KR20180000966A - 포토레지스트 패턴 축소 조성물과 패턴 축소 방법 - Google Patents

포토레지스트 패턴 축소 조성물과 패턴 축소 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정 중 포토레지스트를 이용한 포토레지스트 패턴을 축소(Shrink)할 수 있는 포토레지스트 패턴 축소용 조성물과 이 조성물을 이용한 패턴을 축소시키는 방법을 제공하여 포토레지스트의 패턴 형성에 있어서 구현하고자하는 패턴을 축소하여 반도체 제조공정의 공정 수를 획기적으로 줄여줄 뿐만 아니라 제조시간 및 제조비용을 절감하는데 목적이 있다.

Description

포토레지스트 패턴 축소 조성물과 패턴 축소 방법 {THE COMPOSITION OF SHRINKING PHOTORESIST PATTERN AND METHODS FOR SHRINKING PHOTORESIST PATTERN}
본 발명은 반도체 제조 공정 중 포토레지스트를 이용한 포토레지스트 패턴의 축소 방법과 조성물에 관한 것이다.
근래 반도체 디바이스의 소형화 및 집적화에 수반하여 미세패턴의 구현이 요구되고 있으며, 이러한 미세패턴을 형성하는 방법으로는 노광장비의 개발 또는 추가적인 공정의 도입을 통한 포토레지스트 패턴의 미세화가 효율적이다.
반도체 장치의 집적 밀도를 증가시키고, 보다 미세한 나노미터 범위의 치수를 갖는 구조 형성을 가능하게 하기 위한 방법으로, 고해상능을 갖는 포토레지스트 및 포토리소그래피 공정 툴이 개발되고 있는 중이다.
반도체를 제조하는 공정에 있어서, 과거에는 365nm 파장의 i-line 광원을 이용하여 반도체 기판에 패턴을 형성하였으나 더 미세한 패턴을 형성하기 위해 더 작은 파장대의 광원을 필요로 하게 되었다.
실제로 KrF(248nm)를 시작으로 ArF(198nm), EUV(extreme ultra violet-극자외선, 13.5nm) 광원을 이용한 리소그래피(lithography)기술이 개발되어, 현재 상용화되었거나 상용화 중에 있으며 이를 이용하여 더 미세한 파장을 구현할 수 있게 되었다. 현재 스페이스 기준 30nm 내지 50nm 수준의 패턴을 형성하고 있으며 더 소형화 되고 집적화된 기술을 요구하고 있어서 더 미세한 패턴 사이즈(5nm 수준)까지 패턴 축소가 필요하다.
포토레지스트 패턴 형성 방법으로는 알카리 현상액을 이용하여 패턴을 형성하는 포지티브톤 현상(PTD) 공정과 유기용제를 이용하여 패턴을 형성하는 네가티브톤 현상(NTD) 공정이 있다. 상기 포지티브톤 현상액을 이용한 패턴형성 방법은 포토레지스트 막의 노광영역을 알카리 현상액으로 선택적으로 용해 및 제거하여 패턴을 형성하는 것이며, 네가티브톤 현상액을 이용한 패턴 형성 방법은, 포지티브톤 현상액을 이용한 패턴 형성방법 보다 패턴 형성이 용이하고, 노광되지 않는 부분을 제거하기 때문에 보다 효과적으로 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
상기의 포지티브톤 현상 또는 네거티브톤 현상 레지스트 패턴화 기술로 형성되는 패턴을 더욱더 미세화하기 위하여 패턴 축소를 위한 다양한 공정이 제안되고 있으며, 그 예로서 레지스트 플로우 공정 및 RELACS(Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink) 공정 등이 있다.
레지스트 플로우 공정은 노광 공정과 현상 공정을 실시하여 노광 장비의 분해능 정도의 감광막 패턴을 형성한 다음, 감광제의 유리전이 온도 이상으로 열에너지를 인가하여 감광제가 열 유동(thermal flow)되도록 하는 공정을 의미한다. 이때, 이미 형성된 패턴은 공급된 열에너지에 의해 원래의 크기를 감소시키는 방향으로 열 유동하여 최종적으로 집적 공정에 요구되는 미세 패턴을 얻게 된다. 이러한 레지스트 플로우 공정을 도입함으로써 노광 장비의 해상력 이하의 미세한 패턴을 형성할 수 있게 되었으나, 레지스트 플로우 공정에서는 특정 온도, 특히 포토레지스트 수지의 유리전이 온도 이상의 온도에서 감광제의 흐름이 급격하게 일어나 패턴의 프로파일(profile)이 휘어지거나 붕괴될 수 있고, 과도한 유동이 발생될 때 패턴이 매립되어 버리는 현상(over flow)이 나타난다는 점 등의 문제점이 있다. 이는 대부분의 감광제가 인가된 열에 매우 민감하게 반응하여 온도 조절이 잘못되거나, 혹은 유동 시간이 설정값보다 길어질 때 과도한 열 유동이 발생되기 때문이다. 이러한 현상은 형성된 콘택 홀(Contact hole)에서 상층부와 중앙부 그리고 하층부에 존재하는 플로우 될 수 있는 폴리머의 양이 다르기 때문에 발생되는데, 상층부 및 하층부에서는 흐를 수 있는 폴리머의 양이 중앙보다 상대적으로 적으므로 같은 열 에너지 전달시 흐름이 적게 일어나 흐름 후 형성된 패턴이 휘게 되는 것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 열을 인가하는 베이크 오븐(bake oven)의 온도 균일도를 증가시키거나 또는 베이크 오븐에 유지되는 시간을 정확하게 조절하는 방법을 사용하고 있는데, 오븐 공정의 개선 정도가 오버 플로우 문제를 해결할만한 수준이 아니며, 또한 오븐을 조절하는 것만으로는 상기와 같은 휘어진 패턴 모양을 개선시킬 수 없다는 등의 문제점은 여전히 남아있게 된다.
RELACS 공정(참조: L. Peters. "Resists Join Sub- Revolution", Semiconductor International, 1999. 9)은 형성하고자 하는 최종 콘택 홀 패턴 사이즈보다 큰 사이즈를 가지는 콘택 개구가 형성된 통상의 콘택 홀 포토레지스트 패턴을 다시 형성함으로써 미세 패턴을 형성한다. 그 후, 상기와 같이 형성된 초기의 포토레지스트 패턴 위에 수용성 폴리머를 코팅한다. 상기 수용성 폴리머는 상기 포토레지스트 패턴과 반응하여 그 표면을 따라 불용성 가교층을 형성하게 된다. 그 후 ,상기 포토레지스트 패턴을 세정하여 반응되지 않은 폴리머를 제거하게 되며, 결과적으로 상기 가교층에 의해 포토레지스트 패턴의 유효 사이즈가 증가되어 콘택 개구 또는 라인/스페이스(L/S) 패턴에서의 공간 크기를 감소시킨다. 그러나 상기 공정은 일정 사이즈를 균일하게 줄일 수 있다는 장점은 있으나, 수용성 폴리머의 불완전한 제거로 인하여 패턴에 반점 또는 막질 등과 같은 현상 잔류물들이 남아있게 되고, 이와 같은 현상 잔류물들은 후속 식각 공정에서 최종 소자에서의 결함 발생 가능성을 증가시켜 수율 및 신뢰성을 저하시키게 되는 문제점이 있다. 또한 웨이퍼를 제 1용액으로 세정한 후 물로 세정하는 2단계 세정 공정을 적용하면 웨이퍼상에 남아있는 현상 잔류물의 양을 감소시킬 수는 있으나, 이렇게 할 경우 공정이 복잡해지고 비용이 상승되는 등의 단점이 있다.
한편, 종래 미세 패턴 형성 방법상의 문제점을 해결하기 위하여 추가적으로 신규 공정 개발에 대한 연구를 통하여 더 미세한 패턴을 구현할 수 있는 작업이 활발히 이루어지고 있으며, 포토레지스트 패턴의 축소를 개선할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 반도체 제조 공정 중 포토레지스트 패턴을 축소(Shrink)할 수 있는 기존의 상기 전술된 복잡한 공정을 획기적으로 줄여 제조 공정 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 제조 비용 절감까지 가능한 패턴 축소가 가능한 신규의 조성물과 이 조성물을 이용한 패턴 축소 공정 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 패턴 축소의 크기를 자유롭게 조정할 수 있는 패턴 축소 조성물과 공정 방법을 제공한다.
이에 본 발명의 조성물은 바람직한 제 1 구현예로 포토레지스트 패턴을 축소시킬 수 있는 물질 1 내지 100중량%; 용매 0 내지 99중량%를 포함하는 포토레지스트 패턴의 축소 개선용 공정액 조성물을 제공한다.
패턴 축소 개선용 공정액 조성물에는 계면활성제 0 내지 2중량%가 추가될 수 있다.
상기 구현예에 의한 포토레지스트 패턴을 축소시킬 수 있는 물질은 알콜 및 알콜 유도체, 아미드계 용제, 케톤계 용제, 에테르계 용제, 에스테르계 용제, 탄화 수소계 용제 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 용매는 레지스트 패턴을 용해하지 않으면 특별히 제한이 없고, 상기에 전술한 패턴 축소기능 물질과 잘 혼합되며, 일반적인 유기 용제를 포함하는 용액을 사용할 수 있다. 1-펜탄올, 2-펜탄올, 1-헥산올, 1-헵탄올, 1-옥탄올, 2-헥산올, 2-헵탄올, 2-옥탄올, 3-헥사놀, 3-옥탄올, 4-옥탄올, 1-부탄올, 2-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, tert-부틸알콜 등의 1가 알콜, 아세트산 부틸, 아세트산 아밀, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 포름산부틸, 포름산프로필, 락트산에틸, 락트산 부틸 등의 에스테르계 용제 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 계면활성제는 비이온성 계면활성제인 것일 수 있다
상기 구현예에 의한 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르류, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르류, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌류, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르류, 폴리옥시에틸렌소비탄류 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
이에 본 발명에서 패턴의 축소를 개선하기 위한 공정 방법의 바람직한 구현 예는 포토레지스트 현상 공정 후 연속하여 상기의 조건으로 제조된 조성물을 1) 일정량을 분사(dispense)하고 2) 일정시간 정치(puddle)시킨 뒤 3) 스핀(spin) 방식으로 건조시키는 것이다.
포토레지스트로 패터닝하는 공정은 일반적인 포지티브형 포토레지스트의 경우 포토레지스트 액을 코팅하고 소프트 베이크(soft bake), 노광, 노광 후 베이크(PEB, post exposure bake), 현상, 현상 후 물(DI)로 세척(rinse)하는 단계로 이루어진다. 네가티브형 포토레지스트는 포지티브형 포토레지스트와 비교해서 포토레지스트 액을 코팅하고 소프트 베이크(soft bake), 노광, 노광 후 베이크(PEB, post exposure bake), 각각의 현상액으로 현상까지는 동일하나 포지티브형 포토레지스트 공정에서 마지막에 물로 세척(rinse)하여 현상액과 현상된 잔유물을 제거하는 단계와 달리 네가티브톤 포토레지스트 공정에서는, 물과 현상액이 혼합될 수 없으므로, 물로 세척이 불가능하여 현상액을 조금 더 사용하여 물 세척 단계를 대신하거나 물을 대신하여 사용 가능한 유기 용매 형태의 린스액을 잔유물 제거에 사용하고 있다.
인용 발명(국내 특허 공개번호 10-2004-0088451)의 내용을 살펴보면 패턴 축소를 위한 방법으로 RELACS 물질을 사용하여 코팅 및 베이크 공정을 진행하고 잔류 RELACS 물질을 제거하여 1차 미세 콘택 홀을 형성하고, 그 위에 가교성 유기층을 도포하여 가교성 유기층을 형성한 후, 상기 가교성 유기층에서 발생되는 산과 가교결합을 일으키는 재료를 도포하여 축소 지원막을 형성하는 단계와, 베이킹 공정을 수행하여 상기 가교성 유기층과 상기 축소 지원막간의 가교 결합에 의한 가교 결합층을 형성하는 단계와, 상기 가교 결합되지 않고 남아 있는 축소 지원막을 제거하여 최종 미세 콘택 홀을 형성하는 데 반해 본 발명은 패턴 축소를 일으킬 수 있는 축소 물질을 사용하여 코팅 및 베이크 공정 없이 린스 처리 형태로 웨이퍼를 정치(puddle)시키는 단계만으로 패턴 축소를 개선하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 방법 적용시 기존 50nm 패턴을 5nm 미만까지 축소가 가능하고, 디스펜스 후 웨이퍼를 고정하여 정치시키는 단계로 진행되기 때문에 포지티브 레지스트 및 네가티브 레지스트에 공히 사용 가능하다.
본 발명에 따른 포토레지스트 패턴의 축소 개선 공정용 조성물과 조성물을 이용한 패턴 축소 개선 공정은 포토레지스트의 패턴 형성에 있어서 구현하고자하는 패턴을 축소하여 반도체 제조 공정의 공정 수를 획기적으로 줄여줄 뿐만 아니라 제조 시간 및 제조 비용의 절감 효과도 기대할 수 있다.
도 1은 비교실험예 1 및 실험예 1의 포토레지스트 패턴을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은, 포토레지스트의 패터닝 공정에서 패턴을 축소하기 위한 패턴 축소용 조성물과 패턴을 축소시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서의 패턴 축소용 조성물은 포토레지스트 패턴의 축소가 가능한 물질 1 내지 100중량%, 용매 0 내지 99중량%, 계면활성제 0 내지 2중량%로 이루어진다.
본 발명에서의 패턴을 축소시키는 방법은 5 내지 50mL/s의 속도로 1 내지 20초로 분사하고, 5 내지 120초 미만으로 정치하고, 스핀 드라이(spin dry) 과정으로 이루어진다.
일반적으로, 반도체 제조 공정에서 패턴 축소 공정에는 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판상에 적절한 패턴 축소 물질(RELACS)을 도포하고 베이킹 공정을 수행하여 RELACS층과 감광막 사이에 가교 결합을 형성하고, 상기 가교 결합층 형성 후 가교 결합되지 않고 남아있는 RELACS층을 적절한 세정 물질로 제거하는 공정을 이용하여 패턴의 축소를 진행할 수 있다.
본 발명에서는 패턴 축소를 위해 패턴 축소 물질을 디스펜스(dispense)하고 일정시간 정치시키는 단계를 거친 후 스핀 드라이하여 패턴 축소를 완료하는 공정액 조성물을 제시하고 이를 이용하여 패턴의 축소를 개선하고자 한다.
선택 가능한 패턴 축소 기능이 있는 물질로는 알콜 또는 알콜 유도체, 아미드계 용제, 케톤계 용제, 에테르계 용제, 에스테르계 및 탄화 수소계 용제로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
알콜 또는 알콜 유도체로 구체적으로는, 메탄올, 에탄올, 2-부톡시에탄올, N-프로판올, 2-프로판올, 1-부톡시-2-프로판올, 2-메틸-2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸-2-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, tert-부틸알콜, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 2-메틸-1-펜탄올, 2-메틸-3-펜탄올, 2, 3-디메틸-3-펜탄올, 4-메틸-2-펜탄올 등의 탄소수 1 내지 탄소수 5까지의 알콜과 알콜 유도체를 사용할 수 있다.
아미드계 용제로 구체적으로는, N-메틸-2-피롤리돈, N, N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, 1, 3-디메틸-2-이미다졸리디돈 등 탄소수 1 내지 10개의 아미드계 용제를 사용할 수 있다.
케톤계 용제로 구체적으로는, 1-옥타논, 2-옥타논, 1-노나논, 2-노나논, 1-헥사논, 2-헥사논, 4-헵타논, 디이소부틸케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디아세토닐알콜, 아세틸카비톨 등 탄소수 1 내지 10개의케톤계 용제를 사용할 수 있다.
에테르계 용제로 구체적으로는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 모노메틸에테르, 메톡시메틸부탄올, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르 등 탄소수 1 내지 10개의 에테르계 용제를 사용할 수 있다.
에스테르계 용제로 구체적으로는, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등 탄소수 1 내지 10개의 에스테르계 용제를 사용할 수 있다.
탄화수소계 용제로 구체적으로는, 펜탄, 헥산, 옥탄, 데칸 등 탄소수 1 내지 10개의 탄화수소계 용제를 사용할 수 있다.
상기 패턴 축소 기능이 있는 물질의 함량은 1 내지 100중량%인 것일 수 있다.
선택 가능한 용매로는 레지스트 패턴을 용해하지 않으면 특별히 제한이 없고, 상기에 전술한 패턴 축소기능 물질과 잘 혼합되며, 일반적인 유기 용제를 포함하는 용액을 사용할 수 있다. 특히 바람직한 용제로는 1-펜탄올, 2-펜탄올, 1-헥산올, 1-헵탄올, 1-옥탄올, 2-헥산올, 2-헵탄올, 2-옥탄올, 3-헥사놀, 3-옥탄올, 4-옥탄올, 1-부탄올, 2-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, tert-부틸알콜 등의 1가 알콜 용제, 아세트산 부틸, 아세트산 아밀, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 포름산부틸, 포름산프로필, 락트산에틸, 락트산 부틸 등의 에스테르계 용제 등을 사용할 수 있다.
상기 용매의 함량은 0 내지 99중량%인 것일 수 있다.
선택 가능한 계면활성제는 구체적으로, 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르류, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르류, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌류, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르류, 폴리옥시에틸렌소비탄류등의 비이온성 계면활성제로 단독 혹은 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 표면 장력을 낮추어 퍼짐성이나 침투력를 증대시켜 패턴을 축소하는데 도움이 될 수 있다.
상기 계면활성제의 함량은 0 내지 2중량%인 것일 수 있다.
상기와 같은 포토레지스트 패턴의 축소 개선용 조성물을 공정에 적용할 때 정상 패턴에 형성한 포토레지스트를 수나노 수준으로 미세하게 축소를 시켜야 하므로 적절한 공정 방법과 시간 설정이 필수적이다. 패턴 축소시 의미있는 축소율은 10% 이상(50nm의 패턴인 경우 5nm 이상)이므로 공정액 종류에 따라 차이가 있기는 하지만, 300mm 웨이퍼 기준으로 포토레지스트 패턴의 축소 개선용 공정에서 정치시간(puddle time)을 5초 이하로 사용하면 축소 효과가 적어 패턴 축소 효과가 거의 없으며 정치시간을 120초 이상 사용하면 공정시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 축소가 과다하게 되어 오히려 패턴 CDU가 나빠지게 되므로 5초 이상 120초 이하를 정치시간으로 정하는 것이 바람직하다.
통상의 포토레지스트 패터닝 공정을 살펴보면 ArF에 감응하는 포토레지스트를 300mm 실리콘 웨이퍼에 스핀(spin) 코터(coater)를 이용하여 1500rpm의 속도로 스핀 코팅하고, 120에서 60초간 핫플레이트(hot plate)에서 건조 후(SB: Soft bake), ArF가 발생되는 노광기를 이용하여 노광한 후, 120에서 60초간 핫플레이트(hot plate)에서 건조하고(PEB: Post exposure bake) 현상액으로 30초간 현상한다.
본 발명에서는 통상의 포토레지스트 패터닝 공정 후에 포토레지스트 패턴의 축소 개선용 공정액을 사용하여 100rpm으로 15mL/s의 속도로 10초간 분사 후 20초간 정치(puddle)하고, 4000rpm의 회전수로 20초간 웨이퍼를 회전시킴으로써 포토레지스트 패턴형성을 완료하였다.
상기 공정은 예시일 뿐 공정 시간을 한정하는 것은 아니다.
전술한 바와 같은 포토레지스트 패턴의 축소 개선용 조성물과 이들 조성물을 적용한 공정 방법은 작은 패턴 면을 적절히 축소시켜 이후 진행되는 에칭이나 임플란트 공정에서 높은 공정 마진을 제공하므로 생산 수율 증대 및 수율 증대에 따른 제조 단가 절감을 기대할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 설명한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 것일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
에탄올 20중량%, 2-헵탄올 80중량%가 포함된, 포토레지스트 패턴 축소용 조성물을 아래와 같은 방법으로 제조하였다.
에탄올에 2-헵탄올을 투입하여 6시간 교반한 뒤 0.02um필터에 통과시켜, 포토레지스트 패턴 축소용 조성물을 제조하였다.
실시예 2 ~ 실시예 28
표 1에 기재된 바와 같은 조성에 따라, 실시예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 패턴 축소용 조성물을 제조하였고 표 1에 나타내었다.
비교예
일반적으로 반도체 소자 제조공정 중 네가티브톤 현상 공정의 마지막 세정액으로 사용되는 아세트산부틸을 준비하였다.
실험예 1
ArF에 감응하는 포토레지스트를 300mm 실리콘 웨이퍼에 스핀(spin) 코터(coater)를 이용하여 1500rpm의 속도로 스핀 코팅하고, 120에서 60초간 핫플레이트(hot plate)에서 건조 후(SB: Soft bake), ArF가 발생되는 노광기를 이용하여 노광한 후, 120에서 60초간 핫플레이트(hot plate)에서 건조하고(PEB: Post exposure bake) 네가티브톤 현상액(아세트산부틸)로 30초간 현상(네가티브톤 현상)한다. 그 후에 실시예 1에서 제조된 패턴 축소용 조성물을 사용하여 100rpm으로 15mL/s의 속도로 10초간 분사 후 20초간 정치(puddle)하고, 4000rpm의 회전수로 20초간 웨이퍼를 회전시킴으로써 포토레지스트 패턴형성을 완료하였다. 이때, 형성된 패턴의 크기는 50nm이다.
실험예 2 ~ 실험예 59
패턴 축소용 조성물로서 실시예 1 ~ 실시예 28에서 각각 제조된 패턴 축소용 조성물을 사용하고 실험예 1의 패턴을 축소시키는 방법 중 정치(puddle) 시간을 제외하고 동일한 방법으로 패턴 형성을 하였다.
비교실험예 1~2
공정액으로서 비교예의 아세트산부틸을 사용한 것과 정치시간을 제외하고 실험예 1과 동일한 방법으로 패턴 형성을 하였다.
실험예 1 ~ 실험예 59 및 비교실험예 1 ~ 2에서 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼에 대해, 패턴 CD(Critical Dimension) size를 측정하여 패턴 축소 정도를 확인하였고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(1) CD(Critical Dimension) size
주사전자현미경(FE-SEM, Hitachi)을 이용하여 패턴의 X축과 Y축의 차이를 측정하여 CD 값을 확인하였으며, 처리 후 본 실험에서는 50nm 홀 패턴을 측정하였다.
패턴 축소 물질 용매 계면활성제
명칭 함량
(중량%)		 명칭 함량
(중량%)		 명칭 함량
(중량%)
실시예1 에탄올 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예2 에탄올 50 2-헵탄올 50 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예3 에탄올 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예4 에탄올 20 2-헵탄올 79.9 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 0.1
실시예5 에탄올 20 2-헵탄올 78 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 2
실시예6 2-펜탄올
 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예7 2-펜탄올
 50 2-헵탄올 50 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예8 2-펜탄올
 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예9 아세트아미드 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예10 아세트아미드 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예11 4-4-메톡시-2페닐글리신아미드 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예12 4-4-메톡시-2페닐글리신아미드 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예13 메틸에틸케톤 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예14 메틸에틸케톤 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예15 아세트카비톨 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예16 아세트카비톨 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예17 에틸렌글리콜 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예18 에틸렌글리콜 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예19 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예20 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예21 메틸아세테이트 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예22 메틸아세테이트 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예23 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예24 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예25 펜탄 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예26 펜탄 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예27 데칸 20 2-헵탄올 80 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
실시예28 데칸 80 2-헵탄올 20 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르
비교예 아세트산부틸 100
조성액 Puddle time(sec) Pattern
CD Size(nm)		 축소율(%)
(무처리구기준)
실험예1 실시예1 20 35.2 29.6
실험예2 실시예1 120 22.0 56.0
실험예3 실시예2 20 24.1 51.8
실험예4 실시예2 120 10.2 79.6
실험예5 실시예3 20 14.9 70.2
실험예6 실시예3 120 4.5 91.0
실험예7 실시예4 20 34.8 30.4
실험예8 실시예4 120 21.9 56.2
실험예9 실시예5 20 34.7 30.6
실험예10 실시예5 120 21.7 56.6
실험예11 실시예6 20 37.0 26.0
실험예12 실시예6 120 23.5 53.0
실험예13 실시예7 20 34.2 31.6
실험예14 실시예7 120 20.2 59.6
실험예15 실시예8 20 16.0 68.0
실험예16 실시예8 120 5.4 89.2
실험예17 실시예9 20 38.8 22.4
실험예18 실시예9 120 25.2 49.6
실험예19 실시예10 20 27.7 44.6
실험예20 실시예10 120 6.6 86.8
실험예21 실시예11 20 40.2 19.6
실험예22 실시예11 120 31.2 37.6
실험예23 실시예12 20 22.8 54.4
실험예24 실시예12 120 8.8 82.4
실험예25 실시예13 20 36.8 26.4
실험예26 실시예13 120 23.2 53.6
실험예27 실시예14 20 19.2 61.6
실험예28 실시예14 120 5.6 88.8
실험예29 실시예15 20 37.2 25.6
실험예30 실시예15 120 24.3 51.4
실험예31 실시예16 20 26.3 47.4
실험예32 실시예16 120 10.8 78.4
실험예33 실시예17 20 39.5 21.0
실험예34 실시예17 120 23.8 52.4
실험예35 실시예18 20 26.2 47.6
실험예36 실시예18 120 9.7 80.6
실험예37 실시예19 20 38.1 23.8
실험예38 실시예19 120 22.2 55.6
실험예39 실시예20 20 23.1 53.8
실험예40 실시예20 120 9.2 81.6
실험예41 실시예21 20 39.5 21.0
실험예42 실시예21 120 25.2 49.6
실험예43 실시예22 20 28.4 43.2
실험예44 실시예22 120 13.7 72.6
실험예45 실시예23 20 38.5 23.0
실험예46 실시예23 120 22.9 54.2
실험예47 실시예24 20 24.1 51.8
실험예48 실시예24 120 6.2 87.6
실험예49 실시예25 20 38.4 23.2
실험예50 실시예25 120 21.6 56.8
실험예51 실시예26 20 22.7 54.6
실험예52 실시예26 120 6.9 86.2
실험예53 실시예27 5 44.9 10.2
실험예54 실시예27 10 43.9 12.2
실험예55 실시예27 15 43.3 13.4
실험예56 실시예27 20 42.8 14.4
실험예57 실시예27 120 28.5 43.0
실험예58 실시예28 20 29.5 41.0
실험예59 실시예28 120 15.7 68.6
비교실험예1 비교예 무처리구 50.0 0.0
비교실험예2 비교예 20 47.0 6.0
상기 실시 예와 실험 예에서 확인할 수 있듯이,
본 발명에서 제시한 알콜 또는 알콜 유도체, 아미드계 용제, 케톤계 용제, 에테르계 용제, 에스테르계 또는 탄화 수소계 용제 등의 패턴을 축소시킬 수 있는 물질들의 함량이나 공정 과정에서 정치(puddle) 시간을 조절함으로써 패턴의 크기를 다양하게 조절 가능함을 확인할 수 있다.

Claims (12)

  1. 포토레지스트 패턴을 축소시킬 수 있는 물질 1 내지 100 중량%와 용매 0 내지 99중량%; 계면활성제 0 내지 2중량%로 구성된 포토레지스트 패턴 축소용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    패턴을 축소시킬 수 있는 물질은, 탄소수 1 내지 5개의 알콜 및 알콜 유도체; 탄소수 1 내지 10개의 아미드계 용제; 탄소수 1 내지 10개의 케톤계 용제; 탄소수 1 내지 10개의 에테르계 용제; 탄소수 1 내지 10개의 에스테르계 용제; 탄소수 1 내지 10개의 탄화수소계 용제로부터 선택된 1종 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 축소용 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 탄소수 1 내지 탄소수 5개의 알콜 및 알콜 유도체는 메탄올, 에탄올, 2-부톡시 에탄올, N-프로판올, 2-프로판올, 1-부톡시-2-프로판올, 2-메틸-2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸-2-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, tert-부틸알콜, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 2-메틸-1-펜탄올, 2-메틸-3-펜탄올, 2, 3-디메틸-3-펜탄올, 4-메틸-2-펜탄올인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 축소용 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 탄소수 1 내지 10개의 아미드계 용제는 N-메틸-2-피롤리돈, N, N-디메틸아세트아미드,, N,N-디메틸포름아미드, 1, 3-디메틸-2-이미다졸리디돈인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 축소용 조성물.
  5. 제2항에 있어서, 탄소수 1 내지 10개의 케톤계 용제는 1-옥타논, 2-옥타논, 1-노나논, 2-노나논, 1-헥사논, 2-헥사논, 4-헵타논, 디이소부틸케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디아세토닐알콜, 아세틸카비톨인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 축소용 조성물.
  6. 제2항에 있어서, 탄소수 1 내지 10개의 에테르계 용제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 모노메틸에테르, 메톡시메틸부탄올, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 축소용 조성물.
  7. 제2항에 있어서, 탄소수 1 내지 10개의 에스테르계 용제는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 축소용 조성물.
  8. 제2항에 있어서, 탄소수 1 내지 10개의 탄화수소계 용제는 펜탄, 헥산, 옥탄, 데칸인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 축소용 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 용매는 1-펜탄올, 2-펜탄올, 1-헥산올, 1-헵탄올, 1-옥탄올, 2-헥산올, 2-헵탄올, 2-옥탄올, 3-헥사놀, 3-옥탄올, 4-옥탄올, 1-부탄올, 2-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, tert-부틸알콜, 아세트산 부틸, 아세트산 아밀, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 포름산부틸, 포름산프로필, 락트산에틸, 락트산부틸 로부터 선택된 1종 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 축소용 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 계면활성제는 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르류, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르류, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌류, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르류, 폴리옥시에틸렌소비탄류로부터 선택된 1종 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 축소용 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항의 포토레지스트 패턴 축소용 조성물을 이용하여 포토레지스트 패턴 형성 공정에서 패턴을 축소하기 위해 현상 공정 후 연속 공정으로 패터닝된 웨이퍼상에
    1) 조성물을 분사하고
    2) 일정 시간 정치하고
    3) 스핀 드라이 방식으로 건조하는 과정을 수행하여 패턴을 축소시키는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 정치 시간은 5 내지 120초인 것을 특징으로 하는 패턴을 축소시키는 방법.
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