JP5093854B2 - Etching method - Google Patents

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Description

本発明は、所定の処理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に関する。   The present invention relates to an etching method for etching a silicon substrate by converting a predetermined processing gas into plasma.

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、エッチングガスのみを処理チャンバ内に供給してプラズマ化するとともに、シリコン基板が載置された基台にバイアス電位を与え、このシリコン基板をエッチングするエッチング工程と、耐エッチング層形成ガスのみを処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、前記シリコン基板に耐エッチング層を形成する耐エッチング層形成工程とを交互に繰り返して実施するというものである。   Conventionally, as the above-described etching method, for example, the one disclosed in JP-T-7-503815 is known. In this etching method, only an etching gas is supplied into the processing chamber to turn it into plasma, and a bias potential is applied to the base on which the silicon substrate is placed to etch the silicon substrate, and an etching resistant layer is formed. Only the gas is supplied into the processing chamber to turn it into plasma, and the etching resistant layer forming step of forming an etching resistant layer on the silicon substrate is alternately repeated.

前記エッチング工程では、プラズマ中のラジカルがシリコン原子と化学反応したり、プラズマ中のイオンがシリコン基板に入射することによってシリコン基板がエッチングされるが、その際、まず、前記耐エッチング層形成工程で形成される耐エッチング層が前記イオンによって除去された後、主として前記ラジカルによりシリコン基板がエッチングされる。一方、耐エッチング層形成工程では、前記エッチング工程で形成される穴や溝の側壁及び底面を含むシリコン基板の表面に、エッチング工程で生成されるラジカルと化学反応し難い耐エッチング層がプラズマ中のラジカルやイオンによって形成される。   In the etching step, the silicon substrate is etched by radicals in the plasma chemically reacting with silicon atoms or ions in the plasma entering the silicon substrate. At that time, first, in the etching resistant layer forming step, After the etching resistant layer to be formed is removed by the ions, the silicon substrate is etched mainly by the radicals. On the other hand, in the etching resistant layer forming step, an etching resistant layer that is difficult to chemically react with radicals generated in the etching step is formed on the surface of the silicon substrate including the sidewalls and bottom surfaces of the holes and grooves formed in the etching step. It is formed by radicals and ions.

そして、このようなエッチング工程と耐エッチング層形成工程とを交互に繰り返すことにより、耐エッチング層形成工程で形成される耐エッチング層によって前記穴や溝の側壁が保護されつつ、エッチング工程で前記穴や溝の深さ方向にエッチングが進行する。   Then, by alternately repeating such an etching process and an etching resistant layer forming process, the hole and groove sidewalls are protected by the etching resistant layer formed in the etching resistant layer forming process, and the hole in the etching process is protected. Etching proceeds in the depth direction of the groove.

特表平７−５０３８１５号公報JP 7-503815 A

ところで、シリコン基板Ｋには、エッチングにより穴Ｈや溝Ｈを形成した後、図４に示すように、この穴Ｈや溝Ｈの底面に新たな穴Ｈ’や溝Ｈ’を更に形成する場合がある。この場合、穴Ｈや溝Ｈの底面が平坦でなければ、穴Ｈや溝Ｈの底面にマスクＭ’を形成する際にこの底面に塗布するマスク材の厚さを均一にすることができず、そして、塗布したマスク材の厚さが不均一であると、例えば、露光時には厚さが厚い部分と薄い部分で焦点が合い難くなるという問題を生じ、現像時には厚さが厚い部分と薄い部分で処理ムラを生じ易いという問題を生じる。したがって、穴Ｈや溝Ｈの底面は平坦であることが好ましい。   By the way, when holes H and grooves H are formed in the silicon substrate K by etching, new holes H ′ and grooves H ′ are further formed on the bottom surfaces of the holes H and grooves H as shown in FIG. There is. In this case, if the bottom surface of the hole H or the groove H is not flat, the thickness of the mask material applied to the bottom surface when the mask M ′ is formed on the bottom surface of the hole H or the groove H cannot be made uniform. If the applied mask material is non-uniform in thickness, for example, it becomes difficult to focus on a thick part and a thin part at the time of exposure, and a thick part and a thin part at the time of development. This causes a problem that processing unevenness is likely to occur. Therefore, it is preferable that the bottom surface of the hole H or the groove H is flat.

ところが、上記従来のエッチング方法では、穴Ｈや溝Ｈの底面が平坦な形状となるようにシリコン基板Ｋをエッチングすることができなかった。これは、穴Ｈや溝Ｈの底面において耐エッチング層の層厚はほぼ均一に形成されているところ、エッチングガスのプラズマ化により生成されたイオンの一部は、シリコン基板Ｋに対してほぼ垂直ではなく、斜めに入射し、その多くが側壁側の底面よりも底面中央部に到達するからである。したがって、底面中央部の耐エッチング層が側壁側の底面よりも短時間で除去され、当該底面中央部からエッチングが開始されることとなり、このため、図５に示すように、エッチングにより形成される穴Ｈや溝Ｈの底面形状が凹曲面となって、底面が平坦にならないのである。尚、以下の説明では、図５に示すように、凹曲面の側壁側の高さと、凹曲面の中央部の高さとの差を底面中央部の凹み深さＣとして説明する。   However, in the conventional etching method, the silicon substrate K cannot be etched so that the bottom surfaces of the holes H and the grooves H are flat. This is because the thickness of the etching resistant layer is formed almost uniformly on the bottom surface of the hole H or the groove H, and some of the ions generated by the plasma formation of the etching gas are almost perpendicular to the silicon substrate K. This is because they are incident obliquely and most of them reach the center of the bottom surface rather than the bottom surface on the side wall side. Therefore, the etching resistant layer at the center of the bottom surface is removed in a shorter time than the bottom surface on the side wall side, and etching is started from the center of the bottom surface. Therefore, as shown in FIG. The bottom surface shape of the hole H or the groove H becomes a concave curved surface, and the bottom surface does not become flat. In the following description, as shown in FIG. 5, the difference between the height of the concave curved wall on the side wall side and the height of the central portion of the concave curved surface will be described as the concave depth C of the central portion of the bottom surface.

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、穴や溝の底面中央部におけるエッチングを抑制して底面中央部の凹み深さを小さくし、底面形状を平坦に近づけることができるエッチング方法の提供をその目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and etching that can suppress etching at the center of the bottom surface of the hole or groove to reduce the depth of the recess at the center of the bottom surface and make the bottom surface shape nearly flat. Its purpose is to provide a method.

上記目的を達成するための本発明は、
エッチングガス及び耐エッチング層形成ガスを処理チャンバ内に供給，プラズマ化して、この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、
前記シリコン基板をエッチングするエッチング工程と、
前記シリコン基板に耐エッチング層を形成する耐エッチング層形成工程と、
前記シリコン基板に形成された耐エッチング層を除去する耐エッチング層除去工程とを順次繰り返して実行するようにし、
前記エッチング工程では、前記エッチングガスのみ、又は前記エッチングガスと前記耐エッチング層除去工程における供給量より少量の前記耐エッチング層形成ガスとを前記処理チャンバ内に供給して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、前記シリコン基板をエッチングし、
前記耐エッチング層形成工程では、前記耐エッチング層形成ガスのみを前記処理チャンバ内に供給して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、前記シリコン基板に耐エッチング層を形成し、
前記耐エッチング層除去工程では、前記エッチングガスと、このエッチングガスより少量且つ前記エッチング工程における供給量より多量の前記耐エッチング層形成ガスとを前記処理チャンバ内に供給して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、前記シリコン基板に形成された耐エッチング層を除去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。 To achieve the above object, the present invention provides:
An etching gas and an etching-resistant layer forming gas are supplied into a processing chamber, converted into plasma, and a silicon substrate placed on a base in the processing chamber is etched.
An etching step of etching the silicon substrate;
An etching resistant layer forming step of forming an etching resistant layer on the silicon substrate;
Etching-resistant layer removing step for removing the etching-resistant layer formed on the silicon substrate is sequentially repeated,
In the etching step, only the etching gas, or the etching gas and a smaller amount of the etching resistant layer forming gas than the amount supplied in the etching resistant layer removing step are supplied into the processing chamber to form plasma, and giving a bias potential to the base, the silicon substrate is etched,
In the etching resistant layer forming step, only the etching resistant layer forming gas is supplied into the processing chamber and converted into plasma, and a bias potential is applied to the base to form an etching resistant layer on the silicon substrate,
In the etching-resistant layer removing step, the etching gas and the etching-resistant layer forming gas that is smaller than the etching gas and larger than the supply amount in the etching step are supplied into the processing chamber and converted into plasma, giving a bias potential to the base, according to the etching method characterized by was Unishi by you remove etching resistant layer formed on the silicon substrate.

本願発明者らが鋭意研究を重ねた結果、耐エッチング層を形成する際に基台にバイアス電位を与えると、穴や溝の底面中央部により厚い耐エッチング層が形成されることが判明し、また、シリコン基板のエッチングに当たってこのシリコン基板から耐エッチング層を除去する際に、エッチングガスとこのエッチングガスより少量の耐エッチング層形成ガスとをプラズマ化すると、耐エッチング層の除去量に比べて少ないものの、耐エッチング層の除去と並行して新たな耐エッチング層の形成も行われるため、底面中央部の耐エッチング層が他の部分より先に完全に除去されるといったことが起こり難く、除去されたとしても、新たに形成される耐エッチング層によって当該底面中央部におけるエッチングの進行が抑制されることが判明した。   As a result of repeated extensive research by the inventors of the present application, it was found that when a bias potential is applied to the base when forming the etching resistant layer, a thick etching resistant layer is formed at the center of the bottom of the hole or groove, Further, when the etching resistant layer is removed from the silicon substrate during the etching of the silicon substrate, if the etching gas and the etching resistant layer forming gas smaller in amount than the etching gas are converted into plasma, the etching resistant layer is less removed than the etching resistant layer. However, since a new etching resistant layer is also formed in parallel with the removal of the etching resistant layer, it is unlikely that the etching resistant layer at the center of the bottom is completely removed before other parts. Even so, it has been found that the newly formed etching resistant layer suppresses the progress of etching at the center of the bottom surface.

本発明は、かかる知見を基になされたものであり、本発明では、エッチング工程，耐エッチング層形成工程及び耐エッチング層除去工程を順次繰り返して実施するようにしている。   The present invention has been made based on such knowledge. In the present invention, the etching process, the etching resistant layer forming process, and the etching resistant layer removing process are sequentially repeated.

即ち、前記エッチング工程では、エッチングガスのみ、又はエッチングガスと前記耐エッチング層除去工程における供給量より少量の耐エッチング層形成ガスとを処理チャンバ内に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る。プラズマ中のラジカルがシリコン原子と化学反応したり、プラズマ中のイオンがシリコン基板に入射することによってシリコン基板がエッチングされるが、このとき、シリコン基板は、主にプラズマ中のラジカルによって等方的にエッチングされ、これにより、穴や溝の底面がほぼ均等にエッチングされる。 That is, in the etching process, only the etching gas or the etching gas and a smaller amount of etching resistant layer forming gas than the amount supplied in the etching resistant layer removing process are supplied into the processing chamber to be turned into plasma, and the base is biased. Apply potential. The silicon substrate is etched by the radicals in the plasma chemically reacting with silicon atoms or the ions in the plasma entering the silicon substrate. At this time, the silicon substrate is mainly isotropic due to the radicals in the plasma. Thus, the bottom surfaces of the holes and grooves are etched almost evenly.

また、前記耐エッチング層形成工程では、耐エッチング層形成ガスのみを処理チャンバ内に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る。プラズマ中のラジカルやイオンによって、穴や溝の側壁及び底面を含むシリコン基板の表面に耐エッチング層が形成されるが、このとき、上述のように、基台にバイアス電位を与えているので、穴や溝の底面中央部により厚い耐エッチング層が形成される。   Further, in the etching resistant layer forming step, only the etching resistant layer forming gas is supplied into the processing chamber to form plasma, and a bias potential is applied to the base. An etching-resistant layer is formed on the surface of the silicon substrate including the sidewalls and bottom surfaces of the holes and grooves by radicals and ions in the plasma, but at this time, as described above, a bias potential is applied to the base. A thick etching resistant layer is formed at the center of the bottom of the hole or groove.

また、前記耐エッチング層除去工程では、エッチングガスと、エッチングガスより少量且つエッチング工程における供給量より多量の耐エッチング層形成ガスとを処理チャンバ内に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る。シリコン基板に入射するイオンによって耐エッチング層が除去され、その際、シリコン基板に対して斜めに入射するイオンの多くが穴や溝の底面中央部に到達することから、穴や溝の底面に形成された耐エッチング層の層厚が一定であれば、当該底面中央部における耐エッチング層が短時間で除去されるが、前記耐エッチング層形成工程で穴や溝の底面中央部により厚い耐エッチング層が形成され、且つ上述のように、形成量は少ないものの新たな耐エッチング層の形成が行われているので、底面中央部の耐エッチング層が他の部分より先に除去され難く、除去されたとしても、新たに形成される耐エッチング層によって当該底面中央部におけるエッチングの進行が抑制される。 Further, in the etching resistant layer removing step, an etching gas and an etching resistant layer forming gas that is smaller than the etching gas and larger than the supply amount in the etching step are supplied into the processing chamber and turned into plasma, and a bias is applied to the base. Apply potential. The etching-resistant layer is removed by ions incident on the silicon substrate. At that time, most of the ions incident obliquely to the silicon substrate reach the center of the bottom of the hole or groove, so that they are formed on the bottom of the hole or groove. If the thickness of the etched etching resistant layer is constant, the etching resistant layer at the center of the bottom is removed in a short time, but the etching resistant layer is thicker at the center of the bottom of the hole or groove in the etching resistant layer forming step. In addition, as described above, a new etching resistant layer is formed although the amount of formation is small. Therefore, the etching resistant layer at the center of the bottom surface is difficult to remove prior to other portions, and has been removed. However, the progress of etching in the center portion of the bottom surface is suppressed by the newly formed etching resistant layer.

したがって、上記エッチング工程，耐エッチング層形成工程及び耐エッチング層除去工程を順次繰り返すことで、穴や溝の底面中央部の凹み深さが大きくなるのを防止しつつ、穴や溝の深さ方向にエッチングを進めて行くことができる。   Therefore, by repeating the etching process, the etching resistant layer forming process, and the etching resistant layer removing process sequentially, the depth direction of the hole or groove is prevented while preventing the depth of the recess at the center of the bottom of the hole or groove from increasing. Etching can proceed.

斯くして、本発明に係るエッチング方法によれば、耐エッチング層形成工程で基台にバイアス電位を与えるとともに、耐エッチング層除去工程で耐エッチング層形成ガスを処理チャンバ内に供給，プラズマ化することで、耐エッチング層を除去する際に底面における耐エッチング層の除去をほぼ均等に進行させることができるので、底面中央部の凹み深さを小さくし、底面形状を平坦に近づけることができる。   Thus, according to the etching method of the present invention, a bias potential is applied to the base in the etching resistant layer forming step, and the etching resistant layer forming gas is supplied into the processing chamber in the etching resistant layer removing step and converted into plasma. Thus, when the etching resistant layer is removed, the etching resistant layer can be removed almost uniformly on the bottom surface, so that the depth of the dent at the center of the bottom surface can be reduced and the bottom shape can be made nearly flat.

また、エッチング工程では、エッチングガスのみを処理チャンバ内に供給するか、供給したとしても耐エッチング層除去工程における供給量より少量の耐エッチング層形成ガスとエッチングガスとを処理チャンバ内に供給しているので、エッチングを効率的に進めてエッチング速度を速くすることができる。ここで、耐エッチング層形成ガスについて、含めたとしても耐エッチング層除去工程における供給量より少量としているのは、次のような理由からである。即ち、エッチング工程のときにも耐エッチング層形成ガスを含めれば、耐エッチング層除去工程のときと同様、形成される耐エッチング層によってエッチングの進行が抑制され、底面中央部の凹み深さを改善させることができる。一方、形成される耐エッチング層によってエッチング速度が極端に低下する。したがって、エッチング速度とエッチング形状（底面中央部の凹み深さ）とを両立させつつも、通常、生産性の観点からより速いエッチング速度が求められることを考慮すれば、多量の耐エッチング層形成ガスを供給することは好ましくない。 Also, in the etching process, only the etching gas is supplied into the processing chamber, or even if supplied, an etching resistant layer forming gas and an etching gas that are smaller than the supply amount in the etching resistant layer removing process are supplied into the processing chamber. Therefore, the etching can be efficiently advanced and the etching rate can be increased. Here, the etching-resistant layer forming gas, if included, is less than the supply amount in the etching-resistant layer removing step for the following reason. In other words, if the etching-resistant layer forming gas is included also in the etching process, the etching progress is suppressed by the formed etching-resistant layer as in the etching-resistant layer removing process, and the dent depth at the center of the bottom surface is improved. Can be made. On the other hand, the etching rate is extremely reduced by the etching resistant layer formed. Therefore, in consideration of the fact that both the etching rate and the etching shape (the depth of the recess at the center of the bottom surface) are compatible, and usually a higher etching rate is required from the viewpoint of productivity, a large amount of etching layer forming gas is required. Is not preferred.

尚、前記エッチング工程では、前記耐エッチング層除去工程で前記基台に与えるバイアス電位よりも低いバイアス電位を前記基台に与えるように、又は前記基台にバイアス電位を与えないようにしても良い。シリコン基板に比べてエッチング速度は遅いが、穴や溝を形成するためにシリコン基板に形成されたマスクも、シリコン基板に入射するイオンによってエッチングされるので、上記のようにすれば、エッチング工程でシリコン基板に入射するイオンを少なくすることができ、これにより、前記マスクのエッチングを抑制することができる。   In the etching step, a bias potential lower than the bias potential applied to the base in the etching resistant layer removing step may be applied to the base, or no bias potential may be applied to the base. . Although the etching rate is slower than that of the silicon substrate, the mask formed on the silicon substrate to form the holes and grooves is also etched by the ions incident on the silicon substrate. The number of ions incident on the silicon substrate can be reduced, thereby suppressing the etching of the mask.

また、前記エッチング工程及び耐エッチング層除去工程の少なくとも一方では、前記処理チャンバ内に供給する前記エッチングガスの流量を１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲とすることが好ましく、このようにすれば、エッチングに必要なラジカルや耐エッチング層の除去に必要なイオンをより多く生成して、エッチングや耐エッチング層の除去をより短時間で実施することができる。尚、エッチング速度をより速くするためには供給流量を２００ｓｃｃｍ以上とすることが更に好ましく、一方、供給流量を８００ｓｃｃｍ以上に高くしても供給過多となってエッチング速度が速くならない。このような観点から、供給流量の更に好ましい範囲としては２００〜８００ｓｃｃｍの範囲である。   In addition, at least one of the etching step and the etching-resistant layer removal step, the flow rate of the etching gas supplied into the processing chamber is preferably in the range of 100 to 1000 sccm, and in this way, it is necessary for etching. More ions necessary for removing the radicals and the etching resistant layer can be generated, and the etching and the etching resistant layer can be removed in a shorter time. In order to increase the etching rate, the supply flow rate is more preferably 200 sccm or more. On the other hand, even if the supply flow rate is increased to 800 sccm or more, the supply rate is excessive and the etching rate does not increase. From such a viewpoint, a more preferable range of the supply flow rate is in the range of 200 to 800 sccm.

また、前記耐エッチング層形成工程では、前記処理チャンバ内に供給する前記耐エッチング層形成ガスの流量を１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲とすることが好ましく、このようにすれば、耐エッチング層の形成に必要なラジカルやイオンをより多く生成して、所定厚さの耐エッチング層をより短時間で形成することができる。尚、更に短時間で耐エッチング層を形成させるためには供給流量を１５０ｓｃｃｍ以上とすることがより好ましく、一方、供給流量を５００ｓｃｃｍ以上に高くしても供給過多となって耐エッチング層の形成に要する時間が短縮されない。このような観点から、供給流量の更に好ましい範囲としては１５０〜５００ｓｃｃｍの範囲である。   In the etching resistant layer forming step, the flow rate of the etching resistant layer forming gas supplied into the processing chamber is preferably in the range of 100 to 1000 sccm, which is necessary for forming the etching resistant layer. More radicals and ions can be generated, and an etching resistant layer having a predetermined thickness can be formed in a shorter time. In order to form the etching resistant layer in a shorter time, it is more preferable to set the supply flow rate to 150 sccm or more. On the other hand, even if the supply flow rate is increased to 500 sccm or more, the supply is excessive and the etching resistant layer is formed. The time required is not reduced. From such a viewpoint, a more preferable range of the supply flow rate is in the range of 150 to 500 sccm.

また、前記耐エッチング層除去工程では、前記処理チャンバ内に供給する前記耐エッチング層形成ガスの流量を２０〜５００ｓｃｃｍの範囲とすることが好ましく、このようにすれば、耐エッチング層の除去と並行して新たな耐エッチング層を適度に形成することができるので、底面中央部の耐エッチング層が他の部分よりも先に除去され難くすることや、除去されたとしても当該底面中央部におけるエッチングの進行を抑制することができ、また、耐エッチング層の除去に時間がかかるといった問題を生じることもない。尚、供給流量の更に好ましい範囲としては５０〜４００ｓｃｃｍの範囲であり、この範囲であれば、前述の効果がより顕著に現れる。また、更に好ましい範囲の上限値を４００ｓｃｃｍとしているのは、耐エッチング層形成ガスの供給流量がエッチングガスの供給流量の半分程度までなら一定の効果が得られると考えられるところ、エッチングガスの更に好ましい供給流量の上限値を８００ｓｃｃｍとしたからである。   In the etching resistant layer removing step, the flow rate of the etching resistant layer forming gas supplied into the processing chamber is preferably in the range of 20 to 500 sccm, and in this way, the etching resistant layer is removed in parallel. Since a new etching-resistant layer can be formed appropriately, the etching-resistant layer at the center of the bottom surface is difficult to remove before other parts, and even if it is removed, etching at the center of the bottom surface is performed. It is possible to suppress the progress of the etching, and there is no problem that it takes time to remove the etching resistant layer. The more preferable range of the supply flow rate is in the range of 50 to 400 sccm, and if it is within this range, the above-described effect appears more remarkably. Further, the upper limit of the more preferable range is set to 400 sccm, because it is considered that a certain effect can be obtained if the supply flow rate of the etching-resistant layer forming gas is up to about half of the supply flow rate of the etching gas. This is because the upper limit value of the supply flow rate is set to 800 sccm.

また、前記耐エッチング層形成工程では、前記基台にバイアス電位を与えるべくこの基台に供給する高周波電力を１０〜１００Ｗの範囲とすることが好ましく、１０〜５０Ｗの範囲とすれば更に好ましい。このようにすれば、底面中央部により厚い耐エッチング層を形成することができるので、耐エッチング層除去工程で底面中央部の耐エッチング層が他の部分に先行して除去されるのを防止することができる。   In the etching resistant layer forming step, the high frequency power supplied to the base is preferably in the range of 10 to 100 W and more preferably in the range of 10 to 50 W in order to give a bias potential to the base. In this way, a thicker etching-resistant layer can be formed in the bottom center portion, so that the etching-resistant layer at the bottom center portion is prevented from being removed prior to other portions in the etching-resistant layer removing step. be able to.

また、前記耐エッチング層除去工程では、前記基台にバイアス電位を与えるべくこの基台に供給する高周波電力を１０〜３００Ｗの範囲とすることが好ましく、４０〜３００Ｗの範囲とすれば更に好ましい。このようにすれば、耐エッチング層の除去の際に、特に底面中央部に耐エッチング層を形成し易くすることができるので、耐エッチング層をより短時間で除去しつつも、耐エッチング層除去工程で底面中央部の耐エッチング層が他の部分に先行して除去されることを防止することや、除去されたとしても当該底面中央部におけるエッチングの進行を抑制することができる。尚、耐エッチング層の除去に要する時間を更に短縮するためには基台に供給する高周波電力を４０Ｗ以上とすることが好ましく、このため、更に好ましい範囲の下限値を４０Ｗとしている。   In the etching resistant layer removing step, the high-frequency power supplied to the base is preferably in the range of 10 to 300 W, and more preferably in the range of 40 to 300 W, in order to give a bias potential to the base. In this way, when removing the etching resistant layer, it is possible to easily form the etching resistant layer, particularly at the center of the bottom surface, so that the etching resistant layer can be removed while removing the etching resistant layer in a shorter time. In the process, it is possible to prevent the etching-resistant layer at the center of the bottom surface from being removed prior to other portions, and even if it is removed, the progress of etching at the center of the bottom surface can be suppressed. In order to further shorten the time required for removing the etching resistant layer, it is preferable to set the high frequency power supplied to the base to 40 W or more. For this reason, the lower limit value of a more preferable range is set to 40 W.

尚、上記エッチング工程，耐エッチング層形成工程及び耐エッチング層除去工程を繰り返す順番は、エッチング工程から開始してエッチング工程，耐エッチング層形成工程及び耐エッチング層除去工程を順次繰り返しても良いし、耐エッチング層形成工程から開始して耐エッチング層形成工程，耐エッチング層除去工程及びエッチング工程を順次繰り返すようにしても良い。   In addition, the order of repeating the etching process, the etching resistant layer forming process and the etching resistant layer removing process may start from the etching process, and the etching process, the etching resistant layer forming process and the etching resistant layer removing process may be sequentially repeated. Starting from the etching resistant layer forming step, the etching resistant layer forming step, the etching resistant layer removing step, and the etching step may be sequentially repeated.

以上のように、本発明に係るエッチング方法によれば、穴や溝の底面中央部におけるエッチングを抑制して底面中央部の凹み深さを小さくし、底面形状を平坦に近づけることができる。   As described above, according to the etching method of the present invention, it is possible to suppress the etching at the center part of the bottom surface of the hole or groove, reduce the depth of the recess at the center part of the bottom surface, and make the bottom shape close to flat.

本発明の一実施形態に係るエッチング方法を実施するためのエッチング装置の概略構成を示した断面図である。It is sectional drawing which showed schematic structure of the etching apparatus for enforcing the etching method which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態における、ＳＦ６ガスの供給流量、Ｃ４Ｆ８ガスの供給流量、及び基台電力の制御状態を示したタイミングチャートである。In this embodiment, the supply flow rate of SF 6 gas, the supply flow rate of C 4 F 8 gas, and is a timing chart showing a control state of the base power. 本実施形態に係るエッチング方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the etching method which concerns on this embodiment. 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。It is explanatory drawing for demonstrating the problem of the conventional etching method. 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。It is explanatory drawing for demonstrating the problem of the conventional etching method.

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、本実施形態では、図１に示すようなエッチング装置１を用いてシリコン基板Ｋをエッチングする場合を一例に挙げて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, a case where the silicon substrate K is etched using the etching apparatus 1 as shown in FIG. 1 will be described as an example.

まず、前記エッチング装置１について説明する。このエッチング装置１は、図１に示すように、閉塞空間を有する処理チャンバ１１と、処理チャンバ１１内に昇降自在に配設され、シリコン基板Ｋが載置される基台１５と、基台１５を昇降させる昇降シリンダ１８と、処理チャンバ１１内の圧力を減圧する排気装置２０と、処理チャンバ１１内に処理ガスを供給するガス供給装置２５と、処理チャンバ１１内に供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成装置３０と、基台１５に高周波電力を供給する基台用高周波電源３５とを備える。   First, the etching apparatus 1 will be described. As shown in FIG. 1, the etching apparatus 1 includes a processing chamber 11 having a closed space, a base 15 on which a silicon substrate K is placed, and a base 15 on which the silicon substrate K is placed. A lifting cylinder 18 for raising and lowering the pressure, an exhaust device 20 for reducing the pressure in the processing chamber 11, a gas supply device 25 for supplying a processing gas into the processing chamber 11, and a processing gas supplied into the processing chamber 11 as plasma. And a base high-frequency power source 35 that supplies high-frequency power to the base 15.

前記処理チャンバ１１は、相互に連通した内部空間を有する下部容器１２及び上部容器１３から構成され、上部容器１３は、下部容器１２よりも小さく形成される。前記基台１５は、シリコン基板Ｋが載置される上部材１６と、昇降シリンダ１８が接続される下部材１７とから構成され、下部容器１２内に配置される。   The processing chamber 11 includes a lower container 12 and an upper container 13 having internal spaces communicating with each other. The upper container 13 is formed smaller than the lower container 12. The base 15 includes an upper member 16 on which the silicon substrate K is placed and a lower member 17 to which the elevating cylinder 18 is connected, and is disposed in the lower container 12.

前記排気装置２０は、下部容器１２の側面に接続した排気管２１を備え、排気管２１を介して処理チャンバ１１内の気体を排気し、処理チャンバ１１の内部を所定圧力にする。前記ガス供給装置２５は、上部容器１３の上面に接続した供給管２６を備え、前記処理ガスとして、エッチングガス（例えば、ＳＦ６ガス）及び耐エッチング層形成ガス（例えば、Ｃ４Ｆ８ガス）を、供給管２６を介して処理チャンバ１１内に供給する。 The exhaust device 20 includes an exhaust pipe 21 connected to the side surface of the lower container 12, and exhausts the gas in the processing chamber 11 through the exhaust pipe 21 to make the inside of the processing chamber 11 have a predetermined pressure. The gas supply device 25 includes a supply pipe 26 connected to the upper surface of the upper container 13, and an etching gas (for example, SF 6 gas) and an etching resistant layer forming gas (for example, C 4 F 8 gas) are used as the processing gas. Is supplied into the processing chamber 11 through the supply pipe 26.

前記プラズマ生成装置３０は、上部容器１３の外周部に上下に並設された複数のコイル３１と、各コイル３１に高周波電力を供給するコイル用高周波電源３２とから構成され、コイル用高周波電源３２によってコイル３１に高周波電力を供給することで、上部容器１３内に供給された処理ガスをプラズマ化する。前記基台用高周波電源３５は、基台１５に高周波電力を供給することで、基台１５とプラズマとの間に電位差（バイアス電位）を生じさせる。   The plasma generating apparatus 30 includes a plurality of coils 31 arranged vertically on the outer peripheral portion of the upper container 13, and a coil high-frequency power source 32 that supplies high-frequency power to each coil 31. By supplying high frequency power to the coil 31, the processing gas supplied into the upper container 13 is turned into plasma. The base high-frequency power source 35 supplies a high-frequency power to the base 15 to generate a potential difference (bias potential) between the base 15 and the plasma.

次に、以上のように構成されたエッチング装置１を用い、シリコン基板Ｋをエッチングする方法について説明する。本例のエッチング方法は、本願発明者らの、以下のような知見に基づいたものであり、これを先に説明しておく。   Next, a method for etching the silicon substrate K using the etching apparatus 1 configured as described above will be described. The etching method of this example is based on the following knowledge of the inventors of the present application, and will be described first.

即ち、本願発明者らが鋭意研究を重ねた結果、エッチングガスから生成されるラジカルと化学反応し難い耐エッチング層を形成するに当たり、基台１５に高周波電力を供給すると、図３（ｂ）に示すように、穴Ｈや溝Ｈの底面中央部により厚い耐エッチング層Ｐが形成されることが判明したのである。尚、図３（ｂ）において、符号Ｋはシリコン基板を、符号Ｍはマスクをそれぞれ図示している。   That is, as a result of extensive research conducted by the inventors of the present application, when high-frequency power is supplied to the base 15 in forming an etching resistant layer that hardly reacts chemically with radicals generated from the etching gas, FIG. As shown, it has been found that a thick etching-resistant layer P is formed in the center of the bottom surface of the hole H or the groove H. In FIG. 3B, reference numeral K indicates a silicon substrate, and reference numeral M indicates a mask.

また、シリコン基板Ｋのエッチングに当たってこのシリコン基板Ｋから耐エッチング層を除去する際に、エッチングガスとこのエッチングガスより少量の耐エッチング層形成ガスとをプラズマ化すると、耐エッチング層の除去量に比べて少ないものの、耐エッチング層の除去と並行して新たな耐エッチング層の形成も行われるため、底面中央部の耐エッチング層が他の部分より先に完全に除去されるといったことが起こり難く、除去されたとしても、新たに形成される耐エッチング層によって当該底面中央部におけるエッチングの進行が抑制されることが判明した。   Further, when the etching resistant layer is removed from the silicon substrate K during the etching of the silicon substrate K, if the etching gas and the etching resistant layer forming gas smaller in amount than the etching gas are converted into plasma, the etching resistant layer is removed compared to the amount removed. However, since a new etching resistant layer is formed in parallel with the removal of the etching resistant layer, it is difficult for the etching resistant layer in the center of the bottom to be completely removed before other parts. Even if it is removed, it has been found that the progress of etching at the center of the bottom surface is suppressed by the newly formed etching resistant layer.

そこで、本例のエッチング方法では、図２に示すように、処理チャンバ１１内に供給するエッチングガス及び耐エッチング層形成ガスの供給流量、並びに基台１５に供給する高周波電力などを制御することにより耐エッチング層形成工程Ｄ，耐エッチング層除去工程Ｒ及びエッチング工程Ｅを順次繰り返して実施するとともに、これら耐エッチング層形成工程Ｄ，耐エッチング層除去工程Ｒ及びエッチング工程Ｅをそれぞれ次のように行うようにしている。   Therefore, in the etching method of this example, as shown in FIG. 2, by controlling the supply flow rates of the etching gas and etching-resistant layer forming gas supplied into the processing chamber 11, the high-frequency power supplied to the base 15, and the like. The etching resistant layer forming step D, the etching resistant layer removing step R, and the etching step E are sequentially repeated, and the etching resistant layer forming step D, the etching resistant layer removing step R, and the etching step E are performed as follows. I am doing so.

即ち、前記耐エッチング層形成工程Ｄでは、各高周波電源３２，３５によってコイル３１及び基台１５に高周波電力をそれぞれ供給し、ガス供給装置２５から処理チャンバ１１内に耐エッチング層形成ガスを供給し、排気装置２０によって処理チャンバ１１内を減圧する。   That is, in the etching resistant layer forming step D, high frequency power is supplied to the coil 31 and the base 15 by the high frequency power sources 32 and 35, respectively, and an etching resistant layer forming gas is supplied from the gas supply device 25 into the processing chamber 11. Then, the inside of the processing chamber 11 is depressurized by the exhaust device 20.

前記耐エッチング層形成ガスは、処理チャンバ１１内でプラズマ化され、このプラズマ中のラジカルから生成される重合物が、シリコン基板Ｋの表面（エッチングによって形成される穴や溝の側壁及び底面、マスクの表面）に堆積して耐エッチング層（フロロカーボン膜）が形成される。このとき、上述のように、基台１５に高周波電力を供給しているので、穴や溝の底面中央部により厚い耐エッチング層が形成される。   The etching-resistant layer forming gas is turned into plasma in the processing chamber 11, and a polymer generated from radicals in the plasma is transferred to the surface of the silicon substrate K (the side walls and bottom surfaces of holes and grooves formed by etching, masks). The etching resistant layer (fluorocarbon film) is formed by depositing on the surface. At this time, as described above, since the high frequency power is supplied to the base 15, a thick etching resistant layer is formed at the center of the bottom of the hole or groove.

尚、耐エッチング層形成ガスについては、供給流量ＶＤで供給し（図２参照）、基台１５に供給する高周波電力については、電力ＷＤを供給する（図２参照）。また、耐エッチング層形成ガスの供給流量は、１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲であることが好ましく、１５０〜５００ｓｃｃｍの範囲であれば更に好ましい。また、基台１５に供給する高周波電力は、１０〜１００Ｗの範囲であることが好ましく、１０〜５０Ｗの範囲であれば更に好ましい。 Note that the etching-resistant layer forming gas, was supplied at a feed rate V D (see FIG. 2), for the high-frequency electric power supplied to the base 15, for supplying power W D (see FIG. 2). The supply flow rate of the etching resistant layer forming gas is preferably in the range of 100 to 1000 sccm, and more preferably in the range of 150 to 500 sccm. Moreover, it is preferable that the high frequency electric power supplied to the base 15 is the range of 10-100W, and if it is the range of 10-50W, it is still more preferable.

一方、前記耐エッチング層除去工程Ｒでは、各高周波電源３２，３５によってコイル３１及び基台１５に高周波電力をそれぞれ供給し、ガス供給装置２５から処理チャンバ１１内にエッチングガス及び耐エッチング層形成ガスを供給し、排気装置２０によって処理チャンバ１１内を減圧する。   On the other hand, in the etching-resistant layer removing step R, high-frequency power is supplied to the coil 31 and the base 15 by the high-frequency power sources 32 and 35, respectively, and an etching gas and an etching-resistant layer forming gas are supplied from the gas supply device 25 into the processing chamber 11. And the inside of the processing chamber 11 is depressurized by the exhaust device 20.

前記エッチングガス及び耐エッチング層形成ガスは、処理チャンバ１１内でそれぞれプラズマ化され、プラズマ中のイオンがシリコン基板Ｋに入射することによって耐エッチング層が除去される。その際、シリコン基板Ｋに対して斜めに入射するイオンの多くが穴や溝の底面中央部に到達することから、穴や溝の底面に形成された耐エッチング層の層厚が一定であれば、当該底面中央部における耐エッチング層が短時間で除去されるが、前記耐エッチング層形成工程Ｄで穴や溝の底面中央部により厚い耐エッチング層が形成され、且つ上述のように、形成量は少ないものの新たな耐エッチング層の形成が行われているので、底面中央部の耐エッチング層が他の部分より先に除去され難く、除去されたとしても、新たに形成される耐エッチング層によって当該底面中央部におけるエッチングの進行が抑制される。   The etching gas and the etching resistant layer forming gas are turned into plasma in the processing chamber 11, and ions in the plasma are incident on the silicon substrate K to remove the etching resistant layer. At that time, since many of the ions incident obliquely to the silicon substrate K reach the center of the bottom of the hole or groove, the thickness of the etching resistant layer formed on the bottom of the hole or groove is constant. The etching-resistant layer at the center of the bottom surface is removed in a short time, but a thick etching-resistant layer is formed at the center of the bottom of the hole or groove in the etching-resistant layer forming step D. However, since a new etching resistant layer is formed, the etching resistant layer at the center of the bottom surface is hard to be removed before other parts. Even if it is removed, the etching resistant layer is newly formed. The progress of etching at the bottom center portion is suppressed.

尚、エッチングガス及び耐エッチング層形成ガスについては、それぞれ供給流量Ｖ，ＶＲで供給し（図２参照）、基台１５に供給する高周波電力については、電力ＷＲを供給する（図２参照）。供給流量Ｖは供給流量ＶＲより高い。また、エッチングガスの供給流量は、１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲であることが好ましく、２００〜８００ｓｃｃｍの範囲であれば更に好ましい。また、耐エッチング層形成ガスの供給流量は、２０〜５００ｓｃｃｍの範囲であることが好ましく、５０〜４００ｓｃｃｍの範囲であれば更に好ましい。また、基台１５に供給する高周波電力は、１０〜３００Ｗの範囲であることが好ましく、４０〜３００Ｗの範囲であれば更に好ましい。 Note that the etching gas and etching-resistant layer forming gas, respectively supply flow rate V, supplied by V R (see FIG. 2), for the high-frequency electric power supplied to the base 15, for supplying power W R (see FIG. 2 ). The supply flow rate V is higher than the supply flow rate V R. The supply flow rate of the etching gas is preferably in the range of 100 to 1000 sccm, more preferably in the range of 200 to 800 sccm. The supply flow rate of the etching resistant layer forming gas is preferably in the range of 20 to 500 sccm, more preferably in the range of 50 to 400 sccm. Moreover, it is preferable that the high frequency electric power supplied to the base 15 is the range of 10-300W, and if it is the range of 40-300W, it is still more preferable.

また、前記エッチング工程Ｅでは、各高周波電源３２，３５によってコイル３１及び基台１５に高周波電力をそれぞれ供給し、ガス供給装置２５から処理チャンバ１１内にエッチングガスを供給し、排気装置２０によって処理チャンバ１１内を減圧する。   Further, in the etching step E, high frequency power is supplied to the coil 31 and the base 15 by the high frequency power sources 32 and 35, an etching gas is supplied from the gas supply device 25 into the processing chamber 11, and the processing is performed by the exhaust device 20. The pressure inside the chamber 11 is reduced.

前記エッチングガスは、処理チャンバ１１内でプラズマ化され、このプラズマ中のラジカルがシリコン原子と化学反応し、また、同じくプラズマ中のイオンがシリコン基板Ｋに入射することによってシリコン基板Ｋがエッチングされ、これにより、シリコン基板Ｋの表面に形成されたマスクのマスクパターンに応じた穴や溝が当該シリコン基板Ｋに形成される。尚、このとき、シリコン基板Ｋは、主にプラズマ中のラジカルによって等方的にエッチングされ、これにより、穴や溝の底面がほぼ均等にエッチングされる。   The etching gas is turned into plasma in the processing chamber 11, radicals in the plasma chemically react with silicon atoms, and ions in the plasma are also incident on the silicon substrate K to etch the silicon substrate K. Thereby, holes and grooves corresponding to the mask pattern of the mask formed on the surface of the silicon substrate K are formed in the silicon substrate K. At this time, the silicon substrate K is isotropically etched mainly by radicals in the plasma, whereby the bottoms of the holes and grooves are etched almost evenly.

尚、エッチングガスについては、供給流量Ｖで供給し（図２参照）、基台１５に供給する高周波電力については、耐エッチング層除去工程Ｒで供給する電力ＷＲよりも小さい電力ＷＥを供給する（図２参照）。また、エッチングガスの供給流量は、１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲であることが好ましく、２００〜８００ｓｃｃｍの範囲であれば更に好ましい。 As for the etching gas, it was supplied at a feed rate V (see FIG. 2), for the high-frequency electric power supplied to the base 15, supply a small electric power W E than supplying power W R in the etching resistant layer removing step R (See FIG. 2). The supply flow rate of the etching gas is preferably in the range of 100 to 1000 sccm, more preferably in the range of 200 to 800 sccm.

したがって、上記のような耐エッチング層形成工程Ｄ，耐エッチング層除去工程Ｒ及びエッチング工程Ｅを順次繰り返すことにより穴や溝の底面中央部の凹み深さＣ（図５参照）が大きくなるのを防止しつつ、穴や溝の深さ方向にエッチングを進めて行くことができる。そして、これら耐エッチング層形成工程Ｄ，耐エッチング層除去工程Ｒ及びエッチング工程Ｅが一定回数繰り返されると、所定形状の穴や溝が形成される。尚、このときのエッチング過程の一部を図示すると、例えば、図３のようになる。即ち、図３（ａ）のような穴Ｈや溝Ｈに耐エッチング層Ｐを形成すると、図３（ｂ）のような状態となり、この後、耐エッチング層Ｐを除去すると、図３（ｃ）のような状態となる。そして、エッチングを施すと、図３（ｄ）のような状態となる。   Therefore, by repeating the etching resistant layer forming step D, the etching resistant layer removing step R, and the etching step E as described above, the depth of the recess C (see FIG. 5) at the center of the bottom of the hole or groove is increased. While preventing, etching can proceed in the depth direction of the hole or groove. When these etching resistant layer forming step D, etching resistant layer removing step R and etching step E are repeated a certain number of times, holes and grooves having a predetermined shape are formed. A part of the etching process at this time is illustrated in FIG. 3, for example. That is, when the etching resistant layer P is formed in the hole H or the groove H as shown in FIG. 3A, the state as shown in FIG. 3B is obtained. Thereafter, when the etching resistant layer P is removed, FIG. ). Then, when etching is performed, a state as shown in FIG.

このように、本例のエッチング方法によれば、耐エッチング層形成工程Ｄで基台１５に高周波電力ＷＤを供給するとともに、耐エッチング層除去工程Ｒで耐エッチング層形成ガスを供給，プラズマ化することで、耐エッチング層を除去する際に底面における耐エッチング層の除去をほぼ均等に進行させることができるので、底面中央部の凹み深さＣを小さくし、底面形状を平坦に近づけることができる。 Thus, according to the etching method of this embodiment supplies the high frequency power W D to the base 15 with the etching resistant layer forming step D, feeding the etching-resistant layer forming gas in the etching resistant layer removing step R, plasma By doing so, when removing the etching resistant layer, the removal of the etching resistant layer on the bottom surface can be progressed almost evenly. Therefore, the depth C of the center of the bottom surface can be reduced, and the shape of the bottom surface can be made nearly flat. it can.

また、エッチング工程Ｅでは、エッチングガスのみを処理チャンバ１５内に供給しているので、エッチングを効率的に進めてエッチング速度を速くすることができる。また、エッチング工程Ｅでは、耐エッチング層除去工程Ｒで基台１５に供給する高周波電力ＷＲよりも小さい電力ＷＥを基台１５に供給しているので、エッチング工程Ｅでシリコン基板Ｋに入射するイオンを少なくしてマスクのエッチングを抑制することができる。 In the etching step E, only the etching gas is supplied into the processing chamber 15, so that the etching can be efficiently advanced and the etching rate can be increased. Further, in the etching operation E, since a small power W E is supplied to the base 15 than the high frequency power W R supplied to the base 15 with the etching resistant layer removing step R, incident on the silicon substrate K in the etching operation E Therefore, the etching of the mask can be suppressed by reducing the number of ions.

また、エッチング工程Ｅ及び耐エッチング層除去工程Ｒでは、処理チャンバ１１内に供給するエッチングガスの流量を１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲（好ましくは２００〜８００ｓｃｃｍの範囲）としているので、エッチングに必要なラジカルや耐エッチング層の除去に必要なイオンをより多く生成してエッチングや耐エッチング層の除去をより短時間で実施することができる。   In the etching process E and the etching-resistant layer removal process R, the flow rate of the etching gas supplied into the processing chamber 11 is in the range of 100 to 1000 sccm (preferably in the range of 200 to 800 sccm). More ions necessary for the removal of the etching resistant layer can be generated, and the etching and the etching resistant layer can be removed in a shorter time.

また、耐エッチング層形成工程Ｄでは、処理チャンバ１１内に供給する耐エッチング層形成ガスの流量を１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲（好ましくは１５０〜５００ｓｃｃｍの範囲）としているので、耐エッチング層の形成に必要なラジカルをより多く生成して所定厚さの耐エッチング層をより短時間で形成することができる。   Further, in the etching resistant layer forming step D, the flow rate of the etching resistant layer forming gas supplied into the processing chamber 11 is set in the range of 100 to 1000 sccm (preferably in the range of 150 to 500 sccm). Therefore, an etching resistant layer having a predetermined thickness can be formed in a shorter time by generating more radicals.

また、耐エッチング層除去工程Ｒでは、処理チャンバ１１内に供給する耐エッチング層形成ガスの流量を２０〜５００ｓｃｃｍの範囲（好ましくは５０〜４００ｓｃｃｍの範囲）としているので、耐エッチング層の除去と並行して新たな耐エッチング層を適度に形成することができる。これにより、底面中央部の耐エッチング層が他の部分よりも先に除去され難くすることや、除去されたとしても当該底面中央部におけるエッチングの進行を抑制することができ、また、耐エッチング層の除去に時間がかかるといった問題を生じることもない。   In the etching resistant layer removal step R, the flow rate of the etching resistant layer forming gas supplied into the processing chamber 11 is in the range of 20 to 500 sccm (preferably in the range of 50 to 400 sccm). Thus, a new etching resistant layer can be appropriately formed. This makes it difficult for the etching resistant layer at the center of the bottom to be removed earlier than other parts, and even if removed, the progress of etching at the center of the bottom can be suppressed. There is no problem that it takes time to remove the material.

また、耐エッチング層形成工程Ｄでは、基台１５に供給する高周波電力ＷＤを１０〜１００Ｗの範囲（好ましくは１０〜５０Ｗの範囲）としているので、底面中央部により厚い耐エッチング層を形成することができる。これにより、耐エッチング層除去工程Ｒで底面中央部の耐エッチング層が他の部分に先行して除去されるのを防止することができる。 Further, the etching resistant layer forming step D, since the high frequency power W D the range of 10 to 100 W (preferably from 10～50W) supplied to the base 15 is set to, to form a thick etching resistant layer by the bottom surface central portion be able to. Thereby, it is possible to prevent the etching resistant layer at the center of the bottom from being removed prior to other portions in the etching resistant layer removing step R.

また、耐エッチング層除去工程Ｒでは、基台１５に供給する高周波電力ＷＲを１０〜３００Ｗの範囲（好ましくは４０〜３００Ｗの範囲）としているので、耐エッチング層を除去する際に、特に底面中央部に耐エッチング層を形成し易くすることができる。これにより、耐エッチング層をより短時間で除去しつつも、耐エッチング層除去工程Ｒで底面中央部の耐エッチング層が他の部分に先行して除去されるのを防止することや、除去されたとしても当該底面中央部におけるエッチングの進行を抑制することができる。 Further, the etching resistant layer removing step R, the range of the 10~300W frequency power W R supplied to the base 15 (preferably in the range of 40～300W) is set to, when removing the etch resistant layer, particularly a bottom surface An etching resistant layer can be easily formed in the central portion. As a result, while removing the etching resistant layer in a shorter time, the etching resistant layer removal step R prevents or removes the etching resistant layer at the center of the bottom in front of other portions. Even if this is the case, it is possible to suppress the progress of etching at the center of the bottom surface.

因みに、実験例１として、耐エッチング層形成工程Ｄのとき、処理時間を２秒と、処理チャンバ１１内の圧力を６Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を０Ｗと、Ｃ４Ｆ８ガスの供給流量を４００ｓｃｃｍとし、耐エッチング層除去工程Ｒのとき、処理時間を２秒と、処理チャンバ１１内の圧力を４Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を６０Ｗと、ＳＦ６ガスの供給流量を３００ｓｃｃｍと、Ｃ４Ｆ８ガスの供給流量を５０ｓｃｃｍとし、エッチング工程Ｅのとき、処理時間を４秒と、処理チャンバ１１内の圧力を４Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を２０Ｗと、ＳＦ６ガスの供給流量を３００ｓｃｃｍとして、この耐エッチング層形成工程Ｄ，耐エッチング層除去工程Ｒ及びエッチング工程Ｅを一定回数順次繰り返してシリコン基板Ｋをエッチングしたところ、底面中央部の凹み深さＣは１８μｍであった。 Incidentally, as Experimental Example 1, in the etching resistant layer forming step D, the processing time is 2 seconds, the pressure in the processing chamber 11 is 6 Pa, the high frequency power supplied to the coil 31 is 2.5 kW, and the base 15 The high frequency power to be supplied is 0 W, the supply flow rate of the C 4 F 8 gas is 400 sccm, and the etching time is 2 seconds, the pressure in the processing chamber 11 is 4 Pa, and the coil 31 is supplied to the coil 31 in the etching-resistant layer removal process R. The high frequency power to be supplied is 2.5 kW, the high frequency power to be supplied to the base 15 is 60 W, the supply flow rate of SF 6 gas is 300 sccm, and the supply flow rate of C 4 F 8 gas is 50 sccm. time 4 seconds, and the 4Pa the pressure in the processing chamber 11, and 2.5kW RF power supplied to the coil 31, the high frequency power supplied to the base 15 20W, SF The supply flow rate of the gas as 300 sccm, the etching-resistant layer forming step D, where the silicon substrate K was etched etching resistant layer removing step R and an etching process E a certain number of times successively repeated, the depth C recess of the bottom surface central portion is 18μm Met.

一方、比較例１として、耐エッチング層除去工程ＲでＣ４Ｆ８ガスを全く供給しなかったこと以外は実験例１と同条件でシリコン基板Ｋをエッチングしたところ、底面中央部の凹み深さＣは３６μｍであった。 On the other hand, as a comparative example 1, the silicon substrate K was etched under the same conditions as in the experimental example 1 except that no C 4 F 8 gas was supplied in the etching-resistant layer removing step R. C was 36 μm.

また、実験例２として、耐エッチング層形成工程Ｄのとき、処理時間を３．５秒と、処理チャンバ１１内の圧力を６Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を１０Ｗと、Ｃ４Ｆ８ガスの供給流量を４００ｓｃｃｍとし、耐エッチング層除去工程Ｒのとき、処理時間を２秒と、処理チャンバ１１内の圧力を４Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を１００Ｗと、ＳＦ６ガスの供給流量を３００ｓｃｃｍとし、エッチング工程Ｅのとき、処理時間を４秒と、処理チャンバ１１内の圧力を４Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を２０Ｗと、ＳＦ６ガスの供給流量を３００ｓｃｃｍとして、この耐エッチング層形成工程Ｄ，耐エッチング層除去工程Ｒ及びエッチング工程Ｅを一定回数順次繰り返してシリコン基板Ｋをエッチングしたところ、底面中央部の凹み深さＣは１７μｍであった。 As Experimental Example 2, in the etching resistant layer forming step D, the processing time is 3.5 seconds, the pressure in the processing chamber 11 is 6 Pa, the high frequency power supplied to the coil 31 is 2.5 kW, The high frequency power supplied to 15 is 10 W, the supply flow rate of C 4 F 8 gas is 400 sccm, the etching time is 2 seconds, the pressure in the processing chamber 11 is 4 Pa, the coil 31 The high frequency power supplied to the substrate 15 is 2.5 kW, the high frequency power supplied to the base 15 is 100 W, the supply flow rate of SF 6 gas is 300 sccm, and the etching time E is 4 seconds. and a 4Pa pressure, and 2.5kW RF power supplied to the coil 31, and 20W of the high frequency power supplied to the base 15, and 300sccm the supply flow rate of SF 6 gas The etch-resistant layer forming step D, where the silicon substrate K was etched etching resistant layer removing step R and an etching process E a certain number of times successively repeated, the depth C recess of the bottom surface central portion was 17 .mu.m.

一方、比較例２として、耐エッチング層形成工程Ｄで基台１５に高周波電力を全く供給しなかったこと以外は実験例２と同条件でシリコン基板Ｋをエッチングしたところ、底面中央部の凹み深さＣは２８μｍであった。   On the other hand, as a comparative example 2, the silicon substrate K was etched under the same conditions as in the experimental example 2 except that no high frequency power was supplied to the base 15 in the etching resistant layer forming step D. The thickness C was 28 μm.

また、実験例３として、耐エッチング層形成工程Ｄのとき、処理時間を２秒と、処理チャンバ１１内の圧力を４Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を４０Ｗと、Ｃ４Ｆ８ガスの供給流量を１５０ｓｃｃｍとし、耐エッチング層除去工程Ｒのとき、処理時間を２秒と、処理チャンバ１１内の圧力を４Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を７０Ｗと、ＳＦ６ガスの供給流量を４００ｓｃｃｍと、Ｃ４Ｆ８ガスの供給流量を２００ｓｃｃｍとし、エッチング工程Ｅのとき、処理時間を３秒と、処理チャンバ１１内の圧力を４Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を７０Ｗと、ＳＦ６ガスの供給流量を４００ｓｃｃｍとして、この耐エッチング層形成工程Ｄ，耐エッチング層除去工程Ｒ及びエッチング工程Ｅを一定回数順次繰り返してシリコン基板Ｋをエッチングしたところ、底面中央部の凹み深さＣは８μｍであった。 Further, as Experimental Example 3, in the etching resistant layer forming step D, the processing time is 2 seconds, the pressure in the processing chamber 11 is 4 Pa, the high frequency power supplied to the coil 31 is 2 kW, and the base 15 is supplied. The high frequency power is 40 W, the supply flow rate of C 4 F 8 gas is 150 sccm, and the etching time is 2 seconds, the pressure in the processing chamber 11 is 4 Pa, and the high frequency that is supplied to the coil 31 in the etching-resistant layer removal process R. The power is 2 kW, the high frequency power supplied to the base 15 is 70 W, the SF 6 gas supply flow rate is 400 sccm, and the C 4 F 8 gas supply flow rate is 200 sccm. When the 4Pa the pressure in the processing chamber 11, and 70W and 2kW high-frequency power supplied to the coil 31, the high frequency power supplied to the base 15, provided of SF 6 gas The silicon substrate K was etched by sequentially repeating the etching resistant layer forming step D, the etching resistant layer removing step R, and the etching step E a predetermined number of times at a flow rate of 400 sccm. As a result, the depth C of the recess at the bottom center was 8 μm. .

一方、比較例３として、耐エッチング層除去工程ＲでＣ４Ｆ８ガスを全く供給しなかったこと以外は実験例３と同条件でシリコン基板Ｋをエッチングしたところ、底面中央部の凹み深さＣは１６μｍであった。 On the other hand, as Comparative Example 3, the silicon substrate K was etched under the same conditions as in Experimental Example 3 except that no C 4 F 8 gas was supplied in the etching-resistant layer removal step R. C was 16 μm.

前記実験例１及び比較例１から分かるように、耐エッチング層除去工程ＲでＣ４Ｆ８ガスを供給すると、底面中央部の凹み深さＣを小さくすることができる。また、前記実験例２及び比較例２から分かるように、耐エッチング層形成工程Ｄで基台１５に高周波電力を供給しても、同様に、底面中央部の凹み深さＣを小さくすることができる。また、更に、前記実験例３及び比較例３から分かるように、耐エッチング層形成工程Ｄで基台１５に高周波電力を供給している場合に、耐エッチング層除去工程ＲでＣ４Ｆ８ガスを供給するとと、底面中央部の凹み深さＣをより小さくすることができる。 As can be seen from Experimental Example 1 and Comparative Example 1, when the C 4 F 8 gas is supplied in the etching-resistant layer removal step R, the depth C of the recess at the center of the bottom surface can be reduced. Further, as can be seen from the experimental example 2 and the comparative example 2, even when high frequency power is supplied to the base 15 in the etching resistant layer forming step D, the depth C of the dent at the center of the bottom surface can be similarly reduced. it can. Further, as can be seen from Experimental Example 3 and Comparative Example 3, when high frequency power is supplied to the base 15 in the etching resistant layer forming process D, the C 4 F 8 gas is removed in the etching resistant layer removing process R. When the is supplied, the dent depth C at the center of the bottom surface can be further reduced.

したがって、本例のエッチング方法のように、耐エッチング層形成工程Ｄで基台１５に高周波電力を供給するとともに、耐エッチング層除去工程Ｒで耐エッチング層形成ガスを供給すれば、底面中央部の凹み深さを抑えたエッチング加工を実施可能であると言える。   Therefore, as in the etching method of this example, if the high-frequency power is supplied to the base 15 in the etching-resistant layer forming step D and the etching-resistant layer forming gas is supplied in the etching-resistant layer removing step R, It can be said that it is possible to carry out etching processing while suppressing the depth of the recess.

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。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the specific aspect which this invention can take is not limited to this at all.

上例では、前記エッチング装置１を用いて本発明に係るエッチング方法を実施したが、このエッチング方法の実施には、他の構造を備えたエッチング装置を用いるようにしても良い。また、エッチング工程Ｅ及び耐エッチング層除去工程Ｒにおけるエッチングガスの供給流量をそれぞれ同じにしたが、それぞれ異なるようにしても良い。尚、エッチング工程Ｅ及び耐エッチング層除去工程Ｒにおけるエッチングガスの供給流量は、例えば、エッチング工程Ｅ及び耐エッチング層除去工程Ｒの各処理時間、１回のエッチング工程Ｅで進めるべきエッチング深さ、耐エッチング層除去工程Ｒで除去すべき耐エッチング層の厚さなどに応じて設定することができる。   In the above example, the etching method according to the present invention is performed using the etching apparatus 1. However, an etching apparatus having another structure may be used for performing the etching method. Moreover, although the supply flow rates of the etching gas in the etching process E and the etching resistant layer removal process R are the same, they may be different from each other. The supply flow rate of the etching gas in the etching process E and the etching resistant layer removing process R is, for example, each processing time of the etching process E and the etching resistant layer removing process R, the etching depth to be advanced in one etching process E, It can be set according to the thickness of the etching resistant layer to be removed in the etching resistant layer removing step R.

また、エッチング工程Ｅでは、耐エッチング層形成ガスを処理チャンバ１１内に全く供給しなかったが、エッチングガスとともに、耐エッチング層除去工程Ｒのときよりも少量でごく僅かの耐エッチング層形成ガスを供給するようにしても良い。エッチング工程Ｅのときにも耐エッチング層形成ガスを含めれば、耐エッチング層除去工程Ｒのときと同様、形成される耐エッチング層によってエッチングの進行が抑制され、底面中央部の凹み深さが改善するが、エッチング速度が極端に低下するので、含めたとしてもごく僅かであることが好ましい。   In the etching step E, no etching-resistant layer forming gas was supplied into the processing chamber 11, but a very small amount of etching-resistant layer forming gas was used together with the etching gas in a smaller amount than in the etching-resistant layer removing step R. You may make it supply. If the etching-resistant layer forming gas is included also in the etching process E, the progress of etching is suppressed by the formed etching-resistant layer as in the etching-resistant layer removing process R, and the dent depth at the center of the bottom surface is improved. However, since the etching rate is extremely reduced, it is preferable that the etching rate is very small even if included.

また、エッチング工程Ｅでは、基台１５に高周波電力ＷＲを供給したが、供給しないようにしても良い。また、前記エッチング工程Ｅ，耐エッチング層形成工程Ｄ及び耐エッチング層除去工程Ｒでコイル３１に供給する高周波電力はそれぞれ同じでも良いし、それぞれ異ならせても良く、どのような態様でも良い。 Further, in the etching step E, it was fed a high-frequency electric power W R to the base 15, may not be supplied. Further, the high frequency power supplied to the coil 31 in the etching step E, the etching resistant layer forming step D and the etching resistant layer removing step R may be the same, or may be different from each other.

１ エッチング装置
１１ 処理チャンバ
１５ 基台
２０ 排気装置
２５ ガス供給装置
３０ プラズマ生成装置
３１ コイル
３２ コイル用高周波電源
３５ 基台用高周波電源
Ｃ 凹み深さ
Ｈ 穴又は溝
Ｋ シリコン基板
Ｐ 耐エッチング層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Etching device 11 Processing chamber 15 Base 20 Exhaust device 25 Gas supply device 30 Plasma generator 31 Coil 32 High frequency power source for coil 35 High frequency power source for base C Depth depth H Hole or groove K Silicon substrate P Etching resistant layer

Claims (7)

エッチングガス及び耐エッチング層形成ガスを処理チャンバ内に供給，プラズマ化して、この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、
前記シリコン基板をエッチングするエッチング工程と、
前記シリコン基板に耐エッチング層を形成する耐エッチング層形成工程と、
前記シリコン基板に形成された耐エッチング層を除去する耐エッチング層除去工程とを順次繰り返して実行するようにし、
前記エッチング工程では、前記エッチングガスのみ、又は前記エッチングガスと前記耐エッチング層除去工程における供給量より少量の前記耐エッチング層形成ガスとを前記処理チャンバ内に供給して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、前記シリコン基板をエッチングし、
前記耐エッチング層形成工程では、前記耐エッチング層形成ガスのみを前記処理チャンバ内に供給して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、前記シリコン基板に耐エッチング層を形成し、
前記耐エッチング層除去工程では、前記エッチングガスと、このエッチングガスより少量且つ前記エッチング工程における供給量より多量の前記耐エッチング層形成ガスとを前記処理チャンバ内に供給して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、前記シリコン基板に形成された耐エッチング層を除去するようにしたことを特徴とするエッチング方法。 An etching gas and an etching-resistant layer forming gas are supplied into a processing chamber, converted into plasma, and a silicon substrate placed on a base in the processing chamber is etched.
An etching step of etching the silicon substrate;
An etching resistant layer forming step of forming an etching resistant layer on the silicon substrate;
Etching-resistant layer removing step for removing the etching-resistant layer formed on the silicon substrate is sequentially repeated,
In the etching step, only the etching gas, or the etching gas and a smaller amount of the etching resistant layer forming gas than the amount supplied in the etching resistant layer removing step are supplied into the processing chamber to form plasma, and giving a bias potential to the base, the silicon substrate is etched,
In the etching resistant layer forming step, only the etching resistant layer forming gas is supplied into the processing chamber and converted into plasma, and a bias potential is applied to the base to form an etching resistant layer on the silicon substrate,
In the etching-resistant layer removing step, the etching gas and the etching-resistant layer forming gas that is smaller than the etching gas and larger than the supply amount in the etching step are supplied into the processing chamber and converted into plasma, giving a bias potential to the base, an etching method which is characterized in that there was Unishi by you remove etching resistant layer formed on the silicon substrate. 前記エッチング工程では、前記耐エッチング層除去工程で前記基台に与えるバイアス電位よりも低いバイアス電位を前記基台に与えるように、又は前記基台にバイアス電位を与えない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。   In the etching step, a bias potential lower than a bias potential applied to the base in the etching-resistant layer removing step is applied to the base, or a bias potential is not applied to the base. The etching method according to claim 1. 前記エッチング工程及び耐エッチング層除去工程の少なくとも一方では、前記処理チャンバ内に供給する前記エッチングガスの流量を１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲とした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。   3. The etching method according to claim 1, wherein a flow rate of the etching gas supplied into the processing chamber is in a range of 100 to 1000 sccm in at least one of the etching step and the etching-resistant layer removing step. 前記耐エッチング層形成工程では、前記処理チャンバ内に供給する前記耐エッチング層形成ガスの流量を１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲としたことを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかのエッチング方法。   4. The etching method according to claim 1, wherein in the etching resistant layer forming step, a flow rate of the etching resistant layer forming gas supplied into the processing chamber is set in a range of 100 to 1000 sccm. 前記耐エッチング層除去工程では、前記処理チャンバ内に供給する前記耐エッチング層形成ガスの流量を２０〜５００ｓｃｃｍの範囲と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。   5. The etching method according to claim 1, wherein, in the etching resistant layer removing step, a flow rate of the etching resistant layer forming gas supplied into the processing chamber is set in a range of 20 to 500 sccm. 前記耐エッチング層形成工程では、前記基台にバイアス電位を与えるべくこの基台に供給する高周波電力を１０〜１００Ｗの範囲としたことを特徴とする請求項１乃至５記載のいずれかのエッチング方法。   6. The etching method according to claim 1, wherein, in the etching resistant layer forming step, the high-frequency power supplied to the base in order to give a bias potential to the base is in the range of 10 to 100 W. . 前記耐エッチング層除去工程では、前記基台にバイアス電位を与えるべくこの基台に供給する高周波電力を１０〜３００Ｗの範囲としたことを特徴とする請求項１乃至６記載のいずれかのエッチング方法。   7. The etching method according to claim 1, wherein, in the etching-resistant layer removing step, a high frequency power supplied to the base to give a bias potential to the base is in a range of 10 to 300 W. .
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