JP3283611B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、更に詳しく言えば、基体上に形成された多結晶
シリコン膜／金属シリサイド膜の２層膜のドライエッチ
ング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高密度化に伴う微細
パターンの形成のため、被加工体のサイドエッチングが
少なく、かつ垂直な断面形状の形成に優れた、かつ、被
加工体と下地の絶縁膜との間のエッチングの選択比が高
いエッチング技術が要望されている。

【０００３】従来、ポリシリコン膜／タングステンシリ
サイド膜等のポリサイド膜のエッチングには、フロンガ
スを用いることが多かった。しかし、環境保全のためフ
ロンガスが規制対象になってきたため、臭素（Ｂｒ）を
含むガスを用いることが検討されている。図９（ａ），
図９（ｂ）は、関連技術に係る、ポリシリコン膜（poly
-Si 膜)／タングステンシリサイド膜（WSi _x 膜）から
なるポリサイド膜のエッチング方法について説明する断
面図である。

【０００４】図９（ａ）に示すように、まず、シリコン
基板５１上にシリコン酸化膜５２を形成した後、シリコ
ン酸化膜５２上に多結晶シリコン膜５３及びタングステ
ンシリサイド膜５４を順次形成する。これらが被加工体
５５を構成する。続いて、レジスト膜５６をマスクとし
て、臭素（Ｂｒ）を含むエッチングガス、例えばＳＦ ₆
ガス＋ＨＢｒガスの混合ガス、或いはＣｌ₂ ガス＋ＨＢ
ｒガスの混合ガスにより被加工体５５をエッチングす
る。

【０００５】このとき、被加工体５５のエッチングとと
もに、マスク材であるレジスト膜５６もエッチングを受
ける。そして、エッチング中に、レジスト膜５６から炭
素の供給を受けて、レジスト膜５６及びタングステンシ
リサイド膜５４の側壁に反応生成物５７としての炭素化
合物からなる保護膜が形成される。この保護膜により被
加工体５５のサイドエッチングを防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図９（ａ）に
示すように、レジスト膜５６をマスクとして用い、かつ
臭素を含むガス、特にＨＢｒガスやＢｒ₂ ガスを用いて
タングステンシリサイド膜５４をドライエッチングする
と、図９（ｂ）に示すように、反応生成物がレジスト膜
56ａの側壁やタングステンシリサイド膜54ａ上に過剰に
付着してエッチングを妨げるという問題がある。

【０００７】また、たとえタングステンシリサイド膜５
４を完全にエッチングし、除去することができた場合に
も、エッチング中に、次々にレジスト膜５６の側壁に反
応生成物が付着し、実効的なレジスト膜５６の幅がエッ
チングの経過につれて広くなってくるため、エッチング
後のタングステンシリサイド膜５４の形状がテーパ状に
なり、マスクパターンの形状と異なってしまうという問
題がある。

【０００８】更に、一旦付着した反応生成物は、通常、
除去しにくいので、ＲＦ電力を上げ、スパッタ効果を高
めてエッチングを行うと、付着した反応生成物を除去す
ることはできるが、タングステンシリサイド膜のエッチ
ングの残渣が生じたり、下地のシリコン酸化膜５２との
間のエッチングの選択比がとれなくなったりするという
問題がある。

【０００９】また、保護膜によって被加工体５５のエッ
チングが妨げられると、相対的にレジスト膜５６の方が
過剰にエッチングを受けるので、レジスト膜の後退が生
じ、パターン寸法が制御できないという問題もある。更
に、ウエハ上のレジスト膜５６の形成された領域の面積
とレジスト膜５６の形成されていない非形成領域の面積
とのウエハ上の面積比率に依存して、エッチング後の被
加工体の形状に差が生じるという問題もある。

【００１０】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
創作されたものであり、基体上に形成された多結晶シリ
コン膜／金属シリサイド膜の２層膜をドライエッチング
する方法において、フロンガス規制に係るガスを用いる
ことなく、エッチングの寸法制御性及び被加工体と下地
膜との間のエッチングの選択比を向上し、かつ被加工体
の形状がマスクのパターン寸法に依存しないようにエッ
チングすることが可能な半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決する手段】上記課題は、第１に、基体上に
形成された多結晶シリコン膜／金属シリサイド膜の２層
膜を有する被加工体のドライエッチングを行う半導体装
置の製造方法において、該被加工体上に無機化合物から
なる耐エッチング性膜を形成する工程と、次いで、レジ
スト膜をマスクとして該耐エッチング性膜を形成する工
程と、次いで、該レジスト膜を除去する工程と、次い
で、ＨＢｒガス、Ｂｒ₂ガス及びＢＢｒ₃ガスのうち少な
くとも何れか一つを含む反応ガスを用いて該反応ガスを
プラズマ放電により活性化し、かつ該基体の温度を６０
℃以上に保持した状態で、該耐エッチング性膜をマスク
として該被加工体の選択的なエッチングを行う工程を有
することを特徴とする半導体装置の製造方法によって達
成され、第２に、前記耐エッチング性膜として、シリコ
ン酸化膜、シリコン窒化膜、リンを含むガラス膜、ボロ
ンを含むガラス膜、リン及びボロンを含むガラス膜又は
スピンオングラス（ＳＯＧ）膜を用いることを特徴とす
る第１の発明に記載の半導体装置の製造方法によって達
成され、第３に、前記反応ガスとして、ＨＢｒガス、Ｂ
ｒ₂ガス及びＢＢｒ₃ガスのうち少なくとも何れか一つを
含むガスに、希ガス、酸素を含むガス、窒素を含むガス
又は水素を含むガスのうち少なくとも何れか一つを添加
したガスを用いることを特徴とする第１又は第２の発明
に記載の半導体装置の製造方法によって達成される。

【００１２】

【作用】本発明の半導体装置の製造方法によれば、ＨＢ
ｒガス，Ｂｒ₂ ガス及びＢＢｒ ₃ ガスのうち少なくとも
いずれか一つを含む反応ガスを用いて反応ガスをプラズ
マ放電により活性化し、かつ基体の温度を６０℃以上に
保持した状態で、無機化合物からなる耐エッチング性膜
をマスクとしてエッチングしているので、多結晶シリコ
ン膜／金属シリサイド膜の２層膜からなる被加工体の側
壁に炭素を含まない適正な保護膜を形成し、フロン系の
ガスを用いなくても、被加工体のエッチング後の断面形
状を略垂直な断面形状になるようにすることができる。

【００１３】また、基体を加熱しているので、金属シリ
サイド膜のエッチングレートを実用的な値に保持するこ
とができる。更に、基体の温度を６０℃以上に保持する
ことにより、エッチング後の被加工体の断面形状を制御
することができる。これにより、耐エッチング性膜の形
成領域と非形成領域の被加工体上の面積比率に依存して
エッチング後の被加工体の形状に差が生じないようにす
ることが可能になる。

【００１４】また、前記反応ガスに更に、希ガス，酸素
を含むガス，窒素を含むガス又は水素を含むガスのうち
少なくとも一つを添加した混合ガスを反応ガスとして用
いる。特に、反応ガスに希ガスを添加することによりプ
ラズマが発生し易くなり、臭素を含む反応ガスの圧力を
高めても反応ガスのイオン化を促進することができるの
で、プラズマの発生の均一化によるウエハ内のエッチン
グレートの均一性の低下を防止しつつ、臭素を含む反応
ガスの圧力を高めることによるエッチングの選択比の向
上を図ることができる。

【００１５】

【実施例】（一）発明の経過 本願発明者は、発明に至る過程で、ＨＢｒを用いた場合
の従来技術に係るエッチング方法の問題点を解決するた
め以下に述べる調査を行った。まず、レジスト膜をマス
クとしてそのまま用いてエッチング条件の適正化により
エッチング後の被加工体の形状を改善することを考え
た。即ち、参考資料（特開平2-224241，第３図）に明示
されているように、レジスト膜をマスクとして多結晶シ
リコンをエッチングする場合には、テーパ角は基板温度
の上昇とともに９０度に漸近し、基板温度が６０〜１６
０℃の範囲でほぼ９０度を保持することができる。従っ
て、タングステンシリコン膜の場合にも同じような依存
性があれば、テーパ角が９０度となるような共通の温度
範囲に基板温度を保持してポリシリコン膜／タングステ
ンシリコン膜の２層膜のエッチングを行うことにより、
エッチング後の被加工体の形状を改善することが可能で
ある。

【００１６】このような考えに基づいて多結晶シリコン
膜の場合とタングステンシリサイド膜の場合とでエッチ
ング後の被加工体のテーパ角がともにほぼ９０度になる
ような共通の温度範囲を見いだすべく調査を行った。図
６は、本願発明者が行った実験結果を示す特性図で、レ
ジストマスクを用いてタングステンシリサイド膜をエッ
チングしたとき、基板温度に対してエッチング後のタン
グステンシリサイド膜のテーパ角θがどのように変化し
たかを示す。

【００１７】実験結果によれば、基板温度を上昇させる
につれてテーパ角は９０度に漸近してくるが、基板温度
が３００℃でもテーパ角は６０〜７０度程度であり、な
お９０度に達しない。従って、多結晶シリコン膜の場合
とタングステンシリサイド膜の場合とでテーパ角がほぼ
９０度になるような共通の基板温度の範囲は存在しない
ことが判明した。

【００１８】以上より、レジスト膜をマスクとして多結
晶シリコン膜／タングステンシリサイド膜の２層膜を被
加工体とするエッチングを行う場合、エッチング条件の
適正化のみによってエッチング後の被加工体の形状を改
善することは困難であり、従って、除去が容易な反応生
成物からなり、かつサイドエッチングを防止することが
できる別の保護膜を形成することが必要であるという方
針を得た。

【００１９】以下、そのような保護膜の存在と適用の可
能性について検討した。即ち、従来例の反応生成物がレ
ジスト膜等の側壁に形成され易く、かつその反応生成物
の除去が困難である理由として、レジスト膜から発生し
た炭素（Ｃ）により強固なＣ−Ｂｒポリマからなる反応
生成物が形成され、特に、この反応生成物は炭素を含む
材料（レジスト膜）に付着しやすいことが考えられる。
このような考えに基づけば、炭素の存在が問題であるの
で、炭素を含むレジスト膜を用いずに、炭素を含まない
シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機化合物，又は
炭素含有の極めて少ないスピンオングラス（ＳＯＧ）膜
等をマスクとして用いれば、除去しにくい反応生成物の
形成を防止することができることとなる。

【００２０】本願発明者は、無機化合物からなるマスク
を用いた場合、除去しにくい反応生成物の形成を防止す
ることができるかどうか、及び保護膜が形成されてサイ
ドエッチングを防止することができるかどうかを確認す
るため、次のような実験を行った。即ち、実験は、フッ
素や塩素を含まずに臭素を含むガスを用い、耐エッチン
グ性膜として無機化合物又は炭素含有量の少ないＳＯＧ
膜を用いて、多結晶シリコン膜／金属シリサイド膜の２
層膜のドライエッチングを行った。上記において、耐エ
ッチング性膜としてシリコン酸化膜を用い、フッ素や塩
素を含まずに臭素を含むガスとしてＨＢｒガス，Ｂｒ₂
ガス及びＢＢｒ₃ ガスのうち少なくともいずれか一つを
含むガスか、又は、上記の臭素を含むガスに、希ガス，
酸素を含むガス，窒素を含むガス又は水素を含むガスの
うち少なくとも一つを添加した混合ガスを用いた。

【００２１】この実験に先立って、形状やエッチング速
度に影響を与える基板温度を決定する必要がある。即
ち、参考資料（特開平2-224241，第３図）から、シリコ
ン酸化膜をマスクとする多結晶シリコン膜のエッチング
では、９０度のテーパ角を保持するには基板温度を６０
℃以上に保持することが必要であることは分かるが、金
属シリサイド膜のエッチング後の形状が基板温度にどの
ように依存するかは明確でない。また、タングステンシ
リサイド膜のエッチングレートが基板温度にどのように
依存するかが明確でない。

【００２２】本願発明者は上記２点について次のような
調査を行った。即ち、被加工体の形成された基板を種々
の温度に保持した状態で、耐エッチング性膜としてシリ
コン酸化膜（CVD-SiO₂膜）を用い、反応ガスとして臭素
を含むガスを用いて、被加工体としてのタングステンシ
リサイド膜（WSi _x 膜）をドライエッチングした。そし
て、第１に、エッチング後の被加工体の形状を評価する
ため、テーパ角を調査した。調査結果によれば、図６に
示すように、調査範囲である基板温度約２５℃以上の温
度範囲では基板温度によらずほぼ９０度のテーパ角θを
保持することができることが判明した。第２に、タング
ステンシリサイド膜のエッチングレートを調査した。調
査結果によれば、図７に示すように、実用的なタングス
テンシリサイド膜のエッチングレートを得るためには、
基板温度を６０℃以上に保持することが好ましいことが
判明した。

【００２３】以上を勘案すると、耐エッチング性膜とし
てシリコン酸化膜を用いた、被加工体としての多結晶シ
リコン膜／タングステンシリサイド膜の２層膜のエッチ
ングでは基板温度を６０℃以上に保持することが好まし
い。このような基板温度に関する調査結果を勘案して行
った前記実験により、除去が容易な反応生成物からなる
保護膜が被加工体の側壁に形成され、被加工体のサイド
エッチングを防止することができることを確認した。

【００２４】なお、本願発明者の他の調査結果から、図
８に示すように、シリコン酸化膜の形成領域の面積とシ
リコン酸化膜の非形成領域の面積のウエハ上の面積比率
により、及び下地が多結晶シリコン膜であるか又はタン
グステンシリサイド膜であるかにより、シリコン酸化膜
のエッチングレートが変化することが判明した。このこ
とは、エッチングすべき多結晶シリコン膜及びタングス
テンシリサイド膜のエッチング中に、エッチングすべき
でない耐エッチング性膜としてのシリコン酸化膜も付随
的にエッチングを受けることを意味する。従って、エッ
チングすべき多結晶シリコン膜及びタングステンシリサ
イド膜の各膜厚を考慮し、これらの膜のエッチング後に
耐エッチング性膜としてのシリコン酸化膜が十分に残存
するように、シリコン酸化膜の膜厚を決定することが必
要になる。

【００２５】以下、これらの実験結果に基づいてなされ
た、本発明の実施例の詳細について説明する。 （二）本発明の実施例 最初に、図５は本発明の実施例のエッチング方法に適用
される平行平板型ＲＩＥ装置について説明する構成図で
ある。

【００２６】図５において、１はチャンバ、２はエッチ
ングガスをチャンバ１内に導入するガス導入口、３は処
理後のガスの排気口、４は静電チャック５が設けられた
載置台である。静電チャック５には直流電源６が接続さ
れ、静電的に被加工体の形成された基体２１を載置台４
に固定する。また、図示していないが、基体２１を加熱
するヒータが設けられている。７ａ，７ｂは、それぞれ
基体２１と対向する上部電極及び基体２１と接触する下
部電極であり、上部電極７ａが接地され、下部電極７ｂ
が高周波電源８に接続されている。なお、上部電極７
ａ，下部電極７ｂの上部，下部はウエハ２１の被加工面
を基準として決めている。９はチャンバ１の壁に形成さ
れた石英窓で、この石英窓９には終点検出器１０／レコ
ーダ１１が設けられ、プラズマの色によりエッチングの
終点が検出・記録できるようになっている。

【００２７】次に、このようなＲＩＥ装置を用いて、本
発明の実施例のエッチング方法について説明する。即
ち、シリコン基板／シリコン酸化膜からなる基体上に形
成された多結晶シリコン膜／金属シリサイド膜からなる
金属ポリサイド膜の被加工体を、無機化合物からなる膜
又は炭素含有量が極めて少ないＳＯＧ膜からなる耐エッ
チング性マスク（耐エッチング性膜）を用いてドライエ
ッチングする方法について説明する。

【００２８】（Ａ）耐エッチング性マスク２３として無
機化合物からなる膜又はＳＯＧ膜を用い、かつ反応ガス
としてＨＢｒガス，Ｂｒ₂ ガス及びＢＢｒ₃ ガスのうち
少なくともいずれか一つを含むガスを用いる場合につい
て第１〜第１１の実施例により説明する。 （１）第１〜第７の実施例 第１〜第７の実施例において、エッチングガス（反応ガ
ス）としてＨＢｒガスを用い、ガス流量を１００SCCMと
し、チャンバ内の圧力を０．１３Torrとし、ＲＦパワー
を５００Ｗとし、基体２１の温度（基板温度）を８０℃
とするエッチング条件で、被加工体３６としての金属ポ
リサイド膜をエッチングする。なお、基体２１の温度を
８０℃としたのは、図７に示すように、金属ポリサイド
膜のエッチングレートを実用上必要とされる値に保持
し、かつ、エッチング後のポリシリコン膜及び金属ポリ
サイド膜のテーパ角θを略９０度に保持するためであ
る。以下に説明する全ての実施例についてこの条件を同
様に適用する。

【００２９】第１〜第７の実施例において、被加工体と
耐エッチング性マスクとの組み合わせが異なっている。 第１の実施例 図１（ａ）〜図１（ｄ）は第１の実施例について説明す
る断面図である。図１（ａ）は、シリコン基板（半導体
基板）２４上にシリコン酸化膜２５が熱酸化により形成
された後の状態を示し、これらが基体２１を構成する。

【００３０】この様な状態で、まず、図１（ｂ）に示す
ように、膜厚約2000Åのポリシリコン膜３４及び膜厚約
2000Åのタングステンシリサイド膜（金属シリサイド
膜）３５を、順次、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜２５
上に形成する。この２層膜がエッチングの被加工体３６
となる。なお、このような２層膜は一般にタングステン
ポリサイド膜（金属ポリサイド膜）３６と称される。続
いて、耐エッチング性マスクとなる膜厚約2000Åのシリ
コン酸化膜３７をＣＶＤ法によりタングステンシリサイ
ド膜３５上に形成する。なお、図８に示す本願発明者の
実験結果から、エッチングすべき多結晶シリコン膜３４
及びタングステンシリサイド膜３５の各膜厚を考慮し、
耐エッチング性膜としてのシリコン酸化膜３７がエッチ
ングに十分耐えるように、十分な膜厚のシリコン酸化膜
３７を形成することが必要である。

【００３１】次いで、図１（ｃ）に示すように、ＣＦ₄
ガスとＣＨＦ₃ ガスとの混合ガスを用いたＲＩＥ（反応
性イオンエッチング）により、選択的に形成されたレジ
スト膜３８をマスクとしてシリコン酸化膜３７を選択的
にエッチング・除去し、残存するシリコン酸化膜からな
る耐エッチング性マスク37ａを形成する。次に、レジス
ト膜３８を除去した後、耐エッチング性マスク37ａに基
づいて被加工体３６を選択的にエッチングする。以下、
その詳細について説明する。

【００３２】まず、ポリシリコン膜３４／タングステン
シリサイド膜３５の形成された基体２１を載置台４に載
置し、直流電源６により静電チャック５に直流電圧を印
加して基体２１を静電的に固定する。次に、排気口３か
らチャンバ１内を排気し、減圧する。次いで、載置台４
内部に温水を循環させることにより基体２１を加熱し、
基体２１の温度が８０℃になるように調節する。

【００３３】次に、チャンバ１内が所定の圧力に到達し
たら、ガス導入口２から反応ガスとしてのＨＢｒガスを
ガス流量１００SCCMで導入するとともに、排気量を調節
してチャンバ１内を圧力０．０５Torrに保持する。次い
で、高周波電源８によりＲＦパワー５００Ｗを上部電極
７ａ及び下部電極７ｂ間に印加する。これにより、反応
ガスはプラズマ化されてタングステンシリサイド膜３５
及びポリシリコン膜３４に作用し、耐エッチング性マス
ク37ａに基づいてタングステンシリサイド膜３５及びポ
リシリコン膜３４はエッチングされる。このとき、タン
グステンシリサイド膜３５のエッチングレートとして20
00Å／分が得られ、ポリシリコン膜３４のエッチングレ
ートとして2380Å／分が得られ、下地のシリコン酸化膜
２５に対するポリシリコン膜３４の選択比として１９が
得られた。エッチング後の被加工体36ａの断面形状は、
図１（ｄ）に示すように、略垂直な断面形状が得られ
た。また、エッチング速度の均一性は±１０％以下であ
った。

【００３４】第２の実施例 図２（ａ）は第２の実施例について説明する断面図で、
耐エッチング性マスク39ａに基づいて被加工体３６をエ
ッチングした後の状態を示す。第１の実施例と異なると
ころは、耐エッチング性マスク39ａとして膜厚約2000Å
のシリコン窒化膜を用いていることである。この耐エッ
チング性マスク39ａは、被加工体３６上に形成された
後、ＣＦ₄ ガスとＣＨＦ₃ ガスとの混合ガスを用いたＲ
ＩＥ（反応性イオンエッチング）により、不図示のレジ
スト膜をマスクとして選択的にエッチング・除去するこ
とにより形成された。なお、被加工体３６は膜厚約2000
Åのポリシリコン膜３４／膜厚約2000Åのタングステン
シリサイド膜（金属シリサイド膜）３５の２層膜からな
り、ＣＶＤ法により順次形成された。

【００３５】次に、不図示のレジスト膜を除去した後、
耐エッチング性マスク39ａに基づいて被加工体３６を選
択的にエッチングするが、その方法は第１の実施例と同
様なので省略する。これにより、タングステンシリサイ
ド膜３５のエッチングレートとして1750Å／分が得ら
れ、ポリシリコン膜３４のエッチングレートとして2250
Å／分が得られ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポ
リシリコン膜３４の選択比として１８が得られた。エッ
チング後の被加工体36ｂの断面形状は、図２（ａ）に示
すように、略垂直な断面形状が得られた。

【００３６】第３の実施例 図２（ｂ）は、第３の実施例について説明する断面図
で、耐エッチング性マスクに基づいて被加工体をエッチ
ングした後の状態を示す。第２の実施例と異なるところ
は、耐エッチング性マスク37ｂとして膜厚約2000Åのシ
リコン酸化膜を用い、被加工体４１として膜厚約2000Å
のポリシリコン膜３４／膜厚約2000Åのモリブデンシリ
サイド膜（金属シリサイド膜）４０からなるモリブデン
ポリサイド膜（金属ポリサイド膜）を用いていることで
ある。

【００３７】このような試料に対する第１の実施例と同
様なエッチング条件及び方法の適用により、モリブデン
シリサイド膜４０のエッチングレートとして1750Å／分
が得られ、ポリシリコン膜３４のエッチングレートとし
て2250Å／分が得られ、下地のシリコン酸化膜２５に対
するポリシリコン膜の選択比として１８が得られた。エ
ッチング後の被加工体41ａの断面形状は、図２（ｂ）に
示すように、略垂直な断面形状が得られた。

【００３８】第４の実施例 図２（ｃ）は第４の実施例について説明する断面図で、
図２（ｃ）は耐エッチング性マスクに基づいて被加工体
をエッチングした後の状態を示す。第３の実施例と異な
るところは、耐エッチング性マスク39ｂとして膜厚約20
00Åのシリコン窒化膜を用いていることである。

【００３９】この場合、第１の実施例と同様なエッチン
グ方法を実施することにより、モリブデンシリサイド膜
４０のエッチングレートとして1500Å／分が得られ、ポ
リシリコン膜３４のエッチングレートとして2000Å／分
が得られ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシリ
コン膜３４の選択比として１６が得られた。エッチング
後の被加工体41ｂの断面形状は、図２（ｃ）に示すよう
に、略垂直な断面形状が得られた。

【００４０】第５の実施例 図３（ａ）は第５の実施例について説明する断面図で、
図３（ａ）は耐エッチング性マスクに基づいて被加工体
をエッチングした後の状態を示す。第１及び第２の実施
例と異なるところは、耐エッチング性マスク４２として
膜厚約2000Åのリンガラス（ＰＳＧ膜）を用いているこ
とである。

【００４１】この場合、第１の実施例と同様なエッチン
グ方法を実施することにより、タングステンシリサイド
膜３５のエッチングレートとして2000Å／分が得られ、
ポリシリコン膜３４のエッチングレートとして2380Å／
分が得られ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシ
リコン膜３４の選択比として１９が得られた。エッチン
グ後の被加工体36ｃの断面形状は、図３（ａ）に示すよ
うに、略垂直な断面形状が得られた。

【００４２】第６の実施例 図３（ｂ）は第６の実施例について説明する断面図で、
図３（ｂ）は耐エッチング性マスクに基づいて被加工体
をエッチングした後の状態を示す。第５の実施例と異な
るところは、耐エッチング性マスク４３として膜厚約20
00Åのボロンリンガラス（ＢＰＳＧ）膜を用いているこ
とである。

【００４３】この場合、第１の実施例と同様なエッチン
グ方法を実施することにより、タングステンシリサイド
膜３５のエッチングレートとして2000Å／分が得られ、
ポリシリコン膜３４のエッチングレートとして2380Å／
分が得られ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシ
リコン膜３４の選択比として１９が得られた。エッチン
グ後の被加工体36ｄの断面形状は、図３（ｂ）に示すよ
うに、略垂直な断面形状が得られた。

【００４４】第７の実施例 図３（ｃ）は第７の実施例について説明する断面図で、
図３（ｃ）は耐エッチング性マスクに基づいて被加工体
をエッチングした後の状態を示す。第５及び第６の実施
例と異なるところは、耐エッチング性マスク４４として
膜厚約2000Åのスピンオングラス（ＳＯＧ）膜を用いて
いることである。

【００４５】この場合、第１の実施例と同様なエッチン
グ方法を実施することにより、タングステンシリサイド
膜３５のエッチングレートとして1980Å／分が得られ、
ポリシリコン膜３４のエッチングレートとして2380Å／
分が得られ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシ
リコン膜３４の選択比として１９が得られた。エッチン
グ後の被加工体36ｅの断面形状は、図３（ｃ）に示すよ
うに、略垂直な断面形状が得られた。

【００４６】以上のように、本発明の第１〜第７の実施
例によれば、無機化合物からなる膜、或いはプラズマに
曝されたときに炭素の放出が極めて少ないＳＯＧ膜を耐
エッチング性マスク37ａ，37ｂ，39ａ，39ｂ，４２〜４
４として用いているので、エッチングガスとしてＨＢｒ
ガスを用いたプラズマエッチング処理により、炭素を含
まず臭素を含む反応生成物からなり、除去の容易な保護
膜の形成により適度な側壁の保護を行うことができる。
これにより、より高い寸法制御性を有する、金属ポリサ
イド膜36ａ〜36ｅ，41ａ，41ｂのエッチングが可能とな
る。

【００４７】また、炭素フリーなので、又は微量な炭素
しか放出されないので、下地のシリコン酸化膜２５のエ
ッチング速度は低下した。一方、その割にポリシリコン
膜３４のエッチング速度は低下しなかった。このため、
ポリシリコン膜３４と下地のシリコン酸化膜２５との間
のエッチングの選択比が高くなった。 （２）第８の実施例 第８の実施例において、エッチングガス（反応ガス）と
してＢｒ₂ ガスを用いていることが第１〜第７の実施例
と異なる。エッチング条件は、第１〜第７の実施例と同
様に、ガス流量を１００SCCMとし、チャンバ内の圧力を
０．１３Torrとし、ＲＦパワーを５００Ｗとし、基板温
度を８０℃としている。

【００４８】試料は図１（ｃ）に示す第１の実施例と同
様なものを用いている。従って、これを代用する。図１
（ｃ）は耐エッチング性マスク37ａの形成後、エッチン
グ前の状態を示す断面図で、耐エッチング性マスク37ａ
として膜厚約2000Åのシリコン酸化膜を用い、被加工体
３６として膜厚約2000Åのポリシリコン膜３４及び膜厚
約2000Åのタングステンシリサイド膜３５からなる２層
の金属ポリサイド膜を用いている。この場合、第１の実
施例と同様なエッチング方法を実施することにより、タ
ングステンシリサイド膜３５のエッチングレートとして
1980Å／分が得られ、ポリシリコン膜３４のエッチング
レートとして2200Å／分が得られ、下地のシリコン酸化
膜２５に対するポリシリコン膜３４の選択比として１９
が得られた。エッチング後の断面形状36ａは、図１
（ｄ）に示すように、略垂直な断面形状が得られた。

【００４９】（３）第９の実施例 第９の実施例において、第８の実施例と異なるところ
は、エッチングガス（反応ガス）としてＨＢｒガス＋Ｂ
ｒ₂ ガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス流量を５０SCCM
とし、Ｂｒ₂ ガス流量を５０SCCMとしていることであ
り、他のエッチングの条件は第８の実施例と同様にして
いる。即ち、チャンバ内の圧力を０．１３Torrとし、Ｒ
Ｆパワーを５００Ｗとし、基板温度を８０℃としてい
る。

【００５０】また、試料は第８の実施例に用いた、図１
（ｃ）に示す第１の実施例と同様なものを用いている。
この場合、第１の実施例と同様なエッチング方法を実施
することにより、タングステンシリサイド膜３５のエッ
チングレートとして1980Å／分が得られ、ポリシリコン
膜３４のエッチングレートとして2200Å／分が得られ、
下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシリコン膜３４
の選択比として１９が得られた。エッチング後の断面形
状36ａは、図１（ｄ）に示すように、略垂直な断面形状
が得られた。

【００５１】以上の第８及び第９の実施例によれば、種
々の臭素系ガスによりタングステンシリサイド膜３５等
の金属シリサイド膜をドライエッチングすることがで
き、かつ高い寸法制御性を確保することが可能である。 （４）第１０，第１１の実施例及び比較例 第１０，第１１の実施例においては、図１（ｃ）に示す
第１の実施例と同様に、耐エッチング性マスク37ａとし
て膜厚約2000Åのシリコン酸化膜を用い、被加工体３６
として膜厚約2000Åのポリシリコン膜３４及び膜厚約20
00Åのタングステンシリサイド膜３５からなる金属ポリ
サイド膜の形成された基体２１を用いている。上記第１
の実施例と異なるところは、エッチングガスとしてＨＢ
ｒガスに希ガスを混入したものを用い、チャンバ内の圧
力を、それぞれ０．５Torrと高くしたことである。

【００５２】第１０の実施例 第１０の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。エッチングガス（反応ガス）とし
てＨＢｒガス＋Ｈｅガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス
流量を１００SCCMとし、Ｈｅガス流量を２０SCCMとして
いる。この場合、第１の実施例と同様なエッチング方法
を実施することにより、タングステンシリサイド膜３５
のエッチングレートとして1200Å／分が得られ、ポリシ
リコン膜３４のエッチングレートとして1800Å／分が得
られ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシリコン
膜３４の選択比として３５が得られた。エッチング後の
被加工体36ａの断面形状は、図１（ｄ）に示すように、
略垂直な断面形状が得られた。また、エッチング速度の
均一性はウエハ上で±１０％以下であった。

【００５３】第１１の実施例 第１１の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。エッチングガス（反応ガス）とし
てＨＢｒガス＋Ａｒガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス
流量を１００SCCMとし、Ａｒガス流量を２０SCCMとして
いる。この場合、第１の実施例と同様なエッチング方法
を実施することにより、タングステンシリサイド膜３５
のエッチングレートとして1000Å／分が得られ、ポリシ
リコン膜３４のエッチングレートとして1600Å／分が得
られ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシリコン
膜３４の選択比として３０が得られた。エッチング後の
被加工体36ａの断面形状は、図１（ｄ）に示すように、
略垂直な断面形状が得られた。また、エッチング速度の
均一性はウエハ上で±１０％以下であった。

【００５４】比較例 比較例について、図４を参照しながら説明する。図１
（ｃ）と同様な試料を用い、エッチングガス（反応ガ
ス）として希ガスを混入しないＨＢｒガスを用い、ＨＢ
ｒガス流量を５０SCCMとし、チャンバ内の圧力を０．５
Torrと高くしている。この場合、第１の実施例と同様な
エッチング方法を実施することにより、タングステンシ
リサイド膜３５のエッチングレートとして２００Å／分
が得られ、ポリシリコン膜３４のエッチングレートとし
て1000Å／分が得られ、下地のシリコン酸化膜２５に対
するポリシリコン膜の選択比として４０が得られた。エ
ッチング後の被加工体36ｆの断面形状は、図４に示すよ
うに、タングステンシリサイド膜35ｆ及びポリシリコン
膜34ｇともにサイドエッチングが生じており、あまりよ
くない。また、エッチング速度の均一性はウエハ上で±
３０％を越え、実施例１，実施例１０及び実施例１１の
結果と比べて著しく悪化した。

【００５５】以上のように、第１０及び第１１の実施例
では、臭素を含むガスに希ガスを添加した混合ガスを用
いることにより、臭素系ガスのみの場合と比較して、Ｈ
Ｂｒガスの圧力を高くしてもプラズマが発生し易くする
ことが可能になった。これにより、プラズマ発生の均一
化によるウエハ内のエッチングの均一性の高めつつ、高
いＨＢｒガスの圧力による選択比の向上を図ることが可
能になった。（Ｂ）耐エッチング性マスクとして無機化
合物又はＳＯＧ膜を用い、かつ反応ガスとしてＨＢｒガ
ス，Ｂｒ₂ ガス及びＢＢｒ₃ ガスのうち少なくともいず
れか一つを含むガスに、希ガス，酸素ガスを含むガス，
窒素を含むガス又は水素を含むガスのうち少なくとも一
つを添加した混合ガスを用いた場合について説明する。

【００５６】（５）第１２，第１３の実施例 第１２，第１３の実施例において、図１（ｃ）に示す第
１の実施例と同様に、耐エッチング性膜37ａとして膜厚
約2000Åのシリコン酸化膜を用い、被加工体３６として
膜厚約2000Åのポリシリコン膜３４／膜厚約2000Åのタ
ングステンシリサイド膜３５からなる金属ポリサイド膜
の形成された基体２１を用いている。また、第１の実施
例と異なるところは、反応ガスとして臭素系ガスに酸素
系ガスを添加したものを用いていることである。

【００５７】第１２の実施例 第１２の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。エッチングガス（反応ガス）とし
てＨＢｒガス＋Ｏ₂ ガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス
流量を１００SCCMとし、Ｏ₂ ガス流量を２SCCMとしてい
る。この場合、第１の実施例と同様なエッチング方法を
実施することにより、タングステンシリサイド膜３５の
エッチングレートとして2100Å／分，ポリシリコン膜３
４のエッチングレートとして2200Å／分が得られ、下地
のシリコン酸化膜２５に対するポリシリコン膜３４の選
択比として２５が得られた。また、エッチング後の被加
工体36ａの断面形状は、図１（ｄ）に示すように、ほぼ
垂直な断面形状が得られた。

【００５８】第１３の実施例 第１３の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。第１２の実施例と異なるところ
は、エッチングガス（反応ガス）としてＨＢｒガス＋Ｏ
₃ ガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス流量を１００SCCM
とし、Ｏ₃ ガス流量を２SCCMとしていることである。こ
の場合について第１の実施例と同様なエッチング方法を
実施することにより、タングステンシリサイド膜３５の
エッチングレートとして2100Å／分が得られ、ポリシリ
コン膜３４のエッチングレートとして2200Å／分が得ら
れ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシリコン膜
３４の選択比として２５が得られた。また、エッチング
後の被加工体36ａの断面形状は、図１（ｄ）に示すよう
に、ほぼ垂直な断面形状が得られた。

【００５９】第１２及び第１３の実施例では、臭素系ガ
スに酸素系ガスを添加することにより、第１の実施例の
場合と比較して、耐エッチング性マスク37ａや下地のシ
リコン酸化膜２５に対するポリシリコン膜３４の選択比
が向上した。なお、酸素系ガスには、炭素やフッ素が含
まれないことが望ましい。また、耐エッチング性マスク
37ａとしてレジスト膜を用いていないので、第１の実施
例と同様に、ポリシリコン膜／金属シリサイド膜の２層
膜に対して、除去しにくい反応生成物の形成を防止する
ことができ、かつより高い寸法制御性を確保することが
可能となった。更に、耐エッチング性マスクとしてレジ
スト膜を用いた場合に、図１（ｄ）に示すエッチング後
の被加工体36ａの形状が、図１（ｃ）に示すような耐エ
ッチング性マスクのパターン寸法や被加工体３６の露出
面積に依存するという弊害も低減した。

【００６０】（６）第１４，第１５の実施例 第１４，第１５の実施例においては、図１（ｃ）に示す
第１の実施例と同様に、耐エッチング性膜37ａとして膜
厚約2000Åのシリコン酸化膜を用い、被加工体３６とし
て膜厚約2000Åのポリシリコン膜３４／膜厚約2000Åの
タングステンシリサイド膜３５からなる金属ポリサイド
膜の形成された基体２１を用いている。また、第１の実
施例と異なるところは、反応ガスとして臭素系ガスに窒
素系ガスを添加したものを用いていることである。

【００６１】第１４の実施例 第１４の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。エッチングガス（反応ガス）とし
てＨＢｒガス＋Ｎ₂ ガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス
流量を１００SCCMとし、Ｎ₂ ガス流量を１０SCCMとして
いる。この場合、第１の実施例と同様なエッチング方法
を実施することにより、タングステンシリサイド膜３５
のエッチングレートとして1780Å／分が得られ、ポリシ
リコン膜３４のエッチングレートとして2000Å／分が得
られ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシリコン
膜３４の選択比として２４が得られた。エッチング後の
被加工体36ａの断面形状は、図１（ｄ）に示すように、
ほぼ垂直な断面形状が得られた。

【００６２】なお、下地の絶縁膜としてシリコン窒化膜
を用いた場合には、下地のシリコン窒化膜に対するポリ
シリコン膜の選択比は８となり、相当低くなる。 第１５の実施例 第１５の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。第１４の実施例と異なるところ
は、エッチングガス（反応ガス）としてＨＢｒガス＋Ｎ
Ｈ₃ ガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス流量を１００SC
CMとし、ＮＨ₃ ガス流量を１０SCCMとしていることであ
る。この場合において、第１の実施例と同様なエッチン
グ方法を実施することにより、タングステンシリサイド
膜３５のエッチングレートとして1780Å／分が得られ、
ポリシリコン膜３４のエッチングレートとして2000Å／
分が得られ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシ
リコン膜３４の選択比として２４が得られた。エッチン
グ後の被加工体36ａの断面形状は、図１（ｄ）に示すよ
うに、ほぼ垂直な断面形状が得られた。

【００６３】なお、第１５の実施例の場合も、第１４の
実施例の場合と同様に、下地の絶縁膜としてシリコン窒
化膜を用いた場合には、下地のシリコン窒化膜に対する
ポリシリコン膜の選択比は８となり、相当低くなる。第
１４及び第１５の実施例では、臭素系ガスに窒素系ガス
を添加することにより、第１の実施例の場合と比較し
て、耐エッチング性マスク37ａや下地のシリコン酸化膜
２５に対するポリシリコン膜３４の選択比が向上した。
なお、窒素系ガスには、炭素やフッ素が含まれないこと
が望ましい。

【００６４】また、耐エッチング性マスク37ａとしてレ
ジスト膜を用いていないので、第１の実施例と同様に、
ポリシリコン膜／金属シリサイド膜の２層膜に対して、
除去しにくい反応生成物の形成を防止することができ、
かつより高い寸法制御性を確保することができた。ま
た、耐エッチング性マスクとしてレジスト膜を用いた場
合に、エッチング後の被加工体３６の形状が耐エッチン
グ性マスクのパターン寸法や被加工体３６の露出面積に
依存するという弊害も低減した。

【００６５】（７）第１６，第１７の実施例 第１６，第１７の実施例において、図１（ｃ）に示す第
１の実施例と同様に、耐エッチング性膜37ａとして膜厚
約2000Åのシリコン酸化膜を用い、被加工体３６として
膜厚約2000Åのポリシリコン膜３４／膜厚約2000Åのタ
ングステンシリサイド膜３５からなる金属ポリサイド膜
の形成された基体２１を用いている。また、第１の実施
例と異なるところは、反応ガスとして臭素系ガスに水素
系ガスを添加したものを用いていることである。

【００６６】第１６の実施例 第１６の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。エッチングガス（反応ガス）とし
てＨＢｒガス＋Ｈ₂ ガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス
流量を１００SCCMとし、Ｈ₂ ガス流量を５SCCMとしてい
る。この場合、第１の実施例と同様なエッチング方法を
実施することにより、タングステンシリサイド膜３５の
エッチングレートとして2000Å／分が得られ、ポリシリ
コン膜３４のエッチングレートとして2380Å／分が得ら
れ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシリコン膜
３４の選択比として２０が得られた。エッチング後の被
加工体36ａの断面形状は、図１（ｄ）に示すように、ほ
ぼ垂直な断面形状が得られた。

【００６７】第１７の実施例 第１７の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。第１６の実施例と異なるところ
は、エッチングガス（反応ガス）としてＨＢｒガス＋Ｈ
₂ Ｓガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス流量を１００SC
CMとし、Ｈ₂ Ｓガス流量を５SCCMとしていることであ
る。この場合、第１の実施例と同様なエッチング方法を
実施することにより、タングステンシリサイド膜３５の
エッチングレートとして2000Å／分が得られ、ポリシリ
コン膜３４のエッチングレートとして2380Å／分が得ら
れ、下地のシリコン酸化膜２５に対するポリシリコン膜
３４の選択比として２０が得られた。エッチング後の被
加工体36ａの断面形状は、図１（ｄ）に示すように、ほ
ぼ垂直な断面形状が得られた。

【００６８】第１６及び第１７の実施例では、臭素系ガ
スに水素系ガスを添加することにより、第１の実施例の
場合と比較して、耐エッチング性マスク37ａや下地のシ
リコン酸化膜２５に対するポリシリコン膜３４の選択比
が向上した。なお、水素系ガスには、炭素やフッ素が含
まれないことが望ましい。また、耐エッチング性マスク
37ａとしてレジスト膜を用いていないので、第１の実施
例と同様に、ポリシリコン膜／金属シリサイド膜の２層
膜に対して、除去しにくい反応生成物の形成を防止する
ことができ、かつより高い寸法制御性を確保することが
できた。また、耐エッチング性マスクとしてレジスト膜
を用いた場合に、エッチング後の被加工体36ａの形状が
パターン寸法や被加工体３６の露出面積に依存するとい
う弊害も低減する。

【００６９】（８）第１８，１９の実施例 第１８，第１９の実施例においては、図１（ｃ）に示す
第１の実施例と同様に、耐エッチング性マスク37ａとし
て膜厚約2000Åのシリコン酸化膜を用い、被加工体３６
として膜厚約2000Åのポリシリコン膜３４／膜厚約2000
Åのタングステンシリサイド膜３５からなる金属ポリサ
イド膜の形成された基体２１を用いている。また、第１
の実施例と異なるところは、反応ガスとして臭素系ガス
に希ガス及び酸素系ガスを添加したものを用い、かつ、
チャンバ内の圧力を０．５Torrと高くしていることであ
る。

【００７０】第１８の実施例 第１８の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。エッチングガス（反応ガス）とし
てＨＢｒガス＋Ｈｅガス＋Ｏ₂ ガスの混合ガスを用い、
ＨＢｒガス流量を１００SCCMとし、Ｈｅガス流量を２０
SCCMとし、Ｏ₂ガス流量を２SCCMとしている。この場
合、第１の実施例と同様なエッチング方法を実施するこ
とにより、タングステンシリサイド膜３５のエッチング
レートとして2000Å／分が得られ、ポリシリコン膜３４
のエッチングレートとして2100Å／分が得られ、下地の
シリコン酸化膜２５に対するポリシリコン膜３４の選択
比として２０が得られた。エッチング後の被加工体36ａ
の断面形状は、図１（ｄ）に示すように、ほぼ垂直な断
面形状が得られた。

【００７１】第１９の実施例 第１９の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。第１８の実施例と異なるところ
は、エッチングガス（反応ガス）としてＨＢｒガス＋Ｈ
ｅガス＋Ｏ₃ ガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス流量を
１００SCCMとし、Ｈｅガス流量を２０SCCMとし、Ｏ₃ ガ
ス流量を２SCCMとしていることである。この場合、第１
の実施例と同様なエッチング方法を実施することによ
り、タングステンシリサイド膜３５のエッチングレート
として2000Å／分が得られ、ポリシリコン膜３４のエッ
チングレートとして2100Å／分が得られ、下地のシリコ
ン酸化膜２５に対するポリシリコン膜３４の選択比とし
て２２が得られた。エッチング後の被加工体36ａの断面
形状は、図１（ｄ）に示すように、ほぼ垂直な断面形状
が得られた。

【００７２】第１８及び第１９の実施例では、臭素系ガ
スに希ガス及び酸素系ガスを添加することにより、第１
の実施例の場合と比較して、耐エッチング性マスク37ａ
であるシリコン窒化膜や下地のシリコン酸化膜２５に対
するポリシリコン膜３４の選択比が向上した。また、第
１０，第１１の実施例で、臭素系ガスに希ガスを添加す
ることによりエッチングレートの均一性とエッチングの
選択比が向上することは確認されているが、更に、酸素
系ガスを添加することにより、第１０，第１１の実施例
の場合に比較して、選択比は低下したが、ポリシリコン
膜３４のエッチングレートが向上した。なお、酸素系ガ
スには、炭素やフッ素が含まれないことが望ましい。

【００７３】また、耐エッチング性マスク37ａとしてレ
ジスト膜を用いていないので、ポリシリコン膜／金属シ
リサイド膜の２層膜に対して、除去しにくい反応生成物
の形成を防止することができ、かつより高い寸法制御性
を確保することが可能となった。また、耐エッチング性
マスクとしてレジスト膜を用いた場合にエッチング後の
被加工体36ａの形状がパターン寸法や被加工体３６の露
出面積に依存するという弊害も低減する。

【００７４】（９）第２０，第２１の実施例 第２０，第２１の実施例において、図１（ｃ）に示す第
１の実施例と同様に、耐エッチング性マスク37ａとして
膜厚約2000Åのシリコン酸化膜を用い、被加工体３６と
して膜厚約2000Åのポリシリコン膜３４／膜厚約2000Å
のタングステンシリサイド膜３５からなる金属ポリサイ
ド膜の形成された基体２１を用いている。また、第１の
実施例と異なるところは、反応ガスとして臭素系ガスに
希ガスを添加し、更に窒素系ガスを添加したものを用
い、更に、チャンバ内の圧力を０．５Torrと高くしてい
ることである。

【００７５】第２０の実施例 第２０の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。反応ガスとしてＨＢｒガス＋Ｈｅ
ガス＋Ｎ₂ ガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス流量を１
００SCCMとし、Ｈｅガス流量を２０SCCMとし、Ｎ₂ ガス
流量を１０SCCMとしている。この場合、第１の実施例と
同様なエッチング方法を実施することにより、タングス
テンシリサイド膜３５のエッチングレートとして1700Å
／分が得られ、ポリシリコン膜３４のエッチングレート
として1900Å／分が得られ、下地のシリコン酸化膜２５
に対するポリシリコン膜３４の選択比として２２が得ら
れた。エッチング後の被加工体36ａの断面形状は、図１
（ｄ）に示すように、ほぼ垂直な断面形状が得られた。

【００７６】第２１の実施例 第２１の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。第２０の実施例と異なるところ
は、反応ガスとしてＨＢｒガス＋Ｈｅガス＋ＮＨ ₃ ガス
の混合ガスを用い、ＨＢｒガス流量を１００SCCMとし、
Ｈｅガス流量を２０SCCMとし、ＮＨ₃ ガス流量を１０SC
CMとしていることである。この場合、第１の実施例と同
様なエッチング方法を実施することにより、タングステ
ンシリサイド膜３５のエッチングレートとして2000Å／
分が得られ、ポリシリコン膜３４のエッチングレートと
して2100Å／分が得られ、下地のシリコン酸化膜２５に
対するポリシリコン膜３４の選択比として２２が得られ
た。エッチング後の被加工体36ａの断面形状は、図１
（ｄ）に示すように、ほぼ垂直な断面形状が得られた。

【００７７】第２０及び第２１の実施例のように、臭素
系ガスに希ガス及び窒素系ガスを添加することにより、
第１の実施例の場合と比較して、耐エッチング性マスク
37ａであるシリコン窒化膜や下地のシリコン酸化膜２５
に対するポリシリコン膜３４の選択比が向上した。ま
た、第１０，第１１の実施例で、臭素系ガスに希ガスを
添加することによりエッチングレートの均一性とエッチ
ングの選択比が向上することは確認されているが、更に
窒素系ガスを添加することにより、第１０，第１１の実
施例の場合に比較して、選択比は低下したが、タングス
テンシリサイド膜３５及びポリシリコン膜３４のエッチ
ングレートが向上した。なお、酸素系ガスには、炭素や
フッ素が含まれないことが望ましい。

【００７８】また、耐エッチング性マスク37ａとしてレ
ジスト膜を用いていないので、第１の実施例と同様に、
ポリシリコン膜／金属シリサイド膜の２層膜に対して、
除去しにくい反応生成物の形成を防止することができ、
かつより高い寸法制御性を有するドライエッチングが可
能となること、レジスト膜のとき問題になっていた、エ
ッチング後の被加工体36ａの形状差がパターン寸法や被
加工体３６の露出面積に依存するという弊害も低減す
る。

【００７９】（１０）第２２，第２３のの実施例 第２２，第２３の実施例において、図１（ｃ）に示す第
１の実施例と同様に、耐エッチング性膜37ａとして膜厚
約2000Åのシリコン酸化膜を用い、被加工体３６として
膜厚約2000Åのポリシリコン膜３４／膜厚約2000Åのタ
ングステンシリサイド膜３５からなる金属ポリサイド膜
の形成された基体２１を用いている。また、第１の実施
例と異なるところは、反応ガスとして臭素系ガスに希ガ
ス及び水素系ガスを添加したものを用い、更に、チャン
バ内の圧力を０．５Torrと高くしていることである。

【００８０】第２２の実施例 第２２の実施例について、図１（ｃ），図１（ｄ）を参
照しながら説明する。反応ガスとしてＨＢｒガス＋Ｈｅ
ガス＋Ｈ₂ ガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス流量を１
００SCCMとし、Ｈｅガス流量を２０SCCMとし、Ｈ₂ ガス
流量を５SCCMとしている。この場合、第１の実施例と同
様なエッチング方法を実施することにより、タングステ
ンシリサイド膜３５のエッチングレートとして1900Å／
分が得られ、ポリシリコン膜３４のエッチングレートと
して2200Å／分が得られ、下地のシリコン酸化膜２５に
対するポリシリコン膜３４の選択比として１９が得られ
た。エッチング後の被加工体36ａの断面形状は、図１
（ｄ）に示すように、ほぼ垂直な断面形状が得られた。

【００８１】第２３の実施例 第２３の実施例について図１（ｃ），図１（ｄ）を参照
しながら説明する。第２２の実施例と異なるところは、
エッチングガス（反応ガス）としてＨＢｒガス＋Ｈｅガ
ス＋Ｈ₂ Ｓガスの混合ガスを用い、ＨＢｒガス流量を１
００SCCMとし、Ｈｅガス流量を２０SCCMとし、ＮＨ₃ ガ
ス流量を５SCCMとしていることである。この場合、第１
の実施例と同様なエッチング方法を実施することによ
り、タングステンシリサイド膜３５のエッチングレート
として1900Å／分が得られ、ポリシリコン膜３４のエッ
チングレートとして2200Å／分が得られ、下地のシリコ
ン酸化膜２５に対するポリシリコン膜３４の選択比とし
て１９が得られた。エッチング後の被加工体36ａの断面
形状は、図１（ｄ）に示すように、ほぼ垂直な断面形状
が得られた。

【００８２】第２２及び第２３の実施例では、臭素系ガ
スに希ガス及び水素系ガスを添加することにより、第１
の実施例の場合と比較して、耐エッチング性マスク37ａ
であるシリコン窒化膜や下地のシリコン酸化膜２５に対
するポリシリコン膜３４の選択比が向上した。また、第
１０，第１１の実施例で、臭素系ガスに希ガスを添加す
ることによりエッチングレートの均一性とエッチングの
選択比が向上することは確認されているが、更に水素系
ガスを添加することにより、第１０，第１１の実施例の
場合に比較して、選択比は低下したが、タングステンシ
リサイド膜３５及びポリシリコン膜３４のエッチングレ
ートが向上した。なお、水素系ガスには、炭素やフッ素
が含まれないことが望ましい。

【００８３】また、耐エッチング性マスク37ａとしてレ
ジスト膜を用いていないので、第１の実施例と同様に、
ポリシリコン膜／金属シリサイド膜の２層膜に対して、
除去しにくい反応生成物の形成を防止することができ、
かつより高い寸法制御性を確保することが可能となっ
た。また、耐エッチング性マスクとしてレジスト膜を用
いた場合に、エッチング後の被加工体36ａの形状がパタ
ーン寸法や被加工体３６の露出面積に依存するという弊
害が低減した。

【００８４】以上の実施例で得られた結果を抽出し、表
１〜表３にまとめて記載する。即ち、 表１は、耐エッチング性マスクの材料と被加工体の各
膜のエッチング速度及びエッチングの選択比との関係に
ついて比較する表である。

【００８５】

【表１】

【００８６】耐エッチング性マスクとして、シリコン酸
化膜（ＣＶＤ−SiO₂膜），シリコン窒化膜（Si₃N₄ 膜）
を用いた場合について掲げている。なお、従来の比較例
としてレジスト膜を掲げている。また、被加工体として
タングステンシリサイド膜（ＷＳｉ_x 膜）及びポリシリ
コン膜（poly-Si 膜）を用い、下地の絶縁膜としてシリ
コン酸化膜（SiO₂膜）を用いた場合について掲げる。

【００８７】更に、反応ガスとしてＨＢｒガスを用い、
エッチング条件としてガス流量を１００SCCMとし、チャ
ンバ内圧力を０．１３Torrとし、ＲＦパワーを５００Ｗ
とし、基板温度を８０℃とした場合について掲げる。表
１に示すように、炭素フリーか又は炭素が微量なので、
下地のシリコン酸化膜のエッチング速度は低下する。一
方、その割にポリシリコン膜のエッチング速度は低下し
なかった。このため、被加工体と下地のシリコン酸化膜
との間のエッチングの選択比が高くなった。

【００８８】表２は、反応ガスの種類と被加工体の各
膜のエッチング速度及びエッチングの選択比との関係に
ついて比較する表である。

【００８９】

【表２】

【００９０】反応ガスとしてＨＢｒガスを用いた場合に
ついて掲げる。比較例として、ＳＦ ₆ ガス，Ｃｌ₂ ガス
を用いた場合について掲げる。また、エッチング条件と
して、ガス流量を１００SCCMとし、チャンバ内圧力を
０．１３Torrとし，ＲＦパワーを５００Ｗとし，基板温
度を８０℃とした場合について掲げる。

【００９１】更に、耐エッチング性マスクとしてＣＶＤ
−シリコン酸化膜（ＣＶＤ−SiO₂膜）を用い、被加工体
としてタングステンシリサイド膜（ＷＳｉ_x 膜）及びポ
リシリコン膜（poly-Si 膜）を用い、下地の絶縁膜とし
てシリコン酸化膜（SiO₂膜）を用いた場合について掲げ
る。表２に示すように、エッチングガスとして臭素系ガ
スを用いたことにより、フッ素系ガスや塩素系ガスを用
いてエッチングした場合と比較して被加工体（金属シリ
BR>サイド膜又はポリシリコン膜）と下地のシリコン酸
化膜との間の選択比が高くなった。なお、エッチングガ
スを臭素系ガスにしたことにより、フッ素系ガスや塩素
系ガスを用いてエッチングした場合と比較して金属シリ
サイド膜のエッチング速度が低下したが、基体を加熱し
てエッチング速度を高めている。

【００９２】表３は、ＨＢｒガスに添加したガスの種
類とエッチングの選択比との関係について比較する表で
ある。

【００９３】

【表３】

【００９４】反応ガスとしてＨＢｒガス＋Ｏ₂ ガス，Ｈ
Ｂｒガス＋Ｈ₂ ガス又はＨＢｒガス＋Ｎ₂ ガスを用いた
場合について掲げ、比較例として、ＨＢｒガスのみを用
いた場合について掲げる。また、エッチング条件とし
て、ガス流量を１００SCCMとし、チャンバ内圧力を０．
１３Torrとし、ＲＦパワーを５００Ｗとし、基板温度を
８０℃とした場合について掲げる。

【００９５】更に、耐エッチング性マスクとしてＣＶＤ
−シリコン酸化膜（ＣＶＤ−SiO₂膜）を用いた場合につ
いて掲げる。また、被加工体としてタングステンシリサ
イド膜（ＷＳｉ_x 膜）又はポリシリコン膜（poly-Si
膜）を用い、下地の絶縁膜としてシリコン酸化膜（SiO₂
膜）又はシリコン窒化膜（Si₃N₄ 膜）を用いた場合につ
いて掲げ、ＷＳｉ_x 膜／SiO₂膜，ＷＳｉ_x 膜／Si₃N
₄ 膜，poly-Si 膜／SiO₂膜，poly-Si 膜／Si₃N₄ 膜の各
組み合わせにおけるエッチングの選択比について比較す
る。

【００９６】表３に示すように、反応ガスとして、臭素
を含むガスに酸素を含むガス，窒素を含むガス又は水素
を含むガスのうち少なくとも一つを添加した混合ガスを
用いることにより、臭素を含むガス単独の場合と比較し
てエッチングの選択比が向上した。以上、第１〜第２３
の実施例で説明したように、耐エッチング性マスクとし
て無機化合物からなる膜又はＳＯＧ膜を用い、かつエッ
チングガスとして臭素系ガスを用いたプラズマエッチン
グにより、多結晶シリコン膜／金属シリサイド膜の２層
膜をエッチングしているので、炭素を含まず、かつ除去
の容易な反応生成物からなる適切な保護膜を形成するこ
とができ、これにより、より高い寸法制御性を確保する
ことが可能となった。

【００９７】しかも、基板温度を６０℃以上に保持して
エッチングすることにより、多結晶シリコン膜／金属シ
リサイド膜の２層膜に対して、略垂直な断面形状が得ら
れた。また、基板温度を６０℃以上に保持してエッチン
グすることにより、エッチング後の被加工体の形状は被
加工体の露出面積及び耐エッチング性マスクのパターン
寸法に依存せず、ウエハ面内で均一となる効果を奏す
る。更に、金属シリサイド膜のエッチングに対して、実
用上必要な大きさのエッチングレートを維持することが
できる。また、有機物の付着物は存在しなくなったこと
からチャンバ内の洗浄時間を低減することができる。こ
れにより、半導体装置の微細加工及び生産性の向上に寄
与するところが大きい。

【００９８】更に、反応ガスとして、臭素を含むガスに
希ガスを添加した混合ガスを用いることにより、臭素系
ガスのみの場合と比較して、プラズマが発生し易くなっ
たため、ウエハ内のエッチングレートの均一性を向上し
つつ、エッチングの選択比を向上することができた。な
お、ドライエッチングを行うためのプラズマ処理装置
は、実施例で用いた平行平板型ＲＩＥ装置に限るもので
はない。バレル型ＲＩＥ装置，マグネトロンＲＩＥ装置
或いはＥＣＲ法を用いたドライエッチング装置等を用い
ても本発明を実施することが可能である。

【００９９】

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置の製
造方法によれば、耐エッチング性膜として無機化合物か
らなる膜又はＳＯＧ膜を用い、かつエッチングガスとし
て臭素系ガスを用いたプラズマエッチングにより、多結
晶シリコン膜／金属シリサイド膜の２層膜をエッチング
しているので、炭素を含まず、かつ除去の容易な反応生
成物からなる適切な保護膜を形成することができ、これ
により、より高い寸法制御性を確保することが可能とな
った。

【０１００】しかも、基板温度を６０℃以上に保持して
エッチングすることにより、多結晶シリコン膜／金属シ
リサイド膜の２層膜に対して、略垂直な断面形状を得る
ことができ、また、エッチング後の被加工体の形状は被
加工体の露出面積及び耐エッチング性膜のパターン寸法
に依存せず、ウエハ面内で均一となる効果を奏する。更
に、金属シリサイド膜のエッチングに対して、実用上必
要な大きさのエッチングレートを維持することができ
る。また、有機物の付着物は存在しなくなったことから
チャンバ内の洗浄時間を低減することができる。これに
より、半導体装置の微細加工及び生産性の向上に寄与す
るところが大きい。

【０１０１】更に、反応ガスとして、臭素を含むガスに
希ガスを添加した混合ガスを用いることにより、臭素系
ガスのみの場合と比較して、プラズマが発生し易くなっ
たため、ウエハ内のエッチングレートの均一性を向上し
つつ、エッチングの選択比を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１又は第８〜第２３の実施例につい
て説明する断面図である。

【図２】本発明の第２〜第４の実施例について説明する
断面図である。

【図３】本発明の第５〜第７の実施例について説明する
断面図である。

【図４】本発明の第１０，第１１の実施例に対する比較
例について説明する断面図である。

【図５】本発明の実施例に係る平行平板型ＲＩＥ装置に
ついて説明する構成図である。

【図６】本発明に係る実験結果について示す特性図（そ
の１）である。

【図７】本発明に係る実験結果について示す特性図（そ
の２）である。

【図８】本発明に係る実験結果について示す特性図（そ
の３）である。

【図９】従来例について説明する断面図である。

【符号の説明】

１ チャンバ、 ２ ガス導入口、 ３ 排気口、 ４ 載置台、 ５ 静電チャック、 ６ 直流電源、 ７ａ 上部電源、 ７ｂ 下部電源、 ８ 高周波電源、 ９ 石英窓、 １０ 終点検出器、 １１ レコーダ、 ２１ ウエハ（基体）、 ２４ シリコン基板（半導体基板）、 ２５，３７ シリコン酸化膜、 ３５，35ａ〜35ｆ タングステンシリサイド膜（金属シ
リサイド膜）、 ３４，34ａ〜34ｇ ポリシリコン膜、 ３６，36ａ〜36ｆ 被加工体（タングステンポリサイド
膜；金属ポリサイド膜）、 37ａ〜37ｃ，39ａ，39ｂ，４２〜４４ 耐エッチング性
マスク（耐エッチング性膜）、 ３８ レジスト膜、 ４０，40ａ，40ｂ モリブデンシリサイド膜（金属シリ
サイド膜）、 ４１，41ａ，41ｂ 被加工体（モリブデンポリサイド
膜；金属ポリサイド膜）。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に形成された多結晶シリコン膜／
   金属シリサイド膜の２層膜を有する被加工体のドライエ
   ッチングを行う半導体装置の製造方法において、 該被加工体上に無機化合物からなる耐エッチング性膜を
   形成する工程と、 次いで、レジスト膜をマスクとして該耐エッチング性膜
   を形成する工程と、 次いで、該レジスト膜を除去する工程と、 次いで、ＨＢｒガス、Ｂｒ₂ガス及びＢＢｒ₃ガスのうち
   少なくとも何れか一つを含む反応ガスを用いて該反応ガ
   スをプラズマ放電により活性化し、かつ該基体の温度を
   ６０℃以上に保持した状態で、該耐エッチング性膜をマ
   スクとして該被加工体の選択的なエッチングを行う工程
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記耐エッチング性膜として、シリコン
   酸化膜、シリコン窒化膜、リンを含むガラス膜、ボロン
   を含むガラス膜、リン及びボロンを含むガラス膜又はス
   ピンオングラス（ＳＯＧ）膜を用いることを特徴とする
   請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記反応ガスとして、ＨＢｒガス、Ｂｒ
   ₂ガス及びＢＢｒ₃ガスのうち少なくとも何れか一つを含
   むガスに、希ガス、酸素を含むガス、窒素を含むガス又
   は水素を含むガスのうち少なくとも何れか一つを添加し
   たガスを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の
   半導体装置の製造方法。