KR20030095455A - 반도체소자의 미세패턴 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 미세패턴 형성방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도체소자의 미세패턴 형성 방법은, 반도체기판상에 재보호 에이전트가 함유된 레지스트를 도포하는 단계; 노광마스크를 이용하여 노광공정을 진행하는 단계; 노광공정후 재보호방식을 이용한 베이킹공정을 진행하는 단계; 희석제를 이용한 제거공정을 진행하여 미세 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 포함 하여 이루어지며, 물의 표면장력 제거로 인한 패턴붕괴 현상을 제거할 수 있어 소자 개발 및 생산시 수율을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

반도체소자의 미세패턴 형성방법{Method for forming fine pattern of semiconductor device}

본 발명은 반도체소자의 미세패턴 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물의 표면장력에 의해 발생하는 패턴붕괴없이 패턴을 형성할 수 있는 반도체소자의 미세패턴 형성방법에 관한 것이다.

점차적으로 반도체소자가 집적화됨에 따라 포토리소그라피에서 형성해야 하는 패턴의 크기가 작아지게 되고, 이러한 목적을 위해 더 향상된 결과를 보이는 새로운 레지스트 개발이 계속되고 있다.

현재까지 개발된 DUV 레지스트의 경우, 최소 0.1 μm 정도까지의 선명도(resolution)을 가지고 있다.

그러나, 현재 사용되고 있는 실리케이트 혹은 인산염(phosphate)계의 계면활성제(surfactant)를 함유한 TMAH 수용액을 이용하여 현상하면 물의 표면장력에 의해 패턴 붕괴(collapse) 발생빈도가 많아지게 된다. 예를들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와같이, 기존 물과 TMAH를 이용한 현상공정을 이용하는 경우에 패턴(7)의 크기가 작아지고, 그 간격 역시 작아짐에 따라 현상공정시 현상액(developer)(9)의 용매인 물의 표면장력(A)에 의해 패턴간의 인력이 작용하게 되고 이로인해 패턴간의 인력이 작용하게 되고 이로 인해 붕괴되는 패턴(7a)이 발생하게 된다. 여기서, 미설명부호 1은 하부층이다.

따락서, 상기와 같이 패턴붕괴가 발생되어 원하는 패턴 형성이 어렵고 이로인한 수율저하 등의 문제점을 극복하기 어렵게 된다.

이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 물의 표면장력 제거로 인한 패턴붕괴 현상을 제거할 수 있어 소자 개발 및생산시 수율을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 미세패턴 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 미세패턴 형성방법에 있어서, 현상공정시 현상액인 물의 표면장력에 의해 패턴간 인력의 작용에 의해 패턴 붕괴가 발생되는 것을 설명하기 위한 단면도.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체소자의 미세패턴 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도.

도 3은 본 발명에 따른 미세패턴 형성시의 기본 원리를 설명하기 위한 화학구조식.

[도면부호의설명]

11 : 하부층 13 : 레지스트

13a : 노광된 레지스트13b : 베이킹된 레지스트

15 : 노광마스크17 : 미세패턴

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자의 미세패턴 형성 방법은, 반도체기판상에 재보호 에이전트가 함유된 레지스트를 도포하는 단계; 노광마스크를 이용하여 노광공정을 진행하는 단계; 노광공정후 재보호방식을 이용한 베이킹공정을 진행하는 단계; 희석제를 이용한 제거공정을 진행하여 미세 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로한다.

또한, 상기 재보호 방식으로는 H+ 촉매 아세틸(catalytic acetalization)을 이용하는 것을 특징으로한다.

그리고, 상기 H+ 촉매 아세틸 반응방식으로는 오븐 또는 핫플레이트 를 이용하는 것을 특징으로한다.

더욱이, 상기 오븐 또는 핫플레이트를 사용하는 경우 오븐 또는 핫플레이트 온도는 50 내지 250 ℃로 사용하는 것을 특징으로한다.

또한, 상기 희석제는 반도체공정용 용매, 예를들어 C3-C10,을 사용하고, 재보호 에이전트로는 알데히드(adehyde)의 아세틸(acetal)를 사용하며, 상기 알데히드의 아세틸로는 C5-C20화합물을 사용하는 것을 특징으로한다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 반도체소자의 마스크패턴 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체소자의 미세패턴 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 미세패턴 형성시의 기본 원리를 설명하기 위한 화학구조식이다.

본 발명에 따른 반도체소자의 미세패턴 형성방법은, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와같이, 반도체기판(11)상에 재보호 에이전트(B)가 함유된 레지스트(13)를 도포한후 노광마스크(15)를 이용하여 노광공정을 진행한다.

그다음, 도 2c에 도시된 바와같이, 노광공정후 재보호방식을 이용한 베이킹공정을 진행한후 희석제를 이용한 제거공정을 진행하여 미세패턴(17)을 형성한다.

이때, 상기 재보호 방식으로는 H+ 촉매 아세틸(catalytic acetalization)을 이용하고, 상기 H+ 촉매 아세틸 반응방식으로는 오븐 또는 핫플레이트를 이용한다.또한, 상기 오븐 또는 핫플레이트를 사용하는 경우 오븐 또는 핫플레이트 온도는 50 내지 250 ℃로 사용하고, 상기 희석제는 C3-C10의 반도체공정용 용매를 사용한다.

그리고, 상기 재보호 에이전트(B)로는 아데히드(adehyde)의 아세틸(acetal)를 사용하며, 상기 아데히드의 아세틸로는 C5-C20화합물을 사용한다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 반도체소자의 미세패턴 형성방법은, 도 2a에 도시된 바와같이, 먼저 하부층(11)상에 레지스트(13)을 도포한한다. 이때, 상기 레지스트(13)는 PHS의 -OH기에 재보호(reprotection)가 가능하고, 다루기힘든 보호(bulky protection)효과에 희석제에 대한 용해도를 충분히 낮출 수 있는 에이전트(agent)를 함유한 레지스트이다.

그다음, 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와같이, 이렇게 도포된 레지스트(13)를 노광공정(13a) 및 베이킹(baking)(13b) 공정을 진행하면 노광에 의해 레지스트(13a)의 PHS 터미널(terminal)이 디프로텍션(deprotection)되어 프로텍션되지 않은 -OH기가 생성된다. 미설명부호 13a 는 노광공정을 거친 후의 레지스트이고, 13b는 베이킹을 거친 후의 레지스트이다.

또한, 프로텍션되지 않은 -OH기는 광산 발생기(photo acid generator)에서 생성된 H+와 가해진 열, 그리고 재보호 에이젼트(reprotection agent)에 의해 디프로텍션 (deprotection)에 높은 활성에너지 (high activation energy)가 필요한 상태이면서 다루기 힘든(bulky) 프로텍션(protection) 효과에 의해 희석제에 대한 용해도가 매우 낮은 상태를 갖는 보호기(protecting group)로 재보호(reprotection) (H+ 촉매 아세틸리제이션(acetilization))되어 H+ 및 실온에서 디프로텍션 (deprotection)이 불가능하고 희석제(thinner)에 의해 용해되지 않는 안정된 상태가 된다. (도 3 참조)

상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 미세패턴 형성방법에 의하면, 물을 용매로 사용하는 일반적인 현상방식대신에 레지스트의 용매로 사용되는 여러 가지 희석제(thinner)를 이용하여 스트립(strip)공정을 진행하므로써 표면장력에 의한 패턴간 인력을 제거하면서 최초 노광 및 베이크공정에 의해 높은 엑티베이션 벌키 프로텍션(activation bulky protection) 된 지역과 최초 노광되지않은 지역간의 용해도 차이에 의해 패턴붕괴가 없는 미세패턴을 얻게 된다.

또한, 상기 순서의 공정을 진행하게 되면 레지스트 현상공정을 제거할 수 있으므로 인해 레지스트 공정을 진행하는 트랙(track)장치의 현상유니트(develop unit)을 제거할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명에 따른 공정을 미세패턴 형성공정에 적용하면 물의 표면장력 제거로 인한 패턴 붕괴 현상이 제거되므로써 소자 개발 및 생산시 수율을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (7)

1. 반도체기판상에 재보호 에이전트(reprotection agent)가 함유된 레지스트를 도포하는 단계;

   노광마스크를 이용하여 노광공정을 진행하는 단계;

   노광공정후 재보호(reprotection)방식을 이용한 베이킹공정을 진행하는 단계;

   희석제를 이용한 제거공정을 진행하여 미세패턴을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 재보호 방식으로는 H+ 촉매 아세틸(catalytic acetalization)을 이용하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 H+ 촉매 아세틸 반응방식으로는 오븐 또는 핫플레이트 를 이용하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 오븐 또는 핫플레이트를 사용하는 경우 오븐 또는 핫플레이트 온도는 50 내지 250 ℃로 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 희석제는 C3-C10의 반도체공정용 용매를 사용하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
6. 제1항에 있어서, 재보호 에이전트로는 알데히드의 아세틸(acetal)를 사용하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 알데히드의 아세틸로는 C5-C20 화합물을 사용하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 미세패턴 형성방법.