特表 2024-507878 コーティングトラックへのセンサ技術の統合

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-21

(54)【発明の名称】コーティングトラックへのセンサ技術の統合

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20240214BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 567

H01L21/30 564D

H01L21/30 502D

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023550628

(86)(22)【出願日】2022-01-12

(85)【翻訳文提出日】2023-08-22

(86)【国際出願番号】 US2022012146

(87)【国際公開番号】W WO2022182436

(87)【国際公開日】2022-09-01

(31)【優先権主張番号】17/183,138

(32)【優先日】2021-02-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】514028776

【氏名又は名称】トーキョー エレクトロン ユーエス ホールディングス，インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】カルカッシ，マイケル

(72)【発明者】

【氏名】フーゲ，ジョシュア

(72)【発明者】

【氏名】榎本 正志

(72)【発明者】

【氏名】田所 真任

(72)【発明者】

【氏名】柴 和宏

【テーマコード（参考）】

5F146

【Ｆターム（参考）】

5F146AA28

5F146DB14

5F146JA04

5F146JA21

5F146JA22

5F146JA24

5F146JA27

5F146KA10

(57)【要約】

複数の基板を処理する方法は、基板をコーティングトラックに装填することと、当該基板をコーティングトラックのモジュール内へ移動させることと、当該基板を覆って形成された膜を修正する処理を実行することと、コントローラ側で光学センサから光学センサデータを取得することとを含む。光学センサデータは、膜の特性の測定値を含む。本方法は、膜の特性に基づいて乾燥度を判定することと、判定された乾燥度に基づいて当該処理の処理パラメータを調整することとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基板を処理する方法であって、
基板をコーティングトラックに装填することと、
前記基板を前記コーティングトラックのモジュール内へ移動させることと、
前記基板を覆って形成された膜を修正する処理を実行することと、
コントローラ側で光学センサから光学センサデータであって前記膜の特性の測定値を含む光学センサデータを取得することと、
前記膜の前記特性に基づいて乾燥度を判定することと、
前記判定された乾燥度に基づいて前記処理の処理パラメータを調整することとを含む方法。

【請求項2】

前記処理パラメータを調整することが、
後続の基板を処理すべく前記処理パラメータを調整するフィードバック信号を提供することと、
前記処理の終了点を判定して前記処理を終了することと、
前記基板に対する後続の処理のためのレシピを調整するフィードフォワード信号を提供することと、
現在の処理のためのレシピを調整するフィードフォワード信号を提供することとを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記モジュールがコーティングモジュール、焼成モジュール、又は溶媒アニール焼成機を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記処理を実行することが誘導自己組織化（ＤＳＡ）コーティング処理を実行することを含み、前記処理の前記処理パラメータを調整することが溶媒飽和時間、溶媒飽和温度、溶媒飽和濃度、溶媒排出開始時点、溶媒排出率、溶媒排出持続時間、ＤＳＡ排気条件、ＤＳＡ処理スピン速度、周囲ガス流、溶媒排出温度、ＤＳＡアニール温度、ＤＳＡアニール時間、又はＤＳＡ処理条件を調整することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

コントローラが光学センサデータを障害検出修正システム（ＦＤＣシステム）に送信し、前記ＦＤＣシステムから返送された処理済み光学センサデータを受信する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記光学センサがレーザートランシーバであり、前記光学センサデータが一列の干渉縞であり、前記コントローラ側で前記光学センサデータを前記膜の前記特性に変換することを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記乾燥度を判定することが、前記光学センサデータに基づいて前記膜内の成分の蒸発率を判定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記光学センサが前記基板の上方に間隔をあけて配置された複数の光学センサを含み、前記光学センサデータを取得することが、前記複数の光学センサから光学センサデータを受信することを含み、前記方法が更に、
前記光学センサデータを前記基板全体にわたる膜特性の均一性に変換することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

複数のウエハを処理する方法であって、
揮発性有機化合物センサ（ＶＯＣセンサ）を備えたモジュール内に基板を装填することと、
前記モジュール内で前記基板を処理して前記基板を覆って形成された膜を修正することと、
前記処理中に前記ＶＯＣセンサからＶＯＣセンサデータを取得することと、
前記ＶＯＣセンサデータに基づいてコントローラ側で前記処理の処理パラメータを調整することとを含む方法。

【請求項10】

前記処理パラメータを調整することが、
後続の基板を処理すべく前記処理パラメータを調整するフィードバック信号を提供すること、
前記処理の終了点を判定して前記処理を終了させること、
前記基板に対する後続処理のためのレシピを調整するフィードフォワード信号を提供すること、又は
現在の処理のためのレシピを調整するフィードフォワード信号を提供することを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記処理中に光学センサから光学センサデータを取得することを更に含み、
前記光学センサが前記モジュール内に配置されていて、前記処理パラメータを調整することが前記光学センサデータに基づいて前記処理パラメータを調整することを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記光学センサデータと前記ＶＯＣセンサデータとの相関を求めることと、
前記コントローラ側で、前記ＶＯＣセンサデータから取得された揮発性有機物の濃度と光学センサデータから取得された前記膜の特性との第１の相関、又は揮発性有機物の濃度の変化と前記膜の前記特性の変化との第２の相関、或いは揮発性有機物の濃度の変化と前記処理における処理ステップの持続時間との第３の相関を求めることとを更に含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記処理の処理パラメータを調整することが、
前記ＶＯＣセンサデータを前記処理中の前記モジュール内の周囲条件又は前記膜の特性に変換することと、
前記周囲条件又は前記膜の前記特性に基づいて、前記処理パラメータを調整することとを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項14】

前記モジュールがコーティングモジュールを含み、前記処理パラメータを調整することが前記コーティングモジュールのコーティング処理パラメータを調整することを含み、又は前記モジュールが焼成モジュールを含み、前記処理パラメータを調整することが前記焼成モジュールの焼成処理パラメータを調整することを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

前記基板を処理することがスピンコーティング処理を実行することを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項16】

前記コントローラ側で、前記ＶＯＣセンサデータを保存されたゴールデンセンサデータ又は保存された終了点閾値と比較することを更に含み、前記処理の前記処理パラメータを調整することが、保存されたゴールデンセンサデータと前記ＶＯＣセンサデータの差が所定の値を超えたとの判定に応答して前記処理を調整すること、又は前記ＶＯＣセンサデータが前記保存された終了点閾値と交差するとの判定に応答して前記処理を終了することを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項17】

複数のウエハを処理する方法であって、
エッジビードセンサを備えたモジュールに基板を装填することと、
前記基板を覆って形成され前記基板の縁にエッジビードを含む膜を修正すべく前記モジュール内の前記基板を処理することと、
前記処理中に前記エッジビードセンサからエッジビードセンサデータを取得することと、
前記エッジビードセンサデータに基づいて、コントローラ側で前記処理の処理パラメータを調整することとを含む方法。

【請求項18】

前記エッジビードセンサが光学センサを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記処理の前記処理パラメータを調整することが、後続の基板に対する前記処理の前記処理パラメータを調整することを含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記処理の前記処理パラメータを調整することが、前記処理により除去される前記膜の部分の幅、エッジビード瘤の幅、前記エッジビード瘤の高さ、又は前記エッジビード瘤の傾きを調整することを含む、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連特許及び出願の相互参照
本出願は２０２１年２月２３日出願の米国非仮特許出願第１７／１８３，１３８号の出願日の優先権を主張するものであり、当該出願の全文が引用により本明細書に組み込まれている。

【0002】

本発明は一般に膜の堆積に関し、特定の実施形態においてコーティングトラックへのセンサ技術の統合に関する。

【背景技術】

【0003】

膜基材を溶媒に懸濁させ、膜基材溶液を基板上にコーティングし、次いで基板を加熱して溶媒を除去して膜コーティングを残すことにより様々な膜が堆積される。

【0004】

膜溶液を半導体基板にコーティングする方法のうち最も広く利用されているのはコーティングトラック内のウエハへのスピンコート堆積である。適量の膜基材溶液をウエハの中央に分注する。次いでウエハを一連のｒｐｍで回転させて均一な膜厚の膜コーティングによりウエハにコーティングする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

基板にスピンコートされた膜コーティングは通常、塗布後焼成モジュール（ＰＡＢ）に焼成されて溶媒を除去及び／又は化学反応を生起してガラス転移温度を上昇させる等、膜の特性を変化させる。

【0006】

専用のコーティングトラックを用いてフォトリソグラフィ用の感光膜でウエハをコーティングする。塗布後焼成（ＰＡＢ）モジュールに加え、コーティングトラックには、露光後焼成モジュール（ＰＥＢ）、及び時として現像後焼成モジュール（硬焼成モジュール）が含まれる。

【0007】

溶媒アニール焼成機を備えた専用のコーティングトラックを用いて誘導自己組織化（ＤＳＡ）処理でウエハを処理する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

複数の基板を処理する方法は、基板をコーティングトラックに装填することと、当該基板をコーティングトラックのモジュール内へ移動させることと、当該基板を覆って形成された膜を修正する処理を実行することと、コントローラ側で光学センサから光学センサデータを取得することとを含む。光学センサデータは膜の特性の測定値を含む。本方法は、膜の特性に基づいて乾燥度を判定することと、判定された乾燥度に基づいて当該処理の処理パラメータを調整することとを含む。

【0009】

複数のウエハを処理する方法は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサを備えたモジュール内に基板を装填することと、モジュール内で基板を処理して基板を覆って形成された膜を修正することと、処理中にＶＯＣセンサからＶＯＣセンサデータを取得することと、ＶＯＣセンサデータに基づいてコントローラ側で当該処理の処理パラメータを調整することとを含む。

【0010】

複数のウエハを処理する方法は、エッジビードセンサを備えたモジュールに基板を装填することと、モジュール内で基板を処理して基板を覆って形成された膜を修正することとを含む。膜は基板の縁にエッジビードを含む。本方法は更に、処理中にエッジビードセンサからエッジビードセンサデータを取得することと、エッジビードセンサデータに基づいてコントローラ側で当該処理の処理パラメータを調整することとを含む。

【0011】

本発明及びその利点をより完全に理解いただけるよう、添付図面と合わせて以下の記述を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態による製造設備のコーティングトラックの主な要素を示すブロック図を示す。

【図2】本発明の一実施形態によるフォトレジストをコーティングするコーティングトラックの主な要素を示すブロック図を示す。

【図3】本発明の一実施形態による図１及び２に示すコーティングトラックからのスピンコーティングモジュールの断面図である。

【図4】本発明の一実施形態によるスピンチャックの回転速度の時間変化のグラフを示す。

【図5】本発明の一実施形態によるウエハの膜コーティングから反射された光の強度の時間変化を示す光学センサデータのグラフを示す。

【図6】本発明の一実施形態によるコーティングトラック内の処理を監視及び制御する組み込みセンサを利用する方法を説明するフロー図を示す。

【図7A】本発明の一実施形態によるウエハの縁から膜のエッジビードを洗浄除去する様子を描いた断面図を示す。

【図7B】本発明の一実施形態によるウエハの縁から膜のエッジビードを洗浄除去する様子を描いた断面図を示す。

【図7C】本発明の一実施形態によるウエハの縁から膜のエッジビードを洗浄除去する様子を描いた断面図を示す。

【図8】本発明の一実施形態による図１及び図２に示すコーティングトラックからの焼成モジュールの断面図を示す。

【図9】本発明の一実施形態によるＦＤＣセグメントが追加されたウエハ温度の時間変化のグラフを示す。

【図10】本発明の一実施形態によるＦＤＣセグメントが追加された揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサの時間変化を示すデータのグラフを示す。

【図11】本発明の一実施形態によるコーティングトラック内の処理を監視及び制御すべく組み込みセンサを備えたＦＤＣを利用する実施形態の方法を説明するフロー図を示す。

【図12A】本発明の一実施形態によるプレパターン及び誘導自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図12B】本発明の一実施形態によるプレパターン及び誘導自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図12C】本発明の一実施形態によるプレパターン及び誘導自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図12D】本発明の一実施形態によるプレパターン及び誘導自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図12E】本発明の一実施形態によるプレパターン及び誘導自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図13A】本発明の一実施形態によるケミオエピタキシャル自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図13B】本発明の一実施形態によるケミオエピタキシャル自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図13C】本発明の一実施形態によるケミオエピタキシャル自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図13D】本発明の一実施形態によるケミオエピタキシャル自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図13E】本発明の一実施形態によるケミオエピタキシャル自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図13F】本発明の一実施形態によるケミオエピタキシャル自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図13G】本発明の一実施形態によるケミオエピタキシャル自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【図13H】本発明の一実施形態によるケミオエピタキシャル自己組織化（ＤＳＡ）サブリソグラフィパターンを形成する際の主な処理ステップの断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

様々な実施形態はコーティングトラックにおける膜処理を制御する方法を提供する。本出願に記述する膜処理制御技術は、多くの異なる基板上での多くの異なる膜材料の膜処理に適用可能である。本出願に記述する膜処理制御技術は、スピンコート膜、ウエハの縁からの膜のエッジビード除去、及びコーティングトラック装置における膜の塗布後焼成（ＰＡＢ）に適用可能である。フォトレジスト膜の場合、実施形態の方法は、ＰＡＢに加え、露光後焼成（ＰＥＢ）、現像後焼成（ＰＤＢ）又は硬焼成を含む。誘導自己組織化処理の場合、実施形態の方法は、溶媒アニール焼成を含む。提供する複数の実施形態は、障害検出及び制御（ＦＤＣ）システム並びに高度処理制御システム（ＡＰＣ）と相容的且つ補完的である。

【0014】

本出願の複数の実施形態を用いるコーティングトラックシステムの高レベルの方式を、最初に図１、２を参照しながら記述する。次いで本出願の複数の実施形態を実装するコーティングモジュールについて図６のフロー図と共に図３を参照しながら記述する。処理の更なる複数の実施形態について図１１を参照しながら記述する。次いで本出願の複数の実施形態を実装する焼成モジュールについて図６及び任意選択的に図１１のフロー図と共に図８を参照しながら記述する。

【0015】

図１に、膜コーティング用のコーティングトラックシステム１００のブロック図を示す。コーティングモジュール１０４は、基板に膜溶液を分注し、一連の毎分回転数（ｒｐｍ）で回転させて最初に基板を均一な厚さの膜溶液で覆い、次いで目標厚さ及び均一性を有する膜コーティングが達成されるまで余分な膜溶液を除去する。コーティングトラックシステム１００は次いで基板を塗布後焼成（ＰＡＢ）モジュール１０６に進め、当該モジュールで膜コーティングを焼成して余分な溶媒を除去する。いくつかの構成において、溶媒濃度が許容レベルまで低下した後で、より高い温度を用いて化学架橋反応を生起させて膜コーティングの化学的及び熱的安定性を向上させることができる。

【0016】

コントローラ１０２は、温度、ポンピング速度、分注ノズル位置、スピンチャックｒｐｍ等のコーティングモジュール１０４の状態データ、及びコーティング中の膜の様々な特性を監視するコーティングセンサからのデータも受信する。

【0017】

コントローラ１０２はまた、温度、圧力、排気流量、基板ゾーン温度データ等の塗布後焼成（ＰＡＢ）モジュール１０６状態データ、及び膜が焼成される際に膜の様々な特性及び周囲の様々な特性を監視する焼成センサからのデータも受信する。

【0018】

コントローラは、センサデータを管理図限界値と比較して実時間で処理を調整して将来のウエハに対するフィードバック指示を与え、現在のモジュール処理における後続の処理ステップ又は将来の処理に対するフィードフォワード指示を与えることができる。

【0019】

コントローラはまた、センサデータを膜厚、溶媒含有量、屈折率等の膜パラメータに変換し、これらのパラメータを管理図限界値と比較して、処理を調整するか又は現在の処理ステップ又は現在の処理を終了することもできる。

【0020】

コントローラ１０２は、高度処理制御（ＡＰＣ）システム１０７及び障害検出分類（ＦＤＣ）システム１０９と相容性を有し、これらに接続することができる。ＡＰＣシステム１０７及びＦＤＣシステム１０９は、組み合わされたＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８と一体化されていてよい。コントローラ１０２は、ＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８にデータを提供し、ＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８から処理済みデータ及び命令を受信することができる。ＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８は、製造ライン全体にわたり複数のツールから大量の処理、測定、及びセンサデータを収集し、洗練された統計解析を実行して、コントローラ１０２からのセンサデータと他の製造設備及び処理からのデータとの統計的に有意な相関を特定することができる。ＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８は、コントローラ１０２から提供されたデータを含む洗練されたモデルを生成することができ、複数の製造モジュール及び設備に跨って処理パラメータを調整することにより電気機器の性能を最適化することができる。例えば、ＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８は、誘電体膜ストレスとトランジスタ性能との相関を特定してコントローラ１０２にフィードバック情報を送信し、ストレスを変化させる誘電体膜コーティング処理を調整してトランジスタ性能を向上させることができる。

【0021】

ＦＤＣシステム１０９は、ＦＤＣ解析の結果を仕様又は既知の良好な履歴データ（ゴールデンデータ）と比較し、処理障害が特定された場合にＦＤＣ障害フラグを設定することができる。ＦＤＣシステム１０９は、障害及びサポートデータをＡＰＣシステム１０７に伝達することができる。ＡＰＣシステム１０７は、処理済みデータ及び命令をコントローラ１０２へ送ることができる。コントローラ１０２は障害を修正すべくコーティングトラックシステム１００での処理を調整する。コントローラ１０２はまた、将来のウエハで障害の発生を防止する措置を講じることができ、障害を補償して膜を仕様の中央に近づけるべく後続の処理に対し措置を講じることができる。

【0022】

図２に、フォトレジスト等の光活性膜をコーティングするコーティングトラックシステム２００のブロック図を示す。コーティングモジュール１０４でフォトレジストが基板にコーティングされた後で、レジストにパターンを印刷すべく露光モジュール１１０、及び露光されたレジストを洗い流してフォトレジスト膜のパターン形状を残す現像モジュール１１４等、複数のモジュールにおいて多くの追加的処理ステップを介して処理される。各処理ステップの後でフォトレジストを焼成することができる。コーティング後、塗布後焼成（ＰＡＢ）をＰＡＢモジュール１０６で実行して余分な溶媒を除去することができる。露光モジュール１１０での露光後に、露光後焼成（ＰＥＢ）をＰＥＢモジュール１１２で実行して化学的に増幅されたフォトレジストの化学反応を推進することができる。現像モジュール１１４で現像した後、いくつかの製造処理において、現像後焼成又は硬焼成を実行して、より高い処理温度に耐えられるようにレジストを架橋することができる。誘導自己組織化処理中に溶媒アニール焼成機で溶媒アニール焼成を実行してブロック共重合体を反復パターンに分離することができる。

【0023】

コントローラ１０２は、設備を監視するセンサからスピンチャックのｒｐｍ及び弁又はマスフローコントローラの位置等のデータを受信し、光学センサ等、処理を監視するセンサからも揮発性有機化合物（ＶＯＣ）濃度、排気流量、温度、及び圧力を受信する。コントローラ１０２は、センサデータを管理図の仕様又は履歴既知の良好なデータ範囲（ゴールデンレンジ）と比較することができ、実時間で処理を調整することができ、将来のウエハにフィードバック指示を与えることができ、且つ間近な処理に対してフィードフォワード指示を与えることができる。

【0024】

コントローラ１０２は、高度処理制御（ＡＰＣ）システム１０７、及び障害検出分類（ＦＤＣ）システム１０９に接続されていてよい。ＡＰＣシステム１０７及びＦＤＣシステム１０９は、ＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８に一体化されていてよい。コントローラ１０２は、データをＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８に提供し、処理済みデータ、命令、及び他のフィードバック情報をＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８から受信することができる。例えば、ＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８は、フォトレジスト形状のライン縁粗さ（ＬＥＲ）と、ＰＥＢステップ温度又は焼成時間との相関を見出すことができる。ＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８はコントローラ１０２にフィードバック情報を提供してＬＥＲを低減すべくＰＥＢレシピを調整することができる。

【0025】

図３はコーティングモジュール１０４の断面図である。基板１２４は真空又は静電気によりスピンチャック１２２上の所定位置に保持される。マスフローコントローラ１２８は、管１３０を通って分注ノズル１２６へ向かう膜溶液の流れを制御する。分注ノズル１２６は、スピンチャック１２２の回転に伴い基板１２４上に膜溶液を分注する。基板１２４が回転するにつれて、膜溶液は基板１２４全体にわたり均一に拡散する。余分な膜溶液が基板１２４の縁から除去されて膜溶液カップ１３４により回収される。膜２０１の均一なコーティングが基板１２４の表面全体にわたり形成される。

【0026】

光学センサ１４４及び揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサ１４６等のセンサをコーティングチャンバ１２０の天井に取り付けることができ、コーティング処理全体を通じて膜２０１を監視すべく分注ノズル１２６の支持アーム１４８に取り付けることができる。光学センサ１４４は、エッジビードを除去できる基板１２４の外縁を含む基板１２４の表面全体にわたる様々な位置に向けることができる。レーザーからの光は、コーティングチャンバ１２０の側面からコーティングモジュール１０４内に投影されて、基板１２４上の膜２０１の表面に垂直入射するよう方向転換できる。反射された光をコーティングモジュール１０４の反対側で集光するか又は別のミラーから膜２０１を通して再度反射することができる。光学センサ１４４は、カメラ、分光計、及び／又はレーザーを用いたトランシーバであってよい。ＶＯＣセンサ１４６は、例えばＡＤＡ ｆｒｕｉｔ ＭｉＣＳ５５４センサ等のスモールフォームファクタガスセンサであってよい。

【0027】

コントローラ１０２は、コーティングモジュール１０４内の光学センサ１４４からの変化する干渉パターン（図５）と膜２０１の変化する厚さとの相関を求めることができる。このデータを用いて、コントローラ１０２はスピンチャック１２２のスピン速度を調節して膜２０１の変化する厚さを制御すること、又は膜２０１の目標厚さに達したならばスピンチャック１２２を停止することができる。

【0028】

コーティングモジュール１０４内の揮発性有機物の濃度はコーティング処理を通じて変化する。コントローラ１０２はＶＯＣセンサ１４６からのＶＯＣデータを用いてスピンチャック１２２のスピン速度を調整してコーティングモジュール１０４内の揮発性有機物の濃度変化を制御すること、又は目標ＶＯＣ濃度に達したならばスピンチャック１２２を停止することができる。

【0029】

コントローラ１０２はライン１５２に接続されて膜監視センサ、すなわち光学センサ１４４、及びＶＯＣセンサ１４６からデータを受信することができる。コントローラ１０２はまた、接続されていて、マスフローコントローラ１２８、エッジビード洗浄マスフローコントローラ１３８、スピンチャック１２２、モーター１３２及び排気弁１５０等のコーティングモジュール１０４内の様々な要素の状態に関するデータを受信できる。コントローラ１０２は、様々な設備要素の状態に関するデータの受信に加え、ポンプのオン及びオフ、マスフローコントローラ１２８、１３８の調整による分注率の調整、分注ノズル１２６の位置調整、モーター１３２の調整によるスピンチャック１２２のｒｐｍ変更、排気弁１５０の位置調整等の調整を行うことができる。コントローラ１０２はまた、一体化された高度処理制御／障害検出分類システム（ＡＰＣ／ＦＤＣ）１０８に接続されていてよい。

【0030】

コーティングトラックシステム２００のコーティングモジュール１０４内の光学センサ１４４からのデータの利用による処理制御を図４、５のグラフに示す。コーティングチャンバ１２０内の光学センサ１４４及びＶＯＣセンサ１４６等のセンサから収集したデータを用いたコントローラ１０２によるコーティングモジュール１０４の処理制御を図６のフロー図に示す。

【0031】

図４に、膜コーティングレシピにおけるスピンチャック１２２の回転速度（ｒｐｍ）対時間のグラフを示す。図４は図３のコーティングモジュール１０４と合わせて説明する。

【0032】

図４のステップ１５４において、スピンチャック１２２が低回転速度で回転している間に適量の膜溶液が基板１２４の中央に分注される。次いでステップ１５６で基板１２４の毎分回転数ｒｐｍを上げ、当該上げたｒｐｍを維持することで適量を基板１２４全体にわたり均一に広げる。膜溶液の均一なコーティングが達成されたならば、ステップ１５８でスピンチャック１２２の回転速度を精密に制御された仕方で上昇させて余分な膜溶液を基板１２４の縁から膜溶液カップ１３４内へ排出することにより膜２０１の厚さを薄くする。膜２０１の所定の厚さに達するまでステップ１６０で高いｒｐｍが維持される。所望の厚さに達したならば、ステップ１６２でスピンチャック１２２のｒｐｍを下げ、余分な溶媒を蒸発させる間、ステップ１６４でより低いｒｐｍに維持する。光学センサ１４４を用いて、スピンコート処理全体にわたる膜２０１の厚さ及び膜２０１の溶媒含有量を測定することができる。ＶＯＣセンサ１４６を用いて、スピンコート処理全体を通じて変化するコーティングモジュール１０４内の溶媒の濃度を測定することができる。溶媒の濃度の変化は、溶媒含有量等の膜２０１の特性との相関を求めることができ、更にスピン速度の変化等の処理ステップにおける変化との相関を求めることができる。

【0033】

図５は、レーザーベースのトランシーバ光学センサ１４４からのセンサデータの例である。膜２０１の厚さが薄くなるに従い、膜２０１の下面からの反射光は、膜２０１の上面からの反射光と建設的及び破壊的に交互に干渉する。その結果生じる時間に対して最大値と最小値が交互に入れ替わるグレースケール強度の干渉パターンを図５に示す。コントローラ１０２は、ピーク１７２間の時間周期又はピーク重心１７４と、膜２０１の厚さ及び膜２０１の厚さの変化率との相関を求めることができる。膜２０１の厚さの減少が遅くなるに従い、ピーク１７２とピーク重心１７４との間隔が増大する。スピンチャック１２２のスピン速度が変化すれば干渉縞のグレースケール強度が変化し得る。この結果、スピンチャック１２２のｒｐｍが変化したならば垂直Ｙ軸に沿って干渉縞がずれる場合がある。（図５の干渉縞のグループ５Ａとグループ５Ｂを比較されたい）。

【0034】

コントローラ１０２は、屈折率の変化と膜２０１の溶媒含有量との相関を求めることができ、これにより膜乾燥度を確立することができる。

【0035】

図６に、本出願の一実施形態による、図１、２に示すようなセンサデータを利用したコーティングトラックシステム１００、２００内の処理の制御の一例を示す。コントローラ１０２は、光学センサ１４４から、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサ１４６から、又は光学センサ１４４及びＶＯＣセンサ１４６の両方、並びに他のセンサからセンサデータを収集することができる。光学センサ１４４は、一実施形態においてＶＯＣセンサ１４６とは独立に使用できるが、別の実施形態では光学センサ１４４とＶＯＣセンサ１４６を併用できることに注意されたい。コントローラ１０２は、膜２０１の厚さが変化する速度、及び光学センサ１４４のデータを用いるスピンコーティング処理中に膜２０１の溶媒含有量が変化する速度を判定することができる。コーティング処理中に膜２０１から溶媒が蒸発する速度はＶＯＣセンサ１４６のデータから判定することができる。スピンコーティング処理中の膜２０１の溶媒含有量とＶＯＣセンサ１４６データとの相関を求めることができ、同様に光学センサ１４４データとの相関も求めることができる。

【0036】

ここで図６を参照するに、コーティングモジュール１０４内の基板１２４上の膜２０１がスピンコーティング処理の各ステップ実行中に監視される。（ステップ１８０、図６）。

【0037】

レーザーベースのトランシーバ光学センサ１４４からのデータを図５に示す。コントローラは、光学センサ１４４のデータを厚さ及び溶媒含有量等の膜２０１の特性に変換する（ステップ１８２、図６）。

【0038】

コントローラ１０２は、基板１２４の上方に間隔を置いて配置された複数の光学センサ１４４からデータを受信し、当該データを、膜厚、屈折率、及び溶媒含有量等の基板全体にわたる膜の均一性特性に変換することができる。コントローラ１０２は、このデータを履歴的に記憶された既知の良好なデータ（ゴールデンデータ）又は管理図と比較することができ（ステップ１８４、図６）、膜２０１の特性又は膜２０１の均一性が仕様内又は仕様外かの判定に依存して様々な措置を講じることができる（ステップ１８６、図６）。膜２０１の特性が仕様内であると判定されたことに応答して何の措置も講じない（ステップ１８８、図６）。膜２０１の特性が目標仕様に合致するとの判定に応答して、コントローラ１０２は処理を終了しても、又は処理を次の処理ステップに進めてもよい。（ステップ１９０、図６）。次のステップは、スピン速度の変化等のコーティング処理での次のステップであっても、又は塗布後焼成（ＰＡＢ）等の後続処理手順におけるレシピへの変更であってよい。

【0039】

膜２０１の特性が警告状態にあるか又は仕様から外れているとの判定に応答して、実時間で処理を調整して膜２０１の厚さを仕様の中央に近づけることができる（ステップ１９２、図６）。例えば、コーティングモジュール１０４内でコントローラ１０２は分注ノズル１２６の位置、膜分注率、膜コーティングスピン速度、コーティング速度増減率、膜コーティングステップ持続時間、膜コーティング除去時間、周囲条件、及び排気条件を調整することができる。コントローラ１０２はまた、次の基板１２４をコーティングする前に膜分注レシピに対しフィードバック調整を行うこともでき（ステップ１９４、図６）、現在のコーティング手順におけるエッジビード洗浄処理ステップに対し、又は現在の基板１２４が塗布後焼成（ＰＡＢ）モジュール１０６に転送される前に間近な焼成のレシピに対してフィードフォワード調整を行うことができる（ステップ１９６、図６）。

【0040】

光学センサ１４４は分注の実行中に気泡等の障害条件を検出することができる。分注の実行中に基板１２４上に気泡が生じた場合、ウエハの回転に伴いコーティング膜の流れが著しく変化し得る。気泡により典型的な信号から顕著な逸脱が生じ、その結果干渉縞における不連続な信号ジャンプ又は信号ノイズの大幅な増大が生じる。分注時の気泡によりコーティングが著しく不均一になる。ＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８又はコントローラ１０２がそのような基板１２４を識別したならばコーティング処理は終了して基板１２４は再生工程に送られる。

【0041】

膜２０１が基板１２４上に均一にコーティングされた後で、基板１２４の縁の外側を数ミリメートル（エッジビード洗浄（ＥＢＲ）だけ除去して、ウエハがウエハキャリアのスロット又はウエハ操作設備と擦れて処理歩留まりを低下させる恐れのある粒子の生成を防止することができる。

【0042】

図７Ａに、膜２０１を適用した後の基板１２４の断面図を示す。膜２０１は基板１２４の表面を覆い、基板１２４の縁まで伸長している。

【0043】

図７Ｂに示すように、ＥＢＲ分注ノズル１３６は、基板１２４の縁の外側数ミリメートルから膜２０１を洗浄する溶媒の流れを誘導する。この処理は、エッジビード洗浄（ＥＢＲ）又はエッジビード除去と呼ばれる。膜２０１が除去された基板１２４の縁の幅がエッジビード幅２０２である。

【0044】

ＥＢＲ後の膜２０１の側壁２０４の拡大断面図を図７Ｃに示す。露出した側壁２０４はＥＢＲの影響を受けて、膜２０１の外周にエッジビード瘤２０６を形成することができる。ＥＢＲ内の溶媒流からの物理的な力はエッジビード瘤２０６の高さを更に増加させることができる。エッジビード瘤２０６は、基板１２４の縁近傍の素子パターン及び素子形状を歪ませる結果、回路が機能しなくなって歩留まりが低下するため望ましくない。

【0045】

光学センサ１４４は、ＥＢＲ処理全体を通じて、エッジビード瘤位置、エッジビード瘤高さ、及びエッジビード除去幅等のエッジビード瘤２０６パラメータを監視することができる。コントローラ１０２は、ＥＢＲ分注ノズル１３６の位置及び向き、ＥＢＲ分注率、ＥＢＲステップｒｐｍ、ＥＢＲスキャンイン率、及びＥＢＲ除去時間等のコータデータを、光学センサ１４４データから導かれたエッジビード幅２０２、エッジビード瘤２０６位置及び高さ等のエッジビードパラメータに関連付けることができる。コントローラ１０２は次いで、ＥＢＲ分注ノズル１３６の位置及び角度、並びにＥＢＲ分注率、ＥＢＲスキャンイン率、ＥＢＲステップｒｐｍ、及びＥＢＲ除去時間に対して調整を行って、除去されたエッジビードのエッジビード幅２０２を調整すると共に、エッジビード瘤２０６の側壁２０４の傾きを調整することができる。

【0046】

図８に、本出願の一実施形態による焼成モジュール８００の断面図を示す。これは例えば、コーティングトラックシステム１００、２００内の塗布後焼成（ＰＡＢ）モジュール１０６、又はコーティングトラックシステム２００内の露光後焼成（ＰＥＢ）モジュール１１２或いは硬焼成モジュール１１６であり得る。これはまた、誘導自己組織化処理中に使用される溶媒アニール焼成機でもあり得る。

【0047】

コントローラ１０２は、焼成モジュール８００内の光学センサ１４４からの変化する干渉パターン（図５）と、膜２０１の変化する厚さとの相関を求めることができる。焼成モジュール８００内での膜２０１の膜厚の変化はコーティングモジュール１０４内ほどには大きくない。焼成モジュール８００内のレーザートランシーバからの干渉パターン（図５）は単に数本の干渉縞であっても、又は部分的な縞であってもよい。コントローラ１０２はこのデータを用いて、温度増減率、焼成温度又は焼成時間を調整して変化する膜厚を制御することができる。コントローラ１０２は、膜２０１の目標厚さに達したときに焼成を終了することができる。

【0048】

焼成モジュール８００内の揮発性有機化合物の濃度は焼成処理全体を通じて変化する。コントローラ１０２はＶＯＣ濃度データを用いて、温度増減率、焼成温度、及び焼成持続時間を調整して、焼成モジュール８００内で変化する揮発性有機化合物の濃度を制御することができる。コントローラ１０２は、目標ＶＯＣ濃度に達したならば焼成処理を終了させることができる。

【0049】

膜２０１を有する基板１２４は焼成モジュール８００内の焼成プレート２１２上に置かれる。焼成プレート２１２は、第１のゾーン２１４及び第２のゾーン２１６等、多数のヒータゾーンを有することができ、それらの温度は独立に制御することができる。基板１２４及び膜２０１は、ＰＡＢのように溶媒を除去すべく加熱すること、ＰＥＢのように化学増幅反応を推進すべく加熱すること、又は硬焼成のように架橋反応を推進すべく加熱することができる。焼成処理は、光学センサ１４４又は揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサ１４６等のセンサを用いて実時間で監視することができる。

【0050】

コントローラ１０２は、光学センサ１４４及び／又は揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサ１４６、並びに周囲温度センサ、周囲圧力センサ、及び周囲ガス流センサ等の他のセンサ１４２からセンサデータを収集することができる。コントローラ１０２はまた、ライン１５２に接続されて、バルク設備排気圧力２２６、排気弁２２４の位置、焼成プレート２１２、第１及び第２のゾーン２１４、２１６の温度、周囲吸気２１８用のガス弁２２０の位置等、様々な焼成モジュール要素の状態に関するデータを受信することができる。コントローラ１０２は、膜監視センサから受信したデータに基づいてこれら様々な焼成モジュール８００の要素からデータを受信すること、及びこれら様々な焼成モジュール８００の要素を調整することができる。コントローラ１０２は、一体化された高度処理制御／障害検出分類システム（ＡＰＣ／ＦＤＣ）１０８に接続されていてよい。

【0051】

コントローラ１０２が高度処理制御（ＡＰＣ）／障害検出修正（ＦＤＣ）システム（ＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８）と通信する焼成モジュール８００における焼成処理の処理制御を図９、１０のグラフに示す。図１１のフロー図は、センサデータ及び本発明の複数の実施形態によるＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８と通信するコントローラ１０２を用いるコーティングトラックシステム２００における処理の制御を示す。揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサ１４６からのセンサデータが図解のため用いられているが、厚さ及び屈折率データ等の光学センサ１４４データも同様に用いられてよい。また、焼成モジュール８００内の光学センサ１４４とＶＯＣセンサ１４６の両方からのデータを用いて焼成モジュール８００内の焼成処理を制御することができる。

【0052】

図９は、焼成モジュール８００における基板１２４温度センサデータ対時間のセンサ温度トレース２３０を示すグラフである。ＦＤＣシステム１０９のソフトウェアは、センサ温度トレース２３０をセグメント化して各セグメントにＦＤＣ変数を割り当てることができる。これらのＦＤＣ変数を追跡して他のウエハから収集したＦＤＣ変数データと比較して管理図にプロットすることができる。例えば、第１及び第２のセグメント２３２、２３４は、基板１２４が目標焼成温度まで上昇するのに従い、焼成処理の開始時点における基板１２４の温度上昇及び温度安定化を監視する。第１のセグメント２３２に対して、ＦＤＣソフトウェアは開始温度、終了温度、温度増減率、及び温度増減時間等のＦＤＣ変数を割り当てることができる。目標膜特性が達成されるまで膜を焼成する第３のセグメント２３６に対して、ＦＤＣソフトウェアは開始温度、終了温度、最高温度、平均温度、最低温度、及び焼成時間等のＦＤＣ変数を割り当て及び監視することができる。

【0053】

膜焼成処理中、コントローラ１０２はＶＯＣセンサ１４６からデータを収集（ステップ２５０、図１１）してＦＤＣシステム１０９に伝達する。ＦＤＣソフトウェアは、図１０に模式的に示すように、ＶＯＣセンサデータ対時間のグラフ２４０（トレース）を用意する（ステップ２５２、図１１）。ＦＤＣソフトウェアは次いでＶＯＣデータのグラフ（トレース）２４０をセグメント化して各セグメントにＦＤＣ変数を割り当てる（ステップ２５４、図１１）。基板１２４の温度が急激に上昇する間（第１及び第２のセグメント２３２、２３４（図９））、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサ１４６が測定する揮発性有機化合物濃度はＶＯＣ ＦＤＣセグメント２４２、２４６（図１０）に示すように急激に上昇する。ＶＯＣセグメント２４２、２４４の各々のＦＤＣ変数は、最小濃度、最大濃度、平均濃度、最大濃度変化率、及びセグメント時間等のＦＤＣ変数であってよい。基板１２４が第３のセグメント２３６（図９）内の温度で焼成されている間、揮発性有機化合物濃度はＦＤＣセグメント２４６（図１０）でピークに達した後で低下する。開始濃度、ピーク濃度、最大濃度変化率、終了濃度、及びセグメント持続時間等のＶＯＣ ＦＤＣ変数をＶＯＣ ＦＤＣセグメント２４６に割り当てることができる。開始濃度、濃度低下率、終了濃度、低下持続時間等のＶＯＣ ＦＤＣ変数は、ＶＯＣ濃度が急激に低下するＶＯＣ ＦＤＣセグメント２４８に割り当てることができる。

【0054】

ＦＤＣソフトウェアは、コントローラ１０２から受信したＦＤＣウエハ温度変数データに基づいて、基板１２４焼成処理全体を通じてＦＤＣ ＶＯＣ濃度変数値を予測するモデルを形成することができる。各ＶＯＣ ＦＤＣセグメントについて、ウエハ温度データを用いてＦＤＣ ＶＯＣ変数値を予測することができる。ＦＤＣ ＶＯＣ変数の実際のＦＤＣ ＶＯＣセンサデータを、予測ＦＤＣ ＶＯＣ変数値又は履歴既知の良好な「ゴールデン」ＶＯＣセンサデータと比較してＦＤＣ障害フラグを立てる必要があるか否かを判定することができる。

【0055】

ＦＤＣ変数が警告状態にあるか、又は仕様から外れているとの判定に応答して（ステップ２５８、図１１）、ＦＤＣシステム１０９はＦＤＣ障害フラグを立ててＡＰＣシステム１０７に伝達する（ステップ２６０、図１１）。ＡＰＣシステム１０７は次いで処理済みデータ及び／又は命令をコントローラ１０２に伝達し、コントローラ１０２は次いで実時間で処理を調整してＦＤＣ変数を仕様又は処理ウィンドウの中央に近づける（ステップ２６２、図１１）。例えば、コントローラ１０２は、焼成温度、焼成温度増減率、焼成時間、基板ホルダーゾーンの温度を調整すること、及び周囲ガス流及び周囲排気流等の周囲条件を調整することができる。コントローラ１０２はまた、次の基板１２４を焼成する前に焼成レシピにフィードバック調整を行うこと（ステップ２６６、図１１）、及び現在のレシピにおける間近なステップ又は現在の基板１２４に対する将来の処理ステップにおけるレシピにフィードフォワード調整を行うことができる（ステップ２６８、図１１）。

【0056】

一実施形態において、ＦＤＣ障害フラグが立つ原因である逸脱は、所定のパラメータ、例えば、予測センサデータ又は履歴ゴールデンＶＯＣセンサデータからのパーセント単位の逸脱であってよい。この所定パーセントの逸脱は一実施形態において１０％であってよいが、他の実施形態では１％～２０％の異なるパーセント逸脱を用いてよい。

【0057】

ＦＤＣ変数が仕様内にあるとの判定に応答して、ＦＤＣ障害フラグ又はセンサデータはＡＰＣシステム１０７に伝達されない（ステップ２６８、図１１）。この場合、一つの選択肢は何の措置も講じないことである（ステップ２７２、図１１）。

【0058】

ＦＤＣ変数が目標値に達したならば、ＦＤＣ障害フラグはＡＰＣシステム１０７へ送信されない（ステップ２６８、図１１）。この場合、コントローラ１０２は現在の処理ステップを終了して処理を次の処理ステップに進めることができる（ステップ２７０、図１１）。次の処理ステップはクールダウンステップ等の焼成処理における次のステップであっても、又は次のステップは基板１２４をレジスト現像モジュール１１４に進めるものであってよい。

【0059】

コントローラ１０２がＡＰＣ／ＦＤＣシステム１０８と通信しているコーティングトラックシステム２００における膜２０１の監視及び制御について焼成処理を参照しながら記述する。ＦＤＣシステム１０９を用いてコーティングトラックシステム２００で実行されている全ての処理を監視することができ、不均一なコーティング、レジスト内の気泡、ウェッジウエハ等の障害が検出されたならばＦＤＣ障害フラグを立てることができる。

【0060】

コントローラ１０２はまた、光学センサ１４４から直接、及び揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサ１４６から直接データストリームを受信することができ、コントローラソフトウェアは光学センサデータの変化とＶＯＣセンサデータの変化との相関を求めることができる。例えば、コントローラ１０２は光学センサデータから膜２０１の厚さの急激な変化又は膜２０１内での溶媒の急激な変化と、ＶＯＣセンサデータの変化との相関を求めることができる。

【0061】

誘導自己組織化（ＤＳＡ）は、現世代のリソグラフィツールを用いて次世代のサブリソグラフィ形状を形成できる処理である。この処理は、精密な制御を要する熱アニーリング処理中に反復パターンに自己組織化するブロック共重合体の使用を含む。ＤＳＡアニール及び溶媒ＤＳＡアニールの精密な制御は記述する複数の実施形態に示されている。溶媒アニールは、溶媒アニール焼成用に特別に設計された溶媒アニール焼成機で実行可能であり、いくつかの実施形態における焼成モジュール８００と同様であってよい。

【0062】

図１２Ａ～１２Ｅに、サブリソグラフィパターンを形成するグラフォエピタキシ誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターニング処理を示す。図１３Ａ～１３Ｈに、サブリソグラフィパターンのケミオエピタキシＤＳＡパターニング処理を示す。ＤＳＡパターニング処理により、１９３ｎｍリソグラフィを用いて２０ｎｍ以下のライン及び空間形状のパターンを形成することができる。ＤＳＡコーティング法は、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡ（ポリ（スチレン－ブロック－メチルメタクリレート））等、２個の互いに反発し合うブロック共重合体（ＢＣＰ）の混合物を利用する。

【0063】

要するに、図１２Ａ～１２Ｅに示すように、グラフォエピタキシＤＳＡ処理において、基板１２４上に形成されたプレパターン形状２８２は、注意深く制御された溶媒アニール焼成条件下で別々のＢＣＰ領域の規則的なパターンに分離するようにＢＣＰ２８４を拘束する。プレパターン形状２８２は、ＢＣＰ２８４を拘束することにより、ライン及び空間を形成、接触孔を形成、又は等間隔で配置された任意のサブリソグラフィ特徴を形成できる。ＢＣＰ２８４内の共重合体の分子量を加工して所望の形状のＤＳＡのサイズ及び間隔を生成することができる。

【0064】

図１３Ａ～１３Ｈに示すケミオエピタキシＤＳＡ処理において、ＢＣＰ成分の一つと相容性を有するテンプレート表面形状／エネルギーが基板１２４上に形成される。

【0065】

頻繁に、自己組織化サブリソグラフィパターンは、基板上にＢＣＰ２８４がスピンコートされた後で良好に形成されていない障害及び領域を有する。可能ならば、ガラス転移温度を超えるまでＢＣＰ２８４を加熱して障害をアニール除去し、ブロック共重合体領域、例えば第１の共重合体２８６及び第２の共重合体２８８を所望のサブリソグラフィ形状に分離する。頻繁に、ＢＣＰ２８４はガラス転移温度に達する前に熱劣化する。代替的な方法は、溶媒アニール焼成機内でＢＣＰ２８４膜の上方に溶媒蒸気を導入するものである。溶媒はＢＣＰ２８４膜に吸収されて膜を膨張させる。これによりＢＣＰ領域の移動度が向上する。溶媒アニール焼成を用いることで障害をアニール除去して、領域形状をＢＣＰ２８４が劣化する温度よりもかなり低い温度に固定することができる。溶媒アニール焼成の終了点で、なるべく早く溶媒を除去してサブリソグラフィ形状を所定位置に固定することが望ましい。いくつかのＢＣＰでは、ＤＳＡパターンから全ての障害を除去し、且つ全ての凹凸を取り除くために溶媒アニール焼成処理を複数回繰り返す必要がある。これは、極めて注意深く制御された溶媒アニール焼成手順を必要とし、これは本出願の複数の実施形態により可能になる。

【0066】

溶媒アニール焼成中の膨張によるＢＣＰ２８４の厚さの増加は、レーザートランシーバ等の光学センサ１４４を用いて監視することができる。コントローラ１０２は光学センサデータを利用して溶媒アニール焼成処理を制御することができる。

【0067】

代替的に、ＶＯＣセンサ１４６が、溶媒アニール焼成処理全体を通じて溶媒アニール焼成機内の溶媒の濃度を監視することができる。コントローラ１０２はＶＯＣデータを利用して溶媒アニーリング処理を制御することができる。コントローラ１０２は、溶媒アニール焼成処理をより精密に制御すべく、溶媒アニール焼成機内の光学センサ１４４及びＶＯＣセンサ１４６の両方からのセンサデータを用いることができる。

【0068】

図１２Ａに、基板１２４上に等間隔で配置されたプレパターン形状２８２を示す。これらのプレパターン形状２８２は１９３ｎｍリソグラフィを用いて形成されていてよい。基板１２４はシリコン基板であっても、又は二酸化シリコン或いは金属等、他の材料であってもよい。グラフォエピタキシ処理において、基板１２４は、ＢＣＰ２８４内で両方のブロック共重合体成分、すなわち第１の共重合体２８６及び第２の共重合体２８８に対して中性である。基板１２４はいずれのブロック共重合体成分も優先的に引き付け又は反発しない。等間隔で配置されたプレパターン形状２８２は、後続のＢＣＰエッチング中及び後続の基板１２４エッチング中は基板１２４をマスクする。

【0069】

図１２Ｂにおいて、基板１２４及びプレパターン形状２８２はＢＣＰ２８４の溶液でコーティングされている。ＢＣＰ２８４の溶液はコーティングトラックシステム２００を用いて基板１２４に分注することができる。

【0070】

図１２Ｃに、ＢＣＰ２８４中の非相容性の共重合体、すなわち第１の共重合体２８６及び第２の共重合体２８８を別々のブロック共重合体領域に分離させるべく精密に制御されたアニール焼成を実行した後のＢＣＰ層を示す。光学センサ１４４及び／又はＶＯＣセンサ１４６を用いてアニール焼成処理を監視及び制御することができる。ブロック共重合体の自己組織化の推進に必要なアニール温度が高過ぎる場合、溶媒アニール焼成又は複数の溶媒アニール焼成を行うことができる。

【0071】

この説明目的の例において、一方の共重合体、すなわち第１の共重合体２８６は、他方の共重合体、すなわち第２の共重合体２８８の基材内で、等間隔で配置された同一サイズのシリンダ２８５に分離する。シリンダ２８５のサイズ及び間隔は、ＢＣＰ２８４内のブロック共重合体、すなわち第１の共重合体２８６及び第２の共重合体２８８の分子量と、等間隔で配置されたプレパターン形状２８２のサイズ及び間隔とにより判定することができる。光学センサ１４４を用いて、非相溶ブロック共重合体、すなわち第１の共重合体２８６と第２の共重合体２８８が分離するアニーリング処理全体を通じてＢＣＰ２８４の状態を監視することができる。コーティングトラックシステム２００のコントローラ１０２は、必要に応じて溶媒アニール焼成処理を実時間で調整すること、又は次の基板１２４に対してフィードバック指示又は将来の処理ステップに対してフィードフォワード指示を与えることができる。

【0072】

図１２Ｄにおいて、第２の共重合体２８８の基材が異方的にエッチングされて下地の基板１２４を露出させる。シリンダ２８５を形成する第１の共重合体２８６は、自身と基板１２４との間で第２の共重合体２８８のエッチングマスクの役割を果たす。このグラフォエピタキシ処理により、サイズが等しいラインと空間のサブリソグラフィパターンが形成される。

【0073】

図１２Ｅに、エッチング後の基板１２４を、等間隔に配置されたプレパターン形状２８２及びシリンダ２８５と共にエッチングマスクとして示す。プレパターン形状２８２及びシリンダ２８５は次いで除去される。

【0074】

図１３Ａ～図１３Ｆに、例示的なケミオエピタキシＤＳＡ処理を示す。ケミオエピタキシ処理において、中性層２９０の空間２９２に露出したブロック共重合体（ＢＣＰ）相容層２９５は、ブロック共重合体成分の一方、例えば第２の共重合体２８８を引き付け、他方、例えば第１の共重合体２８６を反発する。

【0075】

図１３Ａにおいて、ＢＣＰ２８４内の第２の共重合体２８８と相溶性のあるＢＣＰ相容層２９５が基板１２４上に堆積される。基板１２４はシリコン基板であっても、又は他の基板、例えば絶縁体上のシリコン、ガラス上のシリコン、ガリウムヒ素、リン化インジウム、二酸化ケイ素又は金属であってもよい。ＢＣＰ相容層２９５は、親水性ブロック共重合体成分を反発する疎水性層であっても、又は親水性ブロック共重合体成分を引き付ける親水性層であってもよい。

【0076】

図１３Ｂにおいて、フォトレジストのプレパターン形状２８２がＢＣＰ相容層２９５上に形成されている。

【0077】

図１３Ｃにおいて、中性層２９０がプレパターン形状２８２の最上部、及びプレパターン形状２８２同士の開口部に露出したＢＣＰ相容層２９５の最上部に堆積されている。プレパターン形状２８２の側壁には中性層２９０は殆ど又は全く堆積されない。これは原子層堆積（ＡＬＤ）又はガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）堆積を用いて実現できる。側壁上の中性層２９０は殆ど又は全くリフトオフ処理を促進しない。中性層２９０はＢＣＰ２８４内の両方のブロック共重合体成分、すなわち第１の共重合体２８６及び第２の共重合体２８８と相溶するように選択される。中性層２９０はいずれのＢＣＰ成分、すなわち第１の共重合体２８６及び第２の共重合体２８８も優先的に引き付け又は反発しない。

【0078】

図１３Ｄにおいて、プレパターン形状２８２はリフトオフ処理を用いて溶解される。これにより空間２９２（中性層２９０の開口部）内のＢＣＰ相容層２９５の表面を露出する。

【0079】

図１３Ｅにおいて、空間２９２内に露出した中性層２９０及びＢＣＰ相容層２９５は、ＢＣＰ２８４溶液によりコーティングされる。ＢＣＰ２８４溶液は、上述のコーティングトラックシステム２００等のコーティングトラックシステムを用いて基板１２４上に分注することができる。ＢＣＰ２８４溶液内の一方のブロック共重合体成分、例えば第２の共重合体２８８が中性層２９０内の空間２９２内で露出したＢＣＰ相容層２９５に引き付けられ、他方のブロック共重合体成分、例えば第１の共重合体２８６は反発される。

【0080】

図１３Ｆに、精密に制御された溶媒アニール焼成が例えば溶媒アニール焼成機内で実行された後のＢＣＰ２８４層を示す。いくつかのＢＣＰでは複数の溶媒アニール焼成を必要とする場合がある。溶媒アニール焼成中、相溶性ＢＣＰ成分、例えば第２の共重合体２８８が中性層２９０の空間２９２内で露出したＢＣＰ相容層２９５に引き付けられる。空間２９２に出現する第２の共重合体２８８の形状２８３は下地のＢＣＰ相容層２９５にピン留めされる。ピン留めされた第２の共重合体２８８は、二つの不相容なＢＣＰ成分、すなわち第１の共重合体２８６及び第２の共重合体２８８を拘束して、露出した中性層２９０を覆う別々のＢＣＰ領域の規則的なパターンに分離する。

【0081】

図１３Ｇに、第２の共重合体２８８を除去するエッチング処理の後で残った第１の共重合体を示す。このエッチング処理はまた、下地の中性層２９０を貫通し、ＢＣＰ相容層２９５を貫通してエッチングしてから下地の基板１２４で停止してよい。このエッチング処理は、パターンを下地の基板１２４にエッチングするハードマスク２８７として使用可能な第１の共重合体２８６をエッチング又は除去しない。

【0082】

図１３Ｈに、ハードマスク２８７により基板１２４をパターニングし、次いで残ったハードマスク２８７があれば中性層２９０及びＢＣＰ相容層２９５等の下地層と共に除去した後で加工される素子を示す。ＤＳＡコーティング処理全体を通じて、且つＤＳＡ溶媒アニール焼成中にＤＳＡ処理を精密に制御することはケミオエピタキシＤＳＡ処理にとり極めて重要である。

【0083】

実施形態の方法は、コーティングトラックシステム１００、２００内のコントローラが、光学センサ１４４及び揮発性有機化合物センサ１４６等の膜処理監視センサからデータを収集し、当該データを用いて、コーティング及び焼成処理全体を通じて、特にＤＳＡコーティング及びＤＳＡ溶媒アニール焼成処理の実行中にコーティングトラックシステム１００、２００の様々な態様を制御することを記述している。

【0084】

本発明の例示的な複数の実施形態をここで要約する。他の複数の実施形態もまた本明細書の全体及び本明細書に収めた特許請求の範囲から理解できよう。

【0085】

例１．複数の基板を処理する方法は、基板をコーティングトラックに装填することと、当該基板をコーティングトラックのモジュール内へ移動させることと、当該基板を覆って形成された膜を修正する処理を実行することと、コントローラ側で光学センサから光学センサデータを取得することとを含む。光学センサデータは、膜の特性の測定値を含む。本方法は、膜の特性に基づいて乾燥度を判定することと、判定された乾燥度に基づいて当該処理の処理パラメータを調整することとを含む。

【0086】

例２．例１の方法において、処理パラメータを調整することが、後続の基板を処理すべく処理パラメータを調整するフィードバック信号を提供することと、処理の終了点を判定して処理を終了することと、基板に対する後続の処理のためのレシピを調整するフィードフォワード信号を提供することと、現在の処理のためのレシピを調整するフィードフォワード信号を提供することとを含む。

【0087】

例３．例１又は２のいずれか一つの方法において、モジュールがコーティングモジュール、焼成モジュール、又は溶媒アニール焼成機を含む。

【0088】

例４．例１～３のいずれか一つの方法において、当該処理を実行することが、誘導自己組織化（ＤＳＡ）コーティング処理を実行することを含み、当該処理の処理パラメータを調整することが溶媒飽和時間、溶媒飽和温度、溶媒飽和濃度、溶媒排出開始時点、溶媒排出率、溶媒排出持続時間、ＤＳＡ排気条件、ＤＳＡ処理スピン速度、周囲ガス流、溶媒排出温度、ＤＳＡアニール温度、ＤＳＡアニール時間、又はＤＳＡ処理条件を調整することを含む。

【0089】

例５．例１～４のいずれか一つの方法において、コントローラが光学センサデータを障害検出補正（ＦＤＣ）システムへ送信し、ＦＤＣシステムから返送された処理済み光学センサデータを受信する。

【0090】

例６．例１～５のいずれか一つの方法において、光学センサがレーザートランシーバであり、光学センサデータが一列の干渉縞であり、コントローラ側で光学センサデータを膜の特性に変換することを更に含む。

【0091】

例７．例１～６のいずれか一つの方法において、乾燥度を判定することが、光学センサデータに基づいて膜内の成分の蒸発率を判定することを含む。

【0092】

例８．例１～７のいずれか一つの方法において、光学センサが、基板の上方に間隔を空けて配置された複数の光学センサを含み、光学センサデータを取得することが、複数の光学センサから光学センサデータを受信することを含み、本方法が更に、光学センサデータを基板全体にわたる膜特性の均一性に変換することを含む。

【0093】

例９．複数のウエハを処理する方法は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサを備えたモジュール内に基板を装填することと、モジュール内で基板を処理して基板を覆って形成された膜を修正することと、処理中にＶＯＣセンサからＶＯＣセンサデータを取得することと、ＶＯＣセンサデータに基づいてコントローラ側で当該処理の処理パラメータを調整することとを含む。

【0094】

例１０．例９の方法において、処理パラメータを調整することが、後続の基板を処理すべく処理パラメータを調整するフィードバック信号を提供すること、処理の終了点を判定して処理を終了すること、基板に対する後続の処理のためのレシピを調整するフィードフォワード信号を提供すること、又は現在の処理のためのレシピを調整するフィードフォワード信号を提供することを含む。

【0095】

例１１．例９又は１０のいずれか一つの方法において、処理中に光学センサから光学センサデータを取得することを更に含み、光学センサはモジュール内に配置されていて、処理パラメータを調整することが光学センサデータに基づいて処理パラメータを調整することを含む。

【0096】

例１２．例９～１１のいずれか一つの方法において、光学センサデータとＶＯＣセンサデータとの相関を求めること、及びコントローラ側でＶＯＣセンサデータから取得される揮発性有機物の濃度と光学センサデータから取得される膜の特性との第１の相関を求めること、又は揮発性有機物の濃度の変化と膜の特性の変化との第２の相関を求めること、又は揮発性有機物の濃度の変化と処理における処理ステップの持続時間との第３の相関を求めることを更に含む。

【0097】

例１３．例９～１２のいずれか一つの方法において、当該処理の処理パラメータを調整することが、ＶＯＣセンサデータを処理中のモジュール内の周囲条件又は膜の特性に変換することと、周囲条件又は膜の特性に基づいて処理パラメータを調整することとを含む。

【0098】

例１４．例９～１３のいずれか一つの方法において、モジュールがコーティングモジュールを含み、処理パラメータを調整することがコーティングモジュールのコーティング処理パラメータを調整することを含む、又はモジュールが焼成モジュールを含み、且つ処理パラメータを調整することが焼成モジュールの焼成処理パラメータを調整することを含む。

【0099】

例１５．例９～１４のいずれか一つの方法において、基板を処理することがスピンコーティング処理を実行することを含む。

【0100】

例１６．例９～１５のいずれか一つの方法において、コントローラ側でＶＯＣセンサデータを保存されたゴールデンセンサデータ又は保存された終了点閾値と比較することを更に含み、当該処理の処理パラメータを調整することは、保存されたゴールデンセンサデータとＶＯＣセンサデータの差が所定値を超えたとの判定に応答して処理を調整すること、又はＶＯＣセンサデータが保存された終了点閾値を超えたとの判定に応答して処理を終了することを含む。

【0101】

例１７．複数のウエハを処理する方法は、エッジビードセンサを備えたモジュールに基板を装填することと、モジュール内で基板を処理して基板を覆って形成された膜を修正することとを含む。膜は基板の縁にエッジビードを含む。本方法は更に、処理中にエッジビードセンサからエッジビードセンサデータを取得することと、エッジビードセンサデータに基づいてコントローラ側で当該処理の処理パラメータを調整することとを含む。

【0102】

例１８．例１７の方法において、エッジビードセンサが光学センサを含む。

【0103】

例１９．例１７又は１８のいずれか一つの方法において、当該処理の処理パラメータを調整することが、後続の基板に対する当該処理の処理パラメータを調整することを含む。

【0104】

例２０．例１７～１９のいずれか一つの方法において、当該処理の処理パラメータを調整することが、処理により除去される膜の部分の幅、エッジビード瘤の幅、エッジビード瘤の高さ、又はエッジビード瘤の傾斜を調整することを含む。

【0105】

本発明について例示的な実施形態を参照しながら記述してきたが、この記述は限定的な意味で解釈されることを意図していない。当業者には、例示的な実施形態及び本発明の他の実施形態の様々な修正及び組み合わせが、本明細書を参照すれば明らかであろう。従って、添付の請求項がそのような修正又は実施形態を包含することを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図12E】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図13E】

【図13F】

【図13G】

【図13H】

【国際調査報告】