[发明专利]半导体制造方法

说明书

为了提供成品率高的半导体制造方法，向处理室内供给将所述过渡金属络合物化的气体，从而对配置在容器内部的处理室内的半导体晶片的上表面的包含过渡金属的处理对象的膜进行蚀刻，该半导体制造方法进行如下工序，从而对所述处理对象的膜进行蚀刻：第1工序，供给所述络合物化气体，并使该气体吸附在所述膜，之后使所述晶片的温度升高，从而在所述膜表面形成有机金属络合物，并进行气化以使所述有机金属络合物脱离；和第2工序，供给所述络合物化气体，并在较低的温度下使所述络合物化气体吸附在所述膜表面，之后停止所述络合物化气体的供给，然后使所述晶片的温度阶段性地升高，从而使形成在所述膜表面的有机金属络合物气化而脱离。

技术领域

本发明涉及对配置在半导体晶片等基板状的试料上的过渡金属膜或包含过渡金属的氧化膜的膜构造进行处理，从而制造半导体装置的半导体制造方法。

背景技术

针对最尖端的半导体器件的小型化、高速·高性能化、省电化的要求日益加速，在半导体器件的内部，各种新的材料的采用正在推进。例如，Cu(铜)布线的电迁移、W(钨)布线的高电阻率成为半导体布线的进一步精细化的障碍这样的说法变得有影响力，Co(钴)、Ru(钌)等过渡金属也成为了下一代布线材料的候选材料。对于将包含这些过渡金属元素的导体膜作为下一代半导体精细布线来利用，纳米级的超高精度的加工(成膜以及蚀刻)是不可或缺的。

在专利文献1中，公开了对利用β-二酮和能够形成络合物的金属元素而成膜的金属膜进行干法蚀刻方法，该干法蚀刻方法利用添加有β-二酮和NO、N₂O、O₂、O₃之类的氧化性气体的蚀刻气体。在专利文献1的技术中，为了抑制蚀刻速度的偏差，提出了将蚀刻气体所包含的水分含量设为相对于β-二酮为30质量ppm以下。在专利文献2中，公开了利用蚀刻气体的干法蚀刻方法，该蚀刻气体添加有β-二酮、作为氧化性气体的第1添加气体和作为H₂O或者H₂O₂的第2添加气体。在专利文献2的技术中，提出了为了实现蚀刻高速化而将蚀刻气体中的β-二酮的量、第2添加气体的量适量化。

在非专利文献1中，提出了在将过渡金属膜(Co膜)的表面变换为氧化膜之后，使其与六氟乙酰丙酮等β-二酮气体作用，由此对过渡金属膜进行蚀刻。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-110230号公报

专利文献2：日本特开2018-110229号公报

非专利文献

非专利文献1：Jing Zhao，Mahsa Konh，Andrew Teplyakov“Surface Chemistryof thermal dry etching of cobalt thin films using hexafl uoroacetylacetone”Applied Surface Science 455(2018)，pp.438-445.

发明内容

发明要解决的课题

上述以往技术对于如以下那样的点考虑不周，因而产生了问题。

即，根据专利文献1公开的技术，能够抑制蚀刻处理的开始时和结束时的蚀刻速度的偏差，从而将蚀刻速度稳定化。此外，根据专利文献2公开的技术，能够将蚀刻速度高速化，从而实现较高的生产力(Throughput)。然而，在专利文献1以及专利文献2中，对于被蚀刻面的表面的凹凸增大、粗糙度随着蚀刻处理的进行而变大这一点未考虑到。