KR20010011770A - 초미세 패턴의 형성 공정에서 사용되는 반사방지용 수지 - Google Patents

초미세 패턴의 형성 공정에서 사용되는 반사방지용 수지 Download PDF

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KR20010011770A
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Abstract

본 발명은 반도체 제조공정 중 초미세 패턴 형성 공정에서, 웨이퍼 상의 하부막층에서의 반사를 막을 수 있는 반사방지막용 수지에 관한 것으로, 193nm의 특정 파장에 대한 흡수도를 높이기 위하여 흡광도가 큰 페닐기가 도입되고, 웨이퍼 상에 도포한 후 하드 베이킹할 때 가교 반응이 일어날 수 있도록 에폭시기가 도입된, 하기 화학식 1로 나타나는 본 발명의 중합체는 반사방지막이 갖추어야 할 요건을 모두 갖추고 있으며 특히, ArF (193nm) 광원을 이용한 초미세 패턴 형성 공정에서 웨이퍼 상의 하부막층에서의 반사를 효과적으로 방지할 수 있다.
[화학식 1]
상기 식에서, R1, R2, R3, x 및 y 는 명세서에 정의한 바와 같다.

Description

초미세 패턴의 형성 공정에서 사용되는 반사방지용 수지 {Reflection- inhibiting resin used in process for forming ultrafine pattern}
본 발명은 반도체 제조공정 중 초미세 패턴 형성 공정에서, 웨이퍼 상의 하부막층에서의 반사를 막을 수 있는 반사방지막용 수지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 193nm의 특정 파장에 대한 흡수도를 높이기 위하여 흡광도가 큰 페닐기가 도입되고, 웨이퍼 상에 도포한 후 하드 베이킹할 때 가교 반응이 일어날 수 있도록 에폭시기가 도입되어 반사방지막이 갖추어야 할 요건을 갖추고 있는 반사방지막용 중합체에 관한 것이다.
반도체 제조공정 중 초미세 패턴형성 공정에서는 웨이퍼 상의 하부막층의 광학적 성질 및 레지스트 두께의 변동으로 인한 정재파 (standing wave) 및 반사 노칭 (reflective notching) 현상과 하부막으로부터의 회절광 및 반사광에 의한 CD (Critical Dimension; 선폭)의 변동이 불가피하게 일어난다. 따라서 노광원으로 사용하는 빛의 파장대에서 광흡수를 잘하는 물질을 도입하여 하부막층에서의 반사를 막을 수 있는 반사방지막을 형성할 수 있다.
반사방지막은 크게 물질의 종류에 따라 무기계 반사방지막과 유기계 반사방지막으로 구분될 수 있으며, 기작에 따라 흡수계 반사방지막과 간섭계 반사방지막으로 나눌수 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 광을 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.
기존의 KrF 용 유기 반사방지막이 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, 반사방지막으로부터 산이 이행 (migration)되면 패턴의 밑부분에 언더 커팅 (undercutting)이 일어나고 아민 등 염기가 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, 웨이퍼 상의 하부막층에서의 반사를 막을 수 있는 반사방지막용 수지를 제공하는 것이다.
도 1 은 반사방지막을 사용하지 않은 경우의 패턴 사진이고,
도 2 는 반사방지막을 사용한 경우의 패턴 사진이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 193nm의 특정 파장에 대한 흡수도를 높이기 위하여 흡광도가 큰 페닐기를 도입하고, 웨이퍼 상에 도포한 후 하드 베이킹 (hard baking)할 때 가교 반응이 일어날 수 있도록 에폭시기를 도입함으로써 반사방지막이 갖추어야 할 요건을 갖추고 있는 중합체를 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 반도체 소자의 초미세 패턴 형성시, 반사방지막으로 사용되는 하기 화학식 1의 중합체를 제공한다.
화학식 1
상기 식에서,
R1은 -H, -OH, -CH3, -CH2OH 또는 -(CH2)nCH3이고,
R2는 -H, -OH, -CH3, -CH2OH 또는 -(CH2)nCH3이며,
R3은 ,,또는이고,
R4는 -H, -OH, -CH3, -OCH3, -(CH2)nCH3, -(CH2)nOH,,또는이며,
R5는 -CH2-, -COO- 또는 -(CH2)nCH2- 이고,
n 은 0 내지 3 중에서 선택되는 정수이며,
x : y 는 0.0∼1.0 : 0.0∼1.0 의 몰 비를 갖는다.
상기 화학식 1의 중합체는 193nm 파장에서 흡광도가 큰 페닐기를 함유하도록 설계됨으로써 193nm 파장에서의 흡수도가 최대가 되도록 하여 ArF용 반사방지막으로 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 중합체에는 유기 반사방지막의 성형성, 기밀성, 내용해성 등을 부여하기 위하여 코팅 후 하드 베이크 (hard bake)시 가교 반응이 일어날 수 있도록 에폭시기를 도입하였다.
상기 화학식 1의 중합체는 하이드로 카본계의 모든 용매에 용해성이 우수하지만 하드 베이크시에는 어떤 용매에도 녹지 않는 내용해성을 가지고 있어서, 포토레지스트 막의 도포시 전혀 문제가 되지 않으며 가교구조를 형성할 때 어떠한 화학물질도 발생시키지 않으므로 패턴 형성시 커팅 및 푸팅이 일어나지 않는다. 또한 에폭시기가 하부막에 대한 접착력을 증가시키며 가교후에도 히드록시기가 존재해 접착력에 전혀 문제가 없다. 특히 아크릴레이트계와 스티렌계의 고분자로 형성되어 있으므로 에칭시 감광막에 비해 우수한 에칭 속도를 가짐으로써 에칭 선택비를 증가시킬 수 있다.
상기 화학식 1의 중합체는 2,000 내지 50,000 의 분자량을 가지는 것이 바람직하며, 이들의 바람직한 예로는 하기와 같은 화합물을 들 수 있다 :
폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / α-메틸스티렌);
폴리(글리시딜 아크릴레이트 / 아크릴로일 비스(-4-히드록시페닐)에탄);
폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / 글리시딜 메틸스티렌);
폴리글리시딜 메틸스티렌;
폴리(스티렌 / 글리시딜 메틸스티렌);
폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / 비닐아니솔); 및
폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / 비닐벤조에이트);
상기 본 발명의 공중합체는 단량체를 유기용매에 녹인 다음, 여기에 라디칼 중합개시제를 첨가하여 라디칼 중합시킴으로써 제조되는데, 그 과정은 하기와 같은 단계로 구성된다 :
(a) 하기 화학식 9의 화합물과 화학식 10의 화합물 중에서 선택되는 하나 이상의 단량체를 유기용매에 용해시키는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 결과물 용액에 중합 개시제를 첨가하는 단계; 및
(c) 상기 (b)단계의 결과물 용액을 질소 또는 아르곤 분위기 하에서 반응시킴으로써 중합시키는 단계.
상기 식에서,
R1은 -H, -OH, -CH3, -CH2OH 또는 -(CH2)nCH3이고,
R2는 -H, -OH, -CH3, -CH2OH 또는 -(CH2)nCH3이며,
R3은 ,,또는이고,
R4는 -H, -OH, -CH3, -OCH3, -(CH2)nCH3, -(CH2)nOH,,또는이며,
R5는 -CH2-, -COO- 또는 -(CH2)nCH2- 이고,
n 은 0 내지 3 중에서 선택되는 정수이다.
본 발명에 사용되는 상기 화학식 9 및 화학식 10의 단량체들은 매우 저가이므로 경제적 이점이 있을 뿐만 아니라 대량생산에 적합하게 설계되어 한 단계 반응만으로 중합이 가능하도록 고안되었다는 특징이 있다.
상기 제조과정에서 라디칼 중합은 벌크중합 또는 용액중합 등으로 수행되고, 중합용매인 상기 유기용매는 사이클로헥사논, 테트라하이드로퓨란, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 메틸에틸케톤, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독용매 또는 혼합용매를 반사방지용 중합체의 200 내지 5000 중량%의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 중합 개시제는 벤조일퍼옥사이드, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 (AIBN), 아세틸퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸퍼아세테이트, t-부틸하이드로퍼옥사이드 및 디-t-부틸퍼옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 중합개시제를 첨가한 다음, 상기 (c)단계의 중합 반응은 50 내지 80℃ 온도에서 5 내지 20시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 또한 (a) 포토레지스트 조성물을 기판 상의 피식각층 상부에 도포하여 포토레지스트 막을 형성하는 단계, (b) 상기 포토레지스트 막을 노광원으로 노광하는 단계, 및 (c) 상기 포토레지스트 막을 현상하여 원하는 패턴을 얻는 단계로 이루어지는 포토레지스트 패턴의 형성방법에 있어서, 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 도포하기 전에 상기 화학식 1의 반사방지용 중합체를 도포한 후 100 내지 300℃의 온도로 하드 베이크하여 중합체를 가교시킴으로써 반사방지막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법을 제공한다.
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.
또한, 본 발명에서는 상기 화학식 1의 반사방지용 중합체를 반도체 기판 상에 도포한 다음 포토레지스트 막을 이용하여 미세 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.
실시예의 기재에 앞서 본 발명의 중합체를 제조하는데 사용되는 단량체의 제조예를 기재한다. 본 발명에 사용되는 단량체들은 제조예 1의 단량체를 제외하고는 모두 시판하는 것을 사용할 수도 있다.
제조예 1.
아크릴로일 비스(-4-히드록시페닐)에탄 단량체의 제조
아크릴로일 클로라이드 45.3g (0.5몰)을 미리 준비된 과잉의 무수 피리딘 50g (0.63몰)에 녹이는데, 이 때 순간적으로 반응기의 온도가 상승하므로 반응조에 이소프로필 알코올에 액체 질소를 가해 냉각시키면서 반응을 행하였다. 발열반응이 완전히 끝나면 과잉의 1,1,1-트리스(4-히드록시페닐)에탄 193g (0.63몰)을 천천히 적가하면서 교반시켰다. 1,1,1-트리스(4-히드록시페닐)에탄이 다 들어가면 반응조를 제거하고 실온에서 그대로 24시간 이상 반응시켰다. 반응이 진행되는 동안 TLC 로 반응 정도를 시험하고 반응이 완료되면 반응물을 분액 깔대기에 넣고 1N 황산 수용액을 가하여 중화시키고 디클로로메탄으로 추출한 뒤 탈이온수로 세척하였다. 추출과 세척을 여러번 반복하여 디클로로메탄에 녹아 있는 아크릴로일 비스(-4-히드록시페닐)에탄 단량체를 감압 하에서 농축한 후, 이를 감압증류하고 정제하여 표제 화합물을 얻었다 (수율 85%).
제조예 2.
글리시딜 메타크릴레이트 단량체의 제조
메타크릴산 34.4g (0.4몰)을 미리 준비한 과잉의 무수 피리딘 50g (0.63몰)에 녹이는데, 이 때 순간적으로 반응기의 온도가 상승하므로 반응조에 이소프로필 알코올에 액체 질소를 가해 냉각시키면서 반응을 행하였다. 발열반응이 완전히 끝나면 과잉의 에피클로로히드린 50.8g (0.55몰)을 천천히 적가하면서 교반시켰다. 에피클로로히드린이 다 들어가면 반응조를 제거하고 실온에서 그대로 36시간 이상 반응시켰다. 반응이 진행되는 동안 TLC 로 반응 정도를 시험하고 반응이 완료되면 반응물을 분액 깔대기에 넣고 1N 황산 수용액을 가하여 중화시키고 디클로로메탄으로 추출한 뒤 탈이온수로 세척하였다. 추출과 세척을 여러번 반복하여 디클로로메탄에 녹아 있는 메타크릴레이트 단량체를 감압 하에서 농축한 후, 이를 감압증류하고 정제하여 표제 화합물을 얻었다 (수율 73%).
제조예 3.
글리시딜 메틸스티렌 단량체의 제조
글리시돌 29.6g (0.4몰)을 미리 준비한 과잉의 무수 피리딘 50g (0.63몰)에 녹이는데, 이 때 순간적으로 반응기의 온도가 상승하므로 반응조에 이소프로필 알코올에 액체 질소를 가해 냉각시키면서 반응을 행하였다. 발열반응이 완전히 끝나면 4-비닐벤질클로라이드 38.2g (0.25몰)을 천천히 적가하면서 교반시켰다. 4-비닐벤질클로라이드가 다 들어가면 반응조를 제거하고 실온에서 그대로 20시간 이상 반응시켰다. 반응이 진행되는 동안 TLC 로 반응 정도를 시험하고 반응이 완료되면 반응물을 분액 깔대기에 넣고 1N 황산 수용액을 가하여 중화시키고 디클로로메탄으로 추출한 뒤 탈이온수로 세척하였다. 추출과 세척을 여러번 반복하여 디클로로메탄에 녹아 있는 글리시딜 메틸스티렌 단량체를 감압 하에서 농축한 후, 이를 감압증류하고 정제하여 표제 화합물을 얻었다 (수율 82%).
실시예 1.
폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / α-메틸스티렌)의 제조
글리시딜 메타크릴레이트 0.4몰, α-메틸스티렌 0.55몰을 테트라하이드로퓨란 (THF) 300g에 녹인 후 AIBN을 0.3g 넣은 후 질소 분위기 하의 65℃ 온도에서 12 시간 반응시켰다. 반응완료후 이 용액을 노르말 헥산 용액에 침전시킨 후 여과하고 건조시켜 표제 화합물인 상기 화학식 2의 수지를 얻었다 (수율 76%).
실시예 2.
폴리(글리시딜 아크릴레이트 / 아크릴로일 비스(-4-히드록시페닐)에탄)의 제조
글리시딜 아크릴레이트 0.4몰, 아크릴로일 비스(-4-히드록시페닐)에탄 0.25몰을 THF 300g에 녹인 후 AIBN을 0.3g 넣은 후 질소 분위기 하의 65℃ 온도에서 12 시간 반응시켰다. 반응완료후 이 용액을 노르말 헥산 용액에 침전시킨 후 여과하고 건조시켜 표제 화합물인 상기 화학식 3의 수지를 얻었다 (수율 67%).
실시예 3.
폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / 글리시딜 메틸스티렌)의 제조
글리시딜 메타크릴레이트 0.3몰, 글리시딜 메틸스티렌 0.45몰을 THF 300g에 녹인 후 AIBN을 0.3g 넣은 후 질소 분위기 하의 65℃ 온도에서 12 시간 반응시켰다. 반응완료후 이 용액을 노르말 헥산 용액에 침전시킨 후 여과하고 건조시켜 표제 화합물인 상기 화학식 4의 수지를 얻었다 (수율 84%).
실시예 4.
폴리글리시딜 메틸스티렌의 제조
글리시딜 메틸스티렌 0.5몰을 THF 300g에 녹인 후 AIBN을 0.3g 넣은 후 질소 분위기 하의 65℃ 온도에서 12 시간 반응시켰다. 반응완료후 이 용액을 노르말 헥산 용액에 침전시킨 후 여과하고 건조시켜 표제 화합물인 상기 화학식 5의 수지를 얻었다 (수율 91%).
실시예 5.
폴리(스티렌 / 글리시딜 메틸스티렌)의 제조
스티렌 0.4몰, 글리시딜 메틸스티렌 0.5몰을 THF 300g에 녹인 후 AIBN을 0.3g 넣은 후 질소 분위기 하의 65℃ 온도에서 12 시간 반응시켰다. 반응완료후 이 용액을 에틸 에테르 용액에 침전시킨 후 여과하고 건조시켜 표제 화합물인 상기 화학식 6의 수지를 얻었다 (수율 75%).
실시예 6.
폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / 비닐아니솔)의 제조
글리시딜 메타크릴레이트 0.5몰, 4-비닐아니솔 0.4몰을 THF 300g에 녹인 후 AIBN을 0.3g 넣은 후 질소 분위기 하의 65 ℃ 온도에서 12 시간 반응시켰다. 반응완료후 이 용액을 노르말 헥산 용액에 침전시킨 후 여과하고 건조시켜 표제 화합물인 상기 화학식 7의 수지를 얻었다 (수율 80%).
실시예 7.
폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / 비닐벤조에이트)의 제조
글리시딜 메타크릴레이트 0.5몰, 비닐벤조에이트 0.4몰을 THF 300g에 녹인 후 AIBN을 0.3g 넣은 후 질소 분위기 하의 65℃ 온도에서 12 시간 반응시켰다. 반응완료후 이 용액을 노르말 헥산 용액에 침전시킨 후 여과하고 건조시켜 표제 화합물인 상기 화학식 8의 수지를 얻었다 (수율 74%).
실시예 8.
본 발명의 수지의 193nm 파장에서의 흡수도
본 발명의 수지를 이용한 반사방지막 (막두께 : 800Å)의 248nm 및 193nm 파장에서의 흡수도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 수지는 193nm 파장에서의 흡수도가 최대임을 알 수 있다.
파장 화학식 2의 화합물을 이용한 반사방지막 화학식 3의 화합물을 이용한 반사방지막
248nm 0.01 0.45
193nm 0.8 1.2
λmax 193nm 193nm
실시예 9.
반사방지막 조성물의 제조 및 패턴 형성
본 발명의 방사방지용 수지를 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(PGMEA)에 녹여서 반사방지막 조성물을 제조하고, 이 조성물을 웨이퍼에 도포하고 100∼300℃에서 10∼1000초 동안 하드 베이크하여 반사방지막을 형성하였다.
형성된 반사방지막 위에 포토레지스트 용액을 도포하여 미세패턴 형성공정을 수행한 결과를 도 2에 나타내었다. 반사방지막의 막 두께는 720Å 이고, 하부막은 알루미늄 4000Å이며, 사용한 ArF 포토레지스트 막의 두께는 0.1㎛이었다.
한편 비교예로서 반사방지막을 사용하지 않은 경우에 형성된 패턴을 도 1에 나타내었는데, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 반사방지막을 사용하지 않은 경우에는 하부막층으로부터의 반사가 극심하여 스컴 (scum)이 발생하여 미세 패턴 형성이 불가능하다는 것을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 중합체는 193nm 파장에서 흡광도가 큰 페닐기를 함유하도록 설계됨으로써 193nm 파장에서의 흡수도가 최대가 되도록 하여 ArF용 반사방지막으로 유용하게 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 중합체는 코팅 후 하드 베이크시 가교 반응이 일어날 수 있도록 에폭시기가 도입되어 유기 반사방지막의 성형성, 기밀성, 내용해성 등을 부여하였다. 특히 본 발명에 사용된 단량체들은 매우 저가이므로 경제적 이점이 있을 뿐만 아니라 대량생산에 적합하게 설계되어 한 단계 반응만으로 중합이 가능하도록 고안되었다.
또한 본 발명의 반사방지막 수지는 하이드로 카본계의 모든 용매에 용해성이 우수하지만 하드 베이크시에는 어떤 용매에도 녹지 않는 내용해성을 가지고 있어서, 포토레지스트 막의 도포시 전혀 문제가 되지 않으며 가교구조를 형성할 때 어떠한 화학물질도 발생시키지 않으므로 패턴 형성시 커팅 및 푸팅이 일어나지 않는다. 특히 에폭시기가 하부막에 대한 접착력을 증가시키며 가교후에도 히드록시기가 존재해 접착력에 전혀 문제가 없다. 특히 아크릴레이트계와 스티렌계의 고분자로 형성되어 있으므로 에칭시 감광막에 비해 우수한 에칭 속도를 가짐으로써 에칭 선택비를 증가시킬 수 있었다.

Claims (13)

  1. 반도체 소자의 초미세 패턴 형성시, 반사방지막으로 사용되는 것을 특징으로 하는 하기 화학식 1의 반사방지용 중합체.
    화학식 1
    상기 식에서,
    R1은 -H, -OH, -CH3, -CH2OH 또는 -(CH2)nCH3이고,
    R2는 -H, -OH, -CH3, -CH2OH 또는 -(CH2)nCH3이며,
    R3은 ,,또는이고,
    R4는 -H, -OH, -CH3, -OCH3, -(CH2)nCH3, -(CH2)nOH,,또는이며,
    R5는 -CH2-, -COO- 또는 -(CH2)nCH2- 이고,
    n 은 0 내지 3 중에서 선택되는 정수이며,
    x : y 는 0.0∼1.0 : 0.0∼1.0 의 몰 비를 갖는다.
  2. 제 1항에 있어서,
    화학식 1의 중합체는 폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / α-메틸스티렌);
    폴리(글리시딜 아크릴레이트 / 아크릴로일 비스(-4-히드록시페닐)에탄);
    폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / 글리시딜 메틸스티렌);
    폴리글리시딜 메틸스티렌;
    폴리(스티렌 / 글리시딜 메틸스티렌);
    폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / 비닐아니솔); 및
    폴리(글리시딜 메타크릴레이트 / 비닐벤조에이트)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 반사방지용 중합체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 중합체는 2,000 내지 50,000 의 분자량을 가지는 것을 특징으로 하는 반사방지용 중합체.
  4. (a) 하기 화학식 9의 화합물과 화학식 10의 화합물 중에서 선택되는 하나 이상의 단량체를 유기용매에 용해시키는 단계;
    (b) 상기 (a)단계의 결과물 용액에 중합 개시제를 첨가하는 단계; 및
    (c) 상기 (b)단계의 결과물 용액을 질소 또는 아르곤 분위기 하에서 반응시킴으로써 중합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하기 화학식 1의 반사방지용 중합체의 제조방법.
    화학식 1
    화학식 9
    화학식 10
    상기 식들에서,
    R1은 -H, -OH, -CH3, -CH2OH 또는 -(CH2)nCH3이고,
    R2는 -H, -OH, -CH3, -CH2OH 또는 -(CH2)nCH3이며,
    R3은 ,,또는이고,
    R4는 -H, -OH, -CH3, -OCH3, -(CH2)nCH3, -(CH2)nOH,,또는이며,
    R5는 -CH2-, -COO- 또는 -(CH2)nCH2- 이고,
    n 은 0 내지 3 중에서 선택되는 정수이며,
    x : y 는 0.0∼1.0 : 0.0∼1.0 의 몰 비를 갖는다.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 (c)단계의 반응은 50 내지 80℃ 온도에서 5 내지 20시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 반사방지용 중합체의 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 유기용매는 사이클로헥사논, 테트라하이드로퓨란, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 메틸에틸케톤, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독용매 또는 혼합용매인 것을 특징으로 하는 반사방지용 중합체의 제조방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    유기용매는 반사방지용 중합체의 200 내지 5000 중량%의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는 반사방지용 중합체의 제조방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 중합 개시제는 벤조일퍼옥사이드, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 (AIBN), 아세틸퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸퍼아세테이트, t-부틸하이드로퍼옥사이드 및 디-t-부틸퍼옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 반사방지용 중합체의 제조방법.
  9. 하기 화학식 1의 중합체 및 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지막 조성물.
    화학식 1
    상기 식에서,
    R1은 -H, -OH, -CH3, -CH2OH 또는 -(CH2)nCH3이고,
    R2는 -H, -OH, -CH3, -CH2OH 또는 -(CH2)nCH3이며,
    R3은 ,,또는이고,
    R4는 -H, -OH, -CH3, -OCH3, -(CH2)nCH3, -(CH2)nOH,,또는이며,
    R5는 -CH2-, -COO- 또는 -(CH2)nCH2- 이고,
    n 은 0 내지 3 중에서 선택되는 정수이며,
    x : y 는 0.0∼1.0 : 0.0∼1.0 의 몰 비를 갖는다.
  10. 제 9항에 있어서,
    유기용매는 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트 (PGMEA), 메틸 3-메톡시프로피오네이트 (MMP), 에틸 3-에톡시프로피오네이트 (EEP) 및 사이클로헥사논으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 반사 방지막 조성물.
  11. 포토레지스트 패턴의 형성방법에 있어서, 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 도포하기 전에 제 1항 기재의 반사방지용 중합체를 도포한 후 100 내지 300℃의 온도로 하드 베이크 (hard bake)하여 중합체를 가교시킴으로써 반사방지막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    포토레지스트 패턴 형성은 노광원으로서 ArF, E-빔 (전자선), EUV 광원, 157nm F2광원 및 이온빔으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항 기재의 방법에 의하여 제조된 반도체 소자.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100419962B1 (ko) * 2001-03-07 2004-03-03 주식회사 하이닉스반도체 유기반사방지막 조성물 및 그의 제조방법
KR100504438B1 (ko) * 2002-11-25 2005-07-29 주식회사 하이닉스반도체 유기 반사방지막 중합체, 이의 제조 방법과 상기 중합체를포함하는 유기 반사 방지막 조성물
KR100643918B1 (ko) * 2004-12-21 2006-11-10 매그나칩 반도체 유한회사 유기 반사 방지막용 고분자 수지 및 유기 반사 방지막조성물, 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR100778244B1 (ko) * 2002-05-30 2007-11-27 주식회사 동진쎄미켐 ArF 포토레지스트용 유기 반사방지막 및 그의 제조방법
KR100778243B1 (ko) * 2002-05-30 2007-11-27 주식회사 동진쎄미켐 ArF 포토레지스트용 유기 반사방지막 및 그의 제조방법
KR100942980B1 (ko) * 2002-12-26 2010-02-17 주식회사 하이닉스반도체 불화아르곤 노광원을 이용한 반도체소자의 자기정렬콘택홀형성 방법
KR101137812B1 (ko) * 2004-12-20 2012-04-18 주식회사 동진쎄미켐 유기 반사방지막 형성용 유기 중합체 및 이를 포함하는유기 조성물
KR20170114257A (ko) * 2016-03-31 2017-10-13 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 오버코팅된 포토레지스트와 함께 사용하기 위한 코팅 조성물

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4643000B2 (ja) * 2000-12-28 2011-03-02 三井化学株式会社 エステル基を有する化合物及びエポキシ樹脂組成物
EP1850180A4 (en) * 2005-01-21 2009-12-30 Nissan Chemical Ind Ltd COMPOSITION FOR FORMING A LAYERING LINEOGRAPHY FILM CONTAINING A CARBOXYL PROTECTED COMPOSITION
US7625695B2 (en) * 2006-08-24 2009-12-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Polymers for anti-reflective coatings, anti-reflective coating compositions and methods of forming a pattern using the same
WO2014084097A1 (ja) * 2012-11-28 2014-06-05 Dic株式会社 フェノール性水酸基含有化合物、フェノール性水酸基含有組成物、(メタ)アクリロイル基含有樹脂、硬化性組成物、その硬化物、及びレジスト材料
TWI662370B (zh) * 2015-11-30 2019-06-11 南韓商羅門哈斯電子材料韓國公司 與外塗佈光致抗蝕劑一起使用之塗料組合物
JP7163221B2 (ja) * 2019-03-11 2022-10-31 キオクシア株式会社 高分子材料、組成物および半導体装置の製造方法
CN115725216B (zh) * 2022-10-26 2023-10-24 北京科华微电子材料有限公司 一种底部抗反射涂层组合物及其用途

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07116263B2 (ja) * 1987-06-05 1995-12-13 三井石油化学工業株式会社 フェノール系交互共重合体の製法
US6165697A (en) * 1991-11-15 2000-12-26 Shipley Company, L.L.C. Antihalation compositions
JP2988268B2 (ja) * 1994-08-05 1999-12-13 ソマール株式会社 感放射線樹脂組成物
JPH08301990A (ja) * 1995-05-09 1996-11-19 Nippon Kayaku Co Ltd 樹脂組成物、レジストインキ組成物及びその硬化物
US5886102A (en) * 1996-06-11 1999-03-23 Shipley Company, L.L.C. Antireflective coating compositions
JP3948795B2 (ja) * 1997-09-30 2007-07-25 ダイセル化学工業株式会社 放射線感光材料及びそれを用いたパターン形成方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100419962B1 (ko) * 2001-03-07 2004-03-03 주식회사 하이닉스반도체 유기반사방지막 조성물 및 그의 제조방법
KR100778244B1 (ko) * 2002-05-30 2007-11-27 주식회사 동진쎄미켐 ArF 포토레지스트용 유기 반사방지막 및 그의 제조방법
KR100778243B1 (ko) * 2002-05-30 2007-11-27 주식회사 동진쎄미켐 ArF 포토레지스트용 유기 반사방지막 및 그의 제조방법
KR100504438B1 (ko) * 2002-11-25 2005-07-29 주식회사 하이닉스반도체 유기 반사방지막 중합체, 이의 제조 방법과 상기 중합체를포함하는 유기 반사 방지막 조성물
KR100942980B1 (ko) * 2002-12-26 2010-02-17 주식회사 하이닉스반도체 불화아르곤 노광원을 이용한 반도체소자의 자기정렬콘택홀형성 방법
KR101137812B1 (ko) * 2004-12-20 2012-04-18 주식회사 동진쎄미켐 유기 반사방지막 형성용 유기 중합체 및 이를 포함하는유기 조성물
KR100643918B1 (ko) * 2004-12-21 2006-11-10 매그나칩 반도체 유한회사 유기 반사 방지막용 고분자 수지 및 유기 반사 방지막조성물, 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR20170114257A (ko) * 2016-03-31 2017-10-13 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 오버코팅된 포토레지스트와 함께 사용하기 위한 코팅 조성물

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