[go: up one dir, main page]

KR20080079494A - Amorphous carbon film formation method and pattern formation method of semiconductor device using amorphous carbon film - Google Patents

Amorphous carbon film formation method and pattern formation method of semiconductor device using amorphous carbon film Download PDF

Info

Publication number
KR20080079494A
KR20080079494A KR1020070019749A KR20070019749A KR20080079494A KR 20080079494 A KR20080079494 A KR 20080079494A KR 1020070019749 A KR1020070019749 A KR 1020070019749A KR 20070019749 A KR20070019749 A KR 20070019749A KR 20080079494 A KR20080079494 A KR 20080079494A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
amorphous carbon
carbon film
film
pattern
forming
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020070019749A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김영준
박준영
나규태
김주완
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020070019749A priority Critical patent/KR20080079494A/en
Publication of KR20080079494A publication Critical patent/KR20080079494A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02115—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material being carbon, e.g. alpha-C, diamond or hydrogen doped carbon
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • 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
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • 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
    • H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
    • 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
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

비정질 탄소막 형성방법 및 비정질 탄소막을 이용한 반도체소자의 패턴 형성방법을 제공한다. 이 방법은 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판을 공정 챔버 내에 설치된 척 상에 로딩시킨다. 상기 공정 챔버 내의 공간(space)을 진공상태로 만든다. 상기 공정 챔버 내로 액체 비정질 탄소막 소스를 가열하여 비정질 탄소 가스를 주입한다. 이때, 상기 공정 챔버 내로 캐리어 가스를 동시에 주입하여 상기 기판 상에 비정질 탄소막을 형성한다. 비정질 탄소막을 이용한 반도체소자의 패턴 형성방법 또한 제공된다.  An amorphous carbon film forming method and a pattern forming method of a semiconductor device using an amorphous carbon film are provided. This method includes preparing a substrate. The substrate is loaded onto a chuck installed in the process chamber. The space in the process chamber is vacuumed. Amorphous carbon gas is injected by heating a liquid amorphous carbon film source into the process chamber. At this time, a carrier gas is simultaneously injected into the process chamber to form an amorphous carbon film on the substrate. Also provided is a method of forming a pattern of a semiconductor device using an amorphous carbon film.

Description

비정질 탄소막 형성방법 및 비정질 탄소막을 이용한 반도체소자의 패턴 형성방법{Methode of forming amorphous carbon layer and methode of forming pattern of semiconductor device using amorphous carbon layer}A method of forming an amorphous carbon film and a pattern of a semiconductor device using the amorphous carbon film {Methode of forming amorphous carbon layer and methode of forming pattern of semiconductor device using amorphous carbon layer}

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 탄소막을 이용한 반도체소자의 패턴 형성방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of forming a pattern of a semiconductor device using an amorphous carbon film according to embodiments of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 탄소막 형성방법을 설명하기 위한 진공장비의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a vacuum apparatus for explaining an amorphous carbon film forming method according to embodiments of the present invention.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 탄소막을 이용한 반도체소자의 패턴 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다. 3 to 6 are process cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern of a semiconductor device using an amorphous carbon film according to embodiments of the present invention.

본 발명은 박막 형성 방법 및 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 특히 비정질 탄소막 형성방법 및 비정질 탄소막을 이용한 반도체소자의 패턴 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film formation method and a pattern formation method, and more particularly, to an amorphous carbon film formation method and a pattern formation method of a semiconductor device using an amorphous carbon film.

반도체소자의 고집적화 및 고성능화가 진행됨에 따라 반도체소자의 제조에 사용되는 재료 또는 공정 기술에 대한 요구도가 매우 높아지고 있다. 특히, 반도체 기판 상에 형성된 여러 층 또는 영역들에 미세 패턴을 형성하는 공정에 대한 요구사항이 매우 강화되고 있다. 반도체소자의 제조에 있어서, 패턴의 형성은 통상 포토리소그래피라고 하는 공정을 통해 구현된다. 예를 들어, 패턴이 형성될 재료층 상에, 식각 마스크로서의 하드 마스크층, 반사 방지막 및 포토레지스트막을 적층한 후, 노광, 현상, 식각, 애싱(ashing) 및 스트립(strip) 공정을 수행하여 상기 재료층에 원하는 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 포토리소그래피 공정을 통해 고집적화되고 고성능화된 소자를 보다 정밀하고 효율적으로 제조하기 위해 다양한 공정기술과 재료들이 개발되고 있다.As high integration and high performance of semiconductor devices are progressed, the demand for materials or process technologies used in the manufacture of semiconductor devices is increasing. In particular, the requirements for the process of forming a fine pattern in various layers or regions formed on a semiconductor substrate are greatly strengthened. In the manufacture of a semiconductor device, the formation of a pattern is usually implemented through a process called photolithography. For example, a hard mask layer, an antireflection film, and a photoresist film as an etch mask are stacked on the material layer on which a pattern is to be formed, and then the exposure, development, etching, ashing, and strip processes are performed to perform the above process. A desired pattern can be formed in the material layer. Through such photolithography process, various process technologies and materials are being developed to manufacture highly integrated and high performance devices more precisely and efficiently.

현재 반도체소자의 제조 공정에서 사용하고 있는 비정질 탄소막/실리콘 산화질화막(SiON)/반사방지막/포토레지스트막의 다층 구조는 서브 마이크론(sub-micron) 이하의 고집적 반도체소자의 미세 패턴을 형성하기 위해 사용되고 있다. 이러한 다층 구조는 비정질 탄소막 아래에 있는 기판 상의 재료층(예를 들어, 산화막 또는 질화막 등)을 정밀하게 패터닝하기 위해 사용된다. 즉, 노광 및 현상 공정을 통해 형성된 포토레지스트막 패턴은 반사 방지막 및 SiON막으로 전사되고 SiON막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 패턴을 비정질 탄소막에 전사시킴으로써 기판 상의 재료층을 패터닝하기 위한 식각 마스크로서 비정질 탄소막 패턴을 형성한다. 이와 같이 형성된 비정질 탄소막 패턴을 통해 그 아래의 재료층을 선택적으로 식각한 후 잔여 비정질 탄소막 및 불순물을 제거하도록 애싱 및 스트립 공정을 실시함으로써 상기 재료층에 원하는 패턴을 정밀하게 형성하게 된다. The multilayer structure of the amorphous carbon film / silicon oxynitride film (SiON) / antireflective film / photoresist film currently used in the manufacturing process of semiconductor devices is used to form fine patterns of highly integrated semiconductor devices of sub-micron or less. . This multilayer structure is used to precisely pattern a layer of material (for example, an oxide film or a nitride film) on a substrate under an amorphous carbon film. That is, the photoresist film pattern formed through the exposure and development process is transferred to the anti-reflection film and the SiON film, and is used as an etching mask for patterning the material layer on the substrate by transferring the pattern to the amorphous carbon film using the SiON film pattern as an etching mask. An amorphous carbon film pattern is formed. The desired pattern is precisely formed on the material layer by selectively etching the material layer beneath the amorphous carbon film pattern thus formed, and then performing an ashing and strip process to remove the remaining amorphous carbon film and impurities.

비정질 탄소막을 형성하는데 있어, 프로핀(C3H6) 가스 소스를 이용할 경우 파티클이 발생하는 문제점이 있으며, 이를 방지하기 위해 액체 비정질 탄소 소스인 트리메틸벤젠(C9H12)을 사용하고 있다. 그러나, 액체 비정질 탄소 소스를 이용하여 비정질 탄소막을 형성할 경우, 상기 비정질 탄소막의 경도(hardness)가 상기 프로핀(C3H6) 가스 소스를 이용하여 형성된 박막 보다 매우 약한 박막이 형성된다. 따라서, 비정질 탄소막 패턴 형성을 위해 비정질 탄소막 식각 시 식각프로파일 불량현상이 발생하고 있으며, 그 결과, 요구되는 패턴 모양과 다르게 형성되는 문제점이 발생하고 있다. In forming an amorphous carbon film, there is a problem in that particles are generated when a propene (C 3 H 6 ) gas source is used. To prevent this, trimethylbenzene (C 9 H 12 ), which is a liquid amorphous carbon source, is used. However, when an amorphous carbon film is formed using a liquid amorphous carbon source, a thin film having a very weak hardness of the amorphous carbon film is formed than a thin film formed using the propene (C 3 H 6 ) gas source. Therefore, an etching profile defect occurs when etching an amorphous carbon film to form an amorphous carbon film pattern. As a result, a problem of forming a pattern different from the required pattern shape occurs.

따라서, 액체 비정질 탄소 소스를 이용하면서 비정질 탄소막의 식각프로파일을 개선시킬 수 있는 비정질 탄소막 형성방법에 대한 연구가 요구되고 있다. Therefore, there is a need for a method of forming an amorphous carbon film that can improve the etching profile of the amorphous carbon film while using a liquid amorphous carbon source.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액체 비정질 탄소 소스를 이용하면서 비정질 탄소막의 식각프로파일을 개선시킬 수 있는 비정질 탄소막 형성방법 및 비정질 탄소막을 이용한 반도체소자의 패턴 형성방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an amorphous carbon film forming method capable of improving an etching profile of an amorphous carbon film using a liquid amorphous carbon source and a pattern forming method of a semiconductor device using the amorphous carbon film.

본 발명의 일 양태에 따르면, 비정질 탄소막 형성방법을 제공한다. 이 방법은 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판을 공정 챔버 내에 설치된 척 상에 로딩시킨다. 상기 공정 챔버 내의 공간(space)을 진공상태로 만든다. 상기 공정 챔버 내로 액체 비정질 탄소막 소스를 가열하여 비정질 탄소 가스를 주입한다. 이때, 상기 공정 챔버 내로 캐리어 가스를 동시에 주입하여 상기 기판 상에 비정질 탄소막을 형성한다.According to one aspect of the present invention, an amorphous carbon film forming method is provided. This method includes preparing a substrate. The substrate is loaded onto a chuck installed in the process chamber. The space in the process chamber is vacuumed. Amorphous carbon gas is injected by heating a liquid amorphous carbon film source into the process chamber. At this time, a carrier gas is simultaneously injected into the process chamber to form an amorphous carbon film on the substrate.

본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 액체 비정질 탄소막 소스는 트리메틸벤젠(trimethylbenzene) 용액을 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the liquid amorphous carbon film source may comprise a trimethylbenzene solution.

다른 실시예들에서, 상기 캐리어 가스는 이산화탄소 가스, 아르곤 가스 및 수소 가스로 이루어진 일군 중 선택된 어느 하나 또는 다수의 가스를 사용할 수 있다. In other embodiments, the carrier gas may use any one or a plurality of gases selected from the group consisting of carbon dioxide gas, argon gas, and hydrogen gas.

또 다른 실시예들에서, 상기 액체 비정질 탄소막 소스를 가열할 때, 가열온도는 340도 내지 380도 일 수 있다.In still other embodiments, when heating the liquid amorphous carbon film source, the heating temperature may be 340 degrees to 380 degrees.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 비정질 탄소막을 이용한 반도체소자의 패턴 형성방법을 제공한다. 이 방법은 반도체기판 상에 피식각층을 형성하는 것을 포함한다. 상기 피식각층을 갖는 기판 상에 비정질 탄소막(Amorphous Carbon layer;ACL)을 형성한다. 이때, 상기 비정질 탄소막은 액체 비정질 탄소막 소스를 이용한 비정질 탄소 가스 및 캐리어 가스를 동시에 주입하여 형성한다. 상기 비정질 탄소막을 갖는 기판 상에 절연막을 형성한다. 상기 절연막을 갖는 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 절연막을 식각하여 절연막 패턴을 형성한다. 상기 절연막 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 비정질 탄소막을 식각하여 비정질 탄소막 패턴을 형성한다. According to another aspect of the present invention, a method of forming a pattern of a semiconductor device using an amorphous carbon film is provided. The method includes forming an etched layer on a semiconductor substrate. An amorphous carbon layer (ACL) is formed on the substrate having the etched layer. In this case, the amorphous carbon film is formed by simultaneously injecting an amorphous carbon gas and a carrier gas using a liquid amorphous carbon film source. An insulating film is formed on a substrate having the amorphous carbon film. A photoresist pattern is formed on the substrate having the insulating film. The insulating layer is etched using the photoresist pattern as an etching mask to form an insulating layer pattern. The amorphous carbon layer is etched using the insulating layer pattern as an etching mask to form an amorphous carbon layer pattern.

본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 액체 비정질 탄소막 소스는 트리메틸벤젠(trimethylbenzene) 용액을 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the liquid amorphous carbon film source may comprise a trimethylbenzene solution.

다른 실시예들에서, 상기 캐리어 가스는 이산화탄소 가스, 아르곤 가스 및 수소 가스로 이루어진 일군 중 선택된 어느 하나 또는 다수의 가스를 사용할 수 있다. In other embodiments, the carrier gas may use any one or a plurality of gases selected from the group consisting of carbon dioxide gas, argon gas, and hydrogen gas.

또 다른 실시예들에서, 상기 액체 비정질 탄소막 소스를 가열할 때, 가열온도는 340도 내지 380도 일 수 있다. In still other embodiments, when heating the liquid amorphous carbon film source, the heating temperature may be 340 degrees to 380 degrees.

또 다른 실시예들에서, 상기 비정질 탄소막을 형성하는 공정은 CVD(chemical vapor deposition)방법을 이용할 수 있다. In another embodiment, the process of forming the amorphous carbon film may use a chemical vapor deposition (CVD) method.

또 다른 실시예들에서, 상기 절연막은 SiON 물질로 형성할 수 있다. In still other embodiments, the insulating film may be formed of a SiON material.

또 다른 실시예들에서, 상기 비정질 탄소막을 식각하여 비정질 탄소막 패턴을 형성하는 동안, 상기 포토레지스트 패턴이 동시에 식각되어 제거될 수 있다. In still other embodiments, the photoresist pattern may be simultaneously etched and removed while the amorphous carbon film is etched to form an amorphous carbon film pattern.

또 다른 실시예들에서, 상기 비정질 탄소막 패턴을 형성한 후, 상기 비정질 탄소막 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 피식각층을 식각할 수 있다. In some embodiments, after the amorphous carbon film pattern is formed, the etching target layer may be etched using the amorphous carbon film pattern as an etching mask.

또 다른 실시예들에서, 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 것은 상기 절연막을 갖는 기판 상에 포토레지스트막을 형성하고, 상기 포토레지스트막을 노광 및 현상하는 것을 포함할 수 있다. 상기 절연막은 상기 포토레지스트막을 노광할 때 반사 방지막의 역할을 수행할 수 있다. In still other embodiments, forming the photoresist pattern may include forming a photoresist film on the substrate having the insulating film, and exposing and developing the photoresist film. The insulating film may serve as an anti-reflection film when exposing the photoresist film.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전 달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the invention will be fully conveyed to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. In addition, where a layer is said to be "on" another layer or substrate, it may be formed directly on the other layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 탄소막을 이용한 반도체소자의 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 탄소막 형성방법을 설명하기 위한 진공장비의 단면도이며, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 탄소막을 이용한 반도체소자의 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다. 1 is a process flowchart illustrating a method of forming a pattern of a semiconductor device using an amorphous carbon film according to embodiments of the present invention, and FIG. 2 is a vacuum apparatus for explaining the method of forming an amorphous carbon film according to embodiments of the present invention. 3 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern of a semiconductor device using an amorphous carbon film according to embodiments of the present invention.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 반도체기판(100)을 준비한다. 상기 반도체기판(100) 상에 피식각층(105)을 형성할 수 있다(도 1의 F1단계). 또는 이와 달리, 상기 반도체기판을 식각하여 상기 반도체기판 내에 트렌치 등을 형성할 경우, 상기 피식각층(105)의 형성을 생략할 수 있다. 1, 2, and 3, a semiconductor substrate 100 is prepared. An etched layer 105 may be formed on the semiconductor substrate 100 (F1 step of FIG. 1). Alternatively, when the trench is formed in the semiconductor substrate by etching the semiconductor substrate, the formation of the etched layer 105 may be omitted.

상기 피식각층(105)이 형성된 상기 반도체기판(100)을 공정 챔버(C) 내에 설치된 척(S) 상에 로딩시킨다(도 1의 F2단계). 상기 공정 챔버(C)에 연결된 진공펌프(P)를 이용하여 상기 공정 챔버(C) 내의 공간(space)을 진공상태로 만든다. 상기 공정 챔버(C) 내로 액체 비정질 탄소막 소스를 가열하여 비정질 탄소 가스를 주입한다. 이와 동시에, 상기 공정 챔버 내로 캐리어 가스를 주입한다. 그 결과, 상기 피식각층(105)이 형성된 상기 반도체기판(100) 상에 비정질 탄소막(Amorphous Carbon layer;ACL,110)이 형성된다(도 1의 F3단계). The semiconductor substrate 100 on which the etched layer 105 is formed is loaded on the chuck S installed in the process chamber C (step F2 of FIG. 1). A space in the process chamber C is vacuumed by using the vacuum pump P connected to the process chamber C. Amorphous carbon gas is injected into the process chamber C by heating a liquid amorphous carbon film source. At the same time, carrier gas is injected into the process chamber. As a result, an amorphous carbon layer (ACL) 110 is formed on the semiconductor substrate 100 on which the etched layer 105 is formed (step F3 of FIG. 1).

상기 액체 비정질 탄소막 소스는 트리메틸벤젠(trimethylbenzene) 용액을 포함할 수 있다. 상기 캐리어 가스는 이산화탄소 가스, 아르곤 가스 및 수소 가스로 이루어진 일군 중 선택된 어느 하나 또는 다수의 가스를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 캐리어 가스는 아르곤 가스일 수 있다. 상기 액체 비정질 탄소막 소스를 가열할 때, 가열온도는 340도 내지 380도 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 액체 비정질 탄소막 소스는 350도로 가열될 수 있다. 상기 비정질 탄소막(110)을 형성하는 공정은 CVD(chemical vapor deposition) 방법을 이용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 비정질 탄소막(110)을 형성하는 공정은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 이용할 수 있다. The liquid amorphous carbon film source may include a trimethylbenzene solution. The carrier gas may use any one or a plurality of gases selected from the group consisting of carbon dioxide gas, argon gas, and hydrogen gas. Preferably, the carrier gas may be an argon gas. When heating the liquid amorphous carbon film source, the heating temperature may be 340 degrees to 380 degrees. Preferably, the liquid amorphous carbon film source may be heated to 350 degrees. The process of forming the amorphous carbon film 110 may use a chemical vapor deposition (CVD) method. Preferably, the process of forming the amorphous carbon film 110 may use a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method.

상기 비정질 탄소막(110)을 형성하는데 있어, 종래에는 액체 비정질 탄소막 소스만을 이용하여 이용하였으나, 본 발명에서는 액체 비정질 탄소막 소스를 이용하여 비정질 탄소 가스를 주입하면서 이산화탄소 가스, 아르곤 가스 또는 수소 가스와 같은 캐리어 가스를 동시에 주입함으로써 상기 비정질 탄소막(110)의 형성속도를 감소시켜 막의 경도(hardness)를 강화시킬 수 있게 된다. In forming the amorphous carbon film 110, conventionally, only a liquid amorphous carbon film source was used, but in the present invention, a carrier such as carbon dioxide gas, argon gas, or hydrogen gas is injected while injecting the amorphous carbon gas using the liquid amorphous carbon film source. By simultaneously injecting a gas, it is possible to reduce the formation rate of the amorphous carbon film 110 to enhance the hardness of the film.

상기 비정질 탄소막(110)을 갖는 기판 상에 절연막(115)을 형성한다(도 1의 F4단계). 상기 절연막(115)은 SiON물질로 형성될 수 있다. 상기 절연막(115)을 갖는 기판 상에 포토레지스트막을 형성할 수 있다. 이어, 상기 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴(120)을 형성할 수 있다(도 1의 F5단계). 이때, 상기 절연막(115)은 상기 포토레지스트막을 노광할 때 반사 방지막의 역할을 수행 할 수 있다. 또한, 상기 포토레지스트 패턴(120)에 불량이 발생하여 상기 포토레지스트 패턴(120)을 제거하기 위해 애슁(ashing) 공정을 진행할 경우, 상기 절연막(115)이 상기 비정질 탄소막(110)을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.An insulating film 115 is formed on the substrate having the amorphous carbon film 110 (step F4 of FIG. 1). The insulating layer 115 may be formed of a SiON material. A photoresist film may be formed on the substrate having the insulating film 115. Subsequently, the photoresist film may be exposed and developed to form a photoresist pattern 120 (step F5 of FIG. 1). In this case, the insulating film 115 may serve as an anti-reflection film when the photoresist film is exposed. In addition, when the ashing process is performed to remove the photoresist pattern 120 due to a defect in the photoresist pattern 120, the insulating film 115 protects the amorphous carbon film 110. Can be performed.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(120)을 식각마스크로 이용하여 상기 절연막(115)을 식각하여 절연막 패턴(115')을 형성한다(도 1의 F6단계). 1 and 4, the insulating layer 115 is etched using the photoresist pattern 120 as an etching mask to form an insulating layer pattern 115 ′ (F6 in FIG. 1).

도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 절연막 패턴(115')을 식각마스크로 이용하여 상기 비정질 탄소막(110)을 식각하여 비정질 탄소막 패턴(110')을 형성한다(도 1의 F7단계). 상기 비정질 탄소막(110)을 식각하여 비정질 탄소막 패턴(110')을 형성하는 동안, 상기 포토레지스트 패턴(120)이 동시에 식각되어 제거될 수 있다. 1 and 5, the amorphous carbon film 110 is etched using the insulating film pattern 115 ′ as an etching mask to form an amorphous carbon film pattern 110 ′ (F7 in FIG. 1). While the amorphous carbon film 110 is etched to form the amorphous carbon film pattern 110 ′, the photoresist pattern 120 may be simultaneously etched and removed.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 액체 비정질 탄소막 소스를 이용하여 비정질 탄소 가스를 주입하면서 이와 동시에 캐리어 가스를 주입하여 상기 비정질 탄소막(110)의 형성속도를 감소시켜 막의 경도(hardness)를 강화시켰으므로 종래기술과 달리 상기 비정질 탄소막 패턴(110') 형성 시 식각 프로파일을 상기 절연막 패턴(115')과 유사하게 유지할 수 있게 된다. 다시 말해, 상기 비정질 탄소막 패턴(110') 형성 시 식각 프로파일 불량을 방지할 수 있게 된다.As described above, in the present invention, the amorphous carbon gas is injected using the liquid amorphous carbon film source, and the carrier gas is injected at the same time to reduce the formation rate of the amorphous carbon film 110, thereby enhancing the hardness of the film. Unlike the technology, when the amorphous carbon film pattern 110 ′ is formed, the etching profile may be maintained similar to the insulating film pattern 115 ′. In other words, when the amorphous carbon film pattern 110 ′ is formed, a poor etching profile may be prevented.

도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 비정질 탄소막 패턴(110')을 식각마스크로 이용하여 상기 피식각층(105)을 식각할 수 있다. 그 결과, 피식각층 패턴(105')이 형성된다(도 1의 F8단계). 1 and 6, the etched layer 105 may be etched using the amorphous carbon film pattern 110 ′ as an etch mask. As a result, an etched layer pattern 105 'is formed (step F8 in FIG. 1).

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, 비정질 탄소막을 형성하는데 있어, 종래에는 액체 비정질 탄소막 소스만을 이용하여 이용하였으나, 본 발명에서는 액체 비정질 탄소막 소스를 이용하여 비정질 탄소 가스를 주입하면서 이산화탄소 가스, 아르곤 가스 또는 수소 가스와 같은 캐리어 가스를 동시에 주입함으로써 상기 비정질 탄소막의 형성속도를 감소시켜 막의 경도(hardness)를 강화시킬 수 있게 된다. 그 결과, 종래기술과 달리 비정질 탄소막 패턴 형성 시 요구되는 식각 프로파일을 얻을 수 있게 된다. 다시 말해, 상기 비정질 탄소막 패턴 형성 시 식각 프로파일 불량을 방지할 수 있게 된다.As described above, according to the embodiments of the present invention, in forming an amorphous carbon film, conventionally using only a liquid amorphous carbon film source, in the present invention, while injecting the amorphous carbon gas using a liquid amorphous carbon film source while injecting carbon dioxide gas By simultaneously injecting a carrier gas such as argon gas or hydrogen gas, it is possible to reduce the formation rate of the amorphous carbon film to enhance the hardness of the film. As a result, unlike the prior art, it is possible to obtain an etching profile required for forming an amorphous carbon film pattern. In other words, it is possible to prevent an etching profile defect when the amorphous carbon film pattern is formed.

Claims (14)

기판을 준비하고,Prepare the substrate, 상기 기판을 공정 챔버 내에 설치된 척 상에 로딩시키고,Loading the substrate onto a chuck installed in a process chamber, 상기 공정 챔버 내의 공간(space)을 진공상태로 만들고,Vacuum the space in the process chamber, 상기 공정 챔버 내로 액체 비정질 탄소막 소스를 가열하여 비정질 탄소 가스를 주입하되, 상기 공정 챔버 내로 캐리어 가스를 동시에 주입하여 상기 기판 상에 비정질 탄소막을 형성하는 것을 포함하는 비정질 탄소막 형성방법.And injecting an amorphous carbon gas by heating a liquid amorphous carbon film source into the process chamber, and simultaneously injecting a carrier gas into the process chamber to form an amorphous carbon film on the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 액체 비정질 탄소막 소스는 트리메틸벤젠(trimethylbenzene) 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막 형성방법. And the liquid amorphous carbon film source comprises a trimethylbenzene solution. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캐리어 가스는 이산화탄소 가스, 아르곤 가스 및 수소 가스로 이루어진 일군 중 선택된 어느 하나 또는 다수의 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막 형성방법. The carrier gas is an amorphous carbon film forming method using any one or a plurality of gases selected from the group consisting of carbon dioxide gas, argon gas and hydrogen gas. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 액체 비정질 탄소막 소스를 가열할 때, 가열온도는 340도 내지 380도 인 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막 형성방법.And heating the liquid amorphous carbon film source, wherein the heating temperature is 340 degrees to 380 degrees. 반도체기판 상에 피식각층을 형성하고,Forming an etching target layer on the semiconductor substrate, 상기 피식각층을 갖는 기판 상에 비정질 탄소막(Amorphous Carbon layer;ACL)을 형성하되, 상기 비정질 탄소막은 액체 비정질 탄소막 소스를 이용한 비정질 탄소 가스 및 캐리어 가스를 동시에 주입하여 형성하고,Forming an amorphous carbon layer (ACL) on the substrate having the etched layer, wherein the amorphous carbon layer is formed by simultaneously injecting an amorphous carbon gas and a carrier gas using a liquid amorphous carbon film source, 상기 비정질 탄소막을 갖는 기판 상에 절연막을 형성하고,An insulating film is formed on the substrate having the amorphous carbon film, 상기 절연막을 갖는 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고,Forming a photoresist pattern on the substrate having the insulating film, 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 절연막을 식각하여 절연막 패턴을 형성하고,Etching the insulating film using the photoresist pattern as an etching mask to form an insulating film pattern, 상기 절연막 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 비정질 탄소막을 식각하여 비정질 탄소막 패턴을 형성하는 것을 포함하는 반도체소자의 패턴 형성방법.And forming an amorphous carbon film pattern by etching the amorphous carbon film using the insulating film pattern as an etching mask. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 액체 비정질 탄소막 소스는 트리메틸벤젠(trimethylbenzene) 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 형성방법.And the liquid amorphous carbon film source comprises a trimethylbenzene solution. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 캐리어 가스는 이산화탄소 가스, 아르곤 가스 및 수소 가스로 이루어진 일군 중 선택된 어느 하나 또는 다수의 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도 체소자의 패턴 형성방법.The carrier gas pattern forming method of the semiconductor device, characterized in that using any one or a plurality of gases selected from the group consisting of carbon dioxide gas, argon gas and hydrogen gas. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 액체 비정질 탄소막 소스를 가열할 때, 가열온도는 340도 내지 380도 인 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 형성방법.And heating the liquid amorphous carbon film source, wherein a heating temperature is 340 degrees to 380 degrees. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 비정질 탄소막을 형성하는 공정은 CVD(chemical vapor deposition)방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 형성방법.And forming the amorphous carbon film using a chemical vapor deposition (CVD) method. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 절연막은 SiON 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 형성방법. And the insulating layer is formed of a SiON material. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 비정질 탄소막을 식각하여 비정질 탄소막 패턴을 형성하는 동안,While etching the amorphous carbon film to form an amorphous carbon film pattern, 상기 포토레지스트 패턴이 동시에 식각되어 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 형성방법.And the photoresist pattern is etched and removed at the same time. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 비정질 탄소막 패턴을 형성한 후,After forming the amorphous carbon film pattern, 상기 비정질 탄소막 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 피식각층을 식각하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 형성방법. And etching the etched layer by using the amorphous carbon film pattern as an etching mask. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 것은Forming the photoresist pattern is 상기 절연막을 갖는 기판 상에 포토레지스트막을 형성하고,Forming a photoresist film on the substrate having the insulating film, 상기 포토레지스트막을 노광 및 현상하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 형성방법.Exposing and developing the photoresist film. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 절연막은 상기 포토레지스트막을 노광할 때 반사 방지막의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 형성방법. And the insulating film serves as an anti-reflection film when exposing the photoresist film.
KR1020070019749A 2007-02-27 2007-02-27 Amorphous carbon film formation method and pattern formation method of semiconductor device using amorphous carbon film Withdrawn KR20080079494A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070019749A KR20080079494A (en) 2007-02-27 2007-02-27 Amorphous carbon film formation method and pattern formation method of semiconductor device using amorphous carbon film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070019749A KR20080079494A (en) 2007-02-27 2007-02-27 Amorphous carbon film formation method and pattern formation method of semiconductor device using amorphous carbon film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080079494A true KR20080079494A (en) 2008-09-01

Family

ID=40020417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070019749A Withdrawn KR20080079494A (en) 2007-02-27 2007-02-27 Amorphous carbon film formation method and pattern formation method of semiconductor device using amorphous carbon film

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080079494A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101388927B1 (en) * 2013-03-14 2014-04-25 한국과학기술원 Method of fabricating mems device using amorphous carbon layer with promoted adhesion
KR20240122222A (en) 2023-02-03 2024-08-12 주식회사 테스 Oxygen-doped amorphous carbon film and method of depositing the same
KR20250101552A (en) 2023-12-27 2025-07-04 주식회사 테스 Amorphous carbon film and method of depositing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101388927B1 (en) * 2013-03-14 2014-04-25 한국과학기술원 Method of fabricating mems device using amorphous carbon layer with promoted adhesion
KR20240122222A (en) 2023-02-03 2024-08-12 주식회사 테스 Oxygen-doped amorphous carbon film and method of depositing the same
US12480211B2 (en) 2023-02-03 2025-11-25 Tes Co., Ltd Oxygen-doped amorphous carbon film and method for depositing the same
KR20250101552A (en) 2023-12-27 2025-07-04 주식회사 테스 Amorphous carbon film and method of depositing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102083680B1 (en) Method for etching organic hardmasks
KR101004691B1 (en) Method of forming fine pattern of semiconductor device
TWI338332B (en) Method for etching a molybdenum layer suitable for photomask fabrication
US7943520B2 (en) Hole pattern forming method and semiconductor device manufacturing method
US20120196446A1 (en) Method for etching organic hardmasks
TW202001991A (en) Patterning method for semiconductor device
KR20060129412A (en) Technology of using amorphous carbon (APF) for various etch and litho integration designs
US20150118832A1 (en) Methods for patterning a hardmask layer for an ion implantation process
JP2009141329A (en) Plasma surface treatment to prevent pattern collapse in immersion lithography
JP2009071306A (en) Method for forming micropattern in semiconductor device
JP2005045053A (en) Method for manufacturing semiconductor device
CN101273443A (en) Hydrogen Treatment Method for Improved Photoresist Adhesion and Reuse Consistency
US20040185674A1 (en) Nitrogen-free hard mask over low K dielectric
KR20080079494A (en) Amorphous carbon film formation method and pattern formation method of semiconductor device using amorphous carbon film
JP2011071279A (en) Method of fabricating semiconductor device
KR20080069346A (en) Pattern formation method of semiconductor device
US20050224983A1 (en) Semiconductor structures and methods for forming patterns using nitrogen-free SiCOH anti-reflective layers
KR20080061651A (en) Method of forming a semiconductor device
KR20080074486A (en) Device Separator Formation Method of Semiconductor Device
US7265053B2 (en) Trench photolithography rework for removal of photoresist residue
KR20080085280A (en) Pattern formation method of semiconductor device
KR20090066840A (en) Method of forming a semiconductor device
KR102599015B1 (en) Substrate processing method
KR20080085287A (en) Semiconductor structure for pattern formation and pattern formation method using same
KR20100036985A (en) Method for manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20070227

PG1501 Laying open of application
PC1203 Withdrawal of no request for examination
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid