(57)【要約】ＳＯＣ平坦化ためのシステムと方法が記載されている。実施形態において、ＳＯＣ平坦化のための装置は、マイクロエレクトロニクス基板を支持するように構成された基板ホルダを含む。さらに、装置は、マイクロエレクトロニクス基板の表面に向けて紫外線（ＵＶ）光を放射するように構成された光源を含む。実施形態において、装置は、光源とマイクロエレクトロニクス基板の間に配置される隔離窓を含むこともできる。装置は、隔離窓とマイクロエレクトロニクス基板間の領域にガスを注入するように構成されたガス分配ユニットを含むこともできる。さらに、装置は、マイクロエレクトロニクス基板のＵＶ光処理の不均一性を低減するように構成されたエッチバック・レベリング機構を含むことができる。
2018520511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロエレクトロニクス基板を支持するように構成された基板ホルダと、
前記マイクロエレクトロニクス基板の表面に向けて紫外（ＵＶ）光を放射するように構成された光源と、
前記光源と前記マイクロエレクトロニクス基板との間に配置された隔離窓と、
前記隔離窓と前記マイクロエレクトロニクス基板との間の領域にガスを注入するように構成されたガス分配ユニットと、
前記マイクロエレクトロニクス基板のＵＶ光処理の不均一性を低減するように構成されたエッチバック・レベリング機構と、
を備えた装置。
【請求項２】
前記エッチバック・レベリング機構は、前記隔離窓の少なくとも一部に配置された光相互作用層をさらに備える、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記光相互作用層は、拡散、反射、及び吸収から成る群から選択された相互作用機構による光エネルギーと相互作用するように構成された層をさらに備える、
請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記エッチバック・レベリング機構は、
前記隔離窓上に配置された複数の第１光相互作用領域と、
前記隔離窓上に配置された複数の第２光相互作用領域と、をさらに備え、
前記複数の第２光相互作用領域は、前記複数の第１光相互作用領域と異なる少なくとも１つの光学特性を有する、
請求項２記載の装置。
【請求項５】
前記隔離窓は１つ以上の第１領域を備え、前記第１領域は１つ以上の第２領域よりも大きい厚さを有する、
請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記エッチバック・レベリング機構は、前記光源と前記マイクロエレクトロニクス基板との間に配置されたアパーチャデバイスをさらに備える、
請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記エッチバック・レベリング機構は、前記マイクロエレクトロニクス基板を前記光源と関連して移動するように構成されている、
請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記エッチバック・レベリング機構は、前記マイクロエレクトロニクス基板を軸周りに回転するように構成されている、
請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記エッチバック・レベリング機構は、前記マイクロエレクトロニクス基板を前記光源が配置される平面に対して平行な平面に沿ってスライドする構成されている、
請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記エッチバック・レベリング機構は、前記マイクロエレクトロニクス基板の前記表面に関して前記光源を移動するように構成されている、
請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記隔離窓は前記光源に連結されており、前記マイクロエレクトロニクス基板に関して前記光源と移動するように構成されている、
請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記ガス分配ユニットは、前記隔離窓と前記マイクロエレクトロニクス基板との間の領域の外部でエッチ液成分を生成するように構成されている、
請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記ガス分配ユニットは、
前記光源に平行に隣接して配置されたガス分配ノズルを備え、
前記ガス分配ノズルは、
前記光源の少なくとも一部に沿って延在するノズル長と、前記ノズル長に沿って分布する複数のガス出口とを有する、
請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記ガス分配ユニットは、前記光源とタンデムで移動するように構成されている、
請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記基板ホルダは、複数の加熱素子さらに備え、
前記加熱素子は、前記マイクロエレクトロニクス基板に対する加熱プロファイルを動的に制御するように構成されている、
請求項１記載の装置。
【請求項１６】
パターニングされた下地層の上に配置された第１層を有する基板を受け取るステップであって、前記膜は第１不均一性を有する表面を備える、ステップと、
第１焼成のために、前記膜に対する溶解度制御に適した第１温度に前記膜を曝露するステップと、
前記膜を液体溶媒に曝露することによって、前記膜の少なくとも一部を除去するステップと、
前記膜の第２コーティングを塗布するステップと、第２焼成のために、前記膜を硬化させる第２温度に前記膜を曝露するステップであって、前記膜は、前記第１不均一性より小さい第２不均一性を有する表面を備える、ステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
前記膜は有機材料を含む、
請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記有機材料はスピンオン・カーボン（ＳＯＣ）を含む、
請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記第１温度は１５０℃から２５０℃の間の範囲にある、
請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記第２温度は５００℃から７００℃の間の範囲にある、
請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理ためのシステムと方法に関し、特にスピンオン・カーボン（ＳＯＣ）の平坦化ためのシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願明細書において、開示されるのは、スピンオン・カーボン（ＳＯＣ）材料を用いた半導体パターニングに関連する方法及び装置である。高アスペクト比パターンを達成するために、多層スタックを用いることは、一般的である。フォトレジストは、パターンのつぶれを最小化し、薄膜シリコン含有層内にパターン化されるために、薄く保たれる。そのパターンが、その後下地シリコン内にエッチングされるフィーチャの高アスペクト比を生成するために厚い炭素層に転写される。スピンオン・カーボンは、より安価で、そして、化学蒸着法（ＣＶＤ）カーボンよりよくも、より好適に表面を平坦化する。しかしながら、より小さいコンピュータチップの開発に伴ってプロセスマージンが減少し続けるにつれて、炭素の平坦化がさらに改善される必要がある。
【０００３】
紫外線（ＵＶ）エッチバック・プロセスを使用してＳＯＣ材料を平坦化するための１つのアプローチが、図１Ａ乃至１Ｃに示されている。図１Ａに示すように、１つ以上のフィーチャ１０４が基板１０２の表面上に形成されることができ、第１ＳＯＣ層１０６が基板１０２上に形成されることができる。図示のように、第１ＳＯＣ層１０６の表面に重要な不均一性１０８がある。図１Ｂは、ＵＶエッチバック・プロセス（UV etchback process）が実行された後のデバイスを示す。図示されるように、エッチバック・プロセスは一部の第１ＳＯＣ層１０６を除去する。図１Ｃは、第２ＳＯＣ層１１０が塗布された後のデバイスを示す。図示のように、第２ＳＯＣ層１１０の不均一性１１２は、第１ＳＯＣ層１０６の不均一性１０８より小さいことがある。当業者は、そのようなプロセスのステップが様々な代替的順序で実行されることができると理解するであろう。例えば、第２ＳＯＣ層はエッチバックの前に第１ＳＯＣ層１０６上に配置されていてもよく、それは下地フィーチャの露光を制限できる。
【０００４】
平坦化のためのＵＶエッチバック・プロセスを実行するために使用されるシステムは、多くの場合、１つ以上の複数のＵＶ光源と、ウエハなどのワークピースを保持するチャンバへのＵＶ光の入射を可能にする窓とを含む。加えて、そのようなシステムは、酸素を紫外線にもたらすための空気源又は濃縮酸素源を含むことができ、それにより、エッチバック・プロセスを促進するオゾン及び酸素ラジカルを生成する。
【０００５】
ＵＶエッチバックのための従来の方法及びハードウェアの実施例は、２０１５年３月５日公開の特開２０１４−１６５２５２に記載されており、その全体は、本明細書に組み込まれる。しかしながら、本願明細書において、開示される実施態様は、特開２０１４−１６５２５２に記載されている方法及びハードウェアに限定されるものではない。これらの実施態様が、ＳＯＣエッチバック又は平坦化のコンテキストの範囲内で、より広範に用いられることが可能である。残念なことに、従来のエッチバック・プロセスでは、デバイスの表面上のＵＶ放射の一様でない強度、又はチャンバ内のオゾン及び酸素ラジカルの一様でない濃度などの欠陥が、エッチバック・プロセスに不均一性を生じさせる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１６５２５２号公報
【発明の概要】
【０００７】
ＳＯＣ平坦化ためのシステムと方法は、記載されている。一実施形態において、ＳＯＣ平坦化のための装置は、マイクロエレクトロニクス基板を支持するように構成された基板ホルダを含む。さらに、装置は、マイクロエレクトロニクス基板の表面に向けて紫外線（ＵＶ）光を放射するように構成された光源を含む。一実施形態において、装置は、光源とマイクロエレクトロニクス基板の間に配置された隔離窓も含むことができる。装置は、隔離窓とマイクロエレクトロニクス基板間の領域にガスを注入するように構成されたガス分配ユニットも含むことができる。さらに装置は、マイクロエレクトロニクス基板のＵＶ光処理の不均一性を低減するように構成されたエッチバック・レベリング機構を含むことができる。
【０００８】
一実施形態では、方法は、パターニングされた下地層の上に配置された第１層又は膜を有する基板を受け取るステップを含み、層又は膜は第１不均一性を有する表面を備える。方法は、第１焼成のために、膜に対する溶解度制御に適した第１温度に、膜を曝露するステップも含むことができる。付加的に、方法は、膜を液体溶媒に曝露することによって、膜の少なくとも一部を除去するステップを含むことができる。また、方法は、膜の第２コーティングを塗布するステップを含むことができる。一実施形態では、方法は、第２焼成のために、膜を硬化させる第２温度に、膜を曝露するステップも含むことができ、膜は、第１不均一性より小さい第２不均一性を有する表面を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、上記に与えられた本発明の概略的な説明及び以下の詳細な説明と共に、本発明を説明する役割を果たす。
【図１Ａ】従来技術のＳＯＣ平坦化プロセスの第１ステージを表す図である。
【図１Ｂ】従来技術のＳＯＣ平坦化プロセスの第２ステージを表す図である。
【図１Ｃ】従来技術のＳＯＣ平坦化プロセスの第３ステージを表す図である。
【図２】ＳＯＣ平坦化システムの一実施形態を模式的に示す図である。
【図３Ａ】エッチバック・レベラーを有さないＵＶエッチバック・システムから得られるＳＯＣ厚さの均一性を示す図である。
【図３Ｂ】エッチバック・レベラーの実施形態を有するＵＶエッチバック・システムから得られるＳＯＣ厚さの均一性を示す図である。
【図４】ＳＯＣ平坦化のためのシステムの実施態様を示す図である。
【図５】ＳＯＣ平坦化のシステムの実施態様を示す図である。
【図６Ａ】ＵＶ光源の実施態様を示す図である。
【図６Ｂ】ＳＯＣ平坦化のためのシステムを有するＵＶ光源の実施態様を示す図である。
【図６Ｃ】ＳＯＣ平坦化のためのシステムを有するＵＶ光源の実施態様を示す図である。
【図７Ａ】ＳＯＣ平坦化のためのシステムの一実施形態を示す側面図である。
【図７Ｂ】ＳＯＣ平坦化のためのシステムの一実施形態を示す上面図である。
【図８Ａ】ＳＯＣ平坦化のためのシステムの一実施形態を示す側面図である。
【図８Ｂ】ＳＯＣ平坦化のためのシステムの一実施形態を示す上面図である。
【図８Ｃ】ＳＯＣ平坦化のためのシステムの一実施形態を示す側面図である。
【図８Ｄ】ＳＯＣ平坦化のためのシステムの一実施形態を示す上面図である。
【図９】ＳＯＣ平坦化のためのシステムの一実施形態を示す側面図である。
【図１０Ａ】ＳＯＣ平坦化のためのシステムの一実施形態を示す側面図である。
【図１０Ｂ】ＳＯＣ平坦化のためのシステムの一実施形態を示す上面図である。
【図１１Ａ】ＳＯＣ平坦化のための一実施形態のプロセスフロー示す図である。
【図１１Ｂ】本明細書において、開示される方法のための溶解度制御領域を示す図である。
【図１１Ｃ】本明細書において、開示される膜に対する種々の特性を示す図である。
【図１２】ＳＯＣ平坦化のための方法の一実施形態を示す概略的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
平坦化のための方法および装置が示される。しかしながら、当業者であれば、様々な実施形態が、特定の詳細の１つ以上を用いないで、又は、他の置換及び／又は追加の方法、材料、又はコンポーネントを用いて実施され得ることを認識するであろう。他の例では、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、又は動作を詳細に図示又は説明しない。
【００１１】
同様に、説明のため、本発明の完全な理解を提供するために、特定の数、材料、及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。図面を参照する際には、全体を通じて同様の参照符号は同様の部分を指す。
【００１２】
本明細書を通じて、「一実施形態」又は「実施形態」又はそれらのバリエーションは、本発明の実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、材料又は特性が、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、  あらゆる実施形態にそれらが存在することを意図するものではない。したがって、本明細書全体を通して、様々な箇所における「一実施形態において、」又は「実施形態において、」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しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料又は特性は、１つ以上の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わせることができる種々の追加層及び／又は構造は含まれることができ、及び／又は、記載されている特徴は他の実施形態様で省略されることができる。
【００１３】
さらに、「１つの（”a” or ”an”）」は、他に明示的に述べられていない限り、「１つ以上」を意味できることを理解されたい。
【００１４】
様々な動作は、本発明の理解に最も役立つ方法で、複数の個別の動作として説明される。しかしながら、説明の順序は、これらの操作が必然的に順序に依存することを意味すると解釈されるべきではない。特に、これらの動作は、提示順に実行される必要はない。説明された動作は、記載された実施形態とは異なる順序で実行されてもよい。様々な追加の動作が実行されてもよく、及び／又は記載された動作が追加の実施形態で省略されてもよい。
【００１５】
本明細書において、「基板」という用語は、材料が形成される基材又は構造を意味し、これを含む。基板は、単一の材料、異なる材料の複数の層、異なる材料又は異なる構造の領域を有する層などを含むことができることが理解されよう。これらの材料は、半導体、絶縁体、導体又はそれらの組み合わせ（combinations）を含むことができる。例えば、基板は、半導体基板、支持構造体上のベース半導体層、金属電極であってもよく、又は、一つ以上の層、構造若しくは領域がその上に形成された半導体基板であってもよい。基板は、従来のシリコン基板又は半導電性材料の層を有する他のバルク基板であってもよい。本明細書において、「バルク基板」がシリコンウエハだけでなく、シリコンオンサファイア（「ＳＯＳ」）基板及びシリコンオンガラス（「ＳＯＧ」）基板のような、シリコンオン絶縁体（「ＳＯＩ」）基板、ベース半導体基礎上のシリコン・エピタキシャル層、及び、シリコン・ゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、窒化ガリウム及びインジウムなどの他の半導体又は光電材料を意味し、これらを含む。基板は、ドーピングされてもよく又はドーピングされていなくてもよい。
【００１６】
記載された実施形態は、ＵＶ照射の均一性又はウエハにわたって生成される活性酸素種の均一性を改良することに焦点をあてている。一度にウエハ全体を曝露することは、スループットの利点があるが、均一性の課題を生じさせる。一実施形態は、より一様に照射を展開するために、拡散性層をランプの下の窓に付加する。この拡散性層は、粗面化され、パターニングされた表面で有り得る。他の実施態様は、光強度を均等にするために組成又は厚みを変化させた、窓上の吸収層を使用する。追加の実施態様は、光強度を均等にするために窓の自然吸収（natural absorbance）の利点を活用するように窓の厚さを変化させる。
【００１７】
一実施形態は、調整可能な半径を有するカメラと同様のアパーチャを使用する。このアパーチャを環状レンズと結合することは、制御可能な半径方向強度を可能にすることができる。他の実施形態は、ウエハ表面にわたってランプを走査する。酸素の流れは、ランプの真下のウエハの領域が高酸素濃度を受け取ることを確実にするために、ランプ走査の反対方向に方向づけられる。あるいは、ウエハは走査を達成するためにランプの下で移動できる。また、窓とランプは、コスト削減のためにより小さい窓を用いることができるように、一緒に走査できる。他の実施形態は、曝露中にウエハを回転するためにウエハの背面上でピンの環を用いる。ランプは、回動するウエハ上の一様な強度を生成するために配置されることができる。
【００１８】
ＳＯＣ除去の反応速度は、ウエハの温度に依存する。他の実施形態は、ウエハを加熱するために背面ＩＲＬＥＤを使用する。異なるＬＥＤパネルが、ウエハにわたる反応速度に影響を与える、照射又は酸素濃度差を補正するように独立して調整されることができる。更なる実施形態は、ウエハにわたって酸素がより均一に分配されることができるように、窓内の小孔を使用する。ウエハにわたって孔のサイズ又は配向を変化させることは、ウエハにわたって光強度の変動を補正できる。他の実施形態は、チャンバの外で活性酸素種を生成し、その後ガスをウエハに圧送する。ＵＶ光は、依然として破面結合に使用され、オゾンを生成するが、反応速度は酸素種の外部導入により促進され得る。光源は、オゾン生成がもはや必要でないので、より高い波長（２００〜３００ｎｍ）で有り得る。市販のオゾン発生器又は原子状酸素ビームを用いることができる。
【００１９】
一実施形態は、ＵＶ曝露の代わりに低温焼成及び溶媒ＳＯＣ除去が用いられる。ＳＯＣ化学物質の溶解度は、ＳＯＣコーティング後の焼成温度を調整することによって、調整可能である。低温焼成を使用することは、ウエハに塗布された溶媒にＳＯＣを除去することを可能にさせる。最終的な高温焼成は、その後の処理工程中にＳＯＣを不溶性にする。
【００２０】
さらに別の実施形態は、基板上の選択された位置でエッチバック速度を増加させるためにＳＯＣの一部を曝露するデジタル光処理（ＤＬＰ）システムを組み込んでいる。ＤＬＰシステムは、基板上の特定の位置に向けて、又は特定の位置から離れるようにＵＶ光を反射するようにプログラミングされることができる反射性コンポーネントのアレイを使用する。このようにして、エッチバック速度は、ＵＶ光の量及び方向に基づいて調整されることができる。例えば、基板上の大きいアレイ又はフィーチャは、基板にわたって均一なＳＯＣ除去を増加させ又は可能にするように、エネルギーの異なる量を要求することがある。ＤＬＰシステムは、スタンドアロン・エッチバック除去技術として使用されることができ、又は本願明細書において、開示される技術の１以上と組み合わせて使用されることができる。これらの、そしてまた他の実施態様は、種々の観点及び図に関して、以下で述べられる。
【００２１】
図２はＳＯＣ平坦化のシステム２００の実施態様を図示する。システム２００は、ＳＯＣ材料の平坦化の拡張のために、従来のシステムと比較して、本明細書に記載される１つ以上の実施形態により構成されてもよい。実施形態において、システム２００は、一つ以上のＵＶランプ２０２、窓２０４及びヒーター２１２を含む。窓２０６は、ＵＶ光を伝送するが、ランプ２１２で作り出される任意の活性酸素種を分離する。空気又は濃縮されたＯ２は、ウエハ２１０と窓２０６との間の隙間に挿入され、そこでＵＶ光によって、オゾン、原子酸素、一重項酸素、三重項酸素及び酸素ラジカルなどの反応性酸素種に変換される。ＵＶ光も表層結合を破壊し、より多くの反応表面を作成する。ＳＯＣ材料は、その後ＣＯ２としてチャンバを離れる。ヒーター２１２はウエハ温度を上昇させ、反応速度を早める。
【００２２】
一実施形態において、ハードウェアは、ウエハ表面から過剰なＳＯＣを取り除くために、ＵＶランプ２０２と、窓２０６と、エアフローとを使用する。最初に、典型的な３層流におけるトポグラフィ上のＳＯＣコーティング（the SOC coating over topography）は、均一な表面を生成しない。第２のＳＯＣコーティングは、表面を平坦化するために実行される。ウエハは、その後、過剰なＳＯＣを除去するために、ＵＶエッチング・モジュール内に持ち込まれる。ＵＶランプ２０２は、表面の化学結合を破壊するためにウエハ２１０を曝露し、オゾン及び原子酸素のような活性酸素種を形成するために酸素にエネルギーを付与する。調整された表面及び活性酸素の組合せは、除去されるべき材料を生じさせ、ＣＯ２としてモジュールを離れさせる。ウエハ２１０と窓２０６間の小ギャップは、曝露した酸素がウエハ表面に近いことを保証する。ＵＶエッチング・モジュールの好ましい実施形態は、ウエハ表面上のどの点においても等価な除去速度を有する。複数のモジュールを使用することのコストを削減するために可能な限り早い除去速度を有することも、有利でもある。
【００２３】
図３Ｂの実施形態は、ランプ２０２から到来する光強度を均等にするために窓２０６の表面上の拡散性層を使用する。図３Ａの実施形態が拡散性層３０４を含まないので、表面３０２は、図３Ｂの実施形態の表面３０６よりも、低い均一性を有する。粗面化された又はパターニングされた窓表面での光の散乱は、直接ランプの下にないウエハの領域により多くの光をもたらす。窓２０６は、市販のサンドブラスト又は研磨工具を用いて粗くすることができる。また、リソグラフィープロセスを使用して、窓面にパターンを作り、あらゆる方向において、等価の光強度であるランバート拡散に近い拡散を達成できる。さらなる実施形態は、最も高い光強度に曝露される、窓の特定の部分のみに拡散性層を使用するか、又は高光強度領域での散乱を増加させるようにレンズにわたる粗さを変化させる。
【００２４】
図４は、反応速度が最も速い領域の光強度を減少させるために光相互作用層４０２又はフィルムを使用する実施形態を示す。実施形態において、光相互作用層は、窓２０６の表面全体をカバーすることができる。他の実施形態において、複数の光相互作用層領域が、窓２０６上に又は窓２０６内に配置されることができる。光相互作用層は、種々の実施形態において、拡散性、反射性、又は吸収性であってもよい。更なる実施態様において、光相互作用層は、拡散性、反射性、又は吸収性の度合を変化させることができる。
【００２５】
そのような実施形態において、酸素はウエハ２１０の外側から供給され、ウエハのエッジにおける反応速度を増加させる。窓２０６のエッジに沿って、ランプ下の最高強度領域において、第２光相互作用層４０４を配置することは、反応速度をウエハにわたって均等にすることができる。この層の吸光度又は反射率は、最高強度領域に近づくにつれて徐々に増加し得る。さらに、図３及び４の実施形態は、エッジにおける第２光相互作用層４０４と、図４で領域４０２により示される最高光強度の領域内の拡散性層４０４とを使用することにより組み合わされる。このオプションは、吸収層のみを使用する場合に比べて全体の除去速度を改善する。
【００２６】
図５の実施形態は、ウエハにわたるＳＯＣ除去速度の変化を低減するために、石英ガラス窓２０６の自然吸収を利用する。最高品質のＵＶ石英ガラスでも、まだ光の９０％未満を透過するにすぎない。より平坦な表面を得るために、窓厚は最高測定除去速度の領域で増加している５０２。窓２０６は、より低強度の領域５０４でより薄い。
【００２７】
図６Ａ乃至６Ｃは、窓２０６に入射できる光の強度を半径方向に制御するために絞りシャッタ型開口を使用する実施形態を示す。シャッタ型開口は、様々な強度で制御可能に光を通過させるためにアパーチャを形成する。一実施形態において、光源は環状バルブ６０２を有し、それは図６Ａに示すように迷光６０４の中央域を形成する。図６Ｂに示すように、絞りシャッタ６０６は円形開口を維持できる。開口率は、露光プロセス中に各半径ができるだけ同じ光量に近づくように制御され得る。環状ランプ６０２は、およそウエハ２１０の半径を有することができる。そのような実施形態は、図６Ｃに示すように、積算線量を一定に保つためにシャッタ開度を調整することによって、半径を有する平均強度が常に等しいことを確実にすることができる。
【００２８】
図７の実施態様において、基板ホルダ２１２は、ＵＶランプ２０２からより均一な曝露を維持するためにウエハ２１０を回転させる。そのような実施形態では、ピンの環が、曝露の数秒後にプリセット角度でウエハ２１０を持ち上げ、回転させることができる。あるいは、ピンは基板ホルダ２１２の表面のわずか０．５ｍｍ上方にあることができウエハ２１０は、ピンにおいて、ゆっくりと回転しながら焼成されることができる。この動作は、基板ホルダ２１２の表面から数ミリメートル離れたピンによって、所定の時間間隔で行われ、又は、基板ホルダの表面から０．５ｍｍ以下上方のピンによって、連続的に行われることができる。この実施形態は、複数ランプ２０２のスループットの利点を犠牲にすることなく、ウエハ２１０にわたる均一曝露を可能にする。
【００２９】
あるいは、図７に示すように、ウエハ直径を超える長さを有する単一のランプ２０２を使用することもできる。図８Ａに示すように、ウエハ２１０にわたってランプ２０２を第１方向７０２に走査するために機械的アーム又はトラックを使用できる。酸素又は空気は、ランプ２０２下における一定の酸素濃度を維持するために、第１方向７０２とは反対向きの第２方向７０４に流れる。ウエハの反対側の単一のガス出口は、走査が始まるところから、ウエハ２１０の反対側で酸素を供給できる。複数のガス出口又はバッフルは、走査ランプに対して垂直な酸素流速を等しくするために使用されることができる。あるいは、ランプ２０２は静的な状態を持続することができ、図８Ａ及び８Ｂの実施形態のようにウエハ２１０がランプ下において、走査することができる。図７の実施態様と同様に、ウエハ２１０は、トラックに沿ってスライドするピンに載置されることができる。しかしながらこの場合、トラックは、ランプ２０２の長手方向に対して垂直なウエハ２１０を移動するために配置される。図８Ｃ乃至８Ｄの実施態様において、窓８０２及びランプ２０２は、一緒に走査できる。この方法は、窓８０２のサイズをランプ２０２より僅かに大きくすることにより、かなりのコストを節約する。
【００３０】
他の実施態様は、ウエハ２１０にわたる反応速度を制御するために、図９に示すように赤外線加熱素子９０２を使用できる。図ある種の実施形態では、除去速度は温度に依存し、ウエハにわたる温度差を誘導することは付加的なプロセス制御提供する。いくつかの実施形態においては赤外線発行ダイオードであり得る、加熱素子９０２のアレイによってもたらされるエネルギーは、ウエハの背面で吸収される。ウエハ２１０の厚さが薄いため、温度は、ウエハを介して急激に上昇し、しかしはるかにゆっくりとウエハにわたって拡散する。その結果、温度勾配は、処理の間、維持されることができる。ウエハ２１０は、加熱素子パネル同士間のピンを使用して加熱素子９０２の上に懸架される。
【００３１】
図１０Ａ乃至１０Ｂに図示される実施態様において、ガス分配ブーム又はアーム１００４は、光源２０２から所定の距離に配置されることができる。ガス分配アーム１００４は外部のガス供給源からガスを受け取るためのガス入口ホース又は管１００２に連結されていてもよい。さらに、一つ以上のガス出口１００６、例えばジェット又はノズルは、ガス分配アーム１００４に沿って配置されることができる。そのような実施形態では、ガスは、光源２０２とガス分配アーム１００４との間の隙間に注入されることができる。いくつかの実施態様において、ウエハ２１０は、光源２０２及びガス分配アーム１００４と関連して移動できる。代わりの実施例では、光源２０２及びガス分配アーム１００４は、ウエハ２１０を走査できる。
【００３２】
様々な代替的実施形態は、窓とウエハとの間の隙間により均一に空気又は酸素ガスを分配するために、窓の小孔を使用できる。窓より上流の陽圧は、小孔を通じて酸素を隙間に押し出すことができる。ウエハにわたる除去速度の均一性を改善するために、ウエハにわたって酸素を分配するように、又は低光強度の領域へより酸素を追加するように、孔はサイズ設定され、配置される。この実施形態は、窓上方にオゾンを生成するためにサブ２００ｎｍの光が使用されるが、この光が窓上の吸収層によって、又窓材料自体によって、のみフィルタリングされる、という二重波長シナリオ（dual wavelength scenario）を可能にする。２００乃至３００ｎｍの光は依然として窓を介して透過し、ＳＯＣ化学物質内の結合を破壊する。この実施形態は、サブ２００ｎｍの光に感受性がある、一般的に用いられる低誘電率材料（low-k materials）などの材料の上方にＳＯＣが配置されている場合に有用である。
【００３３】
様々な実施形態では、反応性酸素種をウエハに供給するために、別個の機構を使用できる。コロナ放電のような市販のオゾン発生器が使用されオゾンが生成され、その後ＵＶ曝露チャンバ内へ圧送されることができる。配管は、ウエハの複数のサイドに、オゾンを導くことができる。パイプは、ウエハと窓との間の隙間に向けて方向付けられた出口ポートを有する環内に供給できる。米国特許公開第２０１４／０１３０８２５公報に記載されているように、高い反応性と許容可能な半減期を有する原子酸素は生成され、チャンバ内へ圧送され又はウエハに直接放出される。米国特許公開第２０１４／０１３０８２５公報の内容の全体は本明細書に参照により組み込まれる。より高波長のランプ＞２００ｎｍは、かかる実施形態で使用されることができる。オゾン生成はもはや必要でないからである。従って、光は、ＳＯＣ表面における結合を破壊するだけでよい。
【００３４】
図１１Ａに示されるような代替的実施形態は、スピンオン材料を平坦化するために、ＵＶ光又は反応性酸素種を必要としない。材料のより厚いコーティングは、表面を平坦化するために塗布されるが、材料を不溶化するために必要な高温で焼成されない。低温焼成は、コーティングを安定させるが、材料を完全に除去することなく溶媒洗浄処理（solvent rinse）が実行されることができるように、材料の溶解度を維持する。図１１Ｂに示される溶解度制御領域は、揮発性スピンオン材料に対して存在し、この領域内の温度で焼成することにより部分的な溶解性（partial solubility）が可能になる。除去された材料の量は、ノズル設計、回転速度及び溶剤の体積により制御される拡散性境界層と溶媒洗浄処理時間とに依存する。コーティング中にウエハ上に広がる有機膜を補助する、ＲＲＣ（レジスト消費量が低減された（reduced resist consumption））プロセスで既に使用されている溶剤は、除去プロセスにおいても使用されることができる。あるいは、多少強力な溶媒が、除去速度を所望の用途に調整するために選ばれるかもしれない。図示されるような単一開口を有するストレートノズルに加えて、より小さい開口の列は、ウエハにわたる溶媒／材料境界層の均一性を改良するために使用されることができる。
【００３５】
本発明のさらにまた別の態様においては、溶媒は、ＵＶ放射プロセスに加えて、相前後して又は順番に（in tandem or in sequence）使用されることができる。スピンオン膜の溶解度は、焼成温度に依存して、可変であってもよい。図１１Ｂは、有機膜のいくつかの実施例に対して、温度の関数として、様々な溶解度曲線を示す。
【００３６】
図１１Ａの実施例において、プロセスは、ＳＯＣ材料のような厚い有機膜にスピンオンすることを含むことができる。次のステップは、例えば１５０℃と２５０℃間の温度範囲での、低温焼成を含むことができる。第３ステップは有機膜を部分的に除去し、コーティングを平坦化するために、溶媒洗浄処理を実行するステップを含むことができる。最後のステップは、コーティングを硬化する（set）ための高温焼成を含む。一実施形態において、高温焼成は、５００℃と７００℃の間に温度範囲内にあってもよい。当業者は、様々な材料が基板の表面にスピンオンされることができ、様々な溶媒が使用され得ることを認識するであろう。使用される特定の溶媒は、コーティングの化学的性質又は初期焼成温度範囲に依存し得る。同様に、第１及び第２焼成温度範囲は、使用されるべきコーティング及び／又は溶媒の化学的性質に依存し得る。
【００３７】
各種の１つにおいて、使用されることができる有機系溶剤は、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテル酢酸塩）、ＰＧＭＥ、乳酸エチル、ＰＧＭＥ／ＥＬ混合物、γ−ブチロラクトン、イソプロピルアルコール、ＭＡＫ（メチルアミルケトン）、ＭＩＢＫ（メチル・イソブチル・ケトン）、ｎ−ブチルアセテート、ＭＩＢＣ（メチルイソブチルカルビノール）、シクロヘキサノン、アニソール、トルエン、アセトン、ＮＭＰ（ｎ−メチルピロリドン）を含む。平坦化されるべき材料は、（ＳＯＣに加えて）以下を含むことができる：シリコン含有ポリマー（シロキサン）、スピンオン金属ハードマスク（チタン、ハフニウム、ジルコニウム、スズなどを含む）。親水基（ＯＨ末端）及び溶媒可溶性基の両方を含む共重合体を有するフォトレジストに類似した材料もまた、所望の溶解度を得るために調整された各基のバランス（balance）で、この様式で平坦化されることができる。より親水性の基は、材料の溶解性を低下させる当業者は、スピンオンコーティング及び／又は溶媒に使用できる様々な追加の有機及び非有機材料を認識するであろう。
【００３８】
図１２は、ＳＯＣ平坦化のための方法１２００の一実施形態を示す図である。一実施形態において、方法１２００は、ブロック１２０２に示すように、パターニングされた下地層の上に配置された第１層を有する基板を受け取るステップを含み、膜は第１不均一性を有する表面を備える。ブロック１２０４で、方法１２００は、第１焼成のために、膜に対する溶解度制御に適した第１温度で膜を曝露するステップも含むことができる。加えて、方法１２００は、１２０６に示すように、膜を液体溶媒に曝露することによって、膜の少なくとも一部を除去するステップを含むことができる。また、方法は、１２０８に示すように、膜の第２コーティングを塗布するステップを含むことができる。一実施形態では、方法１２００は、ブロック１２１０で示すように、第２焼成のために、膜を硬化させる第２温度に膜を曝露するステップも含むことができ、膜は、第１不均一性より小さい第２不均一性を有する表面を備える。
【００３９】
さらなる実施形態では、例えば、膜は、例えばＳＯＣのような有機材料を含む。そのような実施形態では、第１焼成は、１５０℃と２５０℃の間に温度範囲において、実行されることができる。そのような実施形態では、ＳＯＣ材料は、依然として可溶性のポストベークでもよい。溶媒エッチバックの後、膜を硬化するために、第２焼成は５００℃と７００℃の間の温度範囲で実行されることができる。
【００４０】
さらなる利点及び変更は、当業者には容易に明らかであろう。したがって、より広範な態様における本発明は、具体的な詳細、代表的な装置及び方法、並びに図示及び説明される例に限定されない。従って、通常の発明概念の範囲から逸脱することなく、そのような詳細から逸脱できる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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