KR102270137B1 - Method of forming patterns - Google Patents

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Abstract

패턴 형성 방법으로서, 기판 위에 복수의 하드마스크 층을 순차로 형성하는 단계, 상기 복수의 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계, 상기 실리콘 함유 박막층　위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 복수의 하드마스크 층을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 하드마스크 층은 각각 탄소 함유 층이고, 상기 복수의 하드마스크 층 중에서 상층의 하드마스크 층이 하층의 하드마스크 층과 비교하여 더 높은 탄소 함량을 가지는 패턴 형성 방법을 제공한다.A pattern forming method, comprising the steps of sequentially forming a plurality of hardmask layers on a substrate, forming a silicon-containing thin film layer on the plurality of hardmask layers, forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer, the photoresist exposing and developing the layer to form a photoresist pattern, and selectively removing the silicon-containing thin film layer and the plurality of hardmask layers using the photoresist pattern, wherein the plurality of hardmask layers comprises: Each of the layers is a carbon-containing layer, and among the plurality of hardmask layers, an upper hardmask layer has a higher carbon content than a lower hardmask layer.

Figure 112017119269909-pat00001
Figure 112017119269909-pat00001

Description

패턴 형성 방법 {METHOD OF FORMING PATTERNS}Pattern forming method {METHOD OF FORMING PATTERNS}

반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 구체적으로 차별적인 에치 내성을 가지는 복수의 하드마스크 층을 형성함으로써 패턴 형성 특성을 개선할 수 있는 패턴 형성 방법, 그리고 상기 방법에 의해 제조된 반도체 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a pattern for a semiconductor device, and more particularly, to a pattern forming method capable of improving pattern forming characteristics by forming a plurality of hardmask layers having differential etch resistance, and to a semiconductor device manufactured by the method .

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리쏘그래픽 기법이 필수적이다.Recently, the semiconductor industry has developed from a pattern of several hundreds of nanometers to an ultra-fine technology having a pattern of several to tens of nanometers. An effective lithographic technique is essential to realize such ultra-fine technology.

전형적인 리쏘그래픽 기법은 반도체 기판 위에 재료층을 형성하고 그 위에 포토레지스트 층을 코팅하고 노광 및 현상을 하여 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 재료층을 식각하는 과정을 포함한다.A typical lithographic technique involves forming a material layer on a semiconductor substrate, coating a photoresist layer thereon, exposing and developing to form a photoresist pattern, and then etching the material layer using the photoresist pattern as a mask. do.

근래, 형성하고자 하는 패턴의 크기가 감소함에 따라 상술한 전형적인 리쏘그래픽 기법만으로는 양호한 프로파일을 가진 미세 패턴을 형성하기 어렵다. 이에 따라 식각하고자 하는 재료층과 포토레지스트 층 사이에 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 유기막을 형성하여 미세 패턴을 형성할 수 있다.Recently, as the size of a pattern to be formed is reduced, it is difficult to form a fine pattern having a good profile using only the above-described typical lithographic technique. Accordingly, a fine pattern may be formed by forming an organic layer called a hardmask layer between the material layer to be etched and the photoresist layer.

하드마스크 층은 선택적 식각 과정을 통하여 포토레지스트의 미세 패턴을 재료 층으로 전사해주는 중간막으로서 역할을 한다.　 하드마스크 층은 다중 식각 과정 동안 견딜 수 있도록 내식각성의 특성이 필요하다. The hard mask layer serves as an interlayer that transfers the micropattern of the photoresist to the material layer through a selective etching process. The hardmask layer needs etch resistance to withstand multiple etching processes.

이러한 관점에서 하드마스크 층의 재료로서 내식각성의 특성이 우수한 소재인 고탄소 재료를 사용하여 왔다. 그러나 이러한 고탄소 소재는 높은 탄소 함량으로 인해 용해도 저하가 발행하여 코팅성이 상대적으로 저감될 수 있고 이에 따라 패턴의 정렬이 불량해질 수 있다.From this point of view, as a material for the hard mask layer, a high-carbon material having excellent etch resistance has been used. However, such a high-carbon material may have a decrease in solubility due to a high carbon content, so that the coatability may be relatively reduced, and thus the alignment of the pattern may be poor.

일 구현예에 따르면 일정한 에치 경향성을 가지는 복수의 하드마스크 층을 형성함으로써 내식각성을 확보하면서도 용해성 저감으로 인한 패턴 정렬 문제(align issue)도 해결할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공한다. According to one embodiment, there is provided a pattern formation method capable of resolving a pattern align issue due to a decrease in solubility while securing etch resistance by forming a plurality of hardmask layers having a constant etch tendency.

다른 구현예는 상기 패턴 형성 방법에 의하여 제조된 반도체 소자를 제공한다.Another embodiment provides a semiconductor device manufactured by the pattern forming method.

일 구현예에 따르면, 패턴 형성 방법으로서, 기판 위에 복수의 하드마스크 층을 순차로 형성하는 단계, 상기 복수의 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계, 상기 실리콘 함유 박막층　위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 복수의 하드마스크 층을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 하드마스크 층은 각각 탄소 함유 층이고, 상기 복수의 하드마스크 층 중에서 상층의 하드마스크 층이 하층의 하드마스크 층과 비교하여 더 높은 탄소 함량을 가지는 패턴 형성 방법을 제공한다.According to one embodiment, as a pattern forming method, sequentially forming a plurality of hardmask layers on a substrate, forming a silicon-containing thin film layer on the plurality of hardmask layers, forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern, and selectively removing the silicon-containing thin film layer and the plurality of hardmask layers using the photoresist pattern, wherein the Each of the plurality of hardmask layers is a carbon-containing layer, and an upper hardmask layer among the plurality of hardmask layers has a higher carbon content as compared to a lower hardmask layer.

상기 복수의 하드마스크 층은 2개 층 내지 4개의 하드마스크 층으로 형성될 수 있다. The plurality of hardmask layers may be formed of two to four hardmask layers.

상기 복수의 하드마스크 층 중 인접하는 2개의 하드마스크 층의 하층 대비 상층의 탄소 함량 비율은 101% 내지 110% 일 수 있다.The carbon content ratio of the upper layer compared to the lower layer of two adjacent hard mask layers among the plurality of hard mask layers may be 101% to 110%.

상기 복수의 하드마스크 층은 적어도 2개 층의 하드마스크 층을 포함하고상기 복수의 하드마스크 층 중 최상층은 240℃의 베이크 조건에서 90 중량% 내지 94 중량%의 탄소 함량을 가지고 상기 복수의 하드마스크 층 중 최하층은 240℃의 베이크 조건에서 83 중량% 내지 87 중량%의 탄소 함량을 가질 수 있다.The plurality of hardmask layers includes at least two hardmask layers, and an uppermost layer of the plurality of hardmask layers has a carbon content of 90 wt% to 94 wt% under a bake condition of 240° C. and the plurality of hardmask layers The lowermost layer of the layers may have a carbon content of 83 wt% to 87 wt% under a bake condition of 240°C.

상기 복수의 하드마스크 층은 각각 독립적으로 적어도 하나의 치환 또는 비치환된 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 헤테로 지방족 고리기, 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 화합물을 포함할 수 있다.The plurality of hard mask layers are each independently at least one substituted or unsubstituted aromatic ring group, a substituted or unsubstituted aliphatic ring group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring group, or a substituted or unsubstituted heteroaliphatic ring group , or a combination thereof.

상기 복수의 하드마스크 층을 순차로 형성하는 단계는 각각의 하드마스크 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 하드마스크 층을 형성하는 단계는 상기 기판 위에 하드마스크 조성물을 도포하는 단계, 및 상기 하드마스크 조성물을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.The sequentially forming the plurality of hardmask layers includes forming each hardmask layer, and the forming each hardmask layer includes applying a hardmask composition on the substrate, and the and curing the hardmask composition.

상기 하드마스크 조성물은 유기 중합체, 유기 단분자, 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 화합물, 그리고 용매를 포함할 수 있다.The hardmask composition may include an organic polymer, an organic compound including an organic monomer, or a combination thereof, and a solvent.

상기 유기 중합체는 500 내지 200,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다.The organic polymer may have a weight average molecular weight of 500 to 200,000.

상기 유기 단분자는 250 내지 5,000의 분자량을 가질 수 있다.The organic monomer may have a molecular weight of 250 to 5,000.

상기 복수의 하드마스크 층을 순차로 형성하는 단계 이전에 상기 기판 위에 재료 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a material layer on the substrate before the sequentially forming the plurality of hardmask layers.

상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 복수의 하드마스크 층을 선택적으로 제거하는 단계에 의하여 노출된 재료층 부분을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include etching a portion of the material layer exposed by selectively removing the silicon-containing thin film layer and the plurality of hardmask layers.

상기 포토레지스트 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a bottom anti-reflection layer (BARC) before forming the photoresist.

상기 실리콘 함유 박막층은 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiN, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The silicon-containing thin film layer may include SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiN, or a combination thereof.

다른 구현예에 따르면, 상술한 패턴 형성 방법에 따라 제조된 반도체 소자를 제공한다.According to another embodiment, a semiconductor device manufactured according to the above-described pattern forming method is provided.

패턴의 상부 및 하부 간의 프로파일 차이를 최소화함으로써 패턴 형성성을 개선할 수 있다. 이에 따라 반도체 소자의 미세 패턴 구현과 패턴의 고도 집적화가 가능하다.By minimizing the profile difference between the upper part and the lower part of the pattern, pattern formability may be improved. Accordingly, it is possible to realize a fine pattern of a semiconductor device and to highly integrate the pattern.

도 1은 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이고,
도 2는 보잉 지수를 설명하기 위한 참고도이다. 1 is a flowchart for explaining a pattern forming method according to an embodiment;
2 is a reference diagram for explaining the Boeing index.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. Throughout the specification, like reference numerals are assigned to similar parts. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where there is another part in between. Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle.

본 명세서에서 사용되는 단수형은 본문에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 "을 포함한다(comprises)" 및/또는 "을 포함하는(comprising)"이라는 용어는 명세서에서 쓰였을 때 언급된 모양(features), 수(integers), 단계(steps), 작동(operations), 구성 요소, 및/또는 성분(components)의 존재를 상술하는 것이지만, 그 외 하나 이상 모양, 수, 단계, 작동, 구성 요소, 성분 및/또는 그들의 집합의 추가를 제외하는 것은 아니다.As used herein, the singular also includes the plural unless otherwise specified in the text. As used herein, the terms “comprises” and/or “comprising” refer to the features, integers, steps, and operations mentioned when used in the specification. , elements, and/or components, but does not exclude the addition of one or more other shapes, numbers, steps, acts, components, components, and/or collections thereof.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, "substituted" means that a hydrogen atom in a compound is a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amidino group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alky Nyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalkenyl group, C6 to C15 It means substituted with a substituent selected from a cycloalkynyl group, a C3 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.In addition, unless otherwise defined in the present specification, 'hetero' means containing 1 to 3 heteroatoms selected from N, O, S and P.

이하 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법에 관하여 도 1을 참고하여 설명한다.Hereinafter, a pattern forming method according to an embodiment will be described with reference to FIG. 1 .

도 1은 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a pattern forming method according to an exemplary embodiment.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 복수의 하드마스크 층을 순차로 형성하는 단계(S1), 상기 복수의 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계(S2), 상기 실리콘 함유 박막층　위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계(S3), 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계(S4), 그리고 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 복수의 하드마스크 층을 선택적으로 제거하는 단계(S5)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , the method for forming a pattern according to an embodiment includes the steps of sequentially forming a plurality of hardmask layers on a substrate (S1), forming a silicon-containing thin film layer on the plurality of hardmask layers (S2), Forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer (S3), exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern (S4), and using the photoresist pattern, the silicon-containing thin film layer and the and selectively removing the plurality of hardmask layers (S5).

상기 기판은 예컨대 실리콘웨이퍼, 유리 기판 또는 고분자 기판일 수 있다. 먼저, 상기 기판 위에 복수의 하드마스크 층을 형성한다 (S1).The substrate may be, for example, a silicon wafer, a glass substrate, or a polymer substrate. First, a plurality of hardmask layers are formed on the substrate (S1).

상기 복수의 하드마스크 층은 적어도 2개 이상의 하드마스크 층이 상하로 적층된 층 구조를 의미하며, 예를 들어 2개 내지 4개의 하드마스크 층으로 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 각각의 하드마스크 층의 두께는 각각 독립적으로 예컨대 200Å 내지 20,000Å의 두께로 형성할 수 있고, 상기 복수의 하드마스크 층의 총 두께는 예컨대 400Å 내지 20μm로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The plurality of hardmask layers means a layer structure in which at least two or more hardmask layers are stacked up and down, and may include, for example, two to four hardmask layers, but is not limited thereto. Each of the hardmask layers may have a thickness of, for example, 200 Å to 20,000 Å independently, and the total thickness of the plurality of hardmask layers may be, for example, 400 Å to 20 μm, but is not limited thereto.

상기 복수의 하드마스크 층은 각각 탄소 함유 층으로서, 상기 복수의 하드마스크 층 중에서 상층의 하드마스크 층이 하층의 하드마스크 층과 비교하여 더 높은 탄소 함량을 가진다.Each of the plurality of hardmask layers is a carbon-containing layer, and among the plurality of hardmask layers, an upper hardmask layer has a higher carbon content than a lower hardmask layer.

예를 들어, 상기 복수의 하드마스크 층이 2개 층으로서 제1층 및 제2층의 순서로 적층되어 형성될 경우, 제2층이 제1층과 비교하여 더 높은 탄소 함량을 가진다. 예를 들어, 상기 복수의 하드마스크 층이 3개 층으로서 제1층, 제2층 및 제3층의 순서로 적층되어 형성될 경우, 제2층이 제1층과 비교하여 더 높은 탄소 함량을 가지고 제3층이 제2층과 비교하여 더 높은 탄소 함량을 가진다. 예를 들어, 상기 복수의 하드마스크 층이 4개 층으로서 제1층, 제2층, 제3층 및 제4층의 순서로 적층되어 형성될 경우, 제2층이 제1층과 비교하여 더 높은 탄소 함량을 가지고 제3층이 제2층과 비교하여 더 높은 탄소 함량을 가지고 제4층이 제3층과 비교하여 더 높은 탄소 함량을 가진다.For example, when the plurality of hardmask layers are formed by stacking a first layer and a second layer in order as two layers, the second layer has a higher carbon content than the first layer. For example, when the plurality of hardmask layers are formed by stacking the first layer, the second layer, and the third layer in this order as three layers, the second layer has a higher carbon content than the first layer. and the third layer has a higher carbon content compared to the second layer. For example, when the plurality of hard mask layers are formed by stacking the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer as four layers, the second layer is more compared to the first layer. The third layer has a high carbon content and the third layer has a higher carbon content compared to the second layer and the fourth layer has a higher carbon content compared to the third layer.

상기 탄소 함량은 각각의 하드마스크 층이 경화(베이크) 되어 있는 상태에서 측정한 것이며, 이와 같은 상 하층 간의 탄소 함량의 경향성은 베이크 온도 및 베이크 시간에 무관하게 유지된다.The carbon content is measured in a state in which each hardmask layer is cured (baked), and the tendency of the carbon content between the upper and lower layers is maintained regardless of the baking temperature and the baking time.

일반적으로 반도체 패턴을 형성함에 있어 하드마스크 소재의 고탄소화에 따라 코팅성이 저하되는 문제가 야기되고, 이에 따라 패턴의 상부와 하부간의 패턴 프로파일이 상이하게 됨으로써 패턴 정렬의 문제(align issue)가 연쇄적으로 발생할 수 있다.In general, in forming a semiconductor pattern, the problem of coating properties is lowered due to the high carbonization of the hardmask material, and accordingly, the pattern profile between the upper and lower portions of the pattern is different, so that the problem of pattern alignment is chained can happen negatively.

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 서로 다른 탄소 함량을 가지는 복수의 하드마스크 층을 형성하되 하층으로부터 상층으로 올라갈수록 높은 탄소 함량을 가지도록 설계함으로써 상층과 하층간의 패턴 프로파일이 동일하게 유지되어 균일성 있는 패턴을 형성할 수 있다. 이에 따라 패턴의 미세화 및 고집적화가 가능하다.The pattern forming method according to an embodiment forms a plurality of hardmask layers having different carbon contents, but is designed to have a higher carbon content as it goes up from the lower layer to the upper layer, so that the pattern profile between the upper layer and the lower layer is maintained the same and uniformity pattern can be formed. Accordingly, it is possible to refine the pattern and achieve high integration.

패턴 상하부간 프로파일의 균일성은 보잉 지수(Bowing) 지수를 통해 판별할 수 있는데, 보잉 지수란 패턴 높이의 최상부 지점에서 측정한 인접하는 패턴 간의 간격(h)과 패턴 높이의 중앙 지점에서 측정한 인접하는 패턴 간의 간격(w)의 차이를 의미하며, 이들의 차이(즉, 보잉 지수)가 작을수록 패턴 형성 특성이 양호함을 의미한다.The uniformity of the profile between the top and bottom of the pattern can be determined through the Bowing index, which is the interval (h) between adjacent patterns measured at the top point of the pattern height and the adjacent pattern measured at the center point of the pattern height. It means the difference in the spacing (w) between the patterns, and the smaller the difference (ie, the bowing index) is, the better the pattern forming characteristics are.

상술한 바와 같이 상기 복수의 하드마스크 층은 적어도 2개 이상의 하드마스크 층을 포함하며, 이 때 인접하는 2개의 하드마스크 층의 하층 대비 상층의 탄소 함량 비율은 101 내지 110%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. As described above, the plurality of hard mask layers includes at least two or more hard mask layers, and in this case, the carbon content ratio of the upper layer to the lower layer of the two adjacent hard mask layers may be 101 to 110%, but limited thereto. it's not going to be

상기 복수의 하드마스크 층을 순차로 형성하는 단계는 각각의 하드마스크 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 하드마스크 층을 형성하는 단계는 상기 기판 위에 하드마스크 조성물을 도포하는 단계, 및 상기 하드마스크 조성물을 베이크하는 단계를 포함할 수 있다.The sequentially forming the plurality of hardmask layers includes forming each hardmask layer, and the forming each hardmask layer includes applying a hardmask composition on the substrate, and the It may include baking the hardmask composition.

상기 각각의 하드마스크 층의 탄소 함량의 절대치는 상기 하드마스크 조성물을 베이크하는 온도에 따라 달라질 수 있는데, 상기 복수의 하드마스크 층 중 최상층은 240℃의 베이크 조건에서 90 중량% 내지 94 중량%의 탄소 함량을 가지고 상기 복수의 하드마스크 층 중 최하층은 240℃의 베이크 조건에서 83 중량% 내지 87 중량%의 탄소 함량을 가질 수 있다.The absolute value of the carbon content of each hardmask layer may vary depending on the temperature at which the hardmask composition is baked, and the uppermost layer of the plurality of hardmask layers contains 90 wt% to 94 wt% carbon under a baking condition of 240°C. The lowermost layer among the plurality of hardmask layers may have a carbon content of 83 wt% to 87 wt% under a bake condition of 240°C.

예를 들어, 상기 복수의 하드마스크 층이 2개 층으로서 제1층 및 제2층의 순서로 적층되어 형성될 경우, 240℃의 베이크 조건에서 제1층은 83 중량% 내지 87 중량%의 탄소 함량을 가지고 제2층은 90 중량% 내지 94 중량%의 탄소 함량을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 복수의 하드마스크 층이 3개 층으로서 제1층, 제2층 및 제3층의 순서로 적층되어 형성될 경우, 240℃의 베이크 조건에서 제1층은 83 중량% 내지 87 중량%의 탄소 함량을 가지고 제2층은 87 중량% 내지 90 중량%의 탄소 함량을 가지고 제3층은 90 중량% 내지 94 중량%의 탄소 함량을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 복수의 하드마스크 층이 4개 층으로서 제1층, 제2층, 제3층 및 제4층의 순서로 적층되어 형성될 경우, 240℃의 베이크 조건에서 제1층은 83 중량% 내지 86 중량%의 탄소 함량을 가지고 제2층은 86 중량% 내지 88 중량%의 탄소 함량을 가지고 제3층은 88 중량% 내지 91 중량%의 탄소 함량을 가지고 제4층은 91 중량% 내지 94 중량%의 탄소 함량을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, when the plurality of hard mask layers are formed by stacking the first layer and the second layer in order as two layers, the first layer may contain 83 wt% to 87 wt% carbon under a bake condition of 240°C. The second layer may have a carbon content of 90 wt% to 94 wt%, but is not limited thereto. For example, when the plurality of hardmask layers are formed by stacking the first layer, the second layer, and the third layer in order as three layers, the first layer is 83 wt% to 87 wt% under a bake condition of 240 °C. The second layer may have a carbon content of weight percent, the second layer may have a carbon content of 87 weight percent to 90 weight percent, and the third layer may have a carbon content of 90 weight percent to 94 weight percent, but is not limited thereto. For example, when the plurality of hardmask layers are formed by stacking the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer as four layers in the order of the first layer, the first layer is 83 at a bake condition of 240°C. the second layer has a carbon content of 86% to 88% by weight, the third layer has a carbon content of 88% to 91% by weight and the fourth layer has a carbon content of 91% by weight to 91% by weight It may have a carbon content of from 94% by weight, but is not limited thereto.

한편, 상기 하드마스크 조성물은 유기 중합체, 유기 단분자, 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 화합물; 그리고 용매를 포함할 수 있다. Meanwhile, the hard mask composition may include an organic compound including an organic polymer, an organic monomolecule, or a combination thereof; and a solvent.

상기 유기 화합물은 화합물 전체 중량 대비 약 60 중량% 내지 96 중량% 함량의 탄소를 포함할 수 있다. 상기 유기 화합물은 유기 중합체 또는 유기 단분자를 포함할 수 있고, 이들 유기 중합체와 유기 단분자가 블렌딩된 형태를 포함할 수도 있다. The organic compound may include carbon in an amount of about 60 wt% to 96 wt% based on the total weight of the compound. The organic compound may include an organic polymer or an organic monomer, or a blended form of the organic polymer and the organic monomer.

상기 유기 중합체는 예컨대 약 500 내지 200,000, 또는 약 1,000 내지 100,000의 중량평균분자량을 가질 수 있고, 상기 유기 단분자는 예컨대 약 250 내지 5,000, 또는 약 500 내지 약 3,000의 분자량을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The organic polymer may have, for example, a weight average molecular weight of about 500 to 200,000, or about 1,000 to 100,000, and the organic monomolecule may have, for example, a molecular weight of about 250 to 5,000, or about 500 to about 3,000, but is not limited thereto. it is not

여기서, 상기 복수의 하드마스크 층 중에서 상층의 하드마스크 층을 형성하는 하드마스크 조성물은 하층의 하드마스크 층을 형성하는 하드마스크 조성물과 비교하여 높은 탄소 함량을 가진다. 즉, 베이크 이후의 박막 상태에서 측정한 탄소 함량 추이의 경향성은 베이크 이전의 조성물 상태에서 측정한 탄소 함량의 추이에도 적용될 수 있다.Here, the hardmask composition forming the upper hardmask layer among the plurality of hardmask layers has a higher carbon content than the hardmask composition forming the lower hardmask layer. That is, the trend of the carbon content measured in the state of the thin film after baking can also be applied to the trend of the carbon content measured in the state of the composition before baking.

예를 들어 상기 유기 화합물은 적어도 하나의 치환 또는 비치환된 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 헤테로 지방족 고리기, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. For example, the organic compound may include at least one substituted or unsubstituted aromatic ring group, a substituted or unsubstituted aliphatic ring group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring group, a substituted or unsubstituted heteroaliphatic ring group, or these may include a combination of

상기 하드마스크 조성물에 포함되는 용매의 종류는 유기 화합물에 대한 충분한 용해성 또는 분산성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 용매는 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈, 메틸피롤리디논, 아세틸아세톤 및 에틸 3-에톡시프로피오네이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The kind of solvent included in the hard mask composition is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility in organic compounds. For example, the solvent is propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxy propanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, tri(ethylene glycol) monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate , cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, methylpyrrolidone, methylpyrrolidinone, acetylacetone and ethyl 3-ethoxypro It may include at least one selected from cypionate, but is not limited thereto.

상기 하드마스크 조성물은 스핀-온 코팅 방식뿐만 아니라 스크린 프린팅, 슬릿코팅, 딥핑(dipping), 잉크젯, 캐스팅 및 스프레이 방식의 코팅에 의하여 적용될 수 있다. The hard mask composition may be applied by coating methods such as screen printing, slit coating, dipping, inkjet, casting and spraying as well as spin-on coating.

한편, 상기 복수의 하드마스크 층을 형성하는 단계 이전에 상기 기판 위에 재료 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 재료 층은 최종적으로 패턴하고자 하는 재료이며, 예컨대 알루미늄, 구리 등과 같은 금속층, 실리콘과 같은 반도체 층 또는 산화규소, 질화규소 등과 같은 절연층일 수 있다. 상기 재료 층은 예컨대 화학기상증착 방법으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the method may further include forming a material layer on the substrate before forming the plurality of hardmask layers. The material layer is a material to be finally patterned, and may be, for example, a metal layer such as aluminum or copper, a semiconductor layer such as silicon, or an insulating layer such as silicon oxide or silicon nitride. The material layer may be formed, for example, by a chemical vapor deposition method.

복수의 하드마스크 층을 순차로 형성하는 단계(S1) 이후에 상기 복수의 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계(S2)를 거친다. 예를 들어, 실리콘 함유 박막층은 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiN, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. After sequentially forming a plurality of hardmask layers (S1), a step (S2) of forming a silicon-containing thin film layer on the plurality of hardmask layers is performed. For example, the silicon-containing thin film layer may include, but is not limited to, SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiN, or a combination thereof.

이어서, 상기 실리콘 함유 박막층　위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계(S3)를 거치는데 상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 이전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. Then, the step (S3) of forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer 　 may further include forming a bottom anti-reflection layer (BARC) before the step of forming the photoresist layer.

다음으로 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계(S4)를 거친다. 상기 포토레지스트 층을 노광하는 단계는 예컨대 ArF, KrF 또는 EUV 등을 사용하여 수행할 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 　또한 노광 후 약　100℃　내지 700℃에서 열처리　공정을 수행할 수 있다.Next, the photoresist layer is exposed and developed to form a photoresist pattern (S4). The exposing of the photoresist layer may be performed using, for example, ArF, KrF, or EUV, but is not limited thereto. In addition, the heat treatment process may be performed at about 100°C to 700°C after exposure.

이어서 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 복수의 하드마스크 층을 선택적으로 제거하는 단계(S5)를 거친다. 상술한 바와 같이 복수의 하드마스크 층의 형성 이전에 재료층을 형성할 수 있으며, 상기 실리콘 함유 박막층, 및 상기 복수의 하드마스크 층을 선택적으로 제거하는 단계에 의하여 노출된 재료층 부분이 식각될 수 있다.Subsequently, a step (S5) of selectively removing the silicon-containing thin film layer and the plurality of hard mask layers using the photoresist pattern is performed. As described above, the material layer may be formed before the formation of the plurality of hardmask layers, and the exposed material layer portion may be etched by the step of selectively removing the silicon-containing thin film layer and the plurality of hardmask layers. have.

상기 식각된 재료 층은 복수의 패턴으로 형성될 수 있으며, 상기 복수의 패턴은 금속 패턴, 반도체 패턴, 절연 패턴 등 다양할 수 있으며, 예컨대 반도체 집적 회로 디바이스 내의 다양한 패턴으로 적용될 수 있다. The etched material layer may be formed in a plurality of patterns, and the plurality of patterns may be various such as a metal pattern, a semiconductor pattern, an insulating pattern, and the like, and may be applied as, for example, various patterns in a semiconductor integrated circuit device.

이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.The embodiments of the present invention described above will be described in more detail through the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the present invention.

하드마스크hard mask 층의 형성 formation of layers

실시예 1Example 1

실리콘 웨이퍼 위에 하드마스크 조성물A 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제1층을 형성하였다. 상기 제1층 위에 하드마스크 조성물 B 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제2층을 형성하였다.After spin-on coating the hardmask composition A solution on a silicon wafer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a first layer. After spin-on coating the hardmask composition B solution on the first layer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a second layer.

상기 제1층 내에 포함된 탄소 함량은 제1층에 대하여 85 중량%이고, 상기 제2층 내에 포함된 탄소 함량은 제2층에 대하여 87 중량%였다.The carbon content included in the first layer was 85 wt% with respect to the first layer, and the carbon content included in the second layer was 87 wt% with respect to the second layer.

실시예 2Example 2

실리콘 웨이퍼 위에 하드마스크 조성물A 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제1층을 형성하였다. 상기 제1층 위에 하드마스크 조성물 B 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제2층을 형성하였다. 상기 제2층 위에 하드마스크 조성물 C 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제3층을 형성하였다.After spin-on coating the hardmask composition A solution on a silicon wafer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a first layer. After spin-on coating the hardmask composition B solution on the first layer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a second layer. After spin-on coating the hardmask composition C solution on the second layer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a third layer.

상기 제1층 내에 포함된 탄소 함량은 제1층에 대하여 85 중량%이고, 상기 제2층 내에 포함된 탄소 함량은 제2층에 대하여 87 중량%이고, 상기 제3층 내에 포함된 탄소 함량은 제3층에 대하여 90 중량%였다.The carbon content included in the first layer is 85 wt% with respect to the first layer, the carbon content included in the second layer is 87 wt% with respect to the second layer, and the carbon content included in the third layer is 90% by weight relative to the third layer.

실시예 3Example 3

실리콘 웨이퍼 위에 하드마스크 조성물A 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제1층을 형성하였다. 상기 제1층 위에 하드마스크 조성물 B 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제2층을 형성하였다. 상기 제2층 하드마스크 조성물 C 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제3층을 형성하였다. 상기 제3층 하드마스크 조성물 D 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제4층을 형성하였다.After spin-on coating the hardmask composition A solution on a silicon wafer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a first layer. After spin-on coating the hardmask composition B solution on the first layer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a second layer. After spin-on coating the second layer hardmask composition C solution, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a third layer. After spin-on coating the third layer hardmask composition D solution, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a fourth layer.

상기 제1층 내에 포함된 탄소 함량은 제1층에 대하여 85 중량%이고, 상기 제2층 내에 포함된 탄소 함량은 제2층에 대하여 87 중량%이고, 상기 제3층 내에 포함된 탄소 함량은 제3층에 대하여 90 중량%이고, 상기 제4 층 내에 포함된 탄소 함량은 제4층에 대하여 92 중량%였다.The carbon content included in the first layer is 85 wt% with respect to the first layer, the carbon content included in the second layer is 87 wt% with respect to the second layer, and the carbon content included in the third layer is 90% by weight with respect to the third layer, and the carbon content contained in the fourth layer was 92% by weight with respect to the fourth layer.

비교예 1Comparative Example 1

하드마스크 조성물 A 용액을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀-온 코팅 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 박막을 형성하였다. 상기 제1층 내에 포함된 탄소 함량은 제1층에 대하여 85 중량%였다.After spin-on coating the hard mask composition A solution on a silicon wafer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a thin film. The carbon content contained in the first layer was 85% by weight based on the first layer.

비교예 2Comparative Example 2

하드마스크 조성물 D 용액을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀-온 코팅 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 박막을 형성하였다. 상기 1층 내에 포함된 탄소 함량은 제1층에 대하여 92 중량%였다.After spin-on coating the hard mask composition D solution on a silicon wafer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a thin film. The carbon content contained in the first layer was 92 wt% with respect to the first layer.

비교예 3Comparative Example 3

하드마스크 조성물 D 용액을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀-온 코팅 후 240에서 2분간 베이크를 진행하여 제1층을 형성하였다. 상기 제1층 위에 하드마스크 조성물 C 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제2층을 형성하였다. 상기 제2층 위에 하드마스크 조성물 B 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제3층을 형성하였다. 상기 제3층 하드마스크 조성물A 용액을 스핀-온 코팅한 후 240℃에서 2분간 베이크를 진행하여 제4층을 형성하였다.After spin-on coating the hardmask composition D solution on a silicon wafer, baking was performed at 240 for 2 minutes to form a first layer. After spin-on coating the hardmask composition C solution on the first layer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a second layer. After spin-on coating the hardmask composition B solution on the second layer, baking was performed at 240° C. for 2 minutes to form a third layer. The third layer hard mask composition A solution was spin-on coated and then baked at 240° C. for 2 minutes to form a fourth layer.

상기 제1층 내에 포함된 탄소 함량은 제1층에 대하여 92 중량%이고, 상기 제2층 내에 포함된 탄소 함량은 제2층에 대하여 90 중량%이고, 상기 제3층 내에 포함된 탄소 함량은 제3층에 대하여 87 중량%이고, 상기 제4 층 내에 포함된 탄소 함량은 제4층에 대하여 85 중량%였다. The carbon content included in the first layer is 92 wt% with respect to the first layer, the carbon content included in the second layer is 90 wt% with respect to the second layer, and the carbon content included in the third layer is 87 wt% with respect to the third layer, and the carbon content contained in the fourth layer was 85 wt% with respect to the fourth layer.

상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에서의 각 층에 대한 탄소 함량은 원소분석기인 EA(Elemental Analyzer)를 사용하여 측정하였다.The carbon content of each layer in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was measured using an elemental analyzer (EA).

패턴의 형성formation of patterns

표1과 같은 공정 조건에 따라, 상부에 재료 층이 형성된 실리콘 웨이퍼 위에 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 방법으로 형성된 하드마스크 박막 위에 실리콘 함유 박막 층, 바닥 반사 방지 층, 포토레지스트 층을 순차로 형성한 후 패턴을 형성하였다.According to the process conditions shown in Table 1, on the silicon wafer with the material layer formed thereon, the silicon-containing thin film layer, the bottom anti-reflection layer, and the photoresist on the hard mask thin film formed by the methods of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 After sequentially forming the layers, a pattern was formed.

Coating LayersCoating Layers Target Thickness(Å)Target Thickness(Å) Open Etch condition (PR:KrF PR)Open Etch condition (PR:KrF PR) KrF 포토레지스트 층KrF photoresist layer 75007500 0.68NA Conv. 0.75sig. / S203B Nikon Scanner0.68NA Conv. 0.75 sig. / S203B Nikon Scanner KrF 바닥 반사 방지층KrF floor anti-reflection layer 480480 60mT, 1000W/500W, 45CF4/10O2/180Ar, 45"60mT, 1000W/500W, 45CF 4 /10O 2 /180Ar, 45" 실리콘 함유 박막층Silicon-containing thin film layer 15001500 60mT, 1000W/200W, 42CF4/12O2/200Ar/42CHF3, 20"60mT, 1000W/200W, 42CF 4 /12O 2 /200Ar/42CHF 3 , 20" 하드마스크 층hard mask layer 20002000 60mT, 300W/200W, 20O2/200Ar, 75"60mT, 300W/200W, 20O2/200Ar, 75" Oxide (재료 층)Oxide (Material Layer) 30003000 --

형성된 패턴의 단면을 V-SEM을 이용하여 Bowing 지수(Head-waist, △)를 산출하여 패턴 형성 특성을 판별하였다.A Bowing index (Head-waist, Δ) was calculated for the cross section of the formed pattern using V-SEM to determine the pattern formation characteristics.

그 결과를 표 2에 나타낸다.The results are shown in Table 2.

박막 형성thin film formation h (head)h (head) w (waist)w (waist) 보잉지수(△) (nm)Boeing index (△) (nm) 실시예 1Example 1 133133 125125 88 실시예 2Example 2 124124 120120 44 실시예 3Example 3 117117 116116 1One 비교예 1Comparative Example 1 153153 133133 2020 비교예 2Comparative Example 2 135135 117117 1818 비교예 3Comparative Example 3 163163 138138 2525

표 2를 참고하면, 하드마스크 층이 복수 개로 적층되어 형성되고 하층에서 상층으로 올라갈수록 박막의 탄소 함량이 높아지는 실시예 1 내지 3의 경우, 형성된 패턴의 보잉 지수가 1 nm 내지 8 nm 범위 내에 존재함을 알 수 있다.Referring to Table 2, in the case of Examples 1 to 3 in which a plurality of hard mask layers are stacked and formed and the carbon content of the thin film increases as it goes from the lower layer to the upper layer, the bowing index of the formed pattern is in the range of 1 nm to 8 nm. it can be seen that

한편 하드마스크 층이 단층으로 형성된 비교예 1 및 2의 경우, 그리고 하드마스크 층이 복수 개로 적층되어 형성되었으나 하층에서 상층으로 올라갈수록 박막의 탄소 함량이 낮아지는 비교예 3의 경우, 형성된 패턴의 보잉 지수가 실시예 1 내지 3과 비교하여 상대적으로 높은 값을 가짐을 알 수 있다.On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which the hard mask layer was formed as a single layer, and in Comparative Example 3 in which a plurality of hard mask layers were laminated, but the carbon content of the thin film decreased as it went up from the lower layer to the upper layer, the bowing of the formed pattern It can be seen that the index has a relatively high value compared to Examples 1 to 3.

이로부터 하드마스크 층이 복수 개로 적층되어 형성되고 하층에서 상층으로 올라갈수록 박막의 탄소 함량이 높아지는 실시예 1 내지 3에 따른 패턴 형성 방법은 패턴의 상부 및 하부 간의 프로파일 차이가 상대적으로 작음에 따라 패턴 형성 특성이 우수함을 확인할 수 있다.From this, the pattern forming method according to Examples 1 to 3, in which a plurality of hard mask layers are stacked and formed and the carbon content of the thin film increases as the layer goes from the lower layer to the upper layer, the pattern is formed according to the relatively small profile difference between the upper and lower portions It can be seen that the formation properties are excellent.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also presented. It is within the scope of the invention.

Claims (14)

패턴 형성 방법으로서,
기판 위에 복수의 하드마스크 층을 순차로 형성하는 단계,
상기 복수의 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계,
상기 실리콘 함유 박막층　위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 그리고
상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 복수의 하드마스크 층을 선택적으로 제거하는 단계
를 포함하고,
상기 복수의 하드마스크 층은 각각 탄소 함유 층이고, 상기 복수의 하드마스크 층 중에서 상층의 하드마스크 층이 하층의 하드마스크 층과 비교하여 더 높은 탄소 함량을 가지는
패턴 형성 방법.A method of forming a pattern, comprising:
sequentially forming a plurality of hardmask layers on the substrate;
forming a silicon-containing thin film layer on the plurality of hardmask layers;
forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer;
exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern, and
selectively removing the silicon-containing thin film layer and the plurality of hard mask layers using the photoresist pattern
including,
Each of the plurality of hardmask layers is a carbon-containing layer, and an upper hardmask layer among the plurality of hardmask layers has a higher carbon content than a lower hardmask layer.
How to form a pattern. 제1항에서,
상기 복수의 하드마스크 층은 2개 층 내지 4개의 하드마스크 층으로 형성되는 것인 패턴 형성 방법.In claim 1,
wherein the plurality of hardmask layers are formed of two to four hardmask layers. 제1항에서,
상기 복수의 하드마스크 층 중 인접하는 2개의 하드마스크 층의 하층 대비 상층의 탄소 함량 비율은 101% 내지 110% 인 패턴 형성 방법.In claim 1,
The carbon content ratio of the upper layer to the lower layer of the two adjacent hard mask layers among the plurality of hard mask layers is 101% to 110%. 제1항에서,
상기 복수의 하드마스크 층은 적어도 2개 층의 하드마스크 층을 포함하고,
상기 복수의 하드마스크 층 중 최상층은 240 ℃의 베이크 조건에서 90중량% 내지 94중량%의 탄소 함량을 가지고 상기 복수의 하드마스크 층 중 최하층은 240℃의 베이크 조건에서 83중량% 내지 87중량%의 탄소 함량을 가지는 패턴 형성 방법. In claim 1,
the plurality of hardmask layers comprises at least two hardmask layers;
The uppermost layer of the plurality of hardmask layers has a carbon content of 90 wt% to 94 wt% under a bake condition of 240 °C, and the lowermost layer of the plurality of hardmask layers has a carbon content of 83 wt% to 87 wt% at a bake condition of 240 °C A method of forming a pattern having a carbon content. 제1항에서,
상기 복수의 하드마스크 층은 각각 독립적으로 적어도 하나의 치환 또는 비치환된 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 헤테로 지방족 고리기, 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 화합물을 포함하는 패턴 형성 방법.In claim 1,
The plurality of hard mask layers are each independently at least one substituted or unsubstituted aromatic ring group, a substituted or unsubstituted aliphatic ring group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring group, or a substituted or unsubstituted heteroaliphatic ring group , or a pattern forming method comprising an organic compound comprising a combination thereof. 제1항에서,
상기 복수의 하드마스크 층을 순차로 형성하는 단계는 각각의 하드마스크 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 하드마스크 층을 형성하는 단계는 상기 기판 위에 하드마스크 조성물을 도포하는 단계, 및 상기 하드마스크 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.In claim 1,
The sequentially forming the plurality of hardmask layers includes forming each hardmask layer, and the forming each hardmask layer includes applying a hardmask composition on the substrate, and the A method of forming a pattern comprising curing the hardmask composition. 제6항에서,
상기 하드마스크 조성물은 유기 중합체, 유기 단분자, 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 화합물, 그리고 용매를 포함하는 패턴 형성 방법.In claim 6,
The hard mask composition may include an organic polymer, an organic monomolecule, or an organic compound including a combination thereof, and a solvent. 제7항에서,
상기 유기 중합체는 500 내지 200,000의 중량평균분자량을 가지는 패턴 형성 방법.In claim 7,
The organic polymer is a pattern forming method having a weight average molecular weight of 500 to 200,000. 제7항에서,
상기 유기 단분자는 250 내지 5,000의 분자량을 가지는 패턴 형성 방법.In claim 7,
The organic monomolecule is a pattern forming method having a molecular weight of 250 to 5,000. 제1항에서,
상기 복수의 하드마스크 층을 순차로 형성하는 단계 이전에 상기 기판 위에 재료 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.In claim 1,
and forming a material layer on the substrate before the sequentially forming the plurality of hardmask layers. 제10항에서,
상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 복수의 하드마스크 층을 선택적으로 제거하는 단계에 의하여 노출된 재료층 부분을 식각하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.In claim 10,
and etching a portion of the material layer exposed by selectively removing the silicon-containing thin film layer and the plurality of hardmask layers. 제1항에서,
상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.In claim 1,
and forming a bottom anti-reflective layer (BARC) prior to forming the photoresist layer. 제1항에서,
상기 실리콘 함유 박막층은 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiN, 또는 이들의 조합을 포함하는 패턴 형성 방법.In claim 1,
The silicon-containing thin film layer is a pattern forming method comprising SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiN, or a combination thereof. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 패턴 형성 방법에 따라 제조된 반도체 소자.A semiconductor device manufactured according to the method for forming a pattern according to any one of claims 1 to 13.
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