JP2002110633A - エッチング方法及び真空処理装置 - Google Patents
エッチング方法及び真空処理装置Info
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- JP2002110633A JP2002110633A JP2000297136A JP2000297136A JP2002110633A JP 2002110633 A JP2002110633 A JP 2002110633A JP 2000297136 A JP2000297136 A JP 2000297136A JP 2000297136 A JP2000297136 A JP 2000297136A JP 2002110633 A JP2002110633 A JP 2002110633A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レジスト膜及びエッチング対象膜の側壁に側
壁膜を付着形成して高い異方性のエッチング行い、かつ
その側壁膜を完全に除去してショートの発生を防止す
る。 【解決手段】 強誘電体層２と、貴金属またはこれらの
シリコンとの化合物若しくは酸化物からなる層３で挟ん
だ積層構造のエッチング対象膜のエッチング工程時に、
レジスト４側壁及びエッチングパターン側壁に、エッチ
ング対象膜２、３と反応ガスから成る化合物を側壁膜５
として形成させてエッチングを行い、プラズマアッシン
グ処理工程時に、基板１を加熱するとともに酸素とフッ
素原子を含んだプラズマに晒して側壁膜５を除去する。
壁膜を付着形成して高い異方性のエッチング行い、かつ
その側壁膜を完全に除去してショートの発生を防止す
る。 【解決手段】 強誘電体層２と、貴金属またはこれらの
シリコンとの化合物若しくは酸化物からなる層３で挟ん
だ積層構造のエッチング対象膜のエッチング工程時に、
レジスト４側壁及びエッチングパターン側壁に、エッチ
ング対象膜２、３と反応ガスから成る化合物を側壁膜５
として形成させてエッチングを行い、プラズマアッシン
グ処理工程時に、基板１を加熱するとともに酸素とフッ
素原子を含んだプラズマに晒して側壁膜５を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体デバイス
のキャパシタ電極を異方性加工するエッチング方法及び
真空処理装置に関するものである。
のキャパシタ電極を異方性加工するエッチング方法及び
真空処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子におけるメモリキャパ
シタの製造においては、キャパシタ容量材料に、チタン
酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコニウム鉛な
どの高い誘電率のセラミック系の材料が用いられるよう
になっている。
シタの製造においては、キャパシタ容量材料に、チタン
酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコニウム鉛な
どの高い誘電率のセラミック系の材料が用いられるよう
になっている。
【０００３】しかし、これらの材料の結晶構造は、酸素
が離脱すると大きくキャパシタ特性を落としてしまう原
因になるため、キャパシタ電極材料は酸素との反応性が
低い材料を用いる必要があり、キャパシタ電極材料に、
ルテニウム、白金、イリジウムなどの反応性の低い貴金
属が用いられている。
が離脱すると大きくキャパシタ特性を落としてしまう原
因になるため、キャパシタ電極材料は酸素との反応性が
低い材料を用いる必要があり、キャパシタ電極材料に、
ルテニウム、白金、イリジウムなどの反応性の低い貴金
属が用いられている。
【０００４】しかし、これらの貴金属はドライエッチン
グにおいてハロゲン元素との反応性が低いことに加え、
反応生成物の低揮発性によってエッチングし難い性質が
ある。従来の貴金属薄膜のドライエッチングは、高い運
動エネルギーを有するイオンを貴金属薄膜表面に衝突さ
せて貴金属原子を剥ぎ取ることでエッチングを進行させ
るスパッタ性ドライエッチング方法が適用されている。
グにおいてハロゲン元素との反応性が低いことに加え、
反応生成物の低揮発性によってエッチングし難い性質が
ある。従来の貴金属薄膜のドライエッチングは、高い運
動エネルギーを有するイオンを貴金属薄膜表面に衝突さ
せて貴金属原子を剥ぎ取ることでエッチングを進行させ
るスパッタ性ドライエッチング方法が適用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、スパッタ性
ドライエッチングによりエッチングを行った場合、エッ
チングマスク及び形成したキャパシタの側壁に付着した
側壁膜が、エッチングマスク除去後にもフェンス状に残
るため、半導体装置のキャパシタと配線との間でショー
トが発生したり、半導体装置のキャパシタの上部電極と
下部電極間でショートが発生するなどの問題がある。
ドライエッチングによりエッチングを行った場合、エッ
チングマスク及び形成したキャパシタの側壁に付着した
側壁膜が、エッチングマスク除去後にもフェンス状に残
るため、半導体装置のキャパシタと配線との間でショー
トが発生したり、半導体装置のキャパシタの上部電極と
下部電極間でショートが発生するなどの問題がある。
【０００６】本発明は、上記従来の問題に鑑み、レジス
ト膜及びエッチング対象膜の側壁に付着した側壁膜を完
全に除去できてキャパシタの電極間や配線との間でショ
ートを発生する恐れのないエッチング方法及び真空処理
装置を提供することを目的としている。
ト膜及びエッチング対象膜の側壁に付着した側壁膜を完
全に除去できてキャパシタの電極間や配線との間でショ
ートを発生する恐れのないエッチング方法及び真空処理
装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のエッチング方法
は、基板上のエッチング対象膜の上に選択的にレジスト
を形成するレジスト形成工程と、エッチング対象膜をエ
ッチングするエッチング工程と、レジストを除去するプ
ラズマアッシング処理工程とを備えたエッチング方法に
おいて、イリジウム、白金、パラジウム、レニウム、オ
スミウム、ルテニウムの何れかの層とこれらのシリコン
との化合物若しくは酸化物からなる層とから成る積層構
造のエッチング対象膜のエッチング時に、レジスト側壁
及びエッチングパターン側壁に、エッチング対象膜と反
応ガスから成る化合物を側壁膜として形成させてエッチ
ングを行い、プラズマアッシング処理時に、基板を加熱
するとともに酸素とフッ素原子を含んだプラズマに晒し
て側壁膜を除去するものであり、エッチング工程でレジ
スト側壁に付着した側壁膜を利用して異方性の高いエッ
チングを行い、プラズマアッシング工程でその側壁膜を
プラズマ処理によって除去することができ、異方性が高
くかつ側壁膜のないエッチングを実現することができ
る。
は、基板上のエッチング対象膜の上に選択的にレジスト
を形成するレジスト形成工程と、エッチング対象膜をエ
ッチングするエッチング工程と、レジストを除去するプ
ラズマアッシング処理工程とを備えたエッチング方法に
おいて、イリジウム、白金、パラジウム、レニウム、オ
スミウム、ルテニウムの何れかの層とこれらのシリコン
との化合物若しくは酸化物からなる層とから成る積層構
造のエッチング対象膜のエッチング時に、レジスト側壁
及びエッチングパターン側壁に、エッチング対象膜と反
応ガスから成る化合物を側壁膜として形成させてエッチ
ングを行い、プラズマアッシング処理時に、基板を加熱
するとともに酸素とフッ素原子を含んだプラズマに晒し
て側壁膜を除去するものであり、エッチング工程でレジ
スト側壁に付着した側壁膜を利用して異方性の高いエッ
チングを行い、プラズマアッシング工程でその側壁膜を
プラズマ処理によって除去することができ、異方性が高
くかつ側壁膜のないエッチングを実現することができ
る。
【０００８】また、プラズマアッシング処理時に、基板
を２５０°以上に加温された電極上に載置して加熱する
と、より確実にかつ簡単に側壁膜を除去できる。
を２５０°以上に加温された電極上に載置して加熱する
と、より確実にかつ簡単に側壁膜を除去できる。
【０００９】また、本発明の真空処理装置は、レジスト
側壁及びエッチングパターン側壁にエッチング対象膜と
反応ガスからなる化合物を側壁膜として形成させてエッ
チングを行うエッチング処理室と、基板を載置する電極
が２５０°以上に加温可能に構成され、反応ガスとして
酸素とフッ素を含むガスを導入してプラズマを発生させ
るようにしたプラズマアッシング処理室とを備えたもの
であり、上記エッチング方法を実施してその効果を奏す
ることができる。
側壁及びエッチングパターン側壁にエッチング対象膜と
反応ガスからなる化合物を側壁膜として形成させてエッ
チングを行うエッチング処理室と、基板を載置する電極
が２５０°以上に加温可能に構成され、反応ガスとして
酸素とフッ素を含むガスを導入してプラズマを発生させ
るようにしたプラズマアッシング処理室とを備えたもの
であり、上記エッチング方法を実施してその効果を奏す
ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のエッチング方法の
一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１１】本実施形態におけるエッチング対象膜はイ
リジウムと酸化イリジウムから成る積層膜であり、図１
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、そのエッチング方法の経過
を示す。
リジウムと酸化イリジウムから成る積層膜であり、図１
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、そのエッチング方法の経過
を示す。
【００１２】図１（ａ）において、基板１上に、エッチ
ング対象膜であるイリジウム２と酸化イリジウム３が積
層されており、イリジウム２の上にエッチングマスクで
あるレジスト４を形成する。
ング対象膜であるイリジウム２と酸化イリジウム３が積
層されており、イリジウム２の上にエッチングマスクで
あるレジスト４を形成する。
【００１３】次に、この基板１をエッチング装置に収容
し、Ｃｌ2 ガスとＡｒガスを反応ガスとしてイリジウム
２と酸化イリジウム３を続けてエッチングする。
し、Ｃｌ2 ガスとＡｒガスを反応ガスとしてイリジウム
２と酸化イリジウム３を続けてエッチングする。
【００１４】このドライエッチング方法には、図２に示
すような反応性イオンエッチング装置を用いる。このエ
ッチング装置は、エッチング処理室６に真空排気口７と
ガス入口８が設けられ、エッチング処理室６内に上部電
極１１と下部電極１２が対向して配設されている。高密
度プラズマ源である上部電極１１には１００ＭＨｚのＶ
ＨＦ周波数帯の高周波電力を供給する高周波電源９が接
続され、下部電極１２には５００ｋＨｚの低周波電力を
供給する低周波電源１０が接続されている。また、エッ
チング処理室６の側壁を加熱するヒータ１３及び冷媒に
より下部電極１２の温度を一定温度に保持する温度保持
機構１４が設けられている。
すような反応性イオンエッチング装置を用いる。このエ
ッチング装置は、エッチング処理室６に真空排気口７と
ガス入口８が設けられ、エッチング処理室６内に上部電
極１１と下部電極１２が対向して配設されている。高密
度プラズマ源である上部電極１１には１００ＭＨｚのＶ
ＨＦ周波数帯の高周波電力を供給する高周波電源９が接
続され、下部電極１２には５００ｋＨｚの低周波電力を
供給する低周波電源１０が接続されている。また、エッ
チング処理室６の側壁を加熱するヒータ１３及び冷媒に
より下部電極１２の温度を一定温度に保持する温度保持
機構１４が設けられている。
【００１５】エッチングに際しては、基板１を下部電極
１２上に載置し、エッチング処理室６を真空排気した
後、エッチングガスとして流量３０sccmのＡｒガスと流
量２０sccmのＣｌ2 の混合ガスをガス入口８からエッチ
ング処理室６に導入し、エッチング処理室６内圧力が
０．６Ｐａに保持されるように真空排気口７から真空排
気する。この時、エッチング処理室６をヒータ１３によ
り１００℃に加熱し、下部電極１２は温度保持機構１４
により６０℃に保持する。その状態で上部電極１１に１
２００Ｗ、下部電極１２に４５０Ｗの電力を供給し、基
板１上面のイリジウム２と酸化イリジウム３から成る積
層膜をエッチングする。
１２上に載置し、エッチング処理室６を真空排気した
後、エッチングガスとして流量３０sccmのＡｒガスと流
量２０sccmのＣｌ2 の混合ガスをガス入口８からエッチ
ング処理室６に導入し、エッチング処理室６内圧力が
０．６Ｐａに保持されるように真空排気口７から真空排
気する。この時、エッチング処理室６をヒータ１３によ
り１００℃に加熱し、下部電極１２は温度保持機構１４
により６０℃に保持する。その状態で上部電極１１に１
２００Ｗ、下部電極１２に４５０Ｗの電力を供給し、基
板１上面のイリジウム２と酸化イリジウム３から成る積
層膜をエッチングする。
【００１６】これにより、図１（ｂ）に示すように、レ
ジスト４とエッチングにて形成されたイリジウム２及び
酸化イリジウム３の側壁に、レジスト４の分解物及びＣ
ｌ2とイリジウム２が反応した塩化イリジウム５等が側
壁に付着して側壁膜が形成されることで、異方性の高い
エッチングが行われる。
ジスト４とエッチングにて形成されたイリジウム２及び
酸化イリジウム３の側壁に、レジスト４の分解物及びＣ
ｌ2とイリジウム２が反応した塩化イリジウム５等が側
壁に付着して側壁膜が形成されることで、異方性の高い
エッチングが行われる。
【００１７】次に、基板１をプラズマアッシング処理装
置に収容し、レジスト４及びエッチング形成されたパタ
ーンの側壁に付着した塩化イリジウム５及びレジスト４
の残膜を除去するために、プラズマアッシング処理を行
う。
置に収容し、レジスト４及びエッチング形成されたパタ
ーンの側壁に付着した塩化イリジウム５及びレジスト４
の残膜を除去するために、プラズマアッシング処理を行
う。
【００１８】このプラズマアッシング方法には、図３に
示すようなプラズマアッシング処理装置を用いる。この
プラズマアッシング処理装置は、真空排気口１５とガス
入口１６を有するプラズマアッシング処理室２０と、そ
の外周に配設されたプラズマ源１７と、プラズマアッシ
ング処理室２０内に配設された下部電極１８と、下部電
極１８を加熱するヒータ１９を備えている。
示すようなプラズマアッシング処理装置を用いる。この
プラズマアッシング処理装置は、真空排気口１５とガス
入口１６を有するプラズマアッシング処理室２０と、そ
の外周に配設されたプラズマ源１７と、プラズマアッシ
ング処理室２０内に配設された下部電極１８と、下部電
極１８を加熱するヒータ１９を備えている。
【００１９】プラズマアッシングに際しては、基板１を
下部電極１８上に載置し、プラズマアッシング処理室２
０を真空排気口１５から真空排気した後、ヒータ１９に
より下部電極１８を２５０℃以上に加温して保持する。
また、流量２０sccmのＣＦ4ガスと流量１０００sccmの
Ｏ2 ガスとの混合ガスをガス入口１６からプラズマアッ
シング処理室２０内に導入し、プラズマアッシング処理
室２０内圧力が１３３Ｐａに保持されるように真空排気
口１５から真空排気する。その状態でプラズマ源１７に
１８００Ｗの高周波電力を供給し、プラズマアッシング
処理を行う。
下部電極１８上に載置し、プラズマアッシング処理室２
０を真空排気口１５から真空排気した後、ヒータ１９に
より下部電極１８を２５０℃以上に加温して保持する。
また、流量２０sccmのＣＦ4ガスと流量１０００sccmの
Ｏ2 ガスとの混合ガスをガス入口１６からプラズマアッ
シング処理室２０内に導入し、プラズマアッシング処理
室２０内圧力が１３３Ｐａに保持されるように真空排気
口１５から真空排気する。その状態でプラズマ源１７に
１８００Ｗの高周波電力を供給し、プラズマアッシング
処理を行う。
【００２０】これにより、図１（ｃ）に示すように、側
壁の塩化イリジウム５及びフォトレジスト４が除去され
る。
壁の塩化イリジウム５及びフォトレジスト４が除去され
る。
【００２１】詳しく説明すると、エッチング時に形成さ
れるパターン側壁の塩化イリジウム５は、Ｉｒ、Ｃｌ、
Ｏ、Ｃ元素から成る不安定な物質であり、主にＩｒＣｌ
x から成る。ＩｒＣｌx 物をＯ* プラズマに晒すと、下
記のような反応のため、パターン側壁の塩化イリジウム
５の除去ができない。
れるパターン側壁の塩化イリジウム５は、Ｉｒ、Ｃｌ、
Ｏ、Ｃ元素から成る不安定な物質であり、主にＩｒＣｌ
x から成る。ＩｒＣｌx 物をＯ* プラズマに晒すと、下
記のような反応のため、パターン側壁の塩化イリジウム
５の除去ができない。
【００２２】ＩｒＣｌx ＋Ｏ* → ＩｒＯx ＋Ｃｌ2 ↑ フッ素原子を含んだプラズマに晒すことで、下記のよう
な反応が生じ、パターン側壁の塩化イリジウム５の除去
が可能である。このとき、基板１が載置されているヒー
タ１９の温度が２００℃以下のときには、ＩｒＦx への
反応が進み難いため、側壁の除去が困難となり、２５０
℃以上が望ましい。
な反応が生じ、パターン側壁の塩化イリジウム５の除去
が可能である。このとき、基板１が載置されているヒー
タ１９の温度が２００℃以下のときには、ＩｒＦx への
反応が進み難いため、側壁の除去が困難となり、２５０
℃以上が望ましい。
【００２３】ＩｒＣｌx ＋Ｏ* ＋Ｆ* ＋Ｃ* → ＩｒＦ
x ↑＋Ｃｌ2 ↑＋ＣＯ↑ 本実施形態によれば、以上のようにして不要な側壁膜を
残さずに、異方性の高いエッチングとプラズマアッシン
グ処理を行うことができる。
x ↑＋Ｃｌ2 ↑＋ＣＯ↑ 本実施形態によれば、以上のようにして不要な側壁膜を
残さずに、異方性の高いエッチングとプラズマアッシン
グ処理を行うことができる。
【００２４】なお、上記実施形態の説明では、イリジウ
ムとイリジウム酸化物からなる積層膜をエッチング対象
膜とし、Ｃｌ2 をエッチャントとして用いた場合につい
て説明したが、その他のハロゲン系のエッチャントを用
いても良く、その場合フォトレジスト側壁にハロゲン系
ガスと貴金属及びその反応物からなる側壁膜を形成しつ
つ異方性エッチングを行い、その側壁膜をプラズマアッ
シング処理によって除去すればよい。
ムとイリジウム酸化物からなる積層膜をエッチング対象
膜とし、Ｃｌ2 をエッチャントとして用いた場合につい
て説明したが、その他のハロゲン系のエッチャントを用
いても良く、その場合フォトレジスト側壁にハロゲン系
ガスと貴金属及びその反応物からなる側壁膜を形成しつ
つ異方性エッチングを行い、その側壁膜をプラズマアッ
シング処理によって除去すればよい。
【００２５】
【発明の効果】本発明のエッチング方法及び真空処理装
置によれば、以上のようにイリジウム、白金、パラジウ
ム、レニウム、オスミウム、ルテニウムの何れかの層と
これらのシリコンとの化合物若しくは酸化物からなる層
とから成る積層構造のエッチング対象膜のエッチング時
に、レジスト側壁及びエッチングパターン側壁に、エッ
チング対象膜と反応ガスから成る化合物を側壁膜として
形成させてエッチングを行い、プラズマアッシング処理
時に、基板を加熱するとともに酸素とフッ素原子を含ん
だプラズマに晒して側壁膜を除去するので、エッチング
工程でレジスト側壁に付着した側壁膜を利用して異方性
の高いエッチングを行い、プラズマアッシング工程でそ
の側壁膜をプラズマ処理によって除去することができ、
異方性が高くかつ側壁膜のないエッチングを実現するこ
とができる。
置によれば、以上のようにイリジウム、白金、パラジウ
ム、レニウム、オスミウム、ルテニウムの何れかの層と
これらのシリコンとの化合物若しくは酸化物からなる層
とから成る積層構造のエッチング対象膜のエッチング時
に、レジスト側壁及びエッチングパターン側壁に、エッ
チング対象膜と反応ガスから成る化合物を側壁膜として
形成させてエッチングを行い、プラズマアッシング処理
時に、基板を加熱するとともに酸素とフッ素原子を含ん
だプラズマに晒して側壁膜を除去するので、エッチング
工程でレジスト側壁に付着した側壁膜を利用して異方性
の高いエッチングを行い、プラズマアッシング工程でそ
の側壁膜をプラズマ処理によって除去することができ、
異方性が高くかつ側壁膜のないエッチングを実現するこ
とができる。
【図１】本発明の一実施形態のエッチング工程の説明図
である。
である。
【図２】同実施形態で用いるエッチング装置の概略構成
図である。
図である。
【図３】同実施形態で用いるプラズマアッシング処理装
置の概略構成図である。
置の概略構成図である。
１ 基板 ２ イリジウム ３ 酸化イリジウム ４ レジスト ５ 塩化イリジウム（側壁膜） ６ エッチング処理室 １８ 下部電極 １９ ヒータ ２０ プラズマアッシング処理室
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F004 BA04 BA09 BA20 BB11 BB18 BB26 BD01 BD07 CA01 CA06 DA00 DA01 DA02 DA03 DA04 DA15 DA16 DA17 DA18 DA19 DA20 DA23 DA26 DB08 DB13 DB15 EA13 EB02 FA08
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上のエッチング対象膜の上に選択的
にレジストを形成するレジスト形成工程と、エッチング
対象膜をエッチングするエッチング工程と、レジストを
除去するプラズマアッシング処理工程とを備えたエッチ
ング方法において、イリジウム、白金、パラジウム、レ
ニウム、オスミウム、ルテニウムの何れかの層とこれら
のシリコンとの化合物若しくは酸化物からなる層とから
成る積層構造のエッチング対象膜のエッチング時に、レ
ジスト側壁及びエッチングパターン側壁に、エッチング
対象膜と反応ガスから成る化合物を側壁膜として形成さ
せてエッチングを行い、プラズマアッシング処理時に、
基板を加熱するとともに酸素とフッ素原子を含んだプラ
ズマに晒して側壁膜を除去することを特徴とするエッチ
ング方法。 - 【請求項２】 プラズマアッシング処理時に、基板を２
５０°以上に加温された電極上に載置して加熱すること
を特徴とする請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項３】 レジスト側壁及びエッチングパターン側
壁にエッチング対象膜と反応ガスからなる化合物を側壁
膜として形成させてエッチングを行うエッチング処理室
と、基板を載置する電極が２５０°以上に加温可能に構
成され、反応ガスとして酸素とフッ素を含むガスを導入
してプラズマを発生させるようにしたプラズマアッシン
グ処理室とを備えたことを特徴とする真空処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000297136A JP2002110633A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | エッチング方法及び真空処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000297136A JP2002110633A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | エッチング方法及び真空処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002110633A true JP2002110633A (ja) | 2002-04-12 |
Family
ID=18779295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000297136A Pending JP2002110633A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | エッチング方法及び真空処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002110633A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7407818B2 (en) | 2005-03-07 | 2008-08-05 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device |
-
2000
- 2000-09-28 JP JP2000297136A patent/JP2002110633A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7407818B2 (en) | 2005-03-07 | 2008-08-05 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device |
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