KR940005283B1 - 듀얼톤 감광막을 이용한 반도체 장치의 식각방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

듀얼톤 감광막을 이용한 반도체 장치의 식각방법

제1a-c도는 종래의 제조공정도.

제2a-f도는 본 발명의 실시예 1에 따른 제조공정도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 반도체 기판 12 : 에피택셜층

13 : 폴리실리콘층 14 : 듀얼톤감광막

15 : 마스크

본 발명은 반도체 장치의 제조공정에 관한 것으로, 특히 하나의 감광막을 사용하여 2개의 층을 각각 다른 사이즈로 식각할 수 있도록 한 듀얼톤(D-ual Tone) 감광막을 이용한 반도체 장치의 식각방법에 관한 것이다.

통상, 2개의 층 또는 하나의 층을 다른 사이즈로 2번 식각하려면, 감광막을 이용하여 한번식각한 후 감광막을 스트립한 다음 재차 감광막을 이용하여 두번째 식각을 진행하게 된다.

종래의 제조공정도인 제1a-c도를 참조하여 설명하면, 우선 반도체 기판(1)상에 에피택셜층(2), 폴리실리콘층(3)이 차례로 형성된 상태에서 폴리실리콘층(3)을 소정의 부분으로 제한하기 위하여 감광막(4)을 이용해서 식각한 후 (제1a도), 감광막(4)을 제거하고 다른 감광막(5)을 이용해서 에피택셜층(2)을 다른 소정의 부분으로 제한해서 식각하게 된다(제1b,c도).

그러나 이러한 종래기술은 다수의 감광막을 사용하여 식각하게 되므로 웨이퍼가 오염될 가능성이 높게 되며, 더욱이 정렬의 문제가 발생되게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 감광막의 사용회수를 줄이고 정렬 문제를 해결할 수 있도록 한 듀얼톤 감광막을 이용한 반도체 장치의 식각방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 식각방법에 이용되는 듀얼톤 감광막을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 식각을 하기 위한 제1층과 제2층이 차례로 형성된 반도체 장치에 있어서, 전면에 듀얼톤 감광막을 도포하고 듀얼톤 감광막을 선택적으로 제거할 수 있도록 그 상부에 마스크를 사용하여 넓은 영역의 자외선을 듀얼톤 감광막에 조사하는 공정과, 듀얼톤 감광막을 현상액으로 현상하여 제1소정부분의 듀얼톤 감광막만 남기고 제거하는 공정과, 제1소정부분의 듀얼톤 감광막을 이용하여 제2층 및 제1층을 식각하는 공정과, 남아 있는 듀얼톤 감광막에 근자외선을 마스크없이 조사해서 제2소정부분의 듀얼톤 감광막만 남기고 제거하는 공정과, 제2소정부분의 듀얼톤 감광막을 이용하여 제2층을 식각하는 공정으로 이루어진 듀얼톤 감광막을 이용한 반도체 장치의 식각방법에 있다.

본 발명은 다른 특징은 제1층과 제2층이 차례로 도포된 반도체 장치의 상기 제1층 및 제2층을 서로 다른 사이즈로 식각하기 위한 감광막에 있어서, 전체는 음성 및 양성 감광제로 이루어지며, 제1층과 제2층을 제1소정범위의 동일 사이즈로 1차 식각하기 위한 제1마스크로 사용되도록 제1소정범위 이외의 부분은 음성 및 양성감광제중 하나의 감광제가 반응된 부분으로 되며, 제1소정범위에서 제한된 제2소정범위의 사이즈로 제2층을 식각하기 위한 제2마스크로 사용되도록 제2소정범위를 제외한 제1소정범위는 음성 및 양성감광제가 반응되지 않은 부분적으로 되고 제2소정범위는 음성 및 양성 감광제가 모두 반응된 부분으로 되는 것을 특징으로 하는 듀얼톤 감광막에 있다.

이하, 본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명한다.

제2a-f도는 본 발명의 실시예 1에 따른 제조공정도로서, 우선 제2a도에 도시한 바와 같이 반도체 기판(11)상에 에피택셜층(12), 폴리실리콘층(13)을 차례로 형성한 상태에서 듀얼톤 감광막(14)을 도포한다. 여기서 듀얼톤(dual-tone) 감광막이란 양성감광막과 음성감광막을 혼합하여 형성된 것으로 그것은 통상 솔벤트(solvent)의 센시타이져 및 폴리머로서 구성된다.

먼저, 솔벤트(solvent)로서는 공지된 것들로서 n-butyl acetate, xylene 및 cellosolve acetate 등이 사용되며, 센시타이져(sensitizer)로서는 싸이클라이즈 드-루버 레지스트(cyclized-rubber resists)용 비스-어지드(bis-azide) 센시타이져들과 포지티브 레지시트 감광 엘리먼트(positive-resist light-sensitive elements)들이 사용될 수 있다.

또한 폴리머(polymer)로서는 Isoprene, Novolak resin 계) 물질이 사용될 수 있다.

이와 같은 구성요소들의 물질들은 기공지된 것들로서 책(실리콘 집적회로 공정기술 : PP.111-419)에 이미 공개된 바 있다.

원래 음성감광막은 센시타이져가 에너지를 흡수하여 반응하면서 폴리머를 연쇄적으로 반응하여 크로스-링킹(cross-linking) 시키는 수단이므로 센시타이져 폴리머 비율이 1 : 50-70 정도이고, 양성감광막은 센시타이져가 에너지를 흡수하여 반응하고 폴리머는 반응하지 않는 수단이므로 센시타이져 폴리머 비율이 1 : 3-4 정도이다.

따라서 듀얼톤 감광막에서 음성과 양성 감광막의 특성을 동시에 이용하려면 센시타이져 폴리머의 비율은 이들의 중간정도를 택해야 한다.

이어서, 중자외선(Mid-ultraviolet)을 걸거내는 중자외선 필터와, 광차단 부분(예로서, 크롬패턴)과 광투과 부분을 갖는 마스크(15)를 사용하여 넓은 영역의 파장을 갖는 자외선을 듀얼톤 감광막(14)에 조사한다.

여기서 자외선은 근,원,중 자외선을 모두 포함한 것이다.

이때, 중자외선 필터영역에서 노광된 감광막은 양성감광제만 반응케 되어 현상시 제거될 수 있고 광투광부 영역에서의 감광막은 양성 및 음성감광제를 모두 반응케 하여 크로스링킹(Cross-Linking) 결합이 되어 현상시 제거되지 않고 잔존하게 되며, 광차단부의 감광막은 반응하지 않고 현상시 잔류하게 된다.

그후 제2b도와 같이 듀얼톤 감광막(14)을 현상액으로 현상하여 빛이 조사되지 않은 광차단 부분과 크로스링킹 부분에 해당하는 광투과부의 감광막만이 남도록 한다.

그 다음 제2b도에 도시한 바와 같이 현상되어 잔류된 듀얼톤 감광막(14)을 이용하여 소정의 부분 즉 빛이 조사되지 않는 부분과 크로스링킹 부분의 폴리실리콘층(13), 에피택셜층(12)만 남도록 식각한다.

이어서, 제2d,e도와 같이 근자외선(near-Ultraviolet)을 마스크 없이 듀얼톤 감광막(14)에 조사해서 광차단부의 감광막을 반응시킨다.

그리고 듀얼톤 감광막(14)을 형성하여 광투과부의 크로스-링킹결합의 감광막을 잔류시킨다.

다시 말해 크로스 링킹부분만 남기고 현상해서 처음에 빛을 받지 않은 부분은 양성 감광제를 중자외선에 선택적으로 반응시켜 제거한 다음 이후에 제2도(f)와 같이 남아 있는 듀얼톤 감광막(14)을 이용하여 소정 부분의 폴리실리콘층(13)이 제한되도록 폴리실리콘(13)을 식각한다.

실제로 듀얼톤 감광막(14)에서의 빛의 파장에 다른 반응은 아래와 같다.

먼저, 중자외선의 경우에는 아래 반응식과 같이 음성감광제의 센시타이져 및 폴리머의 이중결합이 끊어져 크로스-링킹이 된다.

또한, 근자외선의 경우에는, 아래 반응식과 같이 양성 감광제의 센시타이져가 반응하여 약알카리 수용액에 녹은 상태로 바뀐다.

따라서, 본 발명에서 언급된 세 영역(근자외선만 조사, 중,근자외선을 모두 조사, 빛을 받지 않은 영역은 2차 노광시 다시 중자외선을 조사)에서는 다음과 같은 반응이 일어난다.

먼저, 근자외선만 조사된 영역에서는 상술한 근자외선의 경우의 반응식과 같이 양성감광제의 센시타이져가 수용성으로 변환됨으로 양성감광제와 같은 특성을 갖게 되어 현상시 제거된다.

또한, 중,자외선이 모두 조사된 영역에서는, 상술한 중자외선 및 근자외선의 경우의 반응이 모두 일어나지만 음성감광제의 크로스-링킹 결합 때문에 현상시 잔존한다.

또한, 빛을 받지 않은 영역에서는 2차 노광시 다시 중자외선을 조사 1차 빛을 받지 않았을 경우는 현상시 어떠한 성분도 반응하지 않았기 때문에 제거되지 않는다.

이후 2차로 근자외선을 다시 조사하였을 경우에는 양성감광제의 센시타이져가 반응위의 중자외선의 경우처럼 2차 현상시 제거된다. 위의 반응 또한 일예로서 상술한 책(실리콘집적회로 공정기술)에 이미 공개된 바 있다.

결국, 위와 같은 공지의 현상을 이용하여 본 발명 방법을 구현할 수 있다. 즉, 듀얼톤 감광막(14)내에 양성 및 음성감광제를 동시에 존재시키고 필터가 장착된 마스크를 사용해서 양성 및 음성 감광제에 선택적으로 빛을 조사하면, 근자외선에서는 양성이, 중자외선에서는 음성감광제가 선택적으로 반응하여 같은 감광막 내에 2가지 모양을 얻을 수 있으므로 2번의 감광막 도포 공정없이 2개의 층 또는 하나의 층을 다른 사이즈로 식각시킬 수 있게 된다.

더욱이, 하나의 감광막을 사용하여 2개의 층을 식각하기 때문에 정렬의 문제를 벗어날 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 감광막의 사용회수를 줄일 수 있으며, 더욱이 2개의 층을 식각할 때 정렬상 문제에서 벗어날 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 식각을 하기 위한 제1층과 제2층이 차례로 형성된 반도체 장치에 있어서, 전면에 듀얼톤 감광막을 도포하고 상기 듀얼톤 감광막을 선택적으로 제거할 수 있도록 그 상부에 마스크를 사용하여 넓은 영역의 자외선을 상기 듀얼톤 감광막에 조사하는 공정과, 상기 듀얼톤 감광막을 현상액으로 현상하여 제1소정부분의 듀얼톤감광막만 남기고 제거하는 공정과, 상기 제1소정부분의 듀얼톤 감광막을 이용하여 상기 제2층 및 제1층을 식각하는 공정과, 상기 남아 있는 상기 듀얼톤 감광막에 근자외선을 마스크 없이 조사해서 제2소정부분의 듀얼톤 감광막만 남기고 제거하는 공정과, 상기 제2소정부분의 듀얼톤 감광막을 이용하여 상기 제2층을 식각하는 공정으로 이루어진 듀얼톤 감광막을 이용한 반도체 장치의 식각방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1소정부분의 듀얼톤 감광막은 상기 제2소정부분의 듀얼톤 감광막을 포함하도록 한 것을 특징으로 하는 듀얼톤 감광막을 이용한 반도체 장치의 식각방법.
3. 제1층과 제2층이 차례로 도포된 반도체 장치의 상기 제1층 및 제2층을 서로 다른 사이즈로 식각하기 위한 감광막에 있어서, 전체는 음성 및 양성 감광제로 이루어지며, 상기 제1층과, 제2층을 제1소정범위의 동일 사이즈로 1차 식각하기 위한 제1마스크로 사용되도록 상기 제1소정범위 이외의 부분은 상기 음성 및 양성 감광제중 하나의 감광제가 반응된 부분으로 되며, 상기 제2소정범위에서 제한된 제2소정범위의 사이즈로 상기 제2층을 식각하기 위한 제2마스크로 사용되도록 상기 제2소정범위를 제외한 상기 제1소정범위는 상기 음성 및 양성감광제가 반응되지 않은 부분으로 되고 상기 제2소정범위는 상기 음성 및 양성 감광제가 모두 반응된 부분으로 되는 것을 특징으로 하는 듀얼톤 감광막.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1소정범위, 상기 제2소정범위, 상기 제1소정범위 이외의 상기 부분은 마스크를 사용하여 자외선을 조사해서 이루어진 것을 특징으로 하는 듀얼톤 감광막.

Images