WO2023008025A1 - エッチング方法、半導体装置の製造方法、エッチングプログラムおよびプラズマ処理装置 - Google Patents

エッチング方法、半導体装置の製造方法、エッチングプログラムおよびプラズマ処理装置 Download PDF

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mask
metal
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plasma
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喬大 横山
理史 浦川
祐毅 千葉
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01J2237/3343—Problems associated with etching
    • H01J2237/3346—Selectivity

Definitions

  • the present disclosure relates to an etching method, a semiconductor device manufacturing method, an etching program, and a plasma processing apparatus.
  • WF6 gas is added to the etching gas in order to suppress shape abnormalities caused by local electrification during etching. It has been proposed to form a conductive layer by
  • the present disclosure provides an etching method, a semiconductor device manufacturing method, an etching program, and a plasma processing apparatus that can improve the selectivity of a metal-containing mask.
  • An etching method includes the steps of providing a substrate comprising a layer to be etched including a silicon-containing layer, a mask including a metal having an opening defined by sidewalls above the layer to be etched; and generating a plasma from the process gas to etch the layer to be etched through the opening while forming a metal-containing protective layer on the top and sidewalls of the mask. .
  • the selectivity of the metal-containing mask can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the structure of a substrate etched by the plasma processing apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of progress of etching of the substrate in this embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of etching processing in this embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of experimental results in this embodiment and a reference example.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the flow rate of tungsten hexafluoride gas and the mask selectivity.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between bias voltage and mask selection ratio.
  • the metal-containing mask may be etched and the selectivity (etch rate of the dielectric film/etch rate of the metal-containing mask) may decrease. be.
  • the selectivity etch rate of the dielectric film/etch rate of the metal-containing mask
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • a plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 1 is a capacitively coupled plasma processing apparatus.
  • the plasma processing apparatus 10 has a chamber 12 .
  • Chamber 12 has a substantially cylindrical shape.
  • the chamber 12 provides its internal space as a processing space 12c.
  • the chamber 12 is made of aluminum, for example.
  • the inner wall surface of the chamber 12 is treated with plasma resistance.
  • the inner wall surface of the chamber 12 is anodized.
  • Chamber 12 is electrically grounded.
  • a passage 12p is formed in the side wall of the chamber 12.
  • a wafer (substrate) W which is an example of an object to be processed, passes through the passage 12p when it is carried into the processing space 12c and when it is carried out from the processing space 12c.
  • This passage 12p can be opened and closed by a gate valve 12g.
  • a support 13 is provided on the bottom of the chamber 12 .
  • the support portion 13 is made of an insulating material.
  • the support portion 13 has a substantially cylindrical shape.
  • the support 13 extends vertically from the bottom of the chamber 12 in the processing space 12c.
  • the support portion 13 supports the stage 14 .
  • the stage 14 is provided within the processing space 12c.
  • the stage 14 is an example of a mounting table and substrate support.
  • the stage 14 has a lower electrode 18 and an electrostatic chuck 20. Stage 14 may further comprise an electrode plate 16 .
  • the electrode plate 16 is made of a conductor such as aluminum, and has a substantially disk shape.
  • a lower electrode 18 is provided on the electrode plate 16 .
  • the lower electrode 18 is made of a conductor such as aluminum, and has a substantially disk shape. Lower electrode 18 is electrically connected to electrode plate 16 .
  • the electrostatic chuck 20 is provided on the lower electrode 18 .
  • a wafer W is placed on the upper surface of the electrostatic chuck 20 .
  • Electrostatic chuck 20 has a body formed from a dielectric.
  • a film-shaped electrode is provided in the main body of the electrostatic chuck 20 .
  • Electrodes of the electrostatic chuck 20 are connected to a DC power supply 22 via a switch. Electrostatic attraction is generated between the electrostatic chuck 20 and the wafer W when a voltage is applied to the electrodes of the electrostatic chuck 20 from the DC power supply 22 . The generated electrostatic attraction attracts the wafer W to the electrostatic chuck 20 and holds it by the electrostatic chuck 20 .
  • a focus ring FR is arranged on the peripheral portion of the lower electrode 18 so as to surround the edge of the wafer W.
  • the focus ring FR is an example of an edge ring and is provided to improve etching uniformity.
  • the focus ring FR can be made of, but not limited to, silicon, silicon carbide, or quartz.
  • a channel 18 f is provided inside the lower electrode 18 .
  • a heat exchange medium (for example, refrigerant) is supplied to the flow path 18f from a chiller unit 26 provided outside the chamber 12 through a pipe 26a.
  • the heat exchange medium supplied to the flow path 18f is returned to the chiller unit 26 through the pipe 26b.
  • the temperature of the wafer W placed on the electrostatic chuck 20 is adjusted by heat exchange between the heat exchange medium and the lower electrode 18 .
  • a gas supply line 28 is provided in the plasma processing apparatus 10 .
  • a gas supply line 28 supplies a heat transfer gas such as He gas from a heat transfer gas supply mechanism between the upper surface of the electrostatic chuck 20 and the back surface of the wafer W. As shown in FIG.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes an upper electrode 30.
  • the upper electrode 30 is provided above the stage 14 .
  • Upper electrode 30 is supported above chamber 12 via member 32 .
  • the member 32 is made of an insulating material.
  • Upper electrode 30 may include top plate 34 and support 36 .
  • the lower surface of the top plate 34 is the lower surface on the processing space 12c side and defines the processing space 12c.
  • the top plate 34 can be made of a low-resistance conductor or semiconductor that generates little Joule heat.
  • the top plate 34 is formed with a plurality of gas ejection holes 34a. A plurality of gas discharge holes 34a penetrate the top plate 34 in the plate thickness direction.
  • the support 36 detachably supports the top plate 34 and can be made of a conductive material such as aluminum.
  • a gas diffusion chamber 36 a is provided inside the support 36 .
  • the support 36 is formed with a gas introduction port 36c for introducing the processing gas to the gas diffusion chamber 36a.
  • a gas supply pipe 38 is connected to the gas inlet 36c.
  • the gas introduction port 36 c is an example of a gas supply port that supplies gas into the chamber 12 .
  • a gas source group 40 is connected to the gas supply pipe 38 via a valve group 42 and a flow controller group 44 .
  • Gas source group 40 includes a plurality of gas sources.
  • the plurality of gas sources includes sources of a plurality of gases forming process gases used in etching processes and the like.
  • the valve group 42 includes a plurality of open/close valves.
  • the flow controller group 44 includes a plurality of flow controllers. Each of the plurality of flow controllers is a mass flow controller or a pressure controlled flow controller.
  • a plurality of gas sources in gas source group 40 are connected to gas supply pipe 38 via corresponding valves in valve group 42 and corresponding flow controllers in flow controller group 44 .
  • a shield 46 is detachably provided along the inner wall of the chamber 12 in the plasma processing apparatus 10 .
  • the shield 46 is also provided on the outer circumference of the support portion 13 .
  • Shield 46 prevents etch byproducts from adhering to chamber 12 .
  • the shield 46 can be constructed, for example, by coating an aluminum material with ceramics such as Y2O3.
  • a baffle plate 48 is provided between the support portion 13 and the side wall of the chamber 12 .
  • the baffle plate 48 is constructed, for example, by coating an aluminum base material with ceramics such as Y2O3.
  • a plurality of through holes are formed in the baffle plate 48 .
  • An exhaust device 50 is connected through an exhaust pipe 52 to the exhaust port 12e.
  • the evacuation device 50 has a pressure control valve and a vacuum pump such as a turbomolecular pump.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes a first high frequency power supply 62 and a second high frequency power supply 64 .
  • the first high frequency power supply 62 is a power supply that generates a first high frequency for plasma generation.
  • the frequency of the first high frequency is, for example, a frequency within the range of 27 MHz to 100 MHz.
  • a first high frequency power supply 62 is connected to the lower electrode 18 via a matching box 66 and the electrode plate 16 .
  • the matching device 66 has a circuit for matching the output impedance of the first high-frequency power supply 62 and the input impedance on the load side (lower electrode 18 side).
  • the first high-frequency power supply 62 may be connected to the upper electrode 30 via a matching device 66 .
  • the first high-frequency power supply 62 is an example of a plasma generator.
  • the second high-frequency power supply 64 is a power supply that generates a second high-frequency power for drawing ions into the wafer W.
  • the frequency of the second radio frequency is lower than the frequency of the first radio frequency.
  • the frequency of the second high frequency is, for example, a frequency within the range of 400 kHz to 13.56 MHz.
  • a second high frequency power supply 64 is connected to the lower electrode 18 via a matching box 68 and the electrode plate 16 .
  • the matching device 68 has a circuit for matching the output impedance of the second high-frequency power supply 64 and the input impedance on the load side (lower electrode 18 side).
  • the plasma processing apparatus 10 may further include a DC power supply section 70 .
  • the DC power supply section 70 is connected to the upper electrode 30 .
  • the DC power supply section 70 can generate a negative DC voltage and apply the DC voltage to the upper electrode 30 .
  • the plasma processing apparatus 10 may further include a controller 80 .
  • the controller 80 may be a computer including a processor, memory, input device, display device, and the like.
  • the controller 80 controls each part of the plasma processing apparatus 10 .
  • the operator can use the input device to input commands for managing the plasma processing apparatus 10 .
  • the control unit 80 can visualize and display the operation status of the plasma processing apparatus 10 using the display device.
  • the storage unit of the control unit 80 stores a control program for controlling various processes executed by the plasma processing apparatus 10 by the processor, and recipe data. A desired process is performed in the plasma processing apparatus 10 by the processor of the control unit 80 executing the control program and controlling each section of the plasma processing apparatus 10 according to the recipe data.
  • the controller 80 controls each part of the plasma processing apparatus 10 so as to perform an etching method, which will be described later.
  • the control unit 80 provides a wafer (substrate) W comprising a layer to be etched including a silicon-containing layer and a mask including a metal having openings defined by sidewalls over the layer to be etched. Execute the process.
  • the control unit 80 performs a step of supplying the processing gas containing the metal-containing gas.
  • the control unit 80 generates plasma from the processing gas, and performs a step of etching the etching target layer through the opening while forming a metal-containing protective layer on the top and side walls of the mask.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the structure of a substrate etched by the plasma processing apparatus according to this embodiment.
  • the wafer W shown in FIG. 2 has a silicon-containing layer 102 and a mask 103 on a silicon substrate 101 .
  • the silicon-containing layer (containing film) 102 include a silicon oxide layer (SiO2), a silicon nitride layer (SiN), a Low-k layer, and the like.
  • the silicon-containing layer 102 is an example of a silicon-containing dielectric layer.
  • An example of the Low-k layer is a SiOC layer.
  • the silicon-containing layer 102 may have a laminated structure including a silicon oxide layer and a Low-k layer, a silicon oxide layer and a silicon nitride layer, or a silicon nitride layer and a Low-k layer. Note that the silicon-containing layer 102 is an example of an etching target layer.
  • the mask 103 is a layer formed with a mask pattern having a predetermined pattern of openings, for example, comb-like openings defined by sidewalls.
  • Mask 103 is, for example, a metal-containing mask. Examples of metal-containing masks include tungsten, tungsten carbide (WC), molybdenum or titanium nitride (TiN).
  • the pitch between the openings of the mask 103 is, for example, about 30 nm, and the line CD (Critical Dimension) is, for example, about 10 nm.
  • the thickness of the mask 103 is, for example, about 20 nm, and the thickness of the silicon-containing layer 102 is, for example, about 200 nm.
  • the wafer W to be processed is assumed to be a substrate for logic devices. Moreover, the wafer W to be processed may be used for applications other than those for logic devices.
  • the mask 103 may contain metal elements such as tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), and rhenium (Re). Additionally, mask 103 may include boron nitride (BN). The mask 103 may contain nonmetallic elements such as boron (B), carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O), silicon (Si), phosphorus (P), and sulfur (S). good.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the progress of substrate etching in this embodiment.
  • etching of the silicon-containing layer 102 of the wafer W proceeds as shown in states 104 to 106 in FIG.
  • State 104 is the state before the start of etching.
  • a state 105 shows a state in which etching is in progress, forming a protective layer 107 containing tungsten on the top (upper surface) and sidewalls of the mask 103 and forming trenches 108 through the openings of the mask 103 .
  • the protective layer 107 is thinly deposited on the sidewalls of the mask 103 and thickly deposited on the top of the mask 103 .
  • the thickness of the protective layer 107 formed on the mask 103 is greater than the thickness of the protective layer formed on the sidewalls of the mask 103 .
  • the thickness of the protective layer 107 on the sidewalls of the mask 103 may be about 1 nm, and the film thickness ratio of the upper part to the sidewalls (film thickness of the upper part/film thickness of the sidewalls) may be 2 or more and less than 5.
  • the top to sidewall thickness ratio (top thickness/sidewall thickness) may be 5 or more.
  • the top to sidewall thickness ratio (top thickness/sidewall thickness) may be less than two.
  • the thickness of the protective layer 107 formed on the sidewalls of the mask 103 may be formed so as to decrease in the depth direction from the top of the opening of the mask 103 . Depending on the etching process, the thickness of the protective layer 107 formed on the mask 103 may be less than the thickness of the protective layer formed on the sidewalls of the mask 103 .
  • State 106 is a state in which etching has progressed further from state 105 and trenches 108 have reached silicon substrate 101 . When the etching progresses to state 106, it is determined that a predetermined shape (in one example, a predetermined aspect ratio) has been obtained, and the etching ends. In FIG. 3, etching conditions other than the two grooves 108 are omitted.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of etching processing in this embodiment.
  • the controller 80 controls the gate valve 12g to open.
  • a wafer W having a mask 103 formed on the silicon-containing layer 102 is loaded into the chamber 12 and placed on the electrostatic chuck 20 of the stage 14 .
  • Wafer W is held on electrostatic chuck 20 by applying a DC voltage to an attraction electrode (not shown) in electrostatic chuck 20 .
  • the control unit 80 controls the gate valve 12g to close, and controls the exhaust device 50 to exhaust the gas from the processing space 12c so that the atmosphere of the processing space 12c reaches a predetermined degree of vacuum.
  • the control unit 80 controls the temperature control module (not shown) to adjust the temperature of the wafer W to a predetermined temperature (step S1).
  • the control unit 80 controls to start supplying the processing gas (step S2).
  • the control unit 80 controls to supply a mixed gas of WF6, C4F6, O2 and Ar (hereinafter referred to as WF6/C4F6/O2/Ar gas) as a processing gas containing tungsten-containing gas to the gas inlet 36c.
  • the gas containing carbon and fluorine, for example C4F6, may be a gas containing one or more of fluorocarbon gas and hydrofluorocarbon gas. That is, the gas containing carbon and fluorine is a gas containing CxHyFz (where x and z are integers of 1 or more and y is an integer of 0 or more).
  • CxHyFz is a compound having a carbon-fluorine bond such as C2F4, CF4, C3F4, C3F8, C4F8, C4F6, C5F8, CH2F2, CH2F3, CHF3, CH3F.
  • the oxygen-containing gas may be CO gas, CO2 gas, or the like.
  • the processing gas may not contain an oxygen-containing gas such as O2.
  • the Ar gas may be another noble gas such as a Xe gas, or an inert gas such as N2 gas instead of the noble gas.
  • the processing gas is not limited to a processing gas containing tungsten-containing gas, and may be a processing gas containing other metal-containing gas.
  • the metal-containing gas in addition to the above tungsten hexafluoride (WF6) gas, for example, tungsten hexabromide (WBr6) gas, tungsten hexachloride (WCl6) gas, WF5Cl gas, tungsten hexacarbonyl (W(CO) 6) gas, titanium tetrachloride (TiCl4) gas, molybdenum pentafluoride (MoF5) gas, vanadium hexafluoride (VF6) gas, platinum hexafluoride (PtF6) gas, hafnium tetrafluoride (HfF4) gas, and Niobium pentafluoride (NbF5) gas is mentioned.
  • the metal-containing gas may be a metal halogen-containing gas.
  • the metal-containing gas may include metallic elements such as tungsten, titanium, molybdenum, vanadium, platinum, hafnium, niobium, tantalum, and rhenium.
  • the processing gas After being supplied to the gas introduction port 36c, the processing gas is supplied to the gas diffusion chamber 36a and diffused. After being diffused in the gas diffusion chamber 36a, the processing gas is supplied in the form of a shower to the processing space 12c of the chamber 12 through the plurality of gas ejection holes 34a and introduced into the processing space 12c.
  • the control unit 80 controls the first high-frequency power supply 62 to supply high-frequency power for plasma generation (first high-frequency power) to the lower electrode 18 . That is, in the processing space 12c, plasma is generated from the processing gas by the high-frequency power for plasma generation.
  • the high-frequency power for plasma generation is preferably less than 5 kW and 5.6 W/cm 2 or less.
  • the wafer W is plasma-processed by the generated plasma. That is, the control unit 80 supplies high-frequency power for plasma generation into the chamber 12 to generate plasma from the processing gas, and controls the silicon-containing layer 102 to be etched through the mask 103 (step S3).
  • the electric bias voltage (second high frequency power) is not supplied from the second high frequency power supply 64, but the ions and the like in the plasma are supplied to the lower electrode 18 for plasma generation. is drawn to the wafer W side by the high-frequency power of , and the etching process proceeds.
  • the control unit 80 determines whether or not a predetermined shape has been obtained in step S3 based on information obtained from a sensor (not shown) of the plasma processing apparatus 10 and the processing time according to the recipe (step S4). When determining that the predetermined shape is not obtained (step S4: No), the control unit 80 returns the process to step S3. On the other hand, when the controller 80 determines that the predetermined shape has been obtained (step S4: Yes), the process ends.
  • the control unit 80 controls to stop the supply of the processing gas when the processing ends. Further, the control unit 80 controls to apply a DC voltage with opposite polarity to the electrostatic chuck 20 to remove the static electricity, and the wafer W is peeled off from the electrostatic chuck 20 . The controller 80 controls to open the gate valve 12g. The wafer W is unloaded from the processing space 12c of the chamber 12 through the passage 12p.
  • the removed wafer W is subjected to removal of the mask 103, formation of a conductive material functioning as a contact pad, and the like by another substrate processing apparatus or the like. That is, a semiconductor device is manufactured using the wafer W to which the etching method described above is applied.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of experimental results in this embodiment and a reference example.
  • FIG. 5 shows experimental results in a reference example in which WF6 is not added to the processing gas and an example corresponding to this embodiment in which WF6 is added to the processing gas.
  • the following processing conditions were used for the processing conditions.
  • the silicon-containing layer 102 is a silicon oxide layer (SiO2).
  • Tungsten carbide (WC) was used for the mask 103 .
  • First high frequency power 40MHz: 300W Second high frequency power (400 kHz): 0 W Processing gas Reference example: C4F6/O2/Ar gas Example: WF6/C4F6/O2/Ar gas (Flow ratio of WF6 is 1% or less) Processing time: 30 seconds
  • the residual amount of the mask 103 was 12.5 nm in the reference example, whereas it was 14.8 nm in the example.
  • the loss (amount of consumption) of the mask 103 was 3.9 nm in the reference example, but decreased to 1.6 nm in the example.
  • the etching amount was adjusted so that the depths were substantially the same, and was 15.9 nm in the reference example and 15.7 nm in the example.
  • the mask selection ratio was 4.1 in the reference example, but improved by more than two times to 9.8 in the example.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the flow rate of tungsten hexafluoride gas and the mask selection ratio.
  • a graph 110 in FIG. 6 represents the relationship between the flow rate of WF6 gas and the mask selection ratio in the experimental results of FIG.
  • the WC mask selectivity is 4.1 in the reference example in which the WF6 gas addition flow rate is 0 sccm, and the WC mask selectivity is 9.1 in the example in which the WF6 gas addition flow rate is 5 sccm. 8.
  • the ratio of the flow rate of the WF6 gas to the total flow rate of the processing gas is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and even more preferably 1% or less.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between bias voltage and mask selection ratio.
  • the voltage of the electric bias represented as bias voltage in FIG. 7
  • the graph 111 shows the WC mask selectivity when the WF6 gas is not added to the processing gas and the bias voltage is not supplied (0 V).
  • the addition of WF6 gas improves the WC mask selectivity.
  • an electric bias voltage for attracting ions may be supplied from the second high-frequency power supply 64 to the lower electrode 18 in order to improve the etching speed.
  • the voltage of the electric bias is preferably -500V or more and 0V or less.
  • WF6 is more likely to be deposited on a metal-containing mask than on a layer to be etched, which is a silicon-containing layer (silicon oxide layer, silicon nitride layer, Low-k layer, etc.) because of the high affinity between metal elements.
  • a metal-containing mask silicon-containing layer (silicon oxide layer, silicon nitride layer, Low-k layer, etc.) because of the high affinity between metal elements.
  • no bias voltage is supplied or when a low bias voltage is supplied, the ion energy incident on the substrate becomes 0 or low, so etching of the deposit is suppressed.
  • a layer to be etched may be etched through a mask containing a metal other than tungsten using a process gas that includes a gas containing tungsten as an additive gas, and a metal other than tungsten as an additive gas.
  • the layer to be etched may be etched through a tungsten-containing mask using a process gas containing a gas that resists.
  • the layer to be etched may be etched through a mask containing a metal other than tungsten using a processing gas containing a metal other than tungsten as an additive gas. That is, the metal contained in the mask 103 and the metal contained in the metal-containing gas may be the same metal or different metals. In these cases as well, the mask selection ratio can be improved.
  • the plasma processing apparatus 10 which is a capacitively coupled plasma processing apparatus that supplies high-frequency power for plasma generation and a bias voltage to the lower electrode 18, is used, but the present invention is not limited to this.
  • a capacitively-coupled plasma processing apparatus of a type in which high-frequency power for plasma generation is supplied to the upper electrode 30 and bias voltage is supplied to the lower electrode 18 may be used.
  • the control unit 80 controls each part of the apparatus to perform etching on a layer to be etched including the silicon-containing layer 102 and a mask including a metal having an opening defined by a sidewall on the layer to be etched.
  • a step of providing a substrate (wafer W) comprising 103 is performed.
  • the control unit 80 controls each part of the apparatus to perform a step of supplying the processing gas containing the metal-containing gas.
  • the control unit 80 controls each part of the apparatus to generate plasma from the processing gas, form a protective layer containing metal on the upper portion and sidewalls of the mask 103, and etch the etching target layer through the opening. Execute. As a result, the selectivity of the mask 103 containing metal can be improved.
  • the mask 103 contains at least one metal element selected from the group consisting of tungsten, titanium, tantalum, molybdenum, and rhenium. As a result, the selectivity of the mask 103 containing metal can be improved.
  • the mask 103 contains at least one nonmetallic element selected from the group consisting of boron, carbon, nitrogen, oxygen, silicon, phosphorus, and sulfur. As a result, the selectivity of the mask 103 containing metal can be improved.
  • the mask 103 includes tungsten, tungsten carbide, tungsten silicide, titanium, titanium nitride, tantalum nitride, molybdenum carbide, molybdenum nitride, molybdenum silicide, molybdenum boride, molybdenum oxide, rhenium, rhenium oxide, At least one selected from the group consisting of rhenium nitride is included.
  • At least one selected from the group consisting of tungsten, tungsten carbide, tungsten silicide, titanium, titanium nitride, tantalum nitride, molybdenum carbide, molybdenum nitride, molybdenum silicide, molybdenum boride, molybdenum oxide, rhenium, rhenium oxide, and rhenium nitride It is possible to increase (improve) the selectivity between the mask 103 including the silicon-containing layer 102 and the silicon-containing layer 102 .
  • the metal-containing gas is a metal halogen-containing gas.
  • the selectivity of the mask 103 containing metal can be improved.
  • the metal-containing gas contains at least one metal element selected from the group consisting of tungsten, titanium, molybdenum, vanadium, platinum, hafnium, niobium, tantalum, and rhenium.
  • the selectivity of the mask 103 containing metal can be improved.
  • the metal-containing gas is tungsten hexafluoride (WF 6 ) gas, tungsten hexabromide (WBr 6 ) gas, tungsten hexachloride (WCl 6 ) gas, WF 5 Cl gas, hexacarbonyl Selected from the group consisting of tungsten (W(CO) 6 ) gas, titanium tetrachloride gas, molybdenum pentafluoride gas, vanadium hexafluoride gas, platinum hexafluoride gas, hafnium tetrafluoride gas, and niobium pentafluoride gas contains at least one gas that As a result, the selectivity of the mask 103 containing metal can be improved.
  • WF 6 tungsten hexafluoride
  • WBr 6 tungsten hexabromide
  • WCl 6 tungsten hexachloride
  • WF 5 Cl gas hexacarbonyl Selected from
  • the metal contained in the mask 103 and the metal contained in the metal-containing gas are the same metal.
  • the selectivity of the mask 103 containing metal can be improved.
  • the metal contained in the mask 103 and the metal contained in the metal-containing gas are different metals.
  • the selectivity of the mask 103 containing metal can be improved.
  • the processing gas includes CxHyFz (x and z are integers of 1 or more, y is an integer of 0 or more) gas.
  • the CxHyFz gas includes at least one gas selected from the group consisting of CF4, C3F8, C4F8, C4F6, C5F8, CH2F2, CHF3, and CH3F.
  • the processing gas further contains an oxygen-containing gas.
  • control unit 80 supplies an electric bias for attracting ions in the etching process, and the voltage of the electric bias is -500V or more and 0V or less.
  • an electric bias for attracting ions is not supplied in the etching process.
  • the selectivity of the mask 103 containing metal can be improved.
  • the generated plasma is capacitively coupled plasma or inductively coupled plasma.
  • the selectivity of the mask 103 containing metal can be improved.
  • the generated plasma is capacitively coupled plasma
  • the substrate is supported by the substrate support (stage 14)
  • high-frequency power for plasma generation is supplied to the substrate support. be.
  • ions and the like are drawn into the wafer W by the high-frequency power for plasma generation supplied to the lower electrode 18 of the stage 14, and etching can proceed.
  • the thickness of the protective layer formed on the upper portion of the mask is made larger than the thickness of the protective layer formed on the sidewalls of the mask. As a result, the selectivity of the mask containing metal can be improved.
  • the thickness of the protective layer formed on the sidewalls of the mask is made to decrease from the top of the opening in the depth direction. As a result, the selectivity of the mask containing metal can be improved.
  • the substrate is a logic device substrate.
  • etching suitable for logic devices can be performed.
  • a method of manufacturing a semiconductor device to which the etching method described above is applied As a result, a semiconductor device can be manufactured.
  • an etching program is provided that causes the plasma processing apparatus to execute the etching method described above. As a result, the above etching method can be performed in the plasma processing apparatus.
  • the plasma processing apparatus 10 that performs processing such as etching on the wafer W using capacitively-coupled plasma has been described as an example, but the technology disclosed is not limited to this.
  • the plasma source is not limited to capacitively coupled plasma as long as it is an apparatus that processes the wafer W using plasma, and any plasma source such as inductively coupled plasma, microwave plasma, magnetron plasma, etc., can be used. .
  • An etching method providing a substrate comprising a layer to be etched comprising a silicon-containing layer and a mask comprising a metal having openings defined by sidewalls over the layer to be etched; supplying a process gas comprising a metal-containing gas; forming a plasma from the process gas to etch the layer to be etched through the opening while forming a metal-containing protective layer on the top and sidewalls of the mask; etching method.
  • the mask contains at least one metal element selected from the group consisting of tungsten, titanium, tantalum, molybdenum, and rhenium.
  • the mask contains at least one nonmetallic element selected from the group consisting of boron, carbon, nitrogen, oxygen, silicon, phosphorus, and sulfur.
  • the mask is a group consisting of tungsten, tungsten carbide, tungsten silicide, titanium, titanium nitride, tantalum nitride, molybdenum carbide, molybdenum nitride, molybdenum silicide, molybdenum boride, molybdenum oxide, rhenium, rhenium oxide, and rhenium nitride. including at least one selected from The etching method according to any one of Appendices 1 to 3.
  • the metal-containing gas is a metal halogen-containing gas.
  • the etching method according to any one of Appendices 1 to 4.
  • the metal-containing gas contains at least one metal element selected from the group consisting of tungsten, titanium, molybdenum, vanadium, platinum, hafnium, niobium, tantalum, and rhenium.
  • the etching method according to any one of Appendices 1 to 5.
  • the metal-containing gas is tungsten hexafluoride gas, tungsten hexabromide gas, tungsten hexachloride gas, WF5Cl gas, hexacarbonyl tungsten gas, titanium tetrachloride gas, molybdenum pentafluoride gas, and vanadium hexafluoride. gas, platinum hexafluoride gas, hafnium tetrafluoride gas, and at least one gas selected from the group consisting of niobium pentafluoride gas, The etching method according to any one of Appendices 1 to 5.
  • the processing gas includes CxHyFz (x and z are integers of 1 or more, y is an integer of 0 or more) gas, The etching method according to any one of Appendices 1 to 9.
  • the CxHyFz gas contains at least one gas selected from the group consisting of CF4, C3F8, C4F8, C4F6, C5F8, CH2F2, CHF3, and CH3F.
  • the processing gas further includes an oxygen-containing gas, The etching method according to any one of Appendices 1 to 11.
  • Appendix 13 supplying an electric bias for attracting ions in the etching step;
  • the voltage of the electrical bias is -500 V or more and 0 V or less.
  • the etching method according to any one of Appendices 1 to 12.
  • the generated plasma is capacitively coupled plasma or inductively coupled plasma.
  • the etching method according to any one of Appendices 1 to 14.
  • Appendix 16 The generated plasma is capacitively coupled plasma, the substrate supported by a substrate support; RF power for plasma generation is supplied to the substrate support; The etching method according to any one of Appendices 1 to 15.
  • the thickness of the protective layer formed on the upper part of the mask is greater than the thickness of the protective layer formed on the sidewalls of the mask.
  • the substrate is a logic device substrate.
  • the etching method according to any one of Appendices 1 to 18.
  • Appendix 20 A method for manufacturing a semiconductor device, including the etching method according to any one of Appendices 1 to 19.
  • Appendix 21 An etching program for causing a plasma processing apparatus to execute the etching method according to any one of Appendices 1 to 19.
  • a plasma processing apparatus a chamber; a substrate support positioned within the chamber; a gas supply port for supplying gas into the chamber; a plasma generator that generates plasma in the chamber; a control unit; with The control unit providing the substrate support with a substrate comprising a layer to be etched comprising a silicon-containing layer and a mask comprising a metal over the layer to be etched; supplying a process gas comprising a metal-containing gas; forming a plasma from the process gas to etch the layer to be etched through the mask and form a metal-containing protective layer on top and sidewalls of the mask; Plasma processing equipment.
  • Appendix 23 In the step of forming the protective layer, supplying an electric bias for attracting ions, The voltage of the electrical bias is -500 V or more and 0 V or less. 23. The plasma processing apparatus according to appendix 22.
  • the generated plasma is capacitively coupled plasma or inductively coupled plasma. 25.
  • the plasma processing apparatus according to any one of Appendices 22-24.
  • Appendix 26 The generated plasma is capacitively coupled plasma, the substrate supported by the substrate support; RF power for plasma generation is supplied to the substrate support; 25.
  • the plasma processing apparatus according to any one of Appendices 22-24.
  • An etching method providing a substrate comprising a layer to be etched comprising a silicon oxide layer and a tungsten-containing mask over the layer to be etched; supplying a process gas comprising a tungsten-containing gas; forming a plasma from the process gas to etch the layer to be etched through the tungsten-containing mask; etching method.
  • a plasma processing apparatus a chamber; a substrate support positioned within the chamber; a plasma generator that generates plasma in the chamber; a control unit; with The control unit providing the substrate support with a layer to be etched comprising a layer of silicon oxide and a substrate comprising a tungsten-containing mask over the layer to be etched; supplying a process gas comprising a tungsten-containing gas; forming a plasma from the process gas to etch the layer to be etched through the tungsten-containing mask; Plasma processing equipment.
  • REFERENCE SIGNS LIST 10 plasma processing apparatus 12 chamber 14 stage 18 lower electrode 30 upper electrode 62 first high-frequency power supply 64 second high-frequency power supply 80 control unit 101 silicon substrate 102 silicon-containing layer 103 mask 107 protective layer W wafer

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Abstract

エッチング方法は、シリコン含有層を含むエッチング対象層と、エッチング対象層の上に側壁により規定される開口を有する金属を含むマスクを備える基板を提供する工程と、金属含有ガスを含む処理ガスを供給する工程と、処理ガスからプラズマを生成し、マスクの上部および側壁に金属を含有する保護層を形成しつつ、開口を介してエッチング対象層をエッチングする工程と、を有する。

Description

エッチング方法、半導体装置の製造方法、エッチングプログラムおよびプラズマ処理装置
　本開示は、エッチング方法、半導体装置の製造方法、エッチングプログラムおよびプラズマ処理装置に関する。
　酸化膜などの絶縁膜を炭素とフッ素を含むガス等のプラズマを用いてエッチングする際に、エッチング中に局所的な帯電で生じる形状異常を抑制するために、エッチングガスにＷＦ６ガスを添加することで導電層を形成することが提案されている。
特開平９－５０９８４号公報
　本開示は、金属含有マスクの選択比を向上できるエッチング方法、半導体装置の製造方法、エッチングプログラムおよびプラズマ処理装置を提供する。
　本開示の一態様によるエッチング方法は、シリコン含有層を含むエッチング対象層と、エッチング対象層の上に側壁により規定される開口を有する金属を含むマスクを備える基板を提供する工程と、金属含有ガスを含む処理ガスを供給する工程と、処理ガスからプラズマを生成し、マスクの上部および側壁に金属を含有する保護層を形成しつつ、開口を介してエッチング対象層をエッチングする工程と、を有する。
　本開示によれば、金属含有マスクの選択比を向上できる。
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。 図２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によってエッチングされる基板の構造の一例を模式的に示す図である。 図３は、本実施形態における基板のエッチングの進行の一例を模式的に示す図である。 図４は、本実施形態におけるエッチング処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、本実施形態と参考例とにおける実験結果の一例を示す図である。 図６は、六フッ化タングステンガスの流量とマスク選択比との関係の一例を示す図である。 図７は、バイアス電圧とマスク選択比との関係の一例を示す図である。
　以下に、開示するエッチング方法、半導体装置の製造方法、エッチングプログラムおよびプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
　誘電膜のエッチングにおいて、例えば、炭化タングステン（ＷＣ）等の金属含有マスクを用いる場合、金属含有マスクがエッチングされて選択比（誘電膜のエッチレート／金属含有マスクのエッチレート）が低下する場合がある。半導体プロセスの微細化が進むと、金属含有マスクの選択比の低下が問題となる場合がある。そこで、金属含有マスクの選択比を向上させることが期待されている。
［プラズマ処理装置１０の構成］
　図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ１２を備えている。チャンバ１２は、略円筒形状を有している。チャンバ１２は、その内部空間を処理空間１２ｃとして提供している。チャンバ１２は、例えばアルミニウムから形成されている。チャンバ１２の内壁面には、耐プラズマ性を有する処理が施されている。例えば、チャンバ１２の内壁面には、陽極酸化処理が施されている。チャンバ１２は、電気的に接地されている。
　また、チャンバ１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。被処理体の一例であるウエハ（基板）Ｗは、処理空間１２ｃに搬入されるとき、また、処理空間１２ｃから搬出されるときに、通路１２ｐを通る。この通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。
　チャンバ１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成されている。支持部１３は、略円筒形状を有している。支持部１３は、処理空間１２ｃ内において、チャンバ１２の底部から鉛直方向に延在している。支持部１３は、ステージ１４を支持している。ステージ１４は、処理空間１２ｃ内に設けられている。ステージ１４は、載置台および基板支持体の一例である。
　ステージ１４は、下部電極１８および静電チャック２０を有している。ステージ１４は、電極プレート１６をさらに備え得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられている。下部電極１８は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。
　静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０の上面の上には、ウエハＷが載置される。静電チャック２０は、誘電体から形成された本体を有する。静電チャック２０の本体内には、膜状の電極が設けられている。静電チャック２０の電極は、スイッチを介して直流電源２２に接続されている。静電チャック２０の電極に直流電源２２からの電圧が印加されると、静電チャック２０とウエハＷとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、ウエハＷは静電チャック２０に引き付けられ、当該静電チャック２０によって保持される。
　下部電極１８の周縁部上には、ウエハＷのエッジを囲むように、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、エッジリングの一例であり、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、限定されるものではないが、シリコン、炭化シリコン、または、石英から形成され得る。
　下部電極１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ１２の外部に設けられているチラーユニット２６から配管２６ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２６ｂを介してチラーユニット２６に戻される。プラズマ処理装置１０では、静電チャック２０上に載置されたウエハＷの温度が、熱交換媒体と下部電極１８との熱交換により、調整される。
　プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。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２０の上面とウエハＷの裏面との間に供給する。
　プラズマ処理装置１０は、上部電極３０をさらに備えている。上部電極３０は、ステージ１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成されている。上部電極３０は、天板３４および支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、処理空間１２ｃ側の下面であり、処理空間１２ｃを画成している。天板３４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体から形成され得る。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａは、当該天板３４をその板厚方向に貫通している。
　支持体３６は、天板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形成され得る。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びている。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が形成されている。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。ガス導入口３６ｃは、チャンバ１２内にガスを供給するガス供給口の一例である。
　ガス供給管３８には、バルブ群４２および流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。複数のガスソースは、エッチング処理等で利用される処理ガスを構成する複数のガスのソースを含んでいる。バルブ群４２は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４４は、複数の流量制御器を含んでいる。複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラまたは圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースは、バルブ群４２の対応のバルブ、および、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に接続されている。
　プラズマ処理装置１０では、チャンバ１２の内壁に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、支持部１３の外周にも設けられている。シールド４６は、チャンバ１２にエッチング副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
　支持部１３とチャンバ１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の母材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成される。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、かつ、チャンバ１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力制御弁、および、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。
　プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２および第２の高周波電源６４をさらに備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する電源である。第１の高周波の周波数は、例えば、２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。第１の高周波電源６２は、整合器６６および電極プレート１６を介して下部電極１８に接続されている。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１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。また、第１の高周波電源６２は、プラズマ生成部の一例である。
　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の高周波を発生する電源である。第２の高周波の周波数は、第１の高周波の周波数よりも低い。第２の高周波の周波数は、例えば４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。第２の高周波電源６４は、整合器６８および電極プレート１６を介して下部電極１８に接続されている。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１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
　プラズマ処理装置１０は、直流電源部７０をさらに備え得る。直流電源部７０は、上部電極３０に接続されている。直流電源部７０は、負の直流電圧を発生し、当該直流電圧を上部電極３０に与えることが可能である。
　プラズマ処理装置１０は、制御部８０をさらに備え得る。制御部８０は、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部８０では、表示装置により、プラズマ処理装置１０の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部８０の記憶部には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラム、および、レシピデータが格納されている。制御部８０のプロセッサが制御プログラムを実行して、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御することにより、所望の処理がプラズマ処理装置１０で実行される。
　例えば、制御部８０は、後述するエッチング方法を行うようにプラズマ処理装置１０の各部を制御する。詳細な一例を挙げると、制御部８０は、シリコン含有層を含むエッチング対象層と、エッチング対象層の上に側壁により規定される開口を有する金属を含むマスクを備えるウエハ（基板）Ｗを提供する工程を実行する。また、制御部８０は、金属含有ガスを含む処理ガスを供給する工程を実行する。また、制御部８０は、処理ガスからプラズマを生成し、マスクの上部および側壁に金属を含有する保護層を形成しつつ、開口を介してエッチング対象層をエッチングする工程を実行する。
［処理対象の基板］
　次に、図２および図３を用いてエッチング処理対象の基板について説明する。図２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によってエッチングされる基板の構造の一例を模式的に示す図である。図２に示すウエハＷは、シリコン基板１０１上に、シリコン含有層１０２と、マスク１０３とを有する。シリコン含有層（含有膜）１０２としては、例えば、シリコン酸化層（ＳｉＯ２）、シリコン窒化層（ＳｉＮ）、および、Ｌｏｗ－ｋ層等が挙げられる。なお、シリコン含有層１０２は、シリコン含有誘電層の一例である。Ｌｏｗ－ｋ層としては、例えばＳｉＯＣ層が挙げられる。なお、シリコン含有層１０２は、シリコン酸化層とＬｏｗ－ｋ層、シリコン酸化層とシリコン窒化層、または、シリコン窒化層とＬｏｗ－ｋ層を含む積層構造であってもよい。なお、シリコン含有層１０２は、エッチング対象層の一例である。
　マスク１０３は、所定パターンの開口、例えば、側壁により規定される櫛状の開口を有するマスクパターンが形成された層である。マスク１０３は、例えば金属含有マスクである。金属含有マスクの例は、タングステン、炭化タングステン（ＷＣ）、モリブデンまたは窒化チタン（ＴｉＮ）を含む。マスク１０３の開口間のピッチは、例えば３０ｎｍ程度であり、ラインＣＤ（Critical　Dimension）は、例えば１０ｎｍ程度である。また、マスク１０３の厚さは、例えば２０ｎｍ程度であり、シリコン含有層１０２の厚さは、例えば２００ｎｍ程度である。なお、本実施形態では、処理対象のウエハＷとしてロジックデバイス向けの基板を想定している。また、処理対象のウエハＷとしては、ロジックデバイス向け以外の用途であってもよく、例えば、アスペクト比３０以上の高アスペクト比が形成されるメモリ向けの基板にも適用可能である。
　また、マスク１０３に含まれる金属または金属の化合物としては、上述の例も含めて、例えば、タングステン（Ｗ）、炭化タングステン（ＷＣα（αは０を超える実数。例えば、α＝１。））、タングステンシリサイド（ＷＳｉβ（βは０を超える実数。例えば、β＝１または２。））、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮγ（γは０を超える実数。例えば、γ＝１。））、窒化タンタル（ＴａＮδ（δは０を超える実数。例えば、δ＝１。））、炭化モリブデン（ＭｏεＣ（εは０を超える実数。例えば、ε＝１または２。））、窒化モリブデン（ＭｏζＮ（ζは０を超える実数。例えば、ζ＝１または２。））、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉη（ηは０を超える実数。例えば、η＝１または２。））、ホウ化モリブデン（ＭｏＢΘ（Θは０を超える実数。例えば、Θ＝１，２または３。））、酸化モリブデン（ＭｏＯι（ιは０を超える実数。例えば、ι＝１，２または３。））、レニウム（Ｒｅ）、酸化レニウム（ＲｅＯκ（κは０を超える実数。例えば、κ＝１，２または３。））、および、窒化レニウム（ＲｅＮλ（λは０を超える実数。例えば、λ＝１または２。））が挙げられる。マスク１０３には、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、および、レニウム（Ｒｅ）といった金属元素が含まれてもよい。さらに、マスク１０３には、窒化ホウ素（ＢＮ）が含まれてもよい。マスク１０３には、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、および、硫黄（Ｓ）といった非金属元素が含まれてもよい。
　図３は、本実施形態における基板のエッチングの進行の一例を模式的に示す図である。本実施形態では、図３の状態１０４～１０６に示すように、ウエハＷのシリコン含有層１０２のエッチングが進行する。状態１０４は、エッチングの開始前の状態である。状態１０５は、エッチングが進行中の状態を示し、マスク１０３の上部（上面）および側壁にタングステンを含有する保護層１０７を形成しつつ、マスク１０３の開口を介して溝１０８が形成されている。このとき、保護層１０７は、マスク１０３の側壁には薄く、マスク１０３の上部には厚く堆積する。つまり、マスク１０３の上部に形成される保護層１０７の厚さは、マスク１０３の側壁に形成される保護層の厚さよりも大きい。例えば、マスク１０３の側壁の保護層１０７の厚さは、１ｎｍ程度であり、側壁に対する上部の膜厚比（上部の膜厚／側壁の膜厚）が２以上５未満であってよい。別の例では、側壁に対する上部の膜厚比（上部の膜厚／側壁の膜厚）が５以上であってもよい。また、別の例では、側壁に対する上部の膜厚比（上部の膜厚／側壁の膜厚）が２未満であってもよい。また、マスク１０３の側壁に形成される保護層１０７の厚さは、マスク１０３の開口の上部から深さ方向に向かって薄くなるように形成されるようにしてもよい。なお、エッチングの工程によっては、マスク１０３の上部に形成される保護層１０７の厚さが、マスク１０３の側壁に形成される保護層の厚さ以下であってもよい。状態１０６は、状態１０５からさらにエッチングが進行し、溝１０８がシリコン基板１０１に達した状態である。状態１０６までエッチングが進行すると、所定の形状（一例では、所定のアスペクト比）が得られたと判定されエッチングが終了する。なお、図３では、２つの溝１０８以外のエッチングの状況は省略している。
［エッチング方法］
　次に、本実施形態に係るエッチング方法について説明する。図４は、本実施形態におけるエッチング処理の一例を示すフローチャートである。
　本実施形態に係るエッチング方法では、制御部８０は、ゲートバルブ１２ｇを開放するよう制御する。そして、チャンバ１２内に、シリコン含有層１０２の上部にマスク１０３が形成されたウエハＷが搬入され、ステージ１４の静電チャック２０上に載置される。ウエハＷは、静電チャック２０内の吸着電極（図示しない）に直流電圧が印加されることで静電チャック２０上に保持される。制御部８０は、その後、ゲートバルブ１２ｇを閉鎖するよう制御し、排気装置５０を制御することにより、処理空間１２ｃの雰囲気が所定の真空度になるように、処理空間１２ｃから気体を排気する。また、制御部８０は、図示しない温調モジュールを制御することにより、ウエハＷの温度が所定の温度となるように、温度調整される（ステップＳ１）。
　次に、制御部８０は、処理ガスの供給を開始するよう制御する（ステップＳ２）。制御部８０は、タングステン含有ガスを含む処理ガスとして、ＷＦ６とＣ４Ｆ６とＯ２とＡｒの混合ガス（以下、ＷＦ６／Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒガスという。）をガス導入口３６ｃに供給するよう制御する。なお、Ｃ４Ｆ６を一例とする炭素およびフッ素を含有するガスは、フルオロカーボンガスおよびハイドロフルオロカーボンガスのうち１つまたは複数のガスを含むガスであってもよい。つまり、炭素およびフッ素を含有するガスは、ＣｘＨｙＦｚ（ｘ、ｚは１以上の整数、ｙは０以上の整数）を含むガスである。ＣｘＨｙＦｚは、Ｃ２Ｆ４、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ２Ｆ３、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ等の炭素－フッ素結合を持つ化合物である。また、酸素含有ガスは、ＣＯガス、ＣＯ２ガス等であってもよい。なお、処理ガスには、Ｏ２等の酸素含有ガスは含まなくてもよい。またＡｒガスは、他の貴ガス、例えば、Ｘｅガスであってよく、貴ガスの代わりにＮ２ガス等の不活性ガスであってもよい。
　なお、処理ガスは、タングステン含有ガスを含む処理ガスに限られず、他の金属含有ガスを含む処理ガスであってもよい。金属含有ガスとしては、上述の六フッ化タングステン（ＷＦ６）ガスの他に、例えば、六臭化タングステン（ＷＢｒ６）ガス、六塩化タングステン（ＷＣｌ６）ガス、ＷＦ５Ｃｌガス、ヘキサカルボニルタングステン（Ｗ（ＣＯ）６）ガス、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガス、五フッ化モリブデン（ＭｏＦ５）ガス、六フッ化バナジウム（ＶＦ６）ガス、六フッ化白金（ＰｔＦ６）ガス、四フッ化ハフニウム（ＨｆＦ４）ガス、および、五フッ化ニオブ（ＮｂＦ５）ガスが挙げられる。また、金属含有ガスは、金属ハロゲン含有ガスであってもよい。さらに、金属含有ガスは、タングステン、チタン、モリブデン、バナジウム、白金、ハフニウム、ニオブ、タンタル、および、レニウムといった金属元素を含んでもよい。
　処理ガスは、ガス導入口３６ｃに供給された後に、ガス拡散室３６ａに供給され拡散される。処理ガスは、ガス拡散室３６ａで拡散された後に、複数のガス吐出孔３４ａを介して、チャンバ１２の処理空間１２ｃにシャワー状に供給され、処理空間１２ｃに導入される。
　制御部８０は、第１の高周波電源６２を制御することにより、プラズマ生成用の高周波電力（第１の高周波電力）を下部電極１８に供給する。つまり、処理空間１２ｃでは、プラズマ生成用の高周波電力により、処理ガスからプラズマが生成される。ここで、プラズマ生成用の高周波電力は、５ｋＷ未満であって、５．６Ｗ／ｃｍ２以下であることが好ましい。ウエハＷは、発生したプラズマによってプラズマ処理される。すなわち、制御部８０は、チャンバ１２内にプラズマ生成用の高周波電力を供給して処理ガスからプラズマを生成し、マスク１０３を介してシリコン含有層１０２をエッチング処理するよう制御する（ステップＳ３）。なお、本実施形態では、第２の高周波電源６４からの電気バイアスの電圧（第２の高周波電力）は供給していないが、プラズマ中のイオン等は、下部電極１８に供給されるプラズマ生成用の高周波電力によって、ウエハＷ側に引き込まれてエッチング処理が進行する。
　制御部８０は、プラズマ処理装置１０の図示しないセンサから取得した情報やレシピに応じた処理時間等に基づいて、ステップＳ３によって、所定の形状が得られたか否かを判定する（ステップＳ４）。制御部８０は、所定の形状が得られていないと判定した場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、処理をステップＳ３に戻す。一方、制御部８０は、所定の形状が得られたと判定した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
　制御部８０は、処理を終了する場合、処理ガスの供給を停止するよう制御する。また、制御部８０は、静電チャック２０へ正負が逆の直流電圧を印加して除電するよう制御し、ウエハＷが静電チャック２０から剥がされる。制御部８０は、ゲートバルブ１２ｇを開放するよう制御する。ウエハＷは、通路１２ｐを介してチャンバ１２の処理空間１２ｃから搬出される。
　なお、搬出されたウエハＷは、他の基板処理装置等によって、マスク１０３の除去、コンタクトパッドとして機能する導電材料の形成等が行われる。つまり、上述のエッチング方法が適用されたウエハＷを用いた半導体装置が製造される。
［実験結果］
　続いて、図５から図７を用いて実験結果について説明する。図５は、本実施形態と参考例とにおける実験結果の一例を示す図である。図５は、処理ガスにＷＦ６を添加しない参考例と、処理ガスにＷＦ６を添加する本実施形態に対応する実施例とにおける実験結果である。また、処理条件は、下記の処理条件を用いた。また、ウエハＷにおいて、シリコン含有層１０２は、シリコン酸化層（ＳｉＯ２）を用いた。また、マスク１０３は、炭化タングステン（ＷＣ）を用いた。
＜処理条件＞
　　第１の高周波電力（４０ＭＨｚ）　：３００Ｗ
　　第２の高周波電力（４００ｋＨｚ）：０Ｗ
　　処理ガス　　　　　　　　　参考例：Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒガス
　　　　　　　　　　　　　　　実施例：ＷＦ６／Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒガス
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ＷＦ６の流量比は１％以下）
　　処理時間　　　　　　　　　　　　：３０秒
　図５に示すように、マスク１０３の残量は、参考例では１２．５ｎｍであるのに対して、実施例では１４．８ｎｍであった。マスク１０３のロス（消耗量）は、参考例では３．９ｎｍであるのに対して、実施例では１．６ｎｍと減少した。エッチング量は、ほぼ同じ深さとなるように揃えており、参考例が１５．９ｎｍであり、実施例が１５．７ｎｍであった。マスク選択比は、参考例では４．１であるのに対して、実施例では９．８と２倍以上改善した。
　図６は、六フッ化タングステンガスの流量とマスク選択比との関係の一例を示す図である。図６のグラフ１１０は、図５の実験結果における、ＷＦ６ガスの流量とマスク選択比との関係を表したものである。グラフ１１０に示すように、ＷＦ６ガスの添加流量が０ｓｃｃｍである参考例では、ＷＣマスク選択比が４．１となり、ＷＦ６ガスの添加流量が５ｓｃｃｍである実施例では、ＷＣマスク選択比が９．８となっている。つまり、ＷＦ６ガスを処理ガスに添加することで、金属含有マスクである炭化タングステン（ＷＣ）のマスク１０３と、シリコン酸化層であるシリコン含有層１０２との選択比を向上（改善）させることができる。また、ＷＦ６ガスの処理ガスの全流量に対する流量の割合（流量比）は、１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、１％以下であることがさらに好ましい。
　次に、電気バイアスの電圧のマスク選択比への影響について説明する。図７は、バイアス電圧とマスク選択比との関係の一例を示す図である。図７に示すグラフ１１１では、処理ガスにＷＦ６ガスを添加した場合において、電気バイアスの電圧（図７中、バイアス電圧と表す。）を供給しない（０Ｖ）場合と、供給した（－５００Ｖ）場合とにおけるＷＣマスク選択比を示している。また、グラフ１１１では、参考として、処理ガスにＷＦ６ガスを添加しない場合であって、バイアス電圧を供給しない（０Ｖ）場合のＷＣマスク選択比を示している。グラフ１１１に示すように、バイアス電圧を供給しない（０Ｗ）場合、ＷＦ６ガスを添加するとＷＣマスク選択比が改善することがわかる。一方、バイアス電圧を供給した（－５００Ｖ）場合、ＷＦ６ガスを添加してもＷＣマスク選択比が改善しないことがわかる。すなわち、バイアス電圧が小さい方がＷＣマスク選択比の改善効果が大きいことがわかる。
　なお、エッチング処理において、エッチング速度の向上等のために、第２の高周波電源６４からイオンを引き込むための電気バイアスの電圧を下部電極１８に供給するようにしてもよい。この場合、電気バイアスの電圧は、－５００Ｖ以上０Ｖ以下であることが好ましい。
　上述の本実施形態に示すように、処理ガスに所定量のＷＦ６を添加した上で、バイアス電圧を供給しない、あるいは、低バイアス電圧を供給する場合、マスク選択比が向上する。ＷＦ６は、金属元素同士の親和性が高いために、シリコン含有層（シリコン酸化層、シリコン窒化層およびＬｏｗ－ｋ層等）である被エッチング層より金属含有マスク上により堆積しやすい。一方、バイアス電圧を供給しない、あるいは、低バイアス電圧を供給する場合、基板に入射するイオンエネルギーが０、あるいは、低くなるため、堆積物のエッチングが抑制される。このようなＷＦ６の添加およびバイアス電圧の制御による相互作用により、金属含有マスク上によりＷＦ６が堆積するという効果を有し、それ故、マスク選択比が向上する。なお、ＷＦ６に含有されるタングステンと同種の金属であるタングステンを含有するマスクで金属元素同士の結合がより強くなるが、異種の金属同士であってもその効果を有する。別の例では、添加ガスとしてタングステンを含有するガスを含む処理ガスを使ってタングステン以外の金属を含有するマスクを介して被エッチング層をエッチングしてもよく、添加ガスとしてタングステン以外の金属を含有するガスを含む処理ガスを使ってタングステンを含有するマスクを介して被エッチング層をエッチングしてもよい。またさらに、添加ガスとしてタングステン以外の金属を含有するガスを含む処理ガスを使ってタングステン以外の金属を含有するマスクを介して被エッチング層をエッチングしてもよい。すなわち、マスク１０３に含まれる金属と、金属含有ガスに含まれる金属とは、同じ金属であってもよいし、異なる金属であってもよい。これらの場合も同様に、マスク選択比を向上させることができる。
　また、上記した実施形態では、下部電極１８にプラズマ生成用の高周波電力と、バイアス電圧とを供給するタイプの容量結合型プラズマ処理装置であるプラズマ処理装置１０を用いたが、これに限定されない。例えば、上部電極３０にプラズマ生成用の高周波電力を供給し、下部電極１８にバイアス電圧を供給するタイプの容量結合型プラズマ処理装置を用いてもよい。
　以上、本実施形態によれば、制御部８０は、装置各部を制御して、シリコン含有層１０２を含むエッチング対象層と、エッチング対象層の上に側壁により規定される開口を有する金属を含むマスク１０３を備える基板（ウエハＷ）を提供する工程を実行する。制御部８０は、装置各部を制御して、金属含有ガスを含む処理ガスを供給する工程を実行する。制御部８０は、装置各部を制御して、処理ガスからプラズマを生成し、マスク１０３の上部および側壁に金属を含有する保護層を形成しつつ、開口を介してエッチング対象層をエッチングする工程を実行する。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、マスク１０３は、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、および、レニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの金属元素を含む。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、マスク１０３は、ホウ素、炭素、窒素、酸素、シリコン、リン、および、硫黄からなる群より選ばれる少なくとも１つの非金属元素を含む。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、マスク１０３は、タングステン、炭化タングステン、タングステンシリサイド、チタン、窒化チタン、窒化タンタル、炭化モリブデン、窒化モリブデン、モリブデンシリサイド、ホウ化モリブデン、酸化モリブデン、レニウム、酸化レニウム、窒化レニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。その結果、タングステン、炭化タングステン、タングステンシリサイド、チタン、窒化チタン、窒化タンタル、炭化モリブデン、窒化モリブデン、モリブデンシリサイド、ホウ化モリブデン、酸化モリブデン、レニウム、酸化レニウム、窒化レニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含むマスク１０３と、シリコン含有層１０２との選択比を向上（改善）させることができる。
　また、本実施形態によれば、金属含有ガスは、金属ハロゲン含有ガスである。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、金属含有ガスは、タングステン、チタン、モリブデン、バナジウム、白金、ハフニウム、ニオブ、タンタル、および、レニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの金属元素を含む。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、金属含有ガスは、六フッ化タングステン（ＷＦ６）ガス、六臭化タングステン（ＷＢｒ６）ガス、六塩化タングステン（ＷＣｌ６）ガス、ＷＦ５Ｃｌガス、ヘキサカルボニルタングステン（Ｗ（ＣＯ）６）ガス、四塩化チタンガス、五フッ化モリブデンガス、六フッ化バナジウムガス、六フッ化白金ガス、四フッ化ハフニウムガス、および、五フッ化ニオブガスからなる群より選ばれる少なくとも１つのガスを含む。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、マスク１０３に含まれる金属と、金属含有ガスに含まれる金属とは、同じ金属である。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、マスク１０３に含まれる金属と、金属含有ガスに含まれる金属とは、異なる金属である。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、処理ガスは、ＣｘＨｙＦｚ（ｘ、ｚは１以上の整数、ｙは０以上の整数）ガスを含む。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、ＣｘＨｙＦｚガスは、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆからなる群から選択される少なくとも１つのガスを含む。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、処理ガスは、酸素含有ガスをさらに含む。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、制御部８０は、エッチングする工程において、イオンを引き込むための電気バイアスを供給し、電気バイアスの電圧は、－５００Ｖ以上０Ｖ以下である。その結果、上部電極３０にプラズマ生成用の高周波電力を供給するタイプの容量結合型プラズマ処理装置においても、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、エッチングする工程において、イオンを引き込むための電気バイアスを供給しない。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、生成されるプラズマは、容量結合型プラズマまたは誘導結合型プラズマである。その結果、金属を含むマスク１０３の選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、生成されるプラズマは、容量結合型プラズマであり、基板は、基板支持体（ステージ１４）に支持され、プラズマ生成用の高周波電力は、基板支持体に供給される。その結果、ステージ１４の下部電極１８に供給されたプラズマ生成用の高周波電力によってウエハＷにイオン等が引き込まれることで、エッチングを進行させることができる。
　また、本実施形態によれば、マスクの上部に形成される保護層の厚さは、マスクの側壁に形成される保護層の厚さよりも大きくなるようにする。その結果、金属を含むマスクの選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、マスクの側壁に形成される保護層の厚さは、開口の上部から深さ方向に向かって薄くなるようにする。その結果、金属を含むマスクの選択比を向上できる。
　また、本実施形態によれば、基板は、ロジックデバイス向け基板である。その結果、ロジックデバイスに適したエッチングを行うことができる。
　また、本実施形態によれば、上述のエッチング方法を適用した半導体装置の製造方法を提供する。その結果、半導体装置を製造することができる。
　また、本実施形態によれば、上述のエッチング方法をプラズマ処理装置に実行させるエッチングプログラムを提供する。その結果、プラズマ処理装置で上述のエッチング方法を実行することができる。
　今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。
　また、上記した実施形態では、容量結合型プラズマを用いてウエハＷに対してエッチング等の処理を行うプラズマ処理装置１０を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いてウエハＷに対して処理を行う装置であれば、プラズマ源は容量結合プラズマに限られず、例えば、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いることができる。
　以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）エッチング方法であって、
　シリコン含有層を含むエッチング対象層と、前記エッチング対象層の上に側壁により規定される開口を有する金属を含むマスクを備える基板を提供する工程と、
　金属含有ガスを含む処理ガスを供給する工程と、
　前記処理ガスからプラズマを生成し、前記マスクの上部および前記側壁に金属を含有する保護層を形成しつつ、前記開口を介して前記エッチング対象層をエッチングする工程と、を有する、
　エッチング方法。
（付記２）前記マスクは、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、および、レニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの金属元素を含む、
　付記１に記載のエッチング方法。
（付記３）前記マスクは、ホウ素、炭素、窒素、酸素、シリコン、リン、および、硫黄からなる群より選ばれる少なくとも１つの非金属元素を含む、
　付記１または２に記載のエッチング方法。
（付記４）前記マスクは、タングステン、炭化タングステン、タングステンシリサイド、チタン、窒化チタン、窒化タンタル、炭化モリブデン、窒化モリブデン、モリブデンシリサイド、ホウ化モリブデン、酸化モリブデン、レニウム、酸化レニウム、窒化レニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む、
　付記１～３のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記５）前記金属含有ガスは、金属ハロゲン含有ガスである、
　付記１～４のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記６）前記金属含有ガスは、タングステン、チタン、モリブデン、バナジウム、白金、ハフニウム、ニオブ、タンタル、および、レニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの金属元素を含む、
　付記１～５のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記７）前記金属含有ガスは、六フッ化タングステンガス、六臭化タングステンガス、六塩化タングステンガス、ＷＦ５Ｃｌガス、ヘキサカルボニルタングステンガス、四塩化チタンガス、五フッ化モリブデンガス、六フッ化バナジウムガス、六フッ化白金ガス、四フッ化ハフニウムガス、および、五フッ化ニオブガスからなる群より選ばれる少なくとも１つのガスを含む、
　付記１～５のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記８）前記マスクに含まれる金属と、前記金属含有ガスに含まれる金属とは、同じ金属である、
　付記１～７のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記９）前記マスクに含まれる金属と、前記金属含有ガスに含まれる金属とは、異なる金属である、
　付記１～７のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記１０）前記処理ガスは、ＣｘＨｙＦｚ（ｘ、ｚは１以上の整数、ｙは０以上の整数）ガスを含む、
　付記１～９のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記１１）前記ＣｘＨｙＦｚガスは、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆからなる群から選択される少なくとも１つのガスを含む、
　付記１０に記載のエッチング方法。
（付記１２）前記処理ガスは、酸素含有ガスをさらに含む、
　付記１～１１のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記１３）前記エッチングする工程において、イオンを引き込むための電気バイアスを供給し、
　前記電気バイアスの電圧は、－５００Ｖ以上０Ｖ以下である、
　付記１～１２のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記１４）前記エッチングする工程において、イオンを引き込むための電気バイアスを供給しない、
　付記１～１２のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記１５）生成される前記プラズマは、容量結合型プラズマまたは誘導結合型プラズマである、
　付記１～１４のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記１６）生成される前記プラズマは、容量結合型プラズマであり、
　前記基板は、基板支持体に支持され、
　プラズマ生成用の高周波電力は、前記基板支持体に供給される、
　付記１～１５のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記１７）前記マスクの上部に形成される前記保護層の厚さは、前記マスクの側壁に形成される前記保護層の厚さよりも大きい、
　付記１～１６のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記１８）前記マスクの側壁に形成される前記保護層の厚さは、前記開口の上部から深さ方向に向かって薄くなる、
　付記１７に記載のエッチング方法。
（付記１９）前記基板は、ロジックデバイス向け基板である、
　付記１～１８のいずれか１つに記載のエッチング方法。
（付記２０）付記１～１９のいずれか１つに記載のエッチング方法を含む半導体装置の製造方法。
（付記２１）付記１～１９のいずれか１つに記載のエッチング方法をプラズマ処理装置に実行させるエッチングプログラム。
（付記２２）プラズマ処理装置であって、
　チャンバと、
　前記チャンバ内に配置された基板支持体と、
　前記チャンバ内にガスを供給するガス供給口と、
　前記チャンバ内においてプラズマを生成するプラズマ生成部と、
　制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、
　シリコン含有層を含むエッチング対象層と、前記エッチング対象層の上に金属を含むマスクを備える基板を前記基板支持体に提供する工程と、
　金属含有ガスを含む処理ガスを供給する工程と、
　前記処理ガスからプラズマを生成し、前記マスクを介して前記エッチング対象層をエッチングするとともに、前記マスクの上部および側壁に金属を含有する保護層を形成する工程と、を実行する、
　プラズマ処理装置。
（付記２３）前記保護層を形成する工程において、イオンを引き込むための電気バイアスを供給し、
　前記電気バイアスの電圧は、－５００Ｖ以上０Ｖ以下である、
　付記２２に記載のプラズマ処理装置。
（付記２４）前記保護層を形成する工程において、イオンを引き込むための電気バイアスを供給しない、
　付記２２に記載のプラズマ処理装置。
（付記２５）生成される前記プラズマは、容量結合型プラズマまたは誘導結合型プラズマである、
　付記２２～２４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記２６）生成される前記プラズマは、容量結合型プラズマであり、
　前記基板は、前記基板支持体に支持され、
　プラズマ生成用の高周波電力は、前記基板支持体に供給される、
　付記２２～２４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記２７）エッチング方法であって、
　シリコン酸化層を含むエッチング対象層と、前記エッチング対象層の上にタングステン含有マスクを備える基板を提供する工程と、
　タングステン含有ガスを含む処理ガスを供給する工程と、
　前記処理ガスからプラズマを生成し、前記タングステン含有マスクを介して前記エッチング対象層をエッチングする工程と、を有する、
　エッチング方法。
（付記２８）プラズマ処理装置であって、
　チャンバと、
　前記チャンバ内に配置された基板支持体と、
　前記チャンバ内においてプラズマを生成するプラズマ生成部と、
　制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、
　シリコン酸化層を含むエッチング対象層と、前記エッチング対象層の上にタングステン含有マスクを備える基板を前記基板支持体に提供する工程と、
　タングステン含有ガスを含む処理ガスを供給する工程と、
　前記処理ガスからプラズマを生成し、前記タングステン含有マスクを介して前記エッチング対象層をエッチングする工程と、を実行する、
　プラズマ処理装置。
　１０　プラズマ処理装置
　１２　チャンバ
　１４　ステージ
　１８　下部電極
　３０　上部電極
　６２　第１の高周波電源
　６４　第２の高周波電源
　８０　制御部
　１０１　シリコン基板
　１０２　シリコン含有層
　１０３　マスク
　１０７　保護層
　Ｗ　ウエハ

Claims (26)

  1. 　エッチング方法であって、
    　シリコン含有層を含むエッチング対象層と、前記エッチング対象層の上に側壁により規定される開口を有する金属を含むマスクを備える基板を提供する工程と、
    　金属含有ガスを含む処理ガスを供給する工程と、
    　前記処理ガスからプラズマを生成し、前記マスクの上部および前記側壁に金属を含有する保護層を形成しつつ、前記開口を介して前記エッチング対象層をエッチングする工程と、を有する、
    　エッチング方法。
  2. 　前記マスクは、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、および、レニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの金属元素を含む、
    　請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 　前記マスクは、ホウ素、炭素、窒素、酸素、シリコン、リン、および、硫黄からなる群より選ばれる少なくとも１つの非金属元素を含む、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  4. 　前記マスクは、タングステン、炭化タングステン、タングステンシリサイド、チタン、窒化チタン、窒化タンタル、炭化モリブデン、窒化モリブデン、モリブデンシリサイド、ホウ化モリブデン、酸化モリブデン、レニウム、酸化レニウム、窒化レニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  5. 　前記金属含有ガスは、金属ハロゲン含有ガスである、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  6. 　前記金属含有ガスは、タングステン、チタン、モリブデン、バナジウム、白金、ハフニウム、ニオブ、タンタル、および、レニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの金属元素を含む、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  7. 　前記金属含有ガスは、六フッ化タングステンガス、六臭化タングステンガス、六塩化タングステンガス、ＷＦ５Ｃｌガス、ヘキサカルボニルタングステンガス、四塩化チタンガス、五フッ化モリブデンガス、六フッ化バナジウムガス、六フッ化白金ガス、四フッ化ハフニウムガス、および、五フッ化ニオブガスからなる群より選ばれる少なくとも１つのガスを含む、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  8. 　前記マスクに含まれる金属と、前記金属含有ガスに含まれる金属とは、同じ金属である、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  9. 　前記マスクに含まれる金属と、前記金属含有ガスに含まれる金属とは、異なる金属である、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  10. 　前記処理ガスは、ＣｘＨｙＦｚ（ｘ、ｚは１以上の整数、ｙは０以上の整数）ガスを含む、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  11. 　前記ＣｘＨｙＦｚガスは、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆからなる群から選択される少なくとも１つのガスを含む、
    　請求項１０に記載のエッチング方法。
  12. 　前記処理ガスは、酸素含有ガスをさらに含む、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  13. 　前記エッチングする工程において、イオンを引き込むための電気バイアスを供給し、
    　前記電気バイアスの電圧は、－５００Ｖ以上０Ｖ以下である、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  14. 　前記エッチングする工程において、イオンを引き込むための電気バイアスを供給しない、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  15. 　生成される前記プラズマは、容量結合型プラズマまたは誘導結合型プラズマである、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  16. 　生成される前記プラズマは、容量結合型プラズマであり、
    　前記基板は、基板支持体に支持され、
    　プラズマ生成用の高周波電力は、前記基板支持体に供給される、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  17. 　前記マスクの上部に形成される前記保護層の厚さは、前記マスクの側壁に形成される前記保護層の厚さよりも大きい、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  18. 　前記マスクの側壁に形成される前記保護層の厚さは、前記開口の上部から深さ方向に向かって薄くなる、
    　請求項１７に記載のエッチング方法。
  19. 　前記基板は、ロジックデバイス向け基板である、
    　請求項１または２に記載のエッチング方法。
  20. 　請求項１または２に記載のエッチング方法を含む半導体装置の製造方法。
  21. 　請求項１または２に記載のエッチング方法をプラズマ処理装置に実行させるエッチングプログラム。
  22. 　プラズマ処理装置であって、
    　チャンバと、
    　前記チャンバ内に配置された基板支持体と、
    　前記チャンバ内にガスを供給するガス供給口と、
    　前記チャンバ内においてプラズマを生成するプラズマ生成部と、
    　制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、
    　シリコン含有層を含むエッチング対象層と、前記エッチング対象層の上に金属を含むマスクを備える基板を前記基板支持体に提供する工程と、
    　金属含有ガスを含む処理ガスを供給する工程と、
    　前記処理ガスからプラズマを生成し、前記マスクを介して前記エッチング対象層をエッチングするとともに、前記マスクの上部および側壁に金属を含有する保護層を形成する工程と、を実行する、
    　プラズマ処理装置。
  23. 　前記保護層を形成する工程において、イオンを引き込むための電気バイアスを供給し、
    　前記電気バイアスの電圧は、－５００Ｖ以上０Ｖ以下である、
    　請求項２２に記載のプラズマ処理装置。
  24. 　前記保護層を形成する工程において、イオンを引き込むための電気バイアスを供給しない、
    　請求項２２に記載のプラズマ処理装置。
  25. 　生成される前記プラズマは、容量結合型プラズマまたは誘導結合型プラズマである、
    　請求項２２に記載のプラズマ処理装置。
  26. 　生成される前記プラズマは、容量結合型プラズマであり、
    　前記基板は、前記基板支持体に支持され、
    　プラズマ生成用の高周波電力は、前記基板支持体に供給される、
    　請求項２２に記載のプラズマ処理装置。
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