KR900001238B1 - 레지스트막 건조현상 방법 및 장치 - Google Patents

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Description

레지스트막 건조현상 방법 및 장치

제1도는 본 발명의 건조현상 방법에 적용되는 예시적인 장치의 개략 횡단면도.

제2도는 CMS레지스트막의 건조현상시 두께감소와 노출시간간의 관계를 나타내는 그래프.

제3a도 및 3c는 본 발명에 의한 건조현상의 예시적인 방법을 나타내는 횡단면도.

본 발명은 레지스트막 현상방법에 관한 것으로 특히 기판상의 레지스트막의 소정패턴을 발생시키기 위한 건조 현상방법에 관한 것이다.

반도체 회로의 제조시에 실리콘 웨이퍼와 같은 기판상에 형성된 레지스트막의 현상을 위해서 일반적으로 습식방법을 사용한다. 예를 들어, 전자비임 석판술을 위해 고해상도 및 고 콘트라스트 네가티브형 레지스트로서 주로 사용되는 클로로-메틸 폴리스티렌(Chloro-Methyl Polystyrene : CMS)은 아이소-아밀 아세테이트(Iso-Amylacetate) 및 에틸 셀로솔브(Ethyl Cellosolve) 또는 아세톤(acetone) 및 아이소-프로필 알콜(Iso-Propyl Alchol)로 조성된 유기용액으로 현상된다.

그러나, 레지스트막들에 대한 습식현상 방법은 다음과 같은 문제들 즉, 현상용액(현상액)의 온도 및 농도 제어가 지극히 까다롭고, 현상액이나 세척용액에 분해되어 제거된 주로 레지스트로된 잔여물로 기판이 오염되는 문제들이 있다.

네가티브형 레지스트막들은 또 다른 문제로서 일반적으로 유기용액과 같은 현상용액내에 잠길 때 부어오르는 경향이 있다. 부어오르면 잔존 레지스트막 연부에 찌꺼기가 달라붙기 적합하며, 또한 포지티브형 레지스트막을 사용하여 성취되는 해상도에 비해 레지스트 패턴의 해상도가 낮아진다.

습식현상액에서 상술한 문제들은 또한 종래의 포토레지스터(photo-resists)에서 다소 직면하게 되나 그들은 서브미크론(submicron) 규칙의 패턴들을 요하는 현대 VLSI추세에 필요 불가결하게 되고 있는 전자비임 석판술에 사용되는 레지스트막들에 대해 더욱 심각하다.

레지스트막들의 습식현상에서 전술한 문제들은 건조방법이 레지스트막들의 현상을 위해 실용화될 경우 제거될 수 있다. 비록 여러 건조식각 방법들이 VLSI반도체 회로들의 제조시에 적용되어 왔으나 레지스트막들의 건조현상에 관한 내용들은 네가티브 포토 레지스트막을 현상하기 위해 산소 플라즈마를 이용하는 것을 포함하여 수개밖에 없는 것 같다(1979, 12. Semiconductor International에서 J.N.Smith등의 ＂제조 실천가능한 플라즈마 현상 가능 포토레지스트＂).

그러나, 상술한 건조현상은 플라즈마를 생성하기 위한 비싼 장비뿐만 아니라 진공실 및 펑핑시스템, 산소가스 도입시스템 및 무선주파수 전력 공급시스템이 필요하다. 또한 이 시스템들은 복잡하여 공정제어를 위한 단계들에 시간을 많이 소모해야 한다. 그러므로, 아무런 복잡한 공정제어를 포함하지 않고 대기중에서 수행될 수 있는 경제적인 건조현상 방법을 제공하는 것을 바람직하다. 또한 건조 현상방법은 전자비임 레지스트에 적용될 수 있어야만 한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 쉽고도 경제적으로 수행할 수 있는 건조현상 방법을

상술한 목적들은 전자비임에 민감한 레지스트막을 실리콘 웨이퍼와 같은 기판상에 형성하여, 레지스트막을 전자비임으로 선택적인 조사를 하여 그 내에 바람직한 패턴의 잠재영상을 그내에 창출시킨 다음 그 영상에 따라 선택적으로 제거되도록 산화가스내에서 원(deep) UV(자외선) 노출시키는 건조현상 방법에 의해 달성된다. 더욱 특히, 만일 레지스트가 네가티브형일 경우, 전자비임에 의해 조사되지 않는 부분들은 원 UV노출도중 제거되는 한편 전자비임에 의해 조사된 부분들은 기판상에 남게되어 소정패턴의 레지스트막이 형성된다. 잔존하는 레지스트막 패턴은 차기의 종래 공정에서 마스크로서 사용된다.

예시적인 네가티브형 레지스트막으로서, 클로로-메틸 폴리스티렌(CMS)막이 본 발명에 의한 건조현상에서 시험되었다. 원 UV는 공기와 같은 산화가스내의 산소와 상호 작용하여 오존 및 산호기들을 발생시킨다. 오존 및 산소기들의 공격을 받을 때 레지스트막의 비노출 부분은 CO, CO₂및 H₂O를 포함하는 휘발성 물질로 변환되어 기판으로부터 제거된다. 대기내에서 수행되는 건조현상은 기판에 대한 현상액에 의한 오염문제나 습식현상에서 극심한 공정관리의 문제가 없다. 또한 건조현상 방법은 산소 플라즈마를 사용하여 전술한 건조현상 방법에 필요한 진공실, 가스도입 시스템 그리고 무선주파수 전원이 필요없다.

제1도는 본 발명의 건조현상 방법에 사용되는 예시적인 장치의 개략 횡단면도이다.

제1도를 참조하면 예를들어 500mm의 높이, 400mm의 폭과 700mm의 기장을

석영은 원 UV에 대해 충분한 전송특성을 갖고 있으므로 그에 의해 UV의 효율적인 사용을 할 수 있다.

UV발생실 1은 또한 UV소오스들 2에 대해 질소와 같은 냉매가스의 흐름을 공급해주기 위한 인입구 5와 출구 11을 갖고 있다. 실 20은 그의 기장의 작업실 4의 양측에서 각 문부분들 6을 갖고 있으므로 그에 의해 각 선반 8이 벨트 콘베어 9의 이동에 따라 문부분들 6을 통해 실 4내로 들어가고 또한 그로부터 나오도록 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 7을 지지하도록 되어 있다. 실 20은 또한 옆에 있는 오퍼레이터들이나 장비들이 강한 원 UV조사에 의해 손상되지 않도록 차폐판 역할을 한다. 작업실 4는 대기에 개방되어 있고 그에 대한 공정제어는 진공실을 사용하는 종래의 건조현상에 비해 쉽다.

레지스트막이 형성된 실리콘 웨이퍼들과 같은 기판들 7은 작업실 4를 통해 통과하는 동안 원 UV조사를 받는다. 전자비임에 선택노출에 의해 사전에 발생되는 소정 패턴의 잠재영상을 갖는 각 기판 7상의 레지스트막은 공기와 같은 산화가스내의 원 UV 조사에 의해 현상된다. 레지스트막의 현상은 전자비임 노출받은 부분과 받지 않은 부분간에 상이한 반응속도로 수행된다.

석영판 3을 통하여 전송되는 2537Å의 원 UV는 작업실 4내에서 예를들어 대기₃

hυ(2537Å)+O₂=O+O

O₂+O =O₃

강한 산화력을 갖는 오존 O₃는 다음과 같은 레지스트막과 산화반응을 시켜준다.

여기서, C_nH_mO_k는 레지스트막의 화학식을 대신한다. 반응식(1)의 우측에 지체생성물은 작업실 4내에서 대기중으로 확산되어 전술한 문부분들 6을 통하여 작업실 4를 최종적으로 제거한다.

다른 한편, O₃는 1849Å의 원 UV를 흡수하여 강한 화학활성을 갖는 산소기들(O^*)를 발생시킨다.

hυ(1849Å)+O₃=O^*+O₂

산소기 O^*는 다음과 같이 레지스트막과 반응한다.

반응식(2)내의 기체생성물은 또한 전술한 문부분들 6을 통해 작업실 4로부터 제거된다.

CMS와 같은 네가티브 레지스트에서, 상기 산화반응은 노출부분보다 전자비임에 비노출된 부분에서 비교적 더 빨리 발생한다. 따라서, 레지스트막의 차등제거 즉 현

본 발명에 의한 레지스트막의 건조현상에 대한 예시적인 방법을 제3a도 내지 3c도의 횡단면도를 참조하여 설명한다. 제3a도를 참조하면, 전자비임에 민감한 네가티브형 레지스트막 30은 금속박층 31 예를 들어 유리와 같은 기판 32상에 증착된 크로뮴층상에 형성된다. 레지스트막 30의 부분 301은 네가티브형 레지스트막 30내에서 횡결합 반응시켜주는 전기비임 EB에 선택적으로 노출된다. 따라서, 부분 301은 전자비임에 노출되지 않은 부분에 비해 화학적으로 비능동이 되도록 만들어진다. 다시말하여, 소정패턴의 영상은 네가티브형 레지스트막내의 화학적으로 비능동영역으로 기억된다.

대기와 같은 산화가스내에서 1849Å 또는 2537Å의 원 UV에 의해 조사될 때 레지스트막 30은 화학반응식(1) 또는 (2)에 의해 제3b도에 보인 바와 같이 산호가스내에서 생성되는 오존 O₃또는 산소기들 O^*와 반응하여 CO, CO₂및 H₂O와 같은 기체생성물의 형태로 제거된다.

그러나, 레지스트막 30내의 비노출된 부분들은 전자비임 노출에 의해 제공된 화학반응도의 차로 인해 노출된 부분 301이 제거되기전에 비교적 신속히 제거된다. 따라서, 부분 301은 제3c도에 보인 바와같이 레지스트막 30의 소정 패턴으로서 금속박막 31상에 남는다. 레지스트 패턴은 막 31의 다음 에칭 공정에서 마스크로서 사용된다.

제1도에 보인 바와같은 장치를 사용함에 의해 수행되는 CMS 레지스트막의 건조현상의 실험결과는 전자비임에 노출된 부분과 비노출된 부분 각각을 갖는 CMS레지스트막의 원 UV에 대한 노출시간 및 두께의 감소간의 관계를 나타내는 제2도에 나타나 있다. 제2도는 전자비임에 노출되지 않은 부분과 노출된 부분들 각각에 대해 약

제1도를 다시 참조하면, 지지선반 8상의 기판 7은 콘베어 9에 의해 작업실 4내의 이송방향 전후로 이동되므로 결국 균일한 현상이 얻어질 수 있다.

네가티브형의 전자비임 레지스트로서 공지된 폴리-글리시딜 메타-아크릴에이트(Poly-Glycidyl Metha-Acrylate : GMA)로부터 형성된 레지스트막은 또한 상술한 바와같은 건조방법을 사용하여 현상될 수 있다. 습식으로 현상된 GMA 레지스트막의 콘트라스트비는 일반적으로 CMS의 것에 비해 낮다. 실험결과는 GMA의 저콘트라스트 특성이 또한 본 발명의 건조현상에서 그대로 유지되고 있음을 나타내고 있다. 그러나 현상된 GMA레지스트막은 여전히 실용적으로 이용할 수 있는 정도에 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 건조현상은 EBR-9(Toray로부터 구입가능)을 포함하여 어떤 종류의 포지티브형 전자비임에 민감한 레지스트들로부터 형성된 막들에도 적용될 수 있음이 명백하다. 왜냐하면, 원 UV조사하여 차등산화반응속도를 포지티브형 레지스트막에서도 기대할 수 있기 때문이다.

Claims (12)

1. 전자비임에 민감한 레지스트막(30)을 기판(32)상에 형성하는 단계와, 소정패턴의 잠재영상(301)을 형성하도록 상기 전자비임으로 상기 레지스트막을 선택적으로 노출시키는 단계와, 그리고 대기압의 산화가스내에서 상기 레지스트막에 원 UV(자외선)을 조사하는 단계를 포함하며, 상기 레지스트막은 상기 전자비임에 상기 선택적인 노출을 받아 상기 레지스트막이 상기 잠재영상에 대응하는 상기 소정 패턴을 형성하도록 제거되는 것이 특징인 레지스트막 건조현상 방법.
2. 제1항에서, 상기 레지스트(30)는 네가티브형인 것이 특징인 레지스트막 건조현상 방법.
3. 제2항에서, 상기 레지스트(30)는 클로로-메틸 폴리스티렌으로 조성되는 것이 특징인 레지스트막 건조현상 방법.
4. 제1항에서, 상기 원 자외선은 2537Å 또는 단파장의 스펙트럼 성분을 갖는 것이 특징인 레지스트막 건조현상 방법.
5. 제4항에서, 상기 원 자외선은 1849Å의 스펙트럼 성분을 갖는 것이 특징인 레지스트막 건조현상 방법.
6. 제1항에서, 상기 산화가스는 산소를 포함하는 것이 특징인 레지스트막 건조현상 방법.
7. 제1항에서, 상기 산화가스는 대기인 것이 특징인 레지스트막 건조현상 방법.
8. 제1항에서, 상기 레지스트막(30)은 1000Å이상의 두께를 갖도록 형성되는 것이 특징인 레지스트막 건조현상 방법.
9. 한실을 제1(1) 및 제2실(4)로 분리시키는 석영판(3)을 갖는 실(20)과, 상기 석영판을 통해 상기 제2(4) 실내의 기판(7)으로 상기 원 자외선을 조사하도록 상기 제1실(1)내에 고정되어 있는 원 자외선 소오스(2)와, 상기 소오스를 냉각시키기 위해 상기 제1실내로 냉매를 도입하기 위한 상기 실의 제1실의 대향 측벽들에 각각 제공되는 인입구(5) 및 출구(11)와, 그리고 상기 기판이 상기 제2실내로 들어오고 그리고 밖으로 나가도록 대기를 허락하기 위해 상기 실의 상기 제2실의 대향측벽들 각각 상에 형성되는 적어도 하나의 문부분 (6)들을 포함하는 것이 특징인 레지스트막 건조현상 장치.
10. 제9항에서, 상기 실은 상기 기판을 상기 제2실내로 그리고 밖으로 이동시키기 위해 상기 제2실(4) 밑에서 상기 문부분 (6)들을 따라 일렬로 정렬되어 배치된 콘베어(9)를 더 갖고 있는 것이 특징인 레지스트막 건조현상 장치.
11. 제9항에서, 상기 원 자외선의 상기 소오스(2)는 저압수은 램프들인 것이 특징인 레지스트막 건조현상 장치.
12. 제9항에서, 상기 제2실은 상기 제2실내로 산화가스를 도입하기 위해 제2인입구(6)를 더 갖고 있는 것이 특징인 레지스트막 건조현상 장치.

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