JP2000195846A - Dry etching method and dry etching apparatus - Google Patents
Dry etching method and dry etching apparatusInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 PtあるいはPZTを含む膜を平行平板ドラ
イエッチング装置においてドライエッチングする際に、
ドライエッチング装置中の電極のクリーニングを簡素化
する。
【解決手段】 クリーニングの際に、ドライエッチング
装置中において被処理基板を担持する電極に対向する対
向電極に、高周波電力と低周波電力とを同時に供給し、
プラズマを被処理基板近傍の位置に変位させることによ
り、前記対向電極上に蓄積した不純物を除去する。
(57) [Problem] To dry-etch a film containing Pt or PZT in a parallel plate dry etching apparatus,
Simplifies cleaning of electrodes in a dry etching apparatus. SOLUTION: At the time of cleaning, a high frequency power and a low frequency power are simultaneously supplied to a counter electrode facing an electrode supporting a substrate to be processed in a dry etching apparatus,
By displacing the plasma to a position near the substrate to be processed, impurities accumulated on the counter electrode are removed.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は一般に半導体装置に
関し、特にドライエッチング工程を含む半導体装置の製
造方法に関する。ドライエッチング工程は一般的な半導
体装置の製造において広く使われている。ドライエッチ
ングにおいては、エッチングしたい基板が保持された反
応室中にエッチングガスを導入し、プラズマを形成する
ことによりエッチングガス分子を励起し、活性な分子種
あるいはイオンを形成する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device including a dry etching process. The dry etching process is widely used in the manufacture of general semiconductor devices. In dry etching, an etching gas is introduced into a reaction chamber holding a substrate to be etched, and plasma is formed to excite etching gas molecules to form active molecular species or ions.
【0002】このようなドライエッチング技術において
は、反応室中にプラズマを安定に形成することが重要で
ある。一方、近年では半導体装置の製造に多様な材料が
使われるようになっており、これに伴い、プラズマ形成
に使われるガス種も様々なものが使われるようになって
いる。その結果、半導体材料とエッチングガス種の組み
合わせによっては、前記反応室中に吸着性の高い粒子が
形成される場合があり、これら吸着性の高い粒子の反応
室内壁への付着により、反応室中におけるプラズマの形
成が不安定になったり、あるいは付着物が基板上に落下
して欠陥を形成する等の問題が生じるようになってい
る。In such a dry etching technique, it is important to form plasma stably in a reaction chamber. On the other hand, in recent years, various materials have been used for manufacturing semiconductor devices, and accordingly, various types of gases have been used for plasma formation. As a result, depending on the combination of the semiconductor material and the type of etching gas, highly adsorbable particles may be formed in the reaction chamber. In such a case, problems such as unstable plasma formation or the formation of a defect due to a fall of an adhered substance on a substrate are caused.
【0003】[0003]
【従来の技術】図1は、従来の典型的な平行平板電極型
ドライエッチング装置10の構成を示す。図1を参照す
るに、ドライエッチング装置10は導入ポート11Aと
排気ポート11Bとを有する反応室11中に一対の対向
電極12A,12Bを備え、前記電極12Aの電極12
Bに対向する主面上にはエッチング処理したい基板13
が保持される。2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a configuration of a conventional typical parallel plate electrode type dry etching apparatus 10. As shown in FIG. Referring to FIG. 1, a dry etching apparatus 10 includes a pair of opposed electrodes 12A and 12B in a reaction chamber 11 having an inlet port 11A and an exhaust port 11B.
The substrate 13 to be etched is provided on the main surface facing B
Is held.
【0004】前記反応室11は前記排気ポート11Bに
おいて排気され、さらに前記導入ポート11AからCl
2 .CF4 あるいはC4 F8 等のエッチングガスを導入
される。さらに、前記電極12Bに高周波電源14Aか
ら整合器14Bを介して典型的には27.12MHzの
高周波電力を供給することにより、前記反応室11中に
は前記電極12Aと12Bとの間のプラズマが形成され
る。The reaction chamber 11 is evacuated at the exhaust port 11B, and furthermore, Cl gas is introduced from the introduction port 11A.
2 . An etching gas such as CF 4 or C 4 F 8 is introduced. Further, by supplying high-frequency power of typically 27.12 MHz from the high-frequency power supply 14A to the electrode 12B via the matching unit 14B, plasma between the electrodes 12A and 12B is generated in the reaction chamber 11. It is formed.
【0005】その際、前記基板13を保持する電極12
Aには低周波電源15Aから整合器15Bを介して典型
的には数百kHzの低周波バイアスを印加され、基板1
3に入射するイオンのエネルギが制御される。かかるプ
ラズマの形成により、前記エッチングガスがプラズマ中
において解離し、吸着性の中性粒子やエッチング反応を
促進するイオン等が形成され、かかる中性粒子やイオン
が基板13に到達することにより、基板13上において
所望の高い異方性を有するエッチングが実現される。At this time, the electrode 12 for holding the substrate 13
A is supplied with a low-frequency bias of typically several hundred kHz from a low-frequency power supply 15A via a matching unit 15B.
The energy of ions incident on 3 is controlled. Due to the formation of the plasma, the etching gas is dissociated in the plasma, and adsorbable neutral particles and ions for promoting the etching reaction are formed. When the neutral particles and ions reach the substrate 13, the substrate 13 On 13, etching having a desired high anisotropy is realized.
【0006】さらに、前記反応室11の外側には、形成
されたプラズマを閉じ込める磁界を発生するマグネット
11Cが配設され、また前記電極12Aには、前記基板
13を電極12A上に保持する静電チャックを形成する
直流電源16Aおよび直流阻止キャパシタよりなるフィ
ルタ16Bが接続される。Further, a magnet 11C for generating a magnetic field for confining the formed plasma is disposed outside the reaction chamber 11, and an electrostatic force for holding the substrate 13 on the electrode 12A is provided on the electrode 12A. A DC power supply 16A forming a chuck and a filter 16B including a DC blocking capacitor are connected.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図1の構成のドライエ
ッチング装置10は、様々な半導体装置の製造工程にお
いて広範囲に使われているが、前記電極12Aの主面に
垂直方向の電界により加速されたイオンが基板13に衝
突し、これによりスパッタされた粒子が対向電極12B
に付着してしまうと、電極12Aと12Bとの間におけ
るプラズマの形成が不安定になってしまう。また、電極
12B上に堆積した粒子が基板13上に落下すると、基
板13上に形成される半導体装置に欠陥が導入される。
この問題は、特にPt等の蒸気圧の低い材料を使った半
導体装置、例えばPt電極をPZTなどの強誘電体膜と
組み合わせて使う強誘電体メモリ装置(FeRAM)な
どにおいて深刻になる。Although the dry etching apparatus 10 having the structure shown in FIG. 1 is widely used in the manufacturing process of various semiconductor devices, it is accelerated by an electric field perpendicular to the main surface of the electrode 12A. Ions collide with the substrate 13, and the particles sputtered by the ions collide with the counter electrode 12 </ b> B.
If it adheres, the formation of plasma between the electrodes 12A and 12B becomes unstable. Further, when the particles deposited on the electrode 12B fall on the substrate 13, a defect is introduced into a semiconductor device formed on the substrate 13.
This problem is particularly serious in a semiconductor device using a material having a low vapor pressure such as Pt, for example, a ferroelectric memory device (FeRAM) using a Pt electrode in combination with a ferroelectric film such as PZT.
【0008】そこで従来は、図1のようなドライエッチ
ング装置10を使ってFeRAMを形成する場合、所定
の時間間隔で反応室11を開放し、電極12A,12B
および反応室11内壁をクリーニングすることが行われ
ている。しかし、このような定期的なクリーニングを行
なうと、最適なプラズマ形成条件がクリーニングの前後
で異なってしまい、その都度整合器14Bあるいは15
Bの調整が必要になる。Conventionally, when a FeRAM is formed using a dry etching apparatus 10 as shown in FIG. 1, the reaction chamber 11 is opened at predetermined time intervals and the electrodes 12A, 12B are formed.
In addition, cleaning of the inner wall of the reaction chamber 11 is performed. However, if such a periodic cleaning is performed, the optimum plasma forming conditions differ before and after the cleaning.
B needs to be adjusted.
【0009】そこで、本発明は上記の課題を解決した、
新規で有用な半導体装置の製造方法、ドライエッチング
方法、およびドライエッチング装置を提供することを概
括的課題とする。本発明のより具体的な課題は、反応室
を開放することなく電極のクリーニングが可能なドライ
エッチング方法および装置、またかかるドライエッチン
グ方法を使った半導体装置の製造方法を提供することに
ある。Therefore, the present invention has solved the above-mentioned problems,
A general object is to provide a new and useful method for manufacturing a semiconductor device, a dry etching method, and a dry etching apparatus. A more specific object of the present invention is to provide a dry etching method and apparatus capable of cleaning an electrode without opening a reaction chamber, and a method of manufacturing a semiconductor device using the dry etching method.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、請求項1に記載したように、第1の電極と第2の電
極とからなる一対の平行平板電極を備えたドライエッチ
ング装置中にプラズマガスを導入する工程と、前記第2
の電極に、高周波電圧と、前記高周波電圧よりも周波数
の低い低周波電圧とを、同時に印加し、前記第2の電極
をクリーニングする工程と、前記ドライエッチング装置
中にエッチングガスとを導入する工程と、被処理基板
を、前記ドライエッチング装置の前記第1の電極上に装
着する工程と、前記第2の電極に、前記高周波電圧を印
加することにより、前記被処理基板をエッチングする工
程とを含むことを特徴とするドライエッチング方法によ
り、または請求項2に記載したように、前記クリーニン
グ工程は、所定の間隔で、繰り返し実行されることを特
徴とする請求項1記載のドライエッチング方法により、
または請求項3に記載したように、前記クリーニング工
程は、前記第1の電極上に別の基板を装着して実行さ
れ、前記被処理基板を装着する工程は、前記別の基板を
前記被処理基板により置き換える工程と含むことを特徴
とする請求項1または2記載のドライエッチング方法に
より、または請求項4に記載したように、前記低周波電
圧は、前記プラズマ中のイオンが実質的に追従できる範
囲の周波数を有することを特徴とする請求項1〜3のう
ち、いずれか一項記載のドライエッチング方法により、
または請求項5に記載したように、前記クリーニング工
程に先立ってプラズマガスを導入する工程では、エッチ
ングガスも同時に導入されることを特徴とする請求項1
〜4のうち、いずれか一項記載のドライエッチング方法
により、または請求項6に記載したように、前記エッチ
ング工程は、前記基板上に形成された、Pt,Pb,Z
r,PZT,SBTおよびBSTよりなる群から選ばれ
る膜をパターニングすることを特徴とする請求項1〜5
のうち、いずれか一項記載のドライエッチング方法によ
り、または請求項7に記載したように、ガス導入口と排
気口とを備えた反応室と、前記反応室中に配設された第
1の電極と、前記反応室中に、前記第1の電極に実質的
に平行になるように配設された第2の電極と、前記第2
の電極に接続された高周波電源と、前記第2の電極に接
続された、前記高周波電源が形成する高周波電圧よりも
低周波の低周波電圧を発生する低周波電源とよりなるこ
とを特徴とするドライエッチング装置により、または請
求項8に記載したように、さらに、前記低周波電源と前
記第2の電極との間に設けられたスイッチを有すること
を特徴とする請求項7記載のドライエッチング装置によ
り、または請求項9に記載したように、前記低周波電源
は、前記低周波電圧を、前記第1の電極と第2の電極と
の間に形成されたプラズマ中のイオンが追従できる範囲
の周波数で形成することを特徴とする請求項7または8
記載のドライエッチング装置により、解決する。 [作用]図2は、本発明によるドライエッチング方法お
よび装置の原理を示す。ただし、図2中、先に説明した
部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図2
中、反応室11、その外側のマグネット11A、および
静電チャック16A.16Bは本質的ではないので省略
されている。According to the present invention, there is provided a dry etching apparatus provided with a pair of parallel plate electrodes comprising a first electrode and a second electrode. Introducing a plasma gas into said second gas;
Simultaneously applying a high-frequency voltage and a low-frequency voltage having a lower frequency than the high-frequency voltage to the electrodes, cleaning the second electrode, and introducing an etching gas into the dry etching apparatus. Mounting a substrate to be processed on the first electrode of the dry etching apparatus; and applying the high-frequency voltage to the second electrode to etch the substrate to be processed. The dry etching method according to claim 1, wherein the cleaning step is repeatedly performed at predetermined intervals, as described in claim 2.
Alternatively, as described in claim 3, the cleaning step is performed by mounting another substrate on the first electrode, and the step of mounting the substrate to be processed includes the step of mounting the another substrate on the first electrode. 3. The method according to claim 1, further comprising a step of replacing the substrate with a substrate, or as described in claim 4, the low frequency voltage can be substantially followed by ions in the plasma. The dry etching method according to any one of claims 1 to 3, wherein the dry etching method has a frequency in a range,
Alternatively, in the step of introducing a plasma gas prior to the cleaning step, an etching gas is also introduced at the same time.
4 to 4, or as described in claim 6, the etching step includes forming Pt, Pb, and Z on the substrate.
6. A method according to claim 1, wherein a film selected from the group consisting of r, PZT, SBT and BST is patterned.
A reaction chamber provided with a gas introduction port and an exhaust port by the dry etching method according to any one of claims 1 to 7, and a first chamber disposed in the reaction chamber. An electrode; a second electrode disposed in the reaction chamber so as to be substantially parallel to the first electrode;
And a low-frequency power supply connected to the second electrode and generating a low-frequency voltage having a lower frequency than the high-frequency voltage formed by the high-frequency power supply. The dry etching apparatus according to claim 7, further comprising a switch provided between the low-frequency power supply and the second electrode by a dry etching apparatus or as described in claim 8. Or as described in claim 9, the low-frequency power supply generates the low-frequency voltage within a range in which ions in plasma formed between the first electrode and the second electrode can follow. 9. The method according to claim 7, wherein the signal is formed at a frequency.
The problem is solved by the dry etching apparatus described above. [Operation] FIG. 2 shows the principle of the dry etching method and apparatus according to the present invention. However, in FIG. 2, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG.
Medium, reaction chamber 11, magnet 11A outside thereof, and electrostatic chuck 16A. 16B is omitted because it is not essential.
【0011】図2を参照するに、本発明のドライエッチ
ング装置では、前記電極12Bに、高周波電源14Aの
他に低周波電源17Aが整合器17Bを介して接続さ
れ、前記低周波電源17Aは、前記電極12A,12B
の間に形成されるプラズマ中のイオンが追従できる程度
の周波数の低周波出力を前記電極12Bに供給する。同
様な低周波出力は前記低周波電源15Aから前記下側電
極12Aに結合器15Bを介しても供給されるが、前記
低周波電源17Aはより大出力の低周波電力を供給す
る。Referring to FIG. 2, in the dry etching apparatus of the present invention, a low frequency power supply 17A is connected to the electrode 12B via a matching unit 17B in addition to the high frequency power supply 14A. The electrodes 12A, 12B
A low-frequency output having a frequency such that ions in the plasma formed between the electrodes can follow the electrode is supplied to the electrode 12B. A similar low-frequency output is also supplied from the low-frequency power supply 15A to the lower electrode 12A via a coupler 15B, but the low-frequency power supply 17A supplies a higher-output low-frequency power.
【0012】前記低周波電源17Aから低周波電力が前
記電極12Bに供給される結果、前記電極12Bにはプ
ラズマ中の電子のみならず、追従速度の遅い陽イオンも
到達できるようになり、その結果粒子状析出物12Xを
担持している電極12B上における負電荷の蓄積は実質
的に解消し、プラズマは前記低周波電力の負の位相にお
いて図2中に矢印で示すように電極12Aの近傍に移動
する。これに伴い、図2の右側に示すように、前記電極
12B近傍の電界に通常より大きな電位勾配が発生し、
プラズマ中のイオンが前記電極12Bに加速されて衝突
する。その結果、前記電極12B上に蓄積された堆積物
12Xはスパッタされ、基板13上に堆積する。そこ
で、前記低周波電源17Aを駆動する際に、前記電極1
2A上に前記基板13として、かかる電極12B上の不
純物を捕捉するダミー基板を装着しておくことにより、
前記電極12Bのクリーニングがなされる。かかるクリ
ーニング工程では、反応室を開放する必要が無く、所定
の枚数の基板をドライエッチングした後、単に定期的に
基板13をダミー基板に入れ替え、低周波電源17Aを
駆動するだけで、大量の基板を、効率的にドライエッチ
ングすることが可能になる。As a result of the low-frequency power being supplied from the low-frequency power supply 17A to the electrode 12B, not only the electrons in the plasma but also the cations having a low following speed can reach the electrode 12B. The accumulation of the negative charge on the electrode 12B carrying the particulate precipitate 12X is substantially eliminated, and the plasma is generated near the electrode 12A in the negative phase of the low frequency power as shown by an arrow in FIG. Moving. Along with this, as shown on the right side of FIG. 2, an electric field near the electrode 12B generates a potential gradient larger than usual,
The ions in the plasma are accelerated and collide with the electrode 12B. As a result, the deposit 12X accumulated on the electrode 12B is sputtered and deposited on the substrate 13. Therefore, when driving the low frequency power supply 17A, the electrode 1
By mounting a dummy substrate for capturing impurities on the electrode 12B as the substrate 13 on 2A,
The electrode 12B is cleaned. In this cleaning step, there is no need to open the reaction chamber, and after dry etching a predetermined number of substrates, a large number of substrates can be obtained simply by periodically replacing the substrate 13 with a dummy substrate and driving the low frequency power supply 17A. Can be efficiently dry-etched.
【0013】図3は、図2のドライエッチング装置を使
って基板を5枚処理する毎に電極12Bをクリーニング
した場合の基板上に観察される粒子の数を、図1の従来
のドライエッチング装置10を使って、間に電極12B
のクリーニングを行なうことなく基板を連続的に処理し
た場合に観察される粒子数と比較して示す。ただし、図
3中、○は図2の装置を使った本発明による結果を、●
は図1の装置10を使った従来の結果を示す。FIG. 3 shows the number of particles observed on the substrate when the electrode 12B is cleaned every time five substrates are processed using the dry etching apparatus of FIG. 10 and electrodes 12B between
The number of particles is shown in comparison with the number of particles observed when the substrate is continuously processed without cleaning. In FIG. 3, ○ indicates the results of the present invention using the apparatus of FIG.
Shows a conventional result using the apparatus 10 of FIG.
【0014】実験では、Si基板を覆う絶縁膜上に厚さ
が100nmのPt膜を形成し、その上にさらに厚さが
200nmのPZT(PbZrTiO3 )膜を形成した
試料を作成し、これをレジストパターンを使い、20m
Torrの内圧下、Cl2 ,ArおよびC4 F8 の混合
ガスをエッチングガスとして使いパターニングした。パ
ターニングの際、前記電極12Bには前記高周波電源1
4Aから27.12MHzの高周波電力を250Vの電
圧振幅で印加し、電極12Aには前記低周波電源15A
から800kHzの低周波電力を100Vの電圧振幅で
印加することにより、約80nm/minのエッチング
速度が得られる。In the experiment, a sample was formed by forming a Pt film having a thickness of 100 nm on an insulating film covering an Si substrate, and further forming a PZT (PbZrTiO 3 ) film having a thickness of 200 nm on the Pt film. 20m using resist pattern
Under an internal pressure of Torr, patterning was performed using a mixed gas of Cl 2 , Ar and C 4 F 8 as an etching gas. At the time of patterning, the high-frequency power source 1 is connected to the electrode 12B.
A high frequency power of 27.12 MHz from 4A is applied with a voltage amplitude of 250 V, and the low frequency power supply 15A is applied to the electrode 12A.
By applying a low frequency power of 800 kHz to 100 V with a voltage amplitude of 100 V, an etching rate of about 80 nm / min can be obtained.
【0015】図3の実験では、さらに前記電極12Bを
クリーニングする際に、前記電極12Bに、前記低周波
電源17Aから、周波数が800kHzの低周波電力
を、550Vの電圧振幅で、重畳して供給する。図3を
参照するに、本発明では、10枚の基板を処理した後
も、基板上に観察される粒子は20個前後で、処理開始
からほとんど増加することがない。これは、図2で説明
したように、電極12Aと12Bとの間に形成されるプ
ラズマが、前記電極12Bへの低周波電力の供給により
電極12A寄りに移動し、その結果電極12B近傍の電
界に大きな電位勾配が発生し、かかる電位勾配により加
速されたイオンが前記電極12Bに衝突することによ
り、前記電極12B上に堆積した粒子がスパッタされる
ためと考えられる。これに対し、従来の方法では、基板
処理枚数が5枚を超えたあたりで、基板上に付着する粒
子の数が急増するのがわかる。In the experiment shown in FIG. 3, when the electrode 12B is further cleaned, a low-frequency power having a frequency of 800 kHz is supplied to the electrode 12B from the low-frequency power supply 17A in a superposed manner with a voltage amplitude of 550V. I do. Referring to FIG. 3, in the present invention, even after processing 10 substrates, the number of particles observed on the substrates is about 20 and hardly increases from the start of processing. This is because, as described in FIG. 2, the plasma formed between the electrodes 12A and 12B moves toward the electrode 12A due to the supply of the low-frequency power to the electrode 12B, and as a result, the electric field near the electrode 12B It is considered that a large potential gradient is generated, and ions accelerated by the potential gradient collide with the electrode 12B to sputter particles deposited on the electrode 12B. On the other hand, according to the conventional method, it can be seen that the number of particles adhering to the substrate increases rapidly when the number of processed substrates exceeds five.
【0016】図2に示す本発明によるドライエッチング
装置を使った場合には、かかる基板上への粒子の堆積
を、ドライエッチング装置の運転を中断し、反応室を開
放して清掃する等の面倒な作業を行なうことなく、簡単
に、かつ効果的に抑制することができる。When the dry etching apparatus according to the present invention shown in FIG. 2 is used, the accumulation of particles on such a substrate is troublesome by interrupting the operation of the dry etching apparatus, opening the reaction chamber, and cleaning. Simple and effective suppression can be achieved without performing a complicated operation.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】[第1実施例]図4は、本発明の
第1実施例によるドライエッチング20の構成を示す。
図4を参照するに、ドライエッチング装置20は導入ポ
ート21Aと排気ポート21Bとを有する反応室21中
に一対の対向電極22A,22Bを備え、前記電極22
Aの電極22Bに対向する主面上にはエッチング処理し
たい基板23が保持される。[First Embodiment] FIG. 4 shows the structure of a dry etching 20 according to a first embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 4, the dry etching apparatus 20 includes a pair of opposed electrodes 22A and 22B in a reaction chamber 21 having an inlet port 21A and an exhaust port 21B.
A substrate 23 to be etched is held on the main surface facing the electrode 22B of A.
【0018】前記反応室21は前記排気ポート21Bに
おいて排気され、さらに前記導入ポート21AからCl
2 .CF4 あるいはC4 F8 等のエッチングガスを導入
される。さらに、前記電極22Bに高周波電源24Aか
ら整合器24Bを介して典型的には27.12MHzの
高周波電力を供給することにより、前記反応室21中に
は前記電極22Aと22Bとの間のプラズマが形成され
る。The reaction chamber 21 is evacuated at the exhaust port 21B, and furthermore, Cl is supplied from the introduction port 21A.
2 . An etching gas such as CF 4 or C 4 F 8 is introduced. Further, by supplying high-frequency power of typically 27.12 MHz from the high-frequency power supply 24A to the electrode 22B via the matching unit 24B, plasma between the electrodes 22A and 22B is generated in the reaction chamber 21. It is formed.
【0019】その際、前記基板23を保持する電極22
Aには低周波電源25Aから整合器25Bを介して10
0kHz〜13.56MHz,典型的には約800kH
zの低周波バイアスを印加される。かかるプラズマの形
成により、前記エッチングガスがプラズマ中において解
離し、吸着性の中性粒子やエッチング反応を促進するイ
オン等が形成され、かかる中性粒子やイオンが基板23
に到達することにより、基板23上において所望の高い
異方性を有するエッチングが実現される。At this time, the electrode 22 holding the substrate 23
A is connected to the low frequency power supply 25A via the matching unit 25B.
0 kHz to 13.56 MHz, typically about 800 kHz
A low frequency bias of z is applied. Due to the formation of the plasma, the etching gas is dissociated in the plasma to form adsorptive neutral particles and ions for promoting the etching reaction.
, Etching having a desired high anisotropy on the substrate 23 is realized.
【0020】さらに、前記反応室21の外側には形成さ
れたプラズマを閉じ込める磁界を発生するマグネット2
1Cが配設され、また前記電極22Aには、前記基板2
3を電極22A上に保持する静電チャックを形成する直
流電源26Aおよび直流阻止キャパシタよりなるフィル
タ26Bが接続される。図4のドライエッチング装置2
0では、前記電極22Bにはさらに別の低周波電源27
Aが整合器27Bおよびスイッチ27Cを介して接続さ
れ、その結果、前記スイッチ27Cを閉じた場合、前記
電極22Bには前記低周波電源27Aから、プラズマ中
のイオンが追従できる程度の1MHz以下の周波数、典
型的には約800kHzの低周波電力が供給され、その
結果先に図2で説明したように、前記電極22Aと22
Bとの間に形成されるプラズマが、前記電極22A寄り
に移動する。Further, a magnet 2 for generating a magnetic field for confining the plasma formed outside the reaction chamber 21 is provided.
1C, and the substrate 22 is provided on the electrode 22A.
A DC power supply 26A forming an electrostatic chuck for holding 3 on the electrode 22A and a filter 26B composed of a DC blocking capacitor are connected. Dry etching apparatus 2 in FIG.
0, another low frequency power supply 27 is connected to the electrode 22B.
A is connected via the matching unit 27B and the switch 27C, and as a result, when the switch 27C is closed, the electrode 22B is supplied from the low-frequency power supply 27A to a frequency of 1 MHz or less that allows ions in the plasma to follow. , Typically at a frequency of about 800 kHz, so that the electrodes 22A and 22A, as previously described in FIG.
The plasma formed between B and B moves toward the electrode 22A.
【0021】例えばPt膜あるいはPZT膜をドライエ
ッチング装置20によりエッチングする場合、かかるP
t膜あるいはPZT膜を担持した基板23を前記電極2
2A上に、静電チャック機構を構成する直流電源26A
を駆動することにより装着し、前記反応室21中にCl
2 ,ArおよびC4 F8 の混合ガス等のドライエッチン
グガスを、前記導入ポート21Aから導入する。さら
に、前記反応室21を前記排気ポート21Bを介して排
気することにより、反応室内圧を例えば20mTorr
に維持し、前記高周波電源24Aより、27.12MH
zの高周波電力を、前記電極12Bに、典型的には25
0Vの電圧振幅で、前記整合器24Bを介して供給す
る。かかる高周波電力の供給の結果、前記電極12Aと
12Bとの間にプラズマが形成される。For example, when a Pt film or a PZT film is etched by the dry etching apparatus 20,
The substrate 23 supporting the t film or the PZT film is
2A, a DC power supply 26A constituting an electrostatic chuck mechanism
Is installed by driving, and Cl is introduced into the reaction chamber 21.
A dry etching gas such as a mixed gas of 2 , Ar, and C 4 F 8 is introduced from the introduction port 21A. Further, by exhausting the reaction chamber 21 through the exhaust port 21B, the reaction chamber pressure is reduced to, for example, 20 mTorr.
, And 27.12 MH from the high frequency power supply 24A.
z is applied to the electrode 12B, typically 25
The voltage is supplied via the matching unit 24B with a voltage amplitude of 0V. As a result of the supply of the high frequency power, a plasma is formed between the electrodes 12A and 12B.
【0022】さらに、必要に応じて、前記電極22Aに
低周波電源25Aから、整合器25Bを介して800k
Hzの低周波電力が、典型的には100V程度の電圧振
幅で供給され、前記マグネット21Cを例えば20rp
mの速度で回転させながら前記基板23のドライエッチ
ングがなされる。次に、前記電極22Bをクリーニング
する場合には、前記基板23がダミーの基板に置き換え
られ、前記反応室21中に再びドライエッチングガスを
導入し、同様な条件下でプラズマを発生させる。ただ
し、かかるクリーニングモードでは前記スイッチ27C
が閉じられ、その結果前記低周波電源27Aから、典型
的には800kHzの大電力低周波が、前記電極22B
に前記整合器27Bを介して前記27.12MHzの高
周波電力に重畳して供給される。その際、前記低周波電
源27Aからの低周波電力を、前記高周波電力の電圧振
幅よりも大きい例えば550Vの電圧振幅で供給するこ
とにより、形成されるプラズマを前記電極22Aの近傍
に移動させることができる。その結果、前記電極22B
上に堆積していた粒子等の不純物はスパッタされ、ダミ
ー基板上に回収される。Further, if necessary, the electrode 22A is supplied from a low-frequency power supply 25A through a matching unit 25B to the electrode 22A.
Hz low-frequency power is supplied with a voltage amplitude of typically about 100 V, and the magnet 21C is driven at, for example, 20 rpm.
The substrate 23 is dry-etched while rotating at a speed of m. Next, when cleaning the electrode 22B, the substrate 23 is replaced with a dummy substrate, a dry etching gas is introduced again into the reaction chamber 21, and plasma is generated under the same conditions. However, in this cleaning mode, the switch 27C
Is closed so that a high power low frequency of typically 800 kHz from the low frequency power supply 27A is applied to the electrode 22B.
Is supplied to the high frequency power of 27.12 MHz through the matching unit 27B. At this time, by supplying the low-frequency power from the low-frequency power supply 27A at a voltage amplitude of, for example, 550 V larger than the voltage amplitude of the high-frequency power, the plasma to be formed can be moved to the vicinity of the electrode 22A. it can. As a result, the electrode 22B
Impurities such as particles deposited on the substrate are sputtered and collected on the dummy substrate.
【0023】かかるクリーニングモードにおいては、反
応室21中にエッチングガスを供給することは、前記ダ
ミー基板上に回収された不純物を除去する点で好ましい
が、必ずしも必要ではなく、単にAr等のプラズマガス
のみを導入したのでもよい。また、クリーニングモード
においては必ずしも基板側の低周波電源25Aを駆動す
る必要はなく、図5の変形例に示すように、前記低周波
電源25Aと整合器25Bとの間に別のスイッチ25C
を設け、クリーニングモードではスイッチ27Cを閉
じ、スイッチ25Cを開くようにしてもよい。In this cleaning mode, it is preferable to supply an etching gas into the reaction chamber 21 in order to remove impurities collected on the dummy substrate. However, it is not always necessary to supply an etching gas simply to a plasma gas such as Ar. You may have introduced only. In the cleaning mode, it is not always necessary to drive the low-frequency power supply 25A on the substrate side. As shown in a modification of FIG. 5, another switch 25C is provided between the low-frequency power supply 25A and the matching device 25B.
In the cleaning mode, the switch 27C may be closed and the switch 25C may be opened.
【0024】また、本実施例において、図4のドライエ
ッチング装置20はPtあるいはPZT膜のドライエッ
チングのみならず、Pt,Pb,Zr等の金属元素を含
む金属膜あるいはPZT,SBT(SrBaTi
O3 ),BST(BaSrTiO3)等の強誘電体膜の
ドライエッチングに対しても適用可能である。また、エ
ッチングガスも、先に説明した特定のエッチングガス混
合物に限定されるものではない。 [第2実施例]図6(A)〜8(H)は本発明の第2実
施例によるFeRAM50の製造工程を示す図である。Further, in this embodiment, the dry etching apparatus 20 shown in FIG. 4 performs not only dry etching of a Pt or PZT film, but also a metal film containing a metal element such as Pt, Pb, Zr, or PZT, SBT (SrBaTi).
The present invention is also applicable to dry etching of a ferroelectric film such as O 3 ) and BST (BaSrTiO 3 ). Also, the etching gas is not limited to the specific etching gas mixture described above. [Second Embodiment] FIGS. 6A to 8H are views showing a manufacturing process of an FeRAM 50 according to a second embodiment of the present invention.
【0025】図6(A)を参照するに、p−型Si基板
51上にはフィールド酸化膜52によりメモリセル領域
が形成される。さらに、前記Si基板51上にはゲート
絶縁膜53が前記メモリセル領域を覆うように形成さ
れ、ゲート電極54が前記ゲート絶縁膜53上に、通常
のMOSトランジスタと同様に形成される。ゲート電極
54はメモリセル領域を横断するワード線の一部を構成
する。さらに、基板51中には、前記ゲート電極54の
両側にn型の拡散領域55,56が、ゲート電極54を
自己整合マスクに使って形成される。Referring to FIG. 6A, a memory cell region is formed on a p − type Si substrate 51 by a field oxide film 52. Further, a gate insulating film 53 is formed on the Si substrate 51 so as to cover the memory cell region, and a gate electrode 54 is formed on the gate insulating film 53 in the same manner as a normal MOS transistor. Gate electrode 54 forms a part of a word line crossing the memory cell region. Further, in the substrate 51, n-type diffusion regions 55 and 56 are formed on both sides of the gate electrode 54 using the gate electrode 54 as a self-alignment mask.
【0026】MOSトランジスタがこのようにして形成
された後、前記基板51上にはゲート電極54を覆うよ
うにSiO2 膜57が形成され、前記SiO2 膜57中
には周知のフォトリソグラフィー法により、前記拡散領
域55を露出するコンタクトホールが形成される。さら
に、前記コンタクトホールの形成の後、前記SiO2 膜
57上にはWSi層が前記コンタクトホールを含むよう
に堆積され、その結果前記WSi層は前記コンタクトホ
ールにおいて前記拡散領域55とコンタクトする。この
WSi層をパターニングすることにより、図6(A)に
示すビット線電極58が形成される。After the MOS transistor is formed in this manner, an SiO 2 film 57 is formed on the substrate 51 so as to cover the gate electrode 54, and the SiO 2 film 57 is formed in the SiO 2 film 57 by a well-known photolithography method. Then, a contact hole exposing the diffusion region 55 is formed. After the formation of the contact hole, a WSi layer is deposited on the SiO 2 film 57 so as to include the contact hole. As a result, the WSi layer contacts the diffusion region 55 in the contact hole. By patterning this WSi layer, a bit line electrode 58 shown in FIG. 6A is formed.
【0027】次に、図6(B)の工程において、典型的
にはSiO2 よりなる層間絶縁膜59が図6(A)の構
造上に堆積され、例えばCMP(化学機械研磨)法を使
った平坦化の後、前記層間絶縁膜59中に拡散領域56
を露出する深いコンタクトホール60が、高解像度フォ
トリソグラフィーにより形成される。次に、図6(C)
の工程において、図6(B)の構造上に、Pによりn+
型にドープされたポリシリコン膜61が、CVD法によ
り、前記ポリシリコンSi膜61が前記コンタクトホー
ル60を充填するように堆積され、さらに図7(D)の
工程において前記ポリシリコン膜61をドライエッチン
グにより層間絶縁膜59の表面が露出するまでエッチバ
ックすることにより、前記コンタクトホールをポリシリ
コンプラグ62が充填した構造が得られる。Next, in the step of FIG. 6B, an interlayer insulating film 59, typically made of SiO 2 , is deposited on the structure of FIG. 6A, for example, using a CMP (chemical mechanical polishing) method. After the planarization, the diffusion region 56 is formed in the interlayer insulating film 59.
Is formed by high-resolution photolithography. Next, FIG.
In the step, P + is added to the structure of FIG.
A polysilicon film 61 doped with a mold is deposited by a CVD method so that the polysilicon Si film 61 fills the contact hole 60. Further, in the step of FIG. By etching back until the surface of the interlayer insulating film 59 is exposed by etching, a structure in which the contact holes are filled with the polysilicon plugs 62 is obtained.
【0028】図7(D)の工程では、さらに前記層間絶
縁膜59上にTi膜(図示せず)がスパッタリング法に
より、前記ポリシリコンプラグ62を覆うように形成さ
れ、さらにその上にTiN膜(図示せず)が反応性スパ
ッタリング法により、拡散障壁層として形成される。図
7(D)の工程ではさらにその上にPt膜63がスパッ
タリングにより形成され、前記Pt膜63上にはPZT
膜64がAr雰囲気中におけるスパッタリング法により
形成される。堆積されたPZT膜64はO2 雰囲気中で
熱処理され、酸素欠損が解消され、また結晶化される。In the step of FIG. 7D, a Ti film (not shown) is further formed on the interlayer insulating film 59 so as to cover the polysilicon plug 62 by a sputtering method, and a TiN film is further formed thereon. (Not shown) is formed as a diffusion barrier layer by a reactive sputtering method. In the step of FIG. 7D, a Pt film 63 is further formed thereon by sputtering, and a PZT film 63 is formed on the Pt film 63.
The film 64 is formed by a sputtering method in an Ar atmosphere. The deposited PZT film 64 is heat-treated in an O 2 atmosphere to eliminate oxygen vacancies and crystallize.
【0029】次に、図7(E)の工程において、前記P
ZT膜64およびその下のPt膜63は、図4のドライ
エッチング装置10中においてドライエッチングを行な
うことにより所望のパターンにパターニングされる。前
記Pt膜63のパターニングの結果、高誘電体キャパシ
タの下側電極65が形成され、また前記PZT膜64の
パターニングの結果キャパシタ絶縁膜66が形成され
る。Next, in the step of FIG.
The ZT film 64 and the underlying Pt film 63 are patterned into a desired pattern by performing dry etching in the dry etching apparatus 10 of FIG. As a result of the patterning of the Pt film 63, a lower electrode 65 of the high dielectric capacitor is formed, and as a result of the patterning of the PZT film 64, a capacitor insulating film 66 is formed.
【0030】さらに、図7(F)の工程では、図7
(E)の構造上に前記キャパシタ絶縁膜66を覆うよう
にSiO2 膜67がCVD法により堆積され、さらに前
記SiO 2 膜67中に前記キャパシタ絶縁膜66を露出
するコンタクトホール68が形成される。さらに、図8
(G)の工程において、前記SiO2 膜67上に露出し
たキャパシタ絶縁膜66を覆うようにPtパターン69
が強誘電体キャパシタの上側電極として形成され、さら
に図8(H)の工程において、前記SiO2 膜67上に
前記上側電極69を覆うように層間絶縁膜70が形成さ
れる。また、前記層間絶縁膜70上には配線パターン7
1が形成される。Further, in the step of FIG.
(E) to cover the capacitor insulating film 66
SiOTwoA film 67 is deposited by CVD and
Notation SiO TwoExposing the capacitor insulating film 66 in the film 67
A contact hole 68 is formed. Further, FIG.
In the step (G), the SiOTwoExposed on membrane 67
Pt pattern 69 so as to cover capacitor insulating film 66
Is formed as the upper electrode of the ferroelectric capacitor,
In the step of FIG.TwoOn the membrane 67
An interlayer insulating film 70 is formed to cover the upper electrode 69.
It is. A wiring pattern 7 is formed on the interlayer insulating film 70.
1 is formed.
【0031】本実施例によるFeRAM50の製造工程
では、先に説明した図4のドライエッチング装置20を
使って行なう図7(E)のPt膜63あるいはPZT膜
64のドライエッチングの際に、ドライエッチング装置
の電極22Bを、反応室21を開放することなく、基板
を単にダミー基板に置き換え、前記低周波電源27Aを
駆動することによりクリーニングすることができ、その
結果FeRAMの量産を行なう際に効率的な製造が可能
になる。In the manufacturing process of the FeRAM 50 according to the present embodiment, when the dry etching of the Pt film 63 or the PZT film 64 of FIG. 7E is performed using the dry etching apparatus 20 of FIG. The electrode 22B of the apparatus can be cleaned by simply replacing the substrate with a dummy substrate and driving the low-frequency power supply 27A without opening the reaction chamber 21. As a result, it is possible to efficiently perform FeRAM mass production. Production becomes possible.
【0032】なお、図4のドライエッチング装置20
は、図7(E)のドライエッチング工程のみならず、他
のドライエッチング工程においても使用可能である。ま
た、図6(A)〜図8(H)の工程で製造される半導体
装置50は、FeRAM以外にDRAMとして使うこと
もできる。さらに、前記キャパシタ絶縁膜66はPZT
に限定されるものではなく、SBTあるいはBST等の
複合酸化物、あるいはTa2 O5 のような高誘電体であ
ってもよい。 [第3実施例]次に、本発明の第3実施例によるFeR
AM80を、図9(A)〜11(G)を参照しながら説
明する。ただし、先に説明した部分には同一の参照符号
を付し、説明を省略する。The dry etching apparatus 20 shown in FIG.
Can be used not only in the dry etching step of FIG. 7E but also in other dry etching steps. Further, the semiconductor device 50 manufactured in the steps of FIGS. 6A to 8H can be used as a DRAM other than the FeRAM. Further, the capacitor insulating film 66 is made of PZT
However, the present invention is not limited to this, and may be a complex oxide such as SBT or BST, or a high dielectric substance such as Ta 2 O 5 . [Third Embodiment] Next, the FeR according to a third embodiment of the present invention will be described.
The AM 80 will be described with reference to FIGS. However, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
【0033】図9(A)を参照するに、本実施例でも先
の実施例と同様に、前記p型Si基板51上にメモリセ
ル領域がフィールド酸化膜52により画成される。さら
に、ゲート絶縁膜53およびゲート電極54が同様に形
成されるが、図示の例では二つのゲート電極54が形成
されているのがわかる。ゲート電極54は電極54の断
面形状に対応したSiO2 膜72により覆われ、さらに
前記ゲート電極54をマスクに前記基板51中、前記ゲ
ート電極54の両側に拡散領域55および56が形成さ
れる。一方、前記ゲート電極54は前記SiO2 膜72
を自己整合マスクとしてパターニングされる。Referring to FIG. 9A, in this embodiment, a memory cell region is defined by a field oxide film 52 on the p-type Si substrate 51 as in the previous embodiment. Further, the gate insulating film 53 and the gate electrode 54 are formed in the same manner, but it can be seen that two gate electrodes 54 are formed in the illustrated example. The gate electrode 54 is covered with an SiO 2 film 72 corresponding to the cross-sectional shape of the electrode 54, and diffusion regions 55 and 56 are formed in the substrate 51 on both sides of the gate electrode 54 using the gate electrode 54 as a mask. Meanwhile, the gate electrode 54 is the SiO 2 film 72
Is patterned by using as a self-alignment mask.
【0034】次に、図9(B)の工程において図9
(A)の構造は先の実施例と同様にSiO2 膜57によ
り覆われ、前記SiO2 膜57のうち、前記拡散領域5
5に対応する部分に基板51に実質的に垂直に作用する
異方性エッチングを行ない、前記拡散領域55を露出す
るコンタクトホール73を自己整合的に形成する。この
ようにして形成された自己整合コンタクトホール73は
ゲート電極54の側壁を覆うSiO2 膜77により画成
される。Next, in the step of FIG.
Structure of (A) is covered as in the previous embodiments by the SiO 2 film 57, of the SiO 2 film 57, the diffusion region 5
Anisotropic etching substantially perpendicular to the substrate 51 is performed on a portion corresponding to 5 to form a contact hole 73 exposing the diffusion region 55 in a self-aligned manner. The self-aligned contact hole 73 thus formed is defined by the SiO 2 film 77 covering the side wall of the gate electrode 54.
【0035】図9(B)の工程の後、図9(C)の工程
においてWSi層を堆積し、これをパターニングするこ
とにより、前記拡散領域55にコンタクトするビット線
58が形成される。次に、図10(D)の工程におい
て、図10(C)の構造上に層間絶縁膜59を堆積し、
CMP法により平坦化した後、前記層間絶縁膜59中に
前記拡散領域56を露出するコンタクトホール60を形
成する。コンタクトホール60を形成した後、図10
(D)の構造上にはPによりn型にドープされたアモル
ファスシリコン膜がCVD法により、前記コンタクトホ
ール60を埋めるように堆積される。このように堆積さ
れたアモルファスシリコン膜のうち、層間絶縁膜59上
に堆積した部分は除去され、その結果前記コンタクトホ
ール60がアモルファスシリコンよりなる導体プラグ6
2により埋められた構造が得られる。After the step of FIG. 9B, a WSi layer is deposited in the step of FIG. 9C and is patterned to form a bit line 58 contacting the diffusion region 55. Next, in the step of FIG. 10D, an interlayer insulating film 59 is deposited on the structure of FIG.
After planarization by the CMP method, a contact hole 60 exposing the diffusion region 56 is formed in the interlayer insulating film 59. After forming the contact hole 60, FIG.
On the structure of (D), an amorphous silicon film doped n-type with P is deposited so as to fill the contact hole 60 by a CVD method. Of the amorphous silicon film thus deposited, a portion deposited on the interlayer insulating film 59 is removed, and as a result, the contact hole 60 becomes a conductor plug 6 made of amorphous silicon.
2 gives a buried structure.
【0036】このように導体プラグを形成した後、図1
0(E)の工程においてTi膜を、Tiをターゲットと
して使うスパッタリング法により、約20nmの厚さに
堆積する。さらに前記Ti膜の堆積の後、同じTiター
ゲットを使った反応性スパッタリングをN2 雰囲気中で
行なうことにより、厚さが約50nmのTiN膜を前記
Ti膜上に形成する。After forming the conductor plug in this manner, FIG.
In step 0 (E), a Ti film is deposited to a thickness of about 20 nm by a sputtering method using Ti as a target. Further, after depositing the Ti film, a TiN film having a thickness of about 50 nm is formed on the Ti film by performing reactive sputtering using the same Ti target in an N 2 atmosphere.
【0037】前記TiN膜は導体膜63の一部を構成す
るが、本実施例では前記TiN膜上に前記導体膜63の
残りの部分としてPt膜を、Ptターゲットを使ったス
パッタリング法により堆積する。前記Pt膜のスパッタ
リングは先に説明したのと同様な条件下で、約100n
mの厚さになるように行われ、その結果形成された前記
導体膜63は、Pt/TiN/Ti構造を有するように
なる。The TiN film forms a part of the conductor film 63. In this embodiment, a Pt film is deposited on the TiN film as a remaining portion of the conductor film 63 by a sputtering method using a Pt target. . The sputtering of the Pt film is performed for about 100 n under the same conditions as described above.
m, and the resulting conductor film 63 has a Pt / TiN / Ti structure.
【0038】前記導体膜63が形成された後、前記Pt
膜はレジストパターンをマスクに、先に図4で説明した
ドライエッチング装置20中においてドライエッチング
法によりパターニングされ、さらにその下のTiN/T
i膜が前記Ptパターンをマスクに、CH2 ClとCl
2 の混合ガスをエッチングガスとしたドライエッチング
工程により、同一のドライエッチング装置中においてパ
ターニングされる。その結果、前記Pt/TiN/Ti
構造を有する下側電極65が、図11(F)に示すよう
に前記層間絶縁膜59上に形成される。After the conductor film 63 is formed, the Pt
The film is patterned by a dry etching method in the dry etching apparatus 20 described above with reference to the resist pattern as a mask, and the TiN / T
Using the Pt pattern as a mask, the i film is made of CH 2 Cl and Cl
The patterning is performed in the same dry etching apparatus by a dry etching process using the mixed gas of 2 as an etching gas. As a result, the Pt / TiN / Ti
A lower electrode 65 having a structure is formed on the interlayer insulating film 59 as shown in FIG.
【0039】図11(F)の工程では、さらに前記下側
電極65上にPZT膜66が先に説明したようにAr雰
囲気中でのスパッタリングにより形成され、さらにこれ
をO 2 雰囲気中において熱処理することにより、膜66
中の酸素欠損が解消される、また膜66が結晶化され
る。さらに、図11(F)の工程では、前記PZT膜6
6上にさらにPt膜が堆積され、前記ドライエッチング
装置20中におけるレジストパターンを使ったドライエ
ッチング法を適用することにより、キャパシタ絶縁膜6
6および上側電極69が形成される。前記下側電極6
5、キャパシタ絶縁膜66および上側電極69は、前記
導体プラグ62により前記拡散領域56に電気的に接続
された高誘電体メモリセルキャパシタを形成する。In the step of FIG. 11F, the lower side
The PZT film 66 is formed on the electrode 65 in the Ar atmosphere as described above.
Formed by sputtering in an atmosphere
O TwoBy heat treatment in an atmosphere, the film 66
The oxygen vacancy in the inside is eliminated, and the film 66 is crystallized.
You. Further, in the step of FIG.
6, a Pt film is further deposited, and the dry etching is performed.
Dry etching using a resist pattern in the apparatus 20
By applying the etching method, the capacitor insulating film 6 can be formed.
6 and the upper electrode 69 are formed. The lower electrode 6
5. The capacitor insulating film 66 and the upper electrode 69
Electrically connected to the diffusion region 56 by the conductor plug 62
The formed high dielectric memory cell capacitor is formed.
【0040】さらに、図11(G)の工程において層間
絶縁膜70が前記層間絶縁膜59上に、前記高誘電体メ
モリセルキャパシタを覆うように堆積され、さらに前記
層間絶縁膜70上にAlあるいはAl合金よりなる配線
パターン71が形成される。本実施例によるFeRAM
80においても、図11(F)のドライエッチング工程
において、図4のドライエッチング装置20を使うこと
により、ドライエッチング装置20中の電極22Bをク
リーニングする際に、いちいち反応室21を開放する必
要がなく、単に基板をダミー基板に置き換え、高周波電
源24Aと同時に低周波電源27Aを駆動して反応室中
にプラズマを形成するだけでよいため、FeRAM80
の製造効率を向上させることができる。さらに、FeR
AM80は、DRAMとして使うこともできる。Further, in the step of FIG. 11 (G), an interlayer insulating film 70 is deposited on the interlayer insulating film 59 so as to cover the high dielectric memory cell capacitor. A wiring pattern 71 made of an Al alloy is formed. FeRAM according to the present embodiment
Also in the case of 80, in the dry etching step of FIG. 11F, by using the dry etching apparatus 20 of FIG. 4, when cleaning the electrode 22B in the dry etching apparatus 20, it is necessary to open the reaction chamber 21 each time. Instead, it is only necessary to replace the substrate with a dummy substrate and drive the low-frequency power supply 27A simultaneously with the high-frequency power supply 24A to form plasma in the reaction chamber.
Manufacturing efficiency can be improved. Furthermore, FeR
AM80 can also be used as a DRAM.
【0041】本実施例においても、前記キャパシタ絶縁
膜はPZTに限定されるものではなく、SBTやBST
等の複合酸化物、あるいはTa2 O5 等の高誘電体であ
ってもよい。以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において
様々な変形・変更が可能である。Also in this embodiment, the capacitor insulating film is not limited to PZT, but may be SBT or BST.
Or a high dielectric such as Ta 2 O 5 . As described above, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims.
【0042】[0042]
【発明の効果】請求項1〜9記載の本発明によれば、平
行平板型ドライエッチング装置を使ったドライエッチン
グ工程において、被処理基板を担持する電極に対向する
対向電極上に生じる粒子等の不純物の堆積が、前記対向
電極に低周波電力を、プラズマ形成のための高周波電力
に重畳して供給し、クリーニングを実行することによ
り、ドライエッチング装置の反応室を開放することなく
除去され、その結果、ドライエッチング工程を含む半導
体装置の製造スループットが向上する。According to the first to ninth aspects of the present invention, in a dry etching step using a parallel plate type dry etching apparatus, particles and the like generated on a counter electrode facing an electrode supporting a substrate to be processed are provided. Deposition of impurities is removed without opening the reaction chamber of the dry etching apparatus by supplying low-frequency power to the counter electrode, superimposing it on high-frequency power for plasma formation, and performing cleaning. As a result, the manufacturing throughput of the semiconductor device including the dry etching step is improved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】従来のドライエッチング装置の構成を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional dry etching apparatus.
【図2】本発明の原理を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図3】本発明の作用・効果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the operation and effect of the present invention.
【図4】本発明の第1実施例によるドライエッチング装
置の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a dry etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図5】図4のドライエッチング装置の一変形例を、ク
リーニングモードについて示す図である。5 is a diagram showing a modification of the dry etching apparatus of FIG. 4 in a cleaning mode.
【図6】(A)〜(C)は、本発明の第2実施例による
FeRAMの製造工程を示す図(その1)である。FIGS. 6A to 6C are diagrams (part 1) illustrating a manufacturing process of the FeRAM according to the second embodiment of the present invention;
【図7】(D)〜(F)は、本発明の第2実施例による
FeRAMの製造工程を示す図(その2)である。FIGS. 7D to 7F are diagrams (part 2) illustrating the manufacturing process of the FeRAM according to the second embodiment of the present invention;
【図8】(G)〜(H)は、本発明の第2実施例による
FeRAMの製造工程を示す図(その3)である。FIGS. 8G to 8H are views (part 3) illustrating the steps of manufacturing the FeRAM according to the second embodiment of the present invention;
【図9】(A)〜(C)は、本発明の第3実施例による
FeRAMの製造工程を示す図(その1)である。FIGS. 9A to 9C are views (No. 1) showing the manufacturing process of the FeRAM according to the third embodiment of the present invention.
【図10】(D)〜(E)は、本発明の第2実施例によ
るFeRAMの製造工程を示す図(その2)である。FIGS. 10 (D) to 10 (E) are views (No. 2) showing the steps of manufacturing the FeRAM according to the second embodiment of the present invention.
【図11】(F)〜(G)は、本発明の第2実施例によ
るFeRAMの製造工程を示す図(その3)である。FIGS. 11F to 11G are diagrams (part 3) illustrating the manufacturing process of the FeRAM according to the second embodiment of the present invention;
10,20 ドライエッチング装置 11,21 反応室 11A,21A ガス導入ポート 11B,21B 排気ポート 11C,21C マグネット 12A,22A 下側電極 12B,22B 対向電極 12X 粒子堆積物 13,23 基板 14A,24A 高周波電源 15A,17A,25A,27A 低周波電源 16A,26 直流電源 16B,26B フィルタ 14B,15B,17B 整合器 25C,27C スイッチ 50,80 FeRAM 51 Si基板 52 フィールド酸化膜 53 ゲート絶縁膜 54 ゲート電極 55,56 拡散領域 57 SiO2 膜 58 ビット線電極 59 層間絶縁膜 60 コンタクトホール 61 導体膜 62 導体プラグ 63 TiN/Ti下地膜 64 Pt膜 65 下側電極 66 PZT膜 67 SiO2 膜 68 PZT膜 69 上側電極 70 層間絶縁膜 71 配線パターン 72 SiO2 膜 73 自己整合開口部10, 20 Dry etching apparatus 11, 21 Reaction chamber 11A, 21A Gas introduction port 11B, 21B Exhaust port 11C, 21C Magnet 12A, 22A Lower electrode 12B, 22B Counter electrode 12X Particle deposit 13, 23 Substrate 14A, 24A High frequency power supply 15A, 17A, 25A, 27A Low frequency power supply 16A, 26 DC power supply 16B, 26B Filter 14B, 15B, 17B Matching device 25C, 27C Switch 50, 80 FeRAM 51 Si substrate 52 Field oxide film 53 Gate insulating film 54 Gate electrode 55, 56 Diffusion region 57 SiO 2 film 58 Bit line electrode 59 Interlayer insulating film 60 Contact hole 61 Conductive film 62 Conductor plug 63 TiN / Ti base film 64 Pt film 65 Lower electrode 66 PZT film 67 SiO 2 film 68 PZT film 6 9 upper electrode 70 interlayer insulating film 71 wiring pattern 72 SiO 2 film 73 self-aligned opening
フロントページの続き Fターム(参考) 4K057 DA01 DB08 DC10 DD01 DE01 DE06 DE14 DG15 DM05 DM17 DM18 DM32 DM33 DN02 5F004 AA15 BA04 BB11 CA03 DA04 DA23 DB08 DB13 EB02 EB08 FA08 Continuation of the front page F term (reference) 4K057 DA01 DB08 DC10 DD01 DE01 DE06 DE14 DG15 DM05 DM17 DM18 DM32 DM33 DN02 5F004 AA15 BA04 BB11 CA03 DA04 DA23 DB08 DB13 EB02 EB08 FA08
Claims (9)
の平行平板電極を備えたドライエッチング装置中にプラ
ズマガスを導入する工程と、 前記第2の電極に、高周波電圧と、前記高周波電圧より
も周波数の低い低周波電圧とを、同時に印加し、前記第
2の電極をクリーニングする工程と、 前記ドライエッチング装置中にエッチングガスとを導入
する工程と、 被処理基板を、前記ドライエッチング装置の前記第1の
電極上に装着する工程と、 前記第2の電極に、前記高周波電圧を印加することによ
り、前記被処理基板をエッチングする工程とを含むこと
を特徴とするドライエッチング方法。A step of introducing a plasma gas into a dry etching apparatus provided with a pair of parallel plate electrodes comprising a first electrode and a second electrode; a high-frequency voltage applied to the second electrode; Simultaneously applying a low-frequency voltage having a lower frequency than the high-frequency voltage to clean the second electrode; introducing an etching gas into the dry etching apparatus; A dry etching method comprising: mounting the substrate on the first electrode of an etching apparatus; and applying the high-frequency voltage to the second electrode to etch the substrate to be processed. .
で、繰り返し実行されることを特徴とする請求項1記載
のドライエッチング方法。2. The dry etching method according to claim 1, wherein the cleaning step is repeatedly performed at a predetermined interval.
極上に別の基板を装着して実行され、前記被処理基板を
装着する工程は、前記別の基板を前記被処理基板により
置き換える工程と含む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。3. The cleaning step is performed by mounting another substrate on the first electrode. The step of mounting the substrate to be processed includes a step of replacing the another substrate with the substrate to be processed. 3. The dry etching method according to claim 1, wherein the dry etching method includes:
オンが実質的に追従できる範囲の周波数を有することを
特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか一項記載のド
ライエッチング方法。4. The dry etching method according to claim 1, wherein the low frequency voltage has a frequency within a range in which ions in the plasma can substantially follow.
マガスを導入する工程では、エッチングガスも同時に導
入されることを特徴とする請求項1〜4のうち、いずれ
か一項記載のドライエッチング方法。5. The dry etching method according to claim 1, wherein in the step of introducing a plasma gas prior to the cleaning step, an etching gas is also introduced.
成された、Pt,Pb,Zr,PZT,SBTおよびB
STよりなる群から選ばれる膜をパターニングすること
を特徴とする請求項1〜5のうち、いずれか一項記載の
ドライエッチング方法。6. The etching step includes forming Pt, Pb, Zr, PZT, SBT and B formed on the substrate.
6. The dry etching method according to claim 1, wherein a film selected from the group consisting of ST is patterned.
と、 前記反応室中に配設された第1の電極と、 前記反応室中に、前記第1の電極に実質的に平行になる
ように配設された第2の電極と、 前記第2の電極に接続された高周波電源と、 前記第2の電極に接続された、前記高周波電源が形成す
る高周波電圧よりも低周波の低周波電圧を発生する低周
波電源とよりなることを特徴とするドライエッチング装
置。7. A reaction chamber having a gas inlet and an exhaust port, a first electrode disposed in the reaction chamber, and substantially parallel to the first electrode in the reaction chamber. A second electrode disposed so as to be; a high-frequency power supply connected to the second electrode; and a lower-frequency voltage connected to the second electrode and lower than a high-frequency voltage formed by the high-frequency power supply. A dry etching apparatus comprising a low-frequency power supply for generating a low-frequency voltage.
極との間に設けられたスイッチを有することを特徴とす
る請求項7記載のドライエッチング装置。8. The dry etching apparatus according to claim 7, further comprising a switch provided between said low-frequency power supply and said second electrode.
前記第1の電極と第2の電極との間に形成されたプラズ
マ中のイオンが追従できる範囲の周波数で形成すること
を特徴とする請求項7または8記載のドライエッチング
装置。9. The low frequency power supply, wherein the low frequency voltage is:
9. The dry etching apparatus according to claim 7, wherein the ions are formed at a frequency within a range in which ions in plasma formed between the first electrode and the second electrode can follow. 9.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017473A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-17 | Toshiba Corp | Plasma treatment apparatus, method and manufacturing method of semiconductor device |
JP2003257946A (en) * | 2002-03-04 | 2003-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
CN1306567C (en) * | 2003-05-16 | 2007-03-21 | 东京毅力科创株式会社 | Plasma processing apparatus and control method thereof |
KR20080044657A (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-21 | 삼성전자주식회사 | Plasma Etching Equipment |
WO2008061069A1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-22 | Lam Research Corporation | Fast gas switching plasma processing apparatus |
JP2008244103A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing apparatus |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP10371034A patent/JP2000195846A/en not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017473A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-17 | Toshiba Corp | Plasma treatment apparatus, method and manufacturing method of semiconductor device |
JP2003257946A (en) * | 2002-03-04 | 2003-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
CN1306567C (en) * | 2003-05-16 | 2007-03-21 | 东京毅力科创株式会社 | Plasma processing apparatus and control method thereof |
US8343876B2 (en) | 2004-04-30 | 2013-01-01 | Lam Research Corporation | Fast gas switching plasma processing apparatus |
KR20080044657A (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-21 | 삼성전자주식회사 | Plasma Etching Equipment |
WO2008061069A1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-22 | Lam Research Corporation | Fast gas switching plasma processing apparatus |
CN101563757B (en) * | 2006-11-17 | 2011-07-13 | 朗姆研究公司 | Fast gas switching plasma processing apparatus |
JP2008244103A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing apparatus |
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