KR100645835B1 - Method for forming photoresist patern in semiconductor device - Google Patents

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KR100645835B1 KR1020000035543A KR20000035543A KR100645835B1 KR 100645835 B1 KR100645835 B1 KR 100645835B1 KR 1020000035543 A KR1020000035543 A KR 1020000035543A KR 20000035543 A KR20000035543 A KR 20000035543A KR 100645835 B1 KR100645835 B1 KR 100645835B1
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Abstract

본 발명은 노광파장의 한계해상력을 극복하여 미세선폭의 감광막패턴을 형성하는데 적합한 감광막패턴의 형성 방법에 관한 것으로, 이를 위한 본 발명은 감광막을 도포하고 노광 및 현상 공정으로 패터닝하여 제 1 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 감광막패턴을 가열시켜 상기 제 1 감광막패턴의 표면에 가교반응층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 감광막패턴 표면의 가교반응층에 따른 식각선택비를 이용하여 상기 제 1 감광막패턴 표면의 가교반응층을 선택적으로 식각하여 상기 제 1 감광막패턴보다 작은 선폭을 갖는 제 2 감광막패턴을 형성하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method of forming a photoresist pattern suitable for forming a photoresist pattern having a fine line width by overcoming the limit resolution of an exposure wavelength, and the present invention provides a photoresist pattern and patterning the first photoresist pattern by an exposure and development process. Forming; Heating the first photoresist pattern to form a crosslinking reaction layer on a surface of the first photoresist pattern; And selectively etching the crosslinking reaction layer on the surface of the first photoresist pattern using an etching selectivity ratio according to the crosslinking reaction layer on the surface of the first photoresist pattern to form a second photoresist pattern having a line width smaller than that of the first photoresist pattern. It includes a step.

감광막패턴, 노광파장, 한계해상력, 가교, 산소플라즈마, REBEPPhotoresist pattern, exposure wavelength, limit resolution, crosslinking, oxygen plasma, REBEP

Description

반도체 소자의 감광막패턴 형성 방법{METHOD FOR FORMING PHOTORESIST PATERN IN SEMICONDUCTOR DEVICE} METHODS FOR FORMING PHOTORESIST PATERN IN SEMICONDUCTOR DEVICE}             

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 감광막패턴 형성 방법을 나타낸 도면,1A to 1D illustrate a method of forming a photoresist pattern according to a first embodiment of the present invention;

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 감광막패턴 형성 방법을 나타낸 도면.2A to 2D illustrate a method of forming a photoresist pattern according to a second embodiment of the present invention.

도 3은 종래기술에 따라 패터닝된 140nm L/S를 나타낸 도면,Figure 3 shows a patterned 140nm L / S according to the prior art,

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 패터닝된 130nm L/S를 나타낸 도면.
4 shows 130nm L / S patterned according to an embodiment of the present invention.

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

11 : 도전층 12, 12a : 감광막패턴11: conductive layer 12, 12a: photoresist pattern

13 : 가교
13: crosslinking

본 발명은 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 특히 노광파장의 한계해상력을 극복할 수 있는 감광막패턴의 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing method, and more particularly, to a method of forming a photosensitive film pattern capable of overcoming the limit resolution of an exposure wavelength.

일반적으로, 반도체 제조 공정에서 리소그래피(Lithography)를 이용한 패터닝 공정은 점차 미세화되는 선폭(Feature size)의 소자를 제조하기 위한 가장 중요한 공정 방법 중 하나이다. 그러나, 일반적으로 패터닝시 사용하는 노광파장의 해상력 한계점에 도달할 경우 패터닝의 어려움에 도달하게 된다.In general, a patterning process using lithography in a semiconductor manufacturing process is one of the most important process methods for manufacturing a device having a feature size gradually becoming finer. However, in general, when the resolution limit of the exposure wavelength used in patterning is reached, difficulty in patterning is reached.

예컨대, 249nm파장의 KrF 노광을 사용할 경우 패터닝의 한계 해상력은 코히어런스팩터(Coherence factor; k)가 0.38인 경우, 130nm인 것으로 알려져 있다.
For example, when using KrF exposure of 249 nm wavelength, the limit resolution of the patterning is known to be 130 nm when the coherence factor k is 0.38.

R=k1×λ/NAR = k 1 × λ / NA

상기 수학식1에서 λ는 패턴형성에 기여하는 광원의 파장, k1는 노광장비의 조명계의 코히어런스팩터(Coherence factor)인 공정 능력 변수로서, 일반적으로 0.5∼0.8 정도인 것으로 알려져있으며, 상기 코히어런스팩터(k)는 구경조리개 (Aperture)에 의해 그 값이 결정된다. 그리고, 상기 NA(Numerical Aperture)는 투영렌즈의 구경조리개의 수를 나타낸다.In Equation 1, λ is a wavelength of the light source contributing to the pattern formation, k 1 is a process capability variable which is a coherence factor of the illumination system of the exposure apparatus, and is generally known to be about 0.5 to 0.8. The coherence factor k is determined by an aperture. The NA (Numerical Aperture) represents the number of apertures of the projection lens.

그러나, 실제로 마스크제작시 발생되는 마스크에러효과(Mask error effect)와 리소그래피공정에서 사용되는 감광막(Resist)의 콘트라스트(Contrast) 한계성을 고려하면 이들 한계 해상력은 공정마진을 고려하지 않은 한계 해상력일 수 밖에 없 을 것이다. However, considering the mask error effect that is actually generated during mask manufacturing and the contrast limitation of the photoresist used in the lithography process, these limit resolutions are bound to be limited resolutions without considering process margins. Will not be.

점차 KrF 레이저의 광원을 노광 파장으로 이용하여 투영렌즈의 구경조리개의 수(NA)를 더욱 증가시켜 130nm는 물론 130nm이하의 패터닝을 실현하고자 연구가 진행되고 있으나, 많은 비용과 연구시간이 필요하며 렌즈의 다량 생산시 그의 성능이 어느 정도 실현가능할지는 의문시되고 있다.In order to realize the patterning of 130nm as well as 130nm by increasing the number of aperture apertures (NA) of the projection lens by using the KrF laser light source as the exposure wavelength, research is ongoing, but it requires a lot of cost and research time. It is questionable to what extent its performance is feasible in large quantities of production.

또한, 코히어런스팩터(k1)를 감소시킬 수 있는 고콘트라스트(High contrast)의 성능을 가진 감광막의 개발도 필수적이지만, 여기에 적합한 감광막 개발에는 한계가 있다.In addition, the development of a photosensitive film having a high contrast (High contrast) performance that can reduce the coherence factor (k 1 ) is essential, but there is a limit to the development of a suitable photosensitive film.

이와 같은 다수의 한계성을 고려해 보면, KrF 레이저의 광원을 이용하여 130nm이하의 선폭을 가지는 반도체 제조 공정에 적용하기에는 아직 많은 어려움이 있다. In view of such a number of limitations, there are still many difficulties in applying to the semiconductor manufacturing process having a line width of 130 nm or less using the KrF laser light source.

최근에, 일반적인 노광조건과 향상된 감광막을 적용하여 현재의 한계 해상력을 뛰어넘어 130nm이하의 작은 선폭을 구현하려는 리소그래피 공정에 관한 많은 연구와 개발이 이루어지고 있다.
In recent years, many researches and developments have been made on lithography processes to realize a small line width of 130 nm or less beyond the current limit resolution by applying general exposure conditions and an improved photoresist film.

본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 통상의 노광조건과 감광막패턴의 가교화에 따른 에칭선택비를 이용하여 노광 파장의 한계해상력을 넘어선 안정된 감광막패턴을 얻을 수 있는데 적합한 감광막패턴의 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, it is suitable to obtain a stable photosensitive film pattern beyond the limit resolution of the exposure wavelength by using the etching exposure ratio according to the cross-linking of the conventional photosensitive film pattern and normal exposure conditions Its purpose is to provide a method of forming a photosensitive film pattern.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 감광막패턴의 형성 방법은 감광막을 도포하고 노광 및 현상 공정으로 패터닝하여 제 1 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 감광막패턴을 가열시켜 상기 제 1 감광막패턴의 표면에 가교반응층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 감광막패턴 표면의 가교반응층에 따른 식각선택비를 이용하여 상기 제 1 감광막패턴 표면의 가교반응층을 선택적으로 식각하여 상기 제 1 감광막패턴보다 작은 선폭을 갖는 제 2 감광막패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하고, 본 발명의 감광막패턴의 형성 방법은 감광막을 도포하고 노광 및 현상공정으로 패터닝하여 제 1 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 감광막패턴상에 가교성 화학물질을 도포하는 단계; 상기 제 1 감광막패턴을 가열시켜 상기 제 1 감광막패턴의 가열로 발생된 산과 상기 가교성 화학물질의 가교반응으로 상기 제 1 감광막패턴의 표면을 감싸는 가교반응층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 감광막패턴 표면의 가교반응층의 식각선택비를 이용하여 상기 가교반응층을 선택적으로 식각하여 상기 제 1 감광막패턴보다 선폭이 감소된 제 2 감광막패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.Method of forming a photosensitive film pattern of the present invention for achieving the above object comprises the steps of coating the photosensitive film and patterned by exposure and development process to form a first photosensitive film pattern; Heating the first photoresist pattern to form a crosslinking reaction layer on a surface of the first photoresist pattern; And selectively etching the crosslinking reaction layer on the surface of the first photoresist pattern using an etching selectivity ratio according to the crosslinking reaction layer on the surface of the first photoresist pattern to form a second photoresist pattern having a line width smaller than that of the first photoresist pattern. Characterized in that it comprises a step, wherein the method of forming a photoresist pattern of the present invention comprises the steps of coating the photoresist and patterned by exposure and development process to form a first photoresist pattern; Applying a crosslinkable chemical on the first photoresist pattern; Heating the first photoresist pattern to form a crosslinking reaction layer covering a surface of the first photoresist pattern by a crosslinking reaction between an acid generated by heating the first photoresist pattern and the crosslinkable chemical; And selectively etching the crosslinking reaction layer using an etch selectivity of the crosslinking reaction layer on the surface of the first photoresist pattern to form a second photoresist pattern having a line width smaller than that of the first photoresist pattern. It features.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세선폭을 갖는 감광막 패턴의 형성 방법을 도시한 도면이다.1A to 1D illustrate a method of forming a photosensitive film pattern having a fine line width according to a first embodiment of the present invention.

도 1a에 도시된 바와 같이, 소정 도전층(11)을 형성한 후, 상기 도전층(11)상에 감광막을 도포한 다음, 통상의 노광 및 현상으로 파지티브(Positive) 또는 네가티브(Negative)의 감광막패턴(12)을 형성한다. 여기서, 상기 도전층(11)은 반도체제조공정 중, 반도체기판, 금속층, 층간절연막 등 패턴을 형성하고자 하는 물질이다.As shown in FIG. 1A, after forming a predetermined conductive layer 11, a photosensitive film is coated on the conductive layer 11, and then the positive or negative is subjected to normal exposure and development. The photosensitive film pattern 12 is formed. Here, the conductive layer 11 is a material to form a pattern, such as a semiconductor substrate, a metal layer, an interlayer insulating film during the semiconductor manufacturing process.

도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 도전층(11)의 하부를 가열하여 감광막패턴 (12)내의 산을 열적 방법으로 발생시키며 발생된 산이 확산에 의하여 감광막패턴 (12)의 상부 및 감광막패턴(12)의 외부 벽쪽으로 산이 이동하게 된다. As shown in FIG. 1B, the lower portion of the conductive layer 11 is heated to generate an acid in the photosensitive film pattern 12 by thermal method, and the generated acid is diffused and the upper portion and the photosensitive film pattern 12 of the photosensitive film pattern 12 by diffusion. The mountain moves towards the outer wall of the

도 1c에 도시된 바와 같이, 발생된 산이 감광막패턴(12)의 외벽쪽에서 감광막패턴(12) 내에 잔존하는 디블록킹기(radical deblocking)를 블록킹시키므로써 다른 화학구조로 변화시키거나 감광막패턴(12)의 외부면을 감싸는 가교반응층(13)을 형성한다. 이 때, 상기 가교반응층(13)은 상기 감광막패턴(12)의 레진(Resin)이 열에 의해 발생된 산과 가교반응(Crosslink)하여 형성된다. 이러한 가교반응층(13)를 형성하므로써 본래의 감광막패턴(12)이 더욱 강한 에칭 저항(Etching resistance)과 다른 정도의 에칭선택비(Etching selectivity)를 갖게 되고, 본래의 감광막패턴(12)은 가교반응층(13)의 두께만큼 그 폭이 줄어든다(12a). As shown in FIG. 1C, the generated acid changes to another chemical structure or blocks the photoresist pattern 12 by blocking the deblocking groups remaining in the photoresist pattern 12 on the outer wall side of the photoresist pattern 12. Form a crosslinking reaction layer 13 surrounding the outer surface of the. At this time, the crosslinking reaction layer 13 is formed by crosslinking a resin (resin) of the photosensitive film pattern 12 with an acid generated by heat. By forming such a crosslinking reaction layer 13, the original photoresist pattern 12 has a stronger etching resistance and a different etching selectivity, and the original photoresist pattern 12 is crosslinked. The width is reduced by the thickness of the reaction layer 13 (12a).

도 1d에 도시된 바와 같이, 산소(O2) 혼합가스를 이용한 플라즈마를 이용하여 감광막패턴(12a)의 상부와 외벽쪽을 감싸안은 가교반응층(13)을 선택적으로 에칭하므로써, 본래의 감광막패턴(12)에 비해 작은 크기의 감광막패턴(12a)을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 1D, the original photoresist pattern is selectively etched by selectively etching the crosslinking reaction layer 13 enclosing the upper and outer walls of the photoresist pattern 12a using a plasma using an oxygen (O 2 ) mixed gas. A photosensitive film pattern 12a having a smaller size than that of (12) can be formed.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 감광막패턴의 형성 방법을 도시한 도면으로서, 노광 파장의 한계 해상력보다 작은 크기의 패턴을 형성할 수 있다. 2A to 2D illustrate a method of forming the photosensitive film pattern according to the second embodiment of the present invention, and may form a pattern having a size smaller than the limit resolution of an exposure wavelength.

도 2a에 도시된 바와 같이, 패턴닝하고자 하는 소정 도전층(21) 상에 감광막를 도포한 다음, 통상의 노광 및 현상으로 패터닝하여 감광막패턴(22)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, a photoresist film is coated on a predetermined conductive layer 21 to be patterned, and then patterned by normal exposure and development to form a photoresist pattern 22.

도 2b에 도시된 바와 같이, 가교성 화학물질(23)을 상기 감광막패턴(22)상에 도포한 후 일정 온도에서 가열하므로써 감광막패턴(22) 내에서 발생된 산(H+)이 확산에 의하여 감광막패턴(22)의 상부 및 외부 벽쪽으로 이동하게 된다. As shown in FIG. 2B, the acid (H + ) generated in the photoresist pattern 22 by diffusion is applied by applying a crosslinkable chemical 23 onto the photoresist pattern 22 and then heating at a predetermined temperature. It moves toward the upper and outer walls of the photoresist pattern 22.

도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 이동된 산은 상기 가교성 화학물질(23)과 가교반응하여 가교반응층(24)을 형성하며, 또한 감광막패턴(22)의 상부와 외벽에서도, 도 1c와 같이, 가교반응을 일으켜 가교반응층(24)이 형성된다. 따라서 제 1 실시예의 가교반응층에 비해 더 두꺼운 가교반응층이 형성된다. 이 때, 상기 가교성 화학물질(23)은 후속 공정에서 제거가 용이하도록 수용성 물질을 이용한다.As shown in FIG. 2C, the transferred acid crosslinks with the crosslinkable chemical 23 to form a crosslinking reaction layer 24, and also in the upper and outer walls of the photoresist pattern 22, as shown in FIG. 1C. The crosslinking reaction is caused to form a crosslinking reaction layer 24. Therefore, a thicker crosslinking reaction layer is formed than the crosslinking reaction layer of the first embodiment. At this time, the crosslinkable chemical 23 uses a water-soluble material to facilitate removal in subsequent processes.

도 2d에 도시된 바와 같이, 산소(O2) 혼합가스를 이용한 플라즈마를 이용하여 상기 가교반응층(24)을 선택적으로 에칭하므로써, 본래의 감광막패턴(22)에 비해 작은 크기의 감광막패턴(22a)을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 2D, by selectively etching the crosslinking reaction layer 24 using a plasma using an oxygen (O 2 ) mixed gas, the photosensitive film pattern 22a having a smaller size than that of the original photosensitive film pattern 22 is obtained. ) Can be formed.

상술한 공정은 마치 계란(Egg)을 일정시간 가열(Boiling)하여 삶은 후 딱딱해진 계란 껍질을 벗겨내므로서 원래 크기에 비해 계란 껍질만큼 두께가 줄어드는 원리를 이용한 감광막패턴의 형성 방법으로서, 이하 REBEP(Resolution Enhancement by Boiled Egg Process)라고 약칭한다.The above-described process is a method of forming a photoresist pattern using the principle that the egg is reduced in thickness as compared to its original size by peeling the hardened egg shell after boiling the egg for a predetermined time. Abbreviation for Resolution Enhancement by Boiled Egg Process.

도면에 도시되지 않았지만, 가교반응층(24) 형성전에 산 발생정도를 조절하기 위하여 가열시간, 감광막패턴의 가교반응도 단위의 비, 산소플라즈마를 이용한 에칭시 에칭시간, 에칭가스의 농도등을 조절하므로써 웨이퍼내의 패턴크기, CD(Critical Demension)균일도 등을 조절할 수 있다.Although not shown in the drawing, in order to control the acid generation degree before forming the crosslinking reaction layer 24, by adjusting the heating time, the ratio of the crosslinking reactivity unit of the photosensitive film pattern, the etching time during etching using oxygen plasma, the concentration of the etching gas, and the like. Pattern size, CD (Critical Demension) uniformity in the wafer can be adjusted.

상술한 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서는, 노보락계, 폴리비닐페놀계, 폴리하이드록시 스타일렌계, 노보넨계, 아다맨탄계의 단중합체 또는 공중합체의 i-line, KrF, ArF, EUV(Extreme Ultra Violet), E-beam 또는 X-ray용 감광막 중 어느 하나를 이용하고, 또한, 광산발생제가 함유된 감광막을 이용할 수 있다. 그리고, 감광막 도포시 사용되는 용매로는 프로필렌, 글라이콜, 메칠, 에테르, 아세테이트 등의 통상적인 용매를 사용한다.In the first and second embodiments of the present invention described above, i-line, KrF, ArF of a novolak-based, polyvinylphenol-based, polyhydroxy styrene-based, norbornene-based, adamantane-based homopolymer or copolymer , A photoresist film containing extreme ultra violet (EUV), an E-beam or an X-ray, and a photoresist film containing a photoacid generator may be used. In addition, as the solvent used for the photoresist coating, conventional solvents such as propylene, glycol, methyl, ether, acetate, and the like are used.

또한, 가교반응을 위한 베이킹으로는 UV베이킹, 오븐베이킹, 전자빔큐어링을 실시한다. 상기 베이킹 중 오븐베이킹은 콘택방식 또는 프록시미티방식을 이용하여 80℃∼160℃에서 30초∼120초 동안 실시하며, 상기 전자빔큐어링의 적용도즈는 1000μC∼5000μC이다. 이러한 가교반응을 위한 베이킹시 공정 환경중의 아민(amine)으로부터의 오염을 최소화하기 위하여 질소 또는 아르곤 등의 비활성 가스를 사용하고, 가교성 물질은 0.2∼0.5㎛의 두께로 도포되고, 후속 공정에서 제거를 위해 수용성 물질을 사용하며, 순수물을 사용하여 제거한다.In addition, the baking for the crosslinking reaction is carried out UV baking, oven baking, electron beam curing. Oven baking during the baking is carried out for 30 seconds to 120 seconds at 80 ℃ to 160 ℃ using a contact method or proximity method, the application dose of the electron beam curing is 1000μC ~ 5000μC. In order to minimize contamination from amines in the process environment during baking for such a crosslinking reaction, an inert gas such as nitrogen or argon is used, and the crosslinkable material is applied to a thickness of 0.2 to 0.5 탆, Water-soluble material is used for removal and pure water is used for removal.

한편, 감광막패턴을 선택식각할 시, O2, N2, CF4 등의 혼합가스를 사용하고, 상기 O2의 압력은 1500sccm∼3000sccm, N2의 압력은 500sccm∼1500sccm, CF4의 압력은 500sccm∼1000sccm이다.On the other hand, when selectively etching the photoresist pattern, a mixed gas such as O 2 , N 2 , CF 4 is used, the pressure of O 2 is 1500sccm to 3000sccm, the pressure of N 2 is 500sccm to 1500sccm, the pressure of CF 4 500 sccm-1000 sccm.

그리고, 식각시 적용되는 전력은 마이크로웨이브의 1500∼2000와트(W)이고, 램프의 온도는 200℃∼300℃, 식각시간은 30초∼150초이다.The power applied during etching is 1500 to 2000 watts (W) of the microwave, the temperature of the lamp is 200 ° C to 300 ° C, and the etching time is 30 seconds to 150 seconds.

또한, 상기 도전층으로는 실리콘, 나이트라이드, 폴리실리콘, 산화막, 알루미늄 또는 BPSG막을 이용하며, 상기 도전층이 화학적기계적연마 또는 화학적기계적연마를 실시하지 않은 막질을 사용한다.As the conductive layer, silicon, nitride, polysilicon, oxide film, aluminum, or BPSG film is used, and the conductive layer is a film material which is not subjected to chemical mechanical polishing or chemical mechanical polishing.

마지막으로, 감광막패턴은 콘택홀 또는 라인에 적용한다.Finally, the photoresist pattern is applied to contact holes or lines.

도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 다른 실시예로서, 감광막과 노광원의 종류에 따라 미세선폭의 감광막패턴을 형성하는 방법에 대해 설명한다.Although not shown in the drawings, as another embodiment of the present invention, a method of forming a photosensitive film pattern having a fine line width according to the type of the photosensitive film and the exposure source will be described.

먼저 노보락(Novorac)계 감광막과 i-line노광을 이용하여 형성된 감광막패턴으로서, 반도체기판상에 도전층을 형성한 다음, 상기 도전층상에 노보락계의 감광막을 7800Å의 두께로 도포한 후, i-line노광과 현상 공정을 거쳐 3.5㎛의 라인(Line)과 3.5㎛의 스페이스(Space) 형태의 패터닝을 한다. 감광막패터닝이 완료된 반도체기판을 UV-베이킹(UV-baking) 또는 가열에 의한 베이킹(Boiling baking), 또는 전자빔 큐어링(E-beam curing)을 실시하여 감광막패턴의 표면을 경화(Hardening)시킨다. First, as a photosensitive film pattern formed using a Novolac photosensitive film and i-line exposure, a conductive layer is formed on a semiconductor substrate, and then a novolak photosensitive film is coated on the conductive layer to a thickness of 7800 kPa, and then i After -line exposure and development process, patterning of 3.5㎛ Line and 3.5㎛ Space type is performed. The surface of the photoresist pattern is hardened by UV-baking, baking by baking, or E-beam curing of the semiconductor substrate on which the photoresist patterning is completed.

이어 산소플라즈마(O2 plasma)를 이용하여 감광막패턴의 경화된 부분을 선택적으로 식각하여 3.2㎛ 라인과 3.8㎛의 스페이스 형태의 감광막패턴을 형성하는데, 상기 감광막패턴은 본래의 감광막패턴에 비해 라인이 작고 스페이스가 넓다.Subsequently, a hardened portion of the photoresist pattern is selectively etched using oxygen plasma (O 2 plasma) to form a photoresist pattern having a 3.2 μm line and a space shape of 3.8 μm, wherein the photoresist pattern has a line compared to the original photoresist pattern. Small and large space

두 번째, 폴리하이드록시 스타일렌계의 감광막과 KrF노광을 이용하여 형성된 감광막패턴으로서, 도전층상에 폴리하이드록시 스타일렌계의 감광막을 5600Å의 두께로 도포한 후, KrF노광과 현상 공정을 거쳐 140nm라인과 140nm의 스페이스 형태의 패터닝을 한다. 이어 감광막패터닝이 실시된 웨이퍼를 UV베이킹 또는 가열에 의한 베이킹, 또는 전자빔큐어링에 의해 감광막의 표면을 경화시킨다. 이어 산소플라즈마 가스를 이용하여 감광막패턴의 경화된 부분을 선택적으로 식각하여 130nm 라인과 150nm의 스페이스 형태의 감광막패턴을 형성하는데, 상기 감광막패턴은 본래의 감광막패턴에 비해 라인이 작고 스페이스가 넓다.Second, as a photosensitive film pattern formed by using a polyhydroxy styrene-based photosensitive film and KrF exposure, after coating a polyhydroxy styrene-based photosensitive film with a thickness of 5600 kPa on the conductive layer, through the KrF exposure and development process, 140 nm line and 140nm space patterning is performed. Subsequently, the surface of the photosensitive film is cured by baking by UV baking or heating, or by electron beam curing. Subsequently, the hardened portion of the photoresist pattern is selectively etched using oxygen plasma gas to form a photoresist pattern having a 130 nm line and a 150 nm space. The photoresist pattern has a smaller line and a wider space than the original photoresist pattern.

세 번째, 씨크로 올레핀계의 감광막과 ArF노광을 이용하여 형성된 감광막패턴으로서, 씨크로 올레핀계의 감광막을 도전층상에 3500Å두께로 도포한 후, ArF 노광과 현상공정을 거쳐 1.3㎛ 라인과 1.3㎛스페이스 형태의 패터닝을 실시한다. 이어 감광막패터닝이 실시된 웨이퍼를 UV베이킹 또는 가열에 의한 베이킹, 또는 전자빔 큐어링에 의해 감광막패턴의 표면을 경화시킨다. 이어 산소플라즈마 가스를 이용하여 감광막패턴의 경화된 부분을 선택적으로 식각하여 1.1㎛라인과 1.5㎛스페이스 형태의 감광막패턴을 형성한다. 이 때, 상기 감광막패턴은 본래의 감광막패턴에 비해 라인이 작고 스페이스가 넓다.Third, as a photoresist pattern formed by using a cyclo olefin-based photoresist film and ArF exposure, after coating a olefin-based photoresist film with a thickness of 3500 kPa on the conductive layer, the ArF exposure and the development process through 1.3㎛ line and 1.3㎛ Space patterning is performed. Subsequently, the surface of the photosensitive film pattern is cured by baking by UV baking or heating, or by electron beam curing. Subsequently, the cured portion of the photoresist pattern is selectively etched using oxygen plasma gas to form a photoresist pattern having a 1.1 μm line and a 1.5 μm space shape. At this time, the photoresist pattern has a smaller line and wider space than the original photoresist pattern.

네 번째, 아크릴레이트계의 감광막과 ArF노광을 이용하여 형성된 감광막패턴으로서, 아크릴레이트계의 감광막을 도전층상에 3500Å 두께로 도포한 후, ArF노광과 현상공정을 거쳐 1.3㎛ 라인과 1.5㎛ 스페이스 형태의 패터닝을 실시한다. 이어 감광막패터닝이 실시된 웨이퍼를 UV베이킹 또는 가열에 의한 베이킹, 또는 전자빔 큐어링을 실시하여 감광막패턴의 표면을 경화시킨다. 이어 산소플라즈마 가스를 이용하여 감광막 패턴의 경화된 부분을 선택적으로 식각하여 1.1㎛ 라인과 1.7㎛ 스페이스 형태의 감광막패턴을 형성한다. 이 때, 상기 감광막패턴은 본래의 감광막패턴에 비해 라인이 작고 스페이스가 넓다.Fourth, as a photosensitive film pattern formed by using the acrylate-based photoresist film and ArF exposure, after coating the acrylate-based photoresist film with a thickness of 3500Å on the conductive layer, through the ArF exposure and development process, 1.3㎛ line and 1.5㎛ space form Patterning is performed. Subsequently, the surface of the photosensitive film pattern is cured by performing baking by UV baking or heating, or electron beam curing, on the photosensitive film patterned wafer. Subsequently, the cured portion of the photoresist pattern is selectively etched using an oxygen plasma gas to form a photoresist pattern having a 1.1 μm line and a 1.7 μm space shape. At this time, the photoresist pattern has a smaller line and wider space than the original photoresist pattern.

다섯 번째, 노르보넨계의 감광막과 ArF노광을 이용하여 형성된 감광막패턴으로서, 노르보넨계의 감광막를 도전층상에 2500Å두께로 도포한 후, ArF노광과 현상공정을 거쳐 1.1㎛ 라인과 1.1㎛ 스페이스 형태의 패터닝을 실시한다. 이어 감광막패터닝이 실시된 웨이퍼를 UV베이킹 또는 가열에 의한 베이킹, 또는 전자빔 큐어링을 실시하여 감광막패턴의 표면을 경화시킨다. 이어 산소플라즈마 가스를 이용하여 감광막 패턴의 경화된 부분을 선택적으로 식각하여 0.9㎛ 라인과 1.3㎛ 스페이스 형태의 감광막패턴을 형성한다. 이 때, 상기 감광막패턴은 본래의 감광막패턴에 비해 라인이 작고 스페이스가 넓다.Fifth, as a photoresist pattern formed by using a norbornene-based photoresist film and ArF exposure, a norbornene-based photoresist film was applied at a thickness of 2500 상 에 on the conductive layer, and then subjected to ArF exposure and development process to form 1.1 μm line and 1.1 μm space type. Patterning is performed. Subsequently, the surface of the photosensitive film pattern is cured by performing baking by UV baking or heating, or electron beam curing, on the photosensitive film patterned wafer. Subsequently, the cured portion of the photoresist pattern is selectively etched using oxygen plasma gas to form a photoresist pattern having a 0.9 μm line and a 1.3 μm space. At this time, the photoresist pattern has a smaller line and wider space than the original photoresist pattern.

여섯 번째, 노보락계의 감광막과 전자빔노광을 이용하여 형성된 감광막패턴으로서, 도전층상에 노보락계 감광막을 3500Å두께로 코팅한 후, 전자빔(E-beam)노광과 현상공정을 거쳐 0.9㎛ 라인과 0.9㎛ 스페이스 형태의 패터닝을 실시한다. 이어 감광막패터닝이 실시된 웨이퍼를 UV베이킹 또는 가열에 의한 베이킹, 또는 전자빔 큐어링을 실시하여 감광막패턴의 표면을 경화시킨다. 이어 산소플라즈마 가스를 이용하여 감광막 패턴의 경화된 부분을 선택적으로 식각하여 0.7㎛ 라인과 1.1㎛ 스페이스 형태의 감광막패턴을 형성한다. 이 때, 상기 감광막패턴은 본래의 감광막 패턴에 비해 라인이 작고 스페이스가 넓다.Sixth, a photoresist pattern formed using a novolak-based photoresist and an electron beam exposure, after coating the novolac-based photoresist with a film thickness of 3500 도전 on the conductive layer, and subjected to the electron beam (E-beam) exposure and development process, 0.9㎛ line and 0.9㎛ Space patterning is performed. Subsequently, the surface of the photosensitive film pattern is cured by performing baking by UV baking or heating, or electron beam curing, on the photosensitive film patterned wafer. Subsequently, the cured portion of the photoresist pattern is selectively etched using oxygen plasma gas to form a photoresist pattern having a 0.7 μm line and a 1.1 μm space. At this time, the photoresist pattern has a smaller line and wider space than the original photoresist pattern.

도 3은 종래의 기술에 따라 형성된 140nm선폭의 라인/스페이스 패턴을 도시하고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 130nm선폭의 라인/스페이스 패턴을 도시하고 있는 것으로, 종래에 비해 본 발명에서는 선폭을 감소시킬 수 있음을 나타내고 있다.FIG. 3 shows a line / space pattern of 140 nm line width formed according to the prior art, and FIG. 4 shows a line / space pattern of 130 nm line width formed according to an embodiment of the present invention. The line width can be reduced.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 바와 같은 본 발명은 감광막패터닝 후, 감광막 패턴을 가교반응시킨 후, 가교반응층에 따른 에칭선택비를 이용한 REBEP공정을 실시하므로써, 적용되는 노광 파장의 한계 해상력을 넘어서는 안정된 미세선폭의 감광막패턴을 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, after the photoresist patterning, the photoresist pattern is crosslinked, and then the REBEP process using the etching selectivity according to the crosslinking reaction layer is carried out, whereby the photoresist pattern having a stable fine line width exceeding the limit resolution of the exposure wavelength applied is applied. There is an effect that can be implemented.

Claims (14)

감광막패턴의 형성 방법에 있어서,In the method of forming a photosensitive film pattern, 감광막을 도포하고 노광 및 현상 공정으로 패터닝하여 제 1 감광막패턴을 형성하는 단계;Coating the photoresist film and patterning the photoresist film to form a first photoresist film pattern; 상기 제 1 감광막패턴을 가열시켜 상기 제 1 감광막패턴의 표면에 가교반응층을 형성하는 단계; 및Heating the first photoresist pattern to form a crosslinking reaction layer on a surface of the first photoresist pattern; And 상기 제 1 감광막패턴 표면의 가교반응층에 따른 식각선택비를 이용하여 상기 제 1 감광막패턴 표면의 가교반응층을 선택적으로 식각하여 상기 제 1 감광막패턴보다 작은 선폭을 갖는 제 2 감광막패턴을 형성하는 단계Selectively etching the crosslinking reaction layer on the surface of the first photoresist pattern using an etching selectivity ratio according to the crosslinking reaction layer on the surface of the first photoresist pattern to form a second photoresist pattern having a line width smaller than that of the first photoresist pattern step 를 포함하는 감광막패턴의 형성 방법.Method of forming a photosensitive film pattern comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가교반응층을 형성하는 단계는,Forming the crosslinking reaction layer, UV베이킹, 오븐 베이킹 또는 전자빔큐어링 중 어느 하나를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.Method of forming a photosensitive film pattern, characterized in that using any one of UV baking, oven baking or electron beam curing. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상기 가교반응층을 형성하는 단계에서,In the forming of the crosslinking reaction layer, 상기 제 1 감광막패턴의 가교반응시 질소 또는 아르곤 중 어느 하나의 비활성 가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.Forming a photosensitive film pattern, characterized in that the inert gas of nitrogen or argon is injected during the cross-linking reaction of the first photosensitive film pattern. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 오븐 베이킹은 콘택방식 또는 프록시미티 방식 중 어느 하나의 오븐을 이용하고, 80℃∼160℃에서 30초∼120초 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.The oven baking is carried out for 30 seconds to 120 seconds at 80 ℃ to 160 ℃ using any one of a contact method or proximity method oven. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전자빔큐어링시 적용도즈는 1000μC∼5000μC 인 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.The application dose of the electron beam curing is a method of forming a photosensitive film pattern, characterized in that 1000μC ~ 5000μC. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2감광막패턴을 형성하는 단계에서,In the step of forming the second photosensitive film pattern, 상기 가교반응층의 선택적 식각시 사용하는 플마즈마는 산소, 질소, CF4 의 혼합가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.The plasma used for the selective etching of the crosslinking reaction layer is a method of forming a photosensitive film pattern, characterized in that a mixed gas of oxygen, nitrogen, CF 4 is used. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 산소의 압력은 1500∼3000sccm, 상기 질소의 압력은 500∼1500sccm, 상기 CF4의 압력은 500∼1000sccm인 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.The pressure of the oxygen is 1500 to 3000sccm, the pressure of the nitrogen is 500 to 1500sccm, the pressure of the CF 4 is 500 to 1000sccm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2감광막패턴을 형성하는 단계에서,In the step of forming the second photosensitive film pattern, 상기 가교반응층의 선택적 식각은 플라즈마 식각으로 진행하되, 1500∼2000와트의 파워와 200℃∼300℃온도의 램프를 이용하여 30초∼150초 동인 실시하는 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.Selective etching of the crosslinking reaction layer is performed by plasma etching, and the method of forming a photosensitive film pattern, characterized in that performed for 30 seconds to 150 seconds using a lamp of 1500 ~ 2000 Watt power and 200 ℃ to 300 ℃ temperature. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감광막은 노보락계, 폴리비닐페놀계, 폴리하이드록시스타일렌계, 노보넨계, 아다맨탄계의 단중합체 또는 i-line, KrF, ArF, EUV, 전자빔, X-ray용의 공중합체 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.The photosensitive film may be any one of a novolak-based, polyvinylphenol-based, polyhydroxy styrene-based, norbornene-based, adamantane-based homopolymer or i-line, KrF, ArF, EUV, electron beam, and copolymer for X-ray. A method of forming a photosensitive film pattern, characterized in that it is used. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감광막은 광산발생제가 함유된 감광막을 이용하는 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.The photosensitive film is a method of forming a photosensitive film pattern, characterized in that using a photosensitive film containing a photoacid generator. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감광막은 프로필렌, 클라이콜, 메칠, 에테르 또는 아세테이트 중 어느 하나의 용매를 이용하여 도포되되, 0.2∼3㎛의 두께로 도포되는 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.The photosensitive film is applied using a solvent of any one of propylene, glycol, methyl, ether or acetate, the method of forming a photosensitive film pattern, characterized in that the coating is applied to a thickness of 0.2 ~ 3㎛. 감광막패턴의 형성 방법에 있어서,In the method of forming a photosensitive film pattern, 감광막을 도포하고 노광 및 현상공정으로 패터닝하여 제 1 감광막패턴을 형성하는 단계;Applying a photoresist film and patterning the photoresist film to form a first photoresist film pattern by exposure and development processes; 상기 제 1 감광막패턴상에 가교성 화학물질을 도포하는 단계;Applying a crosslinkable chemical on the first photoresist pattern; 상기 제 1 감광막패턴을 가열시켜 상기 제 1 감광막패턴의 가열로 발생된 산과 상기 가교성 화학물질의 가교반응으로 상기 제 1 감광막패턴의 표면을 감싸는 가교반응층을 형성하는 단계; 및Heating the first photoresist pattern to form a crosslinking reaction layer covering a surface of the first photoresist pattern by a crosslinking reaction between an acid generated by heating the first photoresist pattern and the crosslinkable chemical; And 상기 제 1 감광막패턴 표면의 가교반응층의 식각선택비를 이용하여 상기 가교반응층을 선택적으로 식각하여 상기 제 1 감광막패턴보다 선폭이 감소된 제 2 감광막패턴을 형성하는 단계Selectively etching the crosslinking reaction layer using an etch selectivity of the crosslinking reaction layer on the surface of the first photoresist pattern to form a second photoresist pattern having a line width smaller than that of the first photoresist pattern 를 포함하는 감광막패턴의 형성 방법.Method of forming a photosensitive film pattern comprising a. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 가교성 화학물질을 도포하는 단계에서,In the step of applying the crosslinkable chemical, 상기 가교성 화학물질은 수용성 물질인 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.And the crosslinkable chemical is a water soluble material. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제 2 감광막패턴을 형성하는 단계에서,In the forming of the second photoresist pattern, 상기 가교성 화학물질은 순수물을 이용하여 제거되는 것을 특징으로 하는 감광막패턴의 형성 방법.And the crosslinkable chemical is removed using pure water.
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