KR20160121059A - 미세 패턴 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

화학증폭형 레지스트층(layer of chemically amplified resist)의 제1영역들에 산(acid)들을 발생시키도록 노광하고 제1현상하여 레지스트 제1패턴들을 형성하고, 레지스트 제1패턴들의 측벽 부분들에 잔존하는 산들을 내측으로 확산(diffusion)하여 산들이 확산된 제2영역들 및 산들이 확산되지 못한 제3영역들을 형성하고, 제3영역들을 제2현상하여 레지스트 제2패턴들을 패터닝하는 미세 패턴 형성 방법을 제시한다.

Description

미세 패턴 형성 방법{Method of forming fine patterns}
본 출원은 반도체 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 산업이 급속히 성장되며, 보다 높은 소자 밀도를 갖는 집적 회로를 구현하고자 노력하고 있다. 평면적으로 단위 셀(cell)이 차지는 면적을 감소시켜, 보다 많은 수의 소자들을 제한된 면적 내에 집적시키기 위해서, 수 내지 수십 ㎚의 수준의 나노 스케일(nano scale)의 선폭(CD: Critical Dimension)을 가지는 패턴 구조를 구현하기 위해 다양한 기술들이 시도되고 있다.
반도체 소자의 나노 스케일의 미세 패턴을 단순 포토리소그래피(photo lithography) 기술에 의존하여 형성할 때, 리소그래피 장비의 이미지(image) 분해능에 대한 한계로 보다 미세한 크기의 패턴을 구현하는 데 제약이 있다. 포토리소그래피 기술에 사용되는 광원의 파장 및 광학 시스템(system)의 해상 한계로 인한 분해능 제약을 극복하여 미세 패턴들의 배열을 형성하기 위한 방법의 개발이 요구되고 있다.
더블 패터닝 기술(double patterning technology)이나 스페이서 패터닝 기술(spacer patterning technology)들이 리소그래피 장비의 분해능을 극복하고자 제시되고 있으나, 다수의 층들의 증착, 노광, 식각, 및 세정 과정들이 요구되고 있어 상당히 복잡한 공정 단계들을 수반하고 있다. 리소그래피 장비의 분해능을 극복하여 보다 미세한 패턴들을 형성하고자 많은 노력들이 시도되고 있다.
본 출원은 노광 과정에서의 해상도 한계를 극복하여 미세한 크기의 선폭을 가지는 미세 패턴들을 형성하는 방법을 제시하고자 한다.
본 출원의 일 관점은, 화학증폭형 레지스트층(layer of chemically amplified resist)의 제1영역들에 산(acid)들을 발생시키는 노광 단계; 상기 노광된 제1영역들을 제1현상하여 제1오프닝 홀(hole) 형상들을 제공하는 레지스트 제1패턴들을 형성하는 단계; 상기 레지스트 제1패턴들의 측벽 부분들에 잔존하는 상기 산들을 내측으로 확산(diffusion)하고 상기 산들이 확산된 제2영역들이 상호 맞닿도록 연장하여 중앙 부분에 상기 산들이 확산되지 못한 제3영역들을 고립된 섬(isolated island) 형상으로 형성하는 단계; 및 상기 제3영역들을 제2현상하여 상기 제1오프닝 홀 형상들로 둘러싸인 제2오프닝 홀 형상들을 제공하는 레지스트 제2패턴들을 패터닝하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법을 제시한다.
본 출원의 일 관점은, 화학증폭형 레지스트층(layer of chemically amplified resist)의 제1영역들에 산(acid)들을 발생시키는 노광 단계; 상기 노광된 제1영역들을 제1현상하여 레지스트 제1패턴들을 형성하는 단계; 상기 레지스트 제1패턴들의 측벽 부분들에 잔존하는 상기 산들을 내측으로 확산(diffusion)하여 상기 레지스트 제1패턴들에 상기 산들이 확산된 제2영역들 및 상기 산들이 확산되지 못한 제3영역들을 형성하는 단계; 및 상기 제3영역들을 제2현상하여 레지스트 제2패턴들을 패터닝하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법을 제시한다.
본 출원의 일 관점은, 화학증폭형 레지스트층(layer of chemically amplified resist)의 제1영역들에 산(acid)들을 발생시키는 노광 단계; 상기 노광된 제1영역들을 제1현상하여 제1오프닝 트렌치(trench) 형상들을 제공하는 레지스트 제1라인(line) 패턴들을 형성하는 단계; 상기 레지스트 제1라인 패턴들의 측벽 부분들에 잔존하는 상기 산들을 내측으로 확산(diffusion)하여 상기 산들이 확산된 제2영역들을 형성하고 상기 제2영역들 사이 중앙 부분에 상기 산들이 확산되지 못한 제3영역들을 라인 형상(line feature)으로 형성하는 단계; 및 상기 제3영역들을 제2현상하여 상기 제1오프닝 트렌치 형상들 사이에 제2오프닝 트렌치 형상들을 제공하는 레지스트 제2패턴들을 패터닝하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법을 제시한다.
본 출원의 실시예들에 따르면, 단일 노광 과정 이후에 서로 다른 현상 과정들을 구분되도록 수행하여, 보다 미세한 선폭 크기의 패턴들을 형성할 수 있다.
도 1 내지 도 8은 일 예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 보여주는 단면도들이다.
도 9는 일 예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 보여주는 단면도이다.
도 10 및 도 11은 다른 일 예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 보여주는 단면도들이다.
도 12 내지 도 16은 일 예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 보여주는 사시도들이다.
도 17 내지 도 19는 일 예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 보여주는 사시도들이다.
본 출원의 실시예의 기재에서 "제1" 및 "제2"와 같은 기재는 부재를 구분하기 위한 것이며, 부재 자체를 한정하거나 특정한 순서를 의미하는 것으로 사용된 것은 아니다. 또한, 어느 부재의 "상"에 위치하거나 "상부", "하부", "측면" 또는 "내부"에 위치한다는 기재는 상대적인 위치 관계를 의미하는 것이지 그 부재에 직접 접촉하거나 또는 사이 계면에 다른 부재가 더 도입되는 특정한 경우를 한정하는 것은 아니다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들에서도 마찬가지의 해석이 적용될 수 있다.
본 출원의 실시예들은 DRAM 소자나, PcRAM 소자나 ReRAM 소자와 같은 집적 회로들을 구현하는 데 적용될 수 있다. 또한, 본 출원의 실시예들은 SRAM, FLASH, MRAM 또는 FeRAM과 같은 메모리 소자나, 논리 집적회로가 집적된 로직(logic) 소자에도 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 8은 일 예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 보여주는 단면도들이다.
도 1은 레지스트층(300)에 노광 과정을 수행하는 단계를 보여준다.
도 1을 참조하면, 반도체 기판과 같은 공정 과정이 수행될 기판(100) 상에 식각이 수행될 대상층으로 하부층(200)을 형성한다. 하부층(200) 상에 레지스트 물질을 도포하고 소프트 베이크(soft bake)하여 레지스트층(300)을 형성한다. 레지스트 물질을 도포하기 이전에 하부층(200) 표면을 표면 처리하는 과정을 더 수행할 수 있다. 예컨대, 헥사메틸디실라잔(HMDS: HexaMethylDiSilazane)과 같은 실라잔 가스를 이용하여 하부층(200)의 표면을 소수성으로 바꿔줘 레지스트층(300)과의 접착력을 개선할 수 있다. 노광 과정에서의 난반사를 억제하고 노광 정밀성을 개선하기 위해서, 바닥반사방지층(BARC: Bottom Anti-Reflective Coating: 도시되지 않음)을 레지스트층(300)의 하부에 더 형성할 수 있다. 바닥반사방지층은 유기물 또는 비유기물의 ARC를 포함할 수 있다. 레지스트층(300)을 형성한 후 레지스트층(300) 상에 상측 코팅층(top coat layer: 도시되지 않음)을 더 형성할 수도 있다.
레지스트층(300)이 형성된 기판(100)에 포토리소그래피(photolithography) 과정을 따르는 노광(exposure) 과정을 수행한다. 예컨대, 레지스트층(300) 상에 포토 마스크(photomask: 400)를 도입하고 노광 광(410)을 레지스트층(300)의 일부 영역에 조사할 수 있다. 이때, 노광 광(410)은 다양한 광원, 예컨대, ArF 광원에 의해 제공될 수 있다. 경우에 따라 KrF 광원이 사용될 수도 있다. 포토 마스크(400)는 바이너리 마스크(binary mask) 형태 또는 위상반전마스크(phase shift mask)와 같은 투과형 마스크 형태로 도입될 수 있다. 또는 반사형 마스크로 포토 마스크(400)가 도입될 수도 있다.
도 2는 노광된 제1영역(310)에 산(H+)들이 형성되는 현상을 보여준다.
도 2를 참조하면, 상에 포토 마스크(400)를 사용하는 노광 과정에 의해서, 레지스트층(300)의 노광 제1영역(310)이 노광 광(410)이 입사되어 노광될 수 있다. 노광에 의해 노광된 제1영역(310) 내에서 산(acid: H+)들이 발생될 수 있다. 레지스트층(300)은 화확증폭형 레지스트(CAR: Chemically Amplified Resist)를 포함하여 이루어질 수 있다. 입사되는 노광 광(410)은 화확증폭형 레지스트(CAR)에 함유된 광산발생제(PAG: Photo Acid Generator)가 산(acid: H+)들을 발생시키도록 유도한다. 노광된 제1영역(310)에 산들이 발생되어 노광된 제1영역(310)은 포토 마스크(400)에 형성된 패턴 이미지(pattern image)가 전사(transfer)된 잠상(latent image)이 형성될 수 있다.
화학증폭형 레지스트(CAR)는 양자 수율이 100% 보다 큰 포토 레지스트 물질을 의미할 수 있으며, 프로텍팅-디프로테팅(protecting-deprotecting) 반응으로 노광된 부분과 비노광 부분 사이의 용해도의 차이를 제공하는 레지스트 물질일 수 있다. 화학증폭형 레지스트(CAR)는 매트릭스(matrix) 성분으로 폴리머(polymer)들을 포함하고, 폴리머들은 백본(backbone) 또는 주쇄(main chain)에 프로텍팅 그룹(protecting group)을 가질 수 있다. 폴리머 성분은 폴리하이드록시스티렌(PHS: PolyHydroxyStyrene) 폴리머를 포함할 수 있다. 프로텍팅 그룹은 t-부틸옥시카보닐(tert-Bulyloxycrbonyl: t-BOC)을 포함할 수 있다. 화학증폭형 레지스트는 콘트라스트(contrast)의 향상 또는 용해도의 조절, 산의 확산 정도를 제어 또는 조절하기 위해서 반응 금지제(inhibitor)를 더 포함할 수 있다.
레지스트층(300)을 이루는 화학증폭형 레지스트에 예컨대 엑시머 레이저(excimer laser)로부터 제공되는 노광 광(410)이 입사되는 노광에 의해서, PAG로부터 산이 발생되고 발생된 산이 확산할 수 있다. 노광된 레지스트층(300)에 노광 이후 이어지는 노광 후 베이크(PEB: Post Exposure Bake) 과정을 수행할 수 있다. 노광 후 베이크 과정은 대략 100℃ 내지 110℃의 온도 범위로 수행될 수 있다.
노광 후 베이크에서 프로텍팅 그룹을 디프로텍팅시키는 반응이 유도될 수 있다. 프로텍팅 그룹은 t-BOC와 같이, 산(H+)들에 의해 제거될 수 있는 산에 불안정한 기 또는 그룹(acid labile group)을 포함할 수 있다. t-BOC와 같은 프로텍팅 그룹은 산(H+)과의 반응에 의해 수산화기(OH-)로 치환될 수 있다. t-BOC와 같은 프로텍팅 그룹은 폴리머의 주쇄 부분을 보호하여 지용성을 가지도록 유도하지만, 치환된 수산화기는 약 알칼리 용액일 수 있는 현상제(developer)에 대한 상대적 용해도가 높으므로, 이후의 제1현상 과정에 의해서 제1노광 영역(310)이 선택적으로 제거될 수 있다. 프로텍팅 그룹을 수산화기로 치환하는 디프로텍팅 반응으로 화학증폭형 레지스트의 노광 부분을 변성시킴으로써, 포토 마스크(400)에 구비된 패턴 이미지를 따르는 형상으로 제1노광 영역(310)을 변성시킬 수 있다.
PAG로부터 생성된 한 분자의 산(H+)이 확산되면서 촉매 반응을 통하여 디프로텍팅 반응, 즉, 탈 보호화 반응을 촉진시킬 수 있다. PEB의 온도와 시간에 따라 산의 확산이 증가되므로, 산의 확산을 조절하고 기타 오염에 따른 패턴의 불량을 억제하기 위해서 염기물을 반응 금지제(inhibitor)로 화학증폭형 레지스트는 더 포함할 수 있다. 화학증폭형 레지스트는 메타아클레이트(methacrylate) 폴리머와 같은 지방족(alicyclic) 폴리머나 COMA(cyclic olefin/maleic anhydride)와 같은 폴리머를 폴리머를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 3은 제1오프닝 형상(opening feature: 510)을 제공하는 레지스트 제1패턴(301)을 형성하는 단계를 보여준다.
도 3을 참조하면, 디프로텍팅 반응에 의한 탈 보호화 작용에 의해서 알칼리 용액에 대한 용해도가 상대적으로 증가된 노광 제1영역(도 2의 310)을 선택적으로 제거하는 제1현상 과정을 수행한다. 알칼리 현상제를 이용하여 노광 제1영역(310)을 현상 제거하여 제1오프닝 형상(510)이 하부의 하부층(200) 표면을 노출하는 레지스트 제1패턴(301)을 형성한다. 알칼리 현상제는 전형적인 포지티브 현상제(positive tone developer)로 도입될 수 있다. 예컨대, 2.38%의 수산화테트라메틸암모늄(TMAH: Tetramethyl Ammonium Hydroxide) 수용액 현상제를 사용하여 제1현상 과정을 수행할 수 있다.
제1현상 과정으로 패터닝된 레지스트 제1패턴(301)은 포토 마스크(도 2의 400)에 형성된 패턴의 이미지가 전사된 형상으로 제1오프닝 형상(510)들을 제공하는 포지티브 패턴(positive pattern)으로 형성될 수 있다. 제1오프닝 형상(510)의 측벽 부분(314)에는 노광 제1영역(310)을 제거함에 의해 노출되는 측벽 표면을 가지고 노광 제1영역(310)으로부터 확산된 산(H+)들이 일부 잔류할 수 있다.
도 4 및 도 5는 노광된 제1영역(310)에서의 산(H+)들의 분포를 보여준다.
도 4를 참조하면, 노광 및 노광 후 베이크 과정에서 발생 및 확산된 산(H+)들은 노광 제1영역(310) 내에 분포될 수 있다. 산(H+)들은 노광 제1영역(310)에 입사되는 노광 광(410)에 의해 PAG로부터 발생되고 확산될 수 있다. 또한, 산(H+)들은 노광 후 베이크 과정에서 탈 보호화를 위한 디프로텍팅 반응에 참여하고 확산될 수 있다. 산(H+)들은 분포 곡선(309)로 보여지듯이 대부분 노광 제1영역(310) 내에 분포되고 있지만, 일부(309R)는 노광 제1영역(310)에 인근하는 제1오프닝 형상(도 3의 510)의 측벽 부분(314)로 확산 분포될 수 있다. 도 5에 제시된 바와 같이 노광 제1영역(310)에 인근하는 측벽 부분(314)에도 산(H+)들이 일부 잔류하는 상태가 얻어질 수 있으므로, 도 3에 제시된 바와 같이, 노광 제1영역(310)이 제1현상 제거되면서도 제1오프닝 형상(도 3의 510)의 측벽 부분(314)에는 산(H+)들이 일부 잔류할 수 있다. 제1오프닝 형상(도 3의 510)의 측벽 부분(314)에 잔류하는 산(H+)들은 노광 제1영역(310)에 분포하는 산(H+)에 비해 상대적으로 작은 량 또는 낮은 농도일 수 있어, 측벽 부분(314)은 제1현상에 의해 용해되어 제거되지 않고 잔류할 수 있다.
도 6 및 도 7은 산(H+)들이 확산된 제2영역(340)을 형성하는 단계를 보여준다.
도 6을 참조하면, 제1오프닝 형상(510)을 제공하는 레지스트 제1패턴(301)을 형성된 결과물에 대해 어닐링(annealing)을 수행하여, 레지스트 제1패턴(301)의 측벽 부분(314)에 잔류하는 산(H+)들을 내측으로 확산(diffusion)하는 현상을 유도한다. 어닐링에 의해 인가되는 열에 의해서 레지스트 제1패턴(301)의 측벽 부분(314)에 잔류하는 산(H+)들은 제1오프닝 형상(510)의 측벽 표면(511)에 반대되는 방향인 레지스트 제1패턴(301)의 내측 방향으로 확산되어 확산 영역(341)을 형성할 수 있다. 레지스트 제1패턴(301)의 내측에 형성되는 확산 영역(341)은 어닐링이 진행되는 동안 점차 더 내측으로 확장될 수 있다. 확산 영역(341)을 확장시켜, 도 7에 제시된 바와 같이, 레지스트 제1패턴(301)의 가운데 중앙 부분에까지 산(H+)들의 확산이 미치지 못하여 중앙 부분이 산들의 확산이 미치지 않은 제3영역(311)들로 형성되도록 어닐링 과정을 수행할 수 있다. 산(H+)들의 확산에는 어닐링 시의 온도, 시간, 레지스트 제1패턴(301) 내에 함유된 반응 금지제의 함량 등이 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 어닐링 시간을 조절하거나 또는 온도, 반응 금지제로서의 염기물의 첨가량을 조절함으로써, 레지스트 제1패턴(301) 내의 제3영역(311) 및 제2영역(340)의 선폭 크기를 제어할 수 있다.
레지스트 제1패턴(301)의 제2영역(340, 341) 내로 확산되는 산(H+)들은, 제2영역(340, 341) 내로 확산되고 또한 제2영역(340, 341) 내의 폴리머 성분에 구비된 프로텍팅 그룹을 디프로텍팅(deprotecting)하는 탈 보호화 작용을 유도할 수 있다. 이러한 탈 보호화 작용에 의해서 레지스트 제1패턴(301)의 제2영역(340, 341) 내의 폴리머 성분은 알칼리 현상제(alkaline developer)에 대한 용해도가 증가하며 또한 유기 용매에 대해 내성을 가져 저항성(resistance to organic solvent)을 가지도록 변성될 수 있다. 레지스트 제1패턴(301)의 제3영역(311)은 산(H+)의 확산이 미치지 못한 영역으로, 제3영역(311) 내의 레지스트 물질은 폴리머가 프로텍팅 그룹에 의해 보호되고 있는 상태, 즉, 알칼리 용액에 대한 내성을 가지나 유기 용매에 대한 상대적 용해도가 제2영역(340, 341) 보다는 큰 상태로 유지될 수 있다. 레지스트 제1패턴(301)의 제2영역(340, 341)은 디프로텍팅 반응에 의해 알칼리 용액에 대한 용해도가 증가하여, 상대적으로 유기 용매에 대한 용해도 제3영역(311) 보다 낮아진 상태로 변성될 수 있다. 이에 따라, 레지스트 제1패턴(301)의 제2영역(340, 341)과 제3영역(311)은 유기 용매에 대한 용해도가 서로 다른 상태를 가질 수 있다. 레지스트 제1패턴(301)의 제2영역(340, 341)은 제3영역(311)의 유기 용매에 대한 용해도 보다 낮은 유기 용매에 대한 용해도를 가질 수 있다. 이러한 유기 용매에 대한 용해도 차이를 유도함으로써, 후속 과정에서 별도의 추가적인 노광 과정을 도입하지 않고서도 제2현상 과정을 수행할 수 있다.
어닐링 과정은 노광 후 베이크 과정에 설정된 베이크 온도 보다 높은 확산 온도로 수행될 수 있다. 어닐링 온도는 베이크 온도와 유사한 온도로 설정될 수도 있으나, 베이크 온도로 설정된 어닐링 과정에서 산(H+)들의 확산 거리는 상대적으로 낮게 제한되는 제약이 수반될 수 있다. 산(H+)들의 확산 거리를 보다 길게 하고 또한 산(H+)들의 확산 속도를 보다 빠르게 유도하기 위해서, 어닐링 온도로 설정되는 확산 온도는 베이크 온도 보다 높은 온도, 예컨대, 베이크 온도 보다 20℃ 내지 30℃ 높은 온도로 설정될 수 있다. 어닐링 시 확산 온도는 120℃ 내지 140℃ 온도로 설정될 수 있다. 어닐링 시 확산 온도는 폴리머 성분의 유리전이 온도(Tg)와 유사한 온도 범위로 설정될 수도 있다. 폴리머 성분의 백본(back bone)의 유리 전이 온도(Tg)는 대략 110℃ 내지 130℃일 수 있으며, 어닐링 시 확산 온도는 이러한 유리전이 온도(Tg)와 유사한 온도 범위로 설정될 수도 있다. 이러한 경우, 산(H+)들의 확산 시 레지스트 플로우(resist flow)를 수반하여 확산을 보다 효율적으로 유도할 수 있다.
도 8은 제1오프닝 형상(510) 및 제2오프닝 형상(511)을 제공하는 레지스트 제2패턴(340P)을 형성하는 단계를 보여준다.
도 8을 참조하면, 레지스트 제1패턴(도 7의 301)의 제3영역(도 7의 311)을 선택적으로 제거하는 제2현상 과정을 수행한다. 레지스트 제1패턴(301)의 제2영역(도 7의 340)은 산(H+)에 의한 디프로텍팅 반응의 탈 보호화 작용에 의해서 알칼리 용액에 대한 용해도가 상대적으로 증가되고, 제3영역(311) 보다 유기 용매에 대한 용해도가 낮은 상태로 변성된 상태일 수 있다. 레지스트 제1패턴(310)의 제2영역(340)과 제3영역(311)의 유기 용매에 대한 용해도 차이를 이용하여, 제3영역(311)을 선택적으로 제2현상하여 제2오프닝 형상(511)들을 형성한다. 제2현상은 유기 용매(organic solvent)를 포함하는 유기 현상제를 사용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 아세테이트, 알코올, 에테르, 에스테르 또는 케톤을 포함하는 유기 용매를 사용하여 레지스트 제1패턴(301)의 제3영역(311)을 선택적으로 용해 현상할 수 있다.
제2현상에서 레지스트 제1패턴(301)의 제3영역(311)이 제거되며, 제3영역(311) 위치에 제2오프닝 형상(511)들이 제공되는 레지스트 제2패턴(340P)가 패터닝될 수 있다. 레지스트 제1패턴(301)의 제2영역(340)은 어닐링에 의한 산(H+)의 확산에 의해 그 영역의 폭이 설정되고, 제1오프닝 형상(510)들의 측벽 부분(도 7의 341)들로부터 산(H+)들이 서로 마주보는 방향으로 확산되므로, 양측의 제1오프닝 형상(510)들로부터 실질적으로 등간격을 가지는 중간 부분에 제2오프닝 형상(511)이 위치할 수 있다. 레지스트 제1패턴(301)의 제3영역(311)을 노광하는 과정없이 산(H+)의 확산과 유기 현상제를 이용한 제2현상으로 제2오프닝 형상(511)을 형성할 수 있다. 레지스트 제1패턴(301)의 제3영역(311)을 노광하는 과정없이 제2오프닝 형상(511)이 형성될 수 있으므로, 별도의 정렬 과정없이 제2오프닝 형상(511)이 제1오프닝 형상(510)들 사이의 중간 부분이 정렬되도록 위치할 수 있다. 따라서, 더블 패터닝이나 스페이서 패터닝 기술들에서와 같이 복수의 노광 과정들 사이에서 요구되는 정밀한 정렬 과정이 생략될 수 있다.
도 10 및 도 11은 일 예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 어닐링 단계를 보여준다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1오프닝 형상(510)을 제공하는 레지스트 제1패턴(301)을 형성된 결과물에 대해 어닐링을 수행하기 이전에, 레지스트 제1패턴(301)의 측벽 표면(511)을 덮는 확산 촉진층(diffusion promotion layer: 650)을 더 형성할 수 있다. 확산 촉진층(650)은 레지스트 제1패턴(301)의 측벽 부분(314)에 잔류하는 산(H+)들을 내측으로 확산(diffusion)하는 현상을 상대적으로 더 활발히 촉진되는 현상을 유도하기 위해서 도입될 수 있다. 확산 촉진층(650)이 레지스트 제1패턴(301)을 덮도록 형성된 상태에서 어닐링을 수행하여 잔류하는 산(H+)들을 확산시킬 수 있다.
확산 촉진층(650)은 pH 7 보다 낮은 산성도를 가지는 층으로 도입될 수 있다. 확산 촉진층(650)은 pH 7 보다 낮은 산성도를 가지는 수용성 폴리머를 코팅(coating)하여 형성될 수 있다. 확산 촉진층(650)은 pH 7 보다 낮은 산성도를 가지는 평균 무게 분자량(Mw)이 8000 이하의 폴리머를 코팅(coating)하여 형성될 수 있다. 확산 촉진층(650)은 산성의 환경을 제공하여, 레지스트 제1패턴(301)의 측벽 부분(314)에 잔류하는 산(H+)들이 표면(511) 외측으로 확산되는 것을 억제하여 표면(511)과 반대 방향으로 산(H+)들이 보다 더 확산되도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 산(H+)들의 확산 거리를 증가시키고 확산 속도를 보다 더 높일 수 있다.
도 12 내지 도 16은 다른 일 예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 보여준다.
도 12 및 도 13은 제1오프닝 홀 형상(opening hole feature: 2510)을 제공하는 레지스트 제1패턴(2301)을 형성하는 단계를 보여준다.
도 12를 참조하면, 반도체 기판(2100) 상에 식각이 수행될 대상층으로 하부층(2200)을 형성한다. 하부층(2200) 상에 레지스트 물질을 도포하고 소프트 베이크(soft bake)하여 레지스트층을 형성하고, 노광(exposure) 과정을 수행하고, 노광 제1영역을 선택적으로 제거하는 제1현상 과정을 수행한다. 알칼리 현상제를 이용하여 노광 제1영역을 현상 제거하여 제1오프닝 홀 형상(2510)들이 하부의 하부층(2200) 표면을 노출하는 레지스트 제1패턴(2301)을 형성한다.
제1현상 과정으로 패터닝된 레지스트 제1패턴(2301)은 포토 마스크에 형성된 패턴의 이미지가 전사된 형상으로 제1오프닝 홀 형상(2510)들을 제공하는 포지티브 패턴으로 형성될 수 있다. 도 13에 제시된 바와 같이, 제1오프닝 홀 형상(2510)의 측벽 부분(2314)에는 노광 제1영역을 제거함에 의해 노출되는 측벽 표면을 가지고 노광 제1영역으로부터 확산된 산(H+)들이 일부 잔류할 수 있다. 제1오프닝 홀 형상(2510)의 측벽 부분(2314)에 잔류하는 산(H+)들은 노광 제1영역에 분포된 산(H+)들에 비해 상대적으로 작은 량 또는 낮은 농도일 수 있어, 측벽 부분(2314)은 제1현상에 의해 용해되어 제거되지 않고 잔류할 수 있다.
도 14 및 도 15는 산(H+)들이 확산된 제2영역(2340)을 형성하는 단계를 보여준다.
도 14를 참조하면, 제1오프닝 홀 형상(2510)을 제공하는 레지스트 제1패턴(2301)을 형성된 결과물에 대해 어닐링을 수행하여, 레지스트 제1패턴(2301)의 측벽 부분(2314)에 잔류하는 산(H+)들을 내측으로 확산하는 현상을 유도한다. 어닐링에 의해 인가되는 열에 의해서 레지스트 제1패턴(2301)의 측벽 부분(2314)에 잔류하는 산(H+)들은 제1오프닝 홀 형상(2510)의 측벽 표면에 반대되는 방향인 레지스트 제1패턴(2301)의 내측 방향으로 확산되어 확산 영역(2341)을 형성할 수 있다. 레지스트 제1패턴(2301)의 내측에 형성되는 확산 영역(2341)은 어닐링이 진행되는 동안 점차 더 내측으로 확장될 수 있다. 확산 영역(2341)을 계속 확장시켜 확산 영역(2341)들의 외측 경계가 상호 간에 맞닿도록 유도한다. 서로 다른 이격된 제1오프닝 홀 형상(2510)들로부터 확장되는 확산 영역(2341)들은 계속 확산되어 그 영역을 확장하면, 도 15에 제시된 바와 같이, 확산 영역(도 14의 2341)들이 상호 맞닿아 연결된 제2영역(2340)들이 설정될 수 있다. 제2영역(2340)은 제1오프닝 홀 형상(2510)들 사이의 중앙 부분의 레지스트 제1패턴(2301) 부분에 산(H+)들의 확산이 미치지 않은 제3영역(2311)들이 설정되도록 유도될 수 있다. 제2영역(2340)은 레지스트 제1패턴(2301)의 가운데 중앙 부분, 즉, 이웃하는 네 개의 제1오프닝 홀 형상(2510)들의 사이 가운데 중앙 부분이 산(H+)들의 확산이 미치지 않은 제3영역(2311)으로 설정되도록 형성될 수 있다. 또는, 제2영역(2340)은 레지스트 제1패턴(2301)의 이웃하는 세 개의 제1오프닝 홀 형상(2510)들 사이 가운데 중앙 부분이 산(H+)들의 확산이 미치지 않은 제3영역(2311)으로 설정되도록 형성될 수 있다. 제3영역(2311)은 제2영역(2340)에 에워싸인 고립된 섬(isolated island) 형상으로 설정될 수 있다.
레지스트 제1패턴(2301)의 제2영역(2340, 2341) 내로 확산되는 산(H+)들은, 제2영역(2340, 2341) 내로 확산되고 또한 제2영역(2340, 2341) 내의 폴리머 성분에 구비된 프로텍팅 그룹을 디프로텍팅하는 탈 보호화 작용을 유도할 수 있다. 이러한 탈 보호화 작용에 의해서 레지스트 제1패턴(2301)의 제2영역(2340, 2341) 내의 폴리머 성분은 알칼리 현상제에 대한 용해도가 증가하며 유기 용매에 대해 내성을 가져 저항성(resistance to organic solvent)을 가지도록 변성될 수 있다. 레지스트 제1패턴(2301)의 제3영역(2311)은 산(H+)의 확산이 미치지 못한 영역으로, 제3영역(2311) 내의 레지스트 물질은 폴리머가 프로텍팅 그룹에 의해 보호되고 있는 상태, 즉, 알칼리 용액에 대한 내성을 가지나 유기 용매에 대한 상대적 용해도가 제2영역(2340, 2341) 보다는 큰 상태로 유지될 수 있다.
레지스트 제1패턴(2301)의 제3영역(2311)을 설정하도록 제2영역(2340)을 산(H+)의 확산을 통해 형성하는 어닐링 과정은, 도 9를 참조하여 설명한 바와 같은 산성 분위기 가스를 사용하는 어닐링 과정을 적용하여 수행될 수 있다. 레지스트 제1패턴(2301)의 제3영역(2311)을 설정하도록 제2영역(2340)을 산(H+)의 확산을 통해 형성하는 어닐링 과정은, 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한 바와 같은 산성의 확산 촉진층(도 11의 650)을 적용한 어닐링 과정으로 수행될 수 있다.
도 16은 제1오프닝 홀 형상(2510) 및 제2오프닝 홀 형상(2511)을 제공하는 레지스트 제2패턴(2340P)을 형성하는 단계를 보여준다.
도 16을 참조하면, 레지스트 제1패턴(도 15의 2301)의 제3영역(도 15의 2311)을 선택적으로 제거하는 제2현상 과정을 수행한다. 레지스트 제1패턴(2301)의 제2영역(도 15의 2340)은 산(H+)에 의한 디프로텍팅 반응의 탈 보호화 작용에 의해서 알칼리 용액에 대한 용해도가 상대적으로 증가되고, 제3영역(2311) 보다 유기 용매에 대한 용해도가 낮은 상태로 변성된 상태일 수 있다. 레지스트 제1패턴(2310)의 제2영역(2340)과 제3영역(2311)의 유기 용매에 대한 용해도 차이를 이용하여, 제3영역(2311)을 선택적으로 제2현상하여 제2오프닝 홀 형상(2511)들을 형성한다. 제2현상은 유기 용매(organic solvent)를 포함하는 유기 현상제를 사용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 아세테이트, 알코올, 에테르, 에스테르 또는 케톤을 포함하는 유기 용매를 사용하여 레지스트 제1패턴(2301)의 제3영역(2311)을 선택적으로 용해 현상할 수 있다.
제2현상에서 레지스트 제1패턴(2301)의 제3영역(2311)이 제거되며, 제3영역(2311) 위치에 제2오프닝 홀 형상(2511)들이 제공되는 레지스트 제2패턴(2340P)가 패터닝될 수 있다. 제1오프닝 홀 형상(2510)들은 제2오프닝 홀 형상(2511)을 중앙 부분에 두고 제2오프닝 홀 형상(2511)을 4개의 제1오프닝 홀 형상(2510)들이 에워싸도록 배치될 수 있다. 또는, 제1오프닝 홀 형상(2510)들은 제2오프닝 홀 형상(2511)을 중앙 부분에 두고 제2오프닝 홀 형상(2511)을 3개의 제1오프닝 홀 형상(2510)들이 에워싸도록 배치될 수 있다. 또는, 제1오프닝 홀 형상(2510)들은 제2오프닝 홀 형상(2511)을 중앙 부분에 두고 제2오프닝 홀 형상(2511)을 네 개보다 더 많은 다수의 제1오프닝 홀 형상(2510)들이 에워싸도록 배치될 수 있다.
도 17 내지 도 19는 다른 일 예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 보여준다.
도 17은 제1오프닝 트렌치 형상(opening trench feature: 3510)을 제공하는 레지스트 제1패턴(3301)을 형성하는 단계를 보여준다.
도 17을 참조하면, 반도체 기판(3100) 상에 하부층(3200)을 형성한다. 하부층(200) 상에 레지스트 물질을 도포하고 소프트 베이크(soft bake)하여 레지스트층을 형성하고, 노광(exposure) 과정을 수행하고, 노광 제1영역을 선택적으로 제거하는 제1현상 과정을 수행한다. 알칼리 현상제를 이용하여 노광 제1영역을 현상 제거하여 제1오프닝 트렌치 형상(3510)들이 하부의 하부층(3200) 표면을 노출하는 레지스트 제1패턴(3301)을 형성한다. 레지스트 제1패턴(3301)는 제1오프닝 트렌치 형상(3510)들이 일 방향으로 길게 연장되는 라인(line) 형상을 가지도록 라인 형상 또는 밴드 형상을 가지는 패턴으로 형성될 수 있다.
제1현상 과정으로 패터닝된 레지스트 제1패턴(3301)은 포토 마스크에 형성된 패턴의 이미지가 전사된 형상으로 제1오프닝 트렌치 형상(3510)들을 제공하는 포지티브 패턴으로 형성될 수 있다. 제1오프닝 트렌치 형상(3510)의 측벽(3511) 부분에는 노광 제1영역을 제거함에 의해 노출되는 측벽(3511) 표면을 가지고 노광 제1영역으로부터 확산된 산(H+)들이 일부 잔류할 수 있다.
도 18은 산(H+)들이 확산된 제2영역(3340)을 형성하는 단계를 보여준다.
도 18을 참조하면, 제1오프닝 트렌치 형상(3510)을 제공하는 레지스트 제1패턴(3301)을 형성된 결과물에 대해 어닐링을 수행하여, 레지스트 제1패턴(3301)의 측벽(3511) 부분에 잔류하는 산(H+)들을 내측으로 확산하는 현상을 유도한다. 어닐링에 의해 인가되는 열에 의해서 레지스트 제1패턴(3301)의 측벽(3511) 부분에 잔류하는 산(H+)들은 제1오프닝 트렌치 형상(3510)의 측벽(3511) 표면에 반대되는 방향인 레지스트 제1패턴(3301)의 내측 방향으로 확산되어 확산 영역인 제2영역(3340)을 형성할 수 있다. 레지스트 제1패턴(3301)의 내측에 형성되는 확산 제2영역(3340)은 어닐링이 진행되는 동안 점차 더 내측으로 확장될 수 있다. 확산 제2영역(3340)을 계속 확장시켜 제2영역(3340)들 사이에 라인 형상의 제3영역(3311)이 산(H+)들이 확산되지 않은 영역을 설정할 수 있다. 제2영역(3340)은 제1오프닝 트렌치 형상(3510)들 사이의 중앙 부분의 레지스트 제1패턴(3301) 부분에 산(H+)들의 확산이 미치지 않은 제3영역(3311)들이 설정되도록 유도될 수 있다.
레지스트 제1패턴(3301)의 제2영역(3340) 내로 확산되는 산(H+)들은, 제2영역(3340) 내로 확산되고 또한 제2영역(3340) 내의 폴리머 성분에 구비된 프로텍팅 그룹을 디프로텍팅하는 탈 보호화 작용을 유도할 수 있다. 이러한 탈 보호화 작용에 의해서 레지스트 제1패턴(3301)의 제2영역(3340) 내의 폴리머 성분은 알칼리 현상제에 대한 용해도가 증가하며 유기 용매에 대해 내성을 가져 저항성(resistance to organic solvent)을 가지도록 변성될 수 있다. 레지스트 제1패턴(3301)의 제3영역(3311)은 산(H+)의 확산이 미치지 못한 영역으로, 제3영역(3311) 내의 레지스트 물질은 폴리머가 프로텍팅 그룹에 의해 보호되고 있는 상태, 즉, 알칼리 용액에 대한 내성을 가지나 유기 용매에 대한 상대적 용해도가 제2영역(3340) 보다는 큰 상태로 유지될 수 있다.
레지스트 제1패턴(3301)의 제3영역(3311)을 설정하도록 제2영역(3340)을 산(H+)의 확산을 통해 형성하는 어닐링 과정은, 도 9를 참조하여 설명한 바와 같은 산성 분위기 가스를 사용하는 어닐링 과정을 적용하여 수행될 수 있다. 레지스트 제1패턴(3301)의 제3영역(3311)을 설정하도록 제2영역(3340)을 산(H+)의 확산을 통해 형성하는 어닐링 과정은, 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한 바와 같은 산성의 확산 촉진층(도 11의 650)을 적용한 어닐링 과정으로 수행될 수 있다.
도 19는 제1오프닝 트렌치 형상(3510) 및 제2오프닝 트렌치 형상(3511)을 제공하는 레지스트 제2패턴(3340P)을 형성하는 단계를 보여준다.
도 19를 참조하면, 레지스트 제1패턴(도 18의 3301)의 제3영역(도 18의 3311)을 선택적으로 제거하는 제2현상 과정을 수행한다. 레지스트 제1패턴(3301)의 제2영역(도 18의 3340)은 산(H+)에 의한 디프로텍팅 반응의 탈 보호화 작용에 의해서 알칼리 용액에 대한 용해도가 상대적으로 증가되고, 제3영역(3311) 보다 유기 용매에 대한 용해도가 낮은 상태로 변성된 상태일 수 있다. 레지스트 제1패턴(3310)의 제2영역(3340)과 제3영역(3311)의 유기 용매에 대한 용해도 차이를 이용하여, 제3영역(3311)을 선택적으로 제2현상하여 제2오프닝 트렌치 형상(3511)들을 형성한다. 제2현상은 유기 용매(organic solvent)를 포함하는 유기 현상제를 사용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 아세테이트, 알코올, 에테르, 에스테르 또는 케톤을 포함하는 유기 용매를 사용하여 레지스트 제1패턴(3301)의 제3영역(3311)을 선택적으로 용해 현상할 수 있다.
제2현상에서 레지스트 제1패턴(3301)의 제3영역(3311)이 제거되며, 제3영역(3311) 위치에 제2오프닝 트렌치 형상(3511)들이 제공되는 레지스트 제2패턴(3340P)가 패터닝될 수 있다. 제1오프닝 트렌치 형상(3510)들은 제2오프닝 홀 형상(3511)을 중앙 부분에 두도록 배치될 수 있다.
본 출원에 따르면, 대면적의 기판 상에 한 번의 노광 과정 및 화학증폭형 레지스트 내에 잔류하는 산(H+)들의 확산, 서로 다른 제1 및 제2현상 과정들을 이용하여 노광 장비의 해상도 한계를 극복하여 나노 스케일(nanoscale) 크기의 구조물 또는 나노 구조체를 형성할 수 있다. 나노 구조체는, 선격자를 포함하는 편광판의 제조, 반사형 액정표시장치의 반사 렌즈의 형성 등에 이용할 수 있다. 나노 구조체는 독립적인 편광판의 제조에 사용될 뿐만 아니라, 표시 패널과 일체형인 편광부의 형성에도 이용할 수 있다. 예컨대, 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이(array) 기판이나, 컬러필터 기판 상에 직접적으로 편광부를 형성하는 공정에 이용할 수 있다. 나노 구조체는 나노 와이어 트랜지스터, 메모리의 제작을 위한 주형, 나노 스케일의 도선 패터닝을 위한 나노 구조물과 같은 전기 전자 부품의 주형, 태양 전지와 연료 전지의 촉매 제작을 위한 주형, 식각 마스크와 유기 다이오드(OLED) 셀 제작을 위한 주형 및 가스 센서 제작을 위한 주형에 이용할 수 있다.
상술한 본 출원에 따른 방법 들은 집적 회로 칩(integrated circuit chip) 제조에 사용될 수 있다. 결과의 집적 회로 칩은 웨이퍼 형태(raw wafer form)나 베어 다이(bare die) 또는 패키지 형태(package form)으로 제조자에 의해 배포될 수 있다. 칩은 단일 칩 패키지(single chip package)나 멀티칩 패키지 chip package) 형태로 제공될 수 있다. 또한, 하나의 칩은 다른 집적 회로 칩에 집적되거나 별도의 회로 요소(discrete circuit element)에 집적될 수 있다. 하나의 칩은 마더보드(mother board)와 같은 중간 제품(intermediate product)이나 최종 제제품(end product) 형태의 한 부품으로 다른 신호 프로세싱 소자(signal processing device)를 이루도록 집적될 수 있다. 최종 제품은 집적 회로 칩을 포함하는 어떠한 제품일 수 있으며, 장난감이나 저성능 적용 제품(application)으로부터 고성능 컴퓨터 제품일 수 있으며, 표시장치(display)나 키보드(keyboard) 또는 다른 입력 수단(input device) 및 중앙연산장치(central processor)를 포함하는 제품일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 출원의 실시 형태들을 도면들을 예시하며 설명하지만, 이는 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 설명하기 위한 것이며, 세밀하게 제시된 형상으로 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 한정하고자 한 것은 아니다. 본 출원에서 제시한 기술적 사상이 반영되는 한 다양한 다른 변형예들이 가능할 것이다.
300: 레지스트층, 310: 노광 제1영역,
311; 비확산 제3영역, 340: 확산 제2영역.

Claims (20)

  1. 화학증폭형 레지스트층(layer of chemically amplified resist)의 제1영역들에 산(acid)들을 발생시키는 노광 단계;
    상기 노광된 제1영역들을 제1현상하여 제1오프닝 홀(hole) 형상들을 제공하는 레지스트 제1패턴들을 형성하는 단계;
    상기 레지스트 제1패턴들의 측벽 부분들에 잔존하는 상기 산들을 내측으로 확산(diffusion)하고 상기 산들이 확산된 제2영역들이 상호 맞닿도록 연장하여 중앙 부분에 상기 산들이 확산되지 못한 제3영역들을 고립된 섬(isolated island) 형상으로 형성하는 단계; 및
    상기 제3영역들을 제2현상하여 상기 제1오프닝 홀 형상들로 둘러싸인 제2오프닝 홀 형상들을 제공하는 레지스트 제2패턴들을 패터닝하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노광 단계는
    프로텍팅 그룹(protecting group)을 가지는 폴리머(polymer) 성분 및 광산발생제(PAG)를 포함하는 상기 화학증폭형 레지스트의 상기 광산발생제(PAG)가 상기 산들을 발생시키도록 유도하고,
    상기 프로텍팅 그룹은 상기 산들에 의해 제거될 수 있는 산에 불안정한 그룹(acid labile)을 포함하고
    상기 산들은 상기 프로텍팅 그룹을 디프로텍팅(deprotecting)하여 상기 폴리머 성분이 알칼리 현상제(alkaline developer)에 용해되도록 변성하고,
    상기 노광 단계는 상기 산들이 상기 프로텍팅 그룹을 제거하는 작용에 영향을 미치도록 하는 노광후 베이크(post exposure baking) 단계를 수반하는 미세 패턴 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1현상 단계는
    상기 알칼리 현상제(alkaline developer)를 사용하여 상기 노광된 제1영역들의 제거를 유도하는 미세 패턴 형성 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 알칼리 현상제(alkaline developer)는
    2.38%의 수산화테트라메틸암모늄(TMAH: Tetramethyl Ammonium Hydroxide) 수용액 현상제를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 산들을 내측으로 확산(diffusion)하는 단계는
    상기 노광후 베이크 단계에서 사용되는 베이크 온도 보다 높은 확산 온도로 상기 레지스트 제1패턴들을 어닐링(annealing)하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 확산 온도는
    상기 베이크 온도 보다 20℃ 내지 30℃ 높은 온도로 설정되는 미세 패턴 형성 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 확산 온도는
    상기 120℃ 내지 140℃ 온도로 설정되는 미세 패턴 형성 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 어닐링(annealing)하는 단계는
    상기 레지스트 제1패턴의 제2영역 내로 상기 산들을 확산시키고,
    상기 확산된 산들이 상기 제2영역 내의 상기 프로텍팅 그룹을 디프로텍팅(deprotecting)하여 상기 제2영역 내의 상기 폴리머 성분이 알칼리 현상제(alkaline developer)에 용해될 수 있으나 유기 용매에 대해 내성을 가져 저항하도록(resistance to organic solvent) 변성되도록 유도하는 미세 패턴 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2현상 단계는
    상기 유기 용매(organic solvent)를 사용하여 상기 제3영역들의 제거를 유도하는 미세 패턴 형성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유기 용매(organic solvent)는
    아세테이트, 알코올, 에테르, 에스테르 또는 케톤을 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 어닐링 단계 이전에
    상기 레지스트 제1패턴의 측벽을 덮어 상기 산의 확산을 도와주는 산성의 확산 촉진층(diffusion promotion layer)를 형성하는 단계를 더 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 확산 촉진층은
    산성의 폴리머를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 어닐링 단계는
    산성의 분위기 가스를 상기 레지스트 제1패턴들 상에 제공하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 산성의 분위기 가스는
    염산(HCl) 가스를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1오프닝 홀(hole) 형상들은
    상기 제2오프닝 홀 형상을 중앙 부분에 두고 상기 제2오프닝 홀 형상을 4개의 상기 제1오프닝 홀 형상들이 에워싸도록 배치되는 미세 패턴 형성 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1오프닝 홀(hole) 형상들은
    상기 제2오프닝 홀 형상을 중앙 부분에 두고 상기 제2오프닝 홀 형상을 3개의 상기 제1오프닝 홀 형상들이 에워싸도록 배치되는 미세 패턴 형성 방법.
  17. 화학증폭형 레지스트층(layer of chemically amplified resist)의 제1영역들에 산(acid)들을 발생시키는 노광 단계;
    상기 노광된 제1영역들을 제1현상하여 레지스트 제1패턴들을 형성하는 단계;
    상기 레지스트 제1패턴들의 측벽 부분들에 잔존하는 상기 산들을 내측으로 확산(diffusion)하여 상기 레지스트 제1패턴들에 상기 산들이 확산된 제2영역들 및 상기 산들이 확산되지 못한 제3영역들을 형성하는 단계; 및
    상기 제3영역들을 제2현상하여 레지스트 제2패턴들을 패터닝하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 노광 단계는 노광후 베이크(post exposure baking) 단계를 수반하고,
    상기 산들을 내측으로 확산(diffusion)하는 단계는,
    상기 노광후 베이크 단계에서 사용되는 베이크 온도 보다 높은 확산 온도로 상기 레지스트 제1패턴들을 어닐링(annealing)하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1현상 단계는
    알칼리 현상제(alkaline developer)를 사용하여 수행되고,
    상기 제2현상 단계는
    상기 알칼리 현상제와 다른 다른 유기 용매(organic solvent)를 사용하여 수행되는 미세 패턴 형성 방법.
  20. 화학증폭형 레지스트층(layer of chemically amplified resist)의 제1영역들에 산(acid)들을 발생시키는 노광 단계;
    상기 노광된 제1영역들을 제1현상하여 제1오프닝 트렌치(trench) 형상들을 제공하는 레지스트 제1라인(line) 패턴들을 형성하는 단계;
    상기 레지스트 제1라인 패턴들의 측벽 부분들에 잔존하는 상기 산들을 내측으로 확산(diffusion)하여 상기 산들이 확산된 제2영역들을 형성하고 상기 제2영역들 사이 중앙 부분에 상기 산들이 확산되지 못한 제3영역들을 라인 형상(line feature)으로 형성하는 단계; 및
    상기 제3영역들을 제2현상하여 상기 제1오프닝 트렌치 형상들 사이에 제2오프닝 트렌치 형상들을 제공하는 레지스트 제2패턴들을 패터닝하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
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