(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ内の基台上に載置されたシリコン基板をエッチングする方法であって、
前記処理チャンバ内のガスを排気して内部を減圧した状態で、前記処理チャンバ内にエッチングガスを供給し、該エッチングガスをプラズマ化するとともに、前記基台にバイアス電位を与えて前記シリコン基板をエッチングするエッチング工程と、前記処理チャンバ内のガスを排気して内部を減圧した状態で、前記処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給し、該保護膜形成ガスをプラズマ化して前記シリコン基板に保護膜を形成する保護膜形成工程とを交互に繰り返して実行するように構成されたエッチング方法において、
前記エッチング工程終了の予め設定された時間前になると、前記エッチングガスの供給を停止するとともに、停止後、該エッチング工程の終了に至るまで、前記処理チャンバ内から排気する排気流量を、該設定時間経過前の排気流量よりも多くし、
前記保護膜形成工程終了の予め設定された時間前になると、前記保護膜形成ガスの供給を停止するとともに、停止後、該保護膜形成工程の終了に至るまで、前記処理チャンバ内から排気する排気流量を、該設定時間経過前の排気流量よりも多くするようにしたことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記保護膜形成工程の終了前から前記エッチングガスを供給し始め、この供給開始から、前記エッチング工程の開始後予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給するエッチングガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするとともに、前記エッチング工程の終了前から前記保護膜形成ガスを供給し始め、この供給開始から、前記保護膜形成工程の開始後予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給する保護膜形成ガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするようにしたことを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記エッチング工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給するエッチングガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするとともに、前記保護膜形成工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給する保護膜形成ガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするようにしたことを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。
【請求項４】
処理チャンバ内の基台上に載置されたシリコン基板をエッチングする方法であって、
前記処理チャンバ内にエッチングガスを供給し、該エッチングガスをプラズマ化するとともに、前記基台にバイアス電位を与えて前記シリコン基板をエッチングするエッチング工程と、前記処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給し、該保護膜形成ガスをプラズマ化して前記シリコン基板に保護膜を形成する保護膜形成工程とを交互に繰り返して実行するように構成されたエッチング方法において、
前記エッチング工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給するエッチングガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするとともに、前記保護膜形成工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給する保護膜形成ガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするようにしたことを特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
前記エッチング工程における前記設定時間経過後の供給流量よりも多い流量で前記エッチングガスを前記保護膜形成工程の終了前から供給し始めるとともに、前記保護膜形成工程における前記設定時間経過後の供給流量よりも多い流量で前記保護膜形成ガスを前記エッチング工程の終了前から供給し始めるようにしたことを特徴とする請求項４記載のエッチング方法。
【請求項６】
閉塞空間を有する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内の下部側に配設され、シリコン基板が載置される基台と、
前記基台に高周波電力を印加する基台電力供給手段と、
前記処理チャンバ内にエッチングガス及び保護膜形成ガスを供給するとともに、該エッチングガス及び保護膜形成ガスの供給流量をそれぞれ調整可能に構成されたガス供給手段と、
前記処理チャンバの外部近傍に配設されたコイルと、
前記コイルに高周波電力を印加して前記処理チャンバ内のエッチングガス及び保護膜形成ガスをプラズマ化するコイル電力供給手段と、
前記処理チャンバ内のガスを排気して内部を減圧するとともに、該ガスの排気流量を調整可能に構成された排気手段と、
前記基台電力供給手段，コイル電力供給手段，ガス供給手段及び排気手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御して前記処理チャンバ内に供給される前記エッチングガス及び保護膜形成ガスの供給流量を調整することにより、前記エッチングガスを前記処理チャンバ内に供給して前記シリコン基板をエッチングするエッチング工程と、前記保護膜形成ガスを前記処理チャンバ内に供給して前記シリコン基板に保護膜を形成する保護膜形成工程とを交互に繰り返して実行するとともに、少なくとも前記エッチング工程の実行時に、前記基台電力供給手段によって前記基台に高周波電力を印加するように構成されたエッチング装置であって、
前記制御手段は、前記エッチング工程終了の予め設定された時間前になると、前記ガス供給手段からの前記エッチングガスの供給を停止するとともに、前記排気手段を制御することにより、停止後、該エッチング工程の終了に至るまで、前記処理チャンバ内から排気される排気流量を該設定時間経過前の排気流量よりも多くし、
前記保護膜形成工程終了の予め設定された時間前になると、前記ガス供給手段からの前記保護膜形成ガスの供給を停止するとともに、前記排気手段を制御することにより、停止後、該保護膜形成工程の終了に至るまで、前記処理チャンバ内から排気する排気流量を、該設定時間経過前の排気流量よりも多くするように構成されてなることを特徴とするエッチング装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御することにより、前記保護膜形成工程の終了前から前記エッチングガスを供給し始め、この供給開始から、前記エッチング工程の開始後予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給するエッチングガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするとともに、前記エッチング工程の終了前から前記保護膜形成ガスを供給し始め、この供給開始から、前記保護膜形成工程の開始後予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給する保護膜形成ガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするように構成されてなることを特徴とする請求項６記載のエッチング装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御することにより、前記エッチング工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給されるエッチングガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするとともに、前記保護膜形成工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給する保護膜形成ガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするように構成されてなることを特徴とする請求項６記載のエッチング装置。
【請求項９】
閉塞空間を有する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内の下部側に配設され、シリコン基板が載置される基台と、
前記基台に高周波電力を印加する基台電力供給手段と、
前記処理チャンバ内にエッチングガス及び保護膜形成ガスを供給するとともに、該エッチングガス及び保護膜形成ガスの供給流量をそれぞれ調整可能に構成されたガス供給手段と、
前記処理チャンバの外部近傍に配設されたコイルと、
前記コイルに高周波電力を印加して前記処理チャンバ内のエッチングガス及び保護膜形成ガスをプラズマ化するコイル電力供給手段と、
前記基台電力供給手段，コイル電力供給手段及びガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御して前記処理チャンバ内に供給される前記エッチングガス及び保護膜形成ガスの供給流量を調整することにより、前記エッチングガスを前記処理チャンバ内に供給して前記シリコン基板をエッチングするエッチング工程と、前記保護膜形成ガスを前記処理チャンバ内に供給して前記シリコン基板に保護膜を形成する保護膜形成工程とを交互に繰り返して実行するとともに、少なくとも前記エッチング工程の実行時に、前記基台電力供給手段によって前記基台に高周波電力を印加するように構成されたエッチング装置であって、
前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御することにより、前記エッチング工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給されるエッチングガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするとともに、前記保護膜形成工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給する保護膜形成ガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするように構成されてなることを特徴とするエッチング装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御することにより、前記エッチング工程における前記設定時間経過後の供給流量よりも多い流量で前記エッチングガスを前記保護膜形成工程の終了前から供給し始めるとともに、前記保護膜形成工程における前記設定時間経過後の供給流量よりも多い流量で前記保護膜形成ガスを前記エッチング工程の終了前から供給し始めるように構成されてなることを特徴とする請求項９記載のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチングガスをプラズマ化してシリコン基板をエッチングするエッチング工程と、保護膜形成ガスをプラズマ化してシリコン基板に保護膜を形成する保護膜形成工程とを交互に繰り返して実行するように構成されたシリコン基板のエッチング方法及びエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記エッチング方法として、例えば、特表平７−５０３８１５号公報に開示されたものが知られている。このエッチング方法は、処理チャンバ内の基台上にシリコン基板を載置した後、図８に示すように、処理チャンバ内にエッチングガスを一定流量で供給してプラズマ化するとともに、基台にバイアス電位を与え、シリコン基板をエッチングするエッチング工程Ｅと、処理チャンバ内に保護膜形成ガスを一定流量で供給してプラズマ化し、シリコン基板に保護膜を形成する保護膜形成工程Ｄとを交互に繰り返して実行することにより、シリコン基板をエッチングするというものである。
【０００３】
エッチング工程Ｅでは、エッチングガスがプラズマ化され、イオン，電子，ラジカルなどが生成されており、ラジカルがシリコン原子と化学反応したり、イオンが基台とプラズマとの間に生じた電位差（バイアス電位）によりシリコン基板（基台）側に向け移動して衝突することで、シリコン基板がエッチングされる。これにより、所定パターン（線や円など）の、レジスト等のマスクで覆われたシリコン基板は、当該マスクで覆われていない部分だけがエッチングされ、所定の幅及び深さを備えた溝や穴が形成される。
【０００４】
一方、保護膜形成工程Ｄでは、保護膜形成ガスがプラズマ化され、エッチングガスと同様に、イオン，電子，ラジカルなどが生成されており、このラジカルから重合物が生成され、生成された重合物が前記溝や穴の側壁及び底面に堆積することで、エッチングガスから生成されるラジカルと反応しない保護膜が形成される。
【０００５】
このように、エッチング工程Ｅと保護膜形成工程Ｄとが交互に繰り返されるこのエッチング方法によれば、エッチング工程Ｅにおいて、イオン照射の多い溝や穴の底面では、イオン照射による保護膜の除去並びにラジカル及びイオン照射によるエッチングが進行し、イオン照射の少ない溝や穴の側壁では、イオン照射による保護膜の除去のみが進行して当該側壁のエッチングが防止され、保護膜形成工程Ｄにおいては、前記底面及び側壁に重合物が再度堆積して保護膜が形成される。これにより、エッチング工程Ｅで形成された溝や穴の新たな側壁が保護膜形成工程Ｄで形成される保護膜によって直ちに保護され、溝や穴の深さ方向にのみエッチングが進行する。
【０００６】
尚、処理チャンバ内のガスは、適宜排気装置によって外部に一定流量で排気されるようになっており、これによって、処理チャンバ内部が減圧されるとともに、シリコン基板のエッチングや保護膜の形成に費やされたエッチングガスや保護膜形成ガスが処理チャンバ外へ排出される。
【０００７】
【特許文献１】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】
【０００８】
ところで、エッチング工程Ｅの実行後、保護膜形成工程Ｄを実行するためには、処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給して当該処理チャンバ内のエッチングガスを保護膜形成ガスに入れ換える（置換する）必要があり、また、保護膜形成工程Ｄの実行後、エッチング工程Ｅを実行するためには、処理チャンバ内にエッチングガスを供給して当該処理チャンバ内の保護膜形成ガスをエッチングガスに入れ換える（置換する）必要があるが、このガスの入れ換えには一定の時間を要する。
【０００９】
したがって、エッチング工程Ｅから保護膜形成工程Ｄへの移行後や保護膜形成工程Ｄからエッチング工程Ｅへの移行後の一定時間は、エッチングガスと保護膜形成ガスとが混ざった状態となって、エッチングガスによるエッチング処理と保護膜形成ガスによる保護膜形成処理とが同時に進行するため、エッチング工程Ｅや保護膜形成工程Ｄで行うべき、シリコン基板に対するエッチングや保護膜の形成を十分に行うことができない。
【００１０】
このため、前記ガスの入れ換えに時間が長くかかる場合には、エッチング速度が低下するという問題、良質な保護膜が形成されないため、側壁の保護が不十分となって精度の高いエッチング形状を得ることができないという問題、マスクの保護効果も弱まってマスク選択比が低下するという問題を生じることになる。特に、エッチング工程Ｅや保護膜形成工程Ｄにおける処理時間が短く、一定エッチング加工時間内のガス入れ換え回数が多いときや、ガスの入れ換えに時間のかかる高圧力下でエッチング工程Ｅや保護膜形成工程Ｄを行う場合には、このような問題が顕著に現れる。
【００１１】
しかしながら、上記従来のエッチング方法では、処理チャンバ内のガスを一定流量で排気するとともに、エッチングガスや保護膜形成ガスを処理チャンバ内に一定流量で供給してガスの入れ換えを行っており、図９に示すように、ガス供給を停止した後、処理チャンバ内の圧力が安定するまで（処理チャンバ内のガスが排気されるまで）には長い時間がかかっていることや、図１０に示すように、ガス供給を開始した後、処理チャンバ内の圧力が安定するまで（処理チャンバ内にガスが充填されるまで）には長い時間がかかっていることからもわかるように、当該ガスの入れ換えに要する時間が長いという問題があった。尚、図９（ａ）及び図１０（ａ）は、従来例におけるガス供給流量と時間との関係を、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）は、従来例における処理チャンバ内の圧力と時間との関係をそれぞれ示したグラフである。
【００１２】
また、図９（ａ）や図１０（ａ）に示すように、制御目標値としての制御供給流量と実際の供給流量との間には時間的な遅れを生じるため、例えば、工程終了後（工程移行後）も引き続きエッチングガス又は保護膜形成ガスが供給されたり、工程の開始直後に、処理チャンバ内へのガス供給が行われていない時間帯が発生するといった不都合を生じ、このことによっても、処理チャンバ内のガスを効率的に入れ換えることができない。
【００１３】
したがって、上記従来のエッチング方法では、エッチング速度を速くしたり、マスク選択比を高くしたり、高精度なエッチング形状を得ることができなかった。
【００１４】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、処理チャンバ内のガスを効率的に入れ換えることで、エッチング速度を速くしたり、マスク選択比を高くしたり、高精度なエッチング形状を得ることができるエッチング方法及びエッチング装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明は、
処理チャンバ内の基台上に載置されたシリコン基板をエッチングする方法であって、
前記処理チャンバ内のガスを排気して内部を減圧した状態で、前記処理チャンバ内にエッチングガスを供給し、該エッチングガスをプラズマ化するとともに、前記基台にバイアス電位を与えて前記シリコン基板をエッチングするエッチング工程と、前記処理チャンバ内のガスを排気して内部を減圧した状態で、前記処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給し、該保護膜形成ガスをプラズマ化して前記シリコン基板に保護膜を形成する保護膜形成工程とを交互に繰り返して実行するように構成されたエッチング方法において、
前記エッチング工程終了の予め設定された時間前になると、前記エッチングガスの供給を停止するとともに、停止後、該エッチング工程の終了に至るまで、前記処理チャンバ内から排気する排気流量を、該設定時間経過前の排気流量よりも多くし、
前記保護膜形成工程終了の予め設定された時間前になると、前記保護膜形成ガスの供給を停止するとともに、停止後、該保護膜形成工程の終了に至るまで、前記処理チャンバ内から排気する排気流量を、該設定時間経過前の排気流量よりも多くするようにしたことを特徴とするエッチング方法に係る。
【００１６】
そして、このエッチング方法は、以下のエッチング装置によってこれを好適に実施することができる。
即ち、このエッチング装置は、
閉塞空間を有する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内の下部側に配設され、シリコン基板が載置される基台と、
前記基台に高周波電力を印加する基台電力供給手段と、
前記処理チャンバ内にエッチングガス及び保護膜形成ガスを供給するとともに、該エッチングガス及び保護膜形成ガスの供給流量をそれぞれ調整可能に構成されたガス供給手段と、
前記処理チャンバの外部近傍に配設されたコイルと、
前記コイルに高周波電力を印加して前記処理チャンバ内のエッチングガス及び保護膜形成ガスをプラズマ化するコイル電力供給手段と、
前記処理チャンバ内のガスを排気して内部を減圧するとともに、該ガスの排気流量を調整可能に構成された排気手段と、
前記基台電力供給手段，コイル電力供給手段，ガス供給手段及び排気手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御して前記処理チャンバ内に供給される前記エッチングガス及び保護膜形成ガスの供給流量を調整することにより、前記エッチングガスを前記処理チャンバ内に供給して前記シリコン基板をエッチングするエッチング工程と、前記保護膜形成ガスを前記処理チャンバ内に供給して前記シリコン基板に保護膜を形成する保護膜形成工程とを交互に繰り返して実行するとともに、少なくとも前記エッチング工程の実行時に、前記基台電力供給手段によって前記基台に高周波電力を印加するように構成されたエッチング装置であって、
前記制御手段は、前記エッチング工程終了の予め設定された時間前になると、前記ガス供給手段からの前記エッチングガスの供給を停止するとともに、前記排気手段を制御することにより、停止後、該エッチング工程の終了に至るまで、前記処理チャンバ内から排気される排気流量を該設定時間経過前の排気流量よりも多くし、
前記保護膜形成工程終了の予め設定された時間前になると、前記ガス供給手段からの前記保護膜形成ガスの供給を停止するとともに、前記排気手段を制御することにより、停止後、該保護膜形成工程の終了に至るまで、前記処理チャンバ内から排気する排気流量を、該設定時間経過前の排気流量よりも多くするように構成される。
【００１７】
このエッチング装置によれば、シリコン基板が処理チャンバ内の基台上に載置された後、エッチングガスを処理チャンバ内に供給して行うエッチング工程と保護膜形成ガスを処理チャンバ内に供給して行う保護膜形成工程とが交互に繰り返されることにより、シリコン基板がエッチングされる。
【００１８】
即ち、エッチング工程では、制御手段による制御の下、ガス供給手段から一定流量のエッチングガスが処理チャンバ内に供給されるとともに、コイル電力供給手段及び基台電力供給手段により高周波電力がコイル及び基台にそれぞれ印加される。また、処理チャンバ内は、その内部のガスが排気手段により一定流量で排気され、所定圧力に減圧される。
【００１９】
コイルに高周波電力が印加されると、処理チャンバ内に磁界が形成され、この磁界によって誘起される電界により、処理チャンバ内のエッチングガスがイオン，電子，ラジカルなどを含むプラズマとされる。また、基台に高周波電力が印加されると、当該基台とプラズマとの間に電位差（バイアス電位）が生じる。
【００２０】
前記ラジカルは、シリコン原子と化学反応し、イオンは、バイアス電位によりシリコン基板（基台）側に向け移動して衝突する。これにより、所定パターン（線や円など）の、レジスト等のマスクで覆われたシリコン基板は、当該マスクで覆われていない部分だけがエッチングされ、所定の幅及び深さを備えた溝や穴が形成される。
【００２１】
一方、保護膜形成工程では、上記と同様に、制御手段による制御の下、ガス供給手段から一定流量の保護膜形成ガスが処理チャンバ内に供給されるとともに、コイル電力供給手段により高周波電力がコイルに印加される。また、処理チャンバ内は、その内部のガスが排気手段により一定流量で排気され、所定圧力に減圧される。
【００２２】
処理チャンバ内に供給された保護膜形成ガスは、前記電界によりイオン，電子，ラジカルなどを含むプラズマとされ、このラジカルから重合物が生成されて前記溝や穴の側壁及び底面に堆積する。これにより、当該側壁及び底面には、エッチングガスから生成されるラジカルと反応しない保護膜が形成される。
【００２３】
したがって、エッチング工程において、イオン照射の多い溝や穴の底面では、イオン照射による保護膜の除去並びにラジカル及びイオン照射によるエッチングが進行し、イオン照射の少ない溝や穴の側壁では、イオン照射による保護膜の除去のみが進行して当該側壁のエッチングが防止され、保護膜形成工程においては、前記底面及び側壁に重合物が再度堆積して保護膜が形成され、エッチング工程で形成された新たな側壁がすぐに保護される。これにより、エッチングは溝や穴の深さ方向にのみ進行する。
【００２４】
ところで、上述のように、エッチング工程から保護膜形成工程に移行する際や、保護膜形成工程からエッチング工程に移行する際における、処理チャンバ内のガスの入れ換え（置換）には、一定の時間がかかることから、各工程の開始後、一定時間が経過するまでは、エッチングガスと保護膜形成ガスとが混ざった状態となって、エッチング工程や保護膜形成工程で行うべき、シリコン基板に対するエッチングや保護膜の形成を十分に行うことができないため、当該ガスの入れ換え時間が長くなると、エッチング速度や、エッチングの形状精度、マスク選択比が低下するという問題を生じる。
【００２５】
そこで、本発明に係るエッチング装置では、前記制御手段がガス供給手段からのガス供給流量及び排気手段による排気流量を制御することにより、エッチング工程終了の所定時間前になると、エッチングガスの供給を停止するとともに、停止後、当該工程の終了に至るまで、処理チャンバ内からの排気流量を当該設定時間経過前よりも（前記一定流量よりも）多くし、同様に、前記保護膜形成工程終了の予め設定された時間前になると、前記保護膜形成ガスの供給を停止するとともに、停止後、該保護膜形成工程の終了に至るまで、前記処理チャンバ内から排気する排気流量を、該設定時間経過前の排気流量よりも多くするように構成している。
【００２６】
したがって、エッチング工程から保護膜形成工程に移行する際には、処理チャンバ内のエッチングガスを予め所定量排気した後、処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給することができ、保護膜形成工程からエッチング工程に移行する際には、処理チャンバ内の保護膜形成ガスを予め所定量排気した後、処理チャンバ内にエッチングガスを供給することができるので、当該処理チャンバ内のガスを効率的に入れ換えることができ、短時間で処理チャンバ内を、エッチング工程ではエッチングガス雰囲気に、保護膜形成工程では保護膜形成ガス雰囲気にすることができる。
【００２７】
また、工程移行時に制御手段がガス供給手段を制御してガス供給を停止させるようにしても、ガス供給手段から処理チャンバ内に供給されるガス流量が実際にゼロとなるまでには遅れ（タイムラグ）を生じるので、各工程終了の所定時間前に制御手段がガス供給を停止させるようにすることで、工程終了後（工程移行後）も引き続きエッチングガスや保護膜形成ガスが供給されるといった不都合を防止することができ、このことによっても、処理チャンバ内のガスを効率的に入れ換えることができる。
【００２８】
これにより、エッチングガスと保護膜形成ガスとが混ざった状態となる時間を短くして、エッチング工程におけるエッチングや保護膜形成工程における保護膜の形成を十分に行わせることができ、エッチング速度を速くすることができるとともに、良質な保護膜を形成して高精度なエッチング形状及び高いマスク選択比を得ることができる。
【００２９】
尚、前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御することにより、前記保護膜形成工程の終了前から前記エッチングガスを供給し始め、この供給開始から、前記エッチング工程の開始後予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給するエッチングガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするとともに、前記エッチング工程の終了前から前記保護膜形成ガスを供給し始め、この供給開始から、前記保護膜形成工程の開始後予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給する保護膜形成ガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量（前記一定流量）よりも多くするように構成されていても良い。
【００３０】
このようにすれば、各工程の終了前から、即ち、各工程の開始前から当該工程の開始後所定時間が経過するまで処理チャンバ内に高流量のガスを供給することにより、処理チャンバ内のガスを効率的に入れ換えて、短時間で処理チャンバ内を当該ガス雰囲気とすることができる。
【００３１】
また、ガス供給の停止時と同様、工程移行時に制御手段がガス供給手段を制御してガス供給を開始させるようにしても、ガス供給手段から処理チャンバ内に所定流量のガスが実際に供給され始めるまでには遅れ（タイムラグ）を生じるので、各工程の開始前からガスを供給し始めるようにすることで、当該工程の開始直後に、処理チャンバ内へのガス供給が行われていない時間帯が発生するのを防止することができ、このことによっても、処理チャンバ内のガスを効率的に入れ換えることができる。
【００３２】
これにより、上記と同様、エッチングガスと保護膜形成ガスとが混ざった状態となる時間を短くして、エッチング速度を速くしたり、マスク選択比を高くしたり、高精度なエッチング形状を得ることができる。
【００３３】
また、前記制御手段は、上記処理に代えて、前記ガス供給手段を制御することにより、前記エッチング工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給されるエッチングガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量（前記一定流量）よりも多くするとともに、前記保護膜形成工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給する保護膜形成ガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするように構成されていても良い。
【００３４】
このようにしても、各工程開始後の所定時間内に処理チャンバ内に供給される高流量のガスにより、処理チャンバ内のガスを効率的に入れ換えることができるので、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、本発明は、
処理チャンバ内の基台上に載置されたシリコン基板をエッチングする方法であって、
前記処理チャンバ内にエッチングガスを供給し、該エッチングガスをプラズマ化するとともに、前記基台にバイアス電位を与えて前記シリコン基板をエッチングするエッチング工程と、前記処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給し、該保護膜形成ガスをプラズマ化して前記シリコン基板に保護膜を形成する保護膜形成工程とを交互に繰り返して実行するように構成されたエッチング方法において、
前記エッチング工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給するエッチングガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするとともに、前記保護膜形成工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給する保護膜形成ガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするようにしたことを特徴とするエッチング方法に係る。
【００３６】
そして、このエッチング方法は、以下のエッチング装置によってこれを好適に実施することができる。
即ち、このエッチング装置は、
閉塞空間を有する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内の下部側に配設され、シリコン基板が載置される基台と、
前記基台に高周波電力を印加する基台電力供給手段と、
前記処理チャンバ内にエッチングガス及び保護膜形成ガスを供給するとともに、該エッチングガス及び保護膜形成ガスの供給流量をそれぞれ調整可能に構成されたガス供給手段と、
前記処理チャンバの外部近傍に配設されたコイルと、
前記コイルに高周波電力を印加して前記処理チャンバ内のエッチングガス及び保護膜形成ガスをプラズマ化するコイル電力供給手段と、
前記基台電力供給手段，コイル電力供給手段及びガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御して前記処理チャンバ内に供給される前記エッチングガス及び保護膜形成ガスの供給流量を調整することにより、前記エッチングガスを前記処理チャンバ内に供給して前記シリコン基板をエッチングするエッチング工程と、前記保護膜形成ガスを前記処理チャンバ内に供給して前記シリコン基板に保護膜を形成する保護膜形成工程とを交互に繰り返して実行するとともに、少なくとも前記エッチング工程の実行時に、前記基台電力供給手段によって前記基台に高周波電力を印加するように構成されたエッチング装置であって、
前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御することにより、前記エッチング工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給されるエッチングガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするとともに、前記保護膜形成工程開始後、予め設定された時間が経過するまで、前記処理チャンバ内に供給する保護膜形成ガスの供給流量を、該設定時間経過後の供給流量よりも多くするように構成される。
【００３７】
この場合においても、上述のように、エッチング工程において、イオン照射の多い溝や穴の底面では、イオン照射による保護膜の除去並びにラジカル及びイオン照射によるエッチングが進行し、イオン照射の少ない溝や穴の側壁では、イオン照射による保護膜の除去のみが進行して当該側壁のエッチングが防止され、保護膜形成工程においては、前記底面及び側壁に重合物が再度堆積して保護膜が形成され、エッチング工程で形成された新たな側壁がすぐに保護される。こうして、エッチングは溝や穴の深さ方向にのみ進行する。
【００３８】
そして、このエッチング装置では、前記制御手段が、前記ガス供給手段を制御することにより、前記各工程開始後、所定時間が経過するまで、高流量のガスを処理チャンバ内に供給するように構成されているので、処理チャンバ内のガスを効率的に入れ換えることができ、上記と同様の効果が得られる。
【００３９】
尚、この場合においても、前記制御手段は、前記ガス供給手段を制御することにより、前記エッチング工程における前記設定時間経過後の供給流量よりも多い流量で前記エッチングガスを前記保護膜形成工程の終了前から供給し始めるとともに、前記保護膜形成工程における前記設定時間経過後の供給流量よりも多い流量で前記保護膜形成ガスを前記エッチング工程の終了前から供給し始めるように構成されていても良く、このようにしても、上記と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００４０】
以上のように、本発明に係るエッチング方法及びエッチング装置によれば、エッチング工程から保護膜形成工程への移行時及び保護膜形成工程からエッチング工程への移行時に、処理チャンバ内のガスを効率的に入れ換えることができるので、エッチング工程及び保護膜形成工程でエッチング及び保護膜の形成をそれぞれ十分に進行させることができ、エッチング速度を速くしたり、マスク選択比を高くしたり、精度の高いエッチング形状を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング装置の概略構成を一部ブロック図で示した断面図である。
【００４２】
図１に示すように、本例のエッチング装置１は、閉塞空間を有する処理チャンバ１１と、処理チャンバ１１内の下部側に配設され、エッチング対象のシリコン基板Ｋが載置される基台１２と、処理チャンバ１１内のガスを排気して内部を減圧する排気装置１４と、処理チャンバ１１内にエッチングガス及び保護膜形成ガスを供給するガス供給装置２０と、処理チャンバ１１内に供給されたエッチングガス及び保護膜形成ガスをプラズマ化するプラズマ生成装置３０と、基台１２に高周波電力を印加して、当該基台１２とプラズマとの間に電位差（バイアス電位）を生じさせる第１高周波電源１３と、排気装置１４，ガス供給装置２０，プラズマ生成装置３０及び第１高周波電源１３などの作動を制御する制御装置４０とを備える。
【００４３】
前記処理チャンバ１１は、プラズマ生成室１１ａ及びこの下側に設けられる反応室１１ｂから構成され、前記基台１２は、第１高周波電源１３によって高周波電力が印加される電極１２ａを備え、前記反応室１１ｂ内に配置されている。
【００４４】
前記排気装置１４は、処理チャンバ１１の反応室１１ｂの側壁に接続される排気管１５と、排気管１５に接続された真空ポンプ１６と、排気管１５内を流通するガス流量を調整する流量調整機構１７とからなり、真空ポンプ１６によって処理チャンバ１１内部のガスが外部に排気されることで、当該処理チャンバ１１内の圧力が所定圧力に減圧される。
【００４５】
前記ガス供給装置２０は、処理チャンバ１１のプラズマ生成室１１ａの天井部に接続される供給管２１と、流量調整機構２５，２６を介して供給管２１に接続したガスボンベ２２，２３とからなり、流量調整機構２５，２６によって流量調整されたガスがガスボンベ２２，２３からプラズマ生成室１１ａ内に供給される。
【００４６】
尚、ガスボンベ２２内にはエッチング用のＳＦ６ガスが、ガスボンベ２３内には保護膜形成用のＣ４Ｆ８ガスがそれぞれ充填されているが、エッチングガス及び保護膜形成ガスは、ＳＦ６ガス及びＣ４Ｆ８ガスに限定されるものではない。
【００４７】
前記プラズマ生成装置３０は、処理チャンバ１１のプラズマ生成室１１ａの外周部に配設されたコイル３１と、コイル３１に高周波電力を印加する第２高周波電源３２とからなり、第２高周波電源３２によりコイル３１に高周波電力を印加することで、プラズマ生成室１１ａ内に磁界を形成し、この磁界によって誘起される電界によりプラズマ生成室１１ａ内のガスをプラズマ化する。
【００４８】
前記制御装置４０は、図２及び図３に示すように、シリコン基板Ｋをエッチングするエッチング工程Ｅと、シリコン基板Ｋに保護膜を形成する保護膜形成工程Ｄとを所定時間ずつ交互に繰り返して実行するように構成されており、流量調整機構２５，２６を制御して、ガスボンベ２２，２３から処理チャンバ１１のプラズマ生成室１１ａ内に供給されるＳＦ６ガス及びＣ４Ｆ８ガスの流量を調整する供給流量制御部４１と、流量調整機構１７を制御して、真空ポンプ１７により処理チャンバ１１内から排気されるガスの流量を調整する排気流量制御部４２と、第１高周波電源１３を制御して基台１２（電極１２ａ）に印加される高周波電力を調整する基台電力制御部４３と、第２高周波電源３２を制御してコイル３１に印加される高周波電力を調整するコイル電力制御部４４とからなる。
【００４９】
前記供給流量制御部４１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ガスボンベ２２，２３からプラズマ生成室１１ａ内に供給されるＳＦ６ガス及びＣ４Ｆ８ガスの流量を変化させることにより、エッチング工程Ｅの実行時には主としてＳＦ６ガスを供給し、保護膜形成工程Ｄの実行時には主としてＣ４Ｆ８ガスを供給する。
【００５０】
より具体的には、ＳＦ６ガスについては、エッチング工程Ｅの開始前から、即ち、保護膜形成工程Ｄ終了の所定時間前になった（符号Ｄｅで示す処理時間帯に入った）時点で供給し始めて、当該エッチング工程Ｅ終了の所定時間前になるまで（符号Ｅｅで示す処理時間帯になるまで）継続して供給するとともに、当該供給開始からエッチング工程Ｅの開始後、一定時間が経過するまでは（符号Ｅｓで示す処理時間帯が終わるまでは）、当該一定時間経過後の流量ＶＥ２よりも多い流量ＶＥ１で供給する。
【００５１】
一方、Ｃ４Ｆ８ガスについては、保護膜形成工程Ｄの開始前から、即ち、エッチング工程Ｅ終了の所定時間前になった（符号Ｅｅで示す処理時間帯に入った）時点で供給し始めて、当該保護膜形成工程Ｄ終了の所定時間前になるまで（符号Ｄｅで示す処理時間帯になるまで）継続して供給するとともに、当該供給開始から保護膜形成工程Ｄの開始後、一定時間が経過するまでは（符号Ｄｓで示す処理時間帯が終わるまでは）、当該一定時間経過後の流量ＶＤ２よりも多い流量ＶＤ１で供給する。
【００５２】
前記排気流量制御部４２は、図２（ｃ）に示すように、エッチング工程Ｅ及び保護膜形成工程Ｄの実行中継続して処理チャンバ１１内のガスを排気するとともに、エッチング工程Ｅ終了の所定時間前からエッチング工程Ｅが終了するまで（符号Ｅｅで示す処理時間帯）、及び保護膜形成工程Ｄ終了の所定時間前から保護膜形成工程Ｄが終了するまでは（符号Ｄｅで示す処理時間帯は）、それ以前の流量ＶＨ２よりも多い流量ＶＨ１で排気する。尚、前記流量ＶＨ１や流量ＶＨ２は、エッチング工程Ｅの実行時と保護膜形成工程Ｄの実行時とで異ならせるようにしても良い。
【００５３】
尚、ＳＦ６ガスの供給量を、その供給開始からエッチング工程Ｅの開始後一定時間が経過するまで供給流量ＶＥ１と多くし、並びに、Ｃ４Ｆ８ガス供給量を、その供給を開始してから保護膜形成工程Ｄの開始後一定時間が経過するまで供給量ＶＤ１と多くしているのは、図４に示すように、処理チャンバ１１内にＳＦ６ガス及びＣ４Ｆ８ガスを早期に充填する（処理チャンバ１１内の圧力を早期に安定させる）ためであり、また、エッチング工程Ｅ及び保護膜形成工程Ｄが終了する所定時間前になると、排気流量ＶＨ１を多くしているのは、図５に示すように、処理チャンバ１１内のガスを早期に排出して次工程に前工程のガスを残さないようにするためである。
【００５４】
また、ＳＦ６ガスをエッチング工程Ｅの開始前から供給し始め、Ｃ４Ｆ８ガスを保護膜形成工程Ｄの開始前から供給し始めるとともに、エッチング工程Ｅ及び保護膜形成工程Ｄの終了前にそれぞれ供給を停止しているのは、図４や図５に示すように、制御目標値としての制御供給流量と実際の供給流量との間に時間的な遅れを生じるためである。尚、図４（ａ）及び図５（ａ）は、本例におけるガス供給流量と時間との関係を示したグラフであり、図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、本例及び従来例における処理チャンバ内の圧力と時間との関係を示したグラフである。
【００５５】
前記基台電力制御部４３は、図３（ａ）に示すように、エッチング工程Ｅの開始からエッチング工程Ｅ終了の所定時間前になるまで（符号Ｅｅで示す処理時間帯になるまで）継続して所定の高周波電力ＷＰが基台１２に印加されるように第１高周波電源１３を制御し、前記コイル電力制御部４４は、エッチング工程Ｅ及び保護膜形成工程Ｄの実行時に所定の高周波電力ＷＣがコイル３１に印加されるように第２高周波電源３２を制御する。
【００５６】
以上のように構成された本例のエッチング装置１によれば、シリコン基板Ｋが反応室１１ｂ内の基台１２上に載置された後、エッチング工程Ｅと保護膜形成工程Ｄとが交互に繰り返されてシリコン基板Ｋがエッチングされる。
【００５７】
即ち、エッチング工程Ｅを行うべく、まず、制御装置４０による制御の下、流量調整機構２５により流量ＶＥ１に調整されたＳＦ６ガスがガスボンベ２２からプラズマ生成室１１ａ内に供給されるとともに、各高周波電源１３，３２により所定の高周波電力が基台１２及びコイル３１にそれぞれ印加される。また、制御装置４０による制御の下、流量調整機構１７により流量ＶＨ２に調整されたガスが処理チャンバ１１内から真空ポンプ１６によって排気され、当該処理チャンバ１１の内部が所定の圧力に減圧される。
【００５８】
エッチング工程Ｅの開始から一定時間が経過して符号Ｅｓで示す処理時間帯が終わると、ＳＦ６ガスは流量ＶＥ２に下げられて供給され、この後、エッチング工程Ｅ終了の所定時間前になって符号Ｅｅで示す処理時間帯に入ると、ＳＦ６ガスの供給及び基台１２への高周波電力の印加が停止されるとともに、処理チャンバ１１内のガスが流量ＶＨ１に上げられて排気される。
【００５９】
また、このとき、エッチング工程Ｅから保護膜形成工程Ｄに工程を移行すべく、保護膜形成工程Ｄの開始に先立って、制御装置４０による制御の下、流量調整機構２６により流量ＶＤ１に調整されたＣ４Ｆ８ガスがガスボンベ２３からプラズマ生成室１１ａ内に供給される。
【００６０】
エッチング工程Ｅから保護膜形成工程Ｄに工程が移行すると、処理チャンバ１１内のガスが流量ＶＨ２に下げられて排気され、当該処理チャンバ１１の内部が所定の圧力に減圧される。そして、保護膜形成工程Ｄの開始から一定時間が経過して符号Ｄｓで示す処理時間帯が終わると、Ｃ４Ｆ８ガスは流量ＶＤ２に下げられて供給され、この後、保護膜形成工程Ｄ終了の所定時間前になって符号Ｄｅで示す処理時間帯に入ると、Ｃ４Ｆ８ガスの供給が停止されるとともに、処理チャンバ１１内のガスが流量ＶＨ１に上げられて排気される。
【００６１】
また、このとき、保護膜形成工程Ｄからエッチング工程Ｅに工程を移行すべく、エッチング工程Ｅの開始に先立ち、流量ＶＥ１に調整されたＳＦ６ガスがガスボンベ２２からプラズマ生成室１１ａ内に供給される。
【００６２】
保護膜形成工程Ｄからエッチング工程Ｅに工程が移行すると、処理チャンバ１１内のガスが流量ＶＨ２に下げられて排気され、当該処理チャンバ１１の内部が所定の圧力に減圧されるとともに、高周波電源１３により所定の高周波電力が基台１２に印加される。この後、エッチング工程Ｅの開始から一定時間が経過して符号Ｅｓで示す処理時間帯が終わると、ＳＦ６ガスは流量ＶＥ２に下げられて供給される。
【００６３】
以降、このような処理（操作）が順次繰り返されることにより、エッチング工程Ｅと保護膜形成工程Ｄとが交互に繰り返されるが、エッチング工程Ｅでは、プラズマ生成室１１ａ内のＳＦ６ガスが、コイル３１によって形成された電界によりイオン，電子，Ｆラジカルなどを含むプラズマとされ、Ｆラジカルがシリコン原子と化学反応したり、イオンが基台１２とプラズマとの間に生じた電位差（バイアス電位）により基台１２（シリコン基板Ｋ）側に向け移動して衝突することで、シリコン基板Ｋがエッチングされ、マスクによりパターニングされた当該シリコン基板Ｋには溝や穴が形成される。
【００６４】
一方、保護膜形成工程Ｄでは、プラズマ生成室１１ａ内のＣ４Ｆ８ガスが、前記電界によりイオン，電子，ラジカルなどを含むプラズマとされ、このラジカルから重合物が生成されて前記溝や穴の側壁及び底面に堆積し、当該側壁及び底面には、Ｆラジカルと反応しない保護膜（フロロカーボン膜）が形成される。
【００６５】
したがって、エッチング工程Ｅにおいて、イオン照射の多い溝や穴の底面では、イオン照射による保護膜の除去並びにＦラジカル及びイオン照射によるエッチングが進行し、イオン照射の少ない溝や穴の側壁では、イオン照射による保護膜の除去のみが進行して当該側壁のエッチングが防止され、保護膜形成工程Ｄにおいては、前記底面及び側壁に重合物が再度堆積して保護膜が形成され、エッチング工程Ｅで形成された新たな側壁がすぐに保護される。こうして、エッチングは溝や穴の深さ方向にのみ進行する。
【００６６】
ところで、上述のように、エッチング工程Ｅから保護膜形成工程Ｄに移行する際や、保護膜形成工程Ｄからエッチング工程Ｅに移行する際における、処理チャンバ１１内のガスの入れ換え（置換）には、一定の時間がかかることから、各工程Ｅ，Ｄの開始後、一定時間が経過するまでは、ＳＦ６ガスとＣ４Ｆ８ガスとが混ざった状態となって、エッチング工程Ｅや保護膜形成工程Ｄで行うべき、シリコン基板Ｋに対するエッチングや保護膜の形成を十分に行うことができないため、当該ガスの入れ換え時間が長くなると、エッチング速度や、エッチングの形状精度、マスク選択比が低下するという問題を生じる。
【００６７】
そこで、本例のエッチング装置１では、エッチング工程Ｅや保護膜形成工程Ｄの終了する所定時間前になった（符号ＥｅやＤｅで示す処理時間帯に入った）時点でＳＦ６ガスやＣ４Ｆ８ガスの供給を停止するとともに、次工程を行うためのＣ４Ｆ８ガスやＳＦ６ガスを供給し始めて、次工程たる保護膜形成工程Ｄやエッチング工程Ｅの開始後、一定時間が経過するまで（符号ＤｓやＥｓで示す処理時間帯が終わるまで）、それ以降の流量ＶＤ２，ＶＥ２よりも多い流量ＶＤ１，ＶＥ１で供給し、更に、エッチング工程Ｅや保護膜形成工程Ｄが終了する所定時間前からエッチング工程Ｅや保護膜形成工程Ｄが終了するまでは（符号ＥｅやＤｅで示す処理時間帯は）、それ以前の流量ＶＨ２よりも多い流量ＶＨ１で処理チャンバ１１内のガスを排気するように構成している。
【００６８】
したがって、エッチング工程Ｅから保護膜形成工程Ｄに移行する際には、処理チャンバ１１内のＳＦ６ガスを高流量で排気しつつ、処理チャンバ１１内に高流量のＣ４Ｆ８ガスを所定時間供給し、保護膜形成工程Ｄからエッチング工程Ｅに移行する際には、処理チャンバ１１内のＣ４Ｆ８ガスを高流量で排気しつつ、処理チャンバ１１内に高流量のＳＦ６ガスを所定時間供給することで、当該処理チャンバ１１内のガスを効率的に入れ換えることができ、短時間で処理チャンバ１１内をＳＦ６ガス又はＣ４Ｆ８ガス雰囲気とすることができる。
【００６９】
また、供給流量制御部４１が流量調整機構２５，２６を制御してガス供給を停止させるようにしても、流量調整機構２５，２６とプラズマ生成室１１ａとの間の供給管２１内に存在するガスなどのために、処理チャンバ１１内に供給されるガス流量が実際にゼロとなるまでには遅れ（タイムラグ）を生じるので、各工程Ｅ，Ｄの終了する所定時間前に供給流量制御部４１がガス供給を停止させるようにすることで、工程Ｅ，Ｄの終了後（工程移行後）も引き続きＳＦ６ガスやＣ４Ｆ８ガスが供給されるといった不都合を防止することができ、このことによっても、処理チャンバ１１内のガスを効率的に入れ換えることができる。
【００７０】
また、更に、ガス供給の停止時と同様に、供給流量制御部４１が流量調整機構２５，２６を制御してガス供給を開始させるようにしても、流量調整機構２５，２６からプラズマ生成室１１ａまでの供給管２１の長さなどのために、処理チャンバ１１内に所定流量のガスが実際に供給され始めるまでには遅れ（タイムラグ）を生じるので、各工程Ｅ，Ｄの開始前からＳＦ６ガスやＣ４Ｆ８ガスを供給し始めるようにすることで、当該工程Ｅ，Ｄの開始直後に、処理チャンバ１１内へのガス供給が行われていない時間帯が発生するのを防止することができ、このことによっても、処理チャンバ１１内のガスを効率的に入れ換えることができる。
【００７１】
これにより、ＳＦ６ガスとＣ４Ｆ８ガスとが混ざった状態となる時間を短くして、エッチング工程Ｅにおけるエッチングや保護膜形成工程Ｄにおける保護膜の形成を十分に行わせることができ、エッチング速度を速くすることができるとともに、良質な保護膜を形成して高精度なエッチング形状及び高いマスク選択比を得ることができる。
【００７２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００７３】
上例において、前記供給流量制御部４１は、保護膜形成工程Ｄの終了する所定時間前になった時点でＳＦ６ガスを、エッチング工程Ｅの終了する所定時間前になった時点でＣ４Ｆ８ガスを供給するように構成されていたが、これに限られるものではなく、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、エッチング工程Ｅの開始と同時にＳＦ６ガスを供給し始め、保護膜形成工程Ｄの開始と同時にＣ４Ｆ８ガスを供給し始めるとともに、当該供給開始から一定時間が経過するまでは（符号ＥｓやＤｓで示す処理時間帯が終わるまでは）、当該一定時間経過後の流量ＶＥ２，ＶＤ２よりも多い流量ＶＥ１，ＶＤ１で供給するように構成されていても良い。尚、この場合も、前記排気流量制御部４２は、図６（ｃ）に示すように、上記と同様にして処理チャンバ１１内のガスの排気流量を制御する。
【００７４】
このようにしても、工程Ｄ開始後の所定時間内については、処理チャンバ１１内に高流量のＳＦ６ガスを供給し、同様に、工程Ｅ開始後の所定時間内については高流量のＣ４Ｆ８ガスを供給することにより、処理チャンバ１１内のガスを効率的に入れ換えて、短時間で処理チャンバ１１内を、工程ＤではＳＦ６ガス雰囲気に、工程ＥではＣ４Ｆ８ガス雰囲気とすることができることから、上記と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、上例では、ＳＦ６ガスの供給を停止する時間とＣ４Ｆ８ガスの供給を開始する時間が、Ｃ４Ｆ８ガスの供給を停止する時間とＳＦ６ガスの供給を開始する時間がそれぞれ同じになるように構成したが、それぞれ異ならせて設定することもできる。また、エッチング工程Ｅと保護膜形成工程Ｄの処理時間、符号Ｅｓと符号Ｄｓの処理時間及び符号Ｅｅと符号Ｄｅの処理時間は、それぞれ同じ処理時間であっても、異なる処理時間であっても良い。
【００７６】
尚、実施例１として、エッチング工程Ｅのとき、その全体の処理時間を４．３秒と、符号Ｅｓにおける処理時間を０．４秒と、符号Ｅｅにおける処理時間を０．３秒と、処理チャンバ１１内の圧力を１３Ｐａと、コイル３１に印加する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１２に印加する高周波電力を１７０Ｗと、符号ＥｓにおけるＳＦ６ガスの供給流量を６００ｍｌ／ｍｉｎと、符号Ｅｓと符号Ｅｅとの間におけるＳＦ６ガスの供給流量を４００ｍｌ／ｍｉｎと、符号Ｅｅ以外における、流量調整機構１７を構成する排気バルブの開度を８％と、符号Ｅｅにおける前記排気バルブの開度を３０％とし、保護膜形成工程Ｄのとき、その全体の処理時間を３．３秒と、符号Ｄｓにおける処理時間を０．４秒と、符号Ｄｅにおける処理時間を０．３秒と、処理チャンバ１１内の圧力を８Ｐａと、コイル３１に印加する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１２に印加する高周波電力を０Ｗと、符号ＤｓにおけるＣ４Ｆ８ガスの供給流量を４００ｍｌ／ｍｉｎと、符号Ｄｓと符号Ｄｅとの間におけるＣ４Ｆ８ガスの供給流量を２００ｍｌ／ｍｉｎと、符号Ｄｅ以外における前記排気バルブの開度を８％と、符号Ｄｅにおける前記排気バルブの開度を３０％とした条件で、所定の時間、図２のようにして、図７に示すような、マスクＭの開口幅Ｂ１が２μｍのシリコン基板Ｋをエッチングしたところ、エッチング速度が４．９４μｍ／ｍｉｎ、マスク選択比が５７、溝幅Ｂ２の最大値が２．５５μｍ、上部エッチング角度θ１が８９．８°、下部エッチング角度θ２が８９．７°で、側壁保護膜の破損による図７に示すような側壁のエッチング形状Ｐはなく、垂直なエッチング形状となった。ここで、図７に示すように、下部エッチング角度θ２とは、溝や穴Ｔの底面と側壁との間の角度を言い、上部エッチング角度θ１とは、溝や穴Ｔの深さ方向中央部における、底面に平行な面と側壁との間の角度を言う。
【００７７】
また、実施例２として、エッチング工程Ｅのとき、その全体の処理時間を４秒と、符号Ｅｓにおける処理時間を０．７秒と、符号Ｅｅにおける処理時間を０．３秒と、処理チャンバ１１内の圧力を１３Ｐａと、コイル３１に印加する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１２に印加する高周波電力を１７０Ｗと、符号ＥｓにおけるＳＦ６ガスの供給流量を６００ｍｌ／ｍｉｎと、符号Ｅｓと符号Ｅｅとの間におけるＳＦ６ガスの供給流量を４００ｍｌ／ｍｉｎと、符号Ｅｅ以外における前記排気バルブの開度を８％と、符号Ｅｅにおける前記排気バルブの開度を３０％とし、保護膜形成工程Ｄのとき、その全体の処理時間を３秒と、符号Ｄｓにおける処理時間を０．７秒と、符号Ｄｅにおける処理時間を０．３秒と、処理チャンバ１１内の圧力を８Ｐａと、コイル３１に印加する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１２に印加する高周波電力を０Ｗと、符号ＤｓにおけるＣ４Ｆ８ガスの供給流量を４００ｍｌ／ｍｉｎと、符号Ｄｓと符号Ｄｅとの間におけるＣ４Ｆ８ガスの供給流量を２００ｍｌ／ｍｉｎと、符号Ｄｅ以外における前記排気バルブの開度を８％と、符号Ｄｅにおける前記排気バルブの開度を３０％とした条件で、所定の時間、図６のようにして、図７に示すような、マスクＭの開口幅Ｂ１が２μｍのシリコン基板Ｋをエッチングしたところ、エッチング速度が５．０８μｍ／ｍｉｎ、マスク選択比が６８、溝幅Ｂ２の最大値が２．２２μｍ、上部エッチング角度θ１が８９．７°、下部エッチング角度θ２が８９．１°で、側壁保護膜の破損による図７に示すような側壁のエッチング形状Ｐはなく、順テーパエッチング形状となった。
【００７８】
一方、比較例として、エッチング工程Ｅのとき、その処理時間を４秒と、処理チャンバ１１内の圧力を１３Ｐａと、コイル３１に印加する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１２に印加する高周波電力を１７０Ｗと、ＳＦ６ガスの供給流量を４００ｍｌ／ｍｉｎと、前記排気バルブの開度を８％とし、保護膜形成工程Ｄのとき、その処理時間を３秒と、処理チャンバ１１内の圧力を８Ｐａと、コイル３１に印加する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１２に印加する高周波電力を０Ｗと、Ｃ４Ｆ８ガスの供給流量を２００ｍｌ／ｍｉｎと、前記排気バルブの開度を８％とした条件で、所定の時間、図８のようにして、図７に示すような、マスクＭの開口幅Ｂ１が２μｍのシリコン基板Ｋをエッチングしたところ、エッチング速度が４．４６μｍ／ｍｉｎ、マスク選択比が４８、溝幅Ｂ２の最大値が３．１１μｍ、上部エッチング角度θ１が９０．９°、下部エッチング角度θ２が８９．２°で、側壁保護膜の破損による図７に示すような側壁のエッチング形状Ｐを生じ、また、ボウイング形状となった。
【００７９】
かかる実施例１及び２と比較例とを対比すると、本例のエッチング装置１によれば、エッチング速度が速く、マスク選択比が高く、図７に示すような側壁のエッチング形状Ｐやボウイング形状を生じないことがわかり、このことからも、本例のエッチング装置１は、エッチング速度を速くしたり、マスク選択比を高くしたり、エッチング精度を上げることができると言える。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態に係るエッチング装置の概略構成を一部ブロック図で示した断面図である。
【図２】本実施形態における、ＳＦ６ガス及びＣ４Ｆ８ガスの供給流量、並びに処理チャンバ内のガス排気流量の制御状態を示したタイミングチャートである。
【図３】本実施形態における、基台及びコイルに印加される高周波電力の制御状態を示したタイミングチャートである。
【図４】本実施形態における、ガス供給流量及び処理チャンバ内の圧力と時間との関係をそれぞれ示したグラフである。
【図５】本実施形態における、ガス供給流量及び処理チャンバ内の圧力と時間との関係をそれぞれ示したグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態における、ＳＦ６ガス及びＣ４Ｆ８ガスの供給流量、並びに処理チャンバ内のガス排気流量の制御状態を示したタイミングチャートである。
【図７】シリコン基板の断面形状を説明するための説明図である。
【図８】従来例における、エッチングガス及び保護膜形成ガスの供給流量の制御状態を示したタイミングチャートである。
【図９】従来例における、ガス供給流量及び処理チャンバ内の圧力と時間との関係をそれぞれ示したグラフである。
【図１０】従来例における、ガス供給流量及び処理チャンバ内の圧力と時間との関係をそれぞれ示したグラフである。
【符号の説明】
【００８１】
１    エッチング装置
１１  処理チャンバ
１１ａ  プラズマ生成室
１１ｂ  反応室
１２  基台
１３  第１高周波電源
１４  排気装置
１６  真空ポンプ
１７  流量調整機構
２０  ガス供給装置
２２，２３  ガスボンベ
２５，２６  流量調整機構
３０  プラズマ生成装置
３１  コイル
３２  第２高周波電源
４０  制御装置
４１  供給流量制御部
４２  排気流量制御部
４３  基台電力制御部
４４  コイル電力制御部
Ｋ    シリコン基板
【図１】
0004512533.tif 000002
【図２】
0004512533.tif 000003
【図３】
0004512533.tif 000004
【図４】
0004512533.tif 000005
【図５】
0004512533.tif 000006
【図６】
0004512533.tif 000007
【図７】
0004512533.tif 000008
【図８】
0004512533.tif 000009
【図９】
0004512533.tif 000010
【図１０】
0004512533.tif 000011