KR19990004871A

KR19990004871A - 반도체 장치 사진 식각공정 방법

Info

Publication number: KR19990004871A
Application number: KR1019970029031A
Authority: KR
Inventors: 이태국; 이성구
Original assignee: 김영환; 현대전자산업 주식회사
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-25

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야

반도체 장치 제조 방법.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

반도체 장치의 사진 식각공정에 있어서, 현상 공정 후 잔류되는 포토레지스트 패턴의 상부의 T탑을 제거할 수 있는 방법을 제공하고자 함.

3. 발명의 해결 방법의 요지

포토레지스트막 상에 HMDS막을 형성함으로 하여 패터닝된 포토레지스트막 상부의 T탑을 제거할 수 있다.

4. 발명의 중요한 용도

반도체 장치 제조 공정에 이용됨.

Description

반도체 장치 사진 식각공정 방법

본 발명은 반도체 장치의 사진 식각공정의 현상 방법에 관한 것으로, 특히 화학증폭형 포토레지스트를 이용한 공정시, 현상후 패터닝된 포토레지스트의 형상이 패터닝하고자 하는 부분만 잔류되도록 할 수 있는 현상 방법에 관한 것이다.

일반적으로 사진 식각공정은 HMDS도포, 포토레지스트의 회전 도포, 소프트 베이크 공정, 노광, 노광후 베이크 공정, 현상의 공정 단계를 거쳐 진행된다.

여기서 HMDS(hexamethyldisilazane)막은 (CH₃)₃- NH - Si(CH₃)₃의 구조를 갖고 있으며, (CH₃)₃- NH - Si(CH₃)₃는 실리콘 기판에서는 Si과 산소가 화학적 반응을 일으키고, 포토레지스트막과는 (CH₃)₃가 물리적인 결합을 유발시켜 기판과 포토레지스트막간에 접착력을 향상시키는 공정이다.

또한 소프트 베이크 공정은 80℃내지 100℃의 온도에서 실시되며, 포토레지스트 막내에 존재하는 80%내지 90%의 솔벤트를 열에너지에 의하여 증발시켜 고형(固形)의 포토레지스트 상태를 유지하기 위한 공정이다.

그리고, 노광 공정은 전자빔, DUV(Deep Ultra Violet)등의 빛에너지에 포토레지스트막을 노출시키는 공정으로, 포토레지스트막의 광화학 반응을 선택적으로 일으키는 공정이다.

현상 공정은 노광 지역과 비노광 지역간의 화학 반응을 이용하여 최종적으로 패턴 형상을 재현하는 공정이다.

도1A 내지 도1C는 종래의 사진 식각공정의 현상 방법을 나타내는 공정 단면도로서, 도면 부호 0b110c은 실리콘 기판이고, 도면 부호 0b120c는 HMDS박막, 도면 부호 0b13은 네가티브형 포토레지스트막, 14는 소위 말하는 T탑 영역을 각각 나타낸다.

먼저, 도1A에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(11)상에 실리콘 기판과 포토레지스트막의 우수한 접착을 위한 HMDS막(12)을 도포하고, 그 상부에 포토레지스트(13)막을 스핀 방법으로 도포한다. 그리고, 포토레지스트막(13)의 고형화를 위한 소정의 열공정을 실시한다.

여기서 포토레지스트막(13)은 화학증폭형 포토레지스트막을 예로 하여 패터닝 과정을 설명한다. 또한 포토레지스트막(13)은 노광후 노광된 영역이 현상 공정 후 잔류되고, 비노광 지역이 제거되도록 하는 네가티브(negative)형 포토레지스트로, 노광시 에너지는 DUV를 사용하는 화학증폭형 포토레지스트막이다.

추가적으로 화학증폭형 포토레지스트막은 노광시 노광 에너지에 의하여 강산을 발생하는 강산 발생 물질(PAG; photo acid generator)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 도1B에 도시된 바와 같이, 기 형성된 소정의 마스크를 통과하는 DUV(Deep Ultra Violet)를 노광시 에너지로 사용하는 노광 공정을 실시한다. 그러면 전술한 대로 DUV에 의하여 노광된 부분(13)에는 강산 발생 물질로부터 강산이 발생된다.

다음으로, 도1C에 도시된 바와 같이, 노광후 베이크 공정 및 현상 공정을 실시한다. 이때 화학증폭형 포토레지스트막 사용시, 공기중의 아민(amine)과 포토레지스트막 내의 강산 발생 물질로부터 발생된 강산이 반응하여, 패터닝된 포토레지스트(13)의 상부에 T탑 영역(14)이 현상후에 잔류되어 비노광 지역이 완전히 제거되지 않는다.

이를 방지하기 위한 좀더 개선된 방안으로, 사진 식각공정 장비 내에 화학 필터를 사용하여 아민을 웨이퍼로부터 차단하였는데, 이러한 장비의 추가적 구성에 의해 비용이 증가하고 주기적인 보수 등의 문제점이 대두된다.

이에 포토레지스트 패턴 하부층의 원하는 식각 패턴을 얻기 위해 새로운 사진 식각공정의 현상 방법의 개발이 필요하게 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 사진 식각공정의 현상 공정시, 포토레지스트 패턴 상부에 생성되는 T탑의 생성을 억제할 수 있는 현상 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도1A 내지 도1C는 종래의 사진 식각공정의 현상 방법을 나타내는 공정 단면도,

도 2A 내지 도2E는 본 발명의 일실시예에 따른 사진 식각공정이 현상 방법을 나타내는 공정 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 실리콘 기판

22 : HMDS박막

22a : HMDS박막(TARC용)

23 : 포토레지스트

24 : 마스크

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은,화학증폭형 포토레지스트 패턴을 형성하는데 있어서, 반도체 기판 상부에 형성된 소정의 하부층 상부에 포토레지스트를 도포하는 단계; 상기 포토레지스트상부에 제1헥사메틸디실라제인(HMDS)막을 형성하는 단계; 및 소정의 포토 마스크를 이용하여 노광하는 단계를 포함하여 이루어진다.

그리고, 본 발명의 반도체 장치 제조방법은, 화학증폭형 포토레지스트 패턴을 형성하는데 있어서, 반도체 기판 상부에 형성된 소정의 하부층 상부에 포토레지스트를 도포하는 단계; 상기 포토레지스트상부에 제1테트라메틸디실라제인(TMDS)막을 형성하는 단계; 및 소정의 포토 마스크를 이용하여 노광하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도2A 내지 도2E는 본 발명의 일실시예에 따른 사진 식각공정의 현상 방법을 나타내는 공정 단면도이다.

먼저, 도2A에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(21)상에 HMDS(22)를 스핀 도포한 후 포토레지스트(23)를 스핀 도포한다.

여기서 HMDS박막(22)은 실리콘 기판(21)과 포토레지스트막(23)의 접촉력을 향상시키기 위하여 형성되며, 일반적인 비율인 60% 커버리지(coverage)로 도포하다.

또한 여기서 포토레지스트막(23)은 화학증폭형 포토레지스트막을 예로 하여 패터닝 과정을 설명한다. 포토레지스트막(23)은 노광후 노광된 영역이 현상 공정 후 잔류되고, 비노광 지역이 제거되도록 하는 네가티브형 포토레지스트로, 노광시 에너지는 DUV를 사용하는 화학증폭형 포토레지스트막이다.

다음으로 도2B에 도시된 바와 같이, 전체 구조 상부에 상부 반사방지막으로 HMDS박막(22a)을 100% 커버리지(coverage)로 도포하다.

여기서, HMDS박막(22a)은 노광 에너지를 DUV로 할 경우의 상부 반사방지막으로 사용한 유기막으로서, 100%로 완전히 도포되며, 대기중의 아민(amine)계와 노광후 강산(H⁺)과의 반응을 억제시키는 역할을 한다.

다음으로 도2C에 도시된 바와 같이, 소정의 노광 마스크(24)를 투과 및 차단되는 DUV에너지에 의한 노광 공정을 실시한다. 여기서 노광된 영역에는 강산 발생 물질로부터 강산이 발생된다.

다음으로 도2D에 도시된 바와 같이, 상부 반사방지막용 HMDS막(22a)을 디스컴 공정으로 제거한다. 이때 HMDS막(22a)내에 일부 발생한 T탑도 함께 제거된다.

다음으로 도2E에 도시된 바와 같이, 현상 공정으로 원하는 소정의 포토레지스트 패턴(23)을 얻을 수 있다.

전체적으로 상부 반사방지막으로 사용한 HMDS(hexamethyldisilazane)막은 TMDS(tetramethyldislazane)막으로 사용하기도 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 반도체 장치의 사진 식각공정 중 현상 공정시, DUV 포토레지스트막을 도포한 후, 공정이 간편한 HMDS박막을 완전히 도포함으로써 DUV 포토레지스트막이 대기중 아민계와 접촉하는 것을 막아, 패터닝된 포토레지스트막의 상부에 T탑이 잔류되는 것을 방지한다.

Claims

화학증폭형 포토레지스트 패턴을 형성하는데 있어서,

반도체 기판 상부에 형성된 소정의 하부층 상부에 포토레지스트를 도포하는 단계;

상기 포토레지스트상부에 제1헥사메틸디실라제인(HMDS)막을 형성하는 단계; 및

소정의 포토 마스크를 이용하여 노광하는 단계를

포함하여 이루어지는 반도체 장치 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 포토레지스트를 도포하는 단계에서,

전체구조 상부에 상기 포토레지스트의 접착력을 향상시키기 위한 제2헥사메틸디실라제인(HMDS)막을 도포하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 반도체 장치 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 노광후에 상기 제1헥사메틸디실라제인(HMDS)막을 제거하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 반도체 장치 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1헥사메틸디실라제인(HMDS)막은

100% 커버리지로 형성되는 반도체 장치 제조 방법.
화학증폭형 포토레지스트 패턴을 형성하는데 있어서,

반도체 기판 상부에 형성된 소정의 하부층 상부에 포토레지스트를 도포하는 단계;

상기 포토레지스트상부에 제1테트라메틸디실라제인(TMDS)막을 형성하는 단계; 및

소정의 포토 마스크를 이용하여 노광하는 단계를

포함하여 이루어지는 반도체 장치 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 포토레지스트를 도포하는 단계에서,

전체구조 상부에 상기 포토레지스트의 접착력을 향상시키기 위한 제2테트라메틸디실라제인(TMDS)막을 도포하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 반도체 장치 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 노광후에 상기 제1테트라메틸디실라제인(TMDS)막을 제거하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 반도체 장치 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1테트라메틸디실라제인(TMDS)막은

100% 커버리지로 형성되는 반도체 장치 제조 방법.