(57)【要約】  基板に流体をコーティングする方法及びシステムについて説明する。一実施形態では、本方法は、１つ以上の物理的フィーチャが表面に形成された基板を、基板加工ユニットにおいて受け取るステップを含んでよい。本方法は、基板の表面の環境にガスを導入するステップを含んでよい。更に、本方法は、基板の表面に流体を塗布するステップであって、ガスは、基板の表面に形成された１つ以上の物理的フィーチャに対する流体の分散を促進する、塗布するステップを含んでよい。本方法は更に、デバイス形成目標を達成するように、流体の分散に関連する１つ以上の加工パラメータを制御するステップを含んでよい。
2021501986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の物理的フィーチャが表面に形成された基板を、基板加工ユニットにおいて受け取るステップと、
前記基板の表面の環境にガスを導入するステップと、
前記基板の表面に流体を塗布するステップであって、前記ガスは、前記基板の表面に形成された前記１つ以上の物理的フィーチャに対する前記流体の分散を促進する、前記塗布するステップと、
デバイス形成目標を達成するように、前記流体の分散に関連する１つ以上の加工パラメータを制御するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記基板の表面全体にわたって前記流体を回転させるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガスは有機である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ガスは、ＣｘＨｙ、ＣｘＨｙＦｚ、ＣｘＨｙＣｌｚ、及びＣｘＦｙＣｌｚ（ｘ、ｙ、ｚは整数）から成る群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記流体は有機材料である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記有機材料はフォトレジストである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記基板の表面を洗浄するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記流体は水を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記流体は洗浄液である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガスは親水性である、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板の表面をウェットエッチング液でエッチングするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記流体はウェット化学エッチング液を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ガスは、前記ウェット化学エッチング液に溶けるように選択されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ガスをチャンバ全体に注入するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガスを前記基板の表面に沿って注入するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ガスは前記流体の蒸気を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記１つ以上の加工パラメータを制御する前記ステップは、前記基板の表面におけるガス濃度を制御することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記１つ以上の加工パラメータを制御する前記ステップは、チャンバ内のガス圧を制御することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記デバイス形成目標は、前記基板の表面にあるフィーチャの高さ及び形状が均一であることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
１つ以上の物理的フィーチャが表面に形成された基板を、基板加工ユニットにおいて受け取るステップと、
第１の流体に溶ける第１のガスを識別するステップと、
前記第１のガスを前記基板の表面の環境に導入して、前記基板上に形成された前記物理的フィーチャ間の空間を前記第１のガスで満たすステップと、
前記基板の表面に前記第１の流体を堆積させるステップであって、前記第１のガスは前記第１の流体に溶け、結果として、前記第１の流体は、前記基板上に形成された前記物理的フィーチャ間の前記空間を満たし、前記基板上に形成された前記物理的フィーチャ間の前記空間にガスがとどまらない、前記堆積させるステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により開示内容が完全な形で本明細書に明示的に組み込まれている、２０１７年９月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／５６５，８６４号明細書、件名「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＣＯＡＴＩＮＧ  Ａ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＦＬＵＩＤ」の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は基板加工プロセスのシステム及び方法に関し、特に、基板に流体をコーティングする方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイス加工（マイクロ機械加工、マイクロ電気加工、及びナノスケールデバイス加工を含む）は、様々な加工チャンバで実施される複数の加工工程を含むことが多い。基板の表面をコーティングすることを含む加工工程は、表面を水、洗浄液、溶剤等で洗浄することを含む。更なる加工工程として、ウェットエッチング加工があってよい。加工工程としては更に、フォトレジスト等の有機ポリマーの層で基板をコーティングすることがあってよい。そのような工程は、基板表面をコーティングするスピンオンプロセスを含んでよい。
【０００４】
基板の表面には物理的なフィーチャが形成されることが多い。物理的フィーチャは、１つ以上の層に形成されてよい。小規模フィーチャは、流体材料で完全に満たすことが困難な場合があり、これは、流体の表面張力の為、且つ、物理的フィーチャによって形成された凹部に空気が溜まる為である。流体が凹部に入るにつれて、空気は流体を圧縮しうるが、空気は完全に流体に溶けるわけではない。結果として、流体は、物理的フィーチャによって形成された凹部を完全に満たすことを阻止される可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
基板に流体をコーティングする方法及びシステムについて説明する。一実施形態では、本方法は、１つ以上の物理的フィーチャが表面に形成された基板を、基板加工ユニットにおいて受け取るステップを含んでよい。本方法は、基板の表面の環境にガスを導入するステップを含んでよい。更に、本方法は、基板の表面に流体を塗布するステップであって、ガスは、基板の表面に形成された１つ以上の物理的フィーチャに対する流体の分散を促進する、上記塗布するステップを含んでよい。本方法は更に、デバイス形成目標を達成するように、流体の分散に関連する１つ以上の加工パラメータまたはプロセスパラメータを制御するステップを含んでよい。
【０００６】
添付図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を成し、本発明の実施形態を図解し、上記の本発明の概要説明、並びに下記の詳細説明とともに、本発明を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】半導体デバイス加工用洗浄ツールの一実施形態を示す図である。
【図２】半導体デバイス加工用ウェットエッチングツールの一実施形態を示す図である。
【図３】半導体デバイス加工用スピンオンコーティングツールの一実施形態を示す図である。
【図４Ａ】基板に流体をコーティングする先行技術プロセスの一実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】基板に流体をコーティングする先行技術プロセスの一実施形態を示す図である。
【図５Ａ】基板に流体をコーティングするプロセスの一実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】基板に流体をコーティングするプロセスの一実施形態を示す図である。
【図５Ｃ】基板に流体をコーティングするプロセスの一実施形態を示す図である。
【図６】基板に流体をコーティングする方法の一実施形態を示す図である。
【図７】基板に流体をコーティングするプロセスを制御するコントローラの一実施形態を示す図である。
【図８】基板に流体をコーティングする方法によって形成されたデバイスを含むシステムの一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
基板に流体をコーティングする方法及びシステムを示す。しかしながら、当業者であれば理解されるように、様々な実施形態が、以下の具体的詳細のうちの１つ以上がなくても、或いは、他の代替且つ／又は追加の方法、材料、又は構成要素により、実施されてよい。他の例では、よく知られている構造、材料、又は動作が詳しく図示又は説明されていないが、これは、本発明の様々な実施形態の態様が曖昧にならないようにする為である。
【０００９】
同様に、具体的な数、材料、及び構成についての言及も、本発明の十分な理解が得られるように、説明を目的としたものである。しかしながら、本発明は、具体的詳細がなくても実施可能である。更に、当然のことながら、図面に示された各種実施形態は説明的な表現であって、必ずしも正確な縮尺で描かれているわけではない。図面を参照するにあたっては、類似の参照符号は、図面全体を通して類似の要素を参照している。
【００１０】
本明細書を通しての「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又はその変形形態への参照は、その実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、それらがあらゆる実施形態に存在することを意味するわけではない。従って、本明細書を通しての様々な場所における「一実施形態では（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施形態では（ｉｎ  ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」等の語句の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を参照しているわけではない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ以上の実施形態において任意の適切な様式で組み合わされてよい。別の実施形態では、様々な追加の層及び／又は構造が含まれてよく、且つ／又は、説明された特徴が省略されてよい。
【００１１】
更に、当然のことながら、「ａ」又は「ａｎ」は、明示的に別段の定めがない限り、「１つ以上の」を意味してよい。
【００１２】
様々な動作が、複数の別個の動作として順番に説明されるが、これは、本発明を最も理解しやすい順番である。しかしながら、説明の順序は、それらの操作が必ず順序依存であることを示唆するものとして解釈されるべきではない。具体的には、これらの操作は、説明された順序で実施される必要がない。説明された各操作は、説明された実施形態と異なる順序で実施されてよい。別の実施形態では、様々な追加操作が実施されてよく、且つ／又は説明された操作が省略されてよい。
【００１３】
本明細書では「基板」という用語は、その上に材料が形成されるベース材料又はベース構造を意味し、且つ包含する。当然のことながら、基板は、単一材料、様々な材料の複数の層、様々な材料又は様々な構造の領域をその中に有する１つ以上の層等を包含してよい。これらの材料は、半導体、絶縁体、導体、又はこれらの組み合わせを含んでよい。例えば、基板は、半導体基板、支持構造上のベース半導体層、金属電極、又は、１つ以上の層、構造、又は領域がその上に形成された半導体基板であってよい。基板は、半導体材料の層を含む、従来のシリコン基板又は他のバルク基板であってよい。本明細書では「バルク基板」という用語は、シリコンウェーハだけでなく、シリコンオンインシュレータ（「ＳＯＩ」）基板（例えば、シリコンオンサファイア（「ＳＯＳ」）基板やシリコンオンガラス（「ＳＯＧ」）基板）、ベース半導体を土台とした、シリコンのエピタキシャル層、及び他の半導体材料又は光電子材料（例えば、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウムひ素、窒化ガリウム、及びリン化インジウム）も意味し、且つ包含する。基板は、ドープされていても、されていなくてもよい。
【００１４】
以下では図面を参照するが、図面では、類似の参照符号は、複数の図面を通して同一の要素又は対応する要素を示す。
【００１５】
基板洗浄システムの一例１００を図１に示す。そのような実施形態では、システム１００は、洗浄液１１６を収容する洗浄チャンバ１１０を含み、洗浄液１１６は、水、クレンザ、弱酸、又は他の洗浄溶液又は混合物であってよい。洗浄液１１６の例として、高温又は低温の脱イオン水、溶剤等があってよい。
【００１６】
一実施形態では、基板１０２は、洗浄チャンバ１１０内の、回転式基板保持器１１２（例えば、プレート又はチャック）の上に置かれる。回転式基板保持器１１２は、モータ駆動ベース１１８によって様々な回転速度で回転してよい。一実施形態では、モータ駆動ベース１１８は、洗浄コントローラ１２０によって制御されてよい。更に、洗浄コントローラ１２０は、洗浄液定量供給装置１１５（例えば、ノズル又はシャワーヘッド）が洗浄液１１６（例えば、脱イオン水）を定量供給できる速度を制御してよい。洗浄液は、遠心力によって基板１０２の表面全体にわたって引っ張られることが可能であり、これによって、基板表面から材料の粒子が除去される。洗浄速度は、洗浄コントローラ１２０が回転速度、定量供給速度、又はこの両方を調節することによって制御可能である。
【００１７】
一実施形態では、洗浄チャンバ１１０は、洗浄プロセスを促進する為に、ガス１２６で満たされてよい。ガス１２６は、ガス注入システム１２２によって洗浄チャンバ１１０に注入されてよく、ガス注入システム１２２は、ノズル、流量調整器、ガス管、ガス源等を含んでよい。当業者であれば理解されるように、適切なガス注入システムは様々である。一実施形態では、ガス注入システム１２２の流量は、洗浄コントローラ１２０によって制御されてよい。様々な実施形態では、ガス１２６は、基板１０２の表面を洗浄液１１６でコーティングすることを促進するように選択されてよい。例えば、洗浄液１１６が水であれば、ガス１２６は水蒸気を含んでよい。
【００１８】
別の実施形態では、洗浄液１１６が水の場合、ガス１２６は、基板１０２の表面を親水性にする為に、表面に有極性のエンティティが生成されるように選択されてよい。そのようなガスの例として酸素があってよく、酸素は、カルボニル基、カルボキシル基、エステル、エーテル、ヒドロキシル基、ヒドロペルオキシル基等を生成できる。更に窒素はアミノ基を生成でき、これは、フォトレジスト等のポリマー表面を親水性にする。アンモニアは、様々な組成及び密度のアミノ基を生成できる。更に、アルゴンによって生成される遊離基は、基板の表面にある物理的フィーチャによって形成された凹部に洗浄液を引き込むことが可能である。
【００１９】
別の実施形態では、ＣｘＨｙ、ＣｘＨｙＦｚ、ＣｘＨｙＣｌｚ、ＣｘＦｙＣｌｚ（ｘ、ｙ、ｚは整数）等の溶媒ガスも洗浄チャンバ１１０内で使用されてよく、そのようなガスは、特定の選択された洗浄液１１６に、より容易に吸収されることが可能である。
【００２０】
加工チャンバの更なる実施形態は、デバイス加工中に流体コーティングを利用してよく、そのような例としてウェットエッチングシステムがある。ウェットエッチングシステムの一例２００を図２に示す。そのような実施形態では、システム２００は、ウェットエッチング用化学薬品を収容するウェットエッチングチャンバ２１０を含み、そのような化学薬品は、実施形態によっては、刺激の強い酸を含む場合がある。ウェットエッチング用の酸の例として、弱フッ化水素酸（ＨＦ）希釈液（例えば、ＨＦ／ＨＣｌ）、又は他の、当業者に知られている、さほどアグレッシブでないエッチング配合があってよい。
【００２１】
一実施形態では、基板１０２は、チャンバ２１０内の、回転式基板保持器２１２（例えば、プレート又はチャック）の上に置かれる。回転式基板保持器２１２は、モータ駆動ベース２１８によって様々な回転速度で回転してよい。一実施形態では、モータ駆動ベース２１８は、コントローラ２２０によって制御されてよい。更に、エッチングコントローラ２２０は、エッチング液定量供給装置２１５（例えば、ノズル又はシャワーヘッド）がエッチング液２１６（例えば、ＨＦ希釈液）を定量供給できる速度を制御してよい。エッチング液は、遠心力によって基板１０２の表面全体にわたって引っ張られることが可能であり、これによって、基板表面から材料の粒子が除去される。エッチング速度は、エッチングコントローラ２２０が回転速度、定量供給速度、又はこの両方を調節することによって制御可能である。
【００２２】
同様に、ガス２２６が、ガス注入システム２２２によってウェットエッチングチャンバ２１０に導入されてよい。ガス注入システム２２２は、図１に示されたガス注入システム１２２とほぼ同様であってよいが、ウェットエッチング化学作用に特化されたガスを注入するように構成されてよい。ガス注入システム２２２は、エッチングコントローラ２２０に結合されてよく、エッチングコントローラ２２０によって制御されてよい。様々な実施形態では、ガス２２６は、選択されたウェットエッチング化学作用に応じて選択されてよく、基板１０２の表面をウェットエッチング用化学薬品２１６で覆うことを促進することが可能である。例えば、ガス２２６は、エッチング液がフッ化水素（ＨＦ）希釈液である実施形態では、ガス状ＨＦであってよい。当業者であれば理解されるように、ガス２２６及びエッチング液２１６の他の様々な組み合わせも有利でありうる。
【００２３】
図３はコーティングシステム３００を示しており、これは、コーティングチャンバ３１０と、コーティングチャンバ３１０に結合されて、基板３０２を支持するように構成された基板保持器３２０と、コーティング液３０４（例えば、有機溶液）を定量供給するように構成された溶液ノズルアセンブリ３３０と、を含む。有機溶液の一実施形態として、フォトレジスト材料がある。更に、コーティングシステム３００はコーティングコントローラ３５０を含み、これは、基板保持器３２０及び溶液ノズルアセンブリ３３０に結合されて、基板保持器３２０及び溶液ノズルアセンブリ３３０とデータ、情報、及び制御信号を交換するように構成されている。
【００２４】
基板保持器３２０は、溶液ノズルアセンブリ３３０から基板３０２の上面にコーティング液３０４を定量供給する間、基板３０２を回転（又はスピン）させるように構成されている。基板保持器３２０に結合された駆動ユニット３２２が、コーティング液３０４が基板３０２の表面にコーティング３０６を形成するように、基板保持器３２０を回転させるように構成されている。駆動ユニット３２２は、例えば、基板保持器の回転３２４の回転速度及び加速度を設定することを可能にし得る。
【００２５】
溶液ノズルアセンブリ３３０は単一ノズル３３２を含み、これは、基板３０２のほぼ中心付近の、基板３０２の上面の上方に位置する。ノズル３３２は、溶液を基板３０２の上面に、基板３０２の上面にほぼ垂直な方向に定量供給するように構成されており、そのような溶液は、例えば、３層フォトレジスト膜溶液であり、それらは例えば、有機平坦化層（ＯＰＬ）、シリコン含有反射防止コーティング（ＳｉＡＲＣ）、及び感光性パターニング可能フォトレジスト層である。ノズル３３２は、制御弁３３４の出口端部３３６に結合されている。制御弁３３４の入口端部３３８が、溶液供給システム３４０に結合されている。制御弁３３４は、基板３０２への溶液の定量供給を調整するように構成されてよい。制御弁３３４が開かれると、溶液が基板３０２上に定量供給される。制御弁３３４が閉じられると、溶液が基板３０２上に定量供給されない。溶液供給システム３４０は、流体供給弁３４２、フィルタ３４４、及び流量測定／制御装置３４６のうちの少なくとも１つを含んでよい。更に、ノズル３３２は、平行移動駆動アセンブリ３６０により、ノズル３３２の点線イメージで示されるように溶液を定量供給しながら、基板３０２の中心から基板３０２の周辺端部まで半径方向に平行移動するように構成されている。
【００２６】
更に、コントローラ３５０がマイクロプロセッサ、メモリ、及び（Ｄ／Ａ及び／又はＡ／Ｄ変換器を含むこともある）デジタルＩ／Ｏポートを含み、コントローラ３５０は、基板保持器３２０の駆動ユニット３２２、溶液ノズルアセンブリ３３０（例えば、第１の制御弁３３４）、溶液供給システム３４０、及び平行移動駆動システム３６０に入力を伝達して活性化するとともに、これらのシステムからの出力をモニタリングするのに十分な制御電圧を生成することが可能である。メモリに記憶されたプログラムを利用して、これらのシステムとの相互作用が、記憶されたプロセス配合に従って行われる。
【００２７】
コントローラ３５０は、コーティングシステム３００の近くに配置されてよく、或いは、インターネット又はイントラネットを介してコーティングシステム３００から離れて配置されてよい。従って、コントローラ３５０は、直接接続、イントラネット、及びインターネットのうちの少なくとも１つを使用して、コーティングシステム３００とデータを交換することが可能である。コントローラ３５０は、顧客の現場（即ち、デバイス製造業者等）のイントラネットに接続されてよく、或いはベンダの現場（即ち、設備製造業者）のイントラネットに接続されてよい。更に、別のコンピュータ（即ち、コントローラ、サーバ等）が、直接接続、イントラネット、及びインターネットのうちの少なくとも１つを介して、コントローラ３５０にアクセスしてデータを交換してよい。
【００２８】
一実施形態では、ガス３２６が、ガス注入システム３２７によってコーティングチャンバ３１０に導入されてよい。このガスは溶媒ガスを含んでよく、これは空気よりもコーティング３０６に溶けやすい。一実施形態では、ＣｘＨｙ、ＣｘＨｙＦｚ、ＣｘＨｙＣｌｚ、ＣｘＦｙＣｌｚ（ｘ、ｙ、ｚは整数）等の溶媒ガスが使用されてよい。当業者であれば理解されるように、様々なガスが、選択されたコーティング材料との組み合わせで使用されてよい。
【００２９】
説明された各種実施形態では、図１〜３のシステムに導入される特定のガスが可燃性であってよい。そのような実施形態では、図１のシステムは、特にモータ及び駆動ユニットの近くに、ある種の発火防止機構又は爆発防止機構（例えば、フレームアレスタやスパークアレスタ）を含んでよい。更に、図１〜３のシステムは消火機構を含んでよく、これは、例えば、ＣＯ２又は他の消化ガスをチャンバ１１０、２１０、及び３１０に注入する機能である。
【００３０】
図４Ａは、基板に流体をコーティングするプロセスの一実施形態を示す。図４Ａのプロセスでは、フォトレジスト３０６等の流体が基板１０２の表面に塗布される。表面１０２は、１つ以上の物理的フィーチャ４０６が形成された、パターニング済みの層４０２を含む場合がある。物理的フィーチャ４０６間の凹部の、フォトレジスト３０６と基板１０２との間に隙間４０８が形成される場合がある。図４Ａのプロセスでは、隙間４０８は空気４０４で満たされる場合がある。図４Ｂに示されるように、フォトレジスト３０６が凹部に入り込むにつれて、隙間４０８はサイズが小さくなりうる。隙間４０８が小さくなるにつれて、空気４０４は圧縮されうる。隙間４０８内の圧縮された空気４０４は、物理的フィーチャ４０６間に形成された凹部がフォトレジスト３０６で完全に満たされるのを妨げる場合がある。
【００３１】
図５Ａ〜５Ｃに示される実施形態では、基板１０２の表面にガス３２６が導入されてよい。一実施形態では、ガス３２６は、流体用の溶媒であってよい。図３の例では、流体は、フォトレジスト材料３０６であってよい。図５Ａ〜５Ｃでは例示を目的として図３のフォトレジスト材料を使用しているが、当業者であれば理解されるように、図１及び２のシステムに関連する同様の実施形態も存在する。実際、当業者であれば理解されるように、図５Ａ〜５Ｃの実施形態は、図１〜３の実施形態以外の様々なシステム及び実施例に当てはまる。図５Ａに示されるように、ガス３２６は、パターニング済みの層４０２に形成された物理的フィーチャ４０６によって形成される凹部を含む、基板１０２の表面近くの領域に注入又は定量供給されてよい。流体（この例ではフォトレジスト）３０６は、基板１０２上に定量供給されてよい。流体３０６と基板１０２との間の隙間４０８は、物理的フィーチャ４０６間によって形成される凹部に形成されて、そこにガス３２６が溜まる場合がある。
【００３２】
一実施形態では、ガス３２６は、空気よりも流体３２６に溶けやすいように選択される。結果として、流体３２６は、凹部内に拡散して隙間４０８を満たし、これによって、図５Ｂに示されるように、隙間４０８が除去される。図５Ｃに示されるように、パターニング済みの層４０２において物理的フィーチャ４０６によって形成された、層４０２の凹部がコーティング液３２６で均一に覆われたデバイスがこのプロセスによって生成される。
【００３３】
別の実施形態では、ガスは流体に吸収されず、ガスによって表面が親水性になって、物理的フィーチャ４０６によって形成された凹部に流体が引き込まれる。選択されたガスを使用して、基板の表面を流体のコーティングで覆うことを強化することで、コーティングプロセスを強化する為に、別の流体力学原理が活用されてよい。そのような実施形態は、図４Ａ〜４Ｂで説明されたプロセスよりも、デバイス形成目標をよりよく達成することが可能である。デバイス形成目標の例として、基板の表面にあるフィーチャの高さ及び形状が均一であることが挙げられる。
【００３４】
図６は、基板に流体をコーティングする方法６００の一実施形態を示す。一実施形態では、方法６００は、ブロック６０２に示されるように、１つ以上の物理的フィーチャが表面に形成された基板を、基板加工ユニットにおいて受け取るステップを含んでよい。方法６００は、ブロック６０４において、基板の表面の環境にガスを導入するステップを含んでよい。更に、ブロック６０６において、方法６００は、基板の表面に流体を塗布するステップであって、ガスは、基板の表面に形成された１つ以上の物理的フィーチャに対する流体の分散を促進する、上記塗布するステップを含んでよい。方法６００は更に、ブロック６０８に示されるように、デバイス形成目標を達成するように、流体の分散に関連する１つ以上の加工パラメータを制御するステップを含んでよい。
【００３５】
別の実施形態が、基板上に液体を堆積させる方法を含む。この方法は、基板を、基板加工ユニット、例えば、コータ／デベロッパモジュール、洗浄モジュール、又はエッチングチャンバにおいて受け取るステップを含む。基板は、表面に１つ以上の物理的フィーチャが形成されている。例えば、これらのフィーチャは、半導体基板の超微細加工によって作られるトレンチ、穴、フィン、ナノシート、又は他のトポグラフィであってよい。
【００３６】
第１のガスは、第１の流体に溶けるものとして識別される。従って、第１のガスが第１の流体に容易に吸収されうるという点において、第１の流体と第１のガスは融和性がある。第１のガスは、基板の表面の環境に導入されて、基板上に形成された物理的フィーチャ間の空間を満たす。言い換えると、第１のガスは、物理的フィーチャを取り囲んでいた初期ガス又は大気ガスに取って代わる。これは、第１のガスでチャンバ全体を一掃すること、或いは、第１の流体の堆積中又は堆積直前などに第１のガス（第１のガスのストリーム）を基板表面に誘導することによって実行可能である。第１のガスは、例えば、使用される特定のフォトレジスト又はエッチング剤の溶媒であってよい。
【００３７】
第１の流体は基板の表面に堆積され、それによって、第１のガスが第１の流体に溶け、結果として、第１の流体は、基板上に形成された物理的フィーチャ間の空間を満たし、基板上に形成された物理的フィーチャ間の空間にガスがとどまらない。従って、基板に流体を堆積させる前に基板に可溶／吸収可能なガスを供給することにより、基板事前湿潤技術が可能になり、この技術によれば、ガスで占有される全ての空間が流体で素早く満たされることが可能になり、構造物間の空間の完全な「湿潤」が大気ガス又は非可溶ガスによって妨げられて、空間を完全に満たすことが妨げられることがない。言い換えると、空気ポケット又は空気の隙間が残らない。これは、流体が空間内のガスを吸収することによって、空間に素早く入り込んで空間を満たすことが可能な為である。
【００３８】
幾つかの実施形態では、選択されたガスは、本質的にはただちに、又は長くても数秒以内に、堆積した流体に溶ける（吸収される）ことが可能である。選択されたガスは少なくとも、堆積した流体に、空気（大気）が溶けるよりも早く溶ける。従って、所与の基板トポグラフィが所与の液体で素早く満たされることが可能であり、これによって、スループットが増大し、加工時間が短くなり、洗浄／エッチングの効率が向上し、フォトレジスト膜等の堆積した膜の欠陥が低減される。
【００３９】
図７は、基板に流体をコーティングする為に構成可能なコントローラ７００の一実施形態を示す概略ブロック図である。一実施形態では、洗浄コントローラ１２０は、図７に示されたコントローラ７００と同様のコンピュータシステムに実装されてよい。同様に、ウェットエッチングコントローラ２２０は、図７に示されたコントローラ７００と同様のコンピュータシステムに実装されてよい。コーティングコントローラ３２０も、コントローラ７００と同様のコンピュータシステムに実装されてよい。様々な実施形態において、コントローラ７００は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックチップ（ＰＬＣ）、コンピュータワークステーション、ラップトップ等であってよい。
【００４０】
図示されるように、コントローラ７００は、１つ以上のプロセッサ７０２Ａ〜Ｎがデータインタコネクト７０６を介してシステムメモリ７０４に結合されている。コントローラ７００は更に、データインタコネクト７０６に結合されたネットワークインタフェース７０８と、入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ７１０とを含み、Ｉ／Ｏコントローラ７１０は、カーソル制御装置７１２、キーボード７１４、ディスプレイ７１６等の各装置に結合されている。実施形態によっては、所与のエンティティが、コントローラ７００の単一インスタンスを使用して実施されてよく、又、実施形態によっては、複数のそのようなシステム、又はコントローラ７００を構成する複数のノードが、実施形態の様々な部分又はインスタンスをホストするように構成されてよい。
【００４１】
様々な実施形態では、コントローラ７００は、１つのプロセッサ７０２Ａを含むシングルプロセッサシステムであってよく、或いは、２つ以上の（例えば、２個、４個、８個、又は別の適切な個数の）プロセッサ７０２Ａ〜Ｎを含むマルチプロセッサシステムであってよい。プロセッサ７０２Ａ〜Ｎは、プログラム命令を実行できる任意のプロセッサであってよい。例えば、様々な実施形態において、プロセッサ７０２Ａ〜Ｎは、様々な命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）、例えば、ｘ８６、ＰＯＷＥＲＰＣ（登録商標）、ＡＲＭ（登録商標）、ＳＰＡＲＣ（登録商標）、ＭＩＰＳ（登録商標）等のＩＳＡ、又は他の任意の適切なＩＳＡのうちのどれでも実装する汎用プロセッサ又は埋め込みプロセッサであってよい。マルチプロセッサシステムでは、プロセッサ７０２Ａ〜Ｎのそれぞれが、通常は同じＩＳＡを実装しうる（ただし、必ずというわけではない）。更に、幾つかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサ７０２Ａ〜Ｎがグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）又は他の専用グラフィックスレンダリング装置であってよい。
【００４２】
システムメモリ７０４は、プロセッサ７０２Ａ〜Ｎからアクセス可能なプログラム命令及び／又はデータを記憶するように構成されてよい。例えば、メモリ７０４は、図６に示されたソフトウェアプログラム及び／又はデータベースを記憶する為に使用されてよい。様々な実施形態では、システムメモリ７０４は、任意の適切なメモリ技術、例えば、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、同期動的ＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、不揮発性／フラッシュタイプメモリ、又は他の任意のタイプのメモリを使用して実施されてよい。図示されるように、例えば、上述されたもののような特定の動作を実施するプログラム命令及びデータが、それぞれプログラム命令７１８及びデータ記憶７２０としてシステムメモリ７０４に記憶されてよい。他の実施形態では、様々なタイプのコンピュータアクセス可能媒体、又は、システムメモリ７０４又はコントローラ７００とは別個の同様の媒体において、プログラム命令及び／又はデータの受信、送信、又は記憶が行われてよい。一般的に言えば、コンピュータアクセス可能媒体には、任意の有形の非一時的な記憶媒体又はメモリ媒体が含まれてよく、例えば、電子媒体、磁気媒体、光媒体、例えば、データインタコネクト７０６を介してコントローラ７００と接続されたディスク又はＣＤ／ＤＶＤ−ＲＯＭ、或いは不揮発性メモリ記憶装置（例えば「フラッシュ」メモリ）が含まれてよい。
【００４３】
一実施形態では、データインタコネクト７０６は、プロセッサ７０２Ａ〜Ｎ、システムメモリ７０４、及び任意のペリフェラル装置（ネットワークインタフェース７０８、又はＩ／Ｏコントローラ７１０を介して接続された他のペリフェラルインタフェースを含む）との間のＩ／Ｏトラフィックを調整するように構成されてよい。実施形態によっては、データインタコネクト７０６は、１つのコンポーネント（例えば、システムメモリ７０４）からのデータ信号を、別のコンポーネント（例えば、プロセッサ７０２Ａ〜Ｎ）での使用に適するフォーマットに変換する為に、任意の必要なプロトコル、タイミング、又は他のデータ変換を実施してよい。実施形態によっては、データインタコネクト７０６は、様々なタイプのペリフェラルバス（例えば、ペリフェラルコンポーネントインタコネクト（ＰＣＩ）バス規格又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）規格の変種等）を通して接続された装置のサポートを含んでよい。実施形態によっては、データインタコネクト７０６の動作は、２つ以上の別個のコンポーネント（例えば、ノースブリッジ及びサウスブリッジ等）に分割されてよい。更に、実施形態によっては、データインタコネクト７０６の動作の一部又は全て（例えば、システムメモリ７０４とのインタフェース）がプロセッサ７０２Ａ〜Ｎに直接組み込まれてよい。
【００４４】
ネットワークインタフェース７０８は、コントローラ７００と他の装置（例えば、コントローラ７００に接続されている他のコンピュータシステム）との間のデータ交換を可能にするように構成されてよい。様々な実施形態では、ネットワークインタフェース７０８は、有線又は無線の一般データネットワーク（例えば、任意の適切なタイプのイーサネットネットワーク等）、電気通信／電話通信ネットワーク（例えば、アナログ音声ネットワーク又はデジタルファイバ通信ネットワーク）、ストレージエリアネットワーク（例えば、ファイバチャネルＳＡＮ）、又は他の任意の適切なタイプのネットワーク及び／又はプロトコルによる通信をサポートしてよい。
【００４５】
Ｉ／Ｏコントローラ７１０は、実施形態によっては、１つ以上のディスプレイ端末、キーボード、キーパッド、タッチスクリーン、スキャン装置、音声認識装置又は光学認識装置、又は他の任意の、１つ以上のコンピュータシステムによるデータの入力又は取り出しに適した装置との接続を可能にしてよい。複数の入出力装置がコントローラ７００内に存在してよく、或いは、コントローラ７００の様々なノードに分散してよい。実施形態によっては、同様のＩ／Ｏ装置がコントローラ７００から切り離されていてよく、且つ、有線又は無線の接続を介して（例えば、ネットワークインタフェース７０８を介して）コントローラ７００と対話してよい。
【００４６】
本明細書では「有形」及び「非一時的」という用語は、伝搬する電磁信号を除くコンピュータ可読記憶媒体（又は「メモリ」）を説明するものであるが、それ以外の形で、コンピュータ可読媒体又はメモリというフレーズで包含される物理的なコンピュータ可読記憶装置のタイプを限定するものではない。例えば、「非一時的コンピュータ可読媒体」又は「有形メモリ」という用語は、例えば、ＲＡＭを含む、情報を必ずしも永続的に記憶しないタイプの記憶装置も包含するものである。有形のコンピュータアクセス可能記憶媒体に非一時的な形式で記憶されたプログラム命令及びデータは、その後、伝送媒体又は伝送信号（例えば、電気信号、電磁信号、又はデジタル信号）によって伝送されてよく、これは、ネットワーク及び／又は無線リンク等の通信媒体で搬送されてよい。
【００４７】
図７に示されるように、メモリ７０４は、本明細書に記載の特定の実施形態を実施するように構成されたプログラム命令７１８と、プログラム命令７１８からアクセス可能な様々なデータを含むデータ記憶７２０と、を含んでよい。一実施形態では、プログラム命令７１８はソフトウェアエレメントを含んでよい。例えば、プログラム命令７１８は、任意の所望のプログラミング言語、スクリプト言語、又はプログラミング言語及び／又はスクリプト言語の組み合わせを使用して、様々な実施形態で実装されてよい。データ記憶７２０は、これらの実施形態で使用されてよいデータ（例えば、形成目標の為の設定等）を含んでよい。別の実施形態では、他又は別のソフトウェアエレメント及びデータが含まれてよい。
【００４８】
当業者であれば理解されるように、コントローラ７００は例示に過ぎず、本明細書に記載の開示の範囲を限定するものではない。具体的には、コンピュータシステム及びコンピュータ装置は、示された動作を実施することが可能な、ハードウェア又はソフトウェアの任意の組み合わせを含んでよい。更に、図示されたコンポーネントによって実施される動作は、実施形態によっては、より少ないコンポーネントによって実施されてよく、或いは、更なるコンポーネントにまたがって分散されてよい。同様に、実施形態によっては、図示されたコンポーネントのうちの幾つかのコンポーネントの動作は実施されなくてよく、且つ／又は、他の別の動作が利用可能であってよい。従って、本明細書に記載のシステム及び方法は、他のコンピュータシステム構成で実装又は実行されてよい。
【００４９】
本明細書に記載のコントローラ７００は、基板の表面にあるフィーチャの高さ及び形状が均一であることを含むデバイス形成目標を更に制御する為に、図６の実施形態に従ってプログラムされてよい。コントローラ７００は、ガス選択、チャンバ１１０、２１０、３１０内のガス濃度、ガス圧、ガス温度、流体流量、基板スピン速度等を制御するデバイス形成目標を制御してよい。
【００５０】
本明細書に記載のプロセス及び方法の実施形態は、市販の製品に組み込まれる半導体ベースの製品を製造する商用プロセスにおいて使用されてよい。例えば、図８は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を含む電気的装置８０２を示す。電気的装置８０２は様々な市販製品の１つであってよく、これには、例えば、コンピュータ、コンピュータモニタ、テレビ、オーディオアンプ、カメラ、スマートフォン及び個人用携帯情報端末、タブレットコンピューティング装置、スマートウォッチ、特定用途向け加工設備、センサデバイス、医療装置等が含まれる。当業者であれば理解されるように、本発明の実施形態に従って製造されるデバイスは、いかなる特定分野にも限定されない。
【００５１】
電気的装置８０２は１つ以上のＰＣＢ８０４を含んでよく、ＰＣＢ８０４は、１つ以上の半導体ベースの電気部品（例えば、チップパッケージ８０６）を含む。チップパッケージ８０６は、ウェーハのセグメント化されたチップを含んでよく、その上に１つ以上のフィーチャ（例えば、図５Ａ〜５Ｃに示された半導体デバイス）が配置されている。チップは、例えば、基板１０２を含んでよい。チップは、チップ上に配置されたフィーチャを保護する為に、丈夫なパッケージにパッケージされてよい。チップパッケージ８０６は更に、チップ上の特定の接触点への外部アクセスを可能にするように構成された１つ以上の接触ピンを含んでよい。
【００５２】
有利なことに、チップパッケージ８０６のチップ上に配置されたフィーチャ４０６のサイズ及び密度は、他の技術で製造されたデバイスに比べて小さくてよく、これは、デバイスの加工にハイギャップフィルスピンコーティングプロセスが使用される為である。更に、記載の方法により、デバイスの加工中の洗浄及びウェットエッチングが以前の除去方法に比べて容易であることが可能である。
【００５３】
当業者であれば、更なる利点や修正が容易に想起されるであろう。従って、本発明は、そのより広い側面において、図示及び記載された特定の詳細、代表的な装置及び方法、並びに説明的事例に限定されない。従って、全般的発明概念の範囲から逸脱しない限り、そのような詳細からの逸脱が行われてよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月4日(2020.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板加工ユニットにおいて基板を受け取るステップであって、前記基板加工ユニットは、半導体デバイスを加工するように構成されており、前記基板は、前記基板の表面上に形成された１つ以上の物理的フィーチャを有すし、前記１つ以上の物理的フィーチャは、前記１つ以上の物理的フィーチャ間の空間を画定する、ステップと、
前記基板の表面の環境に第１のガスを導入するステップであって、前記第１のガスは第１の流体に溶ける、ステップと、
前記基板の表面の環境に第１のガスを導入するステップの後に、前記基板の表面に前記第１の流体を塗布するステップと、
前記基板の前記表面に前記第１の流体を回転させるステップであって、前記第１のガスは、前記第１の流体に溶けている前記第１のガスの作用によって、前記基板の表面に形成された前記１つ以上の物理的フィーチャによって画定される空間への前記第１の流体の分散を促進する、ステップと、
デバイス形成目標を達成するように、前記第１の流体の分散に関連する１つ以上の加工パラメータを制御するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１のガスは有機であり、前記第１の流体は有機材料である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のガスは、ＣｘＨｙ、ＣｘＨｙＦｚ、ＣｘＨｙＣｌｚ、及びＣｘＦｙＣｌｚから成る群から選択され、ｘ、ｙ、ｚは整数である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板加工ユニットは、基板の表面上に膜を堆積させるために構成されたコータ／デベロッパモジュールである、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の流体は、フォトレジスト、有機平坦化層、シリコン含有反射防止コーティングから成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基板加工ユニットは、前記基板の表面を洗浄するために構成された洗浄モジュールである、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の流体は水を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の流体は洗浄液である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のガスは親水性である、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板加工ユニットは、ウェットエッチング化学薬品を用いて前記基板上の材料をエッチングするために構成されたウェットエッチングチャンバである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の流体は前記ウェットエッチング化学薬品を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のガスを前記基板加工ユニットのチャンバに注入するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のガスを前記基板の表面に沿って注入するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のガスはガス状の形態の前記第１の流体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ以上の加工パラメータを制御する前記ステップは、前記基板の表面におけるガス濃度を制御することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記１つ以上の加工パラメータを制御する前記ステップは、前記基板加工ユニットのチャンバ内のガス圧を制御することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記デバイス形成目標は、前記基板の表面にあるフィーチャの高さ及び形状が均一であることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
基板加工ユニットにおいて基板を受け取るステップであって、前記基板加工ユニットは、半導体デバイスを加工するように構成されており、前記基板は、前記基板の表面上に形成された１つ以上の物理的フィーチャを有する、ステップと、
第１の流体に溶ける第１のガスを識別するステップと、
前記第１のガスを前記基板の表面の環境に導入して、前記基板上に形成された前記物理的フィーチャ間の空間を前記第１のガスで満たす、ステップと、
前記第１のガスを前記基板の表面の環境に導入するステップの後に、前記基板の表面に前記第１の流体を堆積させるステップであって、前記第１のガスは前記第１の流体に溶け、結果として、前記第１の流体は、前記基板上に形成された前記物理的フィーチャ間の前記空間にガスをとどまらせることなく、前記基板上に形成された前記物理的フィーチャ間の前記空間を満たす、ステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記基板加工ユニットは、基板の表面上に膜を堆積させるために構成されたコータ／デベロッパモジュール、前記基板の表面を洗浄するために構成された洗浄モジュール、及びウェットエッチング化学薬品を用いて前記基板上の材料をエッチングするために構成されたウェットエッチングチャンバのうちの１つである、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
基板加工ユニットにおいて基板を受け取るステップであって、前記基板加工ユニットは、基板表面上に膜を堆積することにより半導体デバイスを加工するように構成されており、前記基板は、前記基板の表面上に形成された１つ以上の物理的フィーチャを有し、前記１つ以上の物理的フィーチャは、前記１つ以上の物理的フィーチャ間の空間を画定する、ステップと、
前記基板の表面の環境に溶媒ガスを導入するステップであって、前記溶媒ガスはフォトレジスト流体に溶ける、ステップと、
前記基板の表面の環境に溶媒ガスを導入するステップの後に、前記基板の表面に前記フォトレジスト流体を塗布するステップと、
前記基板の表面に前記フォトレジスト流体を回転させるステップであって、前記溶媒ガスは、前記フォトレジスト流体に溶けている前記溶媒ガスの作用によって、前記基板の表面に形成された前記１つ以上の物理的フィーチャによって画定される前記空間への前記フォトレジスト流体の分散を促進する、ステップと、
を含む方法。
【国際調査報告】
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