KR100927410B1 - Method for forming fine pattern in semiconductor device - Google Patents
Method for forming fine pattern in semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- KR100927410B1 KR100927410B1 KR1020080046890A KR20080046890A KR100927410B1 KR 100927410 B1 KR100927410 B1 KR 100927410B1 KR 1020080046890 A KR1020080046890 A KR 1020080046890A KR 20080046890 A KR20080046890 A KR 20080046890A KR 100927410 B1 KR100927410 B1 KR 100927410B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor device
- plasma
- device manufacturing
- etching
- protective film
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 15
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 54
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 21
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims description 12
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 30
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 abstract 2
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 7
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 6
- -1 hydroxyl amine compound Chemical class 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 2
- GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N [B].[P] Chemical compound [B].[P] GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
- H01L21/76834—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers formation of thin insulating films on the sidewalls or on top of conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
- H01L21/02068—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 반도체 장치의 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a fine pattern of a semiconductor device.
최근 반도체 소자의 집적도 향상에 따라, 좁은 면적에 더 많은 소자를 집적시키기 위하여 디자인 룰(design rule)이 급격하게 감소하고 있다. 따라서, 반도체 소자 제조 공정에 있어서, 패턴의 폭 및 간격을 감소시키 위한 미세 패턴 형성 기술이 요구된다. 특히, 비트라인, 게이트 라인, 금속 배선 등과 같은 라인 패턴의 미세화가 요구되는바, 이하, 도면을 참조하여 종래의 미세 패턴 형성 방법 및 그 문제점을 상세히 살펴본다.In recent years, as the integration degree of semiconductor devices improves, design rules are rapidly decreasing to integrate more devices in a narrow area. Therefore, in the semiconductor device manufacturing process, a fine pattern forming technique for reducing the width and the gap of the pattern is required. In particular, miniaturization of line patterns such as bit lines, gate lines, metal lines, and the like is required. Hereinafter, a conventional fine pattern forming method and problems thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 미세 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of forming a fine pattern according to the related art.
도 1a에 도시된 바와 같이, 요구되는 하부 구조물이 형성된 기판상에 하부 구조물과의 절연을 위하여 층간 절연막(100)을 형성한다. 이어서, 층간 절연 막(100)의 상부에 금속 배선용 도전막(110A) 및 하드마스크층(110B)을 형성한다. 여기서, 금속 배선용 도전막(110A)은 텅스텐(W)으로 이루어지고, 하드마스크층(110B)은 질화막으로 이루어진다.As shown in FIG. 1A, an
이어서, 하드마스크층(110B)의 상부에 금속 배선을 위한 포토레지스트 패턴(120)을 형성한다.Subsequently, a
도 1b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(120)을 식각 베리어로 하드마스크층(110B) 및 금속 배선용 도전막(110A)을 식각함으로써, 금속 배선(110)을 형성한다.As illustrated in FIG. 1B, the
이때, 하드마스크층(110B) 및 금속 배선용 도전막(110A)이 식각되는 과정에서 식각 부산물(polymerized residue;130)이 발생하며, 식각 부산물(130)은 금속 배선(110)이 형성된 결과물의 전면에 증착된다.In this case, an
도 1c에 도시된 바와 같이, 하이드록실 아민계(Hydroxyl amine base)의 화합물을 이용하여, 상기 결과물의 전면에 증착된 식각 부산물(130)을 제거한다.As shown in FIG. 1C, the
이와 같은 식각 부산물(130) 제거 과정에서, 금속 배선(110)의 측벽에 노출되는 도전막(110A)은 하이드록실 아민계 화합물과의 반응에 의해 이온화되어 손상될 수 있다. 예를 들어, 하이드록실 아민계 화합물로서 NH2OH 가스를 사용하는 경우, 텅스텐(W)으로 이루어진 도전막(110A)의 표면이 WO2 +로 이온화되어 손상된다. 따라서, 금속 배선(110)의 측벽이 손상된다.In the process of removing the etching by-
이와 같은 금속 배선(110)의 측벽 손상은 금속 배선(110)의 폭(W)을 감소시 키므로, 금속 배선(110)의 붕괴 가능성이 증가하게 된다. 따라서, 반도체 장치의 특성이 열화되고, 반도체 장치 제조 공정의 수율이 낮아지게 된다. 특히, 50nm 이하의 디자인 룰에서의 반도체 장치 구현이 거의 불가능해진다.Since the side wall damage of the
도 2는 종래기술에 따른 미세 패턴 형성 방법에 의해 금속 배선이 형성된 반도체 장치의 사진을 나타낸다. 2 shows a photograph of a semiconductor device in which metal wirings are formed by a fine pattern formation method according to the prior art.
(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 식각 부산물(130)을 제거하는 과정에서 금속 배선(110) 측벽에 노출되는 도전막(110A)이 손상(도면 부호 'A' 참조)될 수 있다. As shown in (a) and (b), the
이와 같이 도전막(110A)이 손상되는 경우, 금속 배선(110)의 하부 폭이 상부 폭에 비해 상대적으로 작은 값을 갖게 되므로, 금속 배선(110)은 구조적으로 불안정해진다. 이러한 경우, 금속 배선(110) 하부의 도전막(110A)이 상부의 구조물을 지탱하지 못하게 되어 금속 배선(110) 붕괴를 초래할 수 있다.When the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 미세 패턴의 측벽에 노출되는 도전막의 표면에 보호막을 형성함으로써, 미세 패턴의 손상 및 붕괴를 방지하는 반도체 장치의 미세 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by providing a protective film on the surface of the conductive film exposed to the sidewall of the fine pattern, to provide a fine pattern forming method of a semiconductor device to prevent damage and collapse of the fine pattern For the purpose of
본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서의 도면, 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 본 발명의 다른 목적 및 장점을 쉽게 인식할 수 있다.Those skilled in the art to which the present invention pertains can easily recognize other objects and advantages of the present invention from the drawings, the detailed description of the invention, and the claims.
이러한 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명은 기판 상에 도전막 및 하드마스크층을 형성하는 단계; 상기 하드마스크층 및 도전막을 선택적으로 식각하여 소정 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 소정 패턴이 형성된 결과물을 플라즈마 처리하여 상기 소정 패턴의 측벽에 노출된 도전막의 표면에 플라즈마 반응에 의한 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention proposed to achieve the above object comprises the steps of forming a conductive film and a hard mask layer on a substrate; Selectively etching the hard mask layer and the conductive layer to form a predetermined pattern; And forming a protective film by a plasma reaction on the surface of the conductive film exposed on the sidewall of the predetermined pattern by plasma-processing the resultant on which the predetermined pattern is formed.
본 발명에 따르면, 금속 배선 등의 미세 패턴의 측벽에 노출되는 도전막의 표면에 플라즈마 반응에 의한 보호막을 형성함으로써, 식각 부산물 제거 과정에서의 미세 패턴 손상을 최소화할 수 있다. 따라서, 미세 패턴의 붕괴를 방지할 수 있 으며, 이를 통해 반도체 장치의 특성을 향상시키고, 반도체 장치의 제조 공정 수율을 증가시키며, 원가 절감을 통해 생산 단가를 낮출 수 있다.According to the present invention, by forming a protective film by a plasma reaction on the surface of the conductive film exposed on the sidewalls of the fine pattern, such as metal wiring, it is possible to minimize the fine pattern damage during the etching by-product removal process. Therefore, it is possible to prevent the collapse of the fine pattern, thereby improving the characteristics of the semiconductor device, increase the manufacturing process yield of the semiconductor device, it is possible to reduce the production cost through cost reduction.
또한, 50nm 이하의 디자인 룰에서 미세 패턴 형성을 가능하게 함으로써, 디자인 룰을 확보하고 공정 마진을 향상시킴으로써 반도체집적도를 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, by enabling the formation of a fine pattern in the design rule of 50nm or less, it is possible to further improve the semiconductor density by securing the design rule and improving the process margin.
이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 과장될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.In the following, the most preferred embodiment of the present invention is described. In the drawings, thickness and spacing may be exaggerated for convenience of description. In describing the present invention, well-known structures irrelevant to the gist of the present invention may be omitted. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components as much as possible, even if displayed on different drawings.
이하, 본 명세서에서는 미세 패턴의 일 실시예로서 금속 배선 형성 방법에 대하여 설명한다. 그러나, 이는 설명의 편의를 위한 것 일뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 비트 라인, 게이트 라인, 금속 배선 등과 같은 라인 패턴 뿐만 아니라 반도체 장치에 구비되는 다양한 종류의 미세 패턴에 대하여 폭넓게 적용될 수 있다.Hereinafter, the metal wire forming method will be described as an example of the fine pattern. However, this is only for convenience of description and the present invention is not limited thereto. The present invention may be widely applied to various types of fine patterns provided in semiconductor devices as well as line patterns such as bit lines, gate lines, and metal lines. Can be.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of forming a fine pattern according to an embodiment of the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이, 요구되는 하부 구조물이 형성된 기판상에 하부 구조물과의 절연을 위하여 층간 절연막(300)을 형성한다. 이어서, 층간 절연막(300)의 상부에 금속 배선용 도전막(310A) 및 하드마스크층(310B)을 형성한다.As shown in FIG. 3A, an
여기서, 층간 절연막(300)은 BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass) 또는 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)로 이루어지고, 금속 배선용 도전막(310A)은 텅스텐(W)으로 이루어지고, 하드마스크층(310B)은 질화막으로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the interlayer
이어서, 하드마스크층(310B)의 상부에 금속 배선을 위한 포토레지스트 패턴(320)을 형성한다.Subsequently, a
도 3b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(320)을 식각 베리어로 하드마스크층(310B) 및 금속 배선용 도전막(310A)을 식각함으로써, 금속 배선(310)을 형성한다.As shown in FIG. 3B, the
이와 같은, 하드마스크층(310B) 및 금속 배선용 도전막(310A)의 식각 과정은 MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Etch) 타입, TCP(Transformer Coupled Plasma) 타입 또는 ICP(Inductively Coupled Plasma) 타입의 플라즈마 소스 장비에 의해 형성된 플라즈마 가스를 이용하여 수행될 수 있으며, 플라즈마 가스가 직진성을 나타내도록 한다.The etching process of the
예를 들어, 하드마스크층(310B)은 MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Etch) 타입의 플라즈마 소스 장비에 의해 형성된 CHxFy 플라즈마 가스 또는 O2 플라즈마 가스를 이용하여 식각하되, 플라즈마 소스 장비의 전력은 500 내지 700W으로 설정하고, 압력은 40mT 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.For example, the
특히, CHxFy 가스, O2 가스 및 Ar 가스를 이용하되, CHxFy 가스의 유량은 50 내지 100sccm으로 설정하고, O2 가스의 유량은 5 내지 50sccm으로 설정하고, Ar 가스의 유량은 50 내지 500sccm으로 설정하는 것이 바람직하며, CHxFy 가스:O2 가스:Ar 가스를 90sccm:16sccm:100sccm으로 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이를 통해 하드마스크층(310B)의 측벽을 버티컬(vertical)하게 식각할 수 있다.In particular, using CH x F y gas, O 2 gas and Ar gas, the flow rate of CH x F y gas is set to 50 to 100 sccm, the flow rate of O 2 gas is set to 5 to 50 sccm, the flow rate of Ar gas Is preferably set to 50 to 500 sccm, more preferably 90 sccm: 16 sccm: 100 sccm of CH x F y gas: O 2 gas: Ar gas. Through this, the sidewall of the
또한, 금속 배선용 도전막(310A)은 TCP(Transformer Coupled Plasma) 타입 또는 ICP(Inductively Coupled Plasma) 타입의 플라즈마 소스 장비에 의해 형성된 SFx 플라즈마 가스, N2 프라즈마 가스, Cl 플라즈마 가스 또는 BCl3 플라즈마 가스를 이용하여 식각하되, 플라즈마 소스 장비에 500 내지 700W의 소스 전력과 45 내지 75 W의 바이어스 전력을 인가하고, 압력은 10mT 이하로 설정하는 것이 바람직하다.In addition, the metal wiring conductive film (310A) is SF x plasma gas, N 2 plasma gas, Cl plasma gas or BCl 3 plasma gas formed by a plasma source equipment of the type (Transformer Coupled Plasma) type or an ICP (Inductively Coupled Plasma) TCP Etch using, but it is preferable to apply a source power of 500 to 700W and a bias power of 45 to 75W to the plasma source equipment, the pressure is set to 10mT or less.
특히, SF6 가스, N2 가스, Cl2 가스 및 BCl3 가스를 이용하되, SF6 가스의 유량은 20 내지 100sccm으로 설정하고, N2 가스의 유량은 10 내지 70sccm으로 설정하고, Cl2 가스의 유량은 20 내지 150sccm으로 설정하고, BCl3 가스의 유량은 0 내지 50sccm으로 설장하는 것이 바람직하며, SF6 가스:N2 가스:Cl2 가스:BCl3 가스를 70sccm:20sccm:110sccm:10sccm으로 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이를 통해 도 전막(310A)의 측벽을 버티컬(vertical)하게 식각할 수 있다.In particular, SF 6 gas, N 2 gas, Cl 2 gas and BCl 3 gas is used, the flow rate of SF 6 gas is set to 20 to 100 sccm, the flow rate of N 2 gas is set to 10 to 70 sccm, Cl 2 gas The flow rate of is set to 20 to 150sccm, the flow rate of the BCl 3 gas is preferably set to 0 to 50sccm, SF 6 gas: N 2 gas: Cl 2 gas: BCl 3 gas 70sccm: 20sccm: 110sccm: 10sccm It is more preferable to use. Through this, the sidewall of the
이로써, 하부의 도전막(310A)과 상부의 하드마스크층(310B)으로 이루어진 금속 배선(310)이 형성된다. 한편, 하드마스크층(310B) 및 금속 배선용 도전막(310A)의 식각 과정에서 식각 부산물(polymerized residue;330)이 발생하게 된다.As a result, the
도 3c에 도시된 바와 같이, 금속 배선(310)이 형성된 결과물을 플라즈마 처리하여, 금속 배선(310)의 측벽에 노출된 도전막(310A)의 표면에 플라즈마 반응에 의한 보호막(340)을 형성한다. 이를 통해, 후속 식각 부산물(330) 제거 공정에서의 금속 배선(310) 측벽 손상을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 3C, the resultant in which the
특히, 금속 배선(310)이 형성된 결과물을 O2 플라즈마 가스로 처리함으로써, 금속 배선(310)의 측벽에 노출된 도전막(310A)과 O2 플라즈마 가스의 반응에 의해 보호막(340)을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도전막(310A)으로 텅스텐(W)을 사용하는 경우, 금속 배선(310)의 측벽에 노출된 도전막(310A)의 표면에 산화텅스텐(WO3)막으로 이루어진 보호막(340)이 형성된다. 이하, 보호막(340) 형성의 조건을 보다 상세히 설명한다. In particular, the
보호막(340)의 형성 공정은 패러데이 쉴드(Faraday Shield)가 장착된 TCP(Transformer Coupled Plasma) 타입, ICP(Inductively Coupled Plasma) 타입, MDS(Microwave Down Stream) 타입, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 타입 또는 HELICAL 타입의 플라즈마 소스 장비에 의해 형성된 플라즈마 가스를 이용하여 수행될 수 있다.The process of forming the
이때, 플라즈마 소스 장비의 소스 전력 비해 바이어스 전력을 상대적으로 작게 인가하여 플라즈마 가스가 비등방성을 나타내도록 함으로써, 금속 배선(310)의 측벽에 노출된 도전막(310A)과 플라즈마 가스가 효율적으로 반응하도록 한다. 예를 들어, 소스 전력은 300 내지 1000W를 인가하고, 바이어스 전력은 300W 이하로 인가하는 것이 바람직하다. At this time, the bias power is relatively smaller than the source power of the plasma source equipment so that the plasma gas exhibits anisotropy, so that the
또한, 보호막(340) 형성 과정은 높은 압력에서 수행되는 것이 바람직하며, 특히, 500mT 이상의 압력이 가해진 상태에서 플라즈마 가스와 도전막(310A)을 반응시키는 것이 더욱 바람직하다. In addition, the process of forming the
또한, 보호막(340) 형성 과정은 고온에서 수행됨으로써 더욱 치밀한 구조의 보호막(340)을 형성할 수 있으므로, 110 내지 400℃에서 수행되는 것이 바람직하다.In addition, since the process of forming the
여기서, 플라즈마 가스로는 H2 플라즈마 가스, N2 플라즈마 가스 또는 O2 플라즈마 가스를 이용하되, H2 플라즈마 가스의 유량은 50 내지 500sccm으로 설정하고, N2 플라즈마 가스의 유량은 5 내지 50sccm으로 설정하고, O2 플라즈마 가스의 유량은 100 내지 1000sccm으로 설정하는 것이 바람직하다. 특히, H2 플라즈마 가스:N2 플라즈마 가스:O2 플라즈마 가스를 70sccm:5sccm:100sccm으로 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이를 통해, 금속 배선(310)의 측벽에 노출된 도전막(310A)의 표면에 효율적으로 보호막(340)을 형성할 수 있다.Here, the plasma gas is used as H 2 plasma gas, N 2 plasma gas or O 2 plasma gas, the flow rate of the H 2 plasma gas is set to 50 to 500sccm, the flow rate of the N 2 plasma gas is set to 5-50sccm , The flow rate of the O 2 plasma gas is preferably set to 100 to 1000 sccm. In particular, it is more preferable to use H 2 plasma gas: N 2 plasma gas: O 2 plasma gas at 70sccm: 5sccm: 100sccm. As a result, the
도 3d에 도시된 바와 같이, 하이드록실 아민계(Hydroxyl amine base)의 화합물을 이용하여, 상기 결과물의 전면에 증착된 식각 부산물(330)을 제거한다. 이때, 금속 배선(310)의 측벽에 노출된 도전막(310A)의 표면에는 보호막(340)이 형성되어 있으므로, 하이드록실 아민계의 화합물에 의해 도전막(310A)의 표면이 이온화 되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 도전막(310A)의 손상을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 금속 배선(310)의 붕괴를 방지할 수 있다.As shown in FIG. 3D, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법에 의해 금속 배선이 형성된 반도체 장치의 사진을 나타낸다.4 is a photograph of a semiconductor device in which metal wires are formed by a method for forming a fine pattern according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 금속 배선(310)의 측벽에 노출된 도전막(310A)의 표면에 보호막(340)을 형성하여 식각 부산물(330) 제거 과정에서의 도전막(310A) 손상을 최소화할 수 있다. 따라서, 금속 배선(310)의 붕괴로 인한 인접한 금속 배선(310) 간의 쇼트 발생 등을 방지할 수 있다.As shown, a
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been specifically recorded in accordance with the above-described preferred embodiments, 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 understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 미세 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of forming a fine pattern according to the related art.
도 2는 종래기술에 따른 미세 패턴 형성 방법에 의해 금속 배선이 형성된 반도체 장치의 사진을 나타낸다.2 shows a photograph of a semiconductor device in which metal wirings are formed by a fine pattern formation method according to the prior art.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of forming a fine pattern according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방버벵 의해 금속 배선이 형성된 반도체 장치의 사진을 나타낸다.FIG. 4 is a photograph of a semiconductor device in which metal wires are formed by a micro pattern forming bombé according to an embodiment of the present invention.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]
100: 층간 절연막, 110A: 금속 배선용 도전막, 110B: 하드마스크층, 110: 금속 배선, 120:포토레지스트 패턴, 130: 식각 부산물, A: 손상 영역, 300: 층간 절연막, 310A: 금속 배선용 도전막, 310B: 하드마스크층, 310: 금속 배선, 320:포토레지스트 패턴, 330: 식각 부산물, 340: 보호막100: interlayer insulating film, 110A: conductive film for metal wiring, 110B: hard mask layer, 110: metal wiring, 120: photoresist pattern, 130: etching byproduct, A: damaged region, 300: interlayer insulating film, 310A: conductive film for metal wiring , 310B: hard mask layer, 310: metal wiring, 320: photoresist pattern, 330: etching by-product, 340: protective film
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080046890A KR100927410B1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Method for forming fine pattern in semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080046890A KR100927410B1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Method for forming fine pattern in semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100927410B1 true KR100927410B1 (en) | 2009-11-19 |
Family
ID=41605172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080046890A KR100927410B1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Method for forming fine pattern in semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100927410B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10332954B2 (en) | 2016-05-31 | 2019-06-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
WO2019164927A1 (en) * | 2018-02-19 | 2019-08-29 | Tokyo Electron Limited | Method to achieve a sidewall etch |
KR102323579B1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-11-09 | 피에스케이 주식회사 | Method and apparatus for treating substrate |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050059900A (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-21 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Method for manufacturing semiconductor device |
KR100516991B1 (en) | 2002-06-03 | 2005-09-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of forming a gate in a semiconductor device |
-
2008
- 2008-05-21 KR KR1020080046890A patent/KR100927410B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100516991B1 (en) | 2002-06-03 | 2005-09-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of forming a gate in a semiconductor device |
KR20050059900A (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-21 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Method for manufacturing semiconductor device |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10332954B2 (en) | 2016-05-31 | 2019-06-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US10937856B2 (en) | 2016-05-31 | 2021-03-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
WO2019164927A1 (en) * | 2018-02-19 | 2019-08-29 | Tokyo Electron Limited | Method to achieve a sidewall etch |
KR102323579B1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-11-09 | 피에스케이 주식회사 | Method and apparatus for treating substrate |
WO2022131684A1 (en) * | 2020-12-18 | 2022-06-23 | 피에스케이 주식회사 | Substrate processing method and substrate processing device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101070292B1 (en) | Method of fabricating recess gate in semiconductor device | |
CN101868850B (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
JP5273482B2 (en) | Method for semiconductor processing | |
EP0987745A1 (en) | Metallization etching method using a hard mask layer | |
US6432832B1 (en) | Method of improving the profile angle between narrow and wide features | |
US5863839A (en) | Silicon and polycide plasma etch appplications by use of silicon-containing compounds | |
KR100927410B1 (en) | Method for forming fine pattern in semiconductor device | |
US7858476B2 (en) | Method for fabricating semiconductor device with recess gate | |
US11232954B2 (en) | Sidewall protection layer formation for substrate processing | |
JP5058406B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR101276043B1 (en) | An etch back process using nitrous oxide | |
CN101442007A (en) | Method for removing lateral wall polymer of metal insulating layer metallic structure | |
JP2007036018A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR20080001881A (en) | Method for fabricating recess gate in semiconductor device | |
KR20060122578A (en) | Method for forming hard mask in semiconductor memory device | |
JP3581770B2 (en) | Method of forming sidewall | |
KR20070003136A (en) | Semiconductor device with recess gate and method for manufacturing the same | |
KR19990055775A (en) | Device isolation method of semiconductor device using trench | |
KR100680944B1 (en) | Method of manufacturing semicondutor device | |
JP2005166838A (en) | Plasma etching method | |
KR100777925B1 (en) | Method for manufacturing metal wire | |
KR100253315B1 (en) | Etching method in oder to form wire of semiconductor device | |
KR100764446B1 (en) | Method of forming metal line in the semiconductor device | |
KR20060113261A (en) | Method for manufacturing semiconductor device using recess gate process | |
KR100709580B1 (en) | Method for fabricating semiconductor memory device with recessed storage node contact plug |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |