图案形成方法和基板处理系统

摘要

本发明提供一种图案形成方法，包括：利用由包含氟化碳(CF)类气体的蚀刻气体生成的等离子体，隔着掩模对基板上的含硅膜进行蚀刻，在该含硅膜上形成规定图案的蚀刻步骤；使用硅化合物气体，利用从氧化性气体或者氮化性气体生成的等离子体，使吸附在所述规定图案的表面的层氧化或者氮化，在上述规定图案的表面形成氧化硅膜或者氮化硅膜的成膜步骤。

权利要求

1.一种图案形成方法，其特征在于，包括：

利用从包含氟化碳(CF)类气体的蚀刻气体生成的等离子体，隔着掩模对基板上的含硅膜进行蚀刻，在该含硅膜上形成规定图案的凹部的蚀刻步骤；和由所述蚀刻步骤在所述含硅膜上形成规定图案的凹部后，利用从氧化性气体或者氮化性气体生成的等离子体，将使用硅化合物气体吸附在所述规定图案的凹部的表面而成的层氧化或者氮化，在所述规定图案的凹部的表面形成氧化硅膜或者氮化硅膜的成膜步骤，所述成膜步骤以使得由所述蚀刻步骤形成的所述凹部的侧壁垂直地形成的方式进行成膜。

2.如权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于，所述成膜步骤包括：

作为所述硅化合物气体供给含硅的前体气体，使该前体气体中包含的硅(Si)吸附在所述规定图案的表面的吸附步骤；和供给选自所述氧化性气体或者所述氮化性气体的任一者的反应性气体，利用由该反应性气体生成的等离子体，使吸附在所述规定图案的表面而成的层氧化或者氮化，成膜所述氧化硅膜或者所述氮化硅膜的等离子体处理步骤。

3.如权利要求2所述的图案形成方法，其特征在于，所述成膜步骤还包括：

在所述吸附步骤后所述等离子体处理步骤前供给吹扫气体，对所述规定图案的表面进行吹扫的第一排气步骤；和在所述等离子体处理步骤之后供给吹扫气体，对所述规定图案的表面进行吹扫的第二排气步骤。

4.如权利要求2所述的图案形成方法，其特征在于：所述成膜步骤，以将该成膜步骤中包括的各步骤逐一执行一次的情况为一个循环，将所述循环反复执行预先决定的反复次数或者反复时间。

5.如权利要求4所述的图案形成方法，其特征在于：还包括：在所述蚀刻步骤中，对所述规定图案的形状进行计测的计测步骤；和基于由所述计测步骤得到的计测结果，计算所述反复次数或者所述反复时间的控制步骤，所述成膜步骤，将所述循环反复执行由所述控制步骤计算出的所述反复次数或者所述反复时间。

6.如权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于，所述成膜步骤，根据要形成所述规定图案的含硅膜的种类，供给选自所述氧化性气体或者所述氮化性气体的任一者的反应性气体。

7.如权利要求2所述的图案形成方法，其特征在于，所述前体气体为BTBAS(bis-tertiaryl-buthyl-amino-silane)或者二氯硅烷(DCS：Dichlorosilane)。

8.如权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于，所述蚀刻步骤包括在形成所述规定图案之后除去所述掩模的步骤。

9.一种基板处理系统，具备：

利用从包含氟化碳(CF)类气体的蚀刻气体生成的等离子体，隔着掩模对基板上的含硅膜进行蚀刻，在该含硅膜上形成规定图案的凹部的蚀刻装置；和由所述蚀刻装置在所述含硅膜上形成规定图案的凹部后，利用从氧化性气体或者氮化性气体生成的等离子体，将使用硅化合物气体吸附在所述规定图案的凹部的表面而成的层氧化或者氮化，在所述规定图案的凹部的表面形成氧化硅膜或者氮化硅膜的成膜装置，所述成膜装置以使得由所述蚀刻装置形成的所述凹部的侧壁垂直地形成的方式进行成膜。

说明书

图案形成方法和基板处理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及图案形成方法和基板处理系统。

背景技术

[0002] 通过等离子体蚀刻形成高纵横比的深孔(接触孔)的情况下，随着孔的底部变深，等离子体的自由基达到孔底的量减少，蚀刻速率会降低。

[0003] 随着孔的底部变深，在深度方向上的蚀刻速率会降低，产生比起孔上部的直径孔下方的直径变大的弓形形状(参照图2(b))。此外，蚀刻中不仅是孔的底部，孔的侧壁也会被蚀刻，由此作为孔的上部的直径的CD值(Critical Dimension：临界尺寸)变大，纵横比降低，无法得到所期望的半导体器件特性。

[0004] 但是，膜的成膜有各种各样的方法，例如在专利文献1中公开了通过原子层堆积法ALD(Atomic Layer Deposition)，在器件上形成致密的电介质层，保护器件的技术。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特表2011-526078号公报

发明内容

[0008] 发明想要解决的技术问题

[0009] 但是，在专利文献1中没有假设以修复由蚀刻形成的图案形状为目的进行成膜处理。由此，在专利文献1中，无法得到修复蚀刻形成的图案形状的效果。

[0010] 在此，根据一方面，本发明的目的在于提供一种能够在基板上形成良好的形状的图案的图案形成方法和基板处理系统。

[0011] 用于解决技术问题的技术方案

[0012] 本发明的一个方案提供一种图案形成方法，包括：

[0013] 利用从包含氟化碳(CF)类气体的蚀刻气体生成的等离子体，隔着掩模对基板上的含硅膜进行蚀刻，在该含硅膜上形成规定图案的蚀刻步骤；和

[0014] 利用从氧化性气体或者氮化性气体生成的等离子体，将使用硅化合物气体吸附在上述规定图案的表面而成的层氧化或者氮化，在上述规定图案的表面形成氧化硅膜或者氮化硅膜的成膜步骤。

[0015] 发明效果

[0016] 根据一实施方式，能够在基板上形成良好形状的图案。

附图说明

[0017] 图1A为表示相对于蚀刻时间的孔的截面状态的图。

[0018] 图1B为表示相对于蚀刻时间的孔的深度和掩模的剩余量和蚀刻速率的图。

[0019] 图2为用于说明孔的纵横比和弓形形状的图。

[0020] 图3为用于说明第一和第二实施方式的图案形成方法的图。

[0021] 图4为表示第一实施方式的图案形成处理的流程图。

[0022] 图5为表示第一实施方式的ALD处理的流程图。

[0023] 图6为表示第一实施方式的ALD处理的有无和孔形状的图。

[0024] 图7为表示第一实施方式的ALD处理的有无和孔形状的各种测定值的图。

[0025] 图8为表示第二实施方式的图案形成处理的流程图。

[0026] 图9为第一和第二实施方式的基板处理系统的结构图。

[0027] 图10为第一和第二实施方式的蚀刻装置的结构图。

[0028] 图11为第一和第二实施方式的成膜装置的结构图。

具体实施方式

[0029] 以下参照附图，说明本发明的实施方式。在本说明书和附图中，对实质上具有相同功能结构的构成要素，标注相同的附图标记，省略重复说明。

[0030] [首先]

[0031] 在利用等离子体蚀刻形成高纵横比(Aspect Ratio：AR)的深接触孔的情况下，随着孔的底部变深，等离子体自由基到达孔底的量减少，蚀刻速率降低。对于这种现象，参照图1和图2进行说明。图1为表示蚀刻后的接触孔的深度和蚀刻速率的关系的图。图2为用于说明接触孔的纵横比的定义和弓形形状的图。

[0032] 以下，求出的接触孔的纵横比在50左右。如图2(a)所示，纵横比AR用孔的深度h对孔的开口部的直径Φ(顶CD)表示。例如，孔的直径Φ为40nm，孔的深度h为2μm时，纵横比为50。

[0033] 近年来，伴随着更细微的加工，要求形成孔直径Φ为20nm左右的细孔。例如，孔的直径Φ为20nm，孔的深度h为2μm时的纵横比为100。

[0034] 但是，随着蚀刻的孔变深，蚀刻速率降低。蚀刻速率为平均单位时间削减的量。例如，图1A表示与利用蚀刻在氧化硅膜(SiO2)形成孔时的蚀刻时间对应的孔的截面形状。该实验中，使用在平行平板等离子体中，下部施加双频率的平行平板蚀刻装置(参照图10)。蚀刻的处理条件为：压力为2.66Pa，等离子体生成用的高频电力HF的频率为60MHz，功率为1200W，离子引进用的高频电力LF的频率为400kHz，功率为4500W，气体种类为C4F6/C4F8/Ar/O2的混合气体。在该条件下，以多晶硅作为掩模，对氧化硅膜进行蚀刻。图1A中，从左开始表示蚀刻时间为60s、180s…600s时的孔的截面形状、孔的直径Φ和纵横比AR的数值。根据实验结果，随着孔的深度h变深，孔的直径Φ变大，纵横比AR变动。

[0035] 图1B的上图表示相对于蚀刻时刻ET(横轴)、氧化硅膜的被蚀刻后的孔的深度(纵轴)和对氧化硅膜进行蚀刻时的形成有图案的多晶硅掩模的残量(纵轴)。图1B的下图表示作为相对于蚀刻时间ET(横轴)的蚀刻速率(纵轴)，氧化硅膜的蚀刻速率和掩模的蚀刻速率。

[0036] 根据图1B的上图和下图可知，蚀刻时刻ET越长，孔越深，氧化硅膜的蚀刻速率降低，孔越来越难以被蚀刻。此外，与蚀刻时间ET无关，掩模的蚀刻速率大致一定，多晶硅掩模的减少量基本一定。

[0037] 根据以上，利用蚀刻形成直径小并且深的孔时，在深度方向上蚀刻速率降低，在深度方向上形成孔的中间部的直径(弓形CD)比孔的上部的直径(顶部CD)大的弓形形状(参照图2(b))。

[0038] 此外，在蚀刻中，孔的侧壁被蚀刻，孔的CD扩大。由此，难以形成所期望的纵横比，难以得到所期望的半导体器件特性。例如，顶部CD为Φ25nm，孔的深度为2.5μm的情况下，纵横比为100(＝2.5μm/Φ25nm)。但是，在蚀刻中，孔的侧壁被蚀刻，顶部CD扩大为Φ40nm，纵横比降低到62.5(＝2.5μm/Φ40nm)，无法得到所期望的半导体器件特性。对作为蚀刻掩模使用多晶硅掩模的情况进行了说明，但是，也可以为抗蚀掩模。

[0039] 于是，在本发明的图案形成方法中，利用ALD法使SiO2堆积在由蚀刻形成的孔的表面。由此，孔的直径CD扩大或者能够修补孔的弓形形状。如上所述，在本实施方式中，提出在蚀刻处理后以蚀刻形状的修复为目的进行成膜处理的图案形成方法。

[0040] 在本实施方式的图案形成方法中，对如图3所示的“(a)初期状态”的氧化硅膜26和氮化硅膜27实施蚀刻处理。在此，可以分别对氧化硅膜26和氮化硅膜27进行蚀刻处理，但也可以进行蚀刻的膜仅由氧化硅膜26构成，也可以仅由氮化硅膜27构成。作为这些的总称，以下，称为含硅膜30。

[0041] 对含硅膜30进行了蚀刻处理的结果，如图3的“(b)蚀刻后”所示，形成CD(孔的直径Φ)扩大了的孔形状。于是，在形成的孔的表面上如图3“(c)ALD后”所示成膜修复膜29。由此，修补孔，使得孔的CD进一步变细，由此改善纵横比。此外，使孔的侧壁的形状垂直。图3中，作为一例，表示相对于孔的直径Φ的设计值25nm(图3(a)的初期状态)，在蚀刻处理时扩大至40nm之后(图3的(b)蚀刻后)，利用由ALD进行的成膜处理能够再次修补为25nm的样子(图3的(c)ALD后)。以下，以第一实施方式、第二实施方式的顺序，详细说明各实施方式的图案形成方法。

[0042] <第一实施方式>

[0043] 在第一实施方式的图案形成方法中，如图3“(a)初期状态”所示，在硅基板(Si)25上依次叠层氧化硅膜(SiO2)26、氮化硅膜(SiN)27、多晶硅掩模28的初期状态中，进行如图4所示的图案形成处理。图4为表示第一实施方式的图案形成处理的流程图。另外，在多晶硅掩模28上，使用光刻技术，形成直径Φ为25nm的孔的图案。

[0044] [图案形成处理]

[0045] (蚀刻处理)

[0046] 开始图4所示的图案形成处理时，在步骤S10中执行蚀刻处理。该实验中，使用在平行平板等离子体中在下部施加双频率型的平行平板蚀刻装置(参照图10)。蚀刻的处理条件为：压力为2.27Pa，等离子体生成用高频电力HF的频率为60MHz，功率为1500W，离子引入用的高频电力LF的频率为400kHz，功率为7800W，气体种类为C4F6/C3F8/Ar/O2混合气体。在该条件下，通过多晶硅掩模28，对含硅膜30(氮化硅膜27和氧化硅膜26)进行蚀刻。

[0047] (掩模除去处理)

[0048] 接着，在步骤S12中执行掩模除去处理。该掩模除去处理，在蚀刻处理的掩模为抗蚀剂掩模的情况下执行。换言之，在蚀刻处理的掩模不是抗蚀剂掩模的情况下，能够省略本步骤。

[0049] (成膜处理)

[0050] 接着，在步骤S14中执行由ALD进行的成膜处理(ALD处理)。在此，微波等离子体装置(参照图11)作为成膜装置使用。成膜处理(S14)，如图5所示，依次执行步骤S20的气体吸附步骤、步骤S22的第一排气步骤、步骤S24的等离子体处理步骤、步骤S26的第二排气步骤。

[0051] 1.气体吸附步骤(步骤S20)

[0052] 如图5所示，气体吸附步骤中，作为成膜气体被供给作为前体(precursor)的BTBAS(bis-tertiaryl-buthyl-amino-silane)和氩气(Ar)。由此，BTBAS中所包含的硅原子被化学吸附在孔的表面。该气体吸附步骤中，作为处理条件的一例，将压力控制为133Pa，以30sccm供给BTBAS，以540sccm供给氩气(Ar)。

[0053] 2.第一排气步骤(步骤S22)

[0054] 在第一排气步骤中，除去剩余吸附的成膜气体。具体来说，在第一排气步骤中，作为吹扫气体供给氩气(Ar)并且使用排气装置进行处理容器内的排气。由此，能够吹扫(除去)过剩地化学吸附在孔的表面的硅(Si)。由此，在孔的表面形成硅(Si)的原子层。所谓的原子层不仅是硅(Si)原子为1原子形成的层，还包括多个原子的层。

[0055] 作为该第一排气步骤中处理条件的一例，将压力控制在266Pa以上，以540sccm供给氩气(Ar)。

[0056] 3.等离子体处理步骤(步骤S24)

[0057] 等离子体处理步骤中，进行利用微波进行的等离子体处理。具体来说，等离子体处理步骤中，作为反应性气体，氧气(O2)与氩气(Ar)一起作为等离子体处理气体供给到处理容器内。此外，微波也供给到处理容器内。利用微波的电场能量，使等离子体处理气体电离和解离，由此，产生等离子体。利用生成的等离子体中的氧自由基(O*)，使吸附在孔的表面的原子层氧化。由此，在孔的表面形成氧化硅膜(SiO2)。

[0058] 该等离子体处理步骤中作为处理条件的一例，将压力控制在133Pa，以60sccm供给氧气(O2)，以540sccm供给氩气(Ar)。此时，频率为例如2.45GHz的微波的电力供给3kW。

[0059] 另外，代替氧气(O2)，通过含有臭氧(O3)、一氧化二氮(N2O)、氧化氮(N3O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)或者这些的组合等的化合物的气体，也能够利用等离子体中的氧自由基(O*)，将吸附在孔的表面的原子层氧化。这些气体为氧化性气体的一例。此外，代替氩气(Ar)，也能够使用其它不活泼气体。

[0060] 4.第二排气步骤(步骤S26)

[0061] 在第二排气步骤中，除去未反应的等离子体处理气体。具体来说，在第二排气步骤中，与第一排气步骤同样，作为吹扫气体供给氩气(Ar)并且使用排气装置进行处理容器内的排气。由此，对未反应的等离子体处理气体进行排气。

[0062] 作为该第二排气步骤中的处理条件的一例，与第一排气步骤同样，将压力控制在266Pa以上，以540sccm供给氩气(Ar)。

[0063] 在图5的步骤S28中，每进行一次上述1～4的情况下为一个循环，判定是否执行了预定反复次数的循环。例如，在要在孔的侧壁的单侧形成5nm的膜厚的氧化硅膜(SiO2)的情况下，5nm除以1个循环中能够形成的膜厚的值为反复的次数。例如，原子层叠层30次～40次，形成规定的膜厚的氧化硅膜。

[0064] [实验结果]

[0065] 图6表示上述图案形成方法的实验结果。图6的左侧表示的“蚀刻处理”，表示以含硅膜30(氧化硅膜26和氮化硅膜27)为被蚀刻对象膜，执行图4的蚀刻处理(步骤S10)之后的孔的截面图。此时，在代替多晶硅掩模28使用抗蚀掩模的情况下，也可以执行掩模除去处理(步骤S12)除去掩模。

[0066] 图6的右侧表示的“蚀刻步骤+ALD步骤”表示隔着多晶硅掩模28，以含硅膜30(氧化硅膜26和氮化硅膜27)为被蚀刻对象膜，执行蚀刻处理(步骤S10)之后，通过利用ALD进行的成膜处理(步骤S14)进行了孔的修补的状态的孔的纵截面。“蚀刻处理+ALD处理”表示分别反复进行上述1～4的步骤的循环一定次数，以达到在孔的单侧的侧壁上形成5nm(左侧)和10nm(右侧)的膜厚的氧化硅膜的情况。

[0067] 关于“蚀刻处理”和“蚀刻处理+ALD处理”各个，左侧的描绘表示在膜上形成孔的整体图，右侧的描绘表示孔的上部扩大图。由此，在进行了利用ALD进行的成膜处理的情况下，与不进行的情况相比，孔的弓形形状得到修复，能够使孔的侧壁更垂直地形成。此外，在进行了利用ALD进行的成膜处理的情况下，与不进行的情况相比，能够使孔的CD更细。

[0068] 图7表示表示该实验结果的各种数值。图7表示测定孔的上部的径的顶部CD、作为孔的中间部的径的弓形CD、深度h、纵横比Ar(参照图2(b))的结果。根据上述，通过“蚀刻处理+ALD处理”得到的孔的纵横比，比通过“蚀刻处理”得到的孔的纵横比大。这是因为利用ALD处理，相对于深度h，孔变细，CD值变小。

[0069] 此外，通过“蚀刻处理+ALD处理”得到的弓形CD和顶部CD的差值，比通过“蚀刻处理”得到的弓形CD和顶部CD的差值小。即，利用ALD处理，孔不仅细，弓形形状还得到改善，孔的壁面变得更垂直。

[0070] 如以上说明的方式，根据本实施方式的图案形成方法，通过在孔的表面堆积致密的氧化硅膜，能够修复孔的直径和孔的形状。并且，能够调整堆积在孔上的氧化硅膜的厚度。

[0071] (成膜处理的变形例)

[0072] 作为利用ALD进行的成膜处理(步骤S14)的变形例，代替成膜氧化硅膜，可以为成膜氮化硅膜。被蚀刻对象膜和利用ALD叠层的膜的关系，在被蚀刻处理膜为氧化硅膜的情况下，利用ALD形成的膜可以为氧化硅膜，也可以为氮化硅膜，优选为氧化硅膜。此外，被蚀刻处理膜为氮化硅膜的情况下，利用ALD形成的膜可以为氧化硅膜，也可以为氮化硅膜，优选为氮化硅膜。即，被蚀刻处理膜和利用ALD叠层的膜优选为相同的膜。

[0073] 在成膜氮化硅膜的情况下，微波等离子体装置(参照图11)作为成膜装置使用。在成膜氮化硅膜的情况下，基本上，将图5的1～4的步骤(步骤S20、S22、S24、S26)作为一个循环，反复执行预定反复次数的循环。在此，以形成氮化硅膜时的处理条件为中心进行说明。

[0074] 1.气体吸附步骤

[0075] 在成膜氮化硅膜的情况下，图5的步骤S20的气体吸附步骤中，向孔的表面供给前体气体的DCS(Dichlorosilane、二氯硅烷)。由此，在DCS中所包括的硅(Si)化学吸附在孔的表面。

[0076] 作为该气体吸附步骤中的处理条件的一例，将压力控制为400Pa，以280sccm供给DCS，以900sccm供给氩气(Ar)，以900sccm供给氮气(N2)。

[0077] 2.第一排气步骤

[0078] 接着，在第一排气步骤中，向孔的表面供给氮气(N2)、氨气(NH3)和氩气(Ar)。由此，在第一排气步骤中，将过剩地化学吸附在孔的表面的硅(Si)除去，形成硅(Si)原子层。

[0079] 作为该第一排气步骤中处理条件的一例，将压力控制为266Pa，以900sccm供给氮气(N2)，以400sccm供给氨气(NH3)，以900sccm供给氩气(Ar)。

[0080] 3.等离子体处理步骤

[0081] 接着，在等离子体处理步骤中，作为反应性气体，将氮气(N2)和氨气(NH3)与氩气(Ar)一起供给到孔的表面，将微波供给到处理容器内。由此，进行利用微波进行的等离子体处理，在孔的表面成膜氮化硅膜(SiN)。氮化硅膜(SiN)为在图3的“(c)ALD后”所示的用于修复孔形状的修复膜29的一例。

[0082] 作为该等离子体处理步骤中的处理条件的一例，将压力控制在667Pa，以900sccm供给氮气(N2)，以400sccm供给氨气(NH3)，以900sccm供给氩气(Ar)。氮气(N2)、氨气(NH3)为氮化性气体的一例。此时，例如，供给频率为2.45GHz、电力为4kW的微波。

[0083] 4.第二排气步骤

[0084] 等离子体处理后，在第二排气步骤中，除去未反应的等离子体处理气体。具体来说，在第二排气步骤中，与第一排气步骤同样，一边供给氩气(Ar)一边使用排气装置进行处理容器内的排气。由此，未反应的等离子体处理气体被排气。

[0085] 作为该第二排气步骤中的处理条件的一例，与第一排气步骤同样，将压力控制在266Pa，仅以与第一排气步骤相同的流量供给氮气(N2)、氨气(NH3)和氩气(Ar)。

[0086] 根据以上说明的变形例，成膜装置，将氮气(N2)或氨气(NH3)等的反应性气体与等离子体一起供给到孔的表面，使孔的表面氮化。由此，在孔的壁面成膜氮化硅膜(SiN)。

[0087] 由此，使致密的共形的氮化硅膜堆积在孔的表面，由此，能够修复孔径和孔的形状。此外，能够调整堆积在孔上的氮化硅膜的厚度。

[0088] 代替使用ALD法的成膜处理，也可以利用使用MLD(Molecular Layer Deposition：分子层沉积)法的成膜处理。由此，能够使氧化硅膜或者氮化硅膜堆积在孔的表面，能够修复孔径和孔的形状。

[0089] 作为前体气体的其它例子，能够列举八甲基环四硅氧烷(OMCTS)。此外，除了OMCTS，使用具有通式Rx-Si-(OR’)y(式中，各R为H、CH3、CH2CH3或其它的烷基，各R’为CH3、CH2CH3或者其它的烷基，x为0～4，y为0～4，x+y＝4)的二甲基二甲氧基硅烷(CH3)2-Si-(O-CH3)2等的前体气体，通过适当的处理窗能够堆积薄的共形层。能够使用的其它前体气体包括具有结构(Rx-Si-O-Si-Ry)z的1，3-二甲基二硅氧烷(CH3-SiH2-O-SiH2-CH3)、1，1，3，3-四甲基二硅氧烷((CH3)2-SiH-O-SiH-(CH3)2)、六甲基二硅氧烷((CH3)3-Si-O-Si-(CH3)3)等的有机二硅氧烷。能够使用的其它前体气体还包括环状有机硅氧烷(Rx-Si-O)y(式中，y比2大，x为1～2，Rx为CH3、CH2CH3或其它的烷基)。能够使用的环状有机硅化合物，能够包括3个以上的硅原子的环式结构，环式结构还能够包括1个或者多个氧原子。市场出售的环状有机硅化合物包括具有交替的硅原子和氧原子，1个或者2个烷基与硅原子结合而成的环。

[0090] 例如，环状有机硅化合物能够包括下述化合物的1个或者多个：

[0091] 六甲基环三硅氧烷(-Si(CH3)2-O-)3-环状，

[0092] 1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷(TMCTS)(-SiH(CH3)-O-)4-环状，

[0093] 八甲基环四硅氧烷(OMCTS)(-Si(CH3)2-O-)4-环状，以及

[0094] 1，3，5，7，9-五甲基环五硅氧烷(-SiH(CH3)-O-)5环状。

[0095] 以上前体气体，为包括硅化合物的成膜气体的一例。

[0096] <第二实施方式>

[0097] 接着，参照图8，说明第二实施方式的图案形成方法。图8为表示第二实施方式的图案形成处理的流程图。第二实施方式的图案形成处理，除了图4所示的第一实施方式的图案形成处理的步骤S10、S12、S14之外，执行步骤S30、S32的ALD处理的反复次数的计算处理。

[0098] 即，第二实施方式的图案形成处理中，步骤S10的蚀刻处理执行中或者执行后，在步骤S30中，监视蚀刻的孔的形状。步骤S32中，基于监视的结果，计算出被蚀刻的孔的直径，对应于计算出的孔的直径，计算在孔的表面应该堆积的膜厚，计算出相对于计算出的膜厚的ALD处理的反复次数n。

[0099] 相对于在步骤S14中调出的图5的步骤S20、S22、S24、S26的一个循环，进行在步骤S32中计算出的反复次数n个循环。即，基于反复次数n，决定步骤S28的次数。

[0100] 根据本实施方式，监视蚀刻的孔的形状，基于监视的结果，根据蚀刻处理状况可变地控制由ALD进行的成膜处理的反复次数。由此，根据蚀刻时的实际的孔的形状的误差，能够调整膜厚。即，能够使与孔的实际的形状对应的膜厚的含硅层堆积在孔的表面。由此，能够以更高精度修复孔径和孔的形状。

[0101] 以上，详细说明了第一和第二实施方式的图案形成方法。根据第一和第二实施方式的图案形成方法，通过蚀刻后执行的成膜处理，能够修复孔径和孔的形状。

[0102] 包括在第一和第二实施方式中形成的修复膜29的深孔的图案，为形成电极、电容时的模具。根据第一和第二实施方式的图案形成方法，在形成电极、电容时，修复膜29通过ALD法形成得致密，因此，不会从被蚀刻对象的含硅膜30(氧化硅膜26或氮化硅膜27)剥离。由此，在电极、电容的形成后，能够同时迅速除去修复膜29和含硅膜30(氧化硅膜26和氮化硅膜27)。

[0103] [基板处理系统]

[0104] 接着，参照图9，说明实施第一和第二实施方式的图案形成方法用的基板处理系统的一例。图9为第一和第二实施方式的基板处理系统的构成例。基板处理系统200，在图3“(a)的初期状态”表示的形成由叠层膜的基板上执行图4和图8的步骤S10、S12、S14并且执行图8的S30、S32的处理。

[0105] 基板处理系统200包括：进行蚀刻处理(步骤S10)和掩模除去处理(步骤S12)的蚀刻装置1；和进行掩模除去处理后的利用ALD进行的成膜处理(步骤S14)的成膜装置2。处理装置3、4同样为可以进行蚀刻处理、成膜处理的装置。

[0106] 蚀刻装置1、成膜装置2、处理装置3、4分别对应设置在呈六边形的搬送室5的四边。此外，搬送室5的其它的两边各自设置有负载锁定室6、7。在这些负载锁定室6、7的与搬送室
5相反一侧设置有搬入搬出室8。搬入搬出室8的与负载锁定室6、7相反一侧设置有安装能够收纳晶片W的三个前开式晶片盒(Foup)F的端口9、10、11。

[0107] 蚀刻装置1、成膜装置2、处理装置3、4和负载锁定室6、7在搬送室5的六边形的各边上通过闸阀G连接。各室通过开放各闸阀G，与搬送室5连通，通过关闭各闸阀G，从搬送室5断开。此外，负载锁定室6、7的与搬入搬出室8连接的部分也设置有闸阀G。负载锁定室6、7通过打开闸阀G，与搬入搬出室8连通，通过关闭闸阀G与搬入搬出室8断开。

[0108] 搬送室5内，设置有对蚀刻装置1、成膜装置2、处理装置3、4和负载锁定室6、7进行晶片W的搬入搬出的搬送装置12。搬送装置12配置在搬送室5的大致中央，具有在能够旋转和伸缩的旋转/伸缩部13的前端保持晶片W的2个板14a、14b。板14a、14b以彼此向着相反方向的方式安装在旋转/伸缩部13上。该搬送室5内保持规定的真空度。

[0109] 搬入搬出室8的顶部，设置有HEPA过滤器(High efficiency particulate air Filter：高效空气过滤器)(未图示)。通过HEPA过滤器，将有机物或者颗粒等除去而得到的吹扫的空气，以向下流状态供给到搬入搬出室8内。因此，在大气压的吹扫空气氛围下进行晶片W的搬入搬出。搬入搬出室8的前开式晶片盒F安装用的3个端口9、10、11各自设置有闸门(未图示)。在这些端口9、10、11直接安装收纳晶片W或者空的前开式晶片盒，形成在安装上时闸门退避，防止外气的侵入并且与搬入搬出室8连通的结构。此外，搬入搬出室8的侧面设置由校准腔室15，进行晶片W的校准。

[0110] 搬入搬出室8内，设置有进行向前开式晶片盒F的晶片W的搬入搬出和向负载锁定室6、7的晶片W的搬入搬出的搬送装置16。搬送装置16具有2个多关节臂，形成沿着前开式晶片盒F的排列方向能够在导轨18上移动的结构。晶片W的搬送，将晶片W载置在前端的手柄17上实施。另外，在图9中，表示一个手柄17存在于搬入搬出室8，另一个手柄插入前开式晶片盒F内的状态。

[0111] 基板处理系统200的构成部(例如，蚀刻装置1、成膜装置2、处理装置3、4、搬送装置12、16)形成与由计算机构成的控制部20连接而被控制的结构。此外，控制部20与由用于操作者管理系统而进行命令的输入操作等的键盘、将系统的工作状况可视化显示的显示器等构成的用户接口21连接。

[0112] 控制部20与存储部22连接，在该存储部22中收纳有用于在控制部20的控制下实现图4、图5、图8中表示的各种处理的控制程序、用于根据处理条件使各构成部执行处理的程序(即，处理方案)。处理方法存储在存储部22中的存储介质中。存储介质可以为硬盘，也可以为CDROM、DVD、闪存等的可移动的介质。此外，也可以采用从其它装置例如通过专用回线适当传送方案的结构。

[0113] 基板处理系统200中的处理，例如通过来自用户接口21的指示等从存储部22调出任意的处理方案，在控制部20中执行而实施。控制部20可以直接控制各构成部，也可以在各构成部上设置单独的控制器，通过这些进行控制。

[0114] 在本发明的实施方式的基板处理系统200中，首先，加载收纳进行了前处理的晶片W的前开式晶片盒F。接着，利用保持为大气压的吹扫空气氛围的搬入搬出室8内的搬送装置16，从前开式晶片盒F取出一个晶片W，搬入校准腔室15，进行晶片W的定位。接着，将晶片W搬入负载锁定室6、7的任一者，对负载锁定室内进行抽真空。利用搬送室5内的搬送装置12，取出负载锁定室内的晶片W，将晶片W装入蚀刻装置1，进行步骤S10的蚀刻处理，然后，在掩模为抗蚀剂的情况下，进行步骤S12的掩模除去处理。此后，利用搬送装置12取出晶片W，搬入成膜装置2中，进行利用ALD法进行的等离子体处理，成膜修复膜29。然后，利用搬送装置12取出晶片W，利用搬送装置12将晶片W搬入负载锁定室6、7的任一者，使其中恢复至大气压。
利用搬入搬出室8内的搬送装置16，取出负载锁定室内的晶片W，并收纳在前开式晶片盒F的任一者中。对一批晶片W进行以上的动作，完成1组的处理。

[0115] [蚀刻装置的结构例]

[0116] 接着，基于图10，说明基板处理系统200的蚀刻装置1的内部结构的一例。图10为进行第一和第二实施方式的图4和图8的系统S10的蚀刻处理的蚀刻装置1的结构例。

[0117] 蚀刻装置1具有内部保持为气密、电接地的腔室C。蚀刻装置1与气体供给源120连接。气体供给源120供给作为蚀刻气体的、包含氟化碳类(CF)气体的蚀刻气体。氟化碳气体可以包含六氟1、3丁二烯C4F6气体。

[0118] 腔室C为圆筒状，例如由表面经过阳极氧化处理的铝等构成，内部设置有支承晶片W的载置台102。载置台102作为下部电极起作用。载置台102支承于导体的支承台104上，隔着通过绝缘板103通过升降机构107进行升降。升降机构107配置在腔室C，被由不锈钢形成的波纹管108覆盖。波纹管108的外侧设置有波纹管盖109。载置台102的上方的外周上设置有例如由单晶硅形成的聚焦环105。并且，以包围载置台102和支承台104的周围的方式，设置有例如由石英等构成的圆筒状的内壁部件103a。

[0119] 载置台102经由第一匹配器111a与第一高频电源110a连接，被从第一高频电源110a供给规定频率(例如60MHz)的等离子体生成用的高频电力。此外，载置台102经由过第二匹配器111b与第二高频电源110b，被从第二高频电源110b供给规定频率(例如400KHz)的偏压用的高频电力。另一方面，在载置台102的上方，以与载置台102平行相对的方式设置有喷淋头116作为上部电极起作用，喷淋头116和载置台102作为一对电极起作用。

[0120] 载置台102的上表面设置有用于静电吸附晶片W的静电卡盘106。静电卡盘106在与绝缘体106b之间存在电极106a。电极106a与直流电压源112连接，从直流电压源112向电源106a施加直流电压，由此利用库仑力吸附晶片W。

[0121] 支承体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、制冷剂出口配管104c连接。使制冷剂流路104a中循环作为适当制冷剂的例如冷却水等，由此将晶片W控制在规定的温度。晶片W的背面侧设置有用于供给氦气(He)等的冷热传递用气体(backside gas，背侧气体)用的配管130。

[0122] 喷淋头116设置在腔室C的顶部。喷淋头116具有主体部116a和构成电极板的上部顶板116b。喷淋头116通过绝缘性部件145支承于腔室C的上部。主体部116a由导电性材料例如表面被阳极氧化处理的铝构成，在其下部可装卸地支承上部顶板116b。

[0123] 主体部116a的内部设置有气体扩散室126a，以位于扩散室126a的下部的方式，在主体部116a的底部形成有多个气体通流孔116d。上部顶板116b上，以在厚度方向上贯通上部顶板116b的方式气体导入孔116e设置成与气体通流孔116d连通。通过这样的结构，供给到扩散室126a的气体，通过气体通流孔116d和气体导入孔116e，以喷淋状导入腔室C内的等离子体处理空间。另外，在主体部116a等设置有用于使制冷剂循环的未图示的配管，对喷淋头116进行冷却，将其调整为规定的温度。

[0124] 主体部116a形成有用于将气体导入扩散室126a的气体导入口116g。气体导入口116g与气体供给源120连接。

[0125] 喷淋头116经由低通滤波器(LPF)151与可变直流电压源152电连接。可变直流电压源152能够利用导通/断开开关153进行供电的导通/断开。从第一高频电源110a和第二高频电源110b将高频施加到载置台102上，在等离子体处理空间产生等离子体时，根据需要将导通/断开开关153控制为导通。由此，向喷淋头116施加规定的直流电压。

[0126] 以从腔室C的侧壁延伸至比喷淋头116的高度位置更靠上方的方式设置有圆筒状的接地导体101a。该圆筒状的接地导体101a在其上部具有顶板。在腔室C的底部形成有排气口171。排气口171与排气装置173连接。排气装置173具有真空泵，通过使得真空泵动作，将腔室C内减压到规定的真空度。另一方面，在腔室C的侧壁设置有用于通过开闭从搬入搬出口174搬入或者搬出晶片W用的闸阀175。

[0127] 载置台102的处理时与上下方向的位置对应的腔室C的周围配置由环状或者同心状地延伸的偶极环磁铁124。

[0128] 根据上述结构，载置台102和喷淋头116之间的空间，利用第一高频电源110a形成铅直方向的RF电场，并且，利用形成偶极环磁铁124形成水平磁场。利用使用这些正交电磁场的磁控放电，能够在载置台102的表面附近形成高密度的等离子体。

[0129] 腔室C的内部作为CD计测器的一例设置有散射测量仪190。散射测量仪190通过光波散射测量对蚀刻中的孔的CD进行测量。作为CD计测器的其它例子，能够使用椭圆偏光仪或者CD-SEM。

[0130] 控制部201，控制气体供给源120中气体流量、腔室C内的压力等、蚀刻装置1整体。此外，控制部201，输入由散射测量仪190测量出的蚀刻中的孔的CD值，基于所输入的CD值，以成膜步骤(图5中的S20、S22、S24、S26)为一个循环，计算循环的反复次数或者反复时间。
由此，能够根据测量出的CD值，可变地控制循环的反复次数或者反复时间。即，监视蚀刻中的实际的孔的形状，基于监视结果，可变地控制上述成膜步骤的反复次数。由此，能够使与通过蚀刻形成的孔的实际的形状对应的的膜厚的含硅层堆积在孔的表面。由此，能够更精确地修复孔径和孔的形状。

[0131] [成膜装置]

[0132] 接着，参照图11对基板处理系统中包括的成膜装置1的一例进行说明。图11为进行第一和第二实施方式的图4和图8的步骤S14的利用ALD进行的成膜处理的成膜装置10A的构成例。更具体来说，为执行图5的流程图的各步骤的成膜装置。

[0133] 图11所示的成膜装置10A为单片式的成膜装置，具有供给前体气体用的处理头。具体来说，成膜装置10A具有：处理容器12A；在处理容器12A内保持晶片W的载置台14A；和在处理容器12A内产生反应性气体的等离子体的等离子体生成部22A。

[0134] 等离子体生成部22A具有：产生等离子体激发用的微波的微波发生器202；和用于将微波导入处理容器12A内的径向线缝隙天线204。微波发生器202通过波导管206与转换微波的模式的模式转换器208连接。模式转换器208通过具有内侧波导管210a和外侧波导管210b的同轴波导管210与径向线缝隙天线204连接。由微波发生器202产生的微波，在模式转换器208中进行模式转换，到达径向线缝隙天线204。微波发生器202产生的微波的频率例如为2.45GHz。

[0135] 径向线缝隙天线204包括：将形成在处理容器12A的开口120a封闭的电介质窗212；设置在电介质窗212的正上方的缝隙板214；设置在缝隙板214的上方的冷却套管216；和配置在缝隙板214和冷却套管216之间的电介质板218。缝隙板214具有大致圆板形状。缝隙板
214上以在该缝隙板214的径方向和周方上排列的方式设置有包括在彼此正交或者交叉方向上延伸的两个缝隙孔的多个缝隙对。

[0136] 电介质窗212设置成与晶片W相对。缝隙板214的中央与内侧波导管210a连接，冷却套管216与外侧波导管210b连接。冷却套管216也作为波导管发挥作用。由此，在内侧波导管210a和外侧波导管210b之间传播的微波透过电介质板218，通过缝隙板214的缝隙孔，传播到电介质窗212，透过电介质窗212传播到处理容器12A内。

[0137] 在处理容器12A的侧壁形成有反应性气体的供给口120b。供给口120b与反应性气体的供给源220连接。作为反应性气体，在上述图5的等离子体处理步骤中，在成膜氧化硅膜的情况下，供给氧化性气体、例如氧气(O2)并一起供给氩气(Ar)等。此外，在成膜氮化硅膜的情况下，供给氮化性气体、氮气(N2)或氨气(NH3)并一起供给氩气(Ar)等。在成膜装置10A中，该反应性气体，利用在电介质窗212的下表面作为表面波传播的微波的电场进行电离和解离，由此产生反应性气体的等离子体。由此，在晶片W上执行图5中的等离子体处理步骤(步骤S24)。

[0138] 在处理容器12A的底部形成有用于对处理容器12A内的气体进行排气的排气口120c。排气口120c经由压力调整器222与真空泵224连接。这些排气口120c、压力调整器222和真空泵224，作为排气装置设置。载置台14A与用于对该载置台14A的温度进行调节的温度调节器226连接。

[0139] 成膜装置10A还具备形成有用于喷射第一前体气体、第二前体气体和吹扫气体用的喷射口240a的头部240。头部240通过支承部242与驱动装置244连接。驱动装置244配置在处理容器12A的外侧。通过驱动装置244，头部240在与载置台14A相对的位置和处理容器12A内划分出的退避空间120d之间移动。头部240位于退避空间120d内时，闸门247移动，将退避空间120d隔离。

[0140] 支承部242划分用于对喷射头240a供给气体的气体供给路径，该支承部242的气体供给路径与第一前体气体的供给源246、第二前体气体的供给源248和吹扫气体的供给源250连接。这些供给源246、248、250的任一者均为能够进行流量控制的气体供给源。因此，能够从头部240有选择地对晶片W喷射第一前体气体、第二前体气体和吹扫气体。利用该喷头
240和上述的排气装置，执行图5中的利用前体气体进行的气体吸附步骤(步骤S20)、利用吹扫气体进行的第一和第二排气步骤(步骤S22和步骤S26)。

[0141] 成膜装置10A具备控制部256。控制部256与微波发生器202、真空泵224、温度调节器226、驱动装置244、气体供给源220、246、248、250连接。由此，控制部256能够分别控制微波输出、处理容器12A内的压力、载置台14A的温度、头部240的移动以及反应性气体、第一前体气体、第二前体气体、吹扫气体的气体流量和供给时间。例如，在进行气体吸附步骤(步骤S20)和第一排气步骤(步骤S22)时，使头部240在晶片W上移动，进行各个步骤。然后，使头部240向退避空间120d移动。接着，进行利用上述反应性气体进行的等离子体处理步骤(步骤S24)，然后，再次，使头部240在晶片W上移动，执行第二排气步骤(步骤S26)。使这些步骤执行预定的次数，由此执行ALD处理。

[0142] 成膜装置10A的头部240能够在其与载置台14A之间划分成供给第一前体气体、第二前体气体和吹扫气体的小空间。此外，在处理容器12A内，能够经常产生反应性气体的等离子体。根据这样的成膜装置，能够缩小供给前体气体的空间。并且，能够总是在处理容器12A内产生等离子体，因此能够实现高的生产率。

[0143] 作为第一前体气体，使用BTBAS(bis-tertiaryl-buthyl-amino-silane：二叔丁基氨基硅烷)的前体气体。此外，作为第二前体气体能够使用二氯硅烷(DCS：Dichlorosilane)DCS。代替二氯硅烷，能够使用硅烷、二硅烷、甲基硅烷H4、或者PH3气体。此外，作为吹扫气体，使用氩气(Ar)、氮气(N2)。

[0144] 以上，参照附图对图案形成方法和基板处理系统的适当的实施方式进行了说明，但是图案形成方法和基板处理系统的技术范围不限于这些例子。图案形成方法和基板处理系统的技术领域中具有通常的知识的人员，在权利要求的范围中记载的技术思想的范围中，能够得到各种的变更例或修正例，这些当然都属于图案形成方法和基板处理系统的技术范围。此外，在上述实施方式和变形例存在多个的情况下，能够在不矛盾的范围内组合。

[0145] 本发明的图案形成方法中利用的成膜处理，除了利用ALD法进行的成膜处理，也可以利用等离子体CVD执行。

[0146] 此外，在本发明的基板处理系统中，蚀刻处理和成膜处理通过各个的处理装置分别执行，但是也可以在一个处理装置中执行蚀刻处理和成膜处理的两者的处理。

[0147] 此外，本发明的基板处理系统的处理对象，不限于晶片，也可以为规定大小的基板。

[0148] 本国际申请，主张基于2012年7月11日申请的日本国专利申请2012-155359号的优先权和基于2012年7月17日申请的美国申请61/672399号的优先权，将其内容援引于在本国际申请中。

[0149] 附图标记说明

[0150] 1：蚀刻装置；2：成膜装置；3、4：处理装置；25：基板；26：氧化硅膜；27：氮化硅膜；28：多晶硅掩模；29：修复膜；30：含硅膜；200：基板处理系统。