KR100611392B1 - 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100611392B1
KR100611392B1 KR1020030078454A KR20030078454A KR100611392B1 KR 100611392 B1 KR100611392 B1 KR 100611392B1 KR 1020030078454 A KR1020030078454 A KR 1020030078454A KR 20030078454 A KR20030078454 A KR 20030078454A KR 100611392 B1 KR100611392 B1 KR 100611392B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reflective coating
formula
organic anti
coating composition
organic
Prior art date
Application number
KR1020030078454A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050043534A (ko
Inventor
정재창
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020030078454A priority Critical patent/KR100611392B1/ko
Publication of KR20050043534A publication Critical patent/KR20050043534A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100611392B1 publication Critical patent/KR100611392B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/091Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/14Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by heteroatoms or groups containing heteroatoms
    • C08F212/22Oxygen
    • C08F212/24Phenols or alcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F216/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F216/12Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F216/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F216/36Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by a ketonic radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/0008Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체의 초미세 패턴 형성 공정에서, 하부막 층의 반사를 방지하고 광 및 포토레지스트 자체의 두께 변화에 의한 정재파를 제거할 수 있어서, 포토레지스트 패턴의 균일도를 증가시킬 수 있는 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 특히, 폴리비닐페놀 보다 에칭 속도가 빠른 광흡수제의 도입에 의하여 에칭 속도를 기존의 유기 난반사 방지막보다도 1.5배 정도 향상 시킬수 있으며, 폴리비닐페놀의 사용량을 줄일 수 있어서 폴리비닐페놀의 사용에 의해 유발되는 언더커팅(undercutting) 현상을 감소시킬 수 있는 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
유기 난반사 방지막, 광흡수제, 광산발생제, 가교제, 산확산방지제

Description

유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{COMPOSITION FOR ORGANIC BOTTOM ANTI-REFLECTIVE COATING AND METHOD FOR PATTERN FORMATION USING THE SAME}
도 1은 본 발명에 의한 유기 난반사 방지막 조성물을 사용하여 제조된 유기 난반사 방지막을 사용하였을 때의 실제 100nm L/S 포토레지스트 패턴의 단면을 보여주는 사진이다.
본 발명은 반도체의 초미세 패턴 형성 공정에서, 하부막 층의 반사를 방지하고 광 및 포토레지스트 자체의 두께 변화에 의한 정재파를 제거할 수 있어서, 포토레지스트 패턴의 균일도를 증가시킬 수 있는 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 특히, 에칭 속도를 기존의 유기 난반사 방지막보다 크게 향상 시킬수 있으며, 폴리비닐페놀의 사용량을 줄일 수 있어서 폴리비닐페놀의 사용에 의해 유발되는 언더커팅(undercutting) 현상을 감소시킬 수 있 는 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 초미세 패턴형성 공정에서는 포토레지스트막의 하부막 층의 광학적 성질 및 포토레지스트막 두께의 변동에 의한 정재파(standing wave), 반사 노칭(reflective notching)과 상기 하부막으로부터의 회절광 및 반사광에 의한 포토레지스트 패턴의 CD(Critical Dimension)의 변동이 불가피하게 일어난다. 따라서 이를 개선하기 위하여 노광원으로 사용하는 빛의 파장대에서 광 흡수를 잘하는 물질을 도입하여 하부막층에서 반사를 막을 수 있는 막을 하부막과 포토레지스트 사이에 적층하는데 이 막이 난반사 방지막이다. 상기 난반사방지막은 물질의 종류에 따라 무기계 난반사방지막과 유기계 난반사 방지막으로 나눌 수 있다.
한편, 최근에는 193 nm ArF를 이용한 초미세 패턴 형성 공정에 있어서, 유기계 난반사 방지막이 주로 사용되고 있는 바, 이러한 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 사용하여 제조된 유기 난반사 방지막은 하기의 요건을 충족하여야 한다.
(1) 난반사 방지막을 적층한 후, 그 상부에 포토레지스트를 코팅하는 공정에 있어서, 포토레지스트의 용매에 의하여 난반사 방지막이 용해되지 않아야 한다. 이를 위해서는 난반사 방지막 조성물을 코팅하고, 베이크(bake)를 진행하여 난반사 방지막을 적층하는 공정에 있어서, 이러한 난반사 방지막이 가교 구조를 가지도록 설계되어야 하며, 이 때 부산물로서 다른 화학 물질이 발생해서는 안된다.
(2) 하부막 층으로부터의 난반사를 억제하기 위하여, 노광 광원의 파장대에서 빛을 흡수하는 물질을 함유하고 있어야 한다.
(3) 상기 난반사 방지막 조성물을 적층하는 공정에 있어서, 상기 가교 반응 을 활성화시키기 위한 촉매가 필요하게 된다.
(4) 난반사 방지막으로부터 산 또는 아민 등의 화학물질의 출입이 없어야 한다. 만약, 포지티브 포토레지스트의 경우 난반사방지막으로부터 산이 비노광부의 포토레지스트 막으로 이행(migration) 되면 포토레지스트 패턴의 밑부분에 언더커팅(undercutting)이 일어나고 아민 등 염기가 포토레지스트 막으로 이행되면 푸팅(footing) 현상을 유발하는 경향이 있다.
(5) 난반사 방지막은 상부의 포토레지스트막에 비해 상대적으로 빠른 에칭 속도를 가져야 에칭시 포토레지스트막을 마스크로 하여 원활한 에칭 공정을 행할 수 있다.
(6) 난반사 방지막은 되도록 얇은 두께로 충분히 난반사 방지막으로서의 역할을 할 수 있어야 한다.
상기의 요건을 충족시키기 위하여, 종래의 유기 난반사 방지막 조성물은 주로 난반사 방지막이 가교 구조를 가질 수 있도록 하기 위한 가교제와, 노광 광원의 파장대에서 빛을 흡수할 수 있는 광흡수제 및 상기 가교 반응을 활성화시키기 위한 촉매로서 광산발생제를 포함하여 구성됨이 일반적이었다.
특히, ArF 광을 사용하는 초미세 패턴 형성 공정에서 사용되는 유기 난반사 방지막 조성물에 있어서는, 상기의 광흡수제로서 193nm 파장의 빛을 잘 흡수하는 폴리비닐페놀을 주로 사용하게 되는 바, 상기 중합체는 에칭 속도가 느려서, 원활한 에칭 공정을 수행할 수 없을 뿐만 아니라 포토레지스트 패턴 형성 공정에서 사용되는 현상액과 반응함으로써, 산을 발생시킬 수 있게 되는데, 이러한 산에 의하 여 포토레지스트 패턴의 하부에 언더커팅(undercutting) 현상이 일어날 수 있으며, 이 때문에 패턴의 모양이 수직이 아닌 사다리꼴 모양으로 불량하게 될 수 있다.
더구나, 이러한 사다리꼴의 패턴이 형성될 경우, 패턴이 무너지게 되는 문제점이 발생할 수 있으며, 또한, 다른 광원을 사용하는 초미세 패턴 형성 공정에 있어서도, 광흡수제로서 폴리비닐페놀과 같은 물질을 사용하는 경우, 마찬가지의 문제점이 발생할 수 있게 된다. 이 때문에, 광흡수제로서 현재 널리 사용되고 있는 폴리비닐페놀을 대체하거나 폴리비닐페놀의 사용량을 줄일 수 있어서 에칭 속도를 증가시킬수 있을 뿐만 아니라 상기 폴리비닐페놀과 현상액의 반응에 의한 언더커팅 현상을 감소시킬 수 있어서, 수직의 양호한 패턴을 얻을 수 있게 되고, 결과적으로 패턴의 무너짐 현상을 방지할 수 있는 유기 난반사 방지막 조성물 및 패턴 형성 방법이 절실히 요구되고 있다 .
이에 본 발명의 목적은 반도체 제조공정 중 패턴 형성 공정에서, 주로 ArF(193nm) 광원을 이용한 초미세 패턴 형성을 위하여 사용되는 유기 난반사 방지막의 에칭 속도를 종래보다 크게 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 언더커팅을 방지할 수 있어서 수직의 양호한 패턴을 얻을 수 있도록 하는 유기 난반사 방지막 조성물을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기의 유기 난반사 방지막 조성물을 사용함으로써, 수직의 양호한 포토레지스트 패턴을 얻을 수 있고, 이에 따라, 상기 패턴의 무너짐 현상을 방지할 수 있도록 하는 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 형성된 난반사 방지막이 가교 구조를 가질 수 있도록 하는 가교제; 광흡수제; 광산발생제; 및 유기 용매를 포함하는 유기 난반사 방지막 조성물에 있어서, 상기 광흡수제로는 중량평균분자량이 1,000~20,000인 폴리비닐페놀 및 중량 평균 분자량이 5,000~50,000인 하기 화학식 1의 폴리(비스페놀 에이 카보네이트){poly (Bisphenol A carbonate)}를 함께 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 유기 난반사 방지막 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계; 상기 결과물에 대해 베이크 공정을 진행하여, 가교 결합을 형성시킴으로써 유기 난반사 방지막을 형성하는 단계; 상기 형성된 유기 난반사 방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고, 노광한 다음 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 난반사 방지막을 식각하고, 피식각층을 식각하여 피식각층 패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 패턴 형성 방법 및 상기 유기 난반사 방지막 패턴 형성 방법에 의하여 제조된 반도체 소자를 제공한다.
이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다.
우선, 본 발명은 유기 난반사 방지막 조성물에 있어서, 광흡수제로는 종래에 널리 사용되고 있는 폴리비닐페놀에 부가적으로 폴리비닐페놀 보다 에칭 속도가 빠 른 중합체를 함께 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 폴리비닐페놀의 사용량을 줄일 수 있게 되어 에칭 속도가 현저히 증가된 새로운 유기 난반사 방지막 조성물을 제공하게 되는 것이다.
상기 본 발명에 의한 유기 난반사 방지막 조성물에 있어서, 상기 폴리비닐페놀 보다 에칭 속도가 빠른 중합체는 하기 화학식 1의 폴리(비스페놀 에이 카보네이트)(Aldrich 사 제품, 중량 평균 분자량 29,000)를 사용함이 바람직하다.
Figure 112003041984036-pat00001
또한, 상기 본 발명에 의한 조성물에 있어서, 상기 가교제로는 종래의 유기 난반사 방지막 조성물에서 가교제로서 사용되어 오던 물질들을 일반적으로 사용할 수 있으나, ArF를 광원으로 사용하는 초미세 패턴 형성 공정에 있어서는 아세탈계 화합물을 사용함이 바람직하며, 특히 하기 화학식 2의 구조를 가지는 폴리(3,3-디메톡시프로펜-코-아크롤레인)을 사용함이 바람직하다. 여기서 R₁,R₂는 메틸이고, R₃는 수소이다.
Figure 112006011991135-pat00002

[상기 식에서, a, b는 각 단량체의 몰분율로서, a는 0.5 내지 0.98, b는 0.02 내지 0.5를 나타낸다.]
상기 화학식 2의 중합체는 산의 존재 하에서 알코올과의 반응에 의하여, 가교 결합을 할 수 있는 물질로 광흡수제로 사용되는 폴리비닐페놀과 반응함으로써 가교 결합을 형성하게 되며, 이러한 가교 결합으로 인하여 형성된 유기 난반사 방지막이 포토레지스트의 용매에 용해되지 않게 되는 것이다.
그리고, 상기 본 발명에 의한 조성물에 있어서, 또 다른 광흡수제로는 중량평균분자량이 1,000~20,000인 하기 화학식 3의 폴리비닐페놀이 바람직하다. 이는 본 발명의 출원 전에 이미 공지된 중합체로서, 이의 제조 방법 및 광흡수제로서의 용도는 당업자에게 자명한 것이다.
Figure 112003041984036-pat00003
또한, 상기 본 발명에 의한 유기 난반사 방지막용 조성물에 있어서, 상기 광 산발생제로는 종래에 광산발생제로 사용되던 물질을 일반적으로 사용할 수 있으나, 특히, 하기 화학식 4의 구조를 가지는 2-하이드록시헥실 파라톨루엔설포네이트 (2-hydroxyhexyl p-toluenesulfonate)를 사용함이 바람직하다.
Figure 112003041984036-pat00004
상기한 바와 같이, 광산발생제는 상기 가교제와 광흡수제의 하이드록시기 사이에 일어나는 가교 반응을 활성화시키기 위한 촉매로서, 상기 광산발생제를 포함하는 조성물을 웨이퍼 상에 도포한 후, 베이크 등의 열공정을 수행하면 상기 광산발생제로부터 산이 발생되고, 이렇게 발생된 산의 존재하에, 상기한 바와 같은 가교 반응이 일어나서, 포토레지스트의 용매에 용해되지 않는 유기 난반사 방지막이 형성되는 것이다.
상기 화학식 2 내지 화학식 4의 화합물을 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트(PGMEA) 용매에 녹여 제조된 유기 난반사 방지막은 Polymer 41(2000) 6691~6694에 이미 발표 되었었다. 그러나, 본 발명에 의한 상기 화학식 1의 중합체를 광흡수제로서 도입한 유기 난반사 방지막은 상기 문헌에 발표된 것에 비하여 에칭 속도가 약 1.5배 정도 빨라짐을 알 수가 있었다.
또한, 상기 본 발명에 의한 유기 난반사 방지막 조성물은 산확산 방지제를 부가적으로 포함하고 있음을 특징으로 하고 있는 바, 이러한 산확산 방지제가 현상액과 상기 광흡수제로 사용되는 폴리비닐페놀 중합체의 반응에 의해 생성된 산이 포토레지스트 패턴의 하부로 확산되는 것을 방지할 수 있으므로, 포토레지스트 패턴에 대한 언더커팅 현상을 방지할 수 있고, 따라서, 수직의 양호한 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있으며, 패턴의 무너짐 현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.
이 때, 상기 산확산 방지제로는 크라운 에테르 계열의 화합물을 사용함이 바람직하며, 특히, 그 중에서도 하기 화학식 5의 18-크라운-6(1, 4, 7, 10, 13, 16-헥사옥사시클로옥타데칸)을 사용함이 바람직하다.
Figure 112003041984036-pat00005
상기 본 발명에 의한 유기 난반사 방지막 조성물에 있어서, 상기 화학식 2의 가교 중합체는 상기 화학식 1의 중합체에 대해 50-400 중량부의 양으로 포함됨이 바람직하고, 상기 폴리비닐페놀은 상기 화학식 1의 중합체에 대해 20~500 중량부의 양으로 포함됨이 바람직하며, 상기 화학식 4의 광산 발생제는 조성물에 포함되는 상기 화학식 1의 중합체의 양에 대해 10-200 중량부의 양으로 포함됨이 바람직하고, 상기 유기 용매는 조성물에 포함되는 상기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3의 중합체의 전체 양에 대하여 1,000-10,000 중량부의 양으로 포함됨이 바람직하며, 상기 산확산 방지제는 상기 조성물에 포함되는 광산발생제의 양을 기준으로 30-500몰부의 양으로 포함됨이 바람직하다.
상기 조성물이 각 구성 성분을 이러한 조성비로 포함함으로써, 포토레지스트 하부막층으로부터의 난반사를 효과적으로 방지할 수 있는 동시에, 포토레지스트 하부의 언더커팅을 방지할 수 있어서, 수직의 양호한 패턴을 얻을 수 있게 된다.
본 발명은 또한, 상기 본 발명에 의한 유기 난반사 방지막 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계; 상기 결과물에 대해 베이크 공정을 진행하여, 가교 결합을 형성시킴으로써 유기 난반사 방지막을 형성하는 단계; 상기 형성된 유기 난반사 방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고, 노광한 다음 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 난반사 방지막을 식각하고, 피식각층을 식각하여 피식각층 패턴을 형성시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 포토레지스트의 패턴 형성 방법을 제공한다.
상기 본 발명에 의한 패턴 형성 방법에 의하면, 유기 난반사 방지막 조성물에 있어서, 에칭 속도가 빠른 상기 화학식 1의 중합체를 광흡수제로 도입함으로써 유기 난반사 방지막의 에칭 속도가 현저히 빨라지게 되며, 또한, 폴리비닐페놀의 사용량이 감소되므로, 패턴을 형성하는 단계에서 현상액과 폴리비닐페놀의 반응에 의한 산의 발생을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 포토레지스트의 하부에서 언더커팅이 일어나는 것을 방지할 수 있으므로, 수직의 양호한 포토레지스트 패턴을 얻을 수 있게 된다.
상기 본 발명에 의한 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 베이크 공정은 150-300℃의 온도에서 1-5분간 수행함이 바람직하다. 이러한 조건으로 베이크를 진행함으로써, 광산발생제로부터 산이 발생되어, 난반사 방지막 내에 가교 결합이 형성되며, 이에 따라, 포토레지스트의 용매에 용해되지 않는 난반사 방지막이 형성된다.
또한, 상기 본 발명에 의한 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 패턴을 형성하는 단계 중 노광 전 및/또는 노광 후에 베이크 공정을 부가적으로 진행할 수 있으며, 이러한 베이크 공정은 70-200℃의 온도에서 수행됨이 바람직하다.
본 발명에 의한 상기 난반사 방지막 조성물 및 패턴 형성 방법은 주로 ArF 광원을 사용하는 초미세 패턴 형성 공정에 적용되나, KrF, EUV를 포함하는 원자외선(DUV), E-빔, X-선 또는 이온빔을 사용하여 수행되는 초미세패턴 형성 공정에 있어서도 마찬가지로 적용될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 본 발명에 의한 패턴 형성 방법을 통하여 제조되는 반도체 소자를 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니며 단지 예시로 제시된 것이다.
(비교예) 종래 기술에 의한 유기 난반사 방지막 조성물 및 난반사 방지막의 제조
상기 화학식 2의 가교제(R₁=메틸, R₂=메틸, R₃=수소) 0.4g, 상기 화학식 3의 광흡수제 0.6g, 상기 화학식 4의 광산발생제 0.085g을 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 용매 10g에 용해시킨후, 이를 다시 0.2㎛의 미세필터에 통과시켜 유기 난반사 방지막 조성물을 제조하였다. 이와 같이 제조된 유기 난반사 방지막 조성물을 실리콘 웨이퍼 위에 3000rpm으로 스핀 도포시킨 후, 240℃에서 90초간 베이크하여 가교시킴으로써, 난반사 방지막을 형성하였다.
(실시예 1) 본 발명에 의한 유기 난반사 방지막 조성물 및 난반사 방지막의 제조
상기 화학식 2의 가교제 0.4g, 상기 화학식 1의 광흡수제 0.4g, 상기 화학식 3의 광흡수제 0.2g, 상기 화학식 4의 광산발생제 0.085g을 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 용매 10g에 용해시킨 후, 이를 다시 0.2㎛의 미세필터에 통과시켜 유기 난반사 방지막 조성물을 제조하였다. 이와 같이 제조된 유기 난반사 방지막 조성물을 실리콘 웨이퍼 위에 3000rpm으로 스핀 도포시킨후, 240℃에서 90초간 베이크하여 가교시킴으로써, 난반사 방지막을 형성하였다.
(실시예 2) 에칭 속도 실험
비교예 1과 실시예 1에 의해 제조된 난반사 방지막의 에칭 전후의 두께를 표 1에 나타내었다.
에칭 전 두께 에칭 후 두께 에칭된 두께
비교예 1 2690Å 1367Å 1323Å
실시예 1 2789Å 702Å 2687Å
이 때 에칭가스로 CF₄,O₂,Ar의 혼합가스를 사용하였다.
표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 경우가 에칭 속도 면에서 비교예 2의 경우 보다 약 1.5배 빨라짐을 알 수 있었다.
(실시예 3) 패턴 형성 실험
실시예 1에 의한 난반사 방지막이 코팅된 웨이퍼 위에 동진 쎄미켐의 DHA150 193nm용 포토레지스트를 0.24 미크론 두께로 코팅하고 120℃에서 90초간 구워준 후 ASML사의 ArF 스캐너(NA=0.63)를 이용하여 노광시켰다. 노광 후 다시 120℃에서 90초간 구워준후 2.38W% TMAH 현상액으로 현상한 후의 패턴을 도 1에 나타내었다. 실시예 1 에 의해 제조된 난반사방지막의 경우 수직의 패턴을 얻을 수 있었다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 폴리비닐페놀 보다 에칭 속도가 빠른 광흡수제를 도입함으로써 에칭 속도를 기존의 유기 난반사 방지막보다도 1.5배 정도 향상 시킬수 있어서 에칭 선택비가 향상되고, 에칭시 포토레지스트막을 마스크로 하여 원활한 에칭공정을 수행할 수 있게 된다.
또한, 폴리비닐페놀의 사용량을 줄일수 있게 됨으로써, 폴리비닐페놀을 사용할 때에 유발될 수 있는 언더커팅 현상을 감소시킬 수 있어 사다리꼴 모양의 패턴을 수직으로 만들 수 있게 된다.
특히 노광원으로 193nm ArF 광을 이용한 초미세 패턴 형성 공정에서 본 발명에 의한 유기 난반사 방지막을 적용할 때에는 하부막 층으로부터의 반사를 효과적으로 방지하여 정현파 효과를 현저히 감소시킬 수 있게 된다.

Claims (17)

  1. 난반사 방지막이 가교 구조를 가질 수 있도록 하는 가교제; 광흡수제; 광산발생제; 및 유기 용매를 포함하는 유기 난반사 방지막 조성물에 있어서, 상기 광흡수제로는 중량평균분자량이 1,000~20,000인 하기 화학식 3의 폴리비닐페놀 및 중량 평균 분자량이 5,000~50,000인 하기 화학식 1의 폴리(비스페놀 에이 카보네이트)를 함께 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112006011991135-pat00006
    [화학식 3]
    Figure 112006011991135-pat00007
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가교제로는 하기 화학식 2의 구조를 가지는 폴리(3,3-디메톡시프로펜-코-아크롤레인)을 사용함을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112006011991135-pat00008
    [상기 식에서, a, b는 각 단량체의 몰분율로서, a는 0.5 내지 0.98, b는 0.02 내지 0.5를 나타낸다.]
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광산발생제로는 하기 화학식 4의 구조를 가지는 2-하이드록시헥실 파라톨루엔설포네이트를 사용함을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
    [화학식 4]
    Figure 112003041984036-pat00009
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산확산 방지제를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 산확산 방지제로는 크라운 에테르 계열의 화합물을 사용함을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 산확산 방지제로는 하기 화학식 5의 18-크라운-6(1, 4, 7, 10, 13, 16-헥사옥사시클로옥타데칸)을 사용함을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
    [화학식 5]
    Figure 112003041984036-pat00010
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가교중합체는 조성물에 포함되는 상기 화학식 1의 중합체에 대하여 50~400 중량부의 양으로 포함됨을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 3의 중합체는 상기 화학식 1의 중합체에 대하여 20~500 중량부의 양으로 포함됨을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 광산발생제는 상기 화학식 1의 중합체에 대하여 10~200 중량부의 양으로 포함됨을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 용매는 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3의 중합체 총 중량에 대하여 1,000~10,000 중량부의 양으로 포함됨을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 산확산 방지제는 상기 조성물에 포함되는 광산발생제의 양을 기준으로 30-500몰부의 양으로 포함됨을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 조성물.
  12. 제 1 항에 의한 유기 난반사 방지막 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계; 상기 결과물에 대해 베이크 공정을 진행하여, 가교 결합을 형성시킴으로써 유기 난반사 방지막을 형성하는 단계; 상기 형성된 유기 난반사 방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고, 노광한 다음 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 난반사 방지막을 식각하고, 피식각층을 식각하여 피식각층 패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 패턴 형성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 베이크 공정은 150-300℃의 온도에서 1-5분간 수행되는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 패턴 형성방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 패턴을 형성하는 단계 중 노광 전 및/또는 노광 후에 각각 베이크 공정을 부가적으로 진행함을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 패턴 형성방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 베이크 공정은 70-200℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 패턴 형성방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 노광 공정의 광원으로서는 ArF, KrF, EUV를 포함하는 원자외선(DUV; Deep Ultra Violet), E-빔, X-선 또는 이온빔을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 유기 난반사 방지막 패턴 형성방법.
  17. 제 12항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 의한 유기 난반사 방지막 패턴 형성방법을 통하여 제조된 반도체 소자.
KR1020030078454A 2003-11-06 2003-11-06 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 KR100611392B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030078454A KR100611392B1 (ko) 2003-11-06 2003-11-06 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030078454A KR100611392B1 (ko) 2003-11-06 2003-11-06 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050043534A KR20050043534A (ko) 2005-05-11
KR100611392B1 true KR100611392B1 (ko) 2006-08-11

Family

ID=37244267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030078454A KR100611392B1 (ko) 2003-11-06 2003-11-06 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100611392B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100687873B1 (ko) * 2005-05-20 2007-02-27 주식회사 하이닉스반도체 유기 반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050043534A (ko) 2005-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102152674B1 (ko) 저온 적용을 위한 이온성 열산 발생제
US20070105040A1 (en) Developable undercoating composition for thick photoresist layers
KR101236560B1 (ko) 오버코팅된 포토레지스트와 함께 사용하기 위한 코팅조성물
JP2014524942A (ja) 底面反射防止コーティング組成物及びそれの方法
EP1046958A1 (en) Composition for bottom reflection preventive film and novel polymeric dye for use in the same
KR20110106886A (ko) 레지스트 하층막 형성 조성물용 첨가제 및 이를 함유하는 레지스트 하층막 형성 조성물
KR100480235B1 (ko) 유기 반사방지막 조성물 및 이를 이용한 포토레지스트의패턴 형성 방법
KR100570211B1 (ko) 유기 반사방지막용 가교제 중합체, 이를 포함하는 유기반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 포토레지스트의 패턴형성 방법
KR100570206B1 (ko) 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물
KR100636663B1 (ko) 유기 반사방지막 조성물 및 이를 이용한 포토레지스트의패턴 형성 방법
KR100611394B1 (ko) 유기 반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 포토레지스트의패턴 형성 방법
KR102215332B1 (ko) 레지스트 하층막용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR100611392B1 (ko) 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR100611393B1 (ko) 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR100611391B1 (ko) 유기 난반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR20070071679A (ko) 하드마스크용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR102264694B1 (ko) 고분자 가교제, 이를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물, 및 이를 이용한 패턴형성방법
KR100470938B1 (ko) 유기 난반사 방지막 형성용 광흡수성 고분자, 이를포함하는 조성물, 및 이를 이용한 반도체 소자 패턴의형성 방법
KR20190078309A (ko) 레지스트 하층막용 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법
KR100598166B1 (ko) 유기 반사방지막용 가교제 중합체, 이를 포함하는 유기반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 포토레지스트의 패턴형성 방법
KR20230105564A (ko) 반도체 포토레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR101186674B1 (ko) 흡광제 및 이를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물
KR20030059970A (ko) 패턴 무너짐 현상을 극복하기 위한 유기 난반사 방지막조성물 및 이를 이용한 패턴 형성방법
KR20100130417A (ko) 하드마스크용 덴드리머 화합물 및 이를 포함하는 하드마스크 조성물
KR20050036283A (ko) 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee