KR20200123249A - 레지스트 막의 두께를 조정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

레지스트 막의 두께를 조정하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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안톤 데빌리어스
제프리 스미스
다니엘 풀포드
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본원의 기술은 분배되는 레지스트 또는 용제의 막 두께를 조정하는 방법을 포함한다. 본원의 기술은, 기판 회전 속도, 포토레지스트의 점도, 포토레지스트 내의 고형물의 양, 및 용제 증발률을 분배 모듈로부터 실시간으로 조작함으로써, 레지스트 막의 최종 두께를 제어하는 단계를 포함한다. 이는 기판 상에 증착하기 직전에, 분배 노즐에 인접한 희석 유체와 더 고농도의 포토레지스트를 혼합하는 단계를 포함한다. 목표 두께의 막이 되게 하는 포토레지스트 농도 또는 점도가 되도록 하기 위해, 첨가되는 희석 유체의 양이 산출될 수 있다.

Description

레지스트 막의 두께를 조정하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 "레지스트 막의 두께를 조정하기 위한 시스템 및 방법"이라는 명칭으로 2018년 3월 19일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/645,113호의 이익을 주장하며, 이의 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다.
본 개시물은 반도체 제조에 관한 것으로서, 구체적으로는, 기판 상에 재료를 분배하는 것에 관한 것이다.
반도체 제조는 기판 상에 액체를 증착하는 단계를 포함하는 다수의 공정 단계를 포함한다. 이러한 공정 단계는 특히, 웨이퍼를 코팅하는 단계, 잠복 패턴을 현상하는 단계, 웨이퍼 상의 재료를 에칭하는 단계, 및 웨이퍼를 세척/수세(rinsing)하는 단계를 포함한다.
통상적인 제조 공정에서, 포토레지스트와 같은 감광 재료의 박층이 기판의 작용 표면 또는 상부 표면 상에 코팅된다. 이러한 포토레지스트 층은 포토리소그래피를 통해 후속적으로 패터닝되어, 포토레지스트에 잠복 패턴을 획정한다. 이러한 잠복 패턴은 패턴을 하부층으로 전사하기 위한 에칭 마스크로 형성된다. 일반적으로, 감광 재료의 패터닝은, 감광 재료의 박막으로 기판의 작용 표면을 코팅하는 단계; 예를 들어 마이크로-리소그래피 시스템을 사용하여, 레티클(및 관련 광학계)을 통하여 방사선 소스에 감광 재료의 박막을 노출시키는 단계; 그 이후에, 현상 용제를 사용하여, 감광 재료의 조사된 영역(또는 사용되는 색조 현상제(developer) 및 포토레지스트의 색조에 따라, 조사되지 않은 영역)의 제거가 이루어지는 현상 공정을 포함한다.
코팅 공정 동안, 기판은 기판 홀더 상에 위치되며, 레지스트 용액이 기판의 상부 표면 상에 분배되면서, 고속으로(즉, 분당 수천 또는 수만 회전(rpm)으로) 회전된다. 레지스트 용액이 기판의 중앙에 분배되는 경우, 레지스트 용액은 기판 회전에 의해 부과되는 원심력으로 인해 기판에 걸쳐서 반경 반향으로 확산된다. 습식 에칭 및 세척 공정도 유사하게 수행될 수 있다. 현상 공정에서, 고속으로 회전되는 기판 상에 용제 현상제가 증착된다. 용제 현상제가 포토레지스트의 가용성 부분을 용해시킨 다음, 현상제 및 용해된 포토레지스트는 원심력으로 인해 기판에 걸쳐서 반경 방향으로 제거된다. 회전하는 웨이퍼 상에 액체가 증착되어 원심력에 의해 제거됨으로써 특정 재료 또는 잔류물을 제거하거나 세척한다는 점에서, 습식 에칭 공정, 세척 공정, 및 수세 공정은 현상 공정과 유사하게 수행된다.
반도체 기판 상에 포토레지스트를 증착(코팅)하고 현상제를 분배(현상)하는 단계는, 완성 칩을 생성하기 위한 반도체 제조의 범위 내에서 통상적인 공정이다. 전형적으로, 반도체 업계에서 트랙 도구로 알려진 코팅기-현상제 도구를 사용하여, 포토레지스트 막이 웨이퍼 또는 기판에 추가된다. 코팅기-현상제 도구는, 환경적으로 제어되는 기밀 용기(enclosure) 내에서 그리고 다양한 모듈 사이에서 기판을 관리한다. 일부 모듈은 분배를 위해 사용될 수 있고, 다른 모듈은 베이킹(baking)을 위해 사용될 수 있으며, 다른 모듈은 현상을 위해 사용될 수 있다. 분배 모듈은 노즐로부터 웨이퍼 상으로 레지스트를 분배 또는 분사하기 위해 사용될 수 있으며, 웨이퍼를 회전시킴으로써 분배되는 레지스트가 웨이퍼를 코팅하도록 할 수 있다. 웨이퍼 상에 증착되는 주어진 포토레지스트 막의 최종 두께는, 기판 회전 속도, 분배되는 포토레지스트의 점도, 분배되는 포토레지스트 내의 고형물의 양, 용제 증발률, 및 초기 막 높이에 따라 좌우될 수 있다. 분배와 유사한 기술을 사용하여, 현상 시에, 현상 화학물질이 노즐을 통해 회전 웨이퍼 상에 분배된다. 그 다음, 가용성 재료가 용해되거나 액체 현상제가 되며, 이어서 기밀 용기 또는 모듈 내에서 웨이퍼가 회전함에 따라 웨이퍼로부터 방출된다.
본원의 기술은 분배되는 레지스트의 막 두께를 조정하는 방법 및 시스템을 포함한다. 이는 회전 속도, 포토레지스트의 점도, 사유(proprietary) 고형물 레지스트의 양, 용제 증발률, 및 초기 막 높이를 제어함으로써, 임의의 포토레지스트의 결과적인 막 두께를 제어하는 것을 포함한다. 이러한 파라미터는 제어판을 통해 실시간으로 제어된다. 본원의 시스템은 시스템 사용자에게 실시간 피드백을 제공할 수 있고, 자동화된 공정을 제공할 수 있다. 피드백은 실시간으로 분배 작업 파라미터를 조정하기 위해, 및/또는 최종 막 두께를 예측하기 위해 사용될 수 있다. 추가적으로, 방법은 목표 막 두께의 입력을 수신하는 단계를 포함할 수 있으며, 목표 막 두께가 되도록 하기 위해, 분배되는 포토레지스트가 희석 유체와 혼합될 수 있다. 방법은, 분배 작업 직전에 트랙 도구를 통해 현상제 또는 포토레지스트의 희석을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
명확성을 위해 본원에서 설명된 바와 같은 상이한 단계들의 설명의 순서가 제시되었다. 일반적으로, 이러한 단계는 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 추가적으로, 본원의 각각의 상이한 특징, 기술, 구성 등이 본 개시물의 상이한 곳에서 설명될 수 있지만, 각각의 개념은 서로 독립적으로 또는 서로 조합하여 수행될 수 있는 것으로 의도된다. 따라서, 본 발명은 다수의 상이한 방식으로 구현되고 고려될 수 있다.
이러한 요약 부분은 본 개시물 또는 청구된 발명의 모든 실시형태 및/또는 점진적으로 새로운 양태를 명시하지 않는다는 점을 유의한다. 대신에, 이러한 요약은 통상적인 기술에 비해 상이한 실시형태 및 해당 신규성 요소에 대한 예비적인 설명만을 제공한다. 본 발명 및 실시형태의 추가적인 세부 사항 및/또는 가능한 관점에 대하여, 독자는 아래에 추가로 설명되는 바와 같은 본 개시물의 상세한 설명 부분 및 해당 도면을 참조한다.
본 발명의 다양한 실시형태 및 이의 많은 수반되는 이점에 대한 보다 완전한 이해는 첨부된 도면과 함께 고려되는 이하의 상세한 설명을 참조하여 용이하게 명백해질 것이다. 도면은 반드시 일정한 비율로 도시된 것은 아니며, 대신에 특징, 원리 및 개념을 예시하는 것에 중점을 둔다.
도 1은 본원의 실시형태에 따른 예시적인 분배 시스템의 단면 개략도이다.
본원의 기술은 분배되는 레지스트의 막 두께를 조정하는 방법 및 시스템을 포함한다. 본원의 기술은, 기판 회전 속도, 포토레지스트의 점도, 포토레지스트 내의 고형물의 양, 및 용제 증발률을 분배 모듈로부터 실시간으로 조작함으로써, 레지스트 막의 최종 두께를 제어하는 단계를 포함한다. 이는 기판 상에 증착하기 직전에, 분배 노즐에 인접한 희석 유체와 더 고농도의 포토레지스트를 혼합하는 단계를 포함한다.
전형적으로, 주어진 포토레지스트는, 용제 내로 희석되거나 용제를 통해 희석되는 사유 레지스트 고형물을 함유한다. 다양한 변형예의 포토레지스트는 지정된 화학물질 공급업체로부터 다양한 희석도로 구매될 수 있다. 이러한 포토레지스트는 용제에 따라 더 고농도의 포토레지스트 고형물로 시작되어, 본원의 기술을 사용하여 실시간으로 임의의 농도의 포토레지스트로 희석될 수 있다. 더 많은 용제 또는 다른 희석 유체가 포토레지스트에 첨가됨에 따라, 점도가 감소하여 막의 최종 두께를 변화시킨다. 포토레지스트의 고유한 특성으로 인해, 이의 무결성을 손상시키지 않으면서 포토레지스트를 희석시키기 위해, 특정 용제만이 포토레지스트 내로 혼합될 수 있다. 포토레지스트를 희석시키기 위해 사용될 수 있는 용제는 대체로 고형물 레지스트에 축적된 용제와 동일해야 하지만, 이에 제한되지 않는다. 단일 용제 대신에, 용제들의 혼합물이 첨가될 수도 있다. 최종 두께를 변화시키는 포토레지스트의 점도 및 증발률을 변화시키기 위해, 상이한 용제들의 양이 제어될 수 있다. 포토레지스트 내로 희석되는 다수의 용제의 실시간 조작에 의해, 최종 포토레지스트 혼합물의 점도에 기초하여, 최종 두께가 실시간으로 미세 조정될 수 있다.
본원의 기술에 사용될 수 있는 다수의 용제가 있다. 예시적인 용제는, GBL(감마-부티로락톤), PGME(프로필렌 글리콜 메틸 에테르), PGMEA(프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트), 시클로헥사논, 아세톤, 메탄올, 2-프로판올(IPA), N-부틸 아세테이트, MiBK(메틸 이소부틸 케톤), 및 NM을 포함한다.
본원의 기술은 포토레지스트 분배와 유사한 현상제 분배에 적용될 수 있다. 현상제는 용제, 및 일부 경우 사유 화학물질을 함유한다. 동일한 또는 상이한 용제 탱크가 본원의 포토레지스트 용제 탱크 또는 챔버와 동일한 또는 별개의 챔버에서 양립될 수 있다. 더 약한 용제를 첨가하면 현상 능력이 감소하는 것처럼, 더 강한 용제를 현상제에 첨가하면 현상 능력이 증가할 것이다. 현상제를 실시간으로 조정함으로써, 도구 사용자에게 실시간 업데이트를 제공하면서, 하나의 도구를 통해 현상제의 하나 이상의 희석도를 동시에 사용할 수 있다.
추가적인 레지스트가 필요 없이, 다수의 희석도의 동일 레지스트가 동일 현상제-코팅기 시스템을 통해 계속될 수 있다. 이를 통해, 하나의 도구에서 사용될 수 있는 희석도 및 레지스트의 수의 더 많은 유연성과 도구 내부의 더 많은 공간을 가능하게 한다. 다수의 희석도의 동일 레지스트가 하나의 기계 상에 적재되도록 하는 대신에, 실시간 농도 조정을 사용하는 다수의 레지스트가 있을 수 있다.
일 실시형태는 기판 상에 포토레지스트를 증착하는 방법을 포함한다. 방법은 기판 상에 증착될 지정된 막 두께를 식별하는 단계를 포함할 수 있다. 본질적으로, 이는 주어진 기판 적층물을 위한 목표 막 두께의 수직 높이일 수 있다. 포토레지스트 유체의 공급품(supply)이 유입된다. 포토레지스트 유체는 용제 내에서 초기 포토레지스트 고형물 농도를 갖는다. 이러한 초기 농도는 고농도일 수 있거나, 상대적으로 더 큰 두께 또는 고형물 농도를 갖는 주어진 포토레지스트 막의 상위 농도 초과일 수 있다. 그 다음, 희석 유체의 공급품이 유입된다. 초기 포토레지스트 고형물 농도 미만인 결과적인 포토레지스트 고형물 농도를 갖는 희석된 포토레지스트 유체가 되도록, 분배 노즐에 인접한 혼합 챔버 내에서 희석 유체가 포토레지스트 유체와 혼합된다. 본질적으로, 2개의 유체는 분배 노즐 또는 분배 챔버 근처에서 혼합될 수 있으며, 분배되기 직전에 혼합될 수 있다. 그 다음, 기판이 회전하는 동안, 분배 노즐을 통해 기판의 작용 표면 상에 희석된 포토레지스트 유체가 분배된다.
본원의 방법은, 분배되어진 희석된 포토레지스트가 지정된 막 두께를 갖는 포토레지스트 막을 형성하도록, 포토레지스트 유체와 혼합되는 희석 유체의 양을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 목표 막 두께가 되도록 하기 위한 필요한 만큼의 용제 또는 충분한 용제가 농축된 포토레지스트에 첨가된다. 지정된 막 두께를 갖는 증착된 포토레지스트 막이 되도록 하기 위해, 기판의 회전 속도가 조정될 수 있다. 최종 막 두께는 포토레지스트 두께 및 기판 회전 속도 둘 모두에 따라 좌우될 수 있으므로, 목표 두께가 되도록 하기 위해 둘 모두가 제어될 수 있다. 첨가되는 희석 유체의 양은 이전의 막 증착 및 희석 양으로부터의 막 두께 측정치에 기초한다.
첨가되는 희석 유체의 양은 기판에 걸친 포토레지스트 막 진행의 실시간 피드백에 기초할 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트 막 진행의 실시간 피드백은 기판의 표면의 스트로보스코프(stroboscopic) 이미지의 분석에 의해 달성될 수 있다.
희석 유체를 포토레지스트 유체와 혼합하는 단계는 희석된 포토레지스트 유체를 기판 상에 분배하는 시점에 수행될 수 있다. 예를 들어, 분배하기 직전에, 분배하기 몇 초 전에, 또는 분배하기 몇 분 전에도, 유체들이 혼합될 수 있다. 방법은 기판의 작용 표면의 물리적 특성을 식별하는 단계를 포함할 수 있으며, 이 경우, 포토레지스트 유체에 첨가되는 희석 유체의 양은 기판의 작용 표면의 물리적 특성에 기초한다. 예를 들어, 주어진 반사방지 코팅 또는 나노 구조 패턴으로부터의 기판 거칠기가 사용될 수 있다.
방법은, 미리 결정된 농도의 포토레지스트 고형물을 갖는 희석된 포토레지스트가 되도록 하기 위해, 포토레지스트 유체와 혼합되는 희석 유체의 양을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 포토레지스트 유체 흡입구 및 희석 유체 흡입구를 갖는 혼합 모듈 내에서, 희석 유체가 포토레지스트 유체와 혼합될 수 있다. 미리 결정된 값을 초과하는 측정된 점도를 갖는 희석된 포토레지스트 유체를 식별하는 단계에 응답하여, 포토레지스트 유체에 첨가되는 희석 유체의 양이 증가될 수 있다. 점도는 노즐에서 또는 기판 표면 상에서 측정될 수 있다. 미리 결정된 막 진행률 미만인 기판의 작용 표면에 걸친 진행률을 갖는 희석된 포토레지스트 유체를 식별하는 단계에 응답하여, 포토레지스트 유체에 첨가되는 희석 유체의 양이 증가될 수 있다. 이는 스트로보스코프 시스템을 사용하여 식별될 수 있다. 지정된 막 두께를 식별하는 단계는, 기판 상에 증착될 특정 막 두께를 나타내는 사용자 입력을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 방법은, 기판에 걸친 진행 동안, 희석된 포토레지스트 유체로부터 용제의 증발률을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 미리 결정된 임계치를 초과하는 증발률을 식별하는 단계에 응답하여, 포토레지스트 유체에 첨가되는 희석 유체의 양이 조정될 수 있다. 희석된 포토레지스트 유체로부터의 용제의 증발률은 기판에 걸친 진행 동안 모니터링될 수 있다. 미리 결정된 임계치를 초과하는 증발률을 식별하는 단계에 응답하여, 기판의 회전 속도가 조정될 수 있다.
다른 실시형태에서, 포토레지스트 유체의 공급품이 유입된다. 포토레지스트 유체는 초기 점도를 갖는다. 희석 유체의 공급품이 유입되거나 달리 수용된다. 초기 점도 미만의 점성인 결과적인 점도를 갖는 희석된 포토레지스트 유체가 되도록, 분배 노즐에 인접한 혼합 챔버 내에서 희석 유체가 포토레지스트 유체와 혼합된다. 기판이 회전하는 동안, 분배 노즐을 통해 기판의 작용 표면 상에 희석된 포토레지스트가 분배된다.
다른 실시형태는 기판 상에 현상제를 분배하는 방법을 포함한다. 현상될 포토레지스트 막이 제공되거나 달리 수용된다. 포토레지스트 막은 기판의 작용 표면 상에 증착되거나 증착되었다. 기판 상에 분배될 현상제의 지정된 농도가 식별된다. 현상제 유체의 공급품이 유입된다. 현상제 유체는 초기 현상제 농도를 갖는다. 초기 농도 미만인 결과적인 농도를 갖는 희석된 현상제 유체가 되도록, 분배 노즐에 인접한 혼합 챔버 내에서 희석 유체가 현상제 유체와 혼합된다. 기판이 회전하는 동안, 분배 노즐을 통해 포토레지스트 막 상에 희석된 현상제 유체가 분배된다.
이러한 방법은, 포토레지스트 막의 막 두께에 기초하여 현상제 유체와 혼합되는 희석 유체의 양을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 기판의 회전 속도는 현상제 유체에 첨가되는 희석 유체의 양에 기초하여 조정될 수 있다. 포토레지스트 막의 현상 동안, 용제의 증발률이 기판으로부터 모니터링될 수 있다. 미리 결정된 임계치를 초과하는 증발률을 식별하는 단계에 응답하여, 포토레지스트 유체에 첨가되는 희석 유체의 양이 조정될 수 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 막 두께 조정과 더불어, 본원의 기술은 다른 방법 및 재료를 가능하게 할 뿐만 아니라, 많은 추가적인 이점을 제공한다. 예를 들어, 분배 시점에 혼합함으로써, 미리 혼합되거나 미리 희석된 레지스트의 저장 수명 문제를 완화시킨다. 이점은, 쇼트(shot) 사이즈 축소, pH 충격 완화, 현상제 결함 개선, 코팅기 결함 개선, 소스 마스크 레지스트 패터닝 최적화, 및 궁극적인 레지스트 소모 감소를 포함할 수 있다. 본원의 혼합하는 단계는, 광 산 발생제(PAG) 또는 광 파괴성 염기(PDB)의 농도 또는 적재 레벨을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
본원의 다른 실시형태는 반도체 웨이퍼 상에 에폭시 재료를 분배하는 것이다. 에폭시 제품은 경화된 에폭시 수지를 포함한다. 에폭시 수지의 통상적인 적용예는 접착제, 코팅, 및 복합 수지이다. 이러한 적용예의 경우, 에폭시 수지가 경화제와 혼합된다. 혼합 후에, 혼합물이 경화되기 전에 액체 상태로 유지되는 제한된 시간이 있다. 이러한 시간 제한은 주어진 에폭시 수지 및 선택된 경화제에 따라 좌우된다. 경화는 5분 내에 발생할 수 있거나, 최대 90분 이상까지 발생할 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 이러한 혼합물들은 제조업체에 의해 함께 혼합될 수 없으며, 추후 사용을 위해 적송 및 보관될 수 없다. 포토레지스트 혼합물을 장기간 보관하면 전형적으로 결함이 증가하는데, 혼합된 에폭시 수지를 장기간 보관하면, 전형적으로 30분 내지 120분 후에 완전히 사용할 수 없는 혼합물이 된다. 그러나, 본원의 방법을 통해, 에폭시 수지 및 경화제가 증착 시점에 혼합될 수 있기 때문에, 에폭시 수지가 반도체 웨이퍼 상에 증착될 수 있다.
통상적인 코팅기-현상제 도구는 경화를 가속화하기 위한 베이킹 모듈을 사용하여, 시간당 수백 개의 웨이퍼를 코팅할 수 있다. 이는 주어진 에폭시 수지 및 경화제가 분배 노즐에 인접하여 혼합될 수 있고, 경화가 지속적인 코팅을 방해하기 전에 다수의 웨이퍼 상에 코팅될 수 있음을 의미한다. 증착 소스에서 혼합되기 때문에, 코팅이 중단 없이 계속될 수 있다. 주어진 에폭시가 주어진 경화제와 혼합됨에 따라, 이러한 혼합물이 분배되므로, 더 많은 에폭시 수지를 혼합할 공간을 만든다. 즉, 직전에 혼합된 수지가 새롭게 혼합된 수지에 의해 분배 시스템으로부터 압출된다. 이를 통해, 기판 상에서 에폭시 수지의 증착을 장시간 사용할 수 있다. 주어진 에폭시 수지의 특성에 따라 필요한 경우, 혼합 및 분배 도관 내에 에폭시 수지가 축적되는 것을 방지하기 위해, 해당 분배 시스템에서 정해진 간격으로 에폭시 혼합물이 제거될 수 있다. 에폭시 코팅을 기판 상에 분배할 수 있으므로, 더 많은 제조 옵션 및 재료가 제공된다. 예를 들어, 에폭시 재료는 주어진 집적 또는 패키징 흐름에 산입하기 위한 기계적, 열적 또는 화학적 특성을 제공할 수 있다. 주어진 에폭시는 더 많은 에칭 옵션을 가능하게 하기 위해 다른 재료와 상이한 에칭 저항률을 가질 수 있다.
예시적인 일 실시형태는 예를 들어 코팅기-현상제 도구를 사용하여, 기판 상에 에폭시 재료를 증착하는 방법을 포함한다. 예를 들어, 트랙 도구의 코팅 모듈 내의 척 상에 웨이퍼를 배치함으로써, 처리될 반도체 웨이퍼가 유입된다. 예를 들어, 제1 유체 이송 도관 및 펌프 조립체를 사용하여, 에폭시 수지 유체의 공급품이 유입된다. 에폭시 수지 경화제(경화제 또는 가교제)의 공급품은 제2 이송 도관을 사용하여 유입된다. 이러한 별개의 이송 도관들은 분배 노즐에 인접하여 위치된 혼합 챔버에 모인다. 그 다음, 혼합 챔버 내에서, 미리 결정된 양의 에폭시 수지 경화제가 에폭시 수지 유체와 혼합됨으로써, 혼합된 에폭시 수지 유체가 된다. 그 다음, 기판이 회전하는 동안, 분배 노즐을 통해 반도체 기판의 작용 표면 상에 이러한 혼합된 에폭시 수지 유체가 분배된다. 전체 커버리지를 위한 분배 및 스핀 코팅 후에, (베이킹을 통해 또는 베이킹 없이) 에폭시 수지 막의 경화가 완료된 다음, 후속적인 제조 단계가 계속될 수 있다.
에폭시 수지 및 경화제 자체는 통상적으로 알려져 있으므로, 주어진 도포를 위해 다양한 아민, 산, 페놀, 알코올, 티올 및 다른 작용제가 경화제로서 선택될 수 있다. 마찬가지로, 목표 특성에 따라 에폭시 수지로서 사용하기 위해 선택될 수 있는 다양한 폴리머가 있다.
이제 도 1을 참조하면, 본원에 설명된 방법을 수행하기 위한 예시적인 장치를 나타내는 단면 개략도가 도시된다. 시스템(100)은 기판(105) 상에 액체를 분배하기 위한 시스템이다. 기판 홀더(122)는, 기판(105)을 홀딩하고 축을 중심으로 기판(105)을 회전시키도록 구성된다. 선택 가능한 회전 속도로 기판 홀더(122)를 회전시키기 위한 모터(123)가 사용될 수 있다. 분배 장치(118-A 및 118-B)는, 기판(105)이 기판 홀더(122)에 의해 회전되는 동안 기판(105)의 작용 표면 상에 액체를 분배하도록 구성된다. 분배 장치(118-A 및 118-B)는 기판 홀더 바로 위에 위치될 수 있거나, 다른 위치에 위치될 수 있다. 기판 홀더로부터 떨어져서 위치된 경우, 혼합 챔버(114)에 유체를 이송하기 위한 도관(112-A 및 112-B)이 사용될 수 있다. 혼합된 유체는 노즐(111)을 통하여 배출될 수 있다. 도 1은 기판(105)의 작용 표면 상에 분배되는 혼합된 유체(희석된 유체)(117)를 도시한다. 이 경우, 주어진 분배 작업 동안 기판(105)을 스핀 오프시키는 과잉 혼합된 유체(117)를 받거나 수거하기 위한 수거 시스템(127)이 사용될 수 있다.
분배 구성 요소는, 기판(105)에 걸쳐서 노즐(111)의 위치를 이동시키기 위해 사용될 수 있거나, 예를 들어 분배 작업의 완료 시에 유휴를 위해, 기판 홀더(122)로부터 이격되어 유휴 위치로 이동되도록 하기 위해 사용될 수 있는, 노즐 아암(113) 및 지지 부재(115)를 포함할 수 있다. 분배 장치(118-A 및 118-B)는 시스템 제어기(160)와 통신하는 하나 이상의 밸브를 가질 수 있다. 이미지 포착 장치(130)는 단일 카메라 또는 다수의 카메라를 포함할 수 있다. 스트로보스코프(140)는 기판이 저속 이동하거나 정지된 것처럼 보이게 하여, 기판에 걸친 액체 진행을 더 잘 볼 수 있도록 하기 위해 사용될 수 있다. 프로세서(150)는 분석을 위해 포착된 이미지를 수집할 수 있고, 데이터 및/또는 명령을 시스템 제어기(160)에 전송할 수 있다.
분배 장치(118-A 및 118-B)는 기판 상에서의 선택 가능한 체적의 유체의 분배를 제어하도록 구성된 다양한 실시형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 분배 장치(118-A)는 포토레지스트의 공급품에 연결될 수 있다. 그러한 포토레지스트 공급품은 농축된 형태의 주어진 포토레지스트일 수 있다. 분배 장치(118-B)는 주어진 포토레지스트를 희석시키기 위해 사용될 수 있는 특정 용제의 공급품에 연결될 수 있다. 분배 장치(118-A)는 특정 양의 포토레지스트를 혼합 챔버(114)로 이송할 수 있으며, 분배 장치(118-B)는 특정 양의 해당 용제를 혼합 챔버(114)로 이송한다. 그 다음, 포토레지스트 및 용제는 혼합 챔버(114) 내에서 혼합되어 희석된 유체가 된 다음, 기판(105) 상에 증착된다. 희석된 유체는, 특정 속도로 회전되는 경우 목표 막 두께가 되게 하는 특정 점도 및/또는 농도를 가질 수 있다. 따라서, 레지스트 막의 두께는 분배 시점에 조정될 수 있다.
전술한 설명에서, 공정 시스템의 특정 형상 그리고 그 내부에 사용되는 다양한 구성 요소 및 공정의 설명과 같은, 구체적인 세부 사항이 상술되었다. 그러나, 본원의 기술은 이러한 구체적인 세부 사항으로부터 벗어나는 다른 실시형태로 실시될 수 있으며, 이러한 세부 사항은 설명을 위한 목적이며 제한 사항이 아님을 이해해야 한다. 본원에 개시된 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 설명되었다. 유사하게, 설명을 위한 목적으로, 완전한 이해를 제공하기 위해 구체적인 수, 재료, 및 구성이 상술되었다. 그럼에도 불구하고, 실시형태는 이러한 구체적인 세부 사항 없이 실시될 수 있다. 실질적으로 동일한 기능적 구성을 갖는 구성 요소는 유사한 참조 부호로 표시되므로, 임의의 중복 설명은 생략될 수 있다.
다양한 실시형태의 이해를 돕기 위해 다양한 기술이 다수의 별개의 작업으로서 설명되었다. 설명의 순서는 이들 작업이 반드시 순서에 의존하는 것임을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다. 실제로, 이들 작업은 제시된 순서로 수행될 필요가 없다. 설명된 작업은 설명된 실시형태와 상이한 순서로 수행될 수 있다. 다양한 추가적인 작업이 추가적인 실시형태에서 수행될 수 있거나/수행될 수 있고, 설명된 작업이 추가적인 실시형태에서 생략될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 "기판" 또는 "타겟 기판"은 일반적으로 본 발명에 따라 처리되는 대상물을 지칭한다. 기판은 소자, 특히 반도체 또는 다른 전자 소자의 임의의 재료 부분 또는 구조물을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 반도체 웨이퍼와 같은 베이스 기판 구조물, 레티클, 또는 박막과 같이 베이스 기판 구조물 상에 있거나 위에 놓이는 층일 수 있다. 따라서, 기판은 패터닝된 또는 패터닝되지 않은 임의의 특정 베이스 구조물, 하부층 또는 상부층으로 제한되는 것이 아니라, 오히려 임의의 그러한 층 또는 베이스 구조물, 그리고 층 및/또는 베이스 구조물의 임의의 조합물을 포함하는 것으로 고려된다. 설명은 특정 유형의 기판을 언급할 수 있지만, 이는 단지 예시적인 목적을 위한 것이다.
또한, 당업자는 본 발명의 동일한 목적을 여전히 달성하면서 위에서 설명된 기술의 작업에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 변경은 본 개시물의 범위에 의해 포함되도록 의도된다. 따라서, 본 발명의 실시형태의 전술한 설명은 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 본 발명의 실시형태에 대한 임의의 제한 사항은 이하의 청구범위에 제시된다.

Claims (20)

  1. 기판 상에 포토레지스트를 증착하는 방법으로서,
    기판 상에 증착될 포토레지스트의 지정된 막 두께를 식별하는 단계;
    포토레지스트 유체의 공급품을 유입시키는 단계로서, 상기 포토레지스트 유체는 용제 내에서 초기 포토레지스트 고형물 농도를 갖는, 단계;
    희석 유체의 공급품을 유입시키는 단계;
    상기 초기 포토레지스트 고형물 농도 미만인 결과적인 포토레지스트 고형물 농도를 갖는 희석된 포토레지스트 유체가 되도록, 분배 노즐에 인접하여 위치된 혼합 챔버 내에서 미리 결정된 양의 상기 희석 유체를 상기 포토레지스트 유체와 혼합하는 단계; 및
    상기 기판이 회전하는 동안, 상기 분배 노즐을 통해 상기 기판의 작용 표면 상에 상기 희석된 포토레지스트 유체를 분배하는 단계를 포함하는,
    기판 상에 포토레지스트를 증착하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    분배된 상기 희석된 포토레지스트 유체가 상기 지정된 막 두께를 갖는 포토레지스트 막을 형성하도록, 상기 포토레지스트 유체와 혼합되는 상기 희석 유체의 상기 미리 결정된 양을 산출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판 상에 분배된 상기 희석된 포토레지스트 유체가 상기 지정된 막 두께를 갖는 상기 포토레지스트 막을 형성하도록, 상기 기판의 회전 속도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 미리 결정된 양의 상기 희석 유체를 상기 포토레지스트 유체와 혼합하는 단계는, 상기 희석된 포토레지스트 유체를 상기 기판 상에 분배하는 시점에 수행되는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미리 결정된 양의 상기 희석 유체를 상기 포토레지스트 유체와 혼합하는 단계는, 상기 지정된 막 두께를 갖는 증착된 포토레지스트 막이 되도록 하기 위한 충분한 양의 희석 유체를 첨가하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 희석 유체의 상기 미리 결정된 양은 이전의 막 증착 및 희석 양으로부터의 막 두께 측정치에 기초하는, 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 희석 유체의 상기 미리 결정된 양은 상기 기판에 걸친 포토레지스트 막 진행의 실시간 피드백에 부분적으로 기초하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 포토레지스트 막 진행의 실시간 피드백은 상기 기판의 상기 표면의 스트로보스코프 이미지의 분석에 의해 달성되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상기 작용 표면의 물리적 특성을 식별하는 단계를 더 포함하며,
    상기 포토레지스트 유체에 첨가되는 상기 희석 유체의 상기 미리 결정된 양은 상기 기판의 상기 작용 표면의 상기 물리적 특성에 기초하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    미리 결정된 농도의 포토레지스트 고형물을 갖는 상기 희석된 포토레지스트 유체가 되도록 하기 위해, 상기 희석 유체의 상기 미리 결정된 양을 산출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    포토레지스트 유체 흡입구 및 희석 유체 흡입구를 갖는 혼합 모듈 내에서, 상기 미리 결정된 양의 상기 희석 유체가 상기 포토레지스트 유체와 혼합되는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    미리 결정된 값을 초과하는 측정된 점도를 갖는 상기 희석된 포토레지스트 유체를 식별하는 단계에 응답하여, 상기 포토레지스트 유체에 첨가되는 희석 유체의 양을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    미리 결정된 막 진행률 미만인 상기 기판의 상기 작용 표면에 걸친 진행률을 갖는 상기 희석된 포토레지스트 유체를 식별하는 단계에 응답하여, 상기 포토레지스트 유체에 첨가되는 희석 유체의 양을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 지정된 막 두께를 식별하는 단계는, 상기 기판 상에 증착될 상기 지정된 막 두께를 나타내는 사용자 입력을 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 걸친 진행 동안, 상기 희석된 포토레지스트 유체로부터 용제의 증발률을 모니터링하는 단계; 및
    미리 결정된 임계치 증발률을 초과하는 증발률을 식별하는 단계에 응답하여, 상기 포토레지스트 유체에 첨가되는 희석 유체의 양을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 걸친 진행 동안, 상기 희석된 포토레지스트 유체로부터 용제의 증발률을 모니터링하는 단계; 및
    미리 결정된 임계치 증발률을 초과하는 증발률을 식별하는 단계에 응답하여, 상기 기판의 회전 속도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 기판 상에 포토레지스트를 증착하는 방법으로서,
    포토레지스트 유체의 공급품을 유입시키는 단계로서, 상기 포토레지스트 유체는 초기 점도를 갖는, 단계;
    희석 유체의 공급품을 유입시키는 단계;
    상기 초기 점도 미만의 점성인 결과적인 점도를 갖는 희석된 포토레지스트 유체가 되도록, 분배 노즐에 인접하여 위치된 혼합 챔버 내에서 미리 결정된 양의 상기 희석 유체를 상기 포토레지스트 유체와 혼합하는 단계; 및
    상기 기판이 회전하는 동안, 상기 분배 노즐을 통해 상기 기판의 작용 표면 상에 상기 희석된 포토레지스트 유체를 분배하는 단계를 포함하며,
    상기 희석 유체의 상기 미리 결정된 양은, 분배된 상기 희석된 포토레지스트 유체가 상기 지정된 막 두께를 갖는 포토레지스트 막을 형성하도록 선택되는,
    기판 상에 포토레지스트를 증착하는 방법.
  18. 기판 상에 현상제를 분배하는 방법으로서,
    현상될 포토레지스트 막을 제공하는 단계로서, 상기 포토레지스트 막은 기판의 작용 표면 상에 증착되었고, 상기 포토레지스트 막은 상기 포토레지스트 막의 일부분이 특정 현상제에 용해될 수 있는 잠복 패턴을 갖는, 단계;
    상기 기판 상에 분배될 현상제의 미리 결정된 농도를 식별하는 단계;
    초기 현상제 농도를 갖는 현상제 유체의 공급품을 유입시키는 단계;
    상기 초기 현상제 농도 미만인 결과적인 현상제 농도를 갖는 희석된 현상제 유체가 되도록, 분배 노즐에 인접하여 위치된 혼합 챔버 내에서 미리 결정된 양의 희석 유체를 상기 현상제 유체와 혼합하는 단계;
    상기 기판이 회전하는 동안, 상기 분배 노즐을 통해 상기 포토레지스트 막 상에 상기 희석된 현상제 유체를 분배하는 단계를 포함하는,
    기판 상에 현상제를 분배하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 포토레지스트 막의 막 두께에 기초하여, 상기 현상제 유체와 혼합되는 상기 희석 유체의 미리 결정된 양을 산출하는 단계; 및
    상기 현상제 유체에 첨가되는 상기 희석 유체의 미리 결정된 양에 기초하여, 상기 기판의 회전 속도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 포토레지스트 막의 현상 동안, 상기 기판으로부터 용제의 증발률을 모니터링하는 단계; 및
    미리 결정된 임계치 증발률을 초과하는 증발률을 식별하는 단계에 응답하여, 상기 현상제 유체에 첨가되는 희석 유체의 양을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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