KR20030062200A - 레지스트 패턴 형성방법 - Google Patents

레지스트 패턴 형성방법 Download PDF

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KR20030062200A
KR20030062200A KR1020020034555A KR20020034555A KR20030062200A KR 20030062200 A KR20030062200 A KR 20030062200A KR 1020020034555 A KR1020020034555 A KR 1020020034555A KR 20020034555 A KR20020034555 A KR 20020034555A KR 20030062200 A KR20030062200 A KR 20030062200A
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카와이켄지
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

염기성 물질을 포함하는 하지막과 그 위에 형성되는 화학증폭형 레지스트와의 계면에 있어서의 산 비활성화 현상을 억제하여, 염기성 물질을 포함하는 하지막 상에서도 정밀도가 높은 레지스트 패턴을 형성한다. 염기성 물질을 포함하는 하지막 표면을 카본 가스를 포함하는 가스에 의한 플라즈마를 노출시키는 표면개질처리를 행하는 공정과, 하지막 상에 화학증폭형 레지스트막을 도포하는 공정과, 화학증폭형 레지스트에 노광 및 현상처리를 행하여 화학증폭형 레지스트를 패터닝하는 공정을 구비하도록 한 것이다.

Description

레지스트 패턴 형성방법{METHOD FOR FORMING A RESIST PATTERN}
본 발명은, 레지스트 패턴 형성방법 및 이것을 사용한 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 염기성 물질을 포함하는 하지막 상에 화학증폭형 레지스트를 우수한 정밀도로 패터닝하기 위한 레지스트 패턴 형성방법 및 이 방법을 사용한 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
도 10 및 도 11은, 화학증폭형 레지스트를 사용한 종래의 반도체장치의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도 10a를 참조하여, 반도체 기판(101) 상에 피가공막(103), 반사방지막(105) 및 포지티브형의 화학증폭형 레지스트(107)를 순차 형성한다.
다음에, 도 10b를 참조하여, 반도체 기판(101) 상에 원하는 패턴을 배치한 포토마스크(109)를 통해 엑시머 레이저광(111)을 조사하여, 화학증폭형 레지스트(107)를 노광한다. 이때, 화학증폭형 레지스트(107) 내부에서는 빛이 조사된 노광부(107a)에 프로톤산인 H+가 발생한다. 이 프로톤산은 레지스트 수지 등이 화학변화를 일으키는 촉매로서 작용하여, 현상액에 용해되는 물질로 변화시킨다.
다음에, 도 10c를 참조하여, 노광된 화학증폭형 레지스트(107)를 현상하는 것에 의해 노광부(107a)를 용해하고, 미노광부(107b)가 잔존함으로써 레지스트 패턴(107c)이 형성된다.
다음에, 도 11a를 참조하여, 레지스트 패턴(107c)을 마스크로 하여, 반사방지막(105)을 에칭하는 것에 의해, 반사방지막 패턴(105b)을 형성한다.
다음에, 도 11b를 참조하여, 레지스트 패턴(107c) 및 반사방지막 패턴(105b)을 마스크로 피가공막(103)을 에칭하여, 원하는 피가공막 패턴(103a)을 얻는다.
그후, 레지스트 패턴을 제거하여, 소정의 프로세스를 거쳐 원하는 반도체장치가 완성된다.
그렇지만, 상기한 것과 같은 종래기술에 있어서는, 화학증폭형 레지스트의 하지막인 반사방지막이 전자를 주기 쉬운 염기성 물질을 포함하고 있으면, 도 12에 나타낸 것과 같이, 레지스트와 반사방지막과의 계면에 있어서, 레지스트에서 발생한 프로톤산(H+)이 반사방지막으로부터 공급된 전자와 중화반응을 일으키는, 소위 산 비활성화 현상(acid deactivation phenomenon)에 의해 레지스트의 현상액에의 용해성이 저하한다.
그 결과, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(107c)의 하부가 늘어진 것과 같은 형상이 된다. 이러한 레지스트 패턴을 마스크로 피가공막을 에칭하면, 피가공막 패턴이 원하는 치수보다도 굵어지거나, 어깨가 무너진 것과 같은 계단 어긋남 형상이 되어, 치수 정밀도의 제어가 곤란하게 된다고 하는 문제점이 있었다.
이때, 전술한 화학증폭형 레지스트는 포지티브형(노광부가 현상액에 용해된다)을 상정하였지만, 네가티브형(미노광부가 현상액에 용해된다)의 경우에는, 레지스트 패턴의 하부가 반대로 가늘어지고, 그 결과, 레지스트 패턴이 쓰러지기 쉽게 되거나, 피가공막 패턴이 가늘어지는 등, 동일한 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기한 것과 같은 문제를 해소하기 위해 이루어진 것으로,
제 1 목적은, 염기성 물질을 포함하는 하지막 상에서도, 정밀도가 좋은 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 레지스트 패턴 형성방법을 제공하는 것이다.
또한, 제 2 목적은, 상기 레지스트 패턴 형성방법을 사용한 반도체장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 4에 관한 반도체장치의 제조공정의 일부를 나타낸 개략 부분 단면도이다.
도 10은 종래의 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 11은 종래의 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 12는 종래의 문제점을 설명하기 위한 반도체장치의 개략단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 반도체 기판2: 플라즈마
3: 피가공막4: 표면개질층
5: 반사방지막6: 오존 가스
7: 화학증폭형 레지스트8: 표면개질층
10: 전압 인가수단11: 엑시머 레이저광
염기성 물질을 포함하는 하지막 표면을 카본을 포함하는 가스를 사용한 플라즈마 중에 노출시키는 표면처리공정과, 표면처리된 하지막 상에 화학증폭형 레지스트를 형성하는 공정과, 화학증폭형 레지스트에 노광 및 현상처리를 행하여 화학증폭형 레지스트를 패터닝하는 공정을 구비하도록 한 것이다.
또한, 카본을 포함하는 가스는, 플루오로 카본, 하이드로플루오로 카본, 하이드로 카본, 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane), CO, CO2, R-OH(알코올류) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 가스로 한 것이다.
또한, 하지막은, SiON, SiN, TiN, WN, TaN, BN, CN, AlN, GaN, GeN 중에서 적어도 하나 이상을 포함하도록 한 것이다.
또한, 하지막은, 반사방지막으로 한 것이다.
또한, 염기성 물질을 포함하는 하지막 표면을 오존 가스에 노출시키는 표면처리공정과, 표면처리된 하지막 상에 화학증폭형 레지스트막을 형성하는 공정과, 화학증폭형 레지스트에 노광 및 현상처리를 행하여 화학증폭형 레지스트를 패터닝하는 공정을 구비하도록 한 것이다.
또한, 염기성 물질을 포함하는 하지막 표면을 산소를 포함하는 고온가스에 노출시키는 표면처리공정과, 표면처리된 하지막 상에 화학증폭형 레지스트막을 형성하는 공정과, 화학증폭형 레지스트에 노광 및 현상처리를 행하여 화학증폭형 레지스트를 패터닝하는 공정을 구비하도록 한 것이다.
또한, 산소를 포함하는 고온가스는, N20 또는 02로 한 것이다.
또한, 기판 상에 염기성 물질을 포함하는 하지막을 형성하는 공정과, 하지막 상에 화학증폭형 레지스트막을 형성하는 공정과, 화학증폭형 레지스트에 노광 및 현상처리를 행하여 화학증폭형 레지스트를 패터닝하는 공정을 구비하고, 전압 인가수단에 의해 기판에 전위를 제공하여 하지막을 분극시킨 상태에서 노광을 행하도록 한 것이다.
또한, 전압 인가수단은 고주파 전압으로 한 것이다.
또한, 전압 인가수단은, 기판이 놓인 스테이지를 통해 해당 기판에 전위를 제공하도록 한 것이다.
또한, 상기 방법을 사용하여, 하지막을 에칭하는 것이다.
(발명의 실시예)
실시예 1
도 1 내지 도 3은, 본 발명의 실시예 1에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다. 이때, 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 상당부분에는 동일한 부호를 부착하여 그 설명을 생략한다.
도 1a를 참조하여, 반도체 기판(1) 상에, 감압 CVD법에 의해, SiH4(실란)과 H2(수소)의 혼합가스 또는 SiH4와 N2(질소)의 혼합가스를 사용하여, 600℃∼700℃의 형성온도 조건하에서, 폴리실리콘으로 이루어지는 피가공막(3)을 형성한다. 이때,불순물원으로서 PH3, AsH3를 사용하여, 열처리에 의해 불순물을 확산하도록 하여도 된다.
다음에, 이 피가공막(3) 위에, 플라즈마 CVD법에 의해, SiH4, NH3(암모니아) 및 N20(일산화이질소)의 혼합가스를 사용하여, 300℃∼450℃의 형성온도 조건하에서, 염기성을 나타내는 물질, 예를 들면, N을 포함하는 SiON(산질화실리콘)으로 이루어진 반사방지막(5)을 형성한다.
염기성을 나타내는 반사방지막(5)으로서는, 상기한 SiON 이외에, SiN(질화실리콘), TiN(질화티타늄) 등을 사용하여도 된다.
SiN은, 플라즈마 CVD법에 의해, SiH4, NH3및 H2의 혼합가스를 사용하여, 300℃∼450℃의 형성온도 조건하에서 형성된다.
다음에, 도 1b를 참조하여, C(카본)를 포함하는 가스를 플라즈마화하고, 이 플라즈마(2)에 반도체 기판(1)을 노출시키는 것에 의해 반사방지막(5)의 표면을 개질한다. 플라즈마(2)는, ICP형 플라즈마 반응장치나 2주파 평행평판형 플라즈마 반응장치를 사용하여, 1.33 Pa∼133 Pa의 압력하에서 C를 포함하는 가스를 방전시켜 형성한다. 플라즈마(2)에 노출시키는 시간은 5초∼30초 사이 정도이다.
이 표면처리에 의해, 반사방지막(5)의 표면에는, 두께 1∼20nm의 CF계 폴리머(CxFy)로 이루어진 개질층(4)이 형성된다.
C를 포함하는 가스로서는, 예를 들면, 플루오로 카본계 가스, 하이드로플루오로 카본계 가스, 하이드로 카본계 가스, HMDS(헥사메틸디실라잔 ((CH3)3Si)2NH),CO(탄산 가스), CO2(이산화탄소), R-OH(알코올류)[R: 알킬기]를 적어도 하나 이상 포함하는 가스를 사용한다.
여기서, 플루오로 카본계 가스란, CF4(테트라플루오로메탄), C4F8(옥타플루오로시클로부탄), C5F8(옥타플루오로시클로펜텐), C4F6(헥사플루오로-1,3-부타디엔, C2F6(헥사플루오로에탄), C3F8(옥타플루오로프로판) 등이다.
또한, 하이드로플루오로 카본계 가스란, CHF3(트리플루오로메탄), CH2F2(디플루오로메탄), CH3F(모노플루오로메탄) 등이다. 또한, 하이드로 카본계 가스란, CH4(메탄), C2H2(아세틸렌), C2H4(에틸렌) 등이다.
다음에, 도 1c를 참조하여, 표면에 개질층(4)이 형성된 반사방지막(5) 상에 막두께 500nm의 화학증폭형 레지스트막(7)을 형성한다. 화학증폭형 레지스트막(7)으로서, 시판되는 포지티브형 레지스트(TDUR-P015: 도쿄오카공업제)를 사용하였다.
다음에, 도 2a를 참조하여, 원하는 패턴을 배치한 포토마스크(9)를 통해 반도체 기판(1) 상에, KrF(파장 248nm)나 ArF(파장 193nm) 등의 엑시머 레이저광(11)을 조사하여, 화학증폭형 레지스트(7)를 노광한다.
이때, 레지스트의 노광 부분(7a)에서는 화학변화를 촉진시키는 촉매로서 프로톤산(H+)이 생기지만, 하지막인 반사방지막(5)의 표면에 형성된 개질층(4)이 반사방지막(5)으로부터의 전자의 공급을 블록킹하는 블록층이 되어 레지스트와 반사방지막과의 계면에 있어서의 중화반응(산 비활성화 현상)을 억제한다.
그 결과, 도 2b를 참조하여, 그 후의 현상처리에 있어서, 노광부분(7a)의 현상액에의 용해성이 향상되어, 미노광 부분(7b)이 잔존하여 형성되는 레지스트 패턴(7c)은 질질 끌린 부분이 없는 양호한 형상이 된다.
또한, 상기한 것과 같은 표면처리에 의해 반사방지막 표면이 소수성이 되어, 레지스트와 반사방지막과의 밀착성도 향상된다.
다음에, 도 2c를 참조하여, 레지스트 패턴(7c)을 마스크로, 2주파 평행평판형 에칭장치에 의해, 10mTorr∼800mTorr의 압력으로 제어된 CF4, 02및 Ar의 혼합가스의 플라즈마를 사용하여, 개질층(4) 및 반사방지막(5)을 에칭하여 반사방지막 패턴(5a)을 형성한다.
이때, 상기한 혼합가스에 다시 CHF3가스를 첨가한 혼합가스를 사용하여도 된다.
다음에, 도 3을 참조하여, 레지스트 패턴(7c) 및 반사방지막 패턴(5a)을 마스크로, ICP형 또는 ECR형 에칭장치에 의해, 0.2∼10Pa의 압력으로 제어된 Cl2와 02의 혼합가스 또는 HBr과 02의 혼합가스의 플라즈마를 사용하여 피가공막(3)을 에칭하여, 피가공막 패턴(3a)을 형성한다.
그후, 불필요해진 레지스트 패턴(7c)을 제거하여, 소정의 공정을 거쳐 원하는 반도체장치가 완성된다.
이상과 같이, 실시예 1에 관한 발명에 의하면, 화학증폭형 레지스트가 형성될 하지가 되는 염기성 물질을 포함하는 반사방지막 표면을, C를 포함하는 가스를사용한 플라즈마에 노출시키는 것에 의해, 화학증폭형 레지스트 패턴 형성에 있어서 노광시의 반사방지막과 화학증폭형 레지스트와의 계면에 있어서의 중화반응이 억제되기 때문에 양호한 형상을 갖는 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.
또한, 상기한 플라즈마 처리에 의해 화학증폭형 레지스트와 반사방지막과의 밀착성이 향상되기 때문에 레지스트 박리를 방지할 수 있다.
그 결과, 화학증폭형 레지스트 패턴을 마스크로 한 피가공막의 에칭 제어성이 향상되어, 치수 정밀도 제어성이 높은 양호한 피가공막 막패턴을 갖는 반도체장치를 제조할 수 있다.
실시예 2
실시예 1에서는, 염기성 물질을 포함하는 하지막에 C를 포함하는 플라즈마 처리를 시행하여 그것의 표면을 개질하였지만, 본 실시예는 플라즈마보다도 손상이 적은 표면처리방법에 관한 것이다.
도 4 내지 도 6은, 본 발명의 실시예 2에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다. 이하, 이들 도면을 사용하여 상세히 설명한다.
도 4a를 참조하여, 실시예 1과 같이, 반도체 기판(1) 상에 폴리실리콘으로 이루어진 피가공막(3) 및 하지막으로서, 염기성 물질을 포함하는 SiON 등의 반사방지막(5)을 순차 형성한다.
다음에, 도 4b를 참조하여, 반도체 기판(1) 상의 반사방지막(5)의 표면을 03(오존) 가스(6)에 노출시켜, 반사방지막(5)의 표면을 개질한다.
03가스(6)는, 소정의 처리장치를 사용하여, 20℃∼200℃의 온도로 설정된 스테이지 상에 반도체 기판(1)을 놓고, 장치 내부의 압력을 100mTorr∼10Torr로 유지한 상태에서, 오존에이터에서 발생된 오존 가스를 배기의 힘으로 반도체 기판(1)의 표면까지 도입된다.
이러한 표면처리에 의해 반사방지막(5)의 표면에는, 두께 1nm∼10nm의 산화막(SiOx(0<x<2))으로 이루어진 개질층(8)이 형성된다.
다음에, 도 4c를 참조하여, 표면에 개질층(8)이 형성된 반사방지막(5) 상에 막두께 500nm의 포지티브형의 화학증폭형 레지스트막(7)을 형성한다.
다음에, 도 5a를 참조하여, 원하는 패턴을 배치한 포토마스크(9)를 통해 반도체 기판(1) 상에, KrF(248nm)나 ArF(193nm) 등의 엑시머 레이저광(11)을 조사하여, 화학증폭형 레지스트(7)를 노광한다.
이때, 레지스트의 노광부(7a)에서는 화학변화를 촉진시키는 촉매로서 프로톤산(H+)이 생기지만, 하지막인 반사방지막(5)의 표면에 형성된 개질층(8)이 반사방지막(5)으로부터의 전자의 공급을 블록하는 블록층이 되어 레지스트와 반사방지막과의 계면에 있어서의 중화반응(산 비활성화 현상)이 억제된다.
그 결과, 도 5b를 참조하여, 그후의 현상처리에 있어서, 노광부(7a)의 현상액에의 용해성이 향상되어, 미노광부(7b)가 잔존하여 형성되는 레지스트 패턴(7c)은 질질 끌린 부분이 없는 양호한 형상이 된다.
또한, 가스 분위기로 반도체 기판을 노출시킬 뿐이기 때문에, 플라즈마 처리를 시행하였을 때와 같이 플라즈마에 의한 챠지업 대미지가 적어, 게이트 절연막 등의 파괴를 방지할 수 있다.
이하, 실시예 1의 경우와 같이, 도 5c를 참조하여, 레지스트 패턴(7c)을 마스크로, 개질층(8) 및 반사방지막(5)을 에칭하고, 반사방지막 패턴(5a)을 형성한다.
그후, 도 6을 참조하여, 레지스트 패턴(7c) 및 반사방지막 패턴(5a)을 마스크로, 피가공막(3)을 에칭하여, 피가공막 패턴(3a)을 형성한다.
최후로, 불필요해진 레지스트 패턴(7c)을 제거하고, 소정의 공정을 거쳐 반도체장치가 완성된다.
이상과 같이, 실시예 2에 관한 발명에 의하면, 화학증폭형 레지스트가 형성될 하지가 되는 염기성 물질을 포함하는 반사방지막 표면을, 03가스에 노출시키는 것에 의해, 화학증폭형 레지스트 패턴 형성시의 노광시에 반사방지막과 화학증폭형 레지스트와의 계면에 있어서의 중화반응이 억제되어 양호한 형상을 갖는 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.
그 결과, 이 레지스트 패턴을 마스크로 한 피가공막의 에칭 제어성이 향상되어, 치수정밀도 제어성이 높은 양호한 피가공막 막패턴 형상을 갖는 반도체장치를 제조할 수 있다.
또한, 개질층은 03가스에 노출시키는 것만으로 형성되기 때문에, 플라즈마 처리를 시행하였을 때에 플라즈마에 의한 챠지업 대미지를 저감할 수 있어 신뢰성이 높은 반도체장치를 제조할 수 있다.
실시예 3
실시예 2애서는 화학증폭형 레지스트의 하지인 반사방지막 표면을 오존 가스에 의해 개질하였지만, 본 실시예에서는, 오존 가스 대신에, 산소를 포함하는 N20나 02등의 고온가스를 사용한다. 그 밖의 공정은 실시예 2와 동일하다.
이러한 고온가스는, 소정의 처리장치를 사용하여, 스테이지 상에 반도체 기판(1)을 놓고, 장치 내부의 압력을 100mTorr∼10Torr로 유지한 상태에서, 반응로에서 600℃∼1000℃의 고온으로 가열한 상기 가스를 배기의 힘으로 반도체 기판(1)의 표면까지 도입한다.
이상과 같이, 실시예 3에 관한 발명에 의하면, 화학증폭형 레지스트가 형성될 하지가 되는 염기성 물질을 포함하는 반사방지막 표면을, 산소를 포함하는 N20나 02가스 등의 고온가스에 노출시키는 것에 의해, 화학증폭형 레지스트 패턴 형성시의 노광시에 반사방지막과 화학증폭형 레지스트와의 계면에 있어서의 중화반응이 억제되어 양호한 형상을 갖는 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.
그 결과, 이 레지스트 패턴을 마스크로 한 피가공막의 에칭 제어성이 향상되어, 치수정밀도 제어성이 높은 양호한 피가공막 막패턴 형상을 갖는 반도체장치를 제조할 수 있다.
더구나, 개질층은 N20나 02가스에 노출되는 것만으로 형성되기 때문에, 플라즈마 처리를 시행하였을 때와 같이 플라즈마에 의한 챠지업 대미지를 저감할 수 있어 신뢰성이 높은 반도체장치를 제조할 수 있다.
실시예 4
실시예 1 내지 3에서는, 염기성 물질을 포함하는 하지막 표면에 개질층을 형성하고, 하지막으로부터 레지스트로의 전자의 공급을 블록킹하는 것에 의해 중화반응을 억제하였지만, 본 실시예에서는, 반도체 기판에 전기적 작용을 제공하는 것에 의해, 하지막과의 계면 부근에 발생하는 레지스트 중의 프로톤산(H+)의 중화반응을 억제하는 것이다.
도 7 및 도 8은, 본 발명의 실시예 4에 관한 반도체장치의 제조공정을 나타낸 개략단면도이다.
도 7a를 참조하여, 반도체 기판(1) 상에 폴리실리콘으로 이루어진 피가공막(3) 및 하지막으로서, 염기성 물질을 포함하는 SiON 등의 반사방지막(5)을 순차 형성한다.
다음에, 도 7b를 참조하여, 반사방지막(5) 상에 화학증폭형 레지스트막(7)을 형성한다.
다음에, 도 7c를 참조하여, 원하는 패턴을 배치한 포토마스크(9)를 통해 반도체 기판(1) 상에, KrF(248nm)나 ArF(193nm) 등의 엑시머 레이저광(11)을 조사하여 화학증폭형 레지스트(7)를 노광한다. 이때, 반도체 기판(1)에는 전압 인가수단(10)에 의해서 소정의 정전위가 주어지고 있다. 전위는, 반도체 기판(1)에직접 주더라도 좋고, 반도체 기판(1)이 적재되는 반도체 제조장치 등의 스테이지에 전압을 인가함으로써 간접적으로 제공하여도 된다.
도 9는 반도체 기판에 정전위를 가한 경우에 있어서의 반사방지막(5) 중의 전하의 모양을 모식적으로 나타낸 반도체장치의 부분단면도이다.
도 9를 참조하여, 반도체 기판(1)에 정전위가 주어지면, 반사방지막(5) 중의 전하가 분극되어, 표면에는 양의 전하, 그 대향면에는 음의 전하(전자)가 모인다.
이 상태에서, 화학증폭형 레지스트(7)가 노광되면 노광부(7a)에는 화학반응을 촉진시키는 촉매로서 프로톤산(H+)이 발생된다. 한편, 염기성의 반사방지막(5)은 그 중의 전자가 전술한 바와 같이 분극하여, 소위 트랩된 상태가 되어, 전자를 공급하는 염기성의 성질이 약해진다.
그 결과, 반사방지막(5)으로부터의 전자의 공급이 감소하고, 레지스트 중의 프로톤산(H+)과 전자와의 중화반응이 억제되어, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 그 후의 현상처리에 있어서, 노광부(7a)의 현상액에의 용해성이 향상되고, 미노광부(7b)가 잔존하여 형성되는 레지스트 패턴(7c)은 질질 끌린 부분이 없는 양호한 형상이 된다.
이하, 실시예 1과 마찬가지로, 도 8b를 참조하여, 레지스트 패턴(7c)을 마스크로 반사방지막(5)을 에칭하여, 반사방지막 패턴(5a)을 형성한다.
다음에, 도 8c를 참조하여, 레지스트 패턴(7c) 및 반사방지막 패턴(5a)을 마스크로 피가공막(3)을 에칭하여, 피가공막 패턴(3a)을 형성한다.
그후, 불필요해진 레지스트 패턴(7c)을 제거하고, 소정의 공정을 거쳐 반도체장치가 완성된다.
이때, 전압 인가수단(10)에 의해 주어지는 정전위는, 너무 지나치게 강하면 반사방지막 표면에 분극하여 모인 정전하에 의해 레지스트 중의 프로톤산(H+)이 반발되어 레지스트 저부에 있어서의 촉매반응이 저하하기 때문에 도리어 형상이 악화될 우려가 있다. 따라서, 주어지는 정전위는, 전자를 트랩할 수 있을 정도로 크고, 프로톤산(H+)을 반발하지 않을 정도로 작은 전위일 필요가 있어, +100V∼1000V의 전위가 바람직하다.
또한, 전술의 예에서는 인가전압이 양인 직류전압이었지만, 고주파 전압을 인가하여 프로톤산(H+)이 레지스트 노광부(7a) 중을 상하로 진동하면서 반사방지막과의 계면 부근에 이동하도록 하더라도 동일한 효과를 발휘한다. 고주파로서는, 프로톤산인 H+이온이 따르는 100kHz∼20MHz인 것이 바람직하다.
이상과 같이, 실시예 4에 관한 발명에 따르면, 반도체 기판에 정전위를 제공하는 것에 의해 반사방지막 중의 전자가 트랩되어 반사방지막의 전자를 공급하는 염기성으로서의 성질이 약해지기 때문에, 화학증폭형 레지스트 중의 프로톤산(H+)의 불활성화가 억제되어 양호한 형상을 갖는 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.
그 결과, 이 레지스트 패턴을 마스크로 한 피가공막의 에칭제어성이 향상되어, 치수 정밀도 제어성이 높은 양호한 피가공막 막패턴 형상을 갖는 반도체장치를얻을 수 있다.
이때, 전술한 각 실시예에서는, 염기성을 나타내는 하지막이 반사방지막인 경우를 상정하였지만 반드시 이것에 한정되는 것이 아니며, 염기성 물질을 포함하며 염기성을 나타내는 하지막이면 어떠한 하지막 상에서도 적용하는 것이 가능하다.
예를 들면, 배리어메탈막으로서의 TiN, WN(질화텅스텐), TaN(질화탄탈륨), 또한 그 이외의 용도의 막으로서 BN(질화보론), CN(질화탄소), AlN(질화알루미늄), GaN(질화갈륨), GeN(질화게르마늄) 등의 N을 포함하는 재료 상에서도 적용이 가능하다.
또한, 화학증폭형 레지스트는 포지티브형인 경우를 상정하였지만, 네가티브형이라도 동일한 효과를 발휘하는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명은, 이상과 같이 구성되어 있기 때문에 이하에 나타낸 것과 같은 효과를 나타낸다.
제 1 국면에 발명에 의하면, 염기성 물질을 포함하는 하지막 표면을 카본을 포함하는 가스 플라즈마로 표면처리하기 때문에, 그 위에 형성되는 화학증폭형 레지스트를 우수한 정밀도로 패터닝할 수 있다.
또한, 제 2 국면에 관한 발명에 의하면, 다시, 하지막과 화학증폭형 레지스트와의 밀착성이 향상되어, 레지스트 박리를 방지할 수 있다.
또한, 제 3 국면에 관한 발명에 의하면, SiON, SiN, TiN, WN, TaN, BN, CN, AlN, GaN, GeN와 같은 하지막 상에서도, 정밀도가 높은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 제 4 국면에 관한 발명에 의하면, 다시, 노광광의 반사를 방지할 수 있기 때문에 보다 정밀도가 높은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 제 5 국면에 관한 발명에 의하면, 염기성 물질을 포함하는 하지막 표면을 오존 가스에 노출하기 때문에, 그 위에 형성되는 화학증폭형 레지스트를 우수한 정밀도로 패터닝할 수 있는 동시에, 하지막에의 손상을 적게 할 수 있으므로 신뢰성이 높은 패터닝을 할 수 있다.
또한, 제 6 국면에 관한 발명에 의하면, 염기성 물질을 포함하는 하지막 표면을 산소를 포함하는 고온가스에 노출시키기 때문에, 그 위에 형성되는 화학증폭형 레지스트를 우수한 정밀도로 패터닝할 수 있는 동시에, 하지막에의 손상을 적게 할 수 있으므로 신뢰성이 높은 패터닝을 할 수 있다.
또한, 제 7 국면에 관한 발명에 의하면, 고온가스로서 N20 또는 02와 같은 간단한 가스를 사용하여, 화학증폭형 레지스트를 우수한 정밀도로 형성할 수 있다.
또한, 제 8 국면에 관한 발명에 의하면, 기판에 정전위를 제공하여 염기성 물질을 포함하는 하지막을 분극하기 때문에, 그 위에 형성되는 화학증폭형 레지스트를 우수한 정밀도로 패터닝할 수 있다.
또한, 제 9 국면에 관한 발명에 의하면, 다시, 인가전압의 제어성이 향상되기 때문에, 안정된 화학증폭형 레지스트의 패터닝을 할 수 있다.
또한, 제 10 국면에 관한 발명에 의하면, 기존의 반도체 제조장치를 사용하여, 정밀도가 좋은 화학증폭형 레지스트의 패터닝을 할 수 있다.
또한, 제 11 국면에 관한 발명에 의하면, 정밀도가 좋은 레지스트 패턴을 마스크에 피가공막을 에칭할 수 있기 때문에, 피가공막의 에칭제어성이 향상되어, 치수정밀도 제어성이 높은 양호한 피가공막 막패턴 형상을 갖는 반도체장치를 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 염기성 물질을 포함하는 하지막 표면을 카본을 포함하는 가스를 사용한 플라즈마 중에 노출시키는 표면처리공정과,
    표면처리된 상기 하지막 상에 화학증폭형 레지스트를 형성하는 공정과,
    상기 화학증폭형 레지스트에 노광 및 현상처리를 행하여 상기 화학증폭형 레지스트를 패터닝하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
  2. 염기성 물질을 포함하는 하지막 표면을 오존 가스 또는 산소를 포함하는 고온 가스에 노출시키는 표면처리공정과,
    표면처리된 상기 하지막 상에 화학증폭형 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 화학증폭형 레지스트에 노광 및 현상처리를 행하여 상기 화학증폭형 레지스트를 패터닝하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
  3. 기판 상에 염기성 물질을 포함하는 하지막을 형성하는 공정과,
    상기 하지막 상에 화학증폭형 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 화학증폭형 레지스트에 노광 및 현상처리를 행하여 상기 화학증폭형 레지스트를 패터닝하는 공정을 구비한 레지스트 패턴 형성방법에 있어서,
    전압 인가수단에 의해 상기 기판에 전위를 제공하여 상기 하지막을 분극시킨 상태에서 상기 노광을 행하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
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