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TWI602241B - Etching processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

Etching processing method and substrate processing apparatus Download PDF

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TWI602241B
TWI602241B TW102130726A TW102130726A TWI602241B TW I602241 B TWI602241 B TW I602241B TW 102130726 A TW102130726 A TW 102130726A TW 102130726 A TW102130726 A TW 102130726A TW I602241 B TWI602241 B TW I602241B
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TW
Taiwan
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gas
etching
processing container
insulating layer
magnetic layer
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Application number
TW102130726A
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English (en)
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TW201423860A (zh
Inventor
Eiichi Nishimura
Akitaka Shimizu
Fumiko Yamashita
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
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Description

蝕刻處理方法及基板處理裝置
本發明關於一種蝕刻處理方法及基板處理裝置。
磁阻式隨機存取記憶體(MRAM：Magnetic random accssmemory；以下簡稱作MRAM元件。)為一種使用磁性隧道連接(MTJ：MagneticTunneljunction)之記憶體，磁性隧道連接乃係以2層磁性體中挾置著絕緣層之層積膜作為基本結構。MRAM元件係由包含有含鈷(Co)等的金屬薄膜之多層膜材料所形成。
金屬薄膜由於沸點超過1000℃，因此過去金屬薄膜的蝕刻主要係藉由濺射來進行蝕刻。近年來，已提出一種對MRAM元件的金屬薄膜進行乾蝕刻之方法。例如，專利文獻1提出一種使用含有氯氣體(Cl2)或氟氣體(F2)的蝕刻氣體來對MRAM元件的金屬薄膜進行乾蝕刻之方法。
專利文獻1：日本特開2002-230720號公報
然而，藉由含有氯氣體(Cl2)或氟氣體(F2)之蝕刻氣體來對金屬薄膜進行乾蝕刻的情況，會在蝕刻工序中生成含有氯(Cl)或氟(F)的反應生成物。含有氯(Cl)或氟(F)的反應生成物不易被氣化，會殘留在處理容器內。其結果，便有因蝕刻使得反應生成物沉積於多層膜之金屬薄膜的壁面，導致下層膜的形狀惡化之情況。又，由於不易被氣化的性質，故亦難以去除蝕刻表面的反應生成物，導致蝕刻處理的控制變得困難而無法獲得目標的CD(Critical Dimension)值等。
例如，當金屬薄膜含有鈷(Co)的情況，若以含有氯氣體(Cl2) 或氟氣體(F2)之蝕刻氣體來進行乾蝕刻，則蝕刻工序中生成的反應生成物便會含有鈷(Co)與氯(Cl)或氟(F)的反應生成物。此處，鈷(Co)與氯(Cl)之化合物的沸點為1049℃，鈷(Co)與氟(F)之化合物的沸點為1400℃。如此地，若化合物的沸點高，則蝕刻工序中生成的反應生成物便不易被氣化而殘留在處理容器內。為了有效率地進行蝕刻，選擇反應生成物的融點或沸點較低之蝕刻氣體，以使蝕刻工序中生成的反應生成物會立即被氣化且排氣非常重要。
針對上述課題，本發明提供一種可進行以2層磁性體挾置著絕緣層所層積之金屬層積膜的蝕刻或蝕刻後的修邊(treatment)之蝕刻處理方法及基板處理裝置。
為解決上述課題，依本發明某一觀點，乃提供一種蝕刻處理方法，係對包含有以第1磁性層及第2磁性層挾置著絕緣層所層積的金屬層積膜之多層膜材料進行蝕刻；其包含蝕刻工序，係對處理容器內供應第1氣體而生成電漿，並藉由所生成之電漿來蝕刻該金屬層積膜；該第1氣體為含有PF3氣體之氣體。
又，為解決上述課題，依本發明其他觀點，乃提供一種蝕刻處理方法，係對包含有以第1磁性層及第2磁性層挾置著絕緣層所層積的金屬層積膜之多層膜材料進行蝕刻；其包含蝕刻工序，係對處理容器內供應第1氣體而生成電漿，並藉由所生成之電漿來蝕刻該金屬層積膜；以及修邊工序，係對處理容器內供應第2氣體來實施該金屬層積膜的修邊；該第1氣體及該第2氣體的至少其中一者為含有PF3氣體之氣體。
又，為解決上述課題，依本發明其他觀點，乃提供一種基板處理裝置，係具備：處理容器；氣體供應源，係對該處理容器內供應氣體；載置台，係用以載置包含有以第1磁性層及第2磁性層挾置著絕緣層所層積的金屬層積膜之多層膜材料；高頻電源，係對該處理容器內供應高頻電功率；以及控制部，係控 制使用對該處理容器內所供應之該高頻電功率來使從該氣體供應源所供應之含有PF3氣體的氣體電漿化，來對載置於該載置台之多層膜材料所包含之金屬層積膜的蝕刻。
又，為解決上述課題，依本發明其他觀點，乃提供一種基板處理裝置，係具備：處理容器；氣體供應源，係對該處理容器內供應氣體；載置台，係用以載置包含有以第1磁性層及第2磁性層挾置著絕緣層所層積的金屬層積膜之多層膜材料；高頻電源，係對該處理容器內供應高頻電功率；以及控制部，係控制使用對該處理容器內所供應之該高頻電功率來使從該氣體供應源所供應之含有PF3氣體的氣體電漿化，來對載置於該載置台之多層膜材料所包含之經蝕刻後的該金屬層積膜的修邊。
如以上的說明，可提供一種能夠進行以2層磁性體挾置著絕緣層所層積之金屬層積膜的蝕刻或蝕刻後的修邊之蝕刻處理方法及基板處理裝置。
100‧‧‧MRAM元件
101‧‧‧下部電極層
102‧‧‧固定層
103‧‧‧第2磁性層
104‧‧‧絕緣層
105‧‧‧第1磁性層
106‧‧‧上部電極層
107‧‧‧蝕刻遮罩
108‧‧‧絕緣膜
M‧‧‧遮罩
Z‧‧‧反應生成物
PM1、PM2、PM3‧‧‧製程模組
圖1為一實施型態之蝕刻處理方法所製造的MRAM元件一例。
圖2係顯示一實施型態之MRAM元件的製造工序之流程圖。
圖3係顯示蝕刻量與CD值的關係之圖式。
圖4係顯示特定金屬元素與蝕刻氣體之化合物的融點及沸點之表。
圖5係顯示一實施型態之絕緣膜的蝕刻工序及修邊工序之圖式。
圖6係顯示使用一實施型態之蝕刻處理方法所進行的MRAM元件製造工序之圖式。
圖7係顯示使用一實施型態之蝕刻處理方法所進行的MRAM元件製造工序(續)之圖式。
圖8係顯示一實施型態之變形例之絕緣膜的蝕刻工序及修邊工序之圖式。
圖9係顯示一實施型態之蝕刻工序的反應生成物成分之圖式。
圖10係顯示一實施型態之蝕刻工序及修邊工序的結果之圖式。
圖11係顯示一實施型態之蝕刻工序及修邊工序的結果之圖式。
圖12係用以說明一實施型態之蝕刻氣體的反應之圖式。
圖13係顯示一實施型態之蝕刻工序及修邊工序的溫度相關性之圖式。
圖14為具備一實施型態之基板處理裝置之基板處理系統的概要圖。
圖15為一實施型態之基板處理裝置(蝕刻工序)的概要圖。
圖16為一實施型態之基板處理裝置(修邊工序)的概要圖。
以下，參閱添附圖式，說明本發明之實施型態。此外，本說明書及圖式中，針對實質上具有相同功能結構的構成要素，則賦予相同符號，而省略重複說明。
[MRAM元件]
首先，說明MRAM元件的構造。MRAM元件係由包含有含Co、Fe、B、Pd、Pt、Mn、Ir、Ru、Mg、Ti、W等的金屬層積膜之多層膜所形成。圖1為一實施型態之蝕刻處理方法所製造的MRAM元件100之剖視圖。圖1所示之MRAM元件100係配置於基板B上，由下層依序層積有下部電極層101、固定層(pinned layer)102、第2磁性層103、絕緣層104、第1磁性層105、上部電極層106及蝕刻遮罩107。又，MRAM元件100之第1磁性層105、上部電極層106及蝕刻遮罩107的側壁設置有絕緣膜108。
下部電極層101為形成於基板B上之具電氣傳導性的電極組件。下部電極層101的厚度為例如約5nm。固定層102配置於下部電極層101及第2磁性層103之間。固定層102係藉由反強磁性體 的固定效果來固定下部電極層101的磁化方向。固定層102係使用例如IrMn(銥錳)、PtMn(鉑錳)等的反強磁性體材料，其厚度為例如約7nm。
第2磁性層103為配置於固定層102上之包含有強磁性體的層。第2磁性層103藉由固定層102之固定效果，磁化的方向不會受到外部磁場的影響可保持為一定，而具有所謂固定層的功能。第2磁性層103係使用CoFeB，其厚度為例如約2.5nm。
絕緣層104係挾置在第2磁性層103及第1磁性層105當中，而構成磁性隧道連接(MTJ：Magnetic Tunnel Junction)。磁性隧道連接(MTJ)係藉由於第2磁性層103與第1磁性層105之間介設有絕緣層104，而在第2磁性層103與第1磁性層105之間產生穿隧磁阻(TMR：Tunnel magnetoresistance)。亦即，第2磁性層103與第1磁性層105之間會產生對應於第2磁性層103之磁化方向與第1磁性層105之磁化方向的相對關係(平行或反平行)之電阻。絕緣層104係使用Al2O3或MgO，其厚度為例如1.3nm。
第1磁性層105為配置於絕緣層104上之包含有強磁性體的層。第1磁性層105的磁化方向會追隨磁氣資訊(即外部磁場)，而具有所謂自由層的功能。第1磁性層105係使用CoFeB，其厚度為例如約2.5nm。
上部電極層106為形成於基板B上之具電氣傳導性的電極組件。上部電極層106的厚度為例如約5nm。蝕刻遮罩107係形成於上部電極層106上。蝕刻遮罩107係形成為對應MRAM元件100的平面形狀之形狀。蝕刻遮罩107係使用例如Ta、TiN、Si、W、Ti等，其厚度為例如50nm。
[MRAM元件的製造工序]
接下來，參閱圖2加以說明具有上述結構之MRAM元件的製造工序。圖2係顯示MRAM元件的製造工序之流程圖。
開始MRAM製造工序，首先，在工序S1中，藉由成膜裝置來製造多層膜所構成的被處理基體W。接下來，將被處理基體W載置於電漿蝕刻裝置的靜電夾具。圖6(a)係顯示MRAM元件 100之製造方法的中間工序中所生成之被處理基體W的一例。該被處理基體W為於基板B上層積有下部電極層101、固定層102、第2磁性層103、絕緣層104、第1磁性層105及上部電極層106之多層膜材料。上部電極層106上配置有具有特定平面形狀的蝕刻遮罩107。以下，舉圖6(a)所示之被處理基體W為例，來針對使用一實施型態之蝕刻處理方法所進行的MRAM元件製造工序加以說明。
工序S2中，首先對上部電極106進行蝕刻。此時所使用的蝕刻氣體為任意氣體，可使用例如Cl2、CH4、He、N2、Ar等。供應例如含有氯Cl2的處理氣體，產生電漿來對被處理基體W進行蝕刻。處理氣體可含有He、N2、Ar等的非活性氣體或H2。此處理氣體係採用可充分獲得第1磁性層105與絕緣層104的選擇比之種類的氣體。工序S2中，藉由第1處理氣體，第1磁性層105中未受到蝕刻遮罩107的覆蓋之區域會反應而被蝕刻，絕緣層104則不會被蝕刻。於是，工序S2中，便會在絕緣層104的表面處結束蝕刻(圖6(b))。
一實施型態之蝕刻處理方法中，在接續之工序S3中，係將被處理基體W移動至成膜裝置(例如RLSA裝置或CVD裝置)54，如圖6(c)所示般地，以絕緣膜108披覆被處理基體W的表面。此絕緣膜108係使用例如SiN或SiO2。之後，將被處理基體W返回電漿蝕刻裝置，以絕緣膜108會殘留於第1磁性層105、上部電極層106及蝕刻遮罩107的側壁之方式來將絕緣膜108蝕刻。
一實施型態之蝕刻處理方法中，在接續之工序S4中，係對絕緣層104進行蝕刻及修邊(treatment)。具體來說，係在工序S4所包含之圖5的工序S41中，供應第1氣體來生成電漿，藉由所生成之電漿來將絕緣層104蝕刻(蝕刻工序)。藉此，絕緣層104當中未受到蝕刻遮罩107及絕緣膜108的覆蓋之區域會被蝕刻(圖7(d))。接下來，工序S42中，係供應第2氣體來對絕緣層104的蝕刻面進行修邊(修邊工序)。藉以去除絕緣層104被蝕刻時所生成的反應生成物Z(圖7(e))。
本實施型態之情況，具體來說，工序S4中，係藉由不含三氟化磷(以下稱作PF3氣體。)之氣體(例如含有O2氣體、Ar氣體、H2氣體、Cl2氣體、NF3氣體之蝕刻氣體)來將絕緣層104蝕刻，在蝕刻中會產生反應生成物Z(圖7(d))。此外，含有O2氣體、Ar氣體、H2氣體、Cl2氣體、NF3氣體之蝕刻氣體為不含PF3氣體之蝕刻氣體的一例，但不限於此。反應生成物Z有可能會包含有遮罩107、絕緣膜108及絕緣層104所含有的金屬、該金屬的氧化物、氯化物、氮化物、鹵素化物、或含有C或Si的化合物等。此反應生成物Z如圖7(d)所示，會附著在絕緣層104、第1磁性層105、上部電極層106及蝕刻遮罩107的側壁。沉積在金屬層積膜的蝕刻面之反應生成物Z會妨礙蝕刻形狀成為垂直。又，由於含有導電性物質，故若使其殘留，則會因反應生成物Z而導致MRAM元件100發生溢漏電流。
因此，如前述般，在工序S42中，係藉由含有PF3氣體之蝕刻氣體來去除反應生成物Z。本實施型態中，為了進行反應生成物Z的去除，係將被處理基體W移動至作為一實施型態之基板處理裝置。有關基板處理裝置的結構將詳述於後。藉由工序S42的實施，如圖7(e)所示般地自絕緣層104等的側壁將反應生成物Z予以去除。
接下來，回到圖2，工序S5中，係藉由含有CH4氣體之氣體來蝕刻第2磁性層103(下部磁性層)及固定層102(圖7(f))。處理氣體可含有He、N2、Ar等的非活性氣體或含有羰基之氣體、H2等甲烷以外的氣體。工序S5中，第2磁性層103及固定層102當中未受到蝕刻遮罩107及絕緣膜108的覆蓋之區域會被蝕刻。藉此，固定層102、第2磁性層103及絕緣層104的寬度會形成為較第1磁性層105、上部電極層106及蝕刻遮罩107為寬，其增加的寬度即為形成於第1磁性層105、上部電極層106及蝕刻遮罩107的側壁之絕緣膜108的寬度。
一實施型態之蝕刻處理方法中，在接續之工序S6中，係供應處理氣體，產生電漿來將下部電極層101蝕刻(圖7(g))。處理 氣體可含有He、N2、Ar等的非活性氣體或含有羰基之氣體、Ch4、H2等的氣體。工序S6中，下部電極層101當中未受到蝕刻遮罩107及絕緣膜108的覆蓋之區域會被蝕刻。藉此，下部電極層101的寬度會形成為較第1磁性層105、上部電極層106及蝕刻遮罩107為寬，其增加的寬度即為形成於第1磁性層105、上部電極層106及蝕刻遮罩107的側壁之絕緣膜108的寬度。
工序S6結束後，便結束圖2所示之本實施型態的電漿處理。如此地，可由具有多層膜構造之被處理基體W來形成所需的MRAM元件100。
[蝕刻氣體]
上述MRAM元件100的製造中，在絕緣膜104之蝕刻工序後的修邊工序中係使用含有PF3氣體之氣體。以下針對蝕刻金屬層積膜時的蝕刻氣體加以說明。
將使用氯氣體(Cl)或氟氣體(F)至少其中一者的蝕刻氣體之情況下蝕刻量與CD值的關係顯示於圖3。針對圖3(a)所示之絕緣層104的初期狀態(絕緣層104的一部分已被蝕刻之狀態)，測量如圖3(b)所示般地更進一步進行蝕刻後的情況下，殘留之絕緣層104的厚度(殘留厚度)與蝕刻後的CD值之關係。將其結果顯示於圖3(c)的表及圖3(d)的圖表。圖3(d)之橫軸表示蝕刻後的CD值，縱軸表示殘留之絕緣層104的厚度(殘留厚度：Post Remain Thickness)。
由此可知殘留之絕緣層104的厚度(殘留厚度)與蝕刻後的CD值具有反比例的關係。亦即，殘留之絕緣層104的厚度愈薄，則CD值愈大。亦即，可得知隨著蝕刻進行，附著在絕緣層104的側壁之殘留生成物愈厚，反而造成CD值變大。亦即，將蝕刻對象膜往下方蝕刻時所生成的反應生成物會附著、沉積在側壁，而不會昇華。此反應生成物的沉積會使得蝕刻的控制變得困難，而有難以將CD值如設計規格般地控制等之情況。
藉由含有氯氣體(Cl2)或氟氣體(F2)之蝕刻氣體來將絕緣層104乾蝕刻的情況，反應生成物不易氣化之原因係與反應生成物 的沸點或融點有關。為說明上述情況，首先，針對蝕刻絕緣層104時所生成之反應生成物Z的組成加以說明。反應生成物Z乃為包含有絕緣層104或從上下包挾絕緣層104之磁性體層103、105所含有的鈷(Co)、鈀(Pd)等之金屬化合物。圖9係顯示對MRAM元件100的絕緣層104進行蝕刻時所生成的反應生成物一例。圖9為對反應生成物的組成進行分析之圖譜。由此可知反應生成物係含有鈷(Co)、鈀(Pd)、矽(Si)等。
例如，當絕緣層104等的金屬薄膜含有鈷(Co)的情況，若以含有氯氣體(Cl2)或氟氣體(F2)之蝕刻氣體來進行乾蝕刻，則蝕刻工序中所生成之反應生成物便會含有鈷(Co)與氯(Cl)的化合物或鈷(Co)與氟(F)的化合物。如圖4所示，鈷(Co)與氯(Cl)之化合物的沸點為1049℃，融點為737℃。又，鈷(Co)與氟(F)之化合物的沸點為1400℃，融點為1127℃。若絕緣層104等的金屬薄膜含有鈀(Pd)的情況亦同樣地融點會成為超過500℃之高的值。
如此地，由於氯(Cl)系氣體或氟(F)系氣體與鈷(Co)或鈀(Pd)的化合物之沸點或融點很高，因此蝕刻工序中生成的反應生成物不易被氣化，會殘留在處理容器內。為了有效率地進行蝕刻，選擇反應生成物的沸點較低之蝕刻氣體，以使蝕刻工序中生成的反應生成物會立即被氣化且排氣非常重要。
因此，本實施型態中，係選擇能夠順利地進行2層磁性體所挾置之絕緣層的蝕刻或蝕刻後之反應生成物的去除之蝕刻氣體。亦即，在將絕緣層乾蝕刻或去除將絕緣層乾蝕刻後的反應生成物時，係使用含有PF3氣體之氣體作為蝕刻氣體。藉此，可使沸點為100℃以下。例如，圖4係顯示以PF3氣體來蝕刻鈷(Co)的情況下，所生成之含有鈷(Co)與PF3氣體的元素之化合物會在80℃被氣化。因此，本實施型態中，在蝕刻後的修邊中，係藉由含有PF3氣體之氣體來進行反應性蝕刻，藉此可進行絕緣層的蝕刻中所沉積之反應生成物的控制，以及蝕刻後所殘留之反應生成物的順利去除。此外，圖4的出處為「HANDBOOK OF CHEMISTRY and PHYSICS」W.M.Haynes Editor-in-Chief 92ND EDITION 2011-2012。
[變形例]
上述實施型態之蝕刻處理方法中，蝕刻工序所使用之第1氣體為不含PF3氣體之氣體，修邊工序所使用之第2氣體為含有PF3氣體之氣體。但第1氣體及第2氣體的組合不限於此，只要第1氣體及第2氣體的至少其中一者為含有PF3氣體之氣體即可。亦即，可為第1氣體係不含PF3氣體之氣體及第2氣體係含有PF3氣體之氣體的組合。或是，可為第1氣體係含有PF3氣體之氣體及第2氣體係不含PF3氣體之氣體的組合。再者，亦可為第1及第2氣體皆含有PF3氣體之氣體的組合。
又，當第1氣體為含有PF3氣體之氣體的情況，前述工序S41的蝕刻工序中，不僅是蝕刻且亦可獲得修邊效果。因此，若工序S41中殘留的反應生成物Z較少而不會發生溢漏等問題的情況，則可省略前述工序S42的修邊工序。
圖8為重複實施蝕刻工序與修邊工序情況的流程圖。蝕刻工序所使用之第1氣體及修邊工序所使用之第2氣體的至少其中一者係含有PF3氣體。工序S47中，作為不含PF3氣體之第1氣體，係藉由含有例如O2氣體、Ar氣體、H2氣體、Cl2氣體、NF3氣體之蝕刻氣體來實施絕緣膜104的部分蝕刻(蝕刻工序)。接下來，工序S48中，係藉由含有PF3氣體之第2氣體來去除反應生成物。之後，工序S49中，會判斷工序S47及工序S48是否已重複預先設定的次數，若未重複的情況則回到工序S47，重複工序S47~工序S49的處理直到達成預先設定的次數為止。重複次數可為1次或複數次。此外，工序S47為藉由電漿來蝕刻絕緣層之蝕刻工序的一例，工序S48為去除蝕刻工序中所生成的反應生成物之修邊工序的一例。
如此地，藉由重複蝕刻工序及修邊工序預先設定的次數，便可一邊以修邊工序來去除反應生成物一邊順利地進行蝕刻工序。其結果，可使蝕刻形狀形成為垂直。特別是，藉由在蝕刻工序之間實施修邊工序，可一邊去除反應生成物一邊實施蝕 刻，且可順利地進行蝕刻處理。
[實驗]
接下來，說明本實施型態之蝕刻處理方法中，為了將氣體最佳化而進行的實驗結果。
(實驗結果1)
圖10(a)為以不含PF3氣體之蝕刻氣體來蝕刻金屬膜104a後的剖面SEM像之概略，係顯示蝕刻工序後的金屬膜一例。此處，金屬膜104a係使用含有鈷(Co)及鈀(Pd)的膜。由圖10(a)可得知金屬膜104a的蝕刻面沉積有反應生成物Z。
圖10(b)為了去除圖10(a)所示之蝕刻後的反應生成物Z，使用含有PF3氣體的氣體來對蝕刻工序後的金屬膜104a進行修邊後的剖面SEM像之概略，係顯示修邊工序後的金屬膜一例。此時的製程條件為壓力20Torr(2666Pa)，溫度350℃。
由其結果可得知反應生成物Z的體積因含有PF3氣體之氣體的作用而膨脹。由上述現象，推測例如圖4之PF3氣體與鈷(Co)的反應中，由於沸點較低為80℃以下，故因修邊工序使得反應生成物Z成為容易氣化之狀態。
亦即，推測在此實驗中，雖使壓力為20Torr(2666Pa)，但藉由更加降低壓力來使處理容器內的熱傳導率降低，藉此，若促進體積膨脹後之反應生成物Z的氣化，則可去除反應生成物Z。
(實驗結果2)
圖11亦同樣地，圖11(a)係顯示蝕刻工序後的金屬膜狀態一例之剖面SEM像之概略，圖11(b)係顯示修邊工序後的金屬膜狀態一例之剖面SEM像之概略。具體來說，圖11(a)係顯示以不含PF3氣體之蝕刻氣體來蝕刻金屬膜104a後的狀態。此處，金屬膜104a係使用含有釕(Ru)、鈷(Co)及鈀(Pd)的膜。又，係使用含有氯氣體(Cl2)的蝕刻氣體。由圖11(a)亦可得知金屬膜104a的蝕刻面沉積有反應生成物Z。
圖11(b)係顯示為了去除圖11(a)所示之反應生成物Z，而使用含有PF3氣體的氣體之修邊後的狀態。
由其結果亦可得知反應生成物Z的體積因含有PF3氣體的氣體所生成之電漿的作用而膨脹。由上述現象推測PF3氣體與釕(Ru)、鈷(Co)及鈀(Pd)的反應中，由於沸點較低，故反應生成物Z成為容易氣化之狀態。
亦即，推測藉由將壓力設定為較本實驗的壓力為低來進行修邊工序，若促進體積膨脹後之反應生成物Z的氣化，則可去除反應生成物Z。
簡單說明PF3氣體的化學反應。如圖12所示，MRAM元件100係由包含有含有Co、Fe、B、Pd、Pt、Mn、Ir、Ru、Mg、Ti、W等的金屬層積膜之多層膜所構成。反應生成物Z會在蝕刻包含有絕緣層104或從上下包挾絕緣層104的磁性體層103、105之金屬層積膜時生成。絕緣層104係含有Al或Mg等的金屬，磁性體層103、105係含有Co等的金屬。因此，在蝕刻絕緣層104或磁性體層103、105時所沉積之反應生成物Z的一部分便會含有Al、Mg、Co等之金屬層積膜的成分。
若供應PF3氣體，PF3氣體會與金屬層積膜中的上述該等金屬元素發生化學反應。同樣地，若供應PF3氣體若供應，PF3氣體亦會與反應生成物Z所包含之金屬層積膜的成分發生化學反應。將金屬層積膜中的金屬元素以X來表示，在化學反應後，PF3氣體與金屬元素X會成為X(PF3)4或X(PF3)6而鍵結、昇華。例如，金屬元素X為鈷(Co)的情況，會與PF3氣體發生化學反應，而生成Co(PF3)4或Co(PF3)6。該等的生成物依據圖4，由於沸點較低為80℃，故昇華會進行而被排氣。藉此，可順利地進行反應生成物Z的去除。
圖10及圖11所示之實驗中，蝕刻工序中並未使用PF3氣體，而係在修邊工序中使用PF3氣體。此處，更進一步觀察圖11(a)及圖11(b)，相對於圖11(a)之蝕刻工序後，金屬膜104a未被蝕刻而殘留的厚度為13.4nm，圖11(b)之修邊工序後，其厚度較薄為10.5nm。又，相對於圖11(a)之蝕刻工序後，金屬膜104a的蝕刻部分寬度為37.8nm，圖11(b)之修邊工序後，其寬度為33.7nm， 變得較為狹窄。亦即，圖11(b)之修邊工序中，不僅反應生成物Z的體積發生膨脹，且亦促進了金屬膜104a的蝕刻。
由以上可得知本實施型態之蝕刻工序及修邊工序的至少其中一者中，藉由含有PF3氣體的氣體來進行蝕刻處理或修邊處理，藉此可藉由PF3氣體的作用來同時進行金屬膜的蝕刻與殘留物的去除兩者。
(實驗結果3)
圖13中係進行有關PF3氣體的溫度相關性之實驗。圖13(a)為含有鈷(Co)及鈀(Pd)之金屬膜104a之蝕刻工序後的剖面SEM像之概略。圖13(b)及圖13(c)為圖13(a)之蝕刻工序後所進行之修邊工序後的剖面SEM像之概略。圖13(b)與圖13(c)之差異點為圖13(b)中係將製程溫度控制為150℃，而圖13(c)中則將製程溫度控制為250℃。其他的製程條件則相同。由此可得知製程溫度高的情況和低的情況相比，反應受到促進，反應生成物Z的膨脹程度較大，使得反應生成物Z容易氣化。
由圖13的實驗可得知蝕刻工序及修邊工序的至少其中一工序中，利用PF3氣體來進行電漿處理之工序中較佳係在該工序的實施中，將處理容器內的溫度控制為150℃以上。
以上，已說明了本實施型態之蝕刻處理方法。以下便針對使用本實施型態之蝕刻處理方法來製造MRAM元件100之基板處理裝置，及包含有該裝置之基板處理系統加以說明。
[基板處理系統]
MRAM元件100係使用例如圖14所示之基板處理系統所製造。圖14係概略顯示一實施型態之基板處理系統之平面圖。基板處理系統20具備基板載置台22a~22d、收納容器24a~24d、載置模組LM、加載互鎖室LL1、LL2、製程模組PM1、PM2、PM3、及轉移室21。
基板載置台22a~22d係沿載置模組LM的一緣而配列。該等基板載置台22a~22d上分別載置有收納容器24a~24d。收納容器24a~24d內收納有被處理基體W。
載置模組LM內設置有搬送機器人Rb1。搬送機器人Rb1會取出收納在收納容器24a~24d的任一者之被處理基體W，並將該被處理基體W搬送至加載互鎖室LL1或LL2。
加載互鎖室LL1及LL2係沿載置模組LM的另一緣而設置，構成了預備減壓室。加載互鎖室LL1及LL2係透過閘閥而分別連接於轉移室21。
轉移室21為可被減壓之腔室，該腔室內設置有另一搬送機器人Rb2。轉移室21係透過對應的閘閥而分別連接有製程模組PM1~PM3。搬送機器人Rb2會從加載互鎖室LL1或LL2取出被處理基體W，並搬送至製程模組PM1、PM2及PM3。
基板處理系統20的製程模組PM1可為實施蝕刻工序之作為一實施型態的基板處理裝置(參閱圖15)。製程模組PM2可為成膜裝置(形成圖6(a)的層積膜之裝置)。成膜裝置可使用CVD(Chemical Vapor Deposition)裝置或RLSA(Radial Line Slot Antenna)裝置。製程模組PM3可為實施修邊工序之作為一實施型態的基板處理裝置(去除反應生成物之基板處理裝置；參閱圖16)。亦可以同一基板處理裝置來構成製程模組PM1及PM3，而在相同的基板處理裝置內進行蝕刻工序及修邊工序。
以下，參閱圖15來加以說明進蝕刻工序之製程模組PM1的概略結構後，參閱圖16來加以說明進行修邊工序(去除工序)之製程模組PM3的概略結構。
[基板處理裝置(蝕刻工序)]
圖15係顯示進行蝕刻工序之一實施型態之基板處理裝置的一例。作為基板處理裝置之製程模組PM1具有處理容器12。處理容器12為略圓筒形狀，係區劃出處理空間S而作為其內部空間。製程模組PM1係於處理容器12內具有略圓板形狀的基座14。基座14設置於處理空間S的下方。基座14為例如鋁製，係構成下部電極。基座14具有在製程中吸收後述靜電夾具50的熱，來將靜電夾具50冷卻之功能。
基座14的內部形成有冷媒流道15，冷媒流道15連接有冷媒 入口配管及冷媒出口配管。然後，藉由使適當的冷媒(例如冷卻水等)在冷媒流道15中循環，而為可將基座14及靜電夾具50控制為特定溫度之結構。
一實施型態中，製程模組PM1另具備筒狀保持部16及筒狀支撐部17。筒狀保持部16會接觸基座14的側面及底面的緣部來保持基座14。筒狀支撐部17係從處理容器12的底部往垂直方向延伸，透過筒狀保持部16來支撐基座14。製程模組PM1另具備載置於該筒狀保持部16的上面之聚焦環18。聚焦環18可由例如矽或石英所構成。
一實施型態中，處理容器12的側壁與筒狀支撐部17之間形成有排氣通道20。排氣通道20的入口或其途中係安裝有擋板22。又，排氣通道20的底部設置有排氣口24。排氣口24係藉由嵌入於處理容器12的底部之排氣管28所區劃而成。該排氣管28連接有排氣裝置(排氣部)26。排氣裝置26具有真空幫浦，可將處理容器12內的處理空間S減壓至特定真空度。處理容器12的側壁安裝有用以開閉被處理基體(基板)W的搬出入口之閘閥30。
基座14係透過匹配器34而電連接有電漿生成用的第2高頻電源32。第2高頻電源32會對下部電極(即基座14)施加第2頻率(例如400KHz)的高頻電功率。
製程模組PM1內另具有噴淋頭38。噴淋頭38設置於處理空間S的上方。噴淋頭38包含有電極板40及電極支撐體42。
電極板40為略圓板形狀之具有導電性的板體，係構成上部電極。電極板40係透過匹配器36而電連接有電漿生成用的第1高頻電源35。第1高頻電源35會對電極板40施加第1頻率(例如60MHz)的高頻電功率。從第2高頻電源32及第1高頻電源35分別對基座14及電極板40施加高頻電功率後，基座14與電極板40之間的空間(即處理空間S)會形成有高頻電場。
電極板40形成有複數氣體通氣孔40h。電極板40係藉由電極支撐體42而可拆卸地被加以支撐。電極支撐體42的內部設置有暫存室42a。製程模組PM1另具備氣體供應源44，氣體供應源44 係透過氣體供應導管46而連接於暫存室42a的氣體導入口25。氣體供應源44會對處理空間S供應處理氣體。氣體供應源44可供應PF3氣體等之多種蝕刻氣體。電極支撐體42係形成有與複數氣體通氣孔40h分別呈連續之複數個孔，該複數個孔係連通於暫存室42a。因此，從氣體供應源44所供應之氣體會經由暫存室42a、氣體通氣孔40h而被供應至處理空間S。又，為了控制自由基分佈，亦可控制被處理基體W的中心區域處之處理氣體的流量與被處理基體W的周圍區域處之處理氣體的流量。
一實施型態中，處理容器12的頂部設置有呈環狀或同心狀延伸之磁場形成機構48。該磁場形成機構48具有可使處理空間S處之高頻放電的開始(電漿點火)變得容易，來穩定地維持放電之功能。
一實施型態中，基座14的上面設置有靜電夾具50。該靜電夾具50包含有電極52及一對絕緣膜54a、54b。絕緣膜54a及54b係由陶瓷等的絕緣體所形成之膜。電極52為導電膜，係設置於絕緣膜54a與絕緣膜54b之間。該電極52係透過開關W而連接有直流電源56。從直流電源56對電極52施加直流電壓後會產生庫倫力，藉由該庫倫力來將被處理基體W吸附保持於靜電夾具50上。靜電夾具50的內部埋入有作為加熱元件之加熱器(圖中未顯示)，可將被處理基體W加熱至特定溫度。加熱器係透過配線而連接於加熱器電源。基座14及靜電夾具50構成了載置台70。
一實施型態中，製程模組PM1另具備氣體供應管58、60，以及傳熱氣體供應源62、64。傳熱氣體供應源62係連接於氣體供應管58。該氣體供應管58係延伸至靜電夾具50的上面，而在該上面的中央部分處呈環狀延伸。傳熱氣體供應源62會將例如He氣體之傳熱氣體供應至靜電夾具50的上面與被處理基體W之間。又，傳熱氣體供應源64係連接於氣體供應管60。氣體供應管60係延伸至靜電夾具50的上面，而在該上面處圍繞氣體供應管58般地呈環狀延伸。傳熱氣體供應源64會將例如He氣體之傳熱氣體供應至靜電夾具50的上面與被處理基體W之間。
一實施型態中，製程模組PM1另具備控制部66。該控制部66係連接於排氣裝置26、開關W、第2高頻電源32、匹配器34、第1高頻電源35、匹配器36、氣體供應源44、以及傳熱氣體供應源62及64。控制部66會分別對排氣裝置26、開關W、第2高頻電源32、匹配器34、第1高頻電源35、匹配器36、氣體供應源44、以及傳熱氣體供應源62及64送出控制訊號。藉由來自控制部66的控制訊號，來控制排氣裝置26之排氣、開關W的開閉、來自第2高頻電源32的電功率供應、匹配器34的阻抗調整、來自第1高頻電源35的電功率供應、匹配器36的阻抗調整、氣體供應源44之處理氣體的供應、傳熱氣體供應源62及64分別之傳熱氣體的供應。
又，控制部66會控制藉由被供應至處理容器12內之高頻電功率而自含有PF3氣體之氣體所生成的電漿，來對載置台70上的被處理基體W當中之金屬層積膜所進行的蝕刻。
該製程模組PM1中，會從氣體供應源44對處理空間S供應處理氣體。又，電極板40與基座14之間(即處理空間S處)形成有高頻電場。藉此，會在處理空間S處產生電漿，而藉由處理氣體所包含之元素的自由基等，來進行被處理基體W的蝕刻。
以上，已針對進行蝕刻工序之製程模組PM1的概略結構加以說明。最後，針對進行修邊工序之製程模組PM3的概略結構參閱圖16加以說明。
[基板處理裝置(修邊工序)]
圖16係顯示進行修邊工序(去除工序)之一實施型態的基板處理裝置一例。作為基板處理裝置之製程模組PM3具有形成為筒狀(例如圓筒狀)之金屬製(例如鋁製)的處理容器(腔室)192。處理容器192係於其內部區劃出空間。此外，處理容器192的形狀不限於圓筒狀。亦可為例如方筒狀(例如箱狀)。
處理容器192的底部設置有用以載置被處理基體W之載置台110。載置台110係由鋁等而形成為略柱狀(例如圓柱狀)。此外，載置台110的形狀亦不限於圓柱狀。可為例如方柱狀(例如 多角柱狀)。此外，雖未圖示，載置台110可依需要而設置有以庫倫力來吸附保持被處理基體W之靜電夾具、加熱器或冷媒流道等之溫度調整機構等各種功能。
處理容器192的頂部設置有與載置台110呈對向之例如石英玻璃或陶瓷等所構成的板狀介電體194。具體來說，板狀介電體194係形成為例如圓板狀，可封閉處理容器192的頂部所形成之開口般而氣密地加以安裝。
處理容器192的內部設置有將空間區隔為電漿生成空間S1及基板處理空間S2之區隔板230。電漿生成空間S1係藉由電漿源而生成有電漿之空間。基板處理空間S2為載置有被處理基體W之空間。區隔板230具有至少2個板狀組件230A、230C。2個板狀組件230A、230C係從電漿生成空間S1朝向基板處理空間S2呈重疊配置。板狀組件230A與板狀組件230C之間配置有將兩者的間隔維持為特定值之間隔物230B。
板狀組件230A、230C係具有貫穿於重疊方向之複數槽縫。此外，該槽縫可為貫穿孔。然後，板狀組件230A中的各槽縫由重疊方向觀看，係配置為未與另一板狀組件230B中的各槽縫相重疊。板狀組件230A、230C的材料係使用例如石英玻璃。間隔物230B的材料係使用例如鋁Al。將電漿生成空間S1及基板處理空間S2予以區隔之區隔板230具有抑制離子及真空紫外光的穿透之所謂的離子捕集之功能。
處理容器192係設置有供應第1處理氣體之第1氣體供應部120A。第1氣體供應部120A會朝上述電漿生成空間S1供應第1處理氣體。處理容器192的側壁部形成有氣體導入口121，氣體導入口121係透過氣體供應配管123A而連接有氣體供應源122A。氣體供應配管123A的途中介設有控制第1處理氣體的流量之流量控制器，例如質流控制器124A、開閉閥126A。依據上述氣體供應源120A，來自氣體供應源122A的第1處理氣體會藉由質流控制器124A而被控制為特定流量，並從氣體導入口121朝處理容器192的電漿生成空間S1被供應。
第1處理氣體為會因電漿源所產生的電漿而解離並生成自由基之分解性的氣體。該自由基可為會引起還原反應、氧化反應、氯化反應或氟化反應之自由基。第1處理氣體可為含有氫元素、氧元素、氯元素或氟元素之氣體。具體來說，為Ar、N2、O2、H2、He、BCl3、Cl2、CF4、NF3、CH4或SF6等。作為能夠生成還原反應的自由基之第1處理氣體舉例有H2等。作為能夠生成氧化反應的自由基之第1處理氣體舉例有O2等。作為能夠生成氯化反應的自由基之第1處理氣體舉例有BCl3、Cl2等。作為能夠氟化反應的自由基之第1處理氣體舉例有CF4、NF3、SF6等。
又，如圖16所示，處理容器192係設置有供應第2處理氣體等之第2氣體供應部120B。第2氣體供應源120B會朝上述基板處理空間S2供應第2處理氣體。處理容器192的基板處理空間S2配置有氣體供應頭，該氣體供應頭係透過氣體供應配管123B而連接有氣體供應源122B。配置於區隔板230的下方之上述氣體供應頭係具有朝向下方(亦即朝向載置台110之方向)呈開口之複數氣體孔240。如此地，藉由氣體會朝下方流通，可將反應性的第2處理氣體適當地朝被處理基體W供應。此外，氣體孔240亦可朝向上方(亦即朝向區隔板230之方向)呈開口。此情況下，可使穿過區隔板230的自由基與第2處理氣體適當地混合。氣體供應配管123B的途中介設有控制第2處理氣體的流量之流量控制器，例如質流控制器124B、開閉閥126B。依據上述氣體供應源120B，來自氣體供應源122B的第2處理氣體會藉由質流控制器124B而被控制為特定流量，並從氣體供應頭朝處理容器192的基板處理空間S2被供應。
第2處理氣體為不會暴露在電漿，而會與反應生成物發生反應之反應性的氣體。此第2處理氣體可包含有例如，與反應生成物之反應係依存於載置台110的溫度之氣體。具體來說，係使用HF，Cl2、HCl、H2O、PF3、F2、ClF3、COF2、環戊二烯或Amidinato等。又，第2處理氣體可包含有電子供給性氣體。電子供給性氣體一般來說係指由陰電性或離子化能量大為不同之原子所構成 的氣體，或是具有孤立電子對之原子的氣體。電子供給性氣體具有容易將電子給予其他化合物之性質。例如，係具有會作為配位子而與金屬化合物等鍵結、蒸發的性質。電子供給性氣體舉例有SF6、PH3、PF3、PCl3、PBr3、PI3、CF4、AsH3、SbH3、SO3、SO2、H2S、SeH2、TeH2、Cl3F、H2O、H2O2等，或含有羰基之氣體。
此外，圖16中雖係以一個系統的氣體管路來表現氣體供應源120A、120B，但氣體供應源120A、120B未侷限於供應單一氣體種類的處理氣體之情況，而亦可供應複數種氣體來作為處理氣體。此情況可設置複數個氣體供應源而以複數個系統的氣體管路來構成，並於各氣體管路設置有質流控制器。又，圖16雖係舉從處理容器192的側壁部供應氣體來構成氣體供應源120A之情況為例，但不限於此。例如，亦可從處理容器192的頂部供應氣體來加以構成。此情況可於例如板狀介電體194的例如中央部形成氣體導入口，而由該處來供應氣體。
處理容器192的底部係透過排氣管132而連接有能夠排出處理容器192內的氛圍之排氣部130。排氣部130係由例如真空幫浦所構成，可將處理容器192內減壓至特定壓力。此外，電漿生成空間S1處所生成的自由基會因排氣部130所形成之電漿生成空間S1與基板處理空間S2的壓力差，而從電漿生成空間S1穿過區隔板230再朝基板處理空間S2移動。
處理容器192的側壁部形成有晶圓搬出入口134，該晶圓搬出入口134設置有閘閥136。在搬入例如被處理基體W時，係打開閘閥136且藉由圖中未顯示之搬送臂等搬送機構來將被處理基體W載置於處理容器192內的載置台110上，再關閉閘閥136來進行被處理基體W的處理。
處理容器192的頂部係於板狀介電體194的上側面(外側面)配設有平面狀的高頻天線140，與覆蓋高頻天線140之密封組件160。本實施型態之高頻天線140大致上來說係由配置於板狀介電體194的中央部之內側天線元件142A，與圍繞其外周般而配置 之外側天線元件142B所構成。各天線元件142A、142B係分別形成為例如銅、鋁、不鏽鋼等導體所構成之漩渦線圈狀。
各天線元件142A、142B皆係被複數挾持體144所挾持而成為一體。各挾持體144係形成為例如棒狀，從內側天線元件142A的中央附近往外側天線元件142B的外側突出般地將該等挾持體144配置為放射線狀。
密封組件160係具備有圍繞內側天線元件142A般而設置於各天線元件142A、142B間之筒狀的內側密封壁162A，與圍繞外側天線元件142B所設置之筒狀的外側密封壁162B。藉此，板狀介電體194的上側面便會被分為內側密封壁162A內側的中央部(中央區域)，與各密封壁162A、162B間的周緣部(周緣區域)。
內側天線元件142A上係封閉內側密封壁162A的開口般地設置有圓板狀的內側密封板164A。外側天線元件142B上係封閉各密封壁162A、162B間的開口般地設置有甜甜圈板狀的外側密封板164B。
此外，密封組件160的形狀不限於圓筒狀。雖亦可使密封組件160的形狀為例如方筒狀等其他形狀，但較佳宜配合處理容器192的形狀。此處，由於係使例如處理容器192為略圓筒狀，故配合其亦使密封組件160形成為略圓筒狀。又，若處理容器192為略方筒狀，則較佳亦使密封組件160為略方筒狀。
各天線元件142A、142B係分別連接有高頻電源150A、150B。藉此，可對各天線元件142A、142B施加相同頻率或不同頻率的高頻。例如從高頻電源150A對內側天線元件142A以特定功率供應特定頻率(例如40MHz)的高頻後，形成於處理容器192內之誘導磁場會將導入至處理容器192內之處理氣體激發，而於被處理基體W上的中央部生成甜甜圈型電漿。
又，從高頻電源150B對外側天線元件142B以特定功率供應特定頻率(例如60MHz)的高頻後，形成於處理容器192內之誘導磁場會將導入至處理容器192內之處理氣體激發，而於被處理基體W上的周緣部生成另一甜甜圈型電漿。
藉由該等電漿，會從第1處理氣體生成自由基。從各高頻電源150A、150B輸出的高頻不限於上述頻率。可供應例如13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz等各種頻率的高頻。但必須對應於從高頻電源150A、150B輸出的高頻來調整各天線元件142A、142B的電氣長度。又，內側密封板164A、外側密封板164B可分別藉由致動器168A、168B來調整高度。
製程模組PM3係連接有控制部200，藉由該控制部200來控制製程模組PM3的各部位。又，控制部200係連接有作業員為了管理製程模組PM3而進行指令的輸入操作等之鍵盤、或可視化地顯示製程模組PM3的運轉狀況之顯示器等所構成的操作部210。
例如，控制部200會控制藉由被供應至處理容器192內之高頻電功率而自含有PF3氣體之氣體所生成的電漿，來對載置台110上之被處理基體W當中因金屬層積膜的蝕刻而生成之反應生成物的去除。
再者，控制部200係連接有記憶部220，該記憶部220係記憶有為了藉由控制部200的控制來實現製程模組PM3中所執行的各種處理之程式、或執行程式所需的配方資訊等。
記憶部220除了用以實施例如被處理基體W的製程處理之複數製程處理配方以外，係記憶有用以進行處理容器192內的清潔處理等必要處理之配方等。該等配方係整合了控制製程模組PM3的各部位之控制參數、設定參數等之複數參數值。例如製程處理配方係具有例如處理氣體的流量、處理容器192內的壓力、對各天線元件142A、142B所施加之高頻的頻率或功率等之參數值。
此外，該等配方可被記憶在硬碟或半導體記憶體，或是在收納於可被CD-ROM、DVD等可移動性的電腦讀取之記憶媒體之狀態下被設定在記憶部220的特定位置。
控制部200係依據來自操作部210的指示等而從記憶部220讀取所需製程處理配方來控制各部位，藉此以製程模組PM3來 實施所需的處理。又，可藉由操作部210之操作來編集配方。
如以上的說明，依據本實施型態，可順利地進行2層磁性體所挾置之絕緣層的蝕刻或蝕刻後之反應生成物的去除。
以上，已參閱添附圖式來針對本發明之蝕刻處理方法及基板處理裝置的較佳實施型態詳細說明，但本發明之蝕刻處理方法及基板處理裝置未侷限於上述範例。只要是本發明之蝕刻處理方法及基板處理裝置所屬技術領域中具有通常知識者，應當可在申請專利範圍所記載之技術思想的範疇內思及各種變化例或修正例，且可明瞭該等當然亦屬於本發明之蝕刻處理方法及基板處理裝置的技術範圍。
104‧‧‧絕緣層
M‧‧‧遮罩
Z‧‧‧反應生成物

Claims (10)

  1. 一種蝕刻處理方法，係對包含有以第1磁性層及第2磁性層挾置著絕緣層所層積的金屬層積膜之多層膜材料進行蝕刻；其包含蝕刻工序，係對處理容器內供應第1氣體而生成電漿，並藉由所生成之電漿來蝕刻該絕緣層；該第1氣體為含有PF3氣體之氣體。
  2. 一種蝕刻處理方法，係對包含有以第1磁性層及第2磁性層挾置著絕緣層所層積的金屬層積膜之多層膜材料進行蝕刻；其包含蝕刻工序，係對處理容器內供應第1氣體而生成電漿，並藉由所生成之電漿來蝕刻該絕緣層；以及修邊(treatment)工序，係對處理容器內供應第2氣體來實施該絕緣層的修邊；該第1氣體及該第2氣體的至少其中一者為含有PF3氣體之氣體。
  3. 如申請專利範圍第2項之蝕刻處理方法，其中該修邊工序係在該蝕刻工序之後進行。
  4. 如申請專利範圍第2項之蝕刻處理方法，其中該修邊工序係在該蝕刻工序之間進行。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之蝕刻處理方法，其中該蝕刻工序及該修邊工序係重複預先設定的次數。
  6. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之蝕刻處理方法，其中該蝕刻工序及該修邊工序當中供應含有PF3氣體的氣體之工序係在該工序的實施中，將該處理容器內的溫度控制為150℃以上。
  7. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之蝕刻處理方法，其中該蝕刻工序及該修邊工序當中供應含有PF3氣體的氣體之工序係在該工序的實施中，將該處理容器內的壓力控制為未達20Torr(2666Pa)。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之蝕刻處理方法，其中該蝕刻處理方法係在作為包含有該金屬層積膜的多層膜材料之MRAM元件的製造工序中使用。
  9. 一種基板處理裝置，具備：處理容器；氣體供應源，係對該處理容器內供應氣體；載置台，係用以載置包含有以第1磁性層及第2磁性層挾置著絕緣層所層積的金屬層積膜之多層膜材料；高頻電源，係對該處理容器內供應高頻電功率；以及控制部，係控制使用對該處理容器內所供應之該高頻電功率來使從該氣體供應源所供應之含有PF3氣體的氣體電漿化，來對載置於該載置台之多層膜材料所包含之絕緣層的蝕刻。
  10. 一種基板處理裝置，具備：處理容器；氣體供應源，係對該處理容器內供應氣體；載置台，係用以載置包含有以第1磁性層及第2磁性層挾置著絕緣層所層積的金屬層積膜之多層膜材料；高頻電源，係對該處理容器內供應高頻電功率；以及控制部，係控制使用對該處理容器內所供應之該高頻電功率來使從該氣體供應源所供應之含有PF3氣體的氣體電漿化，來對載置於該載置台之多層膜材料所包含之經蝕刻後的該絕緣層的修邊。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI899223B (zh) * 2021-05-07 2025-10-01 日商東京威力科創股份有限公司 蝕刻方法

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12444651B2 (en) 2009-08-04 2025-10-14 Novellus Systems, Inc. Tungsten feature fill with nucleation inhibition
US20150072440A1 (en) * 2013-09-09 2015-03-12 Satoshi Inada Method of manufacturing magnetoresistive element
TW201613421A (en) * 2014-07-03 2016-04-01 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP6199250B2 (ja) 2014-07-25 2017-09-20 東京エレクトロン株式会社 被処理体を処理する方法
US10043967B2 (en) * 2014-08-07 2018-08-07 Qualcomm Incorporated Self-compensation of stray field of perpendicular magnetic elements
US9576811B2 (en) 2015-01-12 2017-02-21 Lam Research Corporation Integrating atomic scale processes: ALD (atomic layer deposition) and ALE (atomic layer etch)
JP6460853B2 (ja) * 2015-03-12 2019-01-30 東京エレクトロン株式会社 磁性層をエッチングする方法
US9806252B2 (en) 2015-04-20 2017-10-31 Lam Research Corporation Dry plasma etch method to pattern MRAM stack
US9870899B2 (en) 2015-04-24 2018-01-16 Lam Research Corporation Cobalt etch back
US9972504B2 (en) 2015-08-07 2018-05-15 Lam Research Corporation Atomic layer etching of tungsten for enhanced tungsten deposition fill
US10096487B2 (en) 2015-08-19 2018-10-09 Lam Research Corporation Atomic layer etching of tungsten and other metals
US9984858B2 (en) 2015-09-04 2018-05-29 Lam Research Corporation ALE smoothness: in and outside semiconductor industry
CN105572610B (zh) * 2015-12-23 2018-03-20 中国人民解放军国防科学技术大学 Mems多层线圈及其制备方法
US10229837B2 (en) 2016-02-04 2019-03-12 Lam Research Corporation Control of directionality in atomic layer etching
US10727073B2 (en) 2016-02-04 2020-07-28 Lam Research Corporation Atomic layer etching 3D structures: Si and SiGe and Ge smoothness on horizontal and vertical surfaces
US9991128B2 (en) 2016-02-05 2018-06-05 Lam Research Corporation Atomic layer etching in continuous plasma
US10269566B2 (en) 2016-04-29 2019-04-23 Lam Research Corporation Etching substrates using ale and selective deposition
US9837312B1 (en) 2016-07-22 2017-12-05 Lam Research Corporation Atomic layer etching for enhanced bottom-up feature fill
US10566212B2 (en) 2016-12-19 2020-02-18 Lam Research Corporation Designer atomic layer etching
US11694911B2 (en) * 2016-12-20 2023-07-04 Lam Research Corporation Systems and methods for metastable activated radical selective strip and etch using dual plenum showerhead
CN108242504A (zh) * 2016-12-27 2018-07-03 上海磁宇信息科技有限公司 一种磁性隧道结的修剪方法及其制备方法
JP7053991B2 (ja) 2017-03-28 2022-04-13 セントラル硝子株式会社 ドライエッチング方法、半導体素子の製造方法及びチャンバークリーニング方法
US10559461B2 (en) 2017-04-19 2020-02-11 Lam Research Corporation Selective deposition with atomic layer etch reset
US9997371B1 (en) 2017-04-24 2018-06-12 Lam Research Corporation Atomic layer etch methods and hardware for patterning applications
US10832909B2 (en) 2017-04-24 2020-11-10 Lam Research Corporation Atomic layer etch, reactive precursors and energetic sources for patterning applications
JP6929148B2 (ja) * 2017-06-30 2021-09-01 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法およびエッチング装置
JP2019169627A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
KR20240029787A (ko) 2018-03-30 2024-03-06 램 리써치 코포레이션 내화성 금속들 및 다른 고 표면 결합 에너지 재료들의 원자 층 에칭 및 평활화 (smoothing)
JP6829316B2 (ja) * 2018-06-20 2021-02-10 株式会社日立ハイテク 磁気抵抗素子の製造方法
WO2021090516A1 (ja) 2019-11-08 2021-05-14 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
KR20240157785A (ko) 2019-11-08 2024-11-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 에칭 방법
US11456180B2 (en) * 2019-11-08 2022-09-27 Tokyo Electron Limited Etching method
CN112786441B (zh) 2019-11-08 2026-01-23 东京毅力科创株式会社 蚀刻方法及等离子体处理装置
SG10202010798QA (en) 2019-11-08 2021-06-29 Tokyo Electron Ltd Etching method and plasma processing apparatus
JP2023548321A (ja) * 2020-10-29 2023-11-16 ボード オブ リージェンツ，ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム 触媒影響化学エッチングのための装置及び方法技術
US12272563B2 (en) * 2021-07-15 2025-04-08 Applied Materials, Inc. Metal oxide directional removal
US12400863B2 (en) 2022-03-25 2025-08-26 Tokyo Electron Limited Method for etching for semiconductor fabrication
CN116837335B (zh) * 2023-06-20 2025-10-14 东莞市科盛机电设备有限公司 一种回水装置及磁控溅射设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030170985A1 (en) * 2002-03-06 2003-09-11 Applied Materials, Inc. Etching methods for a magnetic memory cell stack
US20030219912A1 (en) * 2002-05-21 2003-11-27 Xiaoyi Chen Method for removal of metallic residue after plasma etching of a metal layer
US20030219984A1 (en) * 2002-04-03 2003-11-27 Chentsau Ying Method of etching a magnetic material
US20040222185A1 (en) * 2003-05-07 2004-11-11 Renesas Technology Corp. Method of dry-etching a multi-layer film material
US7205164B1 (en) * 2005-01-19 2007-04-17 Silicon Magnetic Systems Methods for fabricating magnetic cell junctions and a structure resulting and/or used for such methods

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002230720A (ja) 2001-02-01 2002-08-16 Toshiba Corp 薄膜磁気ヘッドの製造方法
US6933239B2 (en) * 2003-01-13 2005-08-23 Applied Materials, Inc. Method for removing conductive residue
JP4364669B2 (ja) * 2004-02-20 2009-11-18 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 ドライエッチング方法
SE531384C2 (sv) * 2006-02-10 2009-03-17 Vnk Innovation Ab Multipla magnetoresistansanordningar baserade på metalldopad magnesiumoxid
KR20080079999A (ko) * 2007-02-28 2008-09-02 토소가부시키가이샤 에칭 방법 및 그것에 이용되는 에칭용 조성물
KR20130005804A (ko) * 2011-07-07 2013-01-16 삼성전자주식회사 자기 터널 접합 구조체의 제조 방법
US8608973B1 (en) * 2012-06-01 2013-12-17 Lam Research Corporation Layer-layer etch of non volatile materials using plasma

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030170985A1 (en) * 2002-03-06 2003-09-11 Applied Materials, Inc. Etching methods for a magnetic memory cell stack
US20030219984A1 (en) * 2002-04-03 2003-11-27 Chentsau Ying Method of etching a magnetic material
US20030219912A1 (en) * 2002-05-21 2003-11-27 Xiaoyi Chen Method for removal of metallic residue after plasma etching of a metal layer
US20040222185A1 (en) * 2003-05-07 2004-11-11 Renesas Technology Corp. Method of dry-etching a multi-layer film material
US7205164B1 (en) * 2005-01-19 2007-04-17 Silicon Magnetic Systems Methods for fabricating magnetic cell junctions and a structure resulting and/or used for such methods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI899223B (zh) * 2021-05-07 2025-10-01 日商東京威力科創股份有限公司 蝕刻方法

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JP2014049466A (ja) 2014-03-17
TW201423860A (zh) 2014-06-16
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KR20150041190A (ko) 2015-04-15
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US9882124B2 (en) 2018-01-30
WO2014034666A1 (ja) 2014-03-06

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