KR100309089B1 - 반도체 소자의 미세패턴 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 미세패턴 형성방법에 관한 것으로, 반도체소자가 고집적화됨에따라 종래기술로 완전한 감광막패턴을 형성할 수 없어 고상력을 갖는 미세패턴을 형성할 수 없기때문에 고집적 반도체소자 제조시 신뢰성 및 생산성을 저하시키는 문제점이 발생된다. 따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기위하여, 물질층이 형성된 반도체기판 상부에 두껍게 감광막을 형성한 다음, 두꺼운 감광막의 상부를 식각하여 얇은 두께의 감광막을 형성하고 노광마스크를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 고해상력의 미세패턴을 형성할 수 있는 감광막패턴을 형성함으로써 반도체소자의 신뢰성 및 생산성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.

Description

반도체소자의 미세패턴 형성방법

제 1A 도 내지 제 1D 도는 종래기술의 실시예로서 노광 및 현상공정을 이용하여 반도체소자의 미세패턴 형성공정을 도시한 단면도.

제 2A 도 내지 제 2D 도는 본 발명의 제1실시예로서 반도체소자의 미세패턴 형성공정을 도시한 단면도.

제 3A 도 내지 제 3C 도는 본 발명의 실시예로서 반도체소자의 미세패턴 형성공정을 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11,21,31,41 : 반도체기판 12,23,32,43 : 물질층

13,25,33 : 감광막 15 : 노광된 감광막

17,35 : 노광마스크 19,29,37,45 : 감광막패턴

본 발명은 반도체소자의 미세패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자 형성공정 중에서 리소그래피 ( lithography ) 기술을 이용하여 미세패턴을 형성하기위한 감광막패턴을 형성하는 기술에 관한 것이다.

반도체소자가 고집적화됨에따라 미세패턴 형성시 고해상력을 필요로 하게 되어 미세패턴을 형성하기위한 감광막패턴은 얇게 형성하여야 하게 되었다. 특히, 반도체소자의 셀부분과 주변회로부에서 발생하는 단차로 인하여 발생하는 감광막의 두께차는 큰 문제점으로 대두되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 얇은 감광막패턴 형성시 감광액의 점도를 낮추기위한 용매를 다량 첨가하였으나 감광막의 특성을 저하시켜 반도체소자의 신뢰성 및 생산성을 저하시키는 문제점을 발생시켰다.

제1A도 내지 제1D도는 종래기술의 실시예로서 반도체소자의 미세패턴 형성공정을 도시한 단면도이다.

제1A도는 반도체기판(31) 상부에 물질층(32) 및 감광막(33)을 순차적으로 형성한 것을 도시한 단면도이다.

제1B도는 노광마스크(35)를 이용하여 감광막(33)을 노광시키는 공정을 도시한 단면도이다.

제1C도는 제1B도의 공정후에 현상공정을 실시하여 감광막패턴(37)을 형성한 것을 도시한 단면도이다.

제1C도를 참조하면, 제1B도의 노광공정후에 현상공정을 실시하여 형성한 감광막패턴(37)이 해상도 부족으로 완전한 패턴으로 형성되지않았기 때문에 미세패턴(도시안됨)을 형성하기위한 공정시 감광막패턴이 장벽역할을 하여 미세패턴을 형성할 수가 없다.

제1D도는 반도체기판(41) 상부의 셀부분(100)과 주변회로부(200)에 물질층(43)을 형성한다. 그리고 그 상부에 감광막패턴(45)을 형성한 것을 도시한 단면도로서, 단차가 낮은 주변회로부(200)의 감광막패턴(45)은 완전한 패턴을 형성하지 못한다.

제1D도를 참조하면, 단차를 갖는 물질층(43)이 형성된 반도체기판(41) 상부에 평탄화된 감광막을 일정두께 형성한다. 그리고, 노광마스크(도시안됨)를 이용한 노광 및 현상공정으로 감광막패턴(45)을 형성한다. 그러나, 단차가 낮은 부분에 형성된 감광막패턴(45)은 완전한 패턴을 형성하지 못하고 서로 연결된 형태로 형성되어 제1C도와 같은 문제점을 발생시킨다.

따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기위하여, 반도체기판 상부에 감광막을 두껍게 형성하고 두꺼운 부분의 감광막만을 노광 및 현상공정으로 제거하여 얇고 균일한 감광막을 형성한 다음, 노광마스크를 이용한 노광 및 현상공정으로 미세패턴을 형성할 수 있는 감광막패턴을 형성하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이상의 목적을 달성하기위한 본 발명의 특징은, 물질층이 형성된 반도체기판 상부에 감광막을 얇게 형성하고 노광 및 현상공정으로 해상도 높은 미세패턴을 형성할 수 있는 해상도 높은 감광막패턴을 형성하는데 있어서, 반도체기판 상부에 물질층과 두꺼운 감광막을 순차적으로 형성하는 공정과, 전면노광공정으로 상기 감광막의 상부로부터 일정깊이 노광시키는 공정과, 상기 노광된 감광막을 현상공정으로 제거하여 얇은 두께의 감광막을 형성하는 공정과, 노광마스크를 이용한 노광 및 현상공정으로 미세패턴을 형성하기위한 감광막패턴을 형성하는 공정을 포함하는데 있다.

이상의 목적을 달성하기위한 본 발명의 다른특징은, 물질층이 형성된 반도체기판 상부에 감광막을 얇게 형성하고 노광 및 현상공정으로 해상도 높은 미세패턴을 형성할 수 있는 해상도 높은 감광막패턴을 형성하는데 있어서, 반도체기판 상부에 단차를 갖는 물질층을 형성하는 공정과, 상기 물질층 상부에 감광막을 이용하여 평탄화시키는 형성하는 공정과, 단차가 낮은 부분의 감광막을 단차가 높은 감광막의 두께만큼 얇게 형성하는 공정과, 노광마스크를 이용하여 상기 물질층 상부에 상기 물질층으로부터 균일한 높이의 감광막패턴을 형성하는 공정을 포함하는데 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제2A도 내지 제2D도는 본 발명의 제1실시예를 도시한 단면도이다.

제3A도 내지 제3C도는 본 발명의 제2실시예를 도시한 단면도이다.

제2A도 내지 제2D도는 본 발명의 제1실시예로서 반도체소자의 미세패턴 형성공정을 도시한 단면도이다.

제2A도는 반도체기판(11) 상부에 물질층(12) 및 두꺼운 감광막(13)을 순차적으로 형성한 것을 도시한 단면도이다.

제2B도는 전면노광을 실시하여 감광막(13) 상부를 노광시켜 노광된 감광막(15)을 형성한 것을 도시한 단면도이다.

제2B도를 참조하면, 마스크없이 감광막(13)을 노광시킴으로써 감광막(13) 상부에 광 반응 화합물 ( Photo Active Compound, 이하에서 PAC라 함 ) 을 산기 ( H⁺) 로 변화시켜 노광된 감광막(15)을 형성한다.

제2C도는 현상공정으로 감광막(13) 상부의 노광된 감광막(15)을 제거한다. 그리고, 노광마스크(17)를 이용하여 식각된 감광막(13) 노광공정을 도시한 단면도이다.

제2C도를 참조하면, 노광된 감광막(15)은 노광된 감광막(15)의 산기가 현상공정시 현상액에 함유된 수산기 ( OH⁺) 와 반응하여 물을 형성함으로써 반도체기판(11)을 빠른속도로 회전시키거나 물로 세척하여 제거한다.

여기서, 식각된 감광막(13)의 두께는 전면노광공정시 노광되는 감광막의 양으로 조절하거나, 현상공정시 현상액의 농도나 현상시간으로 조절한다.

제2D도는 제2C도의 노광공정후에 현상공정을 실시하여 고해상력의 감광막패턴(19)을 형성한 것을 도시한 단면도이다.

제2D도를 참조하면, 감광막패턴(19)은 노광마스크(17)를 이용하여 노광된 감광막(15)이 식각된 감광막(13)을 노광 및 현상하여 형성한 것으로서, 균일한 형상으로 형성되어 고해상력을 필요로하는 반도체소자의 미세패턴을 형성할 수 있다.

상기한 본 발명의 제1실시예에 의하면, 종래기술에서보다 두께가 매우 얇은 감광막패턴을 형성함으로써 반도체기판 상부에 더욱 해상도가 높은 미세패턴을 형성할 수 있어 반도체소자의 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 기술이다.

제3A도 내지 제3C도는 본 발명의 제2실시예로서 반도체소자의 미세패턴 형성공정을 도시한 단면도이다.

제3A도는 반도체기판(21) 상부의 셀부(100)와 주변회로부(200)의 경계부분에 물질층(23)을 형성하고 물질층(23) 상부에 감광막(25)을 평탄화시켜 형성한 것을 도시한 단면도이다.

제3A도를 참조하면, 단차를 갖는 물질층(23)이 형성된 반도체기판(21) 상부에 감광막(25)으로 평탄화시킨다. 일반적으로, 주변회로부(200)가 셀부(100)보다 단차가 낮아 셀부(100)의 감광막(25) 두께가 주변회로부(200)이 감광막(25)두께보다 두껍게 형성된다.

제3B도는 주변회로부(200)의 감광막(25)을 셀부(100)의 감광막(100)과 같은 두께로 형성한 것을 도시한 단면도이다.

제3B도를 참조하면, 감광막(25)의 두께가 두꺼운 주변회로부(200)를 노광시킬 수 있는 별도의 노광마스크(도시안됨)를 이용하여 주변회로부(200)의 감광막(25)을 셀부(100)에 형성된 감광막(25)과 같이 얇은 두께로 형성한다.

제3C도는 감광막패턴(29)을 형성한 것을 도시한 단면도이다.

제3C도를 참조하면, 미세패턴을 형성하기위한 노광마스크(도시안됨)를 이용하여 제3B도의 식각된 감광막(25)을 노광 및 현상함으로써 해상도 높은 감광막패턴(29)을 형성한다.

상기한 본 발명의 제2실시예에 의하면, 반도체소자의 셀부와 주변회로부의 경계부분에서 발생하는 단차로 인한 감광막의 두께차이를 별도의 노광마스크를 이용한 마스크공정으로 균일한 두께의 감광막을 형성함으로써 셀부와 주변회로간의 광역단차를 해소하여 반도체소자의 공정마진 및 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 반도체소자는 반도체기판 상부에 물질층과 제 1 감광막을 순차적으로 형성하는 공정과, 전면노광공정으로 상기 제 1 감광막의 상부로부터 일정깊이 노광시키는 공정과, 상기 노광된 제 1 감광막을 현상공정으로 제거하여 상기 제 1 감광막보다 얇은 두께의 제 2 감광막을 형성하는 공정과, 노광마스크를 이용한 노광 및 현상공정으로 미세패턴을 형성하기 위한 제 2 감광막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 감광막의 두께는 전면노광공정시 노광되는 제 1 감광막의 양으로 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 감광막의 두께는 현상조건으로 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 현상방법은 현상액의 농도로 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 현상방법은 현상시간으로 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
6. 반도체소자는 반도체기판 상부에 단차를 갖는 물질층을 형성하는 공정과, 상기 물질층 상부에 감광막을 이용하여 평탄화시키는 형성하는 공정과, 단차가 낮은 부분의 감광막을 단차가 높은 감광막의 두께만큼 얇게 형성하는 공정과, 노광마스크를 이용하여 상기 물질층 상부에 상기 물질층으로부터 균일한 높이의 감광막패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 단차가 낮은부분의 감광막은 별도의 노광마스크를 이용한 노광 및 현상공정으로 단차가 높은부분의 감광막과 같이 얇은 두께로 형성하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.