TW202320165A - 蝕刻方法、半導體裝置之製造方法、蝕刻程序及電漿處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之蝕刻方法具有以下工序：提供基板，該基板具備包括含矽之層的蝕刻對象層、及於蝕刻對象層之上具有由側壁規定之開口之包含金屬的遮罩；供給包括含金屬之氣體之處理氣體；以及自處理氣體產生電漿，於遮罩之上部及側壁形成含有金屬之保護層，並且經由開口對蝕刻對象層進行蝕刻。

Description

蝕刻方法、半導體裝置之製造方法、蝕刻程序及電漿處理裝置

本發明係關於一種蝕刻方法、半導體裝置之製造方法、蝕刻程式及電漿處理裝置。

提出有如下方法：於使用包含碳與氟之氣體等電漿對氧化膜等絕緣膜進行蝕刻時，為了抑制於蝕刻中因局部性之帶電而產生之形狀異常，而藉由對蝕刻氣體添加WF ₆氣體來形成導電層。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平9-50984號公報

本發明提供一種可提高含金屬之遮罩之選擇比之蝕刻方法、半導體裝置之製造方法、蝕刻程式及電漿處理裝置。 [解決問題之技術手段]

本發明之一態樣之蝕刻方法具有以下工序：提供基板，該基板具備包括含矽之層的蝕刻對象層、及於蝕刻對象層之上具有由側壁規定之開口之包含金屬的遮罩；供給包括含金屬之氣體之處理氣體；以及自處理氣體產生電漿，於遮罩之上部及側壁形成含有金屬之保護層，並且經由開口對蝕刻對象層進行蝕刻。 [發明之效果]

根據本發明，可提高含金屬之遮罩之選擇比。

以下，基於圖式，對所揭示之蝕刻方法、半導體裝置之製造方法、蝕刻程式及電漿處理裝置之實施方式詳細地進行說明。再者，並不藉由以下之實施方式來限定揭示技術。

於介電膜之蝕刻中，例如於使用碳化鎢(WC)等含金屬之遮罩之情形時，存在含金屬之遮罩被蝕刻而選擇比(介電膜之蝕刻速率/含金屬之遮罩之蝕刻速率)降低之情形。若半導體製程之微細化不斷發展，則存在含金屬之遮罩之選擇比之降低成為問題之情形。因此，期待提高含金屬之遮罩之選擇比。

[電漿處理裝置10之構成] 圖1係表示本發明之一實施方式中之電漿處理裝置之一例的概略剖視圖。圖1所示之電漿處理裝置10係電容耦合型電漿處理裝置。電漿處理裝置10具備腔室12。腔室12具有大致圓筒形狀。腔室12提供其內部空間作為處理空間12c。腔室12例如由鋁形成。對腔室12之內壁面實施具有耐電漿性之處理。例如，對腔室12之內壁面實施有陽極氧化處理。腔室12電性地接地。

又，於腔室12之側壁形成有通路12p。作為被處理體之一例之晶圓(基板)W於搬入至處理空間12c時，又，於自處理空間12c搬出時，通過通路12p。該通路12p能夠藉由閘閥12g而開閉。

於腔室12之底部上設置有支持部13。支持部13由絕緣材料形成。支持部13具有大致圓筒形狀。支持部13於處理空間12c內，自腔室12之底部向鉛直方向延伸。支持部13支持載台14。載台14設置於處理空間12c內。載台14為載置台及基板支持體之一例。

載台14具有下部電極18及靜電吸盤20。載台14可進而具備電極板16。電極板16例如由鋁之類的導體形成，且具有大致圓盤形狀。下部電極18設置於電極板16上。下部電極18例如由鋁之類的導體形成，且具有大致圓盤形狀。下部電極18電性地連接於電極板16。

靜電吸盤20設置於下部電極18上。於靜電吸盤20之上表面之上載置晶圓W。靜電吸盤20具有由介電體形成之本體。於靜電吸盤20之本體內設置有膜狀之電極。靜電吸盤20之電極經由開關而連接於直流電源22。若對靜電吸盤20之電極施加來自直流電源22之電壓，則於靜電吸盤20與晶圓W之間產生靜電引力。藉由所產生之靜電引力而將晶圓W吸引至靜電吸盤20，且由該靜電吸盤20保持。

於下部電極18之周緣部上，以包圍晶圓W之邊緣之方式配置聚焦環FR。聚焦環FR為邊緣環之一例，係為了提高蝕刻之均勻性而設置。聚焦環FR可由矽、碳化矽、或石英形成，但並不限定於此。

於下部電極18之內部設置有流路18f。自設置於腔室12之外部之冷卻器單元26經由配管26a對流路18f供給熱交換介質(例如冷媒)。供給至流路18f之熱交換介質經由配管26b而返回至冷卻器單元26。於電漿處理裝置10中，載置於靜電吸盤20上之晶圓W之溫度藉由熱交換介質與下部電極18之熱交換而調整。

於電漿處理裝置10設置有氣體供給管線28。氣體供給管線28將來自傳熱氣體供給機構之傳熱氣體例如He氣體供給至靜電吸盤20之上表面與晶圓W之背面之間。

電漿處理裝置10進而具備上部電極30。上部電極30設置於載台14之上方。上部電極30介隔構件32而支持於腔室12之上部。構件32由具有絕緣性之材料形成。上部電極30可包含頂板34及支持體36。頂板34之下表面為處理空間12c側之下表面，劃分形成處理空間12c。頂板34可由焦耳熱較少之低電阻之導電體或半導體形成。於頂板34形成有複數個氣體噴出孔34a。複數個氣體噴出孔34a於頂板34之板厚方向貫通該頂板34。

支持體36係支持頂板34且使其裝卸自如，例如可由鋁之類的導電性材料形成。於支持體36之內部設置有氣體擴散室36a。自氣體擴散室36a向下方延伸有分別與複數個氣體噴出孔34a連通之複數個氣體通流孔36b。於支持體36形成有對氣體擴散室36a導入處理氣體之氣體導入口36c。於氣體導入口36c連接有氣體供給管38。氣體導入口36c為對腔室12內供給氣體之氣體供給口之一例。

於氣體供給管38經由閥群42及流量控制器群44而連接有氣體源群40。氣體源群40包含複數個氣體源。複數個氣體源包含構成蝕刻處理等中利用之處理氣體之複數個氣體源。閥群42包含複數個開閉閥。流量控制器群44包含複數個流量控制器。複數個流量控制器之各者為質量流量控制器或壓力控制式之流量控制器。氣體源群40之複數個氣體源經由閥群42之對應之閥、及流量控制器群44之對應之流量控制器而連接於氣體供給管38。

於電漿處理裝置10中，沿著腔室12之內壁裝卸自如地設置有遮罩46。遮罩46亦設置於支持部13之外周。遮罩46防止蝕刻副產物附著於腔室12。遮罩46例如可藉由將Y ₂O ₃等陶瓷被覆於鋁材而構成。

於支持部13與腔室12之側壁之間設置有擋板48。擋板48例如藉由將Y ₂O ₃等陶瓷被覆於鋁製之母材而構成。於擋板48形成有複數個貫通孔。於擋板48之下方且腔室12之底部設置有排氣口12e。於排氣口12e經由排氣管52而連接有排氣裝置50。排氣裝置50具有壓力控制閥及渦輪分子泵之類的真空泵。

電漿處理裝置10進而具備第1高頻電源62及第2高頻電源64。第1高頻電源62係產生電漿產生用之第1高頻之電源。第1高頻之頻率例如為27 MHz～100 MHz之範圍內之頻率。第1高頻電源62經由匹配器66及電極板16而連接於下部電極18。匹配器66具有用以使第1高頻電源62之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之輸入阻抗匹配之電路。再者，第1高頻電源62亦可經由匹配器66而連接於上部電極30。又，第1高頻電源62為電漿產生部之一例。

第2高頻電源64係產生用以將離子饋入至晶圓W之第2高頻之電源。第2高頻之頻率低於第1高頻之頻率。第2高頻之頻率例如為400 kHz～13.56 MHz之範圍內之頻率。第2高頻電源64經由匹配器68及電極板16而連接於下部電極18。匹配器68具有用以使第2高頻電源64之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之輸入阻抗匹配之電路。

電漿處理裝置10可進而具備直流電源部70。直流電源部70連接於上部電極30。直流電源部70產生負的直流電壓，且能夠將該直流電壓賦予至上部電極30。

電漿處理裝置10可進而具備控制部80。控制部80可係具備處理器、記憶部、輸入裝置、顯示裝置等之電腦。控制部80對電漿處理裝置10之各部進行控制。於控制部80中，操作員可使用輸入裝置進行指令之輸入操作等以管理電漿處理裝置10。又，於控制部80中，可藉由顯示裝置而將電漿處理裝置10之運轉情況可視化顯示。進而，於控制部80之記憶部，儲存有用以藉由處理器而控制電漿處理裝置10中執行之各種處理之控制程式及製程配方資料。藉由控制部80之處理器執行控制程式來根據製程配方資料對電漿處理裝置10之各部進行控制，而於電漿處理裝置10中執行所期望之處理。

例如，控制部80對電漿處理裝置10之各部進行控制以進行下述蝕刻方法。若列舉詳細之一例，則控制部80執行提供晶圓(基板)W之工序，該晶圓(基板)W具備包括含矽之層之蝕刻對象層、及於蝕刻對象層之上具有由側壁規定之開口之包含金屬的遮罩。又，控制部80執行供給包括含金屬之氣體之處理氣體之工序。又，控制部80執行如下工序，即，自處理氣體產生電漿，於遮罩之上部及側壁形成含有金屬之保護層，並且經由開口對蝕刻對象層進行蝕刻。

[處理對象之基板] 接下來，使用圖2及圖3對蝕刻處理對象之基板進行說明。圖2係模式性地表示藉由本實施方式之電漿處理裝置而蝕刻之基板之構造之一例的圖。圖2所示之晶圓W於矽基板101上具有含矽之層102及遮罩103。作為含矽之層(含矽之膜)102，例如可列舉氧化矽層(SiO ₂)、氮化矽層(SiN)、及Low-k層等。再者，含矽之層102係含矽之介電層之一例。作為Low-k層，例如可列舉SiOC層。再者，含矽之層102亦可為包含氧化矽層與Low-k層、氧化矽層與氮化矽層、或氮化矽層與Low-k層之積層構造。再者，含矽之層102係蝕刻對象層之一例。

遮罩103為形成有具有特定圖案之開口、例如由側壁規定之梳狀之開口之遮罩圖案的層。遮罩103例如為含金屬之遮罩。含金屬之遮罩之例子包含鎢、碳化鎢(WC)、鉬或氮化鈦(TiN)。遮罩103之開口間之間距例如為30 nm左右，線CD(Critical Dimension，臨界尺寸)例如為10 nm左右。又，遮罩103之厚度例如為20 nm左右，含矽之層102之厚度例如為200 nm左右。再者，於本實施方式中，作為處理對象之晶圓W假定針對邏輯元件之基板。又，作為處理對象之晶圓W，亦可為針對邏輯元件以外之用途，例如，亦能夠應用於形成有縱橫比30以上之高縱橫比之針對記憶體之基板。

又，作為遮罩103中所包含之金屬或金屬之化合物，亦包含上述例在內，例如，可列舉鎢(W)、碳化鎢(WCα(α為超過0之實數，例如，α＝1))、矽化鎢(WSiβ(β為超過0之實數，例如，β＝1或2))、鈦(Ti)、氮化鈦(TiNγ(γ為超過0之實數，例如，γ＝1))、氮化鉭(TaNδ(δ為超過0之實數，例如，δ＝1))、碳化鉬(MoεC(ε為超過0之實數，例如，ε＝1或2))、氮化鉬(MoζN(ζ為超過0之實數，例如，ζ＝1或2))、矽化鉬(MoSiη(η為超過0之實數，例如，η＝1或2))、硼化鉬(MoBΘ(Θ為超過0之實數，例如，Θ＝1、2或3))、氧化鉬(MoOι(ι為超過0之實數，例如，ι＝1、2或3))、錸(Re)、氧化錸(ReOκ(κ為超過0之實數，例如，κ＝1、2或3))、及氮化錸(ReNλ(λ為超過0之實數，例如，λ＝1或2))。遮罩103中亦可包含鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、及錸(Re)之類的金屬元素。進而，遮罩103中亦可包含氮化硼(BN)。遮罩103中亦可包含硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、矽(Si)、磷(P)、及硫(S)之類的非金屬元素。

圖3係模式性地表示本實施方式中之基板之蝕刻之進行之一例的圖。於本實施方式中，如圖3之狀態104～106所示，進行晶圓W之含矽之層102之蝕刻。狀態104係蝕刻之開始前之狀態。狀態105表示蝕刻進行中之狀態，於遮罩103之上部(上表面)及側壁形成含有鎢之保護層107，且經由遮罩103之開口而形成槽108。此時，保護層107較薄地沈積於遮罩103之側壁，且較厚地沈積於遮罩103之上部。即，形成於遮罩103之上部之保護層107之厚度，大於形成於遮罩103之側壁之保護層的厚度。例如，遮罩103之側壁之保護層107之厚度為1 nm左右，上部相對於側壁之膜厚比(上部之膜厚/側壁之膜厚)亦可為2以上且未達5。於另一例中，上部相對於側壁之膜厚比(上部之膜厚/側壁之膜厚)亦可為5以上。又，於另一例中，上部相對於側壁之膜厚比(上部之膜厚/側壁之膜厚)亦可為未達2。又，形成於遮罩103之側壁之保護層107之厚度，亦可以自遮罩103之開口之上部朝向深度方向變薄的方式形成。再者，藉由蝕刻工序，形成於遮罩103之上部之保護層107之厚度亦可為形成於遮罩103之側壁之保護層的厚度以下。狀態106係自狀態105進一步進行蝕刻而槽108到達至矽基板101之狀態。若進行蝕刻直至狀態106為止，則判定為獲得特定形狀(一例中，為特定之縱橫比)而結束蝕刻。再者，於圖3中，省略了2個槽108以外之蝕刻之情況。

[蝕刻方法] 接下來，對本實施方式之蝕刻方法進行說明。圖4係表示本實施方式中之蝕刻處理之一例之流程圖。

於本實施方式之蝕刻方法中，控制部80進行控制以打開閘閥12g。然後，對腔室12內搬入於含矽之層102之上部形成有遮罩103之晶圓W，並載置於載台14之靜電吸盤20上。藉由對靜電吸盤20內之吸附電極(未圖示)施加直流電壓而將晶圓W保持於靜電吸盤20上。然後，控制部80進行控制以關閉閘閥12g，藉由對排氣裝置50進行控制，而以處理空間12c之環境成為特定之真空度之方式將氣體自處理空間12c排出。又，控制部80藉由對未圖示之溫度調節模組進行控制，而以晶圓W之溫度成為特定之溫度的方式進行溫度調整(步驟S1)。

接下來，控制部80進行控制以開始供給處理氣體(步驟S2)。控制部80進行控制，以將WF ₆、C ₄F ₆、O ₂及Ar之混合氣體(以下，稱為WF ₆/C ₄F ₆/O ₂/Ar氣體)作為含有含鎢之氣體之處理氣體而供給至氣體導入口36c。再者，以C ₄F ₆為一例之含有碳及氟之氣體，亦可為包含氟碳氣體及氫氟碳氣體中之1種或複數種氣體之氣體。即，含有碳及氟之氣體為包含C _xH _yF _z(x、z為1以上之整數，y為0以上之整數)之氣體。C _xH _yF _z為C ₂F ₄、CF ₄、C ₃F ₄、C ₃F ₈、C ₄F ₈、C ₄F ₆、C ₅F ₈、CH ₂F ₂、CH ₂F ₃、CHF ₃、CH ₃F等具有碳-氟鍵之化合物。又，含氧氣體亦可為CO氣體、CO ₂氣體等。再者，處理氣體中亦可不含有O ₂等含氧氣體。又，Ar氣體亦可為其他稀有氣體，例如Xe氣體，亦可代替稀有氣體而為N ₂氣體等惰性氣體。

再者，處理氣體並不限定為包括含鎢之氣體之處理氣體，亦可為包含其他之含金屬之氣體的處理氣體。作為含金屬之氣體，除了上述之六氟化鎢(WF ₆)氣體以外，例如，可列舉六溴化鎢(WBr ₆)氣體、六氯化鎢(WCl ₆)氣體、WF ₅Cl氣體、六羰基鎢(W(CO) ₆)氣體、四氯化鈦(TiCl ₄)氣體、五氟化鉬(MoF ₅)氣體、六氟化釩(VF ₆)氣體、六氟化鉑(PtF ₆)氣體、四氟化鉿(HfF ₄)氣體、及五氟化鈮(NbF ₅)氣體。又，含金屬之氣體亦可為含金屬鹵素之氣體。進而，含金屬之氣體亦可包含鎢、鈦、鉬、釩、鉑、鉿、鈮、鉭、及錸之類的金屬元素。

處理氣體於供給至氣體導入口36c之後，供給至氣體擴散室36a而擴散。處理氣體於在氣體擴散室36a擴散之後，經由複數個氣體噴出孔34a以簇射狀供給至腔室12之處理空間12c而導入至處理空間12c。

控制部80藉由對第1高頻電源62進行控制，而將電漿產生用之高頻電力(第1高頻電力)供給至下部電極18。即，於處理空間12c中，藉由電漿產生用之高頻電力而自處理氣體產生電漿。此處，電漿產生用之高頻電力未達5 kW，較佳為5.6 W/cm ²以下。藉由所產生之電漿而對晶圓W進行電漿處理。即，控制部80進行控制，以對腔室12內供給電漿產生用之高頻電力而自處理氣體產生電漿，並經由遮罩103而對含矽之層102進行蝕刻處理(步驟S3)。再者，於本實施方式中，未供給來自第2高頻電源64之電性偏壓之電壓(第2高頻電力)，但電漿中之離子等藉由供給至下部電極18之電漿產生用之高頻電力，而向晶圓W側饋入來進行蝕刻處理。

控制部80基於自電漿處理裝置10之未圖示之感測器取得之資訊、與製程配方對應之處理時間等，藉由步驟S3而判定是否獲得特定之形狀(步驟S4)。控制部80於判定為未獲得特定之形狀之情形時(步驟S4：否)，將處理返回至步驟S3。另一方面，控制部80於判定為獲得特定之形狀之情形時(步驟S4：是)，結束處理。

控制部80於結束處理之情形時進行控制，以停止供給處理氣體。又，控制部80進行控制，以向靜電吸盤20施加正負相反之直流電壓而去靜電，晶圓W自靜電吸盤20剝離。控制部80進行控制以打開閘閥12g。將晶圓W經由通路12p而自腔室12之處理空間12c搬出。

再者，所搬出之晶圓W藉由其他基板處理裝置等而進行遮罩103之去除、作為接觸墊發揮功能之導電材料之形成等。即，製造使用了應用上述蝕刻方法之晶圓W之半導體裝置。

[實驗結果] 繼而，使用圖5至圖7對實驗結果進行說明。圖5係表示本實施方式與參考例中之實驗結果之一例之圖。圖5係處理氣體中未添加WF ₆之參考例、及與處理氣體中添加WF ₆之本實施方式對應的實施例中之實驗結果。又，處理條件使用下述處理條件。又，於晶圓W中，含矽之層102使用氧化矽層(SiO ₂)。又，遮罩103使用碳化鎢(WC)。

＜處理條件＞ 第1高頻電力(40 MHz)：300 W 第2高頻電力(400 kHz)：0 W 處理氣體          參考例：C ₄F ₆/O ₂/Ar氣體 實施例：WF ₆/C ₄F ₆/O ₂/Ar氣體 (WF ₆之流量比為1%以下) 處理時間：30秒

如圖5所示，遮罩103之殘留量於參考例中為12.5 nm，相對於此，於實施例中為14.8 nm。遮罩103之損耗(消耗量)於參考例中為3.9 nm，相對於此，於實施例中減少為1.6 nm。蝕刻量以成為大致相同之深度之方式一致，參考例為15.9 nm，實施例為15.7 nm。遮罩選擇比於參考例中為4.1，相對於此，於實施例中改善了2倍以上，為9.8。

圖6係表示六氟化鎢氣體之流量與遮罩選擇比之關係之一例的圖。圖6之曲線圖110表示圖5之實驗結果中之WF ₆氣體之流量與遮罩選擇比之關係。如曲線圖110所示，於WF ₆氣體之添加流量為0 sccm之參考例中，WC遮罩選擇比為4.1，於WF ₆氣體之添加流量為5 sccm之實施例中，WC遮罩選擇比為9.8。即，藉由將WF ₆氣體添加至處理氣體，可提高(改善)作為含金屬之遮罩之碳化鎢(WC)之遮罩103與作為氧化矽層之含矽之層102的選擇比。又，WF ₆氣體之流量相對於處理氣體之總流量之比率(流量比)較佳為10%以下，更佳為5%以下，進而較佳為1%以下。

接下來，說明電性偏壓之電壓對遮罩選擇比之影響。圖7係表示偏壓電壓與遮罩選擇比之關係之一例的圖。於圖7所示之曲線圖111中，表示了於對處理氣體添加WF ₆氣體之情形時，不供給電性偏壓之電壓(於圖7中，表示為偏壓電壓)(0 V)之情形時與供給電性偏壓之電壓(-500 V)之情形時的WC遮罩選擇比。又，於曲線圖111中，作為參考，表示了不對處理氣體添加WF ₆氣體之情形時，且不供給偏壓電壓(0 V)之情形時之WC遮罩選擇比。如曲線圖111所示，可知於不供給偏壓電壓(0 W)之情形時，若添加WF ₆氣體則WC遮罩選擇比得到改善。另一方面，可知於供給偏壓電壓(-500 V)之情形時，即便添加WF ₆氣體，WC遮罩選擇比亦得不到改善。即，可知偏壓電壓較小時，WC遮罩選擇比之改善效果較大。

再者，於蝕刻處理中，為了蝕刻速度之提高等，亦可自第2高頻電源64將用以饋入離子之電性偏壓之電壓供給至下部電極18。於該情形時，電性偏壓之電壓較佳為-500 V以上0 V以下。

如上述本實施方式所示，於對處理氣體添加特定量之WF ₆，而且不供給偏壓電壓或者供給低偏壓電壓之情形時，遮罩選擇比提高。WF ₆由於金屬元素彼此之親和性較高，故而較作為含矽之層(氧化矽層、氮化矽層及Low-k層等)之被蝕刻層更容易沈積於含金屬之遮罩上。另一方面，於不供給偏壓電壓或者供給低偏壓電壓之情形時，由於入射至基板之離子能量為0或者變低，故而沈積物之蝕刻得到抑制。藉由此種WF ₆之添加及偏壓電壓之控制之相互作用，而具有WF ₆更沈積於含金屬之遮罩上之效果，因此，遮罩選擇比提高。再者，因含有作為與WF ₆中含有之鎢相同種類之金屬之鎢的遮罩而金屬元素彼此之鍵結變得更強，即便為不同種類之金屬彼此亦具有此種效果。於另一例中，亦可使用包括含有鎢之氣體之處理氣體作為添加氣體，經由含有鎢以外之金屬之遮罩而對被蝕刻層進行蝕刻，亦可使用包括含有鎢以外之金屬之氣體之處理氣體作為添加氣體，經由含有鎢之遮罩而對被蝕刻層進行蝕刻。此外，亦可使用包括含有鎢以外之金屬之氣體之處理氣體作為添加氣體，經由含有鎢以外之金屬之遮罩而對被蝕刻層進行蝕刻。即，遮罩103中所包含之金屬與含金屬之氣體中所包含之金屬既可為相同的金屬，亦可為不同的金屬。於該等情形時亦同樣地可提高遮罩選擇比。

又，於上述實施方式中，使用對下部電極18供給電漿產生用之高頻電力與偏壓電壓之類型之電容耦合型電漿處理裝置即電漿處理裝置10，但並不限定於此。例如，亦可使用對上部電極30供給電漿產生用之高頻電力、對下部電極18供給偏壓電壓之類型之電容耦合型電漿處理裝置。

以上，根據本實施方式，控制部80控制裝置各部，執行提供基板(晶圓W)之工序，該基板(晶圓W)具備包括含矽之層102之蝕刻對象層、及於蝕刻對象層之上具有由側壁規定之開口之包含金屬的遮罩103。控制部80控制裝置各部，執行供給包括含金屬之氣體之處理氣體之工序。控制部80控制裝置各部，執行自處理氣體產生電漿，於遮罩103之上部及側壁形成含有金屬之保護層，並且經由開口對蝕刻對象層進行蝕刻之工序。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，遮罩103包含選自由鎢、鈦、鉭、鉬、及錸所組成之群之至少一種金屬元素。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，遮罩103包含選自由硼、碳、氮、氧、矽、磷、及硫所組成之群之至少一種非金屬元素。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，遮罩103包含選自由鎢、碳化鎢、矽化鎢、鈦、氮化鈦、氮化鉭、碳化鉬、氮化鉬、矽化鉬、硼化鉬、氧化鉬、錸、氧化錸、氮化錸所組成之群之至少一種。其結果，可提高(改善)包含選自由鎢、碳化鎢、矽化鎢、鈦、氮化鈦、氮化鉭、碳化鉬、氮化鉬、矽化鉬、硼化鉬、氧化鉬、錸、氧化錸、氮化錸所組成之群之至少一種的遮罩103、與含矽之層102之選擇比。

又，根據本實施方式，含金屬之氣體為含金屬鹵素之氣體。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，含金屬之氣體包含選自由鎢、鈦、鉬、釩、鉑、鉿、鈮、鉭、及、錸所組成之群之至少一種金屬元素。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，含金屬之氣體包含選自由六氟化鎢(WF ₆)氣體、六溴化鎢(WBr ₆)氣體、六氯化鎢(WCl ₆)氣體、WF ₅Cl氣體、六羰基鎢(W(CO) ₆)氣體、四氯化鈦氣體、五氟化鉬氣體、六氟化釩氣體、六氟化鉑氣體、四氟化鉿氣體、及五氟化鈮氣體所組成之群之至少一種氣體。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，遮罩103中所包含之金屬與含金屬之氣體中所包含之金屬為相同的金屬。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，遮罩103中所包含之金屬與含金屬之氣體中所包含之金屬為不同的金屬。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，處理氣體包含CxHyFz(x、z為1以上之整數，y為0以上之整數)氣體。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，CxHyFz氣體包含選自由CF ₄、C ₃F ₈、C ₄F ₈、C ₄F ₆、C ₅F ₈、CH ₂F ₂、CHF ₃、CH ₃F所組成之群之至少一種氣體。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，處理氣體進而包括含氧之氣體。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，控制部80於蝕刻工序中供給用以饋入離子之電性偏壓，電性偏壓之電壓為-500 V以上0 V以下。其結果，於對上部電極30供給電漿產生用之高頻電力之類型之電容耦合型電漿處理裝置中，亦可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，於蝕刻之工序中，不供給用以饋入離子之電性偏壓。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，所產生之電漿係電容耦合型電漿或感應耦合型電漿。其結果，可提高包含金屬之遮罩103之選擇比。

又，根據本實施方式，所產生之電漿為電容耦合型電漿，基板保持於基板支持體(載台14)，對基板支持體供給電漿產生用之高頻電力。其結果，藉由利用供給至載台14之下部電極18之電漿產生用之高頻電力來對晶圓W饋入離子等，而可進行蝕刻。

又，根據本實施方式，使形成於遮罩之上部之保護層之厚度，大於形成於遮罩之側壁之保護層的厚度。其結果，可提高包含金屬之遮罩之選擇比。

又，根據本實施方式，使形成於遮罩之側壁之保護層之厚度，自開口之上部朝向深度方向變薄。其結果，可提高包含金屬之遮罩之選擇比。

又，根據本實施方式，基板為針對邏輯元件之基板。其結果，可進行適合於邏輯元件之蝕刻。

又，根據本實施方式，提供應用了上述蝕刻方法之半導體裝置之製造方法。其結果，可製造半導體裝置。

又，根據本實施方式，提供使電漿處理裝置執行上述蝕刻方法之蝕刻程式。其結果，可利用電漿處理裝置執行上述蝕刻方法。

應認為此次所揭示之實施方式於所有方面為例示，而並非限制性者。上述實施方式亦可於不脫離隨附之申請專利範圍及其主旨之情況下以各種形態進行省略、置換、變更。

又，於上述實施方式中，以使用電容耦合型電漿對晶圓W進行蝕刻等處理之電漿處理裝置10為例進行了說明，但揭示之技術並不限定於此。只要為使用電漿對晶圓W進行處理之裝置，則電漿源並不限定於電容耦合電漿，例如，可使用感應耦合電漿、微波電漿、磁控電漿等任意之電漿源。

關於以上之實施方式，進而揭示以下之附記。

(附記1)一種蝕刻方法，其具有以下工序： 提供基板，該基板具備包括含矽之層的蝕刻對象層、及於上述蝕刻對象層之上具有由側壁規定之開口之包含金屬的遮罩； 供給包括含金屬之氣體之處理氣體；以及 自上述處理氣體產生電漿，於上述遮罩之上部及上述側壁形成含有金屬之保護層，並且經由上述開口對上述蝕刻對象層進行蝕刻。

(附記2)如附記1之蝕刻方法，其中 上述遮罩包含選自由鎢、鈦、鉭、鉬、及錸所組成之群之至少一種金屬元素。

(附記3)如附記1或2之蝕刻方法，其中 上述遮罩包含選自由硼、碳、氮、氧、矽、磷、及硫所組成之群之至少一種非金屬元素。

(附記4)如附記1至3中任一項之蝕刻方法，其中 上述遮罩包含選自由鎢、碳化鎢、矽化鎢、鈦、氮化鈦、氮化鉭、碳化鉬、氮化鉬、矽化鉬、硼化鉬、氧化鉬、錸、氧化錸、氮化錸所組成之群之至少一種。

(附記5)如附記1至4中任一項之蝕刻方法，其中 上述含金屬之氣體為含有金屬鹵素之氣體。

(附記6)如附記1至5中任一項之蝕刻方法，其中 上述含金屬之氣體包含選自由鎢、鈦、鉬、釩、鉑、鉿、鈮、鉭、及錸所組成之群之至少一種金屬元素。

(附記7)如附記1至5中任一項之蝕刻方法，其中 上述含金屬之氣體包含選自由六氟化鎢氣體、六溴化鎢氣體、六氯化鎢氣體、WF ₅Cl氣體、六羰基鎢氣體、四氯化鈦氣體、五氟化鉬氣體、六氟化釩氣體、六氟化鉑氣體、四氟化鉿氣體、及五氟化鈮氣體所組成之群之至少一種氣體。

(附記8)如附記1至7中任一項之蝕刻方法，其中 上述遮罩中所包含之金屬與上述含金屬之氣體中所包含之金屬為相同的金屬。

(附記9)如附記1至7中任一項之蝕刻方法，其中 上述遮罩中所包含之金屬與上述含金屬之氣體中所包含之金屬為不同的金屬。

(附記10)如附記1至9中任一項之蝕刻方法，其中 上述處理氣體包含CxHyFz(x、z為1以上之整數，y為0以上之整數)氣體。

(附記11)如附記10之蝕刻方法，其中 上述CxHyFz氣體包含選自由CF ₄、C ₃F ₈、C ₄F ₈、C ₄F ₆、C ₅F ₈、CH ₂F ₂、CHF ₃、CH ₃F所組成之群之至少一種氣體。

(附記12)如附記1至11中任一項之蝕刻方法，其中 上述處理氣體進而包括含氧之氣體。

(附記13)如附記1至12中任一項之蝕刻方法，其中 於上述蝕刻之工序中，供給用以饋入離子之電性偏壓， 上述電性偏壓之電壓為-500 V以上0 V以下。

(附記14)如附記1至12中任一項之蝕刻方法，其中 於上述蝕刻之工序中，不供給用以饋入離子之電性偏壓。

(附記15)如附記1至14中任一項之蝕刻方法，其中 所產生之上述電漿係電容耦合型電漿或感應耦合型電漿。

(附記16)如附記1至15中任一項之蝕刻方法，其中 所產生之上述電漿係電容耦合型電漿， 上述基板支持於基板支持體， 電漿產生用之高頻電力供給至上述基板支持體。

(附記17)如附記1至16中任一項之蝕刻方法，其中 形成於上述遮罩之上部之上述保護層之厚度，大於形成於上述遮罩之側壁之上述保護層的厚度。

(附記18)如附記17之蝕刻方法，其中 形成於上述遮罩之側壁之上述保護層之厚度，自上述開口的上部朝向深度方向變薄。

(附記19)如附記1至18中任一項之蝕刻方法，其中 上述基板係針對邏輯元件之基板。

(附記20)一種半導體裝置之製造方法，其包含如附記1至19中任一項之蝕刻方法。

(附記21)一種蝕刻程式，其使電漿處理裝置執行如附記1至19中任一項之蝕刻方法。

(附記22)一種電漿處理裝置，其具備： 腔室； 基板支持體，其配置於上述腔室內； 氣體供給口，其對上述腔室內供給氣體； 電漿產生部，其於上述腔室內產生電漿；及 控制部； 上述控制部執行以下工序： 將基板提供至上述基板支持體，該基板具備包括含矽之層的蝕刻對象層、及於上述蝕刻對象層之上包含金屬的遮罩； 供給包括含金屬之氣體之處理氣體；及 自上述處理氣體產生電漿，經由上述遮罩對上述蝕刻對象層進行蝕刻，並且於上述遮罩之上部及側壁形成含有金屬之保護層。

(附記23)如附記22之電漿處理裝置，其中 於形成上述保護層之工序中，供給用以饋入離子之電性偏壓， 上述電性偏壓之電壓為-500 V以上0 V以下。

(附記24)如附記22之電漿處理裝置，其中 於形成上述保護層之工序中，不供給用以饋入離子之電性偏壓。

(附記25)如附記22至24中任一項之電漿處理裝置，其中 所產生之上述電漿係電容耦合型電漿或感應耦合型電漿。

(附記26)如附記22至24中任一項之電漿處理裝置，其中 所產生之上述電漿係電容耦合型電漿， 上述基板支持於上述基板支持體， 電漿產生用之高頻電力供給至上述基板支持體。

(附記27)一種蝕刻方法，其具有如下工序： 提供基板，該基板具備包含氧化矽層之蝕刻對象層、及於上述蝕刻對象層之上具備含鎢之遮罩； 供給包括含鎢之氣體之處理氣體；以及 自上述處理氣體產生電漿，經由上述含鎢之遮罩而對上述蝕刻對象層進行蝕刻。

(附記28)一種電漿處理裝置，其具備： 腔室； 基板支持體，其配置於上述腔室內； 電漿產生部，其於上述腔室內產生電漿；以及 控制部； 上述控制部執行以下工序： 將基板提供至上述基板支持體，該基板具備包含氧化矽層之蝕刻對象層、及於上述蝕刻對象層之上具備含鎢之遮罩； 供給包括含鎢之氣體之處理氣體；以及 自上述處理氣體產生電漿，經由上述含鎢之遮罩而對上述蝕刻對象層進行蝕刻。

10:電漿處理裝置 12:腔室 12c:處理空間 12e:排氣口 12g:閘閥 12p:通路 14:載台 16:電極板 18:下部電極 18f:流路 20:靜電吸盤 22:直流電源 26:冷卻器單元 26a:配管 26b:配管 28:氣體供給管線 30:上部電極 32:構件 34:頂板 34a:氣體噴出孔 36:支持體 36a:氣體擴散室 36b:氣體通流孔 36c:氣體導入口 38:氣體供給管 40:氣體源群 42:閥群 44:流量控制器群 46:遮罩 48:擋板 50:排氣裝置 62:第1高頻電源 64:第2高頻電源 66:匹配器 68:匹配器 70:直流電源部 80:控制部 101:矽基板 102:含矽之層 103:遮罩 104:狀態 105:狀態 106:狀態 107:保護層 108:槽 110:曲線圖 111:曲線圖 FR:聚焦環 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S4:步驟 W:晶圓

圖1係表示本發明之一實施方式中之電漿處理裝置之一例的概略剖視圖。 圖2係模式性地表示藉由本實施方式之電漿處理裝置而蝕刻之基板之構造之一例的圖。 圖3係模式性地表示本實施方式中之基板之蝕刻之進行之一例的圖。 圖4係表示本實施方式中之蝕刻處理之一例之流程圖。 圖5係表示本實施方式與參考例中之實驗結果之一例的圖。 圖6係表示六氟化鎢氣體之流量與遮罩選擇比之關係之一例的圖。 圖7係表示偏壓電壓與遮罩選擇比之關係之一例之圖。

S1:步驟

S2:步驟

S3:步驟

S4:步驟

Claims (26)

1. 一種蝕刻方法，其具有以下工序： 提供基板，該基板具備包括含矽之層的蝕刻對象層、及於上述蝕刻對象層之上具有由側壁規定之開口之包含金屬的遮罩； 供給包括含金屬之氣體之處理氣體；以及 自上述處理氣體產生電漿，於上述遮罩之上部及上述側壁形成含有金屬之保護層，並且經由上述開口而對上述蝕刻對象層進行蝕刻。
2. 如請求項1之蝕刻方法，其中 上述遮罩包含選自由鎢、鈦、鉭、鉬、及錸所組成之群之至少一種金屬元素。
3. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 上述遮罩包含選自由硼、碳、氮、氧、矽、磷、及硫所組成之群之至少一種非金屬元素。
4. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 上述遮罩包含選自由鎢、碳化鎢、矽化鎢、鈦、氮化鈦、氮化鉭、碳化鉬、氮化鉬、矽化鉬、硼化鉬、氧化鉬、錸、氧化錸、氮化錸所組成之群之至少一種。
5. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 上述含金屬之氣體為含有金屬鹵素之氣體。
6. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 上述含金屬之氣體包含選自由鎢、鈦、鉬、釩、鉑、鉿、鈮、鉭、及錸所組成之群之至少一種金屬元素。
7. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 上述含金屬之氣體包含選自由六氟化鎢氣體、六溴化鎢氣體、六氯化鎢氣體、WF ₅Cl氣體、六羰基鎢氣體、四氯化鈦氣體、五氟化鉬氣體、六氟化釩氣體、六氟化鉑氣體、四氟化鉿氣體、及五氟化鈮氣體所組成之群之至少一種氣體。
8. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 上述遮罩中所包含之金屬與上述含金屬之氣體中所包含之金屬為相同的金屬。
9. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 上述遮罩中所包含之金屬與上述含金屬之氣體中所包含之金屬為不同的金屬。
10. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 上述處理氣體包含CxHyFz(x、z為1以上之整數，y為0以上之整數)氣體。
11. 如請求項10之蝕刻方法，其中 上述CxHyFz氣體包含選自由CF ₄、C ₃F ₈、C ₄F ₈、C ₄F ₆、C ₅F ₈、CH ₂F ₂、CHF ₃、CH ₃F所組成之群之至少一種氣體。
12. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 上述處理氣體進而包括含氧之氣體。
13. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 於上述蝕刻之工序中，供給用以饋入離子之電性偏壓， 上述電性偏壓之電壓為-500 V以上0 V以下。
14. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 於上述蝕刻之工序中，不供給用以饋入離子之電性偏壓。
15. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 所產生之上述電漿係電容耦合型電漿或感應耦合型電漿。
16. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 所產生之上述電漿係電容耦合型電漿， 上述基板支持於基板支持體， 電漿產生用之高頻電力供給至上述基板支持體。
17. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 形成於上述遮罩之上部之上述保護層之厚度，大於形成於上述遮罩之側壁之上述保護層的厚度。
18. 如請求項17之蝕刻方法，其中 形成於上述遮罩之側壁之上述保護層之厚度，自上述開口的上部朝向深度方向變薄。
19. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中 上述基板係針對邏輯元件之基板。
20. 一種半導體裝置之製造方法，其包含如請求項1或2之蝕刻方法。
21. 一種蝕刻程式，其使電漿處理裝置執行如請求項1或2之蝕刻方法。
22. 一種電漿處理裝置，其具備： 腔室； 基板支持體，其配置於上述腔室內； 氣體供給口，其對上述腔室內供給氣體； 電漿產生部，其於上述腔室內產生電漿；及 控制部； 上述控制部執行以下工序： 將基板提供至上述基板支持體，該基板具備包括含矽之層的蝕刻對象層、及於上述蝕刻對象層之上包含金屬的遮罩； 供給包括含金屬之氣體之處理氣體；及 自上述處理氣體產生電漿，經由上述遮罩對上述蝕刻對象層進行蝕刻，並且於上述遮罩之上部及側壁形成含有金屬之保護層。
23. 如請求項22之電漿處理裝置，其中 於形成上述保護層之工序中，供給用以饋入離子之電性偏壓， 上述電性偏壓之電壓為-500 V以上0 V以下。
24. 如請求項22之電漿處理裝置，其中 於形成上述保護層之工序中，不供給用以饋入離子之電性偏壓。
25. 如請求項22之電漿處理裝置，其中 所產生之上述電漿係電容耦合型電漿或感應耦合型電漿。
26. 如請求項22之電漿處理裝置，其中 所產生之上述電漿係電容耦合型電漿， 上述基板支持於上述基板支持體， 電漿產生用之高頻電力供給至上述基板支持體。

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