KR100527375B1 - 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한현상방법 - Google Patents

게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한현상방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 하드 베이크(Hard Bake) 공정 전후로 현상공정을 2 단계로 나누어 프로세스하는 것을 특징으로 하는 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법에 관한 것이다.
본 발명의 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법은 포토 레지스트 코팅(Photo Resist Coating) 공정을 수행하는 단계(S100), 노출 전 베이크(Pre Bake) 공정을 수행하는 단계(S110), 스테퍼 노광(stepper expose) 공정을 수행하는 단계(S120), 노출 후 베이크(Post Exposure Bake) 공정을 수행하는 단계(S130), 제 1 현상(Develop I) 공정을 수행하는 단계(S140), 하드 베이크(Hard Bake) 공정을 수행하는 단계(S150), 및 제 2 현상(Develop II) 공정을 수행하는 단계(S160))로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법은 포토레지스트내에 있는 불순물이 현상후에 남아 식각(Etch)시 결함을 형성하거나, 이온 주입(Ion Implantation)시 블록킹(Blocking) 또는 불순물과 같이 이온 주입되어 반도체 소자에 악영향을 주는 것을 막을 수 있는 기술적 장점이 있고, 종래기술의 패턴닝 프로파일(Patterning Profile)이나 고착(Adhesion)에 미치는 영향을 최소화 하면서 불순물을 제거할 수 있음으로 인해 수율 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Description

게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법{A developing method for eliminating defects in gate patterning process}
본 발명은 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 하드 베이크(Hard Bake) 공정 전후로 현상공정을 2 단계로 나누어 프로세스하는 것을 특징으로 하는 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법에 관한 것이다.
종래에는, 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 불순물에 의한 영향을 막고자 행해지는 부수적인 공정은 없고, 단지 패턴 노광후 패턴부위와 노광부위의 확연한 구분과 패턴 부위의 정확도에 주안점을 둔 공정이 있었다.
제 1도는 종래기술에 의한 패턴 공정 절차의 흐름을 도시한 것이다.
상기 제 1도에서 도시된 공정절차를 이하 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 포토 레지스트 코팅(Photo Resist Coating) 공정(100)을 수행한다. 이는 웨이퍼에 감광성 물질인 포토 레지스트를 도포하는 공정이다.
상기의 포토 레지스트 코팅(Photo Resist Coating) 공정(100) 이후에 노출 전 베이크(Pre Bake) 공정(110)을 수행한다. 이는 낮은 온도에서 베이크(Bake)하여 포토 레지스트를 노광하기 위해 포토 레지스트를 고체 컴파운드(compound)화 해 주는 공정이다.
상기의 노출 전 베이크(Pre Bake) 공정(110)을 수행한 이후에 스테퍼 노출(stepper expose) 공정(120)을 수행한다. 이는 마스크(Mask)의 패턴(Pattern)을 웨이퍼에 옮기는 공정이다.
상기의 스테퍼 노출(stepper expose) 공정(120)을 수행한 이후에 노출 후 베이크(Post Exposure Bake) 공정(130)을 수행한다. 이는 노광된 패턴(Pattern)과 노광되지 않는 부분을 뚜렷히 구분해 주기위해 하는 공정이다.
상기의 노출 후 베이크(Post Exposure Bake) 공정(130)을 수행한 이후에 현상(Develop) 공정(140)을 수행한다. 이는 노광된 부분의 포토 레지스트(Photo Resist)를 제거하는 공정이다.
상기 현상(Develop) 공정(140)을 수행한 이후에 하드 베이크(Hard Bake) 공정(150)을 수행한다. 이는 현상후 행하는 베이크로 패턴이 완성되게 된다.
상기의 현상(Develop) 공정(140)을 수행한 후에 포토 레지스트내의 결함제거를 위한 조사공정(150)을 수행한다.
반도체소자를 제조하는 데 있어서 도전막 또는 절연막을 소정의 형상으로 패터닝하는 공정은 필수적으로 사용된다. 일반적으로, 패터닝공정은 도전막 또는 절연막으로 형성된 물질막의 소정영역 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 물질막을 식각하는 단계로 이루어진다. 여기서, 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 물질막 상에 감광막으로서 포토레지스트막을 형성하는 공정과, 포토레지스트막이 형성된 반도체 기판 및 소정의 크롬 패턴이 형성된 포토 마스크를 노광장비에 로딩하는 공정과, 상기 포토 마스크 및 반도체기판을 서로 정렬시키는 공정과, 상기 포토 마스크에 자외선과 같은 빛을 조사하여 크롬 패턴의 형상을 포토레지스트막에 전사시키는 노광공정과, 상기 노광된 포토레지스트막을 현상시키어 포토 마스크 상의 크롬 패턴의 형상과 동일한 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정으로 이루어진다. 상술한 바와 같이 물질막을 패터닝하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성하는 데 있어서 포토 마스크는 필수적으로 사용된다. 이에 따라, 포토 마스크를 제작할 때 포토 마스크 상에 원하지 않는 크롬 패턴, 즉 크롬 결함(chrome defect)이 형성된 경우에는 원하는 물질막 패턴을 형성할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 레이저(laser) 또는 이온 빔을 사용하여 크롬 결함을 제거하는 방법이 제안된 바 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 레이저 또는 이온 빔을 사용하여 크롬 결함을 제거하는 방법은 레이저 또는 이온 빔을 사용하여 크롬 결함을 제거할 때, 포토 마스크의 기판에 손상이 가해지기 때문에 노광공정시 손상된 포토 마스크의 기판을 통과하는 빛의 위상 및 세기가 변하여 원하는 포토레지스트 패턴이 형성되는 것을 방해하기 때문에 포토 레지스트내에 있는 불순물이 현상후에 남아 식각시 결함을 형성하거나, 이온 주입시 블록킹 또는 불순물과 같이 주입되어 반도체 소자에 악영향을 주는 문제점이 있었다.
한편, 대한민국 공개특허 제2001-0070467호에는 상기의 현상(Develop) 공정(140)을 수행한 후에 추가적인 탈이온수로 세정공정을 하는 내용이 기재되어 있는 바, 이는 표면 탈착율은 높일 수 있지만 기저부 반사 방지 피복(Bottom Anti-Reflective Coating, 이하 BARC 라 함) 내부에 발생한 결함은 근본적으로 제거하지 못한다.
즉, 탈이온수(Deionized Water, 이하 DIW 라 함)로 행해지는 세정공정은 폴리머 블롭(Polymer Blob)이라 불리는 현상관련 결함을 제거하는 것에 목적이 있는 것으로써, 하드 베이크(Hard Bake) 공정을 수행한 후 냉각되기 전에 세정을 하여 표면의 탈착율을 높일 뿐이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일반적인 패턴 공정 절차에다 추가적인 현상 공정 즉, 하드 베이크 공정 전후로 현상공정을 2 단계로 나누어 프로세스함으로써 포토레지스트내에 있는 불순물이 현상후에 남아 식각(Etch)시 결함을 형성하거나, 이온 주입시 블록킹(Blocking) 또는 불순물과 같이 주입되어 반도체 소자에 악영향을 주는 것을 막을 수 있는 기술적 장점이 있고, 종래기술의 패턴닝 프로파일이나 고착에 미치는 영향을 최소화하면서 불순물을 제거할 수 있음으로 인해 수율 향상을 기대할 수 있는 효과를 갖는 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 포토 레지스트 코팅(Photo Resist Coating) 공정을 수행하는 단계(S100), 노출전 베이크(Pre Bake) 공정을 수행하는 단계(S110), 스테퍼 노출(stepper expose) 공정을 수행하는 단계(S120), 노출 후 베이크(Post Exposure Bake) 공정을 수행하는 단계(S130), 제 1 현상(Develop I) 공정을 수행하는 단계(S140), 하드 베이크(Hard Bake) 공정을 수행하는 단계(S150) 및 제 2 현상(Develop II) 공정을 수행하는 단계(S160))로 이루어진 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 도 2는 불순물에 의한 결함(Defect) 형성과정을 나타낸 것이다.
상기 도 2에는 포토레지스트(10), BARC(Bottom Anti-reflective compound)(20), Gate Poly Si (30), BARC내의 불순물(40), 결함(50)을 나타내고 있다.
상기 포토레지스터(10)는 게이트 전극을 패턴닝 하기위해 필요한 것이다.
상기 BARC(Bottom Anti-reflective compound)(20)는 패턴형성시 난반사를 막기위한 흡광성 컴파운드(compound)이다.
상기 결함(Defect)(50)은 불순물에 의해 패턴형성시 블록킹 에치(blocking etch)된 결함이다.
제 3도는 패턴 공정절차 흐름(Patterning Process Flow)을 나타낸 것이다.
먼저, 포토 레지스트 코팅(Photo Resist Coating) 공정(S100)을 수행한다. 이는 웨이퍼에 감광성 물질인 포토 레지스트를 도포하는 공정이다.
상기의 포토 레지스트 코팅(Photo Resist Coating) 공정(S100) 이후에 현상전 베이크(Pre Bake) 공정(S110)을 수행한다. 이는 낮은 온도에서 베이크(Bake)하여 포토 레지스트를 노광하기 위해 포토 레지스트를 고체 컴파운드(compound)화 해 주는 공정이다.
상기의 프리 베이크(Pre Bake) 공정(S110)을 수행한 이후에 스테퍼 노광(stepper expose) 공정(S120)을 수행한다. 이는 마스크(Mask)의 패턴(Pattern)을 웨이퍼에 옮기는 공정이다.
상기의 스테퍼 노광(stepper expose) 공정(S120)을 수행한 이후에 노출 후 베이크(Post Exposure Bake) 공정(S130)을 수행한다. 이는 노광된 패턴(Pattern)과 노광되지 않는 부분을 뚜렷히 구분해 주기위해 하는 공정이다.
상기의 노출 후 베이크(Post Exposure Bake) 공정(S130)을 수행한 이후에 제1 현상(Develop I) 공정(S140)을 수행한다. 이는 노광된 부분의 포토 레지스트(Photo Resist)를 제거하는 공정이다.
상기 제1 현상(Develop I) 공정(S140)을 수행한 이후에 하드 베이크(Hard Bake) 공정(S150)을 수행한다. 이는 현상후 행하는 베이크로 패턴이 완성되게 된다.상기 하드 베이크(Hard Bake) 공정(S150)을 수행한 후에 제2현상(Deveop II) 공정(S160)을 수행한다. 이는 제1 현상(Develop I)공정(S140) 이후 하드 베이크(Hard Bake)로 패턴(Pattern)을 고정시킨 다음 상기 BARC 내의 불순물(40)과 결함(50)을 제거하기 위해 행해지는 공정이다. 상기 목적을 수행하기 위해 본 발명에서는 웨이퍼(Wafer)를 뒤집어서 현상액이 들어 있는 베쓰(Bath) 내에서 회전시키는 공정을 적용함으로써 불순물 및 결함을 제거할 수 있다. 상기 현상액은 상기 포토레지스트를 현상하기 위하여 제1 현상(Develop I)에 사용된 현상액(Developer)과는 다른 용액으로 상기 BARC내의 불순물 및 결함을 제거하기 위한 용액이다. 상기 불순물 및 결함제거 공정을 좀 더 자세히 설명하면 상기 현상액에 의해 상기 BARC 불순물 및 결함의 결합력이 약화되고 회전하는 웨이퍼에 의한 회전력에 의해 웨이퍼로 부터 떨어져 나와 상기 현상액 밑으로 가라 앉음으로써 제거된다.
따라서, 종래기술에서 설명된 하드 베이크 공정 후 냉각되기 전에 DIW로 세정하여 표면 탈착율만을 높이는 것으로써 DIW 세정으로는 BARC 내의 불순물과 이로인한 결함을 제거할 수 없습니다. 즉, DIW와 현상액은 근본적으로 다르며, 하드 베이크 공정 후 냉각되기 전에 행해지는 세정공정과 하드 베이크 공정 후 패턴을 경화시킨 후 BARC 내의 불순물과 결함을 제거하는 본 발명의 제2현상 공정(S160)과는 별 개의 목적을 수행하는 것이다.
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따라서, 본 발명의 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법은 종래기술에 의한 일반적인 패턴 공정 절차에 추가적인 현상공정 즉, 하드 베이크(Hard Bake) 공정 전후로 현상공정을 2 단계로 나누어 프로세스함으로써 포토레지스트내에 있는 불순물이 현상후에 남아 삭각(Etch)시 결함을 형성하거나, 이온 주입(Ion Implantation)시 블록킹(Blocking) 또는 불순물과 같이 주입되어 반도체 소자에 악영향을 주는 것을 막을 수 있는 기술적 장점이 있고, 종래기술의 패턴닝 프로파일이나 고착에 미치는 영향을 최소화하면서 불순물을 제거할 수 있음으로 인해 수율 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 패턴 공정 절차의 흐름을 도시한 것이다.
도 2는 불순물에 의한 결함 형성 과정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 패턴 공정 절차 흐름(Patterning Process Flow)을 나타낸 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
S100 : 포토 레지스트 코팅 S110 : 노출 전 베이크
S120 : 스테퍼 노출 S130 : 노출 후 베이크
S140 : 제 1 현상 S150 : 제 2 현상
S160 : 하드 베이크 S170 : 조사단계

Claims (3)

  1. 반도체 웨이퍼의 표면에 형성된 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법에 있어서,
    포토 레지스트 코팅(Photo Resist Coating) 공정을 수행하는 단계(S100);
    노출 전 베이크( Pre Bake) 공정을 수행하는 단계(S110);
    스테퍼 노출(stepper expose) 공정을 수행하는 단계(S120);
    노출 후 베이크(Post Exposure Bake) 공정을 수행하는 단계(S130);
    제 1 현상(Develop I) 공정을 수행하는 단계(S140);
    하드 베이크(Hard Bake) 공정을 수행하는 단계(S150); 및
    제 2 현상(Develop II) 공정을 수행하는 단계(S160)
    로 이루어짐을 특징으로 하는 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 현상(Develop II) 공정을 수행하는 단계(S160)는 현상액이 들어 있는 베쓰내에서 웨이퍼를 뒤집어 회전시켜 불순물 제거하는 것을 특징으로 하는 게이트 패터닝 공정 중 발생하는 결함을 제거하기 위한 현상방법.
  3. 삭제
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