CN117751433A - 蚀刻方法、半导体装置的制造方法、蚀刻程序以及等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

蚀刻方法包括以下工序：提供具备包含含硅层的蚀刻对象层和包含金属的掩模的基板，所述掩模设置在蚀刻对象层上，具有由侧壁规定的开口；供给包含含金属气体的处理气体；以及从处理气体生成等离子体，在掩模的上部和侧壁形成含有金属的保护层并且经由开口对蚀刻对象层进行蚀刻。

Description

蚀刻方法、半导体装置的制造方法、蚀刻程序以及等离子体处 理装置

技术领域

本公开涉及一种蚀刻方法、半导体装置的制造方法、蚀刻程序以及等离子体处理装置。

背景技术

提出了以下方案：在使用包含碳和氟的气体等的等离子体来对氧化膜等绝缘膜进行蚀刻时，通过在蚀刻气体中添加WF6气体来形成导电层，以抑制在蚀刻中由于局部带电而产生的形状异常。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-50984号公报

发明内容

发明要解决的问题

本公开提供一种能够提高含金属掩模的选择比的蚀刻方法、半导体装置的制造方法、蚀刻程序以及等离子体处理装置。

用于解决问题的方案

本公开的一个方式的蚀刻方法包括以下工序：提供具备包含含硅层的蚀刻对象层和包含金属的掩模的基板，所述掩模设置在蚀刻对象层上，具有由侧壁规定的开口；供给包含含金属气体的处理气体；以及从处理气体生成等离子体，在掩模的上部和侧壁形成含有金属的保护层并且经由开口对蚀刻对象层进行蚀刻。

发明的效果

根据本公开，能够提高含金属掩模的选择比。

附图说明

图1是示出本公开的一个实施方式中的等离子体处理装置的一例的概要截面图。

图2是示意性地示出通过本实施方式所涉及的等离子体处理装置进行蚀刻的基板的构造的一例的图。

图3是示意性地示出本实施方式中的基板的蚀刻进展的一例的图。

图4是示出本实施方式中的蚀刻处理的一例的流程图。

图5是示出本实施方式和参考例中的实验结果的一例的图。

图6是示出六氟化钨气体的流量与掩模选择比之间的关系的一例的图。

图7是示出偏置电压与掩模选择比之间的关系的一例的图。

具体实施方式

下面，基于附图来详细说明所公开的蚀刻方法、半导体装置的制造方法、蚀刻程序以及等离子体处理装置的实施方式。此外，并不通过下面的实施方式来限定公开技术。

在电介质膜的蚀刻中，例如在使用碳化钨(WC)等含金属掩模的情况下，有时含金属掩模被蚀刻而选择比(电介质膜的蚀刻速率/含金属掩模的蚀刻速率)下降。随着半导体工艺的精细化取得进展，含金属掩模的选择比的下降有时会成为问题。因此，期待使含金属掩模的选择比提高。

[等离子体处理装置10的结构]

图1是示出本公开的一个实施方式中的等离子体处理装置的一例的概要截面图。图1所示的等离子体处理装置10是电容耦合型等离子体处理装置。等离子体处理装置10具备腔室12。腔室12具有大致圆筒形状。腔室12提供其内部空间来作为处理空间12c。腔室12例如由铝形成。对腔室12的内壁面实施了具有耐等离子体性的处理。例如，对腔室12的内壁面实施了阳极氧化处理。腔室12电接地。

另外，在腔室12的侧壁形成有通路12p。在向处理空间12c搬入作为被处理体的一例的晶圆(基板)W时，另外，在从处理空间12c搬出晶圆(基板)W时，晶圆(基板)W通过通路12p。该通路12p能够通过闸阀12g打开和关闭。

在腔室12的底部上设置有支承部13。支承部13由绝缘材料形成。支承部13具有大致圆筒形状。支承部13在处理空间12c内从腔室12的底部起沿铅直方向延伸。支承部13支承载物台14。载物台14设置于处理空间12c内。载物台14是载置台和基板支承体的一例。

载物台14具有下部电极18和静电保持盘(保持盘：chuck)20。载物台14还能够具备电极板16。电极板16例如由铝之类的导体形成，并且具有大致圆盘形状。下部电极18设置于电极板16上。下部电极18例如由铝之类的导体形成，并且具有大致圆盘形状。下部电极18电连接于电极板16。

静电保持盘20设置于下部电极18上。在静电保持盘20的上表面上载置晶圆W。静电保持盘20具有由电介质形成的主体。在静电保持盘20的主体内设置有膜状的电极。静电保持盘20的电极经由开关而与直流电源22连接。当对静电保持盘20的电极施加来自直流电源22的电压时，在静电保持盘20与晶圆W之间产生静电引力。晶圆W通过所产生的静电引力被吸引到静电保持盘20，并被该静电保持盘20保持。

在下部电极18的周缘部上以包围晶圆W的边缘的方式配置有聚焦环FR。聚焦环FR是边缘环的一例，是为了使蚀刻的均匀性提高而设置的。关于聚焦环FR并无限定，能够由硅、碳化硅或石英形成。

在下部电极18的内部设置有流路18f。从设置于腔室12的外部的冷却单元26经由配管26a向流路18f供给热交换介质(例如制冷剂)。供给到流路18f的热交换介质经由配管26b返回到冷却单元26。在等离子体处理装置10中，通过热交换介质与下部电极18之间的热交换来调整载置于静电保持盘20上的晶圆W的温度。

在等离子体处理装置10设置有气体供给线路28。气体供给线路28用于向静电保持盘20的上表面与晶圆W的背面之间供给来自导热气体供给机构的导热气体、例如He气体。

等离子体处理装置10还具备上部电极30。上部电极30设置于载物台14的上方。上部电极30藉由构件32被支承于腔室12的上部。构件32由具有绝缘性的材料形成。上部电极30能够包括顶板34和支承体36。顶板34的下表面是靠处理空间12c侧的下表面，划分出处理空间12c。顶板34能够由焦耳热少的低电阻的导电体或半导体形成。在顶板34形成有多个气体喷出孔34a。多个气体喷出孔34a沿该顶板34的板厚方向贯穿该顶板34。

支承体36以使顶板34装卸自如的方式支承顶板34，支承体36例如能够由铝之类的导电性材料形成。在支承体36的内部设置有气体扩散室36a。从气体扩散室36a向下方延伸出分别与多个气体喷出孔34a连通的多个气体流通孔36b。在支承体36形成有用于向气体扩散室36a引导处理气体的气体导入口36c。在气体导入口36c连接有气体供给管38。气体导入口36c是用于向腔室12内供给气体的气体供给口的一例。

气体供给管38经由阀组42及流量控制器组44而与气体源组40连接。气体源组40包括多个气体源。多个气体源包括构成在蚀刻处理等中利用的处理气体的多个气体的源。阀组42包括多个开闭阀。流量控制器组44包括多个流量控制器。多个流量控制器中的各流量控制器是质量流量控制器或压力控制式流量控制器。气体源组40的多个气体源经由阀组42中的对应的阀以及流量控制器组44中的对应的流量控制器而与气体供给管38连接。

在等离子体处理装置10中，沿着腔室12的内壁装卸自如地设置有屏蔽件46。在支承部13的外周也设置有屏蔽件46。屏蔽件46用于防止蚀刻副产物附着于腔室12。屏蔽件46例如能够通过在铝材料上覆盖Y2O3等陶瓷来构成。

在支承部13与腔室12的侧壁之间设置有隔板48。隔板48例如通过在铝制的母材上覆盖Y2O3等陶瓷来构成。在隔板48形成有多个贯通孔。在隔板48的下方且腔室12的底部设置有排气口12e。排气口12e经由排气管52而与排气装置50连接。排气装置50具有压力控制阀以及涡轮分子泵之类的真空泵。

等离子体处理装置10还具备第一高频电源62和第二高频电源64。第一高频电源62是产生用于生成等离子体的第一高频的电源。第一高频的频率例如是27MHz～100MHz的范围内的频率。第一高频电源62经由匹配器66及电极板16而与下部电极18连接。匹配器66具有用于使第一高频电源62的输出阻抗与负载侧(下部电极18侧)的输入阻抗匹配的电路。此外，第一高频电源62也可以经由匹配器66而与上部电极30连接。另外，第一高频电源62是等离子体生成部的一例。

第二高频电源64是产生用于将离子吸引到晶圆W的第二高频的电源。第二高频的频率比第一高频的频率低。第二高频的频率例如是400kHz～13.56MHz的范围内的频率。第二高频电源64经由匹配器68及电极板16而与下部电极18连接。匹配器68具有用于使第二高频电源64的输出阻抗与负载侧(下部电极18侧)的输入阻抗匹配的电路。

等离子体处理装置10还能够具备直流电源部70。直流电源部70连接于上部电极30。直流电源部70能够产生负的直流电压，并将该直流电压提供给上部电极30。

等离子体处理装置10还能够具备控制部80。控制部80能够是具备处理器、存储部、输入装置、显示装置等的计算机。控制部80控制等离子体处理装置10的各部。在控制部80中，操作员能够使用输入装置进行命令的输入操作等，以管理等离子体处理装置10。另外，在控制部80中，能够通过显示装置来可视化地显示等离子体处理装置10的运转状况。并且，在控制部80的存储部保存有用于通过处理器来控制在等离子体处理装置10中执行的各种处理的控制程序、以及制程数据。控制部80的处理器执行控制程序，并按照制程数据来控制等离子体处理装置10的各部，由此使等离子体处理装置10执行期望的处理。

例如，控制部80控制等离子体处理装置10的各部，以进行后述的蚀刻方法。举出详细的一例，控制部80执行以下工序：提供具备包含含硅层的蚀刻对象层和包含金属的掩模的晶圆(基板)W，该掩模设置在蚀刻对象层上，具有由侧壁规定的开口。另外，控制部80执行以下工序：供给包含含金属气体的处理气体。另外，控制部80执行以下工序：从处理气体生成等离子体，在掩模的上部和侧壁形成含有金属的保护层并且经由开口对蚀刻对象层进行蚀刻。

[作为处理对象的基板]

接着，使用图2和图3来说明作为蚀刻处理对象的基板。图2是示意性地示出通过本实施方式所涉及的等离子体处理装置进行蚀刻的基板的构造的一例的图。图2所示的晶圆W在硅基板101上具有含硅层102和掩模103。作为含硅层(含硅膜)102，例如举出氧化硅层(SiO2)、氮化硅层(SiN)以及Low-k(低介电常数)层等。此外，含硅层102是含硅的电介质层的一例。作为Low-k层，例如举出SiOC层。此外，含硅层102也可以是包含氧化硅层和Low-k层、氧化硅层和氮化硅层、或者氮化硅层和Low-k层的层叠构造。此外，含硅层102是蚀刻对象层的一例。

掩模103是形成有具有规定图案的开口、例如由侧壁规定的梳状的开口的掩模图案的层。掩模103例如是含金属掩模。含金属掩模例如包含钨、碳化钨(WC)、钼或氮化钛(TiN)。掩模103的开口间的间距例如是30nm左右，线宽CD(Critical Dimension：临界尺寸)例如是10nm左右。另外，掩模103的厚度例如是20nm左右，含硅层102的厚度例如是200nm左右。此外，在本实施方式中，假设作为处理对象的晶圆W是面向逻辑器件的基板。另外，作为处理对象的晶圆W也可以是面向逻辑器件以外的用途，例如，也能够应用于形成深宽比为30以上的高深宽比的面向存储器的基板。

另外，作为掩模103中包含的金属或金属的化合物，也包含上述的例子，例如举出钨(W)、碳化钨(WCα(α为大于0的实数。例如，α＝1。))、硅化钨(WSiβ(β为大于0的实数。例如，β＝1或2。))、钛(Ti)、氮化钛(TiNγ(γ为大于0的实数。例如，γ＝1。))、氮化钽(TaNδ(δ为大于0的实数。例如，δ＝1。))、碳化钼(MoεC(ε为大于0的实数。例如，ε＝1或2。))、氮化钼(MoζN(ζ为大于0的实数。例如，ζ＝1或2。))、硅化钼(MoSiη(η为大于0的实数。例如，η＝1或2。))、硼化钼(MoBΘ(Θ为大于0的实数。例如，Θ＝1、2或3。))、氧化钼(MoOι(ι为大于0的实数。例如，ι＝1、2或3。))、铼(Re)、氧化铼(ReOκ(κ为大于0的实数。例如，κ＝1、2或3。))、以及氮化铼(ReNλ(λ为大于0的实数。例如，λ＝1或2。))。掩模103中也可以包含钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、以及铼(Re)之类的金属元素。并且，掩模103中也可以包含氮化硼(BN)。掩模103中也可以包含硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、硅(Si)、磷(P)以及硫(S)之类的非金属元素。

图3是示意性地示出本实施方式中的基板的蚀刻进展的一例的图。在本实施方式中，晶圆W的含硅层102的蚀刻如图3的状态104～状态106所示那样进展。状态104是蚀刻开始前的状态。状态105表示蚀刻进展期间的状态，在掩模103的上部(上表面)和侧壁形成含有钨的保护层107并且经由掩模103的开口形成槽108。此时，在掩模103的侧壁沉积薄的保护层107，在掩模103的上部沉积厚的保护层107。也就是说，形成于掩模103的上部的保护层107的厚度比形成于掩模103的侧壁的保护层的厚度大。例如，掩模103的侧壁的保护层107的厚度是1nm左右，上部相对于侧壁的膜厚比(上部的膜厚/侧壁的膜厚)可以为2以上且小于5。在其它例中，上部相对于侧壁的膜厚比(上部的膜厚/侧壁的膜厚)也可以为5以上。另外，在其它例中，上部相对于侧壁的膜厚比(上部的膜厚/侧壁的膜厚)也可以小于2。另外，也可以形成为：形成于掩模103的侧壁的保护层107的厚度随着从掩模103的开口的上部去向深度方向而变薄。此外，根据蚀刻的工序，形成于掩模103的上部的保护层107的厚度也可以为形成于掩模103的侧壁的保护层的厚度以下。状态106是从状态105起蚀刻进一步有进展而使槽108到达了硅基板101的状态。当蚀刻进展到状态106时，判定为得到了规定的形状(在一例中为规定的深宽比)，蚀刻结束。此外，在图3中省略了两个槽108以外的蚀刻的状况。

[蚀刻方法]

接着，说明本实施方式所涉及的蚀刻方法。图4是示出本实施方式中的蚀刻处理的一例的流程图。

在本实施方式所涉及的蚀刻方法中，控制部80进行控制以使闸阀12g打开。然后，向腔室12内搬入在含硅层102的上部形成有掩模103的晶圆W，并将该晶圆W载置于载物台14的静电保持盘20上。通过对静电保持盘20内的吸附电极(未图示)施加直流电压，来将晶圆W保持于静电保持盘20上。之后，控制部80进行控制以使闸阀12g关闭，并且通过控制排气装置50来将气体从处理空间12c排出，以使处理空间12c的气氛成为规定的真空度。另外，控制部80通过控制未图示的调温模块来进行温度调整，以使晶圆W的温度成为规定的温度(步骤S1)。

接着，控制部80进行控制，以开始供给处理气体(步骤S2)。控制部80进行控制，以将WF6、C4F6、O2以及Ar的混合气体(下面，称为WF6/C4F6/O2/Ar气体。)作为包含含钨气体的处理气体供给到气体导入口36c。此外，以C4F6为一例的含有碳和氟的气体也可以是包含碳氟化合物气体和氢氟碳化合物气体中的一种或多种气体的气体。也就是说，含有碳和氟的气体是包含CxHyFz(x、z是1以上的整数，y是0以上的整数)的气体。CxHyFz是C2F4、CF4、C3F4、C3F8、C4F8、C4F6、C5F8、CH2F2、CH2F3、CHF3、CH3F等具有碳-氟键的化合物。另外，含氧气体可以是CO气体、CO2气体等。此外，处理气体也可以不包含O2等含氧气体。另外，关于Ar气体，也可以是其它稀有气体、例如Xe气体，也可以替代稀有气体而是N2气体等非活性气体。

此外，处理气体不限于包含含钨气体的处理气体，也可以是包含其它含金属气体的处理气体。作为含金属气体，除了上述的六氟化钨(WF6)气体以外，例如举出六溴化钨(WBr6)气体、六氯化钨(WCl6)气体、WF5Cl气体、六羰基钨(W(CO)6)气体、四氯化钛(TiCl4)气体、五氟化钼(MoF5)气体、六氟化钒(VF6)气体、六氟化铂(PtF6)气体、四氟化铪(HfF4)气体以及五氟化铌(NbF5)气体。另外，含金属气体也可以是含金属卤化物的气体。并且，含金属气体也可以包含钨、钛、钼、钒、铂、铪、铌、钽以及铼之类的金属元素。

处理气体在被供给到气体导入口36c后被供给到气体扩散室36a并在气体扩散室36a中扩散。在使处理气体在气体扩散室36a中扩散后，经由多个气体喷出孔34a呈向腔室12的处理空间12c呈喷淋状地供给处理气体，以向处理空间12c导入处理气体。

控制部80通过控制第一高频电源62，来向下部电极18供给用于生成等离子体的高频电力(第一高频电力)。也就是说，在处理空间12c中，通过用于生成等离子体的高频电力来从处理气体生成等离子体。在此，用于生成等离子体的高频电力优选的是小于5kW且为5.6W/cm²以下。通过所产生的等离子体来对晶圆W进行等离子体处理。即，控制部80进行控制，以向腔室12内供给用于生成等离子体的高频电力来从处理气体生成等离子体，并且经由掩模103对含硅层102进行蚀刻处理(步骤S3)。此外，在本实施方式中，未供给来自第二高频电源64的电偏压的电压(第二高频电力)，但是等离子体中的离子等通过供给到下部电极18的用于生成等离子体的高频电力被吸引到晶圆W侧，使得蚀刻处理有进展。

控制部80基于从等离子体处理装置10的未图示的传感器获取到的信息、与制程相应的处理时间等，通过步骤S3来判定是否得到了规定的形状(步骤S4)。控制部80在判定为未得到规定的形状的情况下(步骤S4：“否”)，使处理返回到步骤S3。另一方面，控制部80在判定为得到了规定的形状的情况下(步骤S4：“是”)，结束处理。

控制部80在结束处理的情况下，进行控制以停止供给处理气体。另外，控制部80进行控制以对静电保持盘20施加正负相反的直流电压来进行除电，从而使晶圆W从静电保持盘20剥离。控制部80进行控制以使闸阀12g打开。经由通路12p从腔室12的处理空间12c搬出晶圆W。

此外，通过其它基板处理装置等对所搬出的晶圆W进行掩模103的去除、作为接触垫发挥功能的导电材料的形成等。也就是说，使用被应用了上述的蚀刻方法的晶圆W来制造半导体装置。

[实验结果]

接下来，使用图5至图7来说明实验结果。图5是示出本实施方式和参考例中的实验结果的一例的图。图5是在处理气体中未添加WF6的参考例、以及与在处理气体中添加WF6的本实施方式相对应的实施例中的实验结果。另外，关于处理条件，使用了下述的处理条件。另外，在晶圆W中，关于含硅层102，使用了氧化硅层(SiO2)。另外，关于掩模103，使用了碳化钨(WC)。

<处理条件>

第一高频电力(40MHz)：300W

第二高频电力(400kHz)：0W

处理气体参考例：C4F6/O2/Ar气体

实施例：WF6/C4F6/O2/Ar气体

(WF6的流量比为1％以下)

处理时间：30秒

如图5所示，在参考例中，掩模103的剩余量是12.5nm，与此相对地，在实施例中，掩模103的剩余量是14.8nm。在参考例中，掩模103的损耗(消耗量)是3.9nm，与此相对地，在实施例中，掩模103的损耗(消耗量)减少为1.6nm。蚀刻量一致，以成为大致相同的深度，在参考例中，蚀刻量是15.9nm，在实施例中，蚀刻量是15.7nm。在参考例中，掩模选择比是4.1，与此相对地，在实施例中，掩模选择比改善为两倍以上即9.8。

图6是示出六氟化钨气体的流量与掩模选择比之间的关系的一例的图。图6的图表110表示出图5的实验结果中的、WF6气体的流量与掩模选择比之间的关系。如图表110所示，在WF6气体的添加流量为0sccm的参考例中，WC掩模选择比为4.1，在WF6气体的添加流量为5sccm的实施例中，WC掩模选择比为9.8。也就是说，通过在处理气体中添加WF6气体，能够使作为含金属掩模的碳化钨(WC)的掩模103与作为氧化硅层的含硅层102的选择比提高(改善)。另外，WF6气体的流量相对于处理气体的整体流量的比例(流量比)优选为10％以下，更优选为5％以下，进一步优选为1％以下。

接着，说明电偏压的电压对掩模选择比的影响。图7是示出偏置电压与掩模选择比之间的关系的一例的图。在图7所示的图表111中示出了在处理气体中添加了WF6气体的情况下的、不供给电偏压的电压(在图7中表示为偏置电压。)(0V)的情况以及供给了电偏压的电压(-500V)的情况下的WC掩模选择比。另外，在图表111中，作为参考，示出了在处理气体中未添加WF6气体的情况下的、不供给偏置电压(0V)的情况下的WC掩模选择比。如图表111所示，可知的是：在不供给偏置电压(0W)的情况下，当添加WF6气体时，WC掩模选择比得到改善。另一方面，可知的是：在供给了偏置电压(-500V)的情况下，即使添加WF6气体，WC掩模选择比也得不到改善。即，可知的是：偏置电压越小，WC掩模选择比的改善效果越大。

此外，在蚀刻处理中，也可以为了提高蚀刻速度等而从第二高频电源64向下部电极18供给用于吸引离子的电偏压的电压。在该情况下，电偏压的电压优选为-500V以上且0V以下。

如上述的本实施方式所示，当在处理气体中添加了规定量的WF6且不供给偏置电压或者供给低偏置电压的情况下，掩模选择比提高。由于金属元素之间的亲和性高，因此WF6与作为含硅层(氧化硅层、氮化硅层以及Low-k层等)的被蚀刻层相比更容易沉积于含金属掩模上。另一方面，在不供给偏置电压或者供给低偏置电压的情况下，入射于基板的离子能量为0或者变低，因此能够抑制沉积物的蚀刻。通过这样的由WF6的添加和偏置电压的控制产生的相互作用，具有WF6更容易沉积于含金属掩模上的效果，因此，掩模选择比提高。此外，作为含有与WF6中含有的钨相同种类的金属即钨的掩模，金属元素之间的结合变得更强，但即使是不同种类的金属之间也具有该效果。在其它例中，既可以是，将包含含有钨的气体的处理气体用作添加气体来经由含有除钨以外的金属的掩模对被蚀刻层进行蚀刻，也可以是，将包含含有除钨以外的金属的气体的处理气体用作添加气体来经由含有钨的掩模对被蚀刻层进行蚀刻。另外，还可以是，将包含含有除钨以外的金属的气体的处理气体用作添加气体来经由含有除钨以外的金属的掩模对被蚀刻层进行蚀刻。即，掩模103中包含的金属与含金属气体中包含的金属既可以是相同的金属，也可以是不同的金属。在这些情况下也同样能够使掩模选择比提高。

另外，在上述的实施方式中，使用了作为向下部电极18供给用于生成等离子体的高频电力和偏置电压的类型的电容耦合型等离子体处理装置的等离子体处理装置10，但是不限于此。例如，也可以使用向上部电极30供给用于生成等离子体的高频电力并向下部电极18供给偏置电压的类型的电容耦合型等离子体处理装置。

以上，根据本实施方式，控制部80控制装置各部来执行以下工序：提供具备包含含硅层102的蚀刻对象层和包含金属的掩模103的基板(晶圆W)，该掩模103设置在蚀刻对象层上，具有由侧壁规定的开口。控制部80控制装置各部来执行以下工序：供给包含含金属气体的处理气体。控制部80控制装置各部来执行以下工序：从处理气体生成等离子体，在掩模103的上部和侧壁形成含有金属的保护层并且经由开口对蚀刻对象层进行蚀刻。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，掩模103包含从由钨、钛、钽、钼以及铼构成的组中选择出的至少一种金属元素。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，掩模103包含从由硼、碳、氮、氧、硅、磷以及硫构成的组中选择出的至少一种非金属元素。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，掩模103包含从由钨、碳化钨、硅化钨、钛、氮化钛、氮化钽、碳化钼、氮化钼、硅化钼、硼化钼、氧化钼、铼、氧化铼、氮化铼构成的组中选择出的至少一者。其结果，能够提高(改善)包含从由钨、碳化钨、硅化钨、钛、氮化钛、氮化钽、碳化钼、氮化钼、硅化钼、硼化钼、氧化钼、铼、氧化铼、氮化铼构成的组中选择出的至少一者的掩模103与含硅层102的选择比。

另外，根据本实施方式，含金属气体是含金属卤化物的气体。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，含金属气体包含从由钨、钛、钼、钒、铂、铪、铌、钽以及铼构成的组中选择出的至少一种金属元素。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，含金属气体包含从由六氟化钨(WF₆)气体、六溴化钨(WBr₆)气体、六氯化钨(WCl₆)气体、WF₅Cl气体、六羰基钨(W(CO)₆)气体、四氯化钛气体、五氟化钼气体、六氟化钒气体、六氟化铂气体、四氟化铪气体以及五氟化铌气体构成的组中选择出的至少一种气体。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，掩模103中包含的金属与含金属气体中包含的金属是相同的金属。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，掩模103中包含的金属与含金属气体中包含的金属是不同的金属。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，处理气体包含CxHyFz(x、z是1以上的整数，y是0以上的整数)气体。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，CxHyFz气体包含从CF4、C3F8、C4F8、C4F6、C5F8、CH2F2、CHF3、CH3F构成的组中选择出的至少一种气体。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，处理气体还包含含氧气体。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，控制部80在进行蚀刻的工序中，供给用于吸引离子的电偏压，电偏压的电压为-500V以上且0V以下。其结果，即使在向上部电极30供给用于生成等离子体的高频电力的类型的电容耦合型等离子体处理装置中，也能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，在进行蚀刻的工序中，不供给用于吸引离子的电偏压。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，生成的等离子体是电容耦合型等离子体或电感耦合型等离子体。其结果，能够提高包含金属的掩模103的选择比。

另外，根据本实施方式，生成的等离子体是电容耦合型等离子体，将基板支承于基板支承体(载物台14)，对基板支承体供给用于生成等离子体的高频电力。其结果，通过利用供给到载物台14的下部电极18的用于生成等离子体的高频电力将离子吸引至晶圆W等，能够使蚀刻有进展。

另外，根据本实施方式，形成于掩模的上部的保护层的厚度比形成于掩模的侧壁的保护层的厚度大。其结果，能够提高包含金属的掩模的选择比。

另外，根据本实施方式，形成于掩模的侧壁的保护层的厚度随着从开口的上部去向深度方向而变薄。其结果，能够提高包含金属的掩模的选择比。

另外，根据本实施方式，基板是面向逻辑器件的基板。其结果，能够进行适合逻辑器件的蚀刻。

另外，根据本实施方式，提供一种应用了上述的蚀刻方法的、半导体装置的制造方法。其结果，能够制造半导体装置。

另外，根据本实施方式，提供一种使等离子体处理装置执行上述的蚀刻方法的蚀刻程序。其结果，能够在等离子体处理装置中执行上述的蚀刻方法。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。上述的实施方式能够不脱离所附权利要求书及其主旨地以各种方式进行省略、置换、变更。

另外，在上述的实施方式中，以使用电容耦合型等离子体来对晶圆W进行蚀刻等处理的等离子体处理装置10为例进行了说明，但是公开的技术不限于此。只要是使用等离子体来对晶圆W进行处理的装置即可，等离子体源不限于电容耦合等离子体，例如能够使用电感耦合等离子体、微波等离子体、磁控等离子体等任意的等离子体源。

关于以上的实施方式，进一步公开下面的附记。

(附记1)一种蚀刻方法，包括以下工序：

提供具备包含含硅层的蚀刻对象层和包含金属的掩模的基板，所述掩模设置在所述蚀刻对象层上，具有由侧壁规定的开口；

供给包含含金属气体的处理气体；以及

从所述处理气体生成等离子体，在所述掩模的上部和所述侧壁形成含有金属的保护层并且经由所述开口对所述蚀刻对象层进行蚀刻。

(附记2)根据附记1所述的蚀刻方法，其中，所述掩模包含从由钨、钛、钽、钼以及铼构成的组中选择出的至少一种金属元素。

(附记3)根据附记1或2所述的蚀刻方法，其中，所述掩模包含从由硼、碳、氮、氧、硅、磷以及硫构成的组中选择出的至少一种非金属元素。

(附记4)根据附记1～3中的任一项所述的蚀刻方法，其中，所述掩模包含从由钨、碳化钨、硅化钨、钛、氮化钛、氮化钽、碳化钼、氮化钼、硅化钼、硼化钼、氧化钼、铼、氧化铼、氮化铼构成的组中选择出的至少一者。

(附记5)根据附记1～4中的任一项所述的蚀刻方法，其中，所述含金属气体是含金属卤化物的气体。

(附记6)根据附记1～5中的任一项所述的蚀刻方法，其中，所述含金属气体包含从由钨、钛、钼、钒、铂、铪、铌、钽以及铼构成的组中选择出的至少一种金属元素。

(附记7)根据附记1～5中的任一项所述的蚀刻方法，其中，所述含金属气体包含从由六氟化钨气体、六溴化钨气体、六氯化钨气体、WF5Cl气体、六羰基钨气体、四氯化钛气体、五氟化钼气体、六氟化钒气体、六氟化铂气体、四氟化铪气体以及五氟化铌气体构成的组中选择出的至少一种气体。

(附记8)根据附记1～7中的任一项所述的蚀刻方法，其中，所述掩模中包含的金属与所述含金属气体中包含的金属是相同的金属。

(附记9)根据附记1～7中的任一项所述的蚀刻方法，其中，所述掩模中包含的金属与所述含金属气体中包含的金属是不同的金属。

(附记10)根据附记1～9中的任一项所述的蚀刻方法，其中，所述处理气体包含CxHyFz气体，其中，x、z是1以上的整数，y是0以上的整数。

(附记11)根据附记10所述的蚀刻方法，其中，所述CxHyFz气体包含从由CF4、C3F8、C4F8、C4F6、C5F8、CH2F2、CHF3、CH3F构成的组中选择出的至少一种气体。

(附记12)根据附记1～11中的任一项所述的蚀刻方法，其中，所述处理气体还包含含氧气体。

(附记13)根据附记1～12中的任一项所述的蚀刻方法，其中，在进行所述蚀刻的工序中，供给用于吸引离子的电偏压，

所述电偏压的电压为-500V以上且0V以下。

(附记14)根据附记1～12中的任一项所述的蚀刻方法，其中，在进行所述蚀刻的工序中，不供给用于吸引离子的电偏压。

(附记15)根据附记1～14中的任一项所述的蚀刻方法，其中，生成的所述等离子体是电容耦合型等离子体或电感耦合型等离子体。

(附记16)根据附记1～15中的任一项所述的蚀刻方法，其中，生成的所述等离子体是电容耦合型等离子体，

在所述蚀刻方法中，

将所述基板支承于基板支承体，

对所述基板支承体供给用于生成等离子体的高频电力。

(附记17)根据附记1～16中的任一项所述的蚀刻方法，其中，形成于所述掩模的上部的所述保护层的厚度比形成于所述掩模的侧壁的所述保护层的厚度大。

(附记18)根据附记17所述的蚀刻方法，其中，形成于所述掩模的侧壁的所述保护层的厚度随着从所述开口的上部去向深度方向而变薄。

(附记19)根据附记1～18中的任一项所述的蚀刻方法，其中，所述基板是面向逻辑器件的基板。

(附记20)一种半导体装置的制造方法，包括根据附记1～19中的任一项所述的蚀刻方法。

(附记21)一种蚀刻程序，使等离子体处理装置执行根据附记1～19中的任一项所述的蚀刻方法。

(附记22)一种等离子体处理装置，具备：

腔室；

基板支承体，其配置于所述腔室内；

气体供给口，其用于向所述腔室内供给气体；

等离子体生成部，其用于在所述腔室内生成等离子体；以及

控制部，

其中，所述控制部执行以下工序：

将基板提供到所述基板支承体，所述基板具备包含含硅层的蚀刻对象层和包含金属的掩模，所述掩模设置在所述蚀刻对象层上；

供给包含含金属气体的处理气体；以及

从所述处理气体生成等离子体，经由所述掩模对所述蚀刻对象层进行蚀刻并且在所述掩模的上部和侧壁形成含有金属的保护层。

(附记23)根据附记22所述的等离子体处理装置，其中，

在形成所述保护层的工序中，供给用于吸引离子的电偏压，

所述电偏压的电压为-500V以上且0V以下。

(附记24)根据附记22所述的等离子体处理装置，其中，

在形成所述保护层的工序中，不供给用于吸引离子的电偏压。

(附记25)根据附记22～24中的任一项所述的等离子体处理装置，其中，

生成的所述等离子体是电容耦合型等离子体或电感耦合型等离子体。

(附记26)根据附记22～24中的任一项所述的等离子体处理装置，其中，

生成的所述等离子体是电容耦合型等离子体，

所述基板被支承于所述基板支承体，

用于生成等离子体的高频电力被供给至所述基板支承体。

(附记27)一种蚀刻方法，包括以下工序：

提供具备包含氧化硅层的蚀刻对象层和含钨掩模的基板，所述含钨掩模设置在所述蚀刻对象层上；

供给包含含钨气体的处理气体；以及

从所述处理气体生成等离子体，经由所述含钨掩模对所述蚀刻对象层进行蚀刻。

(附记28)一种等离子体处理装置，具备：

腔室；

基板支承体，其用于配置于所述腔室内；

等离子体生成部，其用于在所述腔室内生成等离子体；以及

控制部，

其中，所述控制部执行以下工序：

将基板提供到所述基板支承体，所述基板具备包含氧化硅层的蚀刻对象层和，所述含钨掩模设置在所述蚀刻对象层上；

供给包含含钨气体的处理气体；以及

从所述处理气体生成等离子体，经由所述含钨掩模对所述蚀刻对象层进行蚀刻。

附图标记说明

10：等离子体处理装置；12：腔室；14：载物台；18：下部电极；30：上部电极；62：第一高频电源；64：第二高频电源；80：控制部；101：硅基板；102：含硅层；103：掩模；107：保护层；W：晶圆。

Claims (26)

1.一种蚀刻方法，包括以下工序：

提供具备包含含硅层的蚀刻对象层和包含金属的掩模的基板，所述掩模设置在所述蚀刻对象层上，具有由侧壁规定的开口；

供给包含含金属气体的处理气体；以及

从所述处理气体生成等离子体，在所述掩模的上部和所述侧壁形成含有金属的保护层并且经由所述开口对所述蚀刻对象层进行蚀刻。

2.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其中，

所述掩模包含从由钨、钛、钽、钼以及铼构成的组中选择出的至少一种金属元素。

3.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

所述掩模包含从由硼、碳、氮、氧、硅、磷以及硫构成的组中选择出的至少一种非金属元素。

4.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

所述掩模包含从由钨、碳化钨、硅化钨、钛、氮化钛、氮化钽、碳化钼、氮化钼、硅化钼、硼化钼、氧化钼、铼、氧化铼、氮化铼构成的组中选择出的至少一者。

5.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

所述含金属气体是含金属卤化物的气体。

6.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

所述含金属气体包含从由钨、钛、钼、钒、铂、铪、铌、钽以及铼构成的组中选择出的至少一种金属元素。

7.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

所述含金属气体包含从由六氟化钨气体、六溴化钨气体、六氯化钨气体、WF5Cl气体、六羰基钨气体、四氯化钛气体、五氟化钼气体、六氟化钒气体、六氟化铂气体、四氟化铪气体以及五氟化铌气体构成的组中选择出的至少一种气体。

8.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

所述掩模中包含的金属与所述含金属气体中包含的金属是相同的金属。

9.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

所述掩模中包含的金属与所述含金属气体中包含的金属是不同的金属。

10.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

所述处理气体包含CxHyFz气体，其中，x、z是1以上的整数，y是0以上的整数。

11.根据权利要求10所述的蚀刻方法，其中，

所述CxHyFz气体包含从由CF4、C3F8、C4F8、C4F6、C5F8、CH2F2、CHF3、CH3F构成的组中选择出的至少一种气体。

12.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

所述处理气体还包含含氧气体。

13.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

在进行所述蚀刻的工序中，供给用于吸引离子的电偏压，

所述电偏压的电压为-500V以上且0V以下。

14.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

在进行所述蚀刻的工序中，不供给用于吸引离子的电偏压。

15.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

生成的所述等离子体是电容耦合型等离子体或电感耦合型等离子体。

16.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

生成的所述等离子体是电容耦合型等离子体，

在所述蚀刻方法中，

将所述基板支承于基板支承体，

对所述基板支承体供给用于生成等离子体的高频电力。

17.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

形成于所述掩模的上部的所述保护层的厚度比形成于所述掩模的侧壁的所述保护层的厚度大。

18.根据权利要求17所述的蚀刻方法，其中，

形成于所述掩模的侧壁的所述保护层的厚度随着从所述开口的上部去向深度方向而变薄。

19.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，

所述基板是面向逻辑器件的基板。

20.一种半导体装置的制造方法，包括根据权利要求1或2所述的蚀刻方法。

21.一种蚀刻程序，使等离子体处理装置执行根据权利要求1或2所述的蚀刻方法。

22.一种等离子体处理装置，具备：

腔室；

基板支承体，其配置于所述腔室内；

气体供给口，其用于向所述腔室内供给气体；

等离子体生成部，其用于在所述腔室内生成等离子体；以及

控制部，

其中，所述控制部执行以下工序：

将基板提供到所述基板支承体，所述基板具备包含含硅层的蚀刻对象层和包含金属的掩模，所述掩模设置在所述蚀刻对象层上；

供给包含含金属气体的处理气体；以及

从所述处理气体生成等离子体，经由所述掩模对所述蚀刻对象层进行蚀刻并且在所述掩模的上部和侧壁形成含有金属的保护层。

23.根据权利要求22所述的等离子体处理装置，其中，

在形成所述保护层的工序中，供给用于吸引离子的电偏压，

所述电偏压的电压为-500V以上且0V以下。

24.根据权利要求22所述的等离子体处理装置，其中，

在形成所述保护层的工序中，不供给用于吸引离子的电偏压。

25.根据权利要求22所述的等离子体处理装置，其中，

生成的所述等离子体是电容耦合型等离子体或电感耦合型等离子体。

26.根据权利要求22所述的等离子体处理装置，其中，

生成的所述等离子体是电容耦合型等离子体，

所述基板被支承于所述基板支承体，

用于生成等离子体的高频电力被供给至所述基板支承体。