KR100300073B1 - 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법에 관한 것으로, 종래 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법은 포토레지스트 패턴의 상부에 산화막을 형성하기 위한 실리콘화 단계에서 포토레지스트의 비노광부에도 얇은 실리콘화 포토레지스트막이 형성되어 그 포토레지스트를 선택적으로 경화시킬 수 없어 정확한 패턴의 형성이 어려운 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 기판 또는 식각대상 박막의 상부에 반사방지막을 코팅하고, 그 반사방지막의 상부에 포토레지스트를 도포한 후, 그 포토레지스트의 일부를 선택적으로 노광시키는 노광단계와; 상기 노광된 포토레지스트를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 경화시켜 그 포토레지스트 패턴의 표면에 OH기를 생성하는 포토레지스트 경화단계와; 상기 포토레지스트 패턴에 실리콘이온을 이온주입하여 상기 포토레지스트 패턴의 상부전면에 산화막을 형성하는 산화막 형성단계로 구성되어 얇은 두께의 포토레지스트를 사용하여 깊은 콘택홀 등의 패턴을 형성할 수 있게 됨으로써 포토레지스트의 해상도를 향상시키는 효과와 아울러 포토레지스트 패턴을 경화시킨 후 그 상부에 산화막을 형성함으로써 원하는 크기의 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법{MANUFACTURING METHOD FOR PHOTORESIST PATTERN IN SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히 반사방지막을 사용하며, 포토레지스트 패턴의 상부측에만 산화막 마스크를 자동정렬시켜 사용함으로써, 두꺼운 박막을 식각하기 위한 포토레지스트의 두께를 줄여 해상도를 향상시키는데 적당하도록 한 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로, 금속배선공정에서의 콘택홀 형성은 다른 콘택홀 형성공정에 비해 그 콘택홀의 깊이가 깊으며, 이와 같은 깊은 콘택홀을 형성하기 위해 두꺼운 포토레지스트 패턴을 형성해야 하나, 그 포토레지스트의 두께가 두꺼울 때에는 노광에 의한 포토레지스트의 해상도가 저하되어 정확한 패턴을 형성할 수 없게 되며, 이와 같은 종래 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1a 내지 도1c는 일반적인 포토레지스트 패턴의 형성방법을 보인 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 먼저, 식각 대상인 특정 박막(1, 또는 기판)의 상부전면에 포토레지스트(PR)를 도포하고, 마스크(2)를 사용하는 자외선 노광공정으로, 상기 포토레지스트(PR)의 일부영역의 특성을 변화시키는 단계(도1a)와; 상기 특성이 변화된 포토레지스트(PR)의 일부를 제거하여 포토레지스트(PR) 패턴을 형성하는 단계(도1b)와; 상기 포토레지스트(PR)를 경화시키는 단계(도1c)로 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성의 종래 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도1a에 도시한 바와 같이 기판 또는 식각대상 박막(1)의 상부전면에 포토레지스트(PR)를 도포하고, 특정 패턴의 형태로 광을 선택적으로 차단할 수 있는 마스크(2)를 통해 자외선을 상기 포토레지스트(PR)에 인가함으로써, 상기 마스크(2)의 패턴이 상기 포토레지스트(PR)에 재현될 수 있도록한다.

이때, 상기 포토레지스트(PR)의 특성에 따라(positive, negative) 노광된 영역이 경화되거나, 노광되지 않은 영역이 경화된다.

그 다음, 도1b에 도시한 바와 같이 세정공정을 통해 상기 포토레지스트(PR)이 경화되지 않은 부분을 제거한다. 이를 현상공정이라고 하며, 포토레지스트(PR) 패턴의 형태가 나타나게 된다.

그 다음, 도1c에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(PR) 패턴을 열처리 및 자외선을 인가하여 경화시킨다.

이와 같이 경화된 포토레지스트(PR) 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 기판 또는 박막(1)을 식각하여 원하는 트랜치, 콘택홀 또는 박막 패턴을 형성하게 된다. 그러나 이와 같은 과정에서 상기 박막(1)의 두께가 금속배선의 콘택홀형성에 대상이되는 절연막과 같이 두꺼운 경우에는 그 포토레지스트(PR)의 두께가 충분히 두꺼워야 하며, 그 포토레지스트(PR) 패턴의 두께가 두꺼울 경우 상기 노광공정에 의해 패턴을 형성하는 과정에서 해상도가 저하되어 정확한 패턴을 형성할 수 없게 된다.

상기의 문제를 해결하기 위해 얇은 포토레지스트(PR)를 사용하며, 그 포토레지스트(PR)의 상부에 산화막 패턴을 형성하여 식각마스크로 사용하는 방법이 사용되고 있으며, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2a 내지 도2c는 종래 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법의 다른 실시예도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판 또는 박막(1)의 상부에 포토레지스트(PR)를 도포하고, 마스크(2)를 통해 자외선을 노광하는 단계(도2a)와; 상기 일부분이 노광된 포토레지스트(PR)를 실리콘화하여 상기 노광된 포토레지스트(PR)의 상부에 실리콘화 포토레지스트막(3)을 형성하는 단계(도2b)와; 상기 노광되지 않은 포토레지스트(PR)를 제거하고, 실리콘산화막 마스크(4)를 형성하는 단계(도2c)로 구성된다.

이하, 상기와 같은 종래 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 기판 또는 식각대상 박막(1)의 상부 전면에 포토레지스트(PR)를 도포하고, 패턴이 형성된 마스크(2)를 통해 상기 포토레지스트(PR)의 일부영역에 자외선을 인가한다.

그 다음, 도2b에 도시한 바와 같이 상기 일부영역이 노광된 포토레지스트(PR)의 상부에 실리콘을 함유한 컴파운드(compound) 처리를 한다. 이와 같은 과정으로, 상기 노광된 포토레지스트(PR)의 일부영역 상부는 실리콘화 되어, 실리콘화 포토레지스트막(3)이 형성된다.

그 다음, 도2c에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(PR) 중 노광되지 않은 부분을 건식식각공정을 통해 선택적으로 제거하여, 포토레지스트(PR) 패턴을 형성한다.

그 다음, 포토레지스트(PR) 패턴이 형성된 박막(1)을 산화시킨다. 이와 같은 과정으로 상기 실리콘화 포토레지스트막(3)의 상부측은 산화되어 산화막(4)이 형성되며, 이후의 공정에서 그 산화막(4)을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 기판 또는 박막(1)을 식각하여 원하는 패턴 또는 콘택홀을 형성하게 된다.

이와 같이 포토레지스트(PR) 패턴의 상부에 산화막(4)을 형성하여 이를 식각의 마스크로 사용함으로써, 그 포토레지스트(PR)의 두께가 상대적으로 얇은 경우에도 깊은 콘택홀을 형성할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법은 포토레지스트 패턴의 상부에 산화막을 형성하기 위한 실리콘화 단계에서 포토레지스트의 비노광부에도 얇은 실리콘화 포토레지스트막이 형성되어 그 포토레지스트를 선택적으로 경화시킬 수 없어 정확한 패턴의 형성이 어려운 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 경화된 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 그 포토레지스트 패턴의 상부에 산화막을 선택적으로 형성할 수 있는 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1a 내지 도1c는 종래 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성의 일실시예도.

도2a 내지 도2c는 종래 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성의 다른 실시예도.

도3a 내지 도3d는 본 발명 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법을 보인 공정수순단면도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1:박막(또는 기판) 2:마스크

4:산화막 5:반사방지막

상기와 같은 목적은 기판 또는 식각대상 박막의 상부에 반사방지막을 코팅하고, 그 반사방지막의 상부에 포토레지스트를 도포한 후, 그 포토레지스트의 일부를 선택적으로 노광시키는 노광단계와; 상기 노광된 포토레지스트를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 경화시켜 그 포토레지스트 패턴의 표면에 OH기를 생성하는 포토레지스트 경화단계와; 상기 포토레지스트 패턴에 실리콘이온을 이온주입하여 상기 포토레지스트 패턴의 상부전면에 산화막을 형성하는 산화막 형성단계로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3a 내지 도3d는 본 발명 반도체 장치의 포토레지스트 패턴의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판 또는 식각대상 박막(1)의 상부전면에 반사방지막(5)을 형성하고, 그 반사방지막(5)의 상부에 포토레지스트(PR)를 도포하고, 노광하는 단계(도3a)와; 상기 노광된 포토레지스트(PR)를 현상하여 포토레지스트(PR) 패턴을 형성하는 단계(도3b)와; 상기 포토레지스트(PR) 패턴을 경화시키고, 자외선에 노출시켜 그 포토레지스트(PR) 패턴의 표면에 OH기를 생성하는 단계(도3c)와; 실리콘 이온주입을 통해 상기 포토레지스트(PR) 패턴의 상부에 산화막(4)을 형성하는 단계(도3d)로 구성된다.

이하, 상기와 같은 본 발명 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도3a에 도시한 바와 같이 기판 또는 식각대상 박막(1)의 상부에 반사방지막(5)을 코팅시킨다. 이때의 반사방지막(5)은 식각대상 박막(1)에서 반사되는 자외선을 차단하는 역할을 하여 포토레지스트 패턴이 정확하게 형성될 수 있도록 한다.

그 다음, 상기 반사방지막(5)의 상부 전면에 포토레지스트(PR)를 도포하고,마스크(2)를 통해 일부분을 선택적으로 노광한다.

그 다음, 도3b에 도시한 바와 같이 상기 일부가 노광된 포토레지스트(PR)를 현상하여 포토레지스트(PR) 패턴을 형성한다.

그 다음, 도3c에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(PR) 패턴을 열처리하여 경화시키고, 자외선에 노광시켜 그 포토레지스트(PR) 패턴을 산성화함으로써, 상기 포토레지스트 표면에 OH기를 생성시킨다.

그 다음, 도3d에 도시한 바와 같이 실리콘이온을 상기 포토레지스트(PR) 패턴에 이온주입하여 상기 포토레지스트(PR) 패턴의 상부전면에 산화막(4)을 형성한다. 이는 실리콘이온과 상기 포토레지스트(PR) 패턴 표면의 OH기가 반응하여 형성되는 것이며, 실리콘이온은 상기 반사방지막(5)에 의해 차단되어 기판 또는 식각대상 박막(1)으로 주입되지 않는다.

이와 같은 과정 후에, 상기 산화막(4)을 식각마스크로하는 식각공정으로, 상기 기판 또는 식각대상 박막을 식각한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 포토레지스트 패턴을 형성하고, 그 포토레지스트 패턴을 경화시켜, 그 표면에 OH기를 생성하고, 실리콘 이온주입을 통해 상기 포토레지스트 패턴의 상부전면에 산화막을 생성한 후, 이를 식각마스크로 사용함으로써, 얇은 두께의 포토레지스트를 사용하여 깊은 콘택홀 등의 패턴을 형성할 수 있게 됨으로써 포토레지스트의 해상도를 향상시키는 효과와 아울러 포토레지스트 패턴을 경화시킨 후 그 상부에 산화막을 형성함으로써 원하는 크기의 패턴을 용이하게 형성할수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 기판 또는 식각대상 박막의 상부에 반사방지막을 코팅하고, 그 반사방지막의 상부에 포토레지스트를 도포한 후, 그 포토레지스트의 일부를 선택적으로 노광시키는 노광단계와; 상기 노광된 포토레지스트를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 경화시켜 그 포토레지스트 패턴의 표면에 OH기를 생성하는 포토레지스트 경화단계와; 상기 포토레지스트 패턴에 실리콘이온을 이온주입하여 상기 포토레지스트 패턴의 상부전면에 산화막을 형성하는 산화막 형성단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 포토레지스트 패턴 형성방법.