(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の平坦化のための方法および装置。【解決手段】材料は、基板３上に吐出され、基板トポグラフィばらつきに依存して変化する。スーパーストレート２は、前記材料に接触され、前記材料は、前記スーパーストレートの形状になる。前記材料が固化される。前記スーパーストレートは、固化した前記材料から剥離される。材料は、第１収縮係数を有する。第２材料は、平均厚さで、固化した前記材料の上に吐出される。前記平均厚さは、前記基板の段差高さと前記第１収縮係数とに依存する第２材料の厚さ閾値より大きい。そして、前記第２材料が固化される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の平坦化方法であって、前記基板の基板表面は、基板トポグラフィばらつきを有し、前記基板トポグラフィばらつきは、複数の段差と複数のトレンチとを含み、前記複数の段差のうち基板段差は、基板段差高さを有し、前記基板表面は、前記複数のトレンチのうち前記基板段差に隣り合う基板トレンチを含み、前記基板トレンチは、トレンチ幅を有し、
前記平坦化方法は、
前記基板の表面の上に第１材料を吐出する工程であって、前記第１材料の体積は、前記基板トポグラフィばらつきに依存して前記基板表面にわたって変化する、工程と、
スーパーストレートを前記第１材料に接触させて、前記第１材料を前記スーパーストレートの形状にする工程と、
前記第１材料を固化する工程であって、前記第１材料の第１材料特性は第１収縮係数である、工程と、
固化した前記第１材料から前記スーパーストレートを剥離する工程と、
固化した前記第１材料の上に第２材料を吐出する工程と、
前記第２材料を固化する工程と、
を含むことを特徴とする平坦化方法。
【請求項２】
前記基板段差は、第１領域と第２領域との境界を示し、前記第２材料の厚さは、前記基板の表面にわたる前記第１材料の厚さの収縮のばらつきに依存する、ことを特徴とする請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項３】
前記第１領域における前記第１材料の厚さの収縮は、前記第１領域における前記第１材料の最上層の厚さに比例し、
前記第２領域における前記第１材料の収縮は、前記第２領域における前記第１材料の厚さに比例し、
前記第１材料の収縮のばらつきは、前記第１領域における前記第１材料の収縮と前記第２領域における前記第１材料の収縮との差に等しい、ことを特徴とする請求項２に記載の平坦化方法。
【請求項４】
前記第１材料を固化する工程は、前記スーパーストレートが前記第１材料に接触している間に、前記第１材料を化学線に曝す工程を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項５】
前記複数の段差のうちの前記基板段差は、前記基板段差の高さで割った前記トレンチ幅の比率が前記複数の段差のうちで最も高い段差である、ことを特徴とする請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項６】
前記第２材料は、固化した前記第１材料の上に平均厚さで吐出され、前記平均厚さは、前記基板段差の高さと前記第１収縮係数とに依存する第２材料の厚さ閾値より大きく、前記第２材料の厚さ閾値は、前記第１材料のポワソン比に依存する、ことを特徴とする請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項７】
固化した前記第１材料は、２−２０ｎｍの間である第１材料の硬化後トポグラフィばらつきを有し、
固化した前記第２材料は、０−６ｎｍの間にある第２材料の硬化後トポグラフィばらつきを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項８】
固化した前記第１材料は、第１材料の硬化後トポグラフィばらつきを有し、
固化した前記第２材料は、前記第１材料の硬化後トポグラフィばらつきの半分より小さい第２材料の硬化後トポグラフィを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項９】
前記第１材料を固化する前に、予備硬化トポグラフィを有し、
前記基板トレンチの上方において、前記予備硬化トポグラフィは、式（ａ）に実質的に従う追加の厚さｈaを有し、
2019051507.tif 000012
前記基板段差の高さはｈfであり、前記第１収縮係数はｋsである、ことを特徴とする請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項１０】
前記基板トレンチにおける前記第１材料の体積、および前記スーパーストレートの形状の一方または両方は、前記複数のトレンチのうち、前記トレンチ幅と前記基板段差の高さとの比率が第１比率より大きい第１の組のトレンチにおいて、前記追加の厚さｈaが式（ａ）に実質的に従うように構成され、
前記複数のトレンチのうち、前記第１の組のトレンチの中にないトレンチにおいて、追加の厚さｈaが存在しない、ことを特徴とする請求項９に記載の平坦化方法。
【請求項１１】
前記第１比率は２である、ことを特徴とする請求項１０に記載の平坦化方法。
【請求項１２】
固化した前記第１材料の上に第２材料を吐出する前に、固化した前記第１材料をベーキングする工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項１３】
前記スーパーストレートを前記第２材料に接触させて、前記第２材料を前記スーパーストレートの形状にする工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項１４】
平坦化装置であって、前記平坦化装置は、基板を平坦化するように構成され、前記基板の基板表面は、基板トポグラフィばらつきを有し、前記基板トポグラフィばらつきは、複数の段差と複数のトレンチとを含み、前記複数の段差のうち基板段差は、基板段差高さを有し、前記基板表面は、前記複数のトレンチのうち前記基板段差に隣り合う基板トレンチを含み、前記基板トレンチは、トレンチ幅を有し、
前記平坦化装置は、
前記基板の表面の上に第１材料を吐出するための第１ディスペンサであって、前記第１材料の体積は、前記基板トポグラフィばらつきに依存して前記基板表面にわたって変化する、第１ディスペンサと、
スーパーストレートを保持するように構成されたスーパーストレートチャックであって、前記スーパーストレートは、前記第１材料が前記スーパーストレートの形状になるように前記第１材料に接触される、スーパーストレートチャックと、
前記第１材料を固化するための第１手段であって、前記スーパーストレートは、前記第１材料が固化した後に、固化した前記第１材料から剥離されるように構成される、第１手段と、
固化した前記第１材料の上に第２材料を吐出するための第２ディスペンサと、
前記第２材料を固化するための第２手段と、
を含むことを特徴とする平坦化装置。
【請求項１５】
前記第１材料を固化するための前記第１手段は、スーパーストレートを通過する化学線の線源、スーパーストレートでの加圧、および熱源のうちの１以上である、ことを特徴とする請求項１４に記載の平坦化装置。
【請求項１６】
前記第１ディスペンサは、前記第２ディスペンサでもある、ことを特徴とする請求項１４に記載の平坦化装置。
【請求項１７】
前記第１ディスペンサは、インクジェットディスペンサであり、前記第２ディスペンサは、スピンオンコーティングとして又は前記インクジェットディスペンサからの液滴として前記第２材料を吐出する、ことを特徴とする請求項１４に記載の平坦化装置。
【請求項１８】
固化した前記第１材料の上に第２材料を吐出する前に、固化した前記第１材料をベーキングするように構成された熱源を更に含む、ことを特徴とする請求項１４に記載の平坦化装置。
【請求項１９】
前記第２材料を固化するための前記第２手段は、化学線の線源、加圧、および熱源のうちの１以上である、ことを特徴とする請求項１４に記載の平坦化装置。
【請求項２０】
基板上に物品を製造する方法であって、前記基板の基板表面は、基板トポグラフィばらつきを有し、前記基板トポグラフィばらつきは、複数の段差と複数のトレンチとを含み、前記複数の段差のうち基板段差は、基板段差高さを有し、前記基板表面は、前記複数のトレンチのうち前記基板段差に隣り合う基板トレンチを含み、前記基板トレンチは、トレンチ幅を有し、
前記方法は、
前記基板の表面の上に第１材料を吐出する工程であって、前記第１材料の体積は、前記基板トポグラフィばらつきに依存して前記基板表面にわたって変化する、工程と、
スーパーストレートを前記第１材料に接触させて、前記第１材料を前記スーパーストレートの形状にする工程と、
前記第１材料を固化する工程であって、前記第１材料の第１材料特性は第１収縮係数である、工程と、
固化した前記第１材料から前記スーパーストレートを剥離する工程と、
固化した前記第１材料の上に第２材料を吐出する工程と、
前記第２材料を固化する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への言及］
この特許出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年９月１４日に出願された米国仮出願第６２／５８８，５７７号に対する優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、平坦化プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
基板を平坦化することが大抵必要とされる。例えば、半導体デバイスを製造するためのプロセスは、不規則な高さばらつき（トポグラフィ）を有する積層基板を製造する基板に対し、材料の追加および除去を繰り返し行うことを含む。より多くの層が基板に追加されるにつれて、高さバラツキが増大する。この高さバラツキは、積層基板に追加層を追加する能力に悪影響を与える。この問題に対処する１つの方法は、フィーチャを含む基板を平坦化することである。リソグラフィパターニング方法は、平坦な表面をパターニングすることにより利益を得る。ＡｒＦｉレーザベースのリソグラフィでは、平坦化は、焦点深度（ＤＯＦ）、限界寸法（ＣＤ）、および限界寸法の均一性を向上させる。極端紫外線リソグラフィ（ＥＵＶ）では、平坦化は、フィーチャ配置およびＤＯＦを向上させる。ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）では、平坦化は、フィーチャ充填およびパターン転写後のＣＤ制御を向上させる。
【０００４】
半導体産業において、平坦化するための最も一般的な方法は、化学的および機械的研磨（ＣＭＰ）である。主に金属や誘電体のような硬い材料に向けられたＣＭＰにはいくつかの欠点がある。レジストのような柔らかい材料にＣＭＰを適用することは困難であり、実装および維持することが困難で高価になりうる慎重かつ厳格なプロセスが要求される。ＣＭＰに伴う他の制限は、数ミクロンより大きい大きなオープンフィーチャを有するトポグラフィがディッシング（へこみ）を示すこと、即ち、平坦化が理想的でないことである。フィーチャが横方向に小さいことを除き、ディッシングを防ぐことができない。代わりの平坦化技術が必要である。
【０００５】
１つの代わりの平坦化技術は、Judith Ann PRYBYLA等による米国特許第５，７３６，４２４号（以下、Prybyla）に記載されているような接触平坦化ＣＰである。Prybylaは、平坦でない表面を平坦化液でコーティングする第１の工程を開示している。次に、平坦な物体を平坦化液と接触させる。その後、平坦化液を硬化させる。次に、平坦な物体を除去する。特定の環境下でのPrybylaによると、このプロセスは、５００ナノメートル（ｎｍ）から１０マイクロメートル（μｍ）の間の厚さと、５０−２００ｎｍの範囲のばらつきとを有する平坦化膜をもたらすことができる。Prybylaは、ある理想的な環境下において、平坦化液の収縮が１０％未満である場合には、平坦化の程度が９６％までになりうることを開示している。業界が進展するにつれて、Prybylaに記載されたプロセスがもはや十分ではないように、平坦化の要求も進展している。
【０００６】
他の代わりの平坦化技術は、第１面とテンプレートとの間に重合可能材料の可変液滴パターンを吐出（ディスペンス）することを含む適応インクジェットベースの平坦化である。液滴パターンは、第１面のトポグラフィに依存して変更する。そして、テンプレートを重合可能材料と接触させる。その後、重合可能材料を固化する。次に、固化した重合可能材料および下地基板を、平坦でありうる第２面を有するようにエッチングする。液滴パターンは、固化した重合可能材料のパターン密度ばらつきおよび体積収縮などの寄生影響を補償するように調整することができる。テンプレートの変形または液滴パターンの調整によって体積収縮を補償しうることが提案されている。しかしながら、どのくらいの変形が必要であるかは、これまでに開示されていない。
【０００７】
今日使用されている例示的なナノ加工技術は、一般にナノインプリントリソグラフィと呼ばれている。ナノインプリントリソグラフィは、例えば、ＣＭＯＳロジック、マイクロプロセッサ、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＤＲＡＭメモリ、ＭＲＡＭ，３Ｄクロスポイントメモリ、Ｒｅ−ＲＡＭ、Ｆｅ−ＲＡＭ、ＳＴＴ−ＲＡＭなどの集積デバイスの層を製造することを含む様々な用途において有用である。例示的なナノインプリントリソグラフィは、米国特許第８，３４９，２４１号、米国特許８，０６６，９３０号、米国特許６，９３６，１９４号などの多くの刊行物に詳細に記載されており、これらの全ては本明細書に参照により組み込まれる。
【０００８】
前述の米国特許の各々に開示されたナノインプリントリソグラフィ技術は、インプリントテンプレートを成形可能材料に接触させることを含む。インプリントテンプレートが成形可能材料に接触した後、成形可能材料は、パターンを形成するように、インプリントテンプレート内の凹部（くぼみ）の中に流れる。成形可能材料がインプリントテンプレート内の全ての凹部を充填した後、成形可能材料が硬化される。他のリソグラフィ技術は、ＡｒＦｉ、ＥＵＶ光源を用いた光学リソグラフィである。
【発明の概要】
【０００９】
第１実施形態は、基板の平坦化方法でありうる。前記基板の基板表面は、基板トポグラフィばらつきを有する。前記基板トポグラフィばらつきは、複数の段差と複数のトレンチとを含みうる。前記複数の段差のうち基板段差は、基板段差高さを有する。前記基板表面は、前記複数のトレンチのうち前記基板段差に隣り合う基板トレンチを含む。前記基板トレンチは、トレンチ幅を有する。前記方法は、前記基板の表面の上に第１材料を吐出する工程を含みうる。前記第１材料の体積は、前記基板トポグラフィばらつきに依存して前記基板表面にわたって変化しうる。前記方法は、スーパーストレートを前記第１材料に接触させて、前記第１材料を前記スーパーストレートの形状にする工程を含みうる。前記方法は、前記第１材料を固化する工程を含みうる。前記第１材料の第１材料特性は第１収縮係数である。前記方法は、固化した前記第１材料から前記スーパーストレートを剥離する工程を含みうる。前記方法は、固化した前記第１材料の上に第２材料を吐出する工程を含みうる。前記方法は、前記第２材料を固化する工程を含みうる。
【００１０】
第１実施形態の一態様では、前記基板段差は、第１領域と第２領域との境界を示す。前記第２材料の厚さは、前記基板の表面にわたる前記第１材料の厚さの収縮のばらつきに依存しうる。
【００１１】
第１実施形態の一態様では、前記第１領域における前記第１材料の厚さの収縮は、前記第１領域における前記第１材料の最上層の厚さに比例しうる。前記第２領域における前記第１材料の収縮は、前記第２領域における前記第１材料の厚さに比例しうる。前記第１材料の収縮のばらつきは、前記第１領域における前記第１材料の収縮と前記第２領域における前記第１材料の収縮との差に等しくなりうる。
【００１２】
第１実施形態の一態様では、前記第１材料を固化する工程は、前記スーパーストレートが前記第１材料に接触している間に、前記第１材料を化学線に曝す工程を含みうる。
【００１３】
第１実施形態の一態様では、前記複数の段差のうちの前記基板段差は、前記基板段差の高さで割った前記トレンチ幅の比率が前記複数の段差のうちで最も高い段差でありうる。
【００１４】
第１実施形態の一態様では、前記第２材料は、固化した前記第１材料の上に平均厚さで吐出されうる。前記平均厚さは、前記基板段差の高さと前記第１収縮係数とに依存する第２材料の厚さ閾値より大きくなりうる。前記第２材料の厚さ閾値は、前記第１材料のポワソン比に依存しうる。
【００１５】
第１実施形態の一態様では、固化した前記第１材料は、２−２０ｎｍの間である第１材料の硬化後トポグラフィばらつきを有しうる。固化した前記第２材料は、０−６ｎｍの間にある第２材料の硬化後トポグラフィばらつきを有しうる。
【００１６】
第１実施形態の一態様では、固化した前記第１材料は、第１材料の硬化後トポグラフィばらつきを有しうる。固化した前記第２材料は、前記第１材料の硬化後トポグラフィばらつきの半分より小さい第２材料の硬化後トポグラフィを有しうる。
【００１７】
第１実施形態の一態様では、前記第１材料を固化する前に、予備硬化トポグラフィを有しうる。前記基板トレンチの上方において、前記予備硬化トポグラフィは、式（ａ）に実質的に従う追加の厚さｈaを有しうる。前記基板段差の高さはｈfであり、前記第１収縮係数はｋsである。
2019051507.tif 000003
【００１８】
第１実施形態の一態様では、前記基板トレンチにおける前記第１材料の体積、および前記スーパーストレートの形状の一方または両方は、前記複数のトレンチのうち、前記トレンチ幅と前記基板段差の高さとの比率が第１比率より大きい第１の組のトレンチにおいて、前記追加の厚さｈaが式（ａ）に実質的に従いうるように構成される。前記複数のトレンチのうち、前記第１の組のトレンチの中にないトレンチにおいて、追加の厚さｈaが存在しない。
【００１９】
第１実施形態の一態様では、前記第１比率は２でありうる。
【００２０】
第１実施形態の一態様では、固化した前記第１材料の上に第２材料を吐出する前に、固化した前記第１材料をベーキングする工程を更に含みうる。
【００２１】
第１実施形態の一態様では、前記スーパーストレートを前記第２材料に接触させて、前記第２材料を前記スーパーストレートの形状にする工程を更に含みうる。
【００２２】
第２実施形態は、平坦化装置でありうる。前記平坦化装置は、基板を平坦化するように構成されうる。前記基板の基板表面は、基板トポグラフィばらつきを有しうる。前記基板トポグラフィばらつきは、複数の段差と複数のトレンチとを含みうる。前記複数の段差のうち基板段差は、基板段差高さを有する。前記基板表面は、前記複数のトレンチのうち前記基板段差に隣り合う基板トレンチを含む。前記基板トレンチは、トレンチ幅を有する。前記平坦化装置は、前記基板の表面の上に第１材料を吐出するための第１ディスペンサを含みうる。前記第１材料の体積は、前記基板トポグラフィばらつきに依存して前記基板表面にわたって変化しうる。前記平坦化装置は、スーパーストレートを保持するように構成されたスーパーストレートチャックを含みうる。前記スーパーストレートは、前記第１材料が前記スーパーストレートの形状になるように前記第１材料に接触されうる。前記平坦化装置は、前記第１材料を固化するための第１手段を含みうる。前記スーパーストレートは、前記第１材料が固化した後に、固化した前記第１材料から剥離されるように構成されうる。前記平坦化装置は、固化した前記第１材料の上に第２材料を吐出するための第２ディスペンサを含みうる。前記平坦化装置は、前記第２材料を固化するための第２手段を含みうる。
【００２３】
第２実施形態の一態様では、前記第１材料を固化するための前記第１手段は、スーパーストレートを通過する化学線の線源、スーパーストレートでの加圧、および熱源のうちの１以上でありうる。
【００２４】
第２実施形態の一態様では、前記第１ディスペンサは、前記第２ディスペンサでもありうる。
【００２５】
第２実施形態の一態様では、前記第１ディスペンサは、インクジェットディスペンサであり、前記第２ディスペンサは、スピンオンコーティングとして又は前記インクジェットディスペンサからの液滴として前記第２材料を吐出しうる。
【００２６】
第２実施形態の一態様では、固化した前記第１材料の上に第２材料を吐出する前に、固化した前記第１材料をベーキングするように構成された熱源を更に含む。
【００２７】
第２実施形態の一態様では、前記第２材料を固化するための前記第２手段は、化学線の線源、加圧、および熱源のうちの１以上である。
【００２８】
第３実施形態は、基板上に物品を製造する方法でありうる。前記基板の基板表面は、基板トポグラフィばらつきを有する。前記基板トポグラフィばらつきは、複数の段差と複数のトレンチとを含む。前記複数の段差のうち基板段差は、基板段差高さを有する。前記基板表面は、前記複数のトレンチのうち前記基板段差に隣り合う基板トレンチを含む。前記基板トレンチは、トレンチ幅を有する。前記物品を製造する方法は、前記基板の表面の上に第１材料を吐出する工程を含みうる。前記第１材料の体積は、前記基板トポグラフィばらつきに依存して前記基板表面にわたって変化しうる。前記物品を製造する方法は、スーパーストレートを前記第１材料に接触させて、前記第１材料を前記スーパーストレートの形状にする工程を含みうる。前記物品を製造する方法は、前記第１材料を固化する工程を含みうる。前記第１材料の第１材料特性は第１収縮係数である。前記物品を製造する方法は、固化した前記第１材料から前記スーパーストレートを剥離する工程を含みうる。前記物品を製造する方法は、固化した前記第１材料の上に第２材料を吐出する工程を含みうる。前記物品を製造する方法は、前記第２材料を固化する工程を含みうる。
【００２９】
本開示のこれらのおよび他の目的、特徴および利点は、添付の図面および特許請求の範囲と併合したときに、本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を読むことで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明の特徴および利点を詳細に理解することができるように、添付の図面に示された実施形態を参照することにより、本発明の実施形態のより詳細な説明を得ることができる。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示しているだけであり、したがって、本発明は他の同等の有効な実施形態を認めることができるため、その範囲を限定するものとみなすべきではない。
【００３１】
【図１】図１は、実施形態で使用される平坦化システムの図である。
【図２】図２は、実施形態で使用される平坦化プロセスの一部の図である。
【図３】図３は、実施形態で使用される平坦化プロセスの一部の図である。
【図４】図４は、実施形態で使用される平坦化プロセスの一部の図である。
【図５】図５は、収縮を示す平坦化プロセスの中間結果の図である。
【図６】図６は、中間工程前および中間工程中におけるトポグラフィプロファイルの図である。
【図７Ａ】図７Ａは、平坦化プロセスにおける工程の図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、平坦化プロセスにおける工程の図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、平坦化プロセスにおける工程の図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、平坦化プロセスにおける工程の図である。
【図８】図８は、収縮の影響を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施形態で使用されるプロセスの図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施形態で使用されるプロセスの図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｆ】図１０Ｆは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｇ】図１０Ｇは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｈ】図１０Ｈは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｉ】図１０Ｉは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｊ】図１０Ｊは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｋ】図１０Ｋは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｌ】図１０Ｌは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【図１０Ｍ】図１０Ｍは、実施形態の結果に関するデータの図である。
【００３２】
図面を通して、特に言及がない限り、同じ参照番号および文字は、図示の実施形態の同様の特徴、要素、構成要素または部分を示すために使用される。また、本開示は、図面を参照して詳細に説明されるが、例示的な実施形態に関連して行われる。添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の真の範囲および精神から逸脱することなく、記載された例示的な実施形態に変更および修正可能であることが意図される。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
積極的な平坦化ターゲットを満たすであろうシステムおよびプロセスが必要とされている。これらの積極的な平坦化ターゲットを満たす１つの方法は、平坦化する成形可能材料をウェハ表面上に堆積させることを含む平坦化方法を使用し、ウェハインプリントツール全体を用いて成形可能材料を硬化することである。本出願人は、低パターン密度領域での境界条件の影響による体積収縮およびパターン密度ばらつきの両方の二重の寄生影響を補償するためには、液滴パターンの変更およびテンプレートの変形が十分でないと判断した。積極的な平坦化ターゲットの場合、これらの補償技術は不十分である。積極的な平坦化ターゲットは、個々のダイ内、インプリントフィールドまたは露光フィールド内、または基板全体にわたるものでありうる。
【００３４】
平坦化システム
図１は、インプリント型平坦化ツールの概略図である。スーパーストレートチャック１は、スーパーストレートを支持することができ、基板３に対してスーパーストレートを位置決めするように構成される。スーパーストレート２は、スーパーストレートチャック１に取り付けられる。ボイスコイル永久磁石、バネ、アクチュエータ、リニアモータ、ピストン等を含むが、これに限定されない様々な構成要素が、スーパーストレート２を位置決めするために使用されうる。固定部分に対してスーパーストレート２を移動させる代わりの方法は、制御下においてスーパーストレート２が基板３の上面９に及び上面９から移動するならば使用することができる。平坦化ツールは、プロセッサ２０（処理部）によって制御されうる。プロセッサ２０は、専用のコントローラ（制御部）、汎用プロセッサ、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、または、命令を受信し、命令を実行し、平坦化ツールに命令を送信することができる任意の他の装置であってもよい。インプリント型平坦化ツールを制御するための命令は、メモリ２１に記憶（格納）されうる。メモリ２１は、プロセッサ２０の一部であってもよいし、プロセッサ２０とは別個のものであってもよい。メモリ２１は、ローカルであってもよいし、ネットワークを介してアクセスされてもよい。メモリ２１は、ＣＤ、ＤＶＤ、ハードドライブ、ＳＳＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、または、プロセッサ２０によって読み取り可能な命令を記憶することができる任意の装置であってもよい。命令は、非一時的なコンピュータ可読メモリ２０に記憶され、プロセッサ２０によって実行されてもよい。
【００３５】
スーパーストレート２は、基板チャック１０に取り付けられた基板３（例えばウェハ）を平坦化するために使用されうる。基板３は、規定のパターンを含む上面９を有する。既定のパターンは、１以上のフィーチャ形成工程の結果であってもよい。例えば、ウェハは、エッチングされたパターン、インプリントツール、光学リソグラフィツール、または、これらの組み合わせで作製されたパターンを有しうる。基板３は、パターン自体に関連しないが、ウェハ製造中（例えば、以前の層リソグラフィ、フィルムコーティングなど）に生成された幾つかのトポグラフィも有しうる。すべてのパターンベースのトポグラフィと、すべての非パターンベースのトポグラフィの最終的な合計は、基板トポグラフィである。代わりの実施形態では、平坦化ツールは、平坦化プロセスのベーキング工程で使用される熱源４も含むことができる。代わりの実施形態では、熱源４は、ベーキング工程で使用されるオーブンのような別個の装置である。熱源４は、輻射熱源、電磁熱源、電気抵抗熱源、プラズマ熱源、ガス熱源、裸火、発熱化学反応などのうち１以上を含んでもよい。
【００３６】
平坦化プロセス
スーパーストレート２は、作業面８を有する。スーパーストレート２の作業面８は、成形可能材料の液滴１１に接触する表面である。作業面８は、パターン化されてもよいし、パターン化されていなくてもよい。例えば、フィーチャのない平坦なスーパーストレートが、平坦化に使用されうる。作業面８は、不均一な圧力をスーパーストレートに加えることによって歪んでもよい。このパターニングと不均一な圧力との最終的な影響は、スーパーストレートのトポグラフィである。スーパーストレートのトポグラフィは、実質的に平坦でありうる（例えば、平均表面粗さが２ｎｍ未満の平滑）。より単純な実施形態は、不均一な圧力によって歪まない、パターン化されていないスーパーストレートを含むことができる。
【００３７】
平坦化インプリントプロセスは、図２〜図４に概略的に示されている幾つかの段階を含む。図２に示すように、平坦化プロセスにおける第１工程は、成形可能材料の液滴１１を基板３の上面９上に吐出（ディスペンス）することを含む。成形可能材料の液滴１１の密度は、基板トポグラフィに依存して変更しうる。上面９は、幾つかの基板トポグラフィを有する。基板トポグラフィは、以前の処理操作に基づいて知られてもよく、または、プロフィルメータ、ＡＦＭ、ＳＥＭ、あるいはZygo NewView 8200のような光学干渉効果に基づいた光学表面プロファイラを使用して計測されてもよい。図２は、スーパーストレート２が成形可能材料の液滴１１とまだ接触していない予備接触工程も示している。
【００３８】
図３は、スーパーストレート２が成形可能材料の液滴１１に接触した後であるが、重合プロセスが開始される前である接触後工程を示す。スーパーストレート２が成形可能材料の液滴１１に接触すると、液滴が結合してスーパーストレート２と基板３との間の空間に成形可能材料膜１２を形成し、当該空間が成形可能材料膜１２で充填され始める。理想的には、充填プロセスは、空気またはガスの気泡がスーパーストレート２と基板３との間に閉じ込められることのない均一な方法で行われる。図３の破線で囲まれた領域で示されるように、ｈtlの平均厚さを有する最上層１３は、上面９のフィーチャの上に形成することができる。ほとんどの状況下では、最上層１３を取り除き、ゼロの最上層の厚さ（ｈtl＝０）を達成することは可能ではなく、望ましくない。成形可能材料膜１２は、スーパーストレートのトポグラフィに一致させることが意図された予備硬化トポグラフィ１６を有する。
【００３９】
平坦化プロセスまたは成形可能材料の硬化は、化学線照射（例えばＵＶ）で開始されうるが、熱、圧力、化学反応、他のタイプの放射、またはこれらの組み合わせを用いて開始することもできる。
【００４０】
図４は、スーパーストレート２から分離した後の硬化した成形可能材料１４の図である。ウェハ３全体のスケールでは、硬化した成形可能材料１４の上面は、平坦で、均一な表面を有するように見える。それにも関わらず、特別な工程がなされない限り、半導体および他の産業の現在の要求を満たさない、硬化後トポグラフィ１４ａに対する不均一性のレベルが存在する。
【００４１】
図５は、基板段差１５の周りの領域において平坦化された基板の一部の拡大図である。硬化後トポグラフィ１４ａは、基板トポグラフィの異なる領域（基板段差１５の前および基板段差１５の後の領域）において収縮が異なるために形成される硬化後トポグラフィ段差１７を含む。硬化後トポグラフィ段差１７は、硬化後トポグラフィ段差の高さ（ｈrstep）を有する。基板段差１５は、大きな全高のフィーチャから大きなゼロ高さのフィーチャまたは低い高さのフィーチャを有する領域への移行ゾーンの境界を形成しうる。一実施形態では、完全にエッチングされたフィーチャは、ゼロの相対高さを有すると考えられうる。
【００４２】
基板段差１５は、例えば、図５に示すように、低密度のフィーチャのパターンからゼロ高さ（または低い高さ）を有する大きなオープン領域への、異なる充填率のパターン間の移行領域にも形成されうる。例示的な実施形態では、基板トポグラフィは、ゼロ充填率またはゼロに近い充填率（任意のエッチングされたプロファイルを充填するのに成形可能材料が要求されない）全高の大きなフィーチャを含みうる。基板トポグラフィは、図５に示すように、１００％の充填率（全てのフィーチャが成形可能材料で充填される必要がある）を有するゼロ高さのフィーチャの領域を有することもできる。基板トポグラフィは、幾つかのデューティサイクルを有する交互のラインアンドスペースの領域を有することもできる。一例として、交互のラインアンドスペースは、図５に示すように、５０％の充填率を有しうる。
【００４３】
成形可能材料の液滴１１の体積は、基板３の領域にわたって変化し、基板トポグラフィの充填率に基づいて計算することができる。この体積の変化は、インクジェットディスペンサ１９で成形可能材料の液滴１１を吐出することによって達成されうる。成形可能材料の液滴が吐出された後、液滴は拡がり、インプリントスーパーストレート２は、実質的に平坦な成形可能材料膜１２を形成するのを助ける。成形可能材料膜１２の重合およびスーパーストレート２の剥離の後、図５に示すように、成形可能材料１２の収縮が起こり、収縮段差１７を生じさせることが明らかである。
【００４４】
大きなオープン領域の中央領域は、境界によって影響を受けず、したがって、境界のない典型的な成形可能材料膜として扱うことができる。この場合、成形可能材料膜の収縮ｈsh2は、以下の式（１）に示すように、元の液状の成形可能材料膜の厚さｈlr（図３）と収縮係数ｋsとに比例する。収縮係数ｋsは、成形可能材料の特性であり、典型的には１５％未満である。
【００４５】
【数１】
2019051507.tif 000004
【００４６】
パターンのデューティサイクルが低いまたはゼロである基板トポグラフィの領域では、最上層の収縮ｈsh1は、ｈtl（最上層の厚さ）にほぼ比例する。フィーチャがなく且つ全高の基板トポグラフィの領域はまた、最上層のみを有し、低デューティサイクル領域と同じ最上層の収縮ｈsh1を有するであろう。
【００４７】
【数２】
2019051507.tif 000005
【００４８】
硬化した成形可能材料において形成された段差の高さｈrstepは、以下の式（３）を使用して推定することができる。
【００４９】
【数３】
2019051507.tif 000006
【００５０】
図６は、基板段差１５のプロファイルと、成形可能材料の重合およびスーパーストレートの剥離の後に成形可能材料の表面上に形成された硬化後トポグラフィ段差１７のプロファイルとを示す図である。これらのプロファイルは、ＡＦＭプローブで得られた。元の基板段差の高さは５４ｎｍと計測され、成形可能材料の段差の高さは６．５ｎｍと計測された。
【００５１】
インプリント平坦化、およびその後の成形可能材料の収縮は、基板全体にわたるフィーチャの全周において硬化後トポグラフィ段差１７をもたらす。これらの段差は、大きなオープン領域から大きな全高フィーチャまたは低デューティサイクルパターンの領域への移行ゾーンで発生する。
【００５２】
ある実施形態は、図７Ａに示すように、制御下において大きなオープン領域を有する必要な領域において、追加の成形可能材料の上で湾曲するのに十分な柔軟性を持つスーパーストレートでインプリントしながら、追加の成形可能材料を吐出することにより成形可能材料の収縮を補償することを含みうる。
【００５３】
図７Ａは、大きなオープン領域２７に接する基板段差１５を含む基板３の図である。基板トポグラフィは、方向ｘおよびｙの両方に沿って変化する。この議論の目的のため、局所的なトポグラフィは、エッジおよびエッジのプロファイルの観点から説明される。これらのエッジのプロファイルは、相対高さ、およびエッジに垂直な寸法（ｘ）の２つの次元で説明される。この場合、基板段差１５の周りの基板トポグラフィの局所的な記述は、図７Ａに示すように、大きなオープン領域２７のエッジにゼロ基準点が位置するｆ２（ｘ）として示される段差プロファイルによって表すことができる。図７Ａは、基板３と柔軟なスーパーストレート２との間の成形可能材料膜１２も示している。スーパーストレート２は、ｆ２（ｘ）と同じゼロ基準点を有するプロファイルｆ１（ｘ）によって表される作業面８を有する。
【００５４】
一実施形態では、スーパーストレート２は、大きなオープン領域２７のように、より収縮すると予測される領域の上に、より多くの成形可能材料が存在するように、非平坦なスーパーストレートプロファイルｆ１（ｘ）を有するように構成される。非平坦なスーパーストレートプロファイルｆ１（ｘ）を有することに加えて、大きなオープン領域２７の上の領域が、収縮の差を補償するための追加の厚さｈaの成形可能材料膜１２を有するように、より多くの成形可能材料が大きなオープン領域２７に吐出される。本出願人は、この追加の厚さｈaの目標は、以下の式（４）で示されるように、基板段差の高さｈfおよび成形可能材料の収縮係数ｋsの両方の実質的（１０ｎｍ未満の精度で）な関数であると判断した。本出願に関しては、スーパーストレートの変形精度（１０ｎｍ未満の範囲内）を制御し、および／または、液滴の体積（サブピコリットル）を制御するための実施形態の機械的能力の範囲内であることを実質的に意味する。
【００５５】
【数４】
2019051507.tif 000007
【００５６】
本出願人は、余分な成形可能材料が加えられ且つ柔軟なスーパーストレートが使用されたときであっても、得られる硬化後トポグラフィは、大きなオープン領域２７の近くのエッジにおいて完全な平坦ではないと判断した。図７Ｂは、得られた硬化後トポグラフィの図である。
【００５７】
ディップ形成基準セット
硬化した成形可能材料１４は、図７Ｂに示すように第１ディップ（第１窪み）１８が形成される段差１５の上の領域を除いて、ほとんど平坦である硬化後トポグラフィを有する。本出願人は、この第１ディップが、ディップ形成基準セットの１以上を満たす基板トポグラフィの上に生じる傾向がを有することを判断した。ディップ形成基準セットの１つは、図７Ｂに示すように、大きなオープン領域２７に隣接している。
【００５８】
このディップ形成基準は、トポグラフィおよび収縮の両方の関数である。典型的な収縮は、１０％のオーダーであり、成形可能材料の組成に依存して３％と２０％との間の任意の範囲に及ぶ可能性がある。例示的な実施形態では、図５に示すような１００ｎｍ深さのフィーチャを含む基板の平坦化は、８ｎｍオーダーの収縮を示す。例えば、液状の成形可能材料の厚さｈlrが１２０ｎｍ、最上層の厚さｈtlが２０ｎｍ、収縮係数ｋsが〜８％の場合、膜の収縮ｈsh2は９．６ｎｍ、最上層の収縮ｈsh1は１．６ｎｍであり、２つの厚さの差、つまり、形成された段差の高さｈrstepは８ｎｍである。
【００５９】
本出願人は、これらの比較的浅いフィーチャで生じるこの８ｎｍの収縮を観測した。本開示の文脈では、アスペクト比ＡＲは、ｈfがフィーチャの高さまたはトレンチの深さとしたとき、（ｈf／トレンチ幅）と定義される。トレンチ幅は、２つの平行な側壁の間の最小距離として定義されうる。矩形、多角形、楕円形などを含む任意の他の形状のトレンチは、一組の線形トレンチで近似することができる。一般的なトレンチ幅は、全ての可能な断面における平行な側壁間の最小の断面距離として定義される。例えば、矩形フィーチャのトレンチ幅は、矩形の最短辺の長さになるであろう。フィーチャのＡＲが増加するにつれて、収縮量は減少する。基板は、非矩形フィーチャを含んでもよく、その場合、フィーチャは、矩形であるサブフィーチャに分割されうる。この収縮の減少は、トレンチの側壁で硬化した成形可能材料へのせん断負荷の結果である。浅いフィーチャ（小さなアスペクト比）では、フィーチャの側壁から離れるにつれてせん断負荷が減少し、これは、収縮が最大値まで発生する可能性があることを意味する。図８は、トレンチの深さに対するトレンチ幅の段差比（本開示の文脈では、この段差比は、ＡＲの逆数として定義される）が、観測された収縮にどのように影響するのかを示す。トレンチ幅がトレンチ高さの３倍であるとき、ほぼ完全な収縮が観測された。トレンチ幅がトレンチ高さの半分であるとき、収縮は、最大値の約３５％だけ低下する。本出願人は、トレンチ幅がトレンチ高さの１／５に近づくにつれて、収縮がゼロに近づくことも見出した。ポワソン比は、図８に示すような効果を有することも示されている。
【００６０】
この情報は、１００μｍから１０ｎｍに下がる異なるフィーチャサイズの多種多様なフィーチャを有する実際のデバイスを平坦化するときに有用である。第１の例では、基板２は、１００ｎｍ−２００ｎｍのトレンチ高さ、および約２０ｎｍ−４０ｎｍのトレンチ幅で５：１（段差比≒０．２、ＡＲ≒５）のオーダーのアスペクト比をフィーチャが有する初期の小さいハーフピッチパターンを含みうる。初期の小さいハーフピッチパターンでは、最上層のみが収縮する。第２の例では、基板２は、段差１５で境界となる初期の小さいハーフピッチパターンのすぐ隣の大きなオープン領域２７であるトレンチを含む。大きなトレンチは、トレンチ高さが２００ｎｍのオーダーで、トレンチの幅が２００ｎｍより大きく１０μｍまでとする１：１（段差比≒１、ＡＲ≒１）または１：２（段差比≒２、ＡＲ≒０．５）より大きいアスペクト比を有しうる。この場合、小さいピッチパターンにすぐ隣接するほぼ完全な収縮になるであろう。第３の例は、基板３上の分離トレンチである。分離トレンチの例は、１００ミクロンまでの幅を有することができる大きなロジックタイプのフィーチャ、アライメントマーク、メトロロジマーク、カーフ領域を含む。これらの分離トレンチは、完全な材料収縮を有すると予測され、分離トレンチの周辺の領域はより低い収縮率を有してもよい。第４の例は、数ミリメートルのオーダーでありうるダイサイズのトレンチ（または隆起領域）であってもよい。分離トレンチのようなダイサイズのトレンチは、完全な材料収縮を有すると予測されるべきである。
【００６１】
本出願人は、段差１５に隣接する大きなオープン領域（トレンチ）が０．５のＡＲを有するとき、収縮が補償されても硬化後トポグラフィ１４ａ上に第１ディップ１８が形成されるだろうと見出した。段差１５のエッジは、増加した成形可能材料の体積が、収縮を補償するために加えられたとしても、ｎｍスケールの平坦性が得られないようにする。場合によっては、小さなバンプが、ディップの隣にある硬化後トポグラフィ１４ａにも形成されうる。一実施形態では、複数のトレンチのうちの基板トレンチは、トレンチ幅が第１閾値より大きい場合、ディップ形成基準を満たすとみなしてもよい。第１閾値は、隣接する段差に対するアスペクト比、および／または、吐出された成形可能材料の材料特性の関数であってもよい。
【００６２】
本出願人は、硬化後トポグラフィ１４ａのプロファイルの解析モデルで、硬化後トポグラフィ１４ａ上の基板段差１５の影響を理解することが有用であることを見出した。例えば、一般化されたヘヴィサイド階段関数θ（−ｘ）が、式（５）で表されるように、段差プロファイルｆ2を説明するために用いられうる。
【００６３】
【数５】
2019051507.tif 000008
【００６４】
一方、液状の成形可能材料膜の厚さｈlrは、以下の式（６）で説明されうる。
【００６５】
【数６】
2019051507.tif 000009
【００６６】
本出願人は、ｆ1（ｘ）がスーパーストレート２の作業面８を正確に表すものであれば、連続微分係数を有する滑らかな変化関数に限定されるべきである一方、ヘヴィサイド関数の追加は、ｈlrが滑らかな変化関数でなくなることを意味することを見出した。硬化後トポグラフィ１４ａは、簡略化された式（８）によっても説明することができる式（７）で説明されるような関数ｆ3（ｘ）によって表されうる。
【００６７】
【数７】
2019051507.tif 000010
【００６８】
【数８】
2019051507.tif 000011
【００６９】
本出願人は、ほとんど平坦である硬化後トポグラフィ１４ａを作製することは可能であるが、硬化後トポグラフィ１４ａ上に幾つかの窪みおよびバンプが形成される領域が残っていることを見出した。本出願人は、これらの高さのばらつきが、段差高さｈfおよび収縮係数ｋsに比例する式８の第２項によって説明されることを見出した。
【００７０】
本出願人は、硬化後トポグラフィ１４ａにおけるこれらのばらつき（即ち、第１ディップ１８のようなディップおよびバンプ）を除去することによって平坦化効果（平坦性からの偏差）を向上させるため、または特定の高さ範囲内にするため、追加のプロセス工程が必要であると判断した。
【００７１】
一実施形態では、追加のプロセス工程（追加段階）は、図７Ｃに示すように、厚さｈlr0を有するように、硬化後トポグラフィ１４ａ上に液状の成形可能材料１２ｂの第２膜を均一に堆積することを含む。第２膜１２ｂが堆積された後、平坦なフィーチャのないスーパーストレート２ｂを第２膜１２ｂに接触させうる。代わりの実施形態では、平坦なフィーチャのないスーパーストレート２ｂを第２膜１２ｂに接触させ、次いで、第２膜１２ｂと接触させずに、第２膜１２ｂを実質的な平坦状態に緩和する。中間のプロセス工程（中間段階）とは対照的に、追加のプロセス工程では、第２膜１２を形成するために用いられる液状の成形可能材料は、基板３の下地パターンとは独立して、厚さが均一な膜として吐出される。液状の成形可能材料の拡散時間は、硬化後トポグラフィ１４ａ上の窪みおよびバンプを充填し平坦化するために、液状の成形可能材料の再分配を可能にするのに十分長くてもよい。追加のプロセス工程は、硬化後トポグラフィ１４ａにおける不完全性を平坦化するように、再流動する液状の成形可能材料に依存しうる。
【００７２】
液状の成形可能材料の拡散時間は、実質的に静止した状態（即ち、流れを停止する）を経て経時的に達成されるように十分長くすべきである。第１の例示的な実施形態では、拡散時間は６秒である。第２の例示的な実施形態では、拡散時間は１０秒である。第３の例示的な実施形態では、拡散時間は、６秒から１０秒の範囲内で調整可能に構成される。また、拡散時間は、１秒から１５秒の範囲内で調整可能に構成されてもよい。
【００７３】
平坦な表面を有する第２膜１２ｂを作製するように液状の成形可能材料が拡がった後、図７Ｄに示すように、第２の硬化した成形可能材料１４ｂを作製するように第２膜１２ｂが硬化される。一実施形態では、第２の硬化した成形可能材料は、ディップ１８ｂおよび／またはバンプが観測可能な幾つかのフィーチャ境界領域を除いて、ほとんど平坦である。本出願人は、追加のプロセス工程がトポグラフィのばらつきを低減可能であることを観測した。一実施形態では、ディップ１８ｂは、３ｎｍ以下であってもよい。
【００７４】
プロセス
一実施形態は、図９Ａに示すプロセス９００であってもよく、それは、２つの順次的な成形可能材料層インプリントとして説明可能である。
【００７５】
プロセス９００の第１工程９０２は、目標パターンを用いて、吐出された成形可能材料の体積が、平坦化されるべきパターンに要求される体積と一致するように吐出することを含む。成形可能材料は、液滴１１として吐出されうる。その液滴パターンは、充填率および収縮係数ｋsを反映してもよい。
【００７６】
プロセス９００の第２工程９０４は、スーパーストレート２を成形可能材料の液滴１１に接触させて、成形可能材料膜１２を形成させることを含む。第３工程９０６は、スーパーストレート２を成形可能材料膜１２に接触させたまま、成形可能材料膜１２を固化させることを含む。成形可能材料膜１２は、化学放射線、圧力、化学暴露、熱のうち１以上を用いて固化されうる。第４工程９０８において、スーパーストレート２が、硬化した成形可能材料１４から剥離される。硬化後、平坦化はまだ理想的ではない。収縮が不均一であるため、溝（例えば第１ディップ１８）が硬化後トポグラフィ内に形成される。収縮パターンは、基板３の下地パターンを反映する（パターン自体、そのエッチング深さ、成形可能材料特性、および成形可能材料分布に依存する）。
【００７７】
工程９１０において、成形可能材料は、予め選択された均一な厚さで、硬化した成形可能材料１４上に吐出される。この予め選択された厚さは、第１ディップ高さ１８によって決定される。それは、ディップより厚くなるべきである。予め選択された厚さは、液状の成形可能材料が再流する能力によっても決定される。例えば、１０ｎｍ深さのディップの場合、２４ｎｍ厚の均一な膜が選択された。一実施形態では、液状の成形可能材料の予め選択された厚さは、ディップ高さの少なくとも１．１倍である。予め選択された厚さの上限は、プロセス９００の後に実行される後続のプロセスによって制限される。上述したように、溝の深さは、収縮係数およびパターンにおける段差の高さの関数である。しかし、全ての段差でこれらの溝が形成されるわけではない。上に列挙したディップ形成基準を満たす段差のみが、硬化後トポグラフィ１４ａにおけるこれらのアーチファクトを形成させるであろう。吐出工程９１０は、吐出工程９０２とは異なる。吐出工程９０２において、成形可能材料の体積は、基板３にわたって変化し、下地パターンに依存する。一方、吐出工程９１０において、単位表面積当たりの成形可能材料の体積は、基板３にわたって変化しない。基板３の下地パターンは、第２膜１２ｂの厚さに影響を及ぼす。前の工程の後に作製された成形可能材料の溝に充填するための再分配を可能にすべき成形可能材料の十分な時間があるべきである。工程９１２において、第２膜１２ｂが硬化される。第２膜１２ｂは、化学放射線、圧力、化学暴露、ガス暴露、熱のうち１以上を用いて固化されうる。第２膜１２ｂは、硬化され、層１４より高い平坦化効率を有する第２の硬化した成形可能材料を形成する。代わりの実施形態では、第２膜１２ｂは、硬化され、スーパーストレートに接触され、第２膜１２ｂがスーパーストレートの形状になるように硬化される。
【００７８】
代わりのプロセス
上述したプロセスにより、高い平坦化効率を有する硬化した成形可能膜１４ｂが得られる。本出願人は、後続のプロセスが、上述のプロセス９００で製造された硬化した成形可能膜１４ｂの平坦化効率を低下可能であることを見出した。例えば、硬化した成形可能膜１４ｂを加熱することにより、平坦化効率を低下させることができる。例えば、後続のプロセスは、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）ハードマスクの化学気相蒸着（ＣＶＤ）、またはスピン・オン・ガラス・ハードマスクのスピン・オン・デポジットを含むことができる。硬化した成形可能膜は、新しい上面の平坦性に影響を及ぼす不均一な物質で収縮することがある。本出願人は、この問題が、図９Ｂに示す代わりの実施形態において対処可能であることを見出した。図９Ｂは、工程９０８の後および工程９１０の前に、硬化した成形可能材料１４をベーキングする工程９１４を含むことを除いて、方法９００と実質的に同様の方法９００ｂの図である。
【００７９】
本出願人は、方法９００ｂが、熱収縮に対して耐性のあるパターン基板の上部に平坦な表面を達成可能であることを見出した。方法９００ｂは、最後の最上層を除く各剥離工程の後、硬化した成形可能材料１４をベーキングする工程９１４を行うことによってこのタスクを成し遂げる。代わりの実施形態では、最後の最上層も、後続のプロセスの前に戻る。プロセス９００ｂは、工程９０２−９１０の平坦化およびベーキングから成るサイクルで実行されうる。ベーキング温度は、加熱が行われる以下の後続のプロセス工程によって決定されてもよい。一実施形態では、ベーキング温度は、以下の後続のプロセスによって達成される最高温度より高い又は同じである。代わりの実施形態では、吐出工程９１０において硬化した成形可能膜１４ｂの後、加熱工程の後に生じる追加の収縮を補償するように、単位表面積当たりの成形可能材料の体積が基板にわたって変化する。
【００８０】
最終的なベーキング工程は、顧客が特定のプロセス工程中に意図せずに又は意図的に実施されることがあるため、上部レジスト層は、ベーキングされないことがある。最上層レジストは、必要であれば、上記の方法でベーキングすることができる。
【００８１】
実験結果
本出願人は、様々なフィーチャを有する基板上のプロセス９００の結果を解析した。解析したフィーチャは、幾つかのデューティサイクル、または、幾つかのライン幅に対するスペース幅の比率を有する周期的に交互のラインアンドスペースを含む。以下は、〜１０６−１０７ｎｍのエッチング深さ、および以下のスペース＿ライン（μｍ）のフィーチャを有するスペース−ラインフィーチャの例である、０．１８＿０．１８、０．２５＿０．２５、０．５＿０．５、１＿１、３＿１、５＿１、１００＿１、２＿２、１０＿９０、５０＿５０、９０＿１０。図１０Ａは、平坦化前、中間段階後、および追加段階後の、これらの異なるスペース・ライン組み合わせの計測された段差サイズを示す。中間段階後では、計測された段差サイズは、６．３８ｎｍ−８．７５ｎｍであった。追加段階後では、計測された段差サイズは、４．１４ｎｍ−５．６８ｎｍであった。
【００８２】
図１０Ｂは、３０ｎｍラインの単一平坦化のＳＥＭ顕微鏡写真である。図１０Ｃは、７５０ｎｍラインの単一平坦化のＳＥＭ顕微鏡写真である。図１０Ｄは、密集および準密集ラインの組み合わせの単一平坦化のＳＥＭ顕微鏡写真である。図１０Ｅは、中間段階および追加段階の後の、５０（μｍ）＿５０（μｍ）スペース−ラインパターンにおける全高ラインとトレンチとの間の１０７ｎｍ高さのトポグラフィ段差のＳＥＭ顕微鏡写真である。
【００８３】
このプロセスは、不要なトポグラフィを形成する任意の下地の膜スタック（積層膜）に適用されうる。この膜スタックは、シリコン、酸化シリコン（ＳｉＯ２）などを含む任意のタイプの基板上に形成することができる。膜スタックの一例は、スピン−オン−カーボン（ＳＯＣ）最上層を有するスタックである。ＳＯＣは、任意のリソグラフィ工程の前に、下地パターンの不要なトポグラフィを部分的に平坦化するために産業界で使用される。ＳＯＣ平坦化技術は理想的ではないため、その後に、上述した平坦化技術が用いられ、平坦化の要求レベルを達成する。ＳＯＣ層は、上述した平坦化プロセスの上部の上に堆積されてもよい。代わりの実施形態では、工程９１０と９１２との間において、スーパーストレートが第２材料に接触される。以下では、スピン−オン−カーボン（ＳＯＣ）層の上部の上のプロセス９００について説明する。
【００８４】
図１０Ｆは、密集パターン上にスピン−オン−カーボン（ＳＯＣ）を用いた単一平坦化層のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図１０Ｇは、分離トレンチ上にＳＯＣを用いた同じ単一平坦化層のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。そのトレンチの上に「ディッシュ」プロファイルが形成される。図１０Ｆにおいて、密集パターンでは、分離トレンチよりもＡＲが高く、図１０Ｇにおいて、平坦化層は、平坦化を維持する一方、分離トレンチにわたって平坦化層が浸す。
【００８５】
図１０Ｈは、任意の平坦化の前、ＳＯＣ平坦化の後、ＳＯＣ平坦化の上部の上に行われた第１スーパーストレート平坦化の後、および、第１基板平坦化の上部の上へのプロセス９００の後の異なるスペース・ライン組み合わせの計測された段差サイズを示す。ＳＯＣ平坦化の後、計測された段差サイズは、３２．７ｎｍ−７０．１ｎｍであった。ＳＯＣは、ライン−スペースパターンの１：１デューティサイクルを有する０．２５ミクロンより小さいフィーチャにわたる、より良好な平坦化を示す。中間段階がＳＯＣ平坦化の上部の上に行われた後では、計測された段差サイズは、１．９５ｎｍ−７ｎｍであった。追加段階の後では、段差サイズは、０．５１６ｎｍ−３．１５ｎｍであった。トポグラフィばらつきのこの範囲は、非ＳＯＣ被覆基板膜スタックの平坦化を比較して改善されたものである。
【００８６】
図１０Ｉは、ベーキングを含むダブル平坦化プロセスにおける様々な工程後のトポグラフィの図である。図１０Ｉにおける黒い実線は、上に形成された２μｍライン・スペース格子を有する基板のＡＦＭ断面図を示す。図１０Ｉにおける黒い点線は、高さばらつきが〜７．５ｎｍである硬化した第１材料プロファイルを示す。図１０Ｉにおけるグレーの点線は、２００℃で６０秒間ベーキングした後の硬化した第１材料プロファイルを示す。熱収縮のため、表面プロファイルの高さばらつきは、〜１２ｎｍに増加する。
【００８７】
図１０Ｉにおける黒い破線は、ベーキング層の上部の上の第２硬化層を示す。表面の高さばらつきが〜１．３ｎｍに減少し、ＵＶ収縮によって引き起こされることが分かる。グレーの破線５は、高さばらつきを〜１．６ｎｍに増加させる、第２層を２００℃で６０秒間ベーキングした後の表面プロファイルを示す。
【００８８】
更なる平坦化が要求される場合、コーティング（塗布）、硬化、およびベーキングのサイクルが繰り返されうる。図１０Ｉの黒い一点鎖線は、２４ｎｍの平均膜厚で適用および硬化される第３コーティングを示す。トータルの表面高さばらつきは、約０．４ｎｍである。図１０Ｉのグレーの一点鎖線は、２００℃で６０秒間の第３ベーキングの後の表面プロファイルを示す。トータルの表面高さばらつきは約０．５ｎｍである。
【００８９】
各平坦化後にベーキングを使用する利点は、レジスト厚が熱的に設定され、他の加熱サイクルの後も変化しないことである。これは、平坦化膜の後続の加熱を必要とするプロセスにおける熱収縮の寄与を最小にする。
【００９０】
図１０Ｊは、以下のフィーチャの組み合わせを含むテストパターンについての様々な平坦化プロセスの結果の図である、０．１８／０．１８μｍ、０．２５／０．２５μｍ、０．５／０．５μｍ、１／１μｍ、２／２μｍ、５０／５０／μｍの５０％デューティサイクルを有するスペース／ライン格子、および、３／１μｍ、５／１μｍ、５０／１μｍ、１０／９０μｍ、９０／１０μｍの様々なデューティサイクルを有するスペース／ライン格子。図１０Jの点線は、観測された様々なフィーチャにわたる最大高さばらつきの図であり、〜１３ｎｍ表面高さばらつきが、より大きな格子について観測される。
【００９１】
平坦化プロセス後に使用されうるプロセスの以下の例は、２００℃での酸化シリコン堆積プロセス、２５０℃でのベーキングに続くＳＯＧ（スピン・オン・グラス）材料のスピンオン適用、および／または、４００℃もの高い温度を必要とする他のプロセスである。
【００９２】
図１０Ｊの点線は、パターン基板が単一層で平坦化され、２００℃で６０秒間ベーキングされた後の表面高さばらつきを示す。本出願人は、平坦化層がパターンにわたって不均一に収縮することを見出した。平坦化層は、レジスト膜厚に比例して収縮する。本出願人は、パターンにおける大きなオープン空間が、収縮する膜の一部が薄くなるにつれて、細いライン上の領域よりも収縮することを見出した。図１０Ｊの実線は、２００℃で６０秒間のベーキングを２回行った単一平坦化層の図である。
【００９３】
本出願人は、平坦化工程の間にベーキング工程を有する複数（少なくとも２つ）の平坦化工程で、収縮に対処しうることを見出した。この場合、平坦化工程の各々は、スーパーストレートが平坦化材料に接触している間に固化される平坦化材料に接触するスーパーストレートを利用する。図１０Ｋは、平坦化プロセスの様々な段階における表面高さばらつきを示す。図１０Ｋの破線は、単一平坦化プロセスの後の表面高さばらつきを示す。図１０Ｋの点線は、単一平坦化層が２００℃で６０秒間ベーキングされた後に表面高さばらつきがどのように増加するのかを示す。黒い実線は、第２平坦化工程がベーキング工程の後に行われた後に、表面高さばらつきがどのように大幅に低減されうるのかを示している。
【００９４】
図１０Ｌは、ベーキングおよび第３平坦化工程の後の表面高さばらつきの図である。図１０Ｌの破線は、第２ベーキング工程が第２平坦化工程の後に行われた後の高さばらつきを説明する。表面高さばらつきが増加する一方、単一平坦化プロセスにわたって依然として著しい改善がある。図１０Ｌの点線は、第２層がベーキングされた後に適用される第３平坦化層の表面高さばらつきを示し、これは、全てのフィーチャタイプにわたって非常に低い表面高さばらつきである。
【００９５】
一実施形態では、ベーキング温度は、後続のプロセス工程で行われるであろう温度より高く設定されうる。例えば後続のプロセス工程が２５０℃プロセスを使用する場合、中間ベーキング工程は、３５０℃で行われうる。本出願人は、中間ベーキング温度が、平坦で熱的に安定な基板を生成するであろう後続のプロセス温度より高い又は同じであるべきであることを見出した。
【００９６】
図１０Ｍは、第１および第２平坦化サイクルの後の平坦化効果（ＰＥ）の図である。平坦化、ベーキングおよび第２平坦化を含む第１平坦化サイクルの後では、図１０Ｍの点線で示すように、大きなフィーチャサイズばらつきにわたって９７％より高いＰＥを得た。第２ベーキングおよび第３平坦化工程の第２処理サイクルは、図１０Ｍの実線で示すように、大きなフィーチャサイズにわたって９９％より高いＰＥを示す。
【００９７】
インプリントタイプ平坦化ツールは、ＣＭＯＳロジック、マイクロプロセッサ、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＤＲＡＭメモリ、ＭＲＡＭ、３Ｄクロスポイントメモリ、Ｒｅ−ＲＡＭ、Ｆｅ−ＲＡＭ、ＳＴＴ−ＲＡＭ、オプトエレクトロニクス、および製造プロセスの一部として平坦化が使用される他のデバイスなど、基板上にデバイスを製造するために使用されうる。
【００９８】
他の基板材料は、限られるものではないが、ガラス、溶融シリカ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、サファイア、ＡｌＴｉＣ、および当該分野で周知の他の基板を含みうる。これらの基板上に製造されるデバイスは、パターン化されたメディア、電界効果トランジスタデバイス、ヘテロ構造電界効果トランジスタ、発光ダイオード、読み取り／書き込みヘッド等を含む。
【００９９】
様々な態様の更なる変更および代替の実施形態は、この説明を考慮すれば当業者には明らかになるであろう。よって、この説明は、例示的なものとして解釈されるべきである。本明細書に示され記載された形態は、実施形態の例として解釈されるべきであることを理解されたい。本明細書に図示および説明されたものの代わりに要素および材料を使用してもよく、部品およびプロセスを逆にしてもよく、特定の特徴を独立して利用してもよく、全ての本明細書の恩恵を受けて当業者に明らかになるであろう。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１０Ｉ】
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【図１０Ｊ】
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【図１０Ｋ】
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【図１０Ｌ】
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【図１０Ｍ】
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