(57)【要約】【課題】エッチング側壁に形成されるフェンス状デポ膜の発生を防止し、その結果として微細パターンを形成することが可能な貴金属または貴金属を含む物質のドライエッチング方法を提供すること。【解決手段】真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入し、ＭＦＣでガス流量を制御しつつ、排気装置としてのポンプ４により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、プラズマ源用高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を真空容器１内に突出して設けられたコイルもしくはアンテナ６に供給することにより、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極７上に載置された基板８に対してエッチング処理を行うことで解決できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられたプラズマ源に高周波電力を印加するとともに、基板電極にも高周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基板上の貴金属または貴金属を含む物質をエッチングするエッチング方法であって、レジスト膜厚を被エッチング膜の５倍以下にすること
を特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられたプラズマ源に高周波電力を印加するとともに、基板電極にも高周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基板上の貴金属または貴金属を含む物質をエッチング処理するエッチング方法であって、酸素を添加したエッチング条件を用いることで対レジスト選択比を減少させて、レジスト形状を順テーパに制御すること
を特徴とするドライエッチング方法。
【請求項３】
貴金属または貴金属を含む物質が、イリジウム、ルテニウム、白金、ロジウム、金、レニウムなどの遷移金属全般および第２周期以降の典型金属のうち少なくとも１つの元素を含む薄膜であることを特徴とする請求項１または２記載のドライエッチング方法。
【請求項４】
レジスト膜厚を調整させる手段として、エッチングプロセスに酸素を用いて処理することを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。
【請求項５】
ドライエッチングプロセスに用いるガスは、塩素を含むガス、フッ素を含むガス及びアルゴン、酸素であることを特徴とする請求項１または２記載のドライエッチング方法。
【請求項６】
物質とレジストとを同時にエッチングした場合には、レジストのエッチング速度が、前記物質のエッチング速度よりも相対的に大きく、対レジスト選択比が１以下であることを特徴とする請求項１または２記載のドライエッチング方法。
【請求項７】
プラズマ源に印加する電力の周波数が５０ｋＨｚ乃至３ＧＨｚであることを特徴とする請求項１または２記載のドライエッチング方法。
【請求項８】
塩素を含むガスが、塩素、三塩化ホウ素、フッ化塩素の少なくとも一つであることを特徴とする請求項５記載のドライエッチング方法。
【請求項９】
フッ素を含むガスが、四フッ化炭素、三フッ化メタンの少なくとも一つであることを特徴とする請求項５記載のドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体等の電子デバイス製造に利用されるドライエッチング方法に関し、特に貴金属または貴金属を含む物質をドライエッチング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体メモリ（記憶装置）において、従来、メモリキャパシタ構造を変革することによって、メモリキャパシタのキャパシタ容量の増大に対応してきたが、近年の微細化においては、構造の変革だけでは要望される容量を確保することが難しくなった。そのため、キャパシタ容量材料にチタン酸バリウム・ストロンチウム、チタン酸ジルコニウム鉛、タンタル酸ビスマス・ストロンチウムなどの誘電率の高いセラミック系酸化物が用いられるようになってきた。
【０００３】
これらのセラミック系酸化物から酸素が脱離すると、その特性が大きく悪化してしまうため、キャパシタ電極材料として、酸素との反応が低い材料、例えば、ルテニウム、白金、イリジウム、ロジウム、金などの貴金属やこれらの貴金属を含む化合物または合金が用いられる。これらの材料を用いて、微細なパターンを形成するには、これらの材料のエッチング技術が必要である。
【０００４】
以下、従来のエッチング方法の一例として、誘導結合型プラズマ源を用いた白金のドライエッチングについて、図１のドライエッチング装置の構造図を参照して説明する。
【０００５】
図１において、真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入し、ＭＦＣ３でガス流量を制御しつつ、排気装置としてのポンプ４により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、プラズマ源用高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの高周波電力をコイル６に供給することにより、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極７上に載置された基板８に対してエッチング処理を行うことができる。また、基板電極７に高周波電力を供給するための基板電極用高周波電源９が設けられており、基板８に到達するイオンエネルギーを制御することができるようになっている。
【０００６】
従来、白金のドライエッチングには、塩素ガスとアルゴンガスの混合ガスが用いられている。特許文献１及び特許文献２に記載された発明では、塩素ガスと酸素ガスとアルゴンガス、または、塩素ガスとアルゴンガスの混合ガスでエッチングしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−９０４６号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５１８９８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来方法による白金のエッチングでは、塩素と白金薄膜との反応が十分でなく、スパッタ性が主体のエッチングとなる。その結果、図４（ａ）に示すように、レジストマスク２０及び被エッチング膜である白金膜２１のエッチング側壁には、デポ膜２２が付着してしまう。
【０００９】
次に、この基板７をアッシングした直後の断面模式図を図４（ｂ）に示す。デポ膜２２はほとんど除去されていないことがわかる。このようにフェンス状のデポ膜２２が除去できずに残ってしまうと、後の工程に影響を及ぼすとともに、デバイスの信頼性を著しく低下させてしまう。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、エッチング側壁に形成されるフェンス状デポ膜の発生を防止し、その結果として微細パターンを形成できる、貴金属または貴金属を含む物質のドライエッチング方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願の第１発明のドライエッチング方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられたプラズマ源に高周波電力を印加するとともに、基板電極にも高周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基板上の貴金属または貴金属を含む物質をエッチングするエッチング方法であって、レジスト膜厚を被エッチング膜の５倍以下にすることを特徴とする。
【００１２】
本願の第２発明のドライエッチング方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられたプラズマ源に高周波電力を印加するとともに、基板電極にも高周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基板上の貴金属または貴金属を含む物質をエッチング処理するエッチング方法であって、酸素を添加したエッチング条件を用いることで対レジスト選択比を減少させて、レジスト形状を順テーパに制御することを特徴とする。
【００１３】
本願の第１または第２発明のエッチング方法において、好適には貴金属または貴金属を含む物質が、イリジウム、ルテニウム、白金、ロジウム、金、レニウムなどの遷移金属全般および第２周期以降の典型金属のうち少なくとも１つの元素を含む薄膜であることが望ましい。
【００１４】
更に好適には、本願の第１発明においてレジスト膜厚を調整させる手段として、エッチングプロセスに酸素を用いて処理することが望ましい。
【００１５】
その上、好適には、ドライエッチングプロセスに用いるガスは、塩素を含むガス（塩素、三塩化ホウ素、フッ化塩素など）、フッ素を含むガス（四フッ化炭素、三フッ化メタンなど）およびアルゴン、酸素であることが望ましい。
【００１６】
また、好適には、請求項３に含まれる物質とレジストとを同時にエッチングした場合には、レジストのエッチング速度が、前記物質のエッチング速度よりも相対的に大きく、対レジスト選択比が１以下であることが望ましく、プラズマ源に印加する高周波電力の周波数が５０ｋＨｚ乃至３ＧＨｚであることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１８】
図１に、本発明の第１実施形態において用いたエッチング装置の断面図を示す。
【００１９】
図１において、真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入し、ＭＦＣ３でガス流量を制御しつつ、排気装置としてのポンプ４により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、プラズマ源用高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を真空容器１内に突出して設けられたコイルもしくはアンテナ６に供給することにより、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極７上に載置された基板８に対してエッチング処理を行うことができる。
【００２０】
また、基板電極７に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給するための基板電極用高周波電源９が設けられており、基板８に到達するイオンエネルギーを制御することができるようになっている。コイルもしくはアンテナ６と真空容器１との間に誘電板１０が挟まれている。基板電極７内には、冷媒流路１１が設けられており、冷媒循環装置１２から冷媒が供給されており、また、基板電極７には基板８を基板電極７に対して、ＤＣ電源１３を用いて静電的に吸着する機構が備えられており、基板８を低温に保持することができるようになっている。
【００２１】
図１に示すエッチング装置において、膜厚０．２μｍの白金膜に２μｍのレジスト膜付き基板７をエッチングした。まず、酸素＝１００ｓｃｃｍ、圧力＝２．０Ｐａ、プラズマ源電力６００Ｗ、電極電力３００Ｗ、基板温度＝２０℃のエッチング条件でレジストをエッチングし、膜厚を減少させる。その際、レジストのレートを考慮し、レジストの残膜が▲１▼２．０μｍおよび▲２▼１．０μｍになるようにする。その後、アルゴン／塩素／酸素＝８０／２０／１０ｓｃｃｍ、圧力＝０．５Ｐａ、プラズマ源電力＝６００Ｗ、電極電力＝３００Ｗ、基板温度＝２０℃の条件で白金のエッチングを行う。
【００２２】
エッチング直後のエッチング断面模式図を図２（ａ）及び（ｃ）に示す。
【００２３】
レジストマスク１４の寸法は０．２μｍである。図２（ａ）に示すように、レジスト残膜が２．０μｍのとき、レジストマスク２０及び被エッチング膜である白金膜２１のエッチング側壁には、デポ膜２２が付着している。図２（ｃ）に示すように、レジスト残膜が１．０μｍでは、被エッチング膜である白金膜２１のエッチング側壁には、デポ膜２２が少し付着している。
【００２４】
次に、これらの基板７をアッシングした直後の断面模式図を、それぞれ図２（ｂ）及び（ｄ）に示す。レジスト残膜が２．０μｍ（図２（ａ）に相当）のとき、デポ膜２２は除去されておらず、フェンス状のデポが存在する。それに対して、レジスト残膜が１．０μｍ（図２（ｃ）に相当）では、フェンス状デポ膜はほとんど付着していないことがわかる。
【００２５】
このように、従来例では除去できなかったデポ膜が除去できたのは、レジストの膜厚の違いに起因していると考えられる。すなわち、本実施形態においては、白金をエッチングする際に発生するデポ物がレジストに付着する比率が少なく、揮発する量が増加するが、従来例ではレジスト膜厚が厚い為に、デポ物が揮発する前に、レジストに付着してしまう。
【００２６】
換言すれば、反応により生成するデポ物に付着する障害をできるだけ除去してしまうことが、デポ物を揮発させ、デポ膜の除去性を向上させるのに極めて効果的であると言える。その際、被エッチング膜に対して、レジスト膜厚が５倍以下にすることが効果的である。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図１及び図３を参照して説明する。本発明の第２実施形態において用いたエッチング装置は、既に図１において説明したので、ここでは説明を省略する。
【００２８】
図１に示すエッチング装置において、膜厚０．２μｍの白金膜に２μｍのレジスト膜付き基板７をエッチングした。エッチング条件は、アルゴン／塩素／酸素＝８０／２０／１０ｓｃｃｍ、圧力＝０．５Ｐａ、プラズマ源電力＝６００Ｗ、電極電力＝２００Ｗ、基板温度＝２０℃である。
【００２９】
エッチング直後のエッチング断面模式図を図３（ａ）に示す。レジストマスク２０の寸法は０．２μｍである。被エッチング膜である白金膜２１のエッチング側壁には、デポ膜２２が少し付着している。しかし、レジストマスク２０の側壁にはデポ膜の付着は見られない。次に、この基板７をアッシングした直後の断面模式図を図３（ｂ）に示す。フェンス状のデポ膜はほとんど付着していないことがわかる。
【００３０】
このように、従来例では除去できなかったデポ膜が除去できたのは、レジストの形状の違いに起因していると考えられる。すなわち、酸素を用いた条件でエッチングを行うことで、レジスト形状を順テーパ形状に制御しながら、同時に白金のエッチングをする。この際、レジストが従来の垂直形状に比べて、順テーパ形状になっているのでデポ物がレジストに付着しにくく、デポ物を揮発させ、デポ膜の除去性を向上させるのに極めて効果的であるといえる。
【００３１】
以上述べた本発明の実施形態において、被エッチング物が白金である場合を例示したが、その他、イリジウム、ルテニウム、白金、ロジウム、金、レニウムなどの遷移金属全般および第２周期以降の典型金属のうち少なくとも１つの元素を含む薄膜にも、本発明は適応可能である。
【００３２】
更に、請求項１においてレジスト膜厚を減少させる手段として、エッチングプロセスに酸素を用いて処理することがのぞましい。
【００３３】
また、本発明で、ドライエッチングプロセスに用いるガスは、塩素を含むガス（塩素、三塩化ホウ素、フッ化塩素など）、フッ素を含むガス（四フッ化炭素、三フッ化メタンなど）およびアルゴン、酸素を用いることができる。
【００３４】
本発明において、被エッチング物質とレジストとを同時にエッチングした場合には、レジストのエッチング速度が、前記物質のエッチング速度よりも相対的に大きく、対レジスト選択比が１以下であることが望ましい。対レジスト選択比が１よりも大きいと、レジストの形状を順テーパに制御することが困難になるという欠点がある。
【００３５】
また、本発明の実施形態において、プラズマ源に印加する電力の周波数が１３．５６ＭＨｚを用いた場合を例示したが、プラズマ源はこれに限定されるものではなく、周波数５０ｋＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加することによりプラズマを発生させるプラズマ源を用いることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願の第１発明のドライエッチング方法によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられたプラズマ源に高周波電力を印加するとともに、基板電極にも高周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基板上の貴金属または貴金属を含む物質をエッチングするエッチング方法であって、レジスト膜厚を被エッチング膜の５倍以下にすることで、エッチング側壁に形成されるフェンス状デポ膜の発生を防止し、その結果として微細パターンを形成できる、貴金属または貴金属を含む物質のドライエッチング方法を提供することができる。
【００３７】
また、本願の第２発明のドライエッチング方法によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられたプラズマ源に高周波電力を印加するとともに、基板電極にも高周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基板上の貴金属または貴金属を含む物質をエッチング処理するエッチング方法であって、酸素を添加したエッチング条件を用いることで対レジスト選択比を減少させて、レジスト形状を順テーパに制御するため、エッチング側壁に形成されるフェンス状デポ膜の発生を防止し、その結果として微細パターンを形成できる、貴金属または貴金属を含む物質のエッチング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態および第２実施形態で用いたエッチング装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態におけるエッチング断面模式図
【図３】本発明の第２実施形態におけるエッチング断面模式図
【図４】従来例におけるエッチング断面模式図
【符号の説明】
１  真空容器
２  ガス供給装置
３  ＭＦＣ（マスフローコントローラ）
４  ポンプ
５  プラズマ源用高周波電源
６  コイルもしくはアンテナ
７  基板電極
８  基板
９  基板電極用高周波電源
１０  誘電板
１１  冷媒流路
１２  冷媒循環装置
１３  ＤＣ電源
１４  レジストマスク
１５  白金膜
１６  デポ膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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