JPH0992644A - シリコン系材料層のプラズマエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単結晶シリコン基板へのトレンチエッチング
等、シリコン系材料層のパターニングにおいて、対レジ
ストマスク選択比が大きく、異方性に優れ、しかもパー
ティクル汚染の少ないプロセスを提供する。 【解決手段】 ＣＳ₂ 等炭素およびイオウを構成元素と
する化合物ガスと、ハロゲン系ガスとの混合ガスにより
プラズマエッチングを施す。この時形成される側壁保護
膜５は、レジストパターン４の分解生成物を主体とし、
ハロゲンの含有量が少なく、イオン衝撃やラジカル攻撃
に対する耐性の高い性質を有する。ハロゲン系ガスとし
て、Ｓ₂ Ｃｌ₂ 等のハロゲン化イオウガスを用いてもよ
い。 【効果】 側壁保護膜の膜質の強化により、その堆積量
を減らすことができ、また入射イオンエネルギを下げて
も異方性エッチングが可能となる。このため、パーティ
クル汚染やレジストパターンの膜減りが防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置等の製造
プロセスで用いるシリコン系材料層のパターニング方法
に関し、さらに詳しくは、レジストパターンとの選択比
や異方性等のエッチング特性を高めたシリコン系材料層
のパターニング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化および
高性能化が進展するに伴い、単結晶シリコン、多結晶シ
リコンや非晶質シリコン等のシリコン系材料層のパター
ニングにおいても、レジストパターンや下層材料層との
高選択性、低ダメージ性、高異方性、低汚染性あるいは
均一性等の諸要求を高いレベルで同時に満たすエッチン
グ方法が求められている。

【０００３】シリコン系材料層のパターニングは、トレ
ンチ加工およびゲート電極加工という代表的な２分野が
ある。このうちトレンチ加工は、単結晶シリコンからな
る半導体基板に形成された素子間の微細トレンチアイソ
レーションや、ＤＲＡＭのメモリセル容量の確保のため
に微細なトレンチキャパシタを形成するためのプロセス
である。トレンチの深さは半導体デバイスの種類や用途
によって様々であり、容量素子ではディープトレンチと
称される４〜５μｍであり、素子間分離ではＭＯＳＦＥ
Ｔで１μｍ弱、バイポーラトランジスタで３μｍ程度で
あり、この場合はシャロートレンチと呼ぶ場合もあ。い
ずれもトレンチ開口径は０．３５〜１μｍ程度であり、
高アスペクト比の異方性エッチングが要求される。

【０００４】一方ゲート電極加工は、多結晶シリコン層
や、高融点金属シリサイドと多結晶シリコンの積層であ
る高融点金属ポリサイド層を微細幅にパターニングする
プロセスである。ゲート電極のパターン幅は、ＭＯＳＦ
ＥＴのソース・ドレイン領域を自己整合的に形成する場
合のチャネル長や、ＬＤＤ構造のサイドウォールの寸法
精度に直接影響をおよぼす。このためゲート電極加工に
は高い加工精度が要求される。

【０００５】従来、シリコン系材料層のプラズマエッチ
ング用ガスとしては、フロン１１３（Ｃ₂ Ｃｌ₃ Ｆ₃ ）
に代表されるクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）ガスが
多用されてきた。ＣＦＣガスは１分子中にＣｌとＦを構
成元素として同時に含有するため、エッチング条件の選
択によりＦ^* （Ｆラジカル）やＣｌ^* によるラジカル反
応と、ＣＣｌ_X ⁺ やＣｌ⁺ の寄与によるイオンアシスト
反応のバランスを制御しながらエッチングを進行させる
ことが可能である。またプラズマ中から堆積する炭素系
ポリマで側壁保護膜を形成することにより、高異方性を
達成することもできる。

【０００６】しかしながら、ＣＦＣガスは大気中に放出
されても自然環境中では分解せず、オゾン層破壊を誘発
することが指摘されており、その製造と使用が禁止され
る方向にある。そこでＣＦＣガスに替わるエッチングガ
スとその利用法の開発、すなわち脱フロンプロセスの確
立が急務となっている。

【０００７】かかる問題に対処するために、近年Ｂｒ系
ガスを主エッチングガスとして採用するプロセスが注目
されている。例えば、米国特許第４，３２５，１８２号
明細書にはＨＢｒガスによるシリコン基板のトレンチ加
工が開示されている。

【０００８】またＤｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｐａｐｅｒｓ
１９８９ ２ｎｄ Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ、ｐ．１９０ には、ｎ⁺ 多結晶シリ
コン層に対してＨＢｒを使用したＲＩＥを施し、良好な
異方性形状を達成した例が報告されている。

【０００９】Ｂｒは原子半径がＦやＣｌに比較して大き
く、シリコン系材料層の結晶格子や結晶粒界内に容易に
は侵入しないため、Ｆ^* のように自発的かつ等方的にエ
ッチングすることはないが、イオンアシスト反応を伴っ
た場合には異方性エッチングを進行することができる。
またＳｉ−Ｏ原子間の結合エネルギ（８００ｋＪ／ｍｏ
ｌ）がＳｉ−Ｂｒ間の結合エネルギ（３６８ｋＪ／ｍｏ
ｌ）より遙かに大きいことからも自明なように、ＳｉＯ
₂ からなるゲート酸化膜に対して高選択比を達成でき
る。さらにレジストマスクや被エッチング層のパターン
側面を、レジストマスクの分解生成物である蒸気圧の小
さいＣＢｒ_x で被覆できるので、対レジスト選択比を向
上し、サイドエッチングを防止する効果がある。

【００１０】しかしながら、Ｂｒ系ガスによるシリコン
系材料層のプラズマエッチングにおいては、被エッチン
グ層との反応生成物は蒸気圧の比較的小さいＳｉＢｒ_x
であり、エッチングチャンバ内のパーティクルレベルを
低く保つことは困難である。また、原理的に反応性の小
さいＢｒ^* をメインエッチャントとするため、従来のＣ
ＦＣガスをメインエッチャントとする方法に比較すれば
エッチングレートが小さく、スループットが低下する問
題点が残る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な技術的背景をふまえ、これらの問題点を解決すること
をその課題とするものである。すなわち本発明の課題
は、対レジストマスク選択比が大きく、異方性に優れ、
しかも過剰な側壁保護膜の堆積によるパーティクル汚染
のない、シリコン系材料層のパターニング方法を提供す
ることである。

【００１２】また本発明の別の課題は、実用的なエッチ
ングレートで、スループットの高いシリコン系材料層の
パターニング方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のシリコン系材料
層のパターニング方法は、上述の課題を解決するために
提案するものであり、その第１の発明は、シリコン系材
料層上に形成されたレジストパターンをエッチングマス
クとし、前記シリコン系材料層をパターニングするプラ
ズマエッチング方法において、少なくとも炭素およびイ
オウを構成元素とする化合物ガスを含むエッチングガス
を用いて、このシリコン系材料層をパターニングするこ
とを特徴とするものである。

【００１４】また第２の発明は、シリコン系材料層上に
形成されたレジストパターンをエッチングマスクとし、
前記シリコン系材料層をパターニングするプラズマエッ
チング方法において、被処理基板温度を室温以下に制御
するとともに、少なくとも炭素およびイオウを構成元素
とする化合物ガスと、放電解離条件下でプラズマ中に遊
離のイオウを生成しうるハロゲン化イオウガスとを含む
混合ガスを用いて、このシリコン系材料層をパターニン
グすることを特徴とするものである。

【００１５】いずれの発明においても、炭素およびイオ
ウを構成元素とする化合物ガスとしては、ＣＳ₂ 、Ｃ₃
Ｓ₂ が例示され、これらを単独または複数で用いてよ
い。またハロゲン化イオウガスは、Ｓ₂ Ｆ₂ 、ＳＦ₂ 、
ＳＦ₄ 、Ｓ₂ Ｆ₁₀、Ｓ₂ Ｃｌ₂ 、Ｓ₃ Ｃｌ₂ 、ＳＣ
ｌ₂ 、Ｓ₂ Ｂｒ₂ 、Ｓ₃ Ｂｒ₂ およびＳＢｒ₂ 等が例示
され、これらを単独または複数で用いてよい。

【００１６】本発明がプラズマエッチングの対象とする
シリコン系材料層は、単結晶シリコン、多結晶シリコン
および非晶質シリコンのうちのいずれかである。

【００１７】つぎに本発明の作用の説明に移る。本発明
の技術的思想は、エッチングと競合して被エッチング基
板上に堆積して側壁保護膜を形成する炭素系ポリマの構
成元素中に占める炭素の構成比を高め、この炭素系ポリ
マの膜質を強化する点にある。従来よりハロゲン系ガス
を用いたシリコン系材料層のプラズマエッチングにおい
ては、レジストマスクの分解生成物を主体とし、これに
エッチングガスから供給されるハロゲン元素が多量に含
まれた炭素系ポリマを側壁保護膜として異方性加工をお
こなってきた。したがってその側壁保護膜の膜質は弱
く、イオン照射やラジカルの攻撃からパターン側面を保
護するためには、側壁保護膜の厚さをある程度以上は厚
く形成する必要があった。

【００１８】本発明で採用するＣＳ₂ やＣ₃ Ｓ₂ は、プ
ラズマ中で解離して炭素系化学種を放出し、これを側壁
保護膜の１部として採りこむことができるので、側壁保
護膜を形成する炭素系ポリマの構成元素中に占める炭素
の構成比を高め、その膜質の強化が可能となるのであ
る。

【００１９】側壁保護膜を構成する炭素系ポリマの膜質
の強化により、シリコン系材料層の異方性加工に必要な
入射イオンエネルギ、すなわち基板バイアス等を低減で
きるので、対レジストパターン選択比が向上し、被エッ
チング基板へのイオン照射ダメージが低減する。また比
較的薄いレジスト塗膜を使用してもエッチング耐性を確
保できるので、フォトリソグラフィ時の解像度が向上
し、加工寸法変換差を低減できる。

【００２０】さらに側壁保護膜のエッチング耐性が向上
したことにより、側壁保護膜の厚さを減らすことができ
る。したがって、この面からも寸法変換差は減少する。
とりわけ、高アスペクト比のトレンチ加工で従来問題と
なっていたマイクロローディング効果を軽減できる。こ
れと同時に、過剰の炭素系ポリマ堆積によるパーティク
ル汚染を防止できる。

【００２１】本発明は以上のような技術的思想を基本と
しているが、さらに一層の高異方性、低パーティクル化
と高選択比を目指す方法をも提供する。すなわち、炭素
およびイオウを構成元素とする化合物ガスに、さらにハ
ロゲン化イオウガスを添加するとともに、被処理基板を
室温以下に制御しながらプラズマエッチングするもので
ある。これにより、上述した側壁保護強化の機構に加え
て、イオウ系材料をも側壁保護膜として併用しこの膜質
をさらに強化できる。堆積するイオウ系材料としては、
遊離の元素状イオウまたはポリチアジル（ＳＮ）_n を利
用することができる。

【００２２】第２の発明で採用するＳ₂ Ｆ₂ 、ＳＦ₂ 、
ＳＦ₄ 、Ｓ₂ Ｆ₁₀、Ｓ₂ Ｃｌ₂ 、Ｓ₃ Ｃｌ₂ 、ＳＣ
ｌ₂ 、Ｓ₂ Ｂｒ₂ 、Ｓ₃ Ｂｒ₂ およびＳＢｒ₂ 等のハロ
ゲン化イオウガスは、放電解離条件下でプラズマ中に遊
離のイオウを生成し、元素状のイオウを被処理基板上に
堆積してイオウの側壁保護膜を形成する。さらにエッチ
ングガス中にＮ₂ 、Ｎ₂ Ｈ₂ 等のＮ系ガスを添加してお
けば、プラズマ中の遊離のイオウを窒化して（ＳＮ）_n
ポリマすなわちポリチアジルを生成し、これも被処理基
板上に堆積してポリチアジルの側壁保護膜を形成する。

【００２３】イオウやポリチアジル等のイオウ系材料
は、被処理基板の温度を室温、例えば、２０℃以下に制
御しておけば被処理基板上に堆積することが可能であ
る。堆積したイオウ系材料はイオン入射の少ないレジス
トマスクやシリコン系材料層パターン側面に残留し、強
化された炭素系ポリマと共同して強固な側壁保護膜を形
成する。これらイオウ系材料はプラズマエッチング終了
後、被エッチング基板を加熱するだけで昇華除去するこ
とができる。昇華温度はイオウは約９０℃以上、ポリチ
アジルは約１５０℃以上であり、昇華後は被エッチング
基板上に何らパーティクル汚染やコンタミネーションを
残すことはない。イオウ系材料の除去は、プラズマエッ
チング終了後のレジストアッシングを兼ねておこなうこ
とも可能である。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例につき、図面を
参照しつつ説明する。なお以下に示す各実施例は、いず
れもエッチング装置として基板バイアス印加型ＥＣＲプ
ラズマエッチング装置を用いた例である。

【００２５】実施例１ 本実施例は、本発明をシャロートレンチ加工に適用し、
Ｃｌ₂ ／ＣＳ₂ 混合ガスにより単結晶シリコン基板をパ
ターニングした例であり、これを図１（ａ）〜（ｃ）を
参照して説明する。

【００２６】本実施例で採用した被処理基板は、単結晶
シリコン基板１上にパッド酸化膜２、多結晶シリコン膜
３および所定の形状にパターニングされたレジストパタ
ーン４を順次形成したものである。パッド酸化膜２は単
結晶シリコン基板１を熱酸化して１０ｎｍの厚さに形成
したものであり、また多結晶シリコン膜３は例えば減圧
ＣＶＤにより１５０ｎｍの厚さに形成したもので、いず
れもプラズマエッチング中のレジストパターン４の膜減
りによるパターンエッジの後退がトレンチの形状に反映
しないよう、バッファ層として設けた膜であるが、これ
を省略することも可能である。さらにレジストパターン
４は、一例としてネガ型３成分系化学増幅レジストであ
るシプレー社製ＳＡＬ−６０１を用いて膜厚７００ｎｍ
に形成し、これをＫｒＦエキシマレーザリソグラフィと
アルカリ現像により、０．３５μｍおよび１．０μｍの
複数の異なる開口幅を有するパターンに形成したもので
ある。

【００２７】図１（ａ）に示すこの被処理基板を基板バ
イアス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板ステ
ージ上にセッティングし、一例として下記プラズマエッ
チング条件で多結晶シリコン膜３、パッド酸化膜２およ
び単結晶シリコン基板１を連続的にパターニングした。 Ｃｌ₂ 流量 ３０ ｓｃｃｍ ＣＳ₂ 流量 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ０．２７ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 常温 本エッチング工程においては、Ｃｌ₂ の解離により生成
するＣｌ^* を主エッチング種とするラジカル反応が、Ｃ
ｌ_x ⁺ 、ＣＳ⁺ 等のイオンにアシストされる機構でエッ
チングが進行し、レジストマスク４から露出する多結晶
シリコン膜３とパッド酸化膜２および単結晶シリコン基
板１が除去される。またこれと同時に、レジストマスク
４の分解生成物に由来する、 -（ＣＣｌ_x)_n - や -（Ｃ
Ｈ_x ）_n - 等の繰り返し単位構造を主体とした炭素系ポ
リマからなる側壁保護膜５がパターン側面に形成され、
異方性加工に寄与した。本実施例における側壁保護膜５
を構成する炭素系ポリマは、ＣＳ₂ が分解してプラズマ
中に供給される炭素をも採り込んで堆積するので、ハロ
ゲン系ガスのみによる従来のプロセスにより形成される
側壁保護膜よりもハロゲンの含有量が少なく強固なもの
である。この炭素系ポリマによる側壁保護膜５は、ＲＦ
バイアスを低めに設定したこともあり、生成量こそ従来
のエッチング条件による場合ほど多くはないものの、高
いエッチング耐性を示し、単結晶シリコン基板１の異方
性加工に寄与する。図１（ｂ）ではこの側壁保護膜５
は、厚さを誇張して示してあるが、実際には極めて薄い
膜であり、パターン変換差の発生は少ない。

【００２８】この結果、従来のハロゲン系ガスを用いた
プラズマエッチング方法に比較して基板ステージに印加
するＲＦバイアスパワーをほぼ半減したにもかかわら
ず、良好な異方性形状を示す深さ１μｍのシャロートレ
ンチ１ａ、１ｂが形成された。またレジストパターンと
のエッチング選択比は、従来のプラズマエッチング方法
の約２倍に向上した。

【００２９】パターニング終了後、被処理基板をプラズ
マエッチング装置に連接されたアッシング装置に搬送
し、Ｏ₂ プラズマアッシングによりレジストパターン４
と側壁保護膜５を除去した。側壁保護膜５は、前述のよ
うに強化された炭素系ポリマを主としたものであるが、
その堆積量は従来のプロセスに比較してはるかに少ない
ので、エッチングチャンバ内部のパーティクルレベルを
悪化させることはなかった。

【００３０】本実施例によれば、ＣＳ₂ とＣｌ₂ との混
合ガスの採用により、強固な側壁保護膜が形成され、低
めのＲＦバイアスパワーであっても異方性のよいエッチ
ングが可能である。このため、対レジストパターン選択
比が向上し、薄いレジスト塗布厚により、制御性のよい
微細加工が可能となる。またレジストパターンのスパッ
タリングによる炭素系ポリマの生成量が少ないので、被
処理基板およびエッチングチャンバ内部のパーティクル
汚染がない。特に被処理基板の処理枚数を重ねても炭素
系ポリマの蓄積が少ないので、チャンバクリーニングの
メンテナンス工数の低減ができる。

【００３１】実施例２ 本実施例は、本発明を同じくシャロートレンチ加工に適
用し、ハロゲン化イオウガスであるＳ₂ Ｃｌ₂ とＣＳ₂
を含む混合ガスにより、イオウの堆積を併用しつつ単結
晶シリコン基板をプラズマエッチングした例であり、こ
れを同じく図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

【００３２】本実施例で用いた図１（ａ）に示す被処理
基板は、実施例１と同じであるので重複する説明を省略
する。この被処理基板を基板バイアス印加型ＥＣＲプラ
ズマエッチング装置の基板ステージ上にセッティング
し、一例として下記プラズマエッチング条件で多結晶シ
リコン膜３、パッド酸化膜２および多結晶シリコン基板
１を連続的にパターニングした。 Ｓ₂ Ｃｌ₂ 流量 ３０ ｓｃｃｍ ＣＳ₂ 流量 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ０．２７ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ３０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 −３０ ℃ 被処理基板の冷却は、ステージに内蔵された冷却配管
に、プラズマエッチング装置外部に設置したチラーから
エタノール系冷媒を循環することによりおこなった。本
エッチング工程においては、Ｓ₂ Ｃｌ₂ の解離により生
成するＣｌ^* を主エッチング種とするラジカル反応が、
Ｃｌ_x ⁺ やＣＳ⁺ 等のイオンにアシストされる機構でエ
ッチングが進行し、レジストパターン４から露出する多
結晶シリコン膜３とパッド酸化膜２および単結晶シリコ
ン基板１が除去される。

【００３３】またこれと同時に、レジストマスク４の分
解生成物に由来する、 -（ＣＣｌ_x)_n - や -（ＣＨ_x ）
_n - 等の繰り返し単位構造からなる炭素系ポリマによる
側壁保護膜５がパターン側面に形成され、異方性加工に
寄与した。本実施例における側壁保護膜５を構成する炭
素系ポリマは、ＣＳ₂ が分解してプラズマ中に供給され
る炭素をもそのネットワーク中に採り込んで堆積するの
で、ハロゲン系ガスのみによる従来のプロセスにより形
成される側壁保護膜よりもハロゲンの含有量が少ないと
ともに、同じくＣＳ₂ が分解してプラズマ中に供給され
るイオウをも採り込んだ極めて強固なものである。この
炭素系ポリマは、ＲＦバイアスを実施例１よりさらに低
めに設定したこともあり、生成量こそ従来のエッチング
条件による場合ほど多くはないものの、側壁保護膜５は
高いエッチング耐性を示し、被処理基板が低温冷却され
ラジカル反応が抑制されていることとあいまって、単結
晶シリコン基板１の異方性加工に寄与する。図１（ｂ）
ではこの側壁保護膜５は、厚さを誇張して示してある
が、実際には極めて薄い膜であり、パターン変換差の発
生は少ない。

【００３４】この結果、従来のハロゲン系ガスを用いた
パターニング方法に比較して基板ステージに印加するＲ
Ｆバイアスパワーをほぼ１／３程度としたにもかかわら
ず、良好な異方性形状を示す深さ１μｍのシャロートレ
ンチ１ａ、１ｂが形成された。レジストパターンとのエ
ッチング選択比は、従来のパターニング方法の約３倍に
向上した。また側壁保護膜５は、前述のように強化され
た炭素系ポリマとイオウを主としたものであるが、その
堆積量は従来のプロセスに比較してはるかに少ないの
で、エッチングチャンバ内部のパーティクルレベルを悪
化させることはなかった。

【００３５】パターニング終了後、被処理基板をエッチ
ング装置に連接されたアッシング装置に搬送し、Ｏ₂ プ
ラズマアッシングによりレジストパターン４と側壁保護
膜５を除去した。この状態を図１（ｃ）に示す。側壁保
護膜７中のイオウは、アッシング前の基板加熱あるいは
アッシング時のプラズマ輻射熱や反応熱により昇華ある
いは燃焼除去される。

【００３６】本実施例によれば、ＣＳ₂ とＳ₂ Ｃｌ₂ 混
合ガスの採用により、イオウを含む強固な炭素系ポリマ
による側壁保護膜が形成され、低いＲＦバイアスパワー
であっても異方性に優れたエッチングが可能である。こ
のため、対レジストマスク選択比が向上し、制御性のよ
い微細加工が可能となる。またレジストマスクのスパッ
タリングによる炭素系ポリマの生成量がさらに少なくな
るので、被処理基板およびエッチングチャンバ内部のパ
ーティクル汚染が極めて少ないプロセスが可能となる。

【００３７】なお上記実施例１および２で採用したプラ
ズマエッチング条件は、質量の大きなＣｌ_x ⁺ 、ＣＳ⁺
やＳＣｌ_x ⁺ イオンにアシストされ機構でエッチングを
進めるものであり、側壁保護膜５もさらに強固であるの
で、深さ４〜５μｍのディープトレンチ加工に用いても
異方性を確保でき好適なものである。

【００３８】以上、本発明を２種類の実施例により説明
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。

【００３９】まず、プラズマエッチングの対象であるシ
リコン系材料層として単結晶シリコンを例示したが、多
結晶シリコンによるゲート電極、配線やＴＦＴデバイス
の製造工程中等で用いる非晶質シリコンのパターニング
に用いてもよい。

【００４０】炭素およびイオウを構成元素とする化合物
ガスとしてＣＳ₂ （ｂｐ＝４６．３℃）を例示したが、
これより高沸点であるＣ₃ Ｓ₂ やこれらの混合ガスを用
いてもよい。ハロゲン化イオウガスについても前掲した
各種化合物を用いることができる。またエッチングガス
中にＡｒ、Ｈｅ等の希ガス、あるいはＨ₂ 等ハロゲンを
捕獲しその濃度を制御するガスを添加してもよい。

【００４１】エッチング装置は基板バイアス印加型ＥＣ
Ｒプラズマエッチング装置を用いたが、より一般的な平
行平板型ＲＩＥ装置や、高密度プラズマによる処理が可
能なヘリコン波プラズマエッチング装置、ＩＣＰ（Ｉｎ
ｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）
エッチング装置、ＴＣＰ（ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＣｏ
ｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）エッチング装置あるいはヘ
リコン波プラズマエッチング装置等を用いる事が可能で
ある。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のシリコン系材料層のプラズマエッチング方法によれ
ば、対レジストマスク選択比が大きく、微細加工性に富
んだ製造プロセスを提供することが可能である。

【００４３】また本発明によれば、強固な側壁保護膜の
採用により、その膜厚を低減しても異方性加工を達成で
き、過剰な堆積によるパーティクルレベルの上昇やパタ
ーン変換差を生じることなく、異方性形状に優れたシリ
コン系材料層のパターニングが可能である。

【００４４】以上述べたように、本発明はデザインルー
ルの微細化によるレジストマスクの薄膜化にも充分対応
できる、優れたシリコン系材料層のパターニング方法を
提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施例１および２を、その工
程順に説明する概略断面図であり、（ａ）は単結晶シリ
コン基板上にパッド酸化膜と多結晶シリコン膜およびレ
ジストパターンを順次形成した状態、（ｂ）は側壁保護
膜を形成しつつ単結晶シリコン基板をパターニングした
状態、（ｃ）はレジストパターンおよび側壁保護膜を除
去して単結晶シリコン基板のシャロートレンチパターン
が完成した状態である。

【符号の説明】

１ 単結晶シリコン基板 １ａ、１ｂ シャロートレンチ ２ パッド酸化膜 ３ 多結晶シリコン膜 ４ レジストパターン ５ 側壁保護膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン系材料層上に形成されたレジス
   トパターンをエッチングマスクとし、前記シリコン系材
   料層をパターニングするプラズマエッチング方法におい
   て、 少なくとも炭素およびイオウを構成元素とする化合物ガ
   スを含むエッチングガスを用いて、 前記シリコン系材料層をパターニングすることを特徴と
   するシリコン系材料層のプラズマエッチング方法。
2. 【請求項２】 シリコン系材料層上に形成されたレジス
   トパターンをエッチングマスクとし、前記シリコン系材
   料層をパターニングするプラズマエッチング方法におい
   て、 被処理基板温度を室温以下に制御するとともに、 少なくとも炭素およびイオウを構成元素とする化合物ガ
   スと、 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しう
   るハロゲン化イオウガスとを含む混合ガスを用いて、 前記シリコン系材料層をパターニングすることを特徴と
   するシリコン系材料層のプラズマエッチング方法。
3. 【請求項３】 炭素およびイオウを構成元素とする化合
   物ガスは、 ＣＳ₂ およびＣ₃ Ｓ₂ のうちのいずれか少なくとも１種
   であることを特徴とする、請求項１または２いずれか１
   項記載のシリコン系材料層のプラズマエッチング方法。
4. 【請求項４】 ハロゲン化イオウガスは、Ｓ₂ Ｆ₂ 、Ｓ
   Ｆ₂ 、ＳＦ₄ 、Ｓ₂ Ｆ₁₀、Ｓ₂ Ｃｌ₂ 、Ｓ₃ Ｃｌ₂ 、Ｓ
   Ｃｌ₂ 、Ｓ₂ Ｂｒ₂ 、Ｓ₃ Ｂｒ₂ およびＳＢｒ₂ からな
   る群から選ばれるいずれか少なくとも１種であることを
   特徴とする、請求項２記載のシリコン系材料層のプラズ
   マエッチング方法。
5. 【請求項５】 シリコン系材料層は、単結晶シリコン、
   多結晶シリコンおよび非晶質シリコンのうちのいずれか
   であることを特徴とする、請求項１または２記載のシリ
   コン系材料層のプラズマエッチング方法。