KR100215875B1 - 포토레지스트 패터닝방법 - Google Patents

포토레지스트 패터닝방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포토레지스트 패터닝방법에 관한 것으로, 특히 DUV(Deep Ultraviolet) 포토공정에서 염기성 첨가제를 포함한 포토레지스트와 유기성분의 BARC(Bottom Antireflective Coating)를 사용한 포토레지스트 패터닝방법에 관한 것이다.
이를위한 본 발명의 포토레지스트 패터닝방법은 기판상에 유기성분의 BARC층을 형성하는 공정과, 상기 BARC층상에 투명막을 형성하는 공정과, 상기 투명막상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 상기 포토레지스트를 노광하고 현상하는 공정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

포토레지스트 패터닝방법
본 발명은 포토레지스트 패터닝방법에 관한 것으로, 특히 DUV(Deep Ultraviolet) 포토공정에서 염기성 침가,제를 포함한 포토레지스트와 유기성분의 BARC(Botton1 Antireflective Coating)를 사용한 포토레지스트 패터닝방법에 관한 것이다.
최근에 소자의 집적도가 증가해짐에 따라 CD(Critical Demension)도 비례하여 작아지는 추세에 있다.
종래 1M급에서는 0.8/니n,64M급에서는 0.35μnl,256M급에서는 0.25μm 그리고 1G급에서는 O.18μn1로 작아지고 있다.
따라서 패터닝을 위한 노광방법도 종래 i- 라인에서 DUV(Deep Ultraviolet)노광방법으로 전환되고 있다.
추후 1G급 이상에서는 X-ray 노광방법이 채택될 것으로 예상된다.
일반적으로 BARC는 유기성분과 무기성분으로 구분되며 유기성분의 BARC는 바 인더 폴리머(Binder Polymer), 다이(Dye), 첨가제등으로 구성되며, 포토레지스트와 같은 C(Carbon), H(Hydrogen), 0(Oxygen) 등의 성분을 가지머 점도가 높은 특성이 있다.
그리고 BARC에 따라 S(Su1fur)가 포함되어 있기도 한다.
또한, 무기성분의 BARC는 SiO2계열 또는 카본(Carbon:C)계열이 주성분이다.
이하, 침부된 도면을 참조하여 종래의 포토레지스트 패터닝방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 포토레지스트 패터닝방법을 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 도 1a에 도시한 바와같이 반도체 기판(1)상에 BARC층(2)을 형성하고, 상기 BARC층(2)상에 포토레지스트(3)를 증착한다. 이때, BARC층(2)은 폴리설폰산염(Polysulfone)계의 유기성분을 사용하고, 포토레지스트(3)는 염기성를 함유한 첨가제가 포함된 것을 사용한다.
여기서 DUV공정에서 사용되는 포토레지스트는 거의가 화학증폭형(ChemicallyAmplified Resist:CAR)으로 노광에 의해 프로톤(proton:H+)을 발생 시킨다. 이때 발생한 프로톤의 확산으로 인해 포토레지스트 표면부위에 T자 형태의 패턴변형이 발생하는 것을 방지하기 위해 포토레지스트에 염기성 첨가제를 사용하는 경우 도1b에 도시한 바와같이 포토레지스트(3)를 노광(Exposure)하면, 노광부(3b)는 포토레지스트(3)내에서 산의 발생 또는 아래와 같은 산과 염기의 평형을 이룬다.
또한, 비노광부(3a)는 첨가된 염기성분이 존재하며, BARC층(2)에는 소량의 산이 발생한다.
이어, 도 1c에 도시한 바와같이 포토레지스트(3)를 현상(developing)하면, 상기 BARC층(2)과 포토레지스트(3)의 계면에서 산-염기의 반응으로 인한 언더컷트타입(undercut)의 패턴 불량이 발생한다.
상기와 같은 종래의 포토레지스트 패터닝방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
폴리설폰산염계의 BARC층과 염기성분의 첨가제를 포함한 포토레지스트를 사용하여 DUV 포토공정시 각각의 성능은 우수해도 공정에서 조화를 이루지 못해 언더컷트 타입의 패턴 불량을 발생시켜 공정에서 함께 사용할 수 없는 경우가 대부분이다.
본 발명은 이와같은 문제점을 해걸하기 위하여 안출한 것으로 BARC층과 포토레지스트 사이에 투명막을 침가하여 포토공정시 마진을 확보하는 포토레지스트 패터닝방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 포토레지스트 패터닝방법을 나타낸 공정 단면도
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 포토레지스트 패터닝방법을 나타낸 공정 단면도
도 3은 종래와 비교한 본 발명의 반사율 변화를 나타낸 그래프
도 4는 본 발명의 투명막의 두께 변화에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 기판 21 : BARC층
22 : 투명막 23 : 포토레지스트
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 포토레지스트 패터닝방법은 기판상에 유기성분의 BARC층을 형성하는 공정과, 상기 I3ARC증 상에 투명막을 형성하는 공정과, 상기 투명막상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 상기 포토레지스트를 노광하고 현상하는 공정을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 포토레지스트 패터닝방법에 대하여 다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 포토레지스트 패터닝방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 2a에 도시한 바와같이 반도체 기판(20)상에 BARC층(21)을 형성하고, 상기BARC층(21)상에 투명 막(22)을 형성 한 후, 포토레지스트(23)를 증착한다.
이때, 투명막(22)으로 사용가능한 막은 광학적 특성을 갖으며, 굴절률 값을 기준으로 하여 굴절상수(n)는 0, 굴절률(k)은 1.5∼2.0 이다. 그리고 유기성분의 BARC층(21)이 반사방지의 역할을 하는데 지장이 없고, 구성성분으로는 농도가 높아 프로톤의 확산이 방지할 수 있어야 한다. 즉, 농도가 높은 SiO2를 사용한다.
한편, DUV공정에서 사용되는 포토레지스트는 거의가 화학증폭형으로 도 2b에 도시한 바와같이 포토레지스트(23)를 노광하면, 프로톤(H+)을 발생 시킨다. 여기서 투명막(22)이 포토레지스트(23)와 유기성분의 BARC층(22)을 격리시켜 포토레지스트(23)의 염기성 첨가제와 유기성분의 BARC층(21)의 프로톤이 확산 되는 것을 막는다.
이어, 도 2c에 도시한 바와같이 포토레지스트(23)를 현상(developing)하면,수직한 타입의 패턴을 얻는다.
도 3은 종래와 비교한 본 발명의 반사율 변화를 나타낸 그래프이고, 도 4는투명막의 두께 변화에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3에 도시한 바와같이 투명막(22)은 농도가 높은 산화막(즉 Si02)를 사용하며, 굴절률(n)은 1.518, 굴절상수(k)는 떠 산화막으로 두께는 100A이다.
도 4에 도시힌 바와같이 투명막(22)의 두께 변화에 따른 반사율 변화로 반사율이 5% 미만으로 컨트롤(contr아) 되어 공정조건에 따라 산화막의 두께를 자유로이 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 포토레지스트 패터닝방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
제한적으로 사용되었던 BARC와 DUV 포토레지스트의 사용 폭을 넓혀 성능이 우수한 유기성분의 BARC와 DUV 포토레지스트의 조합으로 넓은 포토공정의 마진을 확보할 수 있다.

Claims (4)

  1. 기판상에 유기성분의 BARC층을 형성하는 공정과; 상기 BARC층 상에 투명막을 형성하는 공정과; 상기 투명막상에 포토레지스트를 형성하는 공정과; 상기 포토레지스트를 노광하고 현상하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 포토레지스터 패터닝방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 투명막은 상기 유기성분의 BARC층의 반사를 방지할 수 있는 굴절률을갖고, 농도가 높아 프로톤의 확산을 방지할 수 있음을 특징으로 하는 포토레지스트 패터닝방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 투명막의 굴절상수는 0, 굴절률은 1.5∼2.괴 광학적 특성을 갖음을 특징으로 하는 포토레지스트 패터닝방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 투명막은 SiO2을 사용함을 특징으로 하는 포토레지스트 패터닝방법.
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