KR100259067B1 - 미세패터닝 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세패터닝 방법에 관한 것으로, 유기 포토레지스트 보다 결합력이 크고, 막 두께를 0.2㎛이하로 줄일수 있는 무기 포토 레지스트를 감광막으로 사용하여 포토-도핑후 플라즈마 형성하므로써 미세패턴 형성이 가능하고, 네가티브(Negative) 포토레지스트에서 일어날 수 있는 포토레지스트의 부풀음(Swelling)현상을 근본적으로 없앨수 있다.

Description

미세패터닝 방법

제1도 (a)내지 제1도(f)는 종래의 미세패터닝 방법을 설명하기 위한 단면도

제2도 (a)내지 제2도(d)는 본 발명의 미세패터닝 방법을 설명하기 위한 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 반도체 기판 2 : 절연막

3 : 포토레지스트 4 : 포토마스크

본 발명은 0.5㎛이하 미세패턴 형성에 관한 것으로, 특히 MTF(Modulation Transfer Function)가 약 0.2㎛에서 이미지(imge)를 형성하는 무기 포토레지스트(P-GeSe)을 이용하여 습식 벽개(Development)의 근본적인 문제점을 해결하기 위해 반응성 가스를 이용한 플라즈마 방식으로 16M급 이상의 반도체 소자 제조기술에 적당하도록 한 무기 포토레지스터를 이용한 미세패터닝 방법에 관한 것이다.

제1도(a) 내지 제1도(f)는 종래의 미세패터닝 공정 단면도로서, 이를 참조하여 공정을 설명하면 다음과 같다.

제1도 (a)와 같이 반도체 기판(1)상에 절연막(2)을 2000-3000Å의 두께로 형성하고, 상기 절연막(패턴용막)(2) 상측에 포토레지스터(AS₂S₃)(3)가 도포되어 있는 샘플(Sample)을, (b)와 같이 선택 영역을 마스킹하고 AgNO₃용액에 담그면 무기질 포토레지스트(3)인 AS₂S₃의 격자(lattice)사이로 은(Ag)이온이 확산된다.

그 다음, (c)와 같이, 포토레지스트(Negative)(3)의 상측에 디자인 룰(Designrule)따라 설계(Design)된 포토마스크(4)를 정열하고, 자외선 광을 조사하면 빛을 받은 포토레지스트(3)의 상부에 Ag₂S라는 비용해(insoluble) 복합체(complex)를 형성한다.

이때의 반응식은 AS₂S₃+AgNO₃→Ag₂S↓+AS(NO₃)₃이다.

그 다음, (d)와 같이, 자외선에 노광되지 않은 부분의 포토레지스트(3)와 반응하는 알카리 용액(NH₄OH, KOH, NaOH)에 담가 빛이 조사되지 않은 포토레지스트(3)의 부분을 제거한다.

그 다음, (e)와 같이 상기(d)의 샘플을 절연막(2)에 반응하는 용액에 담가 포토레지스트(3)로 보호되지 않는 부분을 식각하여 (f)와 같은 패턴을 형성한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 포토-에칭 공정은 유독성 유기 용매에 의한 공해의 유발과, 포토레지스트 결합의 교차결합에 의한 부풀림 현상 및 자외선광원의 렌즈의 MTF(Modulation Transfer Function)로 인해 용해도가 않좋고, 포토-레지스트의 미세입자(particle)로 인한 핀홀(미세 공)발생 및 점착(Adhesion)이 불량하여 공정 수율을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 무기질 포토-레지스트를 사용하여, 패턴을 형성하기 위한 현상공정을 플라즈마 반응법을 이용하므로써 고집적 반도체 소자의 제작에 응용할 수 있는 0.5㎛ 이하의 신뢰성있는 미세패턴을 형성할수 있는 미세패터닝 방법을 제공하는데 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도 (a)내지 제2도(d)는 본 발명에 대한 미세패터닝 공정을 설명하기 위한 단면도로써, (a)와 같이 반도체 기판(1)위에 패턴용막으로서 절연막(SiO₂및 Si₃N₄)(2)이 형성된 샘플(Sample)에 있어, 상기 절연막(2) 상측에 미세패턴 형성을 위하여 MTF(Modulation Transfer Function)가 약 0.2정도로 이미지를 형성하는 무기질 포토레지스트(GeSe Glass Film)(3)를 2000Å 정도의 두께로 플라즈마 증착하고, 상기 포토레지스트(3)의 선택부위를 마스킹한후, Ag₂Si의 무게 구성비에서 10%의 Ag(은)무게 퍼샌티지(percentage)를 갖도록하여 포토레지스트(3)에 도핑(doping) 또는 이온주입(implantation)한다.

그 다음, 상기 포토레지스트(3)의 상측에 디자인(Design)된 마스크를 얼라인(aline)하고, 자외선을 조사한다.

이때, 빛이 마스크를 투과하여 노광된 포토레지스트(3)의 영역에는 포토도핑(photodopping)에 의해 Ag₂Se가 생성된다.

따라서 빛에 노출된 영역에서 포토레지스트(GeSe Glass Film)(3)에 도핑된 Ag+ 이온이 광이조사된 부분으로 이동하여 플라즈마 방전시 CF₄및 CHF₃반응가스의 분위기하에서 플라즈마 현상의 방해물(inhabitor)인 AgF₄를 형성하여 포토레지스트(3)중 광에 노출된 상부에 경화된다.

이때의 반응식은 Ag₂Se+CHF₃,CF₄→AgF₄↓+SeF₄↑가 된다.

또한 마스크(4)에 의해 차폐되어 빛에 노출되지 않은 포토레지스트(3)는 CF₄및 CHF₃의 반응가스 분위기하에서 플라즈마 방전시 GeF₄및 SeF₄와 같은 휘발성 가스를 형성하여 플라즈마 벽개(Develop)된다.

따라서 (c)와 같이 상기(b)의 노광과정을 거친 샘플을 CF₄및 CHF₃을 이용한 플라즈마 반응을 시키면 다음과 같은 반응식에 의하여, 빛에 노출되지 않은 영역이 증발된다.

GeSe+CHF₃,CF₄→SeF₄↑+GeF₄↑

그 다음, (e)와 같이 절연막(2)을 습식식각하여 (f)와 같은 패턴을 형성한다.

이와같은 본 기술은 유기질(organic) 포토레지스트 대신 이온 반응성 결합을 하는 무기질(inorgsanic) 포토레지스트를 사용함으로써 포토레지스트의 두께를 0.2㎛ 이하로 줄일수 있어, 체적 허용도(Dimentional Tolerance)를 최소화 할 수 있어 0.5㎛이하의 미세패턴 형성이 가능하고, 네가티브(Negative) 포토레지스트에서 일어날 수 있는 부풀음(Swelling)현상을 없앨수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 반도체 기판(1)상에 패턴용막(2)을 형성하는 공정,

   상기 패턴용막(2)의 상에 포토레지스트(3)을 형성하고,

   이 무기질 포토레지스트(3)상에 선택적으로 불순물을 주입하는 공정과,

   상기 무기질 포토레지스트(3)중에 자외선을 조사하여 포토레지스트(3)중 상기 불순물이 주입된 부분의 표면에 금속박막을 형성하는 공정,

   상기, 공정들을 거친 샘플을 플라즈마 반응시켜 포토레지스트(3)를 현상하여 포토레지스트(3)중 표면에 금속박막이 형성된 부분을 남기고 그외의 부분은 제거하는 공정,

   잔존하는 포토레지스트(3)를 마스크로 습식식각하여 패턴용막(2)을 패터닝함을 특징으로하는 미세패턴방법.
2. 제1항에 있어서, 포토레지스트(3)으로는 SeGe를 2000Å의 두께로 플라즈마 증착함을 특징으로하는 미세패턴방법.
3. 제1항에 있어서, 포토레지스트(3)의 MTF가 약 0.2㎛에서 이미지(image)를 형성함을 특징으로하는 미세패턴방법.
4. 제1항에 있어서, 포토레지스트(3)에는 Ag₂Si을 이온주입함을 특징으로하는 미세패턴방법.
5. 제1항에 있어서, 플라즈마 반응시 반응가스로는 CF₄및 CHF₃를 이용함을 특징으로하는 미세패턴방법.
6. 제4항에 있어서, Ag₂Si의 무게 구성은 10%의 Ag(은)무게 퍼센티지(percentage)를 이용함을 특징으로하는 미세패턴방법.