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레지스트 보호막 재료 및 패턴 형성 방법 document_id A220623110181

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문맥 (context)
최근, LSI의 고집적화와 고속도화에 따라 패턴룰의 미세화가 요구되고 있으며, 현재 범용 기술로서 이용되고 있는 광 노광에서는, 광원의 파장에서 유래하는 본질적인 해상도의 한계에 근접하였다. 그 배경에는 노광 광원의 단파장화가 있으며, 예를 들면 수은등의 i선(365 ㎚)으로부터 KrF 엑시머 레이저(248 ㎚)로의 단파장화에 의해 64 M 비트(가공 치수가 0.25 ㎛ 이하)의 DRAM(다이나믹 랜덤 액세스 메모리)의 양산이 가능해졌다. 또한, 집적도 256 M 및 1 G 이상의 DRAM 제조를 실현하기 위해, ArF 엑시머 레이저(193 ㎚)를 사용한 리소그래피가 본격적으로 검토되고 있으며, 고NA의 렌즈(NA≥ 0.9)와 조합함으로써 65 ㎚ 노드의 디바이스의 검토가 행해지고 있다. 그 후의 45 ㎚ 노드의 디바이스 제작에는 파장 157 ㎚의 F2 레이저의 이용을 들 수 있지만, 비용면에서의 단점뿐만 아니라, 레지스트의 성능 부족 등으로 대표되는 많은 문제점에 의해 적용이 연기되었다. 따라서, F2 리소그래피의 대체로서 제안된 것이 ArF 액침 리소그래피이며, 현재 그의 조기 도입을 위해 개발이 진행되고 있다(비특허 문헌 1). ArF 액침 리소그래피에서는 투영 렌즈와 웨이퍼 사이에 물을 함침시키고, 물을 통해 ArF 엑시머 레이저를 조사한다. 193 ㎚에서의 물의 굴절률은 1.44이기 때문에, NA가 1.0 이상인 렌즈를 사용하여도 패턴 형성이 가능해지며, 이론상으로는 NA를 1.44까지 높일 수 있다. NA가 향상된 만큼 해상력도 향상되며, NA가 1.2 이상인 렌즈와 강한 초해상 기술의 조합에 의한 45 ㎚ 노드의 실현 가능성이 시사되어 있다(비특허 문헌 2). 그러나, 레지스트막 위에 물이 존재하는 상태에서 노광을 행하면, 레지스트막 내에서 발생한 산이나 레지스트 재료에 첨가되어 있는 염기성 화합물의 일부가 수층에 용출되고, 그 결과로서 패턴의 형상 변화나 패턴 붕괴가 발생할 가능성이 있다. 또한, 레지스트막 위에 남은 미량의 물방울이 레지스트막 중에 스며들어 결함이 발생할 가능성이 있다는 지적도 있다. 이들의 결점을 개선하기 위해, ArF 액침 리소그래피에서는 레지스트막과 물 사이에 보호막을 설치하는 것이 제안되어 있다(비특허 문헌 3). 포토레지스트막의 상층의 보호막은 ARCOR(antireflective coating on resist)법(예를 들면, 특허 문헌 1 내지 3 참조)으로 대표되는 반사 방지막으로서 검토된 경위가 있다. ARCOR법에서는 포토레지스트막 위에 투명한 반사 방지막을 형성시키고, 노광 후에 그 막을 박리한다. 이 때, 레지스트 보호막 재료로서 퍼플루오로알킬폴리에테르나 퍼플루오로알킬아민과 같은 저굴절률의 재료를 사용하면, 포토레지스트막-레지스트 보호막 계면의 반사광을 대폭 감소시키는 것이 가능해지고, 그 결과로서 치수 정밀도가 향상된다. 따라서, 레지스트 보호막 재료로서는 퍼플루오로(2,2-디메틸-1,3-디옥솔)-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등의 비정질 중합체 등이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 4 참조). 그러나, 이들 불소 함유 화합물은 유기물과의 상용성이 낮고, 레지스트 보호막의 도포ㆍ박리에 프레온계의 용제를 사용하기 때문에, 환경면 및 비용면에서의 단점이 크다. 그 이외의 레지스트 보호막 재료로서는, 수용성 또는 알칼리 용해성의 재료의 적용이 검토되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 5, 6, 비특허 문헌 4 참조). [특허 문헌 1] 일본 특허 공개 (소)62-62520호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특허 공개 (소)62-62521호 공보 [특허 문헌 3] 일본 특허 공개 (소)60-38821호 공보 [특허 문헌 4] 일본 특허 공개 (평)5-74700호 공보 [특허 문헌 5] 일본 특허 공개 (평)6-273926호 공보 [특허 문헌 6] 일본 특허 제2803549호 공보 [비특허 문헌 1] Proc. SPIE. Vol. 4690, xxix(2002) [비특허 문헌 2] Proc. SPIE. Vol. 5040, p.724(2003) [비특허 문헌 3] 2nd Immersion Work Shop: Resist and Cover Material Investigation for Immersion Lithography(2003) [비특허 문헌 4] J. Photopolymer. Sci. and Technol. Vol. 18, No.5, p.615(2005)
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
ArF 액침 리소그래피 공정에서 레지스트막과 물 사이에 보호막을 설치함으로써 얻을 수 있는 기능적 이점은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
  1. 1과제 해석task_interpretation

    ArF 액침 리소그래피에서 레지스트 보호막이 수행하는 기능과 그 목적을 파악해야 한다.

  2. 2정보 추출information_extraction

    물과 레지스트가 직접 접촉할 때 발생하는 문제점(용출, 패턴 변화, 결함)을 추출한다.

    • 레지스트막 내에서 발생한 산이나 레지스트 재료에 첨가되어 있는 염기성 화합물의 일부가 수층에 용출되고, 그 결과로서 패턴의 형상 변화나 패턴 붕괴가 발생할 가능성이 있다.
    • 레지스트막 위에 남은 미량의 물방울이 레지스트막 중에 스며들어 결함이 발생할 가능성이 있다는 지적도 있다.
  3. 3근거 선택evidence_selection

    보호막 설치의 목적이 이러한 결점들을 개선하기 위함임을 확인한다.

    • 이들의 결점을 개선하기 위해, ArF 액침 리소그래피에서는 레지스트막과 물 사이에 보호막을 설치하는 것이 제안되어 있다
  4. 4논리 통합logical_integration

    보호막은 산/염기성 화합물의 용출로 인한 패턴 형상 변화 및 붕괴, 그리고 물방울 침투로 인한 결함 발생을 방지하는 기능을 수행한다.

  5. 5결론 도출conclusion_formulation

    보호막의 기능을 패턴 형상 변화/붕괴 방지 및 결함 발생 억제로 정리한다.

    • 패턴의 형상 변화나 패턴 붕괴가 발생할 가능성이 있다.
    • 결함이 발생할 가능성이 있다는 지적도 있다.
  6. 6답변 생성answer_generation

    문맥에 근거하여 보호막의 기능을 기술한다.

    • 패턴의 형상 변화나 패턴 붕괴가 발생할 가능성이 있다.
    • 결함이 발생할 가능성이 있다는 지적도 있다.
최종 답변 (final_answer)
레지스트막 내의 산이나 염기성 화합물이 수층으로 용출되어 발생하는 패턴의 형상 변화 및 패턴 붕괴를 방지하고, 레지스트막에 남은 미량의 물방울이 스며들어 발생하는 결함을 개선하는 기능을 한다.
핵심 해석 (core_interpretation)
ArF 액침 리소그래피에서 레지스트막과 물 사이에 설치하는 보호막은 수용성 용출과 물방울 침투로 인한 공정 결함을 차단하는 역할을 한다.