JPH07211698A

JPH07211698A - 微細パターンの加工方法

Info

Publication number: JPH07211698A
Application number: JP6003951A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Fukuda; 誠一福田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-01-19
Filing date: 1994-01-19
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【構成】ポリシリコン層（ゲート電極層）５のドライ
エッチングを、レジスト・マスク７を用い、パターン側
壁面にＳｉＯ_x系反応生成物よりなる側壁保護膜８を形
成させながら行うに際し、このドライエッチング終了時
におけるレジスト・マスク７の最終膜厚ｄ₂がパターン
寸法ｗの１／２より小さくなるようにする。上記ドライ
エッチング終了後、酸素プラズマ・アッシングによりレ
ジスト・マスク７を除去し、さらに、希フッ酸溶液処理
により側壁保護膜８を除去する。【効果】レジスト・マスク７の最終膜厚ｄ₂が小さい
ため、該レジスト・マスク７の除去が容易であり、ま
た、この除去中に側壁保護膜８が内側に倒れ込んでも、
レジスト・マスク７の除去が最後まで行える。このた
め、次工程作業の信頼性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体プロセス等の微細
加工分野に適用される微細パターンの加工方法に関し、
特に側壁保護膜を用いたドライエッチングを行った際の
後処理を容易とする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の超大規模集積回路（ＶＬＳＩ，Ｕ
ＬＳＩ）等の高集積化デバイスにみられるように半導体
装置のデザイン・ルールが高度に微細化されるに伴い、
ドライエッチングの分野においても高選択性、高異方
性、実用的なエッチング速度、低汚染性、低ダメージ性
等の諸要求を可能な限り高いレベルで同時達成すること
が強く求められている。ただし、これらの諸要求は互い
に取捨選択される関係にあるため、実際のプロセスでは
これらを実用レベルで許容できる範囲に適宜調整しなが
らエッチングを行っているのが実情である。

【０００３】微細加工を必要とするプロセスの代表例と
して、半導体装置の配線形成プロセスが挙げられるが、
中でも、シリコン系材料層をエッチングしてゲート電極
を形成する際には非常に微細なパターンの加工が行われ
ている。

【０００４】従来、単結晶シリコン、ポリシリコン、高
融点金属シリサイド、ポリサイド等のシリコン系材料層
のエッチングには、クロロフルオロカーボン・ガス（以
下、ＣＦＣガスとする。）がエッチング・ガスとして広
く用いられてきた。しかし、ＣＦＣ１１３（Ｃ₂Ｃｌ₃
Ｆ₃）に代表されるいわゆる特定フロンに指定されてい
るガスはもちろん、それ以外のＣＦＣガスに対してもオ
ゾン層破壊防止や地球温暖化防止の観点から規制が厳し
くなる方向にあるため、様々な代替ガス系が提案されて
いる。

【０００５】この代替ガス系は、主エッチング種として
フッ素系化学種以外のハロゲン系化学種、すなわち塩素
系化学種や臭素系化学種を用いるものが多い。これは、
シリコン系材料層に対して自発的な化学反応を起こし易
いフッ素ラジカル（以下、Ｆ ^*とする。）を排し、代わ
りにＣｌ⁺，Ｂｒ⁺等を用いるイオン・アシスト機構に
より異方性形状を確保すること、また特に、ＭＯＳ形電
界効果トランジスタ（以下、ＭＯＳ−ＦＥＴとする。）
のゲート電極加工を行う場合、下地材料であるゲート絶
縁膜（ＳｉＯ_x膜）に対して高選択性を確保することを
意図したものである。

【０００６】近年では、このＣｌ系，Ｂｒ系のエッチン
グ種にさらに酸素系化学種を共存させたエッチングを行
い、ＳｉＯ_x系の反応生成物を側壁保護に用いる方法も
提案されている。例えば、特開平２−８９３１０公報に
は、シリコン層のテーパ加工を臭素または臭化水素を含
む反応ガスと酸素との混合ガスを用いた反応性イオンエ
ッチング（以下、ＲＩＥとする。）による行う方法が開
示されている。この方法は、ＲＩＥに際してＳｉのエッ
チング反応（ＳｉＢｒ_xの生成）と酸化反応（ＳｉＯ_x
の生成）とを所望の割合で並行して進行させ、イオン入
射の少ないパターンの側壁面に堆積するＳｉＯ_xを利用
して実質的なエッチング・マスクの幅を漸次太らせなが
ら、シリコン層のテーパ加工を実現するものである。ま
た、第３９回応用物理学関係連合講演会（１９９２年春
季年会），講演予稿集ｐ．５０４，演題番号２８ｐ−Ｎ
Ｃ−４には、ＨＢｒ／Ｏ₂混合ガスを用いたＳｉエッチ
ングにおいて、レジスト・マスクがＳｉＯ₂系材料で被
覆されることにより、レジスト・マスクの後退を防止
し、異方性形状を達成した実験例が記載されている。

【０００７】以下、上述したようなＣｌ系，Ｂｒ系のエ
ッチング種と酸素系化学種とを共存させたエッチングを
行って、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート電極を形成す
る場合について説明する。

【０００８】先ず、図５に示されるように、シリコン基
板１上にゲート絶縁膜２、ポリシリコン層３と高融点金
属シリサイド層４とからなるポリサイド層５、反射防止
膜６が順次形成されたウェハに対して、所定のパターニ
ングがなされたレジスト・マスク１７を形成する。な
お、このレジスト・マスク１７の初期膜厚は、表面断差
を有するウェハの表面を十分に被覆し、かつ十分なドラ
イエッチング耐性を得る必要から、ポリサイド層５の膜
厚よりかなり大きく選ばれるのが普通である。

【０００９】そして、上記レジスト・マスク１７をマス
クとして、例えば、ＨＢｒ／Ｏ₂混合ガスを放電解離さ
せて、ＲＩＥを行い、反射防止膜６およびポリサイド層
５をエッチングする。上記ＲＩＥが行われると、図６に
示されるように、レジスト・マスク１７が側壁保護膜１
８で被覆されながら、このレジスト・マスク１７によっ
てマスキングされていない領域が除去される。

【００１０】ここで、上記側壁保護膜１８は、レジスト
・マスク１７の後退を防止し、異方性形状を達成するこ
とに寄与している。なお、この側壁保護膜１８は、エッ
チングによりポリサイド層５から放出されたＳｉ原子の
直接酸化、もしくはエッチング反応生成物ＳｉＢｒ_xの
酸化により生成したＳｉＯ_x系生成物を主体とするもの
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにしてポリ
サイド層５のエッチングがなされたら、後処理として、
レジスト・マスク１７及び側壁保護膜１８の除去を行う
必要がある。通常、この後処理としては、酸素系ガスを
用いたプラズマ処理（アッシング）と希フッ酸溶液処理
とが行われる。この一連のプロセスは、酸素ラジカルに
よって有機物よりなるレジスト・マスク１７をアッシン
グ除去した後、上記希フッ酸溶液によってＳｉＯ_x系生
成物よりなる側壁保護膜１８を溶解除去することを意図
したものである。

【００１２】しかし、アッシング中、図７に示すよう
に、レジスト・マスク１７の除去に伴って、このレジス
ト・マスク１７の周囲を取り囲んでいた側壁保護膜１８
が柵状に突出し、内側へ倒れ込んでしまうことがある。
これは、エッチング終了後のレジスト・マスク１７の最
終膜厚が十分に大きく、その側壁面上に形成されていた
側壁保護膜１８が得られたパターンの上面よりかなり高
い柵として突出している場合に問題となる。即ち、上記
倒れ込んだ側壁保護膜１８によってレジスト・マスク１
７が覆われてしまうと、該レジスト・マスク１７は酸素
プラズマから遮蔽され、これ以上アッシングが続行され
ても除去されない。

【００１３】そして、このように側壁保護膜１８によっ
て覆われたレジスト・マスク１７はアッシング中の加熱
により熱硬化を起こし、その後、希フッ酸溶液によって
側壁保護膜１８を溶解除去しても、図８に示されるよう
に残留してしまう。

【００１４】なお、同様の問題は、Ｃｌ系，Ｂｒ系のエ
ッチング種によりアルミニウム系材料層をエッチングす
る場合についても起こる。この場合の側壁保護膜は、主
にレジスト・マスクの分解生成物に由来する炭素系反応
生成物よりなるが、ここにはアルミニウム系材料層や層
間絶縁膜からスパッタアウトされたＡｌやＳｉも取り込
まれているため、酸素プラズマ・アッシングを行うと、
ＡｌＯ_xやＳｉＯ_xといった酸化物が残留する。そし
て、これがレジスト・マスクを覆うと、このレジスト・
マスクの除去が困難になるのである。

【００１５】このように、酸化物系の側壁保護膜を用い
たエッチングによって微細パターンを加工するに際して
は、レジスト・マスクの除去が困難となる場合があり、
この残留レジスト・マスクにより、ウェハの表面断差が
増大したり、後工程で形成される層間絶縁膜のカバレー
ジや絶縁性能に悪影響が及ぼされる虞れがある。

【００１６】そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、レジスト・マスクおよびその
パターン側壁面に堆積した側壁保護膜の除去を十分に、
且つ効率よく行うことが可能な微細パターンの加工方法
を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために提案されたものであり、レジスト・マス
クを用い、パターン側壁面に側壁保護膜を形成させなが
ら被エッチング材料層をドライエッチングする工程と、
少なくとも前記レジスト・マスクを除去する工程とを有
する微細パターンの加工方法において、前記ドライエッ
チング終了時における前記レジスト・マスクの最終膜厚
が前記被エッチング材料層の最小加工寸法の１／２より
実質的に小さくなるように、該レジスト・マスクの初期
膜厚を設定するものである。

【００１８】上記レジスト・マスクの初期膜厚は、レジ
スト・マスクと被エッチング材料層とのエッチング選択
比を考慮して、エッチングが終了した時点でのレジスト
・マスクの最終膜厚が被エッチング材料層の最小加工寸
法の１／２より小さくなるよう、決定すればよい。但
し、上記最小加工寸法とは、被エッチング材料層におけ
るドライエッチングにより除去されない部分、即ち凸形
状に残される部分の中で、最も小さいパターン寸法を指
すものとする。

【００１９】なお、本発明は、表面断差の小さいウェハ
上での加工に適用されることが特に望ましい。これは、
微細なパターンを加工する場合ほど、レジスト・マスク
の最終膜厚を非常に小さくする必要があり、これに応じ
て初期膜厚も小さくする必要があるからである。断差が
大きいウェハ上においてウェハ全面をレジスト塗膜で被
覆するためには、ある程度以上の初期膜厚が必要となる
が、この結果、初期膜厚のウェハ面内均一性が劣化し、
エッチング後にレジスト・マスクの最終膜厚を所望の最
終膜厚にまで小さくできない部分ができてしまうのであ
る。

【００２０】本発明においてレジスト・マスクを除去す
るには、酸素系ガスを用いたプラズマ処理（アッシン
グ）を行えばよい。なお、このアッシングは、常法に従
い適宜最適化した条件にて行えばよい。

【００２１】さらに、本発明に係る微細パターンの加工
方法は、被エッチング材料層がシリコン系材料層であ
り、これをフッ素系化学種以外のハロゲン系化学種と酸
素系化学種とを生成し得るエッチング・ガスを用いて加
工する場合に適用して好適である。この場合、上記ハロ
ゲン系化学種と酸素系化学種は、別々のガスから生成さ
せてもよいし、同一のガスから生成させてもよいが、前
者の場合、ハロゲン系化学種を生成するガスとして、Ｃ
ｌ₂，ＨＣｌ，ＮＣｌ_x，Ｂｒ₂，ＨＢｒ等が挙げら
れ、酸素系化学種を生成するガスとして、Ｏ₂，ＮＯ_x
等が挙げられる。後者の場合、ＣｌＯ_x，ＨＣｌＯ等が
使用可能である。

【００２２】上記フッ素系化学種以外のハロゲン系化学
種、例えばＣｌ⁺，Ｂｒ⁺を用いてシリコン系材料層の
ドライエッチングを行うとＳｉＯ_x系生成物がパターン
側壁面に堆積し、これが側壁保護膜として働く。したが
って、シリコン系材料層を例えばゲート電極に加工する
場合には、ゲート絶縁膜（ＳｉＯ_x膜）に対する高選択
性を確保しつつ、異方性エッチングを達成させることが
できる。

【００２３】なお、上記ドライエッチングの処理条件
は、常法に従って、エッチングされる被エッチング材料
層の種類、用いるエッチング・ガスの種類等によって適
宜最適化されればよい。

【００２４】上述のように、側壁保護膜としてＳｉＯ_x
系生成物が堆積している場合、レジスト・マスクの除去
後、希フッ酸溶液処理を行えば、この側壁保護膜を溶解
させて除去することができる。なお、この希フッ酸溶液
処理は、常法に従い適宜最適化した条件にて行えばよ
い。

【００２５】

【作用】本発明を適用して、ドライエッチング終了時に
おけるレジスト・マスクの最終膜厚を最小加工寸法の１
／２より小さくすると、レジスト・マスクおよびパター
ン側壁面に堆積した側壁保護膜を、十分に且つ効率よく
除去することが可能となるのは以下のような理由によ
る。

【００２６】側壁保護膜を形成させながらドライエッチ
ングを行った後、酸素プラズマ・アッシングによってレ
ジスト・マスクの除去を行うと、レジスト・マスクの周
囲を取り囲んでいた側壁保護膜が柵状に残り、突出して
くる。この側壁保護膜の突出した柵の高さはレジスト・
マスクの最終膜厚と同等以下であるから、当然、最小加
工寸法の１／２より小さく、この柵がパターンの内側に
倒れ込んでも、上記柵がパターンを完全に覆ってしまう
ことがない。このため、レジスト・マスクが十分に除去
されていない状態で上記側壁保護膜の柵が倒れても、残
存するレジスト・マスクが酸素プラズマから遮蔽される
ことがなく、このレジスト・マスクの除去が最後まで行
える。

【００２７】したがって、上記側壁保護膜としてＳｉＯ
_xのように酸素プラズマに対して耐性を示す材料を用い
るプロセスであっても、レジスト・マスクが残留しなく
なる。さらに、上記ＳｉＯ_x系の側壁保護膜は希フッ酸
溶液処理にて除去できるため、ウェハ上に何らパーティ
クル汚染も生じない。

【００２８】

【実施例】以下、本発明に係る微細パターンの加工方法
を適用した具体的な実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。ここでは、ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート電極加
工に本発明を適用した例について説明する。

【００２９】実施例１本実施例においては、レジスト・マスク７の初期膜厚ｄ
₁＝０．５μｍとし、ポリサイド層５をパターン寸法ｗ
＝０．５μｍに加工することにより、ゲート電極を形成
した。

【００３０】以下、ゲート電極を形成する工程を図１〜
図４を用いて説明する。先ず、図１に示されるように、
Ｓｉ基板１上にゲート絶縁膜２、ｎ⁺型ポリシリコン層
３及びタングステンシリサイド（ＷＳｉ_x）層４よりな
るポリサイド層５（ゲート電極層）、反射防止膜６を順
次形成し、さらに、所定のゲート電極パターン形状を有
するレジスト・マスク７を形成した。

【００３１】なお、上記ゲート絶縁膜２は、バッチ式熱
拡散炉にてＳｉ基板１を熱酸化することによって、１０
ｎｍ厚に形成されたものである。また、ポリサイド層５
を構成するｎ⁺型ポリシリコン層３及びタングステンシ
リサイド層４は、下記の条件にてそれぞれ約１００ｎｍ
の厚さに成膜されたものである。

【００３２】ｎ⁺型ポリシリコン層３の成膜条件装置：ＬＰＣＶＤ装置原料ガス：ＳｉＨ₄ガス４００ｓｃｃｍＰＨ₃ガス（ＳｉＨ₄ベース０．５％）１００ｓｃｃｍ圧力：４０Ｐａ成膜温度：５５０℃

【００３３】タングステンシリサイド層４の成膜条件装置：ＬＰＣＶＤ装置原料ガス：ＳｉＨ₄ガス１０００ｓｃｃｍＷＦ₆ガス１０ｓｃｃｍ圧力：２６．６Ｐａ成膜温度：３６０℃

【００３４】また、反射防止膜６は、下記の成膜条件に
て、ＳｉＯ_xＮ_y膜が２８．３ｎｍ厚に成膜されたもの
である。

【００３５】反射防止膜６の成膜条件装置：プラズマＣＶＤ装置原料ガス：ＳｉＨ₄ガス５０ｓｃｃｍＮ₂Ｏガス５０ｓｃｃｍ圧力：３３０Ｐａ成膜温度：３８０℃ ＲＦ電力：１９０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）

【００３６】なお、上記レジスト・マスク７は、例えば
ポジ型のノボラック系フォトレジスト材料が反射防止膜
６上に塗布され、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）
による選択露光と現像によって、パターン寸法ｗ＝０．
５μｍのゲート電極パターンにしたがって、初期膜厚ｄ
₁＝０．５μｍに形成されたものである。

【００３７】そして、上述のようにして形成されたウェ
ハに対して、上記レジスト・マスク７をマスクとして、
反射防止膜６とポリサイド層５のジャストエッチングを
行った。このジャストエッチング条件は下記に示すとお
りである。

【００３８】ジャストエッチング条件装置：有磁場マイクロ波プラズマエッチング装置エッチング・ガス：Ｃｌ₂ガス７４ｓｃｃｍＯ₂ガス６ｓｃｃｍガス圧力：０．６７Ｐａマイクロ波電力：８００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス：１００Ｗ（２ＭＨｚ）ステージ温度：２０℃

【００３９】さらに、ゲート絶縁膜２に対する選択比を
確保するためにＲＦバイアスを下げ、ポリシリコン層１
００ｎｍ相当のオーバーエッチングを行った。この条件
は下記に示されるとおりである。

【００４０】オーバーエッチング条件装置：有磁場マイクロ波プラズマエッチング装置エッチング・ガス：Ｃｌ₂ガス７４ｓｃｃｍＯ₂ガス６ｓｃｃｍガス圧力：０．６７Ｐａマイクロ波電力：８００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス：５０Ｗ（２ＭＨｚ）ステージ温度：２０℃

【００４１】上述のジャストエッチング及びオーバーエ
ッチングにより、図２に示されるように、側壁保護膜８
が形成されながら、レジスト・マスク７によってマスキ
ングされていない領域の反射防止膜６とポリサイド層５
が除去された。なお、上記ジャストエッチング及びオー
バーエッチングにおいては、ポリサイド層５とレジスト
・マスク７との選択比が平均して約１：１であったた
め、オーバーエッチング終了後のレジスト・マスク７の
最終膜厚ｄ₂は約０．２μｍとなり、ポリサイド層５の
パターン寸法ｗの１／２なる長さ（＝０．２５μｍ）よ
り小となった。

【００４２】なお、上記レジスト・マスク７とポリサイ
ド層５のパターン側壁面に堆積した側壁保護膜８は、主
に反射防止膜６やポリサイド層５から放出されたＳｉ原
子の直接酸化、もしくはエッチング反応生成物ＳｉＣｌ
_xの酸化により生成したＳｉＯ_x系生成物よりなる。

【００４３】次に、上述のウェハに対して、酸素プラズ
マ・アッシングを行った。この酸素プラズマ・アッシン
グの条件は下記に示されるとおりである。

【００４４】酸素プラズマ・アッシング処理条件装置：マイクロ波プラズマ・アッシング装置アッシング・ガス：Ｏ₂ガス１０００ｓｃｃｍマイクロ波電力：１２００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ウェハの加熱温度：２００℃

【００４５】上述のアッシングにより、図３に示すよう
に、レジスト・マスク７が除去された。なお、本実施例
において、レジスト・マスク７の除去に伴って柵状に残
される側壁保護膜８は、その高さが約０．２μｍと小さ
いので倒れにくかった。また、一部倒れた部分があった
が、レジスト・マスク７を完全に覆ってしまうことはな
かったため、レジスト・マスク７が酸素プラズマから遮
蔽されることがなく、このレジスト・マスク７は最後ま
で十分に除去された。

【００４６】続いて、側壁保護膜８を除去するために希
フッ酸（ＨＦ）溶液処理を行った。この条件を下記に示
す。

【００４７】希フッ酸（ＨＦ）溶液処理条件装置：ディップ（液槽）式洗浄装置処理方法：１）０．５％ＨＦ水溶液へ浸漬２０秒２）脱イオン水（超純水）リンス６００秒３）最終仕上げ脱イオン水（超純水）リンス３００秒４）イソプロピルアルコール乾燥１２００秒

【００４８】上述のようにして、希フッ酸（ＨＦ）溶液
処理を行うと、図４に示すように、側壁保護膜８が除去
された。

【００４９】以上のように、本実施例のようにしてゲー
ト電極加工および後処理を行うと、レジスト・マスク７
および側壁保護膜８が残留することもなく、ドライエッ
チング後の後処理が効率よく行えた。

【００５０】実施例２本実施例においては、レジスト・マスク７の初期膜厚ｄ
₁＝０．３２μｍとし、ポリサイド層５をパターン寸法
ｗ＝０．３５μｍに加工することにより、ゲート電極を
形成した。

【００５１】先ず、図１に示されるように、Ｓｉ基板１
上にゲート絶縁膜２、Ｎ⁺ポリシリコン層３及びタング
ステンシリサイド（ＷＳｉ_x）層４よりなるポリサイド
層５、反射防止膜６を形成し、さらに、所望のゲート電
極パターン形状を有するレジスト・マスク７を形成し
た。

【００５２】なお、上記Ｎ⁺ポリシリコン層３及びタン
グステンシリサイド（ＷＳｉ_x）層４は、それぞれ実施
例１と同様の成膜条件にて５０ｎｍなる膜厚に形成され
たものである。また、レジスト・マスク７は、化学増幅
系ポジ型フォトレジスト材料よりなり、初期膜厚ｄ₁＝
０．３２μｍ、パターン寸法ｗ＝０．３５μｍなるゲー
ト電極パターン形状とされた以外は実施例１と同様にし
て形成されたものである。

【００５３】次に、上記レジスト・マスク７をマスクと
した反射防止膜６、ポリサイド層５のドライエッチング
を、実施例１と同様の条件でジャストエッチング状態ま
で行った後、下記に示される条件にてポリシリコン層５
０ｎｍ相当のオーバーエッチングを行った。

【００５４】オーバーエッチング条件装置：有磁場マイクロ波プラズマエッチング装置エッチング・ガス：Ｃｌ₂ガス１２０ｓｃｃｍＯ₂ガス６ｓｃｃｍガス圧力：０．６７Ｐａマイクロ波電力：８００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス：６５Ｗ（２ＭＨｚ）ステージ温度：２０℃

【００５５】上述のジャストエッチング及びオーバーエ
ッチングによって、図２に示されるように、側壁保護膜
８が形成されながら、レジスト・マスク７によってマス
キングされていない領域の反射防止膜６、ポリサイド５
が除去された。なお、上記ジャストエッチング及びオー
バーエッチングにおいては、ポリサイド層５とレジスト
・マスク７との選択比が平均して約１：１であったた
め、レジスト・マスク７の最終膜厚ｄ₂は約０．１７μ
ｍとなり、ポリサイド層５のパターン寸法ｗの１／２な
る長さ（０．１７５μｍ）より小となった。

【００５６】次に、上述のウェハに対して、酸素プラズ
マ・アッシングを下記の条件にて行った。

【００５７】酸素プラズマ・アッシング処理装置：マイクロ波プラズマアッシング装置アッシング・ガス：Ｏ₂ガス１０００ｓｃｃｍＮ₂ガス５ｓｃｃｍマイクロ波電力：１２００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ウェハの加熱温度：２００℃

【００５８】上述のアッシングにより、図３に示すよう
に、レジスト・マスク７が除去された。なお、本実施例
において、レジスト・マスク７の除去に伴って柵状に残
される側壁保護膜８は、その高さが約０．１７μｍと小
さいので倒れにくかった。また、一部倒れた部分があっ
たが、レジスト・マスク７を完全に覆ってしまうことは
なかったため、レジスト・マスク７が酸素プラズマから
遮蔽されることがなく、このレジスト・マスク７は最後
まで十分に除去された。

【００５９】その後、側壁保護膜８を除去するために希
フッ酸（ＨＦ）溶液処理を行った。この条件を下記に示
す。

【００６０】希フッ酸（ＨＦ）溶液処理条件装置：スプレー式スピン洗浄装置処理方法：１）０．５％ＨＦ水溶液による溶解スプレーノズル圧力１．４７×１０⁵Ｐａスピン回転数５００ｒｐｍ薬液温度２０℃ 処理時間２０秒２）超純水による洗浄スプレーノズル圧力１．４７×１０⁵Ｐａスピン回転数５００ｒｐｍ処理時間３０秒３）超純水による仕上げ洗浄スプレーノズル圧力１．４７×１０⁵Ｐａスピン回転数５００ｒｐｍ処理時間６０秒４）乾燥スピン回転数２５００ｒｐｍ処理時間６０秒

【００６１】上述のようにして希フッ酸（ＨＦ）溶液処
理を行うと、図４に示すように、側壁保護膜８が除去さ
れた。なお、本実施例の希フッ酸（ＨＦ）溶液処理は、
スプレー式スピン洗浄にて行ったため、ディップ式のよ
うな薬液中からのダストの付着が起こりにくく、実施例
１よりもパーティクルレベルを低下させることができ
た。

【００６２】本実施例のようにしてゲート電極加工およ
び後処理を行うと、レジスト・マスク７および側壁保護
膜８の除去を十分に且つ効率よく行うことができた。

【００６３】以上、本発明にかかる微細パターンの加工
方法について説明したが、本発明は上述の実施例に限定
されるものではない。例えば、ポリサイド層５のエッチ
ングに用いるエッチング・ガスはＣｌ₂／Ｏ₂混合ガス
以外に、Ｂｒ／Ｏ₂混合ガス、ＨＢｒ／Ｏ₂混合ガス等
が使用できる。また、上述のポリサイド層５の代わりに
ポリシリコン層を例えばＨＢｒ／Ｏ₂混合ガス等によっ
てエッチングしてゲート電極を形成してもよいし、ＨＢ
ｒ等のエッチング・ガスを用いてアルミニウム系材料層
を所望の配線形状に加工してもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る微細パターンの加工方法を適用すると、レジスト
・マスクおよび側壁保護膜の除去を十分に且つ効率よく
行うことができる。特に、本発明をシリコン系材料層の
エッチングに適用した場合には、ＣＦＣ系ガスを用いず
とも、優れた異方性を有し且つ高選択性の確保されたド
ライエッチングが可能であるという、塩素系化学種や臭
素系化学種によるエッチングのメリットを最大限に活か
すことができる。

【００６５】また、本発明を適用してレジスト・マスク
の膜厚を薄く形成すれば、これを構成するフォトレジス
ト材料の消費量が削減できるとともに、選択露光および
現像処理にてパターニングするに際し、露光時間および
現像時間が低減でき、且つ、解像度の向上を図ることも
可能となる。また、エッチング終了後、これを除去する
のも容易となる。

【００６６】また、レジスト・マスクが十分に除去され
ることから、ダストやカーボン汚染の発生も抑えられ、
次工程作業の信頼性が向上する。このため、製造された
半導体装置等の品質及び歩留まりの向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したゲート電極の加工プロセスに
おいて、エッチング前のウェハを模式的に示す断面図で
ある。

【図２】図１の反射防止膜及びポリサイド層のエッチン
グが行われた後のウェハを模式的に示す断面図である。

【図３】図２のレジスト・マスクが除去された後のウェ
ハを模式的に示す断面図である。

【図４】図３の側壁保護膜が除去された後のウェハを模
式的に示す断面図である。

【図５】従来法によるゲート電極の加工プロセスにおい
て、エッチング前のウェハを模式的に示す断面図であ
る。

【図６】図５の反射防止膜及びポリサイド層のエッチン
グが行われた状態を模式的に示す断面図である。

【図７】図６のレジスト・マスクの除去中、側壁保護膜
が内側に倒れ込んだ状態を模式的に示す断面図である。

【図８】図７の側壁保護膜を除去後、レジスト・マスク
が残留している状態を模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１Ｓｉ基板２ゲート絶縁膜３ｎ⁺型ポリシリコン層４タングステンシリサイド層５ポリサイド層６反射防止膜７レジスト・マスク８側壁保護膜ｄ₁ （レジスト・マスク７の）初期膜厚ｄ₂ （レジスト・マスク７の）最終膜厚ｗパターン寸法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２３Ｆ 4/00 Ｅ 8417−4ＫＨ０１Ｌ 21/304 ３４１ＤＨ０５Ｈ 1/46 9014−2ＧＨ０１Ｌ 21/302 Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジスト・マスクを用い、パターン側壁
面に側壁保護膜を形成させながら被エッチング材料層を
ドライエッチングする工程と、少なくとも前記レジスト
・マスクを除去する工程とを有する微細パターンの加工
方法において、前記ドライエッチング終了時における前記レジスト・マ
スクの最終膜厚が前記被エッチング材料層の最小加工寸
法の１／２より実質的に小さくなるように、該レジスト
・マスクの初期膜厚を設定することを特徴とする微細パ
ターンの加工方法。
【請求項２】前記レジスト・マスクの除去を、酸素系
ガスを用いたプラズマ処理により行うことを特徴とする
請求項１記載の微細パターンの加工方法。
【請求項３】前記被エッチング材料層はシリコン系材
料層であり、前記ドライエッチングはフッ素系化学種以
外のハロゲン系化学種と酸素系化学種とを生成し得るエ
ッチング・ガスを用いて行うものであることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の微細パターンの加工
方法。
【請求項４】前記レジスト・マスクの除去後、希フッ
酸溶液処理を行って前記側壁保護膜を除去することを特
徴とする請求項３記載の微細パターンの加工方法。