(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被エッチング基板を１５０℃以下に加熱温度制御し、かつ該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、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ものでＳ2 Ｆ2 、ＳＦ2 、ＳＦ4 およびＳ2 Ｆ10からなる群のうちから選択される少なくとも一種からなるフッ化イオウ系化合物単独をエッチングガスとし、該エッチングガスにＮ2 、ＮＦ3 およびＮ2 Ｈ4 からなる群のうちから選択される少なくとも一種からなるチッ素系ガスを添加して、酸化ルテニウム層をエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】
被エッチング基板を４００℃以下に加熱温度制御し、かつ該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、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ものでＳ2 Ｆ2 、ＳＦ2 、ＳＦ4 およびＳ2 Ｆ10からなる群のうちから選択される少なくとも一種からなるフッ化イオウ系化合物単独をエッチングガスとし、該エッチングガスにＮＨ3 を添加して、酸化ルテニウム層をエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は酸化ルテニウム（ＲｕＯ2 ）層のドライエッチング方法に関し、更に詳しくは、半導体装置等の電極配線に用いる導電性セラミクスである、酸化ルテニウム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，Ｋａ）（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、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。なかでも分極反転特性を利用した大容量不揮発性メモリであるＦＲＡＭは、将来、動画をも1チップ上に記録しうる固体メモリとして期待される次世代のデバイスとして期待が大きい。しかしながら、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の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。
【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ク再付着膜等、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流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、１９９３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プラズマエッチング装置を用いた例が、Micro Process Conference予稿集B-7-5，146(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】
このようにＰｔによる電極は、その特性の安定性にもかかわらず、加工性に難点があることから、最近は他の電極材料として、ＩＴＯやＲｕＯ2 等の導電性セラミクスの採用を検討する動向がある。中でもＲｕＯ2 は、ＩＴＯより強誘電体薄膜との相互拡散が少ないこと、またＰｔと比べても優れたオーミック性と、ブレークダウン特性の時間依存性（ＴＤＤＢ）を示すことが報告されている(J.Electrochem.Soc.,140-9,2640(1993))。
【０００７】
ＲｕＯ2 はＲｕのハロゲン化物の蒸気圧が小さいことから、やはりドライエッチングの困難な材料であるが、そのフッ化物ＲｕＦ5 は沸点が２５０℃であるので、被エッチング基板を加熱すれば、Ｆ系ガスによる減圧下でのエッチングは可能である。例えば、J.Electrochem.Soc., 140-9, 2635 (1993)にはＣＣｌ2 Ｆ2 （フロン１２）を用いたＲＩＥの例が報告されている。しかしながら、このエッチング方法はエッチングレートが高々数ｎｍ〜十数ｎｍ／分と低く、しかもフロン１２に限らず、特定フロンは地球環境保全の観点から使用を規制されつつあるのが現状である。
【０００８】
【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ＲｕＯ2 の異方性ドライエッチング方法を提供することである。
【０００９】
また本発明の課題は、実用的なエッチングレートを確保した上で、クリーンな脱フロンプロセスによる上記ドライ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ＲｕＯ2 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る。
【００１１】
すなわち、本発明のＲｕＯ2 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、かつこの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、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フッ化イオウ系化合物単独をエッチングガスとし、該エッチングガスにチッ素系ガスを添加してエッチングするものである。
【００１２】
また本発明のＲｕＯ2 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、かつこの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、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フッ化イオウ系化合物単独をエッチングガスとし、該エッチングガスにＮＨ3 を添加して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フッ化イオウ系化合物は、Ｓ2 Ｆ2 、ＳＦ2 、ＳＦ4 およびＳ2 ＦlO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。
【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特定のフッ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Ｒｕのフッ化物を形成して、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。先述したように、Ｒｕのフッ化物のうち、ＲｕＦ5 はｂｐ＝２５０℃であるので、減圧下で被エッチング基板を加熱すれば実用的なエッチングレートでのパターニングが可能となる。なお、上記ＲｕＦ5 の沸点のデータは、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ社刊行によるHandbook of Chemistry and Phy sics, 71st.Edition (1990-1991)によるものであるが、２２７℃とする文献もある。
【００１６】
本発明の２番目のポイントは、被エッチング基坂上にイオウ、窒化イオウ系化合物あるいは硫化アンモニウム系化合物等のイオウ系化合物を堆積しつつ、すなわちＲｕＯ2 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点にある。このプロセスにおいては、ＲｕＯ2 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クされるのでＲｕＯ2 層のエッチングが進行する。しかし、イオン入射が原理的に発生しないレジストマスクやエッチングが進行しつつあるＲｕＯ2 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】
ところで、昇華性である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、ＲｕＯ2 層の実用的なエッチング速度が実現される。制卸温度の下限は、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、上限制御温度に近い温度設定が好ましい。
【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、フッ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℃程度でも重合を繰り返して（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、フッ化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、ＲｕＯ2 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卸温度の上限を越えた温度に設定すればよい。またＲｕＯ2 層のエッチング終了後、アッシングによりレジストマスタ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１９９３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ＲｕＯ2 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、本発明のドライエッチング方法に係る各実施例を、図１〜図４を参照して説明する。
【００２３】
なお、以下に説明する実施例１および２では、すべて基板バイアス印加型ＥＣＲ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を言うまでもない。
【００２４】
実施例１
本実施例は、ＳｉＯ2 等からなる絶縁膜上にＲｕＯ2 層をＳ2 Ｆ2 とＮ2 の混合ガスでエッチングした例であり、これを図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００２５】
まず、図１（ａ）に示すように、Ｓｉウェハ等の半導体基板１上に例えばＳｉＯ2 からなる絶縁膜２を熱酸化等により形成し、この上にＲｕＯ2 層３を３００ｎｍ形成する。ＲｕＯ2 層３は、Ｒｕ金属をターゲットとし、Ａｒ／Ｏ2 混合ガスを用いた反応性スパッタリング等により形成する。
【００２６】
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ＳＡＬ−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。
【００２７】
次に、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            ４０  ｓｃｃｍ
Ｎ2 流量                ２０  ｓｃｃｍ
ガス圧力              １．３  Ｐａ
マイクロ波パワー    １５００  Ｗ（２．４５ＧＨｚ）
ＲＦバイアスパワー      ５０  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、ＲｕＯ2 層３のエッチングが進行する。エッチングが進むＲｕＯ2 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５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ＲｕＯ2 層パターン３ａが形成される。エッチングレートは３００ｎｍ／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５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ＲｕＯ2 層パターン３ａが異方性よく形成された。
【００２９】
本実施例によれば、被エッチング基板温度を１４０℃に設定したので、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。
【００３０】
実施例２
本実施例は、無機マスクを用いてＳｉＯ2 等からなる絶縁層２上のＲｕＯ2 層３をＳ2 Ｆ2 とＮＨ3 の混合ガスでエッチングした例であり、これを図２（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００３１】
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ＳｉＯ2 等からなる絶縁層２とＲｕＯ2 層３を順次形成する。形成方法は実施例１の場合と同じである。次に一例として０．２μｍの厚さのＳｉＯ2 膜をスパッタリングにより形成した後、レジストマスク（図示せず）を用いて０．３５μｍ幅の所望の形状にパターニングして無機マスク６を形成する。
【００３２】
次に、一例として下記条件によりＲｕＯ2 層３のエッチングを行う。
Ｓ2 Ｆ2 流量            ４０  ｓｃｃｍ
Ｎ2 流量                ２０  ｓｃｃｍ
ガス圧力            ０．１３  Ｐａ
マイクロ波パワー    １５００  Ｗ（２．４５ＧＨｚ）
ＲＦバイアスパワー      ５０  Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度              ３５０  ℃
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 Ｆ2 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。
【００３３】
上記エッチング条件により、ＲｕＯ2 層３のエッチングが進行する。エッチングが進むＲｕＯ2 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５が付着形成される結果、３５０℃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ＲｕＯ2 層パターン３ａが形成される。エッチングレートは７００ｎｍ／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５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、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。
【００３４】
本実施例によれば、被エッチング基板温度を３５０℃に設定したので、先の実施例１よりも更にエッチングレートが上昇し、また側璧保護膜として強固な硫化アンモニウム系化合物を使用するので、異方性形状にはいささかの劣化も見られなかった。
【００３５】
実施例３
本実施例は、ＰＺＴ等からなる強誘電体層上のＲｕＯ2 層を、Ｓ2 Ｆ2 とＮ2 の混合ガスでエッチングした例であり、上記実施例１および２に続く工程である。まず、本実施例で採用したハロゲンランプによる基板加熱機構を有するヘリコン波プラズマエッチング装置の構成例につき、図４に示す概略断面図を参照して説明する。
【００３６】
このエッチング装置は、ヘリコン波プラズマ発生源と、Ｗハロゲンランプによる被エッチング基板加熱手段を具備した構成を有する。このヘリコン波プラズマ発生源は、石英またはアルミナ等の誘電体材料からなるベルジャ１６、周回するヘリコン波アンテナ１７、ヘリコン波プラズマ電源１８、マッチングネットワーク１９および内周コイルと外周コイルとからなるソレノイドコイルアッセンブリ２０等から構成する。このうち、内周コイルはヘリコン波の伝播に寄与し、外周コイルは生成したプラズマの輸送に寄与する。被エッチング基板１１を載置する基板ステージ１２は、抵抗加熱ヒータ等による基板ステージ加熱手段１３を内蔵し、一方Ｗハロゲンランプと反射鏡等からなる赤外線照射加熱手段１４により発生する赤外線ビームは、石英ガラス等の光照射窓１５を透過して被エッチング基板１を表面から加熱する。赤外線照射加熱手段１４は、被エッチング基板１１の中心軸に対し、軸対象に複数個、例えば４個設けることが望ましい。２１はエッチングチャンバ２３内の発散磁界を制御するマルチポール磁石、２２は基板バイアス電源であり、被エッチング基板１１への入射イオンエネルギを制御するものである。この図では、エッチングガス導入孔、真空ポンプ、ゲートバルブ等の装置細部は図示を省略する。本エッチング装置によれば、ヘリコン波アンテナの構造特性により、１０13／ｃｍ3 オーダの高密度プラズマによるプラズマエッチングが可能である。
【００３７】
本実施例は、実施例１および２で形成したＲｕＯ2 層パターン３ａ上に強誘電体層を形成し、さらにこの上に上層ＲｕＯ2 層を形成しこれをパターニングした例であり、このプロセスを図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００３８】
上記実施例で形成したＲｕＯ2 層パターン３ａ上に、ＰＺＴ等からなる強誘電体層７を、例えば２００ｎｍスパックリングにより形成した後、必要に応じて５００〜７００℃でアニールし、ペロブスカイト構造とする。強誘電体層７上には、反応性スパックリングにより上層電極となる上層ＲｕＯ2 層８を３００ｎｍの厚さに形成し、さらに０．３５μｍ幅のレジストマスク４を形成する。図３（a）に示すこのサンプルを被エッチング基板とする。
【００３９】
この被エッチング基板１１を図４に示すヘリコン波プラズマエッチング装置の基板ステージ１２上にセッティングし、一例として下記条件でエッチングを施す。
0003678771.tif 000002
なお赤外線照射電源パワーは４個のＷハロゲンランプの合計である。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。
【００４０】
上記エッチング条件の採用により、上層ＲｕＯ2 層８のエッチングが進行する。エッチングの機構は実施例１と略同一であるが、本実施例では高密度プラズマと赤外線照射による表面からの基板加熱の効果により、実施例１より高い５００ｎｍ／分のエッチングレートが得られた。エッチング終了後の様子を図３（ｂ）に示す。同図における側壁保護膜５の主成分は、言うまでもなくポリチアジル（ＳＮ）x 等の窒化イオウ系化合物である。
【００４１】
エッチング終了後、実施例１と同様にして側壁保護膜５およびレジストマスク５を除去し、図３（ｃ）に示す構造を得る。本実施例によれば、窒化イオウ系化合物による側壁保護膜の効果により、パターンシフトのない０．３５μｍ幅の上層ＲｕＯ2 層パターンが異方性よく形成された。
【００４２】
以上、本発明の３種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。
【００４３】
例えば、フッ化イオウ系ガスとしてＳ2 Ｆ2 を励磁したが、ＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｈ10等、ＳＦ6 以外のフッ化イオウ系ガスを適宜使用できる。また、Ｈ2 Ｓガスもプラズマ中に遊離のイオウを放出するので、Ｈ2 Ｓと汎用フッ素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フッ化イオウ系ガスと同様の効果が期待できる。
【００４４】
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。
【００４５】
フッ化イオウ系ガスから生成するハロゲンラジカルを捕捉し、イオウの堆積を促進する目的で、Ｈ2 、Ｈ2 Ｓ、ＳｉＨ4 、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ともエッチングの進行には支障はない。
【００４６】
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。
【００４７】
エッチング装置として、ＥＣＲプラズマエッチング装置とへリコン波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ＲＩＥ装置等、ＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)エッチング装置そしてＴＣＰ(Transformer Coupled Plasma)エッチング装置等、他の方式のエッチング装置の使用も可能である。
【００４８】
強誘電体薄膜として、ＰＺＴを例示したが、ＰＬＺＴ、ＳｒＴｉＯ3 等各種強誘電体材料ないしＴａ2 Ｏ5 等他の高誘電体材料を使用できる。また、ＲｕＯ2 層を、化合物半導体装置の電極、酸化物高温超電導デバイス等の電極・配線として使用する場合にも本発明を適用出来ることは言うまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
以上の誠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、ＲｕＯ2 層の異方性ドライエッチングを達成できる。
【００５０】
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。
【００５１】
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。また環境保全の観点からも特定フロンガスを使用しないクリーンなプロセスである。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ＲｕＯ2 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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施例１を、その工程順に説明するための概略断面図であり、（a）は半導体基板上に絶縁層とＲｕＯ2 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ＲｕＯ2 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タを除去してＲｕＯ2 層パターンを完成した状態である。
【図２】本発明を適用した実施例２を、その工程順に説明するための概略断面図であり、（a）は半導体基坂上に絶縁層とＲｕＯ2 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ＲｕＯ2 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ＲｕＯ2 層パターンを完成した状態である。
【図３】本発明を適用した実施例３を、その工程順に説明するための概略断面図であり、（a）はＲｕＯ2 パターン上に強誘電体層と上層ＲｕＯ2 層を順次形成し、この上に所望の形状のレジストマスタを形成した状態であり、（ｂ）は側壁保護膜を堆積しつつ上層ＲｕＯ2 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上層ＲｕＯ2 層パターンが完成した状態である。
【図４】本発明を適用した実施例３で使用したへリコン波プラズマエッチング装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１      半導体基板
２      絶縁層
３      ＲｕＯ2 層
３ａ    ＲｕＯ2 層パターン
４      レジストマスク
５      側壁保護膜
６      無機マスク
７      強誘電体層
８      上層ＲｕＯ2 層
８ａ    上層ＲｕＯ2 層パターン
１１      被エッチング基板
１４      赤外線照射加熱手段
１５      光照射窓
１７      ヘリコン波アンテナ
【図１】
0003678771.tif 000003
【図２】
0003678771.tif 000004
【図３】
0003678771.tif 000005
【図４】
0003678771.tif 000006