DE102005002410A1 - Antireflektives Beschichtungspolymer, dessen Präparationsverfahren und obere antireflektierende Beschichtungszusammensetzung mit demselben - Google Patents

Antireflektives Beschichtungspolymer, dessen Präparationsverfahren und obere antireflektierende Beschichtungszusammensetzung mit demselben Download PDF

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Abstract

Offenbart wird ein antireflektives Oberbeschichtungspolymer, das in einem Fotolithographie-Verfahren verwendet wird, welches eines der Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung ist, ein Verfahren zur Herstellung des antireflektiven Beschichtungspolymers und eine antireflektive Beschichtungszusammensetzung, die das antireflektive Beschichtungspolymer umfasst. Das antireflektive Beschichtungspolymer wird insbesondere in der Immersionslithographie zur Herstellung einer Sub-50nm-Halbleitervorrichtung verwendet. Das antireflektive Oberbeschichtungspolymer wird durch die folgende Formel 1 repräsentiert: DOLLAR F1 wobei R1, R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methyl-Gruppe sind; und a, b und c den Molenbruch jedes Monomers repräsentieren und im Bereich zwischen 0,05 und 0,9 liegen. DOLLAR A Da eine unter Verwendung des antireflektiven Beschichtungspolymers gebildete antireflektive Oberbeschichtung nicht in Wasser löslich ist, kann sie in der Immersionslithographie unter Verwendung von Wasser als Medium für eine Lichtquelle angewendet werden. Darüber hinaus kann die antireflektive Oberbeschichtung die Reflektivität von einer Unterschicht vermindern, die Einheitlichkeit der CD wird verbessert, wodurch die Bildung eines ultrafeinen Musters ermöglicht wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein antireflektives Beschichtungspolymer, das in einem Fotolithographie-Verfahren verwendet wird, welches eines der Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung ist, ein Verfahren zur Herstellung des antireflektiven Beschichtungspolymers und eine antireflektive Beschichtungszusammensetzung, die das antireflektive Beschichtungspolymer umfasst. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein antireflektives Beschichtungspolymer, das bei der Immersionslithographie zur Herstellung einer Sub-50nm-Halbleitervorrichtung verwendbar ist, ein Verfahren zur Herstellung des antireflektiven Beschichtungspolymers und eine antireflektive Beschichtungszusammensetzung, die das antireflektive Beschichtungspolymer umfasst.
  • Das Fotolithographie-Verfahren ist ein Verfahren zur Übertragung eines auf einer Fotomaske gebildeten Halbleiterschaltkreismusters auf einen Wafer und ist einer der wichtigsten Schritte bei der Bestimmung der Feinheit und Integrationsdichte von Schaltkreisen bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen.
  • Da die Integrationsdichte von Halbleitervorrichtungen in den letzten Jahren angestiegen ist, sind neue Techniken entwickelt worden, die an die bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen erforderliche Feinarbeit angepasst sind. Unter diesen Umständen besteht ein erhöhter Bedarf für eine präzise Herstellungstechnik bei einem Fotolithographie-Verfahren. Das heißt, dass ist die Anwendung von Lichtquellen mit kurzen Wellenlängen für die Belichtung, wie beispielsweise KrF-, ArF-, F2- und EUV-Excimer-Lasern, und Linsen mit hohen numerischen Aperturen erforderlich ist, da die Schaltkreis-Linienbreiten feiner und feiner werden. EUV-, F2-, ArF- und KrF-Laser werden hinsichtlich ihrer kurzen Wellenlängen in dieser Reihenfolge bevorzugt als Lichtquellen eingesetzt.
  • Insbesondere ist aktiv eine Anzahl von Studien zur Entwicklung von Sub-50nm-Vorrichtungen vorgenommen worden. Als Reaktion auf diese Studien ist in jüngster Zeit die Aufmerksamkeit auf die Entwicklung geeigneter Herstellungsausrüstung und -materialien gerichtet worden, die mit der Verwendung von F2 und EUV als Expositions-Lichtquellen verbunden ist. Die technischen Lösungen zur Verwendung von F2 sind einigermaßen zufriedenstellend, es gibt jedoch die folgenden Probleme: 1) die Massenproduktion von qualitativ hochwertigem CaF2 innerhalb einer kurzen Zeit ist begrenzt, 2) da weiche Schichten ("soft pellicles") bei Exposition gegenüber Licht bei 157 nm wahrscheinlich deformiert werden, ist die Lagerungsstabilität vermindert und 3) harte Schichten ("hard pellicles") verursachen beträchtliche Produktionskosten und sind aufgrund ihrer Lichtbrechungseigenschaften schwer in kommerziellem Maßstab herzustellen.
  • Da zur Verwendung eines EUV-Lasers auf der anderen Seite geeignete Lichtquellen, Expositions-Ausrüstungen und Masken erforderlich sind, ist er noch nicht für die praktische Anwendung geeignet. Entsprechend ist die Bildung von feineren Hochpräzisions-Fotolackmustern durch Verwendung eines Fotolacks, der auf die Verwendung eines ArF-Excimer-Lasers angepasst ist, nunmehr eine technische Schlüsselaufgabe geworden. Unter diesen Umständen hat die Immersionslithographie jüngst Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
  • Die Trocken-Lithographie ist ein gegenwärtig verwendetes Lithographieverfahren, und stellt ein Expositionssystem dar, bei dem Luft zwischen eine Expositionslinse und einen Wafer gefüllt wird. Im Gegensatz zur Trocken-Lithographie handelt es sich bei der Immersionslithographie, die einer NA-Skalierungstechnik entspricht, um ein Expositionssystem, bei dem Wasser zwischen eine Expositionslinse und einen Wafer gefüllt wird. Da bei der Immersionslithographie Wasser (Brechungsindex (n) = 1,4) als Medium für eine Lichtquelle verwendet wird, ist die NA 1,4mal größer als bei der Trocken-Lithographie unter Verwendung von Luft (Brechungsindex (n) = 1,0). Entsprechend ist die Immersionslithographie hinsichtlich einer hohen Auflösung vorteilhaft.
  • Ein Problem, das mit der Herstellung einer Sub-50nm-Halbleitervorrichtung verbunden ist, besteht darin, dass während eines Verfahrens zur Bildung eines ultrafeinen Musters durch stehende Wellen, reflektive Kerbung sowie gebrochenes und reflektiertes Licht von einer Unterschicht aufgrund der optischen Eigenschaften der Unterschicht auf einem darüber liegenden Fotolack und aufgrund der Variation in der Dicke des Fotolacks unvermeidlich eine Veränderung in der kritischen Dimension (CD) eines Fotolackmusters stattfindet. Um das reflektierte Licht von der Unterschicht zu vermeiden, wird ein lichtabsorbierendes Material, das als "antireflektive Beschichtung" bezeichnet wird, bei einem Wellenlängenband von Licht, das als Expositionslichtquelle eingesetzt wird, zwischen der Unterschicht und dem Fotolack eingeführt. Eine antireflektive Unterbeschichtung, die zwischen der Unterschicht und dem Fotolack eingefügt war, wurde bisher verwendet. Mit dem kürzlichen Anstieg in der Feinheit des darüber liegenden Fotolackmusters ist auch eine antireflektive Oberbeschichtung (top anti-reflective coating, TARC) eingeführt worden, um zu verhindern, dass das Fotolackmuster durch das reflektierte und gebrochene Licht zerstört wird. Da die bemerkenswerte Miniaturisierung von Halbleitervorrichtungen aufliegende Fotolackmuster extrem fein macht, kann die alleinige Verwendung einer antireflektiven Unterbeschichtung insbesondere nicht verhindern, dass die Muster durch Streureflexion zerstört werden. Entsprechend wird eine antireflektive Oberbeschichtung eingeführt, um die Zerstörung des Musters zu verhindern.
  • Da konventionelle antireflektive Oberbeschichtungen zur Verwendung bei der Trocken-Lithographie wasserlöslich sind (im Falle der Verwendung von KrF- oder ArF-Lasern), können Sie jedoch bei der Immersionslithographie nicht eingesetzt werden. In anderen Worten, da Wasser als Medium für eine Lichtquelle bei der Immersionslithographie verwendet wird, lösen sich die antireflektiven Oberbeschichtungen leicht in dem Wasser.
  • Entsprechend muss eine ideale antireflektive Oberbeschichtung zur Verwendung in der Immersionslithographie die folgenden Anforderungen erfüllen: Erstens, die antireflektive Oberbeschichtung muss für eine Lichtquelle transparent sein. Zweitens, die antireflektive Oberbeschichtung muss in Abhängigkeit von der Art eines einzusetzenden unterliegenden fotoempfindlichen Films (d. h. Fotolacks) einen Brechungsindex zwischen 1,4 und 2,0 aufweisen. Drittens, wenn die antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung auf einen unterliegenden fotoempfindlichen Film geschichtet wird, darf sie den fotoempfindlichen Film nicht lösen. Viertens, die antireflektive Oberbeschichtung darf bei Lichtexposition nicht in Wasser löslich sein. Schließlich muss die antireflektive Oberbeschichtung bei der Entwicklung in einer Entwicklungslösung löslich sein.
  • Die obengenannten strengen Anforderungen machen die Entwicklung einer geeigneten antireflektive Oberbeschichtung zur Verwendung in der Immersionslithographie schwierig.
  • Es besteht daher ein starkes Bedürfnis für die Entwicklung einer antireflektiven Oberbeschichtung zur Verwendung in der Immersionslithographie, die wasserunlöslich ist und die Veränderung der CD minimieren kann.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde daher mit Blick auf die obigen Probleme gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein antireflektives Oberbeschichtungspolymer bereitzustellen, das aufgrund seiner Wasserunlöslichkeit bei der Immersionslithographie verwendet werden kann, die vielfachen Störungen („interference") von Licht in einem Fotolack bei der Bildung eines Fotolackmusters verhindern kann und die Veränderung in den Dimensionen des Fotolackmusters, die aus der Variation in der Dicke des Fotolacks resultiert, hemmen kann.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung des antireflektiven Oberbeschichtungspolymers bereitzustellen.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung, umfassend das antireflektive Oberbeschichtungspolymer, bereitzustellen.
  • Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bildung eines Musters durch Verwendung der antireflektiven Oberbeschichtungszusammensetzung bereitzustellen.
  • Um die obigen Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, wird ein antireflektives Oberbeschichtungspolymer, das ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 1.000 ~ 1.000.000 aufweist, bereitgestellt, repräsentiert durch die folgende Formel 1: Formel 1
    Figure 00060001
    wobei R1, R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methyl-Gruppe sind; und a, b und c den Molenbruch jedes Monomers repräsentieren und im Bereich zwischen 0,05 und 0,9 liegen.
  • Das antireflektive Oberbeschichtungspolymer gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt eine hohe Lichtdurchlässigkeit und ist daher zur Verwendung als antireflektives Oberbeschichtungspolymer geeignet. Da das antireflektive Oberbeschichtungspolymer in einer Entwicklungslösung nach Lichtexposition gut löslich ist, hat es darüber hinaus keine Wirkung auf die Bildung eines Musters. Da das antireflektive Oberbeschichtungspolymer wasserlöslich ist, kann es ferner auf die Immersionslithographie angewendet werden. Da das antireflektive Oberbeschichtungspolymer die Streureflexion von der Oberseite eines Fotolacks verhindern kann, kann es wirksam verhindern, dass ein Fotolackmuster durch die Streureflexion zerstört wird.
  • Unter Berücksichtigung der physikalischen Eigenschaften, einschließlich der Löslichkeit und des Reflexionsindex, einer auf die Oberseite des Fotolacks zu schichtenden antireflektiven Beschichtung weist das antireflektive Oberbeschichtungspolymer gemäß der vorliegenden Erfindung ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 1.000 ~ 1.000.000, vorzugsweise 2.000 ~ 10.000, auf. Ein zu hohes Molekulargewicht verursacht eine Verminderung der Löslichkeit in einer Entwicklungslösung. Im Ergebnis verbleibt nach der Entwicklung ein Teil der antireflektiven Beschichtung auf dem Fotolack und bewirkt eine Kontamination des Musters. Auf der anderen Seite kann ein zu geringes Molekulargewicht keinen optimierten Reflexionsindex der antireflektiven Beschichtung und eine gute Überschichtung auf dem Fotolack gewährleisten.
  • Das durch die Formel 1 repräsentierte t-Butylacrylat-acrylsäure-3-hydroxypropylmethacrylat-Copolymer kann hergestellt werden, indem man ein t-Butylacrylat-Monomer, ein Acrylsäure-Monomer und ein 3-Hydroxypropylmethacrylat-Monomer in einem organischen Lösungsmittel löst, einen Polymerisationsinitiators zu der Lösung zufügt und die Mischung für 6 ~ 12 Stunden einer radikalischen Polymerisation bei 55°C ~ 65°C unterzieht.
  • Jedes organische Lösungsmittel, das bei einer radikalischen Polymerisation eingesetzt werden kann, kann in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Vorzugsweise wird das organische Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Propylenglykolmethyletheracetat (PGMEA), Tetrahydrofuran, Cyclohexanon, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Dioxan, Methylethylketon, Ethylacetat, Benzol, Toluol und Xylol sowie Mischungen davon. PGMEA ist besonders bevorzugt.
  • Darüber hinaus wird der Polymerisationsinitiator vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN), Benzoylperoxid, Acetylperoxid, Laurylperoxid, t-Butylperacetat, t-Butylhydroperoxid und Di-t-Butylperoxid. Die Verwendung von 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN) ist besonders bevorzugt.
  • In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung, umfassend eine wirksame Menge eines antireflektiven Oberbeschichtungspolymers mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 1000 ~ 1.000.000, bereit, repräsentiert durch die folgende Formel 1:
    Figure 00080001
    wobei R1, R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methyl-Gruppe sind; und a, b und c den Molenbruch jedes Monomers repräsentieren und im Bereich zwischen 0,05 und 0,9 liegen.
  • Die antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Lösen des antireflektiven Oberbeschichtungspolymers in n-Butanol hergestellt. Die auf diese Weise hergestellte antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung weist einen optimalen Reflexionsindex von 1,4 bis 2,0 auf. Wenn die antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung auf einen Fotolack geschichtet wird, kann die Reflektivität entsprechend minimiert werden und der Fotolack kann auf diese Weise vor der Zerstörung durch reflektiertes Licht geschützt werden.
  • Unter Berücksichtigung des Reflexionsindex und der Dicke der antireflektiven Beschichtungszusammensetzung wird das n-Butanol bevorzugt in einer Menge von 1.000 ~ 10.000 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polymers der Formel 1, zugegeben. Wenn die Menge von n-Butanol außerhalb dieses Bereiches liegt, fällt der Reflexionsindex der antireflektiven Beschichtung außerhalb des Bereichs von 1,4 – 2,0 und die Dicke der antireflektiven Beschichtung kann nicht optimiert werden.
  • Falls gewünscht, kann die antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung darüber hinaus 1 ~ 20 Gew.-% L-Prolin, bezogen auf das Gewicht des Polymers der Formel 1, umfassen. Das L-Prolin wirkt dahingehend, die Diffusion einer Säure zu dem nicht-exponierten Bereich zu hemmen.
  • In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bildung eines Musters einer Halbleitervorrichtung bereit, umfassend die Schritte des: (a) Aufbringens eines Fotolacks auf ein Halbleitersubstrat, auf dem vorher eine bestimmte Struktur gebildet wurde; (b) Aufbringens der antireflektiven Oberbeschichtungszusammensetzung auf den Fotolack, und Backens, um eine antireflektive Oberbeschichtung zu bilden; und (c) Exponierens des Fotolacks gegenüber Licht und Entwickelns des exponierten Fotolacks, um ein Fotolackmuster zu bilden.
  • Dieses Musterbildungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Fotolack gebildete antireflektiven Beschichtung aus der antireflektiven Oberbeschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird. Da die auf diese Weise hergestellte antireflektive Oberbeschichtung einen Reflexionsindex von 1,4 bis 2,0 aufweist, kann die Reflektivität an der Oberseite des Fotolacks minimiert werden. Entsprechend weist das Fotolackmuster, das durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, eine stark verbesserte Mustereinheitlichkeit auf.
  • Das Backen wird vorzugsweise bei 70°C ~ 200°C durchgeführt.
  • Die antireflektive Beschichtungszusammensetzung und das Musterbildungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorwiegend angewendet auf ein Verfahren zur Bildung eines ultrafeinen Musters unter Verwendung einer ArF-Lichtquelle (193 nm). Gleichermaßen können sie auf ein Verfahren zur Bildung eines ultrafeinen Musters unter Verwendung einer Lichtquelle (zum Beispiel F2 oder EUV) mit einer kürzeren Wellenlänge angewendet werden, solange Wasser als Medium für die Lichtquelle verwendet werden kann. Die Exposition unter Verwendung der Lichtquelle wird vorzugsweise mit einer Expositionsenergie von 0,1 bis 50 mJ/cm2 erreicht.
  • Bei dem Musterbildungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Entwicklung unter Verwendung einer alkalischen Entwicklungslösung durchgeführt werden. Als besonders bevorzugte alkalische Entwicklungslösung wird eine 0,01 ~ 5% (Gew./Gew.) Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) verwendet.
  • In noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung die Verwendung der antireflektiven Oberbeschichtungszusammensetzung bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung bereit. Da die antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung die Streureflexion minimieren kann, kann sie zusätzlich zum Bildungsverfahren eines ultrafeinen Musters bei verschiedenen Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen eingesetzt werden.
  • Es kann festgestellt werden, dass die antireflektive Oberbeschichtungsumsetzung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Vielzahl von Verfahren angewendet werden kann, auf Weisen, die für den Fachmann offensichtlich sind und von der Art des Verfahrens abhängen. Entsprechend werden die detaillierten Erläuterungen hinsichtlich der Anwendung der antireflektiven Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen fortgelassen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden Figuren klarer verständlich, wobei:
  • 1 ein 1N-NMR-Spektrum eines antireflektiven Oberbeschichtungspolymers ist, das in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
    •
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung wird im folgenden in größerer Genauigkeit unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben. Diese Beispiele werden jedoch nur zum Zweck der Veranschaulichung wiedergegeben und sind nicht dazu gedacht, den Geltungsbereich der Erfindung zu beschränken.
  • Beispiel 1) Herstellung des antireflektiven Oberbeschichtungspolymers
  • 10 g t-Butylacrylat, 4 g Acrylsäure, 6 g 3-Hydroxypropylmethacrylat und 0,4 g AIBN wurden zu 200 g PGMEA zugegeben, und wurden dann für 8 Stunden bei 60°C polymerisiert. Nach Abschluss der Polymerisation wurde die Mischung in Ether gefällt, filtriert und im Vakuum getrocknet, so dass 17 g t-Butylacrylatacrylsäure-3-Hydroxypropylmethacrylat-Copolymer als weißer Feststoff gewonnen wurden, repräsentiert durch die folgende Formel 2: Formel 2
    Figure 00110001
    wobei a, b und c den Molenbruch jedes Monomers repräsentieren und im Bereich zwischen 0,05 und 0,9 liegen.
  • Die Struktur des Copolymers wurde durch 1H-NMR-Spektrum (1) identifiziert.
  • Beispiel 2) Herstellung der antireflektiven Oberbeschichtungszusammensetzung
  • 2,5 g des in Beispiel 1 hergestellten Polymers und 0,04 g L-Prolin, welches eine Aminosäure ist, wurden in 100 g n-Butanol gelöst, um eine antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung zur Verwendung in der Immersionslithographie zu erhalten.
  • Beispiel 3) Bildung einer antireflektiven Beschichtung
  • Die in Beispiel 2 hergestellte antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung wurde bei 2000 UPM auf einen Wafer geschichtet, um eine antireflektive Beschichtung zu bilden. Es wurde gezeigt, dass die Dicke, Lichttransmission (bei 193 nm) und der Reflexionsindex der antireflektiven Beschichtung 46,5 nm, 96% bzw. 1,62 betragen.
  • Beispiel 4) Bildung einer antireflektiven Oberbeschichtung
  • Die in Beispiel 2 hergestellte antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung wurde bei 2000 UPM auf einen fotoempfindlichen Film (AR1221J, JSR) mit einer Dicke von 220 nm geschichtet, um eine antireflektive Oberbeschichtung mit einer Dicke von 266,4 nm zu bilden. Es wurde bestätigt, dass die antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung den Photosensitizer nicht löst.
  • Beispiel 5) Wasserlöslichkeitstest
  • Der Wafer, auf dem der Fotolack und die antireflektive Oberbeschichtung gebildet wurden, wurde für etwa 5 Minuten in flüssiges, destilliertes Wasser getaucht und getrocknet. Bei der erhaltenen Struktur wurde eine Dicke von 266,7 nm gemessen, die um etwa 0,3 nm größer ist als die vor dem Eintauchen in Wasser. Dieses Ergebnis macht deutlich, dass die antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung in Wasser im wesentlichen weder gelöst wurde noch aufquoll.
  • Beispiel 6) Löslichkeitstest in Entwicklungslösung
  • Der Wafer, auf dem der Fotolack und die antireflektive Oberbeschichtung gebildet wurden, wurde für etwa eine Minute mit einer 2,38 (Gew./Gew.) TMAH-Entwicklungslösung entwickelt und mit destilliertem Wasser gewaschen. Die Messung der erhaltenen Struktur ergab eine Dicke von 220 nm. Dies zeigt, dass die antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung vollständig durch die Entwicklungslösung gelöst wurde.
  • Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, erfüllt die antireflektive Oberbeschichtung, die unter Verwendung des antireflektiven Beschichtungspolymers gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, die folgenden Anforderungen zur Verwendung in der Immersionslithographie: Erstens, da die antireflektive Oberbeschichtung eine Lichttransmission von 96% oder höher aufweist, ist sie transparent für eine Lichtquelle. Zweitens, weist die antireflektive Oberbeschichtung einen Brechungsindex zwischen 1,4 und 2,0 auf. Drittens, löst die antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung den fotoempfindlichen Film nicht. Viertens, die antireflektive Oberbeschichtung ist in Wasser bei Lichtexposition nicht löslich. Schließlich ist die antireflektive Oberbeschichtung in einer Entwicklungslösung bei der Entwicklung stark löslich.
  • Die antireflektive Oberbeschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher auf die Immersionslithographie angewendet werden und kann die Reflektivität an der Oberseite des Fotolacks vermindern, wodurch die Veränderung der CD minimiert wird.
  • Im Ergebnis ermöglicht die antireflektive Oberbeschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Bildung eines feinen Fotolackmusters und trägt auf diese Weise zur Herstellung von Sub-50nm-Halbleitervorrichtungen bei.
  • Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu Anschauungszwecken offenbart wurden, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem in den angefügten Ansprüchen offenbarten Geltungsbereich und Geist der Erfindung abzuweichen.

Claims (15)

  1. Antireflektives Oberbeschichtungspolymer mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 1.000 ~ 1.000.000, repräsentiert durch die folgende Formel 1: [Formel 1]
    Figure 00150001
    wobei R1, R1 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methyl-Gruppe sind; und a, b und c den Molenbruch jedes Monomers repräsentieren und im Bereich zwischen 0,05 und 0,9 liegen.
  2. Polymer nach Anspruch 1, wobei das Polymer ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 2.000 ~ 10.000 aufweist.
  3. Verfahren zur Herstellung des antireflektiven Oberbeschichtungspolymers nach Anspruch 1 durch Lösen eines t-Butylacrylat-Monomers, eines Acrylsäure-Monomers und eines 3-Hydroxypropylmethacrylat-Monomers in einem organischen Lösungsmittel, Zufügen eines Polymerisationsinitiators zu der Lösung und Unterziehen der Mischung einer radikalischen Polymerisation bei 55°C ~ 65°C für 6 ~ 12 Stunden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das organische Lösungsmittel mindestens ein Lösungsmittel ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Propylenglykolmethyletheracetat (PGMEA), Tetrahydrofuran, Cyclohexanon, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Dioxan, Methylethylketon, Ethylacetat, Benzol, Toluol und Xylol.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Polymerisationsinitiator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN), Benzoylperoxid, Acetylperoxid, Laurylperoxid, t-Butylperacetat, t-Butylhydroperoxid und Di-t-Butylperoxid.
  6. Antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung, umfassend eine wirksame Menge eines antireflektiven Oberbeschichtungspolymers mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 1.000 ~ 1.000.000, repräsentiert durch die folgende Formel 1: [Formel 1]
    Figure 00160001
    wobei R1, R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methyl-Gruppe sind; und a, b und c den Molenbruch jedes Monomers repräsentieren und im Bereich zwischen 0,05 und 0,9 liegen.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die Zusammensetzung durch Lösen des Polymers in 1.000 ~ 10.000 Gew.-% n-Butanol, bezogen auf das Gewicht des Polymers, hergestellt ist.
  8. Zusammensetzung nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend 1 ~ 20 Gew.-% L-Prolin, bezogen auf das Gewicht des Polymers.
  9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die antireflektive Oberbeschichtungszusammensetzung einen Brechungsindex zwischen 1,4 und 2,0 aufweist.
  10. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Zusammensetzung verwendet wird, um eine Halbleitervorrichtung herzustellen.
  11. Verfahren zur Bildung eines Musters einer Halbleitervorrichtung, umfassend die Schritte des: (a) Aufbringens eines Fotolacks auf ein Halbleitersubstrat, auf dem vorher eine bestimmte Struktur gebildet wurde; (b) Aufbringens der antireflektiven Oberbeschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 6 bis 9 auf den Fotolack, und Backens, um eine antireflektive Oberbeschichtung zu bilden; und (c) Exponierens des Fotolacks gegenüber Licht, und Entwickelns des exponierten Fotolacks, um ein Fotolackmuster zu bilden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Backen bei 70°C ~ 200°C durchgeführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei Flüssigkeit als Medium für eine Lichtquelle bei dem Expositionsschritt verwendet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei Wasser als Medium für eine Lichtquelle bei dem Expositionsschritt verwendet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Entwickeln durch Verwendung einer 0,01 ~ 5 Gew.-% Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) durchgeführt wird.
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