JP5811540B2 - Metal film processing method and processing apparatus - Google Patents

Metal film processing method and processing apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP5811540B2
JP5811540B2 JP2011013313A JP2011013313A JP5811540B2 JP 5811540 B2 JP5811540 B2 JP 5811540B2 JP 2011013313 A JP2011013313 A JP 2011013313A JP 2011013313 A JP2011013313 A JP 2011013313A JP 5811540 B2 JP5811540 B2 JP 5811540B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
metal film
processing apparatus
cluster beam
complexing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011013313A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012156259A (en
Inventor
軍司　勲男
勲男 軍司
三好　秀典
秀典 三好
謙一 原
謙一 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2011013313A priority Critical patent/JP5811540B2/en
Priority to CN2012800038506A priority patent/CN103229278A/en
Priority to KR1020137019681A priority patent/KR20140016884A/en
Priority to PCT/JP2012/050869 priority patent/WO2012102139A1/en
Priority to TW101102703A priority patent/TW201250807A/en
Publication of JP2012156259A publication Critical patent/JP2012156259A/en
Priority to US13/950,658 priority patent/US20130306597A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5811540B2 publication Critical patent/JP5811540B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/02—Local etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/08—Apparatus, e.g. for photomechanical printing surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/026—Cluster ion sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching
    • H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching
    • H01J37/3056—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching for microworking, e.g. etching of gratings, trimming of electrical components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/06—Sources
    • H01J2237/08—Ion sources
    • H01J2237/0812—Ionized cluster beam [ICB] sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3174—Etching microareas

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の表面に形成されている金属膜をガスクラスタビームにより加工する金属膜の加工方法及び加工装置に関する。   The present invention relates to a metal film processing method and a processing apparatus for processing a metal film formed on a surface of an object to be processed such as a semiconductor wafer with a gas cluster beam.

超ＬＳＩの配線は、現在では銅ダマシン法によって形成されている。銅ダマシン法とは、絶縁膜にフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術を組み合わせてパターン化された溝を形成し、その表面を銅バリア膜で被覆してから銅をめっきで埋め込み、不要な上層部をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）で研磨して除去して金属パターンを形成する方法である（非特許文献１参照） 。   The VLSI wiring is currently formed by the copper damascene method. In the copper damascene method, a patterned groove is formed in an insulating film by combining photolithography technology and dry etching technology, and the surface is covered with a copper barrier film, and then copper is embedded by plating, and an unnecessary upper layer portion is formed. This is a method of forming a metal pattern by polishing and removing by CMP (Chemical Mechanical Polishing) (see Non-Patent Document 1).

銅ダマシン法は、微細な溝に良好に銅バリア膜を被覆するプロセス、銅バリア膜上に良好に銅めっきシード膜を被覆するプロセス、銅めっきを微細構造に良好に埋め込むプロセスが必要とされ、より微細なパターンへの適用が難しくなってきている。さらに、パターン形成にＣＭＰプロセスが必須となるため、ＴＳＶ(Through Silicon Via)に接続させるバンプのような、大きなパターン形成プロセ スにはコスト高になってしまう。   The copper damascene method requires a process of coating a copper barrier film in a fine groove, a process of coating a copper plating seed film on the copper barrier film, and a process of successfully embedding copper plating in a microstructure. Application to finer patterns is becoming difficult. Furthermore, since a CMP process is indispensable for pattern formation, a large pattern formation process such as a bump connected to TSV (Through Silicon Via) is expensive.

ダマシン法以外の金属膜パターン形成プロセスの一つに、ウエットエッチング法がある。これは金属膜上にマスクをパターニングして、マスクがない金属膜部分を希塩酸などでウエットエッチング除去する手法である。しかし、この手法は金属を等方的にエッチングするため、微細な構造だとサイドエッチング量が制御できずに構造が崩壊してしまう。   One of the metal film pattern forming processes other than the damascene method is a wet etching method. This is a technique in which a mask is patterned on the metal film, and the metal film portion without the mask is removed by wet etching with diluted hydrochloric acid or the like. However, since this technique etches metal isotropically, if the structure is fine, the amount of side etching cannot be controlled and the structure collapses.

もう一つの手法として、ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法がある。この手法は、反応性プラズマによりマスクされていない金属部をエッチングする方法であり、ハロゲン化物の蒸気圧が高い金属元素であるＡｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗなどは良好なパターン形成が確認されている（非特許文献２参照）。   Another method is RIE (Reactive Ion Etching). This method is a method of etching a metal part that is not masked by reactive plasma, and good pattern formation is confirmed for Al, Ti, Ta, W, and the like, which are metal elements having a high halide vapor pressure. (Refer nonpatent literature 2).

しかし、ハロゲン化物の蒸気圧が低い金属であるＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ，Ｐｔ，ＲｕなどをＲＩＥ法にてパターン形成する場合、ハロゲン化金属をガス化して取り除き、反応容器の壁への再付着を防ぐために基板と反応容器の壁の温度を高温に保つ必要がある。   However, when patterning Co, Ni, Cu, Pt, Ru, etc., which is a metal having a low vapor pressure of halide, by RIE, the metal halide is gasified and removed, and reattached to the reaction vessel wall. In order to prevent this, it is necessary to keep the temperature of the substrate and the reaction vessel wall high.

しかも、このような高温ＲＩＥプロセスでは、プラズマの活性種であるハロゲンイオンとラジカルがエッチングにより形成された開口（溝やホール）の側壁を腐食し、良好なパターン形状を保つことが難しい（非特許文献３）。さらには、これらのＲＩＥ法では、プラズマで分解されたエッチャントがポリマーや化合物の形で残渣として残り、エッチング後のウエットクリーニングでも除去しきれない問題が頻発する。   Moreover, in such a high-temperature RIE process, it is difficult to maintain a good pattern shape by corroding the sidewalls of openings (grooves and holes) formed by etching with halogen ions and radicals, which are active species of plasma, by etching (non-patent) Reference 3). Furthermore, in these RIE methods, the etchant decomposed by the plasma remains as a residue in the form of a polymer or a compound, and there is a frequent problem that it cannot be removed by wet cleaning after etching.

一方で、クリーニングやエッチングガスを断熱膨張させることによって発生するガスクラスタビームを用いたクリーニング処理や加工処理が提案されている（特許文献１、２）。この場合、上記ガスクラスタビームをイオン化して加速させることも行われている。そして、上記ガスクラスタビームが材料の表面に衝突すると、その時に発生する熱や化学反応によって表面を清浄化したり、或いは材料をエッチングしたりするようになっている。   On the other hand, cleaning and processing using gas cluster beams generated by adiabatic expansion of cleaning and etching gas have been proposed (Patent Documents 1 and 2). In this case, the gas cluster beam is ionized and accelerated. When the gas cluster beam collides with the surface of the material, the surface is cleaned or the material is etched by heat or chemical reaction generated at that time.

D. Edelstein et al, IEDM Technical Digest, IEEE (1997).D. Edelstein et al, IEDM Technical Digest, IEEE (1997). Y. Yasuda, Thin Solid Films, Volume 90, Issue 3, 23 April 1982, Pages 259-270.Y. Yasuda, Thin Solid Films, Volume 90, Issue 3, 23 April 1982, Pages 259-270. B.J. Howard and C. Steinbruchel, Applied Physics Letters , 59(8), 19 p914, (1991).B.J.Howard and C. Steinbruchel, Applied Physics Letters, 59 (8), 19 p914, (1991).

特開２００９−０４３９７５号公報JP 2009-043975 A 国際公開第２０１０／０２１２６５International Publication No. 2010/021265

上述のようにガスクラスタビームを用いた場合にあっては、シリコン膜はエッチング加工を十分に行うことができることが知られている。しかしながら、前述したようなＣｕ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｒｕ等の金属により形成される金属ハロゲン化物の蒸気圧はかなり低いので、上述したようなガスクラスタビームでは依然としてエッチング加工を行うことが困難である、といった問題があった。   As described above, when the gas cluster beam is used, it is known that the silicon film can be sufficiently etched. However, since the vapor pressure of the metal halide formed by the metals such as Cu, Co, Pt, and Ru as described above is considerably low, it is still difficult to perform etching with the gas cluster beam as described above. There was a problem.

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、従来のクラスタビーム法ではエッチングできなかった金属膜を酸化ガスと錯化ガスと希ガスとを用いたクラスタビームによりエッチングすることが可能な金属膜の加工方法及び加工装置である。   The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. The present invention is a metal film processing method and processing apparatus capable of etching a metal film, which could not be etched by a conventional cluster beam method, with a cluster beam using an oxidizing gas, a complex gas, and a rare gas.

請求項１に係る発明は、被処理体の表面に形成された金属膜をガスクラスタビームにより加工する金属膜の加工方法において、前記金属膜の元素を酸化して酸化物を形成する酸化ガスと前記酸化物と反応して有機金属錯体を形成する錯化ガスと希ガスとの３種類のガスの混合ガスを断熱膨張させてガスクラスタビームを形成し、前記ガスクラスタビームを前記被処理体の金属膜に衝突させることにより前記金属膜をエッチングすることを特徴とする金属膜の加工方法である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a metal film processing method for processing a metal film formed on a surface of an object to be processed by a gas cluster beam, and an oxidizing gas for oxidizing an element of the metal film to form an oxide. A gas cluster beam is formed by adiabatic expansion of a mixed gas of a complex gas and a rare gas that reacts with the oxide to form an organometallic complex to form a gas cluster beam. A metal film processing method comprising etching the metal film by colliding with the metal film.

このように、上記金属膜の元素を酸化して酸化物を形成する酸化ガスと上記酸化物と反応して有機金属錯体を形成する錯化ガスと希ガスとの混合ガスを断熱膨張させてガスクラスタビームを形成し、上記ガスクラスタビームを上記被処理体の金属膜に衝突させることにより上記金属膜をエッチングするので、従来のクラスタビーム法ではエッチングできなかった金属膜を酸化ガスと錯化ガスと希ガスとを用いたクラスタビームによりエッチング加工することができる。   As described above, a gas is obtained by adiabatic expansion of a mixed gas of an oxidizing gas that oxidizes the elements of the metal film to form an oxide and a complex gas that reacts with the oxide to form an organometallic complex and a rare gas. The metal film is etched by forming a cluster beam and causing the gas cluster beam to collide with the metal film of the object to be processed. Therefore, the metal film that cannot be etched by the conventional cluster beam method is oxidized and complexed gas. Etching can be performed by a cluster beam using a rare gas and a rare gas.

請求項８に係る発明は、被処理体の表面に形成された金属膜をガスクラスタビームにより加工する金属膜の加工装置において、真空排気が可能になされた処理容器と、前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段に対向させて設けられると共に、前記金属膜の元素を酸化して酸化物を形成する酸化ガスと前記酸化物と反応して有機金属錯体を形成する錯化ガスと希ガスとの３種類のガスの混合ガスを断熱膨張させてガスクラスタビームを形成するガスクラスタビーム形成手段と、を備えたことを特徴とする加工装置である。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a metal film processing apparatus for processing a metal film formed on a surface of an object to be processed by a gas cluster beam, and a processing container that can be evacuated, and the object to be processed are held. A holding means that opposes the holding means, an oxidizing gas that oxidizes an element of the metal film to form an oxide, and a complexing gas that reacts with the oxide to form an organometallic complex. A processing apparatus comprising gas cluster beam forming means for forming a gas cluster beam by adiabatic expansion of a mixed gas of three kinds of gases including a rare gas.

本発明に係る金属膜の加工方法及び加工装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
非プラズマプロセスなので、ハロゲンラジカルやイオンによる側壁表面の腐食がない。よって、ＲＩＥ法と比較して良好なエッチング形状を得られる。同様に、プラズマで活性化したエッチングガスがポリマー化してマスク表面やエッチング側壁に堆積することがない。このため、エッチング後の加工基板の洗浄工程が大幅に簡易化される。
蒸気圧が高い有機金属錯体として排気するために、処理容器側壁への副生成物付着量を劇的に低減できる。そのため、装置処理容器の内壁クリーニング回数を低減できて、装置の使用効率を高く保つことが出来る。
被処理体の表面に形成された金属膜を加工するに際して、金属膜の元素を酸化して酸化物を形成する酸化ガスと上記酸化物と反応して有機金属錯体を形成する錯化ガスと希ガスとの３種類のガスの混合ガスを断熱膨張させてガスクラスタビームを形成し、上記ガスクラスタビームを上記被処理体の金属膜に衝突させることにより上記金属膜をエッチングできるようにしたので、従来のクラスタビーム法ではエッチングできなかった金属膜を酸化ガスと錯化ガスと希ガスとを用いたクラスタビームによりエッチング加工することができる。 According to the method and apparatus for processing a metal film according to the present invention, the following excellent effects can be exhibited.
Since it is a non-plasma process, there is no corrosion of the sidewall surface by halogen radicals or ions. Therefore, a favorable etching shape can be obtained as compared with the RIE method. Similarly, the etching gas activated by plasma does not polymerize and deposit on the mask surface or the etching sidewall. For this reason, the cleaning process of the processed substrate after etching is greatly simplified.
By exhausting as an organometallic complex having a high vapor pressure, the amount of by-products attached to the side wall of the processing vessel can be dramatically reduced. Therefore, the number of times of cleaning the inner wall of the apparatus processing container can be reduced, and the use efficiency of the apparatus can be kept high.
When processing the metal film formed on the surface of the object to be processed, an oxidizing gas that oxidizes the elements of the metal film to form an oxide and a complexing gas that reacts with the oxide to form an organometallic complex and a rare gas. Since the gas cluster beam is formed by adiabatic expansion of a mixed gas of three kinds of gases and gas, and the gas cluster beam collides against the metal film of the object to be processed, the metal film can be etched, A metal film that could not be etched by the conventional cluster beam method can be etched by a cluster beam using an oxidizing gas, a complex gas, and a rare gas.

本発明に係る金属膜の加工装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the processing apparatus of the metal film which concerns on this invention. 本発明の金属膜の加工方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the processing method of the metal film of this invention. 銅をエッチングする時に発生する反応副生成物であるＣｕ（ｈｆａｃ）２ の蒸気圧曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the vapor pressure curve of Cu (hfac) 2 , which is a reaction by-product generated when copper is etched. 本発明の加工装置の変形実施例の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the deformation | transformation Example of the processing apparatus of this invention.

以下に、本発明に係る金属膜の加工方法及び加工装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る金属膜の加工装置の一例を示す構成図である。ここでは金属膜として銅の薄膜に対してパターンニングエッチング加工を施す場合を例にとって説明する。   Hereinafter, an embodiment of a metal film processing method and processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a metal film processing apparatus according to the present invention. Here, a case where patterning etching is performed on a copper thin film as a metal film will be described as an example.

図１に示すように、この加工装置２は、所定の長さの箱状になされた処理容器４を有している。この処理容器４は、アルミニウム、アルミニウム合金又はステンレススチール等の耐圧性に優れる材料により形成されている。この処理容器２内は、被処理体である例えば半導体ウエハＷが設置される処理空間６と、加工のための後述するガスクラスタビームを発生させるビーム形成空間８とに容器内の中央に設けたスキム板１０により左右に２つに区分されている。このスキム板１０の中央部には、直進性の高いガスクラスタビームのみを通過させるガススキム孔１２が形成されている。   As shown in FIG. 1, the processing apparatus 2 has a processing container 4 formed in a box shape having a predetermined length. The processing container 4 is made of a material having excellent pressure resistance such as aluminum, aluminum alloy, or stainless steel. In the processing container 2, a processing space 6 in which, for example, a semiconductor wafer W as an object to be processed is installed and a beam forming space 8 for generating a gas cluster beam to be described later for processing are provided in the center of the container. The skim plate 10 is divided into two on the left and right. In the central portion of the skim plate 10, a gas skim hole 12 through which only a gas cluster beam with high straightness is allowed to pass is formed.

このガススキム孔１２の開口面積は非常に小さいが、このガススキム孔１２を介して上記処理空間６とビーム形成空間８とは連通状態になされている。そして、上記処理空間６内には、上記半導体ウエハＷを保持する保持手段１４が設けられている。具体的には、この保持手段１４は、ウエハＷを保持するために例えば円板状になされた保持台１６を有しており、この保持台１６を上下方向に起立させて設け、この一側面にウエハＷの裏面を当接させて、ウエハＷの周辺部をクランパ１８により固定するようになっている。この保持台１６は、処理容器４の天井部に設けた走査アクチュエータ２０により支持されている。   Although the opening area of the gas skim hole 12 is very small, the processing space 6 and the beam forming space 8 are in communication with each other through the gas skim hole 12. A holding means 14 for holding the semiconductor wafer W is provided in the processing space 6. Specifically, the holding means 14 has a holding table 16 made, for example, in the shape of a disk for holding the wafer W, and this holding table 16 is provided upright in the vertical direction. The periphery of the wafer W is fixed by the clamper 18 by bringing the back surface of the wafer W into contact therewith. The holding table 16 is supported by a scanning actuator 20 provided on the ceiling portion of the processing container 4.

具体的には、この走査アクチュエータ２０は、下方に延びるアーム２２を有しており、このアーム２２に上記保持台１６を取り付け固定している。このアーム２２は、図中において上下方向［Ｙ方向］、左右方向［Ｚ方向］及び紙面の垂直方向［Ｘ方向］（図示せず）へそれぞれ移動可能になされている。Ｘ方向及びＹ方向へは、ウエハＷの少なくとも半径の長さだけ走査移動できるようになっており、この走査移動により図中左側から直進してくることになるガスクラスタビームをウエハＷの全面に照射できるようになっている。   Specifically, the scanning actuator 20 has an arm 22 extending downward, and the holding table 16 is attached and fixed to the arm 22. The arm 22 is movable in the vertical direction [Y direction], the horizontal direction [Z direction], and the vertical direction [X direction] (not shown) in the drawing. In the X direction and the Y direction, scanning movement can be performed by at least the length of the radius of the wafer W, and by this scanning movement, a gas cluster beam that goes straight from the left side in the figure is applied to the entire surface of the wafer W. Can be irradiated.

また、上記処理空間６及びビーム形成空間８を区画する処理容器４の各底部には、それぞれ排気口２４、２６が設けられており、各排気口２４、２６には、真空引きを行う排気系２８が接続されている。具体的には、この排気系２８は、上記２つの排気口２４、２６に共通に接続された排気通路３０を有している。そして、この排気通路３０にその上流側より下流側に向けて圧力調整を行うための圧力調整弁３２と第１の真空ポンプ３４と第２の真空ポンプ３６が順次介設されており、上記処理容器４内の全体を圧力調整して高真空状態に維持できるようになっている。上記第１の真空ポンプ３４として例えばターボ分子ポンプが用いられ、上記第２の真空ポンプ３６としては例えばドライポンプが用いられる。   Exhaust ports 24 and 26 are provided at the bottoms of the processing container 4 that divides the processing space 6 and the beam forming space 8, respectively. 28 is connected. Specifically, the exhaust system 28 has an exhaust passage 30 connected in common to the two exhaust ports 24 and 26. A pressure adjusting valve 32, a first vacuum pump 34, and a second vacuum pump 36 for adjusting the pressure from the upstream side toward the downstream side are sequentially provided in the exhaust passage 30, and the above processing is performed. The pressure inside the container 4 can be adjusted to maintain a high vacuum state. For example, a turbo molecular pump is used as the first vacuum pump 34, and a dry pump is used as the second vacuum pump 36, for example.

そして、この処理容器４内には、上記保持台１６に対向させるようにしてガスクラスタビーム形成手段３８が設けられている。具体的には、このガスクラスタビーム形成手段３８は、ガスクラスタを高速で噴射する噴射機構４０を有している。この噴射機構４０は、ある程度の大きさの容量になされた横長の滞留チャンバ４２と、この横長の滞留チャンバ４２の先端側に設けられて噴射方向に向けて次第に拡径されたラッパ状のノズル部４４とよりなり、全体として例えばラバールノズルを構成している。   A gas cluster beam forming unit 38 is provided in the processing container 4 so as to face the holding table 16. Specifically, the gas cluster beam forming means 38 has an injection mechanism 40 that injects the gas clusters at high speed. The injection mechanism 40 includes a horizontally long residence chamber 42 having a certain volume, and a trumpet-shaped nozzle portion which is provided at the front end side of the horizontally long residence chamber 42 and gradually expands in the injection direction. For example, a Laval nozzle is formed as a whole.

そして、この滞留チャンバ４２には、ガスクラスタビームの形成に必要な各種のガスを導入するためのガス導入通路４６が接続されている。このガス導入通路４６には、酸化ガスを流す酸化ガス通路４８と錯化ガスを流す錯化ガス通路５０とが共通に接続される。そして、上記酸化ガス通路４８には、その上流側より下流側に向けてマスフローコントローラのような気体用の流量制御器５２及び開閉弁５４が順次介設されており、高い圧力の酸化ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。   The residence chamber 42 is connected to a gas introduction passage 46 for introducing various gases necessary for forming the gas cluster beam. The gas introduction passage 46 is connected in common with an oxidizing gas passage 48 through which oxidizing gas flows and a complexing gas passage 50 through which complexing gas flows. A gas flow controller 52 such as a mass flow controller and an open / close valve 54 are sequentially provided in the oxidant gas passage 48 from the upstream side to the downstream side so that a high-pressure oxidant gas can flow. It can be supplied while being controlled.

ここで酸化ガスとして例えばＯ２ （酸素）が用いられる。また、ここでは錯化剤として室温で液体の錯化剤を用いることから、上記錯化ガス通路５０には、その上流側より下流側に向けて液体用マスフローコントローラのような流量制御器５６、開閉弁５８及び気化器６０が順次介設されている。そして、上記気化器６０には、キャリアガスとして機能する希ガスを流すための希ガス通路６２が接続される。そして、この希ガス通路６２は、その上流側より下流側に向けてマスフローコントローラのような気体用の流量制御器６４及び開閉弁６６が順次介設されており、高い圧力の希ガスをキャリアガスとして流量制御しつつ供給できるようになっている。 Here, for example, O 2 (oxygen) is used as the oxidizing gas. In addition, since a complexing agent that is liquid at room temperature is used as the complexing agent here, a flow rate controller 56 such as a liquid mass flow controller is provided in the complexing gas passage 50 from the upstream side toward the downstream side. An on-off valve 58 and a vaporizer 60 are sequentially provided. The vaporizer 60 is connected to a rare gas passage 62 for flowing a rare gas functioning as a carrier gas. The rare gas passage 62 is provided with a gas flow controller 64 such as a mass flow controller and an opening / closing valve 66 in order from the upstream side to the downstream side, so that the high pressure rare gas can be transferred to the carrier gas. Can be supplied while controlling the flow rate.

ここでは上記錯化剤として室温で液体のヘキサフルオロアセチルアセトン(1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentanedione:Ｈ（ｈｆａｃ）)が用いられ、また、キャリアガスとなる希ガスとしてはＡｒが用いられる。上記液体の錯化剤は高い圧力で圧送されて流され、気化器６０にて気化されて錯化ガスとなり、高い圧力のキャリアガス（Ａｒ）との混合状態となって下流に向けて流れるようになっている。   Here, hexafluoroacetylacetone (1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentanedione: H (hfac)), which is liquid at room temperature, is used as the complexing agent, and also serves as a carrier gas. Ar is used as the rare gas. The liquid complexing agent is pumped and flowed at a high pressure, is vaporized by the vaporizer 60 to become a complex gas, and is mixed with a high-pressure carrier gas (Ar) to flow downstream. It has become.

そして、酸化ガス、錯化ガス及び希ガス（キャリアガス）は混合状態となってガス導入通路４６から高圧状態のまま滞留チャンバ４２へ導入され、この先端のノズル部４４より真空状態のビーム形成空間８に向けて断熱膨張させることにより、ガスクラスタビーム７０を形成し得るようになっている。この場合、上記噴射機構４０は、これより噴射されるガスクラスタビーム７０の中心がガススキマ孔１２で通過するように設置される。ここで上記酸化ガスは半導体ウエハＷの表面に形成されている金属膜の元素を酸化して酸化物を形成する作用を有す。また、上記錯化ガスは上記酸化物と反応して有機金属錯体を形成する作用を有す。また、上記希ガスはガスクラスタを形成する際の核となる作用を有している。   The oxidant gas, complex gas and rare gas (carrier gas) are mixed and introduced from the gas introduction passage 46 into the residence chamber 42 in a high-pressure state. The gas cluster beam 70 can be formed by adiabatic expansion toward 8. In this case, the injection mechanism 40 is installed such that the center of the gas cluster beam 70 injected from the injection mechanism 40 passes through the gas skimmer hole 12. Here, the oxidizing gas has an action of oxidizing an element of the metal film formed on the surface of the semiconductor wafer W to form an oxide. The complexing gas has an action of reacting with the oxide to form an organometallic complex. The rare gas has a function as a nucleus when forming a gas cluster.

尚、ここでは酸化ガスと錯化ガス（キャリアガスを含む）とを通路の途中で混合させたが、これに限定されず、これらの両ガスを別々に滞留チャンバ４２に導入してここで混合ガスを形成するようにしてもよい。また、錯化ガスに対して希ガスのキャリアガスが不要な場合には、希ガスを通路途中で酸化ガスや錯化ガスと混合させて混合ガスを形成したり、或いは希ガスを直接的に滞留チャンバ４２内へ導入して混合ガスを形成するようにしてもよい。   Here, the oxidizing gas and the complexing gas (including the carrier gas) are mixed in the middle of the passage. However, the present invention is not limited to this, and both gases are separately introduced into the residence chamber 42 and mixed here. A gas may be formed. In addition, when a rare gas carrier gas is not required for the complex gas, a rare gas is mixed with an oxidizing gas or a complex gas in the middle of the passage to form a mixed gas, or the rare gas is directly added. It may be introduced into the residence chamber 42 to form a mixed gas.

以上のように構成された加工装置２の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部７２により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体７４に記憶されている。この記憶媒体７４は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。具体的には、この装置制御部７２からの指令により、各種のガスの供給の開始、停止や流量制御、プロセス圧力の制御等が行われる。   The overall operation of the processing apparatus 2 configured as described above is controlled by an apparatus control unit 72 made of, for example, a computer. A computer program for performing this operation is stored in the storage medium 74. ing. The storage medium 74 is composed of, for example, a flexible disk, a CD (Compact Disc), a hard disk, a flash memory, or a DVD. Specifically, in response to commands from the apparatus control unit 72, supply of various gases is started, stopped, flow rate control, process pressure control, and the like are performed.

また、上記装置制御部７２は、これに接続されるユーザインターフェース（図示せず）を有しており、これはオペレータが装置を管理するためにコマンドの入出力操作等を行なうキーボードや、装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなっている。更に、通信回線を介して上記各制御のための通信を上記装置制御部７２に対して行なうようにしてもよい。   The device control unit 72 has a user interface (not shown) connected thereto, which is a keyboard for an operator to input / output commands to manage the device, It consists of a display that visualizes and displays the operating status. Further, communication for each control may be performed to the device control unit 72 via a communication line.

＜加工方法＞
次に、以上のように構成された加工装置を用いて行われる本発明の金属膜の加工方法について、図２及び図３も参照して説明する。図２は本発明の金属膜の加工方法の一例を示す工程図、図３は銅をエッチングする時に発生する反応副生成物であるＣｕ（ｈｆａｃ）２ の蒸気圧曲線を示すグラフである。 <Processing method>
Next, the metal film processing method of the present invention performed using the processing apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a process chart showing an example of a method for processing a metal film of the present invention, and FIG. 3 is a graph showing a vapor pressure curve of Cu (hfac) 2 which is a reaction byproduct generated when copper is etched.

まず、被処理体である半導体ウエハＷを処理容器４内に設けた保持手段１４の保持台１６上にクランパ１８により固定して保持する。この時、ウエハＷは被加工面が図中左側に向いており、ガスクラスタビーム形成手段３８に向けて対向するような状態で配置する。図２（Ａ）に示すように、このウエハＷの表面である被加工面にはエッチングの加工対象となる金属膜７２が予め形成されており、この金属膜７２の表面にパターン化されたマスク７４が形成されている。そして、上記パターン化されたマスク７４のパターン溝７４内に露出している金属膜７２をガスクラスタビームによるエッチングにより除去することになる。ここでは前述したように、上記金属膜として銅（Ｃｕ）が用いられ、また上記マスク７４としてはガスクラスタビームに対して耐性のある材料、例えばプラズマＣＶＤによるＳｉＯ２ や窒化珪素膜が用いられる。 First, a semiconductor wafer W, which is an object to be processed, is fixed and held by a clamper 18 on a holding table 16 of holding means 14 provided in the processing container 4. At this time, the wafer W is arranged in such a state that the processing surface is directed to the left side in the drawing and faces the gas cluster beam forming means 38. As shown in FIG. 2A, a metal film 72 to be etched is formed in advance on the surface to be processed which is the surface of the wafer W, and a mask patterned on the surface of the metal film 72 is formed. 74 is formed. Then, the metal film 72 exposed in the pattern groove 74 of the patterned mask 74 is removed by etching with a gas cluster beam. Here, as described above, copper (Cu) is used as the metal film, and the mask 74 is made of a material resistant to a gas cluster beam, such as SiO 2 or silicon nitride film formed by plasma CVD.

さて、上述のようにウエハＷを保持台１６に保持させたならば、この処理容器４内を密閉すると共に、排気系２８を駆動して処理容器４内を真空引きし、処理空間６内及びビーム形成空間８内を高真空状態にする。   Now, when the wafer W is held on the holding table 16 as described above, the inside of the processing container 4 is sealed, and the exhaust system 28 is driven to evacuate the processing container 4 so that the inside of the processing space 6 and The inside of the beam forming space 8 is brought into a high vacuum state.

そして、ガスクラスタビーム形成手段３８を駆動させてガスクラスタビーム７０を発生させる。すなわち、酸化ガスに錯化ガスと希ガスとがそれぞれ高い圧力で流されてきて、それぞれ流量制御されつつ供給される。錯化ガスの原料である錯化剤、すなわちＨ（ｈｆａｃ）は室温で液体なので、高い圧力で流量制御されつつ圧送され、気化器６０にて気化されて錯化ガスとなる。この錯化ガスは気化器６０に供給されるキャリアガスとしてのＡｒガス（希ガス）と混合されて流される。そして、上記酸化ガスと錯化ガスと希ガスとは混合ガスとなってガス導入通路４６を通り、噴射機構４０の滞留チャンバ４２内へ供給される。この混合ガスは高圧状態になっており、この混合ガスはノズル部４４から高真空状態になっているビーム形成空間８内に向けて断熱膨張により放射乃至噴射されることになり、この時、ガスクラスタビーム７０が形成されてウエハＷに向けて照射されることになる。   Then, the gas cluster beam forming means 38 is driven to generate the gas cluster beam 70. That is, the complexing gas and the noble gas are supplied to the oxidizing gas at a high pressure, and are supplied while the flow rate is controlled. Since the complexing agent that is a raw material of the complexing gas, that is, H (hfac), is a liquid at room temperature, it is pumped while being controlled at a high pressure and is vaporized by the vaporizer 60 to become a complexing gas. This complex gas is mixed and flowed with Ar gas (rare gas) as a carrier gas supplied to the vaporizer 60. The oxidizing gas, complex gas, and rare gas are mixed and supplied to the stay chamber 42 of the injection mechanism 40 through the gas introduction passage 46. This mixed gas is in a high pressure state, and this mixed gas is radiated or ejected from the nozzle portion 44 into the beam forming space 8 in a high vacuum state by adiabatic expansion. A cluster beam 70 is formed and irradiated toward the wafer W.

このガスクラスタビーム７０は、拡散したガスクラスタは途中にスキム板１０で遮断され、スキム板１０に設けたガススキム孔１２を直進性の高いガスクラスタビーム７０のみが通過して、図２（Ｂ）に示すようにウエハＷに照射される。上記滞留チャンバ４２内の圧力は、例えば２０気圧程度であり、ビーム形成空間８内及び処理空間６内の圧力は１０−３Ｐａ以上で１０５ Ｐａ以下の圧力である。 In this gas cluster beam 70, the diffused gas cluster is intercepted by the skim plate 10 in the middle, and only the gas cluster beam 70 with high straightness passes through the gas skim hole 12 provided in the skim plate 10, and FIG. The wafer W is irradiated as shown in FIG. The pressure in the residence chamber 42 is, for example, about 20 atmospheres, and the pressure in the beam forming space 8 and the processing space 6 is a pressure of 10 −3 Pa to 10 5 Pa.

上記ガスクラスタビーム７０を構成するガスクラスタ７０Ａは、先のノズル部４４における混合ガスの断熱膨張による冷却により、希ガスであるＡｒを核として酸化ガスの原子或いは分子と錯化ガスの原子或いは分子と緩やかに束縛された状態となっている。すなわち、１つのガスクラスタ７０Ａは、例えば数個〜数千個の原子、又は分子からなり、酸化ガスと錯化ガスと希ガスとが原子レベル或いは分子レベルで混在した状態となっている。   The gas cluster 70 </ b> A constituting the gas cluster beam 70 is cooled by the adiabatic expansion of the mixed gas in the nozzle portion 44, and the oxidation gas atom or molecule and the complex gas atom or molecule are centered on the rare gas Ar. It is in a state of being gently restrained. That is, one gas cluster 70A is composed of, for example, several to several thousand atoms or molecules, and an oxidizing gas, a complex gas, and a rare gas are mixed at an atomic level or a molecular level.

上記ガスクラスタビーム７０が図２（Ｂ）に示すようにＣｕよりなる金属膜７２に照射されると、この時の衝突エネルギーによって部分的に熱が発生し、この時、まず銅と酸化ガスとが反応して酸化物が形成され、この酸化物と錯化ガスとが反応して比較的蒸気圧の高い有機金属錯体が形成され、この有機金属錯体がガス化して排気されていくことにより、Ｃｕよりなる金属膜７２が図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すようにエッチングされることになる。   When the gas cluster beam 70 is irradiated onto the metal film 72 made of Cu as shown in FIG. 2B, heat is partially generated by the collision energy at this time. At this time, first, copper, oxidizing gas, Reacts to form an oxide, the oxide and complexing gas react to form an organometallic complex with a relatively high vapor pressure, and the organometallic complex is gasified and exhausted. The metal film 72 made of Cu is etched as shown in FIGS. 2 (B) and 2 (C).

また、走査アクチュエータ２０により保持台１６をＸ方向及びＹ方向へ走査することにより、ガスクラスタビーム７０をウエハＷの全面へ照射させてエッチングすることができる。また、Ｚ方向へ保持台１６を移動させることによってウエハＷを噴射機構４０に対して接近、或いは離間させてエッチングすることができる。このエッチング時の銅と酸化ガスであるＯ２ と錯化ガスであるＨ（ｈｆａｃ）との反応は次のように表される。 Further, by scanning the holding table 16 in the X direction and the Y direction by the scanning actuator 20, the gas cluster beam 70 can be irradiated onto the entire surface of the wafer W and etched. Further, by moving the holding table 16 in the Z direction, the wafer W can be etched toward or away from the injection mechanism 40. The reaction between copper, O 2 as an oxidizing gas, and H (hfac) as a complexing gas at the time of etching is expressed as follows.

４Ｃｕ＋Ｏ２ →２Ｃｕ２ Ｏ（Ｃｕ：１価）
２Ｃｕ＋Ｏ２ →２ＣｕＯ（Ｃｕ：２価）
Ｃｕ２ Ｏ＋２Ｈ（ｈｆａｃ）→Ｃｕ＋Ｃｕ（ｈｆａｃ）２ ↑＋Ｈ２ Ｏ↑
ＣｕＯ＋２Ｈ（ｈｆａｃ）→Ｃｕ（ｈｆａｃ）２ ↑＋Ｈ２ Ｏ↑ 4Cu + O 2 → 2Cu 2 O (Cu: 1 valence)
2Cu + O 2 → 2CuO (Cu: divalent)
Cu 2 O + 2H (hfac) → Cu + Cu (hfac) 2 ↑ + H 2 O ↑
CuO + 2H (hfac) → Cu (hfac) 2 ↑ + H 2 O ↑

ここで矢印↑はガスとなって飛散して行くことを示す。反応副生成物として形成される有機金属錯体である錯体Ｃｕ（ｈｆａｃ）２ は比較的蒸気圧が高いので容易に昇華させて取り除くことができる。ここで酸化していない銅は、少なくとも２６５℃以上でなければＨ（ｈｆａｃ）と反応しないが、上述したように１価又は２価に酸化されている銅は１５０℃程度で容易にＨ（ｈｆａｃ）と反応するので、ガスクラスタビーム７０の衝突エネルギーで局所的に容易に１５０℃以上になり、これより蒸気圧の比較的高い、すなわち昇華し易いＣｕ（ｈｆａｃ）２ なる錯体（有機金属錯体）を形成することができる。 Here, the arrow ↑ indicates that the gas is scattered. Complex Cu (hfac) 2 , which is an organometallic complex formed as a reaction byproduct, has a relatively high vapor pressure and can be easily sublimated and removed. The copper not oxidized here does not react with H (hfac) unless it is at least 265 ° C. or higher. However, as described above, the copper oxidized to monovalent or divalent is easily H (hfac) at about 150 ° C. ), It easily becomes locally 150 ° C. or higher due to the collision energy of the gas cluster beam 70, and has a relatively high vapor pressure, that is, a Cu (hfac) 2 complex (organometallic complex) that is easily sublimated. Can be formed.

この錯体は、上述のように蒸気圧が比較的高いので、ウエハＷ自体を高温に加熱しないでも容易に昇華して除去されることになる。図３は錯体Ｃｕ（ｈｆａｃ）２ の蒸気圧曲線を示しており、例えば温度１５０℃程度で蒸気圧は１００Ｔｏｒｒ程度である。従って、ガスクラスタビーム７０の衝突エネルギーは熱エネルギーに変換されて微視的に容易に１５０℃程度の温度になり、しかも処理空間６内のプロセス圧力は、例えば１００Ｔｏｒｒよりも低いので、Ｃｕ（ｈｆａｃ）２ を容易に昇華させて除去できることが判る。 Since the complex has a relatively high vapor pressure as described above, the complex is easily sublimated and removed without heating the wafer W itself to a high temperature. FIG. 3 shows a vapor pressure curve of the complex Cu (hfac) 2. For example, the vapor pressure is about 100 Torr at a temperature of about 150 ° C. Accordingly, the collision energy of the gas cluster beam 70 is converted into thermal energy and easily becomes a temperature of about 150 ° C. microscopically, and the process pressure in the processing space 6 is lower than 100 Torr, for example, so Cu (hfac It can be seen that 2 can be easily sublimated and removed.

また、上述のようにガスクラスタビーム７０がＣｕの金属膜７２に最初に衝突した時にその衝突面でＣｕとの酸化反応により酸化ガスであるがＯ２ ほとんど消費されてしまうので、衝突面より周囲に散乱された分子中にはほとんど酸素が含まれていない。仮に未反応のＯ２が存在しても二次的な散乱で運動エネルギーを 失っているので、側壁に衝突しても酸化反応を起こしにくい。このため、散乱された分子によって２次的なエッチングが行われる確立が非常に小さくなってサイドエッチングが抑制され、結果的に金属エッチング溝の側壁の形状を平滑に保つことができる。 Further, as described above, when the gas cluster beam 70 first collides with the Cu metal film 72, O 2 is almost consumed due to the oxidation reaction with Cu on the collision surface. Most of the molecules scattered by are almost free of oxygen. Even if unreacted O 2 is present, the kinetic energy is lost due to secondary scattering, so that even if it collides with the side wall, the oxidation reaction hardly occurs. For this reason, the probability that secondary etching is performed by the scattered molecules becomes very small, and side etching is suppressed, and as a result, the shape of the side wall of the metal etching groove can be kept smooth.

この場合、特に、銅の酸化に寄与する酸化ガスの量を錯化ガスの量よりも少なく設定しておくことにより過剰な酸化ガスがなくなって、上述のようなサイドエッチングが発生することを一層抑制することができる。このサイドエッチングの抑制効果を十分に発揮させるには、錯化ガスの量を酸化ガスの量の５倍以上の大きさに設定しておくのが好ましい。特に、上記酸化ガスの量と錯化ガスの量の比とを適宜コントロールすることにより、上記したサイドエッチングの発生量も調整し、且つ抑制することができる。また希ガスの量は比較的少なくてよく、例えば酸化ガスの１／１０程度の量で十分であるが、この流量は特に限定されるものではない。   In this case, in particular, by setting the amount of oxidizing gas contributing to copper oxidation to be less than the amount of complexing gas, excess oxidizing gas is eliminated, and side etching as described above occurs. Can be suppressed. In order to sufficiently exhibit the effect of suppressing the side etching, it is preferable to set the amount of the complexing gas to 5 times or more the amount of the oxidizing gas. In particular, by appropriately controlling the ratio of the amount of oxidizing gas and the amount of complexing gas, it is possible to adjust and suppress the amount of side etching described above. The amount of the rare gas may be relatively small. For example, an amount of about 1/10 of the oxidizing gas is sufficient, but this flow rate is not particularly limited.

このように、本発明では例えば銅よりなる金属膜７２の元素を酸化して酸化物を形成する酸化ガス、例えばＯ２ と上記酸化物を錯化して有機金属錯体を形成する錯化ガス、例えばＨ（ｈｆａｃ）と希ガスとの混合ガスを断熱膨張させてガスクラスタビーム７０を形成し、上記ガスクラスタビームを上記被処理体、例えば半導体ウエハＷの金属膜に衝突させることにより上記金属膜をエッチングするようにしたので、従来のクラスタビーム法ではエッチングできなかった金属膜を酸化ガスと錯化ガスと希ガスとを用いたクラスタビームによりエッチング加工することができる。 Thus, in the present invention, for example, an oxidizing gas that forms an oxide by oxidizing the element of the metal film 72 made of copper, for example, a complexing gas that forms an organometallic complex by complexing O 2 and the oxide, for example, A gas cluster beam 70 is formed by adiabatic expansion of a mixed gas of H (hfac) and a rare gas, and the metal film is made to collide with the metal film of the object to be processed, for example, the semiconductor wafer W by the gas cluster beam. Since the etching is performed, a metal film that cannot be etched by the conventional cluster beam method can be etched by a cluster beam using an oxidizing gas, a complex gas, and a rare gas.

＜変形実施例＞
次に本発明の加工装置の変形実施例について説明する。先の実施例ではガスクラスタビーム形成手段３８により形成したガスクラスタビーム７０を直接的に半導体ウエハＷに衝突させたが、これに限定されず、このガスクラスタビーム７０を途中でイオン化させると共に速度を更に加速してウエハに衝突させるようにしてもよい。このような加工装置の変形実施例は図４に示される。 <Modified Example>
Next, a modified embodiment of the processing apparatus of the present invention will be described. In the previous embodiment, the gas cluster beam 70 formed by the gas cluster beam forming means 38 is directly collided with the semiconductor wafer W. However, the present invention is not limited to this. Further acceleration may be applied to the wafer. A modified embodiment of such a processing apparatus is shown in FIG.

図４は本発明の加工装置の変形実施例の一例を示す図である。尚、図４中において、図１中に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。図４に示すように、この加速装置では、処理容器４の処理空間６側に、スキム板１０と平行に区画壁８０を設けて、この区画壁８０と上記スキム板１０との間にイオン化空間８２を形成している。   FIG. 4 is a view showing an example of a modified embodiment of the processing apparatus of the present invention. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 4, in this acceleration device, a partition wall 80 is provided on the processing space 6 side of the processing container 4 in parallel with the skim plate 10, and an ionization space is provided between the partition wall 80 and the skim plate 10. 82 is formed.

そして、この区画壁８０の中央部には、上記スキム板１０のガススキム孔１２及び噴射機構４０のノズル部４４と直線上に位置するように小さな穴径の照射孔８４が形成されており、ここにガスクラスタビーム７０を通過させるようになっている。そして、このイオン化空間８２を区画する処理容器４の底部にも排気口８６が形成されており、この排気口８６は排気系２８の排気通路３０に接続されて、イオン化空間８２内を真空引きできるようになっている。   An irradiation hole 84 having a small hole diameter is formed in the central portion of the partition wall 80 so as to be positioned linearly with the gas skim hole 12 of the skim plate 10 and the nozzle portion 44 of the injection mechanism 40. The gas cluster beam 70 is allowed to pass through. An exhaust port 86 is also formed at the bottom of the processing container 4 that partitions the ionization space 82, and the exhaust port 86 is connected to the exhaust passage 30 of the exhaust system 28 so that the inside of the ionization space 82 can be evacuated. It is like that.

そして、イオン化空間８２内には、ガスクラスタビーム７０が通過する経路に対応させてイオナイザ８８が設けられており、このイオナイザ８８内を通過するガスクラスタビーム７０をイオン化するようになっている。このイオナイザ８８としては、例えばイオン化のための熱電子を放出する白熱フィラメント（図示せず）を有する電子衝突イオナイザを用いることができる。   An ionizer 88 is provided in the ionization space 82 so as to correspond to the path through which the gas cluster beam 70 passes, and the gas cluster beam 70 passing through the ionizer 88 is ionized. As the ionizer 88, for example, an electron impact ionizer having an incandescent filament (not shown) that emits thermal electrons for ionization can be used.

このイオナイザ８８の下流側の経路には、上記イオン化されたガスクラスタビーム７０を加速させる加速電極部９０が設けられている。この加速電極部９０は、ガスクラスタビーム７０の進行方向に沿って並列させて設けた複数組のリング状の電極９２を有している。そして、この複数組の電極９２間に加速電源（図示せず）を接続してビーム加速用の高電圧を印加するようになっている。   An accelerating electrode portion 90 for accelerating the ionized gas cluster beam 70 is provided in the downstream path of the ionizer 88. The accelerating electrode unit 90 has a plurality of sets of ring-shaped electrodes 92 provided in parallel along the traveling direction of the gas cluster beam 70. An acceleration power source (not shown) is connected between the plurality of sets of electrodes 92 to apply a high voltage for beam acceleration.

この変形実施例によれば、先の実施例と同様な作用効果を発揮できるのみならず、イオナイザ８８でイオン化したガスクラスタビーム７０を加速電極部９０で加速してウエハＷに衝突させることができるので、その分、効率的に金属膜のエッチング加工を行うことができる。   According to this modified embodiment, not only the same effects as the previous embodiment can be exhibited, but also the gas cluster beam 70 ionized by the ionizer 88 can be accelerated by the acceleration electrode section 90 and collide with the wafer W. Therefore, the metal film can be etched efficiently by that much.

尚、以上の実施例では、酸化ガスとしてＯ２ ガスを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、酸化ガスとしては、Ｏ２ とＨ２ ＯとＨ２ Ｏ２ とよりなる群から選択される１以上の材料を用いることができる。 In the above embodiment, the case where O 2 gas is used as the oxidizing gas has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the oxidizing gas includes O 2 , H 2 O, and H 2 O 2. One or more materials selected from the group can be used.

また、以上の実施例では、錯化ガス（錯化剤）として有機酸の１つであるＨ（ｈｆａｃ）を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、錯化ガスとしては、アセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン(1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentanedione: Ｈ（ｈｆａｃ）)、トリフルオロ酢酸(trifluoro acetic acid:ＴＦＡ)、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、及び吉草酸とより なる群から選択される１以上の材料を用いることができる。   In the above embodiment, the case where H (hfac), which is one of organic acids, is used as a complexing gas (complexing agent) has been described as an example. , Acetylacetone, hexafluoroacetylacetone (1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentanedione: H (hfac)), trifluoroacetic acid (TFA), formic acid, acetic acid, propionic acid One or more materials selected from the group consisting of lactic acid, butyric acid, and valeric acid can be used.

また以上の実施例では、希ガスとしてＡｒを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等の他の希ガスを用いてもよい。
また以上の実施例では、エッチングされる金属膜７２の材料として銅をエッチングする場合を例にとって説明したが、これに限定されず、金属膜７２としてＣｕとＣｏとＮｉとＰｔとＲｕとよりなる群から選択される１の材料をエッチングする場合にも本発明を適用することができる。 In the above embodiments, the case where Ar is used as a rare gas has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and other rare gases such as He, Ne, Kr, and Xe may be used.
In the above embodiment, the case where copper is etched as the material of the metal film 72 to be etched has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the metal film 72 is made of Cu, Co, Ni, Pt, and Ru. The present invention can also be applied to etching one material selected from the group.

また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。   Although the semiconductor wafer is described as an example of the object to be processed here, the semiconductor wafer includes a silicon substrate and a compound semiconductor substrate such as GaAs, SiC, GaN, and the like, and is not limited to these substrates. The present invention can also be applied to glass substrates, ceramic substrates, and the like used in display devices.

２ 加工装置
４ 処理容器
１４ 保持手段
１６ 保持台
２８ 排気系
３８ ガスクラスタビーム形成手段
４０ 噴射機構
４２ 貯留チャンバ
４４ ノズル部
４８ 酸化ガス通路
５０ 錯化ガス通路
６０ 気化器
６２ 希ガス通路
７０ ガスクラスタビーム
７０Ａ ガスクラスタ
７２ 金属膜
７４ マスク
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Processing apparatus 4 Processing container 14 Holding means 16 Holding stand 28 Exhaust system 38 Gas cluster beam formation means 40 Injection mechanism 42 Storage chamber 44 Nozzle part 48 Oxidizing gas passage 50 Complex gas passage 60 Vaporizer 62 Noble gas passage 70 Gas cluster beam 70A gas cluster 72 metal film 74 mask W semiconductor wafer (object to be processed)

Claims (20)

被処理体の表面に形成された金属膜をガスクラスタビームにより加工する金属膜の加工方法において、
前記金属膜の元素を酸化して酸化物を形成する酸化ガスと前記酸化物と反応して有機金属錯体を形成する錯化ガスと希ガスとの３種類のガスの混合ガスを断熱膨張させてガスクラスタビームを形成し、
前記ガスクラスタビームを前記被処理体の金属膜に衝突させることにより前記金属膜をエッチングすることを特徴とする金属膜の加工方法。 In the metal film processing method of processing the metal film formed on the surface of the object to be processed by the gas cluster beam,
A gas mixture of three kinds of gases, an oxidizing gas that oxidizes an element of the metal film to form an oxide, a complexing gas that reacts with the oxide to form an organometallic complex, and a rare gas, is adiabatically expanded. Forming a gas cluster beam,
A metal film processing method comprising etching the metal film by causing the gas cluster beam to collide with the metal film of the object to be processed. 前記酸化ガスは、Ｏ２ とＨ２ ＯとＨ２ Ｏ２ とよりなる群から選択される１以上の材料よりなることを特徴とする請求項１記載の金属膜の加工方法。 The oxidizing gas, O 2 and between H 2 O and H 2 O 2 and the processing method of the metal film according to claim 1, characterized in that consists of one or more materials selected from the group consisting of. 前記錯化ガスは、アセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン(1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentanedione: Ｈ（ｈｆａｃ）)、トリフ ルオロ酢酸(trifluoroacetic acid:ＴＦＡ)、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸 、及び吉草酸とよりなる群から選択される１以上の材料よりなることを特徴とする請求項１又は２記載の金属膜の加工方法。 The complexing gas includes acetylacetone, hexafluoroacetylacetone (1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentanedione: H (hfac)), trifluoroacetic acid (TFA), formic acid, 3. The method for processing a metal film according to claim 1 or 2, comprising at least one material selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, butyric acid, and valeric acid. 前記ガスクラスタビームは、イオン化されて加速されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の金属膜の加工方法。 The metal film processing method according to claim 1, wherein the gas cluster beam is ionized and accelerated. 前記酸化ガスの量は、前記錯化ガスの量よりも少なく設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の金属膜の加工方法。 The metal film processing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the amount of the oxidizing gas is set to be smaller than the amount of the complexing gas. 前記金属膜の表面には、パターン化されたマスクが形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の金属膜の加工方法。 The metal film processing method according to claim 1, wherein a patterned mask is formed on a surface of the metal film. 前記金属膜は、ＣｕとＣｏとＮｉとＰｔとＲｕとよりなる群から選択される１の材料よりなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金属膜の加工方法。 The metal film processing method according to claim 1, wherein the metal film is made of one material selected from the group consisting of Cu, Co, Ni, Pt, and Ru. . 被処理体の表面に形成された金属膜をガスクラスタビームにより加工する金属膜の加工装置において、
真空排気が可能になされた処理容器と、
前記被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に対向させて設けられると共に、前記金属膜の元素を酸化して酸化物を形成する酸化ガスと前記酸化物と反応して有機金属錯体を形成する錯化ガスと希ガスとの３種類のガスの混合ガスを断熱膨張させてガスクラスタビームを形成するガスクラスタビーム形成手段と、
を備えたことを特徴とする加工装置。 In a metal film processing apparatus for processing a metal film formed on the surface of an object to be processed by a gas cluster beam,
A processing vessel that can be evacuated;
Holding means for holding the object to be processed;
Together provided so as to face the holding means, the third complexing gas and rare gas react to form an organic metal complex and an oxidizing gas and the oxide forming the element oxide by oxidizing the metal film Gas cluster beam forming means for forming a gas cluster beam by adiabatic expansion of a mixed gas of various types of gas ,
A processing apparatus comprising: 前記ガスクラスタビーム形成手段と前記保持手段との間に、前記ガスクラスタビームから所望の方向に向かうビームのみを選択して通過させるガススキム孔を有するスキム板を設けるように構成したことを特徴とする請求項８記載の加工装置。 A skim plate having a gas skim hole through which only a beam directed from the gas cluster beam in a desired direction is allowed to pass is provided between the gas cluster beam forming unit and the holding unit. The processing apparatus according to claim 8. 前記ガスクラスタビームをイオン化するイオナイザと、イオン化された前記ガスクラスタビームを加速させる加速電極部とを備えたことを特徴とする請求項８又は９記載の加工装置。 The processing apparatus according to claim 8, further comprising: an ionizer that ionizes the gas cluster beam; and an acceleration electrode unit that accelerates the ionized gas cluster beam. 前記酸化ガスは、Ｏ２ とＨ２ ＯとＨ２ Ｏ２ とよりなる群から選択される１以上の材料よりなることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の加工装置。 11. The processing apparatus according to claim 8, wherein the oxidizing gas is made of one or more materials selected from the group consisting of O 2 , H 2 O, and H 2 O 2. . 前記錯化ガスは、アセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン(1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentanedione: Ｈ（ｈｆａｃ）)、トリ フルオロ酢酸(trifluoroacetic acid:ＴＦＡ)、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、 酪酸、及び吉草酸とよりなる群から選択される１以上の材料よりなることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の加工装置。 The complexing gas includes acetylacetone, hexafluoroacetylacetone (1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentanedione: H (hfac)), trifluoroacetic acid (TFA), formic acid, The processing apparatus according to any one of claims 8 to 11, comprising one or more materials selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, butyric acid, and valeric acid. 前記酸化ガスの量は、前記錯化ガスの量よりも少なく設定されていることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の加工装置。 The processing apparatus according to claim 8, wherein the amount of the oxidizing gas is set to be smaller than the amount of the complexing gas. 前記金属膜の表面には、パターン化されたマスクが形成されていることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の加工装置。 The processing apparatus according to claim 8, wherein a patterned mask is formed on the surface of the metal film. 前記金属膜は、ＣｕとＣｏとＮｉとＰｔとＲｕとよりなる群から選択される１の材料よりなることを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか一項に記載の加工装置。 15. The processing apparatus according to claim 8, wherein the metal film is made of one material selected from the group consisting of Cu, Co, Ni, Pt, and Ru. 前記ガスクラスタビーム形成手段は、ガスクラスタを高速で噴射する噴射機構を有していることを特徴とする請求項８乃至１５のいずれか一項に記載の加工装置。The processing apparatus according to claim 8, wherein the gas cluster beam forming unit includes an injection mechanism that injects the gas cluster at a high speed. 前記噴射機構は、所定の大きさの容量を有して前記酸化ガスと前記錯化ガスと前記希ガスとが導入される滞留チャンバと、前記滞留チャンバの先端側に設けられたノズル部とを有していることを特徴とする請求項１６記載の加工装置。The injection mechanism includes a residence chamber into which the oxidizing gas, the complexing gas, and the rare gas are introduced with a predetermined volume, and a nozzle portion provided on a front end side of the residence chamber. The processing apparatus according to claim 16, wherein the processing apparatus is provided. 前記滞留チャンバには、前記酸化ガスを流す酸化ガス通路と前記錯化ガスを流す錯化ガス通路とが結合されて共通になされた通路が接続されていることを特徴とする請求項１７記載の加工装置。18. The residence chamber is connected to a common passage formed by coupling an oxidizing gas passage for flowing the oxidizing gas and a complexing gas passage for flowing the complexing gas. Processing equipment. 前記錯化ガス通路の途中には気化器が介設されており、高い圧力で圧送される液体の錯化剤を前記気化器にて前記希ガスにより気化させることにより前記錯化ガスと前記希ガスとの混合ガスを形成するようにしたことを特徴とする請求項１８記載の加工装置。A vaporizer is interposed in the middle of the complexing gas passage, and the complexing gas and the rare gas are vaporized by the rare gas in the vaporizer with a liquid complexing agent pumped at a high pressure. The processing apparatus according to claim 18, wherein a mixed gas with the gas is formed. 前記酸化ガスと前記錯化ガスと前記希ガスとをそれぞれ別々に前記滞留チャンバへ導入するように構成したことを特徴とする請求項１６又は１７記載の加工装置。The processing apparatus according to claim 16 or 17, wherein the oxidizing gas, the complexing gas, and the rare gas are separately introduced into the residence chamber.
JP2011013313A 2011-01-25 2011-01-25 Metal film processing method and processing apparatus Expired - Fee Related JP5811540B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011013313A JP5811540B2 (en) 2011-01-25 2011-01-25 Metal film processing method and processing apparatus
CN2012800038506A CN103229278A (en) 2011-01-25 2012-01-17 Method for treating metal film and treatment device
KR1020137019681A KR20140016884A (en) 2011-01-25 2012-01-17 Method for treating metal film and treatment device
PCT/JP2012/050869 WO2012102139A1 (en) 2011-01-25 2012-01-17 Method for treating metal film and treatment device
TW101102703A TW201250807A (en) 2011-01-25 2012-01-20 Method for treating metal film and treatment device
US13/950,658 US20130306597A1 (en) 2011-01-25 2013-07-25 Processing apparatus and method for processing metal film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011013313A JP5811540B2 (en) 2011-01-25 2011-01-25 Metal film processing method and processing apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012156259A JP2012156259A (en) 2012-08-16
JP5811540B2 true JP5811540B2 (en) 2015-11-11

Family

ID=46580711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011013313A Expired - Fee Related JP5811540B2 (en) 2011-01-25 2011-01-25 Metal film processing method and processing apparatus

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130306597A1 (en)
JP (1) JP5811540B2 (en)
KR (1) KR20140016884A (en)
CN (1) CN103229278A (en)
TW (1) TW201250807A (en)
WO (1) WO2012102139A1 (en)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6142676B2 (en) 2013-05-31 2017-06-07 セントラル硝子株式会社 Dry etching method, dry etching apparatus, metal film and device including the same
US10147613B2 (en) * 2014-06-30 2018-12-04 Tokyo Electron Limited Neutral beam etching of Cu-containing layers in an organic compound gas environment
SG11201702566RA (en) 2014-09-05 2017-04-27 Tel Epion Inc Process gas enhancement for beam treatment of a substrate
JP6545053B2 (en) * 2015-03-30 2019-07-17 東京エレクトロン株式会社 Processing apparatus and processing method, and gas cluster generating apparatus and generating method
KR20220132603A (en) * 2015-06-17 2022-09-30 인텔 코포레이션 Transition metal dry etch by atomic layer removal of oxide layers for device fabrication
JP6529371B2 (en) * 2015-07-27 2019-06-12 東京エレクトロン株式会社 Etching method and etching apparatus
KR102644783B1 (en) * 2015-09-16 2024-03-06 텔 에피온 인크 How to use beam scan size and beam position in a beam processing system for high throughput
JP2017084965A (en) * 2015-10-28 2017-05-18 東京エレクトロン株式会社 Etching method of transition metal film and substrate processing apparatus
FR3046801B1 (en) * 2016-01-19 2020-01-17 Kobus Sas METHOD FOR REMOVAL OF A METAL DEPOSIT ON A SURFACE IN AN ENCLOSURE
KR102445181B1 (en) * 2019-02-01 2022-09-20 주식회사 히타치하이테크 Etching method and plasma treatment device
WO2020165990A1 (en) * 2019-02-14 2020-08-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ Semiconductor manufacturing device
JP6854844B2 (en) * 2019-05-08 2021-04-07 東京エレクトロン株式会社 Etching method and etching equipment
CN114585454A (en) * 2019-11-01 2022-06-03 东京毅力科创株式会社 Substrate cleaning apparatus and substrate cleaning method
JP7307861B2 (en) * 2021-06-09 2023-07-12 株式会社日立ハイテク Semiconductor manufacturing method and semiconductor manufacturing equipment

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5736002A (en) * 1994-08-22 1998-04-07 Sharp Microelectronics Technology, Inc. Methods and equipment for anisotropic, patterned conversion of copper into selectively removable compounds and for removal of same
US5705443A (en) * 1995-05-30 1998-01-06 Advanced Technology Materials, Inc. Etching method for refractory materials
US6159859A (en) * 1998-06-09 2000-12-12 Air Products And Chemicals, Inc. Gas phase removal of SiO2 /metals from silicon
US6375790B1 (en) * 1999-07-19 2002-04-23 Epion Corporation Adaptive GCIB for smoothing surfaces
US6750460B2 (en) * 2000-05-02 2004-06-15 Epion Corporation System and method for adjusting the properties of a device by GCIB processing
WO2003019629A2 (en) * 2001-08-27 2003-03-06 Nptest, Inc. Process for charged particle beam micro-machining of copper
JP2005512312A (en) * 2001-10-11 2005-04-28 エピオン コーポレイション GCIB processing to improve interconnect vias and improved interconnect vias
US7115511B2 (en) * 2002-11-08 2006-10-03 Epion Corporation GCIB processing of integrated circuit interconnect structures
WO2004107425A1 (en) * 2003-05-28 2004-12-09 Kyoto University Surface treating method using ion beam and surface treating device
US7405152B2 (en) * 2005-01-31 2008-07-29 International Business Machines Corporation Reducing wire erosion during damascene processing
JP2007066794A (en) * 2005-09-01 2007-03-15 Canon Inc Gas cluster ion beam apparatus
US7709344B2 (en) * 2005-11-22 2010-05-04 International Business Machines Corporation Integrated circuit fabrication process using gas cluster ion beam etching
KR20090005374A (en) * 2006-04-18 2009-01-13 울박, 인크 Film forming apparatus and barrier film manufacturing method
US7670964B2 (en) * 2007-03-22 2010-03-02 Tokyo Electron Limited Apparatus and methods of forming a gas cluster ion beam using a low-pressure source
JP5006134B2 (en) * 2007-08-09 2012-08-22 東京エレクトロン株式会社 Dry cleaning method
US7626183B2 (en) * 2007-09-05 2009-12-01 Tel Epion Inc. Methods for modifying features of a workpiece using a gas cluster ion beam
JP5497278B2 (en) * 2008-07-17 2014-05-21 東京エレクトロン株式会社 Method and apparatus for anisotropic dry etching of copper
US8313663B2 (en) * 2008-09-24 2012-11-20 Tel Epion Inc. Surface profile adjustment using gas cluster ion beam processing
US8187971B2 (en) * 2009-11-16 2012-05-29 Tel Epion Inc. Method to alter silicide properties using GCIB treatment
US8512586B2 (en) * 2011-09-01 2013-08-20 Tel Epion Inc. Gas cluster ion beam etching process for achieving target etch process metrics for multiple materials

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140016884A (en) 2014-02-10
WO2012102139A1 (en) 2012-08-02
JP2012156259A (en) 2012-08-16
US20130306597A1 (en) 2013-11-21
TW201250807A (en) 2012-12-16
CN103229278A (en) 2013-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5811540B2 (en) Metal film processing method and processing apparatus
US9947549B1 (en) Cobalt-containing material removal
TWI556305B (en) Selective etch of silicon by way of metastable hydrogen termination
KR20220125203A (en) Methods and apparatuses for atomic layer cleaning of contacts and vias
TWI665760B (en) Liner and barrier applications for subtractive metal integration
KR101083623B1 (en) Method for plasma etching using periodic modulation of gas chemistry
JP2019096888A (en) High-selectivity and low-stress carbon hard mask by pulsed low-frequency rf power
US20150345028A1 (en) Oxide and metal removal
US7202169B2 (en) Method and system for etching high-k dielectric materials
TW201529898A (en) Even tungsten etch for high aspect ratio trenches
JP6285213B2 (en) Cleaning method for plasma processing apparatus
TW201919127A (en) Improved metal contact landing structure
TWI766866B (en) Etching method
JPWO2009144810A1 (en) Method and apparatus for forming silicide
JP2022513260A (en) Manufacture of memory cells for 3D NAND applications
KR102317702B1 (en) Neutral beam etching of cu-containing layers in an organic compound gas environment
WO2004003256A1 (en) Anisotropic dry etching of cu-containing layers
JP5538959B2 (en) Substrate cleaning method and semiconductor manufacturing apparatus
CN102754194B (en) The wiring method of substrate and semiconductor-fabricating device
JP2005158761A (en) Thin film manufacturing method, semiconductor device and manufacturing method thereof
TW201903966A (en) Self-aligned via process flow
JP2024500671A (en) High selectivity, low stress, and low hydrogen carbon hardmask at low pressure conditions with wide gap electrode spacing
TW202247283A (en) Selective removal of ruthenium-containing materials
JP2023045017A (en) Depositing apparatus, depositing method, and depositing system
KR20220143122A (en) core removal

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150203

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150216

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150825

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150907

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5811540

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees