KR100563242B1 - 자외선(ｕｖ)에 의한 포토레지스트의 화학 개질법 - Google Patents

자외선(ｕｖ)에 의한 포토레지스트의 화학 개질법 Download PDF

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Abstract

노광(露光) 및 현상된 포토레지스트의 개질(改質)방법을 제공한다. 포토레지스트를, 그 자체중의 적어도 1종 및 포토레지스트중의 적어도 한가지 성분과 반응하는 적어도 1종의 화합물에 노출시킨다. 반응은 포토레지스트중의 적어도 한가지 성분 존재하에 일어난다. 포토레지스트를 적어도 한가지 화합물에 노출시키기전, 노출과 동시에 및 노출시킨 후 중에서 선택된 적어도 한가지 도중에서 반응 개시 에너지에 포토레지스트를 노출시킨다.

Description

자외선(ＵＶ)에 의한 포토레지스트의 화학 개질법{UV-ASSISTED CHEMICAL MODIFICATION OF PHOTORESIST}
도 1은 기판위에 형성된 포토레니스트 피쳐(photoresist features)가 처리로 인해 수축한 단면도.
도 2는 본 발명에 의하여, 도 1에 나온 기판위에 형성된 수축된 포토레니스트 피쳐가 약품에 의해 그 수축이 방지된 단면도.
도 3은 막 두께의 변화율 (%)과 시간 사이의 관계를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 방법의 실시예에 의하여 처리된 바이아(via) 투시도의 현미경 사진.
도 5는 본 발명의 방법의 실시예에 의하여 처리되지 않은 바이아 단면도의 현미경 사진.
도 6은 온도에 따른 막 두께의 변화율 (%) 사이의 관계를 나타낸 그래프.
도 7은 시간에 따른 막 두께의 변화율 (%) 사이의 관계를 나타낸 그래프.
도 8은 노광후 베이킹 프로세스 이전에 본 발명의 방법으로 처리한 포토레지스트의 페어 라인의 단면도의 현미경 사진.
도 9는 본 발명의 방법을 이용하여 도 8에 나온 페어 라인을 처리하고 노광후 베이킹 프로세스 처리한 페어 라인의 단면도의 현미경 사진.
도 10은 본 발명의 방법으로 처리하지 않고 노광후 베이킹 프로세스 처리하 지 않은 페어 라인의 단면도의 현미경 사진.
도 11은 본 발명의 방법으로 처리하지 않고 광안정화 처리된 페어 라인의 단면도의 현미경 사진.
도 12는 각종 처방에 따라 처리한 포토레지스트의 여러가지 그룹 라인의 두께를 나타낸 그래프.
도 13은 노광후 베이킹 프로세스 처리 이전에 본 발명의 방법으로 처리한 포토레지스트의 페어 라인의 단면도의 현미경 사진.
도 14는 본 발명의 방법을 이용하여 도 13에 나온 페어 라인을 처리하고 노광후 베이킹 프로세스 처리한 페어 라인의 단면도의 현미경 사진.
도 15는 본 발명의 방법으로 처리하지 않고 노광후 베이킹 프로세스 처리하지 않은 페어 라인의 단면도의 현미경 사진.
도 16은 실리콘 웨이퍼위에 코팅된 포토레지스트를 각종 처방에 따라 처리했을 때의 시간에 따른 막 두께의 변화율 (%) 사이의 관계를 나타낸 그래프.
도 17은 실리콘 웨이퍼위에 코팅된 포토레지스트를 각종 처방에 따라 처리했을 때의 시간에 따른 막 두께의 변화율 (%) 사이의 관계를 나타낸 그래프.
도 18은 미처리 포토레지스트에 형성된 바이아(via)의 오버헤드 뷰.
도 19는 본 발명의 실시예에 의해 처리된 포토레지스트의 바이아의 오버헤드 뷰.
본 발명은 포토레지스트의 물리화학적 성질의 개질(改質)방법에 관한 것이다. 상세하게는 본 발명은 노광(露光) 및 현상된 포토레지스트의 물리화학적인 성질을 개질하는 것에 관한 것이다.
집접회로 제조 도중에 전형적으로 반도체 웨이퍼를 포토레지스트로 코팅하고 있다. 자외선(UV)을 미리 형성된 투명 또는 반투명의 마스크를 통과시켜 포토레지스트에 노광시키고 있다. 포토레지스트는 자외선 노출로 인하여 화학적으로 변화한다. 이들 변화는 전형적으로 포토레지스트의 용해 특성을 변화시킨다. 용해 특성의 변화로 인하여 현상도중에 포토레지스트의 일부가 제거됨으로써 포토레니스트 피쳐가 웨이퍼위의 마스크에 따라 형성된다.
포토레지스트를 형성하고 현상한 후에는 웨이퍼를 가공 처리한다. 이 가공 처리를, 패턴으로 형성된 부위를 에칭해 버리는 공정, 불순물을 도핑하는 공정, 또는 기타의 공정을 포함하는 다수의 가공 처리 단계에 따라 실시한다. 이어서 포토레지스트의 전부 또는 일부를 제거한다. 포토레니스트 피쳐(photoresist features)의 마스크 형상을 형성하고 웨이퍼에 대해 가공 처리를 하는 공정을 반복하여 결국에는 소망하는 집적회로 소자를 구성하게 된다.
보다 적은 서브마이크론의 크기를 형성하고자 하는 노력이 계속되고 있다. 크기를 보다 적게 함으로써 주어진 크기의 칩(chip)에 보다 많이 신속하게 부품을 구성할 수 있다. 그러나, 크기가 보다 작아짐에 따라 미세한 리소그래픽 처리를 함에 있어 수많은 기술적인 문제가 발생하고 있다.
이들 기술적인 문제로서는 재료를 현상처리하는 공정 및 소요의 작은 리소그래픽 구성을 정확하고도 재현성있게 형성할 수 있는 공정을 포함한다. 그러한 것을 해결하는 한가지 수단으로서는 포토레지스트를 노광할 수 있는 보다 적은 파장의 광을 이용하는 것을 포함한다. 파장이 짧을 수록 보다 작은 패턴을 분해(resolve)할 수 있게 된다. 그러나, 포토레지스트는 레지스트의 용해 특성을 변화시키는 등의 소망하는 결과를 발휘할 수 있는 광과 상호작용할 수 있어야 한다.
이들 광선중에서 종래의 노볼락(novolac) 수지계의 I선(I-line) 레지스트는 0.35 ㎛ 정도까지의 크기에 양호하게 적합한 기능을 가지고 있었다. 이들 수지에서의 방향족 그룹의 농도에 따라 적절한 플라즈마 에칭 저항성을 나타낸다. 그러나 이러한 레벨 이하의 광학적인 해상력과 관련된 문제들을 해결하고자 새로운 폴리머 및 광화상 형성 메카니즘을 필요로 하고 있다.
I선 파장의 광 (약 365 nm)은 약 0.35 ㎛ 이하의 패턴 크기를 분해(resolve)하는데 있어서 역회절 효과를 나타내기 때문에, 디이프 자외광(DUV: deep ultraviolet light)인 약 248 nm 및 약 193 nm의 광이 리소그래픽용으로 점차 많이 사용되고 있다. 그러나, 공지의 광원으로부터 나오는 이들 파장에서의 광의 강도는 I선보다 훨씬 적다. 이러한 파장에서 사용되는 포토레지스트는 대표적으로 디이프 UV (DUV) 포토레지스트로서 공지되어 있다.
"화학증폭(chemical amplification)" 메카니즘에 근거한 DUV 레지스트는 약 0.25 ㎛ 이하에서의 패턴 분해능과 감도가 높기 때문에 점차 보편화되어 가고 있다. 이들 시스템은, 화학적으로 분해하여 페놀 또는 카르복실산을 재생하기 위하여 화학적으로 클리브(cleave)될 수 있는 모이어티(moieties)에 의해 페놀 또는 카르복실산 기들이 부분적으로 보호 또는 "블로킹 (blocking)" 되는 폴리(비닐 페놀) 폴리머 또는 공중합체에 전형적으로 그 기초를 두고있다. 따라서, DUV 포토레지스트에 의해 현상시에 용해도 차이를 나타낸다.
광산 발생제 (photo-acid generator; PAG)에 의해서는 촉매에 의한 분해반응에 필요한 UV 활성화 강산의 공급원이 제공된다. 이들 시스템의 높은 감도의 주원인은 바로 이러한 촉매에 의한 메카니즘인 것이다. 그러나, 폴리머는 방향족 그룹의 농도가 낮기 때문에 I선 레지스트의 경우보다도 본래 플라즈마 에칭 내성이 훨씬 적다. I선 포토레지스트에서의 경우와 같이 고도의 방향족성 폴리머는 DUV 노광(露光) 파장에서 투명성이 불충분하다.
신규의 193 nm 레지스트는 상기한 문제점들을 보다 크게 나타낸다. 적어도 일부는 이들 폴리머에서의 방향족 그룹이 없거나 거의 결핍한데 기인하므로, 방향족 그룹에 의한 193 nm 광에 대한 극히 높은 흡광도를 필요로 하고 있다.
에칭 선택성의 문제점을 해결하고자 사이클로-올레핀계의 신규의 193 nm 레지스트가 개발되어 있으나, 이들 신규의 레지스트의 에칭 성능은 I선 레지스트의 경우보다 열등하다.
수많은 연구자들은 화학구조와 플라즈마 에칭 내성 사이의 관계를 규명하고자 많은 노력을 기울이고 있다. 아래에 나온 몇가지의 화상처리후의 경우를 제외하고는 원래의 포토레지스트 폴리머에 에칭 내성을 부여하는데 대부분의 관심이 집중되고 있다. 화상처리후 과정의 결과에는 리소그래픽 품질을 포함하는 경우가 자주 있다.
또한, 포토레지스트를 고온 처리하는 경우가 자주 있다. 이러한 처리에 의해서는 레지스트가 고온에 노출되는 도중에 근본적으로 용융하거나 그 유리 전이점에 도달함에 따라 레지스트에서 생긴 패턴의 유동 또는 변형을 포함한 문제들이 발생할 수 있다. 포토레지스트의 고온 플라즈마 에칭시에 발생하게 되는 유동 또는 변형을 해소하는 한가지 방법은 광안정화법으로 알려진 방법을 포함한다. 광안정화는 전형적으로 포토레니스트 피쳐를 형성한 후 및 에칭 및/또는 이온 주입 전에 실시된다.
신속한 안정화 시간을 달성하는 바람직한 포토레지스트 안정화 방법은 본 명세서에서 인용하고 있는 미합중국 특허 제 4,548,688 호에 개시되어 있다. 바람직한 방법으로서는 포토레지스트를 UV 복사선에 노출시키면서 온도를 올려 복사선에 노출시킴에 따라 중합도를 증가시키는 것이다. 더욱이 노출도중에 어떤 순간에서의 상승된 온도를 그 순간에서의 레지스트의 유동온도 이하로 유지한다.
광안정화에 의해서는 I선의 처리시의 장점이 나타나는데, 그 몇가지 장점은 디이프 UV 포토레지스트에서 나타난다. 이들 장점은 무엇보다도 레지스트를 유동시키는 가교반응에서 나타나는 것으로 생각된다 [Jordhamo and Moreau, DUV Hardening of DUV Resists, SPIE, Vol. 2724, pp. 588∼600(1996) 참조].
DUV 포토레지스트의 광안정화에 의해서 유리한 효과가 발휘되기는 하지만 광안정화시에 패턴 수축의 형태의 심각한 부작용이 존재하고 있다. 아래에서 설명하는 바와 같이 수축은 그 다음공정에서 많은 문제점을 발생하는 최종 소자구조에 대 해서도 포함되어 있다. 도 1은 포토레지스트에서 생기는 패턴이 처리도중에 어떻게 하여 수축을 발생하는가를 나타낸 것이다.
수축은 특히 DUV 포토레지스트와 관련하여 복합적으로 발생한다. 전형적으로 히드록시 스티렌의 폴리머 또는 공중합체인 디이프 UV 포토레지스트 수지는 통상적으로 I선 포토레지스트에 사용되는 노볼락 수지보다 분자량이 크고 유리 전이점이 높다. 결과적으로, 전자는 후자의 경우와 같이 코팅 공정도중에 효율적으로 패킹되지 않는다. 비효율적인 패킹으로 인해 포토레지스트에는 상당량의 자유체적이 생긴다.
패턴 형성후의 광안정화 등의 열처리도중에 포토레지스트의 이러한 자유체적은 폴리머 연쇄가 보다 효율적으로 패킹됨에 따라 제거되기 때문에 수축이 일어난다. 따라서 함입된 용매(trapped solvents)가 방출되어 질량손실이 일어난다. 가장 중요하게는 광안정화, 또는 충분히 높은 온도에서의 열처리에 의해 광산 발생제의 분해가 일어난다. PAG가 분해되면 강산이 생성하고 포토레지스트 폴리머의 용해억제성의 기들의 탈보호(deprotection)가 일어난다. 이렇게 되면 추가적으로 질량손실이 일어나고, 또한 수축이 추가로 일어난다. 어떠한 디이프 UV 포토레지스트에서는 이러한 수축이 한가지 치수로 20%에 접근하는 것이 보편적이다.
포토레니스트 피쳐의 수축 문제를 완화하고자 하는 몇가지 접근법이 제안되어 있다. 동시 계속출원인 미합중국 특허출원 제 08/924,096 호 (발명의 명칭: 포토레지스트에 생긴 패턴의 수축감소를 위한 아민 중독작용의 제어)에 기재된 방법에 의하면 주어진 조건하에서의 포토레지스트의 수축을 측정한 후에 리소그래픽 마스크를 수축을 고려하여 디자인하고 있다.
동시 계속출원인 미합중국 특허출원 제 08/943,623 호에 기재된 다른 접근법은 암모니아 가스 등의 아민의 존재하에서의 광안정화를 포함하고 있다. 그 메카니즘은 생성된 광산을 중화하는 것을 포함하고 있는데, 그렇게 함으로써 탈보호 및 레지스트로부터의 질량손실을 방지하는 것이다.
임계 치수 (CD: critical dimension) 제어 및 DUV 포토레지스트에서의 에칭 선택성과 관련된 문제를 피하고자 하는 기타의 여러가지 노력에 의하여 화상이 형성된 포토레지스트의 선택적인 실릴화에 이어 산소 반응성 이온 에칭 (RIE: reactive ion etching) 건식 현상을 포함하는 다층법이 고안되어 있다. 이 방법은 문헌 [Seeger et al., In Thin-film imaging: Past, present, prognosis, IBM JOURNAL OF RESEARCH & DEVEOPMENT, Vol. 41, No. 1/2 (1997)]에 기재되어 있다. 이들 방법은 I선 타입 포토레지스트를 위해 주로 개발된 것으로서 다수의 공정 단계를 포함하고 있다.
또 다른 접근법은 포토레니스트 피쳐의 화학처리를 사용함으로써 CD 제어 및 에칭 선택성과 관련된 문제를 직접 역점을 두고 해결하고자 시도하는 것이다. 미합중국 특허 제 5,173,393 호는 이러한 방법을 개시하고 있다. 이들 방법은 포토레지스트와 외부에서 가해진 약품과의 총량적인 열반응에 관한 것이다. 레지스트 폴리머 및 첨가된 약품은 모두가 열에 의해 반응성 기들을 가지고 있다. 미합중국 특허 제 5,173,393 호에 기재된 광활성 화합물들은 화학적으로 증폭된 디이프 UV 포토레지스트에 사용되는 타입의 광산 발생제가 아니고, 오히려 I선 포토레지스트에 사용되는 o-퀴논 디아지드 타입 화합물이다. 또한, 미합중국 특허 제 5,173,393 호는 방향족 그룹을 가진 반응물의 사용에 관한 것이기도 하다.
본 발명은 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐의 개질 방법에 관한 것이다. 포토레니스트 피쳐를, 포토레지스트의 적어도 1종의 성분 및 적어도 1종의 그 자체와 반응하는 적어도 1종의 화합물에 노출시킨다. 반응은 포토레지스트의 적어도 1종의 성분 존재하에 일어난다. 포토레니스트 피쳐를 적어도 1종의 화합물에 노출하기전, 노출과 동시 및 노출한 후로 된 그룹로부터 선택되는 적어도 하나의 시간 동안에 포토레니스트 피쳐를 반응 개시 에너지에 노출시킨다.
더욱이 본 발명은 반도체 소자구조의 형성 방법에 관한 것이다. 반도체 기판위에 포토레지스트층을 형성한 다음 포토레지스트에 패턴을 노광시키고, 이어서 포토레니스트 피쳐를 현상한다. 추가로 포토레니스트 피쳐를 적어도 1종의 그 자체 및 포토레지스트의 적어도 1종의 성분과 반응하는 화합물에 노출시킨다. 더욱이 포토레니스트 피쳐를 적어도 1종의 화합물에 노출하기전, 노출과 동시 및 노출한 후중의 적어도 하나의 시간 동안에 포토레니스트 피쳐를 반응 개시 에너지에 노출시킨다.
더욱이 본 발명은 포토레지스트 및, 포토레지스트에 결합된 또는 함유된 적어도 1종의 화합물을 함유하는 노광 및 현상된 개질 포토레지스트를 제공한다.
본 발명의 여러가지 장점에 대해서는 아래의 발명의 바람직한 실시형태를 비 롯한 상세한 설명으로부터 당업자라면 용이하게 알 수 있게 된다. 본 발명은 기타의 여러가지 실시예에 의해 실시가능하고, 그 중 몇가지 상세한 것은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한 여러가지 자명한 점에 있어서 여러가지로 변형이 가능하다. 따라서, 첨부된 각 도면 및 기재는 설명을 위한 것으로 간주되어야 할 것이고 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
본 발명자들은 포토레지스트 가공 및 반도체 구조형성시의 어떤 목표를 달성하기 위해 포토레지스트의 물리화학적 성질에 영향을 줄 수 있는 방법의 필요성을 인식하였다. 본 발명의 목표에는 에칭 내성, 임계 치수 제어 및 기타를 증가시키는 것을 포함한다. 포토레지스트의 물리화학적 성질을 제어함으로써 본 발명은 소요의 크기를 가진 소요의 포토레니스트 피쳐를 예측가능하게 정확히 제조할 수 있도록 하는 것이다. 그 결과, 반도체 웨이퍼위에 반도체 소자 구조를 예측가능하게 정확히 형성할 수 있었다.
상기한 바와 같이 도 1은 처리도중에 패턴이 수축한 포토레니스트 피쳐를 나타낸 것이다. 다른 한편으로는, 도 2는 수축이 없어진 본 발명의 실시예의 효과를 나타낸 것이다. "C" 및 화살표로 나타낸 바와 같이 각종 처리약품 등은 본 발명에 의한 처리도중에 포토레지스트를 출입하게 된다. 이들중에서 본 발명의 특징에 의해 에칭내성 관능기를 레지스트 폴리머중에 부여하고자 하는 시도와 관련된 절충안을 피하면서 포토레지스트를 리소그래픽시의 해상력에 대해 최적화할 수 있다. 본 발명에 의하면, 포토레니스트 피쳐를 현상하고 형성한 후에는 부적절한 에칭 내성을 가진 포토레지스트를 가스상, 증기상, 및/또는 액상 등의 화공약품과 반응 개시 에너지를 조합하여 처리한다. 반응 개시 에너지로서는 광자(photon), 이온 및/또는 전자를 포함한다. 광자는 자외선(UV), X선, 및/또는 기타 형태의 전자 복사선중에 포함된다. 본 발명의 방법에는 포토레지스트를 실온 이상의 온도에 노출시키는 것을 포함하기도 한다. 따라서, 이 처리에 의해 포토레니스트 피쳐를 소요의 최종 임계 치수(CD)까지 제어된 방식으로 전환할 수 있다. 또한, 패턴을 고도의 에칭내성 구조로 전환할 수 있다.
본 발명에 의한 처리후의 포토레니스트 피쳐의 치수는 처리목표에 따라 달라진다. 이들중에서 본 발명은 본 발명의 방법이 아닌 방법 또는 광안정화 방법을 실시하기 이전에 비하여 다소간에 실질적으로 동일한 치수를 가진 패턴을 얻게 된다.
또한, 본 발명은 화상형성 및 현상처리된 포토레니스트 피쳐의 플라즈마 에칭내성을 증대시키고 임계 치수 제어를 향상시키는 방법을 제공한다. 본 발명은 포토레지스트 폴리머중으로 확산하는 약품들을 제어하에 적용함으로써 에칭내성 및/또는 임계 치수 제어를 개선할 수 있다. 약품들을 포토레지스트 표면으로부터 내부쪽으로 함유시킨다. 약품들간의 반응에 의해 레지스트는 열적으로 안정하게 되고 에칭내성으로 된다.
약품들은 포토레지스트 폴리머 또는 그들 자신들과 반응하게 된다. 약품들에 대한 노출은 UV 조사, e 빔 조사, 이온 폭격 및/또는 기타 에너지 및 임의로 열에 노출시키기 전, 노출과 동시에 및/또는 후에 실시해도 좋다.
본 발명의 방법의 실시예는 주로 리소그래픽 품질의 최적화에 사용되고 있는 시판의 DUV 포토레지스트를, 수축 또는 불량한 에칭내성으로 인한 최소의 CD 변화를 가진 에칭 등의 처리단계에서 사용할 수 있도록 되어 있다. 리소그래픽에 의한 해상력에 의존함이 없이 레지스트 패턴을 보다 튼튼히 함으로써 몇가지 장점들을 실현할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 다수의 공정단계를 포함하는 다층식 형성의 필요성을 없앨 수 있기 때문에 공정에 소요되는 시간과 경비를 크게 절감할 수 있다. 예컨대, 실릴화 공정에는 한 레지스터로부터 다른 레지스트로 화상을 전사하는 추가적인 단계를 포함한다.
실제로 본 발명은 종래의 하드베이크(hardbake) 또는 광안정화 단계를 대체할 수 있기 때문에 어떠한 추가적인 단계들을 필요로 하지 않는다. 이들중에서 약품노출은 단일장치에서 광안정화 단계에서 실시한다. 광안정화에는 UV 복사선에 대한 노출을 포함하기 때문에 광안정화는 UV 복사선에 대한 노출을 제공한다. 사정은 어떠하다 하더라도 UV 복사선에 대한 추가적인 노출을 실시할 필요는 전혀 없다.
여러가지 경로를 조합함으로써 레지스트에 대해 증가된 에칭내성을 부여할 수 있다고 생각된다. 가장 간단한 경우에 있어서 산촉매에 의한 또는 열에 의한 탈보호(deprotection)에서 기인하는 포토레지스트로부터의 재료의 손실의 방지 또는 감소로 인해 에칭후에는 순손실을 감소시키게 된다.
또한, 첨가된 물질이 출발 포토레지스트보다 에칭내성이 없다고 하더라도 포토레니스트 피쳐에 대한 물질의 단순한 첨가만으로 에칭후의 순손실이 거의 없다. 포토레지스트가 수축을 동반하면서 이미 광안정화되어 있다면 물질의 첨가는, 포토레니스트 피쳐를 원래의 크기로 복귀시키기 위해 물질 및 체적이 첨가되는 가교된 내성구조 형성에 특히 효과가 있다. 높이 및/또는 폭방향으로 크기가 증가한다.
포토레지스트 폴리머의 가교는 분자량 및 유리전이 온도 (Tg)의 효과적인 증가로 인하여 에칭내성의 실질적인 증가를 가져온다. 이 메카니즘은 본 명세서에서 자료로서 인용하고 있는 문헌 [Kishimura et al., Dry etching resistance of resist base polymer and its improvement, SPIE, Vol. 3049, pages 944∼954 (1997)]에 기재되어 있다. 가교는 광안정 또는 e빔 경화과정에서 관찰되는 에칭내성의 개선의 부분적인 원인이 된다.
가교는 본 발명의 경우에 있어서 레지스트를 가교시킬 수 있는 약품들을 첨가함으로써 실시할 수도 있다. 마지막으로 본래 포토레지스트 폴리머보다 큰 에칭내성을 가진 재료를 첨가하면 실제의 에칭속도를 감소시킴으로써 에칭내성을 보다 효율적으로 증가시키는 작용을 한다. 물질을 첨가하거나 기타의 효과와는 관계없이 그 자체, 포토레지스트, 및/또는 포토레지스트내의 재료와 적어도 1종의 화합물과의 반응에 의해 포토레지스트의 에칭 선택성을 증가시킬 수 있다. 이렇게 함으로써 에칭공정에서 보다 큰 제어를 할 수 있다.
본 발명에서의 UV, e빔 및/또는 이온 조사는 외부에서 가해진 약품들이 포토레지스트의 각 성분들 또는 그 자체와 반응하는 메카니즘을 제공한다. 본 발명의 방법들을 실온 이상의 온도에서 실시할 수 있다. 그러나, 어떠한 종류의 조사가 없이는 반응을 발동시키는 메카니즘으로서의 에너지를 공급한다는 것은 거의 불가능하다. 또한, 가열에만 의존할 경우에는 반응을 일으키는 약품종류의 선택은 보다 더 제한을 받게 되고, 포토레지스트 수지와 특정 관능기와의 적합성에 주의해야 한다. 예컨대, 미합중국 특허 제 5,173,393 호에는, 예컨대 외부에서 가해진 방향족 아민류와 반응하는 무수 관능성 또는 에폭시 관능성 포토레지스트 폴리머를 사용하는 DUV 포토레지스트의 처리방법이 개시되어 있다. 이 방법은 리소그래픽과 에칭내성 사이의 균형을 취하고자 하는 시도에 있어서 구조적으로 절충되는 극히 특이한 종류의 포토레지스트를 사용해야 한다는 조건으로 인해 제한을 받고 있다. 따라서 상기한 미합중국 특허 제 5,173,393 호에 개시된 방법은 일반적으로 적절하게 효과적이지 못하다.
본 발명의 한가지 실시형태에 의하면 포토레지스트를 UV, e빔 및/또는 이온 충격 및/또는 열에너지로 처리한 다음에 약품들로 처리한다. 포토레지스트 폴리머를 가소화할 수 있는 액체를 기상 또는 액상으로 사용할 경우에 있어서 이러한 UV 및/또는 열처리를 하기전에 레지스트가 가교되어 있지 않으면 레지스트 패턴은 유동성을 가지게 된다. 더욱 중요한 것은 상기한 에너지에 의한 처리에서는 레지스트내에서 화학변화가 일어나서 외부에서 가해진 약품들이 반응을 하게 된다.
이러한 실시형태의 한가지 특별한 예에 의하면 UV 조사에 의해 PAG를 분해시켜 강산을 발생시킨다. 이 산은, 예컨대 양이온성 중합반응의 개시제로 작용한다. 이 실시형태의 또 다른 예에 의하면 라디칼을 생성시킴으로써 자유 라디칼에 의해 개시되는 중합반응 또는 기타 화학반응의 반응부위를 제공하는 것이다.
또한, UV 조사에 의해 다른 반응 메카니즘의 가능성을 제공할 수 있다. 레지스트 화상을 광여기(光勵起)가 가능한 증기상의 약품에 노출시킬 경우에 있어서 레지스트와 증기상의 분위기에다 UV광을 조사하여 반응성 화학종을 발생시켜 이것을 포토레지스트내에 확산시켜 반응하도록 한다. 이러한 메카니즘은, 실질적으로 포토레지스트에 의해 흡수되기도 하는 파장에서의 광여기성 UV광을 증기상의 약품이 흡수하는 경우에 있어서 특히 도움이 된다. 전형적으로 약품들이 먼저 포토레지스트중으로 흡수된 후에 UV 조사를 하면, 메트릭스의 경합적인 흡수로 인하여 극히 비효율적으로 된다.
UV 조사에 의하여 광안정화시에 디이프 UV 포토레지스트에서 전형적으로 발생하는 가교반응이 어느 정도 발생하리라고 예측할 수 있다. 포토레지스트 구조에 반응성 약품을 첨가하면 본 발명의 추가적인 유리한 효과를 달성할 수 있다. 이들 효과는 패턴크기의 최소한의 수축 및/또는 레지스트 패턴크기의 제어와 더불어 에칭내성의 증가를 포함한다.
본 발명의 방법은 포토레지스트의 적어도 1종의 성분 및 적어도 1종의 그 자체와 반응하는 적어도 1종의 화합물에다 포토레지스트를 노출시키는 것을 포함한다. 적어도 1종의 화합물이라 함은 대표적으로 액체이다. 달리 말한다면, 적어도 1종의 화합물이라 함은 가스 및/또는 액체이다. 또한, 적어도 1종의 화합물이라 함은 증기일 수도 있다.
본 발명의 방법에서 1종 이상의 다수의 화합물을 사용할 수 있다. 상기한 바와 같이 화합물(들)은 그 차제와 반응하거나, 포토레지스트 및/또는 포토레지스트 중의 1종 이상의 재료와 반응한다. 이들 중에서 화합물(들)은 포토레지스트와 반응하여 결합한다.
광안정화는 본 발명의 일부로서 실시되거나 또는 본 발명과는 별도로 실시된다. 광안정화에 의해 상기한 바와 같이 산을 생성한다. 화합물(들)은 이 산과 반응한다. 또한, 더욱이 이 산은 화합물 그 자체와의 반응을 촉진하기도 하고, 포토레지스트 및/또는 포토레지스트중의 물질(들)과의 반응을 촉진한다.
광안정화는 여러가지 방식으로 작용하여 본 발명의 결과를 발휘한다. 한가지 실시형태에 의하면 광안정화에 의해 포토레지스트중에 자유 라디칼을 생성하고, 이 자유 라디칼이 적어도 1종의 화합물과 자체와의 반응을 촉진한다.
본 발명에 의해 사용되는 화합물의 특성에 따라 기타의 반응이 일어날 수 있다. 예컨대, 포토레지스트 및 적어도 1종의 화합물에 가해진 UV 복사선 또는 기타 에너지는 적어도 1종의 화합물을 광분해하여 포토레지스트와 반응할 수 있는 자유 라디칼을 생성한다. 다른 실시형태에 의하면 적어도 1종의 화합물은 UV 복사선으로 조사하거나 또는 기타 에너지에 노출시킬때 결합절단을 일으킨다. 이 결합절단은 라디칼을 생성한다. 예컨대, 적어도 1종의 화합물의 특성은 결합절단에 의해 페닐 라디칼을 생성하도록 하는 것이 좋다. 페닐 라디칼은 기타의 방향족환과 커플링할 수 있다.
적어도 1종의 화합물은 포토레지스트중의 각종 분자와 반응한다. 예컨대 적어도 1종의 화합물은 포토레지스트내의 페놀기들과 반응한다. 적어도 1종의 화합물은 포토레지스트 분자중의 기타의 부분과 반응할 수도 있다. 예컨대 적어도 1종의 화합물은 포토레지스트 분자에서의 방향족환 또는 카르복실산 등에서 유래하는 그룹들과 반응한다.
상기한 설명은 적어도 1종의 화합물에서 일어나는 반응의 몇가지 예를 제시 하는 것이다. 본 발명에서 사용할 수 있는 몇가지 화합물의 예로서는 에폭시화물, 비닐 에테르류, 푸란류, 쿠마린류, 인덴류, 스티렌류, 아크릴로니트릴류, 아크릴레이트류, 할로겐화 아릴류, 할로실란류, 알킨류, 알켄류, 환식 에테르류, 및 이산화황을 들 수 있다. 이들중에서 포토레지스트에 대해 소요의 효과를 발휘하는 한, 어떠한 것이라도 본 발명에서 사용할 수 있다.
적어도 1종의 화합물이 아크릴레이트인 경우에는, 아크릴레이트의 예로서는 메틸 메타크릴레이트 및 페닐 메타크릴레이트를 포함한다. 본 발명에서 사용할 수 있는 니트릴의 한가지 예는 메타크릴로니트릴이다. 더욱이 본 발명에서 사용할 수 있는 알켄류 및 알킨류의 예로서는 에틸렌, 부타디엔, 아세틸렌 및 인덴을 들 수 있다.
어떤 경우에 있어서는, 적어도 1종의 화합물은 화합물에서의 어떤 기가 존재하느냐에 따라 선택된다. 예컨대, 적어도 1종의 화합물은 비닐 모노머를 포함하는데, 이 비닐 모노머에는 비닐 에테르 모노머를 포함한다. 몇가지 실시형태에 있어서 비닐 모노머는 방향족 그룹을 가진다. 비닐 모노머가 가질 수 있는 또 다른 특질은 비닐 모노머는 휘발성이 높거나 기체상태라는 점이다. 비닐 모노머를 포함하는 화합물의 예로서는 인덴, 2,3-벤조푸란, 페닐 비닐 에테르, 메틸 비닐 에테르, 및 2,3-디히드로푸란을 들 수 있다.
적어도 1종의 화합물이 포함할 수 있는 기타의 것들로서는 에폭시 관능성 모노머가 있다. 몇가지 실시형태에 의하면 에폭시 관능성 모노머는 휘발성이 높거나 기체상태이다. 에폭시 관능성 모노머의 예로서는 (2,3-에폭시프로필)벤젠, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 들 수 있다.
적어도 1종의 화합물은 각종 모노머를 포함할 수도 있는데, 이들 모노머로서는 아크릴 모노머, 스티렌 모노머 및/또는 아크릴로니트릴 모노머를 포함한다.
광의로는 적어도 1종의 화합물의 몇가지 실시형태에는 광에 불안정한 모노머를 포함한다. 또한, 적어도 1종의 화합물은 적어도 1종의 에칭내성 구조를 포함한다. 에칭내성 구조에는 노르보르닐 등의 환식 또는 다중환식 탄화수소, 방향족환을 포함한다.
보다 구체적인 예를 들자면 적어도 1종의 화합물은 할로겐화 아릴이며, 할로겐화 아릴의 예로서는 요오도벤젠, 브로모벤젠 및 클로로벤젠을 포함한다.
더욱이 적어도 1종의 화합물로서는 적어도 1종의 클로로실란을 포함하는데, 클로로실란의 예로서는 디메틸페닐클로로실란을 들 수 있다.
또한 적어도 1종의 화합물로서는 알킨 그룹 및/또는 적어도 1종의 방향족환을 가지는데, 알킨류로서는 페닐아세틸렌 및 부타디인을 들 수 있다.
본 발명자들은 예컨대 디이프 UV 포토레지스트에서의 CD 제어를 향상시키고 에칭손실을 감소시킬 수 있는 각종 반응 메카니즘과 약품을 발견하였다. 즉, 현상된 포토레니스트 피쳐속으로 약품들을 확산시킨 후에 이들을 그대로 반응시켜 포토레지스트로부터 다시 역확산해 나올 수 없도록 할 수 있는 UV, e 빔, 또는 이온 폭격에 의한 방법을 사용한다. 특히, 플라즈마 에칭같은 후속처리 단계에서 발생하게 되리라고 예측되는 조건하에서 이러한 방법은 반응성 에칭약품들에 대한 포토레지스트 재료의 저항성을 증가시킴으로써 수축을 감소시킬 수 있으므로 CD 제어를 향상시키며, 또한 플라즈마 에칭도중 패턴의 순손실을 감소시킬 수 있다. 소망의 결과를 줄 수 있는 몇가지 화학적인 방법을 예를 들어 아래에서 설명한다.
일반적으로 본 발명은 적어도 노광되고 현상된 포토레니스트 피쳐를 1종의 화합물로써 처리하는 것을 포함한다. 포토레니스트 피쳐를 적어도 1종의 화합물에 노출시키는 총 시간은 약 5초 내지 약 1 시간이다. 물론, 소망의 효과를 달성하는데 필요한 시간이라면 어떠한 시간이라도 사용가능하다.
포토레니스트 피쳐 및 적어도 1종의 화합물을 UV 복사선, e 빔, 또는 이온 폭격, 또는 기타의 에너지 형태의 에너지에 노출시킨다. UV 또는 기타의 에너지는 계속적 또는 간헐적으로 가해도 좋다. 포토레니스트 피쳐 및 적어도 1종의 화합물을 자외선 복사선에 노출시키는 총 시간은 약 5초 내지 약 5분이다. UV 복사선 또는 기타 형태의 에너지는 대표적으로 약 10 mW 내지 약 1 W의 범위에서 일정한 강도 또는 가변 세기를 가진다.
UV 복사선 또는 기타 형태의 에너지에 노출시키기 전, 도중 또는 후에 적어도 일정한 시간동안 포토레지스트 및 적어도 1종의 화합물을 실온 이상의 온도에 노출시켜도 좋다. UV 복사선 또는 기타 형태의 에너지에 노출의 경우에서와 마찬가지로 상승된 온도에서의 노출은 연속적 또는 간헐적이어도 좋다. 대표적으로 포토레니스트 피쳐를 약 20℃ 내지 약 250℃의 온도에 노출시킨다. 보다 대표적으로는 이 온도는 약 20℃ 내지 약 200℃이다. 한가지 실시형태에서는 상승된 온도에서의 연속적 또는 간헐적 노출을 이용하더라도 포토레지스트 및 적어도 1종의 화합물을 상승된 온도에 노출시키는 총 시간은 대표적으로 약 5초 내지 약 1 시간이다.
한가지 실시형태에 의하면 포토레지스트의 탈보호 온도 이하에서 광에 의해 발생한 산을 비가역적으로 제거할 수 있는 적어도 1종의 화합물을 사용해도 좋다. 이러한 종류의 화학은 본 명세서에서 자료로 원용하고 있는 미합중국 특허출원 제 08/943,623 호 (1997년 10월 3일 출원)의 주제인 암모니아 및 기타의 아민류를 사용하는 것과 유사하지만, 아민과 산 사이의 산-염기반응의 가역성에 의해 발생하는 열안정성의 문제는 일어나지 않는다.
본 발명의 목적에 적합한 약품의 한가지 예는 아세틸렌이다. 일반적으로 알킨은 저온에서 트리플루오로메탄술폰산과 용이하게 첨가반응을 한다 [J. Am. Chem. Soc., 96(4), 1100 (1974) 참조]. 그 반응은 아래에 나온 바와 같다.
Figure 112000025641080-pat00002
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트리플루오로메탄술폰산은 광산 발생제의 광반응에 의해 생성되는 광산의 대표적인 것이다. 아세틸렌은 수많은 폴리머중으로의 확산성이 높은 극히 작은 분자인데, 실온에서 기체라는 추가적인 장점도 있다. 이 과정에서 산(酸) 양성자는 비가역적으로 결합하여 산촉매에 의한 탈보호 반응을 방지하고 수축으로 인한 패턴크기의 상실을 극소화할 뿐만 아니라, 물질을 아세틸렌 생성물 형태로 레지스트에 첨가할 수도 있다. 아세틸렌 및 기타의 알킨은, 이들 화합물에서의 탄소:수소비가 크기때문에 반응하여 에칭내성이 큰 조성물을 생성하는 것이라 예상된다.
본 발명의 다른 방법을 실시함에 있어서 포토레지스트 폴리머에 UV에 의한 첨가반응에 참여할 수 있는 다수의 화공시약들을 사용할 수 있다. 여기서의 첨가반응은 폴리머와의 화학반응 및 폴리머에 대한 결합을 의미하는 것으로 이해해야 한다. 이 방법에 대한 특수한 경우는 화공시약이 폴리머에서의 하나 이상의 부위와 반응함으로써 가교를 일으켜 추가적으로 에칭내성을 증가시키는 것이다.
어느 경우에서도 물질을 포토레지스트 구조에 첨가한다. 첨가된 물질로 인하여 플라즈마 에칭후의 구조손실이 감소한다. 팽윤(swelling)은 수축의 실질적인 감소와, 포토레니스트 피쳐가 수축을 동반하게 되는 어떠한 처리 이전의 치수보다 훨씬 큰 치수를 가지는 경우를 포함한다.
포토레니스트 피쳐는 물질의 첨가 또는 무첨가에서 본 발명의 결과로서 형성된 크기보다 휠씬 큰 크기로 팽윤한다. 처리후에는 포토레니스트 피쳐의 적어도 한가지 물리적인 치수는 포토레니스트 피쳐의 현상후의 상응한 물리적인 치수보다 크다. 예컨대, 포토레니스트 피쳐는 포토레지스트가 증착된 표면과 평행한 적어도 한쪽 방향과 포토레지스트가 증착된 표면에 대해 수직인 방향중의 적어도 한쪽 방향으로 팽윤한다.
포토레지스트가 팽윤하면 포토레니스트 피쳐 및/또는 포토레니스트 피쳐에 인접한 공간 사이에서 포토레니스트 피쳐내의 개방된 공간에 대해 반대의 효과를 가진다. 예컨대 포토레지스트가 팽윤하면 포토레니스트 피쳐를 둘러싼 바이아(vias)는 수축하게 된다.
특히, 웨이퍼의 표면적이 레지스트로 거의 완전히 피복되어 화상부위가 실제로 레지스트내의 구멍일 경우에는 팽윤이 제어되면 수축에 대해 역으로 된다. 이들 "구멍"은 가장 보편적으로 접촉부 또는 바이아로 언급된다. 이들 "구멍" 화상은, 레지스트내의 각 구멍을 통해 레지스트밑의 노출된 물질속으로 에칭함으로써 에칭되는 물질밑에 있는 층에 도달할 때까지 한 층을 다른 층에 연결하는 수단을 제공한다.
레지스트를 유지하거나 또는 레지스트를 제어하에 팽윤시켜 레지스트가 "수축"하는 자연적인 경향을 제거함으로써 접촉부 또는 바이아는 실질적으로 그 원래의 형상 또는 크기를 유지하거나 점차 작아지게 된다. 즉, 직경은 점차 작아지고 높이는 커지게 되는 것이다. 접촉부 및 바이아는 둥근 구멍이기 때문에 수축의 경우와 마찬가지로 팽윤은 대칭적으로 된다.
더욱이 상기한 선 또는 부위의 패턴을 높이, 길이 및 폭방향으로의 팽윤을 제어할 수 있다. 적용되는 처리방법에 따라서는 이들 패턴은 "예비 수축"한 다음에 원래의 크기 이상으로 다시 팽윤하게 된다. 그러나, 두가지 경우에 있어서 공정을 영구하게 제어할 수 있으며 소요의 패턴 또는 구멍을 주어진 치수로 처리할 수 있다.
도 18 및 도 19는 팽윤이 접촉구멍에 미치는 영향을 나타낸 것이다. 도 18은 포토레지스트에서의 바이아 존재하에 얻어진 노광 및 현상된 포토레지스트를 나타낸 것이다. 다른 한편으로는, 도 19는 본 발명의 한가지 실시형태에 따라 포토레지스트를 처리하였을 때 포토레지스트에 생긴 바이아를 나타낸 것이다. 도 18 및 도 19를 비교하여 보면 알 수 있는 바와 같이 도 19에 나온 바이아의 크기는 도 18에 나온 것들보다 훨씬 작다.
본 발명에 의해 포토레지스트로 된 패턴의 치수를 제어할 수 있는 한가지 장점은, 예컨대 도 18에 나온 치수를 가진 바이아가 포토리소그래픽의 한계를 나타내고, 또한 도 19에 나온 비교치수를 가진 바이아가 화상형성이 불가능한 경우에는 주의를 둘러싼 포토레지스트를 팽윤시키면 도 19에 나온 것과 같은 크기를 가진 바이아를 형성할 수 있다는 것이다.
다른 실시형태에 의하면 포토레지스트 폴리머에 존재하는 반응성 그룹들에 대해 중합반응 및/또는 첨가반응을 할 수 있는 각종 비닐계 모노머를 포토레지스트속으로 확산시킬 수 있다. PAG의 광분해로 인해 강산이 생성하기 전 또는 그 후에 폴리머에 대해 중합반응 및/또는 첨가반응을 개시하도록 해도 좋다. 2관능성 또는 다관능성 모노머의 경우에서는 약간의 가교반응 일어나기도 한다.
비닐 에테르는 강산 촉매에 의해 개시되는 중합반응에 특히 적합하다. 이러한 기술에 근거한 UV 경화형 코팅은 각종 용도로 상업적으로 이용되고 있다. 비닐 에테르는 자체 중합성이 극히 강하지만 알코올과 산촉매 부가반응을 할 수도 있다. 디이프 UV 포토레지스트 폴리머는 비닐 에테르와 이러한 반응을 할 수 있는 페놀기를 가지고 있으므로 생장중인 폴리머를 포토레지스트 메트릭스에 고착시킨다.
대표적인 예에 의하면, 비닐 모노머는 플라즈마 에칭에 내성을 가진 그룹들을 가진다. 예컨대, 비닐 모노머는 방향족 그룹들을 가져도 좋다. 이러한, 모노머의 예로서는 한정된 것은 아니지만 인덴, 벤조포란, 및 페닐 비닐 에테르를 포함한다.
다른 실시형태에 의하면 휘발성이 큰 모노머 또는 기체상태의 모노머를 사용해도 좋다. 이러한 모노머를 사용하면 포토레지스트 구조 주위에서 약품의 농도를 높게 하기가 용이하므로 확산이 용이해진다. 이러한, 휘발성 모노머의 예로서는 비점이 약 5℃ 내지 약 6℃인 메틸 비닐 에테르와 비점이 약 54℃ 내지 약 55℃인 2,3-디히드로푸란을 들 수 있다.
포토레지스트 폴리머에 대해 산촉매에 의한 중합반응 및/또는 부가반응을 할 수 있는 또 다른 종류의 모노머로서는 에폭시 관능성의 약품들이 있다. 비닐 에테르와 마찬가지로 에폭시 관능성의 모노머는 UV 경화형 코팅에 상업적으로 이용되고 있다. 마찬가지의 예로서는 (2,3-에폭시프로필)벤젠 등의 에칭내성 구조를 가진 것들과 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 등의 휘발성이 극히 높거나 기체상태의 약품들을 들 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 의하면, UV 조사에 의해 포토레지스트 메트릭스중에 자유 라디칼을 생성시키는 것을 이용할 수 있다 [Jordhamo and Moreau, SPIE, Vol. 2724, p.588 참조]. 이러한 자유 라디칼을 사용하여 자유 라디칼 중합반응성 모노머의 중합반응을 개시한다. 이러한 모노머의 예로서는 스티렌, 아크릴로니트릴, 메틸 메타크릴레이트 등의 아크릴 모노머를 들 수 있다. 스티렌, 아크릴로니트릴은 각각 에칭내성 구조 및 극히 휘발성 모노머를 함유한 대표적인 머이다.
자유 라디칼 중합성 모노머의 개시는 UV 조사만으로서도 일어난다. UV 조사 단독 또는 가열 또는 산의 존재하 등의 기타의 요소와의 조합에 의하거나, 포토레지스트 구조속으로의 모노머의 흡수를 UV 조사에 앞서, 또는 동시에 또는 그 후에 실시하여 나타나는 결과에 따라 중합반응을 개시할 수 있는 라디칼이 생성되므로 첨가된 모노머를 포토레지스트 구조속에 고정시킬 수 있다.
자기 중합을 할 수 있는 모노머를 사용할 때 얻게되는 한가지 장점은 화학량 론적인 제어를 필요로 하지 않는다는 것이다. 미합중국 특허 제 5,173,393 호에 기재된 바와 같이, 포토레지스트 폴리머와 반응시켜야만 할 경우에 있어서 접근가능한 모든 반응성 폴리머 부위가 소진되고 난 후에는 반응을 할 수 없는 약품을 과잉으로 사용할 수 있다. 이 경우에 있어서 휘발성 물질은 레지스트중에 잔류하여 그 다음의 처리시에 가스를 발생하게 되는 문제가 발생한다.
더욱이 화학량론적인 량의 약품에 의한 처리는 자유체적을 충전하기에는 불충분하므로 실질적인 수축에 대해 레지스트 패턴을 적절히 안정화한다. 자기 반응성 약품을 사용할 경우에 있어서는 레지스트속으로 확산해 들어가는 물질의 량에 관계없이 반응이 완전히 일어나므로 임계 치수 제어를 보다 양호하게 할 수 있고 에칭내성을 증가시킨다.
본 발명의 방법의 추가적인 예에 의하면 UV 조사에 의해 쉽사리 광분해하여 포토레지스트 폴리머와 반응할 수 있는 자유 라디칼을 생성하는 약품을 1종 이상 사용한다. 이들 약품은 광에 불안정한 결합을 가지고 있다. 대표적으로 본 발명에서 사용되는 이러한 종류의 재료는 에칭내성 구조를 가지고 있다. 에칭내성 구조는 방향족환을 가진다. 이들 화합물의 한가지 예로서는 할로겐화 아릴을 들 수 있다. 할로겐화 아릴의 예로서는 요오도벤젠, 브로모벤젠 및 클로로벤젠을 들 수 있다.
이들 약품은 조사(照射)를 받으면 결합이 절단된다. 결합절단에 의해 페닐 라디칼이 생기고, 이들 페닐 라디칼은 DUV 포토레지스트 폴리머중에 함유된 그룹타 방향족환과 결합한다. 이 반응은 아래와 같이 진행된다.
Figure 112000025641080-pat00003
폴리머 ＋ ㆍX → 폴리머ㆍ＋ HX 3
Figure 112000025641080-pat00004
위의 식에서 X는 Cl, Br 또는 I이다.
이 예에서의 결과는 방향족환의 농도가 높은 폴리머이므로 향상된 에칭내성을 나타낸다. 기타 적당한 약품들로서는 클로로실란을 들 수 있는데, 어떠한 클로로실란이라도 사용할 수 있다. 클로로실란의 한가지 예는 디메틸페닐클로로실란이다.
본 발명의 실시형태에 관한 상기한 기재는 본 발명의 조건에 부합하는 각종 광화학 반응 메카니즘을 설명한 것이다. 많은 관련된 화학이 가능한데, 그 중에서 몇가지는 다중 메카니즘을 통하여 반응시키는 것이다. 추가적인 화학반응에 관해서는 아래에서 설명한다.
이산화황은 본 발명에 의해 한가지 약품으로서 사용되는 화합물중의 하나이다. 이산화황은 포토레지스트 폴리머와 반응할 수 있는 극히 융통성있는 시약이다. 예컨대 광안정화 도중에 생성되는 탄소계 라디칼에다 이산화황을 첨가하여 술피네이트기를 생성시키거나, 또는 산소 존재하에 술포네이트기를 생성시킨다.
이산화황은 표준온도 및 압력하에서 기체이며 많은 유기 폴리머에 대해 확산 성과 용해성이 양호하다. 유기 폴리머에 이산화황을 첨가하는 것은 물질을 부가하는 효과적인 방법이다. 이산화황의 분자량은 64이다.
또 다른 메카니즘에 의하면 이산화황은, 탈보호시에 생기는 올레핀과 공중합 반응하여 폴리술폰을 생성한다. 다른 반응에 의하면 광안정화시에 생성되는 퀴논 라디칼과 이산화황을 병용하면 방향족 술폰결합을 형성하게 된다. 어떤 경우에서도 물질을 부가하여 에칭내성을 증가시킴과 동시에 수축을 감소시킨다.
다중 메카니즘을 통해 반응할 수 있는 다른 화학반응의 예로서는 알킨(alkyne) 관능성의 그룹을 가진 약품들이다. 이들 화합물에 대해서는 비가역적 산제거제로서의 역할에 대해 앞서 설명한 바 있다. 알킨도 UV광을 흡수하여 자유 라디칼을 생성한다. 생성된 자유 라디칼은 포토레지스트 폴리머에서와 마찬가지로 방향족환에 대해 자기 중합반응 및/또는 부가반응 등의 여러가지 반응을 한다.
반응성 알킨 그룹와 방향족환을 모두 가진 약품들은 포토레니스트 피쳐의 에칭내성을 증가시키는데 특히 유효하다. 이러한 화합물의 한가지 예는 페닐아세틸렌이다.
어떠한 알킨이 광화학적으로 반응할 수 있는 다른 메카니즘을 부타디인(butadiyne)의 경우에 대해 설명한다. 부타디인은 약 124 nm 또는 약 147 nm에서 광을 흡수하여 C2 (원소 탄소)와 아세틸렌을 생성한다. 원소 탄소는 탄소:수소비에 근거한 모델로부터 예측되는 바와 같이 플라즈마 에칭내성이 극히 크다.
어떤 특수한 장치를 사용하여 포토레니스트 피쳐의 화학처리, 열처리 및/또는 조사처리를 실시하는 것이 바람직하고 또한 유익하다. 한가지 실시형태에 의하면 이 장치에는 밀폐실을 포함한다. 이 밀폐실에는 열제어되는 척(chuck)을 가지고 있다. 소요의 포토레지스트에 적합한 파장출력을 가진 제어가능한 가변 세기의 UV원으로써 조사를 한다.
공정의 적어도 일부를 부압(負壓)하에 실시하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치에는 진공펌프로써 밀폐실을 진공으로 하는 메카니즘을 포함해도 좋다. 진공펌프는 여러가지 이유로 해서 바람직하다.
대표적으로 본 발명의 방법을 약 1 torr 내지 약 100 기압하에서 실시한다. 적어도 1종의 약품은 방법에서 사용되는 조건하에서 가스, 액체 또는 증기이어도 좋다.
이들 이유의 예로서는 이러한 분위기에서는 소요의 반응에 나뿐 영향을 줄 수 있는 경우에 있어서, 처리실로부터 산소와 공기를 제거해야하는 경우를 포함한다. 또한, 처리실내에 진공을 형성하는 것은 실온 및 대기압하에서 액체인 처리용 약품들에 의해 증기를 용이하게 생성하는 수단을 제공하는 것이다. 더욱이 처리실을 진공상태로 할 수 있는 능력에 의해 처리실로부터 가스 또는 증기를 퍼어징한 후에 대기중으로 배기할 수 있기 때문에 가능한 독성물질을 방출하게 되는 것이다.
가스상태의 약품으로 처리하는 경우에 있어서, 압력과 유속을 제어하면서 실내로 가스를 도입하는 메카니즘을 포함시키는 것이 바람직하다. 처리용 약품이 가스상태인가 아닌가에 따라 장치의 처리실내에 분위기 제어용의 메카니즘을 포함시킨다. 따라서, 포토레니스트 피쳐를 비산화성 분위기에 노출시키는 것이 바람직하기 때문에, 본 발명에서의 장치에는 실로부터 1종의 가스를 도입 또는 배출하는 메카니즘을 포함한다.
화학증기로 처리할 경우에 있어서 가열실에 연결된 가열 도관을 가진 액체의 가열용기를 포함시키는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 전체 시스템의 온도와 압력의 철저한 제어를 함으로써 실내 및 웨이퍼 주위에서 약품의 바람직한 증기압을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 반도체 소자구조의 형성 방법을 제공한다. 이 방법에는 상기한 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판위에 포토레지스트의 층을 형성하는 것을 포함한다. 패턴을 포토레지스트에 대해 노출시킨 다음에 포토레니스트 피쳐를 현상하고, 이어서 포토레니스트 피쳐를 광안정화 공정에 노출시킨다.
노출과 현상이 완료된 후에는 포토레니스트 피쳐를, 포토레지스트의 적어도 1종의 성분 및 적어도 1종의 그 자체와 반응하는 적어도 1종의 화합물에 노출시킨다. 반응은 포토레지스트의 적어도 1종의 성분 존재하에 일어난다. 적어도 1종의 약품에 노출시킨 후에 포토레니스트 피쳐를 적어도 1종의 화합물에 노출시키는 도중, 노출과 동시에, 및 노출후에 중의 적어도 어느 한가지에서 포토레니스트 피쳐를 반응 개시 에너지에 노출시킨다. 상기한 반응 개시 에너지로서는 자외선 복사선, e 빔, 이온 폭격 및/또는 소요의 반응을 개시 및/또는 촉발하는데 필요한 에너지를 공급할 수 있는 기타의 에너지를 포함한다.
포토레지스트의 개질에 의해 본 발명의 다른 특징을 얻게 된다. 이 특징은 노광, 현상된 개질 포토레지스트에 관한 것이다. 포토레지스트는 포토레지스트내에 함유되거나 이에 결합된 적어도 1종의 화합물을 가진 포토레니스트 피쳐를 포함한다. 포토레니스트 피쳐는 이미 광안정화 처리된 것이므로 광안정화 처리 이전의 패턴보다 동일하거나 또는 이보다 작거나 또는 이 보다 큰 치수를 가진다.
[실시예]
아래의 각 실시예는 각 방법 및 본 발명에 의하여 달성되는 결과의 구체적인 예를 설명하는 것이다.
진공처리실
아래의 실험을 실시하기 위하여 특수하게 설계된 증기처리기를 구성하였다. 이 처리기는 가열된 웨이퍼 척(chuck)이 설치되고 진공펌프에 연결된, 진공의 누설이 없는 가열실을 가지고 있다. 마노메터에 의해 실내의 증기압을 측정한다.
더욱이 DHF 등의 액상의 약품을 저장하는 가열 탱크를, 밸브가 증착된 가열 증기배관에 의해 실에 연결한다. 별도의 배관에 의해서는 실에다 질소를 배기할 수 있다. 실의 상부에는 석영판이 설치되어 있어, 이 석영판을 통해 웨이퍼의 처리상황을 관찰하거나, 또는 증기처리 도중에 웨이퍼를 조사(照射)할 필요가 있을 때에는 UV광을 통과시킬 수 있다.
실내의 모든 표면과 증기배관을 가열함으로써 표면에서의 응축을 방지하면서 실내 및 웨이퍼위의 약품의 증기상을 유지할 수 있다. 탱크의 온도를 이용하여 약품의 증기압을 제어한다.
한가지 실시예에 따라 웨이퍼를 증기처리하는 방법을 설명한다.
(가) 소요의 온도로 가열된 척위에 웨이퍼를 설치한다.
(나) 처리실의 문을 닫고, 진공펌프에 연결된 밸브를 개방하여 완전한 진공이 되도록 한다.
(다) 진공펌프에 연결된 밸브를 닫는다.
(라) 약품탱크에 연결된 밸브를 열어 증기압이 소요의 레벨 (통상적으로는 평형 증기압)에 도달하도록 한다.
(마) 소요의 처리시간이 경과한 후에 약품탱크에 연결된 밸브를 닫는다.
(바) 임의로 진공펌프에 연결된 밸브를 열어 실로부터 증기를 제거한다.
(사) 실내에 질소를 도입하여 대기압으로 하고, 처리실의 문을 개방하여 웨이퍼를 꺼낸다.
실시예 1: ESCAP형 포토레지스트의 팽윤속도에 미치는 사전 UV 노광처리의 영향
8" 실리콘 웨이퍼를 Shipley사제의 ESCAP형 디이프 UV 포토레지스트인 UV-6™으로 스핀 코팅하고, 접촉 핫 플레이트에서 약 130℃에서 약 45초 동안 소프트 베이킹하였다. 웨이퍼를 최종적으로 접촉 핫 플레이트에서 약 140℃에서 약 60초 동안 처리하여 광화상 형성/패터닝 동안 통상적으로 발생할 수 있는 노출후 베이킹과 유사하게 하였다. 코팅 두께를 Rudolph Technologies제의 FOCUS™로써 측정하였다.
코팅된 몇가지 웨이퍼를 아래와 같이 약품증기에 노출시켰다.
나머지 웨이퍼들을 아래와 같이 UV광으로 처리하였다. 코팅된 웨이퍼를 Eaton사의 Fusion System Division제의 300 mm PCU Photostabilizer속에 넣고, H-Mod 전구로부터 약 105 mW/cm2의 UV광을 실온에서 조사하였다. 이 전구는 상당한 레벨의 약 248 nm을 포함한 광대역 스펙트럼 출력을 나타낸다. 이러한, 출력을 내는 기타의 전구도 사용할 수 있다.
웨이퍼를 실온에서 약 30초 동안 노출하였다. 이 노출은 광산 발생제를 완전히 분해하여 산을 방출할 정도 이상으로 충분한 것이다.
노광 및 미노광의 웨이퍼를 특별히 설계된 처리실내에서 약 200 torr 및 약 30℃에서 2,3-디히드로푸란 (DHF) 증기로써 아래의 표 1에 나온 바와 같이 시간을 여러가지로 달리하여 처리하였다.
[표 1] UV 노광이 ESCAP 포토레지스트에서의 DHF 팽윤속도에 미치는 영향
처리후의 두께 (옹스트롬)
UV 조사 UV 조사없음
초기두께 처리시간 DHF 처리후 140℃ 처리후 DHF 처리후 140℃ 처리후
8715 1 11064 9713
8630 5 8816 8125
8665 5 11576 10123
8658 20 12829 10869
8643 60 9193 8427
8641 60 15806 11773
8667 120 9499 8667
UV광에 노출되지 아니한 레지스트의 외관에는 전혀 변화가 없었다. 다른 한편으로는, 조사처리된 레지스트는 DHF 증기에 노출시킨후 몇초 이내에 역동적으로 색변화를 나타내었다. 증기처리 종료후에는 처리실에 질소를 배기하여 다시 대기압으로 하였다.
코팅된 웨이퍼를 광안정기(Photostabilizer)에서 H-Mod 전구로부터 약 105 mW/cm2의 UV광을 실온에서 약 30초 동안 조사하였다. 코팅 두께를 타원편광 반사 측정법으로 측정한 후에, 모든 웨이퍼를 약 140℃에서 약 60초 동안 베이킹 처리하고 두께를 측정하였다. 본 실시예의 결과를 도 3에 나타낸다.
도 3에 나온 결과로부터 UV 조사를 한 경우에 대해 팽윤속도가 심하게 증가함을 할 수 있다. 사전에 예비처리를 하지 아니한 이 특수한 레지스트의 두께는 UV 조사후 약 140℃로 가열했을 때 약 8% 감소하고 있다. 또한 DHF 처리 시료는 탈보호, 중합반응 및/또는 흡수된 미반응 DHF의 휘발로 인하여 140℃에서의 가열후에 수축하고 있다.
그러나, 조사된 레지스트의 경우에 있어서 약 1분간 증기처리를 하더라도 140℃에서의 베이킹 처리후의 순두께가 약 10% 증가하고 있다. 이에 비하여 조사처리하지 아니한 레지스트는 약 2시간 동안 증기에 노출시켜야만 140℃에서의 베이킹 처리후의 막 두께의 변화가 순 0%이다.
실시예 2a: 사전 고강도 UV 노광처리가 ESCAP형 포토레지스트와 DHF의 반응에 미치는 영향
실시예 1에서와 마찬가지로 코팅한 웨이퍼를 H-Mod 전구로부터 약 275 mW/cm2의 UV광을 실온에서 약 30초 동안 조사하였다. 이어서 각 웨이퍼를 표 2에 나온 바와 같이 여러가지로 시간 및 온도를 달리하여 DHF 증기에 노출시켰다.
[표 2] 고강도 UV 노광이 ESCAP형 포토레지스트와 DHF의 반응에 미치는 영향
온도 시간 (분) 관찰결과
30℃ 1 표면은 약 30초 이내에 무광택 입상으로 됨
40℃ 1 색상이 변하고 누더기상의 무광택 부위
50℃ 1 색상이 변하나 광택이 있음
50℃ 5 마지막 약 30초까지 광택이 있음, 중앙에 무광택 반점이 형성하기 시작함
표면이 입상으로 되는 것은 약 140℃의 온도에서 실시한 후 베이킹 처리에 영향을 받지 않았다. 온도가 상승하고 처리시간이 감소할수록 이 현상의 발현은 감소하였다.
기타의 웨이퍼들을 자외광 처리의 경우와 동일하게 처리하고 도 6에 나온 온도에서 DHF 증기중에서 1분간 처리하였다. 모든 경우에 있어서, 포토레지스트 코팅은 평활하고 광택이 있었다. 도 4에 나온 그래프에는 DHF 대신에 질소를 사용하는 이외는 완전히 동일한 방법으로 처리한 웨이퍼에 대한 데이타를 포함한다.
도 6으로부터 고강도 UV광에 노광된 ESCAP 레지스트의 DHF에서의 높은 팽윤속도는 표면결함을 피하면서 보다 고온에서 용이하게 달성할 수 있다는 것을 알 수 있다. 순두께 증가는 약 140℃에서 베이킹한 후에도 쉽사리 얻을 수 있는 반면, 질소처리된 대조는 약 8% 수축하고 있다.
비교예 2b: 사전 고강도 UV 노광처리가 ESCAP형 포토레지스트와 아세톤의 반응 반응에 미치는 영향
관찰된 높은 팽윤속도가 레지스트에서 생성된 광산과의 접촉시에 DHF의 중합능에서 기인한다는 가정을 시험하기 위하여 아세톤의 거동을 비교를 위해 조사하였다. 아세톤은 그 휘발성이 DHF와 거의 동일하고, 또한 레지스트에 대해서는 양호한 용매이므로 쉽사리 확산해야 한다. DHF와는 달리 아세톤은 신속한 중합반응의 메카니즘을 가지지 않는다.
코팅된 두개의 웨이퍼를 실시예 2a에서와 마찬가지로 UV광으로 처리하고, 이들 웨이퍼를 아세톤 증기중에서 약 190 torr 및 약 70℃에서 약 1분 및 약 5분 처리하였다. 두가지 경우에 있어서 레지스트 코팅에는 가시적인 변화가 없었다. 타원편광 반사 측정법으로 측정한 두께변화는 각각 약 0.76% 및 약 2.07%이었다. UV광에 노광하지 아니한 세번째 웨이퍼를 마찬가지로 아세톤 증기로써 1분간 처리하였으나, 검출가능한 두께변화는 없었다.
1분간의 아세톤 증기처리후의 수축은 도 6에 나온 바와 같이 질소로 처리한 경우와 거의 동일하였다. 이로부터 유의한 반응이나 물질의 첨가반응이 일어나지 않았음을 알 수 있다. 이에 비하여 DHF는 이들 조건하에서 레지스트 수축을 약 16% 증가시켰다.
5분간의 아세톤 처리후의 피막손실이 큰 것은 약 70℃에서 일어나는 추가적인 탈보호로 인한 것이다. UV광에 노광하지 아니한 레지스트는 탈보호를 할 수 없고 아세톤이 반응하지 않기 때문에 두께변화가 없다.
실시예 3: 사전 고온, 고강도 UV 노광처리가 ESCAP형 포토레지트와 DHF의 반응 반응에 미치는 영향
실시예 1에서와 마찬가지로 코팅한 웨이퍼를 광안정화기에서 H-Mod 전구로부터 약 275 mW/cm2의 UV광을, 온도를 약 80℃로부터 약 120℃로 상승시키면서 약 30초 동안 조사하였다. 이어서 각 웨이퍼를 약 140℃에서 약 1분간 베이킹 처리하였다. 타원편광 반사 측정법으로 각 웨이퍼의 두께를 측정한 결과, 각 웨이퍼는 약 8%의 막 두께를 상실하였다.
이어서 각 웨이퍼를 도 7에 나온 바와 같이 시간을 여러가지로 달리하여 DHF 증기중에 약 90℃에서 노출시켰다. 약 140℃에서 약 1분간 최종 베이킹 처리하여 수축시켰다. 이 수축결과는 도 7에 나와 있다.
따라서, 레지스트를 가교시켜 치밀화하고 완전히 탈보호한 조건하에서도 보다 고온에서 합리적인 팽윤속도를 얻을 수 있다.
실시예 4: DHF 증기가 ESCAP형 포토레지스트에서 패터닝된 고온, 고강도 UV 노광처리 그룹 라인에 미치는 영향
ESCAP형 포토레지스트 (JSR Micro-Electronics사제의 KRF M20G)를 8" 실리콘 웨이퍼위의 Bottom Anti-Reflective Coating (BARC) 상면에 코팅하고, 각종 패턴을 가진 시험용 마스크로 패터닝하였다.
이들 웨이퍼중의 하나를 다음과 같이 처리하였다. 즉, 먼저, 웨이퍼를 광안정화기에서 H-Mod 전구로부터 약 275 mW/cm2의 UV광을, 온도를 약 80℃로부터 약 120℃로 상승시키면서 30초 동안 조사하였다. 이어서 각 웨이퍼를 약 140℃에서 약 1분간 베이킹 처리하였다.
타원편광 반사 측정법으로 레지스트의 두께를 측정한 결과, 레지스트는 약 8%의 막 두께를 상실하였다. 이어서 웨이퍼를 DHF 증기중에 약 90℃에서 약 90초 동안 노출시킨 결과, 막 두께의 순증가는 약 17.8%이었다. 이 웨이퍼의 일부를 약 140℃에서 약 1분간 최종 베이킹 처리하여 추가로 수축시켰다.
이 웨이퍼의 분열부분에서의 일련의 페어 라인(paired line)에 대한 전자 현미경(SEM) 사진에 있어서 약 140℃에서의 베이킹 처리전 (도 8)과 처리후 (도 9)를 미처리 웨이퍼 (도 10) 및 UV/베이킹 처리만의 경우 (도 11)와 비교하였다. 이들 선을 측정한 결과는 도 12에 나온 바와 같다. 이들 결과는 UV와 가열만을 이용하는 방법보다 DHF 처리에 의해 원래의 치수에 훨씬 가까운 광안정화된 레지스트 패턴을 얻을 수 있는 DHF 처리능력을 입증하고 있는 것이다.
실시예 5: DHF 증기가 ESCAP형 포토레지스트에서 패터닝된 고온, 고강도 UV 노광처리 바이아(via)에 미치는 영향
ESCAP형 포토레지스트 (JSR Micro-Electronics사제의 KRF M20G)를 8" 실리콘 웨이퍼위의 Bottom Anti-Reflective Coating (BARC) 상면에 코팅하고, 각종 패턴을 가진 시험용 마스크로 패터닝하였다.
이들 웨이퍼중의 하나를 다음과 같이 처리하였다. 즉, 먼저, 웨이퍼를 광안정화기에서 H-Mod 전구로부터 약 275 mW/cm2의 UV광을, 온도를 약 80℃로부터 약 120℃로 상승시키면서 30초 동안 조사하였다. 이어서 각 웨이퍼를 약 140℃에서 1분간 베이킹 처리하였다. 타원편광 반사 측정법으로 레지스트의 두께를 측정한 결과, 레지스트는 약 8%의 막 두께를 상실하였다. 이어서 웨이퍼를 DHF 증기중에 약 90℃에서 약 80초 동안 노출시킨 결과, 막 두께의 순증가는 약 20.5%이었다. 이 웨이퍼의 일부를 약 140℃에서 약 1분간 최종 베이킹 처리하여 추가로 수축시켰다.
이 웨이퍼의 분열부분에서의 일련의 바이아(via)에 대한 전자 현미경 (SEM) 사진에 있어서 약 140℃에서의 베이킹 처리전 (도 13)과 처리후 (도 14)를 미처리 웨이퍼 (도 15)의 경우와 비교하였다. 이들 결과는, DHF 처리를 함으로써 주위의 포토레지스트의 팽윤에 의해 미처리 패턴의 것보다 훨씬 좁은 바이아(via)를 얻을 수 있는 DHF 처리능력을 입증하고 있는 것이다. 더욱이, 이 방법은 첫번째 단계로서 광안정화 (UV 및 가열)를 포함하고 있을지라도, UV 및 가열만을 사용하는 방법에 의해, 주위의 포토레지스트의 수축에 의해 미처리 패턴의 것들보다 훨씬 큰 바이아 (via)를 얻을 수 있다.
실시예 6: 사전 UV 노광처리가 아세탈형 포토레지스트의 팽윤속도에 미치는 영향
8" 실리콘 웨이퍼를 Sumitomo사제의 PEK 1037A 아세탈 레지스트로써 스핀 코팅하고, 접촉 핫 플레이트에서 약 90℃에서 약 90초 동안 소프트 베이킹하였다. 이어서 웨이퍼를 접촉 핫 플레이트에서 약 110℃에서 약 90초 동안 처리하여 광화상 형성/패터닝 동안 통상적으로 발생할 수 있는 노출후 베이킹과 유사하게 하였다. 코팅 두께를 Rudolph Technologies제의 FOCUSTM로써 측정하였다.
코팅된 몇가지 웨이퍼를 아래와 같이 약품증기에 노출시켰다.
나머지 웨이퍼들을 아래와 같이 UV광으로 처리하였다. 코팅된 웨이퍼를 Eaton사의 Fusion System Division제의 300 mm PCU Photostabilizer속에 넣고, H-Mod 전구로부터 약 105 mW/cm2의 UV광을 실온에서 약 30초 동안 조사하였다.
이어서 노광 및 미노광의 웨이퍼 모두를 특별히 설계된 처리실내에서 약 220 torr 및 약 30℃에서 2,3-디히드로푸란 (DHF) 증기로써 시간을 여러가지로 달리하여 처리하였다.
UV광에 노출되지 아니한 레지스트의 외관에는 전혀 변화가 없었다. 다른 한편으로는, 조사처리된 레지스트는 DHF 증기에 노출시킨후 몇초 이내에 역동적으로 색변화를 나타내었다.
코팅된 웨이퍼를 광안정기(Photostabilizer)에서 H-Mod 전구로부터 약 105 mW/cm2의 UV광을 실온에서 약 30초 동안 조사하였다. 코팅 두께를 타원편광 반사 측정법으로 측정한 후에, 모든 웨이퍼를 약 140℃에서 약 60초 동안 베이킹 처리하고 두께를 측정하였다. 그 결과를 도 16에 나타낸다.
도 16에 나온 결과로부터 ESCAP형 레지스트의 경우에서도 관찰된 바와 같이 UV 조사를 한 경우에 대해 팽윤속도가 심하게 증가함을 할 수 있다. 사전에 예비처리를 하지 아니한 이 특수한 레지스트의 두께는 실온에서 UV 조사했을 때 약 14% 감소하고 있고, 약 140℃로 가열한 후에는 약 17%로 감소하고 있다. 그러나, DHF에 노출했을 때 두께는 약 5분 이하에서는 완전히 복귀되지 않았다.
실시예 7: 사전 고온, 고강도 UV 노광처리가 아세탈형 포토레지트와 DHF의 반응 반응에 미치는 영향
실시예 6에서와 마찬가지로 코팅한 웨이퍼를 광안정화기에서 H-Mod 전구로부터 약 275 mW/cm2의 UV광을, 온도를 약 80℃로부터 약 120℃로 상승시키면서 약 30초 동안 조사하였다. 이어서 각 웨이퍼를 약 140℃에서 약 1분간 베이킹 처리하였다. 타원편광 반사 측정법으로 각 웨이퍼의 두께를 측정한 결과, 각 웨이퍼는 약 17%의 막 두께를 상실하였다.
이어서 각 웨이퍼를 도 17에 나온 바와 같이 시간을 여러가지로 달리하여 DHF 증기중에 약 90℃에서 노출시켰다. 약 140℃에서 약 1분간 최종 베이킹 처리하여 수축시켰다. 이 수축결과는 도 17에 나와 있다.
따라서 레지스트를 가교시켜 치밀화하고 완전히 탈보호한 조건하에서도 보다 고온에서 합리적인 팽윤속도를 얻을 수 있다. 사전 UV 처리 및 열처리로 인하여 상실된 레지스트 두께의 대부분을 복귀시킬 수 있다.
실시예 8: 본 발명에 의해 처리된 ESCAP 레지스트의 에칭내성 향상의 실증
6" 실리콘 웨이퍼를 Shipley사제의 ESCAP형 디이프 UV 포토레지스트인 UV-6™으로 스핀 코팅하고, 접촉 핫 플레이트에서 약 130℃에서 약 45초 동안 소프트 베이킹하였다. 웨이퍼를 최종적으로 접촉 핫 플레이트에서 약 140℃에서 약 60초 동안 처리하여 광화상 형성/패터닝 동안 통상적으로 발생할 수 있는 노출후 베이킹과 유사하게 하였다. 코팅 두께를 Rudolph Technologies제의 FOCUS™로써 측정하였다.
이어서 코팅된 몇가지 웨이퍼를 아래와 같이 처리하였다.
방법 1:
웨이퍼를 광안정화기에서 H-Mod 전구로부터 약 275 mW/cm2의 UV광을, 척(chuck) 온도를 약 80℃로부터 약 120℃로 상승시키면서 질소 분위기하에서 30초 동안 조사하였다. 최종적으로 각 웨이퍼를 약 140℃에서 약 60초 동안 가열하였다.
방법 2:
웨이퍼를 광안정화기에서 H-Mod 전구로부터 약 275 mW/cm2의 UV광을, 척(chuck) 온도를 약 80℃로부터 약 120℃로 상승시키면서 질소 분위기하에서 30초 동안 조사하였다. 이어서 각 웨이퍼를 약 90℃에서 약 75초 동안 가열하면서 DHF 증기로 약 225 torr에서 처리하고, 최종적으로 각 웨이퍼를 약 140℃에서 약 60초 동안 가열하였다.
몇개의 미처리의 대조를 포함하여 코팅된 모든 웨이퍼를 단일 처리실 Drytek 플라즈마 에칭기에서 약 1200 Å의 알루미늄을 에칭하도록 설계된 아래의 처리조건을 이용하여 처리하였다.
스텝 1
BCl3 - 60 sccm
Cl2 - 20 sccm
N2 - 40 sccm
압력 = 220 torr
RF 전원 = 170 W
스타트 딜레이 = 30초
스텝 2
SF6 - 10 sccm
He - 20 sccm
압력 = 180 torr
RF 전원 = 160 W
스타트 딜레이 = 10초
최대시간 = 30초
이어서 막 두께를 측정하였다. 총 피막손실은 아래의 표 3에 나와 있다.
[표 3] ESCAP 에칭 검사를 위한 막 두께 측정
코팅후의 막 두께 에칭후의 막 두께 피막손실 피막손실 (%) (옹스트롬) (옹스트롬) (옹스트롬)
미처리: 9119 6579 2540 27.85 9258 6549 2709 29.26 9296 6339 2957 31.81 9256 6552 2704 29.21 평균 2728 29.5 □ 1.7 방법 1: 9237 5830 3407 36.88 9470 5858 3612 38.14 9179 5908 3271 35.64 9142 6189 2953 32.30 평균 3311 35.7 □ 2.5 방법 2: 9500 7063 2437 25.65 9321 7161 2160 23.17 9288 7365 1923 20.70 9172 7106 2066 22.53 9118 7113 2005 21.99 9375 7212 2163 23.07 평균 2126 22.9 □ 1.6
따라서 본 발명에 의하여 처리된 레지스트는 에칭후의 총 피막손실율은 미처리의 경우보다 약 22% 이하이고, UV/베이킹 처리된 레지스트보다 약 36% 이하임을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 자외선에 의한 포토레지스트의 화학적인 개질법에 의하여 포토레지스트의 물리화학적 성질을 제어함으로써 리소그래픽에 의한 분해에 의존함이 없이 포토레지스트의 임계 치수 (CD: critical dimension) 제어가 가능하고 또한 DUV 포토레지스트에서의 에칭내성을 증가시킬 수 있음과 아울러, 소요의 크기를 가진 소요의 포토레니스트 피쳐를 예측가능하게 정확히 제조할 수 있다. 그 결과, 반도체 웨이퍼위에 반도체 소자 구조를 예측가능하게 정확히 형성할 수 있다. 더욱이 본 발명은 다수의 공정단계를 포함하는 다층 형성의 필요성이 없기 때문에 공정에 소요되는 시간과 경비를 크게 절감할 수 있다.

Claims (64)

  1. 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐의 개질 방법에 있어서,
    가) 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를, 포토레지스트의 적어도 1종의 성분 및 적어도 1종의 그 자체와 반응하는 적어도 1종의 화합물에 노출시키는 단계로서, 상기 반응은 상기 포토레지스트의 적어도 1종의 성분 존재하에 반응되는, 노출 단계,
    나) 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 적어도 1종의 화합물에 노출시키기전, 노출과 동시 및 노출한 다음에 된 그룹로부터 선택되는 적어도 하나의 시간 동안 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 반응 개시 에너지에 노출시키는 단계를 포함하는, 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐의 개질 방법.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 1종의 화합물이 증기, 가스 또는 액체인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를, 반응 개시 에너지에 노출시키기 전, 노출과 동시에 된 그룹로부터 선택되는 적어도 하나의 시간 동안 실온 이상에서 노출시키는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 반응 개시 에너지에 계속하여 노출시키는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 반응 개시 에너지에 간헐적으로 노출시키는 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 실온 이상에서 반응 개시 에너지에 계속하여 노출시키는 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 실온 이상에서 반응 개시 에너지에 간헐적으로 노출시키는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를, 적어도 1종의 화합물에 총 약 5초 내지 약 1시간 동안 노출시키는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를, 반응 개시 에너지에 총 약 5초 내지 약 5분 동안 노출시키는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를, 실온 이상의 온도에 총 약 5초 내지 약 1시간 동안 노출시키는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를, 적어도 1종의 화합물에 약 20℃ 내지 약 200℃의 온도에서 노출시키는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물을 포토레지스트와 반응시켜 포토레지스트에 결합시키는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 광안정화하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광안정화는 포토레지스트에서 적어도 1종의 산을 생성시키고, 상기 적어도 1종의 화합물을 상기 적어도 1종의 산과 반응시키는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 광안정화는 포토레지스트에서 적어도 1종의 산을 생성시키고, 상기 산은 화합물과 자체의 반응을 촉진시키는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물과 그 자체의 적어도 1종 및 포토레지스트의 적어도 1종의 성분과의 반응에 의하여 물질을 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐에 부가시키는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물과 그 자체의 적어도 1종 및 포토레지스트의 적어도 1종의 성분과의 반응은 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐의 폭과 높이중 적어도 하나를 증가시키는 방법.
  18. 제2항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물과 그 자체의 적어도 1종 및 포토레지스트의 적어도 1종의 성분과의 반응에 의하여 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐는 실질적으로 동일한 치수를 갖도록 하는 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물과 그 자체의 적어도 1종 및 포토레지스트의 적어도 1종의 성분과의 반응에 의하여 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐의 폭과 높이 중 적어도 하나를 감소시키는 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물과 그 자체의 적어도 1종 및 포토레지스트의 적어도 1종의 성분과의 반응에 의하여 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐의 에칭 선택성을 증가시키는 방법.
  21. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물과 그 자체의 적어도 1종 및 포토레지스트의 적어도 1종의 성분과의 반응에 의하여 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐의 임계 치수 제어를 증가시키는 방법.
  22. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트가 디이프 UV 포토레지스트를 포함하는 방법.
  23. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐가 가변 세기를 갖는 반응 개시 에너지에 노출시키는 방법.
  24. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 대기압 아래의 압력에 노출시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 압력이 실질적으로 진공인 방법.
  26. 제1항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 비산화성 분위기에 노출시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  27. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물을 포토레지스트와 반응시켜 포토레지스트를 가교시키는 방법.
  28. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물이 에폭시류, 에폭시화물, 비닐 에테르류, 푸란류, 쿠마린류, 인덴류, 스티렌류, 아크릴로니트릴류, 아크릴레이트류, 할로겐화 아릴류, 할로실란류, 알킨류, 알켄류, 환식 에테르류, 및 이산화황으로 된 그룹로부터 선택되는 방법.
  29. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물을 포토레지스트중의 페놀기와 반응시키는 방법.
  30. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물이 비닐 모노머를 포함하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물이 비닐 에테르 모노머를 포함하는 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 비닐 모노머는 방향족 군을 포함하는 방법.
  33. 제30항에 있어서, 상기 비닐 모노머는 인덴, 2,3-벤조푸란, 페닐 비닐 에테르, 메틸 비닐 에테르, 및 2,3-디히드로푸란으로 된 그룹로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 방법.
  34. 제30항에 있어서, 상기 비닐 모노머는 휘발성이 크거나 가스상태인 방법.
  35. 제30항에 있어서, 상기 비닐 모노머는 휘발성이 크거나 가스상태이고, 또한 메틸 비닐 에테르와 2,3-디히드로푸란으로 된 그룹로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 방법.
  36. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물이 에폭시 관능성 모노머를 포함하는 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 에폭시 관능성 모노머는 (2,3-에폭시프로필)벤젠, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드로 된 그룹로부터 선택되는 것인 방법.
  38. 제36항에 있어서, 상기 에폭시 관능성 모노머는 휘발성이 크거나 가스상태인 방법.
  39. 제13항에 있어서, 상기 광안정화는 포토레지스트에서 자유 라디칼을 발생시키고, 상기 자유 라디칼은 화합물과 그 자신과의 반응을 촉진시키는 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은, 아크릴 모노머, 스티렌 모노머 및 아크릴로니트릴 모노머로 된 그룹로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 방법.
  41. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물을 UV 조사에 의해 광분해시켜 포토레지스트와 반응할 수 있는 자유 라디칼을 생성시키는 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은 광에 불안정한 결합을 가진 것인 방법.
  43. 제41항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은 적어도 1종의 에칭 내성 구조를 가진 것인 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 에칭 내성 구조는 방향족환을 가진 것인 방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은 할로겐화 아릴인 방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은, 요오도벤젠, 브로모벤젠 및 클로로벤젠으로 된 그룹로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것인 방법.
  47. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은 UV 복사선 조사에 의해 결합이 절단되는 것인 방법.
  48. 제44항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은 UV 복사선 조사에 의해 결합이 절단되어 페닐 라디칼을 생성하는 것인 방법.
  49. 제48항에 있어서, 상기 페닐 라디칼은 다른 방향족환과 반응성을 가진 것인 방법.
  50. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은 적어도 1종의 클로로실란을 포함하는 것인 방법.
  51. 제50항에 있어서, 상기 적어도 1종의 클로로실란은 디메틸페닐클로로실란인 방법.
  52. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은 이산화황을 포함하며,
    상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 적어도 1종의 화합물에 노출시킴과 동시에 또는 순차로 산소에 노출시키는 방법.
  53. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은 알킨 그룹와 적어도 1종의 방향족환을 포함하는 것인 방법.
  54. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물은, 메타크릴로니트릴, 메틸 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 에틸렌, 부타디엔, 아세틸렌, 인덴, 2,3-벤조푸란, 페닐 비닐 에테르, 메틸 비닐 에테르, 2,3-디히드로푸란,
    (2,3-에폭시프로필)벤젠, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 요오도벤젠, 브로모벤젠, 클로로벤젠, 디메틸페닐클로로실란, 이산화황, 페닐아세틸렌 및 부타디인으로 된 그룹로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 방법.
  55. 제3항에 있어서, 상기 온도는 약 20℃ 내지 약 250℃인 방법.
  56. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1종의 화합물과 그 자체의 적어도 1종 및 포토레지스트의 적어도 1종의 성분과의 반응에 의하여 포토레지스트를 원래의 크기보다 큰 크기로 팽윤시키도록 하는 방법.
  57. 제56항에 있어서, 공정을 실시한 후의 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐의 적어도 한가지 물리적인 치수가 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐의 현상후의 대응한 물리적인 치수보다 큰 방법.
  58. 제56항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐는 상기 포토레지스트가 증착된 표면과 평행한 적어도 한쪽 방향 및 포토레지스트가 증착된 표면에 대해 수직인 방향중 적어도 한쪽 방향으로 팽윤하는 방법.
  59. 제56항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐는 포토레지스트가 증착된 표면과 평행한 적어도 한쪽 방향으로 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐가 팽윤함으로써 인접한 공간을 수축시키는 방법.
  60. 제59항에 있어서, 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐의 팽윤은 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐으로 둘러쌓인 바이아를 수축시키는 방법.
  61. 제1항에 있어서, 상기 반응 개시 에너지는 자외선 복사선, e 빔 및 이온 폭격으로 된 그룹로부터 선택되는 적어도 한가지 형태의 에너지를 포함하는 것인 방법.
  62. 반도체 소자 구조를 형성하는 방법에 있어서,
    가) 포토레지스트층을 반도체 기판 위에 증착시키는 단계,
    나) 포토레지스트에 패턴을 노출시키는 단계,
    다) 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 현상하는 단계,
    라) 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 광안정화 공정에 노출시키는 단계,
    마) 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를, 포토레지스트의 적어도 1종의 성분 및 적어도 1종의 그 자체와 반응하는 적어도 1종의 화합물에 노출시키는 단계로서, 상기 반응은 포토레지스트의 적어도 1종의 성분 존재하에서 발생하는, 노출 단계,
    바) 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 적어도 1종의 화합물에 노출시키기전, 노출과 동시 및 노출한 후중에서 선택되는 적어도 하나 동안에 상기 노광 및 현상된 포토레니스트 피쳐를 반응 개시 에너지에 노출시키는 것을 포함하는, 반도체 소자 구조의 형성 방법.
  63. 제62항에 있어서, 상기 반응 개시 에너지는 자외선 복사선, e 빔 및 이온 폭격으로 된 그룹로부터 선택되는 적어도 한가지 형태의 에너지를 포함하는 것인 방법.
  64. 삭제
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6582891B1 (en) * 1999-12-02 2003-06-24 Axcelis Technologies, Inc. Process for reducing edge roughness in patterned photoresist
US20030008968A1 (en) 2001-07-05 2003-01-09 Yoshiki Sugeta Method for reducing pattern dimension in photoresist layer
DE10154966A1 (de) * 2001-10-31 2003-05-22 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
US7060617B2 (en) * 2002-06-28 2006-06-13 Intel Corporation Method of protecting a seed layer for electroplating
US8564780B2 (en) * 2003-01-16 2013-10-22 Jordan Valley Semiconductors Ltd. Method and system for using reflectometry below deep ultra-violet (DUV) wavelengths for measuring properties of diffracting or scattering structures on substrate work pieces
US6730458B1 (en) * 2003-03-03 2004-05-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for forming fine patterns through effective glass transition temperature reduction
JP4150660B2 (ja) * 2003-12-16 2008-09-17 松下電器産業株式会社 パターン形成方法
US7258965B2 (en) * 2003-12-30 2007-08-21 Intel Corporation Pre-exposure of patterned photoresist films to achieve critical dimension reduction during temperature reflow
US20050250346A1 (en) * 2004-05-06 2005-11-10 Applied Materials, Inc. Process and apparatus for post deposition treatment of low k dielectric materials
US20050279453A1 (en) * 2004-06-17 2005-12-22 Uvtech Systems, Inc. System and methods for surface cleaning
US20060096081A1 (en) * 2004-06-30 2006-05-11 Hitachi Global Storage Technologies Methods of making magnetic write heads with use of a resist channel shrinking solution having corrosion inhibitors
US7343666B2 (en) 2004-06-30 2008-03-18 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Methods of making magnetic write heads with use of linewidth shrinkage techniques
US7395595B2 (en) * 2005-04-19 2008-07-08 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method for manufacturing P3 layer of a perpendicular magnetic write head
US20060251827A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-09 Applied Materials, Inc. Tandem uv chamber for curing dielectric materials
US20060249175A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-09 Applied Materials, Inc. High efficiency UV curing system
JP4530980B2 (ja) * 2005-08-26 2010-08-25 東京応化工業株式会社 膜形成用材料およびパターン形成方法
US7396482B2 (en) * 2005-10-28 2008-07-08 Infineon Technologies Ag Post exposure resist bake
US20080296258A1 (en) * 2007-02-08 2008-12-04 Elliott David J Plenum reactor system
JP5260094B2 (ja) * 2007-03-12 2013-08-14 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． フェノール系ポリマー及びこれを含有するフォトレジスト
JP5448536B2 (ja) * 2009-04-08 2014-03-19 東京エレクトロン株式会社 レジスト塗布現像装置およびレジスト塗布現像方法、並びにレジスト膜処理装置およびレジスト膜処理方法
JP5193121B2 (ja) * 2009-04-17 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 レジスト塗布現像方法
JP5704093B2 (ja) * 2011-03-01 2015-04-22 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法並びに記憶媒体
KR20130120586A (ko) * 2012-04-26 2013-11-05 삼성전자주식회사 패턴 형성 방법
US9875916B2 (en) * 2012-07-09 2018-01-23 Tokyo Electron Limited Method of stripping photoresist on a single substrate system
US9966280B2 (en) 2012-10-05 2018-05-08 Tokyo Electron Limited Process gas generation for cleaning of substrates
US10249509B2 (en) 2012-11-09 2019-04-02 Tokyo Electron Limited Substrate cleaning method and system using atmospheric pressure atomic oxygen
TWI526257B (zh) * 2012-11-27 2016-03-21 東京威力科創股份有限公司 使用噴嘴清洗基板上之一層的控制
JP6145065B2 (ja) * 2014-03-19 2017-06-07 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理装置及び記録媒体
WO2016007303A1 (en) * 2014-07-08 2016-01-14 Tokyo Electron Limited Negative tone developer compatible photoresist composition and methods of use
US9520270B2 (en) * 2014-07-25 2016-12-13 Tokyo Eelctron Limited Direct current superposition curing for resist reflow temperature enhancement
JP6239466B2 (ja) * 2014-08-15 2017-11-29 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法
JP7039865B2 (ja) * 2017-05-26 2022-03-23 大日本印刷株式会社 パターン形成方法、凹凸構造体の製造方法、レプリカモールドの製造方法、レジストパターン改質装置及びパターン形成システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58157135A (ja) * 1982-03-15 1983-09-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd パタ−ン形成方法
JPH0249416A (ja) * 1988-08-10 1990-02-19 Sanyo Electric Co Ltd 微細パターンの形成方法
KR970076073A (ko) * 1996-05-11 1997-12-10 김광호 반도체장치의 포토레지스트 패턴 형성방법
KR19980040600A (ko) * 1996-11-29 1998-08-17 배순훈 패턴 형성 방법

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3873319A (en) * 1974-01-31 1975-03-25 Minnesota Mining & Mfg Dry-film negative photoresist having amidized styrene-maleic anhydride binder material
US4125650A (en) * 1977-08-08 1978-11-14 International Business Machines Corporation Resist image hardening process
US4548688A (en) * 1983-05-23 1985-10-22 Fusion Semiconductor Systems Hardening of photoresist
JPS60169852A (ja) * 1984-02-14 1985-09-03 Fuji Photo Film Co Ltd 湿し水不要ネガ型感光性平版印刷版の製版法
US4603058A (en) * 1984-10-05 1986-07-29 Macdermid, Incorporated Post-treatment of cured, radiation sensitive, polymerizable resins to eliminate surface tack
CA1282273C (en) * 1985-03-19 1991-04-02 International Business Machines Corporation Method of creating patterned multilayer films for use in production of semiconductor circuits and systems
JPS6452142A (en) * 1987-08-24 1989-02-28 Nippon Telegraph & Telephone Pattern forming process and silylating apparatus
JPH01123232A (ja) * 1987-11-09 1989-05-16 Mitsubishi Electric Corp パターン形成方法
JP2610337B2 (ja) * 1989-02-25 1997-05-14 富士通株式会社 パターン形成方法
US5275920A (en) * 1989-04-24 1994-01-04 Siemens Aktiengesellschaft Method of dry development utilizing quinone diazide and basic polymer resist with latent image intensification through treatment with silicon-organic compound in water
EP0394741B1 (de) * 1989-04-24 1997-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung ätzresistenter Strukturen
US5023164A (en) * 1989-10-23 1991-06-11 International Business Machines Corporation Highly sensitive dry developable deep UV photoresist
JP3057879B2 (ja) * 1992-02-28 2000-07-04 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法
JPH06116305A (ja) * 1992-10-07 1994-04-26 Toray Ind Inc 薄膜の製造方法
JPH06214402A (ja) * 1992-10-30 1994-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 微細パターン形成方法
US5347040A (en) * 1992-12-09 1994-09-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Sensitized onium salts
JP3340493B2 (ja) * 1993-02-26 2002-11-05 沖電気工業株式会社 パターン形成方法、位相シフト法用ホトマスクの形成方法
JP3071401B2 (ja) * 1996-07-05 2000-07-31 三菱電機株式会社 微細パターン形成材料及びこれを用いた半導体装置の製造方法並びに半導体装置
TW329539B (en) * 1996-07-05 1998-04-11 Mitsubishi Electric Corp The semiconductor device and its manufacturing method
TW353775B (en) * 1996-11-27 1999-03-01 Tokyo Electron Ltd Production of semiconductor device
JPH10246959A (ja) * 1997-03-05 1998-09-14 Mitsubishi Electric Corp レジストパターン形成方法およびレジスト材料
TW372337B (en) * 1997-03-31 1999-10-21 Mitsubishi Electric Corp Material for forming micropattern and manufacturing method of semiconductor using the material and semiconductor apparatus
US6057084A (en) 1997-10-03 2000-05-02 Fusion Systems Corporation Controlled amine poisoning for reduced shrinkage of features formed in photoresist
JP3189773B2 (ja) * 1998-01-09 2001-07-16 三菱電機株式会社 レジストパターン形成方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法並びに半導体装置
JPH11202501A (ja) * 1998-01-14 1999-07-30 Mitsubishi Electric Corp ディープｕｖキュアープロセスにおける寸法制御法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58157135A (ja) * 1982-03-15 1983-09-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd パタ−ン形成方法
JPH0249416A (ja) * 1988-08-10 1990-02-19 Sanyo Electric Co Ltd 微細パターンの形成方法
KR970076073A (ko) * 1996-05-11 1997-12-10 김광호 반도체장치의 포토레지스트 패턴 형성방법
KR19980040600A (ko) * 1996-11-29 1998-08-17 배순훈 패턴 형성 방법

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