(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板に対してその厚さ方向に延びる凹部を形成するシリコン基板のエッチング方法であって、
フッ素含有ガスのプラズマを前記シリコン基板に供給して、該シリコン基板に前記凹部を形成するエッチング工程と、
ホウ素含有ガスのプラズマを前記シリコン基板に供給して、前記凹部の内壁面にホウ素とシリコンとを含む保護膜を形成する保護膜形成工程と
を備え、
前記エッチング工程と前記保護膜形成工程とを同時に行って、前記保護膜として、フッ素が含まれるホウ化ケイ素化合物からなる前記保護膜を形成し、前記フッ素含有ガスのプラズマを用いて、前記保護膜のうち、前記凹部の底壁面に形成された部分と、前記凹部の底壁面に露出した前記シリコン基板とをエッチングして、前記凹部を形成するシリコン基板のエッチング方法。
【請求項２】
前記フッ素含有ガスが六フッ化硫黄ガスであり、
前記ホウ素含有ガスが三フッ化ホウ素ガスであり、
前記エッチング工程と前記保護膜形成工程とを同時に行うとき、前記六フッ化硫黄ガスのプラズマ及び前記三フッ化ホウ素ガスのプラズマのみを前記シリコン基板に供給する
請求項１に記載のシリコン基板のエッチング方法。
【請求項３】
前記エッチング工程と前記保護膜形成工程とを同時に行うとき、酸素ガスのプラズマ及び希ガスのプラズマの少なくとも一方を前記シリコン基板にさらに供給する
請求項１に記載のシリコン基板のエッチング方法。
【請求項４】
ＲＣＡ法を用いた洗浄処理により前記保護膜を除去する工程をさらに備える
請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコン基板のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコン基板のエッチング方法、特にシリコン基板を異方的にエッチングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン基板をパターニングするためのプラズマエッチングには、六フッ化硫黄ガス等のフッ素含有ガスが多用されている。フッ素含有ガスを用いたプラズマエッチングでは、プラズマ中のフッ素ラジカルとシリコンとを反応させることで、揮発性の高いシリコンフッ化物を形成することによりシリコン基板をエッチングする。加えて同プラズマエッチングでは、プラズマ中の正イオンをシリコン基板の表面に引き込むことで、フッ素を含む正イオンとシリコンとの衝突を促し、これによってシリコン基板をエッチングする。このように、フッ素含有ガスを用いたプラズマエッチングによれば、シリコンとフッ素ラジカルとの反応による等方的なエッチングと、シリコンと正イオンとの衝突による異方的なエッチングとにより、シリコン基板が効果的にエッチングされる。
【０００３】
近年では、例えば特許文献１に記載のように、素子等の作り込まれたシリコン基板を複数積層した半導体デバイスにおいて、シリコン基板を積層方向に貫通するシリコン貫通電極（Through Silicon Via ：ＴＳＶ）が、シリコン基板間での電気的な接続に用いられつつある。こうしたシリコン貫通電極の埋め込まれるシリコン貫通孔の形成にも、上述のようなフッ素含有ガスを用いたプラズマエッチングが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５１３４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記半導体デバイスを構成する各シリコン基板の厚さは、数十μｍから数百μｍである。こうしたシリコン基板に対して、直径が数μｍ以下の貫通孔が形成されることから、貫通孔のアスペクト比は数十から数百程度にもなる。
【０００６】
上述のように、フッ素含有ガスのプラズマを用いてシリコン基板をエッチングした場合、正イオンを用いたエッチングによれば、シリコン基板の厚さ方向への異方性エッチングが進行する一方、ラジカルを用いたエッチングによれば、シリコン基板の等方的なエッチングが進行する。そのため、上述のような高アスペクト比の貫通孔を形成する場合にあっては特に、貫通孔の深さ方向へのエッチングが進行するに従い、貫通孔の径方向へのエッチングが、所望とする領域以上に進行してしまうことになる。
【０００７】
なお、こうした問題は、シリコン基板に対する貫通孔の形成する場合に限らず、シリコン基板に対してその厚さ方向に延びるトレンチ等を含む凹部を形成する場合にも、概ね共通して生じるものである。
【０００８】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリコン基板に形成される凹部の加工精度を高めることのできるシリコン基板のエッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、シリコン基板に対してその厚さ方向に延びる凹部を形成するシリコン基板のエッチング方法であって、フッ素含有ガスのプラズマを前記シリコン基板に供給して、該シリコン基板に前記凹部を形成するエッチング工程と、ホウ素含有ガスのプラズマを前記シリコン基板に供給して、前記凹部の内壁面にホウ素とシリコンとを含む保護膜を形成する保護膜形成工程とを備え、前記エッチング工程と前記保護膜形成工程とを同時に行って、前記保護膜として、フッ素が含まれるホウ化ケイ素化合物からなる前記保護膜を形成し、前記フッ素含有ガスのプラズマを用いて、前記保護膜のうち、前記凹部の底壁面に形成された部分と、前記凹部の底壁面に露出した前記シリコン基板とをエッチングして、前記凹部を形成することを要旨とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、シリコン基板に対してその厚さ方向に延びる凹部を形成する際に、フッ素含有ガスのプラズマによって凹部を形成するためのエッチング工程と、ホウ素含有ガスのプラズマによってシリコンとホウ素とを含有する化合物からなる保護膜を凹部の内壁面に形成するための保護膜形成工程とを行うようにしている。これにより、凹部の底壁面には、エッチャントに含まれる垂直成分と、該垂直成分とは交差する方向に進行する成分とが到達するため、保護膜の除去とシリコン基板のエッチングとが進行することになる。他方、凹部の側壁面には、エッチャントに含まれる上記垂直成分とは交差する方向に進行する成分が到達するため、形成された保護膜が維持されることで、シリコン基板がエッチングされにくくなる。それゆえに、凹部の底壁面におけるエッチングの進行を維持しつつ、凹部の側壁面が、その開口以上に該凹部の形成方向とは直交する方向にエッチングされることを抑えることができる。その結果、凹部の加工精度を高めることができる。
【００１３】
また、請求項１に記載の発明では、フッ素含有ガスのプラズマによるシリコン基板のエッチングと、ホウ素含有ガスのプラズマによる保護膜の形成とを同時に行うようにしている。そのため、シリコン基板に対するエッチングの進行と同時に保護膜の形成が行われることから、エッチャントに含まれる垂直成分に曝されにくい凹部の側壁面は、凹部を形成している間中、エッチャントに曝されにくくなる。他方、エッチャントの垂直成分に曝されやすい凹部の底壁面が、優先的にエッチングされるようになる。それゆえに、凹部の側
壁面が、その開口以上に該凹部の形成方向とは直交する方向にエッチングされることを抑えることができ、ひいては凹部の加工精度を高めることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシリコン基板のエッチング方法において、前記フッ素含有ガスは六フッ化硫黄ガスであり、前記ホウ素含有ガスは三フッ化ホウ素であり、前記エッチング工程と前記保護膜形成工程とを同時に行うとき、前記六フッ化硫黄ガスのプラズマ及び前記三フッ化ホウ素ガスのプラズマのみを前記シリコン基板に供給することを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のシリコン基板のエッチング方法において、前記エッチング工程と前記保護膜形成工程とを同時に行うとき、酸素ガスのプラズマ及び希ガスのプラズマの少なくとも一方を前記シリコン基板にさらに供給することを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコン基板のエッチング方法において、ＲＣＡ法を用いた洗浄処理により前記保護膜を除去する工程をさらに備えることを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】シリコン基板のエッチング装置の一実施形態としてのドライエッチング装置の概略構成を示す図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）本発明におけるシリコン基板のエッチング方法の一実施形態をエッチング処理の工程順に示した図。
【図３】（ａ）実施例１のプロセス条件にて形成した凹部の形状を示すＳＥＭ画像（ｂ）実施例２のプロセス条件にて形成した凹部の形状を示すＳＥＭ画像。
【図４】（ａ）〜（ｆ）本発明におけるシリコン基板のエッチング方法の他の実施形態をエッチング処理の工程順に示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のシリコン基板のエッチング方法の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。まず、シリコン基板のエッチング装置の一実施形態としてのドライエッチング装置について図１を参照して説明する。
【００２２】
［ドライエッチング装置］
図１に示されるように、ドライエッチング装置１０の有する円筒状の真空槽１１には、該真空槽１１の開口を封止する石英窓１２が固着されている。真空槽１１と石英窓１２とによって形成される空間には、基板Ｓを保持する基板ステージ１３が設置されている。基
板ステージ１３内に配置されたステージ電極１４には、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力するバイアス用高周波電源１５が、基板Ｓにバイアス電圧を印加するコンデンサを含むバイアス用整合器１６を介して接続されている。バイアス用整合器１６は、バイアス用高周波電源１５の出力時に、該バイアス用高周波電源１５の出力インピーダンスとその負荷の入力インピーダンスとを整合させるとともに、基板Ｓにバイアス電圧を印加する。
【００２３】
石英窓１２の外表面側には、上段アンテナ２１ａと下段アンテナ２１ｂとを備える高周波アンテナ２１が配設されている。高周波アンテナ２１の備える各アンテナ２１ａ，２１ｂは、例えば基板Ｓの周方向に２回半巻き回された渦巻き形状をなすとともに、渦巻きの中心側の端部である電力入力部２１ｃと、同渦巻きの外側の端部である電力出力部２１ｄとにおいて接続されている。
【００２４】
高周波アンテナ２１の電力入力部２１ｃには、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力するアンテナ用高周波電源２２が、入力側可変コンデンサ２３とアンテナ用整合器２４とを介して接続されている。高周波アンテナ２１の電力出力部２１ｄには、出力側可変コンデンサ２５が接続されている。アンテナ用整合器２４は、上記アンテナ用高周波電源２２の出力時に、アンテナ用高周波電源２２の出力インピーダンスとその負荷の入力インピーダンスとを整合させる。また、入力側可変コンデンサ２３と出力側可変コンデンサ２５とは、エッチング処理の実施時に、高周波アンテナ２１の電力入力部２１ｃ側と電力出力部２１ｄ側とに流れる電流量を略等しくする。これにより、石英窓１２の内表面に付着した副生成物が該内表面の全体にわたりスパッタされやすくなる。
【００２５】
石英窓１２の外周には、真空槽１１内に磁気中性線を形成する磁場コイル２６が配置されている。磁場コイル２６は、上段コイル２６ａ、中段コイル２６ｂ、及び下段コイル２６ｃから構成されている。磁場コイル２６には、上記磁気中性線を形成するための電流を出力する電流供給部２７が接続されている。より詳細には、上段コイル２６ａには上段供給部２７ａが接続され、また、中段コイル２６ｂには中段供給部２７ｂが接続され、そして、下段コイル２６ｃには下段供給部２７ｃが接続されている。電流供給部２７のうち、上段供給部２７ａと下段供給部２７ｃとが同じ向きの電流を上段コイル２６ａ及び下段コイル２６ｃの各々に出力するとともに、中段供給部２７ｂが、他の供給部２７ａ，２７ｃとは逆向きの電流を中段コイル２６ｂに出力することによって、上記磁気中性線が真空槽１１内に形成される。
【００２６】
真空槽１１に貫通形成された排気口１１ａには、真空槽１１内の流体を排気する排気部３１が接続されている。排気部３１は、例えば真空槽１１内の圧力を調整する圧力調整弁や、各種真空ポンプから構成されている。
【００２７】
真空槽１１に貫通形成されたガス供給口１１ｂには、基板Ｓのエッチングに用いられるフッ素含有ガスとしての六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを真空槽１１に供給するエッチングガス供給部３２が接続されている。エッチングガス供給部３２は、六フッ化硫黄ガスを貯蔵するボンベに接続されるマスフローコントローラであって、真空槽１１内に供給される六フッ化硫黄ガスの流量を調節する。
【００２８】
また、上記ガス供給口１１ｂには、基板Ｓに保護膜を形成するホウ素含有ガスとしての三フッ化ホウ素（ＢＦ３）ガスを真空槽１１に供給する保護膜形成ガス供給部３３が接続されている。保護膜形成ガス供給部３３は、三フッ化ホウ素ガスを貯蔵するボンベに接続されるマスフローコントローラであって、真空槽１１内に供給される三フッ化ホウ素ガスの流量を調節する。
【００２９】
基板Ｓに対するエッチング処理が実施されるときには、上記排気部３１の排気流量、エッチングガス供給部３２から供給される六フッ化硫黄ガスの流量、及び保護膜形成ガス供給部３３から供給される三フッ化ホウ素ガスの流量によって、真空槽１１内が所定の圧力とされる。
【００３０】
ドライエッチング装置１０には、上記バイアス用高周波電源１５、アンテナ用高周波電源２２、電流供給部２７、排気部３１、エッチングガス供給部３２、及び保護膜形成ガス供給部３３の駆動を制御する制御部４１が搭載されている。
【００３１】
制御部４１は、上記ステージ電極１４に供給すべき電力量をプロセス条件の一つとして記憶しているとともに、該電力量に応じた駆動信号をバイアス用高周波電源１５に出力する。また、制御部４１は、上記高周波アンテナ２１に供給すべき電力量をプロセス条件の一つとして記憶しているとともに、該電力量に応じた駆動信号をアンテナ用高周波電源２２に出力する。また、制御部４１は、上記磁場コイル２６に供給すべき電流値をプロセス条件の一つとして記憶しているとともに、該電流値に応じた駆動信号を電流供給部２７に出力する。また、制御部４１は、排気部３１の排気流量をプロセス条件の一つとして記憶するとともに、該流量にて真空槽１１内の流体を排気するための駆動信号を排気部３１に出力する。また、制御部４１は、六フッ化硫黄ガスの供給流量をプロセス条件の一つとして記憶するとともに、該流量にて六フッ化硫黄ガスを供給するための駆動信号をエッチングガス供給部３２に出力する。また、制御部４１は、三フッ化ホウ素ガスの供給流量をプロセス条件の一つとして記憶するとともに、該流量にて三フッ化ホウ素ガスを供給するための駆動信号を保護膜形成ガス供給部３３に出力する。
【００３２】
制御部４１は、こうしたプロセス条件に基づき、エッチングガス供給部３２と、保護膜形成ガス供給部３３とを駆動しつつ、アンテナ用高周波電源２２、電流供給部２７、及びバイアス用高周波電源１５とを駆動する。これにより、六フッ化硫黄ガスを用いたプラズマと、三フッ化ホウ素ガスを用いたプラズマとが上記基板Ｓに対して同時に供給されることで、該基板Ｓの厚さ方向に延びる凹部の形成と、該凹部の側壁面に対する保護膜の形成とが同時に行われる。
【００３３】
なお、本実施形態では、上記高周波アンテナ２１、アンテナ用高周波電源２２、磁場コイル２６、及び電流供給部２７によってプラズマ生成部が構成される。
【００３４】
［シリコン基板のエッチング方法］
上記ドライエッチング装置１０の作用のうち、特に同ドライエッチング装置１０にて実施されるシリコン基板のエッチング方法における一実施形態について、図２及び図３を参照して以下に説明する。図２（ａ）に示されるように、上記エッチング処理の対象である基板Ｓは、シリコン酸化物等からなる支持基板５１と、支持基板５１上に積層されたシリコン基板５２と、該シリコン基板５２に形成する凹部の形状に応じた開口５３ａを有するレジストパターン５３とからなる。こうした基板Ｓが、上記ドライエッチング装置１０内に搬入されて、基板ステージ１３上に載置される。
【００３５】
基板Ｓが真空槽１１内に搬入されると、エッチングガス供給部３２が、六フッ化硫黄ガスを例えば５６ｓｃｃｍの流量で真空槽１１内に供給するとともに、保護膜形成ガス供給部３３が、三フッ化ホウ素ガスを例えば２２４ｓｃｃｍの流量で同真空槽１１内に供給する。なお、シリコン基板５２に対して異方性エッチングを行う上では、六フッ化硫黄ガスと三フッ化ホウ素ガスとの総流量に対して、三フッ化ホウ素ガスの流量が８０％以上９０％以下だけ含まれていることがより好ましい。次いで、アンテナ用高周波電源２２が高周波アンテナ２１に高周波電力を出力するとともに、電流供給部２７が磁場コイル２６に電流を供給することにより、真空槽１１内に上記六フッ化硫黄ガスと三フッ化ホウ素ガスと
を用いたプラズマが生成される。そして、バイアス用高周波電源１５がステージ電極１４に高周波電力を出力することによって、ステージ電極１４に負のバイアス電圧が印加される。
【００３６】
これにより、上記プラズマに含まれる正イオン、特にフッ素を含有する正イオンが、バイアス電圧によって基板Ｓの表面に引き込まれることで、図２（ｂ）に示されるように、レジストパターン５３の開口５３ａからシリコン基板５２の厚さ方向に延びる凹部５４が形成される。このとき、上記フッ素を含む正イオンに加えて、ホウ素を含む正イオン及びホウ素を含むラジカルもレジストパターン５３の開口からシリコン基板５２に対して供給される。これらホウ素を含む正イオン及びラジカルは、基板Ｓに付着する程度に蒸気圧が低く、且つフッ素が含まれるホウ化ケイ素化合物（ＳｉａＢｂＦｃ）を形成する。そのため、シリコン基板５２に形成される凹部５４の内壁面には、ホウ化ケイ素化合物からなる保護膜５５が形成される。
【００３７】
なお、凹部５４の底壁面５４ａには、上記フッ素を含有する正イオンとフッ素を含有するラジカルの両方が到達する一方、凹部５４の側壁面５４ｂには、フッ素を含有するラジカルが到達するものの、フッ素を含有する正イオンはほとんど到達しない。そのため、凹部５４の底壁面５４ａでは、保護膜５５の除去によりシリコン基板５２が露出することから、シリコン基板５２の厚さ方向に延びるエッチングが進行する。これに対して、凹部５４の側壁面５４ｂでは、保護膜５５による側壁面５４ｂの保護が維持されることでシリコン基板５２がエッチングされにくいことから、シリコン基板５２の厚さ方向と垂直な方向へのエッチングは進行しにくくなる。
【００３８】
そして、六フッ化硫黄ガスと三フッ化ホウ素ガスとを用いて生成したプラズマによるエッチングを継続すると、図２（ｃ）に示されるように、凹部５４の側壁面５４ｂの略全体に保護膜５５が形成されることになる。このように、本実施形態によれば、シリコン基板５２の厚さと垂直な方向へのエッチングが進行しにくいことから、該シリコン基板５２に形成される凹部５４の加工精度を高めることができる。ちなみに、凹部５４の側壁面５４ｂに付着した保護膜５５は、例えばＲＣＡ法を用いた洗浄処理により除去することができる。
【００３９】
なお、上記凹部５４を形成するときのプロセス条件としては、アンテナ用高周波電源２２の出力値が８００Ｗ以上１２００Ｗ以下、バイアス用高周波電源１５の出力値が５０Ｗ以上１５０Ｗ以下、真空槽１１内の圧力が６Ｐａ以上７Ｐａ以下であることが好ましい。
【００４０】
以上説明したように、上記実施形態におけるシリコン基板のエッチング方法、及びシリコン基板のエッチング装置よれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４１】
（１）六フッ化硫黄ガスを用いたプラズマによるシリコン基板５２のエッチングと、三フッ化ホウ素ガスを用いたプラズマによる保護膜５５の形成とを同時に行うようにしている。そのため、シリコン基板５２に対するエッチングの進行と同時に保護膜５５の形成が行われることから、エッチャントに含まれる垂直成分に曝されにくい凹部５４の側壁面５４ｂは、凹部５４を形成している間中、エッチャントに曝されにくくなる。他方、エッチャントの垂直成分に曝されやすい凹部５４の底壁面５４ａが、優先的にエッチングされるようになる。それゆえに、凹部５４の側壁面５４ｂが、その開口以上に該凹部５４の形成方向とは直交する方向にエッチングされることを抑えることができ、ひいては凹部５４の加工精度を高めることができる。
［実施例］
［実施例１］
直径２００ｍｍのシリコン基板に直径が２μｍである開口を有したレジストパターンを
形成した。そして、下記プロセス条件にて生成した六フッ化硫黄ガスと三フッ化ホウ素ガスとを用いたプラズマによってシリコン基板に凹部を形成した。
・六フッ化硫黄ガスの流量  ５６ｓｃｃｍ
・三フッ化ホウ素ガスの流量  ２２４ｓｃｃｍ
（ガスの総流量に占める三フッ化ホウ素ガスの流量：８０％）
・アンテナ用高周波電源の出力値  １０００Ｗ
・バイアス用高周波電源の出力値  １００Ｗ
・真空槽内の圧力  ６Ｐａ
・エッチングレート  ３．２５μｍ／ｍｉｎ
上記プロセス条件でのシリコン基板のエッチングによれば、図３（ａ）に示されるような異方性エッチングが可能であることが認められた。
［実施例２］
実施例１の条件から、六フッ化硫黄ガスの流量と三フッ化ホウ素ガスの流量のみを以下のように変更したプロセス条件にて、シリコン基板に凹部を形成した。
・六フッ化硫黄ガスの流量  ２８ｓｃｃｍ
・三フッ化ホウ素ガスの流量  ２５２ｓｃｃｍ
・エッチングレート  ２．４μｍ／ｍｉｎ
（ガスの総流量に占める三フッ化ホウ素ガスの流量：９０％）
上記プロセス条件でのシリコン基板のエッチングによれば、図３（ｂ）に示されるような異方性エッチングが可能であることが認められた。このように、上記ガスの総流量に占める三フッ化ホウ素ガスの流量が、８０％以上９０％以下では、シリコン基板の異方性得エッチングが可能であることが認められた。
［比較例］
実施例１の条件から、六フッ化硫黄ガスの流量と三フッ化ホウ素ガスの流量のみを以下のように変更したプロセス条件にて、シリコン基板に凹部を形成した。
・六フッ化硫黄ガスの流量  ２８０ｓｃｃｍ
・三フッ化ホウ素ガスの流量  ０ｓｃｃｍ
上記プロセス条件でのシリコン基板のエッチングによれば、等方的なエッチングとなることが認められた。
【００４２】
［他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・バイアス用高周波電源１５の出力する高周波電力の周波数は、シリコン基板５２のエッチングが可能な範囲で任意に変更可能である。
【００４３】
・アンテナ用高周波電源２２の出力する高周波電力の周波数は、シリコン基板５２のエッチングが可能な範囲で任意に変更可能である。
【００４４】
・上記ドライエッチング装置１０は、磁場コイル２６とこれに電力を供給する電流供給部２７とを備えているが、これらを割愛してもよい。
【００４５】
・上記ドライエッチング装置１０は、高周波アンテナ２１を用いて真空槽１１内にプラズマを形成するいわゆる誘導結合型のプラズマエッチング装置とした。これに限らず、真空槽１１内の基板ステージ１３と対向する位置に電極を有したいわゆる容量結合型のドライエッチング装置であってもよい。
【００４６】
・エッチング対象物である基板Ｓは、シリコン酸化物等からなる支持基板５１と、シリコン基板５２と、レジストパターン５３とをこの順に積層した積層体とした。これに限らず、基板Ｓは、シリコン基板５２を含んでなるものであればよく、例えば、シリコン基板５２に積層された多層配線層や各種絶縁層等を備えるものであってもよい。
【００４７】
・上記レジストパターン５３に代えて、酸化シリコンや窒化シリコン等からなるハードマスクがパターニングされたものを用いるようにしてもよい。
【００４８】
・プラズマ生成に用いられるガスに希釈ガスとして、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを混合するようにしてもよい。
【００４９】
・凹部５４を形成する際に、六フッ化硫黄ガスと三フッ化ホウ素ガスとを用いるようにした。これに加えて、酸素ガスを用いるようにしてもよい。これにより、以下の効果が得られるようになる。
【００５０】
（２）凹部５４の内壁面には、シリコンとホウ素とを含む化合物からなる保護膜に加えて、シリコン酸化膜も形成されるようになる。シリコン基板５２は、上記六フッ化硫黄ガスのプラズマに対する選択比がシリコン酸化膜よりも大きいことから、上記シリコンホウ化物を含有する保護膜に加えて、シリコン酸化膜も保護膜として機能する。それゆえに、凹部５４の側壁面５４ｂが、該凹部５４の延びる方向とは垂直な方向にエッチングされることをより抑えることができる。
【００５１】
・六フッ化硫黄ガスと三フッ化ホウ素ガスとの総流量に占める三フッ化ホウ素ガスの割合は上記８０％以上９０％以下でなくともよい。シリコン基板をエッチングする際のガスに三フッ化ホウ素ガスが含まれていれば、六フッ化硫黄ガスのみによってエッチングを行う場合と比較して、シリコン基板がその厚さ方向とは垂直な方向にエッチングされることを抑制することができる。
【００５２】
・六フッ化硫黄ガスを用いたエッチング工程と、三フッ化ホウ素ガスを用いた保護膜形成工程とを同時に行うようにした。これに限らず、参考例として、図４に示されるように、エッチング工程と保護膜形成工程とを交互に行うことも可能である。つまり、図４（ａ）に示されるように、酸化シリコン等からなる支持基板６１、シリコン基板６２、開口６３ａを有するレジストパターン６３をこの順に積層した基板Ｓがドライエッチング装置１０に搬入されると、上記エッチングガス供給部３２が六フッ化硫黄ガスを真空槽１１内に供給する。次いで、アンテナ用高周波電源２２が高周波アンテナ２１に対して高周波電力を供給するとともに、電流供給部２７が磁場コイル２６に電流を供給することによって、六フッ化硫黄ガスを用いたプラズマが真空槽１１内に生成される。
【００５３】
そして、バイアス用高周波電源１５が上記ステージ電極１４に高周波電力を供給すると、図４（ｂ）に示されるように、基板Ｓに引き込まれたフッ素を含有する正イオンと、基板Ｓに到達したフッ素を含有するラジカルとが、レジストパターン６３の開口６３ａから露出するシリコン基板６２をエッチングする。これにより、シリコン基板６２の厚さ方向に延びる凹部６４が形成される。
【００５４】
シリコン基板６２のエッチングが所定時間継続されると、エッチングガス供給部３２が、真空槽１１内への六フッ化硫黄ガスの供給を停止するとともに、保護膜形成ガス供給部３３が、真空槽１１内への三フッ化ホウ素ガスの供給を開始する。これにより、図４（ｃ）に示されるように、先のエッチングで形成された凹部６４の底壁面６４ａ及び側壁面６４ｂを覆うように、基板Ｓに付着する程度に蒸気圧が低いホウ化ケイ素化合物（ＳｉａＢｂ）からなる保護膜６５が形成される。
【００５５】
凹部６４の底壁面６４ａ及び側壁面６４ｂに対する保護膜６５の形成が所定時間継続されると、保護膜形成ガス供給部３３が、真空槽１１内への三フッ化ホウ素ガスの供給を停
止するとともに、エッチングガス供給部３２が、真空槽１１内への六フッ化硫黄ガスの供給を開始する。これにより、図４（ｄ）に示されるように、底壁面６４ａに形成された保護膜６５が除去されるとともに、凹部６４の底壁面６４ａにおいてシリコン基板６２がその厚さ方向にエッチングされる。
【００５６】
シリコン基板６２のエッチングが所定時間継続されると、エッチングガス供給部３２が、真空槽１１内への六フッ化硫黄ガスの供給を停止するとともに、保護膜形成ガス供給部３３が、真空槽１１内への三フッ化ホウ素ガスの供給を開始する。これにより、図４（ｅ）に示されるように、凹部６４の底壁面６４ａ及び側壁面６４ｂからなる内壁面に保護膜６５が形成される。
【００５７】
このように、六フッ化硫黄ガスを用いたプラズマによってシリコン基板６２の厚さ方向に延びる凹部６４を形成するエッチング工程と、エッチング工程によって形成された凹部６４の底壁面６４ａ及び側壁面６４ｂを覆う保護膜６５を形成する保護膜形成工程とを繰り返す。これにより、図４（ｆ）に示されるように、シリコン基板６２を貫通する凹部６４が形成される。エッチング工程と保護膜形成工程とを繰り返す回数は、シリコン基板６２の厚さや、一度のエッチング工程によって形成される凹部６４の深さ等によって規定される。これにより、以下のような効果を得ることができる。
【００５８】
（３）凹部６４を形成するためのエッチング工程と、凹部６４の内壁面である底壁面６４ａと側壁面６４ｂとに保護膜６５を形成する工程とを交互に行うようにしている。そのため、エッチング工程時には、それ以前の保護膜形成工程にて形成された保護膜６５が、凹部の内壁面に付着していることになる。それゆえに、エッチャントに含まれる垂直成分に曝される凹部６４の底壁面６４ａに対して、同垂直成分に曝されにくい凹部６４の側壁面６４ｂでは、エッチング工程中にわたって保護膜６５が維持されやすくなる。したがって、凹部６４の側壁面６４ｂが、その開口以上に該凹部６４の延びる方向とは直交する方向にエッチングされることを抑えることができ、ひいては凹部６４の加工精度を高めることができる。
【００５９】
・なお、上述のように、エッチング工程と保護膜形成工程とを交互に行う場合に、エッチング工程にて六フッ化硫黄ガスに加えて、酸素ガスを用いるようにしてもよい。これにより、以下の効果が得られるようになる。
【００６０】
（４）凹部６４の内壁面である底壁面６４ａと側壁面６４ｂとには、シリコン酸化膜が形成されるようになる。シリコン基板６２は、上記六フッ化硫黄ガスのプラズマに対する選択比がシリコン酸化膜よりも大きいことから、シリコン酸化膜が保護膜として機能する。それゆえに、凹部６４の側壁面６４ｂが、該凹部６４の延びる方向とは垂直な方向にエッチングされることをより抑えることができる。
【００６１】
・上記シリコン基板５２，６２に形成される凹部５４，６４は、シリコン基板５２，６２を貫通するものでなくともよく、該シリコン基板５２，６２の厚さ方向の途中まで延びる凹部でもよい。
【００６２】
・フッ素含有ガスとして六フッ化硫黄ガスを用いるようにした。これに限らず、フッ素含有ガスとしてＮＦ３、ＣＦ４、ＢＦ３、ＰＦ３、ＸｅＦ２、ＩＦ５、Ｆ２、ＣｌＦ３、ＣＯＦ２、ＡｓＦ３、ＳｉＦ４、ＷＦ６、及びＭｏＦ６等のガスを用いるようにしてもよい。これらのガスを用いる場合であっても、これらのガスによって生成されるプラズマでは、上述したホウ化ケイ素化合物がエッチングされ難く、且つスパッタされた残渣の粒子を蒸気圧が高いフッ化物として揮発させることが可能であるため、上記（１）〜（４）に準じた効果を得ることが可能である。なお、フッ素含有ガスとして上記Ｆ２ガスを用いる
場合には、Ａｒ等の希ガスによって希釈するようにしてもよい。
【００６３】
・ホウ素含有ガスとして三フッ化ホウ素ガスを用いるようにした。これに限らず、ホウ素含有ガスとしてＢ２Ｈ６、ＢＣｌ３、ＢＢｒ３等のガスを用いるようにしてもよい。これらのガスを用いる場合であっても、これらのガスによって生成されるホウ化ケイ素化合物がエッチングされ難いため、上記（１）〜（４）に準じた効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…ドライエッチング装置、１１…真空槽、１１ａ…排気口、１１ｂ…ガス供給口、１２…石英窓、１３…基板ステージ、１４…ステージ電極、１５…バイアス用高周波電源、１６…バイアス用整合器、２１…高周波アンテナ、２１ａ…上段アンテナ、２１ｂ…下段アンテナ、２１ｃ…電力入力部、２１ｄ…電力出力部、２２…アンテナ用高周波電源、２３…入力側可変コンデンサ、２４…アンテナ用整合器、２５…出力側可変コンデンサ、２６…磁場コイル、２６ａ…上段コイル、２６ｂ…中段コイル、２６ｃ…下段コイル、２７…電流供給部、２７ａ…上段供給部、２７ｂ…中段供給部、２７ｃ…下段供給部、３１…排気部、３２…エッチングガス供給部、３３…保護膜形成ガス供給部、４１…制御部、５１，６１…支持基板、５２，６２…シリコン基板、５３，６３…レジストパターン、５３ａ，６３ａ…開口、５４，６４…凹部、５４ａ，６４ａ…底壁面、５４ｂ，６４ｂ…側壁面、５５，６５…保護膜、Ｓ…基板。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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