KR20010086339A - 레지스트패턴 제조방법 - Google Patents

Abstract

밀도변화(즉, 단위면적내의 개구부들의 카운트) 또는 리플로우공정에서 원래개구부들의 위치에 의해 야기된 레지스트층의 원래개구부들의 변형변동을 감소시키거나 제거하는 레지스트패턴 제조방법이 제공된다. 방법은, (a) 레지스트층을 목표층상에 형성하는 단계; (b) 레지스트층을 패터닝하여 원래개구부들 및 적어도 하나의 슬릿을 레지스트층에 형성하는 단계로서, 슬릿은 원래개구부들을 둘러싸고 특정 폭을 갖는 단계; 및 (c) 원래개구부들 및 적어도 하나의 슬릿에서 변형을 일으키도록 단계(b)에서 패터닝된 레지스트층을 가열하여 리플로우시켜, 원래개구부들을 수축시키며 적어도 하나의 슬릿을 제거하는 단계로서, 그렇게 수축된 원래개구부들은 원하는 접촉/비어홀들을 목표층에 형성하기 위해 결과적인 개구부들로서 역할을 하고, 레지스트층은 레지스트패턴을 구성하는 결과적인 개구부들을 갖는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 원래개구부들의 첫 번째 내지 n번째 세트들이 레지스트층에 첫 번째 내지 n번째 영역들의 첫 번째 내지 n번째 밀도들로 각각 위치하게 되고, n은 1보다 큰 정수이다. 첫 번째 내지 n번째 밀도들 중 적어도 두 개는 서로 다르다. 적어도 하나의 슬릿은 레지스트층의 첫 번째 내지 n번째 영역들의 각각을 둘러싸도록 형성된다.

Description

레지스트패턴 제조방법{Method of making resist pattern}

본 발명은 레지스트패턴 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레지스트패턴(즉, 패터닝된 레지스트층)이 접촉/비어홀형성공정에서 마스크로서 사용되는 반도체장치제조에서 기판의 층 또는 층들에 접촉홀들 및/또는 비아홀(via hole)들의 형성에 적용할 수 있는 레지스트패턴 제조방법에 관한 것이다.

반도체장치는, 특정 반도체 또는 전도층을 배선층과 전기적으로 서로 연결하기 위한 "접촉홀들" 및/또는 상부배선층을 하부배선층과 전기적으로 서로 연결하기 위한 "비어홀들"을 포함한다. 근년에, 접촉홀들 및 비어홀들은 집적레벨의 증가에 따라 더 작아지고 있다.

전형적으로, 접촉/비어홀들은 잘 알려진 포토리소그래피 및 식각기법들에 의해 형성된다. 구체적으로, 감광레지스트층이 유전체층상에 형성된 후, 그렇게 형성된 레지스트층은 원하는 개구부들을 갖도록 패터닝된다. 그렇게 패터닝된 레지스트층은 개구부들을 갖는 "레지스트패턴"을 구성한다. 그 후, 그렇게 패터닝된 레지스트층(즉, 레지스트패턴)을 마스크로서 사용하여, 기초유전체층이 마스크의 개구부들을 통해 선택적으로 식각되어, 접촉/비어홀들을 유전체층에 형성한다. 그래서, 원하는 또는 목표로 하는 층의 접촉/비어홀들을 소형화하기 위해, 레지스트패턴(즉, 마스크)의 개구부들의 치수들은 접촉/비어홀들의 원하는 치수들에 따라 더 작게 만들 필요가 있다.

게다가, (접촉/비어홀들 자체의 변형을 포함하는) 접촉/비어홀들의 치수에러가 레지스트패턴의 (개구부들 자체의 변형을 포함하는) 개구부들의 치수에러에 의존하여 가변되므로, 더 작은 개구부들을 레지스트패턴에 가능한 한 정밀하게 형성할 필요가 있다.

그 결과, 종래 레지스트패턴의 더 작은 개구부들의 치수에러를 감소시키기 위해 상당한 노력을 하였다.

레지스트패턴의 더 작은 개구부들을 만드는 종래기술의 방법들의 일예의 경우, 원래의 개구부들이 레지스트층에 형성된 후, 레지스트층은 연화점 보다 높은 온도에서 열처리되어, 점차 레지스트층의 소성변형을 일으킨다. 이 방법에서, 원래개구부들의 치수들은 소성변형으로 인해 감소되는 반면, 원래개구부들의 형상은 잘 제어된다. 이 방법은, 예를 들면, 1990년에 공개된 일본공개특허공보 평2-7413호, 1998년 10월에 공개된 일본공개특허공보 평10-274854호, 및 1999년 10월에 공개된 일본공개특허공보 평11-295904호에 개시된다.

도 1a 내지 도 1d는 일본공개특허공보 평11-295904호에 개시된 종래기술의 레지스트패턴 제조방법을 보여준다.

우선, 도 1a에 보여진 것처럼, 화학증폭특성을 갖는 양성전자빔(EB)레지스트(즉, 양성화학증폭 레지스트)는 기판(110)의 표면에 도포되어, 그 표면에 레지스트층(111)을 형성한다. 접촉/비어홀들이 형성된 목포층(미도시)이 기판(110)의 상부에 위치되며, 그래서 층(111)이 목표층상에 위치된다고 말할 수 있다.

전자빔직접그리기장치를 사용하여, 특정한 개구부들이 레지스트층(111)에 형성되거나 새겨진다. 그래서, 층(111)은 조사된 전자빔에 선택적으로 노출되어, 원하는 노출영역들(111a)을 층(111)에 형성한다. 원하는 원래개구부들이 개개의 영역들(111a)에 형성된다.

다음, 도 1b에 보여진 것처럼, 기판(110)상에 형성된 노출영역들(111a)을 갖는 레지스트층(111)은 후노광굽기(post exposure bake, PEB)공정을 거쳐 현상되어, 영역들(111a)을 레지스트층(111)으로부터 선택적으로 제거한다. 그러므로, 원래개구부들(115)은 각각의 영역들(111a)에서 레지스트층(111)을 관통하도록 형성된다. 그렇게 형성된 원래개구부들을 갖는 레지스트층(111)은 원래레지스트패턴(112)으로 불리워진다.

이어서, 도 1c에 보여진 것처럼, 원래레지스트패턴(112)은 패턴(112)을 리플로우시키기 위해 레지스트층(111)의 연화온도 보다 높은 특정 온도에서 열처리된다. 이 리플로우공정을 통해, 원래개구부들(115)은 소성변형되고 폭이 줄어들어, 도 1d에 보여진 것처럼, 좁아지거나 수축된 개구부들(115a)이 생기게 된다. 좁아지거나 수축된 개구부들(115a)을 갖는 원래레지스트패턴(112)은 결과적인 레지스트패턴(113)으로 불리워진다.

도 1a 내지 도 1d를 참조하여 설명된 종래기술의 방법으로,원래개구부들(115)의 좁아짐 또는 수축효과가 발생될 수 있더라도, 원래레지스트패턴(112)의 개구부들(115)의 밀도(즉, 단위면적내의 개구부들(115)의 수)가 넓은 범위내에서 국부적으로 변화된다면 개구부들(115)에 대해 좁아짐/수축효과를 허용할 수 없는 변동이 발생되는 문제점이 있다. 이것은 개구부들(115)의 변형량과 그것들의 밀도의 상관관계에 기인한다.

그 결과, 그렇게 좁아지거나 수축된 결과적인 개구부들(115a)은 바람직하지 못한 형상 및/또는 바람직하지 못한 치수를 갖는 경향이 있다. 최악의 경우, 다소의 원래개구부들(115)이 사라지고(즉, 존재 중지), 따라서, 원하는 접촉/비어홀들이 기판(110)의 기초목표층(미도시)에 형성될 수 없다.

전술한 문제점은, 리플로우공정 이전에 패턴(112)내의 개구부들(115)의 밀도분포에 따라 원래레지스트패턴(112)의 원래개구부들(115)의 치수들을 변경하거나 조절하는 조치에 의해 해결될 수 있다. 이 조치는 개구부들(115)의 주기적으로 변화하는 밀도분포를 갖는 메모리셀들에 비교적 쉽게 적용될 수 있다. 그러나, 이 조치는 임으로 가변하는 밀도분포의 개구부들(115)을 논리셀들에 적용되기는 매우 어렵다.

논리셀들에 대한 개개의 원래개구부들(115)의 변형량은 컴퓨터시뮬레이션 등의 사용으로 예측될 수 있다. 그러나, 이 경우, 원하는 레지스트패턴을 만드는 데 매우 오랜 시간이 소요된다는 다른 문제점이 생기게 된다. 그러므로, 전술한 조치는 실제로 적용될 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은, 리플로우공정에서 원래개구부들의 밀도(즉, 단위면적내의 원래개구부들의 수) 변화에 의해 야기된 레지스트층의 원래개구부들의 변형의 변동을 감소시키거나 제거하는 레지스트패턴 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 리플로우공정에서 원래개구부들의 장소 또는 위치에 의해 야기된 레지스트층의 원래개구부들의 변형변동을 감소시키거나 제거하는 레지스트패턴 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 밀도가 넓은 범위내에서 국부적으로 변화되더라도, 레지스트층의 원래개구부들에 대한 좁아짐/수축효과의 허용할 수 없는 변동을 방지하거나 효과적으로 억제하는 레지스트패턴 형성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 단순한 조치로 결과적인 개구부들의 소형화에 대처하는 레지스트패턴 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 밀도변화와 관계없이 단순한 조치로 결과적인 개구부들의 소형화에 대처하는 레지스트패턴 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1a 내지 1d는 폭이 줄어들거나 수축된 개구부들을 갖는 레지스트패턴의 종래의 제조방법을 각각 보여주는 개략적인 부분평면도들;

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 레지스트패턴 제조방법에서 리플로우공정 이전에 패터닝된 레지스트층의 상태를 보여주는 개략적인 부분평면도;

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절취된 개략적인 부분단면도;

도 4는 도 2의 제1실시예에 따른 방법에서 리플로우공정 동안 패터닝된 레지스트층의 원래개구부들(original openings)의 변위 또는 수축을 보여주는 개략적인 부분평면도;

도 5는 도 2의 제1실시예에 따른 방법에서 리플로우공정 후 패터닝된 레지스트층의 상태를 보여주는 개략적인 부분평면도;

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 절취된 개략적인 부분단면도;

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 레지스트패턴 제조방법에서 리플로우공정 이전에 패터닝된 레지스트층의 상태를 보여주는 개략적인 부분평면도; 및

도 8은 도 7의 제2실시예에 따른 방법에서 리플로우공정 후 패터닝된 레지스트층의 상태를 보여주는 개략적인 부분평면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 1a , 1b : 에지

2 : 레지스트층 3, 3a, 33a, 33b, 33c : 원래개구부

4, 35a, 35b, 35c : 슬릿 11 : 목표층

전술한 목적들과 함께 구체적으로 언급되지 않은 다른 목적들은 다음의 설명으로부터 당해기술의 숙련자들에게 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 레지스트패턴 제조방법은,

(a) 레지스트층을 목표층상에 형성하는 단계;

(b) 레지스트층을 패터닝하여 원래개구부들 및 적어도 하나의 슬릿을 레지스트층에 형성하는 단계로서, 슬릿은 원래개구부들 중 적어도 하나의 개구부를 둘러싸고 특정 폭을 갖는 단계; 및

(c) 원래개구부들 및 적어도 하나의 슬릿에서 변형을 일으키도록 단계(b)에서 패터닝된 레지스트층을 가열하여 리플로우시킴으로써, 원래개구부들을 수축시키며 적어도 하나의 슬릿을 제거하는 단계로서, 그렇게 수축된 원래개구부들은 원하는 접촉/비어홀들을 목표층에 형성하기 위해 결과적인 개구부들로서 역할을 하고, 레지스트층은 레지스트패턴을 구성하는 결과적인 개구부들을 갖는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 레지스트패턴의 방법으로, 목표층상에 형성된 레지스트층은 단계(b)에서 원래개구부들 및 적어도 하나의 슬릿을 레지스트층에 형성하도록 패터닝된다. 적어도 하나의 슬릿은 원래개구부들 중 적어도 한 개구부를 둘러싸고 특정 폭을 갖는다.

그 후, 단계(c)에서, 레지스트층이 가열하에 리플로우되어 원래개구부들 및 적어도 하나의 슬릿에서 변형을 일으킴으로써, 원래개구부들을 수축시키고 적어도 하나의 슬릿을 제거한다. 그렇게 수축된 원래개구부들은 원하는 접촉/비어홀들을 목표층에 형성하기 위해 결과적인 개구부들로서 역할을 한다. 결과적인 개구부들을 갖는 레지스트층은 레지스트패턴을 구성한다.

따라서, 단계(c)에서, 적어도 하나의 슬릿이 원래개구부들을 갖는 레지스트층의 연화되고 리플로우하는 재료에 대해 방파제와 같은 역할을 함으로써, 동일한 재료의 바람직하지 못하고 과도한 변형을 억제한다. 또한, 적어도 하나의 슬릿은 단계(c)에서 제거되고, 그래서 연속공정단계들에 효과를 미치지 못한다.

적어도 하나의 슬릿이 그 주변영역에서 레지스트층 재료의 과도한 변형을 억제하거나 방지하기 위해 제공될 때, 적어도 하나의 슬릿은 레지스트층의 에지 및 에지에 인접한 원래개구부들 간에 위치하게 된다. 이 경우, 중간 또는 내부영역에서의 동일한 재료의 변형에 대한 주변영역의 레지스트층 재료의 상대적으로 더 큰 변형은 적어도 하나의 슬릿에 의해 효과적으로 억제된다. 그 결과, 원래개구부들의 위치변화에 의해 야기된 레지스트층의 원래개구부들의 변형변동이 리플로우단계(c)에서 감소되거나 제거된다.

그러므로, 다소의 원래개구부들이 레지스트층의 주변영역내에 또는 가까이에 존재하더라도, 원래개구부들을 위한 좁아짐/수축효과의 허용할 수 없는 변동이 방지되거나 효과적으로 억제된다. 이것은, 방법이 단순한 조치로 결과적인 개구부들의 소형화에 대처할 수 있다는 것을 의미한다.

한편, 적어도 하나의 슬릿이 원래개구부들의 밀도차에 따라 야기된 레지스트층 재료의 변형변동을 억제하거나 방지하기 위해 제공될 때, 적어도 하나의 슬릿은 다른 밀도들로 배열된 원래개구부들의 각각의 세트들을 둘러싸도록 위치된다. 그러므로, 원래개구부들의 각각의 세트들에 대한 레지스트층 재료의 개구당 체적(per-opening volume)들은 서로 거의 동일하도록 제어된다. 이 경우, 원래개구부들 각각의 세트들에 대한 레지스트층 재료의 변형량들은 거의 동일하게 설정된다. 그 결과, 그 밀도변화로 야기된 레지스트층의 원래개구부들의 변형변동은 리플로우단계(c)에서 감소되거나 제거된다.

그러므로, 원래개구부들의 밀도가 넓은 범위내에서 국부적으로 가변되더라도원래개구부들을 위한 좁아짐/수축효과의 허용할 수 없는 변동이 방지되거나 효과적으로 억제된다. 이것은, 방법이 그 밀도변화와 관계없이 단순한 조치로 결과적인 개구부들의 소형화에 대처할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서는, 적어도 하나의 슬릿이 레지스트층의 에치 및 그 에치에 인접한 원래개구부들 중 적어도 한 개구부 간에 위치하게 된다.

본 발명에 따른 다른 바람직한 실시예에서는, 원래개구부들의 첫 번째 내지 n번째 세트들이 레지스트층의 첫 번째 내지 n번째 영역들에 첫 번째 내지 n번째 밀도들로 각각 위치하게 되고, n은 1보다 큰 정수이다. 첫 번째 내지 n번째 밀도들 중 적어도 두 개는 서로 다르다. 적어도 하나의 슬릿은 레지스트층의 첫 번째 내지 n번째 영역들 각각을 둘러싸도록 형성된다.

이 실시예에서 바람직하게는, 적어도 하나의 슬릿은 첫 번째 내지 n번째 영역들에서 레지스트층 재료의 개구당 체적들이 거의 서로 동일하게 되는 방식으로 형성된다.

발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 슬릿은, 레지스트층을 리플로우시키는 단계(c)가 완료된 후 사라지는 방식으로 폭을 갖는다.

발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시예에서, 레지스트층은 양성포토레지스트재료로 만들어진다. 예를 들면, 재료는 퀴논아지드계 감광제, 알칼리가용성수지 및 용매를 함유한다.

바람직하게는, 레지스트층을 리플로우시키는 단계(c)에서, 패터닝된 레지스트층은 레지스트층 재료의 연화온도 보다 높은 10℃ 이상 150℃을 초과하지 않는 온도에서 리플로우된다. 패터닝된 레지스트층이 레지스트층 재료의 연화온도 이상 10℃ 미만의 온도에서 리플로우된다면, 원하는 변형이 레지스트층에서는 발생하지 않는다. 그러므로, 발명의 이점들 또는 효과들이 주어지지 않는다.

한편, 패터닝된 레지스트층이 150℃을 초과하는 온도에서 리플로우된다면, 과도한 변형이 레지스트층에 발생된다. 그러므로, 발명의 이점들 또는 효과들이 주어지지 않는다.

본 발명이 손쉽게 실행되기 위하여, 이제 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 상세히 설명될 것이다.

제1실시예

발명의 제1실시예에 따른 레지스트패턴 제조방법은 도 2 내지 도 6을 참조하여 이하 설명된 단계들을 포함한다.

제1실시예에 따른 방법의 개시 전에, 주로 반도체로 만들어진 기판(1)이 제공된다. 기판(1)상에, 원하는 메모리셀들 또는 논리셀들(미도시)이 알려진 공정순서를 통해 형성되었다. 유전체목표층(11)이 기판(1)의 상단에 형성된다. 원하는 접촉홀들 및/또는 비어홀들이 이하 설명되는 제1실시예에 따른 방법을 통해 만들어지는 레지스트패턴(즉, 마스크)을 사용하여 목표층(11)에 형성된다.

제1실시예에 따른 방법에서, 우선 레지스트재료가 기판(1)의 표면(즉, 기판(1)의 목표층(11))에 도포된다. 그러므로, 레지스트층(2)이 기판(1)의 표면에 형성된다.

레지스트층(2)은 퀴논아지드계 감광재료 (예를 들면, 알려진 나프토퀴논아지드), 알칼리가용성수지 및 용매를 함유하는 양성비화학증폭계 포토레지스트로 만들어지는 것이 바람직하다. 알칼리가용성수지로서, 노보락수지, 폴리히드록시스티렌 또는 그 야기체, 스티렌말레무수물공중합체 등이 사용될 수 있다.

레지스트층(2)은, 예를 들면, 제3부톡시카르보닐기에 의해 보호된 폴리히드록시스티렌수지와 광발생제를 함유하는 어떤 양성화학증폭계 포토레지스트로 만들어질 수 있다. 어느 다른 포토레지스트가 레지스트층(2)에 사용될 수 있다.

리플로우공정을 통해 다소의 변형이 주어진다면, 이 포토레지스트들과는 다른 레지스트가 레지스트층(2)에 사용될 수 있다.

다음으로, 레지스트층(2)은 특정 마스크를 사용하여 특정 노광에 선택적으로 노출된 다음, 층(2)을 선택적으로 제거하도록 현상액으로 현상된다. 그래서, 원형의 원래개구부들(3) 및 L자형 슬릿(4)이, 도 2 및 도 3에 보여진 것처럼, 층(2)에 형성된다. 개구부들(3)은 특정 영역에 규칙적으로 배열된다. 슬릿(4)은 기판(1)의 주변 가까이에 위치된다. 슬릿(4)은, 개구부들(3)이 배열되는 장방형영역의 두 직선변들을 따라 연장하는 두 개의 암들을 갖는다.

도 2 및 도 3으로부터 알 수 있는 것처럼, 슬릿(4)의 암들 중 하나는, 기판(1)의 선형에지(1a)를 따라 연장하는 것으로, 에지(1a) 및 에지(1a)에 인접한가장 바깥쪽의 개구부들(3) 간에 위치된다. 기판(1)의 선형에지(1b)를 따라 연장되는 슬릿(4)의 다른 암은 에지(1b) 및 에지(1b)에 인접한 가장 바깥쪽의 개구부들(3)간에 위치된다.

슬릿(4)의 폭(W)은, 레지스트층(2)의 (이후에 설명되는) 리플로우공정이 완료된 후 슬릿(4)이 자연스럽게 사라지는 방식으로 결정된다. 예를 들면, 폭(W)은 제1실시예의 방법에 사용된 광학노광장치의 해상도의 한계에 가깝게 설정된다.

기판(1)의 에지(1a 또는 1b)로부터 슬릿(4)의 대응하는 암까지의 길이(L)는 원래개구부들(3)의 피치(P)와 거의 동일하도록 설정된다. 이것은, 중간 또는 내부영역에서의 동일한 재료의 변형에 대한 주변영역에서의 레지스트층(2) 재료의 상대적으로 더 큰 변형을 효과적으로 억제하고자 하는 것이다. 그러므로, 개구부들(3)의 위치변화에 의해 야기된 레지스트층(2)의 원래개구부들(3)의 변형변동이 후속하는 리플로우공정에서 감소되거나 제거된다.

게다가, 슬릿(4) 때문에, 각각의 개구부들(3)의 주변들에서 레지스트층(2)의 리플로우작용/효과에 기여하는 레지스트재료의 개구당 체적들이 거의 균일해지거나 균등하게 된다.

다른 슬릿(4)은, 필요에 따라, 원래개구부들(3)의 밀도가 낮은 영역 또는 영역들을 둘러싸도록 레지스트층(2)에 부가적으로 형성될 수 있다.

노광으로서, 이 목적을 위해 널리 사용된 어떠한 광이라도 사용될 수 있다. 예를 들면, g선(파장: 436㎚), i선(파장: 365㎚), 또는 엑시머레이저광(KrF, 파장:248㎚; ArF, 파장:193㎚; F₂, 파장:157㎚)이 사용될 수 있다. 다른 대안으로서, 전자빔 또는 X레이가 레지스트층(2)의 재료에 따라 사용될 수 있다.

현상액으로서, 일반적인 테트라메틸암모늄수산화물(TMAH)이 사용될 수 있다.

원래개구부들(3) 및 슬릿(4)을 갖는 패터닝된 레지스트층(2)은 "원래레지스트패턴(20)"으로 불리워진다.

전술한 광학노광공정에 연속하여, 원래레지스트패턴(20)을 갖는 기판(1)이 특정온도에서 열처리공정을 받아, 기판(1)상에 레지스트층(2)의 리플로우작용을 초래한다. 리플로우온도는 층(2)의 레지스트재료의 연화온도 이상의 온도로 설정된다.

리플로우공정에서, 연화된 레지스트재료는 도 4에 보여진 화살표들로 나타낸 방향들을 따라 리플로우된다. 다시 말하면, 레지스트층(2)은, 개개의 원래개구부들(3)이 좁아지거나 수축되는 방식으로 소성변형을 일으킨다. 이때, 기판(1)의 에지들(1a 및 1b) 부근에 있는 레지스트재료의 상대적으로 더 큰 흐름작용이 슬릿(4)에 의해 억제된다. 따라서, 에지들(1a 및 1b) 가까이에 위치된 가장 바깥쪽의 개구부들(3)에 인접하는 레지스트재료의 리플로우작용은 기판(1)의 내부영역에서와 거의 동일한 레벨로 효과적으로 억제된다.

게다가, 전술한 바와 같이, 리플로우작용 또는 효과에 기여하는 레지스트재료의 개구당 체적들은 각 개구부(3)에서 거의 균일해지거나 균등하게 된다. 그러므로, 각 개구부(3) 둘레의 레지스트재료의 리플로우작용 또는 효과는 거의 균일하다.

따라서, 도 5 및 도 6에 보여진 것처럼, 수축되거나 직경감소된 개구부들(3a)이 레지스트층(2)에 형성된다. 그렇게 형성된 수축된 개구부들(3a)은 "결과적인 개구부들(3a)"로 일컬어진다. 결과적인 개구부들(3a)을 갖는 레지스트층(2)은 "결과적인 레지스트층(21)"으로 일컬어진다.

개개의 원래개구부들(3) 둘레의 레지스트재료의 리플로우작용 또는 효과가 거의 균일해지므로, 결과적인 개구부들(3a)의 변형변동이 억제된다. 이것은, 결과적인 개구부들(3a)의 직경이 레지스트층(2)의 개구부들(3a)의 위치차이와 관계없이 실질적으로 균일하다는 것을 의미한다.

슬릿(4)의 폭(W)은 가능한 한 충분히 작게 설정되고, 그리하여 슬릿(4)은 레지스트재료의 리플로우작용을 효과적으로 받게 된다. 그 결과, 도 5 및 도 6에 보여진 것처럼, 슬릿(4)은 레지스트재료로 채워지고, 최종적으로 리플로우공정이 완료될 때 제거된다. 도 5의 파선들은 제거된 슬릿(4)을 나타낸다. 그러므로, 슬릿(4)은 리플로우공정 후에 결과적인 레지스트패턴(21)에 존재하지 않고, 그 결과 슬릿(4)은 후속하는 공정단계들에 영향을 주지 않는다.

따라서, 다소의 원래개구부들(3)이 레지스트층(2; 즉, 기판(1))의 주변영역내 또는 가까이에 존재하더라도, 원래개구부들(3)에 대한 좁아짐/수축효과의 허용할 수 없는 변동이 방지되거나 효과적으로 억제된다. 이것은, 발명의 제1실시예에 따른 방법이 단순한 조치로 결과적인 레지스트패턴(21)의 결과적인 개구부들(3a)의 소형화에 대처할 수 있다는 것을 의미한다.

제1실시예에 따른 전술한 방법의 이점들 및 효과들을 확인하기 위해, 발명자는 다음 방식으로 방법을 실제로 행하였다.

우선, 도 2에 보여진 것처럼, 포토레지스트재료가, 감광제로서의 1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산과 노보락수지(예를 들면, m-크레졸)를 메톡시프로피온산메틸(methyl methoxypropionate)에 함께 용해함으로써 준비되었다. 그렇게 준비된 포토레지스트재료는 알려진 스핀코팅공정에 의해 기판(1)의 표면상에 도포되었다. 기판(1)은 주로 실리콘(Si)으로 만들어졌다. 그렇게 도포된 재료는 90℃에서 1분 동안 전노광굽기(pre-exposure bake)공정을 받았다. 그래서, 대략 1㎛의 두께를 갖는 레지스트층(2)이 기판(1)의 표면에 형성되었다.

다음, 기판(1)상에 그렇게 형성된 포토레지스트층(2)은 노광마스크를 사용하여 i선에 선택적으로 노출된 다음, 110℃에서 약 1분 동안 후노광굽기공정을 받았다. 그 후, 층(2)은 2.5중량%의 테트라메틸암모늄수산화물수용액으로 현상되어, 층(2)에 0.35㎛의 직경을 갖는 원형의 원래개구부들(3) 및 0.30㎛의 폭을 갖는 L자형 슬릿(4)을 형성하였다.

이어서, 포토레지스트층(2)이 형성되었던 기판(1)은 120℃에서 약 2분 동안 굽기공정을 받았다. 그런 다음, 포토레지스트층(2)은 약 3분 동안 자외선(UV)의 조사에 노출되어, 층(2)을 리플로우시켰다. 이 리플로우공정에서, 도 5 및 도 6에 보여진 것처럼, 원래개구부들(3)은 폭이 줄거나 수축되어 0.30㎛의 원하는 더 적은 직경을 갖는 결과적인 개구부들(3a)이 되었다. 동시에, 슬릿(4)은 층(2)의 포토레지스트재료로 채워졌고, 동일한 재료의 리플로우작용으로 인해 완전히 제거되었다.

전술한 공정들을 통해, 원래개구부들(3)의 직경이 안정하게 감소되었고 슬릿(4)이 완전히 제거되었다는 점이 확인되었다.

비교실시예로서, 원래개구부들(3)은, 슬릿(4)이 층(2)에 형성되지 않았다는 점을 제외하고는 전술한 바와 동일하게 되는 방식으로 동일한 포토레지스트층(2)에 형성되었다. 이 경우, 거의 모든 개구부들(3)은 수축되어 리플로우작용으로 인해 0.30㎛ 미만의 직경들을 갖는 결과적인 개구부들(3a)이 되었다. 이와 동시에, 일부의 개구부들(3)은 포토레지스트재료로 부분적으로 채워졌고, 나머지 개구부들(3)은 동일한 재료로 완전히 채워져 제거되었다.

위에서 설명한 바와 같이, 제1실시예에 따른 레지스트패턴 제조방법에 의해, 기판(1)의 에지들(1a 및 1b) 부근의 포토레지스트층(2)의 상대적으로 큰 리플로우작용이 슬릿(4)에 의해 효과적으로 억제되었다. 또한, 리플로우작용 또는 효과에 기여하는 포토레지스트재료의 개구당 체적은 개개의 원래개구부들(3)에서 균일하게 되었다. 그 결과, 개구부들(3)의 변형변동이 효과적으로 억제되어, 결과적인 레지스트패턴(21)상에 거의 균일한 치수들의 결과적인 개구부들(3a)을 제공한다.

종래기술의 방법과는 달리, 결과적인 개구부들(3a)이 바람직하지 못한 형상 및/또는 바람직하지 못한 치수들을 갖고, 원래개구부들(3)이 사라져 접촉/비아홀들의 제거를 초래하는 문제가 회피된다.

제2실시예

도 7 및 도 8은 발명의 제2실시예에 따른 레지스트패턴 제조방법을 보여준다.

제1실시예에 따른 방법에서는, L자형 슬릿(4)이 기판(1)의 주변(즉, 에지들(1a 및 1b)) 가까이의 레지스트층(2)에 형성되어, 그 위치차로 야기된 원래개구부들(3)의 변형변동을 감소시킨다. 이와 달리, 제2실시예에 따른 방법에서는, 도 7에 보여진 것처럼, 원형의 원래개구부들(33a, 33b 및 33c)이 레지스트층(2)에 형성되고, 동시에 장방형의 슬릿들(35a, 35b 및 35c)이 개구부들(33a, 33b 및 33c)을 각각 둘러싸도록 층(2)에 형성된다.

도 7에 보여진 원래레지스트패턴(40)에서는, 단일 개구부(33a)를 구비하는 제1영역의 개구부밀도가 가장 낮게 된다. 제1영역은 도 7의 좌측상에 있다. 네 개의 개구부들(33c)을 구비하는 제3영역의 개구부들의 밀도가 가장 높게 되고, 도 7의 우측상에 있다. 네 개의 개구부들(33b)을 구비하는 제2영역의 개구부들의 밀도는 중간이 되고, 좌측인 개구부들(33a)의 제1영역 및 우측인 개구부들(33c)의 제3영역 간의 위치하게 된다.

제1 내지 제3영역들의 리플로우작용 또는 효과에 기여하는 레지스트층(2)의 포토레지스트재료의 개구당 체적들을 균일하게 하거나 균등하게 하기 위해, 장방형슬릿들(35a, 35b 및 35c)은 제1 내지 제3영역들의 포토레지스트재료의 개구당 체적들이 거의 균일하거나 서로 동일하게 되는 방식으로 형성된다.

구체적으로, 예를 들면, 도 7 좌측의 제1영역에서, 장방형슬릿(35a)은 단일 개구부들(33a)을 둘러싸도록 형성된다. 도 7 우측의 제3영역에서, 장방형 슬릿(35c)은 네 개의 개구부들(33c)을 둘러싸도록 형성된다. 제1 및 제3영역들의 중간에 있는 제2영역에서, 네 개의 장방형 슬릿들(35b)은 네 개의 개구부들(33b)을둘러싸도록 각각 형성된다. 다시 말하면, 슬릿들(35b) 각각은 개구부들(33b)중 대응하는 개구부를 둘러싼다. 그러므로, 제1 내지 제3영역들에서 리플로우작용 또는 효과에 기여하는 포토레지스트재료의 개구당 체적들은 서로 거의 또는 완전히 동일할 수 있다.

더 구체적으로는, 여기서 레지스트층(2)의 두께가 1㎛이고, 슬릿(35c)으로 둘러싸여진 우측에 있는 원래개구부들(33c)의 직경이 0.35㎛이고, 인접하는 개구부들(33c) 간의 간격이 1㎛이고, 각 개구부(33c) 및 슬릿(35c) 간의 거리가 0.30㎛이라고 가정된다. 또한, 좌측에 위치된 원래개구부들(33a) 및 중간에 위치된 원래개구부들(33b)은 0.35㎛의 동일한 직경들을 갖는다고 가정된다. 이 경우, 바람직하게는, 슬릿(35a)은 개구부(33a)로부터 0.40㎛의 거리에서 개구부(33a)를 둘러싸도록 형성되지만, 슬릿들(35b)은 개구부들(33b) 중 대응하는 개구부로부터 0.40㎛의 거리에서 각각의 개구부들(33b)을 각각 둘러싸도록 형성된다. 그렇다면, 각각의 슬릿들(35a, 35b 및 35c)에 존재하는 레지스트층(2)의 포토레지스트재료의 개구당 체적들은 1.22㎛³과 동일하다.

그러므로, 원래개구부들(33a, 33b 및 33c)은 리플로우작용으로 인해 좁아지거나 수축되더라도, 개구부들의 밀도차로 인한 포토레지스트재료의 변형변동이 감소되거나 제거될 수 있다. 그 결과, 도 8에 보여진 것처럼, 거의 동일한 형상들 및 치수들을 갖는 수축된 개구부들(33aa, 33ba 및 33ca)이 레지스트층(2)에 형성된다.

그렇게 형성된 수축된 개구부들(33aa, 33ba 및 33ca)은 "결과적인 개구부들"이라 일컬어진다. 결과적인 개구부들(33aa, 33ba 및 33ca)을 갖는 레지스트층(2)은 "결과적인 레지스트패턴(41)"으로 일컬어진다.

모든 슬릿들(35a, 35b 및 35c)은 리플로우공정이 완료된 후 완전히 사라지므로, 후속하는 공정단계들에 영향을 주지 않는다.

도 8에서, 파선들로 나타낸 참조부호들(35aa, 35ba 및 35ca)은 리플로우작용으로 인해 사라진 슬릿들을 나타낸다.

제2실시예에 따른 전술한 방법을 이점들 및 효과들을 확인하기 위해, 발명자는 제1실시예와 동일하게 되는 방식으로 방법을 실제로 행하였다.

구체적으로, 우선, 도 7에 보여진 것처럼, 포토레지스트재료가 제1실시예와 동일하게 되는 방식으로 준비되어, 대략 1㎛의 두께를 갖는 레지스트층(2)을 기판(1)상에 형성하였다.

다음, 기판(1)상의 포토레지스트층(2)이 i선에 선택적으로 노출되며, 후노광굽기공정을 받게 되고, 제1실시예와 동일하게 되는 방식으로 현상되어, 층(2)에 0.35㎛의 동일한 직경들을 갖는 원형의 원래개구부들(33a, 33b 및 33c) 및 0.30㎛의 동일한 폭들을 갖는 장방형의 슬릿들(35a, 35b 및 35c)이 형성된다.

포토레지스트층(2)이 형성되었던 기판(1)은 제1실시예와 동일하게 되는 방식으로 굽기공정을 받았고, UV선 조사에 노출되어, 층(2)을 리플로우시켰다. 이 리플로우공정에서, 도 8에 보여진 것처럼, 원래개구부들(33a, 33b 및 33c)은 수축되어 각각 0.25㎛, 0.28㎛ 및 0.30㎛의 원하는 더 작은 직경들을 갖는 장방형의 개구부들(33aa, 33ba 및 33ca)이 되었다. 동시에, 슬릿들(35a, 35b 및 35c)은 층(2)의 리플로우작용으로 인해 완전히 제거되었다.

전술한 공정들을 통해, 원래개구부들(33a, 33b 및 33c)의 직경이 안정하게 감소되었고, 슬릿들(35a, 35b 및 35c)이 완전히 소멸되었다는 점이 확인되었다.

비교실시예로서, 원래개구부들(33a, 33b 및 33c)은, 슬릿들(35a, 35b 및 35c)이 층(2)에 형성되지 않았다는 점을 제외하고는 전술한 바와 동일하게 되는 방식으로 포토레지스트층(2)에 형성되었다. 이 경우, 개구부들(33a, 33b 및 33c)의 상당한 부분이 포토레지스트재료로 완전히 채워지고 제거되었다.

위에서 설명한 바와 같이, 제2실시예에 따라 패터닝된 레지스트층을 형성하는 방법에 의해, 원래개구부들(33a, 33b 및 33c)을 위한 레지스트층(2)의 포토레지스트재료의 개구당 체적들은 서로 거의 동일하도록 제어된다. 그러므로, 원래개구부들(33a, 33b 및 33c)에 대한 포토레지스트재료의 변형량들은 서로 거의 동일하다. 그래서, 그 밀도변화에 의해 야기된 개구부들(33a, 33b 및 33c)의 변형변동은 리플로우공정에서 감소되거나 제거된다. 이것은 결과적인 개구부들(33aa, 33ba 및 33ca)이 균일한 형상 및 치수들을 갖는다는 것을 의미한다.

결과적으로, 원래개구부들(33a, 33b 및 33c)의 밀도가 넓은 범위내에서 국부적으로 변화되더라도, 원래개구부들(33a, 33b 및 33c)에 대한 좁아짐/수축효과의 허용할 수 없는 변동이 방지되거나 효과적으로 억제된다. 이것은, 제2실시예의 방법이 개구부들의 밀도변화와 관계없이 단순한 조치로 결과적인 개구부들(33aa, 33ba 및 33ca)의 소형화에 대처할 수 있다는 것을 의미한다.

전술한 제1 및 제2실시예들에서, 개구부들은 원형이고 슬릿들은 장방형이다. 그러나, 발명은 이 경우들에 한정되지 않는다. 개구부들 및 슬릿들이 필요에 따라 어떤 다른 형상을 가질 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.

더욱이, 기판(1)이 제 1 및 제2실시예들에서 Si로 만들어졌지만, 어떠한 다른 재료로 만들어질 수도 있다.

본 발명의 바람직한 형태들이 설명되었지만, 변형들은 발명의 정신을 벗어남없이 당해기술의 숙련자들에게는 자명할 것으로 이해되는 것이다. 그러므로, 본 발명의 범주는 다음의 청구항들에 의해서만 결정된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레지스트패턴 제조방법은, 접촉홀/비어홀들의 주변영역에 레지스트층의 리플로우공정에 의해 사라지는 특정 폭을 갖는 적어도 하나의 슬릿을 제공하여 리플로우공정으로 인한 개구부들의 변형변동을 효과적으로 감소시키거나 제거할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (13)

1. (a) 레지스트층을 목표층상에 형성하는 단계;

   (b) 레지스트층을 패터닝하여 원래개구부들 및 적어도 하나의 슬릿을 레지스트층에 형성하는 단계로서, 슬릿은 원래개구부들 중 적어도 하나의 개구부를 둘러싸고 특정 폭을 갖는 단계; 및

   (c) 원래개구부들 및 적어도 하나의 슬릿에서 변형을 일으키도록 단계(b)에서 패터닝된 레지스트층을 가열하여 리플로우시킴으로써, 원래개구부들을 수축시키며 적어도 하나의 슬릿을 제거하는 단계로서, 그렇게 수축된 원래개구부들은 원하는 접촉/비어홀들을 목표층에 형성하기 위해 결과적인 개구부들로서 역할을 하고, 레지스트층은 레지스트패턴을 구성하는 결과적인 개구부들을 갖는 단계를 포함하는 레지스트패턴 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 슬릿은 원래개구부들을 위한 영역들에서 레지스트층 재료의 개구당 체적들이 서로 거의 동일하게 되는 방식으로 형성되는 레지스트패턴 형성방법.
3. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 슬릿은 레지스트층의 에지 및 에지에 인접한 원래개구부들 중 적어도 한 개구부 간에 위치되는 레지스트패턴 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 적어도 하나의 슬릿은, 목표층의 주변영역에서의 레지스트층 재료의 변형이 목표층의 내부영역에서의 재료의 변형과 거의 동일하게 되는 방식으로 형성되는 레지스트패턴 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 원래개구부들의 첫 번째 내지 n번째 세트들이 레지스트층의 첫 번째 내지 n번째 영역들에 첫 번째 내지 n번째 밀도들로 각각 위치되고, n은 1 보다 큰 정수이고;

   첫 번째 내지 n번째 밀도들 중 적어도 두 개는 서로 다르고;

   적어도 하나의 슬릿은 레지스트층의 첫 번째 내지 n번째 영역들 각각을 둘러싸도록 형성되는 레지스트패턴 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 슬릿은, 첫 번째 내지 n번째 영역들에서의 레지스트층 재료의 개구당 체적들이 서로 거의 동일하게 되는 방식으로 형성되는 레지스트패턴 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 슬릿은 레지스트층을 리플로우시키는 단계(c)에서 사라지는 폭을 갖는 레지스트패턴 제조방법.
8. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 슬릿은 레지스트층을 리플로우시키는 단계(c)에서 사라지는 폭을 갖는 레지스트패턴 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 레지스트층은 양성포토레지스트재료로 만들어지는 레지스트패턴 제조방법.
10. 제9항에 있어서, 양성포토레지스트재료는 퀴논아지드계감광제, 알칼리가용성수지 및 용매를 함유하는 레지스트패턴 제조방법.
11. 제1항에 있어서, 레지스트층을 리플로우시키는 단계(c)에서, 패터닝된 레지스트층은 레지스트층 재료의 연화온도 보다 10℃ 만큼은 높으나 150℃을 초과하지는 않는 온도에서 리플로우되는 레지스트패턴 제조방법.
12. 제2항에 있어서, 레지스트층을 리플로우시키는 단계(c)에서, 패터닝된 레지스트층은 레지스트층 재료의 연화온도 보다 10℃ 만큼은 높으나 150℃를 초과하지는 않는 온도에서 리플로우되는 레지스트패턴 제조방법.
13. (a) 레지스트층을 목표층상에 형성하는 단계;

    (b) 레지스트층을 패터닝하여 원래개구부들을 레지스트층에 형성하는 단계; 및

    (c) 원래개구부들의 변형을 일으키도록 단계(b)에서 패터닝된 레지스트층을 가열하여 리플로우시킴으로써, 원래개구부들을 수축시키는 단계를 포함하고,

    그렇게 수축된 원래개구부들은 원하는 접촉/비어홀들을 목표층에 형성하기 위한 결과적인 개구부들로서 역할을 하고,

    레지스트층은 레지스트패턴을 구성하는 결과적인 개구부들을 갖는 레지스트패턴 제조방법으로서,

    적어도 하나의 슬릿은, 적어도 하나의 슬릿이 원래개구부들 중 적어도 하나의 개구부를 둘러싸고 특정 폭을 갖는 방식으로 레지스트층을 패터닝하는 단계(b)에서 레지스트층에 형성되고,

    레지스트층을 리플로우시키는 단계(c)에서 적어도 하나의 슬릿에서 변형이 생기게 되어, 적어도 하나의 슬릿을 제거하는 것을 특징으로 하는 레지스트패턴 제조방법.