KR20060065517A - 레지스트 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

고체 촬상 소자의 컬러 필터를 컬러 레지스트로 형성할 때, 그 노광 시에 안료가 레지스트로부터 승화하여 노광 장치 내에 부착한다. CCD 이미지 센서의 기본적인 구조가 형성된 반도체 기판(60)에 컬러 레지스트를 도포하여, 레지스트막(62)을 형성한다. 또한 이 레지스트막(62) 위에 승화 방지막(64)을 성막한다. 승화 방지막(64)은, 노광 광원에 대한 투과성과, 레지스트막(62)에 포함되는 안료 등의 외부에의 승화를 저지하는 기능을 갖도록 재료 및 두께가 선택된다. 승화 방지막(64)이 형성된 반도체 기판(60b)을 노광 장치에 재치하고, 포토마스크(66)를 통하여 자외선을 조사하여, 레지스트막(62)의 노광을 행한다. 노광 후 행해지는 레지스트막(62)의 현상 처리에 의해 승화 방지막(64)을 제거한다.

포토레지스트막, 노광 장치, 광학 소자, 컬러 레지스트, 착색료

Description

레지스트 패턴 형성 방법{RESIST PATTERN FORMING METHOD}

도 1은 CCD 이미지 센서의 촬상부의 표면에 컬러 필터의 패턴을 형성하는 공정의 개략적 플로우도.

도 2는 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 설명하는 모식도.

도 3은 반도체 기판 위에 레지스트의 패턴을 형성하는 종래의 공정의 개략적 플로우도.

도 4는 레지스트 패턴을 형성하는 종래의 공정을 설명하는 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

60 : 반도체 기판

62 : 레지스트막

64 : 승화 방지막

66 : 포토마스크

본 발명은, 포토레지스트의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조 프로세스에서는, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 반도 체 기판 위에 회로 패턴의 형성이 행해진다. 이 포토리소그래피에서는, 포토레지스트(이하, 레지스트)가 반도체 기판에 도포되고, 포토마스크를 이용하여 노광된다. 노광에 의한 광의 조사의 유무에 따라서, 레지스트는 선택적으로 현상액에 대하여 불용화되고, 불용화되지 않은 부분이 현상 처리에 의해 제거됨으로써, 반도체 기판 위에 포토마스크 상의 패턴이 전사된다. 예를 들면, 이 패터닝된 레지스트를 이용함으로써 레지스트가 남겨진 부분과 제거된 부분으로 반도체 기판에 대한 에칭이나 이온 주입을 선택적으로 행할 수 있다.

또한, 레지스트는, 고체 촬상 소자의 촬상부 등에 탑재되는 컬러 필터의 재료로서도 이용된다. 예를 들면, 가시광을 투과하는 레지스트에 안료나 염료를 섞어 투과색을 조정하고, 이것을 촬상부 상에 도포하여 패터닝하여 수광 화소(광학 소자)의 위치에 대응한 컬러 필터를 형성할 수 있다. 복수의 투과색마다 컬러 레지스트의 도포와 패터닝을 반복함으로써, 예를 들면, 복수의 색이 주기적으로 배치된 필터 어레이를 형성할 수 있다.

도 3은 반도체 기판 위에 레지스트의 패턴을 형성하는 공정의 개략적 플로우도이다. 또한, 도 4는 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 설명하는 모식도이며, 도 4의 (a)는 레지스트 도포 공정, 도 4의 (b)는 노광 공정, 도 4의 (c)는 현상 공정을 측방에서 본 모습을 나타내고 있다. 레지스트는 유기 용매 등으로 이루어지는 액상의 것으로, 이 액상의 레지스트가 예를 들면 스핀코트 등의 방법으로 반도체 기판(20) 위에 도포된다(S2, 도 4의 (a)). 표면에 레지스트막(22)이 형성된 반도체 기판(20a)은 프리베이킹 처리에서 가열되고, 이에 의해 레지스트막(22) 중 유기 용매를 휘발시킨다(S4). 그 후, 반도체 기판(20a)은, 노광 장치에 받아들여져 노광 처리가 행해진다(S6). 노광 처리에서는, 포토마스크(24)를 반도체 기판(20a)의 위에 배치하고, 이 포토마스크(24)를 통하여 자외선 등의 광(26)을 반도체 기판(20a) 에 대하여 조사한다(도 4의 (b)). 이에 의해, 포토마스크(24)의 패턴이 레지스트막(22)에 소부된다. 노광 후, 현상 처리가 행해져서, 레지스트막(22)은 선택적으로 제거되고, 예를 들면, 네가티브 레지스트를 이용한 경우에는, 광(26)이 조사된 부분의 레지스트막(22a)이 반도체 기판(20) 상에 남겨진다(S8, 도 4의 (c)). 이 현상 처리는, 레지스트가 노광 광원의 광이 조사되었던 부분과 조사되지 않았던 부분에서 현상액에 대한 가용도에 차를 발생하는 것을 이용하여 행해진다. 현상 후, 포스트베이킹 처리를 행하여, 노광 처리 S6 및 현상 처리 S8에서 패터닝된 레지스트를 소결한다(S10).

노광 장치 내에서 레지스트의 노광을 행할 때, 조사되는 광 에너지에 의해, 레지스트로부터 승화 성분이 방출되는 경우가 있다. 예를 들면, 고체 촬상 소자의 컬러 필터를 형성하는 컬러 레지스트로부터는, 그것에 포함되는 안료나 염료가 승화하는 것이 있다. 승화한 성분은, 노광 장치 내에 부착되어, 장치나 포토마스크가 오염되어, 노광 성능 열화나 해당 노광 장치를 이용하여 제조되는 반도체 소자의 품질 저하로 연결된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 전술한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으론, 노광 시의 승화물에 의한 노광 장치 내의 오염 등을 방지하면서 레지스트 패턴을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 레지스트 패턴 형성 방법은, 포토레지스트막의 표면에 광 투과성을 갖는 승화 방지막을 형성하는 승화 방지막 형성 스텝과, 상기 승화 방지막 형성 스텝 후에 상기 포토레지스트막을 노광 장치로써 노광하는 노광 스텝을 갖는 것이다.

다른 본 발명에 따른 레지스트 패턴 형성 방법은, 기체에, 광학 소자가 미리 형성되고, 상기 포토레지스트막이, 착색료를 포함한 컬러 레지스트로서, 상기 광학 소자의 표면에 배치되어 상기 착색료에 따른 투과색의 광 투과 필터로 되는 것이다.

<실시 형태>

이하, 본 발명의 실시 형태(이하 실시 형태라고 함)인 컬러 필터의 제조 방법에 대하여, 도면에 기초하여 설명한다.

본 컬러 필터는, 예를 들면 CCD 이미지 센서의 촬상부 상에 배치된다. CCD 이미지 센서는, 이온 주입이나 열 산화 등의 프로세스에 의해서 반도체 기판에, 수광부나 CCD 시프트 레지스터의 채널 등이 형성되고, 또한 반도체 기판 위에 폴리실리콘막 등이 적층되고, 이것이 패터닝되어 CCD 시프트 레지스터의 전송 전극이 형성된다. 또한 그 위에, 패시베이션막, 알루미늄 등의 배선, 평탄화막 등이 적층된다. 컬러 필터는 그 후, 수광 소자 위에 형성된다.

예를 들면, 촬상부에 행렬 배치된 수광 소자에 복수의 투과색의 컬러 필터가 모자이크 형상으로 배치된 필터 어레이가 형성된다. 덧붙여서 말하면, 필터 어레이를 구성하는 색의 종류로서는, 레드, 그린 및 블루로 이루어지는 원색계의 착색료 세트나, 시안, 마젠타, 옐로우로 이루어지는 보색계의 착색료 세트 등이 채용된다. 이 컬러 필터는, 안료나 염료를 섞어 착색된 레지스트(컬러 레지스트)로 형성된다. 컬러 레지스트는, 촬상부 상에 도포되어 패터닝에 의해 소정 위치의 수광 화소 위에 대응되어 형성된다. 복수의 투과색마다 컬러 레지스트의 도포와 패터닝을 반복함으로써 복수의 색이 주기적으로 배치된 필터 어레이가 형성된다.

도 1은, 예를 들면 평탄화막 등까지의 구조가 형성된 CCD 이미지 센서의 촬상부의 표면에 컬러 필터의 패턴을 형성하는 공정의 개략적 플로우도이다. 또한, 도 2는, 컬러 필터를 구성하는 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 설명하는 모식도이며, 각 공정을 측방으로부터 본 모습을 나타내고 있다.

레지스트는 유기 용매 등으로 이루어지는 액상의 것으로, 이 액상의 레지스트가 예를 들면 스핀 코팅 등의 방법으로 CCD 이미지 센서가 형성되는 반도체 기판(60) 위에 도포된다(S40). 도 2의 (a)는, 레지스트 도포 후의 반도체 기판(60a)을 나타내고 있고, 반도체 기판(60)의 표면에 레지스트막(62)이 형성되어 있다.

이 반도체 기판(60a)은 프리 베이킹 처리가 실시된다(S42). 프리 베이킹 처리 S42에서는, 예를 들면 적외 가열, 핫 플레이트 등의 방법으로 반도체 기판(60a)이 가열되고, 이에 의해 레지스트막(62) 중의 유기 용매를 휘발시킨다.

프리 베이킹 처리 S42 후, 승화 방지막 형성 처리 S44가 행해진다. 이 처리 S44에 의해, 반도체 기판(60a)의 레지스트막(62)의 표면에 승화 방지막(64)이 성막 된다. 승화 방지막(64)은, 나중에 행해지는 노광 처리에서의 노광 광원의 광을 투과 가능함과 함께, 레지스트막(62)에 포함되는 안료 등이 노광 시에 승화하는 것을 방지한다고 하는 조건을 충족시키도록 형성된다. 예를 들면, 그 조건을 충족시키도록, 재료가 선택되고, 또한 도포의 두께가 설정된다. 승화 방지막(64)은, 재료로서는 예를 들면, 노광 시의 다중 반사를 방지하는 반사 방지막용 재료를 이용할 수 있고, 도포나 CVD 등의 방법으로 레지스트막(62) 상에 성막된다. 예를 들면, 승화 방지막(64)의 형성에 이용되는 anti-reflective coating용 재료로서, AZ Electronic Materials의 AZ Aquatar(등록 상표)가 있다. 도 2의 (b)는, 승화 방지막(64)의 형성 후의 반도체 기판(60b)을 나타내고 있다.

승화 방지막(64)의 형성 후, 노광 장치로써 레지스트막(62)의 노광이 행해진다(S46). 이 노광 처리 S46에서는, 반도체 기판(60b)의 상방에 포토마스크(66)가 배치된다. 그리고, 반도체 기판(60b)과 포토마스크(66)와의 정합을 행한 후, 포토마스크(66)를 통하여 자외선 등의 광(68)을 반도체 기판(60b)에 대하여 조사한다. 도 2의 (c)는 이 노광 처리의 모습을 나타내고 있다. 이에 의해, 포토마스크(66)의 패턴이 레지스트막(62)에 소부된다. 이 노광 처리 S46에서, 레지스트막(62)을 승화 방지막(64)으로 피복하고 있음으로써, 레지스트막(62)으로부터의 안료 등의 승화가 방지되어, 노광 장치 내가 더러워지는 것이 방지된다.

노광 처리 S46 후에, 반도체 기판(60b)은 노광 장치로부터 취출되고, 현상 장치에 의해 현상이 행해진다(S48). 현상은, 레지스트의 종류에 따른 전용의 현상액을 이용하여 행해진다. 레지스트막(62)은 노광된 부분과 노광되지 않은 부분이 현상액에 대한 가용도에 차를 발생하고, 그 차를 이용하여 레지스트막(62)이 선택적으로 제거된다. 예를 들면, 네가티브 레지스트를 이용한 경우에는, 광(68)이 조사된 부분의 레지스트막(62a)이 반도체 기판(60) 위에 남겨진다.

이 현상 처리 S48에 의해, 승화 방지막(64)도 따라서 제거된다. 도 2의 (d)는 현상 처리 후의 모습을 나타내고 있다. 또한, 승화 방지막(64)이, 그 아래에 이용한 레지스트막(62)에 대한 현상 처리에서 가용 또는 박리 가능하지 않은 재질로 형성되어 있는 경우에는, 현상 처리 S48에 앞서서, 승화 방지막(64)의 제거 처리를 별도로 행한다.

현상 후에, 포스트베이킹 처리를 행하여, 노광 처리 S46 및 현상 처리 S48에서 패터닝된 레지스트막(62a)을 소결한다(S50).

이상의 공정에 의해, 반도체 기판(60) 위에 1개의 투과색에 대응하는 컬러 필터가 패터닝된다. 이 처리를 각 투과색마다 반복하여, CCD 이미지 센서의 촬상부 상에 컬러 필터 어레이를 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 노광에 앞서서, 포토레지스트막의 표면에, 승화 방지막이 형성되므로, 노광 시에 포토레지스트막으로부터 노광 장치 내에 승화물이 방출되는 것이 방지된다.

Claims (2)

1. 기체 상에 도포된 포토레지스트막을 패턴 형성 처리하는 레지스트 패턴 형성 방법으로서,

   상기 포토레지스트막의 표면에 광 투과성을 갖는 승화 방지막을 형성하는 승화 방지막 형성 스텝과,

   상기 승화 방지막 형성 스텝 후에 상기 포토레지스트막을 노광 장치로써 노광하는 노광 스텝

   을 갖는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기체는, 광학 소자가 미리 형성되고,

   상기 포토레지스트막은, 착색료를 포함한 컬러 레지스트로서, 상기 광학 소자의 표면에 배치되어 상기 착색료에 따른 투과색의 광 투과 필터로 되는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성 방법.

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