KR20060078482A - Method for protecting the amin pollution of photo device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포토 장비의 아민 오염 방지 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반도체 기판 상에 산화막을 증착하는 단계, 포토레지스트를 형성하여 노광을 하는 단계, 노광 장비 안에 아민오염 방지하기 위한 반응 기체를 주입하는 단계로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.The present invention relates to a method for preventing amine contamination of photo equipment, and more particularly, to depositing an oxide film on a semiconductor substrate, forming a photoresist, exposing, and injecting a reaction gas into the exposure equipment to prevent amine contamination. There are technical features in that it consists of steps.
따라서, 본 발명의 포토 장비의 아민 오염 방지 방법은 노광기에서 아민 오염으로 발생하는 포토레지스트 패턴의 불량(T-TOP)을 아민이 포토레지스트에 접촉할 수 있는 개연성을 감소시킴으로써 현저하게 줄이는 효과가 있다.Therefore, the amine contamination prevention method of the photo equipment of the present invention has an effect of significantly reducing the defect (T-TOP) of the photoresist pattern caused by amine contamination in the exposure machine by reducing the probability that the amine can contact the photoresist. .
아민기, 포토 공정Amine group, photo process
Description
도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 의한 아민 오염에 의한 포토 공정 단면도.1A to 1B are cross-sectional views of a photo process due to amine contamination according to the prior art.
도 2는 본 발명에 의한 포토 공정 단면도.2 is a cross-sectional view of a photo process according to the present invention.
본 발명은 포토 장비의 아민 오염 방지 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 노광기에서 아민 오염으로 발생하는 포토레지스트 패턴의 불량(T-TOP)을 아민이 포토레지스트에 접촉할 수 있는 개연성을 감소에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preventing amine contamination of photo equipment, and more particularly, to reducing the likelihood that an amine may contact a photoresist with a defect (T-TOP) caused by amine contamination in an exposure machine. .
반도체 제조의 미세가공 공정에서 고감도를 달성하기 위해, 근래에는 화학증폭성인 DUV(Deep Ultra Violet) 포토레지스트가 각광을 받고 있으며, 그 조성은 광산 발생제(photoacid generator)와 산에 민감하게 반응하는 구조의 매트릭스 고분자 및 용매를 배합하여 제조한다.In order to achieve high sensitivity in the microfabrication process of semiconductor manufacturing, chemically amplified deep ultra violet (DUV) photoresist has recently been in the spotlight, and its composition is sensitive to photoacid generators and acids. It is prepared by blending a matrix polymer and a solvent.
이러한 포토레지스트(이하 "PR"이라 약칭함)의 작용 기전은 광산발생제가 광 원으로부터 자외선 빛을 받게 되면 산을 발생시키고, 이렇게 발생된 산에 의해 매트릭스 고분자의 주쇄 또는 측쇄가 반응하여 분해되거나(포지티브형), 가교 결합(네거티브형)되는 등의 작용에 의해 노광부와 비노광부의 매트릭스 고분자 특성이 현저히 달라지는데 기인한다.The mechanism of action of the photoresist (hereinafter abbreviated as "PR") generates an acid when the photoacid generator receives ultraviolet light from a light source, and the main chain or side chain of the matrix polymer reacts with or decomposes by the generated acid ( This is because the matrix polymer properties of the exposed portion and the non-exposed portion are remarkably changed by the action of positive type) and crosslinking (negative type).
따라서, 포지티브형 PR의 경우, 노광부는 후속의 현상공정에서 현상액에 의해 용해되는 반면, 비노광부는 현상액에 녹지 않으므로 포지티브 패턴이 형성된다.이에 비하여 네거티브형 PR의 경우, 현상공정에서 가교결합이 형성된 노광부가 현상액에 용해되지 않고 그대로 남아 네거티브형 패턴이 형성된다. 이러한 리소그래피 공정에서 패턴의 해상도는 광원의 파장에 의존하며, 광원의 파장이 작아질수록 미세 패턴을 형성시킬 수 있다.Thus, in the case of positive PR, the exposed portion is dissolved by the developer in a subsequent developing process, while the non-exposed portion is not dissolved in the developing solution, so that a positive pattern is formed. In contrast, in the case of negative PR, crosslinking is formed in the developing process. The exposed portion remains undissolved in the developer and forms a negative pattern. In this lithography process, the resolution of the pattern depends on the wavelength of the light source, and as the wavelength of the light source becomes smaller, fine patterns may be formed.
따라서, 현재 단파장 광원 특히 250nm 이하의 파장을 갖는 광원을 이용하는 리소그래피 공정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이에 적합한 포토레지스트 중합체로서 주쇄 혹은 측쇄에 알리사이클릭 유도체가 포함된 중합체가 관심을 끌고 있다. 그러나, 이러한 알리사이클릭계 중합체를 실제 반도체 제조 공정에 적용하는 과정에는 상당한 문제를 발생시켰다. Therefore, research on the lithography process using a short wavelength light source, especially a light source having a wavelength of 250 nm or less, is being actively conducted, and as a suitable photoresist polymer, a polymer including an alicyclic derivative in a main chain or a side chain is attracting attention. However, the application of such alicyclic polymers to actual semiconductor manufacturing processes has caused considerable problems.
도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 의한 아민 오염에 의한 포토 공정 단면도이다.1A to 1B are cross-sectional views of a photo process due to amine contamination according to the prior art.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 실리콘 웨이퍼(10) 상에 산화막(11)을 증착시키고, 패턴을 형성하기 위해 포토레지스트(12)를 형성한다. 알리사이클릭계 중합체는 노광에 의해 발생되는 산에 의해 그 화학적 특성이 변화되어야 한다.First, as shown in FIG. 1A, an
다음 도 1b에 도시된 바와 같이 노광에 의해 발생된 산이 노광후 열처리 지연(post exposure delay ; PED)시에 외부 대기의 아민(amine contamination)에 의해 소멸됨으로써, 원하는 해상도가 얻어지지 않거나, T-top이 발생되는 등 아민오염에 상당히 취약한 문제점을 갖고 있다. 특히 외부(environment)의 아민 농도가 30ppb 이상 일때는 노광후 열처리 지연이 없어도 전혀 패턴이 형성되지 않는다.Next, as shown in FIG. 1B, the acid generated by the exposure is dissipated by amine contamination of the external atmosphere at the post-exposure heat treatment delay (PED), so that a desired resolution is not obtained or T-top There is a problem that is quite vulnerable to amine contamination, such as occurs. In particular, when the amine concentration of the environment (environment) is 30ppb or more, no pattern is formed at all even without a post-exposure heat treatment delay.
현재, 이러한 노광후 지연으로 인한 아민오염의 문제점을 극복하기 위한 방법으로 하기의 방법들이 제시되고 있다.Currently, the following methods have been proposed as a method for overcoming the problem of amine contamination due to such post-exposure delay.
(1) PR코팅후 PR수지의 유리전이온도(Tg) 이상에서 베이킹하는 어닐링 방법(annealing method) (1) annealing method (baking above the glass transition temperature (Tg) of PR resin after PR coating)
1. W. D. Hinsberg, S.A. MacDonald, N. J. Clecak, C. D. Snyder, and H. Ito, Proc. SPIE, 1925, (1993) 43.1. W. D. Hinsberg, S.A. MacDonald, N. J. Clecak, C. D. Snyder, and H. Ito, Proc. SPIE, 1925, (1993) 43.
2. H. Ito, W. P. England, R. Sooriyakumaran, N. J. Clecak, G. Breyta, W. D. Hinsberg, H. Lee, and D. Y. Yoon, J. Photopolymer Sci. and Technol. , 6, (1993) 547.2. H. Ito, W. P. England, R. Sooriyakumaran, N. J. Clecak, G. Breyta, W. D. Hinsberg, H. Lee, and D. Y. Yoon, J. Photopolymer Sci. and Technol. 6, (1993) 547.
3. G. Breyta, D. C. Hofer, H. Ito, D. Seeger, K. Petrillo, H. Moritz, and T. Fischer, J. Photopolymer Sci. and Technol, 7, (1994) 449.3. G. Breyta, D. C. Hofer, H. Ito, D. Seeger, K. Petrillo, H. Moritz, and T. Fischer, J. Photopolymer Sci. and Technol, 7, (1994) 449.
4. H. Ito, G. Breyta, D. Hofer, R. Sooriyakumaran, K. Petrillo, and D. Seeger, J. Photopolymer Sci. and Technol, 7, (1994) 433.4. H. Ito, G. Breyta, D. Hofer, R. Sooriyakumaran, K. Petrillo, and D. Seeger, J. Photopolymer Sci. and Technol, 7, (1994) 433.
5. H. Ito, G. Breyta, R. Sooriyakumaran , and D. Hofer, J. Photopolymer Sci. and Technol, 8, (1995) 505.5. H. Ito, G. Breyta, R. Sooriyakumaran, and D. Hofer, J. Photopolymer Sci. and Technol, 8, (1995) 505.
(2) PR에 아민 화합물을 도입해 줌으로서 극복하는 방법(2) Method to overcome by introducing amine compound into PR
6. Y. Kawai, A. Otaka, J. Nakamura, A. Tanaka, and T. Matsuda, J. Photopolymer Sci. and Technol., 8, (1995) 535.6. Y. Kawai, A. Otaka, J. Nakamura, A. Tanaka, and T. Matsuda, J. Photopolymer Sci. and Technol., 8, (1995) 535.
7. S. Saito, N. Kihara, T. Naito, M. Nakase, T. Nakasugi, and Y. Kato, J. Photopolymer Sci. and Technol., 9,(1996) 677.7. S. Saito, N. Kihara, T. Naito, M. Nakase, T. Nakasugi, and Y. Kato, J. Photopolymer Sci. and Technol., 9, (1996) 677.
8. S. Funato, Y. Kinoshita, T. Kuto, S. Masuda, H. Okazaki, M. Padmanaban, K. J. Przybilla, N. Suehiro, and G. Pawlowski, J. Photopolymer Sci. and Technol., 8, (1995) 543.8. S. Funato, Y. Kinoshita, T. Kuto, S. Masuda, H. Okazaki, M. Padmanaban, K. J. Przybilla, N. Suehiro, and G. Pawlowski, J. Photopolymer Sci. and Technol., 8, (1995) 543.
(3) PR코팅 및 베이킹 공정후에, 추가로 외부 아민오염으로부터 PR을 보호하기 위해 그 상부에 보호막(top-coating)을 형성하는 방법 등이 있다.(3) After the PR coating and baking process, there is also a method of forming a top-coating thereon to protect the PR from external amine contamination.
9. J. Nakamura, H. Ban, Y. Kawai, and A. Tanaka, J. Photopolymer Sci. and Technol., 8, (1995) 555.9. J. Nakamura, H. Ban, Y. Kawai, and A. Tanaka, J. Photopolymer Sci. and Technol., 8, (1995) 555.
10. A. Oikawa, Y. Hatakenaka, Y. Ikeda, Y. Kokubo, S. Miyata, N. Santoh, and N. Abe, J. Photopolymer Sci. and Technol., 8, (1995) 519.10. A. Oikawa, Y. Hatakenaka, Y. Ikeda, Y. Kokubo, S. Miyata, N. Santoh, and N. Abe, J. Photopolymer Sci. and Technol., 8, (1995) 519.
그러나, 상기한 종래의 방법들은 공정을 복잡하게 하는 등 또 다른 문제를 안고 있으며, 실제로 초미세 패턴형성을 얻기도 어려운 문제를 가지고 있다.However, the above-mentioned conventional methods have another problem such as complicated process, and have a problem that it is difficult to obtain ultra-fine pattern formation.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노광기에서 아민 오염으로 발생하는 포토레지스트 패턴의 불량(T- TOP)을 아민이 포토레지스트에 접촉할 수 있는 개연성을 감소시킬수 있는 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
Accordingly, the present invention is to solve all the disadvantages and problems of the prior art as described above, the possibility that the amine can contact the photoresist defect (T- TOP) of the photoresist pattern caused by amine contamination in the exposure machine It is an object of the present invention to provide a method which can be reduced.
본 발명의 상기 목적은 반도체 기판 상에 산화막을 증착하는 단계, 포토레지스트를 형성하여 노광을 하는 단계, 노광 장비 안에 아민오염 방지하기 위한 반응기체를 주입하는 단계로 이루어진 포토 장비의 아민 오염 방지 방법에 의해 달성된다.The object of the present invention is a method for preventing amine contamination of photo equipment, comprising the steps of depositing an oxide film on a semiconductor substrate, forming a photoresist and exposing, and injecting a reactant for preventing amine contamination into the exposure equipment. Is achieved.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면(또는, 본 발명의 명세서에 첨부된 도면)을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood from the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention (or drawings attached to the specification of the present invention). Will be understood.
도 2는 본 발명에 의한 포토 공정 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a photo process according to the present invention.
반도체 기판(20) 상에 산화막(21)을 증착하고, 포토레지스트(22)를 형성하여 노광을 실시한다. 노광 장비 안에 아민오염 방지하기 위한 음이온 또는 아민을 치환기로 갖는 반응 기체를 주입하여 줌으로써 포토레지스트 및 장비에는 손상을 주지 않으면서 아민을 제거하는 역할을 하여 패턴 불량의 원인을 원천적으로 막을 수 있다. 그러나 7족 반응기체인 Cl2, F2 등은 포토레지스트 및 장비의 부식등 악영향을 주기 때문에 사용할 수 없다.An
본 발명에 의한 실시예로 다음과 같은 반응식을 얻을 수 있다.In the embodiment according to the present invention it is possible to obtain the following scheme.
a(아민) + b(음이온, 아민을 치환기로 갖는 반응 기체) -> c(아민화합물, 암모늄염) : 반응식 1a (amine) + b (anion, reaction gas having an amine as a substituent)-> c (amine compound, ammonium salt): Scheme 1
상술한 본 발명의 실시예는 KrF, ArF를 사용한 노광기에서 아민 오염으로 발생하는 포토레지스트 패턴의 불량(T-TOP)을 아민이 포토레지스트에 접촉할 수 있는 개연성을 감소시킴으로써 현저하게 줄일 수 있다. The above-described embodiment of the present invention can significantly reduce the defect (T-TOP) of the photoresist pattern caused by amine contamination in the exposure machine using KrF and ArF by reducing the probability of amine contacting the photoresist.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above-described embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
따라서, 본 발명의 포토 장비의 아민 오염 방지 방법은 노광기에서 아민 오염으로 발생하는 포토레지스트 패턴의 불량(T-TOP)을 아민이 포토레지스트에 접촉할 수 있는 개연성을 감소시킴으로써 현저하게 줄이는 효과가 있다.
Therefore, the amine contamination prevention method of the photo equipment of the present invention has an effect of significantly reducing the defect (T-TOP) of the photoresist pattern caused by amine contamination in the exposure machine by reducing the probability that the amine can contact the photoresist. .
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