KR101401695B1 - 현상 공정을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

장치는 적어도 2개의 탱크, 적어도 2개의 펌프, 적어도 하나의 노즐, 및 척을 포함한다. 장치는 상이한 극성을 갖는 잠재적 레지스트 프로파일의 부분들을 타겟으로 현상 공정 동안에 상이한 극성을 갖고 상이한 용해도를 갖는 다수의 현상제를 제공한다. 이 장치는 또한 레지스트 막 현상을 위해 이용될 2개의 현상제의 혼합물을 허용한다. 혼합물의 극성은 한 펌프의 유량 대 다른 펌프의 유량의 비를 제어하고 또한 레지스트 패턴 프로파일을 제어함으로써 조정 가능하다.

Description

현상 공정을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DEVELOPING PROCESS}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(IC) 산업은 급속한 성장을 이루었다. IC 재료 및 설계에서 기술적 진보는 IC 세대를 만들었고, 각각의 세대는 이전 세대보다 더욱 작고 더욱 복잡한 회로를 갖는다. IC 진화 동안에, 기하학적 크기(즉, 제조 공정을 이용하여 생성될 수 있는 가장 작은 컴포넌트(또는 라인))는 감소한 반면, 기능 밀도(즉, 칩 영역당 상호접속된 디바이스의 수)는 일반적으로 증가하였다. 이러한 축소 공정은 일반적으로 생산 효율성을 증가시키고 관련 비용을 낮춤으로써 이점을 제공한다. 또한, 이와 같은 축소는 IC 제조 및 처리의 복잡성을 증가시키고, 이러한 진보를 실현하기 위해, IC 제조 및 처리에서 유사한 개발이 필요하다.
예를 들어, 리소그래피 공정은 대개 IC 웨이퍼 제조 및 마스크 제조 동안에 작은 피처들을 패턴화하기 위해 노출 공정 및 현상 공정을 구현한다. 리소그래피 공정 동안에 발생하는 도전과제 중 하나는 노출 공정에 의해 형성된 잠재적 패턴 레지스트 프로파일이 레지스트 프로파일의 상이한 부분에서 상이한 극성을 갖는다는 것이다. 이와 같은 극성 차이는 노출 공정 동안에 레지스트 막의 탑 및 바텀에서 광 산란 및 반사에 의해 야기된다. 상이한 극성의 상이한 부분은 현상 공정 동안에 이용되는 유기 용제 현상제에 대해 상이한 용해도를 갖고, 그 결과 대개 탑 스컴(T-탑) 및 바텀 스컴(푸팅)을 갖는 레지스트 패턴 프로파일을 야기한다.
따라서, 필요한 것은 상기의 문제들을 다루는 장치 및 방법이다.
장치는 적어도 2개의 탱크, 적어도 2개의 펌프, 적어도 하나의 노즐, 및 척을 포함한다. 장치는 상이한 극성을 갖는 잠재적 레지스트 프로파일의 부분들을 타겟으로 현상 공정 동안에 상이한 극성을 갖고 상이한 용해도를 갖는 다수의 현상제를 제공한다. 이 장치는 또한 레지스트 막 현상을 위해 이용될 2개의 현상제의 혼합물을 허용한다. 혼합물의 극성은 한 펌프의 유량 대 다른 펌프의 유량의 비를 제어하고 또한 레지스트 패턴 프로파일을 제어함으로써 조정 가능하다.
본 발명에 따르면, 현상 공정을 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 가능하다.
본 개시는 첨부 도면들과 함께 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 가장 잘 이해된다. 본 산업계에서의 표준적인 실시에 따라, 다양한 피처(feature)들은 실척도로 도시되지 않았고 단지 예시를 목적으로 이용됨을 강조한다. 사실, 다양한 피처들의 치수는 설명의 명료함을 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예들을 구현하기 위한 레지스트 패턴을 형성하는 방법의 흐름도이다.
도 2 내지 도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따라 레지스트 패턴을 형성하는 개략적인 횡단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따라 현상 공정 이후의 레지스트 프로파일을 나타낸다.
도 9는 본 개시의 하나 이상의 실시예들을 구현하기 위한 현상 장치의 도면이다.
다음의 개시는 본 발명의 상이한 피처(feature)들을 구현하는 다수의 상이한 실시예들, 또는 예들을 제공한다. 컴포넌트 및 배치의 특정한 예들은 본 개시를 단순화하기 위해 이하에 설명된다. 물론, 이러한 설명은 단지 예일 뿐 제한하기 위한 것이 아니다. 예를 들어, 이어지는 설명에서 제2 피처 위에 제1 피처의 형성은, 제1 피처 및 제2 피처가 직접 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함하고, 제1 피처 및 제2 피처가 직접 접촉하여 형성되지 않도록 제1 피처와 제2 피처 사이에 부가적인 피처들이 형성되는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 게다가, 본 개시는 다양한 예들에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순함과 명료함을 위한 것으로, 그 자체가 논의된 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 지시하지 않는다.
도 1을 참조하면, 방법(100)의 흐름도는 본 개시의 하나 이상의 실시예들 구현하기 위한 웨이퍼 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 예이다. 방법(100)은 기판을 제공 또는 수용함으로써 단계(102)에서 시작한다. 방법(100)은 예를 들어 스핀온 코팅 공정에 의해 기판 상에 레지스트 막을 증착함으로써 단계(104)로 진행한다. 본 개시에서, 레지스트는 또한 포토 레지스트로서 언급된다. 단계(104)는 기판 상에 레지스트 막을 적용하기 전에, 탈수 공정(dehydration process)을 수행하는 것을 포함할 수 있고, 이것은 기판에 대한 레지스트 막의 접착을 강화시킬 수 있다. 탈수 공정은 한동안 높은 온도에서 기판을 베이킹하고, 또는 기판에 HMDS(hexamethyldisilizane)와 같은 화학 물질을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 단계(104)는 또한 소프트 베이크(soft bake; SB)를 포함할 수 있고, 이것은 레지스트 막의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다. 단계(104) 이후에, 방법(100)은 레지스트 막 상에 잠상 패턴을 형성하도록 노출 툴에 의해 기판 상에 증착된 레지스트 막을 노출하기 위한 단계(106)로 진행한다. 노출 툴은 I-라인(365nm), 심자외선(deep ultraviolet; DUV), 극자외선(extreme ultraviolet; EUV)과 같은 광학적 노출 툴, 또는 X-레이 노출 툴, 또는 전자 빔 라이터와 같은 하전 입자 툴을 포함할 수 있다. 방법(100)은 웨이퍼 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하도록 노출된 레지스트 막을 현상함으로써 단계(108)로 진행한다. 단계(108)는 포스트 노출 베이크(post expose bake; PEB), 포스트 현상 베이크(post develop bake; PDB), 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 부가적인 단계들이 상기 방법(100) 이전에, 방법 동안에, 그리고 방법 이후에 제공될 수 있고, 기술된 단계들의 일부는 상기 방법(100)의 추가적인 실시예들을 위해 교체, 제거, 또는 이동될 수 있다.
이제, 도 2 내지 도 6을 참조하면, 방법(100)에 의해 디바이스(200)의 레지스트 패턴을 형성하는 개략적인 횡단면도들이 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따라 나타난다. 디바이스(200)의 레지스트 패턴은 기판(202) 및 레지스트 막(204)을 포함한다. 기판(202)은 웨이퍼를 포함할 수 있고, 복수의 전도성 박막 및 비전도성 박막을 포함할 수 있다. 웨이퍼는 실리콘(다시 말해서, 실리콘 웨이퍼)을 포함하는 반도체 기판이다. 대안적으로 또는 부가적으로, 웨이퍼는 게르마늄과 같은 다른 기본 반도체; 실리콘 카바이드, 갈륨 비소, 갈륨 인, 인듐 인, 인듐 비소, 및/또는 안티몬화 인듐을 포함한 화합물 반도체; SiGe, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP, 및/또는 GaInAsP을 포함한 혼정 반도체를 포함한다. 또 다른 대안으로, 웨이퍼는 절연 기판상의 반도체(semiconductor on insulator; SOI)이다. 복수의 전도성 박막 및 비전도성 박막은 절연체 또는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도성 물질은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 및 백금(Pt)과 같은 금속, 및 금속들의 합금을 포함한다. 절연 물질은 실리콘 질화물 및 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기판(202)을 수용한 이후에, 레지스트 막(204)이 기판(202) 상에 증착된다. 레지스트 막(204)은 포지티브 톤 레지스트(positive tone resist) 또는 네거티브 톤 레지스트(negative tone resist)를 포함할 수 있다. 레지스트 막(204)은 또한 단일 레지스트 막 또는 다층 레지스트 막을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 다층 레지스트 막은 레지스트 막 상에 탑코트층(topcoat layer)을 포함한다. 탑코트층은 담금 내수성 또는 EUV 아웃가스 감소를 위한 것이다. 그리고 나서, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(202) 상에 증착된 레지스트 막(204)은 광학적 노출 툴에 의해 노출된다. 광학 툴에 의해 발생된 광(206)이 마스크(208)에 투사된다. 광(206)은 I-라인 광, DUV 광, EUV 광, 또는 X-레이 광을 포함한다. 마스크(208)는 IC 설계 레이아웃의 패턴을 레지스트 막(204)에 전달하기 위해 광(206)의 일부를 차단한다. 마스크(208)는 이진 마스크 또는 위상 시프트 마스크(phase shift mask; PSM)를 포함한다. 위상 시프트 마스크는 대안적인 위상 시프트 마스크(대안적 PSM), 또는 감쇠된 위상 시프트 마스크(감쇠 PSM)일 수 있다. 본 개시에서, 마스크는 또한 포토마스크 또는 레티클로서 언급된다. 광(206)의 일부는 마스크(208)에 의해 차단되고, 광(206)의 일부는 마스크(208)를 통과하여 레지스트 막(204)에 투사되고, 여기서 광은 레지스트 막(204)의 감광 화학물질과 반응하여 잠상을 형성한다. 예를 들어, 감광 화학물질은 DUV 레지스트에서 광산발생제(Photo Acid Generator; PAG)이다. PAG는 광(206)의 방사선 하에서 산을 해제하여 잠상을 형성한다. 레지스트에서 PAG는 광(206)의 방사선 하에서 산을 해제하고, 그 산은 예를 들어 PEB 공정 동안에, 노출된 영역에서 화학 증폭 반응(chemical amplify reaction; CAR)을 촉진시킨다. 화학 증폭 반응(CAR)으로 인해, 노출된 영역에서 레지스트의 극성이 소수성 극성(hydrophobic polarity)에서 친수성 극성(hydrophilic polarity)으로 변한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 현상제(210)가 레지스트 패턴을 현상하기 위해 기판(202) 상에 증착된, 노출된 레지스트 막(204)에 적용된다. 도시된 실시예에서, 최종 레지스트 패턴은 현상제 톤에 따른다. 예를 들어, 현상제(210)가 노출된 레지스트 막(204)에 적용되는 TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)와 같은 포지티브 톤 현상제(positive tone developer; PTD)이면, 레지스트 막(204)의 노출된 (친수성) 부분은 현상 공정 동안에 PTD에 의해 용해되고, 레지스트 막(204)의 노출되지 않은 (소수성) 부분은 패턴화된 레지스트 막(204a)을 형성하도록 남아서, 도 5에 도시된 최종 레지스트 패턴을 제공한다. 다른 예에서, 현상제(210)가 노출된 레지스트 막(204)에 적용되는 소수성 유기 용제와 같은 네거티브 톤 현상제(negative tone developer; NTD)이면, 레지스트 막(204)의 노출되지 않은 (소수성) 부분은 NTD에 의해 용해되고, 레지스트 막(204)의 노출된 (친수성) 부분은 패턴화된 레지스트 막(204b)을 형성하도록 현상 공정 이후에 남아서, 도 6에 도시된 최종 레지스트 패턴을 제공한다.
본 실시예를 계속하면, 도 7은 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따라 레지스트 막(204)이 네거티브 톤 현상제(NTD)에 의해 현상될 때 통상적인 레지스트 프로파일(205)을 나타낸다. 본 개시에서, 네거티브 톤 현상제는 또한 유기 용제 현상제로서 언급된다. 레지스트 프로파일(205)은 기판(202) 상의 직선 중간 부분(205a), 탑 스컴 부분(T-탑)(205b), 및 바텀 스컴 부분(푸팅)(205c)을 포함한다. T-탑(205b) 및 푸팅(205c)은 도 1에 도시되고, 도 3에 더욱 예시된 방법(100)의 단계(106)의 노출과 같은, 노출 공정 동안에 레지스트 막(204)의 불균일 노출에 의해 야기된다. 예를 들어, 노출 공정 동안에, 레지스트 막(204)의 표면에서의 광 산란 때문에, 레지스트 막(204)의 탑 영역(원치 않는 노출 영역)은 산란 광에 의해 부분적으로 노출될 수 있다. 그러므로, 부분적으로 노출된 탑 영역(원치 않는 노출 영역)은 현상 공정 동안에 네거티브 톤 현상제(NTD)에 의해 제거될 수 없고, 직선 중간 부분(205a)의 탑 상에 T-탑(205b)이 형성된다. 다른 예에서, 노출 공정 동안에, 광이 기판(202) 및 레지스트 막(204)의 인터페이스에서 반사 및 산란할 수 있기 때문에, 레지스트 막(204)의 바텀 영역(원치 않는 노출 영역)은 산란 광 또는 반사 광에 의해 부분적으로 노출될 수 있다. 따라서, 부분적으로 노출된 바텀 영역은 현상 공정 동안에 용해될 수 없어서, 푸팅(205c)이 형성된다. 레지스트 막(204)의 탑 및 바텀에서 광산란 및/또는 광반사 때문에, 레지스트 막(204)은 상이한 부분에서 상이한 에너지 양(energy dose)을 수신하므로, 레지스트 막은 레지스트 막(20)의 탑, 중간, 및 바텀에서 상이한 극성을 갖는 레지스트 잠재적 프로파일을 형성한다. 상이한 극성은 동일한 네거티브 톤 현상제(NTD)에 대해 상이한 용해도를 가질 수 있으므로, 도 7에 도시된 바와 같이 T-탑(205b) 및 푸팅(205c)을 갖는 레지스트 프로파일(205)이 형성된다.
이제, 도 8을 참조하면, 개선된 레지스트 프로파일(207)이 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따라 현상 공정 동안에 다수의 네거티브 톤 현상제(NTD)를 이용함으로써 나타난다. T-탑(205b) 및 푸팅(205c)이 축소된다. 다수의 네거티브 톤 현상제(NTD)를 이용함으로써, 기판(202) 상에 레지스트 프로파일(207)이 형성된다. 현상 공정 동안에, 제1 네거티브 톤 현상제(NTD)가 기판(202) 상에 증착된, 노출된 레지스트 막(204)에 적용된다. 제1 네거티브 톤 현상제(NTD)는 노출된 레지스트 막(204)의 중간 부분을 타겟으로 한다. 그 다음에, 제1 네거티브 톤 현상제(NTD)보다 더욱 큰 극성을 갖고 더욱 강한 용해도를 갖는 제2 네거티브 톤 현상제(NTD)가 부분적으로 노출된 탑(T-탑) 및 바텀(푸팅)을 타겟으로 하도록 적용된다. 그 이후에, (예를 들어, 제1 네거티브 톤 현상제 및 제2 네거티브 톤 현상제와는) 상이한 극성을 갖는 제3 네거티브 톤 현상제(NTD)가 부분적으로 노출된 바텀(푸팅)을 타겟으로 하도록 적용되거나, 결함 감소를 위한 린스(rinse)로서 이용된다. 다수의 네거티브 톤 현상제(NTD)의 극성은 레지스트 프로파일(207)을 제어하기 위해 상이한 극성을 갖는 복수의 유기 용제로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 더욱 큰 극성의 유기 용제가 제3 네거티브 톤 현상제(NTD)로 이용되면, 레지스트 프로파일(205b)은 T-탑 또는 탑 스컴을 둥글게 변경할 수 있다.
이제, 도 9를 참조하면, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하기 위해 다수의 유기 용제 현상제를 디스펜싱하기 위한 장치(300)의 다이어그램이 본 개시의 하나 이상의 실시예들 구현하기 위해 예시된다. 장치(300)는 탱크(302a, 302b, 및 302c); 펌프(304a, 304b, 및 304c); 튜빙(306); 노즐(308a); 및 척(310)을 포함한다. 그러나, 디바이스들의 다른 구성 및 포함 또는 생략이 가능할 수 있다. 본 개시에서, 펌프는 또한 밸브로서 언급된다. 탱크(302a, 302b, 및 302c) 각각은 상이한 극성을 갖는 유기 용제 현상제를 저장한다. 예를 들어, 탱크(302a)는 유기 용제 현상제(210a)를 저장하고, 탱크(302b)는 유기 용제 현상제(210b)를 저장하며, 탱크(302c)는 유기 용제 현상제(210c)를 각각 저장한다. 예에서, 유기 용제 현상제(210a)는 유기 용제 현상제(210b 및 210c)보다 작은 극성을 갖고, 유기 용제 현상제(210b)는 유기 용제 현상제(210c)보다 작은 극성을 갖는다. 탱크(302a 내지 302c)는 튜빙(306)을 통해 펌프(304a 내지 304c)에 각각 접속된다. 탱크(302a)는 펌프(304a)에 접속되고, 탱크(302b)는 펌프(304b)에 접속되며, 탱크(302c)는 펌프(304c)에 접속된다. 도시된 실시예에서, 모든 펌프(304a, 304b, 및 304c)는 튜빙(306)을 통해 노즐(308a)에 접속된다. 튜빙(306)은 유기 용제 현상제(210a, 210b, 및 210c)를 탱크(302a, 302b, 및 302c)로부터 노즐(308a)로 보내는 것을 용이하게 하는 임의의 요소 또는 요소들의 조합을 포함한다. 노즐(308a)은 척(310) 위에 위치한다. 노즐(308a)은 유기 용제 현상제(210a); 유기 용제 현상제(210b); 유기 용제 현상제(210c); 또는 유기 용제 현상제(210a), 유기 용제 현상제(210b), 및/또는 유기 용제 현상제(210c)의 혼합물을 척(310)에 의해 고정된 기판(202)에 증착된, 노출된 레지스트 막(204)에 분사한다. 척(310)은 현상 공정 동안에 레지스트 막(204)으로 증착된 기판(202)을 고정하는데 이용된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상이한 극성을 갖는 개별 유기 용제 현상제(210a, 210b, 및 210c)가 현상 공정 동안에, 기판(202) 상에 증착된 레지스트 막(204)에 따로따로 전달될 수 있거나, 또는 개별 유기 용제 현상제(210a, 210b, 및 210c)의 혼합물이 기판(202) 상에 증착된 레지스트 막(204)에 전달될 수 있다. 펌프(304a, 304b, 및 304c)는 튜빙(306)을 통해 노즐(308a)에 전달되는 유기 용제 현상제(210a, 210b, 및 210c)의 각각의 양 및 흐름과 같은, 현상 공정의 현상 공정 레시피를 제어한다. 도시된 실시예에서, 장치(300)는 노즐(308a)이 3개의 상이한 유기 용제 현상제를 분배하도록 구성된 것임을 유념한다. 장치(300)는 노즐(308a)이 2개의 상이한 유기 용제 현상제 또는 3개보다 많은 상이한 유기 용제 현상제를 분배하도록 구성될 수 있고, 여기서 펌프는 노즐(308a)에 의해 분배될 각각의 유기 용제 현상제와 연관된다. 게다가, 탱크는 유기 용제 현상제 이외의 현상제들을 보유할 수 있다.
예에서, 레지스트 막(204)이 기판(202) 상에 증착되고 레지스트 막(204)이 노출된 이후에, 노출된 레지스트 막(204)은 현상 공정 동안에 장치(300)의 척(310)으로 이동된다. 먼저, MAK(methyl a-amyl ketone)와 같은, 제1 유기 용제 현상제(210a)가 펌프(304a)를 턴온함으로써 튜빙(306)을 통해 탱크(302a)로부터 노즐(308a)로 전달되어, 유기 용제 현상제(210a)는 노출된 레지스트 막(204)의 탑 부분의 현상을 목적으로 노즐(308a)에 의해 노출된 레지스트 막(204)에 분사된다. 그리고 나서, 펌프(304a)는 정지되고, NBA(n-butyl acetate)와 같은, 제2 유기 용제 현상제(210b)가 펌프(304b)를 턴온함으로써 튜빙(306)을 통해 탱크(302b)로부터 노즐(308a)로 전달되어, 유기 용제 현상제(210b)는 노출된 레지스트 막(204)의 중간 부분의 현상을 목적으로 노출된 레지스트 막(204)에 분사된다. 본 예에서, 유기 용제 현상제(210a)는 유기 용제 현상제(210b)보다 큰 극성을 갖는다. 다른 예에서, 펌프(304a) 및 펌프(304b)가 동시에 턴온되면, 유기 용제 현상제(210a)와 유기 용제 현상제(210b)의 혼합물(예컨대, MAK과 NBA의 혼합물)이 튜빙(306)을 통해 노즐(308a)에 전달되어, 유기 용제 현상제(210a)와 유기 용제 현상제(210b)의 혼합물은 노출된 레지스트 막(204)를 현상하기 위해 노출된 레지스트 막(204)에 분사된다. 혼합물의 비(예컨대, 50% NBA 및 50% MAK)는 펌프(304a) 대 펌프(304b)의 유량비에 의해 제어될 수 있다. 결국, 펌프(304a) 및 펌프(304b) 모두가 정지되고, MIBC(alcohol, methyl isobutyl carbinol) 또는 계면 활성제와 같은, 제3 유기 용제 현상제(210c)가 튜빙(306)을 통해 탱크(302c)로부터 노즐(308a)로 전달되어, 제3 유기 용제 현상제(210c)는 노출된 레지스트 막(204)을 더욱 현상하기 위해 노출된 레지스트 막(204)에 분사된다. 제3 유기 용제 현상제 또는 수성 현상제(210c)는 또한 현상 잔여 결함을 줄일 수 있는 최종 린스의 역할을 할 수도 있다. 기판 상의 최종 레지스트 프로파일(207)은 도 8에 도시된 바와 같이 형성된다.
이제, 도 10을 참조하면, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하기 위해 다수의 유기 용제 현상제를 디스펜싱하기 위한 장치(400)의 다이어그램이 본 개시의 하나 이상의 실시예들 구현하기 위해 예시된다. 장치(400)는 탱크(302a, 302b, 및 302c); 펌프(304a, 304b, 및 304c); 튜빙(306); 노즐(308b 및 308c); 및 척(310)을 포함한다. 그러나, 디바이스들의 다른 구성 및 포함 또는 생략이 가능할 수 있다. 탱크(302a, 302b, 및 302c) 각각은 상이한 극성을 갖는 유기 용제 현상제를 저장한다. 예를 들어, 탱크(302a)는 유기 용제 현상제(210a)를 저장하고, 탱크(302b)는 유기 용제 현상제(210b)를 저장하며, 탱크(302c)는 유기 용제 현상제(210c)를 저장한다. 탱크(302a 내지 302c)는 튜빙(306)을 통해 펌프(304a 내지 304c)에 각각 접속된다. 탱크(302a)는 펌프(304a)에 접속되고, 탱크(302b)는 펌프(304b)에 접속되며, 탱크(302c)는 펌프(304c)에 접속된다. 펌프(304a) 및 펌프(304b)는 튜빙(306)을 통해 노즐(308b)에 접속된다. 펌프(304c)는 튜빙(306)을 통해 노즐(308c)에 접속된다. 튜빙(306)은 유기 용제 현상제(210a, 210b, 및 210c)를 탱크(302a 및 302b)로부터 노즐(308b)로 그리고 탱크(302c)로부터 노즐(308c)로 보내는 것을 용이하게 하는 임의의 요소 또는 요소들의 조합을 포함한다. 노즐(308b) 및 노즐(308c) 모두는 척(310) 위에 위치한다. 노즐(308b)은 유기 용제 현상제(210a); 유기 용제 현상제(210b); 또는 유기 용제 현상제(210a)와 유기 용제 현상제(210b)의 혼합물을 척(310)에 의해 고정된 기판(202) 상에 증착된, 노출된 레지스트 막(204)에 분사한다. 노즐(308c)은 척(310)에 의해 고정된 기판(202) 상에 증착된, 노출된 레지스트 막(204)에 유기 용제 현상제(210c)를 분사한다. 척(310)은 현상 공정 동안에 레지스트 막(204)으로 증착된 기판(202)을 고정하는데 이용된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상이한 극성을 갖는 유기 용제 현상제(210a, 210b 및 210c)는 현상 공정 동안에 따로따로 레지스트 막(204)에 전달될 수 있거나, 처리 레시피에 의해 제어되는 유기 용제 현상제(210a, 210b 및/또는 210c)의 혼합물이 레지스트 막(204)에 전달될 수 있다. 도시된 실시예에서, 장치(400)는 노즐(308b)이 2개의 상이한 유기 용제 현상제를 분배하도록 구성되고, 노즐(308c)은 1개의 유기 용제 현상제를 분배하도록 구성된 것임을 유념한다. 장치(400)는 노즐(308c)이 1개 보다 많은 유기 용제 현상제를 분배하도록 구성될 수 있고, 여기서 펌프는 노즐(308a)에 의해 분배될 각각의 유기 용제 현상제와 연관된다. 게다가, 탱크는 유기 용제 현상제 이외의 현상제들을 보유할 수 있다.
예에서, 레지스트 막(204)이 기판(202) 상에 증착되고 레지스트 막(204)이 노출된 이후에, 기판(202) 상에 증착된, 노출된 레지스트 막(204)은 현상 공정 동안에 장치(400)의 척(310)으로 이동된다. NBA(n-butyl acetate)와 같은, 유기 용제 현상제(210a)가 펌프(304a)를 턴온함으로써 튜빙(306)을 통해 탱크(302a)로부터 노즐(308b)로 전달되고, 그 후에 유기 용제 현상제(210a)는 노출된 레지스트 막(204)의 중간 부분의 현상을 목적으로 노즐(308b)에 의해 노출된 레지스트 막(204)에 분사된다. 그리고 나서, 펌프(304a)는 정지되고, MAK(methyl a-amyl ketone)와 같은, 더욱 큰 극성의 제2 유기 용제 현상제(210b)가 펌프(304b)를 턴온함으로써 튜빙(306)을 통해 탱크(302b)로부터 노즐(308b)로 전달되고, 그 후에 유기 용제 현상제(210b)는 노출된 레지스트 막(204)의 탑 부분 및 바텀 부분의 현상을 목적으로 노출된 레지스트 막(204)에 분사된다. 다른 예에서, 펌프(304a) 및 펌프(304b)가 동시에 턴온되면, 유기 용제 현상제(210a)와 유기 용제 현상제(210b)의 혼합물(예컨대, NBA과 MAK의 혼합물)이 튜빙(306)을 통해 노즐(308b)에 전달되어, 유기 용제 현상제(210a)와 유기 용제 현상제(210b)의 혼합물은 노출된 레지스트 막(204)의 탑 부분과 바텀 부분을 현상을 목적으로 노출된 레지스트 막(204)에 분사된다. 혼합물의 비(예컨대, 50% NBA 및 50% MAK)는 펌프(304a) 대 펌프(304b)의 유량비에 의해 제어될 수 있다. 결국, 펌프(304a) 및 펌프(304b) 모두가 정지되고, 알콜과 같은, 제3 유기 용제 현상제(210c)가 튜빙(306)을 통해 탱크(302c)로부터 노즐(308c)로 전달되어, 제3 유기 용제 현상제(210c)는 노출된 레지스트 막(204)의 바텀 부분의 현상을 목적으로 노출된 레지스트 막(204)에 분사된다. 제3 유기 용제 현상제(210c)는 또한 현상 잔여 결함을 줄일 수 있는 최종 린스의 역할을 할 수도 있다. 기판 상의 최종 레지스트 프로파일(207)은 도 8에 도시된 바와 같이 형성된다.
따라서, 본 개시는 장치를 기술한다. 일 실시예에서, 장치는 레지스트 막이 증착된 기판을 고정하도록 구성된 척; 제1 극성의 제1 현상제를 저장하도록 구성된 제1 탱크; 제1 극성과는 상이한 제2 극성의 제2 현상제를 저장하도록 구성된 제2 탱크; 제1 탱크에 결합된 제1 펌프; 제2 탱크에 결합된 제2 펌프; 및 제1 펌프 및 제2 펌프에 결합된 노즐을 포함하고, 제1 펌프는 제1 현상제를 제1 탱크로부터 노즐에 전달하도록 구성되고, 제2 펌프는 제2 현상제를 제2 탱크로부터 노즐에 전달하도록 구성되며, 노즐은 기판 상에 증착된 레지스트 막에 제1 현상제 및 제2 현상제를 분배하도록 구성된다. 장치는 또한 제1 탱크 및 제2 탱크를 각각 제1 펌프 및 제2 펌프에 연결하고, 또한 제1 펌프 및 제2 펌프를 노즐에 연결하는 튜빙을 포함한다. 장치는 제1 극성 및 제2 극성과 상이한 제3 극성의 제3 현상제를 저장하도록 구성된 제3 탱크, 및 제3 탱크에 결합된 제3 펌프를 더 포함하고, 노즐은 또한 제3 펌프에 결합되고, 제3 펌프는 제3 현상제를 제3 탱크로부터 노즐에 전달하도록 구성되며, 노즐은 또한 기판 상에 증착된 레지스트 막에 제3 현상제를 분배하도록 구성된다. 장치는 제1 노즐 및 제2 노즐을 포함하고, 제1 노즐은 제1 펌프 및 제2 펌프에 결합되어 제1 노즐이 레지스트 막에 제1 현상제 및 제2 현상제를 분배하도록 구성되고, 제2 노즐은 제3 펌프에 결합되어 제2 노즐이 레지스트 막에 제3 현상제를 분배하도록 구성된다. 제1 펌프는 노즐에 전달되는 제1 현상제의 유속을 제어하도록 구성되고, 제2 펌프는 노즐에 전달되는 제2 현상제의 유속을 제어하도록 구성된다. 노즐은 기판 상에 증착된 레지스트 막에 제1 현상제와 제2 현상제의 혼합물을 분배하도록 구성된다.
본 개시는 또한 장치에 대한 응용을 기술한다. 일 실시예에서, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법은, 기판 상에 레지스트 막을 증착하는 단계; 기판 상에 증착된 레지스트 막을 노출하는 단계; 노출된 레지스트 막에 제1 극성을 갖는 제1 현상제를 적용하는 단계; 및 노출된 레지스트 막에 제2 극성을 갖는 제2 현상제를 적용하는 단계를 포함한다. 제2 극성은 제1 극성과 상이하고, 제1 극성보다 작다. 방법은 탑 레지스트 스컴을 제거하기 위해서 제1 극성을 갖는 제1 현상제를 적용하는 단계; 그 후에 노출된 레지스트 막의 중간 부분을 현상하기 위해서 제2 극성을 갖는 제2 현상제를 적용하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 노출된 레지스트 막에 제1 현상제 및 제2 현상제를 동시에 적용하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 노출된 레지스트 막에 제3 극성을 갖는 제3 현상제를 적용하는 단계를 포함한다. 제3 극성은 제1 극성 및 제2 극성과 상이하고, 제3 극성은 제2 극성보다 크다. 방법은 또한 제1 현상제 및 제2 현상제를 동시에 적용하는 단계; 및 그 이후에 제3 현상제를 적용하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법은, 기판 상에 레지스트 막을 증착하는 단계; 기판 상에 증착된 레지스트 막을 노출하는 단계; 노출된 레지스트 막에 제1 극성을 갖는 제1 유기 용제 현상제를 분배하는 단계; 노출된 레지스트 막에 제1 극성과는 상이한 제2 극성을 갖는 제2 유기 용제 현상제를 분배하는 단계; 및 노출된 레지스트 막에 제1 극성 및 제2 극성과는 상이한 제3 극성을 갖는 제3 유기 용제 현상제를 분배하는 단계를 포함한다. 방법은 노출된 레지스트 막에 제1 유기 용제 현상제 및 제2 유기 용제 현상제를 동시에 분배하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 현상 장치의 제1 노즐을 이용하여 제1 유기 용제 현상제 및 제2 유기 용제 현상제를 분배하는 단계, 및 현상 장치의 제2 노즐을 이용하여 제3 유기 용제 현상제를 분배하는 단계를 포함한다. 방법은 제1 유기 용제 현상제를 분배하기 전에 포스트 노출 베이크(PEB) 공정, 및 제1 유기 용제 현상제, 제2 유기 용제 현상제, 및 제3 유기 용제 현상제, 또는 이들의 조합을 분배한 이후에 포스트 현상 베이크(PDB) 공정을 수행하는 단계를 더욱 포함한다.
당업자가 본 개시의 양태들을 더욱 잘 이해할 수 있도록 앞서 말한 것은 여러 실시예들의 특징들을 설명하였다. 당업자는 본 명세서에 도입된 실시예들의 동일한 이점들을 달성 및/또는 동일한 목적을 수행하는 구조 및 다른 공정을 설계 또는 수정하기 위한 기본으로서 본 개시를 용이하게 이용할 수 있음을 이해해야 한다. 당업자는 또한, 등가 구조물이 본 개시의 사상과 범위로부터 벗어나지 않도록 실현해야 하며, 본 개시의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 여기에서 다양한 변경, 대체 및 변화를 행할 수 있다.
202: 기판 204: 레지스트 막
206: 광 208: 마스크
210: 현상제 205, 207: 레지스트 프로파일
210a, 210b, 210c: 유기 용제 현상제 310: 척
302a, 302b, 302c; 탱크 304a, 304b, 304c; 펌프
306: 튜빙 308a: 노즐

Claims (10)

  1. 기판 상에 증착된 레지스트 막을 현상하기 위한 장치에 있어서,
    레지스트 막이 증착된 기판을 고정하도록 구성된 척;
    제1 극성의 제1 네거티브 톤 현상제를 저장하도록 구성된 제1 탱크;
    상기 제1 극성보다 큰 제2 극성의 제2 네거티브 톤 현상제를 저장하도록 구성된 제2 탱크;
    상기 제1 탱크에 결합된 제1 펌프;
    상기 제2 탱크에 결합된 제2 펌프; 및
    상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프에 결합된 노즐을 포함하고, 상기 제1 펌프는 상기 제1 네거티브 톤 현상제를 상기 제1 탱크로부터 상기 노즐에 전달하도록 구성되고, 상기 제2 펌프는 상기 제2 네거티브 톤 현상제를 상기 제2 탱크로부터 상기 노즐에 전달하도록 구성되며, 또한 상기 노즐은 상기 기판 상에 증착된 레지스트 막에 상기 제1 네거티브 톤 현상제 및 상기 제2 네거티브 톤 현상제를 공급(distribute)하도록 구성되는 것인, 기판 상에 증착된 레지스트 막을 현상하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크를 각각 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프에 연결하고, 또한 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프를 상기 노즐에 연결하는 튜빙(tubing)을 더 포함하는, 기판 상에 증착된 레지스트 막을 현상하기 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 극성 및 상기 제2 극성과 상이한 제3 극성의 제3 현상제를 저장하도록 구성된 제3 탱크; 및
    상기 제3 탱크에 결합된 제3 펌프를 더 포함하고,
    상기 노즐은 상기 제3 펌프에 또한 결합되고, 상기 제3 펌프는 상기 제3 현상제를 상기 제3 탱크로부터 상기 노즐에 전달하도록 구성되며, 상기 노즐은 상기 기판 상에 증착된 레지스트 막에 상기 제3 현상제를 공급하도록 또한 구성되는 것인, 기판 상에 증착된 레지스트 막을 현상하기 위한 장치.
  4. 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    기판 상에 레지스트 막을 증착하는 단계;
    상기 기판 상에 증착된 상기 레지스트 막을 노출시키는 단계;
    제1 극성을 갖는 제1 네거티브 톤 현상제를 상기 노출된 레지스트 막에 적용하는 단계; 및
    상기 제1 극성보다 큰 제2 극성을 갖는 제2 네거티브 톤 현상제를 상기 노출된 레지스트 막에 적용하는 단계를 포함하는 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 네거티브 톤 현상제 및 상기 제2 네거티브 톤 현상제를 상기 노출된 레지스트 막에 동시에 적용하는 단계를 더 포함하는, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 극성 및 상기 제2 극성과 상이한 제3 극성을 갖는 제3 현상제를 상기 노출된 레지스트 막에 적용하는 단계를 더 포함하는, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법.
  7. 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    기판 상에 레지스트 막을 증착하는 단계;
    상기 기판 상에 증착된 상기 레지스트 막을 노출시키는 단계;
    제1 극성을 갖는 제1 네거티브 톤 유기 용제 현상제를 상기 노출된 레지스트 막 상에 공급하는 단계;
    상기 제1 극성보다 큰 제2 극성을 갖는 제2 네거티브 톤 유기 용제 현상제를 상기 노출된 레지스트 막 상에 공급하는 단계; 및
    상기 제1 극성 및 상기 제2 극성과 상이한 제3 극성을 갖는 제3 유기 용제 현상제를 상기 노출된 레지스트 막 상에 공급하는 단계를 포함하는 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 노출된 레지스트 막에 상기 제1 네거티브 톤 유기 용제 현상제 및 상기 제2 네거티브 톤 유기 용제 현상제를 동시에 공급하는 단계를 더 포함하는, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    현상 장치의 제1 노즐을 이용하여 상기 제1 네거티브 톤 유기 용제 현상제 및 상기 제2 네거티브 톤 유기 용제 현상제를 공급하는 단계, 및 상기 현상 장치의 제2 노즐을 이용하여 상기 제3 유기 용제 현상제를 공급하는 단계를 더 포함하는, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 네거티브 톤 유기 용제 현상제를 공급하기 전에 포스트 노출 베이크 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 방법.
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