KR20070072693A - 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents

반도체 소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포토레지스트 패턴 형성시 하부 막의 영향을 받아 발생하는 패턴 불량을 방지하는 방법에 관한 것으로, 피식각층 형성후 O2 플라즈마 처리 및 습식 세정 공정을 수행한 다음 포토레지스트 막을 도포하여 포토리소그라피 공정을 진행함으로써 하부 막인 피식각층으로부터 유발되는 패턴 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

반도체 소자의 제조방법{Manufacturing method of semiconductor device}
도 1은 종래 방법에 의해 형성된 패턴 사진.
도 2는 종래 방법에 의해 형성된 패턴 사진.
도 3은 본 발명의 방법에 의해 형성된 패턴 사진.
본 발명은 포토레지스트 패턴 형성시 하부 막의 영향을 받아 발생하는 패턴 불량을 방지하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피식각층 형성후 O2 플라즈마 처리 및 습식 세정 공정을 수행한 다음 포토레지스트 막을 도포하여 포토리소그라피 공정을 진행하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 반도체 소자 제조 공정에서 소정의 하부 구조를 구비하는 반도체 기판 상부에 폴리실리콘층, 질화막층 또는 산화막층 등의 피식각층을 형성한 다음, 별도의 처리 공정 없이 포토레지스트 막을 도포하여 패터닝 공정을 진행하였다. 이때 상기 피식각층은 패턴 형성후에 이루어지는 식각 공정의 하드마스크 역할을 하게 된다.
그러나 상기와 같이 피식각층 상부에 바로 포토레지스트 조성물을 도포하고, 베이크한 다음, 노광 공정 및 현상 공정을 수행하면 도 1 및 도 2에서 보이는 바와 같이 패턴 불량이 발생한다.
이는 포토레지스트 막 도포후 노광 공정을 진행할 때 소수성 상태인 피식각층 (하부 막) 표면에 의해서 발생되는 패턴 불량이며, 이러한 디펙트로 인해 노광 공정에서 불량이 다량 발생하여 제조 원가 및 기간이 상승하였고, 수율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 포토레지스트 패턴 형성시 하부 막의 영향을 받아 발생하는 패턴 불량을 방지하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 피식각층 형성후 O2 플라즈마 처리 및 습식 세정 공정을 수행한 다음 포토레지스트 막을 도포하여 포토리소그라피 공정을 진행하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는,
(a) 소정의 하부 구조가 구비된 반도체 기판 상부에 피식각층을 형성하는 단계;
(b) 상기 피식각층을 O2 플라즈마 처리한 후에 습식 세정하는 단계; 및
(c) 상기 세정된 피식각층 상에 포토레지스트 막을 형성한 다음 포토리소그라피 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
상기 피식각층은 폴리실리콘층, 산화막층 또는 질화막층으로 막의 성질이 소수성이다.
본 발명에서는 반도체 소자 제조 공정에 이용되는 폴리실리콘층, 산화막층 또는 질화막층 상부에 포토레지스트막을 형성한 후 노광 공정을 수행할 때에 발생하는 디펙트가 이들 폴리실리콘막, 산화막 또는 질화막 표면의 상태와 관련이 있다는 사실에 기인하여, 소수성 상태의 이들 표면을 친수성 상태로 변경하는 방법을 사용하는데, 이 방법으로서 본 발명에서는 O2 플라즈마 처리와 습식 세정을 이용한다.
상기 O2 플라즈마 처리는 산소 (O2)와 질소 (N2)의 혼합 가스를 이용하여 50~500초 동안 수행하는데, 고온 (50~300 ℃) 및 고압 (200~5000 mT)의 조건에서 상기 혼합 가스를 이용하여 상기 O2 플라즈마 처리를 진행함으로써 피식각층 표면을 변화시켜 후속 노광 공정시에 디펙트 소스를 제거할 수 있다. 본 발명의 O2 플라즈마 처리 조건의 예로서 2500mT / 1300W / 8200 O2 / 900 N2 / 210℃ 가 바람직하다.
상기 습식 세정은 황산 (H2SO4) 및 과산화수소 (H2O2)의 혼합 용액으로 1~200초 동안 수행하는 것이 바람직하다.
상기 혼합 용액은 황산 : 과산화수소의 부피비가 1~150 : 1 이고, 온도가 60~150℃인 것이 바람직하고,
황산 : 과산화수소의 부피비가 50 : 1 이고, 온도가 90℃인 경우 또는 황산 : 과산화수소의 부피비가 4 : 1 이고, 온도가 120℃인 경우가 더욱 바람직하다.
상기 혼합 용액은 하부 막의 손상을 감소시킬 수 있도록 황산과 과산화수소의 혼합 비율을 달리하는데, 주로 과산화수소에 의하여 하부 막이 손상되므로 과산화수소의 양을 적게 사용하며, 하부 막의 종류에 따라서 그 비율을 적절히 조절한다.
상기 포토레지스트막을 형성하는 포토레지스트는 i-line용 포토레지스트, KrF용 포토레지스트 또는 ArF용 포토레지스트를 모두 사용할 수 있다.
전술한 O2 플라즈마 처리와 습식 세정을 거친 후 상기 포토레지스트 막에 노광 공정을 수행한 결과, 포토레지스트 막에 디펙트가 발생하지 않아 양호한 패턴이 얻어진다 (도 3 참조).
한편, 포토레지스트를 코팅하고, 소프트 베이크 한 후에 마스크를 사용하지 않는 블랭크 노광을 수행하고, 그 이후에 패턴 노광을 함으로써 패턴 프로파일 및 패턴 균일도를 개선하는데 도움을 줄 수 있다.
한편, O2 플라즈마 처리만 단독으로 진행하거나, 상기 습식 세정만 한 경우에는 찌꺼기가 완전히 제거되지 않는 경우가 발생하므로 두 가지 처리를 함께 수행하는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 피식각층 형성후 O2 플라즈마 처리 및 습식 세정 공정을 수행한 다음 포토레지스트 막을 도포하여 포토리소그라피 공정을 진행함으로써 하부 막인 피식각층으로부터 유발되는 패턴 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims (8)

  1. (a) 반도체 기판 상부에 피식각층을 형성하는 단계;
    (b) 상기 피식각층을 O2 플라즈마 처리한 후에 습식 세정하는 단계; 및
    (c) 상기 세정된 피식각층 상에 포토레지스트 막을 형성한 다음 포토리소그라피 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피식각층은 폴리실리콘층, 산화막층 또는 질화막층인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 O2 플라즈마 처리는 산소 (O2)와 질소 (N2)의 혼합 가스를 이용하여 50~300 ℃ 온도 및 200~5000 mT 압력 조건 하에서 50~500초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 습식 세정은 황산 및 과산화수소의 혼합 용액으로 1~200초 동안 수행하 는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 혼합 용액은 황산 : 과산화수소의 부피비가 1~150 : 1 이고, 온도가 60~150℃인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 혼합 용액은 황산 : 과산화수소의 부피비가 50 : 1 이고, 온도가 90℃인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 혼합 용액은 황산 : 과산화수소의 부피비가 4 : 1 이고, 온도가 120℃인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토레지스트막을 형성하는 포토레지스트는 i-line용 포토레지스트, KrF용 포토레지스트 및 ArF용 포토레지스트 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101017758B1 (ko) * 2008-09-19 2011-02-28 주식회사 동부하이텍 반도체 소자의 질화막 형성 방법

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