KR20060103651A

KR20060103651A - Method of forming resist pattern for manufacturing semiconductor devices

Info

Publication number: KR20060103651A
Application number: KR1020050025469A
Authority: KR
Inventors: 이두열; 이석주; 조한구; 오석환; 정성곤; 우상균
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-04

Abstract

본 발명은 포토리소그래피의 세정 또는 건조 공정에서 발생하는 포토레지스트의 붕괴 (collapse) 특성을 억제하도록, 실제 소자 패턴과 함께 보조 패턴을 형성하는 반도체 소자 제조용 포토레지스트 패턴의 형성 방법을 개시한다. 본 발명은 기판 상에 포토레지스트층을 도포하는 단계; 적어도 하나 이상의 소자 패턴과 상기 소자 패턴에 인접하는 보조 패턴을 포함하는 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트층을 노광하는 단계; 및 상기 노광된 포토레지스트층을 현상하여 상기 기판 상에 적어도 하나 이상의 소자 패턴과 상기 소자 패턴에 인접하는 보조 패턴을 포함하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조용 포토레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention discloses a method of forming a photoresist pattern for manufacturing a semiconductor device, in which an auxiliary pattern is formed together with an actual device pattern, so as to suppress the collapse characteristic of the photoresist generated in the photolithography cleaning or drying process. The present invention comprises the steps of applying a photoresist layer on the substrate; Exposing the photoresist layer using a photomask comprising at least one device pattern and an auxiliary pattern adjacent the device pattern; And developing the exposed photoresist layer to form a photoresist pattern including at least one device pattern and an auxiliary pattern adjacent to the device pattern on the substrate. It is about.

포토레지스트 패턴, 붕괴 (collapse), 만곡 (meniscus), 현상액, 세정액, 표면장력 Photoresist pattern, collapse, meniscus, developer, cleaning solution, surface tension

Description

Method of forming resist pattern for manufacturing semiconductor devices

도 1 은 세정 후 건조 공정에서 포토레지스트 패턴 사이에 충전된 세정액에 의해 발생하는 모세관력을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing capillary force generated by a cleaning liquid filled between photoresist patterns in a drying process after cleaning.

도 2 는 도 1 의 포토레지스트 패턴이 연속적으로 배치된 경우에 발생하는 모세관력의 불균일을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view schematically illustrating non-uniformity of capillary forces occurring when the photoresist patterns of FIG. 1 are disposed continuously. FIG.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 소자의 포토레지스트 패턴 형성 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a method of forming a photoresist pattern of a semiconductor device according to a first exemplary embodiment of the present invention.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자의 포토레지스트 패턴 형성 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a schematic view illustrating a method of forming a photoresist pattern of a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention.

도 5 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 소자의 포토레지스트 패턴 형성 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.5 is a schematic view illustrating a method of forming a photoresist pattern of a semiconductor device according to a third exemplary embodiment of the present invention.

도 6 은 포토레지스트 패턴의 붕괴를 억제하기 위한 종래 기술과 본 발명의 적용 결과를 나타낸 사진이다. 6 is a photograph showing the results of applying the prior art and the present invention for suppressing the collapse of the photoresist pattern.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10, 20, 30, 40 : 기판10, 20, 30, 40: substrate

11, 21, 31, 41, 51a, 51b, 51c : 실제 소자의 포토레지스트 패턴11, 21, 31, 41, 51a, 51b, 51c: photoresist pattern of the actual device

12, 22, 32, 32', 42, 42' : 현상액 또는 세정액12, 22, 32, 32 ', 42, 42': developer or cleaning solution

33, 43, 53a, 53b, 53c : 보조 패턴 33, 43, 53a, 53b, 53c: auxiliary pattern

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 미세 패턴 형성시 포토레지스트 패턴의 붕괴 (collapse) 특성을 억제할 수 있는 반도체 소자의 포토레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a photoresist pattern of a semiconductor device capable of suppressing collapse characteristics of a photoresist pattern during formation of a fine pattern.

반도체 소자의 제조에 있어서, 디자인 룰이 감소함에 따라 더욱 미세한 감광막 마스크의 형성이 요구되며, 통상 이러한 감광막 마스크로서 사용되는 포토레지스트의 경우 리소그래피 공정에서 포토레지스트 패턴의 붕괴 현상이 나타난다. 이러한 포토레지스트 패턴의 패턴 붕괴 현상은, 종횡비 (aspect ratio) 가 약 3 보다 크고 선폭이 150 nm 미만으로 감소할수록, 배선 단부의 영역에서 빈번히 발생한다.In the manufacture of semiconductor devices, the formation of finer photoresist masks is required as the design rule decreases, and photoresist patterns commonly used as such photoresist masks exhibit collapse of the photoresist pattern in the lithography process. This pattern collapse phenomenon of the photoresist pattern occurs more frequently in the region of the wiring end as the aspect ratio is larger than about 3 and the line width is reduced to less than 150 nm.

이러한 포토레지스트 패턴의 붕괴 원인과 그에 따른 개선 방법은, 일반적으로, 노광 공정과 관련된 조명계적 범주와, 현상 또는 세정 공정에서 사용된 현상액 또는 세정액의 표면장력과 관련된 역학적 범주로 나뉘어 보고되고 있다. The cause of the collapse of the photoresist pattern and the improvement method thereof are generally divided into the illumination system category related to the exposure process and the mechanical category related to the surface tension of the developer or cleaning solution used in the developing or cleaning process.

예를 들면, 첫째, 노광 공정 동안 포토레지스트 막의 하부층에 도달한 광이 하부막으로부터 반사됨으로써 발생하는 포토레지스트 수직 단부의 언더컷이 원인이 될 수 있으며, 이를 개선하기 위하여, 기판의 반사 효과를 줄이도록 광을 잘 흡수하는 유기계 또는 무기계의 반사방지막 (anti reflective coating) 을 이용하는 기 술이 있다. For example, first, an undercut at the vertical end of the photoresist caused by the light reaching the lower layer of the photoresist film during the exposure process may be caused by reflection from the lower film, and to improve this, to reduce the reflection effect of the substrate. There is a technique using an organic or inorganic anti reflective coating that absorbs light well.

둘째, 레이아웃 (layout) 의 임계 선폭 (critical dimension) 이 노광 공정 장비의 해상도 한계에 접근하면서, 광 근접 효과 (optical proximity effect) 로 인한 포토레지스트 패턴의 선폭 감소가 원인이 될 수 있다. 이와 같은 광 근접 효과를 억제하기 위해서, 기판으로 전사되지 않는 스캐터링 보조 패턴을 포토마스크에 배치하여 고밀도 패턴의 해상력을 극대화하는 방안들이 연구되고 있다. Second, as the critical dimension of the layout approaches the resolution limit of the exposure process equipment, the linewidth reduction of the photoresist pattern due to the optical proximity effect can be caused. In order to suppress such an optical proximity effect, a method of maximizing the resolution of a high density pattern by arranging a scattering auxiliary pattern that is not transferred to a substrate in a photomask has been studied.

세째, 세정 또는 건조 공정 동안, 이웃하는 포토레지스트 패턴 사이에 충전된 현상액 또는 세정액의 표면 장력에 의한 패턴간 인력이 원인이 될 수 있다. Third, during the cleaning or drying process, the inter-pattern attraction due to the surface tension of the developer or cleaning solution filled between neighboring photoresist patterns may be the cause.

도 1 은 세정 후 건조 공정에서 포토레지스트 패턴 사이에 충전된 세정액에 의해 발생하는 모세관력을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2 는 도 1 의 포토레지스트 패턴이 연속적으로 배치된 경우에 발생하는 모세관력의 불균일을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view schematically illustrating capillary forces generated by a cleaning liquid filled between photoresist patterns in a drying process after cleaning, and FIG. 2 is a view illustrating capillary forces generated when the photoresist patterns of FIG. 1 are continuously disposed. It is a figure which shows the nonuniformity schematically.

도 1 을 참조하면, 이웃하는 포토레지스트 패턴들 (11) 사이에 현상액 또는 세정액 (12) 이 충전된 경우 이 액체의 응집력과 이 액체와 포토레지스트의 부착력의 차이에 의해 이 액체 표면에 만곡 (meniscus) 이 발생하며, 이 경우 양 패턴 사이에서 수평 방향 성분의 인력 (W) 이 발생하여 패턴의 변형 (11') 이 일어난다. 여기서, L 과 H 는 각각 포토레지스트 패턴의 폭과 높이이고 d 는 패턴 사이의 거리이며, θ 는 포토레지스트 패턴의 측면에 대한 이 액체의 접촉각을, δ 는 인력 (W) 에 의한 포토레지스트 패턴의 변위를 나타낸다.Referring to FIG. 1, when a developer or cleaning solution 12 is filled between neighboring photoresist patterns 11, the surface of the liquid is curved due to the difference between the cohesion force of the liquid and the adhesion force between the liquid and the photoresist (meniscus). ), And in this case, attraction force W of the horizontal component occurs between both patterns, and deformation of the pattern 11 'occurs. Where L and H are the width and height of the photoresist pattern, d is the distance between the patterns, θ is the contact angle of the liquid with respect to the side of the photoresist pattern, and δ is the photoresist pattern Indicates displacement.

도 2 를 참조하면, 기판 (20) 상의 연속하는 패턴들 (21) 사이에 현상액 또 는 세정액 (22) 이 충전된 경우, 포토레지스트 패턴의 양쪽 측면에 존재하는 이 액체의 접촉각 θ₁, θ₂ 가 다르면, 이 패턴에 수평 방향으로 작용하는 힘 f₁ 과 f₂ 의 차이에 의해 포토레지스트 패턴의 붕괴 현상이 발생한다. 이와 같이 이웃하는 포토레지스트 패턴 사이에 액체가 충전된 경우, 이 액체의 접촉각과 포토레지스트 패턴에 대하여 수평 방향으로 작용하는 힘 f₁ 및 f₂ 의 관계는 아래 수학식 1 로 표시된다. Referring to FIG. 2, when the developer or cleaning liquid 22 is filled between successive patterns 21 on the substrate 20, the contact angles of these liquids present on both sides of the photoresist pattern θ ₁ , θ ₂ If different, the photoresist pattern collapses due to the difference between the forces f ₁ and f ₂ acting in the horizontal direction on this pattern. When the liquid is filled between the neighboring photoresist patterns as described above, the relationship between the contact angle of the liquid and the forces f ₁ and f ₂ acting in the horizontal direction with respect to the photoresist pattern is expressed by Equation 1 below.

f = γ × sin θf = γ × sin θ

위의 수학식 1 에서, γ 는 액체의 표면장력을, θ 는 액체의 만곡과 포토레지스트 패턴의 벽면이 이루는 접촉각을, f 는 액체의 표면장력에 의해 포토레지스트 패턴에 대하여 수평 방향으로 작용하는 힘을 나타낸다.In Equation 1 above, γ is the surface tension of the liquid, θ is the contact angle between the liquid curve and the wall surface of the photoresist pattern, f is the force acting in the horizontal direction with respect to the photoresist pattern by the surface tension of the liquid Indicates.

이를 해결하기 위하여, 세정액 등에 계면활성제를 첨가하여 포토레지스트와 세정액의 계면에서 발생하는 표면 장력을 감소시키려는 노력이 있으며, 물을 용매로 사용하는 세정액 대신에 다른 희석제를 용매로 사용하는 세정액을 이용함으로써 패턴 사이의 인력을 감소시켜 패턴 붕괴가 없는 미세 패턴을 얻으려는 방법이 있다.In order to solve this problem, efforts have been made to reduce the surface tension generated at the interface between the photoresist and the cleaning liquid by adding a surfactant to the cleaning liquid, and by using a cleaning liquid using another diluent as a solvent instead of the cleaning liquid using water as a solvent. There is a way to reduce the attraction between the patterns to obtain a fine pattern without pattern collapse.

상기의 원인과 그 해결 방안 이외에도, 포토레지스트와 기판과의 부착력, 포토레지스트의 기계적 강도 또는 스핀 드라이 공정 동안의 원심력과 같은 인자에 의해서도 패턴 붕괴가 발생할 수 있으며, 이의 개선을 위해 첨가제를 이용하여 포토 레지스트의 조성을 변화시킴으로써 포토레지스트의 내부 탄성을 증가시키거나 하부층과 포토레지스트의 부착력을 높히는 방법 등이 제안되고 있다.In addition to the above causes and solutions, pattern collapse may also be caused by factors such as adhesion between the photoresist and the substrate, mechanical strength of the photoresist or centrifugal force during the spin drying process, and the additive may be used to improve the photoresist. A method of increasing the internal elasticity of the photoresist or increasing the adhesion between the lower layer and the photoresist by changing the composition of the resist has been proposed.

그러나, 이러한 패턴 붕괴의 원인 중에서 포토레지스트 패턴 사이에 충전된 세정액의 표면 장력에 의한 패턴간 인력이 패턴 붕괴의 주요한 원인임이 당업자에게 경험적으로 인식되고 있으며, 이를 해결하기 위해 세정액에 계면활성제를 첨가하는 경우 평형상태에서는 효과적으로 표면 장력이 감소되나, 동적 상태, 예를 들면 스프레이 코팅 공정, 스핀 드라이 공정 등에서는 표면 장력을 감소시키는 데에는 효과적이지 못하거나 발포 생성의 부작용이 있어, 패턴 붕괴 결함을 제거하는데에 효과적이지 못한 문제점이 있다.However, it is recognized by those skilled in the art that the inter-pattern attraction due to the surface tension of the cleaning liquid filled between the photoresist patterns among the causes of such pattern collapse is empirically known to those skilled in the art. In this case, the surface tension is effectively reduced in the equilibrium state, but in the dynamic state, for example, spray coating process or spin dry process, it is not effective to reduce the surface tension or there is a side effect of foam formation, and thus it is possible to eliminate the pattern collapse defect. There is a problem that is not effective.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 보조 패턴을 사용함으로써, 세정 후 건조 공정에서 발생하는 세정액의 모세관력에 기인하는 포토레지스트 패턴 사이의 불균일한 인력을 제어하여, 포토레지스트 패턴의 붕괴 특성을 방지할 수 있는 포토레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to control the non-uniform attraction between the photoresist pattern caused by the capillary force of the cleaning liquid generated in the drying process after cleaning, by using the auxiliary pattern, it is possible to prevent the collapse of the photoresist pattern A photoresist pattern forming method is provided.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 포토레지스트 패턴 형성 방법에 따르면, 기판 상에 포토레지스트층을 도포하는 단계; 적어도 하나 이상의 소자 패턴 열과 상기 소자 패턴 열에 인접하는 보조 패턴을 포함하는 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트층을 노광하는 단계; 및 상기 노광된 포토레지스트층을 현상하여 상기 기판 상에 적어도 하나 이상의 소자 패턴 열과 상기 소자 패 턴 열에 인접하는 보조 패턴을 포함하는 포토레지스트 패턴을 형성한다.According to the method of forming a photoresist pattern of a semiconductor device of the present invention for achieving the above object, the step of applying a photoresist layer on a substrate; Exposing the photoresist layer using a photomask comprising at least one device pattern column and an auxiliary pattern adjacent the device pattern column; And developing the exposed photoresist layer to form a photoresist pattern on the substrate including at least one device pattern row and an auxiliary pattern adjacent to the device pattern column.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to an Example.

또한, 도면에서 층이나 영역들의 두께는 설명을 명확하게 하기 위하여 과장된 것이다. In the drawings, the thicknesses of layers or regions are exaggerated for clarity.

도 3 을 참조하면, 실제 소자 패턴과 보조 패턴을 포함하는 포토마스크를 이용하여 노광하고, 이를 현상하여 기판 (30) 상에 실제 소자 패턴 열 (31) 로부터 평행 방향 (X 축 방향) 으로 소정의 거리만큼 이격하여 보조 패턴 (33) 을 형성한다. 실선은 실제 소자 패턴 사이에 충전된 세정액의 만곡을 나타내며, 굵은 실선은 실제 소자 패턴과 보조 패턴 사이에 충전된 세정액의 만곡을 나타낸다. 그 결과, 세정후 건조 공정에서는, 실제 소자 패턴과 보조 패턴 사이에 충전된 세정액의 표면 장력에 의해 상기 실제 소자 패턴들 사이의 인력과 상기 실제 소자 패턴과 상기 보조 패턴 사이의 인력의 불균일이 감소되어 패턴 붕괴가 없는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 보조 패턴의 폭 (L') 은 실제 소자 패턴의 폭 (L) 보다 큰 것이 바람직하다. 본 실시예에서 실제 소자 패턴 (31) 과 보조 패턴 (33) 사이의 거리 (d') 는 실제 소자 패턴의 라인 피치의 0.5 내지 2 배인 것이 바람직하며, 보조 패턴의 긴 방향의 길이는 실제 소자 패턴 열의 길이와 동등 이상이 바람직하다.Referring to FIG. 3, exposure is performed using a photomask including an actual device pattern and an auxiliary pattern, and developed to develop a predetermined pattern in a parallel direction (X-axis direction) from the actual device pattern column 31 on the substrate 30. The auxiliary pattern 33 is formed spaced apart by a distance. The solid line represents the curvature of the cleaning liquid filled between the actual device pattern, and the thick solid line represents the curvature of the cleaning liquid filled between the actual device pattern and the auxiliary pattern. As a result, in the post-cleaning drying process, the attraction force between the actual element patterns and the attraction force between the actual element pattern and the auxiliary pattern are reduced by the surface tension of the cleaning liquid filled between the actual element pattern and the auxiliary pattern. A photoresist pattern without pattern collapse can be formed. It is preferable that the width L 'of the auxiliary pattern is larger than the width L of the actual device pattern. In this embodiment, the distance d 'between the actual device pattern 31 and the auxiliary pattern 33 is preferably 0.5 to 2 times the line pitch of the actual device pattern, and the length of the auxiliary pattern in the long direction is the actual device pattern. Preference is given to at least equal to the length of the column.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자의 포토레지스트 패턴 형성 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 4 is a schematic view illustrating a method of forming a photoresist pattern of a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention.

도 4 를 참조하면, 도 3 에 나타낸 제 1 실시예와 달리, 실제 소자 패턴과 보조 패턴을 포함하는 포토마스크를 이용하여 노광하고, 이를 현상하여 기판 (40) 상에 실제 소자 패턴 열 (41) 의 단부로부터 직교 방향 (Y 축 방향) 으로 소정의 거리만큼 이격하여 보조 패턴 (43) 을 형성한다. 실선은 보조 패턴이 없는 경우 실제 소자 패턴과 기판 (40) 사이에 충전된 세정액의 만곡 (42) 을 나타내며, 굵은 실선은 본 발명에 따라 보조 패턴이 도입된 경우에 실제 소자 패턴과 보조 패턴 사이에 충전된 세정액의 만곡 (42') 을 나타낸다. 그 결과, 세정후 건조 공정에서는, 실제 소자 패턴과 보조 패턴 사이에 충전된 세정액의 표면 장력에 의해 상기 실제 소자 패턴과 상기 보조 패턴 사이의 인력이 추가적으로 발생하여 패턴 붕괴가 없는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 보조 패턴의 폭은 실제 소자 패턴의 폭보다 큰 것이 바람직하다. 본 실시예에서 실제 소자 패턴 (41) 과 보조 패턴 (43) 사이의 거리 (d')는 실제 소자 패턴의 라인 피치의 0.5 내지 2 배인 것이 바람직하며, 보조 패턴의 긴 방향의 길이는 실제 소자 패턴 열의 시작 열에서 마지막 열까지의 거리와 동등 이상이 바람직하다.Referring to FIG. 4, unlike the first embodiment shown in FIG. 3, a photomask including an actual device pattern and an auxiliary pattern is exposed using the photomask, which is developed to develop an actual device pattern column 41 on the substrate 40. The auxiliary pattern 43 is formed by being spaced apart from the end portion by a predetermined distance in the orthogonal direction (Y axis direction). The solid line represents the curvature 42 of the cleaning liquid filled between the actual device pattern and the substrate 40 in the absence of the auxiliary pattern, and the thick solid line represents the gap between the actual device pattern and the auxiliary pattern when the auxiliary pattern is introduced according to the present invention. The curvature 42 'of the filled washing liquid is shown. As a result, in the drying step after cleaning, attraction between the actual device pattern and the auxiliary pattern is additionally generated by the surface tension of the cleaning liquid filled between the actual device pattern and the auxiliary pattern, thereby forming a photoresist pattern without pattern collapse. Can be. The width of the auxiliary pattern is preferably larger than the width of the actual device pattern. In this embodiment, the distance d 'between the actual device pattern 41 and the auxiliary pattern 43 is preferably 0.5 to 2 times the line pitch of the actual device pattern, and the length of the auxiliary pattern in the long direction is the actual device pattern. It is preferred to be equal to or more than the distance from the start column to the last column of the column.

도 5 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 소자의 포토레지스트 패턴 형 성 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 5 is a view schematically illustrating a method of forming a photoresist pattern of a semiconductor device according to a third exemplary embodiment of the present invention.

도 5 를 참조하면, 실제 소자 패턴 (51a, 51b, 51c) 에 대하여 평행 방향 및 직교 방향으로 이격하여 보조 패턴 (53a, 53b, 53c) 을 배치함으로써, 실제 소자 패턴과 보조 패턴 사이에 충전된 세정액의 표면 장력에 의한 인력의 불균일을 개선할 수 있어 패턴 붕괴가 없는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 본 실시예에서, 보조 패턴은, 실제 소자 패턴과 이격 거리가 평행 방향으로는 실제 소자 패턴의 라인 피치의 0.5 내지 2 배이며, 직교 방향으로는 실제 소자 패턴의 라인 피치의 0.5 내지 2 배인 것이 바람직하다. Referring to FIG. 5, by arranging the auxiliary patterns 53a, 53b, and 53c spaced apart in parallel and orthogonal directions with respect to the actual device patterns 51a, 51b, and 51c, the cleaning liquid filled between the actual device patterns and the auxiliary pattern. The nonuniformity of the attraction due to the surface tension of can be improved, thereby forming a photoresist pattern without pattern collapse. In this embodiment, the auxiliary pattern, the distance between the actual device pattern and the distance is 0.5 to 2 times the line pitch of the actual device pattern in the parallel direction, 0.5 to 2 times the line pitch of the actual device pattern in the orthogonal direction. Do.

또한, 본 발명의 제 4 실시예로서, 도 5 를 참조하면, 보조 패턴 (53a, 53b, 53c) 은 반도체 소자의 기능에 따라 실제 소자 패턴으로 대신하여 배치함으로써, 상기 세정된 포토레지스트를 건조시키는 단계에서, 상기 실제 소자 패턴 사이에 충전된 세정액에 의해 상기 실제 소자 패턴만으로도 실제 소자 패턴 사이의 인력을 제어하여 패턴 붕괴가 없는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. Further, as a fourth embodiment of the present invention, referring to FIG. 5, the auxiliary patterns 53a, 53b, 53c are disposed in place of the actual device patterns according to the functions of the semiconductor devices, thereby drying the cleaned photoresist. In the step, the attraction force between the actual device patterns may be controlled by the cleaning solution filled between the actual device patterns, thereby forming a photoresist pattern without pattern collapse.

도 6 은 포토레지스트 패턴의 붕괴를 억제하기 위한 종래 기술과 본 발명의 적용 결과를 나타낸다. 도 6a 는, 종래기술에 따라, 광 근접 효과를 억제하기 위하여 기판으로 전사되지 않는 스캐터링 보조 패턴 (63a) 을 포함하는 포토마스크를 이용하여 포토리소그래피 공정을 수행한 결과를 나타낸다. 도 6b 는, 본 발명에 따라, 실제 소자 패턴 단부에 형성되는 세정액의 모세관력의 불균일을 개선하기 위하여 기판으로 전사되는 보조 패턴 (63b) 을 포함하는 포토마스크를 이용하여 포토리소그래피 공정을 수행한 결과를 나타낸다. 도 6a1과 도 6b1 은 각각 종래기술과 본 발명에 사용된 포토마스크를 나타내며, 도 6a2 와 도 6b2 는 각각 종래 기술과 본 발명에 따라 형성된 포토레지스트 패턴의 전자주사현미경 사진이다. 도 6a2 에 나타낸 바와 같이, 광학적으로 기판에 전사되지 않는 종래의 스캐터링 보조 패턴의 경우에는 여전히 배선 패턴 단부에서 패턴 붕괴 현상이 나타난다. 이와 대조적으로, 도 6b2 에 나타낸 바와 같이, 광학적으로 기판에 전사되는 본 발명에 따른 보조 패턴의 경우에는 배선 패턴 단부의 패턴 붕괴 현상이 억제되었음을 볼 수 있다. 이로부터, 패턴 붕괴의 현상의 원인은 광 근접 효과로 인한 포토레지스트 패턴 선폭의 감소라기 보다는 포토레지스트 패턴 사이에 충전된 현상액 또는 세정액의 표면 장력에 의한 패턴간 인력이 주요 원인임을 실험적으로 추론할 수 있으며, 세정액의 표면 장력에 의해 패턴 사이의 인력을 제어하는 것이 종래 조명계적 기술 보다 더 효과적임을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 보조 패턴은 부가적으로 스케터링 보조 패턴으로도 기능하여 광 근접 효과를 억제할 수 있는 이점이 있다.6 shows the results of the application of the prior art and the present invention for suppressing collapse of a photoresist pattern. FIG. 6A shows a result of performing a photolithography process using a photomask including a scattering auxiliary pattern 63a that is not transferred to a substrate in order to suppress the optical proximity effect according to the prior art. FIG. 6B is a result of performing a photolithography process using a photomask including an auxiliary pattern 63b transferred to a substrate in order to improve the unevenness of capillary forces of the cleaning liquid formed at the actual device pattern end, according to the present invention. Indicates. 6A1 and 6B1 show photomasks used in the prior art and the present invention, respectively. FIGS. 6A2 and 6B2 are electron scanning micrographs of the photoresist patterns formed according to the prior art and the present invention, respectively. As shown in Fig. 6A2, in the case of the conventional scattering auxiliary pattern which is not optically transferred to the substrate, the pattern collapse phenomenon still appears at the end of the wiring pattern. In contrast, as shown in FIG. 6B2, in the case of the auxiliary pattern according to the present invention which is optically transferred to the substrate, it can be seen that the pattern collapse phenomenon at the end of the wiring pattern is suppressed. From this, it can be inferred experimentally that the cause of the pattern collapse is not the reduction of the photoresist pattern line width due to the optical proximity effect, but the inter-pattern attraction due to the surface tension of the developer or cleaning solution filled between the photoresist patterns. In addition, it can be seen that controlling the attraction between the patterns by the surface tension of the cleaning liquid is more effective than the conventional illumination system technology. Further, the auxiliary pattern of the present invention additionally functions as a scattering auxiliary pattern, which has the advantage of suppressing the optical proximity effect.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those who have knowledge.

본 발명에 따르면, 기판 상에 실제 소자 패턴과 함께 보조 패턴을 전사하여, 세정 및 건조 공정동안 실제 소자 패턴과 보조 패턴 사이에 충전된 상기 세정액에 의해, 상기 실제 소자 패턴과 상기 보조 패턴 사이의 인력을 제어할 수 있기 때문 에, 패턴 붕괴가 없는 미세 포토레지스트 패턴을 얻을 수 있다. 장래, 반도체 소자의 디자인 룰의 감소와 후속하는 에칭 단계의 중요 파라미터인 종횡비 (aspect ratio) 의 증가에 대비하여 이러한 노력은 보다 향상된 마스크 패턴의 임계 선폭 제어와 반도체 소자의 수율 향상 등을 꾀할 수 있도록 한다.According to the present invention, an attractive pattern between the actual device pattern and the auxiliary pattern is transferred by transferring the auxiliary pattern together with the actual device pattern on the substrate and by the cleaning liquid filled between the actual device pattern and the auxiliary pattern during the cleaning and drying process. Since it can be controlled, a fine photoresist pattern without pattern collapse can be obtained. In the future, in preparation for the reduction of design rules of semiconductor devices and the increase of aspect ratio, which is an important parameter of the subsequent etching step, such an effort may be used to improve the control of the critical line width of the mask pattern and improve the yield of semiconductor devices. do.

Claims

Applying a photoresist layer on the substrate;

Exposing the photoresist layer using a photomask comprising at least one device pattern column and an auxiliary pattern adjacent the device pattern column; And

And developing the exposed photoresist layer to form a photoresist pattern on the substrate, the photoresist pattern including at least one device pattern row and an auxiliary pattern adjacent to the device pattern column. Forming method.

The method of claim 1,

The auxiliary pattern may be spaced apart from the device pattern column in a parallel direction by 0.5 to 2 times the line pitch of the device pattern column, and the length of the auxiliary pattern may be equal to or greater than the length of the actual device pattern column. Method for forming photoresist pattern for device manufacturing.

The method of claim 1,

The auxiliary pattern is spaced 0.5 to 2 times the line pitch of the element pattern column in the orthogonal direction from the end of the element pattern column, the length of the long direction of the auxiliary pattern is the distance from the start column to the last column of the actual element pattern column The method of forming a photoresist pattern for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the equivalent or more.

The method of claim 1,

The auxiliary pattern may be spaced apart from each other in the parallel and orthogonal directions of the device pattern rows by 0.5 to 2 times the line pitch of the device pattern, and the length of the auxiliary pattern may be equal to or greater than the opposite length of the actual device pattern. The photoresist pattern formation method for manufacturing a semiconductor element.

The method of claim 1,

The auxiliary pattern is a photoresist pattern forming method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that to replace the actual device pattern in accordance with the function of the semiconductor device.