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KR102761236B1 - 패턴 형성 방법 - Google Patents

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KR102761236B1
KR102761236B1 KR1020190067796A KR20190067796A KR102761236B1 KR 102761236 B1 KR102761236 B1 KR 102761236B1 KR 1020190067796 A KR1020190067796 A KR 1020190067796A KR 20190067796 A KR20190067796 A KR 20190067796A KR 102761236 B1 KR102761236 B1 KR 102761236B1
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Abstract

본 기술은 패턴의 LWR을 개선할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공하며, 본 기술에 따른 패턴 형성 방법은 식각 타겟 물질 상에 제1레지스트물질을 형성하는 단계; 상기 제1레지스트물질 상에 차광성 부분과 투광성 부분을 포함하는 제2레지스트물질을 형성하는 단계; 상기 제2레지스트물질의 차광성 부분을 노광마스크로 이용하여 상기 제1레지스트 물질을 노광시키는 단계; 상기 제2레지스트물질을 제거하는 단계; 상기 노광된 제1레지스트 물질을 현상하여 제1레지스트패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1레지스트패턴을 식각배리어로 하여 상기 식각 타겟층을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

패턴 형성 방법{METHOD FOR FORMING PATTERN}
본 발명은 반도체 장치 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서, 반도체 장치의 더 높은 집적화 및 소형화를 달성하기 위해, 패턴의 소형화가 달성되어야 한다.
포토리소그래피(photo lithography)는 마스크 상의 기하학적 형상들 및 패턴들을 타겟층에 전사함으로써 패턴을 제조하는데 이용되는 방법이다.
본 발명의 실시예들은 패턴의 LWR(line Width roughness)을 개선할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법은 식각 타겟 물질 상에 제1레지스트물질을 형성하는 단계; 상기 제1레지스트물질 상에 차광성 부분과 투광성 부분을 포함하는 제2레지스트물질을 형성하는 단계; 상기 제2레지스트물질의 차광성 부분을 노광마스크로 이용하여 상기 제1레지스트 물질을 노광시키는 단계; 상기 제2레지스트물질을 제거하는 단계; 상기 노광된 제1레지스트 물질을 현상하여 제1레지스트패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1레지스트패턴을 식각배리어로 하여 상기 식각 타겟층을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성 방법은 식각 타겟층 상에 하드마스크층을 형성하는 단계; 상기 하드마스크층 상에 포토레지스트를 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 상에 중성층을 형성하는 단계; 상기 중성층 상에 복수의 투광성 폴리머 패턴 및 복수의 차광성 폴리머 패턴이 자기 조립된 다이렉트 자기조립 물질(DSA)을 형성하는 단계; 상기 투광성 폴리머 패턴을 노광마스크로 이용한 블랭킷 노광 공정을 수행하여 상기 포토레지스트를 노광하는 단계; 상기 포토레지스트의 노광 부분을 현상하여 포토레지스트패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트패턴을 통해 상기 하드마스크층을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.
본 기술은 다이렉트 자기 조립(DSA)에 의해 노광마스크를 형성하므로, 하프 피치(half pitch) 20nm 이하의 패터닝을 구현할 수 있다.
본 기술은 다이렉트 자기 조립(DSA) 패터닝과 DUV 노광을 이용하여 패턴의 LWR(line Width roughness)을 개선할 수 있다.
본 기술은 DUV 노광시 별도의 노광마스크를 사용하지 않으므로, 스캐너(Scanner) 장비없이 레이저(Laser) 조사만으로 가능하여 비용을 절감할 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 일 실시예에 따른 반도체장치의 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2g는 다른 실시예에 따른 반도체장치의 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
실시예들은 블록코폴리머(block co-polymer)의 상분리를 이용하여 라인 및 스페이스(line and space) 형상의 패턴을 형성 방법을 제시한다. 또한, 본 출원의 실시예는 블록코폴리머(block co-polymer)의 상분리를 이용하여 콘택을 위한 홀(hole)과 같은 홀들의 배열 형상의 패턴을 형성하는 방법을 제시한다. 블록코폴리머의 상분리를 이용한 다이렉트자기조립(direct self-assembly)을 이용하여 리소그래피 노광 과정의 해상도 한계를 넘어서 보다 작은 선폭 크기의 패턴들을 형성할 수 있다. 블록코폴리머(BCP)의 특정 폴리머 블록이 정렬(ordering)되어 폴리머 블록들의 도메인(domain)부로 상분리되고, 상분리된 도메인부를 선택적으로 제거함으로써 나노 스케일(nano scale)의 선폭 크기를 가지는 형상(feature) 패턴을 형성할 수 있다. 나노 스케일(nano scale) 형상은 수㎚ 내지 수십 ㎚의 크기를 가지는 구조체를 의미할 수 있다.
블록코폴리머의 자기조립 구조는 블록코폴리머를 구성하는 각각의 폴리머 블록들의 부피 비율, 온도, 분자의 크기, 분자량 등에 따라, 실린더 형상(cylindric phase) 또는 라멜라(lamellar) 형상의 구조를 구성하도록 상분리될 수 있다. 폴리머 블록들이 상분리되어 이루어지는 폴리머 블록들의 도메인(domain)부들은 실린더 형상이나 라멜라 형상을 이룰 수 있다. 이러한 실린더 형상을 포함하는 구조는 홀(hole)들의 배열 패턴을 형성하는 데 이용될 수 있다. 또한, 라멜라 형상을 포함하는 구조는 라인 및 스페이스 형상의 반복 패턴을 형성하는 데 이용될 수 있다.
다이렉트 자기 조립(DSA) 패터닝은 빛을 사용하지 않고 하프 피치(half pitch) 20nm 이하의 패턴 구현이 가능하다. 그러나, DUV나 EUV와 같이 빛을 사용하는 포토리소그래피와 비교하여 LWR(Line Width Roughness)이 열악한 단점이 있다.
따라서, 실시예들은 포토리소그래피 공정을 위한 노광 마스크를 다이렉트자기조립 방식에 의해 형성할 수 있다. 이에 따라, 패턴의 LWR을 개선할 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 일 실시예에 따른 반도체장치의 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 식각 타겟층(101)이 준비될 수 있다. 식각 타겟층(101)은 반도체 기판, 도전 물질, 절연물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 식각 타겟층(101)은 실리콘기판, 실리콘산화물, 실리콘질화물, 금속, 금속질화물, 금속산화물, 금속실리사이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 식각 타겟층(101)은 반도체 기판과 실리콘산화물의 적층을 포함할 수 있다.
식각타겟층(101) 상에 제1레지스트물질(102)이 형성될 수 있다. 제1레지스트물질(102)은 포토레지스트를 포함할 수 있다. 제1레지스트물질(102)은 광원(Light source)에 의해 노광된 후 현상에 의해 제거될 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1레지스트물질(102)은 DUV(Deep Ultra Violet) 광원을 이용하는 포토레지스트를 포함할 수 있다. 제1레지스트물질(102)은 'DUV 포토레지스트'라고 지칭할 수 있다.
제1레지스트물질(102) 상에 제2레지스트물질(103)이 형성될 수 있다. 제2레지스트물질(103)은 스핀 코팅법을 이용하여 형성할 수 있고, 스핀 코팅 이후에 어닐에 노출될 수 있다. 제2레지스트물질(103)은 제1레지스트물질(102)과는 다른 물질일 수 있다. 제2레지스트물질(103)은 광원(Light source)을 투과시킬 수 있는 투광성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2레지스트물질(103)는 DSA 물질을 포함할 수 있다. 제2레지스트물질(103)은 서로 다른 2종류 이상의 제1폴리머성분(103A) 및 제2폴리머성분(103B)이 공중합해서 이루어지는 블록 코폴리머(copolymer)일 수 있다. 제1 및 제2폴리머성분(103A, 103B)은 어닐을 수행하는 것만으로 상 분리를 발생시키도록 구성된 것일 수 있다.
이와 같은 제2레지스트물질(103)로는 분자량이 다른 2종류의 고분자를 결합시켜서 이루어지는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1폴리머성분(103A)은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)을 포함할 수 있고, 제2폴리머성분(103B)은 폴리스티렌(PS)을 포함할 수 있다.
어닐에 의해 제2레지스트물질(103)은 제1폴리머성분(103A)과 제2폴리머성분(103B)으로 상 분리될 수 있다. 제2레지스트물질(103)이 블록코폴리머를 포함하는 경우, 어닐에 의해 PMMA(polymethyl methacrylate)와 PS(polystyrene)로 분리될 수 있고, PMMA와 PS는 조성비에 따라 다양한 형태로 자기정렬될 수 있다. PMMA와 PS는 일정한 간격으로 자기정렬하되, 규칙성을 가지도록 할 수 있다.
위와 같은 일련의 공정, 즉 제2레지스트물질(103) 도포 및 어닐을 'DSA 패터닝'이라고 지칭할 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 금속 함유 프리커서(104I)를 주입할 수 있다. 금속 함유 프리커서(104I)는 금속을 포함하는 프리커서일 수 있다. 금속 함유 프리커서(104I)는 제2레지스트물질(103)의 어느 하나의 폴리머성분에 대해 선택적으로 결합하는 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 금속 함유 프리커서(104I)의 금속은 제1폴리머성분(103A)에 선택적으로 결합할 수 있다. 금속 함유 프리커서(104I)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 금속 함유 프리커서(104I)는 TMA(tetramethylammonium)를 포함할 수 있다. 예컨대, TMA는 PMMA에 선택적으로 결합(Selective binding)할 수 있다.
이와 같은 금속 함유 프리커서(104I)를 주입하므로써, 제1폴리머성분(103A)에 금속이 침투할 수 있다. 이에 따라, 제1폴리머성분(103A)은 금속 함유-제1폴리머성분(103I)으로 개질(Modified)될 수 있다. 금속 함유-제1폴리머성분(103I)은 제2폴리머성분(103B)에 대해 식각선택비를 가질 수 있다. 결국, 금속 함유 프리커서(104I)를 주입하므로써 제2폴리머성분(103B)에 대한 식각선택비를 향상시킬 수 있다.
금속 함유-제1폴리머성분(103A)은 '차광성 폴리머(light shielding polymer)'일 수 있고, 제2폴리머성분은 '투광성 폴리머(light-transmitting polymer)'일 수 있다. 즉, 후속 노광 공정시에 금속 함유-제1폴리머성분(103I)은 노광 광원을 차단할 수 있고, 제2폴리머성분(130B)은 노광 광원을 투과시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 제2레지스트물질(103)은 PMMA를 대체하여 TMA와 선택적으로 결합 가능한 다른 화합물을 포함할 수도 있다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 블랭킷 노광 공정(105)이 수행될 수 있다. 블랭킷 노광 공정(105)은 광원으로서 DUV 광원을 포함할 수 있다. 블랭킷 노광 공정(105)은 별도의 마스크가 필요하지 않고 제2레지스트물질(103) 및 제1레지스트물질(102)에 전체적으로 DUV 광원을 조사할 수 있다.
블랭킷 노광 공정(105)에 의해 제1레지스트물질(102)의 일부부분이 노광될 수 있다. 블랭킷 노광 공정(105)의 DUV 광원은 제2폴리머성분(103B)을 투과할 수 있고, 금속 함유-제1폴리머성분(103I)을 투과하지 않을 수 있다. 즉, DUV 광원은 금속 함유-제1폴리머성분(103I)에 의해 차단될 수 있다.
이와 같이, 블랭킷 노광 공정(105)시에 제2레지스트물질(103)은 노광 마스크로 사용될 수 있으며, 제2레지스트물질(103)의 금속 함유-제1폴리머성분(103I)은 노광 광원을 차단시키고, 제2폴리머성분(103B)은 노광 광원을 투과시킬 수 있다.
블랭킷 노광 공정(105) 이후에, 제1레지스트물질(102)은 노광 부분(102E)과 비-노광 부분(102N)으로 분리될 수 있다. 노광 부분(102E)은 DUV 광원에 의해 노광된 부분일 수 있고, 비-노광 부분(102N)은 DUV 광원이 차단된 부분일 수 있다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 애싱 공정이 수행될 수 있다. 애싱 공정에 의해 제2레지스트물질(103)이 제거될 수 있고, 제1레지스트물질(102)이 노출될 수 있다. 애싱 공정은 낮은 파워 애싱을 포함할 수 있다.
도 1e에 도시된 바와 같이, 노광후베이크(Post Exposure Bake, PEB) 및 현상(Develop) 공정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 노광부분(102E)이 제거되어 비-노광부분(102N)이 잔류할 수 있고, 비-노광 부분(102N)은 '제1레지스트패턴(102N)'으로 약칭할 수 있다.
도 1f에 도시된 바와 같이, 제1레지스트패턴(102N)을 식각배리어로 하여 식각타겟층(101)을 식각할 수 있다. 이에 따라, 패턴(101P)이 형성될 수 있다.
도 2a 내지 도 2g는 다른 실시예에 따른 반도체장치의 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 식각 타겟층(201) 상에 하드마스크층(202)이 형성될 수 있다. 식각 타겟층(201)은 반도체 기판, 도전 물질, 절연물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 식각 타겟층(201)은 실리콘기판, 실리콘산화물, 실리콘질화물, 금속, 금속질화물, 금속산화물, 금속실리사이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 식각 타겟층(201)은 반도체 기판과 실리콘산화물의 적층을 포함할 수 있다.
하드마스크층(202)은 식각 타겟층(201)에 대해 식각선택비를 갖는 물질일 수 있다. 하드마스크층(202)은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 금속, 금속질화물, 금속산화물, 금속실리사이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 하드마스크층(202)은 서로 다른 식각선택비를 갖는 물질들의 다층일 수 있다.
하드마스크층(202) 상에 제1레지스트물질(203)이 형성될 수 있다. 제1레지스트물질(203)은 포토레지스트를 포함할 수 있다. 제1레지스트물질(203)은 광원(Light source)에 의해 노광된 후 현상에 의해 제거될 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 제1레지스트물질(103)은 DUV(Deep Ultra Violet) 광원을 이용하는 포토레지스트를 포함할 수 있다. 제1레지스트물질(103)은 'DUV 포토레지스트'라고 지칭할 수 있다.
제1레지스트물질(203) 상에 중성층(neutral layer, 204)이 형성될 수 있다. 중성층(204)은 후속 제2레지스트물질의 패턴 형성을 유도할 수 있다. 중성층(204)은 후속 도입되는 블록코폴리머(block copolymer)를 이루는 각각의 폴리머 블록(polymer block)들이 실린더 형상이나 라멜라 형상으로 교번적으로 반복되는 블록 도메인(block domain)부들로 상분리되도록 유도하는 역할을 할 수 있다. 중성층(204)은 각각의 폴리머 블록들이 재배열(re-ordering)하여 블록 도메인부들을 이루는 상분리 과정에서 폴리머 블록들의 배향(orientation)을 조절하여 블록 도메인부들이 교번적으로 반복되도록 유도하는 배향 조절층으로 작용할 수 있다.
중성층(204)은 블록코폴리머를 이루는 각각의 폴리머 블록 성분들 각각에 대해 유사한 친화도(affinity)를 가지는 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 중성층(204)은 블록코폴리머를 이루는 폴리머 블록 A 성분과 폴리머 블록 B 성분이 랜덤(random)하게 공중합된 랜덤 코폴리머(random copolymer)를 포함할 수 있다. 예컨대, 자기정렬 블록코폴리머로 폴리스티렌-폴리메틸메타아클릴레이트 블록코폴리머(PS-b-PMMA)를 사용할 경우, 중성층(204)은 폴리스티렌과 폴리메틸메타아클릴레이트의 랜덤 코폴리머, 즉, 랜덤 PS : PMMA(PS-r-PMMA)를 포함하여 이루어질 수 있다.
중성층(204) 상에 제2레지스트물질(205)이 형성될 수 있다. 제2레지스트물질(205)은 스핀 코팅법을 이용하여 형성할 수 있고, 스핀 코팅 이후에 어닐에 노출될 수 있다. 제2레지스트물질(205)은 제1레지스트물질(203)과는 다른 물질일 수 있다. 제2레지스트물질(205)는 DSA 물질을 포함할 수 있다. 제2레지스트물질(205)은 서로 다른 2종류 이 상의 제1폴리머성분(205A) 및 제2폴리머성분(205B)이 공중합해서 이루어지는 블록 코폴리머(copolymer)일 수 있다. 제1 및 제2폴리머성분(205A, 205B)은 어닐을 수행하는 것만으로 상 분리를 발생시키도록 구성된 것일 수 있다.
이와 같은 제2레지스트물질(205)로는 분자량이 다른 2종류의 고분자를 결합시켜서 이루어지는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1폴리머성분(205A)은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)을 포함할 수 있고, 제2폴리머성분(205B)은 폴리스티렌(PS)을 포함할 수 있다.
어닐에 의해 제2레지스트물질(205)은 제1폴리머성분(205A)과 제2폴리머성분(205B)으로 상 분리될 수 있다. 제2레지스트물질(205)이 블록코폴리머를 포함하는 경우, 어닐에 의해 PMMA(polymethyl methacrylate)와 PS(polystyrene)로 분리될 수 있고, PMMA와 PS는 조성비에 따라 다양한 형태로 자기정렬될 수 있다. PMMA와 PS는 일정한 간격으로 자기정렬하되, 규칙성을 가지도록 할 수 있다.
위와 같은 일련의 공정, 즉 제2레지스트물질(205) 도포 및 어닐을 'DSA 패터닝'이라고 지칭할 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 금속 함유 프리커서(206I)를 주입할 수 있다. 금속 함유 프리커서(206I)는 금속을 포함하는 프리커서일 수 있다. 금속 함유 프리커서(206I)는 제2레지스트물질(205)의 어느 하나의 폴리머성분에 대해 선택적으로 결합하는 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 금속 함유 프리커서(206I)의 금속은 제1폴리머성분(205A)에 선택적으로 결합할 수 있다. 금속 함유 프리커서(206I)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 금속 함유 프리커서(206I)는 TMA(tetramethylammonium)를 포함할 수 있다. 예컨대, TMA는 PMMA에 선택적으로 결합(Selective binding)할 수 있다.
이와 같은 금속 함유 프리커서(206I)를 주입하므로써, 제1폴리머성분(205A)에 금속이 침투할 수 있다. 이에 따라, 제1폴리머성분(205A)은 금속 함유-제1폴리머성분(205C)으로 개질(Modified)될 수 있다. 금속 함유-제1폴리머성분(205C)은 제2폴리머성분(205B)에 대해 식각선택비를 가질 수 있다. 결국, 금속 함유 프리커서(206I)를 주입하므로써 제2폴리머성분(205B)에 대한 식각선택비를 향상시킬 수 있다.
금속 함유-제1폴리머성분(205C)은 '차광성 폴리머'일 수 있고, 제2폴리머성분(205B)은 '투광성 폴리머'일 수 있다. 즉, 후속 노광 공정시에 금속 함유-제1폴리머성분(205C)은 광원을 차단할 수 있고, 제2폴리머성분(205B)은 광원을 투과시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 제2레지스트물질(205)은 PMMA를 대체하여 TMA와 선택적으로 결합 가능한 다른 화합물을 포함할 수도 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 블랭킷 노광 공정(207)이 수행될 수 있다. 블랭킷 노광 공정(207)은 광원으로서 DUV 광원을 포함할 수 있다. 블랭킷 노광 공정(207)은 별도의 마스크가 필요하지 않고 제2레지스트물질(205) 및 제1레지스트물질(203)에 전체적으로 DUV 광원을 조사할 수 있다. 노광 광원은 DUV 이외에 I-Line, KrF, ArF 또는 EUV를 포함할 수 있고, 다른 실시예에서 두 가지 이상의 광원을 혼합하는 것도 가능하다.
블랭킷 노광 공정(207)에 의해 제1레지스트물질(203)의 일부분이 노광될 수 있다. 블랭킷 노광 공정(207)의 DUV 광원은 제2폴리머성분(205B)을 투과할 수 있고, 금속 함유-제1폴리머성분(205C)을 투과하지 않을 수 있다. 즉, DUV 광원은 금속 함유-제1폴리머성분(205C)에 의해 차단될 수 있다.
블랭킷 노광 공정(207) 이후에, 제1레지스트물질(203)은 노광 부분(203E)과 비-노광 부분(203N)으로 분리될 수 있다. 노광 부분(203E)은 DUV 광원에 의해 노광된 부분일 수 있고, 비-노광 부분(203N)은 DUV 광원이 차단된 부분일 수 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 애싱 공정이 수행될 수 있다. 애싱 공정에 의해 제2레지스트물질(205) 및 중성층(204)이 제거될 수 있고, 제1레지스트물질(203)이 노출될 수 있다. 애싱 공정은 낮은 파워 애싱을 포함할 수 있다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 베이크(PEB) 및 현상(Develop) 공정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 제1레지스트물질(203)의 노광부분(203E)이 제거되어 비-노광부분(203N)이 잔류할 수 있고, 비-노광 부분(203N)은 '제1레지스트패턴(203N)'으로 약칭할 수 있다.
도 2f에 도시된 바와 같이, 제1레지스트패턴(203N)을 식각배리어로 하여 하드마스크층(202)을 식각할 수 있다. 이에 따라, 하드마스크층패턴(202P)이 형성될 수 있다.
도 2g에 도시된 바와 같이, 제1레지스트패턴(203N)을 제거할 수 있다. 제1레지스트패턴(203N)은 산소플라즈마를 이용한 스트립 공정에 의해 제거될 수 있다.
하드마스크층패턴(202P)을 이용하여 식각타겟층(201)을 식각할 수 있다. 이에 따라, 식각타겟층(201)에 패턴(201P)이 형성될 수 있다.
상술한 실시예들에 따르면, 다이렉트 자기 조립(DSA) 패터닝 및 DUV 노광을 조합하여 LWR이 개선된 20nm 이하의 미세 패턴을 형성할 수 있다.
실시예들은 PCRAM 소자나 ReRAM 소자와 같이 셀 영역에 미세한 크기의 노드(node) 배열 및 노드들에 연결되는 배선 라인들을 구비하는 소자를 구현하는데 적용될 수 있다. 실시예들은 SRAM, FLASH, MRAM 또는 FeRAM과 같은 메모리 소자나, 논리 집적회로가 집적된 로직(logic) 소자에도 적용될 수 있다.
실시예들에서는 다이렉트 자기조립 물질(DSA)로서 PS와 PMMA로 구성되는 블록코폴리머를 이용한 예를 설명하였지만, 제1폴리머와 제2폴리머가 결합한 다른 블록코폴리머로 구성되는 다른 다이렉트 자기조립 물질(DSA)을 이용할 수 있다.
전술한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
201 : 식각 타겟층
202 : 하드마스크층
203 : 제1레지스트물질
204 : 중성층
205 : 제2레지스트물질
206I : 금속함유 프리커서

Claims (18)

  1. 식각 타겟 물질 상에 제1레지스트물질을 형성하는 단계;
    상기 제1레지스트물질 상에 차광성 부분과 투광성 부분을 포함하는 제2레지스트물질을 형성하는 단계;
    상기 제2레지스트물질의 차광성 부분을 노광마스크로 이용하여 상기 제1레지스트 물질을 노광시키는 단계;
    상기 제2레지스트물질을 제거하는 단계;
    상기 노광된 제1레지스트 물질을 현상하여 제1레지스트패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제1레지스트패턴을 식각배리어로 하여 상기 식각 타겟층을 식각하는 단계
    를 포함하며,
    상기 차광성 부분과 투광성 부분을 포함하는 제2레지스트물질을 형성하는 단계는,
    상기 제1레지스트물질 상에 투광성 레지스트물질을 형성하는 단계; 및
    상기 투광성 레지스트 물질의 일부분을 차광성 레지스트로 컨버팅하는 단계
    를 포함하는 패턴 형성 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투광성 레지스트 물질의 일부분을 차광성 레지스트로 컨버팅하는 단계는,
    상기 투광성 레지스트 물질의 일부분에 차광물질을 주입하는 단계
    를 포함하는 패턴 형성 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차광물질은 금속을 포함하는 패턴 형성 방법.
  5. 식각 타겟 물질 상에 제1레지스트물질을 형성하는 단계;
    상기 제1레지스트물질 상에 차광성 부분과 투광성 부분을 포함하는 제2레지스트물질을 형성하는 단계;
    상기 제2레지스트물질의 차광성 부분을 노광마스크로 이용하여 상기 제1레지스트 물질을 노광시키는 단계;
    상기 제2레지스트물질을 제거하는 단계;
    상기 노광된 제1레지스트 물질을 현상하여 제1레지스트패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제1레지스트패턴을 식각배리어로 하여 상기 식각 타겟층을 식각하는 단계
    를 포함하며,
    상기 차광성 부분과 투광성 부분을 포함하는 제2레지스트물질을 형성하는 단계는,
    상기 제1레지스트물질 상에 제1폴리머와 제2폴리머가 자기 조립 유도된 투광성 폴리머물질을 형성하는 단계; 및
    상기 제1폴리머를 차광성 폴리머로 컨버팅하기 위해 차광물질이 함유된 프리커서를 흘려주는 단계를 포함하되,
    상기 차광물질이 함유된 프리커서는 상기 제2폴리머에 비반응성인
    패턴 형성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차광물질이 함유된 프리커서는 금속함유 프리커서를 포함하는 패턴 형성 방법.
  7. 식각 타겟 물질 상에 제1레지스트물질을 형성하는 단계;
    상기 제1레지스트물질 상에 차광성 부분과 투광성 부분을 포함하는 제2레지스트물질을 형성하는 단계;
    상기 제2레지스트물질의 차광성 부분을 노광마스크로 이용하여 상기 제1레지스트 물질을 노광시키는 단계;
    상기 제2레지스트물질을 제거하는 단계;
    상기 노광된 제1레지스트 물질을 현상하여 제1레지스트패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제1레지스트패턴을 식각배리어로 하여 상기 식각 타겟층을 식각하는 단계
    를 포함하며,
    상기 차광성 부분과 투광성 부분을 포함하는 제2레지스트물질을 형성하는 단계는,
    상기 제1레지스트물질 상에 제1폴리머와 제2폴리머가 자기 조립 유도된 투광성 블록코폴리머를 형성하는 단계; 및
    상기 투광성 블록코폴리머의 제1폴리머를 차광성 폴리머로 컨버팅하기 위해 금속함유 프리커서를 흘려주는 단계를 포함하되,
    상기 금속함유 프리커서는 상기 제2폴리머에 비반응성인
    패턴 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 투광성 블록코폴리머는 PMMA와 PS를 포함하고, 상기 금속함유 프리커서는 상기 PMMA에 반응성인 금속을 포함하는
    패턴 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속함유 프리커서는 TMA를 포함하는
    패턴 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1레지스트물질은, 포토레지스트를 포함하는 패턴 형성 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1레지스트 물질을 노광시키는 단계는,
    블랭킷 노광 공정으로 수행하는 패턴 형성 방법.
  12. 식각 타겟층 상에 하드마스크층을 형성하는 단계;
    상기 하드마스크층 상에 포토레지스트를 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 상에 중성층을 형성하는 단계;
    상기 중성층 상에 복수의 투광성 폴리머 패턴 및 복수의 차광성 폴리머 패턴이 자기 조립된 다이렉트 자기조립 물질(DSA)을 형성하는 단계;
    상기 투광성 폴리머 패턴을 노광마스크로 이용한 블랭킷 노광 공정을 수행하여 상기 포토레지스트를 노광하는 단계;
    상기 포토레지스트의 노광 부분을 현상하여 포토레지스트패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트패턴을 통해 상기 하드마스크층을 패터닝하는 단계
    를 포함하며,
    상기 다이렉트 자기조립 물질(DSA)을 형성하는 단계는,
    상기 중성층 상에 제1폴리머와 제2폴리머가 자기 조립 유도된 투광성 블록코폴리머를 형성하는 단계; 및
    상기 투광성 블록코폴리머의 제1폴리머를 상기 차광성 폴리머 패턴으로 컨버팅하기 위해 금속함유 프리커서를 흘려주는 단계를 포함하되,
    상기 금속함유 프리커서는 상기 제2폴리머에 비반응성인
    패턴 형성 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 투광성 블록코폴리머는 PMMA와 PS를 포함하고, 상기 금속함유 프리커서는 상기 PMMA에 반응성인 금속을 포함하는
    패턴 형성 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 금속함유 프리커서는 TMA를 포함하는
    패턴 형성 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 포토 레지스트물질은, DUV 포토레지스트를 포함하는 패턴 형성 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 블랭킷 노광 공정은, DUV 노광 광원을 이용하여 수행되는 패턴 형성 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 포토레지스트패턴을 통해 상기 하드마스크층을 패터닝하는 단계 이후에,
    상기 패터닝된 하드마스크층을 식각배리어로 하여 상기 식각타겟층을 식각하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
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