KR100633994B1

KR100633994B1 - 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 및 그 형성 방법

Info

Publication number: KR100633994B1
Application number: KR1020050067880A
Authority: KR
Inventors: 김성무
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2006-10-13
Also published as: CN1904739A; US7488672B2; US20070026627A1; DE102006034549A1; JP2007036249A

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 상부 가장자리가 곡면인 웰 포토레지스트 패턴을 형성하여 웰 근접효과를 방지하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 반도체 기판 위에 희생 산화막을 형성한 후, 희생 산화막 위에 HMDS를 도포한 후, HMDS 위에 포토레지스트를 도포한 후, 포토레지스트를 소프트 베이킹한 후, 포토레지스트를 노광한 후, 노광된 포토레지스트를 노광후 베이킹한 후, 노광된 포토레지스트를 현상하여 웰 패터닝한 후, 웰 포토레지스트 패턴을 하드 베이킹하여 웰 포토레지스트 패턴을 완성한다. 이때, 포토레지스트를 노광하는 포커스는 플러스 디포커스로 하는 것이 바람직하다.

웰 포토레지스트 패턴, 웰 근접효과

Description

반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 및 그 형성 방법{Well Photoresist Pattern of Semiconductor Device and Method for Forming the Same}

도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법을 나타내는 도면들로서,

도 1은 포토레지스트 패턴으로 웰 이온 주입하는 공정을 나타내는 단면도이고,

도 2는 기판 위에 희생 산화막을 형성하고, HMDS와 포토레지스트를 도포한 공정을 나타내는 단면도이고,

도 3은 노광 공정을 나타내는 단면도이고,

도 4는 웰 포토레지스트 패턴을 나타내는 단면도이고,

도 5는 웰 포토레지스트 패턴으로 웰 이온 주입하는 공정을 나타내는 단면도이다.

<도면에 사용된 참조 번호의 설명>

10: 반도체 기판 20: 희생 산화막

30: 포토레지스트 30a: 포토레지스트 패턴

30b: 웰 포토레지스트 패턴 40: 웰 마스크

50: 빛 60: 이온

60a: 산란된 이온 70: 활성 영역

본 발명은 반도체 소자의 제조 기술에 관한 것으로서, 특히 노광할 때 빛의 포커스를 플러스 디포커스로 하여 상부 가장자리가 곡면 형상을 가지는 웰 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 기술에서, 사진 공정은 반도체 소자의 고집적도를 선도하는 기본 기술로서, 빛을 이용하여 반도체 기판 위에 반도체 소자의 형성에 필요한 포토레지스트 패턴을 형성하는 것이다.

포토 레지스트 패턴의 일반적인 형성 방법은 다음과 같다. 반도체 소자의 패턴이 형성되어 있는 마스크를 통하여, 빛을 포토레지스트가 도포되어 있는 기판에 노광시켜 광화학 반응이 일어나게 한다. 이때 기판에 전사되는 빛의 포커스는 초점심도를 조절하여 베스트 포커스(best focus, 0 focus)가 되도록 한다. 이후 현상공정에서 노광된 포토레지스트를 현상액으로 제거하면, 소자를 형성할 포토레지스트 패턴만이 기판에 형성된다. 이때, 형성된 포토레지스트 패턴은 상부 가장자리가 직각인 형태이다. 이렇게 형성된 포토레지스트 패턴은 식각 공정과 이온 주입 공정을 진행할 때 마스크의 역할을 한다.

도 1을 참조하여 포토레지스트 패턴으로 웰 이온주입 공정을 진행하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

포토레지스트 패턴(30a)이 형성된 반도체 기판(10)에 웰 이온주입 공정을 진행한다. 이때, 이온(60)들이 기판(10)으로 주입되는 가운데 일부는 포토레지스트 팬턴(30a)의 직각인 가장자리에 부딪혀서 산란하게 된다. 여기서, 산란된 이온(60a)이 활성 영역(active area, 70)으로 들어오게 된다. 이때, 산란된 이온(60a)이 활성 영역으로 들어 오는 웰 근접효과(well proximity effect)가 발생한다. 활성 영역(70)에는 후속하는 공정에 의하여 게이트 전극(70a) 및 소스/드레인 확산 영역(70b) 등이 형성되는데, 위와 같이 산란된 이온들(60a)이 활성 영역(70)으로 들어오게 되면 소자의 문턱전압을 높이고 포화전류의 양을 감소시키는 문제를 야기하게 된다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법에서 노광할 때 빛의 포커스를 플러스 디포커스로 하여 상부 가장자리가 곡면인 형상을 형성하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상부 가장자리가 곡면인 웰 포토레지스트 패턴을 형성함으로써 웰 이온 주입 공정을 진행할 때, 웰 근접 효과를 방지하기 위한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음의 구성을 가지는 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법은, 반도체 기판 위에 희생 산화막을 형성하는 단계와, 상기 희생 산화막 위에 HMDS를 도포하는 단계와, 상기 HMDS 위에 포토레지스트를 도포하는 단계와, 상기 포토레지스트를 소프트 베이킹하는 단계와, 상기 기판에 전사되는 빛의 초점심도를 디포커스하여 상기 포토레지스트를 노광하는 단계와, 상기 노광된 포토레지스트를 노광 후 베이킹하는 단계와, 상기 노광된 포토레지스트를 현상하여 웰 패터닝하는 단계와, 상기 웰 포토레지스트 패턴을 하드 베이킹하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 포토레지스트를 노광하는 단계에서 빛의 포커스가 플러스 디포커스되도록 하여 노광을 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기의 과정과 같이 형성된 웰 포토레지스트 패턴의 상부 가장자리가 곡면 형상을 가지는 것이 바람직하다.

실시예

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 보다 명확히 전달하기 위함이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 다소 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법을 나타내는 도면들이다.

도 2을 참조하면, 먼저 반도체 기판(10)에 희생 산화막(20)을 형성한다. 이때, 희생 산화막(20)은 이온주입 공정에서 불순물이 기판 내부로 깊숙이 들어가는 것을 방지하기 위한 것이다.

다음으로, 희생 산화막(20) 위에 포토레지스트의 접착력을 증가시키기 위해 HMDS(Hexa Methyl Di Silazane, 도시되지 않음)를 분사하고, 포토레지스트(30)를 분사한 후, 기판(10)을 높은 회전수로 회전시켜 포토레지스트(30)를 균일한 얇은 막의 형태로 기판(10) 전체에 도포시킨다. 이후, 기판(10)을 가열하는 소프트 베이킹 공정을 한다. 이때, 포토레지스트(30)는 가열에 의해 솔벤트(solvent)가 증발되면서 건조되고, 접착도가 향상된다.

다음으로, 노광 장비(Stepper)를 사용하여 도 3와 같이 웰 마스크(40)를 매개로 하여 빛(50)을 포토레지스트(30)가 도포된 기판(10)의 전면에 조사한다. 이때, 기판(10)에 전사되는 빛(50)의 포커스는 초점심도를 조절하여 플러스 디포커스(+ Defocus)가 되도록 한다. 이 단계에 의하여 웰 포토레지스트의 패턴의 상부 가장자리가 곡면인 형태로 구현된다. 이후, 노광 후 베이킹 공정을 한다. 이때, 포토레지스트(30)의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분의 경계에서 발생될 수 있는 웨이브성 프로파일이 개선된다.

다음으로, 현상 공정을 진행하여 도 4와 같이 웰 포토리지스트 패턴(30b)을 형성한다. 현상액은 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide)를 사용한다. 현상액은 노광 과정을 통해 상대적으로 결합이 약해져 있는 부분의 포토레지스트(30)를 녹여서 제거한다. 이때, 상부 가장자리가 곡면인 웰 포토레지스트 패턴(30b)이 완성된 다. 이후, 하드 베이킹 공정을 한다. 이때, 웰 포토레지스트 패턴(30b)이 건조되면서 더욱 단단히 경화되고, 기판(10)에 대한 접착도가 증가시킨다.

이렇게 형성된 웰 포토레지스트 패턴은 웰 이온 주입 공정을 진행할 때 마스크의 역할을 한다. 도 5를 참조하여 웰 포토레지스트 패턴으로 웰 이온주입 공정을 진행하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

웰 포토레지스트 패턴(30b)이 형성된 반도체 기판(10)에 웰 이온주입 공정을 진행한다. 이때, 이온(60)들이 기판(10)으로 주입되는 가운데 일부의 이온들은 포토레지스트 팬턴(30b)에 부딪혀서 산란하게 된다. 이때, 웰 포토레지스트 패턴(30b)은 상부 가장자리가 곡면인 형태이기 때문에 산란된 이온(60a)들에 의한 웰 근접효과를 방지 할 수 있다.

지금까지 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법은 웰 포토레지스트 패턴의 상부 가장자리를 곡면 형상으로 형성함으로써 웰 근접 효과를 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 웰 근접 효과를 방지할 수 있으므로 소자의 문턱전압과 포화전류의 양을 정상적으로 구현할 수 있다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사 상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims

반도체 기판 위에 희생 산화막을 형성하는 단계와,

상기 희생 산화막 위에 HMDS를 도포하는 단계와,

상기 HMDS 위에 포토레지스트를 도포하는 단계와,

상기 포토레지스트를 소프트 베이킹하는 단계와,

상기 기판에 전사되는 빛의 초점심도를 디포커스하여 상기 포토레지스트를 노광하는 단계와,

상기 노광된 포토레지스트를 노광 후 베이킹하는 단계와,

상기 노광된 포토레지스트를 현상하여 웰 패터닝하는 단계와,

상기 웰 포토레지스트 패턴을 하드 베이킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법.
제1항에서,

상기 포토레지스트를 노광하는 단계에서 빛의 포커스가 플러스 디포커스되도록 하여 노광을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법.
제1항 또는 제2항에 따른 방법에 의해 형성된 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴으로서, 그 상부 가장자리가 곡면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 의 웰 포토레지스트 패턴.