KR20060054681A - Method of forming photoresist pattern and layer pattern - Google Patents

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Abstract

불량 발생이 감소되는 포토레지스트 패턴 및 박막 패턴 형성방법에 있어서, 포토레지스트 패턴의 형성방법은 제1 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 케미컬 물질을 도포한 후 케미컬 물질이 도포된 기판을 베이킹 처리한다. 이어서, 현상액 및 순수를 포함하는 린스액을 이용하여 상기 기판을 린스함으로써 상기 제1 포토레지스트 패턴의 측면 및 상면에 케미컬 물질막을 형성한다. 이어서, 상기 케미컬 물질막이 형성된 제1 포토레지스트 패턴을 리플로우시켜 제2 개구부를 갖는 제2 포토레지스트 패턴을 형성한다. 따라서, 현상액을 포함하는 린스액을 이용하여 상기 케미컬을 린스하면, 기판의 에지 영역에 케미컬 물질의 잔류 없이 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.In the method of forming a photoresist pattern and a thin film pattern in which defects are reduced, the method of forming a photoresist pattern is a substrate on which a chemical material is applied after applying a chemical material on a substrate on which a first photoresist pattern having a first opening is formed. Baking process. Subsequently, the chemical material film is formed on the side and top of the first photoresist pattern by rinsing the substrate using a rinse solution containing a developer and pure water. Subsequently, the first photoresist pattern on which the chemical material layer is formed is reflowed to form a second photoresist pattern having a second opening. Accordingly, when the chemical is rinsed using a rinse solution containing a developer, a photoresist pattern may be formed without remaining chemical substances in the edge region of the substrate.

Description

포토레지스트 패턴 및 박막 패턴 형성방법{METHOD OF FORMING PHOTORESIST PATTERN AND LAYER PATTERN}Photoresist pattern and thin film pattern formation method {METHOD OF FORMING PHOTORESIST PATTERN AND LAYER PATTERN}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 패턴의 형성방법을 나타내는 공정흐름도이다.1 is a process flowchart illustrating a method of forming a photoresist pattern according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜지스터를 노출시키는 콘택홀 형성방법을 나타내는 공정단면도들이다.2 to 8 are process cross-sectional views illustrating a method of forming a contact hole exposing a transistor according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

200 : 기판 210 : 소자분리막200: substrate 210: device isolation film

220 : 산화막 230 : 텅스텐막220: oxide film 230: tungsten film

240 : 질화막 250 : 제1 포토레지스트 패턴240 nitride layer 250 first photoresist pattern

260 : 텅스텐 게이트 270 : 소오스/드레인 영역260: tungsten gate 270: source / drain regions

280 : 스페이서 290 : 텅스텐 실리사이드280: spacer 290: tungsten silicide

300 : 층간절연막 310 : 콘택홀300: interlayer insulating film 310: contact hole

본 발명은 포토레지스트 패턴의 형성방법 및 이를 이용한 박막패턴 형성방법 에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기존의 포토레지스트 패턴보다 작은 선폭을 갖는 포토레지스트 패턴이 형성방법 및 이를 이용한 박막 패턴의 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a photoresist pattern and a method of forming a thin film pattern using the same. More specifically, the present invention relates to a method of forming a photoresist pattern having a line width smaller than that of a conventional photoresist pattern and a method of forming a thin film pattern using the same.

최근 반도체 산업의 발전으로 반도체 소자의 고집적화가 요구됨에 따라 1/2 마이크로미터 이하의 선폭을 갖는 초 미세 패턴을 구현하고자 하는 가공기술이 대두되고 있는 실정이다. 상기 패턴을 형성하기 위한 가공 기술은 주로 감광 저항제인 포토레지스트(photoresist)를 이용한 포토리소그래피(photolithography) 기술에 의해 이루어져 왔다. 상기 포토리소그래피의 핵심 기술은 포토레지스트 막 형성 공정, 상기 포토레지스트 막에 형성하고자 하는 패턴의 정렬/노광 공정 및 포토레지스트의 현상 공정을 수행하여 포토레지스트 패턴의 형성 공정을 들 수 있다. Recently, due to the development of the semiconductor industry, as high integration of semiconductor devices is required, a processing technology for realizing an ultra fine pattern having a line width of 1/2 micrometer or less is emerging. The processing technology for forming the pattern has been mainly made by photolithography technology using a photoresist, a photoresist. The core technology of the photolithography includes a photoresist film forming process, an alignment / exposure process of patterns to be formed on the photoresist film, and a photoresist pattern forming process.

상기 포토레지스트 막 형성 공정이란, 광에 의해 분자구조가 바뀌는 포토레지스트를 기판 상에 코팅하여 포토레지스트 막을 형성하는 공정이다. 상기 정렬/노광 공정은 포토레지스트 막이 형성된 기판 상에 소정의 회로 패턴이 형성된 마스크를 얼라인 시킨 후, 포토레지스트 막에 광 화학 반응(photo chemical reaction)이 일어나도록 상기 마스크의 회로 패턴의 이미지를 갖는 광을 포토레지스트 막 상에 투영하는 공정이다. 그 결과, 상기 포토레지스트 막은 회로 패턴의 형상에 대응하게 선택적으로 분자구조가 변화된다. 이어서 수행되는 현상 공정을 통하여 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴이 형성된다. The photoresist film forming step is a step of forming a photoresist film by coating a photoresist whose molecular structure is changed by light on a substrate. The alignment / exposure process has an image of a circuit pattern of the mask so that a photo chemical reaction occurs on the photoresist film after aligning a mask on which a predetermined circuit pattern is formed on a substrate on which the photoresist film is formed. It is a process of projecting light on a photoresist film. As a result, the photoresist film is selectively changed in molecular structure corresponding to the shape of the circuit pattern. Then, a photoresist pattern is formed on the wafer through a developing process.

현상 공정은 상기 노광 공정에 의해 변형된 포토레지스트를 선택적으로 제거 또는 잔류시킴으로서 상기 회로 패턴과 대응되는 형상을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정이다. The developing step is a step of forming a photoresist pattern having a shape corresponding to the circuit pattern by selectively removing or remaining the photoresist deformed by the exposure process.

상술한 포토리소그래피 공정에 의해 형성되는 포토레지스트 패턴의 해상도는 Rayleigh's equation(R = k1λ/ NA, R: 한계 해상도, λ: 파장, k1: 상수, NA: 렌즈의 개구수)에 따른다. 즉, 사용되는 빛의 파장이 짧을수록 상기 포토레지스트 패턴은 더 우수한 해상도를 갖으며, 선폭 또한 작아진다.The resolution of the photoresist pattern formed by the above-described photolithography process depends on the Rayleigh's equation (R = k1λ / NA, R: limit resolution, λ: wavelength, k1: constant, NA: numerical aperture of the lens). That is, the shorter the wavelength of light used, the better the photoresist pattern has and the smaller the line width.

실제로 1980년 대 초에는 436nm의 파장을 갖는 G-line 광, 365nm의 파장을 갖는 I-line 광이 적용되는 노광 장치를 이용하여 약 500 내지 350nm의 해상도를 포토레지스트 패턴을 형성하였으나, 최근 248nm의 파장을 갖는 KrF 광 또는 198nm의 파장을 갖는 ArF 광을 이용한 노광 기술이 도입됨에 따라 우수한 해상도를 갖는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있게 되었다.In the early 1980s, photoresist patterns with a resolution of about 500 to 350 nm were formed using an exposure apparatus to which G-line light having a wavelength of 436 nm and I-line light having a wavelength of 365 nm were applied. The introduction of an exposure technique using KrF light having a wavelength or ArF light having a wavelength of 198 nm enables the formation of a photoresist pattern having excellent resolution.

상술한 광을 이용한 포토레지스트 패턴의 형성 방법을 구체적으로 설명하면, 먼저 기판 상에 감광성 폴리머를 포함하는 포토레지스트를 균일한 두께를 갖도록 도포한 후 열처리하여 포토레지스트막을 형성한다. 이어서, 상기 포토레지스트막이 형성된 기판을 선택적 노광한 후, 노광된 포토레지스트막을 현상, 세정 및 베이킹 하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기와 같은 방법으로 형성된 포토레지스트 패턴은 상기 반도체 장치의 고집적화 됨에 따라 원하는 미세 패턴을 형성하기 어려운 문제점을 갖는다.The method of forming the photoresist pattern using the above-described light will be described in detail. First, a photoresist including a photosensitive polymer is coated on a substrate to have a uniform thickness, and then heat treated to form a photoresist film. Subsequently, after selectively exposing the substrate on which the photoresist film is formed, the exposed photoresist film is developed, cleaned, and baked to form a photoresist pattern. The photoresist pattern formed by the above method has a problem that it is difficult to form a desired fine pattern as the semiconductor device is highly integrated.

상기 미세 패턴을 형성하기 위해서는 기 형성된 포토레지스트 패턴에 CAP(Chemical Attached Process)을 수행해야 한다. 상기 CAP은 기 형성된 포토레지스트 패턴에 케미컬 물질을 도포 및 베이킹 처리하는 단계, 순수로 린스하는 단계 및 리플로우 공정을 수행하는 단계를 수행함으로서, 상기 포토레지스트 패턴에 케미컬 물질막을 형성하는 공정이다. 그러나 상기 린스를 이용한 상기 케미컬 막의 현상은 순수 분사 방식과, 회전 속도에 크게 의존하기 때문에 기판의 에지 영역에서 케미컬이 제거되지 않는 문제점이 발생한다. 상기 문제점은 기판의 에지 영역에서 미세 포토레지스트 패턴 형성의 불량을 초래한다.In order to form the fine pattern, a CAP (Chemical Attached Process) must be performed on the previously formed photoresist pattern. The CAP is a process of forming a chemical material film on the photoresist pattern by performing a step of applying and baking a chemical material to a preformed photoresist pattern, rinsing with pure water, and performing a reflow process. However, since the phenomenon of the chemical film using the rinse depends on the pure spray method and the rotation speed, there is a problem in that the chemical is not removed from the edge region of the substrate. This problem results in poor formation of fine photoresist patterns in the edge regions of the substrate.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은 기판의 에지 영역에서 불량이 발생하지 않는 포토레지스트 패턴의 형성방법을 제공하는데 있다.Accordingly, a first object of the present invention for solving the above problems is to provide a method of forming a photoresist pattern in which a defect does not occur in an edge region of a substrate.

본 발명의 제2 목적은 상기 포토레지스트 패턴을 적용하여 미세 선폭을 갖는 박막 패턴의 형성방법을 제공하는데 있다.A second object of the present invention is to provide a method of forming a thin film pattern having a fine line width by applying the photoresist pattern.

상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 패턴의 형성방법에 있어서, 상기 방법은 제1 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 케미컬 물질을 도포하는 단계와; 베이킹 처리하여 상기 케미컬 물질을 상기 제1 포토레지스트 패턴의 표면에서 가교반응 시키는 단계와; 현상액 및 순수를 포함하는 린스액을 이용하여 상기 기판을 린스함으로써 상기 제1 포토레지스트 패턴의 측면 및 상면에 케미컬 물질막을 형성하는 단계와; 상기 케미컬 물질막이 형성된 제1 포토레지스트 패턴을 리플로우하여 제2 개구부를 갖는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.In the method of forming a photoresist pattern according to an embodiment of the present invention for achieving the first object, the method comprises the steps of applying a chemical material on a substrate on which a first photoresist pattern having a first opening is formed; ; Baking to crosslink the chemical material on the surface of the first photoresist pattern; Rinsing the substrate using a rinse solution containing a developer and pure water to form a chemical material film on side and top surfaces of the first photoresist pattern; And reflowing the first photoresist pattern on which the chemical material layer is formed to form a second photoresist pattern having a second opening.

상기 베이킹 처리는 100 내지 130℃에서 수행하고, 상기 린스액은 순수 85 내지 95중량% 및 현상액 5 내지 15중량%를 포함한다.The baking treatment is performed at 100 to 130 ° C., and the rinse liquid contains 85 to 95 wt% of pure water and 5 to 15 wt% of developer.

상기 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 방법은 박막이 형성되어 있는 기판 상에 제1 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와 상기 제1 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 케미컬 물질을 도포하는 단계와; 베이킹 처리하여 상기 케미컬 물질을 상기 제1 포토레지스트 패턴의 표면에서 가교반응 시키는 단계와; 현상액 및 순수를 포함하는 린스액을 이용하여 상기 기판을 린스함으로써 상기 제1 포토레지스트 패턴의 측면 및 상면에 케미컬 물질막을 형성하는 단계와; 상기 케미컬 물질막이 형성된 제1 포토레지스트 패턴을 리플로우하여 제2 개구부를 갖는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제2 포토레지스트 패턴에 노출된 기판에 형성된 박막을 패터닝함으로써 제2 선폭을 갖는 박막 패턴이 형성하는 단계를 포함한다.In the pattern forming method according to an embodiment of the present invention for achieving the second object, the method comprises the steps of forming a first photoresist pattern having a first opening on a substrate on which a thin film is formed; Applying a chemical material onto the substrate on which the first photoresist pattern having the first opening is formed; Baking to crosslink the chemical material on the surface of the first photoresist pattern; Rinsing the substrate using a rinse solution containing a developer and pure water to form a chemical material film on side and top surfaces of the first photoresist pattern; Reflowing the first photoresist pattern on which the chemical material layer is formed to form a second photoresist pattern having a second opening; And forming a thin film pattern having a second line width by patterning the thin film formed on the substrate exposed to the second photoresist pattern.

이에 따른 본 발명의 포토레지스트 패턴 및 패턴 형성 방법은 기존의 노광 장비를 이용하여 보다 우수한 프로파일을 갖는 포토레지스트 패턴 및 반도체 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 포토레지스트 패턴 형성시 현상액을 더 포함하는 린스액을 사용하여 린스공정을 진행함으로써, 린스장비에 대한 영향을 받지 않으면서 기판의 에지 부분에서 케미컬 물질이 잔류하는 않는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.Accordingly, the photoresist pattern and the pattern forming method of the present invention can form a photoresist pattern and a semiconductor pattern having a better profile using existing exposure equipment. In addition, when the photoresist pattern is formed, the rinse process is performed using a rinse solution further including a developer, thereby forming a photoresist pattern in which no chemical substance remains at the edge of the substrate without being affected by the rinse equipment. have.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예들에 의한 포토레지스트 패턴의 형성 방법이 이를 이용한 박막 패턴의 형성방법을 설명한다. Hereinafter, a method of forming a photoresist pattern according to preferred embodiments of the present invention will be described a method of forming a thin film pattern using the same.                     

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 패턴을 형성방법을 나타내는 공정 흐름도이다.1 is a process flowchart illustrating a method of forming a photoresist pattern according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치 제조용 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법은 크게 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 케미컬 물질을 코팅하는 단계와, 베이킹하는 단계와, 린스하는 단계와, 리플로우하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method of forming a photoresist pattern for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention may include forming a first photoresist pattern, coating a chemical material, baking, Rinsing and reflowing to form a second photoresist pattern.

먼저, 기판 상에 포토레지스트막을 형성한다(단계 S110). 우선 표면처리 공정이 수행된 기판 상에 반사 방지막을 형성한 후 상기 반사반지막 상에 포토레지스트를 균일한 두께를 갖도록 스핀 도포한다. 이후 포토레지스트가 도포된 기판을 소프트 베이킹 처리하여 포토레지스트막을 형성한다. First, a photoresist film is formed on a substrate (step S110). First, an antireflection film is formed on a substrate on which the surface treatment process is performed, and then spin coating is applied on the reflective ring film to have a uniform thickness. Thereafter, the photoresist-coated substrate is soft baked to form a photoresist film.

상기 포토레지스트는 기판 상에 도포되는 감광성 고분자 물질로 적어도 하나의 광산 발생제, 광과 선택적으로 반응하는 폴리머 수지 및 여분의 용매를 포함한다. 상기 소프트 베이킹 공정은 기판 상에 도포된 포토레지스트의 접착력을 증가시키고 상기 포토레지스트의 용매를 증발시키기 위하여 약 100 내지 150℃로 가열하는 공정이다.The photoresist is a photosensitive polymeric material that is applied onto a substrate and includes at least one photoacid generator, a polymeric resin that selectively reacts with light, and an extra solvent. The soft baking process is a process of heating to about 100 to 150 ℃ to increase the adhesion of the photoresist applied on the substrate and to evaporate the solvent of the photoresist.

이어서, 기판에 도포된 포토레지스트막을 선택적으로 노광할 수 있도록 노광 장치에 레티클을 개재한 후 상기 레티클을 투과한 광을 포토레지스트막 상에 축소 투영시켜 상기 포토레지스트막을 노광한다(단계 S120). 이때, 상기 노광 공정은 248nm이하의 파장을 갖는 광 또는 193nm이하의 파장을 갖는 광이 적용된다. 본 실시예에서는 193nm이하의 파장을 갖는 ArF 광원을 사용한다. Subsequently, the photoresist film is exposed by reducing and projecting the light transmitted through the reticle onto the photoresist film after interposing a reticle in the exposure apparatus so as to selectively expose the photoresist film applied to the substrate (step S120). In this case, in the exposure process, light having a wavelength of 248 nm or less or light having a wavelength of 193 nm or less is applied. In this embodiment, an ArF light source having a wavelength of 193 nm or less is used.                     

이어서, 상기 노광 공정에서는 광원에서 발생한 광과 반응한 포토레지스트 막을 선택적으로 제거하는 현상공정을 수행하여 제1 개구부를 포함하는 제1 포토레지스트 패턴을 형성한다(단계 S130).Subsequently, in the exposure process, a developing process of selectively removing the photoresist film reacted with the light generated from the light source is performed to form a first photoresist pattern including the first opening (step S130).

상기 현상 공정은 상기 레티클을 투과한 광이 상기 포토레지스트막과 반응하여 폴리머화가 되지 않는 영역을 현상액을 사용하여 선택적으로 제거함으로서 상기 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정이다. 상기 제1 포토레지스트 패턴은 제1 선폭을 갖는 제1 개구부를 포함한다.The developing step is a step of forming the first photoresist pattern by selectively removing a region where the light transmitted through the reticle does not polymerize by reacting with the photoresist film using a developer. The first photoresist pattern includes a first opening having a first line width.

이어서, 상기 현상 공정으로 형성된 제1 포토레지스트 패턴에 잔류하는 현상액과 기타 잔류물질을 제거하기 위해 제1 린스공정을 수행한다((단계 S140).Subsequently, a first rinse process is performed to remove the developer and other residues remaining in the first photoresist pattern formed by the developing process (step S140).

이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 반도체 제조공정의 열적 환경에 견딜 수 있도록 하드 베이킹(Hard Baking) 공정을 수행하여 경화된 제1포토레지스트 패턴을 형성한다.(단계 S150)Subsequently, a hard baking process is performed to the first photoresist pattern to withstand the thermal environment of the semiconductor manufacturing process to form a cured first photoresist pattern (step S150).

이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 케미컬 물질을 도포한 후 상기 케미컬 물질이 도포된 기판을 베이킹 처리한다(단계 S160, S170). 상기 케미컬 물질은 산의 존재하에서 포토레지스트를 구성하는 수지와 가교 결합을 형성할 수 있는 화학물질이다. 상기 케미컬 물질의 일 예로서는 Relacs(resist enhancement lithography assisted by chemical shrink)는 클라리언트(Clariant)사에서 라이센스를 가지고 있는 상품으로서 주로 콘택홀의 크기를 축소시키는 공정에 사용되고 있다(Laura J. Peters, 'Resist Join the Sub-λ Revolution', Semiconductor International, Sep. 1999; Toshiyuki Toyoshima, '0.1㎛Level contact hole pattern formation with KrF lithography by Resist Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink', IEEE, 1998). 그러나, 이 외에도 포토레지스트 수지의 종류에 따라 적절한 물질을 선택할 수 있다.Subsequently, after applying the chemical material on the substrate on which the first photoresist pattern is formed, the substrate on which the chemical material is applied is baked (steps S160 and S170). The chemical material is a chemical capable of forming crosslinks with the resin constituting the photoresist in the presence of an acid. As an example of the chemical substance, Relacs (resist enhancement lithography assisted by chemical shrink) is a product licensed by Clariant, which is mainly used for the process of reducing the size of contact holes (Laura J. Peters, 'Resist Join the Sub-λ Revolution ', Semiconductor International, Sep. 1999; Toshiyuki Toyoshima,' 0.1 μm Level contact hole pattern formation with KrF lithography by Resist Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink ', IEEE, 1998). However, in addition to this, an appropriate material may be selected according to the type of photoresist resin.

상기 제1 포토레지스트 패턴에 도포된 케미컬 물질은 베이킹 처리공정으로 인해 상기 제1 포토레지스트 패턴의 측면과 상면에서 포토레지스트를 구성하는 수지와 가교 결합하여 제1 포토레지스트 패턴에 흡착된다.  The chemical material applied to the first photoresist pattern is cross-linked with the resin constituting the photoresist and adsorbed onto the first photoresist pattern due to a baking process.

이를 구체적으로 설명하기로 한다. 상기 케미컬 물질의 도포가 끝난 후 상기 결과물을 베이킹 처리하면, 노광 공정시 포토레지스트에서 발생된 산이 케미컬 물질쪽으로 확산되어 상기 케미컬 물질과 포토레지스트 수지가 가교 반응한다. 이때 산이 확산된 거리만큼 포토레지스트 수지와 케미컬 물질간에 가교반응이 일어나는데, 온도에 따라 산의 확산 거리가 다르기 때문에 베이킹 온도에 따라 가교되어 형성되는 케미컬 막의 두께가 달리 결정된다.This will be described in detail. When the resultant is baked after the chemical material is applied, the acid generated in the photoresist during the exposure process is diffused toward the chemical material so that the chemical material and the photoresist resin crosslink. At this time, a crosslinking reaction occurs between the photoresist resin and the chemical material as much as the acid diffusion distance. Since the diffusion distance of the acid varies depending on the temperature, the thickness of the chemical film formed by crosslinking is determined differently according to the baking temperature.

이어서, 현상액 및 순수를 포함하는 린스액을 이용하여 상기 기판 상에 도포된 케미컬 물질을 선택적으로 제거하는 제2 린스공정을 수행함으로써, 상기 제1 포토레지스 패턴의 측면과 상면에만 존재하는 케미컬 물질막을 형성한다(단계 S180).Subsequently, by performing a second rinse step of selectively removing the chemical material applied on the substrate using a rinse solution containing a developer and pure water, the chemical material film existing only on the side and top of the first photoresist pattern is removed. It forms (step S180).

케미컬 물질을 린스하기 위한 린스액은 85 내지 95중량%의 순수와 5 내지 51중량%의 현상액을 포함한다. 상기 현상액이 함유량이 5중량% 미만이면, 기판의 에지부에 존재하는 케미컬 물질의 제거가 용이하지 않고, 15중량%를 초과하면 상기 제1 포토레지스트 패턴에 흡착된 케미컬 물질막이 식각되는 문제점이 발생하다. 따라서, 상기 린스액은 5 내지 15중량의 현상액을 함유하는 것이 바람직하고 보다 바 람직하게는 약 10%의 현상액을 함유한다.The rinse liquid for rinsing the chemical substance includes 85 to 95 wt% pure water and 5 to 51 wt% developer. If the developer content is less than 5% by weight, it is not easy to remove the chemical substances present in the edge portion of the substrate, and if the content exceeds 15% by weight, the chemical material film adsorbed to the first photoresist pattern may be etched. Do. Therefore, the rinse solution preferably contains 5 to 15 weight developer, more preferably about 10% developer.

이어서, 케미컬 물질막이 형성된 제1 포토레지스트패턴을 리플로우시켜 제2 개구부를 포함하는 제2 포토레지스트 패턴을 형성한다(단계 S190). 상기 제2 포토레지스트 패턴은 제2 개구부의 선폭이 제1 개구부의 선폭보다 작다. 여기서, 상기 제1 포토레지스트 패턴의 상면과 측면에 부착된 케미컬 물질막은 미세 패턴 갖는 제2 포토레지스트 패턴 형성하기 위한 리플로우 공정시 포토레지스트 패턴이 손상되는 문제점을 방지하는 역할을 한다.Subsequently, the first photoresist pattern on which the chemical material film is formed is reflowed to form a second photoresist pattern including the second opening (step S190). The second photoresist pattern has a line width of the second opening smaller than that of the first opening. Here, the chemical material film attached to the upper and side surfaces of the first photoresist pattern serves to prevent a problem that the photoresist pattern is damaged during the reflow process for forming the second photoresist pattern having a fine pattern.

상술한 포토레지스트 패턴의 형성방법은 기판의 에지 부분에 형성된 제2 포토레지스트 패턴에 잔류하는 케미컬 물질을 상기 포토레지스트 패턴에 흡착된 케미컬 물질막의 손상 없이 제거할 수 있어 기판에 형성되는 포토레지스트 패턴의 불량을 방지할 수 있다.The above-described method of forming the photoresist pattern can remove the chemical material remaining in the second photoresist pattern formed on the edge portion of the substrate without damaging the chemical material film adsorbed to the photoresist pattern, thereby removing the photoresist pattern formed on the substrate. Defects can be prevented.

도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜지스터를 노출시키는 콘택홀 형성방법을 나타내는 공정단면도들이다.2 to 8 are process cross-sectional views illustrating a method of forming a contact hole exposing a transistor according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 실리콘 기판(200)상에 통상의 셸로우 트렌치 분리(Shallow Trench Isolation:STI, 이하, “STI"라고 한다.) 공정을 수행하여 소자분리막(210)을 형성한다. 상기 소자분리막을 인해 상기 기판은 액티브 영역과 필드 영역을 구분된다.2, a conventional shallow trench isolation (STI, hereinafter referred to as "STI") process is performed on the silicon substrate 200 to form an isolation layer 210. The separator separates the active area from the field area.

이어서, 소자분리막(210)이 형성된 기판(200)을 게이트 산화막(220), 텅스텐막(230), 질화막(240)을 순차적으로 형성한다. 상기 게이트 산화막은 산소 라티칼 산화방식으로 형성되고, 상기 텅스텐막 및 질화막은 화학적 기상증착 방법으로 형 성된다.Subsequently, the gate oxide film 220, the tungsten film 230, and the nitride film 240 are sequentially formed on the substrate 200 on which the device isolation film 210 is formed. The gate oxide film is formed by oxygen radical oxidation, and the tungsten film and nitride film are formed by chemical vapor deposition.

도 3을 참조하면, 식각마스크에 노출된 질화막(240)을 텅스텐막 표면이 노출될 때까지 식각하여 하드마스크(240a)를 형성한 후 식각마스크를 제거한다. 이어서, 상기 하드마스크(240a)에 노출된 텅스텐막을 건식 식각하여 텅스텐 게이트(260)를 형성한다.Referring to FIG. 3, the nitride film 240 exposed to the etch mask is etched until the surface of the tungsten film is exposed to form the hard mask 240a to remove the etch mask. Next, the tungsten film exposed to the hard mask 240a is dry etched to form a tungsten gate 260.

도 4를 참조하면, 텅스텐 게이트(260)를 이온주입 마스크로 적용한 후 이온주입(Ion Implantation: IIP)공정을 수행하여 상기 텅스텐 게이트(230) 양측의 기판 표면에 소오스/드레인 영역(270)을 형성한다.Referring to FIG. 4, after applying the tungsten gate 260 as an ion implantation mask, an ion implantation (IIP) process is performed to form source / drain regions 270 on the substrate surfaces on both sides of the tungsten gate 230. do.

이어서, 상기 게이트 전극(260) 및 기판(200) 상에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 같은 절연물질을 증착한 후, 상기 절연물질을 이방성 식각하여 상기 텅스텐 게이트의 측벽에 게이트 스페이서(280)를 형성한다.Subsequently, after depositing an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride on the gate electrode 260 and the substrate 200, the insulating material is anisotropically etched to form a gate spacer 280 on the sidewall of the tungsten gate.

도 5를 참조하면, 게이트 스페이서(280)가 형성된 게이트 전극(260) 및 소오스/드레인 영역(270)을 포함하는 기판(200) 전면에 균일한 두께를 갖는 코발트막 및 산화방지막을 순차적으로 형성한다. 상기 산화방지막은 소오스/드레인 영역(280) 상에 코발트 실리사이드막을 형성하기 위한 실리사이데이션 공정시 상기 코발트막의 표면산화를 방지하는 역할을 한다. 이어서, 실리사이데이션 공정을 수행하여 소오스/드레인 영역(270) 상에 코발트 실리사이드막(290)을 형성함으로써, 트랜지스터를 완성한다.Referring to FIG. 5, a cobalt film and an antioxidant film having a uniform thickness are sequentially formed on the entire surface of the substrate 200 including the gate electrode 260 and the source / drain regions 270 having the gate spacer 280 formed thereon. . The anti-oxidation layer serves to prevent surface oxidation of the cobalt layer during the silicidation process for forming the cobalt silicide layer on the source / drain region 280. Subsequently, the transistor is completed by forming a cobalt silicide layer 290 on the source / drain regions 270 by performing a silicidation process.

도 6을 참조하면, 상기 트랜지스터가 형성된 기판을 덮는 층간절연막(300)을 형성한다. 이어서, 소오스/ 드레인 영역을 노출시키는 콘택홀 형성영역을 정의하는 제1 선폭(D1)의 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴(310)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴의 형성 방법은 상기 도 1에서 상세히 설명하였기 때문에 중복을 피하기 위해 생략하였다.Referring to FIG. 6, an interlayer insulating film 300 covering the substrate on which the transistor is formed is formed. Next, a first photoresist pattern 310 having an opening having a first line width D1 defining a contact hole forming region exposing the source / drain regions is formed. Since the method of forming the photoresist pattern has been described in detail with reference to FIG. 1, it is omitted to avoid duplication.

도 7을 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(310)을 제2 선폭을 갖는 개구부를 포함하는 제2 포토레지스트 패턴(320)으로 형성한다.Referring to FIG. 7, the first photoresist pattern 310 is formed of a second photoresist pattern 320 including an opening having a second line width.

이를 구체적으로 설명하면, 먼저 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 층간절연막 상에 케미컬 물질을 도포한 후 약 100 내지 150℃에서 베이킹 처리하여 상기 제2 포토레지스트 패턴(310)과 면접되는 케미컬 물질을 상기 제2 포토레지스트와 가교 반응시킨다. 이어서, 현상액 및 순수를 포함하는 린스액을 이용하여 상기 베이킹 처리된 케미컬 물질을 린스하므로서 상기 제2 포토레지스트 패턴의 측면과 상면에만 존재하는 케미컬 물질막(312)을 형성한다. 이어서, 케미컬 물질막(312)이 형성된 제1 포토레지스트 패턴을 리플로우시켜 제1 선폭보다 작은 선폭을 갖는 제2 개구부를 포함하는 제2 포토레지스트 패턴(320)을 형성한다.In detail, first, a chemical material is coated on an interlayer insulating layer on which a first photoresist pattern is formed, and then baked at about 100 to 150 ° C. to form a chemical material that is interviewed with the second photoresist pattern 310. 2 Crosslinking reaction with the photoresist. Subsequently, the baking chemical material is rinsed using a rinse solution containing a developer and pure water to form a chemical material film 312 existing only on the side and top surfaces of the second photoresist pattern. Subsequently, the first photoresist pattern on which the chemical material layer 312 is formed is reflowed to form a second photoresist pattern 320 including a second opening having a line width smaller than the first line width.

도 8을 참조하면, 제2 포토레지스트 패턴에 노출된 층간절연막(300)을 패터닝하여 상기 층간절연막에 상기 소오스/드레인 영역 상의 코발트 실리사이드막(290)을 노출시키는 콘택홀(330)을 형성한다. 이어서, 상기 콘택홀 내에 도전성 물질을 매몰시켜 콘택 플러그(도시되지 않음)를 형성한다.Referring to FIG. 8, the interlayer insulating layer 300 exposed to the second photoresist pattern is patterned to form a contact hole 330 in the interlayer insulating layer exposing the cobalt silicide layer 290 on the source / drain region. Subsequently, a conductive material is buried in the contact hole to form a contact plug (not shown).

본 발명에 따른 포토레지스트 패턴 및 패턴 제조 방법은 기존의 노광 장비를 이용하여 보다 우수한 프로파일 및 해상도가 우수한 포토레지스트 패턴 및 반도체 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 포토레지스트 패턴 형성시 현상액을 더 포함하는 린스액을 사용함으로써, 린스장비에 대한 영향을 받지 않으면서 기판의 에지 부분에서 케미컬 물질이 잔류하는 않는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.The photoresist pattern and the pattern manufacturing method according to the present invention can form a photoresist pattern and a semiconductor pattern excellent in a superior profile and resolution using existing exposure equipment. In addition, by using the rinse solution further comprising a developer when forming the photoresist pattern, it is possible to form a photoresist pattern in which no chemical substance remains at the edge portion of the substrate without being influenced by the rinse equipment.

또한, 차세대 고집적의 반도체 장치의 제조공정에 적용할 수 있어 반도체 소자 제조의 경쟁력을 확보할 수 있다.In addition, it can be applied to the manufacturing process of the next-generation highly integrated semiconductor device can secure the competitiveness of semiconductor device manufacturing.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

Claims (8)

(a) 제1 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 케미컬 물질을 도포하는 단계;(a) applying a chemical material on a substrate having a first photoresist pattern having a first opening; (b) 베이킹 처리하여 상기 케미컬 물질을 상기 제1 포토레지스트 패턴의 표면에서 가교반응 시키는 단계;(b) baking to crosslink the chemical material on the surface of the first photoresist pattern; (c) 현상액 및 순수를 포함하는 린스액을 이용하여 상기 기판을 린스함으로써 상기 제1 포토레지스트 패턴의 측면 및 상면에 선태적으로 케미컬 물질막을 형성하는 단계; 및(c) selectively forming a chemical material film on side and top surfaces of the first photoresist pattern by rinsing the substrate using a rinse solution containing a developer and pure water; And (d) 상기 케미컬 물질막이 형성된 제1 포토레지스트 패턴을 리플로우하여 제2 개구부를 갖는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.(d) reflowing the first photoresist pattern on which the chemical material film is formed to form a second photoresist pattern having a second opening. 제1항에 있어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴 형성은The method of claim 1, wherein the first photoresist pattern is formed. 기판 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트막을 형성하는 단계;Applying a photoresist on the substrate to form a photoresist film; 상기 포토레지스트막에 마스크의 이미지를 갖는 광을 투영하여, 노광된 포토레지스트막을 형성하는 단계;Projecting light having an image of a mask onto the photoresist film to form an exposed photoresist film; 상기 노광된 포토레지스트막을 소프트 베이킹 처리하는 단계; 및 Soft baking the exposed photoresist film; And 현상 공정을 수행하여 제1 선폭을 갖는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 형성방법.Forming a first photoresist pattern having a first line width by performing a developing process. 제1항에 있어서, 상기 베이킹 처리는 100 내지 130℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 형성방법.The method of claim 1, wherein the baking process is performed at 100 to 130 ° C. 7. 제1항에 있어서, 상기 린스액은 순수 85 내지 95중량% 및 현상액 15 내지 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성 방법.The method of claim 1, wherein the rinse solution comprises 85 to 95 wt% of pure water and 15 to 5 wt% of developer. 제1항에 있어서, 상기 제2 개구부는 상기 제1 개구부 보다 작은 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 형성 방법. The method of claim 1, wherein the second opening is smaller than the first opening. (a) 박막이 형성되어 있는 기판 상에 제1 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;(a) forming a first photoresist pattern having a first opening on the substrate on which the thin film is formed; (b)상기 제1 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 케미컬 물질을 도포하는 단계;(b) applying a chemical material on the substrate on which the first photoresist pattern having the first opening is formed; (c) 베이킹 처리하여 상기 케미컬 물질을 상기 제1 포토레지스트 패턴의 표면에서 가교반응 시키는 단계;(c) baking to crosslink the chemical material on the surface of the first photoresist pattern; (d) 현상액 및 순수를 포함하는 린스액을 이용하여 상기 기판을 린스함으로써 상기 제1 포토레지스트 패턴의 측면 및 상면에 선택적으로 케미컬 물질막을 형성하는 단계; (d) selectively forming a chemical material film on side and top surfaces of the first photoresist pattern by rinsing the substrate using a rinse solution containing a developer and pure water; (e) 상기 케미컬 물질막이 형성된 제1 포토레지스트 패턴을 리플로우하여 제 2 개구부를 갖는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및(e) reflowing the first photoresist pattern on which the chemical material film is formed to form a second photoresist pattern having a second opening; And (f) 상기 제2 포토레지스트 패턴에 노출된 기판의 박막을 패터닝하여 제2 선폭을 갖는 박막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성방법.(f) patterning the thin film of the substrate exposed to the second photoresist pattern to form a thin film pattern having a second line width. 제6항에 있어서, 상기 린스액은 순수 85 내지 95중량% 및 현상액 15 내지 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성 방법.The method of claim 6, wherein the rinse solution comprises 85 to 95 wt% of pure water and 15 to 5 wt% of developer. 제6항에 있어서, 상기 (e) 단계 이후 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성 방법.The method of claim 6, further comprising removing the second photoresist pattern after the step (e).
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KR101052953B1 (en) * 2008-02-22 2011-07-29 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Substrate Processing Method
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