JP2020145404A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】マスクの形状を補正する。【解決手段】基板処理方法は、工程ａ）と工程ｂ）と、を含む。工程ａ）は、基板と、基板上に形成されたエッチング対象膜と、エッチング対象膜上に形成された開口とを有するマスクと、を備える被処理体をチャンバ内の載置台上に提供する工程である。工程ｂ）は、マスクの膜厚方向に沿って、開口の側壁に異なる厚さを有する膜を形成する工程である。【選択図】図１

Description

以下の開示は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
半導体装置の集積が水平方向だけでなく垂直方向にも進むに伴い、半導体装置の製造過程において形成されるパターンのアスペクト比も大きくなっている。たとえば、３Ｄ ＮＡＮＤの製造では多数の金属配線層を貫通する方向にチャネルホールを形成する。６４層のメモリセルを形成する場合であれば、チャネルホールのアスペクト比は４５にもなる。
高アスペクト比のパターンを高精度に形成するため様々な手法が提案されている。たとえば、半導体基板の誘電体材料に形成された開口にエッチングと成膜とを繰り返し実行することで、横方向へのエッチングを抑制する手法が提案されている（特許文献１）。また、エッチングと成膜とを組み合わせて、ＥＵＶリソグラフィで形成されたレジストパターンの形状補正を行う手法が提案されている（特許文献２）。
米国特許出願公開第２０１６／０３４３５８０号明細書 米国特許出願公開第２０１８／０１９０５０３号明細書
本開示は、マスクの形状を補正できる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理方法は、工程ａ）と工程ｂ）と、を含む。工程ａ）は、基板と、基板上に形成されたエッチング対象膜と、エッチング対象膜上に形成された開口とを有するマスクと、を備える被処理体をチャンバ内の載置台上に提供する工程である。工程ｂ）は、マスクの膜厚方向に沿って、開口の側壁に異なる厚さを有する膜を形成する工程である。
本開示によれば、マスクの形状を補正できる。
図１は、第１の実施形態に係る基板処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。 図２は、第１の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の一例について説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の他の例について説明するための図である。 図４は、実施形態に係る膜を形成するための処理例１について説明するための図である。 図５は、実施形態に係る膜を形成するための処理例２について説明するための図である。 図６は、サブコンフォーマルＡＬＤにより形成される膜の被覆率の制御について説明するための図である。 図７は、サブコンフォーマルＡＬＤにより形成される膜の膜厚について説明するための図である。 図８は、サブコンフォーマルＡＬＤにより形成される膜の膜厚と、チャンバ内の圧力との関係について説明するための図である。 図９は、第２の実施形態に係る基板処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。 図１０は、第２の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の一例について説明するための図である。 図１１は、第２の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の他の例について説明するための図である。 図１２は、第３の実施形態に係る基板処理方法について説明するための図である。 図１３は、第３の実施形態に係る基板処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。 図１４は、第４の実施形態に係る基板処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。 図１５は、第４の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の一例について説明するための図である。 図１６は、第４の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の他の例について説明するための図である。 図１７は、変形例１の基板処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。 図１８は、変形例１の基板処理方法について説明するための図である。 図１９は、変形例２の基板処理方法について説明するための図である。 図２０Ａは、実施形態に係る基板処理装置の例１を示す図である。 図２０Ｂは、実施形態に係る基板処理装置の例２を示す図である。 図２０Ｃは、実施形態に係る基板処理装置の例３を示す図である。 図２０Ｄは、実施形態に係る基板処理装置の例４を示す図である。
以下に、開示する実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態は限定的なものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を付する。
なお、以下の説明中、「パターン」とは基板上に形成された形状全般を指す。パターンはたとえば、ホール、トレンチ、ラインアンドスペース等、基板上に形成された複数の形状全体を指す。また、「開口」とは基板上に形成されたパターンのうち、基板の厚み方向に窪んだ形状の部分を指す。また、開口は、窪んだ形状の内周面である「側壁」、窪んだ形状の底部分である「底部」、および、側壁と連続する、側壁近傍の基板表面である「頂部」を有する。また、開口により形成される空間中、任意の位置の横方向寸法を「開口寸法」と呼ぶ。「開口」という用語は、凹部の底部および側壁により囲まれる空間全体または空間の任意の位置を指すためにも使用する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る基板処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。まず、高アスペクト比の開口を有するマスクを備える基板を提供する（ステップＳ１１０、以下、工程ａとも呼ぶ）。なお、本実施形態において「高アスペクト比の開口」とは、開口の幅に対する深さの比が少なくとも５以上の開口を指す。次に、開口の内周面に膜を形成する（ステップＳ１２０、第１工程、以下、工程ｂとも呼ぶ）。次に、膜をトリムする（ステップＳ１３０、第２工程、以下、工程ｃとも呼ぶ）。そして、トリム後の開口寸法（たとえばクリティカル・ディメンション：ＣＤ）が所定値となっているか判定する（ステップＳ１４０）。所定値と判定した場合（ステップＳ１４０、Ｙｅｓ）、処理を終了する。他方、所定値ではないと判定した場合（ステップＳ１４０、Ｎｏ）、ステップＳ１２０に戻りステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理を繰り返す。
次に、図２を参照し第１の実施形態に係る基板処理方法についてさらに説明する。図２は、第１の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の一例について説明するための図である。図２中、Ｘ方向は基板の厚み方向、Ｙ方向は基板表面の広がり方向である。
図２に示す被処理体Ｓは、基板（図示せず）と、基板上に形成されたエッチング対象膜１１０と、マスク１２０と、を有する。マスク１２０には、開口２００が形成されている。開口２００は、頂部２００Ｔと、側壁２００Ｓと、底部２００Ｂと、を有する。開口２００の側壁２００Ｓには凹部２００Ｘが形成されている。開口２００は高アスペクト比（深さ／径）を有する。たとえば、開口２００の幅に対する深さの比は、５以上、または１０以上である。
まず、ステップＳ１１０において、図２（Ａ）に示す被処理体Ｓを提供する。そして、ステップＳ１２０において、図２（Ｂ）に示すように、開口の内周面に膜１３０を形成する。膜１３０は、マスク１２０の膜厚方向（図２中Ｘ方向）に沿って異なる膜厚を有する。図２（Ｂ）の例では、膜１３０は、マスク１２０の頂部２００Ｔからの距離に応じて異なる膜厚を有し、底部２００Ｂ側で徐々に膜厚が減少している。また、膜１３０は凹部２００Ｘを覆う。膜１３０の形成により凹部２００Ｘの位置での開口２００の開口寸法が減少する。
マスク１２０の頂部２００Ｔからの距離に応じて異なる膜厚を有する膜１３０を形成する手法としては、たとえば、化学気相成長（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）や原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）を用いることができる。異なる膜厚を有する膜１３０を形成するための手法については後述する。なお、第１工程の成膜手法は上記に限定されない。
次に、ステップＳ１３０で、膜１３０をトリミングする。ここで、トリミングとは、ステップＳ１２０で形成した膜１３０の表面の一部を除去し、膜の厚さや形状を整える処理をいう。膜１３０の表面はトリミングにより除去され、図２の（Ｃ）に示すように膜厚方向に滑らかになる。図２の（Ｃ）では、（Ａ）の被処理体Ｓの形状と比較すると、凹部２００Ｘに膜１３０が形成されて、凹部２００Ｘの凹みが減少している。このように、第１工程前の開口２００の頂部２００Ｔの開口寸法、凹部２００Ｘの開口寸法、および、底部２００Ｂの開口寸法の間の差は、第２工程後に減少する。
また上述のように、第１工程では頂部２００Ｔから底部２００Ｂに向けて膜１３０の膜厚が薄くなる処理条件で成膜する。このため、第１工程前と第２工程後との間での底部２００Ｂの開口寸法の変動が抑制される。たとえば、図２（Ａ）の被処理体Ｓの底部２００Ｂの開口寸法Ｗ１と、図２（Ｃ）の被処理体Ｓの底部２００Ｂの開口寸法Ｗ２とはほぼ同じである。このため第１の実施形態によれば、開口２００の底部２００Ｂの開口寸法を変えずに、ボーイングやネッキングのように、膜厚方向所定位置に発生する形状異常を補正できる。
第２工程の後、ステップＳ１４０において開口２００の開口寸法が所定値となったか否かを判定する。ここで、「開口寸法が所定値となった」とは、たとえば、開口２００の頂部２００Ｔの開口寸法と、側壁２００Ｓの所定位置たとえば凹部２００Ｘの開口寸法と、底部２００Ｂの開口寸法との差が所定値内になったことを指す。
開口寸法が所定値となったか否かの判定は、たとえば、第１工程および第２工程の実行回数（サイクル数）に基づいて行う。第１工程および第２工程の実行回数が所定回数に達すると、開口寸法が所定値となったと判定する。開口寸法が所定値となっていないと判定した場合は、第１工程（ステップＳ１２０）と第２工程（ステップＳ１３０）を再度実行する。たとえば被処理体Ｓの形状が図２の（Ｄ）に示す状態となると、開口寸法が所定値となったと判定して処理を終了する。
なお、膜１３０はマスク１２０と同種の材料で形成してもよい。マスク１２０はたとえば、炭素含有膜、シリコン含有膜、金属膜等でよい。膜１３０とマスク１２０とを同種膜とすることで、その後の処理の制御が容易になる。たとえば、エッチングの際に膜１３０とマスク１２０のエッチングレートをそろえることができる。このため、膜１３０を形成した後のエッチングの際に開口２００底部２００Ｂの寸法を容易に制御できる。膜１３０とマスク１２０を同種膜としておけば、エッチングにより除去される量の制御が容易である。これに対して、たとえば、マスク１２０が炭素含有膜である場合、エッチング対象膜１１０は、シリコン含有膜、金属膜等である。炭素含有膜はたとえば、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）である。また、シリコン含有膜はたとえば、シリコン含有誘電体膜であってよく、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ）、またはこれらの組み合わせであってよい。金属膜は、チタン（Ｔｉ）膜、タングステン（Ｗ）膜等である。また、マスク１２０がシリコン含有膜である場合、エッチング対象膜１１０は、炭素含有膜、金属膜、マスク１２０と組成の異なるシリコン含有膜である。また、マスク１２０が金属膜である場合、エッチング対象膜１１０は、シリコン含有膜、炭素含有膜等である。なお、エッチング対象膜１１０は、複数の層が積層された積層膜であってもよい。たとえば、エッチング対象膜１１０は、ＯＮＯＮ（シリコン酸化膜／シリコン窒化膜）膜、ＯＰＯＰ（シリコン酸化膜／ポリシリコン）膜であってもよい。
また、第１工程、第２工程はそれぞれ複数回連続して実行してもよい。たとえば、第１工程を５回実行した後に、第２工程を１回実行するものとしてもよい。また、第１工程を１０〜５０回実行した後に、第２工程を２回実行するものとしてもよい。
図３は、第１の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の他の例について説明するための図である。図３の（Ａ）に示す被処理体Ｓ１は、エッチング対象膜１１１上に形成されたマスク１２１を有する。マスク１２１には頂部２０１Ｔから底部２０１Ｂに向けて先細り（テーパ状）になった開口２０１が形成されている。テーパ形状の開口２０１の場合も、第１工程において、マスク１２１の積層方向に沿って膜厚が異なる膜１３１を開口２０１の側壁２０１Ｓ上に形成する（図３の（Ｂ））。膜１３１により、開口２０１の内周面の形状が補正され、積層方向における開口寸法差が減少する。次に、第２工程で膜１３１をトリミングする。第１工程と第２工程を経ることで、側壁２０１Ｓのテーパ形状が緩和される。このため、図３の（Ｃ）に示すように、第１工程と第２工程を繰り返すことで頂部２０１Ｔ、側壁２０１Ｓおよび底部２０１Ｂの開口寸法の差は、処理前の開口寸法の差と比較して減少する。このため、第１工程と第２工程を含むサイクルを繰り返すことで、膜厚方向における開口の寸法差を低減し、マスクの形状を補正できる。
（膜の形成手法の例１−サブコンフォーマルＡＬＤ）
次に、膜を形成するための処理について説明する。図４は、実施形態に係る膜を形成するための処理例１について説明するための図である。また、図５は、実施形態に係る膜を形成するための処理例２について説明するための図である。なお、図４および図５に示す処理は、ＡＬＤと同様の手法を用いつつ膜厚が不均一な膜を形成する。このため、図４および図５に示す手法を以下、サブコンフォーマルＡＬＤとも呼ぶ。
サブコンフォーマルＡＬＤについて説明する前に、いわゆるＡＬＤについて説明する。ＡＬＤは通常、４つの工程を含む。まず、第１工程で、第１ガス（プリカーサとも呼ぶ）を被処理体たとえば半導体基板が配置されたチャンバ（処理容器）に導入する。第１ガスに含まれる第１材料は、被処理体の表面に吸着する。表面が第１材料によって覆われた後、チャンバを排気する（第２工程：パージ）。次に、第１材料と反応する第２材料を含む第２ガス（反応ガスとも呼ぶ）をチャンバに導入する。第２材料は、被処理体上の第１材料と反応して膜を形成する。表面上の第１材料との反応が完了することで成膜が終了する。ＡＬＤは、所定の材料が被処理体表面に存在する物質に自己制御的に吸着、反応することで膜を形成する。このため、ＡＬＤは通常、十分な処理時間を設けることでコンフォーマルな成膜を実現する。
これに対して、本実施形態において使用するサブコンフォーマルＡＬＤは、被処理体の表面上での自己制御的な吸着または反応が完了しないように処理条件を設定する。処理態様としては、少なくとも以下の二通りの態様がある。
（１）プリカーサを被処理体の表面全体に吸着させる。その後導入する反応ガスを、被処理体に吸着したプリカーサの表面全体にいきわたらないように制御する。
（２）プリカーサを被処理体の表面の一部のみに吸着させる。その後導入する反応ガスを、被処理体の表面に吸着したプリカーサのみと反応させる。
一実施形態に係る基板処理方法は、（１）または（２）の手法を用いて、マスクが有する開口の内周面上に積層方向に沿って膜厚が減少する膜を形成する。
図４は上記態様（１）を示す。図４に示す被処理体は、基板（図示せず）上に形成されたエッチング対象膜ＥＬと、マスクＭＡと、を含む。マスクＭＡには開口ＯＰが形成されている。
まず、被処理体が配置されたチャンバ内にプリカーサＰを導入する（図４の（Ａ））。プリカーサＰの吸着のために十分な処理時間を設けることで、プリカーサＰは被処理体の表面全体に吸着する（図４の（Ｂ））。プリカーサＰの吸着が完了すると、チャンバをパージする。次に、反応ガスＲをチャンバ内に導入する（図４の（Ｃ））。導入された反応ガスＲは、被処理体上のプリカーサＰと反応してマスクＭＡの上方から徐々に成膜が進行する。ここで、成膜がマスクＭＡの下方に到達する前に、反応ガスＲをパージする。このように処理することで、ＡＬＤの手法を用いつつ、マスクＭＡの開口の内周面全体に膜を形成するのではなく一部分たとえば上部のみに膜を形成することができる（図４の（Ｄ））。
図５は、上記態様（２）を示す。図５に示す被処理体は、図４と同様の形状である。図５の例では、プリカーサＰを被処理体の上部のみに吸着させる（図５の（Ａ））。たとえばＣＶＤによりプリカーサＰを吸着させる。プリカーサＰをパージした後、反応ガスＲをチャンバに導入する（図５の（Ｂ））。このとき、反応ガスＲは、プリカーサＰが吸着している位置でのみ反応して成膜するため、被処理体の上方のみに膜が形成される（図５の（Ｃ））。
（位置選択的成膜の処理条件）
上記のように、サブコンフォーマルＡＬＤでは、処理例２におけるプリカーサの吸着または処理例１における反応ガスの反応を被処理体の所定部分に限定して生じさせる。たとえば、開口側壁の上部のみに膜を形成する。位置選択的な成膜のために調整する処理パラメータはたとえば、被処理体を載置する載置台の温度、チャンバ内の圧力、導入する反応ガスのガス流量、圧力、処理時間等である。また、プラズマを使用する処理の場合は、プラズマ生成のために印加する高周波（ＲＦ）電力の値を調整することでも成膜位置を調整できる。
図６は、サブコンフォーマルＡＬＤにより形成される膜の被覆率の制御について説明するための図である。図６中、横軸は処理時間を示し、縦軸は被覆率を示す。また、実線は開口頂部（ＴＯＰ）に、一点鎖線は開口側壁中央部（ＭＩＤＤＬＥ）に、破線は開口底部（ＢＴＭ）における被覆率を示す。なお、図６は、おおよその傾向を示すものであって厳密な数値を示すものではない。
図６に示すように、開口の内周面上に成膜する場合、頂部、側壁中央部、底部のそれぞれにおいて成膜（吸着または反応）の速度が異なる。プリカーサまたは反応ガスが最初に入り込む頂部側から徐々に底部に向けて成膜が進む。まず、図６中実線で示すように、頂部において被覆率が徐々に増加し、各部のうち最初に成膜が完了する（タイミングＴ１、被覆率１００％）。次に、一点鎖線で示すように頂部よりやや遅く側壁中央部での成膜が進み、頂部において成膜が完了したタイミングよりもやや遅い時点（Ｔ２）で成膜が完了する。次に、破線で示すように底部での成膜が進み、各部のうち最も遅くタイミングＴ３で成膜が完了する。
したがって、タイミングＴ１よりも後でありかつタイミングＴ３よりも前のタイミングにおいてプリカーサの吸着または反応ガスの反応の処理を終了すると、開口の頂部にはプリカーサが吸着するかまたは膜が形成されているが、側壁中央部や底部での吸着または膜の形成が完了していない状態で処理を終了することができる。
図６では処理パラメータとして処理時間を横軸にとって被覆率をプロットした。これに代えて処理時間は一定とし、載置台の温度、チャンバ内の圧力、プリカーサまたは反応ガスのガス流量（希釈度）、プラズマ生成のために印加する高周波電力の絶対値を変化させることでも被覆率を調整できる。たとえば、載置台の温度を低く設定することで、開口下方への成膜を遅くすることができる。また、チャンバ内の圧力を低く設定することで、開口下方への成膜を遅くすることができる。また、導入するガスに含まれるプリカーサの流量を低く設定することでも、開口下方への吸着の進行を遅くすることができる。また、導入する反応ガスの流量を低く設定することでも開口下方への成膜を遅くすることができる。また、プラズマを用いる場合は、プラズマ生成のために印加する高周波電力の絶対値を低く設定することで開口下方への成膜を遅くすることができる。
たとえば、載置台の温度、チャンバ内の圧力、導入するガス（プリカーサ）の希釈度、高周波電力の絶対値の各々を、他の処理条件が同一の場合に、被処理体の表面全体へのプリカーサの吸着が完了する数値よりも低い数値に設定する。またたとえば、載置台の温度、チャンバ内の圧力、導入するガス（反応ガス）の希釈度、高周波電力の絶対値の各々を、他の処理条件が同一の場合に、被処理体の表面全体における反応ガスの反応が完了する数値よりも低い数値に設定する。
このように処理条件を調整して、いわば処理例２に示すようなプリカーサの吸着または処理例１に示すような反応ガスの反応が不飽和な状態で処理を終了することで、パターンの上方のみに膜を形成できる。
（サブコンフォーマルＡＬＤにより形成する膜の膜厚）
図７は、サブコンフォーマルＡＬＤにより形成される膜の膜厚について説明するための図である。本発明者らは、サブコンフォーマルＡＬＤにより形成される膜の膜厚を実験により調べた。図７の（Ａ）は、実験に用いた被処理体の概略図である。被処理体は、基板上に形成されたエッチング対象膜ＥＬとマスクＭＡとを有する。マスクＭＡは開口ＯＰを有する。図７の（Ａ）は、開口ＯＰの内面全体に膜Ｆが形成された状態を示している。ＣＤは、開口ＯＰの開口寸法である。
図７の（Ｂ）は、被処理体の初期状態における開口寸法、実施例１による処理後の開口寸法、参考例１による処理後の開口寸法各々を、エッチング対象膜ＥＬの表面からの深さと対応づけてプロットしたものである。初期状態は、膜Ｆが形成される前の状態である。例１は、サブコンフォーマルＡＬＤで開口の内周面に膜を形成した後の状態である。具体的には、反応ガスの反応における処理時間を短くしたものである（図６のタイミングＴ２参照）。参考例１は、通常のＡＬＤにより開口の内周面に膜を形成した後の状態である。通常のＡＬＤとは、プリカーサ、反応ガス、それぞれが被処理体表面全体で吸着および反応を完了するまで十分な時間をとって実行しコンフォーマルな成膜を実現するＡＬＤを指す。
図７の（Ｂ）に示すように、まず初期状態では、開口寸法は深さ約０．０マイクロメートル（μｍ）の位置で約４０ナノメートル（ｎｍ）であり、深さ約１．４μｍの位置で約３０ｎｍと、深さが増加するに伴い開口寸法が減少している。これに対し、通常のＡＬＤを実行した後（参考例１）は、深さに関わらずほぼ一定の膜厚で膜が形成されている。深さ約０．０μｍの位置では、開口寸法は約２５ｎｍであり、深さ約１．４μｍの位置では開口寸法は約１８ｎｍである。深さにより若干の誤差はあるものの約１２〜１５ｎｍの膜が形成されている。これに対して、サブコンフォーマルＡＬＤによる処理後（実施例１）は、深さ約０．０μｍの位置では開口寸法は３０ｎｍだが、深さ約０．４μｍの位置で約３４ｎｍ、深さ約１．３μｍの位置で約３０ｎｍである。すなわち、開口の頂部から底部に向けて、形成される膜の膜厚が徐々に減少している。このように、サブコンフォーマルＡＬＤにより形成される膜は開口上部から下部に向けて徐々に膜厚が変化する。つまり、サブコンフォーマルＡＬＤは、ＡＬＤの手法をもちいつつ、コンフォーマルではなくいわばサブコンフォーマルな膜を形成する。
図８は、サブコンフォーマルＡＬＤにより形成される膜の膜厚の深さ方向における分布と、チャンバ内の圧力との関係について説明するための図である。圧力以外の処理条件を一定にしたとき、圧力によって堆積膜の総堆積量が大きく異なるため、深さ１．５μｍまでの堆積膜の膜厚を積算して求めた総堆積量を「１」に正規化して、深さ０μｍから所定の深さまでの堆積量の割合をプロットし、条件間での差異を示している。図８の参考例１は、通常のＡＬＤにより被処理体に膜を形成した場合である。通常のＡＬＤではコンフォーマルな成膜を実現するため、深さ方向において膜厚は一定である。そのため、図８のグラフでは、一次曲線を描く。また、図７の（Ｂ）における実施例１の処理条件のうち、反応ガスの反応を行う際の処理チャンバ内の圧力を２００ミリトル（ｍＴ）、２０ｍＴ、１０ｍＴと変化させた場合の膜厚の分布を示す。図８に示すように、いずれの圧力値でも、参考例１に比べて深さが浅い位置での堆積膜の総堆積量が多いことが分かる。すなわち、サブコンフォーマルな膜を形成していることを示す。特に圧力が１０ｍＴの場合に深さが浅い位置での堆積膜の総堆積量が多いことがわかる。言い換えれば、深さに応じて厚の膜厚を変動させ、かつ、頂部付近ほど膜厚を大きくするためには、チャンバ内の圧力を低く設定することが有利である。
また、本発明者らは反応ガスを酸素ガス（Ｏ２）、被処理体をアスペクト比１０程度のパターンを有する基板として、図７の（Ｂ）における実施例１の処理条件のうち、反応ガスの反応を行う際の酸素ガスの希釈度による膜の膜厚変化を調べた。酸素ガスの希釈度とは、酸素ガスと希釈ガスの総流量に対する酸素ガスの割合である。酸素ガスの希釈度を酸素ガスの分圧に置き換えて表記してもよい。反応ガスは、Ｏ２とアルゴンガスを所定の割合で混合して使用した。この結果、パターンの開口の深さに応じて膜の膜厚が変動し、また、Ｏ２の希釈度が高いほど膜厚変動が大きくなった。これは、開口底部においてＯラジカルが十分に行き渡りやすく、希釈度を上げることで底部に供給されるＯラジカルの量が抑制されるためと考えられる。
このように、サブコンフォーマルＡＬＤは、ＡＬＤの手法をもちいつつ、処理条件を調整することによって、パターンの深さ方向に沿って異なる被覆率または異なる膜厚を有する、自己制御性を有する膜を形成する。
［膜の形成手法の例２−プラズマを使用しない成膜処理］
別の実施形態では、プラズマを用いないＣＶＤ、ＡＬＤにより膜を形成してもよい。また、プラズマを用いずに有機化合物の重合により膜を形成してもよい。次に、プラズマを用いず、２種類の処理ガスの反応により成膜する例について説明する。
たとえば、まずチャンバ内に被処理体を配置する。被処理体の表面には第１の有機膜が形成されている。まず、チャンバ内に第１のガスを供給する。第１のガスは第１の有機化合物を含む。第１の有機化合物は、被処理体表面の第１の有機膜に吸着する。次に、チャンバをパージする。たとえば、希ガスや窒素ガス等の不活性ガスをチャンバに供給し、被処理体表面に過剰に堆積していた第１の有機化合物を除去する。次に、チャンバ内に第２のガスを供給する。第２のガスは第２の有機化合物を含む。被処理体の表面に供給された第２の有機化合物は第１の有機化合物と重合し、被処理体表面に第２の有機膜が形成される。そして、第２の有機膜が形成された後、チャンバ内に希ガスまたは窒素ガス等の不活性ガスを供給し、被処理体表面に過剰に堆積していた第２の有機化合物を除去する。
なお、第２の有機膜を形成する処理においては、第１の有機化合物と第２の有機化合物との重合を生じさせるため、被処理体が配置される領域を加熱する。たとえば、３０℃以上２００℃以下の温度に被処理体が配置される領域を加熱する。
このように、有機化合物相互間の重合により成膜を実現した場合、酸素ガスが使用されない。このため、被処理体の損傷、たとえば酸化を抑制して成膜を実現できる。かかる処理は、炭素含有膜たとえばアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）等の上の成膜に適している。
なお、上記成膜処理において使用する第１の有機化合物と第２の有機化合物とはたとえば、イソシアネートとアミンである。また、第１の有機化合物と第２の有機化合物はたとえば、イソシアネートと、水酸基を有する化合物である。また、第１の有機化合物と第２の有機化合物はたとえば、カルボン酸とアミンである。また、第１の有機化合物と第２の有機化合物はたとえば、カルボン酸ハロゲン化物とアミンである。また、第１の有機化合物と第２の有機化合物はたとえば、カルボン酸と水酸基を有する化合物である。また、第１の有機化合物と第２の有機化合物はたとえば、カルボン酸ハロゲン化物と、水酸基を有する化合物である。また、第１の有機化合物と第２の有機化合物はたとえば、無水カルボン酸とアミンである。
また、上記成膜処理の被処理体が有するマスクは、有機材料、金属、またはシリコン含有材料から形成されてよく、エッチング対象膜は他のシリコン含有材料から形成されてよい。
（第１の実施形態の効果）
上記のように、第１の実施形態に係る基板処理方法は、工程ａと工程ｂとを含む。工程ａは、基板と、基板上に形成されたエッチング対象膜と、エッチング対象膜上に形成された開口を有するマスクとを備える被処理体をチャンバ内の載置台上に提供する工程である。工程ｂは、マスクの膜厚方向に沿って、開口の側壁に異なる厚さを有する膜を形成する工程である。このため、第１の実施形態によれば、ボーイングのような形状異常を有する高アスペクト比のマスクの形状を補正できる。
また、第１の実施形態に係る基板処理方法は、膜をトリミングする工程ｃをさらに含んでもよい。また、工程ｃの後のマスクの膜厚方向における開口の開口寸法のばらつきは、工程ｃの前のマスクの膜厚方向における開口の開口寸法のばらつきより小さい。このため、高アスペクト比の開口について、開口寸法を深さ方向に均一化することができる。
また、工程ｂにおいて、開口の側壁に、マスクの開口側から基板側に向けて膜厚が減少する膜が形成されてもよい。また、工程ｂにおいて、膜が開口の側壁上方のみに形成されてもよい。このため、ボーイングのように、頂部付近に発生する形状異常を選択的に補正することができる。また、底部には膜を形成しないことで、エッチング対象膜のエッチングを工程ｂ後に続けて実行する場合等に、選択比を落とすことなく処理を実現できる。
また、工程ｂにおいて、開口の側壁の上部に、開口の開口寸法の約１０％〜約４０％の膜厚となる膜が形成されてもよい。このため、マスクの開口の閉塞を防止しつつ、マスクの形状を補正できる。
また、工程ｂは、開口のアスペクト比が１０以上のときに実行してもよい。このため、異常が発生しやすい高アスペクト比の開口の形状を補正できる。
また、補正対象とする開口はボーまたはテーパを含んでよい。実施形態に係る基板処理方法は、膜をマスクの積層方向に沿って膜厚変化させて形成するため、ボー、テーパその他多様な形状のマスクパターンを補正できる。
また、工程ｂおよび工程ｃを繰り返してもよい。また、工程ｂおよび工程ｃは、開口の開口寸法のばらつきが予め定めた基準値以下になるまで繰り返してもよい。このため、工程ｂおよび工程ｃを１回実行したのみでは、所望の形状改善が実現できない場合は、形状に応じた回数だけ工程ｂおよび工程ｃを繰り返すことで、所望の形状改善を実現できる。
また、ｎ回（ｎは２以上の自然数）以上繰り返し実行する工程ｂにおいて、ｎ回目の処理と（ｎ−１）回目の処理とで処理条件を変更してもよい。それによって、繰り返し実行する工程ｂにおいて形成される膜の位置および／または厚みを変更してもよい。また、工程ｂは、チャンバ内に第１反応物と第２反応物を供給し、第１反応物と第２反応物とを反応させることで膜を形成してもよい。また、ｎ´回（ｎ´は２以上の自然数）以上繰り返し実行する工程ｂにおいてｎ´回目の処理と（ｎ´−１）回目の処理で用いる第１反応物および／または第２反応物を変更してもよい。それによって、工程ｂで形成する膜の位置および／または厚みを変更してもよい。このため、実施形態によれば、被処理体の状態に応じて膜の位置および厚みを細かく調整できる。
また、工程ｂおよび工程ｃは減圧雰囲気を維持して同一チャンバ内（in situ）または同一システム内（in system）で実行してもよい。このため、被処理体の搬出搬入の手間やチャンバ内の雰囲気切替等の手間を省いて処理を実現できる。
また、工程ｂは、ＣＶＤにより実行してもよい。このため、ＣＶＤで成膜される膜の位置による膜厚差を利用してマスクの形状を補正できる。
また、工程ｂは、プリカーサの吸着若しくは反応ガスの反応を開口の側壁上で選択的に生じさせるＡＬＤにより実行してもよい。ＡＬＤは形成する膜の厚みを精密に制御可能であるため、開口の閉塞を防止しつつ、マスクの形状を補正できる。
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る基板処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。まず、マスクを備える基板を提供する（ステップＳ４１０（工程ａ））。次に、マスクが有する開口の内周面上に下地膜を形成する（ステップＳ４２０（工程ｅ））。第１の実施形態における膜とは異なり、下地膜は開口全体に形成する。たとえば、下地膜はコンフォーマルな膜とする。次に、下地膜の上から開口の内周面上に膜を形成する（ステップＳ４３０、第１工程（工程ｂ））。第２の実施形態の膜は、第１の実施形態の膜と同様、マスクの積層方向に沿って異なる膜厚を有する。次に、膜をトリミングする（ステップＳ４４０、第２工程（工程ｃ））。そして、トリミング後の開口の開口寸法（ＣＤ）が所定値となっているか判定する（ステップＳ４５０）。所定値と判定した場合（ステップＳ４５０、Ｙｅｓ）、処理を終了する。所定値ではないと判定した場合（ステップＳ４５０、Ｎｏ）、ステップＳ４２０に戻り処理を繰り返す。
第２の実施形態に係る基板処理方法は、第１の実施形態に係る基板処理方法とは異なり、マスク上に２種類の膜を形成した後、トリミングする。たとえば、トリミング（ステップＳ１３０）による開口２１０の底部２１０ＢのＣＤ増加を抑制することが望ましい場合、第２の実施形態に係る基板処理方法を適用できる。
次に、図１０を参照し第２の実施形態に係る基板処理方法についてさらに説明する。図１０は、第２の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の一例について説明するための図である。図１０の（Ａ）に示す被処理体Ｓ２の形状は図２の（Ａ）に示す被処理体Ｓの形状と同様である。
まず、ステップＳ４１０において、図１０（Ａ）に示す被処理体Ｓ２を提供する。そして、図１０（Ｂ）に示すように、ステップＳ４２０において、開口２００に下地膜１３０ａを形成する。ステップＳ４２０において形成する下地膜１３０ａは、開口２００全体に形成する。すなわち、下地膜１３０ａは、積層方向に沿って異なる膜厚を有しなくてよい。たとえば、下地膜１３０ａは、頂部２００Ｔから底部２００Ｂにかけて一定の膜厚を有してよい。下地膜１３０ａはたとえばＡＬＤで形成できる。
次に、下地膜１３０ａの上に膜１３０ｂを形成する（図１０、（Ｃ））。ステップＳ４３０において形成する膜１３０ｂは、第１の実施形態の膜１３０と同様、マスク１２０の積層方向に沿って異なる膜厚を有する。たとえば、膜１３０ｂは凹部２００Ｘ上に主に形成する。膜１３０ｂの成膜手法は、第１の実施形態における膜１３０の成膜手法と同様である。
ここで、下地膜１３０ａは、マスク１２０と同種の材料で形成する。他方、膜１３０ｂは、エッチング対象膜１１０と同種の材料で形成する。また、下地膜１３０ａの材料と膜１３０ｂの材料との間で高い選択比を取れるように材料を選択する。これは、膜１３０ｂ形成後のトリミング（第２工程、ステップＳ４４０）は、主に下地膜１３０ａを除去するよう処理条件を調整して実行するためである。このように処理条件を設定することで、凹部２００Ｘ上に形成した膜１３０ｂを残しつつ、他の部分に形成された下地膜１３０ａを除去する。よって、凹部２００Ｘを埋め込みつつ、開口２００内の他の部分の開口寸法の変動を抑制できる。
膜１３０ｂの形成後、ステップＳ４４０において開口２００内をトリミングする。トリミング後の被処理体Ｓ２の形状は図１０の（Ｄ）に示すようになる。図１０の（Ｄ）の例では、開口２００の側壁２００Ｓ下部および底部２００Ｂ上の下地膜１３０ａが除去され、凹部２００Ｘから頂部２００Ｔにかけて下地膜１３０ａおよび膜１３０ｂが残った状態となっている。このように、第２の実施形態に係る基板処理方法により、マスクの形状を補正することができる。
第２の実施形態においても、ステップＳ４２０，４３０，４４０の各工程（工程ｅ，ｂ，ｃ）は、開口２００の開口寸法が所定の値となるまで繰り返し実行することができる。たとえば、開口２００の頂部２００Ｔ、側壁２００Ｓ、底部２００Ｂの開口寸法の差が所定値以内となるまで、各工程を繰り返し実行できる。図１０の（Ｅ）は、開口２００の形状が補正され開口寸法が所定の値となった被処理体の状態を示す。また、ステップＳ４５０の後にさらにエッチングすることで、図１０の（Ｅ）の状態を実現してもよい。
図１１は、第２の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の他の例について説明するための図である。図１１の（Ａ）の被処理体Ｓ４は、図３の（Ａ）の被処理体Ｓ１と同様の形状を有する。
図１１の例においても、図１０と同様、第１工程の前にコンフォーマルな下地膜１３１ａを開口２０１全体に形成する（図１１の（Ｂ））。その後、積層方向に沿って異なる膜厚を有する膜１３１ｂを形成する（図１１の（Ｃ））。膜１３１ｂの形成後に、ステップＳ４４０のトリミングを実行すると、底部２０１Ｂ近傍においては下地膜１３１ａが除去されるとともに残存する下地膜１３１ａおよび膜１３１ｂによって開口２０１のテーパが減少する（図１１の（Ｄ））。このため、ステップＳ４２０〜４４０を繰り返すことで、開口２０１のテーパを補正できる（図１１の（Ｅ））。
（第２の実施形態の効果）
上記のように、第２の実施形態に係る基板処理方法は、工程ｃの前に、開口の側壁に下地膜を形成する工程ｅをさらに含む。このため、第２の実施形態によれば、マスクの開口寸法を調整しつつ形状を補正できる。
また、第２の実施形態において、膜と下地膜とはそれぞれ、異なるエッチング選択比を有する材料で形成されてよい。たとえば、工程ｃのトリミングによって除去される下地膜の量が、積層方向に沿って異なる膜厚を有する膜の量よりも多くなるように材料を選択する。このようにすることで、トリミングによる補正効果を向上させることができる。
また、第２の実施形態において、下地膜はマスクと同一材料であり、積層方向に沿って異なる膜厚を有する膜はマスク下のエッチング対象膜と同一材料であってよい。このため、マスクに応じたエッチング条件でエッチングを実行したときに、膜を残存させることができ、マスクの形状を効率的に補正できる。
（第３の実施形態）
上記第２の実施形態では、下地膜をマスクと同一材料でコンフォーマルに形成した。これに限らず、マスクの形状に応じてサブコンフォーマルな下地膜を形成してもよい。第３の実施形態では、サブコンフォーマルな下地膜の形成について説明する。
上記第１、第２の実施形態では、積層方向に沿って異なる膜厚を有する膜をたとえばサブコンフォーマルＡＬＤにより形成するものとした。しかし、サブコンフォーマルＡＬＤによる成膜は、成膜対象のパターンのアスペクト比が小さい場合は制御が難しい。これは、アスペクト比が小さいパターンの場合、プリカーサおよび反応ガスが短時間でパターンの底部に到達してしまうためである。
そこで、第３の実施形態ではまず、マスク開口のアスペクト比が小さくなったときは、アスペクト比を増加させるために下地膜を形成する（以下、工程ｄとも呼ぶ）。そして、予めアスペクト比を高くした上で、サブコンフォーマルＡＬＤを実行してマスク形状を補正する。なお、以下の説明において、「低アスペクト比」とは、アスペクト比５未満を指す。
図１２は、第３の実施形態に係る基板処理方法について説明するための図である。図１２の被処理体Ｓ５は、図２に示す被処理体Ｓと同様、基板上に積層されたエッチング対象膜１１０と、マスク１２０と、を含む。
まず、マスク１２０、エッチング対象膜１１０にアスペクト比が５未満のパターンが形成された被処理体Ｓ５を準備する（図１２（Ａ））。マスク１２０の上表面から計算したアスペクト比は１〜２程度であってもよい。
次に、被処理体Ｓ５に形成されている開口２００の間口寸法、すなわち開口２００の頂部２００Ｔの幅を狭くするための処理を実行する。たとえば、化学蒸着（ＣＶＤ）または物理蒸着（ＰＶＤ）により、開口２００の側壁２００Ｓ上部に下地膜１３０ｃを形成する。下地膜１３０ｃは、主に開口２００の側壁２００Ｓの上部に形成され、開口２００の側壁２００Ｓ下部および底部２００Ｂには形成されない処理条件を用いて形成する（図１２（Ｂ））。
次に、上記第１の実施形態と同様に、プリカーサの吸着または反応ガスの反応が不飽和な状態すなわち底面まで完成しない状態で処理が終了される条件を用いて、ＡＬＤにより膜１３０ｄを形成する。このとき、膜１３０ｄは開口２００の側壁２００Ｓに形成され、底部２００Ｂには形成されない（図１２（Ｃ））図１２（Ｃ）の処理はたとえば、図１の第１工程（工程ｂ）に相当する。
次に、エッチング対象膜１１０をエッチングする（図１２（Ｄ））。開口２００の深さ寸法があらかじめ設定された寸法に達したとき、またはエッチングの処理時間があらかじめ設定された処理時間に達したとき、エッチングを終了する。エッチングの終了タイミングは、任意に設定できる。
次に、開口２００の上部に残存している下地膜１３０ｃおよび膜１３０ｄを除去する（図１２の（Ｅ））。図１２の（Ｄ）および（Ｅ）の処理はたとえば、図１の第２工程（工程ｃ）に相当する。
このように、第３の実施形態に係る基板処理方法によれば、アスペクト比が小さい、たとえば５未満のパターンに対して、サブコンフォーマルなＡＬＤ膜を形成できる。第１、第２の実施形態では積層方向に沿って異なる膜厚を有する膜を形成する際に、処理条件を調整することで、開口の側壁上部から下部にかけて成膜量が徐々に小さくなるように制御した。しかし、被処理体上に形成されるパターンのアスペクト比が小さい場合、短時間でプリカーサおよび反応ガスがパターン底部に到達してしまう。このため、処理条件を工夫しても、低アスペクト比のパターンに対してサブコンフォーマルなＡＬＤ膜を形成することは難しい。他方、低アスペクト比のパターンに対してＣＶＤやＰＶＤを用いた場合、膜厚の微細な制御は困難である。
そこで、第３の実施形態では、被処理体に形成されたパターンのアスペクト比が小さい場合、パターンの開口寸法を減少させる処理を予め実行する（図１２の（Ｂ））。かかる処理を行うことで、パターンのアスペクト比を高くし、開口内に進入するプリカーサおよび反応ガスの量を抑制する。このため、第３の実施形態によれば、低アスペクト比のパターンに対してもサブコンフォーマルなＡＬＤ膜を形成して微細な膜厚制御を達成できる。
図１３は、第３の実施形態に係る基板処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。まず、エッチング対象膜１１０上にマスク１２０が形成され、マスク１２０にエッチングのためのパターンが形成された被処理体Ｓ５を提供する（ステップＳ１５０１、工程ａ）。次に、マスク１２０をエッチングする（ステップＳ１５０２）。エッチング後にエッチング対象膜１１０に形成された開口２００の深さが所定値に達しているか判定する（ステップＳ１５０３）。所定値に達していないと判定した場合（ステップＳ１５０３、ＮＯ）、ステップＳ１５０２に戻りエッチングを繰り返す。他方、所定値に達していると判定した場合（ステップＳ１５０３、ＹＥＳ）、開口２００のアスペクト比が所定値（たとえば１０）以上か否かを判定する（ステップＳ１５０４）。所定値未満と判定した場合（ステップＳ１５０４、ＮＯ）、下地膜１３０ｃを形成して開口２００の幅を狭める（ステップＳ１５０５、工程ｄ）。他方、アスペクト比が所定値以上と判定した場合（ステップＳ１５０４、ＹＥＳ）、膜１３０ｄを形成する（ステップＳ１５０６、工程ｂ）。膜１３０ｄを形成するための処理は、第１の実施形態において膜１３０を形成するための処理と同様である。たとえば、図１のステップＳ１２０を実行することで膜１３０ｄを形成することができる。膜１３０ｄの形成後、さらにトリミング、エッチングを実行する（ステップＳ１５０７、工程ｃ）。そして、被処理体Ｓ５が所定の形状となったか否かを判定する（ステップＳ１５０８）。たとえば、エッチングによりマスク１２０に形成された開口寸法が所定値であるか否かを判定する。そして、所定値ではないと判定した場合（ステップＳ１５０８、ＮＯ）、ステップＳ１５０４に戻って処理を繰り返す。他方、所定値であると判定した場合（ステップＳ１５０８、ＹＥＳ）、処理を終了する。これで第３の実施形態に係る基板処理方法は終了する。
このように、第３の実施形態においては、低アスペクト比のパターンについても、開口を狭くする処理を予め実行することでアスペクト比を高くしてサブコンフォーマルＡＬＤにより膜を形成することができる。
なお、上記第３の実施形態では、「低アスペクト比」をアスペクト比５未満と定義し、低アスペクト比のパターンに適用するものとした。しかし、アスペクト比５以上のパターンであってもアスペクト比１０を下回るとサブコンフォーマルな成膜が実現しにくい場合がある。このため、第３の実施形態の手法は、アスペクト比が５〜１０のパターンについて適用してもよい。
なお、下地膜１３０ｃは後続の処理において除去できる材料で形成することが好ましい。たとえば、下地膜１３０ｃは、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＣ等で形成する。ＳｉＯ２の下地膜１３０ｃを形成する場合、アミノシラン系のガス、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４等をプリカーサとして使用できる。また、ＳｉＮの下地膜１３０ｃを形成する場合、アミノシラン系のガス、ＳｉＣｌ４、ＤＣＳ、ＨＤＣＳ等をプリカーサとして使用できる。またたとえば、下地膜１３０ｃは、カーボン含有膜等の有機膜、チタン（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）を含有する金属膜等であってもよい。
（第３の実施形態の効果）
上記のように、第３の実施形態に係る基板処理方法は、開口の側壁上方に下地膜を形成して、開口の側壁上方の開口寸法を減少させる工程ｄをさらに備える。また、工程ｄは、開口のアスペクト比を増加させる。このため、第３の実施形態によれば、アスペクト比が低い開口についても、サブコンフォーマルＡＬＤを用いた成膜を実現できる。
また、工程ｄは、工程ｂの前に実行してもよい。このため、第３の実施形態によれば、工程ｂにおけるサブコンフォーマルな成膜制御を、低アスペクト比の開口と比べてより容易に実現することができる。
また、工程ｄは、開口のアスペクト比が５未満のときに実行してもよい。このため、第３の実施形態によれば、開口のアスペクト比を調整して成膜制御に適した値とした上で、成膜を実行することができる。
また、第３の実施形態に係る基板処理方法を適用する被処理体が備えるマスクは誘電体を含んでもよい。また、工程ｄは、開口のアスペクト比が１０未満のときに実行してもよい。このため、第３の実施形態によれば、マスクの形状補正をサブコンフォーマルＡＬＤ等、低アスペクト比の開口については制御が難しい処理を用いて実現できる。
（第４の実施形態）
図１４は、第４の実施形態に係る基板処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。まず、マスクを備える基板を提供する（ステップＳ７１０、工程ａ）。次に、阻害因子をマスクが有する開口の所定位置に形成する（ステップＳ７２０、工程ｆ）。たとえば阻害因子（以下、インヒビターとも呼ぶ）を含むガスを用いたＣＶＤにより、マスク上にインヒビター層を形成する。次に、開口に膜を形成する（ステップＳ７３０、工程ｂ）。そして、膜をトリミングする（ステップＳ７４０、工程ｃ）。トリミング後の開口の開口寸法（ＣＤ）が所定値となっているか判定する（ステップＳ７５０）。所定値と判定した場合（ステップＳ７５０、Ｙｅｓ）、処理を終了する。他方、所定値ではないと判定した場合（ステップＳ７５０、Ｎｏ）、ステップＳ７２０に戻り処理を繰り返す。
次に、図１５を参照し第４の実施形態に係る基板処理方法についてさらに説明する。図１５は、第４の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の一例について説明するための図である。図１５に示す被処理体Ｓ６は図２に示す被処理体Ｓと同様である。
まず、被処理体Ｓ６を提供する（ステップＳ７１０）。そして、被処理体Ｓ６に対して、ステップＳ７２０の処理を実行しインヒビター層１４０を形成する（図１５の（Ａ））。インヒビター層１４０を形成するために供給する、阻害因子を含むガスは、たとえば、カーボンを含むガスである。カーボンを含むガスはたとえば、フルオロカーボンガス、フルオロハイドロカーボンガス、ハイドロカーボンガスである。ステップＳ７２０において、フルオロカーボンガスを用いてプラズマＣＶＤを実行すると、インヒビター層１４０としてフルオロカーボン膜が形成される。また、ステップＳ７２０において、フルオロハイドロカーボンガスを用いてプラズマＣＶＤを実行すると、インヒビター層１４０としてフルオロハイドロカーボン膜が形成される。また、ステップＳ７２０において、ハイドロカーボンガスを用いてプラズマＣＶＤを実行すると、インヒビター層１４０としてハイドロカーボン膜が形成される。フルオロカーボン膜、フルオロハイドロカーボン膜およびハイドロカーボン膜は、疎水性の膜である。
ステップＳ７２０においては、インヒビター層１４０を、マスク１２０の上部のみに形成するよう処理条件を調整する。インヒビター層１４０はたとえば、凹部２００Ｘよりも上方の側壁２００Ｓおよび頂部２００Ｔに形成される。たとえばＣＶＤを用いて開口２００の上部分のみにインヒビター層１４０を形成する。また、インヒビター層の形成位置にアスペクト依存性をもたせることで、側壁上の成膜位置を調整することができる。また、インヒビター層の組成を変えることで、その後に実行するＡＬＤのプリカーサの吸着および反応ガスの吸着のいずれを阻害することもできる。たとえばカーボンを含むインヒビター層を形成すれば酸化を阻害でき、ＣＦを含むインヒビター層を形成すればプリカーサの吸着を阻害できる。
次に、ステップＳ７３０において、たとえばＡＬＤにより膜１３０を形成する。ＡＬＤは、プリカーサを導入する第１の反応工程、過剰なプリカーサを除去する第１のパージ工程、反応ガスを導入してプリカーサを改質する改質工程、過剰な反応ガスを除去する第２のパージ工程を含む。
第１の反応工程では、たとえば、プリカーサとして、アミノシラン系ガス、シリコン含有ガス、チタン含有ガス、ハフニウム含有ガス、タンタル含有ガス、ジルコニウム含有ガス、有機物含有ガス等を使用する。プリカーサは、インヒビター層１４０が形成されていない領域に吸着してプリカーサ層を形成する。なお、プリカーサを吸着させるときにはプラズマを生成してもしなくてもよい。
第１のパージ工程は、プリカーサ層が形成された後、アルゴンや窒素ガス等の不活性ガスによるパージを行う工程である。パージによって、チャンバ内に残留する主に気相中のプリカーサが減少または除去させられる。パージは、チャンバ内を真空引きすることによって実行してもよい。過剰に付着していたプリカーサがパージによって除去されてプリカーサ層がほぼ単分子層となる。
改質工程では、プリカーサ層を反応ガスに晒すことで、プリカーサ層を原子層に変換（改質）する。改質ステップで用いる反応ガスは、酸素含有ガス、窒素含有ガス、水素含有ガス等である。反応ガスはたとえば、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＮＯガス、ＳＯ２ガス、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、ＮＨ３ガスのいずれかを含んでよい。反応ガスによりプリカーサ層が改質されて膜１３０が形成されると同時に、インヒビター層１４０の表面が除去され、インヒビター層１４０の膜厚が減少する。
改質工程の後、第２のパージ工程において、アルゴンや窒素ガス等の不活性ガスにより処理空間が排気される。パージによって、チャンバ内に残留する反応ガスが減少または消滅させられる。パージは、チャンバ内を真空引きすることによって実行してもよい。
なお、形成する膜種に応じて、プリカーサおよび反応ガスの種類を選択できる。たとえば、膜１３０としてシリコン酸化膜を形成する場合、プリカーサはアミノシラン系、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４等を使用でき、反応ガスはＯ２などの酸素含有ガスを使用できる。また、膜１３０としてシリコン窒化膜を形成する場合、プリカーサは、アミノシラン系、ＳｉＣｌ４，ジクロロシラン（ＤＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤＳ）等を使用でき、反応ガスはＮ２やＮＨ３などの窒素含有ガスを使用できる。また、膜１３０として有機膜を形成する場合の手法としては、分子膜堆積（Molecular Layer Deposition：ＭＬＤ）を使用できる。また、膜１３０としてチタン膜や酸化チタン膜を形成する場合は、プリカーサはＴＤＭＡＴ（tetrakis（dimethylamino）titanium）、４塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を使用でき、反応ガスは還元系ガスもしくは酸化系ガスを使用できる。また、タングステン膜を形成する場合は、プリカーサはＷＦ６を使用でき、反応ガスは還元系ガスを使用できる。
なお、形成される膜１３０の深さを制御するために、プリカーサを選択することができる。例えば、アミノシラン系ガスのうち、よりパターン上方のみに膜１３０を形成するためのプリカーサの選択としては、１個のアミノ基を有するアミノシラン（１価アミノシラン）ガスよりも、２個または３個のアミノ基を有するアミノシラン（２価アミノシランまたは３価アミノシラン）ガスを用いることが望ましい。また、パターンの深い位置に膜１３０を形成するためには１価アミノシランガスを用いることが望ましい。さらに、処理時間、載置台の温度、処理チャンバ内の圧力などの処理パラメータと組み合わせることにより、被覆率の制御性を高めることができる。
このように、ステップＳ７３０において、膜１３０は、インヒビター層１４０が形成されていない領域に選択的に形成される。たとえば、図１５の（Ｂ）に示す例では、インヒビター層１４０は凹部２００Ｘよりも上の側壁２００Ｓおよび頂部２００Ｔに形成されている。そして、膜１３０は、インヒビター層１４０が形成された領域には形成されず、インヒビター層１４０が形成されていない凹部２００Ｘ上に形成されている。なお、第４の実施形態の膜１３０は、第１の実施形態と同様、積層方向に沿って異なる膜厚を有する。たとえば、上述したサブコンフォーマルＡＬＤを用いて、凹部２００Ｘよりも底部２００Ｂ側の領域には膜１３０が形成されないよう選択的に成膜する。
次に、ステップＳ７４０において、膜１３０をトリミングする。トリミングにより、インヒビター層１４０が除去されると共に膜１３０の表面が削られて、開口２００の内周面が滑らかになる（図１５の（Ｃ））。インヒビター層１４０の形成（ステップＳ７２０）と、第１工程（工程ｂ）および第２工程（工程ｃ）を繰り返すことで、凹部２００Ｘを徐々に埋めてマスクの形状を補正することができる。最終的に凹部２００Ｘが埋まると、被処理体Ｓ６は図１５の（Ｄ）に示す状態となる。
このように、第４の実施形態では、インヒビター層１４０を用いて開口２００の頂部２００Ｔ付近への膜１３０の形成を防止し、開口閉塞を防止する。エッチング対象膜１１０を所望の形状にエッチングするためには、凹部２００Ｘのような形状を抑止することが望ましいと同時に、開口２１０の開口閉塞を防止する必要がある。この点、第４の実施形態のように、開口２１０の頂部２１０Ｔには膜１３０が形成されないようにすることで、膜１３０による開口閉塞を防止できる。また、膜１３０の形成にサブコンフォーマルＡＬＤを使用すれば膜厚を精度高く制御できる。
また、インヒビター層１４０の形成（工程ｆ）と膜１３０の形成（工程ｂ）とを複数回繰り返し実行してもよい。たとえば、インヒビター層１４０が形成される位置を変更しつつ、ステップＳ７２０とＳ７３０を繰り返し実行すれば、形成される膜１３０の膜厚を凹部２００Ｘの形状に合わせて調整しつつ、凹部２００Ｘを埋めることができる。この場合、ステップＳ７２０およびステップＳ７３０を複数回繰り返し実行した後に、ステップＳ７４０のトリミングを実行してもよい。
図１６は、第４の実施形態に係る基板処理方法で処理される被処理体の他の例について説明するための図である。図１６の被処理体Ｓ７は、図３の被処理体Ｓ１と同様である。かかるテーパ形状の被処理体Ｓ７においても、最初にマスクの上部にインヒビター層１４１を形成し（図１６の（Ａ））、その後、膜１３１を形成する（図１６の（Ｂ））。そして、膜１３１をトリミングする（図１６の（Ｃ））ことで、開口閉塞を防止しつつ、開口２０１の形状を補正できる（図１６の（Ｄ））。図１６の被処理体Ｓ７の場合も、インヒビター層１４１を形成する位置をずらしつつ、インヒビター層１４１の形成と膜１３１の形成を複数回繰り返して実行してもよい。インヒビター層１４１を形成する位置をずらすことで、開口２０１と逆向きのテーパをつけて膜１３１を形成できる。すなわち、頂部２０１Ｔから底部２０１Ｂに向けて膜厚が減少する膜１３１を形成できる。このような膜１３１を形成することで、マスクパターンの形状をより少ない工程で補正できる。
なお、第４の実施形態では、インヒビター層１４０，１４１をＣＶＤにより形成する。ＣＶＤで成膜した場合、開口２０１中の凹部２０１Ｘのように開口側からみて陰になった部分にはインヒビター層１４０，１４１が形成されにくい。このため、凹部２０１Ｘよりも上側にインヒビター層１４０を容易に形成できる。
また、第４の実施形態では、インヒビター層１４０，１４１を利用することで、膜１３０，１３１を頂部２００Ｔ，２０１Ｔに形成しない。このため、膜１３０，１３１による開口閉塞を防止することができる。
なお、上記実施形態において、インヒビター層１４０，１４１を形成した後、膜１３０，１３１はサブコンフォーマルＡＬＤにより形成してもよい。また、これに代えて、マスク１２０，１２１には化学吸着するがインヒビター層１４０，１４１には化学吸着しない有機材料を用いて、自己組織化単分子膜（Self-Assembled Monolayer：ＳＡＭ）を形成してもよい。
（第４の実施形態の効果）
上記のように、第４の実施形態に係る基板処理方法は、工程ｂの前に、膜の形成を阻害する阻害因子を形成する工程（工程ｆ）をさらに含む。このため、膜が形成される位置をさらに精密に制御できる。また、膜の形成を阻害するインヒビター層を開口上部に形成することで、膜による開口閉塞を防止できる。
（開口寸法の調整）
上記実施形態に係る基板処理方法により、マスクの開口寸法が頂部、側壁、底部において略同一になるよう形状を補正できる。マスクの形状を補正した後、さらに、開口寸法を調整するための処理を実行してもよい。または、マスクの形状補正と同時に、開口寸法を調整するための処理を実行してもよい。
たとえば、第１乃至第４の実施形態に係る基板処理方法により、被処理体の形状が図２の（Ｄ）に示すような形状に補正されたとする。その後、さらに、開口２１０の底部２１０Ｂの開口寸法を減少または増加させるため、エッチングまたは成膜を実行してもよい。
またたとえば、第２の実施形態に係る基板処理方法により被処理体の形状を補正する際に、ステップＳ４２０で形成する下地膜の膜厚を調整することで、開口２１０の開口寸法を減少させてもよい。
また、たとえば、低アスペクト比のパターンであってテーパ状に頂部が広がった形状について、まず、ＣＶＤやＰＶＤで間口を狭くする処理（第３の実施形態）を実行した後、サブコンフォーマルＡＬＤを実行することで、テーパ形状を補正できる。また、高アスペクト比のパターンが処理を繰り返している間に低アスペクト比になった場合も、間口寸法を狭くする処理を実行することで、サブコンフォーマルＡＬＤを容易に実現できる。また、マスク形状の微細調整を行う場合、ＣＶＤやＰＶＤでは高解像度の制御は難しい。このため、低アスペクト比のマスクであれば間口をＣＶＤやＰＶＤで狭くした後、サブコンフォーマルＡＬＤやＡＬＤを実行することで、微細な調整が実現できる。
（処理タイミング）
なお、上記第１乃至第４の実施形態に係る基板処理方法は、マスクが形成された直後（すなわちエッチング対象膜のエッチング前）に実行してもよい。また、エッチング対象膜のエッチングを開始した後にマスクの形状異常が生じた場合に実行してもよい。何れの場合も、補正対象となる形状異常の位置や形状に応じて、第１乃至第４の実施形態を選択または組み合わせることで、エッチング対象膜の性質への影響を抑制しつつマスクの形状を補正できる。
（変形例１−マスク高減少時の調整）
実施形態に係る基板処理方法によりマスクの形状を補正した後、エッチング対象膜をエッチングする。エッチングにより、エッチング対象膜だけでなくマスクが削られる。このため、第１工程で形成される膜の位置がマスクの深さ方向において相対的に変化する。そこで、マスクの膜厚の変化に応じて、第１工程の処理条件を調整してもよい。
図１７は、変形例１の基板処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。図１８は、変形例１の基板処理方法について説明するための図である。
変形例１の基板処理方法は、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０までの処理は第１の実施形態（図１）と同様である。ステップＳ１１０〜Ｓ１４０の処理によってマスク形状が補正された後、エッチング対象膜をエッチングする（ステップＳ１５０）。エッチング後の形状が所定の形状か否かを判定する（ステップＳ１６０）。所定の形状ではないと判定した場合（ステップＳ１６０、Ｎｏ）、マスク高が所定値か否かを判定する（ステップＳ１７０）。マスク高が所定値であると判定した場合（ステップＳ１７０、Ｙｅｓ）、第１工程の処理条件を変更する（ステップＳ１８０）。そして変更した処理条件で第１工程（ステップＳ１２０）を再度実行する。他方、マスク高が所定値ではないと判定した場合（ステップＳ１７０、Ｎｏ）、ステップＳ１５０に戻ってエッチングを繰り返す。他方、ステップＳ１６０において所定の形状と判定した場合（ステップＳ１６０、Ｙｅｓ）、処理を終了する。
図１８を参照して変形例１の基板処理方法につきさらに説明する。図１８に示す被処理体Ｓ８は、基板上にエッチング対象膜１１２とマスク１２２とが形成されている。マスク１２２は開口２０２を有する。開口２０２の深さ方向中央には凹部２０２Ｘが形成されている。図１８の（Ａ）に示す被処理体Ｓ８に対して、ステップＳ１２０を実行すると、（Ｂ）に示すように膜１３２ａが形成される。膜１３２ａのトリミング後、開口寸法が所定値となると、エッチング（ステップＳ１５０）を実行する。エッチングにより、マスク１２２は徐々に削られてマスク高が減少する。（Ｃ）は、エッチング（ステップＳ１５０）によりマスク高が減少した被処理体Ｓ７を示す。また、（Ｃ）の被処理体Ｓ８は、マスク１２２に凹部２０２Ｘが存在する。ステップＳ１６０の「所定の形状」は、エッチング対象膜１１２が所望の形状か否か、および、マスク１２２が所望の形状か否か、の判定を含んでよい。そして、マスク１２２が所望の形状か否かの判定は、マスク１２２は形状異常なしか否かの判定であってよい。このため、マスク１２２に凹部２０２Ｘがある場合、形状異常あり（ステップＳ１６０、Ｎｏ）として、マスク高を調べる。そして、マスク高が所定値以下であれば（ステップＳ１７０、Ｙｅｓ）、マスク高に応じた第１工程の処理条件に変更する（ステップＳ１８０）。図１８の（Ｃ）ではマスク高が減少しているため、頂部２０２Ｔから凹部２０２Ｘまでの距離に応じた処理条件に変更する。たとえば、膜１３２ａが頂部２０２Ｔから凹部２０２Ｘまでの間に形成されるよう、処理条件を変更する。そして、ステップＳ１２０に戻って変更後の処理条件で第１工程を実行すると、（Ｂ）に示す膜１３２ａとは異なる範囲に膜１３２ｂが形成される（図１８（Ｄ））。このように、基板処理の過程でマスク高が変化した場合は、変化後のマスク高にあわせて第１工程の処理条件を調整する。また、処理の過程でマスクを再び積層した場合は、やはり積層後のマスク高にあわせて第１工程の処理条件を変更する。
（変形例２−被処理体の温度制御）
上記実施形態では、第１工程で形成される膜の位置および膜厚を処理条件によって調整した。膜の膜厚はさらに、被処理体の温度制御により被処理体の面内で異なるように調整してもよい。
図１９は、変形例２の基板処理方法について説明するための図である。図１９の（Ａ）は、被処理体（例えば、ウエハ）の温度と、被処理体に成膜される膜の膜厚と、の関係を示す。図１９の（Ａ）に示すように、膜の膜厚は、被処理体の温度が上がるにつれて増加している。
図１９の（Ｂ）は、被処理体を支持する載置台のゾーン分割例を示す。被処理体は通常直径３００ｍｍ程度の円形であり、基板処理中、円形の載置台上に支持される。載置台は温調機構を備える。そこで、載置台を複数たとえば２７のゾーンに分割する。図１９の（Ｂ）の例では、周方向および径方向に載置台を複数のゾーンに分割している。そして、各ゾーンの温度を互いに独立して制御可能に構成する。そして、膜の成膜量を増加させたい位置については温度を相対的に高くし、成膜量を減少させたい位置については温度を相対的に低くする。このように調整すれば、一つのウエハに複数の開口が形成されるときに、ウエハ上の位置に応じて開口に形成される膜の膜厚を変えることができる。
なお、ウエハ面内ではエッチング等により開口側壁上に形成される凹部は径方向中心で小さく、径方向外側で大きくなる傾向がある。このため、たとえば、ウエハの径方向中心では温度が低く、ウエハの径方向外側では温度が高くなるよう、各ゾーンを制御することで、ウエハ面内での開口寸法の均一性を向上できる。ただし、これに限らず、載置台の温度を調整することで、ウエハ面内の位置に応じて形成される膜の膜厚を変化させることができ、多様な形状を補正できる。
このように、上記実施形態において、工程ｂにおいて、被処理体が載置される載置台に設けられる独立して温度制御可能な複数のゾーン各々を、当該複数のゾーン各々の面内位置に応じて異なる温度に制御して、膜の厚みを複数のゾーンの温度に応じて変化させてもよい。たとえば第１工程（図１、ステップＳ１２０）において形成する膜の厚みを載置台の温度に応じて変化させてもよい。このため、実施形態によれば、ウエハ面内の膜の均一性を向上させることができる。また、実施形態によれば、ウエハ面内の位置に応じて膜の膜厚を補正できる。
また、上記実施形態において、工程ｂを少なくともｎ´´（ｎ´´は２以上の自然数）回繰り返し実行してもよい。そして、（ｎ´´−１）回目の工程ｂにおいて、被処理体が載置される載置台に設けられる独立して温度制御可能な複数のゾーン各々を第１の温度分布に制御してもよい。それによって、深さ方向に第１の膜厚分布を有する膜を形成してもよい。さらに、ｎ´´回目の工程ｂにおいて、複数のゾーン各々を第２の温度分布に制御してもよい。それによって、深さ方向に第２の膜厚分布を有する膜を形成してもよい。このため、実施形態によれば、載置台の温度分布に応じて異なる位置および／または厚みに膜を形成することができる。このため、実施形態によれば、面内位置に応じて形成する膜の位置および／または厚みを制御するだけでなく、工程ごとに形成する膜の位置および／または厚みを制御できる。
（チャンバ内のコンディショニング）
ところで、上記実施形態において、たとえば図１の第１工程（ステップＳ１２０、工程ｂ）と第２工程（ステップＳ１３０、工程ｃ）とを一つのチャンバ内で実行してもよい。また、第２工程の後に第１工程を繰り返し実行してもよい。この場合、第２工程により生成される副生成物がチャンバ内に付着し、第１工程の処理結果（膜の性能）に影響することがありうる。これに対して、第１工程と第２工程を別のチャンバで実行した場合、第１工程が実行されるチャンバの内壁その他の部品表面には膜と同種の膜が付随的に形成される。また、第２工程が実行されるチャンバの内壁その他の部品表面にはトリミングで生じた副生成物のみが付着する。このため、一つのチャンバで第１工程、第２工程のいずれか一方のみを実行する場合と、一つのチャンバで第１工程も第２工程も実行する場合とでは、形成される膜の状態が異なる可能性がある。
そこで、本実施形態の第２工程（たとえば図１のステップＳ１３０、工程ｃ）を実行した後に、チャンバ内のプラズマ空間に露出する表面のコンディショニングを実行してもよい。コンディショニングとしては、（１）チャンバ内のクリーニング、（２）チャンバ内のコーティングを実行できる。
チャンバ内のクリーニングはたとえば、所定のクリーニングガスをチャンバ内でプラズマ化した後排出することで実行する。クリーニングガスとして、Ｏ２やＣＯ２等の酸素含有ガスやＨ２やＮＨ３等の水素含有ガス等を用いることができる。なお、クリーニングの手法は特に限定されない。チャンバ内のクリーニングは、たとえば最表面上に付着したカーボンやフッ素を除去する条件で実行する。
また、チャンバ内のコーティングは、所定のコーティングガスをチャンバ内でプラズマ化した後排出することで実行する。コーティングガスとして、ＳｉＣｌ４やアミノシラン系ガス等のシリコン含有ガスとＯ２等の酸素含有ガス等を用いたＣＶＤやＡＬＤによりシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等を成膜することができる。なお、コーティングの手法は特に限定されない。また、コーティングされる材料も特に限定されない。コーティングはたとえば、フッ素（ＣＦなど）を用いたプラズマ処理の後に実行する。コーティングにより、チャンバの最表面に露出した副生成物を覆ってプラズマ処理空間に露出しないようにする。
なお、コンディショニングのためのクリーニングおよびコーティングは、被処理体が載置される載置台周辺だけでなく、チャンバの内壁全体が処理対象となる条件で実行する。また、コンディショニングのためのクリーニングおよびコーティングは、１回のプラズマ処理ごとに実行してもよく、所定回数のプラズマ処理を実行するごとに実行してもよい。これによって、副生成物が付着した内表面のプラズマ処理空間への露出を防止できる。このため、処理ごとにチャンバ内の条件、状態が変動することを防止して、形成される膜の状態を安定させることができる。
このように、上記実施形態のたとえば図１に示す第２工程（ステップＳ１３０、工程ｃ）後にチャンバの内壁に付着した副生成物を覆うコーティングを施す第３工程（工程ｇ）をさらに実行してもよい。このため、第２工程において生成された副生成物の影響により第１工程で形成する膜の性質が変動することを防止できる。
（基板処理装置の構成例）
次に、上記実施形態に係る基板処理方法を実施する基板処理装置の例について説明する。図２０Ａ、図２０Ｂ、図２０Ｃおよび図２０Ｄは各々、実施形態に係る基板処理装置の例１〜４を示す図である。
上記実施形態に係る基板処理方法は、一つの基板処理装置内で真空雰囲気を維持して実行してもよく、異なるチャンバに被処理体を移動させて実行してもよい。すなわち、実施形態に係る基板処理方法は、in-situで（被処理体周囲の真空雰囲気を維持して）プラズマを生成して実行してもよく、ex-situで（被処理体から離れた位置に形成した真空雰囲気下で）プラズマを生成して実行してもよい。
図２０Ａに示す基板処理装置は、容量結合プラズマ（Capacitively Coupled Plasma：ＣＣＰ）システムの例である。ＣＣＰシステムは、上部電極ＵＥＬと下部電極ＬＥＬとに挟まれた処理空間にプラズマを生成する。下部電極ＬＥＬは静電チャックＥＳＣとしても機能する。また、下部電極ＬＥＬは、被処理体たとえば半導体基板を保持する載置台として機能する。ＣＣＰシステムは、上部電極ＵＥＬと下部電極ＬＥＬの少なくとも一方に高周波（ＲＦ）電力を供給することでプラズマを生成する。高周波電源は、上部電極ＵＥＬおよび下部電極ＬＥＬの双方に接続されていてもよく、複数の高周波電源が、一つの電極に接続されていてもよい。また、高周波電源は異なる周波数の高周波電力を供給してもよい。また、直流（ＤＣ）電源が上部電極に接続されていてもよい。
図２０Ｂに示す基板処理装置は、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）システムの例である。ＩＣＰシステムは、誘導素子（たとえば平面コイル、ソレノイド型コイルまたはヘリカルコイル）と下部電極ＬＥＬとに挟まれた処理空間にプラズマを生成する。下部電極ＬＥＬは静電チャックＥＳＣとしても機能する。また、下部電極ＬＥＬは、被処理体たとえば半導体基板を保持する載置台として機能する。ＩＣＰシステムは、誘導素子に高周波電力を供給することでプラズマを生成する。図２０Ｂに示すように、高周波電源は誘導素子および下部電極ＬＥＬの双方に接続される。高周波電源は異なる周波数の高周波電力を供給してもよい。
図２０Ｃに示す基板処理装置は、表面波プラズマ（Surface Wave Plasma：ＳＷＰ）システムの例である。ＳＷＰシステムは、スロットアンテナと下部電極ＬＥＬとに挟まれた処理空間にプラズマを生成する。下部電極ＬＥＬは静電チャックＥＳＣとしても機能する。また、下部電極ＬＥＬは、被処理体たとえば半導体基板を保持する載置台として機能する。ＳＷＰシステムは、スロットアンテナにマイクロ波導波路を介してマイクロ波の高周波電力を供給することでプラズマを生成する。図２０Ｃに示すように、高周波電源はスロットアンテナと下部電極ＬＥＬの双方に接続される。高周波電源は異なる周波数の高周波電力を供給してもよい。
図２０Ｄに示す基板処理装置は、リモートプラズマシステムの例である。リモートプラズマシステムは、被処理体から離れた位置でプラズマを生成する。たとえば、リモートプラズマシステムは、被処理体周辺領域への荷電粒子の輸送を阻害するフィルタによって被処理体周辺領域から分離された領域でプラズマを生成する。下部電極ＬＥＬは被処理体たとえば半導体基板を保持する載置台として機能する。リモートプラズマシステムは、被処理体から離れた位置に配置されるプラズマ生成装置に高周波電力を供給することでプラズマを生成する。図２０Ｄに示すように、高周波電源はプラズマ生成装置と下部電極ＬＥＬの双方に接続される。高周波電源は異なる周波数の高周波電力を供給してもよい。
なお、図２０Ａ〜図２０Ｄに示す、上記実施形態に係る基板処理装置は、チャンバと載置台とガス供給部と制御部とを備える。チャンバは処理空間を提供する。載置台は、チャンバの内部に設けられ、被処理体が載置される。ガス供給部は、チャンバの内部に処理ガスを供給する。制御部は、基板処理方法を実行させる。基板処理方法は、工程ａ）と工程ｂ）とを含む。工程ａ）は、基板と、基板上に形成されたエッチング対象膜と、エッチング対象膜上に形成された開口を有するマスクと、を備える被処理体をチャンバ内の載置台上に提供する工程である。工程ｂ）は、マスクの膜厚方向に沿って、開口の側壁に異なる厚さを有する膜を形成する工程である。このように構成することで、実施形態に係る基板処理装置は、マスクの形状を補正できる。
なお、上記実施形態は、図２０Ａ〜図２０Ｄに示す基板処理装置を組み合わせて、または変形して実行してもよい。
今回開示された実施形態は全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趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１１０，１１１，１１２ エッチング対象膜
１２０，１２１，１２２ マスク
１３０，１３０ｂ，１３１，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂ 膜
１３０ａ，１３１ａ 下地膜
１４０，１４１ インヒビター層
２００，２０１，２０２ 開口
２００Ｂ，２０１Ｂ 底部
２００Ｓ，２０１Ｓ 側壁
２００Ｔ，２０１Ｔ 頂部
２００Ｘ，２０１Ｘ，２０２Ｘ 凹部
ＥＬ エッチング対象膜
ＭＡ マスク
ＯＰ 開口
Ｐ プリカーサ
Ｒ 反応ガス
Ｓ〜Ｓ７ 被処理体

Claims (25)

  1. ａ）基板と、前記基板上に形成されたエッチング対象膜と、前記エッチング対象膜上に形成された開口を有するマスクとを備える被処理体をチャンバ内の載置台上に提供する工程と、
    ｂ）前記マスクの膜厚方向に沿って、前記開口の側壁に異なる厚さを有する膜を形成する工程と、
    を含む基板処理方法。
  2. ｃ）前記膜をトリミングする工程をさらに含み、
    前記ｃ）の後の前記マスクの膜厚方向における前記開口の開口寸法のばらつきは、前記ｃ）の前の前記マスクの膜厚方向における前記開口の開口寸法のばらつきより小さい、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記ｂ）および前記ｃ）を繰り返す、請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 前記ｂ）および前記ｃ）は、前記開口の開口寸法のばらつきが予め定めた基準値以下になるまで繰り返す、請求項２または３に記載の基板処理方法。
  5. 前記ｂ）において、前記開口の側壁に、前記マスクの開口側から前記基板側に向けて膜厚が減少する前記膜が形成される、請求項２から４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  6. 前記ｂ）において、前記膜が前記開口の側壁上方のみに形成される、請求項２から５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  7. 前記ｂ）において、前記開口の側壁の上部に、当該開口の開口寸法の約１０％〜約４０％の膜厚となる前記膜が形成される、請求項２から６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  8. 前記ｂ）は、前記開口のアスペクト比が１０以上のときに実行する、請求項２から７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  9. 前記開口はボーまたはテーパを含む、請求項２から８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  10. ｎ回（ｎは２以上の自然数）以上繰り返し実行する前記ｂ）において、ｎ回目の処理と（ｎ−１）回目の処理とで処理条件を変更することにより、繰り返し実行する前記ｂ）において形成される前記膜の位置および／または厚みを変更する、請求項２から９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  11. 前記ｂ）は、前記チャンバ内に第１反応物と第２反応物を供給し、前記第１反応物と前記第２反応物とを反応させることで膜を形成し、
    ｎ´回（ｎ´は２以上の自然数）以上繰り返し実行する前記ｂ）においてｎ´回目の処理と（ｎ´−１）回目の処理で用いる前記第１反応物および／または前記第２反応物を変更することにより、前記ｂ）で形成する前記膜の位置および／または厚みを変更する、請求項２から１０のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  12. ｄ）前記開口の側壁上方に下地膜を形成して、前記開口の側壁上方の開口寸法を減少させる工程をさらに備える、請求項２から１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  13. 前記ｄ）は、前記ｂ）の前に実行される、請求項１２に記載の基板処理方法。
  14. 前記ｄ）は、前記開口のアスペクト比が１０未満のときに実行される、請求項１２または１３に記載の基板処理方法。
  15. 前記ｂ）および前記ｃ）を減圧雰囲気を維持して同一チャンバ内（in-situ）または同一システム内（in-system）で実行する、請求項２から１４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  16. 前記ｂ）において、被処理体が載置される載置台に設けられる独立して温度制御可能な複数のゾーン各々を、当該複数のゾーン各々の面内位置に応じて異なる温度に制御して、前記膜の厚みを前記複数のゾーンの温度に応じて変化させる、請求項２から１５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  17. 前記ｂ）を少なくともｎ´´（ｎ´´は２以上の自然数）回繰り返し実行し、
    （ｎ´´−１）回目の前記ｂ）において、被処理体が載置される載置台に設けられる独立して温度制御可能な複数のゾーン各々を第１の温度分布に制御して、深さ方向に第１の膜厚分布を有する前記膜を形成し、
    ｎ´´回目の前記ｂ）において、前記複数のゾーン各々を第２の温度分布に制御して、深さ方向に第２の膜厚分布を有する前記膜を形成する請求項２から１５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  18. 前記ｂ）は、化学気相成長により実行する、請求項２から１７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  19. 前記ｂ）は、プリカーサの吸着若しくは反応ガスの反応を前記開口の側壁上で選択的に生じさせる原子層堆積により実行する、請求項２から１７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  20. ｅ）前記ｃ）の前に、前記開口の側壁に下地膜を形成する工程をさらに含む、請求項２から１９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  21. 前記膜と前記下地膜とはそれぞれ、異なるエッチング選択比を有する材料で形成される、請求項２０に記載の基板処理方法。
  22. 前記下地膜は前記マスクと同一材料であり、
    前記膜は前記マスク下のエッチング対象膜と同一材料である、
    請求項２０または２１に記載の基板処理方法。
  23. ｆ）前記ｂ）の前に、前記膜の形成を阻害する阻害因子を形成する工程をさらに含む、請求項２から２２のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  24. ｇ）前記ｃ）の後に前記チャンバの内壁に付着した副生成物を覆うコーティングを施す工程をさらに含む、請求項２から２３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  25. 処理空間を提供するチャンバと、
    前記チャンバの内部に設けられ、被処理体が載置される載置台と、
    前記チャンバの内部に処理ガスを供給するためのガス供給部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    ａ）基板と、前記基板上に形成されたエッチング対象膜と、前記エッチング対象膜上に形成された開口を有するマスクと、を備える被処理体をチャンバ内の載置台上に提供する工程と、
    ｂ）前記マスクの膜厚方向に沿って、前記開口の側壁に異なる厚さを有する膜を形成する工程と、
    を含む基板処理方法を実行させる
    基板処理装置。
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