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Diese
Erfindung betrifft organische Chemikalien für die verarbeitende Industrie
und besonders chemische Ablageverfahren und insbesondere die Eigenschaftssteuerung
durch Ablageverfahren.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Hersteller
in der Halbleiterindustrie verwenden organische Materialien für verschiedene
Fabrikationsschritte. Zum Beispiel werden Antireflexbeschichtungen
(anti-reflective coatings ARC) in Fotolithografieschritten verwendet,
um Reflexionen zu unterdrücken,
die von Licht, das von darunter liegenden Schichten reflektiert wird,
verursacht werden, womit eine genaue Auflösung von kleinen Elementen
erleichtert wird. Für
diesen Anwendungstyp muss die ARC eine konforme Abdeckung der darunter
liegenden Elemente bereitstellen. Bei bestimmten anderen Anwendungen
kann die ARC auch als nivellierende Schicht und Antireflexbeschichtung
eine Doppelrolle spielen. Ein Beispiel für eine ARC ist DUV 30, das
von Brewer Science Inc., ansässig
in Rolla, Missouri, USA, erhältlich
ist.
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Gegenwärtig handelt
es sich bei einem Zugang zum Bereitstellen einer ARC um das Synthetisieren eines
chromophorgebundenen Novalak-Polymers, eines Vernetzungsmittels
und eines geeigneten Lösemittelsystems.
Der Hersteller setzt ein Lösemittel
zu, um eine ARC-Viskosität
zu erhalten, die zur Herstellung der Enddicke, die für die Anwendung
des Kunden erforderlich ist, nötig
ist. Der Hersteller dichtet dann die ARC in einer Flasche hermetisch
ab und sendet sie an den Kunden. Der Fotolithografietechniker erhält die Endmaterialform
der ARC durch Extrahieren des Materials aus der Flasche, Beschichten
des Substrats mit dem Material und Ausbacken des Substrats. Die
organische ARC muss von geeigneter Dicke und optischer Dichte sein, um
die reflektierenden Störeffekte
der darunter liegenden Filme aktiv zu unterdrücken. Bei einigen Anwendungen
wird der ARC-Film verwendet, um Kontaktlöcher in einer dielektrischen
Schicht zu einem geeigneten Grad zu füllen und die Berührungspunkte
des Substrats während
einer Trockenätze
zur Öffnung
der ARC und einer Hauptätze
zu schützen.
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Im
Speziellen erhält
der Fotolithografietechniker ein Paket, das ein ARC-Material enthält. Das ARC-Material
umfasst eine Polymerkomponente und eine Vernetzungsmittelkomponente
in einem Lösemittel:
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Die
Polymerkomponente wird z. B. durch Kombinieren eines Polymergerüsts, wie
eines Epoxy-Novolak-Harzes, und eines aktinischen Chromophors erhalten
(siehe US-Patentschrift Nr. 5,919,598, deren Inhalt hier durch Bezugnahme
aufgenommen ist): Novolak – Epoxy – Harz +
aktinisches Chromophor → Polymerkomponente (B)
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Typischerweise
weist die Polymerkomponente ein Chromophor auf, das an das Gerüst gebunden
ist oder als Teil des Gerüstaufbaus
vorliegt.
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Ein
Beispiel für
eine Vernetzungsmittelkomponente wird durch Lösen von POWDERLINKΠ 1174
(PL 1174, im Handel von Cytec Industries Inc., ansässig in
West Paterson, New Jersey, USA, erhältlich) in 1-Methoxy-2-propanol
und Zugabe von Toluolsulfonsäure
(p-TSA·H2O) gebildet. Das Paket enthält PL 1174, p-TSA·H2O und alkoholische Lösemittel wie PGME und Ethyllactat
(EL) (siehe US-Patentschrift Nr. 5,919,599, deren Inhalt hier durch
Bezugnahme aufgenommen ist):
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1 veranschaulicht
säurekatalysierte
Reaktionswege, an welchen PL und die Lösemittel beteiligt sind. Das erhaltene
Gemisch aus PL, PL-PGME und PL-EL-Addukten, dargestellt in 1,
ist die Form in Lösung.
Wird die BARC-Formulierung auf das Siliciumsubstrat aufgebracht
und bei erhöhten
Temperaturen (100–220°C) ausgebacken,
reagieren die Vernetzungsmitteladdukte weiter mit dem Polymer.
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Diese
Kombination aus der Vernetzungsmittelkomponente und der Polymerkomponente
mit einem Lösemittel
ist die Form der ARC, die von Fotolithografietechnikern benötigt wird.
Der Chemikalienhersteller kann dem Gemisch Lösemittel wie Ethyllactat, 1-Methoxy-2-propanol,
Cyclohexanon und N-Methyllactatpyrrolidon (NMP) zusetzen, um den
Prozentgehalt an Feststoffen einzustellen und die Gusseigenschaften
der ARC sowie die Viskosität
und damit die Dicke der ARC-Schicht zu steuern, wenn die ARC zum
Beschichten eines Substrats verwendet wird.
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In
Bezug auf 2 wurde neuerdings bestimmt,
dass in Gegenwart von PGME und EL das protonierte PL PL-Lösemitteladdukte
erzeugt, die andere Strukturen, Energien und Reaktivitäten als
das Ausgangs-Vernetzungsmittel aufweisen. In Gegenwart von p-TSA
reagiert PL mit PGME, dieses Zwischenprodukt reagiert weiter unter
Bildung eines PL-EL-Addukts, das ein stabileres Zwischenprodukt
mit geringerer Energie ist. Die Änderungen
der Vernetzungsmittelreaktivität
können
vorteilhaft verwendet werden, um den Abdeckungstyp, z. B. konform
oder nivellierend, auf dem Substrat zu beeinflussen.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Die
Erfindung basiert auf dem Prinzip der Steuerung des Punktes, an
welchem die Vernetzungsmittelausgangsmaterialien (z. B. PL 1174,
PGME, p-TSA·H2O) in ein Lösemittel (z. B. Ethyllactat)
eingebracht werden. Die Ausgangsmaterialien werden einer Wafer-Fabrikationsanlage
getrennt zugeführt
und dann mit dem Lösemittel
mit oder ohne künstliches
Altern durch mechanische Mittel oder Wärme gemischt. Dieses Verfahren stellt
dadurch den Vorteil bereit, dass es dem Fotolithografietechniker
ermöglicht
wird, die Produktionsparameter zu steuern. Auch können dieselben
Ausgangsmaterialien zur Herstellung sowohl von konformen als auch von
nivellierenden Beschichtungen verwendet werden. Diese Entdeckung
stellt den Vorteil der Eliminierung des Bedarfs nach einer Fabrikationsanlage
bereit, die mehrere Beschichtungssysteme zum Erhalten der erforderlichen
Konformitäts-
und Nivellierungsgrade trägt.
Die Erfindung stellt ein neues lithografisches Verfahren zur Formulierung
und Ablage eines dünnen
Antireflexfilms mit verbraucherdefinierten Eigenschaften nach Bedarf
auf einem Silicium-Wafer mit minimaler Aufbau- und Umwandlungszeit
durch die vorhandene Ablagesystemtechnologie bereit. Zur Erfindung
gehört
ein Verfahren und ein System zur Steuerung des Konformitätsgrades
einer Beschichtung aus einem organischen Antireflexfilm. Die Konformität einer
Antireflexbeschichtung kann durch Ändern des Verfahrens, in welchem
die Materialformulierung fertig gestellt wird, und Sequenzieren von
Zeit und Temperatur verändert
werden. Das Antireflexmaterial wird mit einer geeigneten Lösemittelmenge in
einem geeigneten Verhältnis
gemischt, um eine gewünschte
Viskosität
zu erzeugen. Das Produkt aus entweder dem gemischten oder dem gealterten
Material wird dann auf die Oberfläche eines Substrats aufgetragen,
um eine konforme Beschichtung oder eine nivellierende Beschichtung
zu erzeugen. Wird das Produkt ohne weitere Behandlung auf ein Substrat
aufgebracht, wird eine konforme Beschichtung aus einem Antireflexfilm
erhalten, die Gitterlücken
sehr schlecht füllt.
Wird das Produkt vor dem Auftragen auf ein Substrat gealtert, werden
die Eigenschaften der Lösung
dauerhaft geändert.
Die neuen Eigenschaften erzeugen nivellierende Beschichtungen, die
Gitterlücken
vollständig
füllen
können.
Der Füllgrad
kann durch verschiedene Alterungsbedingungen gesteuert werden.
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Ein
Verfahren zum Ablegen einer Chemikalie auf einem Substrat enthält die folgenden
Schritte ein. Ein erstes Gefäß wird bereitgestellt,
das eine erste Komponente der Chemikalie enthält, und ein zweites Gefäß wird bereitgestellt,
das eine zweite Komponente der Chemikalie enthält. Die erste Komponente aus
dem ersten Gefäß und die
zweite Komponente aus dem zweiten Gefäß werden einer Mischkammer
zugeführt.
Die erste und die zweite Komponente werden unter Bildung der Chemikalie
in der Mischkammer gemischt, und die Chemikalie wird aus der Mischkammer
zu dem Substrat geleitet.
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Ein
System zur Ablage einer Chemikalie auf einem Substrat enthält ein erstes
Gefäß, das eine
erste Komponente der Chemikalie enthält, ein zweites Gefäß, das eine
zweite Komponente der Chemikalie enthält, eine Mischkammer zum Mischen
der ersten und der zweiten Komponente unter Bildung der Chemikalie
und ein die Mischkammer und das Substrat verbindendes Fluidtransportsystem
zum Leiten der Chemikalie aus der Mischkammer zu dem Substrat.
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Gemäß der Erfindung
umfasst ein Verfahren zum Bilden einer Antireflexbeschichtung auf
einem Halbleitersubstrat das Bereitstellen eines ersten Gefäßes, das
eine ARC-Beschichtungskomponente enthält, das Bereitstellen eines
zweiten Gefäßes, das
ein Lösemittel,
das die ARC-Komponente
aus dem ersten Gefäß und das
Lösemittel
aus dem zweiten Gefäß einer
Mischkammer zuführt,
enthält,
das Mischen der ARC-Komponente und des Lösemittels in der Mischkammer
unter Bildung eines Produkts, das Leiten des Produkts zu dem Halbleitersubstrat
und das Aufbringen des Produkts auf dem Halbleitersubstrat unter
Bildung einer Antireflexbeschichtung.
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Ausführungsformen
der vorstehenden Aspekte der Erfindung können ein oder mehrere der folgenden Kriterien
einschließen.
Die Antireflexbeschichtung ist eine konforme Beschichtung. Die Antireflexbeschichtung weist einen
Konformitätsgrad
auf, und der Konformitätsgrad
wird durch Steuern der Zeit zwischen dem Mischen der Komponente
der Antireflexbeschichtung und des Lösemittels gesteuert. Die Antireflexbeschichtung ist
eine nivellierende Beschichtung. Die gleiche Komponente der Antireflexbeschichtung
und das gleiche Lösemittel
werden zur Bildung einer nivellierenden oder konformen Antireflexbeschichtung
verwendet. Das Produkt wird vor dem Leiten zu dem Substrat erwärmt. Die
Antireflexbeschichtung weist einen Konformitätsgrad auf, und der Konformitätsgrad wird
durch Erwärmen
des Produkts vor dem Leiten des Produkts zu dem Substrat gesteuert.
Das Produkt wird durch eine Pumpe zu dem Halbleitersubstrat geleitet.
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Gemäß der Erfindung
enthält
ein System zum Bilden einer Antireflexbeschichtung auf einem Halbleitersubstrat
ein erstes Gefäß, das eine
Komponente der Antireflexbeschichtung enthält, und ein zweites Gefäß, das ein
Lösemittel
enthält.
Es enthält
auch eine Mischkammer zum Mischen der Komponente der Antireflexbeschichtung
mit dem Lösemittel
unter Bildung eines Produkts und ein die Mischkammer und das Substrat
verbindendes Fluidtransportsystem zum Zuführen des Produkts aus der Mischkammer
zu dem Halbleitersubstrat unter Bildung der Antireflexbeschichtung.
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Ausführungsformen
dieses Aspekts der Erfindung können
ein oder mehrere der folgenden Kriterien einschließen. Die
Antireflexbeschichtung ist eine konforme Beschichtung. Die Antireflexbeschichtung
ist eine nivellierende Beschichtung. Dieselbe Komponente der Antireflexbeschichtung
und dasselbe Lösemittel
werden zur Bildung der Beschichtung verwendet, wobei die Beschichtung
entweder eine nivellierende oder konforme Antireflexbeschichtung
ist. Das System enthält
auch einen Wärmeaustauscher
zum Erwärmen
des Produkts vor dem Leiten des Produkts zu dem Substrat. Das System
enthält
auch eine Pumpe zum Leiten des Produkts zu dem Halbleitersubstrat.
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Ein
Vorteil eines Aspekts der Erfindung ist, dass ein Verfahren zum
Bilden von konformen und nivellierenden Filmen mit einem einzigen
Produkt bereitstellt wird. Das Verfahren stellt einen unbegrenzten
Bereich an Filmeigenschaften mit verbraucherdefinierten Aufbaueigenschaften
bereit. Es ermöglicht
eine bemerkenswerte Verfahrensflexibilität für die verarbeitende Industrie,
indem kein gerätespezifisches
Produkt erforderlich ist. Umwandlungszeitreihen für den Übergang
zu einem neuen Produkt können
innerhalb von Minuten erzielt werden.
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Die
Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung
sind in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung
dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung
werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen deutlich.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Reaktionsschema, das die Bildung von Vernetzungsmittel-Lösemittel-Addukten
darstellt.
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2 ist
ein Reaktionsschema, das die Reaktionsfolge bei der Bildung von
PL-PGME und weiteren PL-EL-Addukten darstellt.
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3A–3C sind
schematische Querschnittansichten einer konformen Antireflexbeschichtung,
die auf einem Substrat gebildet ist.
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4A–4B sind
schematische Querschnittansichten einer nivellierenden Antireflexbeschichtung, die
auf einem Substrat gebildet ist.
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5 ist
ein schematisches Diagramm eines Chemikalienablagesystems der Erfindung
und
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6A–6D sind Mikroaufnahmen von Substraten mit
Antireflexbeschichtungen mit variierendem Konformitätsgrad.
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Gleiche
Bezugssymbole in den verschiedenen Zeichnungen geben gleiche Elemente
an.
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Detaillierte
Beschreibung
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Ein
System und ein Ansatz zu dessen Verwendung wird nun beschrieben,
wobei es für
den Chemikalienhersteller nicht nötig ist, Verdünnungslösemittel
mit ARC-Komponenten in Lösung
vor dem Versenden des ARC-Materials an den Endverbraucher zu mischen.
Stattdessen mischt der Endverbraucher die Verdünnungslösemittel und ARC-Komponenten
selbst, um die gewünschten
Materialeigenschaften zu erhalten. Zum Beispiel kann eine von einem
Endverbraucher benötigte
ARC das Produkt aus einer Vernetzungsmittelkomponente, die mit einer
Polymerkomponente gemischt und in einem Lösemittel verdünnt ist,
enthalten. Die ARC-Vernetzungsmittelkomponente ist PL 1174 und p-TSA·H2O in einer Lösung aus PGME. Alternativ ist
die ARC-Vernetzungsmittelkomponente PL-EL, das Reaktionsendprodukt
von PL 1174 und p-TSA·H2O in einer Lösung von PGME in Gegenwart
von EL. Die Verdünnungslösemittel
werden von den ARC-Komponenten in Lösung getrennt gehalten, bis
der Verbraucher die Verdünnungslösemittel
und ARC-Komponenten zum Zeitpunkt der Verwendung einbringt. Alternativ
mischt der Verbraucher die Verdünnungslösemittel
und ARC-Komponenten in einer Flasche oder einem Behälter zum
Zeitpunkt der Verwendung und ermöglicht
ein geeignetes Altern zur Bildung der Vernetzungsmittelkomponente
PL-EL. Bei der letzteren Variante wird das PL-EL entweder durch Kombinieren
der entsprechenden Komponenten bei Raumtemperatur und Verstreichenlassen
von für
den Reaktionsablauf bis zur Vollständigkeit ausreichender Zeit
oder durch künstli ches
Altern, wie durch Rühren,
gebildet. Schließlich
werden die ARC-Komponenten und Gusslösemittel auf das Substrat aufgesponnen.
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Das
hier beschriebene System verwendet PGME als Mischmedium für das PL
1174 und die Polymerkomponenten. Bei den Verdünnungslösemitteln kann es sich um Ethyllactat,
Cyclohexanon und PGME handeln, die mit einem spezifischen Verhältnis zugesetzt
werden, um eine ARC-Zusammensetzung
mit dem gewünschten
Endprozentgehalt an Feststoffen und den erforderlichen Beschichtungseigenschaften
herzustellen.
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Konforme ARC
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In
Bezug auf 3A wird eine konforme ARC auf
einem Substrat 10 mit Schaltungselementen 12, 14 (z.
B. Polysiliciumlinien), die eine Oberflächentopografie 16 definieren,
gebildet. Eine ARC 18, die Verdünnungslösemittel, z. B. Ethyllactat
enthält,
und ARC-Komponenten, die in 1 dargestellte
Vernetzungsmittelkomponenten enthalten, sowie eine Polymerkomponente
wie Polyvinylphenol werden auf Substrat 10 abgelegt, wobei
die Lösemittel
und die ARC-Komponenten in einem geeigneten Verhältnis vorliegen. Dieses Verhältnis ist
eine Funktion der gewünschten
Viskosität
und Dicke. ARC 18 wird auf Substrat 10 aufgesponnen, wodurch
die Elemente 12, 14 abgedeckt werden.
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In 3B wird
Enthalpie zugeführt
(Schritt 100), um zu bewirken, dass die ARC 18 auf
dem Substrat 10 vernetzt. Dieses Ausbacken nach dem Beschichten 100 wird
bei einer Temperatur über
dem Siedepunkt der Verdünnungslösemittel,
die zum Fördern
von gleichmäßigen Spinnbeschichtungen
verwendet werden, d. h. Gusslösemittel,
durchgeführt.
Der Siedepunkt der Gusslösemittel
EL, Cyclohexanon und PGME beträgt etwa
154°C. Das
Ausbacken nach dem Beschichten 100 wird z. B. bei 170°C für eine Dauer
von 60 Sekunden durchgeführt.
Die An fangsstufen des Ausbackens bewirken, dass das PL-PGME-Addukt mit dem verfügbaren EL
unter Bildung von PL-EL auf Substrat 10 reagiert.
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Wenn
das PL-PGME-Addukt in PL-EL übergeht
und Lösemittel
verdampft, führt
eine erhöhte Schrumpfung
zu einer konformen Beschichtung 20. Durch Ausbackschritt 100 wird
genug Lösemittel
wirksam verdampft, dass der mittlere freie Abstand zwischen Polymermolekülen und
Vernetzungsmittelmolekülen
zum Ermöglichen
des Stattfindens von Vernetzung ausreichend reduziert wird. Jedoch
erfolgt keine Vernetzung, bis die PL-EL-Vernetzungsmittelkomponente
gebildet ist. Der Lösemittelverlust
während
der Bildung der PL-EL-Vernetzungsmittelkomponente bewirkt eine erhöhte Schrumpfung
aufgrund der Verdampfung, die vor der Initiierung der Vernetzung
stattfindet. Dieser Lösemittelverlust
bildet eine konforme Beschichtung.
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In 3C wird
Wärme angewandt,
und ein Polymerharz stabilisiert die ARC durch Vernetzung (Schritt 200).
Die Reaktion auf Substrat 10 lautet wie folgt:
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Die
Umwandlung des PL-PGME-Addukts zu dem PL-EL-Endprodukt auf Substrat 10 reduziert
die Wirksamkeit des Ausbackens zur Vernetzung des PL-EL und des
Polymers. Die Reaktion von PL 1174 mit Ethyllactat benötigt jedoch
viel Wärme.
Die für
diese Reaktion bereitgestellte Wärme
verursacht auch das Abdampfen einer wesentlichen Menge an überschüssigen Gusslösemitteln,
d. h. PGME, Ethyllactat und Cyclohexanon. Die Reaktion verläuft aufgrund
sterischer Hinderung ein wenig langsam (d. h. die Größe und Form der
Moleküle
erfordern Wärme
und Zeit, damit sie zum geeigneten Ort befördert werden). Wenn die Lösemittel abgeführt werden,
nähern
sich die Moleküle
des Ethyllactats und des PL 1174 einander an, und die bereitgestellte
Wärme erhöht die kinetische
Energie der Moleküle.
Eine Reaktion zwischen Ethyllactat und protoniertem PL 1174 findet
dann statt. Wärme
wird sowohl für
die Bildung des PL-EL-Vernetzungsmittels auf dem Substrat 10 als
auch zum Vernetzen des Polymers benötigt.
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Eine
konforme Beschichtung ist gewöhnlich
für ein
besseres optisches Erscheinungsbild erwünscht. ARC 18 ist
in Bezug auf aktinisches Licht, d. h. Licht einer geeigneten Wellenlänge, das
das Stattfinden von gewünschter
Fotochemie bewirkt, und Substrat 10 nicht völlig trüb. Eine
konforme Beschichtung stellt deshalb eine gleichmäßige optische
Dicke und Reflektivität über Substrat 10 hinweg
bereit, da die ARC-Dicke gleichmäßig ist.
Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Verfahren wird eine konforme Abdeckung erhalten, wenn die
ARC-Vernetzungsmittelkomponente zum Verwendungspunkt gebracht wird
und in erster Linie das PL-PGME-Addukt enthält und das PL-EL-Vernetzungsmittel
noch nicht gebildet wurde. Eine konforme Abdeckung wird durch Gießen eines
Materials mit sehr niedriger Viskosität und sehr geringem Prozentgehalt
an Feststoffen über
den gesamten Wafer hinweg erzielt. Wenn die Lösemittel abgedampft werden,
schrumpft das Material unter Bildung einer konformen Beschichtung über der
darunter liegenden Topografie. Die Lösemittel werden abgeführt, um
einen dichten Film zu bilden, der die Topografie des darunter liegenden
Substrats nachahmt. Dieses Verfahren ermöglicht ein Schrumpfen der Beschichtung,
das durch Variieren der Verfahrensparameter sowie der Viskosität des Materials
steuerbar ist.
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Nivellierende
ARC
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In
Bezug auf 4A wird bei bestimmten Anwendungen
eine nivellierende Antireflexbeschichtung 22 benötigt, um
eine Oberfläche 11 eines
Substrats 10 mit durch Schaltungselemente 12, 14 definierter
Topografie 16 zu nivellieren. Eine Nivellierung wird durch
frühes
Vernetzen eines Vernetzungsmittels wie PL-EL und einer Polymerkomponente
erleichtert. Folglich wird eine PL-EL enthaltende ARC-Lösung 24 auf
Substrat 10 aufgesponnen. Substrat 10 wird einem
Ausbackschritt von z. B. 170°C über eine
Dauer von 60 Sekunden unterzogen. Die Gegenwart des PL-EL-Vernetzungsmittels
gewährt,
dass die Ausbackenergie das Verdampfen des Lösemittels und das Vernetzen
direkt beschleunigt. Das Lösemittel
verdampft von Oberfläche 26 des
Materials. Dadurch vernetzen das PL-EL-Vernetzungsmittel und die
Polymerkomponente eher, als es der Fall wäre, wenn PL-EL noch nicht gebildet
wurde. Die Vernetzung bestimmt die Form der Filmoberfläche. In
Bezug auf 4B ist das Ergebnis eine nivellierende
Beschichtung 22. Die Reaktion auf Substrat 10 lautet
wie folgt:
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Im
Speziellen verdichtet das anfängliche
Verfahren der Zuführung
von Wärme
zu Substrat 10 eine Oberfläche 26 von ARC 24.
Die PL-EL- und Polymermoleküle
auf Oberfläche 26 treten
schnell in Kontakt und bestimmen die Oberfläche fast so, wie sie beschichtet
wurde, mit sehr geringen Formänderungen.
Ist die Oberflächenhaut
erst durch Vernetzen gebildet, ändert
sich die Form nicht, sie ist dicht und es gibt keinen weiteren Dickeverlust.
Damit wird eine nivellierende Beschichtung erhalten.
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Im
nivellierenden ARC-Verfahren verläuft die Vernetzungsreaktion
der Polymere untereinander durch die Pulververnetzung in PL-EL viel
schneller als das konforme ARC-Verfahren, in welchem PGME im PL-PGME-Addukt
mit Ethyllactat ersetzt werden muss. Sterische Hinderung reduziert
die Geschwindigkeit von letzterer Reaktion. PL-EL geht dadurch viel
schneller in ein vernetztes Endprodukt über, als PL-PGME von PL-PGME
in PL-EL und in das vernetzte Produkt übergeht.
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Eine
nivellierende ARC-Beschichtung ist z. B. in einem Fall erwünscht, in
welchem ein selektives Entfernen eines Teils oder einer vorgegebenen
Dicke einer darunter liegenden Schicht erwünscht ist, um einige topografische
Elemente freizulegen. Nivellierende Beschichtungen können auch
zum Füllen
von Löchern
verwendet werden, wodurch lithografische oder Ätzschritte weiter erleichtert
werden.
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In 5 ist
ein System 300 zum Ermöglichen
der Bildung sowohl nivellierender als auch konformer Antireflexbeschichtungen
aus denselben Ausgangsmaterialien dargestellt. System 300 enthält ein Gefäß 310, das
ARC-Komponenten,
z. B. eine Vernetzungsmittelkomponente und eine Polymerkomponente
beinhaltet. System 300 enthält auch ein Gefäß 320,
das Lösemittel,
z. B. Ethyllactat und Cyclohexanon, enthält. Eine Pumpe 330 leitet
ARC-Komponenten
von Gefäß 310 zu
einem Mischgefäß 340 durch
Rohr 350. Gleichermaßen
leitet eine Pumpe 360 Lösemittel
von Gefäß 320 zu
Mischgefäß 340 durch
ein Rohr 370. Die ARC-Komponenten und Lösemittel werden gründlich in
einem ausgewählten
Verhältnis
in Mischgefäß 340 gemischt.
Gemäß einer
Verbraucherspezifizierung wird das erhaltene Gemisch durch ein Ventil 380 zum
Bilden einer konformen Beschichtung zu einem Weg 390 oder
zum Bilden einer nivellierenden Beschichtung zu einem Weg 400 geleitet.
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Das
Produkt ist, so wie es aus Mischgefäß 340 austritt, in
einer Form, die sich zur Erzeugung einer konformen Beschichtung,
die eine sehr geringe Gitterlückenfüllung aufweist,
eignet. An diesem Punkt weist sie eine rela tiv hohe Menge an PL-PGME-Addukt
und sehr wenig PL-EL auf. Das Produkt fließt entlang Weg 390 zu
Pumpe 410. Pumpe 410 pumpt das Produkt durch ein
Rohr 420 und zum Bilden einer konformen Beschichtung auf
ein Substrat 430. Ein temperaturstabilisierender Mantel 435 ist
um Rohr 420 gewickelt, um Verfahrenssicherheit und -wiederholungsfähigkeit
zu gewährleisten.
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Alternativ
dazu wird das Produkt zu Weg 400 geleitet und zum Altern
des Materials für
eine geeignete Dauer bei geeigneter Temperatur erwärmt, wodurch
eine Änderung
der Materialeigenschaften bewirkt wird. In diesem Fall führt die Änderung
zu einer nivellierenden Beschichtung, die in der Lage ist, die Gitterlücken nahezu
vollständig
zu füllen.
Im Speziellen fließt
das Produkt nach Eintreten in Weg 400 durch einen Hochtemperaturwärmeaustauscher 440.
Wärmeaustauscher 440 ist
mit einem Heizer 450 elektrisch verbunden. Wärmeaustauscher 440 ist
auf eine solche geeignete Temperatur eingestellt, dass das Produkt
verändert
wird, wodurch es die gewünschten
Eigenschaften, z. B. ein hohes Verhältnis von PL-EL zu PL-PGME,
aufweist. Nachdem das Produkt angemessen gealtert ist, wird es durch
eine Pumpe 460 durch die Rohre 470, 480 gepumpt. Die
Rohre 470, 480 sind mit temperaturstabilisierenden
Mänteln 490, 500 umwickelt.
Mantel 490 kühlt
das Material auf eine geeignete Arbeitstemperatur ab, nachdem das
Material bei hoher Temperatur gealtert wurde. Das Produkt durchläuft Rohr 480 zu
Substrat 430 zum Bilden einer nivellierenden Beschichtung.
Temperaturen, Mengen und Flüsse
in allen Verfahrensschritten müssen
genau gesteuert werden, um die erforderlichen Änderungen der Materialeigenschaften
zu bewirken.
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In 6A–6D bewirkt das Altern der ARC das Füllen von
Gitterlücken
und die Nivellierung. In den 6A und 6B liegt zum Zeitpunkt 0 eine konforme
Beschichtung mit schlechter Gitterlückenfüllung vor. Wie in 6C dargestellt, bildet ein höherviskoses
Material eine nivel lierende Beschichtung nach Altern bei Raumtemperatur
für eine
Dauer von 21 Tagen. In 6D führt das
Altern eines niederviskosen Materials bei Raumtemperatur für eine Dauer
von 21 Tagen zu einer Beschichtung, die von konform in nivellierend übergeht.
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Die
Wirkung des Alterns kann beschleunigt werden. Die in den 6A–6D veranschaulichte Wirkung ist bei 1 Stunde
mit 60°C
oder bei höheren
Temperaturen sogar noch eher zu sehen. Durch die Option von beschleunigtem
Altern wird die Möglichkeit
der Erzeugung von Beschichtungen gewährt, die entweder nivellierend
oder konform sind und Gitterlücken
entweder zu einem hohen Grad oder einem geringeren Ausmaß füllen können. Wie
vorstehend erklärt,
wird die den Mechanismus steuernde Reaktion mit der Zugabe des Lösemittelssystems,
eines Verdünnungsmediums,
zu den ARC-Komponenten initiiert. Durch Erhöhen der Temperatur steigt die
Reaktionsgeschwindigkeit und wird das Altern beschleunigt.
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Eine
Anzahl an Ausführungsformen
der Erfindung wurde beschrieben. Dennoch ist es klar, dass verschiedene
Modifikationen ohne Verlassen des Umfangs der Erfindung durchgeführt werden
können.
Zum Beispiel können
die ARC-Komponenten und Lösemittel
durch Zirkulieren oder durch andere geeignete Mischverfahren gemischt
werden. Dieses Verfahren könnte
zur Steuerung von vielen der benötigten
Eigenschaften von im lithografischen Verfahren verwendeten Chemikalien
durch Anpassen der einem Material eigenen Merkmale oder Eigenschaften
durch Variationen der Mengen, Zeiten, Temperaturen usw. verwendet
werden. Zu steuernde Eigenschaften könnten das Füllen von Gitterlücken, Prozentgehalt,
Konformität,
optische Dichte, Viskosität und
Dicke sein. Ferner kann das chemische Produkt durch verschiedene
andere Mittel als eine Pumpe, wie z. B. durch Druckgefäßvorrichtungen
usw., auf dem Substrat abgelegt werden. Das Verfahren der Erfindung
kann nicht nur mit ARC, sondern auch mit verschiedenen organischen
lithografischen Materialien wie Spinnglas oder Fotoresistfilme verwendet
werden. Das Verfahren ist zur Verwendung mit jedem beliebigen Material
geeignet, das Komponenten aufweist, die im Laufe der Zeit wechselwirken.
Andere Materialien, wie Spinnglas oder Fotoresistfilme, können andere
zu steuernde Eigenschaften, wie Fotogeschwindigkeit, Fähigkeit
zum Absorbieren von anderen Materialien wie Silylierungsmitteln
oder dielektrische Konstanten, aufweisen. Die Erfindung kann auch
auf diese Materialien anwendbar sein. Ist der Mechanismus, durch
welchen die Moleküle
reagieren, bekannt, können
die Reaktion und die Eigenschaften am Verwendungsendpunkt gesteuert
werden.
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Demzufolge
liegen andere Ausführungsformen
im Schutzumfang der folgenden Ansprüche.
