KR100470938B1 - Light-absorbing polymer for forming organic anti-reflective coating layer, composition including the same, and method for producing semiconductor device pattern using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 초미세 패턴 형성 공정에서, 포토레지스트막의 하부에 형성되어 노광용 광을 흡수함으로서, 패턴의 균일도를 증가시키는 역할을 하는 유기 난반사 방지막을 형성하기 위한 광흡수성 고분자, 및 상기 고분자를 포함하는 유기 난반사 방지막 형성용 조성물에 관한 것으로서, The present invention provides a light-absorbing polymer for forming an organic anti-reflective coating, which is formed under the photoresist film and absorbs light for exposure in an ultrafine pattern forming process of a semiconductor device, thereby increasing the uniformity of the pattern, and the polymer. The present invention relates to a composition for forming an organic anti-reflective coating comprising:
광흡수 단량체로서 아크릴아미드 단량체를 포함하는 유기 난반사 방지막 형성용 광흡수성 고분자 및 상기 광흡수성 고분자; 가교 반응에 의하여 막을 형성할 수 있는 가교제; 상기 가교 반응을 촉진하기 위한 열산 발생제; 및 용매를 포함하는 유기 난반사 방지막 형성용 조성물을 제공한다. A light absorbing polymer for forming an organic anti-reflective coating film containing an acrylamide monomer as a light absorbing monomer and the light absorbing polymer; A crosslinking agent capable of forming a film by a crosslinking reaction; A thermal acid generator for promoting the crosslinking reaction; And it provides a composition for forming an organic anti-reflective film comprising a solvent.
Description
본 발명은 유기 난반사 방지막 형성용 광흡수성 고분자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 초미세 패턴 형성 공정에서, 포토레지스트막의 하부에 형성되어 노광용 광을 흡수함으로서, 패턴의 균일도를 증가시키는 역할을 하는 유기 난반사 방지막을 형성하기 위한 광흡수성 고분자, 상기 고분자를 포함하는 유 기 난반사 방지막 형성용 조성물, 및 이를 이용한 반도체 소자 패턴의 형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light absorbing polymer for forming an organic anti-reflective coating, and more particularly, in the ultra-fine pattern forming process of a semiconductor device, it is formed under a photoresist film to absorb light for exposure, thereby increasing the uniformity of the pattern. Light-absorbing polymer for forming an organic anti-reflective coating, the oil containing the polymer The present invention relates to a composition for forming an anti-reflective coating film, and a method of forming a semiconductor device pattern using the same.
최근 반도체 집적회로, 액정표시장치 소자 등의 고집적화에 따라 서브미크론 단위의 패턴형성이 요구되고 있으며, 이와 같은 미세 패턴형성 공정에서는 포토레지스트를 노광하는 광이 포토레지스트막 하부의 피식각층에서 반사되어 포토레지스트 패턴의 CD(Critical Dimension)가 변동하는 문제가 불가피하게 발생한다. 따라서 피식각층과 포토레지스트막 사이에 노광용 광을 흡수하는 난반사 방지막을 형성하는데, 이와 같은 난반사 방지막은 TiN, 아모포스 카본 (amorphous-C), SiON 등의 무기물질로 이루어진 무기계 반사방지막과 광흡수 물질에 가교제를 도입한 유기계 반사방지막으로 구분된다. 노광용 광으로서 i선 (파장: 365nm) 또는 KrF광(파장: 248nm)을 이용한 미세 패턴 형성공정에서는 주로 무기계 반사방지막이 사용되어 왔으나, ArF광(파장: 193nm)을 이용하는 초미세 패턴 형성 공정에서는 아직까지 적절한 반사방지막이 개발되어 있지 않다. In recent years, pattern formation in submicron units is required due to high integration of semiconductor integrated circuits and liquid crystal display devices. In such a fine pattern formation process, light that is exposed to photoresist is reflected from an etched layer under the photoresist film, thereby The problem that the CD (Critical Dimension) of the resist pattern fluctuates unavoidably occurs. Therefore, an antireflection film is formed between the etched layer and the photoresist film to absorb the light for exposure. The antireflective film is an inorganic antireflection film made of inorganic materials such as TiN, amorphous carbon, and SiON and a light absorbing material. It is divided into the organic type antireflective film which introduce | transduced the crosslinking agent into the. Inorganic anti-reflective coatings have been mainly used in the fine pattern forming process using i-ray (wavelength: 365 nm) or KrF light (wavelength: 248 nm) as the light for exposure, but in the ultra fine pattern forming process using ArF light (wavelength: 193 nm). Until now, no suitable antireflection film has been developed.
가교제를 사용한 유기계 반사방지막의 일 예는 본 발명자가 발표한 논문 Polymer 41 (2000) 6691-6694쪽에 개시되어 있다. 상기 논문에 개시된 유기계 반사방지막 형성용 조성물은 하기 화학식 3의 가교제와 하기 화학식 6의 폴리비닐페놀 광흡수성 고분자를 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트(PGMEA) 용매에 녹여 제조한 것으로서, 이와 같은 반사방지막 조성물은 광흡수제로 사용된 폴리비닐페놀 의 함량에 따라 포토레지스트 패턴이 달라지며, 이는 폴리비닐페놀 자체가 현상액에 매우 잘 용해되어 팽윤(swelling) 현상이 나타나기 때문으로 판단된다. An example of an organic antireflection film using a crosslinking agent is disclosed in the paper Polymer 41 (2000) 6691-6694 published by the present inventor. The composition for forming an organic antireflection film disclosed in the paper is prepared by dissolving a crosslinking agent of Formula 3 and a polyvinylphenol light absorbing polymer of Formula 6 in a propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) solvent. Polyvinylphenol Used as Absorbent The photoresist pattern varies depending on the content of the polyvinylphenol, which is considered to be due to the fact that polyvinylphenol itself dissolves very well in the developer and swelling occurs.
[화학식 3] [Formula 3]
상기 화학식 3에서, R 1 내지 R 5 는 수소, 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬기를 나타내며, a는 20 내지 400의 정수이다.In Formula 3, R 1 to R 5 represent hydrogen or a linear or branched substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a is an integer of 20 to 400.
상기 화학식 6에서, a는 20 내지 400의 정수이다. In Formula 6, a is an integer of 20 to 400.
따라서, 반도체 소자의 미세 패턴 형성에 사용될 수 있는 양호한 유기 난반사 방지막은 다음의 조건을 충족하여야 한다. 첫째, 반사방지막의 상부에 코팅되는 포토레지스트 조성물에 포함된 용매에 의해 반사방지막이 용해되지 않아야 한다. 따라서, 유기 난반사 방지막은 코팅 후 열경화(bake)시 반드시 가교가 일어나도록 설계되며, 필요에 따라 가교 촉매를 포함한다. 둘째, 반사방지막은 난반사를 억제하기 위하여 노광 광원을 흡수하는 물질을 함유하고 있어야 한다. 셋째, 광이 나 열 조사시 반사방지막으로부터 포토레지스트막으로 저분자 물질이 확산되지 않아야 한다. 즉, 팽윤 현상이 나타나지 않아야 한다. 넷째, 피식각층의 원활한 에칭을 위하여 포토레지스트막에 비해 반사방지막이 빠른 에칭 속도를 가져야 한다. 따라서, 일반적으로는 에칭 속도가 느린 방향족 화합물은 상기 반사방지막 성분으로서 바람직하지 않다. Therefore, a good organic diffuse reflection prevention film that can be used for forming a fine pattern of a semiconductor device must satisfy the following conditions. First, the antireflection film should not be dissolved by a solvent included in the photoresist composition coated on the top of the antireflection film. Therefore, the organic anti-reflective coating is designed such that crosslinking occurs necessarily during baking after coating, and includes a crosslinking catalyst as necessary. Second, the anti-reflection film should contain a material that absorbs the exposure light source in order to suppress diffuse reflection. Third, the light The low molecular weight material should not diffuse from the antireflection film to the photoresist film during the heat irradiation. That is, the swelling phenomenon should not appear. Fourth, the anti-reflection film should have a faster etching rate than the photoresist film for the smooth etching of the etched layer. Therefore, in general, an aromatic compound having a slow etching speed is not preferable as the antireflection film component.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체소자의 미세 패턴 형성 공정, 특히 ArF광(파장: 193nm)을 이용한 초미세 패턴 형성 공정에서, 수직 구조의 패턴을 형성할 뿐만 아니라, 형성된 패턴의 균일도를 향상시킬 수 있는 유기 난반사 방지막 형성용 광흡수성 고분자를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to not only form a pattern of a vertical structure but also to improve the uniformity of the formed pattern in a fine pattern forming process of a semiconductor device, particularly an ultrafine pattern forming process using ArF light (wavelength: 193 nm). It is to provide a light absorbing polymer for forming an organic anti-reflective coating.
본 발명의 다른 목적은 방향족 성분을 포함하지 않으므로 식각 속도가 매우 빠른 유기 난반사 방지막 형성용 광흡수성 고분자 및 이를 포함하는 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a light-absorbing polymer for forming an organic anti-reflective coating film having a very high etching rate since it does not contain an aromatic component and a composition comprising the same.
본 발명의 또 다른 목적은 포토레지스트 조성물에 포함된 용매에 용해되지 않을 뿐만 아니라, 포토레지스트막으로 저분자 물질이 확산되지 않아 팽윤 현상을 방지할 수 있는 유기 난반사 방지막 형성용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 패턴의 형성방법을 제공한다. It is another object of the present invention to not only dissolve in the solvent included in the photoresist composition, but also to prevent the swelling phenomenon because the low molecular material is not diffused into the photoresist film, the composition for forming an organic anti-reflective coating film and a semiconductor device pattern using the same It provides a method of forming.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광흡수 단량체로서 아크릴아미드 단량체를 포함하는 유기 난반사 방지막 형성용 광흡수성 고분자를 제공한다. 여기서 상기 광흡수성 고분자는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 고분자인 것이 바람직하다. In order to achieve the above object, the present invention provides a light-absorbing polymer for forming an organic anti-reflective film comprising an acrylamide monomer as a light absorbing monomer. Herein, the light absorbing polymer is preferably a polymer represented by the following Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2.
[화학식 1] [Formula 1]
상기 화학식 1에서, R 6 내지 R 15 는 수소, 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬기를 나타내며, a는 20 내지 400의 정수이고, b는 20 내지 400의 정수이다.In Formula 1, R 6 to R 15 represent hydrogen or a linear or branched substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a is an integer of 20 to 400, and b is an integer of 20 to 400.
[화학식 2] [Formula 2]
상기 화학식 2에서 R 16 내지 R 24 는 수소, 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬기를 나타내며, a는 20 내지 400의 정수이고, b는 20 내지 400의 정수이다.In Formula 2, R 16 to R 24 represent hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a is an integer of 20 to 400, and b is an integer of 20 to 400.
본 발명은 또한 광흡수 단량체로서 아크릴아미드 단량체를 포함하는 광흡수성 고분자; 가교 반응에 의하여 막을 형성할 수 있는 가교제; 상기 가교 반응을 촉진하기 위한 촉매; 및 유기 용매를 포함하는 유기 난반사 방지막 형성용 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 (a) 상기 유기 난반사 방지막 형성용 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계; (b) 피식각층 상부에 도포된 유기 난반사 방지막 조성물을 열경화하여 유기 난반사 방지막을 형성하는 단계; (c) 상기 열경화된 유기 난반사 방지막 상부에 포토레지스트를 코팅하고 소정 패턴으로 노광한 다음, 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 난반사 방지막 및 피식각층을 식각하여 피식각층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공한다. The present invention also relates to a light absorbing polymer comprising an acrylamide monomer as the light absorbing monomer; A crosslinking agent capable of forming a film by a crosslinking reaction; A catalyst for promoting the crosslinking reaction; And it provides an organic anti-reflective coating film composition comprising an organic solvent. The present invention also comprises the steps of (a) applying the composition for forming an organic anti-reflective coating on the top of the etching layer; (b) thermosetting the organic anti-reflective coating composition applied on the etched layer to form an organic anti-reflective coating; (c) coating a photoresist on the thermally cured organic anti-reflective coating, exposing the photoresist with a predetermined pattern, and then developing the photoresist pattern to form a photoresist pattern; And (d) etching the organic diffuse reflection prevention layer and the etched layer by using the photoresist pattern as an etch mask to form an etched layer pattern.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 유기 난반사 방지막 형성용 광흡수성 고분자는 광흡수 단량체로서 아크릴아미드 단량체를 포함하는 고분자인 것을 특징으로 한다. 이와 같은 광흡수성 고분자는 광흡수성 아크릴아미드 단량체 외에도 필요에 따라 가교성 단량체가 공중합되어 있을 수 있으며, 바람직하게는 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시되는 고분자일 수 있다. The light absorbing polymer for forming an organic antireflection film according to the present invention is characterized in that the polymer containing an acrylamide monomer as the light absorbing monomer. Such a light absorbing polymer may be a crosslinkable monomer copolymerized as necessary in addition to the light absorbing acrylamide monomer, and preferably may be a polymer represented by the following Chemical Formula 1 or the following Chemical Formula 2.
상기 화학식 1에서, R 6 내지 R 15 는 수소, 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬기를 나타내며, a는 20 내지 400의 정수이고, b는 20 내지 400의 정수이다.In Formula 1, R 6 to R 15 represent hydrogen or a linear or branched substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a is an integer of 20 to 400, and b is an integer of 20 to 400.
상기 화학식 2에서 R 16 내지 R 24 는 수소, 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬기를 나타내며, a는 20 내지 400의 정수이고, b는 20 내지 400의 정수이다.In Formula 2, R 16 to R 24 represent hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a is an integer of 20 to 400, and b is an integer of 20 to 400.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 가교성 단량체인 아세탈 부분(moiety)을 더욱 포함함으로서 광흡수제로서의 역할뿐 만 아니라, 가교제로서의 역할을 동시에 수행할 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 고분자의 분자량은 난반사 방지막의 두께, 사용되는 광원, 제조되는 소자 등에 따라 달라질 수 있으나, 4,000 내지 80,000의 분자량을 가지는 것이 바람직하며, 상기 화학식 2로 표시되는 고분자의 분자량은 4,000 내지 80,000인 것이 바람직하다. 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 광흡수성 고분자는 3,3-디알콕시프로펜, 히드록시알킬(메트)아크릴레이트, 아크릴아미드, 그들의 유도체 등 상기 고분자를 구성하는 단량체들을 유기용매에 용해시킨 후, 중합개시제를 첨가하고, 질소 또는 아르곤 분위기에서 중합반응을 수행하여 제조할 수 있다. 이때, 상기 유기용매로는 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 벤젠, 메틸에틸케톤, 디옥산, 에틸아세테이트 등을 사용할 수 있으며, 상기 중합개시제로는 2,2-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 벤조일퍼옥사이드, 아세틸퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸옥사이드 등 통상의 중합개시제를 사용할 수 있다. The compound represented by Formula 1 may further include acetal moiety, which is a crosslinkable monomer, and not only serve as a light absorbing agent, but also serve as a crosslinking agent, and the molecular weight of the polymer represented by Formula 1 may be diffuse reflection. Depending on the thickness of the protective film, the light source used, the device to be manufactured, etc., it is 4,000 to It is preferable to have a molecular weight of 80,000, the molecular weight of the polymer represented by the formula (2) is preferably 4,000 to 80,000. The light absorbing polymers represented by Chemical Formulas 1 and 2 dissolve monomers constituting the polymer such as 3,3-dialkoxypropene, hydroxyalkyl (meth) acrylate, acrylamide, and derivatives thereof in an organic solvent, It can be prepared by adding a polymerization initiator and performing a polymerization reaction in a nitrogen or argon atmosphere. In this case, the organic solvent may be propylene glycol methyl ether acetate, tetrahydrofuran, toluene, benzene, methyl ethyl ketone, dioxane, ethyl acetate and the like, and the polymerization initiator 2,2- azobisisobutyro Conventional polymerization initiators such as nitrile (AIBN), benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauryl peroxide and t-butyl oxide can be used.
이상 상술한 바와 같은, 본 발명에 따른 아크릴아미드 단량체를 포함하는 광흡수성 고분자는 가교 반응에 의하여 막을 형성할 수 있는 가교제, 상기 가교 반응을 촉진하기 위한 촉매, 유기 용매 등과 함께 본 발명에 따른 유기 난반사 방지막 형성용 조성물을 구성한다. As described above, the light absorbing polymer including the acrylamide monomer according to the present invention is an organic diffuse reflection according to the present invention together with a crosslinking agent capable of forming a film by a crosslinking reaction, a catalyst for promoting the crosslinking reaction, an organic solvent, and the like. The composition for prevention film formation is comprised.
상기 가교반응에 의하여 난반사 방지막을 형성할 수 있는 가교제로는 통상적으로 사용되는 다양한 열 또는 광 가교성 고분자를 사용할 수 있으며, 예를 들면 3,3-디알콕시프로펜 단량체가 중합되어 이루어진 하기 화학식 3으로 표시되는 가교제 또는 하기 화학식 4로 표시되는 가교제를 사용할 수 있다. As a crosslinking agent capable of forming an antireflection film by the crosslinking reaction, various thermally or photocrosslinkable polymers that are commonly used may be used. For example, a 3,3-alkoxypropene monomer may be polymerized. A crosslinking agent represented by or a crosslinking agent represented by the following formula (4) can be used.
상기 화학식 3에서, R 1 내지 R 5 는 수소, 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬기를 나타내며, a는 20 내지 400의 정수이다.In Formula 3, R 1 to R 5 represent hydrogen or a linear or branched substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a is an integer of 20 to 400.
상기 화학식 4에서, R 25 내지 R 32 는 수소, 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬기를 나타내며, a는 20 내지 400의 정수이고, b는 20 내지 400의 정수이다.In Formula 4, R 25 to R 32 represent hydrogen or a linear or branched substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a is an integer of 20 to 400, and b is an integer of 20 to 400.
상기 화학식 3으로 표시되는 고분자의 분자량은 난반사 방지막의 두께, 사용되는 광원, 제조되는 소자 등에 따라 달라질 수 있으나, 2,000 내지 40,000인 것이 바람직하며, 상기 화학식 4로 표시되는 고분자의 분자량은 4,000 내지 80,000 인 것이 바람직하다. 상기 화학식 3 및 4의 화합물도 상기 화학식 1 및 2와 유사한 통상의 방법으로 합성할 수 있다. The molecular weight of the polymer represented by the formula (3) may vary depending on the thickness of the diffuse reflection prevention film, the light source used, the device to be manufactured, etc., preferably 2,000 to 40,000, the molecular weight of the polymer represented by the formula (4) is 4,000 to 80,000 It is preferable. Compounds of Formulas 3 and 4 may also be synthesized by conventional methods similar to those of Formulas 1 and 2.
본 발명에 따른 유기 난반사 방지막 형성용 조성물을 제조하기 위해서는 광흡수성 고분자와 가교제를 적절히 선정하여 사용할 수 있으며, 예를 들면 상기 광흡수성 고분자로서 상기 화학식 2의 고분자를 사용하고, 상기 가교제로서 상기 화학식 3의 고분자를 사용할 수 있으며, 또한 상기 광흡수성 고분자로서 상기 화학식 1의 고분자를 사용하고, 상기 가교제로서 상기 화학식 4의 고분자를 사용할 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 고분자는 광흡수특성 뿐 만 아니라 가교되는 성질을 가지므로, 가교제로서 상기 화학식 1의 고분자를 사용하고, 상기 광흡수성 고분자로 화학식 2의 고분자를 사용할 수도 있다. In order to prepare the composition for forming an organic anti-reflective coating according to the present invention, a light absorbing polymer and a crosslinking agent may be appropriately selected and used, for example, the polymer of Formula 2 is used as the light absorbing polymer, and the formula 3 is used as the crosslinking agent. The polymer may be used, and the polymer of Chemical Formula 1 may be used as the light absorbing polymer, and the polymer of Chemical Formula 4 may be used as the crosslinking agent. In addition, since the polymer of Formula 1 has not only light absorbing properties but also crosslinking properties, the polymer of Formula 1 may be used as a crosslinking agent, and the polymer of Formula 2 may be used as the light absorbing polymer.
본 발명에 따른 유기 난반사 방지막 형성용 조성물에 포함되는 촉매는 가교제의 가교반응을 촉진하여, 유기 난반사 방지막을 경화시키는 역할을 하는 것으로서, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 가교제 및 필요에 따라 상기 광흡수성 고분자에 포함되는 가교성분의 가교반응을 촉진하기 위한 다양한 촉매제가 사용될 수 있다. 이와 같은 촉매로는 통상적인 열산방지제 등을 사용할 수 있으며, 대표적으로 하기 화학식 5로 표시되는 2-히드록시헥실 파라톨루엔설포네이트(2-hydroxyethyl p-toluenesulfonate)를 사용할 수 있다. The catalyst included in the organic anti-reflective coating film formation composition according to the present invention promotes the cross-linking reaction of the cross-linking agent, and serves to cure the organic anti-reflective coating, the cross-linking agent represented by the formula (3) or (4) and the light absorbing, if necessary Various catalysts for promoting the crosslinking reaction of the crosslinking component included in the polymer may be used. As such a catalyst, a conventional thermal acid inhibitor may be used, and 2-hydroxyhexyl paratoluenesulfonate represented by the following Chemical Formula 5 may be used.
본 발명에 따른 유기 난반사 방지막 형성용 조성물에 있어서, 상기 유기용매로는 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 2-헵타논, 에틸락테이트, 테트라하이드로퓨란으로 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트를 사용한다. In the composition for forming an organic anti-reflective coating film according to the present invention, the organic solvent is propylene glycol methyl ether acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, 2-heptanone, ethyl lactate And tetrahydrofuran may be used alone or in combination. Preferably, propylene glycol methyl ether acetate is used.
본 발명에 따른 유기 난반사 방지막을 형성하기 위한 조성물에 있어서, 각 성분의 함량은 가교제 및 광흡수성 고분자를 구성하는 단량체의 종류 및 함량에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 상기 광흡수성 고분자는 가교제 100중량부에 대하여 20 내지 400 중량부를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 촉매는 가교제 100중량부에 대하여 5 내지 200중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 광흡수성 고분자의 사용량이 20중량부 미만이면, 형성된 난반사 방지막의 광흡수 특성이 저하되며, 400중량부를 초과하면 형성된 난반사 방지막의 가교도가 저하된다. 또한 상기 촉매의 사용량이 5중량부 미만이면 형성된 난반사 방지막의 가교도가 저하되며, 200중량부를 초과하여도 더 이상의 가교 효과를 볼 수 없을 뿐만 아니라, 난반사 방지막의 광흡수 물성이 저하될 우려가 있다. In the composition for forming the organic anti-reflective coating according to the present invention, the content of each component may vary depending on the type and content of the monomer constituting the crosslinking agent and the light absorbing polymer, in general, the light absorbing polymer is 100 parts by weight of the crosslinking agent It is preferable to use 20 to 400 parts by weight with respect to the catalyst, it is preferable to use 5 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the crosslinking agent. At this time, when the amount of the light absorbing polymer used is less than 20 parts by weight, the light absorption characteristic of the formed antireflection film is lowered, and when it exceeds 400 parts by weight, the degree of crosslinking of the formed antireflection film is lowered. In addition, when the amount of the catalyst used is less than 5 parts by weight, the degree of crosslinking of the formed antireflection film is lowered. When the amount of the catalyst is less than 200 parts by weight, no crosslinking effect can be seen, and the light absorption properties of the antireflection film can be lowered.
또한, 상기 유기 용매는 가교제 100중량부에 대하여 바람직하게는 1,000 내지 20,000 중량부, 더욱 바람직하게는 2,000 내지 10,000중량부를 사용한다. 여기서 상기 유기용매의 사용량이 1,000중량부 미만인 경우에는 난반사 방지막 형성용 조성물의 점도가 높아져 조성물을 피식각층 상부에 도포하기 곤란하며, 20,000 중량부를 초과하면 난반사 방지막 형성용 조성물의 농도가 과도하게 묽어져 열경화(bake) 공정에 과도한 시간이 소요되거나, 난반사 방지막의 경화가 곤란하다. In addition, the organic solvent is preferably 1,000 to 20,000 parts by weight, more preferably 2,000 to 10,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the crosslinking agent. When the amount of the organic solvent used is less than 1,000 parts by weight, the viscosity of the antireflection film-forming composition becomes high, making it difficult to apply the composition to the upper part of the etched layer. Excessive time is required for the heat curing process or hardening of the anti-reflective coating is difficult.
다음으로 상기 유기 난반사 방지막 형성용 조성물을 이용하여, 반도체 소자 패턴을 형성방법을 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 있어서 반도체 소자 패턴은 반도체 소자, 액정표시장치 소자, 유기전계발광소자 등 각종 표시 소자 등의 회로 패턴을 포함하며, 또한 상기 소자들에 사용되는 절연막 등 물리적 구조의 소자를 포함한다. Next, a method of forming a semiconductor device pattern using the composition for forming an organic anti-reflective coating film is as follows. In the present invention, the semiconductor device pattern includes circuit patterns such as semiconductor devices, liquid crystal display devices, and various display devices such as organic light emitting devices, and also includes devices having physical structures such as insulating films used in the devices.
먼저, 웨이퍼 상부에 형성된 금속층, 절연층, 반도체층 등의 피식각층 상부에 본 발명에 따른 유기 난반사 방지막 형성용 조성물을 스핀코팅법, 딥코팅법 등 통상의 방법으로 도포한 후, 열경화(bake) 공정을 수행한다. 이와 같은 열경화 공정은 150 내지 300℃의 온도에서 1 내지 5분간 수행될 수 있으며, 이때 열경화 온도 및 시간이 상기 범위 미만이면 충분한 열경화가 일어나지 않으며, 상기 범위를 초과하여도 열경화에 더 이상 도움이 되지 않는다. 이와 같이 유기 난반사 방지막 형성용 조성물에 열이 가해지면, 촉매의 역할을 하는 열산 발생제로부터 산이 발생 되고, 발생된 산에 의해 상기 가교제가 가교 결합하여 경화됨으로서, 포토레지스트 조성물의 용매에 용해되지 않는 유기 난반사 방지막이 형성된다. First, the composition for forming an organic anti-reflective coating film according to the present invention is coated on the etching target layer of the metal layer, the insulating layer, the semiconductor layer, etc. formed on the wafer by a conventional method such as a spin coating method, a dip coating method, and then thermally cured. Perform the process. Such a thermosetting process may be performed for 1 to 5 minutes at a temperature of 150 to 300 ℃, if the heat curing temperature and time is less than the above range does not occur sufficient heat curing, even if the above range exceeds the thermal curing No longer helpful. When heat is applied to the composition for forming an organic anti-reflective coating as described above, acid is generated from a thermal acid generator that serves as a catalyst. And the crosslinking agent is crosslinked and cured by the generated acid, thereby forming an organic anti-reflective coating film which does not dissolve in the solvent of the photoresist composition.
이와 같이 형성된 유기 난반사 방지막 상부에 포토레지스트 조성물을 도포하여 포토레지스트층을 형성하고, 마스크를 이용하여 소정의 패턴으로 노광한다. 이때 상기 노광 과정의 전 및/또는 후에 상기 포토레지스트층을 열경화하는 공정을 더욱 수행할 수 있으며, 이와 같은 열경화 공정은 통상적인 포토레지스트층의 열처리 조건인 70 내지 300℃에서 수행될 수 있다. 이때 열경화 온도가 70℃ 미만이면 충분한 열경화가 일어나지 않으며, 300℃를 초과하여도 열경화에 더 이상 도움이 되지 않는다. 상기 노광 공정의 광원으로는 ArF, KrF, EUV 등을 포함하는 원자외선 (DUV; Deep Ultra Violet), E-빔, X-선 등이 사용될 수가 있다. 이와 같은 포토레지스트막을 소정 패턴으로 노광한 후, 통상적으로 사용되는 현상액을 이용하여 노광된 또는 노광되지 않은 포토레지스트 영역 및 상기 포토레지스트 하부의 난반사 방지막을 제거함으로서, 수직 구조의 균일한 미세 패턴을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 다음으로, 이와 같이 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 피식각층을 식각하여 피식각층 패턴을 형성함으로서 반도체 소자 패턴을 형성한다. The photoresist composition is coated on the organic anti-reflective coating thus formed to form a photoresist layer and exposed in a predetermined pattern using a mask. In this case, the photoresist layer may be thermally cured before and / or after the exposure process, and the thermal curing process may be performed at 70 to 300 ° C., which is a heat treatment condition of a conventional photoresist layer. . At this time, if the thermal curing temperature is less than 70 ℃ does not cause sufficient thermal curing, even if it exceeds 300 ℃ does not help any more thermal curing. As the light source of the exposure process, deep ultra violet (DUV), E-beam, X-ray, etc., including ArF, KrF, EUV, and the like, may be used. After exposing such a photoresist film in a predetermined pattern, the exposed or unexposed photoresist region and the diffuse reflection prevention layer under the photoresist are removed by using a developer generally used to have a uniform fine pattern having a vertical structure. A photoresist pattern can be formed. Next, a semiconductor device pattern is formed by etching the etched layer using the photoresist pattern thus formed as an etch mask to form an etched layer pattern.
본 발명에 따른 조성물을 이용하여 난반사 방지막을 형성하면, 노광원으로 193nm 파장의 ArF 광을 이용하여 초미세 패턴을 형성하는 경우에도, 포토레지스트 하부층으로부터의 광반사를 효과적으로 방지하여, 정현파 효과 (standing wave effect)를 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 팽윤 현상을 방지할 수 있으며, 특히 난반사 방지막의 식각 속도가 증가됨으로서 미세 패턴 식각시 더 넓은 공정마진을 제공한다. When the diffuse reflection prevention film is formed using the composition according to the present invention, even when an ultrafine pattern is formed using ArF light having a wavelength of 193 nm as the exposure source, the photoresist By effectively preventing light reflections from the underlying layer, not only can reduce the standing wave effect, but also prevent swelling phenomenon, in particular, by increasing the etching rate of the anti-reflective coating, a wider process margin when etching fine patterns To provide.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples are merely to illustrate the present invention is not limited to the following examples.
[비교예 1] Comparative Example 1
Polymer 41 (2000) 6691 ∼ 6694쪽에 개시된 바와 같이, 화학식 3(여기서 R 1 , R 2 는 메틸이고, R 3 , R 4 , R 5 는 수소임)의 가교제 0.14g, 폴리비닐페놀 광흡수제 0.20g, 및 2-히드록시헥실 파라톨루엔설포네이트 열산발생제 0.045g를 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 용매 16.25g에 용해시킨 후, 0.2 ㎛의 미세 필터를 통과시켜 유기 난반사 방지막 조성물을 제조하였다. 얻어진 유기 난반사 방지막 조성물을 실리콘웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후, 205℃에서 90초간 열경화하였다. 경화된 유기 난반사 방지막 상부에 클라리언트(Clariant)사 AX1020P(상용제품) 포토레지스트 조성물을 코팅한 후 120℃에서 90초간 열경화하였다. 열경화 후 ASML사의 ArF 노광 장비를 이용하여 소정 패턴을 가지도록 노광한 후 120℃에서 90초간 다시 베이크하였다. 이 웨이퍼를 2.38중량%의 TMAH(tetra methyl ammonium hydroxide) 현상액을 이용하여 현상하여 목적하는 패턴을 얻었으며, 그 결과를 촬영하여 도 1에 나타내었다. 도 1로부터 유기 난반사 방지막의 팽윤 현상에 의해 포토레지스트 패턴이 심하게 변형됨을 알 수 있다.Polymer 41 (2000) As described on pages 6691 to 6694, 0.14 g of a crosslinking agent of the formula (3, wherein R 1 , R 2 are methyl, R 3 , R 4 , and R 5 are hydrogen), and 0.20 g of polyvinylphenol light absorber And 0.045 g of 2-hydroxyhexyl paratoluenesulfonate thermal acid generator were dissolved in 16.25 g of propylene glycol methyl ether acetate solvent, and then passed through a 0.2 μm fine filter to prepare an organic anti-reflective coating composition. After spin-coating the obtained organic anti-reflective coating composition on a silicon wafer, it thermosetted at 205 degreeC for 90 second. The Clariant AX1020P (commercial product) photoresist composition was coated on the cured organic diffuse reflection prevention layer and thermally cured at 120 ° C. for 90 seconds. After thermal curing, the substrate was exposed using a ArF exposure equipment manufactured by ASML, and then baked again at 120 ° C. for 90 seconds. The wafer was developed using a 2.38 wt% tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) developer to obtain a desired pattern, and the results were photographed and shown in FIG. 1. It can be seen from FIG. 1 that the photoresist pattern is severely deformed by the swelling phenomenon of the organic anti-reflective coating.
[비교예 2] Comparative Example 2
폴리비닐페놀 광흡수제 0.24g, 및 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 용매 17.37g을 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하여 목적하는 패턴을 얻었으며, 그 결과를 촬영하여 도 2에 나타내었다. 도 2로부터, 유기 난반사 방지막의 팽윤 현상에 의해 포토레지스트 패턴이 심하게 변형됨을 알 수 있다. A desired pattern was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that 0.24 g of a polyvinylphenol light absorbent and 17.37 g of a propylene glycol methyl ether acetate solvent were used, and the results thereof were photographed and shown in FIG. 2. . It can be seen from FIG. 2 that the photoresist pattern is severely deformed by the swelling phenomenon of the organic anti-reflective coating.
[비교예 3] Comparative Example 3
폴리비닐페놀 광흡수제 0.28g, 및 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 용매 19.5g을 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하여 목적하는 패턴을 얻었으며, 그 결과를 촬영하여 도 3에 나타내었다. 도 3으로부터, 유기 난반사 방지막의 형성된 패턴의 프로파일이 역사다리꼴 모양으로서 수직구조를 이루지 못함을 알 수 있다. Except for using 0.28 g of a polyvinylphenol light absorbent and 19.5 g of a propylene glycol methyl ether acetate solvent, the same pattern was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a desired pattern, and the results are shown in FIG. 3. . It can be seen from FIG. 3 that the profile of the formed pattern of the organic diffuse reflection prevention film does not have a vertical structure as an inverted trapezoidal shape.
이와 같은 비교예 1 내지 3의 결과를 정리하여 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표 1 및 도 1-3으로부터, 유기 난반사 방지막 제조시 광흡수제로 사용된 폴리비 닐페놀의 함량이 많아질수록, 팽윤 현상에 의해 포토레지스트 패턴이 심하게 변형됨을 알 수 있다. The results of such Comparative Examples 1 to 3 are collectively shown in Table 1 below. From the following Table 1 and Figures 1-3, the poly ratio used as a light absorbing agent in the production of organic anti-reflective coating It can be seen that the higher the content of the nylphenol, the more severe the photoresist pattern is deformed by the swelling phenomenon.
[실시예 1] 화학식 1의 폴리(3,3-디메톡시프로펜/N,N-디메틸아크릴아미드) (Poly(3,3-dimethoypropene/N,N-dimethylacrylamide))의 합성 Example 1 Synthesis of Poly (3,3-dimethoxypropene / N, N-dimethylacrylamide) (Poly (3,3-dimethoypropene / N, N-dimethylacrylamide))
아크롤레인(acrolein) 40g, N,N-디메틸아크릴아미드 40g, AIBN 4g을 에틸 아세테이트 용매 320g에 투입한 후, 질소분위기 및 64℃에서 8시간 동안 교반하여 공중합 반응을 수행하였다. 중합이 끝난 후, 상기 용매를 1.5리터의 에틸에테르에 적하하면 흰색색의 침전물이 생기는데, 이 침전물을 필터한 후, 진공건조한 다음, 1000g의 메탄올에 넣고, 1cc의 황산을 첨가하고, 60℃에서 24시간 동안 환류시킨 후, 로터리증류기로 메탄올 중 일부를 제거한 후 노말핵산에서 침전을 잡아 진공건조하여 표제의 화합물을 얻었다. 얻어진 중합체의 분자량(Mn)은 13000이었고, 분포도(polydispersity)는 1.73이었다. 40 g of acrolein, 40 g of N, N-dimethylacrylamide, and 4 g of AIBN were added to 320 g of ethyl acetate solvent, followed by stirring in a nitrogen atmosphere and 64 ° C. for 8 hours to carry out a copolymerization reaction. After the polymerization, the solvent was added dropwise to 1.5 liters of ethyl ether to give a white precipitate. The precipitate was filtered and dried in vacuo, then placed in 1000 g of methanol, and 1 cc of sulfuric acid was added thereto at 60 캜. After refluxing for 24 hours, a portion of methanol was removed by rotary distillation, and then precipitated in normal nucleic acid and vacuum dried to obtain the title compound. The molecular weight (Mn) of the obtained polymer was 13000 and the polydispersity was 1.73.
[실시예 2] 화학식 2의 폴리(2-히드록시에틸 메트아크릴레이트/N,N-디메틸아크릴아미드)(Poly(2-hydroxyethyl methacrylate/N,N-dimethylacrylamide))의 제조 Example 2 Preparation of Poly (2-hydroxyethyl methacrylate / N, N-dimethylacrylamide) (Poly (2-hydroxyethyl methacrylate / N, N-dimethylacrylamide))
2-히드록시에틸 메트아크릴레이트 9g, N,N-디메틸아크릴아미드 21g, AIBN 2.1g을 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 용매 150g에 투입한 후, 질소분위기 및 64℃에서 8시간 동안 교반하여 공중합 반응을 수행하였다. 중합이 끝난 후, 반응액을 500리터 에틸에테르에 적하하면 흰색의 침전물이 생기는데, 이 침전물을 필터한 후, 진공건조하여 표제의 화합물을 얻었다. 얻어진 중합체의 분자량(Mn)은 12700이었고, 분포도(polydispersity)는 1.78이었다. 9 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, 21 g of N, N-dimethylacrylamide, and 2.1 g of AIBN were added to 150 g of propylene glycol methyl ether acetate, followed by stirring at a nitrogen atmosphere and 64 ° C. for 8 hours to carry out a copolymerization reaction. It was. After the completion of the polymerization, the reaction solution was added dropwise to 500 liters of ethyl ether to give a white precipitate. The precipitate was filtered and then dried in vacuo to obtain the title compound. The molecular weight (Mn) of the obtained polymer was 12700 and the polydispersity was 1.78.
[제조예] 화학식 4의 폴리(2-히드록시에틸 메트아크릴레이트/메틸 메트아크릴레이트) (Poly(2-hydroxyethyl methacrylate/methyl methacylate)) 의 제조 Preparation Example Preparation of Poly (2-hydroxyethyl methacrylate / methyl methacrylate) (Poly (2-hydroxyethyl methacrylate / methyl methacylate))
2-히드록시에틸 메트아크릴레이트 9g, 메틸 메트아크릴레이트 21g, AIBN 2.1g을 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 용매 150g에 투입한 후, 질소분위기 및 64℃에서 8시간 동안 교반하여 공중합 반응을 수행하였다. 중합이 끝난 후, 반응액을 500리터 에틸에테르에 적하하면 흰색의 침전물이 생기는데, 이 침전물을 필터한 후 진공건조하여 표제의 화합물을 얻었다. 얻어진 중합체의 분자량(Mn)은 12000이었고, 분포도(polydispersity)는 1.82이었다. 9 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, 21 g of methyl methacrylate, and 2.1 g of AIBN were added to 150 g of a propylene glycol methyl ether acetate solvent, followed by stirring at a nitrogen atmosphere and 64 ° C. for 8 hours to carry out a copolymerization reaction. After the completion of the polymerization, the reaction solution was added dropwise to 500 liters of ethyl ether to give a white precipitate. The precipitate was filtered and dried in vacuo to obtain the title compound. The molecular weight (Mn) of the obtained polymer was 12000 and the polydispersity was 1.82.
[실시예 3] 포토레지스트 패턴의 형성 Example 3 Formation of Photoresist Pattern
화학식 3의 가교제 0.13g, 실시예 2에서 얻은 광흡수성 고분자 0.13g, 및 2-히드록시헥실 파라톨루엔설포네이트 열산발생제 0.045g을 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 용매 13g에 용해시킨 후, 0.2 ㎛의 미세 필터를 통과시켜 유기 난반사 방지막 형성용 조성물을 제조하였다. 제조된 조성물을 실리콘웨이퍼 상부에 스 핀코팅한 후, 240℃에서 90초간 열경화하였다. 경화된 유기 난반사 방지막 위에 클라리언트(Clariant)사 AX1020P(상용제품) 포토레지스트 조성물을 코팅한 후, 120℃에서 90초간 다시 열경화였다. 열경화 후 ASML사의 ArF 노광 장비를 이용하여 소정 패턴을 가지도록 노광한 후 120℃에서 90초간 다시 열경화하였다. 이 웨이퍼를 2.38 중량% TMAH 현상액으로 현상하여 목적하는 패턴을 얻었으며, 그 결과를 촬영하여 도 4에 나타내었다. 도 4로부터 형성된 패턴이 비교예와는 달리 수직 구조를 가짐을 알 수 있다. 0.13 g of the crosslinking agent of Formula 3, 0.13 g of the light absorbing polymer obtained in Example 2, and 0.045 g of 2-hydroxyhexyl paratoluenesulfonate thermal acid generator were dissolved in 13 g of a propylene glycol methyl ether acetate, followed by 0.2 μm fine particles. The composition for organic anti-reflective film formation was manufactured by passing through a filter. The prepared composition was placed on top of the silicon wafer. After pin coating, heat curing was performed at 240 ° C. for 90 seconds. The Clariant AX1020P (commercial) photoresist composition was coated on the cured organic anti-reflective coating, and then thermally cured at 120 ° C. for 90 seconds. After thermal curing, the substrate was exposed to a predetermined pattern using an ArF exposure equipment manufactured by ASML, and then thermally cured at 120 ° C. for 90 seconds. This wafer was developed with a 2.38 wt% TMAH developer to obtain a desired pattern, which was photographed and shown in FIG. 4. It can be seen that the pattern formed from FIG. 4 has a vertical structure unlike the comparative example.
[실시예 4] 포토레지스트 패턴의 형성 Example 4 Formation of Photoresist Pattern
실시예 1의 고분자(가교제 및 광흡수제 동시수행) 0.13g, 및 실시예 2의 광흡수성 고분자 0.13g, 및 2-히드록시헥실 파라톨루엔설포네이트 열산발생제 0.045g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하여 목적하는 패턴을 얻었으며, 그 결과를 촬영하여 도 5에 나타내었다. 도 5로부터, 형성된 패턴이 비교예와는 달리 수직 구조를 가짐을 알 수 있다. Example 3 except that 0.13 g of the polymer of Example 1 (crosslinking agent and light absorbent simultaneously), and 0.13 g of the light absorbing polymer of Example 2, and 0.045 g of 2-hydroxyhexyl paratoluenesulfonate thermal acid generator were used. It was carried out in the same manner as in 3 to obtain the desired pattern, and the results are shown in FIG. It can be seen from FIG. 5 that the formed pattern has a vertical structure unlike the comparative example.
[실시예 5] 포토레지스트 패턴의 형성 Example 5 Formation of Photoresist Pattern
실시예 1의 고분자(가교제 및 광흡수제 동시수행) 0.13g, 및 제조예에서 얻은 고분자(이 경우는 단지 실시예 1의 중합체와 가교되도록 -OH 기가 함유된 고분자로서 역할함) 0.13g, 및 2-히드록시헥실 파라톨루엔설포네이트 열산발생제 0.045g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하여 목적하는 패턴을 얻었으며, 그 결과를 촬영하여 도 6에 나타내었다. 도 6으로부터, 형성된 패턴이 비교예와는 달리 수직 구조를 가짐을 알 수 있다. 0.13 g of the polymer of Example 1 (simultaneous crosslinking agent and light absorbing agent), and 0.13 g of the polymer obtained in Preparation Example (in this case, merely serving as a polymer containing -OH group so as to crosslink with the polymer of Example 1), and 2 Except for using 0.045 g of hydroxyhexyl paratoluenesulfonate thermal acid generator, the same procedure as in Example 3 was carried out. A pattern was obtained, and the results are shown in FIG. 6. It can be seen from FIG. 6 that the formed pattern has a vertical structure unlike the comparative example.
이와 같은 실시예 4 내지 6의 결과를 정리하여 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2 및 도 4-6으로부터, 폴리비닐페놀 광흡수제성 고분자를 사용하지 않은 본 발명에 따른 유기 난반사 방지막은 팽윤 현상이 전혀 없고 수직의 패턴을 형성함을 알 수 있다. The results of Examples 4 to 6 are collectively shown in Table 2 below. From Table 2 and Figures 4-6, it can be seen that the organic anti-reflective coating according to the present invention, which does not use the polyvinylphenol light absorbent polymer, forms a vertical pattern without any swelling phenomenon.
[실시예 6] 유기 난반사 방지막의 식각 특성 실험 Example 6 Experiment of Etching Characteristics of Organic Anti-reflective Coating
식각 특성은 유기 난반사 방지막을 구성하는 고분자에 의해 좌우된다. 식각 특성을 알아보기 위하여, 하기 표 3과 같이 4 종류의 유기 난반사 방지막과 대조군으로 시네스(shinesu)사의 포토레지스트 조성물 SE430을 준비하였다. 5개의 샘플을 실리콘웨이퍼 상부에 3000RPM으로 스핀 코팅한 후, 240℃에서 90초간 열경화하고, 그 두께를 측정한 다음, 상기 5개의 샘플을 옥사이드(oxide) 식각 방법으로 동일하게 식각하고, 그 두께를 다시 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. Etch characteristics depend on the polymer constituting the organic anti-reflective coating. In order to examine the etching characteristics, as shown in Table 3, four kinds of organic antireflection coatings and a control group was prepared by the photoresist composition SE430 of Shines (shinesu). Five samples were spin-coated at 3000 RPM on top of the silicon wafer, thermally cured at 240 ° C. for 90 seconds, the thickness thereof was measured, and then the five samples were etched in the same manner by an oxide etching method. Was measured again, and the results are shown in Table 3 below.
상기 표 3으로부터, 본 발명에 의한 유기 난반사 방지막(샘플 1, 2, 3)은 기존의 유기 난반사 방지막(샘플 4) 및 KrF감광제인 SE430(샘플 5)에 비하여 식각 속도가 매우 빠름을 알 수 있다. From Table 3, it can be seen that the organic anti-reflective coating (Samples 1, 2, 3) according to the present invention has a very fast etching rate compared to the conventional organic anti-reflective coating (Sample 4) and SE430 (sample 5) of KrF photosensitizers. .
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 기존의 폴리비닐페놀을 사용한 유기 난반사 방지막에 비하여 팽윤 현상이 없어서 수직 구조의 소자 패턴을 얻을 수 있고, 또한 방향족이 함유되지 않은 아크릴아미드계를 광흡수제로 사용하기 때문에 난반사 방지막의 식각 속도가 매우 빨라 공정 마진 확보에서도 매우 유리하다. As described above, in the present invention, there is no swelling phenomenon compared to the conventional organic antireflection film using polyvinylphenol, thereby obtaining a vertical device pattern, and using an acrylamide system containing no aromatics as a light absorber. Therefore, the etching speed of the anti-reflective coating is very fast, which is very advantageous in securing process margin.
도 1 내지 도 3은 종래의 유기 난반사 방지막 조성물을 사용하여 형성한 포토레지스트 패턴을 나타낸 사진이고, 1 to 3 are photographs showing a photoresist pattern formed using a conventional organic anti-reflective coating composition,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유기 난반사 방지막 조성물을 사용하여 형성한 포토레지스트 패턴을 나타낸 사진이다. 4 to 6 are photographs showing a photoresist pattern formed using the organic anti-reflective coating composition according to an embodiment of the present invention.
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