(57)【要約】  半導体ワークピース用チャックは、熱ペデスタル上に集積された抵抗性加熱部品及び静電バイポーラチャック部品を特徴とする。これらの集積加熱部品及びチャック部品は、ウェーハの平坦性、及び、ワークピースとチャックの間に熱ガスを収容する下地ギャップの均一性を維持する。本発明の一実施形態では、ラミネートされたＫａｐｔｏｎウェーハヒータがウェーハの下方の熱表面の上部に取り付けられる。ウェーハを導電体に接触させる必要なく、チャックとウェーハの間にチャック力を生成するために、少なくとも二つの電圧ゾーンがヒータ内で分離される。これらの電圧ゾーンは、個別の導電部品を使用することによって、また、抵抗性加熱部品を含むゾーンにＤＣバイアスを印可することによって作成可能である。【選択図】  図６Ｂ
2008537357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電材料を含む上部表面と、
前記上部表面の上方に高さを延長する複数の突出オフセット構造と、
前記誘電材料内に埋め込まれており、電圧源の反対極と電気的に接続するように構成された少なくとも二つの電極と、
誘電体によって前記電極から分離されており、第２の電圧源と電気的に接続するように構成された抵抗性加熱部品と、
を備える半導体ワークピースチャック。
【請求項２】
前記電極が銅を含む、請求項１に記載のチャック。
【請求項３】
前記加熱部品がＩＮＣＯＮＥＬ（商標）を含む、請求項１に記載のチャック。
【請求項４】
前記チャックが約３００ｍｍの直径を有し、前記突出スタンドオフ構造が約１７個存在する、請求項１に記載のチャック。
【請求項５】
前記突出スタンドオフ構造の高さが約１００μｍ以下である、請求項１に記載のチャック。
【請求項６】
周辺領域を更に備え、該周辺領域が追加の加熱部品を含む、請求項１に記載のチャック。
【請求項７】
半導体ワークピースを処理するための装置であって、
熱ペデスタルを収納する壁を有する処理チャンバであって、該熱ペデスタルが循環熱伝達流体を流すためのチャネルを有する該処理チャンバと、
前記熱ペデスタル上に配置されるように構成されたチャックであって、
誘電材料を含む上部表面と、
前記上部表面の上方に高さを延長する複数の突出オフセット構造と、
前記誘電材料内に埋め込まれており、電圧源の反対極と電気的に接続するように構成された複数の電極と、
誘電体によって前記電極から分離されており、第２の電圧源と電気的に接続するように構成された抵抗性加熱部品と、
を有する該チャックと、
前記チャックの上部表面の上に配置された温度センサと、
を備える装置。
【請求項８】
前記電極が銅を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記加熱部品がＩＮＣＯＮＥＬ（商標）を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記チャックが約３００ｍｍの直径を有し、前記突出スタンドオフ構造が約１７個存在する、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記突出スタンドオフ構造の高さが約１００μｍ以下である、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記チャックが周辺領域を更に備え、該周辺領域が追加の加熱部品を有する、請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
前記処理チャンバが、レジスト処理ツール用の焼成モジュールを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１４】
前記熱伝達流体が、水、空気、及びヘリウムからなる群より選択される、請求項７に記載の装置。
【請求項１５】
半導体ワークピースを処理する方法であって、
チャックの誘電材料の上部表面から突出する複数の突出スタンドオフ構造上に半導体ワークピースを配置することと、
前記誘電材料に埋め込まれている１対のバイポーラ電極に第１の電位差を与えて、前記ワークピースと前記チャックの間にチャック引力を生成することと、
前記チャック内の抵抗性加熱部品に第２の電位差を与えて、前記ワークピースを加熱することと、
前記ワークピースの温度を検知することと、
目標温度が検知された場合に、前記第２の電位差を与えることを停止することと、
を含む方法。
【請求項１６】
チャネルを画成する熱ペデスタル上に前記チャックを配置することと、
前記ワークピースを前記チャック上に配置する前に、前記チャネルを介して熱制御流体を循環させて、前記チャックの温度を安定させることと、
前記ワークピースを前記チャック上に配置する際に、前記チャネルを介した前記熱制御流体の循環を停止させることと、
を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記熱制御流体を循環させることは、水、空気、及びヘリウムのうちの少なくとも一つを循環させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記半導体ワークピースを配置することは、レジスト層を含む前記半導体ワークピースを配置することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記ワークピースを加熱することは、ポストＢＡＲＣ焼成工程、ポストＰＲ焼成工程、及びポスト露光焼成（ＰＥＢ）工程のうちの一つを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ワークピースが、前記チャックの上部表面から約１００μｍ以下の距離で、前記突出スタンドオフ構造によって支持されている、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本非仮特許出願は、２００５年４月２１日に出願された米国仮特許出願第６０／６７４，１５５号の優先権を請求するものであり、当該米国仮特許出願を、あらゆる目的で本明細書において参照することにより援用するものである。
【発明の背景】
【０００２】
[0002]本発明は、広く半導体処理装置の分野に関するものである。より詳細には、本発明は、半導体処理シーケンスにおいて半導体ワークピースをチャック及び加熱する方法及び装置に関するものである。
【０００３】
[0003]半導体デバイスの形状は、当該デバイスが数十年前に初めて導入されて以来、大幅に縮小してきた。デバイスの形状がより高密度になってきたために、デバイスの素子間の間隔が減少してきている。半導体リソグラフィシステムを使用して達成される最小線幅は、限界寸法（ＣＤ）と称されることもあるものであり、時間の経過と共に減少してきている。
【０００４】
[0004]リソグラフィ又はフォトリソグラフィは、一般的には、マスク層と半導体基板との間でパターンを転写するためのプロセスを指している。半導体デバイス製作用のリソグラフィプロセスでは、シリコン基板はクラスターツールにおいて、フォトレジストと称される感光性材料によって均一にコーティングされる。スキャナ／ステッパーツールが、フォトレジストをある形態の電磁放射に選択的に晒して、基板表面に形成すべき集積回路（ＩＣ）デバイスの個々の層に対応する回路パターンを生成する。一般的に、フォトレジスト膜は、入射光の一部を優先的にブロックするマスク層を使用して、選択的に露光される。入射光に晒されるフォトレジストの一部の溶解度は、利用されるフォトレジストタイプに応じて、増加又は減少する。現像ステップは、フォトレジスト膜の溶解度が増加した領域を溶解して、露光プロセスで使用されたマスク層に対応するパターン付きのフォトレジスト層を生成する。
【０００５】
[0005]パターンを半導体基板上に現像する精度は、基板上のＣＤに影響を与え、デバイス性能に影響を与えることがある。過度の現像によって、線幅が増加することがあるのに対して、現像の不足によって、フォトレジスト層の一部が要求通りには除去されないことがある。
【０００６】
[0006]上記のレジスト処理中には、ワークピースを加熱及び冷却することが必要なことがある。このような加熱及び冷却は、一般的に、ワークピースの裏側を熱ガスに接触させることによって達成される。具体的には、従来のツールは、少なくとも約１００μｍの高さを有するスペーサ又はスタンドオフによってウェーハと下地熱基板との間のギャップを維持しており、ガスがこのギャップ内に存在している。この手法によれば、重力及び熱ストレスによって、ウェーハの平坦性と熱基板に対するウェーハの平行性が決定される。
【０００７】
[0007]しかしながら、重力及び熱ストレスのみに依存してウェーハの平坦性を決定することでは、ワークピースの面積全体の温度の均一な制御を確保するには不適切である。具体的には、ワークピースと下地熱基板間の距離の小さなばらつきによって、比較的大きな温度不均一性が、温／冷又は冷／温遷移中に存在し得る。このような温度不均一性は、レジスト処理の望ましくないばらつきをもたらし、同一ワークピース上に製作される能動電気デバイスの構造及び動作の一貫性に影響を与えることがある。
【０００８】
[0008]従って、当分野では、処理中に半導体ワークピースを取り扱うためのシステム及び方法の改良の必要性がある。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]本発明は、半導体処理装置の分野に関する技術を提供する。より詳細には、本発明は、半導体ワークピースをチャック及び加熱する方法及び装置に関するものである。単なる例ではあるが、本方法及び装置は、レジスト材料を用いた処理中に半導体ワークピースを加熱することに適用される。しかしながら、本発明はより広範囲の用途を有していることが認識されるであろう。
【００１０】
[0010]本発明に係る半導体ワークピース用の装置の実施形態は、熱ペデスタル上の集積抵抗性加熱部品及び静電チャック部品を特徴とする。これらの集積加熱部品及びチャック部品はウェーハの平坦性を維持し、ワークピースとチャックの間に熱ガスを収容する下地ギャップの均一性を維持する。本発明の一実施形態によれば、ラミネートＫａｐｔｏｎウェーハヒータが、ウェーハの下方の熱表面の上部に取り付けられる。ウェーハを導電体に接触させずにヒータ部品とウェーハの間のチャック力を生成するために、少なくとも二つの電圧ゾーンがヒータ内で分離される。これらの電圧ゾーンは個別の導電部品を使用することによって、また、抵抗性加熱部品を含むゾーンにＤＣバイアスを印加することによって生成可能である。
【００１１】
[0011]本発明に係る半導体ワークピースチャックの実施形態は、誘電材料を含む上部表面と、上部表面の上方に高さを延長する延びる複数の突出オフセット構造と、を備えている。少なくとも二つの電極が誘電材料内に埋め込まれており、少なくとも二つの電極は、電圧源の反対極と電気的に接続するように構成されている。チャックは更に、誘電体によって電極から分離された抵抗性加熱部品を有しており、抵抗性加熱部品は第２の電圧源と電気的に接続するように構成されている。
【００１２】
[0012]半導体ワークピースを処理する本発明の装置の実施形態は、熱ペデスタルを収容する壁を有する処理チャンバを備えており、熱ペデスタルは循環熱伝達流体を流すためのチャネルを有している。チャックは、熱ペデスタル上に配置されるように構成されている。チャックは、誘電材料を含む上部表面と、上部表面から上方に高さを延長する複数の突出オフセット構造と、誘電材料に埋め込まれており、且つ、電圧源の反対極と電気的に接続するように構成された複数の電極と、を備えている。抵抗性加熱部品が、誘電体によって電極から分離されており、抵抗性加熱部品は、第２の電圧源と電気的に接続するように構成されている。温度センサが、チャック上部表面の上に配置されている。
【００１３】
[0013]半導体ワークピースを処理する本発明の方法の実施形態は、チャックの誘電材料の上部表面から突出する複数の突出スタンドオフ構造上に半導体ワークピースを配置することを含む。第１の電位差を誘電材料に埋め込まれている１対のバイポーラ電極に与えて、ワークピースとチャックの間にチャック引力を生成する。第２の電位差をチャック内の抵抗性加熱部品に印加して、ワークピースを加熱する。ワークピースの温度を検知して、第２の電位差の印加を、目標温度が検知された場合に停止する。
【００１４】
[0014]本発明のこれら及び他の実施形態を、多数の本発明の利点及び特徴と共に、以下の説明及び添付の図面を用いて、より詳細に説明する。
【発明の詳細な説明】
【００１５】
[0024]本発明は、半導体処理機器の分野に関する技術を提供する。本発明に係る特定の一実施形態は、半導体ワークピースを、レジスト材料を用いて処理することに関するものである。単なる例として、本方法及び装置は、レジストを用いて半導体ワークピースを処理することに適用される。しかしながら、本発明はより広範囲の用途を有することが認識されるであろう。
【００１６】
[0025]図１は、トラックリソグラフィツール１０の一実施形態の平面図である。このトラックリソグラフィツール１０には、本発明の現像終点検出システムを使用し得る。トラックリソグラフィ１０の一実施形態は、図１に示すように、フロントエンドモジュール５０（ファクトリインタフェースと称されることもある）と、中央モジュール１５０と、リアモジュール１９０（スキャナインタフェースと称されることもある）と、を備えている。フロントエンドモジュール５０は、概して、一つ以上のポッドアセンブリ、即ちＦＯＵＰ１０５（例えば、アイテム１０５Ａ〜Ｄ）と、フロントエンドロボット１０８と、フロントエンド処理ラック５２と、を有している。中央モジュール１５０は、概して、第１の中央処理ラック１５２と、第２の中央処理ラック１５４と、中央ロボット１０７と、を有している。リアモジュール１９０は、概して、リア処理ラック１９２と、バックエンドロボット１０９と、を有している。一実施形態では、トラックリソグラフィツール１０は、フロントエンド処理ラック５２の処理モジュールにアクセスするようになっているフロントエンドロボット１０８と、フロントエンド処理ラック５２、第１の中央処理ラック１５２と、第２の中央処理ラック１５４及び／又はリア処理ラック１９２の処理モジュールにアクセスするようになっている中央ロボット１０７と、リア処理ラック１９２の処理モジュールにアクセスし、場合によっては基板をステッパー／スキャナ５に対して交換するようになっているバックエンドロボット１０９と、を備えている。一実施形態では、シャトルロボットが、一つ以上の処理ラック（例えば、フロントエンド処理ラック５２、第１の中央処理ラック１５２など）に保有されている二つ以上の隣接する処理モジュール間で基板を転送するようになっている。一実施形態では、フロントエンドエンクロージャ１０４を使用して、フロントエンドロボット１０８の周辺、及び、ポッドアセンブリ１０５とフロントエンド処理ラック５２の間の環境を制御している。
【００１７】
[0026]図１はまた、本発明の諸態様に見られる可能なプロセスチャンバの構成の更なる詳細を含んでいる。例えば、フロントエンドモジュール５０は、概して、一つ以上のポッドアセンブリ、即ちＦＯＵＰ１０５と、フロントエンドロボット１０８と、フロントエンド処理ラック５２と、を有している。一つ以上のポッドアセンブリ１０５は、概して、トラックリソグラフィツール１０で処理すべき一つ以上の基板「Ｗ」、即ちウェーハを収容し得る一つ以上のカセット１０６を受容するようになっている。フロントエンド処理ラック５２は、複数の処理モジュール（例えば、焼成プレート９０、冷却プレート８０など）を有しており、これら処理モジュールは、基板処理シーケンスに見られる種々の処理ステップを実行するようになっている。一実施形態では、フロントエンドロボット１０８は、ポッドアセンブリ１０５に搭載されているカセットとフロントエンド処理ラック５２に保有されている一つ以上の処理モジュールとの間で基板を転送するようになっている。
【００１８】
[0027]中央モジュール１５０は、概して、中央ロボット１０７と、第１の中央処理ラック１５２と、第２の中央処理ラック１５４と、を有している。第１の中央処理ラック１５２及び第２の中央処理ラック１５４は、種々の処理モジュール（例えば、共用供給器付き塗布器／現像器モジュール３７０、焼成モジュール９０、冷却プレート８０など）を有しており、これらモジュールは、基板処理シーケンスに見られる種々の処理ステップを実行するようになっている。一実施形態では、中央ロボット１０７は、フロントエンド処理ラック５２、第１の中央処理ラック１５２、第２の中央処理ラック１５４、及び／又はリア処理ラック１９２の間で基板を転送するようになっている。一態様では、中央ロボット１０７は、中央モジュール１５０の第１の中央処理ラック１５２と第２の中央処理ラック１５４の間の中央位置に設けられている。
【００１９】
[0028]リアモジュール１９０は、概して、リアロボット１０９及びリア処理ラック１９２を有している。リア処理ラック１９２は、概して、複数の処理モジュール（例えば、塗布器／現像器モジュール６０、焼成モジュール９０、冷却プレート８０など）を有しており、これらモジュールは、基板処理シーケンスに見られる種々の処理ステップを実行するようになっている。一実施形態では、リアロボット１０９は、リア処理ラック１９０とステッパー／スキャナ５の間で基板を転送するようになっている。ステッパー／スキャナ５は、カリフォルニア州サンノゼにあるＣａｎｏｎ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．、カリフォルニ州ベルモントにあるＮｉｋｏｎ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｃ．又はアリゾナ州テンペにあるＡＳＭＬ  ＵＳ，Ｉｎｃ．から購入可能であり、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用されているリソグラフィック投影装置である。スキャナ／ステッパーツール５は、クラスターツールにおける基板上に堆積された感光性材料（レジスト）をある形態の電磁放射に晒して、基板表面に形成すべき集積回路（ＩＣ）デバイスの個々の層に対応する回路パターンを生成する。
【００２０】
[0029]一実施形態では、システムコントローラ１０１を使用して、クラスターツール１０で実行されるプロセス及びコンポーネントの全てを制御する。コントローラ１０１は、概して、ステッパー／スキャナ５と通信し、クラスターツール１１０で実行されるプロセスの状態を監視及び制御するようになっており、全での基板処理シーケンスの全状態を制御するようになっている。コントローラ１０１は、通常マイクロプロセッサ型のコントローラであり、ユーザー及び／又は処理チャンバの種々のセンサからの入力を受信し、コントローラのメモリに保有されている種々の入力及びソフトウェア命令に従って処理チャンバコンポーネントを適切に制御するように構成されている。コントローラ１０１は、概して、種々のプログラムを保有し、このプログラムを処理し、必要に応じてこのプログラムを実行するために、コントローラによって利用されるメモリ及びＣＰＵ（図示せず）を有している。メモリ（図示せず）はＣＰＵに接続されており、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、若しくは、任意の他の形態のローカル又はリモートのディジタル記憶装置のような一つ以上の容易に入手可能なメモリであってもよい。ソフトウェア命令及びデータは、ＣＰＵに命令するために、コード化され、メモリ内に記憶することができる。また、サポート回路（図示せず）が、従来の方法でプロセッサをサポートするためにＣＰＵに接続されている。サポート回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステム、及び、当分野で既知の全てのものを含んでいてもよい。コントローラ１０１によって読み取り可能なプログラム（又はコンピュータ命令）は、どのタスクが（複数の）処理チャンバで実行可能であるかを決定する。好ましくは、プログラムは、コントローラ１０１によって読み取り可能なソフトウェアであり、定義されたルール及び入力データに基づいてプロセスを監視及び制御するための命令を含む。
【００２１】
[0030]図１は、更に、第２の中央処理ラック１５４に搭載されている共用供給器付き塗布器／現像器モジュール３７０を示している。このモジュールは、フォトレジストコーティングステップ又は現像ステップを、プロセスチャンバ１１０及び１１１の双方において実行するようになっていてもよい。この構成は、二つのプロセスチャンバ１１０及び１１１に見られる共通コンポーネントのうちの幾つかを共有することによって、システムのコスト、複雑さ、及びツールの設置面積を削減することができるので、好都合である。図１に示すように、且つ、より詳細に後述するように、二つのスピンチャック１３０及び１３１が、それぞれ、処理チャンバ１１０及び１１１に提供されている。共有中央流体供給バンク１１２が、二つの処理チャンバの間に設けられており、供給アームアセンブリ１１８が、中央流体供給バンクからノズルを選択して、双方のスピンチャックに供することができる。図１に示したような中央ロボット１０７は、処理チャンバ１１０及び１１の双方に独立してアクセス可能である。
【００２２】
[0031]図２は、本発明の具体的な実施形態に係る現像終点検出システムの概略図である。本発明の実施形態によって提供される現像終点検出システムは、概して、塗布器／現像器モジュール６０内、又は、共用供給器付き塗布器／現像器モジュール３７０内に提供されている。後述するように、本発明に係る現像終点検出システムの部品は、現像器モジュール内において基板の平面の上方の適切な箇所に設けられている。単なる例ではあるが、特定の実施形態では、光学部品は、プロセスモジュール又はチャンバの対向する上方の角に搭載されている。勿論、当業者であれば、多くの変形、修正、及び代替例を認識するであろう。
【００２３】
[0032]当業者には明らかであるように、例えば、外部ソースによって発生された光放射が、現像器モジュールや、終点検出測定を行なう他のチャンバに、光ファイバケーブルを介して伝達されるように、本発明に係るシステムの全部品が現像器モジュールやチャンバ内に配置される必要はない。加えて、基準測定に関してより詳細に後述するように、本発明の実施形態によって提供される現像終検出システムは、塗布／現像モジュール以外のプロセスチャンバに収容されていてもよい。さらに、特定の実施形態では本発明の方法及びシステムはリソグラフィック現像プロセスの環境に適用されているが、本発明はこの用途に制限されない。代替の実施形態では、他の現像プロセスが本発明の範囲に含まれている。
【００２４】
[0033]本発明の一実施形態の側面図を提供する図２に示すように、支持表面２１０が提供されており、基板２１２が当該支持表面に搭載されている。図１は、モジュール６０又は３７０に搭載されているように基板「Ｗ」を図示していないが、当業者は、基板は種々の処理段階で塗布／現像モジュール内にも配置されることを理解するであろう。通常、基板はある処理段階では半導体ウェーハである。一部の実施形態では、支持表面は、駆動機構（図示せず）に結合された静電チャックであり、当該駆動機構は、基板２１２を垂直に移動し、また、当該基板を回転するようになっている。代替の実施形態では、サポート表面２１０は真空チャックである。当業者であれば、多くの変形、修正、及び代替例を認識するであろう。
【００２５】
[0034]図２に示すように、基板２１２は、基板の表面に分散された多数のデバイス部材２１４を形成するよう、パターン化される。一般的に、デバイス部材は基板上に製作されるＩＣと関連している。当業者には既知であるように、ＩＣを製造するプロセスは１００以上のステップを含むことがあり、これらステップの多くはフォトリソグラフィプロセスである。従って、図２は単に基板の表面上の１グループのデバイス部材２１４を示しているが、この図は、多数の層が基板に既にパターン化されていることもある処理段階を示していることが理解される。加えて、多数の追加の層が更に基板表面にパターン化されてもよい。一般的に、基板上に製作されたＩＣに関連するデバイス部材はミクロン及びサブミクロン寸法であり、顕微鏡技術なしでは明確に解像されないので、図２は等縮尺にはなっていない。
【００２６】
[0035]光源２３０はビーム２３２を発生し、当該ビームは基板２１２の表面に向けられる。ビームは図２ではコリメートされているように示してあり、光学システム（図示せず）を一部の実施形態では使用して、基板の表面で所望の寸法のビームを提供する。一実施形態では、レーザー２３０から放射されたビームが投影される基板表面のエリアを検出エリア２３４として定義する。一実施形態では、検出エリアのサイズを変更又は制御して、検出信号に含まれるノイズの量を最小化する。検出信号の雑音は、処理中に検出エリアに見られるパターンの形状（トポロジー）のばらつきによって生成されることがある。従って、一実施形態では、ビームは、多数の異なるデバイス部材を露光するよう広げてコリメートされる。他の実施形態では、ビームは、ビーム２３２を使用して少数のデバイス部材を露光するよう、小径へと焦点調整されて、コリメートされる。勿論、選択する特定のビーム寸法は、種々の用途に依存する。
【００２７】
[0036]一般的には、光源２３０は波長可変の単一波長レーザーであるが、このことは本発明では必要とされていない。代替の実施形態では、光源は、出力波長及びスペクトル帯域幅に対して選択された放電ランプ又は他の狭帯域光源である。代替の実施形態では、光源２３０は、単一のマルチスペクトルビームを発生するよう光学的に結合された単一周波数レーザー源の群である。当業者であれば、多数の変形、修正及び代替例を認識するであろう。より詳細には後述するように、波長可変のソースを使用して順次に、又は一つ以上のレーザーを使用して同時に生成されるマルチスペクトルビームは、例えば、システム性能の向上を可能にする。
【００２８】
[0037]図２に示すように、現像剤パドル２１６は、基板の表面に図示してあり、デバイス部材２１４と混合されている。図２に示した現像剤パドル２１６はデバイス部材の上部表面の下方の位置にあるが、このことは本発明には必要ではない。当業者には明らかであるように、本発明の実施形態は、現像中のデバイス部材よりも厚い現像剤パドルと共に用い得る。光ビーム２３２はデバイス部材の表面及び現像剤パドルに入射し、デバイス部材と現像剤パドルの境界を画成する界面から反射される。
【００２９】
[0038]加えて、ビームは、現像剤パドルに入ると屈折され、次いで、現像剤パドルに浸されているデバイス部材から反射し、現像剤パドル／空気界面で屈折する。さらに、ビームは光ビームの波長の次数の特性で回折される。多数のサブミクロンデバイス部材については、相当なビームの回折がもたらされる。図２において、これらの複雑な光学プロセスはビーム２２０、２２２及び２２４によって表されている。当業者であれば、表面からの拡散反射の結果としてのビームの散乱は、一般的に、鏡面反射及び拡散反射の比率に応じて、円錐形の散乱放射をもたらすことを認識するであろう。加えて、層及び界面からの複数の反射は干渉パターン及び他の光学現象を生成する。説明を容易にするために、これらの効果は単純なビーム２２０に組み込まれているが、光学システム（図示せず）は、一般的には、基板表面から反射された放射を検出器２４０、２４２及び２４４に収集、コリメート、及び／又は結像するために利用されることが分かる。
【００３０】
[0039]一実施形態では、検出器２４０は、表面からの一次反射を受信するように向けられており、従って入射ビームに対して位置が調整されている（例えば、表面に対する入射角度の絶対値がビーム２３２と同じ）。衝突ビームと、露光及び現像プロセス中にレジストに形成されたパターンとの干渉のために、検出器２４０で検出される放射の強度は、現像ステップが進行するに伴って変更する。一実施形態では、検出器２４０によって検出される反射による放射の強度のばらつきは、現像剤が現像プロセス中にフォトレジストの溶解性の部分を溶解するときに生れ、従ってパターンを「格子」タイプの部材として出現させ、これによって衝突ビームとの干渉を発生する。従って、フォトレジストパターンとの干渉は衝突ビームの散乱を引き起こし、このことが検出器２４０で検出される主反射の減少をもたらす。一実施形態では、現像終点は、検出器２４０によって測定される反射強度の変化が漸近的にゼロに近づくときに検出される。
【００３１】
[0040]一部の実施形態では、デバイス部材は、ビーム２３２が基板表面に衝突する結果として「格子」タイプ回折パターンを形成するが、このことは、発生する波の位相、振幅、又は、これらの双方における周期的な変化を生成する効果をもつ複数の回折素子、即ち、開口又は障害物の何れかの反復アレイとして画成された「回折格子」が、本発明の実施形態に必要であると言っているわけではない。一部の実施形態では、フォトリソグラフィ的に形成された回折格子部材が基板の表面に提供されてもよく、より一般的な意味では、種々のデバイス部材（例えばサブミクロン部材）の実際の構造が光の回折を発生させる。従って、本発明の実施形態は、従来の回折格子、及び、実際のデバイス部材から生じる回折効果の双方を含む。
【００３２】
[0041]一実施形態では、波長可変のレーザーが単一波長レーザーの代わりに使用されて、現像プロセスが進行するにつれてレジストパターンの鮮明さの変化をより容易に検出する。干渉量は、形成された「格子」のサイズ及び入射光の波長に依存する。別の実施形態では、ゼロ次反射、及びより高次の回折を検出する多数の検出器（例えば、２４０、２４２及び２４４）が利用される。図２に示すように、検出器２４２は波長λ１での１次回折ビームを検出し、検出器２４４は波長λ２での１次回折ビームを検出する。二つの検出器２４２及び２４４を一次回折ビームを検出するために示してあるが、代替の実施形態では、一次元又は二次元の検出アレイ、例えば、二次元電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイが一次ビームを検出するために利用される。終点検出プロセスは、種々の回折次数の反射放射の散乱／回折、及びその強度の変化を監視することを含む。当業者であれば、多数の変形、修正及び代替例を認識するであろう。現像プロセス中に基板表面に存在する現像剤パドルからの放射の反射によって生成されるノイズを防止するために、スリットを使用して、この層からの鏡面反射が検出器に達するのを防止してもよい。
【００３３】
[0042]上の説明では、複数の波長と関連した一次回折が複数の検出器を使用して検出されている。当業者であれば、回折格子の式の検証によって、複数の周期性を具備するパターンが、単色源に対しても複数の角度に向けた回折ビームを発生させることが分かるであろう。従って、本発明の一部の実施形態では、検出器２４２及び２４４を使用して、基板の表面から二つの角度に回折されたビームを検出する。勿論、２次元ＣＣＤアレイを使用してもよい。当業者であれば、一般に検出器の平面で生成される回折パターンは、入射光スペクトル成分、及びパターン化した表面の周期性の関数であることを理解するであろう。従って、一部の実施形態では、これらの複雑さを組み込む解析関数を提供する。
【００３４】
[0043]一部の実施形態では、基板は現像プロセス中に回転している。従って、本発明の具体的な実施形態では、検出エリアから反射及び回折される光は、光ビームに対して基板が回転するに伴って時間平均化される。この特定の実施形態では、時間関数として光ビームを通過する基板及びデバイス部材の部分に対応する「バルク」つまり平均測定がなされる。
【００３５】
[0044]図３Ａは、本発明の一実施形態に係る半導体基板用処理シーケンスを示すフローチャートである。図３Ａは、一連の方法ステップ３００の一実施形態を図示しており、当該方法ステップを使用して、基板表面に形成するフォトレジスト材料層を堆積、露光、及び現像することができる。リソグラフィックプロセスは、概して以下のステップを含み得る。即ち、このプロセスは、コーティングモジュールへの基板転送ステップ３１０、底部反射防止膜（ＢＡＲＣ）コーティングステップ３１２、ポストＢＡＲＣ焼成ステップ３１４、ポストＢＡＲＣ冷却ステップ３１６、フォトレジストコーティングステップ３１８、ポストフォトレジスト焼成ステップ３２０、ポストフォトレジスト冷却ステップ３２２、光エッジビード除去（ＯＥＢＲ）ステップ３２４、露光ステップ３２６、ポスト露光焼成（ＰＥＢ）ステップ３２８、ポスト露光焼成冷却ステップ３３０、現像ステップ３３２、ポスト現像冷却ステップ３３４、及びポッドへの基板転送ステップ３３６を含む。他の実施形態では、方法ステップ３００のシーケンスは並べ替え及び変更されてもよく、一つ以上のステップが除去されてもよく、或いは、二つ以上のステップが、本発明の基本範囲を変更せずに単一のステップに結合されてもよい。
【００３６】
[0045]ステップ３１０では、半導体基板はコーティングモジュールに転送される。図１を参照すると、コーティングモジュール３１０に基板を転送するステップは、概して、フロントエンドロボット１０８にポッドアセンブリ１０５のうちの一つにあるカセット１０６から基板を除去させるプロセスとして定義される。一つ以上の基板「Ｗ」を含有するカセット１０６はユーザー又は何らかの外部デバイス（図示せず）によってポッドアセンブリ１０５上に置かれて、基板は、システムコントローラ１０１に保有されているソフトウェアによって制御されるユーザー定義の基板処理シーケンスによってクラスターツール１０内で処理し得るようになる。
【００３７】
[0046]ＢＡＲＣコーティングステップ３１０は、基板の表面全体に有機材料を堆積するために使用されるステップである。ＢＡＲＣ層は通常は有機コーティングであり、フォトレジスト層の前に基板に塗布され、ステッパー／スキャナ５で実行される露光ステップ３２６中にレジストに基板の表面から反射して戻される光を吸収する。これらの反射が防止されなければ、定在波がレジスト層に確立され、これによって部材サイズが、レジスト層の局所的厚さに応じて場所間で変動することになる。ＢＡＲＣ層はまた、基板表面形状を平らにする（つまり平坦化する）ために使用することができ、これは、一般的には、複数の電子デバイス製作ステップの完了後に存在するものである。ＢＡＲＣ材料は、部材の周辺及びその全体を充填して、フォトレジストの塗布用により平坦な表面を作成し、またレジスト厚さの局所的ばらつきを低減する。ＢＡＲＣコーティングステップ３１０は通常、従来のスピンオンレジスト供給プロセスを使用して実行される。このプロセスでは、基板が回転されつつ、ある量のＢＡＲＣ材料が基板の表面に堆積され、これによってＢＡＲＣ材料の溶媒を蒸発させて、堆積されたＢＡＲＣ材料の材料特性を変化させる。ＢＡＲＣ処理チャンバにおける空気流及び排出流量は、溶媒蒸発プロセスと、基板表面に形成された層の特性とをコントロールするよう制御されることが多い。
【００３８】
[0047]ポストＢＡＲＣ焼成ステップ３１４は、溶媒のすべてがＢＡＲＣコーティングステップ３１２で堆積されたＢＡＲＣ層から除去されるようにし、場合によっては基板の表面へのＢＡＲＣ層の接着を促進させるようにするために使用されるステップである。ポストＢＡＲＣ焼成ステップ３１４の温度は、基板の表面に堆積されたＢＡＲＣ材料のタイプに依存するが、一般的には約２５０℃未満である。ポストＢＡＲＣ焼成ステップ３１４を完了させるのに必要な時間は、ポストＢＡＲＣ焼成ステップ中の基板の温度に依存するが、一般的には約６０秒未満である。
【００３９】
[0048]ポストＢＡＲＣ冷却ステップ３１６は、各基板が同じ時間−温度プロファイルを示し、従って、プロセスの変動が最小化されるように、基板が大気温度より高い期間が一貫するように制御し、且つ、このことを確実にするために使用されるステップである。ＢＡＲＣプロセス時間−温度プロファイルのばらつきは、基板ウェーハ履歴の要素であり、堆積された膜層の特性に影響を与える可能性があり、プロセス変動を最小化するよう制御されることが多い。ポストＢＡＲＣ冷却ステップ３１６は、通常、ポストＢＡＲＣ焼成ステップ３１４後に基板を大気温度、又はこの付近まで冷却するために使用される。ポストＢＡＲＣ冷却ステップ３１６を完了するのに必要な時間は、ポストＢＡＲＣ焼成ステップを終了した基板の温度に依存するが、一般的には約３０秒未満である。
【００４０】
[0049]フォトレジストコーティングステップ３１８は、基板の表面全体にフォトレジスト層を堆積するために使用されるステップである。フォトレジストコーティングステップ３１８中に堆積されるフォトレジスト層は、感光性有機コーティングであり、通常、基板に塗布され、基板の表面にパターン化部材を形成するためにステッパー／スキャナ５で後に露光される。フォトレジストコーティングステップ３１８は、通常、従来のスピンオンレジスト供給プロセスを使用して実行され、このプロセスでは、基板が回転されつつ、ある量のフォトレジスト材料が基板の表面に堆積され、これによって、フォトレジスト材料の溶媒を蒸発させ、堆積されたフォトレジスト層の材料特性を変化させる。フォトレジスト処理チャンバにおける空気流及び排出流量は、溶媒蒸発プロセスと、基板表面に形成された層の特性とを制御するために、制御される。場合によっては、排出流量を制御することによって、及び／又は基板表面付近に溶媒を注入することによって、フォトレジストコーティングステップ中のレジストからの溶媒の蒸発を制御するよう基板表面全体の溶媒の分圧を制御することが必要なこともある。図１を参照すると、例示的なフォトレジストコーティングプロセスでは、基板は、まず塗布器／現像器モジュール３７０においてウェーハチャック１３１上に配置される。モーターがウェーハチャック１３１及び基板を回転させ、一方、フォトレジストが基板の中央に供給される。この回転は角トルクをフォトレジストに付与し、これはフォトレジストを半径方向に押し出し、最終的には基板を覆う。
【００４１】
[0050]ポストフォトレジスト焼成ステップ３２０は、溶媒のすべてが、フォトレジストコーティングステップ３１８で堆積されたフォトレジスト層から除去されることを保証し、場合によってはＢＡＲＣ層へのフォトレジスト層の接着を促進させるために使用されるステップである。ポストフォトレジスト焼成ステップ３２０の温度は、基板の表面に堆積されたフォトレジスト材料のタイプに依存するが、一般的には、約２５０℃未満である。ポストフォトレジスト焼成ステップ３２０を完了させるのに必要な時間は、ポストフォトレジスト焼成ステップ中の基板の温度に依存するが、一般的には約６０秒未満である。
【００４２】
[0051]ポストフォトレジスト冷却ステップ３２２は、基板が大気温度より高い温度にある期間を制御するために使用されるステップであり、各基板が同じ時間−温度プロファイルを示すことによってプロセス変動が最小化されるようにする。時間−温度プロファイルのばらつきは、堆積された膜層の特性に影響を与える可能性があり、従って、プロセス変動を最小化するように制御されることが多い。このように、ポストフォトレジスト冷却ステップ３２２の温度を用いて、ポストフォトレジスト焼成ステップ３２０後に基板を大気温度又はこの付近まで冷却する。ポストフォトレジスト冷却ステップ３２２を完了させるのに必要な時間は、ポストフォトレジスト焼成ステップを終了した基板の温度に依存するが、一般的には約３０秒未満である。
【００４３】
[0052]光エッジビード除去（ＯＥＢＲ）ステップ３２４は、フォトレジストコーティングステップ３１８中に形成された層及びＢＡＲＣコーティングステップ３１２中に形成されたＢＡＲＣ層などの（複数の）堆積された感光性フォトレジスト層を放射源（図示せず）に晒して、一方又は双方の層が基板の縁から除去され得るようにし、且つ、堆積された層の縁の排除がより均一に制御され得るようにするために使用されるプロセスである。基板の表面を露光するために使用される放射の波長及び強度は、基板の表面に堆積されたＢＡＲＣ層及びフォトレジスト層のタイプに依存する。ＯＥＢＲツールは、例えばＵＳＨＩＯ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．Ｃｙｐｒｅｓｓ，ＣＡより購入可能である。
【００４４】
[0053]露光ステップ３２６は、リソグラフィック投影装置（例えば、ステッパー・スキャナ５）によって適用されるリソグラフィック投影ステップであり、集積回路（ＩＣ）を製造するために使用されるパターンを形成するステップである。露光ステップ３２６は、フォトレジストコーティングステップ３１８中に形成されたフォトレジスト層及びＢＡＲＣコーティングステップ３１２中に形成されたＢＡＲＣ層などの感光性材料をある形態の電磁放射に晒すことによって、集積回路（ＩＣ）デバイスの個々の層に対応する回路パターンを基板表面に形成する。
【００４５】
[0054]ポスト露光焼成（ＰＥＢ）ステップ３２８は、露光ステップ３２６の直後に基板を加熱するために使用されるステップであって、（複数の）光活性化合物の拡散を刺激し、レジスト層の定在波の影響を削減するために使用されるステップである。化学増幅レジストの場合には、ＰＥＢステップは、レジストの溶解性を変化させる触媒化学反応を引き起こす。ＰＥＢ中の温度の制御は、通常、限界寸法（ＣＤ）の制御にとって重要である。ＰＥＢステップ３２８の温度は、基板の表面に堆積されたフォトレジスト材料のタイプに依存するが、一般的には約２５０℃未満である。ＰＥＢステップ３２８を完了させるのに必要な時間は、ＰＥＢステップ中の基板の温度に依存するが、一般的には約６０秒未満である。
【００４６】
[0055]ポスト露光焼成（ＰＥＢ）冷却ステップ３３０は、基板が大気温度より高い温度にある期間を制御するために使用されるステップであり、各基板が同じ時間−温度プロファイルを示し、従って、プロセス変動が最小化されるようにする。ＰＥＢプロセスの時間−温度プロファイルのばらつきは、堆積された膜層の特性に影響を与える可能性があり、従って、プロセス変動を最小化するように制御されることが多い。このように、ＰＥＢ冷却ステップ３３０の温度は、ＰＥＢステップ３２８の後に基板を大気温度又はこの付近まで冷却するために使用される。ＰＥＢ冷却ステップ３３０を完了させるのに必要な時間は、ＰＥＢステップを終了した基板の温度に依存するが、一般的には約３０秒未満である。
【００４７】
[0056]現像ステップ３３２は、溶媒を使用して、露光又は未露光フォトレジスト層及びＢＡＲＣ層に対する化学又は物理変化を引き起こし、露光プロセスステップ３２６中に形成されたパターンを露出させるプロセスである。現像プロセスは、現像溶媒を供給するために使用されるスプレー、含浸、又はパドルタイプのプロセスであってもよい。一部の現像プロセスでは、基板は、現像液の適用前に流体層、通常は脱イオン水によってコーティングされて、現像プロセス中に回転される。引き続き行なう現像液の適用によって、現像剤は基板表面に均一にコーティングされる。ステップ３３４では、リンス溶液を基板の表面に提供して、現像プロセスを終了させる。単なる例ではあるが、リンス溶液は脱イオン水であってもよい。代替の実施形態では、界面活性剤と結合された脱イオン水のリンス溶液が提供される。当業者であれば、多数の変形、修正及び代替例を認識するであろう。
【００４８】
[0057]ステップ３３６では、基板は、現像及びリンスステップ３３２及び３３４の後に冷却される。ステップ３３８において、基板がポッドに転送され、処理シーケンスが完了す。ポッドへの基板転送ステップ３３８は、一般的には、フロントエンドロボット１０８に、ポッドアセンブリ１０５のうちの一つにあるカセット１０６に基板を返却させるプロセスを伴う。
【００４９】
[0058]先行の処理シーケンスについての記述では、トラックリソグラフィツール１０の種々のチャンバから他のチャンバへの基板の転送は、明確性のために概ね省略した。当業者であれば、適切なチャンバ間での種々の転送を達成するために多数の転送ロボットを使用することが分かるであろう。
【００５０】
[0059]図３Ｂは、本発明の一実施形態に係る現像終点を検出する方法３４５を示すフローチャートである。ステップ３５０において、基板のデバイス領域が、第１の光ビームで照射される。本発明の一部の実施形態では、ステップ３５０は、現在の現像処理段階の前に生じる。従って、一部の製品基板の場合には、パターンが先行処理ステップからデバイス表面に存在することになる。既に現像されたパターンをもつ基板の場合には、ステップ３５０は、新たに露光されたパターンの現像が開始する前に生じる。ステップ３５２では、基準光信号が、基板の表面から散乱された放射を収集することによって検出される。上述したように、ＩＣ部材に関連し、且つ、デバイス表面に存在するサブミクロンパターンは、光を反射及び回折する。加えて、表面上にある流体とデバイス部材間の界面で光の屈折が生じて、反射率測定及び／又は散乱率測定プロファイルが発生する。
【００５１】
[0060]本発明の実施形態では、ステップ３５２で検出される基準光信号は、図３Ａに示した処理シーケンス３００の複数の段階のいずれか一つで収集される。これらの実施形態のうちの一部では、基準光信号は、現像中の特定の層に対するステップ３３２の現像プロセスの開始前の処理段階で検出される。さらに、一部の実施形態では、基準光信号は、複数のプロセスチャンバのうちの一つで検出される。例えば、本発明の実施形態に係る方法及び装置は、コーティングチャンバ、焼成チャンバなどで提供されてもよい。単なる例であるが、基準光信号は次のように収集されてもよい。
プレレジスト−即ち、ステップ３１８で基板をフォトレジストでコーティングする前。
先行の処理ステップで得た下地パターンが、基準信号を決定することになる。ＰＲコーティングステップ３１８の前の基準光信号の収集を利用する実施形態では、基板は、本発明の実施形態に係る現像終点検出システムが存在する現像モジュールに転送されてもよい。或いは、本発明の他の実施形態は、ＰＲコーティングプロセスが実行されるコーティングモジュール内に現像終点検出システムの一部又は現像終点検出システム全体のいずれかを提供する。従って、基準光信号は、ＰＲコーティングプロセス３１８前に収集される。
ポスト露光−即ち、ステップ３２６におけるスキャナでのフォトレジストパターンの露光後。
露光後に潜像が存在し、これによって、フォトレジストコーティングステップ後に収集された信号とは異なる基準信号を生成できることを実験によって、立証している。潜像が存在する理由は、先行処理ステップで発生された下地層が存在するからである。潜像の別の理由は、露光光子とフォトレジストが相互作用して、露光量の関数としてフォトレジストの組成の差異をもたらすからである。これらの理論は本発明の実施形態について説明するためのサポートを提供するが、本発明はこれらの説明によって制限されない。従って、一部の実施形態では、基準光信号は、本発明の実施形態に係る現像終点検出システムの一部又は現像終点検出システム全体のいずれかを含むモジュールに基板を転送することによって、ステップ３２６の露光後に収集される。
ポスト露光焼成後−即ち、露光された基板をステップ３２８で焼成して、露光されたフォトレジスト層の化学的増強を開始した後。
潜像がポスト露光焼成（ＰＥＢ）ステップ後に存在し、これによって、フォトレジストコーティングステップ後に収集された信号とは異なる基準信号を生成できることを実験によって立証している。露光ステップ後になされたる測定と関連して論じたように、露光光子と光活性フォトレジストとの反応はＰＥＢステップによって増強される。露光フォトレジスト対未露光フォトレジストの組成の差異は焼成ステップによって増幅され、潜像にさらなるコントラストをもたらす。
基板コーティング後
一部の現像プロセスにおいて、基板は、現像液の塗布前に、流体層、通常は脱イオン水によってコーティングされる。
【００５２】
[0061]基準信号が基板コーティング後に収集される実施形態では、測定を、現像器モジュール内で行なって、基板が基準測定と終点測定の間で移動される必要がないようにする。
【００５３】
[0062]ステップ３５４では、基板のデバイス領域が第２の光ビームによって証明される。一部の実施形態では、第１の光ビーム及び第２の光ビームは、同一のレーザーによって発生される。この場合には、第１及び第２の光ビームは、通常、共線状であり、同一検出エリアに順次投影される。基準光信号が基板コーティング後に測定される実施形態では、基板は、基準測定及び終点測定の双方において、概ね同一の場所に位置決めされる。基準測定が露光及び現像プロセスの前の段階でなされる実施形態では、方法及びシステムは、照射前に基板を位置調整するように実現され、これによって、システムオペレータは反復可能な結果を発生させることができる。
【００５４】
[0063]ステップ３５６では、終点光信号が、基板のデバイス領域から検出される。図２と関連して説明したように、一つ以上の検出器を使用して、基板表面から反射、回折、及び散乱された一以上の回折次数の光を検出してもよい。
【００５５】
[0064]一部の実施形態では、第１及び第２の光ビームは、多数の異なる波長コンポーネントを含むマルチスペクトルビームである。他の実施形態では、波長可変のレーザーを使用して、時間の関数として多様な波長を発生するビームを生成する。波長可変のレーザーの場合、複数の基準光信号及び複数の終点光信号が、図２に示す種々の検出器を使用して、時間の関数として収集されてもよい。当業者であれば、波長可変のソース、波長の関数としての回折効果、及び２Ｄ  ＣＣＤアレイの組み合わせによって得られる多数の変形、修正及び代替例を認識するであろう。
【００５６】
[0065]ステップ３５８では、基準光信号及び終点光信号は、この比較タスクに適合されたアルゴリズムを使用して比較される。比較ステップに基づいて、現像終点が、ステップ３６０で決定される。一実施形態では、例えば検出器２４０におけるビーム２２０の強度を、現像プロセス中に測定して、検出器２４０を使用してなされた基準測定結果と、比較される。現像プロセスが進行すると、終点信号の変化が生じる。一部の実施形態では、終点信号は現像プロセス中に変化し、現像終点に達すると安定する。一部の実施形態では、検出信号の解析は検出器で受信したスペクトル成分の検証を含むのに対して、代替の実施形態では、単一波長が現像終点を判断するために使用される。
【００５７】
[0066]現像終点が検出されると、制御システム（図示せず）が現像チャンバへのフィードバックを提供し、基板表面へのリンス溶液の放出を開始する。具体的な実施形態では、脱イオン水のリンス溶液が基板に提供されて、現像プロセスが終了する。代替の実施形態では、界面活性剤と結合された脱イオン水のリンス溶液が提供される。当業者であれば、多数の変形、修正及び代替例を認識するであろう。
【００５８】
[0067]図４は、本発明の代替の実施形態に係る現像終点検出システムの概略図である。図４はいくつかの類似性を図２と共有しており、また簡潔にするためには、図２を参照して提供した説明で、図４の要素を説明するのに足りる。図４において、光源４３０は、単一周波数レーザー又は波長可変レーザーであってもよく、光ビーム４３２を発生する。このビームは基板４１２の表面に向けられている。基板はチャック４１０に支持されている。
【００５９】
[0068]図４に示すように、現像剤パドル４１６は基板の表面に図示されており、デバイス部材４１４と混合されている。図４に示す現像剤パドル４１６はデバイス部材の上部表面の下方のある高さ位置にあるが、このことは本発明では必要ではない。当業者には明らかであるように、本発明の実施形態は、現像中のデバイス部材より厚い現像剤パドルと共に使用されてもよい。光ビーム４３２はデバイス部材の表面及び現像剤パドルに衝突し、デバイス部材及び現像剤パドルの境界を画成する界面から反射される。
【００６０】
[0069]加えて、ビームは、現像剤パドルに入ると屈折され、続いて、現像剤パドルの下方に浸されているデバイス部材から反射し、現像剤パドル／空気界面で屈折する。さらに、ビームは、光ビームの波長の次数に応じて部材によって回折される。多数のサブミクロンデバイスの場合には、相当なビーム回折が生じる。図４では、これらの複雑な光学プロセスは、ビーム４２０、４２２及び４２４によって表される。当業者であれば、表面からの拡散反射の結果としてのビームの散乱は、一般的に、鏡面反射及び拡散反射の比率に応じて、円錐形の散乱放射をもたらすことを認識するであろう。加えて、層及び界面からの複数の反射は、干渉パターン及び他の光現象を発生する。図示を簡単にするために、これらの効果は単純ビーム４２０に組み込まれているが、一般的には、光学システム（図示せず）を利用して、基板表面から検出器４４０、４４２及び４４４に反射された放射を収集、コリメート、及び／又は結像することが分かる。
【００６１】
[0070]図４はまた、第２のレーザー４６０と、ビームスプリッター４６２と、検出器４６４と、を示している。一部の実施形態では、第２のレーザー４６０は、基板４１２の表面の法線に沿って伝搬し、検出エリア４７０に衝突するビームを生成する。後述するように、第２のレーザー、ビームスプリッター及び検出器４６４を使用して、現像剤流体表面のばらつきを能動的に制御する。一部の実施形態では、外部振動及び他の効果が、現像剤流体の表面に摂動をもたらし、基板の表面に平行な所望の平面から現像剤の表面を局所的に変更する。図４に示すシステムを使用すると、現像剤流体の表面のばらつきによって、経路４６６に沿って反射されたビームは、レーザー４６０からの入射レーザービームと共線的なラインから逸れる。例えば、現像剤表面が右に傾斜すると、反射ビームは、現像剤表面の法線の右にそれ、ビームスプリッター４６２と検出器４６４間に描かれたラインの上方に検出スポットを発生させる。このビーム偏向の測定は後述のようにアクティブミラーを駆動するために使用される。
【００６２】
[0071]アクティブミラー４５０、４５２及び４５４は、図４に示したシステムに提供されており、現像剤流体表面の局所的変更を補正するように作用する。現像剤表面のばらつきが検出器４６４でビーム偏向の形態で測定されると、制御システム（図示せず）はアクティブミラー４５０、４５２及び４５４を起動するための入力を提供し、これによって、現像剤表面の局所的変更の結果としてのビーム４２０、４２２及び４２４の傾斜に対処する。
【００６３】
[0072]特定の実施形態では、検出器４６４は、２次元ＣＣＤアレイであり、基板の平面にある複数方向でのビームの偏向を監視する。アクティブミラーは、テキサス州ダラスにあるＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，から入手可能なマイクロミラーチップで使用されているように、小型且つコンパクトであってもよい。明確にするために、アクティブミラーは図４においては大きく分離されて示されているが、当業者であれば、検出器アレイに結合されたミラーアレイが本発明の実施形態に従って使用されてもよいことを理解するであろう。
【００６４】
[0073]代替の実施形態では、Ｆｒｅｓｎｅｌレンズ（図示せず）が、基板表面と検出器４４０、４４２及び４４４との間の光経路で利用される。一部の実施形態では、Ｆｒｅｓｎｅｌレンズが選択される。これは、一般的に、Ｆｒｅｓｎｅｌレンズが、同一直径の球状レンズと比較して高速（焦点距離対直径の比が小さい）、且つ、薄いからである。この光経路でのレンズの使用は、検出器に光の焦点を合わせ、システムの光スループットを増加させ、且つ、システム性能を高めるために行なわれてもよい。
【００６５】
［半導体ワークピース用チャック］
[0074]上記のように、トラックツールは焼成モジュール９０を有し得る。この焼成モジュールは、処理中の半導体ワークピースを加熱する一つ以上のステップを実行するために用い得る。例えば、焼成モジュールは「ポストＢＡＲＣ焼成」、「ポストＰＲ焼成」、又はポスト露光焼成（ＰＥＢ）ステップで使用し得る。
【００６６】
[0075]焼成及びポスト焼成冷却によって生じる温度遷移中のウェーハ又はワークピースでの大きな温度不均一性の発生を防止するために、ウェーハを下地ヒータから分離する熱ガスギャップの厚さを、極めて均一に維持すべきである。
【００６７】
[0076]従って、本発明の実施形態は、熱ペデスタルに配置された集積された抵抗性加熱部品及び静電チャック部品を特徴とするチャックを用いる。これらの集積加熱部品及びチャック部品はウェーハの平坦性、及び、ワークピースとチャック間に熱ガスを収容する下地ギャップの均一性を維持する。本発明の一実施形態によれば、ＫＡＰＴＯＮ（商標）でラミネートされたウェーハヒータがウェーハの下方の熱表面の上部に取り付けられる。ウェーハを導電体に接触させずにヒータ部品とウェーハ間にチャック力を作成するために、少なくとも二つの電圧ゾーンがヒータ内で分離される。これらの電圧ゾーンは、個別の導電部品を使用し、また、抵抗性加熱部品を含むゾーンにＤＣバイアスを及ぼすことによって作成可能である。
【００６８】
[0077]図５は、本発明に係る装置の実施形態の概略断面図である。具体的には、静電チャック５００は、チャンバ５０２内での処理用のワークピースＷを固定するために利用される。静電チャック５００は、電極５０４及び５０６を備えており、これら電極は、絶縁又は誘電層５０８によってカバーされている。本発明の特定の実施形態によれば、電極５０４及び５０６は銅金属で構成されており、誘電層５０８はＫＡＰＴＯＮ（商標）で構成されている。
【００６９】
[0078]図５に示すように、チャック５００の上部表面スキャンは、更に、熱ガスギャップ５１２によって分離されたチャック５００の上にワークピースＷを保持するよう構成された突出スタンド構造５１０を有している。通常、熱ガスギャップ５１２は、約１００μｍ以下の幅を有しており、ウェーハの下の熱ガスの循環が下地チャックに対して熱エネルギーを均一に伝達することを可能とするのに十分な幅を有している。本発明の一実施形態によれば、約１７個の隔離支持構造が、有限要素解析によって決定されたものとして、チャックの表面上にワークピースを支持するために最適に使用されることが分かっている。
【００７０】
[0079]チャック５００の電極５０４及び５０６が相互に電気的にバイアスされると、ワークピースをチャックに引きつける静電引力が生成される。具体的に、図６Ａ〜Ｂは、ワークピース支持構造のバイポーラ電極間に電位差を与えることによって生成される引力を図示する極めて簡略化した概略図を示している。図６Ａは、チャック５００上に置かれたワークピースＷを示しており、電極５０４と５０６間には電位差は印加されていない。電荷がワークピースＷ上に等しく分散されており、ワークピースＷと下地チャック５００の間に静電引力は存在していない。
【００７１】
[0080]図６Ｂは、電源５２０から電極５０４と５０６の間に電位差を与えた状態を示している。このように電位差を与えた結果として、電極５０４及び５０６は逆極性に帯電する。さらに、ワークピースＷに存在する電荷は、帯電した電極５０４及び５０６の影響によって再分散される。具体的には、逆極性の電荷は、対応の電極に近接したワークピースの領域に引き付けられる。そして、これらの電荷の差異はワークピースＷとチャック５００の間の静電引力を引き起こす。本発明の一実施形態によれば、１対の銅電極に約８００乃至１２００Ｖの電位差を与えることによって、３００ｍｍの直径を有するワークピースをチャックに固定し、熱ガスギャップを１００μｍの均一かつ正確な距離に維持するために十分な静電吸引力が提供されることが分かっている。
【００７２】
[0081]図６Ｂを参照すると、ワークピースＷは、静電チャックプロセス中に、全体として電気的に中性のままであることに注目することが重要である。従って、チャック中に電荷の中性を維持するためにワークピースを導電体に接触させる必要性がない。
【００７３】
[0082]図５に戻ると、静電チャック５００はまた、電極５０４及び５０６の下にある抵抗性加熱部品５２２を備えている。加熱部品５２２は導電性材料から形成され、電流の通過に応答して熱を生成するように構成されている。このような電流は、抵抗加熱部品の端子５２２ａ及び５２２ｂを、電圧源５２４と電気的に接続することによって誘導される。本発明の一実施形態によれば、加熱部品５２２は、ＩＮＣＯＮＥＬ（商標）などの高抵抗材料から構成されていてもよい。
【００７４】
[0083]静電加熱部品は、誘電材料５０８内に埋め込まれており、当該誘電材料５０８によって、上にある電極から分離されている。本発明の一実施形態によれば、電極及び抵抗性加熱部品を、相互に電気的に分離し、異なる（又は同じ）電位差の影響下で動作するための個別の端子を特徴とし得る。このような実施形態は、静電チャック機能を全て加熱から分離すると共に、より大きな柔軟性という利点を提供する。
【００７５】
[0084]半導体ワークピースＷの冷却は、内部チャネル５２８を画成する熱ペデスタル５２６の表面にチャック５００を支持することによって達成される。チャネル５２８は熱転送循環器５３２と流体連通しており、空気、水又はヘリウムなどの熱制御流体５３０を、ペデスタル５２６を介して循環させるように構成されている。流体５３０は、ペデスタル５２６から熱を吸収し、その循環によって冷たい流体との置換を可能とする。
【００７６】
[0085]次に、チャック５００の動作を、図７の簡略タイミング図と関連して、以下に説明する。チャンバにワークピースを導入する前の第１の期間７００において、熱制御流体が熱ペデスタルのチャネルを介してアクティブに循環される。この時、抵抗性ヒータ部品を介して電流は流されない。その結果、ペデスタル及びチャックは一定温度に維持される。
【００７７】
[0086]時間Ｔ１において、ロボットアーム（図示せず）が、ワークピースをチャンバに輸送する。リフトフィンガアセンブリは、空気圧リフト機構によってチャックを介して上昇されるリフトフィンガを有している。ロボットアームは、基板をリフトフィンガの先端に置き、空気圧リフト機構は、コンピュータシステムの制御下で、ワークピースをチャック上に低下させる。この時点で、ワークピースは、突出オフセット構造と接触しており、熱ガスギャップによってチャック表面から分離されている。
【００７８】
[0087]ワークピースがチャック上に置かれると、チャックの電極がチャック電圧の供給によって相互に電気的にバイアスされて、ワークピースが静電的に固定される。また時間Ｔ１において、ペデスタルを介する熱制御流体の循環が停止される。このようにして、チャックされたウェーハとチャックは、実質的に同一温度となる。
【００７９】
[0088]時間Ｔ１でウェーハがチャック上に固定されると、続く時間Ｔ２において、電流が加熱要素を介して流されて、抵抗性の加熱が生じる。図５に示すように、チャンバは、温度を監視するために、チャックの表面上方に配置された温度センサ５９０を有している。複数の設計の温度センサが用いられてもよい。温度センサの設計の一つは、本出願と共に譲渡された米国特許出願公開第２００３／０２０９７７３号に詳細に説明されている。この米国特許出願を、あらゆる目的のために参照することによって本明細書に援用する。
【００８０】
[0089]電力が、目標温度に達するまで抵抗性加熱部品に印加される。時間Ｔ３において、チャック部品への電力の供給のように、加熱部品への電力の供給が停止される。処理済みワークピースは、次いでチャック及びチャンバから取り除いてもよい。
【００８１】
[0090]図７は、本発明を適用した一実施形態のイベントシーケンスの極めて簡略化した図を提示しており、変形が認識されるであろう。例えば、ウェーハ及びチャックの温度は、チャンバからのウェーハの除去前に、一定期間目標温度に維持されてもよい。このような温度調整は、例えば、熱エネルギーを与えるための加熱部品を利用するフィードバック機構と、熱エネルギーを除去するための熱ペデスタルのチャネルを介する流体循環とによって生じ得る。更に別のアプローチによれば、処理済みワークピースは、チャンバからの除去前に、一定期間チャック上で冷却されてもよい。
【００８２】
[0091]図８は、本発明に係るチャック装置の実施形態の詳細な透視図を示している。チャック８００は、上部誘電体表面８０２を有しており、当該表面は、予期されるワークピースよりもわずかに大きな直径を有している。上部誘電体表面８０２は、通常１００μｍ以下の高さをもつ複数の突出スタンドオフ構造８０４を有している。バイポーラ電極対８０６ａ及び８０６ｂは、誘電体表面８０２の下にある。抵抗性加熱部品８０８は、バイポーラ電極対８０６ａ及び８０６ｂの下にある。
【００８３】
[0092]チャック８００は更に、周辺部８１０を有しており、当該周辺部は、二次加熱部品８１２を含んでいる。二次加熱要素８１２は、ウェーハの全直径にわたる温度均一性を保証するために、ウェーハの縁に生じる熱効果を弱めるように別個に制御可能である。
【００８４】
[0093]本明細書に説明した実施例及び実施形態は、単に説明のためのものに過ぎない。これらの下での種々の修正や変更が当業者に示唆されるであろう。これらの修正や変更は、本出願の精神及び範囲、並びに添付の特許請求の範囲に含まれるべきものである。本発明は、添付の特許請求の範囲に示されることを除いて制限されることを意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施形態に係るトラックリソグラフィツールの一実施形態の平面図である。
【図２】本発明の特定の実施形態に係る現像器終点検出システムの概略図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る半導体基板用処理シーケンスを図示するフローチャートである。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に従って現像器終点を検出する方法を図示するフローチャートである。
【図４】本発明の代替実施形態に係る現像器終点検出システムの概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係る装置の概略断面図である。
【図６Ａ】ウェーハと本発明の実施形態との間の静電チャック力の生成を示す概略図である。
【図６Ｂ】ウェーハと本発明の実施形態との間の静電チャック力の生成を示す概略図である。
【図７】本発明に係る装置の実施形態の動作を示す簡易タイミング図である。
【図８】本発明の実施形態に従った装置の簡易透視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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