KR100434133B1

KR100434133B1 - 중간층리쏘그래피

Info

Publication number: KR100434133B1
Application number: KR1019960028360A
Authority: KR
Inventors: 제프리 에이. 멕키
Original assignee: 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1996-07-13
Publication date: 2004-08-09
Also published as: EP0753885A1; DE69624415D1; TW449792B; DE69624415T2; KR970008323A; JPH09237777A; EP0753885B1

Abstract

등방성 또는 부분적 등방성 에치는 에치스톱 또는 희생적인 층으로서 또한 작용하는 매립 무반사 코팅을 가지고 라인 폭이 줄어든 패턴된 포토레지스트(213, 214)를 생성하기 위해서 리쏘그래픽 패턴된 포토레지스트(211, 212)를 축소시킨다. 축소된 라인 폭 패턴(213, 214)은 폴리실리콘(206) 또는 금속 또는 절연체 또는 강유전체와 같은 아래에 있는 물질의 후속적인 이방성 에칭을 위한 에치 마스크를 제공한다.

Description

중간층 리쏘그래피{TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED}

본 발명은 전자 반도체 장치, 특히 그 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

높은 장치 밀도를 가진 반도체 집적 회로는 전계 효과 트랜지스터(FETs)를 위한 짧은 게이트, 바이폴라 트랜지스터를 위한 작은 면적 이미터, 장치 사이의 좁은 상호 접속과 같은 최소 사이즈 구조를 필요로 한다. 이러한 폴리실리콘 또는 금속 구조의 형성은 전형적으로, 요구되는 구조 패턴을 포함하는 레티클(reticle)을 통과하는 광을 가지고 행하는 포토레지스트의 노광에 의해 폴리실리콘 또는 금속 층위의 포토레지스트 층내의 그러한 구조의 위치를 제한하게 된다. 포토레지스트의 현상과 노광 후에 폴리실리콘 또는 금속의 하부층은 에치 마스크로서 패턴된 포토레지스트를 사용하여 이방성으로 에치되어진다. 따라서 최소 폴리실리콘 또는 금속 라인 폭은 포토레지스트 안에서 현상될 수 있는 최소 라인 폭과 동일하다. 전류 광 스테퍼는 파장 365nm(광의 발생에 사용되는 고압 수은 아크 램프의 대응 방출 라인 후의 I-선이라고 함)의 광을 사용하여 포토레지스트를 노광시키고, 약 0.01㎛보다 적은 표준 편차를 가진 약 0.30㎛보다 적은 포토레지스트 내의 패턴 라인 폭은 I-선 리쏘그래피로 만족스럽게 생성될 수 없다.

도 1a 내지 도 1c는 서브리쏘그래피 폴리실리콘 게이트 구조를 만드는 공지된 방법을 나타내며 폴리실리콘 층위에 포토레지스트를 패터닝하는 최소 기하 구조(도 1a) 및 라인 폭을 줄이기 위해서 등방성으로 포토레지스트를 에칭하는 것(도 1b), 그리고 에치 마스크로서의 라인 폭이 줄어진 포토레지스트를 사용하여 이방성으로 폴리실리콘을 에칭하는 것을 포함한다(도 1c). 이와 같은 접근은 폴리실리콘의 오염을 포함하는 문제를 가진다.

폴리실리콘 게이트들의 이방성 에칭을 위한 포토레지스트 마스크의 사용은 에치 후에 폴리실리콘 게이트의 가장자리에 경화된 포토레지스트의 잔여 융기(ridges)를 남길 수 있다. 플라즈마 에치 종은 폴리실리콘 에치동안 포토레지스트 측벽을 경화시킨다. 그리고 후속적인 플라즈마 포토레지스트 스트립(strip)은 그 융기를 완전히 제거하지 못할 것이다(도 1d). 또한 그 융기를 제거하기 위하여 별도의 습식 에치들이 사용될 것이나 이것은 변형에 대한 견고성이 부족하다. 어떤 융기 잔여물은 나중의 열처리 동안 탄화할 것이고 셀프 얼라인(self-aligned) 게이트 규산화 공정에서 티타늄 디실리사이드(TiSi₂)의 형성을 방해한다. 따라서 포토레지스트 잔여물의 간단하고 완벽한 제거가 문제이다.

도 1a 내지 도 1d는 공지된 서브리쏘그래픽의 패턴 방법을 도시한 도면.

도 2a 내지 도 2h는 포토레지스트 패터닝의 제1 바람직한 실시 방법을 나타내는 정면 단면 및 평면도.

도 3은 제1 바람직한 실시 방법을 사용하여 이방성 에치 후의 정면 단면도.

도 4a 내지 도 4d는 포토레지스트 패터닝의 제2 바람직한 실시 방법을 도시한 도면.

도 5는 에치 선택성을 제시하는 도면.

도 6은 폴리실리콘 에치를 나타내는 도면.

도 7a 및 도 7b는 제3 바람직한 실시 방법을 도시한 정면 단면도.

도 8a 내지 도 8e는 제4 바람직한 실시 방법의 횡단면도.

도 9a 내지 도 9d는 제5 바람직한 실시 방법을 나타내는 정면 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

202, 402, 702 : 실리콘

203 : SiO₂

204, 404, 706, 803 : 산화물

206, 406, 806 : 폴리실리콘

208, 217, 218, 710, 714, 917, 918 : TiN

210, 211, 212, 213, 214, 410, 411, 413, 414, 720, 810, 811, 822, 911, 912 : 포토레지스트

408, 808, 821, 822, 823, 824 : 매립 무반사 코팅

450 : 매립 무반사 코팅 측벽 물질

704 : 게이트

708 : 폭

712 : A1

본 발명은 포토레지스트와 리쏘그래피로 정의된 포토레지스트 패턴이거나 그 라인 폭을 줄어들게 하는 중간층의 측면 에칭과 함께 에칭되는 물질 사이의 중간층을 사용함으로써 서브리쏘그래피 패턴을 제공한다. 이 중간층은 (1) 포토레지스트노광을 위한 무반사층, (2) 에치스톱 또는 후속적 측면 에치를 위한 희생층 및/또는 (3) 경화된 포토레지스트의 제거를 위한 리프트오프(liftoff)로서 작용한다.

본 발명의 장점은 서브리쏘그래픽 패턴과 확실한 포토레지스트 제거를 위한 간단한 방법을 포함한다.

서브리쏘그래피 패턴 생성의 바람직한 실시 방법은 포토레지스트와 패턴될 물질 사이에 중간층을 삽입하는 것이고 다음 단계를 사용한다. 먼저, 최소 라인 폭으로 포토레지스트안의 패턴을 노광시키고 현상한 다음에 측방향으로 (예를 들면, 등방성으로) 중간층을 초소형 라인 폭으로 균일하게 축소한 후 패터닝될 물질용 에치 마스크를 제공하기 위해 포토레지스트 또는 중간층을 제거하거나 둘 다를 제거한다.

중간층은 (1) 포토레지스트 노광동안 무반사 기능, (2) 에치스톱 또는 후속적 측면 제거동안 아래에 있는 물질층을 보호하는 희생층, 및/ 또는 (3) 물질들이 패턴된 후에 에치 잔여물 리프트오프층을 제공할 것이다.

서브리쏘그래피 패터닝과 잔여물 리프트오프는 폴리실리콘, 금속, 절연체, 강유전체,등과 같은 물질들위에 만들어 질 수 있다. 서브리쏘그래피 패턴은 게이트 길이와 집적 회로를 위한 상호접속 라인 폭과 같은 최소 사이즈 항목을 정의할 것이다.

<제1 바람직한 실시예>

도 2a 내지 도 2h는 게이트 레벨 폴리실리콘 에칭을 위한 마스크의 형성을 위하여 사용되어질 수 있는 포토레지스트 패터닝 방법의 제1 바람직한 실시예를 도시한다.

특히, (100) 방향을 갖고 소자 제조를 위해 전형적인 P 및 N형 도프된 웰 영역을 갖고 그 위에 분리 산화물(203)과 전형적으로 6-10nm 두께의 게이트 산화물(204)와 전형적으로 300-500nm 두께를 가지며 도프되거나 도프되지 않은, 혹은 소정부분만 도프된 게이트 레벨 폴리실리콘 층(206)이 위에 형성되어 있는 단결정 실리콘 기판(202)으로 시작한다. 그런 다음에 다음 단계를 진행한다.

(1) 폴리실리콘(206) 위에 55nm 두께의 티타늄 질화물(TiN)층(208)을 스퍼터피착한다. TiN층(208)은 I-선 리쏘그래피를 위해 매립 무반사코팅("BARC; Buried Anti-Reflective Coating")으로서 작용한다. 즉, TiN은 365nm 파장의 광을 강하게 흡수한다. TiN 또는 몇몇 다른 BARC가 없으면 아래에 있는 폴리실리콘(206)은 위에 있는 포토레지스트를 관통하는 노광 광을 반사시킬 것이고 포토레지스트의 두께가 분리 산화물(203)과 같은 융기에 따라 변하기 때문에 포토레지스터의 노출의 정도가 위치에 의존하게 하는 간섭을 일으킬 것이다.

(2) TiN BARC(208) 상에 대략 1㎛ 두께의 I-선 포토레지스트층(210)을 스핀 온(spin on)한다. 층(210)의 두께는 아래에 있는 토포그래피(topography)에 의해 좌우된다. I-선 포토레지스트는 아지드화물 감광제를 가진 환화(cyclized) 폴리이소프렌 폴리머로 만들어 질 것이다. 만약 원한다면 포토레지스트(210)를 소프트베이크(softbake)한다. 정면 단면도 및 평면도의 도 2a 및 도 2b를 참조한다.

(3) 0.33㎛의 최소 라인 폭을 가지는 패턴을 규정하기 위해서 I-선 리쏘그래피 시스템으로 포토레지스트(210)를 노광시킨다. 그런 다음에 노출된 포토레지스트(210)를 현상하고 정면 단면도와 평면도의 도시된 도2c 및 도 2d에 따라 패턴된 포토레지스트 부분(211과 212)을 생성하도록 베이킹 처리한다. "W"로 표시된 폭은 0.33㎛와 같은 최소 라인 폭일 것이다. 평면도 2d의 C-C라인을 따라서 절취한 도2c인 도 2c 내지 도 2d를 참조한다.

(4) 포토레지스트 패턴(213-214)를 생성하기 위해서 포토레지스트 패턴(211-212)의 △W를 제거하는 이방성 에치를 적용한다. 그러나 에치는 단지 TiN(208)의 무시할만한 양을 제거한다. 이 이방성 에치는 1.5mTorr 압력에서 80%의 헬륨과 20%의 산소로 행하는 플라즈마 에치일 것이고 160nm/min의 속도로 포토레지스트를 제거한다. 따라서 15초 에치는 포토레지스트의 0.04㎛를 제거하고 0.33㎛에서 0.25㎛로 라인 폭을 줄인다. 파선으로 표시된 W의 라인 폭을 정의하는 최초의 포토레지스트 패턴(211-212)와 함께 실선으로 표시된 W-2△W의 라인 폭을 정의하는 에치된 포토레지스트 패턴 (213-214)를 보여주는 도 2e 내지 도 2f를 참조한다.

(5) TiN층(208)의 노출된 부분을 제거하기 위해 이방성 에치를 적용하고 폴리실리콘 (206)을 에칭하기 위한 에치 마스크를 완성시킨다. 6mTorr 압력에서 염소를 가진 헬리콘 플라즈마 에쳐(etcher)는 약 200nm/min로 TiN을 에치할 것이다. 그래서 대충 15초의 에치는 TiN부분(217-218)을 남기기 위해서 노출된 TiN을 제거할 것이다. 이러한 에치는 또한 거의 동일한 속도로 폴리실리콘을 에치하지만, 폴리실리콘(206)이 어째튼 다음에 이방성 에치되기 때문에 폴리실리콘(206)의 중지가 결정적인 것은 아니다. 도 2g 및 도 2h는 폴리실리콘(206)의 이방성 에칭을 위하여 사용되어질 W-2△W 최소 라인 폭을 가지고 마스크를 형성하는 아래에 있는 TiN부(217-218)위의 최종 포토레지스트 패턴(213-214)을 도시한다. 그때 폴리실리콘(206)의 이방성 에칭은 에치 마스크로서 포토레지스트 패턴(213-214)을 사용하고 약 6mTorr의 압력에서 CI₂, HBr, 그리고 He/O₂(80%/20%)의 혼합된 기체로부터 헬리콘 여기 플라즈마를 가지고 진행한다. Br은 이방성을 보장하기 위해 측벽 패시베이션을 제공한다. CI₂/HBr/He-O₂플라즈마는 폴리실리콘을 산화물보다 약 300배 빠르게 에치할 것이다. 그리고 산화물(204)위의 오버에치는 단지 산화물의 최소의 양만 제거할 것이다(도 3을 참조). 최종 산소 플라즈마는 포토레지스트를 벗겨내고 염소 플라즈마 또는 SC1린스는 폴리실리콘이나 노광된 게이트 산화물에 주는 영향없이 에치된 폴리실리콘으로부터 TiN을 벗겨낸다.

<제2 바람직한 실시예>

도 4a 내지 도 4d는 게이트 레벨 폴리실리콘 에칭용 마스크를 형성하는데 사용되어질 수 있는 포토레지스트를 패터닝하는 방법의 제2 바람직한 실시예를 도시한다. 특히, (100) 방향을 가지고 분리 산화물(403)과 6nm 두께를 가진 게이트 산화물(404), 두께가 400nm인 게이트 레벨 폴리실리콘 층(406)을 갖는 단결정 실리콘 기판(402)으로 시작한다. 그런 다음에 다음 단계가 진행된다.

(1) 폴리실리콘(406)의 위에 유기 BARC의 두께 200nm 층을 스핀 온 한다. 즉, 유기 BARC층(408)은 365nm 파장 광을 강하게 흡수한다. 유기 BARC(408)은 부착된 다이 그룹(dye groups)을 가지는 폴리머일 것이고 이는 폴리머 결합의 변화없이 흡수를 제공한다. 예를 들면 폴리아믹산 폴리머와 공중합체이다. 앞서 주목된 바와 같이 소정 종류의 BARC가 없다면, 아래에 있는 폴리실리콘(406)은 위에있는 포토레지스트(410)를 관통하는 노광 광을 반사할 것이고, 포토레지스트의 두께의 변화로 인해 포토레지스트의 노광 정도가 위치에 의존하게 만드는 간섭을 일으킬 것이다.

(2) BARC층(408)의 위에 대략 두께 1㎛ 포토레지스트층(410)을 스핀한다. 총(410)의 두께는 아래에 있는 토포그래피에 의해 좌우된다. 정면 단면도인 도 4a 를 참조한다.

(3) 0.30㎛의 최소 라인 폭을 가진 패턴을 규정하기 위해서 I-선 리쏘그래피 시스템을 가지는 포토레지스트(410)를 노광한다. 그런 다음에 이 포토레지스트를 현상하고 도 4b의 도시된 바와 같이 패턴된 포토레지스트부(411과 412)를 생성하도록 베이킹 처리한다. "W"로 표시된 폭은 0.30㎛와 같은 최소 라인 폭일 것이다.

(4) BARC층(408)의 노광 부분을 이방성으로 제거하기 위한 평행 판 플라즈마 에쳐내에서 압력 25-75mTorr에서의 CHF₃/CF₄/O₂또는 CHF₃/O₂의 혼합물을 사용하여에치한다. 또한, 이 에치는 CHF₃대 CF₄의 비에 의존하는 속도를 가지고 등방성으로 포토레지스트를 제거한다. CHF₃와 O₂의 혼합물이 BARC를 제거할 때와 같은 속도로 신속하게 포토레지스트(이소프렌의 폴리머 기재임)를 제거하는 것에 반하여 CF₄및 O₂는 신속하게 포토레지스트를 제거하지 못한다. 도 5는 가스 혼합물의 기능으로서 포토레지스트 대 BARC 에치 비율을 제시한다. 따라서 가스 혼합물을 선택함으로써 포토레지스트 패턴(411-412)의 △W는 라인 폭이 W-2△W인 포토레지스트 패턴(413-414)를 생성하기 위해서 임의의 요구된 △W를 0에서 200nm으로 올려서 BARC를 에치하는 동안 제거되어 질 수 있다. 예를 들면, 만약 포토레지스트의 측면 에치 비율이 BARC의 수직 에치 비율의 약 1/10이라면 BARC가 오버 에치로 제거되는 동안 리쏘그래피로 규정된 0.30㎛의 라인 폭은 0.25㎛로 줄어들 수 있다. 수직과 수평 에치들과 폴리실리콘(406) 에칭용으로 W-2△W의 라인 폭을 가진 마스크를 정의하는 에치된 포토레지스트 패턴(413-414)을 보여주는 도 4c 및 도 4d를 참조한다.

그런 다음에 폴리실리콘(406)의 에칭은, 에치 마스크로서 포토레지스트 패턴(413-414)를 사용하여 SF₆플러스 HBr의 가스 혼합물로부터의 플라즈마로 행해진다. Br은 등방성을 위한 측벽 패시베이션을 제공한다. 또한, 단계(4)의 BARC 에치는 도 4d내에 도시된 BARC 측벽 위에 물질(450)을 피착시킨다. 그리고 폴리실리콘 에치동안 이 측벽 물질은 도 6내에 도시된 형성된 폴리실리콘 측벽아래로 이동하고 측벽 베이스에서의 마이크로트렌칭(microtrenching)을 제한한다. 이는Cl₄HBr/He-O₂플라즈마 에치를 사용하여 마무리하고 오버에치하는데, 이 혼합물이 산화물보다 약 300배 빠르게 폴리실리콘을 에치하기 때문이다. 산화물(404) 위의 오버에치는 단지 산화물의 최소량을 제거할 것이다. 최종 산소 플라즈마는 패턴된 포토레지스트 플러스 BARC를 제거한다.

다양한 등방성 폴리실리콘 에치들은 서로 다른 양의 고유 라인 폭 감소를 가진다. 그 결과로서 제2 바람직한 실시예의 사용은 총 라인 폭 감소(BARC 에치에 의한 포토레지스트 라인 폭 감소 플러스 폴리실리콘 에치에 의한 라인 폭 감소)가 일정함을 유지하기 위한 BARC 에치 가스 혼합물을 조정함으로써 폴리실리콘의 에치를 보상하는 것을 허용한다.

<제3 바람직한 실시예>

제3 바람직한 실시예는 금속 에치 경우에 TiN 무반사 코팅을 가지는 포토레지스트 마스크의 최소 라인 폭을 줄이기 위해서 이방성 에치를 다시 사용한다. 특히, 알루미늄 상호접속은 종종 확산 장벽과 전자이동 억제자로서 작용하는 TiN 피복을 가진다. 따라서 도 7a는 절연된 게이트(704)와 게이트(704)와 함께 FET의 소스/드레인에 연결되는 텅스텐으로 채워진 비어(708)를 가지는 평탄화된 산화물 절연체(706)와, TiN층(710과 714)에 의해 피복된 알루미늄(712)층이 형성된 실리콘 기판(702)을 보여준다.

다음, 포토레지스트(720)를 스핀 온하고 라인 폭 W를 가지는 패턴을 만들기 위해 마스크된 I-선 광으로 노광시킨다. 상부 TiN 피복(714)는 무반사 코팅으로서작용한다. 포토레지스트(720)을 현상하고 그런 다음에 에치스톱으로서 상부 TiN 피복(714)를 사용하여 패턴된 포토레지스트(720)을 W-2△W 라인 폭으로 축소시키기 위해서 산소 플라즈마 에치를 행한다. 패턴된 포토레지스트 축소를 보여주는 도7b를 참조한다.

그런 다음에 TiN(714), Al(712), 및 패턴된 포토레지스트(720)에 의해서 마스크 되지않은 TiN(710)을 제거하기 위해서 이방성 에치를 기초로 한 염소를 가한다. 산소 플라즈마로 패턴된 포토레지스트(720)을 벗겨낸다. 이 경우에 TiN(714)의 구조층은 또한 매립 무반사 코팅과 포토레지스트 라인 폭 축소 에치스톱으로 작용한다.

<제4 바람직한 실시예>

도 8a 내지 도 8d는 게이트 레벨 폴리실리콘 에칭용 마스크 형성에 사용될 수 있는 제4 바람직한 실시방법을 보여준다. 특히, 분리 산화물(803)과 함께 (100)방향을 가지는 단결정 실리콘 기판(802), 6nm 두께를 가지는 게이트 산화물(804)과 400nm두께를 가지는 게이트 레벨 폴리실리콘 층(806)을 가지고 시작한다. 그런 다음에 다음 단계가 진행된다.

(1) 폴리실리콘(806)의 위에 I-선 BARC로서 작용하는 두께가 200nm인 TiN층(808)을 피착시킨다. TiN 피착은 N₂플라즈마에 Ti를 스퍼터링하거나 또는 TiN을 스퍼터링하여 이루어진다. 상술된 바와 같이 BARC(808)은 포토레지스트의 두께의 변화 때문에 포토레지스트의 노광 정도가 위치에 의존하게 만들 수 있는 위에있는 포토레지스트 층안의 반사 간섭을 제한한다.

(2) BARC층(808) 위에 대략 1㎛ 두께의 포토레지스트 층(810)을 스핀한다. 층의 두께(810)는 아래에 있는 토포그래피에 의해 좌우된다. 정면 단면도인 도 8a 를 참조한다.

(3) 0.30㎛의 최소 라인 폭으로 패턴을 규정하기 위해서 I-선 리쏘그래피 시스템을 가지고 포토레지스트(810)을 노광시킨다. 그런 다음에 포토레지스트를 현상하고 도8a에 도시된 바와 같이 패턴된 포토레지스트부(811과 812)를 생성하기 위하여 베이킹 처리한다. "W"로 표시된 폭은 0.30㎛와 같은 최소 라인 폭일 것이다.

(4) BARC층(808)의 노광된 부분을 제거하기 위해서 이방성 에치를 적용한다. 도 8c를 참조한다. TiN BARC에 대해서는 6mTorr 압력의 염소로 이루어지는 헬리콘 플라즈마 에쳐가 약 200nm/min로 TiN을 에치할 것이다. 그래서 대략 60초의 에치에 대해 노광된 TiN이 제거되어 BARC부(821-822)가 남겨진다. 또한 이 에치는 대략 같은 속도로 폴리실리콘을 에치할 것이지만, 폴리실리콘(806)이 단계(6)에서 이방성으로 에치될 것이기 때문에 폴리실리콘(806)에서의 정지가 결정적인 것은 아니다.

(5) BARC(821-822)의 약 0.025㎛를 측방향으로 제거하기 위해서 시간이 맞추어진 등방성 에치를 행하여, 0.25㎛ 최소 폭의 좁은 BARC 부분(823-824)을 형성한다. W-2△W의 최소 라인 폭을 보여주는 도 8d를 참조한다. TiN BARC를 위한 등방성 에치는 약 5nm/min로 TiN을 에치하는 희석한 H₂O₂의 습식 에치일 것이다. 그래서 이것은 5분 동안 에치할것이다. 위에 있는 포토레지스트(811-812)는 얼마간의 부식액에 노광된 BARC의 양을 제한하고 그것에 의해서 전체 웨이퍼 위의 BARC 측면의 0.025㎛를 균일하게 제거하기 위한 근접 효과를 크게 감소시키는데 주목한다. 마찬가지로, 등방성 플라즈마 에치가 사용될 수 있다. 좁은 BARC(823-824)는 폴리실리콘(806)의 이방성 에칭을 위해서 사용될 W-2△W의 최소 라인 폭을 가지는 최종 에치 마스크를 형성한다.

(6) 먼저 산소 플라즈마로 위에있는 포토레지스트(811-812)를 벗겨낸다. 그런 다음에 에치 마스크로서 BARC(823-824)를 사용하여 폴리실리콘(806)을 이방성으로 에치한다. BARC(823-824)의 두께는 다소의 비선택적 이방성 실리콘 에치의 사용을 허용한다. 즉, 플라즈마 에치는 폴리실리콘을 적어도 두배로 신속하게 제거하는 경우에 제공된 BARC를 또한 제거할 수 있다. 도 8e를 참조한다. 결국에는 서브리쏘그래피하게 패턴된 폴리실리콘을 남기기 위해서 BARC를 벗겨낸다. 포토레지스트가 BARC를 또한 제거시키지 않고서 제거될 수 있는 경우에 유기 BARC의 사용이 가능하다는데 주목한다.

<제5 바람직한 실시예>

도 9a 내지 도 9d는 제5 바람직한 실시 방법이 상술한 바람직한 실시 라인폭 감소의 임의의 방법으로 사용될 수 있음을 도시하거나 그들을 사용하지 않고 사용될 수 있는 방법을 도시한다. 제5 바람직한 실시예는 위에 있는 포토레지스트 또는 다음 단계에 따라 포토레지스트 잔여물을 제거하기 위해서 리프트오프로서 중간층(혹은 BARC)을 사용한다.

(1) 300nm 두께의 폴리실리콘(906) 위에 놓인 50nm 두께 TiN중간층부분(917-918) 위에 패턴된 포토레지스트(911-912)를 가지고 시작한다. TiN은 포토레지스트를 패터닝하기 위한 BARC로서 작용하고, 선택적으로, 포토레지스트(911-912)는 도 2g의 구조와 유사하게 라인 폭을 축소하기 위하여 이방성 에치될 것이다. 도 9a를 참조한다.

(2) 에치 마스크로서 포토레지스트(911-912) 플러스 TiN (917-918)에 의한 Cl과 Br을 기초로 한 플라즈마를 사용하여 폴리실리콘(906)을 이방성으로 에치한다. 에치 플라즈마는 또한 포토레지스트(911-912)의 측벽으로부터 경화된 포토레지스트부분(913-914)을 형성한다. 도 9b를 참조한다.

(3) SC1(1파트 29% NH₄OH, 1파트 30% H₂O₂, 그리고 6파트 H₂O)과 같은 용액에 TiN(917-918)을 용해시킨다. 이것은 또한 경화된 측벽부(913-914)에 따라 포토레지스트(911-912)를 리프트오프한다. 도 9c를 참조한다. 선택적으로, TiN(917-918)의 용해 전에 산소 플라즈마로 포토레지스트(911-912)를 애쉬(ash)하고 그런 다음에 TiN(917-918)을 분리한다. 이 앞선 애슁(ashing)은 빠른 용해를 위해서 Tin(917-918)의 다른 표면을 노광시키고, 산소 플라즈마가 제거하지 못한 경화된 측벽부(913-914)의 리프트 오프를 여전히 허용한다. TiN 용해 전에 포토레지스트 애슁 후의 구조를 보여주는 도 9a를 참조한다.

중간층(917-918)은 유기 BARC층일 것이고 그 방법은 경화된 측벽부(913-914)의 리프트 오프를 제공하는 유기 용액에 의한 BARC 용해를 가지는 같은 단계를 따를 것이다. 그러나 또한 유기 BARC 측벽이 또한 경화될 가능성이 있으며 그래서 용해는 사용된 BARC타입에 적합한 특정한 용액을 요구한다. 그리고 경화된 측벽의 리프트 오프를 위해서 포토레지스트 아래의 중간층을 사용하여 제3 바람직한 실시예와 유사한 금속 레벨 에칭과 절연체를 비아 에칭에 적용한다.

<수정 및 변형예>

본 발명의 바람직한 실시예는 매립 무반사 코팅, 라인 폭 감소를 위한 에치스톱 또는 희생층, 위에 있는 포토레지스트 또는 잔여물 또는 다른 물질을 위한 리프트오프로서 작용하는 중간층 사용의 많은 특징을 보유하지만 많은 방법으로 변화될 것이다.

예를 들면 제1, 제2, 제3 바람직한 실시예의 포토레지스트는 벗겨질 수 있고 에치가 BARC에 관하여 충분히 선택적이면, 에칭 마스크로서 패턴된 BARC를 단독으로 사용할 수 있다. 포토레지스트 라인 폭을 줄이기 위한 등방성 에치는 충분한 포토레지스트가 남아 있으면 어느 정도 이방성일 수 있다. 층두께와 라인 폭, 에치화학 작용 및 조건은 모두 변화될 수 있다. 게다가, 바람직한 실시예는 모두 I-선 리쏘그래피를 사용하였지만 다른 노광 파장을 가지고 같거나 다른 포토레지스트를 사용할 수 있다. 게다가, 변화들은 단일 웨이퍼 헬리콘 플라즈마 에쳐 또는 일괄 RIE, ECR, RIE 및 유도성 결합된 플라즈마를 포함하는 다른 플라즈마 에쳐를 사용할 수 있다.

본 발명에서 중간층은 포토레지스트 노광을 위한 무반사층, 에치스톱 또는 후속적 측면 에치를 위한 희생층, 및/또는 경화된 포토레지스트의 제거를 위한 리프트오프로서 작용한다. 본 발명에 따른 리쏘그래피를 통해 서브리쏘그래픽 패턴과 확실한 포토레지스트 제거를 위한 간단한 방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims

(2회 정정) 리쏘그래피 방법에 있어서,

(a) 패턴될 하부층을 제공하는 단계;

(b) 상기 하부층 위에 무반사 중간층을 형성하는 단계;

(c) 상기 무반사 중간층 위에 방사선 감응 상부층을 형성하는 단계;

(d) 방사선으로 상기 상부층을 패터닝하여 패턴된 상부층을 형성하는 단계;

(e) 상기 패턴된 상부층의 부분을 수평으로 제거함과 동시에 상기 무반사 중간층의 노광된 부분을 수직으로 제거하여 패턴된 무반사 중간층 위에 축소 패턴된 상부층을 형성하는 단계; 및

(f) 적어도 마스크의 일부분으로 상기 패턴된 무반사 중간층을 사용하여 상기 하부층의 일부를 제거하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 리쏘그래피 방법.
(2회 정정) 제1항에 있어서,

(a) 상기 무반사 중간층은 유기 폴리머로 구성되어 있고,

(b) 상기 상부층은 포토레지스트로 구성된 것을 특징으로 하는 리쏘그래피 방법.
제2항에 있어서,

(a) 상기 동시 제거가 플라즈마 에칭에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리쏘그래피 방법.
제3항에 있어서,

(a) 상기 하부층이 폴리실리콘이고;

(b) 상기 하부층의 일부를 제거하는 상기 단계는 이방성 플라즈마 에칭에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리쏘그래피 방법.
(2회 정정) 서브리쏘그래픽 패터닝 방법에 있어서,

(a) 패턴될 하부층를 제공하는 단계;

(b) 제1 파장의 방사선을 흡수하는 층인 매립 무반사 코팅(BARC)층을 상기 하부층 위에 형성하는 단계;

(c) 상기 제1 파장을 가지는 방사선에 의해서 노광될 수 있는 포토레지스트층을 상기 BARC층 위에 형성하는 단계;

(d) 상기 제1 파장을 포함하는 방사선으로 상기 포토레지스트층을 패터닝하여 W의 최소 라인 폭을 가지는 포토레지스트의 제1 패턴된 층을 형성하는 단계;

(e) 상기 BARC층의 표면을 따르는 방향으로 상기 제1 패턴된 층의 모든 표면으로부터 △W의 양을 제거하기 위해서 상기 제1 패턴된 층을 에칭함과 동시에 노광된 부분을 제거하기 위해 BARC층을 에치하여 패턴된 BARC층 위에 W-2△W의 최소 라인 폭을 가진 포토레지스트의 제2 패턴된 층을 형성하는 단계; 및

(f) 에치 마스크로서 상기 제2 패턴된 층과 패턴된 BARC층을 사용하여 상기 하부층을 이방성으로 에치하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 서브리쏘그래픽 패터닝 방법.