(57)【要約】【課題】  下層膜や基板のエッチングを抑えて、高誘電率膜のエッチングを行う。【解決手段】  高誘電率膜が形成された試料基板をエッチングするエッチング装置において、試料基板を収納する処理室と、処理室内において、試料基板を載置する載置台と、処理室内に、試料基板をエッチングする反応性ガスを供給する反応性ガス供給口と、処理室内に載置された試料基板に光を照射するフラッシュランプとを設ける。エッチングの際には、反応性ガス供給口から、反応性ガスを導入した後、フラッシュランプを発光させ、試料基板に、フラッシュランプ光を所定回数照射する。【選択図】      図１
2005252186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高誘電率膜が形成された試料基板をエッチングするエッチング装置において、
前記試料基板を収納する処理室と、
前記処理室内において、前記試料基板を載置する載置台と、
前記処理室内に、前記試料基板をエッチングする反応性ガスを供給する反応性ガス供給口と、
前記処理室内に載置された前記試料基板に光を照射するフラッシュランプと、
を備えることを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
前記処理室内に、プラズマを発生させるプラズマ発生手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記プラズマ発生手段として、ＩＣＰコイルを備えることを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項４】
前記プラズマ発生手段として、マグネトロンを備えることを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項５】
前記プラズマ発生手段として、マグネトロンと、ソレノイドコイルとを備えることを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項６】
前記プラズマ発生手段において用いられる高周波電力を、パルス化することを特徴とする請求項２から５に記載のエッチング装置。
【請求項７】
前記載置台は、前記載置台に電圧を印加する電圧電源を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項８】
前記反応性ガスは、Ｃｌ２、ＨＣｌ、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、Ｂｒ２、ＨＢｒ、ＢＢｒ、ＳｉＢｒ４、Ｉ２、ＨＩ、ＢＩ３、あるいは、ＳｉＩ４のガスのうち、少なくとも１のガスを含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項９】
前記反応性ガスは、Ｈ２ガスを含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項１０】
前記反応性ガスは、不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項１１】
試料基板に形成された高誘電率膜をエッチングするエッチング方法において、
処理室内に、前記試料基板をエッチングする反応性ガスを供給する反応性ガス供給工程と、
前記試料基板に、フラッシュランプを照射する照射工程と、
を備えることを特徴とするエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エッチング装置及びエッチング方法に関するものである。更に具体的には、高誘電率膜のエッチングに用いられるエッチング装置及びこれを用いたエッチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細化プロセスの進歩に伴い、トランジスタにおいても、ゲート長の微細化が急速に進められている。また、ゲート長の縮小化による消費電力の増大を抑えるため、ゲート絶縁膜の膜厚を薄くする必要がある。例えば、ゲート長が０．１μm以下となった場合、ゲート絶縁膜の膜厚を、ＥＯＴ（Equivalent Oxide Thickness；酸化膜換算膜厚）で、約１．０〜２．０nm以下にまでする必要がある。しかし、このように、ゲート絶縁膜を薄膜化すると、従来のＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜では、トンネル電流が増大し、リーク電流が増大するという問題を回避することができない。そこで、ゲート絶縁膜として、高誘電率膜（以下、High-k膜とする）を用いる方法が考えられている。ゲート絶縁膜として、High-k膜を用いることにより、実際の物理的膜厚を厚く確保してトンネル電流を抑えつつ、同時に、ＥＯＴを薄くして消費電力の低下を測ることができる
【０００３】
High-k膜をゲート絶縁膜として用いる場合のトランジスタの製造方法の１つとして、次のような方法がある。
まず、Ｓｉ基板上を、素子分離領域により区画し、この区画領域にウェルを形成する。その後、このウェル領域上に、ＳｉＯ２膜、High-k膜、ゲート電極材料となる膜、ハードマスクとなるＳｉＯ２膜等を順に堆積する。その後、ゲート電極のパターニングを行う。具体的には、まず、フォトレジスト剤を塗布し、リソグラフィー技術によりフォトレジストにパターンを形成し、レジストマスクを形成する。このレジストマスクをマスクとして、最上層のＳｉＯ２膜をエッチングした後、レジストマスクを除去する。エッチングされたＳｉＯ２膜をハードマスクとして、ポリシリコン膜をエッチングし、次いで、High-k膜を順にエッチングする。その後、必要に応じて、拡散層の形成、サイドウォールの形成等を行い、トランジスタが形成される。
【０００４】
ところで、High-k膜のエッチング方法としては、エッチング生成物の蒸気圧が低いことから、加速した運動エネルギーとプラズマ中に生成される活性種との相乗効果によりエッチングを行うイオンエッチング法（ＲＩＥ）がある。
また、下層膜や基板へのエッチング時のダメージを考慮して、塩素を含むエッチングガスにより処理を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−７５９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、High-k膜は、薄い薄膜であり、上述のようなイオンを用いた方法では、エッチングレートが高く、素子分離領域や下層のＳｉＯ２膜等の下層膜や基板とのエッチング選択比を大きくとることが困難であり。従って、High-k膜のエッチングの際には、下層膜や基板までエッチングされ、薄いHigh-k膜のみを正確にエッチングすることは困難である。
【０００７】
また、上述のようにイオンを用いた方法の場合、被エッチング膜であるHigh-k膜が薄くなるにつれて、下層膜あるいは基板にイオンが打ち込まれ、ダメージを与えることが考えられる。
【０００８】
従って、この発明は、上述のような問題を解決し、薄いHigh-k膜を、他の部分の過剰なエッチングやダメージを抑えて、正確に除去できるように改良したエッチング装置及びエッチング方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のエッチング装置は、高誘電率膜が形成された試料基板をエッチングするエッチング装置であって、
前記試料基板を収納する処理室と、
前記処理室内において、前記試料基板を載置する載置台と、
前記処理室内に、前記試料基板をエッチングする反応性ガスを供給する反応性ガス供給口と、
前記処理室内に載置された前記試料基板に光を照射するフラッシュランプと、
を備えるものである。
【００１０】
また、この発明のエッチング方法は、試料基板に形成された高誘電率膜をエッチングするエッチング方法であって、
処理室内に、前記試料基板をエッチングする反応性ガスを供給する反応性ガス供給工程と、
前記試料基板に、フラッシュランプを照射する照射工程と、
を備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明においては、処理室内に試料基板を載置し、反応ガスを導入した後、試料基板に、瞬間的にフラッシュランプを照射する。これにより、試料基板の表面のみを瞬間的に高温にして、この表面部分のみで反応を起こすことができる。従って、下層膜や基板のエッチングを抑えつつ、高誘電率膜を、原子数層レベルで正確にエッチングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるエッチング装置１００を説明するための模式図である。
図１に示すように、この発明の実施の形態１におけるエッチング装置１００においては、処理室であるチャンバ２が設けられている。チャンバ２は、密閉可能な筐体である。チャンバ２の天井面には、クォーツウィンドウ４が設けられている、また、チャンバ２の外側のクォーツウィンドウ４上部には、フラッシュランプ６が載置されている。クォーツウィンドウ４は、このフラッシュランプ６から照射される光を透過することができる。
【００１４】
また、チャンバ２内のクォーツウィンドウ４に対向する部分には、ウェーハステージ８が設けられている。また、チャンバ２の側面を貫通して、反応性ガス導入口１０が設けられ、チャンバ２の下面を貫通して、排気口１２が設けられている。反応性ガス導入口１０により、外部から反応性ガスを導入することができ、排気口１２により、チャンバ２内の雰囲気を外部に排出することができる。
また、このように構成されたエッチング装置１００を用いてエッチングを行う場合、この実施の形態においては、ウェーハステージ８上に基板２０が載置される。
【００１５】
図２は、フラッシュランプ６による温度上昇を例示するグラフ図である。図２において、横軸は時間（秒）を示し、縦軸は、温度（℃）を示す。
これは、上述したエッチング装置１００において、ウェーハステージ８上に載置された基板に、フラッシュランプ６を発光して光を照射した場合の、基板表面の温度変化を示すものである。図２に示すように、ウェーハステージ８により、基板は、通常約４００℃程度の一定温度に保たれている。そして、フラッシュランプ６を発光した瞬間、約１ミリ秒間程度、基板表面が約１１５０℃程度まで瞬間的に上昇する。この上昇は瞬間的なものであり、基板表面は、再び、約４００℃程度の温度に戻る。
【００１６】
図３は、この発明の実施の形態１において形成するトランジスタを説明するための断面図である。
図３に示すように、Ｓｉ基板２２には、ゲート絶縁膜として、ＳｉＯ２膜２４及び高誘電率膜（以下、High-k膜とする）２６が形成されている。また、High-k膜２６上には、ゲート電極２８が形成されている。ゲート電極２８及びHigh-k膜２６の側面には、サイドウォール３０が形成されている。また、Ｓｉ基板２２表面付近の、ゲート電極２８両側に位置する部分には、拡散層３２が形成されている。
【００１７】
図４は、この発明の実施の形態１におけるトランジスタの形成方法を説明するためのフロー図である。また、図５〜図７は、実施の形態１におけるエッチングの際の状況を説明するための模式図である。
以下、具体的に、この発明の実施の形態１におけるエッチング方法を説明する。
【００１８】
まず、Ｓｉ基板２２上に、熱酸化により、薄いＳｉＯ２膜２４を形成する（ステップＳ２）。その後、ＳｉＯ２膜２４上に、High-k膜２６を形成する（ステップＳ４）。High-k膜２６は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜する。その後、ＣＶＤ法により、ゲート電極２８の材料膜としてＰｏｌｙ−Ｓｉ膜を形成する（ステップＳ６）。次に、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜上に、ＳｉＯ２膜を形成し（ステップＳ７）、その上に、エッチング用のレジストマスクを形成する（ステップＳ８）。ここでは、まず、レジストをＳｉＯ２膜上に塗布して、その後、所定のパターンが形成されたレチクルを用いて露光を行い、現像、熱処理を行うことによりレジストマスクを形成する。次に、レジストマスクをマスクとして、ＳｉＯ２膜のエッチング、更に、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜のエッチングを行い、図５に示すように、ゲート電極２８の形状に加工する（ステップＳ１０）。
【００１９】
次に、High-k膜２６のエッチングを行う（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。ここでは、上述のように、ゲート電極２８が形成された状態の基板２０を、エッチング装置１００のウェーハステージ８上に載置する。このとき、ウェーハステージ８により、基板２０の温度は、約４００℃程度に保たれる。この状態で、チャンバ２内に反応性ガス導入口１０から、反応性ガスを導入する（ステップＳ１２）。ここで、反応性ガスとしては、Ｃｌ２とＨ２とＡｒとの混合ガスを用いる。次に、フラッシュランプを発光させて、基板に照射する（ステップＳ１４）。
【００２０】
ここで、High-k膜のエッチング状態について、図６により、更に、詳細に説明する。
なお、図６は、簡略のため、ゲート電極２８を省略し、表面にHigh-k膜２６が露出している部分のみを表している。
【００２１】
まず、反応性ガスが導入されただけの状態（ステップＳ１２）においては、図６（ａ）に示すように、基板２０は、約４００℃と比較的低い。従って、チャンバ２内に、反応性ガス３４が存在していても、物理的に安定しているHigh-k膜２６との反応は起こらず、エッチングは進行しない。
【００２２】
この状態で、フラッシュランプ６が発光されると（ステップＳ１４）、図６（ｂ）に示すように、基板２０に、フラッシュランプ光３６が照射される。これにより、基板２０の表面のみが瞬間的（約数ミリ秒間）に、約１０００℃以上にまで上昇する。このとき、高温になったHigh-k膜２６の表面部分では、High-k膜２６と反応性ガス３６との反応が起こり、基板２０表面に露出する部分（即ち、ゲート電極２８で覆われていない部分）のHigh-k膜２６の表面が原子数層レベルでエッチングされて、反応生成物３８が排出される。
【００２３】
このようなフラッシュランプ６の発光（ステップＳ１４）を、約１０秒間隔で、繰り返し行い、約２０回程度行う。これにより、原子数層レベルで、表面から徐々に、High-k膜２６が除去され、最終的に、図６（ｃ）及び図７に示すように、High-k膜２６の不要部分が全て除去される。尚、この間、反応性ガスは常に供給され、また、反応生成物３８や他の汚染物を含む不要なガスは、排気口１２から排気されている状態とする。その後、ゲート電極２８直下部分以外のＳｉＯ２膜は除去される。
【００２４】
次に、ゲート電極２８をマスクとして不純物の注入を行う（ステップＳ１６）。その後、ゲート電極２８とHigh-k膜２６との側面に、サイドウォール３０を形成する（ステップＳ１８）。ここでは、ゲート電極２８とHigh-k膜２６とを埋め込むように、シリコン窒化膜等の絶縁膜を形成した後、エッチバックを行い、ゲート電極２８及びHigh-k膜２６の側面部分にのみこの絶縁膜を残すことにより、サイドウォール３０を形成する。なお、このとき、同時に、基板２２表面に形成されたＳｉＯ２膜３３もエッチングされ、不要部分が除去される。
【００２５】
次に、ゲート電極２８をマスクとして、不純物注入を行い（ステップＳ２０）、拡散層３２を形成し、図３に示すようなトランジスタが形成される。また、その後、必要に応じて、絶縁膜の形成、多層配線の形成等を行い、半導体装置が製造される。
【００２６】
以上説明したように、この発明においては、High-k膜２６のエッチングの際に、フラッシュランプ６の発光を行い、基板表面を瞬間的に高温にする。これは、基板２０の表面のみを高温にするものである。そして、高温になった基板２０表面、即ち、High-k膜２６の原子数層レベルの薄い部分でのみ、反応性ガスとHigh-kとが反応して、原子数層レベルでのエッチングが行われる。従って、下層膜であるＳｉＯ２膜２４やＳｉ基板２２等が同時にエッチングされるのを抑えつつ、High-k膜２６のみを確実にエッチングすることができる。
【００２７】
なお、実施の形態１においては、ゲート絶縁膜として用いるHigh-k膜２６をエッチングする場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、他の部分に用いられるHigh-k膜をエッチングする場合に広く適応することができる。また、この発明は、特に、High-k膜のように物理的に安定した膜を、下層膜等のエッチングレートを大きく取ってエッチングしたいときには有効であるが、必ずしも、High-k膜のエッチングに限る物でもなく、他の膜のエッチングに適用することもできる。
【００２８】
また、ここで、High-k膜とは、一般に、比誘電率がＳｉＯ２膜より高い膜であり、必ずしもこれに限られるものではないが、例えば、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＺｒＳｉＯ４、ＨｆＳｉＯ４等が挙げられる。
【００２９】
また、実施の形態１において説明した、エッチング装置１００の構造は、必ずしもこの発明のエッチング装置の構造を限定するものではない。この発明におけるエッチング装置においては、試料基板を反応性ガス中に晒して、フラッシュランプ光を瞬間的に照射できるものであれば、他の構造であってもよい。
【００３０】
また、実施の形態１において説明したウェーハステージ８の温度及びフラッシュランプ光を照射した際の基板２０の表面温度は、この発明を限定するものではない。これらは、High-k膜の材料と反応性ガスとの反応や、下層膜や基板とのエッチング選択比等を考慮して、適宜選択し得るものである。
【００３１】
また、実施の形態１においては、反応性ガスとして、Ｃｌ２とＨ２とＡｒとの混合ガスを用いる場合について説明した。しかし、この発明において、反応性ガスは、必ずしもこれに限るものではない。反応ガスは、フラッシュランプ光の照射により、High-k膜を選択的に除去できるものであれば他のガスであってもよい。但し、High-k膜の材料や下層膜の材料等を考慮すべきである。他の反応性ガスとしては、例えば、Ｃｌ２に代えて、あるいは、更に、この混合ガスに加えて、ＨＣｌ、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、Ｂｒ２、ＨＢｒ、ＢＢｒ、ＳｉＢｒ４、Ｉ２、ＨＩ、ＢＩ３、あるいは、ＳｉＩ４等を含むものであってもよい。また、この反応性ガスは、Ｈ２ガスを含むことにより、還元作用を働かせて、High-k膜の結合を切断することができ、より高いエッチングレートを確保することができる。しかし、この発明においては、必ずしも、Ｈ２ガスを含むものに限るものではない。また、この反応性ガスは、Ａｒを含むことにより、反応生成物をより確実に排出させることができる。しかし、この発明においては、必ずしも、Ａｒを含むものに限らず、例えば、Ｎ２、Ｈｅ等の他の不活性ガスを含むものでもよく、また、このような不活性ガスを含まないものであってもよい。
【００３２】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２におけるエッチング装置２００を説明するための断面模式図である。
図８に示すように、実施の形態２におけるエッチング装置２００は、実施の形態１において説明したエッチング装置１００と類似するものである。但し、エッチング装置２００においては、実施の形態１において説明したエッチング装置１００の構成に加えて、チャンバ２の外側にＩＣＰコイル４０が配置されている。エッチング装置２００においては、ＩＣＰコイル４０により、チャンバ２内にプラズマを発生することができる。
【００３３】
エッチング装置２００における成膜方法も、実施の形態１に説明した方法と同様である。但し、実施の形態２においては、反応性ガスの導入を開始した際（ステップＳ１２）、同時に、ＩＣＰコイル４０に、約６００Ｗ程度の電力を印加する。これにより、チャンバ２内にプラズマを発生させる。この状態で、フラッシュランプ６を、約１０秒間隔で、約２０回発光させる（ステップＳ１４）。
【００３４】
以上説明したように、実施の形態２においても、エッチングの際、フラッシュランプ６を用いて基板２０表面の温度のみを瞬間的に高温にする。これにより、High-k膜２６の表面のみを、原子数層レベルでのエッチングを行うことができる。また、この実施の形態２においては、ＩＣＰコイル４０を設けて、チャンバ２内にプラズマを発生させた状態でエッチングを行う。これにより、より迅速に、High-k膜２６のエッチングを行うことができる。
【００３５】
なお、ＩＣＰコイル４０に印加する電力は、約６００Ｗ程度として説明した。しかし、この発明は、これに限るものではなく、エッチングの際の他の条件を考慮して決定することができる。但し、下層膜に与えるダメージ等を考慮すれば、好適には、約６００±３００Ｗが好ましい。また、この発明は、ＩＣＰコイル４０に高周波電力を常に印加する場合に限るものではなく、高周波電力をパルス化したものであってもよい。これによれば、プラズマにより下層膜等が受けるダメージを、より効果的に抑えることができる。
【００３６】
また、この発明において、チャンバ２内にプラズマを発生させる手段は、ＩＣＰコイル４０に限る物ではなく、例えば、平板状コイルを用いたものなど、他の方法によりプラズマを発生させるものであってもよい。
その他は、実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
【００３７】
実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３におけるエッチング装置３００を説明するための模式図である。
図９に示すように、エッチング装置３００は、実施の形態２におけるエッチング装置２００と類似するものである。但し、エッチング装置３００において、クォーツウィンドウ４４には、貫通孔４６が設けられている。また、このクォーツウィンドウ４５にマグネトロン４８が配置されている。エッチング装置３００において、マグネトロン４８からは、マイクロ波が発生し、このマイクロ波は、クォーツウィンドウ４５を介して、プラズマ生成室４９内に供給される。
【００３８】
また、エッチング装置３００においては、マグネトロン４８上部にフラッシュランプ６が載置されている。フラッシュランプ６により発光したフラッシュランプ光は、マグネトロン４８を透過し、クォーツウィンドウ４５から、ウェーハステージ８上の基板２０に照射するようになっている。
なお、エッチング装置３００には、ＩＣＰコイル４０は設けられていない。
【００３９】
エッチング装置３００を用いてエッチングを行う方法は、実施の形態１、２において説明した方法と類似する。但し、ここでは、反応性ガスの導入が開始すると（ステップＳ１２）、マグネトロン４８からは、約２．４５ＧＨｚのマイクロ波が供給される。マイクロ波は、クォーツウィンドウ４４の貫通孔４６を介してチャンバ２内に供給される。これにより、チャンバ２内に供給された反応性ガスは、プラズマ化された状態となる。この状態で、実施の形態１、２に説明したのと同様に、フラッシュランプ６が発光を、約１０秒間隔で、約２０回繰り返し行う（ステップＳ１４）。フラッシュランプ６の発光により基板２０の表面の温度のみが瞬間的に上がり、原子層レベルで、High-k膜が除去されていく。
【００４０】
以上説明したように、実施の形態３においても、フラッシュランプ６の発光により、基板２０の表面温度のみを上昇させる。これにより、基板２０表面を原子数層レベルでエッチングでき、下層膜のエッチングを抑えつつ、High-k膜のみを正確にエッチングすることができる。また、この実施の形態においては、マグネトロン４８により、反応性ガスをプラズマ化して用いる。従って、より迅速にエッチングを行うことができる。
その他は実施の形態１、２と同様であるから説明を省略する。
【００４１】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４におけるエッチング装置４００を説明するための断面模式図である。
図１０に示すように、実施の形態４におけるエッチング装置４００は、実施の形態３におけるエッチング装置３００と類似するものである。
【００４２】
但し、実施の形態４は、ＥＣＲエッチング装置を応用したものである。即ち、ＥＣＲ（電子サイクロトン共鳴）を利用して基板をエッチングする装置に、フラッシュランプ６を加えた構造となっている。
具体的には、クォーツウィンドウ４４に、マグネトロン５０が設けられている。また、チャンバ２の外側の側面には、ソレノイドコイル５２が設けられている。また、実施の形態１と同様に、フラッシュランプ６は、クォーツウィンドウ４４上部に設けられている。
【００４３】
エッチング装置４００において、マグネトロン５０からは約２．４５ＧＨｚのマイクロ波が発生される。このマイクロ波によるエネルギーと、ソレノイドコイル５２により発生した磁場との相乗効果により、ＥＣＲを生じる。これにより、チャンバ２内に導入された反応性ガスがプラズマ化して、エッチングが行われる。
【００４４】
エッチングの際には、実施の形態１〜３と同様に、反応性ガスの導入後（ステップＳ１２）、マグネトロン５０からはマイクロ波が供給される。このマイクロ波のエネルギーとソレノイドコイル５２による磁場とにより、反応性ガスは、プラズマ化する。この反応性ガスのプラズマ雰囲気中に基板２０を晒した状態で、約１０秒間隔で、約２０回、フラッシュランプ６の発光を行う（ステップＳ１４）。これにより、基板２０の表面のHigh-k膜２６が原子層レベルでエッチングされていく。
【００４５】
以上説明したように、実施の形態４においても、フラッシュランプ６の発光により、基板２０表面温度のみを瞬間的に上昇させて、原子数層レベルでのエッチングを行うことができる。また、エッチング装置４００においては、マグネトロン５０及びソレノイドコイル５２を配置し、ＥＣＲを用いたエッチングを行う。これにより、よりプラズマ密度の高い状態で、エッチングを行うことができ、High-k膜２６を効果的かつ迅速にエッチングすることができる。
【００４６】
なお、この発明において、ＥＣＲエッチング装置の構造は、実施の形態４において説明した構造に限るものではない。
【００４７】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５におけるエッチング装置５００を説明するための模式図である。
図１１に示すように、実施の形態５におけるエッチング装置５００は、実施の形態２において説明したエッチング装置２００と類似するものである。但し、エッチング装置５００においては、実施の形態２におけるエッチング装置２００と同様の構造に加えて、ウェーハステージにＲＦ電圧電源５４が接続されている。
【００４８】
このエッチング装置５００を用いてエッチングを行う方法は、実施の形態１、２において説明したのと同様である。但し、ここでは、反応性ガスの導入開始（ステップＳ１２）と同時に、ウェーハステージ８側にも、ＲＦ電圧電源５４により、１００±５０Ｗ程度の電力を印加する。これにより、反応性ガスの原子をウェーハステージ８側に引っ張ることができる。この状態で、フラッシュランプ６を発光させて（ステップＳ１４）、基板２０表面温度を瞬間的に上昇させる。これにより、High-k膜２６が原子数層レベルでエッチングされる。そして、このフラッシュランプ６の発光を、約１０秒間隔で、約２０回繰り返すことにより、High-k膜２６が除去される。
【００４９】
以上説明したように、この実施の形態においても、フラッシュランプ６を用いて基板２０の表面温度を瞬間的に上昇させる。これにより、High-k膜のみを正確にエッチングすることができる。また、ここでは、ウェーハステージ８にＲＦ電圧電源５４を接続して電力を加えることができる。これにより、反応ガスの原子をウェーハステージ８側に引っ張ることができるため、より効果的かつ迅速なエッチングを行うことができる。
その他は、実施の形態１〜４と同様であるから説明を省略する。
【００５０】
なお、例えば、実施の形態１〜５において、基板２０、チャンバ２、ウェーハステージ８．は、それぞれ、この発明における、「試料基板」、「処理室」、「載置台」に該当する。また、例えば、反応性ガス導入口１０、フラッシュランプ６は、それぞれ、この発明における「反応性ガス供給口」、「フラッシュランプ」に該当する。
【００５１】
また、例えば、実施の形態２、３におけるＩＣＰコイル４０、実施の形態３におけるマグネトロン４８、実施の形態４におけるマグネトロン５０及びソレノイドコイル５２は、この発明の「プラズマ発生手段」に該当する。また、例えば、実施の形態５におけるＲＦ電圧電源５４は、この発明における「電圧電源」に該当する。
【００５２】
また、例えば、実施の形態１〜５において、ステップＳ１２、Ｓ１４を実行することにより、それぞれ、この発明における「反応性ガス供給工程」、「照射工程」が実行される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態１におけるエッチング装置を説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１のエッチング装置において用いるフラッシュランプ光の照射と、基板の表面温度の変化との関係を表すグラフ図である。
【図３】この発明の実施の形態１において形成するトランジスタを説明するための模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるトランジスタの製造方法を説明するためのフロー図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるトランジスタの製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１におけるトランジスタの製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１におけるトランジスタの製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図８】この発明の実施の形態２におけるエッチング装置を説明するための模式図である。
【図９】この発明の実施の形態３におけるエッチング装置を説明するための模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態４におけるエッチング装置を説明するための模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態５におけるエッチング装置を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００、２００、３００、４００、５００  エッチング装置
２  チャンバ
４  クォーツウィンドウ
６  フラッシュランプ
８  ウェーハステージ
１０  反応性ガス導入口
１２  排気口
２０  基板
２２  Ｓｉ基板
２４  ＳｉＯ２膜
２６  High-k膜
２８  ゲート電極
３０  サイドウォール
３２  拡散層
３３  ＳｉＯ２膜
３４  反応性ガス
３６  フラッシュランプ光
３８  反応生成物
４０  ＩＣＰコイル
４４  クォーツウィンドウ
４５  クォーツウィンドウ
４６  貫通孔
４８  マグネトロン
４９  プラズマ生成室
５０  マグネトロン
５２  ソレノイドコイル
５４  ＲＦ電圧電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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