在基底上旋涂自组装单分子层或周期性有机硅(酸盐)的系统和方法技术方案

本公开内容涉及一种用于利用分子自组装(MSA)化学品旋涂基底以在基底上形成光致抗蚀剂膜和/或低介电常数(低k)膜的处理系统。旋涂处理系统可以包括能够将MSA化学品接收和旋涂在基底上的旋涂室，以及以在旋涂工艺之后对基底进行热处理的退火室。在某些实施方案中，旋涂处理系统还可以在旋涂工艺之前对基底进行预处理或预润湿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请根据37C.F.R.§1.78(a)(4)要求2013年12月17日提交的在前提交的共同未决的临时申请序列号61/917,031的权益和优先权，其通过引用明确并入本文中。
本专利技术涉及半导体加工技术，并且更具体地，涉及用于在基底上旋涂自组装单分子层及有机硅(酸盐)的系统和方法。
技术介绍
用于半导体器件的纳米加工技术等正在推动几何特征向越来越小的尺寸发展并且使用具有低介电常数的膜。分子自组装(MSA)技术可以用于通过产生可扩展光刻技术的能力的可替代抗蚀剂材料来克服几何上的(例如，光刻法)限制。低介电常数膜也可以通过MSA技术产生。MSA技术在无需外部引导或以自我导向方式的情况下使得分子能够形成结构。以这样的方式，预存在组分(例如，分子)基于组分和/或基底之间的相互作用形成有组织的结构或图案。在现有方法中，MSA材料形成可以通过将基底浸没在化学浴中以产生单分子层来完成。低介电常数膜可以使用化学气相沉积(CVD)技术形成。在这些方法中，用于这些膜的化学品的成本基于产生这些膜所需的化学品和时间的量可能是昂贵的。因此，可减少用于产生这些膜的化学品的量的任何技术可能是期望的。
技术实现思路
本公开内容涉及一种用于利用分子自组装(MSA)的化学品旋涂基底以在基底上形成光致抗蚀剂膜和/或低介电常数(低k)膜的处理系统。旋涂处理系统可以包括能够将MSA化学品接收和旋涂在基底上的旋涂室，以及在旋涂工艺之后对基底进行热处理的退火室。在某些实施方案中，旋涂处理系统还可以在旋涂工艺之前预处理或预润湿基底。旋涂室可以包括液体输送系统，该液体输送系统可以串行或并行地将一种或更多种化学品分配到基底上。在分配MSA化学品之前，所分配的化学品可以用于对基底进行预处理。可以由MSA化学品形成的膜的类型可以包括但不限于自组装单分子层(SAM)和有机硅(酸盐)(例如，周期性介孔有机硅(酸盐)(PMO))。总之，SAM和PMO可以包括厚度可以小于1nm的单分子有机膜。该膜可以包括以特定的或有序的方式设计成结合至基底和/或彼此结合的多个分子。然而，在某些情况下，基底可经预处理从而以特定方式与MSA化学品反应或促进在基底的表面之上的MSA覆盖。在一个SAM实施方案中，用于处理基底的方法可以包括在基底的表面上生成氢氧化物层，以吸引SAM的一部分并与SAM的一部分结合，使得SAM以特定方式取向或结合至基底。该系统还可以分配第一溶剂(例如，PGMEA)以预润湿基底，以使得MSA化学品更容易地在基底的表面之上流动。第一溶剂可以包含按所述溶剂的重量计不超过10％的水量。在一个具体的实施方案中，水量按所述溶剂的重量计可以小于2％。在另一实施方案中，在分配第一溶剂之前可以烘烤基底以从该基底除去水分。在某些情况下，在分配第一溶剂之前可以在预烘烤之后或者之前对基底进行冷却或降温。在本实施方案中，该系统可以包括在旋涂室内固定基底的旋转卡盘。在施用第一溶剂之后可以开始旋转基底。旋转速度可以根据工艺在800转每分钟至2200转每分钟(rpm)之间变化。在一个具体的实施方案中，旋转速度可以为约1000rpm或约2000rpm。在基底的旋转开始之后，该系统可以将图案化化学品(SAM)分配到基底上。图案化化学品可以包括，但不限于，包含碳化合物、耦合至所述碳化合物的接合化合物、耦合至所述碳化合物的末端化合物、以及第二溶剂溶液的SAM。在一个实施方案中，碳化合物可以包括彼此耦合以形成不超过1nm长的薄单分子层的碳分子的链。末端化合物可以设置在碳化合物的一端处或一端附近，并且接合化合物可以设置在碳化合物的相反侧或相反端。接合化合物可以包括更有可能结合至基底而不是结合至末端化合物的任一个或多个分子。在一个实例中，接合化合物分子可以更可能被吸引至或结合至基底上的氢氧化物界面而不是被吸引至或结合至末端化合物分子。所分配的图案化化学品的量可以是如下量：足以与基底的表面充分反应或覆盖基底，但防止图案化化学品聚集或防止通过SAM彼此组合或结合而生成颗粒而不是与基底组合或结合的量。在一个具体的实施方案中，图案化化学品包含小于0.5mM的碳化合物、接合化合物和末端化合物。在一个实施方案中，第一溶剂和第二溶剂可以是PGMEA，但是所述溶剂不要求为相同的溶剂。在本实施方案中，可以在旋涂系统的退火室或模块中完成退火。退火或热处理可以通过热和/或辐射加热来实现。例如，在一个实施方案中，退火模块可以包括加热元件(例如，烘烤板)，该加热元件可以将基底加热至最高达不超过250℃五分钟。在一个具体的实施方案中，加热温度可以为在约200℃下不超过五分钟。在另一实施方案中，退火模块可以包括可以利用光辐射来辐射基底的光源(例如，紫外(UV)灯)。在PMO实施方案中，用于旋涂MSA化学品的方法可以与SAM法类似，不同之处在于图案化化学品可以为有机硅(酸盐)，例如周期性介孔有机硅(酸盐)。PMO可以包括但不限于，可以自组装以形成圆柱形有机结构的阵列的二氧化硅化合物和表面活性剂化合物。附图说明附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，附图示出了本专利技术的实施方案并与以上给出的本专利技术的一般性描述和以下给出的详细描述一起用于说明本专利技术。此外，附图标记最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。图1是包括旋涂处理系统的涂覆模块的截面图的旋涂处理系统的代表性实施方案的示图。图2是自组装单分子层的一部分的代表性实施方案的示图。图3是包含自组装二氧化硅和表面活性剂的自组装PMO层的一部分的代表性实施方案的示图。图4A至图4B示出了描述SAM实施方案的方法的流程图和附图。图5A至图5B示出了描述PMO实施方案的方法的流程图和附图。具体实施方式下面参照附图的详细描述说明了与本公开内容一致的示例性实施方案。在详细描述中引用“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”等表示所描述的示例性实施方案可以包括特定的特征、结构或特性，但是每一个示例性实施方案并非一定包括特定的特征、结构或特性。此外，这样的表述不一定是指同一实施方案。另外，当结合实施方案对具体的特征、结构或特性进行描述时，不管是否明确描述，结合其他示例性实施方案来实现这种特征、结构或特性都在那些相关领域技术人员的知识范围内。基底可以包括装置的任意材料部分或结构，特别是半导体器件或其他电子器件，并且例如可以是基础基底结构(例如半导体基底)或在基础基底结构上或覆盖在基础基底结构上的层如薄膜。因此，基底并不旨在限于任何具体的基础结构、下层或上覆层、图案化的或未图案化的，而是被解释为包括任意这样的层或基础结构、以及上述层和/或基础结构的任意组合。以下描述可能涉及具体类型的基底，但是这仅是为了说明的目的，而不是进行限制。基底可以包括直径为至少150mm的圆形基底，并且可以包括但不限于下列元素：硅、镓、镉或锌。示例性实施方案的下面的详细描述将完全揭示本公开内容的一般性质，通过应用相关领域的技术人员的知识，其他人可以在不进行过度实验的情况下，容易地修改和/或适应这样的示例性实施方案的各种应用，而不脱离本公开内容的范围。因此，基于本文中所呈现的教导和指导，这样的适用和修改旨在在示例性实施方案的含义和多个等同内容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理基底的方法，包括：将所述基底接收在化学分配系统中，所述基底包括在所述基底的表面上的氢氧化物层；分配第一溶剂溶液以预润湿所述表面，所述第一溶剂溶液包含按重量计不超过10％的水量；围绕所述基底的中心区旋转所述基底；将图案化化学品分配到所述预润湿的表面上，所述图案化化学品包含：碳化合物；耦合至所述碳化合物的接合化合物；耦合所述碳化合物的末端化合物，所述末端化合物与所述接合化合物相反；第二溶剂溶液；在将所述图案化化学品分配在所述基底上之后对所述基底进行退火。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.17 US 61/917,0311.一种用于处理基底的方法，包括：将所述基底接收在化学分配系统中，所述基底包括在所述基底的表面上的氢氧化物层；分配第一溶剂溶液以预润湿所述表面，所述第一溶剂溶液包含按重量计不超过10％的水量；围绕所述基底的中心区旋转所述基底；将图案化化学品分配到所述预润湿的表面上，所述图案化化学品包含：碳化合物；耦合至所述碳化合物的接合化合物；耦合所述碳化合物的末端化合物，所述末端化合物与所述接合化合物相反；第二溶剂溶液；在将所述图案化化学品分配在所述基底上之后对所述基底进行退火。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述接合化合物耦合至所述碳化合物的一端，所述末端化合物耦合至所述碳化合物的与所述接合化合物相反的另一端。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在分配所述第一溶剂之前对所述基底进行预烘烤；或者在分配所述第一溶剂之前对所述基底进行冷却。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述图案化化学品的所述分配包括使用与超过所述氢氧化物层的大部分键合的量。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述图案化化学品包含小于0.5mM的所述碳化合物、所述接合化合物和所述末端化合物。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一溶剂包含丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)，所述第二溶剂溶液包含PGMEA。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一溶剂包含丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)，所述第二溶剂溶液包含。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述退火包括不超过250℃的温度。9.根据权利要求8所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾恩华·罗莫·内格雷拉，凯瑟琳·那夫斯，桑原雄平，松永浩一，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP