KR20040059911A - 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 KrF 광원을 이용한 미세 패턴 형성시 포토레지스트 패턴에 발생된 극소의 포토레지스트 결함을 전자빔을 이용하여 효과적으로 제거함과 동시에 포토레지스트 패턴의 프로파일을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법을 제공한다.

본 발명은 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 도포하는 단계; 포토레지스트막을 마스크를 이용하여 KrF 광원에 노광하고 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 포토레지스트 패턴에 전자빔을 조사하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법에 의해 달성될 수 있다. 바람직하게, 전자빔의 조사는 포토레지스트 패턴의 두께에 따라 그 세기 및 시간을 조절하여 수행한다.

Description

반도체 소자의 미세 패턴 형성방법{METHOD OF FORMING FINE PATTERN FOR SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히 KrF 광원을 이용한 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 고집적화에 따른 패턴의 미세화에 대응하기 위하여, 248㎚의 파장을 갖는 KrF 광원이나 KrF 보다 파장이 짧은 193㎚의 파장을 갖는 ArF 광원을 이용하여 노광공정을 수행하고 있다. ArF 광원을 이용하게 되면 초미세 패턴을 형성하는데 있어 KrF 광원보다 매우 유리하지만, 기존의 노광장비를 이용하여 마스크 작업을 수행할 수 없기 때문에 장비교체에 따른 제조비용 증가가 야기될 뿐만 아니라, ArF용 포토레지스트가 KrF용 포토레지스트에 비해 분자구조가 약하여 SEM을 이용한 CD(Critical Dimension) 측정시 전자에 노출되는 부분의 패턴이 변형되는 문제가 야기되므로, 주로 KrF 광원을 이용하여 노광공정을 수행하고 있다.

KrF 광원을 이용한 포토레지스트 패턴의 형성은, KrF용 포토레지스트막을 도포하고, 마스크를 이용하여 포토레지스트막의 소정 부분만을 KrF 광원에 노광한 후 현상하는 것으로 이루어진다. 그러나, 0.15㎛ 이하의 미세 포토레지스트 패턴 형성 시에는 급격한 공정마진 감소로 인하여 성공적으로 패턴을 형성하였더라도 패턴 프로파일(profile)이 우수하지 못할 뿐만 아니라 대부분의 포토레지스트 패턴에 극소의 포토포토레지스트 결함이 생성된다. 이러한 결함은 예컨대 0.20㎛ 이상의 패턴 크기가 비교적 큰 경우에는 문제가 되지 않지만, 상기의 0.15㎛ 이하의 미세 패턴의 경우에는 식각시에도 결함이 그대로 전사되어 최종 형성되는 패턴에까지 결함을 유발함으로써 결국 소자의 특성 및 신뢰성을 저하시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, KrF 광원을 이용한 미세 패턴 형성시 포토레지스트 패턴에 발생된 극소의 포토레지스트 결함을 효과적으로 제거함과 동시에 포토레지스트 패턴의 프로파일을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 KrF 광원을 이용한 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 반도체 기판 11 : 포토레지스트막

11A1 : 노광되지 않은 영역 11A2 : 포토레지스트 패턴

11B : 노광된 영역 12 : 마스크

12A : 투명기판 12B : 차광패턴

100 : 포토레지스트 결함 L : KrF 광원

E : 전자빔

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기의 본 발명의 목적은 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 도포하는 단계; 포토레지스트막을 마스크를 이용하여 KrF 광원에 노광하고 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 포토레지스트 패턴에 전자빔을 조사하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게, 전자빔의 조사는 포토레지스트 패턴의 두께에 따라 그 세기 및 시간을 조절하여 수행한다.

이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 KrF 광원을 이용한 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10) 상에 KrF용 포토레지스트막(11)을 도포한다. 그 다음, 도 1b에 도시된 바와 같이, 투명기판(12A)의 소정 부분에차광패턴(12B)이 형성된 마스크(12)를 이용하여 KrF 광원(L)에 포토레지스트트막(11)을 노광한다. 이때, 마스크(12)의 차광패턴(12B)에 의해 포토레지스트막(11)의 일부만이 노광된다. 즉, 도 1b에서 도면부호 11A1은 포토레지스트막(11)의 노광되지 않은 영역을 나타내고, 11B는 노광된 영역을 나타낸다.

그 다음, 도 1c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(11)을 현상하여 포토레지스트막(11)의 노광된 영역(11B)을 제거하여 예컨대 0.15㎛ 이하의 미세 포토레지스트 패턴(11A2)을 형성한다. 이때, 감소된 공정마진으로 인하여 프로파일이 우수하지 못하고 포토레지스트 패턴(11A2)의 측부에 극소의 포토포토레지스트 결함(100)이 생성된다.

도 1d에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(11A2)에 전자빔(electron beam; E)을 조사하여 포토레지스트 패턴(11A2)에 미세 데미지(damage)를 주어, 도 1e에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(11A2) 측부에 생성된 극소의 포토레지스트 결함(100)을 제거함과 동시에 프로파일을 향상시킨다. 이때, 포토레지스트 패턴(11A2)의 두께에 따라 전자빔의 세기, 즉 프로브 전류(probe current)와 조사시간을 적절하게 조절함으로써, 포토레지스트 패턴(11A2)에는 거의 영향을 주지 않으면서 극소의 포토레지스트 결함(100)만을 선택적으로 제거할 수 있다. 또한, 전자빔에 의해 포토레지스트 패턴(11A2)을 이용하여 식각될 하부막, 예컨대 기판(10)도 일부 데미지를 받을 수 있으나 그 양이 매우 극미하기 때문에 식각될 하부막에는 큰 영향을 미치지 않게 된다.

상기 실시예에 의하면, KrF 광원을 이용한 미세 패턴의 형성시 노광 및 현상후 포토레지스트 패턴에 발생된 극소의 포토레지스트 결함을 전자빔을 이용하여 선택적으로 제거하면서 동시에 포토레지스트 패턴의 프로파일을 향상시킴에 따라, 후속 포토레지스트 패턴을 이용하여 패터닝되는 미세 패턴의 CD(Critical Dimension) 균일도가 현저하게 개선될 수 있고, 이에 따라 소자의 특성 및 신뢰성이 향상된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 본 발명은 KrF 광원을 이용한 미세 패턴 형성시 포토레지스트 패턴에 발생된 극소의 포토레지스트 결함을 전자빔을 이용하여 효과적으로 제거함과 동시에 포토레지스트 패턴의 프로파일을 향상시킴으로써, 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 도포하는 단계;

   상기 포토레지스트막을 마스크를 이용하여 KrF 광원에 노광하고 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 포토레지스트 패턴에 전자빔을 조사하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전자빔의 조사는 상기 포토레지스트 패턴의 두께에 따라 그 세기를 조절하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 전자빔의 조사는 상기 포토레지스트 패턴의 두께에 따라 그 시간을 조절하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.