KR101003862B1 - Fine pattern forming method for semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 미세패턴 형성 방법에 관한 것으로, 제 1 포토레지스트층과 하기 화학식 1 의 단위체를 갖는 감광성 고분자를 포함하는 적어도 하나의 제 2 포토레지스트층의 다중층을 형성하여, 높은 두께의 포토레지스트층을 요하는 공정에서 상부와 하부의 현상속도가 유사하여 균일하면서도 미세한 패턴을 얻을 수 있다.The present invention relates to a method for forming a fine pattern of a semiconductor device, and to form a multilayer of at least one second photoresist layer comprising a first photoresist layer and a photosensitive polymer having a unit of formula (1), In the process requiring the photoresist layer, the development speed of the upper and lower parts is similar to obtain a uniform and fine pattern.

<화학식 1><Formula 1>

Figure 112008077345020-pat00001
Figure 112008077345020-pat00001

미세패턴, 아민기, 감광성 고분자, 포토레지스트층 Fine pattern, amine group, photosensitive polymer, photoresist layer

Description

반도체 소자의 미세패턴 형성방법 {Fine pattern forming method for semiconductor device}Fine pattern forming method for semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 미세패턴 형성방법에 관한 것으로, 구체적으로는 높은 두께의 포토레지스트층을 요하는 공정에서 염기성 성분을 함유한 포토레지스트층을 포함하는 다중층의 포토레지스트층을 형성하여 미세하면서도 균일한 포토레지스트 패턴을 얻을 수 있는 반도체 소자의 미세패턴 형성방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a micropattern of a semiconductor device. Specifically, in a process requiring a photoresist layer having a high thickness, it is possible to form a photoresist layer of multiple layers including a photoresist layer containing a basic component. A method for forming a fine pattern of a semiconductor device capable of obtaining a uniform photoresist pattern.

반도체 제조 과정중 이온 주입(Ion Implantation) 공정에서 사용되는 포토레지스트층의 두께는 대개 0.8μm 에서 3μm 정도로 매우 두껍다. 이온들에 대한 포토레지스트의 저항력이 약하여 이온 주입 공정 진행시 포토레지스트의 잔막이 많이 소모되기 때문이다.The thickness of the photoresist layer used in the ion implantation process during the semiconductor fabrication process is usually very thick (0.8 μm to 3 μm). This is because the resist of the photoresist against ions is weak, and the remaining film of the photoresist is consumed during the ion implantation process.

최근 반도체 소자의 집적화로 상기와 같이 높은 두께의 포토레지스트층을 사용해야 하는 경우라도, 실제 형성해야 하는 패턴의 크기는 매우 작아 높은 해상도의 포토레지스트를 사용해야 한다. 그러나, 포토레지스트층이 두꺼워 노광시 포토 레지스트층의 상부와 하부에 가해지는 빛의 강도가 상이하여 미세 패턴 형성을 위해 해상력이 좋은 포토레지스트를 사용하더라도 상부는 포토레지스트가 많이 현상되고 하부는 적게 현상되어 사다리꼴 모양의 positive-slpoe 형태의 패턴이 형성되게 된다. 포토레지스트층의 두께가 두꺼울수록 이 현상은 심화되게 되고, 임플란트 이온들의 장벽역할을 충실히 수행하게 하기 위하여 포토레지스트층의 두께를 높인 목적이 퇴색되게 된다. Even in the case of using a high thickness photoresist layer as described above due to the recent integration of semiconductor devices, the size of the pattern to be actually formed is very small and a high resolution photoresist should be used. However, the photoresist layer is thick, so the light intensity applied to the upper and lower portions of the photoresist layer during exposure is different, so that even if a photoresist having high resolution is used to form a fine pattern, the photoresist is developed a lot and the lower part is developed. As a result, a trapezoidal positive-slpoe pattern is formed. The thicker the photoresist layer becomes, the deeper this phenomenon becomes, and the purpose of increasing the thickness of the photoresist layer in order to faithfully perform the barrier role of the implant ions is faded.

상기의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 높은 두께의 포토레지스트층과 미세패턴을 요하는 공정에서 균일하면서도 미세한 패턴을 형성할 수 있는 반도체 소자의 미세패턴 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for forming a fine pattern of a semiconductor device capable of forming a uniform and fine pattern in a process requiring a high thickness photoresist layer and a fine pattern.

상기의 목적을 달성하고자 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

하기 화학식 1 의 반복단위를 갖는 감광성 고분자를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공한다:It provides a photoresist composition comprising a photosensitive polymer having a repeating unit of the formula (1):

<화학식 1><Formula 1>

Figure 112008077345020-pat00002
Figure 112008077345020-pat00002

상기 반복단위는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복단위에 대하여 10 내지 40 몰% 로 포함될 수 있다.The repeating unit may be included in 10 to 40 mol% based on the total repeating units constituting the photosensitive polymer.

본 발명의 다른 목적을 달성하고자 본 발명은,The present invention to achieve another object of the present invention,

피식각막의 상면에 제 1 포토레지스트 조성물을 도포하여 제 1 포토레지스트층을 형성하는 단계; 및Forming a first photoresist layer by applying a first photoresist composition to an upper surface of the etched film; And

상기 제 1 포토레지스트층의 상면에 상기 감광성 고분자를 포함하는 포토레지스트 조성물을 도포하여 제 2 포토레지스트층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 미세패턴 형성방법을 제공한다. It provides a method of forming a fine pattern of a semiconductor device comprising applying a photoresist composition comprising the photosensitive polymer on the upper surface of the first photoresist layer to form a second photoresist layer.

상기 제 2 포토레지스트층은 복수층으로 형성될 수 있으며, 복수층은 상기 감광성 고분자의 함량이 높은 층이 상층에 위치하도록 순서대로 적층될 수 있다. The second photoresist layer may be formed of a plurality of layers, and the plurality of layers may be sequentially stacked so that a layer having a high content of the photosensitive polymer is positioned on an upper layer.

상기 제 2 포토레지스트층의 두께는 전체 포토레지스트층에 대하여 30 내지 70% 의 두께일 수 있다. The thickness of the second photoresist layer may be 30 to 70% of the thickness of the entire photoresist layer.

본 발명의 미세패턴 형성방법에 의하면, 높은 두께의 포토레지스트층을 사용하더라도 측벽 프로파일이 버티컬하고 균일한 원하는 프로파일을 얻을 수 있어 공정 효율이 상승되며 비용도 절감된다. According to the method for forming a micropattern of the present invention, even if a photoresist layer having a high thickness is used, a desired profile can be obtained with a vertical and uniform sidewall profile, thereby increasing process efficiency and reducing costs.

반도체 제조 과정중 이온 주입을 위해 높은 두께의 포토레지스트층이 필요한 경우에 유용하게 이용될 수 있고, 상기 공정이 아니라도 두꺼운 포토레지스층을 사용하면서도 미세한 패턴을 요하는 공정에 적용될 수 있다.When a high thickness photoresist layer is required for ion implantation during a semiconductor manufacturing process, it may be usefully used, and may be applied to a process requiring a fine pattern while using a thick photoresist layer.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서 반도체 소자의 미세패턴을 형성하기 위해 사용하는 감광성 고분자는 하기 화학식 1 의 반복단위를 포함한다:In the present invention, the photosensitive polymer used to form the micropattern of the semiconductor device includes a repeating unit represented by Formula 1 below:

<화학식 1><Formula 1>

Figure 112008077345020-pat00003
Figure 112008077345020-pat00003

상기 반복단위는 아민을 포함하여 노광후 발생한 산의 확산을 방지하거나 산을 소모시키는 역할을 수행할 수 있다.The repeating unit may play a role of preventing acid diffusion or consuming acid, including an amine.

상기 화학식 1 의 반복단위는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복단위에 대하여 10 내지 40 몰% 로 포함될 수 있다. 10 몰% 미만으로 포함되면 산의 확산 방지 및 산을 소모시키는 효과가 미미하여 본 발명의 목적을 달성하기가 힘들고, 50 몰% 를 초과하여 첨가되면 산의 확산 방지 및 소모가 많이 이루어져 패턴이 형성되지 않을 수 있다. The repeating unit of Formula 1 may be included in 10 to 40 mol% based on the total repeating units constituting the photosensitive polymer. When included in less than 10 mol% is difficult to achieve the purpose of the present invention because the effect of the acid diffusion prevention and acid consumption is insignificant, if more than 50 mol% is added to prevent the diffusion and consumption of acid is not formed a pattern You may not.

상기 감광성 고분자는 라디칼 중합, 용액 중합, 벌크 중합 또는 금속 촉매를 이용한 중합등 당업계에 공지된 방법이 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로는 3-pyrroline 단량체, 기타 감광성 고분자의 제조에 통상적으로 사용되는 단량체 및 중합개시제를 중합용매에 용해시키고, 이를 질소, 아르곤 등의 불활성 분위기하에, 30 내지 70℃의 온도에서 4 내지 24시간 동안 반응시켜 제조할 수 있다. 또한, 생성물을 디에틸에테르, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올등의 저급 알코올, 물 또는 이들의 혼합물등을 사용하여 정제할 수 있다. 상기 중합개시제는 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으며, 구체적으로 벤조일퍼옥사이드, 2,2′-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 아세틸퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸퍼아세테이트, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 중합용매는 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으며, 구체적으로 사이클로헥사논, 사이클로펜타논, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 메틸에틸케톤, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.The photosensitive polymer may be any method known in the art such as radical polymerization, solution polymerization, bulk polymerization or polymerization using a metal catalyst without limitation. Specifically, 3-pyrroline monomers, monomers and polymerization initiators commonly used in the production of photosensitive polymers are dissolved in a polymerization solvent, and then they are dissolved in an inert atmosphere such as nitrogen and argon at a temperature of 30 to 70 ° C. for 4 to 24 hours. Can be prepared by reaction. In addition, the product can be purified using a lower alcohol such as diethyl ether, methanol, ethanol, isopropanol, water or a mixture thereof. The polymerization initiator may be used without limitation to those known in the art, specifically, benzoyl peroxide, 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), acetyl peroxide, lauryl peroxide, t-butylper Acetate, t-butylhydroperoxide, di-t-butylperoxide or mixtures thereof can be used. The polymerization solvent can be used without limitation to those known in the art, specifically cyclohexanone, cyclopentanone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, methyl ethyl ketone, benzene, toluene, xyl Lene or mixtures thereof may be used.

상기 화학식 1 의 반복단위를 갖는 감광성 고분자로 하기 화학식 2 의 감광성 고분자가 사용될 수 있다:As a photosensitive polymer having a repeating unit of Formula 1, a photosensitive polymer of Formula 2 may be used:

<화학식 2><Formula 2>

Figure 112008077345020-pat00004
Figure 112008077345020-pat00004

(상기 화학식 2 에서,(In Chemical Formula 2,

R1 은 수소 또는 탄소수 1 내지 4 의 알킬기이고, R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,

R2 내지 R4 는 수소 또는 플루오기로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30 의 알킬기 또는 사이클로 알킬기이고,R 2 to R 4 is an alkyl or cycloalkyl group having 1 to 30 carbon atoms unsubstituted or substituted with hydrogen or fluorine,

a, b, c 는 전체 반복단위에 대한 몰% 로, 1 내지 60 몰% 이고,a, b, c are mole% with respect to the total repeating units, 1 to 60 mole%,

d 는 10 내지 40 몰% 이다. )d is 10 to 40 mol%. )

본 발명의 포토레지스트 조성물은 상기 화학식 1 의 반복단위를 갖는 감광성 고분자를 포함한다. 또한, 광산 발생제 및 유기용매를 더 포함할 수 있다. 필요에 따라 각종 첨가제를 더 포함할 수 있다.The photoresist composition of the present invention comprises a photosensitive polymer having a repeating unit of the formula (1). In addition, a photoacid generator and an organic solvent may be further included. Various additives may be further included as needed.

상기 화학식 1 의 반복단위를 갖는 감광성 고분자는 포토레지스트 조성물 총 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 1 중량부 미만으로 포함되면 포토레지스트층이 너무 얇아 원하는 두께의 패턴을 형성하기 어렵고, 30 중량부를 초과하여 첨가되면 코팅의 균일성이 저하될 우려가 있다.The photosensitive polymer having a repeating unit of Formula 1 may be included in an amount of 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the total photoresist composition. When included in less than 1 part by weight, the photoresist layer is too thin to form a pattern having a desired thickness, and when added in excess of 30 parts by weight, uniformity of the coating may be lowered.

상기 광산 발생제는 노광에 의해 H+ 등 산성분을 생성하여, 화학증폭 작용을 유도하는 기능을 하는 것으로, 빛에 의해 산을 발생시킬 수 있는 화합물이면 무엇이든 사용할 수 있으며, 바람직하게는 유기술폰산 등의 황화염계 화합물, 오니움염계 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 광산발생제의 비한정적인 예로서 157nm 및 193nm에서 흡광도가 적은 프탈이미도트리플루오로메탄술포네이트(phthalimidotrifluoromethanesulfonate),디니트로벤질토실레이트(dinitrobenzyltosylate),n-데실디술폰(n-decyldisulfone),나프틸이미도트리플루오로메탄술포네이트(naphthylimidotrifluoromethanesulfonate),디페틸요도늄헥사플루오로포스페이트(diphenylliodoniumhexafluorophosphate),디페틸요도늄헥사플루오로아르세네이트(diphenyliodoniumhexafluoroarsenate),디페닐요도늄헥사플루오로안티모네이트(diphenyliodoniumhexafluoroantimonate),디페닐파라톨루에닐설포늄트리플레이트(diphenylparaisobuylphenylsulfoniumtriflate),트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트(triphenylsulfoniumhexafluoroantimonite),트리페닐설포늄트리플레이트(triphenylsulfoniumtriflate),디부틸나프틸설포늄트리플레이트(dibutylnaphthylsulfonium triflate) 및 이들의 혼합물등이 있다.The photoacid generator generates an acid component such as H + by exposure, and induces a chemical amplification action. Any photoacid generator may be used as a compound capable of generating an acid by light. Sulfur salt compounds, such as onium salt compounds, and mixtures thereof can be used. Non-limiting examples of the photoacid generator are phthalimidotrifluoromethanesulfonate, dinitrobenzyltosylate, n-decyldisulfone, naphthyl naphtha with low absorbance at 157 nm and 193 nm. Naphthylimidotrifluoromethanesulfonate, diphenyltiodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate ), Diphenylparatoluenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonite, triphenylsulfonium triflate, dibutylnaphthylsulfonium triflate, dibutylnaphthyl trifonate Mixtures thereof and the like.

상기 광산 발생제는 상기 감광성 고분자 100 중량부에 대해 0.05 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 0.05 중량부 미만으로 포함되면 포토레지스트 조성물의 빛에 대한 민감도가 저하되어 보호기의 탈보호가 곤란할 염려가 있고, 20 중량부를 초과하여 첨가되면 다량의 산이 발생하여 포토레지스트 패턴의 단면이 불량해질 염려가 있다.The photoacid generator may be included in an amount of 0.05 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the photosensitive polymer. If the amount is less than 0.05 parts by weight, the sensitivity of the photoresist composition to light is reduced, which may make deprotection of the protecting group difficult. If it is added in excess of 20 parts by weight, a large amount of acid may be generated, resulting in poor cross section of the photoresist pattern. have.

균일하고 평탄한 포토레지스트층을 형성하기 위해 포토레지스트 조성물을 적당한 증발속도와 점성을 가진 상기 유기용매에 용해시켜 사용한다.In order to form a uniform and flat photoresist layer, the photoresist composition is used by dissolving in the organic solvent having an appropriate evaporation rate and viscosity.

상기 유기용매는 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 에틸렌그리콜모노메틸에틸, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소아밀케톤, 사이클로헥사온, 디옥산, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 메틸피루베이트, 에틸피루베이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트, N,N-디메틸포름아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 3-에톡시에틸프로피오네이트, 2-헵타온, 감마-부티로락톤, 2-히드록시프로피온산에틸, 2-히드록시 2-메틸프로피온산에틸, 에톡시초산에틸, 히드록시초산에틸, 2-히드록시 3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시 2-메칠프로피오산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시-2-메틸프로피온산에틸, 초산에틸, 초산부틸 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.The organic solvent may be used without limitation, those known in the art, specifically, ethylene glycol monomethyl ethyl, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol Monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, cyclohexaone, dioxane, methyl lactate, ethyl lactate, methyl Pyruvate, ethylpyruvate, methylmethoxypropionate, ethylethoxypropionate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 3-e To oxyethyl propionate, 2-heptaone, gamma-butyrolactone, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy 2-methylpropionate, ethoxy acetic acid Methyl, ethyl hydroxy acetate, 2-hydroxy methyl methyl butyrate, 3-methoxy methyl 2-methylpropioate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxy-2-methylpropionate, ethyl acetate, Butyl acetate and mixtures thereof can be used.

상기 포토레지스트 조성물은 필요에 따라 유기염기를 더 포함할 수 있다. 상기 유기염기는 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 트리에틸아민, 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리이소옥틸아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. The photoresist composition may further include an organic base as necessary. The organic base may be used without limitation those known in the art, specifically triethylamine, triethylamine, triisobutylamine, triisooctylamine, diethanolamine, triethanolamine and mixtures thereof may be used. have.

상기 유기염기는 포토레지스트 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 0.01 중량부 미만으로 포함되면 포토레지스트 패턴에 티탑(t-top) 현상이 발생할 염려가 있고, 10 중량부를 초과하여 포함되면 포토레지스트 조성물의 감도가 떨어져 패턴 형성율이 저하될 염려가 있다.The organic base may be included in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the photoresist composition. If it is included in less than 0.01 parts by weight, a t-top phenomenon may occur in the photoresist pattern, and when included in excess of 10 parts by weight, the sensitivity of the photoresist composition may be lowered, resulting in a decrease in pattern formation rate.

본 발명의 반도체 소자의 미세패턴 형성방법은 제 1 포토레지스트층을 형성하는 단계; 및 제 2 포토레지스트층을 형성하는 단계를 포함한다.The method of forming a fine pattern of a semiconductor device of the present invention comprises the steps of forming a first photoresist layer; And forming a second photoresist layer.

본 발명의 미세패턴 형성방법은 단일층이 아닌 복수층의 포토레지스트층을 형성하고 상층에 위치한 포토레지스트층의 경우 염기성분을 포함하여 산의 확산을 방지하거나 산을 소모하는 역할을 한다. 따라서, 상층과 하층의 현상속도를 같게 만들어 두꺼운 포토레지스트층을 요하는 공정에서도 균일한 패턴을 얻을 수 있다. The method for forming a micropattern of the present invention forms a plurality of photoresist layers instead of a single layer and, in the case of the photoresist layer located above, includes a base component to prevent acid diffusion or consume acid. Therefore, a uniform pattern can be obtained even in a process requiring a thick photoresist layer by making the upper and lower developing speeds the same.

상기 제 1 포토레지스트층을 형성하는 단계는 피식각막의 상면에 제 1 포토레지스트 조성물을 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계이다.The step of forming the first photoresist layer is a step of forming a photoresist layer by applying a first photoresist composition on the top surface of the etched film.

상기 제 1 포토레지스트 조성물은 당업계에 공지된 통상의 포토레지스트 조성물이 제한없이 사용될 수 있으며, 본 발명의 상기 화학식 1 의 반복단위를 갖는 감광성 고분자를 포함하지 않는 포토레지스트 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. The first photoresist composition may be used without limitation a conventional photoresist composition known in the art, it is preferable to use a photoresist composition containing no photosensitive polymer having a repeating unit of the formula (1) of the present invention. .

상기 제 2 포토레지스트층을 형성하는 단계는 상기 제 1 포토레지스트층의 상면에 상기 화학식 1 의 반복단위를 갖는 감광성 고분자를 포함하는 제 2 포토레지스트 조성물을 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계이다. The forming of the second photoresist layer is a step of forming a photoresist layer by applying a second photoresist composition including a photosensitive polymer having a repeating unit of Formula 1 on an upper surface of the first photoresist layer.

상기 화학식 1 의 반복단위는 아민기를 포함하여 아민기쪽으로 H+ 를 유도하여 산성분을 소모하거나 산성분의 확산을 방지하므로 상층부의 현상속도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 상층부의 현상속도는 하층부와 유사하게 된다.The repeating unit of Formula 1 includes an amine group to induce H + toward the amine group, thereby consuming an acid component or preventing diffusion of the acid component, thereby reducing the development speed of the upper layer. Therefore, the developing speed of the upper layer becomes similar to that of the lower layer.

상기 제 2 포토레지스트층은 복수층으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 포토레지스트층은 원하는 반도체 소자의 패턴에 따라 상기 제 2 포토레지스트 조성물내의 감광성 고분자의 함량을 달리하여 복수층으로 구성할 수 있다. 층의 수가 증가할수록 보다 버티컬한 측벽프로파일을 얻을 수 있으나, 공정비용의 증가라는 단점이 있다. The second photoresist layer may be formed of a plurality of layers. The second photoresist layer may be formed of a plurality of layers by varying the content of the photosensitive polymer in the second photoresist composition according to the pattern of the desired semiconductor device. As the number of layers increases, a more vertical sidewall profile can be obtained, but there is a disadvantage of an increase in processing cost.

상기 제 2 포토레지스트층이 복수층으로 형성되는 경우 상기 화학식 1 의 반복단위를 갖는 감광성 고분자의 함량이 높은 포토레지스트층일수록 상층에 위치할 수 있다. 상기 화학식 1 의 반복단위를 갖는 감광성 고분자의 함량이 높을수록 산의 확산을 방지하는 효과가 크므로 노광시 빛의 강도가 강해 현상속도가 빠른 상층부일수록 상기 화학식 1 의 반복단위를 갖는 감광성 고분자의 함량이 높은 포토레지스트층을 위치시킨다. When the second photoresist layer is formed of a plurality of layers, the photoresist layer having a higher content of the photosensitive polymer having a repeating unit of Formula 1 may be located at an upper layer. The higher the content of the photosensitive polymer having a repeating unit of Formula 1 is, the greater the effect of preventing acid diffusion, and thus the higher the intensity of light during exposure, so that the higher the upper developing portion, the higher the content of the photosensitive polymer having the repeating unit of Formula 1 This high photoresist layer is placed.

상기 제 2 포토레지스트층의 두께는 전체 포토레지스트층에 대하여 30 내지 70% 의 두께일 수 있다. 제 2 포토레지스트층의 두께가 30% 미만이면 상층부의 현상속도가 빨라 상층부가 더 많이 식각되어 종래와 마찬가지로 사다리꼴 모양의 positive-slpoe 형태의 패턴이 형성 것을 막을수가 없고, 70% 를 초과하면 제 2 포토레지스층자체가 너무 두꺼우므로 제 2 포토레지스트층 상부는 식각이 많이 되고 하부는 덜 되어 전체적으로 항아리 모양의 패턴이 형성될 수 있다.The thickness of the second photoresist layer may be 30 to 70% of the thickness of the entire photoresist layer. If the thickness of the second photoresist layer is less than 30%, the developing speed of the upper part is faster, so that the upper part is more etched, and thus, it is impossible to prevent the formation of a trapezoidal positive-slpoe pattern as in the prior art. Since the photoresist layer itself is too thick, the upper part of the second photoresist layer is etched and the lower part thereof is less so that a jar-shaped pattern may be formed as a whole.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이는 본 발명의 설명을 위한 것일 뿐, 이로 인해 본 발명의 범위가 제한되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. This is for the purpose of illustrating the invention only, and thus the scope of the invention is not limited.

<실시예 1> 감광성 고분자의 제조Example 1 Preparation of Photosensitive Polymer

1-1. 2-methyl-2-adamantyl-5-norbonene-2-carboxylate 0.161mole, maleic anhydride 0.161mole, 2-methyl-2-adamantyl-methacrylate 0.05mole 및 개시제로 AIBN(azobisisobutylronitrile) 10g 을 무수 THF 100g 에 용해시키고, 동결방법으로 앰플을 사용하여 가스를 제거한 후, 66℃에서 24시간 동안 중합반응시켰으며, 중합된 반응물을 과량의 디에틸에테르에서 재침전시켜 감광성 고분자 수지를 얻었다. 1-1. Dissolve 10 g of AIBN (azobisisobutylronitrile) in 100 g of anhydrous THF with 0.161 mole of 2-methyl-2-adamantyl-5-norbonene-2-carboxylate, 0.161 mole of maleic anhydride, 0.05 mole of 2-methyl-2-adamantyl-methacrylate and as an initiator, The gas was removed using an ampoule as a freezing method, and then polymerized at 66 ° C. for 24 hours. The polymerized reactant was reprecipitated in an excess of diethyl ether to obtain a photosensitive polymer resin.

1-2. 아민을 포함하는 단량체인 3-pyrroline 0.161mole 을 더 포함하여 상기 실시예 1-1 과 동일한 방법으로 중합하여 감광성 고분자 수지를 얻었다.1-2. 3-pyrroline 0.161 mole, which is a monomer containing an amine, was further included to polymerize in the same manner as in Example 1-1, to obtain a photosensitive polymer resin.

<실시예 2> 포토레지스트 조성물의 제조Example 2 Preparation of Photoresist Composition

2-1. 상기 실시예 1-1 에서 얻은 감광성 고분자 2.0g 및 트리페닐 설포늄 트리플레 이트(TPS-105) 0.02g 을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 20g 에 완전히 용해시킨 다음 0.2㎛ 의 디스크 필터로 여과하여 제 1 포토레지스트 조성물을 얻었다.2-1. 2.0 g of the photosensitive polymer obtained in Example 1-1 and 0.02 g of triphenyl sulfonium triplerate (TPS-105) were completely dissolved in 20 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), followed by filtration with a 0.2 μm disk filter. To obtain a first photoresist composition.

2-2. 상기 실시예 1-2 에서 얻은 감광성 고분자 2.0g 을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1 과 동일한 방법으로 제 2 포토레지스트 조성물을 얻었다.2-2. A second photoresist composition was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that 2.0 g of the photosensitive polymer obtained in Example 1-2 was used.

<실시예 3> 포토레지스트 패턴 형성Example 3 Photoresist Pattern Formation

3-1. 상기 실시예 2-1 에서 제조한 제 1 포토레지스트 조성물을 반도체 기판(100) 위의 피식각막(200)의 상면에 스핀 코터를 이용하여 도포하고 baking 공정을 거쳐 0.2 ㎛ 의 제 1 포토레지스트층(310)을 형성하였다.3-1. The first photoresist composition prepared in Example 2-1 was applied to the upper surface of the etched film 200 on the semiconductor substrate 100 using a spin coater, followed by baking to form a first photoresist layer having a thickness of 0.2 μm. 310).

3-2. 상기 실시예 2-2 에서 제조한 제 2 포토레지스트 조성물을 상기 제 1 포토레지스트층위에 코팅하여 상기 실시예 2-1 과 동일한 방법으로 제 2 포토레지스트층(320)을 형성하였다(도 1a).3-2. The second photoresist composition prepared in Example 2-2 was coated on the first photoresist layer to form a second photoresist layer 320 in the same manner as in Example 2-1 (FIG. 1A).

3-3. 이중층의 포토레지스트층(300)이 형성된 웨이퍼를 100℃에서 90초동안 프리베이킹하고 개구수 0.6 인 ArF 엑시머 레이저를 이용하여 소정의 패턴으로 노광한 다음, 120℃ 에서 90초 동안 PEB(post exposure baking)를 진행하였다. 그리고 2.38 중량% 의 TMAH 용액으로 30초 동안 현상하여 도 1b 와 같은 포토레지스트 패턴을 얻었다.3-3. The wafer on which the double layer photoresist layer 300 is formed is prebaked at 100 ° C. for 90 seconds and exposed in a predetermined pattern using an ArF excimer laser having a numerical aperture of 0.6, followed by post exposure baking at 120 ° C. for 90 seconds. ). And it developed for 30 second with 2.38 weight% of TMAH solution, and obtained the photoresist pattern like FIG. 1B.

<비교예 1> 포토레지스트 패턴 형성Comparative Example 1 Photoresist Pattern Formation

1-1. 상기 실시예 2-1 에서 제조된 포토레지스트 조성물을 반도체 기판(100′)의 피식각막(200′)의 상면에 스핀 코터를 이용하여 도포하고 baking 공정을 거쳐 0.4 ㎛ 의 포토레지스트층(300′)을 형성하였다(도 2a).1-1. The photoresist composition prepared in Example 2-1 was applied to the top surface of the etched film 200 'of the semiconductor substrate 100' using a spin coater and then baked to form a 0.4 μm photoresist layer 300 '. Was formed (FIG. 2A).

1-2. 포토레지스트층이 형성된 웨이퍼를 100℃에서 90초동안 프리베이킹하고 개구수 0.6 인 ArF 엑시머 레이저를 이용하여 소정의 패턴으로 노광한 다음, 120℃ 에서 90초 동안 PEB(post exposure baking)를 진행하였다. 그리고 2.38 중량% 의 TMAH 용액으로 30초 동안 현상하여 도 2b 와 같은 포토레지스트 패턴을 얻었다.1-2. The wafer on which the photoresist layer was formed was prebaked at 100 ° C. for 90 seconds, exposed to a predetermined pattern using an ArF excimer laser having a numerical aperture of 0.6, and then subjected to post exposure baking (PEB) at 120 ° C. for 90 seconds. And it developed for 30 second with 2.38 weight% of TMAH solution, and obtained the photoresist pattern like FIG. 2b.

도 1b를 참조하면, 이중층의 포토레지스트층을 형성한 실시예의 경우 현상공정시 상기 화학식 1 의 단위체를 갖는 감광성 고분자가 함유된 제 2 포토레지스트층과 통상의 포토레지스트 조성물로 형성된 제 1 포토레지스트층의 현상속도가 유사해져 측벽 프로파일이 버티컬한 균일한 패턴이 형성된다.Referring to FIG. 1B, in the case of the embodiment in which the double layer photoresist layer is formed, the first photoresist layer formed of the second photoresist layer containing the photosensitive polymer having the monomer of Chemical Formula 1 and the conventional photoresist composition during the development process The developing speeds are similar to form vertical patterns with vertical sidewall profiles.

도 2b를 참조하면, 단일층의 포토레지스트층을 형성한 비교예의 경우 상부는 하부에 비해 노광량이 많아 현상속도가 빠르므로 사다리꼴 모양의 positive-slope형태의 패턴이 형성된다. 따라서 두꺼운 포토레지스트층을 요하는 공정에서 균일한 패턴을 얻기가 어렵다.Referring to FIG. 2B, in the comparative example in which a single layer photoresist layer is formed, the upper portion has a larger exposure amount than the lower portion, and thus the development speed is faster, thereby forming a trapezoidal positive-slope pattern. Therefore, it is difficult to obtain a uniform pattern in a process requiring a thick photoresist layer.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의해 이중층의 포토레지스트층을 형성한 단면도이다.1A is a cross-sectional view of a double layer photoresist layer formed according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1b는 이중층의 포토레지스트층을 이용하여 리소그래피 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한 단면도이다.1B is a cross-sectional view of a photoresist pattern formed by a lithography process using a double layer photoresist layer.

도 2a는 본 발명의 비교예에 의해 단일층의 포토레지스트층을 형성한 단면도이다.2A is a cross-sectional view of a single layer photoresist layer formed by a comparative example of the present invention.

도 2b는 단일층의 포토레지스트층을 이용하여 리소그래피 공정으로 포토 레지스트 패턴을 형성한 단면도이다.2B is a cross-sectional view of a photoresist pattern formed by a lithography process using a single layer photoresist layer.

Claims (5)

하기 화학식 1 의 반복단위를 갖는 감광성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물:A photoresist composition comprising a photosensitive polymer having a repeating unit of Formula 1 below: <화학식 1><Formula 1>
Figure 112008077345020-pat00005
Figure 112008077345020-pat00005
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반복단위는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복단위에 대하여 10 내지 40 몰% 로 포함되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The repeating unit is a photoresist composition, characterized in that contained in 10 to 40 mol% based on the total repeating units constituting the photosensitive polymer. 피식각막의 상면에 제 1 포토레지스트 조성물을 도포하여 제 1 포토레지스트층을 형성하는 단계; 및Forming a first photoresist layer by applying a first photoresist composition to an upper surface of the etched film; And 상기 제 1 포토레지스트층의 상면에 제1항의 포토레지스트 조성물을 도포하여 제 2 포토레지스트층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세패턴 형성방법. And forming a second photoresist layer by applying the photoresist composition of claim 1 to an upper surface of the first photoresist layer. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제 2 포토레지스트층은 복수층으로 형성될 수 있고, 상기 복수층은 제1항의 감광성 고분자의 함량이 높은 포토레지스트층이 상층에 위치하도록 순서대로 적층되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세패턴 형성방법.The second photoresist layer may be formed of a plurality of layers, and the plurality of layers may be formed in such a manner that the photoresist layer having a high content of the photosensitive polymer of claim 1 is sequentially stacked so as to be positioned in an upper layer. Way. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제 2 포토레지스트층의 두께가 전체 포토레지스트층에 대하여 30 내지 70% 인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세패턴 형성방법.And the thickness of the second photoresist layer is 30 to 70% of the total photoresist layer.
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