KR100272797B1

KR100272797B1 - 레지스트 패턴 형성방법 및 레지스트 패턴

Info

Publication number: KR100272797B1
Application number: KR1019930001189A
Authority: KR
Inventors: 도시히꼬 다나까; 미쓰아끼 모리가미; 이와오 히가시가와; 다께오 와다나베
Original assignee: 다무라 고로; 가부시키가이샤 솔테크
Priority date: 1992-04-23
Filing date: 1993-01-30
Publication date: 2000-12-01
Anticipated expiration: 2013-01-30
Also published as: KR930022495A; US5326672A; DE4306033A1

Abstract

이 발명은 ULSI, 반도체소자, 표면탄성파소자, 양자(量子)효과 소자,초전도 소자, 마이크로머신 파트(마이크로기어 등), 전자회로 부품, 광전자 소자 등의 제조에 있어서의 레지스트 패턴(resist pattern) 및 그 형성방법에 관한 것으로서, 레지스트 표면과 린스액과의 접촉각을 소정의 범위로 조정하거나, 건조시에는 휘발하여 기판상에 남지 않는 계면활성제를 린스액에 혼입시켜 두고, 이 린스액의 표면 장력을 저감하거나, 또한 린스액의 건조를 이 린스액의 임계 상태에서 실시하여, 표면 장력을 작용시키지 않도록 하는 등 하여, 그들에 의해 레지스트 패턴간의 인력의 발생을 약하게 하거나, 발생되지 않도록 할 수 있고, 미세한 레지스트 패턴이나 고(高)아스펙트의 레지스트 패턴을 형성할 때에 빈발하고 있던 패턴 전도를 유효하게 방지할 수 있도록 된다. 한편, 진술한 레지스트 패턴 구조에 의하면 밀집한 레지스트 패턴 형성영역의 최외측의 주 패턴의 전도를 유효하게 방지할 수 있도록 되며, 제품의 수율이 향상된다.

[색인어]

레지스터패턴, 패턴형성, 패턴전도

Description

레지스트 패턴 형성방법 및 레지스트 패턴

이 발명은 극초대규모 집적회로(Ultra large scale Integration; ULSI), 반도체소자, 표면탄성파소자, 양자(量子)효과소자, 초전도소자, 마이크로머신파트(마이크로기어 등), 전자회로부품, 광전자소자 등의 제조에 있어서의 레지스트 패턴(resist pattern) 및 그 형성방법에 관한 것이며, 특히 미세한 패턴 또는 아스펙트비(aspect ratio)가 높은 패턴 형성시에 있어서의 패턴 전도(顔倒)를 유효하게 방지할 수 있는 패턴 형성방법 및 그 구조를 제공하려고 하는 것이다.

ULSI의 고집적화의 요구와 함께, 극한적인 미세 레지스터 패턴의 형성이 요구되고 있으며, 현재 최소 지수 0.2∼0.3㎛의 레지스터 패턴 형성이 활발하게 검토되고, 선단적인 연구에서는 0.1㎛을 대상으로 하는 것도 있다. 이들 레지스트 패턴의 선폭은 메모리의 집적도에 따라서, 예를 들면 64M 디램(DRAM)에서 0.35㎛, 256M DRAM에서는 0.25㎛로 설계되어 있고, 또한 그 패턴은 통상 이 선폭과 같은 간격을 두고 배치되며, 더욱이 같은 형상의 것이 반복하여 직접 주변부까지 형성되므로, 패턴 형성영역에서는 이 레지스트 패턴이 밀집된 상태로 배치되어 있다. 한편, 막 두께가 두껍고, 또한 미세한 패턴의 형성방법에 대하여도 연구가 행하여져 있으며, 예를 들면 마이크로머신 제작을 위해, 막 두께가 두꺼운 레지스트(예를 들면 100㎛)를 사용하여 아스펙트비가 매우 높은 레지스트 패턴을 형성하는 기술개발도 진행되고 있다.

또한, 레지스트 패턴의 노광방법으로서는, g선, i선 등의 자외광, KrF, ArF 등의 엑시머 레이저광, 전자선, 하전입자, X선 등 여러 가지의 선원(線源)이 사용되고 있으나, 그 현상에는 액체 현상액을 사용한 웨트 현상 방법(wet developing method)이 주로 사용되고 있다. 이 웨트 현상은 공정의 간편화라는 장점과 함께 린스액에 의한 세정(洗淨)을 수반하므로 청정한 처리로 되기 때문에, 금후에도 그 개량·발전이 예상된다.

제9도는 레지스트 패턴 현상시에 웨트 현상법을 실시하는 종래의 레지스트 패턴 형성공정의 일예를 도시하고 있다. 즉, 이 도면(a)에 도시한 바와 같이, 기판(1)상에 레지스트 패턴(2)를 도포하고, 다음에 이 도면(b)에 도시한 바와 같이, 원하는 패턴이 형성된 마스크(3)를 근접시켜서 이 패턴의 노광을 행한다. 또는, 렌즈(도시하지 않음)을 통해 이 패턴의 노광을 행한다. 이 노광 광으로서는, 자외선, 원자외선, X선, 전자실, 하전입자선 등이 사용된다. 또는, 이 노면(c)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트(2)를 현상액(4)에 침지하고, 감광 영역과 비감광 영역에 있어서 레지스트(2)의 현상액(4)에 대한 용해 속도차를 이용하여 레지스트 패턴(2a)을 형성한다. 그리고, 이 도면(d)에 도시한 바와 같이, 린스액(5)에 의해 현상액 및 이 현상액에 용해된 레지스트를 씻어낸다. 끝으로, 이 도면(e)에 도시한 바와 같이, 린스액을 건조시켜서 레지스트 패턴(2a)을 완성한다. 보통 이 건조는 기판(1)을 고속으로 회전하여 행하는 스핀건조에 의해 행하여진다.

이상의 방법으로 레지스트 패턴을 형성한 경우, 미세한 패턴(예를 들면 패턴폭이 0.2㎛ 이하의 패턴)이나, 아스펙트비(레지스트높이/레지스트 패턴폭)가 높은 패턴에서는 제10(a)도에 도시한 바와 같이 근접한 패턴(22a)(22b),(22c) 상부가 한데 모이거나, 제10(b),(c)도에 도시한 바와 같이 근접한 패턴(23a),(24a)이 다른 패턴(23b),(24b)에 기대는 것처럼 전도하는 등 패턴 전도의 발생빈도가 높아진다. 특히, 그 경향은 제11도에 도시한 바와 같이 패턴 형성영역의 최외측의 패턴(25a),(25g)에 있어서 현저하다.

따라서, 소자를 고밀도로 집적하고, 또는 콤팩트한 제품을 만들기 위해 미세한 패턴을 미세한 간격으로 배치하는 경우 패턴 전도에 의해 원하는 레지스트 패턴이 형성되지 않게 되며, 제품의 수율저하, 신뢰성 저하에 직결하게 된다.

본 발명은 종래 기술의 이상과 같은 문제를 감안하여 창안된 것으로 서, 레지스트 패턴 형성시 특히 밀집한 미세한 레지스트 패턴, 또는 고(高)아스펙트의 레지스트 패턴 형성시에 패턴 전도를 유효하게 방지할 수 있는 이 패턴의 형성방법 및 그 패턴구조를 제공하고, 그에 따라 수율이 높은 제품을 얻도록 하려는 것이다.

제1도는 본 발명법으로 가장 이상적으로 되는 접촉각으로 조정된 레지스트와 린스액의 상태를 도시한 설명도.

제2도는 본 발명에 관한 레지스트 패턴의 기본구조를 도시한 단면도.

제3도는 린스공정에 있어서의 레지스트와 린스액의 통상의 상태를 도시한 설명도.

제4도는 주 패턴 최외측이 패턴 전도를 일으키는 원인을 설명하는 설명도.

제5도는 접촉각의 측정방법을 도시한 설명도.

제6도는 실시예 1에 있어서 패턴 전도가 발생하는 최소 레지스트 막 두께와 접촉각의 관계를 도시한 그래프.

제7도는 본 발명의 실시예 4에 관한 레지스트 패턴을 얻기 위해 형성된 배선 패턴의 상태를 도시한 평면도.

제8도는 본 발명의 실시예 5에 관한 레지스트 패턴을 얻기 위해 형성된 배선 패턴의 상태를 도시한 평면도.

제9도는 종래의 레지스터 패턴 형성공정을 도시한 설명도.

제10도는 대표적인 레지스트 패턴 전도의 상태를 도시한 설명도.

제11도는 패턴 형성영역의 최외측 주 패턴에서 볼 수 있는 패턴 전도의 상태를 도시한 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2 : 레지스트

2a∼2f,20a∼20g,21a∼21g,22a∼22c,23a,23b,24a,24b,25a∼25g : 레지스트 패턴

3 : 마스크 4 : 현상액

5 : 린스액 6a,6b,60a,61a,62a,63a : 더미 패턴

본 발명의 개발경위에 대하여, 다음에 상세히 설명한다.

레지스트의 패턴 전도가 현상액의 적하(滴下)로부터 린스액의 건조까지의 공정 중에 발생하는 것은 명확하나, 어느 공정에서 발생하는가는 명확하게 되어 있지 않았다. 그래서, 본 발명자 등이 추구하였던 바, 린스액이 건조할 때에 레지스트 패턴 전도가 발생하는 것을 알았다. 더욱 검토를 거듭한 결과, 다음과 같은 것이 명확해졌다.

즉, 현상처리전의 레지스트(일반적으로는 노볼락수지, 스티렌수지, 페놀수지 등을 베이스로 하고 있음)는 린스액(일반적으로 물)에 대해 소수성(疏水性)을 가지고 있으나, 일단 현상액(일반적으로 알칼리수용액)에 접촉하면 그 표면은 친수성(親水性)으로 변한다. 이로써, 린스액이 건조할 때 인접하는 레지스트 패턴 사이에 고이는 린스액(5)은 제3도에 도시한 바와 같이 그 표면이 오목한 상태로 된다. 이 상태에 있어서의 린스액(5) 내부에 발생하는 압력 p은 다음 수학식(1)으로 표현된다.

[수학식 1]

액면이 오목하게 들어가 있음으로써, 내부에 발생하는 압력은 부압 (負壟)이고, 벽면에 상당하는 레지스트 패턴(2a),(2b) 사이에는 인력(引力)이 작용한다. 또한, σ는 액체의 표면 장력이고, R₁, R₂는 접촉면의 1점에 있어서의 주 곡률 반경(액면상의 1점에서 그은 법선을 포함한 평면으로 액면을 절단했을 때, 그 단면의 곡률 반경은 일반적으로 이 평면을 회전하는 데 따라서 변하나 양극치(兩極値) 주 곡률 반경 R₁과 R₂임)이다.

0.2㎛ 라인앤드스페이스패턴(line-and-space pattern)(0.2㎛의 라인과 스페이스가 교대로 배열되어 있는 패턴)에 있어서 흡인력을 계산하면, 23℃에 있어서 물의 표면 장력 σ은 72.28dyn/cm, 또 그 접촉각에 대해 측정한 바 0이라는 것이 명확해졌으므로, R₁=0.2×10^-4/cm², R₂=∞로 되고, 약 7×10⁶dyn/cm²(약 7kgw/cm²)의 부압력이 생긴다. 이 부압이 모여 붙도록 하여 패턴 전도를 발생하는 원인이라는 것을 알았다. 패턴 간격이 좁은 경우 액체면은 표면 장력에 의해 같은 곡률의 호를 그린다. 패턴 간격을 1, 접촉각을 θ로 하면 다음 수학식(2)와 같이 된다.

[수학식 2]

따라서, 부압 P은 다음 수학식(3)에 나타낸 것으로 되고, 패턴이 미세하게 되면 될수록 패턴 간격 1에 반비례하여 인력이 증가한다.

[수학식 3]

패턴이 미세하게 될수록 패턴 전도가 증가하고, 또 막 두께가 얇은(아스펙트비가 작은) 패턴까지도 패턴 전도가 생긴다.

그래서, 본 발명의 기본적인 방안으로서는 R₁을 크게 하는 것으로서, 이 부압을 저감하는 것으로 된다. 상기 수학식(1) 및 수학식(2)에서 압력 P의 수학식은 다음 수학식(4)에 나타낸 바와 같이 되고, θ=90°이면, 즉 제1도에 도시한 바와 같은 상태로 되면 패턴간에 인력은 발생하지 않게 된다.

[수학식 4]

이상의 방안에 의거하여 본 발명의 구성에서는 후술하는 실험결과로 부터 상기 접촉각 θ을 소정의 범위 내로 제어함으로써, 레지스트 패턴 전도를 방지할 수 있도록 하였다.

즉, 본 발명의 레지스트 패턴 형성방법은 레지스트 패턴 현상시의 린스공정에서, 현상액의 처리를 받은 표면과 린스액과의 접촉각이 60∼120°의 범위가 되도록 하여 린스처리를 행하는 것을 기본적 특징으로 하고 있다.

또한, 제2발명법∼제3발명법은 린스공정에 있어서의 레지스트 표면과 린스액과의 접촉각을 임의의 것으로 조정하는 구성의 제안에 관한 것으로서, 그 중 제2발명법은 린스공정에서 사용되는 린스액에 대한 임의의 레지스트의 소수성·친수성을 좌우하는 성분(예를 들면 탄소 등)의 이 레지스트에 있어서 성분조정을 미리 행하여 두는 것으로, 이 접촉각의 조정을 행하도록 하는 것이다.

또, 제3발명법은 린스공정에서 2종 이상의 린스액을 사용하고, 그 전반(前半)공정에서 레지스트 표면의 개질(改質)을 행하는 린스액을 사용하여 일정시간 레지스트 패턴을 이 린스액 중에 넣어둠으로써 그 표면의 개질을 촉진하고, 후반 린스공정에 있어서의 레지스트 표면과 린스액과의 접촉각의 조정을 행하도록 하려는 것이다.

한편, 상기 수학식(4)에 되돌아가서, 다른 관점에시 부압 P의 저감을 도모하려고 한 것이 제4의 발명법으로서, 그 기본적인 방안으로서는 표면 장력 σ을 저감함으로써, 그 부압 P을 작게 하며 패턴 진도를 방지하려는 것이다. 그러므로, 구체적인 구성으로서는 린스공정에서 사용하는 린스액에 상기 표면 장력을 내릴 목적으로 계면활성제를 첨가한다. 또, 린스처리 후 이 계면활성제가 잔재함으로써 발생할 오염을 방지하기 위해, 이 계면 활성제는 건조시에 휘발하여 기판 상에 남지 않은 깃으로 하지 않으면 안된다.

이와 같은 방법에 의하면, 린스액의 표면 장력이 작아지므로, 이 린스액이 건조할 때 발생하는 인력이 대폭 저감되고, 미세한 레지스트 패턴의 패턴 전도를 방지하는 것이 가능하게 된다.

또한, 제5발명은 마찬가지로 이 표면 장력 σ의 저감을 실현하는 구 성에 관한 것으로서, 그 기본적인 방안으로서는 더욱 일보 전진하여 표면 장력 σ이 작용하지 않도록 함으로써, 이 부압 P의 발생을 억제하고, 패턴 전도를 방지하려는 것이다. 그러므로, 구체적인 구성으로서는 린스액(또는 이 린스액의 치환액)을 임계(臨界)상태로 하여 표면 장력을 0으로 한 상태에서 건조시킴으로써, 건조시의 인력을 없애서, 패턴 전도를 방지하려는 것이다.

일반적으로 임계점이라고 불리우는 어떤 온도·압력하에서는 액체로도 기체로도 되지 않는 상태(임계상테)가 존재한다. 이 상태하에서는 액상도 기상도 아니며, 따라서 계면이 없고, 표면 장력도 없다. 이와 같은 상태를 이용하여 건조를 행하는 방법에 임계점 건조법이 있다. 즉, 액체로 채워져 있는 시료(試料)를 기상을 통하지 않고(액체와 기체의 공존상태를 통하지 않고) 임계상태를 가지고 가서, 다음에 액상을 통하지 않고(마찬가지로 기체와 액체의 공존상태를 통하지 않고) 기상으로 가지고 가는 것으로서, 표면 장력의 영향을 받지 않고 건조하는 것이다. 이 제5발명의 구성은 린스액의 건조시에 이 임계점 건조법을 이용한 것이다.

이와 같은 방법에 의하면, 린스액 건조시에 표면 장력이 작용하지 않으므로, 패턴간에 인력이 발생하지 않고, 미세한 레지스트 패턴의 패턴 전도를 방지하는 것이 가능하게 된다.

이상의 구성은 패턴 전도를 발생하지 않는 패턴 형성방법에 대해 언급한 것이지만, 실제로 일어난 패턴 전도 현상에 착안해 보면, 전술한 바와 같이 패턴 형성영역의 최외측의 패턴이 내측(밀집측)으로 걸치도록 되어 전도되어 있다.

본 발명자 등에 의하면, 이와 같은 패턴 전도의 경향이 발생하는 것은 다음과 같은 것이 원인이라고 생각된다. 즉, 제4도에 도시한 바와 같이 패턴 형성영역의 최외측의 패턴(2a),(2f)에서는 한쪽 면에만 힘이(f₁,f₁₀) 가해지므로, 힘의 밸런스가 잡히지 않아 패턴 전도가 발생한다. 한편, 패턴밀집부(2b)∼(2e)에서는 각각 양면에 힘(f₂와 f₃, f₄와 f₅, f₆과 f₇, f₈과 f₉)이 작용하므로, 힘의 밸런스가 잡혀서, 패턴 전도가 발생하기 어렵다(이와 같은 힘의 밸런스·언밸런스에 대해서는 패턴폭 방향에서 발생하는 것으로 생각되며, 그 길이 방향에서는 통상 충분한 거리가 있으므로, 힘의 밸런스·언밸런스는 문제로 되지 않는다).

그래서, 제6발명의 기본적 방안으로서는, 제2도에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴으로서 형성할 패턴(이하, 이것을 주 패턴이라고 함)(2a)∼(2f)의 형성영역의 주위에 더미패턴(6a),(6b)을 배설하는 것으로서, 최외측의 주 패턴(2a),(2f)에 대하여도 그 양면에 표면 장력(f₀과 f₁, f₁₀과 f₁₁)이 작용하도록 하고, 힘의 밸런스가 잡혀서, 이 주 패턴(2a),(2f)의 패턴 전도가 방지되도록 이루어진다.

상기의 레지스트 패턴구조에 있어서, 주 패턴(2a)∼(2f)이 동일폭으로 형성되고, 또 패턴사이가 모두 이들의 폭과 동일한 스페이스를 두어 배치되고, 또한 이들 대다수가 동일방향으로 향해 설치되는 등이 주 패턴(2a)∼(2f)이 규칙적으로 배열되어 있는 경우에는 상기 더미패턴(6a),(6b)은 최소한 이들의 주 패턴(2a)∼(2f)의 길이방향에 따라서 그 양 사이드에 배열되어 있으면 족하고, 복수의 패턴(2a)∼(2f)에 걸쳐 이들의 폭 방향으로 설치되지 않으면 안되는 것은 아니다.

또, 이 주 패턴(2a)∼(2f)이 전술한 바와 같이 규칙적으로 배얼되어 있는 경우에 이들 주 패턴(2a)∼(2f)간의 규칙적인 간격과 같은 간격을 최외측의 주 패턴(2a) 및 (2f)과의 사이에 두고 상기 더미패턴(6a),(6b)이 형성되어 있으면, 이 주 패턴(2a) 및 (2f)의 양면에 작용하는 표면 장력(f₀와 f₁, f₁₀과 f₁₁)이 동등해지고, 밸런스가 잡히게 된다

이와 같은 더미패턴(6a),(6b) 자체에는 각각 편면측에서만 내측으로 인장력(fa) 및 (fb)이 작용하므로, 이 더미패턴(6a),(6b)의 패턴 전도를 방지하는 관점에서 그 접지면적을 주 패턴(2a)∼(2f)보다 크게 한다. 환언하면, 그 아스펙트비를 주 패턴(2a)∼(2f)의 그것보다 작게 하는 것이 바람직하다.

[실시예 1]

먼저, 제1발명법 내지 제3발명법의 구체적 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

첨가량을 여러 가지로 변화시킨 함유의 레지스트를 조제하고, 린스 공정시에 레지스트 표면과 린스액과의 접촉각이 상이하도록 이루어지는 수종의 레지스트를 먼저 준비하였다. 카본(carbon)은 소수성을 가지고 있으므로, 그 함유율에 의해 상기 접촉각의 조정이 가능하게 된다.

그리고, 이들 레지스트를 통상의 리소그라피(lithography) 공정에 따라서, 도포, 열처리, 현상, 린스를 행하고, 린스액을 일단 건조시킨 후, 재차 린스액을 레지스트 상에 적하(謫下)하고, 이 레지스트(2) 표면과 린스액(5)과의 접촉각 θ을 제5도와 같이 하여 측정하였다. 여기에서는 현상액으로서 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드(tetramethylammonium hydroxide)의 수용액을, 또 린스액으로서 물을 각각 사용하였다(그리고, 이들에 한하지 않고, 예를 들면 현상액으로서 수산화나트륨 수용액, 수산화칼륨 수용액 등의 알칼리 수용액을 사용하는 것도 가능하다).

이상의 방법에 의해 0.15㎛ 라인앤드스페이스 패턴의 접촉각θ과 패턴 전도가 발생하는 최소한 레지스트 막 두께의 관계를 조사하였다. 그 결과를 제6도에 도시한다.

라인앤드스페이스 패턴이 0.15㎛ 클라스의 LSI의 패턴작성에는 레지스트이 막 두께에 대해 일반적으로 1㎛이 요구되나, 이 두께의 레지스트 패턴을 패턴 전도 없이 형성하기 위해서는 상기 도면에서 그 접촉각을 60∼120°로 설정하면 된다는 것을 알 수 있다. 또한, 이 도면에서는 접촉각이 75∼105°의 범위에 걸쳐서 패턴 전도를 발생하는 레지스트 막 두께 임계곡선의 상승이 급격하게 되어 있으며, 이 범위에서는 현저한 패턴 전도방지 효과가 있는 것을 알 수 있다.

일반적으로 라인앤드스페이스 패턴이 0.18∼0.2㎛ 룰로 설계된 경우에 1Gbit의 DRAM이, 또 0.13∼0.18㎛ 룰로 설계된 경우에 4Gbit DRAM이, 또한 0.1㎛ 룰로 설계된 경우에 16Gbit DRAM 및 양자(量子)효과 디바이스가 제조 가능하다고 되어 있다. 따라서, 4Gbit 클라스의 DRAM 제조에서는 상기 접촉각을 60∼120°의 범위로 제어할 수 있으며 패턴 전도의 발생을 유효하게 방지할 수 있는 것으로 된다.

그리고, 본 발명자들의 다른 실험에 의하면 현상액 및 린스액으로서 유기 현상액 및 유기 린스액으로도 같은 효과가 확인되고, 또 린스액으로서 이소프로필알콜(isopropyl alcohol)과 물, 또는 이소프로필알콜과 프레온(freon) 등 2종 이상을 사용했을 때 등은 최종의 린스액에 대해 접촉각을 상기의 범위로 설정할 수 있으면 문제는 발생하지 않았다.

한편, 린스액중에 레지스트 패턴 전체가 침지되어 있을 경우에는 레지스트 패턴에 표면 장력이 작용하지 않고, 건조시에 제1도에 도시한 바와같이 레지스트면이 일부분을 들어냈을 때에 표면 장력이 작용한다. 그러므로, 최종 린스액에 있어서 상기 접촉각의 조건을 충족시키면 된다.

[실시예 2]

다음에, 제4발명법의 실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 레지스트를 기판 상에 도포하고, 베이크(bake)를 행한다. 이 레지스트로서는 PMMA를 사용하고, 베이크 온도를 170℃, 베이크 시간을 20분으로 하였다.

다음에, X선을 사용하여 원하는 패턴을 노광한다. 다만, 광원은 X선에 한하지 않고, 전자빔이나 이온빔 또한 원자외광을 사용해도 된다.

그리고, 메틸이소부틸케톤(methylisobuthylketon; MIBK)을 1, 이소프로필알콜(IPA)을 3의 비율로 혼합한 현상액을 사용하여 현상한다. 이 현상 시간은 3분으로 한다.

또한, 물에 상기 이소프로필알콜을 혼입시키거나 린스액을 사용하여 린스하고, 그 후 스핀 건조한다. 이 이소프로필알콜의 혼입비는 50%로 하였다. 이소프로필알콜은 휘발성의 용액이며, 휘발 후에는 기판상에 남지 않는다.

이상과 같이하여 형성된 막두께 1.3㎛의 0.2㎛ 라인앤드스페이스 패턴의 레지스트 패턴은 SEM(주사형 전자현미경:Scanning Electron Microscope)으로 관찰하였던 바, 린스액에 물만을 사용한 것은 패턴 전도를 일으키고 있으나, 이소프로필알콜을 혼입하거나 린스액을 사용한 경우에는 이와 같은 패턴 전도의 발생이 없었다.

그리고, 이 경우에도 건조시에 레지스트면이 일부분을 들어냈을 때에 이 표면 장력이 작용하게 되므로, 최종 린스액에 있어서 계면활성제를 함유시켜서, 표면 장력을 작게 해 두면 된다.

[실시예 3]

또한, 제5발명법의 실시예에 대하여도 설명한다.

먼저, 전술한 실시예와 마찬가지로 기판 상에 레지스트를 도포하고, 열처리(베이크)를 행하였다. 이 때의 레지스트 및 열처리조건은 전 실시예와 동일하다.

다음에, X선을 사용하여 원하는 패턴을 노광한다. 이 광원에 대하여도 X선에 한하지 않고, 전자빔이나 이온빔 또는 원자외광을 사용해도 된다.

그리고, 이 때도 메틸이소부틸케톤(MIBK)을 1, 이소프로필알콜(IPA)을 3의 비율로 혼합한 현상액을 사용하여 현상하였다. 이 현상 시간은 3분으로 한다.

또한, 기판전체를 이소프로필알콜에 침지하여 린스한다.

그 후, -35℃ 정도로 냉각하고, 내부에 드라이아이스를 채워 놓은 압력 용기내에 물이 고인 형태로 이소프로필알콜이 담긴 기판(즉, 린스액중에 레지스트 패턴 전체가 침지되어 있어서 레지스트 패턴에 표면 장력이 작용하고 있지 않은 상태의 기판)을 넣는다.

이어서, 급속 가열하고, 20℃, 70KG/cm²이상의 압력으로 하면 이소프로필알콜은 액상의 CO₂로 치환된다.

그 상태로부터 다시 40℃로 하고, 임계점으로 가지고 가서, CO₂를 가스상으로 하면서 서서히 그 가스를 리크(leak)시켜서, 건조를 종료한다.

이상과 같이 형성된 막 두께 1㎛의 0.1㎛ 라인앤드스페이스 패턴의 레지스트 패턴을 SEM으로 관찰한 바, 린스액의 건조를 스핀 건조로 행하였던 종래법에 의해 형성된 레지스트 패턴은 패턴 전도를 일으키고 있었으나, 임계점 건조법으로 행한 본 실시예법에서는 이와 같은 패턴 전도의 발생이 없었다.

그리고, 전술한 바와 같이 린스액 중에 레지스트 패턴 전체가 침지되어 있는 경우에는 표면 장력이 작용하지 않고, 레지스트 면이 일부분을 들어냈을 대에 이 표면 장력이 작용한다. 따라서, 린스 처리중 임계점 건조 처리를 실시하는 직전까지는 레지스트 패턴 전체를 덮도록 그 위에 린스액을 채운 상태로 유지하여 이 린스처리를 행한다.

[실시예 4]

후에, 레지스트에 소부(燒付)하는 패턴으로서, 제7도에 도시한 바와 같이, 배선폭 X이 0.2㎛, 간격 Y₁이 0.2㎛의 배선 패턴(20)(상기 주 패턴에 상당함)을 레이아웃 하였다. 이 때, 이 배선 패턴(20)의 양 사이드에 더미 패턴에 상당하는 패턴(60a),(61a)을 배치하였다. 최외측의 배선 패턴(20a)과 패턴(60a)의 사이 및 동일배선 패턴(20g)과 패턴(61a)의 사이의 간격 Y₂는 상기 간격 Y₁과 같은 0.2㎛으로 하고, 패턴(60a)의 폭 Z₁을 0.4㎛, 패턴(61a)의 폭 Z₂을 0.6㎛으로 하였다.

SOR(synchrotorn orbital radiation) 광에 의해 노광을 하고, 레지스트에 이 패턴을 소부하였다. 이 레지스트로서는 1.3㎛ 막두께의 AZ-PN 100(헥스트사 상품명)을 사용하였다.

또한, 알칼리수용액을 사용하여 현상을 행한 후, 물에 의해 린스하고, 그 후 스핀 건조하였다. 이리하여 얻어진 레지스트 패턴은 제7도에 도시한 패턴과 동형의 것이 얻어진다.

이상과 같이 하여 얻어진 레지스트 패턴외에, 더미패턴을 배치하고 있지 않은 종래 구조의 레지스트 패턴의 형성도 행하였다. 이 중 더미패턴을 배치하고 있지 않은 종래 구조의 레지스트 패턴에서는 최외측의 주 패턴((20a),(20g)에 상당))이 전도하였으나, 본 실시예에 얻어진 레지스트 패턴에서는 최외측의 주 패턴(마찬가지로 (20a),(20g)에 상당)의 전도가 방지되었다.

[실시예 5]

마찬가지로, 후에 레지스트에 소부하는 패턴으로서, 제8도에 도시한 바와 같이, 배선폭 X이 0.2㎛, 간격 Y₁이 0.2㎛, 길이 L가 1.0㎛, 간격 Y₃이 0.4㎛의 배선 패턴(21)(마찬가지로 주 패턴에 상당함)을 레이아웃(layout)하였다. 이 때, 이 배선 패턴(21)의 양 사이드에 더미패턴에 상당하는 패턴(62a),(63a)을 배치하였다. 최외측의 배선 패턴(21a)과 패턴(62a)의 사이 및 동일배선 패턴(21g)과 패턴(63a)의 사이의 간격 Y₂은 상기 간격 Y₁과 같은 0.2㎛을 하고, 또 이들의 패턴(62a) 및 (63a)의 폭을 0.4㎛으로 하였다.

이 패턴을 전 실시예와 같은 방법으로 노광·현상·린스·건조하여 제8도에 도시한 패턴과 동형의 레지스트 패턴을 얻었다.

이 때도, 제8도에 도시한 패턴과 동형으로 또한 더미패턴이 배설되어 있지 않은 종래 구조의 레지스트 패턴의 형성도 행하였으나, 이 레지스트 패턴에서는 최외측의 주 패턴(21a),(21g)에 상당)이 전도되었다. 이에 대하여 본 실시예에서 얻어진 레지스트 패턴에서는 최외측의 주 패턴(마찬가지로 (21a),(21g)에 상당)의 전도가 방지되었다.

이상 상세히 설명한 본 발명의 레지스트 패턴 형성방법에 의하면, 레지스트 표면과 린스액과의 접촉각을 소정의 범위로 조정하거나, 건조시에는 휘발하여 기판상에 남지 않은 계면 활성제를 린스액에 혼입시켜 두고, 이 린스액의 표면 장력을 저감하거나, 또한 린스액의 건조를 이 린스액의 임계상태에서 실시하여, 표면 장력을 작용시키지 않도록 하는 등 하여, 그들에 의해 레지스트 패턴간의 인력의 발생을 약하게 하거나, 발생되지 않도록 할 수 있고, 미세한 레지스트 패턴이나 고아스펙트의 레지스트 패턴을 형성할 때에 빈발하고 있던 패턴 전도를 유효하게 방지할 수 있도록 된다. 한편, 전술한 레지스트 패턴구조에 의하면 밀집한 레지스트 패턴 형성영역의 최외측의 주 패턴의 전도를 유효하게 방지할 수 있도록 된다. 이들 효과가 얻어짐으로써, 제품의 수율이 향상되게 된다.

그리고, 본 발명은 광, 전자, X선, 이온빔 등을 광원으로 하는 어떠한 리소그라피에도 적용 가능하다.

Claims

레지스트 패턴 현상시의 린스공정에서, 현상액의 처리를 받은 레지스트의 표면과 린스액과의 접촉각이 60∼120°의 범위가 되도록 하여 린스처리를 행하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
제1항에 있어서, 상기 접촉각이 75∼105°의 범위가 되도록 하여 린스 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
제1항에 있어서, 상기 접촉각이 90°가 되도록 하여 린스처리를 행하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
린스액에 대한 임의의 레지스트의 소수성(疎水性)·친수성(親水性)을 좌우하는 성분의 이 레지스트에 있어서의 성분조정을 행함으로써, 레지스트 패턴 현상시의 린스공정에서 현상액의 처리를 받은 레지스트의 표면과 린스액과의 접촉각을 원하는 것으로 조정하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
레지스트 패턴 현상시의 린스공정에서 2종이상의 린스액을 사용하고, 그 전반(前半)공정에서 사용하는 린스액에 현상액의 처리를 받은 레지스트 표면을 넣어 두어서 이 레지스트표면의 개질(改質)을 촉진하고, 후반 공정에서 사용하는 린스액과 이 레지스트 표면과의 접촉각을 원하는 것으로 조정하도록 한 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
레지스트 패턴 현상시의 린스공정에서, 건조시에 휘발시키고, 레지스트 패턴이 형성될 기판 상에는 남지 않는 계면활성제가 함유된 린스액을 사용하면, 린스처리를 행하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
제6항에 있어서, 계면활성제가 이소프로필알콜인 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
레지스트 패턴 현상시의 린스공정에서, 린스액 또는 이 린스액의 치환액을 임계상태로 하여 건조시키는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
주 패턴 형성 영역의 주위에 상기 주 패턴을 형성하는 레지스트 막으로 이루어지는 더미패턴을 배설하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
제9항에 있어서, 주 패턴이 규칙적으로 배열되어 있는 경우에, 최소한 이들 주 패턴의 길이방향에 따라서 그 양 사이드에 상기 더미패턴이 배설된 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴.
제9항 또는 제10항에 있어서, 주 패턴이 규칙적으로 배열되어 있는 경우에, 이들 주 패턴간의 규칙적인 간격과 같은 간격을 최외측의 주 패턴과의 사이에 두어서 상기 더미패턴이 배설된 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴.
제9항 또는 제10항에 있어서, 더미패턴의 아스펙트비를 상기 주 패턴보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴.
제11항에 있어서, 더미패턴의 아스펙트비를 상기 주 패턴보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴.
최소한 레지스트를 피착하는 공정, 주 패턴의 노광을 행하는 공정, 및 현상 및 린스하는 공정으로 이루어지는 레지스트 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 주 패턴 형성영역의 주위에 인접하게 더미 패턴을 배설한 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
제14항에 있어서, 주 패턴이 규칙적으로 배열되어 있는 경우에, 최소한 이들 주 패턴의 길이방향에 따라서 그 양 사이드에 상기 더미 패턴이 배설된 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
제14항 또는 제15항에 있어서, 주 패턴이 규칙적으로 배열되어 있는 경우에, 이 들 주 패턴 간의 규칙적인 간격과 같은 간격을 최외측의 주 패턴과의 사이에 두어서 상기 더미 패턴이 배설된 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성 방법.
제14항 또는 제l5항에 있어서, 더미 패턴의 아스펙트비를 주 패턴보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
제16항에 있어서, 더미패턴의 아스펙트비를 주 패턴보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.