特許 5710711 基板製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5710711

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年4月30日

(54)【発明の名称】基板製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20150409BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20150409BHJP

   H01L 21/8246 20060101ALI20150409BHJP

   H01L 27/105 20060101ALI20150409BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101C

   H01L21/302 104Z

   H01L21/28 301R

   H01L27/10 444C

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-171099(P2013-171099)

(22)【出願日】2013年8月21日

(62)【分割の表示】特願2009-238819(P2009-238819)の分割

【原出願日】2009年10月16日

(65)【公開番号】特開2014-17497(P2014-17497A)

(43)【公開日】2014年1月30日

【審査請求日】2013年8月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】511265154

【氏名又は名称】ＳＰＰテクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104662

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智司

(72)【発明者】

【氏名】大石 明光

(72)【発明者】

【氏名】村上 彰一

【審査官】 杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２８２８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１３８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１９５２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２８

Ｈ０１Ｌ ２１／８２４６

Ｈ０１Ｌ ２７／１０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に下部電極膜、上部電極膜及び酸化物からなる強誘電体膜を有し、少なくとも強誘電体膜にエッチング加工が施された基板を製造する方法であって、
基板上に下部電極膜を形成する工程と、
前記下部電極膜上に前記強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜上に前記上部電極膜を形成する工程と、
前記上部電極膜を所定形状のマスクパターンに形成するマスク形成工程と、
フルオロカーボンガス、又はフルオロカーボンガスとヘリウムガスとの混合ガスを含み、塩素ガスを含まないエッチングガスを用い、前記上部電極膜自体をマスクとして、前記強誘電体膜を前記下部電極膜が露出するまで、バイアス電力を印加してプラズマエッチングする強誘電体膜エッチング工程とを順次実施するようにし、
前記下部電極膜及び上部電極膜の内、少なくとも下部電極膜は酸素原子を含まない材料で構成し、
前記印加するバイアス電力の大きさは、前記下部電極膜が露出した段階でエッチングが停止する大きさであることを特徴とする基板製造方法。

【請求項2】

基板上に下部電極膜、上部電極膜及び酸化物からなる強誘電体膜を有し、少なくとも強誘電体膜にエッチング加工が施された基板を製造する方法であって、
基板上に下部電極膜を形成する工程と、
前記下部電極膜上に前記強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜上に前記上部電極膜を形成する工程と、
前記上部電極膜の上面に、所定形状のマスクパターンを備えたレジスト膜を形成するマスク形成工程と、
前記レジスト膜をマスクとして、前記上部電極膜を前記強誘電体膜が露出するまでプラズマエッチングする上部電極膜エッチング工程と、
フルオロカーボンガス、又はフルオロカーボンガスとヘリウムガスとの混合ガスを含み、塩素ガスを含まないエッチングガスを用い、前記レジスト膜をマスクとして、前記強誘電体膜を前記下部電極膜が露出するまで、バイアス電力を印加してプラズマエッチングする強誘電体膜エッチング工程とを順次実施するようにし、
前記下部電極膜及び上部電極膜の内、少なくとも下部電極膜は酸素原子を含まない材料で構成し、
前記印加するバイアス電力の大きさは、前記下部電極膜が露出した段階でエッチングが停止する大きさであることを特徴とする基板製造方法。

【請求項3】

前記下部電極膜及び上部電極膜は、酸素原子を含まない材料で構成することを特徴とする請求項１又は２記載の基板製造方法。

【請求項4】

前記下部電極膜は、その膜厚が０．３μｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの基板製造方法。

【請求項5】

前記下部電極膜は、その膜厚が０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの基板製造方法。

【請求項6】

前記上部電極膜は、その膜厚が０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５記載のいずれかの基板製造方法。

【請求項7】

前記下部電極膜は、Ｐｔで構成することを特徴とする請求項１乃至６記載のいずれかの基板製造方法。

【請求項8】

前記上部電極膜は、Ｐｔで構成することを特徴とする請求項１乃至７記載のいずれかの基板製造方法。

【請求項9】

前記強誘電体膜エッチング工程では、前記フルオロカーボンガスと水素ガス若しくは炭化水素ガスとの混合ガス、又はフルオロカーボンガスとヘリウムガスと水素ガス若しくは炭化水素ガスとの混合ガスをエッチングガスとして用いるようにしたことを特徴とする請求項１乃至８記載のいずれかの基板製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸化物からなる強誘電体膜が上部電極膜及び下部電極膜によって挟まれた構造を備える基板をプラズマエッチングして基板を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

酸化物からなる強誘電体として、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などが知られており、このような強誘電体は、アクチュエータやセンサ、メモリなどの構成材料として利用されている。

【0003】

これらアクチュエータやセンサ、メモリは、例えば、図４に示すように、前記強誘電体５３が上部電極５４及び下部電極５２によって挟まれた構造を基板Ｋ上に備え、詳細な配線についての図示は省略しているが、上部電極５４及び下部電極５２間には電圧が印加されるようになっている。

【0004】

そして、このようなアクチュエータやセンサ、メモリを製造する一連の工程には、基板の表面側に形成された下部電極膜や、この下部電極膜上に形成された、酸化物からなる強誘電体膜、この強誘電体膜上に形成された上部電極膜をプラズマエッチングする工程があり、この工程では、例えば、特開平９−２６６２００号公報に開示された方法などを用いてプラズマエッチングが実施される。

【0005】

前記プラズマエッチング方法は、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスをエッチングガスとして用い、チタン膜をマスクとして、下部電極膜や強誘電体膜、上部電極膜をエッチングするというものであり、このプラズマエッチング方法では、エッチング中にチタン膜が酸化されてエッチングされ難くなるため、選択比が高められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平９−２６６２００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記従来のプラズマエッチング方法では、以下のような問題があった。即ち、例えば、上部電極膜５４をエッチングした後、強誘電体膜５３を下部電極膜５２が露出するまでエッチングするような場合に、塩素ガスを含むエッチングガスを用いたのでは、このエッチングガスから生じたラジカルやイオンによって強誘電体膜５３だけでなく、下部電極膜５２もエッチングされることから、強誘電体膜５３のエッチングが進んで下部電極膜５２が露出した時点でエッチングを停止させることができず、図５に示すように、露出した下部電極膜５２までエッチングされていた（符号Ｅ参照）。このため、下部電極膜５２がエッチングされる分だけ下部電極膜５２を厚く形成しておかなければならなかった。尚、図５において、符号Ｋは基板、符号６０はマスクをそれぞれ示している。

【0008】

また、エッチングガスに含まれる塩素ガスは、腐食性が高いため、強誘電体膜５３と各電極膜５２，５４との間の界面に侵入して界面部分にダメージを与え、分極量低下や膜剥がれといった、デバイスの信頼性を損なうような問題を生じさせる恐れがある。

【0009】

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、酸化物からなる強誘電体膜が上部電極膜及び下部電極膜によって挟まれた構造を備える基板をプラズマエッチングする場合に、強誘電体膜のエッチングが進んで露出した下部電極までエッチングされるのを防止し、強誘電体膜のみを選択的にエッチングすることができるとともに、塩素ガスを含まないエッチングガスを用いてエッチングすることができる基板製造方法の提供をその目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するための本発明は、
基板上に下部電極膜、上部電極膜及び酸化物からなる強誘電体膜を有し、少なくとも強誘電体膜にエッチング加工が施された基板を製造する方法であって、
基板上に下部電極膜を形成する工程と、
前記下部電極膜上に前記強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜上に前記上部電極膜を形成する工程とを実施するとともに、
前記上部電極膜を所定形状のマスクパターンに形成するマスク形成工程と、フルオロカーボンガス、又はフルオロカーボンガスとヘリウムガスとの混合ガスを含み、塩素ガスを含まないエッチングガスを用い、前記上部電極膜自体をマスクとして、前記強誘電体膜を前記下部電極膜が露出するまで、バイアス電力を印加してプラズマエッチングする強誘電体膜エッチング工程とを順次実施し、
或いは、前記上部電極膜の上面に、所定形状のマスクパターンを備えたレジスト膜を形成するマスク形成工程と、前記レジスト膜をマスクとして、前記上部電極膜を前記強誘電体膜が露出するまでプラズマエッチングする上部電極膜エッチング工程と、フルオロカーボンガス、又はフルオロカーボンガスとヘリウムガスとの混合ガスを含み、塩素ガスを含まないエッチングガスを用い、前記レジスト膜をマスクとして、前記強誘電体膜を前記下部電極膜が露出するまで、バイアス電力を印加してプラズマエッチングする強誘電体膜エッチング工程とを順次実施し、
前記下部電極膜及び上部電極膜の内、少なくとも下部電極膜は酸素原子を含まない材料で構成し、
前記印加するバイアス電力の大きさは、前記下部電極膜が露出した段階でエッチングが停止する大きさである基板製造方法に係る。

【0011】

本発明では、基板上に下部電極膜を形成するとともに、下部電極膜上に強誘電体膜を形成し、更に、強誘電体膜上に上部電極膜を形成する。そして、上部電極膜が所定形状のマスクパターンに形成された後、この上部電極膜自体がマスクとされて強誘電体膜がプラズマエッチングされる、或いは、所定形状のマスクパターンを備えたレジスト膜が上部電極膜の上面に形成され、このレジスト膜がマスクとされて、強誘電体膜が露出するまで上部電極膜がプラズマエッチングされた後、前記レジスト膜がマスクとされて強誘電体膜がプラズマエッチングされる。

【0012】

強誘電体膜をプラズマエッチングする際には、上述のように、フルオロカーボンガス、又はフルオロカーボンガスとヘリウムガスとの混合ガスを含み、塩素ガスを含まないエッチングガスを用いている。

【0013】

フルオロカーボンガスがプラズマ化されると、そのプラズマ化により生じたラジカルやイオンの内、その一部によって強誘電体膜がエッチングされ、他の一部により重合物が生成されて、マスクとされた上部電極膜又はレジスト膜の上面、エッチングにより形成された穴や溝（エッチング加工部）の側壁及び底面に堆積し、保護膜が形成される。この保護膜は、ラジカルやイオンによるエッチングを防止する役割を果たすが、酸素原子によって除去される。また、強誘電体膜がエッチングされると、前記保護膜を除去する酸素原子が生じる。

【0014】

したがって、酸素原子が生じないマスク（上部電極膜又はレジスト膜）の上面、並びに前記穴や溝の側壁では、前記保護膜が除去されることなく、この保護膜によってエッチングが防止され、一方、強誘電体膜がエッチングされて酸素原子が生じる前記穴や溝の底面では、生じた酸素原子によって保護膜が形成されず（形成されたとしてもすぐに除去され）、エッチングが前記穴や溝の深さ方向に進行する。

【0015】

そして、強誘電体膜のエッチングが前記穴や溝の深さ方向に進行して下部電極膜が露出すると、これまで強誘電体膜がエッチングされることにより生じていた酸素原子が生じなくなるため、前記穴や溝の底面に保護膜が形成され、前記穴や溝の深さ方向にエッチングが進行しなくなる。したがって、強誘電体膜のエッチングが進んで下部電極膜が露出した時点でエッチングが停止する。

【0016】

このように、本発明に係る基板製造方法によれば、フルオロカーボンガスのプラズマ化で生成される重合物（保護膜）が、エッチングにより形成された穴や溝の底面に堆積するのを、強誘電体膜のエッチングにより生じた酸素原子によって防止しつつ、この穴や溝の深さ方向にエッチングを進行させているので、強誘電体膜のエッチングが終了して下部電極膜が露出すると、保護膜の除去に必要な酸素原子が生じなくなり、下部電極膜上に形成された保護膜によってこの下部電極膜のエッチングが防止される。このため、強誘電体膜のみを選択的にエッチングすることができる。したがって、下部電極膜を必要最小限の厚さまで薄くすることができ、下部電極膜の形成にかかるコストを低くすることができる。

【0017】

また、上部電極膜自体をマスクとして用いる場合には、上部電極膜の上面にも保護膜が形成され、エッチングが防止されるので、この上部電極膜についても、下部電極膜と同様、その膜厚を薄くして、上部電極膜の形成にかかるコストを抑えることができる。

【0018】

また、マスクとなるレジスト膜や上部電極膜の上面、及び穴や溝の側壁に保護膜が形成されているので、レジスト膜や上部電極膜がエッチングされて後退するのを防止することや、強誘電体膜の側壁がエッチングされるのを防止することができる。これにより、高精度にエッチング加工することができる。

【0019】

また、エッチングガスに塩素ガスが含まれていないので、エッチング時に強誘電体膜と各電極膜との間の界面部分にダメージが与えられることがなく、分極量低下や膜剥がれといった、デバイスの信頼性を損なうような問題が生じることもない。

【0020】

そして、本発明では、特に、前記強誘電体膜をプラズマエッチングする際に、フルオロカーボンガスと水素ガス若しくは炭化水素ガスとの混合ガス、又はフルオロカーボンガスとヘリウムガスと水素ガス若しくは炭化水素ガスとの混合ガスを含み、塩素ガスを含まないエッチングガスを用いることが好ましい。このようにすれば、重合物が生成され易くなって、形成される保護膜の膜厚がより厚くなるため、マスクとなるレジスト膜や上部電極膜がエッチングされたり、強誘電体膜の側壁がエッチングされるのをより確実に防止することができる。

【0021】

また、前記ヘリウムガスは、希釈ガスとして機能するものであり、アルゴンガスなどと比べて分子量が小さく、スパッタ効率も低いため、エッチングにはほとんど寄与しない。したがって、ヘリウムガスを含む混合ガスをエッチングガスとして用いても、何らかの不都合が生じることはない。

【0022】

また、前記下部電極膜は、その膜厚が０．３μｍであることが好ましく、０．１μｍ以下であることがより好ましい。また、前記上部電極膜は、その膜厚が０．１μｍ以下であることが好ましい。

【0023】

尚、前記上部電極膜及び下部電極膜は、その両方が酸素原子を含まない材料から構成されることが好ましい。また、前記上部電極膜及び下部電極膜は、例えば、白金から構成され、前記強誘電体膜は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）などから構成される。更に、前記フルオロカーボンガスとしては、例えば、ＣＦ_４ガスやＣ_４Ｆ_８ガスなどが挙げられる。しかしながら、これらのものに限定されるものではない。

【発明の効果】

【0024】

以上のように、本発明に係る基板製造方法によれば、酸化物からなる強誘電体膜が上部電極膜及び下部電極膜によって挟まれた構造を備える基板をプラズマエッチングする場合に、強誘電体膜のエッチングが進んで露出した下部電極までエッチングされるのを防止し、強誘電体膜のみを選択的にエッチングすることができる。また、エッチング時に強誘電体膜と各電極膜との間の界面部分にダメージを受けることもない。また、上部電極膜の上面に保護膜を形成してそのエッチングを防止することができるので、上部電極膜自体をマスクとして強誘電体膜をエッチングすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施形態に係る基板製造方法におけるプラズマエッチング方法を実施するためのエッチング装置の概略構成を示した断面図である。

【図2】本実施形態に係る基板製造方法におけるプラズマエッチング方法を説明するための説明図である。

【図3】本発明の他の実施形態に係る基板製造方法におけるプラズマエッチング方法を説明するための説明図である。

【図4】強誘電体が上部電極及び下部電極によって挟まれた構造を基板上に備えるデバイスの一例を示した模式図である。

【図5】従来の問題点を説明するための断面図である。

【図6】開口部側壁が垂直なレジスト膜をマスクとして、上部電極膜をエッチングした場合に生じる問題点を説明するための断面図である。

【図7】強誘電体膜をエッチングする際の従来の工程を示した説明図である。

【図8】強誘電体膜をエッチングする際の従来の工程を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、本実施形態では、基板Ｋのプラズマエッチングを、図１に示すようなエッチング装置１によって実施する場合を一例に挙げて説明する。また、エッチング対象となる基板Ｋは、図２に示すように、酸化物からなる強誘電体膜５３が上部電極膜５４及び下部電極膜５２によって挟まれた構造を備えたものである。

【0027】

まず、前記エッチング装置１について説明する。このエッチング装置１は、図１に示すように、閉塞空間を有する処理チャンバ１１と、処理チャンバ１１内に昇降自在に配設され、前記基板Ｋが載置される基台１５と、基台１５を昇降させる昇降シリンダ１８と、処理チャンバ１１内の圧力を減圧する排気装置２０と、処理チャンバ１１内にエッチングガスを供給するガス供給装置２５と、処理チャンバ１１内に供給されたエッチングガスをプラズマ化するプラズマ生成装置３０と、基台１５に高周波電力を供給する高周波電源３５とを備える。

【0028】

前記処理チャンバ１１は、相互に連通した内部空間を有する下チャンバ１２及び上チャンバ１３から構成され、上チャンバ１３は、下チャンバ１２よりも小さく形成される。前記基台１５は、基板Ｋが載置される上部材１６と、昇降シリンダ１８が接続される下部材１７とから構成され、下チャンバ１２内に配置されている。

【0029】

前記排気装置２０は、下チャンバ１２の側面に接続した排気管２１を備え、排気管２１を介して処理チャンバ１１内の気体を排気し、処理チャンバ１１の内部を所定圧力にする。前記ガス供給装置２５は、上チャンバ１３の上面に接続した供給管２６を備え、供給管２６を介して処理チャンバ１１内にエッチングガスを供給する。

【0030】

前記プラズマ生成装置３０は、上チャンバ１３の外周部に上下に並設される、複数の環状をしたコイル３１と、各コイル３１に高周波電力を供給する高周波電源３２とから構成され、高周波電源３２によってコイル３１に高周波電力を供給することで、上チャンバ１３内に供給されたエッチングガスをプラズマ化する。前記高周波電源３５は、基台１５に高周波電力を供給することで、基台１５とプラズマとの間に電位差（バイアス電位）を生じさせ、エッチングガスのプラズマ化により生じたイオンを基板Ｋに入射させる。

【0031】

次に、以上のように構成されたエッチング装置１などを用いて基板Ｋをプラズマエッチングする方法について説明する。尚、前記基板Ｋは、シリコン基板５０の表面に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜５１が、酸化シリコン膜５１の表面に膜厚０．１μｍの下部電極膜５２が、下部電極膜５２の表面に、酸化物からなる膜厚３μｍの強誘電体膜５３が、強誘電体膜５３の表面に膜厚０．１μｍの上部電極膜５４が予め形成された構造を備えているものとする（図２参照）。また、前記上部電極膜５４及び下部電極膜５２は、例えば、白金などの酸素原子を含まない材料から構成され、前記強誘電体膜５３は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）などから構成されるが、これらに限定されるものではない。

【0032】

まず、基板Ｋ（上部電極膜５４）の表面にレジストを塗布してレジスト膜６０を形成するレジスト塗布処理、このレジスト膜６０の所定領域を感光させる露光処理、レジスト膜６０上に現像液を塗布してレジスト膜６０の感光部又は未感光部を除去する現像処理を順次行い、レジスト膜６０に所定形状のマスクパターンを形成する第１工程を行う（図２（ａ）参照）。尚、このときのマスクパターンは、第２工程で上部電極膜５４をエッチングするときのエッチング形状に対応したものとなっている。

【0033】

次に、基板Ｋをエッチング装置１内に搬入して基台１５上に載置し、前記レジスト膜６０をマスクとして基板Ｋ（上部電極膜５４）をエッチングする第２工程を行う。このとき、エッチング装置１では、ガス供給装置２５から処理チャンバ１１内にエッチングガスが供給され、排気装置２０によって処理チャンバ１１内が所定圧力にされ、高周波電源３２によりコイル３１に高周波電力が供給され、更に、必要に応じて、高周波電源３５により基台１５に高周波電力が供給される。処理チャンバ１１内に供給されたエッチングガスはプラズマ化され、このプラズマ化により生じたラジカルやイオンによって上部電極膜５４がエッチングされる。そして、この上部電極膜５４には、前記マスクパターンに対応した穴や溝が形成され、強誘電体膜５３の表面が露出する（図２（ｂ）参照）。

【0034】

尚、この第２工程で用いるエッチングガスとしては、例えば、塩素系ガスや、アルゴンガスなどの希ガスが挙げられる。また、アルゴンガスなどの希ガスを用いて上部電極膜５４をエッチングする場合に、レジスト膜６０の開口部側壁が、図２（ｂ）の２点鎖線で示すように垂直になっていると、図６に示すように、イオン入射により飛散した粒子がレジスト膜６０の側壁に付着し易いため、図２（ｂ）の実線で示すようにテーパ状にしておけば、イオン入射により飛散した粒子をレジスト膜６０の側壁に付着し難くすることができて好ましい。

【0035】

ついで、基板Ｋをエッチング装置１から搬出し、前記レジスト膜６０をアッシング処理により除去する第３工程を行う（図２（ｃ）参照）。

【0036】

この後、基板Ｋをエッチング装置１内に搬入して基台１５上に載置し、前記上部電極膜５４をマスクとして基板Ｋ（強誘電体膜５３）をエッチングする第４工程を行う。このとき、エッチング装置１では、ガス供給装置２５から処理チャンバ１１内にエッチングガスが供給され、排気装置２０によって処理チャンバ１１内が所定圧力にされ、高周波電源３２，３５によりコイル３１及び基台１５に高周波電力がそれぞれ供給される。処理チャンバ１１内に供給されたエッチングガスはプラズマ化され、このプラズマ化により生じたラジカルやイオンによって強誘電体膜５３がエッチングされる。そして、この強誘電体膜５３には、前記上部電極膜５４の開口形状に対応した穴や溝が形成され、下部電極膜５２の表面が露出する（図２（ｄ）参照）。

【0037】

この第４工程では、エッチングガスとして、フルオロカーボンガス、又はフルオロカーボンガスとヘリウムガスとの混合ガスを含み、塩素ガスを含まないエッチングガスを用いる。フルオロカーボンガスをプラズマ化すると、そのプラズマ化により生じたラジカルやイオンの内、その一部は強誘電体膜５３のエッチングに寄与し、残りの一部は保護膜の形成に寄与する。この保護膜は、プラズマ中のラジカルから生成された重合物が、マスクとされた上部電極膜５４の上面、並びにエッチングにより形成された穴や溝（エッチング加工部）の側壁及び底面に堆積することで形成されるものであり、ラジカルやイオンによるエッチングを防止するが、酸素原子によって除去されるという性質を有している。また、強誘電体膜５３がエッチングされると、前記保護膜を除去する酸素原子が生じる。

【0038】

したがって、酸素原子が生じない上部電極膜５４の上面及び前記穴や溝の側壁では、前記保護膜が除去されることなく、この保護膜によってエッチングが防止され、一方、強誘電体膜５３がエッチングされて酸素原子が生じる前記穴や溝の底面では、生じた酸素原子によって保護膜が形成されず（形成されたとしてもすぐに除去され）、エッチングが前記穴や溝の深さ方向に進行する。

【0039】

そして、強誘電体膜５３のエッチングが前記穴や溝の深さ方向に進行して下部電極膜５２が露出すると、これまで強誘電体膜５３がエッチングされることにより生じていた酸素原子が生じなくなるため、前記穴や溝の底面に保護膜が形成され、前記穴や溝の深さ方向にエッチングが進行しなくなる。したがって、強誘電体膜５３のエッチングが進んで下部電極膜５２が露出した時点でエッチングが停止する。

【0040】

尚、前記フルオロカーボンガスとしては、例えば、ＣＦ_４ガスやＣ_４Ｆ_８ガスなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、前記ヘリウムガスは、希釈ガスとして機能するものであり、アルゴンガスなどと比べて分子量が小さく、スパッタ効率も低いため、エッチングにはほとんど寄与しない。したがって、ヘリウムガスを含む混合ガスをエッチングガスとして用いても、何らかの不都合が生じることはない。

【0041】

前記第４工程が終了すると、基板Ｋをエッチング装置１から搬出した後、前記第１工程と同様、基板Ｋの表面にレジストを塗布してレジスト膜６１を形成するレジスト塗布処理、このレジスト膜６１の所定領域を感光させる露光処理、レジスト膜６１上に現像液を塗布してレジスト膜６１の感光部又は未感光部を除去する現像処理を順次行い、レジスト膜６１に所定形状のマスクパターンを形成する第５工程を行う（図２（ｅ）参照）。尚、このときのマスクパターンは、第６工程で下部電極膜５２をエッチングするときのエッチング形状に対応したものとなっている。具体的には、上部電極膜５４及び強誘電体膜５３よりも小さい穴径の穴や狭い溝幅の溝が下部電極膜５２に形成されるパターンとなっている。

【0042】

ついで、基板Ｋをエッチング装置１内に搬入して基台１５上に載置し、前記レジスト膜６１をマスクとして基板Ｋ（下部電極膜５２）をエッチングする第６工程を行う。このとき、エッチング装置１では、前記第２工程と同様、ガス供給装置２５から処理チャンバ１１内にエッチングガスが供給され、排気装置２０によって処理チャンバ１１内が所定圧力にされ、高周波電源３２によりコイル３１に高周波電力が供給され、更に、必要に応じて、高周波電源３５により基台１５に高周波電力が供給される。処理チャンバ１１内に供給されたエッチングガスはプラズマ化され、このプラズマ化により生じたラジカルやイオンによって下部電極膜５２がエッチングされる。そして、この下部電極膜５２には、前記マスクパターンに対応した穴や溝が形成され、酸化シリコン膜５１の表面が露出する（図２（ｆ）参照）。尚、この第６工程で用いるエッチングガスとしては、例えば、塩素系ガスや、アルゴンガスなどの希ガスが挙げられる。

【0043】

この後、基板Ｋをエッチング装置１から搬出し、前記レジスト膜６１をアッシング処理により除去する第７工程を行う（図２（ｇ）参照）。このようにして、前記上部電極膜５４，強誘電体膜５３及び下部電極膜５２をプラズマエッチングする一連の工程が実施される。

【0044】

斯くして、本例の基板製造方法におけるプラズマエッチング方法によれば、前記第４工程で、下部電極膜５２が露出するまで強誘電体膜５３をエッチングするに当たり、フルオロカーボンガスのプラズマ化で生成される重合物（保護膜）が、エッチングにより形成された穴や溝の底面に堆積するのを、強誘電体膜５３のエッチングにより生じた酸素原子によって防止しつつ、この穴や溝の深さ方向にエッチングを進行させているので、強誘電体膜５３のエッチングが終了して下部電極膜５２が露出すると、保護膜の除去に必要な酸素原子が生じなくなり、下部電極膜５２上に形成された保護膜によってこの下部電極膜５２のエッチングが防止される。このため、強誘電体膜５３のみを選択的にエッチングすることができる。したがって、下部電極膜５２を必要最小限の厚さまで薄くする（従来のプラズマエッチング方法では最低０．３μｍ以上必要なところ、例えば、０．１μｍ）ことができ、下部電極膜５２の形成にかかるコストを低くすることができる。

【0045】

また、前記第４工程では、上部電極膜５４をマスクとして強誘電体膜５３をエッチングしているが、エッチング中にこの上部電極膜５４の上面にも保護膜が形成され、エッチングが防止されるので、この上部電極膜５４についても、下部電極膜５２と同様、その膜厚を薄くして（例えば、約０．１μｍ）、上部電極膜５４の形成にかかるコストを抑えることができる。

【0046】

また、前記第４工程では、マスクとなる上部電極膜５４の上面、及び穴や溝の側壁に保護膜が形成されているので、上部電極膜５４がエッチングされて後退するのを防止することや、強誘電体膜５３の側壁がエッチングされるのを防止することができる。これにより、高精度にエッチング加工することができる。

【0047】

また、エッチングガスに塩素ガスが含まれていないので、エッチング時に強誘電体膜５３と各電極膜５２，５４との間の界面部分にダメージが与えられることがなく、分極量低下や膜剥がれといった、デバイスの信頼性を損なうような問題が生じることもない。

【0048】

また、以下に説明するように、より少ない工程で強誘電体膜５３を高精度にエッチングすることができる。即ち、従来、上部電極膜５４をエッチングするためのレジスト膜６０を形成する第１工程（図７（ａ）参照）、レジスト膜６０をマスクとして上部電極膜５４をエッチングする第２工程（図７（ｂ）参照）、レジスト膜６０を除去する第３工程（図７（ｃ）参照）、強誘電体膜５３をエッチングするためのレジスト膜６２を形成する第４工程（図７（ｄ）参照）、レジスト膜６２をマスクとして強誘電体膜５３をエッチングする第５工程（図７（ｅ）参照）、及びレジスト膜６２を除去する第６工程（図７（ｆ）参照）を順次実施しなければならないが、本例では、第４工程までで強誘電体膜５３のエッチングを完了することができる。

【0049】

尚、前記第４工程において、前記強誘電体膜５３をエッチングする際に用いるエッチングガスは、フルオロカーボンガスと水素ガス若しくは炭化水素ガスとの混合ガス、又はフルオロカーボンガスとヘリウムガスと水素ガス若しくは炭化水素ガスとの混合ガスを含み、塩素ガスを含まないエッチングガスであるのが最も好ましい。このようにすれば、重合物が生成され易くなって、形成される保護膜の膜厚がより厚くなるため、マスクとなる上部電極膜５４やレジスト膜６０がエッチングされたり、強誘電体膜５３の側壁がエッチングされるのをより確実に防止することができる。

【0050】

また、図８に示すように、上部電極膜５４及び強誘電体膜５３をエッチングするためのレジスト膜６３を形成する第１工程（図８（ａ）参照）、レジスト膜６３をマスクとして上部電極膜５４をエッチングする第２工程（図８（ｂ）参照）、レジスト膜６３をマスクとして強誘電体膜５３をエッチングする第３工程（図８（ｃ）参照）、及びレジスト膜６３を除去する第４工程（図８（ｄ）参照）を順次実施するようにすれば、本例と同様、第４工程までで強誘電体膜５３のエッチングを完了することができるものの、この場合には、レジスト膜６３の開口部側壁がテーパ状なため、強誘電体膜５３のエッチング中にレジスト膜６３が後退して、上部電極膜５４の開口径や開口幅が広くなったり、強誘電体膜５３の側壁がテーパ状になり、精度良くエッチングすることができない。

【0051】

また、図７に示した方法では、強誘電体膜５３をエッチングするためのレジスト膜６２を形成する第４工程（図７（ｄ）参照）で、膜厚の厚いレジスト膜６２（膜厚が、例えば、５μｍのレジスト膜６２）を形成しておかなければ、強誘電体膜５３のエッチング中にレジスト膜６２が後退して、上記と同様、上部電極膜５４の開口径や開口幅が広くなったり、強誘電体膜５３の側壁がテーパ状になり、高精度にエッチングすることができないという問題を生じるが、本例では、レジスト膜６０を、上部電極膜５４のエッチング時にのみマスクとして用い、強誘電体膜５３のエッチング時には上部電極膜５４をマスクとして用いているので、レジスト膜６０の膜厚を薄くする（例えば、１μｍ）こともできる。

【0052】

また、レジスト膜６０の開口部側壁をテーパ状に形成すれば、イオン入射により飛散した粒子をレジスト膜６０の側壁に付着し難くすることができるので、上部電極膜５４を高精度にエッチングすることができる。

【0053】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

【0054】

上例では、前記第１工程で形成されたレジスト膜６０を前記第３工程で除去した後、前記第４工程で上部電極膜５４をマスクとして基板Ｋ（強誘電体膜５３）をエッチングするようにしたが、これに限られるものではなく、前記第３工程を省略し、前記レジスト膜６０をマスクとして、強誘電体膜５３を下部電極膜５２が露出するまでプラズマエッチングするようにしても良い。この場合、レジスト膜６０は強誘電体膜５３のエッチング後に除去するようにしても良いが、レジスト膜６０の膜厚を、強誘電体膜５３のエッチング中にレジスト膜６０が完全にエッチングされる膜厚に設定すれば、レジスト膜６０のアッシング工程を省略することができて好ましい。尚、この場合における一連の工程を図示すると、図３のようになり、第１工程から第６工程までの工程となる。また、図３（ａ）は第１工程であり、図２（ａ）の第１工程に対応し、図３（ｂ）は第２工程であり、図２（ｂ）の第２工程に対応し、図３（ｃ）は第３工程であり、図２（ｄ）の第４工程に対応し、図３（ｄ）は第４工程であり、図２（ｅ）の第５工程に対応し、図３（ｅ）は第５工程であり、図２（ｆ）の第６工程に対応し、図３（ｆ）は第６工程であり、図２（ｇ）の第７工程に対応している。

【0055】

このようにすれば、図２に示した工程よりも更に少ない工程（第１工程〜第３工程まで）で強誘電体膜５３をエッチングすることができる。尚、強誘電体膜５３のエッチング中にレジスト膜６０が完全にエッチングされるようにしても、形成される保護膜によって上部電極膜５４のエッチングが防止されるので、上部電極膜５４が後退することはない。

【0056】

また、上例では、前記エッチング装置１を用いて本発明に係る基板製造方法におけるプラズマエッチング方法を実施したが、このプラズマエッチング方法の実施には、他の構造を備えたエッチング装置を用いるようにしても良い。

【符号の説明】

【0057】

１ エッチング装置
１１ 処理チャンバ
１５ 基台
２０ 排気装置
２５ ガス供給装置
３０ プラズマ生成装置
３１ コイル
３２ 高周波電源
３５ 高周波電源
５２ 下部電極膜
５３ 強誘電体
５４ 上部電極膜
Ｋ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】