碳硬掩模、成膜装置和成膜方法

本公开的各种方面和实施方式涉及碳硬掩模、成膜装置和成膜方法。

背景技术：

例如，下述专利文献1中公开了在处理腔室内的基板上形成氮掺杂非晶碳层的方法。该方法中，将规定厚度的牺牲电介质层沉积在基板上，并且通过去除牺牲电介质层的一部分以使基板的上部表面露出，从而在基板上形成图案化特征部。另外，在图案化特征部和基板露出的上部表面保形的沉积有规定厚度的氮掺杂非晶碳层。而且，使用各向异性蚀刻工艺，从图案化特征部的上部表面和基板的上部表面选择性地去除氮掺杂非晶碳层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2015-507363号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本公开提供：含有氢原子、耐蚀刻性高的碳硬掩模。

用于解决问题的方案

本公开的一方面为一种碳硬掩模，其为层叠在被蚀刻膜上的碳硬掩模，碳硬掩模中所含的亚甲基ch2和甲基ch3的浓度比满足下述式。

ch2/(ch2+ch3)≥0.5

发明的效果

根据本公开的各种方面和实施方式，可以提供：含有氢原子、耐蚀刻性高的碳硬掩模。

附图说明

图1为示出本申请的一实施方式中的成膜装置的一例的示意剖视图。

图2为示出本申请的一实施方式中的分隔板的一例的放大剖视图。

图3为示出本申请的一实施方式中的探针的一例的放大剖视图。

图4为示出本申请的一实施方式中的反射率之比的测定结果的一例的图。

图5为示出本申请的一实施方式中的第2等离子体室内的等离子体的发射光谱的一例的图。

图6为示出本申请的一实施方式中的掩模膜的ftir(傅里叶变换红外光谱，fouriertransforminfraredspectroscopy)光谱的一例的图。

图7为示出本申请的一实施方式中的浓度比与干蚀刻速率(der)的关系的一例的图。

图8为示出eedf(电子能量分布函数，electronenergydistributionfunction)的一例的图。

图9为示出反应速度系数与氢原子的激发温度的关系的一例的图。

图10为示出本申请的一实施方式中的解离指数与浓度比的关系的一例的图。

图11为示出本申请的一实施方式中的解离指数与成膜速率的关系的一例的图。

图12为示出比较例中的掩模膜的ftir光谱的一例的图。

图13为示出本申请的一实施方式中的掩模膜的成膜方法的一例的流程图。

具体实施方式

以下，针对公开的碳硬掩模、成膜装置和成膜方法的实施方式，基于附图详细地进行说明。需要说明的是，公开的碳硬掩模、成膜装置和成膜方法不限定于以下的实施方式。

因而，近年来的半导体集成电路的微细化倾向日益加速，以干蚀刻工艺形成的槽、孔的长宽比也正在增加。因此，为了干蚀刻工艺中维持掩模图案，对掩模膜要求高的耐蚀刻性。考虑通过加厚掩模膜的厚度来改善耐蚀刻性，但如果以干蚀刻工艺形成的槽的宽度、孔的直径变小，则掩模膜变得容易倒塌，因此，难以加厚掩模膜的厚度。因此，要求掩模膜本身的耐蚀刻性的进一步的改善。

作为耐蚀刻性高的掩模膜，已知有例如类金刚石碳(dlc)。虽然dlc中可以包含氢原子，但是通过减少dlc中氢原子的含量，耐蚀刻性进一步提高。不含氢原子的dlc被称为无氢dlc。然而，如果dlc中氢原子的含量少，则掩模膜的应力变大。应力大时，在掩模膜中会产生应变、裂纹等，掩模图案的尺寸精度降低。因此，以干蚀刻工艺形成的槽、孔的形状的尺寸精度降低。

因此，本公开提供：含有氢原子、耐蚀刻性高的碳硬掩模。

[成膜装置10的构成]

图1为示出本申请的一实施方式中的成膜装置10的一例的示意剖视图。本实施方式的成膜装置10中，利用微波带的频率的电力将氢气等离子体化，利用vhf(甚高频，veryhighfrequency)带的频率的电力将含碳气体等离子体化。而且，成膜装置10中，利用等离子体中所含的离子、活性物质，在作为被蚀刻膜的被处理体上形成用作蚀刻掩模的掩模膜。本实施方式中成膜的掩模膜为碳硬掩模的一例。另外，被蚀刻膜例如为sio2。

成膜装置10例如如图1所示，具备装置主体11和控制装置100。控制装置100用于控制装置主体11的各部。装置主体11具有有底且上方开口的大致圆筒状的腔室15。腔室15的上部由石英等电介质板14阻塞，在电介质板14上设有导入微波的波导管13。波导管13与电力供给部30连接。电力供给部30具有微波发生器300、高频电源301、和高频电源302。微波发生器300产生的规定频率的微波以规定的电力供给至波导管13。本实施方式中，微波发生器300例如将频率为2.45[ghz]、电力为几百[w](例如400[w])的微波供给至波导管13。供给至波导管13内的微波借助电介质板14向腔室15内辐射。微波发生器300为第1电力供给部的一例。

腔室15由分隔板50被分为上下。以下，在腔室15内，将分隔板50的上方的空间定义为第1等离子体室s1、分隔板50的下方的空间定义为第2等离子体室s2。腔室15由铝等金属构成，在内壁形成有例如表面由耐等离子体性的材料形成的喷镀覆膜。腔室15被接地。

第1等离子体室s1与气体供给部40连接。气体供给部40中包含流量控制器400、气体供给源401、流量控制器402、和气体供给源403。借助流量控制器400，从气体供给源401向第1等离子体室s1供给氢气。供给至第1等离子体室s1内的氢气的流量由流量控制器400控制。流量控制器400为第1气体供给部的一例。

本实施方式中，供给至第1等离子体室s1内的氢气的流量被控制为例如25～133[sccm]。供给至第1等离子体室s1内的氢气由借助电介质板14向第1等离子体室s1内辐射的微波进行等离子体化。等离子体中包含氢离子、氢自由基、和电子等。

在第1等离子体室s1的下部的、分隔板50的上方设有由金属构成、具有多个开口42a的金属网42。金属网42与腔室15的侧壁电连接，借助腔室15被接地。利用金属网42，第1等离子体室s1内的等离子体中所含的氢离子、电子等带电粒子向第2等离子体室s2内的侵入被抑制。另外，利用金属网42，供给至分隔板50的高频电力向第1等离子体室s1内的泄漏被抑制。

在腔室15的侧壁设有绝缘构件16，分隔板50借助绝缘构件16由腔室15的侧壁支撑。分隔板50例如由铝等金属构成，形成有表面由耐等离子体性的材料形成的喷镀覆膜。分隔板50与电力供给部30内的高频电源301电连接。

高频电源301向分隔板50供给vhf带的频率的高频电力。高频电源301例如将频率为100[mhz]～300[mhz]、电力为20[w]～300[w]的高频供给至分隔板50。本实施方式中，高频电源301例如将频率为100[mhz]、电力为100[w]的高频供给至分隔板50。高频电源301为第2电力供给部的一例。

图2为示出本申请的一实施方式中的分隔板50的一例的放大剖视图。在分隔板50上，形成有沿厚度方向贯通的多个贯通口51。第1等离子体室s1与第2等离子体室s2借助金属网42的开口42a与分隔板50的贯通口51连通。由此，在第1等离子体室s1内生成的等离子体中所含的氢自由基借助金属网42的开口42a与分隔板50的贯通口51供给至第2等离子体室s2内。

在分隔板50内形成有扩散空间52，在扩散空间52的下部形成有多个排出口53。扩散空间52与流量控制器402连接。借助流量控制器402，从气体供给源403向扩散空间52供给含碳气体。供给至第2等离子体室s2内的含碳气体的流量由流量控制器402控制。流量控制器402为第2气体供给部的一例。

本实施方式中，供给至第2等离子体室s2内的含碳气体的流量被控制为例如50～266[sccm]。供给至扩散空间52内的含碳气体从各排出口53供给至第2等离子体室s2内。供给至第2等离子体室s2内的含碳气体利用从高频电源301供给至分隔板50的高频进行等离子体化。

本实施方式中，含碳气体例如为甲烷(ch4)气体。需要说明的是，含碳气体除甲烷气体之外，也可以为乙炔(c2h2)气体、乙烯(c2h4)气体、乙烷(c2h6)、丙烯(c3h6)气体、丙炔(c3h4)气体、丙烷(c3h8)气体、丁烷(c4h10)气体、丁烯(c4h8)气体、丁二烯(c4h6)气体、苯基乙炔(c8h6)、或包含选自这些气体的多种气体的混合气体。

在第2等离子体室s2内，设有用于载置被处理体w的台20。台20例如由对表面实施了阳极氧化处理的铝等金属构成。在台20内内置有未作图示的温度控制机构，使得可以控制载置于台20上的被处理体w的温度成为规定的温度。

另外，台20与电力供给部30内的高频电源302电连接。高频电源302将hf(高频，highfrequency)带以下的频率、例如几百[khz]～30[mhz]的频率的高频电力供给至台20。本实施方式中，高频电源302将频率为13.56[mhz]、电力为50[w]的高频供给至台20。高频电源302为第3的电力供给部的一例。

供给至第2等离子体室s2内的ch4气体在分隔板50与台20上的被处理体w之间等离子体化。然后，利用等离子体中所含的离子、自由基、和电子等、以及借助分隔板50的贯通口51从第1等离子体室s1供给的氢自由基，在被处理体w上形成掩模膜。

台20由支撑构件21支撑，支撑构件21利用驱动器22能上下移动。支撑构件21沿上下移动，从而台20也沿上下移动。台20沿上下移动，从而可以变更分隔板50与台20上的被处理体w之间的等离子体生成空间的体积。驱动器22为体积调整部的一例。

此处，第2等离子体室s2的等离子体生成空间内的气体的停留时间τ随着等离子体生成空间内的体积和压力增加而增加，随着供给至等离子体生成空间内的气体的流量的增加而减少。因此，通过变更氢气和含碳气体的流量、腔室15内的压力、以及等离子体生成空间的体积中的至少任一者，从而可以变更等离子体生成空间内的气体的停留时间τ。氢气的流量可以通过流量控制器400而变更，含碳气体的流量可以通过流量控制器402而变更。腔室15内的压力可以通过后述的apc阀80而变更。等离子体生成空间的体积可以通过利用驱动器22使台20上下而变更。

在腔室15的底部形成有开口17，借助排气管和apc(自动压力控制器，autopressurecontroller)阀80，排气装置81与开口17连接。通过驱动排气装置81，从而腔室15内的气体被排气，通过调整apc阀80，从而控制腔室15内的压力。apc阀80为压力调整部的一例。本实施方式中，腔室15内的压力被控制为例如2～6[pa]。

在腔室15的侧壁安装有用于测定第2等离子体室s2内的等离子体的状态的探针60。探针60与网络分析仪61连接。图3为示出本申请的一实施方式中的探针60的一例的放大剖视图。探针60具有石英管62、和配置于石英管62内的同轴电缆63。

同轴电缆63的内部导体64的前端在石英管62内露出，作为单极天线发挥功能。本实施方式中，从露出的内部导体64的前端的基部至石英管62的前端的距离d例如为6mm。

对于与探针60连接的网络分析仪61，边改变供给至同轴电缆63的电流的频率，边由向同轴电缆63供给的电流与通过反射从同轴电缆63返回的电流之比算出每个频率的电流的反射率。供给至同轴电缆63的电流的频率变得接近于在第2等离子体室s2内生成的等离子体的共振频率fsw时，该频率下的电流的反射率降低。由在第2等离子体室s2内生成等离子体时的反射率iplasma-on、与在第2等离子体室s2内未生成等离子体时的反射率iplasma-off之比，可以推定等离子体的共振频率fsw。

进一步，由推定的共振频率fsw[ghz]，基于例如下述式(1)，可以推定等离子体的电子密度ne[cm^-3]。

ne＝1.24(1+εd)fsw²×10¹⁰…(1)

上述式(1)中，εd为石英管62的介电常数。石英的介电常数εd例如为3.78。

图4为示出本申请的一实施方式中的反射率之比的测定结果的一例的图。从高频电源301供给的vhf带的高频电力为20[w]的情况下，如果参照图4，则供给至同轴电缆63的电流的反射率之比在0.49[ghz]附近降低。因此，可以推定共振频率fsw为0.49[ghz]。如果将该共振频率fsw用于上述式(1)，则推定电子密度ne为1.4×10¹⁰[cm^-3]。

另外，例如从高频电源301供给的vhf带的高频电力为250[w]的情况下，如果参照图4，则供给至同轴电缆63的电流的反射率之比在1.04[ghz]附近降低。因此，可以推定共振频率fsw为1.04[ghz]。如果将该共振频率fsw用于上述式(1)，则推定电子密度ne为6.4×10¹⁰[cm^-3]。电子密度ne通过变更从高频电源301供给的vhf带的高频的电力和频率，从而可以控制。

返回至图1继续说明。在腔室15的侧壁设有石英窗18。第2等离子体室s2内的离子、自由基的元素发出的光借助石英窗18由设置于腔室15的外部的光接收部70进行光接收。由光接收部70进行了光接收的光借助光纤71被输入至光谱仪72。光谱仪72针对每个波长测定由光接收部70进行了光接收的光的强度。

图5为示出本申请的一实施方式中的第2等离子体室s2内的等离子体的发射光谱的一例的图。图5中示例第2等离子体室s2的等离子体生成空间内的气体的停留时间τ、和供给至分隔板50的vhf带的高频的电力的每个组合的发射光谱。将由光谱仪72测定的发射光谱用于等离子体的电子密度的推定。

本实施方式中，例如利用二射线强度比较法，推定第2等离子体室s2内的氢原子的激发温度。将氢原子的激发温度用te表示、图5中的波长hα下的发光强度用ihα表示、图5中的波长hβ下的发光强度用ihβ表示时，氢原子的激发温度te、发光强度ihα、和发光强度ihβ满足例如下述的式(2)的关系。

上述式(2)中，v为频率、a为跃迁概率、g为简并度、e为势能、kb为玻尔兹曼常数。对于氢原子的激发温度te求解上述式(2)，从而可以求出氢原子的激发温度te的推定值。氢原子的激发温度te与电子温度处于比例关系，例如通过变更从高频电源301供给的vhf带的高频的电力和频率，从而可以控制。

返回至图1继续说明。控制装置100具有：处理器、存储器、和输入/输出界面。在控制装置100的存储器内存储有程序、处理制程程序等。控制装置100的处理器执行从存储器读取的程序，从而依据从存储器读取的处理制程程序，借助输入/输出界面控制装置主体11的各部。

[成膜后的掩模膜的特性]

发明人等为了提高成膜的掩模膜的耐蚀刻性，使用图1中示例的成膜装置10，在各种处理条件下形成掩模膜。而且，发明人等成功地形成耐蚀刻性高于以往的掩模膜。

调查了在不同的处理条件下成膜的掩模膜的组成，结果可知：掩模膜中所含的亚甲基ch2和甲基ch3的浓度比rch为规定值以上的情况下，耐蚀刻性变得高于以往。本实施方式中浓度比rch例如如下述的式(3)定义。

图6为示出本申请的一实施方式中的掩模膜的ftir光谱的一例的图。上述式(3)中的ch2对应于图6的光谱中的ch2的总计峰面积，上述式(3)中的ch3对应于图6的光谱中的ch3的总计峰面积。因此，通过参照掩模膜的光谱各自的峰的面积，从而可以推定掩模膜中所含的亚甲基ch2和甲基ch3的浓度比rch。

对亚甲基ch2和甲基ch3的浓度比rch不同的多个掩模膜中的干蚀刻速率(der)进行测定。图7为示出本申请的一实施方式中的浓度比rch与der的关系的一例的图。例如如图7所示，浓度比rch为0～0.4的范围时，随着浓度比rch的增加而der降低。另外，浓度比rch大于0.4的范围时，随着浓度比rch的增加而der降低，但是其降低率低于浓度比rch为0～0.4的范围。

作为比较例测定的以往的掩模膜的蚀刻速率为约8[nm/分钟]。因此，由图7的实验结果，为了实现低于以往的蚀刻速率、即、高于以往的耐蚀刻性，浓度比rch优选0.5以上。即，优选ch2/(ch2+ch3)≥0.5。

[处理条件]

接着，对用于达成0.5以上的浓度比rch的处理条件进行了研究。为了提高掩模膜的耐蚀刻性，必须调整第2等离子体室s2的等离子体生成空间内的氢自由基的停留时间和放电电力为规定范围内。由此，可以兼顾过剩解离的抑制与成膜前体的量的确保。为此，必须调整从高频电源301向第2等离子体室s2内供给的vhf带的高频的电力、氢气和ch4气体的流量、第2等离子体室s2内的压力、以及第2等离子体室s2的等离子体生成空间的体积等。

发明人等进行了深入研究，结果发现：例如定义下述的式(4)所示的解离指数id，浓度比rch与解离指数id之间有相关性。

id：＝ne<σv>τ…(4)

上述式(4)中，ne为在第2等离子体室s2内生成的等离子体的电子密度。另外，<σv＞为ch4+e→ch3+h+e的反应过程中的反应速度常数，例如用下述的式(5)算出。

上述式(5)中，σch3为ch4+e→ch3+h+e的反应过程中的电离截面积。另外，(2e/me)^1/2为电子的速度，f(e)为eedf(电子能量分布函数，electronenergydistributionfunction)。

氢原子的每个激发温度te的eedf成为例如图8。图8为示出eedf的一例的图。图8中，还一并图示相对于电子能量的电离截面积σch3的一例。反应速度常数<σv＞为eedf与电离截面积之积，即，用图8中的斜线部分的面积表示。

此处，可知，反应速度常数<σv＞与氢原子的激发温度te处于例如图9的关系。图9为示出反应速度系数<σv＞与氢原子的激发温度te的关系的一例的图。如果参照图9，则氢原子的激发温度te为2～4[ev]的范围时，反应速度常数<σv＞与氢原子的激发温度te的2次幂成比例。即，解离指数id可以如下述的式(6)再定义。

以下，用以上述式(6)定义的解离指数id进行说明。上述式(6)中，电子密度ne例如可以利用用探针60测得的反射率之比、和前述式(1)推定。另外，氢原子的激发温度te可以利用由光谱仪72测得的发射光谱、和前述式(2)推定。另外，停留时间τ[ms]可以基于等离子体生成空间内的体积和压力、以及气体的流量而推定。

解离指数id与浓度比rch例如处于图10所示的关系。图10为示出本申请的一实施方式中的解离指数id与浓度比rch的关系的一例的图。参照图10时，解离指数id的值如果为4×10⁸以下，则浓度比rch成为0.5以上。因此，解离指数id的值优选为大于0、且4×10⁸以下的范围内的值。即，优选0<(ne×te²×τ)≤4×10⁸。

[成膜速率]

图11为示出本申请的一实施方式中的解离指数id与成膜速率的关系的一例的图。例如如图11所示，解离指数id的值为0～8×10⁸的范围时，随着解离指数id的值的增加而有掩模膜的成膜速率增加的倾向。另一方面，解离指数id的值大于8×10⁸的范围时，随着解离指数id的值的增加而有掩模膜的成膜速率减少的倾向。

为了使浓度比rch成为0.5以上，由图10的结果，解离指数id的值优选为4×10⁸以下。然而，参照图11时，解离指数id的值越变低，掩模膜的成膜速率会越降低，因此，生产率会降低。因此，优选控制解离指数id的值在4×10⁸以下的范围内使其成为大的值。

[氢原子的含量]

本实施方式中成膜的掩模膜中，例如观测到图6所示的ftir光谱。参照图6时，观测到亚甲基ch2和甲基ch3的峰，可知在掩模膜中某种程度地包含氢原子。

与此相对，比较例的掩模膜中，例如测定了图12所示的ftir光谱。图12为示出比较例中的掩模膜的ftir光谱的一例的图。参照图12时，在对应于亚甲基ch2和甲基ch3的波数的位置基本未见峰。因此，比较例的掩模膜中的氢原子的含量低于本实施方式中成膜的掩模膜中的氢原子的含量。

比较例的掩模膜为氢原子的含量少的dlc。dlc中的氢原子的含量如果少，则掩模膜的应力变大。与此相对，本实施方式中成膜的掩模膜中的氢原子的含量大于比较例的掩模膜中的氢原子的含量。因此认为，本实施方式中成膜的掩模膜的膜应力低于比较例中的掩模膜的膜应力。

[成膜处理]

图13为示出本申请的一实施方式中的掩模膜的成膜方法的一例的流程图。图13中示例的成膜方法主要通过控制装置100控制装置主体11的各部来实现。

需要说明的是，执行图13中示例的成膜方法前，在事先的实验中，使用探针60测定电子密度ne，用光谱仪72测定氢原子的激发温度te。然后，调整电子密度ne、氢原子的激发温度te、和停留时间τ，使得解离指数id＝ne×te²×τ的值成为4×10⁸以下。具体而言，调整从高频电源301供给的vhf带的高频的电力和频率、以及分隔板50与台20之间的距离等。然后，特定从高频电源301供给的vhf带的高频的电力和频率、以及分隔板50与台20之间的距离，以使解离指数id的值成为4×10⁸以下。以下的成膜方法中，以分隔板50与台20之间成为特定的距离的方式控制驱动器22。分隔板50与台20之间的距离被控制为例如30[mm]。

以下，对成膜方法的一例进行说明。首先，利用未作图示的机械臂，将未处理的被处理体w搬入至腔室15内，并载置于台20上(s10)。步骤s10为搬入工序的一例。

接着，控制装置100控制排气装置81，将第1等离子体室s1和第2等离子体室s2内真空排气。然后，控制装置100控制流量控制器400，向第1等离子体室s1内以规定流量供给氢气，控制流量控制器402，向第2等离子体室s2内以规定流量供给ch4气体(s11)。步骤s11中，氢气和ch4气体的流量例如分别为50[sccm]和100[sccm]。步骤s11为供给工序的一例。

然后，控制装置100控制apc阀80，从而调整第1等离子体室s1和第2等离子体室s2内的压力。第1等离子体室s1和第2等离子体室s2内的压力被控制为例如4[pa]。

接着，控制装置100控制微波发生器300，向第1等离子体室s1内供给微波带的频率的高频电力，控制高频电源301，向第2等离子体室s2内供给vhf带的频率的高频电力。由此，在第1等离子体室s1内生成氢气的等离子体，在第2等离子体室s2内生成ch4气体的等离子体(s12)。从高频电源301供给的vhf带的高频的电力和频率使用的是，事先的实验中进行调整使得解离指数id＝ne×te²×τ的值成为4×10⁸以下的电力和频率。例如，向第1等离子体室s1内供给2.45[ghz]、400w的高频电力，向第2等离子体室s2内供给100[mhz]100[w]的高频电力。

然后，控制装置100控制高频电源302，向台20供给规定频率的高频电力。由此，第2等离子体室s2内的带电粒子被台20上的被处理体w吸引，在被处理体w上形成掩模膜。向台20供给例如13.56[mhz]、50[w]的高频电力。步骤s12为成膜工序的一例。

接着，控制装置100待机规定时间直至在被处理体w上形成规定厚度的掩模膜。然后，控制装置100判定在第1等离子体室s1和第2等离子体室s2内生成等离子体后是否经过规定时间(s13)。未经过规定时间的情况下(s13：否)，再次执行步骤s13所示的处理。

另一方面，经过规定时间的情况下(s13：是)，控制装置100控制电力供给部30，停止高频电力向第1等离子体室s1和第2等离子体室s2内的供给。然后，控制装置100控制流量控制器400，停止氢气向第1等离子体室s1内的供给，控制流量控制器402，停止ch4气体向第2等离子体室s2内的供给。然后，控制装置100停止排气装置81。然后，利用未作图示的机械臂，从腔室15内搬出形成有掩模膜的被处理体w(s14)。

接着，控制装置100判定是否有未处理的被处理体w(s15)。有未处理的被处理体w的情况下(s15：是)，再次执行步骤s10所示的处理。另一方面，无未处理的被处理体w的情况下(s15：否)，本流程图所示的成膜方法结束。

以上，对一实施方式进行了说明。如上述，本实施方式的掩模膜为层叠于被蚀刻膜上的碳硬掩模，碳硬掩模中所含的亚甲基ch2和甲基ch3的浓度比满足下述式。

ch2/(ch2+ch3)≥0.5

由此，可以提供含有氢原子、耐蚀刻性高的碳硬掩模。

另外，上述实施方式中的成膜装置10具备：腔室15、台20、气体供给部40、电力供给部30、驱动器22和apc阀80。台20设置于腔室15内，载置被处理体w。气体供给部40向腔室15内供给氢气和含碳气体。电力供给部30通过向腔室15内供给规定频率的电力，从而生成氢气和含碳气体的等离子体，利用等离子体中所含的活性物质在被处理体w上形成碳硬掩模。apc阀80调整腔室15内的压力。另外，控制气体供给部40、电力供给部30、和apc阀80，使得等离子体内的电子密度ne[cm^-3]、等离子体内的氢原子的激发温度te[ev]、和等离子体内的气体的停留时间τ[ms]之积的值满足下述式。

0<(ne×te²×τ)≤4×10⁸

由此，可以提供含有氢原子、耐蚀刻性高的碳硬掩模。

另外，上述实施方式中的成膜装置10还具备：调整生成等离子体的空间的体积的驱动器22。等离子体内的氢气和含碳气体的停留时间τ通过变更氢气和含碳气体的流量、腔室15内的压力、和生成等离子体的空间的体积中的至少任一者来控制。由此，可以形成含有氢原子、耐蚀刻性高的碳硬掩模。

另外，上述实施方式中的成膜方法包括：搬入工序、供给工序和成膜工序。搬入工序中，向腔室15内搬入被处理体w，在设置于腔室15腔室内的台20上载置被处理体w。供给工序中，向腔室15内供给氢气和含碳气体。成膜工序中，向腔室15内供给规定频率的电力，从而生成氢气和含碳气体的等离子体，利用等离子体中所含的活性物质在被处理体w上形成碳硬掩模。另外，成膜方法中，控制氢气和含碳气体的流量、向腔室15内供给的规定频率的电力的频率和大小、生成等离子体的空间的体积、腔室15内的压力，使得等离子体内的电子密度ne[cm^-3]、等离子体内的氢原子的激发温度te[ev]、和等离子体内的气体的停留时间τ[ms]之积的值满足下述式。

0<(ne×te²×τ)≤4×10⁸

由此，可以提供含有氢原子、耐蚀刻性高的碳硬掩模。

[其他]

需要说明的是，本申请中公开的技术不限定于上述实施方式，可以在其主旨的范围内进行各种变形。

例如，上述实施方式中，利用微波带的频率的电力将氢气等离子体化，利用vhf带的频率的电力将含碳气体等离子体化，但公开的技术不限定于此。例如，利用微波带的频率的电力、和vhf带的频率的电力中的任一者，可以将氢气和含碳气体等离子体化。

利用微波带的频率的电力，将氢气和含碳气体等离子体化的情况下，向第1等离子体室s1内供给氢气和含碳气体。此时，不向分隔板50的扩散空间52内供给含碳气体。另外，不向分隔板50供给vhf带的频率的电力。

利用vhf带的频率的电力，将氢气和含碳气体等离子体化的情况下，不向第1等离子体室s1内供给微波带的频率的电力。向第1等离子体室s1内供给的氢气借助分隔板50的贯通口51供给至第2等离子体室s2内。然后，氢气和含碳气体利用供给至分隔板50的vhf带的频率的电力在第2等离子体室s2内被等离子体化。

需要说明的是，此次公开的实施方式在全部方面为示例，应认为没有限制。实际上，上述实施方式可以以各种形态具体化。另外，上述实施方式在不脱离所附的权利要求书和其主旨的情况下，也可以以各种方式进行省略、置换、变更。

附图标记

s1第1等离子体室

s2第2等离子体室

w被处理体

10成膜装置

11装置主体

13波导管

14电介质板

15腔室

16绝缘构件

18石英窗

20台

21支撑构件

22驱动器

30电力供给部

300微波发生器

301高频电源

302高频电源

40气体供给部

400流量控制器

401气体供给源

402流量控制器

403气体供给源

42金属网

50分隔板

51贯通口

52扩散空间

53排出口

60探针

61网络分析仪

70光接收部

71光纤

72光谱仪

80apc阀

81排气装置

100控制装置