KR100208321B1 - Pattern forming method - Google Patents

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히데노리 야마구찌
후미오 무라이
노리오 하세가와
도시오 사까미즈
히로시 시라이시
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가나이 쓰도무
가부시키가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor

Abstract

양호한 단면형상을 갖는 레지스터 패턴을 용이하게 형성할 수가 있는 패턴형성방법으로써, 산 발생제를 함유하는 레지스트막을 도포형 글라스막 또는 실리콘수지막상에 형성해서 황등의 방사선 조사를 실행해서 레지스트패턴을 형성할 때에 도포형 글라스막 또는 실리콘수지막에 기인해서 발생하는 레지스트막내에 있어서의 산의 분포의 불균일을 방지하기 위해서, 도포글라스 또는 실리콘수지막내에 사전에 산발생제를 첨가해 두던가 또는 산 발생제를 함유하는 유기폴리머막을 사용해서 레지스트막내에 있어서의 산의 분포의 불균일을 억제한다.As a pattern formation method which can easily form a resist pattern having a good cross-sectional shape, a resist film containing an acid generator is formed on a coated glass film or a silicone resin film to perform radiation irradiation such as sulfur to form a resist pattern. In order to prevent uneven distribution of acid in the resist film generated due to the coated glass film or silicone resin film, an acid generator or an acid generator is added to the coated glass or silicone resin film in advance. The organic polymer film containing is used to suppress the nonuniformity of the acid distribution in the resist film.

이러한 패턴형성방법을 사용하는 것에 의해, 산의 분포의 불균일에 기인해서 발생하는 레지스트패턴의 단면형상의 불량이 방지되고, 단면형상이 구형인 레지스트패턴이 형성된다.By using such a pattern formation method, the defect of the cross-sectional shape of the resist pattern which arises due to the nonuniformity of an acid distribution is prevented, and the resist pattern which is spherical in cross-sectional shape is formed.

Description

패턴형성방법Pattern Formation Method

제1도(a) 및 제1도(b)는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 도면.1 (a) and 1 (b) are diagrams for explaining the principles of the present invention.

제2도(a) 및 제2도(b)는 레지스트 패턴의 단면형상이 불량으로 되는 현상을 설명하기 위한 도면.2 (a) and 2 (b) are diagrams for explaining a phenomenon in which the cross-sectional shape of the resist pattern becomes poor.

제3도(a) 및 제3도(b)는 본 발명의 실시예 1을 도시한 도면.3 (a) and 3 (b) show Embodiment 1 of the present invention.

제4도(a) 및 제4도(b)는 본 발명의 실시예 2를 도시한 도면.4 (a) and 4 (b) show a second embodiment of the present invention.

제5도(a) 및 제5도(b)는 본 발명의 실시예 3을 도시한 도면.5 (a) and 5 (b) show a third embodiment of the present invention.

제6도(a) 및 제6도(b)는 본 발명의 실시예 4를 도시한 도면.6 (a) and 6 (b) show a fourth embodiment of the present invention.

제7도(a) 및 제7도(b)는 본 발명의 실시예 5를 도시한 도면.7 (a) and 7 (b) show a fifth embodiment of the present invention.

제8도는 도포 글라스의 일반적인 구조를 도시한 도면.8 shows a general structure of an application glass.

본 발명은 패턴형성방법에 관한 것으로, 상세하게는 양호한 단면형상을 갖는 레지스트 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 패턴형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pattern forming method, and more particularly, to a pattern forming method capable of easily forming a resist pattern having a good cross-sectional shape.

ULSI(Ultra Large Scale Integrated Circuit)의 고집적 밀도화는 3년에 4배의 기세로 진행되고 있으며, 이미 4메가비트 DRAM의 양산화 및 16메가비트 DRAM의 시험제작이 실행되고 있다. 이들의 ULSI의 제조에 요구되는 최소칫수는 0.8㎛∼0.5㎛, 더 나아가서는 0.5㎛이하로 점점 미세화하고 있다. 이와같은 미세화의 경향에 대응하기 위해 각종 리도그래피기술에 있어서 해상성을 향상하는 검토가 진행되고 있다.High density density of ULSI (Ultra Large Scale Integrated Circuit) is progressing four times every three years, and mass production of 4Mbit DRAM and trial production of 16Mbit DRAM are already being carried out. The minimum dimension required for the production of these ULSI is gradually getting finer to 0.8 µm to 0.5 µm, and further to 0.5 µm or less. In order to cope with such a tendency of miniaturization, the examination which improves the resolution in various lithographic techniques is advanced.

현재의 리도그래퍼의 주류인 포토리도그래피에서는 해상성의 향상을 위해 종래 양산에 사용하고 있던 광보다 더욱 단파장인 광을 이용하는 패턴형성방법이 검토되고 있다. 그러나, 광의 파장이 짧게되면 레지스트막내에서의 광의 흡수가 증가하므로, 패턴의 형상이 저하하기 쉽게된다. 이 문제를 해결하기 위해 높은 광투과율의 레지스트재료가 필요로 되고 있다. 또, 차세대를 담당하는 전자선 리도그래피에 있어서는 생산성을 향상하기 위해 고감도의 레지스트 재료가 요망되고 있다.In photolithography, which is the mainstream of current lithography, a pattern formation method using light having a wavelength shorter than that used in mass production has been examined to improve resolution. However, when the wavelength of light is shortened, absorption of light in the resist film increases, so that the shape of the pattern tends to be lowered. In order to solve this problem, a high light transmittance resist material is required. In addition, in the electron beam lithography for the next generation, a highly sensitive resist material is desired to improve productivity.

최근, 예를들면(J. Vac. Sci. Technol. B6(1),Jan/Feb'88, pp319-322, Nano lithography with an acid catalyzed resist 및 동지 pp379-383,Characterization of a high-resolution novolak based negative electron-beam resist with 4 μC/cm2sensitivity 에도 개시되어 있는 바와같이 화학증폭반응, 즉 촉매작용을 이용한 새로운 고성능 레지스트재료가 주목을 받고 있다.Recently, see, eg, J. Vac. Sci. Technol. B6 (1), Jan / Feb'88, pp319-322, Nano lithography with an acid catalyzed resist and winter solstice pp 379-383, Characterization of a high-resolution novolak based As disclosed in the negative electron-beam resist with 4 μC / cm 2 sensitivity, new high-performance resist materials using chemical amplification reactions, or catalysis, are attracting attention.

이 화학증폭반응을 이용한 레지스트재료에는 에너지선의 조사에 의해서 촉매로 되는 물질을 생성하는 재료가 포함되어 있으며, 에너지선의 조사에 의해서 생긴 중간물질이 그후의 가열처리등의 처리공정시에 레지스트의 반응의 촉매로 되어 반응이 효율적으로 진행된다는 특징이 있다. 이 때문에, 종래의 레지스트재료에 비해서 투과율 및 감도를 높게 할수 있다.The resist material using this chemical amplification reaction includes a material that generates a substance that is catalyzed by the irradiation of energy rays, and the intermediate material generated by the irradiation of energy rays is used for the reaction of the resist during processing such as heat treatment. It is characterized by being a catalyst that the reaction proceeds efficiently. For this reason, the transmittance | permeability and a sensitivity can be made high compared with the conventional resist material.

그러나, 상기 화학증폭계 레지스트를 도포형 글라스(도포글라스라 함은 일반적으로 제8도에 도시한 바와같은 실록산구조를 갖는 화합물을 말한다. 여기서, Z1,Z2는 각각 알킬기, 알콕시기, 아세톡시기, 수산기, 수소 또는 실록산화합물이다. 또, n은 도포 글라스의 평균축합수를 나타낸다)의 막위에 도포해서 통상적으로 노출과 현상을 실행해서 레지스트패턴을 형성하면, 레지스트패턴 단면형상에 이상이 발생하는 것이 본 발명자의 실험에 의해서 명확하게 되었다. 이 레지스트막 단면의 형상의 이상은 하기 막의 근방에서 레지스트재료내의 촉매물질이 감소하고, 레지스트막의 두께방향으로 촉매물질의 불균일 분포가 발생하기 때문에 일어나는 현상이라고 고려된다. 특히, 에너지선을 조사한 부분이 현상후에 잔존하는 네가티브형 레지스트에 있어서는 패턴의 저변 부분에 이상한 부식이 발생하여 레지스트 패턴의 파괴나 박리를 유기하므로, 해결하지 않으면 안되는 중요한 문제이다. 이 현상에 대해서 제2도를 참조해서 더욱 상세하게 설명한다.However, the chemically-amplified resist is coated with a glass (dopoglass is generally referred to a compound having a siloxane structure as shown in Fig. 8. Here, Z1 and Z2 are alkyl, alkoxy and acetoxy groups, respectively). And n is the average condensation number of the coated glass), and when the resist pattern is formed by performing exposure and development normally, an abnormality occurs in the resist pattern cross-sectional shape. It became clear by the experiment of this inventor. This abnormality in the shape of the cross section of the resist film is considered to occur because the catalyst material in the resist material decreases in the vicinity of the following film and a nonuniform distribution of the catalyst material occurs in the thickness direction of the resist film. In particular, in the negative resist in which the portion irradiated with the energy ray remains after development, abnormal corrosion occurs in the bottom portion of the pattern, which leads to breakage or peeling of the resist pattern, which is an important problem that must be solved. This phenomenon will be described in more detail with reference to FIG.

하층으로써 유기화합물로 이루어지는 반사방지용막(204), 중간층으로써 도포형 글라스막(203)및 상층으로써, 예를들면 내가티브형의 화학증폭계 레지스트막(202)를 각각 사용한 3층 레지스트법에 의해서 레지스트패턴을 형성하는 경우, 에너지선(201) 을 조사한 부분에는 촉매물질(205)가 생기고, 패턴의 잡상이 형성된다. 그러나, 도포형 글라스막(203)에 의해서 레지스트막(202)내의 촉매물질(205)가 감소하므로, 레지스트막(202)내에 촉매물질(205)가 없는 부분(206)이 발생한다. 따라서, 레지스트막(202) 의 내부의 촉매물질(205)의 분포상태는 제2도(a)에 도시한 바와같이 불균일하게 된다. 촉매물질(205)는 가교반응을 촉진하는 기능을 하므로, 촉매물질(205)가 없는 부분에서는 가교반응이 일어나지 않고, 그 때문에 제2도(b)에 도시한 바와같이 현상에 의해서 형성된 레지스트패턴(202) 의 단면형상은 이상하게 된다. 이 때문에 화학증폭계 레지스트를 사용해서 소정의 형상으로 가공할 수가 있는 바닥 재료의 종류는 현저하게 좁아져서 이 레지스트를 ULSI제조에 이용하는 것이 곤란하게 된다.By a three-layer resist method using an antireflection film 204 made of an organic compound as a lower layer, a coated glass film 203 as an intermediate layer, and a chemical amplification resist film 202 of a negative type as an upper layer, respectively, for example. In the case of forming a resist pattern, a catalyst material 205 is formed in the portion irradiated with the energy ray 201, and an ugly pattern of the pattern is formed. However, since the catalytic material 205 in the resist film 202 is reduced by the coated glass film 203, the portion 206 without the catalyst material 205 in the resist film 202 is generated. Therefore, the distribution state of the catalyst material 205 in the resist film 202 becomes nonuniform as shown in FIG. Since the catalyst material 205 functions to promote the crosslinking reaction, the crosslinking reaction does not occur in the portion where the catalyst material 205 is not present, and therefore, as shown in FIG. The cross-sectional shape of 202 becomes strange. For this reason, the kind of flooring material which can be processed into a predetermined shape using a chemical amplification resist becomes remarkably narrow, and it becomes difficult to use this resist for ULSI manufacture.

본 발명의 목적은 이와같은 패턴단면의 이상발생을 방지하고, 상기 레지스트재료를 사용해서 바라는 패턴을 형성할 수 있는 패턴형성방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pattern forming method which can prevent such an abnormal occurrence of a pattern cross section and can form a desired pattern using the resist material.

상기 목적은 화학증폭(촉매)반응을 이용한 레지스트재료를 포토리도그래피에 적응하는 경우에 있어서, 상기 레지스트막을 그위에 형성해야할 도포글라스중에 상기 촉매의 발생제를 포함시키던가 또는 도포글라스의 아래에 상기 촉매의 발생제를 함유하는 막을 배치하는 것에 의해 달성된다. 일반적으로, 이 촉매로써는 산을 이용하고 촉매의 발생재로써 산 발생제를 사용하는 것이 많다. 이하의 설명에서는 이 산 촉매제의 재료를 사용한다.The above object is to include a catalyst generating agent in the coating glass to form the resist film thereon or to under the coating glass when the resist material using a chemical amplification (catalyst) reaction is adapted to photolithography. This is achieved by disposing a film containing a generator of. Generally, an acid is used as this catalyst and an acid generator is used as a catalyst generating agent in many cases. In the following description, the material of this acid catalyst is used.

제1도a에 도시한 바와같이 기판(7)위에 산 발생제를 함유하는 유기화합물막(4), 도포형 글라스막(3) 및 화학증폭형 레지스트막(2)를 중첩하여 형성하고, 에너지선(1)을 소정의 영역에 조사하면 레지스트막(2) 내에 산(5) 가 발생한다. 그러나, 에너지선(1)은 상기 도포형 글라스막(3)을 통과해서 유기화합물막(4)에 도달하므로, 이 유기화합물막(4)내에도 산(6)이 발생한다. 레지스트막(2) 내에서는 상기와 같이 산(5)의 분포가 블균일하게 되어 산(5)가 없는 부분이 발생하지만, 상기 유기화합물막(4)내에 발생한 산(6)이 도포형 글라스막(3)을 통해서 레지스트막(2)내로 확산하고, 이 확산한 산(6)에 의헤서 레지스트막(2)내에 있어서의 산(5)의 결손이 보충되어 산(5)의 농도분포는 균일하게 된다. 그 결과, 제1도b에 도시한 바와같이, 양호한 단면형상을 갖는 레지스트패턴(2)가 형성된다.As shown in FIG. 1A, an organic compound film 4 containing an acid generator, a coated glass film 3, and a chemically amplified resist film 2 are formed on the substrate 7 so as to overlap each other. When the line 1 is irradiated to a predetermined region, an acid 5 is generated in the resist film 2. However, since the energy ray 1 passes through the coating-type glass film 3 and reaches the organic compound film 4, an acid 6 is generated in the organic compound film 4 as well. In the resist film 2, the acid 5 is unevenly distributed as described above, so that a portion free of acid 5 occurs. However, the acid 6 generated in the organic compound film 4 is coated with a glass film. (3) diffuses into the resist film 2, and the diffused acid 6 compensates for the deficiency of the acid 5 in the resist film 2, so that the concentration distribution of the acid 5 is uniform. Done. As a result, as shown in Fig. 1B, a resist pattern 2 having a good cross-sectional shape is formed.

상기와 같이 산 발생제를 함유하는 유기화합물층을 도포형 글라스막의 아래에 배치하는 것에 의해, 레지스트패턴의 단면형상을 정상적으로 할수가 있는 것이 확인되었다.By arranging the organic compound layer containing an acid generator as described above under the coating glass film, it was confirmed that the cross-sectional shape of the resist pattern can be normally performed.

또한, 산 발생제로써는, 예를들면 오니윰염, 술폰산에스테르, 트리아진환을 갖는 할로겐 화합물등을 사용할 수가 있다.Moreover, as an acid generator, a halogen compound etc. which have a oni salt, a sulfonic acid ester, a triazine ring, etc. can be used, for example.

[실시예 1]Example 1

실시예 1에는 광산 발생제를 용액에 대해서 5%첨가해서 형성된 광 흡수계수가 대략 1 ㎛-1의 유기수지인 벤젠환을 갖는 노볼락수지의 막을 3층 레지스트의 하층막(반사방지막)으로써 사용한 예이다.In Example 1, a novolak resin film having a benzene ring, which is an organic resin having an optical absorption coefficient of about 1 μm −1 , formed by adding 5% of a photoacid generator to a solution was used as an underlayer film (antireflection film) of a three-layer resist. to be.

제3도(a)에 도시한 바와같이, 피가공기판(307) 상에 두께 1.6㎛의 상기 밴짼환을 갖는 노블락수지막(304)을 통상의 도포법에 의해서 형성하고, 핫 플레이트식 베이크장치에서 230℃, 6분간 베이크해서 상기 노볼락수지막(304)를 불용화시켰다. 계속해서 이 위에 도포 글라스막(303) 을 형성하고, 230℃에서 6분간 베이크해서 상기 도포글라스막(303)을 치밀화하였다. 밀착성 향상처리를 실시한 후, 화학증폭제 내가티브형 포토레지스트 THMR-iN 100(동경오카제)를 도포해서 포토레지스트막(302)를 형성하고, 상기 베이크장치를 사용해서 90℃, 2분간 베이크하여 용매를 휘발시켰다. i선 축소 투영노출장치(NA = 0.42)를 사용해서 광(301)을 조사하였다. 다음에, 110℃, 2분간의 베이크를 실행하고, 농도2.38%의 테트라메틸 암모늄 하이드로옥사이드용액으로써 현상해서 제3도b에 도시한 바와같이 포토레지스트패턴(302)를 형성하였다. 상기 포토레지스트 패턴(302)의 단면을 주사형 전자현미경에 의해 관찰한 결과, 패턴단면에는 아무런 이상이 없는 양호한 구형단면이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과는 앞서 설명한 바와같이, 유기수지막(304)중에 광조사에 의해서 발생한 산(306)이 도포글라스막(303)을 통해서 포토레지스트막(302)로 들어가고, 포토레지스트막(302)의 광조사영역내에 있어서의 산(305) 의 분포의 불균일을 해소 또는 완화하였으므로 얻어진 것이라고 추정된다. 또한, 상기 수지막의 광흡수계수는 0.02 ∼2㎛-1의 범위이면, 반사방지막으로써 사용할 수가 있다. 단, 패턴의 형상칫수 정밀도, 안정성의 면에서 광흡수계수의 범위는 0.08∼1.2㎛-1이 보다 바람직하다.As shown in Fig. 3 (a), a novolak resin film 304 having the above Banshee ring having a thickness of 1.6 mu m is formed on the substrate 307 by a normal coating method, and a hot plate baking apparatus The novolak resin film 304 was insolubilized by baking at 230 DEG C for 6 minutes. Subsequently, a coated glass film 303 was formed thereon, and baked at 230 ° C. for 6 minutes to densify the coated glass film 303. After performing the adhesion improving treatment, a chemical amplifying agent negative type photoresist THMR-iN 100 (Tokyo Industries Co., Ltd.) was applied to form a photoresist film 302, and baked at 90 DEG C for 2 minutes using the baking apparatus. The solvent was volatilized. The light 301 was irradiated using the i-line reduction projection exposure apparatus (NA = 0.42). Next, baking was performed at 110 DEG C for 2 minutes, and developed with a tetramethyl ammonium hydroxide solution having a concentration of 2.38% to form a photoresist pattern 302 as shown in FIG. As a result of observing the cross section of the photoresist pattern 302 with a scanning electron microscope, it was confirmed that a good spherical cross section without any abnormality was formed in the pattern cross section. As described above, the acid 306 generated by light irradiation in the organic resin film 304 enters the photoresist film 302 through the coating glass film 303 and the light irradiation of the photoresist film 302. It is estimated that it was obtained because the nonuniformity of the distribution of the acid 305 in the area was eliminated or relaxed. The light absorption coefficient of the resin film can be used as an antireflection film as long as it is in the range of 0.02 to 2 μm −1 . However, the range of the light absorption coefficient is more preferably 0.08 to 1.2 µm -1 in view of the pattern size accuracy and stability of the pattern.

[실시예 2]Example 2

제4도(a)에 도시한 바와같이, 이 실시예에서는 상층으로써 화학증폭계 레지스트SAL601(시플레이 퍼 이스트사제) 막(402), 중간층으로써 상기 도포글라스막(403), 하층막(404)로써 레지스트 THMR-iN100막을 사용하였다. 상기 하층막(404) 및 도포글라스막(403) 을 형성한 후에 각각 230℃, 6분간의 베이크를 실행하였다. 계속해서, 도포글라스막(403)의 표면을 소수화처리, 도포, 80℃, 30분간의 소프트 베이크를 실행한 후, 가속전압30kV의 전자선 묘화장치를 사용해서 바라는 영역에 광(401)을 조사하였다. 배이크처리를 실행한후, 테트라메틸 암모늄 하이드로옥사이드(0.27규정) 용액에 의해서 현상하고, 제4도(b)에 도시한 바와같이 레지스트 패턴(402)를 형성하였다. 이 실시예에 있어서도 실시예 1과 마찬가지로 단면에는 아무런 이상이 없는 양호한 구형단면을 갖는 레지스트 패턴이 얻어졌다.As shown in Fig. 4A, in this embodiment, the chemically amplified resist SAL601 (manufactured by Seaplay Perst) film 402 as the upper layer, the coated glass film 403 and the lower layer film 404 as the intermediate layer. As a resist, a resist THMR-iN100 film was used. After the lower layer film 404 and the coated glass film 403 were formed, baking at 230 ° C. for 6 minutes was performed respectively. Subsequently, the surface of the coated glass film 403 was subjected to hydrophobization treatment, coating, and soft baking at 80 ° C. for 30 minutes, and then light 401 was irradiated to a desired area using an electron beam drawing apparatus with an acceleration voltage of 30 kV. . After performing the bake treatment, it was developed with a tetramethyl ammonium hydroxide (0.27 regulation) solution to form a resist pattern 402 as shown in Fig. 4B. Also in this Example, the resist pattern which has a favorable spherical cross section which has no abnormality in a cross section similarly to Example 1 was obtained.

[실시예 3]Example 3

이 실시예는 화학증폭제 네가티브형 포토레지스트THNR-iN100(동경오카제)로 이루어지는 막을 다층 레지스트법에 있어서의 상층막으로써 사용함과 동시에, 또 도포글라스막의 아래에도 형성해서 4층구조로 패턴형성을 실행한 경우를 나타낸다.In this embodiment, a film made of a chemical amplifying agent negative type photoresist THNR-iN100 (Tokyo Corporation) was used as an upper layer film in the multilayer resist method, and was also formed under the coated glass film to form a pattern in a four-layer structure. It shows the case of execution.

제5도(a)에 도시한 바와같이, 피가공기판(507)상에 유기 광흡수성재료(히다찌 가세이 상품명 : RAYCAST(RB3900B)로 이루어지는 두께 1.6㎛의 반사방지막(508)을 통상의 도포법에 의해서 형성하고, 핫플레이트식 베이크장치에서 230℃, 6분간 베이크하여 불용화시켰다. 계속해서, 상기 레지스트THMR-iN100을 도포해서 레지스트막(504)을 형성하고, 마찬가지로 베이크해서 불용화시켰다.As shown in Fig. 5 (a), an antireflection film 508 having a thickness of 1.6 mu m made of an organic light absorbing material (Hitachi Kasei trade name: RAYCAST (RB3900B)) is applied to the substrate 507 in a conventional coating method. The resist film was baked and insolubilized for 6 minutes at 230 ° C. in a hot-plate baking apparatus, and then the resist THMR-iN100 was applied to form a resist film 504, which was then baked and insolubilized.

이 위에 도포글라스를 도포해서 도포글라스막(503)을 형성하고, 마찬가지로 230℃에서 6분간 베이크해서 치밀화하였다. 도포글라스막(503)의 표면을 소수화 처리를 실시한후, THMR-iN100을 도포해서 제2의 레지스트막(502)를 형성하고, 상기 베이크장치를 사용해서 90℃, 2분간 베이크하여 용매를 휘발시켰다. 패턴의 노출에는 i선 축소투영노출장치(NA= 0.42)를 사용하고, i선(501)을 바라는 영역에 조사하였다. 베이크를 110℃에서 2분간 실행한후, 농도2.38%의 테트라메틸 암모늄 하이드로옥사이드용액으로써 현상해서 제5도(b)에 도시한 바와같이 레지스트 패턴(502)를 형성하였다. 상기 레지스트 패턴(502) 의 단면을 주사형 전자현미경에 의해 관찰한 결과, 단면형상에는 아무런 이상이 없고, 치밀한 패턴까지 양호한 구형단면형상이 얻어지고 있는 것이 확인되었다.The coated glass was coated thereon to form a coated glass film 503, which was then baked at 230 ° C. for 6 minutes to densify. After the surface of the coated glass film 503 was subjected to hydrophobization treatment, THMR-iN100 was applied to form a second resist film 502. The solvent was volatilized by baking at 90 DEG C for 2 minutes using the baking apparatus. . I-line reduction projection exposure apparatus (NA = 0.42) was used for exposure of the pattern, and it irradiated to the area | region to which i-line 501 is desired. The bake was performed at 110 DEG C for 2 minutes, and then developed with a tetramethyl ammonium hydroxide solution having a concentration of 2.38% to form a resist pattern 502 as shown in FIG. As a result of observing the cross section of the resist pattern 502 with a scanning electron microscope, it was confirmed that there was no abnormality in the cross sectional shape and that a good spherical cross sectional shape was obtained up to a dense pattern.

[실시예 4]Example 4

이 실시예는 산 발생제 트리페닐술포늄 트리플루오로메탄 술폰산염을 첨가한 실리콘수지를 3층레지스트법에 있어서의 중간층으로써 사용하여 레지스트패턴을 형성한 예이다.This example is an example in which a resist pattern is formed by using a silicone resin to which an acid generator triphenylsulfonium trifluoromethane sulfonate is added as an intermediate layer in the three-layer resist method.

메탄올을 주성분으로 하는 실리콘수지용액의 글라스의 고형분에 대해서 5%의 양의 상기 산 발생제를 첨가하고, 이 실리콘수지를 실리콘기판(607) 상에 두께0.1㎛도포해서 실리콘수지막(603)을 형성하였다. 또한, (604)는 유기재료로 형성된 반사방지막을 나타낸다. 계속해서, 200℃의 온도에서 30분간 베이크하여 상기 실리콘수지막(603) 에서 용액을 휘발시켰다.The acid generator in an amount of 5% is added to the solid content of the glass of the silicone resin solution containing methanol as a main component, and the silicone resin is coated on the silicon substrate 607 with a thickness of 0.1 탆 to form the silicone resin film 603. Formed. 604 denotes an antireflection film formed of an organic material. Subsequently, the solution was baked at a temperature of 200 ° C. for 30 minutes to volatilize the solution from the silicone resin film 603.

실리콘수지막(603)의 표면을 소수화 처리한 후, 화학증폭계 레지스트재료 SAL 601(시플레이 퍼 이스트사제)를 0.5㎛의 두께로 도포해서 레지스트막(602)를 형성하고, 가속전압 3OkV의 전자선 묘화장치를 사용하여 전자선(601)에 의해서 패턴을 묘화하였다.After hydrophobizing the surface of the silicone resin film 603, a chemical amplification resist material SAL 601 (manufactured by Seaplay Perst Co.) was applied to a thickness of 0.5 mu m to form a resist film 602, and an electron beam having an acceleration voltage of 30 kV. The pattern was drawn by the electron beam 601 using the drawing apparatus.

다음에, 110℃에서 10분간의 베이크를 실행한 후, 테트라메틸 암모늄 하이드로옥사이드(0.27규정)의 용액으로써 현상하고, 제6도(b)에 도시한 바와같이 레지스트패턴(602)를 형성하였다.Next, after baking at 110 ° C. for 10 minutes, it was developed with a solution of tetramethyl ammonium hydroxide (0.27 regulation), and a resist pattern 602 was formed as shown in FIG. 6 (b).

상기 레지스트패턴(602)의 단면을 주사형 전자현미경에 의해 관찰한 결과, 단면형상에는 아무런 이상이 없고, 양호한 구형단면을 갖는 레지스트패턴이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 이 결과는 실리콘수지막(703)중에 발생한 산(6)이 레지스트막(702)중으로 들어가서 레지스트막(702)의 광조사영역중에 발생한 산(705)의 불균일한 분포를 해소하였기 때문에 얻어진 것이라고 추정된다.As a result of observing the cross section of the resist pattern 602 with a scanning electron microscope, it was confirmed that there is no abnormality in the cross sectional shape and a resist pattern having a good spherical cross section is formed. This result is presumed to be obtained because the acid 6 generated in the silicone resin film 703 enters the resist film 702 and eliminates the uneven distribution of the acid 705 generated in the light irradiation region of the resist film 702. .

[실시예 5]Example 5

이 실시예는 산화티탄을 함유하는 도포글라스에 산 발생제로써 트리페닐, 술포늄 트리플루오로 메타술폰산염을 상기 도포글라스의 고형분에 대해서 5%의 량을 첨가한 재료로 이루어지는 막의 하층으로써 사용한 예를 나타낸다.This example is an example in which triphenyl and sulfonium trifluoro metasulfonic acid salts are used as a lower layer of a film made of a material in which 5% of the solid content of the coated glass is added as an acid generator to the coated glass containing titanium oxide. Indicates.

상기 산 발생제를 첨가한 도포글라스재료를 피가공기판(704)상에 도포해서 도포글라스막(703)을 형성하고, 이 위에 포지티브형 레지스트막(702)를 형성하고, 전자선(701)을 조사해서 패턴을 형성하였다. 그 결과, 제7도(b)에 도시한 바와같이 양호한 단면형상을 갖는 레지스트패턴(702)가 형성되었다.The coated glass material to which the acid generator has been added is applied onto the substrate 704 to form a coated glass film 703, thereon a positive resist film 702 is formed thereon, and the electron beam 701 is irradiated. To form a pattern. As a result, a resist pattern 702 having a good cross-sectional shape was formed as shown in Fig. 7B.

이 실시예에 있어서는 전자선의 조사에 의해서 발생한 산(706) 이 레지스트막(702)로 확산해서 전자선조사에 의해서 레지스트막(702)의 피조사영역내에 발생한 산(705)의 분포의 불균일이 해소 또는 완화되고, 그것에 의해서 상기 효과가 얻어진 것이라고 추정되며, 따라서 본 실시예에 의하면 노볼락수지와 용해저해제 및 산 발생제로 구성되는 포지티브형 회학증폭계 레지스트를 티탄산화물과 실리콘산화물의 혼합계의 도포글라스막상에서 패턴가공할때, 레지스트 바닥면분의 불용화를 방지하여 레지스트패턴의 단면형상을 양호하게 할 수가 있다.In this embodiment, the acid 706 generated by the irradiation of the electron beam diffuses into the resist film 702, and the uneven distribution of the acid 705 generated in the irradiated region of the resist film 702 by the electron beam irradiation is eliminated or It is assumed that the above effects are obtained by this. Therefore, according to the present embodiment, a positive type of an optical amplification resist resist composed of a novolak resin, a dissolution inhibitor, and an acid generator is formed on a coated glass film of a mixed system of titanium oxide and silicon oxide. When the pattern is processed at, the cross-sectional shape of the resist pattern can be improved by preventing insolubilization of the bottom surface of the resist.

또한, 본 발명은 화학증폭계 레지스트의 단면형상의 이상을 산 발생제를 함유하는 재료로 회피하는 방법이므로, 산 발생제를 첨가할 수 있는 재료이면 도포막형의 실리콘수지 또는 도포형 글라스에 한정되지 않고 그 이외의 재료를 사용할 수 있는 것은 물론이다.In addition, the present invention is a method of avoiding abnormality in the cross-sectional shape of the chemical amplification resist with a material containing an acid generator, so that the material to which the acid generator can be added is not limited to a coating-type silicone resin or a coated glass. Of course, other materials can be used without it.

이상 설명에서 명확한 바와같이 본 발명에 의하면, 종래의 다층 레지스트 프로세스에 아무런 복잡한 처리를 부가하는 일이 없이 어떤 종류의 하지재료에 의해서 생기는 화학증폭계 레지스트패턴의 단면형상의 이상을 방지할 수가 있다. 이때, 화학증폭계 레지스트의 산의 종류 및 함유량은 레지스트막의 아래에 마련하는 막중에 함유되어 있는 산과의 조합을 고려해서 적절하게 선택할 수가 있다.As apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to prevent abnormality in the cross-sectional shape of the chemically amplified resist pattern caused by any kind of base material without adding any complicated treatment to the conventional multilayer resist process. At this time, the acid type and content of the chemically amplified resist can be appropriately selected in consideration of the combination with the acid contained in the film provided under the resist film.

또, 본 명세서에서는 화학증폭계 레지스트내에 있어서의 산의 소실에 의해서 일어나는 패턴단면의 이상의 발생을 방지하는 방법에 대해서 설명하였지만, 레지스트막에 있어서의 물질의 휘발 또는 확산에 기인하는 이상현상이 발생하는 경우에서도 소실한 물질을 하층의 재료에서 보충하는 것에 의해 마찬가지의 효과를 얻을 수가 있고, 이 때문에 금후 점차 고집적화되는 ULSI등의 반도체장치나 초미세 디바이스의 제조에 있어서, 촉매물질의 반응을 이용한 화학증폭제 레지스트등의 우수한 성능을 유효하게 이용할 수가 있고, 각종 반도체장치의 집적밀도 향상을 더욱 협력하여 추진하기 때문에 극히 유효하다.In addition, in this specification, a method of preventing abnormality in the pattern cross section caused by the loss of acid in the chemical amplification resist has been described. However, abnormality caused by volatilization or diffusion of a substance in the resist film occurs. In this case, the same effect can be obtained by replenishing the lost material with the lower layer material. Therefore, in the manufacture of semiconductor devices such as ULSI and ultrafine devices, which are gradually integrated in the future, chemical amplification using reaction of the catalytic material It is extremely effective because it is possible to effectively use excellent performances such as a resist, and to further promote the integration density of various semiconductor devices.

Claims (13)

기판의 표면상에 세1의 막을 형성하는 스텝, 상기 막상에 포토레지스트막을 형성하는 스텝, 상기 포토레지스트막과 상기 제1의 막의 광조사부에서 산을 발생시키기 위해 상기 포토레지스트막과 상기 제1의 막상에 광을 조사하는 스텝 및 상기 포토레지스트막의 패턴을 형성하기 위해 상기 포토레지스트막을 현상하는 스텝을 포함하고, 상기 제1의 막과 상기 포토레지스트막은 광조사에 의해 산이 발생되는 산 발생제를 함유하고 상기 포토레지스트막의 광조사부의 용해도가 촉매로서 산을 사용하는 반응에 의해 변경되고, 상기 제1의 막의 상기 광조사부에서 발생된 산은 상기 포토레지스트막의 상기 광조사부로 확산되고, 상기 포토레지스트막의 상기 광조사부의 산의 결손부는 상기 확산된 산에 의해 보충되어 상기 포토레지스트막의 상기 광조사부내의 산 농도분포는 균일하게 되는 패턴형성방법.Forming a first film on the surface of the substrate, forming a photoresist film on the film, and generating the acid at the light irradiation portion of the photoresist film and the first film. And irradiating light on a film and developing the photoresist film to form a pattern of the photoresist film, wherein the first film and the photoresist film contain an acid generator in which acid is generated by light irradiation. And the solubility of the light irradiating portion of the photoresist film is changed by reaction using an acid as a catalyst, and the acid generated in the light irradiating portion of the first film is diffused into the light irradiating portion of the photoresist film, and the An acid deficiency in the light irradiation part is supplemented by the diffused acid so as to be in the light irradiation part of the photoresist film. The acid concentration distribution of the pattern forming method becomes uniform. 제1항에 있어서, 상기 제1의 막과 상기 기판 사이에 반사 방지막이 개재되어 있는 패턴형성방법.The pattern forming method according to claim 1, wherein an antireflection film is interposed between the first film and the substrate. 제1항에 있어서, 상기 제1의 막과 상기 포토레지스트막 사이에 실록산구조를 갖는 글라스막이 개재되어 있는 패턴형성방법.The pattern forming method according to claim 1, wherein a glass film having a siloxane structure is interposed between the first film and the photoresist film. 제1항에 있어서, 상기 제1의 막과 상기 포토레지스트막 사이에 실리콘수지막이 개재되어 있는 패턴형성방법.The pattern forming method according to claim 1, wherein a silicon resin film is interposed between the first film and the photoresist film. 제1항에 있어서, 상기 제1의 막은 산발생제를 함유하는 유기중합체막인 패턴형성방법.The pattern forming method according to claim 1, wherein the first film is an organic polymer film containing an acid generator. 제1항에 있어서, 상기 제1의 막은 실록산구조와 실리콘수지를 갖는 글라스로 이루어지는 군에서 선택된 막인 패턴형성방법.The pattern forming method according to claim 1, wherein the first film is a film selected from the group consisting of glass having a siloxane structure and a silicone resin. 제1항에 있어서, 상기 산발생제는 오니윰염, 술폰산 에스테르, 트리아진환을 갖는 할로겐 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 패턴형성방법.The pattern forming method of claim 1, wherein the acid generator is selected from the group consisting of oni salts, sulfonic acid esters, and halogen compounds having a triazine ring. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트막에 함유된 상기 산발생제의 농도는 상기 제1의 막에 함유된 상기 산발생제의 농도와 실질적으로 동일한 패턴형성방법.The method of claim 1, wherein the concentration of the acid generator contained in the photoresist film is substantially the same as the concentration of the acid generator contained in the first film. 제1항에 있어서, 상기 제1의 막은 1.25%∼10%의 상기 산발생제를 함유하는 패턴형성방법.The method of claim 1, wherein the first film contains 1.25% to 10% of the acid generator. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트막은 네가티브형 포토레지스트막인 패턴형성방법.The method of claim 1, wherein the photoresist film is a negative photoresist film. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트막은 포지티브형 포토레지스트막인 패턴형성방법.The method of claim 1, wherein the photoresist film is a positive photoresist film. 제1항에 있어서, 광에 노출시키는 것에 의해 상기 제1의 막에서 생긴 산은 상기 포토레지스트막으로 확산되어 상기 포토레지스트막의 산의 불균일 분포가 구제되는 패턴형성방법.The pattern forming method according to claim 1, wherein the acid generated in the first film by exposure to light is diffused into the photoresist film so that an uneven distribution of acids in the photoresist film is rescued. 제1항에 있어서, 상기 제1의 막은 레지스트인 패턴형성방법.The pattern forming method of claim 1, wherein the first film is a resist.
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