KR20020092358A

KR20020092358A - 반사 방지 코팅의 특성 제어 방법 및 특성 제어 시스템

Info

Publication number: KR20020092358A
Application number: KR1020027009007A
Authority: KR
Inventors: 로버츠윌리엄알; 스트로블말린
Original assignee: 인피니언 테크놀로지스 노쓰 아메리카 코포레이션; 인피니언 테크놀러지스 리치몬드 엘엘피
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-12-11
Also published as: DE60104516D1; EP1246706A2; WO2001051679A3; EP1246706B1; DE60104516T2; WO2001051679A2; US20020015910A1; KR100498212B1; TWI288860B

Abstract

본 발명은 반사 방지 코팅용 물질을 담는 제 1 용기와 용제를 담는 제 2 용기를 포함하는 반도체 기판에 반사 방지 코팅을 형성하는 방법이다. 제 1 용기의 반사 방지 코팅 물질과 제 2 용기의 용제는 혼합실에 제공된다. 제 1 용기의 반사 방지 코팅 물질과 제 2 용기의 용제는 혼합실에서 혼합되어 생산물을 생성한다. 생산물은 반도체 기판에 제공된다. 생산물은 반도체 기판에 제공되어 반사 방지 코팅을 형성한다. 반도체 기판에 반사 방지 코팅을 형성하는 시스템은 반사 방지 코닝 물질을 담는 제 1 용기와 용제를 담는 제 2 용기를 포함한다. 또한 반도체 기판에 반사 방지 코팅을 형성하는 시스템은 생산물을 생성하기 위해 반사 방지 코팅 물질과 용제를 섞는 혼합실과, 반사 방지 코팅을 형성하기 위해 생산물을 혼합실로부터 반도체 기판위에 제공하는 혼합실과 기판을 연결하는 유체 전달 시스템을 포함한다.

Description

반사 방지 코팅의 특성 제어 방법 및 특성 제어 시스템{ANTI-REFLECTIVE COATING CONFORMALITY CONTROL}

반도체 산업의 생산자는 여러가지 제조 공정에서 유기 물질을 사용한다. 예를 들어 반사 방지 코팅(anti-reflective coatings: ARC)은 포토리쏘그래피 과정 중 하층에서부터 반사되는 빛에 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 역할을 한다. ARC의 예로는 들어 미주리주의 롤라에위치한 브루이어 사이언스 사(Brewer Science, Inc.)가 제조한 DUV 30이 있다.

최근, ARC는 발색단 결합 노발락 중합체(chromophore-linked novalac polymer), 가교제(cross-linker) 그리고 적당한 용제를 합성하여 제조하고 있다. 생산자는 용제를 첨가하여 소비자가 원하는 최종 두께를 얻기 위해 필요한 ARC의 점성을 얻는다. 이후 생산자는 ARC를 병에 밀봉하여 소비자에게 전달한다. 포토리쏘그래피 기술자는 병에서 물질을 추출하여 기판을 그 물질로 코팅하고, 기판을 베이킹함으로써 ARC의 최종 산물을 얻는다. 유기 ARC가 하층 막의 반사 간섭 현상을 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 정도의 두께로 유전체 층에 있는 컨택의 구멍을 채우는 사용된다.

특히, 포토리쏘그래피 기술자는 ARC 물질을 갖는 패키지를 수령한다. ARC는 용제에 녹아 있는 중합체 성분과 가교 성분으로 이루어져 있다.

용제

(A) 중합체 성분 + 가교 성분 --------> ARC

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

(B) 노발락 에폭시 유지 + 애트닉 발색제 ------> 중합체 성분

일반적으로, 중합체 성분은 탄소 골격에 결합된 발색제, 또는 골격 구조에부분적으로 결합된 발색제를 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-프로파놀(PGME, 1-methoxy-2-proponal)에 녹여서, 여기에 톨루엔술폰산(p-TSA.H₂O, toluenesulfonic acid)을 첨가하여 제조한다. 패키지에는 PL 1174, PGME, p-STA.H₂O와 반응하여 반응성 가교제 성분을 형성하는 에틸 락테이트(ethyl lactate)가 포함되어 있다(미국 특허 제 5,919,599호의 내용 참조).

에틸 락테이트

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

도 1은 가교제가 생성되는 일반적인 반응과정을 도시하고 있다. 가교제의 생성 반응은 가교제 역할을 하는 메틸레이티드 글리코루릴 포름알데히드(methylated glycoluril-formaldehyde) 유지로 고체 분말 형태인 PL 1174로부터 시작한다. PL 1174의 화학 구조식은 도 1에서 제 1 화합물로 도시되어 있다. 먼저, PL 1174를 용제인 PGME에 녹이고 PGME와 PL 1174의 혼합 용액에 p-TSA.H₂O를 첨가한다. p-TSA.H₂O는 PL 1174를 양성자화(제 2 화합물)하여 PL 1174의 반응을 시작하게 하는 산(acid)이다. 그리고, 에틸 락테이트(EL)를 혼합 용액에 첨가한다. EL은 양성자화된 PL 1174와 반응하여 최종 반응성 가교제 물질 PL-EL(제 3 화합물)을 생성한다.

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

PL-EL은 예상되는 최종 가교 반응 물질로서 중합체 성분과 반응하여 최종적으로 안정적인 ARC 물질을 생성한다. ARC 생성 공정 중 양성자화된 PL 1174 화합물은 에틸 락테이트와 즉각적으로 반응하여 PL-EL을 형성한다고 알려져 있었다. 따라서, 포토리쏘그래피 기술자는 생산자로부터 전달된 물질이 특정 성질을 갖고 있을 것이라고 기대했다. 이러한 ARC의 특성은 PL-EL과 중합체 성분이 용제와 결합하여 형성된다.

도 2를 참조하면, 최근, PGME의 존재하에 PL-EL이 생성되기 이전에 양성자화된 PL 1174는 내전(adduct) PL-PGME(화합물 2a)을 형성한다는 것이 밝혀졌다. 내전 PL-PGME는 높은 에너지 상태를 갖는 불안정한 물질이다. 이러한 고에너지 물질을 또 다른 높은 반응성을 갖는 알콜이나 에틸 락테이트와 같은 용제와 혼합하면, 결과적으로 PL-PGME 보다 낮은 에너지 상태를 갖고 또한 더 안정된 상태의 PL-EL을 얻을 수 있다.

PL-PGME + EL ------------------> PL-EL + 공용제(co-solvents)

이 반응의 속도는 PL-PGME 분자의 반응 위치에 따른 입체 장애(sterichindrance)로 인해 다소 늦어진다. PL-PGME 내전이 먼저 생성되고 이후 PL-EL로 변환되기 때문에, 화합물의 생산자로부터 최종 소비자에게 전달되는 ARC 물질과 용제가 함유된 ARC는 실제로는 PL-PGME, PL-EL, ARC 물질 그리고 용제의 혼합물일 수 있다. 제품의 구성 성분이 변하기 때문에 최종 소비자에게 있어서 제품의 성분을 완전히 파악할 수 없다는 문제점이 생긴다. 일반적으로 최종 소비자는 용제와 섞여 있는 ARC 성분이 담겨 있는 패키지를 전달 받는다. PL-EL이 형성되는 동안 이 조성물은 경화 과정을 거치게 된다. 이전까지 ARC 성분은 에틸 락테이트와 섞이는 즉시 PL-EL을 형성한다고 알려져 있었기 때문에, 사용자는 조성이 변하는 물질, 즉 PL-PGME 내전과 PL-EL의 구성 비율이 변한다는 사실을 알지 못하고 작업을 하게 되는 불확실성을 갖게 된다. 실제로 PL-PGME 내전이 에틸 락테이트와 일정기간을 두고 반응하기 때문에, 전통적인 방법에 의하면, 사용자에게 전달되는 물질에는 PL-PGME 내전이 대부분 함유되어 있고 사용자가 원하는 물질인 PL-EL은 극소량 함유되어 있게 된다. 이것은 PL-PGME 내전과 PL-EL의 비율이 ARC에 의한 정합 코팅 또는 평탄 코팅과 같은 코팅의 특성을 제어하는데 있어서 필수적인 요소이므로 공정 중 여러가지 문제점을 발생시킨다.

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2000년 1월 12일에 출원된 가출원(provisional application) 제 60/175,729 호에의 우선권을 주장한다.

본 발명은 유기 화학물의 제조에 관한 것으로, 특히 화학 물질 전달 방법과 전달 방법에 의한 특성 제어에 관한 것이다.

도 1은 선행기술에 공지된 것과 같이 가교제 성분을 생성하는 반응 과정을 도시한 반응도이다.

도 2는 도 1의 가교제 성분을 생성하는데 있어서 또 다른 일련의 과정을 도시한 반응도이다.

도 3a 내지 도 3c는 기판 위에 형성된 반사 방지 정합 코팅의 개략적인 단면도이다.

도 4a 내지 도 4b는 기판 위에 형성된 반사 방지 평탄 코팅의 개략적인 단면도이다.

도 5는 본 발명의 화합물 전달 시스템을 도시한 개략적인 도면이다.

도 6a 내지 도 6d는 다양한 정합성을 가진 반사 방지 코팅 처리된 기판의 미세 조직을 도시한 도면이다.

위 도면에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 명기하였다.

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 기구에 전달되어 기계적 수단이나 열에 의해 인공적으로 경화되거나 또는 경화되지 않은 상태로 용제와 혼합된다. 따라서 이러한 공정으로 포토리쏘그래피 기술자는 여러가지 파라미터를 제어할 수 있게 되는 잇점이 있다. 또한, 정합 코팅이나 평탄 코팅을 생산하는데 동일한 초기 물질이 사용될 수 있다. 이것은 요구되는 정합성이나 평탄도를 얻기 위해 다수의 코팅 시스템을 지원하는 시설이 필요하지 않게 되는 잇점을 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 리쏘그래픽 방법을 제공한다. 본 발명은 유기 반사 방지막 코팅의 정합성을 조절하는 시스템 및 조절 과정을 포함한다. 반사 방지 막의 정합성은 물질의 생성 과정 및 시간과 온도의 순서를 변화시킴으로써 변화시킬 수 있다. 반사 방지 물질은 원하는 점성을 얻기 위해 적당한 비율로 적당한 양의 용제와 혼합된다. 혼합된 상태의 물질이나 경화된 물질의 제품은 기판의 표면에 코팅되어 정합 코팅이나 평탄 코팅을 형성한다. 추가 공정을 거치지 않은 제품이 기판에 도포되면, 비아(via)를 불충분하게 충전하는 정합 반사 방지 코팅막이 형성된다. 제품이 기판에 도포되기 전에 경화 과정을 거친 경우에는, 용액의 특성은 영구적으로 변한다. 새로운 특성은 비아를 완전히 충전시키는 평탄 코팅을 형성한다. 충전 정도는 다양한 경화 조건을 이용하여 조절할 수 있다.

본 발명의 한 관점에 따르면, 화합물을 기판에 전달하는 방법은 다음 단계를 포함한다. 제 1 용기가 화합물의 제 1 성분을 담기 위해 제공된다. 제 2 용기가 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 다른 관점에 따르면, 화합물을 기판에 전달하는 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 시스템을 포함한다.

또 본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 반도체 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하는 방법은 ARC 코팅 성분이 담겨 있는 제 1 용기를 제공하는 단계, 용제가 담겨 있는 제 2 용기를 제공하는 단계, 제 1 용기에 담겨 있는 ARC 성분과 제 2 용기에 담겨 있는 용제를 혼합실로 전달하는 단계, ARC 성분과 용제를 혼합실에서 혼합하여 화합물을 생성하는 단계, 화합물을 반도체 기판에 전달하는 단계, 그리고 반사 방지 코팅을 형성하기 위해 반도체 기판에 화합물을 도포하는 단계를 포함한다.

본 발명의 상기 관점의 실시예는 다음의 것들 중 하나 이상을 포함한다. 반사 방지 코팅은 정합 코팅이다. 반사 방지 코팅은 일정 정도의 정합성을 갖게 되며 반사 방지 코팅 성분과 용제를 혼합하는 시간을 제어하여 정합의 정도를 조절할 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 가열과정을 거치게 된다. 반사 방치 코팅은 일정 정도의 정합성을 갖게 되는데 화합물을 기판으로 전달하기 전에 가열함으로써 정합의 정도를 조절할 수 있다. 화합물은 펌프에 의해 반도체 기판에 전달된다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 반도체 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하는 시스템은 반사 방지 코팅 성분이 담겨 있는 제 1 용기, 용제가 담겨 있는 제 2 용기, 화합물을 생성하기 위해 반사 방지 코팅 성분과 용제를 혼합하는 혼합실, 그리고 반사 방지 코팅을 형성하기 위해 혼합실로부터 반도체 기판에 화합물을 공급하기 위해 혼합실과 반도체 기판 사이를 연결하는 유체 전달 시스템을 포함한다.

본 발명의 이러한 관점의 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. 시스템은 또한 화합물이 반도체 기판에 전달되기 전에 화합물을 가열하기 위한 열 교환기를 포함한다. 또한, 시스템은 화합물을 반도체 기판에 전달하는 펌프를 포함한다.

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

본 발명의 다양한 실시예는 도면과 상세한 설명을 참고하여 아래에서 자세히 설명될 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 성분은 ARC 물질이 최종 소비자에게 제공되기 전에는 희석 용제와 혼합되지 않는다. 그 대신 최종 소비자는 ARC 물질의 원하는 특성을 얻기 위하여 희석 용제와 ARC 성분을 직접 혼합하게 된다. 예를 들어 최종 소비자가 원하는 ARC에는 중합체 성분과 혼합된 상태로 용제에 녹아 있는 가교제 성분의 물질이 함유되어 있을 수 있다. ARC의 가교제 성분은 PGME 용액에 녹아 있는 PL 1174와 p-TSA.H₂O이다. 또는 ARC 가교제 성분은 EL의 존재하에 PGME 용액에 PL 1174와 p-TSA.H₂O을 녹여 얻어지는 반응의 최종 산물인 PL-EL이다. 사용자가 사용 시점에서 희석 용제에 ARC 성분을 주입하기 전까지 희석 용제와 ARC 성분은 분리되어 있다. 또는, 사용자는 사용 시점에서 희석 용제와 ARC 성분을 병 또는 그릇에 넣고 섞은 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 생성된다. 마지막으로 ARC 성분과 캐스팅 용제가 기판위에 스피닝된다.

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

정합 ARC

도 3a에는 표면 토포그래피(16)를 형성하는 회로(12, 14) (예를 들어 폴리실리콘 라인)를 갖는 기판(10)과 그 위에 형성되어 있는 정합 ARC가 도시되어 있다. 예를 들어, 에틸 락테이트와 같은 희석 용제와 폴리 비닐 페놀와 같은 중합체 성분, 그리고 양성자화된 PL, PGME, PL-PGME 내전으로 구성된 가교제 성분을 포함하는 ARC 성분이 적당한 비율로 혼합되어 기판(10)에 제공된다. 이 비율은 요구되는 점성과 두께의 함수이다. ARC(18)는 기판(10) 상에서 스피닝(spining)되어 회로(12,14)를 덮게 된다.

도 3b는 ARC(18)가 기판(10) 상에서 가교 역할을 할 수 있도록 엔탈피가 가해지는 단계(100)를 도시하고 있다. 이러한 선 코팅 후 베이킹 방법(100)은 일정한 스핀 코팅을 위해 사용되는 희석 용제, 다시 말해 캐스팅 용제의 끓는 점 이상에서 수행된다. EL, 시클로헥사논 그리고 PGME과 같은 캐스팅 용제의 끊는 점은 약 154℃이다. 선 코팅 후 베이킹 방법(100)은, 예를 들어 170℃의 온도에서 60초간 시행된다. 베이킹의 초기 단계에서 양성자화된 PL과 PL-PGME 내전이 활성화된 EL과 반응하여 PL-EL이 기판(10) 상에서 형성된다.

PL-PGME 내전이 PL-EL로 변환되고 용제가 증발함에 따라 수축의 정도가 증가하여 정합 코팅(20)이 형성된다. 베이킹 공정(100)에서는 가교 구조가 나타날 수 있도록 중합체 분자와 가교제 분자 사이의 평균 자유 거리를 충분히 좁힐 수 있을 정도로 용제를 효율적으로 증발시킨다. 그러나, PL-EL과 같은 가교제 성분이 생성되기 전까지는 가교 구조가 나타나지 않는다. PL-EL과 같은 가교제가 생성되는 동안의 용제의 손실은, 가교 구조가 형성되기 전에 발생하는 증발에 의한 수축의 정도를 증가시킨다. 이러한 용제의 손실로 인해 정합 코팅이 형성된다.

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

ㅿ, EL

p-TSA.H₂O + PL⁺+ PGME --> PL-PGME 내전 + PL⁺+ PGME --> PL-EL + 용제

웨이퍼에 도포된

중합체 유지

ㅿ

--> 안정된 유기 ARC + 용제 ↑

(가교 결합된 중합체)

기판(10) 위에서 PL-PGME 내전을 최종 산물인 PL-EL로 변환하는 것은 PL-EL과 중합체의 가교 구조의 형성을 위한 베이킹의 효율을 떨어뜨린다. 그러나, PL 1174와 에틸 락테이트의 반응은 많은 열을 필요로 한다. 이 반응에 제공된 열은 또한 상당한 양의 과도한 캐스팅 용제, 즉, PGME, 에틸 락테이트, 그리고 EL내의 시클로헥사논을 기화시킨다. 이 반응은 입체 장애로 다소 늦게 진행된다(다시 말해, 분자의 크기와 모양에 따라 분자들을 적당한 위치에 위치시키는데 열과 시간이 필요하다). 용제가 모두 기화하고 나면, 에틸 락테이트와 PL 1174 분자 사이의 간격이 좁아지게 되고, 가해진 열은 분자의 운동에너지를 증가시킨다. 이후에 에틸 락테이트와 양성자화된 PL 1174 사이의 반응이 일어난다. 열은 기판(10) 위에서 가교제 PL-EL을 형성하는데 필요할 뿐 아니라 중합체를 가교 연결하는데도 필요하다.

일반적으로 정합 코팅은 양호한 광학적 실행을 위해 요구된다. ARC(18)는 화학선광(actinic light) 즉, 원하는 광화학적 반응을 일으키기에 적당한 파장을 갖는 빛과 기판(10)에 대해서 완전히 불투명하지는 않다. 따라서, 정합 코팅은 ARC 두께가 일정하기 때문에 기판(10)에 대하여 균일한 광학적 두께와 반사율을 제공한다. 앞서 설명한 과정에 따르면, 정합성은, ARC 가교제 성분을 가교제 PL-EL이 아직 형성되기 이전 상태에서, 양성자화된 PL 1174와 PL-PGME 내전이 주성분을 이루는 물질에 주입함으로써 형성된다. 정합 코팅은 웨이퍼 전체에 대해 낮은 고체 함량을 가진 매우 낮은 점성을 갖는 물질을 캐스팅하여 얻을 수 있다. 용제가 증발함에 따라, 물질이 수축하면서 하층의 토포그래피 위에 정합 코팅이 형성된다. 용제는 기화되어 하위 기판의 토포그래피를 그대로 드러내는 짙은 막을 형성한다. 이러한 공정으로 물질의 점성 뿐만 아니라 공정의 파라미터를 변화시킴으로서 코팅의 수축 정도를 제어할 수 있다.

평탄 ARC

도 4a는 특정 응용분야에서 회로(12,14)에 의해 형성된 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 공정 초기에 결합시킴으로써 이루어진다. 따라서, 기판(10) 위에 PL-EL을 함유한 ARC 용액(24)을 스피닝하고, 기판(10)을 예를 들어, 170℃에서 60초 동안 베이킹한다. 가교제 PL-EL의 존재로 인하여 베이킹 열은 용제의 기화와 결합을 가속화시킨다. 용제는 물질의 표면(26)으로부터 기화된다. 이렇게 하여, 가교제 PL-EL과 중합체 성분의 결합은 PL-EL 성분이 아직 형성되기 전의 경우보다 빨리 이루어진다. 가교 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 보다 치밀해진다. 표면(26)에서는 PL-EL과 중합체 분자가 서로 빠르게 반응하여 전단계에서 코팅된 모양에 거의 변화를 주지 않고 표면을 형성한다. 가교 작용에 의해 표면막이 형성되면, 전단계에서 코팅된 모양은 변하지 않으며, 또한 치밀하기 때문에 코팅막의 두께도 더이상 변하지 않는다. 이로써 평탄한 코팅을 얻을 수 있다.

평탄 ARC 공정에서, PL-EL내의 분말 연결(powder link)을 통해 중합체를 서로 연결하는 반응은 PL-PGME 내전 내의 PGME가 에틸 락테이트로 대체되어야 하는정합 ARC 공정보다 훨씬 빨리 이루어진다. 입체 장애가 정합 ARC 생산 공정의 반응을 느리게 하기 때문이다. 이렇게 하여, PL-PGME가 PL-EL로 변화한 후 PL-EL이 결합된 생성물로 변하는 과정보다 PL-EL이 가교된 최종 생산물로 변하는 과정이 더욱 더 용이하다.

예를 들어, ARC 코팅의 평탄화 공정은 토포그래피의 일부를 노출시키기 위해 하층의 일부분이나 일정 두께를 선택적으로 제거할 경우에 바람직하다. 또한, 평탄화 코팅은 구멍을 충전하여 추가의 리쏘그래픽 작업이나 에칭 작업을 용이하게 하는데 사용될 수 있다.

도 5에는 동일한 초기 물질로부터 평탄 및 정합 반사 방지 코팅을 형성하는 시스템(300)이 도시되어 있다. 반사 방지 코팅 형성 시스템(300)은, 예를 들어 가교제 성분과 중합체 성분과 같은 ARC 성분을 담는 용기(310)를 포함한다. 또한 시스템(300)은, 예를 들어 에틸 락테이트와 시클로헥사논과 같은 용제를 담는 용기(320)를 포함한다. 펌프(330)는 용기(310)에서 ARC 성분을 튜브(350)를 통하여 혼합 용기(340)로 전달한다. 유사한 방법으로 펌프(360)는 용기(320)에서 용제를 튜브(370)를 통하여 혼합 용기(340)로 운반한다. ARC 성분과 용제는 특정 비율로 혼합 용기(340) 속에서 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)에서 배출되는 생산물은 매우 낮은 비아(via) 충전률을 갖는정합 코팅의 생성에 적당한 형태를 갖는다. 이때 생산물은 비교적 많은 양의 PL-PGME 내전과 매우 적은 양의 PL-EL을 함유하고 있다. 생산물은 경로(390)를 따라 펌프(410)로 이동하고, 펌프(410)는 튜브(420)를 통하여 생산물을 기판에 펌핑하여 정합 코팅을 형성한다. 온도 안정화 재킷(jacket)(435)은 공정의 신뢰성과 반복성을 확보하기 위해 튜브(420)를 감싸고 있다.

이와는 달리, 생산물은 경로(400)를 따라 이동하면서 물질의 경화를 위해 적당한 시간과 온도로 가열되어 물질의 특성이 바뀌게 된다. 이와 같은 경우, 특성의 변화는 거의 완전한 비아 충전도를 갖는 평탄 코팅이 생성되도록 한다. 특히, 경로(400)에 진입한 후 생산물은 고온의 열 교환기(440)를 거치게 된다. 열 교환기(440)는 히터(450)에 전기적으로 연결되어 있다. 열 교환기(440)는 생산물이 원하는 특성, 예를 들어 PL-PGME에 비해 많은 양의 PL-EL을 포함하도록 변화시키기에 적당한 온도로 설정되어 있다. 생산물이 적당히 경화되면, 펌프(460)는 생산물을 튜브(470,480)를 통하여 펌핑한다. 튜브(470,480)는 온도 안정화 재킷(490,500)으로 감싸여 있다. 물질이 고온에서 경화된 이후, 재킷(490)은 물질을 적당한 가공 온도로 냉각시킨다. 생산물은 튜브(480)를 통하여 기판(430)에 전달되고 평탄 코팅을 형성한다. 원하는 물질 특성의 변화를 얻기 위하여 모든 공정에서 온도, 양, 그리고 흐름은 정확하게 제어되어야 한다.

도 6a 내지 6d는 ARC의 경화 공정이 비아 충전도과 평탄도에 미치는 영향을 도시한 것이다. 도 6a와 6b는 시간 0 에서 낮은 비아 충전도를 갖는 정합 코팅을 도시하고 있다. 도 6c에서 알 수 있듯이, 21일 동안 상온에서 경화된 후 높은 점성을 갖게된 물질은 평탄 코팅을 형성한다. 도 6d는 낮은 점성을 갖는 물질을 21일 동안 상온에서 경화시키면 정합 코팅용 물질에서 평탄 코팅용 물질로 전환됨을 도시하고 있다.

경화 공정의 효과는 가속화 될 수 있다. 도 6a 내지 6d는 60℃에서 1 시간, 또는 그 이상의 온도에서 더 빠른 시간 내에 경화시킨 결과를 도시하고 있다. 가속화된 경화 공정으로 정합 코팅 또는 평탄 코팅을 선택적으로 형성할 수 있으며, 비아의 충전도를 조절할 수 있다. 이상 설명한 바와 같이 공정을 제어하는 반응은 ARC 성분에 희석 매체인 용제를 가함으로써 시작되며, 가공 온도를 높임으로써 반응의 속도는 빨라지고 경화는 가속화된다.

지금까지 본 발명의 다양한 실시예가 개시되었다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변화가 가능함을 알 수 있다. 예를 들어, ARC 성분과 용제는 회전시키거나 또는 다른 적당한 혼합 방법을 이용하여 혼합할 수 있다. 이러한 과정은 물질의 양이나 시간, 온도등을 변화시킴으로써 물질 고유의 특성을 변화시켜 리쏘그래피 공정에서 사용되는 물질로서 요구되는 특성을 조절하는데 이용될 수 있다. 제어 가능한 특성에는 비아의 충전 비율, 정합성, 광학 밀도, 점성 그리고 두께가 있다. 또한 생산물은 펌프 외에 다른 수단, 예를 들어 압축 용기등에 의해 기판에 전달될 수 있다. 본 발명의 방법은 ARC 뿐만 아니라 다양한 유기 리쏘그래픽 물질, 예를 들어 스핀 온 유리(spin-on glass)나 포토레지스트 필름에도 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 시간에 따라 변하는 성분을 갖는 어떠한 물질을 사용하는 공정에서도 이용될 수 있다. 스핀 온 유리나 포토레지스트 필름과 같은 다른 물질의 경우에는 광속(photospeed)이나 실레이션 에이전트(silation agents)와 같은 다른 물질을 흡수하는 성질, 또는 유전 상수등과 같이 제어해야 하는 다른 특성이 있을 수 있다. 본 발명은 이와 같은 물질에도 적용할 수 있다. 분자간 반응을 이용하는 공정에서는 물질의 사용 시점에서 물질의 반응과 특성을 조절할 수도 있다.

따라서, 다른 실시예는 이하 특허의 청구 범위 내에 포함되어 있다.

Claims

화학물질을 기판에 전달하는 방법에 있어서,

상기 화학 물질의 제 1 성분을 담는 제 1 용기를 제공하는 단계,

상기 화학 물질의 제 2 성분을 담는 제 2 용기를 제공하는 단계,

상기 제 1 용기로부터 상기 제 1 성분을, 상기 제 2 용기로부터 상기 제 2 성분을 혼합실에 공급하는 단계,

상기 혼합실에서 상기 제 1 성분과 상기 제 2 성분을 혼합하여 상기 화학물질을 생성하는 단계,

상기 화학물질을 상기 혼합실로부터 상기 기판에 전달하는 단계를 포함하는

화학물질을 기판에 전달하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 화학물질을 생성한 후 상기 화학물질의 경화를 제어하는 단계를 더 포함하는

화학 물질을 기판에 전달하는 방법.
화학물질을 기판에 전달하는 시스템에 있어서,

상기 화학물질의 제 1 성분을 담는 제 1 용기,

상기 화학물질의 제 2 성분을 담는 제 2 용기,

상기 화학물질을 생성하기 위하여 상기 제 1 성분과 상기 제 2 성분을 혼합하는 혼합실,

상기 혼합실과 상기 기판을 연결하여 상기 화학물질을 상기 혼합실로부터 상기 기판에 전달하는 유체 전달 시스템을 포함하는

화학물질을 기판에 전달하는 시스템.
반도체 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하는 방법에 있어서,

반사 방지 코팅 성분을 담는 제 1 용기를 제공하는 단계,

용제를 담는 제 2 용기를 제공하는 단계,

상기 제 1 용기로부터 상기 반사 방지 코팅 성분을, 상기 제 2 용기로부터 상기 용제를 혼합실에 공급하는 단계,

상기 혼합실에서 상기 반사 방지 코팅 성분과 상기 용제를 혼합하여 생산물을 생성하는 단계,

상기 생산물을 상기 반도체 기판에 전달하는 단계,

상기 생산물을 상기 반도체 기판에 도포하여 상기 반사 방지 코팅을 형성하는 단계를 포함하는

반사 방지 코팅을 형성하는 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 정합 코팅인

반사 방지 코팅을 형성하는 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 일정 정도의 정합성을 가지며, 상기 정합성은 상기 반사 방지 코팅 성분과 상기 용제의 혼합 시간을 제어함으로써 조절되는

반도체 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하는 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 평탄 코팅인

반사 방지 코팅을 형성하는 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 코팅을 형성하는 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 생산물을 상기 기판에 전달하기 전에 상기 생산물을 가열하는 단계를 더 포함하는

반사 방지 코팅을 형성하는 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 일정 정도의 정합성을 가지며, 상기 정합성은 상기 생산물이 상기 기판에 전달되기 전에 상기 생산물을 가열함으로써 조절되는

반사 방지 코팅을 형성하는 방법.
제 4 항에 있어서,

펌프에 의해 상기 생산물이 상기 반도체 기판에 전달되는

반사 방지 코팅을 형성하는 방법.
반도체 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하는 시스템에 있어서,

반사 방지 코팅 성분을 담는 제 1 용기,

용제를 담는 제 2 용기,

생산물을 형성하기 위하여 상기 반사 방지 코팅 성분과 상기 용제를 혼합하는 혼합실,

상기 반사 방지 코팅을 형성하기 위하여 상기 혼합실과 상기 기판을 연결하여 상기 혼합실로부터 상기 반도체 기판으로 상기 생산물을 공급하는 유체 전달 시스템을 포함하는

반사 방지 코팅을 형성하는 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 정합 코팅인

반사 방지 코팅을 형성하는 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 반사 방지 코팅은 평탄 코팅인

반사 방지 코팅을 형성하는 시스템.
제 12 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 코팅을 형성하는 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 생산물을 상기 기판에 전달하기 전에 상기 생산물을 가열하는 열 교환기를 더 포함하는

반사 방지 코팅을 형성하는 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 반도체 기판에 상기 생산물을 전달하는 펌프를 더 포함하는

반사 방지 코팅을 형성하는 시스템.
반도체 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하는 방법에 있어서,

반사 방지 코팅 성분을 제공하는 단계,

용제를 제공하는 단계,

상기 반사 방지 코팅 성분과 상기 용제를 요구되는 점성을 가진 생산물을 생성하기 위한 비율로 혼합하는 단계,

상기 반사 방지 코팅을 형성하기 위하여 상기 생산물을 상기 반도체 기판에 코팅하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 생산물이 형성되고 난 후 기설정된 시간에 상기 반도체 기판이 상기 생산물로 코팅되는

반사 방지 코팅을 형성하는 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 코팅은 정합 코팅인

반사 방지 코팅을 형성하는 방법.
제 18 항에 있어서,

평탄 코팅을 형성하기 위하여 상기 생산물로 상기 기판을 코팅하기 전에 상기 생산물을 가열하는 단계를 더 포함하는

반사 방지 코팅을 형성하는 방법.