KR19990087519A - 양각 포토레지스트 조성물의 열 처리법 - Google Patents

Abstract

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

Description

양각 포토레지스트 조성물의 열 처리법

반도체 산업 분야에서 통상 사용되어온 미세 석판 기술에서, 감광성 물질은 반도체 기판에 스핀 피복법으로 도포된다. 스핀 피복 단계 후에도, 레지스트 물질은 여전히 다량의 용매(30% 정도로 추정됨)를 함유하고 있기 때문에 여전히 매우 유연하고 끈적끈적한 상태이다. 이 상태에서는, 노출되지 않은 부분에서도 현상제에 대하여 내성을 제공하지 못한다. 따라서, 소위 저온 소성(softbake) 또는 예비 소성이라 불리는 열 처리 단계에서 건조시키고 농밀화시켜야만 한다. 저온 소성 공정은 고온 플레이트 장치 또는 공기 오븐에서 수행할 수 있다. 고온 플레이트상에서, 레지스트 층을 지닌 기판의 이면을 고온 플레이트의 고온 금속 표면에 근접하게 접근시키거나 또는 접촉된 상태로 60 내지 90초, 통상 60초 동안 체류시키는 공정이 당해 산업 분야에서 통상 행해진다. 통상적으로, 오븐에서의 저온 소성은 보다 긴 시간을 사용하는 데, 예를 들면, 90℃에서 30분이 일반적인 조건이다.

스핀 피복 중에, 레지스트는 점성이 높아지고, 유동이 정지되는 데, 이는 피막을 갖는 기판 위에 위상 평면화가 일어나지 않는 것으로 입증된다. 하지만, 필름은 여전히 열역학적 평형과 거리가 멀고, 적당량이 용매에 흡수된 자유 체적(free volume)을 다량으로 함유한다. 저온 소성 공정 중에, 레지스트는 초기 유동점 이상의 온도에서 다시 가열되고; 그 결과 용매의 손실 및 농밀화에 의해 다시 고화될 때까지 단시간 동안 액체로 되어버릴 수 있다. 이 공정은 필름 두께의 감소를 수반한다. 몇몇 유형의 레지스트에 있어서, 예컨대 단일 중합체 전자빔 레지스트(예, 헥사플루오로이소프로필메타크릴레이트)의 소성 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 소성 온도는 디아조나프토퀴논 감광제(DNQ)의 열분해 온도로 제한된다. 당해 산업 분야에서 통상 사용되는 DNQ의 등온 분해 온도는 120℃(트리히드록시벤조페논 유도체의 경우) 내지 약 130℃(비-벤조페논 주쇄의 경우)의 범위이다. 통상 매우 낮은 온도가 사용되는데, 그 이유는 g선 웨이퍼 스테퍼 또는 i선 웨이퍼 스테퍼에 통상 사용되는 것과 같은 단색 방사선에 의해 표면을 향하여 이동하는 빛과 표면으로부터 반사되는 빛이 간섭되어 정상파 패턴을 형성하기 때문이다. 웨이퍼가 노출 단계와 현상 단계 사이에 부가의 소성 단계[소위, 노출 후 소성(Post-Exposure Bake), 즉 PEB라 함] 없이 현상되는 경우에, 상기 정상파 패턴은 레지스트에 매우 정확하게 재생되어, 선폭 변동 및 해상도 감소를 유발하고, 노출된 면을 제거 하기 위하여 조사량 또는 현상 시간이 증가시킨다. 기존의 처리법은 PEB를 수행하는 과정에서, 광생성물과 원형 DNQ 간의 상호 혼합에 의해 확산 효과를 유발한다. 이러한 확산 공정에 의해 정상파 패턴은 대부분의 실제 레지스트 공정에서 거의 완전하게는 관찰되지 않는 정도로 스미어 현상을 발생시킨다.

확산 공정을 충분한 효율로 수행하기 위하여, 저온 소성 단계 보다 더 높은 온도에서 PEB를 수행하는 것이 일반적으로 요구된다. 통상의 조합 공정은 저온 소성을 90℃에서 60초 간 수행한 다음, PEB를 110℃에서 60초 간 수행하는 것이다. SB와 PEB 공정을 동일 온도에서 수행하는 공정은 거의 드물다. 본 발명자들은 대부분의 일반적인 디아자나프토퀴논 유형의 레지스트에 있어서 SB 공정이 PEB를 능가하는 것은 실제적인 공정이 아님을 알았다. 후자의 조건하에서, SB는 레지스트 매트릭스를 정상파가 확산되지 않을 정도로 경화시켜, 전술한 바람직하지 못한 현상들을 유발할 수 있다.

레지스트 기판을 실질적으로 비 반사형으로 교체하는 방안, 예컨대 기판을 항반사성 코팅(antireflective coating)으로 커버하는 것도 고려할 수 있다. 이러한 피막[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, 최대 반사율은 두께 약 50 nm(나노미터)(실리콘 기판)에서 약 3~3.5%로 계산되고; 유기 하부(bottom) 층의 반사율은 1/10 이하로 감소될 수 있으며, 정상파 패턴은 충분히 약해져서 대부분의 용도에서 노출 후 소성은 더 이상 필요치 않다.

높은 온도의 PEB에서, 디아조나프토퀴논의 광생성물은 특정 거리로 확산될 수 있기 때문에 반사성 기판에 존재하는 정상파의 스미어 현상 제거를 유발한다. 따라서, 이러한 경우에 특정량의 확산은 바람직하다. 하지만, 확산은 예컨대 디아자나프토퀴논 레지스트에서 노출면과 노출되지 않은 면 사이의 경계에서 인덴카르복실산 광생성물의 농도 구배의 감소에 의해 잠재 레지스트 상을 손상시킨다. 그러나, 하부 코트와 같은 비반사성 기판에서, 확산 공정에 의한 포토레지스트의 잠재 상의 손상은 흔히 대부분의 용도에서 PEB의 장점을 상쇄시킨다. 실험 관찰 결과 다음과 같은 사실이 확인되었다: 항반사성 하부 코트, 예컨대 AZ(등록상표) BARLi™ 재료에서 시판 레지스트, 예컨대 AZ(등록상표)7800 i선 레지스트의 해상도는 PEB 공정이 생략되는 경우에 증가된다[예, 약 1 ㎛의 레지스트에서 라인 앤 스페이스(line and space)가 0.34~0.32 ㎛(마이크로미터)임].

그러나, 하부 항반사성 코팅을 사용하는 경우에도, 해상도 또는 초점 흐림 범위의 하한치에서 레지스트 문양(feature)에 대한 PEB 무공정의 정상파의 잔여물이 때때로 관찰되었고, 이러한 상황에서 기판 지형 또는 기타 요인들에 기인하여 최적의 하부 항반사성 필름 두께를 얻을 수 없다. 이러한 잔여물은 레지스트의 달성가능한 해상도, 벽 각도 및 선폭 균일성을 제한한다. 본 발명은 기존의 레지스트에 노출 후 소성(PEB) 온도보다 높은 온도(≥130℃)와 매우 짧은 소성 시간(≤30초)을 사용하므로써 포토레지스트 해상도와 성능을 더욱 개선시킨다. 이러한 공정을 하기에서는 "순간(flash) 노출 후 소성" 또는 "순간 PEB"로 지칭하였다. 순간 PEB 공정은 포토레지스트의 해상도, 공정의 허용 범위, 열적 변형 온도, 레지스트 접착력 및 플라스마 에칭 내성을 크게 향상시킨다.

항반사성 코팅에 순간 PEB 공정을 이용하므로써 해상도의 향상이 관찰되었음이 실시예 1에 기재되어 있다. 실시예 2에서는 현상된 레지스트의 열적 안정성이 향상됨을 나타내었고, 실시예 3에서는 에칭 내성이 향상됨을 나타내었다.

순간 PEB의 완전한 장점은 하부 항반사성 코팅, 예컨대 TiN 또는 AZ(등록상표) BARLi™ 코팅을 수행하므로써 얻을 수 있다는 점에 주목해야 한다. 항반사성 코팅이 없다면, 보다 높은 열적 안정성은 얻을 수 있으나, 포토레지스트의 해상도 성능은 기존의 PEB로 처리된 레지스트에 비해 약간 감소한다(실시예 4). 그러나, 이러한 공정은 예컨대 주로 패드 또는 이식 마스크 층과 같은 대형의 상이 요망되는 경우에 유용하고, 이러한 경우에 높은 열적 안정성 및 높은 에칭 안정성이 특히 요망된다.

이론에 구애받길 원치 않지만, 순간 PEB 공정은 기존의 레지스트 공정보다 포토레지스트의 건조 및 농밀화가 더욱 효과적으로 허용되기 때문에 레지스트 성능을 향상시킨다고 간주된다. 스핀 피복법의 경우에, 포토레지스트는 희박해지는 것이 중지되고, 비유동 상태에 도달하여도 여전히 다량의 용매를 함유한다. 기존의 저온 소성 공정 중에 초기에 온도가 상승되어 레지스트를 다시 유동 상태로 되돌리고, 용매는 레지스트로부터 효과적으로 방출된다. 그러나, 레지스트는 신속하게 다시 비유동 상태가 되고, 용매가 증발될 때 유리 상태로 매트릭스가 경화된다. 용매는 일단 레지스트 매트릭스가 다시 경화되면 효과적으로 방출될 수 없다. 심지어 장시간의 온도 처리된 후에, 예컨대 30분 간의 대류 오븐 소성 후에, 레지스트는 고온 플레이트에서 동일 온도로 훨씬 단시간 동안 처리 후에 발견되는 용매량과 거의 동일한 양의 용매를 함유함이 확인되었다. 이로부터, 대부분의 용매 증발은 레지스트가 유체 상태인 초기에 일어남을 알 수 있다.

노출 공정에서, 잠재 상이 필름에 형성되고, 필름은 앞서 지적한 바와 같이 정상파를 포함할 수 있어서, PEB 공정의 필요성이 제거된다. PEB 공정 중에, 레지스트 매트릭스는 충분히 연화되어 광생성물 확산이 일어나는 동시에, 일부 부가의 용매 증발과 필름 농밀화가 일어난다. 이는 PEB 공정 중에 필름 두께가 소량 감소하고, 열적 안정성이 조금 얻어지므로써 입증된다. 그러나, 웨이퍼가 최대 온도에 도달하는 즉시, 매트릭스는 다시 경화되고, 확산은 느려지며, 용매 증발은 중지된다.

단시간의 순간 PEB 공정 중에, 레지스트와 웨이퍼는 고온 플레이트의 온도에 도달되지 않는다. 웨이퍼 온도의 측정치는 웨이퍼가 20초 후에 140℃의 고온 플레이트 온도보다 약 5~10℃ 낮다는 것을 보여준다. 따라서, 순간 PEB 공정 중에 레지스트가 유동 상태로 재 진입하므로써 필름은 더욱 철저히 건조되고, 그 결과 예기치 못했던 레지스트의 열적 안정성의 향상이 얻어졌다고 여겨진다. 실시예 2에서 나타낸 바와 같이, 순간 PEB 공정에 의해 얻어진 열적 안정성은 기존의 저온 소성 공정에 비해 20~30℃ 정도 높았다.

더욱이, 순간 PEB 공정에 의해 얻어진 필름은 저온에서의 기존의 저온 소성에서 더 긴 시간이 걸려 얻을 수 있었던 필름 보다 더 빠르게 열적 평형 상태에 도달한다. 모든 레지스트 필름은 스핀 피복 및 소성 후에 다량의 자유 체적을 가진다. 이러한 자유 체적은 레지스트를 이것의 유리 전이 온도 이상으로 소성하는 경우에만 제거될 수 있고, 중합체 스트링은 이완되어 새로운 더욱 조밀하게 팩킹된 질서 구조가 형성된다. 60초 또는 그 정도의 지속 시간의 기존의 저온 소성 공정으로, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 헥사플루오로이소프로필메타크릴레이트와 같은 열적으로 안정한 레지스트가 얻어질 수 있으나, 노볼락 필름의 경우에는 그러한 온도에 의해 감광제의 열분해가 일어나므로, 가교 효과에 의해 매트릭스는 더욱 경화되고, 상 성능은 불량해진다. 새로운 순간 PEB 공정은 레지스트를 자유 체적이 감소된 상태로 유지시키고, 이렇게 감소된 자유 체적은 용해 성능을 더욱 향상시켜 해상도 증가를 유발한다. 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 t-부톡시카르보닐로 보호된 폴리히드록시스티렌을 주성분으로 하는 DUV 레지스트의 경우에, 자유 체적은 염기 오염물이 쉽게 확산되는 점에 기인하여 바람직하지 못한 효과를 유도한다. 이러한 부류에 대한 다른 예가 디아조나프토퀴논/노볼락 레지스트이고, 이 레지스트는 분류화(fractionated) 수지, 즉 페놀계 화합물과 포름알데히드의 축합에 의해 노볼락을 합성할 때 통상 존재하는 MW가 낮은 성분의 일부 또는 전부가 제거된 수지를 사용하여 제조한다. 분자량에 의존한 분류화를 달성하는 방법은 많이 있다. 본 명세서에서는 재료의 성질을 예시하기 위하여, 양호한 용매와 불량한 용매의 혼합물에서 노볼락의 분자량 의존 혼화성 차이를 이용하였다. 양호한 용매에 용해된 노볼락 용액에 불량한 용매를 혼합하면, 양호한 용매와 불량한 용매가 서로 완전히 혼화성이더라도 두 개의 상으로 분리된다. 하부 상은 MW가 높은 노볼락으로 이루어지고, 상부 상(통상 더 큼)은 MW가 낮은 물질로 이루어진다. 용매들의 농도 및 비율을 변화시키므로써, 제거된 최대 MW와, MW가 낮은 분획의 제거율에 대한 조절이 가능하다. MW가 낮은 분획이 부족하므로, 분류화된 노볼락을 주성분으로 하는 레지스트의 유리 전이 온도는 높아지고, 그 결과 스핀 피복 및 기존의 저온 소성 공정 중에서 보다 빠르게 고화되는 경향이 있다. 순간 PEB 공정 중에 포획된 용매와 자유 체적의 제거율이 향상되었다는 것은 관찰된 열적 안정성과 에칭 내성이 향상되었음을 설명한다.

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

수지의 성질 외에도, 감광제의 성질, 특히 감광제의 열적 안정성 또한 고온 소성에서 레지스트 성능에 중요한 영향을 미친다. 본 발명자들은 실험을 통해, 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 주쇄에 결합된 단일의 페닐 고리(예, 트리히드록시벤조페논)를 갖는 것이 비(non)벤조페논 에스테르, 특히 페닐 고리당 단지 하나의 DNQ 단위를 갖는 것 보다 덜 안정하다. 따라서, 1종 이상의 일가 페놀을 포함하는 주쇄의 2,1,5-DNQ-설포네이트가 가장 안정하다고 관찰되었다. 이러한 화합물은 본 발명의 공정에 특히 유용하다고 예상되며, 그 이유는 이들의 높은 열적 안정성이 고온 소성에서의 바람직하지 못한 부반응을 최소화할 것이기 때문이다. 따라서, 순간 PEB 공정의 장점은 이러한 주쇄를 포함하는 레지스트에 대하여 더욱 커진다.

발명의 개요

본 발명은 반사율이 낮은 기판에 양각 상을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 기판에 포토레지스트를 피막 처리하고, 이 포토레지스트를 화학선에 노출시킨 다음, 단시간(순간) 노출 후 소성(순간 PEB) 단계에서 포토레지스트를 화학선에 노출시키는 것을 포함한다. 포토레지스트는 기판에 코팅되고, 이 어셈블리는 화학선에 노출시키기 전에 건조 소성 처리를 할 수 있다. 순간 PEB 단계는 기판을 130℃ 이상의 온도로 가열된 표면에 30초 이하(5~30초) 동안 접촉시키거나 또는 근접하게 접근시켜 수행한다. 가열된 표면의 온도는 130~160℃가 바람직하고, 140~150℃가 가장 바람직하다. 레지스트의 소성 시간은 20초 이하(5~20초)가 바람직하고, 10~20초가 가장 바람직하다. 소성 공정은 반도체 산업 분야에서 통상 사용되는 장치, 즉 고온 플레이트, 임의로 근접 소성의 형태에서 수행될 수 있고, 이들 장치에서 기판과 고온 플레이트 사이의 거리는 홀더 장치, 예 고온 플레이트 표면에 삽입된 볼에 의해 조절된다. 이어서, 소성된 포토레지스트를 기판에 최종 상을 현상시키기 위하여 통상의 방법으로 처리한다.

본 발명의 방법은 포토레지스트의 해상도, 공정의 허용 범위, 열적 변형 온도, 레지스트 접착력 및 플라스마 에칭 내성을 크게 개선시킨다.

본 발명의 방법에 사용된 포토레지스트는 통상 디아조나프토퀴논/노볼락 레지스트이지만, 비-디아조나프토퀴논, 비-노볼락계 레지스트 또한 이 방법에 유리할 수 있다. 디아조나프토퀴논 감광제가 열적으로 안정한 상태가 특히 유리하다고 입증되었는 데, 그 이유는 높은 열적 안정성은 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 열적 안정성을 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 제거된 수지를 함유하는 포토레지스트에 대해 특히 유리한 데, 그 이유는 본 발명의 방법이 종래의 방법에서 얻을 수 있었던 것보다 더 높은 농밀화도를 제공하고, 자유 체적이 더 적게 존재하기 때문이다. 특히, 자유 체적의 감소는 분류화 수지와 단량체성 또는 MW가 낮은 속도 증강제 화합물과의 결합에 도움을 줄 수 있다. 이러한 화합물을 상기 수지에 첨가하여 광감도를 종종 향상시킬 수 있다.

실시예 1: 순간 PEB 처리에 의한 항반사성 기판의 해상도 향상

시판용의 항반사성 재료, AZ(등록상표) BARLi™ 항반사성 피막을 실리콘 웨이퍼 위에 피막 처리하고, 160℃에서 소성하여 두께가 160 nm인 균일한 피막을 얻었다. 이어서, 시판용의 i선 레지스트인 AZ(등록상표) 7800 레지스트를 코팅하고, 100℃에서 1분 동안 소성하여 두께가 0.65 ㎛인 레지스트 필름을 얻었다. 이어서, 이 필름에 다양한 조사량의 Nikon(등록상표) 0.63 NA i선 스테퍼로 상을 만들었다. 웨이퍼를 150℃로 12초 간 가열된 고온 플레이트에 놓고 순간 PEB 처리한 다음, 23℃의 2.38% TMAH 용액에서 60초 간 현상시켰다. 정확한 묘화(描畵) 조사량은 폭 0.35 ㎛의 라인 앤 스페이스 문양을 측정하여 결정하였고, 그 결과 약 190 mJ/cm²의 1:1 묘화 조사량이 얻어졌다. 그 조사량에서, 얻어진 미세한 구조물은 0.26 ㎛의 동일한 라인 앤 스페이스 문양이었다. 잔류 직선의 미세한 문양(즉, 표적 선폭의 ±10% 범위 내)은 0.28 ㎛의 동일한 라인 앤 스페이스 문양이었다.

대조용으로, 상기 공정을 상기 소성 조건과 다른 조건, 즉 90℃에서 60초 간 저온 소성하고, PEB를 110℃에서 90초 간 처리하는 조건으로 처리하면, 레지스트는 해상도가 단지 0.28 ㎛이고, 약 210 mJ/cm²의 묘화 조사량에서 0.30 ㎛의 선이 된다.

실시예 2: 순간 PEB에 의한 열적 안정성의 향상

실시예 1의 BARLi™이 덮힌 기판에 실시예 1의 순간 PEB 공정을 수행하였다. 제2 시료를 동일하게 처리하되, 순간 PEB 온도는 150℃이었다. 제3의 대조용 웨이퍼는 90℃의 고온 플레이트에서 60초 간 저온 소성하고, 110℃에서 90초 간 종래의 고온 플레이트 PEB로 처리하였다. 순간 PEB와 대조용 웨이퍼 양자에 있어서, 레지스트의 열 유동 저항은 하기 문단에 기재된 바와 같이 측정하였다.

노출용으로 사용된 마스크는 큰 사각 패드(500 x 500 ㎛) 문양을 포함한다. 소정 구조를 지닌 다수의 스텝필드(stepfield)를 포함하는 웨이퍼를 조각으로 분쇄하였다. 적어도 한 개의 패드 구조를 갖는 각각의 웨이퍼 분획은 고온 플레이트에서 해당 온도로 2분 간 가열하고, 제1 분획의 경우 100℃의 고온 플레이트 온도에서 출발하여, 5℃의 증분으로 마지막 분획을 150℃로 처리하였다. 패드의 테두리를 SEM(주사 전자 현미경)으로 조사하고, 레지스트 패드가 변형된 온도를 측정하였다.

종래의 소성 처리된 대조용 시료에 있어서, 패드는 115℃에서 변형되었다. 150℃에서 순간 PEB 처리한 경우에는, 변형 온도가 135℃이었고, 160℃에서의 소성 처리한 경우에는 140℃이었다.

실시예 3: 건식 에칭 내성의 증가

실리콘 옥사이드 웨이퍼에 두께 150 nm의 BARLi™ 박막의 AZ(등록상표) 7800 레지스트를 지닌 두 개의 웨이퍼를 제조하였다. 제1 웨이퍼는 90℃에서 소성하고, 110℃에서 90초 간 PEB 처리하여 두께가 약 1.05 ㎛인 필름을 얻었고, 제2 웨이퍼는 100℃/60초의 저온 소성과 순간 PEB 공정(160℃/12초)으로 처리하여 제조하였다. 묘화시킨 후에, 두 개의 웨이퍼를 실리콘 옥사이드가 완전히 에칭될 때 까지 CHF₃/산소 혼합물로 건식 에칭 처리하였다. 이후에 SEM으로 조사한 결과 0.40 ㎛ 문양이 확인되었다. 종래의 소성 처리된 1 ㎛ 레지스트는 필름 두께 약 0.6~0.7 ㎛가 상실된 반면, 순간 PEB 필름은 단지 0.15~0.2 ㎛만이 상실되었다. 따라서, 순간 PEB 필름은 비록 초기 필름 두께가 종래의 필름 두께의 ½이었지만, 종래의 필름보다 더 두꺼운 필름 두께를 가졌다.

실시예 4: 항반사성 코팅이 없는 순간 PEB

실시예 1의 실험을 반복하되, 항반사성 코팅은 실리콘 웨이퍼에 도포하지 않았고, 150℃/12초의 조건에서 단지 하나의 순간 PEB 웨이퍼만이 발생하였다. 0.54 NA 스테퍼를 사용하여 묘화시켰다. 레지스트(실시예 1에서 정의함)의 선 해상도는 묘화 조사량 180 mJ/cm²에서 종래의 공정에 대하여 0.34 ㎛이고, 더 높은 조사량에서 0.32 ㎛ 문양이 해상될 수 있다. 순간 PEB 시료의 경우에, 선 해상도는 245 mJ/cm²의 1:1 묘화 조사량에 대하여 0.38 ㎛로 저하된 반면, 더 높은 조사량에서 0.36 ㎛ 문양이 해상될 수 있다(벽 각도는 불량함). 따라서, 항반사성 코팅의 부재는 해상도를 저하시키지만, 순간 PEB 시료의 열적 안정성의 시험 결과는 대형 패드가 단지 140℃에서 변형됨을 보여준다.

실시예 5: 0.57 NA i선 스테퍼로 순간 PEB 처리시 해상도와 DOF의 향상

AZ(등록상표) BARLi™ 용액으로 웨이퍼를 코팅하여 약 150 nm 두께의 필름을 얻었다. 이어서, BARLi™ 필름을 170℃에서 60초 간 고온 플레이트에서 소성하였다. AZ(등록상표) 7800 레지스트를 3,000 rpm에서 회전시키고, 웨이퍼를 110℃에서 60초 동안 소성시키고, 초점 설정 및 노광 에너지의 배열을 사용하는 Nikon(등록상표) 0.57 NA 스테퍼에 노광시켰다. 웨이퍼를 150℃에서 20초 간 다이 니뽄 스크린 고온 플레이트(삽입된 스페이서는 약 150 ㎛임)에서 소성시켰다. 먼저 상을 웨이퍼에 현상제의 퍼들을 형성하게 현상시킨 다음, 총 60초 간 현상 공정을 지속하였다. 이후에 물로 현상된 상을 세정하고, 얻어진 상을 SEM으로 조사하여 분열된 구조를 검사하였다. 동일한 조건하에서 처리하되, 90℃/60초 간 저온 소성하고, 110℃/90초 간 PEB 처리한 대조용 시료에 비해 해상도는 0.04 ㎛로 개선되었고, 해상도의 한계치에 근접하는 초점의 거리 또한 0.4 ㎛로 개선되었다. 특히, 대조용 웨이퍼의 해상도는 약 0.30 ㎛이고, 실험용 웨이퍼의 해상도는 0.26 ㎛이었다. 0.30 ㎛의 동일한 라인 앤 스페이스 문양에 대한 대조용 시료의 초점의 거리는 0.4 ㎛이었고, 순간 PEB 실험의 경우에는 0.8 ㎛이었다.

Claims (14)

1. 기판에 포토레지스트를 코팅하고, 포토레지스트를 화학선에 노출시킨 뒤 포토레지스트 피막을 소성시키며, 피막 처리된 기판을 처리하여 상기 기판에 상을 현상시키는 단계를 포함하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법으로서, 상기 소성 단계는 기판을 130℃ 이상의 온도로 가열된 표면과 접촉시키거나 또는 그 표면에 밀접하게 접근시켜 30초 이하의 시간 동안 처리하는 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 가열된 표면의 온도가 130~160℃인 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 가열된 표면의 온도가 140~150℃인 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 소성 시간이 21초 이하인 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 소성 시간이 10초 내지 20초인 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 포토레지스트가 디아조나프토퀴논/노볼락 레지스트인 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 디아조나프토퀴논 감광제가 벤조페논 유도체가 아닌 방향족 화합물의 주쇄를 갖는 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 방향족 화합물이 임의의 페닐 고리에 하나의 히드록시기를 갖는 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
9. 제6항에 있어서, 포토레지스트가 노볼락 수지를 함유하고, 노볼락 수지는 저분자량 성분들이 부분적으로 또는 완전히 제거되도록 처리하는 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 포토레지스트가 단량체성 화합물 또는 저분자량 화합물을 포함하여 광 감도가 증가되는 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 기판은 반사율이 낮고, 바람직하게는 기판에 항반사성 코팅 처리를 하므로써 반사율이 낮아지는 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 항반사성 코팅이 무기 흡수재 또는 투명 재료이고, 이 투명 재료는 바람직하게는 실리콘 옥사이드이며, 흡수재는 바람직하게는 실리콘 또는 질화티탄인 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
13. 제11항에 있어서, 항반사성 코팅이 포토레지스트를 현상시키는 방법 또는 건식 에칭 방법 중 한 방법에서 결상식으로 제거되는 유기 재료인 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 항반사성 층이 2 ㎛^-1이상, 가장 바람직하게는 8 ㎛^-1이상의 흡수성을 지닌 건조된 재료인 것을 특징으로하는 기판에 양각 상을 제조하는 방법.