KR100557605B1 - 유기 난반사 방지용 중합체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조공정 중 초미세 패턴 형성 공정에서, 포토레지스트 막의 하부막층에서의 반사를 막을 수 있는 유기 난반사 방지막용 중합체에 관한 것으로, 하기 화학식 4로 나타나는 본 발명의 중합체는 내열성 및 접착성을 지님과 동시에 원자외선을 흡수할 수 있으므로 특히, ArF (193nm) 광원을 이용한 초미세 패턴 형성 공정에서 포토레지스트 막의 하부에 들어온 빛의 반사를 효과적으로 방지할 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112005046098040-pat00028
상기 식에서, R 은 수소; 또는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 치환기를 가지거나 비치환된 페닐 또는 페닐알킬이고, X, Y 및 Z는 각 공단량체의 중합비 (mol%비)로서 X : Y : Z = 10∼80 % : 10∼80 % : 10∼80 % 이다.

Description

유기 난반사 방지용 중합체{Organic polymer used for removing random reflectivity}
도 1은 본 발명에 따른 유기 난반사 방지막 패턴의 제조과정을 나타낸 공정도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11 : 웨이퍼 13 : 피식각층
15 : 유기 난반사 방지막 17 : 포토레지스트 막
19 : 노광 마스크
본 발명은 반도체 제조공정 중 초미세 패턴 형성 공정에서, 포토레지스트 막의 하부막층에서의 반사를 막을 수 있는 반사방지막용 수지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내열성 및 접착성을 가질 뿐만 아니라 원자외선 흡수력이 우수한 반사방지막용 중합체에 관한 것이다.
반도체 제조공정 중 초미세 패턴형성 공정에서는 포토레지스트 막의 하부막층의 광학적 성질 및 레지스트 두께의 변동으로 인한 정현파 (standing wave) 및 반사 노칭 (reflective notching)과 하부막으로부터의 회절광 및 반사광에 의한 CD (Critical Dimension)의 변동이 불가피하게 일어난다. 따라서 노광원으로 사용하는 빛의 파장대에서 광흡수를 잘하는 물질을 도입하여 하부막층에서의 반사를 막을 수 있는 반사 방지막을 포토레지스트의 하부에 적층하여 미세가공 공정에 사용할 수 있다.
광원으로부터 자외선의 빛을 받게 되면, 포토레지스트 막을 투과하여 포토레지스트막의 하부에 들어온 빛이 산란 또는 반사되게 되는데, 유기 난반사 방지막은 산란 또는 반사되는 빛을 흡수하여 포토레지스트의 미세가공에 직접적으로 영향을 주게 된다.
이러한 유기 난반사 방지막은 웨이퍼 상에 도포된 후 열공정을 시키면 산을 발생하고, 이렇게 발생된 산에 의해 유기계 반사방지막용 수지의 주쇄 또는 측쇄가 반응하여 가교결합이 되어 유기용매에 불용성이 된다. 따라서 이 반사방지막 위에 유기용매에 녹아 있는 감광제를 코팅할 때 유기 용매에 반사방지막이 용해되지 않는다. 이렇게 하여 원자외선이 감광제를 투과하여 유기 난반사 방지막에 도달하게 되면 빛을 흡수하게 되는 것이다.
반사방지막은 크게 물질의 종류에 따라 무기계 반사방지막과 유기계 반사방지막으로 구분될 수 있으며, 기작에 따라 흡수계 반사방지막과 간섭계 반사방지막으로 나눌 수 있다.
i선 (365nm)을 이용한 미세패턴 형성공정에서는 주로 무기계 반사방지막을 사용해 왔는데, 이들 중 흡수계 반사방지막으로는 TiN 및 아모포스 카본 (a-C)을, 간섭계 반사방지막으로는 주로 SiON을 사용하여 왔다. 또한 KrF 광 (248nm)을 이용하는 초미세 패턴 형성에서는 주로 무기계 반사방지막인 SiON을 사용하였으나, 종종 유기계 반사방지막도 사용하여 왔다.
그러나 ArF 광을 이용하는 초미세 패턴 형성 공정에서는 아직까지 적절한 반사방지막이 개발되어 있지 않다. 무기계 반사방지막의 경우에는 광원인 193nm에서의 간섭현상을 제어할 물질이 아직 발표되고 있지 않아, 최근에는 반사방지막으로 사용할 수 있는 유기물을 개발하려는 노력이 계속되고 있다.
일반적으로 유기 난반사 방지막이 갖추어야 할 기본 조건은 하기와 같은 것들이 있다.
첫째, 공정 적용시 포토레지스트 용매에 의해 반사방지막이 용해되어 벗겨지는 현상이 없어야 한다. 이를 위해서는 성형막이 가교구조를 이룰 수 있게 설계되어야 하며, 이 때 화학물질이 발생해서는 안된다.
둘째, 반사방지막으로부터 산 또는 아민 등의 화학물질의 출입이 없어야 한다. 만약, 포지티브 포토레지스트의 경우 반사방지막으로부터 산이 비노광부의 포토레지스트 막으로 이행 (migration)되면 포토레지스트 패턴의 밑부분에 언더 커팅 (undercutting)이 일어나고 아민 등 염기가 포토레지스트 막으로 이행되면 푸팅 (footing) 현상을 유발하는 경향이 있다.
셋째, 반사방지막은 상부의 감광막에 비해 상대적으로 빠른 에칭 속도를 가져야 에칭시 감광막을 마스크로 하여 원활한 에칭 공정을 행할 수 있다.
넷째, 반사방지막은 되도록 얇은 두께로 충분히 반사방지막으로서의 역할을 할 수 있어야 한다.
이에 본 발명자들은 적절한 유기계 반사방지막용 수지를 개발하기 위하여 연구를 계속하여 오던 중, 상기의 모든 요건을 만족하는 동시에 ArF 광을 이용한 초미세 패턴을 형성시 사용할 수 있는 반사방지막용 수지를 개발하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 반도체 제조공정 중, 주로 ArF (193nm) 광원을 이용한 초미세 패턴 형성 공정에서 사용되는 유기 난반사 방지용 중합체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 내열성 및 접착성을 가짐은 물론 원자외선 흡수력이 우수하여 반사방지막이 갖추어야 할 요건을 갖추고 있는 중합체를 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
우선, 본 발명에서는 반도체 소자의 초미세 패턴 형성시, 반사방지막으로 사용될 수 있는 하기 화학식 1의 디하이드로카베올 (dihydrocarveol)을 제 1단량체로 포함하는 유기 난반사 방지용 중합체를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 111999010473982-pat00002
상기 화학식 1의 화합물은 히드록시기를 갖고 있어 기판에 대한 접착성을 높이는 동시에 에폭시기와의 가교결합 형성에 유리하다.
상기 중합체는 제 2단량체로서 하기 화학식 2의 화합물을 하나 이상 더 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 111999010473982-pat00003
상기 식에서, R 은 수소; 또는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 치환기를 가지거나 비치환된 페닐 또는 페닐알킬이다.
화학식 2의 화합물은 원자외선을 흡수하며, 각 단량체와의 반응성이 용이하다는 특성을 가지는데, 화학식 2a의 N-벤질 말레이미드 또는 화학식 2b의 페닐 말레이미드인 것이 바람직하다.
[화학식 2a]
Figure 111999010473982-pat00004
[화학식 2b]
Figure 111999010473982-pat00005
또한 상기 유기 난반사 방지용 중합체는 제 3단량체로서 하기 화학식 3의 디 글리시딜 1,2,3,6-테트라하이드로 프탈레이트를 더 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 111999010473982-pat00006
상기 화학식 3의 화합물은 에폭시기를 가지므로 경화시에 화학식 1의 히드록시기와 가교결합을 형성한다.
상기 중합체는 하기 화학식 4의 화합물로서 분자량이 2,000 내지 100,000인 것이 바람직하다.
[화학식 4]
Figure 112005046098040-pat00029
상기 식에서, R 은 수소; 또는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 치환기를 가지거나 비치환된 페닐 또는 페닐알킬이고, X, Y 및 Z는 각 공단량체의 중합비 (mol%비)로서 X : Y : Z = 10∼80 % : 10∼80 % : 10∼80 % 이다.
또한, 상기 중합체는 하기 화학식 5 내지 화학식 7로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하다.
[화학식 5]
Figure 112005046098040-pat00030
[화학식 6]
Figure 112005046098040-pat00031
상기 화학식 5 또는 화학식 6에서,
X : Y : Z의 mol%비는 10∼80 % : 10∼80 % : 10∼80 %이다.
[화학식 7]
Figure 112005046098040-pat00032
상기 화학식 7에서, V : W : X : Y 의 mol%비는 10∼60 % : 10∼60 % : 10∼60 % : 10∼60 % 이다.
상기 본 발명의 공중합체는 단량체를 유기용매에 녹인 다음, 여기에 라디칼 중합개시제를 첨가하여 라디칼 중합시킴으로써 제조되는데, 그 과정은 하기와 같은 단계로 구성된다 :
(a) 상기 화학식 1의 화합물과, 화학식 2의 화합물 1 이상과, 화학식 3의 화합물을 유기용매에 녹이는 단계;
(b) 상기 결과물 용액에 중합개시제를 첨가하는 단계; 및
(c) 상기 결과물 용액을 질소 또는 아르곤 분위기 하에서 60 내지 70℃ 온도로 4 내지 24시간 동안 반응시킴으로써 중합시키는 단계.
상기 제조과정에서 라디칼 중합은 상기 제조과정에서와 같이 용액 중합으로 수행되는 것이 바람직하며, 아울러 벌크 중합으로도 수행 가능하다. 용액 중합의 경우 중합 용매는 사이클로헥사논, 테트라하이드로퓨란, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 메틸에틸케톤, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독용매 또는 혼합용매를 사용한다.
또한 상기 중합개시제는 벤조일퍼옥사이드, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 (AIBN), 아세틸퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸퍼아세테이트, t-부틸하이드로퍼옥사이드 및 디-t-부틸퍼옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 또한 본 발명의 유기 난반사 방지용 공중합체와, 유기용매와 열사발생제를 포함하는 유기 난반사 방지용 조성물을 제공한다.
상기 유기용매는 메틸 3-메톡시프로피오네이트 (MMP), 에틸 3-에톡시프로피오네이트 (EEP), 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 (PGMEA)및 사이클로헥사논으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용할 수 있다.
상기 열산발생제는 유기술폰산을 사용하는데, 2-히드록시사이클로헥산 파라-톨루엔 설포네이트 또는 2-히드록시사이클로펜탄 파라-톨루엔 설포네이트를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 조성물에서 유기 난반사 방지용 공중합체는 유기용매에 대하여 2 내지 40중량부로 포함되고, 열산발생제는 유기 난반사 방지용 공중합체에 대하여 0.1 내지 10중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
반사 방지막 코팅후 베이크를 해주면 열산발생제인 유기술폰산에서 산이 발생하고 이 산이 수지내의 알코올과 에폭시기와의 가교반응을 연속적으로 진행시켜서 고분자 사이에 가교 결합이 일어나 유기용제에 녹지 않는 반사방지막을 피식각층 상부에 형성하게 된다.
또한 상기 조성물은 첨가제로서 하기 화학식 9의 로솔릭 산 (Rosolic acid)을 유기 난반사 방지용 공중합체에 대하여 0.1 내지 2 중량부로 더 포함할 수 있다.
[화학식 9]
Figure 111999010473982-pat00011
본 발명에서는 또한 유기 난반사 방지용 조성물을 이용하는 패턴 형성 방법을 제공하는데, 이 방법은 하기와 같은 단계로 이루어진다 :
(a) 상기 유기 난반사 방지용 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계;
(b) 베이크 공정으로 가교반응을 유도하여 유기 난반사 방지막을 형성하는 단계;
(c) 상기 유기 난반사 방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고 노광한 다음 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성시키는 단계; 및
(d) 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 난반사 방지막을 식각하고, 피식각층을 식각하여 피식각층 패턴을 형성시키는 단계.
상기 과정에서, (b)단계의 베이크 공정은 100 내지 200℃ 온도에서 1 내지 5분간 수행된다.
또한, (c)단계의 i) 노광전 및 노광후; 또는 ii) 노광전 또는 노광후에 각각 베이크 공정을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이러한 베이크 공정은 70 내지 200℃에서 수행된다.
또한 상기 노광공정은 광원으로서 ArF, KrF 및 EUV를 포함하는 원자외선 (DUV; Deep Ultra Violet), E-빔, X-선 또는 이온빔을 이용하여, 0.1 내지 20 mJ/cm2의 노광에너지로 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 반사방지막은 특히, 노광원으로 193nm ArF 광을 이용한 초미세 패턴 형성 공정에 적용할 때 하부막층으로부터의 반사를 방지할 뿐만 아니라 CD 균질성을 보장함으로써 초미세 패턴을 자유롭게 형성할 수 있다.
본 발명에 따르는 중합체를 사용하여 유기 난반사 방지막으로 사용하는 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 중합체를 시클로헥사논에 2 내지 40 중량부로 용해시키고, 열산발생제인 유기술폰산을 유기 난반사 방지막 고분자에 대해 0.1 내지 10 중량부로 배합하고 초미세 필터로 여과하여, 유기 난반사 방지막 조성물을 제조한다. 그 다음 실리콘 웨이퍼에 스핀 도포하여 박막을 제조한 다음, 100 내지 200℃의 오븐 또는 열판에서 1 내지 5분간 경화를 위해 베이크 하고, 포토레지스트를 스핀 도포 하여 박막을 제조한 후, 80 내지 150℃의 오븐 또는 열판에서 1 내지 5분간 소프트 베이크를 하고, 원자외선 노광장치 또는 엑시머 레이져 노광장치를 이용하여 노광한 후, 80 내지 150℃에서 노광후 베이크한다. 이렇게 노광한 웨이퍼를 2.38% TMAH수용액에서 1분30초간 침지함으로써 초미세 포지티브 레지스트 화상을 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 상기한 본 발명의 유기 난반사 방지용 공중합체를 이용하여 패턴을 형성함으로써 제조된 반도체 소자를 제공한다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 단 실시예는 발명을 예시하는 것일뿐 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Ⅰ. 유기 난반사 방지막용 중합체의 합성
실시예 1. 폴리[디하이드로카베올 / N-벤질 말레이미드 / 디글리시딜 1,2,3,6-테트라하이드로 프탈레이트] 중합체의 합성
상기 화학식 1의 디하이드로카베올 0.5 몰, 화학식 2a의 N-벤질 말레이미드 1.0 몰, 화학식 3의 디글리시딜 1,2,3,6-테트라하이드로 프탈레이트 0.5 몰을 테트라하이드로퓨란에 녹였다. 이들 단량체들을 용매에 녹인 후 중합개시제 AIBN 을 0.5 내지 10 g 넣어 주고, 질소 혹은 아르곤 분위기 하에서 약 60 내지 70℃ 온도에서 4 내지 24 시간 동안 반응시켰다.
이렇게 하여 생성되는 중합체를 에틸 에테르 혹은 헥산에서 침전시키고 건조한 다음 상기 화학식 5 의 표제 중합체를 얻었다.
실시예 2. 폴리[디하이드로카베올 / 페닐 말레이미드 / 디글리시딜 1,2,3,6-테트라하이드로 프탈레이트] 중합체의 합성
실시예 1 에서의 N-벤질 말레이미드 1.0 몰 대신 화학식 2b의 페닐 말레이미드 1.0 몰을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 반응을 수행하여 상기 화학식 6 의 표제 중합체를 얻었다.
Ⅱ. 유기 난반사 방지용 조성물의 제조 및 패턴 형성
실시예 3.
상기 실시예 1에서 제조한 중합체 10g을 300g의 메틸 3-메톡시프로피오네이트 용매에 녹인 후, 열산발생제인 2-히드록시사이클로헥산 파라-톨루엔 설포네이트 또는 2-히드록시사이클로펜탄 파라-톨루엔 설포네이트 0.01∼1g과 로솔릭 산 0.01∼1g을 넣고, 교반시킨 다음, 0.10㎛ 필터로 여과시켜 유기 난반사 방지용 조성물을 제조하였다.
이렇게 제조된 조성물을 상기 피식각층 상부에 도포하여 유기 난반사 방지막을 형성하고, 상기 유기 난반사 방지막 (15)을 100 내지 200℃의 오븐 또는 열판에서 1 내지 5분간 베이크하였다. 다음, 포토레지스트 막 (17)을 도포하고, 노광마스크 (19)를 사용하여 노광공정을 실시하였다. 이 때, 상기 노광공정은 193nm ArF 광원을 사용하여 실시하였다. 그런 다음에, 상기 포토레지스트 막(17)을 베이크하고, 이어서 2.38% 테트라메틸암모늄하이드록사이드(TMAH) 수용액에 현상하여 패턴을 얻었다. 이 때, 유기 난반사 방지막 두께는 약 0.08 ㎛, 포토레지스트 막 두께는 약 0.4 ㎛에서 0.15 ㎛의 수직한 L/S 패턴을 얻었다.
실시예 4.
실시예 1에서 제조한 중합체 10g 대신에 실시예 2에서 제조한 중합체 10g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 난반사 방지용 조성물을 제조하고, 이 조성물을 이용하여 역시 실시예 3과 동일한 방법으로 패턴을 형성하였다. 그 결과, 유기 난반사 방지막 두께는 약 0.08 ㎛, 포토레지스트 막 두께는 약 0.4 ㎛에서 0.15 ㎛의 수직한 L/S 패턴을 얻었다.
비교예
유기 난반사 방지막을 사용하지 않고, 웨이퍼 위에 바로 포토레지스트 막을 도포하는 것을 제외하고는 실시예 3 및 실시예 4와 동일한 방법으로 패턴을 형성하였으나 패턴이 거의 형성되지 않았다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 중합체를 사용한 유기 난반사 방지막은 내열성, 원자외선을 흡수하는 능력 및 접착성이 우수할 뿐만 아니라, 접착성이 뛰어나 레지스트의 0.4 ㎛ 두께에서도 0.15 ㎛ L/S 패턴에 해상도와 초점심도에서 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 본 발명에 따른 유기 난반사 방지막 중합체를 이용하면 반도체의 고집적화가 가능하다.

Claims (23)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 하기 화학식 1의 부가중합 반복단위와, 하기 화학식 2의 부가중합 반복단위와, 하기 화학식 3의 부가중합 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 중합체.
    [화학식 1]
    Figure 112005046098040-pat00012
    [화학식 2]
    Figure 112005046098040-pat00013
    [화학식 3]
    Figure 112005046098040-pat00033
    상기 식에서, R 은 수소; 또는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 치환기를 가지거나 비치환된 페닐 또는 페닐알킬이다.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중합체는 하기 화학식 4의 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 중합체:
    [화학식 4]
    Figure 112005046098040-pat00034
    상기 식에서, R 은 수소; 또는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 치환기를 가지거나 비치환된 페닐 또는 페닐알킬이고, X, Y 및 Z는 각 공단량체의 중합비 (mol%비)로서 X : Y : Z = 10∼80 % : 10∼80 % : 10∼80 % 이다.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 화학식 4의 화합물은 하기 화학식 5 내지 화학식 7로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 중합체:
    [화학식 5]
    Figure 112005064422186-pat00035
    [화학식 6]
    Figure 112005064422186-pat00036
    상기 화학식 5 또는 화학식 6에서,
    X : Y : Z의 mol%비는 10∼80 % : 10∼80 % : 10∼80 % 이다.
    [화학식 7]
    Figure 112005064422186-pat00037
    상기 화학식 7에서, V : W : X : Y 의 mol%비는 10∼60 % : 10∼60 % : 10∼60 % : 10∼60 % 이다.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 중합체는 분자량이 2,000 내지 100,000인 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 중합체.
  8. (a) 화학식 1의 화합물과, 화학식 2의 화합물 1 이상과, 화학식 3의 화합물을 유기용매에 녹이는 단계;
    (b) 상기 결과물 용액에 중합개시제를 첨가하는 단계; 및
    (c) 상기 결과물 용액을 질소 또는 아르곤 분위기 하에서 60 내지 70℃ 온도로 4 내지 24시간 동안 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학식 4의 유기 난반사 방지용 중합체의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure 112005046098040-pat00021
    [화학식 2]
    Figure 112005046098040-pat00022
    [화학식 3]
    Figure 112005046098040-pat00023
    [화학식 4]
    Figure 112005046098040-pat00038
    상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, R 은 수소; 또는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 치환기를 가지거나 비치환된 페닐 또는 페닐알킬이고, X, Y 및 Z는 각 공단량체의 중합비 (mol%비)로서 X : Y : Z = 10∼80 % : 10∼80 % : 10∼80 % 이다.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기용매는 사이클로헥사논, 테트라하이드로퓨란, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 메틸에틸케톤, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독용매 또는 혼합용매인 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 중합체의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 중합개시제는 벤조일퍼옥사이드, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 (AIBN), 아세틸퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸퍼아세테이트, t-부틸하이드로퍼옥사이드 및 디-t-부틸퍼옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 중합체의 제조방법.
  11. 제 4 항 기재의 유기 난반사 방지용 중합체와, 유기용매 및 열산발생제를 포함하는 유기 난반사 방지용 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기용매는 메틸 3-메톡시프로피오네이트 (MMP), 에틸 3-에톡시프로피오네이트 (EEP), 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 (PGMEA)및 사이클로헥사논으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 조성물.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 열산발생제는 2-히드록시사이클로헥산 파라-톨루엔 설포네이트 또는 2-히드록시사이클로펜탄 파라-톨루엔 설포네이트인 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 조성물.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기 난반사 방지용 공중합체는 상기 유기용매에 대하여 2 내지 40중량부로 포함되고, 열산발생제는 유기 난반사 방지용 공중합체에 대하여 0.1 내지 10중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 조성물.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 조성물은 첨가제로서 하기 화학식 9의 로솔릭 산(Rosolic acid)을 유기 난반사 방지용 공중합체에 대하여 0.1 내지 2 중량부로, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 조성물.
    [화학식 9]
    Figure 112005046098040-pat00026
  16. (a) 제 11 항 기재의 유기 난반사 방지용 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계;
    (b) 베이크 공정으로 가교반응을 유도하여 유기 난반사 방지막을 형성하는 단계;
    (c) 상기 유기 난반사 방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고 베이크하는 단계;
    (d) 상기 베이크된 포토레지스트를 노광하는 단계;
    (e) 상기 결과물을 베이크하고, 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성시키는 단계; 및
    (f) 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 난반사 방지막을 식각하고, 피식각층을 식각하여 피식각층 패턴을 형성시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 패턴의 형성방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    (b)단계의 베이크 공정은 100 내지 200℃의 온도에서 1 내지 5분간 수행되는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 패턴 형성방법.
  18. 삭제
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 및 (e) 단계의 베이크 공정은 70 내지 200 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 패턴 형성방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 노광공정은 광원으로서 ArF, KrF 및 EUV를 포함하는 원자외선 (DUV; Deep Ultra Violet), E-빔, X-선 또는 이온빔을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 패턴 형성방법.
  21. 삭제
  22. 제 16 항 기재의 방법을 이용하여 제조된 반도체 소자.
  23. 제 4 항에 있어서,
    상기 화학식 2의 화합물은 하기 화학식 2a의 N-벤질 말레이미드 또는 화학식 2b의 페닐 말레이미드인 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지용 중합체.
    [화학식 2a]
    Figure 112005046098040-pat00039
    [화학식 2b]
    Figure 112005046098040-pat00040
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030006956A (ko) * 2001-05-11 2003-01-23 쉬플리 캄파니, 엘.엘.씨. 반사방지 코팅 조성물

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100557610B1 (ko) * 1999-10-11 2006-03-10 주식회사 하이닉스반도체 신규한 포토레지스트 단량체, 그의 중합체 및 이를 함유하는 포토레지스트 조성물
KR100557585B1 (ko) * 1999-10-29 2006-03-03 주식회사 하이닉스반도체 레지스트 플로우 공정용 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 컨택홀의 형성방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5401604A (en) * 1993-01-29 1995-03-28 Nippon Paint Co., Ltd. Positive-type photosensitive resin compositions with quinone diazide sulfonyl unit
US5612432A (en) * 1990-10-03 1997-03-18 Toray Industries, Inc. Sheetlike article for optical use
KR980003836A (ko) * 1996-06-29 1998-03-30 김주용 감광막 조성물 및 감광막 조성물 제조 방법과 감광막 패턴 형성 방법
KR19990085505A (ko) * 1998-05-19 1999-12-06 박찬구 레지스트 제조용 공중합체 및 이를 함유하는 화학증폭형 포지티브 레지스트 조성물
KR20010016641A (ko) * 1998-12-30 2001-03-05 박종섭 유기 난반사방지 중합체 및 그의 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5612432A (en) * 1990-10-03 1997-03-18 Toray Industries, Inc. Sheetlike article for optical use
US5401604A (en) * 1993-01-29 1995-03-28 Nippon Paint Co., Ltd. Positive-type photosensitive resin compositions with quinone diazide sulfonyl unit
KR980003836A (ko) * 1996-06-29 1998-03-30 김주용 감광막 조성물 및 감광막 조성물 제조 방법과 감광막 패턴 형성 방법
KR19990085505A (ko) * 1998-05-19 1999-12-06 박찬구 레지스트 제조용 공중합체 및 이를 함유하는 화학증폭형 포지티브 레지스트 조성물
KR100265941B1 (ko) * 1998-05-19 2000-09-15 박찬구 레지스트 제조용 공중합체 및 이를 함유하는 화학증폭형 포지티브 레지스트 조성물
KR20010016641A (ko) * 1998-12-30 2001-03-05 박종섭 유기 난반사방지 중합체 및 그의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030006956A (ko) * 2001-05-11 2003-01-23 쉬플리 캄파니, 엘.엘.씨. 반사방지 코팅 조성물

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