TWI620244B

TWI620244B - Etching method of film containing transition metal

Info

Publication number: TWI620244B
Application number: TW103110814A
Authority: TW
Inventors: Xun Gu; Seiji Samukawa
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Univ Tohoku
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2018-04-01
Also published as: JP5887366B2; US20140291288A1; US9096937B2; JP2014209552A; KR20140117312A; KR101567199B1; TW201508836A

Abstract

提供一種使用基板處理裝置來蝕刻含過渡金屬之膜的方法。基板處理裝置係具有：處理容器，係區劃出處理室及電漿生成室；以及遮蔽部，係設置於處理室與電漿生成室之間，具有使得處理室與電漿生成室連通之複數開口，而具有對紫外線之遮蔽性。該方法係包含：(a)藉由在電漿生成室中，產生含有氧之第1氣體電漿，來供給氧原子之中性粒子至收置具有該膜之被處理體的處理室之工序；(b)供給用以讓被氧化之過渡金屬配位的第2氣體至該處理室之工序；以及(c)藉由該電漿生成室中讓稀有氣體電漿生成，來供給稀有氣體原子之中性粒子至該處理室的工序。

Description

含過渡金屬之膜的蝕刻方法

本發明之各種面相及實施形態係關於一種含過渡金屬之膜的蝕刻方法。

電子裝置之製造中，為了於被處理體之被蝕刻層形成圖案，而進行有蝕刻該被蝕刻層之處理。近年來，係進行有蝕刻作為被蝕刻層的含過渡金屬之膜的嘗試。此般之膜係可用於作為例如構成MTJ(磁穿隧接面)元件之一部分的膜。

一般而言，含過渡金屬之膜的蝕刻係使用Ar離子蝕刻法。然而，Ar離子蝕刻法係難以進行微細加工，且亦可能產生所謂蝕刻生成物會再附著於被處理體之問題。因此，亦進行有使用鹵素氣體的電漿蝕刻來蝕刻含過渡金屬之膜。關於此般之技術係記載於例如專利文獻1。

【先行技術文獻】

【專利文獻】

專利文獻1：日本特開2003-282844號公報

使用鹵素氣體之電漿蝕刻中，為了促進過渡金屬與鹵素元素之反應，又，為了讓蝕刻生成物，亦即鹵化物氣化而排出，便需要在高溫環境下來進行蝕刻。然而，在高溫環境下之電漿蝕刻可能會對欲製造之裝置造成損傷。

從而，本技術領域中，便需求一種能以低溫來蝕刻含過渡金屬之膜的方法。

一面相中，係提供一種使用基板處理裝置來蝕刻含過渡金屬之膜的方法。基板處理裝置係具備有：處理容器，係區劃出處理室及電漿生成室；以及遮蔽部，係設置於處理室與電漿生成室之間，具有使得處理室與電漿生成室連通之複數開口，而具有對於紫外線之遮蔽性。此方法係包含：(a)藉由在電漿生成室中讓含有氧之第1氣體電漿產生，來供給氧原子之中性粒子至收置具有該膜之被處理體的該處理室之工序(以下稱為「工序(a)」)；(b)供給用以讓在供給該氧原子之中性粒子的工序中被氧化之過渡金屬配位的第2氣體至該處理室之工序(以下稱為「工序(b)」)；以及(c)藉由在該電漿生成室中讓稀有氣體電漿生成，來供給稀有氣體原子之中性粒子至該處理室的工序(以下稱為「工序(c)」)。一形態中，第2氣體可包含羥酸或羧酸。又，一形態中，第2氣體可包含乙醇。

一面相相關之方法中，藉由照射氧原子之中性粒子至含過渡金屬之膜(以下，稱為「過渡金屬膜」)，便可以低溫來使得過渡金屬氧化。又，藉由讓已氧化之過渡金屬配位，而照射稀有氣體原子之中性粒子至配位化合物，便可以低溫來去除配位化合物。從而，根據本方法，便可以低溫來蝕刻含過渡金屬之膜。

一形態中，工序(b)與工序(c)亦可同時進行。根據該形態，由於可同時進行過渡金屬之配位與配位化合物之去除，故可改善產率，並縮短較厚之過渡金屬膜之蝕刻所需要的時間。又，更進一步的形態中，所有的工序(a)、工序(b)與工序(c)亦可同時進行。根據該形態，便會進一步地改善產率。又，一形態中，亦可重複至少包含工序(b)與工序(c)之循環。藉由重複包含工序(b)與工序(c)之循環，便可蝕刻較厚之過渡金屬膜。另外，一循環中，更可包含有工序(a)。

如以上說明，便提供一種以低溫來蝕刻含過渡金屬之膜的方法。

10‧‧‧基板處理裝置

12‧‧‧處理容器

36‧‧‧載置台

40‧‧‧遮蔽部

40h‧‧‧開口

50‧‧‧壓力調節器

52‧‧‧減壓泵

CL‧‧‧線圈

G1‧‧‧氣體源(含氧氣體)

G2‧‧‧氣體源(稀有氣體)

G3‧‧‧氣體源(配位氣體)

PG‧‧‧偏壓電源

RFG‧‧‧高頻電源

S1‧‧‧電漿生成室

S2‧‧‧處理室

W‧‧‧被處理體

圖1係一實施形態相關之蝕刻含過渡金屬的膜之方法的流程圖。

圖2係顯示基板處理裝置之一範例的圖式。

圖3係用以說明圖1所示之方法的各工序之圖式。

圖4係顯示基板處理裝置之另一範例的圖式。

圖5係顯示凹槽板之一範例的俯視圖。

圖6係顯示實驗例1~3及比較實驗例1之評價結果的圖式。

圖7係顯示實驗例4及比較實驗例2之評價結果的圖式。

以下，便參照圖式，就各種實施形態來詳細地說明。另外，各圖式中對於相同或是相當之部分會附加相同之符號。

圖1係一實施形態相關之蝕刻含過渡金屬的膜之方法的流程圖。如圖1所示，一實施形態相關之蝕刻含過渡金屬的膜之方法MT1係包含有工序ST1~工序ST3。工序ST1中，係供給氧原子之中性粒子至收容具有含過渡金屬之膜(以下，稱為「過渡金屬膜」)之被處理體的處理室。藉此，過渡金屬膜便會被氧化。接著的工序ST2中，係供給第2氣體至處理室。第2氣體係用以從被氧化之過渡金屬膜形成配位化合物的氣體，亦即配位氣體。接著的工序ST3中，係供給稀有氣體原子之中性粒子至處理室。該工序ST3中，係去除所形成之金屬配位化合物。藉此，來蝕刻過渡金屬膜。

一實施形態中，工序ST4係判定方法MT1之結束條件是否被滿足。例如，判定包含工序ST2與工序ST3之循環是否實施了既定次數。在結束條件未被滿足之情況，便重複自工序ST2之處理。另一方面，在結束條件被滿足之情況，則結束方法MT1。如此，藉由複數次重複上述之循環，便可蝕刻較厚之膜。另外，其他實施形態中，亦可重複既定次數之包含工序ST1~ST3之循環。

其他實施形態中，工序ST2與工序ST3可同時實施。該情況，便可不需要工序ST4。藉由同時實施工序ST2與工序ST3，可改善產率，並縮短較厚之膜的蝕刻所需要的時間。又，進一步的實施形態中，所有的工序ST1、工序ST2及工序ST3可同時實施。根據該實施形態，便可進一步地改善產率。

以下，便就可用於上述實施形態方法的實施之基板處理裝置的一範例來加以說明。圖2係顯示基板處理裝置之一範例的圖式。圖2所示之基板處理裝置10係具備有處理容器12。處理容器12係延伸於軸線Z延伸之方向(以下，稱為「軸線Z方向」)的略筒形容器，且在其內部區劃出空間。該空間係包含電漿生成室S1以及設置於該電漿生成室S1下方的處理室S2。

一實施形態中，處理容器12可包含第1側壁12a、第2側壁12b、底部12c以及蓋部12d。該等構成處理容器12之構件係連接於接地電位。

第1側壁12a係具有延伸於軸線Z方向之略筒形狀，並區劃出電漿生成室S1。第1側壁12a上端係開口。第1側壁12a上係以關閉該第1側壁12a之開口的方式來設置有蓋部12d。又，蓋部12d下面係安裝有圓盤狀電極板EL。蓋部12d及電極板EL係沿軸線Z來形成有貫通該蓋部12d及電極板EL之孔，該孔係以連接於電漿生成室S1之方式來通過有管P1。

管P1係透過閥V11、所謂質流控制器之流量控制器M1以及閥V12來連接有氣體源G1。又，管P1係透過閥V21、所謂質流控制器之流量控制器M2以及閥V22來連接有氣體源G2。氣體源G1係含氧氣體(以下，稱為「含氧氣體」)的氣體源，例如為O₂氣體之氣體源。又，氣體源G2係稀有氣體之氣體源，例如為Ar氣體之氣體源。裝置10中，係可選擇性地供給自氣體源G1之含氧氣體及自氣體源G2之稀有氣體中之至少一種至電漿生成室S1。

第1側壁12a之周圍係捲繞有線圈CL。線圈CL之一端係接地，而線圈之另端係連接於高頻電源RFG。裝置10中，係藉由從高頻電源RFG供給電力至線圈CL，便可在電漿生成室S1內產生感應磁場。藉此，便可激發被供給至電漿生成室S1內之氣體，而可在電漿生成室S1內產生電漿。

上述第1側壁12a下方係連續於該第1側壁12a而延伸有第2側壁12b。第2側壁12b係具有延伸於軸線Z方向之略圓筒形狀，並區劃出處理室S2。裝置10在該處理室S2內，係進一步地具備有載置台36。載置台36係可在其上面支撐被處理體W。一實施形態中，載置台36係由從處理容器12之底部12c延伸於軸線Z方向的支撐體38所支撐。該載置台36可具備有所謂靜電夾具之吸附保持機構，以及連接於冷卻單元之冷媒流道及所謂加熱器的溫度控制機構。

又，處理室S2內係設置有在載置台36上方環狀地延伸於軸線Z中心的管P21。該管P21係形成有噴射氣體至處理室S2之複數噴射口H2。管P21係連接有貫穿第2側壁12b並延伸至處理容器12外部的管P22。該管P22係透過閥V31、所謂質流控制器之流量控制器M3以及閥V32來連接有氣體源G3。氣體源G3係用以讓被氧化之過渡金屬配位之氣體(以下，稱為「配位氣體」)的氣體源。該裝置10中，係可供給自氣體源G3之第2氣體，亦即配位氣體至處理室S2。氣體源G3所供給之配位氣體雖不限定，但可包含羥酸或羧酸。例如，氣體源G3所供給之配位氣體亦可包含乙醇或是亦可包含醋酸。

又，底部12c係以連接於處理室S2之方式來通過排氣管48。該排氣管48係連接有壓力調節器50及減壓泵52。該等壓力調節器50及減壓泵52係構成排氣裝置。裝置10中，係藉由讓壓力調節器50及減壓泵52動作，來調節供給至電漿生成室S1之氣體流量及供給至處理室S2之氣體流量，便可調整電漿生成室S1之壓力及處理室S2之壓力。

該裝置10中，在電漿生成室S1與處理室S2之間設置有遮蔽部40。遮蔽部40係略圓盤狀構件，該遮蔽部40係形成有連通電漿生成室S1與處理室S2之複數開口40h。

遮蔽部40係例如由第1側壁12a所支撐。一實施形態中，遮蔽部40係被夾置於絕緣性構件60與絕緣性構件62之間，並透過該等絕緣性構件60,62來被第1側壁12a所支撐。從而，一實施形態中，遮蔽部40係從第1側壁12a被電性分離。

遮蔽部40係具有對於電漿生成室S1中所產生之紫外線的遮蔽性。亦即，遮蔽部40可由不讓紫外線穿過之材料所構成。又，一實施形態中，遮蔽部40會在因區劃出開口40h之內壁面而使得在電漿生成室S1中所產生的離子被反射，且通過該開口40h時，對該離子供給電子。藉此，遮蔽部40會將離子中性化，而將被中性化之離子，亦即中性粒子排至處理室S2。一實施形態中，遮蔽部40可為矽製構件。又，另一實施形態中，遮蔽部40 可由石墨所構成。在又一實施形態中，遮蔽部40亦可為鋁製構件或是表面經防蝕處理或是在表面設置有氧化釔膜之鋁製構件。

一實施形態中，遮蔽部40亦可連接有用以對遮蔽部40施加偏壓電力之偏壓電源PG。偏壓電源PG亦可為產生高頻偏壓電力的高頻電源。或是，偏壓電源PG亦可為直流電源。當藉由偏壓電源PG來對遮蔽部40供給電力時，電漿生成室S1中所產生的離子會朝向遮蔽部40加速。其結果，便可使得通過遮蔽部40之粒子的速度提高。

又，一實施形態中，直流電源DCG亦可連接於電極板EL。藉由直流電源DCG所施加之直流電壓，亦可使得電漿生成室S1中所產生之離子朝向遮蔽部40加速。

如圖2所示，一實施形態中，裝置10可進一步地具備有控制部Cnt。控制部Cnt可為所謂可程式化電腦裝置的控制器。控制部Cnt可依照基於配方之程式來控制裝置10之各部。例如，控制部Cnt可對閥V11、V12送出控制訊號，來控制自氣體源G1之含氧氣體的供給及供給停止，可對流量控制器M1送出控制訊號，來控制自氣體源G1之含氧氣體的流量。又，控制部Cnt可對閥V21、V22送出控制訊號，來控制自氣體源G2之稀有氣體的供給及供給停止，可對流量控制器M2送出控制訊號，來控制自氣體源G2之稀有氣體的流量。又，控制部Cnt可對閥V31、V32送出控制訊號，來控制自氣體源G3之配位氣體的供給及供給停止，可對流量控制器M3送出控制訊號，來控制自氣體源G3之配位氣體的流量。又，控制部Cnt可對壓力調節器50送出控制訊號，來控制排氣量。進一步地，控制部Cnt可對高頻電源RFG送出控制訊號，來調整高頻電力，對偏壓電源PG送出控制訊號，來調整朝遮蔽部40之偏壓電力的供給及供給停止，進一步地，調整偏壓電力。進一步地，控制部Cnt亦可控制載置台36之溫度控制機構，而控制被處理體W之溫度。

又，一實施形態中，裝置10可進一步地具備有質量分析計(QMS)70。質量分析計70可設置於處理室S2內。該質量分析計70會檢出在處理室S2內所存在之配位化合物或是配位氣體的量，而輸出顯示該量之輸出訊號至控制部Cnt。控制部Cnt會接收來自質量分析計70之輸出訊號，並基於該輸出訊號來檢出處理室S2內所存在之配位化合物或是配位氣體量之變化。控制部Cnt可在例如配位化合物之量減少時，讓方法MT1之實施結束。或是，控制Cnt可在配位氣體之量增加時，讓方法MT1之實施結束。當到達過渡金屬膜之蝕刻終點時，由於處理室S2內所存在之配位化合物的量會減少，另一方面，配位氣體會因蝕刻而被消費掉，故配位氣體的量會增加。從而，藉由利用質量分析計70之輸出訊號，便可檢出過渡金屬膜之蝕刻終點。

以下，便與圖1及圖2一同參照圖3，就一實施形態相關之方法MT1來進行更加詳細地說明。圖3係用以說明圖1所示之方法的各工序之圖式。方法MT1中，首先，被處理體W會被收置於處理室S2內，且被載置於載置台36上。在此，如圖3(a)所示，被處理體W係具有基底層UL及包含過渡金屬之膜ML。膜ML係被設置於基底層UL上。該膜ML上係設置有遮罩MSK。構成膜之過渡金屬可為例如Ta(鉭)、Ru(釕)、Pt(鉑)、Pd(鈀)、Co(鈷)以及Fe(鐵)等。又，構成膜ML之金屬可例如為所謂CoFeB(鈷鐵硼)、PtMn(鉑錳)、IrMn(銥錳)、FePt(鐵鉑)、FePd(鐵鈀)以及TbFeCo(鋱鐵鈷)等合金。又，遮罩MSK可例如由Ta、TiN(氮化鈦)等所構成。一實施形態中，遮罩MSK可由所謂SiN、TiN或是TaN的氮化膜所構成。氮化膜係對於氧之中性粒子具有難以氧化之性質。從而，藉由讓遮罩MSK由氮化膜來構成，便可抑制遮罩MSK之氧化，其結果，便可抑制遮罩MSK之蝕刻。亦即，可提升膜ML對遮罩MSK之蝕刻選擇比。

接著，方法MT1中，係在工序ST1中，供給氧原子之中性粒子至處理室S2。以裝置10來實施方法MT1的情況係從氣體源G1供給含氧氣體至電漿生成室S1，並施加自高頻電源RFG之高頻電力至線圈CL。藉此，電漿生成室S1中，便會生成含氧氣體之電漿。在該電漿中之氧活性基，例如離子通過遮蔽部40時，該活性基會被中性化，而氧原子之中性粒子會被供給至處理室S2。然後，工序ST1中，如圖3(b)所示，氧原子之中性粒子(圖中，以圓所圍繞之「O」來加以表示)會被照射至被處理體W的表面，來氧化膜ML未被遮罩MSK所覆蓋的部分之過渡金屬，而變化為含該部分被氧化之過渡金屬的膜MLX。此般之方法MT1中，係在工序ST1中，藉由不為氧之活性基，而照射氧原子之中性粒子至膜ML，便可讓膜ML氧化。亦即，可藉由帶有動能之氧原子之中性粒子來氧化膜ML，而在工序ST1中便無需加熱被處理體W。另外，工序ST1實施時的被處理體W之溫度係被設定為所謂-30℃之溫度。

接著，方法MT1中，係停止自氣體源G1之含氧氣體朝電漿生成室S1的供給，以及，在電漿生成室S1中之電漿的生成，接著進行工序ST2。工序ST2中，係供給自氣體源G3之配位氣體至處理室S2。該工序ST2中，如圖3(c)所示，配位氣體所包含之分子會被照射至膜MLX，該分子會吸附於膜MLX。藉此，便會由膜MLX所包含之過渡金屬與配位氣體所包含之分子來形成配位化合物，如圖3(d)所示，在從表面到某種厚度之範圍下，膜MLX會變化為膜MLC。即便在該工序ST2中，亦不需加熱被處理體W，而可讓膜MLX所包含之過渡金屬配位。另外，工序ST2實施時的被處理體W之溫度係被設定為例如所謂-30℃之溫度。工序ST2中，亦會有配位氣體所包含之分子吸附於膜MLX表面，但不產生配位反應的情況。該情況，藉由後述工序ST3中所提供之稀有氣體原子的中性粒子之動能便會促進配位反應，來形成配位化合物。另外，工序ST2中有無形成配位化合物，以及工序ST3中有無形成配位化合物會依存於配位氣體與膜MLX反應之容易度。

又，方法MT1中，係進行工序ST3。工序ST3中，係供給稀有氣體原子之中性粒子至處理室S2。在以裝置10來實施方法MT1之情況，係從氣體源G2來在電漿生成室S1中供給稀有氣體，並從高頻電源RFG來供給高頻電力至線圈CL。藉此，電漿生成室S1中，便會生成稀有氣體之電漿。在該電漿中之稀有氣體原子的活性基，例如，離子在通過遮蔽部40時，該活性基會被中性化，而供給稀有氣體原子之中性粒子至處理室S2。工序ST3中，如圖3(e)所示，稀有氣體原子之中性粒子(圖中，以圓所圍繞之「Ar」來加以表示)會被照射至被處理W表面，來去除膜MLC未被遮罩MSK所覆蓋之部分的配位化合物(參照圖3(f))。藉此，方法MT1中，便會進行含過渡金屬之膜ML的蝕刻。即便在該工序ST3中，亦可藉由帶有動能之稀有氣體原子之中性粒子來去除膜MLC，且無需加熱被處理體W。另外，工序ST3實施時的被處理體W之溫度係被設定為所謂-30℃之溫度。從而，方法MT1中，便可以低溫來蝕刻過渡金屬膜ML。另外，在工序ST2中配位氣體中之分子被吸附於膜MLX而不產生配位反應的情況，係在工序ST3中，中性粒子之動能會促進配位反應，又，所形成之配位化合物會藉由該中性粒子之動能來加以去除。

如上述，一實施形態中，係可重複包含工序ST2及工序ST3之循環。這是因為在工序ST2或工序ST3中之配位僅會到達在厚度方向中起自膜MLX表面的一部分。從而，可藉由包含工序ST2及工序ST3之循環，來蝕刻膜厚較厚之過渡金屬膜ML。又，其他實施形態中，亦可重複包含工序ST1~ST3之循環。

又，如上述般，另一實施形態中，工序ST2與工序ST3亦可同時進行。藉由同時進行工序ST2與工序ST3，便可使得配位與配位化合物之去除同時進行。其結果，便可改善產率，並可縮短較厚之過渡金屬膜ML的蝕刻所需要的時間。又，再一實施形態中，所有的工序ST1、工序ST2以及工序ST3會同時進行。藉此，便可進一步地改善產率。

以下，便就可用於上述實施形態之實施的基板處理裝置之另一範例來加以說明。圖4係顯示基板處理裝置之另一範例的圖式。基板處理裝置10雖具有感應耦合型之電漿源，但上述實施形態之方法的實施所使用裝置的電漿源並不限定於感應耦合型，例如，亦可為微波。作為其一範例，圖4所示之基板處理裝置100係將微波作為電漿源，而具備有所謂輻線槽形天線。以下，便就基板處理裝置100，說明與基板處理裝置10之相異點，並省略重複之說明。

裝置100中，係於第1側壁12a形成有氣體管線P11及P12。氣體管線P11係從第1側壁12a外面延伸，並連接於氣體管線P12。氣體管線P12係在第1側壁12a內略環狀地延伸於軸線Z中心。氣體管線P12係連接有用以噴射氣體制電漿生成室S1之複數噴射口H1。

氣體管線P11係透過閥V11、流量控制器M1以及閥V12來連接有上述之氣體源G1。又，氣體管線P11係透過閥V21、流量控制器M2以及閥V22來連接有氣體源G2。

第1側壁12a上所設置之蓋部12d係設置有開口，該開口內係設置有天線14。又，天線14之正下方係以密封電漿生成室S1之方式來設置有介電窗體16。

天線14係透過介電窗體16來供給微波至電漿生成室S1。一實施形態中，天線14係輻線槽形天線。該天線14係包含有介電體板18及凹槽板20。介電體板18會讓微波波長縮短，並具有略圓盤形狀。介電體板18係例如由石英或氧化鋁所構成。介電體板18係被夾置於凹槽板20與冷卻夾套22之金屬製下面之間。從而，天線14可藉由介電體板18、凹槽板20以及冷卻夾套22下面來加以構成。

凹槽板20係形成有複數凹槽對之略圓盤狀金屬板。圖5係顯示凹槽板之一範例的俯視圖。凹槽板20係形成有複數凹槽對20a。複數凹槽對20a係以既定間隔設置於徑向，又，以既定間隔來配置於周圍方向。各複數凹槽對20a係分別包含有2個凹槽孔20b及20c。凹槽孔20b與凹槽孔20c係延伸於互相交叉或垂直之方向。

裝置100可進一步地具備同軸導波管24、微波產生器26、調諧器28、導波管30以及模式轉換器32。微波產生器26會產生例如2.45GHz之頻率的微波。另外，裝置100之控制部Cnt係具有控制微波產生器26之機能，而取代裝置10之控制部Cnt的高頻電源RFG之控制機能。裝置100之控制部Cnt的其他機能則與裝置10之控制部Cnt的機能相同。

微波產生器26係透過調諧器28、導波管30以及模式轉換器32來連接於同軸導波管24上部。同軸導波管24係沿為其中心軸線之軸線Z來加以延伸。同軸導波管24係包含有外側導體24a及內側導體24b。外側導體24a係具有延伸於軸線Z中心的筒形狀。外側導體24a下端可電性連接於具有導電性表面之冷卻夾套22上面。內側導體24b係設置於外側導體24a內側。內側導體24b係具有沿軸線Z所延伸的略圓柱形狀。內側導體24b下端係連接於天線14之凹槽板20。

該裝置100中，微波產生器26所產生之微波會通過同軸導波管24來傳播至介電體板18，而可從凹槽板20之凹槽孔施加至介電窗體16。

介電窗體16係具有略圓盤形狀，例如由石英或氧化鋁所構成。介電窗體16係設置於凹槽板20之正下方。介電窗體16會讓從天線14所接收之微波透過，而將該微波導入至電漿生成室S1。藉此，便會在介電窗體16之正下方產生電場，而產生被供給至電漿生成室S1之氣體的電漿。亦即，在工序ST1中，可將含氧氣體之電漿在電漿生成室S1中生成，而在工序ST3中，可將稀有氣體電漿在電漿生成室S1中生成。即便此般裝置100中，亦可實施上述實施形態之方法。

以下，便就用以評價上述實施形態相關的方法所進行之各種實驗來加以說明。

(實驗例1~3及比較實驗例1)

實驗例1~3中，為了確認工序ST1之效果，而使用裝置10來讓Ta製之膜氧化。具體而言，實驗例1~3中，係使用在矽基板上具有膜厚5.0nm之Ta製膜的被處理體。然後，供給20sccm之O₂氣體至電漿生成室S1，將電漿生成室S1之壓力設定為6Pa，將處理室S2之壓力設定為0.1Pa，從高頻電源RFG施加1600W之高頻電力至線圈CL。又，被處理體之溫度係設定為-30℃。實驗例1~3中係分別將相關氧化處理用之處理時間設定為1分、2分、8分。

藉由XPS(X射線光電子能譜)來評價實驗例1~3之處理所氧化的Ta製膜中之氧原子濃度。又，將相同的被處理體自然氧化之Ta製膜作為比較實驗例1，藉由XPS來評價該比較實驗例1之Ta製膜所包含的氧原子濃度。於圖6顯示結果。圖6中，橫軸係XPS濺鍍時間，係對應於起自膜表面之深度。又，縱軸係氧原子濃度。由圖6便可明瞭，根據實驗例1~3之處理，確認了相較於比較實驗例1之自然氧化膜，Ta製膜會被氧化較深。由此看來，確認了根據工序ST1，係可以低溫來氧化。

(實驗例4及比較實驗例2)

實驗例4中，藉由使用裝置10重複8次包含工序ST1~工序ST3之循環，來蝕刻Ta製膜。具體而言，實驗例4中，係使用了在矽基板上具有膜厚5.0nm之Ta製膜的被處理體。實驗例4中之1循環中的各工序條件係如下。

(工序ST1)

高頻電源RFG之電力：1600W

電漿生成室S1之壓力：6Pa

處理室S2之壓力：0.1Pa

O₂氣體之流量：20sccm

被處理體溫度：-30℃

處理時間：30秒

(工序ST2)

處理室S2之壓力：0.8Pa

乙醇氣體之流量：7sccm

被處理體溫度：-30℃

處理時間：30秒

(工序ST3)

高頻電源RFG之電力：1600W

電漿生成室S1之壓力：42Pa

處理室S2之壓力：0.5Pa

Ar氣體之流量：200sccm

被處理體溫度：-30℃

處理時間：30秒

又，以循環中不包含工序ST2之點來進行與實驗例4有所差異的比較實驗例2。亦即，比較實驗例2中，係對於與實驗例4相同之被處理體，重複了8次實施用以氧化的工序ST1，而不進行用以配位之工序ST2，接著進行工序ST3之循環。比較實驗例2之其他條件則與實驗例4相同。

藉由XPS(X射線光電子能譜)來評價實驗例4及比較實驗例2之處理後的被處理體之原子濃度。於圖7顯示結果。圖7中，橫軸係XPS濺鍍時間，係對應於起自被處理體表面之深度。又，縱軸係原子濃度。圖7係分別顯示實驗例4及比較實驗例2之Si原子濃度、氧(O)原子濃度以及Ta原子濃度。由圖7便可明瞭，實驗例4之處理後的被處理體中，在較比較實驗例2之處理後的被處理體要短之濺鍍時間下會檢出較多的Si，亦即基底之構成原子。由此看來，實驗例4之結果，確認了從被處理體Ta製膜厚會減少，亦即，Ta製膜會被蝕刻。

Claims

一種方法，係使用基板處理裝置來蝕刻含過渡金屬之膜的方法，該基板處理裝置係具備有：處理容器，係區劃出處理室及電漿生成室；以及遮蔽部，係設置於該處理室與該電漿生成室之間，具有使得該處理室與該電漿生成室連通之複數開口，而設置為會對通過該開口之離子供應電子，以中性化該離子；其中該方法係包含：藉由在該電漿生成室中讓含有氧之第1氣體電漿產生，來供給氧原子之中性粒子至收置具有該膜之被處理體的該處理室，並讓所產生之該第1氣體電漿通過該遮蔽部的該開口，來氧化該含過渡金屬之膜之工序；為了藉由供給該氧原子之中性粒子至該處理室而讓該含過渡金屬之膜中被氧化的過渡金屬配位，供給第2氣體至該處理室之工序；以及藉由在該電漿生成室中讓稀有氣體電漿生成，來供給稀有氣體原子之中性粒子至該處理室，並讓所產生之該稀有氣體電漿通過該遮蔽部的該開口，來去除在供給有該第2氣體之該處理室中所形成的配位化合物的工序。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該第2氣體係包含羥酸或羧酸。
如申請專利範圍第2項之方法，其中該第2氣體係包含乙醇。
如申請專利範圍第1項之方法，其中供給該第2氣體之工序與供給該稀有氣體原子之中性粒子的工序會同時地進行。
如申請專利範圍第4項之方法，其中供給該氧原子之中性粒子的工序、供給該第2氣體之工序以及供給該稀有氣體原子之中性粒子的工序會同時地進行。
如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其係重複至少包含供給該第2氣體之工序與供給該稀有氣體原子之中性粒子的工序之循環。
如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中該被處理體係在該膜上具有遮罩，該遮罩係由氮化膜所構成。