KR950009292B1 - 실리레이션 레지스트 패턴형성방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1a도 내지 제1e도는 종래 기술에 의한 레지스트 패턴 형성단계를 나타낸 단면도.
제2a도 내지 제2e도는 본 발명에 의한 레지스트 패턴 형성단계를 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 11 : 절연층(또는 도전층) 2, 12 : 실리레이션 레지스트
2', 12' : 실리레이션 레지스트 패턴 3, 13 : 노광지역
3', 13' : 회절광에 의한 노광지역 4, 14 : 마스크
5, 15 : 광(UV Light) 5', 15' : 회절광
6, 16 : 실리콘 확산영역 7, 17 : 산화막
10 : 감광제층
본 발명은 반도체 제조공정 중 레지스트 패턴을 형성하는 방법에 관한 것으로, 특히 예정된 절연층(또는 도전층) 상에 실리레이션 레지스트(Silylation Resist)를 도포한 후, 노광공정을 하기전에 상기 실리레이션 레지스트 상부를 알카리 용액으로 표면처리하므로 인하여 패턴의 선폭제어를 용이하게 하는 레지스트 패턴 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 집적회로를 기판위에 형성하기 위하여 레지스트를 도포한 후, 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 상기 레지스트를 광으로 노광시킨 다음, 현상공정으로 레지스트 패턴을 형성한다. 레지스트 패턴 형성 공정은 근래 반도체 소자의 고집적화 추세에 따른 미세패턴을 형성하기 위한 중요한 공정의 하나로서 해상력, 촛점심도 및 공정여유도를 더욱 향상시켜야 하는 과제에 직면해 있다.
종래의 기술에 의한 레지스트 패턴 형성방법을 첨부된 제1a도 내지 제1e도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1a도 내지 제1e도는 종래의 기술에 의한 레지스트 패턴 형성단계를 나타낸 단면도로서, 제1a도는 반도체 기판상에 형성되어 있는 절연층(또는 도전층)(1)상에 실리레이션 레지스트(2)를 도포한 후, 패턴이 형성된 마스크를 통하여 광(UV Light)(5)을 실리레이션 레지스트(2) 표면에 조사하여 그 표면으로부터 일정 깊이까지 노광(Expose)시키므로 인하여 노광된 부분의 실리레이션 레지스트를 산(Acid)으로 변화시킨 노광지역(Exposed Area)(3, 3')을 형성한 상태를 도시한 것이다.
상기 실리레이션 레지스트(2)는 노볼락 수지(Novolac Resin)와 다이아조나프토퀴논(Diazonaphthoquinone) 감광제로 구성되어 있는데, 실리레이션 레지스트(2)를 광(5)에 노출시키면 수지는 변화가 없지만 감광제는 산으로 변하게 된다. 상기 감광제 자체는 실리콘 확산을 억제시키는 특성이 있지만 광에 노출되면 산을 발생시켜 실리콘 확산을 촉진시키는 특성이 있어서, 광에 노출된 노광지역은 비노광지역보다 실리레이션 반응이 휠씬 잘 일어나게 된다.
한편, 상기 노광지역(3, 3')에서 마스크(4)가 없는 지역(광 통과지역)에 형성된 노광지역(3)은 정상적으로 광(5)에 노출된 지역이고, 마스크(4)가 있는 지역(광 차단지역)의 경계부분에 형성된 노광지역(3')은 회절광(5')에 의하여 노출된 지역으로서 광대비(UV Light Contrast)의 저하요인으로 작용한다.
제1b도는 상기 마스크(4)를 제거한 다음, 후공정(제1c도)인 실리레이션 공정시 노광지역(3, 3')을 제외한 실리레이션 레지스트(2)의 표면에 실리큰이 주입되는 것을 방지하기 위해 경화공정으로 실리레이션 레지스트(2)를 전반적으로 경화한 상태를 도시한 것이다.
제1c도는 실리레이션 공정으로 노광지역(3, 3')에 실리콘을 확산시켜 실리콘 확산영역(6)을 형성하였지만, 노광지역(3, 3')을 제외한 실리레이션 레지스트(2)의 표면에도 실리콘이 얇게 확산된 상태를 도시한 것이다.
상기 노광지역(3, 3')을 제외한 실리레이션 레지스트(2)의 표면에 실리콘이 얇게 확산되는 현상은 레지스트(2)의 구성성분 중 노볼락 수지로 인한 것이다. 이로 인하여 실리레이션 공정에 의해 형성된 실리콘 확산 영역(6)의 실리콘 대비(Silicon Contrast)가 좋지 않게 된다.
제1d도는 상기 노광지역(3, 3')을 제외한 실리레이션 레지스트(2)의 표면에 형성된 실리콘을 제거하고, 또한 원하는 패턴선폭(제1a도에서 마스크간의 폭 "d")을 형성하기 위하여, 4불화탄소 플라즈마(CF4 Plasma)를 이용하여 레지스트(2) 표면을 전반적으로 에치백하여 레지스트 패턴 형성부분의 실리콘 확산영역(6)을 남겨둔 상태를 도시한 것이다.
그러나, 상기 에치백 공정으로 실리콘 대비를 높일 수는 있지만, 에치백 공정시의 여하 조건들에 따라 원하는 패턴의 선폭 제어(Critical Dimension Control)를 하기가 어렵다.
제1e도는 O2플라즈마를 이용한 식각공정으로 실리레이션 레지스트 패턴(2')을 형성한 상태를 도시한 것으로, O2플라즈마 식각공정시 실리콘 확산영역(6)의 표면은 산화막(7)으로 변하면서 식각되지 않고, 비노광지역은 식각되어 레지스트 패턴(2)이 형성된다.
상술한 바와같이 종래 기술에 의하여 레지스트 패턴을 형성함에 있어서, 마스크를 이용한 노광공정시 회절광에 의하여 광대비가 저하되며, 실리레이션 공정시 노광지역을 제외한 비노광지역에도 실리콘 확산지역이 얇게 형성되어 이를 제거하는 에치백 공정이 필수적이며, 또한 상기 에치백 공정으로 비노광지역에 확산된 실리콘을 제거하면서 패턴이 형성될 부분의 실리콘 확산영역을 남겨 실리콘 대비를 높일 수는 있지만 패턴의 선폭제어가 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하면서 패턴 형성을 위한 해상도 및 촛점심도를 향상시키고 패턴 형상을 이상적으로 유지하면서 수치제어를 정확하게 할 수 있도록 실리레이션 레지스트 표면을 알칼리로 표면처리하는 레지스트패턴 및 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 기판 상에 형성되어 있는 예정된 도전층 또는 절연층(11)상에 노볼락 수지와 다이아조나프토퀴논 감광제로 구성되어 있는 실리레이션 레지스트(12)를 도포하고, 상기 실리레이션 레지스트(12)의 상부면을 알카리처리 공정으로 표면처리하여 실리레이션 레지스트(12)의 구성요소 중 노볼락 수지를 용해시키는 단계와, 상기 용해된 노볼락 수지를 증류수 등으로 세정공정을 실시하여 실리레이션 레지스트(12) 표면으로부터 일정깊이까지 감광제만으로 된 얇은 감광제층(10)을 형성하는 단계와, 상기 감광제층(10)을 포함한 실리레이션 레지스트(12) 상부에 패턴이 형성된 마스크(14)를 위치시키고, 상기 마스크(14)를 이용하여 노광공정을 실시하여 광(15) 및 회절광(15')에 의해 노광지역(13, 13')을 형성하는 단계와, 상기 마스크(14)를 제거한 다음, 전반적으로 경화공정을 실시하여 감광제의 농도가 높은 감광제층(10)으로부터의 감광제 확산에 의해 회절광(15')에 의한 노광지역(13')이 감광제층(10)으로 되고 광(15)에 의한 노광지역(13)만 남게 하는 단계와, 전반적으로 실리레이션 공정을 실시하여 상기 노광지역(13)에 실리콘을 확산시켜 실리콘 확산영역(16)을 형성한 다음, O2플라즈마를 이용한 식각공정으로 실리레이션 레지스트 패턴(12')을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제2a도 내지 제2e도는 본 발명에 의한 레지스트 패턴 형성단계를 나타낸 단면도로서, 제2a도는 반도체 기판상에 형성되어 있는 절연층(또는 도전층)(11)상에 노볼락 수지와 다이아조나프로퀴논 감광제로 구성되어 있는 실리레이션 레지스트(12)를 도포하고, 상기 실리레이션 레지스트(12)의 상부면을 알카리처리 공정으로 표면처리하여 실리레이션 레지스트(12)의 구성요소중 노볼락 수지를 용해시키고, 상기 용해된 노볼락 수지를 증류수 등으로 세정공정을 실시하여 실리레이션 레지스트(12)표면으로부터 일정 깊이까지 감광제만으로 된 얇은 감광제층(10)을 형성한 상태를 도시한 것이다.
상기 실리레이션 레지스트(12)의 구성요소 중 감광제는 실리콘 확산을 억제시키는 특성이 있지만 광에 노출되면 산을 발생시켜 실리콘 확산을 촉진시키는 특성이 있다.
상기 알칼리처리 공정시 사용되는 용액은 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(Tetramethyl ammoniumhydroxyde), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 수산화암모늄(NH4OH)등의 모든 알카리용액을 사용할 수 있는데, 상기 알카리용액은 노볼락 수지를 용해시키는 특성이 있다.
제2b도는 상기 실리레이션 레지스트(12) 상부에 패턴이 형성된 마스크(14)를 위치시킨 다음, 상기 마스크(14)를 통하여 실리레이션 레지스트(12) 표면에 광(UV Light)(15)을 조사하여 광(15)에 노출된 실리레이션 레지스트(12)를 산(Acid)으로 변화시킨 노광지역(13, 13')을 형성한 상태를 도시한 것이다.
상기 노광지역(13, 13')에서 마스크(14)가 없는 지역(광 통과지역)에 형성된 노광지역(13)은 산을 촉진시키는 감광제로 이루어진 실리레이션 레지스트(12) 상부의 감광제층(1)으로 인해 산으로의 변화가 빨리 일어난 정상적으로 광(15)에 노출된 지역이고, 마스크가 있는 지역(광 차단지역)의 경계부분에 형성된 노광지역(13')은 회절광(15')에 의하여 노출된 지역이다.
제2c도는 상기 마스크를 제거한 다음, 공지의 경화공정으로 실리레이션 레지스트(12)를 전반적으로 경화시킨 상태를 도시한 것이다.
여기서 주지할 점은 회절광(15')에 의한 노광지역(13')이 감광제층(10)으로 되고 예정된 패턴선폭(제2b도에서 마스크간의 폭 "d")으로서의 노광지역(13)만으로 된다는 점인데, 이는 감광제의 농도가 높은 지역에서 낮은 지역으로 즉, 감광제층(10)에서 노광지역(13, 13')으로 감광제가 확산되어 노광지역(13')이 감광제층(10)으로 된다. 이로 인하여 광대비(UV Light Contrast)가 향상되고, 후공정(제2d도)의 실리레이션 공정시 실리콘 대비도 향상되게 하는 결과를 가져온다.
제2d도는 공지의 실리레이션 공정으로 노광지역(13)에 실리콘을 확산시켜 실리콘 확산영역(16)을 형성한 상태를 도시한 것이다.
여기서 주지할 점은 종래에는 실리레이션 공정시(제1c) 노광지역(3, 3') 이외의 지역에도 실리콘이 확산되어 에치백 공정이 필수적이었음에 반하여 본 발명에서는 실리레이션 레지스트(12) 표면의 감광제층(10)으로 인하여 실리콘 확산을 억제시켜주기 때문에 노광지역(13)에만 실리콘 확산지역(16)이 형성된다는 점이다. 이로 인하여 실리콘 대비가 향상된다.
제2e도는 O2플라즈마를 이용한 식각공정으로 실리레이션 레지스트 패턴(12')을 형성한 상태를 도시한 것으로, O2플라즈마 식각공정시 실리콘 확산영역(16)의 표면은 산화막(17)으로 변하면서 식각되지 않고, 비노광지역은 식각되어 레지스트 패턴(12')이 형성된다.
상술한 바와같이 본 발명에 의한 레지스트 패턴 형성방법에서는 노광하기 전에 레지스트 표면에 알카리 처리를 하여 감광제만의 얇은 층을 형성시킴으로써, 노광공정시 회절광에 의한 광대비 저하를 경화공정으로 감광제 확산효과를 이용하여 광대비를 향상시키며, 또한 감광제층은 노광지역에서는 산으로 변화되어 실리콘 확산을 활성화시키고, 비노광지역에서는 실리콘 확산을 억제시키기 때문에 실리콘 대비를 향상시켜 패턴의 선폭제어를 정확하게 할 수 있어 반도체 소자의 제조공정 중 미세 패턴형성을 용이하게 하며 해상도 및 촛점심도를 향상시킬 수 있다.
Claims (2)
- 반도체 제조공정중 실리레이션 레지스트 패턴 형성방법에 있어서, 반도체 기판상에 형성되어 있는 예정된 도전층 또는 절연층(11) 상에 노볼락 수지와 다이아조나프토퀴논 감광제로 구성되어 있는 실리레이션 레지스트(12)를 도포하고, 상기 실리레이션 레지스트(12)의 상부면을 알카리처리 공정으로 표면처리하여 실리레이션 레지스트(12)의 구성요소 중 노볼락 수지를 용해시키는 단계와, 상기 용해된 노볼락 수지를 증류수 등으로 세정공정을 실시하여 실리레이션 레지스트(12) 표면으로부터 일정깊이까지 감광제만으로 된 얇은 감광제층(10)을 형성하는 단계와, 상기 감광제층(10)을 포함한 실리레이션 레지스트(12) 상부에 패턴이 형성된 마스크(14)를 위치시키고, 상기 마스크(14)를 이용하여 노광공정을 실시하여 광(15) 및 회절광(15')에 의해 노광지역(13, 13')을 형성하는 단계와, 상기 마스크(14)를 제거한 다음, 전반적으로 경화공정을 실시하여 감광제의 농도가 높은 감광제층(10)으로부터의 감광제 확산에 의해 회절광(15')에 의한 노광지역(13')이 감광제층(10)으로 되고 광(15)에 의한 노광지역(13)만 남게 하는 단계와, 전반적으로 실리레이션 공정을 실시하여 상기 노광지역(13)에 실리콘을 확산시켜 실리콘 확산영역(16)을 형성한 다음, O2플라즈마를 이용한 식각공정으로 실리레이션 레지스트 패턴(12')을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리레이션 레지스트 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 알카리 처리공정시 사용되는 용액은 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(Tetramethyl ammonium hydroxyde), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 수산화암모늄(NH4OH)인 것을 특징으로 하는 실리레이션 레지스트 패턴 형성방법.
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| KR1019920012870A KR950009292B1 (ko) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 실리레이션 레지스트 패턴형성방법 |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|
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