JP5035300B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、異なる幅のトレンチを同じ深さに形成する半導体装置の製造方法に関するものである。

ドライエッチング技術によってトレンチを形成する場合、エッチングレートのマスク開口幅依存性が存在する。この依存性は、「マイクロローディング効果」あるいは「ＲＩＥ−Ｌａｇ」と呼ばれ、異なる幅のトレンチを同時に形成する際にトレンチ深さを同じにすることを困難にしている。図９は、一定条件でドライエッチングにてトレンチを形成した場合のマスク開口幅に対するトレンチ深さの関係を示したグラフである。この図に示されるように、マスク開口幅がある程度大きくなるとトレンチ深さが一定に近づくが、マスク開口幅が小さい場合、マスク開口幅が小さくなればなるほどトレンチ深さが浅くなる。このため、図１０に示す異なるマスク開口幅でトレンチＡ、Ｂを形成したときの断面図に示されるように、トレンチＡ、Ｂの深さに差が生じる。このため、例えばＳＯＩ（Silicon on insulator）基板のように、埋込酸化膜が形成された高価な基板を用い、各トレンチが埋込酸化膜まで形成されるようにすることで、マスク開口幅が異なっていても同じ深さのトレンチとなるようにしている。

特開２００２−１５８２１４号公報

しかしながら、ＳＯＩ基板のように高価な半導体基板を用いることなく、例えば一般的なシリコン基板を用いた場合でも異なる幅のトレンチを同じ深さに制御できるようにすることが望まれる。また、ＳＯＩ基板を用いたとしても、埋込酸化膜に到達させな浅い位置で異なる幅のトレンチを同じ深さに制御できるようにすることも望まれる。

本発明は上記点に鑑みて、異なる幅のトレンチを同じ深さに制御できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明者らは、シリコン基板に対して深堀りのトレンチを形成する際のエッチング技術（以下、Ｓｉ深堀エッチング技術という）について検討を行った。

まず、通常のＳｉ深堀エッチング技術について、図１１〜図１３を用いて概説する。図１１は、トレンチ形成工程に用いられるドライエッチング装置１の断面模式図である。この図に示すように、ドライエッチング装置１は、シリコン基板２が設置される台座３が備えられた真空チャンバ４、真空ポンプ５、圧力調整バルブ６を有した構成とされている。

真空チャンバ４内に２系統以上のガスが導入できるように、複数のガス導入孔７（７ａ〜７ｃ）が備えられている。本実施形態では、エッチング性ガス、トレンチ形成時の保護膜形成用ガスおよび不活性ガスがそれぞれ独立して真空チャンバ４に導入されるように、３つのガス導入孔７ａ〜７ｃが備えられた構造とされている。エッチング性ガスとしてＳＦ₆ガス、保護膜形成用ガスとしてポリマー系保護膜を形成するＣ₄Ｆ₈ガス、不活性ガスとしてＡｒガスを用いている。

真空ポンプ５は、真空チャンバ４内のガスを真空吸引することで、真空チャンバ４内を所望の圧力に制御する。圧力調整バルブ６は、真空ポンプ５によるガス吸引量を制御するもので、この圧力調整バルブ６を調整することにより、真空ポンプ５内の圧力を調整することができる。

また、ドライエッチング装置１には、プラズマ生成用のＲＦ電源８およびバイアス用のＲＦ電源９が備えられている。プラズマ生成用のＲＦ電源８から真空チャンバ４に対してＲＦが印加でき、バイアス用のＲＦ電源９から図示しないコンデンサを介して台座３に設置されたシリコン基板２に対してＲＦが印加できるように構成されている。

このような構成のドライエッチング装置１では、真空ポンプ５と圧力調整バルブ６を用いて適切なガス圧とした上でプラズマ生成用のＲＦ電源８にて真空チャンバ４の外部からＲＦを印加すると、導入されているガスが真空チャンバ４内でプラズマ化され、プラズマが生成される。また、プラズマ生成時に、バイアス用のＲＦ電源９にてコンデンサを介してシリコン基板２にＲＦを印加すると、プラズマ−シリコン基板２間にプラズマ中のイオンに対する加速電界が生じて、シリコン基板２に対してほぼ垂直に入射されるようにできる。

そして、保護膜形成用ガスを導入してプラズマを発生させると、トレンチの底面および側面にポリマー系保護膜を形成することができる。また、バイアス用のＲＦ電源９にてシリコン基板２にＲＦを印加しつつエッチング性ガスを導入すると、トレンチの底面においてポリマー系保護膜を除去すると共にトレンチの底面を更に深くエッチングすることができる。このとき、シリコン基板２に対してほぼ垂直にプラズマ中のイオンが入射されるため、トレンチはマスク形状に従って表面に対して垂直方向に掘られることになる。

図１２は、ガス流量、プラズマ生成用のＲＦの印加状態、バイアス用のＲＦの印加状態を示したタイミングチャートである。この図に示されるように保護膜形成用ガスとエッチング性ガスを交互に繰り返して導入し、保護膜１０としてポリマー系保護膜を堆積するステップ（以下、保護膜形成ステップという）とドライエッチングにてトレンチを僅かに深くするステップ（以下、エッチングステップという）を繰り返している。

これら各ステップの実行時間をＴ_D、Ｔ_Eとし、１サイクル分を抜き出したものが図１３である。図１３中、上のグラフはトレンチ２０の底面上に堆積した保護膜１０の膜厚を示し、下のグラフはトレンチ１０の底面からのエッチング深さを表している。

保護膜形成ステップ終了時点で底面上に厚さｔ₀のポリマー系保護膜が保護膜１０として形成される。続くエッチングステップにおいて、まず、時間ｔ経過後に保護膜１０のうちトレンチ２０の底面上に形成された部分がエッチング時の入射イオンのスパッタ効果により除去されてＳｉ面が露出させられる。その後、Ｓｉのエッチングがスタートする。この時の深さ方向に進行するエッチングレートをＲとすると、エッチングステップ終了時点でのエッチング量 δｄはδｄ＝Ｒ・（Ｔ_E−ｔ）となる。

次に、開口幅の異なる２つのトレンチＡ、Ｂを同時にエッチングする場合について、図１４、図１５を用いて説明する。

図１４は、保護膜形成ステップおよびエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの様子を示した断面図である。図１５は、保護膜形成ステップおよびエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの底面上に堆積したポリマー系保護膜からなる保護膜１０の厚みおよび底面からのエッチング深さを示したタイミングチャートである。図１５中、時間Ｔ_Dが保護膜形成ステップの実施中の期間、時間Ｔ_Eがエッチングステップの実施中の期間である。図１４に示すように、２つのトレンチＡ、Ｂの開口幅をＷ_a、Ｗ_b、かつ、Ｗ_a＜Ｗ_bとし、最初、各トレンチＡ、Ｂ間の深さが揃っていたとして、各ステップの詳細について説明する。

まず、図１４（ａ）に示すように所望のマスク１１を用いて開口幅Ｗ_a、Ｗ_bのトレンチＡ、Ｂが形成された状態で、保護膜形成ステップが実施されると、各々のトレンチＡ、Ｂの底面上にポリマー系保護膜が形成される。ところが、堆積過程ではプラズマ−シリコン基板２間の電界と無関係に堆積種がシリコン基板２に対してランダムな方向から入射するため、間口の広いトレンチＢの方が底面に多くの堆積種が到達する。このため、図１４（ｂ）に示すようにトレンチ底面に堆積したポリマー系保護膜の膜厚は、トレンチＢの方がトレンチＡよりも厚くなる。

その後、エッチングステップの初期にポリマー系保護膜がイオンのスパッタ作用によって除去されるが、このときの入射イオンはシリコン基板２にほぼ垂直に入射されるため、入射密度は開口幅に依存せず、除去されていくレートはトレンチＡ、Ｂでほぼ同一になる。このため、各トレンチＡ、Ｂの底面からポリマー系保護膜を除去するまでに必要とされる除去時間ｔ_a、ｔ_bは、ｔ_a＜ｔ_bとなり、図１４（ｃ）に示すようにポリマー系保護膜がトレンチＡの底面から除去されてもトレンチＢの底面には未だ残った状態となる。したがって、トレンチＡの方がトレンチＢよりも先に底面からのＳｉエッチングがスタートし、暫く時間が経過してからトレンチＢに関しても底面からのＳｉエッチングがスタートする。

このとき、Ｓｉのエッチングに対しては電気的に中性なエッチング種（ラジカル）とイオンの両者が関与するため、エッチングレートは開口幅が広いほど速くなる。このため、トレンチＡ、ＢそれぞれのＳｉエッチングのレートＲ_a、Ｒ_bは、Ｒ_a＜Ｒ_bとなる。つまり、トレンチＢの方がＳｉエッチングのスタートは遅れるが、その後のレートがトレンチＡと比較して早いため、通常は図１４および図１５に示すようにエッチング深さδｄ_a＜δｄ_bとなる。

ここで、エッチング深さδｄ_a、δｄ_bは、エッチングレートに対してエッチング時間を掛け合わせることで演算されるため、δｄ_a＝Ｒ_a・（Ｔ_E−ｔ_a）、δｄ_b＝Ｒ_b・（Ｔ_E−ｔ_b）となる。

ただし、Ｔ_Eの時間設定は、プロセス的な事情とは無関係であるため、ここでエッチングステップ開始からδｄ_a＝δｄ_bとなるまでの時間をｔ₀とすれば、ｔ_a＜Ｔ_E＜ｔ₀の範囲でＴ_Eを設定すればδｄ_a＞δｄ_bとなり、トレンチＡの方がエッチング量が増える（以下、このように幅狭のトレンチＡの方が幅広のトレンチＢよりも底面のエッチング量が多い状態を逆転サイクルといい、逆に、トレンチＢの方がトレンチＡよりも底面のエッチングが多い状態を正常サイクルという）。

しかしながら、このようにｔ_a＜Ｔ_E＜ｔ₀の範囲でＴ_Eを設定した場合、ポリマー系保護膜の除去が十分に行われないため、現実的には１サイクルが終了した時点で底面上にも局所的に残存することがある。このような設定のまま、エッチングを続行すると、ポリマー系保護膜が累積し、例えばトレンチ入り口付近に堆積して開口部を閉塞させてしまったり、底面上に残ったものがマイクロマスクとなって図１６のように円錐状のＳｉのエッチング残りを形成してしまう。

そこで、請求項１に記載の発明では、トレンチ形成工程を、真空チャンバ（４）内に導入ガスをプラズマ化し、第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の側壁および底面に保護膜（１０）を成膜するステップを、導入ガスを切り替えながら複数の異なる保護膜を重ね合わせる形で実施する保護膜形成ステップと保護膜のうち第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面に形成された部分を除去してシリコン層を露出させ、第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）をエッチングにより深くするエッチングステップとを繰り返しながら行う。このような半導体装置の製造方法において、トレンチ形成工程では、保護膜形成ステップとして、複数種類のガスの１つとして酸素を含むガスを導入しながらプラズマ化し、Ｏ₂プラズマ照射を行うことで第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に酸化膜（１０ａ）を形成する酸化膜形成ステップと、複数種類のガスの１つとしてポリマー系保護膜形成用のガスを導入しながらプラズマ化し、堆積させることで第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内にポリマー系保護膜（１０ｂ）を形成するポリマー系保護膜形成ステップとを行い、ポリマー系保護膜形成ステップおよびエッチングステップを１サイクルとして、酸化膜形成ステップを１回行ったのちポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップを繰り返すサイクルをＮサイクル（Ｎ≧１）行い、Ｎサイクルの間に行われる第１トレンチ（Ａ）の底面からのエッチング量をδｄ_a、第２トレンチ（Ｂ）の底面からのエッチング量をδｄ_bとすると、δｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内でエッチングステップの時間Ｔ_Eを設定してエッチングを行うことで、幅狭の第１トレンチ（Ａ）の方が幅広の第２トレンチ（Ｂ）よりも底面のエッチング量を多する逆転サイクルを含むことを特徴としている。

このように、保護膜形成ステップとエッチングステップを繰り返すにあたり、保護膜形成ステップを酸化膜形成ステップとポリマー系保護膜形成ステップとに分け、酸化膜形成ステップの際のＯ₂プラズマ照射により残存しているポリマー系保護膜（１０ｂ）を除去できるようにしている。このため、仮にポリマー系保護膜（１０ｂ）が残存したとしても、次の酸化膜形成ステップの際のＯ₂プラズマ照射により残存しているポリマー系保護膜（１０ｂ）を除去することができる。そしてこの後酸化膜が形成される。エッチングステップでは、これら２層の保護膜を除去した後でＳｉのエッチングがスタートすることになるため、１ステップあたりのエッチング量が減少して、実質的にエッチングステップの時間Ｔ_Eを短縮したのと同じ効果をもたらし、２つのトレンチ（A、B）間のエッチング量を揃えやすくなる。一方、Ｔ_Eを短縮していないのでポリマー膜の残存は生じない。その下層の酸化膜に対しては除去してからエッチングステップ終了までの時間が短くなるが、プラズマ酸化によって形成された酸化膜は非常に薄く、除去後の再付着も生じにくいので、ポリマー膜のように残存しにくい性質をもつ。よって、ポリマー系保護膜（１０ｂ）が残存してエッチング残りが発生することを抑制することができる。

したがって、トレンチ形成工程が行われる半導体装置の製造方法において、同じ半導体基板（２）に対して異なる開口幅の第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）を同じ深さに制御することができる。

例えば、請求項２に記載したように、トレンチ形成工程では、酸化膜（１０ａ）のうち第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面上の部分をエッチングステップによって除去するのに掛かる時間をＴ_aox、Ｔ_box、ポリマー系保護膜（１０ｂ）のうち第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面上の部分をエッチングステップによって除去するのに掛かる時間をＴ_apoly、Ｔ_bpoly、エッチングステップによる第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面からのエッチングレートをＲ_a、Ｒ_bとして、エッチングステップの時間Ｔ_Eおよびポリマー系保護膜形成ステップおよびエッチングステップを行うサイクル数Ｎを、Ｒ_a・｛Ｎ（Ｔ_E−Ｔ_apoly）−Ｔ_aox｝≧Ｒ_b・｛Ｎ（Ｔ_E−Ｔ_bpoly）−Ｔ_box｝となる範囲内で設定すれば、逆転サイクルとすることができる。

請求項３に記載の発明は、トレンチ形成工程では、（Ｎ−１）サイクル目までは第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面において酸化膜（１０ａ）が残り、Ｎサイクル目で第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面において酸化膜（１０ａ）が除去され、第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面からのエッチングを行うことを特徴としている。

このように、Ｎサイクル目より前に酸化膜（１０ａ）が除去され切らないようにし、Ｎサイクル目で酸化膜（１０ａ）が除去され切るようにすれば、サイクル数に対応してポリマー系保護膜（１０ｂ）の膜厚差に応じたポリマー系保護膜（１０ｂ）の除去時間の差を拡大することができるため、逆転サイクルでのエッチング量の差を拡大できるという効果を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、トレンチ形成工程では、ポリマー系保護膜形成ステップを行った後、酸素を含むガスとエッチング用ガスを同時に真空チャンバ（４）内に導入することで保護膜形成ステップのうちの酸化膜形成ステップとエッチングステップを同時に行い、第１トレンチ（Ａ）の底面からのエッチング量をδｄ_a、第２トレンチ（Ｂ）の底面からのエッチング量をδｄ_bとすると、δｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内でエッチングステップの時間Ｔ_Eを設定してエッチングを行う逆転サイクルを含むことを特徴としている。

このように、ポリマー系保護膜形成ステップを行った後、酸化膜形成ステップとエッチングステップを同時に行うことができる。これにより、第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面に残存したポリマー系保護膜(１０ｂ)を除去しつつ、酸化膜の保護膜形成と底面のＳｉエッチングを同時進行で行うことが可能となるため、ステップ数を削減でき、よりスループットを向上させることが可能となる。

請求項５に記載の発明は、トレンチ形成工程では、ポリマー系保護膜形成用のガスとエッチング用ガスを同時に真空チャンバ（４）内に導入することで保護膜形成ステップのうちのポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップを同時に行ったのち、酸化膜形成ステップを行い、第１トレンチ（Ａ）の底面からのエッチング量をδｄ_a、第２トレンチ（Ｂ）の底面からのエッチング量をδｄ_bとすると、δｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内でエッチングステップの時間Ｔ_Eを設定してエッチングを行う逆転サイクルを含むことを特徴としている。

このように、ポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップを同時に行った後、酸化膜形成ステップを行うことができる。これにより、ポリマー系保護膜（１０ｂ）の形成と底面のＳｉエッチングを同時に行ったのち、第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面に残存したポリマー膜を除去しつつ酸化膜で置き換えることができる。このため、ステップ数を削減でき、よりスループットを向上させることが可能となる。

請求項６に記載の発明は、トレンチ形成工程では、ポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップを順に行ったのち、酸化膜形成ステップとエッチングステップを順に行うという組み合わせを１サイクルとし、このサイクルを繰り返し行い、ポリマー系保護膜形成ステップの後で行う１度目のエッチングステップと酸化膜形成ステップの後で行う２度目のエッチングステップにおける第１トレンチ（Ａ）の底面からのトータルのエッチング量をδｄ_aとすると共に第２トレンチ（Ｂ）の底面からのトータルのエッチング量をδｄ_bとすると、δｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内で１度目および２度目のエッチングステップの時間Ｔ_E１、Ｔ_E２を設定してエッチングを行う逆転サイクルを含むことを特徴としている。

このように、逆転サイクルと正常サイクルを１回もしくは複数回繰り返した後で酸化膜形成ステップを行うようにすることもできる。このようにすれば、正常サイクルにおいてエッチング時間を長く取れるため、エッチング量を多くすることができる。したがって、所望の深さまでエッチングするに必要とされる時間の短縮化を図ることが可能となる。

請求項７に記載の発明では、トレンチ形成工程は、第１トレンチ（Ａ）の底面からのエッチング量よりも第２トレンチ（Ｂ）の底面からのエッチング量が多くなる正常サイクルを含み、正常サイクルと逆転サイクルとを組み合わせて、第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）を所定深さにおいて揃えることを特徴としている。

このように、正常サイクルと逆転サイクルとを組み合わせて、第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）を所定深さにおいて揃えることができる。例えば、第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）を通常のＳｉ深堀エッチング技術にて掘り進ませると、正常サイクルで掘り進められるため、第２トレンチ（Ｂ）の方が第１トレンチ（Ａ）よりも深くなる。したがって、その後に逆転サイクルのみを繰り返すようにしても、最終的に両トレンチ（Ａ、Ｂ）の深さを揃えることが可能である。

請求項８に記載の発明は、トレンチ形成工程では、ポリマー系保護膜形成ステップおよびエッチングステップを順に行い、エッチングステップにおいて第１トレンチ（Ａ）の底面からのエッチング量をδｄ_a、第２トレンチ（Ｂ）の底面からのエッチング量をδｄ_bとすると、δｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内でエッチングステップの時間Ｔ_E１を設定してエッチングを行う逆転サイクルと、δｄ_a＜δｄ_bとなる範囲でエッチングステップの時間Ｔ_E２を設定してエッチングを行う正常サイクルとを順に行うことを１サイクルとし、該サイクルのトータルとしてδｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内で逆転サイクルおよび正常サイクルにおけるエッチングステップの時間Ｔ_E１、Ｔ_E２を設定して該サイクルを１回もしくは複数回行い、その後、酸化膜形成ステップを行うことを特徴としている。

このように、逆転サイクルと正常サイクルを１回もしくは複数回繰り返した後で酸化膜形成ステップを行うようにすることもできる。このようにすれば、正常サイクルにおいてエッチング時間を長く取れるため、エッチング量を多くすることができる。したがって、所望の深さまでエッチングするに必要とされる時間の短縮化を図ることが可能となる。

例えば、請求項９に記載したように、ポリマー系保護膜形成ステップで形成されるポリマー系保護膜（１０ｂ）として、酸化膜形成ステップで生成されるＯ₂プラズマにより分解除去される材質を用いることができる。また、請求項１０に記載したように、ポリマー系保護膜形成ステップでは、ポリマー系保護膜形成用ガスとしてＣ₄Ｆ₈を含むガス用いることができる。また、請求項１１に記載したように、エッチングステップでは、エッチング用ガスとしてＳＦ₆を含むガスを用いることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法のトレンチ形成工程に用いられるドライエッチング装置１の断面模式図である。 保護膜形成ステップおよびエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの様子を示した断面図である。 保護膜形成ステップおよびエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの底面上に堆積したＳｉＯ₂膜１０ａやポリマー系保護膜１０ｂの厚みおよび底面からのエッチング深さを示したタイミングチャートである。 （ａ）は、ポリマー系保護膜１０ｂを成膜した後にエッチングによりトレンチＡを形成したときの断面図、（ｂ）はエッチングステップが開始してからの時間Ｔ_Eに対するトレンチＡの深さＤの関係を示したグラフである。 本発明の第２実施形態デ示すように１回の酸化膜形成ステップに対してデポ／エッチングサイクルを２回挿入したときのタイミングチャートである。 本発明の第５実施形態の製造方法を実施した場合の各トレンチＡ、Ｂの底面上に堆積したポリマー系保護膜１０ｂの厚みおよび底面からのエッチング深さを示したタイミングチャートである。 本発明の第６実施形態の製造方法を実施した場合の各トレンチＡ、Ｂの底面上に堆積したポリマー系保護膜１０ｂの厚みおよび底面からのエッチング深さを示したタイミングチャートである。 逆転サイクルと正常サイクルを繰り返した場合の断面図である。 一定条件でドライエッチングにてトレンチを形成した場合のマスク開口幅に対するトレンチ深さの関係を示したグラフである。 異なるマスク開口幅でトレンチＡ、Ｂを形成したときの断面図である。 トレンチ形成工程に用いられるドライエッチング装置１の断面模式図である。 ガス流量、プラズマ生成用のＲＦの印加状態、バイアス用のＲＦの印加状態を示したタイミングチャートである。 保護膜形成ステップとエッチングステップを繰り返し行う場合において、各ステップの実行時間をＴ_E、Ｔ_Dとし、１サイクル分を抜き出したときのタイミングチャートである。 保護膜形成ステップおよびエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの様子を示した断面図である。 保護膜形成ステップおよびエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの底面上に堆積したポリマー系保護膜からなる保護膜１０の厚みおよび底面からのエッチング深さを示したタイミングチャートである。 ポリマー系保護膜の残存に起因したＳｉのエッチング残りを示した断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法におけるトレンチ形成工程に用いられるドライエッチング装置１の断面模式図である。

本実施形態のドライエッチング装置１は、基本的には上述した図１１に示したものと同じ構造とされているが、ガス導入孔７ｄが加えられている。具体的には、本実施形態では、エッチングガス、トレンチ形成時の２種類の保護膜形成用ガスおよび不活性ガスがそれぞれ独立して真空チャンバ４に導入されるように、４つのガス導入孔７ａ〜７ｄが備えられた構造とされている。エッチングガスとしては、例えばＳＦ₆を含むガス、保護膜形成用ガスとしては、例えばＣ₄Ｆ₈を含むガス等のポリマー系保護膜を形成するガスとＳｉＯ₂膜を形成する酸素を含むガス（以下、Ｏ₂ガスという）、不活性ガスとしては、例えばＡｒガスなどを用いている。その他の構造に関しては、図１１のものと同様である。

このドライエッチング装置１を用いて、半導体装置の製造工程のうちのトレンチ形成工程を行い、同じシリコン基板２に対して異なる幅のトレンチ（第１、第２トレンチ）Ａ、Ｂを同じ深さで形成する。トレンチＡ、Ｂの幅はマスク開口幅で規定され、トレンチＡを第１幅、トレンチＢを第１の幅よりも幅広な第２幅とする。

まず、ドライエッチング装置１による本実施形態のトレンチ形成工程の詳細を説明するのに先立ち、２つの異なる開口幅を有するトレンチを同じ深さで形成する考え方について説明する。

上述したように、エッチングステップ開始からδｄ_a＝δｄ_bとなるまでの時間をｔ₀として、エッチングステップの時間Ｔ_EをＴ_E≦ｔ₀となるように設定すれば、トレンチＡ、Ｂのエッチング深さδｄ_a、δｄ_bの関係がδｄ_a≧δｄ_bとなる。つまり、トレンチＡの方がエッチング量が増える。この場合に、ポリマー系保護膜の残存に起因する円錐状のＳｉのエッチング残りを生じさせないことが重要であり、ポリマー系保護膜が残存しなければエッチング残りを抑制できる。

そこで、本実施形態では、保護膜をポリマー系保護膜に加えてＳｉＯ₂膜を備えた２層構造とし、トレンチ底面上がＳｉＯ₂膜（酸化膜）となるようにすることで、エッチングステップの時間Ｔ_Eを短縮してもポリマー系保護膜が残存し難くなるようにする。また、時間Ｔ_Eを短縮して幅狭なトレンチＡと幅広のトレンチＢの底面がＳｉＯ₂膜の除去により露出させられるタイミング（以下、露出タイミングという）の時間差を利用して、逆転サイクルを設ける。そして、逆転サイクルを繰り返し行うこと、もしくは、必要に応じて正常サイクルと組み合わせることにより、所望の深さにおいて各トレンチＡ、Ｂの深さが揃うようにエッチング量を制御する。具体的には、以下のようにしてエッチング工程を行う。

図２は、上記のように保護膜１０をＳｉＯ₂膜１０ａとポリマー系保護膜１０ｂの２層構造とする場合の保護膜形成ステップおよびエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの様子を示した断面図である。図３は、保護膜形成ステップおよびエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの底面上に堆積したＳｉＯ₂膜１０ａやポリマー系保護膜１０ｂの厚みおよび底面からのエッチング深さを示したタイミングチャートである。なお、図２（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、図３中の時点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のときの断面状態を示している。

まず、図２（ａ）に示すように表面に酸化膜等で構成され幅Ｗ_a、Ｗ_bの開口部が設けられたマスク１１を用いて、シリコン基板２に対してエッチングを行い、開口幅Ｗ_a、Ｗ_bのトレンチＡ、Ｂを形成する。まず、そして、その状態で、保護膜形成ステップを実施する。本実施形態（図３の時点Ｔ１）では、保護膜形成ステップとして、酸化膜形成ステップとポリマー系保護膜形成ステップを順番に行う。

具体的には、真空ポンプ５と圧力調整バルブ６を用いて適切なガス圧とした上でプラズマ生成用のＲＦ電源８にて真空チャンバ４の外部からＲＦを印加すると、導入されているガスが真空チャンバ４内でプラズマ化され、プラズマが生成される。

そして、酸化膜形成ステップとして、プラズマ発生時にＯ₂ガスを導入すると、Ｏ₂がプラズマ化され、Ｏ₂プラズマがトレンチＡ、Ｂに照射される。これを時間Ｔｏｘ続けると、図２（ｂ）に示すように、トレンチＡ、Ｂの底面および側面等に所定膜厚のＳｉＯ₂膜１０ａを形成することができる（図３の時点Ｔ２）。なお、Ｏ₂にＡｒを混ぜると酸化膜の形成を助長する効果があるので、導入ガスとしてＯ₂にＡｒを混ぜても良い。このＳｉＯ₂膜１０ａの形成において、以下の特徴がある。

（１）ポリマー系保護膜１０ｂが残存していたとしても、それをＯ₂プラズマによって分解除去することができ、ポリマー系保護膜１０ｂが残存していない表面にＳｉＯ₂膜１０ａを形成することができる。

（２）ＳｉＯ₂膜１０ａは、ポリマー系保護膜１０ｂと比較して、相対的にエッチングに対する耐性が高い。

（３）ＳｉＯ₂膜１０ａの膜厚は、十分な照射時間に対して飽和するため、トレンチ開口幅によらず一定となる。

（４）ＳｉＯ₂膜１０ａの絶対的な膜厚はポリマー系保護膜１０ｂに比べて薄く、また、スパッタによって除去される場合、ポリマー系保護膜１０ｂよりも残存し難い。

したがって、先の工程においてポリマー系保護膜１０ｂが局所的に残存していたとしても、それを除去した上に数ｎｍ（例えば５ｎｍ）程度という薄いＳｉＯ₂膜１０ａを形成できる。そして、トレンチＡ、Ｂの底面上に同じ膜厚でＳｉＯ₂膜１０ａを形成できる。

続いて、ポリマー系保護膜形成ステップとして、プラズマ発生時にＣ₄Ｆ₈ガスを導入すると、トレンチＡ、Ｂの底面および側面にポリマー系保護膜１０ｂを形成することができる。このとき、堆積過程ではプラズマ−シリコン基板２間の電界と無関係に堆積種がシリコン基板２に対してランダムな方向から入射するため、間口の広いトレンチＢの方が底面に多くの堆積種が到達する。このため、図２（ｃ）に示すようにトレンチ底面に堆積したポリマー系保護膜１０ｂの膜厚は、トレンチＢの方がトレンチＡよりも厚くなる（図３の時点Ｔ３）。このときのポリマー系保護膜１０ｂの膜厚については任意であるが、薄すぎるとトレンチＡ、Ｂの間で十分な膜厚差を確保できず、厚すぎるとエッチングステップで残存しやすくなる。このため、これら双方を考慮した上でポリマー系保護膜１０ｂの膜厚を設定することが好ましく、例えば、トレンチＡの底面上の膜厚が２０ｎｍ以下程度となるようにすると好ましい。

この後、バイアス用のＲＦ電源９にてシリコン基板２にＲＦを印加しつつエッチング性ガスを導入すると、トレンチＡ、Ｂの底面においてポリマー系保護膜１０ｂを除去すると共にＳｉＯ₂膜１０ａを除去し、トレンチＡ、Ｂの底面を更に深くエッチングすることができる。このとき、シリコン基板２に対してほぼ垂直にプラズマ中のイオンが入射されるため、トレンチＡ、Ｂはマスク形状に従って表面に対して垂直方向に掘られることになる。

そして、トレンチＡの底面上に形成されたポリマー系保護膜１０ｂの方がトレンチＢの底面上に形成されたものよりも薄いため、トレンチＡの底面上のポリマー系保護膜１０ｂの方が先に除去される。また、トレンチＡの底面上とトレンチＢの底面上に形成されたＳｉＯ₂膜１０ａの膜厚は一定であるため、図２（ｄ）に示すようにトレンチＡの底面上の方が先にＳｉＯ₂膜１０ａも除去される（図３の時点Ｔ４）。このため、トレンチＡの方がトレンチＢよりも先にエッチングが進行する。

ここで、図３に示したように、トレンチＡの底面上のポリマー系保護膜１０ｂとＳｉＯ₂膜１０ａが除去される時間をそれぞれＴ_apoly、Ｔ_aoxとする。また、トレンチＢの底面上のポリマー系保護膜１０ｂとＳｉＯ₂膜１０ａが除去される時間をそれぞれＴ_bpoly、Ｔ_boxとする。これらに基づいて、トレンチＡ、ＢそれぞれのＳｉエッチング時間Ｔ_Eａ、Ｔ_Eｂと表すと、エッチングステップの時間Ｔ_Eからポリマー系保護膜１０ｂとＳｉＯ₂膜１０ａが除去されるまでに掛かる時間を引けばよいため、次のように表される。

（数１）
Ｔ_Eａ＝Ｔ_E−Ｔ_apoly−Ｔ_aox
Ｔ_Eｂ＝Ｔ_E−Ｔ_bpoly−Ｔ_box
そして、Ｔ_apoly＜Ｔｂｐｏｙであり、Ｔ_aox≒Ｔ_boxであるため、Ｔ_Eａ＞Ｔ_Eｂとなる。

一方、トレンチＡ、ＢそれぞれのＳｉエッチングのレートは、幅狭なトレンチＡのレートＲ_aよりも幅広なトレンチＢのレートＲ_bの方が大きい（Ｒ_a＞Ｒ_b）。このため、エッチングステップ開始から両トレンチＡ、ＢでのＳｉエッチング量 δｄ_a、δｄ_bがδｄ_a＝δｄ_bとなるまでの時間ｔ₀と比べて、エッチングステップの時間Ｔ_Eを短く設定すれば、トレンチＡの方をトレンチＢよりも深堀りできる逆転サイクルとなる。

したがって、このような逆転サイクルを複数回繰り返し実行したり、正常サイクルと逆転サイクルとの組み合わせによって所望の深さにおいてトレンチＡ、Ｂの深さを揃えることが可能となる。なお、逆転サイクルのみを繰り返す場合、理論的には常にトレンチＡの方がトレンチＢよりも深くなることとになるが、実際にはトレンチＡ、Ｂを深くするほど幅狭なトレンチＡのエッチングレートが低下することもある。このため、逆転サイクルのみを繰り返したとしても、最終的に両トレンチＡ、Ｂの深さを揃えることが可能となる場合もある。また、トレンチＡ、Ｂを通常のＳｉ深堀エッチング技術にて掘り進ませると、正常サイクルで掘り進められるため、トレンチＢの方がトレンチＡよりも深くなる。したがって、その後に逆転サイクルのみを繰り返すようにしても、最終的に両トレンチＡ、Ｂの深さを揃えることが可能である。

なお、時間Ｔ_apoly、Ｔ_bpolyは、予め実験的にトレンチＡ、Ｂに対してポリマー系保護膜１０ｂの形成条件を固定したポリマー系保護膜形成ステップを実施し、その後、シリコン表面が露出するまでの時間を計測することで求めておくことができる。時間Ｔ_aox、Ｔ_boxについても、Ｏ₂プラズマの照射条件を固定した酸化膜形成ステップを実施形態し、その後、シリコン表面が露出するまでの時間を計測することで求めておくことができる。また、トレンチＡ、ＢでのＳｉエッチングのレートＲ_a、Ｒ_bについても、予め実験により求めておくことができる。したがって、実験結果に基づいて、逆転サイクルにできるように、ポリマー系保護膜１０ｂの膜厚やＳｉエッチング時間Ｔ_Eａ、Ｔ_Eｂなどを設定することが可能である。

例えば、以下のようにして時間Ｔ_apolyやエッチングレートＲ_aを求めることができる。これについて、図４を参照して説明する。

図４は、Ｔ_apolyとエッチングレートＲ_aの関係の算出手法を説明したもので、（ａ）は、ポリマー系保護膜１０ｂを成膜した後にエッチングによりトレンチＡを形成したときの断面図、（ｂ）はエッチングステップが開始してからの時間Ｔ_Eに対するトレンチＡの深さＤの関係を示したグラフである。

ポリマー系保護膜形成ステップの時間Ｔ_Dを固定しておいて、エッチングステップの時間Ｔ_Eを変数としてトレンチＡの深さＤの関係をグラフ化した場合には、エッチングレートＲ_aは直線の傾きとなる。また、トレンチＡの底面においてＳｉエッチングが開始されるまでに掛かる時間Ｔ_apolyが切片となる。そして、Ｓｉエッチング時間Ｔ_Eａは、エッチングステップが開始してからの時間Ｔ_Eから時間Ｔ_apolyを引いた時間となる。このため、トレンチＡの深さＤは、Ｎサイクル保護膜形成ステップとエッチングステップを行った場合、次式で表される。

（数２）
Ｄ＝Ｎ・Ｒ_a・Ｔ_Eａ（＝Ｎ・Ｒ_a・（Ｔ_E−Ｔ_apoly））
このため、ポリマー系保護膜形成ステップの時間Ｔ_Dを固定しておき、実験的にポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップをＮ回繰り返し、トレンチＡの深さをグラフ化する。このようにすれば、そのグラフの傾きからエッチングレートＲ_aを求めることができ、Ｘ軸との交点から時間Ｔ_apolyを求めることができる。

時間Ｔ_bpolyやエッチングレートＲ_bについても上記と同様の手法によって求めることができる。また、時間Ｔ_aox、Ｔ_boxについても、上記と同様の手法を用い、ポリマー系保護膜形成ステップの代わりに酸化膜形成ステップを行うことで、求めることができる。

また、逆転サイクルにおいては、ＳｉＯ₂膜１０ａを除去する時間が短くなるが、上述したように、Ｏ₂プラズマで形成したＳｉＯ₂膜１０ａは非常に薄く、スパッタによって除去され易く残存し難い。このため、ＳｉＯ₂膜１０ａが残存することで、図１６に示したような円錐状のエッチング残りが発生することはほとんどない。

このように、保護膜形成ステップとエッチングステップを繰り返すにあたり、保護膜形成ステップを酸化膜形成ステップとポリマー系保護膜形成ステップとに分け、酸化膜形成ステップの際のＯ₂プラズマ照射により前のサイクルで残存しているポリマー系保護膜を除去できるようにしている。このため、仮にポリマー系保護膜が残存したとしても、次の酸化膜形成ステップの際のＯ₂プラズマ照射により残存しているポリマー系保護膜を除去することができる。よって、ポリマー系保護膜が残存してエッチング残りが発生することを抑制することができる。

したがって、トレンチ形成工程が行われる半導体装置の製造方法において、同じシリコン基板２に対して異なる開口幅のトレンチＡ、Ｂを同じ深さに制御することができる。

また、本実施形態では、トレンチＡ、Ｂの底面上にＳｉＯ₂膜１０ａが形成されるようにし、その上にポリマー系保護膜１０ｂが形成されるようにしている。このため、トレンチＡ、Ｂの底面をエッチングにて掘り進むときにポリマー系保護膜１０ｂが残存してエッチング残りが発生することを抑制することができる。これにより、異なる開口幅のトレンチＡ、Ｂをより同じ深さとすることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、保護膜形成ステップの方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、保護膜形成ステップとエッチングステップを繰り返すにあたり、各保護膜形成ステップにおける酸化膜形成ステップを複数回に１回のみ行うようにする。すなわち、酸化膜形成ステップを一度行ったら、ポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップのサイクル（以下、デポ／エッチングサイクルという）をＮサイクル（Ｎ≧２）以上行い、その後、再び酸化膜形成ステップを含む保護膜形成ステップを行う。

そして、Ｎサイクルの間に行われるトレンチＡの底面からのエッチング量δｄ_aとトレンチＢの底面からのエッチング量δｄ_bがδｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内でエッチングステップの時間Ｔ_Eとサイクル数Ｎを設定して逆転サイクルとなるようにする。つまり、この条件は、サイクル数ＮとＴ_Eが次式を満たす範囲内で設定されればよい。

（数３）
Ｒ_a・｛Ｎ（Ｔ_E−Ｔ_apoly）−Ｔ_aox｝≧Ｒ_b・｛Ｎ（Ｔ_E−Ｔ_bpoly）−Ｔ_box｝
このように、１回の酸化膜形成ステップに対して複数回のデポ／エッチングサイクルを挿入するようにしても、デポ／エッチングサイクルにおいて残存したポリマー系保護膜を酸化膜形成ステップでのＯ₂プラズマ照射によって除去できる。このようにすれば、酸化膜形成ステップの回数を減らせる分、スループット向上を図ることが可能となる。

また、１回の酸化膜形成ステップに対して複数回のデポ／エッチングサイクルを挿入するとき、（Ｎ−１）回までのデポ／エッチングサイクルの繰り返しの途中の時にはＳｉＯ₂膜１０ａが除去され切らず残るようにすれば、より逆転サイクルにおいて２つのトレンチのエッチング量が揃う（δｄ_a＝δｄ_b）までの時間を長くすることができる。これについて、図５を参照して説明する。

図５は、１回の酸化膜形成ステップに対してデポ／エッチングサイクルを２回挿入したときのタイミングチャートである。この図では、保護膜形成ステップおよびエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの底面上に堆積したＳｉＯ₂膜１０ａやポリマー系保護膜１０ｂの厚みおよび底面からのエッチング深さを示してある。

図５に示されるように、１回目の保護膜形成ステップでは、酸化膜形成ステップおよびポリマー系保護膜形成ステップを行う。そして、エッチングステップにより、ポリマー系保護膜１０ｂおよびＳｉＯ₂膜１０ａを除去していくが、ＳｉＯ₂膜１０ａが除去され切る前に、再び２回目の保護膜形成ステップを行う。このときには、ポリマー系保護膜形成ステップのみ行い、酸化膜形成ステップは行わない。そして、２回目のエッチングステップを行い、ポリマー系保護膜１０ｂおよびＳｉＯ₂膜１０ａを除去し、ＳｉＯ₂膜１０ａが除去され切ってＳｉエッチングが行われるようにする。このようにすると、ポリマー系保護膜１０ｂを２回形成していることから、Ｓｉ面を露出させるまでにトレンチＡ、Ｂの底面上のポリマー系保護膜１０ｂを除去するときに掛かる時間の差δｔが２倍の２・δｔとなる。したがって、その分、逆転サイクルにおいて２つのトレンチのエッチング量が揃う（δｄ_a＝δｄ_b）までの時間を長くすることが可能となる。トレンチが深くなるに従い、エッチングレートＲ_a、Ｒ_bは入射イオンの散乱増大等の物理的な事情によって共に低下するので、エッチング量が揃う時間を延ばせることは、より深いトレンチにおいて深さを揃えられることを意味する。

このように、逆転サイクルの時間を長くすることができれば、よりトレンチＡを深く掘り進むことが可能となる。そして、保護膜形成ステップとエッチングステップを２回繰り返すことで１回の場合と比べて逆転サイクルの時間を２倍にできるが、保護膜形成ステップのうち酸化膜形成ステップについては省略できるため、製造工程の簡略化およびスループットの向上を図ることが可能となる。

なお、図５では、１回の酸化膜形成ステップに対して行うデポ／エッチングサイクルのサイクル数Ｎを２回とした場合を例に挙げたが、サイクル数Ｎをそれ以上の数としても良い。この場合にも、（Ｎ−１）サイクル目まではＳｉＯ₂膜１０ａが除去され切らないようにし、Ｎサイクル目でＳｉＯ₂膜１０ａが除去され切るようにすれば、さらに逆転サイクルの時間を長くできるという効果を得ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、保護膜形成ステップやエッチングステップの方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

第１実施形態では、酸化膜形成ステップとポリマー系保護膜形成ステップおよびエッチングステップを導入ガスの切り替えによって循環的に繰り返す例を示した。これに対して、本実施形態では、これらのうちの一部を同時に行うことで、ステップ数を削減し、よりスループット向上を図る。

具体的には、本実施形態では、ポリマー系保護膜形成ステップの後、エッチングステップと酸化膜形成ステップを同時に行う。すなわち、真空ポンプ５と圧力調整バルブ６を用いて適切なガス圧とした上でプラズマ生成用のＲＦ電源８にて真空チャンバ４の外部からＲＦを印加し、真空チャンバ４内にプラズマを生成する。そして、ポリマー系保護膜形成ステップではＣ₄Ｆ₈ガスを導入してプラズマ化し、トレンチＡ、Ｂの底面および側面にポリマー系保護膜１０ｂを形成する。その後、バイアス用のＲＦ電源９にてシリコン基板２にＲＦを印加しつつエッチング性ガスを導入すると共に、Ｏ₂ガスを導入し、エッチングおよびＯ₂プラズマの照射を同時に行う。これにより、トレンチＡ、Ｂの底面においてポリマー系保護膜１０ｂを完全に除去しつつエッチングすることができる。

したがって、ポリマー系保護膜１０ｂがトレンチＡ、Ｂの底面に残存することを防止しつつ、底面のＳｉエッチングを行うことが可能となるため、ステップ数を削減でき、よりスループットを向上させることが可能となる。

また、このような手法を用いる場合、Ｓｉエッチングと同時にトレンチＡ、Ｂの側面および底面には、ＳｉＯ₂膜１０ａが形成されていくことになる。しかしながら、ＳｉＯ₂膜１０ａの成膜レートはエッチング性ガスとＯ₂ガスの導入割合などによって決まるため、この割合を調整することにより、トレンチＡ、Ｂの底面のＳｉエッチングを進めながら、エッチングステップ後に僅かにＳｉＯ₂膜１０ａが残るような状態にもできる。このようにすれば、ポリマー系保護膜１０ｂの形成前にＳｉＯ₂膜１０ａをトレンチＡ、Ｂの底面上に配置しておくことができるため、よりポリマー系保護膜１０ｂがトレンチＡ、Ｂの底面に残存することを防止でき、より第１実施形態の効果を得ることが可能となる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態も、第３実施形態と同様、第１実施形態に対して、保護膜形成ステップやエッチングステップの方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

具体的には、本実施形態では、ポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップとを同時に行い、その後で酸化膜形成ステップを行う。すなわち、真空ポンプ５と圧力調整バルブ６を用いて適切なガス圧とした上でプラズマ生成用のＲＦ電源８にて真空チャンバ４の外部からＲＦを印加し、真空チャンバ４内にプラズマを生成する。そして、ポリマー系保護膜形成ステップとして、プラズマ発生時にＣ₄Ｆ₈ガスを導入し、トレンチＡ、Ｂの底面および側面にポリマー系保護膜１０ｂを形成する。それと同時に、バイアス用のＲＦ電源９にてシリコン基板２にＲＦを印加し、エッチング性ガスを導入することで、トレンチＡ、Ｂの底面においてポリマー系保護膜１０ｂの除去も行い、底面のＳｉエッチングも進める。その後、バイアス用のＲＦ電源９によるシリコン基板２へのＲＦの印加を停止してからＯ₂ガスを導入し、Ｏ₂プラズマの照射により、トレンチＡ、Ｂの底面においてポリマー系保護膜１０ｂを完全に除去する。

このようにしても、酸化膜形成ステップが実施される毎にポリマー系保護膜１０ｂをトレンチＡ、Ｂの底面から除去することができる。このため、ステップ数を削減でき、よりスループットを向上させることが可能となる。また、ポリマー系保護膜１０ｂの形成前にＳｉＯ₂膜１０ａをトレンチＡ、Ｂの底面上に配置しておくことができるため、よりポリマー系保護膜１０ｂがトレンチＡ、Ｂの底面に残存することを防止でき、より第１実施形態の効果を得ることが可能となる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対して、保護膜形成ステップやエッチングステップの方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

具体的には、本実施形態では、ポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップを順に行ったのち、酸化膜保護形成ステップとエッチングステップを順に行うという２つの組み合わせを１サイクルとし、このサイクルを繰り返す。各ステップの実施方法は、第１実施形態と同様である。

図６は、本実施形態の製造方法を実施した場合の各トレンチＡ、Ｂの底面上に堆積したポリマー系保護膜１０ｂの厚みおよび底面からのエッチング深さを示したタイミングチャートである。

この図に示されるように、ポリマー系保護膜形成ステップを時間Ｔ_D行うことでトレンチＡ、Ｂに異なる膜厚のポリマー系保護膜１０ｂが形成される。そして、逆転サイクルとなるように、１度目のエッチングステップの時間Ｔ_E１をｔ₀以下の時間とする。その後、酸化膜形成ステップを行う。これにより、トレンチＡ、Ｂの底面にポリマー系保護膜１０ｂが残存していたとしても、それが完全に除去される。そして、トレンチＡ、Ｂの底面に同じ膜厚のＳｉＯ₂膜１０ａが形成された状態となる。

この後、２度目のエッチングステップをｔ₀よりも短い時間Ｔ_E２行うことで、逆転サイクルとなるようにしてトレンチＡ、Ｂの底面のＳｉエッチングを行う。そして、再びポリマー系保護膜形成ステップから順番に上記工程を繰り返す。このとき、先に行った酸化膜形成ステップ後の２度目のエッチングステップも逆転サイクルとなるようにしているが、上述したようにＯ₂プラズマ照射によって形成されたＳｉＯ₂膜１０ａは膜厚が薄く、エッチングステップを短時間としても残存し難い。したがって、ＳｉＯ₂膜１０ａがトレンチＡ、Ｂの底面に局所的に残存してしまうことはなく、それによるエッチング残りの問題が発生することはない。

以上説明したように、本実施形態では、ポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップを順に行ったのち、酸化膜保護形成ステップとエッチングステップを順に行うというサイクルを繰り返している。そして、このサイクル中に２回逆転サイクルのエッチングステップを行っている。このため、第１実施形態と比較して、ポリマー系保護膜形成ステップと酸化膜形成ステップを１回ずつしか行っていないのに、２回逆転サイクルのエッチングステップを組み込むことができることになる。したがって、ステップ数を削減でき、よりスループットを向上させることが可能となる。

なお、ここでは、１サイクル中における１度目と２度目のエッチングステップ共に逆転サイクルとなるようにしたが、２度のエッチングステップのトータルのエッチング量が逆転サイクルとなっていれば良い。このため、１度目のエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの底面のエッチング量δａ１、δｂ１と２度目のエッチングステップにおける各トレンチＡ、Ｂの底面のエッチングδａ２、δｂ２の関係が次式を満たすように、各エッチングステップの時間Ｔ_E１、Ｔ_E２やポリマー系保護膜形成ステップや酸化膜形成ステップの時間Ｔ_D、Ｔｏｘを設定できる。

（数４）
（δｂ１＋δｂ２）−（δａ１＋δａ２）≦０
そして、第１実施形態で説明した手法により（図４参照）、Ｔ_apoly、Ｔ_bpoly、Ｔ_aox、Ｔ_box、Ｒ_a、Ｒ_bを算出できるため、これらに基づいて時間Ｔ_E１、Ｔ_E２、Ｔ_D、Ｔｏｘを決定することができる。

また、ここでは、１回のポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップに対して、１回の酸化膜形成ステップとエッチングステップを行うというサイクルとした。しかしながら、複数回のポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップに対して、１回の酸化膜形成ステップとエッチングステップを行うというサイクルとしも良い。すなわち、残存したポリマー系保護膜１０ｂによるエッチング残りが生じない程度にポリマー系保護膜１０ｂを除去していれば良いため、エッチング残りの状況に応じて、複数回のポリマー系保護膜形成ステップに対して１回の割合で酸化膜形成ステップを挿入するというサイクルとしても良い。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１、第５実施形態に対して、正常サイクルのエッチングステップを組み合わせたものである。その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

具体的には、本実施形態では、ポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップの組み合わせを逆転サイクル、正常サイクルの順で行い、それを１回もしくは複数回繰り返してから酸化膜形成ステップを行う。

図７は、本実施形態の製造方法を実施した場合の各トレンチＡ、Ｂの底面上に堆積したポリマー系保護膜１０ｂの厚みおよび底面からのエッチング深さを示したタイミングチャートである。なお、ここではポリマー系保護膜形成ステップとエッチングステップの組み合わせを逆転サイクル、正常サイクルの順で行ったときの様子のみを図示してある。

この図に示されるように、ポリマー系保護膜形成ステップを時間Ｔ_D１行うことでトレンチＡ、Ｂに異なる膜厚のポリマー系保護膜１０ｂが形成される。そして、逆転サイクルとなるように、１度目のエッチングステップの時間Ｔ_E１をｔ₀以下の時間とする。その後、ポリマー系保護膜形成ステップを時間Ｔ_D２だけ行うことでトレンチＡ、Ｂに異なる膜厚のポリマー系保護膜１０ｂが形成される。時間Ｔ_D２は、時間Ｔ_D１と同じであっても、異なっていても構わない。そして、正常サイクルとなるように、２度目のエッチングステップの時間Ｔ_E２をｔ₀よりも長い時間とする。このとき、トレンチＡ、Ｂの底面に残存したポリマー系保護膜１０ｂが完全に除去される程度の長い時間とすれば、この後で再び逆転サイクルを行ってもエッチング残りの問題を抑制することが可能となる。

ただし、正常サイクルの時間を長くすると、トレンチＢの底面のＳｉエッチング量がトレンチＡの底面のＳｉエッチング量よりも多くなる。しかしながら、逆転サイクルと正常サイクルを１回ずつ行ったときに、トータル的にトレンチＡの底面のエッチング量がトレンチＢの底面のエッチング量よりも大きくなり、逆転サイクルになっている必要があり、正常サイクルの時間を長くするには限界がある。例えば、図８は、逆転サイクルと正常サイクルを繰り返した場合の断面図に示されるように、結局、トレンチＡ、Ｂの底面に局所的にポリマー系保護膜１０ｂが残存したり、幅狭なトレンチＡにおいては、入口付近に残存したポリマー系保護膜１０ｂが堆積して開口幅を狭め、やがてや閉塞させてしまうこともある。

このため、逆転サイクルと正常サイクルを１回もしくは複数回繰り返したのち、酸化膜形成ステップを挿入し、Ｏ₂プラズマ照射によってトレンチＡ、Ｂの底面や入口近傍に残存したポリマー系保護膜１０ｂを完全に除去する。このとき行う酸化膜形成ステップは、第１実施形態に示したように、保護膜形成ステップにおけるポリマー系保護膜形成工程の前工程として行うことでポリマー系保護膜１０ｂの下地としてＳｉＯ₂膜１０ａが形成されるようにすることができる。また、第５実施形態に示したように、酸化膜形成ステップに引き続いてエッチングステップを行い、ＳｉＯ₂膜１０ａ形成後にも逆転サイクルでのエッチングステップが行われるようにしても良い。

このように、逆転サイクルと正常サイクルを１回もしくは複数回繰り返した後で酸化膜形成ステップを行うようにすることもできる。このようにすれば、正常サイクルにおいてエッチング時間を長く取れるため、エッチング量を多くすることができる。したがって、所望の深さまでエッチングするに必要とされる時間の短縮化を図ることが可能となる。

（他の実施形態）
（１）上記第１〜第５実施形態では、トレンチＡの底面のエッチング量がトレンチＢの底面のエッチング量よりも多くなるような逆転サイクルを行っており、第６実施形態では、逆転サイクルと正常サイクルを繰り返したトータル的に逆転サイクルとなるようにしている。このような逆転サイクルとなるトレンチ形成工程のみを複数回繰り返し実行しても良いが、正常サイクルと組み合わせて、最終的にトレンチＡ、Ｂの深さを揃えるようにしても良い。

なお、第１実施形態で説明したように、逆転サイクルのみを繰り返す場合、理論的には常にトレンチＡの方がトレンチＢよりも深くなることとになるが、実際にはトレンチＡ、Ｂを深くするほど幅狭なトレンチＡのエッチングレートが低下することもある。このため、第２〜第６実施形態についても、逆転サイクルのみを繰り返したとしても、最終的に両トレンチＡ、Ｂの深さを揃えることが可能である。また、トレンチＡ、Ｂを通常のＳｉ深堀エッチング技術にて掘り進ませると、正常サイクルで掘り進められるため、トレンチＢの方がトレンチＡよりも深くなる。したがって、その後に逆転サイクルのみを繰り返すようにしても、最終的に両トレンチＡ、Ｂの深さを揃えることが可能である。

（２）上記各実施形態で示した逆転サイクルとなるトレンチ形成工程のいずれか２つ以上を組み合わせるようにすることもできる。

（３）上記各実施形態では、ポリマー系保護膜形成用ガスとしてＣ₄Ｆ₈を含むガス用いるが、ポリマー系保護膜１０ｂの材質がＯ₂プラズマにより分解除去されるものであれば、どのようなガスを用いても構わない。また、エッチング用としてガスとして、ＳＦ₆を含むガスを用いているが、ＳｉＯ₂膜１０ａやポリマー系保護膜１０ｂをエッチングできるガスであれば良く、例えばＣｌ₂、ＨＢｒ等のハロゲン化物系ガス等を含むガスを用いることができる。

（４）上記各実施形態では、半導体基板としてシリコン基板２を例に挙げて説明したが、他の半導体基板、例えばＳＯＩ基板の活性層に対して異なる開口幅のトレンチＡ、Ｂを同じ深さで形成したい場合についても適用することができる。すなわち、シリコン層を含む半導体基板であれば、他の半導体基板についても本発明を適用することができる。

（５）上記各実施形態では、異なる開口幅のトレンチとしてトレンチＡ、Ｂという２つを形成する場合について説明したが、３つ以上の異なる開口幅のトレンチが形成される場合についても、上記各実施形態を適用することができる。

１ ドライエッチング装置
２ シリコン基板
３ 台座
４ 真空チャンバ
５ 真空ポンプ
６ 圧力調整バルブ
７ａ〜７ｄ ガス導入孔
８、９ ＲＦ電源
１０ 保護膜
１０ａ ＳｉＯ₂膜
１０ｂ ポリマー系保護膜
１１ マスク
Ａ、Ｂ トレンチ

Claims (11)

1. 真空チャンバ（４）内にシリコン層を含む基板（２）を設置し、前記シリコン層の上に形成されたマスク（１１）の開口部によって規定された第１幅とされる第１トレンチ（Ａ）と該第１トレンチ（Ａ）よりも幅広な第２幅とされる第２トレンチ（Ｂ）を同時に形成するトレンチ形成工程を含み、該トレンチ形成工程を前記真空チャンバ（４）内に複数種類のガスを切替えながら導入すると共にプラズマ化し、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の側壁および底面に保護膜（１０）を成膜する保護膜形成ステップと前記保護膜のうち前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面に形成された部分を除去して前記シリコン層を露出させ、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）をエッチングにより深くするエッチングステップとを繰り返しながら行う半導体装置の製造方法であって、
   前記トレンチ形成工程は、
   前記保護膜形成ステップとして、前記複数種類のガスの１つとして酸素を含むガスを導入しながらプラズマ化し、Ｏ₂プラズマ照射を行うことで前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に酸化膜（１０ａ）を形成する酸化膜形成ステップと、前記複数種類のガスの１つとしてポリマー系保護膜形成用のガスを導入しながらプラズマ化し、堆積させることで前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に前記ポリマー系保護膜（１０ｂ）を形成するポリマー系保護膜形成ステップとを行い、
   前記ポリマー系保護膜形成ステップおよび前記エッチングステップを１サイクルとして、前記酸化膜形成ステップを１回行ったのち前記ポリマー系保護膜形成ステップおよび前記エッチングステップを行うサイクルをＮサイクル（Ｎ≧１）行い、前記Ｎサイクルの間に行われる前記第１トレンチ（Ａ）の底面からのエッチング量をδｄ_a、前記第２トレンチ（Ｂ）の底面からのエッチング量をδｄ_bとすると、δｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内で前記エッチングステップの時間Ｔ_Eとサイクル数Ｎを設定して前記エッチングを行うことで、幅狭の前記第１トレンチ（Ａ）の方が幅広の前記第２トレンチ（Ｂ）よりも底面のエッチング量を多する逆転サイクルを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記トレンチ形成工程では、前記酸化膜（１０ａ）のうち前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面上の部分を前記エッチングステップによって除去するのに掛かる時間をＴ_aox、Ｔ_box、前記ポリマー系保護膜（１０ｂ）のうち前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面上の部分を前記エッチングステップによって除去するのに掛かる時間をＴ_apoly、Ｔ_bpoly、前記エッチングステップによる前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面からのエッチングレートをＲ_a、Ｒ_bとして、前記エッチングステップの時間Ｔ_Eおよび前記ポリマー系保護膜形成ステップおよび前記エッチングステップを行うサイクル数Ｎを、
   Ｒ_a・｛Ｎ（Ｔ_E−Ｔ_apoly）−Ｔ_aox｝≧Ｒ_b・｛Ｎ（Ｔ_E−Ｔ_bpoly）−Ｔ_box｝
   となる範囲内で設定することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記トレンチ形成工程では、（Ｎ−１）サイクル目までは前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面において前記酸化膜（１０ａ）が残り、Ｎサイクル目で前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面において前記酸化膜（１０ａ）が除去され、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面からのエッチングを行うことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 真空チャンバ（４）内にシリコン層を含む基板（２）を設置し、前記シリコン層の上に形成されたマスク（１１）の開口部によって規定された第１幅とされる第１トレンチ（Ａ）と該第１トレンチ（Ａ）よりも幅広な第２幅とされる第２トレンチ（Ｂ）を同時に形成するトレンチ形成工程を含み、該トレンチ形成工程を前記真空チャンバ（４）内に複数種類のガスを切替えながら導入すると共にプラズマ化し、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の側壁および底面に保護膜（１０）を成膜する保護膜形成ステップと前記保護膜のうち前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面に形成された部分を除去して前記シリコン層を露出させ、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）をエッチングにより深くするエッチングステップとを繰り返しながら行う半導体装置の製造方法であって、
   前記トレンチ形成工程は、
   前記保護膜形成ステップとして、前記複数種類のガスの１つとして酸素を含むガスを導入しながらプラズマ化し、Ｏ₂プラズマ照射を行うことで前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に酸化膜（１０ａ）を形成する酸化膜形成ステップと、前記複数種類のガスの１つとしてポリマー系保護膜形成用のガスを導入しながらプラズマ化し、堆積させることで前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に前記ポリマー系保護膜（１０ｂ）を形成するポリマー系保護膜形成ステップとを行い、
   前記ポリマー系保護膜形成ステップを行った後、前記酸素を含むガスとエッチング用ガスを同時に前記真空チャンバ（４）内に導入することで前記保護膜形成ステップのうちの前記酸化膜形成ステップと前記エッチングステップを同時に行い、
   前記第１トレンチ（Ａ）の底面からのエッチング量をδｄ_a、前記第２トレンチ（Ｂ）の底面からのエッチング量をδｄ_bとすると、δｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内で前記エッチングステップの時間Ｔ_Eを設定して前記エッチングを行うことで、幅狭の前記第１トレンチ（Ａ）の方が幅広の前記第２トレンチ（Ｂ）よりも底面のエッチング量を多する逆転サイクルを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 真空チャンバ（４）内にシリコン層を含む基板（２）を設置し、前記シリコン層の上に形成されたマスク（１１）の開口部によって規定された第１幅とされる第１トレンチ（Ａ）と該第１トレンチ（Ａ）よりも幅広な第２幅とされる第２トレンチ（Ｂ）を同時に形成するトレンチ形成工程を含み、該トレンチ形成工程を前記真空チャンバ（４）内に複数種類のガスを切替えながら導入すると共にプラズマ化し、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の側壁および底面に保護膜（１０）を成膜する保護膜形成ステップと前記保護膜のうち前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面に形成された部分を除去して前記シリコン層を露出させ、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）をエッチングにより深くするエッチングステップとを繰り返しながら行う半導体装置の製造方法であって、
   前記トレンチ形成工程は、
   前記保護膜形成ステップとして、前記複数種類のガスの１つとして酸素を含むガスを導入しながらプラズマ化し、Ｏ₂プラズマ照射を行うことで前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に酸化膜（１０ａ）を形成する酸化膜形成ステップと、前記複数種類のガスの１つとしてポリマー系保護膜形成用のガスを導入しながらプラズマ化し、堆積させることで前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に前記ポリマー系保護膜（１０ｂ）を形成するポリマー系保護膜形成ステップとを行い、
   前記ポリマー系保護膜形成用のガスとエッチング用ガスを同時に前記真空チャンバ（４）内に導入することで前記保護膜形成ステップのうちの前記ポリマー系保護膜形成ステップと前記エッチングステップを同時に行ったのち、前記酸化膜形成ステップを行い、
   前記第１トレンチ（Ａ）の底面からのエッチング量をδｄ_a、前記第２トレンチ（Ｂ）の底面からのエッチング量をδｄ_bとすると、δｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内で前記エッチングステップの時間Ｔ_Eを設定して前記エッチングを行うことで、幅狭の前記第１トレンチ（Ａ）の方が幅広の前記第２トレンチ（Ｂ）よりも底面のエッチング量を多する逆転サイクルを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 真空チャンバ（４）内にシリコン層を含む基板（２）を設置し、前記シリコン層の上に形成されたマスク（１１）の開口部によって規定された第１幅とされる第１トレンチ（Ａ）と該第１トレンチ（Ａ）よりも幅広な第２幅とされる第２トレンチ（Ｂ）を同時に形成するトレンチ形成工程を含み、該トレンチ形成工程を前記真空チャンバ（４）内に複数種類のガスを切替えながら導入すると共にプラズマ化し、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の側壁および底面に保護膜（１０）を成膜する保護膜形成ステップと前記保護膜のうち前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面に形成された部分を除去して前記シリコン層を露出させ、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）をエッチングにより深くするエッチングステップとを繰り返しながら行う半導体装置の製造方法であって、
   前記トレンチ形成工程は、
   前記保護膜形成ステップとして、前記複数種類のガスの１つとして酸素を含むガスを導入しながらプラズマ化し、Ｏ₂プラズマ照射を行うことで前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に酸化膜（１０ａ）を形成する酸化膜形成ステップと、前記複数種類のガスの１つとしてポリマー系保護膜形成用のガスを導入しながらプラズマ化し、堆積させることで前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に前記ポリマー系保護膜（１０ｂ）を形成するポリマー系保護膜形成ステップとを行い、
   前記ポリマー系保護膜形成ステップと前記エッチングステップを順に行ったのち、前記酸化膜形成ステップと前記エッチングステップを順に行うという組み合わせを１サイクルとし、このサイクルを繰り返し行い、
   前記ポリマー系保護膜形成ステップの後で行う１度目の前記エッチングステップと前記酸化膜形成ステップの後で行う２度目の前記エッチングステップにおける前記第１トレンチ（Ａ）の底面からのトータルのエッチング量をδｄ_aとすると共に前記第２トレンチ（Ｂ）の底面からのトータルのエッチング量をδｄ_bとすると、δｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内で１度目および２度目の前記エッチングステップの時間Ｔ_E１、Ｔ_E２を設定して前記エッチングを行うことで、幅狭の前記第１トレンチ（Ａ）の方が幅広の前記第２トレンチ（Ｂ）よりも底面のエッチング量を多する逆転サイクルを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 前記トレンチ形成工程は、前記第１トレンチ（Ａ）の底面からのエッチング量よりも前記第２トレンチ（Ｂ）の底面からのエッチング量が多くなる正常サイクルを含み、前記正常サイクルと前記逆転サイクルとを組み合わせて、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）を所定深さにおいて揃えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
8. 真空チャンバ（４）内にシリコン層を含む基板（２）を設置し、前記シリコン層の上に形成されたマスク（１１）の開口部によって規定された第１幅とされる第１トレンチ（Ａ）と該第１トレンチ（Ａ）よりも幅広な第２幅とされる第２トレンチ（Ｂ）を同時に形成するトレンチ形成工程を含み、該トレンチ形成工程を前記真空チャンバ（４）内に複数種類のガスを切替えながら導入すると共にプラズマ化し、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の側壁および底面に保護膜（１０）を成膜する保護膜形成ステップと前記保護膜のうち前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）の底面に形成された部分を除去して前記シリコン層を露出させ、前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）をエッチングにより深くするエッチングステップとを繰り返しながら行う半導体装置の製造方法であって、
   前記トレンチ形成工程は、
   前記保護膜形成ステップとして、前記複数種類のガスの１つとして酸素を含むガスを導入しながらプラズマ化し、Ｏ₂プラズマ照射を行うことで前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に酸化膜（１０ａ）を形成する酸化膜形成ステップと、前記複数種類のガスの１つとしてポリマー系保護膜形成用のガスを導入しながらプラズマ化し、堆積させることで前記第１、第２トレンチ（Ａ、Ｂ）内に前記ポリマー系保護膜（１０ｂ）を形成するポリマー系保護膜形成ステップとを含み、
   前記ポリマー系保護膜形成ステップおよび前記エッチングステップを順に行い、前記エッチングステップにおいて前記第１トレンチ（Ａ）の底面からのエッチング量をδｄ_a、前記第２トレンチ（Ｂ）の底面からのエッチング量をδｄ_bとすると、δｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内で前記エッチングステップの時間Ｔ_E１を設定して前記エッチングを行うことで、幅狭の前記第１トレンチ（Ａ）の方が幅広の前記第２トレンチ（Ｂ）よりも底面のエッチング量を多する逆転サイクルと、δｄ_a＜δｄ_bとなる範囲で前記エッチングステップの時間Ｔ_E２を設定して前記エッチングを行う正常サイクルとを順に行うことを１サイクルとし、該サイクルのトータルとしてδｄ_a≧δｄ_bとなる範囲内で前記逆転サイクルおよび前記正常サイクルにおける前記エッチングステップの時間Ｔ_E１、Ｔ_E２を設定して該サイクルを１回もしくは複数回行い、その後、前記酸化膜形成ステップを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 前記ポリマー系保護膜形成ステップで形成される前記ポリマー系保護膜（１０ｂ）として、前記酸化膜形成ステップで生成されるＯ₂プラズマにより分解除去される材質を用いることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記ポリマー系保護膜形成ステップでは、前記ポリマー系保護膜形成用ガスとしてＣ₄Ｆ₈を含むガス用いることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記エッチングステップでは、エッチング用ガスとしてＳＦ₆を含むガスを用いることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。

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