特許 6130313 プラズマエッチング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6130313

(24)【登録日】2017年4月21日

(45)【発行日】2017年5月17日

(54)【発明の名称】プラズマエッチング方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20170508BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 104C

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-35487(P2014-35487)

(22)【出願日】2014年2月26日

(62)【分割の表示】特願2011-273076(P2011-273076)の分割

【原出願日】2009年10月27日

(65)【公開番号】特開2014-99659(P2014-99659A)

(43)【公開日】2014年5月29日

【審査請求日】2014年3月4日

【審判番号】不服2015-18412(P2015-18412/J1)

【審判請求日】2015年10月8日

(73)【特許権者】

【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】110001553

【氏名又は名称】アセンド特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大石 明光

(72)【発明者】

【氏名】村上 彰一

(72)【発明者】

【氏名】畑下 晶保

【合議体】

【審判長】 鈴木 匡明

【審判官】 小田 浩

【審判官】 加藤 浩一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１０９７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−５０２５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３０３１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６９０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２４５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−００８２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３４９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１５２１２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

閉塞空間を有する処理チャンバと、炭化珪素基板が載置される基台と、前記処理チャンバ内を減圧する排気装置と、前記処理チャンバ内にガスを供給するガス供給装置と、コイルを有し、このコイルに高周波電力を供給して、前記処理チャンバ内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成装置と、前記基台に高周波電力を供給する高周波電源とを備えたエッチング装置を用いて、前記基台上の炭化珪素基板をプラズマエッチングする方法であって、
前記基台上に、エッチングマスクである二酸化珪素が形成された前記炭化珪素基板を載置した後、
前記排気装置によって減圧された前記処理チャンバ内に、前記ガス供給装置によってＳＦ₆ガスとＯ₂ガスとの混合ガスを供給し、供給した前記混合ガスを前記プラズマ生成装置によってプラズマ化し、且つ、前記高周波電源によって前記基台にバイアス電位を与えて前記炭化珪素基板をエッチングするとともに、
前記炭化珪素基板を２００℃〜４００℃（ただし、２００℃を除く）に加熱した状態でエッチングするようにしたことを特徴とする、前記エッチングにより形成された穴及び溝の底面の側壁側の溝が全く形成されないか、形成されたとしても非常に小さく、前記穴及び溝の前記側壁についても、全くエッチングされないか、エッチングされてもごく僅かである、炭化珪素基板を高精度にエッチングすることが可能なプラズマエッチング方法。

【請求項2】

前記炭化珪素基板を２００℃〜４００℃の温度に予め加熱した後、この温度を維持しながら前記炭化珪素基板をエッチングするようにした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方法。

【請求項3】

前記炭化珪素基板を予め加熱する際に、前記ガス供給装置により不活性ガスを前記処理チャンバ内に供給し、供給した不活性ガスを前記プラズマ生成装置によってプラズマ化し、且つ、前記高周波電源によって前記基台にバイアス電位を与え、前記不活性ガスのプラズマ化により生成されたイオンを前記炭化珪素基板に入射させて該炭化珪素基板を加熱するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング方法。

【請求項4】

前記炭化珪素基板の加熱温度を、３００℃〜４００℃の範囲内に設定したことを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかのプラズマエッチング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭化珪素基板をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体の分野では、従来から、シリコン基板（Ｓｉ基板）が基板材料として広く用いられているが、近年、このシリコン基板よりも物性の優れたワイドギャップ半導体基板が着目されている。このワイドギャップ半導体基板は、一般にシリコンやガリウムヒ素（ＧａＡｓ）に比べて結晶の格子定数が小さくバンドギャップが大きいという特徴を持っており、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ），窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），窒化ホウ素（ＢＮ）及びリン化ホウ素（ＢＰ）等、ホウ素（Ｂ），炭素（Ｃ），窒素（Ｎ）及び酸素（Ｏ）のうちの少なくとも１種を含んで構成されるものである。

【0003】

そして、このワイドギャップ半導体基板に属する炭化珪素基板は、結晶の格子定数が小さい、つまり、原子間の結合が強く、優れた物性を有する反面、原子間の結合が強いためにエッチング加工を行い難いという欠点を有している。そこで、従来、このような炭化珪素基板をプラズマエッチングする方法として、例えば、特開２００８−２９４２１０号公報に開示されたプラズマエッチング方法が提案されている。

【0004】

このプラズマエッチング方法は、所定形状のマスクパターンを備えた二酸化珪素膜（ＳｉＯ₂膜）を炭化珪素基板の表面に形成するマスク形成工程と、ＳＦ₆ガス，Ｏ₂ガス及びＡｒガスの混合ガスをエッチングガスとして用い、前記二酸化珪素膜をマスクとして、前記炭化珪素基板をプラズマエッチングする第１エッチング工程と、Ａｒガス及びＯ₂ガスの混合ガスをエッチングガスとして用い、前記二酸化珪素膜をマスクとして、前記炭化珪素基板をプラズマエッチングする第２エッチング工程とを順次実施するというものであり、前記第１エッチング工程では、ＳＦ₆ガス，Ｏ₂ガス及びＡｒガスの割合を所定の割合とし、雰囲気圧力を０．５Ｐａ以下とし、炭化珪素基板を７０℃〜１００℃に加熱し、前記第２エッチング工程では、Ａｒガス及びＯ₂ガスの割合を所定の割合とし、雰囲気圧力を０．５Ｐａ以下とし、炭化珪素基板を７０℃〜１００℃に加熱するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２９４２１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、例えば、シリコン（Ｓｉ）をプラズマエッチングする場合、基板の温度は、通常、１００℃までの温度に制限される。これは、基板の温度が１００℃を超えると、エッチングが等方的に進み易くなることや保護膜が形成され難くなることによってエッチング形状が悪化する（異方性エッチングを行い難くなる）、マスクとなるレジスト膜の耐熱性が低いため、レジスト膜の軟化によってマスクパターンの形状精度が低下する、といった問題を生じるからである。また、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）をプラズマエッチングする場合においても、マスクとなるレジスト膜の耐熱性が低いという問題から、上記と同様、当該基板の加熱温度は１００℃までの温度に制限されるのが一般的である。

【0007】

そして、上記従来のプラズマエッチング方法においても、炭化珪素基板は７０℃〜１００℃に加熱されてエッチングされており、前記シリコンや二酸化珪素と同様に、１００℃までの温度に制御されている。

【0008】

しかしながら、本願発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、プラズマエッチングの対象となる基板が、原子間の結合が強い炭化珪素基板であるときには、当該炭化珪素基板を１００℃よりも更に高い温度に加熱してエッチングすると、エッチング加工精度が向上することを知見するに至った。

【0009】

本発明は、本願発明者らが、精度の良いプラズマエッチングを実施可能な炭化珪素基板の加熱温度について実験を重ねた結果なされたものであり、炭化珪素基板を高精度にエッチングすることができるプラズマエッチング方法の提供をその目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するための本発明は、
閉塞空間を有する処理チャンバと、炭化珪素基板が載置される基台と、前記処理チャンバ内を減圧する排気装置と、前記処理チャンバ内にガスを供給するガス供給装置と、コイルを有し、このコイルに高周波電力を供給して、前記処理チャンバ内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成装置と、前記基台に高周波電力を供給する高周波電源とを備えたエッチング装置を用いて、前記基台上の炭化珪素基板をプラズマエッチングする方法であって、
前記基台上に前記炭化珪素基板を載置した後、前記排気装置によって減圧された前記処理チャンバ内に、前記ガス供給装置によりエッチングガスとしてＳＦ₆ガスを供給し、供給したＳＦ₆ガスを前記プラズマ生成装置によってプラズマ化し、且つ、前記高周波電源によって前記基台にバイアス電位を与えて前記炭化珪素基板をエッチングするとともに、前記炭化珪素基板を２００℃〜４００℃に加熱した状態でエッチングするようにしたことを特徴とするプラズマエッチング方法に係る。

【0011】

この発明によれば、炭化珪素基板をプラズマエッチングするに当たり、当該炭化珪素基板を２００℃〜４００℃に加熱している。このようにしているのは、本願発明者らの研究の結果、前記エッチング装置を用いて、原子間の結合が強い炭化珪素基板をエッチングする際には、当該炭化珪素基板の加熱温度は２００℃〜４００℃であることが好ましいと判明したからである。

【0012】

即ち、本願発明者らの研究によると、炭化珪素基板Ｋの加熱温度が低いときには、図２（ａ）に示すように、エッチングにより形成された穴Ｈや溝Ｈの底面の側壁側に溝Ｈ’が更に形成され、精度の良いエッチング形状を得ることができない。ところが、炭化珪素基板Ｋの加熱温度を徐々に高くしていくと、図２（ｂ）に示すように、形成される溝Ｈ’の大きさが徐々に小さくなり、最終的には、図２（ｃ）に示すように、溝Ｈ’が形成されなくなる。

【0013】

また、溝Ｈ’が形成されなくなった加熱温度から炭化珪素基板Ｋの加熱温度を徐々に高くしていくと、エッチングが等方的に進み易くなり、図２（ｄ）及び図２（ｅ）に示すように、穴Ｈや溝Ｈの側壁までエッチングされてしまう。炭化珪素基板Ｋを構成する原子は、その結合が切れてからでないと、エッチングガスのプラズマ化により生成されたラジカルやイオンと反応しないのであるが、当該炭化珪素基板Ｋの温度が高いほど、原子間の結合が切れ易く、エッチングガスのプラズマ化により生成されたラジカルやイオンと、炭化珪素基板Ｋを構成する原子とが反応し易いため、この反応によるエッチングが効率的に進む。尚、炭化珪素基板Ｋについては、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）との結合が強固である一方、その温度が高くなることによって両者の結合が切れ易く、エッチングされ易い。したがって、炭化珪素基板Ｋの加熱温度が高いほど、炭化珪素基板Ｋのエッチングが等方的に進み、穴Ｈや溝Ｈの側壁がエッチングされ易くなる。尚、図２（ｄ）と図２（ｅ）では、図２（ｅ）の方が炭化珪素基板Ｋの加熱温度が高いときのエッチング形状を図示している。また、図２において、符号Ｍはマスクを示している。

【0014】

そして、このような点を踏まえ、炭化珪素基板の加熱温度とエッチング形状との関係について調べたところ、炭化珪素基板の加熱温度が２００℃〜４００℃であれば、プラズマエッチングを行った際に、穴Ｈや溝Ｈの底面に溝Ｈ’が全く形成されないか、形成されたとしても非常に小さなものであり、また、穴Ｈや溝Ｈの側壁についても、全くエッチングされないか、エッチングされたとしてもごく僅かであることが確認された。したがって、炭化珪素基板を２００℃〜４００℃に加熱すれば、炭化珪素基板を高精度にエッチングすることができる。尚、炭化珪素基板の加熱温度は３００℃〜４００℃の範囲であれば、更に好ましい。

【0015】

斯くして、本発明に係るプラズマエッチング方法によれば、炭化珪素基板をプラズマエッチングする際に、この炭化珪素基板を２００℃〜４００℃に加熱しているので、精度良く炭化珪素基板をエッチングすることができる。

【0016】

ところで、炭化珪素基板の温度を、加熱前の温度Ｔ０からエッチング処理時の温度Ｔ₁（２００℃≦Ｔ₁≦４００℃）まで温度上昇させるには、図３に示すように、一定の時間がかかる。そして、炭化珪素基板の温度がエッチング処理温度Ｔ₁に達する前からエッチングガスを処理チャンバ内に供給して炭化珪素基板のエッチングを開始すると、エッチングの開始から炭化珪素基板の温度がエッチング処理温度Ｔ₁に達するまでの間は、当該炭化珪素基板の温度変化によってエッチング処理条件が変動するため、炭化珪素基板を高精度にエッチングすることができない（例えば、炭化珪素基板の温度が低い時間帯でのエッチングによって形成された、図２（ａ）や図２（ｂ）に示すような溝Ｈ’が、炭化珪素基板の温度がエッチング処理温度Ｔ₁になってからのエッチングによっても完全にはなくならない）という問題や、エッチング速度が不均一になるという問題を生じる。

【0017】

そこで、前記炭化珪素基板を、その温度がエッチング時の温度に達するまで予め加熱した後、前記炭化珪素基板の温度を前記エッチング時の温度に維持しながら、プラズマ化したエッチングガスによって前記炭化珪素基板をエッチングするようにすれば、エッチング処理開始後における炭化珪素基板の温度変化を防止してエッチング処理を安定させることができるので、炭化珪素基板を精度良くエッチングしたり、エッチング速度が不均一になるのを防止することができる。

【0018】

尚、前記炭化珪素基板の温度をエッチング時の温度にすべく加熱する際には、不活性ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化するとともに、前記基台にバイアス電位を与え、前記不活性ガスのプラズマ化により生成されたイオンを前記炭化珪素基板に入射させて該炭化珪素基板を加熱するようにしても良い。このようにすれば、イオン入射によるエッチングを防止しつつ炭化珪素基板を所定温度まで上昇させることができる。また、炭化珪素基板を加熱する加熱手段を新たに設けることなく、不活性ガスのプラズマを生成するだけで炭化珪素基板を加熱することができる。

【0019】

また、炭化珪素基板の温度を一定温度に維持するには、エッチングガスのプラズマ化により生成されたイオンの入射によって炭化珪素基板を加熱すると良い。

【0020】

この他、炭化珪素基板の加熱に当たっては、ヒータにより加熱するようにしても良いし、イオン入射とヒータの両方で加熱するようにしても良い。また、炭化珪素基板の温度が上昇し過ぎるような場合には、炭化珪素基板の冷却を組み合わせても良い。

【発明の効果】

【0021】

以上のように、本発明に係るプラズマエッチング方法によれば、炭化珪素基板の加熱温度を２００℃〜４００℃とすることで、精度の高いプラズマエッチングを実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング方法を実施するためのエッチング装置の概略構成を示した断面図である。

【図2】基板のエッチング形状と加熱温度との関係を説明するための断面図である。

【図3】基板の温度と加熱時間との関係を示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、本実施形態では、炭化珪素基板Ｋのプラズマエッチングを、図１に示すようなエッチング装置１によって実施する場合を一例に挙げて説明する。また、この炭化珪素基板Ｋは、例えば、４Ｈ−ＳｉＣの結晶構造を持つものであり、その表面には、エッチングマスクとして、例えば、二酸化珪素膜が形成されているものとし、この二酸化珪素膜には、所定形状をしたマスクパターンが形成されている。

【0024】

まず、前記エッチング装置１について説明する。このエッチング装置１は、図１に示すように、閉塞空間を有する処理チャンバ１１と、処理チャンバ１１内に昇降自在に配設され、前記炭化珪素基板Ｋが載置される基台１５と、基台１５を昇降させる昇降シリンダ１８と、処理チャンバ１１内の圧力を減圧する排気装置２０と、処理チャンバ１１内にエッチングガス及び不活性ガスを供給するガス供給装置２５と、処理チャンバ１１内に供給されたエッチングガス及び不活性ガスをプラズマ化するプラズマ生成装置３０と、基台１５に高周波電力を供給する高周波電源３５とを備える。

【0025】

前記処理チャンバ１１は、相互に連通した内部空間を有する下チャンバ１２及び上チャンバ１３から構成され、上チャンバ１３は、下チャンバ１２よりも小さく形成される。前記基台１５は、炭化珪素基板Ｋが載置される上部材１６と、昇降シリンダ１８が接続される下部材１７とから構成され、下チャンバ１２内に配置されている。

【0026】

前記排気装置２０は、下チャンバ１２の側面に接続した排気管２１を備え、排気管２１を介して処理チャンバ１１内の気体を排気し、処理チャンバ１１の内部を所定圧力にする。

【0027】

前記ガス供給装置２５は、エッチングガスとして、例えば、ＳＦ₆ガス、又はＳＦ₆ガスとＯ₂ガスとの混合ガスを供給するエッチングガス供給部２６と、例えば、Ｈｅガスなどの不活性ガスを供給する不活性ガス供給部２７と、一端が上チャンバ１３の上面に接続し、他端が分岐してエッチングガス供給部２６及び不活性ガス供給部２７にそれぞれ接続した供給管２８とを備え、エッチングガス供給部２６から供給管２８を介して処理チャンバ１１内にエッチングガスを供給し、不活性ガス供給部２７から供給管２８を介して処理チャンバ１１内に不活性ガスを供給する。

【0028】

前記プラズマ生成装置３０は、上チャンバ１３の外周部に上下に並設される、複数の環状をしたコイル３１と、各コイル３１に高周波電力を供給する高周波電源３２とから構成され、高周波電源３２によってコイル３１に高周波電力を供給することで、上チャンバ１３内に供給されたエッチングガス及び不活性ガスをプラズマ化する。前記高周波電源３５は、基台１５に高周波電力を供給することで、基台１５とプラズマとの間に電位差（バイアス電位）を生じさせ、エッチングガス及び不活性ガスのプラズマ化により生成されたイオンを炭化珪素基板Ｋに入射させる。

【0029】

次に、以上のように構成されたエッチング装置１を用いて炭化珪素基板Ｋをプラズマエッチングする方法について説明する。

【0030】

まず、前記炭化珪素基板Ｋをエッチング装置１内に搬入して基台１５上に載置し、この炭化珪素基板Ｋの温度が２００℃〜４００℃の温度でエッチング時の温度（エッチング処理温度）に達するまで炭化珪素基板Ｋを加熱する。このとき、エッチング装置１では、不活性ガス供給部２７から処理チャンバ１１内に不活性ガスが供給され、排気装置２０によって処理チャンバ１１内が所定圧力にされ、高周波電源３２，３５によりコイル３１及び基台１５に高周波電力がそれぞれ供給される。処理チャンバ１１内に供給された不活性ガスはプラズマ化され、このプラズマ化により生成されたイオンはバイアス電位により炭化珪素基板Ｋに入射，衝突する。これにより、炭化珪素基板Ｋは加熱されて温度上昇し、やがてエッチング処理温度で平衡になる。

【0031】

尚、炭化珪素基板Ｋの温度がエッチング処理温度に達したかどうかは、例えば、炭化珪素基板Ｋの加熱時間や温度測定により判断することができる。また、エッチングマスクである二酸化珪素膜は、レジストと比べて耐熱性が高いため、炭化珪素基板Ｋを２００℃〜４００℃に加熱しても、軟化してマスクパターンの形状精度が低下することはない。

【0032】

そして、炭化珪素基板Ｋの温度がエッチング処理温度で平衡になると、前記二酸化珪素膜をマスクとして炭化珪素基板Ｋをエッチングする。このとき、エッチング装置１では、エッチングガス供給部２６から処理チャンバ１１内にエッチングガスが供給され、排気装置２０によって処理チャンバ１１内が所定圧力にされ、高周波電源３２，３５によりコイル３１及び基台１５に高周波電力がそれぞれ供給される。処理チャンバ１１内に供給されたエッチングガスはプラズマ化され、このプラズマ化により生成されたラジカルやイオンによって炭化珪素基板Ｋがエッチングされる。そして、この炭化珪素基板Ｋには、前記二酸化珪素膜のマスクパターンに応じた穴や溝が形成される。

【0033】

尚、炭化珪素基板Ｋをエッチングする際にも、炭化珪素基板Ｋがバイアス電位により入射，衝突するイオンによって加熱されるので、この炭化珪素基板Ｋの温度は一定（前記エッチング処理温度）に維持される。

【0034】

ところで、上述のように、本例では、炭化珪素基板Ｋを２００℃〜４００℃に加熱してエッチングしている。このようにしているのは、本願発明者らの研究の結果、原子間の結合が強い炭化珪素基板Ｋをエッチングする際には、当該炭化珪素基板Ｋを２００℃〜４００℃の温度に加熱することが好ましいと判明したからである。

【0035】

即ち、本願発明者らの研究によると、炭化珪素基板Ｋの加熱温度が低いときには、図２（ａ）に示すように、エッチングにより形成された穴Ｈや溝Ｈの底面の側壁側に溝Ｈ’が更に形成され、精度の良いエッチング形状を得ることができない。ところが、炭化珪素基板Ｋの加熱温度を徐々に高くしていくと、図２（ｂ）に示すように、形成される溝Ｈ’の大きさが徐々に小さくなり、最終的には、図２（ｃ）に示すように、溝Ｈ’が形成されなくなる。

【0036】

また、溝Ｈ’が形成されなくなった加熱温度から炭化珪素基板Ｋの加熱温度を徐々に高くしていくと、エッチングが等方的に進み易くなり、図２（ｄ）及び図２（ｅ）に示すように、穴Ｈや溝Ｈの側壁までエッチングされてしまう。炭化珪素基板Ｋを構成するシリコン（Ｓｉ）及び炭素（Ｃ）は、両者の結合が切れてからでないと、エッチングガスのプラズマ化により生成されたラジカルやイオンと反応しないのであるが、当該炭化珪素基板Ｋの温度が高いほど、シリコンと炭素との結合が切れ易く、エッチングガスのプラズマ化により生成されたラジカルやイオンとシリコンや炭素とが反応し易いため、この反応によるエッチングが効率的に進む。したがって、炭化珪素基板Ｋの加熱温度が高いほど、炭化珪素基板Ｋのエッチングが等方的に進み、穴Ｈや溝Ｈの側壁がエッチングされ易くなる。

【0037】

そして、このような点を踏まえ、炭化珪素基板Ｋの加熱温度とエッチング形状との関係について調べたところ、炭化珪素基板Ｋの加熱温度が２００℃〜４００℃（更に好ましくは、３００℃〜４００℃）であれば、エッチングを行った際に、穴Ｈや溝Ｈの底面に溝Ｈ’が全く形成されないか、形成されたとしても非常に小さなものであり、また、穴Ｈや溝Ｈの側壁についても、全くエッチングされないか、エッチングされたとしてもごく僅かであることが確認された。したがって、炭化珪素基板Ｋを２００℃〜４００℃（更に好ましくは、３００℃〜４００℃）に加熱すれば、炭化珪素基板Ｋを高精度にエッチングすることができる。

【0038】

斯くして、本例のプラズマエッチング方法によれば、炭化珪素基板Ｋをプラズマエッチングする際に、この炭化珪素基板Ｋを２００℃〜４００℃に加熱しているので、精度良く炭化珪素基板Ｋをエッチングすることができる。

【0039】

また、本例では、炭化珪素基板Ｋの温度がエッチング処理温度に達した後、エッチング処理を開始するようにしているが、これは、図３に示すように、炭化珪素基板Ｋの温度を、加熱前の温度Ｔ０からエッチング処理温度Ｔ₁（２００℃≦Ｔ₁≦４００℃）まで温度上昇させるには一定の時間がかかるため、炭化珪素基板Ｋの温度がエッチング処理温度Ｔ₁に達する前から炭化珪素基板Ｋのエッチングを開始すると、エッチングの開始から炭化珪素基板Ｋの温度がエッチング処理温度Ｔ₁に達するまでの間は、当該炭化珪素基板Ｋの温度変化によってエッチング処理条件が変動し、炭化珪素基板Ｋを高精度にエッチングすることができない（例えば、炭化珪素基板Ｋの温度が低い時間帯でのエッチングによって形成された、図２（ａ）や図２（ｂ）に示すような溝Ｈ’が、炭化珪素基板Ｋの温度がエッチング処理温度Ｔ₁になってからのエッチングによっても完全にはなくならない）という問題や、エッチング速度が不均一になるという問題を生じるからである。

【0040】

したがって、本例のように、炭化珪素基板Ｋの温度がエッチング処理温度Ｔ₁になった後、エッチング処理を開始するようにすれば、エッチング処理開始後における炭化珪素基板Ｋの温度変化を防止してエッチング処理を安定させることができ、炭化珪素基板Ｋを精度良くエッチングでき、エッチング速度が不均一になるのを防止することができる。

【0041】

また、不活性ガスのプラズマ化により生成されたイオンを炭化珪素基板Ｋに入射，衝突させて炭化珪素基板Ｋを加熱しているので、イオン入射によるエッチングを防止しつつ炭化珪素基板Ｋを温度上昇させることができる。また、炭化珪素基板Ｋを加熱するための加熱機構を処理チャンバ１１に設けることなく、単に不活性ガスのプラズマを生成するだけで炭化珪素基板Ｋを加熱することができる。

【0042】

因みに、本例のプラズマエッチング方法を適用して、マスクたる二酸化珪素膜が表面に形成された炭化珪素基板Ｋをエッチングしたところ、図２（ａ）や図２（ｂ）のように、溝Ｈ’が形成されることもなく、また、図２（ｄ）や図２（ｅ）に示すように、側壁がエッチングされることもなく、図２（ｃ）に示すような、精度の良いエッチング形状が得られた。尚、不活性ガスをプラズマ化することによって炭化珪素基板Ｋを加熱し、この炭化珪素基板Ｋの温度を２００℃〜４００℃のエッチング処理温度にする際の処理条件は、不活性ガスたるＨｅガスの供給流量を５０ｓｃｃｍと、処理チャンバ１１内の圧力を３Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を７００Ｗとし、炭化珪素基板Ｋの温度がエッチング処理温度に達した後、この炭化珪素基板Ｋをエッチングする際の処理条件は、エッチングガスたるＳＦ₆ガスの供給流量を５０ｓｃｃｍと、処理チャンバ１１内の圧力を３Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２．５ｋＷと、基台１５に供給する高周波電力を７００Ｗとした。また、このときの、炭化珪素基板Ｋのエッチング処理温度は約４００℃であった。

【0043】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

【0044】

上例では、不活性ガスのプラズマ化により生成されたイオンを炭化珪素基板Ｋに入射，衝突させることで、炭化珪素基板Ｋの温度を上昇させるようにしたが、どのような手法で炭化珪素基板Ｋを加熱しても良い。例えば、基台１５にヒータを埋め込んで、このヒータにより炭化珪素基板Ｋを加熱するようにしても良いし、イオン入射とヒータの両方で炭化珪素基板Ｋを加熱するようにしても良い。また、加熱によって炭化珪素基板Ｋの温度が４００℃を超える温度にまで上昇するような場合には、炭化珪素基板Ｋの冷却を組み合わせて炭化珪素基板Ｋの温度を２００℃〜４００℃の範囲に制御すると良い。

【0045】

また、エッチング対象基板Ｋとして、４Ｈ−ＳｉＣの結晶構造を持つ炭化珪素基板を一例に挙げたが、エッチング対象基板Ｋは、４Ｈ−ＳｉＣ以外の結晶構造を持つ炭化珪素基板であっても良い。

【0046】

更に、上例では、前記エッチング装置１を用いて本発明に係るプラズマエッチング方法を実施したが、このプラズマエッチング方法の実施には、他の構造を備えたエッチング装置を用いるようにしても良い。

【符号の説明】

【0047】

１ エッチング装置
１１ 処理チャンバ
１５ 基台
２０ 排気装置
２５ ガス供給装置
２６ エッチングガス供給部
２７ 不活性ガス供給部
３０ プラズマ生成装置
３１ コイル
３２ 高周波電源
３５ 高周波電源
Ｋ 炭化珪素基板

【図1】

【図2】

【図3】