專(zhuān)利名稱：金屬膜的加工方法及加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用氣體團(tuán)簇束來(lái)對(duì)形成于半導(dǎo)體晶片等被處理體的表面的金屬膜進(jìn)行加工的金屬膜的加工方法及加工裝置。
背景技術(shù)：
超LSI的布線目前利用銅鑲嵌法形成。銅鑲嵌法是指利用光刻技術(shù)和干式蝕刻技術(shù)在絕緣膜上形成圖案化的槽，用銅阻擋膜覆蓋其表面之后，將鍍銅層埋入槽中，用CMP(Chemical Mechanical Polishing)研磨除去不需要的上層部而形成金屬圖案(參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。銅鑲嵌法需要將銅阻擋膜良好地覆蓋于微細(xì)的槽的工藝、將鍍銅晶種膜良好地覆蓋在銅阻擋膜上的工藝、將鍍銅層良好地埋入成微細(xì)結(jié)構(gòu)的工藝，已變得難以對(duì)更微細(xì)的圖案應(yīng)用。此外，由于圖案形成需要CMP工藝，所以在連接于TSV (Through Silicon Via)的凸點(diǎn)那樣的大的圖案形成工藝中，其成本高。作為鑲嵌法以外的金屬膜圖案形成工藝之一，有濕式蝕刻法。這是在金屬膜上使掩模圖案化，用稀鹽酸等濕式蝕刻除去沒(méi)有掩模的金屬膜部分的方法。但是，由于該方法各向同性地蝕刻金屬，所以微細(xì)的結(jié)構(gòu)時(shí)無(wú)法控制側(cè)蝕量，難以保持良好的圖案形成。作為另一種方法，有RIE (Reactive 1n Etching)法。該方法是利用反應(yīng)性等離子體對(duì)未被掩蓋的金屬部進(jìn)行蝕刻的方法，用RIE法對(duì)鹵化物的蒸氣壓高的金屬元素Al、T1、Ta、W等進(jìn)行蝕刻時(shí)，已確認(rèn)可得到良好的圖案形成(參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。但是,通過(guò)用RIE法對(duì)鹵化物的蒸氣壓低的金屬Co、N1、Cu、Pt、Ru等進(jìn)行蝕刻而形成圖案時(shí)，為了使鹵化金屬氣化除去，防止對(duì)反應(yīng)容器壁的再附著，需要將基板和反應(yīng)容器壁的溫度保持在高溫 。并且，在這樣的高溫RIE工藝中，作為等離子體的活性種的鹵素離子和自由基腐蝕通過(guò)蝕刻而形成的開(kāi)口(槽、孔)的側(cè)壁，難以確保良好的圖案形狀(非專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。此外，在這些RIE法中，被等離子體分解的蝕刻劑將以聚合物、化合物的形態(tài)作為殘?jiān)鼩埩?，存在即使在蝕刻后的濕式清潔中也無(wú)法完全被除去的問(wèn)題。另一方面，還提出有利用使清潔和蝕刻氣體絕熱膨脹而產(chǎn)生的氣體團(tuán)簇束的清潔處理、加工處理(專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)。此時(shí)，還使上述氣體團(tuán)簇束離子化，加速。進(jìn)而，上述氣體團(tuán)簇束碰撞于材料的表面，利用此時(shí)產(chǎn)生的熱、化學(xué)反應(yīng)而對(duì)表面進(jìn)行清潔或?qū)Σ牧线M(jìn)行蝕刻。非專(zhuān)利文獻(xiàn)I:D.Edelstein et al, IEDM Technical Digest, IEEE (1997).
非專(zhuān)利文獻(xiàn)2:Υ.Yasuda, Thin Solid Films, Volume90, Issue3, 23Aprill982, Pages259-270.
非專(zhuān)利文獻(xiàn)3:B.J.Howard and C.SteinbrucheljApplied Physics Letters, 59(8)，19p914，(1991).
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-043975號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開(kāi)第2010/02126
發(fā)明內(nèi)容
如上所述，已知使用氣體團(tuán)簇束時(shí)能夠?qū)枘みM(jìn)行充分的蝕刻加工。然而，由如上所述的Cu、Co、Pt、Ru等金屬形成的金屬鹵化物的蒸氣壓很低。因此，使如上所述的氣體團(tuán)簇束碰撞于由Cu、Co、Pt、Ru等金屬形成的金屬鹵化物時(shí)，依然存在難以保持良好的圖案形成這樣的問(wèn)題。本發(fā)明著眼于如上的問(wèn)題點(diǎn)，以有效解決這些問(wèn)題點(diǎn)為目的而提出的。本發(fā)明是一種金屬膜的加工方法及加工裝置，其通過(guò)使用了氧化氣體、絡(luò)合化氣體以及稀有氣體的團(tuán)簇束能夠?qū)υ诂F(xiàn)有的團(tuán)簇束法中無(wú)法蝕刻的金屬膜進(jìn)行蝕刻。根據(jù)本發(fā)明的某個(gè)方式，提供一種金屬膜的加工方法，其包括如下步驟:形成步驟，使氧化所述金屬膜的元素而形成氧化物的氧化氣體、與所述氧化物反應(yīng)而形成有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合化氣體以及稀有氣體的混合氣體，在能夠真空排氣的處理容器內(nèi)絕熱膨脹而形成氣體團(tuán)簇束；以及，加工步驟，通過(guò)使所述氣體團(tuán)簇束碰撞于形成在所述被處理體的表面的金屬膜而對(duì)所述金屬膜進(jìn)行蝕刻。根據(jù)本發(fā)明的其它方式，提供一種加工裝置，其在利用氣體團(tuán)簇束對(duì)形成于被處理體的表面的金屬膜進(jìn)行加工的金屬膜的加工裝置中，具備:能夠進(jìn)行真空排氣的處理容器；保持上述被處理體的保持單元；以及，氣體團(tuán)簇束形成單元，其與上述保持單元對(duì)置地設(shè)置，并且使氧化所述金屬膜的元素而形成氧化物的氧化氣體、與所述氧化物反應(yīng)而形成有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合化氣體以及稀有氣體的混合氣體，在所述處理容器內(nèi)絕熱膨脹而形成氣體團(tuán)簇束；并且，通過(guò)使所述氣體團(tuán)簇束碰撞于形成在所述被處理體的表面的金屬膜來(lái)對(duì)所述金屬膜進(jìn)行蝕刻。根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)使用了氧化氣體、絡(luò)合化氣體以及稀有氣體的團(tuán)簇束來(lái)對(duì)金屬膜進(jìn)行蝕刻加工。`


圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式涉及的金屬膜加工裝置的一個(gè)例子的構(gòu)成圖。圖2A是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式涉及的金屬膜加工方法的一個(gè)例子的工序圖。圖2B是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式涉及的金屬膜加工方法的一個(gè)例子的工序圖。圖2C是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式涉及的金屬膜加工方法的一個(gè)例子的工序圖。圖3是表示對(duì)銅進(jìn)行蝕刻時(shí)產(chǎn)生的反應(yīng)副產(chǎn)物Cu (hfac) 2的蒸氣壓曲線的座標(biāo)圖。圖4是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式涉及的加工裝置的變形例的圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖詳述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式涉及的金屬膜的加工方法及加工裝置的一個(gè)例子。圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式涉及的金屬膜加工裝置的一個(gè)例子的構(gòu)成圖。在本實(shí)施方式中，以作為金屬膜對(duì)銅薄膜實(shí)施圖案化蝕刻加工的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，該加工裝置2具有制成規(guī)定長(zhǎng)度的箱狀的處理容器4。該處理容器4由鋁、鋁合金或不銹鋼等耐壓性優(yōu)異的材料形成。該處理容器2內(nèi)，被設(shè)置于容器內(nèi)的中央的篩選板10左右劃分成2個(gè)空間，即，劃分成設(shè)置被處理體，例如半導(dǎo)體晶片W的處理空間6和產(chǎn)生用于加工的后述的氣體團(tuán)簇束的束形成空間8。在該篩選板10的中央部形成有僅使直進(jìn)性高的氣體團(tuán)簇束通過(guò)的氣體篩選孔12。該氣體篩選孔12的開(kāi)口面積非常小，介由該氣體篩選孔12，上述處理空間6和束形成空間8成為連通狀態(tài)。并且，在上述處理空間6內(nèi)設(shè)有保持上述半導(dǎo)體晶片W的保持單元14。具體而言，該保持單元14具有用于保持晶片W而例如制成圓板狀的保持臺(tái)16。使該保持臺(tái)16在上下方向豎起地設(shè)置，其一個(gè)側(cè)面與晶片W的背面抵接，利用夾持器18將晶片W的周邊部固定。該保持臺(tái)16被在處理容器4的頂部上設(shè)置的掃描執(zhí)行機(jī)構(gòu)20所支撐。具體而言，該掃描執(zhí)行機(jī)構(gòu)20具有向下方延伸的臂22，在該臂22上安裝固定有上述保持臺(tái)16。該臂22能夠分別向圖中上下方向[Y方向]、左右方向[Z方向]以及紙面的垂直方向[X方向](未圖不)移動(dòng)。向X方向和Y方向至少能夠掃描移動(dòng)晶片W的半徑長(zhǎng)度，利用該掃描移動(dòng)能夠在晶片W的整面照射從圖中左側(cè)直線行進(jìn)的氣體團(tuán)簇束。另外，在劃分上述處理空間6和束形成空間8的處理容器4的各底部，分別設(shè)有排氣口 24、26，各排氣口 24、26上連接有進(jìn)行抽真空的排氣系統(tǒng)28。具體而言，該排氣系統(tǒng)28具有共同地連接于上述2個(gè)排氣口 24、26的排氣通路30。并且，在該排氣通路30上，從其上游側(cè)向下游側(cè)依次夾設(shè)有用于進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)閥32、第I真空泵34以及第2真空泵36，以使能夠?qū)ι鲜鎏幚砣萜?內(nèi)的整體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)而維持高真空狀態(tài)。作為上述第I真空泵34，例如使用渦輪分子泵，作為上述第2真空泵36，例如使用干式真空泵。并且，在該處理容器4內(nèi)，與上述保持臺(tái)16對(duì)置地設(shè)有氣體團(tuán)簇束形成單元38。具體而言，該氣體團(tuán)簇束形成單元38具有高速噴射氣體團(tuán)簇的噴射機(jī)構(gòu)40。該噴射機(jī)構(gòu)40由成為一定程度的大小的容量 的橫長(zhǎng)的滯留室42和設(shè)置于該橫長(zhǎng)的滯留室42的前端側(cè)且向噴射方向逐漸擴(kuò)徑的喇叭狀的噴嘴部44構(gòu)成，整體例如構(gòu)成為拉瓦爾噴嘴。并且，該滯留室42上連接有用于導(dǎo)入氣體團(tuán)簇束的形成所需要的各種氣體的氣體導(dǎo)入通路46。該氣體導(dǎo)入通路46上共同地連接有供氧化氣體流動(dòng)的氧化氣體通路48和供絡(luò)合化氣體流動(dòng)的絡(luò)合化氣體通路50。并且，在上述氧化氣體通路48上，從其上游側(cè)向下游側(cè)依次夾設(shè)有質(zhì)量流量控制器這樣的氣體用的流量控制器52和開(kāi)關(guān)閥54，能夠?qū)⒏邏貉趸瘹怏w邊控制流量邊供給。在此，例如使用02 (氧)作為氧化氣體。在本實(shí)施方式中，使用在室溫下為液體的絡(luò)合劑。因此，在上述絡(luò)合化氣體通路50上，從其上游側(cè)向下游側(cè)依次夾設(shè)有液體用質(zhì)量流量控制器這樣的流量控制器56、開(kāi)關(guān)閥58以及氣化器60。并且，上述氣化器60上連接有供作為載氣發(fā)揮功能的稀有氣體流動(dòng)的稀有氣體通路62。并且，該稀有氣體通路62上從其上游側(cè)向下游側(cè)依次夾設(shè)有質(zhì)量流量控制器這樣的氣體用的流量控制器64和開(kāi)關(guān)閥66，能夠?qū)⒏邏合∮袣怏w作為載氣邊控制流量邊供給。在此，作為上述絡(luò)合劑使用室溫下為液體的六氟乙酰丙酮(1，I, I, 5，5，5-Hexafluoro-2, 4-pentanedione:H(hfac)),另外,作為成為載氣的稀有氣體使用Ar。上述液體的絡(luò)合劑被高壓進(jìn)行壓送而流動(dòng)，被氣化器60氣化成為絡(luò)合化氣體，成為與高壓的載氣(Ar)混合的狀態(tài)，朝向下游流動(dòng)。
并且，氧化氣體、絡(luò)合化氣體以及稀有氣體(載氣)成為混合狀態(tài)，保持高壓狀態(tài)從氣體導(dǎo)入通路46向滯留室42導(dǎo)入，使混合氣體從其前端的噴嘴部44向真空狀態(tài)的束形成空間8絕熱膨脹，由此能夠形成氣體團(tuán)簇束70。此時(shí)，上述噴射機(jī)構(gòu)40以如下方式設(shè)置，即，噴嘴部44和氣體篩選孔12的開(kāi)口部的中央位于相同的高度，噴射的氣體團(tuán)簇束70的中心通過(guò)氣體篩選孔12。在此，上述氧化氣體具有將形成于半導(dǎo)體晶片W的表面的金屬膜的元素進(jìn)行氧化而形成氧化物的作用。另外，上述絡(luò)合化氣體具有與上述氧化物反應(yīng)而形成有機(jī)金屬絡(luò)合物的作用。另外，上述稀有氣體具有成為形成氣體團(tuán)簇時(shí)的核的作用。應(yīng)予說(shuō)明，在此，在通路的中途混合氧化氣體和絡(luò)合化氣體(包括載氣)，但并不限于此，可以將這兩種氣體分別導(dǎo)入滯留室42，在滯留室42內(nèi)形成混合氣體。另外，對(duì)于絡(luò)合化氣體，不需要稀有氣體載氣時(shí)，可以在通路中途使稀有氣體與氧化氣體、絡(luò)合化氣體混合而形成混合氣體、或?qū)⑾∮袣怏w直接導(dǎo)入滯留室42內(nèi)而形成混合氣體等。如上構(gòu)成的加工裝置2的整體的動(dòng)作，例如被由計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的裝置控制部72控制，進(jìn)行該動(dòng)作的計(jì)算機(jī)的程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)74中。該存儲(chǔ)介質(zhì)74，例如由軟盤(pán)、CD(CompactDisc)、硬盤(pán)、閃存或DVD等構(gòu)成。具體而言,利用從該裝置控制部72發(fā)出的指令進(jìn)行各種氣體的供給的開(kāi)始、停止、流量控制、工藝壓力的控制等。另外，上述裝置控制部72具有將裝置控制部72和由操作人員操作的裝置連接的用戶界面(未圖示)，用戶界面可以是操作人員為了管理裝置而進(jìn)行輸入輸出操作等的鍵盤(pán)、可視化地顯示裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的顯示器等。此外，裝置控制部72可以與通信線路(未圖示)連接，介由通信線路對(duì)上述裝置控制部72進(jìn)行用于上述各種控制的信息的通信。<加工方法>接下來(lái)，參 照?qǐng)D1 圖3對(duì)使用如上構(gòu)成的加工裝置2進(jìn)行的本實(shí)施方式的金屬膜加工方法進(jìn)行說(shuō)明。圖2A 圖2C是表示本實(shí)施方式金屬膜加工方法的一個(gè)例子的工序圖，圖3是表示作為對(duì)銅進(jìn)行蝕刻時(shí)產(chǎn)生的反應(yīng)副產(chǎn)物Cu(hfac)2的蒸氣壓曲線的座標(biāo)圖。首先，通過(guò)利用夾持器18來(lái)固定作為被處理體的半導(dǎo)體晶片W，從而能夠?qū)雽?dǎo)體晶片W保持在設(shè)于處理容器4內(nèi)的保持單元14的保持臺(tái)16上。此時(shí)，晶片W以被加工面朝向圖中左側(cè)，與氣體團(tuán)簇束形成單元38對(duì)置這樣的狀態(tài)進(jìn)行配置。參照放大顯示晶片W的表面的圖2A 圖2C，首先如圖2A所示，在屬于該晶片W的表面的被加工面預(yù)先形成成為蝕刻的加工對(duì)象的金屬膜72，在該金屬膜72的表面形成有圖案化的掩模74。在此，如上所述，使用銅(Cu)作為上述金屬膜，另外，使用對(duì)氣體團(tuán)簇束具有耐性的材料，例如使用由等離子體CVD (Chemical Vapor Deposition)形成的氧化娃膜(Si02)、氮化娃膜(Si3N4)作為上述掩模74。然后，如上所述使晶片W保持于保持臺(tái)16上后，對(duì)該處理容器4內(nèi)進(jìn)行密閉，并且驅(qū)動(dòng)排氣系統(tǒng)28而將處理容器4內(nèi)抽真空，使處理空間6內(nèi)和束形成空間8內(nèi)成為高真空狀態(tài)。并且，驅(qū)動(dòng)氣體團(tuán)簇束形成單元38來(lái)產(chǎn)生氣體團(tuán)簇束70。即，分別以高壓流出氧化氣體、絡(luò)合化氣體以及稀有氣體，分別進(jìn)行流量控制的同時(shí)進(jìn)行供給。由于作為絡(luò)合化氣體的原料的絡(luò)合劑，即H (hfac)在室溫下為液體，所以邊用高壓進(jìn)行流量控制邊進(jìn)行壓送，在氣化器60進(jìn)行氣化而成為絡(luò)合化氣體。該絡(luò)合化氣體與供給至氣化器60的作為載氣的Ar氣(稀有氣體)混合而流入。并且，上述氧化氣體、絡(luò)合化氣體以及稀有氣體成為混合氣體而通過(guò)氣體導(dǎo)入通路46，向噴射機(jī)構(gòu)40的滯留室42內(nèi)供給。該混合氣體為高壓狀態(tài),該混合氣體從噴嘴部44向高真空狀態(tài)的束形成空間8內(nèi)因絕熱膨脹而放射甚至噴射。此時(shí)，由于處理容器4內(nèi)為高真空狀態(tài)，所以混合氣體絕熱膨脹而放射，形成氣體團(tuán)簇束70而向晶片W照射。對(duì)于該氣體團(tuán)簇束70而言，擴(kuò)散的氣體團(tuán)簇在中途被篩選板10遮擋，僅直進(jìn)性高的氣體團(tuán)簇束70可通過(guò)設(shè)置于篩選板10的氣體篩選孔12，如圖2B所示，照射到晶片W上。上述滯留室42內(nèi)的壓力例如為20個(gè)大氣壓左右，束形成空間8內(nèi)和處理空間6內(nèi)的壓力為10 3Pa IO5Pa的壓力。 構(gòu)成上述氣體團(tuán)簇束70的氣體團(tuán)簇70A成為以下?tīng)顟B(tài):因在先的噴嘴部44中的混合氣體的絕熱膨脹而發(fā)生的冷卻，以稀有氣體Ar作為核，緩慢地束縛氧化氣體的原子或分子與絡(luò)合化氣體的原子或分子。即，一個(gè)氣體團(tuán)簇70A成為例如由幾個(gè) 幾千個(gè)原子或分子構(gòu)成，成為氧化氣體、絡(luò)合化氣體以及稀有氣體以原子水平或分子水平混合的狀態(tài)。如圖2B所示地上述氣體團(tuán)簇束70照射由Cu構(gòu)成的金屬膜72，則因此時(shí)的碰撞能而局部地產(chǎn)生熱。此時(shí)，首先，銅與氧化氣體反應(yīng)而形成氧化物，該氧化物與絡(luò)合化氣體反應(yīng)而形成蒸氣壓較高的有機(jī)金屬絡(luò)合物。該有機(jī)金屬絡(luò)合物氣化而排出，從而由Cu構(gòu)成的金屬膜72被如圖2B和圖2C所示地蝕刻。由此，能夠利用基于氣體團(tuán)簇束的蝕刻來(lái)除去在圖案化的掩模74的圖案槽74內(nèi)露出的金屬膜72。另外，通過(guò)利用掃描執(zhí)行機(jī)構(gòu)20在X方向和Y方向掃描保持臺(tái)16，從而能夠向晶片W的整面照射氣體團(tuán)簇束70而進(jìn)行蝕刻。另外，通過(guò)使保持臺(tái)16向Z方向移動(dòng)，從而能夠使晶片W接近或離開(kāi)噴射機(jī)構(gòu)40而進(jìn)行蝕刻。該蝕刻時(shí)的銅、作為氧化氣體的O2以及作為絡(luò)合化氣體的H (hfac)的反應(yīng)如下所示。4Cu + O2 — 2Cu20 (Cu:1 價(jià))2Cu + O2 — 2Cu0 (Cu:2 價(jià))Cu2O + 2H (hfac) — Cu + Cu (hfac) 2 丨 + H2O 個(gè)CuO + 2H (hfac) — Cu (hfac) 2 丨 + H2O 個(gè)在此，箭頭丨表示成為氣體飛散。作為反應(yīng)副產(chǎn)物而形成的屬于有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合物Cu (hfac)2蒸氣壓較高，所以能夠容易地升華除去。在此，如果不是至少265°C以上，未氧化的銅就不與H (hfac)反應(yīng)，但如上所述，氧化成I價(jià)或2價(jià)的銅在150°C左右就可容易地與H (hfac)反應(yīng)，因此由于氣體團(tuán)簇束70的碰撞能而局部容易達(dá)到150°C以上，由此能夠形成蒸氣壓較高即容易升華的Cu (hfac) 2絡(luò)合物(有機(jī)金屬絡(luò)合物)。如上所述，該絡(luò)合物由于蒸氣壓較高，所以即使不將晶片W本身加熱至高溫也能夠容易地升華除去。圖3表示絡(luò)合物Cu (hfac)2的蒸氣壓曲線，例如在溫度150°C左右時(shí)，蒸氣壓為IOOTorr左右。因此，氣體團(tuán)簇束70的碰撞能轉(zhuǎn)換成熱能，微觀上可容易地成為150°C左右的溫度，并且處理空間6內(nèi)的工藝壓力例如為低于lOOTorr，因此可知能夠容易地使Cu (hfac) 2升華除去。另外，如上所述，在氣體團(tuán)簇束70最初碰撞Cu的金屬膜72時(shí)，在其碰撞面因與Cu的氧化反應(yīng)而作為氧化氣體的O2幾乎全被消耗，所以從碰撞面向周?chē)⑸涞姆肿又袔缀醪缓醒?。即使存在未反?yīng)的02，也因二次的散射而失去動(dòng)能，因此即使碰撞于側(cè)壁也難以發(fā)生氧化反應(yīng)。因此，因散射的分子而進(jìn)行2次蝕刻的概率非常小，抑制側(cè)蝕，結(jié)果能夠保持金屬蝕刻槽的側(cè)壁的形狀的平滑。此時(shí)，特別是通過(guò)將參與銅的氧化的氧化氣體的量設(shè)定成比絡(luò)合化氣體的量少，設(shè)為沒(méi)有過(guò)量的氧化氣體，從而能夠進(jìn)一步抑制如上所述的側(cè)蝕發(fā)生。為了充分發(fā)揮該側(cè)蝕的抑制效果，優(yōu)選將絡(luò)合化氣體的量設(shè)定成氧化氣體的量的5倍以上的大小。特別是通過(guò)適當(dāng)控制上述氧化氣體的量與絡(luò)合化氣體的量的比，從而能夠調(diào)節(jié)上述的側(cè)蝕的發(fā)生量且抑制。另外，優(yōu)選稀有氣體的量較少，例如為氧化氣體的1/10左右的量就是充分的，但該流量沒(méi)有特別限定。如此地，根據(jù)本實(shí)施方式，將氧化例如由銅構(gòu)成的金屬膜72的元素而形成氧化物的氧化氣體，例如O2，將上述氧化物絡(luò)合而形成有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合化氣體，例如H(hfac),以及稀有氣體的混合氣體進(jìn)行絕熱膨脹而形成氣體團(tuán)簇束70，使上述氣體團(tuán)簇束碰撞于上述被處理體，例如半導(dǎo)體晶片W的金屬膜，由此對(duì)上述金屬膜進(jìn)行蝕刻，因此，利用使用氧化氣體、絡(luò)合化氣體以及稀有氣體的團(tuán)簇束，能夠?qū)τ矛F(xiàn)有的團(tuán)簇束法無(wú)法蝕刻的金屬膜進(jìn)行蝕刻加工?！醋冃卫到又?，對(duì)本發(fā)明的變形例涉及的加工裝置進(jìn)行說(shuō)明。在先前的實(shí)施方式中，將利用氣體團(tuán)簇束形成單元38形成的氣體團(tuán)簇束70直接碰撞于半導(dǎo)體晶片W，但并不限于此，也可以將該氣體團(tuán)簇束70在中途離子化，并且進(jìn)一步提升速度，使其與晶片碰撞。這樣的加工裝置的變形例如圖4所示。圖4是表示本發(fā)明的變形例涉及的加工裝置的一個(gè)例子的圖。另外，在圖4中，對(duì)于與圖1中示出的構(gòu)成部分相同的構(gòu)成部分標(biāo)以相同的參照符號(hào)，省略其說(shuō)明。如圖4所示，在該加速裝置中，在處理容器4的處理空間6側(cè)，與篩選板10平行地設(shè)置間隔壁80，在該間隔壁80與上述篩選板10之間形成離子化空間82。并且，在該間隔壁80的中央部，以與上述篩選板10的氣體篩選孔12和噴射機(jī)構(gòu)40的噴嘴部44位于直線上的 方式形成有小孔徑的照射孔84，在此使氣體團(tuán)簇束70通過(guò)。并且，劃分該離子化空間82的處理容器4的底部也形成有排氣口 86，該排氣口 86與排氣系統(tǒng)28的排氣通路30連接，能夠?qū)﹄x子化空間82內(nèi)進(jìn)行抽真空。并且，在離子化空間82內(nèi)，與氣體團(tuán)簇束70通過(guò)的路徑對(duì)應(yīng)地設(shè)有電離器88，使通過(guò)該電離器88內(nèi)的氣體團(tuán)簇束70離子化。作為該電離器88，例如可以使用具有釋放用于離子化的熱電子的白熾燈絲(未圖示)的電子碰撞電離器。在該電離器88的下游側(cè)的路徑設(shè)有使上述經(jīng)離子化的氣體團(tuán)簇束70加速的加速電極部90。該加速電極部90具有沿氣體團(tuán)簇束70的行進(jìn)方向并列設(shè)置的多組環(huán)狀的電極92。并且，在該多組電極92間連接加速電源(未圖示)來(lái)施加使束加速用的高電壓。根據(jù)該變形，不僅能夠發(fā)揮與先前的實(shí)施方式同樣的作用效果，還能夠通過(guò)加速電極部90加速用電離器88離子化的氣體團(tuán)簇束70，使其碰撞晶片W，因此，能夠與該部分相應(yīng)地有效地進(jìn)行金屬膜的蝕刻加工。如上所述，根據(jù)上述實(shí)施方式和變形例涉及的金屬膜的加工方法和加工裝置，能夠發(fā)揮如下的優(yōu)異的作用效果。由于是非等離子體工藝，所以沒(méi)有因鹵素自由基、離子引起的側(cè)壁表面的腐蝕。由此，與RIE法比較，可得到良好的蝕刻形狀。同樣，不會(huì)有用等離子體活化的蝕刻氣體進(jìn)行聚合物化而在掩模表面、蝕刻側(cè)壁堆積的問(wèn)題。因此，可大幅簡(jiǎn)化蝕刻后的加工基板的清洗工序。由導(dǎo)入的氣體形成蒸氣壓高的有機(jī)金屬絡(luò)合物并進(jìn)行排氣，所以能夠顯著降低在處理容器側(cè)壁的副產(chǎn)物附著量。因此，能夠降低裝置處理容器的內(nèi)壁清潔次數(shù)，能夠高度地保持裝置的使用效率。對(duì)形成于被處理體的表面的金屬膜進(jìn)行加工時(shí)，將氧化金屬膜的元素而形成氧化物的氧化氣體、與上述氧化物反應(yīng)而形成有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合化氣體以及稀有氣體的混合氣體絕熱膨脹來(lái)形成氣體團(tuán)簇束，使上述氣體團(tuán)簇束碰撞于上述被處理體的金屬膜，由此能夠?qū)ι鲜鼋饘倌みM(jìn)行蝕刻，因此能夠利用使用氧化氣體、絡(luò)合化氣體以及稀有氣體的團(tuán)簇束，對(duì)用現(xiàn)有的團(tuán)簇束法無(wú)法蝕刻的金屬膜進(jìn)行蝕刻加工。以上，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述例子。只要是具有本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)的人就在權(quán)利要求中記載的技術(shù)思想的范疇內(nèi)能夠想到各種變更例或修正例，這點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，這些當(dāng)然也屬于本發(fā)明的技術(shù)的范圍。例如，在以上的實(shí)施方式中，以使用O2作為氧化氣體的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此，作為氧化氣體，可以使用選自o2、h2o以及H2O2中的I種以上的材料。另外，在以上的實(shí)施方式中，以使用有機(jī)酸之一的H (hfac)作為絡(luò)合化氣體(絡(luò)合劑)的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此，可以使用選自乙酰丙酮、六氟乙酸丙酮(1，1，I, 5, 5, 5-Hexafluoro-2, 4-pentanedione:H (hfac))、三氟乙酸(trifluoroaceticacid:TFA)>甲酸、乙酸、丙酸、丁酸以及戍酸中的I種以上的材料作為絡(luò)合化氣體。另外，在以上的實(shí)施方式中，以使用Ar作為稀有氣體的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此，可以使用 He、Ne、Kr、Xe等其它稀有氣體。另外，在以上的實(shí)施方式中，以將銅作為蝕刻的金屬膜72的材料進(jìn)行蝕刻的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此，將選自Cu、Co、N1、Pt以及Ru中的I種材料作為金屬膜72進(jìn)行蝕刻的情況中也可適用本發(fā)明。另外，在上述實(shí)施方式中，以半導(dǎo)體晶片作為被處理體為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片也包括硅基板、GaAs、SiC、GaN等化合物半導(dǎo)體基板，此外，本發(fā)明不限于這些基板，也可以應(yīng)用于液晶顯示裝置中使用的玻璃基板、陶瓷基板等中。本國(guó)際申請(qǐng)基于2011年I月25日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2011-013313號(hào)主張優(yōu)先權(quán),將其全部?jī)?nèi)容援引于本國(guó)際申請(qǐng)。符號(hào)說(shuō)明2 加工裝置4 處理容器14 保持單元16 保持臺(tái)28 排氣系統(tǒng)38 氣體團(tuán)簇束形成單元40 噴射機(jī)構(gòu)
42滯留室44噴嘴部48氧化氣體通路50絡(luò)合化氣體通路60氣化器62稀有氣體通路70氣體團(tuán)簇束70A氣體團(tuán)簇72金屬膜 74掩模W半導(dǎo)體晶片(被處理體)
權(quán)利要求
1.一種金屬膜的加工方法，包括如下步驟: 形成步驟，使氧化所述金屬膜的元素而形成氧化物的氧化氣體、與所述氧化物反應(yīng)而形成有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合化氣體以及稀有氣體的混合氣體，在能夠真空排氣的處理容器內(nèi)絕熱膨脹而形成氣體團(tuán)簇束；和 加工步驟，通過(guò)使所述氣體團(tuán)簇束碰撞于形成在所述被處理體的表面的金屬膜而對(duì)所述金屬膜進(jìn)行蝕刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜的加工方法，其特征在于，所述氧化氣體由選自02、H20和H2O2中的I種以上的材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜的加工方法，其特征在于，所述絡(luò)合化氣體由選自乙酰丙酮、六氟乙酰丙酮即1，1，1，5，5，5-六氟-2，4-戊二酮:H (hfac)、三氟乙酸即TFA、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸以及戊酸中的I種以上的材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜的加工方法，其中，所述加工步驟是使氣體團(tuán)簇束離子化、進(jìn)行加速而碰撞于金屬膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜的加工方法，其中，所述形成步驟是由將所述氧化氣體的量設(shè)定成小于所述絡(luò)合化氣體的量的混合氣體形成氣體團(tuán)簇束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜的加工方法，其中，所述加工步驟是使用形成于所述金屬膜的表面的圖案化的掩模來(lái)加工所述金屬膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜的加工方法，其中，所述金屬膜由選自Cu、Co、N1、Pt和Ru中的I種材料構(gòu)成。
8.—種加工裝置，具備: 能夠進(jìn)行真空排氣的處理容器， 保持所述被處理體的保持單元，和 氣體團(tuán)簇束形成單元，與所述保持單元相對(duì)地設(shè)置，并且使氧化所述金屬膜的元素而形成氧化物的氧化氣體、與所述氧化物反應(yīng)而形成有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合化氣體以及稀有氣體的混合氣體，在所述處理容器內(nèi)絕熱膨脹而形成氣體團(tuán)簇束， 并且，通過(guò)使所述氣體團(tuán)簇束碰撞于形成在所述被處理體的表面的金屬膜來(lái)對(duì)所述金屬膜進(jìn)行蝕刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工裝置，進(jìn)一步具備: 噴嘴部，從所述氣體團(tuán)簇束形成單元放射所述氣體團(tuán)簇束，和 篩選板，與該噴嘴部相對(duì)地配置，具有篩選孔，所述篩選孔從所述氣體團(tuán)簇束僅選擇朝向所希望的方向的束，在篩選板與被所述保持單元保持的被處理體之間使之通過(guò)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工裝置，其特征在于，進(jìn)一步具備將所述氣體團(tuán)簇束離子化的電離器和使離子化的所述氣體團(tuán)簇束加速的加速電極部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的加工裝置，其中，在所述篩選板與被處理體之間進(jìn)一步具備與所述篩選板平行地設(shè)置的間隔壁， 所述電離器和所述加速電極部配置于被所述間隔壁和所述篩選板劃分的離子化空間，將在所述離子化空間離子化、加速的所述氣體團(tuán)簇束，從設(shè)置于所述間隔壁上的照射孔向被處理體照射。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工裝置，其特征在于，所述氧化氣體由選自02、H20和H2O2中的I種以上的材料構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工裝置，其特征在于，所述絡(luò)合化氣體由選自乙酰丙酮、六氟乙酰丙酮即1，1，1,5, 5，5-六氟_2，4-戊二酮:H (hfac)、三氟乙酸即TFA、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸中的I種以上的材料構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工裝置，其中，所述氣體團(tuán)簇束形成單元是由將所述氧化氣體的量設(shè)成小于所述絡(luò)合化氣體的量的混合氣體形成氣體團(tuán)簇束。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工裝置，其中，所述加工裝置使用形成于所述金屬膜的表面的圖案化的掩模來(lái)加 工所述金屬膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工裝置，其特征在于，所述金屬膜由選自Cu、Co、N1、Pt和Ru中的I種材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬膜的加工方法及加工裝置。在利用氣體團(tuán)簇束對(duì)形成于被處理體(W)的表面的金屬膜(72)進(jìn)行加工的金屬膜的加工方法中，通過(guò)將氧化金屬膜的元素而形成氧化物的氧化氣體、與氧化物反應(yīng)而形成有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合化氣體以及稀有氣體的混合氣體絕熱膨脹來(lái)形成氣體團(tuán)簇束，使氣體團(tuán)簇束碰撞于被處理體的金屬膜，從而對(duì)金屬膜進(jìn)行蝕刻加工。
文檔編號(hào)H01J27/02GK103229278SQ201280003850
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者軍司勛男, 三好秀典, 原謙一 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社