(57)【要約】【課題】プラズマエッチング装置を構成する石英部品の寿命を向上させることのできる技術を提供する。【解決手段】図５はプラズマエッチング装置の上部電極の周囲を絶縁するシールドリングのエッチングガスによる消耗度を示すグラフである。図５の横軸は同心円状をしたシールドリングの内周部からの距離ａを示しており、縦軸はシールドリングの肉厚ｂを示している。実線（１）は、シールドリングの材料として石英だけを用いた場合の例を示しており、実線（２）は、シールドリングの材料として石英にアルミニウムと希土類金属を添加した場合を示している。実線（１）と実線（２）はそれぞれ３００時間の稼動時間を経過した後の状態を示している。破線（３）は使用前のシールドリングを示している。【選択図】図５
2008159645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）半導体基板上に膜を形成する工程と、
（ｂ）前記膜上にマスク膜を形成する工程と、
（ｃ）前記マスク膜をマスクにして前記膜をエッチングする工程とを備え、
前記（ｃ）工程は、プラズマエッチング装置を使用して前記膜をエッチングし、
前記プラズマエッチング装置の部品を構成する絶縁部材の一部には、希土類金属とアルミニウムを添加した石英を使用す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、
前記絶縁部材の一部は、前記プラズマエッチング装置にある上部電極の周囲を絶縁するシールドリング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１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記希土類金属と前記アルミニウムを添加した前記石英に対する前記希土類金属と前記アルミニウムを合わせた重量％は、１％以上１０％以下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記載の半導体装置の製造方法であって、
前記希土類金属は、イットリウム、ネオジウム、サマリウムのいずれかを含む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記載の半導体装置の製造方法であって、
前記希土類金属は、前記希土類金属のフッ化物が前記フッ化シリコンよりも蒸気圧が低いものであ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記載の半導体装置の製造方法であって、
前記（ｃ）工程は、フッ素原子を含むガスによるプラズマ放電で前記膜をエッチング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記載の半導体装置の製造方法であって、
前記（ｃ）工程は、塩素原子を含むガスによるプラズマ放電で前記膜をエッチング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記載の半導体装置の製造方法であって、
前記膜は、絶縁膜である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８記載の半導体装置の製造方法であって、
前記膜は、酸化シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項８記載の半導体装置の製造方法であって、
前記膜は、半導体装置の多層配線層を絶縁する層間絶縁膜であり、
前記（ｃ）工程は、前記層間絶縁膜にスルーホールを形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記膜は、導体膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記膜は、ポリシリコン膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の半導体装置の製造方法であって、
前記（ｃ）工程は、ＭＩＳＦＥＴのゲート電極を形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記（ｃ）工程は、半導体装置の配線層を形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記マスク膜は、レジスト膜から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１６】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記マスク膜は、ハードマスク膜から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１７】
（ａ）半導体基板上にマスク膜を形成する工程と、
（ｂ）前記マスク膜をマスクにして前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に素子分離溝を形成する工程とを備え、
前記（ｂ）工程は、プラズマエッチング装置を使用して前記半導体基板をエッチングし、
前記プラズマエッチング装置を構成する絶縁部材の一部には、希土類金属とアルミニウムを添加した石英を使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
（ａ）半導体基板上にＭＩＳＦＥＴのゲート電極を形成する工程と、
（ｂ）前記ゲート電極を覆うように前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
（ｃ）前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程とを備え、
前記（ｃ）工程は、プラズマエッチング装置を使用して前記絶縁膜をエッチングし、
前記プラズマエッチング装置を構成する絶縁部材の一部には、希土類金属とアルミニウムを添加した石英を使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、プラズマエッチング装置を用いたエッチング工程に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−２６１３６４号公報（特許文献１）には、プラズマ処理装置のマイクロ波導入窓としてアルミニウムを含有する石英を使用する技術が記載されている。この技術によれば、フッ素を含むプラズマに対する耐食性を向上させることができるとしている。
【０００３】
特開２００４−２８４８２８号公報（特許文献２）には、ハロゲン化物ガスおよびそのプラズマを用いる半導体製造装置または液晶製造装置の部材に関する技術が記載されている。具体的には、アルミニウムと周期律表第２Ａ族元素、第３Ａ族元素および第４Ａ族元素からなる群より選ばれる１種以上の元素を石英に含有させた部材が記載されている。この部材によれば、ハロゲン化物ガスおよびそのプラズマに対して充分な耐久性を有するとしている。
【０００４】
特開２００３−２９２３３７号公報（特許文献３）には、耐プラズマ石英部品をチャンバ内の反応管フランジやベルジャーなどに用いたエッチング装置が記載されている。この耐プラズマ石英部品として、アルミニウムと窒素を含む石英を使用することで、フッ素プラズマに対して充分な耐久性を得られるとしている。
【０００５】
特開平１１−２２８１７２号公報（特許文献４）には、耐プラズマ石英部品が記載されている。この耐プラズマ石英部品として、アルミニウムと窒素を含有した石英を用いることで、プラズマ発生部に使用する容器の高周波透過性および気密性を確保できるとしている。
【０００６】
特開２００２−３５６３３９号公報（特許文献５）には、耐プラズマ石英部品が記載されている。この耐プラズマ石英部品として、アルミニウムとジルコニウムを含有する石英を用いることで、耐プラズマ性を確保できるとしている。
【０００７】
特開２００２−３５６３４６号公報（特許文献６）には、耐プラズマ石英部品が記載されている。具体的には、耐プラズマ石英部品として、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、ＨｆおよびＺｒからなる群より選ばれる少なくとも１種類以上の元素を含有する石英が開示されている。
【０００８】
特開２００２−１３７９２７号公報（特許文献７）には、耐プラズマ石英部品が記載されている。具体的に、耐プラズマ石英部品は、金属元素を含有してプラズマ耐食性を増大させた石英ガラスであり、この石英ガラス中の泡と異物の含有量が１００ｃｍ3あたりの投影面積で１００ｍｍ2未満であるようにしている。
【０００９】
特開２００２−１９３６３４号公報（特許文献８）には、耐プラズマ石英部品が記載されている。具体的に、耐プラズマ石英部品は、金属元素を含有してプラズマ耐食性を増大させた石英ガラスであり、この石英ガラス中の泡と異物の含有量が１００ｃｍ３当たりの投影面積で１００ｍｍ２未満、ＯＨ濃度が１００〜２０００ｐｐｍ、表面粗さＲａが０．１〜１０μｍおよび室温から１０００℃までの放出ガス量が２ｍｏｌ／ｍ３以下であるようにしている。金属元素の例としては、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙｂ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂｉ、Ｇａ及びＴｉからなる群から選択された１種又は２種以上の元素としている。
【００１０】
特開２００２−２２０２５１号公報（特許文献９）には、耐プラズマ石英部品が記載されている。具体的に、耐プラズマ石英部品は、金属元素を含有してプラズマ耐食性を増大した石英ガラスである。そして、内部に粒状構造が確認されず、金属元素の濃度が０．１〜２０重量％、石英ガラス中の泡と異物の含有量が１００ｃｍ３当たりの投影面積で１００ｍｍ２未満、可視光線の内部透過率が５０％／ｃｍ以上であるようにしている。金属元素の例としては、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙｂ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂｉ、ＧａおよびＴｉからなる群から選択された１種又は２種以上の元素としている。
【００１１】
特開２００２−２２０２５２号公報（特許文献１０）には、耐プラズマ石英部品が記載されている。具体的に、耐プラズマ石英部品は、金属元素を含有してプラズマ耐食性を増大した石英ガラスである。そして、金属元素の濃度が０．１〜２０重量％、ＯＨ濃度が１００〜２０００ｐｐｍ、石英ガラス中の泡と異物の含有量が１００ｃｍ３当たりの投影面積で１００ｍｍ２未満、可視光線の内部透過率が５０％／ｃｍ以上であるようにしている。金属元素の例としては、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙｂ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｓ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂｉ、ＧａおよびＴｉからなる群から選択された１種又は２種以上の元素としている。
【００１２】
特開２００２−２２０２５７号公報（特許文献１１）には、耐プラズマ石英部品が記載されている。具体的に、２種類以上の金属元素を合わせて０．１〜２０重量％含有する石英ガラスであって、この金属元素が周期律表第３Ｂ族の一種類である第１の金属元素と、Ｚｒ、Ｙ、ランタノイドおよびアクチノイドからなる群より選ばれた少なくとも一種類である第２の金属元素から構成するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２６１３６４号公報
【特許文献２】特開２００４−２８４８２８号公報
【特許文献３】特開２００３−２９２３３７号公報
【特許文献４】特開平１１−２２８１７２号公報
【特許文献５】特開２００２−３５６３３９号公報
【特許文献６】特開２００２−３５６３４６号公報
【特許文献７】特開２００２−１３７９２７号公報
【特許文献８】特開２００２−１９３６３４号公報
【特許文献９】特開２００２−２２０２５１号公報
【特許文献１０】特開２００２−２２０２５２号公報
【特許文献１１】特開２００２−２２０２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
半導体装置の製造工程においては、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を使用して下地膜などを所定の形状にパターニングすることが行なわれている。エッチング工程は、例えば、プラズマエッチング装置が使用される。このプラズマエッチング装置内では、各種の材料ガスをプラズマ化し、プラズマ化したガスと下地膜とを化学反応させる。そして、化学反応により生成された揮発性の反応生成物を排気除去することで、下地膜にエッチングを施している。
【００１４】
上述したプラズマエッチング装置を構成する一部品として絶縁部材が用いられている。この絶縁部材としては、例えば、石英が使用される。また、プラズマエッチング装置では、エッチングする下地膜の材質に合わせてプラズマ化するガスが選択される。例えば、層間絶縁膜（酸化シリコン膜）にスルーホールを形成するエッチング工程でプラズマエッチング装置が使用されるが、このとき酸化シリコン膜をエッチングするガスとして、フッ素原子を含有するガス（例えば、ＣＦ４やＣＨＦ３などのフロロカーボンガス）が用いられる。
【００１５】
しかし、フッ素原子を含むガス雰囲気中に絶縁部材である石英を置くと、石英の表面で、ＳｉＯ２とフッ素原子を含むガスが化学反応し、ＳｉＦ４が生成される。ＳｉＦ４は沸点が−８６℃と低いため容易に昇華する。このため、石英は上述した化学反応を介して削れて消耗するという問題点がある。すなわち、石英から構成される部品はエッチング工程を繰り返すことにより消耗するため交換する必要がある。この交換頻度が高くなると半導体装置の製造コストが上昇する問題点が生じる。
【００１６】
本発明の目的は、プラズマエッチング装置を構成する石英部品の寿命を向上させることのできる技術を提供することにある。
【００１７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一実施例は、（ａ）半導体基板上に膜を形成する工程と、（ｂ）前記膜上にマスク膜を形成する工程と、（ｃ）前記マスク膜をマスクにして前記膜をエッチングする工程とを備える半導体装置の製造工程に適用されるものである。この半導体装置の製造工程において、前記（ｃ）工程は、プラズマエッチング装置を使用して前記膜をエッチングし、前記プラズマエッチング装置の部品を構成する絶縁部材の一部には、希土類金属とアルミニウムを添加した石英を使用することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。実施例によれば、プラズマエッチング装置を構成する絶縁部品として、希土類金属およびアルミニウムを添加した石英を用いているので、絶縁部品の寿命を向上させることができる。このため、半導体装置の製造コストを低減できる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２１】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２２】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２３】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２４】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２５】
まず、本実施の形態におけるプラズマエッチング装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態におけるプラズマエッチング装置１の概略構成を示す図である。図１において、本実施の形態におけるプラズマエッチング装置１は、下部電極となるステージ２、上部電極３、ベースリング４、カバーリング５、シールドリング６および排気リング７を有している。
【００２６】
ステージ２は、エッチング処理の対象となる半導体基板（半導体ウェハ）８を配置するとともに、下部電極としても機能する。そして、下部電極となるステージ２には高周波電力を印加することができるようになっている。ステージ２に印加する高周波電力は、主に、エッチングガスを活性化することにより発生したイオンをステージ２上に配置されている半導体基板８に垂直に入射させる機能を有する。これにより、半導体基板８に形成されている膜に対して異方性エッチングを行なうことができる。
【００２７】
上部電極３は、ステージ２と離間して対向するように配置される。この上部電極３にも高周波電力が印加できるようになっている。上部電極３には、多数の隙間が形成されており、この隙間からエッチング処理に使用するエッチングガスを処理室内に導入するように構成されている。上部電極３に印加する高周波電力は、主に、エッチングガスをプラズマ化（活性化）する機能を有している。
【００２８】
ベースリング４は、ステージ２を周囲から絶縁する機能を有し絶縁部材から構成されている。すなわち、ベースリング４は、プラズマエッチング装置１の部品であり、絶縁部材から構成されている。具体的に、ベースリング４は石英（ＳｉＯ２）から形成されている。
【００２９】
カバーリング５もベースリング４と同様に、ステージ２を周囲から絶縁する機能を有し絶縁部材から構成されている。このカバーリング５は、ベースリング４上に配置されており、例えば、石英から形成されている。
【００３０】
シールドリング６は、上部電極３を周囲から絶縁する機能を有し絶縁部材から構成されている。具体的にシールドリング６は、希土類金属とアルミニウムを含有した石英から構成され、この点が本実施の形態の特徴の１つである。すなわち、シールドリング６も他の絶縁部材と同様に石英で構成されていたが、本実施の形態１では、耐プラズマ性（耐消耗性）を向上する観点から、シールドリング６を希土類金属とアルミニウムを含有した石英から形成している。
【００３１】
排気リング７もプラズマエッチング装置１の部品を構成しており、例えば、石英などの絶縁部材から形成されている。なお、プラズマエッチング装置１の処理室を構成する外周部は、例えば、アルマイトコーティングされたアルミニウムなどから構成されている。
【００３２】
このように絶縁部材として石英が主に使用される理由は、材料が安価であるということと、製造工程に悪影響を及ぼしにくいことがあげられる。プラズマエッチング装置１を構成する絶縁部材として、石英ではなくセラミックなどが用いられることもあるが、セラミックは石英に比べて高価であるばかりでなく、製造工程に悪影響を及ぼす異物の発生原因ともなるおそれがあるので、一般的に、エッチング対象である半導体基板８のそばにあり、電極を周囲から絶縁するベースリング４、カバーリング５、シールドリング６および排気リング７などには石英が用いられる。これにより、半導体基板８に形成されている膜のエッチング再現性、金属汚染を防止することができ、製造工程を信頼性が高く安定したものにすることができる。
【００３３】
本実施の形態におけるプラズマエッチング装置１の主要部は上記のように構成されており、以下に、エッチング動作について説明する。
【００３４】
まず、半導体基板８をプラズマエッチング装置１内に搬入し、半導体基板８をステージ２上に配置する。続いて、プラズマエッチング装置１の処理室内にエッチングガスを導入する。具体的に、エッチングガスは、プラズマエッチング装置１内にある上部電極３の隙間から処理室内に導入される。導入されるエッチングガスは、半導体基板８上のエッチングする膜によって異なるが、例えば、酸化シリコン膜をエッチングする際には、フッ素原子を含むガス（ＣＦ４やＣＨＦ３など）が使用される。ポリシリコン膜やアルミニウム膜（金属膜）をエッチングする際には、塩素原子を含むガスが使用される。
【００３５】
そして、ステージ２および上部電極３にそれぞれ別々に高周波電力を印加する。この高周波電力は、ステージ２と上部電極３の間の空間に存在するエッチングガスに印加される。高周波電力がエッチングガスに印加されると、高周波電力によりエネルギーがエッチングガスに供給される。エネルギーを供給されたエッチングガスでは解離現象が発生し、エッチングガスを構成する分子がイオン化やラジカル化する。このようにして、エッチングガスが活性化される。
【００３６】
次に、活性化されたエッチングガスが半導体基板８上に形成された膜と接触することにより、活性化されたエッチングガスと半導体基板８上の膜とが化学反応する。例えば、エッチングガスがＣＦ４で、半導体基板８上に形成されている膜が酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）であるとすると、ＣＦ４＋ＳｉＯ２→ＳｉＦ４＋ＣＯ２の化学反応が発生する。この化学反応が進行することで、半導体基板８上に形成されている酸化シリコン膜が減少し、酸化シリコン膜のエッチングが行われる。このとき、化学反応で生成された反応生成物は、揮発性が高いという特徴があり処理室内に揮発する。揮発した反応生成物は、排気機構によって外部に排気される。特に、エッチングガスとしてＣＦ４を使用し、エッチング対象膜として酸化シリコン膜を使用する場合には、反応生成物としてＳｉＦ４（フッ化シリコン）が発生する。ＳｉＦ４は沸点が−８６℃と低いため、生成されたＳｉＦ４は、揮発（昇華）する。揮発したＳｉＦ４は処理室から外部へ排気される。これにより、酸化シリコン膜はエッチングされる。
【００３７】
ここで、プラズマエッチング装置１には、上述したように、石英よりなる部品が存在する。これらの部品には、例えば、ベースリング４、カバーリング５、シールドリング６あるいは排気リング７などがある。これらの部品は石英から形成されているので、活性化したエッチングガスに接触することにより、化学反応が生じる。つまり、プラズマエッチング装置１において、主に活性化したエッチングガスは上部電極３とステージ２の間に存在するが、一部は処理室内に拡散する。このため、活性化したエッチングガスは半導体基板８上に形成された膜と主に化学反応するが、一部のエッチングガスは処理室に存在する絶縁部材とも化学反応する。
【００３８】
例えば、エッチングガスとしてＣＦ４を使用する場合、石英（ＳｉＯ２）からなる部材の表面においては、ＣＦ４＋ＳｉＯ２→ＳｉＦ４＋ＣＯ２の化学反応が生じる。このため、石英からなる部材もエッチング処理を繰り返すことにより消耗することがわかる。つまり、プラズマエッチング装置１の絶縁部材として、製造工程の信頼性および安定性あるいは金属汚染を防止する観点から石英が用いられるが、石英は活性化したエッチングガスと化学反応して消耗するという特徴がある。このため、一定期間、プラズマエッチング装置１でエッチング処理を繰り返すと石英からなる絶縁部品が消耗するため、交換する必要がある。この交換頻度が高くなると、半導体装置の製造コストが高くなるとともに、メンテナンス頻度も高くなって製造工程のスループットが低下する問題点が発生する。そこで、これらの問題を解決するのは石英部品のプラズマ耐性を向上させて長寿命化を図る必要があることがわかる。
【００３９】
本発明者らは、プラズマエッチング装置１でエッチング処理を繰り返すことにより生じる石英部品の消耗について詳細に検討した結果、以下に示す特徴を見出した。つまり、プラズマエッチング装置１を構成する石英部品には、ベースリング４、カバーリング５、シールドリング６および排気リング７などが存在するが、これらの石英部品のすべてにおいて、顕著な消耗が生じてはいないことを見出した。言い換えれば、例えば、ベースリング４、カバーリング５、シールドリング６および排気リング７のすべてで消耗が問題となるのではなく、これらの石英部品の一部で消耗が激しいことを見出した。このように消耗の度合いに差異が生じる主な原因として、プラズマエッチング装置１に配置されている位置が関係していると推測される。
【００４０】
例えば、ベースリング４や排気リング７はそれほどプラズマ処理による消耗が発生しにくい一方、シールドリング６の内周部近傍でプラズマ処理による消耗が激しくなることが判明している。これは、以下に示す理由によるものと考えられる。すなわち、プラズマエッチング装置１に導入されたエッチングガスは主に、ステージ２と上部電極３の間に存在し、この場所から離れるにしたがって活性化されたエッチングガスの濃度は薄くなると考えられる。したがって、ステージ２と上部電極３との間から充分に離れている排気リング７や直接エッチングガスに接触しにくいベースリング４においては、活性化したエッチングガスのイオンやラジカルと石英が化学反応しにくい位置関係にあると考えられる。このため、ベースリング４や排気リング７では、プラズマ処理による消耗が問題にならないと考えられる。これに対し、上部電極３を周囲から絶縁するシールドリング６は、上部電極３に接触する構造となっており、上部電極３とステージ２の間に近づく構成となっている。上部電極３とステージ２の間には活性化されたエッチングガスが多量に存在しており、シールドリング６は、この多量に存在する活性化されたエッチングガス（高濃度のイオンおよびラジカルが存在する）に接触することになる。このため、シールドリング６ではプラズマ処理による消耗が激しくなると考えられる。
【００４１】
このように、本実施の形態におけるプラズマエッチング装置１においては、シールドリング６において特にプラズマ処理による消耗が激しくなるので、このシールドリング６に対してプラズマ耐性を向上させる技術について説明する。以下では、プラズマ処理による消耗の激しいシールドリング６について対策する例を示すが、シールドリング６以外の石英部品についても本実施の形態における対策を施してもよい。
【００４２】
図２は、シールドリング６の外観を示す上面図である。図２に示すように、シールドリング６は同心円状の形状をしており、端部Ｂより内部には上部電極３が納まることができるようになっている。つまり、シールドリング６は内部に上部電極３を配置し、その上部電極３の周囲を絶縁部材で絶縁する構造となっている。
【００４３】
図３は、図２のＡ−Ａ線で切断した断面を示す断面図である。図３に示すように、シールドリング６の内部は空洞となっており、内周部の端部Ｂから外周部に向っての距離が距離ａで示されている。また、シールドリング６の肉厚は肉厚ｂで示されており、使用前においては、内周部の端部Ｂから外周に向って肉厚ｂで一定であり、その後、段差があり外周部近傍では肉厚は肉厚ｂよりも厚くなっている。
【００４４】
図４は、図３の内周部の端部Ｂ近傍の領域６ａを拡大した図である。図４では、プラズマ処理に使用しているシールドリング６の内周部近傍を示している。図４では、シールドリング６が端部Ｂから所定距離の位置まで消耗している様子を模式的に示している。図４に示すように、シールドリング６の下側が主に消耗していることがわかる。これは、シールドリング６は、上部電極３の周囲を覆うように処理室の上部に取り付けられているからである。つまり、活性化したエッチングガスは主に上部電極３とステージ２の間に存在するが、シールドリング６は処理室の上部に取り付けられているため、シールドリング６の下側で活性化したエッチングガスと接触するからである。
【００４５】
本実施の形態におけるシールドリング６は上記のように構成されており、その特徴はシールドリング６を形成している材質にある。つまり、シールドリング６の材質は、一般的に石英が用いられるが、本実施の形態では、シールドリング６の材質を希土類金属とアルミニウムを含有する石英から形成している。このように石英に希土類金属とアルミニウムを含有させた点に本実施の形態の特徴の１つがある。
【００４６】
シールドリング６を石英から構成した場合、エッチングガスとしてフッ素原子を含有したガスを使用すると、ＣＦ４＋ＳｉＯ２→ＳｉＦ４＋ＣＯ２の化学反応により、シールドリング６にプラズマ処理による消耗が発生する。シールドリング６を石英だけで構成すると、この化学反応を抑制するものがないので、化学反応が進行し、シールドリング６の消耗が激しくなる。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、シールドリング６の材料として希土類金属とアルミニウムを含有した石英を使用している。この材質を使用すると、シールドリング６のプラズマ処理による消耗が抑制される。この原理について説明する。まず、シールドリング６の大部分は石英から形成されているので、ＣＦ４＋ＳｉＯ２→ＳｉＦ４＋ＣＯ２の化学反応が起こり、石英が消耗する。しかし、シールドリング６の内部にはアルミニウムおよび希土類金属が含有されている。これらの物質も活性化されたエッチングガスと化学反応する。例えば、エッチングガスがフッ素を含有するガスから構成されているとすると、アルミニウムとフッ素が反応してフッ化アルミニウム（ＡｌＦ）が生成され、同様に、希土類金属とフッ素が反応して希土類金属のフッ化物が生成される。
【００４８】
フッ化アルミニウムや希土類金属のフッ化物は、融点（沸点）が高く蒸気圧が低いという特徴がある。特に、揮発性の高いＳｉＦ４（フッ化シリコン）よりも十分に蒸気圧が低いので、揮発しにくい特徴がある。このため、シールドリング６の表面には、フッ化アルミニウムおよび希土類金属のフッ化物が蓄積される。つまり、フッ化アルミニウムや希土類金属のフッ化物は揮発性が低いため、化学反応で生成された後には揮発せずシールドリング６の表面に残存することになる。したがって、シールドリング６の表面には、フッ化アルミニウムおよび希土類金属のフッ化物による保護膜が形成された状態となる。
【００４９】
このようにシールドリング６の表面にフッ化アルミニウムおよび希土類金属のフッ化物よりなる保護膜が形成されると、この保護膜により石英が表面に露出しにくくなる。すると、活性化されたエッチングガスと石英が直接接触することが抑制されるので、ＣＦ４＋ＳｉＯ２→ＳｉＦ４＋ＣＯ２の化学反応が抑制される。このため、シールドリング６を構成する石英の消耗が抑制されることになり、シールドリング６の耐プラズマ性が向上して寿命が長寿命化する。
【００５０】
このような原理で石英に希土類金属およびアルミニウムを含有させると、シールドリング６の寿命が延びることがわかる。これにより、プラズマエッチング装置１において、シールドリング６の交換頻度が激減するので、半導体装置の製造コストを低減することができる。さらに、シールドリング６の交換頻度が激減するので、メンテナンス頻度も低減できるので、半導体装置の製造工程におけるスループットを向上させることができる。
【００５１】
次に、具体的に、シールドリング６を希土類金属とアルミニウムとを含有した石英より構成することで、シールドリング６のプラズマ処理による消耗が低減されることについて、シールドリング６を石英だけから構成する場合と比較して説明する。
【００５２】
図５は、シールドリング６の内周部の端部Ｂからの距離ａとシールドリング６の肉厚ｂとの関係を示すグラフである。距離ａと肉厚ｂについては図３および図４に図示されている。図５において、横軸は距離ａを示しており、縦軸は肉厚ｂを示している。そして、横軸は右側に行けばいくほど距離ａが大きくなっていることを示し、縦軸は上側に行けばいくほど肉厚ｂが厚くなっていることを示している。
【００５３】
図５において、実線（１）はシールドリング６の材料として石英だけを用いたものでプラズマエッチング装置１を一定時間稼動させたものである。具体的に、プラズマエッチング装置１の稼動時間は３００時間（いわゆるプラズマが立っている時間）である。図５の実線（１）を見てわかるように、シールドリング６の内周部の端部Ｂから石英の消耗が激しくなっていることがわかる。特に、高濃度のエッチングガスにさらされるシールドリング６の内周部近傍で石英の消耗が激しく、シールドリング６の肉厚が薄くなっていることがわかる。さらに、距離ａが大きくなるほど石英の消耗がなくなり一定距離経過後には消耗はほとんどなくなっていることがわかる。このように石英の消耗はシールドリング６の内周部近傍で大きくなることがわかる。
【００５４】
次に、実線（２）は本実施の形態におけるシールドリング６を用いてプラズマエッチング装置１を３００時間稼動させたときの距離ａと肉厚ｂとの関係を示したものである。実線（２）を見てわかるように、実線（１）に比べて、シールドリング６の内周部における石英の消耗が低減されていることがわかる。つまり、希土類金属とアルミニウムを含有させた石英をシールドリング６の材料として用いると、石英の消耗が抑制されてシールドリング６の肉厚ｂが減少しにくくなっていることがわかる。これは、上述したように、石英に含有されている希土類金属とアルミニウムが、プラズマ処理の化学反応でフッ化物に変わり、フッ化アルミニウムおよび希土類金属のフッ化物が石英の表面に保護膜として残存するため生じる現象と考えることができる。
【００５５】
具体的に、実線（１）と実線（２）の端部Ｂ近傍での肉厚の差は約４倍にもなっている。すなわち、実線（１）で示される石英だけのシールドリング６に比べて、実線（２）で示される希土類金属およびアルミニウムを含有する石英から形成されるシールドリング６によれば、約４倍の肉厚があることがわかる。言い換えれば、実線（２）で示すシールドリング６の方が、実線（１）で示すシールドリング６に比べて、１／４程度しか消耗しないことがわかる。このことから、希土類金属およびアルミニウムを含有する石英を用いたシールドリング６の方が、石英だけのシールドリング６よりも約４倍寿命が延びることがわかる。
【００５６】
なお、点線（３）は、比較のために、使用前のシールドリング６における距離ａと肉厚ｂとの関係を示したものである。
【００５７】
このように、シールドリング６の材料として、希土類金属とアルミニウムを含有する石英を用いることにより、石英からなるシールドリング６に比べてプラズマ耐性をもたせることが可能となり、シールドリング６の寿命を延ばすことができることがわかる。そこで、次に、希土類金属とアルミニウムを石英にどの程度含有させれば、シールドリング６のプラズマ耐性（耐消耗性）を充分に確保できるかについて説明する。
【００５８】
本発明者らが石英に含有させる希土類金属の量およびアルミニウムの量を変えて実際にプラズマエッチング装置１のシールドリングとして使用したところ、プラズマ耐性、プロセス再現性および金属汚染を回避する観点から、希土類金属およびアルミニウムを含有した石英の重量に対し、希土類金属とアルミニウムを合わせた重量が、１重量％以上１０重量％以下であることが望ましいことがわかった。すなわち、プラズマ耐性を充分に確保する必要があるが、さらに、プロセスの再現性も確保する必要がある。プロセスの再現性がないと製造工程が不安定となり信頼性の高い半導体装置を製造することができないからである。さらに、プラズマ処理によるシールドリング６の消耗により金属汚染が顕著になると、半導体装置の歩留まりを低下させることになるため、金属汚染もできる限り抑制したい。このような観点を充分に満たすには、希土類金属およびアルミニウムを含有した石英の重量に対し、希土類金属とアルミニウムを合わせた重量が、１重量％以上１０重量％以下であることが望ましいことがわかった。
【００５９】
例えば、希土類金属およびアルミニウムを含有した石英の重量に対し、希土類金属とアルミニウムを合わせた重量が１重量％以下であると、希土類金属のフッ化物およびフッ化アルミニウムによる保護膜が充分に機能せず、プラズマ耐性を充分に得ることができない。一方、希土類金属およびアルミニウムを含有した石英の重量に対し、希土類金属とアルミニウムを合わせた重量が１０重量％以上であると、白濁してシールドリング６の透明度が低下する問題や、シールドリング６の表面状態が変化してプラズマを構成するイオンやラジカルの成分が変化する問題点が発生する。プラズマを構成するイオンやラジカルの成分が変化するとプロセス変動が生じやすくなる問題点が発生する。また、希土類金属やアルミニウムの濃度が高くなるとシールドリング６の機械的強度が弱くなる問題点もある。
【００６０】
このような観点から、希土類金属およびアルミニウムを含有した石英の重量に対し、希土類金属とアルミニウムを合わせた重量が、１重量％以上１０重量％以下であることが望ましいことがわかる。
【００６１】
さらに、希土類金属とアルミニウムのそれぞれの重量％は、例えば、希土類金属がイットリウムの場合は、イットリウムの酸化物として石英に含有されているので、イットリアの重量％として表すと１．０重量％〜１．５重量％が望ましく、アルミニウムの重量％は０．５重量％程度が望ましい。
【００６２】
次に、石英に含有させる希土類金属の具体的な例について説明する。本願明細書でいう希土類金属とは、周期律表のイットリウム（Ｙ）とランタノイドを含む元素をいい、具体的には、イットリウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）を含むものをいう。さらには、希土類金属には、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙｂ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｙ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒなどが含まれる。
【００６３】
このような希土類金属を石英に含有させる利点は、希土類金属のフッ化物の融点（沸点）が高くフッ化シリコンに比べて非常に蒸気圧が低いという特徴がある点である。これにより、プラズマ処理によってシールドリング６に形成された希土類金属のフッ化物がシールドリング６の表面に蓄積されて保護膜として機能するようになる。つまり、希土類金属において、そのフッ化物の蒸気圧が低い点に着目して石英の表面に保護膜が形成できる結果、シールドリング６の寿命を延ばすことができる。
【００６４】
上述したように、石英にアルミニウムと希土類金属の両方を含有させることにより、耐プラズマ性を得ることができる。ここで、アルミニウムのフッ化物であるフッ化アルミニウムはフッ化シリコンに比べて非常に蒸気圧が低いのでフッ化アルミニウムによって保護膜が形成されると考えられる。しかし、石英にアルミニウムだけを含有させた場合、石英の耐プラズマ性をそれほど向上させることができず、以下に示すように石英にアルミニウムと希土類金属を含有させることにより石英の耐プラズマ性が顕著に向上する。この点について説明する。
【００６５】
図６は、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）のそれぞれの酸化物を石英に含有させた場合における石英のエッチングレートを示すものである。エッチングにおいて用いるエッチングガスはＣＦ４を使用している。図６では、それぞれの酸化物の融点とエッチングレートとの関係が示されている。横軸は、それぞれの酸化物の融点（℃）を示しており、縦軸はエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。図６に示すように、融点が約１７００℃の酸化シリコンや融点が約２０００℃の酸化アルミニウムでは、エッチングレートが２００ｎｍ／ｍｉｎ程度となり、融点が約２３００℃〜２５００℃の酸化イットリウム（Ｙ）、酸化ネオジウム（Ｎｄ）、酸化サマリウム（Ｓｍ）では、エッチングレートが８０ｎｍ／ｍｉｎ程度となっている。したがって、酸化物の融点が高いとエッチングレートが低くなる傾向があることがわかる。ただし、酸化ジルコニウムのように融点が約２７００℃でもエッチングレートが約１８０ｎｍ／ｍｉｎとなる物質も存在する。
【００６６】
次に、エッチングガスであるＣＦ４との反応で生じるフッ化物の融点とエッチングレートとの関係について説明する。図７は、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）のそれぞれのフッ化物と石英のエッチングレートとの関係を示すものである。図７において、横軸はフッ化物の沸点（℃）を示しており、縦軸は石英のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。図７に示すように、フッ化シリコンの沸点は−８６℃であり容易に気化することがわかる。このため、石英がエッチングガス（ＣＦ４）に削られやすくなることがわかる。具体的に、石英のエッチングレートは約１８０ｎｍ／ｍｉｎ程度となっている。フッ化アルミニウムやフッ化ジルコニウムの沸点は約１０００℃程度であるが、石英のエッチングレートは約１８０ｎｍ／ｍｉｎであり、それほど変化はない。これに対し、イットリウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）のフッ化物の沸点は約２３００℃と高いことがわかる。つまり、希土類金属のフッ化物は沸点が高く、蒸気圧が低くなることがわかる。したがって、希土類金属のフッ化物が石英の表面に蓄積し、エッチングガスによる石英の消耗を防止する保護膜として機能するようになる。これにより、エッチングレートが約８０ｎｍ／ｍｉｎと低くなることがわかる。つまり、図７に示す結果より、エッチングレートとフッ化物の沸点とは関係があり、フッ化物の沸点が約２０００℃以上になると、石英のエッチングレートが急激に低下することがわかる。
【００６７】
上述した結果を踏まえて石英に添加するドープ材とエッチングレートとの関係を図８に示す。図８において、横軸は様々なドープ材を示しており、縦軸はエッチングレートおよび合成石英との比を示している。合成石英との比とは、合成石英の耐プラズマ性に対する様々なドープ材を添加した石英の耐プラズマ性の効果を示したものであり、パーセントの数値が高いほど耐プラズマ性が高くなっていることを示している。エッチングレートが棒グラフで示されており、線グラフが耐プラズマ性向上の効果を示している。この図８からもわかるように、アルミニウムだけを石英に添加する場合は、それほど耐プラズマ性が向上しないのにもかかわらず、アルミニウムと希土類金属、例えば、イットリウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）を添加すると、耐プラズマ性が著しく向上することがわかる。さらに、石英にイットリウム（Ｙ）だけを添加する場合も耐プラズマ性が向上することがわかる。これは、図７に示すように、イットリウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）が、エッチングガスによってフッ化された場合、これらのフッ化物の沸点が高く揮発しにくいという性質によるものと考えられる。つまり、イットリウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）のフッ化物が石英表面に蓄積して保護膜として機能する結果、石英の耐プラズマ性が向上するものと思われる。なお、横軸の「合成」と記載されているものは、通常の合成石英を示している。
【００６８】
石英の耐プラズマ性の向上に顕著な効果を奏すのは、図８からアルミニウムと希土類金属（イットリウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ））の両方を石英に添加した場合と、石英にイットリウム（Ｙ）を添加した場合である。このうち、製造が比較的容易である観点から、アルミニウムと希土類金属（イットリウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ））の両方を石英に添加する材質を採用することが望ましい。
【００６９】
アルミニウムのフッ化物の沸点は約１０００℃となり揮発性が低いにもかかわらず、石英にアルミニウムだけを添加した場合、耐プラズマ性がそれほど向上しないのは、例えば、以下に示す原因があるものと推測される。図９は、石英にアルミニウムだけを添加した場合の構造を示す図である。図９において、石英（ＳｉＯ２）に対してアルミニウムは固溶する。すなわち、シリコンが存在する位置にアルミニウムが置き換わり、アルミニウムが負に帯電する。このとき、Ｎａ＋やＨ＋などの移動しやすい物質と負に帯電したアルミニウムが結合しやすくなり、移動しやすいＮａ＋やＨ＋につられてアルミニウムと石英との結合が分解しやすくなる。すなわち、アルミニウムだけを添加した場合は、石英との結合が弱くなるため、耐プラズマ性がそれほど向上しないと考えられる。
【００７０】
これに対し、フッ化物の沸点が高い観点から希土類金属だけを石英に添加することが考えられる。しかし、この場合、例えば、図１０に示すように、ネオジウムなどの希土類金属は、石英に均一に固溶することが難しいということがある。すなわち、希土類金属を多量に石英に添加すると、希土類金属は石英に均一に固溶せず局所的に粒状の塊となって存在するようになる。このため、石英の透明性が減少し、白濁するようになってしまう。
【００７１】
そこで、本実施の形態のように、石英にアルミニウムと希土類金属の両方を添加するようにしている。この場合、図１１に示すように、シリコンが存在する位置にアルミニウムが置き換わり、アルミニウムが負に帯電する。この負に帯電したアルミニウムと正に帯電したネオジウムが結合するようになるが、ネオジウムは極めて動き難いので、シリコンとアルミニウムの結合が分解しにくくなる。すなわち、石英との結合が強くなるので、エッチングガスとの反応生成物が昇華しにくくなり、耐プラズマ性が向上する。さらに、希土類金属のフッ化物の沸点が高いため、希土類金属のフッ化物が石英の表面で保護膜のように機能するため、石英の耐プラズマ性が向上する。このとき、希土類金属の添加量を少なくすることができるので、希土類金属が石英に均一に固溶させることができ、局所的に粒状の塊となることを防止できる。このため、石英の透明性を確保することができ、石英の希土類金属による白濁を抑制することができる。
【００７２】
このように本実施の形態によれば、石英にアルミニウムと希土類金属の両方を添加することで、石英の透明性を確保しつつ、石英の耐プラズマ性を向上することができる。
【００７３】
次に、本実施の形態におけるプラズマエッチング装置を使用する半導体装置の製造方法について説明する。本実施の形態における半導体装置の一例として、ＣＭＩＳＦＥＴ（Complementary Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）の製造方法を説明する。
【００７４】
まず、図１２に示すように、ホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物を導入したシリコン単結晶よりなる半導体基板１０を用意する。このとき、半導体基板１０は、略円盤形状をした半導体ウェハの状態になっている。
【００７５】
次に、図１３に示すように、半導体基板１０上に窒化シリコン膜１１および酸化シリコン膜１２を順次形成する。窒化シリコン膜１１および酸化シリコン膜１２は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を使用して形成することができる。
【００７６】
続いて、図１４に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、窒化シリコン膜１１および酸化シリコン膜１２をパターニングする。パターニングは、素子分離溝を形成する領域に窒化シリコン膜１１および酸化シリコン膜１２が残らないように行なわれる。
【００７７】
そして、図１５に示すように、パターニングした窒化シリコン膜１１および酸化シリコン膜１２をハードマスク膜にしたプラズマエッチングにより半導体基板１０に素子分離溝１３を形成する。この素子分離溝１３を形成するプラズマエッチング工程で本実施の形態におけるプラズマエッチング装置が使用される。
【００７８】
具体的には、プラズマエッチング装置のステージ上にパターニングした窒化シリコン膜１１および酸化シリコン膜１２を有する半導体基板１０を配置する。そして、上部電極からエッチングガスを導入する。エッチングガスとしては塩素原子を含むガスが使用される。そして、上部電極およびステージに高周波電力を印加し、エッチングガス中にイオンやラジカルを生成し活性化させる。活性化したエッチングガスが半導体基板１０の表面に到達すると、マスク膜で覆われていない半導体基板１０の表面でシリコンと活性化したエッチングガスが化学反応する。この化学反応が進行することで、半導体基板１０の表面がエッチングされ素子分離溝１３が形成される。このとき、化学反応で生成された反応生成物は処理室から排気される。
【００７９】
ここで、主に、活性化したエッチングガスと半導体基板１０との間に化学反応が生じるが、上部電極の周囲を絶縁するシールドリングも活性化したエッチングガスにさらされる。このため、シールドリングもエッチングガスと反応してエッチングされるので、シールドリングは消耗する。ところが、本実施の形態では、シールドリングの材料として希土類金属とアルミニウムを含有した石英を使用しているので、希土類金属の塩化物およびアルミニウム膜の塩化物が生成される。これらの塩化物は蒸気圧が低いので、シールドリングの表面に保護膜として形成され、石英のエッチングが抑制される。このため、プラズマ処理を繰り返しても、シールドリングの消耗を低減できるので、シールドリングの寿命を延ばすことができる。このことから、プラズマエッチング装置において、シールドリングの交換頻度が激減するので、半導体装置の製造コストを低減することができる。さらに、シールドリングの交換頻度が激減するので、メンテナンス頻度も低減できるので、半導体装置の製造工程におけるスループットを向上させることができる。
【００８０】
なお、本工程ではシリコンをエッチングすることからエッチングガスとして塩素原子を含むガスを使用している。このとき、エッチングガスとしてフッ素原子を含むガスを使用する場合に比べて、シールドリングの消耗度は激しくないが、この場合であっても、シールドリングに希土類金属とアルミニウムを含有した石英を用いることで、シールドリングの寿命を延ばすことができる。
【００８１】
次に、図１６に示すように、半導体基板１０に形成した素子分離溝１３の表面に酸化シリコン膜１４を形成する。この酸化シリコン膜１４は、例えば、熱酸化法によって形成することができる。その後、図１７に示すように、素子分離溝１３内を含む半導体基板１０上に酸化シリコン膜１５を形成する。酸化シリコン膜１５は、例えば、ＣＶＤ法により形成することができる。
【００８２】
続いて、図１８に示すように、半導体基板１０の表面を化学的機械的研磨法（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）で研磨する。そして、露出した窒化シリコン膜１１を熱リン酸で除去することにより、半導体基板１０上に素子分離領域１６を形成することができる。この素子分離領域は、素子が互いに干渉しないようにするために設けられる。
【００８３】
本実施の形態では、素子分離領域をＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法から形成する例を示したが、例えばＬＯＣＯＳ（local Oxidation of silicon）法を用いて形成することもできる。
【００８４】
次に、図１９に示すように、素子分離領域１６で分離された活性領域に不純物を導入してウェルを形成する。例えば、活性領域のうちｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域には、ｐ型ウェル１７を形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域には、ｎ型ウェル１８を形成する。ｐ型ウェル１７は、例えばホウ素などのｐ型不純物をイオン注入法により半導体基板１０に導入することで形成される。同様に、ｎ型ウェル１８は、例えばリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などのｎ型不純物をイオン注入法により半導体基板１０に導入することで形成される。
【００８５】
続いて、ｐ型ウェル１７の表面領域およびｎ型ウェル１８の表面領域にチャネル形成用の半導体領域（図示せず）を形成する。このチャネル形成用の半導体領域は、チャネルを形成するしきい値電圧を調整するために形成される。
【００８６】
次に、半導体基板１０上にゲート絶縁膜１９を形成する。ゲート絶縁膜１９は、例えば、酸化シリコン膜から形成され、例えば熱酸化法を使用して形成することができる。ただし、ゲート絶縁膜１９は、酸化シリコン膜に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、ゲート絶縁膜１９を酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）としてもよい。すなわち、ゲート絶縁膜１９と半導体基板１０との界面に窒素を偏析させる構造としてもよい。酸窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べて膜中における界面準位の発生を抑制したり、電子トラップを低減する効果が高い。したがって、ゲート絶縁膜１９のホットキャリア耐性を向上でき、絶縁耐性を向上させることができる。また、酸窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べて不純物が貫通しにくい。このため、ゲート絶縁膜１９に酸窒化シリコン膜を用いることにより、ゲート電極中の不純物が半導体基板側に拡散することに起因するしきい値電圧の変動を抑制することができる。酸窒化シリコン膜を形成するのは、例えば、半導体基板１０をＮＯ、ＮＯ２またはＮＨ３といった窒素を含む雰囲気中で熱処理すればよい。また、半導体基板１０の表面に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１９を形成した後、窒素を含む雰囲気中で半導体基板１０を熱処理し、ゲート絶縁膜１９と半導体基板１０との界面に窒素を偏析させることによっても同様の効果を得ることができる。
【００８７】
また、ゲート絶縁膜１９は、例えば酸化シリコン膜より誘電率の高い高誘電率膜から形成してもよい。従来、絶縁耐性が高い、シリコン−酸化シリコン界面の電気的・物性的安定性などが優れているとの観点から、ゲート絶縁膜１９として酸化シリコン膜が使用されている。しかし、素子の微細化に伴い、ゲート絶縁膜１９の膜厚について、極薄化が要求されるようになってきている。このように薄い酸化シリコン膜をゲート絶縁膜１９として使用すると、ＭＩＳＦＥＴのチャネルを流れる電子が酸化シリコン膜によって形成される障壁をトンネルしてゲート電極に流れる、いわゆるトンネル電流が発生してしまう。
【００８８】
そこで、酸化シリコン膜より誘電率の高い材料を使用することにより、容量が同じでも物理的膜厚を増加させることができる高誘電体膜が使用されるようになってきている。高誘電体膜によれば、容量を同じにしても物理的膜厚を増加させることができるので、リーク電流を低減することができる。
【００８９】
例えば、高誘電体膜として、ハフニウム酸化物の一つである酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ２膜）が使用されるが、酸化ハフニウム膜に変えて、ハフニウムアルミネート膜、ＨｆＯＮ膜（ハフニウムオキシナイトライド膜）、ＨｆＳｉＯ膜（ハフニウムシリケート膜）、ＨｆＳｉＯＮ膜（ハフニウムシリコンオキシナイトライド膜）、ＨｆＡｌＯ膜のような他のハフニウム系絶縁膜を使用することもできる。さらに、これらのハフニウム系絶縁膜に酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化イットリウムなどの酸化物を導入したハフニウム系絶縁膜を使用することもできる。ハフニウム系絶縁膜は、酸化ハフニウム膜と同様、酸化シリコン膜や酸窒化シリコン膜より誘電率が高いので、酸化ハフニウム膜を用いた場合と同様の効果が得られる。
【００９０】
続いて、図２０に示すように、ゲート絶縁膜１９上にポリシリコン膜（導体膜）２０を形成する。ポリシリコン膜２０は、例えば、ＣＶＤ法を使用して形成することができる。そして、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域に形成されているポリシリコン膜２０中にリンや砒素などのｎ型不純物を導入する。同様に、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域に形成されているポリシリコン膜２０中にホウ素などのｐ型不純物を導入する。
【００９１】
そして、図２１および図２２に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、酸化シリコン膜２１ａおよび酸化シリコン膜２１ｂを形成する。酸化シリコン膜２１ａおよび酸化シリコン膜２１ｂは、図２１に示すように、酸化シリコン膜２１を形成した後、レジスト膜２０ａ、２０ｂをマスク膜としたエッチングにより形成することができる。酸化シリコン膜２１ａおよび酸化シリコン膜２１ｂは、ゲート電極形成領域を覆うように形成される。
【００９２】
このパターニングした酸化シリコン膜２１ａ、２１ｂを形成するプラズマエッチング工程でも、本実施の形態におけるプラズマエッチング装置が使用される。
【００９３】
具体的には、プラズマエッチング装置のステージ上に酸化シリコン膜２１を有する半導体基板１０を配置する。そして、上部電極からエッチングガスを導入する。エッチングガスとしてはフッ素原子を含むガスが使用される。そして、上部電極およびステージに高周波電力を印加し、エッチングガス中にイオンやラジカルを生成し活性化させる。活性化したエッチングガスが酸化シリコン膜２１に到達すると、酸化シリコン膜２１の表面で酸化シリコン膜２１と活性化したエッチングガスが化学反応する。この化学反応が進行することで、酸化シリコン膜２１がエッチングされ、レジスト膜２０ａ、２０ｂで覆っているゲート電極２２ａ、２２ｂの上部にだけハードマスク膜である酸化シリコン膜２１ａ、２１ｂが形成される。ハードマスク膜は酸化シリコン膜だけでなく、窒化シリコン膜等の材質を用いても良い。
【００９４】
次に、図２３に示すように、パターニングした酸化シリコン膜２１ａおよび酸化シリコン膜２１ｂをハードマスク膜にしたプラズマエッチングによりポリシリコン膜２０を加工して、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にゲート電極２２ａを形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にゲート電極２２ｂを形成する。このゲート電極２２ａ、２２ｂを形成するプラズマエッチング工程で本実施の形態におけるプラズマエッチング装置が使用される。
【００９５】
具体的には、プラズマエッチング装置のステージ上にパターニングした酸化シリコン膜２１ａ、２１ｂを有する半導体基板１０を配置する。そして、上部電極からエッチングガスを導入する。エッチングガスとしては塩素原子を含むガスが使用される。そして、上部電極およびステージに高周波電力を印加し、エッチングガス中にイオンやラジカルを生成し活性化させる。活性化したエッチングガスが半導体基板１０の表面に到達すると、マスク膜で覆われていない半導体基板１０の表面でポリシリコン膜２０と活性化したエッチングガスが化学反応する。この化学反応が進行することで、ポリシリコン膜２０がエッチングされゲート電極２２ａ、２２ｂが形成される。このとき、化学反応で生成された反応生成物は処理室から排気される。
【００９６】
ここで、主に、活性化したエッチングガスとポリシリコン膜２０との間に化学反応が生じるが、上部電極の周囲を絶縁するシールドリングも活性化したエッチングガスにさらされる。このため、シールドリングもエッチングガスと反応してエッチングされるので、シールドリングは消耗する。ところが、本実施の形態では、シールドリングの材料として希土類金属とアルミニウムを含有した石英を使用しているので、希土類金属の塩化物およびアルミニウム膜の塩化物が生成される。これらの塩化物は蒸気圧が低いので、シールドリングの表面に保護膜として形成され、石英のエッチングが抑制される。このため、プラズマ処理を繰り返しても、シールドリングの消耗を低減できるので、シールドリングの寿命を延ばすことができる。このことから、プラズマエッチング装置において、シールドリングの交換頻度が激減するので、半導体装置の製造コストを低減することができる。さらに、シールドリングの交換頻度が激減するので、メンテナンス頻度も低減できるので、半導体装置の製造工程におけるスループットを向上させることができる。
【００９７】
この後、図２４に示すように、ハードマスク膜である酸化シリコン膜２１ａ、２１ｂを除去することにより、ゲート電極２２ａ、２２ｂを形成することができる。ここで、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域のゲート電極２２ａには、ポリシリコン膜２０中にｎ型不純物が導入されている。このため、ゲート電極２２ａの仕事関数値をシリコンの伝導帯近傍（４．１５ｅＶ）の値にすることができるので、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのしきい値電圧を低減することができる。一方、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域のゲート電極２２ｂには、ポリシリコン膜２０中にｐ型不純物が導入されている。このため、ゲート電極２２ｂの仕事関数値をシリコンの価電子帯近傍（５．１５ｅＶ）の値にすることができるので、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのしきい値電圧を低減することができる。このように本実施の形態では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの両方でしきい値電圧を低減することができる（デュアルゲート構造）。
【００９８】
続いて、図２５に示すように、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのゲート電極２２ａに整合した浅いｎ型不純物拡散領域２３を形成する。浅いｎ型不純物拡散領域２３は、半導体領域である。同様に、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域に浅いｐ型不純物拡散領域２４を形成する。浅いｐ型不純物拡散領域２４は、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのゲート電極２２ｂに整合して形成される。この浅いｐ型不純物拡散領域２４は、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより形成することができる。
【００９９】
次に、図２６に示すように、ゲート電極２２ａ、２２ｂを覆うように、半導体基板１０上に酸化シリコン膜２５を形成する。酸化シリコン膜２５は、例えば、ＣＶＤ法を使用して形成することができる。そして、図２７に示すように、酸化シリコン膜２５を異方性エッチングすることにより、サイドウォール２６をゲート電極２２ａ、２２ｂの側壁に形成する。このサイドウォール２６を形成するプラズマエッチング工程で本実施の形態におけるプラズマエッチング装置が使用される。
【０１００】
具体的には、プラズマエッチング装置のステージ上に酸化シリコン膜２５を有する半導体基板１０を配置する。そして、上部電極からエッチングガスを導入する。エッチングガスとしてはフッ素原子を含むガスが使用される。そして、上部電極およびステージに高周波電力を印加し、エッチングガス中にイオンやラジカルを生成し活性化させる。活性化したエッチングガスが酸化シリコン膜２５に到達すると、酸化シリコン膜２５の表面で酸化シリコン膜２５と活性化したエッチングガスが化学反応する。この化学反応が進行することで、酸化シリコン膜２５がエッチングされゲート電極２２ａ、２２ｂの側壁にサイドウォール２６が形成される。このとき、化学反応で生成された反応生成物は処理室から排気される。なお、本エッチング工程では、酸化シリコン膜２５を異方性エッチングでエッチバックするが、異方性エッチングの程度を高めるために、ステージ上に印加する高周波電力を調整する。これにより、酸化シリコン膜２５の異方性エッチングを行なうことができ、ゲート電極２２ａ、２２ｂの側壁にサイドウォール２６を形成することができる。
【０１０１】
ここで、主に、活性化したエッチングガスと酸化シリコン膜２５との間に化学反応が生じるが、上部電極の周囲を絶縁するシールドリングも活性化したエッチングガスにさらされる。このため、シールドリングもエッチングガスと反応してエッチングされるので、シールドリングは消耗する。ところが、本実施の形態では、シールドリングの材料として希土類金属とアルミニウムを含有した石英を使用しているので、希土類金属のフッ化物およびアルミニウム膜のフッ化物が生成される。これらのフッ化物は蒸気圧が低いので、シールドリングの表面に保護膜として形成され、石英のエッチングが抑制される。このため、プラズマ処理を繰り返しても、シールドリングの消耗を低減できるので、シールドリングの寿命を延ばすことができる。このことから、プラズマエッチング装置において、シールドリングの交換頻度が激減するので、半導体装置の製造コストを低減することができる。さらに、シールドリングの交換頻度が激減するので、メンテナンス頻度も低減できるので、半導体装置の製造工程におけるスループットを向上させることができる。
【０１０２】
サイドウォール２６は、酸化シリコン膜２５の単層膜から形成するようにしたが、これに限らず、例えば、窒化シリコン膜のみ、もしくは、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層膜からなるサイドウォールを形成してもよい。
【０１０３】
続いて、図２８に示すように、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にサイドウォール２６に整合した深いｎ型不純物拡散領域２７を形成する。深いｎ型不純物拡散領域２７は、半導体領域である。この深いｎ型不純物拡散領域２７と浅いｎ型不純物拡散領域２３によってソース領域が形成される。同様に、深いｎ型不純物拡散領域２７と浅いｎ型不純物拡散領域２３によってドレイン領域が形成される。このようにソース領域とドレイン領域を浅いｎ型不純物拡散領域２３と深いｎ型不純物拡散領域２７で形成することにより、ソース領域およびドレイン領域をＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造とすることができる。
【０１０４】
同様に、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にサイドウォール２６に整合した深いｐ型不純物拡散領域２８を形成する。この深いｐ型不純物拡散領域２８と浅いｐ型不純物拡散領域２４によってソース領域およびドレイン領域が形成される。したがって、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおいてもソース領域およびドレイン領域はＬＤＤ構造をしている。
【０１０５】
このようにして、深いｎ型不純物拡散領域２７および深いｐ型不純物拡散領域２８を形成した後、１０００℃程度の熱処理を行なう。これにより、導入した不純物の活性化が行なわれる。
【０１０６】
その後、半導体基板１０上にコバルト膜を形成する。このとき、ゲート電極２２ａ、２２ｂに直接接するようにコバルト膜が形成される。同様に、深いｎ型不純物拡散領域２７および深いｐ型不純物拡散領域２８にもコバルト膜が直接接する。
【０１０７】
コバルト膜は、例えば、スパッタリング法を使用して形成することができる。そして、コバルト膜を形成した後、熱処理を施すことにより、ゲート電極２２ａ、２２ｂを構成するポリシリコン膜２０とコバルト膜を反応させて、コバルトシリサイド膜２９を形成する。これにより、ゲート電極２２ａ、２２ｂはポリシリコン膜２０とコバルトシリサイド膜２９の積層構造となる。コバルトシリサイド膜２９は、ゲート電極２２ａ、２２ｂの低抵抗化のために形成される。同様に、上述した熱処理により、深いｎ型不純物拡散領域２７および深いｐ型不純物拡散領域２８の表面においてもシリコンとコバルト膜が反応してコバルトシリサイド膜２９が形成される。このため、深いｎ型不純物拡散領域２７および深いｐ型不純物拡散領域２９においても低抵抗化を図ることができる。
【０１０８】
そして、未反応のコバルト膜は、半導体基板１０上から除去される。なお、本実施の形態１では、コバルトシリサイド膜２９を形成するように構成しているが、例えば、コバルトシリサイド膜２９に代えてニッケルシリサイド膜やチタンシリサイド膜を形成するようにしてもよい。
【０１０９】
次に、図２９に示すように、半導体基板１０の主面上に層間絶縁膜となる酸化シリコン膜３０を形成する。この酸化シリコン膜３０は、例えばＴＥＯＳ（tetra ethyl ortho silicate）を原料としたＣＶＤ法を使用して形成することができる。その後、酸化シリコン膜３０の表面を、例えばＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）法を使用して平坦化する。
【０１１０】
続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、酸化シリコン膜３０にコンタクトホール３１を形成する。このときのエッチング工程でも本実施の形態におけるプラズマエッチング装置を使用することができる。そして、コンタクトホール３１の底面および内壁を含む酸化シリコン膜３０上にチタン／窒化チタン膜３２ａを形成する。チタン／窒化チタン膜３２ａは、チタン膜と窒化チタン膜の積層膜から構成され、例えばスパッタリング法を使用することにより形成することができる。このチタン／窒化チタン膜３２ａは、例えば、後の工程で埋め込む膜の材料であるタングステンがシリコン中へ拡散するのを防止する、いわゆるバリア性を有する。
【０１１１】
続いて、コンタクトホール３１を埋め込むように、半導体基板１０の主面の全面にタングステン膜３２ｂを形成する。このタングステン膜３２ｂは、例えばＣＶＤ法を使用して形成することができる。そして、酸化シリコン膜３０上に形成された不要なチタン／窒化チタン膜３２ａおよびタングステン膜３２ｂを例えばＣＭＰ法で除去することにより、プラグ３３を形成することができる。
【０１１２】
次に、図３０に示すように、酸化シリコン膜３０およびプラグ３３上にチタン／窒化チタン膜３４ａ、銅を含有するアルミニウム膜３４ｂ、チタン／窒化チタン膜３４ｃを順次、形成する。これらの膜は、例えばスパッタリング法を使用することにより形成することができる。続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、これらの膜のパターニングを行い、配線３５を形成する。この配線を形成するエッチング工程においても、本実施の形態におけるプラズマエッチング装置を使用することができる。
【０１１３】
次に、図３１に示すように、配線３５を形成した酸化シリコン膜３０上に層間絶縁膜となる酸化シリコン膜３６を形成する。この酸化シリコン膜３６は、例えばＴＥＯＳ（tetra ethyl ortho silicate）を原料としたＣＶＤ法を使用して形成することができる。その後、酸化シリコン膜３６の表面を、例えばＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）法を使用して平坦化する。
【０１１４】
続いて、図３２に示すように、酸化シリコン膜３６上にレジスト膜３７を、例えば、スピン塗布法を使用して塗布する。その後、露光・現像処理を施すことにより、レジスト膜３７をパターニングする。パターニングは、スルーホールを形成する領域にレジスト膜３７が残らないように行なわれる。
【０１１５】
続いて、図３３に示すように、パターニングしたレジスト膜３７をマスク膜にしたエッチングによりスルーホール３８を形成する。このスルーホール３８を形成するプラズマエッチング工程で本実施の形態におけるプラズマエッチング装置が使用される。
【０１１６】
具体的には、プラズマエッチング装置のステージ上にパターニングしたレジスト膜３７を有する半導体基板１０を配置する。そして、上部電極からエッチングガスを導入する。エッチングガスとしてはフッ素原子を含むガスが使用される。そして、上部電極およびステージに高周波電力を印加し、エッチングガス中にイオンやラジカルを生成し活性化させる。活性化したエッチングガスが酸化シリコン膜３６に到達すると、酸化シリコン膜３６の表面で酸化シリコン膜３６と活性化したエッチングガスが化学反応する。この化学反応が進行することで、酸化シリコン膜３６がエッチングされ酸化シリコン膜３６にスルーホール３８が形成される。このとき、化学反応で生成された反応生成物は処理室から排気される。
【０１１７】
ここで、主に、活性化したエッチングガスと酸化シリコン膜３６との間に化学反応が生じるが、上部電極の周囲を絶縁するシールドリングも活性化したエッチングガスにさらされる。このため、シールドリングもエッチングガスと反応してエッチングされるので、シールドリングは消耗する。ところが、本実施の形態では、シールドリングの材料として希土類金属とアルミニウムを含有した石英を使用しているので、希土類金属のフッ化物およびアルミニウム膜のフッ化物が生成される。これらのフッ化物は蒸気圧が低いので、シールドリングの表面に保護膜として形成され、石英のエッチングが抑制される。このため、プラズマ処理を繰り返しても、シールドリングの消耗を低減できるので、シールドリングの寿命を延ばすことができる。このことから、プラズマエッチング装置において、シールドリングの交換頻度が激減するので、半導体装置の製造コストを低減することができる。さらに、シールドリングの交換頻度が激減するので、メンテナンス頻度も低減できるので、半導体装置の製造工程におけるスループットを向上させることができる。
【０１１８】
次に、図３４に示すように、パターニングしたレジスト膜３７を除去した後、図３５に示すように、スルーホール３８に埋め込むようにプラグ４０を形成する。プラグ４０は以下に示すようにして形成される。すなわち、スルーホール３８の底面および内壁を含む酸化シリコン膜３６上にチタン／窒化チタン膜３９ａを形成する。チタン／窒化チタン膜３９ａは、チタン膜と窒化チタン膜の積層膜から構成され、例えばスパッタリング法を使用することにより形成することができる。このチタン／窒化チタン膜３９ａは、例えば、後の工程で埋め込む膜の材料である銅およびアルミニウムがシリコン中へ拡散するのを防止する、いわゆるバリア性を有する。
【０１１９】
続いて、スルーホール３８を埋め込むように、半導体基板１０の主面の全面に銅を含有するアルミニウム膜３９ｂを形成する。このアルミニウム膜３９ｂは、例えばスパッタリング法を使用して形成することができる。そして、酸化シリコン膜３６上に形成された不要なチタン／窒化チタン膜３９ａおよびアルミニウム膜３９ｂを例えばＣＭＰ法で除去することにより、プラグ４０を形成することができる。
【０１２０】
次に、図３６に示すように、酸化シリコン膜３６およびプラグ４０上にチタン／窒化チタン膜４１ａ、銅を含有するアルミニウム膜４１ｂ、チタン／窒化チタン膜４１ｃを順次、形成する。これらの膜は、例えばスパッタリング法を使用することにより形成することができる。続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、これらの膜のパターニングを行い、配線４２を形成する。この配線を形成するエッチング工程においても、本実施の形態におけるプラズマエッチング装置を使用することができる。さらに、配線４２の上層に配線を形成するが、ここでの説明は省略する。このようにして、本実施の形態における半導体装置を形成することができる。
【０１２１】
本実施の形態では、配線としてアルミニウム膜を使用する例を示しているが、配線としてダマシン法を使用した銅配線を形成する場合にも適用することができる。
【０１２２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施の形態におけるプラズマエッチング装置の構成を示す図である。
【図２】シールドリングを示す上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線で切断した断面を示す断面図である。
【図４】図３の一部を拡大した模式的な断面図である。
【図５】シールドリングのプラズマによる消耗度を示すグラフであって、内周からの距離と肉厚との関係を示すグラフである。
【図６】石英に含有される酸化物の融点と石英のエッチングレートとの関係を示すグラフである。
【図７】石英に含有される金属のフッ化物の沸点と石英のエッチングレートとの関係を示すグラフである。
【図８】石英に添加するドープ材と石英のエッチングレートとの関係を主に示す図である。
【図９】石英にアルミニウムだけを含有させる場合の構造を示す図である。
【図１０】石英にネオジウムだけを含有させる場合の構造を示す図である。
【図１１】石英にアルミニウムとネオジウムを含有させる場合の構造を示す図である。
【図１２】本実施の形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１４】図１３に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１５】図１４に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１６】図１５に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１７】図１６に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１８】図１７に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１９】図１８に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２０】図１９に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２１】図２０に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２２】図２１に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２３】図２２に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２４】図２３に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２５】図２４に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２６】図２５に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２７】図２６に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２８】図２７に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２９】図２８に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３０】図２９に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３１】図３０に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３２】図３１に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３３】図３２に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３４】図３３に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３５】図３４に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３６】図３５に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  プラズマエッチング装置
２  ステージ
３  上部電極
４  ベースリング
５  カバーリング
６  シールドリング
６ａ  領域
７  排気リング
８  半導体基板
１０  半導体基板
１１  窒化シリコン膜
１２  酸化シリコン膜
１３  素子分離溝
１４  酸化シリコン膜
１５  酸化シリコン膜
１６  素子分離領域
１７  ｐ型ウェル
１８  ｎ型ウェル
１９  ゲート絶縁膜
２０  ポリシリコン膜
２０ａ  レジスト膜
２０ｂ  レジスト膜
２１  酸化シリコン膜
２１ａ  酸化シリコン膜
２１ｂ  酸化シリコン膜
２２ａ  ゲート電極
２２ｂ  ゲート電極
２３  浅いｎ型不純物拡散領域
２４  浅いｐ型不純物拡散領域
２５  酸化シリコン膜
２６  サイドウォール
２７  深いｎ型不純物拡散領域
２８  深いｐ型不純物拡散領域
２９  コバルトシリサイド膜
３０  酸化シリコン膜
３１  コンタクトホール
３２ａ  チタン／窒化チタン膜
３２ｂ  タングステン膜
３３  プラグ
３４ａ  チタン／窒化チタン膜
３４ｂ  アルミニウム膜
３４ｃ  チタン／窒化チタン膜
３５  配線
３６  酸化シリコン膜
３７  レジスト膜
３８  スルーホール
３９ａ  チタン／窒化チタン膜
３９ｂ  アルミニウム膜
４０  プラグ
４１ａ  チタン／窒化チタン膜
４１ｂ  アルミニウム膜
４１ｃ  チタン／窒化チタン膜
４２  配線
【図１】
2008159645.tif 000003
【図２】
2008159645.tif 000004
【図３】
2008159645.tif 000005
【図４】
2008159645.tif 000006
【図５】
2008159645.tif 000007
【図６】
2008159645.tif 000008
【図７】
2008159645.tif 000009
【図８】
2008159645.tif 000010
【図９】
2008159645.tif 000011
【図１０】
2008159645.tif 000012
【図１１】
2008159645.tif 000013
【図１２】
2008159645.tif 000014
【図１３】
2008159645.tif 000015
【図１４】
2008159645.tif 000016
【図１５】
2008159645.tif 000017
【図１６】
2008159645.tif 000018
【図１７】
2008159645.tif 000019
【図１８】
2008159645.tif 000020
【図１９】
2008159645.tif 000021
【図２０】
2008159645.tif 000022
【図２１】
2008159645.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
2008159645.tif 000025
【図２４】
2008159645.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
2008159645.tif 000028
【図２７】
2008159645.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2008159645.tif 000031
【図３０】
2008159645.tif 000032
【図３１】
2008159645.tif 000033
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2008159645.tif 000037
【図３６】
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