KR100498212B1

KR100498212B1 - 반사방지 코팅형성방법 및 장치

Info

Publication number: KR100498212B1
Application number: KR10-2002-7009007A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 알 로버츠; 말린 스트로블; 폴 윌리엄스; 더글라스 제이 게레로; 앨리스 에프 마틴
Original assignee: 브루어 사이언스 인코퍼레이티드; 인피니언 테크놀러지스 리치몬드 엘피
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2005-07-01
Also published as: EP1246706A2; US20020015910A1; DE60104516D1; EP1246706B1; TWI288860B; WO2001051679A3; KR20020092358A; DE60104516T2; WO2001051679A2

Abstract

본 발명은 반도체 기판에 반사 방지 코팅을 형성하는 방법으로서, 반사 방지 코팅 성분을 담는 제 1 용기와 용제를 담는 제 2 용기를 제공하는 단계를 포함한다. 제 1 용기로부터의 반사 방지 코팅 성분과 제 2 용기로부터의 용제가 혼합실(mixing chamber)에 공급된다. 제 1 용기의 반사 방지 코팅 물질과 제 2 용기의 용제는 혼합실에서 혼합되어 생성 물질(product)을 형성한다. 생성 물질은 반도체 기판에 제공된다. 생성 물질은 반도체 기판에 도포되어 반사 방지 코팅을 형성한다. 반도체 기판에 반사 방지 코팅을 형성하는 장치는 반사 방지 코팅 성분을 담는 제 1 용기와 용제를 담는 제 2 용기를 포함한다. 또한, 반도체 기판에 반사 방지 코팅을 형성하는 장치는 생성 물질을 형성하기 위해 반사 방지 코팅 물질과 용제를 섞는 혼합실과, 반사 방지 코팅을 형성하기 위하여 혼합실로부터 생성 물질을 반도체 기판으로 공급하기 위해 혼합실과 기판을 연결하는 유체 전달 장치를 포함한다.

Description

반사 방지 코팅 형성 방법 및 장치{ANTI-REFLECTIVE COATING CONFORMALITY CONTROL}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2000년 1월 12일에 출원된 가출원(provisional application) 제 60/175,729호에의 우선권을 주장한다. 본 발명은 유기 화학물의 제조에 관한 것으로, 특히 화학 물질 전달 방법과 전달 방법에 의한 특성 제어에 관한 것이다.

삭제

반도체 산업의 제조자는 여러가지 제조 공정에서 유기 물질을 사용한다. 예를 들어 반사 방지 코팅(anti-reflective coatings: ARC)은 포토리소그래피 과정 중 하층으로부터 반사되는 광에 의해 생긴 반사광을 억제하여 미세 형상에 대해서도 높은 해상도를 갖도록 하기 위해 사용된다. 이러한 종류의 응용 분야에서는 하층의 형상에 정합하는 ARC가 필요하다. 또 다른 응용 분야의 경우, ARC는 또한 평탄화 층 및 반사 방지 코팅의 이중 역할을 한다. ARC의 예로는 미주리주의 롤라에 위치한 브루이어 사이언스 사(Brewer Science, Inc.)가 제조한 DUV 30이 있다.

현재, ARC는 발색소 결합 노발락 중합체(chromophore-linked novalac polymer), 가교제(cross-linker) 그리고 적당한 용제를 합성하여 ARC를 제조하고 있다. 제조자는 용제를 첨가하여 소비자의 용도에 필요한 최종 두께를 얻기 위해 필요한 ARC의 점성을 얻는다. 이후 제조자는 ARC를 병에 밀봉하여 소비자에게 전달한다. 포토리소그래피 기술자는 병에서 물질을 추출하여 기판을 그 물질로 코팅하고, 기판을 베이킹함으로써 ARC의 최종 산물을 얻는다. 유기 ARC가 하층 막의 반사 간섭 현상을 능동적으로 억제하기 위해서는 적당한 두께와 광학 밀도를 가져야 한다. 다른 응용 분야에서는, ARC 막은 ARC를 노출시키기 위한 건식 에칭과 주 에칭을 하는 동안 기판의 접합 부분을 보호하기 위해 적당한 정도로 유전층 내에 있는 콘택트의 구멍을 채우기 위해 사용된다.

특히, 포토리소그래피 기술자는 ARC 물질을 포함하는 패키지를 수령한다. ARC는 용제에 녹아 있는 중합체 성분과 가교제 성분으로 이루어져 있다.

용제

(A) 중합체 성분 + 가교제 성분 --------> ARC

예를 들어, 중합체 성분은 에폭시 노발락 유지와 같은 중합체 백본과 화학선 발색소(actinic chromophore)를 결합하여 얻을 수 있다(미국 특허 제 5,919,598호 내용 참조).

(B) 노발락 에폭시 유지 + 화학선 발색소 ------> 중합체 성분

일반적으로, 중합체 성분은 탄소 백본에 결합된 발색소, 또는 백본 구조에 부분적으로 결합된 발색소를 함유하고 있다.

가교제 성분, 예를 들어 POWERLINKⓡ 1174(PL 1174, 뉴저지주의 웨스트 페터슨에 위치한 싸이텍 산업사(Cytec Industries Inc.)로부터 구입할 수 있다)를 1-메톡시-2-프로포날(1-methoxy-2-proponal)에 녹여서, 여기에 톨루엔술폰산(p-TSA.H₂O, toluenesulfonic acid)을 첨가하여 제조한다. 패키지에는 PL 1174, p-TSA.H₂O 및 PGME와 에틸락테이트(ethyl lactate)(EL)와 같은 알콜성 용제를 포함한다(미국 특허 제 5,919,599호의 내용 참조):

에틸 락테이트

(C) PL 1174 + PGME + p-TSA.H₂O -----------------> 가교제 성분

도 1은 PL 및 용제가 관여하는 산 촉매 작용성 반응 경로(acid catalyzed reaction pathways)를 도시한다. 이렇게 하여 생성된 도 1에 도시한 PL, PL-PGME, PL-EL 첨가물들(adducts)의 혼합물은 용액으로 형성된다. BARC 배합물(formulation)이 실리콘 기판에 도포되고, 상승된 온도(100 내지 220℃)에서 베이킹(bake)되면, 가교제 첨가물들은 중합체와 더 반응하게 된다.

이와 같은 가교제 성분과 중합체 성분 그리고 용제의 혼합 물질은 포토리소그래피 기술자에게 필요한 ARC의 한 형태이다. 화학 물질 제조자는 혼합 물질에 용제, 예를 들어 에틸 락테이트(ethyl lactate), 1-메톡시-2-프로포날(1-methoxy-2-proponal), 시클로헥사논(cyclohexanone), 그리고 n-메틸-피로라이돈(n-methyl-pyrrolidone: NMP)을 혼합하여 점성을 조절할 뿐만 아니라 고체의 함량이나 ARC의 캐스팅 특성(casting characteristics)을 조절할 수 있으며, 이로써 ARC로 기판을 코팅할 때 ARC층의 두께를 조절할 수 있다.

도 2를 참조하면, 최근, PGME 및 EL의 존재 시에 양성자화된 PL이 초기 가교제와는 다른 구조, 에너지, 반응도를 갖는 PL 용제 첨가물을 생성한다고 결정되었다. p-TSA의 존재 시에, PL은 PGME와 반응할 것이며, 이 중간 생성 물질은 더욱 반응하여 보다 안정한 저 에너지 중간 생성 물질이 되는 PL-EL 첨가물을 형성한다. 가교제 반응도에서의 변화는 기판 상에서의 가령 정합 또는 평면 피복 유형에 영향을 주는데 유리하게 사용될 수 있다.

삭제

도 1은 가교제 용제 첨가물을 생성하는 반응 과정을 도시한 반응도,

도 2는 PL-PGME 및 다른 PL-EL 첨가물을 생성하는 일련의 반응 과정을 도시하는 반응도,

도 3a 내지 도 3c는 기판 위에 형성된 반사 방지 정합 코팅의 개략적인 단면도,

도 4a 및 도 4b는 기판 위에 형성된 반사 방지 평탄 코팅의 개략적인 단면도,

도 5는 본 발명의 화합물 전달 장치를 도시한 개략도,

위 도면에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 명기하였다.

삭제

본 발명은 초기 가교제 물질(예를 들어, PL 1174, PGME, p-TSA.H₂O)을 용제(예를 들어, 에틸 락테이트)에 주입하는 시점을 조절한다는 것에 기초하고 있다. 초기 물질은 각각 웨이퍼 제조 시설에 전달되어 기계적 수단이나 열에 의해 인공적으로 경화(aging)되거나 또는 경화되지 않은 상태로 용제와 혼합된다. 따라서 이러한 공정으로 포토리소그래피 기술자가 출력 파라미터를 제어할 수 있게 되는 이점을 제공한다. 또한, 정합 코팅이나 평탄 코팅을 생산하는데 동일한 초기 물질이 사용될 수 있다. 이것은 필요로 하는 정합도나 평탄도를 얻기 위해 다수의 코팅 시스템 지원 시설을 필요로 하지 않게 되는 이점을 제공한다. 본 발명은 기존의 전달 시스템 기술을 통한 최소한의 시스템 설정과 변환 시간으로, 필요에 따라 사용자가 정의한 특성을 갖는 얇은 반사 방지 막을 실리콘 웨이퍼에 형성하고 제공하는 새로운 리소그래피 방법을 제공한다. 본 발명은 유기 반사 방지막 코팅의 정합도를 조절하는 시스템 및 조절 과정을 포함한다. 반사 방지 막의 정합도는 물질의 생성 과정 및 시간과 온도의 순서를 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 반사 방지 물질은 원하는 점성을 얻기 위해 적당한 비율로 적당한 양의 용제와 혼합된다. 이어서, 혼합된 상태의 물질이나 경화된 물질의 제품이 기판의 표면에 코팅되어 정합 코팅이나 평탄 코팅을 형성한다. 추가 공정을 거치지 않은 제품이 기판에 도포되면, 비아(via)를 매우 부족하게 충진하는 정합 반사 방지 코팅막이 형성된다. 제품이 기판에 도포되기 전에 경화 과정을 거친 경우에는, 용액의 특성은 영구적으로 변한다. 새로운 특성은 비아를 완전히 충진하는 평탄 코팅을 형성한다. 충진 정도는 다양한 경화 조건을 이용하여 조절할 수 있다.

본 발명의 한 측면에 따르면, 화학 물질을 기판에 제공하는 방법은 다음 단계를 포함한다. 제 1 용기는 화합물의 제 1 성분을 담기 위해 제공되고, 제 2 용기는 화합물의 제 2 성분을 담기 위해 제공된다. 제 1 용기로부터의 제 1 성분과 제 2 용기로부터의 제 2 성분이 혼합실에 제공된다. 제 1 성분 및 제 2 성분은 혼합실에서 혼합되어 화합물을 형성하고, 화합물은 혼합실에서 기판으로 전달된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 화합물을 기판에 제공하는 시스템은 화합물의 제 1 성분이 담겨 있는 제 1 용기, 화합물의 제 2 성분이 담겨 있는 제 2 용기, 화합물을 생성하기 위해 제 1 성분과 제 2 성분을 혼합하는 혼합실, 그리고 혼합실로부터 기판에 화합물을 전달하기 위해 혼합실과 기판 사이를 연결하는 유체 전달 장치를 포함한다. 또 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 반도체 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하는 방법은 ARC 코팅 성분이 담겨 있는 제 1 용기를 제공하는 단계와, 용제가 담겨 있는 제 2 용기를 공급하는 단계와, 제 1 용기에 담겨 있는 ARC 성분과 제 2 용기에 담겨 있는 용제를 혼합실로 전달하는 단계와, ARC 성분과 용제를 혼합실에서 혼합하여 생성 물질(product)을 형성하는 단계와, 생성 물질을 반도체 기판에 전달하는 단계와, 반사 방지 코팅을 형성하기 위해 반도체 기판에 생성 물질을 도포하는 단계를 포함한다.

삭제

본 발명의 상기 측면의 실시예는 다음의 것들 중 하나 이상을 포함한다. 반사 방지 코팅은 정합 코팅이다. 반사 방지 코팅은 정합도를 갖게 되며, 정합도는 반사 방지 코팅 성분과 용제를 혼합하는 시간을 제어함으로써 제어될 수 있다. 또는 반사 방지 코팅은 평탄 코팅이다. 정합 반사 방지 코팅을 하는 경우와 평탄 반사 방지 코팅을 하는 경우 모두 동일한 반사 방지 코팅 성분과 용제가 사용된다. 화합물은 기판으로 전달되기 전에 가열 과정을 거치게 된다. 반사 방지 코팅은 정합도를 가지며, 정합도는 생성 물질을 기판으로 전달하기 전에 가열함으로써 제어될 수 있다. 생성 물질은 펌프에 의해 반도체 기판에 전달된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 반도체 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하는 장치를 특징으로 한다. 장치는 반사 방지 코팅 성분이 담겨 있는 제 1 용기와, 용제가 담겨 있는 제 2 용기를 포함한다. 또한, 장치는 생성 물질을 형성하기 위해 반사 방지 코팅 성분과 용제를 혼합하는 혼합실과, 반사 방지 코팅을 형성하기 위하여 혼합실로부터 반도체 기판으로 생성 물질을 공급하기 위해 혼합실과 반도체 기판 사이를 연결하는 유체 전달 장치를 포함한다.

본 발명의 이러한 측면의 실시예는 다음의 것들 중 하나 이상을 포함한다. 반사 방지 코팅은 정합 코팅이다. 반사 방지 코팅은 평탄 코팅이다. 반사 방지 정합 코팅을 하는 경우 또는 평탄 코팅을 하는 경우 모두 동일한 반사 방지 코팅 성분과 용제가 사용된다. 또한, 장치는 생성 물질을 반도체 기판에 전달하기 전에 생성 물질을 가열하기 위한 열 교환기(heat exchanger)를 포함한다. 또한, 장치는 화합물을 반도체 기판에 전달하는 펌프를 포함한다.

본 발명의 일 측면의 이점은 하나의 생성 물질을 사용하여 정합 코팅 막과 평탄 코팅 막을 형성하는 방법을 제공한다는 것이다. 또한 사용자가 정의한 설정에 따라 다양한 막의 특성을 제공할 수 있다. 이것은 특정 생성 물질에 따라 다른 기구를 필요로 하지 않게 되어 제조 공정에 있어 높은 유연성을 보장할 수 있다. 따라서, 새로운 생성 물질을 제조하기 위해 생산 라인을 전환하는 작업이 단시간 내에 이루어질 수 있게 된다.

본 발명의 다양한 실시예를 도면과 상세한 설명을 참고하여 아래에서 상세히 설명할 것이다. 본 발명의 또 다른 특징, 목적, 그리고 효과는 상세한 설명, 도면, 그리고 특허 청구 범위에 의해 명확해 질 것이다.

본 발명에 따른 시스템과 시스템을 이용한 방법에 있어서, ARC 물질이 최종 소비자에게 제공되기 전에는 ARC 성분이 희석 용제와 혼합되지 않는다. 그 대신 최종 소비자가 원하는 물질 특성을 얻기 위해 희석 용제와 ARC 성분을 직접 혼합하게 된다. 예를 들어 최종 소비자가 필요로 하는 ARC에는 중합체 성분과 혼합된 상태로 용제에 녹아 있는 가교제 성분의 물질이 함유되어 있을 수 있다. ARC 가교제 성분은 PGME 용액에 녹아 있는 PL 1174와 p-TSA.H₂O이다. 또는 ARC 가교제 성분은 EL의 존재 하에 PGME 용액에 PL 1174와 p-TSA.H₂O을 녹여 얻게 되는 반응의 최종 생성 물질인 PL-EL이다. 사용자가 사용 시점에서 희석 용제와 ARC 성분을 주입하기 전까지 희석 용제와 ARC 성분은 분리되어 있다. 또는, 사용자는 사용 시점에서 희석 용제와 ARC 성분을 병 또는 그릇에서 혼합한 다음 적절히 경화시켜 가교제 성분인 PL-EL을 생성한다. 후자의 방법에 의하면 PL-EL은 실온에서 적절한 성분을 결합하여 반응이 완전히 이루어지는데 있어 충분한 시간을 갖거나 또는 교반(agitation) 공정과 같은 인공적인 경화 공정에 의해 형성된다. 마지막으로 ARC 성분과 캐스팅 용제가 기판 위에 스피닝된다.

본 발명에 따른 시스템에서 PGME는 PL 1174와 중합체 성분을 혼합하는 매질로 사용된다. 원하는 고체의 최종 함량과 필요한 코팅 특성을 갖는 ARC 조성물을 생산하기 위하여 에틸 락테이트, 시클로헥사논 그리고 PGME와 같은 희석 용제가 특정 비율로 첨가된다.

정합 ARC

도 3a에는 표면 토포그래피(16)를 정의하는 회로(12, 14) (예를 들어 폴리실리콘 라인)를 구비하는 기판(10)과 그 위에 형성되어 있는 정합 ARC가 도시되어 있다. 예를 들어, 에틸 락테이트와 같은 희석 용제를 포함하는 ARC(18) 및 도 1에 도시한 가교제 성분을 포함하는 ARC 성분 및 폴리 비닐 페놀과 같은 중합체 성분이 기판(10)에 제공되며, 용제와 ARC 성분은 적절한 비율로 존재한다. 이 비율은 원하는 점성과 두께의 함수이다. ARC(18)는 기판(10) 상에서 스피닝(spining)되어 회로(12, 14)를 피복하게 된다.

도 3b를 참조하면, ARC(18)가 기판(10) 상에서 가교 역할을 할 수 있도록 엔탈피가 첨가된다(단계(100)). 이러한 선 코팅 후 베이킹 방법(post-coat-bake)(100)은 균일한 스핀 코팅을 위해 사용되는 희석 용제, 즉, 캐스팅 용제의 끓는 점 보다 높은 온도에서 수행된다. EL, 시클로헥사논 그리고 PGME과 같은 캐스팅 용제의 끓는 점은 약 154℃이다. 선 코팅 후 베이킹 방법(100)은, 예를 들어 170℃의 온도에서 60초간 시행된다. 베이킹의 초기 단계에서 PL-PGME 첨가물이 활성화된 EL과 반응하여 PL-EL이 기판(10) 상에서 형성된다.

PL-PGME 첨가물이 PL-EL로 변환되고 용제가 증발함에 따라, 수축의 정도가 증가하여 정합 코팅(20)이 형성된다. 베이킹 공정(100)에서는 가교 구조가 생길 수 있도록 중합체 분자와 가교제 분자 사이의 평균 자유 거리를 충분히 좁힐 수 있을 정도로 용제를 효과적으로 증발시킨다. 그러나, PL-EL과 같은 가교제 성분이 생성될 때까지 가교 구조가 생기지 않는다. PL-EL과 같은 가교제가 생성되는 동안의 용제의 손실은, 가교 구조 개시 전에 발생하는 증발로 인한 수축의 정도를 증가시킨다. 이러한 용제의 손실로 인해 정합 코팅이 형성된다.

도 3c에서는 가열이 실행되고 중합체 유지를 가하여 가교 구조를 형성하고 이에 따라 ARC가 안정화됨을 도시한다(단계(200)). 기판(10) 상에서 일어나는 반응은 다음과 같다.

삭제

p-TSA.H₂O(병) + PL⁺+ PGME ⇒ PL-PGME 첨가물 + EL(웨이퍼에 도포되는 중합체 유지) ⇒ ^△ ^{및 EL} PL-EL ⇒ ^△ 안정 유기 ARC(교차 결합된 중합체) + 용제↑ 기판(10) 위에서 PL-PGME 첨가물을 최종 산물인 PL-EL로 변환하는 것은 PL-EL과 중합체의 가교 구조의 형성을 위한 베이킹의 효율을 감소시킨다. 그러나, PL 1174와 에틸 락테이트의 반응은 많은 열을 필요로 한다. 이 반응에 제공된 열은 또한 상당한 양의 과도한 캐스팅 용제, 즉, PGME, 에틸 락테이트 및 시클로헥사논을 증발시킨다. 이 반응은 입체의 방해로 다소 늦게 진행된다(즉, 분자의 크기와 모양에 의해 분자들을 적당한 위치에 위치시키는데 열과 시간이 필요하다). 용제가 모두 증발하고 나면, 에틸 락테이트와 PL 1174 분자 사이의 간격이 좁아지게 되고, 가해진 열은 분자의 운동 에너지를 증가시킨다. 이후에 에틸 락테이트와 양성자화된 PL 1174 사이의 반응이 일어난다. 열은 기판(10) 위에서 PL-EL을 형성하고, 또한 중합체를 교차 결합하는데도 필요하다.

삭제

일반적으로 정합 코팅은 보다 우수한 광학 성능에 있어서 바람직하다. ARC(18)는 화학선광(actinic light) 즉, 원하는 광화학적 반응을 일으키기에 적당한 파장을 갖는 광과 기판(10)에 대해서 완전히 불투명하지는 않다. 따라서, 정합 코팅은 ARC 두께가 균일하기 때문에 기판(10) 전반에 걸쳐 균일한 광학 두께와 반사율을 제공한다. 앞서 설명한 과정에 따라, 정합적 피복은 주로 PL-PGME 첨가물을 포함하는 ARC 가교제 성분이 사용되기 시작하고, PL-EL 가교제가 아직 형성되지 않았을 때 이루어진다. 정합적 피복은 웨이퍼 전체에 대해 낮은 고체 함량을 가진 매우 낮은 점성을 갖는 물질을 캐스팅하여 이루어질 수 있다. 용제가 증발함에 따라, 물질이 수축하여 하층의 토포그래피 위에 정합 코팅이 형성된다. 용제는 증발되어 아래 기판의 토포그래피를 그대로 드러내는 짙은 막을 형성한다. 이러한 공정으로 물질의 점성 뿐만 아니라 공정 파라미터를 변화시킴으로서 코팅의 수축 정도를 제어할 수 있다.

평탄 ARC

도 4a는 특정 애플리케이션에서 회로(12, 14)에 의해 정의되는 토포그래피(16)를 갖는 기판(10)의 표면(11)을 평탄화하기 위해 평탄 반사 방지 코팅(22)이 필요한 경우를 도시하고 있다. 평탄화 공정은 PL-EL과 같은 가교제와 중합체 성분을 초기에 교차 결합함으로써 진행된다. 따라서, 기판(10) 위에 PL-EL을 함유한 ARC 용액(24)을 스피닝한다. 기판(10)을 예를 들어, 170℃에서 60초 동안 베이킹한다. 가교제 PL-EL의 존재로 베이킹 에너지는 용제의 증발과 교차 결합을 가속화시킨다. 용제는 물질의 표면(26)으로부터 증발된다. 이에 따라, 가교제 PL-EL과 중합체 성분의 교차 결합은 PL-EL 성분이 아직 형성되기 전의 경우보다 빨리 이루어진다. 교차 결합으로 막 표면의 형상이 만들어진다. 도 4b에서 알 수 있듯이, 위의 공정에 의하여 결과적으로 평탄한 코팅(22)이 형성된다. 기판(10) 상에서의 반응은 다음과 같다.

ㅿ

PL-EL + 용제 --------> 안정된 유기 ARC + 용제 ↑

중합체 성분

보다 자세하게 살펴보면, 기판(10)에 열을 가하는 초기 공정에 의해 ARC(24)의 표면(26)은 밀도가 보다 높아진다. 표면(26)에서는 PL-EL과 중합체 분자가 빠르게 접촉하여 전단계에서 코팅된 모양에 거의 변화를 주지 않고 표면을 형성한다. 교차 결합에 의해 표면막이 형성되면, 전단계에서 코팅된 모양은 변하지 않고, 또한 조밀하기 때문에 코팅막의 두께도 더 이상 변하지 않는다. 이로써 평탄한 코팅을 얻는다.

평탄 ARC 공정에서, PL-EL내의 분말 결합(powder link)을 통해 중합체를 교차 결합하는 반응은 PL-PGME 첨가물 내의 PGME가 에틸 락테이트로 대체되어야 하고 입체의 방해로 인해 반응의 반응의 속도가 감소되는 정합 ARC 공정보다 훨씬 빠른 반응이다. 이에 따라, PL-PGME가 PL-PGME로부터 PL-EL로 변화한 후 교차 결합된 생성 물질로 변하는 과정보다 교차 결합된 최종 생성 물질로 변하는 과정이 더욱 더 용이하다.

예를 들어, ARC 코팅의 평탄화 공정은 토포그래피의 일부를 노출시키기 위해 하층의 일부분이나 소정의 두께를 선택적으로 제거할 필요가 있는 경우에 바람직하다. 또한, 평탄화 코팅은 구멍을 충진하여 추가의 리소그래피 공정이나 에칭 공정을 용이하게 하는데 사용될 수 있다.

도 5에는 동일한 초기 물질로부터 평탄 및 정합 반사 방지 코팅을 형성하는장치(300)가 도시되어 있다. 반사 방지 코팅 형성 시스템(300)은, 예를 들어 가교제 성분과 중합체 성분과 같은 ARC 성분을 담는 용기(310)를 포함한다. 또한 장치(300)는, 에틸 락테이트와 시클로헥사논과 같은 용제를 담는 용기(320)를 포함한다. 펌프(330)는 ARC 성분을 용기(310)로부터 튜브(350)를 통해 혼합 용기(340)로 전달한다. 유사한 방법으로 펌프(360)는 용제를 용기(320)로부터 튜브(370)를 통해 혼합 용기(340)로 전달한다. ARC 성분과 용제는 혼합 용기(340) 속에서 특정 비율로 완전히 혼합된다. 사용자의 요구에 따라 혼합물은 밸브(380)에 의해 경로(390)를 따라 정합 코팅을 형성하거나 경로(400)를 따라 평탄 코팅을 형성한다.

혼합 용기(340)로부터 나오는 생성 물질은 매우 낮은 비아(via) 충진률을 갖는 정합 코팅의 생성에 적당한 형태를 갖는다. 이때 생성 물질은 비교적 많은 양의 PL-PGME 첨가물과 매우 적은 양의 PL-EL을 함유하고 있다. 생성 물질은 경로(390)를 따라 펌프(410)로 흐르고, 펌프(410)는 튜브(420)를 통해 생성 물질을 기판에 펌핑하여 정합 코팅을 형성한다. 온도 안정화 재킷(jacket)(435)은 공정의 신뢰성과 반복성을 확보하기 위해 튜브(420)를 감싸고 있다.

이와는 달리, 생성 물질은 경로(400)를 따라 이동하고 물질의 경화를 위해 적절한 시간과 온도로 가열되어 물질의 특성이 바뀌게 된다. 이와 같은 경우, 특성의 변화는 거의 완전한 비아 충진 특징을 갖는 평탄 코팅이 생성되도록 한다. 특히, 경로(400)에 진입한 후 생성 물질은 고온의 열 교환기(440)를 통과하여 흐르게 된다. 열 교환기(440)는 히터(450)에 전기적으로 접속되어 있다. 열 교환기(440)는 생성 물질이 원하는 특성, 예를 들어 PL-PGME에 비해 많은 양의 PL-EL을 포함하도록 변화시키기에 적절한 온도로 설정되어 있다. 생성 물질이 적절히 경화되면, 펌프(460)는 생성 물질을 튜브(470,480)를 통해 펌핑한다. 튜브(470,480)는 온도 안정화 재킷(490,500)으로 감싸여 있다. 물질이 고온에서 경화된 이후, 재킷(490)은 물질을 적절한 가공 온도로 냉각시킨다. 생성 물질은 튜브(480)를 통하여 기판(430)에 전달되어 평탄 코팅을 형성한다. 필요로 하는 물질 특성의 변화를 얻기 위하여 모든 공정에서 온도, 양, 그리고 흐름이 정확하게 제어되어야 한다.

ARC의 경화 과정이 비아의 충진과 평탄화 작용에 영향을 미친다. 초기 단계(시간 0)에서는 낮은 비아 충진도를 갖는 정합 코팅이 형성된다. 상온에서 21일 정도의 경화 공정을 거치고 난 후의 높은 점성을 갖는 물질은 평탄 코팅을 형성한다. 낮은 점성을 갖는 물질을 상온에서 21일 동안 경화시키면 정합 코팅에서 평탄 코팅으로 변화된다.

경화 공정의 효과는 가속화될 수 있다. 60℃에서 1 시간 동안 경화시킨 결과를 그 이상의 온도에서 더 빠른 시간 내에 얻을 수 있다. 가속화된 경화 공정으로 평탄화하는 또는 정합하는 그리고 비아를 높은 충진도 또는 낮은 충진도로 충진할 수 있는 코팅을 선택적으로 형성할 수 있게 한다. 이상 설명한 바와 같이 메카니즘을 제어하는 반응은 ARC 성분에 희석 매체인 용제를 첨가함으로써 시작된다. 가공 온도를 높임으로써 반응의 속도는 빨라지고 경화는 가속화된다.

지금까지 본 발명의 다양한 실시예가 개시되었다. 그러나 본 발명의 사상 및 범주를 이탈하지 않고 다양한 변화가 가능함을 알 수 있다. 예를 들어, ARC 성분과 용제는 회전시키거나 또는 다른 적당한 혼합 방법을 이용하여 혼합될 수 있다. 이러한 과정은 물질의 양이나 시간, 온도 등을 변화시킴으로써 물질 고유의 특성을 변화시켜 리소그래피 공정에서 사용되는 화학적 성질의 물질로서 필요한 특성을 조절하는데 이용될 수 있다. 제어 가능한 특성에는 비아의 충진 비율, 정합성, 광학 밀도, 점성 그리고 두께가 있다. 또한 생성 물질은 펌프 외에 다른 수단, 예를 들어 압축 용기 등에 의해 기판에 전달될 수 있다. 본 발명의 방법은 ARC 뿐만 아니라 다양한 유기 리소그래피 물질, 예를 들어 스핀 온 유리(spin-on glass)나 포토레지스트 필름과 함께 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 시간에 따라 상호작용하는 성분을 갖는 어떠한 물질을 사용하는 공정에서도 이용될 수 있다. 스핀 온 유리나 포토레지스트 필름과 같은 다른 물질의 경우에는 감광성이나 실레이션 에이전트(silation agents)와 같은 다른 물질을 흡수하는 성질, 또는 유전 상수 등과 같이 제어해야 하는 다른 특성이 있을 수 있다. 본 발명은 이들 물질에도 적용할 수 있다. 분자간 반응을 이용하는 메카니즘에서는 물질의 사용 시점에서의 특성과 반응을 조절할 수도 있다.

따라서, 다른 실시예는 이하 특허의 청구 범위 내에 포함되어 있다.

Claims

반도체 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하는 방법으로서,

반사 방지 코팅 성분을 담는 제 1 용기를 제공하는 단계와,

용제를 담는 제 2 용기를 제공하는 단계와,

상기 제 1 용기로부터 상기 반사 방지 코팅 성분을, 상기 제 2 용기로부터 상기 용제를 혼합실(mixing chamber)에 공급하는 단계와,

상기 혼합실에서 상기 반사 방지 코팅 성분과 상기 용제를 혼합하여 생성 물질(product)을 형성하는 단계와,

상기 생성 물질을 상기 반도체 기판에 전달하는 단계와,

상기 생성 물질을 상기 반도체 기판에 도포하여 상기 반사 방지 코팅을 형성하는 단계를 포함하는

반사 방지 코팅 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 정합 코팅인

반사 방지 코팅 형성 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 정합도를 가지며, 상기 정합도는 상기 반사 방지 코팅 성분과 상기 용제의 혼합하는 단계와 상기 반사 방지 코팅 물질로 상기 반도체 기판을 코팅하는 단계 사이의 시간을 조절함으로써 제어되는

반사 방지 코팅 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 평탄 코팅인

반사 방지 코팅 형성 방법.
제 4 항에 있어서,

동일한 반사 방지 코팅 성분과 용제가 사용되어 평탄 반사 방지 코팅과 정합 반사 방지 코팅으로 구성된 코팅 그룹 중에서 선택된 코팅을 형성하는

반사 방지 코팅 형성 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 생성 물질을 상기 기판에 전달하기 전에 상기 생성 물질을 가열하는 단계를 더 포함하는

반사 방지 코팅 형성 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 정합도를 가지며, 상기 정합도는 상기 생성 물질이 상기 기판에 전달되기 전에 상기 생성 물질을 가열함으로써 제어되는

반사 방지 코팅 형성 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 생성 물질은 펌프에 의해 상기 반도체 기판에 전달되는

반사 방지 코팅 형성 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅 성분과 상기 용제가 원하는 점성을 갖는 생성 물질을 형성하기 위한 비율로 혼합되고, 상기 반도체 기판은 상기 생성 물질을 형성한 후에 사전 설정된 시간에 상기 생성 물질로 코팅되는

반사 방지 코팅 형성 방법.
반도체 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하는 장치로서,

반사 방지 코팅 성분을 담는 제 1 용기와,

용제를 담는 제 2 용기와,

생성 물질을 형성하기 위해 상기 반사 방지 코팅 성분과 상기 용제를 혼합하는 혼합실(mixing chamber)과,

상기 반사 방지 코팅을 형성하기 위해 상기 혼합실과 상기 기판을 연결하여 상기 혼합실로부터 상기 반도체 기판으로 상기 생성 물질을 공급하는 유체 전달 장치를 포함하는

반사 방지 코팅 형성 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 정합 코팅인

반사 방지 코팅 형성 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 평탄 코팅인

반사 방지 코팅 형성 장치.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

동일한 반사 방지 코팅 성분과 용제가 사용되어 평탄 반사 방지 코팅과 정합 반사 방지 코팅으로 구성된 코팅 그룹 중에서 선택된 코팅을 형성하는

반사 방지 코팅 형성 장치.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 생성 물질을 상기 기판에 전달하기 전에 상기 생성 물질을 가열하는 열 교환기(heat exchanger)를 더 포함하는

반사 방지 코팅 형성 장치.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반도체 기판에 상기 생성 물질을 전달하는 펌프를 더 포함하는

반사 방지 코팅 형성 장치.
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