处理具有掩模的被处理体的方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及处理被处理体的方法，尤其是涉及包括掩模的制作的方法。
【背景技术】
[0002]在半导体器件之类的电子器件的制造工艺中，在被蚀刻层上形成掩模，为了将该掩模的图案转印至被蚀刻层而进行蚀刻。作为掩模，一般而言，使用抗蚀剂掩模。抗蚀剂掩模利用光刻技术形成。因此，被蚀刻层中形成的图案的极限尺寸受利用光刻技术形成的抗蚀剂掩模的分辨率极限的影响。
[0003]但是，伴随着近年的电子器件的高集成化，逐渐变得要求形成尺寸小于抗蚀剂掩模的分辨率极限的图案。因此，如专利文献1记载的那样提出了，通过在抗蚀剂掩模上使氧化硅膜沉积而缩小由该抗蚀剂掩模划分的开口宽度的技术。
[0004]具体而言，专利文献1记载的技术中，利用原子层沉积法(ALD法)在抗蚀剂掩模上形成氧化硅膜。更具体而言，向容纳有被处理体的处理容器内交互地供给包含有机硅的源气体与活性化的氧种。作为源气体，使用氨基硅烷气体。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2011-82560号公报
【发明内容】
_8] 发明要解决的问题
[0009]氨基硅烷在常温下为液体，因此为了利用专利文献1记载的ALD法，需要使氨基硅烷气化的装置。因此，专用的成膜装置成为必需。进而，使用氨基硅烷气体的成膜中，被处理体的温度必需保持在高温。由此，有时对被处理体造成损伤，另外，有时被制造的电子器件的特性例如电特性劣化。
[0010]因此，为了调节掩模的开口宽度，需要不使用专用的成膜装置而在低温下形成氧化硅膜。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]—个方式中，提供处理具有掩模的被处理体的方法。该方法重复进行下述排序以形成氧化硅膜，所述排序包括下述工序:(a)第一工序:在容纳有被处理体的等离子体处理装置的处理容器内，生成包含卤化硅气体的第一气体的等离子体，形成反应前体；(b)第二工序:对处理容器内的空间进行吹扫；(c)第三工序:在处理容器内生成包含氧气的第二气体的等离子体，形成氧化硅膜；以及(d)第四工序:对处理容器内的空间进行吹扫。
[0013]卤化硅气体:例如SiCl4气体、SiBr4气体、SiF4气体、或SiH 2(:12气体在常温下为气化状态。因此，根据一个方式所述的方法，可以不使用具有气化器的专用的成膜装置而使包含硅的前体在低温下沉积在掩模上。另外，该方法中，在第二工序中进行吹扫，接着，在第三工序中前体中的卤元素被氧取代而形成氧化硅膜。之后，在第四工序中进行吹扫。需要说明的是，第二工序和第四工序中的吹扫是为了防止卤化硅气体和氧气同时地存在于处理容器内而以置换处理容器内的气体为目的而进行的，可以为将非活性气体流入处理容器内进行气体吹扫或利用抽真空进行吹扫的任一种。因此，与ALD法同样地，通过实行1次包含第一?第四工序的排序，能够在掩模上以比较均匀的膜厚形成膜厚较薄的氧化硅膜。S卩，通过实行1次的排序，能够在掩膜的侧壁部和上部以均匀的状态即保形地形成膜厚较薄的氧化硅膜。因此，该方法在调节掩模开口宽度的控制性上优异。进而，掩模被氧化硅膜覆盖，因此该掩模的LER(Line Edge Roughness，线边缘粗糙度)也得到改善。
[0014]另外，本方法中可以利用重复进行排序的次数而调节要形成的氧化硅膜的膜厚。因此，可以将掩模的开口宽度调节成所期望的开口宽度。
[0015]—个实施方式中，第一工序中也可以设定为处理容器内的压力为13.33Pa以上的压力、等离子体生成用的高频电源的功率为100W以下的高压低功率的条件。通过以这样的高压且低功率的条件生成等离子体，能够抑制过剩的卤元素的活性种的产生。由此，可以抑制掩模的损伤和/或已经形成的氧化硅膜的损伤。另外，可以减少掩模上的各区域中的氧化硅膜的膜厚的差异。进而，存在在密集地设置有掩模的区域和稀疏地设置有掩模的区域的情况下即在掩模的图案中存在疏密的情况下，能够减小两者的区域中形成的氧化硅膜的膜厚的差异。
[0016]另外，一个实施方式中，不对支撑被处理体的载置台施加用于引入离子的偏置电力。根据该实施方式，相对于凹凸部的掩模形状在掩模的上表面和侧面、以及该掩模的底层的表面分别形成的氧化硅膜的膜厚的均匀性进一步改善。
[0017]—个实施方式中，被处理体还具有被蚀刻层、该被蚀刻层上设置的有机膜、以及该有机膜上设置的含硅防反射膜，掩模为在防反射膜上设置的抗蚀剂掩模。该实施方式的方法包含:(e)实行包含第一?第四工序的排序后，利用在同一处理容器内产生的等离子体去除防反射膜的表面上的氧化硅制的区域的工序；(f)利用处理容器内产生的等离子体对防反射膜进行蚀刻的工序；以及(g)利用处理容器内产生的等离子体对有机膜进行蚀刻的工序。根据该实施方式，抗蚀剂掩模上形成有氧化硅膜，调节该抗蚀剂掩模的开口的宽度，然后去除防反射膜上的氧化硅制的区域。并且，通过蚀刻防反射膜和有机膜，形成被蚀刻层的蚀刻用的掩模。
[0018]一个实施方式中，等离子体处理装置可以为电容耦合型的等离子体处理装置，该实施方式的方法也可以还包括下述工序:在实行包含第一?第四工序的排序前，通过在处理容器内使等离子体产生、对前述等离子体处理装置的上部电极施加负的直流电压，对掩模照射二次电子。根据该实施方式，可以改性抗蚀剂掩模，从而抑制由于后续的工序导致的抗蚀剂掩模的损伤。
[0019]其它实施方式中，被处理体还具有被蚀刻层和在该被蚀刻层上设置的有机膜，掩模被设置在有机膜上，该实施方式的方法还包含:(h)利用处理容器内产生的等离子体对在其上具有抗蚀剂掩模的防反射膜进行蚀刻且由该防反射膜形成前述掩模的工序；(i)利用处理容器内产生的等离子体对有机膜进行蚀刻的工序。该实施方式的方法中，包含第一?第四工序的排序在蚀刻防反射膜的工序与蚀刻有机膜的工序之间实行。另外，该实施方式的方法还包含:在实行包含第一?第四工序的排序后，利用同一处理容器内产生的等离子体去除有机膜的表面上的氧化硅制的区域的工序。该实施方式的方法中，在由防反射膜形成的掩模上形成氧化硅膜，调节该掩模的开口的宽度，然后去除有机膜上的氧化硅膜的区域。并且，通过蚀刻有机膜，形成被蚀刻层的蚀刻用的掩模。
[0020]一个实施方式中，等离子体处理装置为电容耦合型的等离子体处理装置，该实施方式的方法也可以还包括下述工序:在蚀刻防反射膜的工序前，通过在处理容器内使等离子体产生、对等离子体处理装置的上部电极施加负的直流电压，从而对抗蚀剂掩模照射二次电子。根据该实施方式，可以改性抗蚀剂掩模、抑制由于后续的工序导致的抗蚀剂掩模的损伤。
[0021]另外，一个实施方式的方法可以还包含:在实行蚀刻防反射膜的工序后、且在实行包含第一?第四工序的排序前，在被处理体上形成氧化硅制的保护膜的工序。根据该实施方式，可以保护有机膜不受第三工序中生成的氧气的等离子体的影响。
[0022]—个实施方式中，等离子体处理装置为电容耦合型的等离子体处理装置，形成氧化硅制的保护膜的工序中，也可以在处理容器内生成等离子体，且对等离子体处理装置的硅制的上部电极施加负的直流电压。该实施方式中，由上部电极放出硅。另外，处理容器内由暴露于等离子体中的构件放出氧。然后，通过放出的硅与氧键合而形成氧化硅制的保护膜。
[0023]—个实施方式中，形成氧化硅制的保护膜的工序中，在处理容器内生成包含卤化硅气体和氧气的混合气体的等离子体。根据该实施方式，利用等离子体CVD法形成氧化硅制的保护膜。
[0024]—个实施方式中，等离子体处理装置为电容耦合型的等离子体处理装置，形成氧化硅制的保护膜的工序中，通过对等离子体处理装置的氧化硅制的上部电极供给等离子体生成用的高频电力，生成包含氢气和稀有气体的混合气体的等离子体。该实施方式中，利用由上部电极放出的氧化硅形成保护膜。
[0025]发明的效果
[0026]如以上说明所示，为了调节掩模的开口宽度，能够不使用专用的成膜装置而在低温下形成氧化硅膜。
【附图说明】
[0027]图1为示出一个实施方式所述的处理被处理体的方法的流程图。
[0028]图2为示出等离子体处理装置的一个例子的图。
[0029]图3为示出实行图1所示方法的各工序后的被处理体的状态的剖面图。
[0030]图4为示出实行图1所示方法的各工序后的被处理体的状态的剖面图。
[0031]图5为用于说明氧化硅膜的形成原理的图。
[0032]图6为示出其它实施方式所述的处理被处理体的方法的流程图。
[0033]图7为示出实行图6所示方法的各工序后的被处理体的状态的剖面图。
[0034]图8为示出实行图6所示方法的各工序后的被处理体的状态的剖面图。
[0035]图9为示出实验结果的柱状图。
[0036]图10为示出实验中使用的掩模MK1的图案的平面图。
[0037]图11为示出实验结果的图。
[0038]附图标iP,说曰月
[0039]10…等离子体处理装置、12…处理容器、…载置台、ESC...静电卡盘、LE…下部电极、30...上部电极、34...电极板、40...气体源组、50...排气装置、62...第1高频电源、64...第2高频电源、70...电源、Cnt...控制部、W...晶圆、SB...基板、EL...被蚀刻层、0L...有机膜、AL...防反射膜、MK1...掩模、SX，SX2...氧化硅膜。
【具体实施方式】
[0040]以下，参照附图针对各种实施方式详细地进行说明。需要说明的是，各附图中，对于相同或相当的部分，附以相同的符号。
[0041]图1为示出一个实施方式所述的处理被处理体的方法的流程图。图1所示的方法MT1为缩小被处理体(以下，有时称为“晶圆W”)的抗蚀剂掩模的开口宽度的方法。一个实施方式的方法MT1为进一步进行被蚀刻层的蚀刻的方法。另外，一个实施方式的方法MT1可以将一连串的工序使用单一的等离子体处理装置来实行。
[0042]图2是表示等离子体处理装置的一个例子的图。在图2中，示意地示出了在对被处理体进行处理的方法的各种实施方式中能够利用的等离子体处理装置10的剖面结构。如图2所示，等离子体处理装置10是电容耦合型等离子体蚀刻装置且具备处理容器12。处理容器12具有大致圆筒形状。处理容器12例如由铝构成，对其内壁面实施了阳极氧化处理。该处理容器12被安全接地。
[0043]在处理容器12的底部上设有大致圆筒状的支承部14。支承部14例如由绝缘材料构成。构成支承部14的绝缘材料可以像石英那样含氧。支承部14在处理容器12内从处理容器12的底部沿铅垂方向延伸。另外，在处理容器12内设有