KR0151176B1 - 포토레지스트 건식 제거 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세한 패턴 형성을 위해 TMDS(tetramethyldisilazane)를 사용한 DESIRE(diffusion enhanced sililated resist) 공정으로 형성된 감광막 마스크를 제거하기 위한 감광막 건식 제거 방법에 있어서, 상기 감광막 제거시 CF₄와 H₂O를 사용하여 방향족(aromatic) 구조(A)를 지방족(aliphatic) 구조(B)로 연속적으로 형성하면서 감광막을 제거하는 것을 특징으로 하는 감광막 건식 제거 방법에 관한 것으로, 감광막 제거시 건식 공정만 사용하면 되므로 공정의 단순화 및 공정 시간의 감소, 웨이퍼의 화합물에 대한 오염을 방지 할 수 있어 반도체 소자의 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

포토레지스트 건식 제거 방법

제1a도 내지 제1c도는 본 발명의 일실시예에 따라 그 표면이 실리레이션된 포토레지스트를 제거하는 과정을 나타내는 반도체 제조 공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실리콘 기판 2 : 산화막

3 : 폴리실리콘막

4 : 방향족 구조의 포토레지스트 패턴

4a : 지방족 구조의 포토레지스트 패턴

본 발명은 반조체 제조공정중 초미세 패턴(pattern)을 형성하기 위한 DESIRE(Diffusion Enhanced Sililated Resist ; 이하 DESIRE 라 칭함) 공정에 의한 포토레지스트를 효과적으로 건식 제거하기 위한 포토레지스트 건식 제거 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 디램(DRAM)을 비롯한 범용의 반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 포토레지스트를 마스크로 한 식각공정에 의해 초미세 패턴을 형성하고자 할 때, 패터닝하고자 하는 하부층(Sub Layer)과 이를 패터닝하기 위한 마스크 수단인 포토레지스트와의 식각선택비를 높이기 위하여, 포토레지스트 표면을 실리레이션(sililation)시키는 DESIRE 공정시 중요시 되고 있다.

이러한, 초미세 패턴 형성을 위해 사용되는 DESIRE 공정에 의한 포토레지스트 패턴을 실리레이션을 포함하는 일련의 공정으로 정의한 다음, 이 포토레지스트 패턴을 제거해야 하는 경우가 발생한다. 즉, 잘못 얼라인(Align)되거나 기타문제등으로 공정의 재 작업이 필요한 경우, 또는 상기 DESIRE 공정에 의한 포토레지스트를 마스크로하여 하부층을 패턴닝항 다음 후속 공정을 진행할 경우에, 상기 DESIRE공정에 의한 포토레지스트를 제거해야 한다.

이와같이 DESIRE 공정에 의한 포토레지스트 패턴 제거함에 있어, 종래에는 습식방법을 사용하거나, 산소 플라즈마(Plasma)에 의한 건식방법으로 상기 DESIRE 공정에 의한 포토레지스트를 제거한 다음 부수적으로 생성된 산화물(SiO₂)을 다시 습식방법으로 제거하는 방법을 사용하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래기술에 의해 DESIRE 공정에 의한 포토레지스트를 제거하는 공정은 매우 복잡하며, 습식방법을 사용할 경우 화합물에 의한 웨이퍼의 오염 및 공정시간이 길어지는 등의 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, DESIRE 공정에 의한 포토레지스트를 건식식각만으로 효과적으로 제거하기 위한 포토레지스트 건식 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, TMDS를 사용한 DESIRE 프로세스에 의해 형성되어 그 표면이 실리레이션된 포토레지스트를 건식 제거하는 방법에 있어서,

CF₄와 H₂O를 반응가스로 사용하여 상기 그 표면이 실리레이션된 포토레지스트를 건식 제거하는 것을 특징한다.

본 발명은 불소(F)가 모든 화합물 중에서 전기 음성도가 가장 커서 다른 화합물과 쉽게 반응한다는 원리를 이용하여, CF₄와 H₂O를 사용한 건식으로 포토레지스트를 제거하는 것으로, CF₄와 H₂O의 반응에 의해 산소 라디칼을 생성시키는 동시에 포토레지스트를 산소 플라즈마에서 쉽게 분해될 수 있는 화학구조 즉, 방향족(Aromatic) 화합물 구조에서 지방족(Aliphatic) 화합물 구조로 바뀌어줌으로써, 포토레지스트의 제거 공정을 용이하게 한다. 그리고, 포토레지스트 내의 실리콘 성분을 가수분해에 의해 제거하는 동시에 부산물인 산화막도 동시에 제거되도록 한다. 상세한 메카니즘은 이후에 상세히 설명될 것이다.

제 1a 도 내지 제 1c 도는 본 발명의 일실시예에 따라 그 표면이 실리레이션된 포토레지스트를 제거하는 과정을 나타내는 반도체 제조 공정도이다.

먼저, 제1a도는 실리콘 기판(1)상에 산화막(2) 및 폴리실리콘막(3)을 차례로 형성한 상태에서, 통상적인 DESIRE(Diffusion Enhanced Sililated Resist) 공정(Proces)에 의해 그 표면이 실리레이션된 포토레지스트 패턴(4)을 형성한 상태이다. 이를 좀더 상세히 설명하면, 상기 폴리실리콘막(3) 상부에 DESIRE용 포토레지스트를 도포하고, 마스크에 의해 노출된 부위의 포토레지스트를 소정깊이 만큼 노광한 후, TMDS(Tetramethyldisilazane)를 주입하는 실리레이션(Sililation)공정에 의해 노강부의 포토레지스트 표면을 실리(Sily)화하고, 이어 산소 플라즈마를 이용한 건식 현상 공정에 의해 실리화된 노광부위 이외 지역의 포토레지스트가 제거시켜 최종적인 포토레지스트 패턴(4)을 형성시킨 상태이다. 여기서, 포토레지스트는 방향족(Aromatic)구조를 갖게 된다.

이때, 잘못 얼라인되거나 기타 문제에 의해서 그 표면이 실리레이션된 포토레지스트 패턴(4)을 제거하고, 마스크 공정의 재작업을 필연적으로 수행해야 할 경우 상기 포토레지스트 패턴 제거 및 상기 포토레지스트내의 실리콘 성분을 완전 제거하여야 한다.

이어서, 제1b도는 상기 포토레지스트 패턴(4)을 제거하기 위해 CF₄와 H₂O를 사용하여 상기 포토레지스트 패턴을 건식 제거한 것을 도시한 것으로, 이때 아래 반응식 1과 같이 상기 CF₄가스의 불소 래디컬(Radical)(8F^-)과 증기 상태의 H₂O의 물 분자가 반응하여 포토레지스트 패턴을 제거하는 주요인인 산소 래디컬(4O^2-)을 발생시키고, 상기 반을 과정중에 H₂O의 수소 성분(8HF 의 8H⁺)이 빠져나오게 된다.

8F^-+ 4H₂O → 8HF + 4O^2-

이때, 상기 반응식 1에 의해 빠져나온 수소 성분(8H⁺)이 상기 방향족(Aromatic) 구조의 포토레지스트 패턴(4)와의 첨가반응을 일으켜 반응식 2에서와 같이 포토레지스트는 산소 래디컬에 의해 쉽게 분해되는 지방족 구조(4a)로 변하게 된다.

또한, 상기 실리레이션(Sililation) 공정시 주입된 TMDS 성분은 아래 반응식 3에서와 같이 H₂O에 의해 가수분해되고, 이때 생성된 상기 TMDS 내의 실리콘 성분(Si)은 산화되어 CF₄가스에 의해 제거된다.

끝으로, 제1c 도는 상기 지방족 구조의 포토레지스트 패턴(4a)이 상기 반응식 1에서의 반응 생성물인 산소 래디컬(4O^2-)에 의해 완전 제거한 상태를 도시한 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, CF₄와 H₂O를 사용한 건식 공정을 사용하여, 그 표면이 실리레이션된 포토레지스트 패턴을 효과적으로 제거하므로써, 습식 공정을 사용하지 않아도 됨으로, 웨이퍼의 화합물에 의한 오염을 방지하고, 공정의 단순화와 공정시간의 감소로 인한 반도체 소자의 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. TMDS 를 사용한 DESIRE 프로세스에 의해 형성되어 그 표면이 실리레이션된 포토레지스트를 건식 제거하는 방법에 있어서, CF₄와 H₂O를 반응가스로 사용하여 상기 그 표면이 실리레이션된 포토레지스트를 건식 제거하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 건식 제거 방법.