TW201445627A - 金屬層之蝕刻方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種金屬層之蝕刻方法。該方法包含如下步驟：(a)將含碳的保護膜形成於被處理體之遮罩的表面，並藉由離子濺鍍蝕刻將被處理體之金屬層蝕刻的步驟(步驟(a))；(b)於蝕刻金屬層的步驟後，使被處理體暴露於氧電漿的步驟(步驟(b))；以及(c)於使被處理體暴露於氧電漿的步驟後，使被處理體暴露於六氟乙醯丙酮的步驟(步驟(c))。

Description

金屬層之蝕刻方法
本發明之實施形態，係關於一種金屬層之蝕刻方法。
半導體元件之製造中，施行形成相互連接線、接觸件等配線的處理。作為此一處理，使用既往以來被稱作金屬鑲嵌處理的處理。金屬鑲嵌處理，係施行藉由蝕刻而於層間絕緣膜形成溝或孔等形狀，並將金屬材料嵌入所形成的溝或孔之處理。然而，伴隨著近年之配線的細微化，金屬鑲嵌處理中，產生對金屬材料變得難以對微小的孔或溝嵌入等各種問題。
為了處理上述金屬鑲嵌處理之問題，前人提出一種在將銅層成膜後，蝕刻該銅層，藉以形成細微的銅配線之處理。關於此等處理，記載於下述之非專利文獻1。非專利文獻1所記載的處理中，藉由使銅層暴露於含有氫氣與氬氣之處理氣體的電漿，而蝕刻銅層。
[習知技術文獻]
[非專利文獻]
非專利文獻1：Fangyu Wu等人，”Low-Temperature Etching of Cu by Hydorgen-Based Plasmas”, ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, 2010, Vol. 2, No.8, p. 2175-2179.
非專利文獻1所揭露之處理中，含有氫氣與氬氣之處理氣體的電漿所產生之蝕刻，具有如無法確保銅配線之側面的垂直性之問題。此一問題，起因於蝕刻銅層時遮罩的角部被蝕削。作為解決此一問題之手法，考慮於遮罩形成含碳的保護膜，並蝕刻銅層之方法。
如同上述地，保護膜含有碳，而去除保護膜，一般而言假定使用氧電漿之處理。然而，本案發明人，發現使用氧電漿之處理中，保護膜的去除並不完全。
因此，可將蝕刻金屬層時形成之保護膜去除的方法變得必要。
於一態樣中，提供金屬層之蝕刻方法。該方法包含如下步驟：(a)將含碳的保護膜形成於被處理體之遮罩的表面，並藉由離子濺鍍蝕刻將被處理體之金屬層蝕刻的步驟(步驟(a))；(b)於蝕刻金屬層的步驟後，使被處理體暴露於氧電漿的步驟(步驟(b))；以及(c)於使被處理體暴露於氧電漿的步驟後，使被處理體暴露於六氟乙醯丙酮的步驟(步驟(c))。一形態中，金屬層，可由銅構成。此處，六氟乙醯丙酮，為1,1,1,5,5,5-六氟乙醯丙酮(以下以「hfacH」稱之)。
步驟(a)中形成的保護膜，除了碳以外，含有因金屬層的蝕刻而產生之金屬。雖藉由使此一保護膜在步驟(b)中暴露於氧電漿，而去除保護膜中的碳，但保護膜中所含有之金屬，仍以被氧化的狀態殘留。一態樣之方法中，使由hfacH產生之六氟乙醯丙酮根配位子(以下以「hfac」稱之)與上述金屬反應而產生錯合物，去除該錯合物。因此，若依本方法，則可去除蝕刻金屬層時形成之保護膜。另，hfac係為，氫(H)自hfacH脫離而該hfacH成為一價的陰離子。
一形態中，於步驟(a)裡，交互重複如下步驟：藉由使用含有氫氣之 第1氣體的電漿之離子濺鍍蝕刻而蝕刻金屬層的步驟(步驟(a1))；以及使用含有氫氣、及對被處理體具有沉積性的氣體之第2氣體的電漿，處理被處理體的步驟(步驟(a2))。一形態中，具有沉積性的氣體可為甲烷氣。
如同以上說明，提供可將蝕刻金屬層時形成之保護膜去除的方法。
10‧‧‧電漿處理裝置(處理模組PM1)
12‧‧‧處理容器
12a‧‧‧接地導體
12e‧‧‧排氣口
12g‧‧‧搬出入口
14‧‧‧支承部
16‧‧‧下部電極
18‧‧‧靜電吸盤
20‧‧‧電極
22‧‧‧直流電源
24‧‧‧冷媒室
26a、26b‧‧‧配管
28‧‧‧氣體供給管線
30‧‧‧上部電極
32‧‧‧絕緣性遮蔽構件
34‧‧‧電極板
34a‧‧‧氣體噴吐孔
36‧‧‧支撐體
36a‧‧‧氣體擴散室
36b‧‧‧氣體流通孔
36c‧‧‧氣體導入口
38‧‧‧氣體供給管
40‧‧‧氣體源群
401~406‧‧‧氣體源
42‧‧‧閥群
421~426‧‧‧閥
44‧‧‧流量控制器群
441~446‧‧‧流量控制器
46‧‧‧防沈積遮蔽構件
48‧‧‧排氣板
50‧‧‧排氣裝置
52‧‧‧排氣管
54‧‧‧閘閥
56‧‧‧導電性構件
60‧‧‧處理裝置(處理模組PM2)
62‧‧‧處理容器
64‧‧‧載置台
66‧‧‧蓋體
68‧‧‧源頭(hfacH的源頭)
68a、70a‧‧‧流量控制器
68b、70b‧‧‧閥
70‧‧‧氣體源
72‧‧‧氣體噴吐孔
74‧‧‧排氣管
76‧‧‧排氣部
78‧‧‧晶圓搬出入口
80‧‧‧閘閥
100‧‧‧處理系統
121‧‧‧轉移室
122a~122d‧‧‧載置台
124a~124d‧‧‧收納容器
200‧‧‧hfacH
210‧‧‧化合物
220‧‧‧化合物
300‧‧‧錯合物
BL‧‧‧底層
C60、Cnt‧‧‧控制部
FR‧‧‧對焦環
HFS‧‧‧高頻電源
IF1‧‧‧第1絕緣膜
IF2‧‧‧第2絕緣膜
IML‧‧‧中間層
LFS‧‧‧高頻電源
LL1、LL2‧‧‧真空預備室
LM‧‧‧載入模組
MK1、MK2‧‧‧遮罩
ML1‧‧‧遮罩層
MTL‧‧‧銅層(金屬層)
MU1、MU2‧‧‧匹配器
PF‧‧‧保護膜
PM1‧‧‧處理模組
PM2‧‧‧處理模組
RD‧‧‧膜(氧化銅)
RM‧‧‧光阻遮罩
Rb1、Rb2‧‧‧搬運機械臂
S‧‧‧處理空間
W‧‧‧晶圓
M1‧‧‧方法
S1~S5、S1a~S1c、S2a~S2b、S3a~S3d‧‧‧步驟
圖1顯示一實施形態的金屬層之蝕刻方法M1的流程圖。
圖2概略顯示一實施形態之處理系統的圖。
圖3概略顯示一實施形態之電漿處理裝置的圖。
圖4詳細顯示閥群、流量控制器群、及氣體源群之一例的圖。
圖5顯示一實施形態之處理裝置的圖。
圖6(a)~(e)用於說明方法M1之各步驟的圖。
圖7(a)(b)(c)用於說明方法M1之各步驟的圖。
圖8(a)(b)(c)用於說明方法M1之各步驟的圖。
圖9(a)(b)顯示步驟S5中的CuO之去除的圖。
圖10(a)(b)(c)顯示步驟S5中的Cu2O之去除的圖。
圖11顯示實驗例之條件的表1。
圖12(a)(b)表示實驗例及比較實驗例的處理後之晶圓W的剖面之狀態的圖。
[實施本發明之最佳形態]
以下，參考附圖對各種實施形態詳細地說明。另，對各附圖中同一或相當的部分附加同一符號。
圖1顯示，一實施形態的金屬層之蝕刻方法的流程圖。圖1所示之方法 M1包含如下步驟：於被處理體之遮罩的表面形成含碳的保護膜，並藉由離子濺鍍蝕刻將被處理體之金屬層蝕刻的步驟S3；於步驟S3後，使被處理體暴露於氧電漿的步驟S4(灰化步驟)；以及於步驟S4後，使被處理體暴露於六氟乙醯丙酮的步驟S5。此處，六氟乙醯丙酮為，以下被稱作「hfacH」的1,1,1,5,5,5-六氟乙醯丙酮。另，以下的說明中，將被處理體稱作晶圓W，使金屬層為銅層。此外，金屬層，並未限定為銅層，亦即，未限定為由銅(Cu)構成的層，亦可為由其他金屬構成的層。
以下，對可使用在圖1所示之方法M1的實施之處理系統加以說明。圖2為，概略顯示一實施形態之處理系統的圖。圖2所示之處理系統100，具備：載置台122a~122d、收納容器124a~124d、載入模組LM、真空預備室LL1，LL2、處理模組PM1、PM2、及轉移室121。
載置台122a~122d，沿著載入模組LM之一邊配置。於此等載置台122a~122d之上，分別載置收納容器124a~124d。於收納容器124a~124d內，收納晶圓W。
於載入模組LM內，設置搬運機械臂Rb1。搬運機械臂Rb1，取出收納在收納容器124a~124d中之任一的晶圓W，將該晶圓W，搬運至真空預備室LL1或LL2。
真空預備室LL1及LL2，沿著載入模組LM之另一邊設置，構成預備減壓室。真空預備室LL1及LL2，各自介由閘閥而與轉移室121連接。
轉移室121，為可減壓之腔室，於該腔室內設置另一搬運機械臂Rb2。轉移室121，與處理模組PM1、PM2介由對應的閘閥而分別連接。搬運機械臂Rb2，自真空預備室LL1或LL2取出晶圓W，依序搬運至處理模組PM1、及PM2。處理系統100之處理模組PM1，為電漿處理裝置，可將以下說明的步驟S1b、S1c、S2、S3、及S4，於此一電漿處理裝置中實施。此外，處理系統100之處理模組PM2，為可實施以下說明的步驟S5之處理裝置。
圖3為，概略顯示一實施形態之電漿處理裝置的圖。於圖3，概略顯示電漿處理裝置10的剖面構造。圖3所示之電漿處理裝置10，可作為處理系統100之處理模組PM1使用。
電漿處理裝置10，為電容耦合型平行平板電漿蝕刻裝置，具備略圓筒狀的處理容器12。處理容器12，例如由其表面經陽極氧化處理的鋁所構成。使此一處理容器12安全接地。
於處理容器12之底部上，配置由絕緣材料構成的圓筒形之支承部14。此一支承部14，於其內壁面之中，支承下部電極16。下部電極16，例如由鋁等金屬構成，具有略圓盤形狀。
下部電極16，介由匹配器MU1而與第1高頻電源HFS相連接。第1高頻電源HFS，為製造電漿產生用之高頻電力的電源，製造27~100MHz之頻率，一例中為40MHz之高頻電力。匹配器MU1，具有供將第1高頻電源HFS之輸出阻抗與負載側(下部電極16側)之輸入阻抗匹配所用的電路。
此外，下部電極16，介由匹配器MU2而與第2高頻電源LFS相連接。第2高頻電源LFS，製造用於將離子導入晶圓W之高頻電力(高頻偏電力)，將該高頻偏電力對下部電極16供給。高頻偏電力之頻率，為400kHz~13.56MHz的範圍內之頻率，一例之中為3MHz。匹配器MU2，具有供將第2高頻電源LFS之輸出阻抗與負載側(下部電極16側)之輸入阻抗匹配所用的電路。
於下部電極16上，設置靜電吸盤18。靜電吸盤18，與下部電極16一同構成供支承晶圓W所用的載置台。靜電吸盤18，具有將係導電膜之電極20配置於一對絕緣層或絕緣片間的構造。電極20，與直流電源22電性連接。此一靜電吸盤18，藉由以來自直流電源22的直流電壓產生之庫侖力等靜電力而可將晶圓W吸附保持。
於下部電極16之頂面的靜電吸盤18之周圍，配置對焦環FR。對焦環FR，係為了提高蝕刻的均一性而設置。對焦環FR，由依被蝕刻層的材料而適宜選擇之材料構成，例如可由矽或石英構成。
於下部電極16之內部，設置冷媒室24。對冷媒室24，自設置於外部的急冷器單元起，介由配管26a、26b循環供給既定溫度的冷媒，例如冷卻水。如此地藉由控制循環之冷媒的溫度，而控制載置在靜電吸盤18上之晶圓W的溫度。
此外，於電漿處理裝置10，設置氣體供給管線28。氣體供給管線28，將來自熱傳氣體供給機構的熱傳氣體，例如He氣體，供給至靜電吸盤18的頂面與晶圓W的背面之間。
另外，於處理容器12內，設置上部電極30。此一上部電極30，在下部電極16之上方中，與該下部電極16對向配置，下部電極16與上部電極30，彼此略平行地設置。在此等上部電極30與下部電極16之間，區畫出用於對晶圓W施行電漿蝕刻的處理空間S。
上部電極30，介由絕緣性遮蔽構件32，為處理容器12之上部所支承。上部電極30，可包含電極板34及電極支撐體36。電極板34，面對處理空間S，區畫複數氣體噴吐孔34a。此一電極板34，可由焦耳熱少之低電阻的導電體或半導體構成。
電極支撐體36，以可任意裝卸的方式支撐電極板34，例如可由鋁等導電性材料構成。此一電極支撐體36，可具有水冷構造。於電極支撐體36之內部，設置氣體擴散室36a。自此一氣體擴散室36a起，與氣體噴吐孔34a連通之複數個氣體流通孔36b往下方延伸。此外，於電極支撐體36形成將處理氣體引導往氣體擴散室36a之氣體導入口36c，此一氣體導入口36c，與氣體供給管38相連接。
氣體供給管38，介由閥群42及流量控制器群44而與氣體源群40連接。 圖4為，詳細顯示閥群、流量控制器群、及氣體源群之一例的圖。如圖4所示，氣體源群40，包含複數個氣體源401~406。氣體源401~406，分別為H2氣體、Ar氣體、CH4氣體、O2氣體、CF4氣體、SiCl4氣體的氣體源。流量控制器群44，包含複數個流量控制器441~446。流量控制器441~446，分別與氣體源401~406連接。此等流量控制器441~446，可分別為質量流量控制器。閥群42，含有複數個閥421~426。閥421~426，分別與流量控制器441~446連接。
電漿處理裝置10中，來自氣體源401~406中選擇出的氣體源之氣體，介由對應的流量控制器及閥，以將其流量控制的狀態，對氣體供給管38供給。供給至氣體供給管38的氣體，到達氣體擴散室36a，介由氣體流通孔36b及氣體噴吐孔34a往處理空間S噴吐。
此外，如圖3所示，電漿處理裝置10，可更具備接地導體12a。接地導體12a，為略圓筒狀的接地導體，以自處理容器12之側壁起往較上部電極30之高度位置更上方延伸的方式設置。
此外，電漿處理裝置10中，將防沈積遮蔽構件46以可沿著處理容器12的內壁任意裝卸的方式設置。此外，防沈積遮蔽構件46，亦設置於支承部14之外周。防沈積遮蔽構件46，防止蝕刻副產物(沉積物)附著於處理容器12，可藉由將Y2O3等陶瓷被覆於鋁材而構成。
處理容器12之底部側中，於支承部14與處理容器12的內壁之間設置排氣板48。排氣板48，例如可藉由將Y2O3等陶瓷被覆於鋁材而構成。在此排氣板48之下方中，於處理容器12設置排氣口12e。排氣口12e，介由排氣管52而與排氣裝置50相連接。排氣裝置50，具有渦輪分子泵等真空泵，可將處理容器12內減壓至期望的真空度為止。此外，於處理容器12之側壁設置晶圓W的搬出入口12g，此一搬出入口12g可藉由閘閥54開閉。
此外，於處理容器12的內壁，設置導電性構件(GND區塊)56。導電性構件56，以在高度方向中位於與晶圓W略相同高度的方式，安裝於處理容器12的內壁。此一導電性構件56，以直流連接方式接地，發揮異常放電防止效果。
此外，電漿處理裝置10，可更具備控制部Cnt。此一控制部Cnt，為具備處理器、記憶部、輸入裝置、顯示裝置等之電腦，控制電漿處理裝置10的各部。此一控制部Cnt，使用輸入裝置，操作者為了管理電漿處理裝置10而可施行指令之輸入操作等，此外，藉由顯示裝置，可將電漿處理裝置10的運作狀況視覺化顯示。進一步，於控制部Cnt之記憶部收納有如下程式：用於藉由處理器控制以電漿處理裝置10實行之各種處理的控制程式、以及用於因應處理條件使電漿處理裝置10之各構成部實行處理的程式；亦即於控制部Cnt之記憶部收納有處理配方。
此一電漿處理裝置10，為了處理晶圓W，而由自氣體源401~406中選擇出之一個以上的氣體源起，對處理容器12內供給氣體。而後，藉由對下部電極16施加電漿產生用之高頻電力，而在下部電極16與上部電極30之間產生高頻電場。藉由此一高頻電場，製造供給至處理空間S內之氣體的電漿。接著，藉由如此地產生之氣體的電漿，施行如對於晶圓W之被蝕刻層的蝕刻之處理。此外，藉由對下部電極16施加高頻偏電力而將離子導入晶圓W。藉此，促進晶圓W之被蝕刻層的蝕刻。
圖5為，顯示一實施形態之處理裝置的圖。圖5所示之處理裝置60，可作為處理系統100之處理模組PM2使用。處理裝置60，具備金屬製(例如鋁製)的形成為筒狀(例如圓筒狀)之處理容器62。此一處理容器62，以蓋體66封閉上端開口。處理容器62，於其內部區畫出空間。此外，在處理容器62之側壁部形成晶圓搬出入口78，於該晶圓搬出入口78設置閘閥80。此一處理裝置60，介由晶圓搬出入口78，施行晶圓W的搬運。
於處理容器62之底部，設置供載置晶圓W所用的載置台64。載置台64，可由鋁等構成，構成為略柱狀(例如圓柱狀)。另，雖未圖示，但於載置台64，可因應必要設置藉由庫侖力將晶圓W吸附保持之靜電吸盤、加熱器或冷媒流路等溫度調整機構等各種功能。
處理裝置60，更具備源頭68、及氣體源70。源頭68，為hfacH的源頭，介由如質量流量控制器之流量控制器68a及閥68b，與處理容器62之內部空間連通。此外，氣體源70，為N2氣體的源頭，介由如質量流量控制器之流量控制器70a及閥70b，與處理容器62之內部空間連通。自源頭68及氣體源70供給之hfacH及N2氣體，自設置在處理容器62的氣體噴吐孔72起，對處理容器62內供給。另，處理裝置60，可取代N2氣體或在其之外更對處理容器62內供給O2氣體，此外，亦可將Ar氣體作為載氣對處理容器62內供給。
於處理容器62之底部，介由排氣管74而連接將該處理容器62內的氣體環境排出之排氣部76。排氣部76例如具有真空泵，可將處理容器62內減壓至既定的壓力為止。
處理裝置60，亦可與控制部C60連接。控制部C60，例如，對處理裝置60之載置台64的溫度控制機構、流量控制器、閥、以及排氣部等送出控制訊號，控制此等處理裝置60之構成要素。
此一處理裝置60中，可對收納於處理容器62內並載置於載置台64上的晶圓W供給hfacH，藉此，可施行晶圓W的處理。
再度參考圖1。以下，對於使用上述處理系統100而可實施之方法M1，除了圖1以外更參考圖6、圖7及圖8，更詳細地加以說明。另，圖6~圖8中，顯示方法M1的各步驟中或各步驟後之晶圓W的一部分之剖面。
如圖1所示，方法M1，施行製作遮罩MK2的步驟S1。此一遮罩MK2，在製作供蝕刻晶圓W之銅層所用的遮罩MK1之處理上使用。
步驟S1，包含步驟S1a、步驟S1b、及步驟S1c。步驟S1a中，施行光阻遮罩的製作。此處，如圖6的(a)所示，晶圓W，具有第1絕緣膜IF1、第2絕緣膜IF2、銅層MTL、遮罩層ML1、底層BL、及中間層IML。第1絕緣膜IF1，為層間絕緣膜，例如可由SiC、SiON、SiCN等絕緣材料構成。第2絕緣膜IF2，設置於第1絕緣膜IF1上，例如由SiC構成。於第2絕緣膜IF2之上，設置銅層MTL。在銅層MTL上，設置遮罩層ML1。遮罩層ML1為，成為蝕刻銅層MTL用之遮罩MK1的層，例如由氮化矽或氧化矽構成。於遮罩層ML1上，設置底層BL。底層BL，之後成為蝕刻遮罩層ML1用之遮罩MK2的層，例如由非晶碳等有機膜構成。於底層BL上，設置中間層IML。中間層IML，可為SOG(Spin On Glass)或反射防止膜。於中間層IML上，設置在步驟S1a中製作之光阻遮罩RM。光阻遮罩RM，係藉由對於ArF光阻等光阻材料之光微影技術而製作出。
其次，方法M1中，將圖6的(a)所示之晶圓W載置於電漿處理裝置10(處理模組PM1)的靜電吸盤18上，如圖1所示地施行步驟S1b。此一步驟S1b中，施行中間層IML的蝕刻。中間層IML的蝕刻，產生氟碳系氣體，例如自氣體源405供給之CF4氣體的電漿，使晶圓W暴露於該電漿。藉由此一步驟S1b，如圖6的(b)所示地，將光阻遮罩RM之圖案轉印至中間層IML。
接著，方法M1，如圖1所示地施行步驟S1c。此一步驟S1c中，施行底層BL的蝕刻。底層BL的蝕刻，產生自氣體源404供給之O2氣體的電漿，使圖6的(b)所示之晶圓W暴露於該電漿。另，步驟S1c中，亦可自氣體源406將SiCl4氣體供給至處理容器12內。藉由此一步驟S1c，如圖6的(c)所示地，將中間層IML之圖案，轉印至底層BL，藉此，製作出由底層BL形成之遮罩MK2。另，此一步驟中，由於使用氧氣的電漿，故光阻遮罩RM消失。
而後，方法M1，如圖1所示地施行製作遮罩MK1的步驟S2。步驟S2，包含步驟S2a及步驟S2b。步驟S2a中，施行遮罩層ML1的蝕刻。遮罩層ML1的蝕刻，產生氟碳系氣體，例如自氣體源405供給之CF4氣體的電漿，使圖6 的(c)所示之晶圓W暴露於該電漿。另，步驟S2a中，亦可自氣體源402將Ar氣體供給至處理容器12內。藉由此一步驟S2a，如圖6的(d)所示地，將遮罩MK2之圖案，轉印至遮罩層ML1，藉此，製作出由遮罩層ML1形成之遮罩MK1。
之後，方法M1，如圖1所示地施行步驟S2b。步驟S2b，施行灰化處理，將遮罩MK2去除。灰化處理中，產生自氣體源404供給之O2氣體的電漿，使圖6的(d)所示之晶圓W暴露於該電漿。藉由此一步驟S2b，使晶圓W，成為圖6的(e)所示之狀態。
接著，方法M1，如圖1所示地，實施步驟S3。步驟S3，包含步驟S3a、S3b、S3c及S3d。步驟S3a中，第1氣體含有自氣體源401供給之氫氣(H2氣體)而被供給至處理容器12內。而後，產生第1氣體的電漿。另，第1氣體，亦可含有氣體源402之Ar氣體。此一步驟S3a，如圖7之(a)所示地，藉由氫離子蝕刻銅層MTL。此外，第1氣體含有Ar氣體的情況，亦藉由Ar離子蝕刻銅層MTL。特別是，若對下部電極16施加高頻偏電力，則氫離子及Ar離子被導入銅層MTL而與該銅層MTL的表面碰撞。藉由此等所謂的濺鍍效果，促進銅層MTL的蝕刻。另，圖7及圖8中，以圓包圍之「H」表示氫離子，以圓包圍之「Ar」表示Ar離子。
接著步驟S3b中，將含有分別自氣體源401及氣體源403供給之氫氣(H2氣體)、及沉積性氣體例如CH4氣體之第2氣體，供給至處理容器12內。而後，產生第2氣體的電漿。此一步驟S3b中，如圖7之(b)所示地，在晶圓W的表面上沉積源自CH4氣體，即甲烷之保護膜PF。此膜PF，為含碳的膜，例如含有聚乙烯。此外，此膜PF，亦含有源自銅層MTL的蝕刻之銅(Cu)。
之後，方法M1，藉由更施行步驟S3a，而如圖7之(c)所示地，進一步蝕刻銅層MTL，而後進一步施行步驟S3b。方法M1，如圖1所示地，判定是否施行既定循環數的步驟S3a及步驟S3b之重複(圖1之參考符號S3c)。在步驟S3a及步驟S3b之重複次數未滿既定循環數時，更施行步驟S3a及步驟 S3b。另一方面，在步驟S3a及步驟S3b之重複次數施行既定循環數的情況，施行步驟S3d。步驟S3d的處理，與步驟S3a相同。藉由此一步驟S3a，如圖8的(a)所示地，進一步蝕刻銅層MTL。
若依至此說明之步驟，則藉由使膜PF沉積於遮罩MK1的表面，而在步驟S3的蝕刻中保護遮罩MK1。因此，可抑制遮罩MK1的蝕削，特別是抑制角部過度地蝕削。此一結果，提高蝕刻後的銅層之側面的垂直性。此外，由於藉由膜PF保護銅層MTL之基底，故抑制步驟S3所產生之絕緣膜IF2的損傷。進一步，因第2氣體除了CH4氣體以外亦含有H2氣體，故亦可藉由相對調整CH4氣體的流量與H2氣體的流量，而抑制過剩的膜PF之沉積。
接著，方法M1，於步驟S4中，施行用於去除膜PF的灰化處理。灰化處理，產生自氣體源404供給之O2氣體的電漿，使晶圓W暴露於該電漿。藉由此一步驟S4，使晶圓W，成為圖8的(b)所示之狀態。亦即，步驟S4，將膜PF中的碳藉由氧電漿產生之灰化處理而去除，並使膜PF中的銅與氧結合，藉以形成含有氧化銅的膜RD。更具體而言，藉由下述反應，形成含有Cu2O及CuO的膜RD。
4Cu+O2 → 2Cu2O
2Cu+O2 → 2CuO
藉由電漿處理裝置10(處理模組PM1)實施以上說明的步驟後，方法M1，將晶圓W搬運至處理裝置60(處理模組PM2)。而後，方法M1，於步驟S5中，使晶圓W暴露於hfacH。步驟S5，例如，於10~200T(1333~26660Pa)的壓力、及150℃~300℃的溫度之環境下，使晶圓W暴露於hfacH。此一步驟S5，使膜RD中的氧化銅所含有之Cu藉由hfac錯合，並藉由將產生之錯合物去除，而去除膜RD。另，「hfac」係為，氫(H)自hfacH脫離而該hfacH成為一價的陰離子藉以產生之六氟乙醯丙酮根配位子。
此處，參考圖9及圖10。圖9為，顯示步驟S5中的CuO之去除的圖；圖10為，顯示步驟S5中的Cu2O之去除的圖。步驟S5中，如圖9的(a)及圖10 的(a)所示地對膜RD供給hfacH(圖中以參考符號200表示)。而後，如圖9的(b)所示地產生錯合物300，其係源自因H自各個2分子的hfacH脫離而產生之二個離子，即二個hfac，與構成膜RD之CuO中的Cu，此外，脫離之二個H與CuO中的O結合而產生H2O。將此等錯合物300及H2O排氣，結果去除膜RD。另，將CuO與hfacH的反應，藉由下述反應式表示。
CuO+2(hfacH) → Cu(hfac)2+H2O
此外，如圖10的(b)所示，因H自hfacH離開而產生之離子，即hfac，與構成膜RD之Cu2O中的Cu結合(圖中以參考符號210表示)，Cu2O中之另一方的Cu成為與OH結合之狀態(圖中以參考符號220表示)。而後，如圖10的(b)所示，另一因H自hfacH脫離而產生之離子，亦即hfac，與以參考符號210表示之化合物反應，藉而如圖10的(c)所示地，形成錯合物300。此外，自另一hfacH脫離的H與參考符號220表示之化合物中的OH結合，形成H2O。將此等錯合物300及H2O排氣，結果將膜RD去除。另，Cu2O與hfacH的反應，係藉由下述反應式表示。
Cu2O+2(hfacH) → Cu+Cu(hfac)2+H2O
依以上說明之方法M1，則可確保蝕刻的銅層之側面的垂直性，進一步，可去除膜PF中的碳、以及在該保護膜PF之灰化後形成的膜RD。
以下，對用於施行上述方法M1之評價的實驗例加以說明。
實驗例中，使用處理系統100而實施方法M1。此一實驗例中，作為晶圓W，使用圖6的(a)所示之晶圓W。此晶圓W中，第2絕緣膜IF2為5nm厚的SiC層，銅層MTL具有35nm的厚度，遮罩層ML1為10nm厚的SiN層，底層BL為80nm的非晶碳膜，中間層IML為13.5nm厚的ARC膜，光阻遮罩RM為由ArF光阻製作的光阻遮罩。
圖11表示顯示實驗例之條件的表1。實驗例中，以表1所示之條件實施方法M1的全步驟。另一方面，比較實驗例中，施行至步驟S4為止的處理， 未實施步驟S5。另，表1中，「HF」為，產生高頻電源HFS的頻率60MHz之高頻電力的電源；「LF」為，產生高頻電源LFS的頻率40kHz之高頻偏電力的電源。
於圖11，顯示實驗例及比較實驗例的處理後之晶圓W的剖面。圖12的(a)，顯示比較實驗例的處理後之晶圓W的線圖；圖12的(b)，顯示實驗例的處理後之晶圓W的線圖。如同自參考圖12的(a)可明白，得知步驟S4，亦即僅灰化，仍於遮罩MK1及銅層MTL之周圍殘存膜RD，亦即殘存氧化銅。另一方面，如同自參考圖12(b)可明白，確認實驗例之結果，藉由在步驟S4後實施步驟S5，而去除遮罩MK1及銅層MTL之周圍的膜RD，亦即去除氧化銅。
M1‧‧‧方法
S1~S5、S1a~S1c、S2a~S2b、S3a~S3d‧‧‧步驟

Claims (4)

  1. 一種金屬層之蝕刻方法，包含如下步驟：將含碳的保護膜形成於被處理體之遮罩的表面，並藉由離子濺鍍蝕刻將該被處理體之金屬層蝕刻的步驟；於蝕刻該金屬層的步驟後，使該被處理體暴露於氧電漿的步驟；以及於使該被處理體暴露於氧電漿的步驟後，使該被處理體暴露於六氟乙醯丙酮的步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項之金屬層之蝕刻方法，其中，該金屬層係由銅構成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之金屬層之蝕刻方法，其中，於蝕刻該被處理體之金屬層的步驟中，交互重複進行如下步驟：藉由使用含有氫氣之第1氣體的電漿之離子濺鍍蝕刻，而蝕刻該金屬層的步驟；以及使用含有氫氣、及對該被處理體具有沉積性的氣體之第2氣體的電漿，處理該被處理體的步驟。
  4. 如申請專利範圍第3項之金屬層之蝕刻方法，其中，具有沉積性之該氣體為甲烷氣。
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