(57)【要約】【課題】異なる処理ステップ間のプラズマ放電を継続させて、ウェハへの異物の付着を防止し、加工不良を生じないプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置を用いて真空処理室内にプラズマを発生させて複数の処理ステップにより試料の処理を行なうプラズマ処理方法であって、それぞれ異なる処理圧力条件を有する複数の処理ステップｔ２〜ｔ３、ｔ９〜ｔ１１、ｔ１７〜ｔ１８を有し、各処理ステップの間に真空処理室内に試料をエッチングせずかつプラズマ放電を継続可能なガスを導入してプラズマ放電を継続する移行ステップｔ３〜ｔ９、ｔ１１〜ｔ１７を設け、それぞれの移行ステップでは、真空処理室内の処理圧力を前の処理ステップにおける処理圧力に保った後、後の処理ステップの処理圧力に滑らかに変化させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置を用いて真空処理室内にプラズマを発生させて複数の処理ステップにより試料の処理を行なうプラズマ処理方法において、
前記複数の処理ステップは、それぞれ異なる処理圧力条件を有しており、各処理ステップの間に前記真空処理室内に試料をエッチングせずかつプラズマ放電を継続可能なガスを導入してプラズマ放電を継続する移行ステップを設け、それぞれの移行ステップでは、真空処理室内の処理圧力を前の処理ステップにおける処理圧力に保った後、後の処理ステップの処理圧力に滑らかに変化させる
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理方法において、
前記移行ステップでは、プラズマ放電を継続安定させるための磁気コイル条件および高周波電力条件を、前後の処理ステップの加工処理条件とは異なる条件に設定する
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】
請求項１記載のプラズマ処理方法において、
前記移行ステップで、真空処理室内の処理圧力を前の処理ステップや後の処理ステップの処理圧力と均等に保つにあたって、前記試料をエッチングせずかつプラズマ放電を継続可能なガスの流量を調整する
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項４】
請求項１記載のプラズマ処理方法において、
前記プラズマ処理装置にガス成分を分析する手段を備え、
前記移行ステップで、ガス成分を分析し、プラズマ中のガス組成が次の処理ステップにおける処理ガスの組成となったときをトリガとして、次の処理ステップに切り換える
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５】
内部に試料台を配置する真空処理室と、試料をエッチング処理する第１のガスを供給する第１のガス供給系と、試料のエッチングの進行を生じさせない第２のガスを供給する第２のガス供給系と、前記真空処理室内に磁場を形成する磁気コイルと、前記真空処理室内にプラズマを生成させる高周波電力供給系と、試料台にＲＦバイアスを供給するＲＦバイアス電源と、前記真空処理室内を真空にする排気系と、前記第１のガス供給系および／または前記第２のガス供給系から前記真空処理室内にガスを供給するガス流路と、前記第１のガス供給系または前記第２のガス供給系から前記真空処理室内をバイパスして前記排気系にガスを供給するバイパスガス流路とを備えたプラズマ処理装置において、
前記第１のガス供給系は、第１のガスを供給するガス供給源と、第１のガス流量を制御する流量制御手段と、第１のガスの前記ガス流路への流れを開閉する第１のガスバルブと、第１のガスの前記ガスバイパス流路への流れを開閉する第１のガスバイパスバルブとを備え、
前記第２のガス供給系は、第２のガスを供給するガス供給源と、第２のガス流量を制御する流量制御手段と、第２のガスの前記ガス流路への流れを開閉する第２のガスバルブと、第２のガスの前記ガスバイパス流路への流れを開閉する第２のガスバイパスバルブとを備えた
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項５記載のプラズマ処理装置において、
前記真空処理室内に配置した前記試料を処理する場合に先の処理ステップと後の処理ステップの間で前記真空処理室内への前記第２のガスの供給を制御するプラズマ制御手段を設け、
前記プラズマ制御手段は、前記真空処理室内に配置した前記試料を処理するにあたって、先の処理ステップの処理圧力を維持しつつプラズマ放電を継続したまま先の処理ステップの処理ガスから第２のガスに切り換えて前記真空処理室へ供給し、その後次の処理ステップの処理圧力になるよう真空処理室へ供給される第２のガスを制御する手段である
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項６記載のプラズマ処理装置において、
前記プラズマ制御手段は、前記真空処理室内へ供給される前記第２のガス流量を制御して処理圧力を制御する手段である
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項６記載のプラズマ処理装置において、
前記プラズマ制御手段は、排気系を制御して前記真空処理室内の処理圧力を制御する手段である
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造にかかるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空処理室内にプラズマを発生させて試料の処理を行なうプラズマ処理装置では、加工処理条件が、複数のステップを必要とする場合がある。例えば、プラズマエッチング処理装置では、ゲート酸化膜上のポリシリコンをエッチングしてゲート電極を形成する場合に、第１ステップにおいて、ポリシリコンの均一性が良好で、エッチング速度が大きい処理条件を設定して、エッチングを実施し、ポリシリコンがエッチングされて、ゲート酸化膜が露出する時点からは、ポリシリコンのエッチング速度に対して、十分小さいゲート酸化膜エッチング速度を満たす処理条件の第２ステップに切り替え、エッチングを行う必要がある。
【０００３】
この場合、第１ステップから第２ステップへの処理条件の移行にあたって、プラズマ放電を連続して処理すると、第１ステップのエッチングガスと第２ステップのエッチングガスが混在する時間が発生して、異なるエッチングガスが混在する時間中に意図しないエッチングが進行し、ゲート電極の加工に影響をおよぼすという問題がある。また、第１ステップと第２ステップで処理圧力が大きく異なるとき、プラズマ放電を連続して処理すると、プラズマを安定して継続できない場合があった。つまり、ガス混在時間中のエッチングの加工精度への影響を除き、プラズマ放電の安定性を確保するために、エッチング条件およびプラズマ放電を一旦中断し、エッチング室内のガスを切り替えた後、次のステップのエッチングを行っていた。
【０００４】
このような例として、プラズマ装置の同一チャンバ内で異なる種類の処理が連続して行われる場合に、前工程で用いた処理ガスの残留成分の影響が次工程に及ばないようにするために、前工程を終了した後、処理ガスを一旦排気するか、または不活性ガスと置換することが行われている。例えば、ウェハ上で３層レジストプロセスの下層レジスト層をＯ２プラズマを用いてエッチングした後、バイアス印加用のＲＦ電源をウェハステージから切り離し、一旦Ｏ２ガスを排気してからＨｅガスを挿入し、ウェハを保持していた単極式静電チャックの残留電荷を、Ｈｅプラズマを通じて除去することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、金属膜上の絶縁膜と反射防止膜とを同一の反応室内でエッチングする際におけるエッチング対象物へのパーティクルの散布を抑制し、パターン欠陥の発生を抑制するために、プラズマエッチング装置の反応室内に、金属膜と、反射防止膜とパターン形成された感光性樹脂膜とが順に積層されてなる部分を有する積層体を配置し、反応室内に第１のエッチングガス（フロロカーボン）を供給し、プラズマエッチングガスを供給してプラズマエッチング装置からの放電によりプラズマを生成して反射防止膜をエッチングし、放電を継続した状態で、反応室内にガス流量が第１のエッチングガス流量の−１０％〜＋１０％、ガスの圧力が第１のエッチングガスのガス圧力の−５０％〜＋５０％である第２のエッチングガス（フロロカーボン）を供給し、プラズマを生成して絶縁膜をエッチングすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、半導体装置の電気特性を劣化させないようにした配線層のドライエッチング方法において、配線層上にマスクを形成した半導体基板の配線層の表面に生じている変質層をＣｌ２／Ｏ２を用いてドライエッチングして除去し、その後真空引きせず連続放電を行ったまま配線層をＣｌ２／Ｏ２を用いてドライエッチングし、さらに連続放電を継続したまま配線層のオーバーエッチングをＣｌ２／Ｏ２を用いてエッチングすることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
上記特許文献２の技術では、反射防止膜と絶縁膜を連続してエッチングしており、これらのふたつの膜は同じエッチングガスを用いてエッチングすることが可能である。また上記特許文献３の技術では、変質層および配線層を同じガスでエッチングしている。
【０００８】
上述のように、半導体装置の製造に当たっては、異なる層をエッチングするにあたって、異なるプロセスガスを用いる場合があるが、このような場合は、上記の技術は実行できない。例えば、エッチング速度と選択比の向上を目的として、現在の処理でよく使われているフッ素ガスをプロセスガスとして使用した場合、オーバーエッチングの段階では、下地の膜のエッチングを防ぐためフッ素を抜いた別のプロセスガスに切り替える必要があり、従来の技術では、一旦プラズマを止め、ガスを入れ替えざるを得ない状況にある。
【０００９】
半導体集積回路の高密度化および高集積度化に伴なって、エッチング中にウェハに付着する異物の大きさ、数の許容値が厳しくなってきている。エッチング処理前のウェハに異物が付着すると、この異物がマスクとなってエッチングを阻害し、極端な場合では、エッチング残りとなり、電気回路に短絡が生じたり、ゲート電極が仕様どおりに形成できず、加工不良を生じる。
【００１０】
エッチング中のプラズマには、プロセスガス、ガスとウェハ材料との反応生成物などがイオン化され、プラズマ中のイオンシースにトラップされている。プラズマ放電を中断すると、これらの物質が排気装置によって処理室外に排気されるとともに、イオンシースが消滅してイオンシースにトラップされている物質が、ウェハ上に落下する。すなわち、エッチングの途中でプラズマ放電を中断すると、ウェハに異物が付着し、前記加工不良を生じるという問題がある。
【特許文献１】特開平６−１７７０９１号公報
【特許文献２】特開２００２−２７０５８２号公報
【特許文献３】特開２００２−３４３７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、真空処理室内にプラズマ放電を生成させて試料の処理を行なうプラズマ処理装置を用いた、加工処理条件が複数の圧力の異なる処理ステップを有するプラズマ処理方法の実施にあたって、異なるステップへの移行時に、ウェハへの異物の付着を防止し、加工不良を生じないプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のプラズマ処理方法は、プラズマ処理条件の前後の処理ステップ間のガスの混在時間を極小にするために、真空処理室内のガスを、前の処理ステップの処理（プロセス）ガスから、試料のエッチングを進行させずプラズマ放電の生成を可能とする、例えば、Ａｒガスである移行ガスにプラズマ放電を継続したまま置換し、その後、後の処理ステップの処理ガスにプラズマ放電を継続したまま置換する。このとき、安定したプラズマ放電の継続が可能となるように、前の処理ステップの処理圧力を維持して前記移行ガスに置換し、その後処理圧力を次の処理ステップの処理圧力に滑らか移行させ、その後第２の処理ステップの処理ガスに置換する。本発明のプラズマ処理装置においては、このような働きをする圧力調整機構およびプラズマ制御機構を備えることにより、プラズマ放電連続処理を可能にする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプラズマ処理方法によれば、複数の処理ステップを有するプラズマ処理においても、異なる処理ステップへの移行時に、プラズマ放電を継続して処理ステップを移行することにより、ウェハへの異物の付着を防ぐことができ、前記加工不良を防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
本発明にかかるプラズマ処理方法を適用するプラズマ処理装置であるＥＣＲエッチング装置の構成を、図１を用いて説明する。
【００１６】
ＥＣＲエッチング処理装置は、エッチングガス（第１のガス）供給源１０１、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１０３、メインガスバルブ（第１のガスバルブ）１０５、メインガス配管（ガス流路）１０９を備えたメインガス供給系（第１のガス供給系）と、アルゴンガス（第２のガス）供給源１０２、マスフローコントローラ１０４、アルゴンガスバルブ（第２のガスバルブ）１０６を備えたアルゴンガス供給系（第２のガス供給系）と、前記メインガス供給系からエッチングガスとアルゴンガスが供給される真空処理室１１１と、高周波電源１１２、導波路１１３、高周波電力整合器１１４、導波路１１５を有し前記真空処理室１１１に高周波電力を供給する高周波電力供給系と、前記真空処理室１１１内に磁場を形成する磁気コイル１１６と、エッチング加工用の試料１１９を設置する試料台１１８と、真空処理室１１１内の圧力を測定する圧力計１２０と、開口断面積を連続して制御可能な可変バルブ１２１、それに続くターボ分子ポンプ１２２、排気配管１２４に接続される補助ポンプ１２３とからなる排気系を有している。さらに、ＥＣＲエッチング処理装置は、マスフローコントローラ１０３の下流からメインガスバイパスバルブ（第１のバイパスガスバルブ）１０７を介してエッチングガスが、マスフローコントローラ１０４の下流からアルゴンガスバイパスバルブ（第２のバイパスガスバルブ）１０８を介してアルゴンガスが、バイパスガス配管（バイパスガス流路）１１０を経由してターボ分子ポンプ１２２と補助ポンプ１２３の間に供給される。
【００１７】
このＥＣＲエッチング装置において、エッチングガス供給源１０１と、アルゴンガス供給源１０２から供給される処理ガス（プロセスガス）は、マスフローコントローラ１０３、マスフローコントローラ１０４により流量が制御されて、メインガスバルブ１０５、アルゴンガスバルブ１０６とメインガス配管１０９を経由し、真空処理室１１１に導入される。高周波電源１１２より出力される電力は、導波路１１３、高周波電力整合器１１４、導波路１１５を通り真空処理室１１１内に導入される。磁気コイル１１６によりＥＣＲ条件を満たすような磁場を形成させることができる。真空処理室１１１内に供給される高周波電力と磁場との相互作用によって、真空処理室１１１内に供給されたガスをプラズマ１１７化する。可変バルブ１２１、ターボ分子ポンプ１２２、補助ポンプ１２３により、真空処理室内の圧力を調整することができる。試料台１１８上にエッチング加工用の試料１１９を設置させ、ガス流量および処理圧力、高周波電力値ならびに磁場を制御し、プラズマ１１７を発生させ、試料台１１８に載置された試料（ウェハ）にＲＦバイアス（図示を省略）を印加することにより試料を加工することができる。
【００１８】
ＥＣＲエッチング装置は、前記真空処理室内に配置した前記試料を処理する場合に先の処理ステップと後の処理ステップの間で前記真空処理室内への前記第２のガスの供給を制御するプラズマ制御手段（図示を省略）を設け、前記プラズマ制御手段は、前記真空処理室内に配置した前記試料を処理するにあたって、先の処理ステップの処理圧力を維持しつつプラズマ放電を継続したまま先の処理ステップの処理ガスから第２のガスに切り換えて前記真空処理室へ供給し、その後次の処理ステップの処理圧力になるよう真空処理室へ供給される第２のガスを制御する手段である。また、前記プラズマ制御手段は、前記真空処理室内へ供給される前記第２のガス流量を制御して処理圧力を制御する手段である。さらに、前記プラズマ制御手段は、排気系を制御して前記真空処理室内の処理圧力を制御する手段である。
【００１９】
断面を示す図である図２を用いて、半導体装置が形成される半導体ウェハであるエッチング用試料１１９の構造の例を説明する。図２の左側はエッチング処理前の、右側がエッチング処理後の構造を示す。エッチング用試料１１９は、シリコン基板２０５上に、酸化膜２０４、ポリシリコン膜２０３、反射防止膜（ＢＡＲＣ）２０２上に、ホトレジストマスク２０１を有する。
【実施例１】
【００２０】
図３を用いて、図２に示したエッチング用試料１１９の処理シーケンスの第１の実施例を説明する。第１の実施例にかかる処理シーケンスは、３種類のエッチング加工ステップで構成されており、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、プロセスガスとしてエッチングガスとアルゴンガスを使う例えばＢＡＲＣをエッチングする第１の処理ステップを行い、時刻ｔ９から時刻ｔ１１までは、プロセスガスにエッチングガスのみを用い、アルゴンガスを用いないで例えばポリシリコン層をメインエッチングする第２の処理ステップを行い、時刻ｔ１７から時刻ｔ１８までは、プロセスガスとして、エッチングガスとアルゴンガスを使う例えばポリシリコン層をオーバーエッチングする第３の処理ステップを行う、処理シーケンスである。
【００２１】
本発明においては、第１の処理ステップと第２の処理ステップとの間、第２の処理ステップと第３の処理ステップとの間に、試料にエッチングを及ぼさずかつプラズマ放電を継続できるガスを用いて前の処理ステップから後の処理ステップへ移行させる、移行ステップを設けている。
【００２２】
時刻ｔ１で、メインガスバルブ１０５とアルゴンガスバルブ１０６を開としてエッチングガスとアルゴンガスとを真空処理室１１１内に導入し、可変バルブ１２１の開度を調整して真空処理室１１１内の処理圧力を調整する。真空処理室１１１内が所定の処理圧力値に制御された時刻ｔ２にて、磁気コイル電流値および高周波電力値をプロセス条件に設定して、プラズマ１１７を生成し、試料台１１８に所定のＲＦバイアスを印加して、例えばＢＡＲＣのエッチング加工を行なう。
【００２３】
例えば、ＢＡＲＣのエッチングが終了する時刻ｔ３にて、エッチングガスをメインガスバルブ１０５を閉とすることにより停止し、アルゴンガスが所定の流量になるようにマスフローコントローラ１０４を制御するとともに、真空処理室１１１内の処理圧力が第一の処理ステップの処理圧力を維持するように可変バルブ１２１の開度を所定の開度に変更する。同時に、磁気コイル電流値および高周波電力値も移行ステップにおいてプラズマ放電を維持可能な所定の値に変更し、ＲＦバイアスの印加を停止する。
【００２４】
時刻ｔ３から時刻ｔ４の間は、真空処理室１１１内の圧力変動を極小に保つように動作させる。
【００２５】
ここで、アルゴンガスの流量および可変バルブの開度の決め方について説明する。可変バルブ１２１は、気体の流れやすさ、つまりコンダクタンスを調整する機構である。可変バルブ１２１の入口側、つまり真空処理室１１１内の圧力をＰ（Ｐａ）、可変バルブ１２１の出口側、つまり、ターボ分子ポンプ１２２の入口側の圧力をＰ０（Ｐａ）とすると、ガス流量Ｑ（Ｐａ・ｍ３／Ｓｅｃ）と可変バルブ１２１のコンダクタンスＣ（ｍ３／Ｓｅｃ）として、Ｑ＝Ｃ（Ｐ−Ｐ０）の関係がなりたつ。ターボ分子ポンプ１２２の入口側の圧力Ｐ０は、ターボ分子ポンプ１２２に流すガスの種類とその流量で一意に決まる。このため、ガス流量ＱとコンダクタンスＣと圧力Ｐは、２つを定めると、残りの１つは前述の関係から、計算により求めることができる。
【００２６】
時刻ｔ３で設定する可変バルブ１２１の開度は、時刻ｔ９から開始する次のエッチング加工ステップ（第２の処理ステップ）の処理圧力となる開度とする。この開度は、エッチングガスの種類と流量、処理圧力が決められており、前述の計算により求めることができる。
【００２７】
時刻ｔ３で設定するアルゴンガスの流量は、先に計算で求めた可変バルブ１２１の開度において、時刻ｔ３までの現在のエッチング加工ステップ（第１の処理ステップ）の処理圧力に合うように、同じく前述の計算で求めることができる。
【００２８】
時刻ｔ４において、メインガス配管１０９を通過するエッチングガスの流量は０となり、メインガス配管１０９を通過するアルゴンガスの流量は、時刻ｔ３で設定した可変バルブ１２１の開度で処理圧力が第１の処理ステップの圧力を維持する値に達する。
【００２９】
時刻ｔ５から時刻ｔ７の間、マスフローコントローラ１０４を制御してアルゴンガスの流量を変化させて、処理圧力を時刻ｔ９から始まる次のエッチング加工ステップ（第２の処理ステップ）の値に合わせる。
【００３０】
時刻ｔ６において、メインガスバイパスバルブ１０７を開とすることによって、エッチングガスをバイパスガス配管１１０に流しはじめる。
【００３１】
時刻ｔ７に達する前に、バイパスガス配管１１０を流れるエッチングガスの流量は次のエッチング加工ステップ（第２の処理）におけるエッチングガス流量に達する。
【００３２】
時刻ｔ７において、真空処理室１１１内の処理圧力は、次のエッチング加工ステップ（第２の処理ステップ）の圧力に滑らかに達し、マスフローコントローラ１０４はこのときの流量を維持する。
【００３３】
時刻ｔ８において、バイパスガス配管１１０へのメインガスバイパスバルブ１０７を閉とし、メインガス配管１０９へのメインガスバルブ１０５を開とすることにより、エッチングガスを設定された流量でメインガス配管１０９から真空処理室１１１に導入させるとともに、アルゴンガスバルブ１０６を閉じてアルゴンガスの真空処理室１１１内への供給を停止する。
【００３４】
時刻ｔ８から時刻ｔ９の間は、真空処理室１１１内の圧力変動を極小に保つように動作させる。
【００３５】
時刻ｔ９において、磁気コイル電流値および高周波電力値ならびにＲＦバイアスの値を第２の処理のエッチング加工条件に設定し、第２の処理ステップの実行を開始する。
【００３６】
時刻ｔ３から時刻ｔ９までの間の移行ステップにおける磁気コイル電流値および高周波電力値は、アルゴンガスのプラズマ放電が、ガス流量や圧力に変化があっても、安定なプラズマを生成して継続できる条件を選択する。磁気コイル電流値および高周波電力値以外の、プラズマ放電を安定化する目的の電気回路、機械機構を設置して、切り替える方法も可能である。
【００３７】
時刻ｔ１０にて、アルゴンガスバイパスバルブ１０８を開としてアルゴンガスをバイパスガス配管１１０に流しはじめる。このときのアルゴンガス流量は、第２の処理ステップの後の移行ステップにおいて、可変バルブ１２１が第３の処理ステップにおける開度に変更された状態で処理圧力を第２の処理ステップの処理圧力と同じ圧力を得ることができる流量とする。
【００３８】
時刻ｔ１１にて、第２の処理ステップを終了し、ＲＦバイアスの印加を停止し、メインガスバルブ１０５を閉としてメインガス配管１０９へのエッチングガスの供給を停止する。同時にアルゴンガスバイパスバルブ１０８を閉じアルゴンガスバルブ１０６を開いてアルゴンガスをバイパスガス配管１１０からメインガス配管１０９へ移行させて真空処理室１１１内に導入させるとともに、可変バルブ１２１を第３の処理ステップにおける処理圧力を維持できる所定の開度に変更する。さらに、磁気コイル電流値および高周波電力値も第２の処理ステップの後の移行ステップにおいてプラズマ放電を維持可能な所定の値に変更する。これらの値の決め方については、時刻ｔ３の時と同じである。
【００３９】
時刻ｔ１２において、真空処理室１１１内へのエッチングガスの供給は停止し、真空処理室１１１内へ供給されるアルゴンガスの流量が、第２の処理ステップにおける処理圧力で、可変バルブ１２１の開度が第３の処理ステップにおける処理圧力を維持する値で、プラズマ放電を維持できる所定の値に達する。
【００４０】
時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の間は、真空処理室１１１内の圧力変動を極小に保つように動作させる。
【００４１】
時刻ｔ１２から時刻ｔ１３の間は、時刻ｔ１２で設定されたアルゴンガス流量を維持する。この間真空処理室１１１内は、試料のエッチング処理を進行させないプラズマ放電が継続される。
【００４２】
時刻ｔ１３において、マスフローコントローラ１０４を制御して、真空処理室１１１内の処理圧力の上昇を開始する。
【００４３】
時刻ｔ１３から時刻ｔ１５の間、マスフローコントローラ１０４を制御して、アルゴンガスの流量を滑らかに変化させて、真空処理室１１１内の処理圧力を時刻ｔ１７から始まる次のエッチング加工ステップ（第３の処理ステップ）の値に合わせる。
【００４４】
時刻ｔ１４において、エッチングガスをバイパスガス配管１１０に流しはじめる。
【００４５】
時刻ｔ１５において、真空処理室１１１内の圧力が第３の処理ステップの圧力条件に達すると、マスフローコントローラ１０４はその値を維持する。
【００４６】
時刻ｔ１５の前後でバイパスガス配管１１０を流れるエッチングガスの流量が、第３の処理ステップにおける処理圧力を維持する流量に達すると、この値を時刻ｔ１６まで維持する。
【００４７】
時刻ｔ１６において、マスフローコントローラ１０４を制御してアルゴンガスの流量を第３の処理ステップの流量とするとともに、メインガスバイパスバルブ１０７を閉じるとともにメインガスバルブ１０５を開として、バイパスガス配管１１０を流れるエッチングガスおよびアルゴンガスをメインガス配管１０９に流れるようにし、エッチングガスおよびアルゴンガスをメインガス配管１０９から真空処理室１１１内に導入させる。
【００４８】
時刻ｔ１６から時刻ｔ１７の間は、真空処理室１１１内の圧力変動を極小に保つように動作させる。
【００４９】
時刻ｔ１７において、真空処理室１１１内のエッチングガスの圧力が第３の処理ステップの圧力条件を満たすと、磁気コイル電流値および高周波電力値ならびにＲＦバイアス値を第３の処理ステップの処理条件に変更して第３の処理ステップを実行する。
【００５０】
時刻ｔ１８において、第３の処理ステップが終了すると、メインガスバルブ１０５およびアルゴンガスバルブ１０６を閉じてエッチングガスおよびアルゴンガスの供給を停止するとともに、磁気コイル電流および高周波電力ならびにＲＦバイアスの印加を停止して、エッチング加工を終了する。
【実施例２】
【００５１】
図４の処理シーケンス図を用いて、本発明の第２の実施例を説明する。第２の実施例は、図３に示した第１の実施例の場合と同じく、３種類のエッチング加工ステップで構成されており、時刻ｔ２より時刻ｔ３まで、時刻ｔ１７より時刻ｔ１８までは、プロセスガスとして、エッチングガスとアルゴンガスを使う場合、時刻ｔ９から時刻ｔ１１までは、プロセスガスにエッチングガスのみを用い、アルゴンガスを用いない場合である。この実施例では、第１の処理ステップの後の移行ステップおよび第２の処理ステップの後の移行ステップにおいて、アルゴンガスの流量を一定としかつ可変バルブ１２１の開度を連続して変更させる点に特徴を有している。以下に、図３に示した第１の実施例の処理シーケンスとの違いを説明する。
【００５２】
時刻ｔ５から時刻ｔ７の間、アルゴンガスの流量の代わりに、可変バルブ１２１の開度を変化させて、処理圧力を時刻ｔ９から始まる第２の処理ステップにおける処理圧力の値に合わせる。
【００５３】
時刻ｔ３で設定するアルゴンガスの流量は、時刻ｔ３で終了する第１の処理ステップの可変バルブ１２１の開度において、同じく第１の処理ステップの処理圧力となるような、流量とする。このアルゴンガスの流量は、前述の計算により求めることができる。
【００５４】
時刻ｔ１２から時刻ｔ１７における第２の処理ステップのあとの移行ステップにおいても、同様の考え方となる。
【００５５】
［変形例］
図３に示す第１の実施例と図４に示す第２の実施例の処理シーケンスを組み合わせることも可能である。例えば、第１の処理ステップの後の移行ステップでは、第１の実施例の移行処理を行い、第２の処理ステップの後の移行ステップでは第２の実施例の以降処理を行ってもよい。
【００５６】
これらの実施例において、前の処理ステップのエッチングガスが、次の処理ステップのエッチングに敏感に影響をおよぼす場合、前の処理ステップのエッチングガスが真空処理室から十分排気されたことを確認してから、次の処理ステップを開始することが必要となる。この確認は、光学的なモニタリングシステムを用いて真空処理室内のプラズマ発光スペクトルをモニタリングし、その変化量を比較することによりガス置換の判定を行なっても良い。また、ガス成分の直接分析が可能な機構を備えて、ガス置換の判定を行なっても良い。
【００５７】
上記実施例においては、各移行ステップにおいて、真空処理室内に供給されるガスとしてアルゴンガスを用いたが、試料のエッチングを進行させずかつプラズマ放電を継続できるガスであれば、ヘリウム（Ｈｅ）ガスなどの不活性ガスや、窒素（Ｎ）ガスを用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のプラズマエッチング方法が適用されるプラズマエッチング処理装置の構造を模式的に説明する縦断面図。
【図２】本発明のプラズマ処理方法が適用されるエッチング用試料の構造の例を説明する断面図。
【図３】本発明のプラズマ処理方法の動作シーケンスの第１の実施例を説明するシーケンス図。
【図４】本発明のプラズマ処理方法の動作シーケンスの第２の実施例を説明するシーケンス図。
【符号の説明】
【００５９】
１０１：エッチングガス供給源、１０２：アルゴンガス供給源、１０３：マスフローコントローラ、１０４：マスフローコントローラ、１０５：メインガスバイパスバルブ、１０６：アルゴンガスバルブ、１０７：メインガスバイパスバルブ、１０８：アルゴンガスバイパスバルブ、１０９：メインガス配管、１１０：バイパスガス配管、１１１：真空処理室、１１２：高周波電源、１１３：導波路、１１４：高周波電力整合器、１１５：導波路、１１６：磁気コイル、１１７：プラズマ、１１８：試料台、１１９：試料（ウェハ）、１２０：圧力計、１２１：可変バルブ、１２２：ターボ分子ポンプ、１２３：補助ポンプ、１２４：排気配管、２０１：ホトレジストマスク、２０２：反射防止膜（ＢＡＲＣ）、２０３：ポリシリコン膜、２０４：酸化膜、２０５：シリコン基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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