JPH07221070A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH07221070A JPH07221070A JP834894A JP834894A JPH07221070A JP H07221070 A JPH07221070 A JP H07221070A JP 834894 A JP834894 A JP 834894A JP 834894 A JP834894 A JP 834894A JP H07221070 A JPH07221070 A JP H07221070A
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- etched
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強誘電体薄膜を用いた半導体装置の電極等に
用いる、白金層の異方性ドライエッチング方法を提供す
る。 【構成】 Ｓ2 Ｆ2 等プラズマ中に遊離のイオウを放出
しうるハロゲン化イオウ系化合物を含むエッチングガス
を用いて、基板温度を特定範囲に加熱制御しつつＰｔ系
金属層３をドライエッチングする。 【効果】 イオウあるいはポリチアジル等のイオウ系化
合物の堆積を側壁保護膜６として利用するので、異方性
が向上する。特定温度範囲の基板加熱を行うので実用的
なエッチングレートが得られる。エッチング終了後は側
壁保護膜を基板加熱により昇華除去するのでパーティク
ル汚染の虞れがない。
用いる、白金層の異方性ドライエッチング方法を提供す
る。 【構成】 Ｓ2 Ｆ2 等プラズマ中に遊離のイオウを放出
しうるハロゲン化イオウ系化合物を含むエッチングガス
を用いて、基板温度を特定範囲に加熱制御しつつＰｔ系
金属層３をドライエッチングする。 【効果】 イオウあるいはポリチアジル等のイオウ系化
合物の堆積を側壁保護膜６として利用するので、異方性
が向上する。特定温度範囲の基板加熱を行うので実用的
なエッチングレートが得られる。エッチング終了後は側
壁保護膜を基板加熱により昇華除去するのでパーティク
ル汚染の虞れがない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＰｔ（白金）金属層のド
ライエッチング方法に関し、特にたとえば半導体装置の
電極配線等に用いるＰｔ金属層の異方性ドライエッチン
グ方法に関する。
ライエッチング方法に関し、特にたとえば半導体装置の
電極配線等に用いるＰｔ金属層の異方性ドライエッチン
グ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、６４Ｍビット以降のＤＲＡＭ等、
次世代ＬＳＩに対する誘電体材料として、チタン酸鉛
〔ＰｂＴｉＯ3 〕あるいはＰＺＴ〔Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3 〕、ＰＬＺＴ〔（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3 〕等のＰＺＴ系強誘電体薄膜を利用する動向があ
る。これら材料の強誘電性を利用し、ＤＲＡＭのキャパ
シタ絶縁膜として、またＭＩＳトランジスタの絶縁膜に
利用したＭＦＳトランジスタとして、あるいは分極反転
特性を利用して大容量不揮発性メモリへの展開、さらに
は焦電性を利用した赤外線センサへの利用等が考えられ
ている。これら強誘電体デバイスの実用化には特性に優
れた強誘電体薄膜の形成方法もさることながら、強誘電
体薄膜への電極パターニング方法についても検討の余地
が大きい。
次世代ＬＳＩに対する誘電体材料として、チタン酸鉛
〔ＰｂＴｉＯ3 〕あるいはＰＺＴ〔Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3 〕、ＰＬＺＴ〔（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3 〕等のＰＺＴ系強誘電体薄膜を利用する動向があ
る。これら材料の強誘電性を利用し、ＤＲＡＭのキャパ
シタ絶縁膜として、またＭＩＳトランジスタの絶縁膜に
利用したＭＦＳトランジスタとして、あるいは分極反転
特性を利用して大容量不揮発性メモリへの展開、さらに
は焦電性を利用した赤外線センサへの利用等が考えられ
ている。これら強誘電体デバイスの実用化には特性に優
れた強誘電体薄膜の形成方法もさることながら、強誘電
体薄膜への電極パターニング方法についても検討の余地
が大きい。
【０００３】従来より、ＰＺＴ系等の強誘電体薄膜への
電極材料として、その特性の安定性からＰｔ金属を用い
るのが一般的である。このＰｔ金属層のパターニング
は、王水を用いたウェットエッチングか、Ａｒ等の希ガ
スを用いたイオンミリングが主流である。
電極材料として、その特性の安定性からＰｔ金属を用い
るのが一般的である。このＰｔ金属層のパターニング
は、王水を用いたウェットエッチングか、Ａｒ等の希ガ
スを用いたイオンミリングが主流である。
【０００４】しかしながら、ウェットエッチングにおい
てはレジスト密着性やサイドエッチングの問題、さらに
は他のドライプロセスとの整合性の問題がある。またイ
オンミリングにおいては、下地強誘電体薄膜のダメージ
や、パターニングされたＰｔ電極配線やレジスト側壁へ
のスパッタ再付着膜の等、解決すべき問題点がある。後
者の再付着への対策として、特開平５−１０９６６８号
公報には、Ａｒイオンビームの入射角度を変えて多段階
エッチングする方法が開示されている。この方法によれ
ばＰｔの再付着は防止できるが、異方性形状を得ること
が出来ない。また特開平５−２１４０５公報には、付着
してしまったＰｔの側壁膜をジェットスクラバ等高圧力
噴水と綿状のローラブラシで物理的に除去する方法が開
示されている。この方法によれば異方性形状を保ったパ
ターニングが可能である。しかし、ミクロに見ればＰｔ
の再付着側壁膜の破断面が新たに形成され、パターン形
状の悪化が懸念されるし、後処理ではあるがウェットプ
ロセスを併用するのであるから、やはりドライプロセス
との整合性が悪い。綿状ローラによるダメージやパーテ
ィクル汚染の点も未解決である。
てはレジスト密着性やサイドエッチングの問題、さらに
は他のドライプロセスとの整合性の問題がある。またイ
オンミリングにおいては、下地強誘電体薄膜のダメージ
や、パターニングされたＰｔ電極配線やレジスト側壁へ
のスパッタ再付着膜の等、解決すべき問題点がある。後
者の再付着への対策として、特開平５−１０９６６８号
公報には、Ａｒイオンビームの入射角度を変えて多段階
エッチングする方法が開示されている。この方法によれ
ばＰｔの再付着は防止できるが、異方性形状を得ること
が出来ない。また特開平５−２１４０５公報には、付着
してしまったＰｔの側壁膜をジェットスクラバ等高圧力
噴水と綿状のローラブラシで物理的に除去する方法が開
示されている。この方法によれば異方性形状を保ったパ
ターニングが可能である。しかし、ミクロに見ればＰｔ
の再付着側壁膜の破断面が新たに形成され、パターン形
状の悪化が懸念されるし、後処理ではあるがウェットプ
ロセスを併用するのであるから、やはりドライプロセス
との整合性が悪い。綿状ローラによるダメージやパーテ
ィクル汚染の点も未解決である。
【０００５】一方、側壁保護膜の利用による異方性ドラ
イエッチングの試みも提案されている。例えば、１９９
３年春季第３０回応用物理学関係連合講演会講演予稿集
講演番号３０ａ−ＺＥ−３には、ＨＢｒ／ＣＨ4 混合ガ
ス系によるマグネトロンＲＩＥを用いたプロセスの報告
がある。また同様のガス系により、ＥＣＲプロセスエッ
チング装置を用いた例がＭｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ予稿集Ｂ−７−５ Ｐ．１４６
（１９９３）に掲載されている。いずれの例も、対レジ
ストマスク選択比と異方性形状確保のため、カーボン系
ポリマを堆積するＣＨ4 ガスを添加しており、パーティ
クル汚染や再現性低下の虞れが残る。また、エッチング
レートも２０ｎｍ／分程度と小さい。
イエッチングの試みも提案されている。例えば、１９９
３年春季第３０回応用物理学関係連合講演会講演予稿集
講演番号３０ａ−ＺＥ−３には、ＨＢｒ／ＣＨ4 混合ガ
ス系によるマグネトロンＲＩＥを用いたプロセスの報告
がある。また同様のガス系により、ＥＣＲプロセスエッ
チング装置を用いた例がＭｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ予稿集Ｂ−７−５ Ｐ．１４６
（１９９３）に掲載されている。いずれの例も、対レジ
ストマスク選択比と異方性形状確保のため、カーボン系
ポリマを堆積するＣＨ4 ガスを添加しており、パーティ
クル汚染や再現性低下の虞れが残る。また、エッチング
レートも２０ｎｍ／分程度と小さい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、ＰＺＴ系等の強誘電体薄膜等への電極材料として有
望なＰｔ金属層の異方性エッチング方法を提供すること
である。
は、ＰＺＴ系等の強誘電体薄膜等への電極材料として有
望なＰｔ金属層の異方性エッチング方法を提供すること
である。
【０００７】また本発明の課題は、対下地層との選択比
に優れ、下地ダメージや下地スパッタによる再付着のな
いＰｔ金属層の異方性エッチング方法を提供することで
ある。また同時にマスク層との選択比にも優れ、マスク
後退やパターン変換差のないＰｔ金属層の異方性エッチ
ング方法を提供することである。
に優れ、下地ダメージや下地スパッタによる再付着のな
いＰｔ金属層の異方性エッチング方法を提供することで
ある。また同時にマスク層との選択比にも優れ、マスク
後退やパターン変換差のないＰｔ金属層の異方性エッチ
ング方法を提供することである。
【０００８】さらに本発明の課題は、実用的なエッチン
グレートを確保した上で、Ｐｔ金属層の異方性エッチン
グ方法を提供することである。
グレートを確保した上で、Ｐｔ金属層の異方性エッチン
グ方法を提供することである。
【０００９】さらにまた本発明の課題は、パーティクル
汚染の少ない、再現性に優れたＰｔ金属層の異方性エッ
チング方法を提供することである。本発明の上記以外の
課題は、本願明細書中での説明により明らかにされる。
汚染の少ない、再現性に優れたＰｔ金属層の異方性エッ
チング方法を提供することである。本発明の上記以外の
課題は、本願明細書中での説明により明らかにされる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のＰｔ金属層のド
ライエッチング方法は、上記課題を解決するために提案
するものであり、被エッチング基板を９０℃以下に制御
しつつ、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを
放出しうるハロゲン化イオウ系化合物を含むエッチング
ガスにより、被エッチング基板上にイオウを堆積させな
がらエッチングするものである。
ライエッチング方法は、上記課題を解決するために提案
するものであり、被エッチング基板を９０℃以下に制御
しつつ、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを
放出しうるハロゲン化イオウ系化合物を含むエッチング
ガスにより、被エッチング基板上にイオウを堆積させな
がらエッチングするものである。
【００１１】また本発明のＰｔ金属層のドライエッチン
グ方法は、被エッチング基板を１５０℃以下に制御しつ
つ、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出
しうるハロゲン化イオウ系化合物を含むエッチングガス
と、チッ素系ガスを含むエッチングガスにより、被エッ
チング基板上に窒化イオウ系化合物を堆積させながらエ
ッチングするものである。
グ方法は、被エッチング基板を１５０℃以下に制御しつ
つ、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出
しうるハロゲン化イオウ系化合物を含むエッチングガス
と、チッ素系ガスを含むエッチングガスにより、被エッ
チング基板上に窒化イオウ系化合物を堆積させながらエ
ッチングするものである。
【００１２】さらに本発明のＰｔ金属層のドライエッチ
ング方法は、被エッチング基板を４００℃以下に制御し
つつ、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放
出しうるハロゲン化イオウ系化合物と、ＮＨ3 を含むエ
ッチングガスにより、被エッチング基板上に硫化アンモ
ニウム系化合物を堆積させながらエッチングするもので
ある。
ング方法は、被エッチング基板を４００℃以下に制御し
つつ、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放
出しうるハロゲン化イオウ系化合物と、ＮＨ3 を含むエ
ッチングガスにより、被エッチング基板上に硫化アンモ
ニウム系化合物を堆積させながらエッチングするもので
ある。
【００１３】本発明で用いるところの、放電電離条件下
でプラズマ中に遊離のイオウを放出しうるハロゲン化イ
オウ系化合物としては、Ｘでハロゲン元素を表した場
合、Ｘ／Ｓ比が６未満のＳＸ系ガス、例えばＳ2 Ｆ2 、
ＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10、Ｓ 2 Ｃｌ2 、Ｓ3 Ｃｌ2 、
ＳＣｌ2 、Ｓ2 Ｂｒ2 、Ｓ3 Ｂｒ2 およびＳＢｒ2 を単
独または組み合わせて使用できる。フッ化イオウ系化合
物としてよく知られているＳＦ6 ガスは、Ｆ／Ｓ比が６
であり、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを
放出することはなく、本発明の趣旨には適合しない。
でプラズマ中に遊離のイオウを放出しうるハロゲン化イ
オウ系化合物としては、Ｘでハロゲン元素を表した場
合、Ｘ／Ｓ比が６未満のＳＸ系ガス、例えばＳ2 Ｆ2 、
ＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10、Ｓ 2 Ｃｌ2 、Ｓ3 Ｃｌ2 、
ＳＣｌ2 、Ｓ2 Ｂｒ2 、Ｓ3 Ｂｒ2 およびＳＢｒ2 を単
独または組み合わせて使用できる。フッ化イオウ系化合
物としてよく知られているＳＦ6 ガスは、Ｆ／Ｓ比が６
であり、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを
放出することはなく、本発明の趣旨には適合しない。
【００１４】また本発明で用いるところのチッ素系ガス
は、Ｎ2 、ＮＦ3 およびＮ2 Ｈ4 を単独または組み合わ
せて使用できる。
は、Ｎ2 、ＮＦ3 およびＮ2 Ｈ4 を単独または組み合わ
せて使用できる。
【００１５】
【作用】本発明のポイントは、放電電離条件下でプラズ
マ中に遊離のイオウを放出しうるハロゲン化イオウ系化
合物を用いるとともに、被エッチング基板の特定の温度
制御を行う点にある。すなわち、反応性エッチングの形
で揮発性生成物ないしは昇華性生成物としてＰｔのハロ
ゲン化物をで形成して、これを反応系外に除去しながら
エッチングするのである。Ｐｔのハロゲン化物のうち、
ＰｔＦ6 はｍｐ＝５７．６℃と低いので、フッ化イオウ
系ガスは特に好適に用いられるが、他のハロゲン化イオ
ウ系ガスも減圧雰囲気中では昇華性、ないしは熱分解後
に昇華性のＰｔ化合物を形成することから、充分に使用
可能である。なお、上記ＰｔＦ6 の融点のデータは、Ｃ
ＲＣ Ｐｒｅｓｓ社刊行によるＨａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｉｓｉｃｓ，７１
ｓｔ．Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９９０−１９９１）によるも
のである。
マ中に遊離のイオウを放出しうるハロゲン化イオウ系化
合物を用いるとともに、被エッチング基板の特定の温度
制御を行う点にある。すなわち、反応性エッチングの形
で揮発性生成物ないしは昇華性生成物としてＰｔのハロ
ゲン化物をで形成して、これを反応系外に除去しながら
エッチングするのである。Ｐｔのハロゲン化物のうち、
ＰｔＦ6 はｍｐ＝５７．６℃と低いので、フッ化イオウ
系ガスは特に好適に用いられるが、他のハロゲン化イオ
ウ系ガスも減圧雰囲気中では昇華性、ないしは熱分解後
に昇華性のＰｔ化合物を形成することから、充分に使用
可能である。なお、上記ＰｔＦ6 の融点のデータは、Ｃ
ＲＣ Ｐｒｅｓｓ社刊行によるＨａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｉｓｉｃｓ，７１
ｓｔ．Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９９０−１９９１）によるも
のである。
【００１６】本発明の２番目のポイントは、Ｐｔ系金属
層上にイオウあるいは窒化イオウ系化合物、硫化アンモ
ニウム系化合物等のイオウ系化合物をを被エッチング基
板に堆積しつつ、すなわちＰｔ金属層のエッチングと、
イオウないしはイオウ化合物の堆積との競合反応を利用
しつつエッチングするところにある。このプロセスにお
いては、Ｐｔ系金属層の表面に堆積したイオウないしイ
オウ系化合物は入射イオンにより速やかにスパッタされ
るのでＰｔ系金属層のエッチングが進行するが、レジス
トマスクやエッチングが進行しつつあるＰｔ系金属層の
側壁には堆積膜が形成され、ラジカル反応によるサイド
エッチを防止する。
層上にイオウあるいは窒化イオウ系化合物、硫化アンモ
ニウム系化合物等のイオウ系化合物をを被エッチング基
板に堆積しつつ、すなわちＰｔ金属層のエッチングと、
イオウないしはイオウ化合物の堆積との競合反応を利用
しつつエッチングするところにある。このプロセスにお
いては、Ｐｔ系金属層の表面に堆積したイオウないしイ
オウ系化合物は入射イオンにより速やかにスパッタされ
るのでＰｔ系金属層のエッチングが進行するが、レジス
トマスクやエッチングが進行しつつあるＰｔ系金属層の
側壁には堆積膜が形成され、ラジカル反応によるサイド
エッチを防止する。
【００１７】イオウないしイオウ系化合物を被エッチン
グ基板上に堆積するには、被エッチング基板の特定の温
度制御が必要となる。具体的には、イオウは９０℃以
下、窒化イオウ系化合物では１５０℃以下、そして硫化
アンモニウム系化合物にあっては４００℃以下である。
これら被エッチング基板の加熱温度制御により、Ｐｔ系
金属層の実用的なエッチング速度が実現される。制御温
度の下限は、特に制限を設けるものではないが、エッチ
ングレートとの兼ね合いを考慮すると、上限制御温度か
らあまり低い温度設定は好ましくない。
グ基板上に堆積するには、被エッチング基板の特定の温
度制御が必要となる。具体的には、イオウは９０℃以
下、窒化イオウ系化合物では１５０℃以下、そして硫化
アンモニウム系化合物にあっては４００℃以下である。
これら被エッチング基板の加熱温度制御により、Ｐｔ系
金属層の実用的なエッチング速度が実現される。制御温
度の下限は、特に制限を設けるものではないが、エッチ
ングレートとの兼ね合いを考慮すると、上限制御温度か
らあまり低い温度設定は好ましくない。
【００１８】ところで、上記窒化イオウ系化合物として
は、一般式（ＳＮ）x で表されるポリチアジルが代表的
なものである。ポリチアジルの生成機構としては、ハロ
ゲン化イオウ系化合物の放電解離によりプラズマ中に生
じるＳと、窒素系ガスの放電解離によりプラズマ中に生
成するＮとが結合し、まずチアジル（Ｎ≡Ｓ）が形成さ
れる。このものは、分子中に不対電子を持っているので
容易に重合し、（ＳＮ）2 を、さらにこの（ＳＮ）2 は
２０℃で重合を繰り返して（ＳＮ）4 、（ＳＮ）x とな
る。（ＳＮ）x すなわちポリチアジルは安定な物質であ
り、１５０℃程度迄は分解しない。本発明では被エッチ
ング基板を１５０℃以下に制御しているので（ＳＮ）x
を側壁保護膜として利用できるのである。
は、一般式（ＳＮ）x で表されるポリチアジルが代表的
なものである。ポリチアジルの生成機構としては、ハロ
ゲン化イオウ系化合物の放電解離によりプラズマ中に生
じるＳと、窒素系ガスの放電解離によりプラズマ中に生
成するＮとが結合し、まずチアジル（Ｎ≡Ｓ）が形成さ
れる。このものは、分子中に不対電子を持っているので
容易に重合し、（ＳＮ）2 を、さらにこの（ＳＮ）2 は
２０℃で重合を繰り返して（ＳＮ）4 、（ＳＮ）x とな
る。（ＳＮ）x すなわちポリチアジルは安定な物質であ
り、１５０℃程度迄は分解しない。本発明では被エッチ
ング基板を１５０℃以下に制御しているので（ＳＮ）x
を側壁保護膜として利用できるのである。
【００１９】また、もう一つのイオウ系化合物である硫
化アンモニウム系化合物は、ハロゲン化イオウ系化合物
の放電解離によりプラズマ中に生じるＳと、ＮＨ3 とが
反応して形成され、一硫化アンモニウム（ＮＨ4 ）2 Ｓ
が代表的な化合物であるが、他にポリ硫化アンモニウム
（ＮＨ4 ）2 Ｓx 等が混在する。 これら硫化アンモニ
ウム系化合物は、４００℃迄は分解昇華しないので、側
壁保護膜としての利用が可能である。
化アンモニウム系化合物は、ハロゲン化イオウ系化合物
の放電解離によりプラズマ中に生じるＳと、ＮＨ3 とが
反応して形成され、一硫化アンモニウム（ＮＨ4 ）2 Ｓ
が代表的な化合物であるが、他にポリ硫化アンモニウム
（ＮＨ4 ）2 Ｓx 等が混在する。 これら硫化アンモニ
ウム系化合物は、４００℃迄は分解昇華しないので、側
壁保護膜としての利用が可能である。
【００２０】本発明のもう一つのポイントは、Ｐｔ系金
属層のエッチングが終了後、被エッチング基板を加熱し
て、被エッチング基板上に堆積したイオウまたはイオウ
系化合物を昇華または分解昇華することにより、被エッ
チング基板上から除去する点にある。加熱温度は、エッ
チング時の基板制御温度の上限を越えた温度に設定すれ
ばよい。またＰｔ系金属層のエッチング終了後、アッシ
ングによりレジストマスクを除去するプロセスを用いる
場合には、アッシングにより、あるいはアッシング時の
基板加熱により、イオウまたはイオウ系化合物を除去す
ることも可能である。これにより、パーティクルレベル
の悪化による基板汚染の懸念のない清浄なプロセスが実
現できる。
属層のエッチングが終了後、被エッチング基板を加熱し
て、被エッチング基板上に堆積したイオウまたはイオウ
系化合物を昇華または分解昇華することにより、被エッ
チング基板上から除去する点にある。加熱温度は、エッ
チング時の基板制御温度の上限を越えた温度に設定すれ
ばよい。またＰｔ系金属層のエッチング終了後、アッシ
ングによりレジストマスクを除去するプロセスを用いる
場合には、アッシングにより、あるいはアッシング時の
基板加熱により、イオウまたはイオウ系化合物を除去す
ることも可能である。これにより、パーティクルレベル
の悪化による基板汚染の懸念のない清浄なプロセスが実
現できる。
【００２１】イオウの堆積を側壁保護膜として利用し、
多結晶シリコン層等の異方性エッチングを行う提案を、
本発明者らは例えば月刊セミコンダクターワールド誌１
９９３年１月号、１４０〜１４４ページ（プレスジャー
ナル社刊）に発表している。本発明は、このプロセスを
特定の温度制御と組み合わせてＰｔ系金属層のエッチン
グに応用して好結果を収めたことに発想を得たものであ
る。
多結晶シリコン層等の異方性エッチングを行う提案を、
本発明者らは例えば月刊セミコンダクターワールド誌１
９９３年１月号、１４０〜１４４ページ（プレスジャー
ナル社刊）に発表している。本発明は、このプロセスを
特定の温度制御と組み合わせてＰｔ系金属層のエッチン
グに応用して好結果を収めたことに発想を得たものであ
る。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき説明す
る。以下の実施例では、すべて基板バイアス印加型ＥＣ
Ｒプラズマエッチング装置を用いたが、他のエッチング
装置を適宜使用可能なことは言うまでもない。
る。以下の実施例では、すべて基板バイアス印加型ＥＣ
Ｒプラズマエッチング装置を用いたが、他のエッチング
装置を適宜使用可能なことは言うまでもない。
【００２３】実施例１ 本実施例は、強誘電体薄膜上のＰｔ系金属層をＳ2 Ｆ2
ガスでエッチングした例であり、図１を参照しながら説
明する。まず、図１（ａ）に示すように、Ｓｉウェハ等
の基板１上に例えばＰＺＴ等からなる強誘電体膜２とＰ
ｔ系金属層３を順次スパッタリングにより形成する。次
に一例として化学増幅系３成分ネガ型レジストであるＳ
ＡＬ−６０１を１μｍ塗布し、ＫｒＦエキシマレーザリ
ソグラフィにより０．３５μｍ幅のレジストマスク４を
パターニングする。
ガスでエッチングした例であり、図１を参照しながら説
明する。まず、図１（ａ）に示すように、Ｓｉウェハ等
の基板１上に例えばＰＺＴ等からなる強誘電体膜２とＰ
ｔ系金属層３を順次スパッタリングにより形成する。次
に一例として化学増幅系３成分ネガ型レジストであるＳ
ＡＬ−６０１を１μｍ塗布し、ＫｒＦエキシマレーザリ
ソグラフィにより０．３５μｍ幅のレジストマスク４を
パターニングする。
【００２４】次に、一例として下記条件によりＰｔ系金
属層３のエッチングを行う。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ ｓｃｃｍ Ｈ2 流量 ５ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー １５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 ８０ ℃ 上記ガスのうち、Ｈ2 は直接エッチングに寄与するもの
ではないが、水素ラジカル（Ｈ* ）を生成し、Ｓ2 Ｆ2
から生じるＦ* を補足しＨＦのかたちでエッチング系外
に除去する役割を担う。つまり、反応系内のラジカル性
を低下することにより、イオウの堆積を促進する。もち
ろん、Ｓ2 Ｆ2 単独でエッチングを進めてもよい。
属層３のエッチングを行う。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ ｓｃｃｍ Ｈ2 流量 ５ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー １５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 ８０ ℃ 上記ガスのうち、Ｈ2 は直接エッチングに寄与するもの
ではないが、水素ラジカル（Ｈ* ）を生成し、Ｓ2 Ｆ2
から生じるＦ* を補足しＨＦのかたちでエッチング系外
に除去する役割を担う。つまり、反応系内のラジカル性
を低下することにより、イオウの堆積を促進する。もち
ろん、Ｓ2 Ｆ2 単独でエッチングを進めてもよい。
【００２５】上記エッチング条件により、Ｐｔ系金属層
３のエッチングが進行する。エッチングが進むＰｔ系金
属層３とレジストマスク４の側壁にはイオウの側壁保護
膜６が付着形成され、サイドエッチが防止される結果、
図１（ｂ）に示されるようにＰｔ系金属層パターン３ａ
が形成される。エッチングレートは４０ｎｍ／分であっ
た。その後、被エッチング基板を９０℃を超える加熱処
理を施すと側壁保護膜６は昇華し、被エッチング基板上
にはイオウの痕跡は残らなかった。レジストパターン４
をレジスト剥離液で除去し、図１（ｃ）に示すように寸
法変換差のない０．３５μｍの幅を有するＰｔ系金属層
パターン３ａが異方性よく形成された。
３のエッチングが進行する。エッチングが進むＰｔ系金
属層３とレジストマスク４の側壁にはイオウの側壁保護
膜６が付着形成され、サイドエッチが防止される結果、
図１（ｂ）に示されるようにＰｔ系金属層パターン３ａ
が形成される。エッチングレートは４０ｎｍ／分であっ
た。その後、被エッチング基板を９０℃を超える加熱処
理を施すと側壁保護膜６は昇華し、被エッチング基板上
にはイオウの痕跡は残らなかった。レジストパターン４
をレジスト剥離液で除去し、図１（ｃ）に示すように寸
法変換差のない０．３５μｍの幅を有するＰｔ系金属層
パターン３ａが異方性よく形成された。
【００２６】実施例２ 本実施例は、同じくＰＺＴ等からなる強誘電体薄膜２上
のＰｔ系金属層３ａをＳ2 Ｆ2 とＮ2 の混合ガスでエッ
チングした例であり、これも図１を参照しながら説明す
る。
のＰｔ系金属層３ａをＳ2 Ｆ2 とＮ2 の混合ガスでエッ
チングした例であり、これも図１を参照しながら説明す
る。
【００２７】図１（ａ）に示す被エッチング基板は、実
施例１と同じであり、ここ迄のプロセスは説明を省略す
る。つぎに、この被エッチング基板に、一例として下記
条件でエッチングを施す。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ ｓｃｃｍ Ｎ2 流量 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー １５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 １４０ ℃ 上記ガスのうち、Ｎ2 は直接エッチングに寄与するもの
ではないが、Ｎ* を生成し、Ｓ2 Ｆ2 から生じるＳと結
合して、ポリチアジル（ＳＮ）x 等の窒化イオウ系化合
物を形成する。
施例１と同じであり、ここ迄のプロセスは説明を省略す
る。つぎに、この被エッチング基板に、一例として下記
条件でエッチングを施す。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ ｓｃｃｍ Ｎ2 流量 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー １５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 １４０ ℃ 上記ガスのうち、Ｎ2 は直接エッチングに寄与するもの
ではないが、Ｎ* を生成し、Ｓ2 Ｆ2 から生じるＳと結
合して、ポリチアジル（ＳＮ）x 等の窒化イオウ系化合
物を形成する。
【００２８】上記エッチング条件の採用により、Ｐｔ系
金属層３のエッチングが進行する。エッチングが進むＰ
ｔ系金属層３とレジストマスク４の側壁にはポリチアジ
ルを始めとする窒化イオウ系化合物の側壁保護膜６が付
着形成され、サイドエッチが防止される結果、図１
（ｂ）に示されるようにＰｔ系金属層パターン３ａが形
成される。エッチングレートは５０ｎｍ／分であった。
その後、被エッチング基板を１５０℃を超える加熱処理
を施すと側壁保護膜６は昇華し、被エッチング基板上に
は窒化イオウ系化合物の痕跡は残らなかった。レジスト
パターン４をレジスト剥離液で除去し、図１（ｃ）に示
すように寸法変換差のない０．３５μｍの幅を有するＰ
ｔ系金属層パターン３ａが異方性よく形成された。本実
施例では、被エッチング基板温度を１４０℃に設定した
ので、先の実施例１よりもエッチングレートが上昇し、
また側壁保護膜として強固なポリチアジルを使用するの
で、異方性形状にはいささかの劣化も見られなかった。
金属層３のエッチングが進行する。エッチングが進むＰ
ｔ系金属層３とレジストマスク４の側壁にはポリチアジ
ルを始めとする窒化イオウ系化合物の側壁保護膜６が付
着形成され、サイドエッチが防止される結果、図１
（ｂ）に示されるようにＰｔ系金属層パターン３ａが形
成される。エッチングレートは５０ｎｍ／分であった。
その後、被エッチング基板を１５０℃を超える加熱処理
を施すと側壁保護膜６は昇華し、被エッチング基板上に
は窒化イオウ系化合物の痕跡は残らなかった。レジスト
パターン４をレジスト剥離液で除去し、図１（ｃ）に示
すように寸法変換差のない０．３５μｍの幅を有するＰ
ｔ系金属層パターン３ａが異方性よく形成された。本実
施例では、被エッチング基板温度を１４０℃に設定した
ので、先の実施例１よりもエッチングレートが上昇し、
また側壁保護膜として強固なポリチアジルを使用するの
で、異方性形状にはいささかの劣化も見られなかった。
【００２９】実施例３ 本実施例は、ＰＬＺＴ等からなる強誘電体薄膜２上のＰ
ｔ系金属層３ａをＳ2Ｃｌ2 とＮ2 の混合ガスでエッチ
ングした例であり、再び図１を参照しながら説明する。
ｔ系金属層３ａをＳ2Ｃｌ2 とＮ2 の混合ガスでエッチ
ングした例であり、再び図１を参照しながら説明する。
【００３０】図１（ａ）に示す被エッチング基板は、強
誘電体薄膜２としてスパッタリングにより形成したＰＬ
ＺＴを採用した他は実施例１と同じであり、ここ迄のプ
ロセスは説明を省略する。つぎに、この被エッチング基
板に、一例として下記条件でエッチングを施す。 Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ ｓｃｃｍ Ｎ2 流量 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 １４０ ℃ 上記ガスのうち、Ｎ2 は直接エッチングに寄与するもの
ではないが、Ｎ* を生成し、Ｓ2 Ｃｌ2 から生じるＳと
結合して、ポリチアジル（ＳＮ）x 等の窒化イオウ系化
合物を形成する。
誘電体薄膜２としてスパッタリングにより形成したＰＬ
ＺＴを採用した他は実施例１と同じであり、ここ迄のプ
ロセスは説明を省略する。つぎに、この被エッチング基
板に、一例として下記条件でエッチングを施す。 Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ ｓｃｃｍ Ｎ2 流量 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 １４０ ℃ 上記ガスのうち、Ｎ2 は直接エッチングに寄与するもの
ではないが、Ｎ* を生成し、Ｓ2 Ｃｌ2 から生じるＳと
結合して、ポリチアジル（ＳＮ）x 等の窒化イオウ系化
合物を形成する。
【００３１】上記エッチング条件の採用により、Ｐｔ系
金属層３のエッチングが進行する。Ｐｔの塩化物は、一
例としてＰｔＣｌ3 のｍｐが１気圧で４３５℃と高い
が、減圧雰囲気中ではこの被エッチング基板温度でも充
分エッチングは可能である。エッチングレートが若干低
下する分は、実施例２より基板バイアスを高めに設定す
ることによりカバーする。エッチングが進むＰｔ系金属
層とレジストマスク４の側壁にはポリチアジルを始めと
する窒化イオウ系化合物の側壁保護膜６が付着形成さ
れ、サイドエッチが防止される結果、図１（ｂ）に示さ
れるようにＰｔ系金属層パターン３ａが形成される。本
実施例もエッチングレートは５０ｎｍ／分であった。そ
の後、被エッチング基板を１５０℃を超える温度でアッ
シングすると、レジストマスク４と共に側壁保護膜６は
除去され、ＳＮ系化合物の痕跡は残らなかった。もちろ
ん、実施例２と同様に側壁保護膜６を昇華除去してから
レジストマスク４を剥離液で除去するなり、アッシング
除去してもよい。この結果、図１（ｃ）に示すようにパ
ターンシフトのない０．３５μｍの幅を有するＰｔ系金
属層パターン３ａが異方性よく形成された。
金属層３のエッチングが進行する。Ｐｔの塩化物は、一
例としてＰｔＣｌ3 のｍｐが１気圧で４３５℃と高い
が、減圧雰囲気中ではこの被エッチング基板温度でも充
分エッチングは可能である。エッチングレートが若干低
下する分は、実施例２より基板バイアスを高めに設定す
ることによりカバーする。エッチングが進むＰｔ系金属
層とレジストマスク４の側壁にはポリチアジルを始めと
する窒化イオウ系化合物の側壁保護膜６が付着形成さ
れ、サイドエッチが防止される結果、図１（ｂ）に示さ
れるようにＰｔ系金属層パターン３ａが形成される。本
実施例もエッチングレートは５０ｎｍ／分であった。そ
の後、被エッチング基板を１５０℃を超える温度でアッ
シングすると、レジストマスク４と共に側壁保護膜６は
除去され、ＳＮ系化合物の痕跡は残らなかった。もちろ
ん、実施例２と同様に側壁保護膜６を昇華除去してから
レジストマスク４を剥離液で除去するなり、アッシング
除去してもよい。この結果、図１（ｃ）に示すようにパ
ターンシフトのない０．３５μｍの幅を有するＰｔ系金
属層パターン３ａが異方性よく形成された。
【００３２】実施例４ 本実施例は、ＰＬＺＴ等からなる強誘電体薄膜２上のＰ
ｔ系金属層３ａをＳ2Ｂｒ2 とＮ2 の混合ガスでエッチ
ングした例であり、再度図１を参照しながら説明する。
ｔ系金属層３ａをＳ2Ｂｒ2 とＮ2 の混合ガスでエッチ
ングした例であり、再度図１を参照しながら説明する。
【００３３】図１（ａ）に示す被エッチング基板は、実
施例３と同じであり、ここ迄のプロセスは説明を省略す
る。つぎに、この被エッチング基板に、一例として下記
条件でエッチングを施す。 Ｓ2 Ｂｒ2 流量 ２０ ｓｃｃｍ Ｎ2 流量 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 １４０ ℃ 上記ガスのうち、Ｎ2 は直接エッチングに寄与するもの
ではないが、Ｎ* を生成し、Ｓ2 Ｂｒ2 から生じるＳと
結合して、ポリチアジル（ＳＮ）x 等の窒化イオウ系化
合物を形成する。
施例３と同じであり、ここ迄のプロセスは説明を省略す
る。つぎに、この被エッチング基板に、一例として下記
条件でエッチングを施す。 Ｓ2 Ｂｒ2 流量 ２０ ｓｃｃｍ Ｎ2 流量 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 １４０ ℃ 上記ガスのうち、Ｎ2 は直接エッチングに寄与するもの
ではないが、Ｎ* を生成し、Ｓ2 Ｂｒ2 から生じるＳと
結合して、ポリチアジル（ＳＮ）x 等の窒化イオウ系化
合物を形成する。
【００３４】上記エッチング条件の採用により、Ｐｔ系
金属層３のエッチングが進行する。Ｐｔの臭化物は、Ｐ
ｔＢｒ2 とＰｔＢｒ4 が代表的であるが、それぞれ２５
０℃と１８０℃で分解し除去しうる。エッチングレート
が若干低下する分は、実施例２より基板バイアスを高め
に設定することによりカバーすることにより、４５ｎｍ
／分のレートが得られた。エッチングが進むＰｔ系金属
層３とレジストマスク４の側壁にはポリチアジルを始め
とする窒化イオウ系化合物の側壁保護膜６が付着形成さ
れ、サイドエッチが防止される結果、図１（ｂ）に示さ
れるようにＰｔ系金属層パターン３ａが形成される。そ
の後、被エッチング基板を１５０℃を超える温度でアッ
シングすると、レジストマスク４と共に側壁保護膜６は
除去され、パーティクルレベルの悪化の懸念はない。こ
の結果、図１（ｃ）に示すように寸法シフトのない０．
３５μｍの幅を有するＰｔ系金属層パターン３ａが異方
性よく形成された。
金属層３のエッチングが進行する。Ｐｔの臭化物は、Ｐ
ｔＢｒ2 とＰｔＢｒ4 が代表的であるが、それぞれ２５
０℃と１８０℃で分解し除去しうる。エッチングレート
が若干低下する分は、実施例２より基板バイアスを高め
に設定することによりカバーすることにより、４５ｎｍ
／分のレートが得られた。エッチングが進むＰｔ系金属
層３とレジストマスク４の側壁にはポリチアジルを始め
とする窒化イオウ系化合物の側壁保護膜６が付着形成さ
れ、サイドエッチが防止される結果、図１（ｂ）に示さ
れるようにＰｔ系金属層パターン３ａが形成される。そ
の後、被エッチング基板を１５０℃を超える温度でアッ
シングすると、レジストマスク４と共に側壁保護膜６は
除去され、パーティクルレベルの悪化の懸念はない。こ
の結果、図１（ｃ）に示すように寸法シフトのない０．
３５μｍの幅を有するＰｔ系金属層パターン３ａが異方
性よく形成された。
【００３５】実施例５ 本実施例は、ＰＺＴ等からなる強誘電体薄膜２上のＰｔ
系金属層３ａを無機マスクを用いてＳ2 Ｃｌ2 とＮＨ3
の混合ガスでエッチングした例であり、図２を参照しな
がら説明する。
系金属層３ａを無機マスクを用いてＳ2 Ｃｌ2 とＮＨ3
の混合ガスでエッチングした例であり、図２を参照しな
がら説明する。
【００３６】まず、図２（ａ）に示すように、Ｓｉウェ
ハ等の基板１上に例えばＰＺＴ等からなる強誘電体膜２
とＰｔ系金属層３を順次スパッタリングにより形成す
る。次に一例として０．２μｍの厚さのＳｉＯ2 膜を同
じくスパッタリングにより形成した後、０．３５μｍ幅
の所望の形状にパターニングして無機マスク５を形成す
る。
ハ等の基板１上に例えばＰＺＴ等からなる強誘電体膜２
とＰｔ系金属層３を順次スパッタリングにより形成す
る。次に一例として０．２μｍの厚さのＳｉＯ2 膜を同
じくスパッタリングにより形成した後、０．３５μｍ幅
の所望の形状にパターニングして無機マスク５を形成す
る。
【００３７】次に、一例として下記条件によりＰｔ系金
属層３のエッチングを行う。 Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ ｓｃｃｍ ＮＨ3 流量 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 ４００ ℃ 上記ガスのうち、ＮＨ3 は直接エッチングに寄与するも
のではないが、Ｓ2 Ｃｌ 2 から生じる遊離のイオウと反
応し、硫化アンモニウム系化合物を被エッチング基板上
に形成する。
属層３のエッチングを行う。 Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ ｓｃｃｍ ＮＨ3 流量 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 ４００ ℃ 上記ガスのうち、ＮＨ3 は直接エッチングに寄与するも
のではないが、Ｓ2 Ｃｌ 2 から生じる遊離のイオウと反
応し、硫化アンモニウム系化合物を被エッチング基板上
に形成する。
【００３８】上記エッチング条件により、Ｐｔ系金属層
３のエッチングが進行する。エッチングが進むＰｔ系金
属層３と無機マスク５の側壁には強固な硫化アンモニウ
ム系化合物の側壁保護膜６が付着形成される結果、４０
０℃の高温エッチング条件にもかかわらずサイドエッチ
が防止され、図２（ｂ）に示されるようにＰｔ系金属層
パターン３ａが形成される。エッチングレートは１００
ｎｍ／分以上の値が得られた。その後、被エッチング基
板に減圧雰囲気下で４００℃を超える加熱処理を施すと
側壁保護膜は昇華し、被エッチング基板上には硫化アン
モニウム系化合物の痕跡は残らなかった。無機マスク５
を公知のウェットエッチングやプラズマエッチングで除
去すると、図２（ｃ）に示すように０．３５μｍの幅を
有するＰｔ系金属層パターン３ａが異方性よく形成され
た。
３のエッチングが進行する。エッチングが進むＰｔ系金
属層３と無機マスク５の側壁には強固な硫化アンモニウ
ム系化合物の側壁保護膜６が付着形成される結果、４０
０℃の高温エッチング条件にもかかわらずサイドエッチ
が防止され、図２（ｂ）に示されるようにＰｔ系金属層
パターン３ａが形成される。エッチングレートは１００
ｎｍ／分以上の値が得られた。その後、被エッチング基
板に減圧雰囲気下で４００℃を超える加熱処理を施すと
側壁保護膜は昇華し、被エッチング基板上には硫化アン
モニウム系化合物の痕跡は残らなかった。無機マスク５
を公知のウェットエッチングやプラズマエッチングで除
去すると、図２（ｃ）に示すように０．３５μｍの幅を
有するＰｔ系金属層パターン３ａが異方性よく形成され
た。
【００３９】以上、本発明を５例の実施例により説明し
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。
【００４０】例えば、Ｐｔ金属層として、純Ｐｔを想定
して説明したが、Ｐｔ系合金層、Ｐｔシリサイド層であ
ってもよい。また密着層、バリア層、反射防止膜層とし
てＴｉ、ＴｉＷ、ＴｉＳｉx 、ＴｉＮ、ＴｉＯＮ等他の
材料層との積層構造を採用してもよい。
して説明したが、Ｐｔ系合金層、Ｐｔシリサイド層であ
ってもよい。また密着層、バリア層、反射防止膜層とし
てＴｉ、ＴｉＷ、ＴｉＳｉx 、ＴｉＮ、ＴｉＯＮ等他の
材料層との積層構造を採用してもよい。
【００４１】また、ハロゲン化イオウ系ガスとしてＳ2
Ｆ2 、Ｓ2 Ｃｌ2 、Ｓ2 Ｂｒ2 を代表して用いたが、Ｓ
Ｆ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10、Ｓ3 Ｃｌ2 、ＳＣｌ2 、Ｓ3
Ｂｒ 2 およびＳＢｒ2 ガスであっても同様の効果を発揮
する。これらはいずれも放電電離条件下で遊離のイオウ
をプラズマ中に放出しうる化合物である。なお、Ｈ2Ｓ
とハロゲン系ガスの混合ガスであっても、プロセス条件
の選択によりこれらハロゲン化イオウ系ガスと同様の効
果を期待できる。
Ｆ2 、Ｓ2 Ｃｌ2 、Ｓ2 Ｂｒ2 を代表して用いたが、Ｓ
Ｆ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10、Ｓ3 Ｃｌ2 、ＳＣｌ2 、Ｓ3
Ｂｒ 2 およびＳＢｒ2 ガスであっても同様の効果を発揮
する。これらはいずれも放電電離条件下で遊離のイオウ
をプラズマ中に放出しうる化合物である。なお、Ｈ2Ｓ
とハロゲン系ガスの混合ガスであっても、プロセス条件
の選択によりこれらハロゲン化イオウ系ガスと同様の効
果を期待できる。
【００４２】窒素系ガスとしてＮ2 を代表にとりあげた
が、他にＮ2 Ｈ4 、ＮＦ3 の使用も可能である。同じ窒
素系ガスであっても、ＮＨ3 は硫化アンモニウム系化合
物を生成することは前述の説明の通りである。
が、他にＮ2 Ｈ4 、ＮＦ3 の使用も可能である。同じ窒
素系ガスであっても、ＮＨ3 は硫化アンモニウム系化合
物を生成することは前述の説明の通りである。
【００４３】ハロゲン化イオウ系ガスから生成するハロ
ゲンラジカルを補足し、イオウの堆積を促進する目的
で、実施例１ではＨ2 を添加したが、他にＨ2 Ｓ、Ｓｉ
Ｈ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 等のＨ系ガスを添加してもよい。もち
ろん添加しなくてもエッチングクの進行には支障ない。
ゲンラジカルを補足し、イオウの堆積を促進する目的
で、実施例１ではＨ2 を添加したが、他にＨ2 Ｓ、Ｓｉ
Ｈ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 等のＨ系ガスを添加してもよい。もち
ろん添加しなくてもエッチングクの進行には支障ない。
【００４４】その他、被処理基板の冷却効果を得る目的
や、希釈効果あるいは放電の安定化等のために、Ｈｅ、
Ａｒ等の希ガスを添加してもよい。
や、希釈効果あるいは放電の安定化等のために、Ｈｅ、
Ａｒ等の希ガスを添加してもよい。
【００４５】エッチング装置として、ＥＣＲプラズマエ
ッチング装置を用いたが、これは基板ステージの温度制
御機構を有する平行平板型ＲＩＥ装置、マグネトロンＲ
ＩＥ装置等、他の方式のエッチング装置の使用も可能で
ある。
ッチング装置を用いたが、これは基板ステージの温度制
御機構を有する平行平板型ＲＩＥ装置、マグネトロンＲ
ＩＥ装置等、他の方式のエッチング装置の使用も可能で
ある。
【００４６】強誘電体薄膜として、ＰＺＴ、ＰＬＺＴを
例示したが、ＳｒＴｉＯ3 等各種強誘電体材料ないしＴ
ａ2 Ｏ5 等他の高誘電体材料を使用できる。また、Ｐｔ
系金属層を化合物半導体デバイスやシリコンデバイス等
の各種電極として使用する場合に本発明を適用出来るこ
とは言うまでもない。
例示したが、ＳｒＴｉＯ3 等各種強誘電体材料ないしＴ
ａ2 Ｏ5 等他の高誘電体材料を使用できる。また、Ｐｔ
系金属層を化合物半導体デバイスやシリコンデバイス等
の各種電極として使用する場合に本発明を適用出来るこ
とは言うまでもない。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のドライエッチング方法によれば、実用的なエッチング
レートを確保しつつ、Ｐｔ金属層の異方性ドライエッチ
ングを達成できる。
のドライエッチング方法によれば、実用的なエッチング
レートを確保しつつ、Ｐｔ金属層の異方性ドライエッチ
ングを達成できる。
【００４８】また本発明のドライエッチングは下地やエ
ッチングマスクとの選択比に優れるので、下地ダメージ
がなく、下地スパッタによる再付着の問題がない。また
マスク後退も防止できるのでパターン変換差のないエッ
チングが可能である。
ッチングマスクとの選択比に優れるので、下地ダメージ
がなく、下地スパッタによる再付着の問題がない。また
マスク後退も防止できるのでパターン変換差のないエッ
チングが可能である。
【００４９】側壁保護膜として異方性エッチングに寄与
したイオウないしイオウ系化合物は、エッチング終了後
の加熱により簡単に昇華除去でき、あるいはアッシング
を用いても完全に除去できるので、パーティクルレベル
の悪化の懸念はない。
したイオウないしイオウ系化合物は、エッチング終了後
の加熱により簡単に昇華除去でき、あるいはアッシング
を用いても完全に除去できるので、パーティクルレベル
の悪化の懸念はない。
【００５０】本発明は基本的にドライプロセスであるの
で、前後の工程との整合性についても優れる。以上、本
発明のドライエッチング方法は、強誘電体薄膜を用いる
半導体デバイスのみならず、各種電子デバイスの電極配
線材料としてのＰｔ金属層の実用化に極めて有用な加工
方法を提供するものである。
で、前後の工程との整合性についても優れる。以上、本
発明のドライエッチング方法は、強誘電体薄膜を用いる
半導体デバイスのみならず、各種電子デバイスの電極配
線材料としてのＰｔ金属層の実用化に極めて有用な加工
方法を提供するものである。
【図１】本発明を適用した実施例１、２、３および４
を、その工程順に説明するための概略断面図であり、
（ａ）は下地基板上に強誘電体薄膜とＰｔ系金属層を順
次形成し、この上に所望の形状のレジストマスクを形成
した状態であり、（ｂ）は側壁保護膜を堆積しつつＰｔ
系金属層のエッチングが終了した状態、（ｃ）は側壁保
護膜とレジストマスクを除去してＰｔ系金属層パターン
が完成した状態である。
を、その工程順に説明するための概略断面図であり、
（ａ）は下地基板上に強誘電体薄膜とＰｔ系金属層を順
次形成し、この上に所望の形状のレジストマスクを形成
した状態であり、（ｂ）は側壁保護膜を堆積しつつＰｔ
系金属層のエッチングが終了した状態、（ｃ）は側壁保
護膜とレジストマスクを除去してＰｔ系金属層パターン
が完成した状態である。
【図２】本発明を適用した実施例５を、その工程順に説
明するための概略断面図であり、（ａ）は下地基板上に
強誘電体薄膜とＰｔ系金属層を順次形成し、この上に所
望の形状の無機マスクを形成した状態であり、（ｂ）は
側壁保護膜を堆積しつつＰｔ系金属層のエッチングが終
了した状態、（ｃ）は側壁保護膜と無機マスクを除去し
てＰｔ系金属層パターンが完成した状態である。
明するための概略断面図であり、（ａ）は下地基板上に
強誘電体薄膜とＰｔ系金属層を順次形成し、この上に所
望の形状の無機マスクを形成した状態であり、（ｂ）は
側壁保護膜を堆積しつつＰｔ系金属層のエッチングが終
了した状態、（ｃ）は側壁保護膜と無機マスクを除去し
てＰｔ系金属層パターンが完成した状態である。
１ 基板 ２ 強誘電体薄膜 ３ Ｐｔ系金属層 ３ａ Ｐｔ系金属層パターン ４ レジストマスク ５ 無機マスク ６ 側壁保護膜
Claims (5)
- 【請求項１】 被エッチング基板を９０℃以下に制御し
つつ、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放
出しうるハロゲン化イオウ系化合物を含むエッチングガ
スにより、被エッチング基板上にイオウを堆積させなが
ら、Ｐｔ金属層をエッチングすることを特徴とする、Ｐ
ｔ金属層のドライエッチング方法。 - 【請求項２】 被エッチング基板を１５０℃以下に制御
しつつ、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを
放出しうるハロゲン化イオウ系化合物を含むエッチング
ガスと、チッ素系ガスを含むエッチングガスにより、被
エッチング基板上に窒化イオウ系化合物を堆積させなが
ら、Ｐｔ金属層をエッチングすることを特徴とする、Ｐ
ｔ金属層のドライエッチング方法。 - 【請求項３】 被エッチング基板を４００℃以下に制御
しつつ、放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを
放出しうるハロゲン化イオウ系化合物と、ＮＨ 3 を含む
エッチングガスにより、被エッチング基板上に硫化アン
モニウム系化合物を堆積させながら、Ｐｔ金属層をエッ
チングすることを特徴とする、Ｐｔ金属層のドライエッ
チング方法。 - 【請求項４】 放電電離条件下でプラズマ中に遊離のイ
オウを放出しうるハロゲン化イオウ系化合物は、Ｓ2 Ｆ
2 、ＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10、Ｓ2 Ｃｌ2 、Ｓ3 Ｃｌ
2 、ＳＣｌ2 、Ｓ2 Ｂｒ2 、Ｓ3 Ｂｒ2 およびＳＢｒ2
からなる群のうちから選択される少なくとも一種である
ことを特徴とする、請求項１、２および３記載のドライ
エッチング方法。 - 【請求項５】 チッ素系ガスは、Ｎ2 、ＮＦ3 およびＮ
2 Ｈ4 からなる群のうちから選択される少なくとも一種
であることを特徴とする、請求項２記載のドライエッチ
ング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP834894A JPH07221070A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP834894A JPH07221070A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221070A true JPH07221070A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11690723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP834894A Pending JPH07221070A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07221070A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5840200A (en) * | 1996-01-26 | 1998-11-24 | Matsushita Electronics Corporation | Method of manufacturing semiconductor devices |
| US6046490A (en) * | 1998-08-10 | 2000-04-04 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor device having a capacitor dielectric element and wiring layers |
| US6100100A (en) * | 1996-06-18 | 2000-08-08 | Matsushita Electronics Corporation | Method for manufacturing capacitor element |
| US6199567B1 (en) | 1996-06-03 | 2001-03-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for manufacturing semiconductor device |
| US6232131B1 (en) | 1998-06-24 | 2001-05-15 | Matsushita Electronics Corporation | Method for manufacturing semiconductor device with ferroelectric capacitors including multiple annealing steps |
| KR20010112086A (ko) * | 2000-06-07 | 2001-12-20 | 가네꼬 히사시 | 반도체 장치의 제조 방법 |
| WO2000007215A3 (en) * | 1998-07-29 | 2002-10-17 | Applied Materials Inc | A method of allowing a stable power transmission into a plasma processing chamber |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP834894A patent/JPH07221070A/ja active Pending
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