KR20020008953A - 초미세 패턴 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노광 장비의 해상력 한계 이상의 초미세 패턴을 형성할 수 있도록 한 초미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 기판상에 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 포함한 기판 전면에 산이 포함된 고분자 수용액을 도포하는 단계; 상기 고분자 수용액이 도포된 기판을 베이킹 공정을 통해 상기 고분자 수용액내의 산을 상기 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴 내부로 확산시키는 단계; 그리고 상기 산이 확산된 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 현상하여 상기 제1 선폭보다 좁은 제 2 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 패턴 형성에 관한 것으로, 특히 산 확산(acid diffusion)이 가능한 고분자 용액을 도포, 베이킹(baking), 현상(develop)하는 것만으로 노광 장비의 해상력 한계 이상의 초미세 패턴을 형성할 수 있도록 한 초미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 기술이 발전함에 따라 0.25㎛이하의 반도체 소자 제조 과정에서 초미세 패턴을 형성하여야 하는데 이를 위해 DUV(Deep Ultra Violet) 노광기술과 화학증폭형 포토레지스트(chemical amplified resist)를 사용하는 공정기술등 여러 가지 기술들이 개발되고 있다.
상기 화학증폭형 포토레지스트를 사용하는 공정기술은 화학증폭형 레지스트내에 DUV에 조사되었을 때 강산을 만들어 내는 PAG(Photo Acid Generator)를 포함하고 있다.
그래서 상기 PAG가 빛을 받아 일정한 형태의 산을 생성하고 이 산이 포토레지스트 고분자에 프로텍션(protection) 되어 있는 아세탈(Acetal), t-BOC, t-부틸(Butyl)기를 촉매 디프로텍션(Catalytic Deprotection) 시킴으로서 패턴을 형성한다.
즉, 화학 증폭형 포토레지스트를 도포한 후 PEB(Post-Exposure Bake)동안 산이 반응하여 레지스트 현상공정 중에 제거되지 않는 수용성 중합체를 생산하여, 각각의 PAG 분자가 노광시 레지스트를 보호하거나 가로막지 않도록 하는 화학적 결과들을 촉진시키는 역할을 한다.
상기 PAG는 주로 톨루엔설포닐(Toluenesulfonyl)기가 사용되고, 카운터 카이온(Counter Cation)의 종류에 의해 산성도나 확산정도가 결정된다.
한편, KrF 광원을 이용한 DUV 노광 기술의 경우는 최근 0.13㎛ 라인 패턴의 형성이 가능한 상태에 이르렀다. 하지만 광원의 한계상 즉, KrF광의 높은 에너지에 때문에 노광기의 렌즈가 손상될 수 있어 10mJ/cm2이하의 낮은 노광에너지로 노광을 하고, 이 때문에 감광막이 충분히 노광되지 않는 경우에 현상공정중에 패턴의 무너짐(pattern collapse)이 발생하거나 해상력 부족등의 문제가 발생하여 0.13㎛이하의 패턴 형성은 현실적으로 어려운 실정에 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 미세 패턴 형성 방법으로는 KrF광원을 사용하는 노광장치의 해상력이 한계점에 이르렀기 때문에 0.10㎛이하의 초미세 패턴 형성이 힘들게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 노광장치의 해상력 한계를 극복하기 위해 패턴을 형성한 후 산을 확산시킴으로서 노광장치의 해상력 한계 이상으로 초미세 패턴을 형성하기 위한 초미세 패턴 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 초미세 패턴 형성 방법을 나타낸 공정 단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
1 : 기판 2 : 미세패턴
3 : 고분자용액 4 : 산(H+)
2a : 초미세패턴
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 초미세 패턴 형성 방법은 기판상에 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 포함한 기판 전면에 산이 포함된 고분자 수용액을 도포하는 단계와, 상기 고분자 수용액이 도포된 기판을 베이킹 공정을 통해 상기 고분자 수용액내의 산을 상기 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴 내부로 확산시키는 단계와, 상기 산이 확산된 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 현상하여 상기 제 1 선폭보다 좁은 제 2 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 초미세 패턴 형성 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 1d는 초미세 패턴 형성 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 1a에 도시한 것과 같이, 미세패턴 형성을 위한 일반적인 포토리소그래피 공정과 동일하게, 화학증폭형 레지스트를 기판(1) 전면에 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 충분한 마진을 가지도록 하면서 공정이 가능한 최소 선폭을 가지는 미세패턴(2)을 형성한다.
이 때, 화학증폭형 레지스트는 DUV(Deep Ultra Violet)에 조사되었을 때 강산을 만들어내는 PAG(Photo Acid Generator)를 포함하고 있어, 노광공정에 의해 PAG가 빛을 받아 일정한 형태의 산을 생성하고, 이 산이 레지스트 고분자에 프로텍션되어 있는 아세탈(acetal), t-BOC, t-부틸(butyl)기를 디프로텍션시켜 상기 미세 패턴(2)을 형성한다.
도 1b에 도시한 것과 같이, 상기 미세패턴(2)이 형성된 기판(1) 전면에 산(4) 확산(acid diffusion)이 가능한 고분자 용액(3)을 도포한다.
상기 고분자 용액(3)은 포토리소그래피 공정에서 일반적으로 사용하는 탑 ARC(Top Anti Reflective Coating)와 비슷한 수용성(water soluble) 고분자 용액으로 노볼락(novolak), PHS(Poly Hydroxy Styrene), 아크릴레이트(Acrylate) 계열 고분자를 사용하고, 용액의 용매는 물이다.
이 때, 산(acid)(4)을 확산시키기 위해서 상기 고분자 용액(3)은 화학증폭형 레지스트에 포함된 PAG(Photo Acid Generator)에 의해 생성되는 산과 동일 형태의 산(4)을 다량 함유하고 있다.
여기서, 상기 산(acid)은 토시레이트(Tosylate)계열을 사용하고, 이것의 카운터 카이온(counter cation)은 암모니움(ammonium)계나 요오듐(iodonium)계를 사용한다.
도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 고분자 용액(3)이 도포되어 있는 기판(1)을 오븐(oven)(도시되지 않음)이나 열판(hot plate)(도시되지 않음) 가열방식을 사용하여 산 확산이 가능한 온도로 베이킹(baking) 시키면 상기 고분자용액(3)속에 있는 산(acid, H+)(4)이 이미 형성되어 있는 미세패턴(2) 내부로 확산하게 된다.
이 때, 상기 오븐이나 열판의 온도를 50∼250℃로 하여 베이킹 과정을 진행한다.
여기서, 베이킹 과정을 통해 미세패턴(2) 내부로 산 확산이 이루어지면, 확산된 산(4)에 의해 이미 형성된 상기 미세패턴(2)의 표면과 측벽에서 디프로텍션(deprotetion) 반응이 일어나게 되고, 이후 현상 공정을 거치면 도포되어 있는 고분자 용액(3)과 디프로텍션 된 미세패턴(2) 표면 및 측벽이 모두 현상되어 기존의 미세패턴(2)보다 훨씬 선폭이 좁은 초미세패턴(2a)이 형성된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 초미세 패턴 형성 방법에 있어서 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 노광장비의 해상력 한계를 극복함으로서 선행 장비의 투자 비용이 감소된다.
둘째, 패턴 측벽의 러프니스(roughness) 감소로 인해 안정적인 CD(Critical Dimension) 제어를 할 수 있다.
셋째, 초미세 패턴을 안정적으로 형성할 수 있어 이로 인한 소자 개발 및 생산 수율의 향상을 가져올 수 있다.
Claims (4)
- 기판상에 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 포함한 기판 전면에 산이 포함된 고분자 수용액을 도포하는 단계;상기 고분자 수용액이 도포된 기판을 베이킹 공정을 통해 상기 고분자 수용액내의 산을 상기 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴 내부로 확산시키는 단계;상기 산이 확산된 제 1 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 현상하여 상기 제1 선폭보다 좁은 제 2 선폭을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 초미세 패턴 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 고분자는 노볼락, PHS, 아크릴레이트 계열 고분자중의 어느 하나를 사용함을 특징으로 하는 초미세 패턴 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 산은 토시레이트 계열을 사용함을 특징으로 하는 초미세 패턴 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 베이킹 공정은 온도를 50∼250℃로 하여 진행함을 특징으로 하는 초미세 패턴 형성 방법.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100669547B1 (ko) * | 2002-12-30 | 2007-01-15 | 주식회사 하이닉스반도체 | 포토레지스트용 오버코팅 조성물 및 이를 이용한포토레지스트 패턴 형성방법 |
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- 2000-07-21 KR KR1020000041990A patent/KR20020008953A/ko not_active Application Discontinuation
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