KR20090004766A - 리소그래피 방법 및 이에 의해 제조되는 디바이스 - Google Patents

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KR20090004766A
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웬디 프란시스카 요한나 게호엘 반 안셈
루돌프 아드리아누스 요안네스 마스
수핑 왕
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

기판의 주변 에지까지 또는 상기 주변 에지를 넘어서 연장되는 반사-방지 코팅이 제공되는 기판의 기판처리방법이 개시된다. 상기 방법은 이면(back-side) 제거 프로세스를 이용하여 상기 기판의 주변부 및 그 주위에 인접한 상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 단계, 방사선 감지 재료의 층을 상기 반사-방지 코팅 상에 증착시키는 단계, 최상부-코팅 층을 상기 방사선 감지 재료의 층 상에 증착시키는 단계, 및 최상부-측 제거 프로세스를 이용하여 상기 기판 주변부에 인접한 영역 주위에서부터 상기 방사선 감지 재료 층의 일 부분 및 상기 최상부-코팅 층의 일 부분을 동시에 제거하는 단계를 포함한다.

Description

리소그래피 방법 및 이에 의해 제조되는 디바이스{LITHOGRAPHIC APPATRATUS AND DEVICE MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 리소그래피 방법 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 에 대응되는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선-감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 이미징(image)될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다.
레지스트(또는 다른 재료)의 층은 흔히 스핀-코팅 프로세스를 사용하여 기판의 표면 상에 제공된다. 상기 층을 형성하는데 사용되는 재료는 기판의 중심 상에 떨어뜨려지고(dropped), 그 다음 기판이 회전된다. 상기 재료는 기판의 에지를 향하여 유동해 나가고 기판의 표면을 가로질러 대체로 균일한 두께로 된 층을 제공한다. 스핀-코팅 프로세스 동안, 재료의 두꺼운 비드(bead)는 기판의 에지 주위에서 형성되는 것으로 알려져 있다. 기판 에지 주위의 이 비드는 통상적으로 에지 비드(edge bead)라 언급된다. 여러 이유로 이 에지 비드를 제거하는 것이 바람직하다. 먼저, 예를 들어, 에지 비드는 기판의 중심을 향하는 레지스트보다 두꺼운 두께로 이루어지기 때문에 상기 에지 비드를 형성하는 레지스트에 균일한 패턴을 적용하는 것은 어렵거나 불가능할 수도 있다. 또한 또는 대안적으로, 에지 비드를 형성하는 재료는 깨어져서 리소그래피 장치의 부품들 또는 기판을 오염시킬 수도 있다.
오염의 문제는, 리소그래피 장치의 개구수 및 방법을 개선하기 위하여 기판과, 예를 들어 리소그래피 장치를 스캐닝하는 투영렌즈 사이에서 침지 유체가 사용되는 경우 훨씬 더 빈번하게 일어날 수 있다. 침지 유체, 및 스캐닝 동안 기판과 투영 렌즈 사이에 침지 유체를 한정하는데 사용되는 디바이스는 기판의 표면 상에 제공되는 재료 층 상에 압력 또는 힘을 가할 수 있다. 이 압력 또는 힘은, 특히 기판의 에지에 걸쳐 스캐닝이 진행되는 경우 재료가 기판으로부터 제거되는 에지 비드를 형성할 우려를 증가시킨다. 결과적으로, 침지 유체, 레지스트의 다른 영역들, 및/또는 침지 유체와 접촉하는 리소그래피 장치의 부분들(예를 들어, 투영 렌즈)을 오염시킬 우려가 있다.
상술된 문제들 중 1 이상의 관점에서, 에지 비드는 제거되는 것이 바람직하다. 에지 비드의 제거는 통상적으로 에지 비드 제거(EBR)라 칭해진다. 에지 비드의 제거는, 예를 들어 1 이상의 적절한 용매를 이용하여 수행될 수 있다.
기판에는 레지스트 이외의 다수의 층이 제공되는 것이 통상적이다. 예를 들어, 기판에 레지스트의 층이 제공되기 이전에 반사 방지 코팅이 기판에 적용될 수 있다. 최상부 코팅 층은 레지스트 층을 침지 유체로부터 보호하거나 및/또는 또 다른 반사-방지 층으로서의 역할을 하도록 레지스트 층의 최상부에 최상부 코팅 층이 제공될 수도 있다. 에지 비드의 제거는 기판 상에 증착되는 층에 대해 수행될 수도 있다.
복수의 층들이 기판 상에 증착되는 경우, 특정 층들의 에지 비드들의 제거는 아래 층들의 부분들이 뜻하지 않게 커버링되지 않게 하는 문제가 존재한다. 기판 상에 증착되는 층의 일 부분이 뜻하지 않게 커버링되지 않는 것은 기판을 오염이나 손상에 취약하게 할 수 있다. 에지 비드의 제거는 성공적으로 증착되지 않은 각각의 층에 대해 한 번씩, 여러 차례 수행될 수도 있다. 이들 층들에 대한 에지 비드의 제거는 층들의 부분들이 뜻하지 않게 커버링되지 않게 남겨두지 않도록 정렬되어야 한다.
비용과 스루풋 둘 모두를 이유로, 디바이스들을 생성하는데 가능한 한 기판의 많은 부분을 사용하는 것이 바람직하다. 기판 상에 증착되는 1 이상의 층들의 에지 비드를 제거하는데 사용되는 방법들 및/또는 기계들의 공차들(tolerances)로 인하여, 이러한 디바이스들을 생성하기 위한 최대 가용 영역이 저감될 수도 있으며, 이는 스루풋 및 비용에 있어 부정적인 인풋을 갖는다.
본 명세서에서 식별된 문제들 중 1 이상을 회피하거나 또는 완화시킬 수 있는 기판처리방법 및 디바이스 제조방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판의 주변 에지까지 또는 상기 주변 에지를 넘어 연장되는 반사-방지 코팅에 제공되는 기판 상에서:
이면(back-side) 제거 프로세스를 이용하여 상기 기판의 주변부 및 그 주위에 인접한 상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 단계;
방사선 감지 재료의 층을 상기 반사-방지 코팅 상에 증착시키는 단계;
최상부-코팅 층을 상기 방사선 감지 재료의 층 상에 증착시키는 단계; 및
최상부-측 제거 프로세스를 이용하여 상기 기판 주변부에 인접한 영역 주위에서부터 상기 방사선 감지 재료 층의 일 부분 및 상기 최상부-코팅 층의 일 부분을 동시에 제거하는 단계를 포함하는 기판처리방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판의 주변 에지까지 또는 상기 주변 에지를 넘어 연장되는 반사-방지 코팅에 제공되는 기판 상에서:
이면(back-side) 제거 프로세스를 이용하여 상기 기판의 주변부 및 그 주위에 인접한 상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 단계;
방사선 감지 재료의 층을 상기 반사-방지 코팅 상에 증착시키는 단계;
최상부-코팅 층을 상기 방사선 감지 재료의 층 상에 증착시키는 단계;
최상부-측 제거 프로세스를 이용하여 상기 기판 주변부에 인접한 영역 주위에서부터 상기 방사선 감지 재료 층의 일 부분 및 상기 최상부-코팅 층의 일 부분 을 동시에 제거하는 단계; 및
상기 방사선 감지 재료의 층에 디바이스의 적어도 일부를 형성하는 패턴을 적용하기 위하여, 상기 방사선 감지 재료의 층을 방사선 빔에 대해 노광시키는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선을 포함하는 모든 형태 의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다; 이러한 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다.
도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(PB)(예를 들어, UV 방사선)을 컨디셔닝하는 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하고, 아이템(PL)에 대해 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키는 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 아이템(PL)에 대해 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈)(PL)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 특히 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구 성된 조정기(AM)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖는 컨디셔닝된 방사선 빔(PB)을 제공한다.
또한, 조명 시스템은 방사선 빔을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있으며, 이러한 구성요소들은 아래에서 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급될 수도 있다.
상기 방사선 빔(PB)은 지지 구조체(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사된다. 상기 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 상기 빔(PB)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 상기 빔(PB)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대상물 테이블들(MT 및 WT)의 이동은, 장-행정 모 듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 위치설정 디바이스(PM 및 PW)의 일부분을 형성한다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지한다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 기계적 클램핑, 진공, 또는 다른 클램핑 기술들, 예를 들어 진공 조건들 하에서의 정전기 클램핑을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있고, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 유체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절 광학 시스템, 반사 광학 시스템, 및 카타디옵트릭(catadioptric) 광학 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스 템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 지지 구조체)를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물에 침지되는 형태로도 구성될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다.
도시된 장치는 다음의 바람직한 모드들에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 상기 빔(PB)에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서 노광 필드의 최대 크기는, 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 상기 빔(PB)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PL)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정 될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 상기 빔(PB)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 특정 방법에 따라 기판(W) 상에 증착되는 층들의 스택을 나타낸 도이다. 상기 방법에 따르면, 알려진 방식, 예를 들어 증기 프라이밍(vapor priming) 또는 스핀 코팅에 의하여 HMDS(hexamethyldisilizane) 접착 프로모션 층(1)이 기판 상에 증착된다. 접착 프로모션 층(1)은 레지스트가 기판(W) 상에 직접적으로 증착되는 것을 방지하는데, 그렇지 않을 경우 상기 층은 쉽게 제거되어 리소그래피 장치를 오염시킬 수 있다. 그 다음, BARC(바닥 반사-방지 코팅) 층(2)이 역시 알려진 방식, 예를 들어 스핀 코팅에 의하여 접착 프로모션 층(1)의 최상부 상에 증착된다. 그 다음, 접착 프로모션 층(1)의 영역이 BARC 없이 이루어지도록 하기 위해 BARC 층(2) 상에서 에지 비드 제거 프로세스가 수행된다. 에지 제거 프로세스는 기판의 최상부-측, 즉 층들의 스택이 증착되는 기판의 측으로부터 수행된다. 그 다음, BARC 층(2)을 안정화시키기 위해 기판(W)이 베이킹된다.
상기 방법의 다음 단계는 BARC 층(2) 상에 레지스트(3) 층을 증착시키는 것이다. 그 다음, 기판(W) 주위에서 연장되는 BARC 층(2)의 영역이 레지스트 없이 이루어질 수 있도록 레지스트 층(3) 상에서 최상부-측 에지 비드 제거 프로세스가 수행된다. 그 다음, 기판(W)은 레지스트 층(3)을 안정화시키기 위해 베이킹된다. 그 다음, 최상부-코팅 층(4)(예를 들어, TARC 층, 즉 최상부 반사-방지 코팅)이 레지스트 층(3)의 최상부에 증착된다. 최상부-코팅 층(4)은 레지스트 층(3)을 가로질러, 레지스트 층(3)의 에지들에 걸쳐 그리고 BARC 층(2) 상으로 연장된다. 또한, 최상부-코팅 층(4)은 접착 프로모션 층(1) 상으로 연장될 수 있다. 최상부-코팅 층(4)은, 예를 들어 실리콘 기판에 잘 들러붙기 때문에, 최상부-코팅 층(4)이 접착 층(1) 상으로 연장되도록 하는 것은 기판(W) 처리의 최종 단계들에서 최상부-코팅 층(4)의 부분들이 기판(W)으로부터 떨어지는 위험을 저감시키거나 또는 제거한다.
모든 층들이 기판에 증착되고 나면, 접착 프로모션 층(1)의 영역이 최상부-코팅 층(4) 없이 이루어지고, 기판(W) 주위에서 연장될 수 있도록 하기 위해 최종 최상부-측 에지 비드 제거 프로세스가 최상부-코팅 층(4) 상에서 수행된다. 그 다음, 기판(W)이 최상부-코팅 층(4)을 안정화시키기 위해 베이킹된다.
층들은 코팅 모듈들(또는 여타 적합한 기구)로서 알려진 기구를 사용하여 기판(W) 상에 증착된다. 사용되는 기구의 기계적 한계들로 인해, 기판 간에 변하는 기판 센터링에 있어서의 근본적인 부정확성이 존재한다. 이는, 나아가 기판을 가로지르는 에지 비드 제거 폭들 및 상이한 기판들 간의 변화를 야기한다. 또한 또는 대안적으로, 에지 비드 제거 프로세스에 사용되는 1 이상의 용매 분배 노즐은 근본적인 위치적 부정확성들을 가져서, 에지 비드 제거 폭에 있어서의 변동을 초래할 수도 있다. 이러한 하드웨어적인 한계들은, 무엇보다도 최상부-코팅 층(4)이 기판(W) 상에 증착되거나, 레지스트 층(3)의 에지 부가 최상부-코팅 층(4)에 의하여 커버링되지 않는 상황들을 초래할 수도 있다.
상술된 하드웨어적 한계들 중 1 이상의 결과로서, 층들의 최종 스택이 만족스럽게 위치되고 처리될 수 있도록 하기 위해 증착 및/또는 에지 비드 제거 프로세스들에 다양한 공차들이 조성되어야 할 수도 있다. 이러한 공차들은 기판(W)의 에지로부터 2.2 mm의 최소 직경(D) 내에서 연장되는 레지스트 층(3)을 갖는 기판(W)을 생성할 수 있다.
디바이스들(및 기타 등등)을 생성하기 위패 패터닝될 수 있는 레지스트의 가용 영역을 최대화시키기 위하여 레지스트 층(3)의 에지와 기판(W)의 에지 간의 간격을 줄이는 것이 바람직하다. 이는, 생성될 수 있는 디바이스들의 스루풋을 증가시킬 뿐만 아니라, 단일 기판에서 보다 많은 디바이스들이 만들어질 수 있다는 점에서 비용을 절감시킬 수 있다.
도 3 내지 10은 레지스트의 가용 영역을 증가시키고 최상부-코팅 층이 레지 스트 층과 잘 정렬될 수 있도록 하는데 사용될 수 있는 리소그래피 방법을 예시하고 있다. 이들 도면에서, 상술된 피처들에는 같은 참조부호들이 주어진다. 상기 도면들은 제 스케일대로 그려진 것은 아니며, 몇몇 경우에는 상기 도면들 중 어떠한 특징들을 명확히 하기 위해 그 스케일이 다소 과장되어 있을 수도 있다.
도 3은 기판의 표면을 가로지르고 그 주변 에지를 약간 넘어서 연장되는 BARC 층(2)이 제공되는 기판(W)을 도시하고 있다. 2 개의 노즐(5)이 기판(W)의 이면(즉, 레지스트 등의 층들이 증착되는 대향되는 측면)을 향하여 지향된다. 기판(W)은 중심 축선(6)에 대해 회전가능하다. 축선(6)은 구조적 특징부가 아니고, 기판(W)의 회전이 설명될 수 있는 기준점으로서 주어진다.
도 4는 용매(7)가 각각의 노즐(5)로부터 분사되고 기판(W)의 이면을 향하여 지향되는 것을 나타내고 있다. 동시에, 기판(W)은 중심 축선(6)에 대해 회전된다. 도 5는 용매가 기판(W)의 이면 상에 입사되는 경우 용매(7)에 대해 발생되는 모습을 나타내고 있다. 기판(W)이 회전되고 있을 때 용매가 기판 이면의 외측 에지를 향하여 이동하는 것을 알 수 있다. 또한, 용매(7)가 [1 이상의 사면(bevel) 및 선단(apex)을 포함할 수도 있는] 기판의 주변 에지 주위에서 크리핑(creep)되고 있는 것을 볼 수 있다. 기판의 회전 속도를 정확하게 결정하고 상기 속도를 제어함으로써, 기판(W)의 이면에 적용되는 용매(7)가 에지 주위에서 어디까지 크리핑되며 기판(W)의 최상부-측 상에서 반경방향 안쪽으로 얼마나 확산될지를 제어할 수 있다. 따라서, 이 프로세스는 기판(W)의 이면, 기판(W)의 에지를 세정하는데 사용될 수 있으며, 원한다면 기판(W)의 최상부-측 주위에서 연장되는 세정 에지를 제공하는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 회전 속도를 신중하게 제어함으로써, 용매가 기판(W)의 최상부-측과 그것의 에지 간의 경계면까지만 크리핑되도록 할 수 있다. 즉, 상기 용매는 기판의 최상부-측으로부터 BARC 층을 전혀 제거하지 않으면서 기판의 이면 및 에지들을 세정하는데 사용될 수 있다. 상기 프로세스는 기판의 주변부와 기판의 최상부-측 상의 BARC 층 간에 갭이 존재하지 않도록 하거나 또는 0.5 mm, 1.0mm 또는 2 mm 이하의 갭을 생성하도록 이루어질 수 있다.
도 6은 BARC 층(2)이 기판(W)의 최상부-측 상에만 남도록 기판(W) 상의 회전 속도가 제어되는 상황을 예시하고 있다. BARC 층(2)은 기판의 에지들 위에서는 연장되지 않지만 기판(W)의 전체 표면을 가로질러 연장된다는 것을 볼 수 있다. 이는, 어떠한 추가 처리 단계에서, BARC 층(2)이 기판(W)의 최상부-측의 전체 표면을 가로질러 연장되기 때문에 BARC 층(2)의 최상부 상에 증착되는 어떠한 층도 기판(W)의 최상부-측과 접촉하지 않는다는 것을 의미한다. 이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 이용하는 HMDS 접착 프로모션 층(도 2와 관련하여 설명됨)이 필요하지 않다는 것을 의미한다. 이러한 HMDS 층이 필요하지 않기 때문에, 이러한 층을 기판 상에 증착시키는데 사용되는 시간 및 자원들이 더 이상 필요하지 않아서 처리 시간과 비용을 절감할 수 있다.
BARC 층이 기판(W)의 이면 및 에지로부터 제거된 후에, 160 내지 220℃ 사이의 온도에서 소프트-베이킹이 수행되어 기판(W)의 최상부-측 상의 BARC 층(2)을 안정화시킨다. 소프트-베이킹은 잘 알려져 있으며, 따라서 여기서는 상세히 설명하지 않을 것이다. 소프트-베이킹 후에, 레지스트(3)의 층은, 예를 들어 스핀-코팅 프로 세스를 이용하여 BARC 층(2) 상에 증착된다. 90 내지 150℃ 사이 온도에서의 소프트-베이킹은 기판(W)의 최상부-측 상의 레지스트 층(2)을 안정화시키기 위해 수행된다. 최상부-코팅 층(4)은, 예를 들어 80 내지 110℃의 온도에서 수행되는 소프트-베이킹을 이용하여 레지스트 층(3) 상에 증착된다. 침지 유체로부터 레지스트를 보호하거나 및/또는 예를 들어, 반사-방지 코팅으로서의 또 다른 목적을 수행하기 위하여 최상부-코팅 층(4)이 제공될 수도 있다. 층들의 결과적인 스택이 도 7에 도시되어 있다.
상술된 바와 같이, 최상부-코팅 층(4) 및 레지스트 층(3)의 증착은 각 개별 층의 외측 에지들에서 에지 비드가 형성되게 할 수도 있다. 이 에지 비드는 제거되어야 하나, 제거되는 재료가 침지 유체 또는 기판을 처리하는데 사용되는 리소그래피 장치의 부분을 오염시킬 수 있기 때문에 에지 비드를 형성하는 재료가 기판의 처리 동안에는 제거될 수 없도록 하여야 한다.
도 8은 최상부 최상부-코팅 층(4) 및 레지스트 층(3)의 에지 비드가 어떻게 동시에 제거될 수 있는지를 도시하고 있다. 노즐(8)이 기판(W)의 최상부-측에 인접하게 배치되어 있는 최상부-측 비드 제거 프로세스가 도시되어 있다. 노즐(8)은 기판(W)의 주변 에지와, 따라서 레지스트 층(3) 및 최상부-코팅 층(4) 상으로 용매(7)를 지향시키도록 배향된다. 기판(W)은 최상부-코팅 층(4) 및 레지스트 층(3)의 에지-비드가 기판(W)의 주변부 주위에서부터 제거될 수 있도록 회전될 수 있다.
동시적인 에지 비드 제거 프로세스는 최상부-코팅 층(4) 및 레지스트 층(3) 둘 모두의 에지 비드를 제거하도록 수행되기 때문에, 보다 적은 처리 단계들이 필 요할 수도 있다. 이는, 비용을 절감시키고 스루풋을 증가시킬 수 있다. 또한, 단지 단일의 최상부-측 에지 비드 제거 프로세스가 사용되기 때문에, 다중 에지 비드 제거 프로세스들을 위한 공차를 고려하거나 그를 도입할 필요가 없다. 단일 최상부-측 에지 비드 제거 프로세스가 사용되기 때문에, 에지 비드 제거 프로세스의 전체 정확도는 향상되며, 이는 완료시 다른 기술을 사용하는 경우보다 레지스트 층(3)이 기판(W)의 에지 보다 가까이까지 연장된다는 것을 의미한다. 따라서, 패터닝 및 그에 따른, 예를 들어 디바이스들의 생성을 위해 이용가능한 영역이 증가될 수 있다. 예를 들어, 도 9D에는 에지 비드가 제거된 경우 레지스트(3) 층의 에지와 기판의 에지 간의 거리(D)가 나타나 있다. 상기 거리(D)는, 예를 들어 2.2mm 보다 작거나, 2.0mm보다 작거나, 1.0mm보다 작거나 또는 0.5mm보다 작을 수도 있다. 이는, 상술된 바와 같이 상기 거리가 2.2mm 이상인 경우의 1 이상의 종래 방법들을 이용하는 상황과는 정 반대로 되어 있다. 또한, 최상부-코팅 층(4) 및 레지스트 층(3)의 에지 비드들이 동시에 제거되기 때문에, 최상부-코팅 층(4) 및 레지스트 층(3)의 외측 에지들이 서로 정렬된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 이용하면, 1 이상의 종래 방법들에서 보다 작은 단계들로 그리고 보다 큰 신뢰성 및 정확도를 가지고, 최상부-코팅 층(4)이 레지스트 층(3)을 완전하게 커버링한다.
도 10은, 기판 상에 증착되는 층들 상에서 수행되는 이면 및 동시적 최상부-측 에지 비드 제거 프로세스들을 일반적으로 요약한 것이다.
상술된 실시예들에서, 제 1 BARC 층은 기판 상에 증착된 (또는 이미 기판 상에 제공된) 것으로서 나타나 있다. 제 2 BARC 층은 이면 에지 비드 제거 프로세스 에 앞서 기판 상에 증착될 수도 있다(또는 이미 기판상에 제공되었을 수도 있다). 제 1 BARC 층은 제 2 BARC 층과는 상이할 수도 있다.
상술된 실시예들에서는, 층들의 에지 비드들의 제거에 대해 상술하였다. 에지 비드들은 최상부-측 또는 이면 에지 제거 프로세스들을 이용하여 제거되는 것으로 설명되었다. 이러한 에지-비드 제거 프로세스들은 에지 비드를 형성하는 각 층의 부분들을 제거하는 것과 관련되어 있다. 하지만, 각 층 부분들의 제거는 에지 비드들을 제거하는 것과 관련되지 않고, 예를 들어 층의 편평한(또는 여타) 부분을 제거하는 것과 관련되어 있을 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 기판의 에지 주위의 BARC 층 상에 최상부-코팅 및 레지스트 없는 영역을 제공하거나 또는 기판 주위에서 연장되는 레지스트 및 최상부-코팅 없는 영역을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 방법들 중 1 이상은 기판의 이면, 면들의 주변 에지들 및 최상부-측으로부터 BARC 층의 부분들을 제거하는 것뿐만 아니라, 기판의 주변부 주위에 인접하거나 상기 주변부 주위에서 연장되는 영역 주위의 레지스트 및 최상부-코팅 층의 부분들을 제거하는데 사용될 수도 있다. 이러한 방법(들)은 또한, 예를 들어 (상술된 바와 같이) 패터닝을 위해 이용가능한 레지스트의 영역을 최대화시킬 수 있다.
상술된 실시예들에서는, 침지 리소그래피에 사용하기 위해 처리되는 기판에 대한 언급이 이루어졌다. 상기 방법은 또한, 다른 방식들로 사용하기 위해 처리되는 기판들에도 적용가능하다. 예를 들어, BARC 층 대신에, 여하한의 적절한 제 1 층이 사용될 수 있다. 예를 들어, 접착 프로모션 층이 사용될 수 있다. 레지스트 층 및 최상부-코팅 층을 대신하여, 여하한의 적합한 제 2 및 제 3 층들이 각각 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 3 층은 시일(seal) 등일 수 있다. 이미 에지까지 연장된, 예를 들어, 에지로부터 2.0mm보다 작거나, 1,5mm보다 작거나, 1.0mm보다 작거나, 0.5mm보다 작거나 또는 0mm로 연장된 제 1 층이 제공된 기판이 제공될 수도 있다. 하지만, 본 발명의 1 이상의 실시예들은, 이러한 기판들 상에 증착되는 3 개의 스택이 흔히 사용되기 때문에 침지 리소그래피에 사용하기 위한 기판에 특히 적합하다.
본 발명의 특정 실시예들이 상술되었으나, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하기 위해 의도된 것이 아니다.
이상, 본 발명의 실시예들이 대응되는 참조부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부도면을 참조하여 예시의 방법으로 기술되었다.
도 1은 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 2는 기판 상에 증착되는 층들의 스택(stack)을 나타낸 도;
도 3은 이면 에지 비드 제거에 사용하기 위한 장치를 나타낸 도;
도 4 및 5는 이면 에지 비드 제거 프로세스를 나타낸 도;
도 6은 도 4 및 5에 도시된 프로세스를 이용하여 제거되는 에지 비드를 지닌 층이 제공되는 기판을 나타낸 도;
도 7은 2 개의 추가 층이 제공되는 도 6의 기판을 나타낸 도;
도 8은 최상부-측 에지 비드 제거 프로세스를 이용하여 도 7에 도시된 2 개의 추가 층의 에지 비드들을 동시에 제거하는 것을 나타낸 도;
도 9는 도 8에 도시된 프로세스를 이용하여 각 추가 층의 에지 비드가 제거된 후의 도 7의 기판을 나타낸 도;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 상 층들의 스택의 에지를 콘디셔닝하는 프로세스의 흐름도이다.

Claims (22)

  1. 기판처리방법에 있어서,
    기판의 주변 에지까지 또는 상기 주변 에지를 넘어 연장되는 반사-방지 코팅에 제공되는 기판 상에서:
    이면(back-side) 제거 프로세스를 이용하여 상기 기판의 주변부 및 그 주위에 인접한 상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 단계;
    방사선 감지 재료의 층을 상기 반사-방지 코팅 상에 증착시키는 단계;
    최상부-코팅 층을 상기 방사선 감지 재료의 층 상에 증착시키는 단계; 및
    최상부-측 제거 프로세스를 이용하여 상기 기판 주변부에 인접한 영역 주위에서부터 상기 방사선 감지 재료 층의 일 부분 및 상기 최상부-코팅 층의 일 부분을 동시에 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 단계는 상기 반사-방지 코팅의 에지 비드를 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 감지 재료의 일 부분을 제거하는 단계는 상기 방사선 감지 재료 층의 에지 비드를 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 최상부-코팅 층의 일 부분을 제거하는 단계는 상기 최상부-코팅 층의 에지 비드를 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 단계는 상기 기판의 이면에 용매를 적용하고 상기 기판의 이면으로부터 상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 단계는 상기 기판의 주변 에지 또는 면으로부터 상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 단계는 상기 기판의 최상부-측으로부터 상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사-방지 코팅은 상기 기판 주변부의 2.0mm 보다 작은 거리 내의 거리까지 연장되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사-방지 코팅은 상기 기판 주변부의 1.0mm 보다 작은 거리 내의 거리까지 연장되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사-방지 코팅은 상기 기판 주변부의 0.5 mm 보다 작은 거리 내의 거리까지 연장되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  11. 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 감지 재료 층의 일 부분을 제거하는 단계는 상기 방사선 감지 재료 층의 에지 비드를 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 최상부-코팅 층의 일 부분을 제거하는 단계는 상기 최상부-코팅 층의 에지 비드를 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 감지 재료의 층은 상기 기판 주변부의 2.2mm 보다 작은 거리 내의 거리까지 연장되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 감지 재료의 층은 상기 기판 주변부의 2.0mm 보다 작은 거리 내의 거리까지 연장되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 감지 재료의 층은 상기 기판 주변부의 1.0mm 보다 작은 거리 내의 거리까지 연장되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 감지 재료의 층은 상기 기판 주변부의 0.5mm 보다 작은 거리 내의 거리까지 연장되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 감지 재료의 층은 침지 유체를 통하여 방사선 빔에 대해 노광되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 최상부-코팅은 침지 유체 내에서 실질적으로 용해가능한 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 최상부-코팅은 방사선 빔의 파장에 대해 실질적으로 투명한 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 최상부-코팅 층은 반사-방지 코팅인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  21. 디바이스 제조방법에 있어서,
    기판의 주변 에지까지 또는 상기 주변 에지를 넘어 연장되는 반사-방지 코팅에 제공되는 기판 상에서:
    이면(back-side) 제거 프로세스를 이용하여 상기 기판의 주변부 및 그 주위에 인접한 상기 반사-방지 코팅의 일 부분을 제거하는 단계;
    방사선 감지 재료의 층을 상기 반사-방지 코팅 상에 증착시키는 단계;
    최상부-코팅 층을 상기 방사선 감지 재료의 층 상에 증착시키는 단계;
    최상부-측 제거 프로세스를 이용하여 상기 기판 주변부에 인접한 영역 주위에서부터 상기 방사선 감지 재료 층의 일 부분 및 상기 최상부-코팅 층의 일 부분 을 동시에 제거하는 단계; 및
    상기 방사선 감지 재료의 층에 디바이스의 적어도 일부를 형성하는 패턴을 적용하기 위하여, 상기 방사선 감지 재료의 층을 방사선 빔에 대해 노광시키는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 방사선 감지 재료의 층은 침지 액체를 통하여 상기 방사선 빔에 대해 노광되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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