KR950004976B1 - Method of forming positive type resist pattern - Google Patents

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Abstract

The method includes the steps of applying a photoresist (2) on a substrate (1) to expose the upper resist portion by a mask to convert the exposed resist region into an acid portion (9), performing an amine bake process by using amonia as a catalyst to form a decarboxylation reaction material region (11) not reacting with lights, exposing the whole resist surface to ultraviolet rays to convert the residual resist region into an acid portion (9), implanting silicon material into the acid portion (9), oxidizing the Si implanted resist region by an O2 plasma treatment to form a mask, and removing the residual region (11) and the lower resist (2) thereof, thereby using positive resist processes in a lithography process to form a microresist pattern (20).

Description

포티지브 레지스트 형성방법Portage resist formation method

제1a도 내지 제1c도는 종래의 레지스트 패턴 형성방법을 도시한 단면도.1A to 1C are cross-sectional views showing a conventional resist pattern forming method.

제1a도는 기판위에 레지스트를 도포한 후, 자외선에 노광시킨 상태의 단면도.1A is a sectional view of a state in which a resist is applied onto a substrate and then exposed to ultraviolet rays.

제1b도는 실리레이션 반응 후의 단면도.FIG. 1B is a cross-sectional view after silicide reaction. FIG.

제1c도는 산소 플라즈마 처리로 패턴이 형성된 상태의 단면도.1C is a cross-sectional view of a pattern formed by oxygen plasma processing.

제2a도 내지 제2e도는 본 발명의 레지스트 패턴 형성방법을 도시한 단면도.2A to 2E are sectional views showing the resist pattern forming method of the present invention.

제2a도는 기판위에 레지스트를 도포한 후, 자외선에 노광시킨 상태의 단면도.2A is a sectional view of a state in which a resist is applied onto a substrate and then exposed to ultraviolet rays.

제2b도는 아민 베이크 공정후의 단면도.Figure 2b is a sectional view after the amine baking step.

제2c도는 전면 노광된 상태의 단면도.FIG. 2C is a cross-sectional view of the entire surface exposed state. FIG.

제2d도는 실리레이션 반응후의 단면도.2d is a cross-sectional view after the silicide reaction.

제2e도는 산소 플라즈마 처리로 패턴이 형성된 상태의 단면도.FIG. 2E is a cross-sectional view of a pattern formed by oxygen plasma treatment. FIG.

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

1 : 기판 2 : 포토레지스트1 substrate 2 photoresist

2A : 패턴화된 레지스트 3 : 노광지역2A: patterned resist 3: exposure area

4 : 마스크 5 : 자외선4: mask 5: ultraviolet rays

6 : 실리콘 확산층 6A : 실리콘 확산층의 스윙패턴6: silicon diffusion layer 6A: silicon diffusion layer swing pattern

7 : 옥사이드막 9 : 산(Acid)7: oxide film 9: acid

10 : 네가티브 레지스트 패턴 11 : 새로운 생성물10: negative resist pattern 11: new product

20 : 포지티브 레지스트 패턴20: positive resist pattern

본 발명은 고집적 반도체 소자의 포지티브 레지스트 패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히 실릴레이션 반응을 이용하여 기판상에 포지티브 레지스트 패턴을 형서시키는 리소그라피 공정에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a positive resist pattern of a highly integrated semiconductor device, and more particularly, to a lithography process in which a positive resist pattern is formed on a substrate using a silylation reaction.

반도체 소자가 고집적화 되어감에 따라 미세한 레지스트 패턴을 형성하기 위해 실리레이션 반응을 많이 이용하게 되는데, 종래의 레지스트 패턴 형성 공정에 의해서는 네가티브 레지스트 패턴이 만들어지므로 대부분이 포지티브 레지스트 공정인 리소그라피 공정에서는 종래의 방법을 적용하기가 곤란하다. 하지만, 본 발명은 이용하여 포지티브 레지스트 패턴을 형성하면 상기의 문제점을 해결할 수 있다.As the semiconductor devices are highly integrated, silicide reactions are frequently used to form fine resist patterns. However, in the conventional lithography process, a negative resist pattern is formed by a conventional resist pattern forming process. It is difficult to apply the method. However, the present invention can solve the above problems by forming a positive resist pattern using.

종래의 실리레이션 반응을 이용한 레지스트 패턴 형성 방법을 제1a도 내지 제1c도를 참조하면 설명하면, 제1a도는 기판(1)상에 레지스트(2)를 도포한 후, 그 상부에 마스크(4)를 올려놓고 자외선(5)으로 레지스트(2)표면을 노광시킨 상태를 나타낸 것이다.Referring to FIGS. 1A to 1C, a method of forming a resist pattern using a conventional silication reaction is described with reference to FIGS. 1A through 1C. The state where the surface of the resist 2 was exposed by ultraviolet ray 5 is shown.

상기의 레지스트(2)는 디이아조나프토퀴논(Diazonaphthoquinone)과 노볼락 레진(Novolac Resin)을 함유하고 있는데, 자외선(5)에 노광시키면 노광지역(3)의 레지스트(2)에 함유된 다이아조나프토퀴논이 산(9)으로 변하게 되고, 동시에 빛의 희절 현상에 의해 마스크 경계지역도 노광되어 산(9)으로 변하므로 경계지역에 스윙패턴(Swing Pattern)(6A)이 형성된다.The resist (2) contains diaazonaphthoquinone and Novolac Resin. When exposed to ultraviolet light (5), the diazona contained in the resist (2) in the exposure area (3) is exposed. The ptoquinone is changed to the acid 9, and at the same time, the mask boundary region is also exposed to the acid 9 by the light fading phenomenon, so that a swing pattern 6A is formed at the boundary region.

제1b도는 제1a도의 공정후에 실리레이션 반응을 실시한 것으로, 실리레이션 반응을 시키면 실리레이션 용제에 포함되어 있는 실리콘이 레지스트(2) 상부에 산(9)으로 변화된 지역에만 확산되어, 날개 모양의 스윙칭 패턴(6A)을 포함하는 실리콘 확산층(6)이 형성된다.FIG. 1B shows a silicide reaction after the process of FIG. 1A. When the silicide reaction is carried out, the silicon contained in the silicide solvent diffuses only in the region where the acid 9 is changed on the resist 2, thereby swinging in the shape of a wing. The silicon diffusion layer 6 including the ching pattern 6A is formed.

제1c도는 제1b도의 공정후에 산소 플라즈마 처리를 하여 레지스트 패턴을 형성한 것이다. 여기서 산소 플라즈마는 비노광지역의 레지스트(2)를 에칭시키는 동시에 노광지역의 실리콘 확사층(6)과 반응하여 옥사이드막(6)과 반응하여 옥사이드막(7)을 형성시키는데, 이 옥사이드막(7)이 산소 플라즈마에 대한 마스크 역할을 함으로써, 노광지역이 패턴으로 남는 네가티브 레지스트 패턴(10)이 형성된다.In FIG. 1C, a resist pattern is formed by oxygen plasma treatment after the process in FIG. 1B. Here, the oxygen plasma etches the resist 2 in the non-exposed area and simultaneously reacts with the silicon deposition layer 6 in the exposed area to react with the oxide film 6 to form the oxide film 7, which is an oxide film 7. ) Serves as a mask for the oxygen plasma, thereby forming a negative resist pattern 10 in which the exposure area remains as a pattern.

이때, 산소 플라즈마로 레지스트(2)를 건식 현상(Dry Development)시키면 상기의 스윙 패턴(6A)이 하부의 레지스트(2)에 언더컷(Undercut)을 발생시켜 네가티브 레지스트 패턴(10)프로파일이 일정하지 않게 되므로, 패턴의 선폭조절이 곤란해진다.At this time, when the resist 2 is dry developed with oxygen plasma, the swing pattern 6A generates an undercut in the lower resist 2 so that the profile of the negative resist pattern 10 is not constant. This makes it difficult to adjust the line width of the pattern.

따라서, 상기의 공정단계에 의해 생성된 네가티브 레지스트 패턴은 네가티브 공정 자체의 문제외에 마스크 제작 및 공정조건등의 변화가 불가피하여 일반적인 리소스라피 공정에 적용하기가 어려우므로, 제반 문제를 해결할 수 있는 포지티브 레지스트 패턴 형성방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.Therefore, the negative resist pattern generated by the above process step is difficult to apply to the general resource-rape process because it is inevitable to change the mask fabrication and the process conditions in addition to the problem of the negative process itself, so that the positive resist that can solve all the problems It is an object of the present invention to provide a pattern forming method.

본 발명의 실리레이션을 이용한 레지스트 패턴 형성방법을 제2a도 내지 제2e도를 참조하여 설명하여 설명하면, 제2a도는 기판(1)상에 레지스트(2)를 도포한 후, 레지스트(2) 상부면에 마스크(4)를 올려놓고 자외선(5)으로 노광하여 노광된 영역의 레지스트(2)를 산(Acid)(9)로 변화시킨 상태를 나타낸 단면도이다.The resist pattern forming method using the silicide of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A through 2E. FIG. 2A shows the resist 2 on the substrate 1 and then the upper part of the resist 2. It is sectional drawing which showed the state which changed the resist 2 of the exposed area | region to the acid 9 by putting the mask 4 on the surface, exposing with the ultraviolet-ray 5, and FIG.

이때의 레지스트(2)는 다이아조나프토퀴논과 노볼락 레진을 함유한 기존의 레지스트에 모나졸린(Monazoline), 이미다졸(Imidazole), 트리에탄올아민(Triethanolamine)을 더 첨가한 것으로 자외선에 노광되면 노광지역(3)의 레지스트(2)에 포함된 다이아조나프토퀴논이 산(9)으로 변화된다. 여기서도 제1a도와 같이 마스크 경계 지역이 노광되어 산으로 변하므로 스윙패턴(6A)이 형성된다.At this time, the resist (2) is added to the existing resist containing diazonaphthoquinone and novolak resin further added Monazoline, imidazole, and triethanolamine. The diazonaptoquinone contained in the resist 2 of (3) is changed into the acid (9). Here, as shown in FIG. 1A, since the mask boundary region is exposed to a mountain, a swing pattern 6A is formed.

제2b도는 제2a도 공정후에 암모니아를 촉매로 하여 아민 베이크(Amine Bake)공정을 실시한 것으로, 아민 베이크 공정을 실시하게 되면, 제2a도의 노광지역(3)의 산(9)이 이산화탄소를 발생시키면서 빛과 반응하지 않는 새로운 생성물(11) 예를들어, 디카르복실레이션(Decarboxylation) 반응생성물로 변하게 된다. 이때, 비노광지역의 레지스트(2)는 아민 베이크 공정에 의해 변화되지 않고 처음의 레지스트(2) 성질을 그대로 보존하고 있다.FIG. 2b shows an amine bake process using ammonia as a catalyst after the FIG. 2a process. When the amine bake process is performed, the acid 9 in the exposure area 3 of FIG. 2a generates carbon dioxide. A new product (11) that does not react with light, for example, is transformed into a decarboxylation reaction product. At this time, the resist 2 in the non-exposed area is not changed by the amine baking process and preserves the properties of the first resist 2 as it is.

제2c도는 제2b도의 공정후 자외선(5)에 의해 전면 노광(Flood Exposure)되어 제2a도에 도시된 비노광지역의 레지스트(2) 상부 일정두께를 산(9)으로 변화시키고, 제2a도의 1차 노광지역에 있는 새로운 생성물(11)의 자외선의 영향을 받지 않아 그대로 보존됨을 도시한다.FIG. 2C is a full exposure by ultraviolet light 5 after the process of FIG. 2B to change the predetermined thickness on the resist 2 in the non-exposed areas shown in FIG. 2A to acid 9, and FIG. It is shown that it is preserved as it is not affected by the ultraviolet rays of the new product 11 in the primary exposure area.

제2d도는 제2c도의 공정후 실리레이션 공정을 진행하여, 전면 노광시 산(9)이 발생된 지역은 실리콘 확산층(6)을 형성시키고, 새로운 생성물(11)이 있는 부분은 실리콘이 확산되지 않은 상태를 도시한 것이다.FIG. 2d shows the post-silation process of FIG. 2c, where the acid 9 is generated during the entire exposure to form the silicon diffusion layer 6, and the portion with the new product 11 is free of silicon diffusion. The state is shown.

제2e도는 제2d도 공정후에 산소 플라즈마로 건식현상시켜 레지스트 패턴을 형성한 것으로, 실리콘이 확산되지 않은 새로운 생성물(11)과 그 하부의 레지스트(2)는 에칭되고, 실리콘 확산층(6)이 존재하는 부분은 실리콘이 산소와 반응하여 옥사이드막(7)이 형성되어 플라즈마에 대한 마스크 역할을 하여 제2a도의 1차 노광시의 노광지역이 에칭되는 포지티브 레지스트 패턴(20)이 형성된 것을 도시한 것이다.FIG. 2E is a dry pattern developed by oxygen plasma after FIG. 2D process to form a resist pattern. The new product 11 and the resist 2 under the silicon that are not diffused are etched and the silicon diffusion layer 6 is present. The portion shown in FIG. 2 shows that an oxide film 7 is formed by reacting silicon with oxygen to serve as a mask for the plasma, thereby forming a positive resist pattern 20 in which the exposure area in the first exposure of FIG. 2a is etched.

본 발명에 의해 형성된 포지티브 레지스트 패턴은 반도체 소자의 제조에 이용되는 리소그라피 공정의 대부분이 포지티브 레지스트 공정이므로, 종래의 실리레이션을 이용한 네가티브 공정에 비해 마스크 제작 및 공정조건의 변화없이 실제 공정에 그대로 적용할 수 있는 이점이 있다.Since the positive resist pattern formed by the present invention is most of the lithography process used in the manufacture of semiconductor devices, it is applicable to the actual process without changing the mask fabrication and process conditions as compared to the conventional negative process using the silicide. There is an advantage to this.

또한 종래의 네가티브 레지스트 패턴은 노광지역에 형성된 스윙칭패턴에 의해 언더컷된 레지스트 프로파일로 만들어지는데 반해, 본 공정에서는 노광지역에 스윙패턴이 생기더라도 산소 플라즈마처리후에는 비노광지역이 패턴으로 남게 되므로 스윙패턴에 의한 언더컷 현상이 생기지 않아 선폭을 조절하기가 용이하다.In addition, the conventional negative resist pattern is made of a resist profile undercut by a swinging pattern formed in the exposure area, whereas in this process, even if a swing pattern occurs in the exposure area, the non-exposed area remains as a pattern after oxygen plasma treatment. It is easy to control the line width because there is no undercut phenomenon caused by the pattern.

Claims (3)

레지스트 패턴 형성방법에 있어서, 기판위에 레지스트를 도포하고, 마스크를 레지스트 상부에 올려 놓고 레지트의 일정두께를 노광시켜 노광된 레지스트 영역을 산(Acid)으로 변화시키는 단계와, 암모니아를 촉매로한 아민 베이크 공정을 실시하여 산으로 변환된 레지스트를 빛과 반응하지 않는 새로운 생성물로 형성하는 단계와, 레지스트의 전체 표면에 자외선을 노광시켜, 새로운 생성물로 형성되지 않은 부분의 레지스트를 산으로 변환시키는 단계와, 실리레이션 반응으로 산으로 전환된 레지스트에 실리콘을 주입하는 단계와, 산소 플라즈마 처리로 실리콘이 주입된 레지스트를 산화시켜 마스크 역할을 하게 되고, 실리콘이 주입되지 않은 새로운 생성물과 그 하부의 레지스트를 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포지티브 레지스트 패턴 형성방법.In the resist pattern forming method, a resist is applied on a substrate, a mask is placed on top of the resist, and a predetermined thickness of the resist is exposed to change the exposed resist region to acid, and an amine catalyzed by ammonia. Performing a bake process to form the acid-converted resist into a new product that does not react with light; exposing ultraviolet light to the entire surface of the resist to convert the resist in the portion not formed with the new product into acid; Injecting silicon into the acid-converted resist by the silication reaction, and oxidizing the silicon-infused resist by oxygen plasma treatment to act as a mask, and remove the new product and the underlying resist not implanted Positive resist, characterized in that consisting of Pattern formation method. 제1항에 있어서, 레지스트는 기존의 다이아조나프토퀴논과 노볼락 레진을 함유한 레지스트에 모나졸린, 이미다졸, 트레에탄올아민이 추가 함유된 레지스트임을 특징으로 하는 포지티브 레지스트 형성방법.The method of claim 1, wherein the resist is a resist in which monazoline, imidazole, and treethanolamine are added to a conventional resist containing diazonaphthoquinone and novolak resin. 제1항에 있어서, 상기 새로운 생성물은 디카르복실레이션 반응생성물로 형성된 것을 특징으로 하는 포지티브 레지스트 패턴 형성방법.The method of claim 1, wherein the new product is formed of a decarboxylation reaction product.
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EP0860743A3 (en) * 1997-02-25 1999-11-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pattern forming method and semiconductor processing method

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