JPH0722396A

JPH0722396A - ドライエッチング方法

Info

Publication number: JPH0722396A
Application number: JP15195793A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Tatsumi; 哲也辰巳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-06-23
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【目的】リソグラフィ技術の解像限界を超える微細パ
ターンのドライエッチングを行う。【構成】パターン幅ｗ₁のレジスト・マスク６を介し
てＷ−ポリサイド膜５を異方的にジャストエッチングし
た後、等方的な条件でオーバーエッチングを行ってレジ
スト・マスク６の直下のＷＳｉ_xパターン４ａのみを細
らせ、パターン幅ｗ₂（ただし、ｗ₂＜ｗ₁）のＷＳｉ
_xパターン４ｂを形成する。レジスト・マスク６を除去
し、今度はＷＳｉ_xパターン４ｂをマスクとしてその下
の多結晶シリコン・パターン３ａを異方的にエッチング
する。完成したゲート電極５ｂのパターン幅（＝ｗ₂）
は、レジスト・マスク６のそれ（＝ｗ₁）よりも小さく
なる。【効果】現行の最小加工寸法０．５〜０．３５μｍク
ラスの量産設備を用いて、０．１μｍクラス以下の微細
加工が可能となる。

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等に適
用されるドライエッチング方法に関し、特に現行のリソ
グラフィ技術の解像限界を超える微細加工を可能とする
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化が加速的に進行す
るに伴い、その最小加工寸法も急速に縮小されている。
たとえば、現状で量産ラインに移行されている１６ＭＤ
ＲＡＭの最小加工寸法は約０．５μｍであるが、次世代
の６４ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍ以下、次々世代の２
５６ＭＤＲＡＭでは０．２５μｍ以下に縮小されるとみ
られている。

【０００３】この微細化度は、マスク・パターンを形成
するリソグラフィ技術に依存するといっても過言ではな
い。現行の０．５μｍクラスの加工は高圧水銀ランプの
ｇ線（波長４３６ｎｍ）やｉ線（波長３６５ｎｍ）を光
源とするフォトリソグラフィにより行われている。ま
た、０．３５μｍ〜０．２５μｍクラスでは、ＫｒＦ
（波長２４８ｎｍ）等を光源とするエキシマ・レーザ・
リソグラフィ、あるいはｉ線リソグラフィに位相シフト
法や変形照明法等の超解像技術を組み合わせる方法が有
力である。さらに０．２μｍ以下のクラスでは、電子ビ
ーム・リソグラフィによる直接描画（ＥＢ直描写）、Ｘ
線リソグラフィ、ＳＯＲ（シンクロトロン放射光）リソ
グラフィ等が必要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たリソグラフィ技術のうち、量産レベルで信頼性が実証
されているのは、０．５μｍクラスを除いてはほとんど
ない。それ以下のクラスでは、技術上の困難、スループ
ットの低下、コスト増等の多くの問題点を抱えているの
が実情である。

【０００５】たとえばエキシマ・レーザ・リソグラフィ
では、化学増幅系レジスト等が一部用いられているもの
の、さらに感光特性に優れるレジスト材料の開発が隘路
となっている。位相シフト法では、フォトマスク製造工
程の複雑さやマスクの欠陥修復の困難さが大きな問題と
なっている。変形照明法では、光量の低下が問題とな
る。

【０００６】電子ビーム・リソグラフィでは、細く集束
させたビームをスキャンしながら図形を描く方式が一般
的であるため、スループットの向上が期待できない。現
状では、フォトマスクの製造やＨＥＭＴのゲート加工等
への適用にほぼ限られおり、ＬＳＩの直接製造は今後の
検討課題である。Ｘ線リソグラフィにおいてはＸ線源、
マスク、レジスト材料、位置合わせ等について解決すべ
き問題点が多く残されている。

【０００７】さらに、ＳＯＲリソグラフィについては、
加速器を備えた稀少な施設でしかプロセスを行うことが
できない。

【０００８】このように、従来技術では０．３５μｍよ
り小さいパターンを形成することは、未だ容易なことで
はない。そこで本発明は、現状の技術および製造装置を
用い、スループットの低下やコスト増等を招くことな
く、０．３５μｍ以下の微細なパターンを簡便かつ正確
に形成する方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の目的
を達するために鋭意検討を行った結果、多層膜を構成す
る材料膜のうち、エッチング・マスクの直下の材料膜に
等方的なエッチング条件下でアンダカットを入れてパタ
ーン幅を細らせ、エッチング・マスクを除去した後、パ
ターン幅の細った上記材料膜をマスクとしてその下地の
材料膜をエッチングすることを考えた。さらに、このア
ンダカットの形成方法として、（ａ）多層膜全体をジャ
ストエッチングした後、オーバーエッチングを行って形
成する方法、あるいは（ｂ）始めからエッチング・マス
クの直下の材料膜のみを下地に対して選択性を確保した
条件で等方的にエッチングする方法の２通りを考えた。

【００１０】ここで、かかるアンダカットは、通常のド
ライエッチング技術においても過剰にオーバーエッチン
グを行った場合の副作用としてしばしば観察される。し
かし、これでは下地選択性も同時に低下するので、今後
の微細加工の要求には応えることができない。本発明者
はこの点も考慮に入れて、実用的なプロセスを構築する
ための被エッチング材料膜、エッチング・マスク、エッ
チング・ガスの種類等について検討を加え、本発明を提
案するに至ったものである。

【００１１】本発明のドライエッチング方法のひとつ
は、上記（ａ）の考え方にもとづいて提案されるもので
あり、エッチング特性の異なる少なくとも２層の材料膜
が積層されてなる多層膜を、第１のエッチング・マスク
を用いて実質的にその層厚分だけ異方的にエッチングす
る第１のエッチング工程と、前記多層膜を構成する材料
膜のうち最上層側から少なくとも１層の材料膜を等方的
にエッチングし、そのパターン幅を前記エッチング・マ
スクのパターン幅よりも小となす第２のエッチング工程
と、前記第１のエッチング・マスクを除去する工程と、
前記第２のエッチング工程において等方的にエッチング
された材料膜を第２のエッチング・マスクとして下層側
の材料膜を異方的にエッチングする第３のエッチング工
程とを有する。

【００１２】ここで、上記第１のエッチング・マスク
は、フォトレジスト材料のような有機材料膜であって
も、あるいはこれを用いてパターニングされたＳｉＯ₂
膜等の無機材料膜であっても良い。また、その形成方法
としても、０．５〜０．３５μｍレベルの微細加工に関
して従来公知のあらゆるリソグラフィ技術を用いて構わ
ない。しかし、いずれにしてもこの第１のエッチング・
マスクは、エッチングすべき多層膜の上に最初に形成さ
れるマスクであるから、そのパターン幅は適用されたリ
ソグラフィ技術の解像限界の制約を受けたものとなる。

【００１３】なお、前記多層膜としては、まず上層側の
高融点金属シリサイド層と下層側の多結晶シリコン層と
が積層されてなる高融点金属ポリサイド膜が挙げられ
る。この場合、前記第２のエッチング工程で等方的にエ
ッチングされる材料膜は、上層側の高融点金属シリサイ
ド層であり、これは高融点金属のオキシハロゲン化物を
生成させる条件下で除去することができる。以降は、こ
の高融点金属シリサイド層を第２のエッチング・マスク
として、下層側の多結晶シリコン層を異方的にエッチン
グする。

【００１４】実用的なプロセスとしては、前記高融点金
属シリサイド層としてタングステン・シリサイド（ＷＳ
ｉ_x）層を用い、前記第３のエッチング工程において臭
素系化合物またはヨウ素系化合物の少なくとも一方を含
むエッチング・ガスを用いるプロセスを挙げることがで
きる。なおこのとき、臭素（Ｂｒ）系エッチャントある
いはヨウ素（Ｉ）系エッチャントと第２のエッチング・
マスクとの反応生成物の蒸気圧を十分に低く保つため
に、ウェハ温度をおおよそ５０℃以下に維持しておくこ
とが、マスク選択性の向上を図る観点から特に好まし
い。

【００１５】一方、上記（ｂ）の考え方にもとづいて提
案されるドライエッチング方法は、高反射率材料膜と反
射防止膜とがこの順に積層されてなる多層膜をドライエ
ッチングする場合に、前記反射防止膜を第１のエッチン
グ・マスクを用いて等方的にエッチングし、そのパター
ン幅を該第１のエッチング・マスクのパターン幅よりも
小となす第１のエッチング工程と、前記第１のエッチン
グ・マスクを除去する工程と、前記反射防止膜を第２の
エッチング・マスクとして前記高反射率材料膜を異方的
にエッチングする第２のエッチング工程とを経るもので
ある。

【００１６】ここで、前記第１のエッチング・マスクを
有機材料膜、前記反射防止膜をシリコン系材料膜でそれ
ぞれ構成した場合には、該有機材料膜をアッシングによ
り除去する際に、前記シリコン系材料膜の少なくとも表
層部を同時に酸化することができる。またこのとき、前
記第２のエッチング工程において臭素系化合物またはヨ
ウ素系化合物の少なくとも一方を含むエッチング・ガス
を用いることが、特に好適である。

【００１７】

【作用】本発明のドライエッチング方法には、第１のエ
ッチング・マスクの直下のアンダカットをオーバーエッ
チング時に形成するか、あるいは初めから下地材料膜に
対して選択性を確保しながら形成するかといったバリエ
ーションはあるが、最終的な多層膜のパターン幅がこの
アンダカットにより細った材料膜（すなわち第２のエッ
チング・マスク）のパターン幅で決定される点を共通の
特色としている。ここで、第１のエッチング・マスクの
最小加工寸法は、当然のことながら現行のリソグラフィ
技術の限界解像度を反映したものであるが、上記のアン
ダカットは純粋に化学的なプロセスにより容易に形成す
ることができる。したがって本発明では、現行の量産設
備をそのまま使用しながら、最終的に上記の解像限界を
超える微細加工を行うことができる。

【００１８】多層膜を構成する上層側の材料膜にかかる
アンダカットを発生させるためには、特定のラジカルに
対する上層側の材料膜の反応性が、下層側の材料膜のそ
れよりも優れていれば良い。多結晶シリコン層と高融点
金属シリサイド層とがこの順に積層されてなる高融点金
属ポリサイド膜は、かかる多層膜の代表例である。この
場合、高融点金属シリサイド層はＯ^*（酸素ラジカル）
とＸ^*（ハロゲン・ラジカル）の存在する条件下で高融
点金属のオキシハロゲン化物を生成する。この高融点金
属のオキシハロゲン化物は、一般に高融点金属のハロゲ
ン化物よりも蒸気圧が高い。その一方で、下地側の多結
晶シリコン層は、かかる条件に曝されていても蒸気圧の
高いオキシハロゲン化物を生成し難い。この理由によ
り、高融点金属シリサイド層のパターン幅のみを細らせ
ることができる。

【００１９】これ以降は、高融点金属シリサイド層がエ
ッチング・マスク（第２のエッチング・マスク）として
働くので、このマスクに対してはもちろん、既に露出し
ている下地材料膜に対しても高い選択性を確保できるエ
ッチング・ガス組成を選択しなければならない。前記高
融点金属シリサイド層がＷＳｉ_x層である場合に臭素系
化合物またはヨウ素系化合物の少なくとも一方を含むエ
ッチング・ガスを用いるのは、この点を考慮しているか
らである。すなわち、タングステンの臭化物やヨウ化物
は蒸気圧が低いので、ＷＳｉ_x層の表面から脱離し難
く、マスク選択性を確保し易い。また、高融点金属ポリ
サイド膜の下地材料膜は、一般にＳｉＯ_x（酸化シリコ
ン）からなるゲート酸化膜や層間絶縁膜であるが、これ
らの膜に対してもＢｒ系やＩ系のエッチャントは高い反
応性を示さないため、下地選択性も確保し易い。

【００２０】上述のプロセスの考え方は、高反射率材料
膜と反射防止膜とがこの順に積層されてなる多層膜のド
ライエッチングにおいても基本的には同じである。特
に、上記反射防止膜をシリコン系材料膜を用いて構成
し、また第１のエッチング・マスクを有機材料膜を用い
て構成した場合（いわゆるレジスト・マスク）には、こ
のレジスト・マスクをアッシング除去する際に、プラズ
マ中のＯ^*により上記反射防止膜の少なくとも表層部が
酸化され、ＳｉＯ_x被膜が形成される。したがって、通
常は膜厚が極めて薄い反射防止膜のエッチング耐性が向
上し、第２のエッチング・マスクとして使用に耐えるよ
うになる。

【００２１】これ以降の高反射率材料膜のエッチングを
臭素系化合物またはヨウ素系化合物の少なくとも一方を
含むエッチング・ガスを用いて行うことは、マスク選択
性を確保する上で有利である。すなわち、このときのマ
スク（第２のエッチング・マスク）の表面は上述のよう
にＳｉＯ_x被膜で覆われており、Ｂｒ系やＩ系のエッチ
ャントでは容易にエッチングされない。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２３】実施例１本実施例は、本発明をレジスト・マスクを用いたタング
ステン・ポリサイド（Ｗ−ポリサイド）・ゲート電極加
工に適用した例であり、Ｃｌ₂／Ｏ₂混合ガスを用いて
オーバーエッチングを行い上層側のＷＳｉ_x層のパター
ン幅を減じた後、レジスト・マスクを除去し、ＨＢｒ／
Ｏ₂混合ガスを用いて下層側の多結晶シリコン層をエッ
チングした。このプロセスを、図１を参照しながら説明
する。

【００２４】本実施例においてエッチング・サンプルと
して用いたウェハは、図１（ａ）に示されるように、単
結晶Ｓｉ基板１上にゲート酸化膜２を介してＷ−ポリサ
イド膜５が積層され、さらにその上に所定のパターニン
グを経たパターン幅ｗ₁のレジスト・マスク６が第１の
エッチング・マスクとして形成されたものである。上記
Ｗ−ポリサイド膜５は、下層側から順にｎ型不純物を含
有する多結晶シリコン層３とＷＳｉ_x層４とが順次積層
されたものである。また、上記レジスト・マスク６は、
一例としてネガ型３成分系化学増幅レジスト材料（シプ
レー社製；商品名ＳＡＬ−６０１）を用い、ＫｒＦエキ
シマ・レーザ・リソグラフィとアルカリ現像処理によ
り、ｗ₁＝０．３５μｍのパターン幅に形成されてい
る。この値は、ほぼエキシマ・レーザ・リソグラフィの
限界解像レベルである。

【００２５】このウェハをＲＦバイアス印加型有磁場マ
イクロ波プラズマ・エッチング装置にセットし、一例と
して下記の条件でＷ−ポリサイド膜５をジャスト・エッ
チングした。Ｃｌ₂流量７２ＳＣＣＭＯ₂流量８ＳＣＣＭガス圧０．４Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー４０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ載置電極温度０ ℃

【００２６】この条件では、Ｗ−ポリサイド膜５はＷＣ
ｌ_xＯ_y（オキシ塩化タングステン），ＳｉＣｌ_x等の
形で除去された。また、適度のイオン入射エネルギーが
与えられていること、ウェハ冷却によりラジカルの反応
性が抑制されていること等の理由により、エッチングは
異方的に進行した。この結果、図１（ｂ）に示されるよ
うに、レジスト・マスク６のパターン幅ｗ₁に倣ったＷ
−ポリサイド・パターン５ａが形成された。このＷ−ポ
リサイド・パターン５ａは、ＷＳｉ_xパターン４ａと多
結晶シリコン・パターン３ａとの積層パターンである。

【００２７】なお、上記ジャスト・エッチングは、ウェ
ハの一部において下地のゲート酸化膜２が露出し始めた
時点で終了させた。

【００２８】次に、一例として下記の条件でオーバーエ
ッチングを行った。Ｃｌ₂流量６０ＳＣＣＭＯ₂流量２０ＳＣＣＭガス圧０．４Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー５Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ載置電極温度０ ℃ ここではＯ₂流量が増大され、ＷＣｌ_xＯ_yが生成され
易い条件となっているため、過剰なＣｌ^*，Ｏ^*はＷＳ
ｉ_x層４の側壁面に集中した。この結果、図１（ｃ）に
示されるように、パターン幅の細ったＷＳｉ_xパターン
４ｂが形成された。

【００２９】なお、フッ素系エッチャントが存在しない
こと、および低バイアス条件が採用されていること等の
理由により、下地のゲート酸化膜２に対する選択性も極
めて良好であった。

【００３０】次に、図１（ｄ）に示されるように、上記
レジスト・マスク６をアッシング除去した。この結果、
パターン幅ｗ₂（ただし、ｗ₁＞ｗ₂）を有するＷＳｉ
_xパターン４ｂがウェハの最上層を構成する状態となっ
た。なお、上記パターン幅ｗ ₂は、オーバーエッチング
時間の制御により約０．１μｍに設定した。

【００３１】次に、このＷＳｉ_xパターン４ｂをマスク
（第２のエッチング・マスク）とし、一例として下記の
条件で多結晶シリコン・パターン３ａをエッチングし
た。ＨＢｒ流量１００ＳＣＣＭＯ₂流量１０ＳＣＣＭガス圧１．０Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー２０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ載置電極温度０ ℃ ここでは、Ｂｒ^*が主エッチャントとして寄与する結
果、図１（ｅ）に示されるように、多結晶シリコン・パ
ターン３ａがその露出部において異方的にエッチングさ
れ、多結晶シリコン・パターン３ｂに変換された。これ
により、全体としてパターン幅ｗ₂（＝０．１μｍ）を
有するゲート電極５ｂが形成された。このとき、ＷＢｒ
_x（臭化タングステン）の蒸気圧が低いことに起因し
て、エッチング・マスクであるＷＳｉ_xパターン４ｂに
対して高選択性が維持された。また、下地のゲート酸化
膜２に対する選択性も良好であった。

【００３２】かかる０．１μｍクラスの微細パターン
を、従来の考え方にもとづき最初からこの幅で形成しよ
うとすると、Ｘ線リソグラフィ等の特殊な技術に頼らざ
るを得ない。しかし、本発明によれば、上述のように化
学的な過程にもとづいて容易にパターン幅を減ずること
ができるので、従来の量産設備をそのまま用いて０．１
μｍクラス、あるいはそれ以下の微細加工を実現するこ
とができる。

【００３３】実施例２本実施例では、実施例１と同様のポリサイド・ゲート電
極加工において、ＷＳｉ_xパターン４ｂをマスクとする
多結晶シリコン・パターン３ａのエッチングを、ＨＩ
（ヨウ化水素）ガス用いて行った。等方的なオーバーエ
ッチングにより、細いパターン幅ｗ₂を有するＷＳｉ_x
パターン４ｂを形成し、レジスト・マスク６を除去する
までの工程は、実施例１で上述したとおりである。

【００３４】本実施例では次に、一例として下記の条件
で多結晶シリコン・パターン３ａをエッチングした。ＨＩ流量１００ＳＣＣＭガス圧０．４Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー１０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ載置電極温度０ ℃ ここでは、生成するＷＩ_x（ヨウ化タングステン）の蒸
気圧が実施例１で生成したＷＢｒ_xよりもさらに低いた
め、ＷＳｉ_xパターン４ｂをエッチング・マスクとして
用いる上で一層有利であった。また、Ｉ^*とＳｉとの反
応が元来自発的には進行しないため、低バイアス条件下
でもＳｉの異方性エッチングが進行した。したがって、
下地のゲート酸化膜２に対する選択性も、実施例１の場
合よりもさらに向上した。

【００３５】実施例３本実施例は、本発明をアモルファス・シリコン（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）反射防止膜を表面に有するタングステン（Ｗ）
配線層のエッチングに適用し、ＨＢｒガスを用いてレジ
スト・マスクよりもパターン幅の小さいａ−Ｓｉ：Ｈ反
射防止膜パターンを等方的に形成した後、アッシングに
よりレジスト・マスクの除去とａ−Ｓｉ：Ｈ反射防止膜
パターンの表面酸化を行い、さらにこのパターンをマス
クとしてＷ配線層を異方的にエッチングした例である。

【００３６】本実施例においてエッチング・サンプルと
して用いたウェハを、図２（ａ）に示す。このウェハ
は、ＳｉＯ_x層間絶縁膜１１上にＷ配線層１２、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ反射防止膜１３が順次形成され、さらにこの上に
所定のパターニングを経たパターン幅ｗ₃のレジスト・
マスク１４が第１のエッチング・マスクとして形成され
たものである。ここで、上記レジスト・マスク１４のパ
ターン幅ｗ₃は、エキシマ・レーザ・リソグラフィのほ
ぼ解像限界に近い約０．３５μｍに設定されている。

【００３７】このウェハをＲＦバイアス印加型有磁場マ
イクロ波プラズマ・エッチング装置にセットし、一例と
して下記の条件でまず上記ａ−Ｓｉ：Ｈ反射防止膜１３
をエッチングした。ＨＢｒ流量１００ＳＣＣＭガス圧１．０Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー１０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ載置電極温度０ ℃ この過程では、低バイアス条件下の採用とＷＢｒ_xの蒸
気圧の低さに起因して、下地のＷ配線層１２に対して高
選択性が維持されながら、ａ−Ｓｉ：Ｈ反射防止膜１３
のエッチングがある程度等方的に進行した。この結果、
図３（ｂ）に示されるように、パターン幅の細ったａ−
Ｓｉ：Ｈ反射防止膜パターン１３ａが形成された。

【００３８】次に、一例として下記の条件でＯ₂プラズ
マ・アッシングを行い、上記レジスト・マスク１４を除
去した。Ｏ₂流量５０ＳＣＣＭガス圧１．０Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー０Ｗウェハ載置電極温度０ ℃ このアッシング過程では、図２（ｃ）に示されるよう
に、レジスト・マスク１４が除去されると同時にａ−Ｓ
ｉ：Ｈ反射防止膜パターン１３ａの表層部が酸化され、
ＳｉＯ_x層１５が形成された。かかるＳｉＯ_x層１５に
被覆されたａ−Ｓｉ：Ｈ反射防止膜パターン１３ａのパ
ターン幅ｗ₄（ただし、ｗ₃＞ｗ₄）は、約０．１μｍ
であった。

【００３９】さらに、上記反射防止膜パターン１３ａと
ＳｉＯ_x層１５とをマスク（第２のエッチング・マス
ク）としてＷ配線層１２の異方性エッチングを行った。ＳＦ₆流量５０ＳＣＣＭＨＢｒ流量２０ＳＣＣＭガス圧０．５Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー３０Ｗウェハ載置電極温度０ ℃ ここでは、Ｆ^*が主エッチャントとして寄与することに
よりＷ配線層１２のエッチングが進行する一方で、Ｂｒ
^*の寄与によりマスク表面のＳｉＯ_x層１５や下地のＳ
ｉＯ_x層間絶縁膜１１に対して高い選択性が維持され
た。この結果、図２（ｄ）に示されるように、上記パタ
ーン幅ｗ₄に倣って約０．１μｍの微細なＷ配線パター
ン１２ａが形成された。

【００４０】以上、本発明を３例の実施例にもとづてい
説明したが、本発明はこれらの各実施例に何ら限定され
るものではなく、たとえばリソグラフィの方法、サンプ
ル・ウェハの構成、加工寸法、エッチング条件、アッシ
ング条件、使用するエッチング装置の種類等が適宜変更
可能であることは言うまでもない。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば、従来のリソグラフィ技術の解像限界に
制約されることなく、既存の製造装置を用いて０．１μ
ｍあるいはそれ以下の寸法の微細なパターンを形成する
ことが可能となる。すなわち、現行の量産設備で次世代
以降の微細なデザイン・ルールへの対応が可能となり、
スループットや経済性の劣化を招くことがない。たがっ
て本発明は、半導体装置等の超微細化、超高集積化を推
進する技術として、極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をＷ−ポリサイド・ゲート電極加工に適
用したプロセス例をその工程順にしたがって示す模式的
断面図であり、（ａ）はＷ−ポリサイド膜上にレジスト
・マスクを形成した状態、（ｂ）はＷ−ポリサイド膜を
異方的にジャストエッチングした状態、（ｃ）はパター
ン幅の細ったＷＳｉ_xパターンを形成した状態、（ｄ）
はレジスト・マスクを除去した状態、（ｅ）はＷＳｉ_x
パターンをマスクとするエッチングにより狭いパターン
幅を有するゲート電極を形成した状態をそれぞれ表す。

【図２】本発明をａ−Ｓｉ：Ｈ反射防止膜に被覆された
Ｗ配線の微細加工に適用したプロセス例をその工程順に
したがって示す模式的断面図であり、（ａ）はＷ配線層
の上にａ−Ｓｉ：Ｈ反射防止膜を介してレジスト・マス
クを形成した状態、（ｂ）はパターン幅の細ったａ−Ｓ
ｉ：Ｈ反射防止膜パターン１３ａを形成した状態、
（ｃ）はレジスト・マスクのアッシング除去と同時にａ
−Ｓｉ：Ｈ反射防止膜パターンの表面を酸化した状態、
（ｄ）はａ−Ｓｉ：Ｈ反射防止膜パターンをマスクとし
たエッチングによりＷ配線パターンを形成した状態をそ
れぞれ表す。

【符号の説明】

１・・・単結晶Ｓｉ基板２・・・ゲート酸化膜３・・・多結晶シリコン層４・・・ＷＳｉ_x層４ａ・・・ＷＳｉ_xパターン４ｂ・・・ＷＳｉ_xパターン（第２のエッチング・
マスク）５・・・Ｗ−ポリサイド膜５ｂ・・・ゲート電極６，１４・・・レジスト・マスク（第１のエッチング・
マスク）１１・・・ＳｉＯ_x層間絶縁膜１２・・・Ｗ配線層１２ａ・・・Ｗ配線パターン１３・・・ａ−Ｓｉ：Ｈ反射防止膜１３ａ・・・ａ−Ｓｉ：Ｈ反射防止膜パターン（第２
のエッチング・マスク）１５・・・ＳｉＯ_x層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エッチング特性の異なる少なくとも２層
の材料膜が積層されてなる多層膜を、第１のエッチング
・マスクを用いて実質的にその層厚分だけ異方的にエッ
チングする第１のエッチング工程と、前記多層膜を構成する材料膜のうち最上層側から少なく
とも１層の材料膜を等方的にエッチングし、そのパター
ン幅を前記エッチング・マスクのパターン幅よりも小と
なす第２のエッチング工程と、前記第１のエッチング・マスクを除去する工程と、前記第２のエッチング工程において等方的にエッチング
された材料膜を第２のエッチング・マスクとして下層側
の材料膜を異方的にエッチングする第３のエッチング工
程とを有することを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】前記多層膜は、上層側の高融点金属シリ
サイド層と下層側の多結晶シリコン層とが積層されてな
る高融点金属ポリサイド膜であり、前記第２のエッチン
グ工程では高融点金属のオキシハロゲン化物を生成させ
る条件で該高融点金属シリサイド層を等方的にエッチン
グす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。
【請求項３】前記高融点金属シリサイド層はタングス
テン・シリサイド層であり、前記第３のエッチング工程
では臭素系化合物またはヨウ素系化合物の少なくとも一
方を含むエッチング・ガスを用いることを特徴とする請
求項２記載のドライエッチング方法。
【請求項４】高反射率材料膜と反射防止膜とがこの順
に積層されてなる多層膜のドライエッチング方法におい
て、前記反射防止膜を第１のエッチング・マスクを用いて等
方的にエッチングし、そのパターン幅を該第１のエッチ
ング・マスクのパターン幅よりも小となす第１のエッチ
ング工程と、前記第１のエッチング・マスクを除去する工程と、前記反射防止膜を第２のエッチング・マスクとして前記
高反射率材料膜を異方的にエッチングする第２のエッチ
ング工程とを有することを特徴とするドライエッチング
方法。
【請求項５】前記第１のエッチング・マスクが有機材
料膜、前記反射防止膜がシリコン系材料膜からそれぞれ
構成され、該有機材料膜の除去をアッシングにより行っ
て該シリコン系材料膜の少なくとも表層部を同時に酸化
することを特徴とする請求項４記載のドライエッチング
方法。
【請求項６】前記第２のエッチング工程では臭素系化
合物またはヨウ素系化合物の少なくとも一方を含むエッ
チング・ガスを用いることを特徴とする請求項５記載の
ドライエッチング方法。