JP2001118829A - 金属パターンの形成方法 - Google Patents
金属パターンの形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐酸性に優れる金属からなる金属パターンの
側面に付着する付着物を確実に除去できると共に、パタ
ーン側面の基板面に対する垂直形状に優れた金属パター
ンを形成できるようにする。 【解決手段】 第１のエッチング工程において、流量
０．０９ｓｌｍの塩素と流量０．０１ｓｌｍのＡｒとの
混合ガスを用いて、レジストパターン１８をマスクとし
て下部電極形成膜１７Ａの上部の６分の１程度に対して
エッチングを行なう。続く第２のエッチング工程におい
て、流量０．０１ｓｌｍの塩素と流量０．０９ｓｌｍの
Ａｒとの混合ガスを用いて、下部電極形成膜１７Ａの残
部に対してエッチングを行なうことにより、下部電極形
成膜１７Ａから下部電極１７Ｂを形成する。この結果、
第１の工程により、下部電極１７Ｂにおける開口部１８
ａに露出するパターン側壁に可溶性の第１の側壁付着物
２１が形成され、第２の工程により、第１の側壁付着物
２１の側面に難溶性の第２の側壁付着物２２が形成され
る。
側面に付着する付着物を確実に除去できると共に、パタ
ーン側面の基板面に対する垂直形状に優れた金属パター
ンを形成できるようにする。 【解決手段】 第１のエッチング工程において、流量
０．０９ｓｌｍの塩素と流量０．０１ｓｌｍのＡｒとの
混合ガスを用いて、レジストパターン１８をマスクとし
て下部電極形成膜１７Ａの上部の６分の１程度に対して
エッチングを行なう。続く第２のエッチング工程におい
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部に対してエッチングを行なうことにより、下部電極形
成膜１７Ａから下部電極１７Ｂを形成する。この結果、
第１の工程により、下部電極１７Ｂにおける開口部１８
ａに露出するパターン側壁に可溶性の第１の側壁付着物
２１が形成され、第２の工程により、第１の側壁付着物
２１の側面に難溶性の第２の側壁付着物２２が形成され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、白金族元素のよう
に耐酸化性に優れる金属からなる金属膜にドライエッチ
ングによって微細なパターンを形成できる金属パターン
の形成方法に関する。
に耐酸化性に優れる金属からなる金属膜にドライエッチ
ングによって微細なパターンを形成できる金属パターン
の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の微細化及び高集積化
の進展に伴い、ダイナミックランダムアクセスメモリ
（ＤＲＡＭ）装置等に用いられている情報蓄積用の容量
絶縁膜として、高誘電体材料であるチタン酸ストロンチ
ウム（ＳｒＴｉＯ3 ）又はチタン酸バリウムストロンチ
ウム（（ＢａＳｒ）ＴｉＯ3 、略称ＢＳＴ）を用いる研
究及び開発が進められている。また、電子機器の高機能
化を図るため、強誘電体材料であるタンタル酸ストロン
チウムバリウム（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9 、略称ＳＢＴ）又
はジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、
略称ＰＺＴ）を用いた不揮発性メモリデバイスの開発も
行なわれている。
の進展に伴い、ダイナミックランダムアクセスメモリ
（ＤＲＡＭ）装置等に用いられている情報蓄積用の容量
絶縁膜として、高誘電体材料であるチタン酸ストロンチ
ウム（ＳｒＴｉＯ3 ）又はチタン酸バリウムストロンチ
ウム（（ＢａＳｒ）ＴｉＯ3 、略称ＢＳＴ）を用いる研
究及び開発が進められている。また、電子機器の高機能
化を図るため、強誘電体材料であるタンタル酸ストロン
チウムバリウム（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9 、略称ＳＢＴ）又
はジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、
略称ＰＺＴ）を用いた不揮発性メモリデバイスの開発も
行なわれている。
【０００３】これらの材料を容量絶縁膜として用いる場
合には、容量素子の電極材料に耐酸化性が要求されるた
め、一般には白金やイリジウム等の貴金属が用いられ
る。
合には、容量素子の電極材料に耐酸化性が要求されるた
め、一般には白金やイリジウム等の貴金属が用いられ
る。
【０００４】以下、従来の容量素子の製造方法について
図面を参照しながら説明する。
図面を参照しながら説明する。
【０００５】図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は従来のＤＲ
ＡＭ装置における容量素子部の製造方法の工程順の断面
構成を示している。まず、図１４（ａ）に示すように、
シリコンからなる基板１０１上に、素子分離用の複数の
分離酸化膜１０２を互いに間隔をおいて形成し、半導体
基板１０１上における分離酸化膜１０２同士の間に複数
のゲート電極１０３を形成する。続いて、半導体基板１
０１上にゲート電極１０３を含む全面にわたって層間絶
縁膜１０４を堆積する。堆積した層間絶縁膜１０４に半
導体基板１０１を露出する複数のコンタクト孔を開口し
た後、各コンタクト孔に金属を充填してコンタクトプラ
グ１０５を形成する。その後、層間絶縁膜１０４上に、
窒化チタン（ＴｉＮ）及びチタン（Ｔｉ）の積層膜から
なる拡散バリア層１０６を形成する。続いて、スパッタ
法等を用いて、拡散バリア層１０６上に、白金（Ｐｔ）
からなり容量素子の下部電極となる第１の金属膜１０７
を堆積する。
ＡＭ装置における容量素子部の製造方法の工程順の断面
構成を示している。まず、図１４（ａ）に示すように、
シリコンからなる基板１０１上に、素子分離用の複数の
分離酸化膜１０２を互いに間隔をおいて形成し、半導体
基板１０１上における分離酸化膜１０２同士の間に複数
のゲート電極１０３を形成する。続いて、半導体基板１
０１上にゲート電極１０３を含む全面にわたって層間絶
縁膜１０４を堆積する。堆積した層間絶縁膜１０４に半
導体基板１０１を露出する複数のコンタクト孔を開口し
た後、各コンタクト孔に金属を充填してコンタクトプラ
グ１０５を形成する。その後、層間絶縁膜１０４上に、
窒化チタン（ＴｉＮ）及びチタン（Ｔｉ）の積層膜から
なる拡散バリア層１０６を形成する。続いて、スパッタ
法等を用いて、拡散バリア層１０６上に、白金（Ｐｔ）
からなり容量素子の下部電極となる第１の金属膜１０７
を堆積する。
【０００６】次に、図１４（ｂ）に示すように、第１の
金属膜１０７上に、コンタクトプラグ１０５の上方の領
域をマスクするレジストパターン（図示せず）を形成
し、これをマスクとして第１の金属膜１０７及び拡散バ
リア層１０６に対してエッチングを行なって第１の金属
膜１０７からなる下部電極を形成する。その後、アッシ
ングによりレジストパターンを除去し、さらに洗浄を行
なう。
金属膜１０７上に、コンタクトプラグ１０５の上方の領
域をマスクするレジストパターン（図示せず）を形成
し、これをマスクとして第１の金属膜１０７及び拡散バ
リア層１０６に対してエッチングを行なって第１の金属
膜１０７からなる下部電極を形成する。その後、アッシ
ングによりレジストパターンを除去し、さらに洗浄を行
なう。
【０００７】次に、図１４（ｃ）に示すように、層間絶
縁膜１０４上に第１の金属膜１０７を含む全面にわたっ
てＢＳＴからなる容量絶縁膜１０８を堆積し、続いて、
スパッタ法等を用いて、容量絶縁膜１０８上の全面に、
白金からなり容量素子の上部電極となる第２の金属膜１
０９を堆積する。その後、第２の金属膜１０９上に、第
１の金属膜１０７の上方の領域をマスクするレジストパ
ターン（図示せず）を形成し、これをマスクとして第２
の金属膜１０９及び容量絶縁膜１０８に対してエッチン
グを行なって容量素子を形成する。
縁膜１０４上に第１の金属膜１０７を含む全面にわたっ
てＢＳＴからなる容量絶縁膜１０８を堆積し、続いて、
スパッタ法等を用いて、容量絶縁膜１０８上の全面に、
白金からなり容量素子の上部電極となる第２の金属膜１
０９を堆積する。その後、第２の金属膜１０９上に、第
１の金属膜１０７の上方の領域をマスクするレジストパ
ターン（図示せず）を形成し、これをマスクとして第２
の金属膜１０９及び容量絶縁膜１０８に対してエッチン
グを行なって容量素子を形成する。
【０００８】従来、白金からなる第１の金属膜１０７及
び第２の金属膜１０９に対するエッチングには、王水に
よるウェットエッチング法やイオンミリング法が用いら
れている。しかし、ウェットエッチングは等方性エッチ
ングであるため、高精度な微細加工には不向きである。
また、イオンミリング法も、層間絶縁膜１０４等の下地
層に対する選択性が低いため、高精度な微細加工は困難
である。
び第２の金属膜１０９に対するエッチングには、王水に
よるウェットエッチング法やイオンミリング法が用いら
れている。しかし、ウェットエッチングは等方性エッチ
ングであるため、高精度な微細加工には不向きである。
また、イオンミリング法も、層間絶縁膜１０４等の下地
層に対する選択性が低いため、高精度な微細加工は困難
である。
【０００９】このため、近年、リアクティブイオンエッ
チング（ＲＩＥ）技術を用いる微細加工方法の検討がな
されている。なかでも、エッチングガスに塩素又は臭素
を含ませることが検討されており、特に、塩素とアルゴ
ン（Ａｒ）との混合ガスを用いた場合に良好な結果が得
られている。アルゴンに対する塩素ガスの混合比を５０
％以上とすることにより、アルゴンのみによるスパッタ
エッチングと比べてエッチング速度が１．５倍程度増加
することが確認されている。
チング（ＲＩＥ）技術を用いる微細加工方法の検討がな
されている。なかでも、エッチングガスに塩素又は臭素
を含ませることが検討されており、特に、塩素とアルゴ
ン（Ａｒ）との混合ガスを用いた場合に良好な結果が得
られている。アルゴンに対する塩素ガスの混合比を５０
％以上とすることにより、アルゴンのみによるスパッタ
エッチングと比べてエッチング速度が１．５倍程度増加
することが確認されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のＲＩＥ法を用いた金属パターンの形成方法は、本質
的に白金又はイリジウム等との反応性が乏しいため、エ
ッチング速度が１００ｎｍ／ｍｉｎ程度と小さいという
問題がある。また、エッチング速度を増加させるため
に、エッチングガスに含まれる塩素濃度を増やすと、エ
ッチング時の反応生成物が、第１の金属膜１０７におけ
るレジストパターンの開口部の壁面に沿ってその下側に
露出する側面に付着する。これにより、金属パターンの
側面の基板面に対する角度が６０度以下のテーパー形状
となってその周縁部が広がるため、高精度な微細加工が
困難となる。また、加工精度を向上を図ってエッチング
ガスに含まれるアルゴン濃度を増やしたり、又はエッチ
ング速度の向上を図って高周波電力を増やしたりする
と、スパッタリングによるエッチングが支配的になるた
め、被エッチング膜（金属膜）材料が形成されたパター
ンの側面に反応生成物が再付着するという問題もある。
来のＲＩＥ法を用いた金属パターンの形成方法は、本質
的に白金又はイリジウム等との反応性が乏しいため、エ
ッチング速度が１００ｎｍ／ｍｉｎ程度と小さいという
問題がある。また、エッチング速度を増加させるため
に、エッチングガスに含まれる塩素濃度を増やすと、エ
ッチング時の反応生成物が、第１の金属膜１０７におけ
るレジストパターンの開口部の壁面に沿ってその下側に
露出する側面に付着する。これにより、金属パターンの
側面の基板面に対する角度が６０度以下のテーパー形状
となってその周縁部が広がるため、高精度な微細加工が
困難となる。また、加工精度を向上を図ってエッチング
ガスに含まれるアルゴン濃度を増やしたり、又はエッチ
ング速度の向上を図って高周波電力を増やしたりする
と、スパッタリングによるエッチングが支配的になるた
め、被エッチング膜（金属膜）材料が形成されたパター
ンの側面に反応生成物が再付着するという問題もある。
【００１１】図１５は図１４（ｂ）に示す工程よりも前
の工程の断面構成であって、第１の金属膜１０７に対し
てエッチングを行なった直後の側壁付着物が形成される
様子を示している。図１５において、図１４（ｂ）に示
す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付してい
る。図１５に示すように、第１の金属膜１０７上に、コ
ンタクトプラグ１０５の上方の領域をマスクするレジス
トパターン１１０を形成し、これをマスクとして第１の
金属膜１０７及び拡散バリア層１０６に対してエッチン
グを行なう。このとき、レジストパターン１１０の壁面
及び第１の金属膜１０７におけるレジストパターン１１
０の壁面に沿ってその下側に露出する側面に、被エッチ
ング膜である第１の金属膜１０７がスパッタリングされ
ることにより、側壁付着物１１１が付着する。
の工程の断面構成であって、第１の金属膜１０７に対し
てエッチングを行なった直後の側壁付着物が形成される
様子を示している。図１５において、図１４（ｂ）に示
す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付してい
る。図１５に示すように、第１の金属膜１０７上に、コ
ンタクトプラグ１０５の上方の領域をマスクするレジス
トパターン１１０を形成し、これをマスクとして第１の
金属膜１０７及び拡散バリア層１０６に対してエッチン
グを行なう。このとき、レジストパターン１１０の壁面
及び第１の金属膜１０７におけるレジストパターン１１
０の壁面に沿ってその下側に露出する側面に、被エッチ
ング膜である第１の金属膜１０７がスパッタリングされ
ることにより、側壁付着物１１１が付着する。
【００１２】この後、レジストパターン１１０を除去す
ると、側壁付着物１１１が残り、フェンスと呼ばれる衝
立状の残留物が形成される。このように、白金又はイリ
ジウム等がスパッタリングされることによって生じた側
壁付着物１１１は、この側壁付着物１１１が通常の薬液
に溶解しにくいため、その除去が困難である。たとえ、
王水等を用いたとしても、形成された金属パターンも側
壁付着物１１１と同種の材料からなるため、金属パター
ンも同時に溶解してしまう。
ると、側壁付着物１１１が残り、フェンスと呼ばれる衝
立状の残留物が形成される。このように、白金又はイリ
ジウム等がスパッタリングされることによって生じた側
壁付着物１１１は、この側壁付着物１１１が通常の薬液
に溶解しにくいため、その除去が困難である。たとえ、
王水等を用いたとしても、形成された金属パターンも側
壁付着物１１１と同種の材料からなるため、金属パター
ンも同時に溶解してしまう。
【００１３】このため、側壁付着物１１１に対してアル
ゴンエアロゾルのような微粒子による物理的衝撃を加え
てこれを除去する方法も検討されている。しかしなが
ら、側壁付着物１１１の衝立状に突き出した部分は折れ
て除去されるものの、金属パターンの側面に付着してい
る部分は除去できない。
ゴンエアロゾルのような微粒子による物理的衝撃を加え
てこれを除去する方法も検討されている。しかしなが
ら、側壁付着物１１１の衝立状に突き出した部分は折れ
て除去されるものの、金属パターンの側面に付着してい
る部分は除去できない。
【００１４】また、塩素との反応生成物である側壁付着
物１１１は、白金やイリジウムが塩素と十分に反応して
いる場合には純水に溶解するため、その除去は容易であ
るが、ほとんどの場合は塩素と十分に反応しておらず、
従って、その確実な除去は困難である。
物１１１は、白金やイリジウムが塩素と十分に反応して
いる場合には純水に溶解するため、その除去は容易であ
るが、ほとんどの場合は塩素と十分に反応しておらず、
従って、その確実な除去は困難である。
【００１５】本発明は、前記従来の問題を解決し、貴金
属からなる金属パターンの側面に付着する付着物を確実
に除去しながら、エッチング速度の向上とパターン側面
の基板面に対する垂直形状に優れた金属パターンを形成
できるようにすることを目的とする。
属からなる金属パターンの側面に付着する付着物を確実
に除去しながら、エッチング速度の向上とパターン側面
の基板面に対する垂直形状に優れた金属パターンを形成
できるようにすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、白金族等の耐酸化性に優れる金属パター
ンの形成方法として、第１に、金属膜の上部に対して塩
素を相対的に多く含むエッチングガスによる第１のエッ
チングと金属膜の下部に対して第１のエッチング工程の
エッチングガスよりも塩素濃度が小さいエッチングガス
による第２のエッチングとを行なう。第２に、金属膜に
対してフロロカーボンを含むエッチングガスによるエッ
チングを行なう。第３に、金属膜に対して金属カルボニ
ル化合物が形成されるエッチングを行なう。第４に、金
属膜に対して塩化金属カルボニル化合物が形成されるエ
ッチングを行なう。第５に、生成された側壁付着物に対
して一酸化炭素を含むアッシングガスを用いたアッシン
グによる除去を行なう。
め、本発明は、白金族等の耐酸化性に優れる金属パター
ンの形成方法として、第１に、金属膜の上部に対して塩
素を相対的に多く含むエッチングガスによる第１のエッ
チングと金属膜の下部に対して第１のエッチング工程の
エッチングガスよりも塩素濃度が小さいエッチングガス
による第２のエッチングとを行なう。第２に、金属膜に
対してフロロカーボンを含むエッチングガスによるエッ
チングを行なう。第３に、金属膜に対して金属カルボニ
ル化合物が形成されるエッチングを行なう。第４に、金
属膜に対して塩化金属カルボニル化合物が形成されるエ
ッチングを行なう。第５に、生成された側壁付着物に対
して一酸化炭素を含むアッシングガスを用いたアッシン
グによる除去を行なう。
【００１７】具体的に、本発明に係る第１の金属パター
ンの形成方法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成
工程と、金属膜上に、設計パターンである開口部を有す
るマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程
と、塩素を含む第１のエッチングガスを用いたドライエ
ッチングにより、マスクパターンを用いて、マスクパタ
ーンの開口部の壁面又は金属膜における開口部の壁面に
沿ってその下側に露出する露出面に第１の付着物が形成
されるように金属膜の上部に対してエッチングを行なう
第１のエッチング工程と、第１のエッチングガスよりも
塩素濃度が低い第２のエッチングガスを用いたドライエ
ッチングにより、マスクパターンを用いて、第１の付着
物の側面に第２の付着物が形成されるように金属膜の下
部に対してエッチングを行なう第２のエッチング工程
と、基板を薬液を用いて洗浄することにより、第１の付
着物を除去する第１の付着物除去工程と、第２の付着物
に対して物理的衝撃を加えて第２の付着物を除去するこ
とにより、金属膜に設計パターンを転写する第２の付着
物除去工程とを備えている。
ンの形成方法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成
工程と、金属膜上に、設計パターンである開口部を有す
るマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程
と、塩素を含む第１のエッチングガスを用いたドライエ
ッチングにより、マスクパターンを用いて、マスクパタ
ーンの開口部の壁面又は金属膜における開口部の壁面に
沿ってその下側に露出する露出面に第１の付着物が形成
されるように金属膜の上部に対してエッチングを行なう
第１のエッチング工程と、第１のエッチングガスよりも
塩素濃度が低い第２のエッチングガスを用いたドライエ
ッチングにより、マスクパターンを用いて、第１の付着
物の側面に第２の付着物が形成されるように金属膜の下
部に対してエッチングを行なう第２のエッチング工程
と、基板を薬液を用いて洗浄することにより、第１の付
着物を除去する第１の付着物除去工程と、第２の付着物
に対して物理的衝撃を加えて第２の付着物を除去するこ
とにより、金属膜に設計パターンを転写する第２の付着
物除去工程とを備えている。
【００１８】第１の金属パターンの形成方法によると、
マスクパターンを用いて金属膜の上部に対して塩素を含
む第１のエッチングガスを用いたドライエッチングによ
り、金属膜におけるマスクパターンの開口部の壁面に沿
ってその下側に露出する露出面に第１の付着物が形成さ
れるようにエッチングを行ない、続いて、マスクパター
ンを用いて金属膜の下部に対して第１のエッチングガス
よりも塩素濃度が低い第２のエッチングガスを用いたド
ライエッチングにより、第１の付着物の側面に第２の付
着物が形成されるようにエッチングを行なう。次に、第
１の付着物は金属塩化物からなり、薬液を用いた洗浄に
より除去できるため、金属膜の露出した壁面と難溶性の
第２の付着物との間に隙間が生じる。その結果、微粒子
等によるの物理的な衝撃を加えて第２の付着物を除去す
る際に、基板上に注入される微粒子が隙間にも入り込む
ため該第２の付着物の除去が容易となり、金属膜に設計
パターンを確実に転写することができる。
マスクパターンを用いて金属膜の上部に対して塩素を含
む第１のエッチングガスを用いたドライエッチングによ
り、金属膜におけるマスクパターンの開口部の壁面に沿
ってその下側に露出する露出面に第１の付着物が形成さ
れるようにエッチングを行ない、続いて、マスクパター
ンを用いて金属膜の下部に対して第１のエッチングガス
よりも塩素濃度が低い第２のエッチングガスを用いたド
ライエッチングにより、第１の付着物の側面に第２の付
着物が形成されるようにエッチングを行なう。次に、第
１の付着物は金属塩化物からなり、薬液を用いた洗浄に
より除去できるため、金属膜の露出した壁面と難溶性の
第２の付着物との間に隙間が生じる。その結果、微粒子
等によるの物理的な衝撃を加えて第２の付着物を除去す
る際に、基板上に注入される微粒子が隙間にも入り込む
ため該第２の付着物の除去が容易となり、金属膜に設計
パターンを確実に転写することができる。
【００１９】本発明に係る第２の金属パターンの形成方
法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金
属膜上に、設計パターンである開口部を有するマスクパ
ターンを形成するマスクパターン形成工程と、マスクパ
ターンを用いて、フロロカーボンを含むエッチングガス
を用いたドライエッチングにより金属膜に対してエッチ
ングを行なうエッチング工程と、金属膜におけるマスク
パターンの開口部の壁面に沿ってその下側に露出する露
出面に付着する付着物を薬液により洗浄して除去するか
又は付着物に物理的衝撃を加えて除去することにより、
金属膜に設計パターンを転写する付着物除去工程とを備
えている。
法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金
属膜上に、設計パターンである開口部を有するマスクパ
ターンを形成するマスクパターン形成工程と、マスクパ
ターンを用いて、フロロカーボンを含むエッチングガス
を用いたドライエッチングにより金属膜に対してエッチ
ングを行なうエッチング工程と、金属膜におけるマスク
パターンの開口部の壁面に沿ってその下側に露出する露
出面に付着する付着物を薬液により洗浄して除去するか
又は付着物に物理的衝撃を加えて除去することにより、
金属膜に設計パターンを転写する付着物除去工程とを備
えている。
【００２０】第２の金属パターンの形成方法によると、
フロロカーボンを含むエッチングガスを用いたドライエ
ッチングにより金属膜に対してエッチングを行なうた
め、金属膜におけるマスクパターンの開口部の壁面の下
側に露出する露出面に付着する付着物は金属との密着性
が低いフロロカーボン重合物となる。また、薬液との反
応性も高まるため、薬液洗浄又は物理的な衝撃の印加に
より容易に除去できるようになる。
フロロカーボンを含むエッチングガスを用いたドライエ
ッチングにより金属膜に対してエッチングを行なうた
め、金属膜におけるマスクパターンの開口部の壁面の下
側に露出する露出面に付着する付着物は金属との密着性
が低いフロロカーボン重合物となる。また、薬液との反
応性も高まるため、薬液洗浄又は物理的な衝撃の印加に
より容易に除去できるようになる。
【００２１】本発明に係る第３の金属パターンの形成方
法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金
属膜上に、設計パターンである開口部を有するマスクパ
ターンを形成するマスクパターン形成工程と、マスクパ
ターンを用いて、金属カルボニル化合物が形成されるよ
うに金属膜に対してエッチングを行なうことにより、金
属膜に設計パターンを転写するエッチング工程とを備え
ている。
法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金
属膜上に、設計パターンである開口部を有するマスクパ
ターンを形成するマスクパターン形成工程と、マスクパ
ターンを用いて、金属カルボニル化合物が形成されるよ
うに金属膜に対してエッチングを行なうことにより、金
属膜に設計パターンを転写するエッチング工程とを備え
ている。
【００２２】第３の金属パターンの形成方法によると、
金属膜に対して金属カルボニル化合物が形成されるよう
にエッチングを行なうため、該金属カルボニル化合物は
揮発性を有するので、パターニングされた開口部の壁面
に側壁付着物が形成されることがない。
金属膜に対して金属カルボニル化合物が形成されるよう
にエッチングを行なうため、該金属カルボニル化合物は
揮発性を有するので、パターニングされた開口部の壁面
に側壁付着物が形成されることがない。
【００２３】本発明に係る第４の金属パターンの形成方
法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金
属膜上に、設計パターンである開口部を有するマスクパ
ターンを形成するマスクパターン形成工程と、マスクパ
ターンを用いて、塩化金属カルボニル化合物が形成され
るように金属膜に対してエッチングを行なうことによ
り、金属膜に設計パターンを転写するエッチング工程と
を備えている。
法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金
属膜上に、設計パターンである開口部を有するマスクパ
ターンを形成するマスクパターン形成工程と、マスクパ
ターンを用いて、塩化金属カルボニル化合物が形成され
るように金属膜に対してエッチングを行なうことによ
り、金属膜に設計パターンを転写するエッチング工程と
を備えている。
【００２４】第４の金属パターンの形成方法によると、
金属膜に対して塩化金属カルボニル化合物が形成される
ようにエッチングを行なうため、該塩化金属カルボニル
化合物は揮発性を有するため、パターニングされた開口
部の壁面に側壁付着物が形成されることがない。
金属膜に対して塩化金属カルボニル化合物が形成される
ようにエッチングを行なうため、該塩化金属カルボニル
化合物は揮発性を有するため、パターニングされた開口
部の壁面に側壁付着物が形成されることがない。
【００２５】本発明に係る第５の金属パターンの形成方
法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金
属膜上に、設計パターンである開口部を有するマスクパ
ターンを形成するマスクパターン形成工程と、マスクパ
ターンを用いて金属膜に対してドライエッチングを行な
うエッチング工程と、金属膜におけるマスクパターンの
開口部の壁面に沿ってその下側に露出する露出面に付着
する付着物を、一酸化炭素又は二酸化炭素を含むアッシ
ングガスを用いたアッシングにより除去することによ
り、金属膜に設計パターンを転写するエッチング工程と
を備えている。
法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金
属膜上に、設計パターンである開口部を有するマスクパ
ターンを形成するマスクパターン形成工程と、マスクパ
ターンを用いて金属膜に対してドライエッチングを行な
うエッチング工程と、金属膜におけるマスクパターンの
開口部の壁面に沿ってその下側に露出する露出面に付着
する付着物を、一酸化炭素又は二酸化炭素を含むアッシ
ングガスを用いたアッシングにより除去することによ
り、金属膜に設計パターンを転写するエッチング工程と
を備えている。
【００２６】第５の金属パターンの形成方法によると、
金属膜におけるマスクパターンの開口部の下側の露出面
に付着する付着物に対して、一酸化炭素又は二酸化炭素
を含むアッシングガスを用いたアッシングにより除去す
るため、付着物がカルボニル化合物となって揮発するの
で、付着物を容易に除去できる。
金属膜におけるマスクパターンの開口部の下側の露出面
に付着する付着物に対して、一酸化炭素又は二酸化炭素
を含むアッシングガスを用いたアッシングにより除去す
るため、付着物がカルボニル化合物となって揮発するの
で、付着物を容易に除去できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態について図面を参照しながら説明する。
の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】図１（ａ）〜図１（ｃ）及び図２（ａ）〜
図２（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る金属パター
ンの形成方法であって、ＤＲＡＭ装置のキャパシタ形成
工程における工程順の断面構成を示している。まず、図
１（ａ）に示すように、例えば、シリコンからなる基板
１１上に、素子分離用の複数の分離酸化膜１２を互いに
間隔をおいて形成し、基板１１上における分離酸化膜１
２同士の間にサイドウォールを有する複数のゲート電極
１３を形成する。続いて、基板１１上にゲート電極１３
を含む全面にわたって酸化シリコンからなる層間絶縁膜
１４を堆積する。堆積した層間絶縁膜１４に基板１１を
露出する複数のコンタクト孔を開口した後、各コンタク
ト孔にタングステン等を充填してコンタクトプラグ１５
を形成する。その後、層間絶縁膜１４上に、後工程で形
成する下部電極の構成原子、ここでは白金原子がコンタ
クトプラグ１５に拡散するのを防止する窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）及びチタン（Ｔｉ）の積層膜からなる拡散バリア
層１６を形成する。続いて、スパッタ法等を用いて、拡
散バリア層１６上に全面にわたって、白金からなり容量
素子の下部電極となる金属膜としての下部電極形成膜１
７Ａを堆積する。
図２（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る金属パター
ンの形成方法であって、ＤＲＡＭ装置のキャパシタ形成
工程における工程順の断面構成を示している。まず、図
１（ａ）に示すように、例えば、シリコンからなる基板
１１上に、素子分離用の複数の分離酸化膜１２を互いに
間隔をおいて形成し、基板１１上における分離酸化膜１
２同士の間にサイドウォールを有する複数のゲート電極
１３を形成する。続いて、基板１１上にゲート電極１３
を含む全面にわたって酸化シリコンからなる層間絶縁膜
１４を堆積する。堆積した層間絶縁膜１４に基板１１を
露出する複数のコンタクト孔を開口した後、各コンタク
ト孔にタングステン等を充填してコンタクトプラグ１５
を形成する。その後、層間絶縁膜１４上に、後工程で形
成する下部電極の構成原子、ここでは白金原子がコンタ
クトプラグ１５に拡散するのを防止する窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）及びチタン（Ｔｉ）の積層膜からなる拡散バリア
層１６を形成する。続いて、スパッタ法等を用いて、拡
散バリア層１６上に全面にわたって、白金からなり容量
素子の下部電極となる金属膜としての下部電極形成膜１
７Ａを堆積する。
【００２９】次に、図１（ｂ）に示すように、下部電極
形成膜１７Ａ上に、コンタクトプラグ１５の上方の領域
をマスクし且つ他の領域を露出する開口部１８ａを有す
るレジストパターン１８を形成する。
形成膜１７Ａ上に、コンタクトプラグ１５の上方の領域
をマスクし且つ他の領域を露出する開口部１８ａを有す
るレジストパターン１８を形成する。
【００３０】次に、図１（ｃ）に示すように、拡散バリ
ア層１６及び下部電極形成膜１７Ａに対してプラズマエ
ッチングを行なう。エッチング装置には、例えば、誘導
結合型プラズマエッチング装置を用いる。エッチングガ
スは塩素（Ｃｌ2)とアルゴン（Ａｒ）との混合ガスを用
いる。エッチング条件は、圧力を約２Ｐａとし、周波数
が１３．５６ＭＨｚのソース高周波電力を約６００Ｗと
し、周波数が１３．５６ＭＨｚのバイアス高周波電力を
約５００Ｗとする。本実施形態の特徴として、第１のエ
ッチングガスであって、例えば、流量が約０．０９ｓｌ
ｍの塩素ガスと、流量が約０．０１ｓｌｍのＡｒガスと
からなる混合ガスを用いて、レジストパターン１８をマ
スクとして下部電極形成膜１７Ａの上部の６分の１程度
に対してエッチングを行なう。続いて、第２のエッチン
グガスであって、例えば、流量が約０．０１ｓｌｍの塩
素ガスと、流量が約０．０９ｓｌｍのＡｒガスとからな
る混合ガスを用いて、レジストパターン１８をマスクと
して下部電極形成膜１７Ａの残部に対してエッチングを
行なうことにより、拡散バリア層１６及び下部電極形成
膜１７Ａからなる下部電極１７Ｂを形成する。
ア層１６及び下部電極形成膜１７Ａに対してプラズマエ
ッチングを行なう。エッチング装置には、例えば、誘導
結合型プラズマエッチング装置を用いる。エッチングガ
スは塩素（Ｃｌ2)とアルゴン（Ａｒ）との混合ガスを用
いる。エッチング条件は、圧力を約２Ｐａとし、周波数
が１３．５６ＭＨｚのソース高周波電力を約６００Ｗと
し、周波数が１３．５６ＭＨｚのバイアス高周波電力を
約５００Ｗとする。本実施形態の特徴として、第１のエ
ッチングガスであって、例えば、流量が約０．０９ｓｌ
ｍの塩素ガスと、流量が約０．０１ｓｌｍのＡｒガスと
からなる混合ガスを用いて、レジストパターン１８をマ
スクとして下部電極形成膜１７Ａの上部の６分の１程度
に対してエッチングを行なう。続いて、第２のエッチン
グガスであって、例えば、流量が約０．０１ｓｌｍの塩
素ガスと、流量が約０．０９ｓｌｍのＡｒガスとからな
る混合ガスを用いて、レジストパターン１８をマスクと
して下部電極形成膜１７Ａの残部に対してエッチングを
行なうことにより、拡散バリア層１６及び下部電極形成
膜１７Ａからなる下部電極１７Ｂを形成する。
【００３１】このようにすると、第１のエッチングガス
により、レジストパターン１８の開口部１８ａの壁面又
は下部電極１７Ｂにおける開口部１８ａの壁面に沿って
その下側に露出するパターン側面に可溶性の第１の側壁
付着物２１が生成されると共に、第２のエッチングガス
により、第１の側壁付着物２１の側面に難溶性の第２の
側壁付着物２２が生成される。ここで、第１の側壁付着
物２１は、白金と塩素との反応生成物を多く含むよう
に、第１のエッチングガスの塩素濃度を３０％程度以上
とすることが好ましい。このようにすると、第１の側壁
付着物２１は純水又は塩酸に溶け易くなる。一方、第２
の側壁付着物２２は、白金からなる下部電極形成膜１７
Ａがスパッタされてなるため、白金を多く含み、純水又
は塩酸に溶け難い。
により、レジストパターン１８の開口部１８ａの壁面又
は下部電極１７Ｂにおける開口部１８ａの壁面に沿って
その下側に露出するパターン側面に可溶性の第１の側壁
付着物２１が生成されると共に、第２のエッチングガス
により、第１の側壁付着物２１の側面に難溶性の第２の
側壁付着物２２が生成される。ここで、第１の側壁付着
物２１は、白金と塩素との反応生成物を多く含むよう
に、第１のエッチングガスの塩素濃度を３０％程度以上
とすることが好ましい。このようにすると、第１の側壁
付着物２１は純水又は塩酸に溶け易くなる。一方、第２
の側壁付着物２２は、白金からなる下部電極形成膜１７
Ａがスパッタされてなるため、白金を多く含み、純水又
は塩酸に溶け難い。
【００３２】次に、図２（ａ）に示すように、基板１１
に対して、例えば、温度が約９０℃で濃度が約１０％の
塩酸を用いて１５分間程度の洗浄を行なうことにより、
第１の側壁付着物２１を除去する。なお、洗浄液として
は、第１の側壁付着物２１に含まれる白金と塩素との反
応が十分である場合には純水でもよく、また、反応が不
十分な場合には、温度が７５℃程度以上で濃度が約５％
以上の塩酸を用いることが好ましい。
に対して、例えば、温度が約９０℃で濃度が約１０％の
塩酸を用いて１５分間程度の洗浄を行なうことにより、
第１の側壁付着物２１を除去する。なお、洗浄液として
は、第１の側壁付着物２１に含まれる白金と塩素との反
応が十分である場合には純水でもよく、また、反応が不
十分な場合には、温度が７５℃程度以上で濃度が約５％
以上の塩酸を用いることが好ましい。
【００３３】次に、図２（ｂ）に示すように、粒子の物
理的衝撃を加える異物除去法を用いて、第２の側壁付着
物２２を除去する。具体的には、例えば、生成されるス
チームにおける吐出部付近の圧力と基板１１上付近の圧
力との差圧が約２．０×１０ 5 Ｐａ（約２気圧）となる
ように、且つ、下部電極１７Ｂの側面に対してほぼ平行
となるように高圧スチームを生成し、基板１１を生成し
た高圧スチームに５分間程度さらす。これにより、生成
されたスチームは、第１の側壁付着物２１が除去されて
形成された、レジストパターン１８と第２の側壁付着物
２２との隙間に侵入するため、第２の側壁付着物２２を
切断する方向のモーメントが発生しない。このため、下
部電極１７Ｂと第２の側壁付着物２２との界面に物理的
な衝撃が集中して加わるので、第２の側壁付着物２２を
下部電極１７Ｂから除去することができる。続いて、例
えば酸素プラズマを用いたアッシングによりレジストパ
ターン１８を除去し、その後、基板１１に対する洗浄を
行なって、層間絶縁膜１４及び下部電極１７の表面を清
浄化する。
理的衝撃を加える異物除去法を用いて、第２の側壁付着
物２２を除去する。具体的には、例えば、生成されるス
チームにおける吐出部付近の圧力と基板１１上付近の圧
力との差圧が約２．０×１０ 5 Ｐａ（約２気圧）となる
ように、且つ、下部電極１７Ｂの側面に対してほぼ平行
となるように高圧スチームを生成し、基板１１を生成し
た高圧スチームに５分間程度さらす。これにより、生成
されたスチームは、第１の側壁付着物２１が除去されて
形成された、レジストパターン１８と第２の側壁付着物
２２との隙間に侵入するため、第２の側壁付着物２２を
切断する方向のモーメントが発生しない。このため、下
部電極１７Ｂと第２の側壁付着物２２との界面に物理的
な衝撃が集中して加わるので、第２の側壁付着物２２を
下部電極１７Ｂから除去することができる。続いて、例
えば酸素プラズマを用いたアッシングによりレジストパ
ターン１８を除去し、その後、基板１１に対する洗浄を
行なって、層間絶縁膜１４及び下部電極１７の表面を清
浄化する。
【００３４】次に、図２（ｃ）に示すように、ＣＶＤ法
等を用いて、層間絶縁膜１４上に下部電極１７Ｂを含む
全面にわたって、例えばＢＳＴからなる容量絶縁膜２３
を形成し、続いて、スパッタ法等を用いて、容量絶縁膜
２３上の全面に、白金からなり容量素子の上部電極とな
る上部電極形成膜２４Ａを堆積する。その後、上部電極
形成膜２４Ａ上に、下部電極１７Ｂの上方の領域をマス
クするレジストパターン（図示せず）を形成し、これを
マスクとして上部電極形成膜２４Ａ及び容量絶縁膜２３
に対してエッチングを行なって容量素子を形成する。
等を用いて、層間絶縁膜１４上に下部電極１７Ｂを含む
全面にわたって、例えばＢＳＴからなる容量絶縁膜２３
を形成し、続いて、スパッタ法等を用いて、容量絶縁膜
２３上の全面に、白金からなり容量素子の上部電極とな
る上部電極形成膜２４Ａを堆積する。その後、上部電極
形成膜２４Ａ上に、下部電極１７Ｂの上方の領域をマス
クするレジストパターン（図示せず）を形成し、これを
マスクとして上部電極形成膜２４Ａ及び容量絶縁膜２３
に対してエッチングを行なって容量素子を形成する。
【００３５】以上説明したように、本実施形態による
と、耐酸化性が大きい白金族等の貴金属からなる金属膜
に対して所定のパターンを形成する際に、３０％程度以
上の塩素を含む第１のエッチングガスを用いたドライエ
ッチングにより、レジストパターンの開口部の壁面又は
金属膜における開口部の壁面に沿ってその下側に露出す
る側面に第１の側壁付着物を積極的に形成する。この金
属塩化物は純粋又は塩酸に溶けるため、第２のエッチン
グ工程で生じる難溶性の第２の側壁付着物とレジストパ
ターンとの間に隙間ができるため、その後の物理的衝撃
を加える粒子を用いた異物除去法による第２の側壁付着
物の除去が容易となる。その結果、微細加工が困難な貴
金属に対するパターン加工を確実に行なえるようにな
る。
と、耐酸化性が大きい白金族等の貴金属からなる金属膜
に対して所定のパターンを形成する際に、３０％程度以
上の塩素を含む第１のエッチングガスを用いたドライエ
ッチングにより、レジストパターンの開口部の壁面又は
金属膜における開口部の壁面に沿ってその下側に露出す
る側面に第１の側壁付着物を積極的に形成する。この金
属塩化物は純粋又は塩酸に溶けるため、第２のエッチン
グ工程で生じる難溶性の第２の側壁付着物とレジストパ
ターンとの間に隙間ができるため、その後の物理的衝撃
を加える粒子を用いた異物除去法による第２の側壁付着
物の除去が容易となる。その結果、微細加工が困難な貴
金属に対するパターン加工を確実に行なえるようにな
る。
【００３６】また、３０％以上の塩素を含む第１のエッ
チングガスを用いたドライエッチングのみでは、側壁付
着物によって金属パターンの側面形状がテーパー状とな
るため、微細加工が困難となるが、本実施形態において
は、金属膜の上部に対してのみ塩素ガスを相対的に多く
含むエッチングガスを用いているので、パターン側面の
垂直形状を良好に維持できる。
チングガスを用いたドライエッチングのみでは、側壁付
着物によって金属パターンの側面形状がテーパー状とな
るため、微細加工が困難となるが、本実施形態において
は、金属膜の上部に対してのみ塩素ガスを相対的に多く
含むエッチングガスを用いているので、パターン側面の
垂直形状を良好に維持できる。
【００３７】なお、本実施形態においては、金属パター
ンを容量素子における下部電極の形成に用いたが、これ
に限らず、半導体装置における白金等からなる貴金属膜
のパターン形成に用いることができる。
ンを容量素子における下部電極の形成に用いたが、これ
に限らず、半導体装置における白金等からなる貴金属膜
のパターン形成に用いることができる。
【００３８】また、パターン形成の対象とする金属膜と
して白金（Ｐｔ）を用いたが、ロジウム（Ｒｈ）、パラ
ジウム（Ｐｄ）及びイリジウム（Ｉｒ）のうちのいずれ
か１つ又はこれらのうちの２つ以上を含む合金若しくは
積層体であってもよい。
して白金（Ｐｔ）を用いたが、ロジウム（Ｒｈ）、パラ
ジウム（Ｐｄ）及びイリジウム（Ｉｒ）のうちのいずれ
か１つ又はこれらのうちの２つ以上を含む合金若しくは
積層体であってもよい。
【００３９】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】図３（ａ）〜図３（ｃ）、図４（ａ）及び
図４（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る金属パター
ンの形成方法であって、ＤＲＡＭ装置のキャパシタ形成
工程における工程順の断面構成を示している。まず、図
３（ａ）に示すように、例えば、シリコンからなる基板
１１上に、複数の分離酸化膜１２を形成し、基板１１上
における分離酸化膜１２同士の間に複数のゲート電極１
３を形成する。続いて、基板１１上にゲート電極１３を
含む全面にわたって酸化シリコンからなる層間絶縁膜１
４を堆積し、堆積した層間絶縁膜１４にコンタクトプラ
グ１５を形成する。その後、層間絶縁膜１４上に、Ｔｉ
Ｎ及びＴｉの積層膜からなる拡散バリア層１６を形成す
る。続いて、スパッタ法等を用いて、拡散バリア層１６
上に全面にわたって、白金からなり容量素子の下部電極
となる金属膜としての下部電極形成膜１７Ａを堆積す
る。
図４（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る金属パター
ンの形成方法であって、ＤＲＡＭ装置のキャパシタ形成
工程における工程順の断面構成を示している。まず、図
３（ａ）に示すように、例えば、シリコンからなる基板
１１上に、複数の分離酸化膜１２を形成し、基板１１上
における分離酸化膜１２同士の間に複数のゲート電極１
３を形成する。続いて、基板１１上にゲート電極１３を
含む全面にわたって酸化シリコンからなる層間絶縁膜１
４を堆積し、堆積した層間絶縁膜１４にコンタクトプラ
グ１５を形成する。その後、層間絶縁膜１４上に、Ｔｉ
Ｎ及びＴｉの積層膜からなる拡散バリア層１６を形成す
る。続いて、スパッタ法等を用いて、拡散バリア層１６
上に全面にわたって、白金からなり容量素子の下部電極
となる金属膜としての下部電極形成膜１７Ａを堆積す
る。
【００４１】次に、図３（ｂ）に示すように、下部電極
形成膜１７Ａ上に、コンタクトプラグ１５の上方の領域
をマスクし開口部１８ａを有するレジストパターン１８
を形成する。
形成膜１７Ａ上に、コンタクトプラグ１５の上方の領域
をマスクし開口部１８ａを有するレジストパターン１８
を形成する。
【００４２】次に、図３（ｃ）に示すように、拡散バリ
ア層１６及び下部電極形成膜１７Ａに対して、フロロカ
ーボンガスを含むエッチングガスによるプラズマエッチ
ングを行なう。エッチング装置には、誘導結合型プラズ
マエッチング装置を用いる。エッチングガスには、例え
ば、流量が約０．０１ｓｌｍの塩素ガスと流量が約０．
０９ｓｌｍのＡｒガスと流量が約０．００２ｓｌｍのＣ
4Ｆ8ガスとからなる混合ガスを用いる。エッチング条件
は、圧力を約２Ｐａとし、周波数が１３．５６ＭＨｚの
ソース高周波電力を約６００Ｗとし、周波数が１３．５
６ＭＨｚのバイアス高周波電力を約５００Ｗとする。こ
のエッチング工程により、レジストパターン１８の開口
部１８ａの壁面又は下部電極１７Ｂにおける開口部１８
ａの壁面に沿ってその下側に露出するパターン側面に、
フロロカーボン重合物を含む側壁付着物２５が付着す
る。
ア層１６及び下部電極形成膜１７Ａに対して、フロロカ
ーボンガスを含むエッチングガスによるプラズマエッチ
ングを行なう。エッチング装置には、誘導結合型プラズ
マエッチング装置を用いる。エッチングガスには、例え
ば、流量が約０．０１ｓｌｍの塩素ガスと流量が約０．
０９ｓｌｍのＡｒガスと流量が約０．００２ｓｌｍのＣ
4Ｆ8ガスとからなる混合ガスを用いる。エッチング条件
は、圧力を約２Ｐａとし、周波数が１３．５６ＭＨｚの
ソース高周波電力を約６００Ｗとし、周波数が１３．５
６ＭＨｚのバイアス高周波電力を約５００Ｗとする。こ
のエッチング工程により、レジストパターン１８の開口
部１８ａの壁面又は下部電極１７Ｂにおける開口部１８
ａの壁面に沿ってその下側に露出するパターン側面に、
フロロカーボン重合物を含む側壁付着物２５が付着す
る。
【００４３】次に、図４（ａ）に示すように、酸素プラ
ズマを用いたアッシングによりレジストパターン１８を
除去する。その後、例えば、洗浄用の薬液として硫酸と
過酸化水素水との混合液を用いて基板１１に対する洗浄
を行なう。一般に、フロロカーボン重合物は金属との密
着性が低いため、金属から剥がれ易い。また、酸素プラ
ズマに対する耐性も低く、且つ、硫酸と過酸化水素水と
の混合液に容易に溶解する。このように、フロロカーボ
ン重合物を含む側壁付着物２５は酸素プラズマによるレ
ジストアッシング及びその後の洗浄工程において容易に
除去できる。
ズマを用いたアッシングによりレジストパターン１８を
除去する。その後、例えば、洗浄用の薬液として硫酸と
過酸化水素水との混合液を用いて基板１１に対する洗浄
を行なう。一般に、フロロカーボン重合物は金属との密
着性が低いため、金属から剥がれ易い。また、酸素プラ
ズマに対する耐性も低く、且つ、硫酸と過酸化水素水と
の混合液に容易に溶解する。このように、フロロカーボ
ン重合物を含む側壁付着物２５は酸素プラズマによるレ
ジストアッシング及びその後の洗浄工程において容易に
除去できる。
【００４４】次に、図４（ｂ）に示すように、第１の実
施形態と同様に、ＣＶＤ法等を用いて、層間絶縁膜１４
上に下部電極１７Ｂを含む全面にわたって、ＢＳＴから
なる容量絶縁膜２３を形成し、続いて、容量絶縁膜２３
上の全面に、白金からなる上部電極形成膜２４Ａを堆積
する。その後、堆積した上部電極形成膜２４Ａを所定の
形状にパターニングする。
施形態と同様に、ＣＶＤ法等を用いて、層間絶縁膜１４
上に下部電極１７Ｂを含む全面にわたって、ＢＳＴから
なる容量絶縁膜２３を形成し、続いて、容量絶縁膜２３
上の全面に、白金からなる上部電極形成膜２４Ａを堆積
する。その後、堆積した上部電極形成膜２４Ａを所定の
形状にパターニングする。
【００４５】以上説明したように、本実施形態による
と、下部電極形成膜１７Ａをパターニングする際のエッ
チング工程において、エッチングガスにフロロカーボン
を添加しているため、金属パターンの側面に生じる側壁
付着物２５は金属との密着性が低いフロロカーボン重合
物となる。また、硫酸と過酸化水素水との混合液にも容
易に溶解するため、除去が容易となる。
と、下部電極形成膜１７Ａをパターニングする際のエッ
チング工程において、エッチングガスにフロロカーボン
を添加しているため、金属パターンの側面に生じる側壁
付着物２５は金属との密着性が低いフロロカーボン重合
物となる。また、硫酸と過酸化水素水との混合液にも容
易に溶解するため、除去が容易となる。
【００４６】本実施形態において、アッシング後の洗浄
液に、硫酸と過酸化水素水との混合液を用いたが、白金
とフロロカーボン重合物とは密着性が低いため、基板１
１を薬液又は純水に浸しながら、超音波を加えることに
よっても除去することができる。また、粒子の物理的衝
撃を用いた異物除去法を用いても、衝立状の側壁付着物
２５を途中から折ることなく除去できる。
液に、硫酸と過酸化水素水との混合液を用いたが、白金
とフロロカーボン重合物とは密着性が低いため、基板１
１を薬液又は純水に浸しながら、超音波を加えることに
よっても除去することができる。また、粒子の物理的衝
撃を用いた異物除去法を用いても、衝立状の側壁付着物
２５を途中から折ることなく除去できる。
【００４７】また、パターン形成の対象とする金属膜と
して白金（Ｐｔ）を用いたが、ロジウム（Ｒｈ）、パラ
ジウム（Ｐｄ）及びイリジウム（Ｉｒ）のうちのいずれ
か１つ又はこれらのうちの２つ以上を含む合金若しくは
積層体であってもよい。
して白金（Ｐｔ）を用いたが、ロジウム（Ｒｈ）、パラ
ジウム（Ｐｄ）及びイリジウム（Ｉｒ）のうちのいずれ
か１つ又はこれらのうちの２つ以上を含む合金若しくは
積層体であってもよい。
【００４８】また、金属パターンを容量素子における下
部電極の形成に用いたが、これに限らず、半導体装置に
おける白金等の貴金属膜のパターン形成に用いることが
できる。
部電極の形成に用いたが、これに限らず、半導体装置に
おける白金等の貴金属膜のパターン形成に用いることが
できる。
【００４９】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５０】図５（ａ）〜図５（ｃ）は本発明の第３の
実施形態に係る金属パターンの形成方法であって、ＤＲ
ＡＭ装置のキャパシタ形成工程における工程順の断面構
成を示している。まず、図５（ａ）に示すように、例え
ば、シリコンからなる基板１１上に、複数の分離酸化膜
１２を形成し、基板１１上における分離酸化膜１２同士
の間に複数のゲート電極１３を形成する。続いて、基板
１１上にゲート電極１３を含む全面にわたって酸化シリ
コンからなる層間絶縁膜１４を堆積し、堆積した層間絶
縁膜１４にコンタクトプラグ１５を形成する。その後、
層間絶縁膜１４上に、ＴｉＮ及びＴｉの積層膜からなる
拡散バリア層１６を形成する。続いて、スパッタ法等を
用いて、拡散バリア層１６上に全面にわたって、イリジ
ウム（Ｉｒ）からなり容量素子の下部電極となる金属膜
としての下部電極形成膜２７Ａを堆積する。続いて、図
示はしていないが、下部電極形成膜２７Ａ上に、コンタ
クトプラグ１５の上方の領域をマスクするレジストパタ
ーンを形成する。
実施形態に係る金属パターンの形成方法であって、ＤＲ
ＡＭ装置のキャパシタ形成工程における工程順の断面構
成を示している。まず、図５（ａ）に示すように、例え
ば、シリコンからなる基板１１上に、複数の分離酸化膜
１２を形成し、基板１１上における分離酸化膜１２同士
の間に複数のゲート電極１３を形成する。続いて、基板
１１上にゲート電極１３を含む全面にわたって酸化シリ
コンからなる層間絶縁膜１４を堆積し、堆積した層間絶
縁膜１４にコンタクトプラグ１５を形成する。その後、
層間絶縁膜１４上に、ＴｉＮ及びＴｉの積層膜からなる
拡散バリア層１６を形成する。続いて、スパッタ法等を
用いて、拡散バリア層１６上に全面にわたって、イリジ
ウム（Ｉｒ）からなり容量素子の下部電極となる金属膜
としての下部電極形成膜２７Ａを堆積する。続いて、図
示はしていないが、下部電極形成膜２７Ａ上に、コンタ
クトプラグ１５の上方の領域をマスクするレジストパタ
ーンを形成する。
【００５１】次に、図５（ｂ）に示すように、拡散バリ
ア層１６及び下部電極形成膜２７Ａに対して、一酸化炭
素ガスを含むエッチングガスによるプラズマエッチング
を行なうことにより、下部電極形成膜２７Ａから下部電
極２７を形成する。このように、エッチングガスに一酸
化炭素を添加すると、電極パターンに側壁付着物が形成
されない。
ア層１６及び下部電極形成膜２７Ａに対して、一酸化炭
素ガスを含むエッチングガスによるプラズマエッチング
を行なうことにより、下部電極形成膜２７Ａから下部電
極２７を形成する。このように、エッチングガスに一酸
化炭素を添加すると、電極パターンに側壁付着物が形成
されない。
【００５２】次に、図５（ｃ）に示すように、ＣＶＤ法
等を用いて、層間絶縁膜１４上に下部電極２７Ｂを含む
全面にわたって、ＢＳＴからなる容量絶縁膜２３を形成
し、続いて、容量絶縁膜２３上の全面に、イリジウムか
らなる上部電極形成膜２８Ａを堆積する。
等を用いて、層間絶縁膜１４上に下部電極２７Ｂを含む
全面にわたって、ＢＳＴからなる容量絶縁膜２３を形成
し、続いて、容量絶縁膜２３上の全面に、イリジウムか
らなる上部電極形成膜２８Ａを堆積する。
【００５３】以下、本実施形態に係る下部電極形成膜２
７Ａのエッチング工程について図面を参照しながら詳細
に説明する。
７Ａのエッチング工程について図面を参照しながら詳細
に説明する。
【００５４】図６はエッチングガスにアルゴンと一酸化
炭素との混合ガスを用いた場合の、エッチングガスにお
ける一酸化炭素の混合比に対するイリジウムのエッチン
グ速度の関係を表わしている。図６において、横軸は一
酸化炭素とアルゴンとの混合比、縦軸はイリジウムのエ
ッチング速度を表わしている。ここで、エッチング装置
は誘導結合型プラズマエッチング装置を用いている。エ
ッチング条件は、圧力を約２Ｐａとし、周波数が１３．
５６ＭＨｚのソース高周波電力を約６００Ｗとし、周波
数が１３．５６ＭＨｚのバイアス高周波電力を約２００
Ｗとしている。エッチングガスには、総流量が約０．２
ｓｌｍのアルゴン（Ａｒ）と一酸化炭素（ＣＯ）とから
なる混合ガスを用いる。
炭素との混合ガスを用いた場合の、エッチングガスにお
ける一酸化炭素の混合比に対するイリジウムのエッチン
グ速度の関係を表わしている。図６において、横軸は一
酸化炭素とアルゴンとの混合比、縦軸はイリジウムのエ
ッチング速度を表わしている。ここで、エッチング装置
は誘導結合型プラズマエッチング装置を用いている。エ
ッチング条件は、圧力を約２Ｐａとし、周波数が１３．
５６ＭＨｚのソース高周波電力を約６００Ｗとし、周波
数が１３．５６ＭＨｚのバイアス高周波電力を約２００
Ｗとしている。エッチングガスには、総流量が約０．２
ｓｌｍのアルゴン（Ａｒ）と一酸化炭素（ＣＯ）とから
なる混合ガスを用いる。
【００５５】図６から分かるように、アルゴンガスのみ
の場合（グラフのｙ切片）はイリジウムのエッチング速
度が約６０ｎｍ／ｍｉｎ程度であるのに対し、一酸化炭
素ガスの混合比を増加させるのに従って、エッチング速
度は大幅に増加し、アルゴンの混合比が５０％のときに
最大となりほぼ２５０ｎｍ／ｍｉｎに達する。一酸化炭
素の混合比は２０％以上とするのが好ましく、さらに、
混合比が１対１の場合には、下部電極２７Ｂの側面は基
板面となす角度が約８４度となり、ほぼ垂直に加工され
ている。このとき、拡散バリア層１６は、ほとんどエッ
チングされず、側壁付着物もほとんど生成されない。
の場合（グラフのｙ切片）はイリジウムのエッチング速
度が約６０ｎｍ／ｍｉｎ程度であるのに対し、一酸化炭
素ガスの混合比を増加させるのに従って、エッチング速
度は大幅に増加し、アルゴンの混合比が５０％のときに
最大となりほぼ２５０ｎｍ／ｍｉｎに達する。一酸化炭
素の混合比は２０％以上とするのが好ましく、さらに、
混合比が１対１の場合には、下部電極２７Ｂの側面は基
板面となす角度が約８４度となり、ほぼ垂直に加工され
ている。このとき、拡散バリア層１６は、ほとんどエッ
チングされず、側壁付着物もほとんど生成されない。
【００５６】次に、このように側壁付着物が生成されな
いメカニズムを説明する。
いメカニズムを説明する。
【００５７】イリジウムは、融点が２４１０℃と非常に
高く、また、王水にも溶解せず化学的にも安定であるた
め、化学的エッチングは困難である。ところが、金属カ
ルボニルを形成するとその融点は急激に下がる。常圧の
二酸化炭素雰囲気において、例えば、Ｉｒ（ＣＯ）8 の
場合は１８０℃で昇華し、Ｉｒ（ＣＯ）12の場合は２５
０℃で昇華する。従って、エッチング中にこのような金
属カルボニルを生成すれば、エッチングプロセスは減圧
雰囲気であるため、これらＩｒ（ＣＯ）8 やＩｒ（Ｃ
Ｏ）12が効率良く揮発する。
高く、また、王水にも溶解せず化学的にも安定であるた
め、化学的エッチングは困難である。ところが、金属カ
ルボニルを形成するとその融点は急激に下がる。常圧の
二酸化炭素雰囲気において、例えば、Ｉｒ（ＣＯ）8 の
場合は１８０℃で昇華し、Ｉｒ（ＣＯ）12の場合は２５
０℃で昇華する。従って、エッチング中にこのような金
属カルボニルを生成すれば、エッチングプロセスは減圧
雰囲気であるため、これらＩｒ（ＣＯ）8 やＩｒ（Ｃ
Ｏ）12が効率良く揮発する。
【００５８】一般に、イリジウムは反応性に乏しいた
め、金属カルボニル化合物は容易には形成されない。そ
こで、本実施形態のように誘導結合型プラズマエッチン
グ装置を用いて高密度プラズマを生成することにより、
生成されたプラズマによって一酸化炭素が活性化してイ
リジウムと反応し易くなり、Ｉｒ（ＣＯ）8 又はＩｒ
（ＣＯ）12が形成されることとなる。
め、金属カルボニル化合物は容易には形成されない。そ
こで、本実施形態のように誘導結合型プラズマエッチン
グ装置を用いて高密度プラズマを生成することにより、
生成されたプラズマによって一酸化炭素が活性化してイ
リジウムと反応し易くなり、Ｉｒ（ＣＯ）8 又はＩｒ
（ＣＯ）12が形成されることとなる。
【００５９】本実施形態におけるプラズマ密度は、約５
×１０16／ｍ3 としている。また、ソース高周波電力を
変化させることによりプラズマ密度を変化させると、プ
ラズマ密度が約１×１０16／ｍ3 以上の場合に、前述と
同様のエッチング速度の増大が観察されている。このこ
とから、カルボニル反応を進行させるには、プラズマ密
度を約１×１０16／ｍ3 以上とすると良い。
×１０16／ｍ3 としている。また、ソース高周波電力を
変化させることによりプラズマ密度を変化させると、プ
ラズマ密度が約１×１０16／ｍ3 以上の場合に、前述と
同様のエッチング速度の増大が観察されている。このこ
とから、カルボニル反応を進行させるには、プラズマ密
度を約１×１０16／ｍ3 以上とすると良い。
【００６０】反応生成物である金属カルボニルは、蒸気
圧が高いため、金属パターンの側面にはほとんど付着し
ない。さらに、反応機構が化学的であるため、エッチン
グ条件によってパターン形状を容易に制御することがで
き、その結果、金属パターンの側面が基板面に対してほ
ぼ垂直となる加工形状を実現できる。
圧が高いため、金属パターンの側面にはほとんど付着し
ない。さらに、反応機構が化学的であるため、エッチン
グ条件によってパターン形状を容易に制御することがで
き、その結果、金属パターンの側面が基板面に対してほ
ぼ垂直となる加工形状を実現できる。
【００６１】なお、本実施形態においては、金属パター
ンにイリジウムを用いたが、これに限らず、他の白金族
や白金族以外の金属においても金属カルボニル化合物を
形成することによって融点が下がる。例えば、ルテニウ
ム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、ロジウム（Ｒｈ）、
パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、バナジウム
（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、テクネチウム（Ｔｃ）、レ
ニウム（Ｒｅ）又はクロム（Ｃｒ）等においても同様の
効果を期待できる。図７に「『新版金属の化学』、後藤
佐吉、相馬胤和著、大日本図書、８７ページ」に記され
た、純金属の融点とその金属カルボニル化合物との融点
の一例を示す。
ンにイリジウムを用いたが、これに限らず、他の白金族
や白金族以外の金属においても金属カルボニル化合物を
形成することによって融点が下がる。例えば、ルテニウ
ム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、ロジウム（Ｒｈ）、
パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、バナジウム
（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、テクネチウム（Ｔｃ）、レ
ニウム（Ｒｅ）又はクロム（Ｃｒ）等においても同様の
効果を期待できる。図７に「『新版金属の化学』、後藤
佐吉、相馬胤和著、大日本図書、８７ページ」に記され
た、純金属の融点とその金属カルボニル化合物との融点
の一例を示す。
【００６２】また、本実施形態においては、高密度プラ
ズマの生成に誘導結合型プラズマエッチング装置を用い
たが、プラズマ密度が約１×１０16／ｍ3 以上のプラズ
マガスを生成できれば、他の方式のプラズマ生成装置、
例えば、二周波型エッチング装置等であってもよい。
ズマの生成に誘導結合型プラズマエッチング装置を用い
たが、プラズマ密度が約１×１０16／ｍ3 以上のプラズ
マガスを生成できれば、他の方式のプラズマ生成装置、
例えば、二周波型エッチング装置等であってもよい。
【００６３】また、金属カルボニル化合物を生成するエ
ッチングガスとして、一酸化炭素を用いたが、金属カル
ボニル化合物を形成できるガスであればよく、例えば二
酸化炭素ガス、又はフロロカーボンガスと酸素との混合
ガスを用いてもよい。
ッチングガスとして、一酸化炭素を用いたが、金属カル
ボニル化合物を形成できるガスであればよく、例えば二
酸化炭素ガス、又はフロロカーボンガスと酸素との混合
ガスを用いてもよい。
【００６４】（第３の実施形態の一変形例）以下、本発
明の第３の実施形態の一変形例について図面を参照しな
がら説明する。本変形例は、図５（ｂ）に示す下部電極
形成膜２７Ａのエッチング工程において、アルゴンと一
酸化炭素とに、さらに硫化水素を添加したエッチングガ
スを用いてエッチングを行なうことを特徴とする。
明の第３の実施形態の一変形例について図面を参照しな
がら説明する。本変形例は、図５（ｂ）に示す下部電極
形成膜２７Ａのエッチング工程において、アルゴンと一
酸化炭素とに、さらに硫化水素を添加したエッチングガ
スを用いてエッチングを行なうことを特徴とする。
【００６５】図８はアルゴンと一酸化炭素との混合ガス
をエッチングガスとし、このエッチングガスに硫化水素
ガスを添加した場合と添加しない場合とに対するそれぞ
れのイリジウムのエッチング速度の関係を表わしてい
る。図８において、白丸が硫化水素ガスを添加した場合
を示し、黒丸が硫化水素ガスを添加しない場合を示して
いる。図８において、横軸はアルゴンと一酸化炭素との
混合比を表わし、縦軸はイリジウムのエッチング速度を
表わしている。
をエッチングガスとし、このエッチングガスに硫化水素
ガスを添加した場合と添加しない場合とに対するそれぞ
れのイリジウムのエッチング速度の関係を表わしてい
る。図８において、白丸が硫化水素ガスを添加した場合
を示し、黒丸が硫化水素ガスを添加しない場合を示して
いる。図８において、横軸はアルゴンと一酸化炭素との
混合比を表わし、縦軸はイリジウムのエッチング速度を
表わしている。
【００６６】エッチング装置には誘導結合型プラズマエ
ッチング装置を用い、エッチング条件は、圧力を約２Ｐ
ａとし、周波数が１３．５６ＭＨｚのソース高周波電力
を約６００Ｗとし、周波数が１３．５６ＭＨｚのバイア
ス高周波電力を約２００Ｗとしている。エッチングガス
には、流量が約０．２ｓｌｍのアルゴン（Ａｒ）と一酸
化炭素（ＣＯ）とからなる混合ガスに、流量が約０．０
１ｓｌｍの硫化水素（（Ｈ2Ｓ)ガスを添加している。
ッチング装置を用い、エッチング条件は、圧力を約２Ｐ
ａとし、周波数が１３．５６ＭＨｚのソース高周波電力
を約６００Ｗとし、周波数が１３．５６ＭＨｚのバイア
ス高周波電力を約２００Ｗとしている。エッチングガス
には、流量が約０．２ｓｌｍのアルゴン（Ａｒ）と一酸
化炭素（ＣＯ）とからなる混合ガスに、流量が約０．０
１ｓｌｍの硫化水素（（Ｈ2Ｓ)ガスを添加している。
【００６７】図８から分かるように、エッチングガスを
アルゴンガスのみとすると、硫化水素の有無でエッチン
グ速度の差が生じず、エッチング速度は約６０ｎｍ／ｍ
ｉｎであるのに対し、一酸化炭素の混合比を増加させる
に従って、エッチング速度は硫化水素を添加した方が速
くなり、最大で約３００ｎｍ／ｍｉｎにまで達する。こ
のように、硫化水素ガスを添加することにより、エッチ
ング速度が２割程度増大する。
アルゴンガスのみとすると、硫化水素の有無でエッチン
グ速度の差が生じず、エッチング速度は約６０ｎｍ／ｍ
ｉｎであるのに対し、一酸化炭素の混合比を増加させる
に従って、エッチング速度は硫化水素を添加した方が速
くなり、最大で約３００ｎｍ／ｍｉｎにまで達する。こ
のように、硫化水素ガスを添加することにより、エッチ
ング速度が２割程度増大する。
【００６８】次に、カルボニル化反応を行なうエッチン
グガスに硫化水素を添加することによって、エッチング
速度が増大する理由を説明する。
グガスに硫化水素を添加することによって、エッチング
速度が増大する理由を説明する。
【００６９】従来から、ニッケル等の金属の精錬におい
てカルボニル法を用いる場合には、金属を還元する還元
ガスに少量の硫化水素ガスを添加することによって、カ
ルボニル化反応速度が増大することが知られている。こ
のことから、イリジウムのエッチング工程において、一
酸化炭素を含むガスプラズマに硫化水素を添加するとカ
ルボニル化反応速度が増大して、エッチング速度が大き
くなると考えられる。このことは、アルゴンのみからな
るエッチングガスに硫化水素を添加しても、エッチング
速度が増大していないことからも、上述したメカニズム
が示唆される。
てカルボニル法を用いる場合には、金属を還元する還元
ガスに少量の硫化水素ガスを添加することによって、カ
ルボニル化反応速度が増大することが知られている。こ
のことから、イリジウムのエッチング工程において、一
酸化炭素を含むガスプラズマに硫化水素を添加するとカ
ルボニル化反応速度が増大して、エッチング速度が大き
くなると考えられる。このことは、アルゴンのみからな
るエッチングガスに硫化水素を添加しても、エッチング
速度が増大していないことからも、上述したメカニズム
が示唆される。
【００７０】本変形例においては、アルゴンと一酸化炭
素とからなるエッチングガスに硫化水素ガスを添加する
ことによって、カルボニル化反応の反応速度が増大する
ため、低いプラズマ密度であっても反応が進行する。
素とからなるエッチングガスに硫化水素ガスを添加する
ことによって、カルボニル化反応の反応速度が増大する
ため、低いプラズマ密度であっても反応が進行する。
【００７１】なお、硫化水素ガスの代わりに、二酸化硫
黄（ＳＯ2)ガスのように硫黄（Ｓ）を含むガスを添加ガ
スとして用いると、同様にエッチング速度を増大させる
ことができる。
黄（ＳＯ2)ガスのように硫黄（Ｓ）を含むガスを添加ガ
スとして用いると、同様にエッチング速度を増大させる
ことができる。
【００７２】（第４の実施形態）以下、本発明の第４の
実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施
形態は、図３（ｂ）に示す白金からなる下部電極形成膜
１７Ａに対して行なうようなエッチング工程において、
エッチングガスとして、アルゴンガス、一酸化炭素ガス
及び塩素ガスを用いてエッチングを行なうことを特徴と
する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施
形態は、図３（ｂ）に示す白金からなる下部電極形成膜
１７Ａに対して行なうようなエッチング工程において、
エッチングガスとして、アルゴンガス、一酸化炭素ガス
及び塩素ガスを用いてエッチングを行なうことを特徴と
する。
【００７３】図９はアルゴンと一酸化炭素と塩素との混
合ガスをエッチングガスに用いた際の一酸化炭素と塩素
との混合比に対する白金のエッチング速度の関係を示し
ている。図９において、横軸は一酸化炭素と塩素との混
合比を表わし、縦軸は白金のエッチング速度を表わして
いる。
合ガスをエッチングガスに用いた際の一酸化炭素と塩素
との混合比に対する白金のエッチング速度の関係を示し
ている。図９において、横軸は一酸化炭素と塩素との混
合比を表わし、縦軸は白金のエッチング速度を表わして
いる。
【００７４】エッチング装置には誘導結合型プラズマエ
ッチング装置を用い、エッチング条件は、圧力が約をＰ
ａとし、周波数が１３．５６ＭＨｚのソース高周波電力
を約６００Ｗとし、周波数が１３．５６ＭＨｚのバイア
ス高周波電力を約２００Ｗとしている。エッチングガス
には、流量が約０．１ｓｌｍのアルゴン（Ａｒ）と流量
が約０．１ｓｌｍの一酸化炭素（ＣＯ）及び塩素（Ｃｌ
2)とからなる混合ガスを用いる。
ッチング装置を用い、エッチング条件は、圧力が約をＰ
ａとし、周波数が１３．５６ＭＨｚのソース高周波電力
を約６００Ｗとし、周波数が１３．５６ＭＨｚのバイア
ス高周波電力を約２００Ｗとしている。エッチングガス
には、流量が約０．１ｓｌｍのアルゴン（Ａｒ）と流量
が約０．１ｓｌｍの一酸化炭素（ＣＯ）及び塩素（Ｃｌ
2)とからなる混合ガスを用いる。
【００７５】図９から分かるように、アルゴンと一酸化
炭素との混合ガスに塩素ガスを添加することにより、エ
ッチング速度は大幅に増加し、最大で３２０ｎｍ／ｍｉ
ｎ程度にまで増大する。このときの一酸化炭素と塩素と
の混合比は１対１である。さらに塩素量を増やしていく
と、エッチング速度は低下し、塩素とアルゴンとのみか
らなる混合ガスの場合はエッチング速度は約９０ｎｍ／
ｍｉｎにまで低下する。また、図示はしていないが、ア
ルゴンガスのみの場合のエッチング速度は６０ｎｍ／ｍ
ｉｎ程度となる。
炭素との混合ガスに塩素ガスを添加することにより、エ
ッチング速度は大幅に増加し、最大で３２０ｎｍ／ｍｉ
ｎ程度にまで増大する。このときの一酸化炭素と塩素と
の混合比は１対１である。さらに塩素量を増やしていく
と、エッチング速度は低下し、塩素とアルゴンとのみか
らなる混合ガスの場合はエッチング速度は約９０ｎｍ／
ｍｉｎにまで低下する。また、図示はしていないが、ア
ルゴンガスのみの場合のエッチング速度は６０ｎｍ／ｍ
ｉｎ程度となる。
【００７６】さらに、一酸化炭素と塩素との比が１対１
のときの下部電極１７Ｂの側面は基板面となす角度が約
８２度となり、ほぼ垂直に加工されている。また、側壁
付着物もほとんど生成されず、生成されたとしても後工
程における純水による洗浄によって除去できる程度であ
る。
のときの下部電極１７Ｂの側面は基板面となす角度が約
８２度となり、ほぼ垂直に加工されている。また、側壁
付着物もほとんど生成されず、生成されたとしても後工
程における純水による洗浄によって除去できる程度であ
る。
【００７７】次に、側壁付着物がほとんど生成されない
メカニズムを説明する。
メカニズムを説明する。
【００７８】白金は、融点が１７６９℃と高く、耐酸性
を有し化学的にも安定であるため、化学的エッチングは
困難である。そこで、第３の実施形態のようにカルボニ
ル化を行なっても良く、さらには、白金はその配位数に
より、カルボニル化合物であるよりも塩化カルボニル化
合物である方がより安定な構造を採るため、エッチング
ガスに塩素を添加することによって、塩化カルボニル化
合物を生成する反応の方がカルボニル化よりも進行し易
くなる。常圧の二酸化炭素雰囲気においては、例えば、
Ｐｔ（ＣＯ）Ｃｌ2 及びＰｔ2(ＣＯ)2Ｃｌ4 は２４０℃
で昇華する。従って、本実施形態においては、プラズマ
による活性化と減圧雰囲気とによって、Ｐｔ（ＣＯ）Ｃ
ｌ2 又はＰｔ2(ＣＯ）2 Ｃｌ4 が効率良く揮発するた
め、金属パターンの側壁に付着物がほとんど生成される
ことがない。一酸化炭素と塩素との混合比が１対１の場
合に、エッチング速度が最大となるのは、この混合比で
Ｐｔ（ＣＯ）Ｃｌ2 又はＰｔ2(ＣＯ)2Ｃｌ4 が効率良く
生成されるためである。
を有し化学的にも安定であるため、化学的エッチングは
困難である。そこで、第３の実施形態のようにカルボニ
ル化を行なっても良く、さらには、白金はその配位数に
より、カルボニル化合物であるよりも塩化カルボニル化
合物である方がより安定な構造を採るため、エッチング
ガスに塩素を添加することによって、塩化カルボニル化
合物を生成する反応の方がカルボニル化よりも進行し易
くなる。常圧の二酸化炭素雰囲気においては、例えば、
Ｐｔ（ＣＯ）Ｃｌ2 及びＰｔ2(ＣＯ)2Ｃｌ4 は２４０℃
で昇華する。従って、本実施形態においては、プラズマ
による活性化と減圧雰囲気とによって、Ｐｔ（ＣＯ）Ｃ
ｌ2 又はＰｔ2(ＣＯ）2 Ｃｌ4 が効率良く揮発するた
め、金属パターンの側壁に付着物がほとんど生成される
ことがない。一酸化炭素と塩素との混合比が１対１の場
合に、エッチング速度が最大となるのは、この混合比で
Ｐｔ（ＣＯ）Ｃｌ2 又はＰｔ2(ＣＯ)2Ｃｌ4 が効率良く
生成されるためである。
【００７９】（第４の実施形態の一変形例）図１０
（ａ）及び図１０（ｂ）は本発明の第４の実施形態の一
変形例に係る金属パターンの形成方法であって、ＤＲＡ
Ｍ装置のキャパシタ形成工程における工程順の断面構成
を示している。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）におい
て、図３（ｃ）及び図４（ａ）に示す構成部材と同一の
構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略す
る。
（ａ）及び図１０（ｂ）は本発明の第４の実施形態の一
変形例に係る金属パターンの形成方法であって、ＤＲＡ
Ｍ装置のキャパシタ形成工程における工程順の断面構成
を示している。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）におい
て、図３（ｃ）及び図４（ａ）に示す構成部材と同一の
構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略す
る。
【００８０】図１０（ａ）は白金からなる下部電極１７
Ｂをパターニングするエッチング工程を示している。エ
ッチング装置は、誘導結合型プラズマエッチング装置を
用いる。エッチング条件は、圧力を約２Ｐａとし、周波
数が１３．５６ＭＨｚのソース高周波電力を約６００Ｗ
とし、周波数が１３．５６ＭＨｚのバイアス高周波電力
を約５００Ｗとする。
Ｂをパターニングするエッチング工程を示している。エ
ッチング装置は、誘導結合型プラズマエッチング装置を
用いる。エッチング条件は、圧力を約２Ｐａとし、周波
数が１３．５６ＭＨｚのソース高周波電力を約６００Ｗ
とし、周波数が１３．５６ＭＨｚのバイアス高周波電力
を約５００Ｗとする。
【００８１】本変形例に係るエッチングガスは、例え
ば、流量が約０．０１ｓｌｍの塩素ガスと、流量が約
０．０１ｓｌｍの一酸化炭素ガスと、流量が約０．１８
ｓｌｍのアルゴンガスとからなる混合ガスを用いる。本
変形例のエッチングガスは、不活性ガスに対する反応性
ガスの混合比を小さく設定しているため、レジストパタ
ーン１８の開口部１８ａの壁面又は下部電極１７Ｂにお
ける開口部１８ａの壁面に沿ってその下側に露出するパ
ターン側面に、白金の塩化金属カルボニル化合物を含む
側壁付着物３１が付着する。
ば、流量が約０．０１ｓｌｍの塩素ガスと、流量が約
０．０１ｓｌｍの一酸化炭素ガスと、流量が約０．１８
ｓｌｍのアルゴンガスとからなる混合ガスを用いる。本
変形例のエッチングガスは、不活性ガスに対する反応性
ガスの混合比を小さく設定しているため、レジストパタ
ーン１８の開口部１８ａの壁面又は下部電極１７Ｂにお
ける開口部１８ａの壁面に沿ってその下側に露出するパ
ターン側面に、白金の塩化金属カルボニル化合物を含む
側壁付着物３１が付着する。
【００８２】次に、図１０（ｂ）に示すように、酸素プ
ラズマを用いたアッシングによりレジストパターン１８
を除去する。その後、例えば、洗浄用の薬液として純水
又は濃度が５％以上の塩酸を用いて基板１１に対する洗
浄を行なう。側壁付着物３１に含まれる白金と塩素との
反応が不十分な場合は、塩酸を用いるのが好ましく、ま
た、薬液の温度を７５℃以上とすることが好ましい。こ
こでは、一例として、温度が９０℃で濃度が約１０％の
塩酸を用いて１５分間の洗浄を行なうことにより、側壁
付着物３１を除去する。
ラズマを用いたアッシングによりレジストパターン１８
を除去する。その後、例えば、洗浄用の薬液として純水
又は濃度が５％以上の塩酸を用いて基板１１に対する洗
浄を行なう。側壁付着物３１に含まれる白金と塩素との
反応が不十分な場合は、塩酸を用いるのが好ましく、ま
た、薬液の温度を７５℃以上とすることが好ましい。こ
こでは、一例として、温度が９０℃で濃度が約１０％の
塩酸を用いて１５分間の洗浄を行なうことにより、側壁
付着物３１を除去する。
【００８３】次に、他の実施形態と同様に、ＣＶＤ法等
を用いて、層間絶縁膜１４上に下部電極１７Ｂを含む全
面にわたって、ＢＳＴからなる容量絶縁膜を形成し、続
いて、容量絶縁膜上の全面に白金からなる上部電極形成
膜を堆積し、上部電極形成膜から所定形状の上部電極を
パターニングする。
を用いて、層間絶縁膜１４上に下部電極１７Ｂを含む全
面にわたって、ＢＳＴからなる容量絶縁膜を形成し、続
いて、容量絶縁膜上の全面に白金からなる上部電極形成
膜を堆積し、上部電極形成膜から所定形状の上部電極を
パターニングする。
【００８４】本変形例によると、エッチングガスに含ま
れる反応性ガスの混合比が小さいため、下部電極１７Ｂ
の側壁に、Ｐｔ（ＣＯ）Ｃｌ2 及びＰｔ2(ＣＯ)2Ｃｌ4
等の白金の塩化金属カルボニル化合物を含む側壁付着物
３１が生じる。これらＰｔ（ＣＯ）Ｃｌ2 及びＰｔ2(Ｃ
Ｏ)2Ｃｌ4 は水によって分解するため、水洗によって除
去することができる。
れる反応性ガスの混合比が小さいため、下部電極１７Ｂ
の側壁に、Ｐｔ（ＣＯ）Ｃｌ2 及びＰｔ2(ＣＯ)2Ｃｌ4
等の白金の塩化金属カルボニル化合物を含む側壁付着物
３１が生じる。これらＰｔ（ＣＯ）Ｃｌ2 及びＰｔ2(Ｃ
Ｏ)2Ｃｌ4 は水によって分解するため、水洗によって除
去することができる。
【００８５】図１１に、”Handbook of Chemistry and
Physicis 50th Edition，Robert C.Weast, Editor Publ
ished by The Chemical Rubber CO.”に記された、白金
又はイリジウムの純金属及び各種化合物の融点とその溶
解性の一例を示す。図１１の一覧表から分かるように、
純水以外であっても、塩化金属カルボニルは塩酸に溶解
するため、エッチング後の洗浄を塩酸で行なうことは極
めて有効である。
Physicis 50th Edition，Robert C.Weast, Editor Publ
ished by The Chemical Rubber CO.”に記された、白金
又はイリジウムの純金属及び各種化合物の融点とその溶
解性の一例を示す。図１１の一覧表から分かるように、
純水以外であっても、塩化金属カルボニルは塩酸に溶解
するため、エッチング後の洗浄を塩酸で行なうことは極
めて有効である。
【００８６】なお、下部電極形成膜２７Ａはイリジウム
でもよく、また、白金とイリジウムとの合金又は積層体
であってもよい。
でもよく、また、白金とイリジウムとの合金又は積層体
であってもよい。
【００８７】（第５の実施形態）以下、本発明の第５の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８８】図１２（ａ）〜図１２（ｃ）、図１３
（ａ）及び図１３（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係
る金属パターンの形成方法であって、ＤＲＡＭ装置のキ
ャパシタ形成工程における工程順の断面構成を示してい
る。本実施形態は、金属パターンの側壁付着物をアッシ
ングにより除去することを特徴とする。
（ａ）及び図１３（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係
る金属パターンの形成方法であって、ＤＲＡＭ装置のキ
ャパシタ形成工程における工程順の断面構成を示してい
る。本実施形態は、金属パターンの側壁付着物をアッシ
ングにより除去することを特徴とする。
【００８９】まず、図１２（ａ）に示すように、例え
ば、シリコンからなる基板１１上に、複数の分離酸化膜
１２を形成し、基板１１上における分離酸化膜１２同士
の間に複数のゲート電極１３を形成する。続いて、基板
１１上にゲート電極１３を含む全面にわたって酸化シリ
コンからなる層間絶縁膜１４を堆積し、堆積した層間絶
縁膜１４にコンタクトプラグ１５を形成する。その後、
層間絶縁膜１４上に、ＴｉＮ及びＴｉの積層膜からなる
拡散バリア層１６を形成する。続いて、スパッタ法等を
用いて、拡散バリア層１６上に全面にわたって、イリジ
ウムからなり容量素子の下部電極となる金属膜としての
下部電極形成膜２７Ａを堆積する。
ば、シリコンからなる基板１１上に、複数の分離酸化膜
１２を形成し、基板１１上における分離酸化膜１２同士
の間に複数のゲート電極１３を形成する。続いて、基板
１１上にゲート電極１３を含む全面にわたって酸化シリ
コンからなる層間絶縁膜１４を堆積し、堆積した層間絶
縁膜１４にコンタクトプラグ１５を形成する。その後、
層間絶縁膜１４上に、ＴｉＮ及びＴｉの積層膜からなる
拡散バリア層１６を形成する。続いて、スパッタ法等を
用いて、拡散バリア層１６上に全面にわたって、イリジ
ウムからなり容量素子の下部電極となる金属膜としての
下部電極形成膜２７Ａを堆積する。
【００９０】次に、図１２（ｂ）に示すように、下部電
極形成膜２７Ａ上に、コンタクトプラグ１５の上方の領
域をマスクし開口部１８ａを有するレジストパターン１
８を形成する。
極形成膜２７Ａ上に、コンタクトプラグ１５の上方の領
域をマスクし開口部１８ａを有するレジストパターン１
８を形成する。
【００９１】次に、図１２（ｃ）に示すように、拡散バ
リア層１６及び下部電極形成膜２７Ａに対して、従来の
エッチング条件でプラズマエッチングを行なう。すなわ
ち、エッチング装置には、誘導結合型プラズマエッチン
グ装置を用い、エッチングガスとして、例えば、流量が
約０．０１ｓｌｍの塩素ガスと流量が約０．０９ｓｌｍ
のアルゴンガスとからなる混合ガスを用いる。エッチン
グ条件は、圧力を約２Ｐａとし、周波数が１３．５６Ｍ
Ｈｚのソース高周波電力を約６００Ｗとし、周波数が１
３．５６ＭＨｚのバイアス高周波電力を約５００Ｗとす
る。この公知のエッチング工程により、レジストパター
ン１８の開口部１８ａの壁面又は下部電極２７Ｂにおけ
る開口部１８ａの壁面に沿ってその下側に露出するパタ
ーン側壁には、側壁付着物３２が付着する。
リア層１６及び下部電極形成膜２７Ａに対して、従来の
エッチング条件でプラズマエッチングを行なう。すなわ
ち、エッチング装置には、誘導結合型プラズマエッチン
グ装置を用い、エッチングガスとして、例えば、流量が
約０．０１ｓｌｍの塩素ガスと流量が約０．０９ｓｌｍ
のアルゴンガスとからなる混合ガスを用いる。エッチン
グ条件は、圧力を約２Ｐａとし、周波数が１３．５６Ｍ
Ｈｚのソース高周波電力を約６００Ｗとし、周波数が１
３．５６ＭＨｚのバイアス高周波電力を約５００Ｗとす
る。この公知のエッチング工程により、レジストパター
ン１８の開口部１８ａの壁面又は下部電極２７Ｂにおけ
る開口部１８ａの壁面に沿ってその下側に露出するパタ
ーン側壁には、側壁付着物３２が付着する。
【００９２】次に、図１３（ａ）に示すように、基板に
対して、一酸化炭素をプラズマ生成ガスとするアッシン
グを行なうことにより、レジストパターン１８及び側壁
付着物３２を除去する。ここでは、アッシング装置とし
て、例えば、誘導結合型プラズマアッシング装置を用い
る。アッシングガスは流量が約０．１ｓｌｍの一酸化炭
素ガスを用いる。エッチング条件は、圧力を約２０Ｐａ
とし、周波数が１３．５６ＭＨｚのソース高周波電力を
約１０００Ｗとする。このアッシング処理により、側壁
付着物３２がカルボニル化されるため、揮発して除去さ
れる。その後、基板１１の洗浄を行なって、イリジウム
からなり表面が清浄化された下部電極２７Ｂを形成す
る。
対して、一酸化炭素をプラズマ生成ガスとするアッシン
グを行なうことにより、レジストパターン１８及び側壁
付着物３２を除去する。ここでは、アッシング装置とし
て、例えば、誘導結合型プラズマアッシング装置を用い
る。アッシングガスは流量が約０．１ｓｌｍの一酸化炭
素ガスを用いる。エッチング条件は、圧力を約２０Ｐａ
とし、周波数が１３．５６ＭＨｚのソース高周波電力を
約１０００Ｗとする。このアッシング処理により、側壁
付着物３２がカルボニル化されるため、揮発して除去さ
れる。その後、基板１１の洗浄を行なって、イリジウム
からなり表面が清浄化された下部電極２７Ｂを形成す
る。
【００９３】次に、図１３（ｂ）に示すように、他の実
施形態と同様に、ＣＶＤ法等を用いて、層間絶縁膜１４
上に下部電極２７Ｂを含む全面にわたって、ＢＳＴから
なる容量絶縁膜２３を形成し、続いて、容量絶縁膜２３
上の全面に、イリジウムからなる上部電極形成膜２８Ａ
を堆積する。その後、堆積した上部電極形成膜２８Ａを
所定形状のパターニングを行なう。
施形態と同様に、ＣＶＤ法等を用いて、層間絶縁膜１４
上に下部電極２７Ｂを含む全面にわたって、ＢＳＴから
なる容量絶縁膜２３を形成し、続いて、容量絶縁膜２３
上の全面に、イリジウムからなる上部電極形成膜２８Ａ
を堆積する。その後、堆積した上部電極形成膜２８Ａを
所定形状のパターニングを行なう。
【００９４】本実施形態によると、イリジウムからなる
下部電極形成膜２７Ａに対するドライエッチング工程の
後に、側壁付着物３２に対して一酸化炭素を含むガスを
用いたアッシングを行なうことにより、側壁付着物３２
が一酸化炭素と反応してカルボニル化合物を生成する。
生成されたイリジウムの金属カルボニル化合物は、前述
したように揮発するため、側壁付着物３２を容易に且つ
確実に除去することができる。
下部電極形成膜２７Ａに対するドライエッチング工程の
後に、側壁付着物３２に対して一酸化炭素を含むガスを
用いたアッシングを行なうことにより、側壁付着物３２
が一酸化炭素と反応してカルボニル化合物を生成する。
生成されたイリジウムの金属カルボニル化合物は、前述
したように揮発するため、側壁付着物３２を容易に且つ
確実に除去することができる。
【００９５】なお、下部電極形成膜２７Ａは白金でもよ
く、また、イリジウムと白金との合金又は積層体であっ
てもよい。
く、また、イリジウムと白金との合金又は積層体であっ
てもよい。
【００９６】
【発明の効果】本発明に係る第１の金属パターンの形成
方法によると、塩素を相対的に多く含む第１のエッチン
グガスにより生じる第１の付着物は金属塩化物からな
り、薬液を用いた洗浄により除去できる。このため、金
属膜の露出した側面と難溶性の第２の付着物との間に隙
間が生じ、微粒子等によるの物理的な衝撃を加えて第２
の付着物を除去する際に、基板上に注入される微粒子が
隙間にも入り込むため第２の付着物の除去が容易とな
り、金属膜に設計パターンを確実に転写することができ
る。
方法によると、塩素を相対的に多く含む第１のエッチン
グガスにより生じる第１の付着物は金属塩化物からな
り、薬液を用いた洗浄により除去できる。このため、金
属膜の露出した側面と難溶性の第２の付着物との間に隙
間が生じ、微粒子等によるの物理的な衝撃を加えて第２
の付着物を除去する際に、基板上に注入される微粒子が
隙間にも入り込むため第２の付着物の除去が容易とな
り、金属膜に設計パターンを確実に転写することができ
る。
【００９７】本発明に係る第２の金属パターンの形成方
法によると、フロロカーボンを含むエッチングガスを用
いたドライエッチングにより、金属膜の側面に付着する
付着物は金属との密着性が低いフロロカーボン重合物と
なり、また、薬液との反応性も高まるため、薬液洗浄又
は物理的な衝撃の印加により容易に除去できるようにな
り、金属膜に設計パターンを確実に転写することができ
る。
法によると、フロロカーボンを含むエッチングガスを用
いたドライエッチングにより、金属膜の側面に付着する
付着物は金属との密着性が低いフロロカーボン重合物と
なり、また、薬液との反応性も高まるため、薬液洗浄又
は物理的な衝撃の印加により容易に除去できるようにな
り、金属膜に設計パターンを確実に転写することができ
る。
【００９８】本発明に係る第３の金属パターンの形成方
法によると、金属膜に対して金属カルボニル化合物が形
成されるようにエッチングを行なうため、該金属カルボ
ニル化合物は揮発性を有するので、金属パターンの側面
に側壁付着物が形成されることがない。その結果、金属
膜に設計パターンを確実に転写することができる。
法によると、金属膜に対して金属カルボニル化合物が形
成されるようにエッチングを行なうため、該金属カルボ
ニル化合物は揮発性を有するので、金属パターンの側面
に側壁付着物が形成されることがない。その結果、金属
膜に設計パターンを確実に転写することができる。
【００９９】本発明に係る第４の金属パターンの形成方
法によると、金属膜に対して塩化金属カルボニル化合物
が形成されるようにエッチングを行なうため、該塩化金
属カルボニル化合物は揮発性を有するため、パターニン
グされた開口部の壁面に側壁付着物が形成されることが
ない。
法によると、金属膜に対して塩化金属カルボニル化合物
が形成されるようにエッチングを行なうため、該塩化金
属カルボニル化合物は揮発性を有するため、パターニン
グされた開口部の壁面に側壁付着物が形成されることが
ない。
【０１００】本発明に係る第５の金属パターンの形成方
法によると、金属パターンの側面に付着する付着物に対
して、一酸化炭素又は二酸化炭素を含むアッシングガス
を用いたアッシングにより除去するため、付着物がカル
ボニル化合物となって揮発するので、付着物を容易に除
去できるようになり、その結果、金属膜に設計パターン
を確実に転写することができる。
法によると、金属パターンの側面に付着する付着物に対
して、一酸化炭素又は二酸化炭素を含むアッシングガス
を用いたアッシングにより除去するため、付着物がカル
ボニル化合物となって揮発するので、付着物を容易に除
去できるようになり、その結果、金属膜に設計パターン
を確実に転写することができる。
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係
る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキャ
パシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキャ
パシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係
る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキャ
パシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキャ
パシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係
る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキャ
パシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキャ
パシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に
係る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキ
ャパシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
係る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキ
ャパシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係
る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキャ
パシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキャ
パシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る金属パターンの
形成方法のエッチングガスにアルゴンと一酸化炭素との
混合ガスを用いた場合の、イリジウムのエッチング速度
のガス混合比依存性を示すグラフである。
形成方法のエッチングガスにアルゴンと一酸化炭素との
混合ガスを用いた場合の、イリジウムのエッチング速度
のガス混合比依存性を示すグラフである。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る金属パターンの
形成方法に用いる金属の融点とその金属カルボニル化合
物との融点の一覧を示す図である。
形成方法に用いる金属の融点とその金属カルボニル化合
物との融点の一覧を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の一変形例に係る金属
パターンの形成方法のエッチングガスにアルゴンと一酸
化炭素との混合ガスに硫化水素を添加した場合の、イリ
ジウムのエッチング速度のガス混合比依存性を示すグラ
フである。
パターンの形成方法のエッチングガスにアルゴンと一酸
化炭素との混合ガスに硫化水素を添加した場合の、イリ
ジウムのエッチング速度のガス混合比依存性を示すグラ
フである。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る金属パターンの
形成方法のエッチングガスにアルゴンと一酸化炭素と塩
素との混合ガスを用いた場合の、白金のエッチング速度
の塩素と一酸化炭素とのガス混合比依存性を示すグラフ
である。
形成方法のエッチングガスにアルゴンと一酸化炭素と塩
素との混合ガスを用いた場合の、白金のエッチング速度
の塩素と一酸化炭素とのガス混合比依存性を示すグラフ
である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４の実施形態
の一変形例に係る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲ
ＡＭ装置のキャパシタ形成工程を示す工程順の構成断面
図である。
の一変形例に係る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲ
ＡＭ装置のキャパシタ形成工程を示す工程順の構成断面
図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態の一変形例に係る金
属パターンの形成方法に用いる白金又はイリジウム及び
各化合物の融点とその溶解性の一覧を示す図である。
属パターンの形成方法に用いる白金又はイリジウム及び
各化合物の融点とその溶解性の一覧を示す図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第５の実施形態に
係る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキ
ャパシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
係る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキ
ャパシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第５の実施形態
に係る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置の
キャパシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
に係る金属パターンの形成方法を示し、ＤＲＡＭ装置の
キャパシタ形成工程を示す工程順の構成断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は従来の金属パターンの形成
方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキャパシタ形成工程を示す
工程順の構成断面図である。
方法を示し、ＤＲＡＭ装置のキャパシタ形成工程を示す
工程順の構成断面図である。
【図１５】従来の金属パターンの形成方法を示し、金属
膜に対してエッチングを行なった直後の金属パターンの
側壁に付着物が形成される様子を示す構成断面図であ
る。
膜に対してエッチングを行なった直後の金属パターンの
側壁に付着物が形成される様子を示す構成断面図であ
る。
１１ 基板 １２ 分離酸化膜 １３ ゲート電極 １４ 層間絶縁膜 １５ コンタクトプラグ １６ 拡散バリア層 １７Ａ 下部電極形成膜（金属膜） １７Ｂ 下部電極 １８ レジストパターン（マスクパターン） １８ａ 開口部 ２１ 第１の側壁付着物 ２２ 第２の側壁付着物 ２３ 容量絶縁膜 ２４Ａ 上部電極形成膜 ２５ 側壁付着物 ２７Ａ 下部電極形成膜（金属膜） ２７Ｂ 下部電極 ２８Ａ 上部電極形成膜 ３１ 側壁付着物 ３２ 側壁付着物
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F004 AA09 AA14 BA20 BB13 CA06 DA00 DA04 DA16 DA23 DA26 DA30 DB08 DB12 EA10 EA12 EA13 EA28 EB01 EB02 EB03 5F043 AA26 AA40 BB27 DD06 DD07 DD15 DD30 GG04 GG10 5F083 AD42 JA14 JA38 JA39 JA40 MA06 MA17 PR03 PR05
Claims (19)
- 【請求項１】 基板上に金属膜を形成する金属膜形成工
程と、 前記金属膜上に、設計パターンである開口部を有するマ
スクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、 前記マスクパターンを用いて、塩素を含む第１のエッチ
ングガスを用いたドライエッチングにより、前記マスク
パターンの開口部の壁面又は前記金属膜における前記開
口部の壁面に沿ってその下側に露出する露出面に第１の
付着物が形成されるように前記金属膜の上部に対してエ
ッチングを行なう第１のエッチング工程と、 前記マスクパターンを用いて、前記第１のエッチングガ
スよりも塩素濃度が低い第２のエッチングガスを用いた
ドライエッチングにより、前記第１の付着物の側面に第
２の付着物が形成されるように前記金属膜の下部に対し
てエッチングを行なう第２のエッチング工程と、 前記基板を薬液を用いて洗浄することにより、前記第１
の付着物を除去する第１の付着物除去工程と、 前記第２の付着物に対して物理的衝撃を加えて前記第２
の付着物を除去することにより、前記金属膜に前記設計
パターンを転写する第２の付着物除去工程とを備えてい
ることを特徴とする金属パターンの形成方法。 - 【請求項２】 前記第１のエッチングガスは塩素濃度が
約３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の
金属パターンの形成方法。 - 【請求項３】 前記薬液は純水又は塩酸を含む水溶液で
あることを特徴とする請求項１に記載の金属パターンの
形成方法。 - 【請求項４】 前記金属膜は、白金、ロジウム、パラジ
ウム及びイリジウムのうちのいずれか１つ又はこれらの
うちの２つ以上を含む合金若しくは積層体からなること
を特徴とする請求項１に記載の金属パターンの形成方
法。 - 【請求項５】 基板上に金属膜を形成する金属膜形成工
程と、 前記金属膜上に、設計パターンである開口部を有するマ
スクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、 前記マスクパターンを用いて、フロロカーボンを含むエ
ッチングガスを用いたドライエッチングにより、前記金
属膜に対してエッチングを行なうエッチング工程と、 前記金属膜における前記マスクパターンの開口部の壁面
に沿ってその下側に露出する露出面に付着する付着物を
薬液により洗浄して除去するか又は前記付着物に物理的
衝撃を加えて除去することにより、前記金属膜に前記設
計パターンを転写する付着物除去工程とを備えているこ
とを特徴とする金属パターンの形成方法。 - 【請求項６】 前記フロロカーボンは、ＣＨＦ3 、Ｃ4
Ｆ8 、Ｃ5 Ｆ8 又はこれらの混合物からなることを特徴
とする請求項５に記載の金属パターンの形成方法。 - 【請求項７】 前記薬液は硫酸と過酸化水素水との混合
液であることを特徴とする請求項５に記載の金属パター
ンの形成方法。 - 【請求項８】 前記金属膜は、白金、ロジウム、パラジ
ウム及びイリジウムのうちのいずれか１つ又はこれらの
うちの２つ以上を含む合金若しくは積層体からなること
を特徴とする請求項５に記載の金属パターンの形成方
法。 - 【請求項９】 基板上に金属膜を形成する金属膜形成工
程と、 前記金属膜上に、設計パターンである開口部を有するマ
スクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、 前記マスクパターンを用いて、金属カルボニル化合物が
形成されるように前記金属膜に対してエッチングを行な
うことにより、前記金属膜に前記設計パターンを転写す
るエッチング工程とを備えていることを特徴とする金属
パターンの形成方法。 - 【請求項１０】 前記エッチング工程は、一酸化炭素を
含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行な
う工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の金属パ
ターンの形成方法。 - 【請求項１１】 前記エッチングガスは硫黄を含むガス
が添加されていることを特徴とする請求項１０に記載の
金属パターンの形成方法。 - 【請求項１２】 前記金属膜は、イリジウム、ルテニウ
ム又はこれらの合金若しくは積層体からなることを特徴
とする請求項９に記載の金属パターンの形成方法。 - 【請求項１３】 基板上に金属膜を形成する金属膜形成
工程と、 前記金属膜上に、設計パターンである開口部を有するマ
スクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、 前記マスクパターンを用いて、塩化金属カルボニル化合
物が形成されるように前記金属膜に対してエッチングを
行なうことにより、前記金属膜に前記設計パターンを転
写するエッチング工程とを備えていることを特徴とする
金属パターンの形成方法。 - 【請求項１４】 前記エッチング工程により、前記金属
膜における前記マスクパターンの開口部の壁面に沿って
その下側に露出する露出面に前記塩化金属カルボニル化
合物からなる付着物が付着している場合には、前記付着
物を薬液により洗浄して除去すること付着物除去工程を
さらに備えていることを特徴とする請求項１３に記載の
金属パターンの形成方法。 - 【請求項１５】 前記薬液は純水又は塩酸を含む水溶液
であることを特徴とする請求項１４に記載の金属パター
ンの形成方法。 - 【請求項１６】 前記エッチング工程は、一酸化炭素と
塩素とを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチン
グを行なう工程を含むことを特徴とする請求項１３に記
載の金属パターンの形成方法。 - 【請求項１７】 前記金属膜は、白金、イリジウム又は
これらの合金若しくは積層体からなることを特徴とする
請求項１３に記載の金属パターンの形成方法。 - 【請求項１８】 基板上に金属膜を形成する金属膜形成
工程と、 前記金属膜上に、設計パターンである開口部を有するマ
スクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、 前記マスクパターンを用いて前記金属膜に対してドライ
エッチングを行なうエッチング工程と、 前記金属膜における前記マスクパターンの開口部の壁面
に沿ってその下側に露出する露出面に付着する付着物
を、一酸化炭素又は二酸化炭素を含むアッシングガスを
用いたアッシングにより除去することにより、前記金属
膜に前記設計パターンを転写するエッチング工程とを備
えていることを特徴とする金属パターンの形成方法。 - 【請求項１９】 前記金属膜は、白金、イリジウム又は
これらの合金若しくは積層体からなることを特徴とする
請求項１８に記載の金属パターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29621699A JP2001118829A (ja) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | 金属パターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29621699A JP2001118829A (ja) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | 金属パターンの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001118829A true JP2001118829A (ja) | 2001-04-27 |
Family
ID=17830691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29621699A Withdrawn JP2001118829A (ja) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | 金属パターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001118829A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003007679A (ja) * | 2001-06-22 | 2003-01-10 | Tokyo Electron Ltd | ドライエッチング方法 |
| JP2012199377A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理方法及び記憶媒体 |
| KR20210068590A (ko) * | 2018-10-30 | 2021-06-09 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 반도체 응용들을 위한 구조를 식각하기 위한 방법들 |
-
1999
- 1999-10-19 JP JP29621699A patent/JP2001118829A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003007679A (ja) * | 2001-06-22 | 2003-01-10 | Tokyo Electron Ltd | ドライエッチング方法 |
| JP2012199377A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理方法及び記憶媒体 |
| KR20210068590A (ko) * | 2018-10-30 | 2021-06-09 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 반도체 응용들을 위한 구조를 식각하기 위한 방법들 |
| KR102528076B1 (ko) * | 2018-10-30 | 2023-05-03 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 반도체 응용들을 위한 구조를 식각하기 위한 방법들 |
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