特開 2024-137269 基板処理方法および基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137269

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】基板処理方法および基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048727

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】511265154

【氏名又は名称】ＳＰＰテクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100172362

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 達哉

(72)【発明者】

【氏名】笹倉 昌浩

【テーマコード（参考）】

5F004

【Ｆターム（参考）】

5F004AA09

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004CA01

5F004CA02

5F004CA03

5F004CA04

5F004CA06

5F004DA18

5F004DB01

5F004EA02

5F004EA06

5F004EA28

5F004EA37

(57)【要約】

【課題】周辺がエッチングされた基板の一部分をエッチングして厚みを小さくする際に、フェンス状の残渣の形成および肩欠けの発生を確実に抑制することが可能な基板処理方法を提供する。
【解決手段】この基板処理方法は、シリコンを含む基板２００の第１領域２１０および第２領域２２０の周辺をエッチングする第１エッチング工程と、第１エッチング工程により周辺がエッチングされた状態の第１領域２１０の高さが第２領域２２０の高さよりも小さくなるように、第１領域２１０をエッチングする第２エッチング工程と、を備える。第１エッチング工程は、第１領域２１０の幅が第１幅Ｗ１を有するように第１領域２１０の周辺をエッチングする第１工程と、第１工程後、第１領域２１０の幅が第１幅よりも小さい第２幅Ｗ２を有するように第１領域２１０の周辺をエッチングする第２工程とを含み、第１領域２１０に段差２３０を形成する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコンを含む基板の第１領域および第２領域の周辺をエッチングする第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程により周辺がエッチングされた状態の前記第１領域および前記第２領域のうち、前記第１領域の高さが前記第２領域の高さよりも小さくなるように、前記第１領域をエッチングする第２エッチング工程と、を備え、
前記第１エッチング工程は、前記第１領域の幅が第１幅を有するように前記第１領域の周辺をエッチングする第１工程と、前記第１工程後、前記第１領域の幅が前記第１幅よりも小さい第２幅を有するように前記第１領域の周辺をエッチングする第２工程とを含み、前記第１領域に段差を形成する、基板処理方法。

【請求項2】

前記第２エッチング工程は、前記第１領域の高さが前記第２領域の高さよりも所定の長さだけ小さくなるように、前記第１領域をエッチングし、
前記第１エッチング工程は、前記第１工程において、前記所定の長さに対応する深さだけ、前記第１領域の周辺をエッチングする、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記第１エッチング工程は、ボッシュプロセスによるドライエッチングにより、前記第１工程において、凹凸形状のスキャロップの凹部の大きさが小さくなるように、前記第１領域の周辺をエッチングし、前記第２工程において、前記第１工程よりもスキャロップの凹部の大きさが大きくなるように、前記第１領域の周辺をエッチングすることにより、前記第１領域に段差を形成する、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記第１エッチング工程は、前記第２工程において、前記第１工程よりもエッチング時間、圧力、ガス流量およびコイル印加電力のうち少なくとも１つを大きくして、前記第１工程よりもスキャロップの大きさが大きくなるように、前記第１領域の周辺をエッチングする、請求項３に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記第１領域および前記第２領域は、平面視において、各々、櫛歯状に加工されるとともに、櫛歯の歯が互いに交互に配置されるように加工される、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項6】

シリコンを含む基板が配置される処理室と、
基板を処理するためのガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内のガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、
前記ガス供給部および前記プラズマ生成部を制御して基板に対するエッチング処理を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記処理室に配置された基板の第１領域および第２領域の周辺をエッチングする第１エッチング工程と、前記第１エッチング工程により周辺がエッチングされた状態の前記第１領域および前記第２領域のうち、前記第１領域の高さが前記第２領域の高さよりも小さくなるように、前記第１領域をエッチングする第２エッチング工程と、を行うエッチング処理を制御し、
前記第１エッチング工程は、前記第１領域の幅が第１幅を有するように前記第１領域の周辺をエッチングする第１工程と、前記第１工程後、前記第１領域の幅が前記第１幅よりも小さい第２幅を有するように前記第１領域の周辺をエッチングする第２工程とを含み、前記第１領域に段差を形成する、基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、基板処理方法および基板処理装置に関し、特に、基板をエッチングする基板処理方法および基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、基板をエッチングする基板処理方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、シリコンを含む基板に細長形状のトーションバーを形成するために、トーションバーに対応する部分の周辺をエッチングし、その後、トーションバーに対応する部分をエッチングしてトーションバーの厚みを小さくして、トーションバーを形成する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５２２３３８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１のように、細長形状のトーションバーの周辺がエッチングされた状態で、厚みを小さくするようにトーションバーをエッチングする場合がある。この時、エッチングを行う際に保護膜により基板を保護する作用がエッチングにより基板を削る作用よりも強い場合には、保護膜近傍の基板がエッチングされにくいため、トーションバーの保護膜近傍の端部にフェンス状の残渣が形成されると考えられる。一方、エッチングを行う際にエッチングにより基板を削る作用が保護膜により基板を保護する作用よりも強い場合には、エッチングによりトーションバーの端部が削られて、肩欠けが発生すると考えられる。また、エッチング処理の条件を調整して、保護膜により基板を保護する作用とエッチングにより基板を削る作用とのバランスを調整することにより、フェンス状の残渣の形成を抑制しつつ、肩欠けの発生を抑制することが可能であるものの、精度よくエッチング処理の条件を調整する必要がある。このため、保護膜により基板を保護する作用とエッチングにより基板を削る作用とのバランスを調整するために、エッチングの条件を調整することは、非常に困難である。その結果、周辺がエッチングされた基板の一部分をエッチングして厚みを小さくする際に、フェンス状の残渣の形成および肩欠けの発生を確実に抑制することが困難であるという課題がある。

【0006】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、周辺がエッチングされた基板の一部分をエッチングして厚みを小さくする際に、フェンス状の残渣の形成および肩欠けの発生を確実に抑制することが可能な基板処理方法および基板処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の第１の局面による基板処理方法は、シリコンを含む基板の第１領域および第２領域の周辺をエッチングする第１エッチング工程と、第１エッチング工程により周辺がエッチングされた状態の第１領域および第２領域のうち、第１領域の高さが第２領域の高さよりも小さくなるように、第１領域をエッチングする第２エッチング工程と、を備え、第１エッチング工程は、第１領域の幅が第１幅を有するように第１領域の周辺をエッチングする第１工程と、第１工程後、第１領域の幅が第１幅よりも小さい第２幅を有するように第１領域の周辺をエッチングする第２工程とを含み、第１領域に段差を形成する。

【0008】

本発明の第１の局面による基板処理方法では、上記のように、第１エッチング工程は、第１領域の幅が第１幅を有するように第１領域の周辺をエッチングする第１工程と、第１工程後、第１領域の幅が第１幅よりも小さい第２幅を有するように第１領域の周辺をエッチングする第２工程とを含み、第１領域に段差を形成する。これにより、第１エッチング工程において、段差ができるように第１領域の上部の幅を大きくすることができる。その結果、第２エッチング工程において、第１領域をエッチングした際に、第１領域の上部にフェンス状の残渣が形成されたとしても、幅が小さくなる段差部分までエッチングされると第１領域においてフェンス状の残渣を支持することができなくなるため、フェンス状の残渣が除去される。これにより、フェンス状の残渣の形成を確実に抑制することができる。また、第１領域の上部に肩欠けが発生したとしても、幅が小さくなる段差部分までエッチングされると幅が小さくなる分、端部の肩欠けの発生を抑制することができる。これらの結果、周辺がエッチングされた基板の一部分をエッチングして厚みを小さくする際に、フェンス状の残渣の形成および肩欠けの発生を確実に抑制することができる。また、保護膜により基板を保護する作用とエッチングにより基板を削る作用とのバランスを調整するために、第２エッチング工程におけるエッチング処理の条件を精度よく調整する必要がないので、エッチング処理の条件の設定作業が煩雑になるのを抑制することができる。

【0009】

上記第１の局面による基板処理方法において、好ましくは、第２エッチング工程は、第１領域の高さが第２領域の高さよりも所定の長さだけ小さくなるように、第１領域をエッチングし、第１エッチング工程は、第１工程において、所定の長さに対応する深さだけ、第１領域の周辺をエッチングする。このように構成すれば、第２エッチング工程において第１領域の高さを小さくする高さ位置に合わせて、第１領域の幅が変化する段差を第１エッチング工程において形成することができる。

【0010】

上記第１の局面による基板処理方法において、好ましくは、第１エッチング工程は、ボッシュプロセスによるドライエッチングにより、第１工程において、凹凸形状のスキャロップの凹部の大きさが小さくなるように、第１領域の周辺をエッチングし、第２工程において、第１工程よりもスキャロップの凹部の大きさが大きくなるように、第１領域の周辺をエッチングすることにより、第１領域に段差を形成する。このように構成すれば、第１工程および第２工程においてスキャロップの大きさを調整することにより、第１領域の幅を変化させて容易に段差を形成することができる。

【0011】

この場合、好ましくは、第１エッチング工程は、第２工程において、第１工程よりもエッチング時間、圧力、ガス流量およびコイル印加電力のうち少なくとも１つを大きくして、第１工程よりもスキャロップの大きさが大きくなるように、第１領域の周辺をエッチングする。このように構成すれば、第１エッチング工程において、第１工程と第２工程とで、エッチング時間、圧力、ガス流量およびコイル印加電力のうち少なくとも１つを調整することにより第１領域の幅を変化させてより容易に段差を形成することができる。

【0012】

上記第１の局面による基板処理方法において、好ましくは、第１領域および第２領域は、平面視において、各々、櫛歯状に加工されるとともに、櫛歯の歯が互いに交互に配置されるように加工される。このように構成すれば、櫛歯の歯の高さを互いに異なるように加工する際に、フェンス状の残渣の形成および肩欠けの発生を確実に抑制して、高さが異なる櫛歯状に基板を精度よく加工することができる。

【0013】

上記目的を達成するために、本発明の第２の局面による基板処理装置は、シリコンを含む基板が配置される処理室と、基板を処理するためのガスを処理室に供給するガス供給部と、処理室内のガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、ガス供給部およびプラズマ生成部を制御して基板に対するエッチング処理を制御する制御部と、を備え、制御部は、処理室に配置された基板の第１領域および第２領域の周辺をエッチングする第１エッチング工程と、第１エッチング工程により周辺がエッチングされた状態の第１領域および第２領域のうち、第１領域の高さが第２領域の高さよりも小さくなるように、第１領域をエッチングする第２エッチング工程と、を行うエッチング処理を制御し、第１エッチング工程は、第１領域の幅が第１幅を有するように第１領域の周辺をエッチングする第１工程と、第１工程後、第１領域の幅が第１幅よりも小さい第２幅を有するように第１領域の周辺をエッチングする第２工程とを含み、第１領域に段差を形成する。

【0014】

本発明の第２の局面による基板処理装置では、上記のように、第１エッチング工程は、第１領域の幅が第１幅を有するように第１領域の周辺をエッチングする第１工程と、第１工程後、第１領域の幅が第１幅よりも小さい第２幅を有するように第１領域の周辺をエッチングする第２工程とを含み、第１領域に段差を形成する。これにより、第１エッチング工程において、段差ができるように第１領域の上部の幅を大きくすることができる。その結果、第２エッチング工程において、第１領域をエッチングした際に、第１領域の上部にフェンス状の残渣が形成されたとしても、幅が小さくなる段差部分までエッチングされると第１領域において残渣を支持することができなくなるため、フェンス状の残渣が除去される。これにより、フェンス状の残渣の形成を確実に抑制することができる。また、第１領域の上部に肩欠けが発生したとしても、幅が小さくなる段差部分までエッチングされると幅が小さくなる分、端部の肩欠けの発生を抑制することができる。これらの結果、周辺がエッチングされた基板の一部分をエッチングして厚みを小さくする際に、フェンス状の残渣の形成および肩欠けの発生を確実に抑制することが可能な基板処理装置を提供することができる。また、保護膜により基板を保護する作用とエッチングにより基板を削る作用とのバランスを調整するために、エッチング処理の条件を精度よく調整する必要がないので、第２エッチング処理におけるエッチング処理の条件の設定作業が煩雑になるのを抑制することが可能な基板処理装置を提供することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、上記のように、周辺がエッチングされた基板の一部分をエッチングして厚みを小さくする際に、フェンス状の残渣の形成および肩欠けの発生を確実に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】基板処理装置の概略構成を示した模式図である。

【図2】加工処理した櫛歯状の基板を示した模式的な平面図である。

【図3】基板処理方法の概要を説明するための模式図である。

【図4】基板のエッチング処理において形成される段差を説明するための模式図である。

【図5】基板のエッチング処理において段差を形成する際の処理条件の一例を示した図表である。

【図6】基板のエッチング処理において一部分の厚みを小さくする際の状態を説明するための模式図である。

【図7】比較例による基板のエッチング処理においてフェンス状の残渣を示した模式図である。

【図8】フェンス状の残渣の形成を説明するための模式図である。

【図9】比較例による基板のエッチング処理において肩欠けを示した模式図である。

【図10】基板処理方法の第１例を説明するための模式図である。

【図11】基板処理方法の第１例を説明するためのフロー図である。

【図12】基板処理方法の第２例を説明するための模式図である。

【図13】基板処理方法の第２例を説明するためのフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0018】

図１を参照して本実施形態の基板処理方法を行う基板処理装置１００を説明する。

【0019】

（基板処理装置）
図１に示すように、基板処理装置１００は、処理チャンバ１０内にプラズマを形成して基板２００のドライエッチングを行うプラズマ処理装置である。基板２００は、シリコンにより形成されたシリコンウェハである。基板処理装置１００は、たとえば、図２に示すように、基板２００を櫛歯状の櫛歯電極ユニット２０１(櫛歯部２０１ａ、連結部２０１ｂ)および櫛歯電極ユニット２０２（櫛歯部２０２ａ、連結部２０２ｂ）を有するように加工する。具体的には、基板２００の第１領域２１０には、櫛歯部２０１ａが形成され、基板２００の第２領域２２０には、櫛歯部２０２ａが形成される。また、第１領域２１０および第２領域２２０は、平面視において、各々、櫛歯状に加工されるとともに、櫛歯の歯が互いに交互に配置されるように加工される。また、第１領域２１０の櫛歯部２０１ａは、第２領域２２０の櫛歯部２０２ａよりも、高さが小さくなるように形成される。さらに櫛歯部２０１ａおよび櫛歯部２０２ａは、基板２００に対して垂直方向に浮いた状態である。櫛歯電極ユニット２０１および２０２が形成された基板２００は、たとえば、加速度センサやジャイロセンサ（角速度センサ）や、振動ミラーなどのＭＥＭＳデバイスに用いられる。

【0020】

基板処理装置１００は、処理チャンバ１０と、基板載置部２０と、ガス供給装置３０と、プラズマ生成装置４０と、排気装置５０と、高周波電源６０と、制御部７０と、を備える。なお、処理チャンバ１０は、特許請求の範囲の「処理室」の一例である。また、ガス供給装置３０は、特許請求の範囲の「ガス供給部」の一例である。また、プラズマ生成装置４０は、特許請求の範囲の「プラズマ生成部」の一例である。

【0021】

処理チャンバ１０は閉塞空間を有し、閉塞空間内に基板載置部２０を収容している。処理チャンバ１０は、相互に連通した内部空間を有する上チャンバ１１および下チャンバ１２から構成される。処理チャンバ１０には、シリコンを含む基板２００が配置される。

【0022】

基板載置部２０は、基板２００が載置される載置面２０ａを有する。基板載置部２０は、円板形状を有し、基台２１と、基台２１上に設置された静電チャック２２と、静電チャック２２の周囲を取り囲むリング部材２３とを含む。基板載置部２０は、昇降シリンダ２５により処理チャンバ１０内で昇降自在に設けられている。静電チャック２２は、静電吸着用の電圧を印加する静電吸着用電源（図示せず）と接続されている。静電チャック２２に電圧を印加すると、静電誘導により、基板２００が静電チャック２２の上面である載置面２０ａに吸着される。なお、基板載置部２０には内部配管（図示せず）が設けられ、この内部配管に所定の冷媒を導入し、冷媒の温度を管理（例えば、１０℃に管理）しながら、冷媒を循環させるチラー装置（図示せず）が取り付けられている。これにより、プラズマ処理の実行中、基板載置部２０が冷却される。また、プラズマ処理の実行中、基板２００の裏面には、所定の冷却ガス供給管（図示せず）から冷却ガス（Ｈｅガス等の不活性ガス）が供給され、基板２００が冷却される。

【0023】

ガス供給装置３０は、基板２００を処理するためのガスを処理チャンバ１０に供給する。具体的には、ガス供給装置３０は、処理チャンバ１０内にエッチングガスおよび保護膜形成ガスを供給する。ガス供給装置３０は、エッチングガスとしてＳＦ_６ガスを供給するＳＦ_６ガス供給部３１と、保護膜形成ガスとしてＣ_４Ｆ_８ガスを供給するＣ_４Ｆ_８ガス供給部３２とを含む。各ガス供給部は、ガス供給用の分岐した供給管３３により、上チャンバ１１の上面から処理チャンバ１０内に接続している。供給管３３を介して、処理チャンバ１０内にＳＦ_６ガスおよびＣ_４Ｆ_８ガスが供給される。

【0024】

プラズマ生成装置４０は、処理チャンバ１０内のガスをプラズマ化する。具体的には、プラズマ生成装置４０は、処理チャンバ１０内に供給されたガスにより誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を生成する装置である。プラズマ生成装置４０は、上チャンバ１１の外周に設けられた螺旋状のコイル４１と、このコイル４１に高周波電力を供給する高周波電源４２とを含む。高周波電源４２によってコイル４１に高周波電力を供給することにより、上チャンバ１１内に供給されたガスがプラズマ化される。

【0025】

排気装置５０は、処理チャンバ１０内の圧力を減圧する。排気装置５０は、処理チャンバ１０内のガスを排気する真空ポンプ５１と、真空ポンプ５１を処理チャンバ１０内に接続する排気管５２とを含む。排気管５２を介して、真空ポンプ５１が処理チャンバ１０内のガスを排気し、処理チャンバ１０内を真空に近い所定の圧力状態とする。

【0026】

高周波電源６０は、基板載置部２０にバイアス電位用の高周波電力を供給する。高周波電源６０は、基板載置部２０の基台２１に高周波電力を供給することで、基板載置部２０（基台２１）とプラズマとの間にバイアス電位を与える。

【0027】

制御部７０は、基板処理装置１００の各部を制御する。具体的には、ガス供給装置３０およびプラズマ生成装置４０を制御して基板２００に対するエッチング処理を制御する。

【0028】

（基板処理方法の概要）
次に、本実施形態の基板処理方法の概要について説明する。本実施形態の基板処理方法は、図３（Ａ）～（Ｄ）に示すように、シリコンを含む基板２００の第１領域２１０および第２領域２２０の周辺をエッチングする第１エッチング工程と、第１エッチング工程により周辺がエッチングされた状態の第１領域２１０および第２領域２２０のうち、第１領域２１０の高さが第２領域２２０の高さよりも小さくなるように、第１領域２１０をエッチングする第２エッチング工程と、を備える。

【0029】

なお、第１領域２１０および第２領域２２０の周辺（第１エッチング工程においてエッチングを行う部分）とは、図２に示す例において、第１領域２１０（櫛歯部２０１ａ）に連結された連結部２０１ｂ、および、第２領域２２０（櫛歯部２０２ａ）に連結された連結部２０２ｂを、含まない、周辺部分である。つまり、第１領域２１０および第２領域２２０の周辺（第１エッチング工程においてエッチングを行う部分）は、第１領域２１０（櫛歯部２０１ａ）と第２領域２２０（櫛歯部２０２ａ）とが対向する方向（Ｙ方向）における第１領域２１０（櫛歯部２０１ａ）および第２領域２２０（櫛歯部２０２ａ）の隣接する部分（Ｉ）を含む。また、第１領域２１０および第２領域２２０の周辺（第１エッチング工程においてエッチングを行う部分）は、第１領域２１０（櫛歯部２０１ａ）の先端面（Ｘ方向において連結部２０１ｂとは反対側の端部）に隣接する部分（ＩＩ）と、第２領域２２０（櫛歯部２０２ａ）の先端面（Ｘ方向において連結部２０２ｂとは反対側の端部）に隣接する部分（ＩＩＩ）と、を含む。また、第１領域２１０および第２領域２２０は、三次元の領域である。つまり、第１領域２１０および第２領域２２０はＸ方向およびＹ方向（平面）に加えて、深さ方向（Ｚ方向）の次元も含む領域である。

【0030】

そして、本実施形態の基板処理方法では、第１エッチング工程は、図３（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、第１領域２１０の幅が第１幅Ｗ１を有するように第１領域２１０の周辺をエッチングする第１工程と、第１工程後、第１領域２１０の幅が第１幅Ｗ１よりも小さい第２幅Ｗ２を有するように第１領域２１０の周辺をエッチングする第２工程とを含み、第１領域２１０の側壁に段差２３０を形成する。

【0031】

具体的には、図３（Ｄ）に示すように、第２エッチング工程は、第１領域２１０の高さが第２領域２２０の高さよりも所定の長さＬ１だけ小さくなるように、第１領域２１０をエッチングする。また、図３（Ｂ）に示すように、第１エッチング工程は、第１工程において、所定の長さＬ１に対応する深さＬ２だけ、第１領域２１０の幅が第１幅Ｗ１を有するように第１領域２１０の周辺をエッチングする。第２エッチング工程においてエッチングする長さＬ１（第１領域２１０の高さを短くする量）は、たとえば、第１エッチング工程の第１工程においてエッチングした深さＬ２に対して、１倍以上１．１倍以下程度の長さが好ましい。つまり、長さＬ１は、深さＬ２の１倍以上１．３倍以下程度である。好ましくは、長さＬ１は、深さＬ１の１倍以上１．２倍以下程度である。より好ましくは、長さＬ１は、深さＬ２の１倍以上１．１倍以下程度である。また、Ｌ１およびＬ２は、基板２００の面の平均値を用いてもよいし、基板２００においてエッチングの量が大きい部分の値を用いてもよいし、エッチングの量が小さい部分の値を用いてもよい。

【0032】

また、第１エッチング工程は、図４に示すように、ボッシュプロセスによるドライエッチングにより、第１工程において、凹凸形状のスキャロップの凹部の大きさＤ１が小さくなるように、第１領域２１０の周辺をエッチングする。また、第２工程において、第１工程よりもスキャロップの凹部の大きさＤ２が大きくなるように、第１領域２１０の周辺をエッチングすることにより、第１領域２１０の側壁に段差２３０を形成する。なお、図４の第１領域２１０におけるスキャロップの大きさは、説明のために誇張して大きく描いている。

【0033】

ボッシュプロセスによるドライエッチングでは、保護膜の形成処理、異方性エッチング処理、および、等方性エッチング処理を、繰り返し複数回行う。保護膜の形成処理では、Ｃ_４Ｆ_８ガスが供給されるとともに、放電によりプラズマを発生させて、基板２００上に保護膜が形成される。異方性エッチング処理では、ＳＦ_６ガスが供給されるとともに、放電によりプラズマを発生させる。そして、プラズマ中のイオンを基板２００に衝突させて、底面の保護膜を除去する。等方性エッチング処理では、ＳＦ_６ガスが供給されるとともに、放電によりプラズマを発生させる。そして、プラズマ中のラジカルが基板２００のシリコンと反応して、保護膜が除去された部分のシリコンを等方的にエッチングする。保護膜の形成処理、異方性エッチング処理、および、等方性エッチング処理を行うサイクル毎に、スキャロップが形成される。なお、サイクル数は、エッチングする深さに応じて設定される。

【0034】

また、第１エッチング工程は、第２工程において、第１工程よりもエッチング時間、圧力、ガス流量およびコイルパワー（コイル印加電力）のうち少なくとも１つを大きくして、第１工程よりもスキャロップの大きさが大きくなるように、第１領域２１０の周辺をエッチングする。たとえば、図５に示すように、第２工程では、エッチング(Ｅｔｃｈ２)の時間を、第１工程よりも長くするとともに、エッチング(Ｅｔｃｈ２)の圧力を、第１工程よりも大きくする。ここで、エッチング処理において、エッチング(Ｅｔｃｈ１)では、異方性エッチングにより、主に底面の保護膜を除去する。また、エッチング(Ｅｔｃｈ２)では、等方性エッチングにより下方に加えて側方へのエッチングが進行する。つまり、エッチング(Ｅｔｃｈ２)の時間を長くすることにより、側方へのエッチングがより進行するため、スキャロップの大きさが大きくなる。なお、第２工程のエッチング(Ｅｔｃｈ２)におけるガス流量を、第１工程のエッチング(Ｅｔｃｈ２)におけるガス流量よりも多くしてもよい。また、第２工程のエッチング(Ｅｔｃｈ２)におけるコイルパワー（Ｃｏｉｌ ＲＦ）を、第１工程のエッチング(Ｅｔｃｈ２)におけるコイルパワーよりも大きくしてもよい。

【0035】

第２エッチング工程は、図６に示すように、第１エッチング工程において段差２３０が形成された状態の第１領域２１０の高さを小さくする場合、第１領域２１０の上部にフェンス状の残渣が形成されたとしても、幅が小さくなる段差２３０の部分までエッチングされると第１領域２１０においてフェンス状の残渣を支持することができなくなる。これにより、フェンス状の残渣が除去される。

【0036】

一方、基板の一部の領域の高さを小さくする場合に、段差２３０がない場合、図７に示す比較例のように、ボッシュプロセスにおけるエッチングを行う際に保護膜により基板を保護する作用がエッチングにより基板を削る作用よりも強い場合には、保護膜近傍の基板がエッチングされにくいため、基板の高さを小さくする領域の保護膜近傍の端部にフェンス状の残渣が形成される。具体的には、図８（Ａ）に示す処理前の基板に対して、図８（Ｂ）において、保護膜を形成する。そして、図８（Ｃ）において、異方性エッチングにより底面の保護膜が除去される。ここで、保護膜が強い場合には、保護膜付近の基板（Ｓｉ）のエッチングの進行が遅くなる。つまり、図８（Ｄ）において、中央部ａよりも、保護膜に近い端部ｂの方が、エッチングの進行が遅くなる。具体的には、保護膜除去(異方性エッチング)後の等方性エッチング時に中央部ａは面全体でラジカルと反応するのに対して、保護膜近傍の端部ｂでは、保護膜が付着しているため、基板（Ｓｉ）のエッチングが進みにくい。このため、図８（Ｅ）に示すように、処理後の基板の保護膜に近い端部に、フェンス状の残渣が形成される。

【0037】

また、図９に示す比較例のように、ボッシュプロセスにおけるエッチングを行う際にエッチングにより基板を削る作用が保護膜により基板を保護する作用よりも強い場合には、エッチングにより基板の高さを小さくする領域の端部が削られて、肩欠けが発生する。

【0038】

（基板処理方法（第１例））
次に、本実施形態の基板処理方法の詳細について説明する。図１０および図１１に示すように、本実施形態の第１例による基板処理方法は、下記の工程Ｓ１～Ｓ９を備える。

【0039】

図１１の工程Ｓ１では、図１０（Ａ）に示すように、基板２００の表面（シリコン（Ｓｉ）２０３上）に酸化膜（ＳｉＯ_２）２０４を成膜する。酸化膜２０４の成膜は、たとえば、ＣＶＤ法により行われる。なお、基板２００は、支持基板２０８に絶縁層２０７を介してシリコン２０３の層が形成されている。つまり、シリコン２０３は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）である。なお、支持基板２０８は、シリコン２０３を加工後に貼り付けるようにしてもよい。また、支持基板２０８の材質は特に問わない。たとえば、支持基板２０８は、シリコンにより形成されていてもよいし、ガラスにより形成されていてもよい。また、支持基板２０８または絶縁層２０７にキャビティ（空洞）が形成されていてもよい。つまり、シリコン２０３は、Ｃａｖｉｔｙ－ＳＯＩでもよい。工程Ｓ２において、図１０（Ｂ）に示すように、基板２００の第２領域２２０に対応する位置にレジスト２０５のパターニングを行う。

【0040】

工程Ｓ３では、図１０（Ｃ）に示すように、レジスト２０５をマスクにして、酸化膜２０４のエッチングを行い、レジスト２０５部分（第２領域２２０に対応する位置）以外の酸化膜２０４を除去する。工程Ｓ４では、図１０（Ｄ）に示すように、レジスト２０５を剥離して、第２領域２２０に対応する位置のレジスト２０５を除去する。

【0041】

工程Ｓ５では、図１０（Ｅ）に示すように、基板２００の第１領域２１０および第２領域２２０に対応する位置にレジスト２０６のパターニングを行う。

【0042】

工程Ｓ６およびＳ７では、第１エッチング工程として、図１０（Ｆ）に示すように、レジスト２０６をマスクにして、シリコン２０３のエッチングを行い、第１領域２１０および第２領域２２０の周辺をエッチングする。

【0043】

具体的には、工程Ｓ６では、第１エッチング工程の第１工程として、スキャロップが小さくなるように制御して、所定の深さＬ２だけシリコン２０３のエッチングを行う。つまり、工程Ｓ６の第１エッチング工程の第１工程は、所定の長さＬ１に対応する深さＬ２だけ、第１領域２１０の幅が第１幅Ｗ１を有するように第１領域２１０の周辺をエッチングする。

【0044】

そして、工程Ｓ７では、第１エッチング工程の第２工程として、スキャロップが大きくなるように制御して、シリコン２０３のエッチングを行う。

【0045】

工程Ｓ８では、図１０（Ｇ）に示すように、レジスト２０６を剥離して、第１領域２１０および第２領域２２０に対応する位置のレジスト２０６を除去する。

【0046】

工程Ｓ９では、第２エッチング工程として、図１０（Ｈ）に示すように、酸化膜２０４をマスクにして、シリコン２０３のエッチングを行う。これにより、第１領域２１０の高さを小さくする。

【0047】

つまり、工程Ｓ９の第２エッチング工程は、第１領域２１０の高さが第２領域２２０の高さよりも所定の長さＬ１だけ小さくなるように、第１領域２１０をエッチングする。

【0048】

その後、犠牲層となる絶縁層２０７（シリコン２０３の下方の層）が除去される。絶縁層２０７は、たとえば、酸化膜や窒化膜などである。これにより、第１領域２１０および第２領域２２０が櫛歯状に形成される。また、エッチングマスクとして残った酸化膜２０４を除去する。なお、酸化膜２０４は、絶縁層２０７（犠牲層）と同時に除去してもよい。

【0049】

（基板処理方法（第２例））
図１２および図１３に示すように、本実施形態の第２例による基板処理方法は、下記の工程Ｓ１１～Ｓ１９を備える。

【0050】

図１３の工程Ｓ１１では、図１２（Ａ）に示すように、基板２００の表面（シリコン（Ｓｉ）２０３上）に酸化膜（ＳｉＯ_２）２０４を成膜する。酸化膜２０４の成膜は、たとえば、ＣＶＤ法により行われる。なお、基板２００は、支持基板２０８に絶縁層２０７を介してシリコン２０３の層が形成されている。つまり、シリコン２０３は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）である。なお、支持基板２０８は、シリコン２０３を加工後に貼り付けるようにしてもよい。また、支持基板２０８の材質は特に問わない。たとえば、支持基板２０８は、シリコンにより形成されていてもよいし、ガラスにより形成されていてもよい。また、支持基板２０８または絶縁層２０７にキャビティ（空洞）が形成されていてもよい。つまり、シリコン２０３は、Ｃａｖｉｔｙ－ＳＯＩでもよい。工程Ｓ１２において、図１２（Ｂ）に示すように、基板２００の第２領域２２０に対応する位置にレジスト２０５のパターニングを行う。

【0051】

工程Ｓ１３では、図１２（Ｃ）に示すように、レジスト２０５をマスクにして、酸化膜２０４のエッチングを行い、レジスト２０５部分（第２領域２２０に対応する位置）以外の酸化膜２０４の高さを小さくする。工程Ｓ１４では、図１２（Ｄ）に示すように、基板２００の第１領域２１０および第２領域２２０に対応する位置にレジスト２０６のパターニングを行う。

【0052】

工程Ｓ１５では、図１２（Ｅ）に示すように、レジスト２０６をマスクにして、酸化膜２０４のエッチングを行い、レジスト２０６部分（第１領域２１０および第２領域２２０に対応する位置）以外の酸化膜２０４を除去する。

【0053】

工程Ｓ１６およびＳ１７では、第１エッチング工程として、図１２（Ｆ）に示すように、酸化膜２０４をマスクにして、シリコン２０３のエッチングを行い、第１領域２１０および第２領域２２０の周辺をエッチングする。なお、シリコン２０３のエッチング前にレジスト２０６を先に剥離除去してもよいし、レジスト２０６を除去せずに残して酸化膜２０４と一緒にマスクとして利用してもよい。

【0054】

具体的には、工程Ｓ１６では、第１エッチング工程の第１工程として、スキャロップが小さくなるように制御して、所定の深さＬ２だけシリコン２０３のエッチングを行う。

【0055】

そして、工程Ｓ１７では、第１エッチング工程の第２工程として、スキャロップが大きくなるように制御して、シリコン２０３のエッチングを行う。

【0056】

工程Ｓ１８では、図１２（Ｇ）に示すように、酸化膜２０４のエッチングを行い、第１領域２１０から酸化膜２０４を除去する。

【0057】

工程Ｓ１９では、第２エッチング工程として、図１２（Ｈ）に示すように、酸化膜２０４をマスクにして、シリコン２０３のエッチングを行う。これにより、第１領域２１０の高さを小さくする。

【0058】

つまり、工程Ｓ１９の第２エッチング工程は、第１領域２１０の高さが第２領域２２０の高さよりも所定の長さＬ１だけ小さくなるように、第１領域２１０をエッチングする。

【0059】

その後、犠牲層となる絶縁層２０７（シリコン２０３の下方の層）が除去される。絶縁層２０７は、たとえば、酸化膜や窒化膜などである。これにより、第１領域２１０および第２領域２２０が櫛歯状に形成される。また、エッチングマスクとして残った酸化膜２０４を除去する。なお、酸化膜２０４は、絶縁層２０７（犠牲層）と同時に除去してもよい。

【0060】

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0061】

本実施形態の基板処理方法では、上記のように、第１エッチング工程は、第１領域２１０の幅が第１幅Ｗ１を有するように第１領域２１０の周辺をエッチングする第１工程と、第１工程後、第１領域２１０の幅が第１幅Ｗ１よりも小さい第２幅Ｗ２を有するように第１領域２１０の周辺をエッチングする第２工程とを含み、第１領域２１０に段差２３０を形成する。これにより、第１エッチング工程において、段差２３０ができるように第１領域２１０の上部の幅を大きくすることができる。その結果、第２エッチング工程において、第１領域２１０をエッチングした際に、第１領域２１０の上部にフェンス状の残渣が形成されたとしても、幅が小さくなる段差２３０の部分までエッチングされると第１領域２１０においてフェンス状の残渣を支持することができなくなるため、フェンス状の残渣が除去される。これにより、フェンス状の残渣の形成を確実に抑制することができる。また、第１領域２１０の上部に肩欠けが発生したとしても、幅が小さくなる段差２３０の部分までエッチングされると幅が小さくなる分、端部の肩欠けの発生を抑制することができる。これらの結果、周辺がエッチングされた基板２００の一部分をエッチングして厚みを小さくする際に、フェンス状の残渣の形成および肩欠けの発生を確実に抑制することができる。また、保護膜により基板２００を保護する作用とエッチングにより基板２００を削る作用とのバランスを調整するために、エッチング処理の条件を精度よく調整する必要がないので、エッチング処理の条件の設定作業が煩雑になるのを抑制することができる。

【0062】

また、本実施形態では、上記のように、第２エッチング工程は、第１領域２１０の高さが第２領域２２０の高さよりも所定の長さＬ１だけ小さくなるように、第１領域２１０をエッチングし、第１エッチング工程は、第１工程において、所定の長さＬ１に対応する深さＬ２だけ、第１領域２１０の周辺をエッチングする。これにより、第２エッチング工程において第１領域２１０の高さを小さくする高さ位置に合わせて、第１領域２１０の幅が変化する段差２３０を第１エッチング工程において形成することができる。

【0063】

また、本実施形態では、上記のように、第１エッチング工程は、ボッシュプロセスによるドライエッチングにより、第１工程において、凹凸形状のスキャロップの凹部の大きさＤ１が小さくなるように、第１領域２１０の周辺をエッチングし、第２工程において、第１工程よりもスキャロップの凹部の大きさＤ２が大きくなるように、第１領域２１０の周辺をエッチングすることにより、第１領域２１０に段差２３０を形成する。これにより、第１工程および第２工程においてスキャロップの大きさを調整することにより、第１領域２１０の幅を変化させて容易に段差２３０を形成することができる。

【0064】

また、本実施形態では、上記のように、第１エッチング工程は、第２工程において、第１工程よりもエッチング時間、圧力、ガス流量およびコイル印加電力のうち少なくとも１つを大きくして、第１工程よりもスキャロップの大きさが大きくなるように、第１領域２１０の周辺をエッチングする。これにより、第１エッチング工程において、第１工程と第２工程とで、エッチング時間、圧力、ガス流量およびコイル印加電力のうち少なくとも１つを調整することにより第１領域２１０の幅を変化させてより容易に段差２３０を形成することができる。

【0065】

また、本実施形態では、上記のように、第１領域２１０および第２領域２２０は、平面視において、各々、櫛歯状に加工されるとともに、櫛歯の歯が互いに交互に配置されるように加工される。これにより、櫛歯の歯の高さを互いに異なるように加工する際に、フェンス状の残渣の形成および肩欠けの発生を確実に抑制して、高さが異なる櫛歯状に基板２００を精度よく加工することができる。

【0066】

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0067】

たとえば、上記実施形態では、図１に示した基板処理装置１００を用いて基板処理方法を実施する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明の基板処理方法を実施する基板処理装置の装置構成は特に限定されず、図１の装置構成とは異なっていてもよい。

【0068】

また、上記実施形態では、第１エッチング工程において、第１エッチング工程の第２工程において、等方性エッチングを行う際の時間および圧力を第１工程よりも大きくする構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１エッチング工程の第２工程において、他の条件を第１工程に対して異なるように設定してもよい。

【0069】

また、上記実施形態では、処理される基板２００がＳｉを含むＳｉ基板である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、処理される基板２００がＳｉＧｅを含むＳｉＧｅ基板であってもよいし、ＳｉＣを含むＳｉＣ基板であってもよい。

【0070】

［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0071】

（項目１）
シリコンを含む基板の第１領域および第２領域の周辺をエッチングする第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程により周辺がエッチングされた状態の前記第１領域および前記第２領域のうち、前記第１領域の高さが前記第２領域の高さよりも小さくなるように、前記第１領域をエッチングする第２エッチング工程と、を備え、
前記第１エッチング工程は、前記第１領域の幅が第１幅を有するように前記第１領域の周辺をエッチングする第１工程と、前記第１工程後、前記第１領域の幅が前記第１幅よりも小さい第２幅を有するように前記第１領域の周辺をエッチングする第２工程とを含み、前記第１領域に段差を形成する、基板処理方法。

【0072】

（項目２）
前記第２エッチング工程は、前記第１領域の高さが前記第２領域の高さよりも所定の長さだけ小さくなるように、前記第１領域をエッチングし、
前記第１エッチング工程は、前記第１工程において、前記所定の長さに対応する深さだけ、前記第１領域の周辺をエッチングする、項目１に記載の基板処理方法。

【0073】

（項目３）
前記第１エッチング工程は、ボッシュプロセスによるドライエッチングにより、前記第１工程において、凹凸形状のスキャロップの凹部の大きさが小さくなるように、前記第１領域の周辺をエッチングし、前記第２工程において、前記第１工程よりもスキャロップの凹部の大きさが大きくなるように、前記第１領域の周辺をエッチングすることにより、前記第１領域に段差を形成する、項目１または２に記載の基板処理方法。

【0074】

（項目４）
前記第１エッチング工程は、前記第２工程において、前記第１工程よりもエッチング時間、圧力、ガス流量およびコイル印加電力のうち少なくとも１つを大きくして、前記第１工程よりもスキャロップの大きさが大きくなるように、前記第１領域の周辺をエッチングする、項目３に記載の基板処理方法。

【0075】

（項目５）
前記第１領域および前記第２領域は、平面視において、各々、櫛歯状に加工されるとともに、櫛歯の歯が互いに交互に配置されるように加工される、項目１～４のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【0076】

（項目６）
シリコンを含む基板が配置される処理室と、
基板を処理するためのガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内のガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、
前記ガス供給部および前記プラズマ生成部を制御して基板に対するエッチング処理を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記処理室に配置された基板の第１領域および第２領域の周辺をエッチングする第１エッチング工程と、前記第１エッチング工程により周辺がエッチングされた状態の前記第１領域および前記第２領域のうち、前記第１領域の高さが前記第２領域の高さよりも小さくなるように、前記第１領域をエッチングする第２エッチング工程と、を行うエッチング処理を制御し、
前記第１エッチング工程は、前記第１領域の幅が第１幅を有するように前記第１領域の周辺をエッチングする第１工程と、前記第１工程後、前記第１領域の幅が前記第１幅よりも小さい第２幅を有するように前記第１領域の周辺をエッチングする第２工程とを含み、前記第１領域に段差を形成する、基板処理装置。

【符号の説明】

【0077】

１０：処理チャンバ（処理室）、３０：ガス供給装置（ガス供給部）、４０：プラズマ生成装置（プラズマ生成部）、７０：制御部、１００：基板処理装置、２００：基板、２１０：第１領域、２２０：第２領域、２３０：段差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】