Top surface imaging(TSI) has been regarded as a novel technique, which provides the extension of resolution capabilities and improving process performance of photoresist materials. A new top surface imaging process has been developed in which spin coated silylating agents on resist film is selectively adsorbed through photoinduced interfacial reaction. This approach used a thin film of amine terminated diphenylsiloxane derivatives at the top and an underlying thick film of non-chemically amplified photoresist (DOBEMA) for pattern transfer. The resist containing diazoketo groups undergo the Wolff rearrangement upon irradiation by the formation of ketene groups. At the same time, the amine-terminated diphenylsiloxane selectively located at the exposed region by amide bonding formation. This liquid phase silylation has certain advantages over gas phase silylation. It gives improving silylation selectivity and silicon density. This paper describes an effort to characterize the fundamental mechanisms underlying the silylation process. The extent of silylation has been measured as a function of exposure dose using atomic force microscope (AFM).
Eventually, we successfully obtained the negative tone images featuring 0.15 μm line and space patterns after oxygen reactive ion etching. The use of dry development can be possible the anisotropic pattern fabrication.
Top Surface Imaging(TSI) 표면 이미징 기술은 해상도와 초점 심도를 향상시키고 적은 노광량 으로 패턴제작이 가능하며 다양한 물질의 레지스트 도입 가능성, 실리콘 표면으로부터의 조사된 빛의 반사 차단, 기체상에서의 에칭 과정을 통한 패턴 무너짐 현상 방지, 그리고 패턴의 종횡비 향상에 있어서 유리하다는 점에서 차세대 노광 장비에서 기존의 공정 방법의 한계를 극복 할 수 있는 매우 유용한 방법이다.
이러한 표면 이미징 과정에서 핵심은 실리콘을 노광/비노광 부위에 선택적으로 도입하는 과정으로 과거 기체상에서의 실리콘 분자의 도입으로 연구가 시작되었고 점차 액체상에서의 실리콘 분자의 도입을 통해 도입되는 내에칭성 물질의 표면 밀도와 선택비를 증가시키기 위한 노력이 있어왔다.
이 논문에서는 페닐기를 가진 실리콘 물질을 새로이 합성하여 내에칭성과 유리전이 온도의 향상으로 미세 패턴 제작을 가능 하게 하였다. 실릴화를 통한 실리콘의 표면 도입량을 증가시키기 위해서 합성된 디페닐실록산 유도체를 액체상에서 아미드 결합을 통해 노광 부위에 흡착시키기 위한 방법을 연구하였다. 노광을 통해 레지스트의 카복실산 작용기를 도출 시키고 활성화 단계와 실리콘 물질 용액에 담구고 반응하는 단계를 거쳐 실릴화가 이루어 진다. 실리콘 용액의 농도 조절로 실릴화된 두께를 조절하여 원하는 패턴이 제작 되도록 하였다. 마지막으로 액상 실릴화에서 기존 공정의 복잡성을 극복하고자, 내에칭성 물질을 레지스트 위에 스핀코팅하고 노광을 함으로써 두 층간의 광유도 계면반응으로 실릴화를 할 수 있었다. 상온에서 공정이 가능한 보다 단순하고 저렴한 방법을 개발 하였다. 표면에 이미징 되는 정도는 노광시간을 달리하여 조절 하였고 그에 따른 패턴 형성 능력을 관찰 하였다. 물질에 응집으로 인한 결점을 막기 위해 적당한 용액을 고르고, 강하게 씻어내는 과정을 통해 비노광부위에서의 비선택적인 표면 흡착을 막을 수 있었다. 이와 같은 표면 실릴화와 패턴 제작은 AFM, AES, SEM 분석을 통해 확인되었다
