KR100532737B1 - 반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법에 관한 것으로, 반도체 기판상에 하부 박막을 형성하고 이 하부 박막 상부에 Ti/TiN막을 형성하는 제 1 단계와, Ti/TiN막 상부에 SiON막을 형성하고 SiON막 상부 표면에 걸쳐 오존 가스(O3)를 흘려줌으로써 SiON막 상부에 표면 산화막을 균일하게 형성하는 제 2 단계와, 표면 산화막이 형성된 SiON막 상부에 PR(Photoresist)을 도포한 다음 패터닝하여 하부 도전막 패턴을 형성하는 제 3 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, ARC(Anti-Reflective Coating) SiON 증착 후 오존 가스를 흘려 ARC SiON의 표면을 산화시켜 균일한 표면 산화막을 얻음으로써, PR 패턴의 푸팅(footing) 현상을 방지할 수 있다.

Description

반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법{METHOD FOR FORMING A ANTI REFLECTIVE COATING IN A SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PROCEDURE}
본 발명은 반도체 소자 제조 기술에 관한 것으로, 특히 푸팅(footing) 현상을 방지하면서 반사도를 최소화하는데 적합한 반도체 제조 공정에서의 반사방지막(ARC : Anti-Reflective Coating) 형성 방법에 관한 것이다.
일반적인 반도체 제조 공정에서는 금속층 상에 TiN 계열의 반사방지막을 증착함으로써, 노광 광원의 반사도를 줄여 원하는 PR(Photoresist) 패턴의 프로파일(profile)을 획득할 수 있다.
한편, 디바이스의 고집적화 및 고속화로 인해 최근의 반도체 소자 제조 기술에서는 0.25㎛이하의 미세 금속 라인이 요구되고 있으며, 이로 인해 포토 디파인 마진(photo define margin) 확보를 위한 DUV(Deep Ultra Violet)급 PR의 사용이 일반화되고 있는 추세이다.
이러한 DUV급 PR은 금속 라인의 반사율(reflectance)에 민감한 정도가 큰 바, 정상적인 PR 패턴 형성을 위해서는 반사율을 상대적으로 더 많이 줄일 필요가 있으므로, 금속 라인과 Ti/TiN막 상부에 옥사이드 계열의 반사방지막, 예컨대 SiON막을 사용하게 되었다.
그런데, 이러한 SiON막은 이후 PR과의 계면에서 푸팅 현상이 발생하여 식각 프로파일에 문제를 일으킬 수 있다.
이러한 푸팅 발생 문제를 해결하기 위해 종래에는, ARC SiON 증착 후 SiO2막을 대략 30 내지 80Å 두께로 형성하거나 또는, N2O 플라즈마 처리(plasma treatment) 공정을 수행하여 PR과 ARC SiON이 직접적으로 접촉되지 않도록 하였다.
하지만 이러한 개선 노력에도 불구하고, SiO2막이 지나치게 얇아 막 균일도를 조절하기 어려우며, N2O 플라즈마 처리시 물리적인 손상(physical damage)으로 인해 ARC SiON막의 거친정도(roughness)가 증가하여 반사도 조절이 어렵다는 문제가 여전히 존재할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, ARC SiON 증착 후 오존(O3) 가스를 흘려 ARC SiON의 표면을 산화시킴으로써, PR 패턴의 푸팅 현상을 방지하도록 한 반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법에 있어서, 반도체 기판상에 하부 박막을 형성하고 이 하부 박막 상부에 1차 반사방지막을 형성하는 제 1 단계와, 1차 반사방지막 상부에 2차 반사방지막을 형성하고 2차 반사방지막 상부 표면에 걸쳐 오존 가스(O3)를 흘려줌으로써 2차 반사방지막 상부에 표면 산화막을 균일하게 형성하는 제 2 단계와, 표면 산화막이 형성된 2차 반사방지막 상부에 PR(Photoresist)을 도포한 다음 패터닝하여 하부 도전막 패턴을 형성하는 제 3 단계를 포함하는 반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
설명에 앞서 본 발명의 핵심 기술 요지는, 반사방지막인 SiON막 상부에 반응성이 강한 오존 가스를 흘려 SiON 표면에 얇은 산화막을 형성시킴으로써 PR과 SiON막의 접촉을 방해하여 SiON막에 존재하는 -NH2기와 PR내에 존재하는 -H+의 반응으로 인해 약산이 형성되는 것을 방지한다는 것으로, 이러한 기술 사상으로부터 본 발명의 목적으로 하는 바를 용이하게 달성할 수 있을 것이다.
도 1a를 참조하면, 도시 생략된 반도체 기판상에 하부 박막(100)을 형성하고, 그 상부에 하부 박막(100)의 반사를 방지하기 위하여 Ti/TiN막으로 ARC막(102)을 형성한다. 이때, 이러한 하부 박막(100)으로는, 예들 들어 Al-Cu, Ti, TiN, 폴리실리콘, Cu 등의 금속 배선이 사용되거나, 옥사이드, 질화막 등의 절연막이 사용될 수 있다.
그런 다음, 이 Ti/TiN막(102) 상부에 DUV급 PR 패턴 형성을 위한 반사방지막인 SiON막(104)을 형성하고, 그 상부 표면에 걸쳐 오존 가스(O2+O3)를 흘려준다. 이때의 웨이퍼 온도는 상온에서 500℃ 이내를 유지함이 바람직하다.
이러한 오존 가스를 흘려줌으로 인해 SiON막(104) 상부에는 도 1b에 도시한 바와 같은 표면 산화막(200)이 형성된다.
이후 도 1c에 도시한 바와 같이, 표면 산화막(200)이 형성된 SiON막(104) 상부에 PR(106)을 도포한 다음, 리소 마스크(Litho mask)로 SiON막(104)과 Ti/TiN막(102), 하부 금속층(100)을 패터닝하여 하부 도전막 패턴을 형성한다.
따라서, 반사방지막인 SiON막(104)과 PR패턴(106) 간에 형성된 표면 산화막(200)에 의해 PR(106)과 SiON막(104)의 직접적인 접촉을 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, PR 패턴의 푸팅 현상을 방지할 수 있으며, ARC SiON 표면을 반응성이 강한 O3 가스의 화학반응으로만 산화시킴으로써 웨이퍼 전체에 균일한 표면 산화막을 얻을 수 있다. 결론적으로, ARC SiON막의 거친 정도를 줄여 반사도를 더 감소시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 물론이다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 반사방지막을 형성하는 과정을 설명하기 위한 공정 단면도.

Claims (4)

  1. 반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법에 있어서,
    반도체 기판상에 하부 박막을 형성하고, 상기 하부 박막 상부에 1차 반사방지막을 형성하는 제 1 단계와,
    상기 1차 반사방지막 상부에 2차 반사방지막을 형성하고, 상기 2차 반사방지막 상부 표면에 걸쳐 오존 가스(O3)를 흘려줌으로써, 상기 2차 반사방지막 상부에 표면 산화막을 균일하게 형성하는 제 2 단계와,
    상기 표면 산화막이 형성된 상기 2차 반사방지막 상부에 PR(Photoresist)을 도포한 다음, 패터닝하여 하부 도전막 패턴을 형성하는 제 3 단계
    를 포함하는 반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 박막은 Al-Cu, Ti, TiN, 폴리실리콘, Cu 중 임의의 하나의 금속 배선이거나, 옥사이드, 질화막 중 임의의 하나의 절연막인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 반사방지막은 Ti/TiN막이며, 상기 2차 반사방지막은 SiON막인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는 상온 500℃ 이내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정에서의 반사방지막 형성 방법.
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