(57)【要約】本発明のシリコン構造体の製造方法は、高周波電力を印加することによりフッ化ヨウ素を含むエッチングガスをプラズマ化する第１工程と、高周波電力を印加することにより有機堆積物形成ガスをプラズマ化する第２工程とを交互に繰り返し行うことによって、シリコン領域を含む被処理物におけるシリコン領域をエッチングする工程とを有している。その結果、地球温暖化への影響を軽減したシリコンの異方性ドライエッチングによる、高い垂直性とともに良好な側壁形状を有するシリコン構造体が得られる。
2011001778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力を印加することによりフッ化ヨウ素を含むエッチングガスをプラズマ化する第１工程と、高周波電力を印加することにより有機堆積物形成ガスをプラズマ化する第２工程とを交互に繰り返し行うことによって、シリコン領域を含む被処理物の前記シリコン領域をエッチングする工程を有する
シリコン構造体の製造方法。
【請求項２】
誘電結合型プラズマエッチング装置を用いて誘導コイルに高周波電力を印加することによりフッ化ヨウ素を含むエッチングガスをプラズマ化する第１工程と、前記誘導コイルに高周波電力を印加することにより有機堆積物形成ガスをプラズマ化する第２工程とを交互に繰り返し行うとともに、前記第１工程の間、シリコン領域を含む被処理物が載置されるステージ電極に高周波電力を印加することによって、前記シリコン領域をエッチングする工程を有する
シリコン構造体の製造方法。
【請求項３】
前記フッ化ヨウ素が、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）である
請求項１又は請求項２に記載のシリコン構造体の製造方法。
【請求項４】
前記第１工程の時間の長さを１としたときに、前記第２工程の時間の長さが０．１１以上０．３３以下である
請求項１又は請求項２に記載のシリコン構造体の製造方法。
【請求項５】
高周波電力を印加することによりフッ化ヨウ素を含むエッチングガスをプラズマ化する第１ステップと、高周波電力を印加することにより有機堆積物形成ガスをプラズマ化する第２ステップとを交互に繰り返し行うことによって、シリコン領域を含む被処理物の前記シリコン領域をエッチングするステップを有する
シリコン構造体の製造プログラム。
【請求項６】
誘電結合型プラズマエッチング装置を用いて誘導コイルに高周波電力を印加することによりフッ化ヨウ素を含むエッチングガスをプラズマ化する第１ステップと、前記誘導コイルに高周波電力を印加することにより有機堆積物形成ガスをプラズマ化する第２ステップとを交互に繰り返し行うとともに、前記第１ステップの間、シリコン領域を含む被処理物が載置されるステージ電極に高周波電力を印加することによって、前記シリコン領域をエッチングするステップを有する
シリコン構造体の製造プログラム。
【請求項７】
前記フッ化ヨウ素が、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）である
請求項５又は請求項６に記載のシリコン構造体の製造プログラム。
【請求項８】
前記第１ステップの時間の長さを１としたときに、前記第２ステップの時間の長さが０．１１以上０．３３以下である
請求項５又は請求項６に記載のシリコン構造体の製造プログラム。
【請求項９】
請求項５又は請求項６に記載の製造プログラムを記録した記録媒体。
【請求項１０】
請求項５又は請求項６に記載の製造プログラムにより制御される制御部を備えた
シリコン構造体の製造装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の記録媒体により制御される制御部を備えた
シリコン構造体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン構造体の製造方法及びその製造装置並びにその製造プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンを用いたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスが適用される技術分野は日進月歩で拡大しており、近年では、その技術がマイクロタービンやセンサーのみならず情報通信分野や医療分野へも適用されている。このＭＥＭＳ技術を支える主要な要素技術の一つがシリコンの異方性ドライエッチングであり、この要素技術の発展がＭＥＭＳ技術の発展を支えているといえる。【０００３】
従来、幾つか存在するシリコンの異方性ドライエッチングプロセスの中で、本願出願人を含む複数の企業がこれまで提案してきた代表的なプロセスは、エッチング工程と保護膜形成工程とが繰り返し行われるプロセスである（例えば、特許文献１）。このプロセスのエッチング工程では、エッチングガスとして、主として六フッ化硫黄（ＳＦ６）が用いられてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３９０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、シリコンの異方性ドライエッチングの技術は飛躍的に進歩してきたが、その一方で、これまでそのプロセスを実施するために産業界で使用されてきた温室効果ガスの影響が懸念され始めている。例えば、上述の六フッ化硫黄（ＳＦ６）は、いわゆる地球温暖化係数（ＧＷＰ）が非常に高いため、このガスに代替するガスを見出し、市場に送り出すことは、地球環境を考える上でも急務であるといえる。しかしながら、六フッ化硫黄（ＳＦ６）は、これまでシリコンの異方性ドライエッチング技術を支える基幹ガスとして用いられてきたため、市場の要求に耐えうる代替ガスを見出すことは容易ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、六フッ化硫黄（ＳＦ６）に代わる温暖化係数の低いガスを用いて高い垂直性と良好な側壁形状を達成する、シリコンの異方性ドライエッチング技術の発展に大いに貢献するものである。【０００７】
発明者らは、六フッ化硫黄（ＳＦ６）の代替ガスを選定するにあたり、六フッ化硫黄（ＳＦ６）単体のプラズマ化によるシリコンのエッチング特性に加えて、上述のエッチング工程と保護膜形成工程とが繰り返し行われるプロセスにおける有機堆積物形成ガスとの関係ないし相性についても着目した。発明者らが数多くの代替ガスの候補について鋭意研究を行った結果、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が殆ど無視できるほどに小さいガスが上述のエッチング工程と保護膜形成工程とが繰り返し行われるプロセスに適用し得ることが見出され、本発明が完成した。【０００８】
本発明の１つのシリコン構造体の製造方法は、高周波電力を印加することによりフッ化ヨウ素を含むエッチングガスをプラズマ化する第１工程と、高周波電力を印加することにより有機堆積物形成ガスをプラズマ化する第２工程とを交互に繰り返し行うことによって、シリコン領域を含む被処理物におけるそのシリコン領域をエッチングする工程を有している。【０００９】
このシリコン構造体の製造方法によれば、フッ化ヨウ素を含むエッチングガスが六フッ化硫黄（ＳＦ６）に代わって用いられる。その結果、フッ化ヨウ素を含むエッチングガスがプラズマ化されるエッチング工程と有機堆積物形成ガスがプラズマ化される保護膜形成工程とが交互に繰り返し行われるプロセスにより、高い垂直性と良好な側壁形状を有するシリコン構造体が得られる。【００１０】
また、本発明のもう１つのシリコン構造体の製造方法は、誘電結合型プラズマエッチング装置を用いて誘導コイル（以下、単にコイルとも言う。）に高周波電力を印加することによりフッ化ヨウ素を含むエッチングガスをプラズマ化する第１工程と、その誘導コイルに高周波電力を印加することにより有機堆積物形成ガスをプラズマ化する第２工程とを交互に繰り返し行うとともに、前述の１工程の間、シリコン領域を含む被処理物が載置されるステージ電極に高周波電力を印加することによって、そのシリコン領域をエッチングする工程を有している。【００１１】
このシリコン構造体の製造方法によれば、フッ化ヨウ素を含むエッチングガスが六フッ化硫黄（ＳＦ６）に代わって用いられる。その結果、フッ化ヨウ素を含むエッチングガスが誘電結合型プラズマエッチング装置によってプラズマ化されるエッチング工程とその装置によって有機堆積物形成ガスがプラズマ化される保護膜形成工程とが交互に繰り返し行われるプロセスにより、高い垂直性と良好な側壁形状を有するシリコン構造体が得られる。【００１２】
また、本発明の１つのシリコン構造体の製造プログラムは、高周波電力を印加することによりフッ化ヨウ素を含むエッチングガスをプラズマ化する第１ステップと、高周波電力を印加することにより有機堆積物形成ガスをプラズマ化する第２ステップとを交互に繰り返し行うことによって、シリコン領域を含む被処理物におけるそのシリコン領域をエッチングするステップを有している。【００１３】
このシリコン構造体の製造プログラムによれば、フッ化ヨウ素を含むエッチングガスが六フッ化硫黄（ＳＦ６）に代わって用いられる。その結果、フッ化ヨウ素を含むエッチングガスがプラズマ化されるエッチングステップと有機堆積物形成ガスがプラズマ化される保護膜形成ステップとが交互に繰り返し行われることにより、高い垂直性と良好な側壁形状を有するシリコン構造体が得られる。【００１４】
また、本発明のもう１つのシリコン構造体の製造プログラムは、誘電結合型プラズマエッチング装置を用いて誘導コイルに高周波電力を印加することによりフッ化ヨウ素を含むエッチングガスをプラズマ化する第１ステップと、その誘導コイルに高周波電力を印加することにより有機堆積物形成ガスをプラズマ化する第２ステップとを交互に繰り返し行うとともに、前述の第１ステップの間、シリコン領域を含む被処理物が載置されるステージ電極に高周波電力を印加することによって、そのシリコン領域をエッチングするステップを有している。【００１５】
このシリコン構造体の製造プログラムによれば、フッ化ヨウ素を含むエッチングガスが六フッ化硫黄（ＳＦ６）に代わって用いられる。その結果、フッ化ヨウ素を含むエッチングガスが誘電結合型プラズマエッチング装置によってプラズマ化されるエッチングステップとその装置によって有機堆積物形成ガスがプラズマ化される保護膜形成ステップとが交互に繰り返し行われることにより、高い垂直性と良好な側壁形状を有するシリコン構造体が得られる。【００１６】
また、本発明の１つのシリコン構造体の製造装置は、上述のいずれかのシリコン構造体の製造プログラム又はそのいずれかのシリコン構造体の製造プログラムを記録した記録媒体によって制御される制御部を備えている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法、製造装置、又は製造プログラムによれば、フッ化ヨウ素を含むエッチングガスがプラズマ化されるエッチング工程と有機堆積物形成ガスがプラズマ化される保護膜形成工程とが交互に繰り返し行われることにより、高い垂直性と良好な側壁形状を有するシリコン構造体が得られる。また、フッ化ヨウ素は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が六フッ化硫黄（ＳＦ６）と比較して殆ど無視できるほどに小さいガス（実質的に、ＧＷＰが０（ゼロ））であることから、地球温暖化抑制にも大きく貢献し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１つの実施形態におけるシリコン構造体の製造装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の１つの実施形態における最終的なシリコン構造体の一部を示す模式図である。
【図３】本発明の１つの実施形態におけるシリコン構造体１０の一部の断面ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真である。
【図４Ａ】本発明の１つの実施形態における保護膜形成工程における保護膜形成ガスの流量の時間変化を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の１つの実施形態におけるエッチング工程におけるエッチングガスの流量の時間変化を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の１つの実施形態における保護膜形成工程における誘導コイル印加電力及びエッチング工程における誘導コイル印加電力の時間変化を示す図である。
【図４Ｄ】本発明の１つの実施形態における保護膜形成工程におけるステージ電極への印加電力及びエッチング工程におけるステージ電極への印加電力の時間変化を示す図である。
【図４Ｅ】本発明の１つの実施形態における保護膜形成工程におけるチャンバー内圧力及びエッチング工程におけるチャンバー内圧力の時間変化を示す図である。
【図５】好ましくない一例としてのシリコン構造体の一部の断面ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真である。
【図６】本発明の１つの実施形態におけるシリコン構造体の製造フローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態におけるシリコン構造体３０の一部の断面ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるシリコン構造体３０の一部（開口部付近）を拡大した断面ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真である。
【符号の説明】
【００１９】
１０，３０        シリコン構造体
１２              エッチングマスク
１４              側壁
１７              残渣
２０              チャンバー
２１              ステージ
２２ａ，２２ｂ    ガスボンベ
２３ａ，２３ｂ    ガス流量調整器
２４              誘導コイル
２５              第１高周波電源
２６              第２高周波電源
２７              真空ポンプ
２８              排気流量調整器
２９              制御部
６０              コンピュータ
１００            シリコン構造体の製造装置
【発明を実施するための形態】
【００２０】
つぎに、本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。尚、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしもスケール通りに示されていない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。また、特に言及がない限り、以下の各種ガスの流量は、標準状態の流量を示す。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態のシリコン構造体の製造装置１００（以下、単に製造装置１００ともいう）の装置構成の一例を示す断面図である。また、図２は、本実施形態の最終的なシリコン構造体の一部を示す模式図である。なお、本実施形態において、被処理物であるシリコン基板Ｗは単結晶シリコン基板であるが、これに限定されない。例えば、多結晶シリコン基板やアモルファスシリコン基板であっても本実施形態は適用され得る。同様に、多結晶シリコン層やアモルファスシリコン層を一部に有する被処理物（例えば、基板）に対しても本実施形態は適用され得る。
【００２２】
まず、図１に示すシリコン構造体の製造装置１００の構成について説明する。エッチング対象となるシリコン基板Ｗ（以下、単に基板Ｗともいう。）は、チャンバー２０の下部側に設けられたステージ２１に載置される。チャンバー２０には、エッチングガス、有機堆積物形成ガス（以下、保護膜形成ガスともいう）から選ばれる少なくとも一種類のガスが、各ボンベ２２ａ，２２ｂからそれぞれガス流量調整器２３ａ，２３ｂを通して供給される。これらのガスは、第１高周波電源２５により高周波電力を印加された誘導コイル２４によりプラズマ化される。その後、第２高周波電源２６を用いてステージ２１に高周波電力が印加されることにより、これらの生成されたプラズマはシリコン基板Ｗに引き込まれる。ここで、本実施形態では、ステージ２１に対してパルス状、換言すれば、印加のオン状態とオフ状態が所定間隔で繰り返し現れる状況で電力が印加される。また、このチャンバー２０内を減圧し、かつプロセス後に生成されるガスを排気するため、チャンバー２０には真空ポンプ２７が排気流量調整器２８を介して接続されている。尚、このチャンバー２０からの排気流量は排気流量調整器２８により変更される。上述のガス流量調整器２３ａ，２３ｂ、第１高周波電源２５、パルス状の印加が可能な第２高周波電源２６、及び排気流量調整器２８は、制御部２９により制御される。なお、チャンバー２０内の圧力を計測する公知の圧力計は図示されていない。
【００２３】
次に、本実施形態のシリコン構造体１０の製造工程について説明する。なお、本実施形態の最終的なシリコン構造体１０は、幅が約３μｍであって深さが約４３μｍのトレンチ構造を備えている。図３は、前述のシリコン構造体１０の一部の断面ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真である。図３に示すように、本実施形態では良好な異方性ドライエッチングが行われたことが確認できる。
【００２４】
また、図４Ａは、本実施形態の保護膜形成工程における保護膜形成ガスの流量の時間変化を示す図である。また、図４Ｂは、本実施形態のエッチング工程におけるエッチングガスの流量の時間変化を示す図である。また、図４Ｃは、本実施形態の保護膜形成工程における誘導コイル印加電力及びエッチング工程における誘導コイル印加電力の時間変化を示す図である。また、図４Ｄは、本実施形態の保護膜形成工程におけるステージ電極への印加電力（基板印加電力とも言う）及びエッチング工程におけるステージ電極への印加電力の時間変化を示す図である。加えて、図４Ｅは、本実施形態の保護膜形成工程におけるチャンバー内圧力及びエッチング工程におけるチャンバー内圧力の時間変化を示す図である。なお、各図中における保護膜形成工程とエッチング工程とを判別し易くするために、保護膜形成工程期間を表す「Ｄ」と、エッチング工程期間を表す「Ｅ」が示されている。また、図４Ａ乃至図４Ｅは、言うまでもなく、繰り返される保護膜形成工程又はエッチング工程の一部の時間帯のみを示している。
【００２５】
ここで、本実施形態のシリコンの異方性ドライエッチングは、保護膜形成ガスが導入される保護膜形成工程とエッチングガスが導入されるエッチング工程とを順次繰り返す方法を採用する。本実施形態の保護膜形成ガスはＣ４Ｆ８であり、エッチングガスはＩＦ５である。なお、本実施形態では、公知のフォトリソグラフィー技術を用いてエッチングマスク１２としてのレジスト膜のパターニングが行われたシリコン基板Ｗが用いられる。
【００２６】
本実施形態のシリコン構造体１０の製造工程では、最初に、保護膜形成工程において、一単位処理時間である２秒間に、保護膜形成ガスが２００ｓｃｃｍ（２００ｍＬ／ｍｉｎ．ともいう。以下の各流量において同じ。）で供給され、チャンバー２０内の圧力は８Ｐａに制御される。誘導コイル２４には、１３．５６ＭＨｚの高周波電力が２６００Ｗ（便宜上、第２の高周波電力としても良い。）印加されるが、ステージ２１には電力が印加されない。一方、つづくエッチング工程では、一単位処理時間である９秒間に、エッチングガスが２００ｓｃｃｍで供給され、チャンバー２０内の圧力は１５Ｐａに制御される。誘導コイル２４には１３．５６ＭＨｚの高周波電力が２６００Ｗ（便宜上、第１の高周波電力としても良い。）印加されるとともに、ステージ２１には１３．５６ＭＨｚの高周波電力が８０Ｗ（便宜上、第３の高周波電力としても良い。）印加される。図４Ａ乃至図４Ｅに示すように、上述の保護膜形成工程及びエッチング工程が、所定の時間（本実施形態では約５０分間）、継続して繰り返されることにより、図３に示すシリコン構造体１０が形成される。
【００２７】
なお、本実施形態の異方性ドライエッチング条件によるエッチング速度は、約０．９μｍ／ｍｉｎ．（マイクロメートル／分）である。また、本実施形態における側壁１４の荒さ（図２の長さＬ）は、約０．０５μｍ以下である。
【００２８】
ところで、本実施形態では、エッチング工程において、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が殆ど無視できるほどに小さい（実質的に、ＧＷＰが０（ゼロ）の）五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）が用いられている。従って、上述のとおり、深さが約４３μｍであってアスペクト比が約１４のトレンチ構造を有するシリコン構造体１０の形成のために排出される温室効果ガスの総量は顕著に抑制される。
【００２９】
さらに、発明者らの調査により、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）をエッチングガスとして本実施形態のプロセスを行った場合、六フッ化硫黄（ＳＦ６）を用いたときと比較して保護膜形成工程の時間が短くても良好なトレンチの形状が得られることが明らかとなった。具体的には、上述のエッチング工程の時間の長さを１としたときに、保護膜形成工程の時間の長さが０．１１以上０．３３以下とすることにより、例えば図３に示すような良好な、すなわち高い垂直性と良好な側壁形状を有するシリコン構造体が形成され得る。ここで、保護膜形成工程の時間の長さが０．１１未満になると、特にエッチングされたトレンチ構造の側壁１４の表面上に形成された保護膜の一部が消耗ないし消失することによって、側壁１４から水平方向へのエッチングが進行してしまう可能性が高まる。逆に、保護膜形成工程の時間の長さが０．３３を超えると、トレンチ構造の底面に形成される保護膜がエッチング工程において除去され切らなくなることによって、その底面に図５に示すような残渣１７が形成される可能性が高まる。
【００３０】
他方、本実施形態のプロセスの保護膜形成ガス流量及びエッチング速度が略同じである六フッ化硫黄（ＳＦ６）をエッチングガスとしたプロセスの場合、エッチング工程の時間の長さを１としたときに、保護膜形成工程の時間の長さが０．３３よりも大きく、かつ０．６６以下である。
【００３１】
従って、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）をエッチングガスとして採用すれば、六フッ化硫黄（ＳＦ６）をエッチングガスとして採用する場合と比較して、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が高い保護膜形成ガスの使用量も低減することができる。なお、未だ詳しいメカニズムは判明していないが、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）を採用した場合、エッチング過程において被処理物（例えば、シリコン基板Ｗ）の表面上に形成されるＩ（ヨウ素）を含んだ何らかの堆積物が保護膜形成の一端を担っていることが考えられる。
【００３２】
ところで、上述の製造装置１００に備えられている制御部２９は、コンピュータ６０に接続されている。コンピュータ６０は、上述の異方性ドライエッチングプロセスを実行するためのシリコン構造体１０の製造プログラムにより、上述のプロセスを監視し、又は統合的に制御する。以下に、具体的な製造フローチャートを示しながら、シリコン構造体１０の製造プログラムを説明する。尚、本実施形態では、上述の製造プログラムがコンピュータ６０内のハードディスクドライブ、又はコンピュータ６０に設けられた光ディスクドライブ等に挿入される光ディスク等の公知の記録媒体に保存されているが、この製造プログラムの保存先はこれに限定されない。また、この製造プログラムは、ローカルエリアネットワークやインターネット回線等の公知の技術を介して上述の各プロセスを監視し、又は制御することもできる。
【００３３】
図６は、本実施形態のシリコン構造体１０の製造フローチャートである。
【００３４】
図６に示すとおり、本実施形態のシリコン構造体１０の製造プログラムが実行されると、まず、ステップＳ１０１において、シリコン基板Ｗがチャンバー２０内に搬送された後、チャンバー２０内のガスが排気される。その後、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０４において、チャンバー２０内でシリコン基板Ｗが既述の条件により異方性ドライエッチングが行われる。
【００３５】
具体的には、まず、ステップＳ１０２において、本実施形態の保護膜形成工程を行うステップが実行される。次に、本実施形態のエッチング工程を行うステップが実行される（ステップＳ１０３）。
【００３６】
その後、本実施形態のプログラムは、ステップＳ１０４に示すように、上述の保護膜形成工程を行うステップ（ステップＳ１０２）とエッチング工程を行うステップ（ステップＳ１０３）の各工程を当初設定されていた回数が繰り返して実行されたか否かを判断する。その結果、当初設定されていた回数が繰り返して実行された場合は、本実施形態のプログラムは異方性ドライエッチングを停止する（ステップＳ１０５）。他方、当初設定されていた回数が繰り返して実行されていない場合は、保護膜形成工程及びエッチング工程を再度行うステップが実行される（ステップＳ１０２，ステップＳ１０３）。
【００３７】
異方性ドライエッチングが停止した後、本実施形態のプログラムは、ステップＳ１０５に示すように、シリコン基板Ｗが取り出される状態にし（ステップＳ１０６）、その後、本実施形態のプログラムが終了する。なお、このとき、チャンバー２０が大気圧に回復した後にチャンバー内から直接基板Ｗが取り出されても良いが、チャンバー２０に接続し得るローダー／アンローダー（図示されていない）を介して基板Ｗが取り出されてもよい。
【００３８】
本実施形態のシリコン構造体１０の製造プログラムは、上述のとおり、エッチング工程及び保護膜形成工程における各条件等を統合的に制御する。本実施形態の製造プログラムが実行される結果、高い垂直性とともに良好な側壁形状を有するシリコン構造体が形成される。
【００３９】
＜第２の実施形態＞
本実施形態では、開口幅が約５０μｍとなるように形成されたエッチングマスクを備えたシリコン基板が、第１の実施形態の異方性ドライエッチングプロセス条件と同じ条件でエッチングされた。図７は、本実施形態におけるシリコン構造体３０の一部の断面ＳＥＭ写真である。また、図８は、本実施形態におけるシリコン構造体３０の一部（開口部付近）を拡大した断面ＳＥＭ写真である。
【００４０】
その結果、図７に示すように、幅が約５０μｍであって深さが約２０μｍのトレンチ構造を備えるシリコン構造体３０が得られる。なお、本実施形態の異方性ドライエッチング条件によるエッチング速度は、約２μｍ／ｍｉｎ．（マイクロメートル／分）である。また、本実施形態における側壁の荒さは、図８に示すように、約０．１μｍである。
【００４１】
ところで、上述の各実施形態では、エッチングガスとして五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）が用いられているが、これに限定されない。五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）の代わりに三フッ化ヨウ素（ＩＦ３）や七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）も上述の実施形態に適用され得る。また、上述の実施形態では、保護膜形成ガスとしてＣ４Ｆ８が用いられているが、これに限定されない。Ｃ４Ｆ８の代わりにＣ５Ｆ８やＣ４Ｆ６も上述の実施形態に適用され得る。また、上記のエッチングガス及び保護膜形成ガスは、それぞれが単一ガスのみで構成される必要はない。例えば、エッチングガスは、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）の他に酸素ガスやアルゴンガスを含んでいても良く、保護膜形成ガスは、Ｃ４Ｆ８等の他に酸素ガスを含んでいても良い。但し、上記エッチングガスに六フッ化硫黄（ＳＦ６）は含まれない。
【００４２】
また、上述の各実施形態では、エッチングされる対象がトレンチであったが、これに限定されない。その対象がホールであっても、本発明と実質的に同様の効果が奏される。さらに、上述の各実施形態では、開口幅が１種類（約３μｍ又は約５０μｍ）であったが、これに限定されない。仮に、開口幅が２種類以上であっても本発明を適用することができる。
【００４３】
また、上述の各実施形態では、まず保護膜形成工程が行われ、その後にエッチング工程が行われたが、この順序に限定されない。例えば、最初にエッチング工程が行われ、その後に保護膜形成工程が行われてもよい。一般的に、プラズマを最初に発生させる際、チャンバー内にプラズマ発生のための安定的な圧力を得るために、プラズマ化されるガスを数秒間ないし１０秒間程度、先行して導入しておく必要がある。そうすると、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の高い保護膜形成ガスを最初に導入するよりも、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）のような地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低いエッチングガスを導入した方が、地球環境を考える上で好ましいといえる。また、最初にエッチング工程が行われ、その後に保護膜形成工程が行われても、シリコン構造体の形状については、上述の実施形態とほぼ同様の効果が奏される。他方、保護膜形成工程を最初に行うことにより、エッチングガスのプラズマに曝露される前にエッチングマスク上に有機堆積物が堆積することになるため、マスク選択比の向上に寄与し得る。
【００４４】
また、本実施形態の異方性エッチングを停止する直前の工程がエッチング工程に限定されることもない。保護膜形成工程が異方性エッチングを停止する直前に実行されても本実施形態の効果と同様の効果が奏される。すなわち、図６で示すフローチャートに基づけば、ステップＳ１０２とステップＳ１０３とが繰り返された上で、最終工程としてステップＳ１０２が実行された後に、異方性エッチングが停止（ステップＳ１０５）するプログラムも本実施形態の１つの変形例として適用され得る。
【００４５】
加えて、上述の各実施形態では、エッチング工程においてのみ、ステージ電極へ高周波電力が印加されているが、これに限定されない。例えば、エッチング工程に加えて、保護膜形成工程においてもステージ電極に対して高周波電力が印加され得る。保護膜形成工程において高周波電力が印加されることにより、エッチングされた領域の底面の保護膜の形成を抑制する場合があるため、むしろエッチング速度の向上に寄与し得る。
【００４６】
さらに、プラズマ生成手段として上述の各実施形態ではＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）を用いたが、本発明はこれに限定されない。他の高密度プラズマ、例えば、ＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）やＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｐｌａｓｍａ）を用いても上述の実施形態の効果と同様の効果が奏され得る。以上、述べたとおり、本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【図１】
2011001778.tif 000003
【図２】
2011001778.tif 000004
【図４Ａ】
2011001778.tif 000005
【図４Ｂ】
2011001778.tif 000006
【図４Ｃ】
2011001778.tif 000007
【図４Ｄ】
2011001778.tif 000008
【図４Ｅ】
2011001778.tif 000009
【図６】
2011001778.tif 000010
【図３】
2011001778.tif 000011
【図５】
2011001778.tif 000012
【図７】
2011001778.tif 000013
【図８】
2011001778.tif 000014
【国際調査報告】
2011001778.tif 000015
2011001778.tif 000016