KR20060008493A - Aqueous solution for controlling the size of photoresist pattern and method for forming pattern using the same - Google Patents

Aqueous solution for controlling the size of photoresist pattern and method for forming pattern using the same Download PDF

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KR20060008493A
KR20060008493A KR1020040056779A KR20040056779A KR20060008493A KR 20060008493 A KR20060008493 A KR 20060008493A KR 1020040056779 A KR1020040056779 A KR 1020040056779A KR 20040056779 A KR20040056779 A KR 20040056779A KR 20060008493 A KR20060008493 A KR 20060008493A
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이근수
김서민
임창문
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주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

본 발명은 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액 및 이를 이용한 패턴 형성방법에 관한 것으로, 반도체 기판에 형성된 피식각층 상부에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트 막을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 막을 소프트 베이크하는 단계와, (i) 물 또는 (ii) 물 및, 알코올 화합물, 염기성 화합물 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 수용성 화합물을 포함하는 패턴 크기 조정용 수용액을 사용하여 상기 포토레지스트 막에 뿌려주는 단계와, 상기 포토레지스트 막을 포스트 베이크하는 단계와, 상기 포토레지스트 막을 노광하는 단계와, 상기 노광된 포토레지스트 막을 현상액으로 현상하는 단계를 포함하는 포토레지스트 패턴 형성방법을 제공한다.The present invention relates to an aqueous solution for adjusting the photoresist pattern size and a pattern forming method using the same, forming a photoresist film by applying a photoresist on an etched layer formed on a semiconductor substrate, and soft baking the photoresist film; spraying the photoresist film with (i) water or (ii) water and an aqueous solution for pattern sizing comprising at least one water-soluble compound selected from the group consisting of alcohol compounds, basic compounds and surfactants, and A method of forming a photoresist pattern comprising post-baking a photoresist film, exposing the photoresist film, and developing the exposed photoresist film with a developer.

Description

포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액 및 이를 이용한 패턴 형성방법{Aqueous Solution for Controlling the Size of Photoresist Pattern and Method for Forming Pattern Using the Same}Aqueous Solution for Controlling the Size of Photoresist Pattern and Method for Forming Pattern Using the Same}

도 1a 내지 도 1d는 각각 아일랜드 패턴에 대한 단축, 장축, 주변회로 영역의 스페이스(1) 및 주변회로 영역의 스페이스(2)의 패턴 모양을 나타내는 사진.1A to 1D are photographs showing pattern shapes of a short axis, a long axis, a space 1 of a peripheral circuit region, and a space 2 of a peripheral circuit region, respectively, for an island pattern.

도 2는 염기의 양에 따른 패턴의 장축 CD 변화 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프.2 is a graph showing a simulation result of the long-axis CD change of the pattern according to the amount of base.

본 발명은 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액 및 이를 이용한 패턴 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토레지스트 패턴 형성을 위한 노광 공정의 이전 단계에서 상기 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액을 반도체 기판에 뿌려줌으로써 특정 패턴의 사이즈를 효과적으로 제어할 수 있는 패턴 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aqueous solution for adjusting the photoresist pattern size and a pattern forming method using the same, and more particularly, by spraying the aqueous solution for adjusting the photoresist pattern size on the semiconductor substrate in the previous step of the exposure process for forming the photoresist pattern It relates to a pattern forming method that can effectively control the size of the.

일반적으로 포토레지스트 조성물은 포토레지스트 중합체, 광산 발생제 및 유기 용매로 구성되는데, 최근 수직한 형태의 포토레지스트 패턴을 얻기 위하여 염기 성 화합물을 첨가하는 추세에 있다.In general, the photoresist composition is composed of a photoresist polymer, a photoacid generator and an organic solvent. Recently, a basic compound is added to obtain a vertical photoresist pattern.

한편, 포토리소그래피 공정에 의해 형성되는 패턴에 대한 시뮬레이션 결과와 실제 공정에 의해 형성되는 패턴의 크기에 대한 결과를 보면, 반도체 기판의 셀 영역에서는 잘 맞으나 주변회로 영역에서는 맞지 않는 경우가 많이 발생되고 있다 (하기의 표 1-1 및 표 1-2 참조).On the other hand, the simulation results of the pattern formed by the photolithography process and the result of the size of the pattern formed by the actual process show that many cases are well matched in the cell region of the semiconductor substrate but not in the peripheral circuit region. (See Table 1-1 and Table 1-2 below).

[표 1-1] TABLE 1-1

시뮬레이션 결과 (a)Simulation result (a) 실제 패터닝 결과 (b)Actual patterning result (b) (a)-(b) (a)-(b) 단축폭 Shortening width 90㎚90 nm 93㎚93 nm -3㎚-3 nm 장축폭 Long shaft width 574㎚574 nm 564㎚564 nm +10㎚+10 nm 주변회로 영역의 스페이스폭 (1) Space width of the peripheral circuit area (1) 123㎚ Bridge123nm Bridge 146㎚146 nm -23㎚-23 nm 주변회로 영역의 스페이스폭 (2) Space width of the peripheral circuit area (2) 124㎚ Bridge124nm Bridge 145㎚145 nm -21㎚-21 nm

[표 1-2]TABLE 1-2

시뮬레이션 결과 (a)Simulation result (a) 실제 패터닝 결과 (b)Actual patterning result (b) (a)-(b) (a)-(b) 단축폭 Shortening width 90㎚90 nm 91㎚91 nm -1㎚-1 nm 장축폭 Long shaft width 541㎚541 nm 524㎚524 nm +17㎚+17 nm 주변회로 영역의 스페이스폭 (1) Space width of the peripheral circuit area (1) 133㎚ Bridge133nm Bridge 156㎚156 nm -23㎚-23 nm 주변회로 영역의 스페이스폭 (2) Space width of the peripheral circuit area (2) 133㎚ Bridge133nm Bridge 153㎚153 nm -20㎚-20 nm

이처럼, 시뮬레이션의 결과와 비교하여 실제 공정에 의해 형성되는 패턴의 크기 에 변화가 발생하는 것에 대하여 포토레지스트 조성물에 첨가되는 염기성 화합물의 양이 그 주요인인 것으로 추측되는데, 이를 시뮬레이션에 제대로 반영하지 않았기 때문에 오차가 크게 나타나는 것으로 보인다.As such, it is assumed that the amount of basic compound added to the photoresist composition is the main reason for the change in the size of the pattern formed by the actual process compared with the result of the simulation, because it is not properly reflected in the simulation. The error seems to be large.

본 발명자들은 상기와 같이 염기성 화합물이 패턴의 크기를 변화시킬 것이라 는 추측에 착안하여 염기성 화합물을 포토레지스트 조성물에 첨가시키는 것이 아니라, 다른 방법으로 적용하는 실험을 수행하여 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have completed the present invention by performing experiments in which the basic compound is not added to the photoresist composition in the light of the assumption that the basic compound will change the size of the pattern as described above.

본 발명은 염기성 화합물을 이용하여 특정 패턴의 크기를 효과적으로 제어하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액 및 이를 이용한 패턴 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an aqueous solution for adjusting the size of a photoresist pattern to effectively control the size of a specific pattern using a basic compound and a pattern forming method using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 물 및, 알코올 화합물, 염기성 화합물 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 수용성 화합물을 포함하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an aqueous solution for adjusting the size of a photoresist pattern including water and at least one water-soluble compound selected from the group consisting of alcohol compounds, basic compounds and surfactants.

상기 수용액에서 물로는 증류수를 사용하는 것이 바람직하다.Distilled water is preferably used as water in the aqueous solution.

상기 알코올 화합물로는 C1-C10의 알킬 알코올 또는 C1-C10의 알콕시알코올을 사용하는데, 바람직하게는 상기 C1-C10의 알킬 알코올로서 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올 또는 2,2-디메틸-1-프로판올 등을 사용하고, 상기 C1-C10의 알콕시알코올로서 2-메톡시에탄올, 2-(2-메톡시에톡시)에탄올, 1-메톡시-2-프로판올 또는 3-메톡시-1,2-프로판디올 등을 사용하며, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 그 사용량은 전체 조성물에 대해 0∼10 중량%로 조절하는 것이 바람직하다.As the alcohol compound, C 1 -C 10 alkyl alcohol or C 1 -C 10 alkoxyalcohol is used. Preferably, the C 1 -C 10 alkyl alcohol is methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol. , sec-butanol, t-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol or 2,2-dimethyl-1-propanol, and the like, and 2- as the alkoxyalcohol of C 1 -C 10 Methoxy ethanol, 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, 1-methoxy-2-propanol or 3-methoxy-1,2-propanediol, and the like are used, these may be used alone or in combination, It is preferable to adjust the usage-amount to 0 to 10 weight% with respect to the whole composition.

상기 알코올 화합물의 사용량이 10 중량%를 초과하면 코팅된 포토레지스트막 을 녹여 내거나 포토레지스트 조성물에 포함되는 성분인 광산발생제 또는 염기성 화합물을 녹여 내는 효과가 클 가능성이 있다.When the amount of the alcohol compound exceeds 10% by weight, the effect of melting the coated photoresist film or dissolving the photoacid generator or basic compound, which is a component included in the photoresist composition, may be large.

상기 알코올 화합물은 수용액 중에 포함됨으로써 수용액과 소수성의 포토레지스트막 표면 사이의 상호작용을 돕고 포토레지스트막 표면의 광산발생제 및 염기의 세정 효과를 강화시키는 역할을 한다.The alcohol compound is included in the aqueous solution to help the interaction between the aqueous solution and the surface of the hydrophobic photoresist film and to enhance the cleaning effect of the photoacid generator and the base on the surface of the photoresist film.

상기 염기성 화합물로는 바람직하게는 pH가 7∼10, 더욱 바람직하게는 pH가 7∼9의 약염기성 화합물로서 N-메틸-2-피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜 또는 18-크라운-6 등을 사용하는 것이 바람직하고, 그 사용량은 전체 조성물에 대해 0∼2 중량%로 조절하는 것이 바람직하다.The basic compound is preferably a weakly basic compound having a pH of 7 to 10, more preferably a pH of 7 to 9, and N-methyl-2-pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol or 18-crown-6. It is preferable to use etc., and the usage-amount is adjusted to 0 to 2 weight% with respect to the whole composition.

상기 염기성 화합물의 사용량이 2 중량%를 초과하면 노광 에너지(Eop)가 너무 높아지거나 패턴이 아예 형성되지 않는 문제점이 있다.If the amount of the basic compound exceeds 2% by weight, the exposure energy (Eop) is too high or there is a problem that the pattern is not formed at all.

상기 염기성 화합물은 수용액 중에 포함됨으로써 노광 후 발생되는 산을 중화시키거나 수소 결합을 통한 산의 확산을 억제하는 역할을 한다.The basic compound is included in the aqueous solution to neutralize the acid generated after exposure or serves to suppress the diffusion of the acid through hydrogen bonding.

상기 계면활성제는 비이온성, 이온성 또는 양쪽성 계면활성제 중 어느 것을 사용해도 무방하나, 폴리(에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜), 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 또는 폴리옥시에틸렌 알킬아민에테르 등을 사용하는 것이 바람직하고, 그 사용량은 전체 조성물에 대해 0∼1 중량%로 조절하는 것이 바람직하다.The surfactant may be any of nonionic, ionic or amphoteric surfactants, but may be poly (ethylene glycol-propylene glycol), polyethylene glycol, polyvinylpyrrolidone, polyoxyethylene alkyl ether or polyoxyethylene alkyl. It is preferable to use an amine ether etc., and it is preferable to adjust the usage-amount to 0-1 weight% with respect to the whole composition.

상기 계면활성제의 사용량이 1 중량%를 초과하면 Eop가 너무 높아지거나 패턴이 아예 형성되지 않는 문제점이 있다. If the amount of the surfactant exceeds 1% by weight, there is a problem that Eop is too high or a pattern is not formed at all.                     

상기 계면활성제는 수용액 중에 포함됨으로써 세정력 강화나 수용액과 포토레지스트막 계면의 상호 작용을 돕는 역할을 한다.The surfactant is included in the aqueous solution to enhance the cleaning power or to help the interaction between the aqueous solution and the interface of the photoresist film.

본 발명의 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액은 물에 알코올 화합물, 염기성 화합물 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 수용성 화합물을 용해시킨 후 0.2㎛ 필터로 여과함으로써 그 제조가 완성된다.The aqueous solution for adjusting the photoresist pattern size of the present invention is prepared by dissolving at least one water-soluble compound selected from the group consisting of an alcohol compound, a basic compound and a surfactant in water, followed by filtration with a 0.2 μm filter.

본 발명에서는 또한 상기 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액을 이용하는 포토레지스트 패턴 형성방법을 제공한다:The present invention also provides a method of forming a photoresist pattern using the aqueous solution for adjusting the photoresist pattern size:

(a) 반도체 기판에 형성된 피식각층 상부에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트 막을 형성하는 단계;(a) forming a photoresist film by applying a photoresist on the etched layer formed on the semiconductor substrate;

(b) 상기 포토레지스트 막을 소프트 베이크하는 단계;(b) soft baking the photoresist film;

(c) 상기 본 발명의 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액 또는 물을 사용하여 상기 포토레지스트 막에 뿌려주는 단계; (c) spraying the photoresist film using an aqueous solution for adjusting the size of the photoresist pattern of the present invention or water;

(d) 상기 포토레지스트 막을 포스트 베이크하는 단계;(d) post-baking the photoresist film;

(e) 상기 포토레지스트 막을 노광하는 단계; 및 (e) exposing the photoresist film; And

(f) 상기 노광된 포토레지스트 막을 현상액으로 현상하는 단계.(f) developing the exposed photoresist film with a developer.

상기 과정에서 소프트 베이크 및 포스트 베이크 공정은 70 내지 200℃에서 수행되는 것이 바람직하다.In the above process, the soft bake and post bake process is preferably performed at 70 to 200 ℃.

또한, 상기 노광공정은 KrF(248nm), ArF(193nm), VUV(157nm), EUV (13nm), E-빔, X-선 또는 이온빔을 노광원으로 사용하여, 0.1 내지 50mJ/cm2의 노광에너지로 수행되는 것이 바람직하다.In addition, the exposure process is an exposure source of 0.1 to 50mJ / cm 2 using KrF (248nm), ArF (193nm), VUV (157nm), EUV (13nm), E-beam, X-ray or ion beam as an exposure source It is preferably carried out with energy.

한편, 상기에서 현상 단계 (c)는 알칼리 현상액을 이용하여 수행될 수 있으며, 알칼리 현상액은 0.01 내지 5 중량%의 테트라메틸암모늄히드록사이드(TMAH) 수용액인 것이 바람직하다.On the other hand, the developing step (c) in the above may be carried out using an alkaline developer, the alkali developer is preferably 0.01 to 5% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution.

또한, 본 발명에서는 상기 패턴 형성방법을 이용하여 제조된 반도체 소자를 제공한다.In addition, the present invention provides a semiconductor device manufactured using the pattern forming method.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 단 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. However, the examples are only to illustrate the invention and the present invention is not limited by the following examples.

제조예 1 : 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액 제조 (1)Preparation Example 1 Preparation of Aqueous Solution for Adjusting Photoresist Pattern Size (1)

증류수 100g에 N-메틸-2-피롤리돈(Aldrich) 0.2g을 녹인 후 0.2㎛ 필터로 여과하여 N-메틸-2-피롤리돈을 0.2 중량% 포함하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액을 제조하였다.0.2 g of N-methyl-2-pyrrolidone (Aldrich) was dissolved in 100 g of distilled water and filtered through a 0.2 μm filter to prepare an aqueous photoresist pattern size solution containing 0.2 wt% of N-methyl-2-pyrrolidone. .

제조예 2 : 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액 제조 (2)Preparation Example 2 Preparation of Aqueous Solution for Adjusting Photoresist Pattern Size (2)

증류수 100g에 폴리(에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜)(Aldrich) 0.2g을 녹인 후 0.2㎛ 필터로 여과하여 폴리(에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜)을 0.2 중량% 포함하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액을 제조하였다.0.2 g of poly (ethylene glycol-propylene glycol) (Aldrich) was dissolved in 100 g of distilled water, and filtered through a 0.2 μm filter to prepare a photoresist pattern size aqueous solution containing 0.2 wt% of poly (ethylene glycol-propylene glycol).

비교예 : 아일랜드 패턴의 장축폭, 단축폭 및 주변회로 영역의 스페이스폭의 크기 관찰 실험 (1)Comparative Example: Experiment for Observing Magnitude Width, Shortening Width, and Space Width of Peripheral Circuit Area of Island Pattern (1)

KrF 감광제인 쉬플리(Shipley)사의 SL4000을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후 110℃ 에서 90초간 소프트 베이크 하였다. 베이크 후 KrF 레이저 노광장비로 노광 후 110℃ 에서 90초간 다시 포스트 베이크 하였다. 베이크 완료 후 2.38 중량% 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 수용액에 40초간 현상하여 아일랜드 패턴을 얻었다. Shipley SL4000, a KrF sensitizer, was spin-coated on a silicon wafer and soft baked at 110 ° C. for 90 seconds. After baking, it was post-baked again at 110 ° C. for 90 seconds after exposure with a KrF laser exposure apparatus. After the baking was completed, developed in a 2.38% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 40 seconds to obtain an island pattern.

상기에서 얻어진 아일랜드 패턴의 장축폭, 단축폭 및 주변회로 영역의 스페이스폭의 크기를 관찰한 결과를 하기의 표 2에 나타내었다. 첨부된 도 1a 내지 도 1d는 각각 아일랜드 패턴에 대한 단축, 장축, 주변회로 영역의 스페이스(1) 및 주변회로 영역의 스페이스(2)의 패턴 모양을 나타낸다.Table 2 shows the results of observing the size of the long axis width, short axis width, and space width of the peripheral circuit region of the island pattern obtained above. 1A to 1D show the pattern shapes of the short axis, the long axis, the space 1 of the peripheral circuit region and the space 2 of the peripheral circuit region, respectively, for the island pattern.

실시예 1: 아일랜드 패턴의 장축폭, 단축폭 및 주변회로 영역의 스페이스폭의 크기 관찰 실험 (2)Example 1 Experiment for Observing Magnitude, Shortening, and Spacewidth of Peripheral Circuit Region of Island Pattern (2)

KrF 감광제인 쉬플리(Shipley)사의 SL4000을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후 110℃ 에서 90초간 소프트 베이크 하였다. 베이크 후 상기 결과물에 증류수를 뿌려준 다음, KrF 레이저 노광장비로 노광 후 110℃ 에서 90초간 다시 포스트 베이크 하였다. 베이크 완료후 2.38 중량% 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 수용액에 40초간 현상하여 아일랜드 패턴을 얻었다. Shipley SL4000, a KrF sensitizer, was spin-coated on a silicon wafer and soft baked at 110 ° C. for 90 seconds. After baking, the resultant was sprinkled with distilled water and then post-baked at 110 ° C. for 90 seconds after exposure using a KrF laser exposure apparatus. After the baking was completed, developed in a 2.38% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 40 seconds to obtain an island pattern.

상기에서 얻어진 아일랜드 패턴의 장축폭, 단축폭 및 주변회로 영역의 스페이스폭의 크기를 관찰한 결과를 하기의 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the results of observing the size of the long axis width, short axis width, and space width of the peripheral circuit region of the island pattern obtained above.

실시예 2 : 아일랜드 패턴의 장축폭, 단축폭 및 주변회로 영역의 스페이스폭의 크기 관찰 실험 (3)Example 2 Experiment of Observing the Size of the Long-Axle, Short-Axis-Width and Space-Width of the Peripheral Circuit Area

증류수를 뿌려주는 대신 제조예 1에서 제조한 수용액을 뿌려준 것 이외에는 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 아일랜드 패턴을 얻었다. An island pattern was obtained by performing the same process as in Example 1 except that the aqueous solution prepared in Preparation Example 1 was sprayed instead of distilled water.                     

상기에서 얻어진 아일랜드 패턴의 장축폭, 단축폭 및 주변회로 영역의 스페이스폭의 크기를 관찰한 결과를 하기의 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the results of observing the size of the long axis width, short axis width, and space width of the peripheral circuit region of the island pattern obtained above.

실시예 3 : 아일랜드 패턴의 장축폭, 단축폭 및 주변회로 영역의 스페이스폭의 크기 관찰 실험 (4)Example 3 Experiment of Observing the Size of the Long Axle, Short Axle, and Space Width of the Peripheral Circuit Area of the Island Pattern

증류수를 뿌려주는 대신 제조예 2에서 제조한 수용액을 뿌려준 것 이외에는 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 아일랜드 패턴을 얻었다.An island pattern was obtained by performing the same process as in Example 1 except that the aqueous solution prepared in Preparation Example 2 was sprayed instead of distilled water.

상기에서 얻어진 아일랜드 패턴의 장축폭, 단축폭 및 주변회로 영역의 스페이스폭의 크기를 관찰한 결과를 하기의 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the results of observing the size of the long axis width, short axis width, and space width of the peripheral circuit region of the island pattern obtained above.

[표 2] 단위 : ㎚[Table 2] Unit: nm

단축폭Shortening width 장축폭Long shaft width 주변회로 영역의 스페이스폭 (1)Space width of the peripheral circuit area (1) 주변회로 영역의 스페이스폭 (2)Space width of the peripheral circuit area (2) Eop(mJ/㎠)Eop (mJ / ㎠) 시뮬레이션simulation 9090 574574 123123 124124 비교예Comparative example 9393 564564 146146 145145 7373 실시예 1Example 1 9292 558558 153153 159159 7474 실시예 2Example 2 9393 552552 151151 157157 7474 실시예 3Example 3 9090 528528 164164 164164 7777

이상의 실시예로부터 얻어진 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 염기성 화합물인 N-메틸-2-피롤리돈을 포함하는 수용액을 사용하는 실시예 2에 의한 결과와 시뮬레이션에 의한 결과와의 오차 및 비교예에 의한 결과와 시뮬레이션에 의한 결과와의 오차를 비교하여 보면, 장축폭 및 주변회로 영역의 스페이스폭에 대하여 실시예 2에 의할 경우 패턴의 크기 변화가 더욱 심화되었음을 알 수 있다.As can be seen from the results obtained from the above examples, an error between the results according to Example 2 using the aqueous solution containing the basic compound N-methyl-2-pyrrolidone according to the present invention and the results by simulation And when comparing the error between the result of the comparative example and the result of the simulation, it can be seen that the change in the size of the pattern was further deepened according to Example 2 with respect to the long axis width and the space width of the peripheral circuit area.

상기의 결과로부터, 본 발명에서는 염기성 화합물이 포토레지스트 조성물에 만 포함되는 경우에 비하여, 노광 공정 이전에 사용하는 수용액에도 포함되는 경우가 훨씬 패턴 크기를 많이 변화시킨다는 사실을 확인할 수 있기 때문에, 염기성 화합물의 양이 패턴 크기를 변화시키는 주요인임이 확인되었다.From the above results, in the present invention, since the basic compound is contained in the aqueous solution used before the exposure step, it is confirmed that the basic compound changes much more in the pattern size than the case where the basic compound is contained only in the photoresist composition. It is confirmed that the amount of is the main factor for changing the pattern size.

아울러, 염기성 화합물만이 아니라 본 발명에 따라 증류수를 사용하는 실시예 1의한 결과와 시뮬레이션에 의한 결과와의 오차 및 비교예에 의한 결과와 시뮬레이션에 의한 결과와의 오차를 비교하여 보면, 장축폭 및 주변회로 영역의 스페이스폭에 대하여 실시예 2에 의할 경우 패턴의 크기 변화가 더욱 심화되었고, 계면활성제인 폴리(에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜)를 포함하는 수용액을 사용하는 실시예 3에 의해서도 마찬가지의 결과가 나타났다.In addition, when comparing the error between the result of Example 1 using distilled water according to the present invention as well as the basic compound and the result of the simulation and the error of the result of the comparative example and the result of the simulation, the long axis width and According to Example 2, the change in the size of the pattern was further intensified with respect to the space width of the peripheral circuit region, and the same result was obtained with Example 3 using an aqueous solution containing poly (ethylene glycol-propylene glycol) as a surfactant. Appeared.

한편, 상기 표 2의 마지막 항목인 Eop는 단축폭이 90㎚로 되는 노광 에너지이다. 일반적으로 포토레지스트 조성물에 포함되는 염기성 화합물에 의한 염기도가 증가할수록 Eop가 증가하는데, 상기 표 2로부터는 Eop가 증가할수록 셀 영역의 장축 길이는 감소하고 주변회로 영역의 스페이스는 증가하는 경향이 나타남을 알 수 있다.On the other hand, Eop, which is the last item in Table 2, is the exposure energy whose uniaxial width is 90 nm. In general, as the basicity of the basic compound included in the photoresist composition increases, Eop increases. From Table 2, as Eop increases, the long axis length of the cell region decreases and the space of the peripheral circuit region tends to increase. Able to know.

상기의 실험 결과로부터 포토레지스트에 포함되는 염기성 화합물의 양이 패턴의 장축 길이나 스페이스 폭에 직접적인 영향을 미침을 보여준다. 한편, 염기의 양을 고려하여 90㎚ Brickwall 패턴에 시뮬레이션 툴(tool)로서 Solid-C 를 이용하여 시뮬레이션하여 본 결과, 염기성 화합물의 양이 증가할수록 장축 길이가 감소하는 것으로 나타났고, 따라서 상기 실험결과는 시뮬레이션과 일치함을 알 수 있었다 (도 2 참조). From the above experimental results, it is shown that the amount of basic compound included in the photoresist directly affects the long axis length or the space width of the pattern. On the other hand, the simulation result using Solid-C as a simulation tool on the 90nm Brickwall pattern considering the amount of base, the long axis length was decreased as the amount of the basic compound increases, and thus the experimental results Was found to be consistent with the simulation (see FIG. 2).                     

결국, 본 발명에서는 염기성 화합물의 패턴의 크기를 변화시키되, 포토레지스트 조성물에 포함되는 경우 뿐만 아니라 노광 공정 이전에 사용하는 수용액에 포함되는 경우에도 패턴의 크기를 변화시킨다는 사실이 증명되어, 이를 응용함으로써 특정 패턴의 크기를 효과적으로 제어할 수 있게 되었다. 아울러, 포토리소그래피 공정을 수행하기 전 실시하는 시뮬레이션에도 염기성 화합물의 양을 반영할 수 있게 되었다.As a result, in the present invention, it is proved that the size of the pattern of the basic compound is changed, but the size of the pattern is not only included in the photoresist composition but also in the aqueous solution used before the exposure process. You can effectively control the size of certain patterns. In addition, the amount of basic compound can be reflected in the simulation performed before the photolithography process.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 포토리소그래피 공정을 수행하여 포토레지스트 패턴을 형성할 때에 소프트 베이크 공정 이후, 노광 이전 단계에서 물, 또는 물에 알코올 화합물, 염기성 화합물 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 수용성 화합물을 포함하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액을 웨이퍼 표면에 뿌려 줌으로써 아일랜드 패턴의 장축 길이 조정이 가능하고, 패턴 간 스페이스 조정이 가능하다.As described above, in the present invention, when the photoresist pattern is formed by performing a photolithography process, water is selected from the group consisting of an alcohol compound, a basic compound, and a surfactant in water or water in the pre-exposure step after the soft baking process. By spraying an aqueous solution for photoresist pattern size adjustment containing one or more water-soluble compounds on the wafer surface, the long axis length of the island pattern can be adjusted, and the space between patterns can be adjusted.

Claims (11)

물 및, 알코올 화합물, 염기성 화합물 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 수용성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액.An aqueous solution for adjusting the size of a photoresist pattern comprising water and at least one water-soluble compound selected from the group consisting of alcohol compounds, basic compounds and surfactants. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알코올 화합물은 C1-C10의 알킬 알코올 및 C1-C10 알콕시알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 단독으로 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액.The alcohol compound is a C 1 -C 10 alkyl alcohol and C 1 -C 10 An aqueous solution for adjusting the size of a photoresist pattern, which is used alone or in combination, selected from the group consisting of alkoxyalcohols. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 C1-C10의 알킬 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올 및 2,2-디메틸-1-프로판올로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액.The alkyl alcohol of C 1 -C 10 is methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, t-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol and 2,2-dimethyl Aqueous solution for photoresist pattern sizing, characterized in that it is selected from the group consisting of -1-propanol. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 C1-C10의 알콕시알코올은 2-메톡시에탄올, 2-(2-메톡시에톡시)에탄올, 1-메톡시-2-프로판올 및 3-메톡시-1,2-프로판디올로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액.The C 1 -C 10 alkoxyalcohol consists of 2-methoxyethanol, 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, 1-methoxy-2-propanol and 3-methoxy-1,2-propanediol An aqueous solution for adjusting the photoresist pattern size, characterized in that it is selected from the group. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 염기성 화합물은 pH가 7∼10인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액.The basic compound has a pH of 7 to 10, characterized in that the aqueous solution for adjusting the size of the photoresist pattern. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 염기성 화합물은 N-메틸-2-피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜 및 18-크라운-6 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액.The basic compound is N-methyl-2-pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol and 18-crown-6 aqueous solution for adjusting the size of the photoresist pattern, characterized in that selected from the group consisting of. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 계면활성제는 폴리(에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜), 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 및 폴리옥시에틸렌 알킬아민에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액.The surfactant is selected from the group consisting of poly (ethylene glycol-propylene glycol), polyethylene glycol, polyvinylpyrrolidone, polyoxyethylene alkyl ether and polyoxyethylene alkylamine ether solution for adjusting the photoresist pattern size . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알코올 화합물의 사용량은 전체 조성물에 대해 0∼10 중량%이고, 염기 성 화합물의 사용량은 전체 조성물에 대해 0∼2 중량%이며, 계면활성제의 사용량은 전체 조성물에 대해 0∼1 중량%인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 크기 조정용 수용액.The amount of the alcohol compound is 0 to 10% by weight based on the total composition, the amount of the basic compound is 0 to 2% by weight based on the total composition, the amount of the surfactant is 0 to 1% by weight based on the total composition Aqueous solution for photoresist pattern size adjustment characterized by the above-mentioned. (a) 반도체 기판에 형성된 피식각층 상부에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트 막을 형성하는 단계;(a) forming a photoresist film by applying a photoresist on the etched layer formed on the semiconductor substrate; (b) 상기 포토레지스트 막을 소프트 베이크하는 단계;(b) soft baking the photoresist film; (c) 물 또는 제 1 항 기재의 수용액을 사용하여 상기 포토레지스트 막에 뿌려주는 단계; (c) spraying the photoresist film using water or an aqueous solution of claim 1; (d) 상기 포토레지스트 막을 포스트 베이크하는 단계;(d) post-baking the photoresist film; (e) 상기 포토레지스트 막을 노광하는 단계; 및 (e) exposing the photoresist film; And (f) 상기 노광된 포토레지스트 막을 현상액으로 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.and (f) developing the exposed photoresist film with a developer. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 (e) 노광 단계의 노광원은 KrF(248nm), ArF(193nm), VUV(157nm), EUV (13nm), E-빔, X-선 또는 이온빔으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.The exposure source of the (e) exposure step is selected from the group consisting of KrF (248 nm), ArF (193 nm), VUV (157 nm), EUV (13 nm), E-beam, X-ray or ion beam. Resist Pattern Formation Method. 제 9 항 기재의 방법을 이용하여 제조된 반도체 소자.A semiconductor device manufactured using the method of claim 9.
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