JP2006054305A

JP2006054305A - エッチング方法及びエッチング装置

Info

Publication number: JP2006054305A
Application number: JP2004234598A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Tanaka; 雅彦田中; Yoshiyuki Nozawa; 善幸野沢; Mitsunari Chikama; 充也千竃
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2024-08-11
Also published as: JP4578887B2

Abstract

【課題】高精度なエッチング形状を得ることができるとともに、エッチング形状のシリコン基板毎のバラツキを抑えることができるエッチング装置などを提供する。
【解決手段】エッチング装置１は、処理チャンバ１１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、コイル３１と、コイル３１に高周波電力を印加してエッチングガス及び保護膜形成ガスをプラズマ化する電力供給装置３２と、ガス供給装置２０などを制御する制御装置４０と備える。制御装置４０は、シリコン基板Ｋをエッチングするエッチング工程と、シリコン基板Ｋに保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、耐エッチング性の高い保護膜をシリコン基板Ｋに形成する第２保護膜形成工程とを実行するように構成されるとともに、エッチング工程と第１保護膜形成工程とを交互に所定回数繰り返した後に第２保護膜形成工程を実行するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エッチングガス及び保護膜形成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方法及びエッチング装置に関する。

従来、シリコン基板のエッチング方法として、シリコン基板を基台上に載置した後、前記基台にバイアス電圧を与えながら、エッチングガスをプラズマ化して当該シリコン基板をエッチングするエッチング処理と、保護膜形成ガスをプラズマ化して、前記エッチングによって形成された構造面に保護膜を形成する保護膜形成処理とを交互に繰り返して実行し、シリコン基板をエッチングする方法が知られている。

エッチングガスをプラズマ化すると、イオン，電子，ラジカルなどが生成され、ラジカルが、シリコン原子と化学反応したり、イオンが、基台に生じたバイアス電圧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、シリコン基板をエッチングする。これにより、シリコン基板には、所定の幅及び深さを備えた溝（穴）が形成される。尚、シリコン基板に照射されるイオンは、その大部分がシリコン基板表面に対し垂直に入射して前記溝の底面に衝突する。

一方、保護膜形成ガスをプラズマ化すると、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、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の側壁及び底面に堆積して、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を形成する。

このエッチング方法によれば、エッチング処理のとき、イオン照射の多い溝の底面では、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を進行させる一方、イオン照射の少ない溝の側壁では、イオン照射による保護膜の除去のみを進行させて当該側壁がエッチングされるのを防止し、保護膜形成処理のときには、前記底面及び側壁に重合物を再度堆積させて保護膜を形成することができるので、このようなエッチング処理と保護膜形成処理とを交互に繰り返すことで、エッチング処理で形成された溝の新たな側壁を、保護膜形成処理で形成される保護膜により直ちに保護しつつ、溝の深さ方向のみにエッチングを進行させることができる。

しかしながら、上記エッチング方法では、シリコン基板に照射されるイオンの一部は、ガス分子との衝突や、シリコン基板表面のチャージアップなどにより、移動方向が曲げられて、シリコン基板表面に対し斜め方向から入射して前記溝の上部側の側壁に衝突するため、当該上部側側壁の保護膜は底部側よりも除去され易くなっている。そして、保護膜が除去されて側壁表面が露出すると、当該露出した部分がイオン照射やラジカルによりエッチングされるため、前記各処理が繰り返される度に、側壁上部のエッチングも進行して、図６に示すように、溝の上部開口部が広がった形状となったり、図７に示すように、溝の上部側壁が円弧状にえぐれた形状となるという問題を生じる。

特に、高アスペクト比（溝の開口幅に比べて深さが深い）の形状をシリコン基板にエッチングする場合には、溝の深さが深い分だけ、より多く前記各処理を繰り返す必要があり、このような問題が顕著に現れる。尚、図６及び図７において、符号Ｋはシリコン基板を、符号Ｔは溝を、符号Ｍはマスクをそれぞれ示している。

そこで、このような問題を解決すべく、特開２０００−２９９３１０号公報に開示されたようなエッチング方法が従来提案されており、このエッチング方法は、上記のようなエッチング処理と保護膜形成処理とを交互に一定回数繰り返すエッチング工程と、保護膜形成処理で形成された保護膜などを溝の表面から除去した後、当該表面に、エッチングガスから生成されるラジカルと反応し難く、且つイオン照射によってもエッチングされ難い酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを交互に繰り返すように構成されている。

酸化膜形成工程は、アルゴン及び酸素の混合ガスをプラズマ化して、酸素イオンや酸素ラジカル、アルゴンイオンを生成するとともに、基台にバイアス電圧を与えることにより、酸素イオンや酸素ラジカルと保護膜を構成する原子とを化学反応させたり、アルゴンイオンをシリコン基板に衝突させて、溝の表面に形成された保護膜などを除去し、当該表面を露出させる保護膜除去処理と、酸素ガスのみをプラズマ化して酸素イオンや酸素ラジカルを生成し、生成した酸素イオンや酸素ラジカルにより、前記保護膜除去処理で露出した溝の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成処理とを実行するように構成される。

このように構成されたエッチング方法では、エッチング工程と酸化膜形成工程とを交互に繰り返すことで、酸化膜上に保護膜を形成して、溝の側壁を保護膜と酸化膜との２層の膜で保護することができるので、エッチング処理時に保護膜が除去されて酸化膜が露出するようなことがあっても、この酸化膜により溝の側壁がエッチングされるのを効果的に防止することができる。これにより、溝の上部側壁が、図６や図７に示すような形状になるのを防止して、高精度なエッチング形状を得ることができる。

特開２０００−２９９３１０号公報

ところで、上記のようなエッチング方法を実施するに当たっては、閉塞空間を備えた処理チャンバ内にシリコン基板を搬入して基台上に載置した後、当該処理チャンバ内に所定のガス（エッチングガス、保護膜形成ガス、アルゴン及び酸素の混合ガス、酸素ガス）を供給し、処理チャンバ内のガスを適宜プラズマ化して、前記各処理（エッチング処理，保護膜形成処理，保護膜除去処理及び酸化膜形成処理）を実行する。

ところが、このように、シリコン基板をエッチングする一連の処理を行うに当たり、処理チャンバ内に４種類ものガスを入れ換えるようにすると、ガスの入れ換え時に、処理チャンバ内におけるガスの置換性が一定せず、サイクル毎に処理チャンバ内のガス成分が異なって、生成されるプラズマの状態がサイクル毎に変化するため、シリコン基板毎に生じるエッチング形状のバラツキが大きいという問題があった。

また、エッチングガスを供給する供給管、保護膜形成ガスを供給する供給管、アルゴンガスを供給する供給管、酸素ガスを供給する供給管の４つの供給管を、処理チャンバに接続する必要があり、装置構成が複雑になるという問題もある。

また、レジストマスクでは、当該マスクが酸素ラジカルと反応して除去され易く、シリコンに対するマスクの選択比が低くなるため、高アスペクト比のシリコン基板エッチングを行う上で実用的で無いという問題もある。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、高精度なエッチング形状を得ることができるとともに、当該エッチング形状のシリコン基板毎のバラツキを抑え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。

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にエッチングガスを供給するとともに、該処理チャンバの外部近傍に配設されたコイルに高周波電力を印加して該エッチングガスをプラズマ化し、且つ前記基台に高周波電力を印加することにより、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するとともに、前記コイルに高周波電力を印加して該保護膜形成ガスをプラズマ化することにより、前記シリコン基板に保護膜を形成する第１保護膜形成工程とを含み、前記エッチング工程又は前記第１保護膜形成工程から開始して、該エッチング工程と第１保護膜形成工程とを交互に繰り返して実施するように構成されてなり、
前記第１保護膜形成工程は、繰り返し実施される各処理時間が毎回一定時間であるか、又は、毎回一定時間内で変動するように設定されてなるシリコン基板のエッチング方法において、
前記第１保護膜形成工程と同様に、前記処理チャンバ内に前記保護膜形成ガスを供給し、前記コイルに高周波電力を印加して該保護膜形成ガスをプラズマ化することにより、前記保護膜を形成する工程であって、前記第１保護膜形成工程とは処理条件が異なり、前記第１保護膜形成工程で形成される保護膜よりも耐エッチング性の高い保護膜を形成する第２保護膜形成工程を設定し、
前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを予め設定された回数繰り返して実行した後、前記第２保護膜形成工程を実行し、しかる後、再度、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを引き続き繰り返して実行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。

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を供給するエッチングガス供給手段と、
前記処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給する保護膜形成ガス供給手段と、
前記エッチングガス供給手段及び保護膜形成ガス供給手段によって前記処理チャンバ内に供給されるエッチングガス及び保護膜形成ガスの流量を調整する流量調整手段と、
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流量調整手段を制御する制御手段であって、前記各ガス供給手段から前記処理チャンバ内にそれぞれ供給されるガスの供給流量を前記流量調整手段によって変化させることにより、前記エッチングガス供給手段からの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供給手段からの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第１保護膜形成工程とを実行するとともに、少なくとも前記エッチング工程実行時には、前記基台電力供給手段により前記基台に高周波電力を印加させる制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記エッチング工程又は前記第１保護膜形成工程から開始して、該エッチング工程と第１保護膜形成工程とを交互に繰り返して実施するとともに、繰り返し実施する各第１保護膜形成工程を、毎回一定時間で、又は毎回一定時間内で変動させた処理時間で実施するように構成されてなり、
前記制御手段は、更に、前記第１保護膜形成工程のときとは処理条件が異なるように前記コイル電力供給手段及び流量調整手段を制御しつつ、前記保護膜形成ガス供給手段からの保護膜形成ガスを前記処理チャンバ内に供給して、前記第１保護膜形成工程で形成される保護膜よりも耐エッチング性の高い保護膜を形成する第２保護膜形成工程を実行するように構成され、且つ、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを予め設定された回数繰り返して実行した後、前記第２保護膜形成工程を実行し、しかる後、再度、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを引き続き繰り返して実行するように構成される。

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、エッチング工程と第１保護膜形成工程とが、当該エッチング工程又は第１保護膜形成工程から開始されて交互に繰り返される。尚、繰り返される各第１保護膜形成工程は、毎回一定の処理時間で行われても、毎回一定時間内で変動させた処理時間で行われても良い。

エッチング工程では、制御手段による制御の下、流量調整手段により流量調整されたエッチングガスがエッチングガス供給手段から処理チャンバ内に所定時間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。

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、処理チャンバ内に供給されたエッチングガスが、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バイアス電圧を生じる。

前記ラジカルは、シリコン原子と化学反応してシリコン基板をエッチングし、イオンは、バイアス電圧によりシリコン基板（基台）側に向け移動して衝突し、シリコン基板をエッチングする。これにより、シリコン基板には、所定の幅及び深さを備えた溝（穴）が形成される。尚、シリコン基板に向けて移動するイオンは、その大部分がシリコン基板表面に対し垂直に入射して当該基板表面に衝突する。

一方、第１保護膜形成工程では、エッチング工程と同様に、制御手段による制御の下、流量調整された保護膜形成ガスが保護膜形成ガス供給手段から処理チャンバ内に所定時間（前記一定時間又は前記一定時間内で変動させた時間）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。

処理チャンバ内に供給された保護膜形成ガスは、前記エッチングガスと同様に、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。

このように、エッチング工程と第１保護膜形成工程とを交互に繰り返すことで、エッチング工程において、イオン照射の多い溝の底面では、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する一方、イオン照射の少ない溝の側壁では、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がエッチングされるのが防止され、第１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るので、エッチング工程で形成された溝の新たな側壁が、第１保護膜形成工程で形成される保護膜により直ちに保護され、溝の深さ方向のみにエッチングが進行する。

ところで、上述したように、シリコン基板に照射されるイオンの大部分は、シリコン基板表面に対し垂直に入射して前記溝の底面に衝突するが、一部のイオンは、ガス分子との衝突や、シリコン基板表面のチャージアップなどにより移動方向が曲げられ、シリコン基板表面に対し斜め方向から入射して前記溝の上部側の側壁に衝突するため、側壁上部側の保護膜は底部側よりも除去され易くなっている。そして、保護膜が除去されて側壁表面が露出すると、当該露出した部分がイオン照射やラジカルによりエッチングされるため、前記各工程が繰り返される度に、側壁上部のエッチングも進行して、溝の上部開口部が広がった形状となったり、溝の上部側壁が円弧状にえぐれた形状となり、高精度なエッチング形状を得ることができない。

そこで、本発明に係るエッチング装置では、前記制御手段を、これが、前記第１保護膜形成工程のときとは処理条件が異なるように前記コイル電力供給手段及び流量調整手段を制御しつつ、前記保護膜形成ガス供給手段からの保護膜形成ガスを前記処理チャンバ内に供給して、前記第１保護膜形成工程で形成される保護膜よりも耐エッチング性の高い保護膜を形成する第２保護膜形成工程を更に実行するように構成し、更に、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを予め設定された回数繰り返して実行した後、前記第２保護膜形成工程を実行し、しかる後、再度、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを引き続き繰り返して実行するように構成している。

これにより、第２保護膜形成工程において、第１保護膜形成工程で形成される保護膜よりも耐エッチング性の高い（除去され難い）保護膜を溝の底面及び側壁に形成して、即ち、第１保護膜形成工程のときに比べ、膜厚の厚い保護膜や、膜密度の高い緻密な（膜質の良い）保護膜を形成することができるので、エッチング工程と第１保護膜形成工程とが繰り返される間に、溝の上部側壁の保護膜が除去されて当該側壁表面がエッチングされるのを効果的に防止し、高精度なエッチング形状を得ることができる。

尚、前記制御手段は、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを予め設定された回数繰り返して実行した後、次に実行されるべき第１保護膜形成工程実行時に、該第１保護膜形成工程に代えて前記第２保護膜形成工程を実行し、しかる後、再度、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを引き続き繰り返して実行するように構成しても良く、このようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。

また、前記制御手段は、前記第２保護膜形成工程における処理条件が、前記第１保護膜形成工程に比べて、処理時間が長いこと、前記コイルに印加される高周波電力が高いこと、前記処理チャンバ内に供給される保護膜形成ガスの供給流量が多いこと、前記処理チャンバ内の保護膜形成ガスの圧力が高いことの内の少なくとも一つの条件を備えるように、前記コイル電力供給手段及び／又は流量調整手段を制御するように構成されていることが好ましい。

このようにすれば、第１保護膜形成工程よりも長い時間、処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給することで、より膜厚の厚い保護膜を形成することができる。また、第１保護膜形成工程よりも高い高周波電力をコイルに印加することで、保護膜形成ガスのプラズマ密度を高くし、ラジカルなどを効率的に生成して保護膜を効率的に生成することができるとともに、より膜厚が厚く且つ膜質の良い保護膜を形成することができる。また、第１保護膜形成工程よりも多い流量で処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給することで、より多くのラジカルを生成して保護膜の生成を促進させる（成膜速度を上げる）ことができるとともに、より膜質の良い保護膜を形成することができる。また、処理チャンバ内における保護膜形成ガスの圧力が第１保護膜形成工程よりも高くなるように当該保護膜形成ガスを処理チャンバ内に供給することで、より多くのラジカルを生成させて保護膜の生成を促進させる（成膜速度を上げる）ことができるとともに、より膜厚が厚く且つ膜質の良い保護膜を形成することができる。これにより、溝の上部側壁表面がエッチングされるのをより効果的に防止して、より高精度なエッチング形状を得ることができる。

また、前記制御手段は、前記第２保護膜形成工程を、前記第１保護膜形成工程における前記一定時間の３倍以上４５倍以下の処理時間で実行するように構成されていることが好ましい。

これは、３倍した時間よりも短いと、形成される保護膜が不十分であり（薄く）、当該第２保護膜形成工程においてより厚い保護膜を形成したにも関わらず、保護膜がすぐに除去されて側壁表面がエッチングされるからであり、逆に、４５倍した時間よりも長いと、形成される保護膜が十分過ぎて（厚過ぎて）、エッチング速度が低下したり、溝の側壁底部側の保護膜が除去され難くなって、当該底部側の溝幅が小さくなるからである。このため、上記範囲内であれば、適切な厚みの保護膜を形成することができるので、即ち、形成される保護膜の厚さと除去される保護膜の厚さとのバランスがとれるので、より高精度なエッチング形状を得ることができる。

また、前記制御手段は、前記第１保護膜形成工程及び第２保護膜形成工程の内、少なくとも該第２保護膜形成工程の実行時に、前記基台電力供給手段により前記基台に高周波電力を印加させるように構成されていることが好ましい。このようにすれば、第２保護膜形成工程の実行時においても、基台とプラズマとの間にバイアス電圧を生じさせて、イオンをシリコン基板（保護膜）に衝突させることができる。これにより、イオンは重合物が堆積し難い溝の底面及び側壁にも効率良く達し、かかるイオンの作用によって、溝の底面及び側壁に形成される保護膜の膜質を良くすることができ、より高精度なエッチング形状を得ることができる。

この場合において、前記制御手段は、前記第２保護膜形成工程実行時に前記基台に印加する高周波電力が、前記第１保護膜形成工程実行時のそれよりも高くなるように、前記基台電力供給手段を制御するように構成されていることが更に好ましく、このようにすれば、第１保護膜形成工程に比べて、より膜質の良い保護膜を形成することができることから、より高精度なエッチング形状を得ることができる。

斯くして、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、エッチング工程と第１保護膜形成工程とを所定回数繰り返すと、第２保護膜形成工程を実行したり、第１保護膜形成工程に代えて第２保護膜形成工程を実行した後、引き続きエッチング工程と第１保護膜形成工程とを繰り返すように構成し、当該第２保護膜形成工程において、第１保護膜形成工程のときよりも耐エッチング性の高い保護膜を溝の底面及び側壁に形成するようにしているので、溝の側壁上部がエッチングされるのを効果的に防止することができ、、高アスペクト比の形状であっても、高精度にエッチングすることができる。

また、上記従来のエッチング方法のように、処理チャンバ内に多種類のガスを入れ換える必要はなく、２種類のガスのみを交互に入れ換えることで、シリコン基板をエッチングする一連の処理を行うことができるので、処理チャンバ内におけるガスの置換性をより安定させて、処理チャンバ内のガス成分をサイクル毎に略同じとすることができる。これにより、生成されるプラズマの状態をサイクル毎に略一定として、シリコン基板毎に生じるエッチング形状のバラツキを小さくすることができる。

また、更に、エッチングガスを供給する供給管、及び保護膜形成ガスを供給する供給管の２つの供給管のみを処理チャンバに接続すれば良く、従来のように、多種類のガスを処理チャンバ内に供給すべく、多くの供給管を接続しなくても良いので、エッチング装置の装置構成を簡素化することもできる。また、酸素ラジカルによってレジストマスクが除去され、マスク選択比が低くなる恐れもない。

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。

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、エッチング対象であるシリコン基板Ｋが載置される基台１２と、処理チャンバ１１内を減圧する減圧装置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バイアス電圧を生じさせる第１高周波電源１３と、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。

前記減圧装置１４は、処理チャンバ１１の下部に接続された排気管１５と、排気管１５に接続された真空ポンプ１６とからなり、この真空ポンプ１６によって処理チャンバ１１内の圧力が減圧される。

前記ガス供給装置２０は、処理チャンバ１１の上端部に接続された供給管２１と、流量調整機構２４，２５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２４，２５によって流量調整されたガスがガスボンベ２２，２３から処理チャンバ１１内に供給される。尚、ガスボンベ２２内にはエッチング用のＳＦ_６ガスが充填され、ガスボンベ２３内には保護膜形成用のＣ_４Ｆ_８ガスが充填されている。

前記プラズマ生成装置３０は、処理チャンバ１１の外周上部側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、処理チャンバ１１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処理チャンバ１１内のガスをプラズマ化する。

前記制御装置４０は、流量調整機構２４，２５を制御して、ガスボンベ２２，２３から処理チャンバ１１内に供給されるＳＦ_６ガス及びＣ_４Ｆ_８ガスの流量を調整する流量制御部４１と、第１高周波電源１３を制御して基台１２に印加される高周波電力を調整する基台電力制御部４２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４３とからなる。

また、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処理と、シリコン基板Ｋに保護膜を形成する保護膜形成処理（第１保護膜形成処理及び第２保護膜形成処理）とを実行するように構成されており、エッチング処理から開始して、エッチング処理と第１保護膜形成処理とを交互に繰り返して実行するとともに、エッチング処理と第１保護膜形成処理とを予め設定された回数（図２及び図３では、４回及び８回）繰り返して実行すると、次に実行されるべき（５回目及び１０回目の）第１保護膜形成処理実行時に、当該第１保護膜形成処理に代えて第２保護膜形成処理を実行し、しかる後、再度、エッチング処理と第１保護膜形成処理とを引き続き繰り返して実行するように構成されている。尚、図中において、符号Ｅはエッチング処理時間帯を示し、符号Ｄ１は第１保護膜形成処理時間帯を示し、符号Ｄ２は第２保護膜形成処理時間帯を示している。

また、更に、制御装置４０は、エッチング処理及び第１保護膜形成処理を、当該エッチング処理及び第１保護膜形成処理についてそれぞれ設定された一定の処理時間で毎回実行し、第２保護膜形成処理を、当該第２保護膜形成処理について設定された、第１保護膜形成処理における処理時間の３倍以上４５倍以下の処理時間で毎回実行するように構成されている。

尚、制御装置４０が、このように、第１保護膜形成処理と第２保護膜形成処理とを実行するように構成しているのは、後述のように、第２保護膜形成処理において、第１保護膜形成処理で形成される保護膜よりも耐エッチング性の高い保護膜を形成するためである。

前記流量制御部４１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、流量調整機構２４，２５を制御して、ガスボンベ２２，２３から処理チャンバ１１内に供給されるＳＦ_６ガス及びＣ_４Ｆ_８ガスの流量を変化させることにより、エッチング処理時ＥにおいてはＳＦ_６ガスのみを供給する一方、保護膜形成処理時Ｄ１，Ｄ２においてはＣ_４Ｆ_８ガスのみを供給する。

また、流量制御部４１は、第２保護膜形成処理時Ｄ２のＣ_４Ｆ_８ガスの供給流量Ｖ_Ｄ１が、図２（ｂ）に示すように、第１保護膜形成処理時Ｄ１の供給流量Ｖ_Ｄ２よりも多くなるように、且つ、第２保護膜形成処理時Ｄ２における、処理チャンバ１１内に供給されたＣ_４Ｆ_８ガスの圧力が第１保護膜形成処理時Ｄ１よりも高くなるように、流量調整機構２５を制御する。

前記基台電力制御部４２は、図３（ａ）に示すように、エッチング処理時Ｅ及び第２保護膜形成処理時Ｄ２に、所定の高周波電力を基台１２に印加するように第１高周波電源１３を制御する。尚、第２保護膜形成処理時Ｄ２に印加される高周波電力はＷ_Ｐ２に設定されており、第１保護膜形成処理時Ｄ１（印加電力ゼロ）よりも高く設定されている。

前記コイル電力制御部４３は、図３（ｂ）に示すように、エッチング処理時Ｅ及び保護膜形成処理時Ｄ１，Ｄ２に、所定の高周波電力をコイル３１に印加するように第２高周波電源３２を制御する。尚、第２保護膜形成処理時Ｄ２に印加される高周波電力はＷ_Ｃ２に設定されており、第１保護膜形成処理時Ｄ１に印加される高周波電力はＷ_Ｃ３よりも高く設定されている。

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、まず、シリコン基板Ｋが処理チャンバ１１内の基台１２上に載置される。次に、制御装置４０による制御の下、流量調整機構２４により流量調整されたＳＦ_６ガスがガスボンベ２２から処理チャンバ１１内に供給されるとともに、各高周波電源１３，３２により高周波電力が基台１２及びコイル３１にそれぞれ印加される。

処理チャンバ１１内に供給されたＳＦ_６ガスは、高周波電力が印加されたコイル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ラジカルは、シリコン原子と化学反応してシリコン基板Ｋをエッチングし、イオンは、高周波電力が印加された基台１２とプラズマとの間に生じたバイアス電圧によりシリコン基板Ｋ（基台１２）側に向け移動して衝突し、シリコン基板Ｋをエッチングする。これにより、シリコン基板Ｋには、所定の幅及び深さを備えた溝（穴）が形成される。尚、シリコン基板Ｋに向けて移動するイオンは、その大部分がシリコン基板Ｋ表面に対し垂直に入射して当該基板Ｋ表面に衝突する。

そして、ＳＦ_６ガスが所定時間供給されると、次に、制御装置４０による制御の下、流量調整機構２４によりＳＦ_６ガスの供給が停止されるとともに、流量調整機構２５により流量調整されたＣ_４Ｆ_８ガスがガスボンベ２３から処理チャンバ１１内に供給される。また、コイル３１には、ＳＦ_６ガスの供給時と同様、第２高周波電源３２により高周波電力が印加されるが、第１高周波電源１３による基台１２への高周波電力の印加は停止される。

処理チャンバ１１内に供給されたＣ_４Ｆ_８ガスは、前記ＳＦ_６ガスと同様に、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、前記Ｆラジカルと反応しないフロロカーボン膜（保護膜）が形成される。

そして、Ｃ_４Ｆ_８ガスが所定時間供給されると、流量調整機構２５によりＣ_４Ｆ_８ガスの供給が停止された後、再びＳＦ_６ガスが供給されてエッチング処理が行われ、このようなエッチング処理と保護膜形成処理（第１保護膜形成処理）とが交互に繰り返し実行される。

このように、エッチング処理と第１保護膜形成処理とを交互に繰り返すことで、エッチング処理時において、イオン照射の多い溝の底面では、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する一方、イオン照射の少ない溝の側壁では、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がエッチングされるのが防止され、第１保護膜形成処理時においては、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ので、エッチング処理で形成された溝の新たな側壁が、第１保護膜形成処理で形成される保護膜により直ちに保護され、溝の深さ方向のみにエッチングが進行する。

ところで、上述したように、シリコン基板Ｋに照射されるイオンの大部分は、シリコン基板Ｋ表面に対し垂直に入射して前記溝の底面に衝突するが、一部のイオンは、ガス分子との衝突や、シリコン基板Ｋ表面のチャージアップなどにより移動方向が曲げられ、シリコン基板Ｋ表面に対し斜め方向から入射して前記溝の上部側の側壁に衝突するため、側壁上部側の保護膜は、底部側よりも除去され易くなっている。そして、保護膜が除去されて側壁表面が露出すると、当該露出した部分がイオン照射やＦラジカルによりエッチングされるため、前記各処理が繰り返される度に、側壁上部のエッチングも進行して、図６に示すように、溝の上部開口部が広がった形状となったり、図７に示すように、溝の上部側壁が円弧状にえぐれた形状となり、高精度なエッチング形状を得ることができない。

そこで、本例のエッチング装置１では、エッチング処理と第１保護膜形成処理とを予め設定された回数繰り返して実行すると、次に実行されるべき第１保護膜形成処理実行時に、当該第１保護膜形成処理に代えて第２保護膜形成処理を実行し、しかる後、再度、エッチング処理と第１保護膜形成処理とを引き続き繰り返して実行するように構成し、また、当該第２保護膜形成処理においては、その処理条件が第１保護膜形成処理とは異なるように構成している。

具体的には、当該第２保護膜形成処理の処理条件は、第１保護膜形成処理に比べて、処理時間を長く（第１保護膜形成処理における処理時間の３倍以上４５倍以下の処理時間に）、処理チャンバ１１内に供給されるＣ_４Ｆ_８ガスの供給流量を多く、処理チャンバ１１内におけるＣ_４Ｆ_８ガスの圧力を高く、基台１２及びコイル３１に印加される高周波電力を高く設定している。

これにより、第２保護膜形成処理において、第１保護膜形成処理で形成される保護膜よりも耐エッチング性の高い（除去され難い）保護膜を溝の底面及び側壁に形成して、即ち、第１保護膜形成処理のときに比べ、膜厚の厚い保護膜や、膜密度の高い緻密な（膜質の良い）保護膜を形成することができるので、エッチング処理と第１保護膜形成処理とが繰り返される間に、溝の上部側壁の保護膜が除去されて当該側壁表面がエッチングされるのを効果的に防止し、高アスペクト比の形状であっても、高精度にエッチングすることができる。

また、第１保護膜形成処理よりも多い流量でＣ_４Ｆ_８ガスを供給することで、より多くのラジカルを生成して保護膜の生成を促進させる（成膜速度を上げる）ことができるとともに、より膜質の良い保護膜を形成することができ、また、処理チャンバ１１内におけるＣ_４Ｆ_８ガスの圧力を第１保護膜形成処理よりも高くすることで、同様に、より多くのラジカルを生成して保護膜の生成を促進させる（成膜速度を上げる）ことができるとともに、より膜厚が厚く且つ膜質の良い保護膜を形成することができ、また、第１保護膜形成処理よりも高い高周波電力をコイル３１に印加することで、Ｃ_４Ｆ_８ガスのプラズマ密度を高くし、ラジカルなどを効率的に生成して保護膜を効率的に生成することができるとともに、より膜厚が厚く且つ膜質の良い保護膜を形成することができる。これにより、溝の上部側壁表面がエッチングされるのをより効果的に防止して、より高精度なエッチング形状を得ることができる。

また、第２保護膜形成処理の処理時間を、第１保護膜形成処理における処理時間の３倍以上４５倍以下の処理時間としているので、適切な厚みの保護膜を形成することができ、即ち、形成される保護膜の厚さと除去される保護膜の厚さとのバランスをとることができ、より高精度なエッチング形状を得ることができる。

尚、このような範囲としているのは、３倍した時間よりも短いと、形成される保護膜が不十分であり（薄く）、第２保護膜形成処理においてより厚い保護膜を形成したにも関わらず、保護膜がすぐに除去されて側壁表面がエッチングされるからであり、逆に、４５倍した時間よりも長いと、形成される保護膜が十分過ぎて（厚過ぎて）、エッチング速度が低下したり、溝の側壁底部側の保護膜が除去され難くなって、当該底部側の溝幅が小さくなるからである。

また、第２保護膜形成処理においては、基台１２に高周波電力を印加するとともに、第１保護膜形成処理時（印加電力ゼロ）よりも高い高周波電力を印加するように構成しており、より高精度なエッチング形状を得ることができる。これは、基台１２とプラズマとの間にバイアス電圧を生じさせてイオンをシリコン基板Ｋ（保護膜）に衝突させることで、イオンは重合物が堆積し難い溝の底面及び側壁にも効率良く達し、かかるイオンの作用によって、溝の底面及び側壁に形成される保護膜の膜質を、第１保護膜形成処理に比べて良くすることができるからである。

また、上記従来のエッチング方法のように、処理チャンバ１１内に多種類のガスを入れ換える必要はなく、２種類のガスのみを交互に入れ換えることで、シリコン基板Ｋをエッチングする一連の処理を行うことができるので、処理チャンバ１１内におけるガスの置換性をより安定させて、処理チャンバ１１内のガス成分をサイクル毎に略同じとすることができる。これにより、生成されるプラズマの状態をサイクル毎に略一定として、シリコン基板Ｋ毎に生じるエッチング形状のバラツキを小さくすることができる。

また、更に、エッチングガス（ＳＦ_６ガス）を供給する供給管、及び保護膜形成ガス（Ｃ_４Ｆ_８ガス）を供給する供給管の２つの供給管のみを処理チャンバ１１に接続すれば良く、従来のように、多種類のガスを処理チャンバ１１内に供給すべく、多くの供給管を接続しなくても良いので、エッチング装置１の装置構成を簡素化することもできる。また、酸素ラジカルによってレジストマスクが除去され、マスク選択比が低くなる恐れもない。

因みに、エッチング処理のとき、その処理時間を８秒と、処理チャンバ１１内の圧力を２Ｐａと、コイル３１に印加する高周波電力を１．８ｋＷと、基台１２に印加する高周波電力を２５Ｗと、ＳＦ_６ガスの供給流量を３００ｍｌ／ｍｉｎとし、第１保護膜形成処理のとき、その処理時間を３秒と、処理チャンバ１１内の圧力を２．６７Ｐａと、コイル３１に印加する高周波電力を１．５ｋＷと、基台１２に印加する高周波電力を０Ｗと、Ｃ_４Ｆ_８ガスの供給流量を１８０ｍｌ／ｍｉｎとし、第２保護膜形成処理のとき、その処理時間を６秒，９秒，１５秒，３０秒，６０秒，９０秒，１２０秒，１５０秒又は３００秒と、処理チャンバ１１内の圧力を２．６７Ｐａと、コイル３１に印加する高周波電力を１．５ｋＷと、基台１２に印加する高周波電力を２０Ｗと、Ｃ_４Ｆ_８ガスの供給流量を１８０ｍｌ／ｍｉｎとした条件で、所定の時間、エッチング処理と第１保護膜形成処理とを交互に繰り返した後、第１保護膜形成処理に代えて第２保護膜形成処理を行い、この後、再び、所定の時間、エッチング処理と第１保護膜形成処理とを交互に繰り返すようにして、マスク開口幅が５μｍのシリコン基板をエッチングしたところ、第２保護膜形成処理の処理時間と、溝深さ，上部溝幅，底部溝幅との関係について、図４に示すような結果が得られた。

同図４に示すように、第２保護膜形成処理の処理時間が６秒では、溝幅が全体的に広く、１５０秒にすると、底部溝幅が狭くなるとともに、溝の底部に残渣が発生し、３００秒では、残渣のため底部溝幅を測定することができなかった。この結果からも、第２保護膜形成処理における処理時間の好ましい範囲としては、第１保護膜形成処理における処理時間（３秒）の３倍以上４５倍以下の時間（９秒〜１３５秒）程度の範囲であると言える。尚、図４において、上部溝幅は、図６の符号ａで示した部分のことであり、底部溝幅は、図６の符号ｂで示した部分のことである。

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。

上例では、例えば、図２に示すように、エッチング処理から開始して、エッチング処理と第１保護膜形成処理とを交互に繰り返して実行するように構成したが、これに限られるものではなく、図５（ａ）に示すように、第１保護膜形成処理Ｄ１から開始して、第１保護膜形成処理Ｄ１とエッチング処理Ｅとを交互に繰り返して実行するように構成しても良い。

この場合においても、上記と同様に、第１保護膜形成処理Ｄ１とエッチング処理Ｅとを所定回数繰り返して実行すると、次に実行されるべき第１保護膜形成処理Ｄ１実行時に、当該第１保護膜形成処理Ｄ１に代えて第２保護膜形成処理Ｄ２を実行し、しかる後、再度、第１保護膜形成処理Ｄ１とエッチング処理Ｅとを引き続き繰り返して実行するように構成される。

このようにしても、上記と同様の効果を得ることができ、また、第１回目のエッチング処理Ｅを行う前に、第１保護膜形成処理Ｄ１により、シリコン基板Ｋ表面に保護膜を形成することができるので、当該第１回目のエッチング処理Ｅで形成される溝の側壁がエッチングされるのを効果的に防止することができる。

また、図５（ｂ）に示すように、エッチング処理Ｅから開始して、エッチング処理Ｅと第１保護膜形成処理Ｄ１とを交互に繰り返して実行するとともに、エッチング処理Ｅと第１保護膜形成処理Ｄ１とを所定回数繰り返して実行した後、第２保護膜形成処理Ｄ２を実行し、しかる後、再度、エッチング処理Ｅと第１保護膜形成処理Ｄ１とを引き続き繰り返して実行するように構成しても良い。

また、更に、図５（ｃ）に示すように、第１保護膜形成処理Ｄ１から開始して、第１保護膜形成処理Ｄ１とエッチング処理Ｅとを交互に繰り返して実行するとともに、第１保護膜形成処理Ｄ１とエッチング処理Ｅとを所定回数繰り返して実行した後、第２保護膜形成処理Ｄ２を実行し、しかる後、再度、第１保護膜形成処理Ｄ１とエッチング処理Ｅとを引き続き繰り返して実行するように構成しても良い。

これら図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すようにして、エッチング処理Ｅと第１保護膜形成処理Ｄ１とを交互に繰り返すようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。

また、シリコン基板Ｋをエッチングする一連の処理の中で、第２保護膜形成処理を実行する回数は、何ら限定されるものではなく、１回だけ実行するようにしても良い。また、上例のように、第２保護膜形成処理を周期的（定期的）に実行するのではなく、ランダムに実行するようにしても良い。

また、上例では、エッチング処理及び第１保護膜形成処理の処理時間を、それぞれ一定の処理時間としたが、これに限られるものではなく、それぞれ一定の時間内で毎回変動させる（例えば、第１回目のエッチング処理及び第１保護膜形成処理の処理時間をそれぞれ１０秒及び４秒とし、第２回目のエッチング処理及び第１保護膜形成処理の処理時間をそれぞれ８秒及び３秒とし、第３回目のエッチング処理及び第１保護膜形成処理の処理時間をそれぞれ６秒及び２秒とするなど）ようにしても良い。尚、この場合、第２保護膜形成処理の処理時間は、第１保護膜形成処理の前記一定時間（第１保護膜形成処理における最長の処理時間）の３倍以上４５倍以下に設定される。

また、コイル３１に印加する高周波電力や、基台１２に印加する高周波電力は、エッチング処理時の方が第２保護膜形成処理時よりも高くなるように設定しても、低くなるように設定してもいずれでも良い。また、更に、上例では、第１保護膜形成処理時に基台１２に印加される高周波電力をゼロとしたが、所定の高周波電力を印加するようにしても良い。尚、この場合においても、第２保護膜形成処理時に基台１２に印加される高周波電力は、当該所定の高周波電力よりも高く設定することが好ましい。

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。ＳＦ_６ガス及びＣ_４Ｆ_８ガスの供給流量の制御状態を示すタイミングチャートである。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すタイミングチャートである。第２保護膜形成処理の処理時間と、溝深さ，上部溝幅，底部溝幅との関係を示した図である。本発明の他の実施形態に係るエッチング処理，第１保護膜形成処理及び第２保護膜形成処理の実行順序を示した説明図である。従来のエッチング方法の問題点を説明するための説明図である。従来のエッチング方法の問題点を説明するための説明図である。

符号の説明

１エッチング装置
１１処理チャンバ
１２基台
１３第１高周波電源
１４減圧装置
１６真空ポンプ
２０ガス供給装置
２２，２３ガスボンベ
２４，２５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流量制御部
４２基台電力制御部
４３コイル電力制御部

Claims

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するとともに、該処理チャンバの外部近傍に配設されたコイルに高周波電力を印加して該エッチングガスをプラズマ化し、且つ前記基台に高周波電力を印加することにより、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するとともに、前記コイルに高周波電力を印加して該保護膜形成ガスをプラズマ化することにより、前記シリコン基板に保護膜を形成する第１保護膜形成工程とを含み、前記エッチング工程又は前記第１保護膜形成工程から開始して、該エッチング工程と第１保護膜形成工程とを交互に繰り返して実施するように構成されてなり、
前記第１保護膜形成工程は、繰り返し実施される各処理時間が毎回一定時間であるか、又は、毎回一定時間内で変動するように設定されてなるシリコン基板のエッチング方法において、
前記第１保護膜形成工程と同様に、前記処理チャンバ内に前記保護膜形成ガスを供給し、前記コイルに高周波電力を印加して該保護膜形成ガスをプラズマ化することにより、前記保護膜を形成する工程であって、前記第１保護膜形成工程とは処理条件が異なり、前記第１保護膜形成工程で形成される保護膜よりも耐エッチング性の高い保護膜を形成する第２保護膜形成工程を設定し、
前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを予め設定された回数繰り返して実行した後、前記第２保護膜形成工程を実行し、しかる後、再度、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを引き続き繰り返して実行するようにしたことを特徴とするエッチング方法。
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するとともに、該処理チャンバの外部近傍に配設されたコイルに高周波電力を印加して該エッチングガスをプラズマ化し、且つ前記基台に高周波電力を印加することにより、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するとともに、前記コイルに高周波電力を印加して該保護膜形成ガスをプラズマ化することにより、前記シリコン基板に保護膜を形成する第１保護膜形成工程とを含み、前記エッチング工程又は前記第１保護膜形成工程から開始して、該エッチング工程と第１保護膜形成工程とを交互に繰り返して実施するように構成されてなり、
前記第１保護膜形成工程は、繰り返し実施される各処理時間が毎回一定時間であるか、又は、毎回一定時間内で変動するように設定されてなるシリコン基板のエッチング方法において、
前記第１保護膜形成工程と同様に、前記処理チャンバ内に前記保護膜形成ガスを供給し、前記コイルに高周波電力を印加して該保護膜形成ガスをプラズマ化することにより、前記保護膜を形成する工程であって、前記第１保護膜形成工程とは処理条件が異なり、前記第１保護膜形成工程で形成される保護膜よりも耐エッチング性の高い保護膜を形成する第２保護膜形成工程を設定し、
前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを予め設定された回数繰り返して実行した後、次に実行されるべき第１保護膜形成工程実行時に、該第１保護膜形成工程に代えて前記第２保護膜形成工程を実行し、しかる後、再度、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを引き続き繰り返して実行するようにしたことを特徴とするエッチング方法。
前記第２保護膜形成工程は、その処理条件が、前記第１保護膜形成工程に比べて、処理時間が長く設定されていること、前記コイルに印加する高周波電力が高く設定されていること、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が多く設定されていること、前記処理チャンバ内の保護膜形成ガスの圧力が高く設定されていることの内の少なくとも一つの条件を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のエッチング方法。
前記第２保護膜形成工程は、その処理時間が前記第１保護膜形成工程における前記一定時間の３倍以上４５倍以下に設定されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のエッチング方法。
前記第１保護膜形成工程及び第２保護膜形成工程の内、少なくとも該第２保護膜形成工程の実行時に、前記基台に高周波電力を印加するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかのエッチング方法。
前記第２保護膜形成工程実行時に前記基台に印加する高周波電力を、前記第１保護膜形成工程実行時のそれよりも高く設定したことを特徴とする請求項５記載のエッチング方法。
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を供給するエッチングガス供給手段と、
前記処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給する保護膜形成ガス供給手段と、
前記エッチングガス供給手段及び保護膜形成ガス供給手段によって前記処理チャンバ内に供給されるエッチングガス及び保護膜形成ガスの流量を調整する流量調整手段と、
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流量調整手段を制御する制御手段であって、前記各ガス供給手段から前記処理チャンバ内にそれぞれ供給されるガスの供給流量を前記流量調整手段によって変化させることにより、前記エッチングガス供給手段からの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供給手段からの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第１保護膜形成工程とを実行するとともに、少なくとも前記エッチング工程実行時には、前記基台電力供給手段により前記基台に高周波電力を印加させる制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記エッチング工程又は前記第１保護膜形成工程から開始して、該エッチング工程と第１保護膜形成工程とを交互に繰り返して実施するとともに、繰り返し実施する各第１保護膜形成工程を、毎回一定時間で、又は毎回一定時間内で変動させた処理時間で実施するように構成されたシリコン基板のエッチング装置において、
前記制御手段は、前記第１保護膜形成工程のときとは処理条件が異なるように前記コイル電力供給手段及び流量調整手段を制御しつつ、前記保護膜形成ガス供給手段からの保護膜形成ガスを前記処理チャンバ内に供給して、前記第１保護膜形成工程で形成される保護膜よりも耐エッチング性の高い保護膜を形成する第２保護膜形成工程を更に実行するように構成され、且つ、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを予め設定された回数繰り返して実行した後、前記第２保護膜形成工程を実行し、しかる後、再度、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを引き続き繰り返して実行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。
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を供給するエッチングガス供給手段と、
前記処理チャンバ内に保護膜形成ガスを供給する保護膜形成ガス供給手段と、
前記エッチングガス供給手段及び保護膜形成ガス供給手段によって前記処理チャンバ内に供給されるエッチングガス及び保護膜形成ガスの流量を調整する流量調整手段と、
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流量調整手段を制御する制御手段であって、前記各ガス供給手段から前記処理チャンバ内にそれぞれ供給されるガスの供給流量を前記流量調整手段によって変化させることにより、前記エッチングガス供給手段からの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供給手段からの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第１保護膜形成工程とを実行するとともに、少なくとも前記エッチング工程実行時には、前記基台電力供給手段により前記基台に高周波電力を印加させる制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記エッチング工程又は前記第１保護膜形成工程から開始して、該エッチング工程と第１保護膜形成工程とを交互に繰り返して実施するとともに、繰り返し実施する各第１保護膜形成工程を、毎回一定時間で、又は毎回一定時間内で変動させた処理時間で実施するように構成されたシリコン基板のエッチング装置において、
前記制御手段は、前記第１保護膜形成工程のときとは処理条件が異なるように前記コイル電力供給手段及び流量調整手段を制御しつつ、前記保護膜形成ガス供給手段からの保護膜形成ガスを前記処理チャンバ内に供給して、前記第１保護膜形成工程で形成される保護膜よりも耐エッチング性の高い保護膜を形成する第２保護膜形成工程を更に実行するように構成され、且つ、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを予め設定された回数繰り返して実行した後、次に実行されるべき第１保護膜形成工程実行時に、該第１保護膜形成工程に代えて前記第２保護膜形成工程を実行し、しかる後、再度、前記エッチング工程と第１保護膜形成工程とを引き続き繰り返して実行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。
前記制御手段は、前記第２保護膜形成工程における処理条件が、前記第１保護膜形成工程に比べて、処理時間が長いこと、前記コイルに印加される高周波電力が高いこと、前記処理チャンバ内に供給される保護膜形成ガスの供給流量が多いこと、前記処理チャンバ内の保護膜形成ガスの圧力が高いことの内の少なくとも一つの条件を備えるように、前記コイル電力供給手段及び／又は流量調整手段を制御するように構成されてなることを特徴とする請求項７又は８記載のエッチング装置。
前記制御手段は、前記第２保護膜形成工程を、前記第１保護膜形成工程における前記一定時間の３倍以上４５倍以下の処理時間で実行するように構成されてなることを特徴とする請求項７又は８記載のエッチング装置。
前記制御手段は、前記第１保護膜形成工程及び第２保護膜形成工程の内、少なくとも該第２保護膜形成工程の実行時に、前記基台電力供給手段により前記基台に高周波電力を印加させるように構成されてなることを特徴とする請求項７乃至１０記載のいずれかのエッチング装置。
前記制御手段は、前記第２保護膜形成工程実行時に前記基台に印加する高周波電力が、前記第１保護膜形成工程実行時のそれよりも高くなるように、前記基台電力供給手段を制御するように構成されてなることを特徴とする請求項１１記載のエッチング装置。