく
するために、配管の長い範囲にわたってそれを加熱した
り、配管内に図6に示したような拡散板を何枚か挿入し
てガスを加熱することによって、効率良く珪素酸化物を
エッチングするような化合物を生成することができる。
[Fourth Embodiment] FIG. 6 shows a modification of the diffusion plate of the apparatus shown in FIG. That is, 22 heaters were embedded in a quartz disk having a large number of 21 through-holes, and used to heat the gas and uniformly diffuse the compounds necessary for the resulting processing. FIG. 7 shows a case where the piping is heated to 700 ° C. by a heater at a partial pressure ratio of nitrogen trifluoride and ammonia of 6: 4 and a pressure of 10 Torr as in the apparatus shown in FIG. 1, and a heater is embedded as shown in FIG. The figure shows the etching amount when the silicon oxide formed on the silicon substrate is treated for 1 minute when the diffusion plate is heated to 700 ° C. in the same manner. This shows that the amount of etching is larger when the diffusion plate is heated than when the pipe is heated four times or more. This is because, in the case of the diffusion plate, the area where the heated portion and the gas are in contact with each other is large compared to the case where the pipe is heated because a large number of through-holes are open, so that the silicon oxide is efficiently used. It is considered that a compound that etches was formed.
Therefore, in order to increase the area of the heated portion as much as possible, it is necessary to heat the gas over a long area of the pipe, or to heat the gas by inserting several diffusion plates as shown in FIG. 6 into the pipe. As a result, a compound capable of efficiently etching silicon oxide can be generated.

【0014】〔第五の実施例〕本発明の珪素酸化物の除
去法が実際の超大規模集積回路製造工程に適用できるか
どうかを確かめるために、図8に示すように31の珪素
基板上に形成されている32の厚さ約0.6μmのBP
SG(boron phosphorus silic
ate glass、硼素やリンの添加されている珪素
酸化物)膜に直径0.4μmの孔を反応性イオンエッチ
ング法を用いて形成し(孔のアスペクト比:1.5、開
口率:30%)、孔底の珪素基板表面に成長している3
3の厚さ約2.5nmの珪素の自然酸化物の除去を試み
た。上述したようにこの孔底の自然酸化物を除去しなけ
ればこの後この孔に埋め込む導電材料と珪素基板の間で
良好な電気的な接触を得ることができず、問題となる。
図1に示した装置を用い、アンモニアと三弗化窒素の分
圧比、99:1、配管に巻き付けたヒータ温度800
℃、圧力1Torrで10分間処理を行った。なお、本
処理中において被加工物の温度は室温に保った。図9に
は本処理前(a)、本処理直後(b)、引き続き被加工
物を1Torrの窒素雰囲気中で100℃、5分間処理
した後(c)のX線光電子分光測定で得られた珪素2p
3/2光電子スペクトルを示している。(a)のスペク
トルを見てみると、結合エネルギー48eV付近に珪素
基板中の珪素から放出された光電子のスペクトルが観察
され、また、結合エネルギー52.5eV付近に孔底の
珪素基板表面に存在する珪素の自然酸化物中の珪素原子
から放出された光電子のスペクトルが観察される。この
2つのスペクトルの強度比から見積もった孔底の珪素自
然酸化物の厚さは約2.5nmであった。なお、同図中
のいずれのスペクトルも孔の側壁を構成しているBPS
G膜中の珪素原子から放出される光電子スペクトルと孔
底の自然酸化膜中や珪素基板中の珪素原子から放出され
る光電子のスペクトルとを分離するために被加工物には
−50Vの電圧を印加しながら測定を行ったために本来
珪素2p3/2光電子スペクトルが現れる位置から50
eVほど低結合エネルギーにスペクトルが観察されてい
る。次に(b)の処理後のスペクトルを見てみると、孔
底の珪素基板中の珪素原子から放出される光電子のスペ
クトルに加えて、結合エネルギー53.5eV付近に珪
素酸化物のエッチングに伴い生成されるヘキサフルオロ
珪酸アンモニウム中の珪素原子から放出される光電子の
スペクトルが観察される。このような表面に生成した堆
積膜は、(c)の光電子スペクトルを見ると明らかのよ
うに100℃程度の加熱処理により容易に除去され、ま
たこのとき孔底の珪素自然酸化物中の珪素原子から放出
される光電子スペクトルも観察されず、これはこのよう
な自然酸化物は本処理により除去され、孔底の珪素基板
表面は水素で終端されていることを示す。また本処理の
前後で孔の形状を走査型電子顕微鏡で調べたところ、両
者の間に違いはほとんどなかった。通常弗酸(HF)系
の溶液を用いて孔底の珪素酸化物を行う場合、孔の側壁
を構成するBPSG膜は乾燥酸素雰囲気中で熱酸化して
珪素基板上に形成した熱酸化膜と比較して数倍から十数
倍エッチング速度が速い。したがって図8に示したよう
な構造の孔底の珪素酸化物の除去を行う場合には、この
自然酸化物の除去に伴い側壁のBPSG膜もエッチング
され、結果として孔の径が広がってしまうという問題が
あった。図10には図1の装置を用い、本発明の方法で
BPSG膜と珪素熱酸化膜を処理した場合のそのエッチ
ング量の配管に巻き付けたヒータの温度依存性を示して
いる。処理条件はアンモニアと三弗化窒素の分圧比、
1:9、圧力10Torr、処理時間1分間で被加工物
の処理時の温度は室温である。これよりBPSG膜と珪
素熱酸化膜のエッチング量は配管のヒータ温度の上昇と
共に増加するが、両者の間のエッチング量には違いが無
く、選択比はほぼ1であることがわかる。したがって、
本発明の方法で図8に示したような孔底の珪素酸化物の
除去を行った場合は、弗酸系の溶液を用いてそれを行っ
た場合よりも孔の径の広がりを抑制しながら孔底の珪素
酸化物の除去を行うことが可能である。
Fifth Embodiment In order to confirm whether or not the silicon oxide removing method of the present invention can be applied to an actual ultra-large-scale integrated circuit manufacturing process, as shown in FIG. 32 formed BP of about 0.6 μm thickness
SG (boron phosphorous silicone)
(a glass, silicon oxide to which boron or phosphorus is added) A hole having a diameter of 0.4 μm is formed using a reactive ion etching method (aspect ratio of hole: 1.5, aperture ratio: 30%). Growing on the silicon substrate surface at the bottom of the hole 3
An attempt was made to remove a native oxide of silicon having a thickness of about 2.5 nm. As described above, unless the native oxide at the bottom of the hole is removed, good electrical contact cannot be obtained between the silicon substrate and the conductive material to be buried in the hole, which poses a problem.
Using the apparatus shown in FIG. 1, the partial pressure ratio between ammonia and nitrogen trifluoride, 99: 1, and the temperature of the heater wound around the pipe 800
The treatment was performed at a temperature of 1 ° C. and a pressure of 1 Torr for 10 minutes. During the processing, the temperature of the workpiece was kept at room temperature. FIG. 9 shows the results obtained by X-ray photoelectron spectroscopy before (a), immediately after (b), and after processing the workpiece in a nitrogen atmosphere of 1 Torr at 100 ° C. for 5 minutes (c). Silicon 2p
3 shows a 3/2 photoelectron spectrum. Looking at the spectrum of (a), the spectrum of the photoelectrons emitted from the silicon in the silicon substrate is observed around 48 eV of the binding energy, and exists on the surface of the silicon substrate at the bottom of the hole near the binding energy of 52.5 eV. A spectrum of photoelectrons emitted from silicon atoms in the natural oxide of silicon is observed. The thickness of the silicon native oxide at the bottom of the hole estimated from the intensity ratio of the two spectra was about 2.5 nm. In each of the spectra shown in FIG.
In order to separate the photoelectron spectrum emitted from the silicon atoms in the G film from the spectrum of the photoelectrons emitted from the natural oxide film at the bottom of the hole or from the silicon atoms in the silicon substrate, a voltage of -50 V is applied to the workpiece. Since the measurement was carried out while applying the voltage, 50p from the position where the silicon 2p 3/2 photoelectron spectrum originally appears
A spectrum is observed at a lower binding energy as eV. Next, looking at the spectrum after the treatment of (b), in addition to the spectrum of the photoelectrons emitted from the silicon atoms in the silicon substrate at the bottom of the hole, the etching energy of silicon oxide is increased to around 53.5 eV due to the etching. A spectrum of photoelectrons emitted from silicon atoms in the generated ammonium hexafluorosilicate is observed. The deposited film formed on such a surface is easily removed by a heat treatment at about 100 ° C., as is apparent from the photoelectron spectrum of (c). At this time, the silicon atoms in the silicon native oxide at the bottom of the hole are removed. No photoelectron spectrum is observed, indicating that such native oxide has been removed by this treatment, and the silicon substrate surface at the bottom of the hole is terminated with hydrogen. The shape of the hole before and after the treatment was examined with a scanning electron microscope, and there was almost no difference between the two. Normally, when silicon oxide at the bottom of a hole is formed using a solution of hydrofluoric acid (HF), the BPSG film forming the side wall of the hole is thermally oxidized in a dry oxygen atmosphere to form a thermal oxide film formed on a silicon substrate. The etching rate is several to ten and several times faster than the etching rate. Therefore, when the silicon oxide at the bottom of the hole having the structure shown in FIG. 8 is removed, the BPSG film on the side wall is also etched along with the removal of the natural oxide, and as a result, the diameter of the hole increases. There was a problem. FIG. 10 shows the temperature dependence of the amount of etching of the heater wound around the pipe when the BPSG film and the silicon thermal oxide film are treated by the method of the present invention using the apparatus of FIG. The treatment conditions were the partial pressure ratio of ammonia and nitrogen trifluoride,
The temperature at the time of processing the workpiece is 1: 9, the pressure is 10 Torr, and the processing time is 1 minute. From this, it can be seen that the etching amount of the BPSG film and the silicon thermal oxide film increases as the heater temperature of the piping increases, but there is no difference in the etching amount between the two, and the selectivity is almost 1. Therefore,
When the silicon oxide at the bottom of the hole as shown in FIG. 8 is removed by the method of the present invention, the diameter of the hole is suppressed from being larger than when using a hydrofluoric acid-based solution. It is possible to remove silicon oxide at the bottom of the hole.

【0015】〔第六の実施例〕図1に示した装置を用
い、珪素基板上に形成されている珪素熱酸化膜のエッチ
ングを被加工物を設置する台の温度を50℃程度に加熱
しながら行った。処理条件はアンモニアと三弗化窒素の
分圧比1:9、圧力10Torr、配管に巻き付けたヒ
ータ温度700℃である。処理後に偏光解析法により珪
素酸化物のエッチング量を調べたところ8.2nmエッ
チングされていた。また赤外分光法、X線光電子分光法
により処理後の被加工物の表面状態を調べたところ珪素
酸化物のエッチングに伴い生成するヘサフルオロ珪酸ア
ンモニウムが観察されなかった。これは被加工物の温度
を50℃程度に上げて処理を行ったために、珪素酸化物
のエッチングに伴い生成されるヘキサフルオロ珪酸アン
モニウムは表面に堆積せずに、直ちに表面から昇華して
しまったと考えられる。したがってこのように被加工物
の温度を上げて処理を行うことで、珪素酸化物のエッチ
ングに伴い生成されるヘキサフルオロ珪酸アンモニウム
の表面への堆積を抑制しながら珪素酸化物のエッチング
が可能であり、これは被加工物の温度が室温の場合に必
要であったヘキサフルオロ珪酸アンモニウム堆積物の被
加工物の加熱による除去という工程が、被加工物を加熱
しておきながら本発明の処理を行うことで必ずしも必要
ではなくなることを示している。
[Sixth Embodiment] The apparatus shown in FIG. 1 is used to etch a silicon thermal oxide film formed on a silicon substrate by heating a stage on which a workpiece is set to about 50.degree. I went there. The processing conditions are a partial pressure ratio of ammonia and nitrogen trifluoride of 1: 9, a pressure of 10 Torr, and a heater temperature of 700 ° C. wound around a pipe. When the etching amount of the silicon oxide was examined by ellipsometry after the treatment, it was found to be 8.2 nm. Further, when the surface state of the processed workpiece was examined by infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy, ammonium hesafluorosilicate generated during etching of the silicon oxide was not observed. This is because the processing was performed by raising the temperature of the workpiece to about 50 ° C., so that ammonium hexafluorosilicate generated by etching of the silicon oxide was sublimated immediately from the surface without depositing on the surface. Conceivable. Therefore, by performing the treatment by raising the temperature of the workpiece in this manner, the silicon oxide can be etched while suppressing the deposition of ammonium hexafluorosilicate generated on the surface of the silicon oxide on the surface of the silicon oxide. This is because the step of removing the ammonium hexafluorosilicate deposit by heating the workpiece, which was necessary when the temperature of the workpiece is room temperature, performs the treatment of the present invention while heating the workpiece. This indicates that this is not always necessary.

【0016】〔第七の実施例〕図1に示した装置を用
い、珪素基板上に形成されている珪素熱酸化膜のエッチ
ング量の被加工物を設置する台の温度依存性を調べた。
処理条件はアンモニアと三弗化窒素の分圧比1:9、圧
力10Torr、配管に巻き付けたヒータ温度700
℃、処理時間1分である。図12にその結果を示す。こ
の図から被加工物の温度が低いほどエッチングされる珪
素酸化物の量が増加していることがわかる。これは生成
される弗化アンモニウムのような珪素酸化物をエッチン
グする化合物の被加工物表面への吸着が、エッチング量
を律速していることを示している。したがって所望のエ
ッチング特性を得るために被加工物の温度を制御するこ
とは非常に有効であることがわかる。
Seventh Embodiment Using the apparatus shown in FIG. 1, the dependence of the etching amount of a silicon thermal oxide film formed on a silicon substrate on the temperature of a table on which a workpiece is placed was examined.
The processing conditions were a partial pressure ratio of ammonia and nitrogen trifluoride of 1: 9, a pressure of 10 Torr, and a heater temperature of 700 wound around the pipe.
° C and a processing time of 1 minute. FIG. 12 shows the result. From this figure, it can be seen that the lower the temperature of the workpiece, the greater the amount of silicon oxide to be etched. This indicates that adsorption of a compound for etching a silicon oxide such as ammonium fluoride generated on the surface of the workpiece determines the amount of etching. Therefore, it can be seen that controlling the temperature of the workpiece to obtain the desired etching characteristics is very effective.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したとおり、超大規模半導体素
子製造工程において、従来行われているドライ処理によ
る珪素表面の自然酸化物除去装置ならびに方法が、高周
波のプラズマを用いて使用ガスの反応性を得ようとして
いることから、装置が複雑で高価なものであったのに対
して、本発明では、ガスの反応性をたかだかガスの加熱
により達成していることから、装置が単純であり安価な
ものでありながら、従来方法と同等の効果を得ることが
できた。
As described above, in an ultra-large-scale semiconductor device manufacturing process, a conventional apparatus and method for removing a native oxide on a silicon surface by a dry treatment can reduce the reactivity of a used gas by using high-frequency plasma. While the apparatus was complicated and expensive because of the attempt to obtain, the present invention achieved the reactivity of the gas by heating the gas at most, so the apparatus was simple and inexpensive. However, the same effect as the conventional method could be obtained.

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

【図1】本発明の表面処理方法を実施するための装置を
表した図である。
FIG. 1 is a view showing an apparatus for performing a surface treatment method of the present invention.

【図2】本発明の表面処理方法を珪素基板上に珪素酸化
物が形成されている被加工物に対して適用した後の被加
工物の赤外吸収スペクトルを示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing an infrared absorption spectrum of a workpiece after applying the surface treatment method of the present invention to the workpiece on which a silicon oxide is formed on a silicon substrate.

【図3】本発明の表面処理方法を珪素基板上に珪素酸化
物が形成されている被加工物に対して適用した場合の珪
素酸化物のエッチング量のガスを加熱するために配管に
巻かれたヒーター温度依存性を示した図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a case where a surface treatment method of the present invention is applied to a workpiece on which a silicon oxide is formed on a silicon substrate; FIG. 4 is a diagram showing the heater temperature dependence.

【図4】本発明の表面処理方法を珪素基板上に珪素酸化
物が形成されている被加工物に対して適用した場合の珪
素酸化物のエッチング量のアンモニアと三弗化窒素の分
圧比依存性を示した図である。
FIG. 4 shows the dependence of the etching amount of silicon oxide on the partial pressure ratio between ammonia and nitrogen trifluoride when the surface treatment method of the present invention is applied to a workpiece having silicon oxide formed on a silicon substrate. FIG.

【図5】本発明の表面処理方法を珪素基板上に珪素酸化
物が形成されている被加工物に対して適用し、珪素酸化
物が除去された後の珪素基板表面の赤外吸収スペクトル
を示した図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an infrared absorption spectrum of a silicon substrate surface after the silicon oxide has been removed by applying the surface treatment method of the present invention to a workpiece having a silicon oxide formed on the silicon substrate. FIG.

【図6】本発明の表面処理方法を実施するための装置を
表した図である。
FIG. 6 is a diagram showing an apparatus for performing the surface treatment method of the present invention.

【図7】本発明の表面処理方法を実施するための装置に
おいて、ガスの加熱と拡散を行う部品を表した図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing components for heating and diffusing a gas in an apparatus for performing the surface treatment method of the present invention.

【図8】本発明の表面処理方法を実施するための装置に
おいて、図7に示したガスの加熱と拡散を行う部品の効
果を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing the effects of the components for heating and diffusing the gas shown in FIG. 7 in an apparatus for performing the surface treatment method of the present invention.

【図9】本発明の表面処理方法を適用する微細な孔を持
つ表面の孔の構造を表した図である。
FIG. 9 is a diagram showing the structure of holes on the surface having fine holes to which the surface treatment method of the present invention is applied.

【図10】本発明の表面処理方法を微細な孔を持つ表面
に適用したときのその表面のX線光電子分光分析により
得られた珪素2p3/2光電子スペクトルを示した図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing a silicon 2p 3/2 photoelectron spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy of the surface when the surface treatment method of the present invention is applied to a surface having fine holes.

【図11】本発明の表面処理方法を珪素基板上に熱珪素
酸化物、あるいはBPSG膜が形成されている被加工物
に対して適用した場合のそれら珪素酸化物のエッチング
量のガスを加熱するために配管に巻かれたヒーター温度
依存性を示した図である。
FIG. 11 illustrates a case where the surface treatment method of the present invention is applied to a workpiece in which a thermal silicon oxide or a BPSG film is formed on a silicon substrate; Is a diagram showing the temperature dependence of a heater wound around a pipe for the purpose.

【図12】本発明の表面処理方法を珪素基板上に珪素酸
化物が形成されている被加工物に対して適応した場合の
珪素酸化物のエッチング量の被加工物を設置する台の温
度依存性を示した図である。
FIG. 12 shows the dependence of the etching amount of silicon oxide on the temperature of a stage on which a workpiece is placed when the surface treatment method of the present invention is applied to a workpiece in which silicon oxide is formed on a silicon substrate. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガス供給装置 2 ガス供給装置 3 ヒーター 4 被加工物 5 槽 6 拡散板 7 台 8 排気装置 11 ガス供給装置 12 ガス供給装置 13 ヒーター 14 被加工物 15 槽 16 拡散板 17 台 18 排気装置 21 石英板 22 ヒーター 31珪素基板 32 BPSG膜 33 珪素自然酸化物 REFERENCE SIGNS LIST 1 gas supply device 2 gas supply device 3 heater 4 workpiece 5 tank 6 diffusion plate 7 units 8 exhaust device 11 gas supply device 12 gas supply device 13 heater 14 workpiece 15 tank 16 diffusion plate 17 units 18 exhaust device 21 quartz Plate 22 Heater 31 Silicon substrate 32 BPSG film 33 Silicon native oxide

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 洋輝 神奈川県横浜市港北区新横浜2丁目18番地 1 センチュリー新横浜701号室 (72)発明者 荒井 智晴 埼玉県東松山市神明町1丁目6番地39号 (72)発明者 一木 隆範 埼玉県坂戸市千代田1丁目25番地14号 サ ンハイツ喜芳201号室 (72)発明者 菊地 純 東京都港区白金台2丁目14番地6号 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Hiroki Ogawa 2-18-18 Shin-Yokohama, Kohoku-ku, Yokohama, Kanagawa 1st Century Shin-Yokohama Room 701 (72) Inventor Tomoharu Arai 1-6-6 Shinmeicho, Higashimatsuyama-shi, Saitama ( 72) Inventor Takanori Ichiki 1-25-25 Chiyoda, Sakado-shi, Saitama, Japan No. 201, Sanhitsu Kiyoshi Room 201 (72) Inventor Jun Kikuchi 2-14-6, Shirokanedai, Minato-ku, Tokyo

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水素原子を構成要素として含む分子からな
るガスと弗素原子を構成要素として含む分子からなるガ
スの、少なくともどちらかの分子が水素原子あるいは弗
素原子とともに窒素原子を構成要素として含む分子で、
これらの気体を混合した後に、その下流に設置した被加
工物を処理することを特徴とする表面処理方法および装
置。
At least one of a gas consisting of a molecule containing a hydrogen atom as a constituent element and a gas consisting of a molecule containing a fluorine atom as a constituent element is a molecule containing a nitrogen atom as a constituent element together with a hydrogen atom or a fluorine atom. so,
A surface treatment method and apparatus, comprising: after mixing these gases, treating a workpiece placed downstream thereof.
【請求項2】水素原子を構成要素として含む分子からな
るガスと弗素原子を構成要素として含む分子からなるガ
スと窒素(N)ガスを混合した後に、その下流に設置
した被加工物を処理することを特徴とする表面処理方法
および装置。
2. A gas comprising a molecule containing a hydrogen atom as a constituent element, a gas containing a molecule containing a fluorine atom as a constituent element, and a nitrogen (N 2 ) gas are mixed, and then a workpiece placed downstream thereof is treated. A surface treatment method and apparatus.
【請求項3】請求項1および2に記載の水素原子を構成
要素として含む分子からなる気体と弗素原子を構成要素
として含む分子からなる気体、あるいは窒素ガスを混合
した後に、この混合気体を加熱し、その下流に設置した
被加工物を処理することを特徴とする表面処理方法およ
び装置。
3. A gas comprising a molecule containing a hydrogen atom as a constituent element and a gas consisting of a molecule containing a fluorine atom as a constituent element, or a nitrogen gas according to claim 1 or 2, followed by heating the mixed gas. And a surface treatment method and apparatus for treating a workpiece placed downstream thereof.
【請求項4】請求項1および2に記載の弗素原子を構成
要素として含む分子からなる気体を加熱し、その下流で
水素原子を構成要素として含む分子からなる気体、ある
いは窒素ガスと混合し、さらにその下流に設置した被加
工物を処理することを特徴とする表面処理方法および装
置。
4. A gas comprising a molecule containing a fluorine atom as a constituent element according to claim 1 or 2 is heated and mixed with a gas comprising a molecule containing a hydrogen atom as a constituent element or a nitrogen gas downstream thereof. A surface treatment method and apparatus, further comprising treating a workpiece placed downstream thereof.
【請求項5】請求項1から4に記載の水素原子を構成要
素として含む分子が、特に水素(H)、あるいはアン
モニア(NH)であることを特徴とする表面処理方法
および装置。
5. A surface treatment method and apparatus, wherein the molecule containing a hydrogen atom as a constituent element according to claim 1 is hydrogen (H 2 ) or ammonia (NH 3 ).
【請求項6】請求項1から4に記載の弗素原子を構成要
素として含む分子が、特に二弗化キセノン(Xe
)、弗素(F)、三弗化窒素(NF)、あるい
は三弗化塩素(ClF)であることを特徴とする表面
処理方法および装置。
6. The molecule containing a fluorine atom as a constituent element according to claim 1 is preferably xenon difluoride (Xe).
F 2 ), fluorine (F 2 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), or chlorine trifluoride (ClF 3 ).
【請求項7】請求項1から4に記載の被加工物が、特に
珪素酸化物を主成分として含む物質であることを特徴と
する表面処理方法および装置。
7. A surface treatment method and apparatus, wherein the workpiece according to claim 1 is a substance containing silicon oxide as a main component.
【請求項8】請求項1から4に記載の被加工物の表面処
理を行う槽の温度を上げておきながら被加工物の処理を
行うことを特徴とする表面処理方法および装置。
8. A method and apparatus for processing a workpiece, wherein the processing of the workpiece is performed while the temperature of the bath for performing the surface treatment of the workpiece according to claim 1 is increased.
【請求項9】請求項1から4に記載の被加工物を冷却、
あるいは加熱し、温度を制御しながら被加工物の処理を
行うことを特徴とする表面処理方法および装置。
9. The method according to claim 1, wherein the workpiece is cooled.
Alternatively, a surface treatment method and apparatus, wherein a workpiece is processed while heating and controlling the temperature.
【請求項10】請求項9に記載の被加工物の冷却や加熱
を光や被加工物を設置する台の温度を制御することによ
り行うことを特徴とする表面処理方法および装置。
10. A surface treatment method and apparatus according to claim 9, wherein cooling or heating of the workpiece is performed by controlling light or the temperature of a table on which the workpiece is placed.
【請求項11】請求項3および4に記載のガスの加熱を
これらのガスを導く配管を加熱することにより行うこと
を特徴とする表面処理方法および装置。
11. A surface treatment method and apparatus according to claim 3, wherein said gas is heated by heating a pipe for introducing said gas.
【請求項12】請求項3および4に記載のガスの加熱を
これらのガスを導く配管内や被加工物の処理を行う槽内
に多くの孔を空け表面積を大きくした発熱体を設置し
て、これにガスを通過させることによって行うことを特
徴とする表面処理方法および装置。
12. A heating element according to claim 3 or 4, wherein a heating element having a large surface area is provided in a pipe for introducing these gases or in a tank for processing a workpiece. And a surface treatment method and apparatus which are performed by passing a gas therethrough.
【請求項13】請求項1から4に記載の被加工物の表面
処理を行った後に窒素などの不活性なガス雰囲気中、あ
るいは真空中で被加工物の温度を上げ、処理に伴い被加
工物表面に堆積している副生成物の除去を行うことを特
徴とする表面処理方法および装置。
13. After the surface treatment of the workpiece according to any one of claims 1 to 4, the temperature of the workpiece is increased in an inert gas atmosphere such as nitrogen or in a vacuum, and the workpiece is processed. A surface treatment method and apparatus for removing by-products deposited on an object surface.
【請求項14】請求項13に記載の被加工物の表面処理
を行った後の被加工物の加熱処理を、被加工物の処理を
行った槽、あるいは被加工物の処理を行う槽に隔壁を介
して設置された槽で行うことを特徴とする表面処理方法
および装置。
14. The heat treatment of the workpiece after the surface treatment of the workpiece according to claim 13 is performed in a tank in which the workpiece is processed or a tank in which the workpiece is processed. A surface treatment method and apparatus, wherein the treatment is performed in a tank provided via a partition.
JP31140899A 1999-09-27 1999-09-27 Method and device for treating surface Pending JP2001102345A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31140899A JP2001102345A (en) 1999-09-27 1999-09-27 Method and device for treating surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31140899A JP2001102345A (en) 1999-09-27 1999-09-27 Method and device for treating surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001102345A true JP2001102345A (en) 2001-04-13

Family

ID=18016852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31140899A Pending JP2001102345A (en) 1999-09-27 1999-09-27 Method and device for treating surface

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001102345A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002050884A1 (en) * 2000-12-18 2002-06-27 Sumitomo Precision Products Co., Ltd Cleaning and etching methods and their apparatuses
JP2008098431A (en) * 2006-10-12 2008-04-24 Tokyo Electron Ltd Gas supply device, gas supply method, cleaning method for thin-film forming device, thin-film forming method, and thin-film forming device
JP2011077378A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Ulvac Japan Ltd Method and apparatus for processing substrate
US7964500B2 (en) 2009-03-05 2011-06-21 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002050884A1 (en) * 2000-12-18 2002-06-27 Sumitomo Precision Products Co., Ltd Cleaning and etching methods and their apparatuses
US6913653B2 (en) 2000-12-18 2005-07-05 Sumitomo Precision Products Co., Ltd Cleaning and etching methods and their apparatuses
JP2008098431A (en) * 2006-10-12 2008-04-24 Tokyo Electron Ltd Gas supply device, gas supply method, cleaning method for thin-film forming device, thin-film forming method, and thin-film forming device
US7964500B2 (en) 2009-03-05 2011-06-21 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP2011077378A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Ulvac Japan Ltd Method and apparatus for processing substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10727080B2 (en) Tantalum-containing material removal
US5030319A (en) Method of oxide etching with condensed plasma reaction product
JP5319782B2 (en) Method and apparatus for deforming cross-sectional shape of trench and via
US9947549B1 (en) Cobalt-containing material removal
TW540114B (en) Substrate cleaning apparatus and method
JP2004508709A (en) Oxide selective etching method
WO2012154429A2 (en) Methods of dry stripping boron-carbon films
JP2002517901A (en) Method of treating deposited film for lowering resistivity
TW200525611A (en) Chamber cleaning method
JP2008218959A (en) Etching method and recording medium
JPH11340211A (en) Treatment method and apparatus for substrate
KR100566472B1 (en) Surface processing method and apparatus, and processing method
JP2004363558A (en) Manufacturing method of semiconductor device, and cleaning method of plasma etching device
EP0469824A1 (en) Method of depositing fluorinated silicon nitride
JPH0496226A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2001102345A (en) Method and device for treating surface
JP3263132B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2646811B2 (en) Dry etching method
JP2004514272A (en) Apparatus and method for cleaning substrate
KR100362599B1 (en) Stripping, passivation and corrosion suppression method of semiconductor substrate
US20120234491A1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2000357684A (en) Improvement in plasma treatment by decreasing gaseous contamination
JP2000114257A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0355401B2 (en)
JP2000012521A (en) Plasma ashing method