KR100195230B1 - 반도체 소자의 사진 식각 방법 - Google Patents

반도체 소자의 사진 식각 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 사진 식각 방법에 대해 기재되어 있다.
반도체 기판상에 물질층을 형성하는 단계; 상기 물질층이 형성된 상기 반도체 기판을 고온에서 열처리한 후 쿨링(Cooling)하는 단계; 상기 물질층상에 DUV(Deep Ultra Violet)용 감광막을 형성하는 단계; 상기 DUV용 감광막이 형성된 상기 반도체 기판을 135∼145℃ 온도에서 소프트 베이크(Soft Bake)하는 단계; 및 상기 반도체 기판에 DUV를 광원으로 하여 노광(Exposure)하는 단계로 이루어진 본 발명에 의한 반도체 소자의 사진 식각 방법은, 물질층과 DUV용 감광막이 형성된 반도체 기판을 소프트 베이크하는 공정시 공정 온도를 최적화함으로써 상기 감광막의 푸팅 현상을 방지할 수 있다.

Description

반도체 소자의 사진 식각 방법
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 DUV(Deep Ultra Violet)용 감광막의 푸팅(Footing)으로 인해 그 하부의 물질층이 적절하게 패터닝되지 않는 현상을 방지하기 위한 반도체 소자의 사진 식각 방법에 관한 것이다.
현재 반도체 소자 공정에 사용되는 막질에는 BPSG(Boron-Phosphorus Silicate Glass), 실리콘 나이트라이드(Silicon Nitride), TiN, P-SiH4산화막, USG(Undert Silicate Glass)등이 있는데, 이러한 막질을 패터닝하기 위한 노광(Exposure) 공정은 점차 365nm 파장을 가지는 i-선 광원에서 248nm 파장을 가지는 DUV(Deep Ultra Violet) 광원을 사용하게 되었다.
DUV 광원은 DUV용 감광막과 함께 사용되는데, DUV용 감광막은 i-선용 감광막과는 다른 여러 특성, 예컨대 구성 성분, 광반응 메카니즘, 막질 의존성을 가진다.종래의 사진 식각 방법을 상세히 설명하면, 물질층이 형성된 반도체 기판을 고온에서 열처리하는 공정, 상기 반도체 기판을 쿨링(Cooling)하는 공정, 상기 물질층상에 DUV용 감광막을 형성하는 공정, 상기 DUV용 감광막이 형성된 반도체 기판을 소프트 베이크(Soft Bake)하는 공정, 상기 물질층에 패터닝하고자 하는 모양의 마스크 및 DUV 광원을 사용하여 노광(Exposure)하는 공정, 상기 반도체 기판을 현상(Development)한후 하드 베이크(Hard Bake)하는 공정을 차례로 진행한다.
상기 소프트 베이크및 하드 베이크 공정은 100℃ 정도의 온도에서 60∼90초간 실시한다.
상기 쿨링 공정시 상기 물질층에 수분(Moisture)이 흡수되는데, 이러한 수분은 후속 공정인 DUV용 감광막을 패터닝하는 공정시 패터닝이 적절하게 되지 않는 푸팅(Footing)현상을 야기하고 이러한 푸팅 현상으로 인해 상기 DUV용 감광막을 마스크로하여 그 하부의 물질층을 식각할 때 적절하게 패터닝되지 않는 문제점이 발생한다.
이는 특히 BPSG뿐만아니라 실리콘 나이트라이드(Silicon Nitride), TiN에서 심하게 나타나고, 이를 해결하기 위해서는 상기 물질층상에 DUV용 감광막을 형성하기 전에 산(Acid)을 이용한 세정공정, 또는 산소 플라즈마(O2 Plasma)처리 공정을 추가로 실시해야 하므로 공정이 복잡해진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, DUV(Deep Ultra Violet)용 감광막의 푸팅(Footing)으로 인해 그 하부의 물질층이 적절하게 패터닝되지 않는 현상을 방지하기 위한 반도체 소자의 사진 식각 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 반도체 소자의 사진 식각 방법을 설명하기 위해 소프트 베이크 온도에 대한 BPSG막의 수분(Moisture) 흡수율을 나타낸 그래프이다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명은, 반도체 기판상에 물질층을 형성하는 단계; 상기 물질층이 형성된 상기 반도체 기판을 고온에서 열처리한 후 쿨링(Cooling)하는 단계; 상기 물질층상에 DUV(Deep Ultra Violet)용 감광막을 형성하는 단계; 상기 DUV용 감광막이 형성된 상기 반도체 기판을 135∼145℃ 온도에서 소프트 베이크(Soft Bake)하는 단계; 및 상기 반도체 기판에 DUV를 광원으로 하여 노광(Exposure)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 사진 식각 방법을 제공한다.
상기 쿨링 단계는 질소(N2)분위기에서 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 반도체 소자의 사진 식각 방법은, 물질층과 DUV용 감광막이 형성된 반도체 기판을 소프트 베이크하는 공정시 공정 온도를 최적화함으로써 상기 감광막의 푸팅 현상을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 실시예는 반도체 기판상에 BPSG(Boron-Phosphorus Silicate Glass)를 사용하여 물질층을 형성하는 공정, 상기 물질층이 형성된 상기 반도체 기판을 고온에서 열처리한 후 쿨링하는(Cooling) 공정, 상기 물질층상에 감광막을 형성하는 공정, 상기 감광막이 형성된 반도체 기판을 소프트 베이크(Soft Bake)하는 공정, 상기 물질층에 패터닝하고자 하는 모양의 마스크를 사용하여 노광(Exposure)하는 공정, 상기 반도체 기판을 현상(Development)한후 하드 베이크(Hard Bake)하는 공정을 차례로 진행한다.
상기 쿨링 단계는 질소(N2)분위기에서 진행한다.
상기 노광시 광원은 248nm 파장의 DUV(Deep Ultra Violet)를 사용하고, 상기 감광막은 후속되는 고온 공정, 예컨대 베이크 공정에서 결함이 나타나지 않는 DUV(Deep Ultra Violet)용 포토레지스트를 사용한다.
상기 물질층은 실리콘 나이트라이드(Silicon Nitride), TiN, 산화 물질, 절연 물질, 또는 도전 물질등으로 형성할 수 있다.
상기 하드 베이크 공정은 100℃ 정도의 온도에서 60∼90초간 실시한다.
도 1은 본 발명에 의한 반도체 소자의 사진 식각 방법을 설명하기 위한 그래프로서 BPSG막이 형성된 반도체 기판을 소프트 베이크할 때 각 온도에 대한 상기 BPSG막의 수분(Moisture) 흡수율을 나타낸다.
참조 번호 1은 상기 반도체 기판을 23℃에서 소프트 베이크한 경우를, 참조 번호 2는 100℃에서 소프트 베이크한 경우를, 참조 번호 3는 130℃에서 소프트 베이크한 경우를, 참조 번호 4는 140℃에서 소프트 베이크한 경우를 각각 나타낸다.
상기 그래프에서 보는 바와 같이 140℃에서 소프트 베이크할 경우 BPSG막의 수분 흡수율이 가장 작음을 알수 있고 이때 감광막에 푸팅이 발생하지 않는다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.
이상, 설명된 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 소자의 사진 식각 방법은, 물질층과 DUV용 감광막이 형성된 반도체 기판을 소프트 베이크하는 공정시 공정 온도를 최적화함으로써 상기 감광막의 푸팅 현상을 방지할 수 있다.

Claims (2)

  1. 반도체 기판상에 물질층을 형성하는 단계;
    상기 물질층이 형성된 상기 반도체 기판을 고온에서 열처리한 후 쿨링(Cooling)하는 단계;
    상기 물질층상에 DUV(Deep Ultra Violet)용 감광막을 형성하는 단계;
    상기 DUV용 감광막이 형성된 상기 반도체 기판을 135∼145℃ 온도에서 소프트 베이크(Soft Bake)하는 단계; 및
    상기 반도체 기판에 DUV를 광원으로 하여 노광(Exposure)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 사진 식각 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 쿨링 단계는 질소(N2)분위기에서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 사진 식각 방법
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