KR100306808B1 - Photoresist for duv process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디유브이(DUV : Deep UltraViolet) 공정용 포토레지스트에 관한 것으로, 본 발명의 디유브이 공정용 포토레지스트는, 광원으로서 디유브이(DUV : Deep UltraViolet)를 사용하고, 식각 마스크로서 위상반전 마스크(Half Tone Phase Shift Mask)를 사용하는 디유브이 공정에 이용되는 포토레지스트로서, 고분자 및 피에이지(PAG : Photo Acid Generator)가 첨가되어 있는 레진에 비공유 전자쌍을 갖는 질소가 결합된 수 개의 디엔큐(DNQ : Diazonaphtoquinone)가 백본(Backbone) 구조의 기본 골격에 결합되어 있는 구조의 첨가제가 추가로 더 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a photoresist for a DUV (Deep UltraViolet) process, wherein the photoresist for a DUV process uses a DUV (Deep UltraViolet) as a light source and a phase inversion mask as an etching mask. A photoresist used in a deyuv process using a Half Tone Phase Shift Mask, which is a resin containing a polymer and a photo acid generator (PAG), and contains several nitrogens having a non-covalent electron pair. DNQ: Diazonaphtoquinone) is characterized in that it further comprises an additive of the structure is bonded to the basic skeleton of the backbone (Backbone) structure.
Description
본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히, 248㎚ 파장의 광원을 이용하는 디유브이(DUV : Deep UltraViolet) 공정에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a pattern of a semiconductor device, and more particularly, to a Deep UltraViolet (DUV) process using a light source having a wavelength of 248 nm.
반도체 소자의 제조 공정에서, 콘택홀 또는 각종 패턴들은, 통상, 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 통해 형성된다. 이러한 포토리소그라피 공정은, 주지된 바와 같이, 감광성 중합체 패턴(이하, 레지스트 패턴이라 칭함)을 형성하는 공정과, 상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로하는 식각 공정을 통해 노출된 피식각층 부분을 식각해서 원하는 형태의 패턴을 형성하는 공정을 포함하며, 여기서, 레지스트 패턴은 피식각층 상에 레지스트(Resist)를 도포하는 공정과, 준비된 노광 마스크를 이용하여 상기 레지스트를 선택적으로 노광하는 공정, 및, 소정의 화학용액으로 노광되거나, 또는, 노광되지 않은 레지스트 부분을 제거하는 현상 공정이 순차적으로 수행되는 것에 의해 형성된다.In the process of manufacturing a semiconductor device, contact holes or various patterns are usually formed through a photolithography process. The photolithography process is, as is well known, by etching a portion of the etching target layer exposed through a process of forming a photosensitive polymer pattern (hereinafter referred to as a resist pattern) and an etching process using the resist pattern as an etching mask. Wherein the resist pattern includes a step of applying a resist on the etched layer, a step of selectively exposing the resist using a prepared exposure mask, and a predetermined chemical solution Is formed by sequentially performing the development process of removing the exposed or unexposed portion of the resist.
한편, 포토리소그라피 공정으로 구현할 수 있는 패턴의 임계 치수(Critical Demension)는 상기한 노광 공정에서 어떤 파장의 광원을 사용하는냐에 따라 크게 좌우된다. 기존의 양산 단계에서는 G-라인(λ=436nm) 또는 I-라인(λ=365nm)의 광원이 구비된 노광 장비가 사용되었으며, 이러한 노광 장비를 사용하여 대략 0.5㎛ 이상의 임계 치수를 갖는 패턴을 형성하였다.On the other hand, the critical dimension of the pattern that can be implemented by the photolithography process is largely dependent on which wavelength of light source is used in the above exposure process. In the existing mass production stage, exposure equipment equipped with a G-line (λ = 436 nm) or I-line (λ = 365 nm) light source was used, and the exposure equipment was used to form a pattern having a critical dimension of approximately 0.5 μm or more. It was.
그런데, 반도체 소자의 고집적화가 급속하게 진행됨에 따라, 0.5㎛ 보다도 더 작은 임계 치수, 예컨데, 0.35㎛ 정도의 임계 치수를 갖는 패턴이 요구됨으로써, 상기한 G-라인 또는 I-라인 장비는 그 사용이 제한되었다. 따라서, 이에 대한 해결책으로서, I-라인 장비 보다도 더 짧은 파장, 예컨데, 248㎚ 파장의 광원이 구비된 노광 장비를 이용하는 디유브이(DUV : Deep UltraViolet) 공정이 제안되었다.However, as the high integration of semiconductor devices proceeds rapidly, a pattern having a critical dimension smaller than 0.5 μm, for example, about 0.35 μm is required, so that the above-described G-line or I-line equipment is not suitable for use. Limited. Thus, as a solution for this, a DUV (Deep UltraViolet) process using exposure equipment having a light source having a wavelength shorter than that of I-line equipment, for example, 248 nm, has been proposed.
이러한 DUV 공정은 도포될 레지스트의 접착력을 향상시키기 위하여 피식각층을 소정의 용액으로 표면 처리하는 공정과, 표면 처리된 피식각층 상에 레지스트를 도포하는 공정, 상기 레지스트를 소프트 베이크(Soft Bake)하는 공정, 소프트 베이크된 레지스트를 노광 마스크을 이용하여 선택적으로 노광하는 공정, 노광된 레지스트를 피이비(PEB : Post Exposure Bake)하는 공정, 및 소정의 화학 용액으로 노광된 레지스트 부분을 선택적으로 제거하는 공정순으로 진행된다.The DUV process is a process of surface-treating an etched layer with a predetermined solution in order to improve the adhesion of the resist to be applied, a process of applying a resist on the surface-treated etched layer, and a process of soft baking the resist. A process of selectively exposing the soft-baked resist using an exposure mask, a process of post exposure baking (PEB) of the exposed resist, and a process of selectively removing a portion of the resist exposed with a predetermined chemical solution do.
상기에서, 노광 공정시에는 통상 도 1에 도시된 바와 같은 노광 마스크(10)가 사용되어져 왔다. 그러나, 이러한 노광 마스크(10)를 사용하여 노광 공정을 수행할 경우에는, 후속의 식각 공정을 통해 얻어지게 되는 패턴의 식각 프로파일이 불량한 문제점이 있다.In the above, the exposure mask 10 as shown in FIG. 1 has been generally used in the exposure process. However, when performing the exposure process using the exposure mask 10, there is a problem that the etching profile of the pattern obtained through the subsequent etching process is poor.
자세하게, 일반적인 노광 마스크(10)는 석영 기판(1) 상에 크롬 패턴(2)을 형성하여 제작한 것으로서, 이러한 노광 마스크(10)를 사용하여 노광 공정을 수행할 경우, 도시된 바와 같이, 전자빔의 필드(4a)는 이론적으로 크롬 패턴(2)이 없는 부분, 즉, 광 투과 부분에서만 나타나야 하지만, 전자빔의 회절에 기인하여 크롬 패턴(2)의 하부, 즉, 광 차단 부분에서도 나타나게 되고, 이에 따라, 인접된 전자빔 필드들(4a)간의 간섭 현상에 의해 광 투과 부분의 측면에서도 어느 정도의 전자빔의 강도(6a)를 나타나게 된다.In detail, the general exposure mask 10 is formed by forming the chromium pattern 2 on the quartz substrate 1, and when performing the exposure process using the exposure mask 10, as shown, an electron beam The field of 4a should theoretically appear only in the part without the chrome pattern 2, ie in the light transmitting part, but also appears in the lower part of the chromium pattern 2, ie in the light blocking part due to the diffraction of the electron beam. Therefore, due to the interference phenomenon between the adjacent electron beam fields 4a, the intensity 6a of the electron beam appears to some extent on the side of the light transmitting portion.
이에 따라, 일반적인 노광 마스크(10)를 이용한 DUV 공정으로 콘택홀들을 형성할 경우에, 광 차단 부분에 존재하는 전자빔의 강도에 의해 레지스트 패턴의 측면 일부가 제거되어, 도 2에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴(7)이 역사다리꼴 형태로 형성됨에 따라, 이러한 레지스트 패턴(7)을 식각 마스크로 사용하여 식각 공정을 수행할 경우, 얻고자 하는 패턴의 식각 프로파일이 불량하게 되는 결함을 유발하게 된다. 도 2에서 미설명된 도면부호 8은 피식각층이다.Accordingly, when forming the contact holes in the DUV process using the general exposure mask 10, a portion of the side surface of the resist pattern is removed by the intensity of the electron beam present in the light blocking portion, as shown in FIG. As the resist pattern 7 is formed in an inverted trapezoidal shape, when the etching process is performed using the resist pattern 7 as an etch mask, a defect is caused in which an etch profile of a desired pattern is poor. Reference numeral 8 not described in FIG. 2 denotes an etched layer.
따라서, 일반적인 노광 마스크를 사용함에 따라 발생되는 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 위상반전 마스크(Half Tone Phase Shift Mask : 이하, H.T PSM)가 이용되고 있다. 이러한 H.T PSM은 하기에서 설명되겠지만, 패턴의 식각 프로파일을 안정적으로 만들 수 있다는 장점이 있다.Therefore, in order to solve the problem caused by the use of a general exposure mask, in recent years, a Half Tone Phase Shift Mask (H.T PSM) has been used. This H.T PSM will be described below, but has the advantage of making the etching profile of the pattern stable.
도 3은 H.T PSM와 이에 대한 전자빔의 필드 및 강도를 도시한 도면으로서, 도면부호 20은 H.T PSM, 11은 석영 기판, 12는 흡수층, 13은 위상반전층이다. 이러한 H.T PSM(20)은 일반적인 노광 마스크와는 달리 흡수층(12) 및 위상반적층(13)이 적층되어 있는 광 차단 부분을 통해서도 전자빔의 일부, 예를 들어, 인가된 전자빔의 6 내지 8%가 투과됨으로써, 도시된 바와 같은 전자빔의 필드(14b) 및 강도(16b)를 갖게 된다.FIG. 3 shows the field and intensity of the H.T PSM and the electron beam thereof, reference numeral 20 denotes an H.T PSM, 11 a quartz substrate, 12 an absorbing layer, and 13 a phase inversion layer. Unlike the general exposure mask, the HT PSM 20 has a portion of the electron beam, for example, 6-8% of the applied electron beam even through the light blocking portion in which the absorption layer 12 and the phase reflection layer 13 are stacked. By being transmitted, it has a field 14b and an intensity 16b of the electron beam as shown.
그러나, 종래의 H.T PSM을 이용한 DUV 공정으로 콘택홀을 형성할 경우에, 광 차단 부분을 통해 투과되는 전자빔의 위상이 광 투과 부분을 통해 투과되는 전자빔의 위상과 180。 차이가 나는 것에 의해, 이들간의 간섭 현상으로 인하여 레지스트 패턴의 측면이 노광되는 현상은 방지되지만, 광 차단 영역을 통하여 투과되는 빛과 위상반전층에 의해 간섭을 일으킨 미량의 빛들간의 보강 간섭에 의해 광 차단 부분에서 원치 않은 전자빔의 강도가 발생하게 되고, 특히, 도 4a에 도시된 바와 같이, 패턴 밀집 지역에서는 이러한 현상이 더욱 심화되어 원치 않은 패턴이 형성되는 사이드로브(sidelobe) 현상이 발생되고, 이 결과, 레지스트 패턴의 변형이 초래되어, 얻고자 하는 패턴을 제대로 형성하지 못하게 된다. 도 4b는 사이드로브 현상이 발생된 레지스트 패턴의 단면도이다. 도 4a 및 4b에서, 17은 레지스트 패턴이고, 18은 콘택홀이며, A는 사이드로브 발생 부분이다.However, when the contact hole is formed by a conventional DUV process using the HT PSM, the phase of the electron beam transmitted through the light blocking portion is 180 ° different from the phase of the electron beam transmitted through the light transmitting portion. The side surface of the resist pattern is prevented from being exposed due to the interference between them, but the unwanted electron beam at the light blocking portion is caused by constructive interference between the light transmitted through the light blocking region and the small amount of light caused by the phase inversion layer. In particular, as shown in FIG. 4A, in the pattern dense area, this phenomenon is further exacerbated, so that a sidelobe phenomenon occurs in which an unwanted pattern is formed. As a result, deformation of the resist pattern occurs. This results in a poor formation of the desired pattern. 4B is a cross-sectional view of a resist pattern in which side lobe phenomenon occurs. 4A and 4B, 17 is a resist pattern, 18 is a contact hole, and A is a side lobe generating portion.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, DUV 공정용 포토레지스트의 조성을 변화시킴으로써, H.T PSM을 이용한 DUV 공정을 수행하면서도 사이드로브 현상을 방지할 수 있는 DUV 공정용 포토레지스트를 제공하는데, 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention devised to solve the above problems, by changing the composition of the photoresist for the DUV process, providing a photoresist for the DUV process that can prevent the side lobe phenomenon while performing the DUV process using the HT PSM. There is a purpose.
도 1은 일반적인 노광 마스크와, 이에 대한 전자빔의 필드 및 강도를 도시한 도면.1 shows a general exposure mask and the field and intensity of an electron beam thereto;
도 2는 일반적인 노광 마스크를 이용한 디유브이(DUV : Deep UltraViolet) 공정에서의 문제점을 설명하기 위한 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a problem in a Deep UltraViolet (DUV) process using a general exposure mask. FIG.
도 3은 위상반전 마스크(Half Tone Phase Shift Mask)와, 이에 대한 전자빔의 필드 및 강도를 도시한 도면.3 illustrates a half tone phase shift mask and a field and intensity of an electron beam therefor;
도 4a 및 도 4b는 위상반전 마스크를 이용한 디유브이 공정에서 발생되는 문제점을 설명하기 위한 도면.4A and 4B are diagrams for explaining a problem occurring in a de-uv process using a phase inversion mask.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1,11 : 석영 기판 2 : 크롬 패턴1,11: quartz substrate 2: chrome pattern
4a,14a : 전자빔의 필드 6a,16a : 전자빔의 강도4a, 14a: field of electron beam 6a, 16a: intensity of electron beam
10 : 일반적인 노광 마스크 12 : 흡수층10 general exposure mask 12 absorbing layer
13 : 위상반전층 20 : 위상반전 마스크13: phase inversion layer 20: phase inversion mask
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 디유브이(DUV : Deep UltraViolet) 광원과 위상반전 마스크(Half Tone Phase Shift Mask)에 의해 노광 공정이 진행되는 디유브이 공정용 포토레지스트에 있어서, 본 발명은 폴리 하이드록시 스틸렌(poly Hydroxy Stylen) 또는 피에이치에스(PHS) 중 어느 하나의 고분자물질과, 피에이지(PAG : Photo Acid Generator)가 첨가되어 있는 레진과, 비공유 전자쌍을 갖는 질소가 결합된 수 개의 디엔큐(DNQ : Diazonaphtoquinone)가 백본(Backbone)의 기본 골격에 결합되어 있는 구조를 갖는 첨가제를 포함하며, 상기 고분자물질, 상기 레진 및 상기 첨가제가 상기 광원에 의해 반응되어 하기의 구조식을 갖는 것을 특징으로 한다.본 발명에 따르면, 첨가제가 비노광 부위에서 고분자와 결합하여 그 부위의 평균 분자량을 증가시킴과 동시에 산(H+)의 확산을 억제시키는 안정제의 역할을 하기 때문에, 비노광 부위와 피식각층간의 식각 선택비를 증가시킬 수 있게 되고, 이에 따라, 식각 공정을 통해 얻어지게 되는 패턴의 안정화를 도모할 수 있다.In order to achieve the above object, in the photoresist for the D-UV process in which the exposure process is performed by a DUV (Deep UltraViolet) light source and a Half Tone Phase Shift Mask, the present invention relates to polyhydride. Several dieneques in which a polymer material of any one of hydroxy styrene (poly Hydroxy Stylen) or PHS (PHS), a resin to which PAG (Photo Acid Generator) is added, and nitrogen having a non-covalent electron pair are combined. DNQ: Diazonaphtoquinone) includes an additive having a structure bonded to the backbone of the backbone, characterized in that the polymer material, the resin and the additive is reacted by the light source to have the following structural formula. According to the present invention, since the additive binds to the polymer at the non-exposed site, increases the average molecular weight of the site and at the same time serves as a stabilizer to inhibit the diffusion of acid (H + ), the etching between the non-exposed site and the layer to be etched It is possible to increase the selection ratio, and thereby stabilize the pattern obtained through the etching process.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 DUV 공정용 레지스트를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a DUV process resist according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
일반적으로, DUV 공정용 포토레지스트는 감광성 중합체인 레진(Resin)에 고분자 물질과, 빛을 받으면 산(H+)을 내놓는 PAG 물질이 첨가되어 있는 것이다. 여기서, 고분자는 터셜리 부트옥시 카보니틸(tertialy ButOxy Carbonymtyl : 이하, t-BOC) 작용기가 결합되어 있는 폴리 하이드록시 스틸렌(Poly Hydroxy Stylen : 이하, PHS), 또는, 아세탈(Acetal) 작용기가 결합되어 있는 PHS이며, 그 결합 구조는 하기의 구조식 1에 나타낸 바와 같다.In general, a photoresist for a DUV process includes a polymer material and a PAG material that yields an acid (H + ) upon receiving light. Here, the polymer may be a poly hydroxy styrene (PHS) or acetal functional group to which tertily Butoxy carbonymtyl (hereinafter, referred to as t-BOC) functional group is bonded. PHS, and the bonding structure thereof is as shown in Structural Formula 1 below.
(구조식 1)(Formula 1)
또한, PAG 물질은, 도시하지는 않았으나, 예를 들어, 트리플루오로메탄 설퍼닉 에시드(Trifluoromethane sulfonic acid), 헥사플루오로프로판 설퍼닉 에시드(Hexafluoropropane sulfonic acid), 또는, 디페닐리오도니움 헥사플루오로프로판설퍼네이트(Diphenyliodonium hexafluoropropanesulfonate) 중에서 선택되는하나이다.In addition, the PAG material may be, for example, trifluoromethane sulfonic acid, hexafluoropropane sulfonic acid, or diphenylriodonium hexafluoro, although not shown. Propanesulfonate (Diphenyliodonium hexafluoropropanesulfonate) is one selected from.
이러한 고분자 및 PAG가 첨가되어 있는 레진에 대한 광반응 메카니즘을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the photoreaction mechanism for the polymer and the resin to which the PAG is added as follows.
1단계로, 노광 공정을 통해서 고분자 및 PAG가 포함되어 있는 레진에 전자빔을 인가하게 되면, 상기 레진에 포함되어 있는 PAG로부터 산(H+)이 발생되고, 이 상태에서, 2단계로 PEB 공정이 수행되면, PAG에 의해 발생된 산(H+)은 비노광 부위로 확산되면서, PHS로부터 t-BOC을 해리시키게 된다. 이 결과로, 빛을 받은 부분, 즉, 노광 부위는 PHS로부터 t-BOC이 끊어진 것에 기인하여, 비노광 부위 보다 그 평균 분자량이 상대적으로 낮아지게 된다. 하기의 구조식 2에 그 구조를 나타내었다.In the first step, when the electron beam is applied to the resin containing the polymer and PAG through the exposure process, acid (H + ) is generated from the PAG included in the resin, and in this state, the PEB process is performed in the second step. When performed, the acid (H + ) generated by PAG diffuses into the non-exposed sites, dissociating t-BOC from PHS. As a result, the light-receiving portion, i.e., the exposed portion, due to the t-BOC being cut off from the PHS, has a relatively lower average molecular weight than the non-exposed portion. The structure is shown in the following structural formula 2.
(구조식 2)(Formula 2)
그런데, 현상 공정은 상대적으로 평균 분자량이 낮은 레진 부분이 현상액에 의해 먼저 제거되는 것에 기인하여, 소정 형태의 패턴이 얻어지는 것이므로, 상기한 PEB 공정을 완료한 후에, 3단계로 현상 공정을 수행하게 되면, 고분자 체인으로부터 t-BOC가 끊어진 것에 의해 평균 분자량이 낮아진 노광 부위는 비노광 부위 보다 먼저 제거되고, 이에 따라, 원하는 형태의 레지스트 패턴이 형성된다.By the way, the development process is due to the first removal of the resin part having a relatively low average molecular weight by the developer, so that a pattern of a predetermined form is obtained. After the above-described PEB process is completed, the development process is performed in three steps. The exposed portion of which the average molecular weight was lowered by breaking t-BOC from the polymer chain is removed before the non-exposed portion, whereby a resist pattern of a desired form is formed.
한편, 앞서 지적한 바와 같이, 사이드로브 현상은 H.T PSM을 사용하여 노광 공정을 수행할 경우에, 비노광 부위를 통과하는 미량의 빛과 위상반전층에 의해 간섭을 일으킨 미량의 빛들이 보강 간섭에 의해 발생되는 것이다.On the other hand, as pointed out above, when the side lobe phenomenon is performed using the HT PSM, a small amount of light passing through the non-exposed part and a small amount of light caused by the phase inversion layer are caused by constructive interference. It happens.
따라서, 이러한 사이드로브 현상을 방지하기 위하여, 본 발명의 실시예에서는 고분자 및 PAG가 첨가되어 있는 레진 내에 추가로 산(H+)의 확산을 제어할 수 있고, 아울러, 비노광 부위의 평균 분자량을 증가시킬 수 있는 첨가제를 넣어준다.Therefore, in order to prevent such side lobe phenomenon, in the embodiment of the present invention, it is possible to further control the diffusion of the acid (H + ) in the resin to which the polymer and the PAG are added. Add an additive that can increase.
본 발명의 실시예에 따른 첨가제의 구조를 하기의 구조식 3에 나타내었다.The structure of the additive according to the embodiment of the present invention is shown in Structural Formula 3 below.
(구조식 3)(Structure 3)
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 첨가제는 비공유 전자쌍을 갖는 질소(N2)가 결합되어 있는 수 개의 디엔큐(DNQ : Diazonaphtoquinone)가 기본 골격인 백본(Backbone)에 결합되어 있는 구조이다.As shown, the additive according to the embodiment of the present invention is a structure in which several dieneqs (DNQ: Diazonaphtoquinone) in which nitrogen (N 2 ) having a non-covalent electron pair are bonded are bonded to a backbone which is a basic skeleton. .
이러한 결합 구조를 갖는 레진에 대한 광반응 메카니즘을 설명하면 다음과 같다.Referring to the photoreaction mechanism for the resin having such a binding structure as follows.
먼저, 노광 부위에 대하여 설명하면, 고분자와 PAG 및 첨가제가 포함되어 있는 레진에 대하여 1단계로 H.T PSM을 이용한 노광 공정을 수행한다. 이 결과, 노광된 부위에서는 레진에 포함되어 있는 PAG로부터 산(H+)이 발생되고, 아울러, 하기에서 볼 수 있는 바와 같이, 첨가제는 기본 골격과 DNQ로 분리되며, 특히, 이 과정에서 첨가제는 카복시릭 엑시드(Carboxylic Acid)로 변환되어 PAG와 마찬가지로 산(H+)을 발생시킨다. 하기의 구조식 4에 그 구조를 나타내었다.First, the exposure site will be described. The exposure process using the HT PSM is performed in one step on the resin containing the polymer, the PAG, and the additive. As a result, the acid (H + ) is generated from the PAG contained in the resin at the exposed portion, and as can be seen below, the additive is separated into the base skeleton and DNQ, and in particular, the additive is It is converted to Carboxylic Acid to generate acid (H + ) just like PAG. The structure is shown in the following structural formula 4.
(구조식 4)(Formula 4)
이어서, 2단계의 PEB 공정이 수행되면, PAG 및 첨가제로부터 발생된 산(H+)은 비노광 부위로 확산되면서, 앞서 설명한 바와 같이, 고분자 결합을 끊게 되고, 이 결과로, 노광 부위의 평균 분자량은 비노광 부위에 비해 상대적으로 낮아지게 된다. 이후, 3단계의 현상 공정이 수행되면, 노광 부위는 비노광 부위에 비해 그 평균 분자량이 낮은 것에 기인하여 먼저 현상된다.Subsequently, when the two-step PEB process is performed, the acid (H + ) generated from the PAG and the additive diffuses into the non-exposed sites, thereby breaking the polymer bonds as described above, and as a result, the average molecular weight of the exposed sites. Is relatively low compared to the non-exposed areas. Thereafter, when the three-step developing process is performed, the exposed portion is first developed due to the lower average molecular weight than the non-exposed portion.
반면에, 비노광 부위에서는 1단계의 노광 공정과 2단계의 PEB 공정 동안에 레진에 추가로 포함된 첨가제가 고분자와 결합(Azoxycoupling)을 하게 됨으로써, 상기 비노광 부위의 평균 분자량은 증가하게 된다.On the other hand, in the non-exposed areas, the additives included in the resin are combined with the polymer during the first exposure process and the second PEB process, thereby increasing the average molecular weight of the non-exposed sites.
자세하게, 기본 골격에 결합되어 있는 DNQ에는 비공유 전자쌍을 갖는 질소(N2)가 결합되어 있기 때문에, PEB 공정을 거치는 동안, 이러한 질소(N2)가 에너지의 안정화를 위하여 하기의 구조식 5에 나타낸 바와 같이, 고분자와 결합을 하게 된다. 이에 따라, 1단계의 노광 공정이 수행된 후에, 2단계의 PEB 공정이 수행되는 동안, 비록, 비노광 부위의 표면은 미량의 전자빔에 의해 노광되기는 하지만, 비노광 부위의 내부는 고분자와 첨가제가 결합되는 것에 의해, 오히려, 그 평균 분자량이 증가하게 된다.In detail, since the nitrogen (N 2 ) having a non-covalent electron pair is bonded to the DNQ bonded to the basic skeleton, during the PEB process, such nitrogen (N 2 ) is shown in Structural Formula 5 below to stabilize the energy. Likewise, they are combined with the polymer. Accordingly, after the one-step exposure process is performed, while the two-step PEB process is performed, although the surface of the non-exposed portion is exposed by a small amount of electron beam, the inside of the non-exposed portion is polymer and additive. By binding, rather, the average molecular weight increases.
(구조식 5)(Structure 5)
따라서, 이 상태에서 3단계의 현상 공정을 수행하게 되면, 평균 분자량의 차이에 의해, 비노광 부위의 표면 일부는 제거될지라도, 표면 일부를 제외하고 나머지 부분은 제거되지 않는다.Therefore, when the three-step development process is performed in this state, although the surface portion of the non-exposed portion is removed by the difference in the average molecular weight, the remaining portion except for the surface portion is not removed.
그러므로, 이러한 레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 식각 공정을 수행할 경우에는, 비노광 부위에서의 결합력 증가에 기인하여 피식각층과의 식각 선택비가 증가됨으로써, 사이드로브 현상은 발생되지 않게 되고, 결과적으로는, 종래에 비해 패턴의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.Therefore, when the etching process is performed using such a resist pattern as an etching mask, the side select phenomenon is not generated by increasing the etching selectivity with the etched layer due to the increase of the bonding force in the non-exposed areas. As a result, the reliability of the pattern can be improved as compared with the related art.
한편, 일반적인 레지스트에 비해, 본 발명의 레지스트는 첨가제가 더 포함되어 있는 것이기 때문에, 이론적으로는, 더 많은 노광 에너지를 인가해야만 노광 부위의 현상이 제대로 이루어지게 할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 추가된 첨가제가 빛을 받으면 산(H+)을 발생시키는 PAG의 역할을 하기 때문에, 실제 요구되는 에너지 보다는 그 양을 줄일 수 있다.On the other hand, since the resist of the present invention further includes an additive as compared to a general resist, theoretically, more exposure energy can be applied to properly develop the exposure site. However, since the additive added in the embodiment of the present invention acts as a PAG to generate an acid (H + ) when it receives light, the amount can be reduced rather than the actual energy required.
또한, 당업자들에게 주지되어 있는 바와 같이, DUV 공정은 산(H+)의 확산 정도에 따라 패턴이 형성되는 것으므로, 노광 공정 후의 지연 시간이 매우 중요한 공정 변수이다. 따라서, 상기한 노광 공정 후의 지연 시간을 적절하게 제어하지 못할 경우, 원하는 레지스트 패턴을 형성하기가 곤란하다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 추가되는 첨가제는 비공유 전자쌍을 갖는 질소가 산을 끌어 당기는 염기의 역할을 하기 때문에, 비노광 부위로 확산되는 산의 확산을 억제시킬 수 있게 되고, 이에 따라, 지연 시간의 부적절한 제어로 인한 결함을 최소화시킬 수 있다.In addition, as is well known to those skilled in the art, the DUV process is a pattern is formed according to the degree of diffusion of the acid (H + ), the delay time after the exposure process is a very important process variable. Therefore, when the delay time after the above exposure process is not properly controlled, it is difficult to form a desired resist pattern. However, since the additive added in the embodiment of the present invention acts as a base that attracts acid to the nitrogen having a non-covalent electron pair, it is possible to suppress the diffusion of the acid diffused to the non-exposed site, and thus, the delay time Minimize defects due to improper control of
이상에서와 같이, 본 발명은 DUV용 레지스트에 비노광 부위에서 염기의 역할을 하는 첨가제를 추가로 더 포함시킴으로써, 사이드로브 현상을 방지할 수 있는 것에 기인하여 패턴 형성 공정을 안정화시킬 수 있다.As described above, the present invention may further include an additive that serves as a base at a non-exposed portion of the DUV resist, thereby stabilizing the pattern forming process due to being able to prevent side lobe phenomenon.
또한, DNQ에 결합되어 있는 비공유 전자쌍을 갖는 질소에 의해 비노광 부위로 산이 확산되는 억제시킬 수 있기 때문에, 노광 공정 후의 지연 시간의 부적절한 제어로 인한 결함을 최소화시킬 수 있다.In addition, since the acid can be suppressed from being diffused to the non-exposed sites by nitrogen having a non-covalent electron pair bonded to DNQ, defects due to inadequate control of the delay time after the exposure process can be minimized.
게다가, 첨가제가 노광 부위에서 산(H+)을 내놓는 PAG의 역할을 하기 때문에, 노광 에너지를 낮출 수 있다.In addition, since the additive acts as a PAG to give out the acid (H + ) at the exposure site, the exposure energy can be lowered.
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| EP0651893A1 (en) * | 1992-07-23 | 1995-05-10 | Hoechst Celanese Corporation | Hexahydroxybenzophenone sulfonate esters of diazonaphthoquinone sensitizers and positive photoresists employing same |
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1999
- 1999-03-25 KR KR1019990010225A patent/KR100306808B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
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| EP0651893A1 (en) * | 1992-07-23 | 1995-05-10 | Hoechst Celanese Corporation | Hexahydroxybenzophenone sulfonate esters of diazonaphthoquinone sensitizers and positive photoresists employing same |
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