处理方法和基板处理装置与流程

1.本公开涉及一种处理方法和基板处理装置。


背景技术：

2.例如，专利文献1提出了以下内容：包括使沉积物沉积于孔图案或线图案的凹部的工序和通过蚀刻来去除孔图案或线图案的凸部的工序，来使图案的凹凸减少。
3.例如，专利文献2提出了以下内容：提供已形成图案的光致抗蚀剂掩模，在光致抗蚀剂掩模上配置覆盖膜，在蚀刻层对特征部进行蚀刻来去除掩模。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：美国专利第9922839号说明书
7.专利文献2：日本特开2010
‑
516059号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.本公开提供一种能够抑制掩模图案的偏差并且改善生产率的技术。
10.用于解决问题的方案
11.根据本公开的一个方式，提供一种基板的处理方法，所述基板的处理方法包括以下工序：工序(a)，将在蚀刻对象膜之上具有掩膜的基板提供至载置台；工序(b)，利用包括第一气体和第二气体且所述第一气体相对于所述第二气体的流量比r1被进行了控制的处理气体的等离子体，来使沉积物沉积于所述掩膜；以及工序(c)，利用与所述处理气体为同一气体种类且所述第一气体相对于所述第二气体的流量比r2被控制为r2<r1的处理气体的等离子体，来去除所述掩膜的一部分和/或所述沉积物的一部分，其中，将所述工序(b)和所述工序(c)进行预先决定的次数，来将所述掩膜的图案的侧面的锥角控制为期望的角度。
12.发明的效果
13.根据一个方面，能够抑制掩模图案的偏差并且改善生产率。
附图说明
14.图1是表示一个实施方式所涉及的基板处理装置的一例的纵剖截面图。
15.图2是表示一个实施方式所涉及的基板的处理工序的一例的膜截面图。
16.图3是表示一个实施方式所涉及的基板的处理方法的一例的流程图。
17.图4是表示一个实施方式所涉及的循环数和图案的偏差的实验结果的一例。
18.图5a是用于说明一个实施方式所涉及的图案的锥角的定义的图。
19.图5b是表示一个实施方式所涉及的图案的锥角和图案的偏差的实验结果的一例。
20.图6是表示一个实施方式所涉及的沉积工序和去除工序中的锥角的时间依赖性的实验结果的一例。
21.图7是表示一个实施方式所涉及的沉积工序中的cd的偏差的气体依赖性的实验结果的一例。
22.图8是表示一个实施方式所涉及的气体的流量的切换与锥角的关系的实验结果的一例。
23.图9是表示一个实施方式所涉及的通过调整气体的流量进行的沉积/去除模式的切换的实验结果的一例。
24.图10是概念性地表示一个实施方式所涉及的基板的处理方法所用的处理时间的图。
25.图11a是用于说明一个实施方式所涉及的基板方法和锥角的调整的图。
26.图11b是用于说明一个实施方式所涉及的基板方法和锥角的调整的图。
27.图11c是用于说明一个实施方式所涉及的基板方法和锥角的调整的图。
28.图11d是用于说明一个实施方式所涉及的基板方法和锥角的调整的图。
29.图11e是用于说明一个实施方式所涉及的基板方法和锥角的调整的图。
30.附图标记说明
31.1：基板处理装置；2：处理容器；3：载置台；10：静电吸盘；10a：吸盘电极；11：边缘环；12：基台；12a：制冷剂流路；20：喷淋头；22：气体导入口；23：气体供给源；25：气体供给孔；26：可变直流电源；30：直流电源；32、34：高频电源；33、35：匹配器；36：冷却器；37：传热气体供给源；38：排气装置；40：控制部；102：氧化硅膜；104：soc膜；106：sog膜；108：抗蚀膜；110：保护膜；w：晶圆。
具体实施方式
32.下面，参照附图来说明用于实施本公开的方式。此外，在本说明书和附图中，对实质上相同的结构标注相同的标记，由此有时省略重复的说明。
33.[基板处理装置的整体结构]
[0034]
首先，参照图1来说明基板处理装置1的一例。一个实施方式所涉及的基板处理装置1为电容耦合型的平行板的基板处理装置，具有大致圆筒形的处理容器2。处理容器2的内部为利用等离子体进行等离子体处理例如蚀刻处理、成膜处理的处理室。处理容器2的内表面被进行了铝阳极化处理(阳极氧化处理)。
[0035]
载置台3设置于处理容器2的内部，用于载置作为基板的一例的晶圆w。载置台3例如由铝(al)、钛(ti)、碳化矽(sic)等形成。载置台3被保持于处理容器2的底部，也作为下部电极发挥功能。
[0036]
载置台3具有基台12和基台12上的静电吸盘10。静电吸盘10为在绝缘体10b之间夹着吸盘电极10a的构造。直流电源30与吸盘电极10a连接，响应于开关31的开闭，针对吸盘电极10a进行直流电压的施加和停止施加。当将直流电压施加于吸盘电极10a时，通过库伦力将晶圆w静电吸附于静电吸盘10。
[0037]
边缘环11为圆环状，设置于静电吸盘10的外周侧且晶圆w的周围。边缘环11例如由硅形成，以通过使在晶圆w的上方产生的等离子体的分布区域扩大至晶圆w的外侧来提高等离子体的均匀性的方式发挥功能。边缘环11也被称作聚焦环。
[0038]
制冷剂流路12a形成于基台12的内部。例如冷却水、盐水等冷却制冷剂(以下也称
作“制冷剂”。)从冷却器36输出，从制冷剂入口配管12b流入制冷剂流路12a，从制冷剂出口配管12c流出后返回冷却器36。由此，载置台3被去除热量，被冷却。此外，制冷剂是用于对载置台3进行温度调节的热交换介质的一例。
[0039]
传热气体供给源37使氦气(he)等传热气体通过传热气体供给线路16后供给至静电吸盘10的表面与晶圆w的背面之间。通过在制冷剂流路12a中循环的制冷剂和供给至晶圆w的背面的传热气体来控制静电吸盘10的温度。其结果是，能够将晶圆w控制为规定的温度。
[0040]
高频电源34经由匹配器35而与载置台3连接，向载置台3施加规定频率的用于产生偏置电压的高频电力lf。规定频率例如可以为13.56mhz。匹配器35使负载阻抗与高频电源34的内部(或输出)阻抗匹配。
[0041]
喷淋头20以经由覆盖其外缘部的屏蔽环21将处理容器2的顶部的开口封闭的方式安装。喷淋头20可以由硅形成。高频电源32经由匹配器33而与喷淋头20连接，向喷淋头20施加比第二频率高的第一频率的用于生成等离子体的高频电力hf。第一频率例如可以为60mhz。另外，也可以向载置台3施加高频电力hf。
[0042]
可变直流电源26与喷淋头20连接，向喷淋头20施加负的直流电压(dc)。喷淋头20还作为与载置台3(下部电极)相向的相向电极(上部电极)发挥功能。匹配器33使负载阻抗与高频电源32的内部(或输出)阻抗匹配。
[0043]
气体供给源23经由气体导入口22将在等离子体处理中使用的气体供给至中央侧的扩散室24a和边缘侧的扩散室24b。在中央侧的扩散室24a和边缘侧的扩散室24b的内部扩散后的气体从气体供给孔25导入载置台3。
[0044]
排气口18形成于处理容器2的底面。排气装置38与排气口18连接，对处理容器2内进行排气。由此，处理容器2内被维持为规定的真空度。闸阀17在处理容器2的侧壁将搬送口19进行开闭，用于向处理容器2搬入晶圆w或从处理容器2搬出晶圆w。
[0045]
控制部40控制装置整体的动作。控制部40具有cpu 41、rom 42以及ram 43。cpu 41按照rom 42或ram 43中存储的制程，来控制利用自处理气体生成的等离子体进行的等离子体处理例如蚀刻、成膜等。在制程中，针对工艺条件设定作为装置的控制信息的工艺时间、压力(气体的排气)、高频电力、电压、各种气体的流量、处理容器内温度(上部电极温度、处理容器的侧壁温度、晶圆w温度、静电吸盘温度等)、制冷剂温度等。此外，制程也可以设为以被收容于硬盘、半导体存储器、cd
‑
rom、dvd等便携性的计算机可读存储介质中的状态被安装至规定位置，并被读出。
[0046]
在执行等离子体处理时，控制部40打开闸阀17来从搬送口19搬入晶圆w，并将该晶圆w载置于载置台3。控制部40向吸盘电极10a施加正极性或负极性的直流电压，来将晶圆w吸附于静电吸盘10。
[0047]
控制部40从气体供给源23向处理容器2内供给期望的气体，向喷淋头20施加高频电力hf和负的直流电压，向载置台3施加高频电力lf。由此，在晶圆w的上方自气体生成等离子体，对晶圆w实施等离子体处理。
[0048]
在等离子体处理后，控制部40对吸盘电极10a施加极性的正负与吸附晶圆w时的极性相反的直流电压，来控制对晶圆w的电荷的除电。在除电后，控制部40使晶圆w从静电吸盘10剥落，打开闸阀17来将该晶圆w从搬送口19搬出至处理容器2之外。
[0049]
[图案的微细化]
[0050]
随着形成于晶圆w上的半导体器件不断微细化，布线或接触电阻不断增大。因此布线和接触电阻的偏差会影响半导体器件的性能的偏差，抑制该偏差对于半导体器件的制造变得很重要。
[0051]
因此，在以下说明的一个实施方式所涉及的基板的处理方法中，改善接触孔图案的local critical dimension uniformity(局部关键尺寸均匀性)(以下也记述为“l
‑
cdu”。)。l
‑
cdu表示相邻的接触孔的cd(critical dimension：关键尺寸)尺寸的偏差。另外，作为表示线图案中的图案的偏差的指标的一例，能够列举lwr(line width roughness：线宽粗糙度)、ler(line edge roughness：边缘粗糙度)。
[0052]
[基板处理的工序]
[0053]
参照图2和图3来说明一个实施方式所涉及的基板的处理工序的一例。图2是表示一个实施方式所涉及的基板的处理工序的一例的膜截面图。图3是表示一个实施方式所涉及的基板的处理方法的一例的流程图。图3所示的各步骤的处理由控制部40控制。
[0054]
(初始状态)
[0055]
图2的(a)是表示初始状态的晶圆w上的层叠膜的膜截面图。晶圆w具有依次层叠于硅基板100上的氧化硅膜102、soc膜104(spin on carbon：旋涂碳)、sog膜106(spin on glass：旋涂玻璃)、抗蚀膜108。
[0056]
抗蚀膜108为形成有接触孔的图案(在以下也称作“掩模图案”。)的有机膜，作为被图案化的掩膜发挥功能。sog膜106、soc膜104、氧化硅膜102为蚀刻对象膜的一例。
[0057]
在图3的步骤s1中，控制部40首先将具有图2的(a)的膜构造的晶圆w搬入处理容器2内，并载置于载置台3上准备好。
[0058]
(处理工序)
[0059]
接着，在步骤s2中，控制部40利用h2气体的等离子体或hbr的等离子体对抗蚀膜108进行处理。在图2的(b)中，示出供给h2气体和ar气体的例子。由此，能够对抗蚀膜108的表面进行处理，以使图案形状良好。但是，也可以省略步骤s2的处理。
[0060]
(循环步骤/沉积工序和去除工序)
[0061]
返回图3，接着，控制部40对重复执行步骤s3的沉积工序和步骤s4的去除工序的循环步骤进行控制，以使抗蚀膜108的掩模图案的cd尺寸均匀。具体地说，在步骤s3的沉积工序中，控制部40生成包括第一气体和第二气体的处理气体的等离子体，使沉积物沉积于抗蚀膜108的上表面、侧面以及底面(sog膜106的上表面)。由此，使抗蚀膜108的掩模图案的侧面的锥角增加(增大)。如图5a所示，锥角θ为由通过掩模图案的侧面的切线与通过掩模图案的底部的切线构成的抗蚀膜108的角度。如图2的(c)所示，在抗蚀膜108的上表面、侧面以及底面形成作为有机膜的保护膜110。在图2的(c)中，作为处理气体的一例，供给ch3f气体、co2气体以及ar气体。在步骤s3中，将处理气体中包括的第一气体相对于第二气体的流量比设为“r1”。在图2的(c)的例子中，ch3f/co2＝r1。
[0062]
接着，在步骤s4的去除工序中，控制部40生成与在沉积工序中供给的处理气体为同一气体种类且第一气体相对于第二气体的流量比相比于沉积工序中的流量比r1小的处理气体的等离子体。控制部40利用生成的等离子体，通过修整在沉积工序中沉积的保护膜110来去除该保护膜110的一部分(去除工序)，使抗蚀膜108的掩模图案的侧面的锥角θ减少(减小)。在图2的(d)中，作为处理气体的一例，供给ch3f气体、co2气体以及ar气体。在步骤s4
中，将处理气体中包括的第一气体相对于第二气体的流量比设为“r2”。在图2的(d)的例子中，ch3f/co2＝r2，r2<r1成立。
[0063]
控制部40使上述循环步骤进行一次以上，来将抗蚀膜108的掩模图案的侧面的锥角控制为期望的角度，并消除cd尺寸的偏差。其结果是，如图2的(d)所示，能够通过主要残留于抗蚀膜108的侧面的保护膜110来使抗蚀膜108的掩模图案的cd(例如cd1、cd2)的尺寸均匀。此外，沉积工序相当于利用自包括第一气体和第二气体且第一气体相对于第二气体的流量比为r1的处理气体生成的等离子体来使沉积物沉积于掩膜的工序。去除工序相当于利用自与处理气体为同一气体种类且第一气体相对于第二气体的流量比为r2(r2<r1)的处理气体生成的等离子体来去除掩膜的一部分和/或所述沉积物的一部分的工序。此外，先进行沉积工序和去除工序中的哪一方都可以。
[0064]
接着，在图3的步骤s5中，控制部40判定是否将沉积工序和去除工序这两个步骤(循环步骤)进行了预先决定的次数(以下也称作“循环数”。)。
[0065]
接着，控制部40在判定为未将循环步骤进行预先决定的循环数的情况下，返回步骤s3，重复步骤s3～s5的处理。由此，将抗蚀膜108的掩模图案的侧面的锥角控制为期望的角度，并且使掩模图案的cd尺寸均匀。此外，循环数被预先设定为一次以上。
[0066]
(蚀刻工序)
[0067]
在步骤s5中，控制部40在判定为将循环步骤进行了循环数的情况下，在步骤s6中，对作为蚀刻对象膜之一的sog膜106进行蚀刻。其结果是，如图2的(e)所示，将sog膜106蚀刻为抗蚀膜108的掩模图案。而且，控制部40还对作为蚀刻对象膜之一的soc膜104、氧化硅膜102依次进行蚀刻。由此，如图2的(f)所示，在氧化硅膜102形成cd尺寸(例如cd1、cd2)均匀的接触孔。接着，在图3的步骤s7中，控制部40将晶圆w搬出至处理容器2外，结束这个处理。
[0068]
此外，将被搬出至处理容器2外的晶圆w搬送至灰化装置或湿清洗装置。灰化装置或湿清洗装置去除氧化硅膜102上的soc膜104和晶圆w上的残渣。但是，soc膜104和残渣的去除不限定于此，例如也可以在步骤s6的处理后且步骤s7的处理前在与进行了循环步骤的处理容器2相同的处理容器内通过灰化来进行去除。
[0069]
[工艺条件]
[0070]
对以上说明的基板的处理方法中的各工序的工艺条件进行说明。
[0071]
(处理工序)
[0072]
图3的步骤s2的处理工序的工艺条件如下。
[0073]
气体种类：h2气体、ar气体
[0074]
但是，在处理工序中，不限于上述气体。例如也可以供给hbr气体和ar气体。
[0075]
(沉积工序)
[0076]
步骤s3的沉积工序的工艺条件如下。
[0077]
气体种类：ch3f气体、co2气体、ar气体
[0078]
ch3f气体为在沉积工序中供给的处理气体中包括的第一气体的一例。第一气体也可以包括生成能够通过等离子体来使沉积物沉积于蚀刻对象膜之上的前体的气体。第一气体不限于ch3f气体，例如也可以为c4f8气体、c4f6气体、c5f8气体等碳氟化合物(cf)气体。第一气体也可以为ch4气体、c2h6气体等碳氢化合物(ch)气体、以及ch2f2、chf3等氢氟碳化合物(chf)气体。第一气体也可以使用包括碳氟化合物气体、碳氢化合物气体以及氢氟碳化合物
气体中的至少一方的气体。
[0079]
co2气体为在沉积工序中供给的处理气体中包括的第二气体的一例。第二气体可以包括生成能够去除通过等离子体而沉积于蚀刻对象膜之上的沉积物的前体的气体。第二气体不限于co2气体，也可以至少包括含氧气体。含氧气体可以包括氧(o2)气体、二氧化碳(co2)气体、一氧化碳(co)气体以及臭氧(o3)气体中的至少一方。
[0080]
ar气体为在沉积工序中供给的处理气体中包括的非活性气体的一例。也可以使用n2气体、其它非活性气体来代替ar气体。
[0081]
(去除工序)
[0082]
步骤s4的去除工序的工艺条件如下。
[0083]
气体种类：ch3f气体、co2气体、ar气体
[0084]
也就是说，在去除工序中供给的处理气体与在沉积工序中供给的处理气体为同一气体种类。其中，控制沉积工序中的第一气体相对于第二气体的流量比r1与去除工序中的第一气体相对于第二气体的流量比r2，以使得r2<r1的关系成立。
[0085]
在从沉积工序向去除工序切换时以及从去除工序向沉积工序切换时，控制部40切换第一气体和第二气体中的至少任一种气体的流量。此外，也可以在从沉积工序向去除工序切换时以及从去除工序向沉积工序切换时维持等离子体。
[0086]
(蚀刻工序)
[0087]
接着，步骤s6的蚀刻工序的工艺条件如下。
[0088]
气体种类：ch3f气体、cf4气体
[0089]
但是，在蚀刻工序中，不限于上述气体。
[0090]
[循环数]
[0091]
在沉积工序中，使沉积物不仅沉积于接触孔的上表面和底面，还沉积于侧面。此时，相比于窄的孔的侧面，沉积物在宽的孔的侧面附着得更多(loading效应：负载效应)。在本实施方式中利用该沉积物的loading效应。
[0092]
在去除工序中，均等地去除在沉积工序中附着于接触孔的侧面的沉积物。通过重复该沉积工序和去除工序，能够使接触孔的cd尺寸一致，能够改善l
‑
cdu。
[0093]
图4的曲线图表示重复沉积工序和去除工序时的循环数以及掩模图案的偏差的实验结果的一例。图4的(a)的曲线图的横轴为循环数(次)，纵轴针对由线a～d所示的cd值的初始值不同的掩模图案1～4表示与循环数相应的各图案的cd值(nm)的实验结果。
[0094]
图4的(b)的曲线图的横轴为循环数，纵轴针对由线a～d所示的掩模图案1～4表示与循环数相应的l
‑
cdu(3σ)的实验结果。l
‑
cdu(3σ)表示3σ(σ：标准偏差)的值。
[0095]
图4的(a)和图4的(b)的线a的图案1(cd＝29nm)、线b的图案2(cd＝26nm)、线cb的图案3(cd＝23nm)、线db的图案4(cd＝20nm)的初始状态下的cd值的差的最大值为9nm(＝29nm
‑
20nm)。
[0096]
重复循环步骤(沉积工序和去除工序)，当循环数增加时，如图4的(a)所示，cd值的差的最大值变小，在循环数为15次时，cd值的差的最大值成为4nm(＝26nm
‑
22nm)。同样地，当循环数增加时，如图4的(b)所示，在图案a～d的所有图案中l
‑
cdu(3σ)的值都变小，在循环数为15次时l
‑
cdu(3σ)最得到改善，相邻的接触孔的cd尺寸的偏差减少了。此外，在本实验中，用“3σ”的值表示l
‑
cdu，但并不限于此，也可以使用σ、2σ。
[0097]
[锥角]
[0098]
如图5a所示，将掩模图案的侧面垂直时的锥角θ设为90
°
。掩模图案为倒锥形状时(即，凹部(开口)为锥形状时)的锥角比90
°
大。掩模图案为锥形状时(即，凹部(开口)为倒锥形状时)的锥角比90
°
小。
[0099]
在图5b的曲线图中，横轴为掩模图案的锥角θ，纵轴表示用(l
‑
cdu(3σ)/cd)示出掩模图案的偏差的实验结果的一例。图5的纵轴所示的l
‑
cdu(3σ)/cd为每单位长度的l
‑
cdu(3σ)。l
‑
cdu为3σ的值，但不限于此。
[0100]
在此，线y表示在循环步骤后相对于锥角θ的l
‑
cdu(3σ)/cd。线z表示在进行sog膜106的蚀刻后相对于锥角θ的l
‑
cdu(3σ)/cd。在所有情况下都如虚线的框o内所示的那样，通过将掩模图案的锥角θ调整为85
°
～95
°
能够减少掩模图案和sog膜106的图案的偏差。
[0101]
也就是说，可知：为了减小l
‑
cdu(3σ)/cd，期望将循环步骤后的掩模图案的锥角θ调整为85
°
～90
°
。
[0102]
图6是表示一个实施方式所涉及的沉积工序和去除工序中的锥角θ的时间依赖性的实验结果的一例。沉积工序的工艺条件和去除工序的工艺条件如上所述。根据图6的(a)的实验结果可知：在沉积工序中，沉积物容易附着于掩模图案的上部，沉积工序的时间越长则锥角θ越大，在锥角θ大于90
°
时掩模图案成为倒锥形状。
[0103]
另外，根据图6的(b)的实验结果可知：在去除工序中，更容易去除沉积于掩模图案的上部的保护膜110，去除工序的时间越长则锥角θ越小，在锥角θ小于90
°
时掩模图案成为锥形状。
[0104]
根据以上，在沉积工序中，能够使沉积物沉积于接触孔的侧面，使锥角θ增加，在去除工序中，能够去除接触孔的侧面的沉积物的一部分，使锥角θ减少。由此，通过重复沉积工序和去除工序，能够控制掩模图案的锥角。另外，通过控制重复沉积工序和去除工序时的循环数或各处理时间来控制沉积工序时间和去除工序时间，由此将锥角调整为85
°
～95
°
，从而能够改善l
‑
cdu。
[0105]
也就是说，控制部40通过重复沉积工序和去除工序来控制循环步骤的处理时间，由此能够调整掩模形状以使循环步骤后的锥角成为85
°
～95
°
。由此，能够改善l
‑
cdu。通过这样来进行消除抗蚀膜108的cd尺寸的偏差的处理，由此能够抑制对sog膜106进行蚀刻时的cd尺寸的偏差。并且，能够抑制以sog膜106为掩模来对soc膜104、氧化硅膜102依次进行蚀刻时的cd尺寸的偏差。由此，通过将氧化硅膜102的蚀刻形状设为垂直并且消除蚀刻形状的cd的偏差，能够减少布线和接触电阻的偏差，能够使器件性能提高。
[0106]
[气体依赖性]
[0107]
接着，参照图7来说明一个实施方式所涉及的沉积工序中的cd的偏差的气体依赖性。图7示出表示一个实施方式所涉及的沉积工序中的cd的偏差的气体依赖性的实验结果的一例。
[0108]
图7的曲线图的线e表示当在沉积工序中使用了ch4气体、h2气体以及ar气体的情况下在沉积工序之后相对于锥角θ的l
‑
cdu(3σ)/cd。线f表示当在沉积工序中使用了ch4气体、ar气体的情况下在沉积工序之后相对于锥角θ的l
‑
cdu(3σ)/cd。线g表示当在沉积工序中使用了ch3f气体、ar气体的情况下在沉积工序之后相对于锥角θ的l
‑
cdu(3σ)/cd。线h表示当在沉积工序中使用了ch2f2气体、ar气体的情况下在沉积工序之后相对于锥角θ的l
‑
cdu(3
σ)/cd。线i表示当在沉积工序中使用了c4f8气体、ar气体的情况下在沉积工序之后相对于锥角θ的l
‑
cdu(3σ)/cd。
[0109]
据此可知：无论使用线e～线i所示的哪种气体，通过将锥角θ调整为85
°
～95
°
都能够减小l
‑
cdu(3σ)/cd。也就是说，在沉积工序中，通过包括碳氢化合物(ch)气体、氢氟碳化合物(chf)气体以及碳氟化合物(cf)气体中的至少一方的第一气体的等离子体处理来将锥角θ调整为85
°
～95
°
。可知，由此能够改善l
‑
cdu。
[0110]
特别地，图7的线e所示的ch4气体、h2气体、ar气体、线f所示的ch4气体、ar气体以及线g所示的ch3f气体、ar气体相比于线h所示的ch2f2气体、ar气体和线i所示的c4f8气体、ar气体而言能够减小l
‑
cdu(3σ)/cd。
[0111]
[气体的流量]
[0112]
接着，参照图8来说明气体的流量的切换与锥角θ的关系。图8是表示一个实施方式所涉及的气体的流量的切换与锥角的关系的实验结果的一例。在图8的曲线图中，横轴用时刻t表示切换了气体的流量时的处理时间，纵轴表示锥角θ。
[0113]
在本实验中，使用了ch3f气体、co2气体以及ar气体。图8的线j为本实施方式所涉及的处理方法的一个实施例，在沉积工序中，控制各气体的流量以使得气体的流量比r1(＝ch3f/co2)成为20/20，在时刻t以使气体的流量比r2成为0/20的方式切换了气体的流量。时刻t前的处理时间为沉积工序，时刻t的气体切换后的处理时间为去除工序。
[0114]
图8的线k为本实施方式所涉及的处理方法的一个实施例，在沉积工序中，控制各气体的流量以使得气体的流量比r1(＝ch3f/co2)成为20/20，在时刻t以使气体的流量比r2成为10/20的方式切换了气体的流量。时刻t前的处理时间为沉积工序，时刻t的气体切换后的处理时间为去除工序。
[0115]
图8的线l为参考例，不进行气体的切换，控制各气体的流量以使得r1(＝ch3f/co2)成为20/20。其结果是，在本实施方式的情况下，在线j及线k所示的任意情况下都是，当在时刻t进行了气体的流量的切换后，锥角相比于参考例的线l的情况下的锥角变小。
[0116]
在线j～线l中，在时刻t之后的处理期间，控制ch3f气体相对于co2气体的流量比，以使得线l所示的参考例中的该流量比最多，线j所示的本实施方式中的流量比最少，线k所示的本实施方式中的流量比为中等。ch3f气体主要具有沉积保护膜110的功能，co2气体主要具有去除保护膜110的功能。因此，在ch3f气体相对于co2气体的流量比最多的线l所示的参考例中，处理时间越长则保护膜110的沉积量越大，锥角θ越大。在ch3f气体相对于co2气体的流量比最少的线j所示的本实施方式中，在时刻t的气体的流量的切换后，处理时间越长则保护膜110被去除得越多，锥角θ越小。在线k所示的本实施方式中，控制成线j与线l之间的气体的流量比的结果是，在时刻t切换气体的流量后的保护膜110的沉积量的大小被控制在线j与线l之间。
[0117]
根据以上可知：能够通过控制沉积工序的第一气体相对于第二气体的流量比r1和/或去除工序的第一气体相对于第二气体的流量比r2来调整抗蚀膜108的锥角θ，由此能够改善l
‑
cdu。
[0118]
此外，关于对气体的流量比的控制，只要去除工序中的第一气体相对于第二气体的流量比r2比沉积工序中的第一气体相对于第二气体的流量比r1小即可，流量比r2也可以为0。
[0119]
接着，参照图9来说明气体的流量调整和沉积模式/去除模式的切换。图9是表示一个实施方式所涉及的气体的流量调整和沉积模式/去除模式的切换的实验结果的一例。在图9的(a)～(c)的曲线图中，横轴表示调整的气体的流量，纵轴表示抗蚀膜108上的保护膜110的蚀刻量。在沉积模式中，沉积于抗蚀膜108的保护膜110变厚，在去除模式中，保护膜110变薄。
[0120]
在图9的(a)和图9的(b)的曲线图中，纵轴表示通过ch3f气体、co2气体以及ar气体的处理气体的等离子体进行蚀刻时的蚀刻量。图9的(c)的曲线图表示通过c4f8气体、co2气体以及ar气体的处理气体的等离子体进行蚀刻时的蚀刻量。在图9的(a)～(c)的全部的实验中，进行控制以使ar气体固定为预先决定的流量。
[0121]
在图9的(a)的曲线图中，将co2气体的流量控制为固定，将ch3f气体的流量控制为可变。图9的(a)的曲线图的横轴表示ch3f气体的流量，进行控制以使得随着去向右侧而ch3f气体的流量变多。
[0122]
据此，ch3f气体的流量越多，则ch3f气体相对于co2气体的流量比越大，成为进行保护膜110的沉积的沉积模式。也就是说，通过将ch3f气体的流量调整为比使蚀刻量为0的流量am1多，能够切换为沉积模式，通过将ch3f气体的流量调整为比流量am1小，能够切换为去除模式。由此可知：通过控制ch3f气体相对于co2气体的流量，能够调整抗蚀膜108的锥角θ。
[0123]
在图9的(b)的曲线图中，将ch3f气体的流量控制为固定，将co2气体的流量控制为可变。图9的(b)的曲线图的横轴表示co2气体的流量，进行控制以使得随着去向右侧而co2气体的流量变多。
[0124]
据此，co2气体的流量越多，则ch3f气体相对于co2气体的流量比越小，成为去除保护膜的去除模式。也就是说，通过将co2气体的流量调整为比使蚀刻量为0的流量am2多，能够切换为去除模式，通过将co2气体的流量调整为比流量am1小，能够切换为沉积模式。由此可知：通过控制co2气体相对于ch3f气体的流量，能够调整抗蚀膜108的锥角。
[0125]
并且，在图9的(c)的曲线图中，将co2气体的流量控制为固定，将c4f8气体的流量控制为可变。图9的(c)的曲线图的横轴表示c4f8气体的流量，进行控制以使得随着去向右侧而c4f8气体的流量变多。
[0126]
据此，c4f8气体的流量越多，则c4f8气体相对于co2气体的流量比越大，成为进行保护膜的沉积的沉积模式。也就是说，通过将c4f8气体的流量调整为比使蚀刻量为0的流量am3多，能够切换为沉积模式，通过将c4f8气体的流量调整为比流量am3小，能够切换为去除模式。
[0127]
根据以上，ch3f气体和c4f8气体等沉积性的气体的流量越大，则越能够调整为沉积模式，co2气体等去除性的气体的流量越大，则越能够调整为去除模式。因而，通过调整沉积性的气体和去除性的气体中的至少一方，能够在沉积模式与去除模式之间进行切换。
[0128]
[生产率]
[0129]
接着，参照图10来说明执行了一个实施方式所涉及的基板的处理方法的情况下的生产率的提高。图10是将一个实施方式所涉及的基板的处理方法所用的处理时间与参考例进行比较并且概念性地示出比较结果的图。图10的(a)表示参考例的基板的处理方法的一例。图10的(b)表示本实施方式的基板的处理方法的一例。如图10的(a)所示，在参考例的基板的处理方法中，在沉积工序与去除工序之间需要稳定化工序。与此相对地，如图10的(b)
所示，在本实施方式的基板的处理方法中不需要沉积工序与去除工序之间的稳定化工序。
[0130]
在图10的(a)所示的参考例的情况下，在沉积工序和去除工序中供给的处理气体中的至少第一气体或第二气体的种类不同，并且在沉积工序与去除工序之间进行切换时需要将处理容器2内的气体更换为不同种类的气体。在将处理容器2内的气体更换为不同种类的气体的情况下，需要对之前的工序的气体进行排气后供给之后的工序的气体，并且需要作为用于充分更换处理容器2内的气体的工序的稳定化工序。在从沉积工序向去除工序切换时或者从去除工序向沉积工序切换时都需要该稳定化工序。
[0131]
与此相对地，在图10的(b)所示的本实施方式的沉积工序和去除工序的工艺条件中，如上所述在沉积工序和去除工序中不改变处理气体的种类，仅切换处理气体中的第一气体相对于第二气体的流量比。因此，在沉积工序和去除工序之间进行切换时不需要用于更换气体的稳定化工序。其结果是，在本实施方式的基板的处理方法中，循环数相比于参考例的循环数越大，则越能够缩短与稳定化工序的时间相应的处理时间，从而能够使生产率提高。
[0132]
在图10的(c)中，横轴表示图10的(a)所示的参考例的情况以及图10的(b)所示的本实施方式的情况下的处理时间，纵轴表示形成于蚀刻对象膜的孔的底部的cd(参照图2的(e))。在本实施方式中，不需要稳定化工序。因此，相比于参考例，能够以更短的处理时间将孔的底部的cd值控制得小(沉积工序)、或者控制得大(去除工序)。
[0133]
[锥角的调整]
[0134]
接着，参照图11a～图11e来说明基板处理的循环步骤中的对锥角的调整。图11a～图11e是用于说明一个实施方式所涉及的基板的处理方法中的对锥角的调整的图。
[0135]
如图11a～图11e所示，将抗蚀膜108的初始状态的侧面的锥角设为θ0，将沉积工序和去除工序重复给定的次数n(n＝循环数，n为1以上的整数)。在将循环数为第n(n≤n)次的沉积工序中的锥角的增加量设为δθ
d，n
、将循环数为第n次的去除工序中的锥角的减少量设为δθ
t，n
时，下述式(1)成立。另外，控制部40调整沉积工序和去除工序的工艺条件(处理时间、气体流量等)，以使下述式(1)成立。
[0136]
【数1】
[0137][0138]
在图11a～图11e中，d1、d2、d3
…
表示沉积工序d，t1、t2、t3
…
表示去除工序t。在沉积工序d中，抗蚀膜108的侧面的锥角增加，在去除工序t中，抗蚀膜108的侧面的锥角减少。
[0139]
式(1)示出在如图11a所示那样锥角的变化量每次不同的情况下使锥角成为85
°
～95
°
之间的条件式。
[0140]
式(2)示出在如图11b所示那样锥角的变化量每次相同的情况下使锥角成为85
°
～95
°
之间的条件式。
[0141]
85
°
≤(δθ
d
‑
δθ
t
)
×
n θ0≤95
°…
(2)
[0142]
调整的工艺条件可以为沉积工序和去除工序的处理时间、通过沉积工序控制的第一气体相对于第二气体的流量比r1、通过去除工序控制的第一气体相对于第二气体的流量比r2中的至少任一方。例如，也可以是，将图6的(a)和图6的(b)所示的预先得到的表示处理
时间(沉积工序时间、去除工序时间)与锥角θ的关系的数据存储于rom 42或ram 43中，cpu 41基于所存储的这些数据来调整工艺。
[0143]
另外，关于第一气体相对于第二气体的流量比r1、r2，也可以是，将图8所示的预先得到的表示流量比、锥角θ以及处理时间的关系的数据存储于rom 42等中，cpu 41基于所存储的这些数据来调整工艺。关于工艺条件，除了沉积工序中的第一气体相对于第二气体的流量比r1以及在去除工序中的第一气体相对于第二气体的流量比r2以外的工艺条件可以相同。
[0144]
也可以是，将表示沉积工序的压力、沉积工序的温度、去除工序的压力以及去除工序的温度等处理参数与锥角θ的关系的数据预先存储于rom 42或ram 43中，cpu 41基于这些数据来进行工艺的调整。
[0145]
此外，进行沉积工序和去除工序的次数可以相同，也可以不同。另外，在重复沉积工序和去除工序的次数为2以上的情况下，所述次数为第n次的沉积工序和所述次数为第n 1次的沉积工序的工艺条件可以相同，也可以不同。
[0146]
并且，在重复沉积工序和去除工序的次数为2以上的情况下，无论次数为第n次的沉积工序与次数为第n 1次的沉积工序的工艺条件是否相同，次数为第n次的去除工序与次数为第n 1次的去除工序的工艺条件既可以相同也可以不同。
[0147]
在以上所说明的处理方法中，先进行沉积工序再进行去除工序，之后将沉积工序和去除工序重复多次，但并不限定于此，也可以如图11c所示，先进行去除工序再进行沉积工序。特别地，在初始的锥角θ比90
°
大的情况下，从通过去除工序来使锥角θ减少的工序开始，因此能够在更早的阶段达到规定的角度。
[0148]
式(3)表示如图11c所示那样根据锥角的变化量使锥角成为85
°
～95
°
之间的条件式。
[0149]
【数2】
[0150][0151]
另外，在重复沉积工序和去除工序的情况下，在以上说明的处理方法中，各工序的进行次数相同，但并不限定于此。例如，也可以如图11d所示那样，在先进行沉积工序再进行去除工序的情况下，相对于将沉积工序执行n次，也可以将去除工序执行n
‑
1次。
[0152]
式(4)表示如图11d所示那样根据锥角的变化量使锥角成为85
°
～95
°
之间的条件式。
[0153]
【数3】
[0154][0155]
此外，在先进行去除工序再进行沉积工序的情况下，相对于将去除工序执行n次，也可以将沉积工序执行n
‑
1次。
[0156]
在第n次执行沉积工序的期间和第n次执行去除工序的期间，可以通过单一的工艺条件对基板w进行处理，也可以将第n次执行沉积工序的期间分为多个步骤并切换气体流量等参数。另外，也可以将第n次执行去除工序的期间分为多个步骤并切换气体流量等参数。
[0157]
并且，控制部40也可以将沉积工序和去除工序的循环步骤控制为图11e所示的两个阶段。在该情况下，在第一阶段的循环步骤p中，控制部40进行控制以使抗蚀膜108的侧面成为大致垂直形状。例如，在图11e的例子中，控制部40进行控制以使锥角处于85
°
～95
°
之间。之后，在第二阶段的循环步骤q中，控制部40进行控制以使抗蚀膜108的侧面成为大致垂直形状，并且满足式(5)。在图11e的例子中，控制部40进行控制以使锥角处于85
°
～95
°
之间，并且满足式(5)。
[0158]
【数4】
[0159]
δθ
d
‑
δθ
t
≈0
°…
(5)
[0160]
由此，在第一阶段的循环步骤p中将抗蚀膜108的侧面调整为大致垂直形状，在第二阶段的循环步骤q中将抗蚀膜108的侧面维持垂直形状并减少图案表面的凹凸使之平滑。也就是说，能够在第一阶段的循环步骤p中控制锥角，在第二阶段的循环步骤q的沉积工序中，优先使沉积物沉积于图案表面的凹部，在去除工序中从图案表面的凸部起进行蚀刻。由此，能够将锥角维持为大致垂直形状，并且使图案表面的凹凸减少。
[0161]
如以上所说明的那样，在本实施方式所涉及的基板的处理方法中，包括以下工序：工序(a)，将在蚀刻对象膜之上具有掩膜的基板提供至载置台；工序(b)，利用包括第一气体和第二气体且所述第一气体相对于所述第二气体的流量比r1被进行了控制的处理气体的等离子体来使沉积物沉积于所述掩膜；以及工序(c)，利用与所述处理气体为同一气体种类且所述第一气体相对于所述第二气体的流量比r2被控制为r2<r1的处理气体的等离子体，来去除所述掩膜的一部分和/或所述沉积物的一部分，其中，将所述工序(b)和所述工序(c)进行预先决定的次数，将所述掩膜的图案的侧面的锥角控制为期望的角度。由此，能够抑制掩模图案的偏差，并且改善生产率。
[0162]
应当认为，本次公开的一个实施方式所涉及的处理方法和基板处理装置在所有方面均为例示，而非限制性的。上述的实施方式能够在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下以各种方式进行变形和改良。上述多个实施方式所记载的事项在不矛盾的范围内还能够采取其它结构，另外，在不矛盾的范围内能够进行组合。
[0163]
本公开的基板处理装置能够应用于电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma(ccp))、电感耦合等离子体(inductively coupledplasma(icp))、径向线缝隙天线(radial line slot antenna(rlsa))、电子回旋共振等离子体(electron cyclotron resonance plasma(ecr))、螺旋波等离子体(helicon wave plasma(hwp))的任一类型。
[0164]
基板w不限于晶圆，可以为使用于fpd(flat panel display：平板显示器)的各种基板、印刷电路板等。