TW202036671A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於修正遮罩的形狀。為了達成上述目的，本發明之基板處理方法，包含步驟(a)與步驟(b)。步驟(a)，係將被處理體提供到處理室內的載置台上的步驟，該被處理體具備：基板、形成於基板上的蝕刻對象膜，以及形成於蝕刻對象膜上且具有開口的遮罩。步驟(b)，係沿著遮罩的膜厚方向，於開口的側壁形成具有不同厚度的膜層的步驟。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
以下的揭示內容，係關於一種基板處理方法以及基板處理裝置。
半導體裝置的堆積不僅朝水平方向亦朝垂直方向進展，伴隨於此在半導體裝置的製造過程中所形成的圖案的深寬比亦變大。例如，在3D NAND(3維反及閘快閃記憶體)的製造中，在貫通複數層金屬配線層的方向上形成通道孔。若為形成64層的記憶體單元的態樣，通道孔的深寬比甚至為45。
以高精度形成高深寬比的圖案的各種方法，為吾人所提出。例如，吾人提出一種藉由對形成於半導體基板的介電體材料的開口重複實行蝕刻步驟與成膜步驟，以抑制橫方向的蝕刻的方法(專利文獻1)。另外，吾人提出一種組合蝕刻步驟與成膜步驟，以對EUV微影所形成的光阻圖案的形狀進行修正的方法(專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利申請公開第2016/0343580號說明書 [專利文獻2]美國專利申請公開第2018/0190503號說明書
[發明所欲解決的問題]
本發明提供一種可修正遮罩的形狀的技術。 [解決問題的手段]
本發明一實施態樣之基板處理方法，包含步驟(a)與步驟(b)。步驟(a)，係將被處理體提供到處理室內的載置台上的步驟，該被處理體具備：基板、形成於基板上的蝕刻對象膜，以及形成於蝕刻對象膜上且具有開口的遮罩。步驟(b)，係沿著遮罩的膜厚方向，於開口的側壁形成具有不同厚度的膜層的步驟。 [發明的功效]
若根據本發明，便可修正遮罩的形狀。
以下，針對所揭示之實施態樣，根據圖式詳細進行說明。另外，本實施態樣並非限定條件。另外，各實施態樣，可在處理內容不相矛盾的範圍內適當組合之。另外，在各圖式中針對相同或相當的部分會附上相同的符號。
另外，以下的說明中，所謂「圖案」係指形成於基板上的整體形狀。圖案，例如係指孔洞、溝槽、線寬與間距等形成於基板上的複數種形狀的全部。另外，所謂「開口」係指形成於基板上的圖案之中的往基板的厚度方向凹入的形狀的部分。另外，開口，具有：凹入形狀的內周圍面，亦即「側壁」；凹入形狀的底部部分，亦即「底部」；以及與側壁連接而位於側壁附近的基板表面，亦即「頂部」。另外，在開口所形成的空間中，將任意位置的橫方向尺寸稱為「開口尺寸」。「開口」此等用語，亦用於指出凹部的底部以及側壁所包圍的整個空間或空間的任意位置。
(第1實施態樣)圖1，係表示第1實施態樣之基板處理方法的流程的一例的流程圖。首先，提供具備形成高深寬比的開口的遮罩的基板(步驟S110，以下亦稱為步驟a)。另外，在本實施態樣中，所謂「高深寬比的開口」，係指開口的深度相對於寬度的比至少在5以上的開口。接著，於開口的內周圍面形成膜層(步驟S120，第1步驟，以下亦稱為步驟b)。接著，對膜層進行修整(步驟S130，第2步驟，以下亦稱為步驟c)。然後，判定修整後的開口尺寸(例如臨界尺寸，CD)是否為既定值(步驟S140)。當判定為既定值時(步驟S140，是)，便結束處理。另一方面，當判定並非既定值時(步驟S140，否)，便回到步驟S120，重複實行步驟S120~S140的處理。
接著，參照圖2並針對第1實施態樣之基板處理方法更進一步進行說明。圖2，係針對第1實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的一例進行說明用的圖式。在圖2中，X方向為基板的厚度方向，Y方向為基板表面的擴張方向。
圖2所示的被處理體S，具有：基板(圖中未顯示)、形成於基板上的蝕刻對象膜110，以及遮罩120。於遮罩120，形成了開口200。開口200，具有：頂部200T、側壁200S，以及底部200B。於開口200的側壁200S形成了凹部200X。開口200具有高深寬比(深度/徑長)。例如，開口200的深度相對於寬度的比，在5以上，或在10以上。
首先，在步驟S110中，提供圖2(A)所示的被處理體S。然後，在步驟S120中，如圖2(B)所示的，於開口的內周圍面形成膜層130。膜層130，沿著遮罩120的膜厚方向(圖2中X方向)具有不同的膜厚。在圖2(B)的例子中，膜層130，對應與遮罩120的頂部200T的距離而具有不同的膜厚，且膜厚往底部200B側逐漸減小。另外，膜層130覆蓋凹部200X。因為膜層130的形成，在凹部200X的位置的開口200的開口尺寸減小。
關於形成對應與遮罩120的頂部200T的距離而具有不同的膜厚的膜層130的方法，例如，可使用化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)或原子層堆積(Atomic Layer Deposition，ALD)。針對用來形成具有不同的膜厚的膜層130的方法容後詳述之。另外，第1步驟的成膜方法不限於上述。
接著，在步驟S130，對膜層130進行修整。在此，所謂修整，係指將在步驟S120所形成的膜層130的表面的一部分除去，而對膜層的厚度或形狀進行修整的處理。膜層130的表面被修整除去，如圖2(C)所示的，在膜厚方向上變平整。在圖2(C)中，相較於(A)的被處理體S的形狀，於凹部200X形成了膜層130，凹部200X的凹入程度變小。像這樣，第1步驟前的開口200的頂部200T的開口尺寸、凹部200X的開口尺寸以及底部200B的開口尺寸之間的差，在第2步驟之後減小。
另外，如上所述的，在第1步驟中係以從頂部200T向底部200B膜層130的膜厚變薄的處理條件成膜。因此，可抑制在第1步驟前與第2步驟後之間的底部200B的開口尺寸的變動程度。例如，圖2(A)的被處理體S的底部200B的開口尺寸W1，與圖2(C)的被處理體S的底部200B的開口尺寸W2大致相同。因此，若根據第1實施態樣，便可在不改變開口200的底部200B的開口尺寸的情況下，對如曲折或縮徑等發生於膜厚方向既定位置的形狀異常進行修正。
在第2步驟之後，於步驟S140中判定開口200的開口尺寸是否為既定值。在此，所謂「開口尺寸為既定值」，例如，係指開口200的頂部200T的開口尺寸、側壁200S的既定位置(例如凹部200X)的開口尺寸，以及底部200B的開口尺寸，三者的差在既定值內。
開口尺寸是否為既定值的判定，例如，係根據第1步驟以及第2步驟的實行次數(循環數)而實行之。當第1步驟以及第2步驟的實行次數到達既定次數時，便判定開口尺寸是否為既定值。當判定開口尺寸並非既定值時，便再度實行第1步驟(步驟S120)與第2步驟(步驟S130)。例如，當被處理體S的形狀形成圖2(D)所示的狀態時，便判定開口尺寸為既定值並結束處理。
另外，膜層130亦可由與遮罩120相同種類的材料所形成。遮罩120，例如，可為含碳膜、含矽膜、金屬膜等。藉由令膜層130與遮罩120為相同種類的膜層，之後的處理的控制會變得比較容易。例如，在實行蝕刻時膜層130與遮罩120的蝕刻率便可為一致。藉此，便可在實行膜層130形成後的蝕刻時輕易地控制開口200底部200B的尺寸。若令膜層130與遮罩120為相同種類的膜層，便比較容易控制蝕刻所除去的量。相對於此，例如，當遮罩120為含碳膜時，蝕刻對象膜110，為含矽膜、金屬膜等。含碳膜，例如，為非晶碳層(Amorphous Carbon Layer，ACL)。另外，含矽膜，例如，可為含矽介電體膜，亦可為氧化矽膜(SiO)、氮化矽膜(SiN)、氮氧化矽膜(SiON)，或其組合。金屬膜，為鈦(Ti)膜、鎢(W)膜等。另外，當遮罩120為含矽膜時，蝕刻對象膜110，為含碳膜、金屬膜、與遮罩120組成相異的含矽膜。另外，當遮罩120為金屬膜時，蝕刻對象膜110，為含矽膜、含碳膜等。另外，蝕刻對象膜110，亦可為由複數層所堆疊的堆疊膜。例如，蝕刻對象膜110，亦可為ONON(矽氧化膜/矽氮化膜)膜、OPOP(矽氧化膜/多晶矽)膜。
另外，第1步驟、第2步驟亦可各自連續實行複數次。例如，亦可在實行5次第1步驟之後，實行1次第2步驟。另外，亦可在實行10~50次第1步驟之後，實行2次第2步驟。
圖3，係針對第1實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的另一例進行說明用的圖式。圖3(A)所示的被處理體S1，具有形成於蝕刻對象膜111上的遮罩121。於遮罩121形成了從頂部201T向底部201B縮窄(推拔狀)的開口201。推拔形狀的開口201的態樣，亦在第1步驟中，沿著遮罩121的堆疊方向將膜厚不同的膜層131形成於開口201的側壁201S上[圖3(B)]。藉由膜層131，對開口201的內周圍面的形狀進行修正，並減小堆疊方向上的開口尺寸差。接著，在第2步驟中對膜層131進行修整。經過第1步驟與第2步驟，側壁201S的推拔形狀變平緩。因此，如圖3(C)所示的，藉由重複第1步驟與第2步驟，頂部201T、側壁201S以及底部201B的開口尺寸的差相較於處理前的開口尺寸的差已減小。因此，藉由重複包含第1步驟與第2步驟在內的循環，便可減小膜厚方向上的開口的尺寸差，並對遮罩的形狀進行修正。
(膜層的形成方法的例1-次正形ALD)接著，針對用以形成膜層的處理進行說明。圖4，係針對用以形成實施態樣之膜層的處理例1進行說明用的圖式。另外，圖5，係針對用以形成實施態樣之膜層的處理例2進行說明用的圖式。另外，圖4以及圖5所示的處理，係用與ALD同樣的方法形成膜厚不均一的膜層。因此，以下將圖4以及圖5所示的方法亦稱為次正形ALD。
在針對次正形ALD進行說明之前，先針對所謂的ALD進行說明。ALD通常包含4個步驟。首先，在第1步驟，將第1氣體(亦稱為前驅物)導入配置了被處理體(例如半導體基板)的處理室(處理容器)。第1氣體所含有的第1材料，吸附於被處理體的表面。在表面被第1材料所覆蓋之後，對處理室進行排氣(第2步驟：清洗)。接著，將含有可與第1材料發生反應的第2材料的第2氣體(亦稱為反應氣體)導入處理室。第2材料，與被處理體上的第1材料發生反應並形成膜層。在其與表面上的第1材料的反應完成之後，成膜步驟便結束。ALD，係藉由既定材料自我控制地吸附於被處理體表面所存在的物質並發生反應以形成膜層。因此，ALD通常係藉由設定充分的處理時間以實現正形的成膜。
相對於此，在本實施態樣中所使用的次正形ALD，係以在被處理體的表面上的自我控制地吸附或反應並未完成的方式設定處理條件。關於處理態樣，至少存在以下的二種態樣。(1)令前驅物吸附於被處理體的整個表面。以不令之後導入的反應氣體遍及吸附於被處理體的前驅物的整個表面的方式進行控制。(2)令前驅物僅吸附於被處理體的表面的一部分。令之後導入的反應氣體與吸附於被處理體的表面的前驅物發生反應。一實施態樣之基板處理方法，用(1)或(2)的方法，在遮罩所具有的開口的內周圍面上沿著堆疊方向形成膜厚減小的膜層。
圖4表示上述態樣(1)。圖4所示的被處理體，包含形成於基板(圖中未顯示)上的蝕刻對象膜EL與遮罩MA。於遮罩MA形成了開口OP。
首先，將前驅物P導入配置了被處理體的處理室內[圖4(A)]。為了前驅物P的吸附而設定了充分的處理時間，藉此，前驅物P吸附於被處理體的整個表面[圖4(B)]。在前驅物P的吸附完成後，便對處理室進行清洗。接著，將反應氣體R導入處理室內[圖4(C)]。所導入的反應氣體R，與被處理體上的前驅物P發生反應，從遮罩MA的上方逐漸地形成膜層。在此，係在膜層形成到遮罩MA的下方之前，對反應氣體R進行清洗。藉由像這樣進行處理，便可用ALD的方法，不於遮罩MA的開口的整個內周圍面形成膜層，而係於一部分(例如上部)形成膜層[圖4(D)]。
圖5，表示上述態樣(2)。圖5所示的被處理體，與圖4為同樣的形狀。在圖5的例子中，令前驅物P僅吸附於被處理體的上部[圖5(A)]。例如，藉由CVD令前驅物P吸附。在對前驅物P進行過清洗之後，將反應氣體R導入處理室[圖5(B)]。此時，反應氣體R，僅在前驅物P所吸附的位置發生反應並形成膜層，故僅在被處理體的上方形成膜層[圖5(C)]。
(選擇位置成膜的處理條件)如上所述的，在次正形ALD中，係將處理例2中的前驅物的吸附或處理例1中的反應氣體的反應限定於被處理體的既定部分發生。例如，僅於開口側壁的上部形成膜層。為了選擇位置成膜所調整的處理參數，例如，為載置被處理體的載置台的溫度、處理室內的壓力、導入的反應氣體的氣體流量、壓力、處理時間等。另外，使用電漿的處理的態樣，藉由調整為了電漿生成所施加的高頻(RF)電力的值，亦可調整成膜位置。
圖6，係針對次正形ALD所形成的膜層的被覆率的控制進行說明用的圖式。圖6中，橫軸表示處理時間，縱軸表示被覆率。另外，實線表示於開口頂部(TOP)的被覆率，一點鏈線表示於開口側壁中央部位(MIDDLE)的被覆率，虛線表示於開口底部(BTM)的被覆率。另外，圖6，係表示大致的走向，而並非表示嚴謹的數值。
如圖6所示的，當在開口的內周圍面上成膜時，在頂部、側壁中央部位、底部各自的成膜(吸附或反應)速度相異。前驅物或反應氣體從最初進入的頂部側逐漸地向底部形成膜層。首先，如圖6中實線所示的，在頂部被覆率逐漸地增大，在各部之中最早成膜完成(時序T1 、被覆率100%)。接著，如一點鏈線所示的，比頂部更晚一些，側壁中央部位的成膜推進，並在比頂部成膜完成時序更晚一些的時點(T2 )成膜完成。接著，如虛線所示的，底部的成膜推進，在各部之中於最晚的時序T3 成膜完成。
因此，若在時序T1 之後且時序T3 之前的時序結束前驅物的吸附或反應氣體的反應的處理，便可在「於開口的頂部吸附了前驅物或形成了膜層，惟在側壁中央部位或底部的吸附或膜層的形成並未完成」的狀態下結束處理。
在圖6中作為處理參數係以處理時間為橫軸繪製出被覆率。取代該態樣，處理時間設為固定，並令載置台的溫度、處理室內的壓力、前驅物或反應氣體的氣體流量(稀釋度)、為了電漿生成所施加的高頻電力的絕對值等有所變化，亦可調整被覆率。例如，藉由將載置台的溫度設定得比較低，便可推遲開口下方的成膜。另外，藉由將處理室內的壓力設定得比較低，便可推遲開口下方的成膜。另外，藉由將導入的氣體所包含的前驅物的流量設定得比較低，亦可推遲開口下方的吸附的進程。另外，藉由將導入的反應氣體的流量設定得比較低，亦可推遲開口下方的成膜。另外，當使用電漿時，藉由將為了電漿生成所施加的高頻電力的絕對值設定得比較低，亦可推遲開口下方的成膜。
例如，分別將載置台的溫度、處理室內的壓力、導入的氣體(前驅物)的稀釋度、高頻電力的絕對值，在其他處理條件相同的情況下，設定成比被處理體的整個表面被前驅物吸附完成的數值更低的數值。或者例如，分別將載置台的溫度、處理室內的壓力、導入的氣體(反應氣體)的稀釋度、高頻電力的絕對值，在其他處理條件相同的情況下，設定成比被處理體的整個表面與反應氣體發生反應完成的數值更低的數值。
藉由像這樣調整處理條件，換言之，藉由令處理例2所示的前驅物的吸附或處理例1所示的反應氣體的反應在不飽和的狀態下結束處理，便可僅在圖案的上方形成膜層。
(次正形ALD所形成的膜層的膜厚)圖7，係針對次正形ALD所形成的膜層的膜厚進行說明用的圖式。本發明人，藉由實驗調查次正形ALD所形成的膜層的膜厚。圖7(A)，係用於實驗的被處理體的概略圖。被處理體，具有形成於基板上的蝕刻對象膜EL與遮罩MA。遮罩MA具有開口OP。圖7(A)，顯示出在開口OP的整個內面形成了膜層F的狀態。CD，為開口OP的開口尺寸。
圖7(B)，係令被處理體的初期狀態下的開口尺寸、實施例1的處理後的開口尺寸、參考例1的處理後的開口尺寸，各自與從蝕刻對象膜EL的表面算起的深度對應所繪製者。初期狀態，係膜層F形成之前的狀態。實施例1，係用次正形ALD於開口的內周圍面形成膜層之後的狀態。具體而言，係將反應氣體的發生反應的處理時間縮短的態樣(參照圖6的時序T2 )。參考例1，係藉由通常的ALD於開口的內周圍面形成膜層之後的狀態。所謂通常的ALD，係指「所實行的處理經過充分的時間，直到前驅物、反應氣體各自在被處理體整個表面完成吸附以及反應為止，進而實現正形的成膜」的ALD。
如圖7(B)所示的，首先在初期狀態，開口尺寸在深度約0.0微米(μm)的位置約為40奈米(nm)，在深度約1.4μm的位置約為30nm，隨著深度增大，開口尺寸減小。相對於此，在通常的ALD實行後(參考例1)，便無關深度而形成了膜厚大致為固定的膜層。在深度約0.0μm的位置，開口尺寸約為25nm，在深度約1.4μm的位置，開口尺寸約為18nm。雖因為深度而有若干的誤差，惟形成了約12~15nm的膜層。相對於此，在次正形ALD的處理後(實施例1)，在深度約0.0μm的位置開口尺寸為30nm，惟在深度約0.4μm的位置約為34nm，在深度約1.3μm的位置約為30nm。亦即，從開口的頂部向底部，所形成的膜層的膜厚逐漸地減小。像這樣，次正形ALD所形成的膜層，其膜厚從開口上部向下部逐漸地變化。亦即，次正形ALD，用ALD的方法，並非形成正形膜，而係形成所謂的次正形膜。
圖8，係針對次正形ALD所形成的膜層的膜厚的深度方向上的分布與處理室內的壓力的關係進行說明用的圖式。當將壓力以外的處理條件設為固定時，堆積膜的總堆積量會因為壓力而有很大的變動，故將合計至深度1.5μm的堆積膜的膜厚所求出的總堆積量標準化為「1」，對從深度0μm到既定深度的堆積量的比例進行繪製，顯示出條件間的變動。圖8的參考例1，係藉由通常的ALD於被處理體形成膜層的態樣。由於通常的ALD會實現正形的成膜，故在深度方向上膜厚為固定。因此，在圖8中，描繪出一次曲線。另外，顯示出在圖7(B)的實施例1的處理條件之中，令反應氣體發生反應時的處理處理室內的壓力變化為200毫托(mT)、20mT、10mT時的膜厚的分布。如圖8所示的，可知無論何等壓力值，相較於參考例1，在深度較淺的位置的堆積膜的總堆積量較多。亦即，顯示出形成了次正形膜。可知尤其當壓力為10mT時在深度較淺的位置的堆積膜的總堆積量較多。換言之，為了對應深度而令較厚的膜厚變動，且為了越靠頂部附近令膜厚越厚，將處理室內的壓力設定得比較低是有利的。
另外，本發明人以氧氣(O2 )為反應氣體，以具有深寬比為10左右的圖案的基板為被處理體，調查在圖7(B)的實施例1的處理條件之中，反應氣體發生反應時的氧氣的稀釋度所導致的膜層的膜厚變化。所謂氧氣的稀釋度，係指氧氣相對於氧氣與稀釋氣體的總流量的比例。亦可將氧氣的稀釋度改寫成氧氣的分壓。反應氣體，以既定的比例混合使用O2 與氬氣。其結果，對應圖案的開口的深度，膜層的膜厚發生變動，而且，O2 的稀釋度越高，膜厚變動越大。吾人認為，這是因為在開口底部O自由基容易充分地擴散，提高稀釋度，供給到底部的O自由基的量便減少。
像這樣，次正形ALD，用ALD的方法，並調整處理條件，以形成沿著圖案的深度方向具有不同被覆率或不同膜厚的具備自我控制性的膜層。
[膜層的形成方法的例2-不使用電漿的成膜處理]在另一實施態樣中，亦可藉由不使用電漿的CVD、ALD形成膜層。另外，亦可不使用電漿而藉由有機化合物的聚合形成膜層。接著，針對不使用電漿而藉由2種處理氣體的反應成膜的例子進行說明。
例如，先將被處理體配置在處理室內。於被處理體的表面形成了第1有機膜。首先，將第1氣體供給到處理室內。第1氣體含有第1有機化合物。第1有機化合物，吸附於被處理體表面的第1有機膜。接著，對處理室進行清洗。例如，將稀有氣體或氮氣等的惰性氣體供給到處理室，將過剩地堆積於被處理體表面的第1有機化合物除去。接著，將第2氣體供給到處理室內。第2氣體含有第2有機化合物。供給到被處理體的表面的第2有機化合物與第1有機化合物聚合，於被處理體表面形成第2有機膜。然後，在第2有機膜形成後，將稀有氣體或氮氣等的惰性氣體供給到處理室內，將過剩地堆積於被處理體表面的第2有機化合物除去。
另外，在形成第2有機膜的處理中，為了令第1有機化合物與第2有機化合物的聚合發生，會對被處理體的配置區域進行加熱。例如，將被處理體的配置區域加熱到30℃以上200℃以下的溫度。
像這樣，當藉由有機化合物相互之間的聚合實現成膜時，並未使用氧氣。因此，可避免被處理體受到損傷(例如氧化)並實現成膜。該等處理，適用於含碳膜(例如非晶碳層，Amorphous Carbon Layer，ACL)等之上的成膜。
另外，在上述成膜處理中所使用的第1有機化合物與第2有機化合物，例如為異氰酸酯與胺。另外，第1有機化合物與第2有機化合物，例如，為異氰酸酯與具有羥基的化合物。另外，第1有機化合物與第2有機化合物，例如為羧酸與胺。另外，第1有機化合物與第2有機化合物，例如為羧酸鹵化物與胺。另外，第1有機化合物與第2有機化合物，例如為羧酸與具有羥基的化合物。另外，第1有機化合物與第2有機化合物，例如為羧酸鹵化物與具有羥基的化合物。另外，第1有機化合物與第2有機化合物，例如為羧酸酐與胺。
另外，上述成膜處理的被處理體所具有的遮罩，可由有機材料、金屬或含矽材料所形成，蝕刻對象膜可由其他含矽材料所形成。
(第1實施態樣的功效)如上所述的，第1實施態樣之基板處理方法，包含步驟a與步驟b。步驟a，係將被處理體提供到處理室內的載置台上的步驟，該被處理體具備：基板、形成於基板上的蝕刻對象膜，以及形成於蝕刻對象膜上且具有開口的遮罩。步驟b，係沿著遮罩的膜厚方向，於開口的側壁形成具有不同厚度的膜層的步驟。因此，若根據第1實施態樣，便可對具有曲折等形狀異常且高深寬比的遮罩的形狀進行修正。
另外，第1實施態樣之基板處理方法，亦可更包含對膜層進行修整的步驟c。另外，步驟c之後的遮罩的膜厚方向上的開口的開口尺寸的變動，比步驟c之前的遮罩的膜厚方向上的開口的開口尺寸的變動更小。因此，可針對高深寬比的開口，令開口尺寸在深度方向上均一化。
另外，亦可在步驟b中，於開口的側壁，形成膜厚從遮罩的開口側向基板側減小的膜層。另外，亦可在步驟b中，膜層僅形成於開口的側壁上方。藉此，便可選擇性地對如曲折等發生在頂部附近的形狀異常進行修正。另外，於底部並未形成膜層，藉此，便可實現「在步驟b之後繼續實行蝕刻對象膜的蝕刻等態樣中也不會失去選擇比」的處理。
另外，亦可在步驟b中，於開口的側壁的上部，形成膜厚為開口的開口尺寸的約10%~約40%的膜層。藉此，便可防止遮罩的開口閉塞，同時對遮罩的形狀進行修正。
另外，步驟b，亦可在開口的深寬比為10以上時實行。藉此，便可對容易發生異常的高深寬比的開口的形狀進行修正。
另外，作為修正對象的開口亦可包含彎曲部或推拔部。實施態樣之基板處理方法，係以沿著遮罩的堆疊方向令膜厚變化的方式形成膜層，故可對彎曲部、推拔部等其他各種形狀的遮罩圖案進行修正。
另外，亦可重複步驟b以及步驟c。另外，步驟b以及步驟c，亦可重複直到開口的開口尺寸的變動在預定基準值以下為止。因此，當僅實行1次步驟b以及步驟c無法實現吾人所期望的形狀改善時，藉由將步驟b以及步驟c重複實行因應形狀的次數，便可實現吾人所期望的形狀改善。
另外，在重複實行n次(n為2以上的自然數)以上的步驟b中，亦可在第n次的處理與第(n-1)次的處理變更處理條件。藉此，便可變更在重複實行的步驟b中所形成的膜層的位置及/或厚度。另外，步驟b，亦可藉由將第1反應物與第2反應物供給到處理室內，令第1反應物與第2反應物發生反應，以形成膜層。另外，亦可在重複實行n´次(n´為2以上的自然數)以上的步驟b中變更第n´次的處理與第(n´-1)次的處理所使用的第1反應物及/或第2反應物。藉此，便可變更在步驟b所形成的膜層的位置及/或厚度。因此，若根據實施態樣，便可因應被處理體的狀態細微地調整膜層的位置以及厚度。
另外，步驟b以及步驟c亦可維持減壓氣體環境而在同一處理室內(in situ)或同一系統內(in system)實行。藉此，便可節省被處理體的搬出搬入的處理工夫或處理室內的氣體環境切換等的工夫並實現處理。
另外，步驟b亦可藉由CVD實行之。藉此，便可藉由CVD所成膜的膜層的位置的膜厚差對遮罩的形狀進行修正。
另外，步驟b，亦可藉由令前驅物的吸附或反應氣體的反應在開口的側壁上選擇性地發生的ALD實行之。由於ALD可精密地控制所形成的膜層的厚度，故可防止開口的閉塞，同時對遮罩的形狀進行修正。
(第2實施態樣)圖9，係表示第2實施態樣之基板處理方法的流程的一例的流程圖。首先，提供具備遮罩的基板[步驟S410(步驟a)]。接著，在遮罩所具有的開口的內周圍面上形成基底膜[步驟S420(步驟e)]。與第1實施態樣的膜層相異，基底膜形成於整個開口。例如，基底膜為正形膜。接著，從基底膜之上在開口的內周圍面上形成膜層[步驟S430，第1步驟(步驟b)]。第2實施態樣的膜層，與第1實施態樣的膜層同樣，沿著遮罩的堆疊方向具有不同的膜厚。接著，對膜層進行修整[步驟S440，第2步驟(步驟c)]。然後，判定修整後的開口的開口尺寸(CD)是否為既定值(步驟S450)。當判定為既定值時(步驟S450，是)，便結束處理。當判定並非既定值時(步驟S450，否)，便回到步驟S420，重複進行處理。
第2實施態樣之基板處理方法，與第1實施態樣之基板處理方法相異，係在遮罩上形成了2種膜層後，進行修整。例如，當吾人期望抑制修整(步驟S130)所導致的開口200的底部200B的CD的增大時，可適用第2實施態樣之基板處理方法。
接著，參照圖10並針對第2實施態樣之基板處理方法更進一步進行說明。圖10，係針對第2實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的一例進行說明用的圖式。圖10(A)所示的被處理體S2的形狀與圖2(A)所示的被處理體S的形狀相同。
首先，在步驟S410中，提供圖10(A)所示的被處理體S2。然後，如圖10(B)所示的，在步驟S420中，於開口200形成基底膜130a。在步驟S420中所形成的基底膜130a，形成於整個開口200。亦即，基底膜130a，可並未沿著堆疊方向具有不同的膜厚。例如，基底膜130a，可從頂部200T到底部200B具有一定的膜厚。基底膜130a，例如可用ALD形成之。
接著，在基底膜130a之上形成膜層130b[圖10(C)]。在步驟S430中所形成的膜層130b，與第1實施態樣的膜層130同樣，沿著遮罩120的堆疊方向具有不同的膜厚。例如，膜層130b主要形成於凹部200X上。膜層130b的成膜方法，與第1實施態樣之膜層130的成膜方法相同。
在此，基底膜130a與遮罩120係用相同種類的材料形成。另一方面，膜層130b與蝕刻對象膜110係用相同種類的材料形成。另外，以基底膜130a的材料與膜層130b的材料之間形成高選擇比的方式選擇材料。這是因為，膜層130b形成後的修整(第2步驟，步驟S440)，主要係以將基底膜130a除去的方式調整處理條件並實行之。藉由像這樣設定處理條件，以留下形成於凹部200X上的膜層130b，同時將形成於其他部位的基底膜130a除去。藉此，便可填埋凹部200X，同時抑制開口200內的其他部位的開口尺寸發生變動。
膜層130b形成後，在步驟S440中對開口200內部進行修整。修整後的被處理體S2的形狀如圖10(D)所示。在圖10(D)的例子中，開口200的側壁200S下部以及底部200B上的基底膜130a被除去，形成從凹部200X到頂部200T殘留著基底膜130a以及膜層130b的狀態。像這樣，藉由第2實施態樣之基板處理方法，便可修正遮罩的形狀。
在第2實施態樣中，步驟S420、430、440各步驟(步驟e、b、c)，可重複實行直到開口200的開口尺寸到達既定值為止。例如，可重複實行各步驟，直到開口200的頂部200T、側壁200S、底部200B的開口尺寸的差在既定值以內為止。圖10(E)，係表示開口200的形狀受到修正且開口尺寸為既定值的被處理體的狀態。另外，藉由在步驟S450之後更進一步進行蝕刻，亦可實現圖10(E)的狀態。
圖11，係針對第2實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的另一例進行說明用的圖式。圖11(A)的被處理體S4，具有與圖3(A)的被處理體S1同樣的形狀。
在圖11的例子中，亦與圖10同樣，係在第1步驟之前將正形的基底膜131a形成於整個開口201[圖11(B)]。之後，沿著堆疊方向形成具有不同膜厚的膜層131b[圖11的(C)]。在膜層131b形成後，若實行步驟S440的修整，則在底部201B附近基底膜131a一部分會被除去，同時殘存的基底膜131a以及膜層131b令開口201的推拔度減小[圖11的(D)]。因此，藉由重複步驟S420~440，便可修正開口201的推拔度[圖11的(E)]。
(第2實施態樣的功效)如上所述的，第2實施態樣之基板處理方法，在步驟c之前，更包含於開口的側壁形成基底膜的步驟e。因此，若根據第2實施態樣，便可調整遮罩的開口尺寸，同時修正形狀。
另外，在第2實施態樣中，膜層與基底膜各自可由具有相異的蝕刻選擇比的材料所形成。例如，以步驟c的修整所除去的基底膜的量，比沿著堆疊方向具有不同膜厚的膜層的量更多的方式，選擇材料。藉由該等方式，便可令修整所致之修正功效提高。
另外，在第2實施態樣中，可基底膜與遮罩為相同材料，且沿著堆疊方向具有不同膜厚的膜層與遮罩下的蝕刻對象膜為相同材料。藉此，當以對應遮罩的蝕刻條件實行蝕刻時，便可令膜層殘留，並有效率地修正遮罩的形狀。
(第3實施態樣)在上述第2實施態樣中，係用與遮罩相同的材料以正形的方式形成基底膜。惟不限於此，亦可因應遮罩的形狀形成次正形的基底膜。在第3實施態樣中，針對次正形的基底膜的形成進行說明。
在上述第1、第2實施態樣中，例如係藉由次正形ALD沿著堆疊方向形成具有不同膜厚的膜層。然而，次正形ALD的成膜，在作為成膜對象的圖案的深寬比較小的情況下較難控制。這是因為，當為深寬比較小的圖案時，前驅物以及反應氣體會在短時間內到達圖案的底部。
因此，在第3實施態樣中，首先，當遮罩開口的深寬比較小時，為了令深寬比增大，先形成基底膜(以下亦稱為步驟d)。然後，在預先提高深寬比後，實行次正形ALD，以對遮罩形狀進行修正。另外，在以下的說明中，所謂「低深寬比」，係指深寬比小於5。
圖12，係針對第3實施態樣之基板處理方法進行說明用的圖式。圖12的被處理體S5，與圖2所示的被處理體S同樣，包含堆疊在基板上的蝕刻對象膜110，以及遮罩120。
首先，準備好於遮罩120、蝕刻對象膜110形成了深寬比小於5的圖案的被處理體S5[圖12(A)]。從遮罩120的上表面算起的深寬比亦可為1~2左右。
接著，實行令形成於被處理體S5的開口200的開口寬度尺寸縮窄的處理，亦即令開口200的頂部200T的寬度縮窄的處理。例如，藉由化學蒸鍍(CVD)或物理蒸鍍(PVD)，在開口200的側壁200S上部形成基底膜130c。基底膜130c，係用「主要形成於開口200的側壁200S的上部，而並未形成於開口200的側壁200S下部以及底部200B」的處理條件形成之[圖12(B)]。
接著，與上述第1實施態樣同樣，用「在前驅物的吸附或反應氣體的反應為不飽和的狀態(亦即並未完成到底面的狀態)下結束處理」的條件，藉由ALD形成膜層130d。此時，膜層130d形成於開口200的側壁200S，並未形成於底部200B[圖12(C)]。圖12(C)的處理，例如，相當於圖1的第1步驟(步驟b)。
接著，對蝕刻對象膜110進行蝕刻[圖12(D)]。當開口200的深度尺寸到達預先設定好的尺寸時，或者當蝕刻的處理時間到達預先設定好的處理時間時，便結束蝕刻。蝕刻的結束時序，可任意設定之。
接著，將殘留在開口200的上部的基底膜130c以及膜層130d除去[圖12(E)]。圖12(D)以及(E)的處理，例如，相當於圖1的第2步驟(步驟c)。
像這樣，若根據第3實施態樣之基板處理方法，便可對深寬比較小(例如小於5)的圖案，形成次正形的ALD膜。在第1、第2實施態樣中，當沿著堆疊方向形成具有不同膜厚的膜層時，係以「藉由調整處理條件，而令成膜量從開口的側壁上部到下部逐漸地變小」的方式進行控制。然而，當形成於被處理體上的圖案的深寬比較小時，在短時間內前驅物以及反應氣體便會到達圖案底部。因此，即使在處理條件上下工夫，亦難以對低深寬比的圖案形成次正形的ALD膜。另一方面，當對低深寬比的圖案使用CVD或PVD時，欲對膜厚進行細微控制有其困難。
因此，在第3實施態樣中，當形成於被處理體的圖案的深寬比較小時，便預先實行令圖案的開口尺寸減小的處理[圖12(B)]。藉由實行該處理，以提高圖案的深寬比，並抑制進入開口內的前驅物以及反應氣體的量。藉此，若根據第3實施態樣，即使對低深寬比的圖案，仍可形成次正形的ALD膜，並達到細微地控制膜厚之目的。
圖13，係表示第3實施態樣之基板處理方法的流程的一例的流程圖。首先，提供在蝕刻對象膜110上形成了遮罩120並於遮罩120形成了蝕刻用圖案的被處理體S5(步驟S1501，步驟a)。接著，對遮罩120進行蝕刻(步驟S1502)。在蝕刻後判定形成於蝕刻對象膜110的開口200的深度是否到達既定值(步驟S1503)。當判定並未到達既定值時(步驟S1503，否)，便回到步驟S1502並重複進行蝕刻。另一方面，當判定到達既定值時(步驟S1503，是)，便判定開口200的深寬比是否在既定值(例如10)以上(步驟S1504)。當判定小於既定值時(步驟S1504，否)，便形成基底膜130c，將開口200的寬度縮窄(步驟S1505，步驟d)。另一方面，當判定深寬比在既定值以上時(步驟S1504，是)，便形成膜層130d(步驟S1506，步驟b)。形成膜層130d的處理，與在第1實施態樣中形成膜層130的處理相同。例如，藉由實行圖1的步驟S120便可形成膜層130d。在膜層130d形成後，更進一步實行修整、蝕刻(步驟S1507，步驟c)。然後，判定被處理體S5是否形成既定的形狀(步驟S1508)。例如，判定藉由蝕刻形成於遮罩120的開口尺寸是否為既定值。然後，當判定並非既定值時(步驟S1508，否)，便回到步驟S1504並重複進行處理。另一方面，當判定為既定值時(步驟S1508，是)，便結束處理。如是第3實施態樣之基板處理方法便結束。
像這樣，在第3實施態樣中，針對低深寬比的圖案，亦可藉由預先實行令開口縮窄的處理以提高深寬比，並藉由次正形ALD形成膜層。
另外，上述第3實施態樣，係將「低深寬比」定義為深寬比小於5，而適用於低深寬比的圖案者。然而，即使為深寬比在5以上的圖案，若深寬比低於10，有時仍會難以實現次正形的成膜。因此，第3實施態樣的方法，亦可適用於深寬比為5~10的圖案。
另外，基底膜130c宜由在後續處理中可除去的材料所形成。例如，基底膜130c，係由SiO2 、SiN、SiC等所形成。當形成SiO2 的基底膜130c時，可使用胺基矽烷類的氣體、SiCl4 、SiF4 等作為前驅物。另外，當形成SiN的基底膜130c時，可使用胺基矽烷類的氣體、SiCl4 、DCS(dichlorosilane，二氯矽烷)、HCDS(hexachlorodisilane，六氯乙矽烷)等作為前驅物。另外，例如，基底膜130c，亦可為含碳膜等的有機膜、含有鈦(Ti)或鎢(W)的金屬膜等。
(第3實施態樣的功效)如上所述的，第3實施態樣之基板處理方法，更具備：在開口的側壁上方形成基底膜，以令開口的側壁上方的開口尺寸減小的步驟d。另外，步驟d，令開口的深寬比增大。因此，若根據第3實施態樣，針對深寬比較低的開口，亦可實現使用次正形ALD的成膜。
另外，步驟d，亦可在步驟b之前實行。因此，若根據第3實施態樣，便可比低深寬比的開口更容易實現步驟b中的次正形成膜控制。
另外，步驟d，亦可在開口的深寬比小於5時實行。因此，若根據第3實施態樣，便可在調整開口的深寬比以將其設置成適合成膜控制的值之後實行成膜。
另外，適用第3實施態樣之基板處理方法的被處理體所具備的遮罩亦可包含介電體。另外，步驟d，亦可在開口的深寬比小於10時實行。因此，若根據第3實施態樣，便可用次正形ALD等針對低深寬比的開口較難控制的處理，實現遮罩的形狀修正。
(第4實施態樣)圖14，係表示第4實施態樣之基板處理方法的流程的一例的流程圖。首先，提供具備遮罩的基板(步驟S710，步驟a)。接著，將阻礙因子形成於遮罩所具有的開口的既定位置(步驟S720，步驟f)。例如，藉由使用含有阻礙因子(以下亦稱為抑制因子)的氣體的CVD，在遮罩上形成抑制因子層。接著，於開口形成膜層(步驟S730，步驟b)。然後，對膜層進行修整(步驟S740，步驟c)。判定修整後的開口的開口尺寸(CD)是否為既定值(步驟S750)。當判定為既定值時(步驟S750，是)，便結束處理。另一方面，當判定並非既定值時(步驟S750，否)，便回到步驟S720並重複進行處理。
接著，參照圖15並針對第4實施態樣之基板處理方法更進一步進行說明。圖15，係針對第4實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的一例進行說明用的圖式。圖15所示的被處理體S6與圖2所示的被處理體S相同。
首先，提供被處理體S6(步驟S710)。然後，對被處理體S6，實行步驟S720的處理，以形成抑制因子層140[圖15(A)]。為了形成抑制因子層140所供給的含有阻礙因子的氣體，例如，為含碳氣體。含碳氣體，例如，為氟碳化合物氣體、氟碳氫化合物氣體、碳氫化合物氣體。在步驟S720中，若用氟碳化合物氣體實行電漿CVD，便形成氟碳化合物膜作為抑制因子層140。另外，在步驟S720中，若用氟碳氫化合物氣體實行電漿CVD，便形成氟碳氫化合物膜作為抑制因子層140。另外，在步驟S720中，若使用碳氫化合物氣體實行電漿CVD，便形成碳氫化合物膜作為抑制因子層140。氟碳化合物膜，氟碳氫化合物膜以及碳氫化合物膜，為疏水性的膜層。
在步驟S720中，以僅於遮罩120的上部形成抑制因子層140的方式調整處理條件。抑制因子層140，例如，形成於比凹部200X更上方的側壁200S以及頂部200T。例如，用CVD於開口200的上部形成抑制因子層140。另外，藉由令抑制因子層的形成位置具有深寬相依性，便可對側壁上的成膜位置進行調整。另外，藉由改變抑制因子層的組成，亦可阻礙之後實行的ALD的前驅物的吸附以及反應氣體的吸附其中任一項。例如，若形成含碳抑制因子層便可阻礙氧化，若形成含CF抑制因子層便可阻礙前驅物的吸附。
接著，在步驟S730中，例如藉由ALD形成膜層130。ALD，包含：導入前驅物的第1反應步驟；將過剩的前驅物除去的第1清洗步驟；導入反應氣體以將前驅物改質的改質步驟；以及將過剩的反應氣體除去的第2清洗步驟。
在第1反應步驟中，例如，係使用胺基矽烷類氣體、含矽氣體、含鈦氣體、含鉿氣體、含鉭氣體、含鋯氣體、含有機物氣體等，作為前驅物。前驅物，吸附於並未形成抑制因子層140的區域，形成前驅物層。另外，在令前驅物吸附時可生成電漿，亦可不生成電漿。
第1清洗步驟，係在前驅物層形成後，藉由氬氣或氮氣等的惰性氣體實行清洗的步驟。藉由清洗，殘留在處理室內的主要為氣相的前驅物減少或被除去。清洗，亦可藉由對處理室內進行真空吸引而實行之。過剩地附著的前驅物藉由清洗被除去，前驅物層大致成為單分子層。
在改質步驟中，藉由將前驅物層曝露在反應氣體中，以將前驅物層轉換(改質)成原子層。在改質步驟中所使用的反應氣體，為含氧氣體、含氮氣體、含氫氣體等。反應氣體，例如，可包含O2 氣體、CO2 氣體、NO氣體、SO2 氣體、N2 氣體、H2 氣體、NH3 氣體其中任一種氣體。在藉由反應氣體令前驅物層改質以形成膜層130的同時，抑制因子層140的表面被除去，抑制因子層140的膜厚減小。
在改質步驟之後，在第2清洗步驟中，藉由氬氣或氮氣等的惰性氣體將處理空間內的氣體排出。藉由清洗，殘留在處理室內的反應氣體減少或被除去。清洗，亦可藉由對處理室內進行真空吸引而實行之。
另外，可對應所形成之膜層的種類，選擇前驅物以及反應氣體的種類。例如，當形成矽氧化膜作為膜層130時，前驅物可使用胺基矽烷類、SiCl4 、SiF4 等，反應氣體可使用O2 等的含氧氣體。另外，當形成矽氮化膜作為膜層130時，前驅物，可使用胺基矽烷類、SiCl4 、二氯矽烷(dichlorosilane，DCS)、六氯乙矽烷(hexachlorodisilane，HCDS)等，反應氣體可使用N2 或NH3 等含氮氣體。另外，關於當形成有機膜作為膜層130時的方法，可使用分子膜堆積(Molecular Layer Deposition，MLD)。另外，當形成鈦膜或氧化鈦膜作為膜層130時，前驅物可使用TDMAT[tetrakis(dimethylamino)titanium，四(二甲胺基)鈦]、四氯化鈦(TiCl4 )，反應氣體可使用還原氣體或氧化氣體。另外，當形成鎢膜時，前驅物可使用WF6 ，反應氣體可使用還原氣體。
另外，為了控制所形成的膜層130的深度，可選擇前驅物。例如，在胺基矽烷類氣體之中，關於為了將膜層130形成於圖案更上方的前驅物的選擇，相較於具有1個胺基的胺基矽烷(1價胺基矽烷)氣體，宜使用具有2個或3個胺基的胺基矽烷(2價胺基矽烷或3價胺基矽烷)氣體。另外，為了將膜層130形成於圖案的較深位置，宜使用1價胺基矽烷氣體。再者，藉由與處理時間、載置台的溫度、處理處理室內的壓力等處理參數組合，可提高被覆率的控制性。
像這樣，在步驟S730中，膜層130，選擇性地形成於並未形成抑制因子層140的區域。例如，在圖15(B)所示的例子中，抑制因子層140形成於比凹部200X更上方的側壁200S以及頂部200T。然後，膜層130，並未形成於已形成了抑制因子層140的區域，而形成於並未形成抑制因子層140的凹部200X上。另外，第4實施態樣的膜層130，與第1實施態樣同樣，沿著堆疊方向具有不同的膜厚。例如，用上述的次正形ALD，以膜層130並未形成於比凹部200X更靠底部200B側的區域的方式，選擇性地成膜。
接著，在步驟S740中，對膜層130進行修整。藉由修整，抑制因子層140被除去，同時膜層130的表面被削除，開口200的內周圍面變平滑[圖15(C)]。藉由重複實行抑制因子層140的形成(步驟S720)與第1步驟(步驟b)以及第2步驟(步驟c)，便可將凹部200X逐漸地填埋並修正遮罩的形狀。最終凹部200X被填埋，而被處理體S6形成圖15(D)所示的狀態。
像這樣，在第4實施態樣中，用抑制因子層140防止膜層130形成於開口200的頂部200T附近，以防止開口閉塞。為了將蝕刻對象膜110蝕刻成吾人所期望的形狀，宜避免像凹部200X那樣的形狀，同時必須防止開口200的開口閉塞。關於此點，藉由像第4實施態樣這樣，避免膜層130形成於開口200的頂部200T，便可防止膜層130導致開口閉塞。另外，若於膜層130的形成使用次正形ALD，便可以高精度控制膜厚。
另外，亦可將抑制因子層140的形成(步驟f)與膜層130的形成(步驟b)重複實行複數次。例如，若變更抑制因子層140的形成位置，同時重複實行步驟S720與S730，便可配合凹部200X的形狀調整所形成的膜層130的膜厚，進而填埋凹部200X。此時，亦可在將步驟S720以及步驟S730重複實行複數次之後，實行步驟S740的修整。
圖16，係針對第4實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的另一例進行說明用的圖式。圖16的被處理體S7，與圖3的被處理體S1相同。在該推拔形狀的被處理體S7中，亦首先在遮罩的上部形成抑制因子層141[圖16(A)]，之後，形成膜層131[圖16(B)]。然後，藉由對膜層131進行修整[圖16(C)]，便可防止開口閉塞，同時修正開口201的形狀[圖16(D)]。圖16的被處理體S7的態樣，亦可移動抑制因子層141的形成位置，同時將抑制因子層141的形成與膜層131的形成重複實行複數次。藉由移動抑制因子層141的形成位置，便可將膜層131形成為與開口201相反方向的推拔形狀。亦即，便可形成從頂部201T向底部201B膜厚減小的膜層131。藉由形成該等膜層131，便可用較少的步驟修正遮罩圖案的形狀。
另外，在第4實施態樣中，係藉由CVD形成抑制因子層140、141。當用CVD成膜時，抑制因子層140、141不易形成於像開口200中的凹部200X那樣從開口側觀察形成陰影的部分。因此，可將抑制因子層140輕易地形成於比凹部200X更上側之處。
另外，在第4實施態樣中，係藉由抑制因子層140、141以避免膜層130、131形成於頂部200T、201T。因此，可防止膜層130、131導致開口閉塞。
另外，在上述實施態樣中，在形成了抑制因子層140、141之後，膜層130、131亦可藉由次正形ALD形成。另外，亦可取而代之，用會化學吸附於遮罩120、121但不會化學吸附於抑制因子層140、141的有機材料，形成自組裝單分子膜(Self-Assembled Monolayer，SAM)。
(第4實施態樣的功效)如上所述的，第4實施態樣之基板處理方法，在步驟b之前，更包含形成阻礙膜層形成的阻礙因子的步驟(步驟f)。因此，可更精密地控制膜層的形成位置。另外，藉由在開口上部形成阻礙膜層形成的抑制因子層，便可防止膜層導致開口閉塞。
(開口尺寸的調整)藉由上述實施態樣之基板處理方法，便可以遮罩的開口尺寸在頂部、側壁、底部大致相同的方式，修正形狀。在修正了遮罩的形狀之後，亦可更實行用以調整開口尺寸的處理。或者，亦可在遮罩的形狀修正的同時，實行用以調整開口尺寸的處理。
例如，藉由第1至第4實施態樣之基板處理方法，將被處理體的形狀修正為如圖2(D)所示的形狀。之後，亦可為了令開口200的底部200B的開口尺寸減小或增大而更實行蝕刻或成膜。
另外，例如，當藉由第2實施態樣之基板處理方法修正被處理體的形狀時，亦可藉由調整在步驟S420所形成的基底膜的膜厚，而令開口200的開口尺寸減小。
另外，例如，針對低深寬比的圖案且為推拔狀而頂部擴張的形狀，首先，在實行了以CVD或PVD將開口寬度縮窄的處理(第3實施態樣)之後，可藉由實行次正形ALD，而修正推拔形狀。另外，當高深寬比的圖案在重複實行處理的期間變成低深寬比時，亦可藉由實行令開口寬度尺寸縮窄的處理，而輕易地實現次正形ALD。另外，當對遮罩形狀進行細微調整時，CVD或PVD難以實現高解析度的控制。因此，若為低深寬比的遮罩，在以CVD或PVD將開口寬度縮窄之後，藉由實行次正形ALD或ALD，便可實現細微調整。
(處理時序)另外，上述第1至第4實施態樣之基板處理方法，亦可在遮罩形成後(亦即蝕刻對象膜的蝕刻前)立即實行。另外，亦可在蝕刻對象膜的蝕刻開始之後發生了遮罩的形狀異常時實行。無論何等情況，藉由對應作為修正對象的形狀異常的位置或形狀，選擇或組合第1至第4實施態樣，便可避免對蝕刻對象膜的性質造成影響，並修正遮罩的形狀。
(變化實施例1-遮罩高度減小時的調整)在藉由實施態樣之基板處理方法修正遮罩的形狀之後，會對蝕刻對象膜進行蝕刻。因為蝕刻，除了蝕刻對象膜之外，遮罩也會受到削蝕。因此，在第1步驟所形成的膜層的位置會在遮罩的深度方向上相對地變化。因此，亦可因應遮罩的膜厚的變化，調整第1步驟的處理條件。
圖17，係表示變化實施例1之基板處理方法的流程的一例的流程圖。圖18，係針對變化實施例1之基板處理方法進行說明用的圖式。
變化實施例1之基板處理方法，步驟S110~S140的處理與第1實施態樣(圖1)相同。在藉由步驟S110~S140的處理修正了遮罩形狀之後，對蝕刻對象膜進行蝕刻(步驟S150)。判定蝕刻後的形狀是否為既定的形狀(步驟S160)。當判定並非既定的形狀時(步驟S160，否)，便判定遮罩高度是否為既定值(步驟S170)。當判定遮罩高度為既定值時(步驟S170，是)，便變更第1步驟的處理條件(步驟S180)。然後以所變更的處理條件再度實行第1步驟(步驟S120)。另一方面，當判定遮罩高度並非既定值時(步驟S170，否)，便回到步驟S150並重複進行蝕刻。另一方面，當在步驟S160中判定為既定的形狀時(步驟S160，是)，便結束處理。
參照圖18並針對變化實施例1之基板處理方法更進一步進行說明。圖18所示的被處理體S8，在基板上形成了蝕刻對象膜112與遮罩122。遮罩122具有開口202。於開口202的深度方向中央形成了凹部202X。若對圖18(A)所示的被處理體S8實行步驟S120，則如(B)所示的形成膜層132a。在膜層132a修整後，若開口尺寸成為既定值，便實行蝕刻(步驟S150)。因為蝕刻，遮罩122逐漸地被削蝕，遮罩高度減小。(C)，顯示出因為蝕刻(步驟S150)而遮罩高度減小的被處理體S8。另外，(C)的被處理體S8，於遮罩122存在凹部202X。步驟S160的「既定的形狀」，可包含「蝕刻對象膜112是否為吾人所期望的形狀」以及「遮罩122是否為吾人所期望的形狀」的判定。然後，遮罩122是否為吾人所期望的形狀的判定，可為遮罩122是否無形狀異常的判定。因此，當於遮罩122存在凹部202X時，視為存在形狀異常(步驟S160，否)，並調查遮罩高度。然後，若遮罩高度在既定值以下(步驟S170，是)，便變更成對應遮罩高度的第1步驟的處理條件(步驟S180)。在圖18(C)中，由於遮罩高度減小，故變更成對應從頂部202T到凹部202X的距離的處理條件。例如，以膜層132a形成於從頂部202T到凹部202X之間的方式，變更處理條件。然後，若回到步驟S120以變更後的處理條件實行第1步驟，則會於與(B)所示的膜層132a相異的範圍形成膜層132b[圖18(D)]。像這樣，當在基板處理的過程中遮罩高度發生變化時，配合變化後的遮罩高度調整第1步驟的處理條件。另外，當在處理的過程中再度堆疊遮罩時，仍亦配合堆疊後的遮罩高度變更第1步驟的處理條件。
(變化實施例2-被處理體的溫度控制)在上述實施態樣中，係藉由處理條件調整第1步驟所形成的膜層的位置以及膜厚。膜層的膜厚，亦可更進一步藉由被處理體的溫度控制，以在被處理體的面內相異的方式，進行調整。
圖19，係針對變化實施例25之基板處理方法進行說明用的圖式。圖19(A)，表示被處理體(例如晶圓)的溫度與形成於被處理體的膜層的膜厚的關係。如圖19(A)所示的，膜層的膜厚，隨著被處理體的溫度上升而增大。
圖19(B)，係表示支持被處理體的載置台的區域分割例。被處理體通常為直徑300mm左右的圓形，在基板處理中，被支持在圓形的載置台上。載置台具備調溫機構。因此，將載置台分割成複數個(例如27個)區域。在圖19(B)的例子中，係在周圍方向以及半徑方向上將載置台分割成複數個區域。然後，以可個別獨立控制各區域的溫度的方式構成。然後，針對欲令膜層的成膜量增加的位置將溫度相對地提高，並針對欲令成膜量減少的位置將溫度相對地降低。若以該等方式調整，當於一個晶圓形成複數個開口時，便可對應晶圓上的位置改變形成於開口的膜層的膜厚。
另外，在晶圓面內藉由蝕刻等形成於開口側壁上的凹部，具有在半徑方向中心較小且在半徑方向外側較大的傾向。因此，例如，以在晶圓的半徑方向中心溫度較低且在晶圓的半徑方向外側溫度較高的方式控制各區域，便可令晶圓面內的開口尺寸的均一性提高。然而，並非僅限於此，藉由調整載置台的溫度，便可令對應晶圓面內的位置所形成的膜層的膜厚變化，而可修正各種形狀。
像這樣，在上述實施態樣中，在步驟b中，亦可分別將設置於載置被處理體的載置台且可獨立控制溫度的複數個區域，對應於該複數個區域各自的面內位置控制成不同的溫度，以令膜層的厚度對應複數個區域的溫度而變化。例如，亦可令在第1步驟(圖1，步驟S120)中所形成的膜層的厚度對應載置台的溫度而變化。因此，若根據實施態樣，便可令晶圓面內的膜層的均一性提高。另外，若根據實施態樣，便可對應晶圓面內的位置修正膜層的膜厚。
另外，在上述實施態樣中，亦可將步驟b至少重複實行n´´(n´´為2以上的自然數)次。然後，亦可在第(n´´-1)次的步驟b中，分別將設置於載置被處理體的載置台且可獨立控制溫度的複數個區域控制成第1溫度分布。藉此，便可形成於深度方向上具有第1膜厚分布的膜層。再者，亦可在第n´´次的步驟b中，分別將複數個區域控制成第2溫度分布。藉此，便可形成於深度方向上具有第2膜厚分布的膜層。因此，若根據實施態樣，便可對應載置台的溫度分布以不同位置及/或厚度形成膜層。因此，若根據實施態樣，不僅可控制對應面內位置所形成的膜層的位置及/或厚度，更可控制各步驟所形成的膜層的位置及/或厚度。
(處理室內的整備)另外，在上述實施態樣中，例如，亦可在一個處理室內實行圖1的第1步驟(步驟S120，步驟b)與第2步驟(步驟S130，步驟c)。另外，亦可在第2步驟之後重複實行第1步驟。此時，第2步驟所生成的副產物附著於處理室內，可能會對第1步驟的處理結果(膜層的特性)造成影響。相對於此，當在各別的處理室實行第1步驟與第2步驟時，於實行第1步驟的處理室的內壁等其他零件表面會附隨地形成與膜層相同種類的膜層。另外，於實行第2步驟的處理室的內壁等其他零件表面會附著修整所產生的副產物。因此，在一個處理室實行第1步驟、第2步驟其中任一方的態樣，與在一個處理室實行第1步驟與第2步驟的態樣，所形成的膜層的狀態可能會不同。
因此，亦可在實行了本實施態樣的第2步驟(例如圖1的步驟S130，步驟c)之後，實行在處理室內的電漿空間中所露出的表面的整備。關於整備，可實行(1)處理室內的清潔、(2)處理室內的塗布。
處理室內的清潔，例如，藉由令既定的清潔氣體在處理室內電漿化後將其排出而實行之。作為清潔氣體，可使用O2 或CO2 等的含氧氣體或是H2 或NH3 等的含氫氣體等。另外，清潔的方法並無特別限定。處理室內的清潔，例如，以將附著於最外表面的碳或氟除去的條件實行之。
另外，處理室內的塗布，係藉由令既定的塗布氣體在處理室內電漿化後將其排出而實行之。可藉由使用了SiCl4 或胺基矽烷類氣體等的含矽氣體與O2 等的含氧氣體等作為塗布氣體的CVD或ALD形成矽氧化膜(SiO2 )等。另外，塗布的方法並無特別限定。另外，所塗布的材料亦無特別限定。塗布，例如，在使用氟(CF等)的電漿處理之後實行。藉由塗布，覆蓋處理室的最外表面所露出的副產物，以避免其在電漿處理空間中露出。
另外，為了整備之目的的清潔以及塗布，係以「除了載置被處理體的載置台周邊之外，更以處理室的內壁整體作為處理對象」的條件實行之。另外，為了整備之目的的清潔以及塗布，可在每次電漿處理後實行之，亦可在每實行過既定次數的電漿處理後實行之。藉此，便可防止附著了副產物的內表面在電漿處理空間中露出。因此，可防止在每次處理後處理室內的條件、狀態發生變動，進而令所形成的膜層的狀態穩定。
像這樣，亦可在上述實施態樣的例如圖1所示的第2步驟(步驟S130，步驟c)之後更進一步實行第3步驟(步驟g)，其實施覆蓋附著於處理室的內壁的副產物的塗布。藉此，便可防止因為在第2步驟中所生成的副產物的影響，而導致在第1步驟所形成的膜層的性質發生變動。
(基板處理裝置的構造例)接著，針對實施上述實施態樣之基板處理方法的基板處理裝置的例子進行說明。圖20A、圖20B、圖20C以及圖20D，各自係表示實施態樣之基板處理裝置的例1~4的圖式。
上述實施態樣之基板處理方法，可在一個基板處理裝置內於維持真空氣體環境的情況下實行之，亦可將被處理體移動到不同的處理室而實行之。亦即，實施態樣之基板處理方法，可以in-situ(維持被處理體周圍的真空氣體環境)的方式產生電漿並實行之，亦可以ex-situ(在形成於離開被處理體的位置的真空氣體環境下)的方式產生電漿並實行之。
圖20A所示的基板處理裝置，係電容耦合電漿(Capacitively Coupled Plasma，CCP)系統的例子。CCP系統，於上部電極UEL與下部電極LEL所夾的處理空間生成電漿。下部電極LEL亦發揮作為靜電夾頭ESC的功能。另外，下部電極LEL，發揮作為保持被處理體(例如半導體基板)的載置台的功能。CCP系統，藉由對上部電極UEL與下部電極LEL至少其中一方供給高頻(RF)電力以生成電漿。高頻電源，可與上部電極UEL以及下部電極LEL雙方連接，亦可複數個高頻電源與一個電極連接。另外，高頻電源亦可供給不同頻率的高頻電力。另外，亦可用直流(DC)電源與上部電極連接。
圖20B所示的基板處理裝置，係感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma，ICP)系統的例子。ICP系統，於感應元件(例如平面線圈、螺線管型線圈或螺旋形線圈)與下部電極LEL所夾的處理空間生成電漿。下部電極LEL亦發揮作為靜電夾頭ESC的功能。另外，下部電極LEL，發揮作為保持被處理體(例如半導體基板)的載置台的功能。ICP系統，藉由對感應元件供給高頻電力以生成電漿。如圖20B所示的，高頻電源與感應元件還有下部電極LEL雙方連接。高頻電源亦可供給不同頻率的高頻電力。
圖20C所示的基板處理裝置，係表面波電漿(Surface Wave Plasma，SWP)系統的例子。SWP系統，於槽孔天線與下部電極LEL所夾的處理空間生成電漿。下部電極LEL亦發揮作為靜電夾頭ESC的功能。另外，下部電極LEL，發揮作為保持被處理體(例如半導體基板)的載置台的功能。SWP系統，藉由透過微波導波路徑對槽孔天線供給微波的高頻電力以生成電漿。如圖20C所示的，高頻電源與槽孔天線還有下部電極LEL雙方連接。高頻電源亦可供給不同頻率的高頻電力。
圖20D所示的基板處理裝置，係遠端電漿系統的例子。遠端電漿系統，在離開被處理體的位置生成電漿。例如，遠端電漿系統，藉由阻礙對被處理體周邊區域輸送帶電粒子的過濾器，以在與被處理體周邊區域分離的區域生成電漿。下部電極LEL發揮作為保持被處理體(例如半導體基板)的載置台的功能。遠端電漿系統，藉由對配置於離開被處理體的位置的電漿生成裝置供給高頻電力以生成電漿。如圖20D所示的，高頻電源與電漿生成裝置還有下部電極LEL雙方連接。高頻電源亦可供給不同頻率的高頻電力。
另外，圖20A~圖20D所示的上述實施態樣的基板處理裝置，具備處理室、載置台、氣體供給部，以及控制部。處理室提供處理空間。載置台，設置在處理室的內部，載置被處理體。氣體供給部，對處理室的內部供給處理氣體。控制部，令基板處理方法實行。基板處理方法，包含步驟(a)與步驟(b)。步驟(a)，係將被處理體提供到處理室內的載置台上的步驟，該被處理體具備：基板、形成於基板上的蝕刻對象膜，以及形成於蝕刻對象膜上且具有開口的遮罩。步驟(b)，係沿著遮罩的膜厚方向，於開口的側壁形成具有不同厚度的膜層的步驟。藉由該等構造，實施態樣之基板處理裝置，便可修正遮罩的形狀。
另外，上述實施態樣，亦可將圖20A~圖20D所示的基板處理裝置組合或作出變化而實行之。
本案所揭示的實施態樣其全部的特徵點應被視為僅為例示要件而非限制要件。上述的實施態樣，亦可在不超出所附請求範圍以及其發明精神的情況下，省略、置換、變更成各種態樣。
110,111,112:蝕刻對象膜 120,121,122:遮罩 130,130b,130d,131,131b,132a,132b:膜層 130a,130c,131a:基底膜 140,141:抑制因子層 200,201,202:開口 200B,201B:底部 200S,201S:側壁 200T,201T:頂部 200X,202X:凹部 CD:臨界尺寸 Depth:深度 EL:蝕刻對象膜 ESC:靜電夾頭 F:膜層 LEL:下部電極 MA:遮罩 OP:開口 P:前驅物 R:反應氣體 S110~S180,S410~S450,S710~S750,S1501~S1508:步驟 S,S1,S2,S4~S8:被處理體 UEL:上部電極 W1,W2:開口尺寸 X,Y:方向 μ-waveguide:微波導波路徑
[圖1]係表示第1實施態樣之基板處理方法的流程的一例的流程圖。 [圖2](A)~(D)係針對第1實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的一例進行說明用的圖式。 [圖3](A)~(C)係針對第1實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的另一例進行說明用的圖式。 [圖4](A)~(D)係針對用以形成實施態樣的膜層的處理例1進行說明用的圖式。 [圖5](A)~(C)係針對用以形成實施態樣的膜層的處理例2進行說明用的圖式。 [圖6]係針對次正形ALD所形成的膜層的被覆率的控制進行說明用的圖式。 [圖7](A)、(B)係針對次正形ALD所形成的膜層的膜厚進行說明用的圖式。 [圖8]係針對次正形ALD所形成的膜層的膜厚與處理室內的壓力的關係進行說明用的圖式。 [圖9]係表示第2實施態樣之基板處理方法的流程的一例的流程圖。 [圖10](A)~(E)係針對第2實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的一例進行說明用的圖式。 [圖11](A)~(E)係針對第2實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的另一例進行說明用的圖式。 [圖12](A)~(E)係針對第3實施態樣之基板處理方法進行說明用的圖式。 [圖13]係表示第3實施態樣之基板處理方法的流程的一例的流程圖。 [圖14]係表示第4實施態樣之基板處理方法的流程的一例的流程圖。 [圖15](A)~(D)係針對第4實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的一例進行說明用的圖式。 [圖16](A)~(D)係針對第4實施態樣之基板處理方法所處理的被處理體的另一例進行說明用的圖式。 [圖17]係表示變化實施例1的基板處理方法的流程的一例的流程圖。 [圖18](A)~(D)係針對變化實施例1的基板處理方法進行說明用的圖式。 [圖19](A)、(B)係針對變化實施例2的基板處理方法進行說明用的圖式。 [圖20A]係表示實施態樣之基板處理裝置的例1的圖式。 [圖20B]係表示實施態樣之基板處理裝置的例2的圖式。 [圖20C]係表示實施態樣之基板處理裝置的例3的圖式。 [圖20D]係表示實施態樣之基板處理裝置的例4的圖式。
S110~S140:步驟

Claims (25)

  1. 一種基板處理方法，包含： (a)將被處理體提供到處理室內的載置台上的步驟；該被處理體包含：基板；形成於該基板上的蝕刻對象膜；以及形成於該蝕刻對象膜上且具有開口的遮罩；以及 (b)沿著該遮罩的膜厚方向，於該開口的側壁形成具有不同厚度的膜層的步驟。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中， 更包含：(c)對該膜層進行修整的步驟； 該(c)之後的該遮罩的膜厚方向上的該開口的開口尺寸的變動，比該(c)之前的該遮罩的膜厚方向上的該開口的開口尺寸的變動更小。
  3. 如請求項2之基板處理方法，其中， 重複實行該(b)以及該(c)。
  4. 如請求項2或3之基板處理方法，其中， 該(b)以及該(c)重複實行，直到該開口的開口尺寸的變動在預先設定好的基準值以下為止。
  5. 如請求項2至4項中任1項之基板處理方法，其中， 在該(b)中，於該開口的側壁，形成膜厚從該遮罩的開口側朝該基板側減小的該膜層。
  6. 如請求項2至5項中任1項之基板處理方法，其中， 在該(b)中，該膜層僅形成於該開口的側壁上方。
  7. 如請求項2至6項中任1項之基板處理方法，其中， 在該(b)中，於該開口的側壁的上部，形成膜厚為該開口的開口尺寸的約10%~約40%的該膜層。
  8. 如請求項2至7項中任1項之基板處理方法，其中， 該(b)，係在該開口的深寬比為10以上時實行。
  9. 如請求項2至8項中任1項之基板處理方法，其中， 該開口包含彎曲部或推拔部。
  10. 如請求項2至9項中任1項之基板處理方法，其中， 在重複實行n次(n為2以上的自然數)以上的該(b)中，藉由在第n次的處理與第(n-1)次的處理變更處理條件，以變更在重複實行的該(b)中所形成的該膜層的位置及/或厚度。
  11. 如請求項2至10項中任1項之基板處理方法，其中， 該(b)，係將第1反應物與第2反應物供給到該處理室內，令該第1反應物與該第2反應物發生反應，以形成膜層； 在重複實行n´次(n´為2以上的自然數)以上的該(b)中，藉由變更在第n´次的處理與第(n´-1)次的處理所使用的該第1反應物及/或該第2反應物，以變更在該(b)所形成的該膜層的位置及/或厚度。
  12. 如請求項2至11項中任1項之基板處理方法，其中， 更包含：(d)在該開口的側壁上方形成基底膜，以令該開口的側壁上方的開口尺寸減小的步驟。
  13. 如請求項12之基板處理方法，其中， 該(d)，係在該(b)之前實行。
  14. 如請求項12或13之基板處理方法，其中， 該(d)，係在該開口的深寬比小於10時實行。
  15. 如請求項2至14項中任1項之基板處理方法，其中， 將該(b)以及該(c)，係在維持減壓氣體環境的情況下，於同一處理室內(in-situ)或同一系統內(in-system)實行。
  16. 如請求項2至15項中任1項之基板處理方法，其中， 在該(b)中，將設置於載置被處理體的載置台且可獨立控制溫度的複數個區域，分別依照該複數個區域各自的面內位置控制成不同的溫度，以令該膜層的厚度隨著該複數個區域的溫度而變化。
  17. 如請求項2至15項中任1項之基板處理方法，其中， 將該(b)至少重複實行n´´(n´´為2以上的自然數)次； 在第(n´´-1)次的該(b)中，將設置於載置被處理體的載置台且可獨立控制溫度的複數個區域分別控制成第1溫度分布，以形成於深度方向上具有第1膜厚分布的該膜層； 在第n´´次的該(b)中，將該複數個區域分別控制成第2溫度分布，以形成於深度方向上具有第2膜厚分布的該膜層。
  18. 如請求項2至17項中任1項之基板處理方法，其中， 該(b)，係藉由化學氣相沉積實行之。
  19. 如請求項2至17項中任1項之基板處理方法，其中， 該(b)，係藉由令前驅物的吸附或反應氣體的反應在該開口的側壁上選擇性地發生的原子層堆積而實行之。
  20. 如請求項2至19項中任1項之基板處理方法，其中， 更包含：(e)在該(c)之前，於該開口的側壁形成基底膜的步驟。
  21. 如請求項20之基板處理方法，其中， 該膜層與該基底膜，各自係由具有相異之蝕刻選擇比的材料所形成。
  22. 如請求項20或21之基板處理方法，其中， 該基底膜與該遮罩為相同材料，該膜層與該遮罩下的蝕刻對象膜為相同材料。
  23. 如請求項2至22項中任1項之基板處理方法，其中， 更包含：(f)在該(b)之前形成阻礙因子的步驟，該阻礙因子阻礙該膜層的形成。
  24. 如請求項2至23項中任1項之基板處理方法，其中， 更包含：(g)在該(c)之後實施將附著於該處理室之內壁的副產物予以覆蓋之塗布的步驟。
  25. 一種基板處理裝置，包含： 處理室，提供處理空間； 載置台，設置在該處理室的內部，並載置被處理體； 氣體供給部，用以將處理氣體供給到該處理室的內部；以及 控制部； 該控制部令基板處理方法實行，該基板處理方法包含： (a)將被處理體提供到該處理室內的該載置台上的步驟；該被處理體包含：基板；形成於該基板上的蝕刻對象膜；以及形成於該蝕刻對象膜上且具有開口的遮罩；以及 (b)沿著該遮罩的膜厚方向，於該開口的側壁形成具有不同厚度之膜層的步驟。
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