特許 6321937 剥離乾燥装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6321937

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】剥離乾燥装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20180423BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20180423BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20180423BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

   H01L21/304 651Z

   H01L21/304 651K

   H01L21/304 651B

   H01L21/02 Z

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-212490(P2013-212490)

(22)【出願日】2013年10月10日

(65)【公開番号】特開2014-90167(P2014-90167A)

(43)【公開日】2014年5月15日

【審査請求日】2016年10月3日

(31)【優先権主張番号】13/650,044

(32)【優先日】2012年10月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100096817

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 孝雄

(72)【発明者】

【氏名】ステファン・エム．・シラド

(72)【発明者】

【氏名】ダイアン・ハイムズ

(72)【発明者】

【氏名】アラン・エム．・シェップ

(72)【発明者】

【氏名】ラッチャナ・リマリー

【審査官】 山口 祐一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−１６９４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−０９３６４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２００１−５０２１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０２０６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４１８６０３２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９８８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１１９７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−５６３２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／００−２１／０２

２１／０４−２１／１６

２１／３０４

２１／６７−２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を剥離乾燥させるための装置であって、
基板を受け入れるためのチャンバと、
前記チャンバ内で前記基板を支えてクランプするためのチャックと、
前記基板の温度を制御するための温度コントローラであって、前記基板を冷却することによって前記基板上の液体状の乾燥化学剤を凍結させることができる温度コントローラと、
前記チャンバと流体接続している真空ポンプと、
前記チャックを少なくとも９０度傾動させることによって前記凍結した乾燥化学剤を前記基板から剥離させて除去させることができる傾動メカニズムと、
を備える装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、更に、
制御された雰囲気を前記チャンバ内に流入させるための、前記チャンバと流体接続している雰囲気制御システムを備える装置。

【請求項3】

請求項２に記載の装置であって、
前記雰囲気制御システムは、乾燥したガスを前記チャンバ内に提供するためのガス源を含む、装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置であって、
前記チャックは、静電チャックである、装置。

【請求項5】

請求項４に記載の装置であって、更に、
前記基板をクランプするための電圧を前記静電チャックに提供するための電圧源を備える装置。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置であって、更に、
ウェットな乾燥化学剤を伴う基板を移送して前記チャンバに入れ、前記チャンバを密閉するためのウェット移送ステーションを備え、
前記温度コントローラは、前記乾燥化学剤を凍結させる温度に前記基板を冷却することができる、装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置であって、
前記チャックは、溝を含む、装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置であって、
前記温度コントローラは、前記チャックに埋め込まれた温度制御素子を含む、装置。

【請求項9】

請求項８に記載の装置であって、
前記温度制御素子は、少なくとも０℃の温度に前記基板を冷却すること及び少なくとも２０℃の温度に前記基板を加熱することができる、装置。

【請求項10】

請求項８〜９のいずれか一項に記載の装置であって、
前記温度制御素子は、前記チャックに埋め込まれた電熱加熱・冷却素子を含む、装置。

【請求項11】

方法であって、
乾燥化学剤で濡れた基板を、乾燥したチャンバ内でチャックの上に置くことと、
前記基板上で前記乾燥化学剤を固形乾燥化学剤に凍結させることと、
前記チャックを傾動させることによって前記固形乾燥化学剤を前記基板から剥離させることと、
前記剥離された固形乾燥化学剤を前記基板から除去することと、
を備える方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の方法であって、
前記固形乾燥化学剤を前記基板から剥離させることは、前記チャンバ内の圧力を引き下げることを含む、方法。

【請求項13】

請求項１１〜１２のいずれか一項に記載の方法であって、
前記乾燥化学剤を凍結させることは、
前記基板を前記チャックに固定することと、
前記乾燥化学剤を凍結させるために、前記前記基板の裏側を前記乾燥化学剤の凝固点未満に冷却することと、
を含む、方法。

【請求項14】

請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法であって、
前記固形乾燥化学剤を前記基板から除去することは、前記固形乾燥化学剤が前記基板から落下するように前記基板を少なくとも９０度傾動させることを含む、方法。

【請求項15】

請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記基板上に特徴を形成することと、
前記基板上の前記特徴をウェット処理することと、
を備える方法。

【請求項16】

請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記乾燥化学剤は、第３級ブタノールを含む、方法。

【請求項17】

請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記チャンバ内の雰囲気から水分を除去することを備える方法。

【請求項18】

請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記チャック上に前記基板を置く前に、前記チャックを前記乾燥化学剤の凝固点よりも高い温度に加熱することを備える方法。

【請求項19】

請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記チャック上の前記基板から流れる液体乾燥化学剤を捕え、前記液体乾燥化学剤を前記基板と前記チャックとの接触地点から離れるように方向づけることを備える方法。

【請求項20】

請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置であって、更に、
前記チャックの下方に設けられた固形乾燥化学剤除去システムであって、前記基板から落下した前記凍結した乾燥化学剤を前記チャンバから除去するように構成された固形乾燥化学剤除去システム、を備える装置。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本発明は、半導体デバイスの形成に関するものであり、特に、半導体デバイスの形成の際に基板から液体を除去するための装置又は方法に関する。

【0002】

半導体ウエハ処理では、ウェット処理の後に、引き続き半導体デバイスから液体を除去することが必要である。

【0003】

半導体デバイスのサイズが縮小し続けるのに伴って、望ましいデバイスパフォーマンスを達成するために益々高アスペクト比の構造が必要である。マイクロ電子／半導体デバイスの製造は、材料デポジション、平坦化、特徴パターン化、特徴エッチング、及び特徴洗浄などの複数の処理工程からなる反復フローを必要とする。より高いアスペクト比の構造を目指す動きは、これらの従来の製造工程の多くで処理上の困難を生んでいる。エッチング及びクリーニングなどのウェットプロセスは、通常、プロセスフローのおおよそ２５％よりも多くを構成しており、乾燥中に生じる毛細管力ゆえに、高アスペクト比の特徴の場合にとりわけ困難である。これらの毛細管力の強さは、乾燥されているエッチング流体、クリーニング流体、又はすすぎ流体の表面張力及び接触角度はもちろん、特徴の間隔及びアスペクト比にも依存する。もし、乾燥中に発生する力が大きすぎると、高アスペクト比の特徴は、互いに倒れ込んで倒壊し、スティクション（付着）を生じるだろう。特徴の倒壊及びスティクションは、デバイスの歩留まりを重度に劣化させるだろう。

【0004】

また、コンデンサの形成も、乾燥中に倒壊しやすい構造をもたらす恐れがある。

【発明の概要】

【0005】

以上を達成するために、及び本発明の目的にしたがって、基板を剥離乾燥させるための装置が提供される。基板を受け入れるためのチャンバが提供される。チャンバ内では、チャックが基板を支えてクランプする。温度コントローラが、基板の温度を制御し、基板を冷却することができる。真空ポンプが、チャンバと流体接続している。傾動メカニズムが、チャックを少なくとも９０度傾動させることができる。

【0006】

発明の別の態様では、方法が提供される。乾燥化学剤で濡れた基板が、乾燥チャンバのなかでチャックの上に置かれる。乾燥化学剤は、基板上で凍結されて固形乾燥化学剤になる。固形乾燥化学剤は、基板から剥離される。剥離された固形乾燥化学剤は、基板から除去される。

【0007】

本発明のこれらの及びその他の特徴が、下記の図面との関連のもとで、以下で、発明の詳細な説明のなかで更に詳しく述べられる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本発明は、添付の図面のなかで、限定的なものではなく例示的なものとして示され、図中、類似の参照符号は、同様の要素を指すものとする。

【0009】

【図1】発明の一実施形態のハイレベルフローチャートである。

【0010】

【図2A】発明の一実施形態における剥離乾燥システムの概略図である。

【図2B】発明の一実施形態における剥離乾燥システムの概略図である。

【図2C】発明の一実施形態における剥離乾燥システムの概略図である。

【0011】

【図3】本発明の実施形態で使用されるコントローラを実装するのに適したコンピュータシステムを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明は、次に、添付の図面に示されたその幾つかの好ましい実施形態を参照にして説明される。以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、数々の詳細が特定されている。しかしながら、当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの一部または全部の詳細を特定しなくても実施されうる。また、本発明が不必要に不明瞭にされる事態を避けるために、周知のプロセス工程及び／又は構造の詳細な説明は省略されている。

【0013】

現行技術及び先行技術では、特徴の倒壊を防ぐために、脱イオン水よりも表面張力が低い代替のすすぎ液が取り入れられてきた。この方法は、低アスペクト比の構造に対しては効果的であったが、アスペクト比が高いとき及び特徴間隔が小さいときは、脱イオン水と同じ倒壊及スティクションの問題に見舞われる。この欠点は、これらの低表面張力流体が、脆い特徴にとっては強すぎる力を乾燥中に発生させる有限の表面張力を依然として有するという事実ゆえである。高アスペクト比の構造を乾燥させるための代替の方法は、すすぎ流体を超臨界流体に溶解させて洗い流すものである。超臨界流体は、総じて表面張力がないはずであり、したがって、特徴倒壊をもたらす毛細管力を排除する。超臨界流体が有する利点にもかかわらず、これらの流体を取り入れるには、幾つかの技術上及び製造上の困難がある。これらの困難には、器具コスト及び安全コストが高いこと、プロセス時間が長いこと、プロセス中に溶媒の質が変化すること、流体の拡散性及び可調節性ゆえにプロセス感度が極端であること、並びにチャンバパーツとの流体の相互作用から生じる水の不完全性／汚染の問題がある。高アスペクト比構造の倒壊を防ぐための別の戦略は、特徴を支える機械的な押さえ構造を追加することである。このアプローチには、スループット及び歩留りに悪影響を及ぼすコストの増加及びプロセスの複雑性の増加などの幾つかの犠牲が伴う。更に、押さえは、特定の種類の構造に限られるゆえに、確実な解決策ではない。ゆえに、半導体／マイクロ電子デバイスから損傷無く液体を除去するための代替の方法及びシステムが望まれている。

【0014】

図１は、発明の一実施形態のハイレベルフローチャートである。この実施形態では、基板上に特徴が形成される（工程１０４）。これらの特徴は、特徴のウェット若しくはドライエッチングによって、又は特徴を堆積させるためのデポジションプロセスによって形成されてよい。特徴は、その後に続く乾燥プロセスが特徴倒壊をもたらすかもしれないような、高いアスペクト比を有していてよい。基板に対し、ウェットプロセスが使用される（工程１０８）。ウェットプロセスは、特徴を形成するために使用されてよい、又は特徴が形成された後に続く洗浄などの後続プロセスであってよい。ウェットプロセスからの液体が、乾燥化学剤に置き換えられる（工程１１２）。一部の実施形態では、ウェットプロセス用の液体は、乾燥化学剤と同じであり、このようなケースでは、この工程は不要である。濡れた基板は、剥離乾燥チャンバのなかに置かれる（工程１１６）。剥離乾燥チャンバの雰囲気が、制御される（工程１２０）。もし、乾燥化学剤が第３級ブタノール（ＴＢＡ）であるならば、制御された雰囲気は、水分フリーだろう又は含水量を低減されているだろう。液体乾燥化学剤は、凍結される（工程１２４）。凍結された固形乾燥化学剤は、基板から剥離される（工程１２８）。固形乾燥化学剤は、基板から除去される（工程１３２）。基板は、チャンバから取り出される（工程１３６）。

【0015】

実施例
発明の一実施形態の一具体例では、パターン化基板がエッチング層を提供される。エッチング層は、エッチングされ、ＣＤが４０ｎｍ未満で、ピッチが８０ｎｍ未満で、高さ対幅のアスペクト比が１０：１を超えるメモリラインを形成する（工程１０４）。基板は、エッチング又は洗浄プロセスなどのウェットプロセスを経る（工程１０８）。この例では、基板は、希釈されたフッ化水素酸で洗浄される。基板は、次いで、脱イオン水ですすがれる。脱イオン水は、次いで、この例では純粋な第３級ブタノール（ＴＢＡ）である液体乾燥化学剤に置き換えられる。濡れた基板は、剥離乾燥チャンバのなかに置かれる（工程１１６）。

【0016】

図２Ａは、発明のこの実施形態で使用されうる剥離乾燥システム２００の一例を示した概略図である。雰囲気制御部２０４が、剥離乾燥チャンバ２０２と流体接続している。雰囲気制御部２０４は、剥離乾燥チャンバ２０２のなかのガスの圧力及び種類を制御する。静電チャック（ＥＳＣ）２０８が、ウエハなどの基板２０６を支えるためにチャンバのなかに置かれる。剥離乾燥システム２００は、更に、ウェット移送ステーション２３２を含み、これは、濡れた基板２０６を移送して剥離乾燥チャンバ２０２に入れて、真空シールを提供する。真空シールを通じて、雰囲気の制御及び剥離乾燥プロセス圧力の実現が可能である。剥離乾燥システムは、更に、真空ポンプ２１６を含む。

【0017】

この実施形態では、ＥＳＣ２０８は、接触層２１２と、電熱デバイス２１７の層と、ボディ２２０とを含む。電熱電力供給部２８４が、電熱デバイス２１７の層に電気的に接続されている。電熱電力供給部２８４は、電熱デバイス２１７に電圧を提供する。電熱電力供給部２８４は、電熱デバイス２１７がＥＳＣボディ２２０と接触層２１２との間に加熱格差又は冷却格差を生むかどうかと、そのような格差の大きさとを決定するために、電圧の大きさ及び方向を使用する。チャック電力供給部２５７は、基板２０６をＥＳＣ２０８上に静電的にクランプするために、クランプ電圧を提供する。裏側冷却・加熱システム２３０が、ＥＳＣ２０８に接続されており、ＥＳＣ２０８と基板２０６との間の熱伝達を増加させるために、ＥＳＣ２０８を通じてヘリウムなどの流体を基板２０６の裏側に提供する。裏側冷却／加熱システム２３０は、真空ポンプ２１６にも接続されており、これは、基板がＥＳＣ２０８に真空によってクランプされることを可能にする。裏側冷却システムの一例が、参照によってあらゆる目的のために本明細書に組み込まれる「Variable High Temperature Chuck for High Density Plasma Chemical Vapor Deposition（高密度プラズマ化学気相堆積のための可変高温チャック）」と題されたMcMillin et al.による米国特許第５，８３５，３３４号に記載されている。マノメータ２１９が、剥離乾燥チャンバ２０２に接続されている。ＥＳＣ２０８と基板２０６との間には、ＥＳＣ２０８の表面上に溝２２４が配されている。ＥＳＣ２０８とモータ２１８との間には、軸２２８がつながれている。

【0018】

コントローラ２７０が、電熱電力供給部２８４、チャック電力供給部２５７、雰囲気制御部２０４、裏側冷却・加熱システム２３０、真空ポンプ２１６、モータ２１８、及びマノメータ２１９に可制御式に接続されている。ＥＳＣ２０８の下方には、固形乾燥化学剤除去システム２４４が置かれている。

【0019】

図３は、本発明の実施形態で使用されるコントローラ２７０を実装するのに適したコンピュータシステム３００を示したハイレベルブロック図である。コンピュータシステムは、集積回路、プリント回路基板、及び小型のハンドヘルドデバイスから巨大なスーパーコンピュータに至る、数多くの物理的形態をとっていてよい。コンピュータシステム３００は、１つ又は２つ以上のプロセッサ３０２を含み、更に、（画像、文書、及びその他のデータを表示するための）電子ディスプレイデバイス３０４と、メインメモリ３０６（例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））と、ストレージデバイス３０８（例えばハードディスクドライブ）と、リムーバブルストレージデバイス３１０（例えば光ディスクドライブ）と、ユーザインターフェースデバイス３１２（例えばキーボード、タッチ画面、キーパッド、マウス、又はその他のポインティングデバイスなど）と、通信インターフェース３１４（例えばワイヤレスネットワークインターフェース）とを含むことができる。通信インターフェース３１４は、リンクを通じてコンピュータシステム３００と外部デバイスとの間でソフトウェアが移行されること及びデータが転送されることを可能にする。システムは、また、上記のデバイス／モジュールが接続された通信インフラ３１６（例えば通信バス、クロスオーババー、又はネットワーク）も含んでいてよい。

【0020】

通信インターフェース３１４を通じて転送される情報は、信号を運ぶための、ワイヤ若しくはケーブル、光ファイバ、電話回線、携帯電話リンク、無線周波数リンク、及び／若しくはその他の通信チャネルを使用して実装されうる通信リンクを通じて通信インターフェース３１４によって受信されることが可能である電子信号、電磁信号、光信号、又はその他の信号などの信号形態をとっていてよい。このような通信インターフェースがあれば、１つ又は２つ以上のプロセッサ３０２は、上記の方法工程を実施する過程でネットワークから情報を受信する又はネットワークに情報を出力するだろうと考えられる。更に、本発明の方法の実施形態は、プロセッサ上でのみ実行されてもよいし、又は処理の一部を共有しているリモートプロセッサと協働してインターネットなどのネットワークを通じて実行されてもよい。

【0021】

「非一過性のコンピュータ可読媒体」という用語は、総じて、メインメモリ、補助メモリ、リムーバブルストレージ、並びにハードディスク、フラッシュメモリ、ディスクドライブメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、及びその他の形態の永続的なメモリなどのストレージデバイスなどの媒体を言うものであり、搬送波又は信号などの一過性の対象物を含めるものと見なされるべきでない。コンピュータコードの例には、コンパイラによって作成されるようなマシンコード、及びインタープリタを使用してコンピュータによって実行される高水準コードを含むファイルがある。コンピュータ可読媒体は、搬送波に盛り込まれたコンピュータデータ信号によって伝送されるコンピュータコードであって、プロセッサによって実行可能な一連の命令を表すコンピュータコードでもあってもよい。

【0022】

雰囲気は、制御される（工程１２０）。この例では、乾燥化学剤がＴＢＡであるので、制御された雰囲気は、水分フリーである。この例では、これは、水分フリーの窒素を流すことによって達成されてよい。水分フリーの雰囲気は、剥離乾燥を向上させると考えられる。なぜならば、水分吸着は、乾燥溶液の凝固点を押し下げ、凍結されていない液体の蒸発は、損傷を及ぼすかもしれない毛細管力を提供するだろうからである。このような水分フリーの雰囲気は、もし乾燥化学剤がＴＢＡほど吸湿性でないならば、不要かもしれない。

【0023】

濡れた基板２０６は、ウェット移送ステーション２３２を通して移送されて、大気圧（７６０トール）及び室温の剥離乾燥チャンバ２０２に入れられ、チャック２０８の上に載置される。ウェット移送ステーション２３２は、ウェット処理ステーションと、剥離乾燥チャンバ２０３との間につながれてよく、基板をウェット処理ステーションから剥離乾燥チャンバ２０２へ移送するためのロボットメカニズムを有していてよい。乾燥後、ウェット処理ステーションのなかのロボットメカニズムは、基板を剥離乾燥チャンバ２０２から別のチャンバへ取り出すために使用されてよい。ウェット移送ステーションは、濡れた基板の乾燥を防ぐために又は濡れた基板におけるその他の化学的変化を防ぐために、制御された雰囲気を提供することによって、濡れた基板を取り扱うことができるだろう。液体乾燥化学剤の一部は、基板をチャックの上に置く前後に基板から滴り落ちるだろう。チャックの表面内の溝２２４は、濡れた乾燥化学剤がチャックと基板との間の接触表面から流れ去ることを可能にし、チャンバ圧力の減少の際の凝華における圧力上昇を防ぐ。

【0024】

乾燥化学剤は、凍結される（工程１２４）。この例では、これは、熱電デバイス２１７及び裏側冷却・加熱システム２３０の両方を使用して、チャックを０℃に冷却することによって達成される。圧力は、乾燥化学剤が凍結されて固形乾燥化学剤２１０を形成するまで、約１気圧に維持される。この例では、凍結が、１０秒で行われることがわかった。この例では、凍結された乾燥化学剤は、約１０秒間にわたって維持される。

【0025】

乾燥化学剤が凍結された後、固形乾燥化学剤は、基板から剥離される（工程１２８）。この例では、チャックは、基板２０６がチャック２０８の上方から、図２Ｂに示されるようにチャック２０８の下方に移るように、１８０°回転される。この例では、これは、コントローラ２７０がモータ２１８に信号を提供してアクセル２２８を回転させ、該アクセル２２８がチャック２０８を回転させるときに達成される。圧力は、引き下げられる。この例では、２５秒以内にチャンバ２０２を３トールから０．１トールまでの間の圧力に引き下げるために、ポンプによる高速減圧が使用される。減圧及びその他の要素は、図２Ｃに示されるように、固形乾燥化学剤２１０を剥離させ、基板２０６から剥がれ落ちさせる。固形乾燥化学剤２１０は、剥離乾燥チャンバ２０２から除去されうるように、落下して固形乾燥化学剤除去システム２４４に入る。

【0026】

この例では、チャック２０８は、基板２０６を上に置くために、図２Ａに示されるように、回転してもとの位置に戻される。圧力は、乾燥窒素などの水分フリーガスによって引き上げられて、大気圧に戻される。チャック温度は、室温に上昇される。静電力は、チャック電圧を排除することによって基板２０６から取り除かれる。基板２０６は、剥離乾燥チャンバ２０２から取り出される（工程１３６）。

【0027】

代替の実施形態
発明の様々な代替の実施形態が提供されてよい。発明のその他の実施形態では、その他の化学剤が使用されてよい。代替の化学剤の非限定的な幾つかの例として、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサン、酢酸、四塩化炭素、イソプロパノール、炭酸ジメチル、水、及びそれらの混合が挙げられる。シクロヘキサンを使用し、乾燥化学剤に水が含まれない実施形態では、制御された雰囲気は、低い湿度を有するだろう。このような乾燥化学剤は、１種の純粋な液体又は２種類若しくは３種類以上の液体の混合であってよい。別の一実施形態では、ウェット処理液は、乾燥化学剤によって置き換える必要がないように、乾燥化学剤としても使用されてよい。

【0028】

別の一実施形態では、乾燥化学剤による液体の置き換えは、剥離乾燥チャンバのなかで実施されてよい。このようなプロセスは、乾燥化学剤による液体の置き換えの際に基板をスピンさせてもよいし、又はスピンさせなくてもよい。

【0029】

別の一実施形態では、制御された雰囲気は、水分の含有率が低い又は水分を含まない不活性ガスであってよい。Ａｒなどの特定のガスは、ウエハをＥＳＣに対して静電的に固定する／ウエハをＥＳＣから固定解除するのに有利だろう。

【0030】

別の一実施形態では、チャックは、その上に基板を置かれる前に事前に冷却される。別の一実施形態では、静電チャックの代わりに、真空チャック又は機械的チャックが使用される。これらの実施形態は、冷却時間が遅いかもしれず、それゆえに処理時間が長いかもしれないが、その他の利点があるだろう。別の一実施形態では、冷却を提供するために、液体窒素又はコールドガスが基板に接触されてよい。

【0031】

チャンバを真空にするために、機械式ポンプ、超低温ポンプ、及び／又はターボ分子ポンプなどの、様々に異なる器具が使用されてよい。所望のチャンバ圧力を維持するために、制御された流量で、Ａｒ、Ｈｅ、又はＮ₂などの不活性ガスがチャンバに供給されてよい。代替の一実施形態では、所望のチャンバ圧力を維持するために、ガス供給が行われなくてよい。好ましくは、チャンバ圧力は、５ミリトール未満に維持される。裏側の冷却又は加熱のためには、ウエハへの均一で且つ効率的な熱伝達を行うためには、静電的にチャックされたウエハの裏側に、好ましくは１トールから４０トールまでの範囲の圧力で、Ｈｅ又はＡｒを非限定的な例とする不活性ガスが供給される。

【0032】

代替の一実施形態では、基板の冷却及び／又は加熱が、１つ又は２つ以上の冷却器又は電熱器を伴う冷却システムによって達成されてよい。基板をチャックから持ち上げるために、リフトピンが使用されてよい。

【0033】

一実施形態では、固形乾燥化学剤の剥離が完了した後、二次乾燥のために、ウエハ／ＥＳＣが、乾燥化学剤の融点に近い又は乾燥化学剤の融点よりも高い温度に加熱されてよい。

【0034】

様々な実施形態では、基板の取り出しの際に、チャンバ圧力が、Ｎ₂、Ａｒ、又はＨｅを非限定例として含む不活性ガスの導入によって７６０トールに引き上げられる。ウエハは、ＥＳＣから解放され、ウエハ裏側のガス流が遮断される。ウエハは、次いで、チャンバから取り出される。

【0035】

発明の別の一実施形態では、１つの乾燥チャンバのなかで複数の基板が同時に処理されるように、複数のＥＳＣのそれぞれが基板を保持する。ＥＳＣは、単一面内にあってもよいし、又は積み重ねられてもよい。

【0036】

剥離は、思いがけず、小さい高アスペクト比構造の倒壊を抑制しつつも乾燥化学剤を除去するために使用されうることを発見された。剥離を使用する実施形態は、凝華又は蒸発よりも速く固形乾燥化学剤が除去されることを可能にする。チャンバから固形乾燥化学剤を除去する実施形態は、凝華及び蒸気除去の場合よりも、必要なエネルギが少なくてすむ。

【0037】

その他の実施形態は、剥離された固形乾燥化学剤を除去するために、その他の方法又は装置を使用してよい。剥離された固形乾燥化学剤を機械的に除去するために、機械式アーム、又はシャッタ、又は真空システムが使用されてよい。様々な実験では、剥離は、たとえ基板がチャックの上方にあり且つ固形乾燥化学剤が基板上にあるときでも、固形乾燥化学剤を基板から数インチの距離まで離れさせる。

【0038】

発明の別の一実施形態では、エッチング層内に、高アスペクト比のビアが形成される。ビア内には、金属構造が形成される。コンデンサとして使用されうる金属構造を残してそれ以外のエッチング層を除去するために、ウェットエッチングが使用される。発明の実施形態は、金属構造を乾燥させてそれらの構造の倒壊を防ぐために使用されてよい。

【0039】

発明のその他の実施形態は、フォトレジストの倒壊を防ぐために使用されてよい。発明のその他の実施形態は、高アスペクト比の特徴を有さないウエハに対して洗浄プロセスを提供するかもしれない。

【0040】

様々な実験は、剥離を使用する実施形態に伴う倒壊損傷が、１％未満であることを見いだした。様々な実施形態は、剥離を使用する実施形態が、蒸発又は凝華を使用する実施形態よりも残留物が少ないことを見いだした。残留物は、固形乾燥化学剤に含められて除去されると考えられる。様々な実験は、実施形態が、大きい特徴配列の端に位置する構造の倒壊を解消することを見いだした。これは、凝華乾燥の場合に観察されてきた問題である。様々な実験は、剥離を生じさせるためのポンプによるチャンバ減圧速度が、損傷を増減させることはないことを見いだした。これは、スループットを速めるためにポンプによる減圧速度を上げることを可能にする。様々な実験は、また、固形乾燥化学剤の凍結保持時間が、剥離による損傷に影響を及ぼさないことも見いだした。これは、保持時間を短縮すること及びスループットを速めることを可能にする。様々な実験は、乾燥化学剤の量の増加が、剥離を可能にするために圧力の引き下げを必要とすることを見いだした。これらの実験は、固形乾燥化学剤が基板上にあったときに実施された。したがって、固形乾燥化学剤が基板上にあるときは、乾燥化学剤の量が少ないほど速い剥離が可能である。固形乾燥化学剤は、量が多いほど重さが増すと考えられ、したがって、より重い固形乾燥化学剤を剥離させるためには、ポンプによる減圧を増やし、大きい力を提供する必要があるだろう。もしこれが正しいならば、基板が逆転され、乾燥化学剤が基板の下方にあるときは、剥離するべき乾燥化学剤の量が多いほど、ポンプによる減圧は少なくて済むだろう。様々な実験は、乾燥化学剤の量が少なすぎると倒壊が増えるかもしれないことを見いだした。したがって、幾つかの実施形態は、最適化された量の乾燥化学剤を使用している。

【0041】

様々な実験から、乾燥化学剤次第では、剥離に使用される凍結温度が、凍結乾燥に使用される凍結温度よりも大幅に高いことがわかった。例えば、乾燥化学剤として第３級ブタノールを使用する剥離乾燥の場合は、その乾燥化学剤は、約０℃に冷却され、これに対し、凍結乾燥の場合は、その乾燥化学剤は、−２０℃未満に冷却されるだろう。したがって、剥離乾燥は、それほどの温度変化を必要とせず、プロセスの高速化及びシステム要件の減少を可能にする。

【0042】

様々な実施形態は、高アスペクト比特徴のための特別な押さえを必要なくし、これは、プロセス全体の複雑性及びコストを引き下げる。これらの実施形態が、あらゆるタイプのマイクロ電子形状に適用可能であるのに対し、押さえは、ごく特殊な応用に限られる。

【0043】

発明の実施形態は、固形乾燥化学剤と基板との間に薄い凝華層を提供すると考えられる。もし、このような凝華が一様でないときは、剥離は、劣化した表面を伴う特徴に対して作用するだろう。

【0044】

本発明は、幾つかの好ましい実施形態の観点から説明されてきたが、発明の範囲に含まれる代替形態、置換形態、及び代用となる様々な均等物がある。また、本発明の方法及び装置を実現するものとして、多くの代替的方法があることも留意されるべきである。したがって、以下の添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨及び範囲に含まれるものとして、このようなあらゆる代替形態、置換形態、及び代用となる様々な均等物を含むものと解釈される。
本発明は、以下の形態としても実現可能である。
［形態１］
基板を剥離乾燥させるための装置であって、
基板を受け入れるためのチャンバと、
前記チャンバ内で前記基板を支えてクランプするためのチャックと、
前記基板の温度を制御するための温度コントローラであって、前記基板を冷却することができる温度コントローラと、
前記チャンバと流体接続している真空ポンプと、
前記チャックを少なくとも９０度傾動させることができる傾動メカニズムと、
を備える装置。
［形態２］
形態１に記載の装置であって、更に、
制御された雰囲気を前記チャンバ内に流入させるための、前記チャンバと流体接続している雰囲気制御システムを備える装置。
［形態３］
形態２に記載の装置であって、
前記雰囲気制御は、乾燥したガスを前記チャンバ内に提供するためのガス源を含む、装置。
［形態４］
形態１〜３のいずれか一項に記載の装置であって、
前記チャックは、静電チャックである、装置。
［形態５］
形態１〜４のいずれか一項に記載の装置であって、更に、
前記基板をクランプするための電圧を前記静電チャックに提供するための電圧源を備える装置。
［形態６］
形態１〜５のいずれか一項に記載の装置であって、更に、
ウェット乾燥化学剤を伴う基板を移送して前記チャンバに入れ、前記チャンバを密閉するためのウェット移送ステーションを備え、
前記温度コントローラは、前記乾燥化学剤を凍結させる温度に前記基板を冷却することができる、装置。
［形態７］
形態１〜６のいずれか一項に記載の装置であって、
前記チャックは、溝を含む、装置。
［形態８］
形態１〜７のいずれか一項に記載の装置であって、
前記温度コントローラは、前記チャックに埋め込まれた温度制御素子を含む、装置。
［形態９］
形態８に記載の装置であって、
前記温度制御素子は、少なくとも０℃の温度に前記基板を冷却すること及び少なくとも２０℃の温度に前記基板を加熱することができる、装置。
［形態１０］
形態１〜９のいずれか一項に記載の装置であって、
前記温度制御素子は、前記チャックに埋め込まれた電熱加熱・冷却素子を含む、装置。
［形態１１］
方法であって、
乾燥化学剤で濡れた基板を、乾燥チャンバ内でチャックの上に置くことと、
前記基板上で前記乾燥化学剤を固形乾燥化学剤に凍結させることと、
前記固形乾燥化学剤を前記基板から剥離させることと、
前記剥離された固形乾燥化学剤を前記基板から除去することと、
を備える方法。
［形態１２］
形態１１に記載の方法であって、
前記固形乾燥化学剤を前記基板から剥離させることは、前記チャンバ内の圧力を引き下げることを含む、方法。
［形態１３］
形態１１〜１２のいずれか一項に記載の方法であって、
前記乾燥化学剤を凍結させることは、
前記基板を前記チャックに固定することと、
前記乾燥化学剤を凍結させるために、前記前記基板の裏側を前記乾燥化学剤の凝固点未満に冷却することと、
を含む、方法。
［形態１４］
形態１１〜１３のいずれか一項に記載の方法であって、
前記固形乾燥化学剤を前記基板から除去することは、前記基板を少なくとも９０度傾動させることを含む、方法。
［形態１５］
形態１１〜１４のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記基板上に特徴を形成することと、
前記基板上の前記特徴をウェット処理することと、
を備える方法。
［形態１６］
形態１１〜１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記乾燥化学剤は、第３級ブタノールを含む、方法。
［形態１７］
形態１１〜１６のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記チャンバ内の雰囲気から水分を除去することを備える方法。
［形態１８］
形態１１〜１７のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記チャック上に前記基板を置く前に、前記チャックを前記乾燥化学剤の凝固点よりも高い温度に加熱することを備える方法。
［形態１９］
形態１１〜１８のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記チャック上の前記基板から流れる液体乾燥化学剤を捕え、前記液体乾燥化学剤を前記基板と前記チャックとの接触地点から離れるように方向づけることを備える方法。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】