KR100734664B1 - 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성방법 - Google Patents

랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 방법은, 반도체 기판 상에 바크막을 형성하는 단계와, 랭뮤어 블로젯막 배향 원리를 이용하여 바크막의 상부에 모노머 물질로 이루어진 포토레지스트 막을 형성하되, 바크막 상부에 포토레지스트 막을 여러 번 반복적으로 형성하여 멀티 레이어막을 형성하는 단계와, 모노머 물질로 구성된 멀티 레이어막에 베이킹 공정을 실시하여 멀티 레이어막을 폴리머 형태의 필름을 형성하는 단계와, 폴리머 형태의 필름을 패터닝하여 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은, 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 포토레지스트 박막을 여러 번에 걸쳐 형성하여 원하는 두께의 막을 형성한 후 이를 패터닝하여 원하는 패턴을 형성함으로서, 45nm 이하의 미세 패턴 형성 시 식각의 선택비를 높일 수 있을 뿐만 아니라 원하는 두께를 갖는 미세 패턴을 형성할 수 있다.
미세 패턴, 랭뮤어 블로젯막, 포토레지스트

Description

랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 방법{METHOD FOR FORMING A MINUTE PATTERN USING A LANGMUIR-BLODEGETT WAY}
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 적용될 랭뮤어 블로젯(Langmuir-Blogett)막의 배향원리를 도시한 도면이며,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시 예에 따른 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시 예에 따른 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
종래의 박막 형성 기술은 주로 화학기상증착법(CVD : Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 이루어지고 있다.
현재까지의 기술로 볼 때, 이러한 CVD 방법으로 적용 가능한 두께의 범위는 수십Å이상이다. 이보다 더 얇은 박막을 CVD로 형성하는 것은 가능하지만, 증착 균일도를 확보하기가 어려기 때문에 이러한 막은 실제 적용이 곤란한다.
또한, 열산화막과 같이 고온의 산화 공정을 통해 형성되는 박막의 경우에는 공정 특성상 높은 온도가 요구되므로 적용할 수 있는 범위가 제한적이다.
그리고, 종래 기술에서는 포토레지스트를 스핀 코딩(Spin Coating) 방식으로 도포하고 있으며, 이러한 방식으로 포토레지스트를 도포할 경우 그 두께가 두껍게 형성되어 포토레지스트를 패터닝하기 위한 노광 광원이 포토레지스트의 바닥까지 침투하기 어려워진다.
따라서, 포토레지스트는 노광 광원이 효과적으로 침투될 수 있는 물질로 이루어져야 한다.
그러나, 상기에서 알 수 있듯이 스핀 코팅 방식으로 포토레지스트를 도포하는 경우 포토레지스트가 두껍게 증착되어 노광 공정에서 노광 광원이 포토레지스트의 바닥까지 침투하기 위해 포토레지스트가 빛을 잘 흡수하는 물질로 이루어져야 하기 때문에 이러한 포토레지스트로 이용되는 물질을 개발하기 위한 비용 및 시간이 많이 들어가는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 박막을 여러 번에 걸쳐 형성하여 원하는 두께의 막을 형성한 후 이를 패터닝하여 원하는 패턴을 형성함으로서, 45nm 이하의 미세 패턴 형성 시 식각의 선택비를 높일 수 있을 뿐만 아니라 원하는 두께를 갖는 미세 패턴을 형성할 수 있는 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형 성 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 기판 상에 바크막을 형성하는 단계와, 랭뮤어 블로젯막 배향 원리를 이용하여 상기 바크막의 상부에 모노머 물질로 이루어진 포토레지스트 막을 형성하되, 상기 바크막 상부에 상기 포토레지스트 막을 여러 번 반복적으로 형성하여 멀티 레이어막을 형성하는 단계와, 상기 모노머 물질로 구성된 상기 멀티 레이어막에 베이킹 공정을 실시하여 멀티 레이어막을 폴리머 형태의 필름을 형성하는 단계와, 상기 폴리머 형태의 필름과 상기 바크막을 패터닝하여 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은, a) 반도체 기판 상에 바크막을 형성하는 단계와, b) 랭뮤어 블로젯막 배향 원리를 이용하여 상기 바크막의 상부에 친수성기를 갖는 산화막 계통의 이루어진 제 1 포토레지스트 막과, 소수성기를 갖는 폴리머 계통의 제 2 포토레지스트 막을 순차 형성하는 단계와, c) 상기 제 1, 2 포토레지스트 막에 베이킹 공정을 실시한 후 상기 제 2 포토레지스트 막의 상부에 박막의 산화막을 형성하는 단계와, d) 상기 b, c의 단계를 반복적으로 수행하여 상기 제 1, 2 포토레지스트 막 및 상기 박막의 산화막으로 이루어진 멀티 레이어막을 형성하는 단계와, 상기 멀티 레이어막과 상기 바크막을 패터닝하여 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 적용될 랭뮤어 블로젯(Langmuir-Blogett)막의 배향원리를 도시한 도면이다.
랭뮤어 블로젯막의 배향 원리는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 물과 같은 구성 용매 또는 유기 용제와 같은 비극성 용매가 담긴 수조(21) 상에 웨이퍼를 띄어 랭큐어 블로젯(LB) 단분자 박막을 형성한다.
그런 다음, 도 1b에 도시된 바와 같이, 면적을 좁히면 소수성 기능기(B)들이 서로 반발력을 가지게 되며, 도 1c에 도시된 바와 같이 분자들이 배향되어 랭뮤어 블로젯막(22)이 형성되게 되는 것이다.
이러한 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용하여 본 발명에 따른 포토레지스트를 도포하는 방법에 대해 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한다.
(실시 예1)
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시 예에 따른 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 먼저 반도체 기판(200) 상에 바크(BARC)막(202)을 형성한 다음, 도 1a 내지 도 1c에 설명한 것과 같은 랭뮤어 블로젯막 배향 원리를 이용하여 바크막(202)의 상부에 포토레지스트 막(204)을 형성하되, 바크막(202) 상부에 포토레지스트 막(204)을 여러 번 반복적으로 형성하여 멀티 레이어막(206)을 형성한다.
여기서, 포토레지스트 막(204)은 광 활성기(빛에 민감한 분자들)를 갖는 모노머 형태의 물질을 이용하여 형성된다.
그런 다음, 도 2b를 참조하면, 여러 개의 포토레지스트 막(204)으로 구성된 멀티 레이어막(206)에 베이킹 공정을 실시함으로서, 반도체 기판(200)의 상부에 폴리머 형태의 필름(208)을 형성할 수 있다.
여기서, 필름(208)의 두께는 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리에 의해서 형성되는 포토레지스트 막(204)의 개수를 조절함으로서 가능하다.
이후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 폴리머 형태의 필름(208)을 노광 및 현상함으로, 미세 패턴(210)을 형성할 수 있다.
(실시 예2)
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 먼저 반도체 기판(300) 상에 바크(BARC)막(302)을 형성한 다음, 도 1a 내지 도 1c에 설명한 것과 같은 랭뮤어 블로젯막 배향 원리를 이용하여 바크막(302)의 상부에 제 1 포토레지스트 막(304)과 제 2 포토레지스트 막(306)을 형성한다. 이때, 제 1 포토레지스트 막(304)은 친수성기(또는 소수성기)를 갖는 산화막(또는 폴리머 ) 계통을 이용하여 형성되며, 제 2 포토레지스트 막(306)은 소수성기(또는 친수성기)를 갖는 폴리머( 또는 산화막) 계통을 이용하여 형성된다.
그런 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 1 포토레지스트 막(304) 및 제 2 포토레지스트 막(306)에 베이킹 공정을 실시한다.
이후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제 2 포토레지스트 막(306)의 상부에 박막의 산화막(308)을 형성한다. 이때 산화막(308)의 두께는 10Å이하이다.
상기와 같이, 도 3a 내지 도 3c의 공정을 반복적으로 수행하여 원하는 두께를 갖는 멀티 레이어막(310)을 형성한다.
그런 다음, 도 3d에 도시된 바와 같이, 노광 및 현상 공정을 실시하여 원하는 패턴(312)을 형성하는데, 여기서 현상 공정 시 제거되는 제 1 및 제 2 포토레지스트 막(304, 306)의 부분과 더불어 박막의 산화막(308)도 같이 제거된다.
본 발명에 따르면, 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 박막을 여러 번에 걸쳐 형성하여 원하는 두께의 막을 형성한 후 이를 패터닝하여 원하는 패턴을 형성함으로서, 45nm 이하의 미세 패턴 형성 시 식각의 선택비를 높일 수 있을 뿐만 아니라 원하는 두께를 갖는 미세 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 박막을 여러 번에 걸쳐 형성하여 원하는 두께의 막을 형성한 후 이를 패터닝하여 원하는 패턴을 형성함으로서, 45nm 이하의 미세 패턴 형성 시 식각의 선택비를 높일 수 있을 뿐만 아니라 원하는 두께를 갖는 미세 패턴을 형성할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (5)

  1. 반도체 기판 상에 바크막을 형성하는 단계와,
    랭뮤어 블로젯막 배향 원리를 이용하여 상기 바크막의 상부에 모노머 물질로 이루어진 포토레지스트 막을 형성하되, 상기 바크막 상부에 상기 포토레지스트 막을 여러 번 반복적으로 형성하여 멀티 레이어막을 형성하는 단계와,
    상기 모노머 물질로 구성된 상기 멀티 레이어막에 베이킹 공정을 실시하여 멀티 레이어막을 폴리머 형태의 필름을 형성하는 단계와,
    상기 폴리머 형태의 필름과 상기 바크막을 패터닝하여 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 막은, 광 활성기를 갖는 모노머 물질을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴의 두께는, 상기 모노머 물질로 이루어진 막이 형성되는 횟수로 조절하는 것을 특징으로 하는 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 방법.
  4. a) 반도체 기판 상에 바크막을 형성하는 단계와,
    b) 랭뮤어 블로젯막 배향 원리를 이용하여 상기 바크막의 상부에 친수성기를 갖는 산화막 계통의 이루어진 제 1 포토레지스트 막과, 소수성기를 갖는 폴리머 계통의 제 2 포토레지스트 막을 순차 형성하는 단계와,
    c) 상기 제 1, 2 포토레지스트 막에 베이킹 공정을 실시한 후 상기 제 2 포토레지스트 막의 상부에 박막의 산화막을 형성하는 단계와,
    d) 상기 b, c의 단계를 반복적으로 수행하여 상기 제 1, 2 포토레지스트 막 및 상기 박막의 산화막으로 이루어진 멀티 레이어막을 형성하는 단계와,
    상기 멀티 레이어막과 상기 바크막을 패터닝하여 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 산화막은, 10Å이하의 두께로 제 2 포토레지스트 막의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 랭뮤어 블로젯막의 배향 원리를 이용한 미세 패턴 형성 방법.
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KR20050028350A (ko) * 2003-09-17 2005-03-23 한국기계연구원 나노패턴 구조물 및 그 제조 방법

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