KR100207448B1 - 산의 확산방지막이 구비된 3중층 감광막 - Google Patents

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Abstract

2중층 감광막에 대하여 기재하고 있다.
본 발명에 따른 2중층 감광막은 화학 증폭형의 상층 감광막, 베이스레진의 하층 감광막에 있어서 상기 상층감광막과 상기 하층감광막 사이에 가교결합을 이루는 산의 확산 방지막을 더 구비한다.
상기 상층감광막의 노광에 의해 발생한 산은 확산방지막 때문에 하층감광막으로 확산되지 않으므로 상층감광막 패턴의 불량 현상이 발생하지 않는다.
따라서, 하층감광막이 완전한 패턴을 형성할 수가 있게 되고, 패턴을 형성하고자 하는 막질인 하부 막질에도 완전한 패턴을 전달할 수 있게 된다.

Description

산(acid)의 확산 방지막이 구비된 3중층 감광막
제1도는 종래 기술에 의한 2중층 감광막 구조를 나타낸 도면이다.
제2a도 내지 제2e도는 종래의 2중층 감광막에 의한 패턴 형성의 실시예를 나타낸 도면이다.
제3도는 패턴 불량 현상의 발생 원인을 나타낸 도면이다.
제4도는 상층감광막의 패턴 형성 후 패턴 불량 현상을 나타낸 제2b도의 상세도이다.
제5a도 내지 제5f도는 본 발명에 의한 확산방지막의 형성 공정 및 상층감광막 패턴 형성의 실시예를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체 기판 60 : 하층감광막 패턴
15 : 패턴이 형성될 물질층 70 : 물질층 패턴
20 : 하층감광막(Bottom PR) 80 : 포토 마스크
30 : 확산방지막 a : 산(acid)의 확산에 의한 손실
40 : 상층감광막(Top PR) b : 노광부위
50 : 상층감광막 패턴 c : 패턴 불량 현상 발생 부위
본 발명은 3중층 감광막의 구조에 관한 것으로, 특히 상층감광막의 패턴 형성시 패턴 불량의 하나인 푸팅(footing) 현상 방지를 위한 산(acid)의 확산방지막을 가진 구조에 관한 것이다.
일반적으로 반도체장치는 그 기하학적 설계구조가 포토 리소그라피 공정에 의하여 구현된다. 이 공정은 광원을 포토 마스크에 투영하여 감광막을 선택적으로 노광한 후 이를 현상하여 패터닝하는 과정으로 구성된다. 이렇게 구현되는 패턴은 설계대로의 선폭과 두께를 가지고 있어야 그 이후에 진행될 식각 공정, 이온주입 공정 등을 방해하지 않게 된다. 감광막 패턴의 정확한 형성은 소자의 집적도가 증가하면서 패턴이 세밀해지는 현재의 소자 설계 추세에 따라 점점 엄격하게 요구되고 있다.
여기서 종래의 2중층 감광막에 의한 패턴 형성 공정 및 패턴 불량 현상의 발생 원인을 제1도 내지 제4도를 참조하여 설명한다.
제1도는 종래의 포토 리소그라피 공정에 사용되는 2중층 감광막의 구조를 나타낸 것으로, 반도체 기판(10) 상의 패턴이 형성된 물질층(15)위에 표면 평탄화 기능을 수행하는 하층 감광막(20) 및 노광에 의해 패턴을 형성하게 될 상층감광막(40)을 구비하는 2중층 감광막이 형성되어 있다.
상층감광막(40)은 내부에 PAG(Photo Acid Generator)를 함유하여 노광되는 경우 산(acid)을 발생시킨다. 이 산은 상층감광막(40)의 용해억제제를 베이스 레진(base resin)으로부터 끊어낸다. 후속으로 알칼리성 액체인 현상액을 뿌려주면 중화되면서 고리가 끊긴 부분이 녹아나와 상층감광막 패턴이 형성된다.
반면에 하층감광막(20)은 베이스 레진만으로 이루어져 있는 것으로서, 산과 반응하지 않으므로 노광되어도 현상액에 의하여 녹지 않는다. 이 막의 주요 기능은 상층 감광막을 얇게 형성할 수 있도록 표면 평탄화를 이루어 주는 것으로 상층 감광막이 얇게 형성되면 패턴의 해상도가 좋아진다.
제2a도 내지 제2e도는 종래의 2중층 감광막에 의한 패턴 형성 공정을 순서에 따라 나타낸 실시예의 도면이다.
제2a도는 상층감광막(40)의 노광 공정을 도시한 것으로, 포토 마스크(80)에 의하여 선택 투과된 광선은 상층감광막(40)의 노광부위(b)에 산을 발생시킨다.
제2b도는 상층감광막 패턴(50) 형성을 위한 1차 현상 공정을 도시한 것으로, 상층감광막(40)의 노광부위(b)가 현상액에 의해 용해되어 상층감광막 패턴(50)이 형성된다.
제2c도는 하층감광막 패턴(60) 형성을 위한 2차 현상 공정을 도시한 것으로, 하층감광막(20) 중에서 상층감광막이 제거된 부분이 식각공정에 의해 제거되어 하층감광막 패턴(60)이 형성된다.
제2d도는 물질층의 패턴(70) 형성을 위한 식각 공정을 도시한 것으로, 상기 상층 및 하층감광막 패턴(50 및 60)을 식각 마스크로 사용하여 상기 물질층(15)을 식각함으로써 물질층 패턴(70)을 형성한다.
제2e도는 상기 상층 및 하층감광막 패턴(50 및 60)을 제거하는 공정(PR strip)을 도시한 것으로, 식각 공정이 완료된 것을 나타낸 도면이다.
제3도는 종래 기술에 따른 상층감광막의 패턴(50) 불량의 하나인 푸팅(footing) 현상의 발생 원인을 설명하기 위한 도면이다. 패턴 불량이 발생하는 과정을 상술하면 다음과 같다.
화학증폭형 감광막을 상층감광막(40)으로 하는 2중층 감광막 구조에서 하층감광막(20)으로 확산도가 높은 수지(resin)를 사용하는 경우, 상층감광막(40)의 노광부위(b)의 아래부분(하층감광막(20)과의 경계부)에서 노광 후 발생한 산이 하층으로 확산, 손실되어 상측감광막의 용해에 필요한 산의 농도에 결핍을 가져온다. 따라서, 상층감광막(40)이 하층감광막(20) 경계부와 가까워질수록 현상액에 녹지 않아, 패턴 형성 후 제4도에 도시된 바와 같은 상층감광막 패턴(50)의 불량, 소위 푸팅(footing) 현상이 발생하게 된다.
제4도는 상층감광막의 패턴(50) 형성 후 발생되는 패턴 불량 현상을 나타낸 제2b도의 상세도로서 이 현상이 발생하면 하층감광막(20)의 완전한 패턴을 형성할 수가 없어, 결국 패턴을 형성하고자 하는 막질인 하부 막질에 완전한 패턴을 전달하지 못하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래 구조의 문제점을 해결하여 상기 상층감광막 패턴 불량 현상을 방지할 수 있는 3중층 감광막을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 화학 증폭형의 상층감광막, 베이스 레진의 하층감광막 및 상기 상층감광막과 상기 하층감광막 사이에 확산 방지막을 구비하는 3중층 감광막에 있어서, 상기 확산방지막은 산의 확산을 방지하고, 유기물로 구성되고 가교결합을 이루는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산방지막이 구비된 3중층 감광막을 제공한다.
상기 확산방지막은 두께를 1000이하로 할 수 있다.
상기 확산방지막은 하층감광막 위에 멜라민계, 요소계, 아지드계의 물질중 어느 하나의 가교결합층으로서 도포방법에 의해 형성할 수 있다.
상기 확산방지막은 하층감광막에 벤젠 과산화물(benzo peroxide)계 또는 과산화물(peroxide)계의 물질중 어느 하나를 첨가한 후, 플라즈마 처리를 하여 형성할 수도 있다.
상기 확산방지막은 HMDS(hexamethyldisilane)의 가스 처리를 하여 형성할 수도 있다.
본 발명에 의한 3중층 감광막은 상층감광막의 노광에 의해 발생한 산이 확산방지막 때문에 하층으로 확산되지 않으므로 상층감광막 패턴의 불량 현상이 발생하지 않는다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제5a도 내지 제5c도는 본 발명에 의한 확산방지막 형성 공정을 나타낸 도면이다.
제5a도는 반도체 기판(10)과 패턴이 형성될 물질층(15) 위에 레진으로 이루어진 하층 감광막(20)을 도포하는 공정을 나타낸 도면이다. 상기 하층감광막(20)은 후술할 상층감광막이 얇게 형성될 수 있도록 패턴이 형성될 물질층(15)의 표면 평탄화를 이루는 기능을 수행하는 것으로서, 통상 PMMA, PHST 또는 novolac 계열의 감광막으로 형성된다.
제5b도는 하층감광막(20) 위에 확산방지막(30)을 형성하는 공정을 나타낸 도면이다. 상기 확산방지막(30)은 후술할 상층감광막(40)과 상기 하층감광막(20) 사이에 가교결합(cross-linking)을 이루는 것으로서, 그 두께는 1000이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 확산방지막(30)은 하층감광막(20) 위에 베이스 레진과 멜라민계, 요소계, 아지드계의 물질중 어느 하나를 30% 미만으로 첨가하고 스핀 도포(Spin coat)법으로 적층하고 베이킹(Baking)을 수행하여 형성하거나, 또는 하층감광막(20) 위에 베이스 레진과 벤젠 과산화물(benzo peroxide)계 또는 과산화물(peroxide)계의 물질중 어느 하나를 30% 미만으로 첨가한 후 플라즈마 처리를 하여 형성할 수 있다. 또한 하층감광막(20)에 HMDS(hexamethyldisilane)를 가스분사식 코팅장비에서 가스 처리를 하여 형성될 수 있다. 이때, 하층감광막(20) 위에는 베이스 레진과 30% 미만으로 첨부된 멜라민계, 요소계, 아지드계, 벤젠 과산화물(benzo peroxide)계, 또는 과산화물(peroxide)계중의 하나의 물질이 베이스 레진과 서로 가교결합을 이루면서 새로운 막인 확산방지막(30)을 형성한다. 이러한 확산방지막(30)은 후속공정에서 형성되는 상층감광막을 노광할 때, 발생한 산이 하층감광막으로 확산되는 것을 막는 주요한 역할을 한다.
제5c도는 상층감광막(40)을 확산방지막(30) 위에 도포방법으로 형성하는 공정을 나타낸 도면이다. 이 공정이 완료되면 본 발명에 의한 산(acid)의 확산방지막(30)이 구비된 3중층 감광막이 완성된다.
제5d도 내지 제5f도는 본 발명에 의한 확산방지막(30)을 구비한 3중층 감광막에 의한 상층감광막 패턴(50) 형성의 실시예를 나타낸 도면이다.
제5d도는 상층감광막(40)의 노광 공정을 도시한다. 포토 마스크(80)에 의하여 선택 투과된 광선에 의해 상기 상층감광막(40)의 일부가 노광된다. 이때, 상기 광선에 의해 노광부위(b)에 발생된 산은 상층감광막(40)의 하부에 형성된 확산방지막(30)에 의해 차단되어 하층감광막(20)으로 확산되지 않는다.
제5e도는 상층감광막 패턴(50)의 형성 공정을 도시한다. 여기에서, 노광이 이루어진 상기 결과물에 대한 현상을 진행하여 상층감광막 패턴(50)을 형성한다. 이 경우, 종래 기술과는 달리 하층감광막(20)으로의 산의 확산이 방지되어, 감광막 용해에 필요한 산의 농도 부족 현상이 없으므로 상층감광막 패턴의 불량이 발생하지 않는다.
제5f도는 확산방지막(30) 제거 공정을 도시한다. 상층감광막이 패턴(50)에 의해 확산방지막을 식각하면 패턴 불량이 없는 상층감광막 패턴을 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 3중층 감광막은 상층감광막의 노광에 의해 발생한 산이 확산방지막 때문에 하층감광막으로 확산되지 않으므로 상층감광막 패턴의 불량이 발생하지 않는다. 따라서, 하층감광막이 완전한 패턴을 형성할 수가 있게 되고, 패턴을 형성하고자 하는 막질인 하부 막질에도 완전한 패턴을 전달할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상내에서 많은 변형이 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 실시 가능함은 명백하다.

Claims (5)

  1. 화학 증폭형의 상층감광막, 베이스 레진의 하층감광막 및 상기 상층감광막과 상기 하층감광막 사이에 확산방지막을 구비하는 3중층 감광막에 있어서, 상기 확산방지막은 산의 확산을 방지하고, 유기물로 구성되고 가교결합을 이루는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산방지막이 구비된 3중층 감광막.
  2. 제1항에 있어서 상기 확산 방지막은 1000이하의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 3중층 감광막.
  3. 제2항에 있어서 상기 확산 방지막은 도포방법으로 형성된 멜라민계, 요소계, 아지드계 물질군 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3중층 감광막.
  4. 제2항에 있어서 상기 확산 방지막은 벤젠 과산화물 또는 과산화물계의 물질을 상기 하층감광막에 첨가한 후 플라즈마 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 3중층 감광막.
  5. 제2항에 있어서, 상기 확산 방지막은 상기 하층감광막을 HMDS (hexamethyldisilane)의 가스 처리를 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 2중층 감광막.
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