KR20060105266A - Method for forming photoresist pattern using immersion lithography process - Google Patents

Method for forming photoresist pattern using immersion lithography process Download PDF

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KR20060105266A KR1020050027893A KR20050027893A KR20060105266A KR 20060105266 A KR20060105266 A KR 20060105266A KR 1020050027893 A KR1020050027893 A KR 1020050027893A KR 20050027893 A KR20050027893 A KR 20050027893A KR 20060105266 A KR20060105266 A KR 20060105266A
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김명수
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Abstract

본 발명은 이머젼 리소그래피 공정을 이용한 포토레지스트 패턴 형성방법에 관한 것으로, 노광 전에 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 이머젼 리소그래피용 액체에 일정시간 미리 침지시킨 후 노광 공정을 거쳐 포토레지스트 패턴을 형성함으로써, 이머젼 리소그래피 공정시 사용하는 탑반사방지막 없이도 포토레지스트의 탑 로스(top loss) 및 거칠기(roughness) 발생을 방지하여 균일한 CD의 안정된 패턴을 얻을 수 있으며, 그 결과 반도체 소자 특성의 효율 및 수율을 극대화할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a photoresist pattern using an immersion lithography process, wherein a photoresist pattern is immersed in a liquid for immersion lithography for a predetermined time before exposure to form a photoresist pattern through an exposure process. Even without the top anti-reflective film used in the process, the top loss and roughness of the photoresist can be prevented to obtain a stable pattern of a uniform CD. As a result, the efficiency and yield of semiconductor device characteristics can be maximized. have.

Description

이머젼 리소그래피 공정을 이용한 포토레지스트 패턴 형성방법{Method for Forming Photoresist Pattern Using Immersion Lithography Process}Method for Forming Photoresist Pattern Using Immersion Lithography Process

도 1은 실시예 1에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.1 is a photoresist pattern photo formed by Example 1.

도 2는 실시예 2에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.2 is a photoresist pattern photo formed by Example 2.

도 3은 실시예 3에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.3 is a photoresist pattern photo formed by Example 3.

도 4는 실시예 4에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.4 is a photoresist pattern photo formed by Example 4.

도 5는 실시예 5에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.5 is a photoresist pattern photo formed by Example 5.

도 6은 실시예 6에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.6 is a photoresist pattern photo formed by Example 6.

도 7은 실시예 7에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.7 is a photoresist pattern photo formed by Example 7.

본 발명은 이머젼 리소그래피 공정을 이용한 포토레지스트 패턴 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노광 전에 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 이머젼 리소그래피용 액체에 일정시간 미리 침지시킨 후 노광 공정을 거쳐 포토레지스트 패턴을 형성함으로써 이머젼 리소그래피 공정시 사용하는 탑반사방지막 없이도 안정된 미세 패턴을 형성할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a photoresist pattern using an immersion lithography process. More particularly, a photoresist pattern is formed by immersing a photoresist-coated wafer in a liquid for immersion lithography before exposure for a predetermined time and then forming a photoresist pattern through an exposure process. The present invention relates to a method for forming a stable fine pattern without using a top anti-reflective coating used in an immersion lithography process.

점차 작아지는 반도체 소자를 제조하기 위하여 패턴의 크기를 점차 작아지게 하고 있는 추세이다. 현재 패터닝 중 밀집된 라인 또는 단일 라인 형태의 패턴을 형성하기 위하여 노광 파장으로 248㎚ 또는 193㎚가 주로 생산에 적용되고 있으며 아울러 157㎚의 파장을 적용한 패터닝에 대한 많은 평가가 진행되고 있다.In order to manufacture an increasingly smaller semiconductor device, the size of the pattern is gradually decreasing. Currently, 248 nm or 193 nm is mainly used for production as an exposure wavelength to form a dense line or a single line pattern during patterning, and many evaluations of patterning using a wavelength of 157 nm are being conducted.

그러나 일반적으로 상기 파장을 이용하는 경우 노광 장비 중 노광 렌즈와 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼 중간의 노광빔의 매체로서 굴절율 1.0의 값을 갖는 공기가 사용되어 왔으나, 최근 중간 매체로서 1.0 이상의 굴절율을 갖는 물(H2O) 또는 유기용매 등의 다른 유체들을 적용함으로써 상대적으로 노광 장비의 개구수(numerical aperture) 값을 상향시키고, 또한 적용 파장의 파장치를 본래 수치보다 더 작은 값으로 입사될 수 있도록 함으로써 패턴의 해상력을 증가시킬 수 있는 이머젼 리소그래피(immersion lithography) 공정이 이용되고 있다.In general, however, when the wavelength is used, air having a refractive index of 1.0 is used as a medium of the exposure beam between the exposure lens and the photoresist film in the exposure apparatus. 2 O) or other fluids such as organic solvents to relatively increase the numerical aperture value of the exposure equipment, and also allow the wavelength value of the applied wavelength to be incident at a value smaller than the original value. Immersion lithography processes are available that can increase the

상기 이머젼 리소그래피 공정을 적용할 경우, 기존 노광 파장 적용시에 더 작은 미세 패턴을 형성할 수 있는 장점이 있다. 그러나 현재 주로 적용되는 중간 매체로서 포토레지스트 막의 표면 위에 물이 적용되는데, 패터닝 공정 중에 포토레지스트 막으로 이들 물이 이동하여 포토레지스트 막 내의 수지 또는 광산발생제 성분 속으로 흡수되기 때문에, 포토레지스트의 팽창을 방지하기 위하여 일반적으로 탑반사방지막(Top Anti-Reflective Coating; 이하 "TARC"라고 약칭함) 물질을 사용하게 된다. In the case of applying the immersion lithography process, there is an advantage in that a smaller fine pattern can be formed when the existing exposure wavelength is applied. However, water is applied on the surface of the photoresist film as an intermediate medium presently applied, and since the water moves to the photoresist film during the patterning process and is absorbed into the resin or photoacid generator component in the photoresist film, the expansion of the photoresist is performed. In order to prevent this, a general Top Anti-Reflective Coating (hereinafter referred to as "TARC") material is used.

상기 TARC는 노광 후의 후속 공정에서 알칼리 수용액 또는 유기용매에 의해 적용되는데, 알칼리 수용액 또는 유기용매에 의해 포토레지스트의 탑 로스(top loss)가 발생하며 비노광 부위의 거칠기(roughness)가 발생하게 된다. 이러한 레지스트의 탑 로스 및 거칠기 발생 현상은 결국 후속의 에칭 공정시 포토레지스트 배리어의 감소를 유발함으로써 에칭 마진에 영향을 끼치고 또한 미세 패턴 형성시 불균일한 패턴 형성을 유발하며 반도체 소자 제조시 웨이퍼 내의 CD 불균일도에 따른 반도체 소자의 특성에 부정적 영향을 주게 된다.The TARC is applied by an aqueous alkali solution or an organic solvent in a subsequent process after exposure. The top loss of the photoresist is generated by the aqueous alkali solution or the organic solvent, and roughness of the non-exposed sites is generated. This phenomenon of top loss and roughness of the resist eventually affects the etching margin by reducing the photoresist barrier in the subsequent etching process, and also causes uneven pattern formation in forming the fine pattern, and CD non-uniformity in the wafer during semiconductor device fabrication. It negatively affects the characteristics of the semiconductor device according to FIG.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노광 전에 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 이머젼 리소그래피용 액체에 일정시간 미리 침지시킨 후 노광 공정을 거쳐 포토레지스트 패턴을 형성함으로써, 이머젼 리소그래피 공정시 사용하는 탑반사방지막 없이도 안정된 미세 패턴을 형성할 수 있는 포토레지스트 패턴 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art, by immersing a photoresist-coated wafer in a liquid for immersion lithography for a predetermined time before exposure to form a photoresist pattern through the exposure process, used in the immersion lithography process An object of the present invention is to provide a photoresist pattern forming method capable of forming a stable fine pattern without a top anti-reflective coating.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 하기의 단계를 포함하는 포토레지스트 패턴 형성방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a photoresist pattern forming method comprising the following steps.

(a) 포토레지스트 조성물을 웨이퍼 상의 피식각층 상부에 코팅하여 포토레지스트 막을 형성하는 단계;(a) coating the photoresist composition on top of the etched layer on the wafer to form a photoresist film;

(b) 상기 포토레지스트 막을 이머젼 리소그래피용 액체에 침지한 후 건조하는 단계;(b) immersing the photoresist film in a liquid for immersion lithography and then drying;

(c) 상기 건조된 포토레지스트 막을 이머젼 리소그래피용 노광 장비를 이용 하여 노광하는 단계; 및(c) exposing the dried photoresist film using exposure equipment for immersion lithography; And

(d) 상기 노광된 포토레지스트 막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 얻는 단계.(d) developing the exposed photoresist film to obtain a photoresist pattern.

이하, 본 발명에 따른 포토레지스트 패턴 형성방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of forming a photoresist pattern according to the present invention will be described in detail.

먼저, 포토레지스트 조성물을 웨이퍼 상의 피식각층 상부에 코팅하여 700Å 내지 10000Å 두께의 포토레지스트 막을 형성한다.First, a photoresist composition is coated on top of an etched layer on a wafer to form a photoresist film having a thickness of 700 GPa to 10000 GPa.

상기 피식각층은 질화막, 산화막, BPSG막, PSG막, USG막, PETEOS막, SiON막, 폴리실리콘막, 무기 난반사 방지막 또는 유기 난반사 방지막을 200Å 내지 10000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하고, 상기 웨이퍼는 60㎜ 내지 300㎜ 크기의 것을 사용하는 것이 바람직하다.The etched layer is preferably formed of a nitride film, an oxide film, a BPSG film, a PSG film, a USG film, a PETEOS film, a SiON film, a polysilicon film, an inorganic antireflection film, or an organic antireflection film in a thickness of 200 kPa to 10000 kPa. Preference is given to using from 60 mm to 300 mm in size.

또한, 상기 포토레지스트 조성물은 포토레지스트 중합체, 광산발생제 및 유기용매 등을 포함하는데, 상기 포토레지스트 중합체로는 폴리비닐페놀계 중합체, 폴리하이드록시스티렌계 중합체, 폴리노르보넨계 중합체, 폴리아다만계 중합체, 폴리이미드계 중합체, 폴리아크릴레이트계 중합체, 폴리메타크릴레이트계 중합체, 폴리플루오린계 중합체 또는 불소로 치환된 중합체가 사용된다.The photoresist composition may include a photoresist polymer, a photoacid generator, an organic solvent, and the like, and the photoresist polymer may include a polyvinylphenol-based polymer, a polyhydroxystyrene-based polymer, a polynorbornene-based polymer, and a polyadamant-based polymer. Polymers, polyimide-based polymers, polyacrylate-based polymers, polymethacrylate-based polymers, polyfluorine-based polymers or polymers substituted with fluorine are used.

광산발생제로는 디페닐요도염 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요도염 헥사플루오로 아르세네이트, 디페닐요도염 헥사플루오로 안티모네이트, 디페닐파라메톡시페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라톨루에닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라이소부틸페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라t-부틸페닐설포늄 트리플레이트, 트리 페닐설포늄 헥사플루오로 아르세네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로 안티모네이트, 트리페닐설포늄 트리플레이트 또는 디부틸나프틸설포늄 트리플레이트가 사용되고, 이러한 광산발생제의 사용량은 전체 포토레지스트 조성물의 사용량에 대하여 0.01중량% 내지 1중량%인 것이 바람직하다.As photoacid generator, diphenyl iodo hexafluorophosphate, diphenyl iodo hexafluoro arsenate, diphenyl iodo hexafluoro antimonate, diphenyl paramethoxyphenyl sulfonium triflate, diphenyl paratoluenyl sulfonium Triflate, diphenylparaisobutylphenylsulfonium triflate, diphenylparat-butylphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoro arsenate, triphenylsulfonium hexafluoro antimonate, triphenyl Sulfonium triflate or dibutylnaphthylsulfonium triflate is used, and the amount of the photoacid generator is preferably 0.01% by weight to 1% by weight based on the total amount of the photoresist composition.

또한, 상기 포토레지스트 조성물의 용매로는 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 사이클로헥사논, 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 벤젠, 톨로엔, 디옥산, 디메틸포름아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 단독으로 또는 혼합하여 사용한다.In addition, as a solvent of the photoresist composition, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, cyclohexanone, propylene glycol methyl ether acetate, methyl ethyl ketone, benzene, toloene, dioxane, One selected from the group consisting of dimethylformamide is used alone or in combination.

다음, 상기 포토레지스트 막을 20℃ 내지 30℃의 이머젼 리소그래피용 액체에 10초 내지 40초 동안 침지한 후 건조한다.Next, the photoresist film is dipped in a liquid for immersion lithography at 20 ° C. to 30 ° C. for 10 seconds to 40 seconds and then dried.

상기 이머젼 리소그래피용 액체로는 H2O 또는 D2O와 같은 순수한 물, 헥산, 크실렌, 시클로옥탄, 퍼플루오로폴리에테르 또는 이들의 혼합물이 사용되고, 이러한 이머젼 리소그래피용 액체는 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화세슘 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 이와 같이 상기 수산화물은 이머젼 리소그래피용 액체에 용해됨으로써, 굴절율을 상승시키는 역할을 하기 때문에 패턴의 해상력 및 DOF 마진을 향상시키는 역할을 하게 된다.As the liquid for immersion lithography, pure water such as H 2 O or D 2 O, hexane, xylene, cyclooctane, perfluoropolyether or a mixture thereof is used, and the liquid for immersion lithography is lithium hydroxide, sodium hydroxide, Potassium hydroxide, cesium hydroxide or a mixture thereof may be further included. As such, the hydroxide is dissolved in the liquid for immersion lithography, thereby increasing the refractive index, thereby improving the resolution and DOF margin of the pattern.

또한, 상기 침지 공정은 현상 공정 유니트 또는 웨이퍼 세정이 가능한 유니트를 1개 또는 2개 이용하여 1회 이상 수행하는 것이 바람직하다.In addition, the immersion process is preferably performed one or more times using one or two developing process units or wafer cleaning units.

본 발명에서는 상기 침지 공정을 물 이외에 이머젼 리소그래피에 따른 노광 공정시 웨이퍼와 노광 렌즈 사이에 사용되는 물질, 다시 말해 이머젼 리소그래피용 액체인 상기 각종 유기용매를 각 물질이 갖는 광산발생제에 대한 용해력을 감안하여 사용한다. 또한, 상기 침지 공정에서 포토레지스트 막 표면과 이머젼 리소그래피용 액체간의 접촉에 의해 포토레지스트 내의 중합체 또는 광산발생제가 일정량 용해되도록 상기와 같이 10초 내지 40초 동안의 적절한 시간 동안 수행하는 것이다.In the present invention, the immersion process, in addition to water, in consideration of the dissolving power to the photoacid generator having each of the various organic solvents, which are materials used between the wafer and the exposure lens during the exposure process according to immersion lithography, that is, liquid for immersion lithography. Use it. In addition, the immersion process is performed for a suitable time for 10 to 40 seconds as described above so that a predetermined amount of the polymer or photoacid generator in the photoresist is dissolved by contact between the surface of the photoresist film and the liquid for immersion lithography.

그런 다음, 상기 건조된 포토레지스트 막을 이머젼 리소그래피용 노광 장비를 이용하여 노광한다.The dried photoresist film is then exposed using exposure equipment for immersion lithography.

상기 노광 공정은 광원으로서 i-line(365㎚), KrF(248nm), ArF(193nm), F2(157nm) 또는 EUV(extreme ultraviolet)을 이용하여 15mJ/cm2 내지 150mJ/cm2의 노광에너지로 수행하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 노광 공정시 침지 공정에 의해 이머젼 리소그래피용 액체에 용해된 광산발생제의 양을 감안하여 적정량의 노광 에너지로 노광하는 것이다. The exposure step is a light source as an i-line (365㎚), KrF (248nm), ArF (193nm), F 2 using (157nm), or EUV (extreme ultraviolet) exposure energy of 15mJ / cm 2 to 150mJ / cm 2 It is preferable to carry out. In the present invention, in view of the amount of the photoacid generator dissolved in the liquid for immersion lithography by the immersion step in the exposure step, the exposure is performed with an appropriate amount of exposure energy.

또한, 상기 노광 공정은 질소, 산소, 아르곤, 헬륨 등의 가스 분위기하에서 수행하는 것이 바람직하다.In addition, the exposure process is preferably carried out in a gas atmosphere of nitrogen, oxygen, argon, helium and the like.

마지막으로, 상기 노광된 포토레지스트 막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 얻는다. 본 발명에서는 상기의 방법으로 밀집된 라인/스페이스 패턴, 단일 라인/스페이스 패턴 또는 콘택홀 패턴을 얻을 수 있다.Finally, the exposed photoresist film is developed to obtain a photoresist pattern. In the present invention, a dense line / space pattern, a single line / space pattern, or a contact hole pattern can be obtained by the above method.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 하기의 실시예에서는 본 발명에 따라 이머젼 리소그래피 공정을 사용하여 미세 패턴을 형성할 때에 포토레지스트 표면에 TARC 물질을 형성하지 않고 진행함으로써, 공정단계 단축 및 원가 절감, 에칭 특성 개선과 CD 균일성을 개선할 수 있는 방법에 대하여 기술한다. 또한, 하기 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 이것들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. In the following examples, the process proceeds without forming a TARC material on the surface of the photoresist when forming a fine pattern using an immersion lithography process according to the present invention, thereby shortening the process step and reducing the cost, improving etching characteristics and improving CD uniformity. Describe how you can do it. In addition, the following Example is only an illustration of invention, and this invention is not limited by these.

실시예 1Example 1

피식각층인 SiON막 표면 위에 화학증폭형의 KrF용 폴리하이드록시 스티렌계의 포토레지스트를 4100Å의 두께로 코팅한 후, 현상공정 유니트 또는 일반적으로 웨이퍼 세정공정을 진행할 수 있는 장치에서 상기 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 23℃의 온도 조건에서 15초 또는 45초 동안 순수한 물에 침지한 다음 스핀 방식으로 건조하였다. 다음, 이머젼 노광 방식의 노광 장비를 이용하여 노광한 후 알칼리 수용액을 이용한 현상공정을 수행하여 70㎚의 미세 패턴을 형성하였다.After coating a chemically amplified polyhydroxy styrene-based photoresist for KrF with a thickness of 4100 kPa on the surface of the SiON film to be etched, the photoresist is coated in a developing process unit or a device capable of performing a wafer cleaning process in general. The wafer was immersed in pure water for 15 seconds or 45 seconds at a temperature of 23 ℃ and then dried by spin method. Next, after exposing using an exposure apparatus of the immersion exposure method, a development pattern using an aqueous alkali solution was performed to form a fine pattern of 70 nm.

실시예 2Example 2

피식각층인 폴리실리콘막 표면 위에 화학증폭형의 KrF용 폴리하이드록시 스티렌계의 포토레지스트를 3500Å의 두께로 코팅한 후, 현상공정 유니트 또는 일반적으로 웨이퍼 세정공정을 진행할 수 있는 장치에서 상기 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 25℃의 온도 조건에서 30초 동안 순수한 물에 침지한 다음 스핀 방식으로 건조하였다. 다음, 이머젼 노광 방식의 노광 장비를 이용하여 노광한 후 알칼리 수용액을 이용한 현상공정을 수행하여 65㎚의 미세 패턴을 형성하였다.After coating a chemically amplified polyhydroxy styrene-based photoresist for KrF with a thickness of 3500 kPa on the surface of the polysilicon layer to be etched, the photoresist may be formed in a developing process unit or a device capable of performing a wafer cleaning process. The coated wafer was immersed in pure water for 30 seconds at a temperature of 25 ° C. and then dried by spin. Next, after exposing using an exposure apparatus of the immersion exposure method, a development process using an aqueous alkali solution was performed to form a fine pattern of 65 nm.

실시예 3Example 3

피식각층인 폴리실리콘막 표면 위에 화학증폭형의 ArF용 폴리아크릴레이트계의 포토레지스트를 2100Å의 두께로 코팅한 후, 현상공정 유니트 또는 일반적으로 웨이퍼 세정공정을 진행할 수 있는 장치에서 상기 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 25℃의 온도 조건에서 30초 동안 순수한 물에 침지한 다음 스핀 방식으로 건조하였다. 다음, 이머젼 노광 방식의 노광 장비를 이용하여 노광한 후 알칼리 수용액을 이용한 현상공정을 수행하여 55㎚의 미세 패턴을 형성하였다.After coating a poly-amplified polyacrylate-based photoresist for ArF with a thickness of 2100 GPa on the surface of the polysilicon layer to be etched, the photoresist is coated in a developing process unit or a device capable of performing a wafer cleaning process in general. The wafer was immersed in pure water for 30 seconds at a temperature of 25 ℃ and then dried by spin method. Next, after exposing using an exposure apparatus of an immersion exposure method, a development process using an aqueous alkali solution was performed to form a 55 nm fine pattern.

실시예 4Example 4

피식각층인 산화막 표면 위에 화학증폭형의 ArF용 폴리아크릴레이트계의 포토레지스트를 1800Å의 두께로 코팅한 후, 현상공정 유니트 또는 일반적으로 웨이퍼 세정공정을 진행할 수 있는 장치에서 상기 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 23℃의 온도 조건에서 25초 동안 순수한 물에 침지한 다음 스핀 방식으로 건조하였다. 다음, 이머젼 노광 방식의 노광 장비를 이용하여 노광한 후 알칼리 수용액을 이용한 현상공정을 수행하여 52㎚의 미세 패턴을 형성하였다.After coating a chemically amplified polyacrylate-based photoresist for ArF with a thickness of 1800Å on the surface of the oxide layer to be etched, the photoresist-coated wafer in a developing unit or a device capable of performing a wafer cleaning process in general. Was immersed in pure water for 25 seconds at a temperature of 23 ℃ and then dried by spin method. Next, after exposing using an exposure apparatus of an immersion exposure method, a development pattern using an aqueous alkali solution was performed to form a 52 nm fine pattern.

실시예 5Example 5

피식각층인 산화막 표면 위에 화학증폭형의 ArF용 폴리노르보넨계의 포토레지스트를 1800Å의 두께로 코팅한 후, 현상공정 유니트 또는 일반적으로 웨이퍼 세정공정을 진행할 수 있는 장치에서 상기 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 23℃의 온도 조건에서 10초 동안 헥산(hexane)에 침지한 다음 스핀 방식으로 건조하였다. 다음, 이머젼 노광 방식의 노광 장비를 이용하여 노광한 후 알칼리 수용액을 이용한 현상공정을 수행하여 50㎚의 미세 패턴을 형성하였다.After coating a chemically amplified polynorbornene-based photoresist for ArF with a thickness of 1800 GPa on the surface of the oxide layer to be etched, the photoresist-coated wafer in a developing process unit or a device capable of performing a wafer cleaning process in general. It was immersed in hexane (hexane) for 10 seconds at a temperature of 23 ℃ and then dried by spin method. Next, after exposing using an immersion exposure apparatus, a development process using an aqueous alkali solution was performed to form a 50 nm fine pattern.

실시예 6Example 6

피식각층인 유기난반사 방지막 표면 위에 화학증폭형의 ArF용 폴리말레익안하이드라이드계의 포토레지스트를 1600Å의 두께로 코팅한 후, 현상공정 유니트 또는 일반적으로 웨이퍼 세정공정을 진행할 수 있는 장치에서 상기 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 23℃의 온도 조건에서 15초 동안 헥산에 침지한 다음 스핀 방식으로 건조하였다. 다음, 이머젼 노광 방식의 노광 장비를 이용하여 노광한 후 알칼리 수용액을 이용한 현상공정을 수행하여 50㎚의 미세 패턴을 형성하였다.After coating a chemically amplified polymaleic hydride-based photoresist for ArF with a thickness of 1600Å on the surface of the organic diffuse reflection prevention layer, which is an etched layer, the photoresist in a developing process unit or a device capable of performing a wafer cleaning process in general. The coated wafer was immersed in hexane for 15 seconds at a temperature of 23 ° C. and then dried by spin. Next, after exposing using an immersion exposure apparatus, a development process using an aqueous alkali solution was performed to form a 50 nm fine pattern.

실시예 7Example 7

피식각층인 유기난반사 방지막 표면 위에 화학증폭형의 157㎚용 F로 치환된 폴리아크릴레이트계의 포토레지스트를 1500Å의 두께로 코팅한 후, 현상공정 유니트 또는 일반적으로 웨이퍼 세정공정을 진행할 수 있는 장치에서 상기 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 23℃의 온도 조건에서 17초 동안 헥산에 침지한 다음 스핀 방식으로 건조하였다. 다음, 이머젼 노광 방식의 노광 장비를 이용하여 노광한 후 알칼리 수용액을 이용한 현상공정을 수행하여 45㎚의 미세 패턴을 형성하였다.After coating a polyacrylate-based photoresist substituted with chemically amplified 157nm F with a thickness of 1500Å on the surface of the organic diffuse reflection prevention layer, which is an etched layer, in a developing process unit or an apparatus capable of performing a wafer cleaning process in general, The photoresist-coated wafer was immersed in hexane for 17 seconds at a temperature of 23 ° C. and then dried by spin. Next, after exposing using an exposure apparatus of the immersion exposure method, a development pattern using an aqueous alkali solution was performed to form a fine pattern of 45 nm.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 이머젼 리소그래피 공정 적용시 노광 렌즈와 포토레지스트 사이의 중간 매체로서 물 또는 유기용매와 같은 이머젼 리소그래피용 액체를 사용하는 경우 포토레지스트 코팅시 적용하는 TARC의 적용없이 미세 패턴을 형성할 수 있다.As described above, in the present invention, when the liquid for immersion lithography such as water or an organic solvent is used as an intermediate medium between the exposure lens and the photoresist when the immersion lithography process is applied, the fine pattern is applied without the application of TARC applied during the photoresist coating. Can be formed.

이를 위해, 본 발명에서는 포토레지스트 코팅 후 포토레지스트 막을 형성한 후, 포토레지스트 막 상부에 TARC를 형성하지 않고 포토레지스트 막이 형성된 웨이 퍼를 현상공정 유니트 또는 일반적으로 웨이퍼 세정공정을 진행할 수 있는 장치에서 순수한 물 또는 유기용매에 일정시간 침지시킨 다음, 상기 순수한 물 또는 유기용매의 건조와 함께 노광 공정을 진행함으로써 미세 패턴이 형성됨을 알 수 있다.To this end, in the present invention, after forming the photoresist film after the photoresist coating, the wafer on which the photoresist film is formed without forming TARC on the photoresist film is pure in a developing process unit or an apparatus capable of performing a wafer cleaning process in general. After immersion in water or an organic solvent for a certain time, it can be seen that a fine pattern is formed by performing an exposure process with drying of the pure water or the organic solvent.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 TARC 형성 및 제거 단계가 생략되기 때문에 공정진행 시간을 단축할 수 있고, TARC 미사용에 따른 원가를 절감할 수 있으며, TARC를 제거하지 않아도 되므로 TARC 제거에 사용되는 알칼리 수용액이나 유기용매에 의한 포토레지스트의 탑 로스가 방지되기 때문에 후속의 에칭 특성을 개선할 수 있다. 또한, 거칠기 발생이 방지되기 때문에 100㎚ 이하의 미세 패턴 형성시 균일한 CD의 안정된 패턴을 얻을 수 있으며, 그 결과 반도체 소자 특성의 효율 및 수율을 극대화할 수 있다.As described above, in the present invention, since the TARC formation and removal steps are omitted, process progress time can be shortened, cost can be reduced due to non-use of TARC, and alkali used for TARC removal is not required. Since the top loss of the photoresist by the aqueous solution or the organic solvent is prevented, subsequent etching characteristics can be improved. In addition, since roughness is prevented, a stable pattern of a uniform CD may be obtained when forming a fine pattern of 100 nm or less, and as a result, efficiency and yield of semiconductor device characteristics may be maximized.

Claims (14)

(a) 포토레지스트 조성물을 웨이퍼 상의 피식각층 상부에 코팅하여 포토레지스트 막을 형성하는 단계;(a) coating the photoresist composition on top of the etched layer on the wafer to form a photoresist film; (b) 상기 포토레지스트 막을 이머젼 리소그래피용 액체에 침지한 후 건조하는 단계;(b) immersing the photoresist film in a liquid for immersion lithography and then drying; (c) 상기 건조된 포토레지스트 막을 이머젼 리소그래피용 노광 장비를 이용하여 노광하는 단계; 및(c) exposing the dried photoresist film using exposure equipment for immersion lithography; And (d) 상기 노광된 포토레지스트 막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.(d) developing the exposed photoresist film to obtain a photoresist pattern. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이머젼 리소그래피용 액체는 순수한 물, 헥산, 크실렌, 시클로옥탄, 퍼플루오로폴리에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.And said liquid for immersion lithography is selected from the group consisting of pure water, hexane, xylene, cyclooctane, perfluoropolyether, and mixtures thereof. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 이머젼 리소그래피용 액체는 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화세슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 수산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.The liquid for immersion lithography further comprises a hydroxide selected from the group consisting of lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide and mixtures thereof. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이머젼 리소그래피용 액체의 온도는 20℃ 내지 30℃인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.And the temperature of the liquid for immersion lithography is 20 ° C to 30 ° C. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (b) 단계의 침지 공정은 현상 공정 유니트 및 웨이퍼 세정이 가능한 유니트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개의 유니트를 이용하여 1회 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.The immersion process of step (b) is performed at least once using one or two units selected from the group consisting of a developing process unit and a wafer cleaning unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (b) 단계의 침지 공정은 10초 내지 40초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.The immersion process of step (b) is performed for 10 seconds to 40 seconds. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포토레지스트 조성물은 폴리비닐페놀계 중합체, 폴리하이드록시스티렌계 중합체, 폴리노르보넨계 중합체, 폴리아다만계 중합체, 폴리이미드계 중합체, 폴리아크릴레이트계 중합체, 폴리메타크릴레이트계 중합체, 폴리플루오린계 중합체 및 불소로 치환된 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.The photoresist composition may be a polyvinylphenol polymer, a polyhydroxystyrene polymer, a polynorbornene polymer, a polyadamant polymer, a polyimide polymer, a polyacrylate polymer, a polymethacrylate polymer, or a polyfluorine polymer. A method of forming a photoresist pattern comprising a polymer selected from the group consisting of a polymer and a polymer substituted with fluorine. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포토레지스트 조성물은 디페닐요도염 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요도염 헥사플루오로 아르세네이트, 디페닐요도염 헥사플루오로 안티모네이트, 디페닐파라메톡시페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라톨루에닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라이소부틸페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라t-부틸페닐설포늄 트리플레이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로 아르세네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로 안티모네이트, 트리페닐설포늄 트리플레이트 및 디부틸나프틸설포늄 트리플레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 광산발생제를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.The photoresist composition is diphenyl iodo hexafluorophosphate, diphenyl iodo hexafluoro arsenate, diphenyl iodo hexafluoro antimonate, diphenyl paramethoxy phenylsulfonium triflate, diphenyl paratoluenyl sulphate Phosphonate triflate, diphenylparaisobutylphenylsulfonium triflate, diphenylparat-butylphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoro arsenate, triphenylsulfonium hexafluoro antimonate, tri A photoresist pattern forming method comprising a photoacid generator selected from the group consisting of phenylsulfonium triflate and dibutylnaphthylsulfonium triflate. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 광산발생제는 전체 포토레지스트 조성물의 사용량에 대하여 0.01중량% 내지 1중량% 사용되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.The photoacid generator is a method for forming a photoresist, characterized in that used 0.01% by weight to 1% by weight based on the total amount of the photoresist composition. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포토레지스트 조성물의 용매로는 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 사이클로헥사논, 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 벤젠, 톨로엔, 디옥산, 디메틸포름아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 단독으로 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패 턴 형성방법.The solvent of the photoresist composition is ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, cyclohexanone, propylene glycol methyl ether acetate, methyl ethyl ketone, benzene, toloene, dioxane, dimethylform A method of forming a photoresist pattern, characterized in that it is used alone or in combination selected from the group consisting of amides. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포토레지스트 막의 두께는 700Å 내지 10000Å인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.And a thickness of the photoresist film is 700 kPa to 10000 kPa. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 피식각층은 질화막, 산화막, BPSG막, PSG막, USG막, PETEOS막, SiON막, 폴리실리콘막, 무기 난반사 방지막 및 유기 난반사 방지막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.The etching layer is a photoresist pattern forming method, characterized in that selected from the group consisting of nitride film, oxide film, BPSG film, PSG film, USG film, PETEOS film, SiON film, polysilicon film, inorganic diffuse reflection prevention film and organic diffuse reflection prevention film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (c) 단계의 노광 공정은 광원으로서 i-line(365㎚), KrF(248nm), ArF(193nm), F2(157nm) 및 EUV(extreme ultraviolet)로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.The exposure process of step (c) is performed using a light source selected from the group consisting of i-line (365 nm), KrF (248 nm), ArF (193 nm), F 2 (157 nm) and EUV (extreme ultraviolet). A photoresist pattern forming method, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (c) 단계의 노광 공정은 15mJ/cm2 내지 150mJ/cm2의 노광에너지로 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.The exposure process of step (c) is a photoresist pattern forming method, characterized in that carried out with an exposure energy of 15mJ / cm 2 to 150mJ / cm 2 .
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