KR920002025B1 - 원자외선을 이용한 감광성 내식막 경화방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명에 의한 방법을 설명하기 위해 예시된 도면으로서, 실리콘 기판상부에 다층의 물질을 형성한 다음, 감광성 내식막(Photoresist)을 도포한 후 패턴공정을 진행하고 경화시킨 상태의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 실리콘 기판 2 : 산화막
3 : 절연막 4 : 폴리실리콘
5 : 금속막 6 : 절연막
7 : 감광성 내식막(Photoresist)
본 발명은 고집적 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 다층구조을 형성하기 위하여 마스크 패턴을 형성시 원자외선을 이용한 감광성 내식막 경화방법에 관한 것이다.
고집적 반도체 소자의 다층구조를 형성할때에, 소정의 물질을 형성한다음, 일정부분을 남기고 제거하여 노출된 하부물질에 다른 불순물을 이온 주입하는 경우에, 마스크 패턴공정으로 감광성 내식막을 도포하여 노광 및 경화공정으로 패턴을 형성한다음, 이 감광성내식막을 경화를 시켜야 한다.
종래에는 상기의 패턴된 감광성 내식막을 경화하는 방법으로 대류성 오븐(Convectional Oven)이나 열판오븐(Hotplate Oven)을 사용하여 감광성 내식막을 경화시켰다.
그러나, 상기의 대류성 오븐 또는 열판 오븐을 사용하는 경우는 몇가지 문제점이 발행하였다.
첫째는 상기의 대류성 오븐이나 열판 오븐을 사용하여 일정온도 및 시간에 도달하면 감광성 내식막의 경화성이 포화상태가 되어, 더 이상 온도나 시간을 증가시켜도 경화가 되지 않고 오히려 고열에 의해 감광성 내식막이 흐르게 되는 역효과가 발생된다.
둘째는 점점 고집적화될수록 소자는 작아지고 줄어들기 때문에 필연적으로 상대적인 단차(Topology)는 더 증가하게 된다.
특히 제조공정의 마지막 단계에서는 제1도에서 보는것 같이 심각하게 단차가 발생된다. 이와같이 단차가 있는 상태에서 마스크 작업을 하게되면 보호층의 두께차이에 의한 단차 때문에 감광성 내식막이 얇은 부분에서는 충분한 보호가 안되며 또한, 감광성 내식막의 높이가 높은 부분을 기준으로 작업을 할때 노광기(Stepper)에서 해상도가 나빠지게 되어 공정의 신중한 조건 설정이 요구된다.
셋째는 이미 알려진 바와 같이 먼지입자는 고집적 반도체 소자에서 치명적인 영향을 미친다. 감광성 내식막을 마스크로 사용할 경우 이온주입 공정진행중 빔(Beam)을 조사하면 노출된 감광성 내식막에서 튀김현상으로 먼지입자가 발생이 되며 불충분한 감광성 내식막의 경화는 먼지 입자발생을 더욱 증가시킨다.
넷째는 불충분한 감광성 내식막의 굽기공정에 의해 감광성 내식막에 포함되어 있던 수분과 용매가 이온주입 공정중 이온빔에 의하여 감광성 내식막으로부터 발생하여 장비의 진공상태를 저하시키며 진공의 저하는 이온주입 공정중 이온을 중화시켜 주입양 오차, 주입양 불균일성, 진공인터록에 의한 공정시간 지연 및 장비손상등이 발생된다.
이상과 같이, 종래기술의 근본적인 문제점은 불충분한 감광성 내식막의 굽기공정에서 초래된 문제이며, 이것을 해결하기 위해서는 마스크층으로 사용되는 감광성 내식막의 충분한 굽기를 실시하여 경화도를 증가시키는 것이 가장 큰 해결책이다.
따라서, 본 발명은 노광 및 현상공정으로 패턴된 감광막내식막의 경화도를 증대시키기 위하여 원자외선을 이용하여 감광막 내식막을 경화하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 도면과 표를 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 실리콘 기판(1) 상부에 다층물질을 형성한 단면도로써, 실리콘 기판(1) 상부에 국부적으로 산화막(2)을 성장시킨다음, 그 상부에 폴리 실리콘(4)을 형성하고, 폴리실리콘(4), 산화막(2) 및 실리콘 기판(1)의 상부에 절연막(3)을 침착하고 절연막(3) 상부에 금속막(5) 및 절연막(6)을 차례로 형성한 후, 상기의 절연막(6) 상부에 감광성 내식막(7)을 도포한다음, 소프트 베이커(softbake)를 실시한다음, 노광 및 현상공정으로 금속막(5)의 소정상부의 감광성 내식막(7)을 제거한다음 본 발명에 의해 감광성 내식막(7)을 경화시킨 상태의 단면도이다.
여기서, 상기의 감광성 내식막은 후공정에서 하부 절연막(6)을 제거할때 마스크 역할을 하며 양질의 마스크층으로 만들기 위해서는 경화(Postbake)을 시켜야 한다.
따라서, 본 발명에서는 자외선 굽기장비를 사용하여 감광성 내식막을 경화시키는데 이 장비의 구성은 자외선 광원, 광구, 광원 냉각처리 기구, 웨이퍼 반송기구, 제어계 및 광원편광기 등으로 구성된다.
본 발명에 의해 감광성 내식막 경화과정을 상세히 설명하면, 자외선 굽기 장비 챔버내로 웨이퍼 반송기구를 사용하여 웨이퍼를 유입시키고, 챔버내의 온도는 약 110℃에서 온도증가율 0.7℃/초로 최대온도 200℃까지 상승시켜서, 약 120초를 유지하는 동시에 웨이퍼 상부에는 특정 파장(300nm)의 자외선을 광원편광기로 선택하여 유입된 웨이퍼에 200℃를 유지시키는 시간(약120초) 동안만 감광성 내식막에 조사시킨후, 자외선을 차단하고 챔버내의 온도를 냉각처리기에 의하여 온도감소율 18℃/초로 챔버내의 온도 110℃까지 냉각시켜서 웨이퍼 반송기구에 의해 유출시켜 경화공정을 완료시켰다.
이때, 가장 중요하게 제어해야 할 것은 온도제어와, 파장선택, 감광성 내식막 두께와, 종류 및 염료농도,HMDS(Hexamethyldisilizane) 처리조건, 감광성 내식막 도포후의 굽기 공정에 대한 온도증가율 및 감소율, 대기온도, 최대온도 및 시간등 여러가지 변수조건이 수반되어야 한다.
따라서, 감광성 내식막을 경화시킬때, 자외선 굽기장비를 사용하고 몇가지 변수를 조정하고 그 결과치를 이하의 표 1,표 2, 표 3에 기재하는데, 실리콘 웨이퍼는 P=10-65Ω㎝, P형이며 감광성 내식막 두께는 1.2㎛인 상태에서 온도 및 시간을 변화시켜 먼지입자 발생수, 진공인터록, 횟수를 측정하였다.
[표 1]
감광제 굽기
[표 2]
감광제 두께 측정 및 먼지입자 발생측정
두께단위 : Å
먼지 입자 크기 ＞ 0.5μm(직경)
[표 3]
이온주입 공정진행후 먼지입자 발생수 및 진공인터록 횟수
먼지 입자 크기 ＞ 0.5μm(직경)
표 1은 자외선 굽기장비를 온도와 시간을 각각 3가지씩 변화를 시켜 굽기 공정을 실시한 결과표이다. 즉, 굽기 온도를 150℃, 200℃ 및 240℃로 3단계로 변화를 주었고, 굽기시간은 60초, 120초 및 200초로 3단계로 변화시켰다.
표 2는 표 1에 대한 감광성 내식막 두께 변화차이 및 먼지입자의 발생수를 웨이퍼를 굽기전과 굽기후의 상태를 측정한 것으로, 먼지입자의 크기는 직경 0.5㎛보다 큰 것이다.
상기의 측정결과를 확인함으로써, 굽기 공정이 진행한 후에는 감광성 내식막이 경화되기 때문에 두께가 감소되는 것을 알수 있고 굽기 공정의 온도가 너무 높거나, 굽기 시간이 너무길게 되면 감광성 내식막의 표면에서 부서지는 현상에 의해서 먼지 입자가 발생하며, 감광성 내식막이 손상을 입는 현상이 발생한다.
표 3은 감광성 내식막 굽기 공정이 끝난다음 노출된 하부의 절연층 또는 도전층에 이온주입 공정을 실시 하였을 때의 먼지입자 발생수와 진공인터록(Vacuum Interlock)의 횟수를 기록한 것으로서, 이온주입 공정에서 이온빔이 감광성 내식막에 조사되면 감광성 내식막의 표면에서 되튀김(Sputtering) 현상으로 먼지입자가 발생되어 고집적 회로소자에 손실(Loss)이 발생되는 요인이 된다.
상기의 표 1, 표 2 및 표 3을 통하여 알수 있는 바와 같이 가장 최적 조건이 최대 온도 200℃와 시간 120초 정도를 인가하여 감광성 내식막을 경화시킨후 이온주입 공정을 실시하는 것이 가장 적합한 공정임을 알 수 있다.
본 발명에 의한 방법에 의하여 자외선을 조사하는 동시에 열을 인가하므로써 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 자외선을 사용한 경화방법은 감광성 내식막 경화효과를 증대시켜 기존의 경화방법보다 보호효과가 큰 마스크층을 만들수 있으며, 감광성 내식막의 흐르는 현상이 없는 양질의 감광성 내식막 마스크 패턴을 얻을 수 있다.
둘째, 감광성 내식막의 경화효과가 증대되므로서 기존의 것보다 얇은 두께에서도 문제가 발생되지 않는다.
셋째, 고집적회로에서 가장 큰 문제가 되는 먼지 입자의 발생을 감광성 내식막의 충분한 경화에 의해 최소화 시킬 수 있다.
넷째, 자외선 굽기기술은 감광성 내식막의 내부까지 경화가 되므로 이온빔에 의해 발생되었던 감광성 내식막에 포함되어 있는 수분이나, 용매에 의한 진공저하를 방지할 수 있으므로 이로인한 이온주입공정 진행시 주입량오차, 주입량의 불균일정, 진공인터록의 문제를 최소화 시킬 수 있다.
Claims (3)
- 고집적 반도체 소자의 마스크 패턴을 형성하는 공정방법으로, 실리콘 기판상부에 다층구조의 물질을 형성하고, 그 상부에 감광성 내식막을 도포한 다음, 노광 및 현상공정으로 감광성 내식막 패턴을 형성하고 이 감광성 내식막 패턴을 경화시키는 공정방법에 있어서, 상기 감광성 내식막의 경화방법은, 상기 자외선 굽기장비의 챔버온도를 일정온도로 설정하는 단계와, 상기 챔버온도를 소정 온도증가율을 가지고 소정범위내로 상승시켜 소정시간 유지하는 단계와, 상기 온도유지 단계와 동시에 상기 감광성 내식막 상부에 광원편광기에 의해 특정파장의 자외선을 소정기간 조사하는 단계와, 상기 자외선 조사를 차단하고, 챔버내의 온도를 냉각처리기에 의해 소정온도 감소율을 가지고 소정온도까지 냉각시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 원자외선을 이용한 감광성 내식막 경화방법.
- 제1항에 있어서, 상기 챔버내의 최초 설정온도는 130℃인 것을 특징으로 하는 원자외선을 이용한 감광성 내식막 경화방법.
- 제1 또는 2항에 있어서, 상기 챔버내의 최적 굽기 온도 및 유지시간은, 상기 최초 설정온도에서부터 0.7℃/초의 온도 증가율을 가지고 200℃까지 굽기 온도를 상승시킨후 120초 동안 유지하는 것을 특징으로하는 원자외선을 이용한 감광성 내식막 경화방법.
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