JP2021007150A - フォトレジスト層におけるフィールド誘導型酸プロファイル制御のための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトレジスト層におけるプロファイル制御を向上させる。【解決手段】流体で充填されたプロセス空間の中に平行な電界を生成するための可動電極を有する、プロセスチャンバ１００であって、プロセスチャンバの主軸は垂直に配向され、プロセスチャンバの主軸に沿って延在する複数の可動電極に対向するように、基板支持体が配置され、基板支持体は、基板処理中に、電気的に浮上しており、プロセスチャンバの副軸の周りで回転することが可能である。【選択図】図１

Description

本開示の実行形態は概して、基板を処理するための装置に関する。より具体的には、本書に記載の実行形態は、表面上にフォトレジスト層が配置されている基板を処理する装置に関する。

関連技術の説明
集積回路は、単一のチップ上に何百万もの構成要素（トランジスタ、コンデンサ、及びレジスタなど）を含むことが可能な、複雑なデバイスへと進化してきた。チップ上に構成要素を形成するには、フォトリソグラフィが使用されうる。通常、フォトリソグラフィのプロセスは、いくつかの段階を伴う。最初に、基板上にフォトレジスト層が形成される。このフォトレジスト層は、例えばスピンコーティングによって形成されうる。化学的増幅型フォトレジストは、レジスト樹脂と光酸発生剤とを含みうる。光酸発生剤は、その後の露光段階で電磁放射に露光されると、現像プロセスにおけるフォトレジストの溶解性を変化させる。電磁放射は、任意の好適な波長（超紫外線領域の波長など）を有しうる。電磁放射は、例えば１９３ｎｍのＡｒＦレーザ、電子ビーム、イオンビーム、又はその他のソースといった、任意の好適なソースからのものでありうる。次いで、露光前ベイクプロセスにおいて、余剰溶媒が除去されうる。

露光段階において、基板上に配置されたフォトレジスト層の特定領域を、電磁放射に選択的に露光させるために、フォトマスク又はレチクルが使用されうる。その他の露光法は、マスクレス露光法でありうる。露光されることで、光酸発生剤が分解されうる。これにより、酸が生成され、レジスト樹脂内の（少なくとも部分的に「潜在画像線（ｌａｔｅｎｔ ｉｍａｇｅ ｌｉｎｅｓ）」によって画定される）潜在的な酸画像がもたらされる。露光後に、基板は、露光後ベイクプロセスにおいて加熱されうる。露光後ベイクプロセスにおいて、光酸発生剤によって生成された酸は、フォトレジスト層内のレジスト樹脂と反応し、その後の現像プロセスにおけるフォトレジスト層のレジストの溶解性を変化させる。

露光後ベイクの後に、基板、特にフォトレジスト層は、現像され、リンスされうる。現像及びリンスの後、次いで、下層材料層にパターンを転写するために、パターニングされたフォトレジスト層が基板に形成される。下層材料層は、様々なエッチングプロセスを経てパターニングされたフォトレジスト層の開口により露光される。しかし、リソグラフィ露光プロセスの不正確な制御又は低い分解能により、フォトレジスト層は、望ましくない寸法（許容不可なライン幅粗さ（ＬＷＲ）など）を伴って形成されることになりうる。更に、光酸発生剤により生成された酸は、露光プロセスにおいて、ランダムに拡散しうる（かかる酸の拡散が意図されていないマスク下領域への拡散を含む）。この意図しない拡散により、開口を有するパターニングされたフォトレジスト層のインターフェースに、望ましくないよれ（ｗｉｇｇｌｉｎｇ）及び／又は粗さプロファイルが生じうる。フォトレジスト層のライン幅粗さ（ＬＷＲ）及び望ましくないプロファイルにより、下層材料層への不正確なフィーチャ転写が生じることがあり、これは、デバイスの不具合及び／又は歩留まり損失につながりうる。

したがって、フォトレジスト層におけるプロファイル制御を向上させるための、装置及び方法が必要とされている。

一実行形態では、基板を処理するための装置が提供される。この装置は、側壁を有するプロセス空間（ｐｒｏｃｅｓｓ ｖｏｌｕｍｅ）を画定するチャンバ本体を含む。プロセス空間の主軸は垂直に配向され、プロセス空間の副軸は水平に配向される。可動ドアがチャンバ本体に連結され、真空チャックがこのドアに連結される。摺動密封部が、チャンバ本体の側壁に連結され、かつ、少なくとも部分的にプロセス空間の一部分を画定する。複数の可動電極が、真空チャックに対向するようにプロセス空間内に配置され、複数のシャフトが複数の電極から延在する。これらのシャフトは、摺動密封部、及び複数のシャフトに連結されたモータを通って延在する。

別の実行形態では、基板を処理するための装置が提供される。この装置は、側壁を有するプロセス空間を画定するチャンバ本体と、チャンバ本体の側壁に形成された、第１の複数の流体ポートと、第１の複数の流体ポートに対向するようにチャンバ本体の側壁に形成された第２の複数の流体ポートとを、含む。装置は、チャンバ本体に連結された可動ドアと、ドアに連結された真空チャックと、チャンバ本体の側壁に連結されており、かつ、少なくとも部分的にプロセス空間の一部分を画定する、摺動密封部も、含む。加えて、装置は、真空チャックに対向するようにプロセス空間内に配置された、複数の可動電極と、複数の電極から延在し、かつ摺動密封部を通って延在する、複数のシャフトと、複数のシャフトに連結されたモータとを、含む。

更に別の実行形態では、基板を処理するための装置が提供される。この装置は、側壁を有するプロセス空間を画定するチャンバ本体であって、プロセス空間の主軸が垂直に配向され、プロセス空間の副軸が水平に配向される、チャンバ本体を含む。装置は、チャンバ本体の側壁に形成された、第１の複数の流体ポートと、プロセス空間の主軸に沿って、第１の複数の流体ポートに対向するようにチャンバ本体の側壁に形成された、第２の複数の流体ポートも、含む。更に、装置は、チャンバ本体に連結された可動ドアと、ドアに連結された、内部に加熱素子が配置されている真空チャックと、チャンバ本体の側壁に連結されており、かつ、少なくとも部分的にプロセス空間の一部分を画定する、摺動真空密封部を、含む。加えて、装置は、真空チャックに対向するようにプロセス空間内に配置された、複数の可動電極と、複数の電極から延在し、かつ、摺動密封部を通り、プロセス空間の反対側に配置されたキャビティ内へと延在する、複数のシャフトと、複数のシャフトに連結されたモータとを、含む。

本開示の上述の特徴を詳しく理解しうるように、上記で簡潔に要約された本開示のより詳細な説明が、実行形態を参照することによって得られる。一部の実行形態は付随する図面に示されている。しかし、付随する図面は例示的な実行形態だけを示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、他の等しく有効な実行形態も許容しうることに、留意されたい。

本書に記載の実行形態による、プロセスチャンバの断面図を示す。 本書に記載の実行形態による、図１のプロセスチャンバの一部分の詳細図を示す。 本書に記載の実行形態による、図１のプロセスチャンバの様々な構成要素の概略側面図を示す。 本書に記載の実行形態による、露光プロセスにおけるフォトレジスト層の酸分布制御を示す。 本書に記載の実行形態による、露光プロセスにおけるフォトレジスト層の酸分布制御を示す。

理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに、同一の参照番号を使用した。１つの実行形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実行形態に有益に組み込まれうると、想定される。

本書に記載の実行形態は、基板を処理するための装置及び方法に関する。より具体的には、流体が充填されたプロセス空間の中で基板に平行に電界を生成するための可動電極を有する、プロセスチャンバが提供される。一実行形態では、プロセスチャンバの主軸は垂直に配向され、プロセスチャンバの主軸に沿って延在する複数の可動電極に対向するように、基板支持体が配置される。ある種の実行形態では、基板支持体は、基板処理中に、電気的に浮上しており、かつ、プロセスチャンバの副軸の周りで回転可能である。

図１は、本書に記載の実行形態による、プロセスチャンバ１００の概略断面図を示している。一実行形態では、プロセスチャンバ１００は、浸漬フィールドガイド式露光後ベイク（ｉＦＧＰＥＢ）プロセスを実施するよう構成される。チャンバ１００は、基板が処理されている時に基板の主軸が垂直に配向され、基板の副軸が水平に配向されるように、垂直配向に位置付けられる。図示している実行形態は垂直配向のチャンバ１００に関するものであるが、チャンバ１００は水平配向でも有利に実装されうると、想定される。チャンバ１００は、アルミニウム、ステンレス鋼、並びにそれらの合金及び組み合わせといった金属材料から製造される、チャンバ本体１０２を含む。あるいは、チャンバ本体１０２は、ポリマー材料（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）など）、又は高温プラスチック（ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など）から、製造される。

本体１０２はその内部に、少なくとも部分的に、プロセス空間１０４を画定する。例えば、本体１０２の側壁１４８が、プロセス空間１０４の直径を画定する。プロセス空間１０４の主軸は垂直に配向され、プロセス空間１０４の副軸は水平に配向される。第１の複数の流体ポート１２６が、側壁１４８を通って、チャンバ本体１０２に形成される。第２の複数の流体ポート１２８も、第１の複数の流体ポート１２６に対向するように、チャンバ本体１０２の側壁１４８に形成される。第１の複数の流体ポート１２６は、第１導管１３４を介して、プロセス流体源１３２と流体連通している。第２の複数の流体ポート１２８は、第２導管１３８を介して、流体出口１３６と流体連通している。プロセス流体源１３２は、単独で或いは他の装置と組み合わされて、プロセス流体を、プロセス空間１０４に入る前に約７０℃〜約１３０℃（例えば約１１０℃）の温度に予備加熱するよう、構成される。

一実行形態では、パージガス源１５０も、第１流体導管１３４及び第１の複数の流体ポート１２６を介して、プロセス空間１０４と流体連通している。パージガス源１５０によって提供されるガスは、ｉＦＧＰＥＢ処理中又はｉＦＧＰＥＢ処理後にプロセス空間１０４をパージするための、窒素、アルゴン、その他の不活性ガスなどを含みうる。一実行形態では、プロセス空間１０４からプロセス流体を除去するために、パージガス源１５０からのパージガスがプロセス空間１０４に提供される。別の実行形態では、パージガスは、プロセス流体で基板を処理した後にこの基板を乾燥させるために、利用されうる。パージガスは、所望に応じて、流体出口１３６を介してプロセス空間１０４から排気されうる。

ドア１０６は、チャンバ本体１０２に動作可能に連結される。図示されている実行形態では、ドア１０６は、処理位置において、チャンバ本体１０２に隣接し、当接して配置されるように配向される。ドア１０６は、チャンバ本体１０２向けに選択された材料と類似の材料から形成される。あるいは、チャンバ本体１０２は第１材料（ポリマー材料など）から形成されてよく、ドア１０６は、第１材料とは異なる第２材料（金属材料など）から形成されうる。シャフト１０７は、ドア１０６を通って延在し、ドア１０６を開閉するためにドア１０６が回転する軸（すなわちＺ軸）を提供する。

ドア１０６は、軌道（図示せず）に連結されてよく、この軌道に沿ってＸ軸上を平行移動するよう構成される。Ｘ軸に沿ったドア１０６の動きを容易にするために、モータ（図示せず）がドア１０６及び／又は軌道に連結されうる。ドア１０６は閉じた処理位置で示されているが、ドア１０６の開閉は、ドア１０６を、Ｚ軸の周りで回転させる前に、Ｘ軸に沿ってチャンバ本体０２から離れるように動かすことによって、実施されうる。例えば、ドア１０６は、基板のローディング中の破損の可能性を低減しつつ、真空チャック１０８上の基板１１０の位置付けを実施しうるように、図示している処理位置からローディング位置まで、約９０°回転しうる。

バッキング板１１２がドア１０６に連結され、真空チャック１０８は、このバッキング板１１２に連結される。バッキング板１１２は、望ましい実行形態に応じて、ドア１０６又はチャンバ本体１０２と類似の材料から形成される。真空チャック１０８は、非金属材料又はその他の絶縁材料（例えばセラミック材料など）から形成されうる。加えて、真空チャック１０８に利用される材料は、プロセス流体と真空チャック１０８とが反応することにより基板が酸化する可能性を実質的に減少させるか又はなくすよう、非酸化性材料でありうる。真空チャック１０８に利用される材料は、プロセス空間１０４内に望ましい電流均一性をもたらすものである。より具体的には、真空チャックに利用される材料は、処理中にチャンバ１００の中で生成される電界の影響が無視できるほどになるよう、選択される。

一実行形態では、真空チャック１０８は電気的に浮上する。その結果として、真空チャック１０８に配置された基板１１０も電気的に浮上する。ゆえに、基板１１０は、プロセスチャンバ１００のいかなる導電性素子にも、又は接地にも、電気的に連結されなくなる。より具体的には、基板１１０が電気的に浮上することは、電界を、電界線が基板１００の上面（及び／又は底面）に実質的に平行に保たれる構成に成形するのに役立つ。基板の上面（及び／又は底面）は、真空チャック１０８の基板支持面に概して平行である。

真空チャック１０８は、真空チャック１０８への基板１１０の取り付けに適応するよう、サイズ設定される。真空チャック１０８は更に、チャンバ本体１０２及びプロセス空間１０４に隣接する位置付けが可能になるようにサイズ設定される。一実行形態では、真空チャック１０８は、バッキング板１１２及びドア１０６に固定される。別の実行形態では、真空チャック１０８は、バッキング板１１２及びドア１０６に回転可能に連結される。この実行形態では、モータ１０９が、ドア１０６に連結されており、かつ、バッキング板１１２と真空チャック１０８のいずれかに回転運動を付与するよう構成される。

真空源１１６は、真空チャック１０８の基板受容面と流体連通している。真空源１１６は、真空源１１６からドア１０６、バッキング板１１２、及び真空チャック１０８を通って延在する、導管１１４に連結される。通常、真空源１１６は、基板１１０を真空チャック１０８に真空チャックするよう構成される。

一実行形態では、熱源１１８、温度感知装置１２０、オプションの電界影響（ｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅ）デバイス１２２、及び、オプションの感知装置１２４が、真空チャック１０８に連結される。熱源１１８は、真空チャック１０８内に配置された一又は複数の加熱素子（抵抗加熱器やセラミックヒータなど）に電力を提供する。熱源１１８が、バッキング板１１２内に配置された加熱素子に電力を提供することも、想定される。熱源１１８は、概括的に、ｉＦＧＰＥＢプロセスにおける基板１１０及び／又は流体の予備加熱を容易にするために、真空チャック１０８及び／又はバッキング板１１２のいずれかを加熱するよう構成される。熱源１１８は、プロセス流体の予備加熱に加えて、又はそれとは別に、基板処理中に基板及び／又はプロセス流体の望ましい温度を維持するためにも、利用されうる。一実行形態では、熱源１１８は、真空チャック１０８を約７０℃〜約１３０℃（例えば約１１０℃）の温度に加熱するよう構成される。

温度フィードバックを提供し、真空チャック１０８の加熱を容易にするために、温度感知装置１２０（例えば熱電対など）が、熱源１１８に通信可能に連結される。オプションの電界影響デバイス１２２は、処理中に真空チャック１０８の電気的浮上が保たれることを確実にするよう、構成される。オプションの感知装置１２４（例えば電圧計など）は、電気フィードバックを提供するために、オプションの電界影響デバイス１２２に通信可能に連結される。

複数の電極１６２、１６４は、真空チャック１０８に対向するように、プロセス空間１０４内に配置される。一実行形態では、電極１６２、１６４は金属のアンテナ又はロッドである。別の実行形態では、電極１６２、１６４は、導電性の炭化ケイ素又はグラファイトであり、プロセスチャンバ１００における金属汚染の可能性を減少させうる。電極１６２、１６４は、任意の望ましい形状（円形断面、楕円形断面、又は多角形断面など）を有しうる。電極１６２、１６４は、基板１１０の直径と同程度の、又は基板１１０の直径を上回る長さにわたり延在する。例えば、３００ｍｍ直径の基板であれば、電極１６２、１６４は、約３００ｍｍと同程度の、又は約３００ｍｍを上回る長さを有しうる。第１電極１６２は、第１導管１３４が連結されている側壁１４８に隣接して配置される。第２電極１６４は、第２導管１３８が連結されている側壁１４８に隣接して配置される。

電極１６２、１６４は、それらの間に基板１１０の直径に近似した間隔を有して、側壁１４８の近くに配置されているように、図示されているが、電極１６２、１６４が基板１１０の直径を上回る間隔を保って離間するように、プロセス空間１０４がサイズ設定されうることも、想定される。この例では、電極１６２、１６４は基板１１０の直径を超えて配置される。したがって、プロセスチャンバ１００の側壁１４８は、基板１１０の直径を超えて電極１６２、１６４を位置付けることが可能になるよう、より大きな直径を有することもある。同様に、真空チャック１０８及びバッキング板１１２も、プロセス空間１０４が基板１１０の直径よりも大きな直径を有する場合にも真空チャック１０８が本体１０２に適合することが可能になるよう、好適にサイズ設定されうる。

第１電極１６２は、密封部１６６を通って延在する第１シャフト１７０に連結される。同様に、第２電極１６４は、密封部１６６を通って延在する第２シャフト１７２に連結される。密封部１６６は、側壁１４８のところで本体１０２に連結されており、かつ、径方向内側へと延在し、そこで、密封部１６６の間に配置された本体部分と連結する。密封部１６６は、プロセス空間１０４の一部分に対面しており、少なくとも部分的に、プロセス空間１０４の一部分を画定する。そのため、密封部１６６は、処理中に、プロセス空間１０４内で維持される条件に曝露される（プロセス流体及び電界に曝露されることを含む）。

一実行形態では、密封部１６６は、摺動式真空密封部である。例えば、密封部１６６により、第１及び第２のシャフト１７０、１７２の直線運動が可能になると共に、プロセス空間１０４から密封部１６６の背後に位置するキャビティ１６８に到達する、流体の通過が防止される。密封部１６６がキャビティ１６８からプロセス空間１０４への粒子の進入を防止しうるとも、想定される。密封部１６６は、流体の通過を防止しつつ、シャフト１７０、１７２の運動を可能にするのに好適な材料から、形成される。ある種の実行形態では、密封部１６６は、エラストマ材料から形成されている一又は複数のガスケットで形成される。

密封部１６６と同様に、キャビティ１６８も、側壁１４８と、密封部１６６の間に配置された本体１０２の部分との間に配置される。キャビティ１６８は、概括的に、閉鎖ボイド（ｖｏｉｄ ｏｆ ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）であって、その中でのシャフト１７０、１７２の運動を可能にするための閉鎖ボイドである。例えば、キャビティ１６８の幅は、電極１６２、１６４がプロセス空間１０４内で（垂直方向の両方向矢印で示しているように）直線的に動く時の電極１６２、１６４のストローク長さに適応するよう、サイズ設定される。キャビティ１６８は、密封部１６６の間に配置された本体１０２の部分の背後（例えばプロセス空間１０４の反対側）にも延在しており、共通シャフト（第１シャフト１７０と第２シャフト１７２とが合するところ）が直線的に平行移動するためのスペースを提供することによって電極１６２、１６８の運動を可能にするよう、サイズ設定される。

シャフト１７０、１７２は（共通シャフトにより）、本体１０２の外部に配置され、かつ本体１０２に連結されているモータ１７４に、連結される。モータ１７４（電源（図示せず）に連結されうる）は、シャフト１７０、１７２に直線運動を付与し、最終的には、プロセス空間１０４の中で電極１６２、１６４を動かすよう、構成される。モータ１７４は、ステッピングモータやサーボモータなどでありうる。一実行形態では、モータ１７４は、単一の平面にラスタースキャン（例えば直線的な往復運動であり、図示している実行形態では、望ましい実行形態に応じて連続的又は段階的でありうる、反復上下運動である）を行うよう構成される。

第１電源１７６が、第１電極１６２に電気的に連結される。例えば、第１電源１７６から、第１シャフト１７０を通って第１電極１６２へと、導電ワイヤなどが延在しうる。第２電源１７８が、第２電極１６２に電気的に連結される。第１電源１７６と同様に、第２電源１７８から、第２シャフト１７２を通って第２電極１６４へと、導電ワイヤなどが延在しうる。第１電源１７６は、第１極性を有する第１電極１６２に電流を提供するよう構成され、第２電源１７８は、第１極性とは逆の第２極性を有する第２電極１６４に電流を提供するよう構成される。例えば、第１電極１６２が「正（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）」でありうる一方、第２電極１６４は「負（ｎｅｇａｔｉｖｅ）」でありうる。

電極１６２、１６４の構成と、基板１１０が電気的に浮上するという事実とは相まって、望ましい電界構成を生成するのに役立つ。より具体的には、電極１６２、１６４は、基板１１０の副軸に平行に電界を生成するよう構成される。換言すると、電極１６２、１６４は、基板１１０の主軸に対して直角に電界を生成するよう構成される。基板１１０の電気的浮上は、電界を、基板１１０の実質的に大部分に沿って実質的に平行にするのに役立つ。

電源１７６、１７８は、上述の電界を提供するための様々な特性を有しうる。例えば、電源１７６、１７８は、約５０Ｖ／ｍｍ〜約１００ＭＶ／ｍ（例えば約１００Ｖ／ｍｍ〜約１ＭＶ／ｍｍ、例としては約２００Ｖ／ｍｍ）の強度を有する電界を生成するために、電極１６２、１６４に約５００Ｖ〜約１００ｋＶを供給するよう構成されうる。一部の実行形態では、電源１７６、１７８のいずれか又は両方は、直流電流（ＤＣ）電力供給源であるか、又は、パルスＤＣ電力供給源である。パルスＤＣの実行形態では、パルスＤＣ波は半波整流器又は全波整流器からのものでありうる。ＤＣ電力は、約１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数を有しうる。パルスＤＣ電力のデューティサイクルは、約５％〜約９５％（例えば約２０％〜約６０％）でありうる。一部の実行形態では、パルスＤＣ電力のデューティサイクルは、約２０％〜約４０％でありうる。その他の実行形態では、パルスＤＣ電力のデューティサイクルは、約６０％でありうる。パルスＤＣ電力の上昇／下降時間は、約１ｎｓ〜約１０００ｎｓ（例えば約１０ｎｓ〜約５００ｎｓ）でありうる。その他の実行形態では、パルスＤＣ電力の上昇／下降時間は、約１０ｎｓ〜約１００ｎｓでありうる。一部の実行形態では、パルスＤＣ電力の上昇／下降時間は、約５００ｎｓでありうる。

一部の実行形態では、電源１７６、１７８のいずれか又は両方は、交流電流電力供給源を提供する。かかる交流電流電力供給源によって印加される波形は正弦波形でありうる。かかる正弦波形の周波数は１Ｈｚ〜１ＫＨｚでありうるが、周波数はこれらの数値に限定されるわけではない。このＡＣ波形は、パルスと組み合わされることもありうる。その他の実行形態では、電源１７６、１７８のいずれか又は両方は、直流電流電力供給源である。一部の実行形態では、電源１７６、１７８のいずれか又は両方は、ＤＣオフセットを使用しうる。ＤＣオフセットは、例えば、印加電圧の約０％〜約７５％（例えば印加電圧の約５％〜約６０％）でありうる。

電極１６２、１６４は、過剰な電力を使用せずに望ましい電界強度が維持されるように、基板１１０に対して位置付けられる。水平電界の生成における垂直電界寄与を最小化するために、基板のエッジと電極１６２、１６４との間の距離が数ミリメートル程度になることも、想定される。２つの電極（電極１６２、１６４）だけを図示しているが、更なる電極が有利に実装されうることも、想定される。例えば、電極の複数の更なる対が利用されることもある。このような実行形態では、電極の更なる対は、対のうちの一方の電極が「正」になり、対のうちの他方の電極が「負」になるように、電力供給される。プロセス空間１０４内に配置される電極は、隣り合った電極が逆の極性を有するように配向される。換言すると、一連の電極のうちの各電極は、直近の電極と逆の極性を有する（例えば、＋、−、＋、−）。

電界及び熱が印加されている時に電極１６２、１６４を動かすことは、基板１１０に配置されたレジスト内の荷電種（酸）を望ましい方向に動かすことに役立ち、潜在画像によって画定されたインターフェースが、電界が印加されない場合よりもスムーズになることを可能にする。電極は、プロセス流体の誘電率とは異なる誘電率を有する気泡の発生を防止するために、プロセス流体の乱流の創出を回避する様態で動かされうると、想定される。更に、電極１６２、１６４の運動は、電極１６２、１６４に隣接する電界における不均一性を均等化するのに役立つと、考えられている。前述した電極の構成及び運動の結果として、基板１１０に配置されたレジストの露光時に生成される酸が、パターニング及びレジスト保護解除特性を向上させるよう、ｉＦＧＰＥＢ処理中に調整されうる。

図２は、本書に記載の実行形態による、図１のプロセスチャンバ１００の一部分の詳細図を示している。稼働に際し、ｉＦＧＰＥＢ処理中に、プロセス空間１０４はプロセス流体で充填される。プロセス流体がプロセス空間から漏れる可能性を減少させるよう、プロセス空間の流体封じ込め完全性を維持するために複数のＯリングが利用される。第１Ｏリング２０２は、真空チャック１０８の、基板受容面に配置される。第１Ｏリング２０２は、真空チャック１０８の、基板１１０の外径から半径方向内側に位置付けられうる。

一例では、第１Ｏリング２０２は、真空チャック１０８の、基板１１０の外径から半径方向内側に約１ｍｍ〜約１０ｍｍの距離のところに位置付けられる。第１Ｏリングは、基板が真空チャック１０８にチャックされると基板１１０の裏側に接触するよう、位置付けられる。側壁１４８の第１表面２０６は、基板１１０が図示されている処理位置にある時に基板１１０のエッジ領域に接触するよう、形成され、サイズ設定される。

別の例では、側壁の第１表面２０６は、基板１１０が処理位置に配置されても、基板１１０のエッジ領域に接触しない。この例では、プロセス空間１０４を少なくとも部分的に画定する側壁１４８は、基板１１０の直径を上回る直径を有する。この実行形態は、電極１６２、１６４が動くようプロセス空間１０４内のエリアを広くするためのものであり、電極１６２、１６４が基板１１０の直径を超えて動くのに十分なエリアを提供する。この実行形態では、基板１１０の周囲に隣接した領域では、又はかかる領域の付近では、電界影響がより大きくなって、パターニング及びレジスト保護解除特性が更に向上しうることが、想定される。

一実行形態では、第１Ｏリング２０２は、側壁１４８の第１表面２０６に対向するように、真空チャック１０８内に配置される。第１Ｏリング２０２は、プロセス空間１０４から基板１１０の背後の領域（真空チャック１０８の基板支持面など）へのプロセス流体の漏れを防止しうると、想定される。有利には、基板１１０の真空チャックが維持され、プロセス流体の真空源１１６への到達が防止される。

真空チャック１０８は、第１Ｏリングの半径方向外側に配置された棚状部２１０を有する。棚状部２１０は、第１Ｏリング２０２の位置から半径方向外側に配置されている。第２Ｏリング２０４が、棚状部２１０の半径方向外側で、真空チャック１０８に連結される。側壁１４８の第２表面２０８は、真空チャック１０８の外径に隣接して真空チャック１０８と接触するよう形成され、サイズ設定され、かつ、真空チャック１０８の外径から半径方向内側へと延在する。一実行形態では、第２Ｏリング２０４は、基板１１０が処理位置に配置されると側壁１４８の第２表面２０８と接触するように、配置される。第２Ｏリング２０４は、プロセス流体がプロセス空間１０８から真空チャック１０８の外径を超えて漏れるのを防止しうると、想定される。

Ｏリング２０２、２０４の各々は、エラストマ材料（例えばポリマーなど）から形成される。一実行形態では、Ｏリング２０２、２０４は円形断面を有する。別の実行形態では、Ｏリング２０２、２０４は、非円形断面（例えば三角形断面など）を有する。Ｏリング２０２、２０４の各々には、Ｏリング２０２、２０４を越えるプロセス流体の通過を防止し、かつプロセス空間１０４を流体密閉するのに適した、押圧力が加わることも、想定される。

図３は、本書に記載の実行形態による、図１のプロセスチャンバ１００の様々な構成要素の概略側面図を示している。プロセス空間１０４は、第１の複数の流体ポート１２６及び第２の複数の流体ポート１２８がその中に形成された状態で、図示されている。第１の複数のチャネル３０２が、第１の複数の流体ポート１２６と第１導管１３４との間に連結される。第２の複数のチャネル３０４が、第２の複数の流体ポート１２８と第２導管１３８との間に連結される。

１０の第１の複数のチャネル３０２が図示されているが、約５〜約３０のチャネル（例えば、約９〜約２１のチャネル）が実装されうると、想定される。同様に、第２の複数のチャネル３０４では、約５〜約３０のチャネル（例えば、約９〜約２１のチャネル）が利用されうる。チャネル３０２、３０４の数は、プロセス空間１０４を充填する時の好適な流体流量を可能にするよう、選択される。チャネル３０２、３０４は更に、真空チャック１０８及び基板１１０がチャンバ本体１０２の第１表面２０６に当接して位置付けられている時に、プロセス空間１０４の剛性を維持するよう構成される。一実行形態では、９つの第１チャネル３０２及び９つの第２チャネル３０４が、プロセス空間１０４に連結される。別の実行形態では、２１の第１チャネル３０２及び２１の第２チャネル３０４が、第１プロセス空間１０４に連結される。

第１の複数のチャネル３０２及び第２の複数のチャネル３０４は、プロセスチャンバ１００の本体１０２内に形成される。第１と第２の複数のチャネル３０２、３０４の各々は、第１流体ポート１２６と第２流体ポート１２８のそれぞれにおいて、約３．０ｍｍ〜約３．５ｍｍ（例えば約３．２ｍｍ）の直径を有する。別の実行形態では、各チャネルの直径は、プロセス空間１０４の直径に沿って異なる。一実行形態では、第１の複数のチャネル３０２のチャネルは、プロセス空間１０４の直径全体にわたって均等に離間している。同様に、第２の複数のチャネル３０４のチャネルは、プロセス空間１０４の直径全体にわたって均等に離間している。更に、第１と第２の複数のチャネル３０２、３０４のチャネルは、プロセス空間１０４の直径全体にわたって不均一に離間していることもあると、想定される。

第１と第２の複数のチャネル３０２、３０４のチャネル同士の間隔は、プロセス空間１０４に出入りするプロセス流体の乱流を減少させるよう構成される。乱流はプロセス流体中に気泡を発生させ、気泡はその後に印加される電界内で絶縁体として作用するので、気泡の形成を減少させるための措置が取られる。以下で詳述するように、乱流を減少させるために、第１と第２の複数のチャネル３０２、３０４の設計と併せて、プロセス流体の流量が調整される。

プロセス流体の流路は、プロセス流体源１３２から始まり、第１導管１３４を通過して第１の複数のチャネル３０２に至る。流体は、第１流体ポート１２６を経て第１の複数のチャネル３０２から出て、プロセス空間１０４に入る。プロセス空間１０４がプロセス流体で充填されると、プロセス流体は、第２流体ポート１２８を経てプロセス空間１０４から出て、第２の複数のチャネル３０４に入る。プロセス流体は、引き続いて第２導管１３８に入り、最終的には、流体出口１３６においてプロセスチャンバ１００から除去される。

動作可能な一実行形態では、電界の活性化に先立ってプロセス空間１０４がプロセス流体で充填されるのに利用される第１流量は、約５Ｌ／分〜約１０Ｌ／分である。プロセス空間１０４にプロセス流体が充填されると、ｉＦＧＰＥＢ処理において、電界が印加され、約０Ｌ／分〜約５Ｌ／分のプロセス流体の第２流量が利用される。プロセス流体の充填／処理時間は、約３０秒〜約９０秒（例えば約６０秒）である。一実行形態では、ｉＦＧＰＥＢ処理中に、プロセス流体は継続的に流される。この実行形態では、プロセス空間１０４の内部空間は、処理される基板１枚につき約１回〜約１０回置換される（ｅｘｃｈａｎｇｅｄ）。別の実行形態では、プロセス流体は、処理中にはほぼ静止している。この実行形態では、プロセス空間１０４の内部空間は、各基板の基板処理中に置換されない。

別の動作可能な実行形態では、プロセス空間１０４を初期充填するために、第１流量が利用される。第１流量は、第１流体ポート１２６が浸漬されるようにプロセス空間１０４を充填するためのある時間量にわたり、５Ｌ／分未満である。次いで、プロセス空間１０４の残部を充填するために、５Ｌ／分を上回る第２流量が利用される。ｉＦＧＰＥＢ処理における電界の印加中には、５Ｌ／分未満の第３流量が利用される。第１流量と第２流量との間の流量調整は、プロセス空間１０４における流体の乱流を減少させ、プロセス空間１０４内での気泡の形成を減少させるか又はなくすよう、設定される。しかし、気泡が形成されても、気泡の浮力により、気泡がプロセス空間１０４から第２流体ポート１２８を経て排出されることが可能である。これによって、ｉＦＧＰＥＢ処理中の電界に対する気泡の絶縁効果は最小化される。したがって、より均一な電界が実現されて、ｉＦＧＰＥＢ処理が改善されうる。

図４Ａには、リソグラフィ露光プロセスにおける、基板４００上に形成された材料層４０２の上に配置された、フォトレジスト層４０４が描かれている。上述したように、露光後ベイクプロセスにおいて、電極１６２、１６４による電界が印加される。リソグラフィ露光プロセスにおいて、放射４１２がフォトレジスト層４０４の第１領域４０８に導かれる一方、フォトレジスト層４０４の第２領域４０６はフォトマスク４１０によって保護されている。光酸発生剤（ＰＡＧ）が放射４１２（例えば紫外（ＵＶ）放射）に露光されると、フォトレジスト層４０４の露光した第１領域４０８に、光酸（図４Ａではｅ⁻で示している）が生成される。図４Ａでは光酸を「ｅ⁻」という符号で示しているが、これは、光酸化合物の実際の電荷を具体的に反映するものではなく、光酸化合物は通常帯電しているという事実を反映している。

従来型のプロセスでは、光酸は、主に、露光プロセスにおいて、フォトレジスト層４０４の露光した第１領域４０８に生成される。露光後ベイク期間において、光酸の動きは概してランダムであり、生成された光酸を含むフォトレジスト層４０４内のエリアと、生成された光酸を含まないエリアとの間のインターフェースは、不明瞭な境界を含む（すなわちインターフェース４３０）。例えば、このランダムな動きにより、光酸拡散の少なくとも一部分が、矢印４２２で示しているように、第２領域４０６に及ぶことになりうる。かかる光酸のドリフト（ｄｒｉｆｔ）により、ラインエッジ粗さ、分解能損失、フォトレジストフッティング（底部の太り）、及びプロファイル変形が生じることがあり、下層材料層４０２への不正確なフィーチャ転写が引き起こされうる。この不正確なフィーチャ転写が行われると、デバイスの不具合がもたらされうる。

露光後ベイクプロセス中に上述の電界をフォトレジスト層４０４に印加することによって、露光した第１領域４０８における光酸の分布が、有効に制御され、制限されうる。フォトレジスト層４０４に印加される電界により、光酸が、最小限の横方向運動（例えば、矢印４２２で示しているｘ方向の運動）しか伴わずに、垂直方向に（例えば、基板４００の平らな表面に対して実質的に垂直な、矢印４１６及び４２０で示しているｙ方向に）動かされうる。つまり、光酸は、概括的には、隣接する第２領域４０６内には拡散しない。通常、光酸はある特定の極性を有し、この極性は、印加される電界による影響を受けうる。かかる印加電界により、光酸分子は、この電界に従った方向に配向されることになる。かかる電界が印加されると、光酸は望ましい方向に動く。これにより、光酸は、概括的には、第２領域４０６内に入り込まなくなる。

別の実行形態では、基板１１０は、電極１６２、１６４に対して、潜在画像線に合わせて配向されることもある。これにより、光酸は、ラインエッジ粗さを改善するよう、水平方向に（例えばｚ方向４１４に）動く。ゆえに、基板１１０及び電極１６２、１６４の配向が、様々な組み合わせで、パターニング及びレジスト保護解除特性を向上させるために利用されうると、想定される。

図４Ｂには、第１領域４０８及び第２領域４０６の、インターフェース４３０によって境界分けされている部分を含む、フォトレジスト層４０４の上面図が描かれている。フォトレジスト層４５０に電界又は磁界が印加された後の、光酸４５０の分布は、概括的には、第１領域４０８に制約され、第２領域４０６内への拡散を伴わない。ゆえに、電界及び／又は磁界を上述のように印加することによって、明確に画定されたインターフェース４３０を得ること、ひいては、鮮明なプロファイル、高い分解能、並びに、ラインエッジ粗さ及び不具合の低減を伴って、パターニングされたフォトレジスト層を形成することが、可能になる

要約すると、ｉＦＧＰＥＢ処理を改善するための装置及び方法が提供される。本書に記載のプロセスチャンバにより、ｉＦＧＰＥＢ工程における、プロセス流体の効率的な使用及び電界印加の改善が可能になる。稼働電極及びプロセスチャンバのその他の態様は、電界の分布及び均一性を改善することにより、分解能の向上及びライン粗さが低減したプロファイルを伴う、フォトレジスト現像の改善を可能にするためのものである。したがって、本書に記載の装置及び方法を利用することにより、ｉＦＧＰＥＢ処理工程が改善されうる。

以上の説明は本開示の実行形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱しなければ、本開示の他の実行形態及び更なる実行形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決まる。

一実行形態では、基板を処理するための装置が提供される。この装置は、側壁を有するプロセス空間（ｐｒｏｃｅｓｓ ｖｏｌｕｍｅ）を画定するチャンバ本体を含む。プロセス空間の主軸は垂直に配向され、プロセス空間の副軸は水平に配向される。可動ドアがチャンバ本体に連結され、真空チャックがこのドアに連結される。摺動密封部が、チャンバ本体の側壁に連結され、かつ、少なくとも部分的にプロセス空間の一部分を画定する。複数の可動電極が、真空チャックに対向するようにプロセス空間内に配置され、複数のシャフトが複数の電極から延在する。これらのシャフトは摺動密封部を通って延在し、モータは複数のシャフトに連結される。

ドア１０６は、軌道（図示せず）に連結されてよく、この軌道に沿ってＸ軸上を平行移動するよう構成される。Ｘ軸に沿ったドア１０６の動きを容易にするために、モータ（図示せず）がドア１０６及び／又は軌道に連結されうる。ドア１０６は閉じた処理位置で示されているが、ドア１０６の開閉は、ドア１０６を、Ｚ軸の周りで回転させる前に、Ｘ軸に沿ってチャンバ本体１０２から離れるように動かすことによって、実施されうる。例えば、ドア１０６は、基板のローディング中の破損の可能性を低減しつつ、真空チャック１０８上の基板１１０の位置付けを実施しうるように、図示している処理位置からローディング位置まで、約９０°回転しうる。

一実行形態では、真空チャック１０８は電気的に浮上する。その結果として、真空チャック１０８に配置された基板１１０も電気的に浮上する。ゆえに、基板１１０は、プロセスチャンバ１００のいかなる導電性素子にも、又は接地にも、電気的に連結されなくなる。より具体的には、基板１１０が電気的に浮上することは、電界を、電界線が基板１１０の上面（及び／又は底面）に実質的に平行に保たれる構成に成形するのに役立つ。基板の上面（及び／又は底面）は、真空チャック１０８の基板支持面に概して平行である。

密封部１６６と同様に、キャビティ１６８も、側壁１４８と、密封部１６６の間に配置された本体１０２の部分との間に配置される。キャビティ１６８は、概括的に、閉鎖ボイド（ｖｏｉｄ ｏｆ ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）であって、その中でのシャフト１７０、１７２の運動を可能にするための閉鎖ボイドである。例えば、キャビティ１６８の幅は、電極１６２、１６４がプロセス空間１０４内で（垂直方向の両方向矢印で示しているように）直線的に動く時の電極１６２、１６４のストローク長さに適応するよう、サイズ設定される。キャビティ１６８は、密封部１６６の間に配置された本体１０２の部分の背後（例えばプロセス空間１０４の反対側）にも延在しており、共通シャフト（第１シャフト１７０と第２シャフト１７２とが合するところ）が直線的に平行移動するためのスペースを提供することによって電極１６２、１６４の運動を可能にするよう、サイズ設定される。

真空チャック１０８は、第１Ｏリングの半径方向外側に配置された棚状部２１０を有する。棚状部２１０は、第１Ｏリング２０２の位置から半径方向外側に配置されている。第２Ｏリング２０４が、棚状部２１０の半径方向外側で、真空チャック１０８に連結される。側壁１４８の第２表面２０８は、真空チャック１０８の外径に隣接して真空チャック１０８と接触するよう形成され、サイズ設定され、かつ、真空チャック１０８の外径から半径方向内側へと延在する。一実行形態では、第２Ｏリング２０４は、基板１１０が処理位置に配置されると側壁１４８の第２表面２０８と接触するように、配置される。第２Ｏリング２０４は、プロセス流体がプロセス空間１０４から真空チャック１０８の外径を超えて漏れるのを防止しうると、想定される。

１０の第１の複数のチャネル３０２が図示されているが、約５〜約３０のチャネル（例えば、約９〜約２１のチャネル）が実装されうると、想定される。同様に、第２の複数のチャネル３０４では、約５〜約３０のチャネル（例えば、約９〜約２１のチャネル）が利用されうる。チャネル３０２、３０４の数は、プロセス空間１０４を充填する時の好適な流体流量を可能にするよう、選択される。チャネル３０２、３０４は更に、真空チャック１０８及び基板１１０がチャンバ本体１０２の第１表面２０６に当接して位置付けられている時に、プロセス空間１０４の剛性を維持するよう構成される。一実行形態では、９つの第１チャネル３０２及び９つの第２チャネル３０４が、プロセス空間１０４に連結される。別の実行形態では、２１の第１チャネル３０２及び２１の第２チャネル３０４が、プロセス空間１０４に連結される。

図４Ｂには、第１領域４０８及び第２領域４０６の、インターフェース４３０によって境界分けされている部分を含む、フォトレジスト層４０４の上面図が描かれている。フォトレジスト層４０４に電界又は磁界が印加された後の、光酸４５０の分布は、概括的には、第１領域４０８に制約され、第２領域４０６内への拡散を伴わない。ゆえに、電界及び／又は磁界を上述のように印加することによって、明確に画定されたインターフェース４３０を得ること、ひいては、鮮明なプロファイル、高い分解能、並びに、ラインエッジ粗さ及び不具合の低減を伴って、パターニングされたフォトレジスト層を形成することが、可能になる。

Claims (15)

1. 基板を処理するための装置であって、
   側壁を有するプロセス空間を画定するチャンバ本体であって、前記プロセス空間の主軸が垂直に配向され、前記プロセス空間の副軸が水平に配向される、チャンバ本体と、
   前記チャンバ本体に連結された可動ドアと、
   前記ドアに連結された真空チャックと、
   前記チャンバ本体の側壁に連結されており、かつ、少なくとも部分的に前記プロセス空間の一部分を画定する、摺動密封部と、
   前記真空チャックに対向するように前記プロセス空間内に配置された複数の可動電極であって、前記プロセス空間の前記主軸に平行に電界を生成するよう適合している、複数の可動電極と、
   前記複数の電極から延在し、かつ前記摺動密封部を通って延在する、複数のシャフトと、
   前記複数のシャフトに連結されたモータとを備える、
   装置。
2. 前記真空チャックと前記ドアとの間に配置された、バッキング板
   を更に備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記可動電極が一又は複数の金属材料から作られる、請求項１に記載の装置。
4. 前記可動電極が炭化ケイ素材料から作られる、請求項１に記載の装置。
5. 前記可動電極がグラファイト含有材料から作られる、請求項１に記載の装置。
6. 前記可動電極が、ロッドとして成形され、かつ円形断面を有する、請求項１に記載の装置。
7. 前記チャンバ本体の前記側壁に形成された第１の複数の流体ポートであって、第１導管と流体連通している、第１の複数の流体ポートを更に備える、請求項１に記載の装置。
8. 前記チャンバ本体の前記側壁に形成された第２の複数の流体ポートであって、第２導管を介して流体出口と流体連通している、第２の複数の流体ポートを更に備える、請求項７に記載の装置。
9. 前記第２の複数の流体ポートが、前記プロセス空間の前記主軸に沿って、前記第１の複数の流体ポートに対向するように配置される、請求項８に記載の装置。
10. 前記摺動密封部が摺動式真空密封部である、請求項１に記載の装置。
11. 摺動式真空密封部が複数のエラストマガスケットを含む、請求項１に記載の装置。
12. 前記複数のシャフトに連結された前記モータが、前記プロセス空間の前記主軸に平行に前記電極を動かすよう動作可能である、請求項１に記載の装置。
13. 基板を処理するための装置であって、
    側壁を有するプロセス空間を画定するチャンバ本体と、
    前記チャンバ本体の前記側壁に形成された、第１の複数の流体ポートと、
    前記第１の複数の流体ポートに対向するように前記チャンバ本体の前記側壁に形成された、第２の複数の流体ポートと、
    前記チャンバ本体に連結された可動ドアと、
    前記ドアに連結された真空チャックと、
    前記チャンバ本体の側壁に連結されており、かつ、少なくとも部分的に前記プロセス空間の一部分を画定する、摺動密封部と、
    前記真空チャックに対向するように前記プロセス空間内に配置された、複数の可動電極と、
    前記複数の電極から延在し、かつ前記摺動密封部を通って延在する、複数のシャフトと、
    前記複数のシャフトに連結されたモータとを備える、
    装置。
14. 基板を処理するための装置であって、
    側壁を有するプロセス空間を画定するチャンバ本体であって、前記プロセス空間の主軸が垂直に配向され、前記プロセス空間の副軸が水平に配向される、チャンバ本体と、
    前記チャンバ本体の前記側壁に形成された、第１の複数の流体ポートと、
    前記プロセス空間の前記主軸に沿って、前記第１の複数の流体ポートに対向するように、前記チャンバ本体の前記側壁に形成された、第２の複数の流体ポートと、
    前記チャンバ本体に連結された可動ドアと、
    前記ドアに連結された、内部に加熱素子が配置されている真空チャックと、
    前記チャンバ本体の側壁に連結されており、かつ、少なくとも部分的に前記プロセス空間の一部分を画定する、摺動式真空密封部と、
    前記真空チャックに対向するように前記プロセス空間内に配置された、複数の可動電極と、
    前記複数の電極から延在しており、かつ、前記摺動密封部を通って、前記プロセス空間の反対側に配置されたキャビティ内へと延在する、複数のシャフトと、
    前記複数のシャフトに連結されたモータとを備える、
    装置。
15. 前記複数のシャフトが１つの共通シャフトで接続されており、前記共通シャフトは前記モータに連結される、請求項１４に記載の装置。
    

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