(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合部材から構成され、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージを使用したプラズマエッチング法であって、
基体上に被加工層を形成した後、該被加工層上にエッチング用マスクを設け、次いで、基体を基体載置ステージ上に載置して該被加工層をプラズマエッチングする工程から成り、
被加工層は、高誘電体薄膜、強誘電体薄膜及び電極用材料層から構成された群から選択された少なくとも１層から成り、
エッチング用マスクは、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳＯＧ、ＳｉＯＮ及び低誘電率絶縁材料から構成された群から選択された絶縁材料から成り、
母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足し、
母材を構成するセラミックス部材の組成はコージエライトセラミックスであり、母材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウムとケイ素であり、セラミックス層を構成する材料は酸化アルミニウムであることを特徴とするプラズマエッチング法。
【請求項２】
被加工層は、高誘電体薄膜若しくは強誘電体薄膜、及びその上に形成された白金から成る電極用材料層から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング法。
【請求項３】
プラズマエッチング時、被加工層の温度を１００゜Ｃ乃至５００゜Ｃに制御することを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング法。
【請求項４】
温度制御手段はヒータから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング法。
【請求項５】
ヒータは母材の内部に配設されており、
ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αH≦（α1＋４）を満足することを特徴とする請求項４に記載のプラズマエッチング法。
【請求項６】
温度制御手段は、母材の内部に配設された温度制御用熱媒体を流す配管から構成されており、
配管の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αP≦（α1＋４）を満足することを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング法。
【請求項７】
セラミックス層は、溶射法にて母材の表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング法。
【請求項８】
セラミックス層は、ロウ付け法にて母材の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング法。
【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法に関し、更に詳しくは、高誘電体薄膜、強誘電体薄膜及び電極用材料層から構成された群から選択された少なくとも１層から成る被加工層のプラズマエッチング法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩの微細化、高機能化、高性能化は止まるところを知らず、西暦２０００年には０．１３μｍデザインルールのＬＳＩの量産が開始されると云われている。そして、このような次世代以降のＬＳＩの性能向上のために、新規のプロセスや材料の開発が進められている。特に、次世代以降のＤＲＡＭやＤＲＡＭ混載のロジック集積回路においては、小さいセル面積で必要なキャパシタ容量を確保する必要があるため、キャパシタを構成する材料として、高い比誘電率を有する材料、即ち、チタン酸ストロンチウムバリウム［（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3，ＢＳＴと略称する場合がある］やチタン酸ストロンチウム［ＳｒＴｉＯ3，ＳＴＯと略称する場合がある］等の高誘電体材料を使用することが不可欠であると云われている。
【０００３】
また、近年、成膜技術の進歩に伴い、例えば、Ｂｉ系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体材料やチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴと略称する場合がある）から構成された強誘電体薄膜を用いた不揮発性メモリの応用研究が盛んに進められている。この不揮発性メモリは、強誘電体薄膜の高速分極反転とその残留分極を利用する、高速書き換えが可能な不揮発性メモリである。現在研究されている強誘電体薄膜を備えた不揮発性メモリは、強誘電体キャパシタの蓄積電荷量の変化を検出する方式と、強誘電体薄膜の自発分極による半導体の抵抗変化を検出する方式の２つに分類することができる。
【０００４】
強誘電体キャパシタの蓄積電荷量の変化を検出する方式の不揮発性半導体メモリセルは、基本的には、強誘電体キャパシタと選択トランジスタとから構成されている。強誘電体キャパシタは、例えば、下部電極、上部電極、及びこれらの間に挟まれた強誘電体薄膜から構成されている。このタイプの不揮発性メモリセルにおけるデータの書き込みや読み出しは、図３２に示す強誘電体薄膜のＰ−Ｅヒステリシスループを応用して行われる。強誘電体薄膜に外部電界を加えた後、外部電界を除いたとき、強誘電体薄膜は残留分極を示す。そして、強誘電体薄膜の残留分極は、プラス方向の外部電界が印加されたとき＋Ｐr、マイナス方向の外部電界が印加されたとき−Ｐrとなる。ここで、残留分極が＋Ｐrの状態（図３２の「Ｄ」参照）の場合を「０」とし、残留分極が−Ｐrの状態（図３２の「Ａ」参照）の場合を「１」とする。
【０００５】
「１」あるいは「０」の状態を判別するために、強誘電体薄膜に例えばプラス方向の外部電界を印加する。これによって、強誘電体薄膜の分極は図３２の「Ｃ」の状態となる。このとき、データが「０」であれば、強誘電体薄膜の分極状態は、「Ｄ」から「Ｃ」の状態に変化する。一方、データが「１」であれば、強誘電体薄膜の分極状態は、「Ａ」から「Ｂ」を経由して「Ｃ」の状態に変化する。データが「０」の場合には、強誘電体薄膜の分極反転は生じない。一方、データが「１」の場合には、強誘電体薄膜に分極反転が生じる。その結果、強誘電体キャパシタの蓄積電荷量に差が生じる。選択されたメモリセルの選択トランジスタをオンにすることで、この蓄積電荷をビット線電位として検出する。データの読み出し後、外部電界を０にすると、データが「０」のときでも「１」のときでも、強誘電体薄膜の分極状態は図３２の「Ｄ」の状態となってしまう。それ故、データが「１」の場合、マイナス方向の外部電界を印加して、「Ｄ」、［Ｅ」という経路で「Ａ」の状態とし、データ「１」を書き込む。
【０００６】
これらの高誘電体材料や強誘電体材料の成膜はＣＶＤ法、スパッタ法等にて行われるが、いずれの成膜方法においても成膜時の雰囲気は酸化性雰囲気である。それ故、電極用材料として従来のようにポリシリコンを用いると、電極表面、即ち、ポリシリコン層表面に酸化膜（ＳｉＯ2膜）が形成されてしまい、実効的な誘電率が低下するといった問題、あるいは、コンタクトが取れなくなるといった問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高誘電体薄膜や強誘電体薄膜は、通常、ハロゲン系ガスをエッチング用ガスとして用いたプラズマエッチング法によってパターニングされる。然るに、これらの薄膜を構成する材料とエッチング用ガスとの反応によって生成する反応生成物（エッチング生成物）の蒸気圧が低く、これらの薄膜の微細加工が困難であるといった問題がある。また、白金等の電極用材料は、通常、加工精度の低いミリング法やスパッタ・エッチング法によってパターニングされている。加工精度を高めるためにプラズマエッチング法にて白金等の電極用材料をエッチングした場合、やはり、電極用材料とエッチング用ガスとの反応によって生成する反応生成物（エッチング生成物）の蒸気圧が低く、電極用材料の微細加工が困難であるといった問題がある。
【０００８】
このような問題を解決するためには、即ち、蒸気圧の低い反応生成物を気化させるためには、高誘電体薄膜、強誘電体薄膜あるいは電極用材料層から成る被加工層を高温に加熱しながらプラズマエッチングする必要がある。ここで、プラズマエッチングを行う際には、エッチング装置のチャンバー内に配置された基体載置ステージ（ウエハステージと呼ばれる場合がある）上に被加工層が形成された半導体基板を載置・固定する。そして、被加工層の加熱は、通常、基体載置ステージに内蔵されたヒータによって行う。ところが、プラズマエッチングが進行するに従い、被加工層へのプラズマ照射によって被加工層に大きな入熱があり、その結果、被加工層、更には半導体基板の温度が大幅に上昇する。そのため、従来の技術においては、例えば２５０゜Ｃにて被加工材料のプラズマエッチングを実施する場合、プラズマ照射による被加工材料の温度上昇が１００゜Ｃであるとすれば、プラズマエッチング開始時、この温度上昇分だけ被加工材料の温度を下げた状態で、即ち、基体載置ステージの設定温度を例えば１５０゜Ｃに設定した状態で、プラズマエッチングを開始している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように、被加工層の温度を下げた状態（例えば１５０゜Ｃ）からプラズマエッチングを開始したのでは、蒸気圧の低い反応生成物を気化させることが困難となる。
【００１０】
また、被加工層の温度制御を行いながら半導体基板上に形成された被加工層をプラズマエッチングする場合、半導体基板を基体載置ステージに十分に密着させる必要がある。そのための簡便な手段としてクランプがあるが、クランプを使用した場合、クランプと接する部分の被加工層に対するエッチングを行うことができない。また、半導体基板の周辺部のみにおいて半導体基板を基体載置ステージに押し付けるため、半導体基板の大口径化に伴い、半導体基板の中央部と周辺部とでの均一なる基体載置ステージへの密着が難しいといった問題を有する。
【００１１】
半導体基板を基体載置ステージに十分に密着させる別の手段として、静電チャックがある。この静電チャックは、文字通り、静電吸着によって半導体基板を基体載置ステージに吸着するための装置である。即ち、静電チャックは、通常、基体載置ステージの表面に設けられた誘電体部材から成り、この誘電体部材に直流電圧を印加することによって誘電体部材に静電吸着力を生じさせる。静電チャックを使用すれば、クランプを使用した場合と異なり、半導体基板の全面を基体載置ステージに確実に密着させることができる。
【００１２】
ところで、従来の静電チャックを備えた基体載置ステージを高温に加熱すると、基体載置ステージの線膨張率と誘電体部材の線膨張率との相違に起因して、誘電体部材にクラックが発生してしまい、静電チャックとしての機能が失われてしまう。このような問題を解決する手段が、例えば、特開平１０−３２２３９号公報に開示されている。この特許公開公報に開示された静電チャックステージは、静電チャック用セラミックス焼結体プレートと、セラミックとアルミニウムとの複合プレートとを接合して成る。この静電チャックステージを使用することによって、高温で優れた温度制御下、被加工材料のプラズマエッチングが可能である。しかしながら、この特許公開公報には、高誘電体薄膜や強誘電体薄膜、あるいは白金等の電極用材料の具体的なプラズマエッチング法について記載も示唆もなされていない。
【００１３】
従って、本発明の目的は、高誘電体薄膜、強誘電体薄膜及び電極用材料層から構成された群から選択された少なくとも１層から成る被加工層を確実に微細加工することを可能とするプラズマエッチング法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明のプラズマエッチング法は、
セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合部材から構成され、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基体載置ステージを使用したプラズマエッチング法であって、
基体上に被加工層を形成した後、該被加工層上にエッチング用マスクを設け、次いで、基体を基体載置ステージ上に載置して該被加工層をプラズマエッチングする工程から成り、
被加工層は、高誘電体薄膜、強誘電体薄膜及び電極用材料層から構成された群から選択された少なくとも１層から成り、
エッチング用マスクは、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳＯＧ、ＳｉＯＮ及び低誘電率絶縁材料から構成された群から選択された絶縁材料から成ることを特徴とする。
【００１５】
前述のとおり、高誘電体薄膜や強誘電体薄膜、あるいは電極用材料層から成る被加工層とエッチング用ガスとの反応によって生成する反応生成物は蒸気圧が低い。従って、従来のプラズマエッチング法によっては反応生成物が気化し難く、被加工層の微細加工が困難である。本発明のプラズマエッチング法においては、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合部材から構成された基体載置ステージを使用するので、基体載置ステージを高温に加熱しても、セラミックス層に損傷が発生すること無く、基体、更には、基体上に形成された被加工層を高温に加熱することが可能となる。その結果、反応生成物の気化を促進することができ、被加工層の微細加工を確実に行うことができる。しかも、基体載置ステージは静電チャック機能を有しているので、基体を基体載置ステージに確実に密着させることができ、基体、更には、基体上に形成された被加工層を、優れた温度制御の下、効果的に高温に加熱することができる。
【００１６】
基体載置ステージを構成する母材それ自体を電極としてもよいし、セラミックス層内部に電極を形成してもよく、かかる電極に直流電圧を印加することによって、基体載置ステージに静電チャック機能を付与することができる。
【００１７】
基体載置ステージに配設された温度制御手段を、ヒータから構成することができる。ヒータを複合部材の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αH≦（α1＋４）の関係を満足することが好ましい。ここで、ヒータを構成する材料とは、母材と接するヒータの部分（例えば鞘管）を構成する材料を意味する。以下においても同様である。尚、一般に、線膨張率αは、物体の長さをＬ、０゜Ｃにおける物体の長さをＬ0、θを温度としたとき、α＝（ｄＬ／ｄθ）／Ｌ0で表すことができ、単位はＫ-1（１／Ｋ）であるが、本明細書では、１０-6／Ｋを単位として線膨張率を表現している。以下、線膨張率を説明するとき、単位を省略して説明する場合もある。
【００１８】
あるいは又、基体載置ステージに配設された温度制御手段を、母材の内部に配設された温度制御用熱媒体を流す配管から構成することもできる。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αP≦（α1＋４）の関係を満足することが好ましい。
【００１９】
母材の線膨張率α1とヒータを構成する材料や配管の線膨張率αH，αPとがこれらの関係を満足することによって、セラミックス層に損傷が発生することを効果的に防止することができる。
【００２０】
また、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の関係を満足することが好ましい。これによって、例えば５００゜Ｃ程度の高温にて基体載置ステージを使用しても、母材の線膨張率α1とセラミックス層の線膨張率α2の差に起因したセラミックス層の損傷発生を確実に防止することが可能となる。
【００２１】
尚、このような母材は、例えば、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）この母材の表面にセラミックス層を設ける工程に基づき作製することができる。
【００２２】
この場合、母材を構成するセラミックス部材の組成をコージエライトセラミックスとし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）とし、セラミックス層を構成する材料を酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とすることができる。尚、セラミックス層を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添加してもよい。（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の関係を満足するように、コージエライトセラミックスとアルミニウム系材料との容積比を決定することが望ましい。あるいは又、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比を、２５／７５乃至７５／２５、好ましくは２５／７５乃至５０／５０とすることが望ましい。このような容積比にすることによって、母材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有するようになる。その結果、このような母材には、電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となり、反応生成物の気化の促進を図ることができる。更には、アルミニウム系材料を基準としたとき、アルミニウム系材料には、ケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の関係を満足する上で望ましい。尚、実際には、コージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）が充填され、アルミニウム（Ａｌ）中にケイ素（Ｓｉ）が含まれているわけではないが、アルミニウム系材料におけるアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）の容積比を表すために、アルミニウム系材料にはケイ素が含まれているという表現を用いる。以下においても同様である。
【００２３】
母材を構成するセラミックス部材の組成をコージエライトセラミックスとし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）とする場合、上記の工程（Ａ）は、容器の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材を配し、容器内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成ることが好ましい。この場合、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形法（ＣＩＰ法あるいはラバープレス成形法とも呼ばれる）、鋳込み成形法（スリップキャスティング法とも呼ばれる）、あるいは泥漿鋳込み成形法によってコージエライトセラミックスを成形した後、焼成（焼結）を行うことによって得ることができる。
【００２４】
尚、セラミックス部材を、コージエライトセラミックス粉末を成形した後、焼成することにより作製することができるが、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を焼成（焼結）することにより作製することが、多孔質のセラミックス部材を得る上で、また、母材作製の際にセラミックス部材に損傷が発生することを防ぐ上で、好ましい。後者の場合、焼成体（焼結体）におけるコージエライトセラミックス繊維の割合は、１乃至２０体積％、好ましくは１乃至１０体積％、一層好ましくは１乃至５体積％であることが望ましい。また、コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１乃至１００μｍ、好ましくは５乃至５０μｍ、一層好ましくは５乃至１０μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は２乃至１０μｍ、好ましくは３乃至５μｍであり、平均長さは０．１乃至１０ｍｍ、好ましくは１乃至２ｍｍであることが望ましい。更には、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を８００乃至１２００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１１００゜Ｃにて焼成（焼結）することが望ましい。また、セラミックス部材の空孔率は２５乃至７５％、好ましくは５０乃至７５％であることが望ましい。
【００２５】
また、容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは７００乃至８００゜Ｃとし、容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のアルミニウム系材料の温度を７００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは７５０乃至９００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2、好ましくは８００乃至１０００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることが望ましい。
【００２６】
あるいは又、母材を構成するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）あるいはアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とし、セラミックス層を構成する材料を酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とすることができる。尚、セラミックス層を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2やＹxＯyを添加してもよい。この場合、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の関係を満足するように、窒化アルミニウムとアルミニウム系材料との容積比を決定することが好ましい。あるいは又、窒化アルミニウム／アルミニウム系材料の容積比を、４０／６０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０乃至７０／３０とすることが望ましい。このような容積比にすることによって、母材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有するようになり、このような母材には電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となり、反応生成物の気化の促進を図ることができる。尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とする場合、アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する上で望ましい。
【００２７】
母材を構成するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした場合、前述の工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、窒化アルミニウム粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成ることが好ましい。尚、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法によって成形した後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成（焼結）を行うことによって得ることができる。この場合、窒化アルミニウム粒子の平均粒径は１０乃至１００μｍ、好ましくは１０乃至５０μｍ、一層好ましくは１０乃至２０μｍであることが望ましい。
【００２８】
あるいは又、母材を構成するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とし、セラミックス層を構成する材料を酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とすることができる。尚、セラミックス層を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添加してもよい。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単位：１０-6／Ｋ］が（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足するように、炭化ケイ素粒子とアルミニウム系材料との容積比を決定することが望ましい。若しくは、炭化ケイ素粒子／アルミニウム系材料の容積比は、４０／６０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０乃至７０／３０であることが望ましい。このような容積比にすることによって、母材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有するようになり、このような母材には電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となり、反応生成物の気化の促進を図ることができる。尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とする場合、アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する上で望ましい。
【００２９】
この場合、工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、炭化ケイ素粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウム又はアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成ることが好ましい。あるいは、工程（Ａ）は、容器の中に炭化ケイ素を組成としたセラミックス部材を配し、該容器内に溶融したアルミニウム又はアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成ることが好ましく、この場合、容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至１０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることが望ましい。セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法によって成形した後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって得ることができる。炭化ケイ素粒子の平均粒径は１乃至１００μｍ、好ましくは１０乃至８０μｍ、一層好ましくは１５乃至６０μｍであることが望ましい。
【００３０】
あるいは又、母材を構成するセラミックス部材の組成は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）であり、母材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）であり、セラミックス層を構成する材料は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とすることができる。尚、セラミックス層を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添加してもよい。この場合、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足するように、酸化アルミニウムとアルミニウム系材料との容積比を決定することが好ましい。あるいは又、酸化アルミニウム／アルミニウム系材料の容積比を、５０／５０乃至９０／１０、好ましくは７０／３０乃至８５／１５とすることが望ましい。このような容積比にすることによって、母材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有するようになり、このような母材には電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となり、反応生成物の気化の促進を図ることができる。尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とする場合、アルミニウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する上で望ましい。酸化アルミニウムの平均粒径は１乃至１００μｍ、好ましくは１０乃至８０μｍ、一層好ましくは１０乃至６０μｍであることが望ましい。
【００３１】
母材を構成するセラミックス部材の組成を酸化アルミニウムとし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）とする場合、上記の工程（Ａ）は、容器の中に多孔質の酸化アルミニウムを組成としたセラミックス部材を配し、容器内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成ることが好ましく、この場合、容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至１０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることが望ましい。あるいは又、前述の工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、酸化アルミニウム粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムとケイ素を組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成ることが好ましい。尚、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法によって成形した後、焼成（焼結）を行うことによって得ることができる。
【００３２】
セラミックス層は、溶射法にて母材の表面に形成されていることが好ましい。これによって、母材とセラミックス層との間の応力緩和が図れると共に、母材からセラミックス層への熱伝導が速やかとなり、基体載置ステージを構成するセラミックス層に保持・固定された基体の温度制御を迅速に且つ確実に行うことが可能となる。あるいは又、セラミックス層は、ロウ付け法にて母材の表面に取り付けられていることが好ましい。ここで、ロウ材の線膨張率［単位：１０-6／Ｋ］も、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−４）以上、（α1＋４）以下の範囲内にあることが望ましい。
【００３３】
本発明のプラズマエッチング法においては、被加工層として、
▲１▼  高誘電体薄膜から成る単層構成
▲２▼  強誘電体薄膜から成る単層構成
▲３▼  電極用材料層から成る単層構成
▲４▼  高誘電体薄膜（上層）と電極用材料層（下層）から成る積層構成
▲５▼  電極用材料層（上層）と高誘電体薄膜（下層）から成る積層構成
▲６▼  強誘電体薄膜（上層）と電極用材料層（下層）から成る積層構成
▲７▼  電極用材料層（上層）と強誘電体薄膜（下層）から成る積層構成
▲８▼  電極用材料層と高誘電体薄膜と電極用材料層から成る積層構成
▲９▼  電極用材料層と強誘電体薄膜と電極用材料層から成る積層構成
の組合せを例示することができる。
【００３４】
また、基体として、基板の上に設けられた絶縁層、基板の上に設けられた絶縁層及びかかる絶縁層に設けられた接続孔（コンタクトホールやビアホール等）の組合せ、基板の上に設けられた絶縁層上に設けられた金属や金属化合物から成る下地層（例えば、キャパシタ構造を構成する下部電極）、基板の上に設けられた絶縁層及びかかる絶縁層上に設けられた金属や金属化合物から成る下地層（例えば、キャパシタ構造を構成する下部電極）の組合せを例示することができる。基体を構成する基板として、シリコン半導体基板、ＧａＡｓ基板等の化合物半導体若しくは半絶縁性基板、ＳＯＩ構造を有する半導体基板を例示することができる。また、基体を構成する絶縁層しては、ＳｉＯ2、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、ＮＳＧ、ＳＯＧ、ＬＴＯ（Low Temperature Oxide、低温ＣＶＤ−ＳｉＯ2）、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、フルオロカーボン等の公知の材料、あるいはこれらの材料を積層したものを例示することができる。
【００３５】
被加工層の形成方法としては、被加工層を構成する材料にも依るが、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、パルスレーザアブレーション法、ゾル−ゲル法を挙げることができる。
【００３６】
プラズマは、例えば、ＥＣＲプラズマ法、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）プラズマ法、ヘリコン波プラズマ法によって生成させることができる。
【００３７】
本発明のプラズマエッチング法においては、被加工層をプラズマエッチングするためのエッチング用ガスとして、Ｃｌ2ガス、Ｂｒ2ガス、ＢＣｌ3ガス、ＨＣｌガス、ＨＢ2ガス、ＨＩガス、Ｆ2ガス、ＣＦ4ガス、ＣＨＦ3ガス、ＳＦ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス等を挙げることができる。
【００３８】
プラズマエッチング時、被加工層の温度を１００゜Ｃ乃至５００゜Ｃ、好ましくは１５０゜Ｃ乃至４００゜Ｃ、一層好ましくは３００゜Ｃ乃至４００゜Ｃに制御することが望ましい。
【００３９】
被加工層が高誘電体薄膜から構成されている場合、高誘電体薄膜を構成する材料として、チタン酸ストロンチウムバリウム［（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3］やチタン酸ストロンチウム［ＳｒＴｉＯ3］を挙げることができる。
【００４０】
また、被加工層が強誘電体薄膜から構成されている場合、強誘電体薄膜を構成する材料として、ＰｂＴｉＯ3、ペロブスカイト型構造を有するＰｂＺｒＯ3とＰｂＴｉＯ3の固溶体であるチタン酸ジルコン酸鉛［ＰＺＴ，Ｐｂ（Ｚｒ1-y，Ｔｉy）Ｏ3（但し、０＜ｙ＜１）］、ＰＺＴにＬａを添加した金属酸化物であるＰＬＺＴ、あるいはＰＺＴにＮｂを添加した金属酸化物であるＰＮＺＴといったＰＺＴ系化合物を挙げることができる。あるいは又、強誘電体薄膜を構成する材料として、ＳＢＴ（ストロンチウム・バリウム・タンタル・オキサイド）を挙げることができる。
【００４１】
更には、強誘電体薄膜を構成する材料として、Ｂｉ系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体材料を挙げることができる。Ｂｉ系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体材料は、所謂不定比化合物に属し、金属元素、アニオン（Ｏ等）元素の両サイトにおける組成ずれに対する寛容性がある。また、化学量論的組成からやや外れたところで最適な電気的特性を示すことも珍しくない。Ｂｉ系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体材料は、例えば、一般式（Ｂｉ2Ｏ2）2+（Ａm-1ＢmＯ3m+1）2-で表すことができる。ここで、「Ａ」は、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｄ等の金属から構成された群から選択された１種類の金属を表し、「Ｂ」は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒから成る群から選択された１種類、若しくは複数種の任意の比率による組み合わせを表す。また、ｍは１以上の整数である。
【００４２】
あるいは又、Ｂｉ系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体材料は、
ＢｉX（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）Y（ＴａZ，Ｎｂ1-Z）2Ｏd  （１）
（但し、１．７≦Ｘ≦２．５、０．６≦Ｙ≦１．２、０≦Ｚ≦１．０、８．０≦ｄ≦１０．０）で表される結晶相を主たる結晶相として含んでいることが好ましい。尚、「（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）」は、Ｓｒ、Ｃａ及びＢａから構成された群から選択された１種類の元素を意味する。あるいは又、強誘電体材料は、
ＢｉXＳｒYＴａ2Ｏd    （２）
（但し、１．７≦Ｘ≦２．５、０．６≦Ｙ≦１．２、８．０≦ｄ≦１０．０）で表される結晶相を主たる結晶相として含んでいることが好ましい。これらの場合、式（１）若しくは式（２）で表される結晶相を主たる結晶相として８５％以上含んでいることが一層好ましい。尚、式（１）若しくは式（２）で表される結晶相を主たる結晶相として含む強誘電体材料には、Ｂｉの酸化物、ＴａやＮｂの酸化物、Ｂｉ、ＴａやＮｂの複合酸化物が若干含まれている場合もあり得る。ここで、式（１）で表される強誘電体材料の組成を化学量論的組成で表せば、例えば、Ｂｉ2ＳｒＴａ2Ｏ9、Ｂｉ2ＳｒＮｂ2Ｏ9、Ｂｉ2ＢａＴａ2Ｏ9、Ｂｉ2ＳｒＴａＮｂＯ9等を挙げることができる。あるいは又、本発明における強誘電体材料として、Ｂｉ4ＳｒＴｉ4Ｏ15、Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12、Ｂｉ2ＰｂＴａ2Ｏ9等を例示することもできるが、これらの場合においても、各金属元素の比率は、結晶構造が変化しない程度に変化させ得る。
【００４３】
更には、電極用材料層を構成する材料として、耐酸化性を有する金属材料あるいは金属化合物材料、例えば、Ｐｔ、Ｐｔ／Ｔｉの積層構造、Ｐｔ／Ｔａの積層構造、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｔａの積層構造、ＩｒＯ2、ＳｒＯ2を挙げることができる。尚、被加工層を構成する電極用材料層を絶縁層上に形成する場合、電極用材料層と絶縁層との間にバリアメタル層を形成することが好ましい。バリアメタル層は、電極用材料層の基体（例えば絶縁層）への密着性向上、電極用材料層の結晶性向上、電極用材料層を構成する材料の基体への拡散防止を目的として形成する。バリアメタル層は、例えばスパッタ法にて形成することができる。バリアメタル層を構成する材料として、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔｉ／ＴｉＮ、ＴａＮを例示することができる。
【００４４】
エッチング用マスクを、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳＯＧ、ＳｉＯＮ及び低誘電率絶縁材料から成る群から選択された絶縁材料から構成することによって、被加工層のプラズマエッチングの際の雰囲気温度にエッチング用マスクは十分に耐えることができる。尚、低誘電率絶縁材料として、比誘電率が３．５以下の低誘電率絶縁材料、例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー、ベンゾシクロブテン、フッ化フラーレン（比誘電率：２．０、ガラス転移温度Ｔg：４００゜Ｃ）、フルオロカーボン、パリレンを挙げることができる。あるいは又、エッチング用マスクを、熱分解温度が、少なくとも３００゜Ｃ、好ましくは少なくとも４００゜Ｃである材料から構成することが望ましい。あるいは又、エッチング用のマスクパターンを、ガラス転移温度Ｔgが、少なくとも２００゜Ｃ、好ましくは少なくとも２５０゜Ｃ、一層好ましくは少なくとも３００゜Ｃである材料から構成することが望ましい。
【００４５】
エッチング用ガスを用いたプラズマエッチング法においては、反応生成物（エッチング生成物）の堆積物がエッチング装置のチャンバーの側壁や天板に過剰に堆積し、その結果、この堆積物がパーティクル源となってしまい、被加工層の加工を損なう原因となる虞がある。即ち、反応生成物が、エッチング装置に設けられた排気部に到達する以前に、チャンバー側壁や天板に堆積してしまう。そのため、エッチングを繰り返すと、チャンバー側壁や天板に堆積した反応生成物が剥がれ落ち、パーティクル源となる結果、パーティクルレベルが悪化するといった問題が生じる虞がある。
【００４６】
このような場合には、エッチング装置のチャンバー側壁や天板の温度を被加工層の温度以上に保持した状態で、被加工層のプラズマエッチングを行うことが好ましく、被加工層の温度をＴ1゜Ｃ、チャンバー側壁や天板の温度をＴ2゜Ｃとしたとき、Ｔ1≦Ｔ2≦（Ｔ1＋３００）、好ましくは（Ｔ1＋５０）≦Ｔ2≦（Ｔ1＋３００）、一層好ましくは（Ｔ1＋１００）≦Ｔ2≦（Ｔ1＋３００）の関係を満足することが望ましい。
【００４７】
そして、チャンバー側壁や天板は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合部材から作製されていることが好ましい。このような複合部材は、基体載置ステージを構成する複合部材と実質的に同じ構成することができるし、かかる複合部材と実質的に同じ作製方法にて作製することができる。尚、複合部材には温度制御手段が配設され、この温度制御手段はヒータあるいは配管から構成されていることが好ましい。ヒータを複合部材の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα’1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率α’H［単位：１０-6／Ｋ］は（α’1−４）≦α’H≦（α’1＋４）の関係を満足することが好ましい。また、配管の線膨張率α’P［単位：１０-6／Ｋ］は（α’1−４）≦α’P≦（α’1＋４）を満足することが好ましい。更には、セラミックス層の線膨張率α’2［単位：１０-6／Ｋ］は（α’1−４）≦α’2≦（α’1＋４）を満足することが望ましい。
【００４８】
このような複合部材からチャンバー側壁、天板を作製することによって、母材はセラミックス部材とアルミニウム系材料との中間的な性質を有するものとなり、例えば線膨張率に関してもこれらの中間的な値に調整することが可能となる。それ故、母材とセラミックス層との熱膨張に起因したセラミックス層の損傷発生を回避でき、複合部材から作製されたチャンバー側壁、天板を高温で確実に使用することが可能となる。その結果、反応生成物がチャンバー側壁や天板に堆積することを防止する十分に高い温度にチャンバー側壁や天板を保持しても、セラミックス層に損傷が生じること無く、チャンバー側壁や天板を確実に所望の温度に加熱することができる。更には、セラミックス層が設けられているので、金属汚染の発生防止や、例えばハロゲン系ガスから成るエッチング用ガスによる複合部材の腐蝕発生を防止することができる。
【００４９】
尚、従来のエッチング装置においては、チャンバー側壁は、通常、ステンレススチールやアルミニウムから作製されている。そして、例えばエッチング処理中に、これらがプラズマに直接曝されることに起因した金属汚染の発生防止や、ハロゲン系ガスによるチャンバー側壁の腐蝕の発生防止のために、アルミニウムから作製されたチャンバー側壁の表面にＡｌ2Ｏ3層（アルマイト層）を形成している。また、ステンレススチールからチャンバー側壁が作製されている場合には、Ａｌ2Ｏ3製のリフレクターをエッチング装置の内部のチャンバー側壁近傍に配設している。このような状態でチャンバー側壁の高温加熱を行うと、チャンバー側壁がアルミニウムから作製されている場合、アルミニウムとＡｌ2Ｏ3の線膨張率の差に起因して、チャンバー側壁の表面に形成されたＡｌ2Ｏ3層に割れ等が生じ易い。また、Ａｌ2Ｏ3製のリフレクターをエッチング装置の内部のチャンバー側壁近傍に配設した場合、エッチング装置の外側からリフレクターを十分に加熱することは困難である。即ち、リフレクターに入射した反応生成物をリフレクターから全て離脱させるような温度までリフレクターを加熱することは難しく、高々１００゜Ｃ程度までしかリフレクターを加熱することができない。
【００５０】
あるいは又、エッチング装置に平行平板の上部対向電極が備えられている場合、かかる上部対向電極を、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材と、この母材の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合部材から作製することが好ましい。このような複合部材は、基体載置ステージを構成する複合部材と実質的に同じ構成することができるし、かかる複合部材と実質的に同じ作製方法にて作製することができる。尚、母材の線膨張率をα”1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α”2［単位：１０-6／Ｋ］は、（α”1−４）≦α”2≦（α”1＋４）を満足することが好ましい。この場合、上部対向電極には温度制御手段が配設されていることが好ましく、更には、この温度制御手段はヒータから構成されていることが好ましい。これによって、例えば、上部対向電極の表面に入射したプリカーサーを上部対向電極から離脱させるような温度まで、上部対向電極を加熱することが可能となる。ヒータを複合部材の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα”1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率α”H［単位：１０-6／Ｋ］は（α”1−４）≦α”H≦（α”1＋４）を満足することが好ましい。母材の線膨張率α”1とヒータを構成する材料の線膨張率α”Hとがこの関係を満足することによって、セラミックス層に損傷が発生することを効果的に防止することができる。尚、セラミックス層を溶射法にて母材の表面に形成すれば、上部対向電極の寸法が大きくとも、上部対向電極を容易に作製することができる。場合によっては、板状のセラミックス層をロウ付け法にて母材の表面に取り付けてもよい。プラズマエッチングを行う際の上部対向電極の温度は、２５０゜Ｃ至７００゜Ｃ、好ましくは３００゜Ｃ乃至７００゜Ｃ、一層好ましくは４００゜Ｃ乃至５００゜Ｃに制御されていることが望ましい。
【００５１】
被加工層が強誘電体薄膜あるいは高誘電体薄膜から構成されている場合、プラズマエッチング処理によって得られた被加工層により、例えば、不揮発性メモリセル（所謂ＦＥＲＡＭ）若しくはＤＲＡＭのキャパシタ構造における電荷蓄積層（キャパシタ薄膜）を構成することができる。また、被加工層が電極用材料層から構成されている場合、プラズマエッチング処理によって得られた被加工層により、例えば、不揮発性メモリセル若しくはＤＲＡＭのキャパシタ構造における電極（上部電極あるいは下部電極）を構成することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発明を説明する。
【００５３】
（実施の形態１）
実施の形態１においては、本発明のプラズマエッチング法を、所謂ペデステル型のＤＲＡＭの製造方法に適用した。実施の形態１における被加工層を、チタン酸ストロンチウムバリウム（ＢＳＴ）から成る高誘電体薄膜から構成した。プラズマエッチング処理した後の被加工層は、キャパシタ構造を構成する電荷蓄積層（キャパシタ薄膜）としての機能を有する。また、エッチング用マスクを、以下の式で表されるポリアリールエーテル（アライドシグナル社製：商品名Ｆｌａｒｅ）から成る低誘電率絶縁材料から構成した。尚、ポリアリールエーテルの比誘電率は２．８、ガラス転移温度Ｔgは４５０゜Ｃである。
【００５４】
【化１】
0004051785.tif 000002
【００５５】
複合部材によって構成される基体載置ステージ１０の模式的な断面図を、図２の（Ａ）に示す。この基体載置ステージ１０は複合部材１１から構成されている。複合部材１１は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材１２（温度調節ジャケットに相当する）と、この母材１２の表面に設けられたセラミックス層１３とから成る。母材１２の形状は円盤である。この基体載置ステージ１０は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えている。具体的には、誘電体層であるセラミックス層１３は静電チャック機能を有する。また、母材１２の内部には温度制御手段が配設され（埋め込まれ）、この温度制御手段は、ヒータ１４及び温度制御用熱媒体を流す配管１５から構成されている。
【００５６】
実施の形態１においては、母材１２を構成するセラミックス部材の組成をコージエライトセラミックスとした。ここで、コージエライトセラミックスとは、ＭｇＯが約１３重量％、ＳｉＯ2が約５２重量％、Ａｌ2Ｏ3が約３５重量％となる組成比に調整されたセラミックスである。コージエライトセラミックスの線膨張率は０．１×１０-6／Ｋである。
【００５７】
また、母材１２を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）である。実施の形態１においては、アルミニウム系材料を基準として、アルミニウム系材料にはケイ素が２０体積％含まれている。尚、セラミックス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であり、この焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割合を５体積％とした。ここで、コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１０μｍであり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は３μｍであり、平均長さは１ｍｍである。セラミックス部材の空孔率は約５０％であり、空孔径は約１乃至２μｍである。従って、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比は約１／１である。このような構成の母材１２の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約１０．６×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝１０．６である。コージエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比が約１／１であるが故に、母材１２は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有する。従って、このような母材１２から作製された基体載置ステージ１０には、電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能である。
【００５８】
セラミックス層１３を構成する材料を、ＴｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３は、溶射法にて母材１２の表面に形成されている。このような組成のセラミックス層１３の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約９×１０-6／Ｋである。従って、α2は約９であり、セラミックス層１３の線膨張率α2は（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足している。尚、Ａｌ2Ｏ3それ自体の線膨張率は約８×１０-6／Ｋである。また、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％添加することによって、セラミックス層１３の体積固有抵抗値を１０11Ω／□オーダーに調整することができる。これによって、セラミックス層１３は誘電体として作用し、静電チャックとしての機能を発揮することができる。このように体積固有抵抗値を調整する理由は、セラミックス層１３が１０11Ω／□オーダーを越えると、静電チャックとして用いた場合にセラミックス層１３の吸着力が弱くなりすぎ、基体をセラミックス層１３に充分吸着させることが困難となる虞があるからである。一方、セラミックス層１３が１０11Ω／□オーダーを下回ると、基体載置ステージ１０を高温で用いた際、セラミックス層１３の抵抗値が更に低くなり、基体とセラミックス層１３との界面で電流が生じる虞がある。尚、使用条件によるが、一般的には、セラミックス層の体積固有抵抗値を１０11〜１０16Ω／□とすることが望ましい。
【００５９】
ヒータ１４として、母材１２の面積（底面積）に応じた大型で大容量のシーズヒータを使用した。ヒータ１４は、ヒータ本体（図示せず）と、ヒータ本体の外側に配設されそしてヒータ本体を保護する鞘管（図示せず）から構成された公知のヒータである。ヒータ１４は、図示しない配線を介して電源に接続されている。ヒータ１４の熱膨張は、基体載置ステージ１０に影響を与える。従って、母材１２やセラミックス層１３の線膨張率α1，α2に近い値を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチール等、線膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から作製された鞘管を用いることが好ましい。即ち、ヒータ１４を構成する材料（母材１２と接する鞘管の材料）の線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は、（α1−４）≦αH≦（α1＋４）を満足することが好ましい。尚、ヒータ１４の本体の線膨張率は、基体載置ステージ１０に影響を与えることがないので、特に制限されない。
【００６０】
配管１５は、温度制御用熱媒体供給装置（図２の（Ａ）には図示せず）に接続されており、金属あるいは合金から作製されている。温度制御用熱媒体供給装置から供給された温度制御用熱媒体を基体載置ステージ１０内の配管１５に流すことによって、基体載置ステージ１０の温度制御を行うことができる。配管１５の熱膨張も、基体載置ステージ１０に影響を与える。従って、母材１２やセラミックス層１３の線膨張率α1，α2に近い値を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチール等、線膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から作製された配管１５を用いることが好ましい。即ち、配管１５を構成する材料の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は、（α1−４）≦αP≦（α1＋４）を満足することが好ましい。
【００６１】
このような構成の基体載置ステージ１０（より具体的には母材１２）には、配線（図示せず）を介して直流電圧が印加される。従って、基体載置ステージ１０を電極として用いることにより、セラミックス層１３が静電チャックとして機能する。尚、この基体載置ステージ１０には、セラミックス層１３上に載置、保持された基体（例えばシリコン半導体基板）を押し上げるためのプッシャーピン（図示せず）が埋設されている。また、このプッシャーピンには、プッシャーピンをセラミックス層１３の頂面上に突出させあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せず）が取り付けられている。
【００６２】
実施の形態１においては、プラズマエッチング装置として、図１に概念図を示すように、ＩＣＰ型のプラズマエッチング装置２０（以下、単にエッチング装置２０と略称する）を用いた。エッチング装置２０には、チャンバー側壁２２と天板２３から構成されたチャンバー２１と、天板２３を加熱するためのヒータ２４と、チャンバー側壁２２の外側に配設された誘導結合コイル２５が備えられている。尚、チャンバー側壁２２は石英製であり、天板２３は後述するように複合部材から作製されている。チャンバー２１内には、シリコン半導体基板４０を保持・固定するための基体載置ステージ１０（図２の（Ａ）参照）が配設されている。更に、チャンバー２１内のガスを排気するための排気口２９が、真空ポンプ等の負圧手段（図示せず）に接続されている。基体載置ステージ１０には、シリコン半導体基板４０への入射イオンエネルギーを制御するためのバイアス電源２６が接続され、更には、母材１２に相当する温度調節ジャケットにはセラミックス層１３に静電吸着力を発揮させるための直流電源２７が接続されている。また、基体載置ステージ１０の母材１２に配設されたヒータ１４は、電源２８に接続されている。尚、図１において、エッチングガス導入部、ゲートバルブ等のエッチング装置の細部については、その図示を省略した。
【００６３】
基体載置ステージ１０の母材１２内に配設された配管１５は、配管３１Ａ，３１Ｂを介して温度制御用熱媒体供給装置３２に接続されている。温度制御用熱媒体供給装置３２は、シリコンオイル等の温度制御用熱媒体を、配管３１Ａを介して基体載置ステージ１０の配管１５に供給し、配管３１Ｂを介して配管１５から送り出された温度制御用熱媒体を受け入れ、更に、この温度制御用熱媒体を所定温度に加熱あるいは冷却する。場合によっては、温度制御用熱媒体供給装置３２にチラーを組み込み、配管３１Ａ，１５，３１Ｂ内に低温（例えば０゜Ｃ）の温度制御用熱媒体（冷媒）を流してもよい。このように、温度制御用熱媒体を配管１５内に循環させることによって、基体載置ステージ１０上に保持・固定された基体であるシリコン半導体基板４０の温度制御を行う。温度制御用熱媒体供給装置３２に接続された配管３１Ａには、高温での動作が可能な制御バルブ３４が配設されている。一方、配管３１Ａと配管３１Ｂとの間のバイパス配管３１Ｃにも制御バルブ３４が配設されている。そして、このような構成のもと、制御バルブ３４の開閉度を制御することによって、配管１５への温度制御用熱媒体の供給量を制御する。また、蛍光ファイバ温度計３３で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３５で検出し、予め設定されたシリコン半導体基板４０の温度との差から、予め実験や計算によって決定された供給量となるように、温度制御用熱媒体の供給量が制御装置３５によって決定される。
【００６４】
尚、図２の（Ａ）に示した基体載置ステージ１０においては、基体であるシリコン半導体基板４０の設定温度にも依るが、通常は、ヒータ１４による加熱によって主たる温度制御がなされる。そして、温度制御用熱媒体による基体載置ステージ１０の温度制御は、シリコン半導体基板４０の温度安定のための補助的な温度制御である。即ち、プラズマエッチング処理を行った場合、プラズマからの入熱をシリコン半導体基板４０、更には基体載置ステージ１０が受ける結果、ヒータ１４による加熱だけではシリコン半導体基板４０を設定温度に維持しておくことが困難となる場合がある。このような場合、ヒータ１４の加熱に加えて、基体であるシリコン半導体基板４０を設定温度に保つべくプラズマからの入熱を相殺するように設定温度より低い温度の温度制御用熱媒体を配管１５に流す。これによって、シリコン半導体基板４０、更には被加工層を設定温度に安定させることができる。
【００６５】
以下、半導体基板等の模式的な一部断面図である図３〜図６を参照して、実施の形態１のプラズマエッチング法を説明する。
【００６６】
［工程−１００］
先ず、ＭＯＳ型トランジスタ素子を半導体基板４０に形成する。そのために、例えばＬＯＣＯＳ構造を有する素子分離領域４１を公知の方法に基づき形成する。尚、素子分離領域は、トレンチ構造を有していてもよい。その後、半導体基板４０の表面を例えばパイロジェニック法により酸化し、ゲート酸化膜４２を形成する。次いで、不純物がドーピングされた多結晶シリコン層をＣＶＤ法にて全面に成膜した後、多結晶シリコン層をパターニングし、ゲート電極４３を形成する。このゲート電極４３はワード線を兼ねている。尚、ゲート電極４３をポリシリコン層から構成する代わりに、ポリサイドや金属シリサイドから構成することもできる。次に、半導体基板４０にイオン注入を行い、ＬＤＤ構造を形成する。その後、全面にＣＶＤ法にてＳｉＯ2層を成膜した後、このＳｉＯ2層をエッチバックすることによって、ゲート電極４３の側面にゲートサイドウオール４４を形成する。次いで、半導体基板４０にイオン注入を施した後、イオン注入された不純物の活性化アニール処理を行うことによって、ソース／ドレイン領域４５を形成する。
【００６７】
［工程−１１０］
次いで、ＳｉＯ2から成る第１の層間絶縁層をＣＶＤ法にて形成した後、他方のソース／ドレイン領域４５の上方の第１の層間絶縁層に開口部４６をＲＩＥ法にて形成する。そして、かかる開口部４６内を含む第１の層間絶縁層上に不純物がドーピングされた多結晶シリコン層をＣＶＤ法にて成膜する。次に、第１の層間絶縁層上の多結晶シリコン層をパターニングすることによって、ビット線４７を形成する。その後、ＢＰＳＧから成る第２の層間絶縁層をＣＶＤ法にて全面に形成する。尚、ＢＰＳＧから成る第２の層間絶縁層の成膜後、窒素ガス雰囲気中で例えば９００゜Ｃ×２０分間、第２の層間絶縁層をリフローさせることが好ましい。更には、必要に応じて、例えば化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）にて第２の層間絶縁層の頂面を化学的及び機械的に研磨し、第２の層間絶縁層を平坦化することが望ましい。尚、第１の層間絶縁層と第２の層間絶縁層を纏めて、以下、単に層間絶縁層５０と呼び、図では１層で表した。
【００６８】
次に、一方のソース／ドレイン領域４５の上方の層間絶縁層５０に開口部４８をＲＩＥ法にて形成した後、かかる開口部４８内を、不純物をドーピングした多結晶シリコンで埋め込み、接続孔（コンタクトプラグ）４９を完成させる。こうして、図３の（Ａ）に模式的な一部断面図を示す構造を得ることができる。また、ビット線４７は第１の層間絶縁層上を、図の左右方向に接続孔４９と接触しないように延びているが、かかるビット線の図示は省略した。
【００６９】
尚、接続孔（コンタクトプラグ）４９は、層間絶縁層５０に形成された開口部４８内に、例えば、タングステン、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＴｉＷ、ＴｉＮＷ、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2等の高融点金属や金属シリサイドから成る金属配線材料を埋め込むことによって形成することもできる。接続孔の頂面は層間絶縁層５０の表面と略同じ平面に存在していてもよいし、接続孔の頂部が層間絶縁層５０の表面に延在していてもよい。尚、タングステンにて開口部４８を埋め込む前に、Ｔｉ層及びＴｉＮ層を順に例えばマグネトロンスパッタ法にて開口部４８内を含む層間絶縁層５０の上に成膜することが好ましい。尚、Ｔｉ層及びＴｉＮ層を形成する理由は、オーミックな低コンタクト抵抗を得ること、例えば、ブランケットタングステンＣＶＤ法に起因した半導体基板４０の損傷発生の防止、タングステンの密着性向上のためである。尚、Ｔｉ層及びＴｉＮ層の図示を省略した。
【００７０】
［工程−１２０］
その後、接続孔４９上を含む層間絶縁層５０上にＴｉ層、ＴｉＮ層をスパッタ法にて成膜し、更にＲｕ層（下地層に相当する）をスパッタ法にてＴｉＮ層上に成膜する。次いで、ＲＩＥ法にてＲｕ層、ＴｉＮ層、Ｔｉ層をパターニングする。これによって、Ｔｉ層／ＴｉＮ層の積層構造を有するバリアメタル層５１、及びＲｕから成る下部電極５２を形成することができる。その後、全面に例えばＳｉＮ層を成膜し、かかるＳｉＮ層をエッチバックすることによって、下部電極５２及びバリアメタル層５１の側壁にサイドウオール５３を形成する。この状態を図３の（Ｂ）に示す。
【００７１】
実施の形態１においては、層間絶縁層５０、サイドウオール５３及び下部電極５２が基体に相当する。
【００７２】
［工程−１３０］
次いで、チタン酸ストロンチウムバリウム（ＢＳＴ）から成る被加工層である高誘電体薄膜５４を全面にスパッタ法にて成膜する。その後、ポリアリールエーテル溶液を高誘電体薄膜５４上に３〜５ｃｍ3滴下し、シリコン半導体基板４０を２５００〜３０００ｒｐｍにて回転させて、ポリアリールエーテル溶液を高誘電体薄膜５４上に均一に塗布する。その後、窒素ガス雰囲気中で１５０゜Ｃ及び２５０゜Ｃでそれぞれ１分間、ベーキング処理を、順次行う。そして、シリコン半導体基板４０を硬化炉に搬入し、窒素ガス雰囲気、４２５゜Ｃ、１時間の硬化処理を行う。こうして、厚さ約１μｍのポリアリールエーテル層を形成する。その後、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いてポリアリールエーテル層をパターニングすることによって、ポリアリールエーテルから成るエッチング用マスク５５を高誘電体薄膜５４（被加工層に相当する）上に形成することができる（図４参照）。
【００７３】
［工程−１４０］
次いで、エッチング用マスク５５を形成したシリコン半導体基板４０を図１に示したエッチング装置２０内の基体載置ステージ１０上に載置し、セラミックス層１３に静電吸着力を発揮させてシリコン半導体基板を基体載置ステージ１０上に保持・固定する。そして、ヒータ１４等の作動によって基体載置ステージ１０の温度制御を行い、被加工層である高誘電体薄膜５４を含むシリコン半導体基板４０を以下の表１に示す設定温度に調整する。
【００７４】
そして、エッチング用マスク５５を用いて、以下の表１に示す条件にて、ＢＳＴから成る高誘電体薄膜５４に対してプラズマエッチング処理を行った後、エッチング用マスク５５を除去する。こうして、ＤＲＡＭのキャパシタとしての機能を有するパターニングされたキャパシタ薄膜５４Ａを得ることができる（図５参照）。
【００７５】
【表１】
使用ガス    ：Ｃｌ2／Ａｒ＝５０／５０sccm
圧力        ：１．３Ｐａ（１０mTorr）
ＲＦパワー  ：２．５ｋＷ
ＲＦバイアス：５００Ｗ（１．８ＭＨｚ）
基体加熱温度：４００゜Ｃ
【００７６】
［工程−１５０］
その後、全面に第２の層間絶縁層５６を堆積させた後、パターニングされた被加工層（キャパシタ薄膜５４Ａ）の上方の第２の層間絶縁層５６に開口部５７を形成し、かかる開口部５７内を含む第２の層間絶縁層５６上に配線材料層を堆積させ、かかる配線材料層をパターニングすることによってプレート線５８を形成することができる（図６参照）。
【００７７】
ＢＳＴとエッチング用ガスとの反応によって生成する反応生成物であるストロンチウムの塩化物やバリウムの塩化物は蒸気圧が低く、従来のプラズマエッチング法では反応生成物が気化し難く、ＢＳＴのプラズマエッチングは極めて困難であった。実施の形態１においては、基体を４００゜Ｃに加熱したので、ＢＳＴから成る被加工層である高誘電体薄膜５４のプラズマエッチングを容易に且つ確実に行うことができた。また、エッチング用マスク５５をポリアリールエーテルから成る低誘電率絶縁材料にて構成したので、基体の加熱温度を４００゜Ｃとしても、かかる温度にエッチング用マスク５５は十分耐えることができた。
【００７８】
（実施の形態２）
実施の形態２においては、本発明のプラズマエッチング法を、所謂ペデステル型の不揮発性メモリセル（ＦＥＲＡＭ）の製造方法に適用した。実施の形態２においては、被加工層を、上述の式（２）ＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdで表されるＢｉ系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体薄膜、及びその上に形成されたＰｔから成る電極用材料層の積層構成とした。プラズマエッチング処理した後の被加工層は、電荷蓄積層（キャパシタ薄膜）及び上部電極としての機能を有する。また、エッチング用マスクを、ポリアリールエーテルから成る低誘電率絶縁材料から構成した。
【００７９】
複合部材によって構成される基体載置ステージ１０の構造を実施の形態１と同様とし、使用したプラズマエッチング装置も実施の形態１と同様とした。
【００８０】
以下、半導体基板等の模式的な一部断面図である図７〜図１０を参照して、実施の形態２のプラズマエッチング法を説明する。
【００８１】
［工程−２００］
先ず、実施の形態１の［工程−１００］と同様にして、選択トランジスタ素子として機能するＭＯＳ型トランジスタ素子を半導体基板４０に形成する。次いで、［工程−１１０］と同様にして、ビット線４７、層間絶縁層５０、接続孔４９の形成を行う。
【００８２】
［工程−２１０］
その後、接続孔４９上を含む層間絶縁層５０上にＴｉ層、ＴｉＮ層をスパッタ法にて成膜し、更にＲｕから成る下部電極層をスパッタ法にてＴｉＮ層上に成膜する。次いで、ＲＩＥ法にて下部電極層、ＴｉＮ層、Ｔｉ層をパターニングする。これによって、Ｔｉ層／ＴｉＮ層の積層構造を有するバリアメタル層６１及びＲｕから成る下部電極６２Ａを形成することができる。下部電極６２Ａは柱状の形状を有する。実施の形態２においては、層間絶縁層５０及び下部電極６２Ａが基体に相当する。また、バリアメタル層６１を１層で表した。
【００８３】
［工程−２２０］
次に、上述の式（２）ＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdで表されるＢｉ系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体薄膜６３を表２に例示する条件のＭＯＣＶＤ法に基づき全面に形成し、その後、その上に表３に例示するＲＦマグネトロンスパッタ法によってＰｔから成る電極用材料層６４を成膜する。こうして、図７に示す構造を得ることができる。
【００８４】
【表２】
0004051785.tif 000003
【００８５】
【表３】
Ｐｔから成る電極用材料層６４の成膜条件
アノード電圧：２．６ｋＶ
入力電力    ：１．１〜１．６Ｗ／ｃｍ2
プロセスガス：Ａｒ／Ｏ2＝９０／１０sccm
圧力        ：０．７Ｐａ
成膜温度    ：６００〜７５０゜Ｃ
堆積速度    ：５〜１０ｎｍ／分
【００８６】
［工程−２３０］
その後、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、被加工層の一部を構成するＰｔから成る電極用材料層６４上に、ポリアリールエーテルから成るエッチング用マスク６５を形成する（図８参照）。
【００８７】
［工程−２４０］
次いで、エッチング用マスク６５を形成したシリコン半導体基板４０を図１に示したエッチング装置２０内の基体載置ステージ１０上に載置し、セラミックス層１３に静電吸着力を発揮させてシリコン半導体基板を基体載置ステージ１０上に保持・固定する。そして、ヒータ１４等の作動によって基体載置ステージ１０の温度制御を行い、被加工層（Ｐｔから成る電極用材料層６４及びＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdから成る強誘電体薄膜６３の積層体）を含むシリコン半導体基板４０を以下の表４に示す設定温度に調整する。
【００８８】
そして、エッチング用マスク６５を用いて、以下の表４に示す条件にて、被加工層に対してプラズマエッチング処理を行う。これによって、不揮発性メモリセルのキャパシタ構造を構成するキャパシタ薄膜６３Ａ及び上部電極６４Ａを得ることができる（図９参照）。尚、Ｐｔから成る電極用材料層６４及び強誘電体薄膜６３のプラズマエッチングは連続して行う。
【００８９】
【表４】
使用ガス    ：Ｃｌ2＝５０sccm
圧力        ：１．３Ｐａ（１０mTorr）
ＲＦパワー  ：２．５ｋＷ
ＲＦバイアス：５００Ｗ（１．８ＭＨｚ）
基体加熱温度：４００゜Ｃ
【００９０】
［工程−２５０］
その後、エッチング用マスク６５を除去し、全面に第２の層間絶縁層６６を成膜し、上部電極６４Ａの上方の第２の層間絶縁層６６に開口部６７を形成し、かかる開口部６７内を含む第２の層間絶縁層６６上に配線材料層を堆積させ、かかる配線材料層をパターニングすることによってプレート線６８を形成することができる（図１０参照）。
【００９１】
被加工層とエッチング用ガスとの反応によって生成する反応生成物であるストロンチウムの塩化物や白金の塩化物等は蒸気圧が低く、従来のプラズマエッチング法では反応生成物が気化し難く、ＢｉXＳｒYＴａ2Ｏd及びＰｔのプラズマエッチングは極めて困難であった。実施の形態２においては、基体を４００゜Ｃに加熱したので、被加工層のプラズマエッチングを容易に且つ確実に行うことができた。また、エッチング用マスク６５をポリアリールエーテルから成る低誘電率絶縁材料にて構成したので、基体の加熱温度を４００゜Ｃとしても、かかる温度にエッチング用マスク６５は十分耐えることができた。
【００９２】
（実施の形態３）
実施の形態３は実施の形態２の変形である。実施の形態３における半導体メモリセルは、所謂プレーナ型ＦＥＲＡＭである。以下、図１１〜図１５を参照して、実施の形態３におけるプラズマエッチング法を説明する。尚、被加工層を、上述の式（２）ＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdで表されるＢｉ系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体薄膜、及びその上に形成されたＰｔから成る電極用材料層の積層構成とした。プラズマエッチング処理した後の被加工層は、キャパシタ構造を構成する電荷蓄積層（キャパシタ薄膜）及び上部電極としての機能を有する。また、エッチング用マスクを、ポリアリールエーテルから成る低誘電率絶縁材料から構成した。
【００９３】
［工程−３００］
先ず、実施の形態１の［工程−１００］と同様にして、半導体メモリセルにおける選択トランジスタ素子として機能するＭＯＳ型トランジスタ素子を半導体基板４０に形成する。
【００９４】
［工程−３１０］
その後、全面に層間絶縁層５０を成膜する。層間絶縁層５０は、例えば、下からＣＶＤ法にて成膜された厚さ０．１μｍのＰＳＧ層、ＣＶＤ法にて成膜された厚さ０．０１μｍのＳｉＮ層、Ｏ3−ＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法にて成膜された厚さ０．３μｍのＢＰＳＧ層、Ｏ3−ＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法にて成膜された厚さ０．１μｍのＮＳＧ層の４層構成としたが、このような構成に限定するものではない。尚、第３層目のＢＰＳＧ層を成膜した後、Ｎ2ガス中で熱処理を行い、平坦化処理を行うことが好ましい。尚、図においては、この４層構成の層間絶縁層５０を１層で表した。
【００９５】
［工程−３２０］
次に、層間絶縁層５０の上にＴｉから成るバリアメタル層６１をスパッタ法にて成膜する。バリアメタル層６１は、下部電極の層間絶縁層５０への密着性向上、下部電極の結晶性向上、下部電極を構成する材料の層間絶縁層５０への拡散防止、層間絶縁層５０を構成する材料の下部電極への拡散防止を目的として成膜する。次いで、バリアメタル層６１上にＩｒＯ2やＳｒＯ2、Ｒｕ等から成る下部電極層６２をスパッタ法にて成膜する。
【００９６】
［工程−３３０］
その後、下部電極層６２上に、式（２）ＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdで表される強誘電体薄膜６３（被加工層の一部を構成する）を表２に示したＭＯＣＶＤ法にて全面に形成する。尚、式（２）ＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdで表される薄膜の成膜後、８００゜Ｃ×１時間、酸素ガス雰囲気中でポストベーキングを行い、式（２）ＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdで表される薄膜の結晶化を促進することが好ましい。
【００９７】
［工程−３４０］
次いで、強誘電体薄膜６３上にスパッタ法にてＰｔから成る電極用材料層６４（被加工層の一部を構成する）を表３に示した条件にて成膜する（図１１の（Ａ）参照）。
【００９８】
［工程−３５０］
次いで、マスク６９を形成し（図１１の（Ｂ）参照）、下部電極層６２及びバリアメタル層６１をＲＩＥ法にてパターニングし、下部電極６２Ａを形成する（図１１の（Ｂ）参照）。その後、マスク６９を除去し（図１２の（Ａ）参照）、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、被加工層の一部である電極用材料層６４上に、ポリアリールエーテルから成るエッチング用マスク６５を設ける。こうして、図１２の（Ｂ）に示す構造を得ることができる。
【００９９】
［工程−３６０］
次いで、エッチング用マスク６５を形成したシリコン半導体基板４０を図１に示したエッチング装置２０内の基体載置ステージ１０上に載置し、セラミックス層１３に静電吸着力を発揮させてシリコン半導体基板を基体載置ステージ１０上に保持・固定する。そして、ヒータ１４等の作動によって基体載置ステージ１０の温度制御を行い、被加工層を含むシリコン半導体基板４０を表４に示した設定温度に調整する。
【０１００】
そして、エッチング用マスク６５を用いて、表４に示した条件にて、Ｐｔから成る電極用材料層６４及びＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdから成る強誘電体薄膜６３が積層された被加工層に対してプラズマエッチング処理を行った後、エッチング用マスク６５を除去する。こうして、ＦＥＲＡＭのキャパシタ構造を構成するキャパシタ薄膜（電荷蓄積層）６３Ａ及び上部電極６４Ａとしての機能を有するパターニングされた被加工層を得ることができる（図１３の（Ａ）参照）。
【０１０１】
［工程−３７０］
その後、全面に第２の層間絶縁層６６を堆積させた後（図１３の（Ｂ）参照）、選択トランジスタ素子として機能するＭＯＳ型トランジスタ素子のソース／ドレイン領域４５の上方の層間絶縁層５０及び第２の層間絶縁層６６に開口部６７Ａを形成する（図１４の（Ａ）参照）。更に、上部電極６４Ａ及び下部電極６２Ａの上方の第２の層間絶縁層６６に開口部６７Ｂ，６７Ｃを形成する（図１４の（Ｂ）参照）。また、そして、かかる開口部６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ内を含む第２の層間絶縁層６６上に配線材料層を堆積させ、かかる配線材料層をパターニングすることによって、ソース／ドレイン領域４５と下部電極６２Ａとを接続する配線６８Ｂ、ソース／ドレイン領域４５に接続されたビット線６８Ｃ、及び上部電極６４Ａに接続されたプレート線６８Ａを形成することができる（図１５参照）。
【０１０２】
（実施の形態４）
以下、実施の形態１〜実施の形態３にて用いた基体載置ステージ１０（図２の（Ａ）参照）の作製方法の概要を説明する。
【０１０３】
複合部材１１は、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態４においては、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材を配し、容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から成る。
【０１０４】
多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材は、セラミックス部材を作製する際の焼結過程において多孔質化される。実施の形態４においては、多孔質のコージエライトセラミックスとして、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維とを焼結して得られる焼結体である多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボード（以下、ファイバーボードと略称する）を用いた。一般的な粉体焼結セラミックスが約１２００゜Ｃで高温焼結されるのに対して、ファイバーボードは約８００゜Ｃで低温焼結されたものであり、コージエライトセラミックス繊維の周りにコージエライトセラミックス粉末がバインダーを介して密着するように焼結され、多孔質化されている。従って、例えば、コージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との容積比を変えることによって、得られる多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部材の空孔率や空孔径を調整することが可能である。
【０１０５】
基体載置ステージ１０を作製するには、先ず、所定の円盤形状に成形された第１のファイバーボードを用意する。尚、第１のファイバーボードには、ヒータ１４を配設するための溝を加工しておく。また、第１のファイバーボードとは別の第２のファイバーボードを用意する。この第２のファイバーボードには、配管１５を配設するための溝を加工しておく。そして、容器（鋳型）の底部に第１のファイバーボードを配し、更に、第１のファイバーボードに設けられた溝内にヒータ１４を配置する。次に、第１のファイバーボード上に第２のファイバーボードを乗せ、第２のファイバーボードに設けられた溝内に配管１５を配置する。そして、更に、この第２のファイバーボード上に第３のファイバーボードを乗せる。尚、これらのファイバーボードには、プッシャーピン等を埋設するための孔を予め加工しておく。
【０１０６】
次いで、これらのファイバーボードから成るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行する。その結果、多孔質のファイバーボードには、即ち、セラミックス部材の組織中には、アルミニウム系材料が充填される。そして、アルミニウム系材料を冷却・固化させることによって、母材１２が作製される。
【０１０７】
次いで、母材１２の頂面、即ち、ヒータ側の面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／□オーダーの厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス層１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１３を溶射法にて形成してもよい。
【０１０８】
このようにして得られた基体載置ステージ１０のセラミックス層１３の割れ防止効果を確認するために、温風循環式のオーブンを用い、以下のようにして基体載置ステージ１０の熱サイクルテストを行った。
【０１０９】
（１）基体載置ステージ１０をオーブン内に入れ、オーブン内を３０分間かけて３００゜Ｃに昇温する。
（２）オーブン内を、３００゜Ｃの温度で２０分間保持する。
（３）オーブン内を、４０分間かけて降温し、常温に戻す。
（４）オーブン内から基体載置ステージ１０を取り出し、外観を観察する。
【０１１０】
このような（１）〜（４）の操作を１０回繰り返したところ、１０回終了後においても基体載置ステージ１０の外観には変化が認められず、セラミックス層１３に割れ等の破損は生じていないことが確認された。
【０１１１】
このようにして得られた基体載置ステージ１０は、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボードから成るセラミックス部材にＡｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％のアルミニウム系材料を充填して得られた母材（温度調節ジャケット）１２によって構成されており、母材１２の線膨張率α1はセラミックス層１３の線膨張率α2に近い値となっている。従って、基体載置ステージ１０の加熱・冷却による母材１２とセラミックス層１３の伸縮の度合いは殆ど同じである。それ故、これらの材料間の線膨張率α1，α2の差に起因して、高温加熱時や、高温から常温に基体載置ステージ１０を戻したときにセラミックス層１３に割れ等の損傷が発生することを確実に回避することができる。
【０１１２】
また、実施の形態４にあっては、特に、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボードを用いているが、高圧鋳造時にアルミニウム系材料がその空孔内に入り込む際の衝撃にファイバーボードは耐え得る。その結果、ファイバーボードに割れが生じることを抑制することができる。即ち、通常の粉末焼結法によって得られる多孔質のコージエライトセラミックスから成るセラミックス部材においては、高圧鋳造時に割れが起こり易い。然るに、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボードを用いることによって、高圧鋳造時におけるセラミックス部材の割れ発生を抑えることができる。
【０１１３】
そして、高圧鋳造時にファイバーボードに割れ等が発生することを回避できるので、母材１２の表面に設けられたセラミックス層１３にクラック等の損傷が生じることを一層確実に防止することができる。即ち、ファイバーボードに割れが発生したとしても、ファイバーボードから成るセラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填したとき、アルミニウム系材料が一種の接着材として働く結果、母材１２を得ることはできる。しかしながら、このようにして得られた母材１２においては、ファイバーボードに発生した割れ等の隙間にアルミニウム系材料から成る層が形成されてしまう。その結果、母材１２の表面に設けられたセラミックス層１３が、基体載置ステージ１０の使用時、温度変化に追従できなくなり、セラミックス層１３に割れが生じ易くなる。つまり、セラミックス層１３は、粒径が約１０μｍの混合粉末が溶射されそして母材１２と同化されているので、ファイバーボードにおける１〜２μｍの空孔内に充填されたアルミニウム系材料そのものの熱膨張からは殆ど影響を受けない。しかしながら、ファイバーボードの割れた部分の隙間に存在するアルミニウム系材料から成る層は、セラミックス層１３を形成する粒子の径より大きい長さや幅を有する。従って、アルミニウム系材料から成るかかる層の熱膨張によるセラミックス層１３への影響は無視できないものとなり、セラミックス層１３に割れが発生する確率が高くなる。
【０１１４】
また、セラミックス層１３を母材１２上に溶射法にて形成するので、母材１２とセラミックス層１３とがより一層一体化する。これによって、母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導が速やかとなり、セラミックス層１３に保持・固定された基体（例えばシリコン半導体基板）の温度制御を迅速に且つ確実に行うことが可能となる。
【０１１５】
尚、図２の（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材１２の表面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１７を用いたロウ付け法にて母材１２の表面に取り付ければよい。尚、ロウ材としては、その他、チタン、錫、アンチモン、マグネシウムから成る合金を挙げることができる。ロウ材の線膨張率［単位：１０-6／Ｋ］も、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−４）以上、（α1＋４）以下の範囲内にあることが望ましい。必要に応じて、基体載置ステージ１０の側面にセラミックス材料から成る環状のカバーを取り付けてもよい。
【０１１６】
（実施の形態５）
実施の形態５は、実施の形態４の変形である。実施の形態５が実施の形態４と相違する点は、複合部材における母材を構成するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（ＴｉＮ）とし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした点にある。尚、実施の形態５における基体載置ステージ１０Ａの構造を、図１６の（Ａ）に模式的な断面図で示す。
【０１１７】
実施の形態５においては、母材１２を構成するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とした。尚、窒化アルミニウムの線膨張率は５．１×１０-6／Ｋであり、熱伝導率は０．２３５ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋである。また、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の関係を満足するように窒化アルミニウムとアルミニウムとの容積比は決定されており、具体的には、窒化アルミニウム／アルミニウムの容積比は７０／３０である。尚、母材１２の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で８．７×１０-6／Ｋである。即ち、α1は８．７である。セラミックス層１３を構成する材料を、ＴｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１３は、溶射法にて母材１２の表面に形成されている。Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添加することによって、その線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で約９×１０-6／Ｋ（α2＝約９）となり、母材１２の線膨張率α1とほぼ同じ値となる。これによって、母材１２の高温加熱などによる温度変化によってもセラミックス層１３に割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。また、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添加することにより、セラミックス層１３の体積固有抵抗値を１０11Ω／□のオーダーに調整することができる。これによって、セラミックス層１３が静電チャックとしての機能を効果的に発揮する。即ち、基体載置ステージ１０Ａの母材１２に配線（図示せず）を介して直流電圧を電源から印加すれば、母材１２を電極として用いることができ、セラミックス層１３が静電チャックとして機能する。尚、この基体載置ステージ１０Ａには、セラミックス層１３上に載置・保持された例えばシリコン半導体基板を押し上げるためのプッシャーピン（図示せず）が埋設されている。また、このプッシャーピンには、プッシャーピンをセラミックス層１３の頂面上に突出させあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せず）が取り付けられている。
【０１１８】
実施の形態５におけるヒータ１４Ａは、約５００゜Ｃまでの加熱が可能なＰＢＮヒータ（パイロリティック・ボロン・ナイトライド・パイロリティック・グラファイト・ヒータ）である。ヒータ１４Ａを母材１２の外側表面に取り付けることにより、母材１２を常温から約５００゜Ｃまでの範囲内で温度制御することが可能である。
【０１１９】
複合部材１１によって構成される基体載置ステージ１０Ａの作製方法を、以下、説明する。複合部材１１は、基本的には、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態５においては、この工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、窒化アルミニウム粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成る。
【０１２０】
具体的には、平均粒径１０μｍのＡｌＮ粒子を泥漿鋳込み成形法にて成形した後、約１０００゜Ｃの温度で焼成（焼結）を行うことによって、ＡｌＮ粒子を成形したプリフォームであるセラミックス部材を作製した。そして、このセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶融したアルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透させる。これによって、ＡｌＮ７０体積％−Ａｌ３０体積％の構成の母材１２を作製することができる。次いで、母材１２を成形加工して円盤状とする。次いで、このようにして得られた母材１２の頂面及び側面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。その後、母材１２の下面、即ちセラミックス層１３が設けられた面と反対側の面にＰＢＮヒータから成るヒータ１４Ａを取り付け、基体載置ステージ１０Ａを得る。尚、セラミックス層１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１３を溶射法にて形成してもよい。
【０１２１】
このようにして作製された基体載置ステージ１０Ａにあっては、セラミックス層１３の線膨張率α2が母材１２の線膨張率α1とほぼ同じ値となっている。それ故、母材１２の高温加熱などによる温度変化によっても、セラミックス層１３に割れ等の損傷は発生しない。また、窒化アルミニウムとアルミニウムとの容積比を調整することによって、更には、必要に応じて、Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１３におけるＴｉＯ2の添加率を調整することによって、母材１２の線膨張率α1とセラミックス層１３の線膨張率α2を、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の関係を満足する関係とすることができる。その結果、基体載置ステージ１０Ａの温度変化に起因するセラミックス層１３の割れ等の損傷発生を、効果的に防止することができる。
【０１２２】
また、セラミックス層１３を母材１２上に溶射法にて形成すれば、大面積の複合部材を作製することができ、基体の大面積化に容易に対処することができる。しかも、母材１２とセラミックス層１３とがより一層一体化する。これによって、母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導が速やかとなる。尚、図１６の（Ｂ）に示すように、必要に応じて、母材１２の側面にセラミックス層を形成してもよい。
【０１２３】
図２の（Ｂ）の模式的な断面図に示したと同様に、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材１２の表面（必要に応じて、更に側面）に設けてもよい（図１６の（Ｃ）参照）。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１７を用いたロウ付け法にて母材１２の表面に取り付ければよい。必要に応じて、母材１２の側面にセラミックス材料から成る環状のカバー（図示せず）を取り付けてもよい。また、実施の形態４における基体載置ステージ１０と同様の温度制御手段とすることもできる。
【０１２４】
尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率をα1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１２５】
また、実施の形態５にて説明した基体載置ステージの構造を実施の形態４にて説明した基体載置ステージに適用することもできるし、実施の形態４にて説明した基体載置ステージの構造を実施の形態５にて説明した基体載置ステージに適用することもできる。
【０１２６】
（実施の形態６）
実施の形態６は実施の形態５の変形である。実施の形態６が実施の形態５と相違する点は、複合部材における母材を構成するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした点にある。実施の形態６における基体載置ステージ１０Ａの構造は、図１６の（Ａ）に模式的な断面図を示したと同様である。
【０１２７】
実施の形態６においては、母材１２を構成するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とした。尚、炭化ケイ素の線膨張率は４×１０-6／Ｋであり、熱伝導率は０．３５８ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋ（１５０Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足するように炭化ケイ素とアルミニウムとの容積比は決定されており、具体的には、炭化ケイ素／アルミニウムの容積比は７０／３０である。尚、母材１２の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、６．２×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝６．２である。セラミックス層１３を構成する材料を、ＴｉＯ2が約１．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１３は、溶射法にて母材１２の頂面及び側面に形成されている。Ａｌ2Ｏ3は本来その線膨張率が約８×１０-6／Ｋであるが、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添加することによって、その線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約８〜９×１０-6／Ｋ（α2は約８〜９）となり、母材１２の線膨張率α1とセラミックス層１３の線膨張率α2の関係は、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する。これによって、母材１２の高温加熱などによる温度変化によってもセラミックス層１３に割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。また、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添加することにより、セラミックス層１３の体積固有抵抗値を１０11Ω／□のオーダーに調整することができる。これによって、セラミックス層１３が静電チャックとしての機能を効果的に発揮する。
【０１２８】
ヒータ１４Ａは、実施の形態５と同様に、ＰＢＮヒータである。ヒータ１４Ａを母材１２である温度調節ジャケットの裏面に取り付けることにより、母材１２を常温から約５００゜Ｃまでの範囲内で温度制御することが可能である。あるいは又、実施の形態４における基体載置ステージと同様の温度制御手段とすることもできる。そして、基体載置ステージ１０Ａの母材１２に配線（図示せず）を介して直流電圧を印加すれば、母材１２を電極として用いることができ、セラミックス層１３が静電チャックとして機能する。尚、この基体載置ステージ１０Ａには、セラミックス層１３上に載置、保持された例えばシリコン半導体基板を押し上げるためのプッシャーピン（図示せず）が埋設されている。また、このプッシャーピンには、プッシャーピンをセラミックス層１３の頂面上に突出させあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せず）が取り付けられている。
【０１２９】
基体載置ステージ１０Ａの作製方法を、以下、説明する。複合部材１１は、基本的には、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態６においては、この工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、炭化ケイ素粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成る。
【０１３０】
具体的には、平均粒径１５μｍのＳｉＣ粒子と平均粒径６０μｍのＳｉＣ粒子とを容積比で１：４にて混合したものを鋳込み泥漿成形法にて成形した後、約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、ＳｉＣ粒子を成形したプリフォームであるセラミックス部材を作製した。そして、このセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶融したアルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透させる。これによって、ＳｉＣ７０体積％−Ａｌ３０体積％の構成の母材１２を作製することができる。次いで、母材１２を成形加工して円盤状の温度調節ジャケットの形状とする。尚、この母材１２には、プッシャーピン等を埋設するための孔も予め加工しておく。次いで、このようにして得られた母材１２の頂面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約１．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／□オーダーの厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３を形成することができる。その後、母材１２の底面、即ちセラミックス層１３が設けられた頂面と反対側の面にＰＢＮヒータから成るヒータ１４Ａを取り付け、基体載置ステージ１０Ａを得る。尚、セラミックス層１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１３を溶射法にて形成してもよい。
【０１３１】
尚、基体載置ステージ１０Ａの作製方法は、上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、実施の形態４と同様に、容器（鋳型）の中に炭化ケイ素を組成としたセラミックス部材を配し、この容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から構成することもできる。即ち、基体載置ステージ１０Ａを作製するには、先ず、所定の円盤形状に成形されたＳｉＣから成るプリフォームを用意する。尚、プリフォームには、プッシャーピン等を埋設するための孔を予め加工しておく。次いで、プリフォームから成るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウムを流し込む。そして、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行する。その結果、セラミックス部材の組織中には、アルミニウムが充填される。そして、アルミニウムを冷却・固化させることによって、母材１２が作製される。以下、先に述べたと同様の方法で基体載置ステージ１０Ａを作製すればよい。
【０１３２】
このようにして作製された基体載置ステージ１０Ａにあっては、母材１２の高温加熱などによる温度変化によっても、セラミックス層１３に割れ等の損傷は発生しない。また、炭化ケイ素とアルミニウム系材料との容積比を調整することによって、更には、必要に応じて、Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１３におけるＴｉＯ2の添加率を調整することによって、母材１２の線膨張率α1とセラミックス層１３の線膨張率α2を、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する関係とすることができる。その結果、基体載置ステージ１０Ａの温度変化に起因するセラミックス層１３の割れ等の損傷発生を、効果的に防止することができる。
【０１３３】
また、セラミックス層１３を母材１２上に溶射法にて形成すれば、大面積の複合部材を作製することができ、基体の大面積化に容易に対処することができる。しかも、母材１２とセラミックス層１３とがより一層一体化する。これによって、母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導が速やかとなり、セラミックス層１３に保持・固定された基体（例えばシリコン半導体基板）の温度制御を迅速に且つ確実に行うことが可能となる。
【０１３４】
図１６の（Ｃ）の模式的な断面図に示したと同様に、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材１２の頂面（必要に応じて、更に側面）に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１７を用いたロウ付け法にて母材の頂面に取り付ければよい。
【０１３５】
尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率α1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１３６】
また、実施の形態６にて説明した基体載置ステージの構造を実施の形態４にて説明した基体載置ステージに適用することもできるし、実施の形態４にて説明した基体載置ステージの構造を実施の形態６にて説明した基体載置ステージに適用することもできる。
【０１３７】
（実施の形態７）
実施の形態７も実施の形態５の変形である。実施の形態７が実施の形態５と相違する点は、複合部材における母材を構成するセラミックス部材の組成を酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とし、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした点にある。実施の形態７における基体載置ステージ１０Ａの構造は、図１６の（Ａ）に模式的な断面図を示したと同様である。
【０１３８】
実施の形態７においては、母材１２を構成するセラミックス部材の組成を酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とした。尚、酸化アルミニウムの線膨張率は７．８×１０-6／Ｋであり、熱伝導率は０．０６９ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋ（２９Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足するように酸化アルミニウムアルミニウムとの容積比は決定されており、具体的には、酸化アルミニウム／アルミニウムの容積比は８０／２０である。尚、母材１２の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、１１×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝１１である。セラミックス層１３を構成する材料を、ＴｉＯ2が約１．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１３は、溶射法にて母材１２の頂面及び側面に形成されている。そして、母材１２の線膨張率α1とセラミックス層１３の線膨張率α2の関係は、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する。これによって、母材１２の高温加熱などによる温度変化によってもセラミックス層１３に割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。また、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添加することにより、セラミックス層１３の体積固有抵抗値を１０11Ω／□のオーダーに調整することができる。これによって、セラミックス層１３が静電チャックとしての機能を効果的に発揮する。
【０１３９】
実施の形態７の基体載置ステージ１０Ａの作製方法を、以下、説明する。複合部材１１は、基本的には、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面に溶射法にてセラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態７においては、この工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、酸化アルミニウムから成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成る。
【０１４０】
具体的には、平均粒径２０μｍのＡｌ2Ｏ3粒子と平均粒径８０μｍのＡｌ2Ｏ3粒子とを容積比で１：４にて混合したものを鋳込み泥漿成形法にて成形した後、約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、Ａｌ2Ｏ3粒子を成形したプリフォームであるセラミックス部材を作製した。そして、このセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶融したアルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透させる。これによって、Ａｌ2Ｏ3８０体積％−Ａｌ２０体積％の構成の母材１２を作製することができる。次いで、母材１２を成形加工して円盤状の温度調節ジャケットの形状とする。尚、この母材１２には、プッシャーピン等を埋設するための孔も予め加工しておく。次いで、このようにして得られた母材１２の頂面及び側面を研磨する。
【０１４１】
その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約１．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／□オーダーのセラミックス層を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス層の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層を溶射法にて形成してもよい。その後、母材１２の底面、即ちセラミックス層１３が設けられた頂面と反対側の面にＰＢＮヒータから成るヒータ１４Ａを取り付け、基体載置ステージ１０Ａを得る。
【０１４２】
尚、基体載置ステージ１０Ａの作製方法は、上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、実施の形態４と同様に、容器（鋳型）の中に酸化アルミニウムを組成としたセラミックス部材を配し、この容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程から構成することもできる。即ち、基体載置ステージ１０Ａを作製するには、先ず、所定の円盤形状に成形されたＡｌ2Ｏ3から成るプリフォームを用意する。尚、プリフォームには、プッシャーピン等を埋設するための孔を予め加工しておく。次いで、プリフォームから成るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウムを流し込む。そして、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行する。その結果、セラミックス部材の組織中には、アルミニウムが充填される。そして、アルミニウムを冷却・固化させることによって、母材１２が作製される。以下、先に述べたと同様の方法で基体載置ステージ１０Ａを作製すればよい。
【０１４３】
このようにして作製された基体載置ステージ１０Ａにあっては、母材１２の高温加熱などによる温度変化によっても、セラミックス層１３に割れ等の損傷は発生しない。また、実施の形態７における基体載置ステージにあっては、酸化アルミニウムとアルミニウム系材料との容積比を調整することによって、更には、必要に応じて、Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１３におけるＴｉＯ2の添加率を調整することによって、母材１２の線膨張率α1とセラミックス層１３の線膨張率α2を、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する関係とすることができる。その結果、基体載置ステージ１０Ａの温度変化に起因するセラミックス層１３の割れ等の損傷発生を、効果的に防止することができる。
【０１４４】
また、セラミックス層１３を母材１２上に溶射法にて形成すれば、大面積の複合部材を作製することができ、基体の大面積化に容易に対処することができる。しかも、母材１２とセラミックス層１３とがより一層一体化するので、母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導が速やかとなり、セラミックス層１３に保持・固定された基体の温度制御を迅速に且つ確実に行うことが可能となる。
【０１４５】
尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とすることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率α1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１４６】
図１６の（Ｃ）の模式的な断面図に示したと同様に、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材１２の頂面（必要に応じて、更に側面）に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１７を用いたロウ付け法にて母材の頂面に取り付ければよい。
【０１４７】
また、実施の形態７にて説明した基体載置ステージの構造を実施の形態４にて説明した基体載置ステージに適用することもできるし、実施の形態４にて説明した基体載置ステージの構造を実施の形態７にて説明した基体載置ステージに適用することもできる。
【０１４８】
以上、本発明を、発明の実施の形態に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。発明の実施の形態にて説明した基体載置ステージの構造の変形例の模式的な断面図を、図１７〜図２２に示す。図１７の（Ａ）に示す例においては、図２の（Ａ）に示した構造と異なり、ヒータ１４が省略されている。また、図１７の（Ｂ）に示す例においては、図２の（Ａ）に示した構造と異なり、配管１５が省略されている。尚、図１７の（Ａ）及び（Ｂ）に示した構造を、図２の（Ｂ）に示した基体載置ステージに適用することもできる。
【０１４９】
発明の実施の形態においては、専ら、一体的に形成された母材から基体載置ステージを作製したが、基体載置ステージは、例えば金属材料と母材との組み合わせから作製することもできる。このような基体載置ステージの模式的な断面図を図１８及び図１９に示す。基体載置ステージ１０Ｂは、アルミニウム製あるいはステンレススチール製の円盤状部材１８に複合部材１１をロウ付け法又はビス止めにて固定して作製されている。尚、ロウ材あるいはビスは図１８、図１９及び後述する図２２、図２６、図２９、図３０及び図３１には図示していない。
【０１５０】
図１８に示す構造においては、基体載置ステージ１０Ｂの頂面及び基体載置ステージ１０Ｂの側面はセラミックス層１３にて被覆されている。尚、必要に応じて、基体載置ステージ１０Ｂの側面をセラミックス層１３にて被覆しなくともよい。一方、図１９に示す構造においては、基体載置ステージ１０Ｂの頂面には、例えばＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層１６がロウ材１７によって取り付けられている。図１８の（Ａ）あるいは図１９の（Ａ）においては、アルミニウム製の円盤状部材１８の内部に配管１５Ｂが配設されている。また、母材１２が円盤状部材１８の上面及び下面に固定されている。円盤状部材１８の上面に固定された複合部材１１の構造、及び円盤状部材１８の下面に固定された母材１２の構成は、実施の形態４〜実施の形態７にて説明した複合部材の構造、母材の構成と同様とすることができる。図１８の（Ｂ）あるいは図１９の（Ｂ）においては、アルミニウム製の円盤状部材１８の下面には母材が省略されている。図１８の（Ｃ）あるいは図１９の（Ｃ）においては、アルミニウム製の円盤状部材１８の下面にＰＢＮヒータ１４Ｂが取り付けられている。そして、複合部材１１が円盤状部材１８の上面に固定されている。
【０１５１】
発明の実施の形態においては、基体載置ステージの母材を電極として用いることによってセラミックス層が静電チャック機能を有する形態（単極形式）としたが、セラミックス層の内部に電極を形成することによってセラミックス層が静電チャック機能を有する形態（双極形式）とすることもできる。この場合には、母材の表面に溶射法によってセラミックス層を設けるとき、母材の表面に溶射法にて第１のセラミックス層を形成し、この第１のセラミックス層上に溶射法、ロウ付け法、メッキ法あるいは、導電性ペーストを印刷、硬化させる印刷法等によって電極を形成し、次いで、溶射法に基づき第２のセラミックス層にて全面を被覆することが好ましい。このような構造を有する基体載置ステージ１０Ｃの模式的な断面図を図２０の（Ａ）に示し、複合部材の頂面端部の拡大断面図を図２０の（Ｂ）に示す。
【０１５２】
具体的には、例えば、実施の形態４において、母材１２を作製した後、母材１２の頂面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／□オーダーの第１のセラミックス層１３０Ａを溶射法にて形成することができる。尚、第１のセラミックス層１３０Ａの形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上に第１のセラミックス層１３０Ａを溶射法にて形成してもよい。その後、ロウ材を用いて電極１９を第１のセラミックス層１３０Ａ上に形成する。電極１９の平面形状を模式的に図２０の（Ｃ）に示すが、電極１９は、所謂櫛型電極形状を有し、双極形式である。図２０の（Ｃ）において、電極１９を明確化するために、電極１９に斜線を付した。尚、ロウ材として、例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系、チタン、錫、アンチモンあるいはマグネシウムから成る合金を挙げることができるが、これらに限定するものではない。電極１９を構成するロウ材の線膨張率［単位：１０-6／Ｋ］も、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−４）以上、（α1＋４）以下の範囲内にあることが望ましいが、電極１９の厚さが薄ければ、ロウ材の線膨張率はこのような範囲から外れていても、問題は生じ難い。その後、全面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させることによって、第２のセラミックス層１３０Ｂを溶射法にて形成する。こうして、内部に電極１９が形成されたセラミックス層１３Ｃ（第１のセラミックス層１３０Ａ及び第２のセラミックス層１３０Ｂ）を形成することができる。このような構成の基体載置ステージ１０Ｃの電極１９に配線（図示せず）を介して直流電圧を直流電源２７から印加することによって、セラミックス層１３Ｃが静電チャックとして機能する。尚、図２０の（Ａ）、図２１及び図２２においては、セラミックス層１３Ｃを１層で表した。図２１の（Ｂ）に模式的な断面図を示すように、セラミックス層１３Ｃを母材１２の側面に形成してもよい。更には、電極１９は、実施の形態５〜実施の形態７にて説明した基体載置ステージにも適用することができる。例えば、図１６の（Ａ）、図１６の（Ｂ）及び図１７の（Ｂ）を参照して説明した基体載置ステージに電極１９を設けた基体載置ステージ１０Ｃの模式的な断面図を図２１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。また、図１８の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して説明した基体載置ステージと略同じ構造を有する基体載置ステージに電極１９を設けた基体載置ステージ１０Ｄの模式的な断面図を図２２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。電極１９の平面形状は、所謂櫛型電極形状に限定されず、例えば、円を２分割した２つの半円形状等、任意の一対の形状とすることができる。
【０１５３】
プラズマエッチング装置も図１に示した構造に限定されない。ヘリコン波プラズマエッチング装置２０Ａ（以下、単にエッチング装置２０Ａと略称する）の概念図を図２３に示す。エッチング装置２０Ａのチャンバー７１内には、シリコン半導体基板４０を保持・固定するための基体載置ステージ１０Ａ（図１６の（Ａ）参照）が配設されている。
【０１５４】
このような基体載置ステージ１０Ａを組み込んだエッチング装置２０Ａは、更に、チャンバー７１と、ＲＦアンテナ７６と、マルチポール磁石７４を備えている。２つのＲＦアンテナ７６は、チャンバー７１の上部に設けられた直径３５０ｍｍの円筒状石英菅から成るベルジャー（チャンバー側壁）７３の外側を周回して配設され、Ｍ＝１モードのプラズマを生成するアンテナ形状を有し、マッチングネットワーク７７を介してヘリコン波プラズマ発生源７８に接続されている。これらのＲＦアンテナ７６の外側には、内周コイルと外周コイルとから構成されたソレノイドコイル・アッセンブリ７５が配設されている。このソレノイドコイル・アッセンブリ７５のうち、内周コイルはヘリコン波の伝搬に寄与し、外周コイルは生成したプラズマの輸送に寄与する。マルチポール磁石７４は、チャンバー７１の下部外側に設けられており、エレクトロンがチャンバー７１の側壁にて消失することを抑制するためのカスプ磁場を形成する。尚、参照番号７２は、チャンバー７１の天板である。
【０１５５】
更に、チャンバー７１内のガスを排気するための排気口７９が、真空ポンプ等の負圧手段（図示せず）に接続されている。基体載置ステージ１０Ａを構成する母材１２には、シリコン半導体基板４０への入射イオンエネルギーを制御するためのバイアス電源８１が接続され、更には、誘電体部材であるセラミックス層１３に静電吸着力を発揮させるための直流電源８２が接続されている。また、基体載置ステージ１０Ａのヒータ１４Ａは、電源８３に接続されている。更には、シリコン半導体基板４０の温度を計測するための蛍光ファイバ温度計８５が、エッチング装置２０には備えられている。尚、基体載置ステージ１０Ａの温度制御は、蛍光ファイバ温度計８５で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）８４で検出し、ヒータ１４Ａへ電力を供給するための電源８３を制御することによって行うことができる。尚、図２３において、エッチングガス導入部、ゲートバルブ等のエッチング装置の細部については、その図示を省略した。
【０１５６】
尚、基体載置ステージを図２の（Ａ）に示した構造とすることもできる。
【０１５７】
複合部材によって構成された平行平板の上部対向電極９０を備えたプラズマエッチング装置（以下、単にエッチング装置２０Ｂと略称する）の概念図を図２４に示す。また、上部対向電極の模式的な断面図を図２５の（Ａ）に示す。
【０１５８】
このエッチング装置２０Ｂにおいては、下部電極に相当する基体載置ステージ１０と対向して、チャンバー９３内の上方に平行平板の上部対向電極９０が配置されている。この上部対向電極９０は、ＲＦ電源９１に接続されている。ここで、参照番号９４はチャンバー側壁、参照番号９５は天板、参照番号９６はチャンバー９３内のガスを排気するための排気口である。尚、エッチング装置２０Ｂにおいて、図１に示したエッチング装置２０と同じ参照番号を付した構成要素、部品は、図１に示したエッチング装置２０と同じ構成要素、部品である。
【０１５９】
上部対向電極９０を構成する複合部材においては、実施の形態４と同様に、母材１１２を構成するセラミックス部材の組成をコージエライトセラミックスとした。また、母材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）であり、アルミニウム系材料を基準として、アルミニウム系材料にはケイ素が２０体積％含まれている。母材１１２は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有する。従って、このような母材１１２から作製された上部対向電極９０には、高周波も問題なく印加することができる。セラミックス層１１３を構成する材料を、ＴｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とする。厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１１３は、溶射法にて母材１１２の表面に形成されている。このような組成のセラミックス層１１３の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約９×１０-6／Ｋである。従って、α”2は約９であり、セラミックス層１１３の線膨張率α”2は（α”1−４）≦α”2≦（α”1＋４）を満足している。尚、Ａｌ2Ｏ3それ自体の線膨張率は約８×１０-6／Ｋである。尚、α”1は母材１１２の線膨張率である。
【０１６０】
上部対向電極９０の内部には、公知のシーズヒータから成るヒータ１１４が配設されている。ヒータ１１４は、ヒータ本体（図示せず）と、ヒータ本体の外側に配設されそしてヒータ本体を保護する鞘管（図示せず）から構成されている。そして、ヒータ１１４は、図示しない配線を介して電源９２（図２４参照）に接続されている。ヒータ１１４の熱膨張は、上部対向電極９０に影響を与える。従って、セラミックス層１１３や母材１１２の線膨張率に近い値を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチール等、線膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から作製された鞘管を用いることが好ましい。即ち、ヒータ１１４を構成する材料（母材１１２と接する鞘管の材料）の線膨張率α”H［単位：１０-6／Ｋ］は、（α”1−４）≦α”H≦（α”1＋４）を満足することが好ましい。尚、ヒータ１１４の本体の線膨張率は、上部対向電極９０に影響を与えることがないので、特に制限されない。
【０１６１】
複合部材によって構成される上部対向電極９０の作製方法は、実質的には、実施の形態４にて説明した複合部材の製造方法と同様の方法で作製することができるので、詳細な説明は省略する。また、上部対向電極９０を実施の形態５〜実施の形態７にて説明した複合部材の製造方法と同様の方法で作製することもできる。更には、図２５の（Ｂ）に示すように、セラミックス層１１６をロウ付け法に基づきロウ材１１７にて母材１１２の表面に取り付けてもよい。
【０１６２】
更には、図２６に示すように、ステンレススチール製あるいはアルミニウム製の円盤状部材１１８に複合部材１１１をロウ付け法又はビス止めにて固定して作製された上部対向電極９０Ａとすることもできる。円盤状部材１１８の内部にヒータ１１４Ａが配設されている。複合部材１１１は円盤状部材１１８の上面及び下面に固定されている（図２６の（Ａ）参照）。この複合部材１１１の構造は、実施の形態４〜実施の形態７にて説明した複合部材１１と同様の構造を有する。図２６の（Ｂ）に示す構造においては、セラミックス層１１６がロウ材１１７により母材１１２の表面に取り付けられている。また、図２６の（Ｃ）においては、円盤状部材１１８の上面には複合部材が省略されている。
【０１６３】
プラズマエッチング装置のチャンバー側壁あるいは天板は、複合部材から作製されていることが好ましい。図２４に示したプラズマエッチング装置２０Ｂにおけるチャンバー側壁９４の模式的な一部断面図を、図２７〜図３１に示す。このチャンバー側壁９４は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材２１２と、この母材２１２の表面に設けられたセラミックス層２１３とから成る複合部材２１１から作製されている。
【０１６４】
チャンバー側壁９４の内部には、公知のシーズヒータから成るヒータ２１４が配設されている（図２７の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。ヒータ２１４は、ヒータ本体（図示せず）と、ヒータ本体の外側に配設されそしてヒータ本体を保護する鞘管（図示せず）から構成されている。そして、ヒータ２１４は、配線を介して電源（図示せず）に接続されている。ヒータ２１４の熱膨張は、チャンバー側壁９４に影響を与える。従って、母材２１２やセラミックス層２１３の線膨張率α’1，α’2に近い値を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチール等、線膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から作製された鞘管を用いることが好ましい。即ち、ヒータ２１４を構成する材料（母材２１２と接する鞘管の材料）の線膨張率α’H［単位：１０-6／Ｋ］は、（α’1−４）≦α’H≦（α’1＋４）の関係を満足することが好ましい。ヒータ２１４の本体の線膨張率は、チャンバー側壁９４に影響を与えることがないので、特に制限されない。場合によっては、ヒータ２１４を配設すると同時に、先に説明した配管１５と同様の構造の配管をチャンバー側壁９４の内部に配設してもよいし、ヒータ２１４を配設する代わりに、配管をチャンバー側壁９４の内部に配設してもよい。
【０１６５】
あるいは又、図２７の（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、セラミックス層２１６を溶射法でなくロウ付け法によって母材２１２の表面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス環状部材から成るセラミックス層２１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材２１７を用いたロウ付け法にて母材２１２の表面（内面）に取り付ければよい。尚、ロウ材としては、その他、チタン、錫、アンチモン、マグネシウムから成る合金を挙げることができる。
【０１６６】
あるいは又、図２８の（Ａ）や（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、ヒータを母材２１２に埋設する代わりに、チャンバー側壁９４の外面（チャンバー９３と面する面とは反対側の面）に、例えば、ＰＢＮヒータから成るヒータ２１４Ａを取り付けてもよい。
【０１６７】
図２９〜図３１には、ステンレススチール製あるいはアルミニウム製の中空円筒部材２１８に複合部材２１１をロウ付け法又はビス止めにて固定して作製されたプラズマエッチング装置の側壁の模式的な断面図を示す。図２９の（Ａ）あるいは（Ｂ）においては、中空円筒部材２１８の内部にヒータ２１４Ｂ（配管であってもよい）が配設されている。母材２１２は中空円筒部材２１８の内面及び外面に固定されている。中空円筒部材２１８の内面（チャンバー９３側）に固定された複合部材２１１の構造は、実施の形態にて説明した複合部材と同様の構造を有する。図３０の（Ａ）あるいは（Ｂ）においては、中空円筒部材２１８の外面の母材２１２が省略されている。図３１の（Ａ）あるいは（Ｂ）においては、中空円筒部材２１８の外面にＰＢＮヒータ２１４Ｃが取り付けられている。そして、複合部材２１１が中空円筒部材２１８の内面に固定されている。
【０１６８】
プラズマエッチング装置の天板２３，７２，９５も同様の構造とすればよい。尚、これらのプラズマエッチング装置のチャンバー側壁あるいは天板は、実施の形態４〜実施の形態７にて説明した複合部材の製造方法と同様の方法に基づき作製することができるので、詳細な説明は省略する。
【０１６９】
エッチング用マスクを構成する低誘電率絶縁材料として、例えば、以下の式に示すシクロパーフルオロカーボンポリマー（旭硝子株式会社製：商品名サイトップ）を使用することもできる。ここで、式中、ｘは０又は１の値をとり、ｙは０又は１の値をとり、ｚは０、１又は２の値をとる。尚、シクロパーフルオロカーボンポリマーの比誘電率は２．４、ガラス転移温度Ｔgは４００゜Ｃである。
【０１７０】
【化２】
0004051785.tif 000004
【０１７１】
実施の形態２にて説明したＢｉ系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体薄膜から構成された被加工層をゾル−ゲル法にて成膜することもできる。例えば、式（２）のＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdで表される強誘電体薄膜の成膜条件を以下の表５に例示する。
【０１７２】
【表５】
原料：Ｂｉ（ＣＨ3（ＣＨ2）3ＣＨ（Ｃ2Ｈ5）ＣＯＯ）3
［ビスマス・２エチルヘキサン酸，Ｂｉ（ＯＯｃ）3］
Ｓｒ（ＣＨ3（ＣＨ2）3ＣＨ（Ｃ2Ｈ5）ＣＯＯ）2
［ストロンチウム・２エチルヘキサン酸，Ｓｒ（ＯＯｃ）2］
Ｔａ（ＯＥｔ）5  ［タンタル・エトキシド］
スピンコート条件：３０００ｒｐｍ×２０秒
乾燥：２５０゜Ｃ×７分
【０１７３】
あるいは又、式（２）のＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdで表される強誘電体薄膜をパルスレーザアブレーション法にて成膜することもできる。この場合の成膜条件を以下の表６に例示する。尚、式（２）のＢｉXＳｒYＴａ2Ｏdで表される強誘電体薄膜の成膜後、８００゜Ｃ×１時間、酸素雰囲気中でポストベーキングを行う。
【０１７４】
【表６】
ターゲット：ＢｉXＳｒYＴａ2Ｏd
使用レーザ：ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ、パルス幅２５ｎ秒、５Ｈｚ）
成膜温度  ：５００゜Ｃ
酸素濃度  ：３Ｐａ
【０１７５】
被加工層を、Ｂｉ系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体材料から構成する代わりに、ＰＺＴあるいはＰＬＺＴから構成することもできる。マグネトロンスパッタ法によるＰＺＴあるいはＰＬＺＴの成膜条件を以下の表７に例示する。
【０１７６】
【表７】
ターゲット  ：ＰＺＴあるいはＰＬＺＴ
プロセスガス：Ａｒ／Ｏ2＝９０体積％／１０体積％
圧力        ：４Ｐａ
パワー      ：５０Ｗ
成膜温度    ：５００゜Ｃ
【０１７７】
あるいは又、ＰＺＴやＰＬＺＴをパルスレーザアブレーション法にて形成することもできる。この場合の成膜条件を以下の表８に例示する。
【表８】
ターゲット：ＰＺＴ又はＰＬＺＴ
使用レーザ：ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ、パルス幅２５ｎ秒、３Ｈｚ）
出力エネルギー：４００ｍＪ（１．１Ｊ／ｃｍ2）
成膜温度  ：５５０〜６００゜Ｃ
酸素濃度  ：４０〜１２０Ｐａ
【０１７８】
尚、強誘電体薄膜によって不揮発性メモリセル（所謂ＦＥＲＡＭ）のキャパシタのみならず、ＤＲＡＭのキャパシタを構成することもできる。この場合には、例えば、強誘電体薄膜の分極を、分極反転の起きない付加電圧の範囲で利用する。即ち、外部電界による最大（飽和）分極Ｐmaxと外部電界が０の場合の残留分極Ｐrとの差（Ｐmax−Ｐr）が、電源電圧に対して一定の関係（ほぼ比例関係）を有する特性を利用する。強誘電体薄膜の分極状態は、常に飽和分極（Ｐmax）と残留分極（Ｐr）の間にあり、反転しない。データはリフレッシュによって保持される。
【０１７９】
【発明の効果】
本発明のプラズマエッチング法においては、基体載置ステージに損傷が発生すること無く、被加工層を高温に加熱することが可能となり、反応生成物の気化を促進することができ、被加工層の微細加工を確実に行うことができる。しかも、基体載置ステージは静電チャック機能を有しているので、基体を基体載置ステージに確実に密着させることができ、被加工層を、優れた温度制御の下、効果的に高温に加熱することができる。更には、エッチング用マスクをＳｉＯ2等から構成することによって、被加工層のプラズマエッチングの際の雰囲気温度にエッチング用マスクは十分に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１において使用したＩＣＰ型のプラズマエッチング装置の概念図である。
【図２】複合部材によって構成される基体載置ステージを示す模式的な断面図である。
【図３】発明の実施の形態１のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図４】図３に引き続き、発明の実施の形態１のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図５】図４に引き続き、発明の実施の形態１のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図６】図５に引き続き、発明の実施の形態１のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図７】発明の実施の形態２のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図８】図７に引き続き、発明の実施の形態２のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図９】図８に引き続き、発明の実施の形態２のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１０】図９に引き続き、発明の実施の形態２のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１１】発明の実施の形態３のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１２】図１１に引き続き、発明の実施の形態３のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１３】図１２に引き続き、発明の実施の形態３のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１４】図１３に引き続き、発明の実施の形態３のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１５】図１４に引き続き、発明の実施の形態３のプラズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１６】基体載置ステージを構成する複合部材の変形例を示す模式的な断面図である。
【図１７】基体載置ステージを構成する複合部材の変形例を示す模式的な断面図である。
【図１８】基体載置ステージを構成する複合部材の変形例を示す模式的な断面図である。
【図１９】基体載置ステージを構成する複合部材の変形例を示す模式的な断面図である。
【図２０】複合部材によって構成される基体載置ステージの変形例を示す模式的な断面図である。
【図２１】図２０に示した基体載置ステージを構成する複合部材の変形例を示す模式的な断面図である。
【図２２】図２０に示した基体載置ステージを構成する複合部材の変形例を示す模式的な断面図である。
【図２３】ヘリコン波プラズマエッチング装置の概念図である。
【図２４】平行平板の上部対向電極を備えたプラズマエッチング装置の概念図である。
【図２５】上部対向電極を構成する複合部材を示す模式的な断面図である。
【図２６】上部対向電極を構成する複合部材の変形例を示す模式的な断面図である。
【図２７】プラズマエッチング装置の側壁を構成する複合部材を示す模式的な一部断面図である。
【図２８】プラズマエッチング装置の側壁を構成する複合部材の変形例を示す模式的な一部断面図である。
【図２９】プラズマエッチング装置の側壁を構成する複合部材の変形例を示す模式的な一部断面図である。
【図３０】プラズマエッチング装置の側壁を構成する複合部材の変形例を示す模式的な一部断面図である。
【図３１】プラズマエッチング装置の側壁を構成する複合部材の変形例を示す模式的な一部断面図である。
【図３２】強誘電体薄膜のＰ−Ｅヒステリシスループ図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・基体載置ステージ、１１，１１１，２１１・・・複合部材、１２，１１２，２１２・・・母材、１３，１３Ｃ，１１３，２１３・・・セラミックス層、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１１４・・・ヒータ、１５・・・配管、１６，１１６，２１６・・・セラミックス層、１７，１１７，２１７・・・ロウ材、１８，１１８，２１８・・・円盤状部材、１９・・・電極、２０，２０Ａ，２０Ｂ・・・プラズマエッチング装置、２１・・・チャンバー、２２・・・チャンバー側壁、２３・・・天板、２４・・・ヒータ、２５・・・誘導結合コイル、２６・・・バイアス電源、２７・・・直流電源、２８・・・電源、２９・・・排気口、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ・・・配管、３２・・・温度制御用熱媒体供給装置、３３・・・蛍光ファイバ温度計、３４・・・制御バルブ、３５・・・制御装置、４０・・・シリコン半導体基板、４１・・・素子分離領域、４２・・・ゲート酸化膜、４３・・・ゲート電極、４４・・・ゲートサイドウオール、４５・・・ソース／ドレイン領域、４６，４８，５７，６７，６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ・・・開口部、４７・・・ビット線、４９・・・接続孔、５０・・・層間絶縁層、５１・・・バリアメタル層、５２・・・下部電極、５３・・・サイドウオール、５４・・・高誘電体薄膜、５４Ａ・・・キャパシタ薄膜、５５，６５・・・エッチング用マスク、５６，６６・・・第２の層間絶縁層、５８，６８，６８Ａ・・・プレート線、６１・・・バリアメタル層、６２・・・下部電極層、６２Ａ・・・下部電極、６３・・・強誘電体薄膜、６３Ａ・・・キャパシタ薄膜、６４・・・電極用材料層、６４Ａ・・・上部電極、６９・・・マスク、６８Ｂ・・・配線、６８Ｃ・・・ビット線、７１・・・チャンバー、７２・・・天板、７３・・・ベルジャー（チャンバー側壁）、７４・・・マルチポール磁石、７５・・・ソレノイドコイル・アッセンブリ、７６・・・ＲＦアンテナ、７７・・・マッチングネットワーク、７８・・・ヘリコン波プラズマ発生源、７９・・・排気口、８１・・・バイアス電源、８２・・・直流電源、８３・・・電源、８４・・・制御装置、８５・・・蛍光ファイバ温度計、９０・・・上部対向電極、９１・・・ＲＦ電源、９２・・・電源、９３・・・チャンバー、９４・・・チャンバー側壁、９５・・・天板、９６・・・排気口
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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