KR100239432B1 - 실릴레이션된 감광막의 프로파일 스테이닝 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리렌이션된 감광막의 프로파일을 정확하게 측정할 수 있도록 한 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 방법에 관한 것으로서, 식각대상층상에 감광막을 도포하는 단계와, 상기 감광막 표면내의 일정영역에 쉘로우 노광영역을 형성하는 단계와, 상기 쉘로우 노광영역을 포함한 감광막의 전면에 실리레이션 공정을 실시하여 상기 감광막의 표면에 디퓨전 영역을 형성하는 단계와, 그리고 상기 디퓨전 영역의 전면에 비휘발성 플라즈마 공정을 실시하여 상기 디퓨전 영역의 표면에 캡핑층을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.

Description

실릴레이션된 감광막의 프로파일 스테이닝 방법

본 발명은 감광막의 프로팡일 스테이닝 방법에 관한 것으로 특히, 실리레이션 감광막의 프로파일 스테이닝 방법에 관한 것이다.

일반적으로 형상을 특정 기판상에 빛을 이용하여 재현시키는 기술을 사진인쇄기술(Photo-Lithography)이라 하며, 일반적인 동판화 인쇄시 많이 시용하고 있다. 이러한 기술을 이용하여 반도체 공정에서는 고도로 정교한 장비 및 재료를 사용하여 마이크로화 된 형상을 웨이퍼상에 전사, 재현함으로써 오늘날 집적도가 높은 초고밀도 반도체 소자 제조에 중요한 필수적 기술이기도 하다.

또한 반도체 제조공정은 마치 건물을 쌓는 것과 같이, 여러 가지 박막을 이용하여 그 박막 위에 미세형상을 차곡차곡 쌓아 형성시켜 가는 것과 같아, 어느 한 과정에서의 결함은 결국 소자전체에 영향을 주게 되므로 소자특성 및 생산수율에 크게 영향을 주게 된다.

따라서 더욱 미세화 반도체 소자의 집적도가 커져가는 현추세에서 성공적인 소자개발 및 생산을 하기 위해서는 정확한 감광원판 제작 및 웨이퍼상 완전한 형상재현이 잘 이루어져야만 한다.

오늘날과 같은 감광막은 인쇄회로 기판이나 미세 전자부품을 제작하기 위하여 초기 코닥(Kodak)회사에서 네기티브형 감광막(negative photoresist)을 처음 개발하였고, 이후에 포지티브형 감광막(positive photoresist)의 개발에 성공하여 여러 회사에서 제조, 발전되어 현재 반도체 집적회로 소자 제작에 중요한 역할을 하고 있다.

한편, 감광막을 쉘로우 노광(Shallow Exposure)한 후, 실리레이션 액천트(Agent)를 사용 노광된 부위(포지티브 레지스터 경우) 혹은 노광안된 부위(네가티브 레지스트)를 실리레이션시키어 상기 실리레이션된 감광막의 프로파일을 보기 위해서는 단면을 코팅(Coating) 한 후 스테이닝 방법으로 실리레이션 감광막의 디퓨전 및 수직방향으로 팽창한 정도를 측정한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 실리레이션된 감광막의 프로파일 스테이닝 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 실리레이션된 감광막의 프로파일 스테이닝 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.

도 1a에 도시한 바와같이 식각대상층(11)상에 감광막(Photo Resist)(12)을 도포한다. 이때 상기 감광막(12)은 포지티브형 감광막을 사용하고, 계속해서 상기 도포된 감광막(12) 중에서 유기 용제를 휘발시키는 공정으로 80℃ 전후의 비교적 저온에서 소프트 베이크시킨다.

이어, 상기 감광막(12)상에 포토마스크(Photo Mask)(도면에 도시하지 않음)를 씌우고, 전면에 UV를 조사하여 쉘로우 노광(Shallow Exposure)을 실시함으로써 상기 포토마스크가 씌워지지 않는 상기 감광막(12)의 표면에 소정깊이로 쉘로우 노광영역(13)을 형성한다.

도 1b에 도시한 바와같이 상기 쉘로우 노광영역(13)이 형성된 감광막(12)의 전면에 실리레이션 공정을 실시하여 상기 쉘로우 노광영역(13) 및 그 이외의 감광막(12)의 표면에 디퓨전(Diffusion) 영역(14)을 형성한다.

도 1c에 도시한 바와같이 상기 디퓨전 영역(14)이 형성된 감광막(12)의 전면에 산소(O₂) 플라즈마 처리하여 상기 디퓨전 영역(14)의 표면에 캡핑층(Capping)(15)을 형성한다.

여기서 상기 캡핑층(15)은 실리레이션된 디퓨전 영역(14)의 프로파일을 보기 위해서는 단면을 산소(O₂) 플라즈마에서 산화시켜 코팅(Coating)을 한 후 스테이닝 처리하여 상기 실리레이션된 감광막의 프로파일을 SEM(Scanning Electron Micrography)으로 수평방향 확산 정도나 수직방향으로 디퓨전된 팽창정도를 측정한다.

그러나 이와같은 종래의 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 방법에 있어서 산소 플라즈마 처리로 디퓨전 영역의 상부에 산소 플라즈마로 캡핑층 형성시 실리레이션 밀도에 따라 디퓨전 영역이 산화와 함께 식각되어 실리레이션 후의 수평확산된 실리레이션 두께를 측정하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 디퓨전 영역의 산화와 식각을 방지하여 실리레이션된 감광막의 프로파일을 정확히 측정할 수 있도록 한 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 방법을 설명하기 위한 공정단면도

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 의한 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 방법을 설명하기 위한 공정단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 식각대상층 22 : 감광막

23 : 쉘로우 노광영역 24 : 디퓨전 영역

25 : 캡핑층

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 방법은 식각대상층상에 감광막을 도포하는 단계와, 상기 감광막 표면내의 일정영역에 쉘로우 노광영역을 형성하는 단계와, 상기 쉘로우 노광영역을 포함한 감광막의 전면에 실리레이션 공정을 실시하여 상기 감광막의 표면에 디퓨전 영역을 형성하는 단계와, 그리고 상기 디퓨전 영역의 전면에 비휘발성 플라즈마 공정을 실시하여 상기 디퓨전 영역의 표면에 캡핑층을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 방법을 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 의한 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.

도 2a에 도시한 바와같이 식각대상층(21)상에 감광막(Photo Resist)(22)을 도포한다. 이때 상기 감광막(22)은 포지티브형 감광막을 사용하고, 계속해서 상기 도포된 감광막(22) 중에서 유기 용제를 휘발시키는 공정으로 80℃ 전후의 비교적 저온에서 소프트 베이크시킨다.

이어, 상기 감광막(22)상에 포토마스크(Photo Mask)(도면에 도시하지 않음)를 씌우고, 전면에 UV를 조사하여 쉘로우 노광(Shallow Exposure)을 실시함으로써 상기 포토마스크가 씌워지지 않는 상기 감광막(22)이 표면으로 소정깊이에 쉘로우 노광영역(23)을 형성한다.

도 2b에 도시한 바와같이 상기 쉘로우 노광영역(23)이 형성된 감광막(22)의 전면에 실리레이션 공정을 실시하여 상기 쉘로우 노광영역(23) 및 그 이외의 감광막(22)의 표면에 디퓨전(Diffusion) 영역(24)을 형성한다.

여기서 상기 실리레이션 공정은 감광막을 구성하는 노보락 폴리머(Novolk Polymer) 또는 PHS(Poly Hydroxy Styrene)고분자에 실리콘(Si)을 함유한 HDMS(Hexamethylenedisilarane), DMSDEA(Dimethylsilyldiethylanine)과 같은 유기 화합물을 매개로 Si를 침투시키면 고분자의 일부 작용기(-OH)가 Si를 함유한 작용기(-OSiMex)로 치환된다.

이러한 치환 반응의 물리적 결과로서 실리레이션 반응이 일어난 부분의 감광막의 폴리머가 패터닝되어진 감광막을 마스크로 진행하는 식각 공정에서 강한 식각 내성(Etch Resistance)을 갖게 되며 폴리머 자체의 부피가 팽창하게 된다.

이러한 폴리머의 팽창을 스웰링 현상이라 한다. 상기와 같은 스웰링 현상으로 늘어나는 부피는 상부로 30%정도이고 하부로 70%이다.

도 2c에 도시한 바와같이 상기 디퓨전 영역(24)이 형성된 감광막(22)의 전면에 산소(O₂) 플라즈마 처리하여 상기 디퓨전 영역(22)의 표면에 캡핑층(Capping)(25)을 형성한다.

여기서 상기 캡핑층(25)은 실리레이션된 디퓨전 영역(24)의 프로파일을 보기 위해서는 단면을 산소(O₂) 플라즈마에서 산화시켜 코팅(Coating)을 한 후 스테이닝 처리하여 상기 실리레이션된 감광막(22)의 프로파일을 SEM(Scanning Electron Micrography)으로 수평방향 디퓨전 정도나 수직방향으로 디퓨전된 팽창정도를 측정한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 의한 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 처리방법에 있어서 감광막의 프로파일을 스테이닝하기전에 비휘발성 플라즈마를 사용하여 보호막인 캡핑층을 형성함으로써 디퓨전 영역의 산화나 식각을 방지하여 디퓨전 정도나 수직방향으로 팽창한 디퓨전 영역의 프로파일을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 식각대상층상에 감광막을 도포하는 단계와,

   상기 감광막 표면내의 일정영역에 쉘로우 노광영역을 형성하는 단계와,

   상기 쉘로우 노광영역을 포함한 감광막의 전면에 실리레이션 공정을 실시하여 상기 감광막의 표면에 디퓨전 영역을 형성하는 단계와, 그리고

   상기 디퓨전 영역의 전면에 비휘발성 플라즈마 공정을 실시하여 상기 디퓨전 영역의 표면에 캡핑층을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 비휘발성 플라즈마로 N₂, SO₂, CO, CO₂중에서 적어도 어느 하나의 플라즈마를 사용하여 캡핑층을 형성함을 특징으로 하는 실리레이션된 감광막 프로파일 스테이닝 방법.

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