(57)【要約】【課題】結合されたステッパおよび堆積ツールを提供すること。【解決手段】ステッパが、集積回路の形成中に材料の層を堆積させるハードウェアと結合され、従って、ウェハをツール間の移送にさらすことなく堆積、パターン形成および洗浄が実行され、複合ツール中の３つのツールの機能が結合される。パターン画定材料は、ステッパのマスクを通してＵＶ光を照射することによって除去され、それによって、従来技術の方法のベーキングおよび現像ステップが排除される。同様に、ＵＶのフラッド照射により、従来技術の方法の洗浄ステップが排除される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成された構造材料の層を加工物上に堆積させるための装置であって、
前記加工物上に少なくとも１種のガスを流すためのガス供給手段であって、前記少なくとも１種のガスが構造材料ガスを含むガス供給手段と、構造材料を堆積させるための手段と、を含む堆積モジュールと、
前記加工物に向けられた粒子源と、前記粒子の分布を調整するパターン形成ユニットと、を含む照射モジュールと、
を含む、
装置。
【請求項２】
前記粒子源が光子源であり、前記パターン形成ユニットがマスクを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記粒子源が電子源であり、前記パターン形成ユニットが、前記電子を制御可能に偏向させるための偏向ユニットを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記堆積モジュールおよび前記照射モジュールが同じ筐体内に配置され、前記加工物上を流れる前記少なくとも１種のガスが前記照射モジュールを通って流れる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記堆積モジュールおよび前記照射モジュールが、単一の筐体内の物理的に別個のユニットであり、
前記単一の筐体内の前記堆積モジュールと前記照射モジュールとの間で前記加工物を移送するための材料ハンドラをさらに含み、前記加工物が、前記移送中に前記筐体外部の雰囲気に暴露されない、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記堆積モジュールが前記構造材料の原子層堆積のための手段を含む、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記堆積モジュールが前記構造材料の化学気相堆積ための手段を含む、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
加工物上に構造材料の層を形成する方法であって、
前記加工物の表面上に堆積抑制材料の被膜を堆積させるステップと、
パターン化されたビーム粒子に暴露することにより、前記堆積抑制材料の被膜に開口パターンを形成するステップと、
前記開口内に構造材料を選択的に堆積させるステップと、
前記ビーム粒子への暴露により前記構造材料の残留物を除去するステップと、
を含む、
方法。
【請求項９】
前記堆積抑制材料が自己組織化シロキサン・ベース有機材料（ＳＡＭ）である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記粒子が紫外光子または電子である、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記粒子が電子である、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１２】
構造材料を堆積させる前記ステップが原子層堆積により実行される、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、集積回路の製造（および微細加工）、特に構造体の形成中に材料のパターン形成層を堆積させる分野である。
【背景技術】
【０００２】
集積回路を形成する標準的な方法は基本的に、感光性材料中にパターンをリソグラフィにより画定し、次に、そのパターンに従って集積回路の層を除去または堆積させることから成る。
【０００３】
リソグラフィは、フォトレジストを塗布するステップと、そのフォトレジストをベークする（baking）ステップと、そのフォトレジストを第１のユニット中で現像するステップと、第２のユニット中でレジストに光子を照射するステップとを組み合わせる複合ツールにおいて実行される。これら２つのユニットは、結合ツール（combinedtool）と呼ばれる共通外囲器（envelope）中で結合されており、その結果、ユニット間の移送によりウェハが製造工場のクリーン・ルーム中の雰囲気にさらされることがない。
【０００４】
このプロセスは、パターン形成されていない層材料を堆積させるために一般に化学気相堆積タイプを用いる堆積ツールおよびフォトレジストの残留物を除去するためのアッシング・ツール（ashing tool）を含め、合計３つのツールを必要とする。
【０００５】
クリーン・ルームは、高度に制御された雰囲気を有するが、それにもかかわらずこの雰囲気は、複合リソグラフィ・ツール内の大気よりも異物で汚染されている。
【０００６】
材料堆積およびパターン化プロセスにおけるステップの簡略化リストが表１に示してある。
【０００７】
【表１】
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【０００８】
先進技術を用いる多くの集積回路において、このシーケンスは、最高２０回繰り返されることがある。組み込み型ＤＲＡＭモジュールを用いる集積回路は、いっそう多くのステップを必要とする。
【０００９】
集積回路の製造は、非常に競争の激しい分野であり、製造業者は、コストを低減するために常に努めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
現行のプロセスに比べより少ないステップおよびより少ないツールの少なくとも１つが必要なパターン形成層のプロセスを提供することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの実施形態は、加工物（ワークピース）上に構造材料のパターン形成された層を形成するための結合された装置を提供し、この装置は、共通の筐体内に、材料を堆積および除去するための堆積モジュールならびに感光性のパターン材料内にパターンを画定するための照射（露光）モジュールを含む。
【００１２】
この実施形態の１つの利点は、パターン材料層のパターン形成における材料除去ステップが、材料への照射と同じチャンバ中で実行されることである。
【００１３】
この実施形態のもう１つの利点は、パターン形成プロセスが、粒子（光子または電子）の照射により行われることであり、この照射は、パターン画定材料を蒸気として除去する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明を実施するための装置の簡略化された図を示す。符号１１０で表示されるこの図の右側は、ステッパの諸機能を実行する照射モジュールであり、マスク３０を通過する紫外光子（ＵＶ）のビーム粒子を粒子源２０中で発生させる。この紫外光子は、加工物１０、例えば一組の集積回路（ＩＣ）を含むことになる半導体ウェハ上に形成されるべきパターンを伝達する。加工物１０は台座５０にのせられ、この台座５０は従来のやり方で矢印１０５により示されるように移動され、パターン化されたビームの下に特定のＩＣを配置する。
【００１５】
この図の左側において、堆積モジュール１２０は、一組の投入ガス供給ラインを有している。ライン４２は、ウェハの表面に吸着してパターン形成されない皮膜を形成する堆積抑制材料である自己組織化シロキサン・ベース有機材料（ＳＡＭ：Self-Assembled siloxane-based organicMaterial）を運ぶ。一方、ライン４４は、電子または光子に暴露されると気化する特性を有する類似の堆積抑制材料を運ぶことができる。ライン４４は、アルゴンまたは窒素のようなパージ・ガスを運ぶ。ライン４６は、ＵＶによってＳＡＭ中に形成される開口内に堆積される構造材料の前駆物質を運ぶ。ライン４８は、堆積プロセスにおいて用いられる酸化剤を運ぶ。
【００１６】
破線１０２は、堆積および粒子照射の機能を実行するチャンバ間の任意の分離を概略的に示している。
【００１７】
操作時、図２に示されるように、ウェハが堆積モジュールに導入され、ウェハ表面全体にわたって均一に吸着する一般にパターン材料と呼ばれるＳＡＭの皮膜１５を受け取る。この皮膜１５は、マスク３０によりパターン化された、源２０からのＵＶ照射３２への暴露によりパターン形成される。この照射の効果は、ＵＶに暴露されるＳＡＭを除去することである。暴露された材料は揮発性になり、ライン４１に沿って流出して、一組の開口１２を含むパターン形成された層を残し、これらの開口は、少なくとも一時的に、ＩＣの一部になる構造材料で満たされることになっており、例えば、構造材料は集積回路の後工程における導体であり得る。
【００１８】
例示的には、充填手段は、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic LayerDeposition）であり、そのための装置は、堆積モジュール１２０中のブロック１３０により概略的に表される。堆積方法および堆積材料を選択するための基準は、その材料が、ＳＡＭに付着することなく、露出された開口１２を選択的に満たすことである。ＳＡＭ１５は、疎水性であるという特性を有し、ＡＬＤプロセスによって堆積された材料は、疎水性材料に付着しないという特性を有することが要求される。これは、ＡＬＤに伴う一般規則であり、従って、堆積される材料における制限はほとんどない。その結果、ＡＬＤ堆積は選択的であり、ＳＡＭのパターン形成されていない部分からの不要材料除去の問題は生じない。代わりに、化学気相堆積（ＣＶＤ：ChemicalVapor Deposition）は、もしそれが特定の用途において好ましいのであれば、用いられ得る。
【００１９】
開口１２が第１の材料２１０で満たされると、図３に示されるように、残るＳＡＭ材料は、ＵＶのフラッド照射によって除去され得る。代わりに、図４に例示される例において、第１の堆積材料２１０を覆うために、ＳＡＭの第２の層１７が堆積され、第２のマスクによってパターン形成される。図４のステップは、同じレベルにおいて２つ以上の材料が求められる場合に用い得る。しかしながら、このステップは、どのような後続ステップの前でも実行でき、何回でも繰り返し実行できる。
【００２０】
図５は、ＳＡＭの第１の層１５内に開口１４を設けるためにマスク３１によりパターン化されたＵＶ３２によるＳＡＭ層１５の第２のパターン形成の結果を示す。
【００２１】
図６に示されるように、構造材料の第２の層２１２がＡＬＤによって、例示的には層２１０とは異なる厚さで堆積される。図の左側で層２１０から構成された構造は、ＳＡＭ１７により保護されており、変化していないのに対して、右側の材料のスタブ（層）２１０は、材料の層２１２により覆われている。
【００２２】
図７は、ＵＶ３２のクリーン・アップ（除去）フラッド照射後の最終的な構造体を示しており、左側には別個の材料のブロック２１０および２１２ならびに右側に両方の材料の複合構造体を有する。必要に応じ、誘電体層がＣＶＤにより堆積され、化学機械研磨により平坦化され得る。誘電体は、従来の前駆物質を用い本発明の結合ツールにおいて、または専用のＣＶＤツールにおいて堆積することができ、平坦化は、従来のＣＭＰツールにおいて実行できる。もし２つ以上の層が形成されることになっており、かつ次の層のために平坦な表面が求められれば、このオプションが用いられ得る。
【００２３】
図８は、図２〜図７に例示されるプロセスの流れ図を示す。ウェハはステップ３０５において、図１および図９に例示されるような別個の堆積チャンバか堆積および照射双方の機能を実行するための装置を含む結合型チャンバであるツールに挿入される。
【００２４】
ＳＡＭの第１の層がステップ３１０において堆積される。
【００２５】
ＳＡＭは、ステップ３２０においてマスクを介してＵＶ照射される。
【００２６】
ＡＬＤ材料の第１の層が、ステップ３３０において設けられる。
【００２７】
任意選択で、線３５０により示されるように、ステップ３１０に戻ることにより、第１の層を除去することなくＳＡＭの第２の層をこの時点で設けることができる。
【００２８】
代わりに、第１の層は、ステップ３４０においてＵＶのフラッド照射によって除去することができ、線３５０’により示される経路を取ることができる。
【００２９】
本発明による、パターン形成された層を堆積させるプロセスは、表２にまとめてある。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
当業者は、表１の従来技術のプロセスが９ステップおよび３つのツール（ステッパ、堆積、およびアッシング）を必要とするのに対し、本発明によるプロセスは単一のツールにおいて４ステップしか必要としないことを理解するであろう。
【００３２】
ツールの別の表現は図９に示してあり、堆積モジュールと照射モジュールとの間の物理的関係を強調している。図９におけるブロック１００は、ツールの全体的なツール構造を表しており、これは、接近して配置されたすべての構成要素を含んでもよく、または異なる雰囲気を有する物理的に別個のチャンバを含んでもよい。すべての構成要素を単一の筐体（共通ツール構造体）内に組み込むことによりコストが低減されるであろう。
【００３３】
特定の例において、ステッパの光学部品は極めて高精度でなければならず、ＳＡＭまたは構造材料２１０からの材料の薄い被覆でさえもＵＶビームの焦点を変えることがある。従って、各機能について別個のチャンバを用いて、パターン形成環境から堆積環境を隔離することにより、この可能性を低減することが得策であり得る。
【００３４】
再び図９を参照すると、材料ハンドラと表示されるブロック１０２は、製造施設内を循環している転送モジュールからウェハを受け取り、実行されているプロセスの要求に応じて、そのウェハを堆積モジュール１２０（構造材料を堆積させるための手段とも呼ばれる）と照射モジュール１１０との間で移送する従来のロボット・ハンドラを表している。
【００３５】
パターン材料（パターンを具体化するＳＡＭ）のパターン形成は、電子ビーム（直接書き込みまたは投影リソグラフィ）により実行でき、その場合、パターン形成ユニットは、ビームを制御可能に偏向するための偏向ユニットであり得る。
【００３６】
ウェハ１０は、加工物（workpiece）と呼ばれてきた。なぜならば、この装置は、多くのタイプの微細加工に応用することができ、集積回路に限定されないからである。
【００３７】
本発明は単一の好ましい実施形態に関して説明されてきたが、当業者は、本発明が特許請求の範囲の趣旨および範囲内の様々なバージョンにおいて実施実行できることを理解するであろう。
【００３８】
本発明は前述の例の実施形態に関連して説明されてきたが、本発明はそれに限定されないことならびに本発明の範囲に入る多くの考え得る変形および変更があることが当業者により理解されるであろう。
【００３９】
本開示の範囲は、本明細書中で開示されたどのような新規な特徴または特徴の組み合わせも含む。本願はこれによって、本願または本願から派生するいずれかのそのようなさらなる出願の出願手続中にそのような特徴または特徴の組み合わせに対し新規な請求項が作成され得ることを通知する。特に、特許請求の範囲に関して、従属請求項からの特徴は、独立請求項の特徴と組み合わせることができ、それぞれの独立請求項からの特徴は、請求項中の特定の組み合わせだけでなく、どのような適切な方法ででも組み合わせることができる。
【００４０】
疑念を回避するため、発明の詳細な説明および特許請求の範囲全体を通して本明細書中で用いられる用語「含む（comprising）」は、「〜のみから成る（consisting only of）」を意味するものと解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を実施するための装置の簡略化された図を、一部概略的、一部図式化して示す。
【図２】本発明の実施形態による構造体の２つの層を形成する際のステップを断面図で示す。
【図３】本発明の実施形態による構造体の２つの層を形成する際のステップを断面図で示す。
【図４】本発明の実施形態による構造体の２つの層を形成する際のステップを断面図で示す。
【図５】本発明の実施形態による構造体の２つの層を形成する際のステップを断面図で示す。
【図６】本発明の実施形態による構造体の２つの層を形成する際のステップを断面図で示す。
【図７】本発明の実施形態による構造体の２つの層を形成する際のステップを断面図で示す。
【図８】本発明の実施形態によるプロセスのフローチャートを示す。
【図９】本発明の実施形態による装置のブロック図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月13日(2009.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成された構造材料の層を加工物上に堆積させるための装置であって、
前記加工物上に少なくとも１種のガスを流すためのガス供給手段であって、前記少なくとも１種のガスが構造材料ガスを含むガス供給手段と、構造材料を堆積させるための手段と、を含む堆積モジュールと、
前記加工物に向けられた粒子源と、前記粒子の分布を調整するパターン形成ユニットと、を含む照射モジュールと、
を含む、
装置。
【請求項２】
前記粒子源が光子源であり、前記パターン形成ユニットがマスクを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記粒子源が電子源であり、前記パターン形成ユニットが、前記電子を制御可能に偏向させるための偏向ユニットを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記堆積モジュールおよび前記照射モジュールが同じ筐体内に配置され、前記加工物上を流れる前記少なくとも１種のガスが前記照射モジュールを通って流れる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記堆積モジュールおよび前記照射モジュールが、単一の筐体内の物理的に別個のユニットであり、
前記単一の筐体内の前記堆積モジュールと前記照射モジュールとの間で前記加工物を移送するための材料ハンドラをさらに含み、前記加工物が、前記移送中に前記筐体外部の雰囲気に暴露されない、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記堆積モジュールが前記構造材料の原子層堆積または化学気相堆積のための手段を含む、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
加工物上に構造材料の層を形成する方法であって、
前記加工物の表面上に堆積抑制材料の被膜を堆積させるステップと、
パターン化されたビーム粒子に暴露することにより、前記堆積抑制材料の被膜に開口パターンを形成するステップと、
前記開口内に構造材料を選択的に堆積させるステップと、
前記ビーム粒子への暴露により前記構造材料の残留物を除去するステップと、
を含む、
方法。
【請求項８】
前記堆積抑制材料が自己組織化シロキサン・ベース有機材料（ＳＡＭ）である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記粒子が紫外光子または電子である、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
構造材料を堆積させる前記ステップが原子層堆積により実行される、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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