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JPH04176868A - Surface protecting method - Google Patents

Surface protecting method

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Publication number
JPH04176868A
JPH04176868A JP30241190A JP30241190A JPH04176868A JP H04176868 A JPH04176868 A JP H04176868A JP 30241190 A JP30241190 A JP 30241190A JP 30241190 A JP30241190 A JP 30241190A JP H04176868 A JPH04176868 A JP H04176868A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
polymer film
etching
temperature
gas
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.)
Granted
Application number
JP30241190A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3009209B2 (en
Inventor
Makoto Arai
眞 新井
Kazunori Tsujimoto
和典 辻本
Shinichi Taji
新一 田地
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2302411A priority Critical patent/JP3009209B2/en
Publication of JPH04176868A publication Critical patent/JPH04176868A/en
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Publication of JP3009209B2 publication Critical patent/JP3009209B2/en
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  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To prevent the surfaces of various materials after dry etching from being oxidized by dry-etching these surfaces by the plasma of reactive gas and thereafter treating them by the plasma of gaseous carbon compd. and forming a polymer film on these surfaces. CONSTITUTION:When dry etching treatment is performed on the surface of material such as single crystalline Si, polycrystalline Si, Si3N4, Al, Mo, WSi2, MoSi2, TiSi2, W and TaSi2 and thereafter this material is allowed to stand, an oxidative film is naturally formed on the etched surface. Therefor in order to prevent it, a polymer film is formed by the plasma of gaseous carbon-based compd. In this case, a high frequency discharge parallel plane type plasma etching device, etc., are used. As a gaseous raw material, CF4, CHF3, CClF3, CCl4, CHClF2, and gas contg. the other carbon are used. Plasma treatment of the gas is performed at <=-60 deg.C and a polymer film is formed on the etched surface. Thereby an oxidative film is prevented from being naturally formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はドライエツチング後の材料表面の酸化防止のた
めの表面保護方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a surface protection method for preventing oxidation of the surface of a material after dry etching.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来ドライエツチング後の材料表面に生じる自然酸化膜
を積極的に防止する手段は無く、半導体高集積回路の製
造プロセスの要所で洗浄を行い酸化膜を除去してきた。
Conventionally, there has been no means to proactively prevent the formation of a natural oxide film on the surface of a material after dry etching, and the oxide film has been removed by cleaning at important points in the manufacturing process of semiconductor highly integrated circuits.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術においては、大気中でドライエツチング後
の材料表面に10〜30人程度の自然酸化膜が生じてい
た。
In the above-mentioned prior art, a natural oxide film of about 10 to 30 layers was formed on the surface of the material after dry etching in the atmosphere.

本発明の一つの目的は、ドライエツチング後の材料表面
への自然酸化膜生成を防止することである。
One object of the present invention is to prevent the formation of a natural oxide film on the surface of a material after dry etching.

本発明の他の目的は、上記目的をエツチング処理室を炭
素を含む分子のガスプラズマにより汚染されることなく
行うことである。
Another object of the present invention is to accomplish the above objects without contaminating the etching chamber with a gas plasma of carbon-containing molecules.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的はドライエツチング後の材料表面を炭素を含む
ポリマーの膜で覆うことにより達成される。材料表面へ
のポリマー膜の生成は、トライエツチング後にエツチン
グ室からウェハを移動することなく炭素を含む分子のガ
スプラズマを材料表面に照射することにより行う。その
際にウェハを室温未満に冷却し、室温表面にはポリマー
膜が堆積し、低温表面にはポリマー膜が堆積しない炭素
を含む分子のガスプラズマを材料表面に照射すれば、低
温に冷却された材料表面にのみポリマー膜が生成し、エ
ツチング室内の他の部分にポリマーが堆積して汚染され
ることを防止できる。さらに、上記の炭素を含む分子の
ガスプラズマの照射をエツチング室に結合し、真空バル
ブによりエツチング室と隔離され、真空排気された雰囲
気中でウェハをエツチング室から搬送可能な別の処理室
内で行う方法によりエツチング室の汚染を防止すること
ができる。
The above object is achieved by covering the surface of the material after dry etching with a film of a carbon-containing polymer. A polymer film is formed on the material surface by irradiating the material surface with a gas plasma of carbon-containing molecules without moving the wafer from the etching chamber after tri-etching. At that time, the wafer was cooled to below room temperature, and a polymer film was deposited on the room temperature surface, but no polymer film was deposited on the low temperature surface.If the material surface was irradiated with a gas plasma of carbon-containing molecules, the material surface could be cooled to a low temperature. A polymer film is formed only on the surface of the material, and it is possible to prevent polymer from depositing and contaminating other parts of the etching chamber. Furthermore, irradiation with the gas plasma of the carbon-containing molecules described above is coupled to the etching chamber, which is isolated from the etching chamber by a vacuum valve, and carried out in a separate processing chamber in which the wafer can be transferred from the etching chamber in an evacuated atmosphere. The method can prevent contamination of the etching chamber.

ポリマー膜の除去は次の工程処理を行う直前にNH3,
N2、もしくはH2ガスプラズマを用いて行う。これに
より、材料表面の酸化を防止することができる。
To remove the polymer film, use NH3,
This is done using N2 or H2 gas plasma. Thereby, oxidation of the material surface can be prevented.

〔作用〕[Effect]

本発明の作用を、単結晶Siのドライエツチング後にウ
ェハ表面にCF4、およびCHF、ガスプラズマを照射
しポリマー膜を堆積させて表面酸化を防止する方法を例
にして説明する。
The operation of the present invention will be explained using as an example a method of preventing surface oxidation by irradiating the wafer surface with CF4, CHF, and gas plasma to deposit a polymer film after dry etching single crystal Si.

ドライエツチング後の単結晶Siには大気中で10〜3
0人程度の自然酸化膜が生成してしまうが、ドライエツ
チング後に真空処理室内でSi表面にポリマー膜を生成
することにより、大気中で酸素がポリマー膜に阻まれて
Si表面に到達できず、Si表面の酸化を防止すること
が出来る。ポリマー膜が堆積したSi表面が大気中でも
酸化されにくいことは、X P S (X−ray P
hotoelectronSpectroscopy 
)分析の結果、ポリマーが堆積したSi表面はポリマー
が堆積していないSi表面に比べて酸素原子からの電子
が極端に少ないことかられかる。
After dry etching, single crystal Si has a concentration of 10 to 3 in the atmosphere.
A natural oxide film of approximately 0.00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 type type type type type type type type type type type type form, type has been removed has been removed. Oxidation of the Si surface can be prevented. The fact that the Si surface on which the polymer film is deposited is difficult to oxidize even in the atmosphere is due to the fact that
photoelectron spectroscopy
) As a result of the analysis, it was found that the Si surface on which the polymer was deposited had extremely fewer electrons from oxygen atoms than the Si surface on which no polymer was deposited.

炭素系ガスプラズマによるポリマー膜の堆積速度は表面
の温度に依存する。例えば、高周波放電平行平板型プラ
ズマエツチング装置を用いたCF4およびCHF3ガス
プラズマの場合、実験の結果第1図に示すように低温表
面はど堆積速度が大きくなることがわかった。CHF3
ガスプラズマではRF電力400W、ガス圧力100 
mTorrの条件では20℃で約30nm/minであ
る堆積速度が−10,0℃では約140nm/minに
増加する。また、CF、ガスプラズマの場合、同じ放電
条件で20℃では堆積を起こさないが、ウェハ温度が低
下して一80℃以下になると堆積を起こし、−100℃
では堆積速度が約10nm/minである。
The deposition rate of a polymer film by carbon-based gas plasma depends on the surface temperature. For example, in the case of CF4 and CHF3 gas plasma using a high-frequency discharge parallel plate plasma etching apparatus, it was found from experiments that the deposition rate on low-temperature surfaces increases as shown in FIG. CHF3
For gas plasma, RF power is 400W and gas pressure is 100W.
Under mTorr conditions, the deposition rate is about 30 nm/min at 20°C, but increases to about 140 nm/min at -10.0°C. In addition, in the case of CF and gas plasma, deposition does not occur at 20°C under the same discharge conditions, but when the wafer temperature decreases to -80°C or less, deposition occurs, and at -100°C.
The deposition rate is about 10 nm/min.

この結果から、CHF3ガスプラズマのように室温でも
堆積を起こすガスプラズマを用いる場合、ウェハを低温
に冷却すれば、低い放電ガス圧力で同じ堆積速度が得ら
れて酸化膜防止に十分なポリマー膜厚が得られるためエ
ツチング室の他の部分にポリマーが堆積する汚染を軽減
することが出来る。さらに、CF4ガスプラズマのよう
に室温表面にはポリマー膜を堆積させないガスプラズマ
を用いる場合、ウェハを堆積が起こる温度まで冷却すれ
ば、ウェハ表面にのみポリマー膜を堆積させてエツチン
グ室の他の部分にポリマーが堆積する汚染を防止するこ
とが出来る。
From this result, when using a gas plasma that causes deposition even at room temperature, such as CHF3 gas plasma, if the wafer is cooled to a low temperature, the same deposition rate can be obtained with a lower discharge gas pressure, and the polymer film thickness sufficient to prevent oxide film can be obtained. Therefore, contamination caused by polymer deposition in other parts of the etching chamber can be reduced. Furthermore, when using a gas plasma such as CF4 gas plasma that does not deposit a polymer film on the surface at room temperature, if the wafer is cooled to a temperature at which deposition occurs, the polymer film will be deposited only on the wafer surface and will not be deposited on other parts of the etching chamber. It is possible to prevent contamination caused by polymer build-up on the surface.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail using Examples.

実施例1 高周波放電平行平板型プラズマエツチング装置において
本発明を実施した例について説明する。
Example 1 An example in which the present invention is implemented in a high-frequency discharge parallel plate type plasma etching apparatus will be described.

本実施例で用いたエツチング装置では試料台下部に冷却
水タンクが結合しており、冷却水と試料台に内蔵された
ヒーターによって0℃以上の温度領域で試料の温度調節
ができる。試料台に高周波電源から13.56MHz 
 の高周波を印加してプラズマを発生させる。
In the etching apparatus used in this example, a cooling water tank is connected to the lower part of the sample stage, and the temperature of the sample can be adjusted in a temperature range of 0° C. or higher using the cooling water and a heater built into the sample stage. 13.56MHz from the high frequency power supply to the sample stage
A high frequency wave is applied to generate plasma.

このエツチング装置を用いてホトレジストでマスクした
多結晶Siをエツチングした後、放電ガスをCHF3に
切替て圧力100 mTorr、 RF電力400Wで
1分間放電を行い試料表面にポリマー膜を形成した。そ
の後、試料を大気中に取り出し、ポリマー膜厚を測定し
た結果37nmのポリマー膜が試料表面に形成されてい
た。試料を大気中に取り出してから24時間後にXPS
分析を行ったところ、この試料表面の酸素原子の量はポ
リマー膜で保護されていない場合の約1720であり、
自然酸化膜防止効果が認められた。
After etching polycrystalline Si masked with photoresist using this etching apparatus, the discharge gas was switched to CHF3 and discharge was performed for 1 minute at a pressure of 100 mTorr and RF power of 400 W to form a polymer film on the sample surface. Thereafter, the sample was taken out into the atmosphere and the polymer film thickness was measured. As a result, a 37 nm polymer film was formed on the sample surface. XPS 24 hours after taking the sample out into the atmosphere
The analysis showed that the amount of oxygen atoms on the surface of this sample was about 1720 when it was not protected by a polymer film.
A natural oxidation film prevention effect was observed.

CHF、ガスプラズマの堆積速度のガス圧力依存性につ
いて、実験から第2図に示す結果が得られている。20
℃の場合、約40 mTorrまではガス圧力に比例し
て堆積速度が増加するが、40mTorr以上ではガス
圧力が増加しても堆積速度は飽和してあまり増加しない
。ガス圧力40 m Torr、RF電力400Wで1
分間放電した場合32nmの膜厚のポリマー膜が形成さ
れた。この場合も自然酸化膜防止効果が認められた。
Regarding the gas pressure dependence of the deposition rate of CHF and gas plasma, the results shown in FIG. 2 have been obtained from experiments. 20
In the case of .degree. C., the deposition rate increases in proportion to the gas pressure up to about 40 mTorr, but above 40 mTorr, even if the gas pressure increases, the deposition rate is saturated and does not increase much. 1 at gas pressure 40 m Torr, RF power 400W
When discharged for one minute, a polymer film with a thickness of 32 nm was formed. In this case as well, the effect of preventing natural oxide film was observed.

放電ガスをCH2F2. C2F、、 C,F、、 C
,FIl。
The discharge gas is CH2F2. C2F,, C,F,, C
, FIl.

C4F工。に変えてドライエツチング後の表面をプラズ
マ処理したが、ポリマー膜の形成により自然酸化膜防止
効果があった。
C4F engineering. Instead, the surface after dry etching was treated with plasma, but the formation of a polymer film had the effect of preventing a natural oxide film.

本実施例のように、水冷却のエツチング装置内でポリマ
ー形成用のプラズマを放電するとエツチング室内にポリ
マーが堆積してしまう。従って、エツチングの妨げとな
らないように、頻繁に酸素プラズマでポリマー除去を行
う必要がある。
If a plasma for forming a polymer is discharged in a water-cooled etching apparatus as in this embodiment, the polymer will be deposited in the etching chamber. Therefore, it is necessary to frequently remove the polymer with oxygen plasma so as not to interfere with etching.

本エツチング装置を用いて、多結晶Siを一130℃で
低温ドライエツチングした後、RF電力400W、ガス
圧力10 mTorrのCHF、ガスプラズマで処理し
た。
Using this etching apparatus, polycrystalline Si was dry etched at a low temperature of -130° C., and then treated with CHF and gas plasma at an RF power of 400 W and a gas pressure of 10 mTorr.

実施例2 本発明な低温反応性イオンエツチング装置を用いて実施
した例について説明する。本装置は実施例1において用
いた高周波放電平行平板型プラズマエツチング装置の試
料台を低温ドライエツチング用に改良したものであり、
試料台下部に液体窒素タンクが結合されていて試料裏面
の温度を熱電対により測定して液体窒素と試料台に内臓
されたヒーターにより試料を0℃未満の低温に温度調節
できる。
Example 2 An example carried out using the low temperature reactive ion etching apparatus of the present invention will be described. This apparatus is an improved version of the sample stage of the high-frequency discharge parallel plate plasma etching apparatus used in Example 1 for low-temperature dry etching.
A liquid nitrogen tank is connected to the lower part of the sample stand, and the temperature on the back side of the sample is measured with a thermocouple, and the temperature of the sample can be adjusted to a low temperature below 0°C using liquid nitrogen and a heater built into the sample stand.

このエツチング装置を用いてホトレジストでマスクした
単結晶Siを一130℃に冷却して低温トライエツチン
グを行った後、試料温度をそのままにして放電ガスをC
HF、に切替て圧力20mTorr、 RF電力400
Wで1分間放電を行い試料表面にポリマー膜を形成した
。その後、試料を大気中に取り出し、ポリマー膜厚を測
定した結果42nmのポリマー膜が試料表面に形成され
ていた。試料を大気中に取り出してから24時間後にX
PS分析を行いポリマー膜による被覆に自然酸化膜防止
効果があることを確認した。第1図に示すように、CF
(F3ガスプラズマの堆積速度は表面温度が低いほど大
きい。従って、Si表面には42nmのポリマー膜が堆
積したがエツチング室内の他の部分は室温であるため堆
積量が少なかった。このように、試料温度を低温に冷却
してプラズマ重合によりポリマー膜を堆積させると、エ
ツチング室内の汚染を軽減することができる。
Using this etching apparatus, a single crystal Si masked with photoresist is cooled to -130°C to perform low-temperature tri-etching, and then the discharge gas is changed to C while keeping the sample temperature the same.
Switch to HF, pressure 20mTorr, RF power 400
A polymer film was formed on the sample surface by discharging with W for 1 minute. Thereafter, the sample was taken out into the atmosphere, and the polymer film thickness was measured. As a result, a 42 nm polymer film was formed on the sample surface. X 24 hours after the sample was taken out into the atmosphere
PS analysis was conducted and it was confirmed that the coating with the polymer film has a natural oxidation film prevention effect. As shown in Figure 1, CF
(The deposition rate of F3 gas plasma increases as the surface temperature decreases. Therefore, a 42 nm polymer film was deposited on the Si surface, but the amount deposited was small because the other parts of the etching chamber were at room temperature.) Contamination within the etching chamber can be reduced by cooling the sample temperature to a low temperature and depositing a polymer film by plasma polymerization.

ホトレジストでマスクした単結晶Siを一130℃に冷
却して低温ドライエツチングを行った後、試料温度をそ
のままにして放電ガスをCF4に変えて圧力100 m
Torr、 RF電力400Wで1分間放電を行い試料
表面にポリマー膜を形成した。
After cooling the single-crystal Si masked with photoresist to -130°C and performing low-temperature dry etching, the discharge gas was changed to CF4 and the pressure was 100 m while keeping the sample temperature the same.
Torr, RF power of 400 W was applied for 1 minute to form a polymer film on the sample surface.

その後、試料を大気中に取り出し、ポリマー膜厚を測定
した結果36nmのポリマー膜が試料表面に形成されて
いた。試料を大気中に取り出してから24時間後にXP
S分析な行いポリマー膜による被覆に自然酸化膜防止効
果があることを確認した。第1図に示すように、CF4
ガスプラズマは室温表面にはポリマーを堆積させない放
電条件であっても、低温表面にはポリマーを堆積させる
Thereafter, the sample was taken out into the atmosphere, and the polymer film thickness was measured. As a result, a 36 nm polymer film was formed on the sample surface. XP 24 hours after removing the sample to the atmosphere
S analysis was conducted and it was confirmed that the coating with the polymer film has a natural oxidation film prevention effect. As shown in Figure 1, CF4
Gas plasmas deposit polymers on low-temperature surfaces even under discharge conditions that do not deposit polymers on room-temperature surfaces.

低温に冷却したSi表面には36nmのポリマー膜が堆
積したが、エツチング室内の他の部分は室温であるため
堆積が起こらなかった。このように試料温度を低温に冷
却し、室温表面にはポリマーが堆積しない放電ガス及び
放電条件を選べば、エツチング室内を汚染することなく
材料表面上にポリマー膜を形成して自然酸化を防止する
ことができる。
A 36 nm polymer film was deposited on the Si surface cooled to a low temperature, but no deposition occurred in other parts of the etching chamber because the temperature was at room temperature. If the sample temperature is cooled to a low temperature in this way and the discharge gas and discharge conditions are selected so that no polymer is deposited on the surface at room temperature, a polymer film can be formed on the material surface without contaminating the etching chamber and natural oxidation can be prevented. be able to.

放電ガスをCH2F2.C2F4.CCQF、。The discharge gas is CH2F2. C2F4. CCQF.

CH,F、C2F5.c3Fs、C4F工。。CH, F, C2F5. c3Fs, C4F engineering. .

CHClF2.CCQ、、C2CQ2F2゜C2CβF
、、C2CQ2F、C2HCΩ2F3゜CHCflF2
.C2CQ、3F3.C2CQ2F、。
CHClF2. CCQ,,C2CQ2F2゜C2CβF
,,C2CQ2F,C2HCΩ2F3゜CHCflF2
.. C2CQ, 3F3. C2CQ2F,.

C2HCΩF4. CCQ F3. CCQ2F2に変
えてドライエツチング後の表面をプラズマ処理したが、
ポリマー膜の形成により自然酸化膜防止効果があった。
C2HCΩF4. CCQ F3. I replaced it with CCQ2F2 and plasma treated the surface after dry etching, but
The formation of a polymer film had the effect of preventing a natural oxide film.

材料をSi3N4.AQ、W、Mo、WSi□。The material is Si3N4. AQ, W, Mo, WSi□.

Mo S izt T i S i2. T a Si
zにかえて02F4ガスプラズマでポリマー膜を表面に
形成した結果、自然酸化防止の効果があった。
Mo S izt T i S i2. T a Si
As a result of forming a polymer film on the surface using 02F4 gas plasma instead of Z, there was a natural oxidation prevention effect.

ドライエツチングを行う場合、被エツチング材料とエツ
チングガスの組合せにより異方性加工に適切な温度があ
る。例えば、SF、ガスで81を加工する場合は一13
0℃程度に、またSF!ガスでWを加工する場合は一6
0℃程度にウェハ温度を設定すればよい。この低温ドラ
イエツチング後に炭素系ガスプラズマでポリマーを形成
する場合、ウェハ温度を変えずに行う方が時間の節約と
なる。そこで、適当な堆積速度が得られるよう表面温度
によって放電ガスを選択すればよい。例えば、−130
℃でSiを加工した後にポリマーを形成する場合はCF
、ガスプラズマを用い、−60℃でWを加工した後にポ
リマーを形成する場合はCF4ガスプラズマで堆積速度
が極めて小さいのでCHF、ガスプラズマを用いること
が望ましい。
When performing dry etching, there is an appropriate temperature for anisotropic processing depending on the combination of the material to be etched and the etching gas. For example, when processing 81 with SF and gas, -113
SF again at around 0℃! -6 when processing W with gas
The wafer temperature may be set to about 0°C. When forming a polymer using carbon-based gas plasma after this low-temperature dry etching, time can be saved if the polymer is formed without changing the wafer temperature. Therefore, the discharge gas may be selected depending on the surface temperature so as to obtain an appropriate deposition rate. For example, -130
CF when forming a polymer after processing Si at ℃
When forming a polymer after processing W at -60° C. using gas plasma, it is desirable to use CHF gas plasma because the deposition rate is extremely low with CF4 gas plasma.

実施例3 低温マイクロ波プラズマエツチング装置にポリマー膜形
成用の処理室を結合させた装置において。
Example 3 In an apparatus in which a processing chamber for forming a polymer film is combined with a low temperature microwave plasma etching apparatus.

本発明を、実施した例について説明する。An example of implementing the present invention will be described.

第3図は本発明に係る低温マイクロ波プラズマエツチン
グ装置及び表面保護装置を横方向から見た概要図である
。先ず1本エツチング装置の概要について説明する。本
実施例装置はロードロック機構を備えており、エツチン
グ室2とウェハ交換室3はゲートバルブ4によって分離
されており、それぞれが排気口5を通して独立に真空排
気される。エツチング室には、試料台6及びその底面に
結合した液体窒素タンク7が絶縁物8を介して第3図の
ようにエツチング室2に設置されている。
FIG. 3 is a schematic diagram of the low temperature microwave plasma etching apparatus and surface protection apparatus according to the present invention, viewed from the side. First, an overview of the single-line etching apparatus will be explained. The apparatus of this embodiment is equipped with a load lock mechanism, and the etching chamber 2 and wafer exchange chamber 3 are separated by a gate valve 4, and each is independently evacuated through an exhaust port 5. In the etching chamber, a sample stage 6 and a liquid nitrogen tank 7 connected to the bottom surface of the sample stage 6 are installed in the etching chamber 2 with an insulator 8 in between, as shown in FIG.

ウェハ1はウェハ交換室3から搬送系9によってエツチ
ング室2に搬送される。試料台上下機構10により試料
台6及び液式窒素タンク7を上下し、ウェハ上下ピン上
下機構12によりウェハ上下ピン11を上下してウェハ
1の受は渡しを行い、ウェハ押え13によりウェハ1を
試料台6に固定する。ウェハ1は液体窒素容量14から
液体窒素供給管15を通して液体窒素タンク7に供給さ
れた液体窒素16により冷却される。液体窒素タンク7
には液体窒素抜き口17が取付けられており。
The wafer 1 is transferred from the wafer exchange chamber 3 to the etching chamber 2 by a transfer system 9. The sample stage 6 and the liquid nitrogen tank 7 are raised and lowered by the specimen stage up and down mechanism 10, the wafer up and down pins 11 are raised and lowered by the wafer up and down pin up and down mechanism 12, and the wafer 1 is transferred. Fix it on the sample stage 6. The wafer 1 is cooled by liquid nitrogen 16 supplied from the liquid nitrogen capacity 14 to the liquid nitrogen tank 7 through the liquid nitrogen supply pipe 15 . Liquid nitrogen tank 7
A liquid nitrogen outlet 17 is attached to the.

溢れた液体窒素及び蒸発した窒素ガスはここからタンク
外に出る。ウェハ1の温度は試料台6に設置されている
温度センサー18と温度計19によって計測される。ウ
ェハ温度の制御は温度制御系20によって電熱ヒーター
21の電源22の出力電圧を調整すること、および液体
窒素供給制御系23により液体窒素タンク7内の液体窒
素量を調節することにより行われる。プラズマの発生は
、放電ガス導入口24からエツチング室2に放電ガスを
導入し、マグネトロン25で励起されたマイクロ波を導
波管26でエツチング室8内に導いてプラズマ2フ発生
させる。マグネット28は電子サイクロトロン共鳴作用
によって励起効率を高める働きをする。試料台6にはR
F電源29により13 、56 M Hz  の高周波
が印加される。
Overflowing liquid nitrogen and evaporated nitrogen gas exit the tank from here. The temperature of the wafer 1 is measured by a temperature sensor 18 and a thermometer 19 installed on the sample stage 6. The wafer temperature is controlled by adjusting the output voltage of the power source 22 of the electric heater 21 using the temperature control system 20 and by adjusting the amount of liquid nitrogen in the liquid nitrogen tank 7 using the liquid nitrogen supply control system 23. To generate plasma, discharge gas is introduced into the etching chamber 2 through the discharge gas inlet 24, and microwaves excited by the magnetron 25 are guided into the etching chamber 8 through the waveguide 26 to generate plasma 2F. The magnet 28 functions to increase excitation efficiency through electron cyclotron resonance. R on the sample stage 6
A high frequency of 13.56 MHz is applied by the F power supply 29.

このエツチング室2にはゲートバルブ4′を介して処理
室30が結合しており、排気口5′により真空排気され
ている。処理室30には、試料台6′及びその底面に結
合した冷媒タンク31が絶縁物8′を介して処理室30
に設置されている。
A processing chamber 30 is connected to the etching chamber 2 through a gate valve 4', and is evacuated through an exhaust port 5'. In the processing chamber 30, a sample stage 6' and a refrigerant tank 31 connected to the bottom surface thereof are connected to the processing chamber 30 via an insulator 8'.
It is installed in

エツチング室2でドライエツチングされたウェハ1は搬
送系9によって処理室30に搬送される。
The wafer 1 that has been dry etched in the etching chamber 2 is transported to a processing chamber 30 by a transport system 9.

ウェハ上下ピン上下機構12′によりウェハ上下ピン1
1′を上下してウェハ1の受は渡しを行い試料台6′に
固定する。ウェハ1は冷媒循環器32から冷媒供給管3
3を通して冷媒タンク31に供給された冷媒34により
冷却される。ウェハ1の温度は試料台6に設置されてい
る温度センサー18′と温度計19′によって計測され
る。ウェハ温度の制御は温度制御系20’ によって電
熱ヒーター21′の電源22′の出力電圧を調整するこ
と、および冷媒#i環器32により冷媒タンク31内の
冷媒量を調節することにより行われる。
The wafer up/down pin 1 is moved by the wafer up/down pin up/down mechanism 12'.
1' is moved up and down, and the wafer 1 is transferred and fixed to the sample stage 6'. The wafer 1 is transferred from the refrigerant circulator 32 to the refrigerant supply pipe 3
It is cooled by the refrigerant 34 supplied to the refrigerant tank 31 through the refrigerant 3 . The temperature of the wafer 1 is measured by a temperature sensor 18' and a thermometer 19' installed on the sample stage 6. The wafer temperature is controlled by adjusting the output voltage of the power source 22' of the electric heater 21' by the temperature control system 20', and by adjusting the amount of refrigerant in the refrigerant tank 31 by the refrigerant #i ring 32.

試料台6′にはRF電源29′により13.56M H
zの高周波が印加される。対向電極35の中心部には放
電ガス供給口24′が取付けられており、高周波放電に
より発生するプラズマ27′によってウェハ1表面にポ
リマー膜が形成される。
The sample stage 6' is equipped with 13.56M H by the RF power supply 29'.
A high frequency wave of z is applied. A discharge gas supply port 24' is attached to the center of the counter electrode 35, and a polymer film is formed on the surface of the wafer 1 by plasma 27' generated by high frequency discharge.

ウェハ1は搬送系9によりウェハ交換室3に搬送され、
加熱用ランプ36で室温まで加熱された後。
The wafer 1 is transported to the wafer exchange chamber 3 by the transport system 9,
After being heated to room temperature by the heating lamp 36.

大気中に取り出される。taken out into the atmosphere.

エツチング室2でドライエツチングされた材料表面に処
理室30において表面温度を一100℃に設定しCF4
ガス圧力100 mTorr、 RF電力400Wで2
分間プラズマ処理してポリマー膜を形成した。その結果
、20nmの膜厚のポリマーが形成され、表面酸化防止
効果があった。
The surface temperature of the material dry-etched in the etching chamber 2 is set at -100°C in the processing chamber 30, and CF4 is applied.
2 at gas pressure 100 mTorr, RF power 400W
A polymer film was formed by plasma treatment for minutes. As a result, a polymer film with a thickness of 20 nm was formed, which had an effect of preventing surface oxidation.

この実施例装置では、室温表面にポリマーを堆積させる
ようなCHF、ガスプラズマ、を用いた場合でもエツチ
ング室を汚染することがなかった。
In this example apparatus, the etching chamber was not contaminated even when using CHF or gas plasma, which deposits polymer on the surface at room temperature.

処理室30の冷媒を液体窒素に変えても同様の効果があ
った。
A similar effect was obtained even when the refrigerant in the processing chamber 30 was changed to liquid nitrogen.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明により、ドライエツチング後の材料表面の酸化を
防止することができた。
According to the present invention, oxidation of the material surface after dry etching could be prevented.

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

第1図はCF、およびCHF3ガスプラズマのSi表面
への堆積速度の表面温度依存性を示す図、第2図はCH
F3ガスプラズマのSi表面への堆積速度のガス圧力依
存性を示す図、第3図は本発明に係る実施例装置の概要
図である。 1・・・被エツチング試料、2・・・エツチング室、3
・・・ウェハ交換室、4・・・ゲートバルブ、5・・・
排気口、6・・・試料台、7・・・液体窒素タンク、8
・・・絶縁物、9・・・搬送系、10・・・試料台上下
機構、11・・・ウェハ上下ピン、12・・・ウェハ上
下ピン上下機構、13・・・ウェハ押え、14・・・液
体窒素容器、15・・・液体窒素供給管、16・・・液
体窒素、17・・・液体窒素抜き口、18・・・センサ
ー、19・・・温度計、2゜・・・温度制御系、21・
・・電熱ヒーター、22・・・ヒーター電源23・・・
液体窒素供給制御系、24・・・放電ガス導入口、25
・・・マグネトロン、26・・・導波管、27・・・プ
ラズマ、28・・・マグネット、29・・・RF電源、
30・・・処理室31・・・冷媒タンク、32・・・冷
媒循環器、33・・・冷媒供給管、34・・・冷媒、3
5第 1 図 第 2 口 第 3 ■
Figure 1 shows the surface temperature dependence of the deposition rate of CF and CHF3 gas plasma on the Si surface, and Figure 2 shows the dependence of the deposition rate on the Si surface of CHF3 gas plasma.
FIG. 3 is a diagram showing the gas pressure dependence of the deposition rate of F3 gas plasma on the Si surface, and is a schematic diagram of an example apparatus according to the present invention. 1... Sample to be etched, 2... Etching chamber, 3
...Wafer exchange room, 4...Gate valve, 5...
Exhaust port, 6... Sample stand, 7... Liquid nitrogen tank, 8
... Insulator, 9 ... Transport system, 10 ... Sample table vertical mechanism, 11 ... Wafer top and bottom pin, 12 ... Wafer top and bottom pin vertical mechanism, 13 ... Wafer holder, 14 ...・Liquid nitrogen container, 15...Liquid nitrogen supply pipe, 16...Liquid nitrogen, 17...Liquid nitrogen outlet, 18...Sensor, 19...Thermometer, 2°...Temperature control Series, 21・
...Electric heater, 22...Heater power supply 23...
Liquid nitrogen supply control system, 24...discharge gas inlet, 25
... Magnetron, 26... Waveguide, 27... Plasma, 28... Magnet, 29... RF power supply,
30... Processing chamber 31... Refrigerant tank, 32... Refrigerant circulator, 33... Refrigerant supply pipe, 34... Refrigerant, 3
5Figure 1 Figure 2 Portion 3 ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、材料表面を反応性ガスプラズマによりドライエッチ
ングする工程と、炭素を含む分子のガスプラズマで処理
して該材料表面にポリマー膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする表面保護方法。 2、請求項1に記載の表面保護方法において、上記ポリ
マー膜の形成は、上記材料を−60℃以下の温度に冷却
して行うことを特徴とする表面保護方法。 3、材料表面を第1のチャンバ内で反応性ガスプラズマ
によりドライエッチングする工程と、真空中を該第1の
チャンバから第2のチャンバに搬送する工程と、該第2
のチャンバ内で炭素を含む分子のガスプラズマで処理し
て該材料表面にポリマー膜を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする表面保護方法。 4、請求項1及び請求項3に記載の表面保護方法におい
て、上記炭素を含む分子は炭素のほかに水素、フッ素、
臭素、塩素、酸素、窒素のうちいずれか1つを含むこと
を特徴とする表面保護方法。 5、請求項1及び請求項3に記載の表面保護方法におい
て、上記炭素を含む分子はCF_4、CHF_3、CH
_2F_2、CH_3F、C_2F_4、C_2F_6
、C_3F_■、C_4F_1_0、CClF_3、C
HClF_2、CCl_4、C_2Cl_2F_2、C
_2ClF_5、CHCl_2F、C_2HCl_2F
_3、CHClF_2、C_2Cl_3F_3、C_2
Cl_2F_4、C_2HClF_4、CClF_3ま
たはCCl_2F_2であることを特徴とする表面保護
方法。 6、請求項1及び請求項3に記載の表面保護方法におい
て、上記材料は単結晶Si、単結晶Si、Si_3N_
4、Al、Mo、WSi_2、MoSi_2、TiSi
_2、WまたはTaSi_2であることを特徴とする表
面の処理方法。
[Claims] 1. The method is characterized by comprising the steps of: dry etching the surface of the material with reactive gas plasma; and forming a polymer film on the surface of the material by treating it with gas plasma of carbon-containing molecules. surface protection method. 2. The surface protection method according to claim 1, wherein the formation of the polymer film is performed by cooling the material to a temperature of -60°C or lower. 3. Dry etching the surface of the material using reactive gas plasma in a first chamber; transporting the material in vacuum from the first chamber to a second chamber;
A method for protecting a surface, comprising the step of forming a polymer film on the surface of the material by treating it with a gas plasma of molecules containing carbon in a chamber of the material. 4. In the surface protection method according to claims 1 and 3, the carbon-containing molecules include hydrogen, fluorine,
A surface protection method characterized by containing any one of bromine, chlorine, oxygen, and nitrogen. 5. In the surface protection method according to claims 1 and 3, the carbon-containing molecules are CF_4, CHF_3, CH
_2F_2, CH_3F, C_2F_4, C_2F_6
, C_3F_■, C_4F_1_0, CClF_3, C
HClF_2, CCl_4, C_2Cl_2F_2, C
_2ClF_5, CHCl_2F, C_2HCl_2F
_3, CHClF_2, C_2Cl_3F_3, C_2
A surface protection method characterized by being Cl_2F_4, C_2HClF_4, CClF_3 or CCl_2F_2. 6. In the surface protection method according to claims 1 and 3, the material is single crystal Si, single crystal Si, Si_3N_
4, Al, Mo, WSi_2, MoSi_2, TiSi
_2, W or TaSi_2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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