阅读说明：本技术 等离子体处理方法和等离子体处理装置 (Plasma processing method and plasma processing apparatus ) 是由 田端雅弘 于 2019-07-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种能够改善局部最小线宽均匀性(LCDU)的技术。等离子体处理装置执行的等离子体处理方法包括第一工序、第二工序和蚀刻工序。等离子体处理装置在第一工序中,在形成有具有规定图案的多个开口部的处理对象形成第一膜。等离子体处理装置在第二工序中,在形成有第一膜的处理对象形成蚀刻速率比第一膜低的第二膜,该第二膜根据开口部的尺寸而在开口部的侧面的膜厚不同。等离子体处理装置在蚀刻工序中,在规定的处理条件下从第二膜之上进行蚀刻,直至在处理对象的至少一部分第一膜的一部分被除去为止。(The present invention provides a technique capable of improving local minimum line width uniformity (LCDU). The plasma processing method performed by the plasma processing apparatus includes a first process, a second process, and an etching process. In a first step, a plasma processing apparatus forms a first film on a processing object having a plurality of openings with a predetermined pattern. In the second step, the plasma processing apparatus forms a second film having a lower etching rate than the first film on the processing object on which the first film is formed, the second film having a thickness different from that of the first film on the side surface of the opening portion according to the size of the opening portion. In the etching step, the plasma processing apparatus performs etching from above the second film under predetermined processing conditions until a part of the first film is removed in at least a part of the processing target.)

等离子体处理方法和等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及等离子体处理方法和等离子体处理装置

背景技术

伴随半导体装置的微小化的发展，能够进行微小的尺寸加工的技术的研究开发也在发展。其中之一为极紫外光刻(EUVL：Extreme Ultraviolet lithography)。

例如，提出了一种使用EUVL来使处理对象的边缘光滑的技术(专利文献1)。该技术中，优先形成了在处理对象的凹部沉积的钝化层后，通过蚀刻除去未沉积钝化层的凸部。钝化层与凸部相比优先沉积在凹部的理由是凹部的比表面积比凸部大。该技术对于局部最小线宽均匀性(LCDU：Local critical dimension uniformity)的降低也有效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2016/0379824号说明书

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明提供一种能够改善LCDU的技术。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的一个方式的等离子体处理方法包括第一工序、第二工序和蚀刻工序。第一工序中，在形成有具有规定图案的多个开口部的处理对象形成第一膜。第二工序中，在形成有第一膜的处理对象形成蚀刻速率比第一膜低的第二膜，该第二膜根据开口部的尺寸而在开口部的侧面的膜厚不同。蚀刻工序中，在规定的处理条件下从第二膜之上进行蚀刻，直至在处理对象的至少一部分第一膜的一部分被除去为止。

发明效果

依照本发明，能够改善LCDU。

附图说明

图1是表示第一实施方式的等离子体处理的流程的一例的流程图。

图2A是第一实施方式的等离子体处理的处理对象的一例的概略截面图。

图2B是图2A所示的处理对象的概略俯视图。

图2C是表示在图2A所示的处理对象上形成有第一膜和第二膜的状态的概略截面图。

图2D是用于说明通过蚀刻除去沉积在开口部的侧壁的第一膜和第二膜的除去速度的图(1)。

图2E是用于说明通过蚀刻除去沉积在开口部的侧壁的第一膜和第二膜的除去速度的图(2)。

图3是用于说明通过第一实施方式的等离子体处理方法得到的LCDU改善效果的图。

图4是用于说明成膜条件与蚀刻耐受性的关系的图。

图5是表示第一实施方式的等离子体处理的处理顺序的一例的图。

图6是表示第一实施方式的等离子体处理的处理顺序的另一例的图。

图7是表示第一实施方式的等离子体处理的处理顺序的又一例的图。

图8是表示变形例一的等离子体处理的流程的一例的流程图。

图9是表示变形例一的等离子体处理的处理顺序的一例的图。

图10是表示变形例一的等离子体处理的处理顺序的另一例的图。

图11是表示变形例一的等离子体处理的处理顺序的又一例的图。

图12是表示变形例二的等离子体处理的流程的一例的流程图。

图13是表示变形例三的等离子体处理的流程的一例的流程图。

图14是表示变形例三的等离子体处理的处理顺序的一例的图。

图15是表示一实施方式的等离子体处理装置的纵截面的一例的图。

附图标记说明

1 等离子体处理装置

10 腔室

15 气体供给源

20 载置台

25 气体喷淋头

32 第一高频电源

34 第二高频电源

65 排气装置

85 导热气体供给源

100 控制部

104 基台

104a 冷却流路

106 静电吸盘。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，本实施方式不限于此。另外，各实施方式在不使处理内容矛盾的范围内能够适当组合。

<第一实施方式>

半导体的微小加工中的尺寸的偏差能够左右最终的产品的性能。例如，考虑在半导体基片形成栅极电极的情况。首先，在半导体基片上依次形成栅极电极用的多晶硅层、蚀刻用的掩模层。在掩模层通过EUVL等光刻来形成与栅极电极对应的图案。然后，使用掩模层蚀刻多晶硅层来形成栅极电极。此时，若掩模层的图案的尺寸存在偏差，则依样成为栅极电极的尺寸的偏差。因此，优选在掩模层的阶段就提高图案的尺寸的均匀性。在第一实施方式中，提供使形成在处理对象上的图案的尺寸均匀化来改善LCDU的技术。例如在处理对象上反复多次地形成大致相同尺寸的图案的情况下，第一实施方式的等离子体处理方法能够使该图案的尺寸均匀化。第一实施方式的等离子体处理方法还能够起到改善半导体晶片等的图案的粗糙度的效果。

<第一实施方式的等离子体处理的流程的一例>

图1是表示第一实施方式的等离子体处理的流程的一例的流程图。第一实施方式的等离子体处理例如由后述的等离子体处理装置(参照图15)执行。

首先，将形成有具有规定图案的多个开口部的处理对象(例如晶片)配置在用于执行等离子体处理的空间内。然后，等离子体处理装置执行第一工序(步骤S11)。等离子体处理装置在第一工序中在处理对象的规定图案上形成第一膜。接着，等离子体处理装置执行第二工序(步骤S12)。等离子体处理装置在第二工序中形成第二膜。第二膜以覆盖第一膜的方式形成。在此，设定处理条件来执行第二膜的沉积，以使得根据处理对象上的开口部的尺寸而沉积在开口部的侧面的第二膜的量不同。另外，设定处理条件来执行第二膜的沉积，以使得第二膜与第一膜相比蚀刻速率低。接着，等离子体处理装置执行蚀刻工序(步骤S13)。在蚀刻工序中，等离子体处理装置在规定的处理条件下对依次形成有第一膜、第二膜的处理对象进行蚀刻，直到从第二膜上起在处理对象的至少一部分第一膜的一部分被除去为止。然后，等离子体处理装置判断是否成为处理对象满足规定的条件的状态(步骤S14)。当判断为不是满足规定的条件的状态时(步骤S14，否)，等离子体处理装置返回步骤S11反复进行处理。另一方面，当判断为成为了满足规定的条件的状态时(步骤S14，是)，等离子体处理装置结束处理。这是第一实施方式的等离子体处理的流程的一例。

<利用了负载效应和选择比的LCDU改善>

参照图2A至图2E，进一步说明第一实施方式的等离子体处理。图2A是第一实施方式的等离子体处理的处理对象的一例的概略截面图。图2B是图2A所示的处理对象的概略俯视图。

图2A所示的处理对象包括基片SB、被蚀刻层EL和掩模层MK。被蚀刻层EL和掩模层MK依次形成在基片SB上。另外，在掩模层MK形成有规定图案。如图2B所示，俯视时，规定图案形成为多个大致正圆，多个大致正圆隔开规定的间隔地排列成行。图2B的线V1－V1上的3个开口部分别由O1、O2、O3表示。另外，各开口部O1、O2、O3的沿线V1－V1的宽度由W1、W2、W3表示。

此处，在设计上，开口部O1、O2、O3为相同尺寸，宽度W1、W2、W3为相同长度。但是，存在通过EUVL等光刻而在掩模层MK形成上述图案的情况、各开口部的尺寸发生偏差的情况。例如，存在以W1<W2、W2>W3、W1<W3的方式各开口部的宽度尺寸发生偏差的情况。

所以，执行上述实施方式的第一工序(图1、步骤S11)。作为一例，通过使用有负载效应(loading effect)的材料的化学气相成长(CVD)来执行第一工序形成第一膜。负载效应是根据图案的粗密而形成的膜的膜厚等不同现象。例如，根据图案自身的大小例如开口部的开口面积而成膜后的开口尺寸不同。另外，根据位于该图案的周围的图案的形状和配置而成膜后的开口尺寸不同。由于负载效应，根据图案的粗密而膜厚不同，因此，例如如图2C所示，形成在宽度小的开口部O1的侧壁T1的第一膜的膜厚较薄，形成在宽度大的开口部O2的侧壁T2的第二膜较厚(参照图2C)。图2C是表示在图2A所示的处理对象上形成有第一膜和第二膜的状态的概略截面图。此外，在图2C中，为了进行说明，与实际相比更强调地示出膜厚差。

接着，执行上述实施方式的第二工序(图1，步骤S12)。例如，与第一工序同样，通过使用有负载效应的材料的CVD来形成第二膜。这样一来，与第一膜同样，在侧壁T1形成较薄的第二膜，在侧壁T2形成较厚的第二膜(参照图2C)。

接着，在形成了第一膜、第二膜的基础上对处理对象实施蚀刻(图1，步骤S13)。首先，通过蚀刻来削减第二膜而将第二膜逐渐除去。此时，形成于侧壁T2上的第二膜比形成于侧壁T1上的第二膜厚。所以，即使通过蚀刻除去了侧壁T1上的第二膜，也会成为在侧壁T2上残存第二膜的状态。

图2D和图2E分别是用于说明通过蚀刻除去沉积在开口部的侧壁的第一膜和第二膜的除去速度的图(1)和(2)。在图2D所示的处理对象的侧壁T2上沉积有膜厚为A的第一膜和膜厚为B的第二膜。另外，在图2E所示的处理对象的侧壁T1上沉积有膜厚为a的第一膜和膜厚为b的第二膜。另外，各膜厚的值的大小关系为A>a、B>b。

首先，为了通过蚀刻除去侧壁T2上的第二膜(膜厚B)而耗费12秒。另外，为了通过蚀刻除去侧壁T1上的第二膜(膜厚b)而耗费10秒。这样一来，假设对处理对象整体进行12秒的蚀刻，在侧壁T2上，在12秒期间除去了第二膜后，第一膜不被蚀刻而残存(除去的膜厚为B)。对此，在侧壁T1上，在10秒期间除去了第二膜后，进一步对第一膜进行2秒的蚀刻。因此，在侧壁T1上被除去的膜厚，是在第二膜的膜厚b加上在2秒的蚀刻中被除去的第一膜的膜厚α而得到的膜厚(被除去的膜厚是b+α)。

在此，当第一膜的蚀刻速率和第二膜的蚀刻速率为相同程度时，在侧壁T1中通过蚀刻而除去的膜厚，与在侧壁T2中通过蚀刻而除去的膜厚相同(B＝b+α)。但是，在第一膜的蚀刻速率和第二膜的蚀刻速率不同的情况下，在侧壁T1通过蚀刻而除去的膜厚的总量与在侧壁T2通过蚀刻而除去的膜厚的总量之间产生了差(B≠b+α)。

例如，在第一膜的蚀刻速率比第二膜的蚀刻速率高的情况下，为B<b+α。而且，等离子体处理前后的侧壁T2上的膜厚的变化为A+B－B＝A，与之相对，侧壁T1上的膜厚的变化为a+b－(b+α)＝a－α。这样一来，开口部O2的宽度W2仅减少2A，与之相对，开口部O1的宽度W1仅减少2a－2α。即，在宽度较宽的开口部O2侧，与宽度较窄的开口部O1侧相比能够减少开口尺寸。该效果能够通过以使α的值变大的方式设定蚀刻速率而进一步增大。利用该现象能够改善处理对象的LCDU。

图3是用于说明通过第一实施方式的等离子体处理方法得到的LCDU改善效果的图。图3的纵轴表示开口部的开口尺寸，横轴表示处理时间。另外，实线表示开口部O1的侧壁T1间的开口尺寸的变化，虚线表示开口部O2的侧壁T2间的开口尺寸的变化(参照图2C)。

首先，在开口部O1，在时刻t0第一工序开始时，在侧壁T1上开始沉积第一膜。在第一工序的期间，开口尺寸逐渐减少，在第一工序结束的时刻t1从处理前的WA1减少至WA2。接着，在时刻t1第二工序开始时，在开口部O1的侧壁T1上开始沉积第二膜。在第二工序期间，开口尺寸逐渐减少，在第二工序结束的时刻t2，开口尺寸进一步减少至WA3。

另一方面，在开口部O2，在时刻t0第一工序开始时在侧壁T2上开始沉积第一膜。在第一工序期间，开口尺寸逐渐减少，在第一工序结束的时刻t1从处理前的WB1减少至WB2。接着，在时刻t1第二工序开始时，在开口部O2的侧壁T2开始沉积第二膜。在第二工序期间，开口尺寸逐渐减少，在第二工序结束的时刻t2开口尺寸进一步减少至WB3。

接着，在时刻t2蚀刻工序开始时，在开口部O1中第二膜被逐渐削减而开口尺寸变大。在时刻t3，沉积在开口部O1的侧壁T1的第二膜通过蚀刻被全部除去而第一膜露出。第一膜的蚀刻速率比第二膜的蚀刻速率高，因此，在时刻t3以后，开口尺寸变大的速度即通过蚀刻除去膜的除去速度增加。在蚀刻处理结束的时刻t5，开口部O1的开口尺寸为WA4。

另一方面，在开口部O2，在时刻t2蚀刻工序开始时，与开口部O1同样第二膜被逐渐削减而开口尺寸变大。但是，在开口部O2，在处理开始时刻t0开口尺寸WB1比开口部O1的开口尺寸WA1大，因此，根据负载效应而沉积的第一膜、第二膜的膜厚比开口部O1厚。所以，在开口部O2第二膜被全部除去的时刻为比时刻t3靠后的时刻t4。在时刻t4以后，在开口部O2也开始第一膜的蚀刻。在蚀刻处理结束的时刻t5，开口部O2的开口尺寸为WB4。

从图3可知，与在处理开始时刻t0开口部O1和开口部O2的尺寸差(WB1－WA1)相比，在处理结束时刻t5开口部O1和开口部O2的尺寸差(WB4－WA4)减少了。尤其是，在开口部O1除去了第二膜(时刻t3)后蚀刻速率增加，由此尺寸差快速减少。从上可知，通过增大第一膜与第二膜的蚀刻选择比，能够迅速减小开口部的尺寸差。

<负载效应与LCDU改善效果的关系>

接着，说明负载效应与LCDU改善效果的关系。例如，如图2C所示，在处理对象上形成有开口部O1和与开口部O1相比开口尺寸大的开口部O2。而且，将在第一工序中沉积的第一膜的膜厚和在第二工序中沉积的第二膜的膜厚，在开口部O1设为a、b，在开口部O2设为A、B。另外，将第一膜与第二膜的蚀刻选择比(第一膜的蚀刻速率与第二膜的蚀刻速率之比，即第一蚀刻速率/第二膜的蚀刻速率)设为S。

此时，在开口部O1第二膜被全部除去时，在开口部O2残存的第二膜的膜厚为(B－b)。而且，在开口部O2残存的第二膜被全部除去的时刻，在开口部O1残存的第一膜的膜厚为(a－(S×(B－b)))。这样一来，开口部O2的开口尺寸与开口部O1的开口尺寸之差刚好仅减少了(A－(a－(S×(B－b))))(＝LCDU改善量)。此处，若将A－a＝X、B－b＝Y代入上式，则能够用下式(1)表示LCDU改善量。

(X+(S×Y))…式(1)

根据式(1)，可以说X和Y的值越大，LCDU改善量越大。即，对于第一膜、第二膜的任一者，负载效应(X、Y)越大，LCDU改善量越大。即，在开口部O1、O2分别形成的第一膜、第二膜的膜厚差(X、Y)越大，LCDU改善量越大。另外，对于第一膜、第二膜的任一者，越具有负载效应(X、Y)，越能够看到LCDU的改善。另外，在第二膜有负载效应(Y)且第一膜与第二膜的蚀刻选择比(S)大的情况下期望较大的改善效果。

<不利用负载效应的例子>

在图3的例子中，利用负载效应来进行控制，以使得在开口部O1和开口部O2中形成的第一膜和第二膜这两者的膜厚不同。但是，不限于此，也可以为第一膜通过不利用负载效应的方法形成，仅第二膜利用负载效应形成。例如，也可以为使用原子层沉积法(ALD：Atomic Layer Deposition)来形成第一膜。

在开口部O1和开口部O2形成的第二膜的膜厚之间存在差时，在第一膜的蚀刻开始的时刻发生偏差，因此，会使最终在开口部O1和开口部O2被蚀刻的膜的膜厚之间产生差。因此，即使不利用负载效应来形成第一膜，也能够获得本实施方式的效果。

<蚀刻速率和处理条件>

图4是用于说明成膜条件与蚀刻耐受性的关系的图。图4所示的例子表示即使使用相同材料形成第一膜和第二膜也能够得到选择比。图4的纵轴表示蚀刻速率(nm/min)，横轴表示成膜时的O₂添加流量(sccm)。

在图4的例子中使用的成膜条件如下所述。此外，在以下的条件中，施加功率按照等离子体产生用的施加功率和偏置电压产生用的施加功率的顺序一起表示。

·腔室内的压力10mT

·施加功率1000W+0W

·气体种类和流量SiCl₄/He/O₂＝25/100/@@sccm

·处理时间60秒

另外，图4的例子中使用的蚀刻条件如下所述。

例1

·腔室内的压力20mT

·施加功率500W+100W

·气体种类和流量C₄F₈/Ar＝40/200sccm

例2

·腔室内的压力20mT

·施加功率500W+50W

·气体种类和流量Cl₂＝200sccm

从图4的例子可知，在形成相同的SiO₂膜的情况下，通过改变O₂的添加流量能够使蚀刻速率变化。在图4的例中，O₂添加流量越少，蚀刻速率越高，O₂添加流量越多，蚀刻速率越低。因此，能够以将O₂添加流量设定得较少的方式形成SiO₂膜作为第一膜后，以将O₂添加流量设定得较多的方式形成SiO₂膜作为第二膜。因蚀刻气体的种类而不同，但是，在图4的例子中，能够对相同的SiO₂膜将蚀刻选择比控制在大约1～17程度的范围内。

<处理顺序例一>

图5是表示第一实施方式的等离子体处理的处理顺序的一例的图。在第一工序中，将SiCl₄和O₂作为处理气体，通过CVD来沉积SiO₂膜作为第一膜。在第二工序中，也将SiCl₄和O₂作为处理气体，通过CVD来沉积SiO₂膜作为第二膜。其中，在第二工序中，以与第一工序相比增加O₂的流量的方式进行调节，以使得第一膜的蚀刻速率比第二膜的蚀刻速率高。使用NF₃来执行蚀刻工序。如上所述，在第一实施方式的等离子体处理方法中，在第一工序和第二工序中，通过改变处理条件能够形成同种类的膜作为第一膜、第二膜。

<处理顺序例二>

图6是表示第一实施方式的等离子体处理的处理顺序的另一例的图。在第一工序中，使用第一种类的含碳气体作为处理气体，通过CVD来沉积第一碳膜作为第一膜。第一种类的含碳气体例如是CF系的气体。第一种类的含碳气体例如是C₄F₈、C₄F₆等。另外，第一种类的含碳气体例如是CHF系的气体。第一种类的含碳气体例如是CH₂F₂、CH₃F等。在第二工序中，使用第二种类的含碳气体作为处理气体，通过CVD来沉积第二碳膜作为第二膜。第二种类的含碳气体例如是CH系(如CH₄等)气体。使用O₂来执行蚀刻工序。在第一工序、第二工序、蚀刻工序中，也可以使用Ar等稀有气体。

<处理顺序例三>

图7是表示第一实施方式的等离子体处理的处理顺序的又一例的图。在第一工序中，使用含碳气体作为处理气体，通过CVD来沉积碳膜作为第一膜。例如能够使用CF系、CH系、CHF系等气体作为处理气体。在第二工序中，使用SiCl₄和O₂作为处理气体，通过CVD来沉积SiO₂膜作为第二膜。使用NF₃来执行蚀刻工序。

如上所述，能够将比例种类组合来执行第一实施方式的等离子体处理方法。另外，也可以使第一膜与第二膜的膜种类相同。

<循环次数>

在第一实施方式的等离子体处理方法中，将第一工序、第二工序和蚀刻工序作为一个循环，执行多个循环至满足规定的条件为止。规定的条件例如为在形成于处理对象上的多个开口部的尺寸差成为规定值以下、执行了规定次数的循环等。

<膜种类、气体种类等>

此外，在上述第一实施方式中，说明了第一膜和第二膜的膜种类为SiO₂、含碳膜(例如，CF系、CH系、CHF系)等。但是，不限于此，第一膜和第二膜例如可以为氧化硅(SiO_x)、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、硅(Si)等含硅膜。另外，第一膜和第二膜例如可以为含钛(Ti)膜、含钨(W)膜。另外，第一膜和第二膜例如可以为含硼膜。

另外，关于在蚀刻工序中使用的气体种类，在蚀刻对象的膜含有硅和金属的情况下，使用含卤素气体。另外，在蚀刻对象的膜为含碳膜的情况下，作为蚀刻气体能够使用含氧气体。

<蚀刻的方法>

另外，为了在蚀刻工序中蚀刻侧壁，能够使用各向同性蚀刻、各向异性蚀刻、等离子体蚀刻、原子层蚀刻(ALE：Atomic Layer Etching)等。另外，可以为在蚀刻工序中，在第二膜被除去而第一膜至少一部分露出的时刻，改变蚀刻的处理条件。例如，将蚀刻的处理条件从适合于第二膜的蚀刻的第一处理条件改变为适合于第一膜的蚀刻的第二处理条件，从而能够进一步加快通过蚀刻除去第一膜的除去速度。例如，可以为在第一膜至少露出一部分的时刻，改变蚀刻气体种类来第一膜的蚀刻速度。

此外，也可以使上述第一实施方式变形，将掩模层MK(参照图2A)自身作为第一膜来利用，在掩模层MK上沉积了蚀刻速率比掩模层低的膜后，进行蚀刻。而且，也可以通过使掩模层MK的蚀刻量根据位置不同而不同，来改善LCDU。另外，也可以不仅形成第一膜和第二膜这两层，而形成2层以上的膜。另外，在该情况下，也可以在各膜之间设置蚀刻速率的差。在该情况下，也可以设定蚀刻速率，以使得越靠外侧的膜蚀刻速率越低。

此外，在上述第一实施方式中，以图2A和图2B所示的多个正圆排列成行的图案为例进行了说明。但是，本实施方式不限于图2A和图2B所示的形状的图案，为了改善椭圆形状的图案的LCDU或线状的偏差，也能够使用本实施方式。例如，为了改善LER(Line EdgeRoughness，线边缘粗糙度)、LWR(Line Width Roughness，线宽粗糙度)，能够使用本实施方式。

<第一实施方式的效果>

上述第一实施方式的等离子体处理方法包括第一工序、第二工序和蚀刻工序。在第一工序中，等离子体处理装置在形成有具有规定图案的多个开口部的处理对象形成第一膜。在第二工序中，等离子体处理装置使得在形成有第一膜的处理对象形成根据开口部的尺寸而开口部的侧面的膜厚不同且蚀刻速率比第一膜低的第二膜。在蚀刻工序中，等离子体处理装置在规定的处理条件下从第二膜上进行蚀刻，直至在处理对象的至少一部分中除去上述第一膜的一部分为止。因此，依照第一实施方式的等离子体处理方法，能够利用负载效应以及第一膜与第二膜的蚀刻速率之差来改善LCDU。第一实施方式的等离子体处理方法例如能够适用于使用极紫外光刻(EUVL：Extreme Ultraviolet lithography)而制作的图案的LCDU改善。

另外，在第一实施方式的等离子体处理方法中，等离子体处理装置在蚀刻工序中，在处理对象的至少一部分中第一膜露出了的时刻，将规定的处理条件从第一处理条件改变为第二处理条件。例如，等离子体处理装置通过从适合于第二膜的蚀刻的第一处理条件改变为适合于第一膜的蚀刻的第二处理条件，能够进一步加快通过蚀刻除去第一膜的除去速度。因此，等离子体处理装置能够进一步提高LCDU的改善效果。

另外，在第一实施方式的等离子体处理方法中，等离子体处理装置反复执行第一工序、第二工序和蚀刻工序，直至判断为满足规定条件为止。因此，等离子体处理装置能够执行处理直至实现所期望的LCDU为止。

<变形例一——倾斜组成膜的形成>

在上述第一实施方式中，在分别形成了第一膜、第二膜后，通过进行蚀刻来改善LCDU。在变形例一中，将沉积的膜作为1层并使成膜条件变化，从而能够获得与第一实施方式中形成第一膜和第二膜这两个膜等同的效果。

图8是表示变形例一的等离子体处理的流程的一例的流程图。变形例一的等离子体处理例如由后述的等离子体处理装置(参照图15)执行。

首先，与第一实施方式的等离子体处理(参照图1)相同，将形成有具有规定图案的多个开口部的处理对象(例如晶片)配置在用于执行等离子体处理的空间内。等离子体处理装置执行沉积工序(步骤S81)。等离子体处理装置在沉积工序中，在随着远离处理对象而沉积的膜的蚀刻速率逐渐变低的处理条件下，在图案上沉积膜。此外，在沉积工序中沉积的膜通过负载效应成为根据开口部的尺寸而膜厚不同的膜。接着，等离子体处理装置执行蚀刻工序(步骤S82)。然后，等离子体处理装置判断是否成为处理对象满足规定的条件的状态(步骤S83)。在判断为不是满足规定的条件的状态时(步骤S83，否)，等离子体处理装置返回步骤S81反复进行处理。另一方面，在判断为成为满足规定的条件的状态时(步骤S81，是)下，等离子体处理装置结束处理。这是变形例一的等离子体处理的流程的一例。

<处理顺序例一>

图9是表示变形例一的等离子体处理的处理顺序的一例的图。在图9的例中，与图5的例同样沉积SiO₂膜。首先，在沉积工序中、例如将SiCl₄和O₂作为处理气体，通过CVD来沉积SiO₂膜。在沉积工序期间，逐渐增加O₂的流量。因此，在图9的流程中，形成在处理对象上的SiO₂膜的蚀刻速率逐渐变低(参照图4)。在沉积工序期间，SiCl₄的流量是一定的。在沉积工序后，利用NF₃气体生成等离子体来执行蚀刻工序。如此，在变形例一的等离子体处理方法中，通过在沉积工序期间使处理条件变化，能够使一个膜的蚀刻速率逐渐改变。例如，在该等离子体处理方法中，通过使成为膜的成分的比例的比例逐渐变化，从而以使蚀刻速率连续地变化的方式沉积膜。另外，在该等离子体处理方法中，通过增加规定的气体的流量，能够逐渐改变一个膜的蚀刻速率。

<处理顺序例二>

图10是表示变形例一的等离子体处理的处理顺序的另一例的图。在图10的例中，与图6的例同样使用2种含碳气体来沉积膜。但是，与图6的例不同，在图10的例中，在沉积工序期间，使第一含碳气体的流量逐渐减少，同时使第二含碳气体的流量逐渐增加。因此，沉积的膜为在处理开始时第一含碳气体的性质最强而逐渐第二含碳气体的性质最强的膜。例如，如图6所示，在第一碳膜的蚀刻速率比第二碳膜的蚀刻速率高的情况下，通过图10的处理，能够逐渐以从下层去向上层的方式沉积蚀刻速率变低的碳膜。此外，第一含碳气体例如是CF系的气体(C₄F₈、C₄F₆等)、CHF系的气体(CH₂F₂、CH₃F等)。另外，第二含碳气体例如是CH系的气体(CH₄等)。

<处理顺序例三>

图11是表示变形例一的等离子体处理的处理顺序的又一例的图。在图11的例中，使用与图7的例同样的处理气体来沉积膜。但是，与图7的例不同，在图11的例中，在沉积工序期间，使含碳气体的流量逐渐减少，同时使SiCl₄和O₂的流量逐渐增加。因此，沉积的膜在处理开始时为碳膜，逐渐成为SiO₂膜而组成发生变化。因此，通过图11的处理，能够以逐渐从下层去向上层的方式沉积蚀刻速率变低的膜。

此外，变形例一的各流程也与第一实施方式同样，能够反复执行任意的循环次数，直至实现所期望的LCDU为止。

<变形例一的效果>

上述变形例一的等离子体处理方法包括沉积工序和蚀刻工序。等离子体处理装置在沉积工序中，在形成有具有规定图案的多个开口部的处理对象，在随着远离该处理对象而蚀刻速率变低且根据开口部的尺寸而在开口部的侧面的沉积量不同的处理条件下沉积膜。等离子体处理装置在蚀刻工序中，执行沉积有膜的处理对象的蚀刻。因此，依照变形例一的等离子体处理方法，通过改变理条件来沉积一个膜，而能够赋予蚀刻速率的高低差。因此，依照变形例一的等离子体处理方法，能够以较少的工序数来改善LCDU。

另外，依照上述变形例一的等离子体处理方法，等离子体处理装置在沉积工序中，通过使供给的多个气体的比例逐渐变化，而使蚀刻速率连续地变化的膜沉积。例如，等离子体处理装置使供给的气体的含氧量逐渐增加。因此，依照变形例一，等离子体处理装置能够通过简单的处理来改善LCDU。

另外，在上述变形例一的等离子体处理方法中，反复执行沉积工序和蚀刻工序，直至判断为满足规定条件为止。因此，依照变形例一，能够将LCDU改善为所期望的水平。

<变形例二——通过改性来进行的蚀刻速率的调节>

在上述变形例一中，通过改变形成膜时的成分的流量，在一个膜中使蚀刻速率发生了变化。在变形例二中，对形成的膜执行改性处理以使之成为第一膜，从而使第一膜与第二膜的蚀刻速率具有差。

图12是表示变形例二的等离子体处理的流程的一例的流程图。变形例二的等离子体处理例如由后述的等离子体处理装置(参照图15)执行。

首先，与第一实施方式的等离子体处理(参照图1)同样，将形成有具有规定图案的多个开口部的处理对象(例如晶片)配置在用于执行等离子体处理的空间内。等离子体处理装置执行第一工序(步骤S1201)。等离子体处理装置在第一工序中，首先在图案上沉积膜。接着，等离子体处理装置执行所沉积的膜的改性处理。改性处理是通过使膜的表面变脆等改性动作来提高膜的蚀刻速率的处理。由此形成第一膜。接着，等离子体处理装置执行第二工序(步骤S1202)。在第二工序中，等离子体处理装置通过CVD等在第一膜上沉积第二膜。此外，第二工序与第一实施方式同样，在能够获得负载效应的条件下执行。接着，等离子体处理装置执行蚀刻工序(步骤S1203)。而且，等离子体处理装置判断是否成为处理对象满足规定的条件的状态(步骤S1204)。在判断为不是满足规定的条件的状态时(步骤S1204，否)，等离子体处理装置返回步骤S1201反复进行处理。另一方面，在判断为成为满足规定的条件的状态时(步骤S1204，是)，等离子体处理装置结束处理。这是变形例二的等离子体处理的流程的一例。

改性处理例如是在不供给作为膜的材料的气体的状态下生成等离子体的处理。例如，在第一工序中，首先沉积氮化膜(SiN)。然后，生成氢(H₂)的等离子体，将氮化膜暴露于H等离子体。通过该处理而膜表面变脆，因此蚀刻速率变高。但是，膜种类和生成等离子体时的气体种类的组合不限于此。例如，也可以在第一工序中沉积了氧化膜(SiO₂)后，生成氢(H₂)的等离子体并氧化膜暴露于H等离子体，来执行改性处理。

此外，关于改性处理，可以利用负载效应来执行，也可以不利用负载效应来执行。在利用负载效应的情况下，开口尺寸越大，改性程度或者从改性的表面起的深度越大。在利用H等离子体对上述氮化膜进行改性的情况下，表面积较大的部分暴露于等离子体的程度变大，因此，开口尺寸越大，越能够增大改性程度或者改性深度。

<变形例二的效果>

上述变形例二的等离子体处理方法包括第一工序、第二工序和蚀刻工序。在第一工序中，等离子体处理装置在形成有具有规定图案的多个开口部的处理对象形成第一膜。在第二工序中，等离子体处理装置在形成有第一膜的处理对象形成蚀刻速率比第一膜低的第二膜，该第二膜根据开口部的尺寸而开口部的侧面的膜厚不同。在蚀刻工序中，离子体处理装置在规定的处理条件从第二膜上进行蚀刻，直至在处理对象的至少一部分除去第一膜的一部分为止。而且，在变形例二中，等离子体处理装置在第一工序中通过对沉积在处理对象的膜实施改性处理，来形成蚀刻速率比第二膜高的第一膜。改性处理例如是在规定的处理条件下将膜暴露于等离子体的工序。因此，依照变形例二，能够沉积同种类的膜作为第一膜、第二膜，并且通过改性处理使蚀刻速率具有差。

<变形例三——通过改性处理进行的第二膜的形成>

在上述变形例二中，通过实施改性处理，而使第一膜与第二膜的蚀刻速率具有了差。在变形例三中，使沉积的膜为一层，并且在沉积了该膜后实施改性处理，从而能够获得与沉积蚀刻速率不同的2个膜等同的效果。

图13是表示变形例三的等离子体处理的流程的一例的流程图。变形例三的等离子体处理由后述的等离子体处理装置(参照图15)执行。

首先，与第一实施方式的等离子体处理(参照图1)同样，将形成有具有规定图案的多个开口部的处理对象(例如晶片)配置在用于执行等离子体处理的空间内。等离子体处理装置执行第一工序(步骤S1301)。等离子体处理装置在第一工序中，首先在图案上沉积膜。此处，沉积的膜的种类没有特别限定，但是，例如是使用相同种类的气体在中途不改变处理条件地执行CVD而形成的。接着，等离子体处理装置执行第二工序(步骤S1302)。等离子体处理装置在第二工序中，对在第一工序中形成的膜执行改性处理。改性处理是用于降低在第一工序中形成的膜的表面的蚀刻速率的处理。另外，在有负载效应的条件下执行改性处理。即，在开口尺寸越大改性程度或者从改性的表面起的深度变大的条件下执行改性处理。接着，等离子体处理装置执行蚀刻工序(步骤S1303)。然后，等离子体处理装置判断是否成为处理对象满足规定的条件的状态(步骤S1304)。在判断为不是满足规定的条件的状态时(步骤S1304，否)，等离子体处理装置返回步骤S1301反复进行处理。另一方面，在判断为成为满足规定的条件的状态时(步骤S1304，是)，等离子体处理装置结束处理。这是变形例三的等离子体处理的流程的一例。

图14是表示变形例三的等离子体处理的处理顺序的一例的图。在图14的例中，等离子体处理装置在第一工序(CVD)后，执行作为第二工序的改性(modify)工序。之后，等离子体处理装置执行蚀刻工序。在图14的例中的第一工序中，等离子体处理装置作为处理气体使用甲烷(CH₄)和八氟环丁烷(C₄F₈)来沉积膜。在接着的第二工序中，等离子体处理装置停止供给CH₄和C₄F₈而供给稀有气体例如氩气(Ar)或氦气(He)、氮气(N₂)、氢气(H₂)等使等离子体化。在第一工序中沉积的膜被暴露于等离子体，从而被挤压而密度上升。因此，在利用第二工序而膜***，蚀刻速率降低。此时，在第一工序中沉积的膜，开口尺寸较大的部分暴露于等离子体的程度大，因此根据开口尺寸而改性程度或者改性深度不同。因此，能够获得与在第一实施方式等中利用负载效应来沉积了第二膜时实质上同样的负载效应。在第二工序后，等离子体处理装置供给O₂来执行改性后的膜的蚀刻。

此外，在图14所示的处理中能够使用的气体种类不限于C₄F₈和CH₄。在第一工序中，例如可以使用含硅、碳的气体种类来沉积膜。而且，在第二工序中，也可以在停止供给含硅、碳的气体种类的基础上，供给稀有气体(Ar等)、氢气(H₂)、氮气(N₂)等来生成等离子体。此外，第一工序中执行的CVD可以为等离子体CVD。

<变形例三的效果>

上述变形例三的等离子体处理方法在第二工序中对第一膜实施改性处理而将第一膜改性，从而形成第二膜。另外，在改性处理中，在尺寸越大的开口部被等离子体改性的从表面起的深度或者改性程度越大的处理条件下，将第一膜暴露于等离子体。因此，依照变形例三的等离子体处理方法，能够利用负载效应使膜的性质变化，来使膜的蚀刻速率有变化。因此，依照变形例三，能够利用一个膜来获得与利用二个膜的第一实施方式等等同的效果。

另外，在变形例三的等离子体处理方法中，反复执行沉积工序和蚀刻工序，直至判断为满足规定条件为止。因此，依照变形例三的等离子体处理方法，调整工序的反复次数，能够获得所期望的LCDU改善效果。

<一实施方式的等离子体处理装置的例>

能够使用以下说明的等离子体处理装置1来执行上述第一实施方式、变形例一至变形例三的等离子体处理方法。

参照图15，对一实施方式的等离子体处理装置1进行说明。图15是表示一实施方式的等离子体处理装置1的纵截面的一例的图。在本实施方式的等离子体处理装置1中，执行半导体晶片的等离子体蚀刻、成膜、溅射等所期望的等离子体处理。本实施方式的等离子体处理装置1是在腔室10内使载置台20与气体喷淋头25相对配置的平行平板型的等离子体处理装置(电容耦合型等离子体处理装置)。载置台20也作为下部电极发挥作用，气体喷淋头25也作为上部电极发挥作用。

等离子体处理装置1具有由例如表面经耐酸铝处理(阳极氧化处理)的铝构成的圆筒形的腔室10。腔室10电接地。在腔室10的底部设置有用于载置半导体晶片(以下仅称为“晶片W”。)的载置台20。晶片W是处理对象的一例。载置台20包括利用静电吸附力来保持晶片W的静电吸盘106和支承静电吸盘106的基台104。基台104例如由铝(Al)或钛(Ti)、碳化硅(SiC)等形成。

在基台104的上表面设置有用于对晶片进行静电吸附的静电吸盘106。静电吸盘106为在绝缘体106b之间夹着吸盘电极106a的结构。吸盘电极106a与直流电压源112连接，从直流电压源112对吸盘电极106a施加直流电压HV，由此利用静电力将晶片W吸附到静电吸盘106。在静电吸盘106的上表面形成有用于保持晶片W的保持面和高度比保持面低的部分即周缘部。在静电吸盘106的保持面载置晶片W。以下，将静电吸盘106的保持面适当记为“载置台20的载置面”。

在静电吸盘106的周缘部以包围载置于载置台20的载置面的晶片W方式配置有聚焦环108。聚焦环108例如由硅或石英形成。聚焦环108发挥提高蚀刻的面内均匀性的作用。

另外，在载置台20(基台104)的内部形成有制冷剂流路104a。制冷剂流路104a与制冷剂入口配管104b及制冷剂出口配管104c连接。从制冷单元107输出的例如冷却水、盐水(brine)等冷却介质(以下也称为“制冷剂”。)流过制冷剂入口配管104b、制冷剂流路104a和制冷剂出口配管104c进行循环。利用制冷剂对载置台20和静电吸盘106进行冷却。

导热气体供给源85将氦气气体(He)等导热气体通过气体供给通路130供给到静电吸盘106上的晶片W的背面。利用该结构，静电吸盘106利用在制冷剂流路104a中循环的制冷剂和供给到晶片W的背面的导热气体进行温度控制。

载置台20与供给双频叠加功率的功率供给装置30连接。功率供给装置30包括供给第一频率的第一高频功率(等离子体生成用高频功率)的第一高频电源32和供给比第一频率低的第二频率的第二高频功率(偏置电压生成用高频功率)的第二高频电源34。第一高频电源32经由第一匹配器33与载置台20电连接。第二高频电源34经由第二匹配器35与载置台20电连接。第一高频电源32例如将40MHz的第一高频功率施加到载置台20。第二高频电源34例如将400kHz的第二高频功率施加到载置台20。此外，在本实施方式中，将第一高频功率施加到载置台20，但是也可以施加到气体喷淋头25。

第一匹配器33使负载阻抗与第一高频电源32的内部(或者输出)阻抗相匹配。第二匹配器35使负载阻抗与第二高频电源34的内部(或者输出)阻抗相匹配。第一匹配器33发挥作用以使得在腔室10内生成等离子体时第一高频电源32的内部阻抗与负载阻抗看起来一致。第二匹配器35发挥作用以使得在腔室10内生成等离子体时第二高频电源34的内部阻抗与负载阻抗看起来一致。

气体喷淋头25以隔着覆盖其周缘部的屏蔽环40封闭腔室10的顶部的开口的方式安装。气体喷淋头25如图15所示可以电接地。另外，也可以为连接可变直流电源以对气体喷淋头25施加规定的直流(DC)电压。

在气体喷淋头25形成有导入气体的气体导入口45。在气体喷淋头25的内部设置有从气体导入口45分支出的中心部的扩散室50a和边缘部的扩散室50b。从气体供给源15输出的气体经由气体导入口45被供给到扩散室50a、50b，在扩散室50a、50b扩散后从多个气体供给孔55被导入载置台20。

在腔室10的底面形成排气口60，利用与排气口60连接的排气装置65对腔室10内进行排气。由此，能够将腔室10内维持为规定的真空度。在腔室10的侧壁设置有闸阀G。闸阀G在对腔室10送入和送出晶片W时对送出送入口进行开闭。

在等离子体处理装置1设置有控制装置整体的动作的控制部100。控制部100包括CPU(Central Processing Unit，中央处理)105、ROM(Read Only Memory，只读存储器)110和RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)115。CPU105按照保存在上述的存储区域的各种方案，来执行后述的等离子体处理等所期望的处理。在方案中记载有作为与工艺条件相应的装置的控制信息即工艺时间、压力(气体的排气)、高频功率或电压、各种气体流量、腔室内温度(上部电极温度、腔室的侧壁温度、晶片W温度(静电吸盘温度)等)、从制冷单元107输出的制冷剂的温度等。此外，上述的程序、表示处理条件的方案也可以存储在硬盘或半导体存储器中。另外，方案也可以以其被保存在CD(Compact Disc，光盘)－ROM、DVD(Digital Versatile Disc，数字多功能光盘)等移动式的计算机可读存储介质的状态下设置的规定的位置，并被读取。

例如，控制部100控制等离子体处理装置1的各部，来执行上述等离子体处理方法。

另外，上述实施方式的等离子体处理不仅适用于电容耦合型等离子体(CCP：Capacitively Coupled Plasma)处理装置，也能够适用于其他等离子体处理装置。其他等离子体处理装置例如可以为电感耦合型等离子体(ICP：Inductively Coupled Plasma)处理装置、使用径向线缝隙天线的等离子体处理装置、螺旋波激发型等离子体(HWP：HeliconWave Plasma)处理装置、电子回旋共振等离子体(ECR：Electron Cyclotron ResonancePlasma)处理装置等。

本发明的实施方式在所有方面均是例示，不应认为是限制性的内容。上述的实施方式，在不脱离所附的权利要求的范围及其主旨的情况下，可以以各种方式省略、置换、改变。