KR100586177B1 - Method for pattern Formation of Semiconductor Device - Google Patents

Method for pattern Formation of Semiconductor Device Download PDF

Info

Publication number
KR100586177B1
KR100586177B1 KR1020040015071A KR20040015071A KR100586177B1 KR 100586177 B1 KR100586177 B1 KR 100586177B1 KR 1020040015071 A KR1020040015071 A KR 1020040015071A KR 20040015071 A KR20040015071 A KR 20040015071A KR 100586177 B1 KR100586177 B1 KR 100586177B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
etching
isotropic
pattern
barrier layer
Prior art date
Application number
KR1020040015071A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20050066933A (en
Inventor
권성구
노태문
유병곤
김종대
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Publication of KR20050066933A publication Critical patent/KR20050066933A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100586177B1 publication Critical patent/KR100586177B1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/02Retaining or protecting walls
    • E02D29/0225Retaining or protecting walls comprising retention means in the backfill
    • E02D29/0241Retaining or protecting walls comprising retention means in the backfill the retention means being reinforced earth elements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/02Receptacles, e.g. flower-pots or boxes; Glasses for cultivating flowers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/02Retaining or protecting walls
    • E02D29/0258Retaining or protecting walls characterised by constructional features
    • E02D29/0266Retaining or protecting walls characterised by constructional features made up of preformed elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2300/00Materials
    • E02D2300/0051Including fibers
    • E02D2300/0054Including fibers made from plastic
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2600/00Miscellaneous
    • E02D2600/20Miscellaneous comprising details of connection between elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2600/00Miscellaneous
    • E02D2600/40Miscellaneous comprising stabilising elements

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성방법에 관한 것으로, (a) 식각하고자 하는 대상층 상부에 제 1 식각 배리어층, 등방성 트리밍층 및 감광막을 형성하는 단계와, (b) 감광막을 패터닝하는 단계와, (c) 패터닝된 감광막을 마스크로 등방성 트리밍층을 비등방성 식각하고, 등방성 식각으로 소정의 선폭이 얻어질 때까지 식각하는 단계와, (d) 잔류한 감광막을 제거하고 패터닝된 상기 등방성 트리밍층을 식각 마스크로 제 1 식각 배리어층 및 대상층을 차례로 패터닝하는 반도체 소자의 패턴 형성방법을 제공한다.The present invention relates to a method of forming a pattern of a semiconductor device, comprising the steps of: (a) forming a first etching barrier layer, an isotropic trimming layer, and a photoresist film on an object layer to be etched; (b) patterning the photoresist film; c) anisotropically etching the isotropic trimming layer using the patterned photoresist film as a mask, and etching the isotropic trimming layer until a predetermined line width is obtained by isotropic etching; and (d) removing the remaining photosensitive film and etching the patterned isotropic trimming layer. Provided is a method of forming a pattern of a semiconductor device in which a first etching barrier layer and a target layer are sequentially patterned using a mask.

반도체 소자 , 트리밍, 패턴, 감광막Semiconductor device, trimming, pattern, photoresist

Description

반도체 소자의 패턴 형성 방법 {Method for pattern Formation of Semiconductor Device}Method for pattern formation of semiconductor device {Method for pattern Formation of Semiconductor Device}

도 1a는 종래 기술에 의한 포토레지스터 트리밍 기술을 설명하기 위한 도면이다.1A is a diagram for describing a photoresist trimming technique according to the related art.

도 1b는 종래 기술에 의한 포토레지스터 트리밍 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1B is a view for explaining a problem of a conventional photoresist trimming technique.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법의 흐름도들이다.2A to 2G are flowcharts illustrating a method of forming a pattern of a semiconductor device according to a first exemplary embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법의 흐름도들이다.3A to 3H are flowcharts illustrating a method of forming a pattern of a semiconductor device according to a second exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a pattern of a semiconductor device.

반도체 공정에서 선폭의 미세화가 진행됨에 따라 종래의 식각에 의한 감광막의 패턴 선폭 축소 기술(PR 트리밍 기술)의 문제점이 대두되었다. 이는 포토레지 스터가 얇은 경우와 포토레지스터의 종횡비가 커지는 경우 등이며, 전자의 경우에는 PR 트리밍(trimming)에 의한 CD 제어의 어려움과 잔류 PR의 식각마스크로의 활용상의 어려움이 존재하며, 후자의 경우에는 패턴의 밀도에 따른 식각 속도의 변화로 인해서 CD 불균일성이 발생하는 기술적 한계점이 나타나고 있다. As the line width becomes smaller in the semiconductor process, a problem of the pattern line width reduction technique (PR trimming technique) of the photosensitive film by conventional etching has emerged. This is the case when the photoresist is thin and the aspect ratio of the photoresist becomes large. In the former case, there is a difficulty in controlling CD by PR trimming and the utilization of residual PR as an etching mask. In this case, there is a technical limitation that CD nonuniformity occurs due to the change of the etching rate according to the density of the pattern.

도 1a를 참조하여 종래 기술에 의한 포토레지스터 트리밍 기술에 대해 살펴본다. 식각하고자 하는 대상층(1)의 상부에 유기 또는 무기 ARC(Anti-reflection Coating) 겸 식각배리어의 역할을 하는 식각 배리어층(2)을 형성하고, 계속해서 포토 리소그라피 기술을 이용하여 포토레지스터(3)를 형성한다. 그런 다음, 포토레지스터를 등방성 식각하여 CD를 줄인 다음 포토 레지스터(3a)를 마스크로 사용하여 얇은 식각 마스크막(2)을 식각한 다음 이를 마스크로 대상층(1)을 패터닝하여 정의하고, 잔류한 포토 레지스터를 제거함으로써 공정이 완료된다.A photoresist trimming technique according to the prior art will be described with reference to FIG. 1A. An etching barrier layer 2 serving as an organic or inorganic anti-reflection coating (ARC) and an etching barrier is formed on the target layer 1 to be etched. Then, the photoresist 3 is formed using photolithography. To form. Then, the photoresist is isotropically etched to reduce the CD, and then the thin etch mask film 2 is etched using the photoresist 3a as a mask, and then the target layer 1 is patterned using the mask, and the remaining photo is defined. The process is complete by removing the register.

그러나, 이와 같은 종래 기술에 의한 포토레지스터 트리밍 기술에 의해 포토레지스터 패턴의 선폭을 줄일 때 포토레지스터의 두께가 얇아지고, 식각 내성이 적어지는 문제점이 발생할 수 있어 효과적으로 CD를 줄이거나, CD 폭을 제어하기가 어려워진다. 도 1a는 이러한 상황을 도시하고 있다.However, when the line width of the photoresist pattern is reduced by the conventional photoresist trimming technique, the thickness of the photoresist and the etching resistance may be reduced, thereby effectively reducing the CD or controlling the CD width. It becomes difficult to do 1A illustrates this situation.

또한, 종래 기술에 의한 포토레지스터 트리밍 기술에 의하면, 밀집된 라인 패턴지역과 고립된 라인 패턴에서 마이크로 로딩(micro-loading)현상에 의해서 CD 선폭의 패턴 밀도 의존성이 매우 커짐을 나타낸다. 도 1b는 이러한 상황을 도시하고 있다.In addition, the conventional photoresist trimming technique shows that the pattern density dependence of the CD line width becomes very large due to the micro-loading phenomenon in the dense line pattern region and the isolated line pattern. 1B illustrates this situation.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 식각 가스 화학을 통하여 트리밍 속도를 제어할 수 있고 마스크와 등방성 트리밍층 간의 식각 선택성을 높여 공정 여유도를 향상시킬 수 있고, 제어성이 우수하도록 하는 반도체 소자의 패턴 형성방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to control the trimming rate through the etching gas chemistry, improve the etch selectivity between the mask and the isotropic trim layer to improve the process margin, the controllability It is to provide a method of forming a pattern of a semiconductor device to be excellent.

본 발명의 다른 목적은 리소그라피 기술과 노광 장비의 개선 없이도 고성능 소자나 논리를 구성할 수 있게 되어 저비용으로 현재의 노광 기술로 구현할 수 있는 것 보다 한층 더 고성능 제품을 개발할 수 있도록 하는 것이다. Another object of the present invention is to be able to configure a high-performance device or logic without improving lithography technology and exposure equipment, so that it is possible to develop a higher-performance product than can be realized with current exposure technology at low cost.

본 발명의 또 다른 목적은 간단한 식각 공정 구성과 복수의 마스크 층을 적용함으로써 고비용의 첨단노광장비를 사용하지 않고도 기존장비의 한계 이상의 미세패턴을 형성을 가능하게 해줌으로써 저비용으로 고성능 소자 및 제품의 개발을 가능케 하기 위함이다.Yet another object of the present invention is to develop a high performance device and a product at low cost by enabling a simple etching process configuration and applying a plurality of mask layers to enable the formation of fine patterns beyond the limits of existing equipment without using high-cost advanced exposure equipment. To make it possible.

본 발명의 또 다른 목적은 종래 기술의 포토레지스터 트리밍 공정에서의 문제점인 마이크로-로딩(micro-loading)현상을 완화할 수 있을 뿐 만 아니라, PR의 두께가 얇아지고 식각 내성이 열악한 경우에도 적용이 가능하도록 하는 것이다.
Another object of the present invention is not only to alleviate the micro-loading phenomenon, which is a problem in the prior art photoresist trimming process, but also to apply to the case where the PR thickness is thin and the etching resistance is poor. To make it possible.

상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일측면은 (a) 식각하고자 하는 대상층 상부에 제 1 식각 배리어층, 등방성 트리밍층 및 감광막을 형성하는 단계와, (b) 상기 감광막을 패터닝하는 단계와, (c) 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 상기 등방성 트리밍층을 비등방성 식각하고, 등방성 식각으로 소정의 선폭이 얻어질 때까지 식각하는 단계와, (d) 잔류한 감광막을 제거하고 패터닝된 상기 등방성 트리밍층을 식각 마스크로 상기 제 1 식각 배리어층 및 대상층을 차례로 패터닝하는 반도체 소자의 패턴 형성방법을 제공한다.As a technical means for achieving the above object, one aspect of the present invention comprises the steps of (a) forming a first etching barrier layer, an isotropic trimming layer and a photoresist film on the target layer to be etched, and (b) patterning the photoresist film (C) anisotropically etching the isotropic trimming layer using the patterned photosensitive film as a mask, and etching until the predetermined line width is obtained by isotropic etching, and (d) removing and patterning the remaining photosensitive film. Provided is a method of forming a pattern of a semiconductor device by sequentially patterning the first etch barrier layer and the target layer using the isotropic trimmed layer as an etch mask.

본 발명의 다른 측면은 (a) 식각하고자 하는 대상층 상부에 제 1 식각 배리어층, 등방성 트리밍층, 제 2 식각 배리어층 및 감광막을 형성하는 단계와, (b) 상기 감광막을 패터닝하는 단계와, (c) 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 상기 제 2 식각 배리어층을 식각하고 잔류한 감광막을 제거하는 단계와, (d) 패터닝된 상기 제 2 식각 배리어층을 마스크로 상기 등방성 트리밍층을 비등방성 식각하고, 등방성 식각으로 소정의 선폭이 얻어질 때까지 식각하는 단계와, (e) 상기 등방성 트리밍층을 식각 마스크로 상기 제 1 식각배리어층 및 상기 대상층을 차례로 패터닝하는 반도체 소자의 패턴 형성방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, (a) forming a first etching barrier layer, an isotropic trimming layer, a second etching barrier layer and a photosensitive film on the target layer to be etched, (b) patterning the photosensitive film; c) etching the second etch barrier layer using the patterned photoresist mask and removing the remaining photoresist; (d) anisotropically etching the isotropic trim layer using the patterned second etch barrier layer as a mask; And etching until the line width is obtained by isotropic etching, and (e) patterning the first etching barrier layer and the target layer in sequence using the isotropic trimming layer as an etching mask. .

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전 하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only the embodiments to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention It is provided to inform you.

(제 1 실시예)(First embodiment)

이하, 도 2a 내지 도 2g를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 상세히 설명한다. 도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법의 흐름도들이다. 본 실시예에서는 게이트 전극을 정의하는 공정에 다수개의 식각 배리어층을 적용하고 등방성 식각층을 사용하여 고신뢰성의 미세 패턴을 형성하는 공정을 예로 들어 설명한다.Hereinafter, a method of forming a pattern of a semiconductor device according to a first exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2G. 2A to 2G are flowcharts illustrating a method of forming a pattern of a semiconductor device according to a first exemplary embodiment of the present invention. In the present embodiment, a process of applying a plurality of etching barrier layers to a process of defining a gate electrode and forming a highly reliable fine pattern using an isotropic etching layer will be described as an example.

도 2a를 참조하면, 먼저, 실리콘 기판(10)에 게이트 절연막(20)을 형성하고, 실리콘 전극(30)을 차례로 형성한 다음, 제 1 식각 배리어층(40)을 형성한다. 게이트 절연막(20)으로는 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막과 고유전율 적층막, 고유전율막등이 가능하며, 형성 방법도 열증착법 이나 CVD/ALD 등 다양한 방법이 가능하며, 0.5∼100nm이 적당하다. 제 1 식각 배리어층(40)의 역할은 후속되는 공정에서 그 상부에 적층되는 등방성 트리밍층(50)의 식각 시와 감광막 패턴(60)의 식각시에 식각 선택성이 높아야 하며, 등방성 트리밍층(50)을 마스크로 제 1 식각 배리어층(40)을 식각할 때 식각 선택비가 높아야 한다. 또한 하부의 실리콘 전극(30)을 식각할 때 식각 마스크로서 식각 선택비가 매우 높아야 한다. 본 실시예에서는 이 물질의 예로 실리콘 산화막과 실리콘 질화막을 예로 들어 설명한다.Referring to FIG. 2A, first, a gate insulating film 20 is formed on a silicon substrate 10, a silicon electrode 30 is sequentially formed, and then a first etch barrier layer 40 is formed. As the gate insulating film 20, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a high dielectric constant laminated film, a high dielectric constant film, or the like can be used, and various methods such as a thermal deposition method or a CVD / ALD can be formed, and 0.5 to 100 nm is suitable. Do. The role of the first etching barrier layer 40 should be high in etching selectivity during etching of the isotropic trimming layer 50 and the photoresist pattern 60, which are stacked on the upper part in a subsequent process, and isotropic trimming layer 50. ), The etching selectivity should be high when the first etching barrier layer 40 is etched. In addition, when etching the lower silicon electrode 30, the etching selectivity must be very high as an etching mask. In this embodiment, the silicon oxide film and the silicon nitride film are described as examples of the material.

다음으로, 제 1 식각 배리어층(40) 상부에 등방성 트리밍층(50)을 약 10 ~200nm 형성한다. 등방성 트리밍층(50)의 역할은 감광막을 마스크로 삼아 식각된 후에, 계속해서 등방성 식각을 통하여 선폭을 조절하는 층으로 선폭 조절 단계에서는 PR의 CD 변화의 영향을 받지 않기 때문에 신뢰성 있게 선폭을 제어할 수 있다. Next, an isotropic trimming layer 50 is formed on the first etching barrier layer 40 at about 10 nm to about 200 nm. The role of the isotropic trimming layer 50 is a layer for controlling the line width after etching by using the photoresist as a mask. Since the line width adjustment step is not affected by the CD change of the PR, the line width can be reliably controlled. Can be.

또한 등방성 트리밍층(50)을 마스크로 제 1 식각 배리어층(40)을 식각할 때 식각 선택비가 우수(예를 들어 40~100)하여야 하며, 그렇지 않을 경우에는 식각선택비에 맞는 적절한 두께를 사용하여야 한다. 이외에도 등방성 식각 중에 계면의 조도가 악화되는 것을 방지하여야 LER(line edge roughness)이 악화되지 않기 때문에 비정질 막질을 갖는 것이 필요하다. 본 실시예에서는 등방성 트리밍층(50)의 예로 비정질 실리콘층을 들어 설명하였다. 등방성 트리밍층(50) 상부에 감광막 패턴(60)을 형성한다. In addition, when etching the first etching barrier layer 40 using the isotropic trimming layer 50 as a mask, the etching selectivity must be excellent (for example, 40 to 100). Otherwise, an appropriate thickness suitable for the etching selectivity is used. shall. In addition, since the edge edge roughness (LER) is not deteriorated to prevent deterioration of roughness of the interface during isotropic etching, it is necessary to have an amorphous film quality. In this embodiment, an amorphous silicon layer has been described as an example of the isotropic trimming layer 50. The photosensitive film pattern 60 is formed on the isotropic trimming layer 50.

예컨대, 등방성 트리밍층(50)은 어플라이드 머티어리얼스(Applied material)사에서 개발한 유기막인 APF(Advanced Patterning Film)를 이용할 수도 있다. APF 박막은 실리콘 산화막과 폴리 실리콘막에 대해 매우 높은 식각 선택비를 가지고 있고, 산소 플라즈마에서 쉽게 제거되기 때문에 고온의 인산용액을 사용하지 않을 수 있으며, 248nm와 193nm의 포토리소그라피(photolithography) 공정에서 뛰어난 anti-reflective coating 막으로 활용할 수 있으며, 600℃ 이상의 높은 온도에서도 화학적/기계적으로 안정성을 유지할 수 있다. 또한 감광막 두께가 100nm 이하인 극한 상황에서도 높은 식각 선택비로 인해 하드 마스크로 사용할 수 있으며, AM사의 plasma CVD 장비에서 제조가 가능하다. 이 APF 박막은 DUV lithography(ArF, λ = 193nm) 공정과 같이 사용할 때 50nm 패턴 형성을 가능하게 한다고 알려져 있다.For example, the isotropic trimming layer 50 may use an APF (Advanced Patterning Film), which is an organic film developed by Applied Materials. APF thin films have very high etch selectivity for silicon oxide and polysilicon and are easily removed from the oxygen plasma, eliminating the need for high-temperature phosphate solutions and excellent for 248nm and 193nm photolithography processes. It can be used as an anti-reflective coating film, and it can maintain chemical and mechanical stability even at high temperature above 600 ℃. In addition, it can be used as a hard mask due to the high etching selectivity even under extreme conditions where the photoresist thickness is 100 nm or less, and can be manufactured in AM plasma CVD equipment. This APF thin film is known to enable 50 nm pattern formation when used with a DUV lithography (ArF, λ = 193 nm) process.

도 2b를 참조하면, 감광막 패턴 형성시 유발되는 스컴(scum)과 거칠기도 (roughness)를 개선하기 위해서 감광막 식각을 소량 실시한다. 점선으로 표현된 감광막 패턴(60)이 감광막 식각에 의해 감광막 패턴(60a)이 된다. Referring to FIG. 2B, a small amount of photoresist etching is performed to improve scum and roughness caused when the photoresist pattern is formed. The photoresist pattern 60 represented by the dotted line becomes the photoresist pattern 60a by photoresist etching.

도 2c를 참조하면, 데스컴(descum) 공정 완료 후 감광막 패턴(60a)을 마스크로 하여 등방성 트리밍층(50)을 1차로 비등방성 식각하여 제 1 등방성 트리밍층 패턴(50a)을 형성한다. 등방성 트리밍층(50)은 하부의 제1 식각 배리어층(40)과의 식각선택비가 우수하고, 예컨대 10 내지 200 정도, 바람직하게는 40 ~200 정도, 제거가 용이하며, 측벽 거칠기가 양호하면서 등방성 식각이 용이한 유기물 또는 무기물 막이면 특별히 한정되지 않고 다양한 종류가 가능하며, 바람직하게는 실리콘층이며, 특히 등방성 식각시 그레인 바운드리(grain boundry)로 인해 LER이 악화되기 쉽기 때문에 비정질 실리콘층을 이용하는 것이 바람직하다. 바람직한 막의 두께는 10~300nm이다. Referring to FIG. 2C, after completion of the descum process, the first isotropic trimming layer pattern 50a is formed by anisotropically etching the first isotropic trimming layer 50 using the photoresist pattern 60a as a mask. The isotropic trimming layer 50 has an excellent etch selectivity with the lower first etch barrier layer 40, for example, about 10 to 200, preferably about 40 to 200, and is easy to remove. The organic or inorganic film that can be easily etched is not particularly limited, and various kinds are possible. Preferably, the silicon layer is a silicon layer. In particular, an isotropic silicon layer uses an amorphous silicon layer because LER is easily deteriorated due to grain boundry. It is preferable. Preferable film thickness is 10-300 nm.

도 2d를 참조하면, 감광막 패턴(60a)을 식각 마스크로 제 1 등방성 트리밍층 패턴(50a)을 2차로 등방성 식각한다. 본 등방성 식각 단계에서 트리밍이 주로 구현된다. 등방성 트리밍층(50)이 비정질 실리콘층인 경우, Cl2/O2/HBr 화학가스를 사용하여 식각하는 것이 바람직하다. Cl2/HBr/O2 식각가스에서 O2의 유량을 줄이고, HBr 가스의 양을 증가시킬수록 비등방성도는 증가하며 식각속도는 감소하고, 식각선택도는 증가한다. O2를 증가시키고, HBr의 유량을 감소시킬수록 등방성 식각이 활발히 일어나 식각속도가 증가하나 대개는 식각선택비가 감소하는 경향을 보인다. 경우에 따라서는 Cl2/O2/HBr의 최적의 조성비가 존재하며, 상기의 설명과 다른 경향을 보일 수도 있다. 이외에도 공정압력, 유량비, 플라즈마 방식 등에 따라서 조절이 될 수 있으며, 미세 조절이 필요한 경우에는 낮은 식각속도와 고식각 선택비가 필요하며, 거친 제어와 높은 생산성이 필요한 경우에는 Cl2/O2 가스를 사용하면서 공정을 최적화 하면 된다. 계속해서, O2 플라즈마를 사용해서 감광막 패턴(60a)을 제거하면, 제 2 등방성 트리밍층 패턴(50b)이 완성된다. Referring to FIG. 2D, the first isotropic trimming layer pattern 50a is secondarily isotropically etched using the photoresist pattern 60a as an etch mask. Trimming is mainly implemented in this isotropic etching step. When the isotropic trimming layer 50 is an amorphous silicon layer, etching is preferably performed using a Cl 2 / O 2 / HBr chemical gas. As the flow rate of O 2 decreases in the Cl 2 / HBr / O 2 etching gas and the amount of HBr gas increases, the anisotropy increases, the etching rate decreases, and the etching selectivity increases. Increasing O 2 and decreasing the flow rate of HBr isotropically etched to increase the etch rate but usually decrease the etch selectivity. In some cases, an optimal composition ratio of Cl 2 / O 2 / HBr exists, and may be different from the above description. In addition, it can be adjusted according to the process pressure, flow rate, plasma method, etc., and if fine adjustment is required, low etching rate and high etching selectivity are required, and when coarse control and high productivity are required, Cl 2 / O 2 gas is used. You can optimize your process. Subsequently, when the photosensitive film pattern 60a is removed using O 2 plasma, the second isotropic trimming layer pattern 50b is completed.

상기 비정질 실리콘층의 등방성 식각에서 플라즈마원은 DC bias와 플라즈마 발생을 분리할 수 있는 고밀도 플라즈마 발생 장치에서 라디칼의 수율을 높일수록 등방성 식각이 용이하다. 반응기의 방식과 공정 조건에 따라 최적 조건이 다르며, 앞의 예 이외의 가스 화학을 사용하여도 무방하다.In the isotropic etching of the amorphous silicon layer, the plasma source is easily isotropically etched as the yield of radicals is increased in the high density plasma generating apparatus capable of separating DC bias and plasma generation. Optimum conditions vary depending on the type of reactor and process conditions, and gas chemistry other than the previous example may be used.

도 2e 내지 도 2g를 참조하면, 제 2 등방성 트리밍층 패턴(50b)을 마스크로 제 1 식각 배리어층(40)을 식각하고, 계속해서 실리콘 전극(30)을 비등방성 식각하면 선폭이 감소한 실리콘 전극 패턴(30a)을 얻을 수 있다. 이와 같은 공정을 통하면 양호한 CD 선폭 제어를 확보할 수 있다. 2E to 2G, when the first etching barrier layer 40 is etched using the second isotropic trimming layer pattern 50b as a mask, and subsequently the anisotropic etching of the silicon electrode 30 is performed, the silicon electrode has a reduced line width. The pattern 30a can be obtained. Through such a process, good CD line width control can be ensured.

(제 2 실시예)(Second embodiment)

이하, 도 3a 내지 도 3h를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예를 상세히 설명한다. 도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자의 패터닝 방법의 흐름도들이다. 제 2 실시예의 경우, 설명의 편의를 위해 제 1 실시예와의 차이점을 기준으로 상세히 설명한다. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3H. 3A to 3H are flowcharts illustrating a method of patterning a semiconductor device according to a second exemplary embodiment of the present invention. In the case of the second embodiment, it will be described in detail with reference to the difference from the first embodiment for convenience of description.

도 3a를 참조하면, 먼저, 실리콘 기판(110)에 게이트 절연막(120)을 형성하고, 실리콘 전극(130)을 차례로 형성한 다음, 제 1 식각 배리어층(140) 및 등방성 트리밍층(150) 및 제 2 식각 배리어층(155)을 형성한다. 제 1 실시예와 비교할 때, 등방성 트리밍층(150) 상부에 추가로 제 2 식각 배리어층(155)이 형성되는 점이 상이하다.Referring to FIG. 3A, first, a gate insulating layer 120 is formed on a silicon substrate 110, a silicon electrode 130 is sequentially formed, and then a first etching barrier layer 140 and an isotropic trimming layer 150 are formed. The second etching barrier layer 155 is formed. Compared with the first embodiment, the second etching barrier layer 155 is further formed on the isotropic trimming layer 150.

제 2 식각 배리어층(155)을 등방성 트리밍층(150) 상부에 적층함으로써 마이크로-로딩 현상을 완화할 수 있을 뿐 만 아니라, CD 제어의 정밀도를 개선할 수 있게 된다. 이 경우, 제 2 식각 배리어층(155)으로는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막을 사용할 수 있으며, 제 1 식각 배리어층(140)을 제거할 때 용이하게 제거될 수 있는 막질이면 특별히 한정되지 않고 사용가능하다. 이 경우, 등방성 트리밍층 (150) 상부에는 제 2 식각 배리어층(155)을 형성하고, 그런 다음, 그 상부에 감광막 패턴(160)을 형성한다.By stacking the second etching barrier layer 155 on the isotropic trimming layer 150, not only the micro-loading phenomenon can be alleviated, but also the precision of CD control can be improved. In this case, a silicon nitride film or a silicon oxide film may be used as the second etching barrier layer 155, and the second etching barrier layer 155 may be any film material that can be easily removed when the first etching barrier layer 140 is removed. . In this case, the second etching barrier layer 155 is formed on the isotropic trimming layer 150, and then the photoresist pattern 160 is formed on the second etching barrier layer 155.

도 3b를 참조하면, 감광막 패턴(160)의 식각을 소량 실시한다. 점선으로 표현된 감광막 패턴(160)이 감광막 식각에 의해 감광막 패턴(160a)이 된다. Referring to FIG. 3B, a small amount of etching of the photoresist pattern 160 is performed. The photoresist pattern 160 represented by the dotted line becomes the photoresist pattern 160a by photoresist etching.

도 3c를 참조하면, 감광막 패턴(160a)을 마스크로 하여 제 2 식각 배리어층 (155)을 식각하여 제 2 식각 배리어층 패턴(155a)을 형성한다. 이와 같이 제 2 식각 배리어층(155)을 패터닝한 다음에 감광막 패턴(160a)을 제거함으로써 패턴의 종횡비를 낮출 수 있게 된다. 또한, 등방성 트리밍층(150)을 식각할 때 제 1, 제 2 식각 배리어층(140,155)에서의 식각 활성종의 소모가 매우 적기 때문에 마이크로 로딩 현상이 거의 발생하지 않게 된다. Referring to FIG. 3C, the second etching barrier layer 155 is etched using the photoresist pattern 160a as a mask to form a second etching barrier layer pattern 155a. As such, the aspect ratio of the pattern may be lowered by patterning the second etching barrier layer 155 and then removing the photoresist pattern 160a. In addition, when the isotropic trimming layer 150 is etched, the micro loading phenomenon hardly occurs because the consumption of the etched active species in the first and second etching barrier layers 140 and 155 is very small.

도 3d 및 도 3e를 참조하면, 감광막 패턴(160a)을 제거하고 제 2 식각 배리어층 패턴(155a)을 식각 마스크로 등방성 트리밍층을 식각하여 제 1 등방성 트리밍층 패턴(150a)을 형성한다. 3D and 3E, the first isotropic trimming layer pattern 150a is formed by removing the photoresist pattern 160a and etching the isotropic trimming layer using the second etching barrier layer pattern 155a as an etching mask.

도 3f 내지 도 3h를 참조하면, 제 2 식각 배리어층 패턴(155a)을 식각 마스크로 트리밍층 패턴(150a)을 등방성 식각하여 제 2 등방성 트리밍층 패턴(150b)을 형성한다. 본 단계는 제 1 실시예에서 전술한 바와 동일하다. 그런 다음, 제 2 식각 배리어층 패턴(155a)을 제거한 후, 제 2 등방성 트리밍층 패턴(150b)을 식각 마스크로 제 1 식각 배리어층(140)을 식각하여 제 1 식각 배리어층 패턴(140a)을 형성한다. 그 후, 제 1 식각 배리어층 패턴(140a)을 식각 마스크로 실리콘 전극(130)을 비등방성 식각하면 선폭이 감소한 실리콘 전극 패턴(130a)을 얻을 수 있다. 이와 같은 공정을 통하여 CD선폭 제어 특성이 양호하고, 마이크로-로딩 현상이 개선된 방법으로 미세 패턴형성을 실시할 수 있다.3F to 3H, the second isotropic trimming layer pattern 150b is formed by isotropically etching the trimming layer pattern 150a using the second etching barrier layer pattern 155a as an etching mask. This step is the same as described above in the first embodiment. After removing the second etch barrier layer pattern 155a, the first etch barrier layer 140 is etched using the second isotropic trimming layer pattern 150b as an etch mask to form the first etch barrier layer pattern 140a. Form. Thereafter, when the anisotropic etching of the silicon electrode 130 using the first etching barrier layer pattern 140a as an etching mask, the silicon electrode pattern 130a having a reduced line width may be obtained. Through this process, fine pattern formation can be performed by a method in which the CD line width control property is good and the micro-loading phenomenon is improved.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한 본 발명의 기술 분야의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will appreciate that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

본 발명에 따르면, 리소그라피 기술과 노광 장비의 개선 없이도 고성능 소자나 논리를 구성할 수 있게 되어 저비용이나 현재의 노광 기술로 구현할 수 있는 것 보다 한층 더 고성능 제품을 개발할 수 있게 되고, 포토레지스터 공정에서의 문제점인 마이크로-로딩(micro-loading)현상을 완화할 수 있을 뿐 만 아니라, 포토레지스터의 두께가 얇아지고 식각 내성이 열악한 경우에도 적용이 가능하게 되는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to construct a high-performance device or logic without improving the lithography technology and the exposure equipment, so that it is possible to develop a higher-performance product than can be realized with low cost or current exposure technology, and in the photoresist process Not only can the micro-loading phenomenon, which is a problem, can be alleviated, but it can be applied even when the thickness of the photoresist is thin and the etching resistance is poor.

Claims (9)

엑시머 레이저를 이용한 100nm 이하의 고신뢰성 미세 패턴 형성을 위한 반도체 소자의 패턴 형성방법에 있어서,In the pattern formation method of a semiconductor device for forming a highly reliable fine pattern of 100nm or less using an excimer laser, (a) 식각하고자 하는 대상층 상부에 제 1 식각 배리어층, 등방성 트리밍층 및 감광막을 형성하는 단계;(a) forming a first etching barrier layer, an isotropic trimming layer, and a photoresist layer on the target layer to be etched; (b) 상기 감광막을 패터닝하는 단계;(b) patterning the photosensitive film; (c) 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 상기 등방성 트리밍층을 비등방성 식각하고, 계속해서 등방성 식각으로 소정의 선폭이 얻어질 때까지 식각하는 단계;(c) anisotropically etching the isotropic trimming layer using the patterned photoresist as a mask, and subsequently etching until the predetermined line width is obtained by isotropic etching; (d) 잔류한 감광막을 제거하고 패터닝된 상기 등방성 트리밍층을 식각 마스크로 상기 제 1 식각 배리어층 및 상기 대상층을 차례로 패터닝하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성방법.and (d) removing the remaining photoresist and patterning the first etch barrier layer and the target layer in sequence using the patterned isotropic trimming layer as an etch mask. (a) 식각하고자 하는 대상층 상부에 제 1 식각 배리어층, 등방성 트리밍층, 제 2 식각 배리어층 및 감광막을 형성하는 단계;(a) forming a first etching barrier layer, an isotropic trimming layer, a second etching barrier layer, and a photoresist layer on the target layer to be etched; (b) 상기 감광막을 패터닝하는 단계;(b) patterning the photosensitive film; (c) 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 상기 제 2 식각 배리어층을 식각하고 잔류한 감광막을 제거하는 단계;(c) etching the second etch barrier layer using the patterned photoresist as a mask and removing the remaining photoresist; (d) 패터닝된 상기 제 2 식각 배리어층을 마스크로 상기 등방성 트리밍층을 비등방성 식각하고, 등방성 식각으로 소정의 선폭이 얻어질 때까지 식각하는 단계;(d) anisotropically etching the isotropic trimming layer using the patterned second etch barrier layer as a mask, and etching until the line width is obtained by isotropic etching; (e) 상기 등방성 트리밍층을 식각 마스크로 상기 제 1 식각 배리어층 및 상기 대상층을 차례로 패터닝하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성방법. (e) patterning the first etch barrier layer and the target layer in sequence using the isotropic trim layer as an etch mask. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 (b)단계 이후에, 상기 감광막의 거칠기를 개선하고 스컴을 제거하기 위해서 O2 플라즈마 기반의 식각을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성방법.Method of forming patterns of a semiconductor device characterized in that after step (b), to improve the roughness of the photosensitive film and performing etching of O 2 based plasma in order to remove the scum. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 등방성 트리밍층은 등방성 식각이 가능한 유기물 또는 무기물막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성방법.The isotropic trimming layer is a pattern forming method of a semiconductor device, characterized in that the organic or inorganic film capable of isotropic etching. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 등방성 트리밍층은 비정질 실리콘으로 10∼300nm의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성방법.The isotropic trimming layer is formed of amorphous silicon, the pattern forming method of a semiconductor device, characterized in that formed in a thickness of 10 to 300nm. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 비정질 실리콘층의 등방성 식각은 Cl2/O2/HBr 화학가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성방법.The isotropic etching of the amorphous silicon layer is performed using a Cl 2 / O 2 / HBr chemical gas pattern forming method of a semiconductor device. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 제 1 식각 배리어층은 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막을 2nm~ 100nm 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성방법.The first etching barrier layer is a pattern of forming a semiconductor device, characterized in that to deposit a silicon nitride film or silicon oxide film thickness of 2nm ~ 100nm. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 제 2 식각 배리어층은 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성방법.And the second etching barrier layer is a silicon nitride film or a silicon oxide film. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 대상층은 게이트 금속과 게이트 절연막의 이중층인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성방법.The target layer is a pattern forming method of a semiconductor device, characterized in that the double layer of the gate metal and the gate insulating film.
KR1020040015071A 2003-12-26 2004-03-05 Method for pattern Formation of Semiconductor Device KR100586177B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030097271 2003-12-26
KR20030097271 2003-12-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050066933A KR20050066933A (en) 2005-06-30
KR100586177B1 true KR100586177B1 (en) 2006-06-07

Family

ID=37257926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040015071A KR100586177B1 (en) 2003-12-26 2004-03-05 Method for pattern Formation of Semiconductor Device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100586177B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100810422B1 (en) 2006-09-29 2008-03-04 주식회사 하이닉스반도체 Method of forming pattern in a semiconductor device
KR100790999B1 (en) 2006-10-17 2008-01-03 삼성전자주식회사 Method of forming fine patterns of semiconductor device using double patterning process
KR102374204B1 (en) * 2016-03-25 2022-03-14 삼성전자주식회사 Method of manufacturing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050066933A (en) 2005-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7271106B2 (en) Critical dimension control for integrated circuits
US6716761B2 (en) Method of forming fine patterns
US9653315B2 (en) Methods of fabricating substrates
US7459363B2 (en) Line edge roughness reduction
US8728945B2 (en) Method for patterning sublithographic features
KR100876892B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR102650776B1 (en) Semiconductor patterning and resulting structures
KR100849190B1 (en) Method for forming fine pattern in semiconductor device
US10217633B2 (en) Substantially defect-free polysilicon gate arrays
US9564342B2 (en) Method for controlling etching in pitch doubling
US20130034962A1 (en) Method for Reducing a Minimum Line Width in a Spacer-Defined Double Patterning Process
US10957550B2 (en) Semiconductor structure and formation method thereof
KR100586177B1 (en) Method for pattern Formation of Semiconductor Device
US20070161255A1 (en) Method for etching with hardmask
KR20190127585A (en) Critical dimension trimming method designed to minimize line width roughness and line edge roughness
KR20050065745A (en) Method for fabricating patterns of shallow trench isolation
JP4095588B2 (en) Method for defining a minimum pitch that exceeds photolithographic resolution in an integrated circuit
US20060204860A1 (en) Interlayer film for etch stop in mask making
US20120094494A1 (en) Methods for etching multi-layer hardmasks
JP2008159717A (en) Etching method
US20230245890A1 (en) Pitch Scaling in Microfabrication
KR20070083383A (en) Method for forming pattern using hard mask pattern comprising metal oxide layer and carbon layer
KR20010076553A (en) Method Forming Bit Line of Semiconductor Device
KR0172856B1 (en) Fine patterning method
KR20090000468A (en) Method for fabricating minute pattern in semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110511

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee