(57)【要約】【課題】高融点金属膜の下地膜の荒れの発生を従来に比べて抑制することのできるプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、コンピュータ記憶媒体及び処理レシピが記憶された記憶媒体を提供する。  【解決手段】被処理基板１０の高融点金属膜１０２を、マスク層１０３を介してプラズマエッチングする方法であって、グレインのエッチング速度よりグレイン境界部のエッチング速度が速いプラズマエッチングを行う第１のエッチング工程と、第１のエッチング工程より絶縁膜に対する高融点金属膜の選択比が高いプラズマエッチングを行う第２のエッチング工程とを具備し、グレイン境界部の絶縁膜１０１が露出する前に、第１のエッチング工程から第２のエッチング工程に切り換える。【選択図】図１
2007266466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地膜と、
前記下地膜上に形成され、柱状構造を有する多数のグレインと、これらのグレインの間に位置するグレイン境界部とを有する高融点金属膜と、
前記高融点金属膜の上に形成されたマスク層と、
が形成された被処理基板の、前記高融点金属膜を、前記マスク層を介してプラズマエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記グレインのエッチング速度より前記グレイン境界部のエッチング速度が速いプラズマエッチングを行う第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程より前記下地膜に対する前記高融点金属膜の選択比が高いプラズマエッチングを行う第２のエッチング工程とを具備し、
前記グレイン境界部の前記下地膜が露出する前に、前記第１のエッチング工程から前記第２のエッチング工程に切り換えることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマエッチング方法であって、
前記下地膜が絶縁膜であることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項３】
請求項１記載のプラズマエッチング方法であって、
前記下地膜が半導体膜であることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記第２のエッチング工程は、前記被処理基板にバイアス電圧を印加したエッチングを行い、
前記第１のエッチング工程は、前記被処理基板にバイアス電圧を印加せず、又は前記第２のエッチング工程より低いバイアス電圧を印加してエッチングを行うことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記第１のエッチング工程の圧力が、前記第２のエッチング工程の圧力より高いことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記第１のエッチング工程に、ＳＦ6とＯ2とを含む混合ガス又はＣＦ4とＯ2とを含む混合ガス使用することを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記第２のエッチング工程に、Ｃｌ2とＯ2とを含む混合ガスを使用することを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記高融点金属膜が、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａのいずれか、又は少なくともこれらのうちの1つを含む合金からなることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項９】
被処理基板を収容する処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内にエッチングガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記処理ガス供給手段から供給された前記エッチングガスをプラズマ化して前記被処理基板をプラズマエッチングするプラズマ生成手段と、
前記処理チャンバー内で請求項１から請求項８いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるように制御する制御部と
を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１０】
コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項８いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマエッチング装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体。
【請求項１１】
下地膜と、
この下地膜上に形成され、柱状構造を有する多数のグレインと、これらのグレインの間に位置するグレイン境界部とを有する高融点金属膜と、
この高融点金属膜の上に形成されたマスク層と、
が形成された被処理基板の、前記高融点金属膜を、前記マスク層を介してプラズマエッチングするプラズマエッチング装置を制御するための処理レシピが記憶された記憶媒体であって、前記処理レシピが、
前記グレインのエッチング速度より前記グレイン境界部のエッチング速度が速いプラズマエッチングを行う第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程より前記下地膜に対する前記高融点金属膜の選択比が高いプラズマエッチングを行う第２のエッチング工程とを具備し、
前記グレイン境界部の前記下地膜が露出する前に、前記第１のエッチング工程から前記第２のエッチング工程に切り換えることを特徴とする処理レシピが記憶された記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁膜上に形成され、柱状構造を有する多数のグレイン（結晶粒）と、これらのグレインの間に位置するグレイン境界部とを有する高融点金属膜をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、コンピュータ記憶媒体及び処理レシピが記憶された記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体装置の製造工程においては、エッチングガスのプラズマを発生させ、このプラズマの作用によってエッチングを行うプラズマエッチングが多用されている。
【０００３】
また、例えば液晶表示装置における薄膜トランジスタの製造工程等では、ＳｉＮx、ＳｉＯ2等の絶縁膜（下地膜）の上に形成された高融点金属膜（例えばＭｏ、Ｗ、Ｔａ、又は少なくともこれらのうちの1つを含む合金等）を、フォトレジスト等からなるマスク層を介してプラズマエッチングし、ゲート電極等を形成することが行われている。
【０００４】
上記のような高融点金属膜のプラズマエッチングでは、エッチングガスとして、フッ素系ガスを含むエッチングガス、例えば、ＳＦ6やＣＦ4と、酸素との混合ガスを使用することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−３２１２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような高融点金属膜は、スパッタ等によって形成され、柱状構造を有する多数のグレインと、これらのグレインの間に位置するグレイン境界部とを有する構造となっている。このため、上記したように、エッチングガスとしてフッ素系ガスを含むエッチングガスを使用すると、グレイン境界部が先にエッチングされてしまい、下地膜である絶縁膜の表面に凸凹が形成される荒れが発生するという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高融点金属膜の下地膜の荒れの発生を従来に比べて抑制することのできるプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、コンピュータ記憶媒体及び処理レシピが記憶された記憶媒体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】
【０００７】
請求項１記載のプラズマエッチング方法は、下地膜と、前記下地膜上に形成され、柱状構造を有する多数のグレインと、これらのグレインの間に位置するグレイン境界部とを有する高融点金属膜と、前記高融点金属膜の上に形成されたマスク層と、が形成された被処理基板の、前記高融点金属膜を、前記マスク層を介してプラズマエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記グレインのエッチング速度より前記グレイン境界部のエッチング速度が速いプラズマエッチングを行う第１のエッチング工程と、前記第１のエッチング工程より前記下地膜に対する前記高融点金属膜の選択比が高いプラズマエッチングを行う第２のエッチング工程とを具備し、前記グレイン境界部の前記下地膜が露出する前に、前記第１のエッチング工程から前記第２のエッチング工程に切り換えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載のプラズマエッチング方法は、請求項１記載のプラズマエッチング方法であって、前記下地膜が絶縁膜であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載のプラズマエッチング方法は、請求項１記載のプラズマエッチング方法であって、前記下地膜が半導体膜であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載のプラズマエッチング方法は、請求項１〜３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記第２のエッチング工程は、前記被処理基板にバイアス電圧を印加したエッチングを行い、前記第１のエッチング工程は、前記被処理基板にバイアス電圧を印加せず、又は前記第２のエッチング工程より低いバイアス電圧を印加してエッチングを行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載のプラズマエッチング方法は、請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記第１のエッチング工程の圧力が、前記第２のエッチング工程の圧力より高いことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載のプラズマエッチング方法は、請求項１〜５いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記第１のエッチング工程に、ＳＦ6とＯ2とを含む混合ガス又はＣＦ4とＯ2とを含む混合ガス使用することを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載のプラズマエッチング方法は、請求項１〜６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記第２のエッチング工程に、Ｃｌ2とＯ2とを含む混合ガスを使用することを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載のプラズマエッチング方法は、請求項１〜７いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記高融点金属膜が、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａのいずれか、又は少なくともこれらのうちの1つを含む合金からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載のプラズマエッチング装置は、被処理基板を収容する処理チャンバーと、  前記処理チャンバー内にエッチングガスを供給する処理ガス供給手段と、前記処理ガス供給手段から供給された前記エッチングガスをプラズマ化して前記被処理基板をプラズマエッチングするプラズマ生成手段と、前記処理チャンバー内で請求項１から請求項８いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるように制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載のコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項８いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマエッチング装置を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項１１記載の処理レシピが記憶された記憶媒体は、下地膜と、この下地膜上に形成され、柱状構造を有する多数のグレインと、これらのグレインの間に位置するグレイン境界部とを有する高融点金属膜と、この高融点金属膜の上に形成されたマスク層と、が形成された被処理基板の、前記高融点金属膜を、前記マスク層を介してプラズマエッチングするプラズマエッチング装置を制御するための処理レシピが記憶された記憶媒体であって、前記処理レシピが、前記グレインのエッチング速度より前記グレイン境界部のエッチング速度が速いプラズマエッチングを行う第１のエッチング工程と、前記第１のエッチング工程より前記下地膜に対する前記高融点金属膜の選択比が高いプラズマエッチングを行う第２のエッチング工程とを具備し、前記グレイン境界部の前記下地膜が露出する前に、前記第１のエッチング工程から前記第２のエッチング工程に切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高融点金属膜の下地膜の荒れの発生を従来に比べて抑制することのできるプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、コンピュータ記憶媒体及び処理レシピが記憶された記憶媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るプラズマエッチング方法における被処理基板１０の断面構成を拡大して示すものであり、図２は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示すものである。まず、図２を参照してプラズマエッチング装置の構成について説明する。
【００２０】
プラズマエッチング装置１は、処理チャンバー２内に誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を発生させ、この処理チャンバー２内に配置された被処理基板１０のプラズマエッチングを行う誘導結合プラズマエッチング装置として構成されている。
【００２１】
内部を気密に閉塞可能とされた処理チャンバー２は、例えばアルミニウム等の導電材料から角筒形状に成形され、接地電位に接続されている。この処理チャンバー２の天井部には、誘電性窓２１が設けられ、この誘電性窓２１の外側には、アンテナ２２が設けられている。このアンテナ２２は、螺旋状等の屈曲した形状を有しており、その一端には、整合器４１を介して第１の高周波電源４０が接続され、他端は接地されている。第１の高周波電源４０は、例えば、１０〜１００ＭＨｚの周波数を有し、この高周波電力によって、処理チャンバー２内に誘導結合プラズマを発生させるようになっている。
【００２２】
処理チャンバー２内の底部には、セラミックなどの絶縁板３が設けられ、この絶縁板３の上には、サセプタ支持台４及びサセプタ５が設けられている。そして、このサセプタ５上に、液晶表示装置用のガラス基板等の被処理基板１０が載置されるようになっている。
【００２３】
サセプタ支持台４の内部には、冷媒を循環させて温度を調節する温調機構（図示せず。）が設けられており、サセプタ５上に載置された被処理基板１０を所望の温度に制御可能とされている。また、サセプタ５には、整合器５１を介して第２の高周波電源５０が接続されている。この第２の高周波電源５０は、例えば、５００ＫＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数を有している。そして、被処理基板１０にバイアス電圧を印加することによって、被処理基板１０に対するプラズマ中のイオンの作用する方向性を揃えて、エッチングの異方性を高める。また、等方性のエッチングを行う場合は、この第２の高周波電源からの高周波電力の印加は行わないか、若しくは、僅かに印加する。
【００２４】
誘電性窓２１のサセプタ５側には、誘電材料によって形成されたシャワーヘッド２５が設けられており、誘電性窓２１の中央には、このシャワーヘッド２５に接続されたガス導入口２６が設けられ、このガス導入口２６には、ガス供給管２７が接続されている。さらにこのガス供給管２７には、バルブ２８、マスフローコントローラ２９を介して、処理ガス供給源３０が接続されている。処理ガス供給源３０からは、プラズマエッチング処理のためのエッチングガスが供給される。
【００２５】
処理チャンバー２の底部には、排気管３１が接続されており、この排気管３１には排気装置３２が接続されている。排気装置３２はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、処理チャンバー２内を所定の減圧雰囲気、例えば１Ｐａ以下の所定の圧力まで真空引き可能なように構成されている。また、処理チャンバー２の側壁部にはゲートバルブ３３が設けられており、このゲートバルブ３３を開いた状態で、被処理基板１０を隣接するロードロック室（図示せず）との間で搬送するようになっている。
【００２６】
上記構成のプラズマエッチング装置１は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備えプラズマエッチング装置１の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインタフェース６２と、記憶部６３とが設けられている。
【００２７】
ユーザインタフェース６２は、工程管理者がプラズマエッチング装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
【００２８】
記憶部６３には、プラズマエッチング装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインタフェース６２からの指示等にて任意のレシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、プラズマエッチング装置１での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００２９】
上記構成のプラズマエッチング装置１によって、被処理基板１０のプラズマエッチングを行う場合、まず、ゲートバルブ３３が開放された後、被処理基板１０は、図示しないロードロック室から処理チャンバー２内へと搬入され、サセプタ５上に載置される。次いで、ゲートバルブ３３が閉じられ、排気装置３２によって、処理チャンバー２内が所定の真空度まで真空引きされる。
【００３０】
その後、バルブ２８が開放されて、処理ガス供給源３０から所定のエッチングガスが、マスフローコントローラ２９によってその流量が調整されつつ、処理ガス供給管２７、ガス導入口２６を通って処理チャンバー２内に導入される。
【００３１】
そして、処理チャンバー２内の圧力が、所定の圧力に維持されるとともに、第１の高周波電源４０から所定の周波数の高周波電力がアンテナ２２に印加される。これにより、エッチングガスが解離して処理チャンバー２内に誘導結合プラズマが発生し、被処理基板１０のプラズマエッチングが行われる。この時、必要に応じて、第２の高周波電源５０から、高周波電力がサセプタ５に印加されることにより、プラズマ中のイオンがサセプタ５側へ引き込まれ、イオンアシストによりエッチングの異方性が高められる。
【００３２】
そして、所定のプラズマエッチング処理が終了すると、高周波電力の供給及び処理ガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、被処理基板１０が処理チャンバー２内から搬出される。
【００３３】
次に、図１を参照して、本実施形態に係るプラズマエッチング方法について説明する。図１は、本実施形態に係る被処理基板１０の断面構成を模式的に示すものである。図１に示すように、被処理基板１０には、ＳｉＮx又はＳｉＯ2からなる絶縁膜１０１が形成されており、この絶縁膜１０１の上に、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａのいずれか、又は少なくともこれらのうちの1つを含む合金からなる高融点金属膜１０２が形成されている。この高融点金属膜１０２は、柱状構造を有する多数のグレインと、これらのグレインの間に位置するグレイン境界部とを有する構造となっている。そして、高融点金属膜１０２の上には、フォトレジスト等からなるマスク層１０３が形成され、このマスク層１０３により、所定の部分に所定の大きさの電極１０４が形成される。
【００３４】
そして、図１（Ａ）に示す状態から、まず、第１のエッチング工程を行い、マスク層１０３を介して高融点金属膜１０２を図１（Ｂ）に示す状態までプラズマエッチングする。この第１のエッチング工程では、エッチングガスとして、フッ素系ガス（例えば、ＳＦ6又はＣＦ4）を含むエッチングガス、例えば、ＳＦ6／Ｏ2又は、ＣＦ4／Ｏ2等の混合ガスを使用する。また、高融点金属膜１０２がタングステン（Ｗ）の場合は、上記エッチングガスにＣｌ2が添加（例えば流量比で５〜１０％程度）されたエッチングガスを使用する。
【００３５】
なお、この第１のエッチング工程では、図２に示したプラズマエッチング装置１の第２の高周波電源５０からサセプタ５にバイアス電圧を印加せず、又は印加するとしても僅かに印加する程度とし、後述する第２のエッチング工程より異方性の程度の少ない等方性のエッチングを行うことが好ましい。また、この第１のエッチング工程では、後述する第２のエッチング工程より高い圧力（例えば５．３２〜１３．３Ｐａ（４０〜１００ｍＴｏｒｒ））とすることが好ましい。これによって、後述する第２のエッチング工程で生じた処理チャンバー２内の堆積物を除去するクリーニング効果を高めることができる。
【００３６】
この第１のエッチング工程では、柱状構造を有する多数のグレインと、これらのグレインの間に位置するグレイン境界部とを有する構造の高融点金属膜１０２において、グレイン境界部のエッチングレートが、グレイン部分のエッチングレートより速くなる。このエッチングレートの比は、例えば、グレイン境界部：グレイン部分＝５：３程度となる。このため、エッチングレートの速いグレイン境界部において下地膜である絶縁膜１０１が露出する前に、次の第２のエッチング工程に切り換える。
【００３７】
第２のエッチング工程では、上記のようなフッ素系ガスを含まないエッチングガス、例えば、Ｃｌ2／Ｏ2を使用し、図１（ｃ）に示すように、下地膜である絶縁膜１０１が完全に露出するまでプラズマエッチングを行う。この第２のエッチング工程では、エッチングガスがフッ素系ガスを含まないため、絶縁膜１０１に対する選択比が第１のエッチング工程より高くなる。これによって、絶縁膜１０１の表面に荒れが生じることを防止することができる。
【００３８】
この第２のエッチング工程では、図２に示したプラズマエッチング装置１の第２の高周波電源５０からサセプタ５にバイアス電圧を印加して、エッチングの異方性を高めたエッチングを行うことが好ましい。また、この第２のエッチング工程では、前述した第１のエッチング工程より低い圧力（例えば０．６７〜２．００Ｐａ（５〜１５ｍＴｏｒｒ））とすることが好ましい。なお、上記のエッチング工程では、フォトレジストフォトレジスト等からなるマスク層１０３のアッシングも行われるため、高融点金属膜１０２の側壁部分がテーパ形状となる。
【００３９】
実施例として、図２に示したプラズマエッチング装置１を使用し、図１に示した構造の被処理基板１０（高融点金属膜１０２はＭｏ、絶縁膜１０１はＳｉＮx）に、プラズマエッチングを、以下に示すようなレシピにより実施した。      
【００４０】
なお、以下に示される実施例の処理レシピは、制御部６０の記憶部６３から読み出されて、プロセスコントローラ６１に取り込まれ、プロセスコントローラ６１がプラズマエッチング装置１の各部を制御プログラムに基づいて制御することにより、読み出された処理レシピ通りのプラズマエッチング工程が実行される。
【００４１】
（第１のエッチング工程）
エッチングガス：ＳＦ6 ／Ｏ2＝２７５／１２５ｓｃｃｍ、圧力＝８．００Ｐａ（６０ｍＴｏｒｒ）、電力＝６０００Ｗ、バイアス＝０、ギャップ＝３００ｍｍ、エッチング時間＝５６秒。
【００４２】
（第２のエッチング工程）
エッチングガス：Ｃｌ2 ／Ｏ2＝２００／３００ｓｃｃｍ、圧力＝１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）、電力＝６０００Ｗ、バイアス＝１５００Ｗ、ギャップ＝３００ｍｍ、エッチング時間＝３６秒。
【００４３】
上記の実施例において、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程の切り替えは、膜厚が２５０ｎｍの高融点金属膜１０２に対して、第１のエッチング工程における掘込量（図１に示すｄ１）が１４０ｎｍ、残膜量（図１に示すｄ２）が１１０ｎｍとなるタイミングで行った。この条件で実施例１，２として、２枚の被処理基板１０に対してエッチングを行った結果、実施例１，２とも、下地膜である絶縁膜１０１に荒れの発生のない良好な表面状態に維持したエッチングを行うことができた。
【００４４】
比較例１，２として、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程の切り替えを、膜厚が２５０ｎｍの高融点金属膜１０２に対して、第１のエッチング工程における掘込量（図１に示すｄ１）が１５０ｎｍ、残膜量（図１に示すｄ２）が１００ｎｍとなるタイミングで２枚の被処理基板１０にエッチングを行った。これらの比較例１，２のうち、比較例１では絶縁膜１０１には荒れが発生しなかったが、比較例２では、絶縁膜１０１に若干の荒れが発生した。なお、「荒れ」とは、図３に示すように、絶縁膜１０１の表面に細かな凹凸が形成された状態を示すものである。
【００４５】
さらに、比較例３として、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程の切り替えを、膜厚が２５０ｎｍの高融点金属膜１０２に対して、第１のエッチング工程における掘込量（図１に示すｄ１）が１７０ｎｍ、残膜量（図１に示すｄ２）が８０ｎｍとなるタイミングでエッチングを行った。この比較例３では、絶縁膜１０１に明らかに荒れが発生した。
【００４６】
さらに、比較例４として、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程の切り替えを、膜厚が２５０ｎｍの高融点金属膜１０２に対して、第１のエッチング工程における掘込量（図１に示すｄ１）が１８０ｎｍ、残膜量（図１に示すｄ２）が７０ｎｍとなるタイミングでエッチングを行った。この比較例４では、絶縁膜１０１に明らかに荒れが発生した。上記の結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
上記の結果から、高融点金属膜１０２のグレイン部分を約１５０ｎｍエッチングする間に、グレイン境界部は約２５０ｎｍエッチングされて、下地の絶縁膜１０１が露出し始めていると推測される。したがって、絶縁膜１０１が露出を始める前、つまり、上記の実施例の処理条件では、第１のエッチング工程における掘込量（図１に示すｄ１）が１４０ｎｍ、残膜量（図１に示すｄ２）が１１０ｎｍとなるタイミングで、第１のエッチング工程と第２のエッチング工程との切り換えを行う。これにより、絶縁膜１０１に荒れが生じることを防止することができる。
【００４９】
また、上記の実施例におけるエッチング処理を、連続して合計７枚の被処理基板１０に対して行ったところ、エッチングレートのユニフォーミティを±８％とすることができた。一般に、上記実施例の第２のエッチング工程のように、エッチングガスに塩素を含むガスを使用してＭｏをエッチングすると、ＭｏＣｌxが処理チャンバー２の内壁等に堆積し、次の被処理基板１０に対して行う第１のエッチング工程の際に、プラズマが、堆積したＭｏＣｌxのエッチングのために消費されてしまい、被処理基板１０のＭｏのエッチングレートが次第に低下する傾向が見られる。このため、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程の切り換えタイミングが早すぎると、堆積物が次第に溜まり、エッチングの再現性低下を招くことになる。
【００５０】
したがって、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程の切り替えのタイミングは、上記した実施例のように、グレイン境界部において下地膜である絶縁膜１０１が露出する直前であることが好ましい。
【００５１】
また、上記実施例のように、第１のエッチング工程の際の処理チャンバー２内の圧力を高めることによって、第１のエッチング工程における処理チャンバー２の内壁のクリーニング効果を高め、クリーニングが確実に行われるようにして、再現性の低下が生じることを防止することができる。
【００５２】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、高融点金属膜の下地膜である絶縁膜の荒れの発生を従来に比べて抑制することができる。なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、プラズマエッチング装置は、図２に示した誘導結合プラズマエッチング装置に限らず、各種のプラズマエッチング装置を使用することができる。また、上記の実施形態では、ゲート電極を形成する場合について説明したが、例えばソース／ドレイン電極を形成する場合についても同様にして適用することができる。この場合、下地膜は、例えばｎ型アモルファスシリコン等の半導体膜となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態のプラズマエッチング方法に係る被処理基板の断面構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す図。
【図３】比較例における荒れの発生した状態を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１０……被処理基板、１０１……絶縁膜、１０２……高融点金属膜、１０３……マスク層、１０４……電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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