KR20060026785A - 유기 반사방지막 형성용 조성물 및 이를 이용한 반도체소자 패턴의 형성방법 - Google Patents

유기 반사방지막 형성용 조성물 및 이를 이용한 반도체소자 패턴의 형성방법 Download PDF

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organic antireflection
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Abstract

포토리소그래피 공정에서, 노광원을 흡수하기 위하여 피식각층과 포토레지스트막 사이에 위치하는 유기 반사방지막을 형성하기 위한 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 패턴의 형성방법이 개시된다. 상기 유기 반사방지막 형성용 조성물은 하기 화학식으로 표시되는 광흡수제, 유기 중합체 및 용매를 포함한다. 상기 광흡수제는 ArF 등 다양한 노광원의 흡수도, 유기 중합체 등 고분자 물질과의 상용성, 유기 반사방지막 형성용 조성물의 용매에 대한 용해도 및 광가교제와의 가교 반응성이 우수하다.
Figure 112004042958848-PAT00001
상기 화학식에서, X 및 R1 내지 R15는 명세서에서 정의한 바와 같다.
ArF, 방사선, 흡수도, 건식 식각공정, 유기 반사방지막, 반도체 소자 패턴, 광흡수제, 유기 중합체, 상용성

Description

유기 반사방지막 형성용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 패턴의 형성방법 {Composition for forming organic anti-reflective coating layer, and method for forming semiconductor device pattern using the same}
본 발명은 유기 반사방지막 형성용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 패턴의 형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 포토리소그래피 공정에서, 노광원을 흡수하기 위하여 피식각층과 포토레지스트막 사이에 위치하는 유기 반사방지막을 형성하기 위한 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 패턴의 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 포토리소그래피 공정은 포토레지스트 조성물을 스핀코팅, 롤러코팅 등의 방법으로 웨이퍼, 유리, 세라믹, 금속 등의 기판에 도포하고, 도포된 포토레지스트 조성물을 가열 및 건조하여 포토레지스트막을 형성한 후, 형성된 포토레지스트막에 ArF 등의 방사선을 노광하고, 필요에 따라 가열한 후, 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한 다음, 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 기판을 식각함으로서, 소정의 반도체 소자 패턴을 형성하는 일련의 공정으로서, 집적회로(IC) 등의 반도체 제조공정, 액정표시소자의 기판 제조공정, 사진 제조공정 등에 광범위하게 사용되고 있다.
최근 메모리의 고집적화가 진행됨에 따라, 포토레지스트 패턴의 한계 해상도를 향상시키기 위하여, 종래의 KrF(248nm) 엑사이머 레이저 보다 파장이 짧은 ArF(193nm) 엑사이머 레이저 등이 노광원으로 사용되고 있으며, 더 나아가 F2(157nm) 엑사이머 레이저, EUV (Extreme Ultra Violet), VUV (Vacuum Ultra Violet), E-빔, X-선, 이온 빔 등을 노광원으로 하는 리소그래피 공정도 연구, 개발되고 있다. 그러나 노광원의 파장이 짧아짐에 따라, 노광 공정에서 반도체 기판의 피식각층에서 반사되는 노광광에 의하여 광 간섭 효과가 증대되고, 언더커팅(undercutting), 노칭(notching) 등에 의하여 패턴 프로파일이 불량해지거나, 크기 균일도가 저하되는 문제가 발생한다. 상기 문제점을 해결하기 위하여, 피식각층과 포토레지스트막 사이에 노광원을 흡수하기 위한 반사방지막을 형성하는 방법이 통상적으로 사용되고 있다. 이와 같은 반사방지막은 사용되는 물질의 종류에 따라, 티탄, 이산화티탄, 질화티탄, 산화크롬, 탄소와 비정질(amorphous) 실리콘 등의 무기계 반사방지막과 고분자 재료로 이루어진 유기계 반사방지막으로 구분된다. 일반적으로 유기계 반사방지막은, 무기계 반사방지막과 비교하여, 막 형성을 위한 진공증발장치, 화학증착(chemical vapor deposition: CVD) 장치, 스퍼터(sputter) 장치 등을 필요로 하지 않고, 방사선에 대한 흡수성이 우수하며, 포토레지스트 용매에 불용성이고, 가열, 코팅, 건조되는 동안 저분자량의 물질이 유기 반사방지막으로부터 포토레지스트막으로 확산되지 않으며, 포토레지스트에 대한 건식 식각 공정에서 식각률이 상대적으로 우수하다는 장점이 있다. 그러나 현재까지는 ArF 등의 다양한 방사선을 사용하는 포토리소그래피 공정에서, 노광원의 흡수도가 우수하여, 노광원 반사에 따른 문제점을 충분히 개선할 수 있는 유기 반사방지막 조성물의 연구, 개발이 미흡한 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은 ArF 등의 다양한 방사선을 노광원으로 하는 포토리소그래피 공정에서, 반도체기판의 피식각층으로부터 반사되는 노광원의 흡수도가 우수하고, 포토레지스트 용매에 의한 막두께 손실이 작으며, 건식 식각공정에서 식각률이 우수한 유기 반사방지막을 형성할 수 있는 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 유기 반사방지막 형성용 조성물을 이용한 반도체 소자 패턴의 형성방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 광흡수제, 유기 중합체 및 용매를 포함하는 유기 반사방지막 형성용 조성물을 제공한다.
[화학식1]
Figure 112004042958848-PAT00002
상기 화학식 1에서, X는 수소 또는 메틸이고, R1 내지 R15는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로기, 아미노기, 수산기, 수산기를 함유하거나 함유하지 않는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 카보닐기를 함유하거나 함유하지 않는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기, 페닐기 또는 탄소수 5 내지 6의 시클로알킬기로서, R1 내지 R15 중에서 적어도 어느 하나는 수산기이다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 광흡수제, 유기 중합체 및 용매를 포함하는 유기 반사방지막 형성용 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계; 피식각층 상부에 도포된 유기 난반사방지막 형성용 조성물을 열경화하여 유기 반사방지막을 형성하는 단계; 형성된 유기 반사방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고 소정 패턴으로 노광한 다음, 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 반사방지막 및 피식각층을 식각함으로서, 피식각층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 패턴의 형성방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 유기 반사방지막 형성용 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 광흡수제, 유기 중합체 및 용매를 포함한다.
Figure 112004042958848-PAT00003
상기 화학식 1에서, X는 수소 또는 메틸이고, R1 내지 R15는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로기, 아미노기, 수산기, 수산기를 함유하거나 함유하지 않는 탄소수 1 내지 5, 바람직하게는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 카보닐기를 함유하거나 함유하지 않는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기, 페닐기 또는 탄소수 5 내지 6의 시클로알킬기로서, R1 내지 R15 중에서 적어도 어느 하나는 수산기이다.
상기 화학식 1로 표시되는 광흡수제의 바람직한 예로는
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, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 광흡수제는 포토리소그래피 공정 에 있어서 반도체 기판의 피식각층으로부터 반사되는 ArF(193nm) 엑사이머 레이저 등 다양한 노광원의 흡수도가 우수하므로, 노광원에 의한 언더커팅(undercutting), 노칭(notching) 등이 발생하는 것을 방지하여, 크기가 균일한 패턴 프로파일을 얻을 수 있다. 또한 상기 광흡수제는 유기 중합체 등 고분자 물질과의 상용성이 우수하고, 유기 반사방지막 형성용 조성물의 용매에 대한 용해도 및 광가교제와의 가교 반응성이 우수하므로, 포토레지스트 용매에 의한 막두께 손실이 작은 유기 반사방지막을 형성할 수 있다. 상기 광흡수제는 특히 ArF 노광원에 대한 흡광계수 및 흡수도가 크므로, 고반사성 반도체기판을 사용하는 경우에도 효율적으로 사용될 수 있다. 상기 광흡수제의 함량은 전체 유기 반사방지막 형성용 조성물에 대하여 0.1 내지 30 중량%인 것이 바람직하며, 만일 광흡수제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 반도체 기판으로부터 반사된 노광원의 흡수도가 낮으므로 포토레지스트 패턴에 언더커팅, 노칭 등이 생길 염려가 있고, 30 중량%를 초과하면 소성 등의 가열 공정시 흄(fume)이 발생하여 장비를 오염시킬 염려가 있다.
본 발명에 따른 유기 반사방지막 형성용 조성물을 구성하는 유기 중합체는 도포되는 조성물의 도포특성을 개선하고, 가열에 의한 경화작용 등으로 유기 반사방지막의 결합력을 향상시키는 역할을 하는 것이다. 상기 유기 중합체의 비한정적인 예로는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 스티렌, 히드록시스티렌, 옥시알킬렌, 옥시메틸렌, 아미드, 이미드, 에스테르, 에테르, 비닐아세테이트, 비닐에테르메틸, 비닐에테르-말레산 무수물 및 우레탄의 단독 중합체, 이들의 공중합체, 페놀계 수 지, 에폭시계 수지, 노볼락계 수지, 및 상기 중합체와 수지의 혼합물을 예시할 수 있으며, 바람직하게는 하기 화학식 2로 표시되는 유기 중합체를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 폴리아크롤레인, 폴리메타크롤레인, 폴리아크롤레인 디메틸아세탈(polyacrolein dimethyl acetal) 중합체 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리아크롤레인 디메틸아세탈은 아크롤레인을 중합시켜 폴리아크롤레인을 제조하고, 제조된 폴리 아크롤레인을 측쇄 또는 직쇄 치환된 탄소수 1 내지 10의 알코올과 반응시켜 제조할 수 있다.
Figure 112004042958848-PAT00108
상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕시기로서, 측쇄 또는 직쇄 치환되어 있을 수 있으며, R3는 수소 또는 메틸기이고, n은 20 내지 400의 정수이다.
상기 유기 중합체의 평균 분자량은 5,000 내지 50,000인 것이 바람직하며, 만일 분자량이 5,000미만이면 유기 반사방지막이 포토레지스트 용매에 의해 용해될 우려가 있고, 분자량이 50,000을 초과하면 유기 반사방지막 형성용 조성물의 용매에 대한 용해성이 낮고, 건식 식각 공정에서 유기 반사방지막의 식각률이 저하될 우려가 있다. 상기 유기 중합체의 함량은 유기 중합체의 분자량, 유기 반사방지막 의 두께 등의 코팅조건에 따라 달라지나, 유기 반사방지막 형성용 조성물 전체에 대하여 0.1 내지 30 중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량% 미만이면 유기 반사방지막의 결합력이 저하되고, 함량이 30 중량%를 초과하면 유기 반사방지막 형성용 조성물이 용매에 대한 용해성이 떨어질 염려가 있다.
본 발명에 따른 유기 반사방지막 형성용 조성물을 구성하는 용매로는, 독성이 낮고, 두께 균일성 등의 물성이 우수한 유기 반사방지막을 형성할 수 있도록, 상기 조성물의 고체 성분을 용해시키는 화합물을 광범위하게 사용할 수 있다. 본 발명에 바람직한 용매로는 부티롤락톤(butyrolactone), 시클로펜타논, 시클로헥사논, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, N-메틸 피롤리돈, 테트라히드로푸르푸랄 알코올(tetrahydro furfural alchohol), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA), 에틸락테이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 에틸락테이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 용매의 함량은 전체 유기 반사방지막 형성용 조성물에 대하여 40 내지 99.8 중량%인 것이 바람직하며, 만일 그 함량이 40 중량% 미만이면 유기 반사방지막의 두께가 균일하지 않게 되고, 99.8 중량%를 초과하면 형성된 유기 반사방지막의 노광원 흡수도 등의 물성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 유기 반사방지막 형성용 조성물은 가교제, 저급 알코올, 산 , 산발생제 등의 가교반응 촉진제, 표면균염제, 접착촉진제, 소포제, 기타 첨가제 등을 더욱 포함할 수 있다. 상기 가교제는 유기 반사방지막의 경화성을 향상시키기 위한 것으로서, 바람직하게는 단량체성 가교제를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 히드록시기, 아미드기, 카르복실기 및 티올기를 가지는 중합체를 가교시키는 가교제를 사용할 수 있다. 상기 가교제의 비한정적인 예로는 히드록시메틸멜라민, 알콕시메틸멜라민, 우레아-포름알데히드 수지, 벤질에테르, 벤질알코올, 에폭시 화합물, 페놀계 수지, 이소시아네이트, 블록화 균등화제, 알킬올 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 혼합물을 예시할 수 있다. 상기 가교반응 촉진제는 가교반응을 촉진하고 반응의 효율을 증가시키기 위한 것으로서, 바람직하게는 열산발생제를 사용할 수 있으며, 상기 열산발생제로는 2-히드록시헥실 파라톨루엔 설포네이트(2-hydroxyhexyl p-toluenesulfonate)를 예시할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 반사방지막 조성물을 사용하여 유기 반사방지막을 형성하기 위해서는, 상기 유기 반사방지막 형성용 조성물을 피식각층 상부에 도포하고, 피식각층 상부에 도포된 유기 반사방지막 형성용 조성물을 열경화한다. 상기 유기 반사방지막 형성용 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계는 스핀코팅, 롤러코팅 등 통상의 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 피식각층 상부에 도포된 유기 반사방지막 형성용 조성물을 열경화하는 단계는 도포된 조성물을 고온 플레이트, 대류 오븐 등의 장치에서 가열하여 수행할 수 있다. 상기 열경화 단계는 경화되어 형성되는 유기 반사방지막이 이후 포토레지스트 패턴의 형성 공정에서 포토레 지스트 조성물에 포함된 유기용매, 수용성 알칼리 현상액 등에 용해되지 않을 정도의 고온에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 70 내지 250℃에서 수행할 수 있다. 만일 가열온도가 70℃ 미만이면 유기 반사방지막 형성용 조성물 내에 함유되어 있는 용매가 충분히 제거되지 않고, 가교반응이 충분히 수행되지 않을 염려가 있으며, 가열온도가 250℃를 초과하면 유기 반사방지막 형성용 조성물 및 유기 반사방지막이 화학적으로 불안정해질 염려가 있다.
상기 방법으로 형성되는 유기 반사방지막은 상기 화학식 1로 표시되는 광흡수제의 함량이 1 내지 50 중량%이고, 유기 중합체의 함량이 50 내지 99 중량%인 것이 바람직하다. 만일 상기 광흡수제의 함량이 1 중량% 미만이면 노광원의 흡수도가 낮아, 이후 형성되는 포토레지스트 패턴에 언더커팅 등이 발생할 염려가 있고, 50 중량%를 초과하면 유기 반사방지막의 결합력이 저하되어 포토레지스트 조성물의 용매에 용해될 염려가 있다.
본 발명에 따른 유기 반사방지막 형성용 조성물을 이용한 반도체 소자의 패턴의 형성방법은 상기 유기 반사방지막 형성용 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계; 피식각층 상부에 도포된 유기 반사방지막 형성용 조성물을 열경화하여 유기 반사방지막을 형성하는 단계; 형성된 유기 반사방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고 소정 패턴으로 노광한 다음, 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 반사방지막 및 피식각층 을 식각함으로서, 피식각층 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 유기 반사방지막을 형성하는 단계는 이미 상술한 바와 같다. 다음으로, 형성된 유기 반사방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고 소정 패턴으로 노광한 다음, 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 본 단계는 통상적인 포토레지스트 패턴 형성 단계로서 포토레지스트 조성물의 종류에 따라 최적화하여 수행될 수 있다. 예를 들어 상기 도포 및 노광 공정은 스핀 코팅 등의 통상적인 방법으로 포토레지스트 조성물을 유기 반사방지막 상부에 도포하고, 도포된 포토레지스트막에 노광용 광을 포토마스크를 통해 영상식 등의 방법으로 노광하여 수행할 수 있다. 이때 노광원으로는 KrF(248nm), ArF(193nm), F2(157nm) 엑사이머 레이저, 전자선, EUV (Extreme Ultra Violet), VUV (Vacuum Ultra Violet), E-빔, X-선, 이온 빔 등의 다양한 방사선을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 ArF 엑사이머 레이저를 사용할 수 있다. 또한 상기 포토레지스트 패턴의 형성단계는 필요에 따라 노광 전 또는 후에 도포된 포토레지스트막을 가열하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 상기 노광 전, 후의 가열단계는 통상적으로 70℃~200℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. 만일 가열 온도가 70℃미만이면 포토레지스트 조성물에 포함된 유기용매가 충분히 증발하지 않게 되고, 200℃를 초과하면 포토레지스트 조성물이 열분해될 염려가 있다. 다음으로 통상적인 수성 현상액, 예를 들어 0.01 내지 5 중량% TMAH 수용액을 사용하여 현상공정을 진행한다. 마지막으로, 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 반사방지막 및 피식각층을 식각하여, 피식각층 패턴을 형성한다. 상기 단계는 예를 들면, 통상적인 건식식각(dry etching)공정으로 수행할 수 있다. 상기 식각공정에서 유기 반사방지막 및 반도체 기판의 피식각층이 제거되면서 반도체 소자 패턴이 형성된다.
본 발명에 따른 유기 반사방지막 형성용 조성물의 구성 성분인 유기 중합체 및 광흡수제는, 필요에 따라 사용 전에 이온 교환 칼럼에 통과시키고, 여과, 추출 등의 처리를 거침으로서, 금속 이온 및 미립자의 농도를 감소시켜, 금속 이온의 농도가 전체 조성물에 대하여 50 ppm 미만이 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 유기 반사방지막은 현상 공정 후에 식각되므로, 금속 이온의 농도를 감소시키면, 높은 금속이온 농도 및 낮은 순도에 기인하는, 반도체 장치의 품질 저하를 방지할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
가. 폴리아크롤레인 디메틸아세탈 중합체의 제조
아크롤레인(Acrolein) 40g 및 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 1g을 에틸아세테이트 100g에 투입하고, 64℃에서 12시간 동안 중합반응을 수행하여 폴리 아크롤레인을 얻었다. 다음으로, 얻어진 폴리아크롤레인 20g 및 황산 1g을 메탄올 500g에 투입한 후, 65℃에서 24시간 동안 반응시켜, 폴리아크롤레인 디메틸아세탈 중합체 15g를 제조하였다.
나. 유기 반사방지막 형성용 조성물의 제조
제조된 폴리아크롤레인 디메틸아세탈 중합체 0.13g, 하기 화학식 1a로 표시되는 광흡수제 0.091g, 가교제로 폴리비닐페놀(polyvinyl phenol) 0.06g, 산 발생제로 2-히드록시헥실 파라톨루엔 설포네이트(2-hydroxyhexyl p-toluenesulfonate) 0.01g 및 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA) 13.67g을 혼합하여 유기 반사방지막 형성용 조성물을 제조하였다.
Figure 112004042958848-PAT00109
다. 유기 반사방지막의 형성 및 평가
제조된 유기 반사방지막 형성용 조성물을 실리콘 기판 위에 350Å 두께로 균일하게 도포하고, 205℃에서 90초 동안 가열하여 열경화시킴으로서, 유기 반사방지막을 형성하였다. 형성된 유기 반사방지막의 굴절률 및 흡수도를 엘립소메타(ellipsometer)로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 다음으로 형성된 유기 반사방지막에 포토레지스트 조성물용 용매인 2-헵타논, 에틸락테이트(EL) 및 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA)혼합액 (각 성분의 함량 은 33.3중량%로 동일)을 충분히 뿌려 1분 동안 정체시키고, 5000rpm의 회전속도로 30초 동안 스핀건조하였으며, 그 후 가열기판에서 100℃로 60초 동안 가열하였다. 이와 같은 포토레지스트 조성물용 용매 처리 전후의 유기 반사방지막의 두께손실을 측정하여, 하기 표 1에 함께 나타내었다.
[실시예 2 내지 4]
상기 화학식 1a로 표시되는 광흡수제 0.091g 대신, 각각 하기 화학식 1b 내지 1d로 표시되는 광흡수제 0.091g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 반사방지막을 형성하였으며, 형성된 유기 반사방지막의 굴절율, 흡수도 및 두께손실을 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
Figure 112004042958848-PAT00110
Figure 112004042958848-PAT00111
Figure 112004042958848-PAT00112
광흡수제 굴절율 흡수도 두께손실
실시예 1 화학식 1a 1.62 0.61 없음
실시예 2 화학식 1b 1.53 0.52 없음
실시예 3 화학식 1c 1.59 0.55 없음
실시예 4 화학식 1d 1.56 0.58 없음
상기 표 1로부터, 본 발명에 따른 유기 반사방지막 형성용 조성물을 사용하여 유기 반사방지막을 형성할 경우, 굴절율 및 흡수도가 우수하고, 포토레지스트 형성용 용매에 접촉하는 경우에도 두께의 손실이 없음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 유기 반사방지막 형성용 조성물은 ArF(193nm) 등의 다양한 방사선을 노광원으로 하는 포토리소그래피 공정에서, 반도체 기판의 피식각층으로부터 반사되는 노광원의 흡수도가 우수하여, 반사되는 노광원에 의한 악영향을 개선할 수 있는 하부코팅층을 형성할 수 있는 장점이 있으며, 일반 유기 용매에 대한 용해도, 광가교제와의 가교 반응성 및 고분자 물질과의 상용성이 우수하다는 장점이 있다. 또한 본 발명에 따른 유기 반사방지막 형성용 조성물은 해상도가 우수한 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있고, 상부의 포토레지스트 용매에 의한 두께 손실이 작으며, 현상 후 건식 식각이 용이하다는 장점이 있으며, 특히 ArF 엑사이머 레 이저를 노광원으로 사용하는 포토리소그래피 공정에서 선명하고 우수한 포토레지스트 패턴 및 반도체 소자 패턴을 형성할 수 있다.

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 광흡수제, 유기 중합체 및 용매를 포함하는 유기 반사방지막 형성용 조성물.
    [화학식1]
    Figure 112004042958848-PAT00113
    상기 화학식 1에서, X는 수소 또는 메틸이고, R1 내지 R15는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로기, 아미노기, 수산기, 수산기를 함유하거나 함유하지 않는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 카보닐기를 함유하거나 함유하지 않는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기, 페닐기 또는 탄소수 5 내지 6의 시클로알킬기로서, R1 내지 R15 중에서 적어도 어느 하나는 수산기이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광흡수제는
    Figure 112004042958848-PAT00114
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    Figure 112004042958848-PAT00115
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    Figure 112004042958848-PAT00212
    ,
    Figure 112004042958848-PAT00213
    ,
    Figure 112004042958848-PAT00214
    ,
    Figure 112004042958848-PAT00215
    ,
    Figure 112004042958848-PAT00216
    ,
    Figure 112004042958848-PAT00217
    및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 유기 반사방지막 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유기 중합체는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 스티렌, 히드록시스티렌, 옥시알킬렌, 옥시메틸렌, 아미드, 이미드, 에스테르, 에테르, 비닐아세테이트, 비닐에테르메틸, 비닐에테르-말레산 무수물 및 우레탄의 단독 중합체, 이들의 공중합체, 페놀계 수지, 에폭시계 수지, 노볼락계 수지, 및 상기 중합체와 수지의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이며, 상기 유기 중합체의 평균 분자량은 5,000 내지 50,000인 것인 유기 반사방지막 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유기 중합체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것인 유기 반사방지막 형성용 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112004042958848-PAT00218
    상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕시기로서, 측쇄 또는 직쇄 치환되어 있을 수 있으며, R3는 수소 또는 메틸기이고, n은 20 내지 400의 정수이다.
  5. 제1항에 있어서, 상기 용매는 부티롤락톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 디메틸 아세트아미드, 디메틸 포름아미드, 디메틸 설폭사이드, N-메틸 피롤리돈, 테 트라히드로푸르푸랄 알코올, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸 락테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 유기 반사방지막 형성용 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 전체 유기 반사방지막 형성용 조성물에 대하여, 상기 광흡수제의 함량은 0.1 내지 30 중량%이고, 상기 유기 중합체의 함량은 0.1 내지 30 중량%이며, 상기 용매의 함량은 40 내지 99.8 중량%인 것인 유기 반사방지막 형성용 조성물.
  7. 상기 화학식 1로 표시되는 광흡수제, 유기 중합체 및 용매를 포함하는 유기 반사방지막 형성용 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계;
    피식각층 상부에 도포된 유기 반사방지막 형성용 조성물을 열경화하여 유기 반사방지막을 형성하는 단계;
    형성된 유기 반사방지막 상부에 포토레지스트를 도포하고 소정 패턴으로 노광한 다음, 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    형성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 유기 반사방지막 및 피식각층을 식각함으로서, 피식각층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 패턴의 형성방법.
  8. 상기 화학식 1로 표시되는 유기 반사방지막 형성용 광흡수제.
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