JP2003158118A - 半導体装置の製造方法及びドライエッチング装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法及びドライエッチング装置Info
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- JP2003158118A JP2003158118A JP2001354333A JP2001354333A JP2003158118A JP 2003158118 A JP2003158118 A JP 2003158118A JP 2001354333 A JP2001354333 A JP 2001354333A JP 2001354333 A JP2001354333 A JP 2001354333A JP 2003158118 A JP2003158118 A JP 2003158118A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】エッチングレートの劣化を防止しエッチング時
間の変動をなくし、金属を含むシリコン層のエッチング
特性を均一化する半導体装置の製造方法及びドライエッ
チング装置を提供する。 【解決手段】ＴＣＰエッチャーを用い、エッチングガス
の供給制御機構１９では塩素ガス及び酸素ガスの系の混
合ガス、ここでは塩素ガス、酸素ガス、ヘリウムガスを
含む混合ガスの比率を調整してチャンバー１１内に供給
し、プラズマ化する。このとき、各高周波電源のパワー
調整の制御機構１７，１８を制御して、少なくともバイ
アスパワーをプラズマパワーの１／３より小さく制御す
る。さらに好ましくは、塩素ガスと同等の流量のヘリウ
ムガスを供給し、酸素ガスの流量は塩素ガスの流量の１
／５未満に調整する。
間の変動をなくし、金属を含むシリコン層のエッチング
特性を均一化する半導体装置の製造方法及びドライエッ
チング装置を提供する。 【解決手段】ＴＣＰエッチャーを用い、エッチングガス
の供給制御機構１９では塩素ガス及び酸素ガスの系の混
合ガス、ここでは塩素ガス、酸素ガス、ヘリウムガスを
含む混合ガスの比率を調整してチャンバー１１内に供給
し、プラズマ化する。このとき、各高周波電源のパワー
調整の制御機構１７，１８を制御して、少なくともバイ
アスパワーをプラズマパワーの１／３より小さく制御す
る。さらに好ましくは、塩素ガスと同等の流量のヘリウ
ムガスを供給し、酸素ガスの流量は塩素ガスの流量の１
／５未満に調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造に
おけるドライエッチングに係り、特に金属シリサイド膜
のドライエッチングの制御に適用される半導体装置の製
造方法及びドライエッチング装置に関する。
おけるドライエッチングに係り、特に金属シリサイド膜
のドライエッチングの制御に適用される半導体装置の製
造方法及びドライエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドライエッチング装置は、半導体装置の
製造工程において、ウェハに所望のエッチングガスを供
給し、選択的にエッチングを施す装置である。今日では
エッチングチャンバーに供給されたエッチング用のガス
をプラズマ化し、プラズマエッチングを利用する技術が
一般化されている。
製造工程において、ウェハに所望のエッチングガスを供
給し、選択的にエッチングを施す装置である。今日では
エッチングチャンバーに供給されたエッチング用のガス
をプラズマ化し、プラズマエッチングを利用する技術が
一般化されている。
【０００３】例えば、半導体素子における多結晶シリコ
ンを基礎としたゲートのパターニングを考える。従来か
ら、半導体シリコン基板上のゲート酸化膜上においてＣ
ＶＤ法等により多結晶シリコンを形成した後、スパッタ
法によって多結晶シリコン層上にＭｏ膜を被覆し、Ｍｏ
シリサイドを含むポリサイドゲートを形成する工程があ
る。
ンを基礎としたゲートのパターニングを考える。従来か
ら、半導体シリコン基板上のゲート酸化膜上においてＣ
ＶＤ法等により多結晶シリコンを形成した後、スパッタ
法によって多結晶シリコン層上にＭｏ膜を被覆し、Ｍｏ
シリサイドを含むポリサイドゲートを形成する工程があ
る。
【０００４】上記ゲートを構成する際、フォトリソグラ
フィ技術を用いてレジストパターンを形成し、ドライエ
ッチングによりレジストパターンに応じたゲートパター
ンを形成する。ドライエッチングの際、Ｍｏシリサイド
と多結晶シリコンの積層をエッチングすることになる。
フィ技術を用いてレジストパターンを形成し、ドライエ
ッチングによりレジストパターンに応じたゲートパター
ンを形成する。ドライエッチングの際、Ｍｏシリサイド
と多結晶シリコンの積層をエッチングすることになる。
【０００５】上記ドライエッチングに関し、例えば、エ
ッチングチャンバ内に設置した電極上にエッチング対象
のウェハが設置される。チャンバ内に反応ガスが供給さ
れ高周波が印加される。反応ガスはプラズマ化しエッチ
ングが行われる。例えば特開平５−１６００８０には四
塩化炭素ガス、六フッ化硫黄ガス、酸素ガス、ヘリウム
ガスの系からなる混合ガスを用いたドライエッチング方
法が開示されている。
ッチングチャンバ内に設置した電極上にエッチング対象
のウェハが設置される。チャンバ内に反応ガスが供給さ
れ高周波が印加される。反応ガスはプラズマ化しエッチ
ングが行われる。例えば特開平５−１６００８０には四
塩化炭素ガス、六フッ化硫黄ガス、酸素ガス、ヘリウム
ガスの系からなる混合ガスを用いたドライエッチング方
法が開示されている。
【０００６】また、反応性イオンエッチングを伴なうプ
ラズマエッチングでは、塩素ガス、六フッ化硫黄ガス、
酸素ガス、ヘリウムガスの系からなる混合ガスを用いた
ドライエッチングもある。
ラズマエッチングでは、塩素ガス、六フッ化硫黄ガス、
酸素ガス、ヘリウムガスの系からなる混合ガスを用いた
ドライエッチングもある。
【０００７】六フッ化硫黄ガスは、プラズマ化で電離せ
ず電気的に中性な励起活性種としてのフッ素ラジカルを
生成し、等方性エッチングとしての作用がある。また、
塩素ガスは、プラズマ化したときの塩素イオンがバイア
ス制御によって基板と垂直な方向で加速（引き込み）制
御され、異方性エッチング用としての作用を有する。
ず電気的に中性な励起活性種としてのフッ素ラジカルを
生成し、等方性エッチングとしての作用がある。また、
塩素ガスは、プラズマ化したときの塩素イオンがバイア
ス制御によって基板と垂直な方向で加速（引き込み）制
御され、異方性エッチング用としての作用を有する。
【０００８】すなわち、上記混合ガスの比率を調整しつ
つ、プラズマ化し少なくとも塩素イオンをウェハ側へと
加速するバイアスパワーを制御し、Ｍｏシリサイド／多
結晶シリコン積層の垂直方向のエッチング速度を制御
し、フッ素ラジカルによる等方性エッチングを同時に行
っていくのである。
つ、プラズマ化し少なくとも塩素イオンをウェハ側へと
加速するバイアスパワーを制御し、Ｍｏシリサイド／多
結晶シリコン積層の垂直方向のエッチング速度を制御
し、フッ素ラジカルによる等方性エッチングを同時に行
っていくのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】六フッ化硫黄ガスを含
むＭｏ（Ｍｏシリサイド）のエッチングは、ウェハの処
理枚数が増えるとエッチングレートが減少し、エッチン
グ時間が増大する傾向が顕著になる。これは、チャンバ
内壁にＭｏが堆積する影響と考えられる。エッチング時
間の変動により、ポリサイドゲートの断面形状、レジス
ト残膜、レジストパターンとの寸法変換差などに影響が
生じる。これにより、ゲート寸法の制御性の劣化、素子
の電気的特性の変動が懸念される。
むＭｏ（Ｍｏシリサイド）のエッチングは、ウェハの処
理枚数が増えるとエッチングレートが減少し、エッチン
グ時間が増大する傾向が顕著になる。これは、チャンバ
内壁にＭｏが堆積する影響と考えられる。エッチング時
間の変動により、ポリサイドゲートの断面形状、レジス
ト残膜、レジストパターンとの寸法変換差などに影響が
生じる。これにより、ゲート寸法の制御性の劣化、素子
の電気的特性の変動が懸念される。
【００１０】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたもので、エッチングレートの劣化を防止してエッチ
ング時間の変動をなくし、金属を含むシリコン層のエッ
チング特性を均一化する半導体装置の製造方法及びドラ
イエッチング装置を提供しようとするものである。
れたもので、エッチングレートの劣化を防止してエッチ
ング時間の変動をなくし、金属を含むシリコン層のエッ
チング特性を均一化する半導体装置の製造方法及びドラ
イエッチング装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の［請求項１］に
係る半導体装置の製造方法は、基板側に印加するバイア
スパワーをプラズマパワーから独立して制御できるプラ
ズマエッチングに関し、金属を含むシリコン系の被加工
物質に対する所定のエッチングに塩素ガス及び酸素ガス
の系の混合ガスを利用し、少なくともバイアスパワーを
プラズマパワーの１／３より小さく制御することを特徴
とする。
係る半導体装置の製造方法は、基板側に印加するバイア
スパワーをプラズマパワーから独立して制御できるプラ
ズマエッチングに関し、金属を含むシリコン系の被加工
物質に対する所定のエッチングに塩素ガス及び酸素ガス
の系の混合ガスを利用し、少なくともバイアスパワーを
プラズマパワーの１／３より小さく制御することを特徴
とする。
【００１２】上記のような本発明に係る半導体装置の製
造方法によれば、プラズマパワーを大きくしてプラズマ
密度を高く、バイアスパワーを小さくして塩素イオンに
よる垂直方向のエッチング速度を制御することにより、
エッチングパターンを精度良く具現化する。
造方法によれば、プラズマパワーを大きくしてプラズマ
密度を高く、バイアスパワーを小さくして塩素イオンに
よる垂直方向のエッチング速度を制御することにより、
エッチングパターンを精度良く具現化する。
【００１３】なお、塩素ガスと同等の流量の不活性ガス
を含むことを特徴とする。プラズマの圧力がエッチング
断面形状に大きく影響する。このため、所望の圧力を保
つようプラズマに直接影響しない不活性ガスで流量を調
整する。これにより、反応領域の偏りをなくし、均一化
の方向に導く。また、上記混合ガスにおいて、酸素ガス
の流量は塩素ガスの流量の１／５未満であることを特徴
とする。酸素ガスの流量を低く抑えることにより、レジ
ストの削れ量、シリコンとの反応生成物の堆積を抑え
る。
を含むことを特徴とする。プラズマの圧力がエッチング
断面形状に大きく影響する。このため、所望の圧力を保
つようプラズマに直接影響しない不活性ガスで流量を調
整する。これにより、反応領域の偏りをなくし、均一化
の方向に導く。また、上記混合ガスにおいて、酸素ガス
の流量は塩素ガスの流量の１／５未満であることを特徴
とする。酸素ガスの流量を低く抑えることにより、レジ
ストの削れ量、シリコンとの反応生成物の堆積を抑え
る。
【００１４】本発明の［請求項４］に係る半導体装置の
製造方法は、基板側に印加するバイアスパワーをプラズ
マパワーから独立して制御できるプラズマエッチングに
関し、金属を含むシリコン系の被加工物質に対する所定
のエッチング処理終了毎に少なくともバイアスパワーを
実質ゼロとしたエッチングチャンバ内のプラズマクリー
ニングを実施することを特徴とする。
製造方法は、基板側に印加するバイアスパワーをプラズ
マパワーから独立して制御できるプラズマエッチングに
関し、金属を含むシリコン系の被加工物質に対する所定
のエッチング処理終了毎に少なくともバイアスパワーを
実質ゼロとしたエッチングチャンバ内のプラズマクリー
ニングを実施することを特徴とする。
【００１５】上記のような本発明に係る半導体装置の製
造方法によれば、所定のエッチング処理終了毎にプラズ
マクリーニングを行い、堆積物の定着を防ぐ。その際、
バイアスパワーを実質ゼロとすることにより、バイアス
の印加側におけるダメージは最小限にされる。
造方法によれば、所定のエッチング処理終了毎にプラズ
マクリーニングを行い、堆積物の定着を防ぐ。その際、
バイアスパワーを実質ゼロとすることにより、バイアス
の印加側におけるダメージは最小限にされる。
【００１６】また、本発明の［請求項４］に係る［請求
項５］として、前記プラズマエッチング及びプラズマク
リーニングは共に塩素ガスとフッ素化化合物ガスを含む
系の混合ガスのプラズマを利用し、前記プラズマエッチ
ングでは塩素ガスがフッ素化化合物ガスに比べて混合ガ
スに占める割合が数倍大きく、前記プラズマクリーニン
グではフッ素化化合物ガスが塩素ガスに比べて混合ガス
に占める割合が数倍大きいことを特徴とする。
項５］として、前記プラズマエッチング及びプラズマク
リーニングは共に塩素ガスとフッ素化化合物ガスを含む
系の混合ガスのプラズマを利用し、前記プラズマエッチ
ングでは塩素ガスがフッ素化化合物ガスに比べて混合ガ
スに占める割合が数倍大きく、前記プラズマクリーニン
グではフッ素化化合物ガスが塩素ガスに比べて混合ガス
に占める割合が数倍大きいことを特徴とする。
【００１７】上記フッ素化化合物ガスを導入することに
より、プラズマ化した際のフッ素ラジカルの等方的エッ
チング作用を利用する。フッ素化化合物ガスの導入は、
塩素ガスだけよりもレジストパターンへのダメージを抑
えることに寄与する。
より、プラズマ化した際のフッ素ラジカルの等方的エッ
チング作用を利用する。フッ素化化合物ガスの導入は、
塩素ガスだけよりもレジストパターンへのダメージを抑
えることに寄与する。
【００１８】さらに好ましくは、［請求項６］として、
前記プラズマエッチング及びプラズマクリーニングは共
に塩素ガスとフッ素化化合物ガスを含む系の混合ガスの
プラズマを利用し、前記プラズマエッチングにおける混
合ガスは少なくとも酸素及び酸素の数倍の流量の不活性
ガスを含んでおり、前記プラズマクリーニングにおける
混合ガスは少なくとも酸素を含んでいることを特徴とす
る。
前記プラズマエッチング及びプラズマクリーニングは共
に塩素ガスとフッ素化化合物ガスを含む系の混合ガスの
プラズマを利用し、前記プラズマエッチングにおける混
合ガスは少なくとも酸素及び酸素の数倍の流量の不活性
ガスを含んでおり、前記プラズマクリーニングにおける
混合ガスは少なくとも酸素を含んでいることを特徴とす
る。
【００１９】このような方法によれば、適量の酸素を導
入しての反応の活性化、及びプラズマエッチング時に関
しては不活性ガスの導入により、反応領域の偏りをなく
し、均一化の方向に導く。
入しての反応の活性化、及びプラズマエッチング時に関
しては不活性ガスの導入により、反応領域の偏りをなく
し、均一化の方向に導く。
【００２０】さらに、バイアスパワーをプラズマパワー
から独立して制御できるプラズマエッチングをより活か
す方法としては、［請求項７］として、上記［請求項
４］〜［請求項６］いずれかにおいて、前記プラズマエ
ッチング及びプラズマクリーニングは共に塩素ガスとフ
ッ素化化合物ガスを含む系の混合ガスのプラズマを利用
し、前記プラズマエッチングは前記混合ガスの比率を調
整しつつ、少なくとも塩素イオンを加速するバイアスパ
ワーを制御して前記被加工物質の垂直方向のエッチング
速度を制御してフッ素ラジカルによる等方性エッチング
の割合を調整することにより、レジストに応じた前記被
加工物質のパターンの寸法変換差を所定範囲で調整可能
としたことを特徴とする。
から独立して制御できるプラズマエッチングをより活か
す方法としては、［請求項７］として、上記［請求項
４］〜［請求項６］いずれかにおいて、前記プラズマエ
ッチング及びプラズマクリーニングは共に塩素ガスとフ
ッ素化化合物ガスを含む系の混合ガスのプラズマを利用
し、前記プラズマエッチングは前記混合ガスの比率を調
整しつつ、少なくとも塩素イオンを加速するバイアスパ
ワーを制御して前記被加工物質の垂直方向のエッチング
速度を制御してフッ素ラジカルによる等方性エッチング
の割合を調整することにより、レジストに応じた前記被
加工物質のパターンの寸法変換差を所定範囲で調整可能
としたことを特徴とする。
【００２１】上記のような各請求項に係る本発明の半導
体装置の製造方法によれば、バイアスパワーを抑えて垂
直方向のエッチングを制御し、等方性エッチングの時間
の増減を調整できる。これにより、水平方向の所定量エ
ッチングが達成され、寸法変換差の調整ができる。
体装置の製造方法によれば、バイアスパワーを抑えて垂
直方向のエッチングを制御し、等方性エッチングの時間
の増減を調整できる。これにより、水平方向の所定量エ
ッチングが達成され、寸法変換差の調整ができる。
【００２２】また、上記のような寸法変換差の調整を実
現するため、プラズマの密度を制御するプラズマパワー
を数百ワットの範囲で制御するのに対して前記バイアス
パワーを、クリーニング時を含めた実質ゼロ〜数十ワッ
トの範囲で制御することを特徴とする。
現するため、プラズマの密度を制御するプラズマパワー
を数百ワットの範囲で制御するのに対して前記バイアス
パワーを、クリーニング時を含めた実質ゼロ〜数十ワッ
トの範囲で制御することを特徴とする。
【００２３】本発明の［請求項９］に係る半導体装置の
製造方法は、半導体ウェハ上に多結晶シリコン層を形成
する工程と、前記多結晶シリコン層上において、高融点
金属層を形成する工程と、前記高融点金属層による金属
シリサイド層へのレジスト塗布からマスク露光及び現像
を経てレジストパターンを形成する工程と、前記レジス
トパターンをマスクに有する半導体ウェハに対し、エッ
チングチャンバ内にて塩素ガスとフッ素化化合物ガスを
含む系の混合ガスのプラズマを利用し、混合ガスの比率
を調整しつつ、少なくとも塩素イオンを加速するバイア
スパワーを制御して前記金属シリサイド層の垂直方向の
エッチング速度とフッ素ラジカルによる等方性エッチン
グ速度を調整するプラズマエッチング工程と、前記ウェ
ハに対するエッチング工程終了毎に所定時間行う少なく
ともバイアスパワーを実質ゼロとした前記エッチングチ
ャンバ内のプラズマクリーニング工程と、を具備したこ
とを特徴とする。
製造方法は、半導体ウェハ上に多結晶シリコン層を形成
する工程と、前記多結晶シリコン層上において、高融点
金属層を形成する工程と、前記高融点金属層による金属
シリサイド層へのレジスト塗布からマスク露光及び現像
を経てレジストパターンを形成する工程と、前記レジス
トパターンをマスクに有する半導体ウェハに対し、エッ
チングチャンバ内にて塩素ガスとフッ素化化合物ガスを
含む系の混合ガスのプラズマを利用し、混合ガスの比率
を調整しつつ、少なくとも塩素イオンを加速するバイア
スパワーを制御して前記金属シリサイド層の垂直方向の
エッチング速度とフッ素ラジカルによる等方性エッチン
グ速度を調整するプラズマエッチング工程と、前記ウェ
ハに対するエッチング工程終了毎に所定時間行う少なく
ともバイアスパワーを実質ゼロとした前記エッチングチ
ャンバ内のプラズマクリーニング工程と、を具備したこ
とを特徴とする。
【００２４】上記のような本発明に係る半導体装置の製
造方法によれば、より好ましい金属シリサイド層へのエ
ッチングパターン制御の実現、及び均一な精度を持った
量産性に寄与する。
造方法によれば、より好ましい金属シリサイド層へのエ
ッチングパターン制御の実現、及び均一な精度を持った
量産性に寄与する。
【００２５】なお、前記プラズマエッチング工程におけ
る混合ガスは塩素ガスとフッ素化化合物ガスに加えて少
なくとも酸素及び酸素の数倍の流量の不活性ガスを含ん
でいるのに対し、前記プラズマクリーニング工程におけ
る混合ガスは塩素ガスとフッ素化化合物ガスに加えて少
なくとも酸素を含んでいることを特徴とする。
る混合ガスは塩素ガスとフッ素化化合物ガスに加えて少
なくとも酸素及び酸素の数倍の流量の不活性ガスを含ん
でいるのに対し、前記プラズマクリーニング工程におけ
る混合ガスは塩素ガスとフッ素化化合物ガスに加えて少
なくとも酸素を含んでいることを特徴とする。
【００２６】さらに、エッチング寸法ばらつきを低減す
るために、前記フッ素化化合物ガスとして六フッ化硫黄
ガスが使用され、前記プラズマエッチング工程では塩素
ガスが六フッ化硫黄ガスに比べて混合ガスに占める割合
が数倍大きく、前記プラズマクリーニング工程では六フ
ッ化硫黄ガスが塩素ガスに比べて混合ガスに占める割合
が数倍大きいことを特徴とする。
るために、前記フッ素化化合物ガスとして六フッ化硫黄
ガスが使用され、前記プラズマエッチング工程では塩素
ガスが六フッ化硫黄ガスに比べて混合ガスに占める割合
が数倍大きく、前記プラズマクリーニング工程では六フ
ッ化硫黄ガスが塩素ガスに比べて混合ガスに占める割合
が数倍大きいことを特徴とする。
【００２７】上記のような寸法変換差の調整を実現する
ため、前記プラズマの密度を制御するプラズマパワーを
数百ワットの範囲で制御するのに対して前記バイアスパ
ワーを、クリーニング時を含めた実質ゼロ〜数十ワット
の範囲で制御することを特徴とする。
ため、前記プラズマの密度を制御するプラズマパワーを
数百ワットの範囲で制御するのに対して前記バイアスパ
ワーを、クリーニング時を含めた実質ゼロ〜数十ワット
の範囲で制御することを特徴とする。
【００２８】本発明の［請求項１３］に係るドライエッ
チング装置は、チャンバー内に半導体ウェハが置かれ、
導入されるエッチングガスをプラズマ化して前記半導体
ウェハ上における金属を含むシリコン系の被加工物質に
所望のエッチングが施されるドライエッチング装置であ
って、バイアスパワー用の高周波電源が供給される電極
を伴う前記半導体ウェハの支持部と、プラズマ生成用の
高周波電源が供給され、高周波誘導磁場による誘導電界
を生じさせ電子を加速させるプラズマ発生機構と、前記
各高周波電源のパワー調整の制御機構と、前記半導体ウ
ェハの支持部に設けられた温度制御機構と、前記エッチ
ングガスとして塩素ガス、酸素ガス、不活性ガスを含む
混合ガスの比率を調整するエッチングガスの供給制御機
構と、を具備したことを特徴とする。
チング装置は、チャンバー内に半導体ウェハが置かれ、
導入されるエッチングガスをプラズマ化して前記半導体
ウェハ上における金属を含むシリコン系の被加工物質に
所望のエッチングが施されるドライエッチング装置であ
って、バイアスパワー用の高周波電源が供給される電極
を伴う前記半導体ウェハの支持部と、プラズマ生成用の
高周波電源が供給され、高周波誘導磁場による誘導電界
を生じさせ電子を加速させるプラズマ発生機構と、前記
各高周波電源のパワー調整の制御機構と、前記半導体ウ
ェハの支持部に設けられた温度制御機構と、前記エッチ
ングガスとして塩素ガス、酸素ガス、不活性ガスを含む
混合ガスの比率を調整するエッチングガスの供給制御機
構と、を具備したことを特徴とする。
【００２９】上記のような本発明に係るドライエッチン
グ装置によれば、金属を含むシリコン系の被加工物質を
エッチングするため、バイアスパワー用の高周波電源と
プラズマ生成用の高周波電源とをそれぞれ制御する。バ
イアスパワーを制御して塩素イオンによる垂直方向のエ
ッチングを制御し、プラズマ密度を高めた精度の高い異
方性エッチングに寄与する。
グ装置によれば、金属を含むシリコン系の被加工物質を
エッチングするため、バイアスパワー用の高周波電源と
プラズマ生成用の高周波電源とをそれぞれ制御する。バ
イアスパワーを制御して塩素イオンによる垂直方向のエ
ッチングを制御し、プラズマ密度を高めた精度の高い異
方性エッチングに寄与する。
【００３０】本発明の［請求項１４］に係るドライエッ
チング装置は、チャンバー内に半導体ウェハが置かれ、
導入されるエッチングガスをプラズマ化して前記半導体
ウェハ上における金属を含むシリコン系の被加工物質に
所望のエッチングが施されるドライエッチング装置であ
って、バイアスパワー用の高周波電源が供給される電極
を伴う前記半導体ウェハの支持部と、プラズマ生成用の
高周波電源が供給され、高周波誘導磁場による誘導電界
を生じさせ電子を加速させるプラズマ発生機構と、前記
各高周波電源のパワー調整の制御機構と、前記半導体ウ
ェハの支持部に設けられた温度制御機構と、前記エッチ
ングガスとして塩素ガス、酸素ガス、フッ素化化合物ガ
ス、不活性ガスを含む混合ガスの比率を調整するエッチ
ングガスの供給制御機構と、を具備したことを特徴とす
る。
チング装置は、チャンバー内に半導体ウェハが置かれ、
導入されるエッチングガスをプラズマ化して前記半導体
ウェハ上における金属を含むシリコン系の被加工物質に
所望のエッチングが施されるドライエッチング装置であ
って、バイアスパワー用の高周波電源が供給される電極
を伴う前記半導体ウェハの支持部と、プラズマ生成用の
高周波電源が供給され、高周波誘導磁場による誘導電界
を生じさせ電子を加速させるプラズマ発生機構と、前記
各高周波電源のパワー調整の制御機構と、前記半導体ウ
ェハの支持部に設けられた温度制御機構と、前記エッチ
ングガスとして塩素ガス、酸素ガス、フッ素化化合物ガ
ス、不活性ガスを含む混合ガスの比率を調整するエッチ
ングガスの供給制御機構と、を具備したことを特徴とす
る。
【００３１】上記のような本発明に係るドライエッチン
グ装置によれば、金属を含むシリコン系の被加工物質を
エッチングするため、バイアスパワー用の高周波電源と
プラズマ生成用の高周波電源とをそれぞれ制御する。バ
イアスパワーを抑えて塩素イオンによる垂直方向の異方
性エッチングを制御し、フッ素ラジカルによる等方性エ
ッチングの時間に反映させることができる。これによ
り、水平方向の所定量エッチングが達成され、寸法変換
差の調整も可能である。
グ装置によれば、金属を含むシリコン系の被加工物質を
エッチングするため、バイアスパワー用の高周波電源と
プラズマ生成用の高周波電源とをそれぞれ制御する。バ
イアスパワーを抑えて塩素イオンによる垂直方向の異方
性エッチングを制御し、フッ素ラジカルによる等方性エ
ッチングの時間に反映させることができる。これによ
り、水平方向の所定量エッチングが達成され、寸法変換
差の調整も可能である。
【００３２】さらに、前記金属を含むシリコン系の被加
工物質に対する所定のエッチング処理終了毎に、少なく
とも前記バイアスパワー用の高周波電源を実質ゼロとし
たチャンバー内のプラズマクリーニングを実施すること
を特徴とする。
工物質に対する所定のエッチング処理終了毎に、少なく
とも前記バイアスパワー用の高周波電源を実質ゼロとし
たチャンバー内のプラズマクリーニングを実施すること
を特徴とする。
【００３３】上記構成によれば、所定のエッチング処理
終了毎にプラズマクリーニングを行うことにより、堆積
物の定着を防ぐ。その際、バイアスパワーを実質ゼロと
することにより、バイアスの印加側におけるダメージは
最小限にされる。
終了毎にプラズマクリーニングを行うことにより、堆積
物の定着を防ぐ。その際、バイアスパワーを実質ゼロと
することにより、バイアスの印加側におけるダメージは
最小限にされる。
【００３４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態に
係る半導体装置の製造方法及びドライエッチング装置を
説明するための、ＴＣＰ（Transformer Coupled Plasm
a）方式のプラズマエッチャーの要部構成を示す概観図
である。また、図２（ａ），（ｂ）は、図１のプラズマ
エッチャーによるエッチングの実施の一例として、半導
体ウェハ上におけるＭｏシリサイドのゲートのパターニ
ングに関する断面図である。
係る半導体装置の製造方法及びドライエッチング装置を
説明するための、ＴＣＰ（Transformer Coupled Plasm
a）方式のプラズマエッチャーの要部構成を示す概観図
である。また、図２（ａ），（ｂ）は、図１のプラズマ
エッチャーによるエッチングの実施の一例として、半導
体ウェハ上におけるＭｏシリサイドのゲートのパターニ
ングに関する断面図である。
【００３５】エッチングチャンバー１１内において、バ
イアスパワー用の高周波電源が供給される電極を伴う半
導体シリコンウェハＷｆの支持部１２が配備されてい
る。支持部１２は、図示しないが冷却ガス（低温の不活
性ガス等）の供給を伴なう温度制御機構１３が配備され
ている。
イアスパワー用の高周波電源が供給される電極を伴う半
導体シリコンウェハＷｆの支持部１２が配備されてい
る。支持部１２は、図示しないが冷却ガス（低温の不活
性ガス等）の供給を伴なう温度制御機構１３が配備され
ている。
【００３６】また、プラズマ生成用の高周波電源が供給
され、高周波誘導磁場による誘導電界を生じさせ電子を
加速させるプラズマ発生機構１４が配備されている。す
なわちプラズマ発生機構１４は、チャンバー１１内上部
に設置された絶縁板１５の外表面に平板コイル１６が配
され、中央部と縁部（接地）の両端で高周波電源の接続
を有する。
され、高周波誘導磁場による誘導電界を生じさせ電子を
加速させるプラズマ発生機構１４が配備されている。す
なわちプラズマ発生機構１４は、チャンバー１１内上部
に設置された絶縁板１５の外表面に平板コイル１６が配
され、中央部と縁部（接地）の両端で高周波電源の接続
を有する。
【００３７】さらに、上記各高周波電源のパワー調整の
制御機構１７，１８が設けられている。制御機構１７に
よりプラズマ密度を調整するプラズマパワーの制御が可
能である。制御機構１７は、例えば、高周波電源をコイ
ルに与える際の電流を調整するような機構（可変コンデ
ンサ、可変抵抗など）を備える。また、制御機構１８に
よりプラズマパワーから独立してバイアスを印加するバ
イアスパワーの制御が可能である。制御機構１８は、例
えば変圧器等を設けることにより達成する。
制御機構１７，１８が設けられている。制御機構１７に
よりプラズマ密度を調整するプラズマパワーの制御が可
能である。制御機構１７は、例えば、高周波電源をコイ
ルに与える際の電流を調整するような機構（可変コンデ
ンサ、可変抵抗など）を備える。また、制御機構１８に
よりプラズマパワーから独立してバイアスを印加するバ
イアスパワーの制御が可能である。制御機構１８は、例
えば変圧器等を設けることにより達成する。
【００３８】一方、エッチングガスの供給制御機構１９
では、塩素ガス及び酸素ガスの系の混合ガス、ここでは
塩素ガス、酸素ガス、不活性ガスとしてヘリウムガスを
含む混合ガスの比率を調整し、チャンバー１１内に供給
する。
では、塩素ガス及び酸素ガスの系の混合ガス、ここでは
塩素ガス、酸素ガス、不活性ガスとしてヘリウムガスを
含む混合ガスの比率を調整し、チャンバー１１内に供給
する。
【００３９】図１及び図２を用いて、半導体ウェハ上に
おけるＭｏシリサイドのゲートのパターニングについて
説明する。図２（ａ）に示すように、半導体シリコンウ
ェハ２０上において、熱酸化法によるゲート酸化膜２１
を介してＣＶＤ法等による多結晶シリコン層２２を形成
する。その後、スパッタ法によって多結晶シリコン層２
２上にＭｏ膜を被覆し、Ｍｏシリサイド２３を含む多結
晶シリコン（２２）を形成する。
おけるＭｏシリサイドのゲートのパターニングについて
説明する。図２（ａ）に示すように、半導体シリコンウ
ェハ２０上において、熱酸化法によるゲート酸化膜２１
を介してＣＶＤ法等による多結晶シリコン層２２を形成
する。その後、スパッタ法によって多結晶シリコン層２
２上にＭｏ膜を被覆し、Ｍｏシリサイド２３を含む多結
晶シリコン（２２）を形成する。
【００４０】次に、レジスト塗布からマスク露光及び現
像を経てレジストパターンＲＰを形成する。このレジス
トパターンＲＰを有したウェハ２０を図１に示すような
ＴＰＣプラズマエッチャーに投入する。
像を経てレジストパターンＲＰを形成する。このレジス
トパターンＲＰを有したウェハ２０を図１に示すような
ＴＰＣプラズマエッチャーに投入する。
【００４１】上述したように、エッチング用のガス種と
して、塩素ガス／酸素ガス／ヘリウムガスの混合ガス
が、エッチングガスの供給制御機構１９にて所定の比率
に調整されチャンバー１１内に供給されプラズマ化され
る。このとき、各高周波電源のパワー調整の制御機構１
７，１８を制御して、少なくともバイアスパワーをプラ
ズマパワーの１／３より小さく制御する。
して、塩素ガス／酸素ガス／ヘリウムガスの混合ガス
が、エッチングガスの供給制御機構１９にて所定の比率
に調整されチャンバー１１内に供給されプラズマ化され
る。このとき、各高周波電源のパワー調整の制御機構１
７，１８を制御して、少なくともバイアスパワーをプラ
ズマパワーの１／３より小さく制御する。
【００４２】さらに好ましくは、塩素ガスと同等の流量
のヘリウムガスを供給し、酸素ガスの流量は塩素ガスの
流量の１／５未満に調整する。例えば、塩素ガス／酸素
ガス／ヘリウムガスの比率を１００／１５／１００（ｓ
ｃｃｍ）とする。因みにこのガス比を中心に塩素ガスを
５０〜２００ｓｃｃｍの範囲で使用してよい。
のヘリウムガスを供給し、酸素ガスの流量は塩素ガスの
流量の１／５未満に調整する。例えば、塩素ガス／酸素
ガス／ヘリウムガスの比率を１００／１５／１００（ｓ
ｃｃｍ）とする。因みにこのガス比を中心に塩素ガスを
５０〜２００ｓｃｃｍの範囲で使用してよい。
【００４３】また、圧力は０．７〜４Ｐａの範囲、より
好ましくは２Ｐａ程度とし、制御機構１７によるプラズ
マパワーは２００〜４００Ｗの範囲、より好ましくは３
００Ｗ程度、制御機構１８によるバイアスパワーは５０
〜１００Ｗの範囲、より好ましくは８０Ｗ程度とする。
支持部１２は温度制御機構１３により、７５℃程度に保
たれる。
好ましくは２Ｐａ程度とし、制御機構１７によるプラズ
マパワーは２００〜４００Ｗの範囲、より好ましくは３
００Ｗ程度、制御機構１８によるバイアスパワーは５０
〜１００Ｗの範囲、より好ましくは８０Ｗ程度とする。
支持部１２は温度制御機構１３により、７５℃程度に保
たれる。
【００４４】これにより、図２（ｂ）に示されるよう
に、レジストパターンＲＰをマスクにＭｏシリサイド層
２３を含む多結晶シリコン２２が選択的にエッチングさ
れる。レジストパターンＲＰの削れ量との兼ね合いか
ら、だいたい１７０ｎｍ程度の厚さのゲートパターニン
グが達成できる。
に、レジストパターンＲＰをマスクにＭｏシリサイド層
２３を含む多結晶シリコン２２が選択的にエッチングさ
れる。レジストパターンＲＰの削れ量との兼ね合いか
ら、だいたい１７０ｎｍ程度の厚さのゲートパターニン
グが達成できる。
【００４５】上記のような実施形態及び方法によれば、
プラズマパワーを大きくしてプラズマ密度を高く、バイ
アスパワーを小さくして塩素イオンによる垂直方向のエ
ッチング速度を制御することにより、エッチングパター
ンを精度良く具現化する。なお、混合ガスにおいて塩素
ガスと同等の流量の不活性ガスを含む。これはプラズマ
の圧力がエッチング断面形状に大きく影響するので、所
望の圧力を保つようプラズマに直接影響しない不活性ガ
スで流量を調整するためである。これにより、反応領域
の偏りをなくし、均一化の方向に導く。また、酸素ガス
の流量を低く抑えることにより、レジストの削れ量、シ
リコンとの反応生成物の堆積の抑制に寄与する。
プラズマパワーを大きくしてプラズマ密度を高く、バイ
アスパワーを小さくして塩素イオンによる垂直方向のエ
ッチング速度を制御することにより、エッチングパター
ンを精度良く具現化する。なお、混合ガスにおいて塩素
ガスと同等の流量の不活性ガスを含む。これはプラズマ
の圧力がエッチング断面形状に大きく影響するので、所
望の圧力を保つようプラズマに直接影響しない不活性ガ
スで流量を調整するためである。これにより、反応領域
の偏りをなくし、均一化の方向に導く。また、酸素ガス
の流量を低く抑えることにより、レジストの削れ量、シ
リコンとの反応生成物の堆積の抑制に寄与する。
【００４６】また、上記実施形態及び方法によるエッチ
ングガスでは、ＰＦＣ（Per FluoroCompound）ガスのよ
うな、地球温暖化に強い影響を与えるガスを使用してい
ないので、除害等の後処理が容易である。
ングガスでは、ＰＦＣ（Per FluoroCompound）ガスのよ
うな、地球温暖化に強い影響を与えるガスを使用してい
ないので、除害等の後処理が容易である。
【００４７】なお、上記実施形態ではＭｏシリサイド２
３を含む多結晶シリコン２２をゲートとしてパターニン
グしたが、他の高融点金属、ＴｉやＷのシリサイドを含
む多結晶シリコンのパターニングにも用いることができ
る。
３を含む多結晶シリコン２２をゲートとしてパターニン
グしたが、他の高融点金属、ＴｉやＷのシリサイドを含
む多結晶シリコンのパターニングにも用いることができ
る。
【００４８】図３は、本発明の第２実施形態に係る半導
体装置の製造方法及びドライエッチング装置を説明する
ための、ＴＣＰ（Transformer Coupled Plasma）方式の
プラズマエッチャーの要部構成を示す概観図である。ま
た、図４（ａ），（ｂ）は、図３のプラズマエッチャー
によるエッチングの実施の一例として、半導体ウェハ上
におけるＭｏシリサイドのゲートのパターニングに関す
る断面図である。
体装置の製造方法及びドライエッチング装置を説明する
ための、ＴＣＰ（Transformer Coupled Plasma）方式の
プラズマエッチャーの要部構成を示す概観図である。ま
た、図４（ａ），（ｂ）は、図３のプラズマエッチャー
によるエッチングの実施の一例として、半導体ウェハ上
におけるＭｏシリサイドのゲートのパターニングに関す
る断面図である。
【００４９】エッチングチャンバー３１内において、バ
イアスパワー用の高周波電源が供給される電極を伴う半
導体シリコンウェハＷｆの支持部３２が配備されてい
る。支持部３２は、図示しないが冷却ガス（低温の不活
性ガス等）の供給を伴なう温度制御機構３３が配備され
ている。
イアスパワー用の高周波電源が供給される電極を伴う半
導体シリコンウェハＷｆの支持部３２が配備されてい
る。支持部３２は、図示しないが冷却ガス（低温の不活
性ガス等）の供給を伴なう温度制御機構３３が配備され
ている。
【００５０】また、プラズマ生成用の高周波電源が供給
され、高周波誘導磁場による誘導電界を生じさせ電子を
加速させるプラズマ発生機構３４が配備されている。す
なわちプラズマ発生機構３４は、チャンバー１１内上部
に設置された絶縁板３５の外表面に平板コイル３６が配
され、中央部と縁部（接地）の両端で高周波電源の接続
を有する。
され、高周波誘導磁場による誘導電界を生じさせ電子を
加速させるプラズマ発生機構３４が配備されている。す
なわちプラズマ発生機構３４は、チャンバー１１内上部
に設置された絶縁板３５の外表面に平板コイル３６が配
され、中央部と縁部（接地）の両端で高周波電源の接続
を有する。
【００５１】さらに、上記各高周波電源のパワー調整の
制御機構３７，３８が設けられている。制御機構３７に
よりプラズマ密度を調整するプラズマパワーの制御が可
能である。制御機構３７は、例えば、高周波電源をコイ
ルに与える際の電流を調整するような機構（可変コンデ
ンサ、可変抵抗など）を備える。また、制御機構３８に
よりプラズマパワーから独立してバイアスを印加するバ
イアスパワーの制御が可能である。制御機構３８は、例
えば変圧器等を設けることにより達成する。
制御機構３７，３８が設けられている。制御機構３７に
よりプラズマ密度を調整するプラズマパワーの制御が可
能である。制御機構３７は、例えば、高周波電源をコイ
ルに与える際の電流を調整するような機構（可変コンデ
ンサ、可変抵抗など）を備える。また、制御機構３８に
よりプラズマパワーから独立してバイアスを印加するバ
イアスパワーの制御が可能である。制御機構３８は、例
えば変圧器等を設けることにより達成する。
【００５２】一方、エッチングガスの供給制御機構３９
では、塩素ガスとフッ素化化合物ガスを含む系の混合ガ
ス、ここでは塩素ガス、酸素ガス、六フッ化硫黄ガス、
ヘリウムガスを含む混合ガスの比率を調整し、チャンバ
ー３１内に供給する。
では、塩素ガスとフッ素化化合物ガスを含む系の混合ガ
ス、ここでは塩素ガス、酸素ガス、六フッ化硫黄ガス、
ヘリウムガスを含む混合ガスの比率を調整し、チャンバ
ー３１内に供給する。
【００５３】また、このＴＣＰプラズマエッチャーで
は、ウェハのエッチング処理終了毎に、各高周波電源の
パワー調整の制御機構３７，３８の制御により、バイア
スパワー用の高周波電源を実質ゼロとしたチャンバー内
のプラズマクリーニングが実施可能なシーケンスも選べ
るようになっている。
は、ウェハのエッチング処理終了毎に、各高周波電源の
パワー調整の制御機構３７，３８の制御により、バイア
スパワー用の高周波電源を実質ゼロとしたチャンバー内
のプラズマクリーニングが実施可能なシーケンスも選べ
るようになっている。
【００５４】図３及び図４を用いて、半導体ウェハ上に
おけるＭｏシリサイドのゲートのパターニングについて
説明する。図４（ａ）に示すように、半導体シリコンウ
ェハ４０上において、熱酸化法によるゲート酸化膜４１
を介してＣＶＤ法等による多結晶シリコン層４２を形成
する。その後、スパッタ法によって多結晶シリコン層４
２上にＭｏ膜を被覆し、Ｍｏシリサイド４３を含む多結
晶シリコン（４２）を形成する。
おけるＭｏシリサイドのゲートのパターニングについて
説明する。図４（ａ）に示すように、半導体シリコンウ
ェハ４０上において、熱酸化法によるゲート酸化膜４１
を介してＣＶＤ法等による多結晶シリコン層４２を形成
する。その後、スパッタ法によって多結晶シリコン層４
２上にＭｏ膜を被覆し、Ｍｏシリサイド４３を含む多結
晶シリコン（４２）を形成する。
【００５５】次に、レジスト塗布からマスク露光及び現
像を経てレジストパターンＲＰを形成する。このレジス
トパターンＲＰを有したウェハ４０を図３に示すような
ＴＰＣプラズマエッチャーに投入する。
像を経てレジストパターンＲＰを形成する。このレジス
トパターンＲＰを有したウェハ４０を図３に示すような
ＴＰＣプラズマエッチャーに投入する。
【００５６】上述したように、エッチング用のガス種と
して、塩素ガス／酸素ガス／六フッ化硫黄ガス／ヘリウ
ムガスの混合ガスが、エッチングガスの供給制御機構３
９にて所定の比率に調整されチャンバー３１内に供給さ
れプラズマ化される。
して、塩素ガス／酸素ガス／六フッ化硫黄ガス／ヘリウ
ムガスの混合ガスが、エッチングガスの供給制御機構３
９にて所定の比率に調整されチャンバー３１内に供給さ
れプラズマ化される。
【００５７】このとき、各高周波電源のパワー調整の制
御機構３７，３８を制御する。これにより、少なくとも
塩素イオンを加速するバイアスパワーを制御して基板に
向う垂直方向のエッチング速度を制御してフッ素ラジカ
ルによる等方性エッチングの割合を調整する。
御機構３７，３８を制御する。これにより、少なくとも
塩素イオンを加速するバイアスパワーを制御して基板に
向う垂直方向のエッチング速度を制御してフッ素ラジカ
ルによる等方性エッチングの割合を調整する。
【００５８】上記エッチング処理において、塩素ガスが
六フッ化硫黄ガスに比べて混合ガスに占める割合が数倍
大きい。好ましくは例えば、塩素ガス／酸素ガス／六フ
ッ化硫黄ガス／ヘリウムガスの比率を８０／１５／２０
／１００（ｓｃｃｍ）とする。因みにこのガス比を中心
に塩素ガスを５０〜２００ｓｃｃｍ、六フッ化硫黄ガス
を５〜５０ｓｃｃｍの範囲で使用してよい。
六フッ化硫黄ガスに比べて混合ガスに占める割合が数倍
大きい。好ましくは例えば、塩素ガス／酸素ガス／六フ
ッ化硫黄ガス／ヘリウムガスの比率を８０／１５／２０
／１００（ｓｃｃｍ）とする。因みにこのガス比を中心
に塩素ガスを５０〜２００ｓｃｃｍ、六フッ化硫黄ガス
を５〜５０ｓｃｃｍの範囲で使用してよい。
【００５９】また、圧力は０．７〜４Ｐａの範囲、より
好ましくは２Ｐａ程度とし、制御機構３７によるプラズ
マパワーは４００〜８００Ｗの範囲、より好ましくは６
００Ｗ程度、制御機構３８によるバイアスパワーは０〜
５０Ｗの範囲、より好ましくは３０Ｗ程度とする。支持
部３２は温度制御機構３３により、７５℃程度に保たれ
る。
好ましくは２Ｐａ程度とし、制御機構３７によるプラズ
マパワーは４００〜８００Ｗの範囲、より好ましくは６
００Ｗ程度、制御機構３８によるバイアスパワーは０〜
５０Ｗの範囲、より好ましくは３０Ｗ程度とする。支持
部３２は温度制御機構３３により、７５℃程度に保たれ
る。
【００６０】これにより、図４（ｂ）に示されるよう
に、レジストパターンＲＰをマスクにＭｏシリサイド層
４３を含む多結晶シリコン４２が選択的にエッチングさ
れる。六フッ化硫黄ガスは、プラズマ化で電離せず電気
的に中性な励起活性種としてのフッ素ラジカルを生成す
る。エッチング制御し易く、等方性エッチングとして寸
法ばらつきを抑えることができる。また、塩素ガスはバ
イアスパワーにより制御される異方性エッチングに寄与
する。
に、レジストパターンＲＰをマスクにＭｏシリサイド層
４３を含む多結晶シリコン４２が選択的にエッチングさ
れる。六フッ化硫黄ガスは、プラズマ化で電離せず電気
的に中性な励起活性種としてのフッ素ラジカルを生成す
る。エッチング制御し易く、等方性エッチングとして寸
法ばらつきを抑えることができる。また、塩素ガスはバ
イアスパワーにより制御される異方性エッチングに寄与
する。
【００６１】バイアスパワーを下げることにより、ウェ
ハＷｆへ入射する塩素イオンの数及びイオンエネルギー
が減少し、多結晶シリコン積層／Ｍｏシリサイド（４
２，４３）の垂直方向のエッチング速度は減少する。一
方、フッ素ラジカルによる水平方向のエッチング速度は
変化しない。これにより、エッチング終点までにサイド
エッチングの割合が大きくなる。因みにプラズマパワー
が大きければ、全体のエッチング処理時間を短くしつつ
所望の寸法変換差を維持できる。
ハＷｆへ入射する塩素イオンの数及びイオンエネルギー
が減少し、多結晶シリコン積層／Ｍｏシリサイド（４
２，４３）の垂直方向のエッチング速度は減少する。一
方、フッ素ラジカルによる水平方向のエッチング速度は
変化しない。これにより、エッチング終点までにサイド
エッチングの割合が大きくなる。因みにプラズマパワー
が大きければ、全体のエッチング処理時間を短くしつつ
所望の寸法変換差を維持できる。
【００６２】バイアスパワーを上げた場合は、塩素イオ
ンによる垂直方向のエッチング速度は増加するので、エ
ッチング終点までにサイドエッチングの割合が減り、多
結晶シリコン積層／Ｍｏシリサイド（４２，４３）は、
よりレジストパターンＰＲに近い実寸が得られ、寸法変
換差の小さいパターンとなる。
ンによる垂直方向のエッチング速度は増加するので、エ
ッチング終点までにサイドエッチングの割合が減り、多
結晶シリコン積層／Ｍｏシリサイド（４２，４３）は、
よりレジストパターンＰＲに近い実寸が得られ、寸法変
換差の小さいパターンとなる。
【００６３】また、適量の酸素を導入しての反応の活性
化、及びヘリウムガスの導入により、反応領域の偏りを
なくし、均一化の方向に導く。レジストパターンＲＰの
削れ量との兼ね合いから、だいたいのＭｏシリサイド部
分２５０ｎｍ程度、ポリシリコン部分１７０ｎｍ程度、
合わせて４２０ｎｍ程度の厚さのゲートパターニングが
達成できる。
化、及びヘリウムガスの導入により、反応領域の偏りを
なくし、均一化の方向に導く。レジストパターンＲＰの
削れ量との兼ね合いから、だいたいのＭｏシリサイド部
分２５０ｎｍ程度、ポリシリコン部分１７０ｎｍ程度、
合わせて４２０ｎｍ程度の厚さのゲートパターニングが
達成できる。
【００６４】このような所定のエッチング処理終了毎
に、チャンバー３１内のプラズマクリーニングを行うよ
うにする。このとき、各高周波電源のパワー調整の制御
機構３７，３８を制御する。少なくとも制御機構３８に
より、バイアスパワーを実質ゼロに制御する。
に、チャンバー３１内のプラズマクリーニングを行うよ
うにする。このとき、各高周波電源のパワー調整の制御
機構３７，３８を制御する。少なくとも制御機構３８に
より、バイアスパワーを実質ゼロに制御する。
【００６５】クリーニング用のガス種として、塩素ガス
／酸素ガス／六フッ化硫黄ガスの混合ガスが用いられ
る。この混合ガスが、エッチングガスの供給制御機構３
９にて所定の比率に調整されチャンバー３１内に供給さ
れプラズマ化される。プラズマクリーニングでは六フッ
化硫黄ガスが塩素ガスに比べて混合ガスに占める割合を
数倍大きくする。
／酸素ガス／六フッ化硫黄ガスの混合ガスが用いられ
る。この混合ガスが、エッチングガスの供給制御機構３
９にて所定の比率に調整されチャンバー３１内に供給さ
れプラズマ化される。プラズマクリーニングでは六フッ
化硫黄ガスが塩素ガスに比べて混合ガスに占める割合を
数倍大きくする。
【００６６】例えば、塩素ガス／酸素ガス／六フッ化硫
黄ガスの比率を２０／２０／１００（ｓｃｃｍ）とす
る。その際、プラズマパワーは８００Ｗ程度と高くし、
バイアスパワーを実質ゼロとする。バイアスパワーを実
質ゼロとすることにより、バイアスの印加側におけるダ
メージは最小限に抑えられる。
黄ガスの比率を２０／２０／１００（ｓｃｃｍ）とす
る。その際、プラズマパワーは８００Ｗ程度と高くし、
バイアスパワーを実質ゼロとする。バイアスパワーを実
質ゼロとすることにより、バイアスの印加側におけるダ
メージは最小限に抑えられる。
【００６７】なお、上記実施形態ではＭｏシリサイド４
３を含む多結晶シリコン４２をゲートとしてパターニン
グしたが、他の高融点金属、ＴｉやＷのシリサイドを含
む多結晶シリコンのパターニングにも用いることができ
る。
３を含む多結晶シリコン４２をゲートとしてパターニン
グしたが、他の高融点金属、ＴｉやＷのシリサイドを含
む多結晶シリコンのパターニングにも用いることができ
る。
【００６８】上記のような実施形態及び方法によれば、
Ｍｏシリサイド層のような金属を含むシリコン系の被加
工物質をエッチングするため、バイアスパワー用の高周
波電源とプラズマ生成用の高周波電源とをそれぞれ制御
する。バイアスパワーを制御して塩素イオンによる垂直
方向のエッチングを制御し、プラズマ密度を高めた精度
の高い異方性エッチングに寄与する。さらに、ウェハ枚
葉の所定のエッチング処理終了毎にプラズマクリーニン
グを行い、堆積物の定着を防ぐ。これにより、さらによ
り好ましい金属シリサイド層へのエッチングパターン制
御の実現、及び均一な精度を持った量産性に寄与する。
Ｍｏシリサイド層のような金属を含むシリコン系の被加
工物質をエッチングするため、バイアスパワー用の高周
波電源とプラズマ生成用の高周波電源とをそれぞれ制御
する。バイアスパワーを制御して塩素イオンによる垂直
方向のエッチングを制御し、プラズマ密度を高めた精度
の高い異方性エッチングに寄与する。さらに、ウェハ枚
葉の所定のエッチング処理終了毎にプラズマクリーニン
グを行い、堆積物の定着を防ぐ。これにより、さらによ
り好ましい金属シリサイド層へのエッチングパターン制
御の実現、及び均一な精度を持った量産性に寄与する。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バイアスパワーを抑えて塩素イオンによる垂直方向のエ
ッチング速度を制御し、エッチングパターンを精度良く
具現化する。また、フッ素化化合物ガスとして六フッ化
硫黄ガスを添加しフッ素ラジカルによる等方性エッチン
グを制御し水平方向の所定量エッチングが達成され、寸
法変換差の調整をする。その際、ウェハ枚葉の所定のエ
ッチング処理終了毎にプラズマクリーニングを行い、堆
積物の定着を防ぐ。これにより、さらにより好ましい金
属シリサイド層へのエッチングパターン制御の実現、及
び均一な精度を持った量産性に寄与する。この結果、エ
ッチングレートの劣化防止によりエッチング時間の変動
をなくし、金属を含むシリコン層のエッチング特性を均
一化する半導体装置の製造方法及びドライエッチング装
置を提供することができる。
バイアスパワーを抑えて塩素イオンによる垂直方向のエ
ッチング速度を制御し、エッチングパターンを精度良く
具現化する。また、フッ素化化合物ガスとして六フッ化
硫黄ガスを添加しフッ素ラジカルによる等方性エッチン
グを制御し水平方向の所定量エッチングが達成され、寸
法変換差の調整をする。その際、ウェハ枚葉の所定のエ
ッチング処理終了毎にプラズマクリーニングを行い、堆
積物の定着を防ぐ。これにより、さらにより好ましい金
属シリサイド層へのエッチングパターン制御の実現、及
び均一な精度を持った量産性に寄与する。この結果、エ
ッチングレートの劣化防止によりエッチング時間の変動
をなくし、金属を含むシリコン層のエッチング特性を均
一化する半導体装置の製造方法及びドライエッチング装
置を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造
方法及びドライエッチング装置を説明するための、ＴＣ
Ｐ方式のプラズマエッチャーの要部構成を示す概観図で
ある。
方法及びドライエッチング装置を説明するための、ＴＣ
Ｐ方式のプラズマエッチャーの要部構成を示す概観図で
ある。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１のプラズマエッチャー
によるエッチングの実施の一例として、半導体ウェハ上
におけるＭｏシリサイドのゲートのパターニングに関す
る断面図である。
によるエッチングの実施の一例として、半導体ウェハ上
におけるＭｏシリサイドのゲートのパターニングに関す
る断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造
方法及びドライエッチング装置を説明するための、ＴＣ
Ｐ方式のプラズマエッチャーの要部構成を示す概観図で
ある。
方法及びドライエッチング装置を説明するための、ＴＣ
Ｐ方式のプラズマエッチャーの要部構成を示す概観図で
ある。
【図４】（ａ），（ｂ）は、図３のプラズマエッチャー
によるエッチングの実施の一例として、半導体ウェハ上
におけるＭｏシリサイドのゲートのパターニングに関す
る断面図である。
によるエッチングの実施の一例として、半導体ウェハ上
におけるＭｏシリサイドのゲートのパターニングに関す
る断面図である。
１１，３１…エッチングチャンバー
１２，３２…支持部（電極）
１３，３３…温度制御機構
１４，３４…プラズマ発生機構
１５，３５…絶縁板
１６，３６…平板コイル
１７，１８，３７，３８…パワー調整の制御機構
１９，３９…エッチングガスの供給制御機構
２０，４０，Ｗｆ…半導体シリコンウェハ
２１，４１…ゲート酸化膜
２２，４２…多結晶シリコン層
２３，４３…Ｍｏシリサイド
ＲＰ…レジストパターン
Claims (15)
- 【請求項１】 基板側に印加するバイアスパワーをプラ
ズマパワーから独立して制御できるプラズマエッチング
に関し、 金属を含むシリコン系の被加工物質に対する所定のエッ
チングに塩素ガス及び酸素ガスの系の混合ガスを利用
し、少なくともバイアスパワーをプラズマパワーの１／
３より小さく制御することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項２】 前記混合ガスにおいて、塩素ガスと同等
の流量の不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記混合ガスにおいて、酸素ガスの流量
は塩素ガスの流量の１／５未満であることを特徴とする
請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 基板側に印加するバイアスパワーをプラ
ズマパワーから独立して制御できるプラズマエッチング
に関し、 金属を含むシリコン系の被加工物質に対する所定のエッ
チング処理終了毎に少なくともバイアスパワーを実質ゼ
ロとしたエッチングチャンバ内のプラズマクリーニング
を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記プラズマエッチング及びプラズマク
リーニングは共に塩素ガスとフッ素化化合物ガスを含む
系の混合ガスのプラズマを利用し、前記プラズマエッチ
ングでは塩素ガスがフッ素化化合物ガスに比べて混合ガ
スに占める割合が数倍大きく、前記プラズマクリーニン
グではフッ素化化合物ガスが塩素ガスに比べて混合ガス
に占める割合が数倍大きいことを特徴とする請求項４記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記プラズマエッチング及びプラズマク
リーニングは共に塩素ガスとフッ素化化合物ガスを含む
系の混合ガスのプラズマを利用し、前記プラズマエッチ
ングにおける混合ガスは少なくとも酸素及び酸素の数倍
の流量の不活性ガスを含んでおり、前記プラズマクリー
ニングにおける混合ガスは少なくとも酸素を含んでいる
ことを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項７】 前記プラズマエッチング及びプラズマク
リーニングは共に塩素ガスとフッ素化化合物ガスを含む
系の混合ガスのプラズマを利用し、前記プラズマエッチ
ングは前記混合ガスの比率を調整しつつ、少なくとも塩
素イオンを加速するバイアスパワーを制御して前記被加
工物質の垂直方向のエッチング速度を制御してフッ素ラ
ジカルによる等方性エッチングの割合を調整することに
より、レジストに応じた前記被加工物質のパターンの寸
法変換差を所定範囲で調整可能としたことを特徴とする
請求項４〜６いずれか一つに記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項８】 前記プラズマパワーを数百ワットの範囲
で制御するのに対して前記バイアスパワーを実質ゼロ〜
数十ワットの範囲で制御することを特徴とした請求項４
〜７いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 半導体ウェハ上に多結晶シリコン層を形
成する工程と、 前記多結晶シリコン層上において、高融点金属層を形成
する工程と、 前記高融点金属層による金属シリサイド層へのレジスト
塗布からマスク露光及び現像を経てレジストパターンを
形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクに有する半導体ウェハに
対し、エッチングチャンバ内にて塩素ガスとフッ素化化
合物ガスを含む系の混合ガスのプラズマを利用し、混合
ガスの比率を調整しつつ、少なくとも塩素イオンを加速
するバイアスパワーを制御して前記金属シリサイド層の
垂直方向のエッチング速度とフッ素ラジカルによる等方
性エッチング速度を調整するプラズマエッチング工程
と、 前記ウェハに対するエッチング工程終了毎に所定時間行
う少なくともバイアスパワーを実質ゼロとした前記エッ
チングチャンバ内のプラズマクリーニング工程と、を具
備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記プラズマエッチング工程における
混合ガスは塩素ガスとフッ素化化合物ガスに加えて少な
くとも酸素及び酸素の数倍の流量の不活性ガスを含んで
いるのに対し、前記プラズマクリーニング工程における
混合ガスは塩素ガスとフッ素化化合物ガスに加えて少な
くとも酸素を含んでいることを特徴とする請求項９記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記フッ素化化合物ガスとして六フッ
化硫黄ガスが使用され、前記プラズマエッチング工程で
は塩素ガスが六フッ化硫黄ガスに比べて混合ガスに占め
る割合が数倍大きく、前記プラズマクリーニング工程で
は六フッ化硫黄ガスが塩素ガスに比べて混合ガスに占め
る割合が数倍大きいことを特徴とする請求項９または１
０記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記プラズマの密度を制御するプラズ
マパワーを数百ワットの範囲で制御するのに対して前記
バイアスパワーを実質ゼロ〜数十ワットの範囲で制御す
ることを特徴とする請求項９〜１１いずれか一つに記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１３】 チャンバー内に半導体ウェハが置か
れ、導入されるエッチングガスをプラズマ化して前記半
導体ウェハ上における金属を含むシリコン系の被加工物
質に所望のエッチングが施されるドライエッチング装置
であって、 バイアスパワー用の高周波電源が供給される電極を伴う
前記半導体ウェハの支持部と、 プラズマ生成用の高周波電源が供給され、高周波誘導磁
場による誘導電界を生じさせ電子を加速させるプラズマ
発生機構と、 前記各高周波電源のパワー調整の制御機構と、 前記半導体ウェハの支持部に設けられた温度制御機構
と、 前記エッチングガスとして塩素ガス、酸素ガス、不活性
ガスを含む混合ガスの比率を調整するエッチングガスの
供給制御機構と、を具備したことを特徴とするドライエ
ッチング装置。 - 【請求項１４】 チャンバー内に半導体ウェハが置か
れ、導入されるエッチングガスをプラズマ化して前記半
導体ウェハ上における金属を含むシリコン系の被加工物
質に所望のエッチングが施されるドライエッチング装置
であって、 バイアスパワー用の高周波電源が供給される電極を伴う
前記半導体ウェハの支持部と、 プラズマ生成用の高周波電源が供給され、高周波誘導磁
場による誘導電界を生じさせ電子を加速させるプラズマ
発生機構と、 前記各高周波電源のパワー調整の制御機構と、 前記半導体ウェハの支持部に設けられた温度制御機構
と、 前記エッチングガスとして塩素ガス、酸素ガス、フッ素
化化合物ガス、不活性ガスを含む混合ガスの比率を調整
するエッチングガスの供給制御機構と、を具備したこと
を特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項１５】 前記金属を含むシリコン系の被加工物
質に対する所定のエッチング処理終了毎に、少なくとも
前記バイアスパワー用の高周波電源を実質ゼロとしたチ
ャンバー内のプラズマクリーニングを実施することを特
徴とする請求項１４記載のドライエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001354333A JP2003158118A (ja) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | 半導体装置の製造方法及びドライエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001354333A JP2003158118A (ja) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | 半導体装置の製造方法及びドライエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003158118A true JP2003158118A (ja) | 2003-05-30 |
Family
ID=19166210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001354333A Withdrawn JP2003158118A (ja) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | 半導体装置の製造方法及びドライエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003158118A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111863591A (zh) * | 2019-04-28 | 2020-10-30 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种预清洗方法 |
-
2001
- 2001-11-20 JP JP2001354333A patent/JP2003158118A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111863591A (zh) * | 2019-04-28 | 2020-10-30 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种预清洗方法 |
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