(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって、
複数のフィーチャを含み、前記複数のフィーチャの間にギャップを有する基板を提供するステップと、
前記基板への気相暴露によって前駆体分子を送達するステップと、
前記基板上に前記前駆体分子を吸着させるステップであって、前記吸着された前駆体分子の層で、前記ギャップを少なくとも実質的に充填するステップと、
前記前駆体分子を反応させるステップであって、前記ギャップを少なくとも実質的に充填するポリマー層を形成するステップと、
前記吸着された前駆体分子の前記層の上面から前記吸着された前駆体分子の前記層の底面まで、前記吸着された前駆体分子の前記層の厚さにわたって垂直温度勾配を発生させるステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記ポリマー層が前記ギャップをオーバーフィルする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記吸着ステップおよび反応ステップが少なくとも部分的な時間的重複を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記吸着ステップおよび反応ステップが部分的な時間的重複を有しない、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のフィーチャは、前記基板上の第１および第２の領域を形成し、且つ、前記第１の領域における前記複数のフィーチャは、前記第２の領域よりも前記複数のフィーチャよりも広いギャップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマー層が前記ギャップをオーバーフィルする請求項５に記載の方法であって、当該方法は前記ポリマー層を平坦化することをさらに含む、方法。
【請求項７】
前記前駆体分子がアクリレートを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記前駆体分子が、重合可能である有機化合物のモノマー、ダイマーまたはオリゴマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記前駆体分子が、ビニル官能基（−Ｃ＝Ｃ−）または炭素−炭素三重結合（−Ｃ≡Ｃ−）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記前駆体分子が、２つ以上の異なる反応性分子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
１つの前駆体分子がヒドロキシル基（−ＯＨ）を含み、且つ、別の前駆体分子がアミン基（−ＮＨ２）を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
１つの前駆体分子がヒドロキシル基（−ＯＨ）を含み、且つ、別の前駆体分子がカルボン酸基（−ＣＯＯＨ）または塩化アシル（−ＣＯＣｌ）を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記反応ステップが、気体環境中で前記基板を熱処理することによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記反応ステップが、前記基板を電磁（ＥＭ）放射線に暴露することによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記反応ステップが、開始剤分子から形成されるフリーラジカルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記開始剤分子が過酸化物を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記過酸化物が過酸化水素（Ｈ−Ｏ−Ｏ−Ｈ）、Ｒ−Ｏ−Ｏ−Ｈ、Ｒ−Ｏ−Ｏ−Ｒ’およびＲ−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−Ｈからなる群から選択され、ここで、ＲおよびＲ’は炭化水素部分である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記反応させるステップは、前記吸着された前駆体分子の前記層を、プラズマ中で生成される陽イオンおよびフリーラジカルに暴露するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法であって、
前記吸着された前駆体分子の前記層に、架橋剤分子を送達するステップステップであって、前記架橋剤分子は少なくとも２つの反応部位を含むステップ、
をさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願とのクロスリファレンス
本出願は、２０１６年５月８日に出願された米国仮特許出願第６０／３３３，２６２号に関係し、優先権を主張する。その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、重合化学蒸着を用いて平坦化層を堆積させる方法に関する。この方法は、複数のフィーチャ(features)の間にギャップを有する複数のフィーチャを含む基板のトポグラフィ平坦化に使用することができる。
【背景技術】
【０００３】
微小電気機械システム（microelectromechanical  systems,ＭＥＭＳ,メムス）およびＩＣアーキテクチャの製造フローは、より小さい（smaller  and  smaller）フィーチャサイズを組み込んでいる。これにより、これらのクリティカルディメンション（ＣＤ）を得るための表面平坦度の要件に制約が課せられる。このように、充填／平坦化プロセスは、デバイス製造のための重要なプロセスステップのいくつかと考えられている。現在、平坦化層は、孤立した／緻密なフィーチャを均一に満たすために、スピンコーティングおよびエッチバックを含む多段階プロセスによって得られる。その結果、孤立したフィーチャと緻密なフィーチャとの間に均一な膜を堆積させる単一ステップの平坦化技術は、プロセス効率を改善することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
重合化学蒸着を用いて平坦化層を堆積する方法が提供される。当該方法は、複数のフィーチャの間にギャップを有する複数のフィーチャを含む基板のトポグラフィ平坦化に使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態によれば、当該方法は、
複数のフィーチャを含み、前記複数のフィーチャの間にギャップを有する基板を提供するステップと、
前記基板への気相暴露によって前駆体分子を送達するステップと、
前記基板上に前記前駆体分子を吸着させるステップであって、前記吸着された前駆体分子の層で、前記ギャップを少なくとも実質的に充填する(fill)ステップと、
前記前駆体分子を反応させるステップであって、前記ギャップを少なくとも実質的に充填するポリマー層を形成するステップと、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
添付図面において、
【図１】本発明の一実施形態による重合プロセスのためのプロセスフロー図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の一実施形態による連鎖成長重合プロセスを模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるフリーラジカル重合を模式的に示す。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の一実施形態によるステップ成長(step-growth)重合プロセスのための方法の概略断面図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の一実施形態による、重合化学蒸着を用いて平坦化層を堆積するための実験結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
複数の実施形態の詳細な説明
重合化学蒸着を用いて基板上のフィーチャ上に平坦化層を堆積させる方法は、複数の実施形態に記載されている。
【０００８】
関連技術分野の当業者は、様々な実施形態が、特定の詳細の１つ以上なしに、または他の置換および／または追加の方法、材料、または成分(components)ありで実施され得ることを認識するであろう。他の場合では、本発明の様々な実施形態の態様を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造、材料、または動作を詳細に図示または説明しない。同様に、説明のために、本発明の完全な理解を提供するために、特定の数、材料、および構成が示されている。それにもかかわらず、本発明は特定の詳細なしに実施することができる。さらに、図面に示された様々な実施形態は例示的なものであり、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解される。
【０００９】
本明細書を通じて、「一実施形態」または「実施形態」は、実施形態に関連して説明された特定のフィーチャ(feature)、構造、材料または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、それらはすべての実施形態に存在することを意味しない。したがって、本明細書全体を通して、様々な場所での「一実施形態では」または「実施形態における」という表現の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、特定のフィーチャ、構造、材料、または特性は、１以上の実施形態においていずれの適切な方法で組み合わせることができる。さまざまな追加の層および／または構造が含まれてもよく、および／または説明されたフィーチャは他の実施形態では省略されてもよい。
【００１０】
本明細書で使用される「基板」は、一般に、本発明に従って処理される物体を指す。基板は、デバイス、特に半導体または他のエレクトロニクスデバイスのいずれの材料部分または構造を含むことができ、およびたとえば、半導体基板またはベース基板構造の上または上にある(overlying)層、例えば薄膜とすることができる。従って、基板は、パターン形成された又はパターン化されていないいずれの特定のベース構造、下層又は上層に限定されるものではなく、そのような層又はベース構造、並びに層及び／又はベース構造のいずれの組み合わせを含むことが意図される。以下の説明は、特定のタイプの基板を参照することができるが、これは例示の目的のみであり、限定するものではない。
【００１１】
本明細書で使用される「フィーチャ」は、基板上の多くの異なるタイプのフィーチャを指すことができる。１つの例は、半導体ウェハ上に複数の隆起フィーチャ(raised  features)を含む。別の例は、半導体基板上に複数の隆起フィーチャを含み、複数の隆起フィーチャが基板上に第１および第２の領域を形成し、且つ、第１の領域内の複数のフィーチャが第２の領域よりも(than)複数のフィーチャよりも広いギャップを有する。これは、通常、基板上の等密度(iso-dense)領域と呼ばれる。しかしながら、基板上の他のタイプの隆起特徴も企図され、使用されてもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、前駆体分子（例えば、モノマー）が気相で基板に曝されるプロセスシーケンスが記載される。気相暴露は、基板上の前駆体分子の吸着をもたらす。吸着は、気相組成、ガス圧、基板温度、およびＰｍ／Ｐｓａｔ比率を介して制御することができる。ここで、Ｐｍは前駆体分子（モノマー）の分圧を表し、Ｐｓａｔは基体表面温度での前駆体分子の飽和圧力を指す。吸着された前駆体分子は、重合プロセスによって基板上にポリマーを形成する。ポリマーは、低分子量分子が脱着または分解して、その後脱着するより軽い分子になる温度までの熱安定性を提供する高分子量を有する。
【００１３】
ここで、本発明のいくつかの実施形態を示すために図面を参照する。図１は、本発明の一実施形態による重合プロセスのプロセスフロー図である。プロセスフロー１００は、１０２において、複数のフィーチャの間にギャップを有する複数のフィーチャを含む基板を提供することを含む。一実施形態によれば、第１の複数のフィーチャが第１の領域を形成し、且つ、第２の複数のフィーチャが基板上に第２の領域を形成し、第１の領域内の第１の複数のフィーチャは、第２の領域よりも(than)第２の複数のフィーチャよりも広いギャップを有する。
【００１４】
プロセスフロー１００は、１０４において、基板への気相暴露によって前駆体分子を送達すること、および１０６において、基板上に前駆体分子を吸着させて、吸着された前駆体の層でギャップを少なくとも実質的に満たすことをさらに含む。基板上の前駆体分子の吸着の程度は、気相組成、ガス圧、基板温度、およびＰｍ／Ｐｓａｔ比によって制御することができる。吸着された前駆体分子によるギャップの完全またはほぼ完全な充填が基板上で達成されると、気相暴露を停止することができる。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態によれば、前駆体分子は、低分子量（＜９００ダルトン）の有機化合物のモノマーまたはダイマーを含むことができる。例には、重合が誘発された(triggered)ときにポリマー鎖の連鎖成長(chain  propagation)が可能な有機化合物が含まれる。一例では、前駆体分子はビニル官能基（−Ｃ＝Ｃ−）または炭素−炭素三重結合（−Ｃ≡Ｃ−）を含むことができる。ビニルという名称は、その炭素−炭素二重結合を含む化合物、すなわちＲ−Ｃ＝Ｃ−Ｒ’（式中、ＲおよびＲ’はいずれの原子群である）に使用される。例には、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を含む不飽和炭化水素であるアルケンが含まれる。唯一の二重結合を有し、他の官能基を有しない最も単純な非環式アルケンは、一般式ＣｎＨ２ｎを有する同族の一連の(homologous  series)炭化水素を形成する。最も単純なアルケンは、室温で無色のガスであるエチレン（Ｃ２Ｈ４）である。
【００１６】
本発明のいくつかの実施形態によれば、前駆体分子は、アクリレート、例えばネオペンチルメタクリレート（ｎＰＭＡ）前駆体分子を含むことができる。
【００１７】
図１において、プロセスフロー１００は、ステップ１０８において、前駆体分子を反応させて、ギャップを少なくとも実質的に充填するポリマー層を形成するステップをさらに含む。一実施形態によれば、ステップ１０６および１０８は、同時に、順次に、または互いに重複して(over-lapping)実行することができる。
【００１８】
重合プロセスは、段階的な(step-by-step)成長であり得る。一例は、分子が共に結合する縮合重合であり、副生成物、例えば水またはメタノールとして失われる小分子である。脱水合成では、両末端の(on  either  end)ヒドロキシル基（−ＯＨ）を有するモノマーは、両端で自由にイオン化された（−Ｈ）モノマーと反応して水を失うことによりポリマーを形成する。例えば、ナイロンは、ジアミン（Ｒ−（ＮＨ２）２）とジ−カルボキシル酸（Ｒ’−（ＣＯＯＨ）２）を反応させることにより形成される縮合ポリマーである。ポリエステルは、ジオール（Ｒ−（ＯＨ）２）と二酸（Ｒ’−（ＣＯＯＨ）２）を反応させることにより形成される縮合ポリマーである。
【００１９】
一実施形態によれば、前駆体分子は２つ以上の異なる反応性分子を含むことができる。一例では、１つの前駆体分子はヒドロキシル基（−ＯＨ）を含み、且つ、別の前駆体分子はアミン基（−ＮＨ２）を含む。別の例では、１つの前駆体分子はヒドロキシル基（−ＯＨ）を含み、且つ、別の前駆体分子はカルボン酸基（−ＣＯＯＨ）または塩化アシル（−ＣＯＣｌ）を含む。
【００２０】
一実施形態によれば、反応ステップは、吸着された前駆体分子の層を、プラズマ中で生成される陽イオンおよびフリーラジカルに暴露することを含むことができる。
【００２１】
前駆体分子の気相暴露の間またはその後に、重合プロファイルにわたって動的制御を提供するため、基板を熱処理することができる。一例では、これは、吸着した前駆体分子の層の上面全体から吸着した前駆体分子の層の底面まで伸びる、吸着された前駆体分子の層の厚さにわたって(across)垂直な温度勾配を生成することにより達成することができる。温度は、吸着された前駆体分子の層の上面から吸着された前駆体分子の底面まで増加または減少することができる。温度は、底面からよりも上面から基板に、多かれ少なかれ熱を加えることによって増減することができる。
【００２２】
重合プロセスは、化学反応においてモノマーまたはダイマー分子を一緒に反応させて、ポリマー鎖または三次元ネットワークを形成するプロセスである。重合プロセスは、モノマーもしくはダイマーの官能基間のステップ成長反応、または炭素−炭素二重もしくは三重結合を組み込むことによって分子同士を連結することを含む連鎖成長重合、を特徴とすることができる。
【００２３】
連鎖成長重合は、不飽和前駆体分子（例えば、モノマー）が成長するポリマー鎖の活性部位に一度に１つずつ(one  at  a  time)添加する重合プロセスである。不飽和モノマーの例には、アルケンおよび脂環式化合物が含まれる。ポリマーの成長は、１つ（またはそれ以上の可能性がある）末端でのみ起こり、且つ、各モノマー単位の添加は、活性部位を再生する。このタイプの重合は、低い変換率で形成される高分子量ポリマーをもたらす。この最終重量は、個々の連鎖終結反応の速度と比較した連鎖成長速度(the  rate  of  propagation)によって決定され、前記連鎖終結反応(which)は、連鎖移動および連鎖終結の両方のステップを含む。
【００２４】
図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の一実施形態による連鎖成長重合プロセスの概略断面図である。図２Ａは、複数のフィーチャ２２０，２１０を含み、前記複数のフィーチャ２２０，２１０の間にギャップ２２２，２１２を有する基板２００を示す。一実施形態によれば、複数のフィーチャ２１０は第１の領域を形成し、且つ、複数のフィーチャ２２０は基板上に第２の領域を形成する。第１の領域内の複数のフィーチャ２１０は、第２の領域よりも(than)複数のフィーチャ２２０よりも広いギャップを有する。
【００２５】
図２Ｂは、基板２００への気相暴露による前駆体分子２４０の送達、および基板２００上への前駆体分子２４０の吸着を示し、それによって吸着された前駆体の層２３０でギャップ２１２，２２２を少なくとも実質的に満たす。図２Ｂに示す例において、層２３０は、ギャップをオーバーフィルする(overfills)。基板２００上の前駆体分子２４０の吸着の程度は、気相組成、ガス圧、基板温度、およびＰｍ／Ｐｓａｔ比によって制御することができる。基板２００上でギャップ２１２，２２２が吸着された前駆体分子２４０で完全にまたはほぼ完全に充填されると、気相曝露を停止することができる。
【００２６】
図２Ｃは、例えばフリーラジカル２５０を用いて吸着された前駆体の層２３０上で開始される重合を示す。一例では、フリーラジカル２５０は、開始剤分子を壊す(cracks)熱フィラメントの近くに開始剤分子を流すことによって形成され得る。熱フィラメントの温度は、例えば、約３００℃以下であり得る。いったん開始すると、ポリマー層２６０の連鎖成長を介して(via)、吸着された前駆体の層２３０を貫通して(through)重合が進行する。開始剤分子の例には、酸素−酸素単結合を含む化合物である過酸化物が含まれる。最も簡単な安定過酸化物は、過酸化水素（Ｈ−Ｏ−Ｏ−Ｈ）である。他の過酸化物の例としては、Ｒ−Ｏ−Ｏ−Ｒ’、Ｒ−Ｏ−Ｏ−ＨおよびＲ−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−Ｈが含まれ、ＲおよびＲ’は炭化水素部分を表す。
【００２７】
図２Ｄは、吸着された前駆体の層２３０のさらなる重合を示し、且つ、図２Ｅは、完全に重合したポリマー層２６０を示す。図２２に示す例において、ポリマー層２６０は、平坦化層を形成するため、ギャップをオーバーフィルする。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態によるフリーラジカル重合を模式的に示す。フリーラジカル重合プロセスは、開始(initiation)、成長反応（propagation）および停止（termination）によって説明することができる。開始は、低温での開始剤分子（例えば、Ｒ−Ｏ−Ｏ−Ｒ）の熱分解からのフリーラジカル（例えば、Ｒ−Ｏ・）の形成を指す。フリーラジカルは、ポリマーフリーラジカル（例えば、Ｒ−Ｏ−Ｃ−Ｃ・）を生成するため、吸着された前駆体分子（例えば、Ｃ２Ｈ４）と反応する化学的トリガーである。成長反応(propagation)とは、ポリマーフリーラジカルと別の前駆体分子とのさらなる反応を指すのであって、ポリマーフリーラジカルの長さは各反応により増加する。停止（termination）は、２つのポリマーフリーラジカルの反応およびクエンチングを指す。
【００２９】
図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の一実施形態によるステップ成長重合プロセスのための方法の概略断面図である。ステップ成長重合は、モノマーが最初にダイマー、次いでトリマー、より長いオリゴマー、そして最終的には長鎖ポリマーを形成するために反応することができるメカニズムの一種である。重合メカニズムの性質に起因して、高分子量を達成するためには高度の反応が必要である。
【００３０】
図４Ａは、複数のフィーチャ４１０，４２０を含み、前記複数のフィーチャ４１０，４２０間にギャップ４１２，４２２を有する基板４００を示す。一実施形態によれば、複数のフィーチャ４１０は第１の領域を形成し、且つ、複数のフィーチャ４２０は基板上に第２の領域を形成し、第１の領域における複数のフィーチャ４１０は、第２の領域よりも(than)複数のフィーチャ４２０よりも広いギャップを有する。
【００３１】
図４Ｂは、基板４００への気相暴露による前駆体分子４４０および開始剤分子４６０の送達を示す。本発明の実施形態によれば、前駆体分子４４０および開始剤分子４６０の気相暴露は、同時に、逐次的に、または互いに重複して(over-lapping)行われる。一実施形態によれば、前駆体分子４４０と開始剤分子４６０の気相暴露は同時に行うことができ、それにより、ボトムアップ重合およびフィーチャ上のコンフォーマルな(conformal,共形)ポリマー膜の形成をもたらす。長時間の(prolonged)気相曝露を用いてフィーチャをポリマーフィルムで完全に充填することができる。一例では、開始剤分子４６０を最初に基板４００にグラフト化し、およびその後、前駆体分子４４０の気相暴露は基板４００上の重合をもたらす。
【００３２】
開始剤分子４６０は分解してポリマーのステップ成長を開始させるフリーラジカルを形成することができる。開始剤分子４６０からのフリーラジカルの形成は、例えば、温度および／または電磁放射線によってトリガーされ得る。図４Ｃに描かれるように、完全に重合された層４７０が形成されるまで、ポリマーの成長反応(propagation)が進行する。
【００３３】
一実施形態によれば、重合プロセスは、基板を架橋剤分子に暴露することによって増強することができる。これは、前駆体分子、開始剤分子および／またはフリーラジカルへの気相暴露と並行して、または順番に(in  sequence)行うことができる。架橋剤分子は、前駆体分子との反応が最終ポリマーの架橋度を増加させることができる分子当たり１つ以上の反応部位を有する。架橋の程度は、ポリマーの材料特性、例えば分子量および熱分解開始(onset)温度を調整するために使用することができる。
【００３４】
一実施形態によれば、重合プロセスは、不活性ガスの、または反応性ガス（例えば、Ｏ２、Ｈ２、またはそれらの組み合わせ）と不活性ガスとの混合物の存在下で、行うことができる。別の実施形態によれば、重合プロセスは、基板を電磁（ＥＭ）放射線に暴露することによってトリガーされてもよく、前記ＥＭ放射線は、紫外（ＵＶ）スペクトル、可視スペクトル、赤外（ＩＲ）スペクトル、またはマイクロ波スペクトルにおける発光(emission)、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
【００３５】
ＥＭ放射線は、紫外線（ＵＶ）放射線を含むことができる。ＵＶ放射線は、２００ｎｍより大きい、もしくは２００ｎｍに等しいＵＶ波長、を含むか、もしくは、を主成分とすることができる(consist  essentially  of)。あるいは、ＵＶ放射線は、ＵＶ放射線は、２２０ｎｍより大きい、もしくは２２０ｎｍに等しいＵＶ波長、を含むか、もしくは、を主成分とすることができる。あるいは、ＵＶ放射線は、２４０ｎｍより大きい、もしくは２４０ｎｍに等しいＵＶ波長、を含むか、もしくは、を主成分とすることができる。あるいは、ＵＶ放射線は、３００ｎｍより大きい、もしくは３００ｎｍに等しいＵＶ波長、を含むか、もしくは、を主成分とすることができる。より長いＵＶ波長は、基板への損傷のリスクを低減し、且つ、金属化されたパターンの汚染を低減することができる。
【００３６】
ＵＶ放射線への曝露は、実質的に単色放射線、または多色放射線を含み得る。紫外線は連続的に照射され(applied)てもよいし、パルスされ(pulsed)てもよい。例えば、ＵＶ線への暴露は、高ＵＶ強度と低ＵＶ強度との間で循環する(cycle)ことができ、前記高ＵＶ強度への暴露のための暴露時間は１００ｍｓｅｃ未満、または１０ｍｓｅｃ未満、または１ｍｓｅｃ未満である。
【００３７】
ＵＶ放射線(radiation)への曝露は、赤外線（ＩＲ）放射線への曝露をさらに含むことができる。ＩＲ放射線は、実質的に単色放射線または多色放射線を含むことができる。ＩＲ放射線は連続的に照射され(applied)てもよいし、パルスされ(pulsed)てもよい。例えば、ＩＲ放射線への曝露は、高ＩＲ強度と低ＩＲ強度との間で循環することができ、前記高ＩＲ強度への暴露のための曝露時間は１００ｍｓｅｃ未満、または１０ｍｓｅｃ未満、または１ｍｓｅｃ未満である。
【００３８】
ＥＭ放射線への曝露の間、基板は平行移動される(translated)か、または回転され得る。これに加えて、または代替として、ＥＭ放射線を基板にわたって走査することができる。スループットを改善するために、ＥＭ放射線の複数の(multiple)ビームを生成し、且つ、基板にわたって走査することができる。所望のレベルの重合を達成するために、ＥＭ放射線のビームの複数パス(multiple  passes)を行うことができる。一例として、基板をＵＶフラッシュ露光などのＵＶ放射線に曝露した後、ＵＶまたはＩＲなどのＥＭ放射線のビームを介して選択的に加熱することができる。
【００３９】
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の一実施形態による、重合化学蒸着を用いて平坦化層を堆積するための実験結果を示す。図５Ａにおける断面走査型電子分光法（ＳＥＭ）画像に示すように、厚さ４６３ｎｍのポリマーフィルム５１０を、ネオペンチルメタクリレート（ｎＰＭＡ）前駆体分子を用いて平らな(flat)基板５００上に形成した。この例では、ｎＰＭＡモノマーおよび開始剤を処理チャンバ内に連続して(sequentially)導入した。まず、ｎＰＭＡモノマー膜を過飽和条件下（Ｐｍ／Ｐｓａｔ＞１）で基板上に吸着させ、吸着したｎＰＭＡモノマー膜の所望の厚さが得られたら、開始剤を処理チャンバ内に導入した。次いで、ｎＰＭＡモノマー膜は、吸着されたｎＰＭＡモノマー膜の脱離速度よりも速い重合成長(propagation)速度のたに起因して、上から下に(from  the  top  down)重合された。図５Ａに示すように、得られたポリマーフィルムは滑らかであり、粗さは小さい(low  roughness)。
【００４０】
図５Ｂは、基板５３０上に約５のアスペクト比（aspect  ratio,ＡＲ）を有するフィーチャ５２０を有するパターン形成された基板の断面ＳＥＭ画像を示す。
【００４１】
図５Ｃは、図５Ｂのパターン形成された基板を示し、本発明の一実施形態によるｎＰＭＡおよび開始剤を用いてフィーチャ５２０上に堆積された厚さ１２０ｎｍのポリマー膜５３０の堆積の後である。孤立し、且つ、高密度のフィーチャにわたるポリマーの厚さは、パターン化されたウエハにわたって同様であることが観察された。これは、パターニングされたウエハを横切って吸着されたｎＰＭＡモノマー膜の表面張力駆動自己平坦化に起因すると考えられる。これは、フィルム（疑似液体）の厚さが表面トポグラフィよりも大きい場合に発生する。
【００４２】
重合化学蒸着を用いて平坦化層を堆積させる方法は、様々な実施形態において開示されている。以上、本発明の特定の実施形態のみを詳細に説明したが、本発明の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく、多くの変更が可能であることを当業者は容易に理解するであろう。したがって、そのような改変はすべて本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１００    プロセスフロー
１０２、１０４、１０６、１０８    ステップ
２００、４００    基板
２１０、２２０，４１０，４２０    フィーチャ
２１２、２２２、４１２、４２２    ギャップ
２３０    吸着された前駆体の層
２４０、４４０    前駆体分子
２５０    フリーラジカル
２６０    ポリマー層
４６０    開始剤分子
４７０    完全に重合された層
【図１】
0006439005.tif 000002
【図２Ａ】
0006439005.tif 000003
【図２Ｂ】
0006439005.tif 000004
【図２Ｃ】
0006439005.tif 000005
【図２Ｄ】
0006439005.tif 000006
【図２Ｅ】
0006439005.tif 000007
【図３】
0006439005.tif 000008
【図４Ａ】
0006439005.tif 000009
【図４Ｂ】
0006439005.tif 000010
【図４Ｃ】
0006439005.tif 000011
【図５Ａ】
0006439005.tif 000012
【図５Ｂ】
0006439005.tif 000013
【図５Ｃ】
0006439005.tif 000014