KR100905598B1 - Forming Method of Photoresist Pattern - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 포토레지스트 패턴의 형성방법은, 피식각층을 포함하는 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판을 침지시켜 상기 피식각층 상에 수소이온층을 형성하는 단계; 포토 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트막에 노광 영역을 형성하는 단계; 및 상기 노광 영역에 대한 현상 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.A method of forming a photoresist pattern according to an embodiment may include forming a photoresist film on a semiconductor substrate including an etched layer; Immersing the semiconductor substrate to form a hydrogen ion layer on the etched layer; Forming an exposure area on the photoresist film using a photo mask; And forming a photoresist pattern by performing a developing process on the exposed region.

반도체 소자, 포토레지스트 패턴, 산 Semiconductor device, photoresist pattern, acid

Description

포토레지스트 패턴 형성 방법{Forming Method of Photoresist Pattern}Forming Method of Photoresist Pattern

실시에에서는 포토레지스트 패턴의 형성방법이 개시된다. In the embodiment, a method of forming a photoresist pattern is disclosed.

포토리소그라피 공정은 기판 상에 포토레지스트(photoresist)를 도포하고 일정 패턴의 포토 마스크 의한 노광 및 현상 공정을 통해 광화학 반응을 일으키지 않은 부분 또는 광화학 반응을 일으킨 부분만을 제거하여 포토마스크와 동일한 패턴을 형성하게 된다.The photolithography process forms a pattern identical to a photomask by applying a photoresist on a substrate and removing only a portion that does not cause photochemical reaction or a portion that causes photochemical reaction through an exposure and development process by a pattern of photo mask. do.

최근에는 포토레지스트 패턴을 형성하기 위하여 이멀젼 포토리소그라피(immersion lithography) 공정을 사용하고 있다. 이멀젼 포토리소그라피는 포토레지스트가 도포된 기판을 물에 침지시킨 후 노광을 실시하는 것으로, 노광 후 기판 표면에 수분에 남은 채로 베이크(PEB:post exporsure bake) 공정이 실행된다. Recently, an immersion lithography process is used to form a photoresist pattern. In emulsion photolithography, exposure is performed after immersing the substrate on which the photoresist is applied to water, and a post exporsure bake (PEB) process is performed while remaining on the surface of the substrate after exposure.

그러면 상기 포토레지스트는 노광에 의해 생성된 산(H+)에 의하여 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 산(H+)은 물과 접촉한 포토레지스트의 표면에서 포토레지스트로 확산이 일어나지 못하게 되므로 패턴의 프로파일에 티탑(T-Top)이 현상이 발생되어 불량을 일으킬 수 있다. The photoresist may then form a pattern by the acid (H +) generated by exposure. Since the acid (H +) is not diffused into the photoresist from the surface of the photoresist in contact with water, the T-Top phenomenon occurs in the profile of the pattern may cause a defect.

실시예는 반도체 소자의 포토레지스트 패턴의 프로파일을 개선할 수 있는 포토레지스트 패턴의 제조방법을 제공한다. The embodiment provides a method of manufacturing a photoresist pattern capable of improving the profile of the photoresist pattern of the semiconductor device.

실시예에 따른 포토레지스트 패턴의 형성방법은, 피식각층을 포함하는 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판을 침지시켜 상기 피식각층 상에 수소이온층을 형성하는 단계; 포토 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트막에 노광 영역을 형성하는 단계; 및 상기 노광 영역에 대한 현상 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.A method of forming a photoresist pattern according to an embodiment may include forming a photoresist film on a semiconductor substrate including an etched layer; Immersing the semiconductor substrate to form a hydrogen ion layer on the etched layer; Forming an exposure area on the photoresist film using a photo mask; And forming a photoresist pattern by performing a developing process on the exposed region.

실시예에 따른 포토레지스트 패턴의 형성방법에 의하면 티-탑(T-Top)과 같은 패턴의 불량을 방지하여 균일한 프로파일을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.According to the method of forming the photoresist pattern according to the embodiment, it is possible to form a photoresist pattern having a uniform profile by preventing a defect such as a T-top.

실시예에 따른 포토레지스트 패턴의 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.A method of forming a photoresist pattern according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/위(on/over)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/위(on/over)는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. In the description of the embodiments, where described as being formed "on / over" of each layer, the on / over may be directly or through another layer ( indirectly) includes everything formed.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.

도 1 내지 도 5를 참조하여 실시예에 따른 포토레지스트 패턴의 형성방법에 대하여 설명한다. A method of forming a photoresist pattern according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

도 1을 참조하여, 절연층(20)을 포함하는 반도체 기판(10) 상에 포토레지스트막(30)이 형성된다.Referring to FIG. 1, a photoresist film 30 is formed on a semiconductor substrate 10 including an insulating layer 20.

상기 반도체 기판(10)은 단결정의 실리콘 기판이며, P형 불순물 또는 N형 불순물이 도핑된 기판일 수 있다. 상기 절연층(20)은 피식각층으로서 예를 들어 산화막 또는 질화막일 수 있다. The semiconductor substrate 10 may be a single crystal silicon substrate, and may be a substrate doped with P-type impurities or N-type impurities. The insulating layer 20 may be an etched layer, for example, an oxide film or a nitride film.

여기서, 피식각층은 상기 절연층(20) 외에 반도체 소자 제조공정에서 포토레지스트 패턴에 의해 식각되는 모든 물질을 포함할 수 있다.Here, the etched layer may include all materials etched by the photoresist pattern in the semiconductor device manufacturing process, in addition to the insulating layer 20.

그리고, 상기 절연층(20) 상에 포토레지스트막(30)을 도포한다. 상기 포토레지스트막(30)은 스핀 코팅에 의하여 CAR(Chemical Amplified Resist)과 같은 레지스트를 도포하여 형성될 수 있다. 상기 CAR(Chemical Amplified Resist)과 같은 레지스트는 빛을 받은 부분보다 넓은 영역의 포토레지스트가 산의 확산에 의하여 패턴을 형성하는 특징을 가지고 있다. 따라서, KrF 또는 ArF와 같은 노광장비에 의하여 노광시 원하는 패턴을 효과적으로 형성할 수 있다. Then, a photoresist film 30 is coated on the insulating layer 20. The photoresist layer 30 may be formed by applying a resist, such as a chemical amplified resist (CAR), by spin coating. Resist such as CAR (Chemical Amplified Resist) has a feature that the photoresist of a wider area than the lighted portion forms a pattern by diffusion of acid. Therefore, a desired pattern can be effectively formed during exposure by an exposure apparatus such as KrF or ArF.

도 2를 참조하여, 상기 반도체 기판(10)의 포토레지스트막(30) 상에 수분막(40)이 형성된다. 상기 수분막(40)은 상기 포토레지스트막(30)이 형성된 반도체 기판(10)을 용매에 침지시켜 형성된다. Referring to FIG. 2, a moisture film 40 is formed on the photoresist film 30 of the semiconductor substrate 10. The moisture film 40 is formed by immersing the semiconductor substrate 10 on which the photoresist film 30 is formed in a solvent.

구체적으로 상기 용매는 물(water)이며, 상기 용매에는 산(H+)의 성질을 갖는 화합물이 포함되어 있다. 예를 들어, 상기 산(H+)의 성질을 갖는 화합물은 염산, 황산 및 아세트산 중의 하나일 수 있다. Specifically, the solvent is water, and the solvent includes a compound having the property of acid (H +). For example, the compound having the property of acid (H +) may be one of hydrochloric acid, sulfuric acid and acetic acid.

그러면, 상기 수분막(40)의 산(H+) 이온과 상기 포토레지스트막(30)이 화학 반응을 일으켜 상기 포토레지스트막(30) 상에는 수소 이온층(50)이 얇게 형성된다.Then, the acid (H +) ions of the moisture film 40 and the photoresist film 30 undergo a chemical reaction, and a hydrogen ion layer 50 is thinly formed on the photoresist film 30.

상기 포토레지스트막(30) 상에 산(H+)의 성질을 갖는 수소 이온층(50)이 형성되면 노광 공정에 의한 패턴 형성시 산(H+)의 확산이 균일하게 이루어져 정상 패턴을 형성할 수 있게 된다. When the hydrogen ion layer 50 having the property of acid (H +) is formed on the photoresist layer 30, the acid (H +) is uniformly diffused during the pattern formation by the exposure process to form a normal pattern. .

도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 포토레지스트막(30)에 대한 노광공정이 진행된다.3 and 4, an exposure process of the photoresist film 30 is performed.

상기 노광공정은 형성하고자 하는 패턴과 동일한 형태를 가지는 포토 마스크(100)를 상기 포토레지스트막(30) 상에 위치시킨 후 진행된다. 그러면, 상기 포토 마스크(100)에 의하여 선택적으로 노출되는 포토레지스트막(30)의 노광 영역(37)은 노광 공정에 의하여 광화학 반응을 일으키게 된다.The exposure process is performed after placing the photomask 100 having the same shape as the pattern to be formed on the photoresist film 30. Then, the exposure region 37 of the photoresist film 30 selectively exposed by the photo mask 100 causes a photochemical reaction by an exposure process.

그러면, 상기 포토레지스트막(30)의 노광 영역(37)에는 노광 에너지에 의한 광산 발생제가 산(H+) 이온을 발생시켜 패턴을 형성할 수 있게 된다. 상기 포토레지스트막(30)의 노광 영역(37)에 산(H+)이 발생되면 상기 산(H+)은 상기 노광 영역(37) 이외의 포토레지스트막(30)으로 확산된다. 이때, 상기 산(H+)은 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하므로 상기 노광 영역(37)의 중심에서 양측으로 확산 되어 패턴을 형성할 수 있다. Then, the photoacid generator by the exposure energy generates acid (H +) ions in the exposure region 37 of the photoresist film 30 to form a pattern. When acid (H +) is generated in the exposure area 37 of the photoresist film 30, the acid (H +) is diffused into the photoresist film 30 other than the exposure area 37. At this time, since the acid (H +) is moved from a high concentration to a low place can be diffused from both sides of the center of the exposure area 37 to form a pattern.

또한, 상기 포토레지스트막(30) 상에는 수소 이온층(50)이 형성되어 있다. 특히 상기 수소 이온층(50)은 상기 포토레지스트막(30)의 노광 영역(37)에 형성된 산(H+)의 농도와 비슷한 상태로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 노광 영역(37)에서 산(H+)의 확산은 균일하게 이루어지게 되므로 원하는 패턴을 형성할 수 있게 된다. In addition, a hydrogen ion layer 50 is formed on the photoresist film 30. In particular, the hydrogen ion layer 50 may be formed in a state similar to the concentration of acid (H +) formed in the exposure area 37 of the photoresist film 30. Therefore, since the diffusion of the acid (H +) in the exposure area 37 is made uniform, it is possible to form a desired pattern.

즉, 상기 노광 영역(37)의 상부에는 산(H+)의 농도가 균일한 수소 이온층(50)이 형성되어 있고, 상기 노광 영역(37)의 중앙 영역은 산의 농도가 높고 양측으로 갈 수록 산(H+)의 농도가 낮은 분포를 가지고 있으므로, 상기 산(H+)은 중앙에서 양측으로 확산되고 상부에서 하부로 확산되므로 티 탑(T-Top)의 발생을 차단하여 정상 패턴을 형성할 수 있다. That is, a hydrogen ion layer 50 having a uniform concentration of acid (H +) is formed on the exposure region 37, and the central region of the exposure region 37 has a higher acid concentration and acid toward both sides. Since the concentration of (H +) has a low distribution, the acid (H +) diffuses from the center to both sides and from the top to the bottom, thereby blocking the occurrence of the T-Top to form a normal pattern.

도 5를 참조하여, 상기 절연층(20) 상에 개구부(38)를 가지는 포토레지스트 패턴(31)이 형성된다. 상기 포토레지스트 패턴(31)은 상기 포토레지스트막에 대한 노광 및 베이크 공정 후 현상액에 의한 현상 공정을 거쳐 형성될 수 있다. 상기 현상액에 의하여 패턴을 형성한 후 세정 공정을 거치면 수분막(40), 수소 이온층(50) 및 현상 불순물이 제거되어 균일한 프로파일을 가지는 포토레지스트 패턴(31)을 형성할 수 있게 된다. Referring to FIG. 5, a photoresist pattern 31 having an opening 38 is formed on the insulating layer 20. The photoresist pattern 31 may be formed through a development process using a developer after exposure and baking to the photoresist layer. After the pattern is formed by the developer, the water film 40, the hydrogen ion layer 50, and the developing impurities are removed to form a photoresist pattern 31 having a uniform profile.

실시예에 의한 포토레지스트 패턴의 형성방법은, 포토레지스트막 상부에 노광 공정에 의하여 발생되는 산(H+)의 농도와 비슷한 농도를 가지는 수소이온층을 형성하여 노광 공정 시 노광 영역(37)에서의 산의 확산이 균일하게 이루어지게 되므로 균일한 프로파일을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. In the method of forming the photoresist pattern according to the embodiment, a hydrogen ion layer having a concentration similar to that of the acid (H +) generated by the exposure process is formed on the photoresist film, so that the acid in the exposure region 37 during the exposure process is formed. Since the diffusion is uniformly formed, a photoresist pattern having a uniform profile can be formed.

이상에서 설명한 실시예는 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The above-described embodiments are not limited to the above-described embodiments and drawings, and it is common in the technical field to which the present embodiments belong that various changes, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present embodiments. It will be apparent to those who have

도 1 내지 도 4는 실시예에 따른 포토레지스트 패턴이 형성되는 순서를 나타내는 단면도이다. 1 to 4 are cross-sectional views illustrating a procedure of forming a photoresist pattern according to an embodiment.

Claims (6)

피식각층을 포함하는 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계;Forming a photoresist film on the semiconductor substrate including the etched layer; 상기 반도체 기판을 침지시켜 상기 피식각층 상에 수소이온층을 형성하는 단계;Immersing the semiconductor substrate to form a hydrogen ion layer on the etched layer; 포토 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트막에 노광 영역을 형성하는 단계; 및Forming an exposure area on the photoresist film using a photo mask; And 상기 노광 영역에 대한 현상 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,Performing a development process on the exposure area to form a photoresist pattern; 상기 수소이온층은 산(H+)이 포함된 물로 형성되는 용매에 상기 반도체 기판을 침치시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 형성방법.The hydrogen ion layer is formed by immersing the semiconductor substrate in a solvent formed of water containing acid (H +). 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용매에 염산, 황산 및 아세트산과 같은 화합물이 첨가된 포토레지스트 패턴의 형성방법. A method of forming a photoresist pattern to which a compound such as hydrochloric acid, sulfuric acid and acetic acid is added to the solvent. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포토레지스트막은 CAR(Chemical Amplified Resist)로 형성되는 포토레지스트 패턴의 형성방법.The photoresist film is a method of forming a photoresist pattern formed of CAR (Chemical Amplified Resist). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 노광 영역 형성 후 베이크 공정을 진행하는 단계를 포함하는 포토레지스트 패턴의 형성방법. And forming a photoresist pattern after the exposure region is formed.
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