JPH1050680A - 白金薄膜の乾式食刻方法 - Google Patents
白金薄膜の乾式食刻方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 白金薄膜の乾式食刻方法を提供する。
【解決手段】 食刻ガスとして、Ｃｌ2 及びＳｉＣｌ4
を含む混合ガスを用いることにより、白金の再蒸着を抑
制して清潔な白金薄膜を形成することができる。
を含む混合ガスを用いることにより、白金の再蒸着を抑
制して清潔な白金薄膜を形成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は白金薄膜の食刻方法
に係り、特に白金の再蒸着を抑制して清潔な白金薄膜が
形成できる白金薄膜の乾式食刻方法に関する。
に係り、特に白金の再蒸着を抑制して清潔な白金薄膜が
形成できる白金薄膜の乾式食刻方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】白金薄膜は不揮発性ランダムアクセスメ
モリやダイナミックランダムアクセスメモリを構成する
素子である強誘電体キャパシタの薄膜状の電極を形成す
るのに主として用いられる。このような電極用の白金薄
膜を強誘電体キャパシタの電極用にパターン化するため
には、白金薄膜を食刻する工程が必要である。この食刻
工程では、乾式食刻法と湿式食刻法が用いられる。湿式
食刻法は６０℃以上の高温で行うことが不便であり、特
に、記録密度の高い高集積度のメモリに必要な微細パタ
ーンの電極用の白金薄膜を形成するのには不向きであ
る。したがって、電極用の白金薄膜を食刻するために
は、主として乾式食刻法が用いられる。すなわち、白金
は一般のガスとの反応性が少なくて食刻が困難であるた
め、Ａｒ，Ｈｅなどのような不活性ガス及び反応性ガス
を用いてプラズマを生成した後、プラズマ内の化学的反
応性のあるラジカル、イオン、電子などのような反応基
を用いて白金薄膜を食刻する乾式食刻法が主として用い
られる。このような乾式食刻法には、Ａｒガス又はＣｌ
2 ／Ａｒ，Ｃ2 Ｆ6 ／Ａｒ，Ｃｌ2 ／Ｃ2 Ｆ6 ／Ａｒな
どの混合ガスが用いられる。ＡｒガスとＣ2 Ｆ6 ／Ａｒ
混合ガスは白金との反応生成物を作らず、Ａｒによるス
パッタリングにより白金を食刻するため、図１に示すよ
うに、スパッタリングされた白金は食刻している白金薄
膜の側面からフォトレジストの側面に再蒸着される。図
１において、１は基板であり、２は食刻により形成され
る白金パターンであり、３は白金パターン２の形成のた
めに食刻時に用いられるフォトレジストであり、４は食
刻時、再蒸着された白金薄膜である。このような不要な
白金薄膜４が形成されることは、Ｃｌ2 ／Ａｒ，Ｃｌ2
／Ｃ2Ｆ6 ／Ａｒ混合ガスが白金と反応して一部の反応
生成物を生成するが、この揮発温度が高くて食刻後にも
反応生成物が完全に揮発されず、その一部が白金薄膜の
側面のみならず、フォトレジストの側面まで再蒸着され
るからである。
モリやダイナミックランダムアクセスメモリを構成する
素子である強誘電体キャパシタの薄膜状の電極を形成す
るのに主として用いられる。このような電極用の白金薄
膜を強誘電体キャパシタの電極用にパターン化するため
には、白金薄膜を食刻する工程が必要である。この食刻
工程では、乾式食刻法と湿式食刻法が用いられる。湿式
食刻法は６０℃以上の高温で行うことが不便であり、特
に、記録密度の高い高集積度のメモリに必要な微細パタ
ーンの電極用の白金薄膜を形成するのには不向きであ
る。したがって、電極用の白金薄膜を食刻するために
は、主として乾式食刻法が用いられる。すなわち、白金
は一般のガスとの反応性が少なくて食刻が困難であるた
め、Ａｒ，Ｈｅなどのような不活性ガス及び反応性ガス
を用いてプラズマを生成した後、プラズマ内の化学的反
応性のあるラジカル、イオン、電子などのような反応基
を用いて白金薄膜を食刻する乾式食刻法が主として用い
られる。このような乾式食刻法には、Ａｒガス又はＣｌ
2 ／Ａｒ，Ｃ2 Ｆ6 ／Ａｒ，Ｃｌ2 ／Ｃ2 Ｆ6 ／Ａｒな
どの混合ガスが用いられる。ＡｒガスとＣ2 Ｆ6 ／Ａｒ
混合ガスは白金との反応生成物を作らず、Ａｒによるス
パッタリングにより白金を食刻するため、図１に示すよ
うに、スパッタリングされた白金は食刻している白金薄
膜の側面からフォトレジストの側面に再蒸着される。図
１において、１は基板であり、２は食刻により形成され
る白金パターンであり、３は白金パターン２の形成のた
めに食刻時に用いられるフォトレジストであり、４は食
刻時、再蒸着された白金薄膜である。このような不要な
白金薄膜４が形成されることは、Ｃｌ2 ／Ａｒ，Ｃｌ2
／Ｃ2Ｆ6 ／Ａｒ混合ガスが白金と反応して一部の反応
生成物を生成するが、この揮発温度が高くて食刻後にも
反応生成物が完全に揮発されず、その一部が白金薄膜の
側面のみならず、フォトレジストの側面まで再蒸着され
るからである。
【０００３】このように、強誘電体キャパシタの電極形
成時、再蒸着された白金４は上部電極と連結されてキャ
パシタを短絡させる。かつ、白金食刻工程後の絶縁層な
どを蒸着させるとき、或いは、微細パターンへの食刻工
程時、各種の問題を引き起こす。
成時、再蒸着された白金４は上部電極と連結されてキャ
パシタを短絡させる。かつ、白金食刻工程後の絶縁層な
どを蒸着させるとき、或いは、微細パターンへの食刻工
程時、各種の問題を引き起こす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を改善するために創案されたものであって、食刻工程
時の白金の再蒸着を抑制して所望の正確なパターンが得
られる白金薄膜の乾式食刻方法を提供することにその目
的がある。
点を改善するために創案されたものであって、食刻工程
時の白金の再蒸着を抑制して所望の正確なパターンが得
られる白金薄膜の乾式食刻方法を提供することにその目
的がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による白金薄膜の乾式食刻方法は、食刻ガスと
して、Ｃｌ2 及びＳｉＣｌ4 を含有する混合ガスを用い
ることにより、白金の再蒸着を抑制して所望のパターン
が形成されるように白金薄膜を食刻する段階を含むこと
を特徴とする。
に本発明による白金薄膜の乾式食刻方法は、食刻ガスと
して、Ｃｌ2 及びＳｉＣｌ4 を含有する混合ガスを用い
ることにより、白金の再蒸着を抑制して所望のパターン
が形成されるように白金薄膜を食刻する段階を含むこと
を特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施の形態を詳しく説明する。
明の実施の形態を詳しく説明する。
【０００７】本発明の白金薄膜の乾式食刻方法は、食刻
ガスとしてＣｌ2 及びＳｉＣｌ4 の混合ガスを用いて反
応生成物の揮発性を高め、白金の再蒸着を防止する。こ
れにより、食刻工程を行うことにより、図２に示すよう
に、基板１１の上に所定のパターンの清潔な白金薄膜１
２を得ることができる。このように、強誘電体キャパシ
タ電極用の清潔な白金薄膜を得る方法を、図３に示すよ
うに、マルチプレックスＩＣＰ（inductively couoled
plasma）システムの概略断面図を参照して説明する。
ガスとしてＣｌ2 及びＳｉＣｌ4 の混合ガスを用いて反
応生成物の揮発性を高め、白金の再蒸着を防止する。こ
れにより、食刻工程を行うことにより、図２に示すよう
に、基板１１の上に所定のパターンの清潔な白金薄膜１
２を得ることができる。このように、強誘電体キャパシ
タ電極用の清潔な白金薄膜を得る方法を、図３に示すよ
うに、マルチプレックスＩＣＰ（inductively couoled
plasma）システムの概略断面図を参照して説明する。
【０００８】マルチプレックスＩＣＰシステムには、シ
リンダー状のプラズマ工程チャンバ２１を形成するセラ
ミック胴体２２が備えられている。胴体２２の上部は密
封されており、その中央部にはガス注入口２３が備えら
れている。シリンダー状の胴体２２の周りには、図４に
示すような環状の電極２６が配置されてプラズマ形成用
の高周波（ＲＦ）電源を印加するようになっている。セ
ラミック胴体２２の開放された下部には基板リフタ２４
が設けられている。ここで、基板リフタ２４は基板２５
を装着した後、食刻工程のために垂直動自在になってい
る。
リンダー状のプラズマ工程チャンバ２１を形成するセラ
ミック胴体２２が備えられている。胴体２２の上部は密
封されており、その中央部にはガス注入口２３が備えら
れている。シリンダー状の胴体２２の周りには、図４に
示すような環状の電極２６が配置されてプラズマ形成用
の高周波（ＲＦ）電源を印加するようになっている。セ
ラミック胴体２２の開放された下部には基板リフタ２４
が設けられている。ここで、基板リフタ２４は基板２５
を装着した後、食刻工程のために垂直動自在になってい
る。
【０００９】かかる構造のマルチプレックスＩＣＰシス
テムを用いて白金薄膜を食刻する工程は次のとおりであ
る。
テムを用いて白金薄膜を食刻する工程は次のとおりであ
る。
【００１０】先ず、基板リフタ２４の上に白金薄膜が形
成された基板２５を載置し、基板リフタ２４を持ち上げ
て図３の点線で示される位置に基板２５′を位置させ
る。この際、セラミック胴体２２の開放された下部は基
板リフタ２４により完全に密閉されることより、シール
ドプラズマチャンバ２１を形成する。次に、セラミック
胴体２２の周りに配置された環状の電極２６に高周波
（ＲＦ）電圧を印加してガス注入口２３を介して注入さ
れたＣｌ2 ／ＳｉＣｌ4 混合ガスをプラズマ状態として
食刻工程を行う。この際、ＳｉＣｌ4 とＣｌ2 の体積比
が１：２〜４、最も好ましくは１：３となるように、ガ
ス注入速度比は、例えば混合ガス体積比が１：２の場合
ＳｉＣｌ4 は１０ｃｃ／ｍｉｎの速度で注入し、Ｃｌ2
は２０ｃｃ／ｍｉｎにし、また混合ガス体積比が１：３
の場合ＳｉＣｌ4 は７．５ｃｃ／ｍｉｎの速度で注入
し、Ｃｌ2 は２２．５ｃｃ／ｍｉｎにし、さらに混合ガ
ス体積比が１：４の場合ＳｉＣｌ4 は６ｃｃ／ｍｉｎの
速度で注入し、Ｃｌ2 は２４ｃｃ／ｍｉｎの速度で注入
する。環状の電極２６に印加するコイル電圧を６００ワ
ットとし、基板２５に印加するプラテン電圧を４００ワ
ットとする。そして、チャンバ２１内の気圧は０．９〜
３ｍＴｏｒｒ、最も好ましくは１ｍＴｏｒｒに維持す
る。
成された基板２５を載置し、基板リフタ２４を持ち上げ
て図３の点線で示される位置に基板２５′を位置させ
る。この際、セラミック胴体２２の開放された下部は基
板リフタ２４により完全に密閉されることより、シール
ドプラズマチャンバ２１を形成する。次に、セラミック
胴体２２の周りに配置された環状の電極２６に高周波
（ＲＦ）電圧を印加してガス注入口２３を介して注入さ
れたＣｌ2 ／ＳｉＣｌ4 混合ガスをプラズマ状態として
食刻工程を行う。この際、ＳｉＣｌ4 とＣｌ2 の体積比
が１：２〜４、最も好ましくは１：３となるように、ガ
ス注入速度比は、例えば混合ガス体積比が１：２の場合
ＳｉＣｌ4 は１０ｃｃ／ｍｉｎの速度で注入し、Ｃｌ2
は２０ｃｃ／ｍｉｎにし、また混合ガス体積比が１：３
の場合ＳｉＣｌ4 は７．５ｃｃ／ｍｉｎの速度で注入
し、Ｃｌ2 は２２．５ｃｃ／ｍｉｎにし、さらに混合ガ
ス体積比が１：４の場合ＳｉＣｌ4 は６ｃｃ／ｍｉｎの
速度で注入し、Ｃｌ2 は２４ｃｃ／ｍｉｎの速度で注入
する。環状の電極２６に印加するコイル電圧を６００ワ
ットとし、基板２５に印加するプラテン電圧を４００ワ
ットとする。そして、チャンバ２１内の気圧は０．９〜
３ｍＴｏｒｒ、最も好ましくは１ｍＴｏｒｒに維持す
る。
【００１１】かつ、このような工程条件で食刻を行う
と、図５に示すような過程により食刻が行われる。
と、図５に示すような過程により食刻が行われる。
【００１２】第１段階では、ラジカル及びイオンのよう
な反応性食刻子（reactive species）と電子がＣｌ2 ／
ＳｉＣｌ4 混合ガスのプラズマで発生する。第２段階で
は、前記食刻子が食刻される物質、すなわち白金薄膜の
表面に拡散される。第３段階では、食刻子が白金薄膜の
表面に吸着される。第４段階では、化学反応が生じて白
金薄膜の表面に揮発性副産物が形成される。第５段階で
は、揮発性副産物が表面から脱着される。第６段階で
は、脱着された揮発性副産物がバルクガスに拡散され
る。
な反応性食刻子（reactive species）と電子がＣｌ2 ／
ＳｉＣｌ4 混合ガスのプラズマで発生する。第２段階で
は、前記食刻子が食刻される物質、すなわち白金薄膜の
表面に拡散される。第３段階では、食刻子が白金薄膜の
表面に吸着される。第４段階では、化学反応が生じて白
金薄膜の表面に揮発性副産物が形成される。第５段階で
は、揮発性副産物が表面から脱着される。第６段階で
は、脱着された揮発性副産物がバルクガスに拡散され
る。
【００１３】これら６段階のうち、いずれか一つの段階
が行われなければ、全体の食刻サイクルは具現されな
い。ここで、第５段階の副産物の脱着が最も重要であ
る。反応性食刻子は固体表面（白金表面）との反応が可
能である。しかしながら、副産物が脱着を発生するよう
に適宜な蒸気圧を有しなければ、固体の表面上で食刻反
応が行った後、反応副産物は脱着されず、薄膜の側面に
再蒸着される。第１，２及び第６段階は、気相及びプラ
ズマ状態で発生する反応を含む。一方、第３，４及び第
５段階は、食刻される固体（白金）層の表面で行われる
段階である。
が行われなければ、全体の食刻サイクルは具現されな
い。ここで、第５段階の副産物の脱着が最も重要であ
る。反応性食刻子は固体表面（白金表面）との反応が可
能である。しかしながら、副産物が脱着を発生するよう
に適宜な蒸気圧を有しなければ、固体の表面上で食刻反
応が行った後、反応副産物は脱着されず、薄膜の側面に
再蒸着される。第１，２及び第６段階は、気相及びプラ
ズマ状態で発生する反応を含む。一方、第３，４及び第
５段階は、食刻される固体（白金）層の表面で行われる
段階である。
【００１４】上述した６段階の食刻過程を考慮した白金
薄膜の食刻工程において、Ｃｌ2 ／ＳｉＣｌ4 混合ガス
を含む白金の食刻ガスとして、Ｃｌ2 ／ＳｉＣｌ4 ／Ａ
ｒの混合ガスを用いた場合、従来のＣｌ2 ／Ａｒの混合
ガスを用いるときより、図１に示す再蒸着された白金４
の量が顕著に減少することがわかる。一方、この混合ガ
スからＡｒを除いたＣｌ2 ／ＳｉＣｌ4 の混合ガスを用
いた場合は、再蒸着された白金は観察できなかった。こ
のような結果が生ずることは、食刻ガスとしてＡｒを用
いると、相対的に強いエネルギーで励起されたＡｒが白
金の表面に衝突して（スパッタリング効果）白金の表面
を損傷させて白金を食刻させるか、白金の結合を弱化さ
せてＣｌ2 及びＳｉＣｌ4 などの化学ガスが白金と反応
することを容易にする。しかしながら、Ａｒによりスパ
ッタリングされた白金は食刻チャンバで完全に蒸発され
ず、フォトレジスト３（図１参照）を含む白金の側面に
再蒸着される。
薄膜の食刻工程において、Ｃｌ2 ／ＳｉＣｌ4 混合ガス
を含む白金の食刻ガスとして、Ｃｌ2 ／ＳｉＣｌ4 ／Ａ
ｒの混合ガスを用いた場合、従来のＣｌ2 ／Ａｒの混合
ガスを用いるときより、図１に示す再蒸着された白金４
の量が顕著に減少することがわかる。一方、この混合ガ
スからＡｒを除いたＣｌ2 ／ＳｉＣｌ4 の混合ガスを用
いた場合は、再蒸着された白金は観察できなかった。こ
のような結果が生ずることは、食刻ガスとしてＡｒを用
いると、相対的に強いエネルギーで励起されたＡｒが白
金の表面に衝突して（スパッタリング効果）白金の表面
を損傷させて白金を食刻させるか、白金の結合を弱化さ
せてＣｌ2 及びＳｉＣｌ4 などの化学ガスが白金と反応
することを容易にする。しかしながら、Ａｒによりスパ
ッタリングされた白金は食刻チャンバで完全に蒸発され
ず、フォトレジスト３（図１参照）を含む白金の側面に
再蒸着される。
【００１５】
【発明の効果】本発明の乾式（プラズマ）食刻方法は、
食刻ガスとして、Ｃｌ2 及びＳｉＣｌ4 ガスを用いるこ
とにより、プラズマ状態で形成された反応性食刻子が白
金と反応して生成した反応副産物をプラズマガスに再拡
散させるので、白金の再蒸着が発生せず、清潔なパター
ンの白金薄膜を得ることができる。
食刻ガスとして、Ｃｌ2 及びＳｉＣｌ4 ガスを用いるこ
とにより、プラズマ状態で形成された反応性食刻子が白
金と反応して生成した反応副産物をプラズマガスに再拡
散させるので、白金の再蒸着が発生せず、清潔なパター
ンの白金薄膜を得ることができる。
【図１】従来の乾式食刻法により形成された白金薄膜の
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明による乾式食刻法により形成された白金
薄膜の断面図である。
薄膜の断面図である。
【図３】本発明による乾式食刻法を具現するための食刻
装置の概略断面図である。
装置の概略断面図である。
【図４】図３の食刻装置で環状の電極の抜粋斜視図であ
る。
る。
【図５】プラズマ食刻法における食刻過程を示す説明図
である。
である。
１１…基板 １２…白金薄膜 ２１…チャンバ ２２…胴体 ２３…ガス注入口 ２４…基板リフタ ２５…基板 ２６…電極
Claims (4)
- 【請求項１】 食刻ガスとして、Ｃｌ2 及びＳｉＣｌ4
を含有する混合ガスを用いることにより、白金の再蒸着
を抑制して所望のパターンが形成されるように白金薄膜
を食刻する段階を含むことを特徴とする白金薄膜の乾式
食刻方法。 - 【請求項２】 前記ＳｉＣｌ4 及びＣｌ2 は、白金薄膜
が装入された反応チャンバ内に１：２〜４の体積比で注
入されることを特徴とする請求項１に記載の白金薄膜の
乾式食刻方法。 - 【請求項３】 前記ＳｉＣｌ4 は１０〜６ｃｃ／ｍｉｎ
の速度で、Ｃｌ2 は２０〜２４ｃｃ／ｍｉｎの速度で注
入されることを特徴とする請求項２に記載の白金薄膜の
乾式食刻方法。 - 【請求項４】 前記反応チャンバ内の気圧は０．９〜３
ｍＴｏｒｒで維持されることを特徴とする請求項３に記
載の白金薄膜の乾式食刻方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR96P11613 | 1996-04-17 | ||
| KR1019960011613A KR100378345B1 (ko) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 백금 박막의 건식 식각 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050680A true JPH1050680A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=19455937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9093999A Pending JPH1050680A (ja) | 1996-04-17 | 1997-04-11 | 白金薄膜の乾式食刻方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5976394A (ja) |
| JP (1) | JPH1050680A (ja) |
| KR (1) | KR100378345B1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19728474A1 (de) * | 1997-07-03 | 1999-01-07 | Siemens Ag | Elektrodenanordnung |
| KR100825130B1 (ko) * | 2001-07-06 | 2008-04-24 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 금속 에칭 공정 동안 플라즈마 에칭 챔버내에서 파티클을감소시키는 방법 |
| US8124541B2 (en) * | 2007-04-04 | 2012-02-28 | Micron Technology, Inc. | Etchant gas and a method for removing material from a late transition metal structure |
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-
1997
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- 1997-04-17 US US08/842,828 patent/US5976394A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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