KR100385374B1 - 포토리소그래픽구조물생성방법 - Google Patents

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Abstract

서브-200nm 범위의 구조물을 포토리소그래픽으로 생성시키기 위한 방법에 서는, 층 두께가 500nm 이하인 바닥 레지스트로서 광 에너지 갭이 1eV 미만인 비정질 수소함유 탄소(a-C:H)로 이루어진 층 또는 스퍼터링된 비정질 탄소(a-C)로 이루어진 층을 기판상에 제공하고; 탑 레지스트로서 층 두께가 50 nm 이하이고, 전자빔에 민감하며, 규소를 함유하거나 실릴화가능한 포토레지스트의 층을 바닥 레지스트에 제공하는 단계; 에너지가 80 eV 이하인 전자에 의한 스캐닝 터널링 마이크로스코피 또는 스캐닝 포스 마이크로스코피를 이용해서 탑 레지스트를 구조화시키는 단계; 구조물을 비등방성 산소 플라즈마에 의한 에칭에 의해 바닥 레지스트로 이동시킨 다음, 플라즈마 에칭에 의해 기판내로 이동시킨다.

Description

포토리소그래픽 구조물 생성 방법
반도체 기술 및 마이크로 일렉트로닉 분야에서 구조물의 크기는 점점 더 작아진다. 최근에는 메모리의 생산시, 광학적 리소그래피를 마스킹 기술과 함께 사용하여 400nm 미만의 폭을 가진 구조물을 생산한다. 광학적 리소그래피에서는 회절 효과로 인해 약 150nm에서 한계가 예상된다. 그러나, 1-전자-트랜지스터 또는 분자 전자 소자와 같은 새로운 용도를 위해 보다 더 작은 크기를 가진 구조물이 요구된다. 이것은 고주파 회로의 경우 뿐만 아니라 종래의 전자 기술 분야에 적용된다.
X-선 리소그래피는 이러한 작은 구조물을 만들 수 있는 가능성을 제공하는 한 방법이며, 여기에서 X-선 리소그래피는 보다 작은 파장으로 인해 100nm 미만의 크기를 이미지화시킬 수 있다. 그러나, 마스크의 필요로 하는 문제 및 위치 설정 시 문제가 생긴다. 전자 및 이온 빔 리소그래피의 경우에는 문제가 발생하지 않는다. 이 방법은 다이렉트-레코딩 방법이기 때문에, 마스크를 필요로 하지 않는다. 전자 및 이온 빔 리소그래피에서는 고에너지 입자에 의해 10nm 정도의 작은 구조물이 발생될 수 있다. 그러나, 이것을 위해 고가의 진공설비 및 빔 안내 시스템이 필요하다. 또한, 민감한 소자의 경우에는 고에너지 입자가 에칭 공정에 필요한 레지스트 층을 통해 침투할 수 있기 때문에 기판의 방사선(radiation) 손상에 의한 문제가 발생한다.
스캐닝 니어필드(scanning near field) 기술, 특히 스캐닝 터널링 마이크로스코피(STM = Scanning tunneling microscopy) 및 스캐닝 포스 마이크로스코피(scanning force microscopy)는 고분해도 구조화에 대한 새로운 가능성을 제공한다. 이러한 기술은 레코딩 속도와 관련해서 전자 빔 레코더 보다 느리기는 하지만, 니어필드 프로브의 열과 평행하게 작동될 수 있다. 또한, 이 방법이 고가의 진공 시스템을 생략할 수 있다는 큰 장점을 제공하기 때문에 초기 현상에 있어 레코딩 속도 및 시간이 결정적이지는 않다.
스캐닝 니어필드 기술에서는 미세한, 날카로운 프로브가 일정한 간격을 두고 샘플 표면 위로 이동되며, 이러한 방식으로 토포그래피 차이가 보상된다. 여기서는 간격 조정을 위해 샘플 표면과 프로브 첨두 사이의 상호 작용이 이용된다. 일반적으로 표면 토포그래피의 스캐닝을 위해서만 사용되는 이러한 기술이 구조화 방법으로 사용되어야 하는 경우, 외부로부터 인가되는 전압에 의해 -전압의 극성에 따라- 프로브 첨두로부터 샘플내로의 또는 그 역방향의 전류 흐름이 생기고, 이러한 전류 흐름은 샘플 표면의 화학적 및 물리적 변동을 야기시킨다. 프로브 첨두와 샘플 표면 사이의 간격이 극도로 작기 때문에, 방출된 전자와 공기 분자 사이의 충돌이 무시될 수 있고, 그에 따라 스캐닝 니어필드 기술이 사용되는 경우 샘플 표면에 대한 전자 빔의 조사가 진공에서 뿐만 아니라 정상 압력에서도 이루어질 수 있다. 이것은 가속 구간(1 내지 50kV)에서 전자와 남아 있는 가스 분자들 사이의 충돌을 방지하기 위해 고진공이 전제조건이며 따라서 많은 비용을 필요로 하는 고유의 전자 빔 레코딩에 비해 큰 장점이다.
스캐닝 니어필드 기술에서 방출된 전자는 높은 운동 에너지로 가속될 수 없다. 즉, 프로브에 인가되는 전압이 너무 높으면(약 80 V 초과), 샘플 및 프로브의 손상이 일어날 수 있다. 따라서, 스캐닝 니어필드 프로브에 의한 전자 빔의 조사를 위해 약 80 eV 이하의 에너지를 가진 전자만이 사용될 수 있다. 상기 에너지는 통상의 전자빔에 민감한 레지스트 재료에서 화학적 변동을 개시시키기에 충분하기는 하지만, 전자가 수 10 nm 이상의 두께를 가진 유전 레지스트 층을 침투하기에는 불충분하다. 따라서, 지금까지는 기판에서 방사선 손상이 배제된다는 장점이 극도로 얇은 레지스트 층만이 사용될 수 있다는 단점을 보충하였다.
마이크로 일렉트로닉 분야에서는 플라즈마 처리 기술, 예컨대 반응성 이온에칭(RIE = reactive ion etching)이 통상적이다. 이러한 기술은 생성되는 구조물의 에칭 깊이에 따라 100 nm 초과의 층 두께를 갖는 레지스트 형태의, 구조화가능한, 에칭저항성 마스크를 전제로 한다. 따라서, 스캐닝 니어필드 기술의 사용시 플라즈마 에칭 공정에 의한 기판 에칭이 생략되지만 생성되는 구조물의 에스펙트 비가 값 < 1으로 제한되거나, 또는 에칭 깊이가 레지스트 두께를 넘지 않도록 에칭 공정이 수행되어야 한다(참고: P. Avouris (ed.) "Atomic and Nanometer-Scale Modification of Materials: Fundamentals and Applications", Kluwer Academic Publishers, 1993, 페이지 139 내지 148). 다른 가능성은 금속 할로겐화물, 특히칼슘 플루오르화물(CaF2)의 사용에 있다. 칼슘 플루오르화물은 얇은 층에서도 기판 에칭 공정에 필요한 에칭 안정성을 갖는다(참고: "Journal of Vacuum Science & Technology B", 제 5권(1987), 페이지 430 내지 433). 그러나, 상기 무기 재료의 리소그래픽 특징은 매우 좋지 못하다. 특히, 구조화를 위해 필요한 도우즈가 너무 많다; 이것은 예컨대 20 nm 두께의 CaF2-레지스트에 대해 1 C/㎝2이다. 그러나, 이로 인해 레코딩 속도 및 스루풋이 제한된다.
본 발명은 200nm 미만 범위의 구조물을 포토리소그래픽으로 생성하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 정상 압력에서 저에너지 전자에 의해 높은 에스펙트 비를 가진 서브-200nm-구조물의 생성을 가능하게 하며, 동시에 두꺼운 레지스트 층( > 100 nm)의 구조화를 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 층 두께가 500nm 이하인 바닥 레지스트로서 광 에너지 갭이 1eV 미만인 비정질 수소함유 탄소로 이루어진 층 또는 스퍼터링된 비정질 탄소로 이루어진 층을 기판상에 제공하고, 탑 레지스트로서 층 두께가 50nm 이하이고, 전자빔에 민감하며, 규소를 함유하거나 실릴화가능한 포토레지스트의 층을 바닥 레지스트에 제공하며, 에너지가 80eV 이하인 전자에 의한 스캐닝 터널링 마이크로스코피 또는 스캐닝 포스 마이크로스코피를 이용해서 탑 레지스트를 구조화하고, 구조물을 비등방성 산소 플라즈마에 의한 에칭에 의해 바닥 레지스트로 이동시킨 다음, 플라즈마 에칭에 의해 기판내로 이동시킴으로써 달성된다.
본 발명에 따른 방법은 일련의 중요한 수단을 포함한다. 탑 레지스트(상부층) 및 바닥 레지스트(하부 층)를 가진 2층 레지스트 시스템이 사용된다. 탑 레지스트는 전자빔에 민감한 얇은 포토 레지스트(50 nm 이하의 층 두께)이다. 포지티브 또는 네가티브 레지스트일 수 있는 상기 포토 레지스트는 규소를 함유하거나 실릴화가능하다. 실릴화가능한 레지스트는 화학적 후속 처리에 의해 층 두께가 증가될 수 있으며 산소 플라즈마에서 에칭 안정성이 증가될 수 있다는 장점을 제공한다. 바닥 레지스트는 광 에너지 갭이 1eV 미만인 비정질 수소함유 탄소(a-C:H)로 이루어지거나 스퍼터링된 비정질 탄소(a-C)로 이루어진 비교적 두꺼운 층(500 nm 이하)이다. 이러한 레지스트 재료는 하기 특성을 갖는다:
- 충분한 전기 전도율을 갖는다.
- 폐쇄된, 균일한 얇은 막으로 제공될 수 있다.
- 이온 불순물을 함유하지 않는다.
- 탑 레지스트에 대한 용매에 의해 침식되지 않는다.
- 산소 플라즈마에서 잔류물 없이 쉽게 에칭될 수 있다.
- 할로겐 함유 플라즈마에 의한 에칭 공정시 높은 안정성을 갖는다.
전술한 특성을 가진 a-C:H로 이루어진 층은 탄화수소 플라즈마 증착, 특히 소위 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) 공정에 의해 생성될 수 있다. 공정 파라미터, 즉 가스 종류, 가스 압력 및 -전력 및 반응기 구조에 기인한- 셀프 바이어스 전압은 상기 재료가 충분히 작은 광 에너지 갭(1 eV 이하) 또는 충분한 전기 전도율(10-5Ω-1·cm-1이상)을 갖도록 선택된다. 이로 인해, 저에너지 전자가 하부 레지스트 층을 통해 이동될 수 있다.
적합한 a-C 층은 종래의 스퍼터링 장치에서 흑연 타켓으로부터 스퍼터링에 의해 얻어질 수 있으며, 여기에서 매끄러운 접착층을 야기시키는 스퍼터링 파라미터가 유지된다. 경우에 따라 증착이 이루어지는 기판이 적합한 세척 공정(아르곤 또는 산소 플라즈마)에 의해 미리 처리되어야 한다.
본 발명에 따른 공정에서, 탑 레지스트는 스캐닝 터널링 마이크로스코피 또는 스캐닝 포스 마이크로스코피에 의해 저에너지 전자(80 V 이하의 전압)로 조사되고 구조화된다. 사용되는 방사선 용량은 유익하게는 1 내지 50 mC/㎠, 바람직하게는 10 내지 30 mC/㎠ 이다. 생성된 구조물은 비등방성 산소 플라즈마(O2-RIE)에 의해 바닥 레지스트내 즉, a-C:H- 또는 a-C 층내로 이동된 다음, 플라즈마 에칭에 의해 기판내로 이동된다. 기판으로의 구조물 이동은 일반적으로 할로겐 플라즈마, 예컨대 테트라플루오로메탄(CF4)에 의해 이루어지며, 다른 적합한 할로겐 플라즈마로는 예컨대 염소(Cl2), 붕소트리염화물(BCl3) 및 황헥사불화물(SF6)이 있다. 폴리이미드와 같은 기판에서는 구조물 이동을 위해 산소 플라즈마가 사용된다.
상술된 수단은 매우 얇은 포토레지스트로 기판에 큰 에칭 깊이가 얻어지게 한다. 기판의 에칭 깊이는 바닥 레지스트 층(a-C:H 또는 a-C로 이루어진)에 비하여 기판의 에칭 선택성에 의존한다. a-C:H 층이 응력 하에 놓일 수 있기 때문에, 상기 층이 양호한 접착성을 제공하는 재료상에만 증착된다. 반도체 기술에서 가장 많이 통용되는 기판 재료, 예컨대 단결정 규소, 다결정 규소, SiO2, 석영, Si3N4, SiC,알루미늄 및 폴리이미드상에서 증착이 문제없이 이루어질 수 있으며, 갈륨비소에서는 증착가능한 층 두께가 일반적으로 200 nm 미만의 값으로 제한된다. 무선주파수에 의해 여기된 플라즈마에서 에칭 선택도(기판:a-C:H)에 대해 예컨대 하기 값이 주어진다: 다결정 규소 6:1 (Cl2; 800 W/3.7 μbar), SiO220:1 (CF4, 700W/5 μbar), 알루미늄 5:1 (SiCl4+Cl2+N2; 360 W/O.16 mbar), 폴리이미드 2:1 (O2; 900 W/3 μbar). 구리 및 텅스텐 상에는 a-C:H가 직접 증착될 수 없기 때문에, 이 경우에는 알루미늄으로 이루어진 중간층이 사용된다.
a-C로 이루어진 층은 보다 작은 응력을 갖기 때문에 구리 및 텅스텐을 포함하는 모든 통상의 기판 재료상에 증착될 수 있다. 상기 층은 a-C:H에 필적할만한 에칭 능력을 갖는다. 그러나, a-C로 이루어진 층은 가시광선에 대해 투과되지 않으므로, 조정 마크를 찾는 것이 어렵고 경우에 따라 광학적 층 두께 측정이 불가능하다.
전자빔에 민감한 탑 레지스트로서 노출을 위해 적은 용량을 필요로 하는 재료가 바람직하다. 이것은 특히 화학적 증폭의 원리에 따라 작용하는 레지스트(chemically amplified resist)에서 그러하다. 전자빔 리소그래피에서 사용되는 그러한 레지스트에 의해(30 keV에서 필요한 도우즈: 10 μC/㎠ 미만), 레코딩 시간이 최소화될 수 있다.
바람직하게는 구조화 후에 이루어지는 실릴화가 가능한 탑 레지스트가 사용된다. 이러한 레지스트는 실리콘 함유 제제와 반응할 수 있는 작용기를 갖는다. 이러한 기는 특히 예컨대 아미노프로필실록산과 반응할 수 있는 무수물기, 및 실라잔과 반응할 수 있는 히드록실기를 포함한다. 레지스트의 화학적 후속 처리를 위해, 레지스트 재료에 대해 공지되어 있는 바와 같은 전술한 류의 작용성 규소 화합물 용액이 사용된다[참고: "Polymer Engineering and Science", 제 32권(1992), 페이지 1558 내지 1564, 및 "Journal of Vacuum Science & Technology B", 제 10권(1992), 페이지 2610 내지 2614]. 또한, 레지스트의 공정 제어에 따라 공간(포지티브 상) 또는 선(네가티브 상)이 형성될 수 있다.
하기 실시예를 참고로 본 발명을 구체적으로 설명한다.
[실시예]
실시예 1
메탄으로 채워진 PECVD 장치(평행한 플레이트 반응기, 13.56MHz-송신기를 가진 3인치 캐소드, 6배 더 큰 애노드)에서 광 밴드 갭이 0.85eV인 비정질 수소함유 탄소로 규소 웨이퍼를 코팅하였다(층 두께: 450nm); 증착 파라메터: -900 V 셀프 바이어스 전압, 0.1mbar 메탄 압력, 7분의 증착시간. 스핀 코팅에 의해45 nm 두께의 전자빔에 민감한 레지스트 층을 상기 층상에 제공하고 가열판상에서 60초 동안 120℃로 건조시켰으며, 레지스트는 무수물기 및 3차 부틸에스테르기를 가진 중합체를 기본으로 한다[참조: EP-OS 제 0 494 383호]. -50 V가 인가되는 프로브 첨두가 1 ㎛/s의 속도로 샘플을 스캐닝함으로써 선을 "레코딩"하는 (전류: 10 pA) 방식으로, 상부 층을 스캐닝 터널링 마이크로스코피(STM-장치)를 이용해 "노출시켰다". 그리고 나서, 가열판상에서 웨이퍼를 120초 동안 120℃로 가열시킨 다음, 60초 동안 테트라메틸암모늄 히드록사이드(1.19%) 및 1-페닐에틸아민(0.25%)으로 이루어진 수성 현상용액에서 현상시켰으며, 여기에서 스캔-패턴에 따라 150 nm 폭의 공간이 생기며(포지티브 상), 현상시 다크 제거는 5 nm였다. 다음에, 2-프로판올 및 에탄올(비율 2:1)로 이루어진 혼합물 중의 4% 디아미노프로필-디메틸실록산 올리고머로 이루어진 실릴화 용액으로 웨이퍼를 60초 동안 처리시켰다. 레지스트의 층 두께를 45nm 만큼 성장시켜 총 85nm로 만들고, 공간 폭을 l50nm로부터 80nm로 감소시켰다. 이러한 방식으로 생성된 구조물을 플라즈마 에칭 장치(타입 MIE 720, MRC 사)에 의해 900W 무선 주파수 전력(45V 셀프 바이어스 전압) 및 30sccm(3μbar) 산소 흐름에서 비정질 수소함유 탄소층으로 이동시켰다. 에칭 시간은 84초이고(50% 오버 에칭을 포함해서), 포토 레지스트 층의 두께는 15nm로 감소되고 구조물의 공간 폭은 100nm로 증가되었다. 따라서, 탄소 층에서 구조물의 에스펙트 비는 4.5이다. 레지스트 구조물을 CF4-플라즈마에 의해 규소 웨이퍼로 이동시켰다. 이때, 가능한 최대 에칭 깊이는 레지스트 층 두께 및 에칭 선택성에 의해 결정되며, 본 경우에 이것은 6 ×450nm 였다. 그러나, 실제 에칭 깊이는 최대값의 50% 미만였다.
약 100nm의 의도한 바의 구조물 폭은 레코딩 파라미터의 최적화에 의해 현저히 감소될 수 있다. STM- 또는 SFM-리소그래피에서는 근접 효과가 없기 때문에 고에너지 전자(50keV)을 이용하는 것보다 큰 분해도가 예상되었다.
실시예 2
메탄으로 채워진 PECVD 장치(평행한 플레이트 반응기, 13.56 MHz-송신기를가진 3인치 캐소드, 6배 더 큰 애노드)에서 광 에너지 갭이 0.85eV인 비정질 수소 함유 탄소로 실리콘 웨이퍼를 코팅하였다(층 두께: 200 nm); 증착 파라미터: -900 V 셀프 바이어스 전압, 0.1mbar 메탄 압력, 3분의 증착시간. 스핀 코팅에 의해 45nm 두께의, 전자빔에 민감한, 노볼락(AZ 5214E, 1:6의 비로 메톡시프로필아세테이드로 희석함)을 기본으로 하는 통상의 레지스트 층을 상기 층상에 제공하고 가열 판상에서 90초 동안 110℃로 건조시켰다. -35V가 인가되는 프로브 첨두가 3㎛/s의 속도로 샘플을 스캐닝함으로써 라인을 "레코딩"하는 (전류: 100pA) 방식으로, 상부층을 스캐닝 포스 마이크로스코퍼(SFM-장치)를 이용해 "노출시켰다". 그리고 나서, 가열판상에서 웨이퍼를 90초 동안 130℃로 가열하고, 근자외선에 전체 표면을 노출시킨 다음(20mJ/㎠), 20초 동안 통상의 수성 알칼리 현상용액(AZ 400K, 1:4의 비로 물로 희석함)에서 현상하였다. 그 다음에, 메톡시프로필 아세테이트 및 n-데칸(비율 1:1)으로 이루어진 혼합물 중의 12% 비스(디메틸아미노)디메틸실란 용액으로 이루어진 실릴화용액으로 웨이퍼를 60초 동안 처리하였다. 레지스트의 층 두께를 15nm 만큼 성장시켜 총 60nm로 만들었다. 이러한 방식으로 생성된 구조물을 플라즈마 에칭 장치(타입 MIE 720, MRC 사)에 의해 900W 무선 주파수 전력(45V 셀프 바이어스 전압) 및 30sccm(3μbar) 산소 흐름에서 비정질 수소함유 탄소층으로 이동시켰다. 에칭 시간은 38초이고(50%오버 에칭을 포함해서), 포토 레지스트 층의 두께는 20nm로 감소되고 100nm의 구조물 폭을 가진 선이 생성되었다(네가티브 상). 따라서, 탄소 층에서 구조물의 에스펙트 비는 2였다. 레지스트 구조물을 CF4-플라즈마에 의해 규소 웨이퍼로 이동시켰다. 이때, 가능한 최대 에칭 깊이는 레지스트 층 두께 및 에칭 선택성에 의해 결정되었으며, 본 경우에 이것은 6 ×200nm 였다.
그러나, 실제 에칭 깊이는 최대값의 50%미만이다.
실시예 3(비교 실시예)
메탄으로 채워진 PECVD 장치(평행한 플레이트 반응기, 13.56MHz-송신기를 가진 3인치 캐소드, 6배 더 큰 애노드)에서 광 에너지 갭이 1.leV인 비정질 수소함유 탄소로 실리콘 웨이퍼를 코팅하였다(층 두께: 250nm); 증착 파라미터: -650V 셀프 바이어스 전압, 0.15mbar 메탄 압력, 4.5분의 증착시간 스핀 코팅에 의해 45nm 두께의, 전자빔에 민감한 레지스트 층을 실시예 1에 따라 상기 층상에 제공하고 가열판상에서 60초 동안 120℃에서 건조시켰다. 실시예 1에 따라 상부 층을 스캐닝 터널링 마이크로스코피(STM-장치)를 이용해 "노출"시키는 시험에서, 최대 전류를 제한하는 충전 효과가 관찰되었다. 따라서, 구조물을 a-C:H 층까지 완전히 현상할 수 없었다.
실시예 4
스퍼터링 타겟(탄소로 이루어짐)을 가진 스퍼터링 장치(타입 Z 550, Leybold사)에서, 기판 디스크를 알루미늄으로 코팅된 규소 웨이퍼로 채운 다음, 터보 펌프에 의해 9·10-7mbar의 압력으로 진공화시켰다. 기판(코팅된 웨이퍼)의 세척을 위해, 50sccm의 아르곤 흐름 또는 5 sccm의 산소 흐름에서 a) 5·10-3mbar의 압력을 설정한 다음, 300W의 고주파 전력에서 3분 동안 2개의 공정 가스로 스퍼터링하였다. 그리고 나서, 산소 흐름을 중단시키고 순수한 아르곤으로 3분 동안 더 스퍼터링하였다. 코팅 공정을 위해, 탄소 타겟에 직류 전압 플라즈마를 점화시키고(아르곤 흐름: 75sccm) (타겟의 세척을 위해) 처음 3분 동안 500W로 블라인드 스퍼터링 하였다(압력: 7.1·10-3mbar). 그 다음에 스퍼터링 타겟을 기판 위로 이동시키고 900초 동안 더 스퍼터링하여 충분한 전기 전도성을 가진 약 250nm 두께의, 매우 경질인, 접착성 비정질 탄소층이 수득되었다. 스핀 코팅에 의해 45nm 두께의 전자빔에 민감한 레지스트 층을 실시예 1에 따라 상기 층상에 제공하고 가열판상에서 60초 동안 120℃로 건조시켰다. -50V가 인가되는 프로브 첨두가 1㎛/s의 속도로 샘플을 스캐닝함으로써 선을 "레코딩"하는 (전류: 10pA) 방식으로, 상부 층을 스캐닝 터널링 마이크로스코피(STM-장치)를 이용해 "노출시켰다". 그리고 나서, 가열판상에서 웨이퍼를 120초 동안 120℃로 가열한 다음, 60초 동안 테트라메틸암모늄 히드록사이드(1.19%) 및 1-페닐에틸아민(0.25%)으로 이루어진 현상 수용액에서 현상시켜, 스캔-패턴에 따라 150nm 폭의 공간이 수득되었으며(포지티브 상), 현상시 다크제거는 5nm였다. 다음에, 2-프로판올 중의 4% 디아미노프로필-디메틸실록산-올리고머 용액으로 이루어진 실릴화 용액으로 기판을 60초 동안 처리시켰다. 레지스트의 층 두께를 40nm 만큼 성장시켜 총 80nm로 만들고, 공간 폭을 150nm로부터 90nm로 감소시켰다. 이러한 방식으로 생성된 구조물을 플라즈마 에칭 장치(타입 MIE 720, MRC 사)에 의해 900W 무선 주파수 전력(45V 셀프 바이어스 전압) 및 30sccm(3μ bar) 산소 흐름에서 스퍼터링된 비정질 탄소층으로 이동시켰다. 에칭 시간은 36초이며(50% 오버 에칭을 포함해서), 여기에서 포토 레지스트 층의 두께는 30nm로 감소되고 구조물의 공간 폭은 100nm로 증가되었다. 따라서, 탄소 층에서 구조물의 에스펙트 비는 2.5였다. 레지스트 구조물을 CF4-플라즈마에 의해 알루미늄 층으로 이동시켰다. 이때, 가능한 최대 에칭 깊이는 레지스트 층 두께 및 에칭 선택성에 의해 결정되었으며, 본 경우에 이것은 4 ×250nm였다. 그러나, 실제 에칭 깊이는 최대값의 50% 미만이었다.
실시예 5
메탄으로 채워진 PECVD 장치(평행한 플레이트 반응기, 13.56MHz-송신기를 가진 3인치 캐소드, 애노드 6배 더 큼)에서 광 에너지 갭이 0.85eV인 비정질 수소함유 탄소로 실리콘 웨이퍼를 코팅하였다(층 두께: 350nm); 증착 파라미터: -900V 셀프 바이어스 전압, 0.1mbar 메탄 압력, 7분의 증착시간. 스핀 코팅에 의해 45nm 두께의 전자빔에 민감한 레지스트 층을 실시예 1에 따라 상기 층상에 제공하고 가열판상에서 60초 동안 120℃로 건조시켰다. -55V가 인가되는 프로브 첨두가 1㎛/s 의 속도로 샘플을 스캐닝함으로써 선을 "레코딩"하는 (전류: 20pA) 방식으로, 상부층을 스캐닝 터널링 마이크로스코피(STM-장치)를 이용해 "노출시켰다". 그리고 나서, 가열판상에서 웨이퍼를 120초 동안 l20℃로 가열한 다음, 60초 동안 2-프로판올 및 물 (비율 15.5:1)의 혼합물 중의 1% 디아미노프로필-디메틸실록산-올리고머 용액으로 이루어진 실릴화 용액으로 처리하였다. "노출된" 위치에서 레지스트의 층 두께를 40nm 만큼 성장시켜 총 80nm로 만들었다. 이러한 방식으로 생성된 구조물을 플라즈마 에칭 장치(타입 MIE 720, MRC 사)에 의해 900W의 무선 주파수 전력(45V 셀프 바이어스 전압) 및 30sccm(3μbar) 산소 흐름에서 비정질 수소함유 탄소층으로 이동시켰다. 에칭 시간은 74초이고(50% 오버 에칭을 포함해서), 포토 레지스트 층의 두께는 45nm로 감소되고 80nm의 선 폭을 가진 구조물이 형성되었다(네가티브 상). 따라서, 탄소 층에서 구조물의 에스펙트 비는 4.3이었다. 레지스트 구조물을 CF4-플라즈마에 의해 규소 웨이퍼로 이동시켰다. 이때, 가능한 최대 에칭 깊이는 레지스트 층 두께 및 에칭 선택성에 의해 결정되었으며, 본 경우에 이것은 6 ×350nm였다. 그러나, 실제 에칭 깊이는 최대값의 50% 미만이었다.

Claims (6)

  1. 서브-200 nm 범위의 구조물을 포토리소그래픽으로 생성시키기 위한 방법에 있어서, 층 두께가 500 nm 이하인 바닥 레지스트로서 광 에너지 갭이 1 eV 미만인 비정질 수소함유 탄소(a-C:H)로 이루어진 층 또는 스퍼터링된 비정질 탄소(a-C)로 이루어진 층을 기판상에 제공하는 단계, 탑 레지스트로서 층 두께가 50 nm 이하이고, 전자빔에 민감하며, 규소를 함유하거나 실릴화가능한 포토레지스트의 층을 바닥 레지스트에 제공하는 단계, 에너지가 80 eV 이하인 전자에 의한 스캐닝 터널링 마이크로스코피 또는 스캐닝 포스 마이크로스코피를 이용해서 탑 레지스트를 구조화시키는 단계, 구조물을 비등방성 산소 플라즈마에 의한 에칭에 의해 바닥 레지스트로 이동시킨 다음, 플라즈마 에칭에 의해 기판내로 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 1 내지 50 mC/㎠의 방사선 용량으로 구조화를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 할로겐 플라즈마에 의한 에칭에 의해 구조물을 기판으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 반도체 기술에서 통상적인 재료를 기판으로사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 구조화 후에 탑 레지스트를 규소 함유 제제로 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 2항에 있어서, 10 내지 30 mC/㎠ 범위의 방사선 용량으로 구조화를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
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