KR100533967B1 - A forming method of pattern using ArF photolithography - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 특히 패턴의 변형을 최소화하며 좁은 패턴 형성을 가능하게 할 수 있는 불화아르곤용 노광원을 이용한 패턴 형성 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 기판 상에 산화막과 반사방지층을 차례로 형성하는 단계, 불화아르곤 노광원을 이용한 사진식각 공정을 실시하여 상기 반사방지층 상에 불화아르곤용 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 불화아르곤용 포토레지스트패턴을 식각마스크로 하여 O2 또는 N2 플라즈마가 포함된 염소계 플라즈마 분위기에서 상기 반사방지층을 선택적으로 식각하여 상기 산화막 표면을 노출시키는 단계, 및 상기 잔류하는 반사방지층을 마스크로 하고, 불소계 가스를 이용하여 상기 산화막을 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, to provide a pattern forming method using an exposure source for argon fluoride, which can minimize the deformation of the pattern and enable narrow pattern formation. Forming an oxide film and an antireflective layer on the photoresist, performing a photolithography process using an argon fluoride exposure source to form an argon fluoride photoresist pattern on the antireflective layer, and etching the argon fluoride photoresist pattern Selectively etching the antireflection layer in a chlorine plasma atmosphere containing an O 2 or N 2 plasma to expose the oxide film surface, and using the remaining antireflection layer as a mask, and using the fluorine-based gas to form the oxide film. Argon Fluoride Exposure Source Including Optional Etching It provides a pattern forming method using the same.

Description

불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법{A forming method of pattern using ArF photolithography} A forming method of pattern using ArF photolithography

본 발명은 반도체 기술에 관한 것으로 특히, 불화아르곤(ArF) 노광원을 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to a semiconductor technology. Specifically, It is related with the pattern formation method using the argon fluoride (ArF) exposure source.

반도체 소자의 진전을 지지해 온 미세 가공 기술은 사진식각(Photo lithography) 기술인 바, 이 기술의 해상력 향상이 반도체 소자의 고집적화의 장래와 직결된다고 해도 과언은 아니다The microfabrication technology that has supported the progress of semiconductor devices is a photolithography technology, and it is no exaggeration to say that the improvement in resolution of this technology is directly connected to the future of high integration of semiconductor devices.

일반적으로, 사진식각 기술이라 함은 패턴을 형성하는 공정으로서 노광공정과 현상공정으로 나눌 수 있으나, 근래에 와서 사진식각의 의미는 일반적으로 노광공정만을 지칭하고 있다. In general, the photolithography technique may be divided into an exposure process and a development process as a process of forming a pattern, but in recent years, the meaning of photolithography generally refers only to an exposure process.

반도체 공정에서의 사진식각 기술은 기판 상의 다양한 물질에 회로 기판을 형성시키는 것을 목적으로 기판 등의 기질 위에 감광제 즉, 포토레지스트라는 고분자 물질을 도포한 후 기판의 원판 역할을 하는 가리개, 즉 마스크(Mask)를 이용하여 빛을 투과시켜 포토레지스트에 광반응을 일으킨 후 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성시키고, 이 포토레지스트 패턴를 식각 장벽으로 하여 기판을 새겨 최종적으로 원하는 패턴을 구현하는 기술이다.Photolithography in the semiconductor process is applied to a substrate, such as a substrate for the purpose of forming a circuit board on a variety of materials on the substrate, a photoresist, that is, a mask (i.e. It is a technology that forms a photoresist pattern by transmitting light through the photoresist to develop a photoresist and then developing the photoresist. The substrate is etched using the photoresist pattern as an etch barrier to finally implement a desired pattern.

DRAM(Dynamic Random Access Memory)을 핵심으로 하는 반도체 제품의 대량생산이 시작된 이후로 사직식각 기술 개발이 비약적으로 이루어져 왔다. Since the beginning of mass production of semiconductor products based on DRAM (Dynamic Random Access Memory), the development of the photolithography technology has been rapid.

광학 사진식각 기술에서의 해상력은 노광원의 파장에 반비례 하는데 “단계와 반복” 의 노광방식을 채택한 초기의 스테퍼(Stepper)에서 사용한 광원의 파장은 436㎚ (g-line)에서 365㎚(i-line)을 거쳐 현재는 248㎚(KrF Excimer Laser) 파장의 DUV(Deep Ultra-violet)를 이용하는 스테퍼나 스캐너 타입의 노광장비를 주로 사용하고 있다. The resolution in the optical photolithography technique is inversely proportional to the wavelength of the exposure source. The wavelength of the light source used in the initial stepper adopting the "step and repeat" exposure method ranges from 436 nm (g-line) to 365 nm (i-). Nowadays, stepper or scanner type exposure equipment using deep ultra-violet (UV) of 248nm (KrF Excimer Laser) is mainly used.

광 사진식각 기술은 그동안 0.6 mm 이상의 높은 구경수(Numerical Aperture) 렌즈와 하드웨어, 즉 구경, 마춤, 등과 같은 노광장비 자체의 발전은 물론이고 CAR(Chemically Amplified Resist) 타입 포토레지스트와 같은 재료의 개발 그리고 공정 측면에서의 TLR(Tri Layer Resist), BLR(Bi-Layer Resist), TSI(Top Surface Imaging), ARC(Anti Reflective Coating), 마스크 면에선 PSM(Phase Shift Mask)과 OPC (Optical Proximity Correction) 등의 많은 기술개발들이 이루어져 왔다. Photolithography technology has been used to develop materials such as CAR (Chemically Amplified Resist) type photoresist, as well as the development of exposure equipment such as high aperture lens and hardware of 0.6 mm or more, namely aperture, mars, etc. In terms of process, TLR (Tri Layer Resist), BLR (Bi-Layer Resist), TSI (Top Surface Imaging), ARC (Anti Reflective Coating), and PSM (Phase Shift Mask) and OPC (Optical Proximity Correction) Many technological developments have been made.

248㎚의 DUV 사진식각 기술은 초기에 시간 지연 효과, 기질 의존성 등과 같은 많은 문제들이 발생하여 0.18㎛ 디자인의 제품을 개발하였다. 그러나 0.15㎛ 이하의 디자인을 갖는 제품을 개발하기 위해서는 새로운 193㎚(ArF Excimer Laser)의 파장을 갖는 새로운 DUV 사진식각 기술로의 기술개발이 필수적이다. 그러나, 이러한 DUV 사진식각 기술에서 해상력을 높이기 위한 여러 기술을 조합한다 하여도 0.1㎛ 이하의 패턴은 불가능하므로 새로운 광원을 갖는 사진식각 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다. The 248 nm DUV photolithography initially produced a number of problems, such as time delay effects and substrate dependence. However, in order to develop a product having a design of 0.15 μm or less, it is necessary to develop a technology with a new DUV photolithography technique having a wavelength of 193 nm (ArF Excimer Laser). However, even if a combination of various techniques for enhancing the resolution in the DUV photolithography technique is impossible to pattern less than 0.1㎛, the development of a photolithography technique having a new light source is actively progressing.

현재 가장 근접한 기술로는 전자 빔과 X-선을 광원으로 하는 노광장비 개발이 이루어져 있고, 그외에 약한 X-선을 S광원으로 하는 EUV (Extreme Ultraviolet) 기술이 개발되고 있다. Currently, the closest technology is developing exposure equipment using electron beams and X-rays as light sources, and EUV (Extreme Ultraviolet) technology using weak X-rays as S-light sources is being developed.

초기의 노광장비는 접촉프린터로서 기판 위에 바로 마스크를 대고 눈으로 마춘 후 노광하는 방식이였다. 이 기술이 조금 더 발전하여 마스크와 기판간의 갭을 줄여 해상력을 높였는데 갭의 차이에 따라 연접촉(Soft contact)과 경접촉(Hard contact)(10㎛ 이하) 등의 근접 프린터로 노광하게 된다. The initial exposure equipment was a contact printer, in which a mask was placed directly on a substrate, and after exposure with eyes. This technology has been further developed to increase the resolution by reducing the gap between the mask and the substrate, which is then exposed to proximity printers such as soft contact and hard contact (10 μm or less).

그후, 꾸준한 발전을 통해 최근에는 KrF 레이저(λ=248㎚)를 광원으로 하는 노광장비의 개발과 포토레지스트의 발전 그리고 기타 부대기술의 향상으로 인하여 0.15㎛ 이하의 패턴도 가능하게 되었다. Subsequently, through the steady development, in recent years, the development of exposure equipment using a KrF laser (λ = 248 nm) as a light source, the development of photoresist, and the improvement of other auxiliary technologies have enabled the pattern of 0.15 μm or less.

현재는 ArF(불화아르곤) 레이저(λ=193㎚)로 하는 장비를 0.11㎛까지의 패턴을 목표로 개발하고 있다. DUV 사진식각 기술은 i-선 대비 해상도 및 DOF 등의 성능면에서 우수하지만, 공정제어가 쉽지 않다. 이러한 문제는 짧은 파장에서 기인된 광학적인 원인과 화학증폭형 포토레지스트의 사용에 의한 화학적인 원인으로 구분할 수 있다. 파장이 짧아지면 정지파 효과에 의한 CD 흔들림 현상과 기질 위상에 의한 반사광의 새김현상이 심해진다. CD 흔들림이란 입사광과 반사광의 간섭 정도가 포토레지스트의 미소한 두께 차이 또는 기질 필름의 두께차이에 따라 변함으로써 결과적으로 선 두께가 주기적으로 변하는 현상을 말한다. DUV 공정에서는 민감도 향상을 위해서 화학증폭형 포토레지스트를 사용할 수밖에 없는데, 그 반응메카니즘과 관련하여 PED(Post Exposure Delay) 안정성, 기질 의존성 등의 문제점이 발생한다. At present, an ArF (argon fluoride) laser (λ = 193 nm) is being developed to target a pattern up to 0.11 mu m. DUV photolithography is superior in terms of performance and resolution compared to i-rays, but process control is not easy. These problems can be divided into optical causes due to short wavelengths and chemical causes due to the use of chemically amplified photoresists. If the wavelength is shortened, the CD shake phenomenon due to the stationary wave effect and the reflection of reflected light due to the substrate phase become worse. CD shaking refers to a phenomenon in which the line thickness changes periodically as the degree of interference between incident light and reflected light changes depending on the slight thickness difference of the photoresist or the thickness difference of the substrate film. In the DUV process, a chemically amplified photoresist must be used to improve the sensitivity, and problems related to the reaction mechanism include PED (Post Exposure Delay) stability and substrate dependence.

KrF 다음의 노광기술로는 ArF 노광기술이다. ArF 노광기술의 핵심 과제 중의 하나는 ArF용 포토레지스트의 개발이다. ArF는 KrF와 같은 화학 증폭형이지만 재료를 근본적으로 개량해야 하는 필요가 있기 때문인데, ArF용 포토레지스트 재료 개발이 어려운 것은 벤젠고리를 사용할 수 없기 때문이다. 벤젠고리는 건식 식각(Dry etching) 내성을 확보하기 위해 i-선 및 KrF용 포토레지스트에 사용되어 왔다. 그러나, ArF용 포토레지스트에 벤젠고리가 도입될 경우 ArF 레이저의 파장영역인 193nm에서 흡광도가 크기 때문에 투명성이 떨어져 포토레지스트 하부까지 노광이 불가능한 문제가 발생한다. 이 때문에, 벤젠고리를 가지지 않고 건식 식각 내성을 확보할 수 있으며, 접착력이 좋고 2.38% TMAH에 현상할 수 있는 재료의 연구가 진행 되고 있다. 현재까지 세계적으로 많은 회사 및 연구소에서 연구성과를 발표하고 있는 상태이다. 그러나, 현재 상용화 되어 있는 COMA(CycloOlefin-Maleic Anhydride) 또는 아크릴레이드(Acrylate) 계통의 폴리머 형태, 또는 이들의 혼합 형태의 포토레지스트는 상기한 바와 같은 벤젠 구조를 가지고 있다.The next exposure technique after KrF is ArF exposure technique. One of the key challenges of ArF exposure technology is the development of photoresist for ArF. ArF is a chemically amplified type such as KrF, but it is necessary to fundamentally improve the material. The difficulty in developing a photoresist material for ArF is that benzene rings cannot be used. Benzene rings have been used in photoresists for i-rays and KrF to ensure dry etching resistance. However, when the benzene ring is introduced into the ArF photoresist, since the absorbance is large at 193 nm, which is the wavelength region of the ArF laser, the transparency is low and the exposure to the lower portion of the photoresist is impossible. For this reason, the research of the material which can ensure dry etching resistance, does not have a benzene ring, and has good adhesive force and can develop in 2.38% TMAH is progressing. To date, many companies and research institutes around the world have published their research results. However, currently commercially available photoresist in the form of a polymer of COMA (CycloOlefin-Maleic Anhydride) or Acrylate system, or a mixture thereof has a benzene structure as described above.

따라서, 도 1a에 도시된 바와 같이 ArF 노광원을 이용한 사진식각을 통해 랜딩 플러그 콘택(Landing Plug Contact; 이하 LPC라 함) 등의 공정 시 줄무늬 모양 형태의 패턴의 변형(Striation)이 일어나거나, 도 1b에 도시된 바와 같이, SAC 식각 도중 PR이 뭉치거나(Cluster) 성형 변형(Plastic deformation)되는 현상과 SAC 식각 도중 PR의 내성이 약하여 한쪽으로 몰리는 현상이 발생하는 바, ArF용 포토레지스트의 약한 내구성과 불소계 기체에서의 약한 물성적 특성을 보완하는 것이 시급한 과제이다.Accordingly, as shown in FIG. 1A, a stripe pattern deformation occurs during a process such as landing plug contact (LPC) through photolithography using an ArF exposure source, or FIG. As shown in FIG. 1B, PR aggregates or plastic deformation during SAC etching and PR resistance is weak due to weak resistance of SF during SAC etching, resulting in weak durability of ArF photoresist. It is an urgent task to compensate for the weak physical properties of and fluorine-based gases.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은, 패턴의 변형을 최소화하며 좁은 패턴 형성을 가능하게 할 수 있는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention proposed to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention to provide a pattern formation method using an argon fluoride exposure source that can minimize the deformation of the pattern and enable the formation of a narrow pattern.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 기판 상에 산화막과 반사방지층을 차례로 형성하는 단계, 불화아르곤 노광원을 이용한 사진식각 공정을 실시하여 상기 반사방지층 상에 불화아르곤용 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 불화아르곤용 포토레지스트패턴을 식각마스크로 하여 O2 또는 N2 플라즈마가 포함된 염소계 플라즈마 분위기에서 상기 반사방지층을 선택적으로 식각하여 상기 산화막 표면을 노출시키는 단계, 및 상기 잔류하는 반사방지층을 마스크로 하고, 불소계 가스를 이용하여 상기 산화막을 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention, by sequentially forming an oxide film and the antireflection layer on the substrate, by performing a photolithography process using an argon fluoride exposure source to form a photoresist pattern for argon fluoride on the antireflection layer Selectively etching the antireflection layer in a chlorine-based plasma atmosphere containing an O 2 or N 2 plasma using the argon fluoride photoresist pattern as an etching mask, and exposing the remaining surface of the oxide layer. Using a argon fluoride exposure source comprising the step of using a mask as a mask, and selectively etching the oxide film using a fluorine-based gas.

본 발명은, COMA 또는 아크릴레이드 등의 ArF용 포토레지스트 패턴을 이용하여 패턴 형성할 때, 그 하부에 불소계열에 대해 어느 정도의 식각 내성을 갖는 유기계열의 반사방지층을 소정의 두께로 형성한 후, 염소계열의 플라즈마를 통해 반사방지층을 먼저 식각한 다음, 다시 반사방지층을 식각마스크로 하고, 불소계열의 식각 가스를 이용하여 하부의 피식각층을 선택적으로 식각함으로써, 패턴 변형을 최소화하며 좁은 패턴 형성을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.The present invention, when forming a pattern using a photoresist pattern for ArF, such as COMA or acrylate, after forming an organic antireflection layer having a certain etching resistance to the fluorine series to a predetermined thickness thereunder After etching the anti-reflection layer through plasma of chlorine-based plasma, the anti-reflection layer is used as an etch mask again, and selectively etching the lower etched layer using fluorine-based etching gas to minimize pattern deformation and form a narrow pattern. It characterized in that to enable.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can more easily implement the present invention.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 ArF 노광원을 이용한 패턴 형성 공정을 도시한 단면도로서, 이를 참조하여 상세히 설명한다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a pattern forming process using an ArF exposure source according to an embodiment of the present invention, which will be described in detail with reference to the drawings.

먼저 도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소가 형성된 기판(10) 상에 폴리실리콘과 텅스텐 실리사이드 등의 실리사이드가 적층된 다수의 게이트전극(11) 예컨대, 워드라인 또는 비트라인 등을 형성한다. First, as illustrated in FIG. 2A, a plurality of gate electrodes 11, for example, word lines or bit lines, in which silicides such as polysilicon and tungsten silicide are stacked on a substrate 10 on which various elements for forming a semiconductor device are formed. And so forth.

즉, 기판(10)과 게이트전극(11)의 접촉 계면에 게이트 산화막(도시하지 않음)을 형성하며, 게이트전극(11) 상에 후속의 자기 정렬 식각(Self align contact) 등에 의한 게이트전극의 손실을 방지하기 위한 질화막 등의 하드마스크(12)을 형성한다.That is, a gate oxide film (not shown) is formed at the contact interface between the substrate 10 and the gate electrode 11, and the gate electrode is lost on the gate electrode 11 by subsequent self align contact or the like. A hard mask 12, such as a nitride film, is formed to prevent this.

이어서, 게이트전극(11)을 포함한 기판 전면에 질화막 등의 스페이서용 절연막을 증착한 후 전면식각 공정을 통해 게이트전극(11) 측벽에 스페이서(13)를 형성한 다음, 전체 구조 상부에 예컨대, APL(Advanced Planarization Layer) 산화막, BPSG(Boro Phospho Silicate Glass), SOG(Spin On Glass) 또는 HDP(High Density Plasma) 산화막 등의 산화막으로 이루어진 피식각층(14)을 형성한다.Subsequently, an insulating film for a spacer such as a nitride film is deposited on the entire surface of the substrate including the gate electrode 11, and then a spacer 13 is formed on the sidewall of the gate electrode 11 through an entire surface etching process. (Advanced Planarization Layer) An etched layer 14 made of an oxide film, such as an oxide film, Boro Phospho Silicate Glass (BPSG), Spin On Glass (SOG), or High Density Plasma (HDP) oxide film, is formed.

이어서, 피식각층(14) 상에 유기계열의 반사방지층(Organic Anti-Refrective Coating)(15)을 500Å 내지 3000Å의 두께로 두껍게 형성한 후, 반사방지층(15) 상에 ArF용 포토레지스트를 도포한 다음, ArF 노광원을 이용한 사진식각 공정을 통해 포토레지스트 패턴(16)을 형성한다. Subsequently, a thick organic anti-refrective coating 15 was formed on the etched layer 14 to a thickness of 500 kPa to 3000 kPa, and then a photoresist for ArF was coated on the antireflective layer 15. Next, the photoresist pattern 16 is formed through a photolithography process using an ArF exposure source.

구체적으로, 반사방지층(25) 상에 COMA 또는 아크릴레이드 등의 ArF용 포토레지스트를 1000Å 내지 5000Å의 두께가 되도록 도포한 다음, 이 때, 식각에 따른 포토레지스트 패턴(16)의 내성을 강화시키기 위한 추가 공정으로 전자빔(Electron beam) 조사 또는 Ar 이온주입(Ion implantation) 등을 단독 또는 혼용으로 실시한 다음, 불화아르곤용 노광원(도시하지 않음)을 이용한 시진식각 공정 즉, 노광 및 현상과 식각 공정을 통해 포토레지스트 패턴(16)을 형성한다.Specifically, the ArF photoresist, such as COMA or acrylate, is coated on the antireflection layer 25 to have a thickness of 1000 GPa to 5000 GPa, and at this time, to enhance the resistance of the photoresist pattern 16 according to etching. As an additional process, electron beam irradiation or Ar ion implantation may be performed alone or in combination, and then a test etching process using an exposure source for argon fluoride (not shown), that is, an exposure, development, and etching process may be performed. Through the photoresist pattern 16 is formed.

다음으로 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 온도를 적절히 조절하며 반사방지층(15)을 선택적으로 식각하여 피식각층(14) 표면을 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 2B, the surface of the etched layer 14 is exposed by selectively etching the antireflection layer 15 while appropriately adjusting the temperature of the substrate 10.

구체적으로, 기판(10) 온도를 저온으로 유지하며 Cl2, SiCl4 또는 HCl를 단독 또는 혼합한 염소계 플라즈마 분위기에서 반사방지층(15)을 선택적으로 식각하는 바, 포토레지스트 패턴(16)을 이루는 COMA 등은 불소계 가스에 비해 염소계 가스에 대한 식각 내성이 강하므로 염소계 가스를 통해 포토레지스트 패턴(16)을 마스크로 반사방지층(15)을 식각하므로, 포토레지스트 패턴(16)의 손상을 최소화할 수 있게 된다.Specifically, the antireflection layer 15 is selectively etched in a chlorine-based plasma atmosphere in which the substrate 10 is kept at a low temperature and Cl 2 , SiCl 4, or HCl is alone or mixed, thereby forming a COMA forming the photoresist pattern 16. Etc., since the etching resistance to chlorine-based gas is stronger than that of fluorine-based gas, the anti-reflection layer 15 is etched using the photoresist pattern 16 as a mask through chlorine-based gas, thereby minimizing damage to the photoresist pattern 16 do.

이 때, 염소계 플라즈마에 N2 또는 O2를 더 포함할 수도 있다.At this time, N 2 or O 2 may be further included in the chlorine-based plasma.

계속해서, 도 2c에 도시된 바와 같이 반사방지층(15) 식각을 실시한 다음, 도 2d에 도시된 바와 같이 잔류하는 반사방지층(15)을 마스크로 하고, 불소계 가스를 이용하여 피식각층(14)을 선택적으로 식각한다.Subsequently, as shown in FIG. 2C, the anti-reflection layer 15 is etched, and then, as shown in FIG. 2D, the remaining anti-reflection layer 15 is used as a mask, and the etched layer 14 is formed using fluorine-based gas. Etch selectively.

이 때, 기판(10)의 온도를 20℃ 내지 80℃로 유지하여 실시하며, 불소계 가스는 CH2F2, CF4, C2F6, C4F6 및 C4F8로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 이용하는 바, 여기에 아르곤 가스 또는 헬륨 가스를 단독 또는 혼용으로 더 포함할 수도 있다.At this time, the temperature of the substrate 10 is maintained at 20 ° C. to 80 ° C., and the fluorine-based gas is selected from the group consisting of CH 2 F 2 , CF 4 , C 2 F 6 , C 4 F 6, and C 4 F 8 . Using at least one selected, it may further include argon gas or helium gas alone or in combination.

여기서, 피식각층(14)의 일부를 식각할 때, 식각 타겟 선정은 게이트전극(11), 여기서는 하드마스크(12) 상에 형성된 피식각층(14)의 두께를 고려하여 결정하는 바, 본 발명의 실시예에서는 피식각층(14)을 선택적으로 식각하여 게이트전극(11) 사이의 기판(10) 표면을 노출시키는 콘택홀(17)이 형성된다.Here, when etching a portion of the etched layer 14, the etching target selection is determined in consideration of the thickness of the etched layer 14 formed on the gate electrode 11, here the hard mask 12, In an embodiment, a contact hole 17 is formed to selectively etch the etched layer 14 to expose the surface of the substrate 10 between the gate electrodes 11.

이어서, 세정 공정을 통해 상기한 SAC 공정시 발생한 부산물인 폴리머 등을 제거한 다음, 반사방지층(15) 제거를 통해 패턴 형성 공정이 완료된다.Subsequently, the polymer is removed as a by-product generated in the SAC process through the cleaning process, and then the pattern forming process is completed by removing the antireflection layer 15.

따라서, 도 3(a), 3(b), 3(c)에 각각 도시된 본 발명의 ArF 사진식각 공정을 통한 패턴 형성 공정 적용 후, 평면 및 단면에서의 사진에 도시된 바와 같이 패턴의 중앙 및 에지 등에서 모두 패턴 변형이 최소화 됨을 알 수 있다. Accordingly, after application of the pattern forming process through the ArF photolithography process of the present invention shown in FIGS. 3 (a), 3 (b) and 3 (c), the center of the pattern as shown in the photographs in the plane and the cross section, respectively. It can be seen that pattern deformation is minimized at both the edge and the edge.

한편, 상기한 본 발명의 일실시에에서의 패턴은 I형의 고립된 패턴 또는 홀형태의 패턴 등을 모두 포함할 수 있다.On the other hand, the pattern in one embodiment of the present invention described above may include all of the I-type isolated pattern or hole-shaped pattern.

상기한 바와 같은 본 발명은, ArF 노광원을 이용한 사진식각 공정을 통한 패턴 형성시 ArF용 포토레지스트 하부에 유기계열의 반사방지층을 형성한 다음, 염소계 플라즈마를 통해 1차로 반사방지층을 선택적으로 식각함으로써, 패턴 변형을 최소화한 다음, 불소계 가스를 이용하여 피식각층을 식각함으로써 ArF 사진식각 공정에 의한 PR 패턴의 변형을 방지할 수 있으며, 보다 좁은 패턴 형성을 가능하게 할 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.In the present invention as described above, when forming a pattern through a photolithography process using an ArF exposure source, by forming an organic-based antireflection layer below the photoresist for ArF, by selectively etching the antireflection layer through chlorine-based plasma By minimizing the pattern deformation, the etched layer is etched using fluorine-based gas, thereby preventing the deformation of the PR pattern by the ArF photolithography process, and it is known through the examples that the narrower pattern can be formed. saw.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

전술한 본 발명은, ArF 사진식각 공정에 따른 PR 패턴의 변형과 손실을 방지할 수 있게 함으로써, 소자의 집적도 및 공정 마진을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과를 기대할 수 있다.The present invention described above, by making it possible to prevent the deformation and loss of the PR pattern according to the ArF photolithography process, it can be expected to have an excellent effect of improving the integration and process margin of the device.

도 1a은 ArF 사진식각 공정을 사용하여 랜딩 플러그 콘택 형성시 줄무늬 모양 형태의 패턴 변형을 도시한 사진, Figure 1a is a photograph showing the deformation of the pattern of the stripe shape when forming the landing plug contact using the ArF photolithography process,

도 1b는 SAC 식각 도중 PR이 뭉치거나 성형 변형되는 현상과 SAC 식각 도중 PR의 내성이 약하여 한쪽으로 몰리는 현상을 도시한 사진,1B is a photograph showing a phenomenon in which PR aggregates or mold deformation during SAC etching and a phenomenon in which the resistance of PR is weak due to weakness during SAC etching;

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 ArF 노광원을 이용한 패턴 형성 공정을 도시한 단면도,2A to 2D are cross-sectional views illustrating a pattern forming process using an ArF exposure source according to an embodiment of the present invention;

도 3(a), 3(b), 3(c)는 본 발명의 ArF 사진식각 공정을 통한 패턴 형성 공정 적용 후, 평면 및 단면에서의 패턴을 도시한 사진.Figure 3 (a), 3 (b), 3 (c) is a photograph showing the pattern in the plane and cross-section after the application of the pattern forming process through the ArF photolithography process of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10 : 기판10: substrate

11 : 게이트전극11: gate electrode

12 : 하드마스크 절연막12: hard mask insulating film

13 : 스페이서13: spacer

14 : 피식각층14: etching layer

17 : 콘택홀17 contact hole

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 기판 상에 산화막과 반사방지층을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming an oxide film and an antireflection layer on the substrate; 불화아르곤 노광원을 이용한 사진식각 공정을 실시하여 상기 반사방지층 상에 불화아르곤용 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Performing a photolithography process using an argon fluoride exposure source to form a photoresist pattern for argon fluoride on the antireflection layer; 상기 불화아르곤용 포토레지스트패턴을 식각마스크로 하여 O2 또는 N2 플라즈마가 포함된 염소계 플라즈마 분위기에서 상기 반사방지층을 선택적으로 식각하여 상기 산화막 표면을 노출시키는 단계; 및Selectively etching the antireflection layer in an chlorine-based plasma atmosphere containing an O 2 or N 2 plasma using the argon fluoride photoresist pattern as an etching mask to expose the oxide film surface; And 상기 잔류하는 반사방지층을 마스크로 하고, 불소계 가스를 이용하여 상기 산화막을 선택적으로 식각하는 단계Selectively etching the oxide layer using the remaining antireflection layer as a mask and using a fluorine-based gas 를 포함하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법.Pattern formation method using an argon fluoride exposure source comprising a. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 염소계 플라즈마는 Cl2, SiCl4 또는 HCl 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법.The chlorine-based plasma pattern forming method using an argon fluoride exposure source, characterized in that containing at least one of Cl 2 , SiCl 4 or HCl. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 불화아르곤용 포토레지스트 패턴은 1000Å 내지 5000Å의 두께인 것을 특징으로 하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법.The argon fluoride photoresist pattern is a pattern forming method using an argon fluoride exposure source, characterized in that the thickness of 1000 ~ 5000Å. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 반사방지층은 500Å 내지 3000Å의 두께인 것을 특징으로 하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법.The anti-reflection layer is a pattern forming method using an argon fluoride exposure source, characterized in that the thickness of 500 ~ 3000Å. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 불화아르곤용 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는,Forming the photoresist pattern for argon fluoride, 상기 반사방지층 상에 불화아르곤용 포토레지스트를 도포하는 단계;Applying a photoresist for argon fluoride on the antireflection layer; 상기 불화아르곤용 포토레지스트의 식각 내성을 향상시키기 위해 전자빔 조사 또는 아르곤 이온주입을 단독 또는 혼용으로 실시하는 단계;Performing electron beam irradiation or argon ion implantation alone or in combination to improve the etching resistance of the argon fluoride photoresist; 불화아르곤 노광원을 이용한 사진식각 공정을 실시하여 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계Forming a photoresist pattern by performing a photolithography process using an argon fluoride exposure source; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법.Pattern formation method using an argon fluoride exposure source comprising a. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 불화아르곤용 포토레지스트는 COMA(CycloOlefin-Maleic Anhydride) 또는 아크릴레이드(Acrylate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법.The argon fluoride photoresist is a pattern forming method using an argon fluoride exposure source, characterized in that it comprises a (CycloOlefin-Maleic Anhydride) or Acrylate (Acrylate). 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 산화막을 식각하는 단계에서 상기 기판의 온도를 20℃ 내지 80℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법.The method of forming a pattern using an argon fluoride exposure source, characterized in that for maintaining the temperature of the substrate at 20 ℃ to 80 ℃ in etching the oxide film. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 불소계 가스는 CH2F2, CF4, C2F6, C4F6 및 C4F8로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법.The fluorine-based gas pattern forming method using an argon fluoride exposure source, characterized in that at least one selected from the group consisting of CH 2 F 2 , CF 4 , C 2 F 6 , C 4 F 6 and C 4 F 8 . 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 불소계 가스에 아르곤 가스 또는 헬륨 가스를 단독 또는 혼용으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법.And argon gas or helium gas in the fluorine-based gas alone or in combination. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 반사방지층 식각 후, 피알스트립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불화아르곤 노광원을 이용한 패턴 형성 방법.After etching the anti-reflection layer, a pattern formation method using an argon fluoride exposure source, characterized in that it further comprises a strip.
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