KR20050036285A - 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물 - Google Patents

유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20050036285A
KR20050036285A KR1020030071917A KR20030071917A KR20050036285A KR 20050036285 A KR20050036285 A KR 20050036285A KR 1020030071917 A KR1020030071917 A KR 1020030071917A KR 20030071917 A KR20030071917 A KR 20030071917A KR 20050036285 A KR20050036285 A KR 20050036285A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
antireflection film
organic
polymer
mol
Prior art date
Application number
KR1020030071917A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100570209B1 (ko
Inventor
공근규
정재창
김영식
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 KR1020030071917A priority Critical patent/KR100570209B1/ko
Priority to US10/963,316 priority patent/US7186496B2/en
Publication of KR20050036285A publication Critical patent/KR20050036285A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100570209B1 publication Critical patent/KR100570209B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes
    • H01L21/0276—Photolithographic processes using an anti-reflective coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D179/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen, with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C09D161/00 - C09D177/00
    • C09D179/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C09D179/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/091—Photosensitive 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조 공정 중 193nm ArF를 이용한 리소그라피용 포토레지스트를 사용하는 초미세 패턴 형성 공정에 있어서, 하부막층으로부터의 난반사를 방지하고, 포토레지스트 자체의 두께 변화에 의한 정재파를 제거할 수 있어서, 포토레지스트 패턴의 균일도를 증가시킬 수 있도록 하는 유기 반사 방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 유기 반사 방지막용 광 흡수제 중합체를 함유하는 유기 반사 방지막 조성물과 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

Description

유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과 상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물{ORGANIC ANTI-REFLECTIVE COATING POLYMER, ITS PREPARATION METHOD AND ORGANIC ANTI-REFLECTIVE COATING COMPOSITION COMPRISING THE SAME}
본 발명은 반도체 소자 제조 공정 중 193 nm ArF를 이용한 리소그라피용 포토레지스트를 사용하는 초미세 패턴 형성 공정에 있어서, 하부막층의 반사를 방지하고, 포토레지스트 자체의 두께 변화에 의한 정재파를 제거할 수 있어서, 포토레지스트 패턴의 균일도를 증가시킬 수 있도록 하는 유기 반사 방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 유기 반사 방지막용 중합체를 함유하는 유기 반사 방지막 조성물과 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정중 초미세 패턴 형성 공정에서는 포토 레지스트 하부막의 광학적 성질이나 포토레지스트의 두께 변동에 의한 정재파(standing wave) 및 반사 노칭(reflective notching)과, 상기 하부막으로부터의 회절광 및 반사광에 의한 포토레지스트 패턴의 CD(critical dimension)의 변동이 불가피하게 일어난다. 따라서 노광원으로 사용하는 빛의 파장대에서 광 흡수를 잘하는 물질을 도입하여 하부막에서의 난반사를 막을 수 있는 막을 하부막과 포토레지스트 사이에 도입하게 되었는데, 이 막이 반사방지막이다.
특히, 상기 광원으로부터 자외선의 빛을 받게 되면, 이러한 자외선이 포토 레지스트를 투과하게 되고, 이에 따라, 포토 레지스트의 하부에 들어온 빛이 산란 또는 반사하게 되는데, 반사 방지막은 이와 같이 산란, 반사되는 빛을 흡수할 수 있으므로, 포토 레지스트의 미세 가공에 직접적으로 영향을 미칠 수 있게 되는 것이다.
상기 반사 방지막은 크게 사용되는 물질의 종류에 따라 무기 반사방지막과 유기 반사방지막으로 구분될 수 있으며, 기작에 따라 흡수계 반사 방지막과 간섭계 반사 방지막으로 나눌 수 있다.
이중에서도 i선(365nm)을 이용한 미세 패턴 형성 공정에 있어서는 주로 무기 반사 방지막이 이용되어 왔는데, 이들 중 흡수계 반사 방지막으로는 TiN 및 아모포스 카본(a-C)을, 간섭계 반사 방지막으로는 주로 SiON을 사용하여 왔다. 또한, KrF 광(248nm)을 이용한 초미세 패턴 형성 공정에 있어서는 주로 무기 반사 방지막을 사용하여 왔으나, 이와 함께 유기 반사 방지막을 사용한 예도 있었다.
그러나, ArF 광(193nm)을 이용하는 초미세 패턴 형성 공정에서는 아직까지 적절한 반사 방지막이 개발되어 있지 않다. 특히, 종래에 주로 사용되던 무기 반사 방지막의 경우에는 상기 193nm의 광원에서의 간섭 현상을 제어할 수 있는 물질이 발표되지 않고 있어서, 최근에는 상기 ArF 광원에서의 간섭 현상을 제어할 수 있어서, 상기 광원에 대해 반사 방지막으로 바람직하게 사용될 수 있는 유기 반사 방지막을 개발하려는 노력이 계속되어 왔다.
일반적으로 이러한 유기 반사방지막은 하기의 요건을 충족하여야 한다.
(1) 반사 방지막을 적층한 후, 그 상부에 포토레지스트를 코팅하는 공정에 있어서, 포토레지스트의 용매에 의하여 반사 방지막이 용해되지 않아야 한다. 이를 위해서는 반사 방지막 조성물을 코팅하고, 베이크(bake)를 진행하여 반사 방지막을 적층하는 공정에 있어서, 이러한 반사 방지막이 가교 구조를 가지도록 설계되어야 하며, 이 때 부산물로써 다른 화학 물질이 발생해서는 안된다.
(2) 하부막 층으로부터의 난반사를 억제하기 위하여, 노광 광원의 파장대에서 빛을 흡수하는 물질을 함유하고 있어야 한다.
(3) 반사 방지막으로부터 산 또는 아민 등의 화학 물질의 출입이 없어야 한다. 특히, 포지티브 포토레지스트의 경우, 반사 방지막으로부터 산이 비노광부의 포토레지스트 막으로 이행됨으로써, 포토레지스트 밑부분에 언더 커팅이 유발될 수 있으며, 아민 등의 염기가 포토레지스트 막으로 이행되면 푸팅 현상을 유발할 수 있는데, 반사 방지막으로부터 이러한 화학 물질이 출입을 방지함으로써, 이러한 현상을 방지할 수 있는 것이다.
(4) 반사 방지막은 상부의 포토레지스트막에 비하여, 상대적으로 빠른 에칭 속도를 가져야 한다. 이러한 빠른 에칭 속도에 의하여, 포토레지스트 막을 마스크로 하여, 상기 반사 방지막에 대해 원활한 에칭 공정을 진행할 수 있게 된다.
(5) 마지막으로, 반사 방지막은 되도록 얇은 두께로 반사 방지막의 역할을 충분히 할 수 있어야 한다.
이러한 요건을 충족하기 위하여, 종래의 유기 반사 방지막 조성물은 주로 반사 방지막이 가교 구조를 가질 수 있도록 하기 위한 가교제와, 노광 광원의 파장대에서 빛을 흡수할 수 있는 광흡수제, 상기 가교 반응을 활성화시키기 위한 촉매로써 열산 발생제 및 유기 용매를 포함하여 구성됨이 일반적이었다.
그런데, 상기한 바와 같이, ArF 광원(193nm)에서의 간섭 현상을 제어할 수 있어서, 상기 광원에 대해 반사 방지막으로 바람직하게 사용될 수 있는 유기계 반사 방지막의 개발이 시급한 과제가 되고 있는 바, 이에 본 발명자들은 상기의 모든 요건을 만족하는 동시에 ArF 광원에 대한 간섭 현상을 바람직하게 제어할 수 있는 반사 방지막용 중합체 및 이를 포함하는 조성물을 개발하여, 본 발명을 완성하였다.
이에 본 발명의 목적은 반도체 소자 제조 공정중 193 nm ArF 광을 이용한 초미세 패턴형성 공정에서, 유기 반사 방지막의 광 흡수제로 사용될 수 있는 신규한 중합체 및 이의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 유기 반사 방지용 광 흡수제 중합체를 함유하는 유기 반사 방지막 조성물, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴 형성 방법을 통하여 제조되는 반도체 소자를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 구조를 가지며, 5000-15000의 중량 평균 분자량을 가지는 유기 반사 방지막용 광 흡수제 중합체를 제공한다.
[화학식 1]
상기 식에서, a, b,는 각 단량체의 몰분율로써, a : b = 5-95mol% : 5-95몰%이다.
상기 화학식 1의 중합체는 193nm의 파장에서 흡수가 잘 일어날 수 있도록 흡광도가 큰 발색단을 포함하고 있으며, 아세탈 작용기를 가지는 가교제 중합체와 가교 결합을 잘 형성할 수 있도록 말레익 안하이드라이드를 단량체로 포함하고 있는 바, 이러한 특성들로 인하여, 상기 화학식 1의 중합체는 193nm 광원에 대한 유기 반사 방지막 조성물에서 광흡수제로써 바람직하게 사용될 수 있다. 즉, 상기 화학식 1의 중합체가 광흡수제로 포함됨으로써, 193nm 광원을 사용하는 초미세 패턴 형성 공정에서 빛의 간섭 현상을 적절하게 제어할 수 있으며, 더구나, 가교제 중합체와 가교 결합을 용이하게 형성할 수 있어서 반사 방지막에 내용매성 등을 부여할 수 있으므로, 이러한 광 흡수제를 포함하는 반사 방지막 조성물을 사용하여 반사 방지막을 형성함으로써, 양호한 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있게 되는 것이다.
상기한 바와 같이, 화학식 1의 중합체는 5000-15000의 분자량을 가지게 되는 바, 상기 중합체의 분자량이 5000보다 적게 되면, 형성된 반사 방지막에 가교 결합이 충분히 생성되지 못하게 되므로, 반사 방지막의 내용매성이 저하되게 되며, 15000보다 크게 되면, 중합체의 점도가 높아지게 되므로, 반사 방지막용 조성물을 제조하기 위해 사용되는 유기 용매에 대한 용해도가 떨어지게 되어, 조성물의 제조가 어렵게 되며, 이에 따라, 반사 방지막 조성물을 도포하기가 어렵게 된다.
한편, 상기 화학식 1의 중합체는 말레익 안하이드라이드와 1,1'-(메틸렌디-4,1-페닐렌)비스말레이미드를 유기 용매에 용해시킨 후, 중합 개시제를 첨가한 다음, 진공 상태의 60-70℃의 온도에서 6-12시간 동안 중합 반응을 진행시켜, 상기 반응물을 자유 라디칼 중합시킴으로써 제조할 수 있다.
이러한 제조 방법에 있어서, 상기 중합 반응을 위한 유기 용매로는 테트라하이드로퓨란, 사이클로헥사논, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 메틸에틸케톤, PGMEA, 에틸아세테이트, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 용매를 사용함이 바람직하다. 또한, 상기 중합 개시제로는 통상의 라디칼 개시제를 모두 사용할 수 있으나, 특히, 2, 2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 벤조일퍼옥사이드, 아세틸퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸퍼아세테이트, t-부틸하이드로퍼옥사이드 및 디-t-부틸퍼옥사이드로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 1의 구조를 가지며 5000 내지 15000의 분자량을 가지는 광흡수제 중합체; 하기 화학식 2의 구조를 가지며 2000 내지 70000의 분자량을 가지는 가교제 중합체; 열산 발생제; 및 유기 용매를 포함하여 구성되는 유기 반사 방지막 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 식에서, a, b,는 각 단량체의 몰분율로써, a : b = 5-95mol% : 5-95몰%이다.
[화학식 2]
상기 식에서, R4 및 R5는 측쇄 또는 주쇄 치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, R3는 수소 또는 메틸기이고, c : d = 5-90mol% : 10-95몰%이다.
즉, 상기 본 발명에 의한 유기 반사 방지막 조성물은 상기 화학식 1의 중합체를 광 흡수제로써 포함하여 구성됨을 그 특징으로 하고 있는 바, 화학식 1의 중합체에 포함된 말레익 안하이드라이드기가 화학식 2의 가교제 중합체에 포함된 아세탈 작용기와 가교 결합을 형성할 수 있으므로, 형성된 반사 방지막이 내용매성을 가질 수 있게 되며, 또한, 상기 가교 결합에 의하여, 상기 반사 방지막으로부터 산 또는 아민 등의 화학 물질이 이행되는 것을 방지할 수 있으므로, 언더 커팅 및 푸팅 현상을 최소화할 수 있게 되어, 양호한 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있게 된다. 또한, 상기 화학식 1의 중합체 및 화학식 2의 중합체는 모두 193nm의 광원에 대해 큰 흡광도를 가지는 발색단을 포함하고 있는 바, 포토레지스트막의 하부에서 반사 또는 산란되는 빛을 흡수할 수 있으므로, 상기 반사광 및 산란광에 의한 정재파 현상을 현저하게 감소시킬 수 있다.
상기 화학식 2의 중합체는 본 발명이 출원한 바 있는 특허 출원 제 2002-73648 호에 개시된 반사 방지막용 가교제 중합체로써, 그 구체적인 제조 방법 및 특성에 대해서는 상기 특허 출원에 구체적으로 개시되어 있다.
이러한 본 발명의 유기 반사 방지막 조성물에 있어서, 상기 화학식 2의 가교제 중합체로는 하기 화학식 3 내지 6의 구조를 가지는 중합체 중 선택된 하나를 사용함이 바람직하다.
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
상기 식에서, a : b = 5-90mol% : 10-95몰%이다.
상기 화학식 3 내지 6의 중합체는 특히, 산의 존재 하에서 말레익 안하이드라이드기를 가지는 광 흡수제 중합체와 가교 결합을 더욱 잘 일으킬 수 있으므로, 본 발명에 의한 유기 반사 방지막용 조성물에서 가교제로써 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
한편, 상기 본 발명에 의한 유기 반사 방지막 조성물에 있어서, 상기 열산 발생제로는 종래의 반사 방지막 조성물에서 열산 발생제로 사용되던 물질을 일반적으로 사용할 수 있으나, 특히, 하기 화학식 7의 구조를 가지는 화합물을 사용함이 바람직하다.
[화학식 7]
상기 열산 발생제는 상기 가교제와 광흡수제 사이에 일어나는 가교 반응을 활성화시키기 위한 촉매로써, 상기 열산 발생제를 포함하는 웨이퍼 상에 도포한 후, 베이크 등의 열공정을 수행하면 상기 열산 발생제로부터 산이 발생되고, 이렇게 발생된 산의 존재하에, 상기한 바와 같은 가교 반응이 일어나서, 포토레지스트의 용매에 용해되지 않는 유기 반사 방지막이 형성되는 것이다. 즉, 상기 화학식 7의 화합물을 열산 발생제로 사용함으로써, 상기 광 흡수제와 가교제 사이의 가교 반응을 더욱 촉진시킬 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 유기 반사 방지막 조성물에서 사용되는 유기 용매로는, 메틸 3-메톡시프로피오네이트(MMP), 에틸 3-에톡시프로피오네이트(EEP), 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트(PGMEA) 및 시클로헥사논으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 용매를 사용함이 바람직하다.
그리고, 상기 본 발명에 의한 유기 반사 방지막 조성물에 있어서, 광 흡수제로 사용되는 화학식 1의 중합체는 상기 반사 방지막 조성물에 포함되는 유기 용매에 대해 0.3-70 중량%의 양으로 포함됨이 바람직하며, 상기 가교제로 사용되는 화학식 2의 중합체는 상기 유기 용매에 대하여, 0.3-50중량%의 양으로 포함됨이 바람직하다. 또한, 상기 열산 발생제는 상기 광 흡수제 및 가교제 중합체의 총량에 대해 0.5-40 중량%의 양으로 포함됨이 바람직하다.
즉, 상기와 같은 구성 성분을 위 조성비로 포함하는 유기 반사 방지막 조성물을 웨이퍼 상에 도포한 후, 베이크 공정을 수행하면 열산 발생제로부터 산이 발생되고, 이와 같이 발생된 산에 의해 상기 화학식 1의 광흡수제 중합체와 화학식 2의 가교제 중합체 사이에 가교 결합이 일어나서 유기 반사 방지막이 형성된다. 이러한 유기 반사 방지막은 포토레지스트를 투과하여 반사 방지막에 도달한 원자외선을 흡수하여 포토레지스트 하부막으로부터의 난반사를 방지한다.
이때, 화학식 1, 2의 중합체 사이에 일어나는 가교 결합에 의하여, 유기 반사 방지막은 그 위에 도포되는 포토레지스트 용액에 의해 용해되지 않게 된다.
본 발명은 또한, 상기 본 발명에 의한 유기 반사 방지막 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계; 상기 결과물에 대해 베이크 공정을 진행하여, 가교 결합을 형성시킴으로써 유기 반사 방지막을 형성하는 단계; 상기 형성된 유기 반사 방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고, 노광한 다음 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 반사 방지막을 식각하고, 피식각층을 식각하여 피식각층의 패턴을 형성하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공한다.
상기 본 발명에 의한 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 베이크 공정은 150-250℃의 온도에서 1 내지 5 분간 진행함이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계 중 노광하기 전이나 후에 베이크 공정을 부가적으로 한번 더 진행할 수 있으며, 이러한 베이크 공정은 70-200℃의 온도에서 수행됨이 바람직하다.
한편, 본 발명에 의한 상기 반사 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 아니고 단지 예시로 제시된 것이다.
실시예 1) 광 흡수제 중합체의 합성
말레익 안하이드라이드 20g와 1,1'-(메틸렌디-4,1-페닐렌)비스말레이미드 30g(말레익 안하이드라이드 대비 0.5몰%)을 PGMEA 용매 33g에 용해시킨 후, 여기에 AIBN 0.5g을 가하여 진공 상태로 만들고 65℃에서 7시간 동안 중합 반응시킨다. 반응이 완료된 후, 증발기를 사용하여 생성된 액체로부터 용매를 제거한 다음 증류수에서 석출, 필터하고, 에틸에테르로 여러 번 세척하여 화학식 1의 구조를 가지는 광 흡수제 중합체를 합성하였다. (수율 45%)
분자량 : 12000
실시예 2) 유기 반사 방지막 조성물의 제조
상기 실시예 1에서 제조된 광 흡수제 중합체 1g과 하기 화학식 3의 가교제 중합체 0.4g을 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 용매 4g, 메틸 3-메톡시프로피오네이트 용매 10g, 2-헵타논 용매 10g, 테트라하이드로퓨란 용매 7g으로 이루어진 혼합 용매에 용해시켰다. 상기 결과물에 하기 화학식 7의 구조를 가지는 열산 발생제 0.1g을 가하여 용해시킨 후, 여과함으로써 반사 방지막 조성물을 제조한다.
[화학식 3]
[화학식 7]
실시예 3) 유기 반사 방지막 및 포토레지스트 패턴 형성
실시예 2에서 제조된 유기 반사 방지막 조성물을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 도포시킨 후, 215℃에서 2 분간 베이크하여 가교시킴으로써, 반사 방지막을 형성하였다. 이후, 상기 반사 방지막의 상부에 금호석유 감광제(일반적으로 사용되는 포토레지스트 물질의 명칭)를 코팅한 후 110℃에서 90초간 베이크하였다. 상기 베이크를 진행한 후, ASML/900 스캐너 장비를 이용하여 노광시키고, 130℃에서 90초간 다시 베이크하였다. 상기 노광한 웨이퍼를 TMAH 2.38중량%의 현상액을 사용하여 현상함으로써, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같은 패턴을 얻었다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 유기 반사 방지막 조성물에서 광 흡수제로 사용되는 화학식 1의 중합체를 제공하고 있는 바, 상기 화학식 1의 중합체은 아세탈기를 포함하는 가교제 중합체와 가교 결합을 형성할 수 있어서, 최종 형성된 반사 방지막에 내용매성을 부여할 수 있고, 언더 커팅 및 푸팅 현상을 방지할 수 있게 되며, 또한, 상기 화학식 1의 중합체는 193nm의 광원에 대해 흡광도가 큰 발색단을 포함하고 있으므로, 상기 광원에서의 빛의 간섭 현상을 효과적으로 제어할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 의하면, 상기 중합체를 포함하는 반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법을 제공함으로써, 193nm 광원을 사용하는 초미세 패턴 형성 공정에 있어서, 수직의 양호한 패턴을 형성할 수 있으며, 이로부터 반도체의 고집적화에 더욱 기여할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 패턴 형성 방법에 따라 형성된 패턴의 모습을 보여주는 전자 현미경 사진이다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1의 구조를 가지며, 5000-15000의 중량 평균 분자량을 가지는 유기 반사 방지막용 광 흡수제 중합체를 제공한다.
    [화학식 1]
    상기 식에서, a, b,는 각 단량체의 몰분율로써, a : b = 5-95mol% : 5-95몰%이다.
  2. 말레익 안하이드라이드와 1,1'-(메틸렌디-4,1-페닐렌)비스말레이미드를 유기 용매에 용해시킨 후, 중합 개시제를 첨가한 다음, 진공 상태의 60-70℃의 온도에서 6-12시간 동안 중합 반응을 진행시켜, 하기 화학식 1의 중합체를 제조함을 특징으로 하는 유기 반사 방지막용 광 흡수제 중합체의 제조 방법.
    [화학식 1]
    상기 식에서, a, b,는 각 단량체의 몰분율로써, a : b = 5-95mol% : 5-95몰%이다.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 유기 용매로는 테트라하이드로퓨란, 사이클로헥사논, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 메틸에틸케톤, PGMEA, 에틸아세테이트, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 용매를 사용함을 특징으로 하는 유기 반사 방지막용 광 흡수제 중합체의 제조 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 중합 개시제로는 2, 2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 벤조일퍼옥사이드, 아세틸퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸퍼아세테이트, t-부틸하이드로퍼옥사이드 및 디-t-부틸퍼옥사이드로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 사용함을 특징으로 하는 유기 반사 방지막용 광 흡수제 중합체의 제조 방법.
  5. 하기 화학식 1의 구조를 가지며 5000 내지 15000의 분자량을 가지는 광흡수제 중합체; 하기 화학식 2의 구조를 가지며 2000 내지 70000의 분자량을 가지는 가교제 중합체; 열산 발생제; 및 유기 용매를 포함하여 구성되는 유기 반사 방지막 조성물.
    [화학식 1]
    상기 식에서, a, b,는 각 단량체의 몰분율로써, a : b = 5-95mol% : 5-95몰%이다.
    [화학식 2]
    상기 식에서, R4 및 R5는 측쇄 또는 주쇄 치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, R3는 수소 또는 메틸기이고, c : d = 5-90mol% : 10-95몰%이다.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 화학식 2의 가교제 중합체로는 하기 화학식 3 내지 6의 구조를 가지는 중합체 중 선택된 하나를 사용함을 특징으로 하는 유기 반사 방지막 조성물.
    [화학식 3]
    [화학식 4]
    [화학식 5]
    [화학식 6]
    상기 식에서, a : b = 5-90mol% : 10-95몰%이다.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 열산 발생제로는 하기 화학식 7의 구조를 가지는 화합물을 사용함을 특징으로 하는 유기 반사 방지막 조성물.
    [화학식 7]
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 용매로는, 메틸 3-메톡시프로피오네이트(MMP), 에킬 3-에톡시프로피오네이트(EEP), 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트(PGMEA) 및 시클로헥사논으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 용매를 사용함을 특징으로 하는 유기 반사 방지막 조성물.
  9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 광 흡수제 중합체는 상기 유기 반사 방지막 조성물에 포함되는 유기 용매에 대해 0.3-70 중량%의 양으로 포함되고, 상기 가교제 중합체는 상기 유기 용매에 대하여, 0.3-50중량%의 양으로 포함됨을 특징으로 하는 유기 반사 방지막 조성물.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 열산 발생제는 상기 광 흡수제 및 가교제 중합체의 총량에 대해 0.5-40 중량%의 양으로 포함됨을 특징으로 하는 유기 반사 방지막 조성물.
  11. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 의한 유기 반사 방지막 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계;
    상기 결과물에 대해 베이크 공정을 진행하여, 가교 결합을 형성시킴으로써 유기 반사 방지막을 형성하는 단계;
    상기 형성된 유기 반사 방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고, 노광한 다음 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 반사 방지막을 식각하고, 피식각층을 식각하여 피식각층의 패턴을 형성하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 베이크 공정은 150-250℃의 온도에서 1 내지 5 분간 진행함을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계 중 노광하기 전이나 후에 베이크 공정을 부가적으로 진행함을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 베이크 공정은 70-200℃의 온도에서 수행됨을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.
  15. 제 11 항에 의한 패턴 형성 방법을 통하여 제조되는 반도체 소자.
KR1020030071917A 2003-10-15 2003-10-15 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물 KR100570209B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030071917A KR100570209B1 (ko) 2003-10-15 2003-10-15 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물
US10/963,316 US7186496B2 (en) 2003-10-15 2004-10-12 Light absorbent agent polymer useful for organic anti-reflective coating, its preparation method and organic anti-reflective coating composition comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030071917A KR100570209B1 (ko) 2003-10-15 2003-10-15 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050036285A true KR20050036285A (ko) 2005-04-20
KR100570209B1 KR100570209B1 (ko) 2006-04-12

Family

ID=34510877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030071917A KR100570209B1 (ko) 2003-10-15 2003-10-15 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7186496B2 (ko)
KR (1) KR100570209B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100865684B1 (ko) * 2006-12-21 2008-10-29 제일모직주식회사 고 내에칭성 반사방지 하드마스크 조성물, 패턴화된 재료형상의　제조방법 및 그 제조방법으로 제조되는 반도체집적회로 디바이스

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8303229A (nl) * 1983-09-20 1985-04-16 Dsm Resins Bv Nieuwe maleimide-amide verbindingen en samenstellingen die deze bevatten, alsmede bereiding en toepassing daarvan.
DE3813251A1 (de) * 1988-04-20 1989-11-09 Lentia Gmbh Intumeszierende brandschutzmasse, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
US6165684A (en) * 1996-12-24 2000-12-26 Fuji Photo Film Co., Ltd. Bottom anti-reflective coating material composition and method for forming resist pattern using the same
DE19828248A1 (de) * 1998-06-25 1999-12-30 Abb Corporate Research Ltd Bad Bei niedriger Temperatur härtende Epoxidharzsysteme aus Aminoglycidylverbindungen und cyclischen Carbonsäureanhydriden
JP3852889B2 (ja) * 1998-09-24 2006-12-06 富士写真フイルム株式会社 フォトレジスト用反射防止膜材料組成物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100865684B1 (ko) * 2006-12-21 2008-10-29 제일모직주식회사 고 내에칭성 반사방지 하드마스크 조성물, 패턴화된 재료형상의　제조방법 및 그 제조방법으로 제조되는 반도체집적회로 디바이스

Also Published As

Publication number Publication date
US20050085078A1 (en) 2005-04-21
US7186496B2 (en) 2007-03-06
KR100570209B1 (ko) 2006-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5751173B2 (ja) パターン形成方法
KR20010081753A (ko) 부분적으로 가교화된 2층 포토레지스트용 중합체
KR100570206B1 (ko) 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물
KR100574482B1 (ko) 유기 난반사 방지막용 조성물과 이의 제조방법
KR100533379B1 (ko) 유기 난반사 방지막용 조성물과 이의 제조방법
KR100570211B1 (ko) 유기 반사방지막용 가교제 중합체, 이를 포함하는 유기반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 포토레지스트의 패턴형성 방법
US7510979B2 (en) Method for forming a pattern on a semiconductor device and semiconductor device resulting from the same
KR100732763B1 (ko) 유기 반사 방지막 중합체, 이를 포함하는 유기 반사 방지막조성물 및 이를 이용한 포토레지스트의 패턴 형성 방법
KR100519516B1 (ko) 유기 반사방지막 중합체, 이의 제조 방법과 상기 중합체를포함하는 유기 반사 방지막 조성물
KR100533361B1 (ko) 유기 난반사 방지막 중합체 및 그의 제조방법
KR100504438B1 (ko) 유기 반사방지막 중합체, 이의 제조 방법과 상기 중합체를포함하는 유기 반사 방지막 조성물
KR100570207B1 (ko) 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물
KR100570209B1 (ko) 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체 및 이의 제조 방법과상기 중합체를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물
KR100557606B1 (ko) 유기 난반사 방지용 중합체
KR100557605B1 (ko) 유기 난반사 방지용 중합체
KR100570212B1 (ko) 포토레지스트 오버코팅용 중합체, 이의 제조 방법 및 이를함유하는 포토레지스트 오버코팅용 조성물
KR100582870B1 (ko) 유기 난반사 방지막 형성용 조성물 및 이를 이용한 반도체소자 패턴의 형성 방법
US7374868B2 (en) Composition for an organic bottom anti-reflective coating and method for forming pattern using the same
KR20060002054A (ko) 포토레지스트 중합체 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물
KR20050031138A (ko) 유기 반사방지막용 광 흡수제 중합체, 이를 포함하는 유기반사 방지막 조성물 및 이를 이용한 포토레지스트의 패턴형성 방법
KR20060002454A (ko) 포토레지스트 중합체 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물
KR20050087419A (ko) 감광성 고분자 수지 및 이를 포함하는 화학증폭형포토레지스트 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