Pitch reduction lithography by pressure-assisted selective wetting and thermal reflow

Abstract

본 논문에서는 압력을 이용한 선별적 Wetting 현상을 이용한 패턴의 주기 감소 리소그래피 방법과 Thermal reflow이용한 패턴의 모양을 성형하는 방법을 보였다. 이 방법을 이용하여 라인 구조물의 사이즈 뿐만이 아니라 주기까지도 감소 시킬 수 있는 포토레지스트(Photoresist, PR) 구조물을 제작 할 수 있었다. 이 방법은 크게 3가지 공정으로 구성된다. (1) 뼈대가 되는 구조물을 형성시키고 압력으로 누르면서 PR을 선별적으로 Wetting 시킨다. (2) 뼈대 구조물을 제거시키고 뼈대 구조물에 비해 사이즈와 주기가 감소한 PR 구조물을 얻는다. (3) Thermal reflow 를 이용하여 PR 구조물의 모양을 바꾼다. 이러한 공정에 사용되는 뼈대 구조물을 제작하기 위하여 희석된 폴리스티렌(Poly styrene, PS)를 이용하여 Solvent-assisted 모세관력 리소그래피 를 사용하였다. 잔여막을 제거한 후, 희석된 PR을 PS구조물 위에 뿌리고, PR의 Solvent가 증발하는 동안 평평한 PDMS를 이용하여 압력을 가해 주었다. 이렇게 solvent가 증발하는 동안 PR 용액은 PS 구조물 사이에서 곡선모양의 구조물을 형성하고, PR와 PS의 선택적인 용해도 차이에 때문에 PS 구조물은 toluene에 의해 선택적으로 제거된다. 이렇게 만들어진 PR 구조물을Ashing process를 이용하여 각각의 PR구조물을 두개의 구조물로 쪼개지고, 주기와 사이즈가 감소한 PR 구조물을 얻을 수 있다. 이 구조물은 뼈대로 제작한 PS 구조물에 비해서 주기를 절반으로 감소시켰고, 크기를 Ashing 시간과 PR의 농도로 조절할 수 있다. 이렇게 제작된 구조물의 모양을 성형하기 위하여 여러 기판 위에서 reflow 방법과 P-SPEL 방법을 사용해 보았다. 마침내 세가지 다른 종류의 패턴 모양을 얻을 수 있었다.

We present a simple pitch reduction lithography using pressure-assisted selective wetting and shape change by thermal reflow method. . By this method we could fabricate PR pattern which has reduced line pitch as well as the reducing line size. Also, we could control the shape of the line pattern by reflow process. This method is organized into three steps: (1) Fabrication of primary structure and pressure-assisted dispensing diluted PR to make composite pattern, (2) Removing primary structure and obtaining pattern which has reduced pitch & size and (3) Controlling shape of PR structure by reflow method. For configuring primary micro line structure, we use solvent-assisted capillary force lithography (Solvent-assisted CFL) by diluted solution of polystyrene (PS). After removing residual layer, the diluted PR is drop-dispensed on the PS line structure and pressured by flat polydimethylsiloxane (PDMS) blanket for making proper PR shape while evaporating diluting solvent. While evaporating solvent (e.g., Isopropyl alcohol (IPA)), PR solution make wetting curvature shape between PS line structures which will be removed by toluene washing using selective solubility of PR and PS. After ashing process, each remaining PR line structure is split in two parts and builds pitch & size reduced PR line pattern. This pattern has half sized-pitch compared with primary PS line structures. Also we could control remaining pattern size by controlling PR concentration and ashing time. To change the pattern shape, reflow process on coated substrate and pressed self-perfection by liquefaction (P-SPEL)[25] is used. Finally, three different kinds of pattern shapes are obtained.