KR0140472B1 - 감광막 패턴 형성방법 - Google Patents

감광막 패턴 형성방법

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Abstract

본 발명은 반도체소자 제조공정의 감광막 패턴 형성방법에 관한 것으로, DESIRE 공정에서 실리콘 주입공정을 별도로 실시하지 않고, 감광막 상부에 실리콘계가 포함된 단량체를 도포한 다음, 실리콘 단량체를 노광시키면 하부의 화학증폭형 감광막에서 발생되는 산(H+)과 실리콘 단량체가 중합되어 폴리머가 형성되게 하고, 이것은 일반적인 현상용액에서 제거되지 않는 특성과 산소 플라즈마로 상기 폴리머를 식각할때 실리콘을 포함하는 폴리머에 얇은 산화막(SiO2)이 형성되는 것을 감광막 식각시 마스크로 이용하는 기술이다.

Description

감광막 패턴 형성방법
제1a도 내지 제1c도는 종래의 DESIRE 공정에 의해 감광막패턴을 형성하는 단계를 도시한 단면도.
제2a도 내지 제2c도는 본 발명의 DESIRE 공정에 의해 감광막패턴을 형성하는 단계를 도시한 단면도.
제3도는 본 발명에 이용되는 단량체의 분자구조식을 도시한 도면.
제4도는 본 발명에 의해 형성되는 폴리머의 분자구조식을 도시한 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1:실리콘기판2:단량체막
3:감광막4:마스크
5:노광 영역7:실리콘 산화막
6:실리콘이 포함된 감광막8:폴리머
본 발명은 반도체소자의 제조공정의 감광막 패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히, DESIRE(diffusion enhanced silylated resist)공정에서 실리콘 주입공정을 별도로 실시하지 않아도 되는 감광막 패턴 형성방법에 관한 것이다.
종래의 DESIRE 공정으로 감광막 패턴을 형성하는 공정단계를 제1a도 내지 제1d도를 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.
제1a도는 하부층(1) 상부에 화학증폭형 감광막(3)을 도포한 후, 마스크(4)을 이용한 노광공정으로 상기 감광막(3)의 일정부분을 노광시켜 노광영역(6)의 위치를 도시한 단면도이다.
제1b도는 실리레이션 공정으로 노광영역(5)에 실리콘을 주입하여 실리콘이 주입된 감광막(6)을 도시한 단면도이다.
제1c도는 산소 플라즈마 현상공정을 실시하여 실리콘이 주입된 노광영역(5)의 실리콘과 산소가 반응하여 마스크로 사용되는 실리콘 산화막(7)이 형성되게 하는 동시에 비노광영역의 감광막(3)을 식각하여 감광막 패턴(3')을 형성한 단면도이다.
그러나, 종래의 DESIRE 공정의 문제점은 실리콘 주입후 H2O에 의해 가수분해가 일어나 지연시간(delay time)에 따라 실리콘이 밖으로 빠져나오게 되어 임계크기(critical dimension)이 변화하는 단점이 있다.
그리고, 디메틸 실리콘(dimethly silicon)을 포함하는 화합물을 사용했을 경우:TMDS(tetra methyl disilazane) 트리메틸 실리콘을 포함하는 화합물(HMDS:hexamethy disilazane)을 사용했을 경우 트리메틸의 벌크(bulkiness)로 인해 스웰링 현상이 발생되고, 그로인하여 패턴 디포메이션(deformation)을 유발시켜 패턴 충실도가 저하되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 화학증폭형 감광막을 도포하고, 그 상부에 산에 의해 중합(polymerization)되는 실리콘계 단량체(silicon containing monomer)막을 도포하고, 노광시켜 노광지역의 단량체가 H+와 중합하여 폴리머가 형성되게 하고, 현상용액에서 비노광지역의 실리콘계 단량체를 제거한다음, 산소 플라즈마로 건식현상하여 상기 폴리머막에 실리콘 산화막을 형성하고 이것을 마스크로 이용하여 감광막 패턴을 형성하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 이루기 위한 본 발명은 실리콘 단량체를 노광시키면 하부의 화학증폭형 감광막에서 발생되는 H+에 의해 실리콘 단량체가 중합되어 폴리머를 형성하고, 이것은 일반적인 현상용액에서 제거되지 않는 특성과 산소 플라즈마로 상기 폴리머를 식각할때 실리콘을 포함하는 폴리머에 얇은 산화막(SiO2)이 형성되어 감광막 식각시 마스크로 이용하는 기술이다.
본 발명에 의하면, 반도체 소자의 감광막 패턴 형성방법에 있어서,
하부층 상부에 화학증폭형 감광막을 도포하는 공정과;
상기 감광막 상부에 실리콘계 단량체막을 도포하는 공정과;
상기 구조에 노광공정을 실시하여 상기 감광막에서 발생되는 산에 의해 노광지역에서의 상기 단량체막을 중합시켜 폴리머를 형성하는 공정과;
상기 구조에 현상공정을 실시하여 노광지역에서의 단량체막을 실리콘이 포함되는 폴리머로 형성하고, 비노광 지역에서의 단량체막을 용해시키는 공정과;
상기 구조에 산소 플라즈마공정을 실시하여 상기 노광 지역에서 실리콘을 포함하는 단량체막을 실리콘 산화막으로 형성하는 공정과;
상기 실리콘 산화막을 마스크로 이용한 식각공정으로 감광막 패턴을 형성하는 공정을 구비한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
제2a도 내지 제2c도는 본 발명의 실시예에 감광막 패턴을 형성하는 단계를 도시한 것이다.
제2a도는 하부층(1) 상부에 화학증폭형 감광막(3)을 도포한후, 그 상부에 실리콘계 단량체막(2)을 도포하고, 마스크(4)를 이용한 노광공정으로 상기 단량체막(2)을 노광시켜 노광 지역의 단량체막(2)이 실리콘을 포함하는 폴리머막(5)으로 변한 것을 도시한 단면도로서, 상기 폴리머막(5)는 노광시 하부의 감광막에 포함된 PAG(photo acid generator)에서 산(H+)이 발생하여 상부의 실리콘계 단량체막(2)과 중합하여 형성된 것이다.
제2b도는 일반적인 현상액으로 현상공정을 진행하여 상기 비노광 지역의 단량체막(2)을 용해시키고, 노광지역의 폴리머막(5)은 남게된 것을 도시한다.
제2c도는 산소 플라즈마 현상공정을 실시하여 폴리머막(5)에 포함된 실리콘과 산소가 반응하여 마스크로 사용되는 실리콘 산화막(7)이 형성되게 하는 동시에 비노광지역의 감광막(3)은 식각하여 감광막 패턴(3')을 형성한 단면도이다.
상기 화학증폭형 감광막(3)은 DUV, E-beam, X-Ray으로 이루어진 군에서 임의의 하나를 사용하여 노광할 수 있으며, 포지티브 또는 네가티브 형의 감광막 사용이 가능하다.
제3도의 (a),(b)는 본 발명에 사용되는 실리콘계 단량체의 분자구조를 도시한 도면으로, R은 알킬(alkyl) 또는 아로매틱(aromatic)이다.
제4도의 (a),(b)는 산(H+)과 제3도의 (a),(b)에 도시한 실리콘계 단량체가 중합되어 형성되는 폴리머의 분자구조를 도시한 도면이다.
즉, 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이 상기 화학증폭형 감광막(3)에 포함된 PAG(photo acid ganerator, 광산발생체)는 노광공정시 흡수되는 빛에 의해 산(H+)을 발생시키며, 이때 산은 양이온 중합을 할때 필요한 산촉매로 작용하며, 비닐계 또는 실란계의 실리콘계 단량체(2)을 양이온 중합시키게 된다.
상기한 본 발명에 의하면, 종래의 DESIRE 공정에서 실리콘 주입후 H2O에 의해 가수분해가 일어나 지연시간(delay time)에 따라 실리콘이 밖으로 빠져나오게 되어 임계크기(critical dimension)가 변화하는 문제와, 패턴 충실도가 저하되는 문제를 해결할 수 있다.

Claims (6)

  1. 반도체 소자의 감광막 패턴 형성방법에 있어서, 하부층 상부에 화학증폭형 감광막을 도포하는 공정과; 상기 감광막 상부에 실리콘계 단량체막을 도포하는 공정과; 상기 구조에 노광공정을 실시하여 상기 감광막에서 발생되는 산에 의해 노광지역에서의 상기 단량체막을 중합시켜 폴리머를 형성하는 공정과; 상기 구조에 현상공정을 실시하여 노광지역에서의 단량체막을 실리콘이 포함되는 폴리머로 형성하고, 비노광 지역에서의 단량체막을 용해시키는 공정과; 상기 구조에 산소 플라즈마공정을 실시하여 상기 노광 지역에서 실리콘을 포함하는 단량체막을 실리콘 산화막으로 형성하는 공정과; 상기 실리콘 산화막을 마스크로 이용한 식각공정으로 감광막 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 감광막 패턴 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학증폭형 감광막은 DUV, E-beam, X-Ray로 이루어진 군에서 임의의 하나를 선택하여 노광시키는 것을 특징으로 하는 감광막 패턴 형성방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학증폭형 감광막은 포지티브 또는 네가티브 형의 감광막을 사용하는 것을 특징으로 하는 감광막 패턴 형성방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 실리콘계 단량체의 분자구조는
    인 것을 특징으로 하는 감광막 패턴 형성방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 실리콘계 단량체막의 분자구조는
    인 것을 특징으로 하는 감광막 패턴 형성방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리머는 노광시 하부의 감광막에 포함된 PAG(photo acid generator)에서 산(H+)이 발생하여 상부의 실리콘계 단량체막과 중합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 감광막 패턴 형성방법.
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