KR20100000706A - 미세 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 패턴 피치에 영향을 받지 않는 최소 선폭으로 미세 패턴을 형성하는 데 있다.

이를 위해 본 발명은 상부에 포토레지스트를 도포하여 기판을 준비하는 기판 준비 단계와, 포토레지스트를 제1마스크에 형성된 제1마스크 패턴을 통해서 제1패턴으로 노광하는 제1노광 단계와, 포토레지스트를 제2마스크에 형성된 제2마스크 패턴을 통해서 제2패턴으로 노광하는 제2노광 단계 및 포토레지스트의 노광된 패턴을 현상하는 현상 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법을 개시한다.

최소 선폭, 미세 패턴, 패턴 피치, 노광, 현상

Description

미세 패턴 형성 방법{METHOD FOR FORMING FINE PATTEN}

본 발명은 미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 패턴 피치에 영향을 받지 않는 최소 선폭으로 미세 패턴을 형성할 수 있는 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

반도체장치가 고집적화 및 고밀도화에 따라 단위 소자의 크기가 감소되고, 이에 따라, 도선 등의 선폭이 작아지고 있다. 이러한, 미세 패턴을 형성하기 위해서는 접촉묘화(contact printing) 방법, 프록시미티묘화(proximity printing) 방법 및 프로젝션묘화(projection printing) 방법 등의 노광방법을 이용하는 포토리소그래피(photolithography) 공정이 사용된다.

이러한 포토리소그래피 공정을 진행하기 위한 노광마스크는 차광영역과 투광영역으로 구성되어 노광시 광원으로부터 나오는 빛을 렌즈를 통과시켜 투광영역을 통과하는 빛의 패턴으로 감광막인 포토레지스트를 노광시킨다.

이러한 포토리소그래피 공정의 해상력은 최소 선폭과 패턴 사이의 반복되는 거리인 패턴 피치에 따라 달라진다. 그러나 포토리소그래피 공정에서 최소 선폭을 구현할 때와 최소 패턴 피치를 구현하기 위한 광원으로부터 나오는 빛의 조명 조건 이 상이하다. 즉, 최소 선폭을 구현하기 위해서는 최소 패턴 피치의 해상력이 저하되고, 최소 패턴 피치를 구현하기 위해서는 최소 선폭의 해상력이 저하될 수 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 2번의 노광으로 포토레지스트에 패턴을 형성하므로 패턴 피치에 영향을 받지 않고 최소 선폭으로 미세 패턴을 형성 할 수 있는 미세 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 미세 패턴 형성 방법은 상부에 포토레지스트를 도포하여 기판을 준비하는 기판 준비 단계와, 상기 포토레지스트를 제1마스크에 형성된 제1마스크 패턴을 통해서 제1패턴으로 노광하는 제1노광 단계와, 상기 포토레지스트를 제2마스크에 형성된 제2마스크 패턴을 통해서 제2패턴으로 노광하는 제2노광 단계 및 상기 포토레지스트의 노광된 패턴을 현상하는 현상 단계를 포함할 수 있다.

상기 현상 단계 이후에는 상기 포토레지스트 상부에 패턴이 형성될 물질을 도포하고 상기 포토레지스트를 제거하여 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계를 더 포함할 수 있다.

상부에 포토레지스트를 형성하여 기판을 준비하는 기판 준비 단계와, 상기 포토레지스트를 마스크에 형성된 마스크 패턴을 통해서 제1패턴으로 노광하는 제1노광 단계와, 상기 포토레지스트를 상기 마스크를 일측으로 이동하여 제2패턴으로 노광하는 제2노광 단계 및 상기 포토레지스트의 노광된 패턴을 현상하는 현상 단계 를 포함할 수 있다.

상기 제2노광 단계에서는 상기 마스크가 마스크 패턴 사이의 거리의 반만큼 이동할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 미세 패턴 형성 방법은 2번의 노광으로 포토레지스트에 패턴을 형성하므로 패턴 피치에 영향을 받지 않고 최소 선폭으로 미세 패턴을 형성 할 수 있게 된다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다.

도 1에서 도시된 바와 같이 미세 패턴 형성 방법은 기판 준비 단계(S1), 제1노광 단계(S2), 제2노광 단계(S3), 현상 단계(S4) 및 패턴 형성 단계(S5)를 포함 할 수 있다. 이러한 상기 미세 패턴 형성 방법은 도 2a 내지 도 2e와 도 3a 내지 도 3e에 도시된 단면도를 통해서 자세히 설명하고자 한다.

도 2a 내지 도 2e를 참조하면, 도 1의 미세 패턴 형성 방법의 일실시예를 도시한 단면도가 도시되어 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 기판 준비 단계(S1)에서는 기판(100)상에 포토레지스트(110)를 일정한 두께로 도포하여 기판을 준비한다. 상기 포토레지스트(110)는 스핀코팅, 롤러식 도포 및 그 등가 방법 중 선택된 어느 하나의 방법에 의해 형성 할 수 있으며, 본 발명에서 상기 포토레지스트의 형성 방법을 한정하는 것은 아니다. 상기 포토레지스트(110)는 노브락계 수지, 감광제, 용제, PHS(poly hydroxy styrene)계 및 그 등가물중 선택된 어느 하나로 형성할 수 있으나, 본 발명에서 상기 포토레지스트(110)의 재질을 한정하는 것은 아니다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 제1노광 단계(S2)에서는 상기 기판(100)상에 형성된 상기 포토레지스트(110)에 마스크(200)를 통해서 제1패턴(111)으로 노광을 한다. 상기 제1노광 단계(S2)이전에는 상기 마스크(200)와 상기 기판(100)을 정렬 시키는 얼라인 공정이 더 이루어질 수 있다. 이러한 얼라인 공정 후에는 상기 마스크(200)에 형성된 마스크 패턴(210)을 통해서 상기 기판(100)에 형성된 상기 포토레지스트(110)에 자외선을 조사하여 제1패턴(111)으로 노광을 한다. 상기 제1노광 단계(S2)는 스캐너 및 스테퍼등을 이용할 수 있으나, 본 발명에서 상기 제1노광 단계(S2)를 진행하기 위한 노광 장치를 한정하는 것은 아니다. 그리고 포토레지스트(110)에 패턴을 형성하기 위한 광원의 조명 조건은 최소선폭을 형성하기 위한 조 명 조건을 사용하는 것이 바람직하다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 제2노광 단계(S3)에서는 상기 제1노광으로 제1패턴(111)이 형성된 포토레지스트(110)에 마스크(200)를 통해서 제2패턴(112)으로 노광을 한다. 상기 제2노광 단계(S2)이전에는 상기 마스크(200)와 상기 기판(100)을 정렬시키는 얼라인 공정이 더 이루어질 수 있다. 이때, 상기 마스크(200)는 마스크 패턴(210) 사이의 거리의 반만큼, 일 측으로 이동시킬 수 있다. 상기 마스크(200)를 마스크 패턴(210) 사이의 거리의 반으로 이동시켜서, 제1노광 단계(S2)에서 형성된 제1패턴(111)과 제2노광 단계(S3)에서 형성된 제2패턴(112) 사이의 피치를 일정하게 유지할 수 있다. 이러한 얼라인 공정 후에는 상기 마스크(200)에 형성된 패턴(210)을 통해서 상기 기판(100)에 형성된 상기 포토레지스트(110)에 자외선을 조사하여 제2패턴(112)으로 노광을 한다. 이와 같이 제1노광 이후에 제2노광을 진행하게 되면, 2번의 노광을 통해서 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있으므로 패턴 피치를 높이는데 한계가 있는 미세한 패턴을 형성할 경우에도 종래에 비하여 2배 높은 패턴 피치를 가질 수 있다. 즉, 미세 패턴 형성 방법은 최소 선폭으로 미세한 패턴을 형성할 경우에 패턴 피치가 낮아지는데, 2번의 노광으로 패턴을 형성하므로 이를 방지할 수 있고, 패턴 피치에 영향을 받지 않는 최소 선폭으로 미세한 패턴을 형성할 수 있다. 상기 제2노광 단계(S3)는 스캐너 및 스테퍼등을 이용할 수 있으나, 본 발명에서 상기 제2노광 단계(S3)를 진행하기 위한 노광 장치를 한정하는 것은 아니다. 그리고 상기 제2노광 단계(S3)에서 포토레지스트(110)에 패턴을 형성하기 위한 광원의 조명 조건은 최소선폭을 형성하기 위한 조명 조건을 사용하여도 제1패턴(111)과 제2패턴(112)의 패턴 피치의 해상도는 증가하게 된다.

도 2d에 도시된 바와 같이, 현상 단계(S4)에서는 상기 제1노광 단계(S2)와 상기 제2노광 단계(S3)에서 노광된 상기 포토레지스트(110)를 현상하여 포토레지스트 패턴(110a)을 형성한다. 상기 현상 단계(S4)에서는 제1노광 단계(S2)와 제2노광 단계(S3)에서 노광된 상기 포토레지스트(110)를 용제를 통해서 녹이고 노광 되지 않은 영역을 남기게 되어 포토레지스트 패턴(110a)을 형성할 수 있다.

도 2e에 도시된 바와 같이, 패턴 형성 단계(S5)에서는 상기 현상 단계(S4)에서 형성된 상기 포토레지스트 패턴(110a)을 마스크로 하여, 상기 기판(100)의 상부에 패턴(120)을 형성한다. 그리고 상기 패턴(120) 형성 이후에는 상기 포토레지스트 패턴(110)을 제거하여 상기 기판(100)의 상부가 외부로 노출되도록 한다. 상기 포토레지스트 패턴(110)은 황산용액, 플라즈마 및 그 등가물 선택된 어느 하나로 제거할 수 있으나, 본 발명에서 상기 포토레지스트 패턴(110)의 제거 물질을 한정하는 것은 아니다.

도 3a 내지 도 3e를 참조하면, 도 1의 미세 패턴 형성 방법의 다른 실시예를 도시한 단면도가 도시되어 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 기판 준비 단계(S1)에서는 기판(100)상에 포토레 지스트(110)를 일정한 두께로 도포하여 기판을 준비한다. 상기 포토레지스트(110)는 스핀코팅, 롤러식 도포 및 그 등가 방법 중 선택된 어느 하나의 방법에 의해 형성 할 수 있으며, 본 발명에서 상기 포토레지스트의 형성 방법을 한정하는 것은 아니다. 상기 포토레지스트(110)는 노브락계 수지, 감광제, 용제, PHS(poly hydroxy styrene)계 및 그 등가물중 선택된 어느 하나로 형성할 수 있으나, 본 발명에서 상기 포토레지스트(110)의 재질을 한정하는 것은 아니다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 제1노광 단계(S2)에서는 제1노광 단계(S2)에서는 상기 기판(100)상에 형성된 상기 포토레지스트(110)에 제1마스크(200)를 통해서 제1패턴(111)으로 노광을 한다. 상기 제1노광 단계(S2)이전에는 상기 제1마스크(200)와 상기 기판(100)을 정렬 시키는 얼라인 공정이 더 이루어질 수 있다. 이러한 얼라인 공정 후에는 상기 제1마스크(200)에 형성된 제1마스크 패턴(210)을 통해서 상기 기판(100)에 형성된 상기 포토레지스트(110)에 자외선을 조사하여 제1패턴(111)으로 노광을 한다. 상기 제1노광 단계(S2)는 스캐너 및 스테퍼등을 이용할 수 있으나, 본 발명에서 상기 제1노광 단계(S2)를 진행하기 위한 노광 장치를 한정하는 것은 아니다. 그리고 포토레지스트(110)에 패턴을 형성하기 위한 제1노광 단계(S2)에서 조명 조건은 최소선폭을 형성하기 위한 조명 조건을 사용하는 것이 바람직하다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 제2노광 단계(S3)에서는 상기 제1노광으로 제1패턴(111)이 형성된 포토레지스트(110)에 제2마스크(300)를 통해서 제2패턴(112)으로 노광을 한다. 상기 제2노광 단계(S3)이전에는 상기 제2마스크(300)와 상기 기판(100)을 정렬 시키는 얼라인 공정이 더 이루어질 수 있다. 이러한 얼라인 공정 후에는 상기 제2마스크(300)에 형성된 제2마스크 패턴(310)을 통해서 상기 기판(100)에 형성된 상기 포토레지스트(110)에 자외선을 조사하여 제2패턴(112)으로 노광을 한다. 이와 같이 제1노광 이후에 제2노광을 진행하게 되면, 2번의 노광을 통해서 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있으므로 패턴 피치를 높이는데 한계가 있는 미세한 패턴을 형성할 경우에도 종래에 비하여 2배 높은 패턴 피치를 가질 수 있다. 즉, 미세 패턴 형성 방법은 최소 선폭으로 미세한 패턴을 형성할 경우에 패턴 피치가 낮아지는데, 2번의 노광으로 패턴을 형성하므로 이를 방지할 수 있고, 패턴 피치에 영향을 받지 않는 최소 선폭으로 미세한 패턴을 형성할 수 있다. 상기 제2노광 단계(S3)는 스캐너 및 스테퍼등을 이용할 수 있으나, 본 발명에서 상기 제2노광 단계(S3)를 진행하기 위한 노광 장치를 한정하는 것은 아니다. 그리고 상기 제2노광 단계(S3)에서 포토레지스트(110)에 패턴을 형성하기 위한 광원의 조명 조건은 최소선폭을 형성하기 위한 조명 조건을 사용하여도 제1패턴(111)과 제2패턴(112)의 패턴 피치의 해상도는 증가하게 된다.

도 3d에 도시된 바와 같이, 현상 단계(S4)에서는 상기 제1노광 단계(S2)와 상기 제2노광 단계(S3)에서 노광된 상기 포토레지스트(110)를 현상하여 포토레지스트 패턴(110a)을 형성한다. 상기 현상 단계(S4)에서는 제1노광 단계(S2)와 제2노광 단계(S3)에서 노광된 상기 포토레지스트(110)를 용제를 통해서 녹이고 노광 되지 않은 영역을 남기게 되어 포토레지스트 패턴(110a)을 형성할 수 있다.

도 3e에 도시된 바와 같이, 패턴 형성 단계(S5)에서는 상기 현상 단계(S4)에서 형성된 상기 포토레지스트 패턴(110a)을 마스크로 하여, 상기 기판(100)의 상부에 패턴(120)을 형성한다. 그리고 상기 패턴(120) 형성 이후에는 상기 포토레지스트 패턴(110)을 제거하여 상기 기판(100)의 상부가 외부로 노출되도록 한다. 상기 포토레지스트 패턴(110)은 황산용액, 플라즈마 및 그 등가물 선택된 어느 하나로 제거할 수 있으나, 본 발명에서 상기 포토레지스트 패턴(110)의 제거 물질을 한정하는 것은 아니다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 미세 패턴 형성 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법을 도시한 순서도이다.

도 2a 내지 도 2e는 도 1의 미세 패턴 형성 방법의 일실시예를 도시한 단면도이다.

도 3a 내지 도 3e는 도 1의 미세 패턴 형성 방법의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

S1; 기판 준비 단계 S2;제1노광 단계

S3; 제2노광 단계 S4; 현상 단계

S5; 패턴 형성 단계

Claims (5)

1. 상부에 포토레지스트를 도포하여 기판을 준비하는 기판 준비 단계;

   상기 포토레지스트를 제1마스크에 형성된 제1마스크 패턴을 통해서 제1패턴으로 노광하는 제1노광 단계;

   상기 포토레지스트를 제2마스크에 형성된 제2마스크 패턴을 통해서 제2패턴으로 노광하는 제2노광 단계; 및

   상기 포토레지스트의 노광된 패턴을 현상하는 현상 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 현상 단계 이후에는

   상기 포토레지스트 상부에 패턴이 형성될 물질을 도포하고 상기 포토레지스트를 제거하여 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
3. 상부에 포토레지스트를 형성하여 기판을 준비하는 기판 준비 단계;

   상기 포토레지스트를 마스크에 형성된 마스크 패턴을 통해서 제1패턴으로 노광하는 제1노광 단계;

   상기 포토레지스트를 상기 마스크를 일측으로 이동하여 제2패턴으로 노광하 는 제2노광 단계; 및

   상기 포토레지스트의 노광된 패턴을 현상하는 현상 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제2노광 단계에서는 상기 마스크가 마스크 패턴 사이의 거리의 반만큼 이동하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 현상 단계 이후에는

   상기 포토레지스트 상부에 패턴이 형성될 물질을 도포하고 상기 포토레지스트를 제거하여 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.

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