(57)【要約】【課題】  デポジッション工程とエッチング工程とを交互に繰り返すことで被加工基材をエッチングする場合、各工程を安定して実行でき、被加工基材を正確に加工できるプラズマエッチング法を提供する。【解決手段】  このプラズマエッチング法は、デポジッションガスによるデポジッション工程Ｓ０９とエッチングガスによるエッチング工程Ｓ１１とを交互に繰り返すことで被加工基材をエッチングするものであり、プロセスガスを切り替える際に一旦そのプロセスガスを排気する排気工程Ｓ１０，Ｓ１３を設けた排気工程を介在させた。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デポジッションガスをプロセスガスとして用いるデポジッション工程とエッチングガスをプロセスガスとして用いるエッチング工程とを交互に繰り返すことで被加工基材をエッチングするプラズマエッチング法において、
プロセスガスを切り替える際に一旦前記プロセスガスを排気する排気工程を設けたことを特徴とするプラズマエッチング法。
【請求項２】
前記排気工程を前記デポジッション工程と前記エッチング工程との間に介在させたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング法。
【請求項３】
前記被加工基材がセットされる真空プラズマチャンバを前記排気工程でその内部圧力が１０-2Ｐａ以下となるまで排気することを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマエッチング法。
【請求項４】
前記デポジッション工程及び前記エッチング工程におけるプラズマは、それぞれ異なる色を発生することを特徴とする請求項１，２または３に記載のプラズマエッチング法。
【請求項５】
前記デポジッション工程及び前記エッチング工程は各条件がそれぞれ独立して制御されて実行できることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマエッチング法。
【請求項６】
前記デポジッション工程及び前記エッチング工程における前記各条件は、ガスの種類、ガス圧、高周波電力及び高周波バイアス電力の内の少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項５に記載のプラズマエッチング法。
【請求項７】
前記被加工基材の表面には予めエッチングマスクが配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマエッチング法。
【請求項８】
前記エッチングマスクは断面矩形の周期構造であることを特徴とする請求項７に記載のプラズマエッチング法。
【請求項９】
前記エッチングマスクは三次元形状であることを特徴とする請求項７または８に記載のプラズマエッチング法。
【請求項１０】
前記エッチングマスクは鋸歯状の断面を有することを特徴とする請求項９に記載のプラズマエッチング法。
【請求項１１】
前記エッチングマスクは階段状の断面を有することを特徴とする請求項９に記載のプラズマエッチング法。
【請求項１２】
前記被加工基材の表面に配置されるエッチングマスクはレジストからなることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のプラズマエッチング法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いてシリコン等の被加工基材を加工するプラズマエッチング法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン等の基板を加工する方法としてプラズマを使ったドライエッチングであるプラズマエッチングが使用されている。半導体素子の性能向上や高密度集積素子の金型作製のため、より複雑でかつ高精度の基板加工が要求されるようになっているが、特に、シリコンは、エッチング加工性が良いこともあり、広くプラズマエッチングが適用されている。プラズマエッチングとは、真空中（例えば、真空チャンバー内）に反応性ガスを導入し高周波電界を印加することにより加速された電子がガス分子と衝突して正イオン、電子、中性粒子で構成されるプラズマに対し、シリコン基板等の基材を導入して正イオンや中性粒子を用いて基材を加工する方法である。
【０００３】
プラズマエッチングを用いてシリコンに高アスペクト比の形状を加工する方法として、側壁にポリマー等の保護膜を形成して異方性エッチングを行う方法が知られている。この方法として、以下の二つの方法が公知である。(1)デポジッション性（成膜効果）の強いガスを添加してエッチングプロセスを行う。(2)デポジッション性の強いプロセスとエッチング性の強いプロセスを同一チャンバ内で交互に繰り返す（下記特許文献１，２参照）。この方法(2)によれば、方法(1)に比べてエッチング速度のアスペクト比依存性の低減効果が顕著であるとされている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
上記方法(2)について図面を参照して更に説明する。方法(2)は、例えば図１７に示すプロセスタイミングで行われ、デポジッションとエッチングの各工程でエッチングガスまたはデポジッションガスを導入しデポジッションとエッチングを繰り返し、プラズマ発生のための高周波電圧の印加は連続的に行い、真空チャンバー内のガス圧は一定である。エッチングのときバイアス(bias)電圧はエッチングガス導入に若干遅れて印加される。また、図１８の場合は、基本的に図１７と同様であるが、高周波電圧の印加がデポジッションとエッチングの切り替えに対応して行われる。また、図１９は特許文献１の場合のプロセスタイミングチャートであり、基本的に図１７と同様であるが、高周波電圧の印加が１回のデポジッションと１回のエッチングを１サイクルとして１サイクルごとに対応して行われる。なお、図１７，図１８の各プロセスは、例えばＩＣＰ(induced coupled plasma)エッチング装置（ＳＴＳ社製型式ＡＳＥ−ＳＲ）で行うことができる。図１９のプロセスは特許文献１ではＥＣＲ(electron cyclotron resonance)装置で行われている。
【０００５】
上述の図１７〜図１９のように、従来、デポジッションとエッチングを繰り返す際に、プロセスの連続性を得るためにエッチングとデポジッションとを切り替えながら連続的に行うが、その切り替えのときにエッチングガスとデポジッションガスが混ざった状態が存在する。このときプラズマは、デポジッション及びエッチングにおける各色の他に、この中間で別の色に光る状態が見られる。この状態がプロセスの不安定性を引き起こす原因になり、シリコン等の被加工基材における三次元形状の寸法誤差等を誘発する。
【０００６】
また、図１７〜図１９の従来方法では、エッチングとデポジッションにおける最適化条件を試行錯誤で求める際に、上述の中間状態の存在等のため試行回数が多くなり繁雑な作業となり、またエッチング寸法にも誤差が生じ易かった。
【特許文献１】特許公報第２９１８８９２号公報
【特許文献２】特表平７−５０３８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、デポジッション工程とエッチング工程とを交互に繰り返すことで被加工基材をエッチングする場合、各工程を安定して実行でき、被加工基材を正確に加工できるプラズマエッチング法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によるプラズマエッチング法は、デポジッションガスをプロセスガスとして用いるデポジッション工程とエッチングガスをプロセスガスとして用いるエッチング工程とを交互に繰り返すことで被加工基材をエッチングするプラズマエッチング法において、プロセスガスを切り替える際に一旦前記プロセスガスを排気する排気工程を設けたことを特徴とする。
【０００９】
このプラズマエッチング法によれば、プロセスガスを切り替えるとき、その直前のプロセスガスを排気してから次のプロセスガスを導入できるので、両方のプロセスガスが混ざった状態が存在せず、各工程を安定して実行でき、被加工基材を正確に加工できる。
【００１０】
上記プラズマエッチング法において前記排気工程を前記デポジッション工程と前記エッチング工程との間に介在させることで、デポジッション工程とエッチング工程とを切り替えるとき、その直前のプロセスガス（エッチングガスまたはデポジッションガス）を排気してから次の工程に移るので、次の工程ではエッチングガスとデポジッションガスが混ざった状態が存在せず、各工程を安定して実行でき、被加工基材を正確に加工できる。
【００１１】
上記プラズマエッチング法において前記被加工基材がセットされる真空プラズマチャンバを前記排気工程でその内部圧力が１０-2Ｐａ以下となるまで排気することが好ましい。１０-2Ｐａ以下まで減圧することで、直前のプロセスガスを充分に排気してから次の工程に移ることができ、エッチングガスとデポジッションガスが混ざった状態を確実に避けることができる。
【００１２】
また、前記デポジッション工程及び前記エッチング工程におけるプラズマは、それぞれ異なる色を発生することで、各プラズマがそれぞれ異なる常態からなり、デポジッションガスとエッチングガスとの混合がないことが確実となる。
【００１３】
また、前記デポジッション工程及び前記エッチング工程は各条件がそれぞれ独立して制御されて実行できる。デポジッション工程とエッチング工程との間に排気工程を介在させたので、デポジッション工程及びエッチング工程の各条件を完全に独立して制御できるようになり、別々に求めたデポジッション工程及びエッチング工程の各条件を組み合わせることで、各工程における最適化条件が求め易くなり、エッチングによる被加工基材の加工形状を正確に制御することが可能となる。
【００１４】
また、前記デポジッション工程及び前記エッチング工程における前記各条件は、ガスの種類、ガス圧（真空チャンバー内圧力）、高周波電力及び高周波バイアス電力の内の少なくともいずれか１つであり、これらを適宜独立して設定できる。例えば、エッチング工程におけるガス圧が低くデポジッション工程におけるガス圧が高くなるように制御することが好ましく、エッチングガスの圧力が低いことで、エッチング性が向上し、デポジッションガスの圧力が高いことで、成膜性が向上する。また、デポジッション、エッチング及び排気の各プロセスの時間も適宜設定できる。
【００１５】
また、前記被加工基材の表面には予めエッチングマスクが配置されることが好ましい。この場合、前記エッチングマスクは断面矩形の周期構造であることが好ましく、また、前記エッチングマスクは三次元形状であることが好ましい。また、前記エッチングマスクは鋸歯状の断面を有することが好ましく、また、前記エッチングマスクは階段状の断面を有することが好ましい。
【００１６】
また、前記被加工基材の表面に配置されるエッチングマスクはレジストからなることが好ましい。
【００１７】
なお、デポジッション工程は、成膜工程であり、エッチング工程で形成する形状を補足的に修正するために行われる。また、エッチングマスクのパターニングは、電子ビーム（EB）描画で行うことが好ましく、電子ビーム描画の特徴である三次元微細構造を被加工基材に精度よく転写できる。また、エッチングマスクとして酸化膜を利用してもよい。また、被加工基材に形成される形状の高さの微調整をエッチングマスクと被加工基材との選択比を制御することで行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のプラズマエッチング法によれば、デポジッション工程とエッチング工程とを交互に繰り返すことで被加工基材をエッチングする際に、デポジッションとエッチングの各工程を安定して実行でき、被加工基材を正確に加工できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態のプラズマエッチング法を実行可能なＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチング装置を概略的に示す図である。図２は図１のＩＣＰエッチング装置の制御系の要部を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチング装置２００は、真空プラズマチャンバ２１１内に、プラズマ生成用高周波電源２１２に接続された一対の高周波電極２１３，２１４が配置され、高周波電極２１３，２１４に対向する側に被加工基材としてのシリコン基板２１０を保持する基板ホルダ２１５が配置されている。高周波電源２１２から高周波電極２１３，２１４に高周波電圧が印加されることで真空プラズマチャンバ２１１内のプラズマ生成領域ＡＡにプラズマが形成され、エッチングガスをチャンバ２１１内に流しながらシリコン基板２１０をドライエッチングすることができ、また、デポジッションガスをチャンバ２１１内に流しながらシリコン基板２１０に対し成膜することができる。
【００２１】
真空プラズマチャンバ２１１内の基板ホルダ２１５には加工形状制御用バイアス高周波電源２１６が接続され、基板ホルダ２１５のバイアス電極に印加されるバイアス電力によってシース領域ＢＢがシリコン基板２１０及び基板ホルダ２１５の周りに形成される。エッチングのときにバイアス電圧によりバイアス電力を制御することで、シース領域ＢＢ内にあるシリコン基板２１０のエッチング加工形状を制御できる。
【００２２】
また、真空プラズマチャンバ２１１には、真空装置２２１が切替バルブ２２２を介して接続されている。また、エッチングガス源２２３が制御バルブ２２４を介して接続され、またデポジッションガス源２２５が制御バルブ２２６を介して接続されている。制御バルブ２２４及び制御バルブ２２６は、ガス流量を制御することで、ガス圧を所定範囲内で変化させることができる。
【００２３】
図１のＩＣＰエッチング装置２００は、図２のように、中央演算処理装置（ＣＰＵ）から構成される制御部１００を備え、制御部１００は、プラズマ生成用高周波電源２１２、加工形状制御用バイアス高周波電源２１６、真空装置２２１，真空装置用切替バルブ２２２、エッチングガス源用制御バルブ２２４及びデポジッションガス源用制御バルブ２２６を所定のシーケンスに従って制御する。
【００２４】
図２の制御部１００は、真空プラズマチャンバ２１１内の雰囲気をエッチングガスとデポジッションガスに交互に切り替えるように制御バルブ２２４，２２６を制御することで、シリコン基板２１０に対しエッチング及びデポジッション（成膜）を交互に行うことができる。そして、そのプロセスガスの切り替えのときに切替バルブ２２２，制御バルブ２２４，２２６を制御し、真空装置２２１により真空プラズマチャンバ２１１内をいったん排気し１０-2Ｐａ以下まで減圧することで、その切り替え直前のプロセスガス（エッチングガスまたはデポジッションガス）を充分に排気する。
【００２５】
制御部１００は、更に、入力設定部２２０から入力された設定条件に基づいて、プラズマ生成のための高周波電力（電圧）及びバイアス電力（電圧）を設定し、エッチング工程・デポジッション工程・排気工程の各時間やエッチングガス及びデポジッションガスの各流量を制御できる。
【００２６】
次に、図１，図２のＩＣＰエッチング装置を用いて行う本実施の形態によるプラズマエッチング法について図３乃至図６を参照して説明する。図３は本実施の形態においてデポジッション条件を説明するためにシリコン基板に形成中の凹部を模式的に示す断面図である。図４は同じくエッチング条件を説明するためにシリコン基板に形成中の凹部を模式的に示す断面図である。図５は本実施の形態によるプラズマエッチング法の各ステップＳ０１乃至Ｓ１５を示すフローチャートである。図６は図５のプラズマエッチング法によりシリコン基板に凹凸形状を形成する工程（ａ）、（ｂ）を模式的に示す断面図である。
【００２７】
図５のプラズマエッチング法は、図６（ａ）のように電子ビーム描画・現像により所定の微細パターンが形成されたエッチングマスク１５を有するシリコン基板２１０に対しプラズマエッチングを行うことで、図６（ｂ）のように深さＴ、幅Ｗの凹部１０を有する高アスペクト比の凹凸形状を加工するものである。
【００２８】
まず、加工対象のシリコン基板に対するデポジッションの条件を分析する（Ｓ０１）。例えば、図３のように、シリコン基板２１０の表面の表面膜１１，凹部１０の側壁の側壁膜１２，凹部１０の底面の底面膜１３の各成膜量（膜厚）及び各成膜形状とデポジッション条件とを分析し、ガスの種類、ガス圧（真空チャンバー内圧力）、高周波電力（電圧）、デポジッション時間等のデポジッション条件を得る。
【００２９】
次に、シリコン基板に対するエッチングの条件を分析する（Ｓ０２）。例えば、図４のように、シリコン基板２１０の凹部１０の加工形状（凹部１０の開口部分の幅ａ、深さｈ、底面の幅ｂ）及びエッチングマスク１５の厚さｔ、幅ｗと、エッチング条件との関係を分析し、ガスの種類、ガス圧（真空チャンバー内圧力）、ガス圧、高周波電力（電圧）、バイアス電力（電圧）、エッチング時間等のエッチング条件を得る。
【００３０】
上述のように別々に得た複数のデポジッション条件と複数のエッチング条件とから、必要加工形状に最適のデポジッション条件及びエッチング条件を組み合わせて最適化条件を求める（Ｓ０３）。なお、加工形状は、基本的にはエッチング条件から得られた形状でほぼ推測することが可能であり、デポジッションはエッチングにより形成する凹凸形状を補足的に修正する目的で行われる。
【００３１】
一方、シリコン基板２１０にレジストを均一に塗布してから（Ｓ０４）、そのレジスト表面に対し電子ビームにより所定の微細パターンを描画し（Ｓ０５）、所定の現像材料により現像することで（Ｓ０６）、図６（ａ）のようにシリコン基板２１０の表面２１０ａ上に微細パターンを有するエッチングマスク１５を形成する。なお、このエッチングマスク１５の厚さｔ、幅ｗ（図４）のデータは上記ステップＳ０２における条件の分析に用いられる。
【００３２】
また、ステップＳ０５における電子ビーム描画は、本発明者等が、他の発明者とともに、例えば、特開２００４−１０７７９３号公報や特開２００４−５４２１８号公報等で提案した電子ビーム描画装置により行うことができる。これにより、所望の描画パターンを電子ビームによる３次元描画でサブミクロンオーダーの高精度でレジスト膜上に形成できる。
【００３３】
次に、上述のエッチングマスク１５の形成されたシリコン基板２１０を図１の真空プラズマチャンバ２１１内の基板ホルダ２１５に保持してＩＣＰエッチング装置２００にセットする（Ｓ０７）。そして、ステップＳ０３で求めた最適化条件を図２の入力設定部２２０から入力し図１のＩＣＰエッチング装置２００に設定する（Ｓ０８）。
【００３４】
次に、ＩＣＰエッチング装置２００を上記条件の下で作動させ、真空プラズマチャンバ２１１内を排気してから、デポジッションガスを制御バルブ２２６によりデポジッションガス源２２５から真空プラズマチャンバ２１１内に導入し、電極２１３，２１４に高周波電圧を印加してプラズマを生成し、シリコン基板２１０に対しデポジッションを行う（Ｓ０９）。
【００３５】
次に、制御バルブ２２６でデポジッションガスの供給を止め、真空装置２２１により真空プラズマチャンバ２１１の内圧が１０-2Ｐａ以下になるまでデポジッションガスを排気する（Ｓ１０）。
【００３６】
次に、エッチングガスを制御バルブ２２４によりエッチングガス源２２３から真空プラズマチャンバ２１１内に導入し、電極２１３，２１４に高周波電圧を印加してプラズマを生成するとともにバイアス電圧をシリコン基板２１０に印加し、シリコン基板２１０に対しエッチングを行う（Ｓ１１）。
【００３７】
そして、エッチングが続く場合（Ｓ１２）、制御バルブ２２４でエッチングガスの供給を止め、真空装置２２１により真空プラズマチャンバ２１１の内圧が１０-2Ｐａ以下の圧力になるまでエッチングガスを排気する（Ｓ１３）。
【００３８】
次に、上述のステップＳ０９に戻りデポジッションを行い、続いて、排気（Ｓ１０）、エッチング（Ｓ１１）を同様にして行う。このようにして、デポジッション工程とエッチング工程とを交互に繰り返すことでシリコン基板２１０に対するエッチングを行う。
【００３９】
次に、上述のエッチングが終了したら（Ｓ１２）、ＩＣＰエッチング装置２００を停止し（Ｓ１４）、シリコン基板２１０を真空プラズマチャンバ２１１内から移動させる（Ｓ１５）。これにより、シリコン基板２１０の表面２１０ａに図６（ｂ）のように深さＴ、幅Ｗの凹部１０を有する高アスペクト比（Ｔ／Ｗ）の凹凸形状を形成する。
【００４０】
以上のように、本実施の形態のプラズマエッチング法によれば、デポジッション（Ｓ０９）とエッチング（Ｓ１１）とを交互に繰り返す際に、両工程の間に時間をとって直前のプロセスガスを充分に排気する排気工程（Ｓ１０，Ｓ１３）を行ってから、次のプロセス（デポジッションまたはエッチング）を行うので、次のプロセスではエッチングガスとデポジッションガスが混ざった状態が存在せず、各プロセスを安定して実行でき、シリコン基板２１０に図６（ｂ）のような高アスペクト比の凹凸形状を精度よく加工できる。
【００４１】
上述のように、デポジッションとエッチングとの間に、真空プラズマチャンバ２１１内を充分に排気し１０-2Ｐａ以下の真空にするプロセスを加えることで、デポジッションのプロセスとエッチングのプロセスとを完全に独立させ、両プロセスの安定を図ることができる。従って、エッチングの条件とデポジッションの条件を個別にそれぞれ検討し、それらを組み合わせることで、エッチング形状を自在に制御することができ、エッチングとデポジッションにおける最適化条件を容易に求めることができ、生産性が向上する。
【００４２】
また、デポジッションガスとエッチングガスが混合する状態は存在しないので、各プロセス中のプラズマの色はデポジッションとエッチングの２色だけとなり、これらの２色でデポジッションとエッチングの各プロセスを確認でき、工程管理を確実に行うことができる。
【００４３】
また、エッチング工程におけるガス圧を低く、デポジッション工程におけるガス圧を高く制御することが好ましく、エッチングガスの圧力が低いことで、エッチング性が向上し、デポジッションガスの圧力が高いことで、成膜性が向上する。
【００４４】
なお、ステップＳ１２のエッチングの終了は、エッチング工程（Ｓ１１）の繰り返し回数やエッチングの総時間に基づいて判断するように予め設定しておくことができる。このために、例えば、シリコン基板２１０の表面２１０ａからエッチングマスク１５が完全に消失する時点をエッチング終了時とすることができ、エッチングマスク１５の完全消失時間を予め求めておき設定する。この場合、例えば選択比を４とすると、図６（ａ）、（ｂ）において、Ｔ／ｔ＝４から凹部１０を４×ｔ＝Ｔの深さの凹部１０を形成できる。かかる選択比は図１のＩＣＰエッチング装置２００のバイアス高周波電源２１６において図７の例のようにバイアス電力を設定することで所望の値に設定でき、例えば選択比が４の場合は、バイアス電力を３Ｗに設定しシリコン基板２１０に印加する。このようにして、シリコン基板に印加するバイアス電力のみをパラメータとして選択比を調整できる。このようなエッチングマスクとシリコン基板のエッチング選択比は、エッチング条件の選択比と一致し一意に決まる。
【００４５】
次に、本実施の形態のプラズマエッチング法によりシリコン基板を階段形状にエッチング加工する例について図８を参照して説明する。図８は図５のプラズマエッチング法により、シリコン基板上に形成したエッチングマスクからシリコン基板に階段形状を形成する工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を模式的に示す断面図である。
【００４６】
図８（ａ）のように、シリコン基板２１０の表面２１０ａ上に形成されたレジストに電子ビーム描画を行い現像することで、図のような階段形状のエッチングマスク１６を形成する。このエッチングマスク１６は、最大高さがｈ１であり、図８（ｃ）の目標の階段形状に対応した形状となっている。
【００４７】
図８（ａ）のシリコン基板２１０のエッチングマスク１６に形成された階段形状及び図８（ｃ）の目標の階段形状について、図５のステップＳ０１〜Ｓ０３と同様に、デポジッション条件及びエッチング条件を分析し、必要加工形状に最適のデポジッション条件及びエッチング条件を組み合わせて最適化条件を求める。
【００４８】
上述の最適化条件により図１，図２のＩＣＰエッチング装置２００で図５と同様にしてシリコン基板２１０についてエッチング加工を行う。このエッチング加工により図８（ｂ）のように、エッチングマスク１６の薄い部分からシリコン基板２１０の表面２１０ａが加工され、エッチングマスク１６の厚い部分の加工は遅れる。
【００４９】
そして、図８（ｃ）のようにエッチングマスク１６がすべてなくなるまでエッチングをし、図５のステップＳ１１でエッチングマスク１６がなくなれば、そのエッチング工程でエッチングを終了する。図８（ｃ）のようにエッチングマスク１６が完全に消失し、シリコン基板２１０の表面２１０ａを最大高さがｈ２である階段形状に加工できる。この場合も、上述と同様にして、例えば選択比を４とすると、ｈ２／ｈ１＝４から、４×ｈ１＝ｈ２となる階段形状をシリコン基板２１０に精度よく形成できる。
【００５０】
次に、本実施の形態のプラズマエッチング法によりシリコン基板を鋸歯形状にエッチング加工する例について図９を参照して説明する。図９は図５のプラズマエッチング法により、シリコン基板上に形成したエッチングマスクからシリコン基板に鋸歯形状を形成する工程（ａ）、（ｂ）を模式的に示す断面図である。
【００５１】
図９（ａ）のように、シリコン基板２１０の表面２１０ａ上に形成されたレジストに電子ビーム描画を行い現像することで、図のような鋸歯形状のエッチングマスク１７を形成する。このエッチングマスク１７は、最大高さがｊであり、図９（ｂ）の目標の階段形状に対応した形状となっている。
【００５２】
図９（ａ）のシリコン基板２１０のエッチングマスク１６に形成された鋸歯形状及び図９（ｂ）の目標の鋸歯形状について、図５のステップＳ０１〜Ｓ０３と同様に、デポジッション条件及びエッチング条件を分析し、必要加工形状に最適のデポジッション条件及びエッチング条件を組み合わせて最適化条件を求める。
【００５３】
上述の最適化条件により図１，図２のＩＣＰエッチング装置２００で図５と同様にしてシリコン基板２１０についてエッチング加工を行う。図９（ｂ）のようにエッチングマスク１７がすべてなくなるまでエッチングをし、図５のステップＳ１１でエッチングマスク１７がなくなれば、そのエッチング工程でエッチングを終了する。図９（ｂ）のようにエッチングマスク１７が完全に消失し、シリコン基板２１０の表面２１０ａを最大高さがｋである鋸歯形状に加工できる。この場合も、上述と同様にして、例えば選択比を２とすると、ｋ／ｊ＝２から、２×ｊ＝ｋとなる鋸歯形状をシリコン基板２１０に精度よく形成できる。
【実施例】
【００５４】
次に、本発明によるプラズマエッチング法について実施例１乃至４により更に具体的に説明する。
【００５５】
実施例１，２は、シリコン基板に凹凸形状を２００ｎｍ周期、６００ｎｍ周期で形成したものである。実施例３は、シリコン基板に四段の階段形状を形成したものである。実施例４はシリコン基板に鋸歯形状を形成したものである。
【００５６】
実施例１〜４におけるＩＣＰエッチング装置名および各プロセス条件は次のとおりであり、図１０のようなプロセスタイミングでデポジッションとエッチングを両プロセスの間に排気工程（真空引き）を介在させて繰り返し行った。
【００５７】
実施例１，２：
装置：株式会社アルバック  型式CE300I  装置名ICPエッチング装置
ガス(1)（デポジッションガス）：Ｃ4Ｆ8
デポジッションガス圧：１．３３Ｐａ
ガス(2)（エッチングガス）：ＳＦ6／Ｏ2
エッチングガス圧：０．３Ｐａ
デポジッション時プラズマ励起用高周波出力：３００Ｗ
エッチング時プラズマ励起用高周波出力：１５０Ｗ
バイアス出力：３Ｗ
排気工程での真空圧：０．００６〜０．００９Ｐａ
【００５８】
実施例３，４：
装置：株式会社アルバック  型式CE300I  装置名ICPエッチング装置
ガス(1)（デポジッションガス）：Ｃ4Ｆ8
デポジッションガス圧：１．３３Ｐａ
ガス(2)（エッチングガス）：ＳＦ6／Ｏ2
エッチングガス圧：０．６Ｐａ
デポジッション時プラズマ励起用高周波出力：３００Ｗ
エッチング時プラズマ励起用高周波出力：１２０Ｗ
バイアス出力：５Ｗ
排気工程での真空圧：０．００６〜０．００９Ｐａ
【００５９】
実施例１でシリコン基板の表面に形成したレジストによるエッチングマスクの凹凸形状及びエッチング後の凹凸形状についての走査型電子顕微鏡写真を図１１（ａ）、（ｂ）に示す。エッチングマスクの凹凸形状は、周期２００ｎｍ、スペース幅９０ｎｍ、ライン幅１１０ｎｍ、高さ２８０ｎｍ、スペース部のアスペクト比３．１であった。これに対し、エッチング後のシリコン基板の表面に形成された凹凸形状は、周期２００ｎｍ、スペース幅（溝幅）９５ｎｍ、ライン幅１０５ｎｍ、高さ９５０ｎｍ、アスペクト比１０であった。このように、シリコン基板上に高アスペクト比の凹凸形状を精度よく形成できた。
【００６０】
実施例２でシリコン基板の表面に形成したレジストによるエッチングマスクの凹凸形状及びエッチング後の凹凸形状についての走査型電子顕微鏡写真を図１２（ａ）、（ｂ）に示す。エッチングマスクの凹凸形状は、周期６００ｎｍ、スペース幅２９０ｎｍ、ライン幅３１０ｎｍ、高さ３００ｎｍ、スペース部のアスペクト比１．１であった。これに対し、エッチング後のシリコン基板の表面に形成された凹凸形状は、周期６００ｎｍ、スペース幅（溝幅）３３５ｎｍ、ライン幅２６５ｎｍ、高さ１１４０ｎｍ、スペース部のアスペクト比３．４であった。このように、シリコン基板上に高アスペクト比の凹凸形状を精度よく形成できた。
【００６１】
実施例３でシリコン基板に形成した階段形状についての走査型電子顕微鏡写真を図１３に示す。シリコン基板上に階段形状を精度よく形成できた。
【００６２】
実施例４でシリコン基板に形成した鋸歯形状についての走査型電子顕微鏡写真を図１４に示す。シリコン基板上に鋸歯形状を精度よく形成できた。
【００６３】
上記実施例のデポジッション及びエッチングで発生したプラズマについての分光曲線を図１５及び図１６に示す。デポジッションのときのプラズマの色は、エッチングのときのプラズマの色と比べて明るく、両プラズマの色は明瞭に相違した。
【００６４】
以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、本実施の形態のプラズマエッチング法による加工形状は、凹凸形状、階段形状、鋸歯形状であったが、他の形状であってもよく、また、これらの形状を少なくとも２つ混在させたものであってもよい。また、エッチングガス及びデポジッションガスは、必要に応じてその種類を変更することができる。
【００６５】
また、本実施の形態で説明した排気工程は、デポジッション工程とエッチング工程との間に行うのみならず、必要に応じて、次の場合にも行うことが好ましい。
(1)エッチング工程中にエッチングガスの種類を切り替える場合
(2)デポジッション工程中にデポジッションガスの種類を切り替える場合
において、各々の工程中でのプロセスガスの切替のときに、種類の異なるプロセスガスの混在を防ぐ目的で排気工程を設けるようにしてもよい。各工程中でのプロセスガスの切替のときに一旦排気を行うことで、種類の異なるプロセスガスの混在を抑制し、各々の工程のプロセス制御をより正確に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施の形態のプラズマエッチング法を実行可能なＩＣＰエッチング装置を概略的に示す図である。
【図２】図１のＩＣＰエッチング装置の制御系の要部を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態においてデポジッション条件を説明するためにシリコン基板に形成中の凹部を模式的に示す断面図である。
【図４】本実施の形態においてエッチング条件を説明するためにシリコン基板に形成中の凹部を模式的に示す断面図である。
【図５】本実施の形態によるプラズマエッチング法の各ステップＳ０１乃至Ｓ１５を示すフローチャートである。
【図６】図５のプラズマエッチング法によりシリコン基板に凹凸形状を形成する工程（ａ）、（ｂ）を模式的に示す断面図である。
【図７】図１のＩＣＰエッチング装置におけるバイアス電力と選択比の関係の一例を示すグラフである。
【図８】図５のプラズマエッチング法により、シリコン基板上に形成したエッチングマスクからシリコン基板に階段形状を形成する工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を模式的に示す断面図である。
【図９】本実施の形態のプラズマエッチング法により、シリコン基板上に形成したエッチングマスクからシリコン基板に鋸歯形状を形成する工程（ａ）、（ｂ）を模式的に示す断面図である。
【図１０】本実施例１乃至４におけるプロセスタイミングを示す図である。
【図１１】実施例１においてシリコン基板の表面に形成したレジストによるエッチングマスクの凹凸形状（ａ）及びエッチング後の凹凸形状（ｂ）の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１２】実施例２においてシリコン基板の表面に形成したレジストによるエッチングマスクの凹凸形状（ａ）及びエッチング後の凹凸形状（ｂ）の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１３】実施例３においてシリコン基板に形成した階段形状の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１４】実施例４においてシリコン基板に形成した鋸歯形状の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１５】本実施例のデポジッションで発生したプラズマについて測定した分光曲線である。
【図１６】本実施例のエッチングで発生したプラズマについて測定した分光曲線である。
【図１７】従来のデポジッションとエッチングの各工程のプロセスタイミングを示す図である。
【図１８】従来のデポジッションとエッチングの各工程の別のプロセスタイミングを示す図である。
【図１９】特許文献１の場合のデポジッションとエッチングの各工程のプロセスタイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１５，１６，１７ エッチングマスク
２００ ＩＣＰエッチング装置
２１０ シリコン基板（被加工基材）
２１１ 真空プラズマチャンバ
２１２ プラズマ生成用高周波電源
２１６ 加工形状制御用バイアス高周波電源
２２１ 真空装置
２２３ エッチングガス源
２２５ デポジッションガス源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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