(57)【要約】【課題】β−ジケトンに一酸化窒素を添加した系でコバルト膜等の金属膜をエッチングするにあたり、低温でも安定したエッチング速度を得ることができるエッチング方法を提供すること。【解決手段】コバルト膜、鉄膜又はコバルト鉄膜が表面に形成された被処理体に、β−ジケトンからなるエッチングガスを供給する第１のガス供給工程と、第１のガス供給工程後、上記エッチングガス及び一酸化窒素ガスを供給する第２のガス供給工程と、を含むことを特徴とするエッチング方法。【選択図】図４
2019054014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コバルト膜、鉄膜又はコバルト鉄膜が表面に形成された被処理体に、β−ジケトンからなるエッチングガスを供給する第１のガス供給工程と、
第１のガス供給工程後、前記エッチングガス及び一酸化窒素ガスを供給する第２のガス供給工程と、
を含むことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記第２のガス供給工程において、供給されるガスの全量に対する前記一酸化窒素ガスの量の割合は、０．０１〜１０体積％である請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記第２のガス供給工程において、供給されるガスの全量に対する前記エッチングガスの量の割合は、１０〜９０体積％である請求項１又は２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記第２のガス供給工程では、前記被処理体が１５０〜２５０℃に加熱される請求項１〜３のいずれかに記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記第１のガス供給工程では、前記被処理体が１５０〜２５０℃に加熱される請求項１〜４のいずれかに記載のエッチング方法。
【請求項６】
処理容器内に設けられ、コバルト膜、鉄膜又はコバルト鉄膜が表面に形成された被処理体を載置する載置部と、
β−ジケトンからなるエッチングガスを前記被処理体に供給するエッチングガス供給部と、
一酸化窒素ガスを前記被処理体に供給する一酸化窒素ガス供給部と、
前記エッチングガスを前記被処理体に供給する第１のステップと、次いで、前記エッチングガス及び前記一酸化窒素ガスを前記被処理体に供給する第２のステップとを行うように制御信号を出力する制御部と、
を含むことを特徴とするエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング方法及びエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの配線として、シリコンの上にコバルト膜を堆積させ、加熱することによりコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ２）層を形成する場合がある。従来、ＣｏＳｉ２層が形成された半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）は、例えば、塩酸及び過酸化水素からなる薬液に浸されてウエットエッチングが行われ、余分なコバルト膜が除去されていた。
【０００３】
一方、半導体デバイスの配線の微細化が進んだ現状では、これまで配線材料として用いられていた銅の代わりにコバルトを配線材料として用いることが検討されている。この理由としては、銅を配線材料として用いた場合、銅配線を構成する金属原子が周囲の絶縁膜に拡散することを防ぐために、銅配線の周囲にバリア膜を形成する必要があるのに対し、コバルトを配線材料として用いた場合、コバルト配線自体がバリア膜としても機能を有することにより、配線とは別途バリア膜を形成することが不要になるためである。
【０００４】
このように、微細なコバルト配線を形成しようとする背景から、コバルト膜のエッチングを高度に制御することが求められるようになってきている。具体的には、ウエハの面内においてエッチング量のばらつきが１ｎｍ以下に抑えられるようにコバルト膜をエッチングすること、エッチング後のコバルト膜表面のラフネスを制御すること、コバルト膜を選択的にエッチングすること等について検討されている。このような高度なエッチング制御を行うためには、上記のウエットエッチングでは困難であり、ガスによってコバルト膜をエッチングするドライエッチングが検討されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、金属膜を有する被処理体に、β−ジケトンであるヘキサフルオロアセチルアセトン（Ｈｆａｃ、１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオンとも呼ばれる）と酸素とを含む処理ガスを供給することにより、金属膜をエッチングする方法が記載されている。酸素ガスは金属膜を酸化する酸化ガスであり、Ｈｆａｃガスは酸化した金属膜と比較的蒸気圧が低い錯体を形成することにより、当該金属膜の酸化物を除去するエッチングガスである。特許文献１には、金属膜を構成する金属の例として、ニッケル、コバルト、銅、ルテニウム等が挙げられている。
【０００６】
また、基板上の金属膜の微細なエッチングではなく、半導体デバイスの製造工程に使用される成膜装置の成膜チャンバー内等に付着した金属膜を、β−ジケトンを用いてドライクリーニングする方法も提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献２には、β−ジケトンとＮＯｘ（ＮＯ、Ｎ２Ｏのいずれか）とを含むクリーニングガスを、２００〜４００℃の温度範囲内にある金属膜と反応させることにより、該金属膜を除去する方法が記載されている。特許文献２によれば、ＮＯｘを用いることで、酸素を用いる場合よりも金属膜をエッチング除去できる温度範囲が広くなるとされている。特許文献２には、金属膜を構成する金属の例として、鉄、ニッケル、コバルト等が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１２２４３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９４３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のとおり、特許文献１及び２には、エッチングの対象である金属としてコバルトが記載されているものの、実施例では主にニッケルが使用されていた。そこで、本発明者らは、β−ジケトンであるＨｆａｃガスを用いてコバルト膜をエッチングすることを試みた。すると、高温（３００〜４００℃程度）でエッチングする場合に、以下のような問題が生じることが確認された。
・Ｈｆａｃが分解し、炭素を主成分とする膜（カーボン膜）が形成される。
・微細化された素子の構造がダメージを受ける。
【００１０】
そのため、Ｈｆａｃ等のβ−ジケトンを用いてコバルト膜をエッチングする際には、処理温度の低温化が望まれている。一般に、低温でエッチング処理を行う場合、エッチング速度は大幅に低下するが、特許文献２に記載されているように、Ｈｆａｃとともに一酸化窒素を用いると、酸素を用いる場合よりも低温で高いエッチング速度を得ることが可能になると考えられる。
【００１１】
しかしながら、β−ジケトンに一酸化窒素を添加した系でエッチング処理を行う場合、エッチングそのものが停止し、コバルト膜がほとんどエッチングされない場合があるといった問題が生じることが判明した。この問題は常に生じるわけではないが、エッチング処理が可能な場合と不可能な場合とがあるため、安定して再現性のあるエッチング処理を行うことが困難であった。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、β−ジケトンに一酸化窒素を添加した系でコバルト膜等の金属膜をエッチングするにあたり、低温（３００℃以下）でも安定したエッチング速度を得ることができるエッチング方法及びエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のエッチング方法は、
コバルト膜、鉄膜又はコバルト鉄膜が表面に形成された被処理体に、β−ジケトンからなるエッチングガスを供給する第１のガス供給工程と、
第１のガス供給工程後、上記エッチングガス及び一酸化窒素ガスを供給する第２のガス供給工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明のエッチング方法においては、Ｈｆａｃ等のβ−ジケトンからなるエッチングガスを供給する第１のガス供給工程（以下、プレエッチング工程ともいう）を行った後、エッチングガス及び一酸化窒素ガスを供給する第２のガス供給工程（以下、本エッチング工程ともいう）を行うことにより、低温でも安定したエッチング速度を得ることができる。
本エッチング工程のみを行う場合、コバルト膜、鉄膜又はコバルト鉄膜の表面に存在する自然酸化膜が一酸化窒素と反応してしまい、その反応物がエッチングガスと反応しないためにエッチングが停止する場合が多いのに対し、本発明では、プレエッチング工程のエッチングガスによって自然酸化膜を除去することができるため、その後の本エッチング工程において安定してエッチングが進むのではないかと推定される。
【００１５】
本発明のエッチング方法において、第２のガス供給工程で添加される一酸化窒素ガスの濃度は特に限定されないが、一酸化窒素ガスの濃度が低すぎるとエッチングが進みにくくなり、一方、一酸化窒素ガスの濃度が高すぎると、金属膜の表面に酸化膜が形成され、酸化膜が一酸化窒素と反応してエッチングガスと反応しなくなる場合があるため、エッチングが停止するおそれがある。そのため、上記第２のガス供給工程において、供給されるガスの全量に対する上記一酸化窒素ガスの量の割合は、０．０１〜１０体積％であることが好ましい。
【００１６】
本発明のエッチング方法では、充分なエッチング速度を得る観点から、上記第２のガス供給工程において、供給されるガスの全量に対する上記エッチングガスの量の割合は、１０〜９０体積％であることが好ましい。
【００１７】
本発明のエッチング方法において、充分なエッチング速度を得る観点から、上記第２のガス供給工程では、上記被処理体が１５０〜２５０℃に加熱されることが好ましい。
【００１８】
本発明のエッチング方法において、第１のガス供給工程の処理温度は、自然酸化膜を除去可能な温度であれば特に限定されないが、第２のガス供給工程の処理温度と同じであることが好ましい。そのため、上記第１のガス供給工程では、上記被処理体が１５０〜２５０℃に加熱されることが好ましい。
【００１９】
本発明のエッチング装置は、
処理容器内に設けられ、コバルト膜、鉄膜又はコバルト鉄膜が表面に形成された被処理体を載置する載置部と、
β−ジケトンからなるエッチングガスを上記被処理体に供給するエッチングガス供給部と、
一酸化窒素ガスを上記被処理体に供給する一酸化窒素ガス供給部と、
上記エッチングガスを上記被処理体に供給する第１のステップと、次いで、上記エッチングガス及び上記一酸化窒素ガスを上記被処理体に供給する第２のステップとを行うように制御信号を出力する制御部と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、β−ジケトンに一酸化窒素を添加した系でコバルト膜等の金属膜をエッチングするにあたり、低温でも安定したエッチング速度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング装置を模式的に示す縦断側面図である。
【図２】図２は、第１のガス供給工程を模式的に示す縦断側面図である。
【図３】図３は、第２のガス供給工程を模式的に示す縦断側面図である。
【図４】図４（ａ）は、エッチング処理前のウエハを模式的に示す縦断側面図である。図４（ｂ）は、第１のガス供給工程時のウエハを模式的に示す縦断側面図である。図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、第２のガス供給工程時のウエハを模式的に示す縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。
しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下に記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
【００２３】
以下の実施形態においては、被処理体の表面に形成されたコバルト（Ｃｏ）膜をエッチングする場合について説明するが、本発明のエッチング方法及びエッチング装置は、同様のメカニズムによってエッチングされると考えられる鉄（Ｆｅ）膜又はコバルト鉄（Ｃｏ−Ｆｅ合金：任意の割合の鉄とコバルトからなる合金）膜が表面に形成された被処理体に対しても適用することができる。なお、コバルト膜、鉄膜、コバルト鉄膜は、それぞれ、コバルト、鉄、コバルト鉄を５０質量％以上含み、８０質量％以上含むことが好ましく、９５質量％以上含むことがより好ましい。
【００２４】
本発明のエッチング方法を実施するエッチング装置について、図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング装置を模式的に示す縦断側面図である。
図１に示すエッチング装置１で処理される被処理体であるウエハＷの表面には、半導体デバイスの配線を形成するためのコバルト膜が形成されている。エッチング装置１は、横断面形状が概略円形の真空チャンバーである処理容器１１を備えている。ウエハＷの受け渡しを行うために処理容器１１の側面に開口した搬入出口１２は、ゲートバルブ１３により開閉される。また、処理容器１１には、その内面を所定の温度に加熱する図示しないヒーターが設けられている。
【００２５】
処理容器１１の内部には、ウエハＷの載置部である円柱形状のステージ２が設けられている。ステージ２に載置されるウエハＷを支持する支持ピン２１は、当該ウエハＷをステージ２の上面から例えば０．３ｍｍ浮いた状態で支持するように、当該ステージ２の上面に複数設けられている。ステージ２の内部には加熱部をなすヒーター２２が設けられており、ステージ２に載置されるウエハＷが、設定温度になるように加熱される。
【００２６】
ステージ２及び処理容器１１の底面を貫通する貫通孔２３には、昇降機構２４により、ステージ２の上面にて突没するように設けられたウエハＷの受け渡し用の突き上げピン２５が設けられている。ベローズ２６は、突き上げピン２５の下部側を覆い、処理容器１１内の気密性を確保する。排気管１５の一端は、処理容器１１の底面に開口する排気口１４に接続されている。排気管１５の他端は、圧力調整バルブ１６、開閉バルブ１７をこの順に介して、真空排気機構である真空ポンプ１８に接続されている。
【００２７】
処理容器１１の上面に形成された開口部１９を塞ぐように、円形のガス供給部３が設けられている。ガス供給部３を構成する円形の拡散板３１は、ステージ２に載置されるウエハＷと対向する。ガス供給孔３２は拡散板３１を厚さ方向に貫通し、拡散板３１はこのガス供給孔３２が縦横に配列されたパンチングプレートとして構成されている。拡散板３１の上方には、ガス供給部３内においてウエハＷに供給する各ガスを分散させるための分散室３３が形成されている。また、ガス供給部３を加熱するヒーター３４が設けられている。
【００２８】
ガス供給管４１、４２は、各下流端が分散室３３に開口している。ガス供給管４１の上流端は、バルブＶ１、バルブＶ２、流量調整部５１をこの順に介して、β−ジケトンであるヘキサフルオロアセチルアセトン（Ｈｆａｃ）ガスの供給源６１に接続されている。ガス供給管４２の上流端は、バルブＶ３、バルブＶ４、流量調整部５２をこの順に介して一酸化窒素（ＮＯ）ガスの供給源６２に接続されている。
【００２９】
また、ガス供給管４３の上流端が、窒素（Ｎ２）ガスの供給源６３に接続されている。ガス供給管４３には下流側に向けて流量調整部５３、バルブＶ５が順に介設され、その下流端は２つに分岐し、ガス供給管４１のバルブＶ１−Ｖ２間と、ガス供給管４２のバルブＶ３−Ｖ４間とに夫々接続されている。一酸化窒素ガスは、コバルト膜を酸化するための酸化ガスであり、Ｈｆａｃガスは、酸化されたコバルト膜をエッチングするエッチングガスである。窒素ガスは、Ｈｆａｃガス及び一酸化窒素ガスを希釈するための希釈ガスである。
【００３０】
ガス供給管４１のＨｆａｃガス供給源６１と流量調整部５１との間には、バイパス配管４４の上流端が接続されており、バイパス配管４４の下流端は、流量調整部５４、バルブＶ６を順に介して、排気管１５の圧力調整バルブ１６と開閉バルブ１７との間に接続されている。ガス供給管４２の一酸化窒素ガス供給源６２と流量調整部５２との間には、バイパス配管４５の上流端が接続されており、バイパス配管４５の下流端は、流量調整部５５、バルブＶ７を順に介して、排気管１５の圧力調整バルブ１６と開閉バルブ１７との間に接続されている。バイパス配管４４、４５は、後述のエッチング処理を行う際に、Ｈｆａｃガス及び一酸化窒素ガスを処理容器１１内に供給しないときに排気管１５へと供給することで、Ｈｆａｃガス及び一酸化窒素ガスを処理容器１１に供給するときに各ガスの流量を安定させるようにするための配管である。
【００３１】
さらに、エッチング装置１は制御部１０を備えている。制御部１０は、例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、ＣＰＵを備えている。プログラムは、一連の動作を実施するようにステップ群が組み込まれており、プログラムに従って、ウエハＷの温度の調整、各バルブＶの開閉、各ガスの流量の調整、処理容器１１内の圧力の調整などを行う。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、メモリーカード等に収納され、制御部１０にインストールされる。
【００３２】
以下、エッチング装置１の動作について図２及び図３を参照しながら説明するとともに、エッチング処理の流れについて図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照しながら説明する。
図２及び図３は各配管のガスの流れを示しており、各配管について、ガスが流通している箇所を、ガスの流通が停止している箇所よりも太い線で表示している。
【００３３】
まず、ウエハＷが処理容器１１内のステージ２に載置され、処理容器１１内の圧力が真空（１Ｐａ以下程度）になるまで処理容器１１が排気される。
この際、ヒーター２２によりステージ２が加熱され、ウエハＷが所定の温度になるように加熱されることが好ましい。
【００３４】
図４（ａ）は、エッチング処理前のウエハを模式的に示す縦断側面図である。
図４（ａ）に示すように、シリコンからなるウエハＷの表面にはコバルト膜７１が形成されており、コバルト膜７１の表面には自然酸化膜７２が形成されていると考えられる。
【００３５】
次に、エッチングガスであるＨｆａｃガスがウエハＷに供給される第１のガス供給工程（プレエッチング工程）が実行される。
図２は、第１のガス供給工程を模式的に示す縦断側面図である。
図２に示すように、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３が開かれ、Ｈｆａｃガスが処理容器１１に供給される。
【００３６】
図４（ｂ）は、第１のガス供給工程時のウエハを模式的に示す縦断側面図である。
図４（ｂ）に示すように、Ｈｆａｃによって、コバルト膜７１表面の自然酸化膜７２が除去されると考えられる。この際、自然酸化膜がＨｆａｃと反応してコバルトのＨｆａｃ錯体が生成され、この錯体が昇華することによって除去されると推定される。
【００３７】
第１のガス供給工程において、Ｈｆａｃガスの流量は、チャンバーである処理容器の容積に依存する。例えば、後述する実施例では５０ｓｃｃｍ（標準状態でのｃｃ／ｍｉｎ）としている。
【００３８】
第１のガス供給工程においては、Ｈｆａｃ等のエッチングガスのみが供給されることが好ましいが、窒素ガス等の希釈ガスによってエッチングガスが希釈されていてもよい。
また、第１のガス供給工程においては、エッチングガス以外のガスが供給されてもよいが、自然酸化膜と反応すると考えられる一酸化窒素ガスや、酸素などの酸化性を有するガスは供給されないことが好ましい。具体的には、供給されるガスの全量に対する一酸化窒素ガス及び酸化性を有するガスの量の割合は、それぞれ、０．０１体積％未満であることが好ましく、０．００１体積％未満であることがより好ましく、０体積％であることが特に好ましい。
【００３９】
第１のガス供給工程において、処理容器内の圧力は、２０〜１００Ｔｏｒｒ（２．６７〜１３．３ｋＰａ）であることが好ましい。Ｈｆａｃの２０℃での蒸気圧が約１００Ｔｏｒｒであるため、処理容器内の圧力が１００Ｔｏｒｒを超えると、処理容器内の温度が低い場所でＨｆａｃが液化するおそれがある。一方、処理容器内の圧力が低すぎると、コバルト膜の表面が均一に処理されないおそれがある。
【００４０】
第１のガス供給工程の処理温度は、自然酸化膜を除去可能な温度であれば特に限定されない。コバルトのＨｆａｃ錯体の融点が１７０℃前後であるため、その温度以上であることが好ましいが、例えば１５０℃であっても、処理時間を長くすることによって自然酸化膜を除去することができる。また、第１のガス供給工程の処理温度は、後述する第２のガス供給工程の処理温度と同じである必要はないが、エッチング装置の運用上、第２のガス供給工程の処理温度と同じであることが好ましい。
以上より、第１のガス供給工程では、被処理体が１５０〜２５０℃に加熱されることが好ましく、２００〜２５０℃に加熱されることがより好ましく、２２０〜２５０℃に加熱されることがさらに好ましい。
なお、「第１のガス供給工程の処理温度」すなわち「被処理体が加熱される温度」とは、被処理体であるウエハＷを加熱するためのヒーターの設定温度、または、被処理体であるウエハＷを設置するためのステージ（サセプタ）の表面温度を意味する。第２のガス供給工程の処理温度も同様である。
【００４１】
第１のガス供給工程の処理時間は、ウエハ表面に形成したコバルト膜の成膜方法等に応じて適宜調整すればよい。
【００４２】
第１のガス供給工程後、バルブＶ２が閉じられるとともに、処理容器１１へのＨｆａｃガスの供給が停止する（図示せず）。その後、処理容器１１内の圧力が真空になるまで処理容器１１が排気される。
なお、第１のガス供給工程後、Ｈｆａｃガス供給の停止及び処理容器の排気を行うことなく、直ちに第２のガス供給工程が実行されてもよい。
【００４３】
続いて、Ｈｆａｃガス及び一酸化窒素ガスがウエハＷに供給される第２のガス供給工程（本エッチング工程）が実行される。
図３は、第２のガス供給工程を模式的に示す縦断側面図である。
図３に示すように、バルブＶ６、Ｖ７が閉じられると共に、バルブＶ２、Ｖ４、Ｖ５が開かれ、処理容器１１にＨｆａｃガス、一酸化窒素ガス及び窒素ガスが処理容器１１に供給される。
【００４４】
図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、第２のガス供給工程時のウエハを模式的に示す縦断側面図である。
図４（ｃ）に示すように、コバルト膜７１の表面が一酸化窒素ガスと反応して錯体が形成され、錯体層７３が形成された後、図４（ｄ）に示すように、コバルト膜７１表面の錯体層７３が除去されると考えられる。この際、錯体層７３がＨｆａｃガスと反応して、コバルトとＮＯとＨｆａｃを含む錯体が生成され、この錯体が昇華することによって除去されると推定される。
【００４５】
第２のガス供給工程において、Ｈｆａｃ等のエッチングガスの濃度は特に限定されないが、濃度が低い場合には充分なエッチング速度が得られにくい。そのため、充分なエッチング速度を得る観点から、第２のガス供給工程において、供給されるガスの全量に対するエッチングガスの量の割合は、１０〜９０体積％であることが好ましく、３０〜６０体積％であることがより好ましい。
【００４６】
第２のガス供給工程において、一酸化窒素ガスの濃度は特に限定されないが、一酸化窒素ガスの濃度が低すぎるとエッチングが進みにくくなり、一方、一酸化窒素ガスの濃度が高すぎると、金属膜の表面に酸化膜が形成され、酸化膜が一酸化窒素と反応してエッチングガスと反応しなくなる場合があるため、エッチングが停止するおそれがある。そのため、第２のガス供給工程において、供給されるガスの全量に対する一酸化窒素ガスの量の割合は、０．０１〜１０体積％であることが好ましく、０．５〜８体積％であることがより好ましく、１〜５体積％であることがさらに好ましい。
【００４７】
エッチング速度と圧力は比例的な関係にあるため、第２ガス供給工程における処理容器内の圧力は高い方が好ましい。ただし、Ｈｆａｃの液化が発生する可能性があるため、Ｈｆａｃガスの濃度及び蒸気圧で調整する必要がある。以上より、第２のガス供給工程において、処理容器内の圧力は、２０〜３００Ｔｏｒｒ（２．６７〜３９．９ｋＰａ）であることが好ましく、５０〜２５０Ｔｏｒｒ（６．６７〜３３．３ｋＰａ）であることがより好ましく、１００〜２００Ｔｏｒｒ（１３．３〜２６．７ｋＰａ）であることがさらに好ましい。
【００４８】
第２のガス供給工程の処理温度が低いとエッチングがほとんど進行せず、充分なエッチング速度が得られにくい。そのため、充分なエッチング速度を得る観点から、第２のガス供給工程では、被処理体が１５０〜２５０℃に加熱されることが好ましく、２００〜２５０℃に加熱されることがより好ましく、２２０〜２５０℃に加熱されることがさらに好ましい。
【００４９】
第２のガス供給工程の処理時間は、目的とするエッチング量に応じて適宜調整すればよい。
【００５０】
コバルト膜の表面が所望の量だけエッチングされると、バルブＶ２、Ｖ４が閉じられるとともに、処理容器１１へのＨｆａｃガス及び一酸化窒素ガスの供給が停止し、処理容器１１に供給される窒素ガスにより処理容器１１内に残留するＨｆａｃガス及び一酸化窒素ガスがパージされ、コバルト膜のエッチング処理が終了する（図示せず）。
【００５１】
エッチング装置１による処理では、上記のように第１のガス供給工程（プレエッチング工程）を行った後に第２のガス供給工程（本エッチング工程）を行うことにより、充分なエッチング速度でコバルト膜のエッチングを行うことができる。
【００５２】
これまで、エッチング装置１を用いたエッチング方法について説明したが、本発明のエッチング方法は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
本発明のエッチング方法及びエッチング装置において、コバルト膜等をエッチングするエッチングガスとしては、Ｈｆａｃ以外のβ−ジケトンからなるガスを用いることもできる。例えば、トリフルオロアセチルアセトン（１，１，１−トリフルオロ−２，４−ペンタンジオンとも呼ばれる）、アセチルアセトン等のβ−ジケトンが挙げられる。
【００５４】
本発明のエッチング方法及びエッチング装置において、エッチングガス及び一酸化窒素ガスを希釈するための希釈ガスは、窒素ガスに限定されず、例えば、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスを用いることもできる。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
表面にコバルト（Ｃｏ）膜が形成されたウエハを用いて、表１に示す条件で第１のガス供給工程及び第２のガス供給工程を行うことにより、コバルト膜のエッチング処理を行った。
【００５７】
（実施例２〜実施例７）
第１のガス供給工程における時間及び温度、並びに、第２のガス供給工程におけるガス濃度、圧力、時間及び温度を表１に示す条件に変更したこと以外は、実施例１と同様にコバルト膜のエッチング処理を行った。
【００５８】
（実施例８）
表面に鉄（Ｆｅ）膜が形成されたウエハを用いたこと以外は、実施例１と同様に鉄膜のエッチング処理を行った。
【００５９】
（比較例１及び比較例２）
表面にコバルト膜が形成されたウエハを用いて、第１のガス供給工程を行わず、表１に示す条件で第２のガス供給工程を行うことにより、コバルト膜のエッチング処理を行った。
【００６０】
（比較例３）
第２のガス供給工程において、一酸化窒素ガスを供給する代わりに酸素ガスを供給したこと以外は、実施例１と同様にコバルト膜のエッチング処理を行った。
【００６１】
表１に、ウエハ表面に形成されている金属膜の種類、第１のガス供給工程における圧力、時間及び温度、並びに、第２のガス供給工程におけるガス濃度、圧力、時間及び温度を示す。
なお、実施例１〜実施例８及び比較例３について、第１のガス供給工程で供給するエッチングガスはＨｆａｃガスとし、エッチングガスの流量は５０ｓｃｃｍとした。また、実施例１〜実施例８及び比較例１〜比較例３について、第２のガス供給工程で供給するガスの総流量は１００ｓｃｃｍとし、希釈ガスは窒素ガスとした。
【００６２】
実施例１〜実施例８及び比較例１〜比較例３について、各ウエハのコバルト膜又は鉄膜のエッチング速度（単位：ｎｍ／ｍｉｎ）を算出した。エッチング速度は、エッチング処理前後でウエハの重量を測定しておき、重量変化とコバルト膜等の密度から体積を計算し、その体積をウエハ面積とエッチング処理の時間で割ることにより算出した。
なお、各実施例及び比較例において、５枚のウエハについてエッチング処理を行い、各エッチング速度を算出した。その結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
2019054014.tif 000003
【００６４】
表１より、Ｈｆａｃガスを用いた第１のガス供給工程を行った後にＨｆａｃガス及び一酸化窒素ガスを用いた第２のガス供給工程を行った実施例１〜実施例８では、５回のエッチング処理において２００℃〜２５０℃の低温でも５ｎｍ／ｍｉｎ以上のエッチング速度が安定して得られることが確認された。
【００６５】
実施例２では、第１のガス供給工程の温度が実施例１よりも低いが、処理時間を長くすることによって実施例１と同程度のエッチング速度が得られていると考えられる。
【００６６】
実施例１、実施例３、実施例６及び実施例７の結果から、第２のガス供給工程における一酸化窒素ガスの濃度が１０体積％以下であると、５ｎｍ／ｍｉｎ以上のエッチング速度が安定して得られるものの、実施例７のように一酸化窒素ガスの濃度が１０体積％程度まで高くなると、エッチング速度が低下すると考えられる。
【００６７】
実施例１及び実施例４の結果から、第２のガス供給工程における温度が２００〜２５０℃であると、５ｎｍ／ｍｉｎ以上のエッチング速度が安定して得られるものの、実施例４のように処理温度が２００℃程度まで低くなると、エッチングが進行しにくくなるためエッチング速度が低下すると考えられる。
【００６８】
実施例５では、第２のガス供給工程における圧力が実施例１よりも高いため、エッチング速度が増大していると考えられる。
【００６９】
また、表面にＦｅ膜が形成されたウエハを用いた実施例８も実施例１と同程度のエッチング速度が得られているため、本発明のエッチング方法がコバルト膜以外にも適用可能であることが確認された。
【００７０】
一方、第１のガス供給工程を行わなかった比較例１及び比較例２では、充分なエッチング速度が得られる場合もあるが、多くの場合はほとんどエッチングができておらず、安定したエッチング速度が得られないことが確認された。
【００７１】
また、第２のガス供給工程において酸素ガスを供給した比較例３では、実施例１〜実施例８に比べてエッチング速度が低く、充分なエッチング速度が得られないことが確認された。
【符号の説明】
【００７２】
Ｗ    ウエハ
１    エッチング装置
２    ステージ（載置部）
３    ガス供給部
１０  制御部
１１  処理容器
２２  ヒーター
６１  Ｈｆａｃガス供給源
６２  一酸化窒素ガス供給源
【図１】
2019054014.tif 000004
【図２】
2019054014.tif 000005
【図３】
2019054014.tif 000006
【図４】
2019054014.tif 000007