(57)【要約】【課題】  ＦｅＲＡＭデバイスキャパシタ部の加工において、パターン側壁への反応生成物付着を低減して漏れ電流が生じないキャパシタ部を形成し、かつ異物の発生が少なくデバイス量産性に適したエッチング方法を提供する。【解決手段】  半導体基板２７上に形成された、貴金属材料もしくはその酸化物を用いた下部電極層２９，３０、ＳＢＴやＰＺＴ等の強誘電体層３１、貴金属材料もしくはその酸化物を用いた上部電極層３２の積層構造からなるＦｅＲＡＭデバイスの試料を一括若しく数回に分けてプラズマ処理によりエッチング加工を行なう試料処理方法において、下部電極層のパターンを形成するエッチング加工に、酸素６８〜９５％、塩素３〜３０％、フッ素２〜１５％の範囲内の混合ガスを用いたプラズマ処理を行なうようにした。【選択図】        図４
2006100672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された上部電極層、強誘電体層、下部電極層の積層構造からなるＦｅＲＡＭデバイスの試料を一括若しく数回に分けてエッチング加工を行なうプラズマ処理方法において、
下部電極層のパターンを形成するエッチング加工に酸素、塩素、フッ素含有化合物の混合ガスを用いたプラズマ処理を行なうことを特徴とする試料処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の試料処理方法において、上部電極層および下部電極層のパターンを形成する被エッチング材料が貴金属材料もしくはその酸化物であることを特徴とする試料処理方法。
【請求項３】
請求項２記載の試料処理方法において、前記被エッチング材料が、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）、プラチナ（Ｐｔ）、酸化プラチナ（ＰｔＯｘ）、イリジウムプラチナ合金（ＩｒＰｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯｘ）、金（Ａｕ）、酸化金（ＡｕＯｘ）、銀（Ａｇ）、酸化銀（ＡｇＯｘ）、パラジウム（Ｐｄ）、酸化パラジウム（ＰｄＯｘ）、ロジウム（Ｒｈ）、酸化ロジウム（ＲｈＯｘ）であることを特徴とする試料処理方法。
【請求項４】
請求項１記載の試料処理方法において、試料若しくは試料保持する電極温度を２０〜５００℃に温調することを特徴とする試料処理方法。
【請求項５】
請求項１記載の試料処理方法において、下部電極層のパターンを形成するエッチング加工に、酸素６８〜９５％、塩素３〜３０％、フッ素２〜１５％の範囲内の混合ガスとすることを特徴とする試料処理方法。
【請求項６】
請求項１記載の試料処理方法において、下部電極層のパターンを形成するエッチング加工でジャストエッチングを判定したのち、０〜２００％の範囲内のオーバーエッチングを実施することを特徴とする試料処理方法。
【請求項７】
請求項１記載の試料処理方法において、原料ガスであるフッ素含有化合物の混合ガス中に水素（Ｈ）を含まない混合ガスを用いてプラズマ処理を行なうことを特徴とする試料処理方法。
【請求項８】
酸素ガスおよび塩素ガスからなる処理ガスを使用したエッチング処理により不揮発性ガスを生成する試料のエッチング処理方法を実行する試料の処理装置において、
プラズマ形成ガスの供給を受け、ガスプラズマを発生し、基板上に形成された貴金属材料の単層膜または積層膜をエッチングするエッチング処理装置を備え、前記記載の単層膜または積層膜を酸素ガスおよび塩素ガスならびにフッ素またはフッ素を含有するガスの混合ガスを用いたガスプラズマによりエッチングすることを特徴とする試料の処理装置。
【請求項９】
請求項８記載の試料の処理装置において、大気ローダと、真空搬送ロボットをその中に有する真空搬送室と、大気ローダと真空搬送室とを連結し試料が送られるロードおよびアンロードロック室とを有し、前記真空搬送室には前記エッチング処理装置のエッチング処理室が接続されていることを特徴とする試料の処理装置。
【請求項１０】
請求項８記載の試料の処理装置において、エッチング処理室は一個若しくは複数個からなることを特徴とする試料の処理装置。
【請求項１１】
請求項８記載の試料の処理装置において、エッチング処理室には電圧印加機能を付加し、反応生成物付着抑制及び反応生成物を除去できる機能を有していることを特徴とする試料の処理装置。
【請求項１２】
請求項８記載の試料の処理装置において、エッチング処理室には発光モニタリング方式による終点判定機能を付加し、下部電極層のエッチング終点波長をＩｒ系λ＝３５２ｎｍ、Ｐｔ系λ＝３４１ｎｍ、Ｒｕ系λ＝３７３ｎｍとする試料の処理装置。
【請求項１３】
ファラデーシールドの外周にコイル状の誘電結合アンテナを配置したプラズマ生成部を形成する放電部と、試料を配置するための電極を具備した処理室と、処理室に処理ガスを供給するガス供給装置と、プラズマを生成するための第１の高周波電源と、電極にバイアス電圧を印加する第２の高周波電源と、発光モニタリング装置とを有し、半導体基板上に形成された試料をエッチングする試料の処理装置であって、
処理室の内側に設置したインナーカバーの表面および電極の表面に粗面加工を施したことを特徴とする試料の処理装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の試料の処理装置において、発光モニタリング装置が、発光するエッチングガスの強度または反応生成物の発光強度の変化をとらえてエッチングの終点を定める手段であることを特徴とする試料の処理装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の試料の処理装置において、試料を電極上に設置するためのサセプタを設け、サセプタの裏面に金属溶射を施したことを特徴とする試料の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体層を含む試料をプラズマを用いて処理する試料処理方法および試料処理装置に係り、特にＦｅＲＡＭデバイスの試料をエッチングするのに好適なプラズマ処理による試料処理方法および試料処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
強誘電体ランダムアクセスメモリ（ＦｅＲＡＭ）は、ＤＲＡＭのキャパシタ部を強誘電体キャパシタに置き換えたもので、その強誘電体のヒステリアス特性を利用してデータを記録するメモリである。この強誘電体キャパシタ材としては、タンタル酸ビスマスストロンチウム（ＳＢＴ）やジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等が用いられる。これらの材料は、結晶化や特性改善のために酸素雰囲気で４００℃以上の高温処理が必要とされる。この時、ＤＲＡＭと同じＳｉ電極では表面層にＳｉＯ２層が形成され誘電特性が劣化するため、電極材料には耐熱性および対酸素性に優れた貴金属材料またはその酸化物が採用されている。
【０００３】
典型的なＦｅＲＡＭキャパシタ部の構成は、半導体基板上に形成された上部電極層、強誘電体層、下部電極層の積層構造からなる。これら微細なパターンを形成するには、しばしばプラズマドライエッチングが選択される。より微細加工するためには、一枚のマスクで積層構造をほぼ垂直に一括でエッチング加工している。また、従来のエッチングに用いられるガス系としては、強誘電体材に三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）＋アルゴン（Ａｒ）、電極材に酸素（Ｏ２）＋塩素（Ｃｌ２）等が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２８２８４４号公報
【特許文献２】特開２００３−３１８３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術は、エッチングで生成される反応生成物が試料および処理装置に与える影響等の点において充分配慮されておらず、以下のような問題点があった。
【０００５】
ＦｅＲＡＭデバイスのキャパシタ部に使用される電極・強誘電体材料は、全て揮発性の低い不揮発性材であることから、これらの材料のエッチングで生成される反応生成物の融点および沸点は非常に高く、これらの反応生成物を容易に排気することができない。そのため、反応生成物が試料へ再吸着しやすい状態にあり、特に下部電極層のエッチング時に生成される反応生成物は、上部電極層および強誘電体層の側壁に付着し、キャパシタ部の漏れ電流が増大してデバイス特性の劣化を引き起こす。
【０００６】
また、反応生成物は処理室内壁にも付着するのでエッチング性能の経時変化や大量の異物が発生することとなり、度重なるウェットクリーニングを必要とし、量産生産性を低減させていた。
【０００７】
本発明の目的は、デバイス劣化を低減し量産性を向上することのできるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、半導体基板上に形成された上部電極層および強誘電体層ならびに下部電極層の積層構造からなるＦｅＲＡＭデバイスのキャパシタ部を、一括若しくは数回に分けてエッチング加工を行なうプラズマ処理方法において、下部電極層のパターンを形成するエッチング加工に酸素６８〜９５％、塩素３〜３０％、フッ素２〜１５％の範囲内の混合ガスを用いたプラズマ処理を行なうことにより達成される。
【０００９】
すなわち、本発明は、半導体基板上に形成された貴金属材料もしくはその酸化物を用いた上部電極層、タンタル酸ビスマスストロンチウム（ＳＢＴ）やジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体層、貴金属材料もしくはその酸化物を用いた下部電極層の積層構造からなるＦｅＲＡＭデバイスの試料を一括若しく数回に分けてプラズマ処理によりエッチング加工を行なう試料処理方法において、下部電極層のパターンを形成するエッチング加工に、酸素６８〜９５％、塩素３〜３０％、フッ素２〜１５％の範囲内の混合ガスを用いたプラズマ処理を行なうようにした。
【００１０】
本発明は、上記試料処理方法において、上部電極層および下部電極層のパターンを形成する被エッチング材料として、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）、プラチナ（Ｐｔ）、酸化プラチナ（ＰｔＯｘ）、イリジウムプラチナ合金（ＩｒＰｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯｘ）、金（Ａｕ）、酸化金（ＡｕＯｘ）、銀（Ａｇ）、酸化銀（ＡｇＯｘ）、パラジウム（Ｐｄ）、酸化パラジウム（ＰｄＯｘ）、ロジウム（Ｒｈ）、酸化ロジウム（ＲｈＯｘ）のいずれかもしくはその混合物とすることができる。
【００１１】
本発明は、上記試料処理方法において、試料若しくは試料保持する電極温度を２０〜５００℃に温調するようにした。また、本発明は、上記試料処理方法において、下部電極層のパターンを形成するエッチング加工でジャストエッチングを判定したのち、２００％の範囲内のオーバーエッチングを実施するようにした。さらに、本発明は、上記試料処理方法において、原料ガスであるフッ素含有化合物の混合ガス中に水素（Ｈ）を含まない混合ガスを用いてプラズマ処理を行なうようにした。
【００１２】
本発明は、上記試料処理方法を実行する、半導体基板上に形成された試料をエッチングする試料の処理装置において、プラズマ形成ガスの供給を受け、ガスプラズマを発生し、基板上に形成された貴金属材料の単層膜または積層膜をエッチングするエッチング処理装置を備え、前記記載の単層膜または積層膜をガスプラズマによりエッチングするようにした。
【００１３】
本発明は、上記試料の処理装置において、大気ローダと、真空搬送ロボットをその中に有する真空搬送室と、大気ローダと真空搬送室とを連結し試料が送られるロードおよびアンロードロック室とを有し、前記真空搬送室には前記エッチング処理装置のエッチング処理室が一個若しくは複数個接続される構造とした。また、本発明は、上記試料の処理装置において、エッチング処理室には電圧印加機能を付加し、反応生成物付着抑制および反応生成物を除去できる機能を具備した。さらに、本発明は、上記試料の処理装置において、エッチング処理室には発光モニタリング方式による終点判定機能を付加し、下部電極層のエッチング終点をＩｒ系貴金属の場合はλ＝３５２ｎｍ、Ｐｔ系貴金属の場合はλ＝３４１ｎｍ、Ｒｕ系貴金属の場合はλ＝３７３ｎｍの波長により判定するようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、以上説明したように、ＦｅＲＡＭデバイスキャパシタ部の加工において、下部電極層のエッチングに酸素、塩素、フッ素の混合ガスを用いることにより、パターン側壁への反応生成物付着を低減し、漏れ電流の少ないキャパシタ部を形成することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施例を、図１〜図８および表１を用いて、説明する。エッチング処理装置としては、半導体基板上に形成された試料をエッチングする試料の処理装置において、プラズマ形成ガスの供給を受け、ガスプラズマを発生し、基板上に形成された電極材および強誘電体材をエッチングすることを特徴とする処理装置を使用した。なお、プラズマエッチング処理装置としては、マイクロ波プラズマエッチング装置、誘導結合型プラズマエッチング装置、ヘリコン型プラズマエッチング装置、２周波励起平行平板型プラズマエッチング装置等が採用される。
【００１６】
図１に、本発明で用いるプラズマ処理装置の断面図を示す。処理室内部は、プラズマ生成部を形成する石英もしくはセラミックの非導電性材料で成る放電部２と、被処理物である試料１２、試料１２を配置するための電極６が配置された処理部３とから成る。処理部３はアースに設置されており、電極６は絶縁材を介して処理部３に取り付けられる。放電部２はプラズマを生成するため、誘導結合アンテナ１ａ／１ｂ、整合器４、第１の高周波電源１０等が取り付けられている。本実施例は典型的な例として、放電部２の外周にコイル状の誘電結合アンテナ１ａ／１ｂを配置したエッチング装置を使用した。処理室内部には、ガス供給装置５から処理ガスが供給される一方で、排気装置８によって所定の圧力に減圧排気される。ガス供給装置５より処理室内部に処理ガスを供給し、該処理ガスを誘導結合アンテナ１ａ／１ｂにより発生する電界の作用によってプラズマ化する。また、プラズマ７中に存在するイオンを試料１２上に引き込むために電極６に第２の高周波電源１１によりバイアス電圧を印加する。
【００１７】
発光モニタリング装置１３で発光するエッチングガスの強度または反応生成物の発光強度の変化をとらえてエッチングの終点を定める。また、貴金属材料等の不揮発性材エッチングに対応した構造を有している。ファラデーシールド９へ電圧印加することによって、放電部２への反応生成物付着抑制および除去が可能となる。処理室３の内側に設置されているインナーカバー１５の表面および電極６の表面には、粗面加工を施し、一旦付着した反応生成物が剥がれ落ちないようにしている。
【００１８】
試料１２を電極６上に設置するためのサセプタ１４裏面には金属溶射が施され、プラズマ７による電圧印加によって、サセプタ１４表面の反応生成物付着抑制を行っている。なお、これらの部品はスワップパーツとなっており、ウェットクリーニング等のメンテナンス時には、容易に交換することが可能となっている。
【００１９】
図２の概念図を用いて、電極６の詳細な構造を模式的に説明する。電極６は、上下動作する支持軸により支持されており、電極６の温度を制御するために循環冷媒１６若しくはセラミックヒータ１７にて温度制御し、冷却ガス導入管１８から冷却ガスを導入して電極６と試料１２の熱伝導を行ない、試料１２の温度を制御している。電極６表面にはセラミック材料の絶縁体１９が装着されている。また、試料１２を電極６に固定させるため、電極６には静電吸着用直流電源２０により電圧が印加され、試料１２を吸着および保持している。
【００２０】
図３の平面図を用いて、処理装置の構成の概要を説明する。大気ローダ２１はロードロック室２２およびアンロードロック室２３と連結しており、ロードロック室２２およびアンロードロック室２３は真空搬送室２５と連結した構成となっている。また、真空搬送室２５は複数のエッチング処理室２６と接続されている。試料は大気ローダ２１および真空搬送ロボット２４により搬送されエッチング処理室２６でエッチング処理される。
【００２１】
上記のように構成された装置において、図４に示す試料１２をエッチング処理した。試料は、半導体Ｓｉ基板２７上に、バリア層となるＴｉＮ膜２８、下部電極層となるＩｒ膜２９、Ｐｔ膜３０の順序に成膜される。次に、下部電極層上に強誘電体層となるＰＺＴ膜３１が成膜される。次に、強誘電体層上に上部電極層となるＩｒＯ２膜３２が成膜される。最後にマスクとなるＳｉＯ２膜３３によって電子回路のパターンを形成する。尚、上部電極層および下部電極層に採用される材料には、このほかに、酸化プラチナ（ＰｔＯｘ）、イリジウムプラチナ合金（ＩｒＰｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯｘ）、金（Ａｕ）、酸化金（ＡｕＯｘ）、銀（Ａｇ）、酸化銀（ＡｇＯｘ）、パラジウム（Ｐｄ）、酸化パラジウム（ＰｄＯｘ）、ロジウム（Ｒｈ）、酸化ロジウム（ＲｈＯｘ）等がある。
【００２２】
図５に、本発明での効果例を示す。図５（ａ）の従来方法では、一枚のマスクで上部電極、強誘電体、下部電極を一括でエッチングを行なう。若しくは数枚のマスクで上部電極、強誘電体、下部電極をそれぞれ分けてエッチングを行なう。その結果、最終的には８５°以上の垂直なエッチング形状が得られる。しかし、パターン側壁にはエッチングで発生した反応生成物が付着する。この付着した反応生成物は、エッチング形状が垂直になるほどイオンの衝突が減少するため、除去が困難になってくる。また、この反応生成物は主に電極材であるＩｒ、Ｐｔ等からなる。これらの物質は導電性であるため、パターン側壁に付着すると上部電極と下部電極の間に漏れ電流が発生し、デバイスの劣化を引き起こす。
【００２３】
図５（ｂ）の解決方法では、従来の酸素Ｏ２と塩素Ｃｌ２からなるエッチングガスに四フッ化メタン（ＣＦ４）などのフッ素ガスもしくはフッ素を含有するガスを添加することにより、比較的揮発性の良い六フッ化イリジウム（ＩｒＦ６）、六フッ化白金（ＰｔＦ６）等の反応生成物を形成する。そのため、エッチングで発生した反応生成物は、パターン側壁に付着せず排気されやすくなる。また、ＣＦ４ガス添加によりパターン側壁に付着しているＩｒ、Ｐｔ等を除去することも可能になる。しかし、上述のガスは、ＳｉＯ２、ＴｉＮ等のマスク材にも反応が良いため、マスクとの選択比が低下し上部電極層が露出することが懸念される。また、処理室内壁に付着したＩｒ、Ｐｔ等をも除去するため、異物発生の原因にも繋がる。本発明ではこの点を考慮し、下部電極層のエッチングに限ってＣＦ４ガスの微量添加を行なうこととしている。
【００２４】
エッチング処理条件としては、全ガス流量１００ｍｌ／ｍｉｎに対してＯ２ガス６８〜９５ｍｌ／ｍｉｎ、Ｃｉ２ガス３〜３０ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＦ４ガス２〜１５ｍｌ／ｍｉｎ、処理圧力０．３〜２．０Ｐａ、ソース高周波電力１２００〜１８００Ｗ、バイアス高周波電力３００〜１０００Ｗ、電極温度２０〜５００℃、オーバーエッチング率０〜２００％である。このエッチング処理条件は、エッチング装置の設定で変更可能である。
【００２５】
なお、数回に分けてエッチングを行なう場合、電極温度を任意に選択することができる。例えば、上部電極層エッチング時は５００℃、強誘電体層エッチング時は２０℃、下部電極層エッチング時は５００℃等で処理することが可能である。また、本実施例は、Ｏ２＋Ｃｌ２にＣＦ４を添加する例を示しているが、フッ素を含有するガスであれば有効である。例えば、Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＮＦ３、ＳＦ６、ＳｉＦ４、ＷＦ６、ＭｏＦ６等のフッ素ガスもしくはフッ素化合物のガスなどのフッ素を含有するガスが実用可能である。但し、還元性のあるＨを含んだガスを選択すると、強誘電体から酸素を奪うため酸素欠陥を生じデバイス特性の劣化を引き起こす可能性がある。
【００２６】
図６に、ＣＦ４添加量依存によるキャパシタ部漏れ電流を示す。ＣＦ４を５，１０，１５ｍｌ／ｍｉｎと添加量を増加するにつれ、漏れ電流が減少している。但し、２０ｍｌ／ｍｉｎでは漏れ電流は減少しているものの、一部測定値が得られないところがあった。この部分を断面ＳＥＭで観察すると、ＰＺＴ界面から膜剥がれが生じていた。これは、ＣＦ４添加量が多すぎたためＰＺＴにサイドエッチが進行し、膜剥がれが生じたものと考えられる。なお、５ｍｌ／ｍｉｎの添加量で漏れ電流が大幅に減少していることから、５ｍｌ／ｍｉｎ以下でも側壁反応生成物の除去効果はあると考えられる。
【００２７】
図７に、オーバーエッチ時間によるキャパシタ部漏れ電流を示す。オーバーエッチ時間を５０％実施することにより漏れ電流は減少しており、更に１００，２００％と処理時間を延ばすと、ウエハ面内において均一な漏れ電流値が得られている。但し、これ以上の延長は漏れ電流値に変化がないことから減少は見込めず、むしろパターンの剥がれやマスク減少による上部電極層の露出および処理時間の拡大による量産性低下が懸念される。なお、オーバーエッチ時間の設定はデバイスのデザインルールに左右され、パターン間のスペースが狭いほど長い時間が必要となってくる。
【００２８】
図８に、本発明で得られたエッチング条件よる連続処理試験で、各処理枚数後の異物数を示す。処理方法については、２５枚処理毎にドライクリーニングを実施し、１０００枚まで繰り返し処理を行なった。その結果、処理枚数が進むにつれて、やや増加傾向にあるものの、粒径０．２０μｍ以上の異物の発生でウェハ面内当たり６０個以下と低異物数を保っている。また、発光モニタリング装置によりＩｒの波長（λ＝３５２ｎｍ）を検出することで、１０００枚の終点判定が可能であった。なお、被エッチング材料の発光波長を捕らえれば、その強度変化によって、エッチングの終点判定が可能である。例えば、Ｐｔ系ではλ＝３４１ｎｍ、Ｒｕ系ではλ＝３７３ｎｍである。Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｈについてもここの発光波長を設定すれば終点判定が可能と考えられる。以上のことから、本発明では、処理室を汚すことなくデバイス量産性に適したエッチング条件を提供することが可能である。
【００２９】
表１に、本発明の実施例であるエッチング条件を示す。
【００３０】
【表１】
2006100672.tif 000003
【００３１】
表１において、ステップ条件１で上部電極層のＩｒＯ２膜３２、ステップ条件２で強誘電体層のＰＺＴ膜３１、ステップ３条件で下部電極層のＰｔ膜３０およびＩｒ膜２９のエッチングをそれぞれ行う。ガス流量は、処理部３に導入する１分間当たりの流量を示す。処理圧力は、ガスを導入したときの処理部３内部の圧力を示す。ソース高周波電力は、第１の高周波電源１０より印加される電力を示す。バイアス高周波電力は、第２の高周波電源１１より印加される電力を示す。ファラデーシールド電圧は、ファラデーシールド９に印加される電圧を示す。コイル電流比は、誘電結合アンテナ上部１ａに流れる電流値を誘電結合アンテナ下部１ｂに流れる電流地で割った比率を示す。電極温度は、セラミックヒータ１７の温度を示す。電極高さは、処理部３に試料が搬送される搬送面より電極が上昇した高さを示す。終点の判定のＪ．Ｅはジャストエッチング、Ｏ．Ｅはオーバーエッチングを示す。なお、１０％Ｏ．Ｅは、終点判定後ジャストエッチングに要した時間の１０％オーバーエッチングを行うことである。
【００３２】
ステップ１では、ガス流量は、ＢＣｌ３：０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｃｌ２：３０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｏ２：７０ｍｌ／ｍｉｎ、Ａｒ：０ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＦ４：０ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：０．３Ｐａ、ソース高周波電力：１８００Ｗ、バイアス高周波電力：１０００Ｗ、ファラデーシールド電圧：１０００Ｖ、コイル電流比：０．５、電極温度：４００℃、電極高さ：３０ｍｍであり、終点判定はＩｒＯ２Ｊ．Ｅで行った。
【００３３】
強誘電体のエッチング処理であるステップ２では、ガス流量は、ＢＣｌ３：３０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｃｌ２：０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｏ２：０ｍｌ／ｍｉｎ、Ａｒ：７０ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＦ４：０ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：０．３Ｐａ、ソース高周波電力：１２００Ｗ、バイアス高周波電力：６００Ｗ、ファラデーシールド電圧：１０００Ｖ、コイル電流比：０．５、電極温度：４００℃、電極高さ：３０ｍｍであり、終点判定はＰＺＴＪ．Ｅ＋１０％Ｏ．Ｅで行った。
【００３４】
下部電極のエッチング処理であるステップ３では、ガス流量は、ＢＣｌ３：０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｃｌ２：２０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｏ２：７０ｍｌ／ｍｉｎ、Ａｒ：０ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＦ４：１０ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：０．３Ｐａ、ソース高周波電力：１８００Ｗ、バイアス高周波電力：１０００Ｗ、ファラデーシールド電圧：１０００Ｖ、コイル電流比：０．５、電極温度：４００℃、電極高さ：３０ｍｍであり、終点判定はＩｒＪ．Ｅ＋５０％Ｏ．Ｅで行った。
【００３５】
本発明は、以上説明したように、ＦｅＲＡＭデバイスキャパシタ部の加工において、下部電極のエッチングに、酸素および塩素およびフッ素の混合ガスを用いることにより、パターン側壁への反応生成物付着を抑制することができ、漏れ電流の少ないキャパシタ部を形成することができる。
【００３６】
本発明は、ＦｅＲＡＭデバイスキャパシタ部の加工において、下部電極層に限り、酸素＋塩素に微量のフッ素ガスを添加した混合ガスのプラズマでエッチング処理を行なうことにより、パターン側壁への反応生成物付着を低減して漏れ電流が生じないキャパシタ部を形成し、かつ異物の発生が少なくデバイス量産性に適したエッチング方法を提供することができる。さらに、本発明は、下部電極層のジャストエッチング後、ある一定時間のオーバーエッチングを行なうことにより、パターン側壁への反応生成物付着を低減して漏れ電流が生じないキャパシタ部が形成され、ＦｅＲＡＭデバイスの劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明にかかるプラズマ処理装置の構造を説明する断面図。
【図２】図１のプラズマ処理装置の電極の構造を模式的に示す断面図。
【図３】本発明にかかるプラズマ処理装置の構成を示す平面図。
【図４】本発明の処理の対象となる試料の構造を模式的に示す断面図。
【図５】キャパシタ部エッチング時における反応生成物付着抑制効果について説明する図。
【図６】本発明のプラズマ処理方法におけるキャパシタ部漏れ電流測定結果を説明するグラフ。
【図７】本発明のプラズマ処理方法におけるキャパシタ部漏れ電流測定結果を説明するグラフ。
【図８】本発明のプラズマ処理方法における連続処理時の異物測定結果を説明するグラフ。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ／１ｂ…誘導結合アンテナ、２…放電部、３…処理部、４…整合器、５…ガス供給装置、６…電極、７…プラズマ、８…排気装置、９…ファラデーシールド、１０…第１の高周波電源、１１…第２の高周波電源、１２…試料、１３…発光モニタリング装置、１４…サセプタ、１５…インナーカバー、１６…循環冷媒、１７…セラミックヒータ、１８…冷却ガス導入管、１９…絶縁体、２０…静電吸着用電源、２１…大気ローダ、２２…ロードロック室、２３…アンロードロック室、２４…真空搬送ロボット、２５…真空搬送室、２６…エッチング処理室、２７…Ｓｉ基板、２８…ＴｉＮ膜、２９…Ｉｒ膜、３０…Ｐｔ膜、３１…ＰＺＴ膜、３２…ＩｒＯ２膜、３３…ＳｉＯ２膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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