KR19980037966A - 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 의한 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴 형성방법에서는 2차에 걸친 열처리시 온도 및 시간을 조절하여 원하는 스페이스 폭을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성한다.

따라서 이를 식각마스크로 사용함으로써 종래의 디자인 룰 한계를 넘어서는 미세한 패턴을 형성할 수 있어서 반도체장치를 더욱 고 집적화 할 수 있다.

Description

반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴 형성방법

본 발명은 반도체장치의 제조과정에서 미세 패턴을 형성하는 방법에 관한 것으로서 특히, 물질층을 미세 패터닝하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.

반도체제조기술의 발전과 함께 웨이퍼의 단위면적당 구성되는 반도체소자들의 밀도도 급속히 높아지고 있다. 웨이퍼 상에 형성되는 반도체소자라는 것은 도전층과 절연층 패턴으로 이루어지므로 이러한 도전층과 절연층을 패터닝하는 기술이 반도체장치의 고 집적화를 달성하기 위해서는 반드시 선행되어야 한다.

웨이퍼 상에 형성되는 물질층의 패터닝하기 위해서는 먼저 마스크 패턴을 먼저 형성해야 하는데, 대개의 경우 포토레지스트 패턴을 사용한다. 그런데 반도체장치의 고집적화에 따라 디자인 룰이 엄격해짐에 따라 이를 극복할 필요성이 대두되고 있다. 이러한 필요성에 의해 보다 엄격한 디자인 룰에 적합한 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있는 다양한 형태의 사진식각기술이 개발되고 있다.

그중에서 패턴의 해상도를 높이기 위한 방편으로서 노광광원의 단파장화와 그에 알맞는 포토레지스트의 개발이 큰 맥락을 이루고 있다.

종래 기술에서는 i-라인(line)을 노광광원으로 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는데, 이러한 방식으로 포토레지스트 패턴을 형성할 경우 그 해상한계는 0.35㎛를 크게 넘어서지 못하고 있다. 구체적인 예를 도 1에서 볼 수 있다. 도 1은 종래 기술에 의한 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴 형성방법에 의해 형성된 현상 후의 포토레지스트 패턴을 30,000배로 확대한 사진이다. 이러한 포토레지스트 패턴(A)을 식각마스크로하여 특정 물질층을 패터닝한 결과물을 도 2에 도시하였다. 도 2에서 참조부호 D는 패터닝된 물질층에 형성된 스페이스(space)의 폭을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 물질층에 형성된 스페이스의 폭(D)은 종래 사진식각기술에서 포토레지스트 패턴이 0.35㎛를 넘지 못하므로 이 한계를 넘지 않을 것임은 분명하다. 이러한 스페이스폭을 갖는 물질층 패턴은 1기가 시대를 바라보는 현 시점에서 반도체장치의 고 집적화에 결코 바람직하지 못하다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술이 갖는 문제접을 해결하기 위한 것으로서 반도체장치의 고집적화를 이룰 수 있는 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴 형성방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴 형성방법에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진이다.

도 2는 도 1의 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 물질층을 식각한 결과물의 단면사진이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴 형성방법에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진이다.

도 4는 도 3의 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 물질층을 식각한 결과물의 단면사진이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호설명

A':포토레지스트 패턴.

B':A'을 마스크로하여 식각된 물질층 패턴.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴 형성방법은 (a) 반도체기판 상에 패터닝하고자 하는 물질층을 형성하는 단계; (b) 상기 물질층 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; (c) 상기 제1 포토레지스트 패턴을 소정의 온도에서 일정시간 동안 1차 열처리하는 단계; 및 (d) 상기 1차 열처리된 제1 포토레지스트 패턴을 소정의 온도에서 일정시간 동안 2차 열처리하여 상기 제1 포토레지스트 패턴보다 폭이 좁아진 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 (c)단계에서 상기 1차 열처리는 150℃에서 130초 동안 실시한다. 그리고 상기 2차 열처리는 164℃에서 130초 동안 실시한다. 상기 1차 및 2차 열처리는 베이크 오븐이나 핫 플레이트(hot plate)를 사용하여 실시한다.

상기 (a) 단계에서 상기 제1 포토레지스트 패턴은 i라인, g라인 또는 심 자외선을 사용하여 상기 물질층상에 도포된 포토레지스트막을 패터닝하여 형성한다.

상기 제1 포토레지스트 패턴은 i라인, g라인 및 심 자외선으로 이루어진 광원중 선택된 어느 한 광원을 사용하여 상기 물질층상에 도포된 포토레지스트막을 패터닝하여 형성한다.

본 발명은 통상의 방법으로 디자인 룰로 포토레지스트 패턴을 형성한 후 2차에 걸치 열처리를 통해서 상기 종래의 디자인 룰 한계를 넘어서는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 따라서 이와 같은 포토레지스트 패턴을 사용함으로써 종래의 한계인 0.35㎛보다 작은 폭을 갖는 물질층 패턴을 형성할 수 있어서 반도체장치의 고 집적화를 이룰 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예에 의한 제조공정에서 미세 패턴 형성방법에서는 종래의 디자인 룰인 0.35㎛의 한계를 넘어서는 물질층 패턴을 형성하기 위해 다음과 같은 방법으로 포토레지스트 패턴을 형성한다. 먼저, 반도체기판에 패터닝하고자하는 물질층패턴을 형성한다. 상기 물질층은 절연서 물질이나 도전성 물질일 수 있다. 계속해서 상기 물질층 상에 상기 물질층의 한 영역을 노출시키는 제1 포토레지스트 패턴(도 1의 패턴과 같은 포토레지스트 패턴)을 통상의 방법으로 형성한다. 상기 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는데는 i라인, g라인 및 심 자외선(Deep UltraViolet)으로 이루어진 광원중 선택된 어느 한 광원을 사용한다.

계속해서 포토레지스트 패턴의 안정적인 재 배치를 위해 상기 제1 포토레지스트 패턴을 1차 열처리한다. 상기 1차 열처리는 150℃에서 130초 동안 실시한다. 상기 1차 열처리 후에 이어서 상기 제1 포토레지스트 패턴을 2차 열처리 한다. 상기 2차 열처리는 164℃에서 130초 동안 실시한다. 상기 2차 열처리에 의해 도 3에 도시한 바와 같이 패턴간의 스페이스 폭이 상기 제1 포토레지스트 패턴보다 좁아진 단면인 반원형인 제2 포토레지스트 패턴(A')이 형성된다. 도 3을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(A')은 상기 2차 열처리에 의해 상기 제1 포토레지스트 패턴의 가장자리가 허물어져서 상기 제1 포토레지스트 패턴간의 스페이스로 흘러들어서 형성된 것임을 알 수 있다.

도 3과 도 1을 비교해 보면 상기 제2 포토레지스트 패턴간의 스페이스간격이 종래 기술에 의한 방법으로 형성된 포토레지스트 패턴간의 스페이스 간격보다 좁다는 것을 확인 할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같은 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 물질층을 패터닝하면 도 4에 도시한 바와 같이 스페이스 폭(D')이 종래기술에 의한 폭(도 2의 D)에 비해 좁은 0.35㎛의 한계를 넘는 물질층 패턴(B)을 형성할 수 있음을 알 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 의한 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴 형성방법에서는 2차에 걸친 열처리시 온도 및 시간을 조절하여 원하는 스페이스 폭을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 따라서 이를 식각마스크로 사용하여 종래의 디자인 룰 한계를 넘어서는 미세한 패턴을 형성할 수 있어서 반도체장치를 더욱 고 집적화 할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진자에 의하여 실시가능함은 명백하다.

Claims (5)

1. (a) 반도체기판 상에 패터닝하고자 하는 물질층을 형성하는 단계; (b) 상기 물질층 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; (c) 상기 제1 포토레지스트 패턴을 소정의 온도에서 일정시간동안 1차 열처리하는 단계; 및 (d) 상기 1차 열처리된 제1 포토레지스트 패턴을 소정의 온도에서 일정 시간동안 2차 열처리하여 상기 제1 포토레지스트 패턴보다 폭이 좁은 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴을 형성하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계에서 상기 1차 열처리는 150℃에서 130초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴을 형성하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 2차 열처리는 164℃에서 130초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴을 형성하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 1차 및 2차 열처리는 베이크 오븐이나 핫 플레이트(hot plate)를 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴을 형성하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 상기 제1 포토레지스트 패턴은 i라인, g라인 및 심 자외선으로 이루어진 광원중 선택된 어느 한 광원을 사용하여 상기 물질층상에 도포된 포토레지스트막을 패터닝하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조공정에서 미세 패턴을 형성하는 방법.