(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳｉＯ２膜に対してＷ膜を選択的にエッチングし、タングステン膜をほぼ垂直に加工することのできるプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】塩素ガスと硼素含有ガスの混合ガスを用いてタングステン膜をプラズマエッチングする第一の工程と、塩素ガスと硼素含有ガスの混合ガス用いてプラズマ処理を行う第二の工程と、窒素ガスを用いてプラズマ処理を行う第三の工程と、を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン酸化膜に対してタングステン膜を選択的にプラズマエッチングするプラズマ処理方法において、
塩素ガスと硼素含有ガスの混合ガスを用いて前記タングステン膜をプラズマエッチングする第一の工程と、
前記第一の工程後、塩素ガスと硼素含有ガスの混合ガス用いてプラズマ処理を行う第二の工程と、
前記第二の工程後、窒素ガスを用いてプラズマ処理を行う第三の工程と、を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理方法において、
前記第一の工程の塩素ガスの流量は、前記第一の工程の硼素元素含有ガスの流量より多く、
前記第二の工程の塩素ガスの流量は、前記第二の工程の硼素元素含有ガスの流量より少ないことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理方法において、
前記第二の工程の硼素元素含有ガスの流量は、前記第一の工程の硼素元素含有ガスの流量より多いことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法において、
前記第一の工程ないし前記第三の工程を順次繰り返すことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法において、
前記第三の工程は、窒素ガス、或いは窒素ガスと希ガスとの混合ガスを用いることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマ処理方法において、
前記希ガスは、ヘリウムガスであることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項７】
シリコン窒化膜をマスクとしシリコン酸化膜とタングステン膜とが露出した試料におけるタングステン膜を選択的にエッチングするプラズマ処理方法において、
塩素ガスと硼素含有ガスと酸素ガスの混合ガスを用いてプラズマ処理を行い、露出した前記シリコン酸化膜の上に酸化硼素膜を形成すると共に、露出した前記タングステン膜をプラズマエッチングする第一の工程と、
引き続き、塩素ガスと硼素含有ガスの混合ガス用いてプラズマ処理を行い、露出したタングステン表面に硼素を堆積させて硼素堆積膜を形成する第二の工程と、
引き続き、窒素ガスを用いてプラズマ処理を行い、前記硼素堆積膜を窒化してタングステンエッチングに対する保護膜を形成する第三の工程と、を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載のプラズマ処理方法において、
前記第一の工程における硼素含有ガスの流量は、塩素ガスの流量よりも少なく、
前記第二の工程における硼素含有ガスの流量は、前記第二の工程における塩素ガスの流量よりも多い、或いは前記第一の硼素含有ガスの流量よりも多いことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項９】
請求項７に記載のプラズマ処理方法において、
前記第一の工程で形成された前記タングステン膜の開口部の底面に前記第二及び前記第三の工程で形成された前記保護膜を前記試料にＲＦバイアスを印加した状態で除去し、引き続き前記試料に対して前記第一の工程を実施することを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ(Large Scale Integration)の高集積化、高速化が進むにつれてゲート電極を含む配線の抵抗に起因する信号遅延の増加が問題になっている。信号遅延を減少させるためには、ゲート電極に使用する材料の低抵抗化が必要となってきている。近年では、ゲート電極にタングステン（Ｗ）が用いられており、タングステンゲートをエッチングするための研究が盛んに行われている。
【０００３】
タングステンをエッチングするにはフッ素（Ｆ）原子を含んだガスまたは、塩素（Ｃｌ）原子を含んだガスを用いることが一般的である。フッ素原子を含んだガスを使用することで、蒸気圧の高いＷＦｘを生成し、タングステンに対してエッチングが進行する。また、塩素原子を含んだガスは少量の酸素（Ｏ２）を添加することで生成されるＷＯＣｌ４によってタングステンのエッチングが可能である。
【０００４】
タングステンをエッチングする際に、電極温度を高くすることで反応性生物の蒸気圧が高くなり、エッチングが進行しやすくなる。しかし、高温化することで横方向にもエッチングが進みやすくなる。そのため、タングステン側壁に対するサイドエッチは大きくなる。アスペクト比の高いタングステンゲートのエッチングを行う場合、側壁と反応するエッチャントが多くなることでサイドエッチが大きくなる。そのため、サイドエッチを抑制しつつ、タングステンを垂直方向にエッチングする条件を検討する必要がある。
【０００５】
タングステンのサイドエッチを抑制するための手段として、タングステンエッチング処理の途中に側壁保護膜を形成する手段がある。タングステン側壁に保護膜を堆積させて、タングステンをエッチングすることでサイドエッチを抑制して垂直方向にのみエッチングをすることができる。
【０００６】
特許文献１では、タングステンを含む膜とその下層の膜をエッチングするプラズマ処理工程において、先ずタングステンエッチングを行い、その後、窒素ガスプラズマ処理を行っている。このプラズマ処理工程においては、窒化タングステン（ＷＮ）からなる側壁保護膜がパターン側壁に堆積するものと考えられている。窒素ガスプラズマ処理によるタングステン側壁への側壁保護膜形成後、さらに下層膜の垂直エッチングを行うことにより、垂直またはほぼ垂直な側壁を形成できることが記載されている。
【０００７】
特許文献２では、Ｃｌ２ガス及び三硼化塩素（ＢＣｌ３）ガスをエッチングガスの主成分として用い、窒素ガスを添加ガスとしてメタル材をエッチングする方法が記載されている。ガスは、エッチングガスとしてＢＣｌ３ガスが用いられている場合、ＢＣｌ３ガスから生ずるボロン（Ｂ）と反応して窒化ボロン（ＢＮ）を生成する。このＢＮは側壁防護膜を形成し、ノッチ形成を防止する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１３５４８１号公報
【特許文献２】特開２０００−１２４２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ゲート高さが高いタングステン配線をエッチストップすることなく底部までエッチングする手段として高温化があげられる。高温化することで反応生成物の蒸気圧が高くなり、タングステン配線を底部までエッチングすることができる。しかし、タングステン配線の横方向に対してもエッチングが加速して行われるため、タングステンサイドエッチが生じる。このサイドエッチを抑制するために、タングステンエッチング処理の途中に側壁保護膜を形成する手段がある。タングステン側壁に保護膜を堆積させて、タングステンをエッチングすることでサイドエッチを抑制して垂直方向にのみエッチングをすることができる。
【００１０】
しかし、特許文献１に記載されている側壁保護方法では、ゲート高さが高いタングステン配線を高温でエッチングする際に、生成した側壁保護膜（ＷＮ）だけでは側壁保護が不十分であるためサイドエッチが生じる。また、Ｃｌ２とＯ２でタングステンをエッチングすると、タングステンだけでなく、層間絶縁膜ＳｉＯ２に対してもエッチングが進行する。そのため、Ｗゲートのエッチング中に層間絶縁膜のロスが生じてしまう。
【００１１】
特許文献２に記載されている側壁保護方法では、ボロン原子と窒素原子を同一ステップで解離させてＢＮを生成すると、大量のＢＮがメタル材に堆積してしまう。ゲート高さが高い場合、ＢＮが大量に堆積することによってゲート底部までエッチングが困難であり、エッチング処理途中でエッチストップが生じてしまう可能性がある。
【００１２】
ゲート配線の高さが高い場合でも、サイドエッチなく、ゲート配線底部までタングステンをエッチングする処理方法が必要である。
【００１３】
本発明の目的は、シリコン酸化膜に対してタングステン膜を選択的に異方性プラズマエッチングし、タングステン膜をほぼ垂直に加工することのできるプラズマ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための一実施形態として、シリコン酸化膜に対してタングステン膜を選択的にプラズマエッチングするプラズマ処理方法において、
塩素ガスと硼素含有ガスの混合ガスを用いて前記タングステン膜をプラズマエッチングする第一の工程と、
前記第一の工程後、塩素ガスと硼素含有ガスの混合ガス用いてプラズマ処理を行う第二の工程と、
前記第二の工程後、窒素ガスを用いてプラズマ処理を行う第三の工程と、を有することを特徴とするプラズマ処理方法とする。
【００１５】
また、シリコン窒化膜をマスクとしシリコン酸化膜とタングステン膜とが露出した試料におけるタングステン膜を選択的にエッチングするプラズマ処理方法において、
塩素ガスと硼素含有ガスと酸素ガスの混合ガスを用いてプラズマ処理を行い、露出した前記シリコン酸化膜の上に酸化硼素膜を形成すると共に、露出した前記タングステン膜をプラズマエッチングする第一の工程と、
引き続き、塩素ガスと硼素含有ガスの混合ガス用いてプラズマ処理を行い、露出したタングステン表面に硼素を堆積させて硼素堆積膜を形成する第二の工程と、
引き続き、窒素ガスを用いてプラズマ処理を行い、前記硼素堆積膜を窒化してタングステンエッチングに対する保護膜を形成する第三の工程と、を有することを特徴とするプラズマ処理方法とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、タングステン膜をほぼ垂直にエッチング可能なプラズマ処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例に係るプラズマ処理方法を実施するために用いるプラズマエッチング装置の一例を示す概断面図である。
【図２】本発明の実施例に係るプラズマ処理方法における処理対象（試料：半導体素子作製用基板）の構成の一例を説明するための上面図である。
【図３】図２に示す試料の断面図であり、（ａ）はＸ−Ｘ’面での断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ’面での断面図を示す。
【図４】本発明の実施例に係るプラズマ処理方法の各ステップにおける試料の断面図であり、（ａ）はタングステンゲート配線をエッチング後の断面形状、（ｂ）はボロン堆積後の断面形状、（ｃ）は堆積したボロンを窒化した後の断面形状、（ｄ）は（ｃ）の後更にタングステンゲート配線をエッチングした後の断面形状を示す。
【図５】本発明の実施例に係るプラズマ処理方法を用いて図２に示す試料をプラズマエッチングした場合のエッチング後の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施例により説明する。なお、同一符号は同一構成要素を示す。
【実施例】
【００１９】
図１は本発明の実施例に係るプラズマ処理方法を実施するために使用するプラズマエッチング装置を示す概略断面図である。上部が開放された真空容器１０１の上部に、真空容器１０１内に処理ガスを導入するためのシャワープレート１０４（例えば石英製）、誘電体窓１０５（例えば石英製）を設置し、密封することにより処理室１０６を形成する。シャワープレート１０４には処理ガスを流すための複数の孔が配置されており、ガス供給装置１０７から供給されたガスは複数の孔を通り処理室１０６に導入される。また、真空容器１０１には真空排気口１０８を介し真空排気装置（図示せず）が接続されている。
【００２０】
プラズマを生成するための電力を処理室１０６に伝送するため、誘電体窓１０５の上方には電磁波を伝送する導波管１０９を設けている。導波管１０９へ伝送されるプラズマ生成用の電磁波は電磁波発生用電源１０３から発振される。電磁波の周波数は特に限定されないが、本実施例では２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使用する。処理室１０６の外周部には、磁場を形成する磁場発生用コイル１１０が設けてあり、電磁波発生用電源１０３により発振された電力は、形成された磁場との相互作用により、処理室１０６内に高密度プラズマを生成する。
【００２１】
また、シャワープレート１０４に対向して真空容器１０１の下部にはウエハ載置用電極１０２が設けられている。ウエハ載置用電極１０２は電極表面が溶射膜（図示せず）で被覆されており、高周波フィルタ１１４を介して直流電源１１５が接続されている。さらに、ウエハ載置用電極１０２には、マッチング回路１１２を介してバイアス用高周波電源である高周波電源１１３が接続されている。ウエハ載置用電極１０２には、温度調節器（図示せず）も接続されている。
【００２２】
処理室１０６内に搬送された試料であるウエハ１１１は、直流電源１１５から印加される直流電圧の静電気力でウエハ載置用電極１０２上に吸着、温度調節される。ガス供給装置１０７によって真空容器１０１内に所望の処理ガスを供給した後、真空排気装置を介して処理室１０６内の圧力を所定の圧力となるように制御し、電磁波発生用電源１０３から高周波電力を処理室１０６内に供給して処理室１０６内にプラズマを発生させる。ウエハ載置用電極１０２に接続された高周波電源１１３から高周波電力を印加することにより、プラズマからウエハへイオンを引き込み、ウエハ１１１がプラズマ処理（エッチング）される。なお、ウエハ１１１は、搬送手段（図示せず）により、真空容器１０１に搬送され、ウエハ載置用電極１０２に載置される。
【００２３】
本実施例のエッチング処理条件を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示すエッチング条件を用いて、図２、図３に示す試料のエッチングを行った。図２は本実施例のプラズマ処理に用いた試料の上面図である。図３（ａ）は、図２上面図のＸ−Ｘ’面における試料断面図である。図３（ｂ）は図２上面図のＹ−Ｙ’面における試料断面図である。
【００２６】
図２で示す試料上面図では、タングステンゲート配線２０２が酸化シリコン（ＳｉＯ２）の層間絶縁膜２０１に挟まれている。このタングステンゲート配線２０２、ＳｉＯ２層間絶縁膜２０１の上部には、タングステンゲート配線２０２をエッチングするためのマスクとして、蒸着後パターニングされた窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜２０３が形成されている。なお、本実施例ではタングステンゲート配線を例に説明するが、用途としてはゲート配線用に限定されない。
【００２７】
図３は、試料における初期形状の断面図を示している。図３（ａ）に示すＸ−Ｘ’面の断面図では、下地の絶縁膜３０１の上にタングステンゲート配線２０２が積層されている。タングステンゲート配線２０２の上部にはＳｉ３Ｎ４膜２０３のマスクがパターニングされている。また、図３（ｂ）に示すＹ−Ｙ’面の断面図では、層間絶縁膜２０１の間にタングステンゲート配線２０２が埋め込まれている。図３（ａ）断面においてタングステンエッチングを行った場合、マスク２０３の下のタングステンゲート配線２０２がエッチングされサイドエッチが発生する。図３（ｂ）断面では、タングステンゲート配線２０２をエッチングした際に、層間絶縁膜２０１もエッチングされてロス（膜厚減少）が生じてしまう。タングステンエッチングを行った際に、層間絶縁膜２０１のロスを少なくして、タングステンを垂直方向のみにエッチングする技術が必要となる。
【００２８】
表１に示す本実施例のエッチング条件の各ステップ処理後における試料断面図を図４に示す。
図３（ａ）の初期試料に対して、表１に示すエッチング条件の第１ステップであるタングステンのエッチングを行った結果、図４（ａ）の形状が得られた。このとき、エッチング条件はＣｌ２ガス流量が１２０ｍｌ／ｍｉｎ、ＢＣｌ３ガス流量が２０ｍｌ／ｍｉｎ、酸素Ｏ２ガス流量が５ｍｌ／ｍｉｎ、全ガス圧力を０．４Ｐａ、マイクロ波出力を８００Ｗ、電極に印加する高周波（ＲＦ）出力を５０Ｗ、電極温度を１００℃とした。
【００２９】
従来のタングステンエッチングにおいて、例えば、特許文献１ではタングステンエッチング条件にＣｌ２ガスとＯ２ガスのガス系を用いてタングステンエッチングを行っている。しかし、この条件では、ＳｉＯ２層間絶縁膜２０１のエッチングレートが大きく、ＳｉＯ２層間絶縁膜２０１のロスが大きい。
【００３０】
第１ステップのようなＣｌ２ガスとＯ２ガスのガス系にボロン原子を含んだガスを添加した条件では、ボロン原子と酸素原子との反応生成物（ＢＯ）４０５を形成して、ＳｉＯ２層間絶縁膜２０１とＳｉ３Ｎ４マスク２０３の保護を行うことができる。このＣｌ２ガスとＢＣｌ３ガスとＯ２ガスを含んだエッチング条件では、層間絶縁膜２０１のロスを防ぎつつ、ＷＯＣｌＸを生成してタングステンをエッチングすることができる。
【００３１】
タングステンを長時間エッチングすると垂直方向のみでなく、横方向にエッチングが進行する。そのため、タングステンエッチングステップでは、サイドエッチが生じることなくタングステンを垂直方向のみにエッチングできる深さまでエッチングを行うことが必要である。
【００３２】
そこで次に図４（ａ）に対して、表１に示すエッチング条件の第２ステップであるボロン原子を含んだガスでプラズマ放電を行った。その結果、図４（ｂ）に示すようにタングステンの表面にボロンがデポされた。このとき、エッチング条件をＢＣｌ３ガス流量が６０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｃｌ２ガス流量が２０ｍｌ／ｍｉｎ、全ガス圧力を１．０Ｐａ、マイクロ波出力を８００Ｗ、ＲＦ出力を０Ｗ、電極温度を１００℃度として処理を行った。
【００３３】
前述した第１ステップがボロン原子を含むガス流量よりＣｌ２ガス流量の方が大きいのに対して、この第２ステップではＣｌ２ガス流量よりボロン原子を含むガス流量を多くした条件でプラズマ放電を行う。又は、第１ステップのボロン原子を含むガス流量よりも第２ステップのボロン原子を含むガス流量を大きくしてプラズマ放電を行う。
【００３４】
この条件では、ボロン原子を含むガス比率を大きくすることで、タングステン表面にボロンを堆積させ、ボロンデポ膜４０６を形成する。ボロンを堆積させるため、印加するＲＦ出力は低出力であることが望ましい。本実施例では、ボロンを多く堆積させるためにＲＦ出力を０Ｗに設定した。なお、ボロンを堆積させるステップにおいて、本実施例ではＢＣｌ３ガスを用いたが、これに限らずボロン原子を含むガス系（例えば、ＢＦ３、Ｂ２Ｏ３等）であれば、同様の結果を得ることができる。なお、酸素とボロンの化合物ガスを用いる場合には、第１ステップにおいて酸素ガスを省略し、塩素ガスと当該化合物ガスとすることができる。
【００３５】
次に図４（ｂ）に対して、表１に示すエッチング条件の第３ステップのＮ２ガスを用いたプラズマ放電処理を行った。その結果、図４（ｃ）の形状が得られた。この時、エッチング条件をＮ２ガス流量が１００ｍｌ／ｍｉｎ、全ガス圧力を１．０Ｐａ、マイクロ波出力を５００Ｗ、ＲＦ出力を０Ｗ、電極温度を１００℃として処理を行った。Ｎ２ガス放電を行うことによって、タングステン表面上に堆積しているボロンと窒素との化合物である窒化ボロン（ＢＮ）膜４０８を生成する。ＢＮ膜（側壁保護膜）４０８をタングステン表面上に生成することによって、タングステンのサイドエッチを抑制することができる。
【００３６】
また、ＳｉＯ２層間絶縁膜とＳｉ３Ｎ４マスク上のＢＯ膜４０５も窒化され、ＢＯとＢＮが混在している保護膜４０７が形成される。
【００３７】
特許文献２では、Ｃｌ２ガスとＢＣｌ３ガスでエッチング可能な金属膜に対して、Ｎ２ガスを添加することで、ＢＮを生成して金属膜の側壁を保護する方法が示してある。同一ステップにボロン原子を含むガス系とＮ２ガスを添加してＢＮを生成することで、大量のＢＮを生成することが可能である。しかし、必要以上のＢＮが堆積してしまうため、ＢＮのコントロールが非常に難しい。大量のデポが生成された場合、タングステンエッチングがゲート底部に向かうにつれて難しくなり、垂直方向に対してエッチストップが発生する。
【００３８】
一方、本実施例では第２ステップで生じたタングステン表面上のボロン原子とのみ窒素原子が反応してＢＮを形成する。そのため、必要以上のＢＮを生成することなくタングステン表面上にＢＮを生成することができる。ＳｉＯ２層間絶縁膜２０１とＳｉ３Ｎ４マスク２０３に対して第１ステップではエッチングが進行しないため、ＳｉＯ２層間絶縁膜２０１とＳｉ３Ｎ４マスク２０３のロスが生じない。
【００３９】
また、Ｎ２ガスの流量や処理圧力等によって生成するＢＮの生成量をコントロールすることが可能である。例えば、Ｎ２ガスの流量を大きくすることで生成されるＢＮが多くなる。なお、Ｎ２ガスのプラズマ放電ステップにはＮ２またはＮ２とヘリウム（Ｈｅ）、Ｎ２と希ガス（Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ等）の混合ガスを用いても同様の効果が得られる。
【００４０】
上述した３ステップの後に、再び第１ステップのタングステンエッチングを行う。その結果、図４（ｃ）に対して図４（ｄ）の形状が得られた。
【００４１】
ウエハ載置用電極１０２にＲＦバイアスを印加しているため、エッチングされて形成されたタングステン開口の底部に堆積したＢＮ膜４０８は容易に除去が可能である。タングステン側壁に堆積したＢＮ膜４０８に関しては、ラジカルのケミカル反応のみでエッチングされるため、あまりエッチングされずに側壁にＢＮ膜４０８が残る。タングステン側壁にＢＮ膜４０８が残ることで、タングステンサイドエッチを起こすことなく、垂直方向のみにタングステンをエッチングすることができる。
【００４２】
上述した３ステップを１回以上繰り返す処理を行ってタングステンエッチングすることで、層間絶縁膜２０１のロスを抑え、タングステンサイドエッチを防ぎつつ、下層の絶縁膜３０１が露出する迄タングステンゲート配線２０２をエッチングすることが可能となる。
【００４３】
各サイクルにおいて実際の形状より、サイドエッチが生じることなくタングステンを垂直方向のみにエッチングできる処理時間を求めた。タングステンエッチングステップのエッチング時間を設定して表１のエッチング条件を４回サイクルした結果、図５に示すようなタングステンゲート配線の垂直加工を行うことができた。
【００４４】
以上説明したように、タングステンをエッチングする第１ステップ、ボロン原子を含むガス系のプラズマ放電を行う第２ステップ、Ｎ２ガスのプラズマ放電を行う第３ステップにより、タングステンに生じるサイドエッチを低減・防止可能なタングステンエッチングを行うことができる。また、タングステン膜をほぼ垂直に加工することができる。
【００４５】
第１ステップでは、Ｃｌ２ガスとＯ２ガスのタングステンエッチング工程にボロン原子を含んだガスを添加して、ＢＯを生成する。これによって、タングステンをエッチングしつつ、ＢＯを層間絶縁膜上に堆積させることでタングステンエッチングによるロスを小さくすることができる。
【００４６】
このタングステンエッチング工程では、サイドエッチが生じることなくタングステンを垂直方向のみにエッチングできる深さまでエッチングを行う。または、タングステンエッチングがエッチストップして、垂直方向に対してエッチングが出来なくなる深さまでエッチングを行う。タングステンを１回の処理ステップでエッチングすることで生じるサイドエッチを防ぐために、タングステン側壁保護とタングステンエッチングのサイクルエッチを用いてタングステンエッチングを行う。
【００４７】
第２ステップでは、ボロン原子を含んだガス系のガス流量をＣｌ２ガスに対して大きく設定する。ボロン原子を含むガス流量が大きい状態でプラズマ放電を行うことで、解離したボロン原子をタングステン表面に堆積させる。
【００４８】
その後、第３ステップでは、Ｎ２放電ステップを行う。タングステン表面上に堆積したボロン原子との化合物ＢＮを生成してタングステン側壁を保護する。ボロンデポ膜形成と窒素原子ラジカル生成を異なるステップで行うため、ＢＮ膜の生成量をコントロールすることができる。Ｎ２ガスの流量を大きくすることで、形成されるＢＮ膜を厚くすることができる。
【００４９】
上述した第１〜第３ステップの後に、再び第１ステップのタングステンエッチングを行う。ウエハ載置用電極にＲＦバイアスを印加しているため、タングステン開口底部に堆積したＢＮ膜は容易に除去が可能である。タングステン側壁に堆積したＢＮ膜に関しては、ラジカルのケミカル反応のみでエッチングされるため、あまりエッチングされずに側壁にＢＮ膜が残る。タングステン側壁にＢＮ膜が残ることで、タングステンサイドエッチを起こすことなく、垂直方向のみにタングステンをエッチングすることができる。
【００５０】
上述した３ステップを複数回サイクルすることで、層間絶縁膜のロスを抑え、タングステンサイドエッチを防ぎつつ、下層が露出する迄タングステン膜をエッチングすることが可能となる。
【００５１】
以上、本実施例によれば、タングステン膜をほぼ垂直に加工することのできるプラズマ処理方法を提供することができる。
【００５２】
なお、本実施例では、プラズマエッチング装置として、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）方式のマイクロ波プラズマエッチング装置を用いたが、プラズマ生成方式の如何にかかわらず本発明に適用可能であり、例えば、ヘリコン波プラズマエッチング装置、誘導結合型プラズマエッチング装置、容量結合型プラズマエッチング装置等でも本実施例と同等の効果を得ることができる。
【００５３】
また、表１の条件は、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）方式のマイクロ波プラズマエッチング装置に適合させた条件であるため、他のプラズマ生成方式のプラズマエッチング装置では、別途、ガス流量、圧力、プラズマ生成用高周波電力等を適正化する必要がある。
【符号の説明】
【００５４】
１０１…真空容器、１０２…ウエハ載置用電極、１０３…電磁波発生用電源、１０４…シャワープレート、１０５…誘電体窓、１０６…処理室、１０７…ガス供給装置、１０８…真空排気口、１０９…導波管、１１０…磁場発生用コイル、１１１…ウエハ、１１２…マッチング回路、１１３…高周波電源、１１４…高周波フィルタ、１１５…直流電源、２０１…酸化シリコン（層間絶縁膜）、２０２…タングステンゲート配線、２０３…窒化シリコン（マスク）、３０１…絶縁膜、４０５…ＢＯ膜、４０６…ボロンデポ膜、４０７…保護膜（ＢＯとＢＮとの化合物膜）、４０８…ＢＮ膜（側壁保護膜）。
【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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