KR920005782B1

KR920005782B1 - O₂/He 플라즈마를 이용한 실리레이티드 포토레지스트(silylated photoresist)의 RIE 건식현상공정

Info

Publication number: KR920005782B1
Application number: KR1019900008258A
Authority: KR
Inventors: 권광호; 윤선진; 박병선; 전영진; 강상원
Original assignee: 재단법인 한국전자통신연구소; 경상현
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1992-07-18
Also published as: KR920001248A; JPH05343307A

Abstract

내용 없음.

Description

O2/He 플라즈마를 이용한 실리레이티드 포토레지스트(silylated photoresist)의 RIE 건식현상공정

제1도는 종래의 3층 감광막 공정의 순서를 나타낸 개략도.

제2도는 본 발명의 공정순서를 나타낸 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2 : 플라즈마 마스크 감광막

5 : 실리레이션 에이전트 확산층

본 발명은 반도체소자 제조공정중 패턴형성을 위한 마스크층인 감광막의 실리레이션(silylation) 및 건식현상기술에 관한 것으로, 특히 식각속도가 증가되면서 해상력이 향상되도록 한 O₂/He 플라즈마를 이용한 실리레이티드 포토레지스트의 RIE 건식현상 공정에 관한 것이다. 옵디컬 리소그라피(optical lithography)기술분야에서 소자가 초고집적화 되는 추세에 따라 고 NA 렌즈에 의한 촛점예산(focus budgets)의 감소, 흡수(absorption)에 기인한 경사진 포토레지스트 프로파일(profile) 및 기판의 지형(topography)과 반사율(refledivity)에 의한 레지스트 이미지(reist image)의 악화 등의 문제점이 대두되고 있음은 이미 알려진 사실이다.

이와같은 문제점을 해결하기 위한 것이 다층 감광막 기술이고, 그중에 3층 감광막을 형성하는 공정은 제1도에 도시한 바와같이 기판(11)위에 두꺼운 하부 감광막(12)을 코팅(coating)한 다음에(제1도 a), 180℃~200℃정도의 고온에서 하드베이킹(hard baking)하고 그위에 중간층(13)을 증착한다(제1도 b). 그리고 해상력을 증가시키기 위해 중간(Intermediate)층(13)의 상면에 얇은 감광막(14)을 코팅한다(제1도의 c). 여기서 감광막(14)의 두께가 얇기 때문에 중간층(13)에 작은 결함이라도 존재하게 되면 이로인해 감광막(14)에도 필연적으로 결함이 발생하게 된다.

다음에 이미지층인 감광막(14)를 부분적으로 노광시키고(제1도의 d), 현상용액을 이용하여 노광된 부분의 감광막(14)을 제거한 다음에(제1도의 e), 건식식각 기술을 이용하여 중간층을(13)을 정의하고(제1도의 e), 다시 O₂가스를 이용하여 하부 감광막(12)을 정의하면서 다음 공정을 위한 마스크층(masklayer)을 형성하도록 하였었다. 그러나 이미지층인 감광막(14)을 얇게 코팅하므로 해상력이 증가하게 되는 잇점이 있는 반면에 중간층(13)에 작은 결함이라도 존재하게 되면 이미지층이 감광막(14)으로 그 결함이 확대되고, 결과적으로 기판(11)의 결함을 유발하게 됨은 물론, 공정이 복잡하고 대량생산이 불가능해지면서 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고 옵티컬 서브미크론 리소그라피(optical submicron lithography)의 문제점을 해결하기 위한 방법으로 표면 이미징(surface imaging)기술을 이용한 DESIRE(Difussion Enhanced Silylation Regist)공정이 있으며, 이는 단층 감광막 구조로서 표면 이미징에 의해 형성된 감광막 패턴을 건식식각 하는 방법이므로 해상력과 공정래트 튜드(process latitude)를 향상시킬 수 있다.

DESIRE 기술에서 건시식각은 가장 중요한 공정단계중 하나이며, 이는 기본적으로 비등방성 식각과 마스크층 하고 감광막의 사이에 높은 선택비를 필요로 한다. 이 건식식각 공정은 일반적으로 RIE(Reactive Ion Etching)보다 식각속도와 해상력이 우수한 MIE(Magne-tically Enhanced Reactive Ion Etching)에 의해 수행되고 있지만 균일한 가장을 유지하기에 어려움이 많으므로 반도체 소자의 제조공정에서 널리 이용되고 있는 RIE를 이용한 건식식각 공정을 수행하되 이의 특성을 향상시켜 DESIRE 기술에 응용하는 것이 효과적인 방법임을 알 수 있다.

이에따라 본 발명은 식각속도의 증가와 비등방성 식각 및 해상력의 향상등 RIE 건식현상의 특성이 향상되도록한 O₂/He플라즈마를 이용한 실리레이티드 포로레지스트의 RIE 건식현상 공정을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 이를 위하여 본 발명은 O₂가스에 He가스를 첨가한 O₂/He가스를 이용하여 RIE의 건식식각을 행하도록 하여 향상된 건식현상 특성을 얻도록 하고, 감광막의 실리레이션 과정에서 실리레이팅 에이전트(Silylating Agent)를 공기 또는 N₂로 희석시킴으로써 웨이퍼 전면의 균일성을 향상시키고 공정 래티튜드를 향상시키도록 한다. 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 기술하여 보면 다음과 같다.

제2도는 공정순서를 나타낸 것으로, (a)도는 기판의 상면에 플라즈마스크(plasmask) 감광막을 코팅하는 과정을 도시한 것이다. 기판(1)의 상면에 색소(Dye)가 포함된 UCB플라즈마스크 감광막(2)을 4100rpm의 회전에서 1.6~1.8㎛정도의 두께로 코팅함으로써 두께가 두껍고 색소가 포함된 플라즈마스크 감광막(2)에 의해 기판(1)의 리플렉티브(reflecfive)를 감소시키며, 지형(topography)으로 인한 레지스트 패턴의 디그레데이션(degradation)을 감소시키도록 한다.

(b)도는 플라즈마스크 감광막(2)을 노광시키는 과정을 나타낸 것으로, 기판(1)위에 코팅된 플라즈마스크 감광막(2)을 핫플레이트(hot plate)에서 110℃의 온도로 초 동안 소프트 베이킹(soft baking)한 다음에 노광장치를 이용하여 부분적인 노광을 실시한 상태를 도시한 것이다. (c)도는 플라즈마스크 감광막(9)의 노광된 부분(3)과 노광되지 않은 부분(4)의 실리레이션 선택비를 증가시키기 위하여 핫플레이트에서 160℃의 온도로 60초 동안 프리 실리레이션 베이킹(pre silylation baking)을 실시한 상태를 도시한 것이다. (d)도는 실리레이션 수행하는 과정을 나타낸 것으로, 프리 실리레이션 베이킹을 수행한 다음에 실리레이션 에이전트인 TMSDEA를 공기(air) 또는 N₂가스로 희석시킨 증기(Vapor)내에서 143℃의 온도로 7분 동안 실리레이션을 실시하여 플라즈마스크 감광막(2)의 노광된 부분(3)의 상단부에 실리레이션 에이전트 확산층(5)이 형성되도록 한 상태를 도시한 것이다.

이때 공기 N₂로 희석시키면서 웨이퍼 전면의 균일성을 향상시키고 공정의 래티튜드를 향상시키도록 하는 한편 실리레이션 공정의 조절은 주로 희석기체의 양으로 그 속에 함유되어 있는 실리레이션 에이전트의 양은 에이전트가 담겨있는 플라스크의 온도를 변화시키면서 조절한다.

(e)도는 실리레이션을 수행한 후에 RIE나 MIE를 이용하여 실리레이션이 되지 않은 부분 즉 노광되지 않은 부분 (b)을 제거하는 과정을 나타낸 것으로, O₂에 불활성 기체인 He를 첨가하여 건식식각을 수행하여 RIE에 의한 건식식각 보다 4~5배 빠른 식각속도와, MIE 선택비(10~15 : 1)보다 우수한 20 : 1이상의 식각 선택비를 얻으면서 플라즈마스크(2)의 노광되지 않은 부분(4)을 제거한 상태를 도시한 것이다. 따라서 본 발명의 RIE건식현상 공정에 의한 감광막 마스크층을 형성하는 방법에 의하여서는 종래의 RIE식각속도 보다 4~5배 이상 빠른 식각속도와 MIE의 선택비(10~15 : 1)보다 우수한 20 : 1이상의 선택비를 얻을 수 있음은 물론, 해상력이 0.6㎛로 습식현상의 해상력(0.75㎛)보다 향상되고, 콘트래스트 커브감마(Contrast curve gamma)가 향상되면서 우수한 리소그라피 특성을 얻을 수 있는 것임을 알 수 있다.

Claims

기판(1)위에 색소가 포함된 플라즈마스크 감광막(2)을 4100 rpm에서 1.6~1.8㎛의 두께로 증착하는 단계와, 플라즈마스크 감광막(2)을 110℃의 온도로 60초 동안 소프트 베이킹한 소프트 베이킹하고 부분적인 노광을 하는 단계와, 플라즈마스크 감광막(2)의 노광된 부분(3)과 노광되지 않은 부분(4)을 160℃의 온도에서 60초 동안 프리실리베이션 베이킹 하는 단계와, 실리레이션 에이전트를 희석시킨 증기에서 143℃의 온도로 7분 동안 실리레이션 하여 노광된 부분(3)에 실리레이션 에이전트 확산층(5)을 형성하는 단계와, 노광되지 않은 부분(4)을 건식식각으로 제거하는 단계들에 의하여 감광막 마스크층을 형성하도록 함을 특징으로 하는 O₂/He플라즈마를 이용한 실리레이티드 포토레지스트의 RIE건식현상공정.
제1항에 있어서, 실리레이션 에이전트 확산층(5)을 형성할때 실리레이션 에이전트를 공기 또는 N₂로 희석시킨 증기내에서 실리레이션을 수행하도록 한 O₂/He플라즈마를 이용한 실리레이티드 포토레지스트의 RIE건식현상공정.
제1항에 있어서, 건식식각을 수행할때 O₂에 He를 첨가한 상태에서 RIE를 이용한 건식식각을 수행하도록 한 O₂/He플라즈마를 이용한 실리레이티드 포토레지스트의 RIE건식현장공정.