KR100301428B1 - 하드 마스크를 갖는 반도체소자의 식각방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하드 마스크를 갖는 반도체소자의 식각방법에 관한 것으로, 특히 이 방법은 금속 실리사이드막 내지 금속막을 갖는 반도체소자의 패터닝을 위해 반사방지막과 산소물질 내지 질화물질계 하드 마스크용 절연막을 적층하고 그 위에 포토레지스트 패턴을 형성한 후에 건식 식각 공정으로 상기 패턴에 맞추어 하드 마스크용 절연막 및 반사방지막을 식각하는데, 하드 마스크 패턴 주위에 발생하는 폴리머를 억제하기 위하여 하부의 금속 실리사이드막이 손실되는 양을 100Å이하로 조정하여 하드 마스크 패턴을 형성한다. 이에 따라, 본 발명은 하드 마스크 패턴의 폴리머 생성을 억제하여 정확한 패턴을 얻을 수 있어 마스크 패터닝 제조 공정의 수율을 높인다.
Description
본 발명은 반도체소자의 제조 공정에 관한 것으로서, 특히 금속 실리사이드막을 갖는 반도체소자의 포토레지스트 패턴에 대한 식각 선택비를 높이가 위해 사용되는 하드 마스크의 식각 공정시 폴리머 발생을 최소화할 수 있는 반도체소자의 식각방법에 관한 것이다.
반도체장치의 고집적화로 소자의 크기가 축소됨에 따라 전기저항이 낮은 전기 배선재료를 요구하고 있으며, 이에 반도체장치의 워드라인 또한 고융점 저저항의 금속 실라사이드막을 사용하여 배선의 저항특성을 낮추고 있다.
또한, 금속 실리사이드막을 갖는 반도체소자의 워드라인 또는 기타 디바이스를 형성할 경우 포토레지스트 패턴에 대한 식각 선택비를 보강하거나 상부 디바이스 형성에 필요한 물질을 삽입하는 목적으로 Si3N4이나 SiON 등의 산화/질화물질을 이용하여 하드 마스크를 형성하고 있다.
도 1a 내지 도 1b는 종래기술에 의한 하드 마스크를 갖는 반도체소자의 식각처리를 나타낸 수직 단면도들이다.
이를 참조하면, 실리콘기판(10) 상부에 게이트 산화막(12)/ 도프트 폴리실리콘막(14)/티타늄 실리사이드막(16)/반사방지막(18)/하드 마스크용 절연막(20)을 순차적으로 적층한다. 그리고, 상기 절연막(20) 상부면에 워드라인 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴(22)을 형성한다.
그 다음, 상기 포토레지스트 패턴(22)에 맞추어 상기 하드 마스크용 절연막(20) 및 반사방지막(18)을 패터닝하여 하드 마스크를 형성하고, 포토레지스트 패턴(22)을 제거한다. 하드 마스크를 이용하여 하부의 티타늄실리사이드막(16)에서부터 게이트산화막(12)을 순차적으로 식각하여 반도체 소자의 워드라인을 형성한다.
이러한 반도체 소자내 하드 마스크 식각 공정 진행시 대부분 하드 마스크를 위한 층 두께에 대해 균일한 변화와 외부적인 공정 변수를 고려하여 추가 식각을 층 두께의 50%이상 실시하고 있다.
즉, 하드 마스크용 절연막(20) 및 반사 방지막(18)의 과도 식각 공정시 C-F계 CF4/O2/Ar 또는 CF4/CHF3/Ar 등의 식각 가스와 티타늄 실리사이드막(20) 반응에 의해 그 주위에는 Ti-N-O가 포함된 폴리머(24)가 발생하게 되어 정확하지 않은 하드 마스크의 패턴이 얻어진다. 또한 웨이퍼 한 장씩 공정이 진행되는 과정에서 후속 웨이퍼로 갈수록 하드 마스크 패턴의 측벽에 부착되는 폴리머가 많아지게 된다.
그러므로, 이렇게 불량한 하드 마스크 패턴을 이용하여 워드라인을 형성할 경우 그 형태 또한 정확하지 못하여 소자의 제조 수율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 하드 마스크를 위한 식각 공정시 식각 타겟을 하드 마스크용 절연막의 두께에 준하는 식각 시간만을 적용하여 그 과도 식각되는 양이 100Å 이내로 제한함으로써 과도 식각에 의한 폴리머 발생을 억제할 수 있는 하드 마스크를 갖는 반도체소자의 식각방법을 제공하는데 있다.
도 1a 내지 도 1b는 종래기술에 의한 하드 마스크를 갖는 반도체소자의 식각처리를 나타낸 수직 단면도들,
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 하드 마스크를 갖는 반도체소자의 식각방법을 설명하기 위한 공정 순서도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 실리콘기판 12: 게이트 산화막
14: 도프트 폴리실리콘막 16: 금속 실리사이드막
18: 반사방지막 20: 하드 마스크용 절연막
22: 포토레지스트 패턴
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 금속 실리사이드막 내지 금속막을 갖는 반도체소자의 패터닝을 위해 반사방지막과 산소물질 내지 질화물질계 하드 마스크용 절연막을 적층하고 그 위에 포토레지스트 패턴을 형성한 후에 건식 식각 공정으로 상기 패턴에 맞추어 하드 마스크용 절연막 및 반사방지막을 식각하여 하드 마스크 패턴을 형성하는 반도체소자의 제조 공정에 있어서, 하드 마스크용 절연막이 과도 식각되어 하드 마스크 패턴 주위에 발생하는 폴리머를 억제하기 위하여 하부의 금속 실리사이드막이 손실되는 양을 100Å이하로 조정하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 하고 종래 기술의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호 및 명칭을 사용하기로 한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 하드 마스크를 갖는 반도체소자의 식각방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
이를 참조하면, 본 발명의 제조 방법은 실리콘기판(10) 상부에 게이트 산화막(12)/ 도프트 폴리실리콘막(14)/ 티타늄 실리사이드막(16)/ 반사방지막(18)/ 하드 마스크용 절연막(20)을 순차적으로 적층한다. 그리고, 상기 절연막(20) 상부면에 워드라인 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴(22)을 약 0.46㎛의 두께로 형성한다.
그 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트 패턴(22)에 맞추어 하드 마스크용 절연막(20)과 반사방지막(18)을 식각 타겟으로 삼아서 각 막의 두께에 준하는 식각 시간을 적용한 건식 식각 공정을 실시하여 상기 막들(20',18')을 패터닝함으로써 하드 마스크 패턴(H/M)을 형성한다. 이때, 하부의 티타늄 실리사이드막(16)의 과도 식각되는 양이 100Å 이내로 제한된다. 이에 따라, C-F계 식각 가스와 티타늄 실리사이드막(20) 반응에 의해 생성되는 폴리머의 발생이 최소화(도면 부호 25참조)되어서 하드 마스크 패턴(H/M)를 정확하게 확보할 수 있게 된다.
그리고, 도 2c에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(22)을 제거한다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 공정에서 얻어진 양질의 하드 마스크 패턴(H/M)을 이용하여 하부의 티타늄 실리사이드막(16')에서부터 게이트산화막(12')을 순차적으로 식각하고 도 2e에 도시된 바와 같이 상기 하드 마스크 패턴(H/M)을 제거하여 반도체 소자의 워드라인을 형성한다.
한편, 본 발명은 Al, Pt, W 등의 금속막과 그 위에 반사방지막으로서 TiN을 갖는 반도체 소자의 제조 공정에도 응용할 수 있다. 즉, 순차 적층된 금속막과 반사방지막 상부에 하드 마스크 패턴을 형성한 후에 상기 반사방지막과 금속막을 패터닝할 때에도 하드 마스크 패턴 아래의 Ti를 포함한 반사방지막의 과도 식각량을 100Å 이내로 제한함으로써 하드 마스크 패턴 주변에 발생하는 폴리머의 생성을 최소화한다.
상기한 바와 같이 본 발명은, 포토레지스트 패턴에 대한 식각 선택비를 보강하기 위한 목적으로 하드 마스크를 이용할 경우 하드 마스크 패턴의 폴리머 생성을 억제하여 정확한 패턴을 얻을 수 있어 마스크 패터닝 제조 공정의 수율을 높일 수 있다.
Claims (3)
- 금속 실리사이드막 내지 금속막을 갖는 반도체소자의 패터닝을 위해 반사방지막과 산소물질 내지 질화물질계 하드 마스크용 절연막을 적층하고 그 위에 포토레지스트 패턴을 형성한 후에 건식 식각 공정으로 상기 패턴에 맞추어 하드 마스크용 절연막 및 반사방지막을 식각하여 하드 마스크 패턴을 형성하는 반도체소자의 제조 공정에 있어서,상기 하드 마스크용 절연막이 과도 식각되어 하드 마스크 패턴 주위에 발생하는 폴리머를 억제하기 위하여 하부의 금속 실리사이드막이 손실되는 양을 100Å이하로 조정하는 것을 특징으로 하는 하드 마스크를 갖는 반도체소자의 식각 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 하드 마스크 패턴의 형성시 식각 대상의 두께에 대응하는 식각 시간내에서 실시하는 것을 특징으로 하는 하드 마스크를 갖는 반도체소자의 식각 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 반도체소자가 금속 실리사이드막을 포함할 경우 Ti계 물질이며, 금속막을 포함할 경우 상부의 반사방지막이 TiN인 것을 특징으로 하는 하드 마스크를 갖는 반도체소자의 식각 방법.
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