KR20010056794A - 패턴의 불량을 감소시키기 위한 리소그라피 공정 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 포토 리소그라피 공정에 있어서, 난반사 방지막의 증착 후에 표면을 세척하기 위한 세척액의 잔류 화학 성분을 제거함으로써 미세 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 리소그라피 공정은 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판의 표면을 세척하는 단계와, 상기 세척 후의 잔류하는 화학 성분을 제거하기 위한 열처리 및 냉각 단계와, 감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 리소그라피(Lithography) 공정에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 기판의 표면을 세척하는 과정에서 발생하는 화학 성분을 열처리 공정으로 제거함으로써 패턴의 불량을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
비트 라인(Bit Line)이나, 워드 라인(Word Line) 또는 게이트 전극 등을 형성하는 경우에 폴리 실리콘 막의 난반사를 방지하고, 안정된 패턴을 형성하기 위하여 난반사 방지막을 증착한 후에 감광막을 이용한 리소그라피 공정을 수행한다.
상기와 같은 종래의 리소그라피 공정 과정을 도 1의 흐름도에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 종래의 리소그라피 공정, 예를 들어 비트 라인을 형성하는 경우는 반도체 기판 상에 폴리 실리콘 막과 도전용 금속막, 하드 마스크 막, 난반사 방지막을 차례대로 증착하고, 상기 난반사 방지막의 증착 과정에서 발생하는 결함을 방지하기 위하여 세척액을 이용하여 표면을 세척한 후에 감광막 패턴을 형성하여 리소그라피 공정을 진행한다.
상기에서 감광막 패턴을 형성하는 단계는 반도체 기판 표면에 대한 감광막의 접착성을 높이기 위한 친수화 과정과, 감광막 코팅 과정, 노광 및 현상 과정을 순차적으로 수행하게 된다.
상기에서 하드 마스크 막 상부에 무기물 난반사 방지막 또는 도전막 등을 증착하는 경우에, H2SO4와 H2O2를 혼합한 피라나(Piranha)를 세척액으로 사용하는데 상기 피라나는 유기물 등의 불순물을 세척하는데는 우수한 효과를 나타낸다.
상기 피라나 용액은 세척액으로 사용될 뿐만 아니라, 감광액을 제거하는 스트리퍼(Stripper)로도 사용되는데, 반도체 소자가 고집적화 되어 감에 따라 패턴이 미세해져서, 미세 표면의 함몰부에 잔류하는 화학 성분은 기판의 표면에 부분적으로 존재하게 된다.
이러한 화학 성분은 이소 프로필 알코올(Isopropyl alcohol)을 이용한 건조 과정에서 완전히 제거되지 못하여 기판의 표면에 남게 되고, 잔류하는 성분이 감광막과 반응하여 패턴의 박막화(Pattern Thinning) 또는 패턴의 단락 등의 불량을 발생시키게 된다.
이러한 현상은 회로의 선폭이 미세할수록 더 크게 나타나는데, 점차 고집적화 되어 가는 최근의 반도체 메모리 소자의 경우에 큰 문제가 된다.
도 2a 및 도 2b는 상기와 같이, 피라나를 이용하여 반도체 기판을 세척한 경우에 이후의 감광막 패턴 사진을 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 감광막 패턴 형성 과정에서 감광막의 라인 패턴의 일부가 단락(A, B)되어 감광막 패턴에 불량이 발생하는 것을 볼 수 있다.
이처럼, 패턴이 얇아지거나 단락되는 것을 방지하기 위하여 피라나 용액을 이용한 세척 과정을 거치지 않고, 감광막 패턴을 형성하게 되면 세척 과정 전에 난반사 방지막이나 도전막 등을 형성하는 과정에서 발생하는 파티클(Particle) 등의 요소에 의하여 후속의 감광막 패턴 형성 공정에서 오히려 패턴 형성이 어려워진다. 그에 따라, 배선간의 쇼트나 브리지(Bridge) 등을 유발시켜서 전기적 특성까지 열화시키는 원인이 된다.
따라서, 상기의 표면 세척 과정은 패턴 형성을 위한 리소그라피 공정에 꼭 필요한 공정으로 이를 생략할 수가 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 기판의 표면을 세척한 후에, 열처리 공정을 수행하여 기판 표면에 잔류하는 화학 성분을 제거함으로써 이후의 감광막 패턴 형성 공정에서 나타나는 패턴의 불량을 감소시키는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 리소그라피 공정의 흐름도,
도 2a 및 도 2b는 종래의 리소그라피 공정에 의해서 감광막 패턴에 불량이 발생한 경우의 사진,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리소그라피 공정의 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리소그라피 공정에 의한 감광막 패턴의 사진.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 리소그라피 공정은 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판을 피라나 용액으로 세척하는 단계와, 잔류하는 화학 성분을 제거하기 위한 열처리 및 냉각 단계와, 감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 열처리 단계는 60 초 내지 120 초 동안 250 내지 300 ℃의 온도로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 열처리는 DHP(Dehydration High-temperature Plate) 오븐을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각 단계는 20 내지 30 ℃의 온도로 수행하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
본 발명은 피라나에 의하여 기판 표면을 세척하고 나서 감광막 패턴을 형성하기 전에, 잔류하는 화학 성분을 제거하기 위하여 열처리 및 냉각 공정을 진행한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리소그리피 공정의 흐름도를 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 리소그라피 공정은 반도체 기판 상에 난반사 방지막이나 도전막 등 소정의 패턴을 차례대로 형성한다. 그 후에, 불균일한 반도체 기판의 표면을 세척하기 위하여 H2SO4와 H2O2를 혼합한 피라나 용액을 사용하여 세척한다.
이렇게 표면을 세척하는데 사용된 피라나 용액은 이소프로필 알코올을 이용한 건조 과정에서 완전히 제거되지 않고, 일부가 표면에 남아있게 되는데, 고온의 열처리 과정을 통하여 잔류하는 화학 성분을 제거할 수 있다.
이 때, 상기 잔류 화학 성분을 제거하기 위한 열처리 온도는, 실험 결과 250 내지 300 ℃ 사이의 범위로 하여 60 초 내지 120 초 동안 수행하는 것이 가장 적당한 것으로 밝혀졌다.
그리고, 상기의 열처리 과정은 별도의 장치를 따로 둘 필요가 없이 트랙(Track) 장비 내의 DHP 오븐을 사용하여 수행할 수 있다.
상기 열처리 과정을 통하여, 반도체 기판의 잔류 화학 성분을 제거한 후에 반도체 기판을 냉각시켜서, 감광막 패턴을 형성하기에 적당한 조건으로 조절한다. 이 때의 냉각 조건은 20 내지 30 ℃의 온도로 하여 실시하는 것이 바람직하다.
그 후에는 종래의 경우와 마찬가지로, 반도체 표면과 감광막의 접착성을 향상시키기 위하여 친수화 과정, 감광막 코팅, 베이크 공정, 노광 및 현상 과정을 수행한다.
상기와 같이, 세척 과정 후에 기판의 표면에 잔류하는 화학 성분을 제거함으로써, 반도체 기판과 그 상부에 형성되는 감광막 사이의 접착력이 증가되어 감광막의 리프팅(Lifting)을 방지할 수 있게 되어, 리소그라피 공정을 보다 안정적으로 수행할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리소그라피 공정을 수행한 경우에 감광막패턴의 사진을 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 피라나 용액에 의한 세척 과정을 거친 후에 감광막 패턴을 형성하더라고, 감광막 패턴이 얇아지거나 단락되지 않고 정상적으로 형성된 것을 볼 수 있다.
상기에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 리소그라피 공정에 따르면, 피라나 용액을 이용하여 반도체 기판을 세척한 후에, 기판 상에 잔류하는 화학 성분을 열처리를 통하여 제거함으로써 감광막 패턴 과정에서 발생하는 패턴의 박막화 현상 또는 단락 현상을 방지할 수 있다.
따라서, 정밀한 감광막 패턴을 형성할 수 있어서 반도체 소자의 고집적화를 이룰 수 있는 장점이 있다.
또한, 열처리 공정으로 기판 표면의 화학 성분을 제거함으로써, 감광막과 기판의 접착력을 증가시켜 보다 안정적인 리소그라피 공정이 가능하다.
또한, 별도의 열처리 장비 없이 종래에 사용하던 장비를 사용하여 열처리 공정을 수행함으로써 추가적인 경비의 부담을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하여 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (5)
- 반도체 기판의 표면을 세척하는 단계와,상기 세척 후의 잔류하는 화학 성분을 제거하기 위한 열처리 및 냉각 단계와,감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 공정.
- 제 1 항에 있어서, 상기 세척 단계는H2SO4와 H2O2를 혼합한 피라나 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 공정.
- 제 1 항에 있어서, 상기 열처리 단계는250 내지 300 ℃의 온도로,60 초 내지 120 초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 공정.
- 제 3 항에 있어서, 상기 열처리 단계는DHP 오븐을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 공정.
- 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 단계는20 내지 30 ℃의 온도로 수행하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 공정.
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| KR1019990058403A KR20010056794A (ko) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 패턴의 불량을 감소시키기 위한 리소그라피 공정 |
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Publications (1)
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| KR20010056794A true KR20010056794A (ko) | 2001-07-04 |
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1999
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