KR910006543B1 - 포토레지스트 현상액처리에 의한 현상선택비를 개선한 마스크패턴 형성방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

포토레지스트 현상액처리에 의한 현상선택비를 개선한 마스크패턴 형성방법

제1a도 내지 제1c도는 종래 공정방법에 의해 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 나타낸 단면도.

제2a도 내지 제2d도는 본 발명에 의해 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 나타낸 단면도.

제3도는 알칼리용액에 대하여 불용성인 감광제에 자외선을 조사하여 케텐을 거쳐 용해성인 카아복실 산으로 변환되는 분자구조식.

제4도는 감광제의 퀴논 디아지드 그룹과 노보락 수지의 특정위치와 반응하여 아조-콤파운드를 형성하는 분자구조식.

제5도는 마스크를 통과하여 레지스트에 빛이 흡수 또는 투과될 때 실질적인 빛의 강도(실선)와 이상적인 빛의 강도(점선)를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 및 4 : 감광제(Sensitizer) 2 : 케텐(Ketene)

3 : 인텐카아복실릭 산(Indenecarboxylic Acid)

5 : 노보락 수지(Novolac Resin)

6 및 15 : 아조-콤파운드(Azo-Compound)

7 및 16 : 자외선(UV) 8 및 17 : 마스크(Mask)

9 : 이상적인 광콘트라스트(Ideal Light Contrast)

10 : 실제적인 광콘트라스트(Actual Light Contrast)

11 : 최대 광감도(Maximum Light Intensity)

12 : 최소 광감도 13 : 포토레지스트

14 : 기판(Substrate)

18 : 경계선

본 발명은 고집적 반도체 소자의 포토레지스트를 사용한 마스크 패턴 형성방법에 관한 것으롸 특히 실리콘 기판 또는 전도물질을 패턴시키는 공정에서 포토레지스트를 도포한 후 자외선을 노광시키기 전에 알칼리 현상용액의 처리에 의한 아조콤파운드를 형성하여, 자외선을 노광할 때 노광영역과 비노광영역의 현상선택비를증가시키는 포토레지스트 현상액처리에 의한 현상선택비를 개선한 마스크 패턴 형성방법에 관한 것이다.

자외선(Ultraviolet)을 이용하는 석판인쇄 기술공정시 자외선이 마스크패턴을 투과할 때, 패턴 모서리 부근에서 광산란 및 간섭현상에 의하여 비노광역까지도 침투하게 된다.

따라서, 광세기 분포는 비노광지역과 UV가 통과하는 노광지역의 경계면에서 명확하게 구분되지 않으며, 비노광지역의 중앙과 빛이 투과하는 지역이 중앙에서 각각 최소 및 최대의 광강도를 나타내며 기울기를 갖게 된다.

비노광영역의 포트레지스트도 산란광에 의한 노광에 의하여 패턴 윗부분이 현상(Develop)되어 아래 부분에 비하여 선폭의 변화가 커서 곡면(Slope)을 형성하게 된다.

또한, 노광영역에서도 자외선이 포토레지스트의 벌크(Bulk)층을 통과함에 따라 자외선광의 세기가 감소됨으로서 상대적으로 PAC(Photo Active Compound)의 양이 증가하여 현상시 현상속도가 감속된다. 따라서, 현상속도는 레지스트 표면에서 깊이방향으로 진행됨에 따라 차츰 감소되어 패턴 모서리 부근에서 곡면이 형성된다.

이와 같이 비노광영역의 광산란 현상과 노광영역에서 벌크효과에 따른 현상속도 차이로 콘트라스트가 감소되어 포토레지스트 프로파일(Profile)에 곡면이 형성되며, 이와 같은 현상은 노광에너지와 촛점변화에 따라 큰 영향을 받게되며 결국 공정여유도를 감소시키게 된다.

종래의 SLR(Single Layer Resist) 공정에서는 상기의 설명과 같이 비노광영역에서 광산란에 의한 노광효과와 노광영역에서의 벌트효과에 의한 현상속도 차이로 인하여 노광에너지와 초점변화에 따라 크게 영형을 받으며, 노광여유도 및 초점여유도 감소, 레지스트 모양의 곡면형성, 공정의 질이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 종래의 문제점을 해소하기 위하여, 레지스트를 도포한 후에 알칼리 성분의 현상액으로 처리한 다음 굽기를 실시하여 레지스트 표면에 불용해 층을 형성시키는 포토레지스 현상액처리에 의한 현상선택비를 개선한 마스크 패턴 형성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 의하면, 노광시 비노광영역에서 광산란에 의한 노광효과를 줄이고 노광영역에서는 노광에너지가 증가하여 레지스트가 완전히 노광됨으로서, 벌크효과에 의한 현상속도 차이를 감소시키는 특징이 있다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.

제1a도 내지 제1c도는 종래 공정방법에 의해 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 나타낸 단면도로써, 제1a도는 기판(14) 상부에 포토레지스트(13)를 소정의 두께 도포한 후 소프트 굽기(Soft Bake)를 실시한 상태의 단면도이다.

제1b도는 마스크 패턴을 형성하기 위해 마스크를 통해 자외선을 노광시켜 레지스트 내부에 노광된 부분과 비노광 경계선(18)을 나타낸 상태의 단면도이다.

제1c도는 상기의 포토레지스트(13)을 포스트 노광굽기를 실시한 후 포토레지스트(13)를 현상액에 넣어서 노광된 부분을 제거한 상태의 단면도이다.

상기와 같이 종래의 일반적인 SLR 공정을 레지스트 도포-소프트 굽기(Soft Bake)-노광(Exposure)-포스트 노광굽기(Post Exposure Bake)-현상(Develop) 순서로 진행된다.

제2a도 내지 제2d도는 본 발명에 의해 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 나타낸 단면도로써, 제2a도는 종래와 같이 기판(1)상에 포토레지스트(13)를 도포한 상태의 단면도이다.

제2b도는 상기의 포토레지스트(13)가 도포된 기판(1)을 알칼릴이온이 주로 들어있는 MIB(Metal Ion Base) 혹은 MIF(Metal Ion Free) 현상액에 30-60초 정도 담근 후, 일반적인 조건에서 소프트 굽기를 실시하여 화학반응에 의하여 수 100Å정도의 불용해층인 아조-콤파운드(15)를 형성한 상태의 단면도이다.

여기서 상기의 화학반응은 제3도 및 제4도에 상세히 설명하기로 한다.

제2c도는 아조-콤파운드(15)가 형성된 포토레지스트(13)에 마스크(17)를 사용하여 자외선(16)을 노광시켜 포토레지스트(13)가 노광된 부분은 카아복실릭 산(3)으로 변환된 상태를 나타낸 단면도로써, 점선은 노광된 영역과 비노광영역의 경계선(18)이다.

제2d도는 상기의 포토레지스트(13)를 포스트굽기 공정을 거친 후 현상액에 넣어서 노광된 영역을 제거한 상태의 단면도로써, 현상시에 감광제에서 변환된 카아복실릭산(노광영역)은 알칼리 영역에 의해 용해도가 크게 되고, 비노광영역의 아조-콤파운드는 용해도가 격감되어 노광영역과 비노광 영역간에 현상선택비가 크게 증가되어 공정의 여유도가 개선된다.

제3도는 감광제에 자외선을 조사하여 산으로 변환되는 분자구조식을 나타낸 것으로, 감광제(1)에 자외선을 조사하면 케텐(Ketene)(2)으로 변환됨과 동시에 레지스트의 수분과 반응하여 인덴카아복실릭 산(3)으로 변환되는 반응식을 나타낸 것이다.

제4도는 제2b도에 아조-콤파운드(15) 형성하기 위한 분자구조식을 나타낸 것으로, 양성반응 포토레지스트는 감광제, 수지 및 솔벤트등으로 구성되어 있으며, 소프트 굽기시 90% 이상의 솔벤트가 증발되어 수지와 감광제만 남게 되는데 이때 알칼리 현상액으로 처리해주면 노보락 수지(5)는 알칼리에 용해되다가 감광제(4)가 존재하는 부근에서 알칼리의 금속성 이온이 촉매로 작용하여 노보락 수지(5)가 감광제(4)와 결합하여 아조-콤파운드(6)를 형성한다. 이 아조-콤파운드는 감광제의 퀴논 다이아지드(Quinone Diazide Group)와 노보락 수지의 특정위치가 아조결합(Azocoupling) 반응에 의하여 형성된 콤파운드로서, 알칼리 성분에 불용성을 갖게 된다.

제5도는 자외선(7)을 조사시켜 일반적으로 마스크(8)을 투과시켰을 때, 웨이퍼 상부까지 광세기 분포를 나타낸 도면으로서, 이상적인 광콘트라스트(9)와 실제적인 광콘트라스트(10)를 나타내고, 실제적인 광콘트라스트(10)의 최대 광감도(11)와 최소 광감도(12)를 나타내고 있는데, 제1c도와 같이 포토레지스트 패턴이 형성되는 이유를 알 수가 있는 것이다.

상기한 바와 같이 포토레지스트 도포한 후에 노광전에 MIF 또는 MIB 현상액을 사용하여 포토레지스트 표면에 불용해층을 형성시, 광세기 분포는 포토레지스트 상부에 형성된 아조-콤파운드가 마스크 밑으로 치고 들어오는 빛을 차단시킴으로 현상 후에도 이부분의 패턴이 남게 되어 광세기 분포가 이상적인 광콘트라스트를 가졌을 때의 패턴과 같은 결과를 나타낸다. 따라서, 종래의 SLR 공정에 비교하여, 노광영역과 비노광영역간의 용해도 차이가 커짐에 따라 콘트라스트가 증가하여 노광에너지와 촛점 변화에 따른 광의 프로파일(Profile)의 영향이 감소하여 수직한 포토레지스트 프로파일(Profile)을얻을 수 있을 뿐만 아니라 분해도(Resolution) 향상, 노광 및 촛점 공정여유도를 증가시키게 된다.

Claims (3)

1. 포토레지스트를 기판 상부에 도포하고 소프트굽기 공정을 실시한 다음, 마스크 패턴을 형성하기 위하여 포토레지스트에 자외선을 노광시키고, 굽기 및 현상 공정을 순차적으로 거쳐서 포토레지스트에 의한 마스크패턴 형성방법에 있어서, 상기 기판상에 도포된 포토레지스트를 알칼리 성분의 현상액에서 처리하고, 소프트굽기 공정에 의해 상기 현상처리된 포토레지스트에 알칼리 성분에 대한 불용해층인 아조-콤파운드를 수 100Å정도 형성한 다음, 포토레지스트에 자외선을 노광시키고 굽기 및 현상공장에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 현상액 처리에 의한 현상선택비를개선한 마스크 형성방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 성분의 현상선택비를 포토레지스트의 처리는 MIB(Metal Ion Base) 또는 MIF(Metal Ion Free) 현상액에서 30-60초 정도 담근 후 인출하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 현상액 처리에 의한 현상선택비를 개선한 마스크 패턴 형성방법.
3. 제1항에 있어서, 상기의 아조-콤파운드의 형성은 감광제의 퀴논 다이아지드 그룹(Quinone Diazide Group)와 노보락 수지(Novorlac Resin)의 아조 결합(Azo Coupling)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 포토레지스트 현상액 처리에 의한 현상선택비를 개선한 마스크 패턴 형성방법.

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