KR20060000487A - 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법 - Google Patents

반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레지스트 패턴의 하부에 언더컷(under cut) 현상이 발생되는 것을 막을 수 있는 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 소정의 하부구조를 포함하는 반도체 기판 상에 확산방지용 Ti/TiN막, 금속배선용 Al막 및 반사방지용 TiN막을 차례로 형성하는 단계; 오존 처리 공정을 실시하여 상기 TiN막 표면에 산소를 생성시키는 단계; 상기 오존 처리 공정이 완료된 상기 TiN막 상에 DUV 레지스트를 도포하는 단계; 및 KrF 광원을 이용한 노광 공정 및 현상 공정을 차례로 진행하여 금속배선 형성 영역을 한정하는 레지스트 패턴을 형성하되, 상기 TiN막 표면의 산소가 상기 DUV 레지스트에서 과다 생성되는 H+와 반응하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법{METHOD FOR FORMING PHOTO RESIST PATTERN OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
도 1은 종래의 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-
20 : 반도체 기판 21 : Ti/TiN막
22 : Al막 23 : TiN막
24 : 오존 처리 공정 25 : 레지스트 패턴
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 레지스트 패턴의 하부에 언더컷 현상이 발생되는 것을 막기 위한 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.
주지된 바와 같이, 반도체 소자를 제조함에 있어서 콘택홀을 포함한 각종 패턴들은 포토리소그라피(photolithography) 공정을 통해 형성하고 있다. 이러한 포 토리소그라피 공정은, 알려진 바 대로, 포토레지스트를 도포하는 도포(coating) 공정과, 도포된 포토레지스트의 소정 부분에 광을 조사하는 노광(exposure) 공정과, 노광되거나 노광되지 않은 포토레지스트 부분을 제거하는 현상(develop) 공정으로 구성된다.
그런데, 최근 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라, 소자 제조를 위한 최소 선폭(minimum feature size)이 급격히 작아지고 있으며, 이러한 최소 선폭은 노광 장비 능력에 의존한다. 현재의 노광장비의 패턴형성 능력은 I-Line의 365nm 파장의 광원을 사용할시 0.28㎛의 선폭을 형성할 수 있고, DUV(deep ultra violet)의 275nm 파장의 광원을 사용시 0.18㎛의 선폭을 형성할 수 있다.
한편, 0.18㎛ 이하의 선폭을 갖는 금속(metal)배선 형성을 위한 포토리소그라피 공정에서는 248nm 파장의 광원을 발생하는 KrF 스테퍼(stepper) 장비를 사용하고 있으며, 상기 KrF 광원의 사용시에는 상기 KrF 광원에 반응하는 레지스트, 예컨대 DUV(deep ultra violet) 레지스트를 사용해야만 한다.
상기 DUV 레지스트를 이용한 종래의 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법은, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 먼저, 소정의 하부구조를 포함하는 반도체 기판 상에 Ti/TiN막, Al막 및 TiN막을 차례로 형성한다. 여기서, 상기 Ti/TiN막은 확산방지막으로서의 역할을 하고, 상기 Al막은 금속배선으로 이용되며, 상기 TiN막은 반사방지막으로서의 역할을 한다.
이어서, 상기 TiN막 상에 248㎚ 대역의 KrF 광원에 반응하는 레지스트, 예컨대 DUV 레지스트를 도포한다. 그런후에, KrF 광원을 이용한 노광 공정과 현상 공정 을 차례로 진행하여 금속배선 형성 영역을 한정하는 레지스트 패턴을 형성한다.
여기서, 상기 DUV 레지스트의 노광 및 현상 공정에 대하여 자세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 노광 공정이 진행됨에 따라 상기 DUV 레지스트 내의 H+가 화학적으로 증폭하면서, 상기 DUV 레지스트 내의 C-0 결합을 끊는다. 그리고, 상기 C-0 결합이 끊긴 레지스트 부분, 즉, 노광된 부분의 레지스트는 현상 공정에서의 현상 용액에 의해 제거된다.
도 1은 종래의 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.
종래의 기술에서는 DUV 레지스트 하부의 TiN막은 그 특성상 H+의 흡수가 전혀 되지 않기 때문에, 상기 DUV 레지스트의 노광 공정이 진행됨에 따라 상기 DUV 레지스트 내의 H+가 계속 화학적으로 증폭되면서, 상기 DUV 레지스트와 그 하부의 TiN막 경계부에 상기 H+가 과다 생성된다. 이렇게 과다 생성된 H+에 의해 상기 DUV 레지스트가 과다 노광되고, 상기 과다 노광된 부분의 DUV 레지스트는 후속의 현상 용액에 의해 제거되어, 도 1에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴(14)의 하부에 언더컷(under cut)(A) 현상이 발생된다.
한편, 도 1에서 미설명된 도면부호 10은 반도체 기판을, 11은 Ti/TiN막을, 12는 Al막을, 13은 TiN막을 각각 나타낸 것이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 상기 H+의 과다 생성으로 인해 레지스트 패턴 하부에 언더컷 현상이 발생되는 것을 막을 수 있는 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법을 제공함에 그 목적 이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소정의 하부구조를 포함하는 반도체 기판 상에 확산방지용 Ti/TiN막, 금속배선용 Al막 및 반사방지용 TiN막을 차례로 형성하는 단계; 오존 처리 공정을 실시하여 상기 TiN막 표면에 산소를 생성시키는 단계; 상기 오존 처리 공정이 완료된 상기 TiN막 상에 DUV 레지스트를 도포하는 단계; 및 KrF 광원을 이용한 노광 공정 및 현상 공정을 차례로 진행하여 금속배선 형성 영역을 한정하는 레지스트 패턴을 형성하되, 상기 TiN막 표면의 산소가 상기 DUV 레지스트에서 과다 생성되는 H+와 반응하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법을 제공한다.
여기서, 상기 오존 처리 공정은 200℃ 이상의 온도에서 실시한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 먼저, 소정의 하부구조(미도시)를 포함하는 반도체 기판(20) 상에 확산방지용 Ti/TiN막(21), 금속배선용 Al막(22) 및 반사방지용 TiN막(23)을 차례로 형성한다.
그런다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 오존 처리 공정(24)을 실시하여 상기 TiN막(23) 표면에 산소가 생성되도록 한다. 이때, 상기 오존 처리 공정(24)은 200℃ 이상의 고온에서 실시하는데, 이는 상기 TiN막(23)의 표면에 산소가 더욱 원할하게, 과다 생성되도록 하기 위한 것이다.
이와 같이, 상기 TiN막(23)의 표면에 과다 생성된 산소는, 후속에서 형성될 DUV 레지스트의 노광 공정 시에 상기 DUV 레지스트로부터 과다 생성되는 H+와 반응하여 0-H로 형성됨으로써, 상기 과다 생성되는 H+를 제거해주어 레지스트 패턴 하부에 언더컷 현상이 발생되는 것을 막아주는 역할을 하게 된다.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 오존 처리 공정이 완료된 상기 TiN막(23) 상에 248㎚ 대역의 KrF 광원에 반응하는 레지스트, 예컨대 DUV 레지스트(미도시)를 도포한다. 그런 후, KrF 광원을 이용한 노광 공정과 현상 공정을 차례로 진행하여 금속배선 형성 영역을 한정하는 레지스트 패턴(25)을 형성한다.
여기서, 상기 DUV 레지스트의 노광 및 현상 공정에 대하여 자세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 노광 공정이 진행됨에 따라 상기 DUV 레지스트 내의 H+가 화학적으로 증폭하면서, 상기 DUV 레지스트 내의 C-0 결합을 끊는다. 그리고, 상기 C-0 결합이 끊긴 레지스트 부분, 즉, 노광된 부분의 레지스트는 현상 공정에서의 현상 용액에 의해 제거된다.
한편, 상기 DUV 레지스트 하부의 TiN막(23)은 그 특성상 H+의 흡수가 전혀 되지 않기 때문에, 상기 DUV 레지스트의 노광 공정이 진행됨에 따라 상기 DUV 레지스트 내의 H+가 계속 화학적으로 증폭되면서, 상기 DUV 레지스트와 그 하부의 TiN 막(23) 경계부에 H+가 과다 생성된다. 그런데, 본 발명에서는 오존 처리 공정에 의해 TiN막(23) 표면에 산소가 과다 생성되어 있기 때문에, 이러한 산소가 과다 생성된 H+와 반응하여 0-H로 형성됨으로써, 상기 H+를 제거시켜 준다.
이에, H+의 과다 생성에 의해 상기 DUV 레지스트가 과다 노광되는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 레지스트 패턴(25) 하부에 언더컷 현상이 발생되는 것을 막을 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 DUV 레지스트를 형성하기 전에, 상기 DUV 레지스트 하부의 TiN막 표면에 오존 처리 공정을 실시하여 상기 TiN막 표면에 산소를 과다 생성시킨다. 이때, 상기 TiN막 표면에 과다 생성된 산소는, 후속의 DUV 레지스트 노광 공정 시 상기 DUV 레지스트로부터 과다 생성되는 H+와 반응하여 상기 H+를 제거해 준다. 따라서, 본 발명은 레지스트 패턴 하부에 언더컷 현상이 발생되는 것을 막을 수 있다.

Claims (2)

  1. 소정의 하부구조를 포함하는 반도체 기판 상에 확산방지용 Ti/TiN막, 금속배선용 Al막 및 반사방지용 TiN막을 차례로 형성하는 단계;
    오존 처리 공정을 실시하여 상기 TiN막 표면에 산소를 생성시키는 단계;
    상기 오존 처리 공정이 완료된 상기 TiN막 상에 DUV 레지스트를 도포하는 단계; 및
    KrF 광원을 이용한 노광 공정 및 현상 공정을 차례로 진행하여 금속배선 형성 영역을 한정하는 레지스트 패턴을 형성하되, 상기 TiN막 표면의 산소가 상기 DUV 레지스트에서 과다 생성되는 H+와 반응하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 오존 처리 공정은 200℃ 이상의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100800892B1 (ko) * 2006-08-16 2008-02-04 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 금속 배선 형성방법

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