(57)【要約】【課題】素子分離のためのトレンチを形成するプラズマエッチング工程に要する時間を従来に比べて短縮することができ、スループットの向上による生産性の向上を図ることができる半導体装置の製造方法等を提供する。【解決手段】シリコン基板１０１の表面には、シリコン窒化膜１０２と、反射防止膜（ＡＲＣ）１０３と、フォトレジスト１０４とが、下側からこの順で形成されている。フォトレジスト１０４は、所定パターンの開口部１０５を有する。少なくとも、ＮＦ3ガス、又はＳＦ6ガス、又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスを含むエッチングガスを用い、反射防止膜（ＡＲＣ）１０３と、シリコン窒化膜１０２と、シリコン基板１０１のエッチングを、連続的に一括で行い、素子分離（ＳＴＩ）のためのトレンチ１０５を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に、少なくともシリコン窒化膜と反射防止膜と所定の開口部を有するフォトレジストとが、下側からこの順で形成された被処理基板をプラズマエッチングし、前記シリコン基板に、前記開口部に対応した素子分離のためのトレンチを形成するプラズマエッチング工程を有する半導体装置の製造方法であって、
少なくとも、ＮＦ3ガス、又はＳＦ6ガス、又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスを含むエッチングガスを用い、前記反射防止膜と前記シリコン窒化膜と前記シリコン基板のエッチングを、連続的に一括で行う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、さらに、ＣＦ4ガス又は希ガス又はＣＦ4ガスと希ガスの混合ガスのいずれかからなる添加ガスを含む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、
前記添加ガスが、さらに酸素ガスを含む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２又は３記載の半導体装置の製造方法であって、
前記ＮＦ3ガス又はＳＦ6ガス又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスに対する前記添加ガスの流量比（添加ガスの流量／ＮＦ3ガス又はＳＦ6ガス又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスの流量）が１以上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、
前記シリコン基板と前記シリコン窒化膜との間に、さらにシリコン酸化膜が形成され、当該シリコン酸化膜も一括して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６】
シリコン基板上に、少なくともシリコン窒化膜と反射防止膜と所定の開口部を有するフォトレジストとが、下側からこの順で形成された被処理基板をプラズマエッチングし、前記シリコン基板に、前記開口部に対応した素子分離のためのトレンチを形成するプラズマエッチング工程を有する半導体装置の製造方法であって、
少なくともＮＦ3ガスを含むエッチングガスを用い、前記反射防止膜と前記シリコン窒化膜と前記シリコン基板のエッチングを、連続的に一括で行う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６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、さらに、ＣＦ4ガス又は希ガス又はＣＦ4ガスと希ガスの混合ガスのいずれかからなる添加ガスを含む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７記載の半導体装置の製造方法であって、
前記添加ガスが、さらに酸素ガスを含む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７又は８記載の半導体装置の製造方法であって、
前記ＮＦ3ガスに対する前記添加ガスの流量比（添加ガスの流量／ＮＦ3ガスの流量）が１以上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６〜９いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記シリコン基板と前記シリコン窒化膜との間に、さらにシリコン酸化膜が形成され、当該シリコン酸化膜も一括して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１１】
請求項１〜１０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は、前記被処理基板が載置される下部電極と、当該下部電極と対向する上部電極とが配置された処理チャンバー内で、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加して行う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、
前記高周波電力は、前記上部電極に印加される第１の高周波電力と、前記第１の高周波電力より周波数が低い、前記下部電極に印加される第２の高周波電力とからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
被処理基板を収容する処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内に前記エッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、
前記エッチングガス供給手段から供給された前記エッチングガスをプラズマ化して前記被処理基板をプラズマエッチングするプラズマ生成手段と、
前記処理チャンバー内で請求項１から請求項１２いずれか１項記載の半導体装置の製造方法が行われるように制御する制御部と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項１４】
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項１２いずれか１項記載の半導体装置の製造方法が行われるように半導体装置の製造装置を制御することを特徴とする制御プログラム。
【請求項１５】
コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項１２いずれか１項記載の半導体装置の製造方法が行われるように半導体装置の製造装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板上に、少なくともシリコン窒化膜と反射防止膜と所定の開口部を有するフォトレジストとが、下側からこの順で形成された被処理基板をプラズマエッチングし、シリコン基板に、開口部に対応した素子分離のためのトレンチを形成するプラズマエッチング工程を有する半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の技術分野においては、素子分離のための構造としてシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造が知られている。そして、このＳＴＩ構造を採用した半導体装置の製造工程では、ＳＴＩ構造を形成するために、シリコン基板にプラズマエッチングによりトレンチを形成することが行われている。
【０００３】
上記のトレンチを形成するためのプラズマエッチング工程では、例えば、シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を、フォトレジストをマスクとしてＣＦ4をエッチングガスとしたメインエッチング工程を行った後、ＮＦ3にＮＨ3を混合したエッチングガスを使用してオーバーエッチング工程を行う。そして、この後、ＨＢｒと酸素の混合ガスを使用してシリコン基板をエッチングする工程を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、上記のフォトレジストとシリコン窒化膜との間に、反射防止膜を形成する技術も知られており、このような反射防止膜を使用した場合、上記のシリコン窒化膜等のプラズマエッチングに先立って、この反射防止膜をプラズマエッチングする工程が行われる。反射防止膜のエッチングには、例えばＣＦ4とＣＨ2Ｆ2と酸素との混合ガスをエッチングガスとしたプラズマエッチングを行う。
【特許文献１】特開２０００−２９９３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のとおり、従来技術においては、シリコン基板にＳＴＩ構造の素子分離ためのトレンチを形成する場合、フォトレジストをマスクとして、上層の反射防止膜をエッチングする工程、シリコン窒化膜等をエッチングするメインエッチング工程及びオーバーエッチング工程、そして最後に、シリコン基板をエッチングする工程が、夫々の工程に応じたエッチングガスを使用して行われている。このため、各工程毎にエッチングガスを変更して、夫々のエッチング工程が行われており、その工程に時間を要しスループットの低下を招いているという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、素子分離のためのトレンチを形成するプラズマエッチング工程に要する時間を従来に比べて短縮することができ、スループットの向上による生産性の向上を図ることのできる半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体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】
【０００７】
請求項１の半導体装置の製造方法は、シリコン基板上に、少なくともシリコン窒化膜と反射防止膜と所定の開口部を有するフォトレジストとが、下側からこの順で形成された被処理基板をプラズマエッチングし、前記シリコン基板に、前記開口部に対応した素子分離のためのトレンチを形成するプラズマエッチング工程を有する半導体装置の製造方法であって、少なくとも、ＮＦ3ガス、又はＳＦ6ガス、又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスを含むエッチングガスを用い、前記反射防止膜と前記シリコン窒化膜と前記シリコン基板のエッチングを、連続的に一括で行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の半導体装置の製造方法は、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、さらに、ＣＦ4ガス又は希ガス又はＣＦ4ガスと希ガスの混合ガスのいずれかからなる添加ガスを含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の半導体装置の製造方法は、請求項２記載の半導体装置の製造方法であって、前記添加ガスが、さらに酸素ガスを含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の半導体装置の製造方法は、請求項２又は３記載の半導体装置の製造方法であって、前記ＮＦ3ガス又はＳＦ6ガス又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスに対する前記添加ガスの流量比（添加ガスの流量／ＮＦ3ガス又はＳＦ6ガス又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスの流量）が１以上であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の半導体装置の製造方法は、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、前記シリコン基板と前記シリコン窒化膜との間に、さらにシリコン酸化膜が形成され、当該シリコン酸化膜も一括してエッチングすることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の半導体装置の製造方法は、シリコン基板上に、少なくともシリコン窒化膜と反射防止膜と所定の開口部を有するフォトレジストとが、下側からこの順で形成された被処理基板をプラズマエッチングし、前記シリコン基板に、前記開口部に対応した素子分離のためのトレンチを形成するプラズマエッチング工程を有する半導体装置の製造方法であって、少なくともＮＦ3ガスを含むエッチングガスを用い、前記反射防止膜と前記シリコン窒化膜と前記シリコン基板のエッチングを、連続的に一括で行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の半導体装置の製造方法は、請求項６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、さらに、ＣＦ4ガス又は希ガス又はＣＦ4ガスと希ガスの混合ガスのいずれかからなる添加ガスを含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項８の半導体装置の製造方法は、請求項７記載の半導体装置の製造方法であって、前記添加ガスが、さらに酸素ガスを含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項９の半導体装置の製造方法は、請求項７又は８記載の半導体装置の製造方法であって、前記ＮＦ3ガスに対する前記添加ガスの流量比（添加ガスの流量／ＮＦ3ガスの流量）が１以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の半導体装置の製造方法は、請求項６〜９いずれか１項記載の半導体装置の製造方法であって、前記シリコン基板と前記シリコン窒化膜との間に、さらにシリコン酸化膜が形成され、当該シリコン酸化膜も一括してエッチングすることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１の半導体装置の製造方法は、請求項１〜１０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は、前記被処理基板が載置される下部電極と、当該下部電極と対向する上部電極とが配置された処理チャンバー内で、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加して行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項１２の半導体装置の製造方法は、請求項１１記載の半導体装置の製造方法であって、前記高周波電力は、前記上部電極に印加される第１の高周波電力と、前記第１の高周波電力より周波数が低い、前記下部電極に印加される第２の高周波電力とからなることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３の半導体装置の製造装置は、被処理基板を収容する処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に前記エッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、前記エッチングガス供給手段から供給された前記エッチングガスをプラズマ化して前記被処理基板をプラズマエッチングするプラズマ生成手段と、前記処理チャンバー内で請求項１から請求項１２いずれか１項記載の半導体装置の製造方法が行われるように制御する制御部と  を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１４の制御プログラムは、コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項１２いずれか１項記載の半導体装置の製造方法が行われるように半導体装置の製造装置を制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項１５のコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項１２いずれか１項記載の半導体装置の製造方法が行われるように半導体装置の製造装置を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、素子分離のためのトレンチを形成するプラズマエッチング工程に要する時間を従来に比べて短縮することができ、スループットの向上による生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法における被処理基板としての半導体ウエハＷの断面構成を拡大して示すものであり、図２は、本実施形態に係る半導体製造装置としてのプラズマ処理装置の断面構成を示すものである。まず、図２を参照してプラズマ処理装置の構成について説明する。
【００２４】
プラズマ処理装置１は、電極板が上下平行に対向し、プラズマ形成用電源が接続された容量結合型平行平板エッチング装置として構成されている。
【００２５】
プラズマ処理装置１は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等からなり円筒形状に成形された処理チャンバー（処理容器）２を有しており、この処理チャンバー２は接地されている。
【００２６】
処理チャンバー２内の底部にはセラミックなどの絶縁板３を介して、被処理基板、例えば半導体ウエハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台４が設けられている。さらに、このサセプタ支持台４の上には、下部電極を構成するサセプタ５が設けられている。このサセプタ５には、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）６が接続されている。
【００２７】
サセプタ支持台４の内部には、冷媒室７が設けられており、この冷媒室７には、冷媒が冷媒導入管８を介して導入されて循環し、その冷熱がサセプタ５を介して半導体ウエハＷに対して伝熱され、これにより半導体ウエハＷが所望の温度に制御される。
【００２８】
サセプタ５は、その上側中央部が凸状の円板状に成形され、その上に半導体ウエハＷと略同形の静電チャック１１が設けられている。静電チャック１１は、絶縁材の間に電極１２を配置して構成されている。そして、電極１２に接続された直流電源１３から例えば１．５ｋＶの直流電圧が印加されることにより、例えばクーロン力によって半導体ウエハＷを静電吸着する。
【００２９】
絶縁板３、サセプタ支持台４、サセプタ５、静電チャック１１には、半導体ウエハＷの裏面に、伝熱媒体（例えばＨｅガス等）を供給するためのガス通路１４が形成されており、この伝熱媒体を介してサセプタ５の冷熱が半導体ウエハＷに伝達され半導体ウエハＷが所定の温度に維持されるようになっている。
【００３０】
サセプタ５の上端周縁部には、静電チャック１１上に載置された半導体ウエハＷを囲むように、環状のフォーカスリング１５が配置されている。このフォーカスリング１５は、例えば、シリコンなどの導電性材料から構成されており、エッチングの均一性を向上させる作用を有する。
【００３１】
サセプタ５の上方には、このサセプタ５と平行に対向して上部電極２１が設けられている。この上部電極２１は、絶縁材２２を介して、処理チャンバー２の上部に支持されており、サセプタ５との対向面を構成し、多数の吐出孔２３を有する、例えば、表面に陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムに石英カバーを設けて構成された電極板２４と、この電極板２４を支持する導電性材料からなる電極支持体２５とによって構成されている。
【００３２】
上部電極２１における電極支持体２５の中央にはガス導入口２６が設けられ、このガス導入口２６には、ガス供給管２７が接続されている。さらにこのガス供給管２７には、バルブ２８、並びにマスフローコントローラ２９を介して、処理ガスとしてのエッチングガスを供給するための処理ガス供給源３０が接続されている。
【００３３】
処理チャンバー２の底部には排気管３１が接続されており、この排気管３１には排気装置３５が接続されている。排気装置３５はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、処理チャンバー２内を所定の減圧雰囲気、例えば１Ｐａ以下の所定の圧力まで真空引き可能なように構成されている。また、処理チャンバー２の側壁にはゲートバルブ３２が設けられており、このゲートバルブ３２を開にした状態で半導体ウエハＷが隣接するロードロック室（図示せず）との間で搬送されるようになっている。
【００３４】
上部電極２１には、第１の高周波電源４０が接続されており、その給電線には整合器４１が介挿されている。また、上部電極２１にはローパスフィルター（ＬＰＦ）４２が接続されている。この第１の高周波電源４０は、５０〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有している。このように高い周波数を印加することにより処理チャンバー２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができる。
【００３５】
下部電極としてのサセプタ５には、第２の高周波電源５０が接続されており、その給電線には整合器５１が介挿されている。この第２の高周波電源５０は、第１の高周波電源４０より低い周波数の範囲を有しており、このような範囲の周波数を印加することにより、被処理体である半導体ウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第２の高周波電源５０の周波数は１〜２０ＭＨｚの範囲が好ましい。
【００３６】
上記構成のプラズマ処理装置１は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備えプラズマ処理装置１の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインタフェース６２と、記憶部６３とが設けられている。
【００３７】
ユーザインタフェース６２は、工程管理者がプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
【００３８】
記憶部６３には、プラズマ処理装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１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、ユーザインタフェース６２からの指示等にて任意のレシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、プラズマ処理装置１での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００３９】
上記構成のプラズマ処理装置１によって、シリコン基板上に、少なくともシリコン窒化膜と反射防止膜と所定の開口部を有するフォトレジストとが、下側からこの順で形成された半導体ウエハＷをプラズマエッチングし、シリコン基板に、開口部に対応した素子分離のためのトレンチを形成するプラズマエッチング工程を行う場合、まず、半導体ウエハＷは、ゲートバルブ３２が開放された後、図示しないロードロック室から処理チャンバー２内へと搬入され、静電チャック１１上に載置される。そして、直流電源１３から直流電圧が印加されることによって、半導体ウエハＷが静電チャック１１上に静電吸着される。次いで、ゲートバルブ３２が閉じられ、排気装置３５によって、処理チャンバー２内が所定の真空度まで真空引きされる。
【００４０】
その後、バルブ２８が開放されて、処理ガス供給源３０から所定のエッチングガスが、マスフローコントローラ２９によってその流量を調整されつつ、ガス供給管２７、ガス導入口２６を通って上部電極２１の中空部へと導入され、さらに電極板２４の吐出孔２３を通って、図２の矢印に示すように、半導体ウエハＷに対して均一に吐出される。
【００４１】
そして、処理チャンバー２内の圧力が、所定の圧力に維持される。その後、第１の高周波電源４０から所定の周波数の高周波電力が上部電極２１に印加される。これにより、上部電極２１と下部電極としてのサセプタ５との間に高周波電界が生じ、処理ガスが解離してプラズマ化する。
【００４２】
他方、第２の高周波電源５０から、上記の第１の高周波電源４０より低い周波数の高周波電力が下部電極であるサセプタ５に印加される。これにより、プラズマ中のイオンがサセプタ５側へ引き込まれ、イオンアシストによりエッチングの異方性が高められる。
【００４３】
そして、プラズマエッチングが終了すると、高周波電力の供給及びエッチング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２内から搬出される。
【００４４】
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図１は、本実施形態に係る被処理基板としての半導体ウエハＷの要部構成を拡大して示すものである。図１（ａ）に示すように、半導体ウエハＷを構成するシリコン基板１０１の表面には、シリコン窒化膜１０２と、反射防止膜（ＡＲＣ）１０３と、フォトレジスト１０４とが、下側からこの順で形成されている。このフォトレジスト１０４は、露光、現像工程等により所定のパターンが転写され、所定パターンの開口部１０５を有するマスクとされている。半導体ウエハＷは、この状態でプラズマ処理装置１の処理チャンバー２内に搬入される。
【００４５】
処理チャンバー２内では、工程の初期においては、フォトレジスト１０４をマスクとして、開口部１０５の部分の反射防止膜（ＡＲＣ）１０３及びシリコン窒化膜１０２がエッチングされる。そして、フォトレジスト１０４がエッチングされてしまった後は、反射防止膜（ＡＲＣ）１０３及びシリコン窒化膜１０２の全体がエッチングされるとともに、先にエッチングが進行している開口部１０５の部分のシリコン基板１０１がエッチングされ、図１（ｂ）に示すように、素子分離（ＳＴＩ）のためのトレンチ１０６が形成される。このプラズマエッチングは、少なくとも、ＮＦ3ガス、又はＳＦ6ガス、又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスを含むエッチングガスを用い、反射防止膜（ＡＲＣ）１０３と、シリコン窒化膜１０２と、シリコン基板１０１のエッチングを、途中でエッチングガスを換えずに連続的に一括で行う。
【００４６】
上記のＮＦ3ガス又はＳＦ6ガス又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスを含むエッチングガスとしては、ＣＦ4ガス又は希ガス又はＣＦ4ガスと希ガスの混合ガスのいずれかからなる添加ガスを含むものを使用することが好ましい。また、上記添加ガスに、さらに酸素ガスを含むガスを好適に使用することができる。また、ＮＦ3ガス又はＳＦ6ガス又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスに対する上記添加ガスの流量比（添加ガスの流量／ＮＦ3ガス又はＳＦ6ガス又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスの流量）は、１以上とすることが好ましい。この添加ガスの量によって、シリコン基板１０１のエッチングの際にマスクとなるシリコン窒化膜１０４のエッチング速度を調整することができ、添加ガスの流量を増やすことによって、シリコン窒化膜１０４のエッチング速度を低下させることができる。したがって、上記流量比を１以上とすることにより、マスクとなる部分のエッチング速度を低下させ、必要な深さのトレンチを形成することができる。具体的には、上記エッチングガスとして、例えば、ＣＦ4ガスと、ＮＦ3ガスと、酸素ガスとの混合ガスを好適に使用することができる。
【００４７】
実施例として、図２に示したプラズマ処理装置１を使用し、図１に示した構造の半導体ウエハＷに、上記したプラズマエッチング工程を、以下に示すようなレシピにより実施し、トレンチ１０６を形成した。      
【００４８】
なお、以下に示される実施例の処理レシピは、制御部６０の記憶部６３から読み出されて、プロセスコントローラ６１に取り込まれ、プロセスコントローラ６１がプラズマ処理装置１の各部を制御プログラムに基づいて制御することにより、読み出された処理レシピ通りのエッチング工程が実行される。
【００４９】
エッチングガス：ＣＦ4／ＮＦ3／Ｏ2＝２５０／７０／６  ｓｃｃｍ
圧力：８．０Ｐａ（６０ｍTorr）
電力（上部／下部）：５５０Ｗ（６０ＭＨｚ）／５００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
エッチング時間：１分
【００５０】
上記プラズマエッチング工程の後、半導体ウエハ      Ｗを電子顕微鏡で拡大して観察したところ、図１（ｂ）に示されるように、シリコン基板１０１に所望の形状の素子分離用のトレンチ１０６を形成することができた。この時、トレンチ１０６間のマスク部分の幅が初期（図１（ａ）の状態）に比べて約３０ｎｍ程度細くなった。このため、初期における開口部１０５の幅は、必要とされるトレンチ１０６の幅に比べて、３０ｎｍ程度狭くしておく必要がある。なお、従来においては、例えば以下のようなレシピにより、プラズマエッチングを行っていた。
【００５１】
（反射防止膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4／ＣＨ2Ｆ2／Ｏ2＝１６０／２０／３０  ｓｃｃｍ
圧力：４．７Ｐａ（３５ｍTorr）
電力（上部／下部）：６００Ｗ（６０ＭＨｚ）／７５Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
エッチング時間：約１分
（シリコン窒化膜のエッチング）
メインエッチング
エッチングガス：ＣＦ4／ＣＨＦ3／Ｏ2＝２５０／７０／６  ｓｃｃｍ
圧力：８．０Ｐａ（６０ｍTorr）
電力（上部／下部）：５５０Ｗ（６０ＭＨｚ）／５００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
オーバーエッチング
エッチングガス：ＣＨＦ3／ＣＨ3Ｆ／Ａｒ／Ｏ2
＝３０／１００／５００／５０  ｓｃｃｍ
圧力：６．７Ｐａ（５０ｍTorr）
電力（上部／下部）：３００Ｗ（６０ＭＨｚ）／１５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
エッチング時間（メインエッチング＋オーバーエッチング）：約１．５分
（シリコン基板のエッチング）
エッチングガス：Ｃｌ2／ＨＢｒ／Ｏ2＝２００／２００／２０  ｓｃｃｍ
圧力：６．７Ｐａ（５０ｍTorr）
電力（上部／下部）：５００Ｗ（６０ＭＨｚ）／２５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
エッチング時間：約０．５分
【００５２】
上記のレシピに示されるように、反射防止膜１０３のエッチングと、シリコン窒化膜１０２のメインエッチングと、オーバーエッチングと、シリコン基板１０１のエッチングとを、夫々エッチングガスを変えて各層毎にプラズマエッチングを行っていた従来の方法では、トータルで３分程度の時間が必要であった工程を、本実施例においては、１分で行うことができ、少なくとも２分程度の工程時間の短縮を行うことができた。なお、各層毎にエッチングガスを変えてプラズマエッチングを行う場合は、実際にはエッチングガスの変更を行うための時間が必要となり、全ての工程を終了するまでに、さらに時間を要する。
【００５３】
なお、上記実施例では、エッチングガスとして、ＮＦ3ガスを含むガスを使用した場合について説明したが、ＮＦ3ガスと同様にフッ素が解離するＳＦ6ガスを含むガス又はＮＦ3ガスとＳＦ6ガスを含むガスも、上記の場合と同様にして使用することができる。また、図１に示した構造の半導体ウエハＷに限らず、例えば、図３（ａ）に示すように、シリコン基板１０１とシリコン窒化膜１０２との間に、シリコン酸化膜１１０が形成された構造の半導体ウエハＷに、図３（ｂ）に示すようにトレンチ１０６を形成する場合についても、本発明を同様にして適用することができる。
【００５４】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、ＳＴＩ構造の素子分離のためのトレンチを形成するプラズマエッチング工程に要する時間を従来に比べて短縮することができ、スループットの向上による生産性の向上を図ることができる。なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、プラズマ処理装置は、図２に示した平行平板型の上下部高周波印加型に限らず、下部電極に２周波の高周波を印加するタイプやその他の各種のプラズマ処理装置を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法の実施形態に係る半導体ウエハの断面構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造装置の概略構成を示す図。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法の他の実施形態に係る半導体ウエハの断面構成を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１０１……シリコン基板、１０２……シリコン窒化膜、１０３……反射防止膜、１０４……フォトレジスト、１０５……開口部、１０６……トレンチ、Ｗ……半導体ウエハ。
【図１】
2007129116.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007129116.tif 000005