(57)【要約】【課題】高いエッチングレートと高い選択比が確保されるプラズマエッチング装置と、パターン形成方法を提供する。【解決手段】真空チャンバ１の周囲に磁場コイル３が配設されている。真空チャンバ１の上部には、マイクロ波５０を真空チャンバ１内に導入するためのマイクロ波導入窓２が設けられている。また、真空チャンバ１内に所定のガスを導入するためのガス導入系４が設けられている。真空チャンバ１内には基板を保持するステージ５が配設されている。基板としてのＳｉＣ基板９３は、ステージ５上に石英プレート９４を介在させて載置されている。バイアス電圧を印加するための直流電源６と繋がった給電経路７が、ＳｉＣ基板９３の所定の部分と接触する。【選択図】        図１
2004327686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを用いたプラズマエッチング装置であって、
基板を収容してプラズマが生成されるチャンバと、
基板の表面に形成された導電性の被給電部と接触する給電部と、
前記給電部と電気的に繋がれ、前記被給電部に所定のバイアス電圧を印加するための直流電源と
を備えた、プラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記チャンバ内に配設され、基板を載置するためのステージ部と、
前記ステージ部に載置された基板の周縁部を押さえ込んで保持するための基板押さえと
を備え、
前記給電部は、前記基板押さえと基板との間に挟まれるように前記基板押さえにおいて被給電部と接触する側に配設された、請求項１記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記給電部は、
前記被給電部に接触する端部を有する導電性線材と、
前記導電性線材を被覆する絶縁部と
を含み、
前記給電部は、基板の周縁部に位置する前記被給電部に接触するように配設された、請求項１記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記給電部を複数備え、
複数の前記給電部は前記被給電部においてそれぞれ異なる位置に接触するように配設された、請求項３記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマエッチング装置を用いたパターン形成方法。
【請求項６】
基板の表面にエッチング処理が施される被エッチング層を形成する工程と、
前記被エッチング層上に、所定のエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクを介して、前記被エッチング層にプラズマエッチング処理を施すことにより所定のパターンを形成するプラズマエッチング工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と
を備え、
前記被エッチング層を形成する工程および前記エッチングマスクを形成する工程では、前記被エッチング層および前記エッチングマスクの少なくとも一方が導電性材料によって形成され、
前記プラズマエッチング工程では、導電性材料によって形成された前記被エッチング層および前記エッチングマスクの少なくとも一方に、バイアス電圧として所定の直流電圧が印加される、パターン形成方法。
【請求項７】
前記エッチングマスクを形成する工程では、前記エッチングマスクが導電性材料によって形成され、
前記プラズマエッチング工程では、導電性材料によって形成された前記エッチングマスクに所定の前記直流電圧が印加される、請求項６記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記エッチングマスクを形成する工程では、前記エッチングマスクは前記エッチングマスクの全体が電気的に繋がるように形成される、請求項７記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマエッチング装置およびパターン形成方法に関し、特に、帯電の抑制されるプラズマエッチング装置と、帯電の抑制されるパターン形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造においてはパターンを形成するためにエッチング装置が使用される。エッチング装置として、プラズマを用いたエッチング装置が幅広く用いられている。
【０００３】
従来、プラズマを用いたエッチング装置では、基板にバイアス電圧を印加し、基板に入射するイオンを加速することによってエッチングを行なう反応性イオンエッチングが一般的に用いられている。
【０００４】
近年、高周波デバイス、センサー、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）デバイス等の製造において、ＳｉＣに代表されるエッチングの比較的困難な材料に対してより深くエッチングすることが要求されてきている。
【０００５】
このようなエッチングにおいては、処理時間を短縮するためにエッチングレートを高めることと、エッチングマスクを薄膜化することによるエッチングマスクに対する選択比（エッチング選択比）を高めることを両立することが求められている。
【０００６】
この要求を満たすためには、反応性イオンエッチングにおいて入射イオンのエネルギーをより高精度に制御する必要がある。
【０００７】
次に、そのような反応性イオンエッチングを行なうための従来のプラズマエッチング装置の一例として、特許文献１に示された電子サイクロトロン共鳴ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型のプラズマエッチング装置について説明する。
【０００８】
このプラズマエッチング装置では、真空チャンバの周囲に磁場コイルが配設されている。真空チャンバの上部には、マイクロ波を真空チャンバ内に導入するためのマイクロ波導入窓が設けられている。
【０００９】
また、真空チャンバ内には基板を保持するステージが配設されている。そのステージには、ステージに載置される基板にバイアス電圧を印加するための高周波電源が接続されている。さらに、真空チャンバ内に所定のガスを導入するためのガス導入系が設けられている。
【００１０】
次に、そのプラズマエッチング装置の動作について説明する。まず、マイクロ波導入窓を通して真空チャンバ内にマイクロ波が導入される。真空チャンバ内では、磁場コイルによりＥＣＲ領域が形成される。一方、真空チャンバ内にはガス導入系により所定のガスが導入される。
【００１１】
ＥＣＲ領域では、導入されたガスがマイクロ波によって電離されてプラズマが生成されることになる。たとえば、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波の場合には、磁場強度８７５ＧのＥＣＲ領域にてプラズマが生成される。
【００１２】
ステージに載置される基板には、ステージとの接触面を介して高周波電源により高周波電圧が印加される。これにより、基板の表面とプラズマとの間にはバイアス電圧が発生する。
【００１３】
プラズマ中に存在するイオンは、このバイアス電圧によって基板の側に向かって加速されて基板の表面に入射する。一方、プラズマ中ではガスが励起されてラジカルや活性種等の解離種が生成される。そのように生成されたガスの解離種の一部は基板の表面に付着する。
【００１４】
基板の表面では、入射したイオンと付着したガスの解離種とが反応することによって、所定のエッチングが行なわれる。
【００１５】
このように、上述したプラズマエッチング装置ではバイアス電圧として高周波電圧を印加することによってイオンを基板の表面に入射させて所定のエッチングが行なわれる。
【００１６】
ところが、高周波電圧によるバイアス電圧の印加では、基板に入射するイオンは広いエネルギー分布を持つことが知られている。そのため、入射するイオンのエネルギーを高精度に制御することはできず、要求される高いエッチングレートと高い選択比を確保することが困難であるという問題があった。
【００１７】
そこで、これを改善するプラズマエッチング装置として、基板へ印加するバイアス電圧として直流電圧を印加するプラズマエッチング装置が提案されている。
【００１８】
そのようなプラズマエッチング装置として、非特許文献１に記載されたプラズマエッチング装置について説明する。
【００１９】
このプラズマエッチング装置では、ステージには、ステージに載置される基板にバイアス電圧を印加するための直流電源が接続されていることを除けば、前述したプラズマエッチング装置の構成と基本的に同じ構成を有する。
【００２０】
次に、そのプラズマエッチング装置の動作について説明する。まず、前述したプラズマエッチング装置の場合と同様に、真空チャンバ内では、磁場コイルによりＥＣＲ領域が形成される。
【００２１】
一方、真空チャンバ内にはガス導入系により所定のガスが導入される。ＥＣＲ領域では、導入されたガスがマイクロ波によって電離されてプラズマが生成される。
【００２２】
ステージに載置される基板には、ステージとの接触面を介して直流電源により直流電圧が印加される。これにより、基板の表面とプラズマとの間にはバイアス電圧が発生する。
【００２３】
プラズマ中に存在するイオンは、このバイアス電圧によって基板の側に向かって加速されて基板の表面に入射する。一方、プラズマ中にてガスが励起されることにより生成された解離種の一部が基板の表面に付着する。
【００２４】
基板の表面では、入射したイオンと付着したガスの解離種とが反応することによって、所定のエッチングが行なわれる。
【００２５】
上述したプラズマエッチング装置では、バイアス電圧として直流電圧が印加される。この場合には、基板に入射するイオンエネルギー分布をプラズマ電子温度程度の数ｅＶに抑えることができる。
【００２６】
これにより、直流電圧を調整することによって入射するイオンのエネルギーを高精度に制御することができて、高いエッチングレートと高いエッチング選択比の両者を確保することができる。
【００２７】
【特許文献１】
特開平８−３５０８２号公報
【００２８】
【非特許文献１】
Ｗ．Ｍ．Ｈｏｌｂｅｒ，  Ｊ．Ｆｏｒｓｔｅｒ，  ’Ｉｏｎ  ｅｎｅｒｇｅｔｉｃｓ  ｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ’，  Ｊ．  Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ａ８（５），  Ｓｅｐ／Ｏｃｔ，  ３７２０  （１９９０）．
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バイアス電圧として直流電圧を印加するプラズマエッチング装置では次のような問題点があった。
【００３０】
半導体装置として、たとえばＧａＡｓ基板を用いた高周波デバイスがある。そのような高周波デバイスの製造においては、そのエッチングの際に、ＧａＡｓ基板はステージ上に石英等の絶縁材料を介在させて載置される場合がある。
【００３１】
その場合には、基板上に形成される被エッチング層と直流電源とは電気的に絶縁されることになる。
【００３２】
また、一般的な半導体装置のエッチング工程においては、シリコン酸化膜等の絶縁層の上に形成される導電層等の被エッチング層が形成されることが多い。つまり、被エッチング層は基板上に絶縁層を介在させて形成されている。
【００３３】
そのため、この場合にも基板上に形成される被エッチング層と直流電源とは電気的に絶縁されることになる。
【００３４】
このように、被エッチング層と直流電源とは電気的に絶縁されるために、たとえステージに直流電圧が印加されていても、被エッチング層は電気的に浮遊した状態にある。
【００３５】
そのため、入射するイオンによって基板の表面に形成された被エッチング層は帯電することになる。被エッチング層が帯電することにより、プラズマと被エッチング層との間のバイアス電圧は低下する。その結果、エッチングが阻害されてしまい、エッチング処理を実質的に行なうことができなくなる。
【００３６】
また、エッチング処理を実質的に行なうことができなくなるようなことがなくても、入射したイオンによるバイアス電流は基板を通して基板の裏面へと流れることになる。
【００３７】
このとき、バイアス電流は被エッチング層の下に形成された素子等の部分にも流れることがあり、たとえばトランジスタのゲート酸化膜の部分にダメージを与えてしまい、半導体装置を破壊してしまうおそれがあった。
【００３８】
このような理由により、バイアス電圧として直流電圧を印加するプラズマエッチング装置は有効に適用されず、バイアス電圧として高周波電圧を印加するプラズマエッチング装置が依然として使用されている状況にあった。
【００３９】
その結果、高いエッチングレートと高い選択比を確保することが困難であるという問題が依然としてあった。
【００４０】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、１つの目的は高いエッチングレートと高い選択比が確保されるプラズマエッチング装置を提供することであり、他の目的は高いエッチングレートと高い選択比が確保されるパターン形成方法を提供することである。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプラズマを用いたプラズマエッチング装置は、チャンバと給電部と直流電源とを備えている。チャンバでは基板を収容してプラズマが生成される。給電部は基板の表面に形成された導電性の被給電部に接触する。直流電源は給電部と電気的に繋がれ、被給電部に所定のバイアス電圧を印加する。なお、この明細書でいう導電性の被給電部には、たとえばＳｉＣ、ＧａＡｓ等の半導電性の給電部も含まれるものとする。
【００４２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
本発明の実施の形態１に係るＥＣＲ型のプラズマ処理装置について説明する。図１に示すように、まず、真空チャンバ１の周囲に磁場コイル３が配設されている。真空チャンバ１の上部には、マイクロ波５０を真空チャンバ１内に導入するためのマイクロ波導入窓２が設けられている。また、真空チャンバ１内に所定のガスを導入するためのガス導入系４が設けられている。
【００４３】
真空チャンバ１内には基板を保持するステージ５が配設されている。基板としてのＳｉＣ基板９３は、ステージ５上に石英プレート９４を介在させて載置されている。
【００４４】
つまり、ＳｉＣ基板９３はステージ５とは電気的に絶縁されている。そのＳｉＣ基板９３としては、アルミニウム（Ａｌ）がドープされた比抵抗０．０４Ω・ｃｍのＮ型基板が好ましい。
【００４５】
そして、所定のバイアス電圧を印加するための直流電源６と繋がった給電経路７が、ＳｉＣ基板９３の所定の部分と接触することになる。
【００４６】
なお、プラズマ電位を安定させてバイアス電圧を安定化させるために、直流電圧を印加する回路のリターンパスとして、生成されるプラズマと接触するチャンバ１の壁部分や金属部品（図示せず）と直流電源６とを帰還経路８を介して電気的に接続することが望ましい。
【００４７】
次に、給電経路７がＳｉＣ基板９３と接触する部分の構造についてさらに詳しく説明する。図２に示すように、ステージ５上に石英プレート９４を介在させて載置されたＳｉＣ基板９３を保持するために、ＳｉＣ基板９３の周縁部分を覆うたとえばアルミナ製のウェハ押さえ１０が設けられている。
【００４８】
そのウェハ押さえ１０の裏側には、給電経路７の一部７２が設けられている。図３に示すように、給電経路の一部７２の先端部分は、レジストパターン２０によって覆われていない被給電部としてのＳｉＣ基板９３（被エッチング層）の部分と接触している。
【００４９】
これにより、給電経路７はＳｉＣ基板９３の周縁部の全周にわたって接触していることになる。なお、この給電経路の一部７２は、たとえばＡｕにより形成されている。
【００５０】
次に、上述したプラズマエッチング装置の動作について説明する。まず、マイクロ波導入窓２を通して真空チャンバ１内にマイクロ波５０が導入される。真空チャンバ１内では、磁場コイル３によりＥＣＲ領域（図示せず）が形成される。一方、真空チャンバ１内にはガス導入系４により所定のガスが導入される。
【００５１】
ＥＣＲ領域では、導入されたガスがマイクロ波によって電離されてプラズマが生成される。たとえば、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波の場合には、磁場強度８７５ＧのＥＣＲ領域にてプラズマが生成される。
【００５２】
ステージ５上に載置されるＳｉＣ基板９３は、上述したように、ウェハ押さえ１０の裏側に形成された給電経路の一部７２を含む給電経路７を介して直流電源６と電気的に接続されている。これにより、ＳｉＣ基板９３には直流電源６による所定のバイアス電圧が確実に印加されることになる。
【００５３】
生成されたプラズマ中に存在するイオンはＳｉＣ基板９３に印加されたバイアス電圧により加速されて、ＳｉＣ基板９３の表面に入射する。一方、プラズマ中ではガスが励起されてラジカルや活性種等の解離種が生成される。そのように生成されたガスの解離種の一部はＳｉＣ基板９３の表面に付着する。
【００５４】
ＳｉＣ基板９３の表面では、入射したイオンと付着したガスの解離種とが反応することによって、被エッチング層に対して所定のエッチング処理が施されることになる。
【００５５】
上述したプラズマエッチング装置では、特に、直流電源６とＳｉＣ基板（被エッチング層）９３とが給電経路７を介して電気的に接続されていることによって、ＳｉＣ基板９３が所定のバイアス電圧に確実に固定されることになる。
【００５６】
これにより、従来のプラズマ処理装置の場合のようにＳｉＣ基板（被エッチング層）が電気的に浮遊した状態の場合と比べると、本プラズマエッチング装置では入射するイオンによってＳｉＣ基板９３が帯電することが抑制される。
【００５７】
そのため、ＳｉＣ基板９３が帯電することに伴って入射するイオンのエネルギが低下してエッチングの進行が阻害されることがなくなる。その結果、ＳｉＣ基板９３に対して所望のエッチング処理を確実に施すことができ、後述するように、高いエッチングレートと高いエッチング選択比を確保することができる。
【００５８】
また、入射したイオンによるバイアス電流がＳｉＣ基板９３を通してＳｉＣ基板９３の裏面へと流れることもなくなる。その結果、バイアス電流がＳｉＣ基板９３の裏面へ流れることに伴ってＳｉＣ基板９３にすでに形成された素子等の部分が破壊されるのを防止することができる。
【００５９】
なお、上述したプラズマエッチング装置では、ウェハ押さえ１０の裏側に設けられる給電電極の一部７２の材質として金（Ａｕ）を例に挙げたが、金の他に、たとえばプラチナ（Ｐｔ）等のように電気伝導性に優れ、かつ、ラジカルに耐性を有する化学的に安定な材料を適用することができる。
【００６０】
また、ウェハ１０押さえの材質としてアルミナを例に挙げたが、他の適当な絶縁性材料を適用してもよい。
【００６１】
実施の形態２
ここでは、プラズマエッチング装置における給電経路の変形例について説明する。図４に示すように、たとえば金（Ａｕ）の線材にアルミナ製の絶縁性材料７４を被覆した腕状の給電経路７３が配設されている。図５に示すように、給電経路７３の端部は、レジストパターン２０によって覆われていない被給電部としてのＳｉＣ基板９３の周縁部分に接触する。
【００６２】
本プラズマエッチング装置においては、このような腕状の給電経路７３が複数（たとえば３本）配設されている。この場合には、給電経路７３のそれぞれの端部がＳｉＣ基板９３の周縁部分に沿って互いに異なる位置に接触するように、給電経路７３を配設することが望ましい。
【００６３】
なお、これ以外の構成について、図１に示すプラズマエッチング装置と同様なので、同一部材には同一符合を付しその説明を省略する。
【００６４】
本プラズマエッチング装置は、前述したプラズマエッチング装置の場合と同様にしてＥＣＲ領域においてプラズマが生成される。そのプラズマ中で生成されたガスの解離種の一部が、ＳｉＣ基板９３の表面に付着する。
【００６５】
ステージ５上に載置されるＳｉＣ基板９３は給電経路７，７３を介して直流電源６と電気的に接続されて、直流電源６による所定のバイアス電圧が印加されることになる。
【００６６】
生成されたプラズマ中に存在するイオンはＳｉＣ基板９３に印加されたバイアス電圧により加速されて、ＳｉＣ基板９３の表面に入射する。ＳｉＣ基板９３の表面では、入射したイオンと付着したガスの解離種とが反応することによって、被エッチング層に対して所定のエッチング処理が施されることになる。
【００６７】
上述したプラズマエッチング装置では、直流電源６とＳｉＣ基板（被エッチング層）９３とが複数の腕状の給電経路７３を介して電気的に接続されていることで、ＳｉＣ基板９３が所定のバイアス電圧に確実に固定される。
【００６８】
これにより、ＳｉＣ基板（被エッチング層）が電気的に浮遊した状態の場合と比べると、本プラズマエッチング装置では入射するイオンによってＳｉＣ基板９３が帯電することが抑制される。
【００６９】
その結果、ＳｉＣ基板９３が帯電することに伴って入射するイオンのエネルギが低下してエッチングの進行が阻害されることがなくなり、ＳｉＣ基板９３に対して所望のエッチング処理を施すことができる。
【００７０】
また、入射したイオンによるバイアス電流がＳｉＣ基板９３を通してＳｉＣ基板９３の裏面へと流れることもなくなる。その結果、バイアス電流がＳｉＣ基板９３の裏面へ流れることに伴ってＳｉＣ基板９３にすでに形成された素子等の部分が破壊されるのを防止することができる。
【００７１】
また、給電電極として、金等の線材に絶縁性材料７４を被覆した腕状の給電経路７３を用いることによって、前述したウェハ押さえ１０の裏側に給電電極が配設される場合と比較すると、ＳｉＣ基板９３が給電電極７３によって覆われる面積が減少する。
【００７２】
その結果、ＳｉＣ基板９３において半導体装置を形成するため領域（面積）を増やすことができ、より多くの半導体装置を形成することができる。
【００７３】
なお、上述したプラズマエッチング装置では、給電電極７３の材質として金（Ａｕ）を例に挙げたが、金の他に、たとえばプラチナ（Ｐｔ）等のように電気伝導性に優れ、かつ、ラジカルに耐性を有する化学的に安定な材料を適用することができる。
【００７４】
また、給電電極７３を被覆する材料としてアルミナを例に挙げたが、他の適当な絶縁性材料を適用してもよい。
【００７５】
さらに、実施の形態１，２において説明したプラズマエッチング装置では、被エッチング層としてのＳｉＣ基板９３に対し、所定のレジストパターンをエッチングマスクとしてエッチングを施す場合を例に挙げて説明した。
【００７６】
本プラズマエッチング装置では、被エッチング層として導電性膜あるいはＳｉ，ＧａＡｓなどの半導電性膜（半導体膜）に対して、たとえばフォトレジストのような絶縁性のエッチングマスクあるいは導電性のエッチングマスクを用いて、所望のエッチング処理を施すことができる。
【００７７】
なお、上述したプラズマエッチング装置ではＥＣＲ型を例に挙げて説明したが、この他に、たとえば容量結合型のプラズマエッチング装置、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）型のプラズマエッチング装置、ヘリコン型のプラズマエッチング装置等にも適用することができる。
【００７８】
実施の形態３
ここでは、実施の形態１において説明したＥＣＲ型のプラズマエッチング装置を適用し、被エッチング層としてＳｉＣ基板を導電性のＮｉエッチングマスクを用いてプラズマエッチング処理を施す場合について具体的に説明する。
【００７９】
この場合、図６に示すように、ＳｉＣ基板９３上に所定のＮｉエッチングマスク３０ａが形成される。まず、このＮｉエッチングマスクのような導電性のエッチングマスクの製造方法の一例について説明する。
【００８０】
図７に示すように、ＳｉＣ基板９３上にＮｉ層３０が形成される。次に、図８に示すように、そのＮｉ層３０上にエッチングマスクに対応したレジストパターン３２が形成される。
【００８１】
次に、図９に示すように、レジストパターン３２をマスクとしてＮｉ層３０に異方性エッチングを施すことによりＳｉＣ基板９３の表面を露出する。その後、図１０に示すように、レジストパターン３２を除去することによりＮｉエッチングマスク３０ａが形成される。
【００８２】
次に、このＮｉエッチングマスク３０ａを介してＳｉＣ基板９３にエッチングが施されることになる。まず、エッチングガスとしてＳＦ６（０．０３Ｌ／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ））とＯ２（０．０１Ｌ／ｍｉｎ（１０ｓｃｃｍ））の混合ガスを用いた。真空チャンバ１内の圧力を０．６６５Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ）、磁場コイル３に流される電流を２００Ａ、マイクロ波のパワーを１ＫＷ、直流電源６の電圧を２００Ｖとした。
【００８３】
また、基板として、直径２インチ、厚さ１００μｍ、比抵抗（Ａｌドープ）０．０４Ω・ｃｍのＮ型のＳｉＣ基板９３を用いた。Ｎｉエッチングマスク３０ａの厚さを３μｍとした。そのＮｉエッチングマスクのパターンを直径１００μｍの孔パターンとした。
【００８４】
図６に示すように、ウェハ押さえ１０に形成された給電経路７２はＮｉエッチングマスク３０ａの表面に接触する。これにより、Ｎｉエッチングマスク３０ａには、給電経路７を介して直流のバイアス電圧が印加されることになる。
【００８５】
このとき、Ｎｉエッチングマスクのマスクパターンとして電気的に孤立するパターンがないようにマスクパターンを形成することが望ましい。
【００８６】
たとえば、図１１に示すように、ＳｉＣ基板の周縁を覆い給電経路と接触するＮｉエッチングマスクの外周部分３０ａａと、その外周部分３０ａａの内側に形成される実質的なマスクパターン３０ｂｂとが電気的に繋がっていることが望ましい。
【００８７】
これに対して、図１２に示されるＮｉエッチングマスク１３０では、Ｎｉエッチングマスクの外周部分１３０ａと実質的なマスクパターン１３０ｂとが繋がっておらず、実質的なマスクパターン１３０ｂは電気的に孤立することになる。
【００８８】
電気的に孤立するパターンがなく、実質的なマスクパターン３０ｂｂが外周部分３０ａａと繋がっていることで、Ｎｉエッチングマスク３０ａの全体に均一にバイアス電圧が印加されることになる。
【００８９】
これにより、生成されたプラズマ中に存在するイオンはＳｉＣ基板９３に印加されたバイアス電圧により加速されて、ＳｉＣ基板９３の表面にほぼ均一に入射する。
【００９０】
ＳｉＣ基板９３の表面では、入射したイオンと付着したガスの解離種とが反応することによって、図１３に示すように、ＳｉＣ基板９３に所定のエッチング処理が均一に施されて所望のパターン４０が形成される。
【００９１】
上述したバイアス電圧として直流電源を用いたエッチング方法では、ＳｉＣ基板９３のエッチングレートの値として６．５μｍ／ｍｉｎを達成できることが確認された。
【００９２】
また、ＳｉＣのエッチングレートとＮｉエッチングマスクのエッチングレートとのエッチング選択比（ＳｉＣ／Ｎｉ）の値として８０を達成できることが確認された。
【００９３】
一方、比較のためにバイアス電圧として高周波電源を用いたエッチング方法の結果について説明する。この場合、エッチングガスの流量、圧力等の条件を直流電源を用いた場合の条件と同じ条件とした。また、高周波により励起される自己バイアス電圧が直流のバイアス電圧（２００Ｖ）と同程度になるように、高周波パワーを１５０Ｗとした。
【００９４】
この条件のもとでプラズマエッチング処理を施した場合、ＳｉＣ基板のエッチングレートの値は６μｍ／ｍｉｎであることが確認された。また、ＳｉＣのエッチングレートとＮｉエッチングマスクのエッチングレートとのエッチング選択比（ＳｉＣ／Ｎｉ）の値は４０になることが確認された。
【００９５】
したがって、バイアス電圧として高周波バイアスから直流バイアスにすることによって、ＳｉＣ基板のエッチングレートが若干上昇することが判明した。また、エッチング選択比は約２倍に向上することが判明した。
【００９６】
また、バイアス電圧を直流バイアスとした場合では、エッチングレートのＳｉＣ基板面内均一性５％を達成できることが確認され、良好な結果が得られることが判明した。なお、面内均一性は、エッチングレートの最大値と最小値との差を面内のエッチングレートの平均値の２倍の値で割ることによって求められる。
【００９７】
さらに、プラズマエッチング処理によりＳｉＣ基板に形成された半導体デバイスへ悪影響が及ぶことがないことが確認されて、半導体デバイスの信頼性を確保できることが判明した。
【００９８】
なお、上述したプラズマエッチング処理では、エッチングマスクとしてＮｉエッチングマスク３０を例に挙げて説明した。エッチングマスクの材料としては、Ｎｉの他に、たとえばＡｌ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｕ等の金属材料も適用することができる。
【００９９】
また、エッチングマスクの形成方法としては、上述したレジストパターンによる形成方法の他に、リフトオフにより形成してもよい。
【０１００】
この場合には、まず、図１４に示すように、ＳｉＣ基板９３上にレジストパターン３３が形成される。次に、図１５に示すように、そのレジストパターン３３を覆うようにＳｉＣ基板９３上にＮｉ膜３０が形成される。
【０１０１】
次に、図１６に示すように、レジストパターン３を除去することにより、所定のＮｉエッチングマスク３０ａが形成される。
【０１０２】
また、エッチングマスクとしてメッキ層を併用してもよい。この場合には、まず、図１７に示すように、ＳｉＣ基板９３上にメッキのためのシード層３１が形成される。次に、図１８に示すように、シード層３１上にレジストパターン３２が形成される。
【０１０３】
次に、図１９に示すように、露出したシード層３１上に、たとえばＮｉメッキ等のメッキ層３４が形成される。次に、図２０に示すように、レジストパターン３２が除去される。次に、図２１に示すように、露出したシード層３１を除去することによりエッチングマスクが形成される。
【０１０４】
また、上述したプラズマエッチング処理では、被エッチング層としてＳｉＣ基板を例に挙げて説明した。被エッチング層としては、ＳｉＣ基板の他に、半導体装置に適用されている金属等の導電性材料をはじめ、Ｓｉ，ＧａＡｓ等も適用することができる。さらに、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の導電性材料も適用することができる。
【０１０５】
また、Ｓｉ基板の表面に半導体素子が形成される半導体装置の場合には、Ｓｉ基板上に形成される被給電部としての被エッチング層に対してもプラズマエッチング処理を適用することができる。
【０１０６】
この場合には、図２２に示すように、ウェハ押さえ１０に設けられた給電経路７２をＳｉ基板９の表面、または、その表面に形成された被エッチング層（図示せず）に接触させて、プラズマエッチング処理が施されることになる。
【０１０７】
また、図２３に示すように、腕状の給電経路７３の先端部をＳｉ基板９の表面、または、その表面に形成された被エッチング層（図示せず）に接触させて、プラズマエッチング処理が施されることになる。
【０１０８】
さらに、図２４に示すように、エッチングマスクとしてたとえばＮｉエッチングマスク３０を適用する場合には、給電経路７２をＮｉエッチングマスクに接触させて、プラズマエッチング処理が施されることになる。
【０１０９】
上述したプラズマエッチング処理によるパターン形成方法を総括すると次のようになる。まず、被エッチング層として導電性材料（半導電性材料を含む、被給電部）を適用する場合には、エッチングマスクとして、フォトレジストのような絶縁性材料によるエッチングマスク、または、導電性材料のエッチングマスク（被給電部）を用いることができる。
【０１１０】
特に、絶縁性材料によるエッチングマスクを用いる場合には、直流バイアス電圧を被エッチング層（被給電部）に印加することによって被エッチング層にプラズマ処理が施されることになる。
【０１１１】
一方、導電性材料によるエッチングマスクを用いる場合には、直流バイアス電圧を被エッチング層およびエッチングマスクのいずれか（被給電部）に印加することによって被エッチング層にプラズマ処理が施されることになる。
【０１１２】
また、被エッチング層として絶縁膜を適用する場合には、エッチングマスクとして導電性材料のエッチングマスクを用いることになる。
【０１１３】
この場合には、直流バイアス電圧をエッチングマスク（被給電部）に印加することによって被エッチング層にプラズマ処理が施されることになる。
【０１１４】
このようにして、被エッチング層またはエッチングマスクに直流バイアス電圧を印加することによって、プラズマ中に存在するイオンが被エッチング層に向かってほぼ均一に入射し、被エッチング層に付着したガスの解離種と反応して、被エッチング層の均一なエッチング処理を行なうことができる。
【０１１５】
その結果、高いエッチングレートと高いエッチング選択比が確保されて、基板に所望のパターンを確実に、しかも均一に形成することができる。
【０１１６】
今回開示された実施の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。本発明は上記の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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が含まれることが意図される。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明に係るプラズマを用いたプラズマエッチング装置によれば、基板に形成された被給電部にバイアス電圧として給電部を介して直流電源による電圧が印加されて、基板が所定の電圧に確実に固定される。これにより、基板が電気的に浮遊した状態の場合と比べると、入射するイオンによって基板が帯電することが抑制される。そのため、基板が帯電することに伴って入射するイオンのエネルギが低下してエッチングの進行が阻害されることがなくなる。その結果、基板に形成された被エッチング層に対して所望のエッチング処理を確実に施すことができ、高いエッチングレートと高いエッチング選択比を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプラズマエッチング装置の断面図である。
【図２】同実施の形態において、図１に示すプラズマエッチング装置のステージ周辺の拡大断面図である。
【図３】同実施の形態において、図２に示すステージ周辺の部分拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るプラズマエッチング装置のステージ周辺の拡大断面図である。
【図５】同実施の形態において、図４に示すステージ周辺の部分拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るプラズマエッチング装置のステージ周辺の拡大断面図である。
【図７】同実施の形態において、パターン形成方法の一工程を示す断面図である。
【図８】同実施の形態において、図７に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図９】同実施の形態において、図８に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図１０】同実施の形態において、図９に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図１１】同実施の形態において、図１０に示す工程におけるエッチングマスクのパターンを示す平面図である。
【図１２】同実施の形態において、比較例としてのエッチングマスクのパターンを示す平面図である。
【図１３】同実施の形態において、図１０に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図１４】同実施の形態において、エッチングマスクを形成するための他の方法の一工程を示す断面図である。
【図１５】同実施の形態において、図１４に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図１６】同実施の形態において、図１５に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図１７】同実施の形態において、エッチングマスクを形成するためのさらに他の方法の一工程を示す断面図である。
【図１８】同実施の形態において、図１７に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図１９】同実施の形態において、図１８に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図２０】同実施の形態において、図１９に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図２１】同実施の形態において、図２０に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図２２】同実施の形態において、変形例に係るパターン形成方法におけるステージ周辺の一拡大断面図である。
【図２３】同実施の形態において、変形例に係るパターン形成方法におけるステージ周辺の他の拡大断面図である。
【図２４】同実施の形態において、変形例に係るパターン形成方法におけるステージ周辺のさらに他の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  真空チャンバ、２  マイクロ波導入窓、３  磁場コイル、４  ガス導入系、５  ステージ、６  直流電源、７，７２，７３  給電経路、８  帰還経路、９Ｓｉ基板、１０  ウェハ押さえ、２０，３２，３３  レジストパターン、３０Ｎｉ層、３０ａ  Ｎｉエッチングマスク、３１  シード層、３４  メッキ層、５０  マイクロ波、７４  絶縁性材料、９３  ＳｉＣ基板、９４  石英プレート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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