KR100563819B1 - 반도체소자의 반사방지막 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자의 반사방지막 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 CD 0.15㎛ 이하 낮은 두께의 PR에서 난반사가 일어날 수 있도록 반사방지막을 형성하는 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 반사방지막은 CD(임계치수, critical dimension) 0.15㎛ 이하 공정에서 난반사가 보다 잘 이루어질 수 있게 하는 것으로, 메탈 패턴을 형성할 때 낮은 두께의 PR인 UV135 등에 대해 난반사가 보다 잘 일어날 수 있도록 하여 정재파(Standing wave)가 발생하지 않도록 하는 반사방지막을 제공한다.
반사방지막, 정재파.

Description

반도체소자의 반사방지막 제조방법{Method for fabricating antireflection in semiconductor device}
도 1은 종래의 일반적인 메탈 패턴 형성방법을 나타낸 블럭도.
도 2는 종래기술에 따른 반사방지막 형성방법의 일례.
도 3은 종래기술에 따른 반사방지막 사용시 정재파 발생을 보여주는 사진.
도 4는 본 발명에 따른 반사방지막 제조방법을 나타낸 블럭도.
도 5는 본 발명에 따른 반사방지막 사용시 정재파 제거를 보여주는 사진.
본 발명은 반도체소자의 반사방지막 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 CD 0.15㎛ 이하 낮은 두께의 PR에서 난반사가 일어날 수 있도록 반사방지막을 형성하는 제조방법에 관한 것이다.
반도체소자의 제조공정 중 포토리소그래피 공정은 포토레지스트(PR)층의 상부에 소정 부분만을 선택적으로 노광할 수 있도록 패터닝된 마스크 패턴을 개재하 여 포토레지스트층에 선택적으로 빛을 조사한 후 현상하여 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 기반으로 레지스트 패턴의 하부에 위치한 금속층을 애칭하여 각종 배선, 전극 등에 필요한 패턴을 형성하는 공정이다.
상기와 같은 포토리소그래피에 의한 패턴 형성 방법은 미세한 패턴을 높은 해상도로 형성할 수 있기 때문에 많이 이용되고 있으나, 보다 미세한 패턴을 형성하기 위해서는 많은 공정상의 개선을 필요로 한다.
도 1은 종래의 일반적인 메탈 패턴(Metal Pattern) 형성방법을 나타낸 블럭도이다. CD(임계치수, critical dimension) 0.15㎛ 이하 공정에서는 미세 패턴의 임계 CD 감소로 인해 PR의 낮은 두께가 요구되고 있으며, 낮은 두께까지 조절이 가능한 PR로서 UV135가 이용되고 있다. 그러나, 특별한 조건이 주어지지 않고 형성되는 기존의 반사방지막을 이용할 경우 난반사가 제대로 이루어지지 않아 도 2와 같이 PR 형상에 정재파(Standing wave)가 발생된다. 따라서, 상기 메탈 패턴을 형성할 때에는 낮은 두께의 PR인 UV135 등에 대해 난반사가 일어날 수 있도록 하는 반사방지막을 개발하여 정재파가 발생하지 않도록 해야 한다.
상기 정재파가 발생하지 않도록 하는 종래기술의 일례로서 대한민국 등록특허 제0300072호를 도 2를 통해 설명한다.
도 2를 보면, 표면이 불균일한 식각대상 박막의 상부에 점도가 낮은 제1 포토레시스트를 도포하는 단차제거단계와; 상기 제1 포토레지스트 전체를 노광하여 그 제1 포토레지스트를 경화시키는 포토레지스트 경화단계와; 상기 경화된 제1 포토레지스트의 상부에 반사방지막을 형성하는 반사방지막 형성단계와; 상기 반사방 지막의 상부에 사진식각공정에서 마스크로 사용될 포토레지스트를 도포하는 단계를 포함하는 방법을 볼 수 있다.
그러나, 상기 등록특허는 단지 하부 막박의 단차를 제거하기 위한 수단으로 포토레지스트 형성공정을 반사방지막을 형성하기 전에 추가적으로 실시하게 됨으로써 불필요하게 포토레지스트 공정을 이중으로 실시하는 번거로움이 있으며, 반사방지막을 형성하기 위한 구체적인 방법 및 조건 등이 미비하여 정재파 제거에 부족한 면과 이로 인해 질좋은 반사방지막을 달성하기에 부족한 문제가 있다.
도 3은 종래기술에 따른 반사방지막을 사용할 때 정재파가 발생한 것을 보여주는 전자현미경 촬영 사진이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 소자의 미세 패턴을 높은 해상도로 형성하기 위해서 불필요한 공정을 줄이고 임계수치를 줄일 수 있는 온도 조건, RF(radio frequency)조건, 압력조건 및 가스공급량 등을 조절하여 난반사가 일어날 수 있도록 하는 반사방지막이 3가지 광학적 인자들(두께, 굴절율, 흡광계수)에 의해 형성되는 반도체소자의 반사방지막 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 챔버 내부에서 소정의 구조물이 형성된 기판 위에 금 속층을 형성하는 제1단계; 상기 금속층 상부에 두께 270Å 내지 360Å, 굴절율 1.97 내지 2.13, 흡광계수 0.32 내지 0.41 인 방사방지막을 형성하는 제2단계; 및 상기 반사방지막 및 금속층을 패터닝하는 제3단계를 포함하는 반도체소자의 반사방지막 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명에 의한 반사방지막 형성조건은 온도, RF, 소오스가스, 압력, 두께, 굴절율 및 흡광계수를 포함하여 정해진다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 반사방지막 제조방법을 나타낸 블럭도이다.
먼저, 챔버의 내부로 웨이퍼를 진입시킨 후 스퍼터링 방식을 이용하여 기판 위에 금속물질을 증착하여 금속층을 형성시킨다.
상기 금속층에 의해 반사가 일어날 경우 포토레지스트 형상에 정재파가 발생하게 되므로 일반적으로 난반사를 일으킬 수 있도록 하는 반사방지막을 형성하게 된다. 그러나, 앞서 설명된 종래의 반사방지막은 정재파 발생을 억제하기엔 부족한 면이 있는 바, 본 발명에서는 최적의 조건을 제시하여 정재파 발생을 억제한다.
즉, 상기 금속층을 형성한 후 CVD(화학적 증착) 방식을 이용하여 챔버의 내부온도를 300 내지 400℃ 로 유지하고 소오스 가스를 투입하여 상기 금속층 상부에 반사방지막을 형성하게 된다.
상기 반사방지막은 SixOyNz 및 산화층으로 이루어지며, 상기 챔버 내에 가해지는 RF는 90W 내지 140W이다. 챔버 내의 압력조건을 보면, SixOyNz 을 형성할 시에는 4.0T(torr) 내지 7.0T 이고 산화층을 형성할 시에는 6.0T 내지 10.0T 로 한다. 공급되는 소오스 가스는 SiH4, N2O 및 He 이 사용된다.
상기 SixOyNz 을 형성할 시에 공급되는 소오스 가스량을 보면, SiH 4일 때의 공급량은 44sccm 내지 60sccm, N2O일 때의 공급량은 92sccm 내지 132sccm, He일 때의 공급량은 1500sccm 내지 2500sccm 으로 한다. 또한, 상기 산화층을 형성할 시에 공급되는 소오스 가스량을 보면, SiH4일 때의 공급량은 7sccm 내지 15sccm, N2O일 때의 공급량은 300sccm 내지 390sccm, He일 때의 공급량은 1500sccm 내지 2500sccm 으로 한다.
반도체 소자의 미세 패턴을 높은 해상도로 난반사가 일어날 수 있도록 하는 반사방지막을 형성하려면 3가지 광학적 인자들(두께, 굴절율, 흡광계수)을 적합하게 조절하여야 한다.
상기 3가지 광학적 인자들 중, 반사방지막의 두께는 270Å 내지 360Å 으로 하고, 반사방지막의 굴절율은 1.97 내지 2.13 으로 하며, 반사방지막의 흡광계수는 0.32 내지 0.41 로 하는 것이 바람직하다.
상기 반사방지막이 형성된 후 감광막 패턴이 형성되는 바, 이러한 감광막 패턴은 포토레지스트를 도포, 노광, 현상 및 세정하여 형성된다. 감광막 패턴이 형성 된 후, 상기 금속층을 에칭하여 패턴을 형성하는 바, 이렇게 형성된 패턴은 각종 배선, 전극 등을 이루는 패턴이다.
본 발명에 의한 조건들에 의해 형성되는 반사방지막은 포토레지스트 형상에 정재파를 최대한 억제하는 바, 도 5의 사진에 의해 명확히 알 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 반사방지막은 CD 0.15㎛ 이하 공정에서 난반사가 보다 잘 이루어질 수 있게 하는 것으로, 메탈 패턴을 형성할 때 낮은 두께의 PR인 UV135 등에 대해 난반사가 보다 잘 일어날 수 있도록 하여 정재파가 발생하지 않도록 하는 반사방지막을 제공한다.

Claims (6)

  1. 반도체 소자의 반사방지막 제조방법에 있어서,
    챔버 내부에서 소정의 구조물이 형성된 기판 위에 금속층을 형성하는 제1단계;
    상기 금속층 상부에 두께 270Å 내지 360Å, 굴절율을 1.97 내지 1.23, 흡광계수를 0.32 내지 0.41로 형성하는 제2단계; 및
    상기 반사방지막 및 금속층에 CD가 0.15㎛ 이하 두께의 PR을 증착한 후 패터닝하는 제3단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 반사방지막 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사방지막은 CVD 방식에 의한 SixOyNz 또는 산화층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 반사방지막 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사방지막은 300℃ 내지 400℃의 챔버온도, 90W 내지 140W의 RF, SiH4, N2O 및 He 의 반응 가스 분위기에서 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 의 반사방지막 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 SixOyNz 는 6.0T 내지 7.0T 의 챔버 압력에서 형성하며, 상기 산화층은 6.0T 내지 10.0T 의 챔버 압력에서 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 반사방지막 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 SixOyNz 는 44sccm 내지 60sccm의 SiH4, 92sccm 내지 132sccm 의 N2O, 1500sccm 내지 2500sccm 의 He 분위기에서 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 반사방지막 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 산화층은 7sccm 내지 15sccm의 SiH4, 300sccm 내지 390sccm의 N2O, 1500sccm 내지 2500sccm의 He 분위기에서 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 반사방지막 제조방법.
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