KR20040009384A - 포토레지스트용 현상액에 용해되는 유기 바닥 반사 방지조성물과 이를 이용한 사진 식각 공정 - Google Patents

포토레지스트용 현상액에 용해되는 유기 바닥 반사 방지조성물과 이를 이용한 사진 식각 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 유기 바닥 반사 방지 조성물은 방향족 고분자 화합물, 열가교제 및 유기 용매를 포함한다. 방향족 고분자 화합물은 248nm 미만의 단파장 노광원을 흡수하며 열가교되고 산에 의해 탈가교되는 작용기를 구비하고, 열가교제는 고분자 화합물의 작용기에 반응하여 열가교 반응을 일으킨다. 유기 바닥 반사 방지 조성물은 포토레지스트용 현상액에 용해가능한 성질을 지닌다. 따라서 본 발명에 따른 유기 바닥 반사 방지 조성물을 사용한 사진 식각 공정에서는 포토레지트막의 노광 및 노광후 베이킹 후에 현상 단계에서 포토레지스트막과 함께 유기 바닥 반사 방지막을 동시에 현상할 수 있으므로 공정이 단순화되고 포토레지스트막 형성 두께의 마진 및 식각 공정 마진을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

포토레지스트용 현상액에 용해되는 유기 바닥 반사 방지 조성물과 이를 이용한 사진 식각 공정{Photoresist developer soluble organic bottom anti-reflective composition and photolithography and etching process using the same}
본 발명은 새로운 물성의 유기 바닥 반사 방지 조성물 및 이를 이용한 사진 식각 공정에 관한 것이다.
통상적인 사진 식각 공정에서는 포토레지스트 패터닝시에 하부 막질의 빛에 대한 반사를 줄이기 위해 반사 방지막을 사용한다. 이러한 반사 방지막은 반사율을 최적화해서 사용하는 무기 바닥 반사 방지막(이하 'BARC')과 포토레지스트막을 통과한 빛을 흡수하는 유기 BARC의 두 종류로 구분된다. 무기 BARC는 하부 단차에 대한 정합도(coformality)가 좋은 반면에 후속 공정에서 제거가 용이하지 못하고, 패턴이 들뜨는 현상(footing)이 많이 생기는 문제 때문에 최근에는 유기 BARC가 많이 사용되고 있다.
유기 BARC를 사용한 사진 식각 공정은 도 1에 도시된 공정 순서도에 따라 진행된다. 먼저 식각을 위한 피식각 대상, 예를 들면, 실리콘 기판, 절연막 또는 도전막 위에 유기 BARC 막을 형성(10 단계)한 후, 유기 BARC 막을 고온 베이킹(12 단계)한다. 이어서, 포토레지스트막을 유기 BARC막 상에 형성한 후 소프트베이킹(14 단계)하고, 노광 및 노광후 베이킹(16 단계)한 후, 현상(18 단계)하여 포토레지스트 패턴을 완성한다. 이후, 생성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 유기 BARC막을 식각하는 제1 식각(20 단계)를 거친 후, 피식각 대상을 식각하는 제2 식각(22 단계)을 실시한다.
이와 같은 사진 식각 공정에 있어서 중요한 공정 변수는 유기 BARC를 제거하기 위한 제1 식각(20 단계)에서 얼마나 많은 양의 포토레지스트막이 남아있느냐 하는 것이다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 현상(18 단계) 직후의 포토레지스트 패턴(50)의 두께는 T1이나, 유기 BARC막(40)을 제거하기 위한 제1 식각(20 단계) 시 포토레지스트 패턴(50)도 일부 식각되므로 그 두께가 T2로 감소한다. 또, 피식각 대상(30)을 식각하기 위한 제2 식각(22 단계)시 포토레지스트 패턴(50)은 추가로 식각되어 그 두께가 T3로 감소한다. 따라서, 제1 식각(20 단계)후 T2의 두께로 남아있는 포토레지스트 패턴(50)으로 하부 피식각 대상(30)을 식각해야 하기 때문에 일정한 선택비를 확보하기 위해서는 유기 BARC막(40)를 제거하기 위한 제1 식각(20 단계) 시 최소한의 포토레지스트 패턴(50) 두께 손실(T1-T2)로 유기 BARC막(40)을 제거할 수 있어야 한다.
그러나, 248㎚미만의 노광원에 사용되는 포토레지스트(예: ArF 레지스트 또는 F2레지스트)를 이용한 사진 식각 공정에 있어서 가장 심각한 문제점의 하나로 지적되고 있는 것이 유기 BARC막(40)을 제거하기 위한 제1 식각(20 단계) 시 포토레지스트 패턴의 손실(T1-T2)이 매우 심하여 후속 제2 식각(22 단계)시 피식각 대상(30)에 대한 식각 마스크 역할을 충분히 할 수 있는 정도의 식각 선택비를 확보할 수가 없어서 실제 소자를 제조하는데 어려움이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 극복하고자 하는 것으로서, 포토레지스트용 현상액에 용해될 수 있어서 유기 바닥 반사 방지막을 제거하기 위한 식각 공정이 따로 필요없는 사진 식각 기술에 적합한 유기 바닥 반사 방지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 포토레지스트용 현상액에 용해되는 유기 바닥 반사 방지 조성물을 사용하여 단순화되고 식각 선택비가 향상된 사진 식각 공정을 제공하는 것이다.
도 1는 종래의 사진 식각 공정 순서도이다.
도 2 내지 도 4는 각각 도 1의 18, 19 및 20 단계의 결과물을 나타내는 단면도들이다.
도 5a 내지 도 10도는 본 발명에 따른 유기 바닥 반사 방지 조성물을 사용한 사진 식각 공정을 나타내는 공정 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 피식각 대상, 110 :유기 바닥 반사 방지막, 120: 포토레지스트막, 120A : 포토레지스트 패턴, 110A: 유기 바닥 반사 방지막 패턴.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유기 바닥 반사 방지 조성물은 방향족 고분자 화합물, 열가교제 및 유기 용매를 포함한다. 방향족 고분자 화합물은 248nm 미만의 단파장 노광원을 흡수하며, 열가교되고 산에 의해 탈가교되는 작용기를 구비하고, 열가교제는 고분자 화합물의 작용기에 반응하여 가교 반응을 일으킨다. 또 유기 바닥 반사 방지 조성물은 포토레지스트용 현상액에 용해가능한 성질을 지닌다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 사진 식각 공정에 따르면, 먼저 피식각 대상 위에 248nm 미만의 단파장 노광원을 흡수하며, 열가교되고 산에 의해 탈가교되는 작용기를 구비하는 방향족 고분자 화합물, 상기 작용기에 반응하여 열가교 반응을 일으키는 열가교제 및 유기 용매를 포함하고, 포토레지스트용 현상액에 용해가능한 사진 식각용 유기 바닥 반사 방지막을 형성한다. 이어서, 상기 유기 바닥 반사 방지막을 베이킹하여 열가교시킨 후, 상기 열가교된 유기 바닥 반사 방지막상에 포토레지스트막을 형성한다. 계속해서 상기 포토레지스트막을 노광 및 노광후 베이킹하여 상기 포토레지스트막의 노광부에서 산 가수분해 반응 및 상기 노광부 하부의 유기 바닥 반사 방지막내에서 산에 의한 탈가교반응이 일어나도록 한 후, 상기 산 가수분해 반응이 일어난 노광부 및 상기 탈가교반응이 일어난 노광부 하부의 유기 바닥 반사 방지막을 포토레지스트용 현상액으로 용해시켜서 포토레지스트 패턴 및 유기 바닥 반사 방지막 패턴을 동시에 형성한다. 마지막으로 상기 포토레지스트 패턴 및 유기 바닥 반사 방지막 패턴을 식각 마스크로사용하여 상기 피식각 대상을 식각한다.
본 발명들에 있어서, 상기 방향족 고분자 화합물은 노볼락(Novolak) 수지 또는 폴리히드록시스티렌 수지인 것이 바람직하다.
상기 열가교제는 하기 식으로 표시되는 구조의 비닐 에테르 유도체인 것이 바람직하다.
R0CH=CH2 x
식중, x는 2 ∼ 4에서 선택되는 정수이고, R 은 C1∼ C20의 탄화수소 또는 중량 평균 분자량이 500 ∼ 5000인 올리고머(oligomer)임.
상기 열가교제는 1,4-부탄디올 디비닐 에테르, 트리(에틸렌글리콜) 디비닐 에테르, 트리메틸올프로판 트리비닐 에테르 또는 1,4-시클로헥산디메탄올 디비닐 에테르인 것이 더욱 바람직하다.
상기 열가교제는 상기 고분자 화합물의 중량을 기준으로 1 ∼ 30 중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하다.
또, 상기 포토레지스트는 광산발생제를 포함하는 ArF 엑시머 레이저 또는 F2엑시머 레이저용 포토레지스트이고, 상기 포토레지스트용 현상액은 TMAH 용액인 것이 바람직하다.
상기 유기 용매는 상기 포토레지스트와 혼합 반응을 일으키지 않는 유기 용매인 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명에 따른 유기 바닥 반사 방지 조성물 및 이를 이용한 사진 식각 공정에 대하여 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예, 평가예 및 실험예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예, 평가예 및 실험예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 화학식에서 동일한 문자는 동일한 치환기를 나타낸다.
도 5a 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 바닥 반사 방지 (이하 BARC)조성물을 사용한 사진 식각 공정을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 피식각 대상(100) 위에 유기 BARC 조성물을 코팅하여 유기 BARC막(110)을 형성한다. 피식각 대상(100)은 트렌치 등을 형성하기 위한 실리콘 기판일 수도 있고, 반도체 제조 공정에 사용되는 다양한 종류의 절연막 또는 도전막 등 어떠한 막이라도 가능하다. 본 실시예에서는 피식각 대상(100)으로 트렌치를 형성하기 위한 실리콘 기판을 예시한다.
유기 BARC막(110) 형성에 사용되는 유기 BARC 조성물은 248nm 미만의 단파장 노광원을 흡수하며, 열가교되고 산에 의해 탈가교되는 작용기를 구비하는 방향족 고분자 화합물, 작용기에 반응하여 가교 반응을 일으키는 열가교제 및 유기 용매를 포함하고, 포토레지스트용 염기성 현상액에 용해가능한 조성물이다.
유기 BARC 조성물을 구성하는 고분자 화합물은 사용하고자 하는 광원 즉, 248nm 미만의 단파장 노광원을 흡수할 수 있는 화합물이어야 한다. 따라서 방향족 고분자 화합물이 적합하다. 특히, 쉽게 사용이 가능하며 제조 단가에서 유리한 기존의 I-라인(365 ㎚) 레지스트 재료인 노볼락 수지나 KrF(248㎚) 엑시머 레이저 레지스트 재료인 폴리히드록시스티렌 등의 방향족 고분자 화합물이 적합하다.
또, 방향족 고분자 화합물의 구조는 열가교제에 의해 고온 베이킹에서 열가교 반응이 용이하게 일어날 수 있으면서 동시에 산의 촉매 작용에 의해 탈가교되는 작용기를 구비해야 한다.
한편, 열 가교제 또한 방향족 고분자 화합물의 작용기와 쉽게 열 가교 반응이 일어날 수 있으며, 산의 촉매 작용에 의해 쉽게 분해될 수 있는 구조이어야 한다. 열 가교제는 통상의 유기 BARC막의 퍼포먼스(performance)에 전혀 영향을 미치지 않으며 저장 수명 등과 같은 인자를 고려하여 선정해야 한다.
따라서, 유기 BARC 조성물에 포함될 수 있는 가교제의 예로는 하기 화학식 1로 표시되는 구조의 다작용기 비닐 에테르 유도체를 들 수 있다.
[화학식 1]
R0CH=CH2 x
화학식 1중, x는 2 ∼ 4에서 선택되는 정수이고, R은 C1∼ C20의 탄화수소 또는 중량 평균 분자량이 500 ∼ 5000인 올리고머(oligomer)이다.
상기 화학식 1로 표시되는 비닐 에테르 유도체의 예로는 1,4-부탄디올 디비닐 에테르, 트리(에틸렌글리콜) 디비닐 에테르, 트리메틸올프로판 트리비닐 에테르 또는 1,4-시클로헥산디메탄올 디비닐 에테르를 들 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 열 가교제를 상기 방향족 고분자 화합물과 함께유기 용매에 혼합하여 유기 BARC 조성물을 제조할 경우에 상기 열 가교제는 상기 방향족 고분자 화합물의 중량을 기준으로 1 ∼ 30 중량%의 양으로 포함되도록 한다.
유기 용매는 유기 BARC막 위에 형성될 포토레지스트막과 혼합 반응을 일으키지 않는 용매이어야 한다. 만약 유기 BARC막 위에 형성되는 포토레지스트막과 혼합 반응이 일어나면 포토레지스트막의 특성이 나빠지기 때문이다. 따라서, 유기 용매는 포토레지스트막의 종류에 따라 달라질 수 있다. 바람직한 유기 용매로는 이소프로필 알코올 등을 들 수 있다.
도 5b는 방향족 고분자 화합물로 노볼락 수지를 열 가교제로 비닐 에테르 유도체를 포함하는 유기 BARC 조성물로 유기 BARC막(110)을 형성한 경우를 예시한 것이다. 도 5b에서 Z 는 C3∼ C20의 탄화수소이다.
도 6a 및 6b는 유기 BARC막(110)에 대하여 베이킹 공정을 실시하여 열 가교된 유기 BARC막(110')을 형성하는 단계를 나타낸다.
코팅 직후의 유기 BARC막(110)은 방향족 고분자 화합물과 열가교제가 고르게 혼합되어 있는 형태(도 5b참조)이다. 이 유기 BARC막(110)에 대하여 150 내지 200℃의 베이킹 공정을 실시하면, 도 6b와 같이 열가교제에 의한 방향족 고분자 화합물의 열가교반응이 일어난다.
도 7을 참조하면, 열가교된 유기 BARC막(110A) 상에 포토레지스트막(120)을 형성한다. 포토레지스트막(120)은 광산발생제를 포함하는 ArF 엑시머 레이저(193㎚) 또는 F2레이저용 포토레지스트를 코팅하여 포토레지스트막(120)을 형성한 다음 포토레지스트막(120)내의 용매를 제거하고, 열가교된 유기 BARC막(110A)에 대한 부착력을 증대시키기 위한 목적으로 소프트 베이킹을 실시한다.
소프트 베이킹은 90 ∼ 150℃ 범위 내의 온도 조건 하에서 60 ∼ 120초 동안 실시한다.
도 8a를 참조하면, 기판(210) 상에 소정의 패턴(220)을 구비하는 마스크(200)를 사용하고 248㎚ 이하의 노광원을 사용하여 노광한 후, 노광후 베이크(이하 PEB)한다. PEB는 90 ∼ 150℃ 범위 내의 온도 조건 하에서 60 ∼ 120초 동안 실시한다.
노광에 의해 포토레지스트막의 노광부(120B) 내의 광산발생제로부터 산(H+)이 발생하고 PEB에 의해 발생한 산의 확산 및 산 가수분해 반응이 활성화되어 노광부(120B)가 현상액에 용해가능한 상태로 된다. 이 때, 노광부(120B)내의 산 중 일부는 노광부(120B) 하부의 유기 BARC막(110C)으로도 확산되어 가교된 유기 BARC막의 탈가교를 일으킨다.
즉, 도 8B에 예시되어 있는 바와 같이 노광부(120B) 하부의 유기 BARC막(110C)에서는 산 가수분해에 의해 탈가교반응이 일어나서 포토레지스트용 현상액에 용해가능한 물질들이 다량 생성된다.
도 9를 참조하면, 현상에 의해 노광부(120B) 및 노광부(120B) 하부의 유기 BARC막(110C)을 용해시켜 포토레지스트 패턴(120A) 및 유기 BARC막 패턴(110B)을동시에 형성한다.
현상은 포토레지스트용 현상액, 예를 들면 염기성 현상액인 2.38 중량%의 TMAH(tetramethylammonium hydroxide) 용액을 사용한다.
노광부(120B) 하부의 유기 BARC막(110C)에서도 노광 및 PEB시 산에 의한 탈가교반응이 일어났기 때문에 노광부(120B)와 함께 유기 BARC 막(110C)도 현상액에 의해 용해된다. 따라서 노광부(120B) 하부의 유기 BARC 막(110C)를 제거하기 위한 종래와 같은 개별적인 식각 공정이 필요없다. 따라서, 유기 BARC 막(110C)을 제거하기 위한 종래의 식각 공정시 발생하던 포토레지스트 패턴(120A)의 식각 손실이 없다. 그러므로, 포토레지스트 패턴(120A)의 두께가 원래 코팅 두께(T1)를 유지하므로 포토레지스트 패턴(120A) 형성 공정 마진이 증대된다.
도 10은 한번의 현상 공정에 의해 형성된 포토레지스트 패턴(120A) 및 유기 BARC 패턴(110B)를 식각 마스크로 하여 피식각 대상(100)을 식각한다.
이 때, 포토레지스트 패턴(120A)의 두께가 T1에서 T2로 일정 정도 감소하나, 도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 종래의 사진 식각 공정에 비해 한 번의 식각 공정만을 거치므로 포토레지스트 패턴의 식각 손실이 작다. 따라서 식각 선택비 확보가 훨씬 유리하다. 또, 방향족 고분자 화합물을 주성분으로 하는 유기 BARC 패턴(110B)은 건식 식각에 대한 내성이 크다. 따라서, 피식각 대상(100) 식각시 포토레지스트 패턴(120A)과 건식 식각 내성이 큰 유기 BARC 패턴(110B)이 식각마스크로 동시에 작용하기 때문에 식각 선택비 확보에 매우 유리한 장점이 있으며, 포토레지스트막의 도포 두께를 종래에 비해 감소시킬 수 있으므로 식각시의종횡비(aspect ratio)를 감소시킬 수 있고, 제조 단가의 절감도 달성할 수 있다.
본 발명에 관한 보다 상세한 내용은 다음의 구체적인 평가예 및 실시예를 통하여 설명하며, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 설명을 생략한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 있어서 사용된 시약들은 특정 시약을 제외하고 모두 알드리치사(Aldrich Chemical Co.)로부터 구입한 것이다.
평가예 1
본 발명에 따른 유기 BARC 조성물에 첨가된 열 가교제인 비닐 에테르 유도체의 함량이 미치는 영향을 다음과 같은 방법에 의하여 평가하였다.
먼저, 노볼락 수지(중량 평균 분자량=35000)(1g)를 방향족 고분자 화합물로 사용하고, 열 가교제로서 고분자 화합물의 중량을 기준으로 각각 0 중량%, 5 중량%, 10 중량%, 20 중량%, 및 30 중량%의 트리메틸올프로판 트리비닐 에테르를 유기용매(1~5% 고형분 함량)에 용해시켜 유기 BARC 조성물을 제조하였다.
이어서 유기 BARC 조성물들을 다섯매의 베어 웨이퍼 상에 각각 스핀 코팅(rpm=2500~4000)한 다음 180℃의 온도에서 90초간 베이킹하여 열가교반응이 일어나도록 하였다.
계속해서 열가교된 유기 BARC 막상에 ArF 레지스트(EPIC-V4, Shipley 사 제품)를 두께(Tpr)가 3000Å이 되도록 코팅한 다음 약 120℃에서 90초간 소프트 베이킹하였다. 이후, ArF 엑시머 레이저(ISI, 0.6NA)로 전면 노광한 후 110℃에서 60초간 PEB를 실시하였다.
이어서 2,38중량%의 TMAH 용액으로 약 90초간 현상한 후, 웨이퍼상에 잔류하는 유기 BARC막의 잔막율을 측정하였다.
그 결과는 하기 표 1과 같았다.
[표 1]
열가교제 함량(중량%) 0 5 10 20 30
잔막율(%) 0 15 30 50 65
상기 표 1의 결과로부터 잔막율 및 제조 단가를 고려할 때 열 가교제의 함량이 30중량% 이하인 것이 바람직함을 알 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 사진 식각 공정을 이용한 구체적인 실험예들을 설명한다.
실험예 1
시판되고 있는 노볼락 수지(Mw=35,000)(1g)와 열가교제로 트리메틸올프로판 트리비닐 에테르(0.3g) 그리고 소량의 플루오르계면활성제를 이소프로필알코올 용매(45g)에 용해시켜 유기 BARC 조성물을 제조하였다.
이어서 유기 BARC 조성물을 실리콘 산화막이 형성되어 있는 웨이퍼 상에 스핀 코팅(rpm=2500~4000)한 다음 150 내지 200℃의 온도에서 90초간 베이킹 하여 열가교반응이 일어나도록 하였다.
계속해서 열가교된 유기 BARC 막상에 ArF 레지스트(EPIC-V4, Shipley 사 제품)를 두께(Tpr)가 3000Å이 되도록 코팅한 다음 약 120℃에서 90초가 소프트 베이킹하였다. 이후, ArF 엑시머 레이저(ISI, 0.6NA) 및 0.16 ×0.16 ㎛ 크기의 콘택홀을 정의하는 마스크를 이용하여 노광하고 110℃에서 60초간 PEB를 실시하였다.
이어서 2,38중량%의 TMAH 용액으로 약 90초간 현상한 후, 주사 전자현미경으로 단면을 관찰한 결과 포토레지스트 패턴 및 유기 BARC 패턴이 현상 공정만으로 도 형성되었음을 확인할 수 있었다.
그 후, 포토레지스트 패턴 및 유기 BARC 패턴을 동시에 식각마스크로 이용하여 실리콘 산화막을 플라즈마 식각에 의해 식각하여 콘택홀을 형성하였다.
그 결과 원하는 프로파일의 콘택홀 패턴을 용이하게 형성할 수 있었다.
실험예 2
열가교제로 1,4 부탄디올 디비닐 에테르(0.2g)를 사용하였다는 점을 제외하고는 실험예1과 동일한 방법으로 유기 BARC 조성물을 제조하고 사진 식각 공정을 진행하여 원하는 프로파일의 콘택홀 패턴을 용이하게 형성할 수 있었다.
실험예 3
열가교제로 트리(에틸렌글리콜) 디비닐 에테르(0.1g)를 사용하였다는 점을 제외하고는 실험예1과 동일한 방법으로 유기 BARC 조성물을 제조하고 사진 식각 공정을 진행하여 원하는 프로파일의 콘택홀 패턴을 용이하게 형성할 수 있었다.
실험예 4
열가교제로 1,4-시클로헥산디메탄올 디비닐 에테르(0.2g)를 사용하였다는 점을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 BARC 조성물을 제조하고 사진 식각 공정을 진행하여 원하는 프로파일의 콘택홀 패턴을 용이하게 형성할 수 있었다.
실험예 5
방향족 고분자 화합물로 시판되고 있는 폴리히드록시스티렌 수지(1.0g)를 사용하였다는 점을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 BARC 조성물을 제조하고 사진 식각 공정을 진행하여 원하는 프로파일의 콘택홀 패턴을 용이하게 형성할 수 있었다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 유기 BARC 조성물은 산에 의해 탈가교될 경우 포토레지스트용 현상액으로 현상이 가능하다. 따라서, 개별적인 식각 공정을 필요로 하던 종래의 유기 BARC 조성물과는 완전히 다른 특성을 가진다.
따라서 본 발명에 따른 유기 BARC 조성물을 사용하여 사진 식각 공정을 진행할 경우 공정을 단순화시킬수 있으며, 더불어 후속 건식 식각 공정에서의 포토레지스트 패턴과 피식각 대상과의 식각 선택비를 충분히 확보할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 식각 공정에서의 마진 증대로 인해 소자 제조가 보다 용이해지며 제조 단가 면에서도 매우 유리하다.

Claims (16)

  1. 248nm 미만의 단파장 노광원을 흡수하며, 열가교되고 산에 의해 탈가교되는 작용기를 구비하는 방향족 고분자 화합물;
    상기 작용기에 반응하여 열가교 반응을 일으키는 열가교제; 및
    유기 용매를 포함하고,
    포토레지스트용 현상액에 용해가능한 사진 식각용 유기 바닥 반사 방지 조성물.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 방향족 고분자 화합물은 노볼락(Novolak) 수지 또는 폴리히드록시스티렌 수지인 것을 특징으로 하는 유기 바닥 반사 방지 조성물.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 열가교제는 하기 식으로 표시되는 구조의 비닐 에테르 유도체인 것을 특징으로 하는 유기 바닥 반사 방지 조성물.
    R0CH=CH2 x
    식중, x는 2 ∼ 4에서 선택되는 정수이고, R은 C1∼ C20의 탄화수소 또는 중량 평균 분자량이 500 ∼ 5000인 올리고머(oligomer)임.
  4. 제4항에 있어서, 상기 열가교제는 1,4-부탄디올 디비닐 에테르, 트리(에틸렌글리콜) 디비닐 에테르, 트리메틸올프로판 트리비닐 에테르 또는 1,4-시클로헥산디메탄올 디비닐 에테르인 것을 특징으로 하는 유기 바닥 반사 방지 조성물.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 열가교제는 상기 고분자 화합물의 중량을 기준으로 1 ∼ 30 중량%의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 바닥 반사 방지 조성물.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 포토레지스트는 광산발생제를 포함하는 ArF 엑시머 레이저 또는 F2엑시머 레이저용 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 유기 바닥 반사 방지 조성물.
  7. 제1 항 또는 제6 항에 있어서, 상기 유기 용매는 상기 포토레지스트와 혼합 반응을 일으키지 않는 용매인 것을 특징으로 하는 유기 바닥 반사 방지 조성물.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 포토레지스트용 현상액은 TMAH 용액인 것을 특징으로 하는 유기 바닥 반사 방지 조성물.
  9. 피식각 대상 위에 248nm 미만의 단파장 노광원을 흡수하며, 열가교되고 산에 의해 탈가교되는 작용기를 구비하는 방향족 고분자 화합물, 상기 작용기에 반응하여 열가교 반응을 일으키는 열가교제 및 유기 용매를 포함하고, 포토레지스트용 현상액에 용해가능한 사진 식각용 유기 바닥 반사 방지막을 형성하는 단계;
    상기 유기 바닥 반사 방지막을 베이킹하여 열가교시키는 단계;
    상기 열가교된 유기 바닥 반사 방지막상에 포토레지스트막을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트막을 노광 및 노광후 베이킹하여 상기 포토레지스트막의 노광부에서 산 가수분해 반응 및 상기 노광부 하부의 유기 바닥 반사 방지막내에서 산에 의한 탈가교반응이 일어나도록 하는 단계;
    상기 산 가수분해 반응이 일어난 노광부 및 상기 탈가교반응이 일어난 노광부 하부의 유기 바닥 반사 방지막을 포토레지스트용 현상액으로 용해시켜서 포토레지스트 패턴 및 유기 바닥 반사 방지막 패턴을 동시에 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴 및 유기 바닥 반사 방지막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 피식각 대상을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사진 식각 공정.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 방향족 고분자 화합물은 노볼락(Novolak) 수지 또는 폴리히드록시스티렌 수지인 것을 특징으로 하는 사진 식각 공정.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 열가교제는 하기 식으로 표시되는 구조의 비닐 에테르 유도체인 것을 특징으로 하는 사진 식각 공정.
    R0CH=CH2 x
    식중, x는 2 ∼ 4에서 선택되는 정수이고, R 은 C1∼ C20의 탄화수소 또는 중량 평균 분자량이 500 ∼ 5000인 올리고머(oligomer)임.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 열가교제는 1,4-부탄디올 디비닐 에테르, 트리(에틸렌글리콜) 디비닐 에테르, 트리메틸올프로판 트리비닐 에테르 또는 1,4-시클로헥산디메탄올 디비닐 에테르인 것을 특징으로 하는 사진 식각 공정.
  13. 제9 항에 있어서, 상기 열가교제는 상기 고분자 화합물의 중량을 기준으로 1 ∼ 30 중량%의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 사진 식각 공정.
  14. 제9 항에 있어서, 상기 포토레지스트막을 형성하는 단계는 ArF 엑시머 레이저 또는 F2엑시머 레이저용 포토레지스트를 사용하여 상기 포토레지스트막을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 사진 식각 공정.
  15. 제9 항 또는 제14 항에 있어서, 상기 유기 용매는 상기 포토레지스트와 혼합 반응을 일으키지 않는 용매인 것을 특징으로 하는 유기 바닥 반사 방지 조성물.
  16. 제9 항에 있어서, 상기 포토레지스트용 현상액은 TMAH 용액인 것을 특징으로 하는 사진 식각 공정.
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