TW201309848A - 電漿蝕刻方法 - Google Patents

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Makoto Suyama
Masato Ishimaru
Yasukiyo Morioka
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Abstract

本發明之課題為：提供不受含有CO電漿之條件影響，可以穩定地產生潔淨電漿之方法。本發明之解決手段：藉由於包含被導入真空容器(801)內之C與O之元素的含有CO氣體施加源頭電力，使含有CO氣體電漿化，利用所產生之含有CO電漿來加工形成於前述被蝕刻晶圓(802)上之磁性膜時，在藉由該含有CO電漿，對形成於被蝕刻晶圓(802)上之磁性膜施以特定的加工後，於施加源頭電力(806)下，導入潔淨氣體，之後，藉由停止含有CO氣體之導入，產生使用特定之潔淨氣體之潔淨電漿。

Description

電漿蝕刻方法
本發明係關於磁性電阻記憶體等所使用之磁性膜等之被處理體的電漿蝕刻方法。
伴隨近年來之資訊量的增加，電子機器雖是低消耗電力，但期望記憶體為高速動作，且是非揮發性。目前所使用之記憶體，可舉：利用電荷之儲存的DRAM(Dynamic Random Access Memory：動態隨機存取記憶體)與快閃記憶體等。DRAM雖被使用為電腦之主記憶體，但係電源一關掉，即失掉記憶之揮發性記憶體。另外，動作中，為了保持資料，每隔一定時間，需要再寫入，消耗電力變大。另一方面，快閃記憶體雖係非揮發性記憶體，但資訊的寫入時間為μ秒等級，很慢。作為沒有此等缺點、低消耗電力且高速動作之非揮發性記憶體，期待MRAM(Magnetic Random Access Memory：磁性隨機存取記憶體)之適應。
MRAM係利用藉由磁化方向導致電阻值之變化的記憶體，於其之製造上，需要利用藉由微影法所產生的光罩，藉由乾蝕刻來微細加工形成於基板上之包含Fe、Co、Ni等之元素的磁性膜之技術。
作為乾蝕刻之方法，有使用離子束蝕刻之方法及利用電漿蝕刻之方法，特別是電漿蝕刻，在半導體裝置之製造上被廣泛使用，可以均勻地加工大口徑基板，量產性優異 。
電漿蝕刻係在被減壓之處理室導入處理用之氣體，介由平板天線或線圈狀天線等，藉由源頭電源於處理室投入高頻電力(以下，記載為源頭電力)，使該氣體電漿化，藉由將藉此所產生之離子或活性基照射基板來進行。電漿源依據產生電漿之方式的不同，存在有：由磁場微波型、感應藕合(ICP：Inductively Coupled Plasma)型、電容藕合(CCP：Capacitively Coupled Plasma)型等各種方式。
作為使用電將蝕刻之磁性膜加工法，有：藉由將Cl2氣體予以電漿之化Cl2電漿，利用磁性膜之氯化物的產生方法；及藉由將CO與NH3之混合氣體或CH3OH氣體之含有CO氣體予以電漿化之含有CO電漿，利用磁性膜之金屬羧基之產生方法。特別是，後者之使用含有CO電漿之方法，和利用Cl2之方法不同，沒有腐蝕之顧慮，以及金屬羧基之飽和蒸汽體比起氯化物，可以預料容易進行高蝕刻，作為磁性膜之加工備受期待。
但是，在使用含有CO之氣體的蝕刻方法中，蝕刻中所解離之C系的堆積物附著於真空容器內壁，真空容器內的狀態在蝕刻前後改變。因此，需要在蝕刻磁性膜後，藉由利用O2氣體等所產生之潔淨電漿，去除附著於真空容器內壁之C，使真空容器內之狀態恢復為原先狀態。
例如，在專利文獻1中，揭示有：於去除利用電漿之半導體裝置製造裝置的真空容器的內壁面之不要堆積物時 ，將潔淨晶圓置於晶圓平台來進行潔淨之技術。
利用第7圖及第8圖，說明在利用含有CO電漿蝕刻磁性膜後，藉由潔淨電漿，使真空容器內壁的狀態恢復為原來之以往方法。此處，第7圖係表示，利用含有CO電漿與潔淨電漿來加工磁性膜之以往方法之順序圖，第8圖係表示使用感應耦合型之電漿源之電漿蝕刻裝置之代表例之概略圖。本工程概略由以下之十工程所構成。
第7圖中，步驟S701之第一工程，係在以特定的處理條件弄好狀態之真空容器801內，將形成有磁性膜之被蝕刻晶圓802搬入之工程。此時，被蝕刻晶圓802係被設置於晶圓平台803上。
步驟S702之第二工程，係只以特定之流量從氣體導入孔804將CO與NH3之混合氣體或CH3OH等之含有CO氣體供給至真空容器801內，藉由調節從排氣口805之排氣速度，將真空容器801內設定為特定的壓力後，藉由將源頭電力806施加於天線807，使被導入真空容器801內之含有CO氣體電漿化之工程。此時，為了使氣體容易電漿化，對設置於真空容器801上方之法拉第屏蔽808施加高頻之法拉第屏蔽電壓809。
步驟S703之第三工程，係利用在第二工程所產生的含有CO電漿蝕刻被蝕刻晶圓之工程。此時，藉由調節從氣體導入孔804被導入真空容器801內之氣體流量、及從排氣孔805被排氣之氣體的排氣速度，將真空容器801內之壓力及源頭電力806與法拉第屏蔽電壓809設定為特定 值。另外，為了對被蝕刻晶圓802積極地引進電漿中的離子，施加晶圓偏壓電力810。
步驟S704之第四工程，係使源頭電力806與法拉第屏蔽電壓809與晶圓偏壓電力810予以關閉後，停止從氣體導入孔804所導入之含有CO氣體，使含有CO電漿消失之工程。
步驟S705之第五工程，係從真空容器801將被蝕刻晶圓802搬出之工程。
步驟S706之第六工程，係將潔淨真空容器801內用之潔淨晶圓811搬入真空容器801內之工程。此時，潔淨晶圓811係被設置於晶圓平台803上。
步驟S707之第七工程，係只以特定流量將潔淨所使用之潔淨氣體從氣體導入孔804供給至真空容器801內，藉由調節從排氣口805之排氣速度，將真空容器801內設定為特定壓力後，藉由將源頭電力806施加於天線807，將被導入真空容器801內之潔淨氣體予以電漿化之工程。此時，為了使氣體容易電漿化，對設置於真空容器801上方之法拉第屏蔽808施加高頻之法拉第屏蔽電壓809。
步驟S708之第八工程，係使用在第七工程所產生之潔淨電漿來潔淨真空容器801內之工程。此時，藉由調節從氣體導入孔804被導入真空容器801內之氣體流量、及從排氣口805被排氣之氣體的排氣速度，將真空容器801內之壓力及源頭電力806與法拉第屏蔽電壓809設定為特定值。
步驟S709之第九工程，係將源頭電力806與法拉第屏蔽電壓809關閉後，停止從氣體導入孔804所導入之潔淨氣體，使潔淨電漿消失之工程。
而且，步驟S710之第十工程，係從真空容器801內將為了潔淨所搬入之潔淨晶圓811予以搬出真空容器801之工程。
藉由進行此種程序，以含有CO電漿，可以加工被蝕刻晶圓802，在加工被蝕刻晶圓802時，即使C附著於真空容器801內，也可以藉由之後之潔淨電漿予以去除。藉此，可以使真空容器801之狀態恢復為含有CO氣體電漿化前的狀態，可以持續地利用含有CO電漿，以相同條件加工別的被蝕刻晶圓802。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平10-12593號公報
但是利用含有CO電漿進行第7圖及第8圖說明之程序時，雖然被蝕刻晶圓802上之磁性膜可被加工為所期望之形狀，但第七工程所示之潔淨氣體之電漿化很難，依據條件，得知藉由潔淨電漿之真空容器801內之潔淨變得困難。第9圖係表示作為其之代表例，產生作為含有CO電 漿，使用CO與NH3之混合氣體之電漿、及作為潔淨電漿，使用O2氣體之電漿，在進行含有CO氣體之電漿化之第二工程與進行含有CO電漿之蝕刻的第三工程中，變更CO與NH3之氣體比例，量測潔淨電漿之產生率之結果。此處，所謂產生率，係進行從第7圖之第一至第五工程後，直到潔淨氣體電漿化為止，以相同條件重複第六工程之潔淨氣體之電漿化工程，從該重複之次數利用下述公式來計算。
潔淨電漿之產生率(%)=1/重複潔淨氣體之電漿化的次數×100
另外，第9圖所記載之產生率，係進行同樣之程序3次，記載該產生率之平均值。另外，在本量測中，使用於第8圖表示概略圖之感應耦合型之電漿源，真空容器801之材質使用鋁，以以下所示條件進行試驗。
[含有CO氣體之電漿化條件]
CO與NH3之總氣體流量：60sccm(standard cc per minutes)、真空容器內之壓力：2.0Pa、源頭電力：1200W、法拉第屏蔽電壓：600V、晶圓偏壓電力：0W
[藉由含有CO氣體之蝕刻條件]
CO與NH3之總氣體流量：60sccm、真空容器內之壓 力：0.3Pa、源頭電力：1200W、法拉第屏蔽電壓：100V、晶圓偏壓電力：100W
[含有CO電漿之消失條件]
CO與NH3之總氣體流量：0sccm、真空容器內之壓力：0.001Pa、源頭電力：0W、法拉第屏蔽電壓：0V、晶圓偏壓電力：0W
[潔淨氣體之電漿化條件]
O2氣體流量：60sccm、真空容器內之壓力：2.0Pa、源頭電力：1200W、法拉第屏蔽電壓：600V、晶圓偏壓電力：0W
[潔淨條件]
O2氣體流量：60sccm、真空容器內之壓力：1.0Pa、源頭電力：1200W、法拉第屏蔽電壓：600V、晶圓偏壓電力：0W
[潔淨電漿之消失條件]
O2氣體流量：0sccm、真空容器內之壓力：0.001Pa、源頭電力：0W、法拉第屏蔽電壓：0V、晶圓偏壓電力：0W
如第9圖所示般，CO比愈增加，潔淨電漿產生比率愈低，進行潔淨用之電漿產生變得困難。此係藉由含有 CO電漿進行蝕刻時，附著於真空容器801內壁之C系的堆積物阻礙電漿之產生的緣故。
依據為了開始放電，規定必要之電壓的白仙定律(Paschen’s rule)，放電開始電壓係以下述公式所定義。
此處，Vs係表示放電開始電壓，為了穩定地產生電漿，需要施加此放電開始電壓以上之電壓。於本實驗中，為了於真空容器801內壁穩定地施加放電開始電壓以上的電壓，於將含有CO氣體與潔淨氣體予以電漿化時，對法拉第屏蔽808施加600V之電壓。另外，A與B係氣體固有之常數，p為真空容器801內壁的壓力，d為依據真空容器801之形狀的常數，在導入真空容器801內之氣體種類和壓力與真空容器801內的形狀相同之情形，成為相同值。另一方面，γ係表示2次電子放出係數，和真空容器801內壁的狀態有關，此值愈低，放電開始電壓愈高。
即在藉由含有CO電漿進行蝕刻時，基於附著於真空容器801的內壁之C系堆積物，γ值變低，產生潔淨電漿時之放電開始電壓增加，無法穩定地產生電漿。
實際上，利用和第9圖相同的條件，於第10圖表示量測進行「含有CO氣體之電漿化」與「藉由含有CO電漿之蝕刻」及「含有CO電漿之消失」後，依據CO/NH3流量比之堆積於真空容器801內壁的C系堆積物之膜厚的變化值。依據本圖，CO流量比愈增加，C系堆積物之膜 厚愈增加，得知第9圖和第10圖之傾向有相關。另外，第10圖所量測之堆積物的主成分為C，此藉由XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy：X射線光電子頻譜學)之表面組成分析獲得確認。
為了穩定地進行潔淨，雖然需要將只有潔淨電漿之產生率成為100%之條件應用於含有CO氣體之電漿化與蝕刻條件，但此只是用以限定可以處理之製程視窗。
同樣的狀況也在含有CO電漿為使用CH3OH之情形發生，依據源頭電力806或壓力，產生率比100%還低，瞭解到潔淨電漿之產生率的降低為含有CO電漿特有之問題。另外，本實驗雖利用感應耦合型之電漿源來進行，但使用其他之電漿源，原理上也會產生同樣的情形。
本發明之目的，在於提供：與含有CO電漿之條件無關，可以穩定地產生潔淨電漿之方法。
為了解決上述課題，於本發明之電漿蝕刻方法中，採取如下之技術手段。
即本發明之電漿蝕刻方法，係於蝕刻材之蝕刻時，在真空容器內產生碳堆積物之電漿蝕刻方法，其特徵為：前述被蝕刻材之蝕刻後，維持電漿狀態，切換蝕刻前述被蝕刻材之蝕刻氣體與去除前述碳堆積物之潔淨氣體，將堆積於前述真空容器內之碳予以去除。
本發明之電漿蝕刻方法，進而特徵為：藉由前述蝕刻 氣體，蝕刻形成於被蝕刻晶圓上之磁性膜。
本發明之電漿蝕刻方法，進而特徵為：前述蝕刻氣體於使用可燃性氣體之情形，做為前述潔淨氣體，選擇可燃性氣體或惰性氣體，前述蝕刻氣體於使用惰性氣體之情形，作為前述潔淨氣體，選擇可燃性氣體、助燃性氣體或惰性氣體。
本發明之電漿蝕刻方法，進而特徵為：前述蝕刻氣體與前述潔淨氣體之切換，係於被蝕刻材之蝕刻後，且在施加源頭電力下，一面供給前述蝕刻氣體一面開始前述潔淨氣體之導入，之後，停止前述蝕刻氣體之導入，晶圓偏壓電力在前述潔淨氣體之導入的同時，停止施加，且在維持前述電漿狀態下進行。
本發明之電漿蝕刻方法，進而特徵為：藉由於包含被導入前述真空容器內之C與O之元素的含有CO氣體施加源頭電力，使含有CO氣體電漿化，利用所產生之含有CO電漿來蝕刻加工形成於前述被蝕刻晶圓上之磁性膜，在施加源頭電力下，導入潔淨氣體，之後，停止含有CO氣體之導入，來產生利用含有該O元素或H元素之潔淨氣體之潔淨電漿。
另外，本發明之電漿蝕刻方法，其特徵為：前述被蝕刻材之蝕刻後，於維持電漿狀態下，切換蝕刻前述蝕刻材之蝕刻氣體與稀有氣體，接著，於維持電漿狀態下，切換前述稀有氣體與去除前述碳堆積物之潔淨氣體。
另外，本發明之電漿蝕刻方法，進而特徵為：前述蝕 刻氣體與前述稀有氣體與前述潔淨氣體之切換，係於前述被蝕刻材之蝕刻後，於施加源頭電力下，一面供給前述蝕刻氣體一面開始前述稀有氣體之導入，之後，停止前述蝕刻氣體之導入，且在施加源頭電力下，一面供給前述稀有氣體一面開始前述潔淨氣體之導入，之後，停止前述蝕刻氣體之導入，晶圓偏壓電力，則在前述潔淨氣體之導入的同時，停止施加，且在維持前述電漿狀態下進行。
另外，本發明之電漿蝕刻方法，其特徵為：藉由於包含被導入前述真空容器內之C與O之元素的可燃性之含有CO氣體施加源頭電力，使含有CO氣體電漿化，利用所產生之含有CO電漿來蝕刻加工形成於前述被蝕刻晶圓上之磁性膜，藉由含有該可燃性氣體之含有CO電漿，加工形成於被蝕刻晶圓上之磁性膜後，在施加源頭電力下，於真空容器內導入稀有氣體及N2氣體，之後，停止含有可燃性氣體之含有CO氣體之導入，進而，於導入含有助燃性氣體之潔淨氣體後，藉由停止稀有氣體及N2氣體之導入，來產生利用含有該助燃性氣體之潔淨氣體的潔淨電漿。
如依據本發明，利用含有CO氣體加工形成於被蝕刻晶圓上之磁性膜的情形，由於蝕刻中所產生之C系堆積物附著於真空容器內壁，潔淨氣體之電漿化受到阻礙，有無法進行真空容器內之潔淨的情形，但以含有CO電漿加工 被蝕刻晶圓後，在維持電漿下，藉由導入潔淨氣體，即使沒有將潔淨氣體電漿化之步驟，也可以產生潔淨電漿，可以和含有CO電漿的條件無關地，穩定地進行真空容器內壁之潔淨。
以下，參照圖面說明本發明之實施型態。
[實施例1]
利用第1圖及第2圖說明實施本發明用之第一實施例。第1圖係使用含有CO電漿與潔淨電漿來加工磁性膜之方法的順序圖。第2圖係表示進行第1圖之順序時之含有CO氣體與潔淨氣體及源頭電力806之時序圖。本順序係概略由以下之七工程所組成。
第1圖中，步驟S101之第一工程，係於以特定的處理條件準備好狀態之真空容器801內，搬入形成有含有Fe或Co或Ni等元素之磁性膜之被蝕刻晶圓802之工程。本工程中之特定的處理條件，係指：於蝕刻中，為了抑制真空容器801之溫度變動，直到真空容器801之溫度飽和為止進行處理之時效工程，或為了將真空容器801內壁的狀態保持為一定，於真空容器801內壁堆積膜之氣候(seasoning)工程，或去除堆積於真空容器801內壁之膜之潔淨工程，那時所使用之處理條件或使用之晶圓的種類或使用之晶圓的數目，並無特別限定。
步驟S102之第二工程，係開始含有CO氣體之對真空容器801內的供給，將真空容器801內設定為特定的壓力後，接通源頭電力806與晶圓偏壓電力810，將含有CO氣體予以電漿化之工程。所謂含有CO氣體，係表示：含有CO或CO2或COS或CH3OH或C2H5OH或CH3OCH3或CH3COCH3等之C與O之元素的單氣體；或含有CO與NH3之混合氣體或CO與H2之混合氣體或CO與H2O之混合氣體或CO與N2之混合氣體或CO與H2之混合氣體或CO與稀有氣體之混合氣體等之C與O之元素的氣體與其他之氣體的混合氣體，於氣體中，只要含有C與O之元素，該氣體種類並無特別限定。另外，於第1圖之時序圖中，雖然同時接通源頭電力806與晶圓偏壓電力810，但在接通源頭電力806後，再接通晶圓偏壓電力810，或在接通晶圓偏壓電力810後，再接通源頭電力806亦可。
步驟S103之第三工程，係使用在第二工程所產生之含有CO電漿，對形成於被蝕刻晶圓802上之含有Fe、Co、Ni等之元素之磁性膜施以特定之蝕刻的工程。如有必要，於第二工程和第三工程中，也可以改變真空容器801內的壓力和源頭電力806與晶圓偏壓電力810之值，但不可關閉源頭電力806。另外，如有必要，於第二工程和第三工程中，變更含有CO氣體之氣體比或氣體的種類或氣體流量亦可。
步驟S104之第四工程，係開始潔淨氣體之對真空容 器801內的供給後，停止含有CO氣體之對真空容器801內的導入，一面維持放電一面將真空容器801內之氣體從含有CO氣體變更為潔淨氣體之工程。如有必要，於第三工程和第四工程中，雖然改變真空容器801內的壓力和源頭電力806亦可，但為了維持放電，在第三工程和第四工程中，不可以關閉源頭電力806。第四工程所導入之潔淨氣體，係用於去除在第二工程和第三工程中堆積於真空容器801內壁之C系膜者，以使用O2氣體或混合O2與稀有氣體之氣體等之含有O元素的氣體為佳。但是，一般知道，C系膜也能以和H元素之反應予以去除，使用H2氣體或H2O氣體或混合H2與稀有氣體之氣體或混合H2O與稀有氣體之氣體等之含有H元素的氣體作為潔淨氣體亦可。
另外，第2圖中，在第四工程開始潔淨氣體之供給後，在只經過T1時間後，停止含有CO氣體之導入，但在真空容器801內之氣體的滯留時間為數十ms~數百ms，在開始潔淨氣體之供給的同時，停止含有CO氣體之導入，氣體滯留在真空容器801內，電漿不會消失。但是，在停止含有CO氣體之導入後，才開始潔淨氣體之供給的情形，於真空容器801內沒有產生電漿之氣體，電漿消失。因此，為了防止電漿之消失，T1之時間，以在0秒以上為佳。另外，於真空容器801內導入含有CO氣體與潔淨氣體之兩者之間，不進行真空容器801內之充分的潔淨，T1之時間，以短者為佳，盡可能設定在5秒以內。因此 ，T1之值，以0秒以上5秒以下為佳。
第四工程中，潔淨氣體中之離子射入晶圓，為了抑制對被蝕刻晶圓802造成損傷，晶圓偏壓電力810以和潔淨氣體之導入同時地關閉為佳。但是，被蝕刻晶圓802上之膜也想要積極地潔淨之情形，維持接通亦可。此時如有必要，在第三工程和第四工程中，改變晶圓偏壓電力810之值亦可。
步驟S105之第五工程，係藉由利用潔淨氣體所產生的潔淨電漿去除堆積於真空容器801內壁之C系膜之工程。如有必要，在第四工程和第五工程中，變更真空容器801內之壓力和源頭電力806亦可。另外，潔淨中之離子射入晶圓，為了抑制對被蝕刻晶圓802造成損傷，雖然晶圓偏壓電力810予以關閉為佳，但在被蝕刻晶圓802上之膜也想要積極地潔淨之情形，予以接通，供給特定值之電力亦可。
步驟S106之第六工程，係將源頭電力806與晶圓偏壓電力810予以關閉後，停止導入真空容器801內之潔淨氣體之導入，之後，藉由將真空容器801內的潔淨氣體予以排氣，使潔淨電漿消失之工程。第2圖中，於第六工程將源頭電力806關閉後，只經過T2時間後，停止潔淨氣體之導入，但真空容器801內之氣體的滯留時間為數十ms~數百ms，即使於關閉源頭電力806之同時停止潔淨氣體之供給，氣體滯留於真空容器801內，電漿不會消失。但是，在停止潔淨氣體之供給後，將源頭電力806關閉 之情形，成為對真空容器801內為沒有產生電漿用之氣體狀態施加源頭電力806，對供給源頭電力806之電源造成負荷，有電源故障之可能性。因此，T2之時間，以0秒以上為佳。
步驟S107之第七工程，係將完成特定之處理的被蝕刻晶圓802從真空容器801內搬出之工程。
實際上，被蝕刻晶圓802係使用於Si基板上形成磁性膜(CoFeB)之晶圓，利用第8圖表示概略圖之蝕刻裝置，以下述所示條件進行試驗，確認到可以將磁性膜加工為特定的形狀，如第3圖所示般，與氣體比例無關，能以著火率100%產生潔淨電漿。另外，為了產生含有CO電漿所使用之CO與NH3為可燃性氣體，為了產生潔淨電漿所使用之O2為助燃性氣體，一混合時，在排氣側有爆炸的危險性。因此，處理中，經常於排氣口805通以10000sccm以上之N2，將排氣氣體稀釋至爆炸限度以下來進行實驗。
[含有CO氣體之電漿化條件]
CO與NH3之總氣體流量：60sccm(standard cc per minutes)、真空容器內之壓力：2.0Pa、源頭電力：1200W、法拉第屏蔽電壓：600V、晶圓偏壓電力：0W
[藉由含有CO氣體之蝕刻條件]
CO與NH3之總氣體流量：60sccm、真空容器內之壓 力：0.3Pa、源頭電力：1200W、法拉第屏蔽電壓：100V、晶圓偏壓電力：100W
[含有CO氣體與潔淨氣體之更換條件]
CO與NH3之總氣體流量：60sccm、O2氣體流量：60sccm、真空容器內之壓力：1.0Pa、源頭電力：1200W、法拉第屏蔽電壓：100V、晶圓偏壓電力：0W
[潔淨條件]
O2氣體流量：60sccm、真空容器內之壓力：1.0Pa、源頭電力：1200W、法拉第屏蔽電壓：600V、晶圓偏壓電力：0W
[潔淨電漿之消失條件]
O2氣體流量：0sccm、真空容器內之壓力：0.001Pa、源頭電力：0W、法拉第屏蔽電壓：0V、晶圓偏壓電力：0W
藉由以上，利用含有CO氣體來加工形成於被蝕刻晶圓802上之含有Fe或Co或Ni等之元素的磁性膜之情形，由於蝕刻中所產生之C系堆積物附著於真空容器801內壁，潔淨氣體之電漿化受到阻礙，無法產生潔淨電漿，有無法進行真空容器801內之潔淨的情形，但藉由進行第1圖及第2圖所示之七個工程，於含有CO電漿加工形成於被蝕刻晶圓802上之磁性膜後，在維持電漿下，可以導入 潔淨氣體，即使沒有將潔淨氣體電漿化之步驟，也可以產生潔淨電漿，與含有CO電漿之條件無關地，可以穩定地產生潔淨電漿。
從步驟S104之第四工程至步驟S106之第六工程中，於去除附著於真空容器801內壁之C系堆積物時之潔淨電漿的處理時間並無規定，但藉由利用含有O元素之氣體或含有H元素之氣體所產生的潔淨電漿，可以充分地潔淨附著於真空容器801內壁之C系堆積物，從第四工程至第六工程為止之合計的處理時間，以在3秒以上為佳。另外，將被蝕刻晶圓802長時間曝曬於利用含有O元素之氣體或含有H元素之氣體所產生的潔淨電漿的情形，藉由電漿可能會對形成於被蝕刻晶圓802上之膜造成損傷，第四工程至第六工程為止之合計的處理時間，以設在120秒以下為佳。
另外，於第3圖所示之實施例中，為了產生含有CO電漿，雖使用可燃性氣體之CO與NH3，為了產生潔淨氣體，雖然使用助燃性氣體之O2，但在將可燃性氣體與助燃性氣體予以混合流通之情形，排氣側有發生爆炸之危險性。因此，在進行第1圖與第2圖中之第四工程(含有CO氣體與潔淨氣體之更換)時，為了抑制基於可燃性氣體與助燃性氣體之混合所致之爆炸，需要藉由經常對排氣孔通以N2，將排氣氣體稀釋至爆炸界限以下之狀態來進行實驗。
另一方面，為了產生含有CO電漿，在使用可燃性氣 體之情形，為了產生潔淨電漿，在使用可燃性氣體或惰性氣體之情形，爆炸之危險性不見，不需要以N2來稀釋排氣氣體。另外，為了產生含有CO電漿，在使用惰性氣體之情形，潔淨電漿不管是使用可燃性氣體或助燃性氣體或惰性氣體，都沒有爆炸之危險性，不需要以N2來稀釋排氣氣體。
即於第4圖所示之可燃性氣體與助燃性氣體與惰性氣體之分類的矩陣表中，在含有CO氣體為使用可燃性氣體之情形，潔淨氣體藉由選擇使用可燃性氣體或惰性氣體，可以沒有爆炸危險地進行本實施例。另外，在含有CO氣體為使用惰性氣體之情形，潔淨氣體藉由使用可燃性氣體或助燃性氣體或惰性氣體，可以沒有爆炸危險地進行本實施例。
[實施例2]
利用第5圖及第6圖說明實施本發明用之第二實施例。第5圖係使用含有可燃性氣體之含有CO氣體所產生的含有CO電漿，及使用含有助燃性氣體之潔淨氣體所產生之潔淨電漿，來加工磁性膜之方法的順序圖，第6圖係表示進行第5圖之順序圖時所使用之含有CO氣體與稀有氣體與潔淨氣體與源頭電力806之時序圖。本順序圖係概略由以下之八工程所形成。
第5圖中，步驟S501之第一工程，係在以特定的處理條件弄好狀態之真空容器801內，將形成有含Fe、Co 、Ni等之元素的磁性膜之被蝕刻晶圓802搬入之工程。本工程中之特定的處理條件，係指：於蝕刻中，為了抑制真空容器801之溫度變動，直到真空容器801之溫度飽和為止進行處理之時效工程，或為了將真空容器801內壁的狀態保持為一定，於真空容器801內壁堆積膜之氣候(seasoning)工程，或去除堆積於真空容器801內壁之膜之潔淨工程，那時所使用之處理條件或使用之晶圓的種類或使用之晶圓的數目，並無特別限定。
步驟S502之第二工程，係開始含有可燃性氣體之含有CO氣體之對真空容器801內的供給，將真空容器801內設定為特定的壓力後，接通源頭電力806與晶圓偏壓電力810，將含有可燃性氣體之含有CO氣體予以電漿化之工程。所謂含有可燃性氣體之含有CO氣體，係表示：含有CO或COS或C2H4O、或CH3OH或C2H5OH或CH3OCH3或CH3COCH3等之C與O之元素的可燃性單氣體；或含有CO與NH3之混合氣體或CO與H2之混合氣體或CO與H2O之混合氣體或CO與N2之混合氣體或CO與H2之混合氣體或CO與稀有氣體之混合氣體等之C與O之元素的氣體與其他之氣體的混合氣體，於氣體中，只要含有C與O之元素的可燃性氣體，該氣體種類並無特別限定。另外，於第6圖之時序圖中，雖然同時接通源頭電力806與晶圓偏壓電力810，但在接通源頭電力806後，再接通晶圓偏壓電力810，或在接通晶圓偏壓電力810後，再接通源頭電力806亦可。
步驟S503之第三工程，係使用在第二工程所產生之含有可燃性氣體之氣體所產生之含有CO電漿，對形成於被蝕刻晶圓802上之磁性膜施以特定之蝕刻的工程。如有必要，於第二工程和第三工程中，也可以改變真空容器801內的壓力和源頭電力806與晶圓偏壓電力810之值，但不可關閉源頭電力806。另外，如有必要，於第二工程和第三工程中，變更含有可燃性氣體之含有CO氣體之氣體比或氣體的種類或氣體流量亦可。
步驟S504之第四工程，係開始將He、Ne、Ar、Kr、Xe等之稀有氣體及N2氣體對真空容器801內的供給後，停止含有可燃性氣體之含有CO氣體之對真空容器801內的導入，一面維持放電一面將真空容器801內之氣體從含有CO氣體變更為稀有氣體及N2氣體之工程。如有必要，於第三工程和第四工程中，雖然改變真空容器801內的壓力和源頭電力806亦可，但為了維持放電，在第三工程和第四工程中，不可以關閉源頭電力806。
第6圖中，在第四工程開始稀有氣體及N2氣體之供給後，在只經過T3時間後，停止含有CO氣體之導入，但在真空容器801內之氣體的滯留時間為數十ms~數百ms，在開始稀有氣體及N2氣體之供給的同時，停止含有CO氣體之導入，氣體滯留在真空容器801內，電漿不會消失。但是，在停止含有CO氣體之導入後，才開始稀有氣體及N2氣體之供給的情形，於真空容器801內沒有產生電漿之氣體，電漿消失。因此，T3之時間，以在0秒 以上為佳。另外，於第四工程中，稀有氣體之N2氣體中之離子射入晶圓，為了抑制對被蝕刻晶圓802造成損傷，晶圓偏壓電力810在稀有氣體及N2氣體之導入的同時，予以關閉為佳。
步驟S506之第五工程，係開始將含有助燃性氣體之潔淨氣體對真空容器801內之供給後，停止稀有氣體及N2氣體之對真空容器801內的導入，一面維持放電一面將真空容器801內之氣體從稀有氣體及N2氣體變更為含有助燃性之潔淨氣體之工程。如有必要，於第四工程及第五工程中，真空容器801內之壓力及源頭電力806予以變更亦可，但為了維持放電，於第四工程及第五工程之間，不可以關閉源頭電力806。另外，在第五工程導入之含有助燃性氣體之潔淨氣體，係用以去除在第二及第三工程中堆積於真空容器801內壁之C系膜。
第6圖中，在第五工程開始潔淨氣體之供給後，在只經過T4時間後，停止稀有氣體及N2氣體之導入，但在真空容器801內之氣體的滯留時間為數十ms~數百ms，在開始潔淨氣體之供給的同時，停止稀有氣體及N2氣體之導入，氣體滯留在真空容器801內，電漿不會消失。但是，在停止稀有氣體及N2氣體之導入後，才開始潔淨氣體之供給的情形，於真空容器801內沒有產生電漿之氣體，電漿消失。因此，T4之時間，以在0秒以上為佳。
另外，步驟S505之第五工程中，潔淨氣體中之離子射入晶圓，為了抑制對被蝕刻晶圓802造成損傷，真空容 器801以關閉為佳。但是在被蝕刻晶圓802上之膜不想要積極地予以潔淨之情形，予以接通電源供給特定值之電力亦可。
步驟S506之第六工程，係藉由使用含有助燃性氣體之潔淨氣體所產生之潔淨電漿，來去除堆積於真空容器801內壁之C系膜的工程。如有必要，第五工程及第六工程中，真空容器801內的壓力及源頭電力806予以變更亦可。另外，於第六工程中，潔淨氣體中之離子射入晶圓，為了抑制對被蝕刻晶圓802造成損傷，晶圓偏壓電力810予以關閉為佳，但是在被蝕刻晶圓802上之膜不想要積極地予以潔淨之情形，予以接通電源供給特定值之電力亦可。
步驟S507之第七工程，係將源頭電力806與晶圓偏壓電力810予以關閉後，停止導入真空容器801內之含有助燃性氣體之潔淨氣體之導入，之後，藉由將真空容器801內的潔淨氣體予以排氣，使潔淨電漿消失之工程。第6圖中，於第六工程將源頭電力806關閉後，只經過T5時間後，停止潔淨氣體之導入，但真空容器801內之氣體的滯留時間為數十ms~數百ms，即使於關閉源頭電力806之同時停止潔淨氣體之供給，氣體滯留於真空容器801內，電漿不會消失。但是，在停止潔淨氣體之供給後，將源頭電力806關閉之情形，成為對真空容器801內為沒有產生電漿用之氣體狀態施加源頭電力806，對供給源頭電力806之電源造成負荷，有電源故障之可能性。因此 ，T5之時間，以0秒以上為佳。
步驟S508之第八工程，係將完成特定之處理的被蝕刻晶圓802從真空容器801內搬出之工程。含有CO氣體使用可燃性氣體，潔淨氣體使用含有助燃性氣體之氣體的情形，使用第1圖及第2圖所示之第一實施例之情形，於第1圖及第2圖之第四工程時，含有可燃性氣體之含有CO氣體與含有助燃性氣體之潔淨氣體，在真空容器801之排氣側混合，所被排氣之氣體如不以N2等之氣體予以稀釋時，有爆炸之危險性，但藉由使用上述所述之第二實施例，於第5圖及第6圖之第五工程中，可以切換含有可燃性氣體之含有CO氣體與稀有氣體及N2氣體，另外，於第5圖及第6圖之第五工程中，可以切換稀有氣體及N2氣體與含有助燃性氣體之潔淨氣體，可在防止含有可燃性氣體之含有CO氣體與含有助燃性氣體之潔淨氣體混合下，即使沒有將潔淨氣體予以電漿化之步驟，也可以產生潔淨電漿，與含有CO電漿之條件無關地，可以穩定地產生潔淨電漿，且不以N2等之氣體稀釋被排氣之氣體，不會有爆炸之危險性。
於第5圖及第6圖之第四工程中，更換含有可燃性氣體之含有CO氣體與稀有氣體及N2氣體之時間，與第五工程中，更換稀有氣體及N2氣體與含有助燃性氣體之潔淨氣體之時間的工程之合計時間，如果太短，於真空容器801內，含有可燃性氣體之CO氣體與含有助燃性氣體之潔淨氣體有混合之可能性，通常，真空容器801內之氣體 的平均滯留時間為數十~數百ms，第四工程與第五工程之合計時間，如在1秒以上，沒有混合之可能性。另外，第5圖及第6圖之第四工程與第五工程之時間如太長，藉由稀有氣體，有對被蝕刻晶圓802造成損傷之可能性，第四工程與第五工程之時間，以在30秒以下為佳。
進而，從步驟S505之第五工程至步驟S507之第七工程中，於去除附著於真空容器801內壁之C系堆積物時之潔淨電漿的處理時間，雖無特別規定，但為了藉由使用含有助燃性氣體之氣體所產生的電漿，充分地潔淨附著於真空容器801內壁之C系堆積物，第五工程至第七工程為止之合計的處理時間，以設為3秒以上為佳。另外，將被蝕刻晶圓802長時間曝曬於利用含有助燃性氣體之氣體所產生的潔淨電漿之情形，藉由電漿有對被蝕刻晶圓802造成損傷之可能性，第五工程至第七工程為止之合計的處理時間，以設為120秒以下為佳。
[產業上之利用可能性]
如以上說明般，依據本發明，於進行利用含有C與O元素之氣體加工磁性膜之工程後，可以穩定地產生潔淨真空容器801內壁用之電漿，能夠顯著地提高磁性電阻記憶體等所使用之磁性膜的生產穩定性。
801‧‧‧真空容器
802‧‧‧被蝕刻晶圓
803‧‧‧晶圓平台
804‧‧‧氣體導入孔
805‧‧‧排氣口
806‧‧‧源頭電力
807‧‧‧天線
808‧‧‧法拉第屏蔽
809‧‧‧法拉第屏蔽電壓
810‧‧‧晶圓偏壓電力
811‧‧‧潔淨晶圓
第1圖係本發明之第一實施例之利用含有CO電漿與 潔淨電漿來加工磁性膜之方法的順序圖。
第2圖係進行本發明之第一實施例時之含有CO氣體與潔淨氣體與源頭電力806與晶圓偏壓電力810之時序圖。
第3圖係表示使用：作為含有CO電漿，使用CO與NH3之混合氣體之電漿，作為潔淨電漿，使用O2氣體之電漿，利用第一實施例，切換CO與NH3之混合比例，來量測潔淨電漿之產生率之值。
第4圖係蝕刻氣體及潔淨氣體所使用之氣體種類之分類表。
第5圖係本發明之第二實施例之使用含有可燃性氣體之含有CO電漿與含有助燃性氣體之潔淨電漿來加工磁性膜之方法的順序圖。
第6圖係進行本發明之第二實施例時之含有CO氣體與潔淨氣體與稀有氣體及N2氣體與源頭電力806之時序圖。
第7圖係使用先前例子之含有CO電漿與潔淨電漿來加工磁性膜之方法的順序圖。
第8圖係本實驗所使用之實驗裝置的概略圖。
第9圖係表示使用：作為含有CO電漿，使用CO與NH3之混合氣體之電漿，作為潔淨電漿，使用O2氣體之電漿，以先前例子之方法，切換CO與NH3之混合比例，來量測潔淨電漿之產生率之值。
第10圖係表示量測依據CO/NH3流量比之堆積於真 空容器801內壁之C系堆積物的膜厚之變值。

Claims (8)

  1. 一種電漿蝕刻方法，係於被處理體之蝕刻時，在真空容器內產生碳堆積物之電漿蝕刻方法，其特徵為：前述被處理體之蝕刻後，維持電漿狀態，切換蝕刻前述被處理體之蝕刻氣體與去除前述碳堆積物之潔淨氣體，將堆積於前述真空容器內之碳予以去除。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿蝕刻方法，其中，藉由前述蝕刻氣體，將形成於作為前述被處理體之被蝕刻晶圓上之磁性膜予以蝕刻。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之電漿蝕刻方法，其中，前述蝕刻氣體於使用可燃性氣體之情形，做為前述潔淨氣體，選擇可燃性氣體或惰性氣體，前述蝕刻氣體於使用惰性氣體之情形，作為前述潔淨氣體，選擇可燃性氣體、助燃性氣體或惰性氣體。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之電漿蝕刻方法，其中，前述蝕刻氣體與前述潔淨氣體之切換，係於被蝕刻材之蝕刻後，且在施加源頭電力下，一面供給前述蝕刻氣體一面開始前述潔淨氣體之導入，之後，停止前述蝕刻氣體之導入，晶圓偏壓電力在前述潔淨氣體之導入的同時，停止施加，且在維持前述電漿狀態下進行。
  5. 如申請專利範圍第2項所記載之電漿蝕刻方法，其中，藉由於包含被導入前述真空容器內之C與O之元素的含有CO氣體施加源頭電力，使含有CO氣體電漿化，利用所產生之含有CO電漿來蝕刻加工形成於前述被蝕 刻晶圓上之磁性膜，藉該含有CO電漿對形成於前述被蝕刻晶圓之磁性膜進行加工後，在施加源頭電力下，導入潔淨氣體，之後，停止含有CO氣體之導入，來產生利用含有該O元素或H元素之潔淨氣體之潔淨電漿。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之電漿蝕刻方法，其中，前述被處理體之蝕刻後，於維持電漿狀態下，切換蝕刻前述被處理體之蝕刻氣體與稀有氣體，接著，於維持電漿狀態下，切換前述稀有氣體與去除前述碳堆積物之潔淨氣體。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之電漿蝕刻方法，其中，前述蝕刻氣體與前述稀有氣體與前述潔淨氣體之切換，係於前述被蝕刻材之蝕刻後，於施加源頭電力下，一面供給前述蝕刻氣體一面開始前述稀有氣體之導入，之後，停止前述蝕刻氣體之導入，且在施加源頭電力下，一面供給前述稀有氣體一面開始前述潔淨氣體之導入，之後，停止前述蝕刻氣體之導入，晶圓偏壓電力，則在前述潔淨氣體之導入的同時，停止施加，且在維持前述電漿狀態下進行。
  8. 如申請專利範圍第2項所記載之電漿蝕刻方法，其中，藉由於包含被導入前述真空容器內之C與O之元素的可燃性之含有CO氣體施加源頭電力，使含有CO氣體電漿化，利用所產生之含有CO電漿來蝕刻加工形成於前述被蝕刻晶圓上之磁性膜，藉由含有該可燃性氣體之含有CO電漿，加工形成於被蝕刻晶圓上之磁性膜後，在施 加源頭電力下，於真空容器內導入稀有氣體及N2氣體，之後，停止含有可燃性氣體之含有CO氣體之導入，進而，於導入含有助燃性氣體之潔淨氣體後，藉由停止稀有氣體及N2氣體之導入，來產生利用含有該助燃性氣體之潔淨氣體的潔淨電漿。
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