KR20020076940A - 포토리소그래피 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토리소그래피 방법에 관한 것으로, 기판상에 패턴형성막을 형성하고, 상기 패턴형성막상에 감광성 첨가물이 포함된 포토레지스트막을 도포하는 단계; 상기 포토레지스트막 상부에 마스크를 사용하여 빛을 조사하는 단계; 상기 포토레지스트막을 애싱하여 선택적으로 제거하는 단계; 및 상기 선택적으로 제거되고 남은 포토레지스트막을 마스크로 사용하여 상기 패턴형성막을 선택적으로 제거한 후 남은 포토레지스트막을 제거하여 패턴막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 포토레지스트의 고분자 결합내 자외선조사후 노광된 영역과 그렇지 않은 영역의 크로스링킹(crosslinking) 여부에 따른 애싱 선택비를 이용하여 현상공정 없이도 미세패터닝이 가능한 것이다.

Description

포토리소그래피 방법{Photolithography Method}

본 발명은 포토리소그래피 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토레지스트의 고분자 결합내 자외선조사후 노광된 영역과 그렇지 않은 영역의 크로스링킹(crosslinking) 여부에 따른 애싱 선택비를 이용하여 현상공정 없이도 미세패터닝이 가능한 포토리소그래피 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 포토리소그래피 방법은 어느 특정한 화학약품(포토레지스트)이 빛을 받으면 화학반응을 일으켜 그 성질이 변화하는 원리를 이용하여 원하는 형태의 마스크를 사용하여 빛을 선택적으로 포토레지스트에 조사함으로써 마스크 형태와 동일한 상을 형성시키는 공정이다.

이러한 관점에서, 종래 기술에 따른 포토리소그래피 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 1c는 종래 기술에 따른 포토리소그래피 방법을 간략히 나타내는 공정별 단면도이다.

종래 기술에 따른 포토리소그래피 방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(100)상에 패턴형성막(102)을 형성하고, 상기 패턴형성막(102)상에 포토레지스트(104)를 도포한다. 이때, 평탄하고 균일한 두께의 포토레지스트막을 얻기 위하여 스핀방법을 사용하는 것이 일반적이다.

그 다음, 도 1b에 도시된 바와 같이, 잔류하는 용제를 제거하기 위한 소프트 베이킹을 실시한 후, 기판(100)상의 포토레지스트막(104)을 노출시키기 위하여 원하는 형태의 마스크(106)를 통해 빛을 조사한다. 이때, 상기 포토레지스트막(104)은 화학변화를 일으킨다.

이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 현상공정을 실시한 후 하드 베이킹을 실시하여 미미하게 잔류하는 포토레지스트(104)내의 솔벤트를 제거하고 잔류한 포토레지스트막을 마스크 하여 식각공정을 행하면 원하는 패턴막(108)을 얻게된다.

여기서 종래의 현상공정은, 도면에는 도시되지 않았지만, 포토레지스트막(104)이 노광된 상태로 형성된 기판(100)상에 제 1 현상액을 약 3초간 30rpm으로 회전시키며 분산(dispense)한다. 다음으로, 25초간 0rpm으로 오토 댐핑(auto damping)한다. 이때, 오토 댐핑 단계에서 실제적인 현상이 이루어진다.

그후, 제 2 현상액을 약 8.5초간 30rpm으로 회전시키며 분산(dispense)한다. 이어, 25초간 0rpm으로 오토 댐핑(auto damping)한 후, 탈이온수로 세정한다음, 후속 공정을 진행하면 상기한 바와 같이 원하는 패턴의 막(108)을 완성한다.

그러나, 종래 기술에 따른 포토리소그래피 공정에 있어서는 현상공정을 반드시 실시하여야 하며 이 경우에 2번의 오토댐핑공정이 필요하므로 그만큼의 공정시간이 필요하고, 현상액에 의한 케미컬 어택(chemical attack) 문제와 습식식각(wet etching)시 바이어스(bias), 즉 크리티컬 디멘죤 로스(critical dimension loss) 문제가 발생하므로써 고밀도 선폭 제어가 어렵다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 포토레지스트의 고분자 결합내 자외선조사후 노광된 영역과 그렇지 않은 영역의 크로스링킹(crosslinking) 여부에 따른 애싱 선택비를 이용하여 현상공정 없이 미세패터닝이 가능한 포토리소그래피 방법을 제공함에 있다.

도 1a 내지 1c는 종래 기술에 따른 포토리소그래피 방법을 도시한 공정별 단면도.

도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 포토리소그래피 방법을 도시한 공정별 단면도.

도 3은 포토레지스트내 감광성 첨가물에 의한 포토레지스트의 크로스링킹을 도시한 도면.

도 4a 내지 4c는 본 발명에 따른 네가티브 포토리소그래피 방법을 도시한 공정별 단면도.

도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 포지티브 포토리소그래피 방법을 도시한 공정별 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

200; 기판202, 202a, 202b; 패턴형성막

204; 포토레지스204a; 감광된 포토레지스트

204b; 비감광된 포토레지스트206; 마스크

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포토리소그래피 방법은, 상기 패턴형성막상에 감광성 첨가물이 포함된 포토레지스트막을 도포하는 단계; 상기 포토레지스트막 상부에 마스크를 사용하여 빛을 조사하는 단계; 상기 포토레지스트막을 애싱하여 선택적으로 제거하는 단계; 및 상기 선택적으로 제거되고 남은 포토레지스트막을 마스크로 사용하여 상기 패턴형성막을 선택적으로 제거한 후 남은 포토레지스트막을 제거하여 패턴막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 포토리소그래피 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 포토리소그래피 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.

본 발명에 따른 포토리소그래피 방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(200)상에 패턴형성막(202)을 형성하고, 상기 패턴형성막(202) 상부에 감광성 첨가물(light sensitive additive)이 포함된 포토레지스트(204)를 도포한다.

그 다음, 도 2b 및 2c에 도시된 바와 같이, 참조하여, 원하는 패턴을 가지는 마스크(206)를 사용하여 빛, 구체적으로는 자외선(UV)을 사용하여 상기 포토레지스트(204)를 노광시킨다. 이때, 상기 포토레지스트(204)는 마스크(206)를 통과한 빛과 그렇지 못한 빛에 의해 감광된 부분(204a)과 비감광된 부분(204b)으로 나뉘게된다.

이와 관련하여, 빛에 의해 감광된 부분이 제거되는 포지티브(positive)타입 포토리소그래피와 빛에 의해 감광되지 않은 부분이 제거되는 네가티브(negative)타입 포토리소그래피로 나눌 수가 있다. 상기 두 가지 타입의 포토리소그래피 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 네가티브(negative)타입 포토리소그래피 방법은 빛에 노출된 포토레지스트가 후속공정에 의해 잔류하는 것으로, 빛에 노출되면 상기 포토레지스트내의 감광성 물질에 의해 각 고분자 사슬이 크로스링킹(crosslinking)이 되어 후속하는 포토레지스트 애싱에 의해서도 제거되지 않고 계속하여 잔류하는 것이다.

도 3은 상기한 바와 같은 크로스링킹(crosslinking)을 나타내는 화학구조를 간략히 도시한 도면이다. 여기서, 도 3의 A부분은 노광되지 않은 부분을 도시한 것이고, 도 3의 B부분은 노광되어 크로스링킹(crosslinking)이 된 상태를 도시한 것이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 네가티브 포토레지스트 방법에 따라 포토레지스트 애싱을 행하면 노광된 부분(404a)만이 남게된다. 이후, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 잔류하는 포토레지스트(404a)를 마스크로 하여 패턴형성막(402)을 선택적으로 제거한 후, 상기 잔류하는 포토레지스트(404a)를 제거하면, 도 4c에 도시된 바와 같이, 최종적으로 원하는 패턴막(402a)을 형성하게 되는 것이다.

한편, 포지티브(positive)타입 포토리소그래피 방법은 빛에 노출된 포토레지스트가 후속공정에 의해 제거되는 것이다. 도 5a 내지 5b는 포지티브 타입 감광막을 이용한 포토리소그래피 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.

상기 포지티브 포토리소그래피 방법은, 네가티브 포토리소그래피 방법과는 반대로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 애싱을 행하면 노광된 부분은 제거되고 노광되지 않은 부분만(504b)이 남게된다.

그 다음, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 잔류하는 포토레지스트(504b)를 마스크로 하여 원하는 패턴형성막(502)을 선택적으로 제거한 후, 상기 잔류하는 포토레지스트(504b)를 제거하면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 최종적으로 원하는 패턴막(502b)을 형성하게 되는 것이다.

이때, 상기 포지티브(positive) 및 네가티브(negative) 포토리소그래피 방법에 있어서, 포토레지스트 애싱방법은 건식 애싱(dry ashing)방법을 쓰는데, 예를 들면, O₂플라즈마를 이용하거나 반응이온에칭방법이 있다.

이상, 본 명세서에서 설명한 본 발명에 따른 포토레지스트 방법은 본 발명을 설명하기 위한 일 실시예이지, 본 발명을 이에 한정하려는 의도는 아니다. 따라서, 본 발명의 요지를 벗어나지 아니하는 범위에서 다양하게 실시할 수 있으며, 또한 역으로 본 발명의 요지를 벗어나지 아니한 채 타인이 무단으로 실시하는 경우에는 본 발명의 권리에 저촉됨을 확인한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 포토레지스트 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 있어서는 포토리소그래피 공정시에 현상공정이 포함되지 않기 때문에 현상공정시에 문제가 되는 크리티컬 디멘죤 로스(critical dimension loss)를 최대한 줄일 수 있고, 현상액에 의한 케미컬 어택을 제거할 수 있다.

또한, 본 발명은 건식 애싱(dry ashing)방법을 적용하여 패터닝하므로써 고밀도 어레이가 가능하고, 현상공정없이도 미세패터닝이 가능하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기 고밀도 미세패터닝이 가능하기 때문에 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 뿐만 아니라 반도체 공정에서의 고밀도 어레이 형성에도 적용가능하다.

Claims (3)

1. 기판상에 패턴형성막을 형성하고, 상기 패턴형성막상에 감광성 첨가물이 포함된 포토레지스트막을 도포하는 단계;

   상기 포토레지스트막 상부에 마스크를 사용하여 빛을 조사하는 단계;

   상기 포토레지스트막을 애싱하여 선택적으로 제거하는 단계; 및

   상기 선택적으로 제거되고 남은 포토레지스트막을 마스크로 사용하여 상기 패턴형성막을 선택적으로 제거한 후 남은 포토레지스트막을 제거하여 패턴막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 애싱하는 단계는, 빛이 마스크를 투과하여 포토레지스트막 일부를 감광시키고 나머지 비감광된 부분이 제거되거나, 또는 빛이 마스크를 투과하지 않아 포토레지스트막 일부가 비감광되고 나머지 감광된 부분이 제거되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 애싱은 플라즈마를 사용하거나, 또는 반응이온에칭을 사용하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.