JP2002329660A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Landscapes
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フォトリソグラフィーを用いた半導体装置の
製造において、金属膜とレジスト膜との密着性を一層向
上し、レジストの剥がれを防止する。 【解決手段】 半導体基板１上にＩｒ膜２、ＩｒＯ2膜
３およびＰｔ膜４を、各々膜厚約０．１μｍずつ順次積
層する。次に、酸素プラズマ装置中でＰｔ膜４を出力４
５０Ｗにて６６．７Ｐａの酸素圧力の下で６０秒間酸素
プラズマ処理する。これでＰｔ膜４表面の数原子層が酸
化され酸化白金膜５となる。次に、ＨＭＤＳの塗布を行
い、続いてフォトレジスト６を約２．４μｍの膜厚でス
ピンコーティングする。次に、このフォトレジストの所
定領域を露光し、続いてドライエッチングおよび温水洗
浄を行って、所定パターンを形成する。
製造において、金属膜とレジスト膜との密着性を一層向
上し、レジストの剥がれを防止する。 【解決手段】 半導体基板１上にＩｒ膜２、ＩｒＯ2膜
３およびＰｔ膜４を、各々膜厚約０．１μｍずつ順次積
層する。次に、酸素プラズマ装置中でＰｔ膜４を出力４
５０Ｗにて６６．７Ｐａの酸素圧力の下で６０秒間酸素
プラズマ処理する。これでＰｔ膜４表面の数原子層が酸
化され酸化白金膜５となる。次に、ＨＭＤＳの塗布を行
い、続いてフォトレジスト６を約２．４μｍの膜厚でス
ピンコーティングする。次に、このフォトレジストの所
定領域を露光し、続いてドライエッチングおよび温水洗
浄を行って、所定パターンを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特にフォトリソグラフィーを用いた半導体
装置のエッチングに関する。
方法に関し、特にフォトリソグラフィーを用いた半導体
装置のエッチングに関する。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体メモリに代表される半導体装置
を製造する際には、電極材料として化学的に安定な金属
膜が用いられることが多い。この金属膜のパターニング
には通常のフォトリソグラフィー技術が用いられてい
る。例えば、強誘電体キャパシタを含む強誘電体メモリ
を製造する際に、図３に示すように、動作層が形成され
た半導体基板１０１上に、キャパシタ電極を構成するイ
リジウム（Ｉｒ）膜１０２、酸化イリジウム（Ｉｒ
Ｏ2）膜１０３、白金（Ｐｔ）膜１０４を順次積層し、
その上にフォトレジスト１０５を塗布し、露光した後
に、ドライエッチングにより白金（Ｐｔ）膜１０４、酸
化イリジウム（ＩｒＯ2）膜１０３、イリジウム（Ｉ
ｒ）膜１０２を所定の形状に加工する。
を製造する際には、電極材料として化学的に安定な金属
膜が用いられることが多い。この金属膜のパターニング
には通常のフォトリソグラフィー技術が用いられてい
る。例えば、強誘電体キャパシタを含む強誘電体メモリ
を製造する際に、図３に示すように、動作層が形成され
た半導体基板１０１上に、キャパシタ電極を構成するイ
リジウム（Ｉｒ）膜１０２、酸化イリジウム（Ｉｒ
Ｏ2）膜１０３、白金（Ｐｔ）膜１０４を順次積層し、
その上にフォトレジスト１０５を塗布し、露光した後
に、ドライエッチングにより白金（Ｐｔ）膜１０４、酸
化イリジウム（ＩｒＯ2）膜１０３、イリジウム（Ｉ
ｒ）膜１０２を所定の形状に加工する。
【０００３】このキャパシタ電極の加工では、積層した
イリジウム（Ｉｒ）膜１０２、酸化イリジウム（ＩｒＯ
2）膜１０３、白金（Ｐｔ）膜１０４を図３に示すよう
に各層のドライエッチング、および温水洗浄により所定
形状に加工する。この温水洗浄はドライエッチング時に
発生する残さを除去するための工程である。
イリジウム（Ｉｒ）膜１０２、酸化イリジウム（ＩｒＯ
2）膜１０３、白金（Ｐｔ）膜１０４を図３に示すよう
に各層のドライエッチング、および温水洗浄により所定
形状に加工する。この温水洗浄はドライエッチング時に
発生する残さを除去するための工程である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この温
水洗浄において、最上層である白金（Ｐｔ）膜１０４と
フォトレジスト１０５との接着面の密着性が弱いとＰｔ
ドライエッチング後の温水洗浄においてフォトレジスト
１０５が剥がれ、次工程のＩｒＯ2、Ｉｒドライエッチ
時にＰｔ、ＩｒＯ2がエッチングされ、キャパシタ電極
を所定の形状に加工することができないという問題があ
った。
水洗浄において、最上層である白金（Ｐｔ）膜１０４と
フォトレジスト１０５との接着面の密着性が弱いとＰｔ
ドライエッチング後の温水洗浄においてフォトレジスト
１０５が剥がれ、次工程のＩｒＯ2、Ｉｒドライエッチ
時にＰｔ、ＩｒＯ2がエッチングされ、キャパシタ電極
を所定の形状に加工することができないという問題があ
った。
【０００５】一方、フォトレジスト膜を用いたフォトリ
ソグラフィー技術において、フォトレジスト１０５と下
地膜（例えば酸化膜、アルミ等の金属）との密着性を促
進するため、フォトレジスト接着促進剤としてのヘキサ
メチルジシラザン（以下、ＨＭＤＳと略する）などのシ
ランカップリング剤を下地表面に塗布する方法が一般的
に用いられている。
ソグラフィー技術において、フォトレジスト１０５と下
地膜（例えば酸化膜、アルミ等の金属）との密着性を促
進するため、フォトレジスト接着促進剤としてのヘキサ
メチルジシラザン（以下、ＨＭＤＳと略する）などのシ
ランカップリング剤を下地表面に塗布する方法が一般的
に用いられている。
【０００６】しかし、この方法を白金のように化学的に
安定な金属に適用した場合、以下の課題があることを見
出した。
安定な金属に適用した場合、以下の課題があることを見
出した。
【０００７】すなわち、白金のような金属は化学的に安
定であり通常自然酸化しないので、表面は純粋な金属状
態である。その結果、白金表面は極性をもたず電気的吸
着が起こらないため、レジストと十分な密着性が得られ
ない。したがって、図３に示すようなキャパシタ電極の
加工フロー中においてフォトレジスト１０５が剥がれる
という問題が解決出来ず、キャパシタ電極を所定の形状
に加工することができない。
定であり通常自然酸化しないので、表面は純粋な金属状
態である。その結果、白金表面は極性をもたず電気的吸
着が起こらないため、レジストと十分な密着性が得られ
ない。したがって、図３に示すようなキャパシタ電極の
加工フロー中においてフォトレジスト１０５が剥がれる
という問題が解決出来ず、キャパシタ電極を所定の形状
に加工することができない。
【０００８】本発明の目的は上記課題を解決するもので
あり、フォトリソグラフィーを用いた半導体装置の製造
工程において、金属膜とフォトレジスト膜との密着性を
向上させ、フォトレジストが剥がれることを防止し、所
定の形状に加工することが出来る製造方法を提供するこ
とにある。
あり、フォトリソグラフィーを用いた半導体装置の製造
工程において、金属膜とフォトレジスト膜との密着性を
向上させ、フォトレジストが剥がれることを防止し、所
定の形状に加工することが出来る製造方法を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に
形成した金属膜上にフォトレジストを塗布して、フォト
リソグラフィーにより所定のパターンを形成する半導体
装置の製造方法において、金属膜の表面を酸素プラズマ
処理により酸化させる第１工程と、第１工程の後、金属
膜表面上にフォトレジスト接着促進剤及びフォトレジス
トを順次塗布する第２工程と、フォトレジストをマスク
として金属膜をエッチングする第３工程とを有する。
に、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に
形成した金属膜上にフォトレジストを塗布して、フォト
リソグラフィーにより所定のパターンを形成する半導体
装置の製造方法において、金属膜の表面を酸素プラズマ
処理により酸化させる第１工程と、第１工程の後、金属
膜表面上にフォトレジスト接着促進剤及びフォトレジス
トを順次塗布する第２工程と、フォトレジストをマスク
として金属膜をエッチングする第３工程とを有する。
【００１０】また、本発明の半導体装置の製造方法にお
いて、金属膜は表面が電気的吸着を起こさない性質を有
することが好ましい。
いて、金属膜は表面が電気的吸着を起こさない性質を有
することが好ましい。
【００１１】また、本発明の半導体装置の製造方法にお
いて、金属膜はＡｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈま
たはＯｓのいずれかひとつあるいはそれらの積層膜であ
ることが好ましい。
いて、金属膜はＡｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈま
たはＯｓのいずれかひとつあるいはそれらの積層膜であ
ることが好ましい。
【００１２】また、本発明の半導体装置の製造方法にお
いて、接着促進剤がヘキサアルキルジシラザンであるこ
とが好ましい。
いて、接着促進剤がヘキサアルキルジシラザンであるこ
とが好ましい。
【００１３】このような構成により、金属表面が酸化し
て極性を持つので、フォトレジスト接着促進剤との電気
的吸着が良好となり、フォトレジストが剥がれることを
防止できる。
て極性を持つので、フォトレジスト接着促進剤との電気
的吸着が良好となり、フォトレジストが剥がれることを
防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。
図面を参照しながら説明する。
【００１５】図１は、本発明の実施形態における半導体
装置の製造方法の工程フローを示している。
装置の製造方法の工程フローを示している。
【００１６】まず、半導体基板１上に、スパッタ装置を
用いてイリジウム（Ｉｒ）膜２、酸化イリジウム（Ｉｒ
Ｏ2）膜３および白金（Ｐｔ）膜４を、それぞれ、膜厚
約０．１μｍずつ順次積層する。
用いてイリジウム（Ｉｒ）膜２、酸化イリジウム（Ｉｒ
Ｏ2）膜３および白金（Ｐｔ）膜４を、それぞれ、膜厚
約０．１μｍずつ順次積層する。
【００１７】次に、この半導体基板１を酸素プラズマ装
置中に設置し、積層膜の最上層の白金（Ｐｔ）膜４を出
力４５０Ｗにて６６．７Ｐａの酸素圧力の下で６０秒間
酸素プラズマ処理する。これによって、白金（Ｐｔ）膜
４表面の数原子層を酸化させ酸化白金膜５にする。
置中に設置し、積層膜の最上層の白金（Ｐｔ）膜４を出
力４５０Ｗにて６６．７Ｐａの酸素圧力の下で６０秒間
酸素プラズマ処理する。これによって、白金（Ｐｔ）膜
４表面の数原子層を酸化させ酸化白金膜５にする。
【００１８】次いでＨＭＤＳの塗布を行う。このＨＭＤ
Ｓの塗布方法は、密封可能な容器内において、蒸気化し
たＨＭＤＳを単分子膜程度の厚さで積層基板表面の酸化
白金膜５上に吸着させる。
Ｓの塗布方法は、密封可能な容器内において、蒸気化し
たＨＭＤＳを単分子膜程度の厚さで積層基板表面の酸化
白金膜５上に吸着させる。
【００１９】次いで、ＨＭＤＳが吸着した酸化白金膜５
上にフォトレジスト６を約２．４μｍの膜厚でスピンコ
ーティングする。このフォトレジストが塗布された積層
基板に、所定のパターンが形成されたフォトマスクを介
して露光した後、ドライエッチングおよび温水洗浄を行
い所定のパターンを形成する。
上にフォトレジスト６を約２．４μｍの膜厚でスピンコ
ーティングする。このフォトレジストが塗布された積層
基板に、所定のパターンが形成されたフォトマスクを介
して露光した後、ドライエッチングおよび温水洗浄を行
い所定のパターンを形成する。
【００２０】ここで、酸化白金膜を表面に形成すること
でフォトレジストの密着性が向上する理由を以下に説明
する。酸化白金は電気陰性度の異なる白金原子と酸素原
子よりなるため極性を持つ。一方、ＨＭＤＳのＯＨ基は
極性を持った表面と電気的吸着する性質がある。したが
って、酸化白金はＨＭＤＳを電気的吸着をさせることが
できる。
でフォトレジストの密着性が向上する理由を以下に説明
する。酸化白金は電気陰性度の異なる白金原子と酸素原
子よりなるため極性を持つ。一方、ＨＭＤＳのＯＨ基は
極性を持った表面と電気的吸着する性質がある。したが
って、酸化白金はＨＭＤＳを電気的吸着をさせることが
できる。
【００２１】図２に、キャパシタ電極加工後におけるレ
ジストの剥がれの有無でキャパシタ加工歩留まりを酸素
プラズマ処理の有る場合と無い場合において比較した結
果を示す。
ジストの剥がれの有無でキャパシタ加工歩留まりを酸素
プラズマ処理の有る場合と無い場合において比較した結
果を示す。
【００２２】レジスト膜厚に対してレジストの接着面が
小さい２．５μm×２．５μm以下のパターンにおいて、
酸素プラズマ処理無しでは、ドライエッチングと温水洗
浄中におけるレジストパターンへのストレスでレジスト
剥がれが発生し、キャパシタ形成歩留まりが３０％程度
であったが、酸素プラズマ処理を行うことで１００％の
歩留まりを実現できることを確認した。
小さい２．５μm×２．５μm以下のパターンにおいて、
酸素プラズマ処理無しでは、ドライエッチングと温水洗
浄中におけるレジストパターンへのストレスでレジスト
剥がれが発生し、キャパシタ形成歩留まりが３０％程度
であったが、酸素プラズマ処理を行うことで１００％の
歩留まりを実現できることを確認した。
【００２３】
【発明の効果】本発明の方法によれば、半導体基板上に
形成した金属膜上にフォトレジスト接着促進剤を塗布す
る前に、金属膜の表面を酸素プラズマ処理を行うこと
で、金属膜とフォトレジスト接着促進剤との密着性が向
上し、フォトレジストが剥がれることを防止できるた
め、金属膜を安定して所定パターンに加工できる。
形成した金属膜上にフォトレジスト接着促進剤を塗布す
る前に、金属膜の表面を酸素プラズマ処理を行うこと
で、金属膜とフォトレジスト接着促進剤との密着性が向
上し、フォトレジストが剥がれることを防止できるた
め、金属膜を安定して所定パターンに加工できる。
【図１】本発明におけるキャパシタ電極の加工フローと
断面図
断面図
【図２】酸素プラズマ処理の有無によるキャパシタ加工
歩留まりを示す図
歩留まりを示す図
【図３】従来技術におけるキャパシタ電極の加工フロー
と断面図
と断面図
１ 半導体基板 ２ イリジウム膜 ３ 酸化イリジウム膜 ４ 白金膜 ５ 酸化白金膜 ６ フォトレジスト １０１ 半導体基板 １０２ イリジウム膜 １０３ 酸化イリジウム膜 １０４ 白金膜 １０５ フォトレジスト
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/105 Ｈ０１Ｌ 27/10 ４４４Ｃ Ｆターム(参考） 2H025 AA14 AB16 DA30 DA35 FA01 FA03 FA41 2H096 AA00 AA25 CA05 HA23 HA25 JA02 JA04 5F004 AA09 AA16 DB08 EA40 FA08 5F046 HA01 HA05 5F083 FR01 GA27 JA38 JA43 JA60 PR00 PR03 PR22 PR23
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成した金属膜上にフォ
トレジストを塗布して、フォトリソグラフィーにより所
定のパターンを形成する半導体装置の製造方法におい
て、前記金属膜の表面を酸素プラズマ処理により酸化さ
せる第１工程と、前記第１工程の後、前記金属膜表面上
にフォトレジスト接着促進剤及びフォトレジストを順次
塗布する第２工程と、前記フォトレジストをマスクとし
て前記金属膜をエッチングする第３工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 金属膜は表面が電気的吸着を起こさない
性質を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項３】 金属膜はＡｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐ
ｄ、ＲｈまたはＯｓのいずれかひとつあるいはそれらの
積層膜であることを特徴とする請求項１記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項４】 フォトレジスト接着促進剤がヘキサア
ルキルジシラザンであることを特徴とする請求項１記載
の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136026A JP2002329660A (ja) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136026A JP2002329660A (ja) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002329660A true JP2002329660A (ja) | 2002-11-15 |
Family
ID=18983393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001136026A Pending JP2002329660A (ja) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002329660A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004306018A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-11-04 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 金属上への感光性樹脂膜の形成方法並びに半導体装置及び表示素子 |
| JP2006313833A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Seiko Epson Corp | 強誘電体キャパシタの形成方法、強誘電体キャパシタおよび電子デバイス |
| WO2016114455A1 (ko) * | 2015-01-15 | 2016-07-21 | 한국표준과학연구원 | 포토리소그래피 방법 |
-
2001
- 2001-05-07 JP JP2001136026A patent/JP2002329660A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004306018A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-11-04 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 金属上への感光性樹脂膜の形成方法並びに半導体装置及び表示素子 |
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