더블패터닝 공정용 자기가교형 ArF 포토레지스트 개발

[아이팍스]

더블패터닝 공정용 자기가교형 ArF 포토레지스트 개발

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-07-02

일본의 JSR은 22나노미터 세대(하프핏치 32나노미터) 이후의 차세대 반도체 제조에 적용할 수 있는 더블패터닝 공정용 재료로서, 반도체 제조공정 간략화를 위한 더블패터닝용 자기가교형 고성능 ArF 포토레지스트를 개발했다고 밝혔다. 이는 작년에 발표한 [프리징 재료] 기술에 이은 것으로, 이번에 개발한 레지스트를 이용하여 선폭 26nm 하프핏치 가공에 성공하였다. 이번 기술의 상세한 성과는 6월 30일~7월 3일 치바대학에서 열리는 [The 26th International Conference of Polymer Science and Technology]에서 발표되었다.

반도체 업계에서는 회로선폭의 미세화를 실현하기 위한 리소그래피 분야의 로드맵을 결정하고, 장래의 목표 달성을 위해 극복해야 할 과제를 제시하고 있다. 따라서 이에 대응하기 위한 레지스트 재료의 개발이 필요하다. 2007년도에는 이미 45nm 공정이 시작되어 노광 기술이 ArF 드라이 노광 공정에서 액침 노광 공정으로 이행한 상태이다. 22nm 세대 이후에는 더블패터닝 공정을 이용한 ArF 액침 노광이 유력할 것으로 예상되고 있다.

더블패터닝[참조자료 참조]은 하나의 회로를 형성할 때 노광을 두 번 수행함으로써 보다 미세한 회로를 형성하는 기술이다. 더블패터닝의 방법으로는 노광과 에칭을 각각 두 번씩 반복하는 방법과, 노광을 두 번 연속 수행한 후 에칭을 실시하는 방법 등이 검토되고 있다. JSR은 작년 3월에 노광을 두 번 수행한 후 에칭을 실시하는 방법에 필요한 새로운 레지스트 재료인 [프리징 재료]를 개발한 바 있다 [관련자료 참조]. 이번 기술 개발에서는 제조 공정의 간략화를 목표로 기존의 프리징 재료를 사용하지 않고 2회 연속 노광을 실현하기 위한 새로운 재료로서 자기가교형 포토 레지스트를 개발한 것이다.

이번에 새로 개발한 자기가교형 ArF 포토레지스트는 열경화 기능을 가지고 있다. 더블패터닝에서의 첫 번째 패턴 형성에 이 신규 재료를 사용하면 가열 처리에 의해 재료 자체가 경화하기 때문에 두 번째 노광에서 사용하는 포토 레지스트에 녹아버리는 일이 없어 별도의 프리징 재료가 필요하지 않다. 또한 이번에 개발한 자기가교형 ArF 포토레지스트는 기존의 고성능 ArF 포토레지스트와 비슷한 성능을 가지고 있으며, 두 번째 노광에는 기존 고성능 레지스트를 그대로 사용할 수 있다. 실제로 이번에 개발한 자기가교형 ArF 포토레지스트를 이용하여 하프핏치 26nm의 선폭을 형성하는데 성공하였다.

이번 신규 재료가 개발됨으로써 더블패터닝 공정에서 제조 프로세스의 대폭적인 단축이 가능하고 기존 고성능 ArF 포토레지스트 재료와의 병용을 통해 22nm 이후의 선폭 미세화에 대해서도 ArF 액침 노광기술을 계속 적용할 수 있는 가능성을 높인 것으로 평가된다.

(그림1) 반도체 제조공정에서의 리소그래피 공정 기술 로드맵.
(그림2) 이번에 개발된 자기가교형 ArF 포토레지스트를 사용한 패터닝 결과이다. 가장 왼쪽이 첫 번째 노광 결과이며, 중앙 가열 처리 후, 오른쪽 그림이 두 번째 노광으로 26nm 선폭을 달성한 예이다.

관련자료: 차세대 리소그래피 기술인 더블 패터닝용 신규 재료 기술 개발[GTB2008030396]
참고자료: 미세 회로 선폭 실현을 위한 더블패터닝 공정 방법의 실시 순서.
[http://www.jsr.co.jp/news/2009/pdf/wn090629_2.pdf]

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http://www.jsr.co.jp/news/2009/news090629.shtml