等离子体处理方法和等离子体处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种等离子体处理方法，实现形成在衬底上的图案的精密的尺寸控制。等离子体处理装置执行的等离子体处理方法包括第一步骤和第二步骤。在第一步骤中，等离子体处理装置在处理对象所具有的开口部的侧壁上，形成厚度因相对的成对侧壁彼此的间隔而不同的第一膜。在第二步骤中，等离子体处理装置在第一步骤后实施1次以上的成膜循环，形成厚度因相对的成对侧壁彼此的间隔而不同的第二膜。

Plasma treatment method and plasma treatment device

【技术实现步骤摘要】
等离子体处理方法和等离子体处理装置
本专利技术涉及等离子体处理方法和等离子体处理装置。
技术介绍
作为在衬底上进行成膜的方法的一种，已知等离子体增强原子层沉积(PE-ALD：PlasmaEnhancedAtomicLayerDeposition)法。包括PE-ALD法在内的各种技术可应用于半导体装置的图案形成。例如，人们已提出一种利用了ALD以按照形成在被处理衬底上的开口部的位置来有选择地促进成膜的方法(专利文献1)。另外，还有人提出一种有选择地形成SAM(Self-assembledmonolayer:自组装单分子膜)，并在之后进行气相蚀刻的方法(专利文献2)。另外，还提出了一种使用离子注入来在3D纳米结构体上有选择地进行成膜的方法(非专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利申请公开第2017/0140983号说明书专利文献2：美国专利申请公开第2017/0148642号说明书非专利文献非专利文献1：Woo-HeeKim等，"AProcessforTopographicallySelectiveDepositionon3DNanostructuresbyIonImplantation"，ACSNano2016,10,4451-4458.
技术实现思路
专利技术想要解决的技术问题本专利技术提供一种能够实现形成在衬底上的图案的精密的尺寸控制的技术。用于解决技术问题的技术方案本专利技术的一个方面的由等离子体处理装置执行的等离子体处理方法包括第一步骤和第二步骤。在第一步骤中，等离子体处理装置在处理对象所具有的开口部的侧壁上，形成厚度因相对的成对侧壁(成对的侧壁)彼此的间隔而不同的第一膜。在第一步骤后的第二步骤中，等离子体处理装置实施1次以上的成膜循环，形成厚度因相对的成对侧壁彼此的间隔而不同的第二膜。专利技术效果采用本专利技术，能够实现形成在衬底上的图案的精密的尺寸控制。附图说明图1是表示一实施方式的等离子体处理装置的结构的一例的图。图2A是用于说明ALD中的前体气体的化学吸附步骤的图。图2B是用于说明ALD中的前体气体的吹扫步骤的图。图2C是用于说明ALD中使用反应气体进行的活化步骤的图。图2D是用于说明ALD中的反应气体的吹扫步骤的图。图3A是用于说明一实施方式的等离子体处理方法中的孵化现象的图(1)。图3B是用于说明一实施方式的等离子体处理方法中的孵化现象的图(2)。图3C是用于说明一实施方式的等离子体处理方法中的孵化现象的图(3)。图3D是用于说明一实施方式的等离子体处理方法中的孵化现象的图(4)。图3E是用于说明一实施方式的等离子体处理方法中的孵化现象的图(5)。图3F是用于说明一实施方式的等离子体处理方法中的孵化现象的图(6)。图4A是用于说明形成在掩模上的开口部的尺寸控制的图。图4B是用于说明形成在掩模上的开口部的一例的图。图4C是表示使用图4B的掩模进行蚀刻的情况下形成的图案的一例的图。图5A是用于说明X-Y图案的图。图5B是用于说明X-Y图案的尺寸控制例1的图。图5C是用于说明X-Y图案的尺寸控制例2的图。图6是表示一实施方式的等离子体处理装置中的等离子体处理方法的粗略流程的一例的流程图。图7是用于说明负载效应的一例的图。图8A是用于说明通过一实施方式的等离子体处理方法得到的X＞Y收缩效应的图(1)。图8B是用于说明通过一实施方式的等离子体处理方法得到的X＞Y收缩效应的图(2)。图9是表示能够应用一实施方式的等离子体处理方法的处理对象的材料的组合例的图。图10A是用于说明变形例2的等离子体处理方法的第一步骤的图。图10B是用于说明变形例2的等离子体处理方法的第二步骤的图。附图标记说明10等离子体处理装置21腔室24衬托器25静电吸盘40上部电极48a～48c气体供给源60控制装置61存储器62处理器63用户接口73排气装置W晶圆。具体实施方式下面基于附图对要公开的实施方式详细进行说明。但本实施方式并不用于限定本专利技术。各实施方式能够在处理内容不发生矛盾的范围内适当组合。＜ALD中的孵化现象的机理＞在说明实施方式之前，针对ALD中的孵化现象(incubation)的机理进行说明。图2A至图2D是用于说明通常的ALD的流程的一例的图。图2A是用于说明ALD中的前体气体的化学吸附步骤的图。图2B是用于说明ALD中的前体气体的吹扫步骤的图。图2C是用于说明ALD中使用反应气体进行的活化步骤的图。图2D是用于说明ALD中的反应气体的吹扫步骤的图。如图2A至图2D所示，ALD通常包括下述4个步骤。(1)使配置在处理室内的处理对象(例如半导体衬底)暴露在前体气体中的化学吸附步骤(参照图2A)。(2)对残留在处理室内的前体气体进行吹扫的步骤(参照图2B)。(3)使配置在处理室内的处理对象暴露在反应气体中的反应步骤(参照图2C)。(4)对残留在处理室内的反应气体进行吹扫的步骤(参照图2D)。在下面的说明中，(3)的反应步骤是使反应气体等离子体化而执行的。ALD反复执行上述步骤(1)至(4)，在处理对象上成膜。其中，吹扫步骤(2)和(4)是任意的步骤，并不必须要执行。在ALD中，例如作为前体气体使用含硅气体，作为反应气体使用含O气体，能够在处理对象上沉积SiO2膜。该情况下，首先在步骤(1)中，使配置在处理室内的处理对象暴露在作为前体气体的含硅气体中。于是，含硅气体被化学吸附在处理对象的表面上。对于没有化学吸附在处理对象上而是残留在处理室内的前体气体，在步骤(2)中将其吹扫除去。之后，在步骤(3)中使含O气体等离子体化，氧自由基与化学吸附在处理对象上的含硅分子反应(使硅氧化)而形成1层SiO2膜。残留在处理室内的含O气体在步骤(4)中被吹扫除去。ALD基本上是1层1层地形成膜的，当处理对象上不再存在供原子化学吸附的表面时处理就会停止，因此能够自限(Self-limiting)地形成保形的膜。但是，若处理对象表面上存在阻碍前体气体的化学吸附的因素(下面也称抑制剂(inhibitor))，步骤(1)中前体气体将不会化学吸附在处理对象上，不会进行ALD的成膜。将该阻碍因素等导致的成膜开始的延迟称作孵化现象。图3A至图3F是用于说明一实施方式的等离子体处理方法中的孵化现象的图(1)至(6)。图3A表示通过使用了CF(碳氟化合物)的化学气相沉积(CVD：ChemicalVaporDeposition)等在处理对象的表面上形成了CF膜的状态。图3A中用实心圆表示氟原子(CF：与碳原子通过共价键结合的氟原子)。处理对象(衬底)的原子由空心圆表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体处理方法，其特征在于，包括：/n在处理对象所具有的开口部的侧壁上，形成厚度因相对的成对侧壁彼此的间隔而不同的第一膜的第一步骤；和/n在所述第一步骤后实施1次以上的成膜循环，形成厚度因所述相对的成对侧壁彼此的间隔而不同的第二膜的第二步骤。/n

【技术特征摘要】
20180726 JP 2018-140334;20190603 JP 2019-1040411.一种等离子体处理方法，其特征在于，包括：
在处理对象所具有的开口部的侧壁上，形成厚度因相对的成对侧壁彼此的间隔而不同的第一膜的第一步骤；和
在所述第一步骤后实施1次以上的成膜循环，形成厚度因所述相对的成对侧壁彼此的间隔而不同的第二膜的第二步骤。


2.如权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述第一步骤中，在形成于所述处理对象上的以比第一成对侧壁窄的间隔相对的第二成对侧壁上，形成厚度比形成在所述第一成对侧壁上的第一膜薄的第一膜，
在所述第二步骤中，在所述第二成对侧壁上形成厚度比形成在所述第一成对侧壁上的第二膜厚的第二膜。


3.如权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述第一步骤中形成所述第一膜，所述第一膜包含作为在所述成膜循环中阻碍第二膜形成的阻碍因素的成分。


4.如权利要求3所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述第一步骤中形成疏水性的所述第一膜。


5.如权利要求4所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述第一步骤中形成含氟的所述第一膜。


6.如权利要求5所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述第一步骤中利用不含氢而含碳氟化合物的气体形成所述第一膜。


7.如权利要求1至6中任一项所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述第二步骤中在除去所述第一膜后形成所述第二膜。


8.如权利要求1至7中任一项所述的等离子体处理方法，其特征在于：
反复执行1次以上包括所述第一步骤和所述第二步骤的流程。


9.如权利要求1至8中任一项所述的等离子体处理方法，其特征在于：
包括在所述第二步骤后以所述第二膜作为掩模进行蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：中谷理子，久松亨，石川慎也，熊仓翔，本田昌伸，木原嘉英，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP