KR20070109638A - Method of pattern formation for semiconductor device - Google Patents

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Abstract

A method for forming a pattern of a semiconductor device is provided to form an ultra micro pattern under the resolution limit of an exposure apparatus by performing double lithography processes without performing an etch process, thereby simplifying the processes more than a conventional double patterning process. A composition including an optical permeability polymer, a photo degradation material and a solvent is prepared. A photoresist film(23) is coated at the top portion of an etched layer(22) in a semiconductor substrate(21), and a first bleaching layer(24) is formed by coating the composition. A first region of the resultant structure is exposed by using a first exposing mask, and then the first bleaching layer is removed. A second bleaching layer is formed by coating the composition on the entire structure, and a second region is exposed by using the second exposing mask. After removing the second bleaching layer, a photoresist pattern is formed by developing the photoresist. The bottom etched layer is etched by using the photoresist pattern as an etch barrier.

Description

반도체 소자의 패턴 형성 방법{Method of Pattern Formation for Semiconductor Device}Pattern forming method of semiconductor device {Method of Pattern Formation for Semiconductor Device}

도 1a 내지 도 1g는 종래 반도체 소자의 패턴 형성 방법의 문제점을 보여주는 공정 단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a problem of a method for forming a pattern of a conventional semiconductor device.

도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 반도체 소자의 패턴 형성 방법 과정을 보여주는 공정 단면도이다.2A to 2I are cross-sectional views illustrating a process of forming a pattern of a semiconductor device according to the present invention.

도 3a 내지 도 3c는 이중노광시의 노광 에너지 세기 및 감광막 내부의 광산 분포를 도시한 그래프이다.3A to 3C are graphs showing the exposure energy intensity and the photoacid distribution inside the photosensitive film during double exposure.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11,21,31 ; 반도체 기판, 12,22,32 ; 피식각층,11,21,31; Semiconductor substrates, 12,22,32; Etching Layer,

13,15,23,33 ; 감광막, 14,25,35 ; 노광마스크13,15,23,33; Photosensitive films, 14,25,35; Exposure mask

24,34 ; 블리칭막(bleaching layer), 13,15,26 : 감광막 패턴24,34; Bleaching layer, 13,15,26: photoresist pattern

36 ; 노광 에너지의 세기, 37 ; 감광막 내부의 광산 분포36; Intensity of exposure energy, 37; Mine distribution inside the photoresist

본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 공정 중 리소그래피(Lithography) 공정의 해상 한계를 뛰어 넘는 패턴 형성을 가능하게 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a pattern of a semiconductor device, and more particularly, to a pattern forming method of a semiconductor device that enables pattern formation to exceed the resolution limit of a lithography process during a semiconductor process.

반도체 장치가 고집적화됨에 따라 디자인 룰이 감소하게 되고, 이에 따라 소자를 이루는 각 패턴을 형성하는 리소그래피 공정은 반도체 장치의 집적도를 결정하는 중요한 요인이 되고 있다. 리소그래피 공정은 도포된 감광막의 소정 부분을 노광마스크를 통해 노광시킴으로서 선택적인 광화학 반응을 일으키고, 노광 후 베이크를 통해 정재파 효과를 감소시키며, 알칼리 용액을 사용하여 노광 지역과 비노광 지역간의 용해도 차이에 의한 화학 반응을 이용하여 최종적인 패턴을 형성하는 공정이다.As semiconductor devices are highly integrated, design rules are reduced, and thus, a lithography process for forming each pattern constituting a device has become an important factor in determining the degree of integration of semiconductor devices. The lithography process causes a selective photochemical reaction by exposing a predetermined portion of the applied photoresist film through an exposure mask, reducing the standing wave effect through baking after exposure, and using an alkali solution due to the difference in solubility between the exposed and non-exposed areas. It is a process of forming a final pattern using a chemical reaction.

종래 반도체 소자의 패턴 형성 방법에서는 리소그래피 기술이 중요한 역할을 하는데, 미세패턴을 형성하기 위해서는 리소그래피 노광 장비의 해상도가 낮은 장비가 필요하다. 이때, 일반적으로 리소그래피 노광 장비의 해상도(Resolution)는 하기와 같은 레일리(Rayleigh)의 식에 의해 정의된다.Lithography technology plays an important role in the pattern formation method of the conventional semiconductor device, a device having a low resolution of the lithographic exposure equipment is required to form a fine pattern. In this case, in general, the resolution of the lithographic exposure apparatus is defined by the following Rayleigh equation.

Figure 112006033329426-PAT00001
Figure 112006033329426-PAT00001

상기에서, R = 해상도, NA = 렌즈 개구수(Numerical Aperture), k1 = 공정상수(Process Factor), λ = 파장(Wavelength)이다.Where R = resolution, NA = lens numerical aperture, k1 = process factor, and λ = wavelength.

상기 레일리의 식에서 알 수 있는 바와 같이, 해상도를 작게 하기 위해서는 리소그래피 노광 장비의 렌즈 개구수를 증가시키거나, λ를 작게 하면 된다. 그러나, 노광 장비의 렌즈 개구수를 증가시키기 위해서는 노광 장비를 교체해야 하는 데, 이는 신규 투자비용이 매우 비싸다는 문제점이 있다. 또한, 공정상수인 k1을 작게 만드는 방법으로는 변형조명법(Off-axis illumination), 위상반전 마스크(Phase Shift Mask), 광학회절 보정법(Optical Proximity Correction)과 같은 기술이 있으나, 이러한 방법들 또한 신규 투자비용이 필요하고, k1은 0.25라는 물리적인 한계를 가져서 그 이하로 낮추는 것이 통상적인 방법으로는 절대 불가능하며, 공정의 제어가 어렵기 때문에 반도체 생산 수율이 저하된다는 문제를 갖고 있다. 아울러, 상술한 렌즈 개구수, 노광 파장 및 공정상수를 바꾸는 방법들에 대한 비용 증가 및 수율 저하 문제를 해결한다고 하더라도, 렌즈 개구수를 증가시키거나 노광 파장(λ)을 줄이는 데에는 기술적인 한계가 있다.As can be seen from the Rayleigh equation, in order to reduce the resolution, the lens numerical aperture of the lithographic exposure apparatus may be increased or λ may be reduced. However, in order to increase the lens numerical aperture of the exposure equipment, it is necessary to replace the exposure equipment, which has a problem that the new investment cost is very expensive. In addition, there are techniques such as Off-axis illumination, Phase Shift Mask, and Optical Proximity Correction, which make the process constant k1 small. Investment costs are required, and k1 has a physical limit of 0.25, and it is impossible to lower it below the conventional method. Since the process is difficult to control, semiconductor production yield is deteriorated. In addition, even if the above-mentioned methods of changing the lens numerical aperture, exposure wavelength, and process constant change the cost and yield reduction problem, there are technical limitations in increasing the lens numerical aperture or reducing the exposure wavelength λ. .

이와 같은 단점을 개선하기 위하여, 종래에는 두 번의 리소그래피와 두 번의 식각 공정을 통해 해상 한계를 확장시키는 방법을 사용하고 있다. 도 1a 내지 도 1g에 종래 기술에 따른 반도체 소자 패터닝 방법시의 단면도를 도시하였다.In order to remedy this drawback, the conventional method of extending the resolution limit through two lithography and two etching processes is used. 1A to 1G are cross-sectional views of a semiconductor device patterning method according to the prior art.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 반도체 기판(11)의 피식각층(12) 상부에 제1 감광막(13)을 도포한 후, 제1 노광마스크(14)를 이용하여 전체 표면을 노광하고 상기 제1 감광막(13)을 현상하여 제1 감광막 패턴(13')을 형성한다.Referring to FIGS. 1A and 1B, after applying the first photoresist layer 13 on the etched layer 12 of the semiconductor substrate 11, the entire surface is exposed using the first exposure mask 14, and the first photomask 13 is exposed. 1 Photosensitive film 13 is developed to form first photosensitive film pattern 13 '.

도 1c를 참조하면, 상기 제1 감광막 패턴(13')을 식각방지막으로 하부 피식각층(12)을 식각하여 피식각층 패턴(12')을 형성한다.Referring to FIG. 1C, the etched layer pattern 12 ′ is formed by etching the lower etched layer 12 using the first photoresist layer pattern 13 ′ as an etch stop layer.

도 1d 및 도 1e를 참조하면, 피식각층 패턴(12') 상부에 제2 감광막(15)을 도포한 후, 제2 노광마스크(14')를 이용하여 노광하고 상기 제2 감광막(15)을 현상하여 제2 감광막 패턴(15')을 형성한다.Referring to FIGS. 1D and 1E, after the second photoresist layer 15 is coated on the etched layer pattern 12 ′, the second photoresist layer 15 is exposed using the second exposure mask 14 ′. It develops and forms the 2nd photosensitive film pattern 15 '.

도 1f 및 도 1g를 참조하면, 상기 제2 감광막 패턴(15')을 식각방지막으로 하부 피식각층(12)을 식각한 후 제2 감광막 패턴(15')을 제거한다.1F and 1G, after etching the lower etched layer 12 using the second photoresist pattern 15 ′ as an etch stop layer, the second photoresist pattern 15 ′ is removed.

즉, 종래 방법의 경우, 노광 장비의 해상 한계를 뛰어넘는 패턴을 형성하기 위해서는 두번의 리소그래피와 두번의 식각 공정이 반드시 수반되어야만 하기 때문에, 공정이 복작하고 비용이 많이 든다는 문제점이 있었다.That is, in the conventional method, two lithography and two etching processes must be involved in order to form a pattern that exceeds the resolution limit of the exposure equipment, so that the process is complicated and expensive.

본 발명은 상기와 같은 종래 반도체 소자 제조 방법상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 식각 공정 없이 두 번의 리소그래피 공정만으로 해상 한계 이하의 패턴을 형성하는 방법 및 상기 방법에 용이하게 사용될 수 있는 블리칭막용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems in the conventional semiconductor device manufacturing method, a method for forming a pattern below the resolution limit by only two lithography processes without an etching process and for a bleaching film that can be easily used in the method It is an object to provide a composition.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention

(1) 광투과성 폴리머, 광분해성 물질 및 용매를 포함하는 조성물을 준비하는 단계;(1) preparing a composition comprising a light transmissive polymer, a photodegradable material and a solvent;

(2) 반도체 기판의 피식각층 상부에 감광막을 도포하고, 그 상부에 단계 (1)의 조성물을 도포하여 제1 블리칭막을 형성하는 단계;(2) applying a photosensitive film over the etched layer of the semiconductor substrate and applying the composition of step (1) thereon to form a first bleaching film;

(3) 제1 노광마스크를 이용하여 상기 결과물상의 제1 영역을 노광한 후 상기 제1 블리칭막을 제거하는 단계;(3) removing the first bleaching film after exposing the first region on the resultant using a first exposure mask;

(4) 전체표면 상부에 단계 (1)의 조성물을 도포하여 제2 블리칭막을 형성한 후, 제2 노광마스크를 이용하여 상기 결과물 상의 제2 영역을 노광하는 단계;(4) applying a composition of step (1) over the entire surface to form a second bleaching film, and then exposing a second region on the resultant using a second exposure mask;

(5) 제2 블리칭막을 제거한 후 감광막을 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및(5) removing the second bleaching film and then developing the photosensitive film to form a photoresist pattern; And

(6) 상기 감광막 패턴을 식각방지막으로 하부 피식각층을 식각하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공한다.(6) a method of forming a pattern of a semiconductor device comprising etching the lower etching layer using the photoresist pattern as an etch stop layer.

본 발명에 있어서, 단계 (1)에서 제조되는 광투과성 폴리머, 광분해성 물질 및 용매를 포함하는 조성물은 블리칭막으로 작용하며, 하부 감광막과는 서로 섞이지 않아야 한다. 상기 광분해성 물질은 빛의 세기가 클수록 광분해되어 빛을 투과시키게 되므로, 실제로 하부 감광막에 도달하는 빛의 세기는 노광 영역과 비노광 영역에서 큰 편차를 나타내게 된다. 즉, 빛의 세기가 큰 노광 영역에서는 광분해성 물질이 모두 분해되어 높은 투과도를 나타내게 되고, 빛의 세기가 작은 비노광 영역에서는 광분해성 물질이 여전히 많이 남아 있게 되어 낮은 투과도를 보이게 된다. 따라서, 하부에 위치하는 감광막 내부에서 광반응 후 발생되는 광산의 분포는 공기 중의 이미지 콘트라스트(contrast)에 비해 높은 콘트라스트를 갖게 된다(도 3b 참조).In the present invention, the composition comprising the light transmissive polymer, the photodegradable material and the solvent prepared in step (1) acts as a bleaching film and should not be mixed with the lower photosensitive film. Since the photodegradable material is photodegraded as the light intensity increases, light is transmitted through the photodegradable material, and thus the intensity of light reaching the lower photoresist film shows a large deviation in the exposure area and the non-exposure area. That is, all of the photodegradable materials are decomposed to exhibit high transmittance in the exposure region having a high light intensity, and many of the photodegradable materials still remain in the non-exposure region having a small light intensity, thereby showing low transmittance. Therefore, the distribution of the photoacid generated after the photoreaction in the lower photosensitive film has a higher contrast than the image contrast in the air (see FIG. 3B).

상기에서, 광투과성 폴리머는 빛을 거의 흡수하지 않는 성질을 가진 폴리머로서, 바람직하게는 이머전(imersion) 리소그래피의 탑코트(top coat) 물질로 사용되는 폴리머 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 탑코트 물질로는 하기 화학식 1로 표시되며, 1,000-1,000,000의 중량 평균 분자량을 가지는 중합체를 사용하는 것이 바람직하다(대한민국 공개특허 제2006-0003399호 참조).In the above description, the light transmissive polymer is a polymer having almost no light absorption, and preferably a polymer used as a top coat material of immersion lithography, but is not limited thereto. The topcoat material is represented by the following formula (1), it is preferable to use a polymer having a weight average molecular weight of 1,000-1,000,000 (see Republic of Korea Patent Publication No. 2006-0003399).

Figure 112006033329426-PAT00002
Figure 112006033329426-PAT00002

상기 식에서, R1, R2, R3는 각각 수소 또는 메틸기를 나타내며, a, b, c는 각 단량체의 몰분율로서, 각각 0.05 내지 0.9를 나타낸다. 상기 중합체는 투과도가 높아 광투과성 폴리머로 사용하기에 적합하며, 또한 노광후 현상액에 잘 녹아서 패턴 형성에 전혀 영향을 주지 않는 장점이 있다.In the above formula, R 1 , R 2 and R 3 each represent hydrogen or a methyl group, and a, b and c each represent a mole fraction of each monomer and represent 0.05 to 0.9, respectively. The polymer has a high transmittance and is suitable for use as a light transmissive polymer, and also has an advantage of dissolving well in a developing solution after exposure so as not to affect pattern formation at all.

또한, 광분해성 물질은 광차단 특성을 가진 것으로서, 빛을 거의 흡수하지 않는 물질인 것을 특징으로 하며, 이러한 광분해성 물질의 구체적인 예로는 광산발생제, 바람직하게는 디아조나프토퀴논계 화합물을 들 수 있으나, 산을 발생하지 않는 물질들도 제한없이 사용될 수 있으므로 훨씬 많은 물질들이 사용될 수 있다.In addition, the photodegradable material has a light blocking property, and is characterized in that it absorbs almost no light. Specific examples of the photodegradable material include a photoacid generator, preferably a diazonaphthoquinone-based compound. However, materials that do not generate acid can be used without limitation, so many more materials can be used.

아울러, 상기 용매는 광투과성 폴리머와 광분해성 물질을 용해시킬 수 있는 물질이라면 특별한 제한없이 모두 사용할 수 있으며, 예를 들면 노말 부탄올 등의 유기용매를 사용할 수 있다. 상기 광투과성 폴리머, 광분해성 물질 및 용매의 배합비율은 필요에 따라 당업자가 적절하게 선택할 수 있으며, 광투과성 폴리머 100 중량부에 대해 광분해성 물질 1 내지 10 중량부 및 용매 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the solvent may be used without any particular limitation as long as it is a material capable of dissolving the light transmitting polymer and the photodegradable material, for example, an organic solvent such as normal butanol may be used. The blending ratio of the light transmissive polymer, the photodegradable material and the solvent may be appropriately selected by those skilled in the art as needed, and includes 1 to 10 parts by weight of the photodegradable material and 0.5 to 5 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the light transmissive polymer. It is preferable.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 반도체 기판(21)의 피식각층(22) 상부에 감광막(23)을 도포하고, 그 상부에 상기에서 제조한 조성물을 도포하여 제1 블리칭막(24)을 형성한다.2A and 2B, the photosensitive film 23 is coated on the etched layer 22 of the semiconductor substrate 21, and the first prepared bleaching film 24 is formed by applying the composition prepared above. do.

도 2c를 참조하면, 제1 노광마스크(25)를 이용하여 상기 결과물 상의 제1 영역을 노광한다. 상기에서, 노광원으로는 400 nm 이하의 파장을 가지는 모든 광원, 구체적으로는 ArF (193 nm), KrF (248 nm), EUV (Extreme Ultra Violet), VUV (Vacuum Ultra Violet, 157 nm), E-빔, X-선 및 이온빔으로 구성된 군으로부터 선택되는 광원이 제한없이 사용될 수 있으며, 노광 공정은 사용되는 감광제의 종류에 따라 다르지만 통상적으로 70 내지 150 mJ/㎠, 바람직하게는 100 mJ/㎠의 노광에너지로 수행되는 것이 바람직하다. 이중에서 노광원으로는 ArF, KrF 또는 VUV를 사용하는 것이 바람직하고, ArF를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.Referring to FIG. 2C, the first region on the resultant is exposed using the first exposure mask 25. In the above, as the exposure source, all light sources having a wavelength of 400 nm or less, specifically ArF (193 nm), KrF (248 nm), EUV (Extreme Ultra Violet), VUV (Vacuum Ultra Violet, 157 nm), E A light source selected from the group consisting of a beam, an X-ray, and an ion beam can be used without limitation, and the exposure process depends on the type of photosensitive agent used, but is usually 70 to 150 mJ / cm 2, preferably 100 mJ / cm 2. It is preferably carried out with exposure energy. Among them, it is preferable to use ArF, KrF or VUV as the exposure source, and more preferably ArF.

도 2d 내지 도 2f를 참조하면, 제1 블리칭막(24)을 제거하고 1차 노광된 감광막(23') 상부에 제2 블리칭막(24')을 도포한 후, 제2 노광마스크(25')를 이용하여 상기 결과물상의 제2 영역을 노광한다. 이때, 제2 영역은 상기 제1 영역과 중복되지 않도록 교번으로 노광하는 것이 바람직하며, 블리칭막(24)은 용해시키지만 감광막(23')은 용해시키지 않는 특정한 용매를 이용함으로써 상기 제1 블리칭막(24)만을 선별적으로 용해할 수 있다. 상기 용매로는 지용성의 용매를 사용하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.2D to 2F, after the first bleaching film 24 is removed and the second bleaching film 24 ′ is applied on the first exposed photosensitive film 23 ′, the second exposure mask 25 ′ is applied. ) To expose the second region on the resultant. In this case, it is preferable to alternately expose the second region so as not to overlap with the first region. The first bleaching layer may be formed by using a specific solvent that dissolves the bleaching film 24 but does not dissolve the photosensitive film 23 '. Only 24) can be selectively dissolved. Although it is preferable to use a fat-soluble solvent as said solvent, it is not necessarily limited to this.

도 2g 내지 도 2i를 참조하면, 제2 블리칭막(24')을 제거한 후 감광막(23")을 현상하여 감광막 패턴(26)을 형성하고, 상기 감광막 패턴(26)을 식각방지막으로 하부 피식각층(22)을 식각함으로써, 노광장비의 해상한계인 『0.25λ/NA』를 뛰어 넘는 아주 세밀한 패턴(22')을 형성하게 된다.2G to 2I, after removing the second bleaching film 24 ′, the photoresist layer 23 ″ is developed to form a photoresist pattern 26, and the photoresist pattern 26 is formed as an etch stop layer. By etching (22), a very fine pattern 22 'is formed which exceeds the resolution limit of " 0.25λ / NA &quot; of the exposure equipment.

도 3a를 참조하면, 통상의 감광제에 단순히 이중노광하는 경우, 감광제 내부의 잔상(latent image)에 의해 두번의 노광에 의한 총합의 광산 분포는 노광된 부위와 상관없이 대체적으로 동일하게 되어, 결과적으로 어떠한 이미지 정보도 남아 있지 않게 된다. 그러나, 도 3b를 참조하면, 본 발명에서와 같이 통상의 감광제 상부에 블리칭막을 형성한 경우에는 두 번의 노광에 의한 총합의 광산 분포가 노광된 부위에서의 이미지 콘트라스트를 확보할 수 있을 정도로 차이가 있기 때문에, 식각 공정 없이도 리소그래피 해상 한계 이하의 패턴 형성이 가능하게 된다. 도 3c에 노광마스크(35)를 통해 반도체 기판(31), 피식각층(32), 감광막(33) 및 블리칭막(34)의 적층구조 상부에 조사되는 노광에너지의 세기 분포(36)와 실제 감광막 내부에서의 광 반응후 발생된 광산 분포(37)를 개략적으로 도시하였다.Referring to FIG. 3A, in the case of simply double-exposure to a conventional photosensitive agent, the total photo-acid distribution of two exposures due to the latent image inside the photosensitive agent is generally the same regardless of the exposed portion, resulting in No image information remains. However, referring to FIG. 3B, when the bleaching film is formed on the ordinary photoresist as in the present invention, the difference is such that the total photo acid distribution due to the two exposures can secure the image contrast at the exposed portion. As a result, a pattern can be formed below the lithographic resolution limit without an etching process. In FIG. 3C, the intensity distribution 36 of the exposure energy irradiated onto the stacked structure of the semiconductor substrate 31, the etched layer 32, the photosensitive film 33, and the bleaching film 34 through the exposure mask 35 and the actual photoresist film. The mine distribution 37 generated after the photoreaction inside is schematically illustrated.

또한, 본 발명은 광투과성 폴리머, 광분해성 물질 및 용매를 포함하는 블리칭막용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for a bleaching film comprising a light transmitting polymer, a photodegradable material and a solvent.

상기에서, 광투과성 폴리머는 빛을 거의 흡수하지 않는 성질을 가진 폴리머로서, 바람직하게는 이머전 리소그래피의 탑코트 물질로 사용되는 폴리머 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 탑코트 물질로는 하기 화학식 1로 표시되며, 1,000-1,000,000의 중량 평균 분자량을 가지는 중합체를 사용하 는 것이 바람직하다.In the above description, the light transmissive polymer is a polymer having almost no light absorption, and preferably a polymer used as a top coat material of immersion lithography, but is not necessarily limited thereto. The topcoat material is represented by the following formula (1), it is preferable to use a polymer having a weight average molecular weight of 1,000-1,000,000.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112006033329426-PAT00003
Figure 112006033329426-PAT00003

상기 식에서, R1, R2, R3는 각각 수소 또는 메틸기를 나타내며, a, b, c는 각 단량체의 몰분율로서, 각각 0.05 내지 0.9를 나타낸다.In the above formula, R 1 , R 2 and R 3 each represent hydrogen or a methyl group, and a, b and c each represent a mole fraction of each monomer and represent 0.05 to 0.9, respectively.

또한, 상기 광분해성 물질은 광차단 특성을 가진 것으로서, 빛을 거의 흡수하지 않는 물질인 것을 특징으로 하며, 이러한 광분해성 물질의 구체적인 예로는 광산발생제, 바람직하게는 디아조나프토퀴논계 화합물을 들 수 있으나, 산을 발생하지 않는 물질들도 제한없이 사용될 수 있으므로 훨씬 많은 물질들이 사용될 수 있다. 또한, 상기 용매는 광투과성 폴리머와 광분해성 물질을 용해시킬 수 있는 물질이라면 특별한 제한없이 모두 사용할 수 있으며, 예를 들면 노말 부탄올 등의 유기용매를 사용할 수 있다.In addition, the photodegradable material has a light blocking property, characterized in that the material that absorbs almost no light, and specific examples of such a photodegradable material include a photoacid generator, preferably a diazonaptoquinone-based compound However, even more acidic materials can be used as materials that do not generate acid can be used without limitation. In addition, the solvent may be used without any particular limitation as long as it is a material capable of dissolving the light transmissive polymer and the photodegradable material, for example, an organic solvent such as normal butanol may be used.

상기 광투과성 폴리머, 광분해성 물질 및 용매의 배합비율은 필요에 따라 당업자가 적절하게 선택할 수 있으며, 광투과성 폴리머 100 중량부에 대해 광분해성 물질 1 내지 10 중량부 및 용매 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.The blending ratio of the light transmissive polymer, the photodegradable material and the solvent may be appropriately selected by those skilled in the art as needed, and includes 1 to 10 parts by weight of the photodegradable material and 0.5 to 5 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the light transmissive polymer. It is preferable.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 의하면, 식각 공정 없이 두 번의 리소그래피 공정만으로 노광 장비의 해상 한계 이하의 초미세 패턴 형성이 가능하기 때문에, 식각 공정을 수반한 종래의 이중 패터닝 공정에 비해 공정을 단순화시켜 공정 단가를 낮출 수 있다.As described above, according to the pattern forming method of the semiconductor device of the present invention, since the ultrafine pattern can be formed below the resolution limit of the exposure equipment by only two lithography processes without the etching process, the conventional double with the etching process Compared to the patterning process, the process can be simplified to lower the process cost.

Claims (11)

(1) 광투과성 폴리머, 광분해성 물질 및 용매를 포함하는 조성물을 준비하는 단계;(1) preparing a composition comprising a light transmissive polymer, a photodegradable material and a solvent; (2) 반도체 기판의 피식각층 상부에 감광막을 도포하고, 그 상부에 단계 (1)의 조성물을 도포하여 제1 블리칭막을 형성하는 단계;(2) applying a photosensitive film over the etched layer of the semiconductor substrate and applying the composition of step (1) thereon to form a first bleaching film; (3) 제1 노광마스크를 이용하여 상기 결과물상의 제1 영역을 노광한 후 상기 제1 블리칭막을 제거하는 단계;(3) removing the first bleaching film after exposing the first region on the resultant using a first exposure mask; (4) 전체표면 상부에 단계 (1)의 조성물을 도포하여 제2 블리칭막을 형성한 후, 제2 노광마스크를 이용하여 상기 결과물 상의 제2 영역을 노광하는 단계;(4) applying a composition of step (1) over the entire surface to form a second bleaching film, and then exposing a second region on the resultant using a second exposure mask; (5) 제2 블리칭막을 제거한 후 감광막을 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및(5) removing the second bleaching film and then developing the photosensitive film to form a photoresist pattern; And (6) 상기 감광막 패턴을 식각방지막으로 하부 피식각층을 식각하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.(6) etching the lower etching layer using the photoresist pattern as an etch stop layer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 단계 (1)의 광투과성 폴리머는 하기 화학식 1로 표시되며, 1,000-1,000,000의 중량 평균 분자량을 가지는 중합체인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법:Method for forming a pattern of a semiconductor device, characterized in that the light-transmitting polymer of step (1) is a polymer having a weight average molecular weight of 1,000-1,000,000 [화학식 1][Formula 1]
Figure 112006033329426-PAT00004
Figure 112006033329426-PAT00004
 상기 식에서, R1, R2, R3는 각각 수소 또는 메틸기를 나타내며, a, b, c는 각 단량체의 몰분율로서, 각각 0.05 내지 0.9를 나타낸다.In the above formula, R 1 , R 2 and R 3 each represent hydrogen or a methyl group, and a, b and c each represent a mole fraction of each monomer and represent 0.05 to 0.9, respectively. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 단계 (1)의 광분해성 물질은 디아조나프토퀴논계 화합물인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.The method of forming a pattern of a semiconductor device, characterized in that the photodegradable material of step (1) is a diazonaphthoquinone compound. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 단계 (1)의 용매는 노말 부탄올인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.The method of forming a pattern of a semiconductor device, characterized in that the solvent of step (1) is normal butanol. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 단계 (1)의 조성물은 광투과성 폴리머 100 중량부에 대해 광분해성 물질 1 내지 10 중량부 및 용매 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.The composition of step (1) is a pattern forming method of a semiconductor device, characterized in that it comprises 1 to 10 parts by weight of the photodegradable material and 0.5 to 5 parts by weight of solvent with respect to 100 parts by weight of the light transmissive polymer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 단계 (2) 또는 단계 (3)의 노광원은 ArF (193 nm), KrF (248 nm), EUV (Extreme Ultra Violet), VUV (Vacuum Ultra Violet, 157 nm), E-빔, X-선 및 이온빔으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.The exposure sources of step (2) or step (3) are ArF (193 nm), KrF (248 nm), EUV (Extreme Ultra Violet), VUV (Vacuum Ultra Violet, 157 nm), E-beam, X-ray and The pattern forming method of a semiconductor device, characterized in that selected from the group consisting of ion beams. 광투과성 폴리머, 광분해성 물질 및 용매를 포함하는 블리칭막용 조성물.A bleaching film composition comprising a light transmissive polymer, a photodegradable material and a solvent. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 광투과성 폴리머는 하기 화학식 1로 표시되며, 1,000-1,000,000의 중량 평균 분자량을 가지는 중합체인 것을 특징으로 하는 조성물:The light transmissive polymer is represented by the following formula (1), characterized in that the composition having a polymer having a weight average molecular weight of 1,000-1,000,000: [화학식 1][Formula 1]
Figure 112006033329426-PAT00005
Figure 112006033329426-PAT00005
 상기 식에서, R1, R2, R3는 각각 수소 또는 메틸기를 나타내며, a, b, c는 각 단량체의 몰분율로서, 각각 0.05 내지 0.9를 나타낸다.In the above formula, R 1 , R 2 and R 3 each represent hydrogen or a methyl group, and a, b and c each represent a mole fraction of each monomer and represent 0.05 to 0.9, respectively. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 광분해성 물질은 디아조나프토퀴논계 화합물인 것을 특징으로 하는 조성물.The photodegradable material is a composition, characterized in that the diazonaptoquinone-based compound. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 용매는 노말 부탄올인 것을 특징으로 하는 조성물.The solvent is a composition, characterized in that the normal butanol. 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 10, 상기 조성물은 광투과성 폴리머 100 중량부에 대해 광분해성 물질 1 내지 10 중량부 및 용매 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.The composition comprises 1 to 10 parts by weight of the photodegradable material and 0.5 to 5 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the light transmissive polymer.
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