KR100265014B1 - Manufacturing Method of Semiconductor Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 노광 공정시 반사방지막으로부터 확산된 염기와 노광에 의해 생성된 촉매산과의 중화 반응에 의해 발생되는 감광막 패턴의 푸팅(footing) 현상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정중 회로 패턴을 형성하기 위하여 감광물질을 이용한 포토리소그라피(photolithography) 공정 및 패터닝 공정을 실시하고 있다. 양호한 형상(profile)의 회로 패턴은 양호한 형상의 감광막 패턴에서 얻어진다. 감광막 패턴의 형상은 노광 공정에 따라 좌우되는데, 소자가 고집적화 되어감에 따라 노광 장비 및 기술적 한계로 양호한 형상의 감광막 패턴을 형성하기가 어렵다. 감광막 패턴의 형상은 노광 공정시 하부층으로부터의 반사광에 영향을 많이 받게 되는데, 이를 해결하기 위해 회로 패턴으로 사용되는 도전층상에 반사방지막을 적용하고 있다.In general, a photolithography process using a photosensitive material and a patterning process are performed to form a circuit pattern during a semiconductor device manufacturing process. A good profile circuit pattern is obtained in a good shape photoresist pattern. The shape of the photoresist pattern depends on the exposure process. As the device is highly integrated, it is difficult to form a photoresist pattern having a good shape due to exposure equipment and technical limitations. The shape of the photoresist pattern is affected by the reflected light from the lower layer during the exposure process. To solve this problem, an anti-reflection coating is applied on the conductive layer used as the circuit pattern.
도 1(a) 내지 도 1(c)는 종래 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.1 (a) to 1 (c) are cross-sectional views of a device for explaining a method of manufacturing a conventional semiconductor device.
도 1(a)를 참조하면, 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소가 형성된 구조의 기판(1)상에 도전층(2) 및 반사방지막(3)이 순차적으로 형성된다. 반사방지막(3)상에 감광막(4)을 도포한 후, 레티클(reticle; 5)을 이용한 노광 공정을 실시하여 감광막(4)을 선택적으로 노광 시킨다.Referring to FIG. 1A, a
상기에서, 도전층(2)의 반사방지막(3)으로는 티타늄 나이트라이드(TiN)가 널리 사용된다. 노광 공정시 감광막(4)의 노광 되는 부분에는 촉매산(6)이 생성되고, 반사방지막(3)에는 염기(7)가 생성된다. 노광 공정동안 염기(7)가 감광막(4)쪽으로 확산되어, 확산된 염기(7)와 노광에 의해 생성된 촉매산(6)과의 중화 반응이 일어나게 된다. 이러한 중화 반응은 감광막(4)이 노광 되는 것을 저해하는 요소로 작용하게 된다.In the above, titanium nitride (TiN) is widely used as the
도 1(b)를 참조하면, 현상공정으로 감광막(4)의 노광 부분을 제거하여 감광막 패턴(40)이 형성된다.Referring to FIG. 1B, a
상기에서, 감광막 패턴(40)에는 푸팅(footing; 8)이 형성되어 형상이 불량하게 된다. 이러한 푸팅 현상은 노광 세기가 약한 부분 즉, 노광 지역과 비노광 지역의 경계부분에서 염기(7)와 촉매산(6)과의 중화 반응에 의해 원하는 만큼의 노광이 이루어지지 않은 부분에서 발생된다.In the above, a
이와 같이, 불량한 형상의 감광막 패턴(40)을 식각 마스크로 하여 도전층(2)을 패터닝할 경우 도전층(2) 패턴이 불량해 지고, 배선의 단락(short)을 유발하는 등 문제가 발생되어 소자의 신뢰성을 저하시킬 뿐만 아니라 소자의 고집적화를 이룰 수 없다.As described above, when the
따라서, 본 발명은 노광 공정시 반사방지막으로부터 확산된 염기와 노광에 의해 생성된 촉매산과의 중화 반응에 의해 발생되는 감광막 패턴의 푸팅 현상을 방지하여 소자의 신뢰성 향상 및 소자의 고집적화에 기여할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention prevents the footing phenomenon of the photoresist pattern caused by the neutralization reaction between the base diffused from the anti-reflection film and the catalytic acid generated by the exposure during the exposure process, thereby improving the reliability of the device and the high integration of the semiconductor. Its purpose is to provide a method for manufacturing a device.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 제조 방법은 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소가 형성된 구조의 기판 상에 도전층 및 반사방지막을 순차적으로 형성한 후, 상기 반사방지막 표면부에 확산방지층을 형성하는 단계; 상기 확산방지층이 형성된 상기 반사방지막 상에 감광막을 도포한 후, 노광 공정을 실시하는 단계; 및 현상공정으로 상기 감광막의 선택된 부분을 제거하여 감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention for achieving the above object, a conductive layer and an antireflection film are sequentially formed on a substrate having a structure in which various elements are formed to form a semiconductor device, and then a diffusion barrier layer is formed on the surface of the antireflection film. Forming a; Applying a photoresist film on the antireflection film on which the diffusion barrier layer is formed, and then performing an exposure process; And forming a photoresist pattern by removing the selected portion of the photoresist in a developing process.
도 1(a) 내지 도 1(c)는 종래 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1 (a) to 1 (c) are cross-sectional views of a device for explaining a method of manufacturing a conventional semiconductor device.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 실시 예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views of a device for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
1 및 11: 기판 2 및 12: 도전층1 and 11:
3 및 13: 반사방지막 4 및 14: 감광막3 and 13:
40 및 140: 감광막 패턴 5 및 15: 레티클40 and 140:
6 및 16: 촉매산 7 및 17: 염기6 and 16:
8: 푸팅 100: 확산방지층8: Putting 100: diffusion barrier layer
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 실시 예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 2(a)를 참조하면, 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소가 형성된 구조의 기판(11)상에 도전층(12) 및 반사방지막(13)이 순차적으로 형성된다. 반사방지막(13)을 반응로(furnace)에서 산소(O2) 분위기에서 열처리하여 반사방지막(13) 표면부에 확산방지층(100)이 형성된다.Referring to FIG. 2A, a
상기에서, 산소 열처리는 약 30 분 동안 약 500℃의 온도에서 산소를 약 8slpm 정도 흘려 확산방지층(13)이 10 내지 20Å의 두께가 되게 한다. 도전층(12)의 반사방지막(13)으로는 티타늄 나이트라이드(TiN)가 널리 사용되며, 이 경우 확산방지층(100)은 산화 티타늄(TiO2)이 된다.In the above, the oxygen heat treatment flows about 8slpm of oxygen at a temperature of about 500 ° C. for about 30 minutes so that the
도 2(b)를 참조하면, 확산방지층(100)이 형성된 반사방지막(13)상에 감광막(14)을 도포한 후, 레티클(15)을 이용한 노광 공정을 실시하여 감광막(14)을 선택적으로 노광 시킨다.Referring to FIG. 2 (b), after the
상기에서, 노광 공정시 감광막(14)의 노광 되는 부분에는 촉매산(16)이 생성되고, 반사방지막(13)에는 염기(17)가 생성된다. 노광 공정동안 염기(17)는 감광막(14)쪽으로 확산되려고 하지만, 확산방지층(100)에 의해 확산이 저지되어 감광막(14)쪽으로 확산되지 못하여, 이로 인하여 염기(17)와 촉매산(16)과의 중화 반응이 일어나지 않게 된다. 따라서, 노광 세기가 약한 부분 즉, 노광 지역과 비노광 지역의 경계부분에도 원하는 만큼의 노광이 이루어지게 된다.In the above, the
도 2(c)를 참조하면, 현상공정으로 감광막(14)의 노광 부분을 제거하여 양호한 형상의 감광막 패턴(140)이 형성된다.Referring to FIG. 2C, an exposed portion of the
상술한 바와 같이, 본 발명은 반사방지막 상에 감광막을 도포하기 전에 반사방지막을 산소 열처리하여 반사방지막의 표면에 확산방지층을 형성하므로, 노광 공정시 반사방지막으로부터 확산되는 염기와 노광에 의해 생성된 촉매산과의 중화 반응에 의해 발생되는 감광막 패턴의 푸팅 현상을 방지하여 소자의 신뢰성 향상 및 소자의 고집적화에 기여할 수 있다.As described above, the present invention forms a diffusion barrier layer on the surface of the antireflection film by oxygen heat treatment of the antireflection film before coating the photoresist film on the antireflection film, so that the catalyst produced by the exposure and the base diffused from the antireflection film during the exposure process By preventing the footing phenomenon of the photosensitive film pattern generated by the neutralization reaction with acid can contribute to the improvement of the reliability of the device and the high integration of the device.
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