KR102545976B1 - 기판 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법에서, 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼 위에 노즐로부터 포토 레지스트 분배를 시작하고, 웨이퍼를 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 중지한다. 포토 레지스트 분배를 시작한 후에 그리고 포토 레지스트 분배를 중지하기 전에, 웨이퍼 회전 속도가 적어도 4 회 변경된다. 분배 동안, 노즐을 고정하는 암이 수평으로 이동할 수 있다. 노즐의 팁 단부는 웨이퍼로부터 2.5 mm 내지 3.5 mm의 높이에 위치할 수 있다.

Description

기판 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR COATING PHOTO RESIST OVER A SUBSTRATE}
관련 출원
본 출원은 2020년 4월 29일자에 출원된 미국 가출원 제63/017,490호의 우선권을 주장하며, 이것의 전체 개시 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
발명의 배경이 되는 기술
포토 리소그래피 동작은 반도체 제조 공정의 핵심 동작 중 하나이다. 포토 리소그래피 기술에는 자외선 리소그래피, 심자외선 리소그래피 및 극자외선 리소그래피(EUVL)가 포함된다. 포토 리소그래피 동작은 일반적으로 비용이 많이 드는 공정이며, 비용 절감은 해결해야 할 문제 중 하나이다. 특히, EUV 리소그래피에서, 포토 레지스트의 비용은 심 UV 레지스트의 비용보다 훨씬 높다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시의 일 실시예에 따른 포토 레지스트 코팅 장치의 개략도이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e 및 도 2f는 본 개시의 일 실시예에 따른 웨이퍼/기판 상에 포토 레지스트를 코팅하기 위한 순차적 공정의 다양한 단계들을 도시한다. 도 2g는 본 개시의 실시예들에 따른 레지스트 코팅 시퀀스(레시피)를 도시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 노즐 높이 효과를 도시한다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 개시의 실시예들에 따른 다양한 노즐 구성들을 도시한다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 개시의 실시예들에 따른 다양한 노즐 구성들을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 실시예들에 따른 노즐 높이 및 노즐 크기의 효과를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 실시예들에 따른 레지스트 분배량의 감소 효과를 도시한다.
다음의 개시는 본 발명의 상이한 피처들을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예들 또는 예들을 제공한다. 본 개시를 간략화하기 위해 컴포넌트들 및 배열들의 특정한 예들이 아래에서 설명된다. 물론, 이러한 설명은 단지 예일 뿐 제한하기 위한 것이 아니다. 예를 들어, 요소들의 치수는 개시된 범위 또는 값으로 제한되지 않으며, 디바이스의 공정 조건 및/또는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 게다가, 이어지는 설명에서 제 2 피처 위에 또는 제 2 피처 상에 제 1 피처의 형성은 제 1 피처 및 제 2 피처가 직접 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함할 수 있고, 제 1 피처와 제 2 피처 사이에 개재되는 추가의 피처들이 형성되어 제 1 피처 및 제 2 피처가 직접 접촉하지 않도록 하는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 간략함 및 명료함을 위해 다양한 피처들은 상이한 스케일로 임의로 그려질 수 있다. 첨부 도면들에서, 일부 층들/피처들은 간략함을 위해 생략될 수 있다.
더욱이, "아래", "밑", "하위", "위", "상위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들이 도면들에 도시된 바와 같이 다른 요소(들) 또는 피처(들)에 대한 하나의 요소 또는 피처의 관계를 설명하는 데 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 방향은 물론 사용 중이거나 동작 중인 디바이스의 상이한 방향을 포함하기 위한 것이다. 디바이스는 다른 식으로 배향될 수 있고(90도 회전 또는 다른 방향으로 있음), 그에 맞춰 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 기술어들이 마찬가지로 이해될 수 있다. 또한, 용어 "제조된"은 "포함하는" 또는 "구성된"을 의미할 수 있다. 또한, 다음의 제조 공정에서, 설명된 동작들 내에/사이에 하나 이상의 추가의 동작들이 있을 수 있고, 동작 순서는 변경될 수 있다. 본 개시에서, "A, B 및 C 중 적어도 하나"라는 문구는 "A, B 및/또는 C"(A, B, C, A와 B, A와 C, B와 C, 또는 A와 B와 C)를 의미하고, 달리 설명되지 않는 한 A로부터 하나의 요소, B로부터 하나의 요소, 및 C로부터 하나의 요소를 의미하는 것은 아니다.
위에서 설명한 바와 같이, 포토 레지스트의 비용 절감은 리소그래피 동작의 핵심 문제 중 하나이다. 포토 레지스트의 비용 절감을 위한 접근법 중 하나는 웨이퍼 또는 기판 당 포토 레지스트의 사용량(분배량)을 줄이는 것이다. 그러나, 단순히 포토 레지스트의 분배량을 줄이면 웨이퍼 상에 포토 레지스트의 불균일 코팅을 초래하여 노광 후 포토 레지스트를 현상한 후 결함 패턴을 증가시킨다.
본 개시에서, 코팅된 포토 레지스트의 두께 균일성을 저하시키지 않으면서 포토 레지스트 슬러리의 사용량을 줄일 수 있는 웨이퍼 또는 기판 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법 및 장치를 제공한다.
예를 들어, 하나 이상의 실시예들에 따르면, 레지스트 분배량은 300 mm 웨이퍼 당 0.35-0.65 cc(cm3)로 감소될 수 있으며, 약 30-50 nm의 평균 레지스트 두께에 대해 2 nm 미만(0 초과)의 두께 변화(범위)를 갖는다. 다른 실시예들에서, 두께 변화는 약 30-50 nm의 평균 레지스트 두께에 대해 0.5 nm 초과 내지 약 1.0 nm 미만이다. 일부 실시예들에서, 약 T0 (nm)의 평균 레지스트 두께에 대해 두께 변화는 T0의 약 1 % 내지 약 2 %이다. 일부 실시예들에서, 타겟 레지스트 두께는 약 10 nm 내지 약 120 nm의 범위에 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시의 일 실시예에 따른 포토 레지스트 코팅 장치의 개략도이다. 당업자는 하나 이상의 추가의 피처들이 도 1a 및 도 1b에 도시된 장치와 함께 사용된다는 것을 이해할 것이다.
포토 레지스트 코팅 장치(1000)는 도 1a에 도시된 바와 같이 기판 홀더(1003)가 배치된 하우징 또는 인클로저(1001)를 포함한다. 기판 홀더는 진공(진공 척)에 의해 웨이퍼 또는 기판(1010)을 유지하고 다양한 속도로 웨이퍼를 회전시키는 모터를 포함하도록 구성된다. 기판 홀더(1003)는 또한 웨이퍼를 상하로 이동시키도록 구성된다. 장치(1000)는 포토 레지스트를 분배하도록 구성된 포토 레지스트 분배 노즐(1021) 및 코팅된 포토 레지스트를 웨이퍼의 에지 부분에서 제거하기 위해 용매를 분배하도록 구성된 에지 컷 용액 노즐(1023)을 포함하는 여러 유체 노즐을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상이한 포토 레지스트를 위한 다수의 노즐이 제공된다. 일부 실시예들에서, 노즐은 각각 이동 가능 암에 결합되고, 가로(수평) 방향 및 수직 방향으로 이동 가능하다. 이동 가능 암은 하나 이상의 모터, 기어, 동력 전달 벨트, 또는 노즐을 수평 및/또는 수직으로 이동시키는 다른 공지된 컴포넌트들을 포함한다. 유체 노즐(1021)은 포토 레지스트를 저장하는 포토 레지스트 소스(예를 들어, 병 또는 탱크)(1015)에 유동적으로 연결되고, 유체 노즐(1023)은 용매를 저장하는 용매 소스(1050)에 유동적으로 연결된다. 하나 이상의 필터 및 하나 이상의 밸브를 갖는 하나 이상의 펌프(1040)가 포토 레지스트 소스(1015)에서 노즐(1021)로의 유체 경로에 배치되고, 하나 이상의 필터 및 하나 이상의 밸브를 갖는 하나 이상의 펌프(1042)가 용매 소스(1050)에서 노즐(1023)로의 유체 경로에 배치된다.
일부 실시예들에서, 용매는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 1-에톡시-2-프로판올(PGEE), γ-부티로락톤(GBL), 사이클로헥사논(CHN), 에틸 락테이트(EL), 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 아세톤, 디메틸포름아미드(DMF), 이소프로판올(IPA), 테트라하이드로푸란(THF), 메틸 이소부틸 카비놀(MIBC), n-부틸 아세테이트(nBA), 및 2-헵타논(MAK)으로부터 선택된 하나 이상이다.
포토 레지스트 코팅 장치(1000)의 동작의 적어도 일부는 포토 레지스트 코팅 장치(1000)에 통신 가능하게 연결되거나 포함된, 도 1b에 도시된 바와 같은, 하나 이상의 제어 시스템(900)에 의해 제어된다.
제어 프로그램이 컴퓨터에 의해 실행될 때, 제어 시스템(900)은 선택된 코팅 레시피에 따라, 예를 들어, 기판 홀더(1003)의 회전, 노즐(1021 및 1023)에 결합된 암 및/또는 펌프 시스템(1040, 1042)의 동작을 제어한다. 도 1b는 또한 하나 이상의 실시예들에 따른 포토 레지스트 코팅 장치(1000)의 제어를 실행하는 제어 시스템(900)의 개략도를 도시한다. 포토 레지스트 코팅 장치(1000)의 공정, 방법 및/또는 동작의 전부 또는 일부는 컴퓨터 하드웨어 및 그 위에서 실행되는 컴퓨터 프로그램을 사용하여 실현될 수 있다. 제어 시스템(900)에는 광 디스크 읽기 전용 메모리(예를 들어, CD-ROM 또는 DVD-ROM) 드라이브(905) 및 자기 디스크 드라이브(906)를 포함하는 컴퓨터(901), 키보드(902), 마우스(903) 및 모니터(904)가 제공된다. 컴퓨터(901)에는 광 디스크 드라이브(905) 및 자기 디스크 드라이브(906)에 추가하여, 마이크로 처리 유닛(MPU)과 같은 하나 이상의 프로세서(911), 부팅 프로그램과 같은 프로그램이 저장되는 ROM(912), MPU(911)에 연결되고 응용 프로그램의 명령이 임시 저장되고 임시 저장 영역이 제공되는 랜덤 액세스 메모리(RAM)(913), 응용 프로그램, 시스템 프로그램 및 데이터가 저장되는 하드 디스크(914), 및 MPU(911), ROM(912)를 연결하는 버스(915) 등이 제공된다. 컴퓨터(901)는 LAN에 대한 연결을 제공하기 위한 네트워크 카드(도시되지 않음)를 포함할 수 있음을 유념한다. 제어 시스템(900)으로 하여금 포토 레지스트 코팅 장치(1000)의 기능을 실행하게 하는 프로그램은 광 디스크(921) 또는 자기 디스크(922)에 저장되어 광 디스크 드라이브(905) 또는 자기 디스크 드라이브(906)에 삽입되어 하드 디스크(914)로 전송될 수 있다. 특히, 하나 이상의 코팅 레시피가 하나 이상의 상기 메모리에 저장된다.
대안적으로, 레시피는 네트워크(도시되지 않음)를 통해 컴퓨터(901)에 전송되고 하드 디스크(914)에 저장될 수 있다. 실행 시, 레시피는 RAM(913)에 로딩된다. 프로그램은 광 디스크(921) 또는 자기 디스크(922)로부터 또는 네트워크로부터 직접 로딩될 수 있다. 프로그램은, 예를 들어, 컴퓨터(901)로 하여금 포토 레지스트 코팅 장치(1000)의 기능을 실행하게 하는 운영 체제(OS) 또는 제 3 자 프로그램을 반드시 포함할 필요는 없다. 프로그램은 제어 모드에서 적절한 기능(모듈)을 호출하고 원하는 결과를 획득하기 위한 명령 부분만 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2f는 레지스트 코팅 동작을 도시하고, 도 2g는 본 개시에 따른 레지스트 코팅 동작의 상세한 단계(레시피)를 도시한다. 일부 실시예들에서, 포토 레지스트를 코팅하기 위한 레시피는 포토 레지스트 코팅 장치의 메모리에 저장된다. 일부 실시예들에서, 레시피는 플래시 메모리, CD-ROM 또는 DVD-ROM과 같은 메모리에 저장되고, 한 장치에서 다른 장치로 복사될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 레시피는 서버로부터 복수의 포토 레지스트 코팅 장치로 분배된다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(100)는 미리 결정된 속도로 회전된다. 그런 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼가 시계 방향으로 회전하는 동안 노즐(120)로부터 포토 레지스트가 분배된다. 일부 실시예들에서, 노즐(120)은 웨이퍼(100)의 중심 위에 위치된다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(100)가 회전하는 동안 포토 레지스트의 분배는 계속된다. 그런 다음, 도 2d에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트가 분배되고 웨이퍼가 회전하는 동안 노즐(120)은 웨이퍼의 직경을 따라 수평으로 이동한다. 도 2e에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(100)가 회전하는 동안 분배는 이동된 위치에서 노즐(120)로부터 계속되고, 그런 다음, 도 2f에 도시된 바와 같이, 분배는 중지된다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼(100)는 직경이 150 mm, 200 mm 또는 300 mm인 반도체 웨이퍼(예를 들어, Si 웨이퍼)이다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 층들 또는 피처들이 반도체 웨이퍼(100) 상에 형성된다.
도 2g에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 회전 속도는 포토 레지스트를 분배하는 동안 적어도 4 회 변경된다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼의 회전 속도는 포토 레지스트를 분배하는 동안 5 회 또는 6 회 변경된다. 일부 실시예들에서, 포토 레지스트 코팅 시퀀스는 상이한 조건을 갖는 6 개의 단계를 포함한다. 단계 0은 도 2a에 대응하는 다수의 단계를 포함하는 분배 전 시퀀스이고, 단계 7은 또한 도 2f에 대응하는 다수의 단계를 포함하는 분배 후 시퀀스이다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼는 웨이퍼 표면과 포토 레지스트 사이의 접착력을 향상시키기 위해 레지스트 기폭제(예를 들어, 헥사메틸디실라잔(HMDS))에 의해 처리된다.
일부 실시예들에서, 분배 전 시퀀스는 레지스트 감소 소비를 위한 화학적 화합물을 적용하는 것을 포함하며, 이는 웨이퍼의 표면 상태를 개선하기 위한 사전 습식 공정이다. 일부 실시예들에서, 화학적 화합물은 분배 후 시퀀스에서 에지 컷 동작 및/또는 후면 세척 동작에 사용되는 용매를 포함한다. 일부 실시예들에서, 용매는 약 10 초 내지 약 30 초 동안 약 100 rpm 내지 약 500 rpm의 웨이퍼 회전 속도로 웨이퍼에 적용된다. 레지스트 감소 소비를 위해 용매가 적용된 후, 웨이퍼는 일부 실시예들에서 약 0.5 초 내지 약 2 초 동안 약 100 rpm 내지 약 500 rpm으로 회전된다.
일부 실시예들에서, 단계 1에서, 포토 레지스트의 분배가 시작된다. 일부 실시예들에서, 단계 1의 웨이퍼 회전 속도 S1는 약 50 rpm 내지 약 1000 rpm의 범위에 있다. 다른 실시예들에서, 단계 1의 웨이퍼 회전 속도 S1는 약 50 rpm 내지 약 150 rpm의 범위에 있다. 분배 전 시퀀스의 마지막 단계에서의 속도 S0에서 속도 S1까지의 가속도 A1은 일부 실시예들에서 약 1000 rpm/sec2 내지 약 30000 rpm/sec2의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 5000 rpm/sec2 내지 15000 rpm/sec2의 범위에 있다. 단계 1의 지속 시간 T1은 일부 실시예들에서 약 0.6 초 내지 약 1.0 초의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 0.7 초 내지 0.9 초의 범위에 있다. 단계 S1에서, 분배된 포토 레지스트는 비교적 낮은 웨이퍼 회전 속도로 웨이퍼 상에 퍼들을 형성한다. 일부 실시예들에서, 노즐 위치는 웨이퍼의 중심에 있다.
일부 실시예들에서, 단계 2에서, 포토 레지스트의 퍼들은 고속으로 웨이퍼 위에서 확산되며, 이는 도 2c에 대응한다. 일부 실시예들에서, 단계 2의 웨이퍼 회전 속도 S2는 약 2500 rpm 내지 약 4000 rpm의 범위에 있다. 다른 실시예들에서, 단계 2의 웨이퍼 회전 속도 S2는 약 3000 rpm 내지 약 4000 rpm의 범위에 있다. 단계 1에서의 속도 S1에서 속도 S2까지의 가속도 A2는 일부 실시예들에서 약 15000 rpm/sec2 내지 약 30000 rpm/sec2의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 20000 rpm/sec2 내지 25000 rpm/sec2의 범위에 있다. 단계 2의 지속 시간 T2는 T1보다 작고, 일부 실시예들에서 약 0.1 초 내지 약 0.3 초의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 0.15 초 내지 0.25 초의 범위에 있다. 일부 실시예들에서, 노즐 위치는 웨이퍼의 중심에 있다.
일부 실시예들에서, 단계 3에서, 확산된 포토 레지스트는 속도를 감소시킴으로써 리플로우된다. 일부 실시예들에서, 단계 3의 웨이퍼 회전 속도 S3는 속도 S2보다 낮고 속도 S1보다 높으며, 약 100 rpm 내지 약 2500 rpm의 범위에 있다. 다른 실시예들에서, 단계 3의 웨이퍼 회전 속도 S3는 약 1500 rpm 내지 약 1900 rpm의 범위에 있다. 단계 2에서의 속도 S2에서 속도 S3까지의 가속도 A3은 일부 실시예들에서 약 1000 rpm/sec2 내지 약 30000 rpm/sec2의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 5000 rpm/sec2 내지 15000 rpm/sec2의 범위에 있다. 단계 3의 지속 시간 T3은 일부 실시예들에서 약 0.1 초 내지 약 0.3 초의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 0.15 초 내지 0.25 초의 범위에 있다. 일부 실시예들에서, 노즐 위치는 웨이퍼의 중심에 있다.
일부 실시예들에서, 단계 4에서, 확산된 포토 레지스트의 두께는 속도를 증가시킴으로써 조정된다. 일부 실시예들에서, 단계 4의 웨이퍼 회전 속도 S4는 속도 S3 및 속도 S1보다 높고 속도 S2보다 낮으며, 약 1000 rpm 내지 약 3000 rpm의 범위에 있다. 다른 실시예들에서, 단계 4의 웨이퍼 회전 속도 S4는 약 2000 rpm 내지 약 2500 rpm의 범위에 있다. 단계 3에서의 속도 S3에서 속도 S4까지의 가속도 A4는 일부 실시예들에서 약 10000 rpm/sec2 내지 약 30000 rpm/sec2의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 15000 rpm/sec2 내지 25000 rpm/sec2의 범위에 있다. 단계 4의 지속 시간 T4는 T3보다 길고, 일부 실시예들에서 약 0.3 초 내지 약 0.7 초의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 0.4 초 내지 0.6 초의 범위에 있다. 일부 실시예들에서, 노즐 위치는 웨이퍼의 중심에 있다.
일부 실시예들에서, 단계 5에서, 노즐 위치는 포토 레지스트의 두께를 추가 조정하기 위해 분산하는 동안 이동하며, 이는 도 2d에 대응한다. 300 mm 웨이퍼의 경우, 일부 실시예들에서, 총 노즐 이동 거리 M1은 약 1 mm 내지 약 15 mm의 범위에 있고, 다른 실시예들에서, 약 5 mm 내지 약 10 mm의 범위에 있다. 일부 실시예들에서, 노즐 이동 거리 M1는 웨이퍼의 직경에 따라 비례적으로 조정된다. 일부 실시예들에서, 노즐 이동 속도 S15는 약 25 mm/초 내지 약 294 mm/초의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 100 mm/초 내지 약 200 mm/초의 범위에 있다. 노즐이 위의 범위보다 빠르거나 느리게 이동하면, 코팅된 포토 레지스트의 두께 변화가 요구되는 변화 이상으로 증가한다.
일부 실시예들에서, 단계 5의 웨이퍼 회전 속도 S5는 속도 S3 및 속도 S1보다 높고 속도 S2보다 낮으며, 약 1000 rpm 내지 약 3000 rpm의 범위에 있다. 다른 실시예들에서, 단계 5의 웨이퍼 회전 속도 S5는 약 2000 rpm 내지 약 2500 rpm의 범위에 있다. 단계 4에서의 속도 S4에서 속도 S5까지의 가속도 A4는 일부 실시예들에서 약 10000 rpm/sec2 내지 약 30000 rpm/sec2의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 20000 rpm/sec2 내지 25000 rpm/sec2의 범위에 있다. 일부 실시예들에서, 속도 S5는 속도 S4와 같고, 따라서 가속도 A5는 0이다. 단계 5의 지속 시간 T5는 T4보다 짧고, 일부 실시예들에서 약 0.1 초 내지 약 0.3 초의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 0.15 초 내지 0.25 초의 범위에 있다. 일부 실시예들에서, 노즐 이동은 지속 시간 T5 내에 시작 및/또는 완료된다.
일부 실시예들에서, 단계 6에서, 확산된 포토 레지스트는 도 2e에 도시된 바와 같이 속도를 감소시킴으로써 리플로우된다. 일부 실시예들에서, 단계 6의 웨이퍼 회전 속도 S6은 속도 S4 및 속도 S5보다 낮고 속도 S1보다 높으며, 약 500 rpm 내지 약 2500 rpm의 범위에 있다. 다른 실시예들에서, 단계 6의 웨이퍼 회전 속도 S6은 약 500 rpm 내지 약 1500 rpm의 범위에 있다. 단계 5에서의 속도 S5에서 속도 S6까지의 가속도 A6은 일부 실시예들에서 약 1000 rpm/sec2 내지 약 30000 rpm/sec2의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 5000 rpm/sec2 내지 15000 rpm/sec2의 범위에 있다. 단계 6의 지속 시간 T6은 T5보다 길고, 일부 실시예들에서 약 0.3 초 내지 약 0.7 초의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 0.4 초 내지 0.6 초의 범위에 있다. 일부 실시예들에서, 노즐 위치는 이동된 위치에 있다. 일부 실시예들에서, 단계 6 동안 또는 종료 시에, 레지스트 분배는 중지된다. 일부 실시예들에서, 분배는 단계 6의 시작 후, 약 0.08 초 내지 0.12 초에서 중지된다.
단계 6 이후, 분배 후 시퀀스 단계 7이 도 2f에 도시된 바와 같이 수행된다. 분배 후 시퀀스는 건식 회전, 코팅된 포토 레지스트를 웨이퍼 에지(예를 들어, 3-5mm)에서 제거하기 위한 에지 컷 동작 및 웨이퍼(100)의 후면을 세척하기 위한 후면 세정 동작과 같은 다양한 단계를 포함한다. 분배 후 시퀀스 단계 7에서 회전 속도 S7는 동작에 따라 변하고, 일부 실시예들에서 약 500 rpm 내지 1500 rpm의 범위에 있다. 단계 6에서의 속도 S6에서 속도 S7까지의 가속도 A7은 일부 실시예들에서 약 1000 rpm/sec2 내지 약 30000 rpm/sec2의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 5000 rpm/sec2 내지 15000 rpm/sec2의 범위에 있다.
전술한 실시예들에서, 펌프는 일부 실시예들에서 약 0.1 cc/sec 내지 약 0.3 cc/sec의 속도로 포토 레지스트를 공급하고, 다른 실시예들에서, 속도는 약 0.15 cc/sec 내지 약 0.25 cc/sec이다. 포토 레지스트의 총 분배량은 일부 실시예들에서 약 0.35 cc 내지 약 0.6 cc의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 0.4 cc 내지 0.5 cc의 범위에 있다. 위에서 설명한 시퀀스는 포토 레지스트의 점도를 고려하여 조정된다. 총 분배량은 단계 1-6에서 하나 이상의 지속 시간을 조정하고/하거나 펌프 속도를 조정함으로써 조정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 포토 레지스트는 EUV 포토 레지스트, DUV 포토 레지스트, UV 포토 레지스트, 또는 e-빔 포토 레지스트이다. 본 개시에 따른 포토 레지스트는 고분자 수지, 광활성 화합물(PAC) 및 용매를 포함하는 화학 증폭형 레지스트이다. 일부 실시예들에서, 고분자 수지는 PAC에 의해 생성된 산, 염기 또는 자유 라디칼과 혼합될 때 분해되거나 다른 식으로 반응하는 하나 이상의 기(예를 들어, 산 불안정기)를 포함하는 탄화수소 구조물(예컨대, 지환식 탄화수소 구조물)을 포함한다(아래에 자세히 설명됨). 일부 실시예들에서, 탄화수소 구조물은 고분자 수지의 골격 근간을 형성하는 반복 단위를 포함한다. 이 반복 단위는 아크릴 에스테르, 메타크릴 에스테르, 크로톤 에스테르, 비닐 에스테르, 말레산 디에스테르, 푸마르산 디에스테르, 이타콘산 디에스테르, (메타)아크릴로니트릴, (메타)아크릴아마이드, 스티렌, 비닐 에테르, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 탄화수소 구조물의 반복 단위는 또한 지환식 탄화수소 구조물을 형성하기 위해, 단환식 또는 다환식 탄화수소 구조물로 치환되거나, 단환식 또는 다환식 탄화수소 구조물이 반복 단위이다.
PAC는 광 산 발생기, 광 염기 발생기, 자유 라디칼 발생기 등과 같은 광활성 성분이다. PAC는 포지티브 작용적 또는 네거티브 작용적일 수 있다. PAC가 광 산 발생기인 일부 실시예들에서, PAC는 할로겐화 트리아진, 오늄 염, 디아조늄 염, 방향족 디아조늄 염, 포스포늄 염, 설포늄 염, 요오도늄 염, 이미드 술포네이트, 옥심 술포네이트, 디아조디술폰, 디술폰, o-니트로벤질술포네이트, 술폰화 에스테르, 할로겐화 술포닐옥시 디카르복시이미드, 디아조디술폰, α-시아녹시아민-술포네이트, 이미드술포네이트, 케토디아조술폰, 술포닐디아조에스테르, 1,2-디(아릴술포닐)히드라진, 니트로벤질 에스테르, 및 s-트리아진 유도체, 이들의 조합 등을 포함한다. PAC가 광 염기 발생기인 일부 실시예들에서, PAC는 4 차 암모늄 디티오카르바메이트, α 아미노케톤, 옥심-우레탄 함유 분자, 예컨대, 디벤조페논옥심 헥사메틸렌 디우레탄, 암모늄 테트라오르가닐보레이트 염 및 N-(2-니트로벤질옥시카르보닐)시클릭 아민, 이들의 조합 등을 포함한다.
일부 실시예들에서, 가교제가 포토 레지스트에 첨가된다. 가교제는 두 개의 탄화수소 구조물을 교차 결합하고 본딩하기 위해, 고분자 수지의 탄화수소 구조물 중 하나의 기와 반응하고, 또한 별도의 탄화수소 구조물 중 하나의 제 2 기와 반응한다. 이러한 본딩 및 교차 결합은 교차 결합 반응의 고분자 생성물의 분자량을 증가시키고, 포토 레지스트의 전체 결합 밀도를 증가시킨다. 이러한 밀도 및 결합 밀도의 증가는 레지스트 패턴을 개선하는 데 도움이 된다.
일부 실시예들에서, 소광제가 포토 레지스트에 첨가된다. 소광제는 포토 레지스트 내에서 생성된 산/염기/자유 라디칼의 확산을 억제한다. 소광제는 시간이 지남에 따라 레지스트 패턴 구성과 포토 레지스트의 안정성을 향상시킨다.
일부 실시예들에서, 유기 금속 화합물이 포토 레지스트에 첨가되어 EUV의 흡수를 증가시킨다. 일부 실시예들에서, 유기 금속 화합물은 티타늄 이산화물, 아연 산화물, 지르코늄 이산화물, 니켈 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 스트론튬 티탄산염, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 크롬 산화물, 주석 산화물, 하프늄 산화물, 인듐 산화물, 카드뮴 산화물, 몰리브덴 산화물, 탄탈럼 산화물, 니오븀 산화물, 알루미늄 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물 나노 입자를 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 나노 입자는 약 1 nm 내지 약 20 nm의 평균 입자 크기를 갖는 입자이다. 일부 실시예들에서, 금속 산화물 나노 입자는 약 2 nm 내지 약 5 nm의 평균 입자 크기를 갖는다. 일부 실시예들에서, 포토 레지스트 조성물에서 금속 산화물 나노 입자의 양은 용매의 중량에 기초하여 약 1 wt.% 내지 약 15 wt.%의 범위이다. 일부 실시예들에서, 포토 레지스트 조성물에서 나노 입자의 양은 용매의 중량에 기 초하여 약 5 wt.% 내지 약 10 wt.%의 범위이다.
일부 실시예들에서, 용매는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 1-에톡시-2-프로판올(PGEE), γ-부티로락톤(GBL), 사이클로헥사논(CHN), 에틸 락테이트(EL), 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 아세톤, 디메틸포름아미드(DMF), 이소프로판올(IPA), 테트라하이드로푸란(THF), 메틸 이소부틸 카비놀(MIBC), n-부틸 아세테이트(nBA), 및 2-헵타논(MAK)으로부터 선택된 하나 이상이다.
일부 실시예들에서, 포토 레지스트의 점도는 약 1.0 센티포아즈(mPa·s) 내지 약 2.5 센티포아즈의 범위로 조정된다. 포토 레지스트의 점도가 높으면, 총 분배량은 더 높게 설정된다. 일부 실시예들에서, 포토 레지스트의 두께는 공정 요건(예를 들어, 건식 에칭 선택성)에 따라 약 20 nm 내지 약 500 nm의 범위에 있고, 약 30 nm 내지 약 120 nm의 범위에 있다. 두께는 단계 1-6에서의 회전 속도, 지속 시간, 총 분배량, 노즐 이동 속도 및/또는 단계 5에서의 노즐 이동량 중 하나 이상을 조정함으로써 조정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 노즐 이동량은 100 nm 이상의 레지스트 두께를 획득하기 위해 더 길게(예를 들어, 8 mm 내지 12 mm) 설정된다. 일부 실시예들에서, 노즐 이동량은 100 nm보다 작은 레지스트 두께를 획득하기 위해 더 짧게(예를 들어, 4 mm 내지 6 mm) 설정된다. 일부 실시예들에서, 단계 2에서의 회전 속도는 100 nm 이상의 레지스트 두께를 획득하기 위해 더 낮게(예를 들어, 2800 rpm 내지 3200 rpm) 설정된다. 일부 실시예들에서, 단계 2에서의 회전 속도는 100 nm보다 작은 레지스트 두께를 획득하기 위해 더 높게(예를 들어, 3300 rpm 내지 3700 rpm) 설정된다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 노즐 팁 높이 효과를 도시한다. 일부 실시예들에서, 노즐(120)의 노즐 팁(분배 개구)은 분배 동안 웨이퍼(100)의 표면으로부터 높이 H1로 설정된다. 일부 실시예들에서, 높이 H1은 약 2.0 mm 내지 약 4.0 mm의 범위에 있고, 다른 실시예들에서 약 2.5 mm 내지 약 3.5 mm의 범위에 있다.
노즐 팁의 낮은 높이는 레지스트 분배 모멘텀을 줄일 수 있으며, 이는 웨이퍼에서 레지스트 튐(resist splashing)을 방지하고 액적 대신 연속 분배를 가능하게 한다. 특히, 단계 1에서 웨이퍼 회전 속도가 낮을 경우, 노즐 팁의 낮은 높이는 레지스트 튐을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 높이가 개시된 범위보다 작을 경우, 포토 레지스트의 원활한 분배가 손상되어 불균일한 레지스트 두께를 초래할 것이다. 높이가 이 범위보다 클 경우, 레지스트 튐이 발생할 가능성이 있다.
도 4a는 본 개시의 실시예들에 따른 레지스트 분배 노즐(120)의 개략도이다. 일부 실시예들에서, 노즐의 단부 개구는 약 0.4 mm 내지 약 0.6 mm 범위의 직경 D1(내부 직경)을 갖는, 도 4c에 도시된 바와 같이 원형 형상을 갖는다. 다른 실시예들에서, 직경은 약 0.45 mm 내지 약 0.55 mm의 범위에 있다. 직경이 이 범위보다 작을 경우, 포토 레지스트의 원활한 분배가 손상되어 불균일한 레지스트 두께를 초래할 것이다. 직경이 이 범위보다 클 경우, 레지스트 소비가 커지고 웨이퍼 당 포토 레지스트 동작 비용이 증가한다.
일부 실시예들에서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 노즐(120)의 내부 직경은 일부 거리 L1, 예를 들어, 적어도 약 0.5 cm 내지 약 3 cm 내에서 팁 단부로부터 일정하다. 다른 실시예들에서, 노즐의 내부 직경은 도 4b에 도시된 바와 같이 직경 D2에서 팁 단부를 향해 감소한다. 일부 실시예들에서, 직경 D2는 약 1 mm 내지 약 3 mm의 범위에 있다. 일부 실시예들에서, 노즐은 일정한 속도로 D2에서 D1로 직경을 감소시키는 테이퍼 형상(내부)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 테이퍼 부분 L2은 약 0.5 cm 내지 약 3 cm의 범위에 있다. 높이 H1 대 직경 D2의 비율은 약 3.3 내지 약 10의 범위에 있다.
일부 실시예들에서, 노즐(120)의 단부 개구의 형상은 도 4c에 도시된 바와 같이 타원형이고, 이러한 경우에, 직경 D1은 타원형의 짧은 직경(단축)과 긴 직경(장축)의 평균이다.
일부 실시예들에서, 노즐(120)은 도 5a에 도시된 바와 같이 웨이퍼(100)의 법선 방향에 대해 경사진다. 일부 실시예들에서, 경사각 θ1은 0 도 이상이고 약 10 도 이하이다. 일부 실시예들에서, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 노즐(120)은 레지스트 분배 방향이 웨이퍼 회전 방향과 일치하도록 이동된 위치에서 회전 방향(회전의 접선 방향)을 따라 경사진다. 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 노즐(120)이 경사지면, 레지스트 분배 방향과 회전 방향 사이의 각도가 변하지 않도록 노즐은 단계 5에서 이동한다. 다른 실시예들에서, 레지스트 분배 방향과 회전 방향 사이의 각도는 단계 5에서 노즐이 이동하는 동안 변경된다.
일부 실시예들에서, 경사각 θ1은 레지스트 분배 동안 고정된다. 다른 실시예들에서, 경사각 θ1은 레지스트 분배 동안 변한다. 일부 실시예들에서, 단계 5에서 노즐 이동의 시작, 도중 또는 종료 시에, 경사각은 변경된다. 특정 실시예들에서, 단계 5 전에(단계 1-4), 경사각 θ1은 0 도로 설정되고, 단계 5에서 경사각 θ1은 0 도보다 크게 설정된다. 일부 실시예들에서, 경사각 θ1은 단계 5에서 점진적으로 변경되고, 다른 실시예들에서 경사각 θ1은 단계적으로 변경된다. 노즐의 개구 형상이 도 4b에 도시된 바와 같이 타원형일 경우, 장축은 일부 실시예들에서 웨이퍼(100)에 평행하다.
도 6a 및 도 6b는 노즐 높이의 효과를 도시한다. 3 개의 상이한 타겟 두께(36 nm, 40 nm 및 43 nm)에 대해, 도 6a는 노즐 단부 개구 크기가 0.8 mm이고 노즐 높이가 5 mm일 때 레지스트 두께 변화를 도시하고, 도 6b는 노즐 단부 개구 크기가 0.5 mm이고 노즐 높이가 3 mm일 때 레지스트 두께 변화를 도시한다. 300 mm Si 웨이퍼(베어 Si)에서 55 개 지점이 측정되었다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 표면으로부터 노즐 단부 개구 크기 및 노즐 높이를 감소시킴으로써, 레지스트 두께의 균일성은 약 17 % 내지 약 27 % 향상된다.
일반적으로, 300 mm 웨이퍼에 대한 레지스트 분배량은 포토 레지스트의 유형(예를 들어, 점도)에 따라 약 0.6 cc 내지 약 1.5 cc이다. 전술한 실시예들을 사용함으로써, 레지스트 분배량을 약 20 % 내지 약 75 % 감소시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 실시예들에 따른 레지스트 분배량의 감소 효과를 도시한다. 도 7a 및 도 7b에서, 300 mm 베어 Si 웨이퍼 상의 코팅된 레지스트 두께는 웨이퍼 당 총 레지스트 분배량을 변화시킴으로써 8 개의 웨이퍼에 대해 225 개 지점에서 측정되었다. 도 7a 및 도 7b에서, 노즐 높이는 3 mm로 설정되었고, 노즐 단부 개구의 직경은 0.5 mm였다.
도 7a에서, 포토 레지스트의 점도는 1.5 센티포아즈이다. 0.3 cc의 분배량으로 포토 레지스트를 균일하게 코팅할 수 없었지만, 0.4 cc 이상의 분배량으로 포토 레지스트를 균일하게 코팅할 수 있었다. 0.5 cc 경우에 대한 레지스트 두께의 변화는 목표 두께 100 nm에 대해 약 1.1 nm 내지 약 1.4 nm이다.
도 7b에서, 포토 레지스트의 점도는 2.445 센티포아즈이다. 0.4 cc의 분배량으로 포토 레지스트를 균일하게 코팅할 수 없었지만, 0.5 cc 이상의 분배량으로 포토 레지스트를 균일하게 코팅할 수 있었다. 0.6 cc 경우에 대한 레지스트 두께의 변화는 목표 두께 20 nm에 대해 약 0.6 nm 내지 약 0.7 nm이다.
레지스트 코팅 레시피가 세 단계를 포함하는 경우, 저속(예를 들어, 200-300 rpm)으로 포토 레지스트를 분배하는 단계, 포토 레지스트를 계속 분배하면서 고속(예를 들어, 3000-3500 rpm)으로 포토 레지스트를 확산시키는 단계, 및 포토 레지스트를 계속 분배하면서 저속(예를 들어, 500-1000 rpm)으로 포토 레지스트를 리플로우하는 단계를 포함하며, 포토 레지스트의 분배량은 약 1 nm 미만의 요구되는 두께 변화를 획득하기 위해 약 0.7 cc이다. 대조적으로, 전술한 실시예들의 레시피로, 레지스트 분배량은 0.4-0.6 cc로 감소될 수 있다.
모든 장점이 본 명세서에 반드시 논의된 것은 아니고, 어떠한 특별한 장점도 모든 실시예들 또는 예들에 대해 요구되지 않으며, 다른 실시예들 또는 예들은 상이한 장점을 제공할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
예를 들어, 하나 이상의 전술한 실시예들에 따르면, 레지스트 분배량은 1.5 nm 미만(0 초과) 또는 1 nm 미만의 두께 변화(범위)로 300 mm 웨이퍼 당 0.4-0.6cc 로 감소되며, 이는 종래의 레지스트 코팅 방법보다 15 % 이상 감소했다. 이를 통해 리소그래피 공정 비용을 연간 1,000 만 달러 이상 크게 절감할 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법에서, 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼 위에 노즐로부터 포토 레지스트 분배를 시작하고, 웨이퍼를 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 중지한다. 포토 레지스트 분배를 시작한 후에 그리고 포토 레지스트 분배를 중지하기 전에, 웨이퍼 회전 속도가 적어도 4 회 변경된다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 포토 레지스트는 웨이퍼를 제 1 속도로 회전시키면서 분배되고, 웨이퍼를 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하고, 웨이퍼를 제 2 속도와 상이한 제 3 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하고, 웨이퍼를 제 3 속도와 상이한 제 4 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하고, 웨이퍼를 제 5 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하며, 웨이퍼를 제 5 속도와 상이한 제 6 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 중지한다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 제 1 속도는 제 2 속도 내지 제 6 속도보다 낮다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 제 2 속도는 제 1 속도 및 제 3 속도 내지 제 6 속도보다 높다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 제 3 속도는 제 2 속도보다 낮다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 제 4 속도 및 제 5 속도는 제 3 속도보다 높다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 제 6 속도는 제 5 속도보다 낮다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 제 4 속도는 제 5 속도와 동일하다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 포토 레지스트의 총 분배량은 0.35 cc 내지 0.65 cc의 범위에 있다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 노즐의 팁 단부는 웨이퍼로부터 2.5 mm 내지 3.5 mm의 높이에 위치한다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 노즐은 웨이퍼의 법선 라인에 대해 경사진다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법에서, 웨이퍼를 제 1 속도로 회전시키면서 노즐로부터 포토 레지스트 분배를 시작하고, 웨이퍼를 지속 시간 T2 동안 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하고, 웨이퍼를 지속 시간 T3 동안 제 2 속도와 상이한 제 3 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하고, 웨이퍼를 지속 시간 T4 동안 제 3 속도와 상이한 제 4 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하고, 웨이퍼를 제 5 속도로 회전시키고 노즐을 웨이퍼의 중심으로부터 에지를 향해 수평으로 이동시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하며, 노즐의 이동을 중지한 후, 웨이퍼를 제 5 속도와 상이한 제 6 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 중지한다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 노즐은 25 mm/sec 내지 294 mm/sec 범위의 속도로 이동한다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 노즐은 1 mm 내지 15 mm의 거리를 이동한다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 포토 레지스트 분배를 시작한 후, 제 1 속도에서 제 2 속도로의 변경까지의 지속 시간 T1은 0.6 초 내지 1.0 초의 범위에 있고, T2와 T3는 T1과 T4보다 짧고, 노즐이 이동하는 지속 시간 T5는 0.15 초 내지 0.25 초의 범위에 있다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 노즐의 팁 단부는 웨이퍼로부터 2.5 mm 내지 3.5 mm의 높이에 위치한다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 노즐은 웨이퍼의 법선 라인에 대해 경사진다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 제 1 속도는 100 rpm 내지 1000 rpm의 범위에 있고, 제 2 속도는 2000 rpm 내지 4000 rpm의 범위에 있고, 제 3 속도는 1500 rpm 내지 1900 rpm의 범위에 있고, 제 4 속도는 1000 rpm 내지 3000 rpm의 범위에 있으며, 제 6 속도는 500 rpm 내지 1000 rpm의 범위에 있다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 코팅된 포토 레지스트의 평균 두께는 T0이고, 코팅된 포토 레지스트의 두께 변화는 T0의 1 % 내지 2 %의 범위에 있다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 포토 레지스트 코팅 장치는 웨이퍼를 지지하고 웨이퍼를 회전시키도록 구성된 웨이퍼 홀더, 포토 레지스트를 분배하도록 구성된 노즐, 노즐에 결합되고 노즐을 수평 및 수직으로 이동시키도록 구성된 암, 및 프로그램 및 코팅 레시피를 저장하고 코팅 레시피에 따라 웨이퍼 홀더, 노즐 및 암을 제어하도록 구성된 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어 시스템을 포함한다. 프로그램은 프로세서에 의해 실행될 때, 제어 시스템으로 하여금 웨이퍼를 제 1 속도로 회전시키면서 노즐로부터 포토 레지스트 분배를 시작하고, 웨이퍼를 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하고, 웨이퍼를 제 2 속도와 상이한 제 3 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하고, 웨이퍼를 제 3 속도와 상이한 제 4 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하고, 웨이퍼를 제 5 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하며, 노즐의 이동을 중지한 후, 웨이퍼를 제 5 속도와 상이한 제 6 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 중지하는 것을 수행하게 한다. 전술한 실시예들 또는 다음의 실시예들 중 하나 이상에서, 웨이퍼를 제 5 속도로 회전시키면서 포토 레지스트 분배를 계속하는 것은 노즐을 웨이퍼의 중심으로부터 에지를 향해 수평으로 이동시키는 것을 포함한다.
본 개시의 양태들을 본 발명 기술 분야의 당업자가 보다 잘 이해할 수 있도록 앞에서는 여러 개의 실시예들의 피처들을 약술했다. 본 발명 기술 분야의 당업자는 여기서 소개한 실시예들 또는 예들의 동일한 목적들을 수행 및/또는 동일한 장점들을 달성하기 위한 다른 공정들 및 구조물들을 설계하거나 또는 수정하기 위한 기초로서 본 개시를 자신들이 손쉽게 사용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 본 발명 기술 분야의 당업자는 또한 이와 같은 등가적 구성들이 본 개시의 사상과 범위를 이탈하지 않는다는 것과, 본 개시의 사상과 범위를 이탈하지 않고서 본 발명 기술 분야의 당업자가 다양한 변경들, 대체들, 및 변화들을 본 발명에서 행할 수 있다는 것을 자각해야 한다.
실시예
1. 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법에 있어서,
상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 웨이퍼 위에 노즐로부터 상기 포토 레지스트의 분배(dispensing)를 시작하는 단계;
상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 중지하는 단계; 및
상기 포토 레지스트의 분배를 시작하는 단계 후에 그리고 상기 포토 레지스트의 분배를 중지하는 단계 전에, 웨이퍼 회전 속도를 적어도 4 회 변경시키는 단계
를 포함하는, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
상기 웨이퍼를 제 1 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트를 분배하는 단계;
상기 웨이퍼를 상기 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
상기 웨이퍼를 상기 제 2 속도와 상이한 제 3 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
상기 웨이퍼를 상기 제 3 속도와 상이한 제 4 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
상기 웨이퍼를 제 5 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계; 및
상기 웨이퍼를 상기 제 5 속도와 상이한 제 6 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 중지하는 단계
를 포함하는 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도 내지 상기 제 6 속도보다 낮은 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 속도는 상기 제 1 속도 및 상기 제 3 속도 내지 상기 제 6 속도보다 높은 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 4 속도 및 상기 제 5 속도는 상기 제 3 속도보다 높은 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 6 속도는 상기 제 5 속도보다 낮은 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 4 속도는 상기 제 5 속도와 동일한 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 포토 레지스트의 총 분배량은 0.35 cc 내지 0.65 cc의 범위에 있는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐의 팁 단부는 상기 웨이퍼로부터 2.5 mm 내지 3.5 mm의 높이에 위치하는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐은 상기 웨이퍼의 법선 라인에 대해 경사지는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
11. 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법에 있어서,
상기 웨이퍼를 제 1 속도로 회전시키면서 노즐로부터 상기 포토 레지스트의 분배를 시작하는 단계;
상기 웨이퍼를 제 2 지속 시간 T2 동안 상기 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
상기 웨이퍼를 제 3 지속 시간 T3 동안 상기 제 2 속도와 상이한 제 3 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
상기 웨이퍼를 제 4 지속 시간 T4 동안 상기 제 3 속도와 상이한 제 4 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
상기 웨이퍼를 제 5 속도로 회전시키고 상기 노즐을 상기 웨이퍼의 중심으로부터 에지를 향해 수평으로 이동시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계; 및
상기 노즐의 이동을 중지한 후, 상기 웨이퍼를 상기 제 5 속도와 상이한 제 6 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 중지하는 단계
를 포함하는, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 노즐은 25 mm/sec 내지 294 mm/sec 범위의 속도로 이동하는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 노즐은 1 mm 내지 15 mm의 거리를 이동하는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
14. 제 11 항에 있어서,
상기 포토 레지스트의 분배를 시작하는 단계 후, 상기 제 1 속도로부터 상기 제 2 속도로 변하는 제 1 지속 시간 T1은 0.6 초 내지 1.0 초의 범위에 있고,
상기 제 2 지속 시간 T2와 상기 제 3 지속 시간 T3는 상기 제 1 지속 시간 T1과 상기 제 4 지속 시간 T4보다 짧고,
상기 노즐이 이동하는 제 5 지속 시간 T5는 0.15 초 내지 0.25 초의 범위에 있는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 노즐의 팁 단부는 상기 웨이퍼로부터 2.5 mm 내지 3.5 mm의 높이에 위치하는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
16. 제 11 항에 있어서, 상기 노즐은 상기 웨이퍼의 법선 라인에 대해 경사지는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
17. 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 속도는 100 rpm 내지 1000 rpm의 범위에 있고,
상기 제 2 속도는 2000 rpm 내지 4000 rpm의 범위에 있고,
상기 제 3 속도는 1500 rpm 내지 1900 rpm의 범위에 있고,
상기 제 4 속도는 1000 rpm 내지 3000 rpm의 범위에 있으며,
상기 제 6 속도는 500 rpm 내지 1000 rpm의 범위에 있는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
18. 제 11 항에 있어서,
상기 코팅된 포토 레지스트의 평균 두께는 T0이고,
상기 코팅된 포토 레지스트의 두께 변화는 T0의 1 % 내지 2 %의 범위에 있는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
19. 포토 레지스트 코팅 장치에 있어서,
웨이퍼를 지지하고 상기 웨이퍼를 회전시키도록 구성된 웨이퍼 홀더;
포토 레지스트를 분배하도록 구성된 노즐;
상기 노즐에 결합되고 상기 노즐을 수평 및 수직으로 이동시키도록 구성된 암; 및
프로그램 및 코팅 레시피를 저장하고 상기 코팅 레시피에 따라 상기 웨이퍼 홀더, 상기 노즐 및 상기 암을 제어하도록 구성된 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어 시스템
을 포함하며, 상기 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어 시스템으로 하여금,
상기 웨이퍼를 제 1 속도로 회전시키면서 상기 노즐로부터 상기 포토 레지스트의 분배를 시작하는 것,
상기 웨이퍼를 상기 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 것,
상기 웨이퍼를 상기 제 2 속도와 상이한 제 3 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 것,
상기 웨이퍼를 상기 제 3 속도와 상이한 제 4 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 것,
상기 웨이퍼를 제 5 속도로 회전시키고 상기 노즐을 상기 웨이퍼의 중심으로부터 에지를 향해 수평으로 이동시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 것, 및
상기 노즐의 이동을 중지한 후, 상기 웨이퍼를 상기 제 5 속도와 상이한 제 6 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 중지하는 것
을 수행하게 하는 것인, 포토 레지스트 코팅 장치.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 웨이퍼를 상기 제 5 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 것은 상기 노즐을 상기 웨이퍼의 중심으로부터 에지를 향해 수평으로 이동시키는 것을 포함하는 것인, 포토 레지스트 코팅 장치.

Claims (10)

  1. 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼를 제 1 속도로 회전시키면서 상기 웨이퍼 위에 노즐로부터 상기 포토 레지스트의 분배(dispensing)를 시작하는 단계;
    상기 웨이퍼를 상기 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
    상기 웨이퍼를 상기 제 2 속도와 상이한 제 3 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
    상기 웨이퍼를 상기 제 3 속도와 상이한 제 4 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
    상기 웨이퍼를 제 5 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계; 및
    상기 웨이퍼를 상기 제 5 속도와 상이한 제 6 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 중지하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 웨이퍼를 상기 제 1 속도, 상기 제 2 속도, 상기 제 3 속도 및 상기 제 4 속도로 회전시키는 동안 상기 노즐은 상기 웨이퍼의 중심 위에 위치되는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도 내지 상기 제 6 속도보다 낮은 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 속도는 상기 제 1 속도 및 상기 제 3 내지 제 6 속도보다 높은 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 4 속도 및 상기 제 5 속도는 상기 제 3 속도보다 높은 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 포토 레지스트의 총 분배량은 0.35 cc 내지 0.65 cc의 범위에 있는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐의 팁 단부는 상기 웨이퍼로부터 2.5 mm 내지 3.5 mm의 높이에 위치하는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐은 상기 웨이퍼의 법선 라인에 대해 경사지는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
  9. 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼를 제 1 속도로 회전시키면서 노즐로부터 상기 포토 레지스트의 분배를 시작하는 단계;
    상기 웨이퍼를 제 2 지속 시간 T2 동안 상기 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
    상기 웨이퍼를 제 3 지속 시간 T3 동안 상기 제 2 속도와 상이한 제 3 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
    상기 웨이퍼를 제 4 지속 시간 T4 동안 상기 제 3 속도와 상이한 제 4 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계;
    상기 웨이퍼를 제 5 속도로 회전시키고 상기 노즐을 상기 웨이퍼의 중심으로부터 에지를 향해 수평으로 이동시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 단계; 및
    상기 노즐의 이동을 중지한 후, 상기 웨이퍼를 상기 제 5 속도와 상이한 제 6 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 중지하는 단계
    를 포함하고,
    상기 웨이퍼를 상기 제 1 속도, 상기 제 2 속도, 상기 제 3 속도 및 상기 제 4 속도로 회전시키는 동안 상기 노즐은 상기 웨이퍼의 중심 위에 위치되는 것인, 웨이퍼 위에 포토 레지스트를 코팅하는 방법.
  10. 포토 레지스트 코팅 장치에 있어서,
    웨이퍼를 지지하고 상기 웨이퍼를 회전시키도록 구성된 웨이퍼 홀더;
    포토 레지스트를 분배하도록 구성된 노즐;
    상기 노즐에 결합되고 상기 노즐을 수평 및 수직으로 이동시키도록 구성된 암; 및
    프로그램 및 코팅 레시피를 저장하고 상기 코팅 레시피에 따라 상기 웨이퍼 홀더, 상기 노즐 및 상기 암을 제어하도록 구성된 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어 시스템
    을 포함하며, 상기 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어 시스템으로 하여금,
    상기 웨이퍼를 제 1 속도로 회전시키면서 상기 노즐로부터 상기 포토 레지스트의 분배를 시작하는 것,
    상기 웨이퍼를 상기 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 것,
    상기 웨이퍼를 상기 제 2 속도와 상이한 제 3 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 것,
    상기 웨이퍼를 상기 제 3 속도와 상이한 제 4 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 것,
    상기 웨이퍼를 제 5 속도로 회전시키고 상기 노즐을 상기 웨이퍼의 중심으로부터 에지를 향해 수평으로 이동시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 계속하는 것, 및
    상기 노즐의 이동을 중지한 후, 상기 웨이퍼를 상기 제 5 속도와 상이한 제 6 속도로 회전시키면서 상기 포토 레지스트의 분배를 중지하는 것
    을 수행하게 하고,
    상기 프로그램은 또한 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어 시스템으로 하여금, 상기 웨이퍼를 상기 제 1 속도, 상기 제 2 속도, 상기 제 3 속도 및 상기 제 4 속도로 웨이퍼를 회전시키는 동안, 상기 노즐을 상기 웨이퍼의 중심 위에 위치시키는 것을 수행하게 하는 것인, 포토 레지스트 코팅 장치.
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