(57)【要約】【課題】  微細なメタルゲート電極であっても、安定したエッチングを行うことができるプラズマエッチング方法、及びプラズマエッチング装置を提供する。【解決手段】  まず、チャンバ１の内壁に被覆膜が形成される。次に、当該被覆膜が形成された状況下で、ウエハ７のエッチング処理が行われ、その後当該エッチング処理の過程で上記被覆膜上に付着した反応生成物が、上記被覆膜とともにエッチング除去される。そして、これら各工程が、上記エッチング処理が開始される時のチャンバ内壁の状態が、常に、略同一となる頻度で実施される。これにより、例えば、上記被覆膜の除去を、１つの被加工体のエッチング処理が終了する度に行うことで、チャンバ内が常に同一の状態で、被加工体のエッチング処理を行うことが可能となる。このため、微細なパターンを形成するエッチング処理であっても、再現性のよい、安定した加工を行うことができる。【選択図】  図２
2007005381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に維持されたプラズマにより、被加工体のエッチング処理を行うプラズマエッチング方法において、
前記チャンバの内壁に被覆膜を形成するステップと、
前記被覆膜が形成された状況下で、被加工体のエッチング処理を行うステップと、
前記エッチング処理の過程で前記被覆膜上に付着した反応生成物を、前記被覆膜とともにエッチング除去するステップとを有し、
前記エッチング処理を開始する時のチャンバ内壁の状態を、常に、略同一にすることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
前記被覆膜が、当該被覆膜の形成直後にエッチング処理が行われる被加工体の成分元素を含有する請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項３】
前記被加工体が金属元素を含有する場合、前記被覆膜が当該金属元素を含有する請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４】
前記被覆膜が、当該被覆膜の成分元素からなる材料基板をスパッタエッチングすることにより形成される請求項１から３のいずれかに記載のプラズマエッチング方法。
【請求項５】
前記被覆膜が、化学気相成長法により形成される請求項１から３のいずれか記載のプラズマエッチング方法。
【請求項６】
前記被覆膜の除去が、１つの被加工体のエッチング処理が終了する度に実施される請求項１から５のいずれかに記載のプラズマエッチング方法。
【請求項７】
チャンバ内に維持されたプラズマにより、被加工体のエッチング処理を行うプラズマエッチング装置において、
前記チャンバの内壁に被覆膜を形成する被覆膜形成手段と、
被加工体のエッチング処理に使用されるプロセスガスを、前記チャンバ内に供給する第１のガス供給手段と、
前記被覆膜のエッチング除去に使用されるプロセスガスを、前記チャンバ内に供給する第２のガス供給手段と、
を備え、
前記被覆膜が形成された状況下で、前記第１のガス供給手段が供給するプロセスガスを使用したエッチング処理が終了した後、前記第２のガス供給手段がプロセスガスを供給し、前記エッチング処理の過程で前記被覆膜上に付着した反応生成物を、前記被覆膜とともにエッチング除去すること特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項８】
前記プラズマエッチング装置が、
前記被加工体と対向する位置に、電磁波を透過する誘電体壁を備えた前記チャンバと、
前記誘電体壁に対応して前記チャンバの外部に設けられ、前記プラズマを維持する誘導磁場を生成する平面状コイルと、
前記平面状コイルと前記誘電体壁との間に設けられたファラデーシールド電極と、
を備えた請求項７に記載のプラズマエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング方法、及びプラズマエッチング装置に関し、特に、微細なパターンを転写するエッチング処理を行う、プラズマエッチング方法、及びプラズマエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の高集積化、高機能化及び動作速度の高速化の要求に応じて、半導体集積回路装置を構成するトランジスタの寸法の縮小化が進められている。この縮小化に伴い、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ等の金属材料により構成されたメタルゲート電極（以下、メタルゲートという。）と、ＨｆＯXやＨｆＳｉＯX等のハフニウム系酸化物を始めとする高誘電率膜により構成されたゲート絶縁膜（以下、ｈｉｇｈ−ｋ膜という。）とを備えたトランジスタが開発されている。そして、このようなメタルゲートとｈｉｇｈ−ｋ膜とを備えた微細なトランジスタを安定して製造するために、メタルゲート材料を高精度に安定して加工することが可能な微細加工技術が必要とされている。
【０００３】
上述のようなメタルゲート材料の加工工程では、従来のポリシリコン膜からなるゲート電極の加工工程と同様に、プラズマエッチング装置等のドライエッチング装置が使用されている。当該ドライエッチング装置において、使用されるエッチングガスは塩素ガス等のハロゲン系ガスであり、金属材料とハロゲン系ガスのプラズマとが反応してハロゲン化金属が生成されることによりエッチングが進行する。
【０００４】
このようなドライエッチング装置では、メタルゲートを安定した良品率で加工するために、パターン形成不良の原因となるパーティクルの発生を抑制することが必須となる。上述のようなメタルゲート材料の加工工程では、エッチング処理時に生成され、チャンバの内壁に付着したハロゲン化金属のチャンバ内壁に対する密着性が低く、チャンバ内壁から容易に剥離してしまう。このため、メタルゲートの加工を安定して行うために、ハロゲン化金属を始めとするチャンバの内壁に付着した反応生成物の剥離を抑制することが必要である。
【０００５】
上述のように、チャンバ内壁との密着性が低い反応生成物の剥離を防止する技術として、後掲の特許文献１には、チャンバ内壁に反応生成物が付着していない清浄な状態で、チャンバ内壁に密着層を形成し、当該密着層が形成された状態で被エッチング膜のエッチングを行う技術が開示されている。
【０００６】
例えば、下部電極にエッチング対象のウエハが載置される平行平板型のプラズマエッチング装置では、まず、チャンバが清浄な状態で、ウエハと対向する上部電極に密着層が形成される。この後、エッチング対象のウエハがチャンバ内の下部電極に載置されるとともに、上部電極を介して導入されたエッチングガスのプラズマがチャンバ内に生成され、エッチング処理が実施される。このとき、エッチング処理中に上部電極に到達した反応生成物は、上記密着層上で固体化する。すなわち、反応生成物は、上部電極の表面に形成された密着層上に高い密着性を有した状態で堆積する。このため、反応生成物の剥離は発生し難くなり、パーティクルの発生が抑制される。
【０００７】
そして、エッチング後には、反応生成物が付着した上部電極に、さらに、密着層が形成される。これにより、既に上部電極に付着していた反応生成物は、密着層に挟まれる状態となるため、上部電極からの剥離が防止されるとともに、以降のエッチング処理において発生する反応生成物は、新たに形成された密着層上に付着するため、パーティクルの発生が抑制される。すなわち、エッチング対象のウエハに対向する上部電極の表面には、密着層と反応生成物とが交互に形成（付着）した積層構造が形成される。これにより、エッチング処理中にパーティクルが発生することを、定常的に抑制することが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−２５７９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記メタルゲートの形成工程は、例えば、図４（ａ）に示すように、まず、シリコン基板２１上に、ＨｆＳｉＯX膜２２とＴｉＮ膜２３とが下層から順に成膜される。
ＴｉＮ膜２３上には、反射防止膜２４、及びフォトレジスト膜が順に成膜され、メタルゲートの形成領域を被覆するフォトレジストパターン２５がフォトリソグラフィにより形成される。
【０００９】
次に、図４（ｂ）に示すように、フォトレジストパターン２５をエッチングマスクとして、プラズマエッチング処理が行われ、反射防止膜２４、ＴｉＮ膜２３、及びＨｆＳｉＯX膜２２がエッチングされる。このとき、レジストパターン２５は、エッチングマスクとして機能するが、上記エッチング処理中にレジストパターン２５がサイドエッチングされるため、エッチング後に形成されるメタルゲート２６のゲート長Ｗ２は、エッチング前のレジストパターン２５のゲート長方向の幅Ｗ１に比べて小さくなる。なお、メタルゲート２６上に残留しているレジストパターン２５と反射防止膜２７とは、アッシング処理等により除去され、図４（ｃ）に示すように、メタルゲートの形成が完了する。
【００１０】
ゲート長が５０ｎｍ以下の短ゲート長トランジスタでは、レジストパターン寸法Ｗ１とメタルゲート寸法Ｗ２との差Ｗ１−Ｗ２（以下、寸法シフト量という。）が、メタルゲートのゲート長と同じオーダであるため、安定したトランジスタ特性を実現するためには、このような寸法シフト量は、常に一定に管理される必要がある。
【００１１】
しかしながら、チャンバ内壁に予め形成した密着層上に、被エッチング膜をプラズマエッチングした際に発生する反応生成物と、新たな密着層とを、交互に付着させる特許文献１に開示された手法では、チャンバ内壁に付着している膜の膜厚は次第に厚くなる。この場合、プラズマの状態（プラズマ電位やプラズマ密度）は、被加工体のエッチング処理を繰り返すにつれて徐々に変化するため、上記寸法シフト量が変化してしまう。
【００１２】
図５に、上記特許文献１に開示された手法によりメタルゲートを形成した場合のゲート形状のエッチング処理枚数に対する依存性を示す。図５において、図５（ａ）は、上記寸法シフト量の処理枚数依存性を示しており、図５（ｂ）は、メタルゲート断面において、底部の内角α（図４（ｃ）参照）の累積処理枚数依存性を示している。図５（ａ）から、上記特許文献１に開示された手法では、累積処理枚数の増加とともに寸法シフト量が減少し、ゲート長が大きくなっていることが理解できる。また、図５（ｂ）において、累積枚数の増大とともに内角αが減少していることから、メタルゲートの断面形状も、上端の幅が下端の幅よりも狭い形状（いわゆる、オーバカット形状）になっていることが理解できる。すなわち、特許文献１に開示された手法では、メタルゲートのエッチング処理の際に発生するパーティクルの数を減少させることは可能であっても、微細なメタルゲートを安定して形成する観点では不十分な技術である。
【００１３】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、微細なメタルゲート電極であっても、安定したエッチングを行うことができるプラズマエッチング方法、及びプラズマエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、以下に示す技術的手段を採用している。すなわち、本発明に係るプラズマエッチング方法は、まず、エッチング処理に用いられるプラズマが維持されるチャンバの内壁に被覆膜が形成される。続いて、当該被覆膜が形成された状況下で、被加工体のエッチング処理が行われ、当該エッチング処理の過程で上記被覆膜上に付着した反応生成物が、上記被覆膜とともにエッチング除去される。そして、これら各工程が、上記エッチング処理が開始される時のチャンバ内壁の状態が、常に、略同一となる頻度で実施される。ここで、チャンバの内壁の状態が略同一であるとは、被覆膜と当該被覆膜上に付着した反応生成物との総膜厚の変化に伴うプラズマ状態の変化が、被加工体のエッチング処理後の形状の差異として顕在化しない範囲を指す。
【００１５】
上記構成によれば、例えば、上記被覆膜の除去を、１つの被加工体のエッチング処理が終了する度に行うことで、チャンバ内が常に同一の状態で、被加工体のエッチング処理を行うことが可能となる。このため、微細なパターンを形成するエッチング処理であっても、再現性のよい、安定した加工を行うことができる。
【００１６】
上記被覆膜は、例えば、被覆膜の形成直後にエッチング処理が行われる被加工体の成分元素を含有することが好ましく、特に、被加工体が金属元素を含有する場合は、被覆膜が当該金属元素を含有することが好ましい。これにより、エッチング処理中に発生する反応生成物は、密着性が高い状態で上記被覆膜上に付着するため、パーティクルが発生することを抑制することができる。
【００１７】
また、上記被覆膜の形成は、エッチング工程のスループットが大きく低下することを避けるため、エッチング処理と一連の処理として実行可能な、スパッタリング法や化学気相成長法により行うことが好ましい。
【００１８】
一方、他の観点では、本発明は、上述のプラズマエッチング方法の実施に好適なプラズマエッチング装置を提供することができる。すなわち、本発明に係るプラズマエッチング装置は、チャンバ内壁に被覆膜を形成する被覆膜形成手段と、被加工体のエッチング処理に使用されるプロセスガスをチャンバ内に供給する第１のガス供給手段と、前記被覆膜のエッチング除去に使用されるプロセスガスをチャンバ内に供給する第２のガス供給手段と、を備える。そして、被覆膜が形成された状況下で、第１のガス供給手段が供給するプロセスガスを使用したエッチング処理が終了した後、前記第２のガス供給手段がプロセスガスを供給し、前記エッチング処理の過程で前記被覆膜上に付着した反応生成物を、前記被覆膜とともにエッチング除去する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、被加工体のエッチング処理に先立ちチャンバ内壁に被覆膜が形成され、エッチング処理の過程でチャンバの内壁に到達して付着した反応生成物が、エッチング処理後に上記被覆膜とともに除去される。すなわち、エッチング処理が開始される時に、チャンバの内壁には、同一の条件で成膜された被覆膜が存在しており、チャンバ内壁の状態は、常に同一の状態が再現される。このため、被加工体のエッチング処理に使用されるプラズマのプラズマ電位やプラズマ密度が同一の状態となり、微細なパターンを形成するエッチング処理であっても、再現性が高く安定した処理を実現することができる。
【００２０】
加えて、被覆膜として、エッチング処理中に発生する反応生成物との密着性に優れる膜を採用することにより、反応生成物がチャンバ内壁に付着しやすくなるとともに、被覆膜上に付着した反応生成物が剥離することを抑制することができる。このため、チャンバ内を浮遊する微小な粒子や、チャンバ内壁に付着した反応生成物の剥離に起因するパーティクルを減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略断面図である。図２は、本実施の形態に係るプラズマエッチング方法の処理を示すフロー図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係るプラズマエッチング装置１０は、鉛直方向に軸を有する略円筒状のチャンバ１を備える。チャンバ１の上壁は、例えば、石英等の誘電体からなる板状の誘電体壁２により構成されており、当該誘電体壁２の上面に平面状コイル３が設けられている。平面状コイル３には、インピーダンス整合器４を介して、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する高周波電源５が接続されている。
【００２３】
平面状コイル３は、例えば、渦巻き状や、略同心円状に構成された、電気的に一体のコイルであり、高周波電源５によりＲＦ電力が印加された際に、チャンバ１の軸方向に垂直な面内で、チャンバ１の軸を軸心として電子がほぼ円運動をする磁場が形成されるようになっている。なお、本実施形態では、チャンバ１の側壁及び下壁は、アルミニウムにより構成されるとともに、当該アルミニウムの少なくとも内壁面側には、陽極酸化により耐食性を有する皮膜が形成されている。
【００２４】
一方、チャンバ１内部の誘電体壁２と対向する位置には、エッチング対象となるウエハ７が載置されるステージ６が設けられている。当該ステージ６には、インピーダンス整合器８を介して、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する高周波電源９が接続されている。
【００２５】
また、平面状コイル３と誘電体壁２との間には、板状のファラデーシールド電極１３が設けられている。ファラデーシールド電極１３には、インピーダンス整合器１４を介して、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する高周波電源１５が接続されている。当該ファラデーシールド電極１３は、チャンバ１内に生成されるプラズマに対する誘電体壁２の相対的な電位をシフトさせ、プラズマ内で生成され誘電体壁２に入射するイオンの入射量を調整する機能を有している。
【００２６】
なお、インピーダンス整合器４、８及び１４は、各高周波電源５、９、１５から供給される電力よるプラズマの生成に伴って変動する高周波電力印加対象のインピーダンスに対応して、各高周波電源５、９、１５が印加する高周波電力の損失が最小となる整合状態に調整される。
【００２７】
さらに、ガス供給手段３０から供給されるプロセスガスが導入されるガス導入口１１が、チャンバ１の側壁上部に連通されるとともに、チャンバ１内を所定圧力に維持する真空ポンプが接続されたガス排出口１２がチャンバ１の下部に連通されている。なお、ステージ６に載置されるウエハ７は、例えば、チャンバ１の側壁に開閉可能に設けられた図示しない搬入出口を介して、チャンバ１内に搬入出される。
【００２８】
さて、プラズマエッチング装置１０において、エッチング処理が行われる場合、まず、チャンバ１の内壁に被覆膜が形成される（図２  Ｓ１）。この被覆膜は、以降でエッチング処理が行われる被エッチング膜の成分元素を含有していることが好ましい。例えば、図４に例示した、ＨｆＳｉＯX膜２２、ＴｉＮ膜２３、及び反射防止膜２４が下層から順に形成され、レジストパターン２５をエッチングマスクとしてエッチング処理を行う場合、当該被覆膜としてチタン膜や窒化チタン膜等のチタン含有膜や、タンタル膜や窒化タンタル膜等のタンタル含有膜を採用することができる。
【００２９】
図４に示す積層構造を有する多層膜のエッチング処理の過程では、チャンバに内壁に対する密着性は、ＴｉＮ膜２３のエッチング処理の際に発生する反応生成物であるハロゲン化金属（ＴｉＣｌ4）が最も低い。このため、被覆膜としてチタン含有膜を形成することで、ハロゲン化金属の密着性を高めることができる。これにより、反応生成物がチャンバ内壁に付着しやすくなるとともに、被覆膜上に付着した反応生成物が剥離することが抑制される。この結果、チャンバ内を浮遊する微小な粒子や、チャンバ内壁に付着した反応生成物の剥離に起因するパーティクル発生を抑制することができる。
【００３０】
このようなチタン含有膜の成膜は、例えば、ＴｉやＴｉＮからなる基板をステージ６に載置し、当該基板をスパッタエッチングすることにより形成できる。このようなスパッタエッチングは、例えば、被覆膜形成ガス供給手段３１がチャンバ１内にアルゴンガスを１０ｓｃｃｍの流量で導入するとともに、チャンバ１内を１０Ｐａ程度の圧力に維持し、高周波電源９がステージ６に電力を印加することで実施可能である。このとき、高周波電源９が印加する高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）は５００Ｗとしている。また、当該処理において、ステージ６の温度は、ステージ６に内蔵された図示しないヒータにより、約７０℃に維持されている。
【００３１】
なお、後述のように、被覆膜はエッチング処理後に除去されるため、当該除去が容易となるように、被覆膜の膜厚は、チャンバ１の内壁を被覆できる範囲で、可能な限り薄い膜であることが好ましい。例えば、チャンバ１の内壁が数μｍの凹凸を有する状態であれば、被覆膜の膜厚は、１０ｎｍ程度とすればよい。また、上記Ｔｉ含有膜は、被覆膜形成ガス供給手段３１から供給された、例えば、ＴｉＣｌ4ガスを、チャンバ１内でプラズマ化し、化学気相成長法により形成してもよく、その成膜方法は限定されない。
【００３２】
以上のようにして、チャンバ１の内壁への被覆膜の形成が完了すると、被覆膜の形成に使用したウエハがチャンバ１から搬出される。続いて、チャンバ１内に、被加工体であるウエハ７が搬入され、エッチングガス供給手段３２から供給されるガスを使用したエッチング処理（図２  Ｓ２→Ｓ３）が行われる。図４に例示した構造の場合、レジストパターン２５をエッチングマスクとして、まず、反射防止膜２４がエッチングされる。
【００３３】
例えば、反射防止膜２４が有機材料からなる場合、当該エッチングは、チャンバ１内にＳＯ2ガスを９０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスを１０ｓｃｃｍの流量で導入するとともに、チャンバ１内を０．５Ｐａ程度の圧力に維持し、高周波電源５が平面状コイル３に、また、高周波電源９がステージ６に電力を印加することにより実施することができる。このとき、高周波電源５が印加する高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）は１０００Ｗとし、高周波電源９が印加する高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）は１００Ｗとしている。また、ステージ６の温度は約２０℃に維持されている。
【００３４】
反射防止膜２４のエッチングが完了すると、高周波電源５及び高周波電源９からの高周波電力の印加が停止され、チャンバ１内が一旦排気される。この後、メタルゲートの材料であるＴｉＮ膜２３が、レジストパターン２５をエッチングマスクとしてエッチングされる。
【００３５】
当該エッチングでは、例えば、チャンバ１内にＢＣｌ3ガスを９０ｓｃｃｍ、Ｃｌ2ガスを１０ｓｃｃｍの流量で導入するとともに、チャンバ１内を０．５Ｐａ程度の圧力に維持し、高周波電源５が平面状コイル３に、また、高周波電源９がステージ６に電力を印加する。このとき、高周波電源５は、１５００Ｗの高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）を平面状コイル３に印加し、高周波電源９は、１５０Ｗの高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）をステージ６に印加する。なお、このとき、ステージ６の温度は約５０℃に維持されている。
【００３６】
以上のようなエッチング処理の過程で発生する反応生成物は、チャンバ１の内壁に到達すると上記被覆膜上に付着し堆積する。上述のように、被覆膜がチタン含有膜である場合には、ＴｉＮ膜のエッチング処理の過程で生成されるハロゲン化金属（この場合、塩化チタン）は、被覆膜がない場合に比べて高い密着性を有する状態で、容易に被覆膜上に堆積する。
【００３７】
以上のようにしてエッチング処理が完了すると、高周波電源５及び高周波電源９からの電力の印加が停止され、エッチング処理が完了したウエハ７が図示しない搬入出口からチャンバ１の外部に搬出される（図２  Ｓ４）。
【００３８】
ウエハ７が搬出された後、次に処理を行う基板が存在する場合、チャンバ１内壁の被覆膜を除去する処理が行われる（図２  Ｓ５Ｙｅｓ→Ｓ６Ｙｅｓ→Ｓ７）。ここでは、１枚のウエハ７が処理される都度、被覆膜が除去される事例について説明するが、上記エッチング処理の過程で発生する反応生成物が少なく、１枚のウエハ７のエッチング処理後にチャンバ１の内壁の状態がほとんど変化しない場合には、被覆膜を除去することなく次ウエハのエッチング処理を行ってもよい（図２  Ｓ６Ｎｏ→Ｓ１）。
【００３９】
被覆膜の除去は、被覆膜除去ガス供給手段３３から供給されるガスを使用したプラズマエッチングにより行うことが可能である。上述の事例では、被覆膜を除去するエッチングは、例えば、チャンバ１内にＣｌ2ガスを３００ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスを２０ｓｃｃｍの流量で導入するとともに、チャンバ１内を１０Ｐａ程度の圧力に維持した状態で、高周波電源５が平面状コイル３に、また、高周波電源１５がファラデーシールド電極１３に電力を印加することにより実施できる。このとき、高周波電源５は、１００Ｗの高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）を平面状コイル３に印加し、高周波電源１５は、５００Ｗの高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）をファラデーシールド電極１３に印加する。なお、このとき、ステージ６の温度は約７０℃に維持されている。
【００４０】
当該エッチング条件によれば、ファラデーシールド電極１３に印加された高周波電力により、プラズマと誘電体壁２との電位差が増大する。このため、プラズマ中のイオンの誘電体壁２への入射量が増大し、誘電体壁２の被覆膜及び被覆膜上に堆積した反応生成物を効率良く除去することができる。
【００４１】
そして、チャンバ１内壁の上記被覆膜及び当該被覆膜上に堆積した反応生成物の除去が完了すると、再度、被覆膜の形成が行われ、ウエハ７のエッチング処理が行われる（図２  Ｓ１→Ｓ２）。
【００４２】
以上のようにして、全てのウエハのエッチング処理が完了すると、被腹膜を除去した後処理が完了する（図２  Ｓ５Ｎｏ→Ｓ８）。
【００４３】
図３に、本実施形態の手法により、図４に例示したエッチング処理を行った場合のメタルゲート形状の累積処理枚数依存性を示す。図３において、横軸は累積処理枚数に対応し、縦軸は図３（ａ）では、上述の寸法シフト量に対応している。また、図３（ｂ）では、縦軸はメタルゲート断面底部の内角α（図４（ｃ）参照）に対応している。また、比較例として、各図中に、図５に例示したデータを破線で示している。
【００４４】
図３（ａ）から理解できるように、本手法によれば、累積処理枚数が１０００枚に到達した場合であっても、寸法シフト量が１ｎｍ以下に抑制されており、再現性の高い安定したエッチング処理が実現されている。また、図３（ｂ）から、累積処理枚数が１０００枚に到達した場合であっても、メタルゲートの断面形状も、従来のようなオーバーカット形状になることがなく、ほぼ矩形の良好な形状が得られていることが理解できる。
【００４５】
さらいにいえば、累積処理枚数が７０００枚に到達した場合であっても、寸法シフト量は、１ｎｍ以下が維持されており、内角αも８９．０度が維持される結果も得られている。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、エッチング処理（図２  Ｓ２〜Ｓ４）が開始される際には、チャンバ１の内壁に同一の被覆膜が形成された状態にあるため、チャンバ１の内壁の状態が、常に、同一になっている。このため、エッチング処理に使用されるプラズマの状態を同一になる。したがって、上述した寸法シフト量の累積処理枚数依存性をなくすことができ、再現性の高い極めて安定したエッチング処理を実現することが可能となる。
【００４７】
なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形及び応用が可能である。上記では、特に好ましい形態として、被覆膜が反応生成物の密着性を高める機能を有する形態を説明したが、反応生成物が付着可能な材質であれば、例えば、シリコン酸化膜等の任意の材質の被覆膜を使用することができる。
【００４８】
また、上記では、被覆膜を付着した反応生成物とともに除去するためのエッチングガスとしてＣｌ2ガスを用いたが、当該エッチングガスには、被覆膜の除去を行うことができおるガスであればいかなるガスを使用してもよい。例えば、ＳＦ6ガスでも同様の効果を得ることができる
さらに、上記では、メタルゲート材料がＴｉＮ膜である事例について説明したが、ＴａＮ膜等の他の材料を用いても同様の効果が得ることができる。
【００４９】
加えて、プラズマエッチング装置として、ファラデーシールド電極を備えた誘導結合型プラズマエッチング装置について説明したが、本発明はいかなる方式のプラズマエッチング装置に適用可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれは、メタルゲートのエッチング等の微細なパターンを形成するエッチング処理において、高い精度で安定したエッチング処理を行うことができ、ドライエッチング方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のプラズマエッチング装置を示す概略構成図。
【図２】本発明に係るプラズマエッチング方法の処理を示すフロー図。
【図３】本発明のプラズマエッチング方法のパターン形状の処理枚数依存性を示す図。
【図４】メタルゲートの積層構造を示す断面図。
【図５】従来のプラズマエッチング方法のパターン形状の処理枚数依存性を示す図。
【符号の説明】
【００５２】
１  チャンバ
２  誘電体壁
３  平面状コイル
７  ウエハ（被加工体）
１０  プラズマエッチング装置
１３  ファラデーシールド電極
２１  シリコン基板
２２  ＨｆＳｉＯX膜（ゲート絶縁膜材料）
２３  ＴｉＮ膜（メタルゲート材料）
２４  反射防止膜
２５  レジストパターン
３０  ガス供給手段
３１  被覆膜形成ガス供給手段（被覆膜形成手段）
３２  エッチングガス供給手段（第１のガス供給手段）
３３  被覆膜除去ガス供給手段（第２のガス供給手段）
【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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