KR0130168B1

KR0130168B1 - 미세 패턴 형성방법

Info

Publication number: KR0130168B1
Application number: KR1019940016979A
Authority: KR
Inventors: 배상만
Original assignee: 김주용; 현대전자산업주식회사
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1998-04-06

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조 공정중 사진 식각 공정의 미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로 기판 상부에 1차 레지스트 패턴이 이미 형성된 상태에서, 1차 레지스트가 갖지 못하는 식각 선택비를 보충하여 중간 매개층을 증착하고, 그 상부에 1차 레지스트의 두께보다 두꺼운 2차 레지스트를 증착함으로써 빛의 회전이나 반사로 인해 다시 산란되어 나오는 빛을 1차 레지스트 패턴에서 차단시키고, 빛의 콘트라스트 향상을 방해하는 요인을 제거하여 높은 이미지의 컨트르스트를 갖는 미세 패턴 형성방법이며 공정마진을 극복하여 품질 향상을 기대할 수 있고 또한, 종래의 TLR 공정보다 단순한 장점이 있다.

Description

미세 패턴 형성방법

제1도는 종래의 패턴 형성방법에 의해 패턴 형성단계를 도시한 단면도.

제2A도 내지 제2D도는 본 발명의 미세 패턴 형성방법에 따른 공정단계를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 빛(Light) 2 : 마스크(photo mask)

3 : 2차 노광영역 4 : 감광액(photo resist)

5 : 기판(substrate) 6 : 반사된 빛(reflectance light)

7 : 1차 포토레지스트 8 : 빛에 노광된 패턴 레지스트

9 : 2차 레지스트 10 : 중간층(PE OXIDE, SOG)

11 : 1차 레지스트에 흡수된 광 12 : 마스크 패턴 P/R 프로파일.

본 발명은 반도체 소자 제조 공정중 사진 식각 공정의 미세 패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히 기판 상부에 1차 레지스트 패턴이 이미 형성된 상태에서, 1차 레지스트가 갖지 못하는 식각 선택비를 보충하여 중간 매개층을 증착하고, 그 상부에 1차 레지스트의 두께보다 두거운 2차 레지스트를 증착함으로써 빛의 회절이나 반사로 인해 다시 산란되어 나오는 빛을 1차 레지스트 패턴에서 차단시키고, 빛의 콘트라스트 향상을 방해하는 요인을 제거하여 높은 이미지의 컨트라스트를 갖는 미세 패턴 형성방법에 관한 것이다.

종래의 SLR(Single Layer Resist) 및 TLR(Tri-level Resist) 공정에 의한 패턴 형성방법은 모두 기판(Substrate) 및 하부층(Under Layer)에서 반사되는 빛 혹은 노광장치원(source, ion-beam, e-beam 등)에 의해 패턴 형성에 미치는 에너지원이 더해진다.

그러나, 마스크 패턴을 통과한 광원은 일차적으로 분해능과 촛점심도(DOF : Depth of focus)에 의존한다.

이때, 패턴이 이미 형성된 하부층 상에 또 다른 패턴을 형성할 때, 하부층의 토폴로지(Topology)에 의한 노칭(Notching) 등 원하지 않는 문제가 발생하게 되며, 토폴로지가 없는 경우에 있어서도 마스크상에서 곧바로 나온 광원의 콘트라스트와 이 마스크를 통과하고 하부층의 기판으로부터 반사된 직후의 광원의 컨트라스트는 차이가 있다.

이와 같이, 반사광원의 콘트라스트가 직사광원의 콘트라스트보다 떨어져서 미세패턴 형성에 도움이 되지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 미세패턴 마스크를 통과하는 빛의 회절(Diffraltion)에 의한 낮은 콘트라스트를 조절하거나 혹은 차단, 흡수를 함으로써 이미지 패턴 형성하는 미세 패턴 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 본 발명에 따르면, 반도체 소자 제조 공정중 사진 식각 공정의 미세 패턴 형성방법에 있어서, 기판 상부에 1차 포토 레지스트를 낮은 두께로 형성시켜 마스크를 이용하여 노광을 하는 단계와, 상기 1차 레지스트를 현상하여 패턴을 형성한 뒤, 하드 베이크(Hard Bake)를 실시하여 1차 레지스트를 굳게 하는 단계와, 상기 1차 레지스트 상부에 얇은 두께의 물질인 에스오지(SOG : Spin on glass) 또는 플라즈마 인핸스먼트(PE OXIDE : Plsma enhancement) 물질을 중간층(10)으로 증착하는 단계와, 상기 중간층 상부에 식각 선택비가 보장되는 두께인 일반적인 감광수지 두께로 2차 레지스트를 증착한 후, 동일한 마스크를 사용하여 노광하여 노광영역을 형성하는 단계와, 상기 노광영역을 식각하여 최종 패턴 프로파일을 형성하는 단계와, 최종 패턴 형성 후, 2차 레지스트와 중간층을 제거하고 그 후에 1차 레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 설명을 하기로 한다. 제2A도 내지 제2D도는 본 발명의 미세 패턴 형성방법에 따른 공정단계를 도시한 단면도이다.

제2A도는 기판(5) 상부에 1차 포토 레지스트(7)를 낮은 두께로 형성시켜 충분한 공정 마진을 갖고 미세 패턴을 형성한 상태의 단면도이다.

상기 1차 포토 레지스트(7)는 종래의 미세 패턴 형성시 낮은 콘트라스트를 높이기 위해 사용되는 것이다. 이때 사용되는 1차 포토 레지스트(7)는 공정마진을 크게 하기 위해 1000Å 이하 또는 0.4-0.7㎛범위의 얇은 두께로 증착하게 한다.

그러나, 상기의 1차 레지스트(7)는 충분한 마진을 가지는 미세 패턴을 형성할 수 있지만, 식각 시에는 두께가 너무 얇기 때문에 1차 레지스트(7)만 가지고 곧바로 식각할 수는 없다. 따라서, 1차 레지스트를 현상하여 패턴을 형성한 뒤, 하드 베이크(Hard Bake)를 150℃-300℃ 정도에서 실시하여 일차 레지스트(7)를 굳게 한다.

제2B도는 2차 레지스트(9) 코팅시에 발생하는 문제점 즉, 일차 패턴 레지스트(7)의 손상을 방지하기 위해, 얇은 두께의 물질인 에스오지(SOG : Spin on glass) 또는 플라즈마 인핸스먼트(PE OXIDE : Plsma enhancement) 물질을 증간층(10)으로 500Å-2000Å 두께로 증착하고, 그 상부에 식각 선택비가 보장되는 두께인 일반적인 감광수지 두께로 2차 레지스트(9)를 증착한 후, 동일한 마스크(2)를 사용하여 노광한 상태의 단면도이다.

이때 노광되는 빛은 제1도에 도시한 바와 같이, 종래와 같은 반사광(6)의 영향을 받지않게 되어 콘트라스트가 형성된다. 즉, 1차 레지스트(7)에서 쓰인 파장은 2차 레지스트(9)의 패턴 형성에서 쓰이는 동일한 파장과 동일한 파장으로서, 빛의 회절이나 반사로 인해 빛들이 1차 레지스트(7)에서 흡수 또는 차단되어, 기판(5)의 산란빛에 의한 콘트라스트 향상 방해를 방지하여 높은 이미지 콘트라스트를 갖고 미세패턴 공정과 공정마진을 향상 시킬 수 있다.

상기 1차 레지스트(7) 상부에 증착되는 중간층(10)은 일차 레지스트 패턴을 따라서 도포되고, 2차 레지스트(9)는 식각비가 충분한 일반적인 두께로 코팅한다.

제2C도는 중간층(10) 상부에 2차 레지스트(9)를 증착한 후에 제2A도에서 사용한 동일한 마스크(2)를 사용하여 노광하여 노광영역(3)과 비노광영역을 형성한 상태의 단면도이다.

제2D도는 상기 노광영역(3)을 식각하여 최종 패턴 프로파일을 형성한 상태의 단면도이다.

최종 패턴 형성 후, 포토 레지스트 및 중간층의 제거는 먼저 2차 레지스트 제거 후 중간층을 제거하고 그 후에 1차 레지스트 제거의 순으로 하고 동시에 중간 매개층 제거시 기판 상부에 있는 결함들을 제거하도록 할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 미세 패턴 형성방법은 1차 레지스트 패턴이 이미 형성된 상태에서, 1차 레지스트가 갖지 못하는 식각 선택비를 보충하여 중간 매개층을 식각하고, 그 후 임의 기판 물질을 식각함으로서 미세 패턴 형성이 가능하고 아울러, 공정마진을 극복하여, 품질 향상을 기대할 수 있고 또한, 종래의 TLR 공정보다 단순한 장점이 있다.

Claims

반도체 소자 제조 공정중 사진 식각 공정의 미세 패턴 형성방법에 있어서, 기판 상부에 1차 포토 레지스트를 낮은 두께로 형성시켜 마스크를 이용하여 노광을 하는 단계와, 상기 1차 레지스트를 현상하여 패턴을 형성한 뒤, 하드 베이크(Hard Bake)를 실시하여 1차 레지스트를 굳게 하는 단계와, 상기 1차 레지스트 상부에 얇은 두께의 물질로 중간층(10)을 형성하는 단계와, 상기 중간층 상부에 식각 선택비가 보장되는 두께인 일반적인 감광수지 두께로 2차 레지스트를 증착한 후, 상기 1차 노광시 사용한 마스크와 동일한 마스크를 사용하여 노광하여 노광영역을 형성하는 단계와, 상기 노광영역을 식각하여 최종 패턴 프로파일을 형성하는 단계와, 최종 패턴 형성 후, 2차 레지스트와 중간층을 제거하고 그 후에 1차 레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
제1항에 있어서 상기 중간 매개층 제거시 기판 상부에 있는 결함들을 동시에 제거하도록 하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
제1항에 있어서 상기 1차 레지스트 상부에 증착되어 중간층을 형성하는 물질은 에스오지(SOG : Spin on glass) 또는 플라즈마 인핸스먼트(PE OXIDE : Plsma enhancement)인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
제1항에 있어서 상기 1차 레지스트의 두께는 1000Å 이내의 얇은 두께로 하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
제1항 또는 제4항에 있어서 상기 1차 레지스트의 두께는 0.3㎛-0.7㎛의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
제1항에 있어서 상기 2차 레지스트의 두께는 식각 선택비가 보장되는 두께로 하되, 1차 레지스트의 두께보다 두꺼운 두께로 하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
제1항에 있어서 상기 중간 매개층의 두께는 500Å-2000Å로 하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
제1항에 있어서 상기 1차 레지스트의 하드 베이크 온도는 150℃-300℃의 범위에서 하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.