KR19990085057A - 반도체 장치의 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 기판 상에 광에 대해 반사율이 높은 하지막을 형성하는 단계와, 상기 하지막 상에 제1 무기성 반사방지막 및 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제1 무기성 반사방지막 및 하지막을 식각하여 제1 콘택홀을 갖는 제1 무기성 반사방지막 패턴 및 하지막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와, 상기 하지막 패턴 및 제1 무기성 반사방지막 패턴이 형성된 결과물 전면에 제1 층간절연막 및 제2 포토레지스트막을 형성하는 단계와, 상기 제1 무기성 반사방지막 패턴으로 인하여 하부구조에서 난반사되는 광량을 최소화하면서 상기 제2 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제1 층간절연막을 식각하여 상기 반도체 기판을 노출하는 제2 콘택홀을 갖는 제1 층간절연막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다. 본 발명의 반도체 장치의 패턴 형성 방법은 포토레지스트 패턴의 형성을 위한 노광시 전공정에서 남겨진 무기성 반사방지막 패턴으로 인하여 상기 포토레지스트 패턴의 균일도를 개선시킬 수 있고 공정을 단순화할 수 있다.

Description

반도체 장치의 패턴 형성 방법

본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반사방지막(Anti-Reflective layer)를 이용한 반도체 장치의 패턴 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라 포토리소그래피 공정에서 원하는 패턴을 균일하게 형성하기 위해서는 하지막질의 광특성 및 구조에 의한 영향을 고려해야 한다. 예를 들어, 표면단차가 심한 기판 상에 형성된 물질막을 패터닝하기 위한 노광 공정을 실시할 때, 포토 마스크를 통과한 빛이 물질막의 표면, 특히 도전체막 표면에서 난반사되어 원하는 프로파일을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하기가 어렵게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 반사방지막을 형성한 다음에 노광공정을 실시하는 방법이 제안되었다. 상기 반사방지막을 사용하는 방법은 상기 반사방지막을 포토레지스트막의 하부에 형성하는 BARL(Bottom Anti-Reflective Layer) 방식과 상기 반사방지막을 포토레지스트막의 상부에 형성하는 TARL(Top Anti-Reflective Layer)방식으로 대별된다. 본 명세서 상에서는 상기 BARL 방식에 이용되는 반사방지막만을 반사방지막으로 칭한다. 상기 반사방지막은 입사된 광의 일부 흡수 기능도 있지만 원리적으로는 소멸간섭현상에 의하여 반사되는 광량을 줄이는 특성을 갖는다.

그런데, 상기 반사방지막을 사용하는 경우에는 후속공정에서 반사방지막을 다시 적절한 방법으로 제거해야만 하는 부담이 발생하기 때문에 공정을 더욱 복잡하게 만드는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사방지막을 사용한 다음 이를 제거하지 않고 후속공정에 이용할 수 있는 반도체 장치의 패턴 형성 방법을 제공하는 데 있다.

도 1 내지 도 10은 본 발명에 의한 반도체 장치의 패턴 형성 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 장치의 패턴 형성 방법은 반도체 기판 상에 광에 대해 반사율이 높은 하지막을 형성하는 단계와, 상기 하지막 상에 제1 무기성 반사방지막을 형성하는 단계와, 상기 제1 무기성 반사방지막 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제1 무기성 반사방지막 및 하지막을 식각하여 제1 콘택홀을 갖는 제1 무기성 반사방지막 패턴 및 하지막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와, 상기 하지막 패턴 및 제1 무기성 반사방지막 패턴이 형성된 결과물 전면에 제1 층간절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1 층간절연막 상에 제2 포토레지스트막을 형성하는 단계와, 상기 제1 무기성 반사방지막 패턴으로 인하여 하부구조에서 난반사되는 광량을 최소화하면서 상기 제2 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제1 층간절연막을 식각하여 상기 반도체 기판을 노출하는 제2 콘택홀을 갖는 제1 층간절연막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.

상기 제1 무기성 반사방지막은 SiON막, GeON막 또는 TiN막을 이용하여 100∼600Å의 두께로 형성한다.

상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계 후에, 상기 제2 콘택홀에 매립되는 플러그를 형성하는 단계와, 상기 플러그 및 제1 층간절연막 패턴 상에 제2 층간절연막을 형성하는 단계와, 상기 제2 층간절연막 상에 제3 포토레지스트막을 형성하는 단계와, 상기 제1 무기성 반사방지막 패턴으로 인하여 상기 하부구조에서 난반사되는 광량을 최소화하면서 상기 제3 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 제3 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제3 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제2 층간절연막을 식각하여 제2 층간절연막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제3 포토레지스크 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제3 포토레지스트막을 형성하는 단계 전에 제2 층간절연막 상에 제2 무기성 반사방지막을 형성할 수 도 있다. 상기 제2 무기성 반사방지막은 SiON막, GeON막 또는 TiN막을 이용하여 100∼600Å의 두께로 형성한다.

본 발명의 반도체 장치의 패턴 형성 방법은 포토레지스트 패턴의 형성을 위한 노광시 전공정에서 남겨진 무기성 반사방지막 패턴으로 인하여 상기 하부구조에서 난반사되는 광량을 최소화할 수 있어 상기 포토레지스트 패턴의 균일도를 개선시킬 수 있다. 그리고, 상기 전공정에서 남겨진 무기성 반사방지막을 제거하지 않기 때문에 공정을 단순화할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 10은 본 발명에 의한 반도체 장치의 패턴 형성 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.

도 1을 참조하면, 반도체 기판(1) 상에 하지막(3)을 형성한다. 상기 하지막(3)은 광에 대하여 반사율이 높은 막이다. 이어서, 상기 하지막(3) 상에 제1 무기성 반사방지막(5)을 형성한다. 상기 제1 무기성 반사방지막(5, 굴절율:2.0≤n≤2.5, 0.6≤k≤0.7)은 SiON막, GeON막 또는 TiN막을 이용하여 100∼600Å의 두께로 형성한다. 다음에, 상기 제1 무기성 반사방지막(5) 상에 식각용 마스크층(7) 및 제1 포토레지스트막(9)을 형성한다. 상기 식각용 마스크층(7)은 고온산화막(HTO막) 또는 PE-TEOS(plasma-enhanced tetra-ethyl-ortho-silicate glass)막을 10∼1000Å의 두께로 형성한다. 본 실시예에서, 상기 식각용 마스크층(7)을 형성하였으나, 이를 형성하지 않고 바로 제1 무기성 반사방지막(5) 상에 제1 포토레지스트막(9)을 형성할 수 도 있다.

도 2를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트막(9)을 노광 및 현상하여 제1 포토레지스트 패턴(9a)을 형성한다. 상기 제1 포토레지스트 패턴(9a)의 형성을 위한 노광시 상기 제1 무기성 반사방지막(5)으로 인하여 하지막(3)에서 난반사되는 광량을 최소화할 수 있어 상기 제1 포토레지스트 패턴(9a)의 균일도를 개선시킬 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(9a)을 마스크로 상기 식각용 마스크층(7), 제1 무기성 반사방지막(5) 및 하지막(3)을 식각하여 식각용 마스크층 패턴(7a), 제1 무기성 반사방지막 패턴(5a), 하지막 패턴(3a)을 형성한다. 이때, 상기 패턴들 사이에는 제1 콘택홀(11)이 형성된다.

도 4를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(9a) 및 식각용 마스크층 패턴(7a)을 제거한다. 이때, 본 발명은 상기 제1 무기성 반사방지막 패턴(5a)을 제거하지 않고 남기는데, 이는 후속공정에서 반사방지막의 역할을 수행하기 위함이다. 이렇게 상기 제1 무기성 반사방지막 패턴(5a)을 제거하는 공정을 수행하지 않아도 되기 때문에 공정을 단순화시킬 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 하지막 패턴(3a) 및 제1 무기성 반사방지막 패턴(5a)이 형성된 결과물 전면에 제1 층간절연막(13)을 형성한다. 이어서, 상기 제1 층간절연막(13) 상에 제2 포토레지스트막(15)을 형성한다.

도 6를 참조하면, 상기 제2 포토레지스트막(15)을 노광 및 현상하여 제2 포토레지스트 패턴(15a)을 형성한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(15a)의 형성을 위한 노광시 상기 식각되지 않고 남겨진 제1 무기성 반사방지막 패턴(5a)으로 인하여 상기 하부의 스택구조의 엣지(참조부호 A로 표시)에서 난반사되는 광량을 최소화할 수 있어 상기 제2 포토레지스트 패턴(15a)의 균일도를 개선시킬 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(15a)을 마스크로 상기 제1 층간절연막(13)을 식각하여 제1 층간절연막 패턴(13a)을 형성한다. 다음에, 상기 제1 층간절연막 패턴(13a)이 형성된 결과물 전면에 폴리실리콘막을 형성함으로써 상기 제1 콘택홀(11)에 매립되어 반도체 기판에 접속되는 플러그(17)를 형성한다.

도 8을 참조하면, 상기 플러그(17) 및 제1 층간절연막 패턴(13a)이 형성된 결과물 전면에 제2 층간절연막(19)을 형성한다. 다음에, 상기 제2 층간절연막(19) 상에 제2 무기성 반사방지막(21) 및 제3 포토레지스트막(23)을 형성한다. 상기 제2 무기성 반사방지막(21, 굴절율:2.0≤n≤2.5, 0.6≤k≤0.7)은 SiON막, GeON막 또는 TiN막을 이용하여 100∼600Å의 두께로 형성한다.

본 실시예에서는 상기 제2 무기성 반사방지막(21)을 형성하였는데, 상기 제2 무기성 반사방지막(21)을 형성하지 않을 수 있다. 이렇게 될 경우, 후속공정에서 제1 무기성 반사방지막 패턴(5a)으로 하부 구조에서 난반사되는 광량을 줄일 수 있다. 그리고, 본 실시예에서처럼 상기 제2 무기성 반사방지막(21) 형성할 경우 상기 제1 무기성 반사방지막(5)과 제2 무기성 반사방지막(21)이 하부 구조에서 난반사되는 광량을 줄이고, 제2 무기성 반사방지막(21)은 제거해야 되므로, 상기 제1 무기성 반사방지막(5) 및 제2 무기성 반사방지막(21)의 총 두께를 고려하여 상기 제2 무기성 반사방지막(21)의 두께를 결정한다.

도 9을 참조하면, 상기 제3 포토레지스트막(23)을 노광 및 현상하여 제3 포토레지스트 패턴(23a)을 형성한다. 상기 제3 포토페지스트 패턴(23a)의 형성을 위한 노광시 상기 제1 무기성 반사방지막 패턴(5a) 및 제2 무기성 반사방지막(21)으로 인하여 상기 하부구조에서 난반사되는 광량을 최소화할 수 있어 상기 제3 포토레지스트 패턴(23a)의 균일도를 개선시킬 수 있다.

도 10를 참조하면, 상기 제3 포토레지스트 패턴(23a)을 마스크로 상기 제2 무기성 반사방지막 및 제2 층간절연막을 식각하여 제2 무기성 반사방지막 패턴(도시 안함) 및 제2 층간절연막 패턴(19a)을 형성한다. 다음에, 상기 제3 포토레지스크 패턴(23a) 및 제2 무기성 반사방지막 패턴을 제거한다. 이렇게 되면, 플러그(17) 및 제2 층간절연막 패턴(19a) 상에 상기 플러그(17)를 노출하는 콘택홀(25)이 형성된다. 이후의 제조공정은 일반적인 반도체 제조공정을 따른다.

이상, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식으로 그 변형이나 개량이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 반도체 장치의 패턴 형성 방법에 의하면, 포토레지스트 패턴의 형성을 위한 노광시 전공정에서 남겨진 무기성 반사방지막 패턴으로 인하여 상기 하부구조에서 난반사되는 광량을 최소화할 수 있어 상기 포토레지스트 패턴의 균일도를 개선시킬 수 있다. 그리고, 상기 전공정에서 남겨진 무기성 반사방지막을 제거하지 않기 때문에 공정을 단순화할 수 있다.

Claims (7)

1. 반도체 기판 상에 광에 대해 반사율이 높은 하지막을 형성하는 단계;

   상기 하지막 상에 제1 무기성 반사방지막을 형성하는 단계;

   상기 제1 무기성 반사방지막 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;

   상기 제1 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제1 무기성 반사방지막 및 하지막을 식각하여 제1 콘택홀을 갖는 제1 무기성 반사방지막 패턴 및 하지막 패턴을 형성하는 단계;

   상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;

   상기 하지막 패턴 및 제1 무기성 반사방지막 패턴이 형성된 결과물 전면에 제1 층간절연막을 형성하는 단계;

   상기 제1 층간절연막 상에 제2 포토레지스트막을 형성하는 단계;

   상기 제1 무기성 반사방지막 패턴으로 인하여 하부구조에서 난반사되는 광량을 최소화하면서 상기 제2 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;

   상기 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제1 층간절연막을 식각하여 상기 반도체 기판을 노출하는 제2 콘택홀을 갖는 제1 층간절연막 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 패턴 형성 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 무기성 반사방지막은 SiON막, GeON막 또는 TiN막을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 패턴 형성 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 무기성 반사방지막은 100∼600Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 패턴 형성 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계 후에,

   상기 제2 콘택홀에 매립되는 플러그를 형성하는 단계와, 상기 플러그 및 제1 층간절연막 패턴 상에 제2 층간절연막을 형성하는 단계와, 상기 제2 층간절연막 상에 제3 포토레지스트막을 형성하는 단계와, 상기 제1 무기성 반사방지막 패턴으로 인하여 상기 하부구조에서 난반사되는 광량을 최소화하면서 상기 제3 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 제3 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제3 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제2 층간절연막을 식각하여 제2 층간절연막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제3 포토레지스크 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 패턴 형성방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 제3 포토레지스트막을 형성하는 단계 전에 제2 층간절연막 상에 제2 무기성 반사방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 패턴 형성 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 무기성 반사방지막은 SiON막, GeON막 또는 TiN막을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 패턴 형성 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 제2 무기성 반사방지막은 100∼600Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 패턴 형성 방법.