半導体装置の製造方法
【課題】酸化シリコン層又は窒化シリコン層が側壁部に形成されたシリコン含有層の除去を、残渣が生じることなく、かつ、下層膜のロスを生じさせずに行うことができ、良質な半導体装置を製造することのできる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に形成され、パターニングされたシリコン含有層の側壁部を窒化シリコン層又は酸化シリコン層で覆うように窒化シリコン層又は酸化シリコン層を形成する成膜工程と、シリコン含有層を選択的に除去し、側壁部に形成された窒化シリコン層又は酸化シリコン層を残すプラズマエッチング工程とを具備した半導体装置の製造方法であって、プラズマエッチング工程では、ＳＦ６ガスを含むエッチングガスを用いる。
【解決手段】基板上に形成され、パターニングされたシリコン含有層の側壁部を窒化シリコン層又は酸化シリコン層で覆うように窒化シリコン層又は酸化シリコン層を形成する成膜工程と、シリコン含有層を選択的に除去し、側壁部に形成された窒化シリコン層又は酸化シリコン層を残すプラズマエッチング工程とを具備した半導体装置の製造方法であって、プラズマエッチング工程では、ＳＦ６ガスを含むエッチングガスを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置等の製造工程においては、半導体ウエハ等の基板にプラズマエッチング等のエッチング処理を施して、微細な回路パターン等を形成することが行われている。また、このようなエッチング処理工程では、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィー工程によって、マスクを形成することが行われている。
【０００３】
フォトリソグラフィー工程では、形成するパターンの微細化に対応するため、種々の技術が開発されている。その一つとして、所謂ダブルパターニングがある。このダブルパターニングは、第１パターン形成する第１パターニング工程と、この第１パターニング工程の後に第２パターン形成する第２パターニング工程の２段階のパターニングを行うことによって、１回のパターニングでマスクを形成する場合より微細な間隔のマスクを形成する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このようなダブルパターニング技術では、アモルファスシリコン等のシリコン含有層を所定のパターン（例えば、ラインアンドスペースパターン）にパターニングした後、このシリコン含有層のパターンの側壁部分に酸化シリコン層又は窒化シリコン層等の膜を形成し、この後、これらに囲まれたシリコン含有層のパターンをエッチングにより除去してシリコンのパターンの側壁部分に形成した酸化シリコン層又は窒化シリコン膜層を残す技術（所謂サイドウォールトランスファー技術）が知られている。このようなダブルパターニング技術では、従来、例えばＨＢｒ又はＣｌ２等のガス系を用いたプラズマエッチングにより酸化シリコン層又は窒化シリコン層等に囲まれたシリコン含有層の除去を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０３７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した酸化シリコン層又は窒化シリコン層等に囲まれたシリコン含有層の除去をＨＢｒ又はＣｌ２等のガス系を用いたプラズマエッチングにより行うダブルパターニング技術では、次のような課題があった。すなわち、高い選択比のプラズマエッチング条件でシリコンの除去を行うと、酸化シリコン層又は窒化シリコン層の間にシリコン含有層の残渣が残り、シリコン含有層を完全に除去することができない。一方、低い選択比のプラズマエッチング条件でシリコン含有層の除去を行うと、シリコン含有層は完全に除去できるが、シリコン含有層の下層膜の酸化シリコン層又は窒化シリコン層がエッチングされてしまい下層膜のロスが生じてしまう。
【０００７】
本発明は、上記の従来の事情に対処してなされたもので、酸化シリコン層又は窒化シリコン層が側壁部に形成されたシリコン含有層の除去を、残渣が生じることなく、かつ、下層膜のロスを生じさせずに行うことができ、良質な半導体装置を製造することのできる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法の一態様は、基板上に形成され、パターニングされたシリコン含有層の側壁部を窒化シリコン層又は酸化シリコン層で覆うように窒化シリコン層又は酸化シリコン層を形成する成膜工程と、前記シリコン含有層を選択的に除去し、前記側壁部に形成された前記窒化シリコン層又は前記酸化シリコン層を残すプラズマエッチング工程とを具備した半導体装置の製造方法であって、前記プラズマエッチング工程では、ＳＦ６ガスを含むエッチングガスを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、酸化シリコン層又は窒化シリコン層が側壁部に形成されたシリコン含有層の除去を、残渣が生じることなく、かつ、下層膜のロスを生じさせずに行うことができ、良質な半導体装置を製造することかできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。
【図２】本発明の実施形態に用いるプラズマエッチング装置の構成例を示す図。
【図３】本発明の実施形態に用いるプラズマエッチング装置の他の構成例を示す図。
【図４】比較例のエッチング状態を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る基板としての半導体ウエハＷの一部を拡大して模式的に示し、本実施形態の工程を示すものである。図１（ａ）に示すように、下層膜としての酸化シリコン層１０１の上には、所定形状（本実施形態ではラインアンドスペース）にパターニングされたシリコン含有層として、アモルファスシリコン層１０２が形成されている。
【００１３】
なお、アモルファスシリコン層１０２のパターニングは、露光、現像工程によって、所定のパターンにパターニングされたフォトレジストからなるマスク等を用いたエッチング工程等によって行う。
【００１４】
アモルファスシリコン層１０２の上には、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）等によって形成された酸化シリコン層（常温酸化膜）１０３が形成されている。アモルファスシリコン層１０２の幅は、例えば１０〜５０ｎｍ程度であり、酸化シリコン層１０３の厚さは、例えば１０〜２０ｎｍ程度である。
【００１５】
図１（ａ）に示す状態から、まず、表層に形成されている酸化シリコン層１０３をエッチバックして、酸化シリコン層１０１及びアモルファスシリコン層１０２の上部に形成された酸化シリコン層１０３を除去し、図１（ｂ）に示す状態とする。この状態では、ライン状にパターニングされたアモルファスシリコン層１０２の側壁部に酸化シリコン層１０３が残り、アモルファスシリコン層１０２の上面は、露出した状態となっている。
【００１６】
次に、図１（ｂ）に示す状態から、側壁部を酸化シリコン層１０３によって囲まれたアモルファスシリコン層１０２を選択的にエッチングして除去し、図１（ｃ）に示す状態とする。この状態では、アモルファスシリコン層１０２の側壁部に形成されていた酸化シリコン層１０３が残り、中央部にあったアモルファスシリコン層１０２が除去されている。これによって、初期に形成されていたアモルファスシリコン層１０２のピッチより狭いピッチの酸化シリコン層１０３のパターンが形成される。
【００１７】
上記のアモルファスシリコン層１０２のエッチングを、ＳＦ６ガスを含むエッチングガス、すなわち、ＳＦ６ガスの単ガス又はＳＦ６ガスと希ガスの混合ガスのいずれかのエッチングガスを用いて行う。希ガスとしては、ヘリウムガス又はアルゴンガス等を使用することができる。
【００１８】
なお、上記の説明において、酸化シリコン層１０１及び酸化シリコン層１０３は、窒化シリコン層としてもよい。また、アモルファスシリコン層１０２は、ポリシリコン層等としてもよい。
【００１９】
次に、上記のアモルファスシリコン層１０２のエッチングを行うプラズマエッチング装置の構成例について説明する。
【００２０】
図２は、所謂誘導結合型（ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）型）のプラズマエッチング装置２０１の構成を示すものである。同図に示すように、プラズマエッチング装置２０１は、処理チャンバー２１０を具備している。処理チャンバー２１０は、表面を陽極酸化処理されたアルミニウム等から略円筒状に構成されている。処理チャンバー２１０の内側の底部には、半導体ウエハＷ等の被処理基板を載置するための載置台２１５が配設されている。載置台２１５の基板載置面には、被処理基板を吸着するための図示しない静電チャック等が設けられている。
【００２１】
処理チャンバー２１０の天井部には、載置台２１５と対向するように、石英又はセラミックス等の誘電体（絶縁体）材料からなる誘電体窓２１３が設けられている。誘電体窓２１３は、円板状に形成されており、処理チャンバー２１０の天井部に形成された円形の開口を気密に閉塞するように配設されている。
【００２２】
プラズマエッチング装置２０１には、処理チャンバー２１０内にエッチングガスを供給するためのガス供給部２２０が設けられている。処理チャンバー２１０の側壁部にはガス導入口２２１が形成されており、ガス導入口２２１には、ガス供給配管２２３を介してガス供給源２２２が接続されている。ガス供給配管２２３の途中には、エッチングガスの流量を制御するためのマスフローコントローラ２２４及び開閉バルブ２２６が介挿されている。ガス供給源２２２からのエッチングガスは、マスフローコントローラ２２４により所定の流量に制御されて、ガス導入口２２１から処理チャンバー２１０内に供給される。
【００２３】
処理チャンバー２１０の底部には、処理チャンバー２１０内を排気するための排気部２３０が排気管２３２を介して接続されている。排気部２３０は例えば真空ポンプ等によって構成され、処理チャンバー２１０内を所定の圧力まで減圧し得るようになっている。処理チャンバー２１０の側壁部には、ウエハ搬出入口２１２が形成されており、このウエハ搬出入口２１２には、開閉自在とされたゲートバルブ２１１が設けられている。
【００２４】
処理チャンバー２１０の天井部の外側には、誘電体窓２１３の外側面（上側面）に対向するように平面状の高周波アンテナ２４０が配置されており、この高周波アンテナ２４０を覆うように略筒状（本実施形態では円筒状）のシールド部材２６０が設けられている。高周波アンテナ２４０は、例えば銅、アルミニウム、ステンレスなどの導体で構成された渦巻きコイル状のアンテナ素子２４２を、複数の挟持体２４４で挟持して構成されている。アンテナ素子２４２には、高周波電源２５０が接続されている。高周波電源２５０からは、所定周波数、例えば、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、６０ＭＨｚ等の高周波電力が出力される。
【００２５】
プラズマエッチング装置２０１は、制御部２７０を具備しており、この制御部２７０によってプラズマエッチング装置２０１の各部が制御されるようになっている。また、制御部２７０には、オペレータがプラズマエッチング装置２０１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマエッチング装置２０１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部２７１が接続されている。
【００２６】
さらに、制御部２７０には、プラズマエッチング装置２０１で実行される各種処理を制御部２７０の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要なレシピなどが記憶された記憶部２７２が接続されている。
【００２７】
制御部２７０は、操作部２７１からの指示等に基づいて所望のレシピを記憶部２７２から読み出して各部を制御することで、プラズマエッチング装置２０１での所望の処理を実行する。また、操作部２７１からの操作によりレシピを編集できるようになっている。
【００２８】
上記構成のプラズマエッチング装置２０１によって、半導体ウエハＷのプラズマ処理を行う場合、ゲートバルブ２１１を開き、ウエハ搬出入口２１２から処理チャンバー２１０内に半導体ウエハＷを搬入し、載置台２１５に載置して静電チャックにより吸着する。
【００２９】
次いで、ゲートバルブ２１１を閉じ、排気部２３０の図示しない真空ポンプ等によって、処理チャンバー２１０内を所定の真空度となるまで真空引する。
【００３０】
その後、ガス供給部２２０によって、所定流量のＳＦ６ガスを含むエッチングガス、すなわち、ＳＦ６ガスの単ガス又はＳＦ６ガスと希ガスの混合ガスのいずれかのエッチングガスを、処理チャンバー２１０内に供給する。そして、処理チャンバー２１０内の圧力が、所定の圧力に維持された後、高周波電源２５０から、高周波アンテナ２４０に所定の周波数の高周波電力が印加される。これにより、処理チャンバー２１０内には、処理ガスのＩＣＰプラズマが発生する。
【００３１】
このＩＣＰプラズマが、載置台２１５上に載置された半導体ウエハＷに作用することによって、半導体ウエハＷのプラズマエッチングが行われる。この時、必要に応じて、載置台２１５には、イオン引き込み用（バイアス用）の高周波電力が印加される。そして、所定のプラズマエッチング処理が終了すると、高周波電力の印加及び処理ガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷが処理チャンバー２１０内から搬出される。
【００３２】
実施例１として、図２に示すようなＩＣＰ型のプラズマエッチング装置２０１を用いて、図１（ｂ）に示した状態の半導体ウエハＷのアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った。プラズマエッチング条件は、以下のとおりである。
【００３３】
エッチングガス：ＳＦ６ガス（単ガス）＝３００ｓｃｃｍ
圧力：２６．６Ｐａ（２００ｍＴｏｒｒ）
高周波電力：２００Ｗ（バイアスは０Ｗ）
温度（側壁部／載置台）：７０℃／６０℃
時間：８秒
【００３４】
上記のプラズマエッチング条件でアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った実施例１では、図１（ｃ）に示すように、残渣が生じることなく、かつ、下層膜である酸化シリコン層１０１のロスを生じさせずに（高選択比で）アモルファスシリコン層１０２を除去することができた。この場合、
アモルファスシリコンのエッチングレート＝８９２．９ｎｍ／ｍｉｎ
アモルファスシリコンと酸化シリコンとの選択比＝９７．１
であった。また、酸化シリコンの代わりに窒化シリコンを用いた場合は、
アモルファスシリコンと窒化シリコンとの選択比＝６２．０
であった。
【００３５】
また、載置台温度を−１０℃とし、他のエッチング条件を、実施例１と同一とした場合については、
アモルファスシリコンのエッチングレート＝６４６．１ｎｍ／ｍｉｎ
アモルファスシリコンと酸化シリコンとの選択比＝９９．４
であった。また、酸化シリコンの代わりに窒化シリコンを用いた場合は、
アモルファスシリコンと窒化シリコンとの選択比＝７１．０
であった。
【００３６】
上記のように、載置台温度を下げると、選択比が向上する傾向にあり、特に窒化シリコンとの選択比は顕著に向上した。したがって、載置台温度は、６０℃以下とすることが好ましく、０℃以下程度とすることがさらに好ましい。
【００３７】
また、高周波電力を２００Ｗ未満に低下させ、１５０Ｗ及び１００Ｗとし、他のエッチング条件は実施例１と同一とした場合、アモルファスシリコンのエッチングレートが低下し、選択比も低下する傾向が見られた。したがって、高周波電力は、２００Ｗ以上とすることが好ましい。
【００３８】
また、エッチングガス流量を３００ｓｃｃｍから増加させ、４００ｓｃｃｍ、５００ｓｃｃｍとし、他のエッチング条件について実施例１と同一とした場合について、エッチングレート及び選択比を測定した。この結果は、以下の通りとなった。
【００３９】
（エッチングガス流量が４００ｓｃｃｍの場合）
アモルファスシリコンのエッチングレート＝５２８．４ｎｍ／ｍｉｎ
アモルファスシリコンと酸化シリコンとの選択比＝１１５
アモルファスシリコンと窒化シリコンとの選択比＝８８．０
【００４０】
（エッチングガス流量が５００ｓｃｃｍの場合）
アモルファスシリコンのエッチングレート＝３９７．６ｎｍ／ｍｉｎ
アモルファスシリコンと酸化シリコンとの選択比＝１１３．６
アモルファスシリコンと窒化シリコンとの選択比＝７５．０
【００４１】
上記のとおり、アモルファスシリコンと酸化シリコンとの選択比及びアモルファスシリコンと窒化シリコンとの選択比は、エッチングガス流量４００ｓｃｃｍの場合が最も高く、３００ｓｃｃｍの場合も、５００ｓｃｃｍの場合も、４００ｓｃｃｍの場合より低くなった。したがって、エッチングガス流量は、３００〜５００ｓｃｃｍ程度とすることが好ましく、略４００ｓｃｃｍ程度とすることがさらに好ましい。
【００４２】
次に、図３を参照して、本実施形態に使用することができる所謂容量結合型（ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma）型）のプラズマエッチング装置の構成について説明する。図３に示すようにプラズマエッチング装置３１０は、気密に構成され、基板としての半導体ウエハＷを収容する処理チャンバー３１１を具備している。この処理チャンバー３１１は、円筒状とされ、例えば表面に陽極酸化被膜を形成されたアルミニウム等から構成されている。真空処理チャンバー３１１内には、被処理基板である半導体ウエハＷを水平に支持する載置台３１２が設けられている。
【００４３】
載置台３１２は、その基材が導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、下部電極としての機能を有する。また、載置台３１２の上方には、載置台３１２に載置された半導体ウエハＷの周囲を囲むように例えばシリコン又はＳｉＣ等から形成されたフォーカスリング３２６が設けられており、さらに、このフォーカスリング３２６の周囲を囲むように、石英等からなるシールドリング３２７が配設されている。載置台３１２の周囲には、載置台３１２を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の側面保護部材３２５が配設されており、この側面保護部材３２５の上に、上記したシールドリング３２７が載置されている。
【００４４】
載置台３１２と処理チャンバー３１１の内壁との間には、側方排気路３１３が形成されており、この側方排気路３１３中には排気プレート３１４が配設されている。排気プレート３１４は、多数の貫通孔を有する板状部材であり、処理チャンバー３１１の内部を、上部と下部とに仕切る仕切り板として機能する。排気プレート３１４より上方の空間は、プラズマが生起される処理空間３１５となっている。また、排気プレート３１４より下方の空間は、排気室（マニホールド）３１６となっている。排気室３１６には、処理チャンバー３１１内を排気するための排気管３１７が接続されている。排気管３１７には、図示しない真空ポンプ及び自動圧力制御（ＡＰＣ）バルブ等からなる排気機構が接続されている。
【００４５】
載置台３１２には、第１の整合器３１９を介して第１の高周波電源３１８が接続され、また、第２の整合器３２１を介して第２の高周波電源３２０が接続されている。第１の高周波電源３１８は、プラズマ発生用のものであり、この第１の高周波電源３１８からは所定周波数（２７ＭＨｚ以上例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力が載置台３１２に供給されるようになっている。また、第２の高周波電源３２０は、イオン引き込み用（バイアス用）のものであり、この第２の高周波電源３２０からは第１の高周波電源３１８より低い所定周波数（例えば２ＭＨｚ）の高周波電力が載置台３１２に供給されるようになっている。
【００４６】
一方、載置台３１２の上方には、載置台３１２と平行に対向するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド３２８が設けられており、シャワーヘッド３２８と載置台３１２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能するようになっている。
【００４７】
載置台３１２の上面には、半導体ウエハＷを静電吸着するための静電チャック３２３が設けられている。この静電チャック３２３は、絶縁体の間に電極３２２を介在させて構成されており、電極３２２には直流電源３２４が接続されている。そして電極３２２に直流電源３２４から直流電圧が印加されることにより、クーロン力等によって半導体ウエハＷが吸着されるよう構成されている。
【００４８】
載置台３１２の内部には、図示しない冷媒流路が形成されており、この冷媒流路の中に適宜の冷媒、例えば冷却水等を循環させることによって、載置台３１２を所定の温度に制御可能となっている。また、載置台３１２等を貫通するように、半導体ウエハＷの裏面側にヘリウムガス等の伝熱ガス（バックサイドガス）を供給するためのバックサイドガス供給機構（図示せず。）が設けられている。そして、上記の冷媒流路と、バックサイドガス供給機構により、載置台３１２の上面に静電チャック３２３によって吸着保持された半導体ウエハＷを、所定の温度に制御できるようになっている。
【００４９】
上記したシャワーヘッド３２８は、処理チャンバー３１１の天井部分に設けられている。シャワーヘッド３２８は、上部電極板３２９と、この上部電極板３２９を着脱可能に支持するクーリングプレート３３０と、このクーリングプレート３３０を覆う蓋体３３１とを有する。上部電極板３２９は、厚み方向に貫通する多数のガス孔３３２を有する円板状部材からなる。クーリングプレート３３０の内部には、バッファ室３３３が設けられ、このバッファ室３３３にはエッチングガス導入管３３４が接続されている。エッチングガス導入管３３４には、図示しないエッチングガス供給源が接続されている。
【００５０】
上記構成のプラズマエッチング装置３１０は、制御部３３５によって、その動作が統括的に制御される。この制御部３３５には、ＣＰＵを備えプラズマエッチング装置の各部を制御するプロセスコントローラ３３６、キーボードやディスプレイ等からなる操作部３３７、記憶部３３８等から構成されている。
【００５１】
記憶部３３８には、プラズマエッチング装置３１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ３３６の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、操作部３３７からの指示等にて任意のレシピを記憶部３３８から呼び出してプロセスコントローラ３３６に実行させることで、プロセスコントローラ３３６の制御下で、プラズマエッチング装置３１０での所望の処理が行われる。
【００５２】
具体的には、プロセスコントローラ３３６は、処理ガス導入管３３４からバッファ室３３３へ供給されたエッチングガスを処理空間３１５へ導入し、このエッチングガスを第１の高周波電源３１８から載置台３１２を介して印加されたプラズマ生成用高周波電力によって励起してプラズマを生成し、このプラズマを載置台３１２上の半導体ウエハＷに作用させてプラズマエッチングを行う。この際、必要に応じて、第２の高周波電源３２０から載置台３１２を介して印加されたイオン引き込み用（バイアス用）の高周波電力によって、プラズマ中のイオンを、半導体ウエハＷに向けて引き込む。
【００５３】
上記構成のプラズマエッチング装置３１０を用いて、図１（ｂ）に示した状態の半導体ウエハＷのアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行うことができる。この際、前述したとおり、処理ガス導入管３３４から、ＳＦ６ガスを含むエッチングガス、すなわち、ＳＦ６ガスの単ガス又はＳＦ６ガスと希ガスの混合ガスのいずれかのエッチングガスを処理空間３１５へ導入して行う。
【００５４】
実施例２として、図３に示すようなＣＣＰ型のプラズマエッチング装置３１０を用いて、図１（ｂ）に示した状態の半導体ウエハＷのアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った。プラズマエッチング条件は、以下のとおりである。
【００５５】
エッチングガス：ＳＦ６ガス（単ガス）＝５００ｓｃｃｍ
圧力：１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）
高周波電力（第１／第２）：６００Ｗ（１００ＭＨｚ）／０
電極間距離：７０ｍｍ
温度（上部／側壁部／下部）：１００℃／８０℃／６０℃
裏面側ヘリウム圧力：１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）
時間：３０秒
【００５６】
上記のプラズマエッチング条件でアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った実施例２では、図１（ｃ）に示すように、残渣が生じることなく、かつ、下層膜である酸化シリコン層１０１のロスを生じさせずに（高選択比で）アモルファスシリコン層１０２を除去することができた。
【００５７】
また、上記のプラズマエッチング条件のうち、高周波電力を１００Ｗ及び１２００Ｗとし、他のエッチング条件は実施例２と同一とした場合についても、実施例２の場合と同様に、高選択比でアモルファスシリコン層１０２を除去することができた。すなわち、ＣＣＰ型のプラズマエッチング装置の場合、高周波電力は、少なくとも１００Ｗ〜１２００Ｗの範囲で使用することができる。
【００５８】
比較例１として、ＣＣＰ型のプラズマエッチング装置を用い、以下のようなプラズマエッチング条件で図１（ｂ）に示した状態の半導体ウエハＷのアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った。
【００５９】
エッチングガス：Ｃｌ２ガス（単ガス）＝６００ｓｃｃｍ
圧力：１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）
高周波電力（第１／第２）：１２００Ｗ／０
電極間距離：７０ｍｍ
温度（上部／側壁部／下部）：１００℃／８０℃／６０℃
裏面側ヘリウム圧力：１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）
時間：６０秒
【００６０】
比較例１では、アモルファスシリコン層１０２を完全に除去することはできたが、選択比が低く、図４（ａ）に示すように、下層の酸化シリコン層１０１が削られてしまい、ロス１１０が生じてしまった。
【００６１】
比較例２として、ＣＣＰ型のプラズマエッチング装置を用い、以下のようなプラズマエッチング条件で図１（ｂ）に示した状態の半導体ウエハＷのアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った。
【００６２】
エッチングガス：ＨＢｒ／Ｏ２＝６００／５ｓｃｃｍ
圧力：３．３２５Ｐａ（２５ｍＴｏｒｒ）
高周波電力（第１／第２）：２００Ｗ／１５０Ｗ
電極間距離：７０ｍｍ
温度（上部／側壁部／下部）：１００℃／８０℃／４０℃
裏面側ヘリウム圧力：１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）
時間：６０秒
【００６３】
比較例２は、選択比の高いエッチング条件であるが、アモルファスシリコン層１０２を完全に除去することはできず、図４（ｂ）に示すように、酸化シリコン層１０３と酸化シリコン層１０３との間に、残渣１１１が残ってしまった。
【００６４】
以上、本発明を、実施形態及び実施例に則して説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６５】
１０１……酸化シリコン層（下地層）、１０２……アモルファスシリコン層、１０３……酸化シリコン層、１１０……ロス、１１１……残渣。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置等の製造工程においては、半導体ウエハ等の基板にプラズマエッチング等のエッチング処理を施して、微細な回路パターン等を形成することが行われている。また、このようなエッチング処理工程では、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィー工程によって、マスクを形成することが行われている。
【０００３】
フォトリソグラフィー工程では、形成するパターンの微細化に対応するため、種々の技術が開発されている。その一つとして、所謂ダブルパターニングがある。このダブルパターニングは、第１パターン形成する第１パターニング工程と、この第１パターニング工程の後に第２パターン形成する第２パターニング工程の２段階のパターニングを行うことによって、１回のパターニングでマスクを形成する場合より微細な間隔のマスクを形成する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このようなダブルパターニング技術では、アモルファスシリコン等のシリコン含有層を所定のパターン（例えば、ラインアンドスペースパターン）にパターニングした後、このシリコン含有層のパターンの側壁部分に酸化シリコン層又は窒化シリコン層等の膜を形成し、この後、これらに囲まれたシリコン含有層のパターンをエッチングにより除去してシリコンのパターンの側壁部分に形成した酸化シリコン層又は窒化シリコン膜層を残す技術（所謂サイドウォールトランスファー技術）が知られている。このようなダブルパターニング技術では、従来、例えばＨＢｒ又はＣｌ２等のガス系を用いたプラズマエッチングにより酸化シリコン層又は窒化シリコン層等に囲まれたシリコン含有層の除去を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０３７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した酸化シリコン層又は窒化シリコン層等に囲まれたシリコン含有層の除去をＨＢｒ又はＣｌ２等のガス系を用いたプラズマエッチングにより行うダブルパターニング技術では、次のような課題があった。すなわち、高い選択比のプラズマエッチング条件でシリコンの除去を行うと、酸化シリコン層又は窒化シリコン層の間にシリコン含有層の残渣が残り、シリコン含有層を完全に除去することができない。一方、低い選択比のプラズマエッチング条件でシリコン含有層の除去を行うと、シリコン含有層は完全に除去できるが、シリコン含有層の下層膜の酸化シリコン層又は窒化シリコン層がエッチングされてしまい下層膜のロスが生じてしまう。
【０００７】
本発明は、上記の従来の事情に対処してなされたもので、酸化シリコン層又は窒化シリコン層が側壁部に形成されたシリコン含有層の除去を、残渣が生じることなく、かつ、下層膜のロスを生じさせずに行うことができ、良質な半導体装置を製造することのできる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法の一態様は、基板上に形成され、パターニングされたシリコン含有層の側壁部を窒化シリコン層又は酸化シリコン層で覆うように窒化シリコン層又は酸化シリコン層を形成する成膜工程と、前記シリコン含有層を選択的に除去し、前記側壁部に形成された前記窒化シリコン層又は前記酸化シリコン層を残すプラズマエッチング工程とを具備した半導体装置の製造方法であって、前記プラズマエッチング工程では、ＳＦ６ガスを含むエッチングガスを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、酸化シリコン層又は窒化シリコン層が側壁部に形成されたシリコン含有層の除去を、残渣が生じることなく、かつ、下層膜のロスを生じさせずに行うことができ、良質な半導体装置を製造することかできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。
【図２】本発明の実施形態に用いるプラズマエッチング装置の構成例を示す図。
【図３】本発明の実施形態に用いるプラズマエッチング装置の他の構成例を示す図。
【図４】比較例のエッチング状態を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る基板としての半導体ウエハＷの一部を拡大して模式的に示し、本実施形態の工程を示すものである。図１（ａ）に示すように、下層膜としての酸化シリコン層１０１の上には、所定形状（本実施形態ではラインアンドスペース）にパターニングされたシリコン含有層として、アモルファスシリコン層１０２が形成されている。
【００１３】
なお、アモルファスシリコン層１０２のパターニングは、露光、現像工程によって、所定のパターンにパターニングされたフォトレジストからなるマスク等を用いたエッチング工程等によって行う。
【００１４】
アモルファスシリコン層１０２の上には、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）等によって形成された酸化シリコン層（常温酸化膜）１０３が形成されている。アモルファスシリコン層１０２の幅は、例えば１０〜５０ｎｍ程度であり、酸化シリコン層１０３の厚さは、例えば１０〜２０ｎｍ程度である。
【００１５】
図１（ａ）に示す状態から、まず、表層に形成されている酸化シリコン層１０３をエッチバックして、酸化シリコン層１０１及びアモルファスシリコン層１０２の上部に形成された酸化シリコン層１０３を除去し、図１（ｂ）に示す状態とする。この状態では、ライン状にパターニングされたアモルファスシリコン層１０２の側壁部に酸化シリコン層１０３が残り、アモルファスシリコン層１０２の上面は、露出した状態となっている。
【００１６】
次に、図１（ｂ）に示す状態から、側壁部を酸化シリコン層１０３によって囲まれたアモルファスシリコン層１０２を選択的にエッチングして除去し、図１（ｃ）に示す状態とする。この状態では、アモルファスシリコン層１０２の側壁部に形成されていた酸化シリコン層１０３が残り、中央部にあったアモルファスシリコン層１０２が除去されている。これによって、初期に形成されていたアモルファスシリコン層１０２のピッチより狭いピッチの酸化シリコン層１０３のパターンが形成される。
【００１７】
上記のアモルファスシリコン層１０２のエッチングを、ＳＦ６ガスを含むエッチングガス、すなわち、ＳＦ６ガスの単ガス又はＳＦ６ガスと希ガスの混合ガスのいずれかのエッチングガスを用いて行う。希ガスとしては、ヘリウムガス又はアルゴンガス等を使用することができる。
【００１８】
なお、上記の説明において、酸化シリコン層１０１及び酸化シリコン層１０３は、窒化シリコン層としてもよい。また、アモルファスシリコン層１０２は、ポリシリコン層等としてもよい。
【００１９】
次に、上記のアモルファスシリコン層１０２のエッチングを行うプラズマエッチング装置の構成例について説明する。
【００２０】
図２は、所謂誘導結合型（ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）型）のプラズマエッチング装置２０１の構成を示すものである。同図に示すように、プラズマエッチング装置２０１は、処理チャンバー２１０を具備している。処理チャンバー２１０は、表面を陽極酸化処理されたアルミニウム等から略円筒状に構成されている。処理チャンバー２１０の内側の底部には、半導体ウエハＷ等の被処理基板を載置するための載置台２１５が配設されている。載置台２１５の基板載置面には、被処理基板を吸着するための図示しない静電チャック等が設けられている。
【００２１】
処理チャンバー２１０の天井部には、載置台２１５と対向するように、石英又はセラミックス等の誘電体（絶縁体）材料からなる誘電体窓２１３が設けられている。誘電体窓２１３は、円板状に形成されており、処理チャンバー２１０の天井部に形成された円形の開口を気密に閉塞するように配設されている。
【００２２】
プラズマエッチング装置２０１には、処理チャンバー２１０内にエッチングガスを供給するためのガス供給部２２０が設けられている。処理チャンバー２１０の側壁部にはガス導入口２２１が形成されており、ガス導入口２２１には、ガス供給配管２２３を介してガス供給源２２２が接続されている。ガス供給配管２２３の途中には、エッチングガスの流量を制御するためのマスフローコントローラ２２４及び開閉バルブ２２６が介挿されている。ガス供給源２２２からのエッチングガスは、マスフローコントローラ２２４により所定の流量に制御されて、ガス導入口２２１から処理チャンバー２１０内に供給される。
【００２３】
処理チャンバー２１０の底部には、処理チャンバー２１０内を排気するための排気部２３０が排気管２３２を介して接続されている。排気部２３０は例えば真空ポンプ等によって構成され、処理チャンバー２１０内を所定の圧力まで減圧し得るようになっている。処理チャンバー２１０の側壁部には、ウエハ搬出入口２１２が形成されており、このウエハ搬出入口２１２には、開閉自在とされたゲートバルブ２１１が設けられている。
【００２４】
処理チャンバー２１０の天井部の外側には、誘電体窓２１３の外側面（上側面）に対向するように平面状の高周波アンテナ２４０が配置されており、この高周波アンテナ２４０を覆うように略筒状（本実施形態では円筒状）のシールド部材２６０が設けられている。高周波アンテナ２４０は、例えば銅、アルミニウム、ステンレスなどの導体で構成された渦巻きコイル状のアンテナ素子２４２を、複数の挟持体２４４で挟持して構成されている。アンテナ素子２４２には、高周波電源２５０が接続されている。高周波電源２５０からは、所定周波数、例えば、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、６０ＭＨｚ等の高周波電力が出力される。
【００２５】
プラズマエッチング装置２０１は、制御部２７０を具備しており、この制御部２７０によってプラズマエッチング装置２０１の各部が制御されるようになっている。また、制御部２７０には、オペレータがプラズマエッチング装置２０１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマエッチング装置２０１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部２７１が接続されている。
【００２６】
さらに、制御部２７０には、プラズマエッチング装置２０１で実行される各種処理を制御部２７０の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要なレシピなどが記憶された記憶部２７２が接続されている。
【００２７】
制御部２７０は、操作部２７１からの指示等に基づいて所望のレシピを記憶部２７２から読み出して各部を制御することで、プラズマエッチング装置２０１での所望の処理を実行する。また、操作部２７１からの操作によりレシピを編集できるようになっている。
【００２８】
上記構成のプラズマエッチング装置２０１によって、半導体ウエハＷのプラズマ処理を行う場合、ゲートバルブ２１１を開き、ウエハ搬出入口２１２から処理チャンバー２１０内に半導体ウエハＷを搬入し、載置台２１５に載置して静電チャックにより吸着する。
【００２９】
次いで、ゲートバルブ２１１を閉じ、排気部２３０の図示しない真空ポンプ等によって、処理チャンバー２１０内を所定の真空度となるまで真空引する。
【００３０】
その後、ガス供給部２２０によって、所定流量のＳＦ６ガスを含むエッチングガス、すなわち、ＳＦ６ガスの単ガス又はＳＦ６ガスと希ガスの混合ガスのいずれかのエッチングガスを、処理チャンバー２１０内に供給する。そして、処理チャンバー２１０内の圧力が、所定の圧力に維持された後、高周波電源２５０から、高周波アンテナ２４０に所定の周波数の高周波電力が印加される。これにより、処理チャンバー２１０内には、処理ガスのＩＣＰプラズマが発生する。
【００３１】
このＩＣＰプラズマが、載置台２１５上に載置された半導体ウエハＷに作用することによって、半導体ウエハＷのプラズマエッチングが行われる。この時、必要に応じて、載置台２１５には、イオン引き込み用（バイアス用）の高周波電力が印加される。そして、所定のプラズマエッチング処理が終了すると、高周波電力の印加及び処理ガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷが処理チャンバー２１０内から搬出される。
【００３２】
実施例１として、図２に示すようなＩＣＰ型のプラズマエッチング装置２０１を用いて、図１（ｂ）に示した状態の半導体ウエハＷのアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った。プラズマエッチング条件は、以下のとおりである。
【００３３】
エッチングガス：ＳＦ６ガス（単ガス）＝３００ｓｃｃｍ
圧力：２６．６Ｐａ（２００ｍＴｏｒｒ）
高周波電力：２００Ｗ（バイアスは０Ｗ）
温度（側壁部／載置台）：７０℃／６０℃
時間：８秒
【００３４】
上記のプラズマエッチング条件でアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った実施例１では、図１（ｃ）に示すように、残渣が生じることなく、かつ、下層膜である酸化シリコン層１０１のロスを生じさせずに（高選択比で）アモルファスシリコン層１０２を除去することができた。この場合、
アモルファスシリコンのエッチングレート＝８９２．９ｎｍ／ｍｉｎ
アモルファスシリコンと酸化シリコンとの選択比＝９７．１
であった。また、酸化シリコンの代わりに窒化シリコンを用いた場合は、
アモルファスシリコンと窒化シリコンとの選択比＝６２．０
であった。
【００３５】
また、載置台温度を−１０℃とし、他のエッチング条件を、実施例１と同一とした場合については、
アモルファスシリコンのエッチングレート＝６４６．１ｎｍ／ｍｉｎ
アモルファスシリコンと酸化シリコンとの選択比＝９９．４
であった。また、酸化シリコンの代わりに窒化シリコンを用いた場合は、
アモルファスシリコンと窒化シリコンとの選択比＝７１．０
であった。
【００３６】
上記のように、載置台温度を下げると、選択比が向上する傾向にあり、特に窒化シリコンとの選択比は顕著に向上した。したがって、載置台温度は、６０℃以下とすることが好ましく、０℃以下程度とすることがさらに好ましい。
【００３７】
また、高周波電力を２００Ｗ未満に低下させ、１５０Ｗ及び１００Ｗとし、他のエッチング条件は実施例１と同一とした場合、アモルファスシリコンのエッチングレートが低下し、選択比も低下する傾向が見られた。したがって、高周波電力は、２００Ｗ以上とすることが好ましい。
【００３８】
また、エッチングガス流量を３００ｓｃｃｍから増加させ、４００ｓｃｃｍ、５００ｓｃｃｍとし、他のエッチング条件について実施例１と同一とした場合について、エッチングレート及び選択比を測定した。この結果は、以下の通りとなった。
【００３９】
（エッチングガス流量が４００ｓｃｃｍの場合）
アモルファスシリコンのエッチングレート＝５２８．４ｎｍ／ｍｉｎ
アモルファスシリコンと酸化シリコンとの選択比＝１１５
アモルファスシリコンと窒化シリコンとの選択比＝８８．０
【００４０】
（エッチングガス流量が５００ｓｃｃｍの場合）
アモルファスシリコンのエッチングレート＝３９７．６ｎｍ／ｍｉｎ
アモルファスシリコンと酸化シリコンとの選択比＝１１３．６
アモルファスシリコンと窒化シリコンとの選択比＝７５．０
【００４１】
上記のとおり、アモルファスシリコンと酸化シリコンとの選択比及びアモルファスシリコンと窒化シリコンとの選択比は、エッチングガス流量４００ｓｃｃｍの場合が最も高く、３００ｓｃｃｍの場合も、５００ｓｃｃｍの場合も、４００ｓｃｃｍの場合より低くなった。したがって、エッチングガス流量は、３００〜５００ｓｃｃｍ程度とすることが好ましく、略４００ｓｃｃｍ程度とすることがさらに好ましい。
【００４２】
次に、図３を参照して、本実施形態に使用することができる所謂容量結合型（ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma）型）のプラズマエッチング装置の構成について説明する。図３に示すようにプラズマエッチング装置３１０は、気密に構成され、基板としての半導体ウエハＷを収容する処理チャンバー３１１を具備している。この処理チャンバー３１１は、円筒状とされ、例えば表面に陽極酸化被膜を形成されたアルミニウム等から構成されている。真空処理チャンバー３１１内には、被処理基板である半導体ウエハＷを水平に支持する載置台３１２が設けられている。
【００４３】
載置台３１２は、その基材が導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、下部電極としての機能を有する。また、載置台３１２の上方には、載置台３１２に載置された半導体ウエハＷの周囲を囲むように例えばシリコン又はＳｉＣ等から形成されたフォーカスリング３２６が設けられており、さらに、このフォーカスリング３２６の周囲を囲むように、石英等からなるシールドリング３２７が配設されている。載置台３１２の周囲には、載置台３１２を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の側面保護部材３２５が配設されており、この側面保護部材３２５の上に、上記したシールドリング３２７が載置されている。
【００４４】
載置台３１２と処理チャンバー３１１の内壁との間には、側方排気路３１３が形成されており、この側方排気路３１３中には排気プレート３１４が配設されている。排気プレート３１４は、多数の貫通孔を有する板状部材であり、処理チャンバー３１１の内部を、上部と下部とに仕切る仕切り板として機能する。排気プレート３１４より上方の空間は、プラズマが生起される処理空間３１５となっている。また、排気プレート３１４より下方の空間は、排気室（マニホールド）３１６となっている。排気室３１６には、処理チャンバー３１１内を排気するための排気管３１７が接続されている。排気管３１７には、図示しない真空ポンプ及び自動圧力制御（ＡＰＣ）バルブ等からなる排気機構が接続されている。
【００４５】
載置台３１２には、第１の整合器３１９を介して第１の高周波電源３１８が接続され、また、第２の整合器３２１を介して第２の高周波電源３２０が接続されている。第１の高周波電源３１８は、プラズマ発生用のものであり、この第１の高周波電源３１８からは所定周波数（２７ＭＨｚ以上例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力が載置台３１２に供給されるようになっている。また、第２の高周波電源３２０は、イオン引き込み用（バイアス用）のものであり、この第２の高周波電源３２０からは第１の高周波電源３１８より低い所定周波数（例えば２ＭＨｚ）の高周波電力が載置台３１２に供給されるようになっている。
【００４６】
一方、載置台３１２の上方には、載置台３１２と平行に対向するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド３２８が設けられており、シャワーヘッド３２８と載置台３１２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能するようになっている。
【００４７】
載置台３１２の上面には、半導体ウエハＷを静電吸着するための静電チャック３２３が設けられている。この静電チャック３２３は、絶縁体の間に電極３２２を介在させて構成されており、電極３２２には直流電源３２４が接続されている。そして電極３２２に直流電源３２４から直流電圧が印加されることにより、クーロン力等によって半導体ウエハＷが吸着されるよう構成されている。
【００４８】
載置台３１２の内部には、図示しない冷媒流路が形成されており、この冷媒流路の中に適宜の冷媒、例えば冷却水等を循環させることによって、載置台３１２を所定の温度に制御可能となっている。また、載置台３１２等を貫通するように、半導体ウエハＷの裏面側にヘリウムガス等の伝熱ガス（バックサイドガス）を供給するためのバックサイドガス供給機構（図示せず。）が設けられている。そして、上記の冷媒流路と、バックサイドガス供給機構により、載置台３１２の上面に静電チャック３２３によって吸着保持された半導体ウエハＷを、所定の温度に制御できるようになっている。
【００４９】
上記したシャワーヘッド３２８は、処理チャンバー３１１の天井部分に設けられている。シャワーヘッド３２８は、上部電極板３２９と、この上部電極板３２９を着脱可能に支持するクーリングプレート３３０と、このクーリングプレート３３０を覆う蓋体３３１とを有する。上部電極板３２９は、厚み方向に貫通する多数のガス孔３３２を有する円板状部材からなる。クーリングプレート３３０の内部には、バッファ室３３３が設けられ、このバッファ室３３３にはエッチングガス導入管３３４が接続されている。エッチングガス導入管３３４には、図示しないエッチングガス供給源が接続されている。
【００５０】
上記構成のプラズマエッチング装置３１０は、制御部３３５によって、その動作が統括的に制御される。この制御部３３５には、ＣＰＵを備えプラズマエッチング装置の各部を制御するプロセスコントローラ３３６、キーボードやディスプレイ等からなる操作部３３７、記憶部３３８等から構成されている。
【００５１】
記憶部３３８には、プラズマエッチング装置３１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ３３６の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、操作部３３７からの指示等にて任意のレシピを記憶部３３８から呼び出してプロセスコントローラ３３６に実行させることで、プロセスコントローラ３３６の制御下で、プラズマエッチング装置３１０での所望の処理が行われる。
【００５２】
具体的には、プロセスコントローラ３３６は、処理ガス導入管３３４からバッファ室３３３へ供給されたエッチングガスを処理空間３１５へ導入し、このエッチングガスを第１の高周波電源３１８から載置台３１２を介して印加されたプラズマ生成用高周波電力によって励起してプラズマを生成し、このプラズマを載置台３１２上の半導体ウエハＷに作用させてプラズマエッチングを行う。この際、必要に応じて、第２の高周波電源３２０から載置台３１２を介して印加されたイオン引き込み用（バイアス用）の高周波電力によって、プラズマ中のイオンを、半導体ウエハＷに向けて引き込む。
【００５３】
上記構成のプラズマエッチング装置３１０を用いて、図１（ｂ）に示した状態の半導体ウエハＷのアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行うことができる。この際、前述したとおり、処理ガス導入管３３４から、ＳＦ６ガスを含むエッチングガス、すなわち、ＳＦ６ガスの単ガス又はＳＦ６ガスと希ガスの混合ガスのいずれかのエッチングガスを処理空間３１５へ導入して行う。
【００５４】
実施例２として、図３に示すようなＣＣＰ型のプラズマエッチング装置３１０を用いて、図１（ｂ）に示した状態の半導体ウエハＷのアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った。プラズマエッチング条件は、以下のとおりである。
【００５５】
エッチングガス：ＳＦ６ガス（単ガス）＝５００ｓｃｃｍ
圧力：１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）
高周波電力（第１／第２）：６００Ｗ（１００ＭＨｚ）／０
電極間距離：７０ｍｍ
温度（上部／側壁部／下部）：１００℃／８０℃／６０℃
裏面側ヘリウム圧力：１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）
時間：３０秒
【００５６】
上記のプラズマエッチング条件でアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った実施例２では、図１（ｃ）に示すように、残渣が生じることなく、かつ、下層膜である酸化シリコン層１０１のロスを生じさせずに（高選択比で）アモルファスシリコン層１０２を除去することができた。
【００５７】
また、上記のプラズマエッチング条件のうち、高周波電力を１００Ｗ及び１２００Ｗとし、他のエッチング条件は実施例２と同一とした場合についても、実施例２の場合と同様に、高選択比でアモルファスシリコン層１０２を除去することができた。すなわち、ＣＣＰ型のプラズマエッチング装置の場合、高周波電力は、少なくとも１００Ｗ〜１２００Ｗの範囲で使用することができる。
【００５８】
比較例１として、ＣＣＰ型のプラズマエッチング装置を用い、以下のようなプラズマエッチング条件で図１（ｂ）に示した状態の半導体ウエハＷのアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った。
【００５９】
エッチングガス：Ｃｌ２ガス（単ガス）＝６００ｓｃｃｍ
圧力：１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）
高周波電力（第１／第２）：１２００Ｗ／０
電極間距離：７０ｍｍ
温度（上部／側壁部／下部）：１００℃／８０℃／６０℃
裏面側ヘリウム圧力：１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）
時間：６０秒
【００６０】
比較例１では、アモルファスシリコン層１０２を完全に除去することはできたが、選択比が低く、図４（ａ）に示すように、下層の酸化シリコン層１０１が削られてしまい、ロス１１０が生じてしまった。
【００６１】
比較例２として、ＣＣＰ型のプラズマエッチング装置を用い、以下のようなプラズマエッチング条件で図１（ｂ）に示した状態の半導体ウエハＷのアモルファスシリコン層１０２のプラズマエッチングを行った。
【００６２】
エッチングガス：ＨＢｒ／Ｏ２＝６００／５ｓｃｃｍ
圧力：３．３２５Ｐａ（２５ｍＴｏｒｒ）
高周波電力（第１／第２）：２００Ｗ／１５０Ｗ
電極間距離：７０ｍｍ
温度（上部／側壁部／下部）：１００℃／８０℃／４０℃
裏面側ヘリウム圧力：１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）
時間：６０秒
【００６３】
比較例２は、選択比の高いエッチング条件であるが、アモルファスシリコン層１０２を完全に除去することはできず、図４（ｂ）に示すように、酸化シリコン層１０３と酸化シリコン層１０３との間に、残渣１１１が残ってしまった。
【００６４】
以上、本発明を、実施形態及び実施例に則して説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６５】
１０１……酸化シリコン層（下地層）、１０２……アモルファスシリコン層、１０３……酸化シリコン層、１１０……ロス、１１１……残渣。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成され、パターニングされたシリコン含有層の側壁部を窒化シリコン層又は酸化シリコン層で覆うように窒化シリコン層又は酸化シリコン層を形成する成膜工程と、
前記シリコン含有層を選択的に除去し、前記側壁部に形成された前記窒化シリコン層又は前記酸化シリコン層を残すプラズマエッチング工程と
を具備した半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマエッチング工程では、ＳＦ６ガスを含むエッチングガスを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記エッチングガスが、ＳＦ６ガスの単ガス又はＳＦ６ガスと希ガスの混合ガスであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法であって、
前記希ガスが、ヘリウム又はアルゴンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記シリコン含有層が、アモルファスシリコン層又はポリシリコン層のいずれかであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記シリコン含有層の下層に、窒化シリコン層又は酸化シリコン層が形成されている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマエッチング工程を、処理チャンバーの外側に誘導結合用のコイルが配置された誘導結合型プラズマエッチング装置によって行い、前記誘導結合用のコイルに２００Ｗ以上の高周波電力を印加することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマエッチング工程を、処理チャンバーの外側に誘導結合用のコイルが配置された誘導結合型プラズマエッチング装置によって行い、前記処理チャンバー内に、３００ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍの流量で、前記エッチングガスを供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマエッチング工程を、処理チャンバーの外側に誘導結合用のコイルが配置された誘導結合型プラズマエッチング装置によって行い、前記基板の温度を６０℃以下に設定してプラズマエッチングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜５いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマエッチング工程を、処理チャンバー内に、上部電極と、当該上部電極と対向し基板が載置される下部電極とが配設された容量結合型プラズマエッチング装置によって行い、前記対向電極間に１００Ｗ〜１２００Ｗのプラズマ生成用高周波電力を印加し、前記下部電極にバイアス用の高周波電力は印加しないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板上に形成され、パターニングされたシリコン含有層の側壁部を窒化シリコン層又は酸化シリコン層で覆うように窒化シリコン層又は酸化シリコン層を形成する成膜工程と、
前記シリコン含有層を選択的に除去し、前記側壁部に形成された前記窒化シリコン層又は前記酸化シリコン層を残すプラズマエッチング工程と
を具備した半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマエッチング工程では、ＳＦ６ガスを含むエッチングガスを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記エッチングガスが、ＳＦ６ガスの単ガス又はＳＦ６ガスと希ガスの混合ガスであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法であって、
前記希ガスが、ヘリウム又はアルゴンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記シリコン含有層が、アモルファスシリコン層又はポリシリコン層のいずれかであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記シリコン含有層の下層に、窒化シリコン層又は酸化シリコン層が形成されている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマエッチング工程を、処理チャンバーの外側に誘導結合用のコイルが配置された誘導結合型プラズマエッチング装置によって行い、前記誘導結合用のコイルに２００Ｗ以上の高周波電力を印加することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマエッチング工程を、処理チャンバーの外側に誘導結合用のコイルが配置された誘導結合型プラズマエッチング装置によって行い、前記処理チャンバー内に、３００ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍの流量で、前記エッチングガスを供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマエッチング工程を、処理チャンバーの外側に誘導結合用のコイルが配置された誘導結合型プラズマエッチング装置によって行い、前記基板の温度を６０℃以下に設定してプラズマエッチングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜５いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマエッチング工程を、処理チャンバー内に、上部電極と、当該上部電極と対向し基板が載置される下部電極とが配設された容量結合型プラズマエッチング装置によって行い、前記対向電極間に１００Ｗ〜１２００Ｗのプラズマ生成用高周波電力を印加し、前記下部電極にバイアス用の高周波電力は印加しないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１０１３９（Ｐ２０１３−１１０１３９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１３９７（Ｐ２０１１−２５１３９７）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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