KR101195267B1 - 미세 패턴 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
제1라인(line) 패턴들, 제1라인 패턴들의 외측에 제1라인 패턴들과 수직한 방향으로 연장되는 라인 형상의 제1보조 피처(assist feature)들, 및 제1라인 패턴들에 수직하게 교차되고 제1보조 피처들에 겹쳐지게 연장되는 제2라인 패턴들을 포함하는 포토마스크 레이아웃으로부터, 제1라인 패턴들 및 제1보조 피처들을 포함하는 제1포토마스크(photomask) 및 제2라인 패턴들을 포함하는 제2포토마스크를 형성한다. 제1포토마스크를 사용하여 제1레지스트층을 제1노광하여 제1라인 패턴들의 형상을 따르는 영역들을 여는 제1레지스트 패턴을 형성하고, 프리징(freezing)한다. 제1레지스트 패턴의 열린 영역들 사이를 채우는 제2레지스트층을 형성하고, 제2포토마스크를 사용하여 제2노광하여 제1레지스트 패턴과 함께 제1 및 제2라인 패턴들이 교차되는 부분들에 대응되는 영역들을 여는 제2레지스트 패턴을 형성하는 미세 패턴 형성 방법을 제시한다.
Description
본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 특히 리소그래피-프리징-리소그래피-식각 과정(LFLE: Lithography - Freezing - Lithography -Etching)을 이용하여 미세한 크기의 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 감소됨에 따라, 소자를 구성하는 패턴들의 크기가 급격히 축소되고 있다. 디램(DRAM) 메모리 소자나 상전이 메모리 소자(phase change random access memory)를 구성하는 데 요구되는 패턴이 미세화됨에 따라, 리소그래피 과정에 구현될 수 있는 해상도 이하 크기로 미세 패턴을 웨이퍼 상에 구현하는 방법으로, 이중 리소그래피 또는 이중 패터닝(duble patterning)을 이용하는 패턴 형성 기술들이 시도되고 있다. 제1레지스트 패턴(resist pattern)을 형성하고, 제1레지스트 패턴이 형성된 결과물에 제2레지스트 패턴을 형성하여, 제1 및 제2레지스트 패턴들을 조합한 결과에 의해 미세한 크기의 미세 패턴을 구현할 수 있다. 이러한 이중 패터닝 기술들 중, 제1레지스트 패턴을 제1노광한 후 제2레지스트 패턴을 제2노광하고 이후에 식각 과정을 수행하는 리소그래피-리소그래피-식각(LLE: Lithography-Lithography-Etching) 과정 또는 LFLE 과정은, 식각 과정 단계를 한 단계로 수행하여 전체 공정 과정이 보다 단순화할 수 있으므로 미세 패턴 형성에 유효할 것으로 예측되고 있다.
본 발명은 리소그래피-프리징-리소그래피-식각(LFLE) 과정을 이용하여 미세 패턴을 형성할 때, 제2레즈지트 패턴을 형성하는 과정에서 이전에 형성된 제1레지스트 패턴이 변형 또는 현상되는 결함을 억제할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.
본 발명의 일 관점은, 제1라인(line) 패턴들, 및 상기 제1라인 패턴들의 외측에 상기 제1라인 패턴들과 수직한 방향으로 연장되는 라인 형상의 제1보조 피처(assist feature)들을 포함하는 제1포토마스크(photomask)를 형성하는 단계; 제2라인 패턴들이 상기 제1라인 패턴들에 수직하게 상기 제1보조 피처들에 대응되는 부분까지 연장되는 제2포토마스크를 형성하는 단계; 상기 제1포토마스크를 사용하여 제1레지스트층을 제1노광하여 상기 제1라인 패턴들의 형상을 따르는 영역들을 여는 제1레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1레지스트 패턴을 프리징(freezing)하는 단계; 상기 제1레지스트 패턴의 상기 열린 영역들을 채우는 제2레지스트층을 형성하는 단계; 및 상기 제2포토마스크를 사용하여 상기 제2레지스트층을 제2노광하여 상기 제1레지스트 패턴들과 함께 상기 제1 및 제2라인 패턴들이 교차되는 부분들에 대응되는 영역들을 여는 제2레지스트 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법을 제시한다.
본 발명의 다른 일 관점은, 웨이퍼 상에 셀 패턴들이 형성될 셀 영역 및 상기 셀 영역의 외측의 외곽 영역을 설정하는 단계; X축 방향으로 상기 셀 영역에서 상기 외곽 영역에 대응되는 영역으로 길게 연장되는 제1라인 패턴들, 및 상기 제1라인 패턴들의 외측의 상기 외곽 영역 부분에 대응되는 영역에 상기 X축 방향에 수직한 Y축 방향으로 연장되는 라인 형상의 제1보조 피처(assist feature)들을 포함하는 제1포토마스크(photomask)를 형성하는 단계; 상기 Y축 방향으로 상기 셀 영역에서 상기 외곽 영역에 대응되는 영역으로 길게 연장되는 제2라인 패턴들을 포함하는 제2포토마스크를 형성하는 단계; 상기 제1포토마스크를 사용하여 제1레지스트층을 제1노광하여 상기 제1라인 패턴들을 형상을 따르는 영역들을 여는 제1레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1레지스트 패턴을 프리징(freezing)하는 단계; 상기 제1레지스트 패턴의 상기 열린 영역들을 채우는 제2레지스트층을 형성하는 단계; 및 상기 제2포토마스크를 사용하여 상기 제2레지스트층을 제2노광하여 상기 제1레지스트 패턴과 함께 상기 제1 및 제2라인 패턴들이 교차되는 부분들에 대응되는 영역들을 상기 셀 패턴들로 여는 제2레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법을 제시한다.
본 발명의 다른 일 관점은, 제1라인(line) 패턴들, 상기 제1라인 패턴들의 외측에 상기 제1라인 패턴들과 수직한 방향으로 연장되는 라인 형상의 제1보조 피처(assist feature)들, 및 상기 제1라인 패턴들에 수직하게 교차되고 상기 제1보조 피처들에 겹쳐지게 연장되는 제2라인 패턴들을 포함하는 포토마스크 레이아웃을 얻는 단계; 상기 제1라인 패턴들 및 상기 제1보조 피처들을 포함하는 제1포토마스크(photomask) 및 상기 제2라인 패턴들을 포함하는 제2포토마스크를 형성하는 단계; 상기 제1포토마스크를 사용하여 제1레지스트층을 제1노광하여 상기 제1라인 패턴들의 형상을 따르는 영역들을 여는 제1레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1레지스트 패턴을 프리징(freezing)하는 단계; 상기 제1레지스트 패턴의 상기 열린 영역들 사이를 채우는 제2레지스트층을 형성하는 단계; 및 상기 제2포토마스크를 사용하여 상기 제2레지스트층을 제2노광하여 상기 제1레지스트 패턴과 함께 상기 제1 및 제2라인 패턴들이 교차되는 부분들에 대응되는 영역들을 여는 제2레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법을 제시한다.
상기 제1라인 패턴들 및 상기 제1보조 피처들은 상기 제1포토마스크의 투광 영역으로 형성될 수 있다.
상기 제1보조 피처는 상기 제1라인 패턴들의 선폭(CD)만큼 큰 선폭을 가지게 형성될 수 있다.
상기 제1노광에 의해 상기 제1레지스트층으로 이미지(image) 전사되지 않도록 상기 제1노광 시 상기 제1라인 패턴들에 수직한 방향으로 다이폴(dipole) 개구들이 위치하는 다이폴(dipole) 조명계를 사용할 수 있다.
상기 제1포토마스크는 상기 제1라인 패턴들과 상기 제1보조 피처들 사이에 상기 제1라인 패턴들 및 상기 제1보조 피처들 보다 작은 선폭(CD)을 가지는 제2보조 피처들을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 제2보조 피처들은 상기 제1라인 패턴들과 나란히 연장되는 라인 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1포토마스크는 상기 제1라인 패턴들과 상기 제1보조 피처들 사이에 상기 제1라인 패턴들과 나란히 연장되고 상기 제1라인 패턴들 보다 큰 선폭(CD)을 가지는 제1더미 라인 패턴을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 제2포토마스크는 상기 제2라인 패턴들과 나란히 연장되고 상기 제2라인 패턴 보다 큰 선폭(CD)를 가지는 제2더미 라인 패턴을 상기 제2라인 패턴들의 외측에 포함하여 형성될 수 있다.
상기 제2포토마스크는 상기 제2라인 패턴들과 나란히 연장되고 상기 제2라인 패턴 보다 큰 선폭(CD)를 가지는 제2더미 라인 패턴을 상기 제2라인 패턴들의 외측에 포함하여 형성될 수 있다.
삭제
상기 제2포토마스크는 상기 제2라인 패턴들의 외측에 상기 제2라인 패턴들 보다 작은 선폭(CD)을 가져 상기 제2노광에서 이미지 전사되지 않고 상기 제2라인 패턴들과 나란히 연장되는 라인 형상의 제3보조 피처들을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 프리징(freezing) 단계는 상기 제1노광에 의해 상기 제1레지스트 패턴에 발생되는 산기와 반응할 프리징제(freezing agent)를 도포하는 단계; 및 상기 프리징제와 상기 산기의 반응으로 상기 제1레지스트 패턴 표면에 상기 제2레지스트층으로부터 보호하는 보호막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1보조 피처(assist feature)들은 상기 제1노광 시 대응되는 상기 제1레지스트층 부분에 상기 산기의 발생을 유도하는 노광 광을 제공하게 투광 영역으로 형성될 수 있다.
상기 제1레지스트층 아래에 하지층을 도입하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2레지스트 패턴에 노출되는 상기 하지층 부분들을 식각하여 홀 패턴들을 형성하는 단계; 및 상기 홀 패턴들을 채우는 필라(pillar)들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명은 리소그래피-프리징-리소그래피-식각(LFLE) 과정을 이용하여 미세 패턴을 형성할 때, 제2레즈지트 패턴을 형성하는 과정에서 이전에 형성된 제1레지스트 패턴이 변형 또는 현상되는 결함을 억제할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법에 사용될 포토마스크들 및 레이아웃(layout)들을 보여주는 도면들이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법에 사용될 변형 조명계들을 보여주는 도면들이다.
도 7 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 보여주는 도면들이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 효과를 설명하기 위해서 제시한 도면들이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법에 사용될 변형 조명계들을 보여주는 도면들이다.
도 7 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 보여주는 도면들이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 효과를 설명하기 위해서 제시한 도면들이다.
본 발명의 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은, 제1리소그래피 과정으로 제1레지스트 패턴들을 형성하고, 제1레지스트 패턴을 프리징(freezing)한 후, 제1레지스트 패턴들에 교차되는 제2레지스트 패턴을 제2리소그래피 과정으로 형성하고, 제1 및 제2레지스트 패턴들을 식각 마스크(etch mask)로 이용하여 식각 과정을 수행하는 LFLE(Lithography-Freezing-Lithography-Etch) 과정으로 수행될 수 있다. 라인 및 스페이스(line & space) 형상으로 마스크 패턴(mask pattern)이 위상전이층 또는 차광층으로 형성된 제1포토마스크(photomask)와 제2포토마스크를 포함하여 포토마스크 시스템(photomask system)을 구성하고, 이를 이용하여 제1 노광, 제1현상, 프리징 및 제2 노광, 제1현상을 수행하여 격자 형상으로 교차되는 제1 및 제2레지스트 패턴을 형성한다. 이러한 미세 패턴 형성 방법은 단일 노광 과정에서의 노광 한계 또는 패턴 해상력 한계를 극복하여 보다 미세한 크기로 패턴을 형성할 수 있다.
이러한 제2레지스트층을 도포하고, 제2노광 및 제2현상하는 과정에서, 하부의 제1레지스트 패턴이 용해 침식되어 변형되는 불량을 억제하기 위해서, 제1레지스트 패턴을 프리징하는 과정이 수행될 수 있다. 프리징하는 과정은 제1레지스트 패턴이 후속되는 제2레지스트 패턴의 현상 시 현상액인 알칼리 용액에 녹지 않도록, 제1레지스트 패턴을 불용화시키는 과정으로, 자외선 조사나 이온 주입, 열처리, 또는 보호막의 형성 등으로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 레지스트층으로 이용되는 화학증폭형 레지스트 물질이 노광 광에 반응하여 발생되는 산기(H+)와 반응하여, 제1레지스트 패턴 표면에 보호막을 형성하는 프리징제(freezing agent)를 이용하여 프리징 과정을 수행한다. 이러한 프리징제는 요시도메 마사히로(Masahiro Yoshidome)에 의한 미국출원공개 US2010/0183978 A1호에 제시된 바와 같은 화합물이 사용될 수 있다. 프리징제는 -O-C-N-와 같은 아미노기 또는/및 방향족환을 가지는 화합물일 수 있으며, 메틸기나 수소 원자와 같은 가수분해 반응기를 가지는 화합물일 수 있다. 이러한 프리징제는 제1노광에 의해 제1레지스트 패턴 내에 발생되는 산기와 반응하여 제1레지스트 패턴을 이루는 레지스트 물질과 가교 반응을 이루어, 제1레지스트 패턴 표면에 극박막의 피막을 형성함으로써, 제2레지스트층의 도포 시 사용된 용매 및 제2노광 후 제2현상에 사용되는 현상액에 대해 불용인 보호막을 형성함으로써, 제1레지스트 패턴을 프리징할 수 있다.
이러한 프리징 과정을 수행함에도 불구하고, 제1레지스트 패턴이 제2레지스트 패턴을 제2현상하는 과정에서 용해되어 원하지 않은 패턴 결함이 제1레지스트 패턴에 유발되는 현상이 관측된다. 이러한 패턴 결함은 제1레지스트 패턴을 제1노광할 때, 제1노광 광의 세기가 부족하게 입사되는 부분, 예컨대, 패턴이 형성되는 셀 영역(cell region)의 외측 외곽 영역에서 넓은 면적으로 제1레지스트 부분이 덮고 있는 제1레지스트 패턴 부분에서 관측되고 있다. 본 발명의 실시예에서는 이러한 패턴 결함이 유발되는 것을 억제하기 위해서, 제1레지스트 패턴을 형성할 때 사용되는 제1포토마스크의 패턴 레이아웃(layout) 변경하여 이러한 패턴 결함이 유발되는 영역에 패턴 이미지(image)가 전사되어 패턴닝되지 않는 한도 내에서 보다 많은 제1노광 광이 입사되도록 유도한다.
도 1을 참조하면, 셀(cell) 영역에 셀 패턴(110)들이 닷 패턴(dot pattern)들로 배치될 수 있다. 닷 패턴은 예컨대 콘택홀(contact hole)과 같은 홀 패턴(hole pattern)들일 수 있다. 셀 패턴(110)들의 매트릭스(matrix) 배열 외곽에, 셀 영역의 외측 더미 영역(dummy region)에 더미 패턴(130)들이 더미 홀 패턴(dummy hole pattern)이 배치될 수 있다. 더미 패턴(130)은 마치 셀 패턴이 연속적으로 배치되는 것과 같이 셀 패턴(110)들의 패턴 배치 규칙성이 연속되는 효과를 유도하기 위해서 배치될 수 있다. 더미 패턴(130)의 외측의 외곽 영역에는 실제 패턴들이 형성되지 않으므로, 셀 패턴(110)이 더 이상 형성되지 않아 패턴 배치의 연속성이 단절된다. 이에 따라, 셀 패턴(110)들 중 최외측의 패턴들이 형성될 때, 노광 환경이나 식각 환경이 내측에 배치된 패턴들과 달라 패턴의 형상이 변형될 수 있다. 이러한 패턴 변형 또는 패턴 결함을 억제하기 위해서, 패턴 배치 규칙성을 확보하기 위한 더미 패턴(130)들을 외곽 영역과 셀 영역 사이의 경계 영역인 더미 영역에 배치한다.
더미 패턴(130)은 셀 패턴(110) 보다 더 큰 선폭(CD)을 가지게 형성되어, 패턴 배치의 연속성이 단절됨에 따른 패턴 변형에 의한 영향을 완화한다. 즉, 더미 패턴(130)은 인근하는 셀 패턴(110)이 노광 전사되거나 또는 식각될 때, 내측의 셀 패턴(110)이 가지는 주변 환경과 유사한 주변 환경을 제공하여, 더미 패턴(130)에 인근하는 셀 패턴(110)이 보다 정확한 형상으로 노광 전사 또는 식각에 의해 패터닝되도록 유도하는 역할을 한다. 이러한 더미 패턴(130)은 셀 패턴(110)에 비해 선폭이 큰 홀 패턴으로 설계되거나 또는 셀 패턴(110)이 원형 홀 패턴으로 설계되는 데 비해 장방형 홀 형상을 가지게 설계될 수 있다. 더미 패턴(130)의 선폭은 셀 패턴(110)에 비해 수배 크게 설정될 수 있다.
셀 패턴(110)과 더미 패턴(130)이 배치된 목표 레이아웃(target layout: 100)을 얻은 후 이러한 목표 레이아웃을 이용하여 노광 과정에서 패턴 이미지(image)를 웨이퍼(wafer) 상으로 전사할 포토마스크들을 형성한다. 셀 패턴(110)이 홀 패턴인 경우를 예시하지만, 홀 패턴이외에 하드 마스크 패턴(hard mask pattern)이나 필라(pillar) 또는 액티브 영역(active region)을 위한 패턴으로 셀 패턴(110)이 설정될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 셀 패턴(110)들 및 더미 패턴(130)들을 배치한 목표 레이아웃(100)을 이용하여, 포토마스크(photomask)를 형성하기 위한 포토마스크 레이아웃(200, 300)을 추출한다. 제1라인 패턴(210)들 및 제2라인 패턴(310)들이 교차되는 부분으로 셀 패턴(110)들이 설정되게 제1라인 패턴(210)들 및 제2라인 패턴(310)들이 라인(line) 형상으로 배치하고, 제1라인 패턴(210)들의 외측에 제1더미 라인 패턴(230)이 제1라인 패턴(210) 보다 큰 선폭(CD), 예컨대, 수배 큰 선폭을 가지게 배치된다. 또한, 제2라인 패턴(310)들의 외측에 제2더미 라인 패턴(330)이 제2라인 패턴(310) 보다 큰 선폭(CD), 예컨대, 수배 큰 선폭을 가지게 배치된다. 제1 및 제2라인 패턴(210, 310)은 동일한 선폭을 가지게 설정되고, 제1 및 제2더미 라인 패턴(310, 330)은 동일한 선폭을 가지게 설정된다. 이러한 제1 및 제2라인 패턴(210, 310), 제1 및 제2더미 라인 패턴(310, 330)은 노광 광이 투과되어 웨이퍼 상으로 형상 이미지를 전사하게 투광 영역으로 설정된다.
이러한 제1 및 제2라인 패턴(210, 310), 제1 및 제2더미 라인 패턴(310, 330)은 셀 영역 및 더미 영역으로부터 외곽 영역에까지 연장되는 라인 형상으로 설정된다. 보통 라인 패턴의 끝단(end) 부분은 노광 및 현상 과정에 의해 형성되는 패턴 선폭(CD)이 예측불가능하게 작아지거나 커지는 경향이 있기 때문에, 실제 홀 패턴과 같은 패턴 형성에 영향을 주는 부분이 라인 패턴 중간에 위치하도록 끝단 부분을 길게 밖으로 외곽 영역에까지 연장되게 한다. 제1라인 패턴(210)의 외측, 즉, 제1더미 라인 패턴(230)의 외측의 외곽 영역에 제1라인 패턴(210)들과 수직한 방향으로 연장되는 라인 형상의 제1보조 피처(assist feature: 250)들이 배치된다. 제1보조 피처(250)은 제1라인 패턴(210)이 X축 방향으로 연장되는 라인 형상으로 설정될 때, X축에 수직한 Y축 방향으로 연장되는 라인 형상으로 설정된다.
제1보조 피처(250)들은 노광 과정에서 웨이퍼 상으로 노광 광을 전달하지만, 웨이퍼 상의 레지스트층에 이미지를 전사하지 않을 정도의 노광 광 세기를 전달하는, 즉, 패턴으로 형성되지 않은 보조 피처로 설정되며, 웨이퍼 상으로 전달될 노광 광 세기가 레지스트를 노광할 임계 세기 보다 낮은 세기의 광을 전달할 정도의 선폭을 가지는 투광 영역으로 설정된다. 제1라인 패턴(210)을 패턴 전사하는 제1노광 과정이, 도 5에 제시된 바와 같이, X축 방향에 수직한 Y축 방향으로 다이폴 개구(411)를 가지는 Y축 다이폴 조명계(410)를 사용하여, 제1라이 패턴(210)의 패턴 해상도를 높이는 변형 조명계를 이용하는 노광 과정을 수행되므로, 이러한 Y축 다이폴 조명계(410)를 사용하는 제1노광에서 레지스트에 노광 현상되지 않을 정도로 큰 선폭을 가지게 제1보조 피처(250)를 설정한다.
제1보조 피처(250)는 Y축 다이폴 조명계(410)와 같이 비대칭 조명계를 고려할 때, 제1라인 패턴(210)들의 선폭 크기만큼의 선폭 크기를 가져도, 제1노광 과정에서 레지스트층에 패턴 전사되지 않을 수 있다. 이러한 제1보조 피처(250)들은 레지스트층의 패턴이 형성되지 않는 부분에 보다 많은 노광 광이 전달되도록 유도하여, 이러한 패턴이 형성되지 않는 레지스트층 부분에 프리징제와 반응할 산기를 보다 많이 발생시키도록 유도하여, 제1레지스트 패턴과 경화 반응하여 형성되는 프리징제에 의한 보호막이 보다 견고하게 형성되어, 제2레지스트층이 제2노광 현상될 때, 제1레지스트 패턴이 변형되는 것을 보다 유효하게 억제한다.
도 2를 다시 참조하면, 제1보조 피처(250)와 제1더미 라인 패턴(230) 사이의 외곽 영역에 제2보조 피처(270)들을 더 삽입한다. 제2보조 패턴(270)들은 제1더미 라인 패턴(230)에 인근하게 배치되어, 제1더미 라인 패턴(230)의 형상이 웨이퍼 상의 레지스트층에 보다 정확하고 정교하게 패턴 전사되게 유도하는 역할을 한다. 제2보조 피처(270)은 제1라인 패턴(210)들이 연장되는 X축 방향으로 나란히 연장되며, 제1라인 패턴(210)에 비해 작은 선폭 크기를 가지게, 예컨대, 제1라인 패턴(210)의 선폭 크기에 비해 1/2 내지 1/4 정도로 작은 선폭 크기를 가지는 투광 영역으로 설정된다.
제2더미 라인 패턴(330)에 인근하게 제3보조 피처(370)들이 제2보조 피처(270)들과 마찬가지 형상으로 Y축 방향으로 연장되는 라인 형상으로 배치된다. 제3보조 피처(370)는 제2라인 패턴(310)들이 연장되는 X축 방향으로 나란히 연장되며, 제2라인 패턴(310)에 비해 작은 선폭 크기를 가지게, 예컨대, 제2라인 패턴(310)의 선폭 크기에 비해 1/2 내지 1/4 정도로 작은 선폭 크기를 가지는 투광 영역으로 설정된다. 이러한 제2 및 제3보조 피처들(270, 370)은 셀 영역에 배치되는 패턴들의 크기 및 마진(margin)과 관련된 보조 피처들이다.
도 3을 참조하면, 셀 패턴(110)들 및 더미 패턴(130)들을 배치한 목표 레이아웃(100)으로부터 제1라인 패턴(210)들, 제1더미 라인 패턴(230), 제1보조 피처(250)들 및 제2보조 피처(270)들을 포함하는 제1포토마스크의 레이아웃(200)을 추출하고, 제1포토마스크의 레이아웃(200)을 따르는 투광 영역(201)들을 설정하는 제1마스크 패턴(203)를 석영 기판과 같은 투명 기판 상에 형성하여 제1포토마스크(200)를 형성한다. 제1마스크 패턴(203)은 몰리브데늄실리콘 합금(MoSi alloy)와 같은 위상전이층(phase shift)으로 형성될 수 있으며, 투광 영역(201)들은 투명 기판 부분으로 설정되어, 제1포토마스크(200)는 위상전이마스크(PSM: Phase Shift Mask)로 형성될 수 있다. 또는, 제1마스크 패턴(203)이 크롬(Cr)층과 같은 차광층으로 형성되어, 제1포토마스크(200)는 위상전이마스크(PSM: Phase Shift Mask)로 형성될 수 있다. 형성할 셀 패턴(도 1의 110)들이 미세한 크기의 패턴들로 형성됨을 고려할 때, 제1라인 패턴(210)들, 제1더미 라인 패턴(230)이 미세 선폭 크기로 웨이퍼 상의 제1레지스트층에 패턴 전사되어야 하므로, 제1포토마스크(200)는 해상도 개선 효과를 유도할 수 있는 PSM으로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 셀 패턴(110)들 및 더미 패턴(130)들을 배치한 목표 레이아웃(100)으로부터 제2라인 패턴(310)들, 제2더미 라인 패턴(330), 및 제3보조 피처(370)들을 포함하는 제1포토마스크의 레이아웃(300)을 추출하고, 제1포토마스크의 레이아웃(300)을 따르는 투광 영역(301)들을 설정하는 제2마스크 패턴(303)를 석영 기판과 같은 투명 기판 상에 형성하여 제2포토마스크(300)를 형성한다. 제2포토마스크(300)는 제1포토마스크(200)와 마찬가지로 PSM으로 형성될 수 있다.
제1포토마스크(200)를 사용하는 LFLE 과정에서의 제1리소그래피 제1노광 과정은, X축 방향으로 연장되는 라인 형상의 제1라인 패턴(210)들, 제1더미 라인 패턴(230)의 이미지 콘트라스트(contrast)를 강화하여 해상도를 개선하기 위해서, 도 5에 제시된 바와 같이 Y축 다이폴 조명계(410)와 같은 비대칭 조명계를 사용하여 수행될 수 있다. 또한, 제2포토마스크(300)를 사용하는 LFLE 과정에서의 제2리소그래피 제2노광 과정은, Y축 방향으로 연장되는 라인 형상의 제2라인 패턴(310)들, 제2더미 라인 패턴(330)의 이미지 콘트라스트(contrast)를 강화하여 해상도를 개선하기 위해서, 도 6에 제시된 바와 같이 X축 방향으로 다이폴 개구(421)들이 배치된 X축 다이폴 조명계(430)와 같은 비대칭 조명계를 사용하여 수행될 수 있다.
이와 같이 형성된 제1 및 제2포토마스크들(도 3의 200, 도 4의 300)을 이용하여 제1 및 제2 노광 리소그래피 과정들을 수행한다.
도 7을 참조하면, 하지층으로 반도체 기판과 같은 웨이퍼(510) 및 절연층(520)을 도입하고, 식각 대상층인 절연층(520) 상에 제1레지스트층(610)을 도포(coating)한다. 노광 과정이 ArF 리소그래피 장비를 이용하여 수행될 경우, 제1레지스트층(610)은 증폭형 레지스트인 ArF 노광용 레지스트로 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1포토마스크(도 3의 200)를 이용하여 제1레지스트층(610)을 제1노광하고 제1현상하여, 제1라인 패턴(210)들 및 제1더미 라인 패턴(230)에 대응되는 절연층(520) 영역을 여는 제1레지스트 패턴(615)을 형성한다. 이때, 제1노광은 도 5의 Y축 다이폴 조명계를 사용하는 ArF 노광기 또는 액침형 노광기를 사용하여 수행될 수 있다. 제1레지스트 패턴(615)은 셀 영역과 더미 영역에 각각 제1라인 패턴(210)들 및 제1더미 라인 패턴(230)에 대응되는 절연층(520) 영역을 여는 열림부들(210, 230)을 가지는 제1레지스트 제1패턴부(611)와 Y축 방향의 외곽 영역 부분을 덮는 넓은 면적의 제1레지스트 제2패턴부(613)를 포함하게 형성된다. 이때, 넓은 면적의 제1레지스트 제2패턴부(613)에는 제1보조 피처(도 3의 250)에 대응되는 노광 광이 입사된 광조사부(251)에 노광 광이 입사될 수 있다.
노광 광이 입사됨에도 불구하고, 제1보조 피처(250)가 Y축 다이폴 조명계(도 5의 410)의 다이폴 개구(411) 배치 위치와 일치하는 방향으로 연장되는 라인 형상이므로, 제1보조 피처(250)에 대한 패턴 해상력이 저하되어 제1보조 피처(250)의 패턴 형상 이미지가 제1레지스트 제2패턴부(613)에 결상되지는 못한다. 이에 따라, 제1레지스트 제2패턴부(613)에는 노광 광이 상당량, 실질적으로 제1레지스트 제1패턴부(611)에 패턴 이미지가 결상되며 입사되는 노공 광량에 근접하는 정도로 많은 광량으로 입사된다. 이에 따라, 제1레지스트가 증폭형 레지스트이므로, 제1레지스트 제2패턴부(613)의 광조사부(251)에는 노광 광의 조사에 의해 상당량의 산기가 발생된다.
이와 같이 제1레지스트 제2패턴부(613)에 상당량의 광이 제1노광 과정에서 입사됨은, 제1포토마스크(도 3의 200)를 이용하여 제1노광하는 과정을 시뮬레이션(simulation)하여 제1보조 피처(250) 부분에서의 광량 세기를 시뮬레이션 측정한 결과를 보여주는 도 20의 시뮬레이션 결과에 의해 입증된다. 도 20의 측정 광 세기 분포를 고려하면, 제1더미 라인 패턴(230)과 같이 실제 패턴이 형성되는 제1레지스트 제1패턴부(611)에 입사되는 광량은 광 세기 기준표(scale)에서 0.5의 광량 세기(노광 광 세기에 대한 측정된 광 세기의 비)를 보이는 것을 측정되며, 제1보조 피처(250)에 의해 광이 입사되는 제1레지스트 제2패턴부(613)에 입사되는 광량은 대략 0.278 정도로 상당히 큰 광량이 실제 입사됨을 보여준다. 이에 따라, 제1레지스트 제2패턴부(613)에는 상당량의 산기가 발생될 수 있다.
이에 비해, 제1보조 피처(250)가 배치된 부분에 제1보조 피처(250) 대신에 제2보조 피처(27)들 만을 확장 배치한 경우에, 제1노광하는 과정을 시뮬레이션(simulation)하여 제2보조 피처(27) 부분에서의 광량 세기를 시뮬레이션 측정한 결과를 보여주는 도 21의 시뮬레이션 결과는, 도 20의 결과와 상반되는 비교예를 제시한다. 도 21의 시뮬레이션 결과를 고려하면, 제2보조 피처(27)에 의해 광이 입사되는 제1레지스트 제2패턴부(613)에 입사되는 광량은 대략 0.0556 정도로 매우 미약한 세기로 측정되며, 이러한 광 세기로는 제1레지스트 제2패턴부(613)에 산 발생이 거의 이루어지지 못함을 알 수 있다.
도 20 및 도 21의 시뮬레이션 결과를 고려하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1보조 피처(도 3의 250)들은, 제1레지스트 패턴(도 8의 615)에 패턴으로 형성되지는 않지만, 제1레지스트 제2패턴부(613)에 상당량의 광량 또는 상당한 세기의 광이 입사되게 유도하는 역할을 한다. 제1보조 피처(250)의 도입에 의해 실제 패턴이 형성되지 않는 제1레지스트 제2패턴부(613)에도 상당량의 노광 광이 입사되어 산기를 발생시키게 된다.
도 9를 참조하면, 제1레지스트 패턴(615)들은 제1 노광 및 제1현상한 후, 일반적으로 수행되는 노광후베이크(post exposure bake) 과정을 생략하고, 현상 과정만을 수행한 상태로 유지하고, 제1레지스트 패턴(615)에 프리징 과정을 수행한다. 제1레지스트 패턴(615)이 후속되는 제2레지스트 도포, 제2노광 및 제2현상 과정에서 녹아 변형되는 것을 방지하기 위해 제1레지스트 패턴(615)을 프리징(freezing)한다. 이러한 프리징 과정은 자외선 조사나 이온 주입, 열처리, 또는 보호막의 형성 등으로 수행될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 화학증폭형 레지스트 물질이 노광 광에 반응하여 발생되는 산기(H+)와 반응하여, 제1레지스트 패턴 표면을 경화하여 보호막(617)을 형성하는 프리징제(freezing agent)를 이용하여 프리징 과정을 수행한다.
도 10 내지 도 15는 프리징제에 의한 보호막(617) 형성하는 프리징 과정을 보여준다. 도 10을 참조하면, 웨이퍼 절연층(520) 상에 제1레지스트층(610)을 도포하고 소프트 베이크(soft bake)를 수행한 후, 제1포토마스크(200)를 사용하는 제1노광을 수행한다. 제1레지스트층(610)과 절연층(520)의 계면에는 바닥반사방지층(BARC: 619)이 도입될 수 있다. 투명 기판(205) 상에 위상전이층과 같은 제1마스크(203)이 형성된 제1포토마스크(200)를 통해 노광 광이 패턴 이미지를 가지고 제1레지스트층(610)에 입사되면, 노광 광이 조사된 부분(612)에서 광산발생제(PGA)가 광을 흡수하여 산기가 다량 발생된다. 노광 광이 조사된 부분(612) 이외 부분(614)에도 산란된 광에 의해 표면에 다소 작은 량의 산기가 유발된다.
도 11을 참조하면, 노광후 베이크(PEB: Post Exposure Bake)를 수행한다. PEB에 의해 발생돈 산이 촉매가 되어 제1레지스트층(610)을 이루는 수지의 측면 고리에 차례로 수산기가 생기고, 도 12에 제시된 바와 같이, 이러한 수산기와 알카리 현상액의 반응에 의해서, 노광 광이 조사된 부분(612)이 현상액에 녹아 제1레지스트 패턴(615)가 형성된다.
도 13에 제시된 바와 같이, 프리징제(700)을 도포하고, 소프트 베이크, 예컨대, 130℃ 내지 180℃에서 1분 내지 2분 정도 베이크하여, 프리징제(700)와 제1레지스트 패턴(615)의 표면이 가교 반응(cross linking)하도록 하여 보호막(617)이 형성되게 한다. 이때, 프리징제(700)와 제1레지스트 패턴(615)의 표면 반응은 산기가 존재하여야 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에는 도 8에 제시된 바와 같이 대면적의 제1레지스트 제2패턴부(613)에도 제1보조 피처(도 3의 250)에 의해 노광 광이 광조사부(251)에 상당량 입사될 수 있으므로, 산란된 노광 광이 입사되기 어려운 대면적의 제1레지스트 제2패턴부(613)에도 상당량의 산기가 발생되도록 유도할 수 있어, 제1레지스트 제2패턴부(613)에도 프리징제(700)와 제1레지스트 패턴(615)의 표면 반응이 상당히 많은 량으로 이루어지게 유도할 수 있다. 따라서, 제1레지스트 제2패턴부(613)에서 보호막(617)이 산기의 부족에 의해 취약해지는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
도 14에 제시된 바와 같이, 미반응 프리징제(700)를 현상 제거한 후, 도 15에 제시된 바와 같이, 보호막(617)을 경화시키는 프리즈 베이크(freeze bake) 과정을 수행한다. 이러한 프리즈 과정에 의해 제1레지스트 패턴(615)을 보호하는 보호막(617)이 형성된다.
도 16을 참조하면, 제1레지스트 패턴(615)을 보호막(617)로 프리징한 후, 제1레지스트 패턴(615) 상에 제2레지스트층(630)을 도포한다. 이때, 제2레지스트층(630)은 제1레지스트 패턴(615)과 동일한 레지스트 물질이나 또는 다른 레지스트 물질로 형성될 수 있다.
도 17을 참조하면, 제2포토마스크(도 4의 300)를 이용하여 제2레지스트층(630)을 제2노광하고 제2현상하여, 제1레지스트 패턴(615)과 함께 제1 및 제2라인 패턴들(210, 310)이 교차되는 부분들에 대응되는 영역(110)들, 제1더미 라인 패턴(230)과 제2라인 패턴(310)이 교차되는 부분들에 대응되는 영역(130)들, 제2더미 라인 패턴(230)과 제1라인 패턴(210)이 교차되는 부분들에 대응되는 영역(130)들을 여는 제2레지스트 패턴(635)을 형성한다. 이때, 제2노광은 도 6의 X축 다이폴 조명계(430)를 사용하는 ArF 노광기 또는 액침형 노광기를 사용하여 수행될 수 있다. 제2레지스트 패턴(635)은 셀 영역과 더미 영역에 각각 제2라인 패턴(310)들 및 제2더미 라인 패턴(330)에 대응되는 절연층(520) 영역을 여는 열림부들(310, 330)을 가지는 제2레지스트 제1패턴부(631)와 X축 방향의 외곽 영역 부분을 덮는 넓은 면적의 제2레지스트 제2패턴부(633)를 포함하게 형성된다.
제2레지스트 제1패턴부(631) 아래에 제1레지스트 제2패턴부(613)이 중첩되고, 이러한 제1레지스트 제2패턴부(613), 제2라인 패턴(도 4의 310) 및 제3라인 패턴(도 4의 330)와 같은 투광 영역들이 위치하므로, 제2노광에서 노광 광이 제1레지스트 제2패턴부(613)에 패턴이 전사될 임계 세기 이상의 세기로 입사되게 된다. 제1레지스트 제2패턴부(613)는 제1노광 과정에서 제1보조 피처(도 3의 250)을 투과한 광들에 의해 산이 상당량 발생된 부분이고, 이러한 산들은 보호막(617)을 형성하는 프리징 과정에서 프리징제와 반응하여 소모된 상태이다. 발생된 산들에 의해서 보호막(617)이 보다 치밀하고 정밀하게 형성되어 있으며, 또한, 이러한 보호막(617)을 형성하는 과정에서 이러한 제1레지스트 제2패턴부(613)는 경화된 상태이므로, 제2노광에 의해 노광되어 제2현상에서 현상되는 패턴 불량이 유발되는 것이 유효하게 억제된다. 또한, 산기를 발생시켜 프리징제와 보다 많이 반응하여 보호막(617)을 강화하고, 제1레지스트 제2패턴부(613)를 보다 더 경화시킬 수 있다. 이에 따라, 원하지 않은 제1레지스트 제2패턴부(613)의 소실이나 패터닝과 같은 패턴 결함을 억제하면서, LFLE 과정으로 미세한 크기의 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 의도적으로 제1레지스트 제2패턴부(613)를 경화 고정하기 위해서, 즉, 제1레지스트 제2패턴부(613)만을 여는 별도의 제3포토마스크를 이용하여 제1레지스트 제2패턴부(613)를 노광 경화시키는 과정이 요구되지 않아, 포토마스크의 수를 줄일 수 있어 공정 개선을 구현할 수 있다.
제1 및 제2레지스트 패턴들(615, 635)이 교차되어 격자 형태를 이루며, 격자 사이의 열림부들은, 제1 및 제2라인 패턴들(210, 310)이 교차되는 부분들에 대응되는 영역(110)이 셀 패턴(도 1의 110)에 해당되고, 제1더미 라인 패턴(230)과 제2라인 패턴(310)이 교차되는 부분들에 대응되는 영역(130)들이 더미 패턴(도 1의 130)에 해당되는 패턴으로 형성된다.
도 18을 참조하면, 도 17의 B-B', C-C' 절단선을 따르는 단면을 고려하면, 제1 및 제2레지스트 패턴들(615, 635)의 셀 패턴(110)인 홀 패턴에 절연층(520) 부분이 노출되고, X축 방향의 외곽 영역에는 제1레지스트 패턴(615)이 절연층(520) 부분을 덮어 차단하게 위치하고, 마찬가지로 Y축 방향의 외곽 영역에는 제2레지스트 패턴(635)이 절연층(520) 부분을 덮어 차단하게 위치하게 된다. 도 19를 참조하면, 제1 및 제2레지스트 패턴들(615, 635)에 의해 노출되는 절연층(520) 부분을 선택적으로 식각하여 절연층(520)을 관통하는 셀 패턴(521)인 관통홀을 형성한다. 이때, 더미 패턴 또한 마찬가지로 형성될 수 있다. 이러한 절연층(520)은 후속 식각 과정 또는 패터닝 과정에서 식각 마스크(etch mask)로 사용될 하드 마스크(hard mask)로 사용되거나, 또는 셀 패턴(521)을 채우는 층에 필라(pillar) 형상을 부여하는 몰드(mold)로 사용될 수 있다.
예컨대, 셀 패턴(521)을 채우는 층을 증착하고, 화학기계적연마(CMP) 등으로 평탄화하여 필라(800)을 형성할 수 있다. 이러한 필라(800)가 하드 마스크용 절연층으로 형성될 경우, 절연층(520)을 선택적으로 제거하여 하드 마스크로서 필라(800)들을 노출시키고, 이들을 이용하여 하부의 웨이퍼(510)를 선택적으로 식각하여, 셀 액티브(active)를 설정하는 필드 영역(field region)을 위한 트렌치(trench)를 형성할 수 있다. 또한, 필라(800)이 도전성 폴리실리콘층이나 텅스텐(W) 또는 질화 티타늄(TiN)과 같은 금속층을 포함하여 이루어질 경우, 상전이 메모리 소자의 하부 전극으로 필라(800)이 적용될 수 있다. 필라(800) 상에 칼코나이드와 같은 상전이 물질을 증착하고, 그 상에 상부 전극을 형성함으로써, 상전이 메모리 소자를 구성할 수 있다.
110...셀 패턴 130...더미 패턴
200, 300...포토마스크 210, 310...라인 패턴
230, 330...더미 라인 패턴 250...제1보조 피처
270...제2보조 피처 370...제3보조 피처
615, 635...레지스트 패턴.
200, 300...포토마스크 210, 310...라인 패턴
230, 330...더미 라인 패턴 250...제1보조 피처
270...제2보조 피처 370...제3보조 피처
615, 635...레지스트 패턴.
Claims (20)
- 제1라인(line) 패턴들, 및
상기 제1라인 패턴들의 외측에 상기 제1라인 패턴들과 수직한 방향으로 연장되는 라인 형상의 제1보조 피처(assist feature)들을 포함하는 제1포토마스크(photomask)를 형성하는 단계;
제2라인 패턴들이 상기 제1라인 패턴들에 수직하게 상기 제1보조 피처들에 대응되는 부분까지 연장되는 제2포토마스크를 형성하는 단계;
상기 제1포토마스크를 사용하여 제1레지스트층을 제1노광하여 상기 제1라인 패턴들의 형상을 따르는 영역들을 여는 제1레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 제1레지스트 패턴을 프리징(freezing)하는 단계;
상기 제1레지스트 패턴의 상기 열린 영역들을 채우는 제2레지스트층을 형성하는 단계; 및
상기 제2포토마스크를 사용하여 상기 제2레지스트층을 제2노광하여 상기 제1레지스트 패턴들과 함께 상기 제1 및 제2라인 패턴들이 교차되는 부분들에 대응되는 영역들을 여는 제2레지스트 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1라인 패턴들 및 상기 제1보조 피처들은 상기 제1포토마스크의 투광 영역으로 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1보조 피처는 상기 제1라인 패턴들의 선폭(CD)만큼 큰 선폭을 가지게 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 제1보조 피처가
상기 제1노광에 의해 상기 제1레지스트층으로 이미지(image) 전사되지 않도록 상기 제1노광 시 상기 제1라인 패턴들에 수직한 방향으로 다이폴(dipole) 개구들이 위치하는 다이폴(dipole) 조명계를 사용하는 미세 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1포토마스크는
상기 제1라인 패턴들과 상기 제1보조 피처들 사이에
상기 제1라인 패턴들 및 상기 제1보조 피처들 보다 작은 선폭(CD)을 가지는 제2보조 피처들을 더 포함하여 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 제2보조 피처들은
상기 제1라인 패턴들과 나란히 연장되는 라인 형상으로 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1포토마스크는
상기 제1라인 패턴들과 상기 제1보조 피처들 사이에
상기 제1라인 패턴들과 나란히 연장되고 상기 제1라인 패턴들 보다 큰 선폭(CD)을 가지는 제1더미 라인 패턴을 더 포함하여 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제2포토마스크는
상기 제2라인 패턴들과 나란히 연장되고 상기 제2라인 패턴 보다 큰 선폭(CD)를 가지는 제2더미 라인 패턴을 상기 제2라인 패턴들의 외측에 포함하여 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제2포토마스크는
상기 제2라인 패턴들의 외측에 상기 제2라인 패턴들 보다 작은 선폭(CD)을 가져 상기 제2노광에서 이미지 전사되지 않고 상기 제2라인 패턴들과 나란히 연장되는 라인 형상의 제3보조 피처들을 더 포함하여 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 프리징(freezing) 단계는
상기 제1노광에 의해 상기 제1레지스트 패턴에 발생되는 산기와 반응할 프리징제(freezing agent)를 도포하는 단계; 및
상기 프리징제와 상기 산기의 반응으로 상기 제1레지스트 패턴 표면에 상기 제2레지스트층으로부터 보호하는 보호막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1보조 피처(assist feature)들은 상기 제1노광 시 대응되는 상기 제1레지스트층 부분에 상기 산기의 발생을 유도하는 노광 광을 제공하게 투광 영역으로 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1레지스트층 아래에 하지층을 도입하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2레지스트 패턴에 노출되는 상기 하지층 부분들을 식각하여 홀 패턴들을 형성하는 단계; 및
상기 홀 패턴들을 채우는 필라(pillar)들을 형성하는 단계를 더 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
- 웨이퍼 상에 셀 패턴들이 형성될 셀 영역 및 상기 셀 영역의 외측의 외곽 영역을 설정하는 단계;
X축 방향으로 상기 셀 영역에서 상기 외곽 영역에 대응되는 영역으로 연장되는 제1라인 패턴들, 및
상기 제1라인 패턴들의 외측의 상기 외곽 영역 부분에 대응되는 영역에 상기 X축 방향에 수직한 Y축 방향으로 연장되는 라인 형상의 제1보조 피처(assist feature)들을 포함하는 제1포토마스크(photomask)를 형성하는 단계;
상기 Y축 방향으로 상기 셀 영역에서 상기 외곽 영역에 대응되는 영역으로 연장되는 제2라인 패턴들을 포함하는 제2포토마스크를 형성하는 단계;
상기 제1포토마스크를 사용하여 제1레지스트층을 제1노광하여 상기 제1라인 패턴들을 형상을 따르는 영역들을 여는 제1레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 제1레지스트 패턴을 프리징(freezing)하는 단계;
상기 제1레지스트 패턴의 상기 열린 영역들을 채우는 제2레지스트층을 형성하는 단계; 및
상기 제2포토마스크를 사용하여 상기 제2레지스트층을 제2노광하여 상기 제1레지스트 패턴과 함께 상기 제1 및 제2라인 패턴들이 교차되는 부분들에 대응되는 영역들을 상기 셀 패턴들로 여는 제2레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 제1보조 피처는 상기 제1라인 패턴들의 선폭(CD)만큼 큰 선폭을 가지게 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 제1포토마스크는
상기 제1라인 패턴들과 상기 제1보조 피처들 사이에
상기 제1라인 패턴들 및 상기 제1보조 피처들 보다 작은 선폭(CD)을 가지는 제2보조 피처들을 상기 제1라인 패턴들과 나란히 연장되는 라인 형상으로 포함하여 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 제1포토마스크는
상기 제1라인 패턴들과 상기 제1보조 피처들 사이에
상기 제1라인 패턴들과 나란히 연장되고 상기 제1라인 패턴들 보다 큰 선폭(CD)을 가지는 제1더미 라인 패턴을 더 포함하여 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 프리징(freezing) 단계는
상기 제1노광에 의해 상기 제1레지스트 패턴들에 발생되는 산기와 반응할 프리징제(freezing agent)를 도포하는 단계; 및
상기 프리징제와 상기 산기의 반응으로 상기 제1레지스트 패턴들 표면에 상기 제2레지스트층으로부터 보호하는 보호막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1보조 피처(assist feature)들은 상기 제1노광 시 대응되는 상기 제1레지스트층 부분에 상기 산기의 발생을 유도하는 노광 광을 제공하게 투광 영역으로 형성되는 미세 패턴 형성 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 제1레지스트층 아래에 하지층을 도입하는 단계를 더 포함하고,
상기 셀 패턴들에 의해 노출되는 상기 하지층 부분들을 식각하여 홀 패턴들을 형성하는 단계; 및
상기 홀 패턴들을 채우는 필라(pillar)들을 형성하는 단계를 더 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
- 제1라인(line) 패턴들,
상기 제1라인 패턴들의 외측에 상기 제1라인 패턴들과 수직한 방향으로 연장되는 라인 형상의 제1보조 피처(assist feature)들, 및
상기 제1라인 패턴들에 수직하게 교차되고 상기 제1보조 피처들에 겹쳐지게 연장되는 제2라인 패턴들을 포함하는 포토마스크 레이아웃을 얻는 단계;
상기 제1라인 패턴들 및 상기 제1보조 피처들을 포함하는 제1포토마스크(photomask) 및 상기 제2라인 패턴들을 포함하는 제2포토마스크를 형성하는 단계;
상기 제1포토마스크를 사용하여 제1레지스트층을 제1노광하여 상기 제1라인 패턴들의 형상을 따르는 영역들을 여는 제1레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 제1레지스트 패턴을 프리징(freezing)하는 단계;
상기 제1레지스트 패턴의 상기 열린 영역들 사이를 채우는 제2레지스트층을 형성하는 단계; 및
상기 제2포토마스크를 사용하여 상기 제2레지스트층을 제2노광하여 상기 제1레지스트 패턴과 함께 상기 제1 및 제2라인 패턴들이 교차되는 부분들에 대응되는 영역들을 여는 제2레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
- 제18항에 있어서,
상기 제1라인 패턴들과 상기 제1보조 피처들 사이에
상기 제1라인 패턴들 및 상기 제1보조 피처들 보다 작은 선폭(CD)을 가지는 제2보조 피처들을 상기 제1라인 패턴들과 나란히 연장되는 라인 형상으로 더 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
- 제18항에 있어서,
상기 제1라인 패턴들과 상기 제1보조 피처들 사이에
상기 제1라인 패턴들과 나란히 연장되고 상기 제1라인 패턴들 보다 큰 선폭(CD)을 가지는 제1더미 라인 패턴을 더 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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