KR100454011B1 - 포지티브포토레지스트조성물의열처리법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디아조나프토퀴논 설포네이트 에스테르-노볼락 양각 포토레지스트를 플래쉬 노출 후 베이크(플래쉬 PEB) 공정으로 처리하는 것에 관한 것이다. 이 방법은 종래의 노출 후 베이크(PEB) 공정에 비해 보다 높은 온도(≥130℃)와 매우 짧은 베이크 시간(≤30초)을 레지스트, 바람직하게는 저부 반사방지성 코팅 위에 처리한다. 이러한 처리에 의해 레지스트의 해상도, 공정 허용 범위, 열적 변형 온도, 레지스트 접착력 및 플라스마 에칭 내성이 크게 향상된다.

Description

포지티브 포토레지스트 조성물의 열 처리법

반도체 산업 분야에서 통상 사용되는 미세석판 기법에서, 포토레지스트 물질은 반도체 기판에 스핀 피복법으로 도포된다. 스핀 피복 단계 후에도, 레지스트 물질은 여전히 다량의 용매(30% 정도로 추정됨)를 함유하고 있기 때문에 여전히 매우 부드럽고 점성이 큰 상태이다. 이 상태에서는, 미노광 부위에서조차도 현상제에 대한 내성을 제공하지 못한다. 따라서, 소위 소프트베이크 또는 프리베이크라 불리는 열 처리 단계에서 건조시키고 농밀화시켜야만 한다. 소프트베이크 공정은 핫플레이트 장치 또는 공기 오븐에서 수행할 수 있다. 핫플레이트 상에서, 레지스트층을 지닌 기판의 이면을 핫플레이트의 고온 금속면에 근접시키거나 또는 접촉된 상태로 60 내지 90 초, 통상 60 초 동안 체류시키는 공정이 당해 산업 분야에서 통상 행해진다. 통상적으로, 오븐 소프트베이크는 보다 긴 시간을 사용하는데, 예를 들면 90℃에서 30 분이 일반적인 조건이다.

스핀 피복 중에, 레지스트는 점성이 커지고, 유동이 정지되는 데, 이는 레지스트를 갖는 기판 위에서 토포그래피(topography)가 평면화가 이루어지지 않는 것으로 입증된다. 하지만, 필름은 여전히 열역학적 평형과 거리가 멀고, 적당량이 용매에 흡수된 자유 체적을 다량으로 함유한다. 소프트베이크 공정 중에, 레지스트는 초기 유동점 이상의 온도에서 다시 가열되고; 그 결과, 용매의 손실 및 농밀화에 의해 다시 고화될 때까지 단시간에 동안 액체로 될 수 있다. 이 공정은 필름 두께의 감소를 수반한다. 몇몇 유형의 레지스트에 있어서, 예컨대 단일 중합체 전자빔 레지스트(예, 헥사플루오로이소프로필메타크릴레이트)의 베이크 온도는 중합체의 유리 전이 온도 이상으로 선택할 수 있다. 이 경우에, 필름은 열역학적 평형에 근접하게 된다. 디아조나프토퀴논 레지스트는 반도체 분야에 가장 널리 사용되고 있으나, 최대 베이크 온도는 디아조나프토퀴논 감광제(DNQ)의 열분해에 의해 제한된다. 당해 산업 분야에서 통상 사용되는 DNQ의 등온 분해 온도는 120℃(트리히드록시벤조페논 유도체의 경우) 내지 약 130℃(비-벤조페논 주쇄의 경우)의 범위이다. 통상 훨씬 낮은 온도가 사용되는데, 그 이유는 g-라인 웨이퍼 스테퍼 또는 i-라인 웨이퍼 스테퍼에 통상 사용되는 것과 같은 단색 방사선에 의해 표면을 향하여 이동하는 빛과 표면으로부터 반사되는 빛이 간섭되어 정상파 패턴을 형성하기 때문이다. 웨이퍼가 노광 단계와 현상 단계 사이에 추가의 베이크 단계(소위, 후노광 베이크, 또는 PEB라 함) 없이 현상되는 경우에, 상기 정상파 패턴은 레지스트 형상에 매우 정확하게 재생되어, 선폭 변동 및 해상도 저하를 유발하고, 노광된 면을 명확히 하기 위하여 조사량 또는 현상 시간이 증가시킨다. 기존의 처리법은 PEB를 수행하는 과정에서, 광생성물과 미처리 DNQ 간의 상호 혼합에 의해 확산 효과를 유발한다. 이러한 확산 공정에 의해 정상파 패턴은 대부분의 실제 레지스트 공정에서 거의 완전하게 관찰되지 않는 정도로 소거될 수 있다.

확산 공정을 충분한 효율로 수행하기 위하여, 소프트베이크 단계 보다 더 높은 온도에서 PEB를 수행하는 것이 일반적으로 요구된다. 통상의 조합 공정은 소프트베이크를 90℃에서 60 초간 수행한 다음, PEB를 110℃에서 60 초간 수행하는 것이다. SB와 PEB 공정을 동일 온도에서 수행하는 공정은 거의 드물다. 본 발명자들은 SB 공정이 PEB를 능가하는 것은 대부분의 일반적인 디아자나프토퀴논 유형의 레지스트를 위한 실제적인 공정을 알지 못한다. 후자의 조건 하에서, SB는 정상파가 확산되지 않을 정도로 레지스트 매트릭스를 경화시켜, 전술한 바람직하지 못한 현상들을 유발할 수 있다.

레지스트 기판이 실질적으로 비반사형인 경우, 예컨대 기판을 반사방지성 코팅으로 피복하는 경우, 이러한 고려 사항이 변경될 수 있다. 이러한 코팅〔질화티탄(TiN)과 같은 무기 층이거나 또는 유기 층(예, AZ 포토레지스트 프로덕츠 디비젼 오브 헥스트 셀라니즈 코오포레이숀에서 시판하는 AZ(등록상표) BARLi™ 코팅) 중 하나임〕처리에 의해, 기판 반사율은 원래 기판의 수 % 정도로 감소될 수 있다. TiN의 경우에, 최소 반사율은 두께 약 50 nm(실리콘 기판)에서 약 3~3.5%로 산출되고; 유기 저부층의 반사율은 1/10 이하로 감소될 수 있으며, 대부분의 용도에 대하여 후노광 베이크를 더 이상 필요로 하지 않도록 정상파 패턴은 충분히 약하게 한다.

고온의 PEB에서, 디아조나프토퀴논의 광생성물은 특정 거리로 확산될 수 있으며, 이에 의해 반사성 기판에 존재하는 정상파가 서서히 소거된다. 따라서, 이러한 경우에 특정량의 확산은 바람직하다. 하지만, 확산은 예컨대 디아자나프토퀴논 레지스트에서 노광 부위와 미노광 부위 사이의 경계에서 인덴카르복실산 광생성물의 농도 구배의 감소에 의해 레지스트 잠상을 열화시킨다. 그러나, 저부 코트와 같은 비반사성 기판에서, 확산 공정에 의한 포토레지스트의 잠상의 열화는 흔히 대부분의 적용예에서 PEB의 장점을 상쇄시킨다. 실험 관찰 결과 다음과 같은 사실이 확인되었다: PEB 공정이 생략되는 경우에 반사방지성 저부 코트, 예컨대 AZ(등록상표) BARLi™ 재료를 사용하면, 시판 레지스트, 예컨대 AZ(등록상표) 7800 i선 레지스트의 해상도는 증가된다〔예, 약 1 ㎛의 레지스트에서 라인 앤드 스페이스(line and space)가 0.34~0.32 ㎛(마이크로미터)임〕.

그러나, 저부 반사방지성 코팅을 사용하는 경우에도, 해상도 또는 초점 이탈 범위의 단부에서, 또는 기판 구조 형상 또는 기타 요인들에 기인하여 최적의 저부 반사방지 필름 두께를 얻을 수 없는 상황에서, 레지스트 형상에 대한 PEB를 포함하지 않는 공정으로는 정상파의 잔부가 때때로 관찰된다. 이러한 잔부는 레지스트 형상의 달성 가능한 해상도, 벽 각도 및 선폭 균일성을 제한한다. 본 발명은 레지스트의 통상의 후노광 베이크(PEB) 온도보다 높은 온도(≥130℃)와 매우 짧은 베이크 시간(≤30초)을 사용함으로써 포토레지스트 해상도와 성능을 더욱 개선시킨다. 이러한 공정을 하기에서는 "플래쉬 후노광 베이크" 또는 "플래쉬 PEB"로 지칭하였다. 플래쉬 PEB 공정은 포토레지스트의 해상도, 공정의 관용도, 열적 변형 온도, 레지스트 접착력 및 플라스마 에칭 내성을 크게 향상시킨다.

반사방지성 코팅에 플래쉬 PEB 공정을 이용함으로써 해상도의 향상이 관찰되었음이 실시예 1에 기재되어 있다. 실시예 2에서는 현상된 레지스트 형상의 열안정성이 향상됨을 나타내었고, 실시예 3에서는 에칭 내성이 증가됨을 나타내었다.

플래쉬 PEB의 완전한 장점은 저부 반사방지성 코팅, 예컨대 TiN 또는 AZ(등록상표) BARLi™ 코팅에서 플래쉬 PEB를 수행함으로써 얻을 수 있다는 점에 주목해야 한다. 반사방지성 코팅이 없다면, 보다 높은 열안정성은 얻을 수 있으나, 포토레지스트의 해상 능력은 기존의 PEB로 처리된 레지스트에 비해 약간 열화된다(실시예 4). 그러나, 이러한 공정은 높은 열안정성 및 높은 에칭 안정성이 특히 요망되는 경우, 예컨대 주로 패드 또는 이식 마스크 층과 같은 단지 대형의 형상의 화상을 요망하는 경우에 유용하다.

이론에 구애받길 원치 않지만, 플래쉬 PEB 공정은 기존의 레지스트 공정보다 포토레지스트의 건조 및 농밀화가 더욱 효과적으로 허용되기 때문에 레지스트 성능을 향상시키는 것으로 간주하고 있다. 스핀 피복법의 경우에, 포토레지스트는 얇아지는 것이 중단되고, 비유동 상태에 도달하여도 여전히 다량의 용매를 함유한다. 소프트베이크 중에 초기의 온도 상승으로 인하여 레지스트는, 용매가 레지스트로부터 효과적으로 방출되는 유체 상태로 다시 돌아간다. 그러나, 용매 증발로 인해 매트릭스가 경화됨에 따라레지스트는 신속하게 다시 비유체 상태가 된다. 일단 레지스트 매트릭스가 경화되면, 용매는 효과적으로 방출될 수 없다. 심지어 장시간의 온도 처리 후, 예컨대 30 분간의 대류 오븐 베이크 후에, 레지스트는 핫플레이트에서 동일 온도로 훨씬 단시간 동안 처리 후에 발견되는 용매량과 거의 동일한 양의 용매를 함유함이 확인되었다. 이로부터, 대부분의 용매 증발은 레지스트가 유체 상태인 초기에 일어나는 것으로 결론을 내릴 수 있다.

노광 공정에서, 전술한 바와 같이, 정상파를 포함할 수 있는 막에 잠상이 형성되므로, 이의 제거에는 PEB 공정이 필요하게 된다. PEB 공정 중에, 레지스트 매트릭스는 충분히 연화되어 광생성물 확산이 일어나는 동시에, 일부 추가의 용매 증발과 필름 농밀화가 일어난다. 이는 PEB 공정 중에 필름 두께가 약간 감소하고, 열안정성에서의 약간의 이득에 의해 입증된다. 그러나, 웨이퍼가 최대 온도에 도달하는 즉시, 매트릭스는 다시 경화되고, 확산은 느려지며, 용매 증발은 중지된다.

단시간의 플래쉬 PEB 공정 중에, 레지스트와 웨이퍼는 핫플레이트의 온도에 도달되지 않는다. 웨이퍼 온도의 측정치는 웨이퍼가 20 초 후에 140℃의 핫플레이트 온도보다 약 5~10℃ 낮다는 것을 보여준다. 따라서, 플래쉬 PEB 공정 중에 레지스트가 다시 유동 상태가 됨으로써 필름은 더욱 안전하게 건조되고, 그 결과 예기치 못했던 레지스트의 열안정성의 향상이 얻어졌다고 생각된다. 실시예 2에 나타낸 바와 같이, 플래쉬 PEB 공정에 의해 얻어진 열안정성은 기존의 소프트베이크 공정에 비해 20~30℃ 정도 높았다.

더욱이, 플래쉬 PEB 공정에 의해 얻은 필름은, 종래의 저온에서의 더 긴 베이크에 의해 얻은 필름보다 열역학적 평형 상태에 더 근접하는 것으로 생각된다. 모든 레지스트 필름은 스핀 피복 및 베이크 후에 다량의 자유 체적을 가진다. 이러한 자유 체적은 레지스트를 이의 유리 전이 온도 이상으로 베이크 처리하는 경우에만 제거될 수 있고, 중합체쇄는 이완되어 새로운 더욱 조밀하게 팩킹된 질서 구조가 형성된다. 60 초 또는 그 정도의 지속 시간에서의 기존의 소프트 베이크 공정으로, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 헥사플루오로이소프로필메타크릴레이트와 같은 열안정성 레지스트가 얻어질 수 있으나, 노볼락 필름의 경우에는 그러하지 않은데, 이는 필요한 온도에 의해 감광제의 열분해가 일어나며, 또한 가교 효과에 의해 매트릭스는 경화되고, 화상 성능이 열화되기 때문이다. 새로운 플래쉬 PEB 공정으로 인해 레지스트의 자유 체적이 감소된 상태로 유지시키고, 이렇게 감소된 자유 체적은 용해 성능을 더욱 향상되어 관찰된 해상도 향상을 일으킨다. 이와 동시에, 짧은 지속 시간은 감광제 분해의 유해 효과를 최소화한다.

전술한 자유 체적 효과는 특히 유리 전이 온도가 높은 레지스트에서 더욱 심화될 것으로 예상되고, 예를 들어, 이러한 부류의 레지스트는 자유 체적은 염기 오염물의 용이한 확산으로 인하여 바람직하지 못한 효과를 유도한다. t-부톡시카르보닐 보호된 폴리히드록시스티렌계 DUV 레지스트이다. 이러한 부류에 대한 다른 예가 디아조나프토퀴논/노볼락 레지스트이고, 이 레지스트는 분류화(fractionated) 수지, 즉 페놀계 화합물과 포름알데히드의 축합에 의한 노볼락 합성시 통상 존재하는 저 MW 성분의 일부 또는 전부가 제거된 수지를 사용하여 제조한다. 분자량에 의존한 분류화를 달성하는 방법은 여러 가지가 있다. 본 명세서에서는 재료의 성질을 예시하기 위하여, 양호한 용매와 불량한 용매의 혼합물에서 노볼락의 분자량 의존 혼화성차를 이용하였다. 양호한 용매에 용해된 노볼락 용액에 불량한 용매를 혼합하면, 양호한 용매와 불량한 용매가 서로 완전히 혼화성이더라도 두 개의 상으로 분리된다. 하부 상은 고 MW의 노볼락을 포함하고, 저 MW의 물질은 상부 상(통상 더 큼)에 잔존한다. 용매들의 농도 및 비율을 변화시킴으로써, 제거된 최대 MW 분획과, 저 MW 분획의 제거율에 대한 조절이 가능하다. 저 MW 분획이 결여되어 있으므로, 분류화된 노볼락계 레지스트의 유리 전이 온도는 높아지고, 그 결과 스핀 피복 및 기존의 소프트베이크 공정 중에서 보다 빠르게 고화되는 경향이 있다. 플래쉬 PEB 공정 중에 포획된 용매와 자유 체적의 제거율이 향상되었다는 것은 관찰된 열안정성과 에칭 내성이 향상되었음을 설명한다.

DNQ/노볼락 레지스트에서, 분류화에 의해 레지스트의 감도는 종종 크게 감소된다. 따라서, 감도가 높은 레지스트를 얻기 위하여 단량체성 성분 또는 저 MW 중합체 성분을 레지스트에 혼합한다. 이러한 유형의 레지스트는 본 발명의 공정에 유리할 것으로 예상된다.

수지의 성질 외에도, 감광제의 성질, 특히 감광제의 열안정성 또한 고온 베이크에서 레지스트 성능에 중요한 영향을 미친다. 본 발명자들의 경험에 의하면, 디아조나프토퀴논(DNQ) 에스테르에 대한 안정성의 순서가 다음과 같이 명확함을 확인하였다: 2,1,5-DNQ가 2,1,4-DNQ보다 더욱 안정하고; 지방족 에스테르가 방향족 에스테르보다 덜 안정하며; 방향족 에스테르 중에서도, 2개 이상의 DNQ 부분이 주쇄 내의 단일의 페닐 고리에 결합된 것(예, 트리히드록시벤조페논)이 비-벤조페논 에스테르, 특히 페닐 고리당 단 하나의 DNQ 단위를 갖는 것보다 덜 안정하다. 따라서, 1 종 이상의 일가 페놀을 포함하는 주쇄의 2,1,5-DNQ-설포네이트가 가장 안정한 것으로 관찰되었다. 이러한 화합물은 본 발명의 공정에 특히 유용하다고 예상되는데, 그 이유는 이들의 높은 열안정성으로 고온 베이크 처리에서의 바람직하지 못한 부반응을 최소화할 것이기 때문이다. 따라서, 플래쉬 PEB 공정의 장점은 이러한 주쇄를 포함하는 레지스트에 대하여 더욱 커진다.

발명의 개요

본 발명은 반사율이 낮은 기판에 릴리프 화상을 생성하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 기판에 포토레지스트를 코팅 처리하고, 이 포토레지스트를 화학선에 노광시킨 다음, 단시간(플래쉬) 후노광 베이크(플래쉬 PEB) 단계에서 포토레지스트를 화학선에 노광시키는 것을 포함한다. 포토레지스트를 기판에 코팅시키고, 이 어셈블리를 화학선에 노광시키기 전에 건조 베이크 처리를 할 수 있다. 플래쉬 PEB 단계는 기판을 130℃ 이상의 온도로 가열된 표면에 30 초 이하(5~30 초) 동안 접촉시키거나 또는 근접시켜 수행한다. 가열된 표면의 온도는 130~160℃가 바람직하고, 140~150℃가 가장 바람직하다. 레지스트의 베이크 시간은 20 초 이하(5~20 초)가 바람직하고, 10~20 초가 가장 바람직하다. 베이크 공정은 반도체 산업 분야에서 통상 사용되는 장치, 즉 핫플레이트, 임의로 근접 베이크의 형태로 수행될 수 있고, 이들 장치에서 기판과 핫플레이트 사이의 거리는 홀더 장치, 예 핫플레이트 표면에 삽입된 볼에 의해 조절된다. 이어서, 베이크 처리된 포토레지스트를 기판에 최종 이미지를 현상시키기 위하여 통상의 방법으로 처리한다.

본 발명의 방법은 포토레지스트의 해상도, 공정의 관용도, 열 변형 온도, 레지스트 접착력 및 플라스마 에칭 내성을 크게 개선시킨다.

비-디아조나프토퀴논, 비-노볼락계 레지스트가 또한 이 방법에 유리할 수도 있으나, 본 발명의 방법에 사용된 포토레지스트는 통상 디아조나프토퀴논/노볼락 레지스트이다. 디아조나프토퀴논 감광제가 열적으로 안정한 상태가 특히 유리하다고 입증되었는데, 그 이유는 높은 열안정성이 감광제의 열 분해 효과를 더욱 감소시키기 때문이며, 그렇지 않을 경우에 성능을 손상시킬 수 있다. 디아조나프토퀴논의 열적 안정성은 주쇄 구조와 매우 관련이 높다. 특히, 주쇄가 지방족 화합물도 벤조페논의 유도체도 아닌 경우에 종종 높은 열안정성을 나타내며, 특히 이들이 임의의 페닐 고리에 단일의 히드록시기만이 결합된 방향족 화합물인 경우에는 더욱 그러하다.

본 발명의 방법은 또한 분류화 노볼락 수지, 즉 합성 후에 존재하는 저분자량 성분이 부분적으로 또는 완전히 제거되는 방법으로 처리된 수지를 함유하는 포토레지스트에 대해 특히 유리한데, 그 이유는 본 발명의 방법이 종래의 방법으로 얻을 수 있었던 것보다 더 높은 농밀화도를 제공하고, 자유 체적이 더 적게 존재하기 때문이다. 특히, 자유 체적의 감소는 분류화 수지와 단량체성 또는 저 MW의 속도 증강제 화합물과의 결합에 의해 도움을 줄 수 있다. 이러한 화합물을 상기 수지에 첨가하여 광감도를 종종 향상시킬 수 있다.

실시예 1: 반사방지성 기판에서의 플래쉬 PEB 처리에 의한 해상도 향상

시판용의 반사방지성 재료, AZ(등록상표) BARLi™ 반사방지성 코팅을 실리콘 웨이퍼 위에 코팅 처리하고, 160℃에서 베이크 처리하여 두께가 160 nm인 균일한 코팅을 얻었다. 이어서, 시판용의 i선 레지스트인 AZ(등록상표) 7800 레지스트를 코팅하고, 100℃에서 1 분 동안 베이크 처리하여 두께가 0.65 ㎛인 레지스트 필름을 얻었다. 이어서, 이 필름은 다양한 조사량으로 Nikon(등록상표) 0.63 NA i선 스테퍼 상에 화상을 형성하였다. 웨이퍼를 150℃로 12 초 간 가열된 핫플레이트에 놓고 플래쉬 PEB 처리한 다음, 23℃의 2.38% TMAH 용액에서 60 초간 현상시켰다. 정확한 화상 형성 조사량은 폭 0.35 ㎛의 라인 앤드 스페이스 형상을 측정하여 결정하였고, 그 결과 약 190 mJ/㎠의 1:1 화상 형성 조사량을 얻었다. 그 조사량에서, 얻어진 미세 구조물은 0.26 ㎛의 동일한 라인 앤드 스페이스 형상이었다. 직선 상에 잔존하는 미세한 형상(즉, 표적 선폭의 ±10% 범위 내)은 0.28 ㎛의 동일한 라인 앤드 스페이스 형상이었다.

대조용으로, 상기 공정을 상기 베이크 조건 대신에 다른 조건, 즉 90℃에서 60 초간 소프트베이크 및 110℃에서 90 초간 PEB 처리를 수행하는 경우, 약 210 mJ/㎠의 화상 형성 조사량에서 레지스트는 28 ㎛에서만 해상되며, 직선상으로 0.30 ㎛만이 해상된다.

실시예 2: 플래쉬 PEB에 의한 열안정성의 개선

실시예 1의 BARLi™이 피복된 기판에 실시예 1의 플래쉬 PEB 공정을 수행하였다. 제2 시료를 동일하게 처리하되, 플래쉬 PEB 온도는 150℃이었다. 제3 대조용 웨이퍼는 90℃의 핫플레이트에서 60 초간 소프트베이크하고, 110℃에서 90 초간 종래의 핫플레이트 PEB로 처리하였다. 플래쉬 PEB와 대조용 웨이퍼 모두에서, 레지스트의 열류 내성은 하기 문단에 기재된 바와 같이 측정하였다.

노광에 사용된 마스크는 큰 정사각 패드(500 x 500 ㎛) 형상을 포함한다. 소정 구조를 지닌 다수의 스텝필드(stepfield)를 포함하는 웨이퍼를 조각으로 분쇄하였다. 적어도 한 개의 패드 구조를 갖는 각각의 웨이퍼 분획을 핫플레이트에서 해당 온도로 2 분간 가열하고, 제1 분획의 경우 100℃의 핫플레이트 온도에서 출발하여, 5℃의 증분으로 마지막 분획을 150℃로 처리하였다. 패드 형상의 테두리를 SEM(주사 전자 현미경)으로 조사하고, 레지스트 패드가 변형된 온도를 측정하였다.

종래의 베이크 처리된 대조용 시료에 있어서, 패드는 115℃에서 변형된 것으로 보인다. 150℃에서 플래쉬 PEB 처리한 경우에는, 변형 온도가 135℃이었고, 160℃에서의 베이크 처리한 경우에는 140℃이었다.

실시예 3: 건식 에칭 내성의 증가

산화규소 웨이퍼 상의 두께 150 nm의 BARLi™ 코팅에 AZ(등록상표) 7800 레지스트를 사용하여 두 개의 웨이퍼를 제조하였다. 제1의 웨이퍼는 90℃에서 베이크 처리하고, 110℃에서 90 초간 PEB 처리하여 두께가 약 1.05 ㎛인 필름을 얻었고, 제2 웨이퍼는 100℃/60 초의 소프트베이크 및 플래쉬 PEB 공정(160℃/12 초)으로 처리하여 제조하였다. 제2 웨이퍼의 막 두께는 0.5 ㎛이다. 화상 형성 후에, 두 개의 웨이퍼를 산화규소가 완전히 에칭될 때 까지 CHF₃/산소 혼합물로 건식 에칭 처리하였다. 이후에 SEM으로 조사한 결과 0.40 ㎛ 형상이 확인되었다. 종래의 베이크 처리된 1 ㎛ 레지스트는 필름 두께 약 0.6~0.7 ㎛가 상실된 반면, 플래쉬 PEB 필름은 단지 0.15~0.2 ㎛만이 상실되었다. 따라서, 플래쉬 PEB 필름은 비록 초기 필름 두께가 종래의 필름 두께의 ½이었지만, 종래의 필름보다 더 두꺼운 필름 두께를 가진 것으로 밝혀졌다.

실시예 4: 반사방지성 코팅이 없는 플래쉬 PEB

실시예 1의 실험을 반복하되, 반사방지성 코팅을 실리콘 웨이퍼에 도포하지 않았고, 150℃/12 초의 조건에서 단지 하나의 플래쉬 PEB 웨이퍼만이 생성되었다. 0.54 NA 스테퍼를 사용하여 화상 형성시켰다. 레지스트(실시예 1에서 정의함)의 선 해상도는 화상 형성 조사량 180 mJ/㎠에서 종래의 공정에 대하여 0.34 ㎛이고, 더 높은 조사량에서 0.32 ㎛ 형상이 해상될 수 있다. 플래쉬 PEB 시료의 경우에, 선 해상도는 245 mJ/㎠의 1:1 화상 조사량에 대하여 0.38 ㎛로 저하된 반면, 더 높은 조사량에서 0.36 ㎛ 형상이 해상될 수 있다(벽 각도는 불량함). 따라서, 반사방지 코팅의 부재는 해상도를 저하시키지만, 플래쉬 PEB 시료의 열안정성의 시험 결과는 대형 패드가 단지 140℃에서 변형됨을 보여준다.

실시예 5: 0.57 NA i선 스테퍼상에서의 플래쉬 PEB 처리시 해상도와 DOF의 개선

AZ(등록상표) BARLi™ 용액으로 웨이퍼를 코팅하여 약 150 nm 두께의 필름을 얻었다. 이어서, BARLi™ 필름을 170℃에서 60 초간 핫플레이트에서 베이크 처리하였다. AZ(등록상표) 7800 레지스트를 3,000 rpm에서 회전시키고, 웨이퍼를 110℃에서 60 초 동안 베이크 처리하고, 집점 설정 및 노광 에너지의 배열을 사용하는 Nikon(등록상표) 0.57 NA 스테퍼에 노광시켰다. 웨이퍼를 150℃에서 20 초간 다이 니뽄 스크린 핫플레이트(약 150 ㎛ 근접 스페이서를 삽입함)에서 베이크 처리하였다. 먼저 화상을 현상하여 웨이퍼 상에 현상제의 퍼들을 형성시킨 다음, 총 60 초 간 현상 공정을 지속하였다. 이후에 현상된 화상을 수세하고, 균열된 구조의 SEM으로 얻은 화상을 조사하였다. 동일한 조건 하에서 처리하되, 90℃/60 초간 소프트베이크 및 110℃/90 초간 PEB 처리한 대조용 시료에 비해 해상도는 0.04 ㎛로 개선되었고, 해상도의 한계치에 근접하는 집점의 깊이 또한 0.4 ㎛로 개선되었다. 특히, 대조용 웨이퍼의 해상도는 약 0.30 ㎛이고, 실험용 웨이퍼의 해상도는 0.26 ㎛이었다. 0.30 ㎛의 동일한 라인 앤드 스페이스 형상에 대한 대조용 시료의 집점의 깊이는 0.4 ㎛이었고, 플래쉬 PEB 실험의 경우에는 0.8 ㎛이었다.

Claims (12)

1. 반사율이 낮은 기판에 반사방지성 코팅을 도포하는 단계, 상기 기판에 디아

   조나프토퀴논/노볼락 포토레지스트를 코팅하는 단계, 포토레지스트를 화학선에 노광시키는 단계, 포토레지스트 코팅을 베이크 처리하는 단계, 상기 기판에 화상을 현상시키도록 코팅 처리된 기판을 처리하는 단계를 포함하며, 상기 베이크 처리 단계는 기판을 130℃ 이상의 온도로 가열된 표면과 접촉시키거나 또는 그 표면에 근접하게 접근시켜 30 초 이하의 시간 동안 처리하는 것을 특징으로 하는 반사율이 낮은 기판에 릴리프 화상을 생성하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 가열된 표면의 온도가 130~160℃인 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 가열된 표면의 온도가 140~150℃인 것인 방법.
4. 제1항에 있어서, 베이크 시간이 21초 이하인 것인 방법.
5. 제1항에 있어서, 베이크 시간이 10 초 내지 20 초인 것인 방법.
6. 제1항에 있어서, 디아조나프토퀴논 감광제가 벤조페논 유도체가 아닌 방향족 화합물의 주쇄를 갖는 것인 방법.
7. 제6항에 있어서, 방향족 화합물이 임의의 페닐 고리에 하나 이하의 히드록시기를 갖는 것인 방법.
8. 제1항에 있어서, 포토레지스트가 노볼락 수지를 함유하고, 노볼락 수지는 저분자량 성분들이 부분적으로 또는 완전히 제거되도록 하는 공정으로 처리하는 것인 방법.
9. 제8항에 있어서, 포토레지스트는 광감도를 증가시키는 단량체성 화합물 또는 저분자량 화합물을 포함하는 것인 방법.
10. 제1항에 있어서, 반사방지성 코팅이 무기 흡수재 또는 투명 재료이고, 이 투명 재료는 바람직하게는 산화규소이며, 흡수재는 바람직하게는 규소 또는 티탄 질화물인 것인 방법.
11. 제1항에 있어서, 반사방지성 코팅이 포토레지스트를 현상시키는 공정 또는 건식 에칭 공정 중 한 공정에서 화상 형성 방식으로 제거되는 유기 재료인 것인 방법.
12. 제11항에 있어서, 반사방지성 층이 2 ㎛^-1 이상, 가장 바람직하게는 8 ㎛^-1 이상의 흡광도를 지닌 착색된 재료인 것인 방법.