KR20020046478A - 하부반사방지막의 식각 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원하는 CD를 확보하기 위한 하부반사방지막의 식각 방법에 관한 것으로, 반도체기판상에 피식각층, 하부반사방지막을 순차적으로 형성하는 단계, 상기 하부반사방지막상에 감광막을 도포하고 노광 및 현상으로 상기 감광막을 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 감광막을 이용하고 Cl₂가스를 이용하여 상기 하부반사방지막을 식각하는 단계, 및 상기 식각된 하부반사방지막을 이용하여 상기 피식각층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

하부반사방지막의 식각 방법{METHOD FOR ETCHING BOTTOM ANTI-REFLECTIVE COATING}

본 발명은 반도체소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반사방지막(AntiReflective Coating; ARC)의 식각 방법에 관한 것이다.

최근에 소자의 집적도가 증가함 따라 CD(Critical Demension)도 비례하여 작아지는 추세에 있다.

통상적으로 1M(Megabit)급 소자에서는 0.81㎛, 64M급 소자에서는 0.351㎛, 256M급 소자에서는 0.251㎛ 그리고 1G급 소자에서는 0.181㎛로 작아지고 있다. 따라서 패터닝을 위한 노광방법도 종래 i- 라인에서 DUV(Deep UV) 노광 방법으로 전환되고 있다.

반사방지막(ARC)은 아로메틱 폴리설폰(Aromatic polysulfone) 구조를 가지며, 즉, 반사방지막을 구성하는 구성물이 아르메틱 폴리셜폰 구조를 가질 경우에 DUV(Deep Ultraviolet) 마이크로 리소그래피(Micro lithography)에 대해 유용한 반사방지막으로 사용된다.

일반적으로 하부반사방지막(Bottom ARC)은 유기성분과 무기성분으로 구분되며 유기성분의 반사방지막은 포토레지스트(Photoresist)와 같은 C, H, O 등의 성분을 가지며 점도가 높은 특성이 있다.

그리고 무기성분의 반사방지막은 SiO₂계열 또는 카본(C) 계열이 주성분이다.

포토리소그래피(Photolithography) 공정에서 정의할 수 있는 CD가 원하는 CD보다 작을 경우, 원하는 CD를 얻기 위해 캡핑층(Capping layer)과 측벽(Sidewall)을 사용하여 원하는 CD를 얻는 방법이 제안되었다.

도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 하부반사방지막의 식각방법을 도시한도면이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체기판(11)상에 선택적으로 식각하고자 하는 피식각층(12)을 형성한 후, 피식각층(12)상에 캡핑층(13), 하부반사방지막(14)을 순차적으로 형성한다. 계속해서, 하부반사방지막(14)상에 감광막(15)을 도포하고 노광 및 현상으로 감광막(15)을 패터닝한다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 패터닝된 감광막(15)을 이용하여 하부반사방지막 (14)을 식각하고, 계속해서 캡핑층(13)을 식각하여 피식각층(12)을 노출시킨다.

이 때, 감광막(15)은 d₁의 폭을 갖는다.

도 1c에 도시된 바와 같이, 패터닝된 감광막(15)을 스트립한 후 세정하여 하부반사방지막(14)을 제거하여 캡핑층(13)을 노출시킨다.

도 1d에 도시된 바와 같이, 캡핑층(13)을 포함한 전면에 측벽막을 형성한 후 선택적으로 식각하여 캡핑층(13)의 양측벽에 접하는 측벽(16)을 형성하고, 세정을 실시한다.

이어서, 측벽(16) 및 캡핑층(13)을 마스크로 하여 d₃의 폭을 갖도록 피식각층(12)을 식각한다. 이 때, 캡핑층(13)은 d₁의 폭으로 형성되며, 이러한 캡핑층(13)의 양측벽에 d₂의 폭을 갖는 측벽(16)을 형성하여 피식각층(12)의 원하는 CD를 확보한다.

상술한 종래기술에서는 하부반사방지막(14) 식각시, O₂플라즈마에 N₂또는플루오린(F)을 포함하는 혼합가스인 CHF₃, CF₄, C₂F₆등의 가스를 첨가하여 식각한다.

그러나, 종래기술은 측벽을 형성하기 위한 별도의 공정이 추가되어야 하므로 공정이 복잡하며, 피식각층의 CD조절을 위한 측벽의 두께를 정확히 형성하기가 매우 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 공정을 단순화시키면서 피식각층의 CD를 감소시키는데 적합한 하부반사방지막의 식각 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 하부반사방지막의 식각 방법을 도시한 도면,

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 하부반사방지막의 식각 방법을 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 반도체기판 22 : 피식각층

23 : 캡핑층 24a : 하부반사방지막패턴

25 : 감광막

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하부반사방지막의 식각 방법은 반도체기판상에 피식각층, 하부반사방지막을 순차적으로 형성하는 단계, 상기 하부반사방지막상에 감광막을 도포하고 노광 및 현상으로 상기 감광막을 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 감광막을 이용하고 Cl₂가스를 이용하여 상기 하부반사방지막을 식각하는 단계, 및 상기 식각된 하부반사방지막을 이용하여 상기 피식각층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 하부반사방지막을 식각하는 단계는 5mtorr∼30mtorr의 압력에서 500W∼1000W의 소스파워와 50W∼300W의 바이어스파워를 인가하여 이루어짐을 특징으로 하며, 상기 Cl₂는 50sccm∼300sccm의 유량을 유지하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 하부반사방지막의 식각 방법을 도시한 도면이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체기판(21)상에 피식각층(22), 캡핑층(23)을 순차적으로 형성한 후, 캡핑층(23)상에 하부반사방지막(24)을 형성한다. 하부반사방지막(24)상에 감광막(25)을 도포하고 노광 및 현상으로 감광막(25)을 선택적으로 패터닝한다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 감광막(25)을 이용하여 하부반사방지막(24)을 식각하여 경사진 프로파일을 갖는 하부반사방지막패턴(24a)을 형성하는데, 이 때, 감광막(25)은 d₁의 폭으로 패터닝되었고, 경사진 프로파일을 갖도록 식각된 하부반사방지막패턴(24a)은 감광막(25)의 폭보다 양측 방향으로 d₂만큼 넓어진다.

이러한 하부반사방지막패턴(24a) 식각시, 식각가스로는 Cl₂가스 또는 Cl₂와 N₂가스를 혼합한 혼합가스를 이용하며, 5mtorr∼30mtorr의 압력에서 500W∼1000W의 소스파워(Source power)와 50W∼300W의 바이어스파워(Bias power)를 인가하여 이루어지며, Cl₂는 50sccm∼300sccm의 유량을 유지하고 N₂는 50sccm∼300sccm의 유량을 유지한다.

계속해서, 하부반사방지막패턴(24a)을 이용하여 캡핑층(23)을 식각하여 d₃의 폭을 갖는 캡핑층(23a)(도 2c 참조)을 형성한다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 감광막(25)과 하부반사방지막패턴(24a)을 제거한다. 이 때, 캡핑층(23a)의 폭(d₃)은 종래기술의 측벽을 포함한 캡핑층의 폭(d₃)과 동일하거나 더 작다.

도 2d에 도시된 바와 같이, 캡핑층(23a)을 이용하여 피식각층(22)을 식각하여 캡핑층(23a)과 동일한 폭(d₃)을 갖는 피식각층(22a)을 형성한다.

본 발명의 실시예에서는 하부반사방지막 하부에 캡핑층을 형성하였으나, 하부반사방지막을 이용하여 피식각층을 식각하는 모든 반도체소자의 제조 방법에 적용될 수 있다.

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 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 하부반사방지막의 식각 방법은 원하는 CD를 얻기 위한 측벽 공정이 생략되므로 공정을 단순화시킬 수 있고, Cl₂가스를 이용하여 하부반사방지막을 식각하므로 0.12㎛ 이하의 원하는 CD를 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 반도체소자의 제조 방법에 있어서,

   반도체기판상에 피식각층, 하부반사방지막을 순차적으로 형성하는 단계;

   상기 하부반사방지막상에 감광막을 도포하고 노광 및 현상으로 상기 감광막을 패터닝하는 단계;

   상기 패터닝된 감광막을 이용하고 Cl₂가스를 이용하여 상기 하부반사방지막을 식각하는 단계; 및

   상기 식각된 하부반사방지막을 이용하여 상기 피식각층을 형성하는 단계

   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하부반사방지막의 식각 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부반사방지막을 식각하는 단계는,

   5mtorr∼30mtorr의 압력에서 500W∼1000W의 소스파워와 50W∼300W의 바이어스파워를 인가하여 이루어짐을 특징으로 하는 하부반사방지막의 식각 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부반사방지막 식각시,

   상기 Cl₂는 50sccm∼300sccm의 유량을 유지하는 것을 특징으로 하는 하부반사방지막의 식각 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부반사방지막 식각시,

   상기 Cl₂에 N₂가스를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하부반사방지막의 식각 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 N₂가스는 50sccm∼300sccm의 유량을 유지하는 것을 특징으로 하는 하부반사방지막의 식각 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부반사방지막과 상기 피식각층 사이에 캡핑층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하부반사방지막의 식각 방법.