KR19990004682A - 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 집적회로를 형성하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성하는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은, 피식각층을 구비한 반도체 기판 표면에 포토레지스트막을 도포하는 단계와, 상기 포토레지스트막을 선택적으로 노광하는 단계와, 상기 노광된 포토레지스트막 표면을 아민처리하는 단계 및 상기 포토레지스트막을 현상하여, 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자의 제조방법

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 반도체 집적회로를 형성하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 포토레지스트 패턴은 포토레지스트막의 도포, 선택적 노광 및 현상 공정에 의하여 형성된다. 여기서, 이러한 일련의 공정을 포토리소그라피 공정이라 하며, 포토레지스트막으로는 화학 증폭형 레지스트막이 많이 이용된다.

여기서, 종래의 포토리소그라피 공정에 의하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법을 첨부 도면 도 1A 내지 도 1C를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 1A는 패턴의 형상을 한정하기 위한 레티클(10) 패턴 위치에 따른 광의 분포를 나타낸 도면으로, 광의 세기(intensity)는 레티클(10)의 위치에 따라, 그 세기가 다르다, 즉, 레티클(10)이 위치하는 부분에는 광이 차단되고, 반면, 레티클(10) 사이의 공간부에는 비교적 높은 세기로 광이 분포된다.

도 1B는 상기 도 1A와 같이 레티클을 포토레지스트막 상에 배치하였을 때, 포토레지스트막이 선택적으로 노광된 형태로서, 반도체 기판(1) 상부에는 공지의 스핀 코팅(spin coating) 방식에 의하여 화학 증폭형 포토레지스트막(2)이 도포된다. 이어, 이 포토레지스트막(2) 상부에 준비된 레티클(10)이 얹어진 다음, 노광 공정을 실시한다. 그러면, 상기 도 1A와 같은 광이 포토레지스트막(2)에 전달되어, 포토레지스트막(2)은 선택적으로 노광된다. 여기서, 도면 부호 2a는 레티클(10)에 의하여 가려져 노광이 되지 않은 포토레지스트막이고, 2b는 노광된 포토레지스트막이다.

그리고나서, 도 1C에 도시된 바와 같이, 현상 공정을 진행하면 포지티브 포토레지스트의 경우 노광된 부분(2b)이 제거되어, 포토레지스트 패턴이 형성된다.

그러나, 상술한 종래 기술에 의하면, 포토레지스트막의 노광시, 레티클이 존재하는 부분과, 레티클이 존재하지 않는 부분사이에 경계면의 광 회절 및 간섭이 발생되어, 도 1A와 같이 곡화된 광세기 분포가 형성된다. 이로 인하여, 광의 콘트라스트(contrast)가 명확하지 않게 되어, 미세 패턴 형성 능력이 저하되거나, 상단면이 원형형태로 디파인된다.

부가하자면, 상기한 화학 증폭형 포토레지스트는 노광공정시, 포토레지스트막내에 포함된 산 촉매(H⁺: 도면에서 도트로 표시됨)들이 광의 인가 형태에 따라서 형성되고, 아울러 포토레지스트막 상부에 곡화된 분포를 이룬다. 여기서, 형성된 산 촉매들은 포토레지스트를 현상용액에 대하여한 용해도를 증가시킴으로 인하여, 산촉매들이 분포된 포토레지스트막이 모두 제거된다. 따라서, 산촉매들의 광의 분포 형태로 형성되고, 아울러, 상부에 다량이 분포됨에 따라, 포토레지스트막은 상부 부분이 일부 제거되어, 원형 형태로 현상된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 화학 증폭형 포토레지스트막의 노광시, 산촉매의 분포를 조절하여, 미세 패턴 형성시 상부 패턴의 콘트라스트 개선하여, 소망하는 패턴을 구축할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1A 내지 도 1C는 일반적인 포토리소그라피 공정에 의하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 반도체 소자의 단면도.

도 2A 내지 도 2C는 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 패턴 형성방법을 설명하기 위한 반도체 소자의 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11: 반도체 기판12:포토레지스트막

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 피식각층을 구비한 반도체 기판 표면에 포토레지스트막을 도포하는 단계; 상기 포토레지스트막을 선택적으로 노광하는 단계; 상기 노광된 포토레지스트막의 표면을 아민처리하는 단계; 및 상기 포토레지스트막을 현상하여, 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 포토레지스트막의 노광 공정이후, 아민 처리를 실시하여, 표면 및 패턴 경계면에 배치된 산촉매들의 특성을 일부 저하시키어, 포토레지스트패턴의 원형화를 방지하게 된다.

따라서, 빛의 콘트라스트가 우수한 포토레지스트 패턴을 형성한다.

[실시예]

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

이하, 첨부한 도면 도 2A 내지 도 2C는 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.

먼저, 도 2A에 도시된 바와 같이, 피 식각층(도시되지 않음)을 구비한 반도체기판(11) 상에 포토레지스트막(12)이 공지의 스핀 코팅 방식에 의하여 형성된다. 이때, 포토레지스트막(12)으로는 현재 많이 이용되는 화학 증폭형 레지스트막을 사용한다. 이어, 포토레지스트막(12) 상부에는 준비된 소정의 레티클(도시되지 않음)이 얹어지고, 노광장비 예를 들어, I-라인 장비 또는 DUV(deep UV) 장비 등에 의하여 전면 노광이 진행된다. 여기서, 레티클이 상부에 존재하는 포토레지스트막 부분(12a)은 노광되지 않고, 레티클 사이의 부분(12b)에는 노광이 이루어진다. 이때, 레티클 양단의 경계면 부분에는 광 간섭 및 회절에 의하여, 패턴 변형이 기생상이 발생될 수 있다. 이에 따라, 노광시 발생되는 화학 증폭형 레지스트막내의 산촉매(도면에서 도트。로 표시됨)들은 노광을 받은 포토레지스트막 부분(12b)에 배치되고, 또한, 레티클 사이에 발생되는 기생상의 형태로도 배치된다. 아울러, 상기 산촉매들은 포토레지스트막(12) 표면에도 다수의 산촉매들이 넓은 분포로 배치된다.

그후, 포토레지스트막(12)의 표면은, 산촉매의 이상 분포로 인한 원형 패턴의 형성을 방지하기 위하여, 암모니아 또는 아민 처리(amine treatment)가 진행된다. 여기서, 아민이란, 암모니아의 수소 원자가 알킬기(alkyl) 또는 애릴기(aryl)로 치환된 유도체를 의미하고, 이 아민 처리 공정은, 도포, 노광된 포토레지스트막이 형성된 웨이퍼를 암모니아, 아민 농도가 0 ppb 내지 30 ppb의 조건하에서 약 60분 이하정도 두어 실시한다. 이때, 암모니아 아민의 농도 조절은 아민 제거 필터의 기체 유량을 조절한다.

상기와 같이 아민 처리를 실시하면, 도 2B에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(12) 표면에는 아민 분자(도면에서 ·로 표시됨)들이 분포된다. 상기 포토레지스트막 표면에 분포된 아민 분자들은 산 촉매들과 반응하여, 산 촉매들의 용해도 특성을 저하시키게 된다.

따라서, 현상 공정을 실시하게 되면, 도 2C에서와 같이 기생상 부분 및 포토레지스트막 상부가 제거되지 않고, 초기의 레티클의 형태로 포토레지스트 패턴(12a)이 디파인된다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 포토레지스트막의 노광 공정이후, 막 표면을 아민 처리하여, 포토레지스트막 표면에 분포된 산촉매들의 용해도를 저하시킨다. 이로써, 광의 인가형태로 배치된 산촉매들은 용해도가 저하되어, 광의 인가형태로 현상되지 않고, 레티클의 형태로 형성된다.

따라서, 포토레지스트 패턴의 콘트라스트가 증가된다.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (5)

1. 피식각층을 구비한 반도체 기판 표면에 포토레지스트막을 도포하는 단계;

   상기 포토레지스트막을 선택적으로 노광하는 단계;

   상기 노광된 포토레지스트막의 표면을 암모니아 및 아민처리하는 단계; 및

   상기 포토레지스트막을 현상하여, 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 암모니아, 아민 처리는 공기중의 암모니아, 아민, 농도를 30ppb이하로 조절하여 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 아민 처리는 상기 반도체 기판을 암모니아-아민류가 포함된 용액에 침지하여 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포토레지스트막은 화학증폭형 레지스트막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 아민 처리 단계는, 상기 결과물을 암모니아와 아민농도를 30ppb 이하에의 조건하에서 약 60분 이하 정도 두어 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.