(57)【要約】【課題】寸法を制御すべき部位の寸法調整を可能とする半導体デバイスの製造方法、この方法に好適な半導体デバイスの製造装置を提供する。【解決手段】開示される半導体デバイスの製造方法は、寸法を制御すべき部位の寸法を測定する寸法測定工程Ｓ８；寸法測定工程Ｓ８において得られた測定値が基準値よりも大きいか否かを判定する判定工程Ｓ９、Ｓ１１；および判定工程Ｓ９、Ｓ１１において測定値が基準値よりも大きいと判定された場合に部位を縮小する第１の工程と、判定工程において測定値が基準値よりも小さいと判定された場合に部位を増大する第２の工程とのいずれかを行う寸法調整工程；を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
寸法を制御すべき部位の寸法を測定する寸法測定工程；
前記寸法測定工程において得られた測定値が基準値よりも大きいか否かを判定する判定工程；および
前記判定工程において前記測定値が前記基準値よりも大きいと判定された場合における前記部位を縮小する第１の工程と、前記判定工程において前記測定値が前記基準値よりも小さいと判定された場合における前記部位を増大する第２の工程とのいずれかを行う寸法調整工程；
を含む、半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記部位が酸化シリコン膜で形成されるエッチングマスクにあり、
前記第１の工程が、
当該エッチングマスクが形成される基板を処理容器内に搬入する搬入工程と、
前記処理容器内にアンモニアおよびフッ酸を供給して前記基板に前記アンモニアおよび前記フッ酸を吸着させる吸着工程と、
前記アンモニアおよび前記フッ酸が吸着した前記基板を加熱する加熱工程と、
を含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記部位がエッチングマスクにあり、
前記第２の工程が、
当該エッチングマスクが形成される基板を処理容器内に搬入する搬入工程と、
前記処理容器内にシリコン含有原料ガスと酸素含有ガスとを交互に供給して、前記基板上に酸化シリコン膜を堆積する堆積工程と、
を含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記部位が酸化シリコン膜で形成されるエッチングマスクにあり、
基板上にフォトレジスト膜を形成するフォトレジスト形成工程と、
前記基板上に前記フォトレジスト膜を覆うように酸化シリコン膜を形成する酸化シリコン形成工程と、
前記酸化シリコン膜が前記フォトレジスト膜の側壁に残るように前記酸化シリコン膜をエッチングするエッチング工程と、
を更に含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記部位がシリコンで形成され、
前記第１の工程が、
当該部位を酸化して酸化シリコン膜を形成する酸化工程と、
前記酸化シリコン膜を除去する除去工程と、
を含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
基板に対して所定のプロセスが行われる複数のプロセスチャンバと、
前記複数のプロセスチャンバと搬送室を介して結合され、前記複数のプロセスチャンバの少なくとも一つにおいて前記基板上に形成された、寸法を制御すべき部位の寸法を測定する測定部と、
前記測定部において得られた測定値が基準値よりも大きいか否かを判定する判定部と、
前記判定部にて前記測定値が前記基準値よりも大きいと判定された場合における前記部位を縮小する第１の工程と、前記判定部にて前記測定値が前記基準値よりも小さいと判定された場合における前記部位を増大する第２の工程とのいずれかを行うことを決定する工程決定部と、
を備える、半導体デバイスの製造装置。
【請求項７】
前記複数のプロセスチャンバには、
内部にアンモニアおよびフッ酸を供給して前記基板に前記アンモニアおよび前記フッ酸を吸着させるよう構成される真空チャンバと、
前記アンモニアおよび前記フッ酸が吸着した前記基板を加熱する加熱チャンバと、
が含まれ、
前記部位が酸化シリコン膜で形成されるエッチングマスクにあるとき、前記真空チャンバおよび前記加熱チャンバが前記第１の工程に利用される、請求項６に記載の製造装置。
【請求項８】
前記複数のプロセスチャンバには、
シリコン含有原料ガスと酸素含有ガスとを交互に供給して前記基板上に酸化シリコン膜を堆積するよう構成される第１の堆積チャンバが含まれ、
前記部位がエッチングマスクにあるとき、前記第１の堆積チャンバが前記第２の工程に使用される、請求項６に記載の製造装置。
【請求項９】
前記複数のプロセスチャンバには、
前記基板上に形成されたフォトレジスト膜を覆うように前記基板上に酸化シリコン膜を形成する第２の堆積チャンバと、
前記酸化シリコン膜が前記フォトレジスト膜の側壁に残るように前記酸化シリコン膜をエッチングする第１のエッチングチャンバと、
前記部位が酸化シリコン膜で形成されるエッチングマスクにあるとき、前記第２の堆積チャンバおよび前記第１のエッチングチャンバが該エッチングマスクの形成に利用される、請求項６に記載の製造装置。
【請求項１０】
前記複数のプロセスチャンバには、
前記基板上に酸化シリコン膜を形成することができるように構成された酸化チャンバと、
当該酸化シリコン膜を除去することができるように構成された第２のエッチングチャンバと、
が含まれ、
前記部位がシリコンで形成され、前記酸化チャンバおよび前記第２のエッチングチャンバにおいて前記第１の工程が行われる、請求項６に記載の製造装置。
【請求項１１】
前記酸化チャンバが、前記シリコンで形成される前記部位をプラズマを利用して酸化することにより前記酸化シリコン膜を形成するプラズマ酸化チャンバである、請求項９に記載の製造装置。
【請求項１２】
前記第１のエッチングチャンバが、当該第１のエッチングチャンバの処理容器内へシリコン含有原料ガスを供給する供給システムを備える、請求項９に記載の製造装置。
【請求項１３】
前記第２のエッチングチャンバが、当該第１のエッチングチャンバの処理容器内へシリコン含有原料ガスを供給する供給システムを備える、請求項１０に記載の製造装置。
【請求項１４】
コンピュータ上で動作し、請求項６から１３のいずれか一項に記載の半導体デバイスの製造装置に請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を実施させるコンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造方法およびこの製造方法を行うに好適な製造装置に関し、特に、寸法を制御すべき部位の寸法調整を可能とする製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの高集積化の要請からデバイス要素の微細化が進んでおり、これに伴って、例えば４５ｎｍや３２ｎｍといった線幅を有する配線が必要とされている。ところが、このような線幅を実現するためのエッチングマスクは、従来のフォトリソグラフィー技術では実現することができない。例えば１３．５ｎｍといった波長を有する極端紫外線（ＥＵＶ）を利用するＥＵＶ露光技術の開発が進められているが、これまでのところ実用化には至っていない。
【０００３】
このような現状のもと、所謂ダブルパターニング技術が注目を集めている（例えば、特許文献１）。この技術の一つにサイドウォールトランスファー（ＳＷＴ）がある（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００７−２７７４２号公報
【特許文献２】米国特許第５，０１３，６８０号明細書（第９欄から第１０欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＷＴにおいては、レジストなどで形成した犠牲膜パターンの上に酸化シリコン膜等が堆積され、この酸化シリコン膜等がエッチバックされ、さらに犠牲膜パターンが除去される。このため、堆積した酸化シリコン膜等の膜厚やコンフォーマリティ、エッチバック量などによって、限界寸法（ＣＤ）にバラツキが生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて為され、その目的は、寸法を制御すべき部位の寸法調整を可能とする半導体デバイスの製造方法、この方法に好適な半導体デバイスの製造装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の態様によれば、寸法を制御すべき部位の寸法を測定する寸法測定工程；寸法測定工程において得られた測定値が基準値よりも大きいか否かを判定する判定工程；および判定工程において測定値が基準値よりも大きいと判定された場合における部位を縮小する第１の工程と、判定工程において測定値が基準値よりも小さいと判定された場合における部位を増大する第２の工程とのいずれかを行う寸法調整工程；を含む、半導体デバイスの製造方法が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様の製造方法であって、部位が酸化シリコン膜で形成されるエッチングマスクにあり、上記の第１の工程が、当該エッチングマスクが形成される基板を処理容器内に搬入する搬入工程と、処理容器内にアンモニアおよびフッ酸を供給して基板にアンモニアおよびフッ酸を吸着させる吸着工程と、アンモニアおよびフッ酸が吸着した基板を加熱する加熱工程と、を含む製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、第１の態様の製造方法であって、部位がエッチングマスクにあり、上記の第２の工程が、当該エッチングマスクが形成される基板を処理容器内に搬入する搬入工程と、処理容器内にシリコン含有原料ガスと酸素含有ガスとを交互に供給して、基板上に酸化シリコン膜を堆積する堆積工程と、を含む製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、第１から第３のいずれかの態様の製造方法であって、部位が酸化シリコン膜で形成されるエッチングマスクにあり、基板上にフォトレジスト膜を形成するフォトレジスト形成工程と、基板上にフォトレジスト膜を覆うように酸化シリコン膜を形成する酸化シリコン形成工程と、酸化シリコン膜がフォトレジスト膜の側壁に残るように酸化シリコン膜をエッチングするエッチング工程と、を更に含む製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の第５の態様によれば、第１の態様の製造方法であって、部位がシリコンで形成され、上記の第１の工程が、当該部位を酸化して酸化シリコン膜を形成する酸化工程と、酸化シリコン膜を除去する除去工程と、を含む製造方法が抵抗される。
【００１１】
本発明の第６の態様によれば、基板に対して所定のプロセスが行われる複数のプロセスチャンバと、複数のプロセスチャンバと搬送室を介して結合され、複数のプロセスチャンバの少なくとも一つにおいて基板上に形成された、寸法を制御すべき部位の寸法を測定する測定部と、測定部において得られた測定値が基準値よりも大きいか否かを判定する判定部と、判定部にて測定値が基準値よりも大きいと判定された場合における部位を縮小する第１の工程と、判定部にて測定値が基準値よりも小さいと判定された場合における部位を増大する第２の工程とのいずれかを行うことを決定する工程決定部と、を備える、半導体デバイスの製造装置が提供される。
【００１２】
本発明の第７の態様によれば、第６の態様の製造装置であって、複数のプロセスチャンバには、内部にアンモニアおよびフッ酸を供給して基板にアンモニアおよびフッ酸を吸着させるよう構成される真空チャンバと、アンモニアおよびフッ酸が吸着した基板を加熱する加熱チャンバと、が含まれ、部位が酸化シリコン膜で形成されるエッチングマスクにあるとき、真空チャンバおよび加熱チャンバが第１の工程に利用される製造装置が提供される。
【００１３】
本発明の第８の態様によれば、第６の態様の製造装置であって、複数のプロセスチャンバには、シリコン含有原料ガスと酸素含有ガスとを交互に供給して基板上に酸化シリコン膜を堆積するよう構成される第１の堆積チャンバが含まれ、部位がエッチングマスクにあるとき、第１の堆積チャンバが第２の工程に使用される製造装置が提供される。
【００１４】
本発明の第９の態様によれば、第６の態様の製造装置であって、複数のプロセスチャンバには、基板上に形成されたフォトレジスト膜を覆うように基板上に酸化シリコン膜を形成する第２の堆積チャンバと、酸化シリコン膜がフォトレジスト膜の側壁に残るように酸化シリコン膜をエッチングする第１のエッチングチャンバと、部位が酸化シリコン膜で形成されるエッチングマスクにあるとき、第２の堆積チャンバおよび第１のエッチングチャンバが該エッチングマスクの形成に利用される製造装置が提供される。
【００１５】
本発明の第１０の態様によれば、第６の態様の製造装置であって、複数のプロセスチャンバには、基板上に酸化シリコン膜を形成することができるように構成された酸化チャンバと、この酸化シリコン膜を除去することができるように構成された第２のエッチングチャンバと、が含まれ、部位がシリコンで形成され、酸化チャンバおよび第２のエッチングチャンバにおいて第１の工程が行われる製造装置が提供される。
【００１６】
本発明の第１１の態様によれば、第９の態様の製造装置であって、酸化チャンバが、シリコンで形成される部位をプラズマを利用して酸化することにより酸化シリコン膜を形成するプラズマ酸化チャンバである製造装置が提供される。
【００１７】
本発明の第１２の態様によれば、第９の態様の製造装置であって、第１のエッチングチャンバが、当該第１のエッチングチャンバの処理容器内へシリコン含有原料ガスを供給する供給システムを備える製造装置が提供される。
【００１８】
本発明の第１３の態様によれば、第１０の態様の製造装置であって、第２のエッチングチャンバが、当該第１のエッチングチャンバの処理容器内へシリコン含有原料ガスを供給する供給システムを備える製造装置が提供される。
【００１９】
本発明の第１４の態様によれば、コンピュータ上で動作し、第６から第１３のいずれかの態様の製造装置に第１から第５のいずれかの態様の製造方法を実施させるコンピュータプログラムが提供される。
【００２０】
本発明の第１５の態様によれば、第１４の態様のコンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の実施形態によれば、寸法を制御すべき部位の寸法調整を可能とする半導体デバイスの製造方法、この方法に好適な半導体デバイスの製造装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態による半導体デバイスの製造方法を説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間、または、種々の層の厚さの間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な厚さや寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
図１および図２（ａ）から図３（ｃ）までを参照しながら、本発明の第１の実施形態による半導体デバイスの製造方法について説明する。この製造方法は、例えばトランジスタを含む半導体デバイスの全製造工程のうち、ポリシリコン膜と酸化シリコン膜をエッチングしてゲート電極とゲート絶縁膜を形成する工程に適用される。
【００２４】
ステップＳ１（図１）において、シリコンウエハｗ上に、酸化シリコン膜１０、ポリシリコン膜１２、下部防止反射膜（ＢＡＲＣ）１４、レジスト膜１６がこの順に積層され、図２（ａ）に示す多層膜が形成される。これらの膜のうち、酸化シリコン膜１０とポリシリコン膜１２がエッチングの対象である。酸化シリコン膜１０は、例えば、ウエハｗを拡散炉内で熱酸化することにより形成してよく、また、酸素プラズマを利用してウエハｗの表面を酸化することにより形成してもよい。ポリシリコン膜１２は酸化シリコン膜１０上に化学気相堆積（ＣＶＤ）法により堆積される。下部防止反射膜（ＢＡＲＣ）１４はスピンコート法によりポリシリコン膜１２上に塗布される。レジスト膜１６はスピンコート法によりＢＡＲＣ１４上に塗布される。
【００２５】
次に、ステップＳ２において、所定のフォトマスクを利用した通常のフォトリソグラフィー技術により、レジスト膜１６を露光し、現像し、剥離することによって、レジストパターン１６ａを形成する。続けて、ステップＳ３において、レジストパターン１６ａをトリミングして、縮小化されたレジストパターン１６ｂを形成する（図２（ｃ））。具体的には、このトリミングは、レジストパターン１６ａが形成されたウエハｗを所定のプラズマエッチング装置内に搬入し、ウエハｗを酸素プラズマに晒すことにより行われる。酸素プラズマにより、レジストパターン１６ａが一様に灰化されて縮小し、レジストパターン１６ｂが得られる。
【００２６】
この後、ステップＳ４において、レジストパターン１６ｂを利用してＢＡＲＣ１４を酸素プラズマによりエッチングし、レジストパターン１６ｂとエッチングされたＢＡＲＣ１４ｂとで構成される犠牲膜１７を形成する（図１（ｄ））。
【００２７】
この後、ステップＳ５において、ポリシリコン膜１２上に犠牲膜１７を覆うように酸化シリコン膜１８を堆積する（図２（ｅ））。酸化シリコン膜１８はレジストパターン１６ｂ上に堆積されるため、酸化シリコン膜１８を低温で堆積することが可能なプラズマＣＶＤが利用される。具体的には、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）と、所定のプラズマ源によりプラズマ化された酸素とを用いる酸化シリコン膜堆積装置を利用することが好ましい。さらに、ＢＴＢＡＳとプラズマ化された酸素とを交互に供給することにより原子層または分子層レベルでの堆積が可能な分子層堆積（ＭＬＤ）装置を利用すると、膜厚を分子層レベルで厳密に制御することができる点で、更に好ましい。
【００２８】
次に、ステップＳ６において、エッチング（エッチバック）を行って、犠牲膜１７およびポリシリコン膜１２上の酸化シリコン膜１８を除去する。このエッチングは、ＣＦ４，Ｃ４Ｆ８，ＣＨＦ３，ＣＨ３Ｆ，またはＣＨ２Ｆ２などのフッ化炭素ガスと、Ａｒガス等との混合ガスを利用して行われる。このようなエッチングにより、犠牲膜１７およびポリシリコン膜１２が露出するとともに、犠牲膜１７の両側壁に酸化シリコン部１８ａが形成される（図２（ｆ））。酸化シリコン部１８ａは、後述のように、ポリシリコン膜１２と酸化シリコン膜１０とのエッチングに利用されるハードマスクとしての役割を有する。以下、これをハードマスク１８ａと称する。
【００２９】
次いで、ステップＳ７において、アッシングを行って、ハードマスク１８ａの形成に利用した犠牲膜１７（レジストマスク１６ｂとＢＡＲＣ１４ｂ）を除去する（図２（ｅ））。これにより、エッチングの対象であるポリシリコン膜１２上にハードマスク１８ａのみが残ることとなる。
【００３０】
この後、ステップＳ８において、ハードマスク１８ａの寸法（幅、サイドウォールアングル（sidewall angle：ＳＷＡ）、間隔など）を測定する。この測定は、例えば、分光エリプソメーター、又は分光反射光度計を用いたスキャトロメトリー技術によって行うことができる。具体的には、後述するようにエッチングチャンバと搬送室を介して結合されるインテグレーテッド・メトロロジー（ＩＭ）システムを利用すると好ましい。特に、内部を減圧に維持することが可能な搬送室を介してＩＭシステムとエッチングチャンバとが結合され、減圧下でのウエハｗの搬送と寸法測定が行われると、更に好ましい。これは、減圧下での搬送と測定によれば、搬送室と測定室の昇降圧に伴うパーティクルの発生を防止できるためである。
【００３１】
寸法測定の後、ステップＳ９において、測定結果と所望の寸法とが比較され、ハードマスク１８ａの幅が所望の寸法の許容誤差内に入っているか否かが判定される（ステップＳ９）。ハードマスク１８ａの幅が許容誤差内に入っていると判定された場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ハードマスク１８ａを利用してポリシリコン膜１２と酸化シリコン膜１０をエッチングする（ステップＳ１０）。ポリシリコン膜１２のエッチングは、例えば、ＨＢｒをエッチングガスとして用いたプラズマエッチングにより行うことができる。また、酸化シリコン膜１０のエッチングは、ＨＦを用いたドライエッチングにより行うことができる。これにより、ゲート絶縁層ＧＯＸとゲート電極Ｇとが形成される。
【００３２】
また、ハードマスク１８ａの幅が所望の寸法の許容誤差内に入っていないと判定された場合（ステップＳ９：ＮＯ）、その幅が所望の寸法よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ１１）。ハードマスク１８ａの幅が所望の寸法よりも大きい場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ハードマスク１８ａを縮小するトリム工程が実施される。一方、ハードマスク１８ａの幅が所望の寸法よりも小さい場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ハードマスク１８ａの幅を増大する厚化工程が実施される。
【００３３】
（トリム工程）
以下、図３および図４（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、トリム工程とその後に行われるエッチング工程を説明する。 
図４（ａ）は、ポリシリコン膜１２上のハードマスク１８ａを示し、形成されたハードマスク１８ａの幅Ｗが所望の寸法Ｗ０（例えば３０ｎｍ）の許容範囲の上限より大きい場合である。このようなハードマスク１８ａが形成されたウエハｗを、まず、ステップＳ３１（図３）において、真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内のウエハステージ上に載置する。ウエハステージの温度は約２０℃であってよく、真空チャンバ内の圧力は約１３．３〜１，３３３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）であってよい。
【００３４】
次いで、ステップＳ３２において、その真空チャンバ内へアンモニア（ＮＨ３）ガスとフッ酸（ＨＦ）ガスを別個の供給ラインから、それぞれ所定量だけ供給する。この結果、真空チャンバ内またはウエハｗ上でＮＨ３とＨＦからＮＨ４Ｆ６が形成され、特に酸化シリコンで形成されるハードマスク１８ａ上では、ＮＨ４Ｆ６が酸化シリコンと更に化合して、図４（ｂ）に示すように、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６層２２が形成される。なお、ＮＨ３とＨＦを真空チャンバへ供給する際、必要に応じてチッ素（Ｎ２）ガスを供給してもよい。
【００３５】
次いで、ステップＳ３３において、このウエハｗを他の真空チャンバ内へ搬送する。この真空チャンバは、ウエハｗを保持するとともにウエハｗを例えば約２００℃に加熱することができるヒータステージを有している。ステップＳ３４においてウエハｗをヒータステージにより２００℃に加熱すると、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６層２２は昇華し、その結果、図４（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜１２上には狭小化されたハードマスク１８ｂが形成される。
【００３６】
ステップＳ３５において、ウエハｗを所定のエッチング装置内へ搬送し、ポリシリコン膜１２と酸化シリコン膜１０とをハードマスク１８ｂを用いてエッチングすると、図４（ｄ）に示すように、３０ｎｍのＣＤを有するゲート絶縁層ＧＯＸとゲート電極Ｇとが実現される。
【００３７】
上述のとおり、熱処理により（ＮＨ４）２ＳｉＦ６層２２のみが昇華するため、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６層２２の厚さにより縮小すべき幅が決定される。一方、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６層２２の形成は、自己停止プロセスに基づき、その厚さは、供給するＮＨ３とＮＦの量により決定される。すなわち、ハードマスク１８ａに付着したＮＨ３とＨＦとが酸化シリコンと化合して（ＮＨ４）２ＳｉＦ６層２２が生成され、ＮＨ３とＨＦが涸渇すると（ＮＨ４）２ＳｉＦ６層２２の厚さが更に増加することはない。したがって、ＮＨ３およびＨＦの供給量と（ＮＨ４）２ＳｉＦ６層２２の厚さとの関係を例えば予備実験から求めておけば、ステップＳ９の測定結果から縮小すべき幅を決定し、これに基づいて供給量を求めることができる。その結果、図４（ｃ）に示すように、ハードマスク１８ｂの幅を容易に所望の寸法Ｗ０（３０ｎｍ）に調整することができる。これにより、ＣＤ制御されたエッチングが可能となる。
【００３８】
（厚化工程）
次に、図５および図６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、厚化工程を説明する。 
図６（ａ）は、ポリシリコン膜１２上のハードマスク１８ａを示し、形成されたハードマスク１８ａの幅Ｗが所望の寸法Ｗ０の許容範囲の下限よりも小さい場合である。このようなハードマスク１８ａが形成されたウエハｗを、まず、ステップＳ５１（図５）において、ＭＬＤ装置のチャンバ内に搬送し、このチャンバ内のサセプタ上に載置する。サセプタの温度は約２０℃であってよく、チャンバ内の圧力は約１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）であってよい。
【００３９】
次いで、ステップＳ５２において、ＭＬＤチャンバ内へ例えばＢＴＢＡＳと酸素プラズマとを交互に供給する。ＢＴＢＡＳを供給するとウエハｗ上（ポリシリコン膜１２およびハードマスク１８ａ）にＢＴＢＡＳ分子が吸着する。チャンバ内のＢＴＢＡＳをパージした後、酸素プラズマを供給するとウエハｗ上に吸着したＢＴＢＡＳが酸化されて１分子層の酸化シリコンが形成される。次いで、チャンバ内の酸素プラズマをパージする。このような交互供給を１回行うと１分子層の酸化シリコンが形成されるため、所定の回数の交互供給を行うことにより、膜厚が分子層レベルで制御された酸化シリコン膜２３を堆積することができる。したがって、図６（ｂ）に示すように、ハードマスク１８ｂの幅を容易に所望の寸法Ｗ０（３０ｎｍ）に調整することができる。これにより、ＣＤ制御されたエッチングが可能となる。すなわち、ステップＳ５５において、ウエハｗを所定のエッチング装置内へ搬送し、ポリシリコン膜１２と酸化シリコン膜１０とをエッチングすると、図６（ｃ）に示すように、３０ｎｍのＣＤを有するゲート絶縁層ＧＯＸとゲート電極Ｇとが実現される。
【００４０】
なお、ＭＬＤチャンバにおける酸化シリコン膜２３の堆積の結果、ポリシリコン膜１２上にも酸化シリコン膜２３が堆積されているが、酸化シリコン膜２３の厚さは数ｎｍから数十ｎｍであるため、ポリシリコン膜１２と酸化シリコン膜１０とのエッチングの際に容易に除去される。
【００４１】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、レジストパターンのトリミングやＳＷＴを通して形成されたハードマスク１８ａの寸法をＩＭシステムにて測定し、測定の結果に応じて、トリム工程または厚化工程を行ってハードマスク１８ａの寸法を調整することができる。このため、ＣＤを実現可能なハードマスク１８ｂを形成することができ、ＣＤ制御されたエッチングプロセスを提供することができる。
【００４２】
また、従来のダブルパターニングにおいてもハードマスクの寸法を測定することが可能だが、測定の結果、所定の寸法の許容範囲にない場合には、ハードマスクを除去してリワークを行う必要があった。しかし、本実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、リワークを行う必要がない。したがって、製造コストを低減することが可能となる。
【００４３】
また、トリム工程では、ハードマスク１８ａのトリムすべき幅は、ＮＨ３とＨＦからハードマスク１８ａの側壁に形成される（ＮＨ４）２ＳｉＦ６層２２の厚さから決まり、この層２２の厚さはＮＨ３とＨＦの供給量から決まるため、供給量を制御することによって厳密に制御することができる。さらに、厚化工程では、一分子層単位での酸化シリコン膜の膜厚制御が可能なＭＬＤ装置を利用するため、付加すべき幅を分子層レベルで制御することができる。したがって、ＣＤ制御されたエッチングプロセスを容易に実現することができる。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
図７および図８（ａ）〜（ｈ）を参照しながら、本発明の第２の実施形態による半導体デバイスの製造方法について説明する。この製造方法は、例えばトランジスタを含む半導体デバイスの全製造工程のうち、シリコンウエハをエッチングしてシリコンの凸状部を形成する工程に適用される。この凸状部は、例えばｆｉｎＦＥＴのチャネルとして機能することができる。
【００４５】
まず、ステップＳ７１（図７）において、シリコンウエハｗ上に、酸化シリコン膜８０、ＢＡＲＣ８２、およびレジスト膜８４がこの順に積層され、図８（ａ）に示す多層膜が形成される。エッチングの対象はウエハｗである。酸化シリコン膜８０は、例えば、ウエハｗを拡散炉内で熱酸化することにより形成してよく、また、ウエハｗの表面を例えば酸素プラズマにより酸化することにより形成してもよく、さらに、シリコン含有原料ガスと酸素ガスとを利用するプラズマＣＶＤで酸化シリコン膜を堆積することにより形成しても構わない。ＢＡＲＣ８２はスピンコート法により酸化シリコン膜８０上に塗布され、レジスト膜８４はスピンコート法によりＢＡＲＣ８２上に塗布される。
【００４６】
次に、ステップＳ７２において、所定のフォトマスクを利用した通常のフォトリソグラフィー技術により、レジスト膜８４を露光し、現像し、剥離することによって、レジストパターン８４ａを形成する（図８（ｂ））。続けて、ステップＳ７３において、レジストパターン１６ａをトリミングして、縮小化したレジストパターン８４ｂを形成する（図８（ｃ））。具体的には、トリミングは、レジストパターン８４ａが形成されたウエハｗを所定のプラズマエッチング装置内に搬入し、ウエハｗを酸素プラズマに晒すことにより行われる。酸素プラズマにより、レジストパターン８４ａが一様に灰化されて縮小し、所望の寸法を有するレジストパターン８４ｂが形成される。
【００４７】
この後、ステップＳ７４において、レジストパターン８４ｂを利用してＢＡＲＣ８２をエッチングしてＢＡＲＣ部８２ａを形成し、続けて、酸化シリコン膜８０をエッチングして酸化シリコン部８０ａを形成する（図８（ｄ））。酸化シリコン膜８０のエッチングは、フッ化炭素ガスとＡｒガスとの混合ガスにより行われる。
【００４８】
次に、ステップＳ７５において、酸素プラズマを利用したアッシングを行って、レジストパターン８４ｂとＢＡＲＣ部８２ａを除去すると、図８（ｅ）に示すように、酸化シリコン部８０ａのみがウエハｗ上に残る。この酸化シリコン部８０ａは、ハードマスクとしてウエハｗのエッチングに利用される。以下、これをハードマスク８０ａと称する。
【００４９】
なお、この後、第１の実施形態において説明したように、ＩＭシステムを用いてハードマスク８０ａの寸法を測定し、測定結果と所望の寸法とを比較し、トリム工程または厚化工程を行ってハードマスク８０ａの寸法を調整すると、更に好ましい。
【００５０】
ステップＳ７６において、ハードマスク８０ａを用いてウエハｗをエッチングし、図８（ｆ）に示すように、凸状部ｗｆを形成する。このエッチングには、ＨＢｒやＨＣｌがエッチングガスとして使用される。なお、凸状部ｗｆの高さは、エッチング時間により調整される。
【００５１】
この後、ステップＳ７７において、ウエハｗをプラズマ処理装置へ搬送し、酸素プラズマによる酸化を行うと、図８（ｇ）に示すように、ウエハｗの表面および凸状部ｗｆの側面に酸化シリコン膜８６が形成される。次に、ウエハｗを再びエッチング装置に搬送して、ハードマスク８０ａおよび酸化シリコン膜８６をエッチングにより除去する。この結果、凸状部ｗｆの幅は、酸化シリコン膜８６の厚さの２倍に相当する幅だけ狭くなる。
【００５２】
次に、ステップＳ７９において、ウエハｗをＩＭシステムに搬送し、凸状部ｗｆの寸法を測定する。この測定は、分光エリプソメーター、又は分光反射光度計を用いたスキャトロメトリー技術によって行うことができる。具体的は、後述するようにエッチングチャンバと搬送室を介して結合されるＩＭシステムを利用すると好ましい。特に、ＩＭシステムが、内部を減圧に維持することが可能な搬送室を介してエッチングチャンバと結合され、減圧下でウエハｗの搬送と寸法測定が行われると、更に好ましい。犠牲酸化膜８６の除去（ステップＳ７８）後に、ウエハｗを大気に晒すと、ウエハｗの表面および凸状部Ｗｆの側壁が酸化されて酸化シリコン膜が形成されるが、減圧下で搬送し測定すれば、これを防止することができる。また、減圧下での搬送と測定によれば、搬送室と測定室の昇降圧に伴うパーティクルの発生を防止できる。
【００５３】
寸法測定の後、測定結果と所望の寸法とが比較され、凸状部ｗｆの幅が所望の寸法の許容誤差内に入っているか否かが判断される（ステップＳ８０）。許容誤差内にある場合（ステップＳ８０：ＹＥＳ）、ウエハｗを減圧下で熱酸化炉へ搬送し、保護膜としての酸化シリコン膜を形成する（ステップＳ８１）。この後、ウエハｗは後続の製造工程へと送られる。
【００５４】
一方、測定の結果、凸状部ｗｆの幅が所望の寸法の許容範囲の上限よりも大きい場合（ステップＳ８０：ＮＯ）、ステップＳ７７に戻る。すなわち、ウエハｗは減圧下でプラズマ処理装置へ戻され、ウエハｗを酸素プラズマに晒すことにより、ウエハｗ表面および凸状部ｗｆの側壁に犠牲酸化膜としての酸化シリコン膜を形成する。この後、ウエハｗをエッチング装置へ搬送し、犠牲酸化膜を除去する。これにより、犠牲酸化膜の厚さの２倍に相当する厚さだけ、凸状部ｗｆが狭小化される（ステップＳ７８）。以後、再びステップＳ７９において凸状部ｗｆの幅が測定される。測定結果が所望の寸法の許容誤差内にあれば（ステップＳ８０：ＹＥＳ）、ステップＳ８１へ進む。測定結果が所望の寸法の許容誤差内になければ、許容誤差内に収まるまでステップＳ７７からステップＳ８０が繰り返される。この結果、所望の寸法を有する凸状部ｗｆが得られる。そして、プラズマ酸化またはＭＬＤにより保護膜としての酸化シリコン膜が形成され（ステップＳ８１）、この後、ウエハｗは後続の製造工程へと送られる。
【００５５】
本発明の第２の実施形態による半導体デバイスの製造方法によれば、凸状部ｗｆの幅が測定され、測定の結果、この幅が所定の寸法の誤差範囲よりも大きい場合に、犠牲酸化膜の形成とそのエッチングとが繰り返され、所定の寸法を有するシリコンの凸状部ｗｆを得ることができる。
【００５６】
なお、犠牲酸化膜はプラズマ酸化でなく熱酸化により形成されてもよい。熱酸化によれば、犠牲酸化膜の膜厚を厳密に制御することができ、その結果、凸状部ｗｆの寸法をより厳密に制御することができる。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
次に、図９から図１２までを参照しながら、第１の実施形態による半導体デバイスの製造方法（特にステップＳ３以降）を実施するに好適なプロセス装置について説明する。図９は、このプロセス装置の概略図である。図示のとおり、プロセス装置９０は、ウエハｗを収納するカセットまたはフープ（Front Opening Unified Pod）が載置されるカセットステージ９１Ａ〜９１Ｃと、カセットステージ９１Ａ〜９１Ｃと結合され、これらに載置されるカセットまたはフープと後述する搬送室９３との間のインターフェースとして機能するローダモジュール９２と、ローダモジュール９２内に配置され、カセット（フープ）からウエハｗを搬出し、またはカセット（フープ）へウエハｗを搬入する搬送機構９２ａと、ローダモジュール９２と結合され、後述する処理チャンバ等とローダモジュール９２との間でウエハｗを搬入出するための搬送室９３と、搬送室９３内に配置され、ウエハｗを搬送する搬送機構９４と、搬送室９３と結合され、それぞれ所定のプロセスを実施するよう構成される処理チャンバ９５Ａ〜９５ＥおよびＩＭシステム９６とを有する。また、ローダモジュール９２には、ウエハｗのオリエンテーションフラットまたはノッチによりウエハｗの位置を検出し調整するオリエンタ９７が結合されている。搬送機構９４は、図９中に矢印で示すように、水平２方向に移動可能、かつ水平方向に回動可能であり、また、上下動可能である。なお、カセットステージ９１Ａ〜９１Ｃのそれぞれとローダモジュール９２との間、ローダモジュール９２と搬送室９３との間、搬送室９３と処理チャンバ９５Ａ〜９５Ｅとの間には図示しないゲートバルブが設けられ、ウエハｗの搬入出の際に開閉される。
【００５８】
処理チャンバ９５Ａは例えばプラズマエッチング装置であってよく、処理チャンバ９５Ａにおいて第１の実施形態におけるレジストパターンのトリム工程（ステップＳ３）や各エッチング工程（ステップＳ４，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ１０）を実施することができる。
【００５９】
処理チャンバ９５Ｃは、例えば、第１の実施形態のトリム工程の前半（ステップＳ３１，Ｓ３２）を実施する処理装置であってよい。図１０は、トリム工程に好適な処理装置を示す概略図である。図示のとおり、処理装置１００は、処理容器１０１と、処理容器１０１内に配置され、ウエハｗが載置されるウエハステージ１０２とを有する。
【００６０】
また、処理装置１００は、処理容器１０１へＨＦを供給するため、ＨＦガス供給源１０３ａと、ＨＦガス供給源１０３ａと処理容器１０１とを繋ぐ供給ライン１０３ｂと、供給ライン１０３ｂの途中に設けられる開閉バルブ１０３ｃとを有する。さらに、処理装置１００は、処理容器１０１へＮＨ３を供給するため、ＮＨ３ガス供給源１０４ａと、ＮＨ３ガス供給源１０４ａと処理容器１０１とを繋ぐ供給ライン１０４ｂと、供給ライン１０４ｂの途中に設けられる開閉バルブ１０４ｃとを有する。このように、ＨＦとＮＨ３は、互いに混合されることなく、別個の供給ラインから処理容器１０１内へ供給される。
【００６１】
また、処理容器１０１には、その底部において、低真空排気装置が接続されている。低真空排気装置は、一端が処理容器１０１の底部に接続される排気配管３０ｂと、排気配管３０ｂの他端に接続されるドライポンプ３５と、排気配管３０ｂの途中に設けられる圧力調整器３１ｂとを有する。また、処理容器１０１には、その側部において、高真空排気装置が接続されている。高真空排気装置は、一端が処理容器１０１の側部に接続され、他端が排気配管３０ｂに合流する排気配管３０ａと、排気配管３０ａの途中に設けられる圧力調整器３１ａ、隔離バルブ３２、ターボ分子ポンプ３３、および開閉バルブ３４とを有する。高真空排気装置は、ドライポンプ３５を補助ポンプとするターボ分子ポンプ３３により、１．３３×１０−１０〜１．３３×１０−８Ｐａ（１０−１２〜１０−１０Ｔｏｒｒ）といった高真空まで処理容器１０１内を排気することができる。
【００６２】
また、ウエハステージ１０２にはチラー５２が接続され、ウエハステージ１０２内部にはチラー５２からの流体５３が流れる流路（図示せず）が設けられている。また、ウエハステージ１０２の内部には熱電対５１が配置され、熱電対５１は温度調整器５０に接続されている。温度調整器５０は、熱電対５１の測定結果に基づき、流体５３の温度を制御する信号をチラー５２へ送信する。チラー５２は受信した信号に基づいて、流体５３の温度を調整し、これにより、ウエハステージ１０２を例えば約２０℃に維持する。
【００６３】
処理装置１００においてトリム工程（前半）は、以下のように実施される。例えば、第１の実施形態のステップＳ１１においてトリム工程を行うべきと判定された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、処理容器１０１に設けられた開口部（図示せず）を通してウエハｗが搬送機構９４により搬入されてウエハステージ１０２上に載置される。次に、低真空排気装置かつ／又は高真空排気装置により処理容器１０１が所定の圧力に維持され、所定の流量でＨＦとＮＨ３が処理容器１０１内へ供給される。ＨＦとＮＨ３の所定供給量が供給された時点で開閉バルブ１０３ｃ，１０４ｃを閉じることにより、ＨＦとＮＨ３の供給を停止する。ＨＦとＮＨ３は、処理容器１０１内でまたはウエハｗ上で化合し、さらに、酸化シリコン上で酸化シリコンと化合して、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６が生成される。これらの動作は、圧力調整器３１ａ，３１ｂ、ガス供給源１０３ａ，１０４ａ、温度調整器５０などが制御装置６０により制御されて行われる。また、制御装置６０は、後述するプロセスコントローラ９８ａにより制御される。
【００６４】
一方、プロセス装置９０の処理チャンバ９５Ｄ（図９）は、トリム工程の後半（ステップＳ３３，Ｓ３４、すなわち（ＮＨ４）２ＳｉＦ６の昇華）を実施するための熱処理装置であってよい。図１１は、この熱処理装置の一例を示す概略図である。図示のとおり、熱処理装置１１０は、処理容器１１１と、処理容器１１１内に配置され、ウエハｗが載置されるヒータステージ１１２とを有する。
【００６５】
また、熱処理装置１１０は、処理容器１１１へチッ素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、および水素（Ｈ２）などを供給するため、ガス供給源１１３ａと、ガス供給源１１３ａと処理容器１１１とを繋ぐ供給ライン１１３ｂと、供給ライン１１３ｂの途中に設けられる開閉バルブ１１３ｃとを有する。
【００６６】
さらに、処理容器１１１には、低真空排気装置と高真空排気装置が接続されている。これらの構成は、図１０の処理装置１００の高真空排気装置とほぼ同様である。ただし、熱処理装置１１０の高真空排気装置には圧力調整器が設けられていない。これは、熱処理を高真空下で行う必要に乏しいためである。処理装置１００と同様の構成についての重複する説明は省略する。
【００６７】
ヒータステージ１１２は、内部に電熱線などのヒータやランプ加熱用のランプなどが配置されている。ヒータ（ランプ）には、これらに電力を供給する電力源５４が接続されている。また、ヒータステージ１１２内には熱電対５１が配置され、この熱電対５１には温度調整器５０が接続されている。温度調整器５０は、熱電対５１の測定結果に基づき、所定の信号を電力源５４へ送信し、電力源５４は受信した信号に基づいて、ヒータ（ランプ）に電力を供給する。これにより、ヒータステージ１１２上に載置されるウエハｗを例えば約２００℃に加熱することができる。
【００６８】
熱処理装置１１０においてトリム工程（後半）は、以下のように実施される。ウエハｗが、図１０の処理装置１００から搬送機構９４によって熱処理装置１１０の処理容器１１１内へ搬送され、ヒータステージ１１２上に載置される。この後、ガス供給源１１３ａからＮ２ガスが供給され、圧力調整器３１ｂにより、処理容器１１１内の圧力が所定の圧力に維持される。次いで、ヒータステージ１１２が約２００℃にまで昇温され、ウエハｗが所定の時間加熱されて（ＮＨ４）２ＳｉＦ６が昇華される。これらの動作は、圧力調整器３１ｂ、ガス供給源１１３ａ、温度調整器５０などが制御装置６０により制御されて行われる。また、制御装置６０は、後述するプロセスコントローラ９８ａにより制御される。
【００６９】
なお、熱処理装置１１０は、プラズマ源１１４を有してよく、これにより処理容器１１１内にプラズマを生成することができる。したがって、場合によって、プラズマ酸化工程などを熱処理装置１１０（処理チャンバ９５Ｄ）によって行うことも可能である。
【００７０】
また、プロセス装置９０の処理チャンバ９５Ｂ（図９）は、例えば、厚化工程（ステップＳ５１，Ｓ５２）を実施するためのＭＬＤ装置であってよい。図１２は、厚化工程に好適なＭＬＤ装置を示す概略図である。図示のとおり、ＭＬＤ装置１２０は、処理容器１２１と、処理容器１２１内に配置され、ウエハｗが載置されるウエハステージ１２２とを有する。
【００７１】
また、ＭＬＤ装置１２０は、処理容器１２１へＢＴＢＡＳを供給するため、ＢＴＢＡＳ気化器１２３ａと、ＢＴＢＡＳ気化器１２３ａに接続されＢＴＢＡＳガスの流量を制御するＢＴＢＡＳガス供給源１２３ｂと、ＢＴＢＡＳガス供給源１２３ｂと処理容器１２１とを繋ぐ供給ライン１２３ｃと、供給ライン１２３ｃの途中に設けられる開閉バルブ１２３ｄとを有する。さらに、ＭＬＤ装置１２０は、処理容器１２１の上部において処理容器１２１内にプラズマを生成するプラズマ源１１４ａと、プラズマ源１１４ａへ酸素を供給するＯ２ガス供給部１１４ｃと、Ｏ２ガス供給部１１４ｃとプラズマ源１１４ａとを繋ぐ供給ライン１１４ｄと、を有している。
【００７２】
また、処理容器１２１には、低真空排気装置と高真空排気装置が接続されている。これらは、図１１の熱処理装置１１０に接続される低真空排気装置と高真空排気装置と同様の構成を有するため、重複する説明を省略する。
【００７３】
また、処理容器１２１内のウエハステージ１２２は、温度調整可能に構成されている。この温度調整のための構成は、図１０の処理装置１００と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００７４】
ＭＬＤ装置１２０において厚化工程は、以下のように実施される。例えば、第１の実施形態のステップＳ１１において厚化工程を行うべきと判定された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ウエハｗは、搬送機構９４によって処理容器１２１に設けられた開口部（図示せず）を通して搬入され、ウエハステージ１２２上に載置される。次に、低真空排気装置かつ／又は高真空排気装置により処理容器１２１が所定の圧力に維持され、所定の流量でＢＴＢＡＳが処理容器１２１内へ供給される。これにより、ウエハｗ上にＢＴＢＡＳが吸着する。ＢＴＢＡＳの供給を停止し、Ｎ２ガスにより処理容器１２１内をパージした後、Ｏ２を供給するとともにプラズマ源１１４ａを起動して、処理容器１２１内にプラズマを生成する。プラズマ中で生成された酸素の活性種により、ウエハｗの表面に吸着したＢＴＢＡＳが酸化されて、１分子層の酸化シリコンが形成される。この後、ＢＴＢＡＳとＯ２の交互供給を所定回数繰り返すことにより、必要な膜厚の酸化シリコン膜がウエハｗ上に形成される。これらの動作は、圧力調整器３１ｂ、ＢＴＢＡＳ気化器１２３ａ、ガス供給源１２３ｂ、Ｏ２ガス供給部１１４ｃ、プラズマ源１１４ａ、および温度調整器５０などが制御装置６０により制御されて行われる。また、制御装置６０は、後述するプロセスコントローラ９８ａにより制御される。
【００７５】
再び図９を参照すると、プロセス装置９０は制御部９８を有し、制御部９８によって、各処理チャンバ９５Ａ〜９５Ｅ、ＩＭシステム９６、および搬送機構９２ａ，９４等が統括的に制御される。制御部９８は、例えばＣＰＵを含むプロセスコントローラ９８ａと、ユーザインタフェース部９８ｂと、記憶部９８ｃとを有する。
【００７６】
ユーザインタフェース部９８ｂは、プロセス装置９０の動作状況を表示するディスプレイや、プロセス装置９０の操作者がプロセスレシピを選択したり、プロセス管理者がプロセスレシピのパラメータを変更したりするためのキーボードやタッチパネルなどを有する。
【００７７】
記憶部９８ｃは、プロセスコントローラ９８ａが各処理チャンバ９５Ａ〜９５Ｅに種々のプロセスを実施させる制御プログラム、プロセスレシピ、および各種プロセスにおけるパラメータなどを記憶している。これらの制御プログラムやプロセスレシピは、ユーザインタフェース部９８ｂからの指示に従って、プロセスコントローラ９８ａにより読み出されて実行される。また、制御プログラムやプロセスレシピは、コンピュータ可読記録媒体９９に格納され、これらに対応した入出力装置（図示せず）を通して記憶部９８ｃに格納されてよく、また、回線を通してダウンロードしてもよい。なお、コンピュータ可読記録媒体９９は、ハードディスク、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどであってよい。
【００７８】
また、記憶部９８ｃは、データ格納部９８ｄを有することができる。データ格納部９８ｄは、例えば、第１の実施形態において説明したＮＨ３とＨＦの供給量と、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６層２２の厚さとの相関関係を示すテーブルを格納していてよい。また、データ格納部９８ｄは、例えば処理チャンバ９５ＢにおけるＢＴＢＡＳと酸素プラズマの交互供給回数と、その回数に対応した酸化シリコン膜の膜厚の相関関係を示すテーブルを格納していてよい。これらのテーブルは、予備実験において得たデータから作成してよく、また製造ランから得られた結果に基づいてインターフェース部９８ｂを通して修正することも可能である。
【００７９】
一方、プロセスコントローラ９８ａは、ＩＭシステム９６における結果に基づいて、後続の工程を決定する工程決定部９８ｅを有することができる。すなわち、プロセスコントローラ９８ａが搬送機構９４やＩＭシステム９６を制御して、これらに寸法測定（ステップＳ８）を行わせると、工程決定部９８ｅは、測定結果と所望の寸法との比較（ステップＳ９，Ｓ１１）を行う。この判定の結果、トリム工程を行うと決定した場合、工程決定部９８ｅは、ＩＭシステム９６における測定結果に基づいてトリム量を決定し、データ格納部９８ｄの所定のテーブルを参照することによって、そのトリム量に対応したＮＨ３とＨＦの供給量を決定することができる。そして、プロセスコントローラ９８ａは、処理チャンバ９５Ｃに対して供給量情報を送信するとともに、搬送機構９４、ＩＭシステム９６、処理チャンバ９５Ｃ、および処理チャンバ９５Ｄ等に対して指示信号を送信し、トリム工程を実施させる。
【００８０】
また、判定の結果、厚化工程を行うと決定した場合、工程決定部９８ｅは、ＩＭシステム９６における測定結果に基づいて厚くすべき幅を決定し、データ格納部９８ｄの所定のテーブルを参照することによって、その幅に対応した交互供給回数を決定することができる。そして、プロセスコントローラ９８ａは、処理チャンバ９５Ｂに対して回数情報を送信するとともに、搬送機構９４、ＩＭシステム９６、および処理チャンバ９５Ｂ等に対して指示信号を送信し、厚化工程を実施させる。
【００８１】
上記の構成を有するプロセス装置９０によれば、プロセス装置９０の操作者が寸法測定の結果からＮＨ３とＨＦの供給量やＢＴＢＡＳと酸素プラズマの交互供給回数を決定する必要がなく、３０ｎｍといったＣＤを実現するエッチングマスクを自動的に形成することができる。しかも、エッチングマスクの形成後、エッチングも自動的に行うことができる。したがって、一連の製造工程が自動的に実施されることとなるため、半導体デバイスの製造に要する時間およびコストを低減することが可能となる。
【００８２】
以上、幾つかの実施形態とともに本発明を説明したが、本発明は具体的に開示された実施形態に限定されさるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられる。
【００８３】
例えば、第１の実施形態による半導体デバイスの製造方法を、トリム工程または厚化工程のいずれかのみを行うよう変更してもよい。例えば、ステップＳ５において、酸化シリコン膜１８を、酸化シリコン部１８ａの幅が所望の寸法より確実に大きくなるように堆積すれば、測定結果は所望の寸法より大きくなり（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、トリム工程のみを行うことが可能となる。また、酸化シリコン膜１８を、酸化シリコン部１８ａの幅が所望の寸法より確実に小さくなるように堆積すれば、測定結果は所望の寸法より小さくなり（ステップＳ１１：ＮＯ）、厚化工程のみを行うことが可能となる。この場合、酸化シリコン膜１８に代わり、窒化シリコン膜や酸窒化シリコン膜を堆積することによりハードマスク１８ａを窒化シリコンや酸窒化シリコンで形成しても構わない。
【００８４】
また、第２の実施形態において、ハードマスク８０ａは酸化シリコンで形成されたが、ＳｉＮであってもよい。ＳｉＮは、ＣＨ３ＦとＮ２の混合ガスをエッチングガスとして利用すれば、シリコンウエハｗのエッチング速度に比べて１５〜６０倍のエッチング速度でエッチングすることができるため、ハードマスクを容易に形成することができる。
【００８５】
また、処理チャンバ９５Ａ〜９５Ｄの構成は一例に過ぎず、他の種々の構成を有していてよい。例えば、第３の実施形態において、処理チャンバ９５Ａはエッチング装置として構成されるが、第２の実施形態における犠牲酸化膜の形成に使用してもよい。すなわち、ウエハｗに凸状部ｗｆを形成した後、このウエハｗを処理チャンバ９５Ａへ搬送し、ウエハｗを酸素プラズマに晒すことにより、犠牲酸化膜を形成してよい。さらに、エッチング装置としての処理チャンバ９５ＡにＢＴＢＡＳやＴＥＯＳなどのシリコン含有原料を供給する供給系を設けて、エッチング装置において酸化シリコン膜の堆積（ステップＳ５）を行ってもよい。
【００８６】
処理チャンバ９５Ｃは、ウエハステージ１０２を加熱可能に構成してもよい。すなわち、ウエハステージ１０２に、処理チャンバ９５Ｄのヒータステージ１１２と同様に、電熱線などのヒータやランプ加熱用のランプを配置し、熱電対、温度調整器、およびヒータ又はランプへの電力供給源を配備してよい。これにより、ウエハｗを処理チャンバ９５Ｄへ搬送することなく、熱処理を行って（ＮＨ４）２ＳｉＦ６を昇華することが可能となる。
【００８７】
さらに、第３の実施形態において、処理チャンバ９５ＢはＭＬＤ装置として構成されるが、処理チャンバ９５Ｂは、図１０の処理装置１００が有するＨＦガス供給源１０３ａ、供給ライン１０３ｂ、および開閉バルブ１０３ｃと、ＮＨ３ガス供給源１０４ａ、供給ライン１０４ｂ、および開閉バルブ１０４ｃとを有してもよい。これにより、上述のトリム工程の前半（ステップＳ３１，３２）を処理チャンバ９５Ｂで行うことができる。さらに、ＭＬＤ装置としての処理チャンバ９５Ｂは、プラズマ源を有し、酸素プラズマを生成するよう構成されていたが、酸素プラズマに代わり、オゾンを供給するためオゾン供給源と有していてもよい。
【００８８】
また、第２の実施形態において、ステップＳ８０（図７）の結果、凸状部ｗｆの寸法が所望の寸法よりの狭いと判定された場合、例えば、シリコンのエピタキシャル堆積装置を利用して厚化工程を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体デバイスの製造方法を示す第１のフローチャートである。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施形態による半導体デバイスの製造方法の各ステップにおける半導体デバイスの断面を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による半導体デバイスの製造方法を示す第２のフローチャートである。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態による半導体デバイスの製造方法の各ステップにおける半導体デバイスの断面を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による半導体デバイスの製造方法を示す第３のフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態による半導体デバイスの製造方法の各ステップにおける半導体デバイスの断面を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第２の実施形態による半導体デバイスの製造方法の各ステップにおける半導体デバイスの断面を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による半導体デバイスの製造装置の模式図である。
【図１０】図９の製造装置の処理チャンバの模式図である。
【図１１】図９の製造装置の他の処理チャンバの模式図である。
【図１２】図９の製造装置の他の処理チャンバの模式図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０，１８，２３，８０  酸化シリコン膜
１２  ポリシリコン膜
１４，８２  ＢＡＲＣ
１６，８４  レジスト膜
１８ａ，８０ａ  ハードマスク
２２  （ＮＨ４）２ＳｉＦ６層
９０  プロセス装置
９５Ａ〜９５Ｅ  処理チャンバ
９６  ＩＭシステム
１００  処理装置
１１０  熱処理装置
１２０  ＭＬＤ装置
【図１】
2009267111.tif 000003
【図２】
2009267111.tif 000004
【図３】
2009267111.tif 000005
【図４】
2009267111.tif 000006
【図５】
2009267111.tif 000007
【図６】
2009267111.tif 000008
【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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【図１２】
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