KR101013051B1 - 193 ㎚ 액침 리소그래피를 위한 워터 캐스팅 - 워터스트립핑 가능한 탑코트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토레지스트 재료의 상부 상에 도포하기 위한 탑코트 재료를 개시하고 있다. 탑코트 재료는 약 25℃ 이하의 온도에서는 수난용성이거나 수불용성이지만, 약 60℃ 이상의 온도에서는 수용성인 중합체를 포함한다. 중합체는 하기 중합체 구조(상기 식에서, R은 지방족 또는 지환족 라디칼이고; m 및 n은 독립적으로 정수이고, 동일하거나 상이하며; p는 0 또는 1임)를 갖는 폴리 비닐 단량체 단위 및 폴리 비닐 아세테이트 단량체 단위 또는 폴리 비닐 에테르 단량체 단위를 포함한다. 탑코트 재료는 m 리소그래피 공정을 사용할 수 있고, 그 내부에서 탑코트 재료는 포토레지스트 층 상에 도포된다. 탑코트 재료는 이미지화 매질로 물을 사용하는 액침 리소그래피 기술에 특히 유용하다. 본 발명의 탑코트 재료는 또한 액침 매질로 유기 액체를 사용하는 액침 리소그래피에 유용하다.

Description

193 ㎚ 액침 리소그래피를 위한 워터 캐스팅 - 워터 스트립핑 가능한 탑코트{WATER CASTABLE - WATER STRIPPABLE TOP COATS FOR 193 NM IMMERSION LITHOGRAPHY}
본 발명은 탑코트 재료 및 리소그래피 공정에서의 이의 용도에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은 약 25℃ 이하의 온도에서는 수난용성이거나 수불용성이지만, 약 60℃ 이상의 온도에서는 수용성인 중합체를 포함하는 탑코트 재료에 관한 것이다. 본 발명의 탑코트 재료는, 물 등의 액체가 노광 툴의 렌즈 픽스쳐(fixture)와 포토레지스트 코팅된 웨이퍼 사이의 노광 매질로 사용되는 액침 리소그래피에 특히 유용하다. 본 발명의 탑코트 재료는 또한 물 이외의 액침 매질을 사용하는 액침 리소그래피에 유용하다.
첨단 전자 소자 제작을 위해 더욱 소형인 구조물 인쇄를 계속 추진하기 위해서는 더욱 높은 해상도의 광학 리소그래피 툴의 사용이 필요하다. 액침 리소그래피는, 소정의 광학 개구수(NA)에 대한 초점 심도 프로세싱 윈도우를 효과적으로 향상시킴으로써 현행 193 nm 플루오르화아르곤계 기술을 45 nm 임계 치수(하프 피치 DRAM) 및 그 이상으로 확장하는 잠재성을 제공한다. 상기 방법에서는 노광 툴의 마지막 렌즈 부재와 레지스트 코팅된 기판 사이의 간극을 초순수로 채우는 단계가 요 구된다. 공기보다 높은 굴절률의 매질을 사용하면 개구수(NA)가 커져서 보다 작은 피쳐를 인쇄할 수 있다. 2003년 5월 28일 ICKnowledge.com (http://www.icknowledge.com)에서 공개된 "Technology Backgrounder: Immersion Lithography" 참조. 또한 문헌[L. Geppert, "Chip Making's Wet New World," IEEE Spectrum, Vol. 41, Issue 5, May 2004, pp. 29-33; 및 M. Slezak, "Exploring the needs and tradeoffs for immersion resist topcoating", Solid State Technology, Vol.47, Issue 7, July 2004] 참조. 또한, 액침 리소그래피는 NA가 1.0보다 큰 렌즈 디자인이 가능하기 때문에 광학 스캐너의 해상도를 증가시킨다. 문헌[A. Hand, "Tricks With Water and Light: 193 nm Extension", Semiconductor International, Vol.27, Issue 2, February 2004] 참조.
액체 액침 리소그래피가 직면하고 있는 기술적 문제 중 하나는 포토레지스트 성분과 액침 매질 사이의 확산이다. 즉, 액침 리소그래피 과정 동안, 포토레지스트 성분은 액침 매질로 걸러지고 액침 매질은 포토레지스트 막으로 투과된다. 그러한 확산은 포토레지스트 성능에 해롭고 4천만 달러 리소그래피 툴의 막대한 렌즈 손상 또는 오염을 초래할 수 있다. 탑코트 재료는 포토레지스트 막과 노광 매질 사이의 확산을 감소시키거나 없애기 위해 포토레지스트 층의 상부에 도포될 수 있다.
일반적으로, 탑코트 재료는 포토레지스트의 상부 상에 반사 방지 막으로서 포토리소그래피에 사용되었다. 탑 반사 방지 코트(TARC) 재료는 노광 동안 포토레지스트 층 내에 발생하는 광의 다중 간섭을 방지할 수 있다. 그 결과, 포토레지스트 막의 두께에 변화를 유도하는 포토레지스트 패턴의 기하학적 특성의 임계 치 수(CD) 변동을 최소화할 수 있다. 탑코트의 반사 방지 효과를 완전하게 이용하기 위해서는 탑코트 재료의 굴절률(nt)이 하부 포토레지스트의 굴절률(nr)과 노광 매질의 굴절률(nm)의 생성물의 약 제곱근이어야 한다. 노광 매질이 공기인 경우, "무수" 리소그래피를 위한 경우와 같이, 탑코트 재료의 최적의 굴절률(nt)은 공기의 굴절률이 대략 1이기 때문에 하부 포토레지스트의 굴절률(nr)의 약 제곱근이어야 한다.
공정의 용이성을 위해, 고전적 TARC 재료는, 수용액이 바로 도포된 후 현상 단계 동안 수성 염기 현상제에 의해 제거될 수 있도록 물과 수성 염기 현상제 둘다에 가용성이도록 고안된다.
다수의 탑코트 재료들은 2개의 요구 사항, 즉 최적의 굴절률 및 용해성을 만족하도록 개발되었다. 예를 들어, 미국 특허 번호 5,744,537 및 6,057,080은 1.3-1.4의 순으로 거의 이상적인 굴절률을 갖는 플루오로카본 화합물과 중합체 바인더를 포함하는 수용성 TARC 재료를 개시하고 있다. 미국 특허 번호 5,879,853은 또한 습식 공정으로 제거할 수 있는 TARC 재료를 개시하고 있다. 미국 특허 번호 5,595,861은 또한 수용성일 수 있는 부분적으로 플루오르화된 화합물을 포함하는 TARC를 유사하게 개시하고 있다. 미국 특허 번호 6,274,295는 포토레지스트의 노광에 사용된 노광 파장보다 높은 최대 흡광 파장을 갖는 흡광 화합물을 포함하는 TARC 재료를 개시하고 있다. 이 TARC는 또한 수용성일 수 있다. 마지막으로, 미국 특허 번호 5,240,812는 유기 및 무기 염기의 증기로 오염되는 것을 방지하기 위해 산 촉매 레지스트 조성물용 오버코트 막으로 사용하기 위한 보호 물질을 개시하고 있다. TARC로 특별히 개시되지는 않았지만, 오버코트 또한 수용성일 수 있다.
물이 193 nm 액침 리소그래피용 노광 매질로 제1 세대 액침 툴에서 사용되기 때문에 상기 기술된 바와 같은 고전적 수용성 TARC 재료는 그러한 기술을 위해 탑코트로 사용될 수 없다. 최근 사용된 193 nm 액침 리소그래피용 수불용성 보호 탑코트는 수성 염기 현상제 또는 유기 스트립핑 용매에서 스트립핑되는 유기 캐스팅 용매를 사용한다. 유기 캐스팅 용매 중 일부는 가연성이어서, 반도체의 제조와 같은 대규모 생산에 적당하지 않다. 또한, 유기 캐스팅 용매의 사용은 탑코트와 레지스트 막의 혼합을 초래하여 포토레지스트의 분해를 야기시킬 수 있다. 또한, 상기 용매의 사용은 상당한 공정 복잡성을 부가시키고 집적 회로(IC) 제조를 요한다. 최근 시판 중인 다른 재료는 반도체 제작 라인과 조화를 이루지 못하는 용매를 필요로 하거나 포토레지스트의 리소그래피 성능에 영향을 미친다. 따라서, 물 또는 대안적 액침 유동액을 사용하여 193 nm 액침 리소그래피로 "무수" 리소그래피에 최근 사용된 표준 워터 캐스팅 가능한 탑코트 가공 기술을 확장하는 것이 상당히 바람직하다.
따라서, 워터 캐스팅, 워터 스트립핑 가능하며 포토레지스트와 상용성인 탑코트 재료가 필요한 실정이다. 이상적으로는, 또한 탑코트 재료는 또한 TARC로 사용할 수 있도록 목적하는 광학 성능을 갖는다. 물 가공성 탑코트 재료를 사용하면 유기 캐스팅 용매의 사용을 피하게 되고 단순화된 레지스트 공정과 낮은 생산 비용을 초래한다.
발명의 개요
본 발명의 탑코트 재료는 워터 캐스팅, 워터 스트립핑 가능하며 193 nm 액침 리소그래피에 유용하다. 본 발명의 탑코트 재료는 또한 물 대신 액침 매질을 사용하는 액침 리소그래피에 유용하다. 그러한 액침 매질은 탄화수소 또는 치환된 탄화수소로 이루어진 유기 액체를 포함한다.
따라서, 본 발명은 포토레지스트 재료의 상부 상에 도포를 위한 탑코트 재료에 관한 것이다. 본 발명의 탑코트 재료는 약 25℃ 이하의 온도에서는 수난용성이거나 수불용성이지만, 약 60℃ 이상의 온도에서는 수용성인 중합체를 포함한다. 본 발명의 중합체는 하기 중합체 구조를 갖는 폴리 비닐 알콜 단량체 단위 및 폴리 비닐 아세테이트 단량체 단위 또는 폴리 비닐 에테르 단량체 단위를 포함한다:
Figure 112008032549724-pct00001
(상기 식에서, R은 지방족 또는 지환족 기이고; m 및 n은 독립적으로 정수이고, 동일하거나 상이하며; p는 0 또는 1임).
또다른 측면에 있어서, 본 발명은 기판 상에 패턴화된 재료 층을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 그 방법은 표면 상에 재료 층을 갖는 기판을 제공하는 단계; 기판 상에 포토레지스트 조성물을 증착시켜 재료 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계; 포토레지스트 층 상에 상기 언급된 탑코트 재료를 도포한 후 코팅된 기판을 형성하는 단계; 코팅된 기판을 패턴 형성 방식으로 이미지화 방사선에 노광하는 단계; 약 60℃ 이상의 온도에서 코팅된 기판을 물과 접촉시켜서 탑코트 재료를 코팅된 기판에서 제거하는 단계; 코팅된 기판을 염기 수용액과 접촉시켜서 포토레지스트 층의 노광된 부분을 코팅된 기판에서 선택적으로 제거하여 재료 층 상에 패턴화된 포토레지스트 층을 형성하는 단계; 및 포토레지스트 층의 패턴을 재료 층으로 전사하는 단계를 포함한다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 약 25℃ 이하의 온도에서는 수난용성이거나 수불용성이지만, 약 60℃ 이상의 온도에서는 수용성인 중합체를 포함하는 탑코트 재료에 관한 것이다. 상기 중합체는 그 내부에 폴리 비닐 에테르 부분 또는 폴리 비닐 아세테이트 부분 및 폴리 비닐 알콜 부분의 반복 단위를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "난용성"이란 1 중량% 미만 및 0.1 중량% 초과의 중합체가 용매에 용해되는 것을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "불용성"이란 "난용성"보다 용해성이 덜한 것을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "가용성"이란 5 중량%를 초과하는 중합체가 용매에 용해되는 것을 의미한다.
본 발명의 탑코트는 193 nm 액침 리소그래피에 사용할 수 있도록 바람직하게는 약 60℃ 이상의 온도에서는 수용성이지만, 실온에서는 수난용성이거나 수불용성이다. "실온"이란, 약 20℃∼약 25℃의 온도를 의미한다. 또한, 이미지 형성의 향상된 공정 제어를 실현할 수 있도록 본 발명의 탑코트 재료를 조정하여 TARC로 작용할 수 있다. 노광 매질로 물을 사용하는 193 nm 액침 리소그래피의 경우, TARC 재료에 대한 최적의 굴절률은 약 1.5∼약 1.7이다.
본 발명은 또한 하기 중합체 구조를 갖는 폴리 비닐 알콜 단량체 단위 및 폴리 비닐 아세테이트 단량체 단위 또는 폴리 비닐 에테르 단량체 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 탑코트 재료에 관한 것이다:
Figure 112008032549724-pct00002
(상기 식에서, R은 지방족 또는 지환족 라디칼이고; m 및 n은 독립적으로 정수이고, 동일하거나 상이하며; p는 0 또는 1임). p가 0인 경우, R은 공유 결합을 통해 산소 원자에 바로 결합한다. 본원에 사용된 용어 "지방족"이란 열린 쇄 내에 연결된 탄소 원자를 갖는 탄화수소 라디칼을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "지환족"이란 방향족이 아닌 고리를 포함하는 탄화수소 라디칼을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "탄화수소"란 탄소와 수소만을 포함하는 유기 화합물을 의미한다. R 기의 일반적인 예는, 비제한적인 예로서, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 시클로부틸, 펜틸, 시클로펜틸, 및 헥실을 포함한다. 바람직하게는, R는 탄소 원자가 1∼6개인 지방족 또는 지환족 라디칼이다.
상기 제시된 중합체는 유용한 수용성을 갖는다. 즉, 중합체의 수용해도는 중합체 내에 발생하는 수소 결합의 결과로 감소되고 중합체와 물 사이의 수소 결합의 결과로 증가된다. 따라서, 중합체의 성능은 분자량과 골격 조성에 의해 바뀔 수 있다. 더욱 자세하게는, 고분자량 중합체는 낮은 용해성을 초래하고 고도의 에스테르화는 높은 용해성을 초래하게 된다. 또한, 분자량 및 골격 조성에 따라, 상기 제시된 중합체가 실온에서 수난용성이거나 수불용성이지만, 약 60℃ 이상의 온도와 같은 고온에서는 상당한 수용성이게 된다. 생성된 중합체 용액은 실온에서 안정한 것이 바람직하다. "안정한"이란, 용액을 실온에 정치시키는 경우, 중합체가 용액 중에서 침전되지 않는 것을 의미한다. 상기 언급된 중합체의 용해성과 투수성은 당분야에 잘 공지되어 있어서 당업자라면, 이러한 유형의 중합체의 용해성과 투수성은, 중합체 조성의 변경, 중합체 분자량의 조절, 및 가교제의 사용을 통해 '조정(tune)'할 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 탑코트 재료는 코팅되어 두께가 약 20 nm∼약 100 nm, 바람직하게는 약 50 nm∼약 80 nm이다. 상기 언급된 중합체는 레지스트 현상 단계 동안 고온수를 이용하여 탑코트 재료가 스트립핑될 수 있도록 고온수에 가용성이다. "고온수"란 온도가 약 60℃ 이상인 물을 의미한다. 바람직하게는 탑코트 재료가 표준 현상 시간 내에 고온수에 의해 완전하게 스트립핑될 수 있다.
또한, 상기 언급된 중합체는 바람직하게는 하부의 포토레지스트 재료를 위해 적당한 노광 방사선이 실질적으로 광투과성인 포토레지스트 재료를 패턴화할 수 있다. 코팅에 사용하는 경우, 본 발명의 중합체는 193 nm에서 실질적으로 광투과성인 것이 가장 바람직하다.
상기 언급된 중합체는 굴절률이 약 1.2∼약 1.8인 것이 바람직하다. 노광 매질로 물을 사용하는 193 nm 액침 리소그래피의 경우, 중합체의 굴절률은 약 1.5∼약 1.7의 범위인 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 중합체는 약 10 K∼약 250 K달톤 범위의 조정가능한 중합체 분자량을 가져서 점도가 충분한 높은 고체 성분 회전 캐스팅 가능한 용액을 형성할 수 있는 것이 바람직하다. 코팅의 기계적 내구력이 중합체 분자량의 증가 상에서 향상하기 때문에 중합체는 코팅에 사용하기 위해 약 80 K∼약 200 K달톤의 높은 중합체 분자량을 갖는 것이 특히 바람직하다. 또한 공단량체를 첨가하여 기계적 내구력이 향상된 공중합체 재료를 제조하고 코팅의 굴절률을 조정할 수 있다. 그러한 공단량체 단위의 예는, 비제한적인 예로서, 아크릴계 지방족 또는 지환족 에스테르 및 지방족 또는 지환족 비닐 에테르, 예컨대 비닐 아세테이트, 비닐 부티레이트, 비닐 프로피오네이트, 메틸 비닐 에테르, 에틸 비닐 에테르, 및 비닐 할라이드를 포함한다.
하나의 예시적 구체예에 있어서, 탑코트 중합체는 98.4-99.8% 가수분해되는 Grade 70-62의 Dupont Elvanol®이고, 이것은 상당히 저비용으로 시판 중인 중합체이다. 상기 Dupont Elvanol®을 약 70℃∼약 100℃의 온도를 갖는 물에 고체 함량 1∼10%에서 교반하면서 첨가하여 혼합물을 형성하였다. 생성된 혼합물의 고온 여과는 실온에서 안정한 투명한 용액을 형성하는데, 즉 실온에서 정치시켜도 중합체 침전물이 발생하지 않는다. 생성된 투명한 용액을 규소 기판 상에 도포하여 도포 후 130℃ 이상의 온도에서 소성하는 경우 두께가 약 20∼100 nm인 탑코트 막을 형성하였다. 생성된 탑코트 막은 냉수, 즉 실온수에는 불용성이지만 60℃ 이상의 온도에는 수용성이었다. 화학적 가교제, 예컨대 글리옥살은 탑코트 막을 불용성화시키고 탑코트 막과 하부의 레지스트 막 사이의 상호작용을 최소화시키는데 요구되는 낮은 도포 후 소성 온도를 이용한다.
상기 탑코트 막의 광학 특성은 액침 분야에 적당하다. 본 발명의 단독 도면인 도 1은 193 nm 포토레지스트 및 위에 PVA 탑코트가 있는 193 nm 포토레지스트 양자의 흡광도를 제시하고 있다. 광범위한 파장의 경우, 탑코트 막이 액침 분야에 사용하기에 바람직한 투과 특성을 갖는 것을 입증하면서 193 nm 포토레지스트 및 위에 PVA 탑코트가 있는 193 nm 포토레지스트 양자의 흡광도는 거의 동등함을 유념한다.
본 발명의 또다른 측면에 있어서, 탑코트 재료는 기판 상에 패턴화된 재료 층을 형성하는 방법에 사용할 수 있다. 예를 들어, 재료 층은 세라믹, 유전체, 금속 또는 반도체 층, 예컨대 고성능 집적 회로 장치 및 관련 칩 캐리어 패키지의 제조에 사용되는 것일 수 있다. 상기 재료들의 다층 또한 본원에 고려된다.
본 발명의 방법에 있어서, 포토레지스트 조성물은 공지된 수단에 의해 기판 상에 우선 증착되어 재료 상에 포토레지스트 층을 형성한다. 이후 포토레지스트 층이 있는 기판을 소성(도포 후 소성, 이하 "PAB"라 함)하여 포토레지스트 조성물로부터 임의의 용매를 제거하고 포토레지스트 층의 결합력을 향상시킬 수 있다. 통상적인 PAB 소성 온도는 약 80℃∼약 150℃이다. 통상적인 포토레지스트 두께는 약 100∼약 500 nm이다. 미국 특허 번호 6,534,239 및 6,635,401 B2, 및 미국 특허 출원 번호 10/663,553(2003년 9월 16일 출원)에 개시된 레지스트 조성물과 같은 임의의 적당한 레지스트 조성물을 사용할 수 있으며, 상기 개시물은 본원에 참고 인용된다.
다음으로, 본 발명의 탑코트 재료는 포토레지스트 층 상에 도포되어 코팅된 기판을 형성한다. 1.0∼5.0 중량%의 중합체 용액의 경우, 2-5 K RPM의 회전 속도는 50∼200 nm의 두께 코팅을 초래할 수 있다. 125 mm 웨이퍼의 경우, 분사 부피는 실온에서 1∼10 ㎖의 범위일 수 있다. 이후 코팅된 기판을 소성(도포 후 소성)하여 탑코트로부터 물을 제거하고 코팅 층의 결합력을 향상시킬 수 있다. 통상적인 소프트 베이킹 온도는 약 100∼약 150℃이다. 통상적인 도포 후 소성 시간은 약 60초이다. 도포 후 소성 후, 회전 캐스트 막은 약 25℃ 이하의 온도에서 수난용성이거나 수불용성이다. 이후 코팅된 기판을 패턴화된 마스크를 통해 적당한 방사선 원천에 노광시킨다. 하나의 예시적 구체예에 있어서, 이미지화 방사선은 193 nm 방사선이다. 또다른 구체예에 있어서, 이미지화 방사선은 157 nm 방사선이다. 또다른 구체예에 있어서, 이미지화 방사선은 248 nm 방사선이다. 또한 코팅된 기판은 액침 리소그래피를 사용하여 상기 이미지화 방사선에 노광시킬 수 있으며, 이때 노광하기 전 이미지화 매질을 코팅된 기판에 도포한다. 바람직한 구체예에 있어서, 이미지화 매질은 물이다. 또다른 구체예에 있어서, 이미지화 매질은 유기 액체이다. 바람직하게는, 유기 액체는 탄화수소 또는 치환된 탄화수소이다. 가장 바람직하게는, 유기 액체는 지환족 탄화수소이다. 유기 액체의 통상적인 예는, 비제한적인 예로서, 시클로옥탄을 포함한다. 이후 노광된 기판을 소성(노광 후 소성)시켜 포토레지스트와 코팅 층의 결합력을 향상시킬 수 있다. 통상적인 노광 후 소성 온도는 포토레지스트의 특성에 의해 결정된다. 당업자는 과도한 실험 없이 필요한 조건을 확인할 수 있다.
이후 노광된 기판을 고온수, 즉 온도가 60℃ 이상인 물과 접촉시켜 코팅된 기판으로부터 탑코트 재료를 제거한다. 다음으로, 노광된 기판을 염기 수용액(현상제)과 접촉시켜 포토레지스트 층의 노광된 부분을 제거한다. 바람직한 염기 수용액은 알칼리 수용액이며 더욱 바람직하게는 수산화테트라메틸암모늄 수용액이다. 본 발명의 하나의 구체예에 있어서, 0.2 N 수성 수산화테트라메틸암모늄을 사용하여 포토레지스트 층의 노광된 부분을 제거한다. 염기 수용액과 접촉하면 재료 층 상에 패턴화된 포토레지스트 층을 형성한다.
이후 포토레지스트 층의 패턴을 하부의 기판 상의 재료 층으로 전사할 수 있다. 통상, 반응성 이온 에칭 또는 일부 다른 에칭 기술로 전사한다. 본 발명의 방법을 사용하여 집척 회로 장치의 고안에 사용될 수 있는 금속 배선용 라인, 접촉용 홀 또는 비아, 절연체 섹션(예, 다마신 트랜치 또는 얇은 트랜치 단리물), 커패시터 구조용 트랜치 등과 같은 패턴화된 재료 층 구조를 형성할 수 있다.
이러한 (세라믹, 유전체, 금속 또는 반도체) 피쳐를 제조하기 위한 방법은 일반적으로 패턴화될 기판의 섹션 또는 재료 층을 제공하는 단계, 재료 층 또는 섹션 상에 포토레지스트 층을 도포하는 단계, 포토레지스트의 층 상에 탑코트 층을 도포하는 단계, 탑코트 및 포토레지스트 층을 방사선으로 패턴 형성 방식 노광하는 단계, 노광된 레지스트를 노광 후 소성하는 단계, 노광된 탑코트 및 포토레지스트를 현상제와 접촉시켜 패턴을 현상하는 단계, 패턴의 공간에서 포토레지스트 층의 하부의 층(들)을 에칭하여 패턴화된 재료 층 또는 기판을 형성하는 단계, 및 기판으로부터 임의의 잔여 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함한다. 일부 예에 있어서, 하드 마스크를 포토레지스트 층 아래에 사용하여 추가의 하부의 재료 층 또는 섹션으로 패턴을 전사하는 것을 촉진할 수 있다. 본 발명은 임의의 특정 리소그래피 기술 또는 장치 구조에 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단독 도면인 도 1은 193 nm 포토레지스트 및 위에 폴리 비닐 알콜(PVA) 탑코트가 있는 193 nm 포토레지스트 양자의 흡광도를 도시하고 있는, 흡광도(nm) 대 파장 (sec)으로 플로팅한 그래프이다.
실시예 1:
60초 동안 130℃의 도포 후 소성을 이용하여 통상적인 193 nm 반사 방치 층(AR 40)으로 코팅된 실리콘 웨이퍼를 시판 중인 포토레지스트(JSR ARF AR237J-27)로 코팅하였다.
60초 동안 140℃의 도포 후 소성 후 탈이온수 중 5 중량% 폴리(비닐 알콜) 용액(99% 가수분해됨, 평균 Mw 124,000-186,000)을 도포하여 두께가 230 nm인 코팅을 형성하였다. 20℃에서 물로 헹구는 단계는 본질적으로 폴리(비닐 알콜) 코팅의 두께 손실을 야기하지 않는다. 웨이퍼를 193 nm 스테퍼로 노광시키고 60초 동안 130℃에서 노광 후 소성시켰다. 폴리(비닐 알콜) 탑코트 층은 60초 동안 70℃에서 물을 처리하여 스트립핑시켰다. 마지막으로, 이미지화된 웨이퍼를 .26N TMAH 현상제로 처리하여 노광된 레지스트를 현상하였다. 폴리(비닐 알콜) 탑코트가 있는 포토레지스트에 필요한 콘트라스트 곡선 및 노광 도즈는 탑코트가 없는 레지스트에서 얻어진 것과 본질적으로 변하지 않았다.
실시예 2:
실시예 1에 기술된 방법을 사용하여, JSR ARF AR414J-28은 폴리(비닐 알콜) 탑코트가 있는 콘트라스트 곡선 또는 노광 도즈에 있어서 약간의 변화를 동반하거나 변하지 않는 동일한 결과를 가졌다.
본 발명을 자세하게 제시하고 이의 바람직한 구체예에 관하여 기술하는 한편, 상기 및 다른 형태로 변화하는 것을 이해할 것이다. 그리고 상세한 사항은 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남 없이 제시될 수 있다. 따라서, 본 발명은 기술되고 예시된 정확한 형태 및 상세한 사항에 한정되지 않지만, 첨부된 청구항의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 25℃ 이하의 온도에서는 수난용성이거나 수불용성이지만, 60℃ 이상의 온도에서는 수용성인 중합체를 포함하는, 포토레지스트 재료의 상부 도포용 탑코트 재료로서, 상기 중합체는 하기 중합체 구조를 갖는 폴리비닐 알콜 단량체 단위 및 폴리비닐 아세테이트 단량체 단위 또는 폴리비닐 에테르 단량체 단위를 포함하는 탑코트 재료:
    Figure 112010075095887-pct00003
    (상기 식에서, R은 지방족 또는 지환족 라디칼이고; m 및 n은 독립적으로 정수이고, 동일하거나 상이하며; p는 0 또는 1임).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 중합체는 하부의 포토레지스트 재료를 위해 노광 방사선에 대해 광투과성인 탑코트 재료.
  4. 제1항에 있어서, 중합체는 굴절률이 1.2∼1.8의 범위인 탑코트 재료.
  5. 제1항에 있어서, 중합체는 조정가능한 분자량이 10 K달톤∼250 K달톤의 범위인 탑코트 재료.
  6. 표면 상에 재료 층을 갖는 기판을 제공하는 단계;
    기판 상에 포토레지스트 조성물을 증착시켜 재료 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
    하기 중합체 구조를 갖는 폴리 비닐 알콜 단량체 단위 및 폴리 비닐 아세테이트 단량체 단위 또는 폴리 비닐 에테르 단량체 단위를 함유하는 중합체를 포함하는 탑코트 재료를 포토레지스트 층 상에 도포하여 코팅된 기판을 형성하는 단계:
    Figure 112010075095887-pct00004
    (상기 식에서, R은 지방족 또는 지환족 라디칼이고; m 및 n은 독립적으로 정수이고, 동일하거나 상이하며; p는 0 또는 1임);
    코팅된 기판을 패턴 형성 방식으로 이미지화 방사선에 노광하는 단계;
    60℃ 이상의 온도에서 코팅된 기판을 물과 접촉시켜서 탑코트 재료를 코팅된 기판에서 제거하는 단계;
    코팅된 기판을 염기 수용액과 접촉시켜서 포토레지스트 층의 노광된 부분을 코팅된 기판에서 제거하여 재료 층 상에 패턴화된 포토레지스트 층을 형성하는 단계; 및
    포토레지스트 층의 패턴을 재료 층으로 전사하는 단계
    를 포함하는 기판 상에 패턴화된 재료 층을 형성하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 탑코트 재료 및 포토레지스트 층의 일부는 60℃ 이상의 온도에서 레지스트 층을 물과 접촉시켜 제거하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 이미지화 방사선은 193 nm 방사선, 157 nm 방사선, 또는 248 nm 방사선 중 하나인 방법.
  9. 제6항에 있어서, 코팅된 기판을 패턴 형성 방식으로 이미지화 방사선에 노광하는 단계 이전에, 코팅된 기판에 이미지화 매질을 도포하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 포토레지스트 층의 패턴은 패턴화된 포토레지스트 층으로 덮히지 않은 재료 층 부분을 제거하여 재료 층으로 전사하는 방법.
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