干法刻蝕方法、干法刻蝕裝置、金屬膜及具有該金屬膜的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供干法刻蝕方法、干法刻蝕裝置、金屬膜及具有該金屬膜的設(shè)備，用于使形成與e-二酮進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造的金屬膜的蝕刻速度提高。該干法刻蝕方法使用含有e-二酮在內(nèi)的蝕刻氣體對(duì)基板上形成的金屬膜進(jìn)行蝕刻，所述金屬膜至少含有一種形成與所述e-二酮進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造的金屬，所述含有e-二酮的蝕刻氣體含有h2o及h2o2的任意一種以上的添加劑，該添加劑的體積濃度為i%以上而20%以下。
【專利說明】干法刻蝕方法、干法刻蝕裝置、金屬膜及具有該金屬膜的設(shè) 備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種使用含有β -二酮在內(nèi)的蝕刻氣體對(duì)金屬膜進(jìn)行蝕刻的干法刻 蝕方法。另外，本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)該方法的干法刻蝕裝置、以及通過該方法進(jìn)行蝕刻的金屬膜 及具有該金屬膜的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體元件的制造工序中，使用成膜裝置而利用金屬柵材料、電極材料、或磁性 材料而在基板表面上形成金屬膜。此時(shí)，除了基板表面之外，在成膜裝置的成膜室內(nèi)的用于 對(duì)基板進(jìn)行保持及加熱的平臺(tái)、用于產(chǎn)生等離子體的電極或其它工具、以及成膜室的內(nèi)壁 及與內(nèi)壁連接的配管的內(nèi)壁等成膜裝置內(nèi)部的表面上附著不需要的金屬膜等，因此，需要 去除不需要的金屬膜等。
[0003] 在從成膜室內(nèi)取出已成膜的基板后，成膜室內(nèi)被加熱的狀態(tài)下，作為去除不需要 的金屬膜等的方法，已知使用β_二酮的干法凈化法。例如，已知下述的干法凈化方法，即， 通過使六氟乙酰丙酮（以下簡(jiǎn)稱為HFAc)等的β -二酮與金屬氧化膜接觸，作為金屬絡(luò)合物 而使金屬氧化膜反應(yīng)，從而去除金屬氧化物(例如專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 但是，即使對(duì)形成于成膜室內(nèi)的金屬膜使用該方法，也由于金屬不處于氧化狀態(tài)， 所以不會(huì)進(jìn)行蝕刻反應(yīng)。因此，已知下述的干法凈化方法，即，通過將HFAc等的β-二酮與 氧組合使用，從而使金屬膜氧化，然后作為金屬絡(luò)合物使金屬氧化膜反應(yīng)而去除金屬氧化 膜(例如，專利文獻(xiàn)2、3)。
[0005] 通常，使用β -二酮等絡(luò)合氣體對(duì)金屬膜進(jìn)行蝕刻的工序，從化學(xué)反應(yīng)的角度來 看，可以劃分為下述3個(gè)反應(yīng)工序：使金屬膜氧化而形成金屬氧化物的工序(氧化工序）；通 過使金屬氧化物絡(luò)合而形成金屬絡(luò)合物的工序(絡(luò)合物形成工序）；以及使所形成的金屬絡(luò) 合物升華的工序(升華工序)。由于與β_二酮進(jìn)行反應(yīng)而形成的有機(jī)金屬絡(luò)合物的蒸汽壓 力較高，所以能夠隨著有機(jī)金屬絡(luò)合物的升華而容易地去除包括金屬膜在內(nèi)的不需要的堆 積物。
[0006] 在專利文獻(xiàn)4中，公開了一種對(duì)在被處理體的表面形成的金屬膜通過氣體團(tuán)簇離 子束進(jìn)行加工的金屬膜的加工方法，在該金屬膜的加工方法中，將使金屬膜中含有的元素 氧化而形成氧化物的氧化性氣體、與氧化物反應(yīng)而形成有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合氣體、以及 惰性氣體組成的混合氣體絕熱膨脹，從而形成氣體團(tuán)簇離子束，通過將氣體團(tuán)簇離子束與 作為被處理體的金屬膜進(jìn)行碰撞而對(duì)金屬膜進(jìn)行蝕刻。另外，在專利文獻(xiàn)4中，記載有在形 成有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合氣體中添加 Q^H2CKH2O2等氧化性氣體。
[0007] 在專利文獻(xiàn)5中，公開了具有下述蝕刻工序的蝕刻方法，S卩，利用含有β-二酮的 蝕刻氣體對(duì)形成于基板上的薄膜進(jìn)行蝕刻，使基板的表面露出這一蝕刻工序。在該方法中， 記載有下述內(nèi)容，即，在含有β -二酮的蝕刻氣體中，為了提高蝕刻效率，而以H2O的濃度等 于或低于2000ppm的方式添加 Η20。
[0008] 專利文獻(xiàn)I :日本特開2001-176807號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本專利平6-101076號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 :日本專利平11-140652號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2012-156259號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2004-91829號(hào)公報(bào) 已知存在下述技術(shù)，即，在金屬膜的蝕刻過程中，通過在絡(luò)合氣體中添加 O2或H2O等氧 化劑而進(jìn)行氧化工序，然后馬上進(jìn)行絡(luò)合物形成工序，然后進(jìn)行升華工序，從而進(jìn)行金屬膜 的蝕刻(專利文獻(xiàn)2?5)。
[0009] 但是，通過作為蝕刻對(duì)象的金屬的種類不同而所形成的絡(luò)合物的構(gòu)造也不同，根 據(jù)現(xiàn)有方法，可知對(duì)于金屬膜，不是任何構(gòu)造下，蝕刻都相同地進(jìn)行。特別地，對(duì)于形成與 β -二酮進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造的Co、Fe、Zn、Mn、Hf等金屬，絡(luò)合物形成反應(yīng)難以進(jìn) 行，無法得到足夠的蝕刻速度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明就是鑒于上述問題點(diǎn)而提出的，其目的在于，提供一種在形成與β_二酮 進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造的金屬膜的蝕刻中，提高蝕刻速度的干法刻蝕方法。另外，本 發(fā)明的目的在于，提供實(shí)施該方法的干法刻蝕裝置，以及通過該方法進(jìn)行蝕刻而得到的金 屬膜及具有該金屬膜的設(shè)備。
[0011] 本發(fā)明人對(duì)于利用β_二酮作為絡(luò)合氣體的金屬膜蝕刻中，著眼于與β_二酮形 成絡(luò)合物的金屬絡(luò)合物的構(gòu)造，從而發(fā)現(xiàn)下述情況，即，通過在β -二酮中添加定量的特定 添加劑，從而可以提高與β-二酮的配位數(shù)為5或6的金屬膜的蝕刻反應(yīng)進(jìn)行速度，由此得 到本發(fā)明。
[0012] 即，本發(fā)明為使用含有β-二酮在內(nèi)的蝕刻氣體對(duì)基材上形成的金屬膜進(jìn)行蝕刻 的干法刻蝕方法，其中，所述金屬膜至少含有一種形成與所述β-二酮進(jìn)行5或6配位的絡(luò) 合物構(gòu)造的金屬，所述含有β-二酮的蝕刻氣體含有H 2O及H2O2的任意一種以上的添加劑， 該添加劑的體積濃度為1%以上而20%以下。
[0013] 在所述干法刻蝕方法中，所述金屬膜也可以是從Zn、Co、Hf、Fe、Mn、及V構(gòu)成的組 中選擇的至少1種。
[0014] 在所述干法刻蝕方法中，也可以使所述蝕刻氣體在KKTC以上而350°C以下的溫 度區(qū)域中與所述金屬膜反應(yīng)。
[0015] 另外，本發(fā)明為一種干法刻蝕裝置，其具有：成膜室，其配置有形成了金屬膜的基 材，該金屬膜將形成與β -二酮進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造；蝕刻氣體供給單元，其與所 述成膜室連接，供給含有β -二酮的蝕刻氣體；添加劑供給單元，其與所述成膜室連接，供 給H2O及H2O 2的任意一種以上的添加劑；以及加熱單元，其加熱所述成膜室；以使得所述添 加劑的體積濃度成為1%以上而20%以下的方式，向所述成膜室供給所述蝕刻氣體及所述添 加劑。
[0016] 在所述干法刻蝕裝置中，也可以使從Zn、Co、Hf、Fe、Μη、及V構(gòu)成的組中選擇的至 少1種的所述金屬膜，與所述蝕刻氣體反應(yīng)。
[0017] 在所述干法刻蝕裝置中，也可以使所述加熱單元將所述成膜室內(nèi)加熱至100°C以 上而350°C以下，在所述成膜室內(nèi)使所述蝕刻氣體與所述金屬膜反應(yīng)。
[0018] 另外，本發(fā)明為一種金屬膜，其形成于基材上，至少含有一種形成與β-二酮進(jìn)行 5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造的金屬，對(duì)于該金屬膜，利用含有β -二酮且H2O及H2O2的任意一 種以上的添加劑的體積濃度為1%以上而20%以下的蝕刻氣體，進(jìn)行蝕刻。
[0019] 所述金屬膜也可以是從Zn、Co、Hf、Fe、Μη、及V構(gòu)成的組中選擇的至少1種。
[0020] 所述金屬膜也可以是在KKTC以上而350°C以下的溫度區(qū)域中與所述蝕刻氣體反 應(yīng)。
[0021] 另外，本發(fā)明為一種具有所述任意一種金屬膜的設(shè)備。
[0022] 發(fā)明的效果 根據(jù)本發(fā)明，能夠使與β -二酮形成5或6的配位數(shù)的金屬膜的蝕刻反應(yīng)的進(jìn)行速度 提高。另外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種實(shí)現(xiàn)該方法的干法刻蝕裝置、利用該方法進(jìn)行蝕刻 的金屬膜及具有該金屬膜的設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的蝕刻裝置的示意圖。
[0024] 標(biāo)號(hào)的說明 1 :基材、110 :成膜室、130 :蝕刻氣體供給單元、131 :配管、131a:配管、131b :配管、 133a :流量調(diào)整單元、133b :流量調(diào)整單元、140 :添加劑供給單元、141 :配管、143 :流量調(diào)整 單元、150 :加熱單元、170 :排氣單元、171a :配管、171b :配管、173 :真空泵、175 :液氮冷阱、 177a :閥、177b :閥。

【具體實(shí)施方式】
[0025] (金屬膜的蝕刻方法） 本發(fā)明為使用含有β-二酮的蝕刻氣體對(duì)基材上形成的金屬膜進(jìn)行蝕刻的干法刻蝕 方法，其中，金屬膜至少含有一種形成與所述β-二酮進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造的金 屬，含有β -二酮的蝕刻氣體含有H2O及H2O2的任意一種以上的添加劑，添加劑的體積濃度 為1%以上而20%以下。
[0026] 在本發(fā)明中，將蝕刻氣體導(dǎo)入配置了含有金屬膜的處理對(duì)象物的蝕刻裝置內(nèi)，與 作為處理對(duì)象物的金屬膜接觸而進(jìn)行反應(yīng)，利用金屬絡(luò)合化而對(duì)金屬膜進(jìn)行蝕刻。本發(fā)明 的特征在于，通過在蝕刻氣體中添加一定量的特定添加劑，從而使形成特定絡(luò)合物構(gòu)造的 金屬的蝕刻速度提高。
[0027] 作為本發(fā)明的干法刻蝕方法的對(duì)象的金屬膜，利用形成與β -二酮進(jìn)行5或6配 位的絡(luò)合物構(gòu)造的材料進(jìn)行成膜。具體地說，可以舉出從Zn、Co、Hf、Fe、Mn、V、Zr、Ti、Ru、& Ir構(gòu)成的組中選擇的至少1種元素。金屬膜也可以并不僅是由上述元素的其中一種構(gòu)成的 膜，也可以是由多種元素構(gòu)成的金屬膜。例如，可以舉出含有NiSi、CoSi、HfSi、NiCo、FeCo、 CoPt、MnZn、NiZn、CuZn、FeNi等金屬及其氧化物膜。其中，對(duì)于含有Zn、Co、Fe及Mn的其 中一種的金屬膜，本發(fā)明是有效的。此外，在本發(fā)明中，基材只要由可以使形成與β_二酮 進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造的材料進(jìn)行成膜、且能夠進(jìn)行蝕刻的材料構(gòu)成即可，可以使用 公知的半導(dǎo)體基板或玻璃基板等。
[0028] 在本發(fā)明中，需要在蝕刻氣體中含有β -二酮、以及作為添加劑的H2O或H2O2。本 發(fā)明人首次發(fā)現(xiàn)通過作為添加劑而添加一定量的H 2O或H2O2，從而可以使與β -二酮配位的 配位數(shù)為5或6的金屬膜的蝕刻反應(yīng)的進(jìn)行速度提高。在本發(fā)明中，與現(xiàn)有技術(shù)中使用的 添加 O2的條件相比，由于蝕刻工序中存在的H2O濃度增加，所以絡(luò)合物形成速度加快，蝕刻 速度提高。在現(xiàn)有技術(shù)中，有時(shí)會(huì)使用H 2O作為氧化劑，但基本沒有使用H2O作為蝕刻金屬 膜時(shí)使用的配位體的例子的報(bào)告。這是由于，在現(xiàn)有技術(shù)中使用O 2作為氧化劑，所以O(shè)2作 為配位體起作用。
[0029] (對(duì)絡(luò)合物形成的研究） 在使用β -二酮進(jìn)行的金屬膜蝕刻中，主要經(jīng)由氧化工序及絡(luò)合物形成工序這2個(gè)工 序進(jìn)行反應(yīng)。在這里，如果針對(duì)由Co形成金屬膜的例子進(jìn)行研究，則如下所示。
[0030] ( 1)氧化工序 2Co + O2 - 2C〇0 (2)絡(luò)合物形成工序 (a) CoO + 2HFAc - Co (HFAc)2 + 2H20 (b ) Co (HFAc) 2 + 2H20 - Co (HFAc) 2 (H2O) 2 個(gè) 在現(xiàn)有技術(shù)的O2添加條件中，形成Co絡(luò)合物所需的H2O的供給僅為在絡(luò)合物形成工序 (a)中生成的4〇。由此，可以預(yù)料到在使用β-二酮的金屬膜蝕刻中，一系列反應(yīng)中決定反 應(yīng)速度的是絡(luò)合物形成反應(yīng)。在本發(fā)明中，在不存在氧氣的環(huán)境中，利用H 2O使金屬膜中的 金屬氧化(氧化工序)。氧化后的金屬原子與β_二酮進(jìn)行2分子配位，形成與β-二酮進(jìn) 行5或6配位型的絡(luò)合物構(gòu)造(絡(luò)合物形成工序（a))。金屬原子的空置的配位基與H 2O分 子配位（H2O氣體作為氧化劑起作用），絡(luò)合物穩(wěn)定化(絡(luò)合物形成工序（b ))?；谏鲜龇磻?yīng) 機(jī)理可知，在本發(fā)明中，即使不存在氧氣，也會(huì)利用H2O使金屬膜中的金屬氧化，絡(luò)合物形成 反應(yīng)的速度依賴H 2O的量而進(jìn)行。
[0031] 作為本發(fā)明所使用的β-二酮，例如可以舉出六氟乙酰丙酮、三氟乙酰丙酮、乙酰 丙酮等，也可以并非僅使用1種而是使用2種以上的多種。特別地，從能夠高速蝕刻這一點(diǎn) 出發(fā)，優(yōu)選六氟乙酰丙酮、三氟乙酰丙酮。在蝕刻氣體中含有的二酮的濃度上升的同 時(shí)，金屬膜的蝕刻速度也提高。不過，在β_二酮的蒸汽壓力較低，有可能在成膜裝置內(nèi)發(fā) 生液化的情況下，優(yōu)選利用稀釋氣體適當(dāng)?shù)卣{(diào)整濃度。
[0032] 優(yōu)選蝕刻氣體中含有的添加劑（H2O或H2O2)的含有率為蝕刻氣體組分中的1體積％ 以上而20體積％以下。更優(yōu)選蝕刻氣體中含有的添加劑的含有率為3體積％以上而10體 積％以下。如果蝕刻氣體中含有的添加劑的含有率超過20體積％，則β -二酮形成水合物， 所以并不優(yōu)選。如果蝕刻氣體中含有的添加劑的含有率不足1體積％，則無法得到充分的蝕 刻效果。
[0033] 此外，也可以在蝕刻氣體中，除了 β-二酮，添加劑（H2O或H2O2)之外，還添加 Ν2、 He、Ar、Ne、Kr等惰性氣體。在添加惰性氣體的情況下，只要稀釋為適當(dāng)?shù)臐舛冗M(jìn)行使用即 可，并不限定濃度，但在蝕刻氣體組分中，惰性氣體通常為1體積％以上而50體積％以下的 含有率使用，優(yōu)選以30體積％以上而50體積％以下的含有率使用。
[0034] (干法刻蝕裝置） 例如，可以通過應(yīng)用如圖1所示的在半導(dǎo)體制造工序中使用的通常的蝕刻裝置，從而 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的蝕刻方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明所涉及的蝕刻裝置100例如具有：成膜 室110,其配置基材1 ;蝕刻氣體供給單元130,其與成膜室110連接，供給含有β -二酮的 蝕刻氣體；添加劑供給單元140,其與成膜室110連接，供給H2O及H2O 2的任意一種以上的添 加劑；以及加熱單元150,其加熱成膜室110。
[0035] 在這里，如果在β-二酮中添加 H2O或H2O2，則形成水合物而成為固體，因此，有可 能閉塞配管。由此，優(yōu)選在蝕刻裝置100中，將β -二酮中混合H2O或H2O2的工序安排在即 將向成膜室110供給蝕刻氣體之前進(jìn)行。但是，從使β -二酮和H2O或H2O2充分混合這一 觀點(diǎn)出發(fā)，并不優(yōu)選分別添加 β-二酮和H2O或H2O2這一操作。由此，在本發(fā)明中，添加劑 供給單元140與蝕刻氣體供給單元130連接，在β -二酮混合有H2O或H2O2的狀態(tài)下向成 膜室110供給。
[0036] 成膜室110為了配置形成有金屬膜的基材--所述金屬膜將形成與β -二酮進(jìn)行 5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造--而具有平臺(tái)120。成膜室110只要是對(duì)于所使用的β -二酮 具有耐受性、可以以規(guī)定的壓力進(jìn)行減壓即可，并不特別限定，通?？梢詰?yīng)用半導(dǎo)體的蝕刻 裝置所具有的普通的成膜室等。另外，供給蝕刻氣體的供給管及其它配管等也只要是對(duì)于 β_二酮具有耐受性的管即可，并不特別限定，可以使用普通的管。
[0037] 成膜室110連接有蝕刻氣體供給單元130。蝕刻氣體供給單元130經(jīng)由配管131 將β_二酮向成膜室110供給。在圖1中，通過流量調(diào)整單元133a調(diào)整β-二酮的供給 量，并從配管131a向配管131供給。另外，作為稀釋氣體的惰性氣體由流量調(diào)整單元133b 調(diào)整供給量，從配管131b向配管131供給。如上述所示，在本實(shí)施方式中，添加劑供給單元 140通過流量調(diào)整單元143調(diào)整供給量，而將H 2O及H2O2的任意一種以上的添加劑經(jīng)由配管 141向配管131供給。
[0038] 在蝕刻裝置100中，β -二酮被稀釋氣體稀釋至規(guī)定的濃度、并以規(guī)定濃度與從添 加劑供給單元140供給來的添加劑混合的狀態(tài)下，向成膜室110供給。由此，在本發(fā)明中， 由于在即將向成膜室110供給之前，將稀釋后的β -二酮和H2O及/或H2O2混合，所以不會(huì) 使β -二酮形成水合物并固化而閉塞配管141。
[0039] 在成膜室110的外部連接用于對(duì)成膜室110進(jìn)行加熱的加熱單元150。另外，優(yōu)選 在平臺(tái)120的內(nèi)部，作為第2加熱單元而具有加熱器。在成膜室110中配置多個(gè)平臺(tái)的情 況下，通過每個(gè)平臺(tái)具有加熱器，可以對(duì)各個(gè)平臺(tái)分別設(shè)定為規(guī)定的溫度。
[0040] 在成膜室110的一側(cè)連接有用于排出反應(yīng)后的氣體的排氣單元170。通過排氣單 元170的真空泵173而經(jīng)由配管171a從成膜室110排出反應(yīng)后的氣體。通過配置在配管 171a和171b之間的液氮冷阱175,回收反應(yīng)后的氣體。在配管171a和配管171b中配置閥 177a和閥177b，從而可以調(diào)整壓力。另外，在圖1中，PG及PIC為壓力計(jì)，可以基于PG及 PIC的指示值而控制各流量調(diào)整單元及各閥。
[0041] 將蝕刻裝置100作為例子而具體說明蝕刻方法。在成膜室110中配置形成有金屬 膜的基材1，該金屬膜將形成與β-二酮進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造。通過真空泵173將 成膜室110、配管131、配管131a、配管131b、液氮冷阱175、配管171a及171b的內(nèi)部進(jìn)行真 空置換至規(guī)定壓力后，由加熱單元150對(duì)基材1加熱。如果成膜室110內(nèi)達(dá)到規(guī)定的溫度， 則從蝕刻氣體供給單元130將β -二酮和稀釋氣體以規(guī)定流量向配管131供給，同時(shí)從添 加劑供給單元140將添加劑以規(guī)定流量向配管131供給。
[0042] 稀釋后的β -二酮和添加劑以規(guī)定組分進(jìn)行混合而供給至成膜室110。一邊將混 合后的蝕刻氣體導(dǎo)入成膜室110內(nèi)，一邊控制成膜室110內(nèi)部成為規(guī)定壓力。通過使蝕刻 氣體和金屬膜以規(guī)定時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)，從而進(jìn)行金屬膜的蝕刻。
[0043] 在蝕刻完成后，停止由加熱單元150進(jìn)行的加熱而進(jìn)行降溫，同時(shí)停止真空泵173 而解除真空。通過以上操作，可以進(jìn)行本發(fā)明所涉及的金屬膜的蝕刻。
[0044] 另外，在本發(fā)明的蝕刻方法中，蝕刻時(shí)的溫度只要是能夠使絡(luò)合物氣化的溫度即 可，特別優(yōu)選作為去除對(duì)象的金屬膜的溫度落在100°c以上而350°C以下的溫度范圍內(nèi)。另 夕卜，蝕刻時(shí)的成膜室內(nèi)的壓力并不特別限定，通常為〇· IkPa?101. 3kPa的壓力范圍。
[0045] 蝕刻時(shí)間并不特別限定，但如果考慮到半導(dǎo)體元件制造工序的效率，則優(yōu)選為60 分鐘以內(nèi)。在這里，蝕刻時(shí)間是指，在進(jìn)行蝕刻處理的、內(nèi)部設(shè)置有基板的反應(yīng)室的內(nèi)部導(dǎo) 入蝕刻氣體后，直至為了結(jié)束蝕刻處理而通過真空泵等將反應(yīng)室內(nèi)部的蝕刻氣體排出為止 的時(shí)間。
[0046] 另外，專利文獻(xiàn)4所記載的通過形成有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合氣體的團(tuán)簇離子束而 對(duì)金屬膜進(jìn)行蝕刻的方法，由于并非等離子蝕刻工藝，所以不會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生電氣或紫外線 導(dǎo)致的損傷，但由于為了形成團(tuán)簇離子束而必須對(duì)供給氣體施加高壓，并且氣體供給管的 前端的噴嘴需要加工為特殊形狀，所以存在裝置制作的成本變高這一問題。對(duì)于這一點(diǎn)， 本發(fā)明所涉及的蝕刻方法無需對(duì)蝕刻裝置施加較大變更，這一點(diǎn)與專利文獻(xiàn)4相比更加有 利。
[0047](蝕刻后的金屬膜） 使用上述的本發(fā)明所涉及的蝕刻方法，對(duì)于形成在基材上、且至少含有1種形成與 β -二酮進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造的金屬的金屬膜，可以得到利用含有β -二酮、且H2O 及H2O2的任意一種以上的添加劑的體積濃度為1%以上而20%以下的蝕刻氣體進(jìn)行蝕刻而 得到的金屬膜。
[0048] 本發(fā)明所涉及的金屬膜與現(xiàn)有的蝕刻方法相比，蝕刻效率顯著提高，無需較大變 更蝕刻裝置，因此，能夠抑制蝕刻裝置的制造成本增加，其結(jié)果，可以廉價(jià)地進(jìn)行制造。
[0049](設(shè)備） 本發(fā)明所涉及的金屬膜能夠替代利用現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造工藝所制造的設(shè)備的金屬膜。 本發(fā)明所涉及的設(shè)備，通過使用利用本發(fā)明所涉及的蝕刻方法而蝕刻得到的金屬膜，從而 可以廉價(jià)地進(jìn)行制造。作為這種設(shè)備，例如可以舉出太陽(yáng)能電池、硬盤驅(qū)動(dòng)器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪 問存儲(chǔ)器、相變存儲(chǔ)器、鐵電存儲(chǔ)器、磁阻存儲(chǔ)器、電阻變化型存儲(chǔ)器、MEMS等。
[0050] 【實(shí)施例】 以下，通過實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于實(shí)施例。在金屬膜的蝕刻實(shí)驗(yàn) 中，針對(duì)金屬種類與含有β_二酮的蝕刻氣體中的添加劑的種類、添加量之間的關(guān)系進(jìn)行 了研究。此外，金屬的種類使用(>)、？6、211、]\111。此外，作為形成與6-二酮進(jìn)行4配位構(gòu)造 的絡(luò)合物的金屬的例子，使用Ni作為對(duì)比例。作為添加劑(有時(shí)稱為添加氣體）使用Η 20、 H2O2。
[0051] 蝕刻裝置依照?qǐng)D1所示的蝕刻裝置100,作為樣品而使用形成在基板上的金屬箔 (形成為2cmX2cm、厚度為0. 1_)。
[0052] 在將成膜室110及配管131、配管131a、配管131b、液氮冷阱175、配管171a及171b 的內(nèi)部進(jìn)行真空置換為不足IOPa后，利用加熱單元150及配置在平臺(tái)120內(nèi)部的加熱器， 對(duì)放置在平臺(tái)120上且測(cè)量了重量的樣品加熱至規(guī)定溫度。在確認(rèn)到加熱單元150及配置 在平臺(tái)120內(nèi)部的加熱器的溫度達(dá)到規(guī)定值后，從蝕刻氣體供給單元130將β -二酮和稀 釋氣體以規(guī)定流量向配管131供給，同時(shí)從添加劑供給單元140將添加劑以規(guī)定流量向配 管131供給，由此，一邊將蝕刻氣體向成膜室110內(nèi)導(dǎo)入，一邊將成膜室110內(nèi)部控制為規(guī) 定的壓力。在開始導(dǎo)入蝕刻氣體經(jīng)過規(guī)定時(shí)間（10分鐘）后，停止蝕刻氣體導(dǎo)入。在解除 成膜室110內(nèi)部的真空后，取出樣品測(cè)量重量，基于實(shí)驗(yàn)前后的樣品重量變化計(jì)算出蝕刻 量。在本實(shí)施例中，考慮到測(cè)量重量的秤的測(cè)量精度而將計(jì)算出的蝕刻量的定量下限設(shè)為 20nm〇
[0053] 在本實(shí)施例的蝕刻實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)入的蝕刻氣體的總量為50sccm，稀釋氣體為N2，蝕刻 時(shí)間為10分鐘。另外，在實(shí)施例及對(duì)比例中，將成膜室內(nèi)的壓力、金屬箔的溫度設(shè)定為規(guī)定 的條件而進(jìn)行蝕刻實(shí)驗(yàn)。表1?表5示出了實(shí)施例及對(duì)比例中的各蝕刻條件和金屬蝕刻量 的結(jié)果。
[0054] 以下，說明對(duì)作為對(duì)象金屬的Co進(jìn)行蝕刻的實(shí)驗(yàn)例。對(duì)Co進(jìn)行蝕刻后的結(jié)果在 表1中示出。

【權(quán)利要求】
1. 一種干法刻蝕方法，其使用含有β-二酮的蝕刻氣體對(duì)基材上形成的金屬膜進(jìn)行蝕 刻， 其特征在于， 所述金屬膜至少含有一種形成與所述β-二酮進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造的金屬， 所述含有β -二酮的蝕刻氣體含有H2O及H2O2的任意一種以上的添加劑， 該添加劑的體積濃度為1%以上而20%以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干法刻蝕方法，其特征在于， 所述金屬膜是從Zn、Co、Hf、Fe、Μη、及V構(gòu)成的組中選擇的至少1種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干法刻蝕方法，其特征在于， 所述蝕刻氣體在l〇〇°C以上而350°C以下的溫度區(qū)域中與所述金屬膜反應(yīng)。
4. 一種干法刻蝕裝置，其特征在于， 具有：成膜室，其配置有形成了金屬膜的基材，該金屬膜將形成與β -二酮進(jìn)行5或6 配位的絡(luò)合物構(gòu)造； 蝕刻氣體供給單元，其與所述成膜室連接，供給含有β_二酮的蝕刻氣體； 添加劑供給單元，其與所述成膜室連接，供給H2O及H2O2的任意一種以上的添加劑；以 及 加熱單元，其加熱所述成膜室， 以使得所述添加劑的體積濃度成為1%以上而20%以下的方式，向所述成膜室供給所述 蝕刻氣體及所述添加劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的干法刻蝕裝置，其特征在于， 使從Zn、Co、Hf、Fe、Μη、及V構(gòu)成的組中選擇的至少1種的所述金屬膜，與所述蝕刻氣 體反應(yīng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的干法刻蝕裝置，其特征在于， 使所述加熱單元將所述成膜室內(nèi)加熱至l〇〇°C以上而350°C以下， 在所述成膜室內(nèi)使所述蝕刻氣體與所述金屬膜反應(yīng)。
7. -種金屬膜，其特征在于， 其形成于基材上，至少含有一種形成與β -二酮進(jìn)行5或6配位的絡(luò)合物構(gòu)造的金屬， 利用含有β -二酮、且H2O及H2O2的任意一種以上的添加劑的體積濃度為1%以上而20% 以下的蝕刻氣體，進(jìn)行蝕刻。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬膜，其特征在于， 該金屬膜為從Zn、Co、Hf、Fe、Μη、及V構(gòu)成的組中選擇的至少1種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬膜，其特征在于， 其在KKTC以上而350°C以下的溫度區(qū)域中與所述蝕刻氣體反應(yīng)。
10. -種具有權(quán)利要求7至9中任意一項(xiàng)所述的金屬膜的設(shè)備。
【文檔編號(hào)】C23F1/12GK104213122SQ201410233504
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】菊池亞紀(jì)応, 武田雄太 申請(qǐng)人:中央硝子株式會(huì)社