(57)【要約】【課題】ルテニウム膜のエッチングレートのばらつきを抑制することができるエッチング方法を提供する。【解決手段】ルテニウム膜のエッチング方法は、酸素含有ガスを用いたプラズマ処理によりルテニウム膜をエッチングする第１工程と、塩素含有ガスを用いたプラズマ処理によりルテニウム膜をエッチングする第２工程と、を含み、第１工程と第２工程とは交互に実行され、第１工程及び第２工程においては、第１工程と第２工程とをセットとした１サイクル当たりのエッチング量とルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との予め取得された関係に基づいて決定された目標制御温度及び目標処理時間で、ルテニウム膜をエッチングする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルテニウム膜のエッチング方法であって、
酸素含有ガスを用いたプラズマ処理により前記ルテニウム膜をエッチングする第１工程と、
塩素含有ガスを用いたプラズマ処理により前記ルテニウム膜をエッチングする第２工程と、
を含み、
前記第１工程と前記第２工程とは交互に実行され、
前記第１工程及び前記第２工程においては、前記第１工程と前記第２工程とをセットとした１サイクル当たりのエッチング量と前記ルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との予め取得された関係に基づいて決定された目標制御温度及び目標処理時間で、前記ルテニウム膜をエッチングする、
エッチング方法。
【請求項２】
前記第１工程の目標処理時間はルテニウムと酸素との反応が飽和する処理時間以上であり、前記第２工程の目標処理時間はルテニウムと塩素との反応が飽和する処理時間以上である、請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記ルテニウム膜の厚さの面内分布データを取得する工程をさらに含み、
前記第１工程及び前記第２工程においては、前記厚さの前記面内分布データに基づいて前記ルテニウム膜の面内温度分布を制御し、
前記第１工程の目標処理時間はルテニウムと酸素との反応が飽和する処理時間以下であり、及び／又は、前記第２工程の目標処理時間はルテニウムと塩素との反応が飽和する処理時間以下である、請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記第１工程及び前記第２工程においては、前記目標制御温度は１００℃以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記第１工程及び前記第２工程においては、イオンを引き込むための高周波バイアスを印加する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記第１工程と前記第２工程との間にガスを排気する工程をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項７】
ルテニウム膜のエッチング方法であって、
酸素含有ガスを用いたプラズマ処理により前記ルテニウム膜をエッチングする第１工程と、
塩素含有ガスを用いたプラズマ処理により前記ルテニウム膜をエッチングする第２工程と、
を含み、
前記第１工程と前記第２工程とは交互に実行され、
前記第１工程においては、
前記ルテニウム膜の表面はルテニウムの揮発性酸化物が生成されることによってエッチングされるとともに前記ルテニウム膜の表面にルテニウムの不揮発性酸化物が生成され、
前記第２工程においては、
前記ルテニウム膜の表面は前記不揮発性酸化物が除去されることによってエッチングされるとともに前記ルテニウム膜の表面にルテニウムの不揮発性塩化物が生成され、
前記第２工程後の前記第１工程においては、前記ルテニウム膜の表面は前記不揮発性塩化物が除去されること及び前記揮発性酸化物が生成されることによりエッチングされるとともに前記不揮発性酸化物が生成される、エッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造においては、ルテニウム（Ｒｕ）で形成されたルテニウム膜をエッチングする処理が行われる場合がある。特許文献１は、酸素（Ｏ２）と塩素（Ｃｌ２）とを含む混合ガスのプラズマを用いてルテニウム膜をエッチングする方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−７８３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された方法においては、混合ガスのプラズマを用いてルテニウム膜をエッチングするため、ルテニウム膜のエッチングレートは、反応種及びイオンのフラックスまたはエネルギーに依存して増減する場合がある。したがって、ルテニウム膜のエッチング方法には、エッチングレートのばらつきを抑制することが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一側面においてはルテニウム膜のエッチング方法が提供される。このエッチング方法は、第１工程及び第２工程を含む。第１工程においては、酸素含有ガスを用いたプラズマ処理によりルテニウム膜をエッチングする。第２工程においては、塩素含有ガスを用いたプラズマ処理によりルテニウム膜をエッチングする。第１工程と第２工程とは交互に実行される。第１工程及び第２工程においては、第１工程と第２工程とをセットとした１サイクル当たりのエッチング量と、ルテニウム膜の制御温度と、各工程の処理時間との予め取得された関係に基づいて決定された目標制御温度及び目標処理時間で、ルテニウム膜をエッチングする。
【０００６】
このエッチング方法によれば、酸素含有ガスと塩素含有ガスとを交互に使い分けてエッチングするため、エッチングレートが混合ガスのプラズマの分布に依存することを回避することができる。このため、エッチングレートのばらつきを抑制することができる。さらに、このエッチング方法よれば、新規の知見に基づいてルテニウム膜のエッチングレートを精度良く制御することができる。新規の知見とは、酸素含有ガスと塩素含有ガスとを用いてルテニウム膜をプラズマエッチングする場合において、第１工程と第２工程とをセットとした１サイクル当たりのエッチング量は、ルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間とを用いて精度良く制御できるというものである。つまり、１サイクル当たりのエッチング量とルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との予め取得された関係を用いることによって、目標エッチング量を達成する目標制御温度及び目標処理時間を決定することができる。このため、このエッチング方法によれば、新規の知見に基づいて決定された目標制御温度及び目標処理時間でルテニウム膜をエッチングすることにより、エッチングレートのばらつきを一層抑制することができる。
【０００７】
一実施形態においては、第１工程の目標処理時間はルテニウムと酸素との反応が飽和する処理時間以上であり、第２工程の目標処理時間はルテニウムと塩素との反応が飽和する処理時間以上であってもよい。
【０００８】
第１工程と第２工程とをセットとした１サイクル当たりのエッチング量とルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との予め取得された関係によれば、ルテニウムと酸素との反応、及び、ルテニウムと塩素との反応は、制御温度によって異なるものの所定の処理時間以上で飽和する。このため、ある目標制御温度において上述した目標処理時間以上のエッチングを行うことにより、第１工程及び第２工程においてエッチングストップを発生させることができる。これにより、このエッチング方法によれば、１サイクル当たりのエッチング量を一定に制御することができる。
【０００９】
一実施形態においては、エッチング方法は、ルテニウム膜の厚さの面内分布データを取得する工程をさらに含んでもよい。この場合、第１工程及び第２工程においては、厚さの面内分布データに基づいてルテニウム膜の面内温度分布を制御してもよい。第１工程の目標処理時間はルテニウムと酸素との反応が飽和する処理時間以下であり、及び／又は、第２工程の目標処理時間はルテニウムと塩素との反応が飽和する処理時間以下であってもよい。
【００１０】
第１工程と第２工程とをセットとした１サイクル当たりのエッチング量とルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との予め取得された関係によれば、第１工程の目標処理時間をルテニウムと酸素との反応が飽和する処理時間以下とし、及び／又は、第２工程の目標処理時間をルテニウムと塩素との反応が飽和する処理時間以下とした場合、１サイクル当たりのエッチング量は、ルテニウム膜の制御温度及び各工程の処理時間の増減に伴って変化する。このため、ルテニウム膜の制御温度をルテニウム膜の厚さの面内分布データに基づいて制御することにより、ルテニウム膜の面内位置ごとにエッチングレートを変更することができる。このため、このエッチング方法によれば、エッチングレートの面内均一性を良好に保つだけでなく、ルテニウム膜の初期膜厚の不均一に起因するエッチング後の残膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる。
【００１１】
一実施形態では、第１工程及び第２工程においては、目標制御温度は１００℃以下であってもよい。一実施形態では、第１工程及び第２工程においては、イオンを引き込むための高周波バイアスを印加してもよい。
【００１２】
一実施形態では、第１工程と第２工程との間にガスを排気する工程をさらに含んでもよい。このエッチング方法によれば、前工程のガスが残留することを回避することができる。
【００１３】
他の側面においてはルテニウム膜のエッチング方法が提供される。このエッチング方法は、第１工程及び第２工程を含む。第１工程においては、酸素含有ガスを用いたプラズマ処理によりルテニウム膜をエッチングする。第２工程においては、塩素含有ガスを用いたプラズマ処理によりルテニウム膜をエッチングする。第１工程と第２工程とは交互に実行される。第１工程においては、ルテニウム膜の表面はルテニウムの揮発性酸化物が生成されることによってエッチングされるとともにルテニウム膜の表面にルテニウムの不揮発性酸化物が生成される。第２工程においては、ルテニウム膜の表面は不揮発性酸化物が除去されることによってエッチングされるとともにルテニウム膜の表面にルテニウムの不揮発性塩化物が生成される。第２工程後の第１工程においては、ルテニウム膜の表面は不揮発性塩化物が除去されること及び揮発性酸化物が生成されることによりエッチングされるとともに不揮発性酸化物が生成される。
【００１４】
このエッチング方法によれば、酸素含有ガスと塩素含有ガスとを交互に使い分けてエッチングするため、エッチングレートが混合ガスのプラズマの分布に依存することを回避することができる。このため、このため、エッチングレートのばらつきを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、ルテニウム膜のエッチングレートのばらつきを抑制することができるエッチング方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、一実施形態に係るエッチング方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は、図１に示されるエッチング方法が適用され得る一例の被加工物の断面図である。
【図３】図３は、図１に示されるエッチング方法の実行に用いることが可能なプラズマ処理装置を例示する図である。
【図４】図４は、酸素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間とＲｕエッチング量との関係を示すグラフである。
【図５】図５の（ａ）は、酸素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間と不揮発性酸化物の表面被覆率との関係を示すグラフである。図５の（ｂ）は、酸素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間と揮発性酸化物の生成量との関係を示すグラフである。図５の（ｃ）は、酸素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間とＲｕエッチング量との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、塩素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間とＲｕエッチング量との関係を示すグラフである。
【図７】図７の（ａ）は、塩素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間と不揮発性塩化物の表面被覆率との関係を示すグラフである。図７の（ｂ）は、塩素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間と揮発性塩化物の生成量との関係を示すグラフである。図７の（ｃ）は、塩素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間とＲｕエッチング量との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、エッチング方法の原理を説明する概念図である。
【図９】図９は、目標制御温度及び目標処理時間を決定する方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、目標制御温度及び目標処理時間を決定する方法の他の例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１の（Ａ）は、ルテニウム膜の面内分布データを説明する図である。図１１の（Ｂ）は、ルテニウム膜の位置ごとの目標エッチングレートを説明する図である。図１１の（Ｃ）は、面内分布データに基づいてエッチングされたルテニウム膜である。
【図１２】図１２は、一実施形態に係るエッチング方法を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、塩素及び酸素の比率とエッチングレートとの関係を示す実験結果である。
【図１４】図１４は、各工程の処理時間と１サイクル当たりのエッチング量との関係を示す実験結果である。
【図１５】図１５は、面内位置と１サイクル当たりのエッチング量との関係を示す実験結果である。
【図１６】図１６は、サイクル回数とＲｕエッチング量との関係を示す実験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附す。
【００１８】
（エッチング方法の概要）
図１は、一実施形態に係るエッチング方法を示すフローチャートである。図１に示されるエッチング方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、ルテニウム膜をエッチングするために実行される。ルテニウム膜とは、ルテニウムで形成された膜である。図２は、方法ＭＴが適用され得る一例の被加工物の断面図である。図２に示される被加工物（以下、「ウエハＷ」という）は、ルテニウム膜Ｌ２を有する。ルテニウム膜Ｌ２は、エッチング対象の膜である。ルテニウム膜Ｌ２は、一例として基板Ｌ１上に形成される。
【００１９】
方法ＭＴの実行には、プラズマ処理装置が用いられる。図３は、方法ＭＴの実行に用いることが可能な一例のプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図３に示されるように、プラズマ処理装置１０は、平行平板の電極を備えるプラズマエッチング装置であり、処理容器１２を備える。処理容器１２は、略円筒形状を有しており、処理空間Ｓｐを画定する。処理容器１２は、例えば、アルミニウムから構成されており、その内壁面には陽極酸化処理が施される。処理容器１２は保安接地される。
【００２０】
処理容器１２の底部上には、略円筒状の支持部１４が設けられる。支持部１４は、例えば、絶縁材料から構成される。支持部１４を構成する絶縁材料は、石英のように酸素を含み得る。支持部１４は、処理容器１２内において、処理容器１２の底部から鉛直方向に延在する。処理容器１２内には、載置台ＰＤが設けられる。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持される。
【００２１】
載置台ＰＤは、載置台ＰＤの上面においてウエハＷを保持する。ウエハＷの主面ＦＷは、載置台ＰＤの上面に接触するウエハＷの裏面の反対側にある。ウエハＷの主面ＦＷは、上部電極３０に向いている。載置台ＰＤは、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを有する。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂを含む。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えばアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状をなしている。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられており、第１プレート１８ａに電気的に接続される。
【００２２】
第２プレート１８ｂ上には、静電チャックＥＳＣが設けられる。静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極を、一対の絶縁層の間、又は一対の絶縁シートの間に配置した構造を有する。静電チャックＥＳＣの電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続される。ウエハＷは、載置台ＰＤに載置されている場合に、静電チャックＥＳＣに接する。ウエハＷの裏面（主面ＦＷの反対側の面）は、静電チャックＥＳＣに接する。静電チャックＥＳＣは、直流電源２２からの直流電圧により生じるクーロン力などの静電力によりウエハＷを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。
【００２３】
第２プレート１８ｂの周縁部上には、ウエハＷのエッジ及び静電チャックＥＳＣを囲むようにフォーカスリングＦＲが配置される。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられる。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えば、石英から構成され得る。
【００２４】
第２プレート１８ｂの内部には、冷媒流路２４が設けられる。冷媒流路２４は、温調機構を構成している。冷媒流路２４には、処理容器１２の外部に設けられたチラーユニット（図示略）から配管２６ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路２４に供給される冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路２４には、冷媒が循環するように供給される。この冷媒の温度を制御することによって、静電チャックＥＳＣによって支持されたウエハＷの温度が制御され得る。
【００２５】
プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられる。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間に供給する。
【００２６】
プラズマ処理装置１０には、ウエハＷの温度を調節する温度調節部ＨＴが設けられる。温度調節部ＨＴは、静電チャックＥＳＣに内蔵される。温度調節部ＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続される。ヒータ電源ＨＰから温度調節部ＨＴへ電力が供給されることにより、静電チャックＥＳＣの温度が調整され、静電チャックＥＳＣ上に載置されるウエハＷの温度が調整される。温度調節部ＨＴは、第２プレート１８ｂ内に埋め込まれてもよい。
【００２７】
温度調節部ＨＴは、熱を発する複数の加熱素子と、当該複数の加熱素子のそれぞれの周囲の温度をそれぞれ検出する複数の温度センサとを備える。複数の加熱素子のそれぞれは、ウエハＷが静電チャックＥＳＣ上に位置合わせされて載置されている場合に、ウエハＷの主面ＦＷの複数の領域ごとに、設けられる。制御部Ｃｎｔは、ウエハＷが静電チャックＥＳＣ上に位置合わせされて載置される場合に、ウエハＷの主面ＦＷの複数の領域のそれぞれに対応する加熱素子及び温度センサを領域と関連付けて認識する。制御部Ｃｎｔは、領域と、この領域に対応する加熱素子及び温度センサとを、複数の領域ごとに、例えば数字や文字などの番号などによって、識別し得る。制御部Ｃｎｔは、一の領域の温度を、当該一の領域に対応する箇所に設けられた温度センサによって検出し、当該一の領域に対する温度調節を、当該一の領域に対応する箇所に設けられた加熱素子によって行う。なお、ウエハＷが静電チャックＥＳＣ上に載置されている場合に一の温度センサによって検出される温度は、ウエハＷのうち当該温度センサ上の領域の温度と同様である。
【００２８】
プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を備える。上部電極３０は、載置台ＰＤの上方において、載置台ＰＤと対向配置される。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行に設けられており、平行平板電極を構成する。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間には、ウエハＷにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓｐが提供される。
【００２９】
上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持される。絶縁性遮蔽部材３２は、絶縁材料から構成されており、例えば、石英のように酸素を含み得る。上部電極３０は、電極板３４及び電極支持体３６を含み得る。電極板３４は処理空間Ｓｐに面しており、電極板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられる。電極板３４は、一実施形態では、シリコンを含有する。別の実施形態では、電極板３４は、酸化シリコンを含有し得る。
【００３０】
電極支持体３６は、電極板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。電極支持体３６は、水冷構造を有し得る。電極支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられる。ガス拡散室３６ａからは、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びる。電極支持体３６には、ガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続される。
【００３１】
ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続される。ガスソース群４０は、複数のガスソースを有する。複数のガスソースは、酸素含有ガスのソース及び塩素含有ガスのソースを含み得る。酸素含有ガスとは、酸素原子を含むガスである。酸素含有ガスの一例は、酸素ガスである。塩素含有ガスとは、塩素原子を含むガスである。塩素含有ガスの一例は、塩素ガスである。複数のガスソースは、希ガスのソースを含んでもよい。希ガスとしては、アルゴンガス、ヘリウムガスといった任意の希ガスが用いられ得る。
【００３２】
バルブ群４２は複数のバルブを含む。流量制御器群４４はマスフローコントローラといった複数の流量制御器を含む。ガスソース群４０の複数のガスソースそれぞれは、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続される。したがって、プラズマ処理装置１０は、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、処理容器１２内に供給することが可能である。
【００３３】
プラズマ処理装置１０では、処理容器１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられる。デポシールド４６は、支持部１４の外周にも設けられる。デポシールド４６は、処理容器１２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止する。デポシールド４６は、アルミニウム材にＹ２Ｏ３などのセラミックスを被覆することにより構成され得る。デポシールドは、Ｙ２Ｏ３の他に、例えば、石英のように酸素を含む材料から構成され得る。
【００３４】
処理容器１２の底部側、かつ、支持部１４と処理容器１２の側壁との間には排気プレート４８が設けられる。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３などのセラミックスを被覆することにより構成され得る。排気プレート４８の下方、かつ、処理容器１２には、排気口１２ｅが設けられる。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続される。排気装置５０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有する。排気装置５０は、処理容器１２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。処理容器１２の側壁にはウエハＷの搬入出口１２ｇが設けられる。搬入出口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能に構成される。
【００３５】
プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４をさらに備える。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源であり、２７〜１００［ＭＨｚ］の周波数、一例においては６０［ＭＨｚ］の高周波電力を発生する。また、第１の高周波電源６２は、パルス仕様を備えており、周波数５〜１０［ｋＨｚ］、Ｄｕｔｙ５０〜１００％で制御可能である。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して上部電極３０に接続される。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されてもよい。
【００３６】
第２の高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための第２の高周波電力、すなわち高周波バイアス電力を発生する電源であり、４００［ｋＨｚ］〜４０．６８［ＭＨｚ］の範囲内の周波数、一例においては１３．５６［ＭＨｚ］の周波数の高周波バイアス電力を発生する。また、第２の高周波電源６４は、パルス仕様を備えており、周波数５〜４０［ｋＨｚ］、Ｄｕｔｙ２０〜１００％で制御可能である。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続される。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。
【００３７】
プラズマ処理装置１０は、電源７０をさらに備える。電源７０は、上部電極３０に接続される。電源７０は、処理空間Ｓｐ内に存在する正イオンを電極板３４に引き込むための電圧を、上部電極３０に印加する。一例においては、電源７０は、負の直流電圧を発生する直流電源である。このような電圧が電源７０から上部電極３０に印加されると、処理空間Ｓｐに存在する正イオンが、電極板３４に衝突する。これにより、電極板３４から二次電子及び／又はシリコンが放出される。
【００３８】
プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔをさらに備え得る。制御部Ｃｎｔは、プログラム可能なコンピュータ装置といった制御器であり得る。制御部Ｃｎｔは、レシピに基づくプログラムに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御し得る。例えば、制御部Ｃｎｔは、制御信号により、ガスソース群４０から供給されるガスの選択及び流量を制御する。制御部Ｃｎｔは、制御信号により、排気装置５０の排気を制御する。制御部Ｃｎｔは、制御信号により、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４からの電力供給を制御する。制御部Ｃｎｔは、制御信号により、電源７０からの電圧印加を制御する。制御部Ｃｎｔは、制御信号により、ヒータ電源ＨＰの電力供給を制御する。制御部Ｃｎｔは、制御信号により、チラーユニットからの冷媒流量及び冷媒温度を制御する。方法ＭＴの各工程は、制御部Ｃｎｔによる制御によってプラズマ処理装置１０の各部を動作させることによって実行され得る。制御部Ｃｎｔの記憶部には、方法ＭＴを実行するためのコンピュータプログラム、及び、方法ＭＴの実行に用いられる各種のデータＤＴが、読出し自在に格納されている。
【００３９】
（エッチング方法の詳細）
方法ＭＴの詳細は、方法ＭＴがプラズマ処理装置１０を用いて図２に示されるウエハＷに適用される場合を例として説明される。方法ＭＴは、プラズマ処理装置１０の処理容器１２内、即ち、処理空間Ｓｐの中にウエハＷが配置された状態で実行される。処理空間Ｓｐの中では、ウエハＷは、静電チャックＥＳＣ上に載置され、静電チャックＥＳＣによって保持される。図１に示されるように、方法ＭＴは、工程Ｓ１０（第１工程の一例）及び工程Ｓ１４（第２工程の一例）を含む。
【００４０】
工程Ｓ１０において、制御部Ｃｎｔは、酸素含有ガスを用いたプラズマ処理によりルテニウム膜Ｌ２をエッチングする。酸素含有ガスを用いたプラズマ処理とは、酸素含有ガスによって生成されたプラズマを用いてウエハＷを処理することである。制御部Ｃｎｔは、所定のエッチング条件でプラズマ処理を実行する。エッチング条件は、目標制御温度及び目標処理時間を含む。目標制御温度は、ウエハＷの目標となる予め設定された温度である。目標処理時間は、プラズマ処理の目標となる予め設定された時間である。目標制御温度は１００℃以下であってもよい。目標制御温度及び目標処理時間の決定方法については後述する。工程Ｓ１０においては、制御部Ｃｎｔは、ウエハＷの温度が目標制御温度となるように、ヒータ電源ＨＰ及び温度調節部ＨＴを制御する。工程Ｓ１０においては、制御部Ｃｎｔは、処理容器１２内、即ち処理空間Ｓｐの中で、酸素ガスのプラズマを生成する。制御部Ｃｎｔは、イオンを引き込むための高周波バイアスを印加してもよい。制御部Ｃｎｔは、目標処理時間の間、ウエハＷをプラズマエッチングする。
【００４１】
工程Ｓ１４において、制御部Ｃｎｔは、塩素含有ガスを用いたプラズマ処理によりルテニウム膜Ｌ２をエッチングする。塩素含有ガスを用いたプラズマ処理とは、塩素含有ガスによって生成されたプラズマを用いてウエハＷを処理することである。制御部Ｃｎｔは、所定のエッチング条件でプラズマ処理を実行する。エッチング条件は、目標制御温度及び目標処理時間を含む。目標制御温度は１００℃以下であってもよい。目標制御温度及び目標処理時間の決定方法については後述する。工程Ｓ１４においては、制御部Ｃｎｔは、ウエハＷの温度が目標制御温度となるように、ヒータ電源ＨＰ及び温度調節部ＨＴを制御する。工程Ｓ１０においては、制御部Ｃｎｔは、処理容器１２内、即ち処理空間Ｓｐの中で、塩素ガスのプラズマを生成する。制御部Ｃｎｔは、イオンを引き込むための高周波バイアスを印加してもよい。制御部Ｃｎｔは、目標処理時間の間、ウエハＷをプラズマエッチングする。
【００４２】
続いて、工程Ｓ１６において、制御部Ｃｎｔは、実行サイクル数が予め設定された目標サイクル数と等しいか否かを判定する。サイクル数は、工程Ｓ１０と工程Ｓ１４とを１セットとしてカウントされ得る。一例として、工程Ｓ１０と工程Ｓ１４とを交互に１回実行した場合、サイクル数は「１」となる。一例として、工程Ｓ１０と工程Ｓ１４とを交互に２回実行した場合、サイクル数は「２」となる。
【００４３】
制御部Ｃｎｔは、実行サイクル数が予め設定された目標サイクル数と等しくないと判定された場合、工程Ｓ１０から処理を再度実行する。制御部Ｃｎｔは、実行サイクル数が予め設定された目標サイクル数と等しい場合、図１に示されたフローチャートを終了する。このように、方法ＭＴによれば、目標サイクル数となるまで、工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４は交互に実行される。
【００４４】
（エッチング原理）
最初に、工程Ｓ１０のエッチング原理が説明される。図４は、酸素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間とＲｕエッチング量との関係を示すグラフである。図４に示されるグラフの横軸は処理時間、縦軸はＲｕエッチング量である。図４に示されるように、ルテニウム膜の表面には、酸素含有ガスのプラズマによる化学反応によって、揮発性のルテニウム酸化物が生成される。揮発性酸化物の一例は、ＲｕＯ３（ｇ）やＲｕＯ４（ｇ）である。揮発性酸化物が生成されることにより、ルテニウム膜の表面はエッチングされる。
【００４５】
さらに、ルテニウム膜の表面には、酸素含有ガスのプラズマによる化学反応によって、不揮発性のルテニウム酸化物が生成される。不揮発性酸化物の一例は、ＲｕＯ２（ｓ）である。ＲｕＯ２（ｓ）などの不揮発性酸化物は、処理時間の経過とともにルテニウム膜の表面を覆う。ルテニウム膜の表面に不揮発性酸化物が生成された場合、ルテニウム膜の表面のうち揮発性酸化物が形成される領域（反応サイト）が減少する。反応サイトの減少に伴い、不揮発性酸化物の生成量は減少する。例えば揮発性酸化物の表面被覆率が７０％となる処理時間を超えた処理時間においては、Ｒｕエッチング量は大きく増加しなくなる。表面被覆率とは、占有されている反応サイトの割合である。表面被覆率が１００％となる処理時間ではプラズマによる化学反応が著しく進まなくなる。プラズマによる化学反応が飽和した状態となった場合、エッチングストップが起こり、処理時間を長くしてもＲｕエッチング量は略一定値となる。以下では、表面の反応サイトが０％に近づき、反応が進まない現象を自己制限（Self-limiting）という。自己制限が確認される処理時間帯を自己制限領域という。完全な自己制限となる前に反応の進行速度が低下する現象を準自己制限（Sub Self-limiting）という。準自己制限が確認される処理時間帯を準自己制限領域という。一例として、準自己制限領域は、表面被覆率が７０％〜１００％となる処理時間である。
【００４６】
図５の（ａ）〜図５の（ｃ）は、不揮発性酸化物の表面被覆率と揮発性酸化物の生成量とＲｕエッチング量とを対比させたグラフである。図５の（ａ）は、酸素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間と不揮発性酸化物の表面被覆率との関係を示すグラフである。図５の（ｂ）は、酸素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間と揮発性酸化物の生成量との関係を示すグラフである。図５の（ｃ）は、酸素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間とＲｕエッチング量との関係を示すグラフである。図５の（ａ）〜図５の（ｃ）において、横軸は処理時間である。
【００４７】
酸素含有ガスによるプラズマによって、Ｒｕ＋２Ｏ＊→ＲｕＯ２（ｓ）といった化学反応により、ルテニウム膜の表面に不揮発性酸化物が生成される。それと同時に、Ｒｕ＋４Ｏ＊→ＲｕＯ４（ｇ）といった化学反応により、ルテニウム膜の表面で揮発性酸化物が生成される。図５の（ａ）に示されるように、処理時間が経過するにつれてＲｕＯ２（ｓ）の表面被覆率が増加する。図５の（ｂ）に示されるように、ＲｕＯ２（ｓ）の表面被覆率の増加に応じてＲｕＯ４（ｇ）の生成量が減少する。図５の（ｃ）に示されるように、ＲｕＯ４（ｇ）の生成量の減少に応じてＲｕエッチング量の増加量が小さくなる。このように、酸素含有ガスによるプラズマエッチングでは、一回の工程でエッチングできる量が限定される。
【００４８】
続いて、工程Ｓ１４のエッチング原理が説明される。図６は、塩素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間とＲｕエッチング量との関係を示すグラフである。図６に示されるグラフの横軸は処理時間、縦軸はＲｕエッチング量である。以下の説明では、工程Ｓ１４の前に工程Ｓ１０が実行される場合が例示される。図６に示されるように、ルテニウム膜の表面には、塩素含有ガスのプラズマによる化学反応によって、不揮発性酸化物から揮発性のルテニウム塩化物が生成される。揮発性塩化物の一例は、ＲｕＯｘＣｌｙ（ｇ）である。ＲｕＯｘＣｌｙ（ｇ）などの揮発性塩化物が生成されることにより、ルテニウム膜の表面はエッチングされる。
【００４９】
不揮発性酸化物は、揮発性塩化物に変化して蒸発するため、処理時間の経過に伴って減少する。このため、時間経過とともにＲｕエッチング量は減少する。さらに、ルテニウム膜の表面には、塩素含有ガスのプラズマによる化学反応によって、不揮発性のルテニウム塩化物が生成される。不揮発性塩化物の一例は、ＲｕＣｌ３（ｓ）である。ＲｕＣｌ３（ｓ）などの不揮発性塩化物は、処理時間の経過とともにルテニウム膜の表面を覆う。例えば揮発性塩化物の表面被覆率が７０％となる処理時間を超えた処理時間においては、Ｒｕエッチング量は大きく増加しなくなる。表面被覆率が１００％となる処理時間ではプラズマによる化学反応が著しく進まなくなる。プラズマによる化学反応が飽和した状態となった場合、エッチングストップが起こり、処理時間を長くしてもＲｕエッチング量は略一定値となる。このように、塩素含有ガスのプラズマエッチングにおいても、自己制限と準自己制限とが存在する。
【００５０】
図７の（ａ）〜図７の（ｃ）は、不揮発性塩化物の表面被覆率と揮発性塩化物の生成量とＲｕエッチング量とを対比させたグラフである。図７の（ａ）は、塩素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間と不揮発性塩化物の表面被覆率との関係を示すグラフである。図７の（ｂ）は、塩素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間と揮発性塩化物の生成量との関係を示すグラフである。図７の（ｃ）は、塩素含有ガスによるプラズマエッチングにおける処理時間とＲｕエッチング量との関係を示すグラフである。図７の（ａ）〜図７の（ｃ）において、横軸は処理時間である。
【００５１】
塩素含有ガスによるプラズマの化学反応により、ルテニウム膜の表面に存在した不揮発性酸化物は揮発性塩化物へと変化する。それと同時に、塩素含有ガスによるプラズマの化学反応により、ルテニウム膜の表面で不揮発性塩化物が生成される。図７の（ａ）に示されるように、処理時間が経過するにつれてＲｕＣｌ３（ｓ）の表面被覆率が増加する。図７の（ｂ）に示されるように、ＲｕＣｌ３（ｓ）の表面被覆率が増加（ＲｕＯ２（ｓ）の表面被覆率の減少）に応じてＲｕＯｘＣｌｙ（ｇ）の生成量が減少する。図７の（ｃ）に示されるように、ＲｕＯｘＣｌｙ（ｇ）の生成量の減少に応じてＲｕエッチング量の増加量が小さくなる。このように、塩素含有ガスによるプラズマエッチングでは、一回の工程でエッチングできる量が限定される。
【００５２】
（交互実施による表面更新）
方法ＭＴにおいては、工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４は交互に実行される。工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４が交互に実行されることにより、工程Ｓ１０で発生したエッチング阻害要因は次の工程Ｓ１４で除去される。同様に、工程Ｓ１４で発生したエッチング阻害要因は次の工程Ｓ１０で除去される。
【００５３】
図８は、エッチング方法の原理を説明する概念図である。図８の状態（Ａ）に示されるように、工程Ｓ１０が行われた場合、酸素ラジカルによって不揮発性酸化物（例えばＲｕＯ２）と揮発性酸化物（例えばＲｕＯ４）が生成される。揮発性酸化物が生成されることにより、ルテニウム膜はエッチングされる。続いて、状態（Ｂ）に示されるように、不揮発性酸化物がルテニウム膜の表面を覆い、揮発性酸化物の生成量が低下する。揮発性酸化物の生成量が低下することにより、Ｒｕエッチング量が減少する（自己制限）。続いて工程Ｓ１４が行われた場合、状態（Ｃ）に示されるように、塩素ラジカルによって不揮発性酸化物から揮発性塩化物（例えばＲｕＯｘＣｌｙ）が生成される。揮発性塩化物が生成されることにより、ルテニウム膜はエッチングされる。続いて、状態（Ｄ）に示されるように、不揮発性酸化物が取り除かれ、代わりに不揮発性塩化物（例えばＲｕＣｌ３）がルテニウム膜の表面を覆い、揮発性塩化物の生成量が低下する。揮発性塩化物の生成量が低下することにより、Ｒｕエッチング量が減少する（自己制限）。再び工程Ｓ１０が行われた場合、酸素ラジカルによって不揮発性塩化物が取り除かれ、状態（Ａ）へと戻る。このように、工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４が交互に実行されることにより、ルテニウム膜の表面は更新される。
【００５４】
（目標制御温度及び目標処理時間の決定）
工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４は、それぞれ自己制限が存在するため、工程Ｓ１０と工程Ｓ１４とをセットとした１サイクル当たりのＲｕエッチング量は、ある処理時間以上においては一定値となる。そして、１サイクル当たりのＲｕエッチング量が飽和するまでの処理時間は、ルテニウム膜の制御温度に依存する。１サイクル当たりのエッチング量とルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との関係を予め取得しておくことにより、制御部Ｃｎｔは、目標となる１サイクル当たりのＲｕエッチング量を達成する目標制御温度及び目標処理時間を決定することができる。以下、１サイクル当たりのエッチング量をＥＰＣ（Etch per cycle）ともいう。
【００５５】
図９は、目標制御温度及び目標処理時間を決定する方法の一例を示すフローチャートである。図９に示されるフローチャートは、例えば制御部Ｃｎｔにより実行される。
【００５６】
工程Ｓ３０において、制御部Ｃｎｔは、ＥＰＣとルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との関係を取得する。制御部Ｃｎｔは、例えば、後述する図１４に示されるように、各工程の処理時間とＥＰＣとの関係を制御温度ごとに取得する。この関係は、例えばプラズマ処理装置１０により予め取得され、制御部Ｃｎｔの記憶部に記憶されていてもよい。この関係は、例えば他のプラズマ処理装置により予め取得され、制御部Ｃｎｔの記憶部に記憶されていてもよい。制御部Ｃｎｔは、記憶部を参照することにより、ＥＰＣとルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との関係を取得する。制御部Ｃｎｔは、通信を介してＥＰＣとルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との関係を取得してもよい。
【００５７】
工程Ｓ３２において、制御部Ｃｎｔは、取得された関係に基づいて工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４の目標制御温度及び目標処理時間を決定する。制御部Ｃｎｔは、工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４の目標制御温度及び目標処理時間として、共通の目標制御温度及び目標処理時間を決定する。制御部Ｃｎｔは、例えば目標制御温度を、予め取得された関係に対応する温度範囲に設定する。制御部Ｃｎｔは、一例として目標制御温度を１００℃以下に設定する。制御部Ｃｎｔは、一例として目標制御温度を２５℃〜８０℃の範囲で設定してもよい。制御部Ｃｎｔは、設定された目標制御温度と上述した関係とに基づいて、ＥＰＣが飽和するまでの処理時間を決定する。そして、制御部Ｃｎｔは、目標処理時間を、ＥＰＣが飽和するまでの処理時間以上に設定する。つまり、制御部Ｃｎｔは、目標処理時間を、ルテニウムと酸素との反応が飽和する処理時間以上であって、かつ、ルテニウムと塩素との反応が飽和する処理時間以上に設定する。制御部Ｃｎｔは、工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４の目標制御温度及び目標処理時間をそれぞれ独立に決定してもよい。この場合、制御部Ｃｎｔは、工程Ｓ１０の目標処理時間を、ルテニウムと酸素との反応が飽和する処理時間以上に設定し、工程Ｓ１４の目標処理時間をルテニウムと塩素との反応が飽和する処理時間以上に設定する。工程Ｓ３２が終了した場合、図９に示されるフローチャートが終了する。
【００５８】
図９に示されるフローチャートが実行されることにより、図１に示される方法ＭＴにおいて、ＥＰＣが飽和する処理時間でエッチングされる（自己制限領域でのエッチング）。目標制御温度及び目標処理時間の決定は、上述した手法に限定されない。例えば、ＥＰＣが温度に依存する処理時間帯（準自己制限領域）に基づいて目標制御温度及び目標処理時間が決定されてもよい。
【００５９】
図１０は、目標制御温度及び目標処理時間を決定する方法の他の例を示すフローチャートである。図１０に示されるフローチャートは、例えば制御部Ｃｎｔにより実行される。
【００６０】
工程Ｓ４０において、制御部Ｃｎｔは、ＥＰＣとルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との関係を取得する。工程Ｓ４０は、図９の工程Ｓ３０と同一である。
【００６１】
工程Ｓ４２において、制御部Ｃｎｔは、ルテニウム膜の厚さの面内分布データを取得する。面内分布データとは、ルテニウム膜の位置ごとの厚さの分布を示すデータである。図１１の（Ａ）は、ルテニウム膜の面内分布データを説明する図である。図１１の（Ａ）に示されるように、ルテニウム膜の位置ＰＯごとに厚さＤＥが異なる場合がある。制御部Ｃｎｔは、面内分布データとして、位置ＰＯと厚さＤＥとを関連付けたデータを取得する。面内分布データは、予め取得され、制御部Ｃｎｔの記憶部に記憶されていてもよい。この場合、制御部Ｃｎｔは、記憶部を参照することにより、面内分布データを取得する。制御部Ｃｎｔは、通信を介して面内分布データを取得してもよい。
【００６２】
工程Ｓ４４において、制御部Ｃｎｔは、厚さの面内分布データと、工程Ｓ４０にて取得された関係とに基づいて、工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４の目標制御温度及び目標処理時間を決定する。具体的な一例として、制御部Ｃｎｔは、厚さの面内分布データに基づいて、ルテニウム膜が均一な厚さとなるようにルテニウム膜の位置ごとに目標エッチングレートを決定する。図１１の（Ｂ）は、ルテニウム膜の位置ごとの目標エッチングレートを説明する図である。図１１の（Ｂ）において、目標エッチングレートの大きさが矢印の長さで表現されている。図１１の（Ｂ）に示されるように、例えばエッジ付近が中央に比べて厚い場合には、エッジ付近のエッチングレートは中央のエッチングレートと比べて大きく決定される。これにより、ルテニウム膜は均一な厚さとすることができる。次に、制御部Ｃｎｔは、目標処理時間を決定する。制御部Ｃｎｔは、目標処理時間として、ルテニウムと酸素との反応が飽和する処理時間以下であって、かつ、ルテニウムと塩素との反応が飽和する処理時間以下に決定する。この場合、準自己制限領域でエッチング量が制御される。次に、制御部Ｃｎｔは、目標処理時間と工程Ｓ４０にて取得された関係とに基づいて、位置ごとの目標エッチングレートを達成するための、位置ごとの目標制御温度を決定する。制御部Ｃｎｔは、工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４の目標制御温度及び目標処理時間をそれぞれ独立に決定してもよい。この場合、制御部Ｃｎｔは、工程Ｓ１０の目標処理時間を、ルテニウムと酸素との反応が飽和する処理時間以下に設定し、及び／又は、工程Ｓ１４の目標処理時間をルテニウムと塩素との反応が飽和する処理時間以下に設定する。これにより、工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４の少なくも一方において、準自己制限領域でエッチング量が制御される。工程Ｓ４４が終了した場合、図１０に示されるフローチャートが終了する。
【００６３】
図１０に示されるフローチャートが実行されることにより、図１に示される方法ＭＴにおいて、ＥＰＣが飽和する処理時間以下で、かつ、ルテニウム膜の面内温度分布が制御された状態で、エッチングされる（準自己制限領域でのエッチング）。これにより、図１１の（Ｃ）に示されるように、面内均一性に優れたエッチングを行うことができる。
【００６４】
（エッチング方法の他の例）
方法ＭＴは、種々の変形が可能である。図１２は、一実施形態に係るエッチング方法を示すフローチャートである。図１２に示されるエッチング方法（以下、「方法ＭＴ１」という）は、ルテニウム膜をエッチングするために実行される。方法ＭＴと方法ＭＴ１とは、排気処理を含む点が相違し、その他は同一である。
【００６５】
方法ＭＴ１は、プラズマ処理装置１０の処理容器１２内、即ち、処理空間Ｓｐの中にウエハＷが配置された状態で実行される。処理空間Ｓｐの中では、ウエハＷは、静電チャックＥＳＣ上に載置され、静電チャックＥＳＣによって保持される。図１２に示されるように、方法ＭＴ１は、工程Ｓ１００（第１工程の一例）及び工程Ｓ１４０（第２工程の一例）を含む。
【００６６】
工程Ｓ１００において、制御部Ｃｎｔは、酸素含有ガスを用いたプラズマ処理によりルテニウム膜Ｌ２をエッチングする。工程Ｓ１００は、図１の工程Ｓ１０と同一である。
【００６７】
工程Ｓ１２０において、制御部Ｃｎｔは、排気処理として、酸素含有ガスが処理空間Ｓｐから排気されるまで待機する。
【００６８】
次に、工程Ｓ１４０において、制御部Ｃｎｔは、塩素含有ガスを用いたプラズマ処理によりルテニウム膜Ｌ２をエッチングする。工程Ｓ１４０は、図１の工程Ｓ１４と同一である。
【００６９】
続いて、工程Ｓ１６０において、制御部Ｃｎｔは、実行サイクル数が予め設定された目標サイクル数と等しいか否かを判定する。工程Ｓ１６０は、図１の工程Ｓ１６と同一である。制御部Ｃｎｔは、実行サイクル数が予め設定された目標サイクル数と等しくないと判定された場合、工程Ｓ１８０において、制御部Ｃｎｔは、排気処理として、塩素含有ガスが処理空間Ｓｐから排気されるまで待機する。そして、制御部Ｃｎｔは、工程Ｓ１００から処理を再度実行する。制御部Ｃｎｔは、実行サイクル数が予め設定された目標サイクル数と等しい場合、図１２に示されたフローチャートを終了する。このように、方法ＭＴ１によれば、目標サイクル数となるまで、工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４は交互に実行されるとともに、工程Ｓ１０と工程Ｓ１４との間にガスを排気する工程が行われる。
【００７０】
（実施形態のまとめ）
方法ＭＴによれば、酸素含有ガスと塩素含有ガスとを交互に使い分けてエッチングするため、エッチングレートが混合ガスのプラズマの分布に依存することを回避することができる。このため、エッチングレートのばらつきを抑制することができる。さらに、方法ＭＴによれば、新規の知見に基づいてルテニウム膜のエッチングレートを精度良く制御することができる。新規の知見とは、酸素含有ガスと塩素含有ガスとを用いてルテニウム膜をプラズマエッチングする場合において、工程Ｓ１０と工程Ｓ１４とをセットとした１サイクル当たりのエッチング量は、ルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間とを用いて精度良く制御できるというものである。つまり、１サイクル当たりのエッチング量とルテニウム膜の制御温度と各工程の処理時間との予め取得された関係を用いることによって、目標エッチング量を達成する目標制御温度及び目標処理時間を決定することができる。このため、方法ＭＴによれば、新規の知見に基づいて決定された目標制御温度及び目標処理時間でルテニウム膜をエッチングすることにより、エッチングレートのばらつきを一層抑制することができる。また、各工程の処理時間と１サイクル当たりのエッチング量との関係を用いて、エッチングの初期段階はＥＰＣを大きくし、エッチングの最終段階においてＥＰＣを小さくすることによりエッチング精度を向上させることもできる。このように、処理時間と制御温度とをエッチング量の制御のパラメータとして利用できることができる。
【００７１】
方法ＭＴによれば、ある目標制御温度において目標制御時間を自己制限領域での処理時間とすることにより、工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４においてエッチングストップを発生させることができる。これにより、方法ＭＴによれば、１サイクル当たりのエッチング量を一定に制御することができる。
【００７２】
方法ＭＴによれば、厚さの面内分布データに基づいてルテニウム膜の面内温度分布を制御することにより、ルテニウム膜の面内位置ごとにエッチングレートを変更することができる。このため、このエッチング方法によれば、エッチングレートの面内均一性を良好に保つだけでなく、ルテニウム膜の初期膜厚の不均一に起因するエッチング後の残膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる。
【００７３】
方法ＭＴ１によれば、前工程のガスが残留することを回避することができる。
【００７４】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、方法ＭＴは、誘導結合型のプラズマ処理装置マイクロ波といった表面波を用いてガスを励起させるプラズマ処理装置といった任意のタイプのプラズマ処理装置を用いて実行されてもよい。また、方法ＭＴにおいて、工程Ｓ１０と工程Ｓ１４のいずれが先に実行されてもよい。
【００７５】
以下、方法ＭＴの評価のために実施した種々の実験について説明する。なお、本開示は以下の実験に限定されるものではない。
【００７６】
（エッチングストップの確認）
酸素ガス及び塩素ガスの比率を変更した処理ガスを用いて、ルテニウム膜をエッチングした。プラズマ処理の条件を以下に示す。
第１の高周波：１００ＭＨｚ、５０Ｗ
処理空間Ｓｐの圧力：１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）
処理ガス中の各ガスの流量比率
Ｃｌ２／Ｏ２比率：０％〜１００％
ウエハＷの制御温度：２５℃
【００７７】
処理ガス中の酸素ガスと塩素ガスとの比ごとにルテニウム膜のエッチングレートを測定した。結果を図１３に示す。図１３は、塩素及び酸素の比率とエッチングレートとの関係を示す実験結果である。横軸はＣｌ２／Ｏ２比率［％］であり、縦軸がエッチングレート［ｎｍ／ｍｉｎ］である。図１３に示されるように、混合比１０％〜２０％ときにエッチングレートが最も大きくなった。混合比０％（つまりＯ２ガス単体）の場合、及び、混合比１００％（つまりＣｌ２ガス単体）の場合、ルテニウム膜のエッチングレートが０［ｎｍ／ｍｉｎ］になることが確認された。このため、方法ＭＴにおける工程Ｓ１０（酸素含有ガスによるエッチング）及び工程Ｓ１４（塩素含有ガスによるエッチング）において、エッチングストップが発生することが確認された。
【００７８】
（自己制限の確認）
方法ＭＴにおける工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４の処理時間を変更してルテニウム膜をエッチングした。プラズマ処理の条件を以下に示す。
＜工程Ｓ１０＞
第１の高周波：１００ＭＨｚ、５０Ｗ
処理空間Ｓｐの圧力：１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）
処理ガス：Ｏ２
処理ガスの流量：２００ｓｃｃｍ
ウエハＷの制御温度：２５℃、８０℃
処理時間：１５ｓｅｃ〜１８０ｓｅｃ
＜工程Ｓ１４＞
第１の高周波：１００ＭＨｚ、５０Ｗ
処理空間Ｓｐの圧力：１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）
処理ガス：Ｃｌ２
処理ガスの流量：２００ｓｃｃｍ
ウエハＷの制御温度：２５℃、８０℃
処理時間：１５ｓｅｃ〜１８０ｓｅｃ
＜サイクル数＞
５回
【００７９】
工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４の処理時間ごとに、１サイクル当たりのエッチング量を測定した。工程Ｓ１０と工程Ｓ１４との処理時間及び制御温度は同一とした。結果を図１４に示す。図１４は、各工程の処理時間と１サイクル当たりのエッチング量との関係を示す実験結果である。横軸は各工程の処理時間［ｓｅｃ］、縦軸はＥＰＣ［ｎｍ／ｃｙｃｌｅ］である。図１４に示されるように、制御温度２５℃においては、処理時間が１２０ｓｅｃ以上となったときに、１サイクル当たりのエッチング量は略一定となり、自己制限が確認された。制御温度８０℃においては、処理時間が３０ｓｅｃ以上となったときに、１サイクル当たりのエッチング量は略一定となり、自己制限が確認された。このように、制御温度２５℃、８０℃において、ルテニウム膜のエッチング量が一定となる自己制限が存在することが確認された。さらに、自己制限となるまでの処理時間、つまり準自己制限領域においては、ルテニウム膜のエッチング量は温度に依存することが確認された。このように、準自己制限領域において処理時間と制御温度とを変更することにより、エッチング量を自己制限以下の範囲で変更できることが確認された。
【００８０】
（面内均一性の確認）
方法ＭＴによりルテニウム膜をエッチングした。プラズマ処理の条件を以下に示す。
＜工程Ｓ１０＞
第１の高周波：１００ＭＨｚ、５０Ｗ
処理空間Ｓｐの圧力：１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）
処理ガス：Ｏ２
処理ガスの流量：２００ｓｃｃｍ
ウエハＷの制御温度：２５℃
処理時間：１２０ｓｅｃ
＜工程Ｓ１４＞
第１の高周波：１００ＭＨｚ、５０Ｗ
処理空間Ｓｐの圧力：１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）
処理ガス：Ｃｌ２
処理ガスの流量：２００ｓｃｃｍ
ウエハＷの制御温度：２５℃
処理時間：１２０ｓｅｃ
＜サイクル数＞
１５回
【００８１】
ウエハＷの面内位置ごとの１サイクル当たりのエッチング量を確認した。結果を図１５に示す。図１５は、面内位置と１サイクル当たりのエッチング量との関係を示す実験結果である。横軸は面内位置［ｍｍ］、縦軸はＥＰＣ［ｎｍ／ｃｙｃｌｅ］である。面内位置は、ウエハＷの中心を原点位置としている。図１５に示されるように、ウエハＷの中心（０ｍｍ）、中間（６７．５ｍｍ）、エッジ（１３５ｍｍ）におけるエッチング量は、略同程度であることが確認された。つまり、工程Ｓ１０と工程Ｓ１４とを交互に実行することで、面内のエッチングレートのばらつきが抑制されることが確認された。
【００８２】
（サイクルごとの処理均一性の確認）
方法ＭＴにおける工程Ｓ１０及び工程Ｓ１４のサイクル数を変更してルテニウム膜をエッチングした。プラズマ処理の条件を以下に示す。
＜工程Ｓ１０＞
第１の高周波：１００ＭＨｚ、５０Ｗ
処理空間Ｓｐの圧力：１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）
処理ガス：Ｏ２
処理ガスの流量：２００ｓｃｃｍ
ウエハＷの制御温度：２５℃
処理時間：１２０ｓｅｃ
＜工程Ｓ１４＞
第１の高周波：１００ＭＨｚ、５０Ｗ
処理空間Ｓｐの圧力：１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）
処理ガス：Ｃｌ２
処理ガスの流量：２００ｓｃｃｍ
ウエハＷの制御温度：２５℃
処理時間：１２０ｓｅｃ
＜サイクル数＞
１回〜５回
【００８３】
サイクル数ごとに、１サイクル当たりのエッチング量を測定した。結果を図１６に示す。図１６は、サイクル数とＲｕエッチング量との関係を示す実験結果である。横軸はサイクルス数、縦軸はエッチング量［ｎｍ］である。図１６に示されるように、サイクル数に応じて直線的にエッチング量が比例することが確認された。つまり、各サイクルにおけるエッチング量が一定であること（各サイクルのＥＰＣは一定であること）が確認された。
【符号の説明】
【００８４】
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１２ｅ…排気口、１２ｇ…搬入出口、１４…支持部、１８ａ…第１プレート、１８ｂ…第２プレート、２２…直流電源、２３…スイッチ、２４…冷媒流路、２６ａ…配管、２６ｂ…配管、２８…ガス供給ライン、３０…上部電極、３２…絶縁性遮蔽部材、３４…電極板、３４ａ…ガス吐出孔、３６…電極支持体、３６ａ…ガス拡散室、３６ｂ…ガス通流孔、３６ｃ…ガス導入口、３８…ガス供給管、４０…ガスソース群、４２…バルブ群、４４…流量制御器群、４６…デポシールド、４８…排気プレート、５０…排気装置、５２…排気管、５４…ゲートバルブ、６２…第１の高周波電源、６４…第２の高周波電源、６６…整合器、６８…整合器、７０…電源、Ｃｎｔ…制御部、ＤＴ…データ、ＥＳＣ…静電チャック、ＦＲ…フォーカスリング、ＦＷ…主面、ＨＰ…ヒータ電源、ＨＴ…温度調節部、ＰＤ…載置台、Ｓｐ…処理空間、Ｗ…ウエハ。
【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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