JP5058478B2 - Semiconductor device manufacturing method, plasma processing method, semiconductor device manufacturing apparatus, control program, and computer storage medium - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method, plasma processing method, semiconductor device manufacturing apparatus, control program, and computer storage medium Download PDF

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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、プラズマ処理方法、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。 The present invention plasma-etches a substrate to be processed in which at least a silicon nitride film, an antireflection film, and a photoresist having a predetermined opening are formed in this order from the lower side on a silicon substrate, The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a plasma processing method, a semiconductor device manufacturing apparatus, a control program, and a computer storage medium having a plasma etching process for forming a trench for element isolation corresponding to an opening.

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。   In the technical field of semiconductor devices, a shallow trench isolation (STI) structure is known as a structure for element isolation. In the manufacturing process of the semiconductor device adopting this STI structure, a trench is formed in the silicon substrate by plasma etching in order to form the STI structure.

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。)。 In the above-described plasma etching process for forming the trench, for example, after performing the main etching process using the silicon oxide film and silicon nitride film formed on the silicon substrate as a mask with CF 4 as an etching gas. The overetching process is performed using an etching gas in which NH 3 is mixed with NF 3 . Then, a method of performing a step of etching a silicon substrate using a mixed gas of HBr and oxygen is known (for example, refer to Patent Document 1).

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CH22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。
特開2000−299374号公報
Further, a technique for forming an antireflection film between the photoresist and the silicon nitride film is also known, and when such an antireflection film is used, prior to plasma etching of the silicon nitride film or the like. Then, a step of plasma etching the antireflection film is performed. For the etching of the antireflection film, for example, plasma etching using a mixed gas of CF 4 , CH 2 F 2 and oxygen as an etching gas is performed.
JP 2000-299374 A

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。   As described above, in the prior art, when a trench for isolation of an STI structure element is formed in a silicon substrate, a step of etching an upper antireflection film using a photoresist as a mask, a main etching for etching a silicon nitride film, etc. The process, the over-etching process, and finally, the process of etching the silicon substrate are performed using an etching gas corresponding to each process. For this reason, the etching gas is changed for each process, and each etching process is performed, and there is a problem that the process takes time and the throughput is reduced.

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、プラズマ処理方法、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。 The present invention has been made in response to the above-described conventional circumstances, and the time required for the plasma etching process for forming the trench for element isolation can be shortened compared to the conventional case, and the productivity is improved by improving the throughput. An object is to provide a semiconductor device manufacturing method, a plasma processing method, a semiconductor device manufacturing apparatus, a control program, and a computer storage medium that can be improved.

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ガスを含み、さらに、CF 4 ガス又は希ガス又はCF 4 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み、かつ、前記NF 3 ガス又はSF 6 ガス又はNF 3 ガスとSF 6 ガスに対する前記添加ガスの流量比(添加ガスの流量/NF 3 ガス又はSF 6 ガス又はNF 3 ガスとSF 6 ガスの流量)が1以上である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、途中で前記エッチングガスを換えずに連続的に一括で行うことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a plasma on a substrate to be processed in which at least a silicon nitride film, an antireflection film, and a photoresist having a predetermined opening are formed in this order from the lower side; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a plasma etching step of etching and forming a trench for element isolation corresponding to the opening in the silicon substrate, wherein at least NF 3 gas, SF 6 gas, or NF 3 look-containing gas and SF 6 gas, further includes an additive gas consisting of either a mixed gas of CF 4 gas or noble gas or CF 4 gas and a rare gas, and the NF 3 gas or SF 6 gas or NF Etch in which the flow rate ratio of additive gas to 3 gas and SF 6 gas (flow rate of additive gas / flow rate of NF 3 gas or SF 6 gas or NF 3 gas and SF 6 gas) is 1 or more Etching of the antireflection film, the silicon nitride film, and the silicon substrate is performed continuously and collectively without changing the etching gas in the middle using a polishing gas.

請求項の半導体装置の製造方法は、請求項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。 A method for manufacturing a semiconductor device according to a second aspect is the method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect , wherein the additive gas further contains an oxygen gas.

請求項の半導体装置の製造方法は、請求項1又は2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。 A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2 , wherein a silicon oxide film is further formed between the silicon substrate and the silicon nitride film, The oxide film is also etched at a time.

請求項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ガスを含み、さらに、CF 4 ガス又は希ガス又はCF 4 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み、前記NF 3 ガスに対する前記添加ガスの流量比(添加ガスの流量/NF 3 ガスの流量)が1以上である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、途中で前記エッチングガスを換えずに連続的に一括で行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a plasma on a substrate to be processed in which at least a silicon nitride film, an antireflection film, and a photoresist having a predetermined opening are formed in this order from the lower side; etching, the silicon substrate, a manufacturing method of a semiconductor device having a plasma etching process for forming a trench for device isolation corresponding to the opening, viewed it contains at least NF 3 gas, further, CF 4 gas in or include noble gas or CF 4 gas and additive gas consisting of either a mixed gas of a rare gas, the (flow rate of additive gas flow rate / NF 3 gas) NF 3 flow rate ratio of the additional gas to the gas is one or more Using an etching gas, the antireflection film, the silicon nitride film, and the silicon substrate are continuously etched without changing the etching gas in the middle. It is characterized by performing all at once.

請求項の半導体装置の製造方法は、請求項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。 A method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth aspect is the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect , wherein the additive gas further contains an oxygen gas.

請求項の半導体装置の製造方法は、請求項4又は5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。 A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4 or 5 , wherein a silicon oxide film is further formed between the silicon substrate and the silicon nitride film, and the silicon The oxide film is also etched at a time.

請求項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。 8. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 7 , wherein a processing chamber for accommodating a substrate to be processed, an etching gas supply means for supplying the etching gas into the processing chamber, and the etching gas supplied from the etching gas supply means. A plasma generating means for plasma-etching the substrate to be processed, and a control section for controlling the semiconductor device manufacturing method according to any one of claims 1 to 6 to be performed in the processing chamber; It is provided with.

請求項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。 A control program according to an eighth aspect operates on a computer, and controls a semiconductor device manufacturing apparatus so that the semiconductor device manufacturing method according to any one of the first to sixth aspects is performed at the time of execution. Features.

請求項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。
請求項10のプラズマ処理方法は、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するプラズマ処理方法であって、前記被処理基板を処理チャンバー内に搬入する工程と、前記処理チャンバー内に少なくとも、NF3ガス、又はSF6ガス、又はNF3ガスとSF6ガスを含み、さらに、CF 4 ガス又は希ガス又はCF 4 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み、かつ、前記NF 3 ガス又はSF 6 ガス又はNF 3 ガスとSF 6 ガスに対する前記添加ガスの流量比(添加ガスの流量/NF 3 ガス又はSF 6 ガス又はNF 3 ガスとSF 6 ガスの流量)が1以上であるエッチングガスを供給して、プラズマを生成する工程と、前記プラズマにより、前記フォトレジストをマスクとして前記反射防止膜、前記シリコン窒化膜及び前記シリコン基板を前記エッチングガスを換えずにエッチングして、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とを有することを特徴とする。
請求項11のプラズマ処理方法は、請求項10記載のプラズマ処理方法であって、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。
請求項12のプラズマ処理方法は、請求項10又は11記載のプラズマ処理方法であって、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。
請求項13のプラズマ処理方法は、請求項12記載のプラズマ処理方法であって、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。
The computer storage medium according to claim 9 is a computer storage medium storing a control program that operates on a computer, and the control program is executed when the semiconductor device according to any one of claims 1 to 6 is executed. The semiconductor device manufacturing apparatus is controlled so that the manufacturing method is performed.
The plasma processing method according to claim 10 plasma-etches a substrate to be processed in which at least a silicon nitride film, an antireflection film, and a photoresist having a predetermined opening are formed in this order from below on a silicon substrate. a plasma processing method comprising the steps of loading the substrate to be processed the processing chamber, at least within the processing chamber, NF 3 gas, or SF 6 gas, or viewing including the NF 3 gas and SF 6 gas, further includes an additive gas consisting of either a mixed gas of CF 4 gas or noble gas or CF 4 gas and a rare gas, and the additive gas to the NF 3 gas or SF 6 gas or NF 3 gas and SF 6 gas An etching gas having a flow rate ratio (flow rate of additive gas / NF 3 gas or SF 6 gas or NF 3 gas and SF 6 gas) of 1 or more is supplied to generate plasma. A step of etching the antireflection film, the silicon nitride film, and the silicon substrate with the photoresist as a mask by using the plasma without changing the etching gas, and forming an element corresponding to the opening in the silicon substrate. And a plasma etching process for forming a trench for isolation.
The plasma processing method of claim 11 is the plasma processing method of claim 10 , wherein the additive gas further contains an oxygen gas.
The plasma processing method according to claim 12 is the plasma processing method according to claim 10 or 11 , wherein the plasma etching step includes a lower electrode on which the substrate to be processed is placed, and an upper electrode facing the lower electrode. Is performed by applying high-frequency power between the upper electrode and the lower electrode.
The plasma processing method according to claim 13 is the plasma processing method according to claim 12 , wherein the high-frequency power is lower in frequency than the first high-frequency power applied to the upper electrode and the first high-frequency power. And a second high-frequency power applied to the lower electrode.

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。   According to the present invention, the time required for the plasma etching process for forming a trench for element isolation can be shortened as compared with the prior art, and the productivity can be improved by improving the throughput.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an enlarged cross-sectional configuration of a semiconductor wafer W as a substrate to be processed in the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, and FIG. 2 shows plasma as a semiconductor manufacturing device according to this embodiment. The cross-sectional structure of a processing apparatus is shown. First, the configuration of the plasma processing apparatus will be described with reference to FIG.

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。   The plasma processing apparatus 1 is configured as a capacitively coupled parallel plate etching apparatus in which electrode plates face each other vertically and are connected to a plasma forming power source.

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。   The plasma processing apparatus 1 has a processing chamber (processing container) 2 formed of, for example, aluminum whose surface is anodized and formed into a cylindrical shape, and the processing chamber 2 is grounded.

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。   A substantially cylindrical susceptor support 4 for placing a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer W, is provided on the bottom of the processing chamber 2 via an insulating plate 3 such as ceramic. Further, a susceptor 5 constituting a lower electrode is provided on the susceptor support 4. A high pass filter (HPF) 6 is connected to the susceptor 5.

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。   A refrigerant chamber 7 is provided inside the susceptor support 4, and a refrigerant is introduced into the refrigerant chamber 7 through a refrigerant introduction pipe 8 and circulated, and the cold heat is transmitted through the susceptor 5 to the semiconductor wafer. Heat is transferred to W, whereby the semiconductor wafer W is controlled to a desired temperature.

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。   The upper center portion of the susceptor 5 is formed in a convex disk shape, and an electrostatic chuck 11 having substantially the same shape as the semiconductor wafer W is provided thereon. The electrostatic chuck 11 is configured by disposing an electrode 12 between insulating materials. Then, when a DC voltage of, for example, 1.5 kV is applied from the DC power source 13 connected to the electrode 12, the semiconductor wafer W is electrostatically attracted by, for example, Coulomb force.

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。   The insulating plate 3, the susceptor support 4, the susceptor 5, and the electrostatic chuck 11 are formed with a gas passage 14 for supplying a heat transfer medium (for example, He gas) on the back surface of the semiconductor wafer W. The cold heat of the susceptor 5 is transmitted to the semiconductor wafer W via the heat transfer medium so that the semiconductor wafer W is maintained at a predetermined temperature.

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。   An annular focus ring 15 is disposed at the upper peripheral edge of the susceptor 5 so as to surround the semiconductor wafer W placed on the electrostatic chuck 11. The focus ring 15 is made of, for example, a conductive material such as silicon, and has an effect of improving etching uniformity.

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。   An upper electrode 21 is provided above the susceptor 5 so as to face the susceptor 5 in parallel. The upper electrode 21 is supported on the upper portion of the processing chamber 2 via an insulating material 22, forms a surface facing the susceptor 5, and has a large number of discharge holes 23. For example, the surface is anodized ( The electrode plate 24 is configured by providing a quartz cover on anodized aluminum and an electrode support 25 made of a conductive material that supports the electrode plate 24.

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。   A gas inlet 26 is provided in the center of the electrode support 25 in the upper electrode 21, and a gas supply pipe 27 is connected to the gas inlet 26. Further, a processing gas supply source 30 for supplying an etching gas as a processing gas is connected to the gas supply pipe 27 via a valve 28 and a mass flow controller 29.

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。   An exhaust pipe 31 is connected to the bottom of the processing chamber 2, and an exhaust device 35 is connected to the exhaust pipe 31. The exhaust device 35 includes a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and is configured to be able to evacuate the processing chamber 2 to a predetermined reduced pressure atmosphere, for example, a predetermined pressure of 1 Pa or less. Further, a gate valve 32 is provided on the side wall of the processing chamber 2 so that the semiconductor wafer W is transferred to and from an adjacent load lock chamber (not shown) with the gate valve 32 opened. It has become.

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。   A first high frequency power supply 40 is connected to the upper electrode 21, and a matching device 41 is inserted in the feeder line. Further, a low pass filter (LPF) 42 is connected to the upper electrode 21. The first high frequency power supply 40 has a frequency in the range of 50 to 150 MHz. By applying such a high frequency, it is possible to form a high-density plasma in a preferable dissociated state in the processing chamber 2.

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。   A second high-frequency power source 50 is connected to the susceptor 5 serving as a lower electrode, and a matching unit 51 is interposed in the power supply line. The second high-frequency power supply 50 has a lower frequency range than the first high-frequency power supply 40. By applying a frequency in such a range, the semiconductor wafer W that is the object to be processed is damaged. Appropriate ion action can be given without giving. The frequency of the second high frequency power supply 50 is preferably in the range of 1 to 20 MHz.

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。   The operation of the plasma processing apparatus 1 having the above configuration is comprehensively controlled by the control unit 60. The control unit 60 includes a process controller 61 that includes a CPU and controls each unit of the plasma processing apparatus 1, a user interface 62, and a storage unit 63.

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。   The user interface 62 includes a keyboard that allows a process manager to input commands to manage the plasma processing apparatus 1, a display that visualizes and displays the operating status of the plasma processing apparatus 1, and the like.

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。   The storage unit 63 stores a recipe that stores a control program (software), processing condition data, and the like for realizing various processes executed by the plasma processing apparatus 1 under the control of the process controller 61. Then, if desired, an arbitrary recipe is called from the storage unit 63 by an instruction from the user interface 62 and is executed by the process controller 61, so that a desired process in the plasma processing apparatus 1 is performed under the control of the process controller 61. Is performed. In addition, recipes such as control programs and processing condition data may be stored in a computer-readable computer storage medium (eg, hard disk, CD, flexible disk, semiconductor memory, etc.), or It is also possible to transmit the data from other devices as needed via a dedicated line and use it online.

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。   The plasma processing apparatus 1 configured as described above performs plasma etching on the semiconductor wafer W in which at least a silicon nitride film, an antireflection film, and a photoresist having a predetermined opening are formed in this order from the lower side on the silicon substrate. When performing a plasma etching process for forming a trench for element isolation corresponding to the opening in a silicon substrate, first, after the gate valve 32 is opened, the semiconductor wafer W is moved from a load lock chamber (not shown) to a processing chamber. 2 is carried in and placed on the electrostatic chuck 11. The semiconductor wafer W is electrostatically attracted onto the electrostatic chuck 11 by applying a DC voltage from the DC power source 13. Next, the gate valve 32 is closed, and the processing chamber 2 is evacuated to a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 35.

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。   Thereafter, the valve 28 is opened, and a predetermined etching gas from the processing gas supply source 30 is adjusted in flow rate by the mass flow controller 29, and the hollow portion of the upper electrode 21 is passed through the gas supply pipe 27 and the gas inlet 26. 2 and then uniformly discharged onto the semiconductor wafer W through the discharge holes 23 of the electrode plate 24 as indicated by arrows in FIG.

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。   Then, the pressure in the processing chamber 2 is maintained at a predetermined pressure. Thereafter, high frequency power having a predetermined frequency is applied to the upper electrode 21 from the first high frequency power supply 40. As a result, a high-frequency electric field is generated between the upper electrode 21 and the susceptor 5 as the lower electrode, and the processing gas is dissociated into plasma.

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。   On the other hand, high frequency power having a frequency lower than that of the first high frequency power supply 40 is applied from the second high frequency power supply 50 to the susceptor 5 serving as the lower electrode. Thereby, ions in the plasma are drawn to the susceptor 5 side, and the anisotropy of etching is enhanced by ion assist.

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。   When the plasma etching is completed, the supply of high-frequency power and the supply of etching gas are stopped, and the semiconductor wafer W is unloaded from the processing chamber 2 by a procedure reverse to the above procedure.

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。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is an enlarged view showing a main configuration of a semiconductor wafer W as a substrate to be processed according to the present embodiment. As shown in FIG. 1A, on the surface of the silicon substrate 101 constituting the semiconductor wafer W, a silicon nitride film 102, an antireflection film (ARC) 103, and a photoresist 104 are arranged in this order from the lower side. It is formed with. A predetermined pattern is transferred to the photoresist 104 by an exposure process, a development process, and the like, and the mask has a predetermined pattern opening 105. The semiconductor wafer W is carried into the processing chamber 2 of the plasma processing apparatus 1 in this state.

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。 In the processing chamber 2, at the initial stage of the process, the antireflection film (ARC) 103 and the silicon nitride film 102 in the opening 105 are etched using the photoresist 104 as a mask. After the photoresist 104 has been etched, the entire antireflection film (ARC) 103 and the silicon nitride film 102 are etched, and the silicon substrate in the portion of the opening 105 where the etching has progressed first. 101 is etched to form trenches 106 for element isolation (STI) as shown in FIG. This plasma etching uses an etching gas containing at least NF 3 gas, SF 6 gas, or NF 3 gas and SF 6 gas, and uses an antireflection film (ARC) 103, a silicon nitride film 102, and a silicon substrate 101. Etching is performed continuously and collectively without changing the etching gas.

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。 Etching gas containing NF 3 gas or SF 6 gas or NF 3 gas and SF 6 gas includes an additive gas composed of either CF 4 gas or rare gas or mixed gas of CF 4 gas and rare gas Is preferably used. In addition, a gas containing oxygen gas can be preferably used as the additive gas. Moreover, (the flow rate of the additive gas flow rate / NF 3 gas or SF 6 gas or NF 3 gas and SF 6 gas) NF 3 gas or SF 6 gas or NF 3 gas and the flow rate ratio of the added gas to SF 6 gas, It is preferable to set it to 1 or more. The etching rate of the silicon nitride film 104 serving as a mask when the silicon substrate 101 is etched can be adjusted by the amount of the additive gas, and the etching rate of the silicon nitride film 104 is decreased by increasing the flow rate of the additive gas. Can be made. Therefore, by setting the flow rate ratio to 1 or more, the etching rate of the portion serving as a mask can be reduced, and a trench having a required depth can be formed. Specifically, as the etching gas, for example, a mixed gas of CF 4 gas, NF 3 gas, and oxygen gas can be suitably used.

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。   As an example, the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 2 is used, and the above-described plasma etching process is performed on the semiconductor wafer W having the structure shown in FIG. did.

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。   In addition, the process recipe of the Example shown below is read from the memory | storage part 63 of the control part 60, is taken in into the process controller 61, and the process controller 61 controls each part of the plasma processing apparatus 1 based on a control program. By doing so, the etching process according to the read processing recipe is executed.

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
Etching gas: CF 4 / NF 3 / O 2 = 250/70/6 sccm
Pressure: 8.0Pa (60mTorr)
Power (upper / lower): 550W (60MHz) / 500W (13.56MHz)
Etching time: 1 minute

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。   After the plasma etching step, the semiconductor wafer W was observed with an electron microscope, and as shown in FIG. 1B, a trench 106 for element isolation having a desired shape was formed on the silicon substrate 101. I was able to. At this time, the width of the mask portion between the trenches 106 was reduced by about 30 nm compared to the initial width (the state shown in FIG. 1A). For this reason, the width of the opening 105 at the initial stage needs to be narrowed by about 30 nm as compared with the required width of the trench 106. Conventionally, plasma etching is performed by the following recipe, for example.

(反射防止膜のエッチング)
エッチングガス:CF4/CH22/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
(Antireflection coating etching)
Etching gas: CF 4 / CH 2 F 2 / O 2 = 160/20/30 sccm
Pressure: 4.7 Pa (35 mTorr)
Electric power (upper / lower): 600W (60MHz) / 75W (13.56MHz)
Etching time: about 1 minute (etching of silicon nitride film)
Main etching Etching gas: CF 4 / CHF 3 / O 2 = 250/70/6 sccm
Pressure: 8.0Pa (60mTorr)
Power (upper / lower): 550W (60MHz) / 500W (13.56MHz)
Over-etching Etching gas: CHF 3 / CH 3 F / Ar / O 2
= 30/100/500/50 sccm
Pressure: 6.7 Pa (50 mTorr)
Power (upper / lower): 300W (60MHz) / 150W (13.56MHz)
Etching time (main etching + over etching): about 1.5 minutes (silicon substrate etching)
Etching gas: Cl 2 / HBr / O 2 = 200/200/20 sccm
Pressure: 6.7 Pa (50 mTorr)
Electric power (upper / lower): 500W (60MHz) / 250W (13.56MHz)
Etching time: about 0.5 minutes

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。   As shown in the recipe above, the etching of the antireflection film 103, the main etching of the silicon nitride film 102, the overetching, and the etching of the silicon substrate 101 are each performed by changing the etching gas and performing plasma etching for each layer. In the conventional method that has been performed, a process that requires about 3 minutes in total can be performed in 1 minute in this embodiment, and the process time can be shortened by at least about 2 minutes. did it. When plasma etching is performed by changing the etching gas for each layer, it actually takes time to change the etching gas, and more time is required to complete all the steps.

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。 In the above-described embodiment, the case where a gas containing NF 3 gas is used as the etching gas has been described. However, as with NF 3 gas, gas containing SF 6 gas from which fluorine is dissociated or NF 3 gas and SF 6 gas are used. A gas containing can also be used in the same manner as described above. In addition to the semiconductor wafer W having the structure shown in FIG. 1, for example, as shown in FIG. 3A, a structure in which a silicon oxide film 110 is formed between the silicon substrate 101 and the silicon nitride film 102. The present invention can be similarly applied to the case where the trench 106 is formed in the semiconductor wafer W as shown in FIG.

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。   As described above, according to the present embodiment, the time required for the plasma etching process for forming the trench for element isolation of the STI structure can be shortened compared to the conventional case, and the productivity can be improved by improving the throughput. You can plan. In addition, this invention is not limited to said embodiment, Various deformation | transformation are possible. For example, the plasma processing apparatus is not limited to the parallel plate type upper and lower high-frequency application type shown in FIG. 2, and other types of plasma processing apparatuses that apply a high frequency of two frequencies to the lower electrode can be used. .

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。The figure which shows the cross-sectional structure of the semiconductor wafer which concerns on embodiment of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 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。The figure which shows schematic structure of the manufacturing apparatus of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 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。The figure which shows the cross-sectional structure of the semiconductor wafer which concerns on other embodiment of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Silicon substrate, 102 ... Silicon nitride film, 103 ... Antireflection film, 104 ... Photoresist, 105 ... Opening, 106 ... Trench, W ... Semiconductor wafer.

Claims (13)

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ガスを含み、さらに、CF 4 ガス又は希ガス又はCF 4 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み、かつ、前記NF 3 ガス又はSF 6 ガス又はNF 3 ガスとSF 6 ガスに対する前記添加ガスの流量比(添加ガスの流量/NF 3 ガス又はSF 6 ガス又はNF 3 ガスとSF 6 ガスの流量)が1以上である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、途中で前記エッチングガスを換えずに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。
A substrate to be processed, in which at least a silicon nitride film, an antireflection film, and a photoresist having a predetermined opening are formed in this order from the lower side on the silicon substrate, is plasma-etched, and the opening is formed in the silicon substrate. A method of manufacturing a semiconductor device having a plasma etching step of forming a trench for element isolation corresponding to
At least, NF 3 gas, or SF 6 gas, or viewing including the NF 3 gas and SF 6 gas, further includes an additive gas consisting of either a mixed gas of CF 4 gas or noble gas or CF 4 gas and a rare gas and, (flow rate of the additive gas flow rate / NF 3 gas or SF 6 gas or NF 3 gas and SF 6 gas) the NF 3 gas or SF 6 gas or NF 3 gas and SF 6 flow rate ratio of the additional gas to the gas Is an etching gas having a value of 1 or more ,
Etching of the antireflection film, the silicon nitride film, and the silicon substrate is performed continuously and collectively without changing the etching gas in the middle.
請求項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。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the additive gas further contains oxygen gas.
請求項1又は2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。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2 ,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a silicon oxide film is further formed between the silicon substrate and the silicon nitride film, and the silicon oxide film is also collectively etched.
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ガスを含み、さらに、CF 4 ガス又は希ガス又はCF 4 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み、前記NF 3 ガスに対する前記添加ガスの流量比(添加ガスの流量/NF 3 ガスの流量)が1以上である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、途中で前記エッチングガスを換えずに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。
A substrate to be processed, in which at least a silicon nitride film, an antireflection film, and a photoresist having a predetermined opening are formed in this order from the lower side on the silicon substrate, is plasma-etched, and the opening is formed in the silicon substrate. A method of manufacturing a semiconductor device having a plasma etching step of forming a trench for element isolation corresponding to
See contains at least NF 3 gas, further includes an additive gas consisting of either a mixed gas of CF 4 gas or noble gas or CF 4 gas and a rare gas, the flow ratio of the additive gas to the NF 3 gas (additive gas Etching of the antireflective film, the silicon nitride film, and the silicon substrate is performed continuously in a batch without changing the etching gas in the middle using an etching gas having a flow rate of NF 3 / flow rate of NF 3 gas). A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項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。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the additive gas further contains oxygen gas.
請求項4又は5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。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 or 5 ,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a silicon oxide film is further formed between the silicon substrate and the silicon nitride film, and the silicon oxide film is also collectively etched.
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。
A processing chamber for accommodating a substrate to be processed;
Etching gas supply means for supplying the etching gas into the processing chamber;
Plasma generating means for converting the etching gas supplied from the etching gas supply means into plasma and plasma etching the substrate to be processed;
Apparatus for manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a control unit for controlling the method of manufacturing a semiconductor device according any one claims 1 to 6 in the processing chamber is performed.
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項1から請求項いずれか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。 A control program which operates on a computer and controls a semiconductor device manufacturing apparatus so that the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 6 is performed at the time of execution. 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。
A computer storage medium storing a control program that runs on a computer,
The control program, a computer storage medium characterized by controlling the apparatus for manufacturing a semiconductor device as a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 any of the preceding claims 1 during execution is performed.
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するプラズマ処理方法であって、
前記被処理基板を処理チャンバー内に搬入する工程と、
前記処理チャンバー内に少なくとも、NF3ガス、又はSF6ガス、又はNF3ガスとSF6ガスを含み、さらに、CF 4 ガス又は希ガス又はCF 4 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み、かつ、前記NF 3 ガス又はSF 6 ガス又はNF 3 ガスとSF 6 ガスに対する前記添加ガスの流量比(添加ガスの流量/NF 3 ガス又はSF 6 ガス又はNF 3 ガスとSF 6 ガスの流量)が1以上であるエッチングガスを供給して、プラズマを生成する工程と、
前記プラズマにより、前記フォトレジストをマスクとして前記反射防止膜、前記シリコン窒化膜及び前記シリコン基板を前記エッチングガスを換えずにエッチングして、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と
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
A plasma processing method for plasma etching a substrate to be processed in which at least a silicon nitride film, an antireflection film, and a photoresist having a predetermined opening are formed in this order from the bottom on a silicon substrate,
Carrying the substrate to be processed into a processing chamber;
At least in the processing chamber, NF 3 gas, or SF 6 gas, or viewing including the NF 3 gas and SF 6 gas, further, from one of the mixed gas of CF 4 gas or noble gas or CF 4 gas and a rare gas comprising adding includes gas and the NF 3 gas or SF 6 gas or NF 3 flow rate of the additive gas to the gas and SF 6 gas (additive gas flow rate / NF 3 gas or SF 6 gas or NF 3 gas and SF flow rate of 6 gas) by supplying etching gas is 1 or more, and generating a plasma,
The plasma is used to etch the antireflection film, the silicon nitride film, and the silicon substrate with the photoresist as a mask without changing the etching gas, and to isolate the element corresponding to the opening in the silicon substrate. And a plasma etching process for forming a trench.
請求項10記載のプラズマ処理方法であって、
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プラズマ処理方法。
The plasma processing method according to claim 10 , comprising:
The plasma processing method, wherein the additive gas further contains oxygen gas.
請求項10又は11記載のプラズマ処理方法であって、
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プラズマ処理方法。
The plasma processing method according to claim 10 or 11 ,
In the plasma etching process, high-frequency power is applied between the upper electrode and the lower electrode in a processing chamber in which a lower electrode on which the substrate to be processed is placed and an upper electrode facing the lower electrode are disposed. A plasma processing method, which is performed by applying
請求項12記載のプラズマ処理方法であって、
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プラズマ処理方法。
A plasma processing method according to claim 12 , comprising:
The high-frequency power includes a first high-frequency power applied to the upper electrode and a second high-frequency power applied to the lower electrode having a frequency lower than that of the first high-frequency power. Plasma processing method.
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JPS5694646A (en) * 1979-12-28 1981-07-31 Fujitsu Ltd Forming method for oxidized film
JP3371143B2 (en) * 1991-06-03 2003-01-27 ソニー株式会社 Dry etching method
US6284666B1 (en) * 2000-05-31 2001-09-04 International Business Machines Corporation Method of reducing RIE lag for deep trench silicon etching
JP2004214336A (en) * 2002-12-27 2004-07-29 Tokyo Electron Ltd Method and apparatus for plasma etching
JP2004228242A (en) * 2003-01-21 2004-08-12 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc Method of forming fine pattern
JP2004235384A (en) * 2003-01-30 2004-08-19 Renesas Technology Corp Method of manufacturing semiconductor device

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