(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に塩素ガスを導入しつつ排気し、０．１〜１０Ｐａの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配設されたコイルに、コイルと真空容器との間に配置された誘電体を介して高周波電力を印加することでプラズマを発生させ、基板を処理するエッチング方法であって、
誘電体は、真空容器内側と外側の表面が基板表面と平行に構成され、
基板は、イリジウム薄膜が堆積している基板であり、かつ、誘電体の真空容器内側の表面温度を−５０℃〜５０℃に制御しながら、前記イリジウム薄膜をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
誘電体の誘電率が１〜２００であることを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを用いたエッチング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
記憶装置としての半導体メモリにおいて、従来はキャパシタ容量の確保をメモリキャパシタ構造を変革することによって行っていたが、近年の微細化によって最早構造だけの変革では要望される容量を確保することが難しくなっている。
【０００３】
そのため、キャパシタ容量材料に、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膜が用いられるようになった。
【０００４】
しかしながら、これらのセラミック系酸化物膜から酸素が脱離すると、その特性が大きく低下するため、キャパシタ電極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、ロジウムなどが用いられる。
【０００５】
以下、従来例のエッチング方法として、誘導結合プラズマ源を用いたイリジウムのドライエッチングについて、図６を参照して説明する。
【０００６】
真空容器２１の上部に設けた誘電体２２上に誘導結合コイル２３を設置し、真空容器２１内の下部電極２４上に基板２５を配置し、ガス供給手段２６から真空容器２１内にガスを導入しつつ、排気手段２７で真空容器２１内を排気し、真空容器２１内を所定の圧力に保ちながら、誘導結合コイル２３及び下部電極２４に、コイル用高周波電源２８及び下部電極用高周波電源２９により高周波電力を印加することによって、真空容器２１内にプラズマを発生させ、基板２５又は基板２５上の薄膜をエッチングする。誘導結合コイル２３と誘電体２２との間にはシートヒータを埋め込んであり、誘電体２２をある一定温度以上になるように加熱制御している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、誘導結合プラズマを用いたイリジウムのエッチングでは、塩素ガスとイリジウムとの反応生成物が分解し易いため、ヒータによって誘電体２２が６０℃以上に加温されていると、誘電体２２付近で反応生成物がイリジウムと塩素に分解し、誘電体２２にイリジウムを主成分とする導電性薄膜が付着することになる。
【０００８】
この導電性薄膜によって、誘導結合コイル２３からの電磁波が真空容器２１内に伝播されにくくなり、図５に示すように、処理を重ねていくうちに、プラズマ密度が低下し、イリジウムのエッチングレートが減少するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題に鑑み、反応生成物の分解によって誘電体に導電性薄膜が付着するような材質の基板のエッチングにおいて、処理枚数にかかわらずエッチングレートの変動が少なく、安定的にエッチングができるエッチング方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のエッチング方法は、真空容器内に塩素ガスを導入しつつ排気し、０．１〜１０Ｐａの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配設されたコイルに、コイルと真空容器との間に配置された誘電体を介して高周波電力を印加することでプラズマを発生させ、基板を処理するエッチング方法であって、誘電体は、真空容器内側と外側の表面が基板表面と平行に構成され、基板は、イリジウム薄膜が堆積している基板であり、かつ、誘電体の真空容器内側の表面温度を−５０℃〜５０℃に制御しながら、前記イリジウム薄膜をエッチングするものであり、誘電体の真空容器内側の表面温度を低下させることで反応生成物の分解により誘電体表面に導電性薄膜が発生するのを抑制し、誘電体を透過する電磁波の遮蔽を防止して、基板処理毎のエッチングレートの低下を防止することができ、特に、誘電体の表面温度を−５０℃〜５０℃に制御することによって、顕著な効果が得られる。
【００１２】
また、誘電体の誘電率は１〜２００とするのが好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエッチング方法の一実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
【００１６】
図１、図２において、真空容器１の上部に誘電体２が設けられ、この誘電体２上に誘導結合コイル３を配設されている。誘電体２は、電磁波を真空容器１内に透過するものであり、その誘電率が１〜２００のものが好適である。ガスフローコントローラ５ａ、５ｂを有するガス供給手段５にてガス導入口４から真空容器１内にエッチングガスを導入しながら、圧力コントローラ６ａとターボ分子ポンプ６ｂを有する排気手段６にて真空排気して、真空容器１内を所定の圧力に維持するように構成されている。真空容器１内の下部には、基板８を載置する基板電極７が配設されている。
【００１７】
誘導結合コイル３には、インピーダンス整合手段９を介してコイル用高周波電源１０が接続され、基板電極７にはインピーダンス整合手段１１を介して基板電極用高周波電源１２が接続されている。
【００１８】
誘電体２又は誘電体２と誘導結合コイル３との間に、図２に示すように、絶縁物にて構成した冷媒通路としての水冷管１４を配設し、その中に水又は有機溶媒を循環させ、誘電体２の真空容器１内に臨む表面温度を制御するように構成されている。即ち、水冷管１４は温度制御部１９に接続され、温度制御部１９には誘電体２に装着されている温度センサ（図示せず）による検出温度が入力され、誘電体２の温度が所望温度になるように検出温度に基づいて水冷管１４に循環させる水又は有機溶媒の流量や温度を制御するように構成されている。
【００１９】
以上の構成において、基板電極７上に基板８を設置し、ガス供給手段５にてガス導入口４から真空容器１内にエッチングガスを導入しつつ、排気手段６にて真空容器１内を排気し、真空容器１内を０．１〜１０Ｐａの所定の圧力に保ちながら、誘導結合コイル３及び基板電極７に、コイル用高周波電源１０及び基板電極用高周波電源１２からそれぞれ高周波電力を印加し、真空容器１内にプラズマを発生させ、基板８上のイリジウム薄膜をエッチングする。このときの基板８の表面温度は１００℃であった。また、その際に水冷管１４に有機溶媒を循環させ、誘電体２の真空容器１内に臨む表面温度を５０℃以下に保った。
【００２０】
このように誘電体２を冷却してプラズマによる温度上昇を抑制し、誘電体２の表面温度を５０℃以下に保つことによって、イリジウムと塩素の反応生成物の分解を低減し、誘電体２表面にイリジウムを主成分とする導電性薄膜発生を抑制することができた。これにより誘電体２を透過する電磁波が遮蔽されず、基板処理毎のエッチングレートの低下を防止することができる。
【００２１】
図５に誘電体２の表面温度をパラメータとして、イリジウムエッチングにおける基板処理枚数ごとのエッチングレートの推移を示している。誘電体２の表面温度が５０℃以下では、エッチングレートの低下が認められなかったが、６０℃以上ではエッチングレートが低下し、基板８の表面温度と同じ１００℃では１０枚以上処理した時点で放電維持ができなかった。
【００２２】
上記実施形態では、誘電体２の冷却手段として、冷媒通路である水冷管１４を設けた例を示したが、図３に示すように、誘電体２の誘導結合コイル３を配設した空間を冷却風洞１５にて覆い、その内部に外部からファン１６にてエアを導入し、誘電体２を強制的に冷却して表面温度を制御しても良い。また、その際に図示のように冷凍器１７により１０℃以下のエアを生成して、そのエアをファン１６にて導入するようにしてもよい。この場合、誘電体２と誘導結合コイル３の間に冷却構造を設ける必要がないので、構成が簡単でかつ電磁波の透過に影響を与えないので好適である。
【００２３】
また、図４に示すように、誘電体２上にペルチェ素子１８を配置し、誘電体２を直接冷却して表面温度を制御するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のエッチング方法によれば、以上のように高周波電力が透過する基板表面と平行な誘電体の真空容器内側の表面温度を低下させることで反応生成物の分解により誘電体表面に導電性薄膜が発生するのを抑制し、誘電体を透過する電磁波の遮蔽を防止して、基板処理毎のエッチングレートの低下を防止することができ、特に誘電体の表面温度を−５０℃〜５０℃に制御することによって、顕著な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエッチング装置の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態における誘電体冷却手段の構成例の説明図である。
【図３】同実施形態における誘電体冷却手段の他の構成例の説明図である。
【図４】同実施形態における誘電体冷却手段のさらに別の構成例の説明図である。
【図５】イリジウムエッチングレートの処理枚数ごとの推移を誘電体の表面温度をパラメータとして示したグラフである。
【図６】従来例のエッチング装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  真空容器
２  誘電体
３  誘導結合コイル
５  ガス供給手段
６  排気手段
７  基板電極
８  基板
１０  コイル用高周波電源
１４  水冷管（冷媒通路）
１６  ファン
１７  冷凍器
１８  ペルチェ素子
１９  温度制御部
【図１】
0004127358.tif 000002
【図２】
0004127358.tif 000003
【図３】
0004127358.tif 000004
【図４】
0004127358.tif 000005
【図５】
0004127358.tif 000006
【図６】
0004127358.tif 000007