JP2021034723A - 平坦化方法、平坦化装置及び物品製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スーパーストレートチャックチャック1118は、少なくとも複数のランド307と、少なくとも1つのトレンチ1109とを備える。複数のランド307は、チャック1118の表面から突出し、一連のゾーンを画定する。トレンチは、一連のゾーンのうちの少なくとも1つに形成される。一連のゾーンは、複数のランドのうち最も外側のランド307bに直接に隣接する周辺ゾーンと、周辺ゾーンによって囲まれた複数の内側ゾーンとを含んでもよい。トレンチ1109は、複数の内側ゾーンのうちの少なくとも1つの内側ゾーンにおける、チャックの中心から遠い領域に形成される。
【選択図】図11
Description
前記複数のランドは、互いに等しい距離にある前記一連の内側ゾーンを画定する。
図1は、平坦化のためのシステムを示す。平坦化システム100は、基板102の上の膜を平坦化するために使用される。基板102は、基板チャック104に結合されてもよい。基材チャック104は、真空チャック、ピンタイプチャック、溝タイプチャック、静電チャック、電磁気チャック等であってもよいが、これらに限定されない。
平坦化プロセスは、図2に概略的に示されるステップを含む。図2(a)に示されように、成形可能材料124は、基板102の上に液滴の形成で分配される。前述のように、基板表面は、以前の処理動作に基づいて知られうるか、又はプロファイロメータ、AFM、SEM、又は「Zygo NewView 8200」のような光学干渉効果に基づく光学表面プロファイラを使用して測定されうる、いくつかのトポグラフィを有する。
堆積された成形可能材料124の局所体積密度は、基板トポグラフィに応じて変化する。次に、スーパーストレート108は、成形可能材料124と接触するように配置される。
成形可能材料の複数の液滴が拡がり、結合し、スーパーストレート108と基板との間を充填するときに、スーパーストレート108と基板との間の空気又はガスの気泡の捕捉を最小限に抑えるための1つのスキームは、スーパーストレートが基板の中央の成形可能材料と最初に接触し、その後に中央から周辺に向かって半径方向に接触が進行するように、スーパーストレートを位置決めすることである。これには、スーパーストレートに湾曲プロファイルを作り出すために、スーパーストレート又は基板、あるいはそれらの両方の撓み又は反りが必要である。しかしながら、スーパーストレート108が典型的には基板102と同じ又は類似の面積寸法であると仮定すると、有用なスーパーストレート全体の反った湾曲プロファイルは、スーパーストレートの大きな垂直方向のゆがみと、スーパーストレートチャック及び平坦化アセンブリによる付随する垂直方向の運動との両方を必要とする。このような大きな垂直方向のゆがみと運動は、制御、精度、及びシステムのデザイン上の考慮事項にとって望ましくない場合がある。このようなスーパーストレートのプロファイルは、例えば、スーパーストレートの内側領域に背圧を加えることによって得ることができる。しかしながら、そうすることにより、スーパーストレートをスーパーストレートチャック上に保持するためには、依然として外周保持領域が必要とされる。成形可能材料の複数の液滴が拡がり結合する間にスーパーストレートの周辺エッジと基板の周辺エッジとの両方が平坦にチャッキングされる場合、この平坦なチャッキング領域には有用なスーパーストレート湾曲プロファイルは存在しないであろう。これは、液滴の拡がり及び結合を損なうことがあり、これはまた、チャッキング領域における未充填欠陥につながりうる。さらに、成形可能材料の拡がり及び充填が完了すると、結果として生じるスーパーストレートチャック、チャックされたスーパーストレート、成形可能材料、基板、及び基板チャックの積層体は、過拘束システムとなり得る。これは、得られた平坦化膜層の不均一な平坦化プロファイルを引き起こしうる。すなわち、このような過拘束システムでは、表裏面の平坦度を含むスーパーストレートチャックからの全ての平坦度エラー又は変動がスーパーストレートに伝達され、平坦化膜層の均一性に衝撃を与えることができる。
図4(d)に示されるように、全ての内側リングゾーン303aの真空が解放されたとき、スーパーストレート108は、周辺ゾーン303bを通して印加された真空Vを介してスーパーストレートチャック118によって保持されたままである基板108の周辺部を除いて、基板102に適合するように撓む。したがって、スーパーストレート108のエッジは、基板102の周辺に分配された成形可能材料液滴の最終的な拡がり及び結合のために、撓んだ湾曲状態のままである。さらに、内側ランド307aよりも低い周辺ランド307bは、このような湾曲の維持を容易にする。
成形可能材料が硬化され、平坦化された膜層が形成されると、形成された層からスーパーストレートを除去又は剥離することが必要である。しかしながら、スーパーストレート及び基板が同一又は類似の面積寸法を有する場合には、形成された層からスーパーストレートを完全に分離するために、必要に応じてスーパーストレートと形成された層との間に分離クラックを生成及び伝播させることは困難である。この問題は、図6、図7及び図8に示される構造及び方法によって解決することができる。図6(a)に示されるように、基板チャック604は、基板102のノッチ608と位置合わせ可能なようにチャックの周辺部に位置する格納可能なピン606を含む。このようなノッチ(例えば、ウェハ切欠き)は、処理及び取り扱い中にウェハを配向する目的のために半導体ウェハに共通である。動作中、格納可能ピン606は、基板102に配置されたノッチ608と位置合わせされるように位置決めされる。分離を開始するために、ピン606は、図6(a)に示されるように、ノッチ608を通って上方に移動し、スーパーストレート108のエッジの点610と接触する。ピン606によって加えられる力は、基板102上のスーパーストレート108と硬化層146との間に分離クラック601を生成させるのに十分である。クラック601が生成されると、スーパーストレートチャック118のポート305を通した真空圧力の印加によって、スーパーストレート108のエッジがスーパーストレートチャック118に向かって撓まされる。これは、スーパーストレートチャック118のランド307bが隣接するランド307aよりも短いことによって容易になり、これによって、スーパーストレート108のエッジが基板102から離れてスーパーストレートチャック118に向かって撓むための空間が提供される。クラック601を生成するために加えられる力は、スーパーストレート、平坦化された膜層及び基板の幾何学的及び物理的条件に依存しうる。あるいは、クラック601は、図6(c)に示されるように、基板102とスーパーストレート108との間に陽圧を導入することによって生成されてもよい。ここで、基板チャック614は、正の流体圧力源(図示せず)に接続されたノズル616を含む。ノズル616が作動すると、正の流体圧PIが、分離クラック601を生成するのに十分な力で、ノズル616を通ってスーパーストレート118のエッジの点610に送達される。正の流体圧力は、清浄なドライエアー、ヘリウム、又は窒素の流れを含むことができる。クラック601を生成する間、スーパーストレート102はスーパーストレートチャック118内に保持され、基板102は基板チャック104によって保持される。
ここで、基板チャック624は、スーパーストレート108と基板とが非同心に配置されたときに分離クラックを生成することができる、別個の格納可能ピン626を含む。この非同心配置は、基板102を張り出すスーパーストレート108の部分628をもたらす。クラック602は、ピン626の移動を介して張り出し部分628に力を加えることによって作り出すことができる。あるいは、張り出し部分628は、基板よりもわずかに大きいスーパーストレートを使用することによって得ることもできる。このようにして、スーパーストレート108は、依然として、基板102と同心円状に配置することができる。いずれの場合も、基板チャック624は、分離クラックを生成させるためのスーパーストレート外周のまわりの複数の点を作り出すために、図6(a)、(b)の実施形態などにおいて、又はその他の方法でピン626から離間して配置された機械的ピン又はノズルをさらに含むことができる。
上述したように、スーパーストレート108は、好ましくは、スーパーストレートとチャッキング表面から延びる複数のランド307によって画定されるリングゾーン303内のチャッキング表面との間の容積に圧力又は真空(負圧)を加えるスーパーストレートチャック118によって保持又は支持される。最も外側のランド307aから離れて、複数の内側ランド307bは、隣接する内側ランド307b間でギャップの深さが一定のままであるように、同じ高さを有することが好ましい。複数のランドの高さ(すなわち、複数のギャップの深さ)は、通常、気体の充満又は排気の反応時間、ランドの剛性特性、膨張又は収縮などの熱効果の制限などの理由から、非常に小さく、例えば、約数十マイクロメートルから数千マイクロメートルのオーダーに保たれる。作動中、リングゾーンに真空を加え、ゾーンのランドに対してスーパーストレートを保持すると、スーパーストレートとランドとのインタフェースにおいて真空シールが生成される。しかしながら、十分な力又は圧力がチャッキング真空の反対方向にスーパーストレートに加えられると、スーパーストレートは、チャックのランドから持ち上げられる。スーパーストレートとランドとの間の特定のギャップにおいて、真空シールが破損するか、又はリークすると、ゾーン内の真空圧力が低下するか、又はゼロになることさえある。次に、スーパーストレートは、チャックから意図せずにデチャックされるかもしれない。更に、スーパーストレートがデチャック状態にならない場合であっても、例えば、図4及び図5のプロセスにおいて隣接するリングゾーンにおいて真空圧を逐次的に解放する場合に、真空リークは必要とされる制御レベルを乱す可能性がある。また、外側ランドにおけるこのようなリークは、図4及び図5のプロセスにおいて、スーパーストレートの所望の外側エッジ湾曲の制御された保持に対してマイナスの影響を与える可能性がある。同様に、外側ランドのリークは、図7、図8、図9の過程で、分離クラックの発生・伝播を妨げる可能性がある。
h3>10h2
d3<0.5d
d1>d2+d3
トレンチ1109bを圧力供給源(図示せず)に接続するポート305は、トレンチと交差するか、さもなければトレンチ内に配置される。ポートがトレンチと交差しない場合、必要な高圧を維持することができず、トレンチは無効になる。上記の実施形態では、外部ランドh1は、リークが発生することが期待される場所である。内側リングトレンチ1109bの場合、ランドの高さは同じ、すなわち、h1=h2であってもよい。このとき、距離d1は、リークが期待される指定されたランド(すなわちh1又はh2)から測定される。例えば、図11(a)、(b)の実施形態では、内側ゾーン303aは、図4及び図5に関連するプロセスで説明されたように、リングゾーンの逐次的な真空解放及びその後の加圧中の内側ランドでのリークを低減するために、それらのそれぞれのリングゾーンの外側ランド(チャック中心から半径方向に測定)により近い位置に配置されたトレンチ1109aを含む。
Claims (20)
- チャックであって、
前記チャックの表面から突出し、一連のゾーンを画定する複数のランドと、
前記一連のゾーンの少なくとも1つにおいて前記チャックの前記表面から窪んだトレンチと、
を備えることを特徴とするチャック。 - 前記一連のゾーンは、前記複数のランドのうち最も外側のランドに直接に隣接する周辺ゾーンと、前記周辺ゾーンによって囲まれた複数の内側ゾーンとを含み、前記トレンチは、前記複数の内側ゾーンのうちの少なくとも1つの内側ゾーンにおける、前記チャックの中心から遠い領域に形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - 前記周辺ゾーンは、前記複数の内側ゾーンの各々の幅よりも小さい幅を有する、
ことを特徴とする請求項2に記載のチャック。 - 前記少なくとも1つの内側ゾーンの前記トレンチは、前記複数の内側ゾーンの各々の幅の半分より小さい幅を有する、
ことを特徴とする請求項2に記載のチャック。 - 前記周辺ゾーンにおける、前記チャックの前記中心に近い領域にトレンチが形成される、
ことを特徴とする請求項2に記載のチャック。 - 前記一連のゾーンは、前記複数のランドのうち最も外側のランドに直接に隣接する周辺ゾーンと、前記周辺ゾーンによって囲まれた複数の内側ゾーンとを含み、
前記一連の内側ゾーンを画定する前記複数のランドは、互いに等しい距離にある、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - 前記一連のゾーンは、前記複数のランドのうち最も外側のランドに直接に隣接する周辺ゾーンと、前記周辺ゾーンによって囲まれた複数の内側ゾーンとを含み、
前記最も外側のランドは、前記複数の内側ゾーンを画定する前記ランドの高さより低い高さを有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - 前記一連のゾーンの各々の前記トレンチは、前記複数のランドの各々の高さの少なくとも10倍の深さを有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - 前記トレンチと流体連通する流体ポートをさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - 前記一連のゾーンは、前記チャックの中央ゾーンの周りに同心円状に配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - 前記チャックは、基板、スーパーストレート、又はウェハをその表面に保持するように構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - 前記チャックは、前記複数のランドによって囲まれたゾーンに負圧を印加することによって、基板、スーパーストレート、又はウェハを保持するように構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - チャックを使用する方法であって、
前記チャックの表面から突出する複数のランドによって画定される一連のゾーンと、前記一連のゾーンのうちの少なくとも1つにおいて前記チャックの表面から窪んだトレンチとを有する前記チャックを提供すること、
前記チャックの表面の上のスーパーストレートを保持すること、
基板に分配された成形可能材料と接触するように前記スーパーストレートを前進させること、
硬化源で前記成形可能材料を硬化させること、及び、
硬化した前記成形可能材料から前記スーパーストレートを分離すること、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記一連のゾーンは、前記複数のランドのうち最も外側のランドに直接に隣接する周辺ゾーンと、前記周辺ゾーンによって囲まれた複数の内側ゾーンとを含み、前記トレンチは、前記複数の内側ゾーンの各々における、前記チャックの中心から遠い領域に形成される、
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記トレンチは、前記複数の内側ゾーンの各々に、前記複数の内側ゾーンの各々の半分の幅より小さい幅で形成される、
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記トレンチは、前記周辺ゾーンにおける、前記チャックの前記中心に近い領域に形成される、
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記トレンチは、前記一連のゾーンの各々に、前記複数のランドの各々の高さの少なくとも10倍の深さで形成される、
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記チャックは、前記トレンチの各々と流体連通する真空ポートをさらに含む、
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記一連のゾーンは、前記複数のランドのうちの最も外側のランドに直接に隣接する周辺ゾーンと、前記周辺ゾーンによって囲まれた複数の内側ゾーンとを含み、前記一連の内側ゾーンを画定する前記複数のランドは、互いに等しい距離にある、
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 物品製造方法であって、
基板の上に成形可能材料の分配すること、
スーパーストレートチャックでスーパーストレートの保持すること、
前記基板の上に分配された形可能材料と接触するように前記スーパーストレートを前進させること、
硬化源で前記成形可能材料を硬化させること、及び、
硬化した前記成形可能材料から前記スーパーストレートを分離すること、を含み、
前記スーパーストレートチャックは、その表面から突出する複数のランドによって一連のゾーンを有するように画定され、前記スーパーストレートチャックの前記表面から窪んだトレンチが前記一連のゾーンの少なくとも1つに形成されている、
ことを特徴とする物品製造方法。
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