KR940007064B1 - 미세패턴 형성방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 단차를 가지는 기판 상에 형성된 포트레지스트막의 촛점포인트의 차로 인한 문제점을 나타내기 위한 단면도이고:
제2a도 및 제2b도는 종래의 포토리소그래피공정과 본 발명에 의한 포토리소그래피공정을 비교하여 나타낸 공정진행도이고;
제3a도 내지 제3d도는 제2b도의 공정진행에 따른 단면도들이고:
제4a도 및 제4b도는 본 발명의 실시유무에 따른 포토레지스트 패턴프로파일을 비교하여 나타낸 도면들이며;
제5a도 및 제5b도는 각각 종래방법과 본 발명의 방법에 있어서의 촛점심도를 비교하어 나타낸 그래프들이다.
본 발명은 반도체소자 제조공정중 포토리소그래피공정에 의한 미세패턴 형성방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로의 집적밀도 향상은 현저하여 이미 서브미크론(Submicron) 수준의 가공이 실현되고 있다. 이 집적밀도 향상을 떠받쳐온 주된 기술이 미세가공기술로서, 그 중에서도 미세패턴을 웨이퍼상에 형성하는 리소그래피(Lithography) 기술이 그 견인차 역할을 하였다.
집적도가 비교적 낮고(디자인룰≥1.0μm) 전체적인 단차가 크지 많은 반도체소자에서는 단차에 따른 촛점포인트(Focus point)가 비슷하며 선폭자체의 촛점심도(Depth of Focus)가 넓어서 패턴형성에 큰 문제가 없었다. 그러나 반도체소자가 고집적화되면서 디자인룰이 서브미크론으로 감소됨에 따라 포토리소그래피의 해상력 또한 서브미크론수준이 요구되나, 포토리소그래피의 특징상, 보다 작은 선폭에서는 좁은 촛점심도를갖게 되어 고단차를 갖는 소자제조에는 많은 어려움이 따른다. 디자인룰이 0.6μm 이하이고 전체적인 단차가 5,000Å 이상인 반도체소자에서는 단차에 따른 촛점포인트의 차로 인해 기존의 패턴형성방법으로는 패턴형성이 불가능하거나 패턴이 형성되어도 패턴프로파일이 불량한 문제점이 있다.
제1도는 단차를 가지는 기판 상에 형성된 포로레지스트막의 촛점포인트의 차로 인한 문제점을 나타내기 위한 단면도이다.
단차(H)를 가지는 반도체 기판(10) 상에 도포된 포토레지스트는 단차(H)에 따르는 상대적인 두께차를 가지면서 포토레지스트막(20)을 형성한다. 일반적인 마스크패턴을 사용하여 두께차를 갖는 상기 포트레지스트막(20)을 노광하게 되면, 상기 포토레지스트막(20)의 두께차이와는 상관없이 노광량이 주어지게 된다. 노광되는 영역은 촛점포인트의 중심선(C)에 대해 대칭적으로 형성되므로, 양호한 포토레지스트 패턴프로파일을 얻기 위해서는, 노광시 촛점포인트(C)를 포토레지스트막의 중심선에 맞춰야 한다. 그러나, 도면에서와 같이, 두께차를 가지는 포트레지스트막(20)에 있어서, 두께가 얇은 부분(A)의 두께 중심선을 기준으로 하여 촛점포인트(C)가 정해지게 되면, 두께가 두꺼운 부분(B)에서의 촛점포인트(C)는 레지스트 두께 중심선상부에 존재하게 되므로 노광량이 충분하지 못하게 된다. 이에 따라, 패턴프로파일의 하부가 넓게 형성된다.(제4a도의 (c)참조) 이와 반대의 경우, 즉, 두께가 두꺼운 부분(B)을 기준으로 하여 촛점포인트(C)가 정해지면, 두께가 얇은 부분(A)의 촛점포인트(C)는 레지스트 두께 중심선 하부에 존재하게 되므로 노광량이 과다하게 되어 패턴프로파일이 깍이는 현상이 발생하게 된다.(제4a도의 (a)참조)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 포토레지스트의 표면처리로 패턴의 프로파일을 개선하여 고단차에서의 미세패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 반도체소자의 제조공정중 포트리소그래피공정에 있어서, 반도체 기판상에 포토레지스트를 도포한 후 노광전에 30℃ 이상의 현상액을 이용하여 포트레지스트의 표면처리를 행하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법을 제공한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2a도는 종래의 포토리소그래피공정 진행도이고, 제2b도는 본 발명에 의한 포트리소그래피공정의 진행도이다.
상기 공징진행도에 나타낸 바와 같이 웨이퍼와 포토레지스트의 접착력을 강화시키기 위하여 화학약품에 의한 웨이퍼 표면처리를 행한 후, 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포한 다음 베이크(Bake) 하는 공정까지는 종래방법과 본 발명의 방법이 동일하며, 제2b도에 도시된 본 발명의 방법에서는 베이크한 후에 상온보다 높은 고온의, 예컨대 30℃ 이상의 현상액으로 표면처리를 행하여 표면을 경화시킨다. 이후의 노광, 현상공정은 종래와 본 발명의 방법이 동일하다.
제3a도 내지 제3d는 상기 제2b도의 공정진행에 따른 단면도들이다.
제3a도는 포토레지스트, 예컨대, 포지티브형 포트레지스트를 도포하여 포트레지스트막(20)을 형성하는 단계를 나타낸다. 반도체 기판(10)을 화학약품, 예컨대, HMDS(hexamethyldisilane)에 담궈, 반도체 기판(l0)과 포트레지스트막(20)의 접착력을 강화시킨 다음, 반도체 기판(10) 상에 포지티브형의 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트막(20)을 형성한다.
제3b도는 포토레지스트막(20)이 형성되어 있는 상기 결과물을 베이크하여 상기 포토레지스트막(20) 속에 포함된 솔벤트(∞1vent)를 제거한 다음, 고온의 현상액으로 상기 포토레지스트막(20)을 표면처리하여 표면을 경화시키는 단계를 나타낸다. 상기 표면처리란, 상기 포토레지스트가 도포된 상기 결과물을 고온, 예컨대, 30℃ 이상의 현상액에 담궈 ,상기 포토레지스트막(20)의 표면에 트리에스테르막(30)을 형성하는 것을 말한다. 일반적으로, 노광되지 않은 포토레지스트를 현상액에 담그면 포토레지스트의 성분중 트리에스테르는 용해되지 않고, 포토레지스트막(20)의 표면을 경화시킨다. 이러한 포토레지스트의 선택적 용해의 특성을 이용하여, 노광전에 포토레지스트를 현상액에 담궈 포토레지스트막(20) 표면에 트리에스테르막(30)을 형성한다.
제3c도는 노광하는 단계를 나타낸다. 트리에스테르막(30)이 형성되어 있는 상기 결과물을 마스크패턴(40)과 일반적인 광원(f)을 사용하여 노출시킨다. 상기 마스크패턴(40)에 의해 빛에 노출된 부분(25와 35)은 포지티브 포토레지스트의 특성에 따라 산(acid)으로 변화한다. 이때, 촛점포인트은 포트레지스트 두께의 중앙선에 맞춰져 있다고 가정한다.
제3d도는 현상 후의 포토레지스트의 패턴프로파일을 나타낸다. 노출에 의해 산으로 변화된 부분을 일반적인 현상액(23.5℃, 표면처리용 현상액과는 현상액의 온도 차이가 있다)에 용해시켜 원하는 패턴프로파일을 얻는다.
이때, 상술한 바와 같이, 촛점포인트가 포토레지스트 단차에 의해 포토레지스트 두께의 중앙선에 맞춰지지 못하고 중앙선의 하부나 상부에 존재한다 하더라도 상기 포토레지스트막(20)의 표면이 경화처리된 트리에스테르막(30)은 일종의 마스크 역할을 한다. 즉, 노광량이 많아 포토레지스트패턴이 깍이거나(4b도의 (a)참조), 노광량이 부족하여 포토레지스트패턴이 넓게 형성되는 경우(4b도의 (c)참조)에도 종래에 비해 훨씬 양호한 포토레지스트 패턴프로파일을 갖도록 한다.
제4a도 및 제4b도는 본 발명의 실시 유무에 다른 포토레지스트 패턴프로파일을 비교하여 나타낸 도면들이다.
제4a도는 종래 방법에 의해 형성된 패턴프로파일이고 제4b도는 본 발명의 방법에 의해 형성된 패턴프로파일이다. 각 도면에서의 (a)도는 포토레지스트 두께의 중앙선 하부에 촛점포인트가 정해졌을 경우를 나타내고, (b)도는 포토레지스트 두께의 중앙선부분에 촛점포인트가 정해졌을 경우를 나타내며, (c)도는 포토레지스트 두께의 중앙선 상부에 촛점포인트가 정해졌을 경우를 나타낸다. 종래방법에 의해 형성된 패턴의 프로파일에 비해 본 발명의 방법에 의해 형성된 패턴의 프로파일이 양호함을 알 수 있다. 여기서 참조부호 1은 반도체 기판을, 2는 포토레지스트패턴을 나타낸다.
제5a도 및 제5b도에 각각 종래의 방법과 본 발명의 방법에 있어서의 0.5μm 선폭에 대한 촛점심도를 비교하여 그래프로 나타내었다. 종축은 해상도(CD), 횡축은 포커스옵셋(Focus offset)을 나타낸다. 그래프에 도시된 바와 같이 본 발명의 방법에 의한 경우에 촛점심도가 증가함을 알 수 있다.
이와 같이 포토레지스트를 도포한 후 고온의 현상액으로 표면을 경화처리하게 되면, 종래의 방법에 있어서, 촛점프인트가 틀어졌을때 포토레지스트가 깍여 둥근 프로파일을 갖게 되는 것을 경화처리된 표면에 의하여 포토레지스트가 깍이는 것을 방지함으로써 양호한 패턴프로파일을 유지할 수 있게 되므로 결과적으로 종래의 방법보다 넓은 촛점심도를 갖게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 포토리소그래피공정에서의 해상도 및 촛점심도가 향상됨에 따라 서브미크론 수준의 고집적 반도체소자의 제조시, 고단자에서의 미세패턴형성이 가능하게 된다.
Claims (1)
- 포토리소그래피공정에 있어서, 반도체 기판상에 포토레지스트를 도포한 후, 노광전에 30℃ 이상의 현상액을 이용하여 포로레지스트의 표면처리를 행하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
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| KR1019910019090A KR940007064B1 (ko) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 미세패턴 형성방법 |
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| KR1019910019090A KR940007064B1 (ko) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 미세패턴 형성방법 |
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| KR930008985A KR930008985A (ko) | 1993-05-22 |
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Family Applications (1)
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