專利名稱:抗反射性聚合物、抗反射性組成物及形成圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于通過交聯(lián)獲得具有高折射率的抗反射膜的 聚合物及一種含有該聚合物的抗反射性組成物,該抗反射性組成物特
別適用于半導(dǎo)體器件制造過程中的使用ArF (193nm)的浸沒式光刻 工序。
背景技術(shù):
在形成超精細圖案的過程中,會不可避免地出現(xiàn)以下情況由 于光學(xué)性質(zhì)的改變和光阻膜的底部薄膜的光阻劑厚度的改變而產(chǎn)生 駐波和反射性刻痕,并且由于來自底部薄膜的衍射光與反射光而產(chǎn)生 臨界尺寸的波動。因此,使用了這樣的材料,其吸收波長在用作曝光 光源的光的波長范圍內(nèi)的光。因此,可以在可用于精細工序的光阻膜 的底部沉積用于防止在底部薄膜中發(fā)生反射的抗反射膜。
來自光源的紫外線穿過光阻膜,從而使射到光阻膜底層的光發(fā) 生散射或反射。有機抗反射膜吸收影響光刻工序的散射或反射光。
干式光刻法使用折射率為1.0的空氣作為用于在曝光透鏡和包 括光阻膜的晶片之間傳播曝光光束的介質(zhì)。與干式光刻法不同,浸沒 式光刻法使用諸如H20或者折射率為l.O或以上的有機溶劑等液體作 為介質(zhì)。因此,即使當(dāng)使用相同波長的光源時,浸沒式光刻法也具有
與使用短波長光源或大數(shù)值孔徑(NA)透鏡時相同的效果。另外, 焦深不會減小。
因此,浸沒式光刻法可以改善焦深,且可以使用傳統(tǒng)曝光波長 形成超精細圖案。
然而,當(dāng)在浸沒式光刻法中使用具有低折射率的抗反射性組成 物時,曝光光源的光反射增加,并且使光阻圖案崩潰。因此,需要開 發(fā)一種適用于浸沒式光刻法的具有高折射率的抗反射材料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各種實施例旨在提供一種用于通過交聯(lián)獲得適用于浸 沒式光刻法的抗反射膜的聚合物、含有該聚合物的抗反射性組成物及 使用該組成物來形成光阻圖案的方法。
根據(jù)本發(fā)明的實施例,用于交聯(lián)的聚合物包括化學(xué)式1所示的 重復(fù)單元
其中!^為氫或甲基,
b是表示重復(fù)單元數(shù)量的自然數(shù),以及
m和n均是范圍在0至4的整數(shù),
化學(xué)式1所示的重復(fù)單元優(yōu)選地由化學(xué)式la表示:
[化學(xué)式la〗
化學(xué)式1所示的重復(fù)單元優(yōu)選地具有位于1,000至100,000范圍 內(nèi)的平均分子量。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,抗反射性組成物包括上述聚合物、 能吸收光的基礎(chǔ)樹脂、熱產(chǎn)酸劑以及有機溶劑。
可以吸收來自光源的光的任何合適的樹脂都可以用作組成物中 的基礎(chǔ)樹脂。對于ArF光源,能吸收光的基礎(chǔ)樹脂優(yōu)選地包括聚乙 烯基苯酚。
在受熱時會產(chǎn)生酸的任何合適的化合物都可以用作組成物中的
熱產(chǎn)酸劑。熱產(chǎn)酸劑優(yōu)選地包括對甲苯磺酸2-羥基環(huán)己酯。
可使用任何合適的有機溶劑。例如,有機溶劑優(yōu)選地包括3-甲 氧基丙酸甲酯(MMP) 、 3-乙氧基丙酸乙酯(EEP)、丙二醇甲醚乙 酸酯(PGMEA)、環(huán)己酮、或其組合。
以本發(fā)明的用于交聯(lián)的聚合物為100重量份計,基礎(chǔ)樹脂的量 優(yōu)選地在30重量份至1,000重量份的范圍內(nèi),熱產(chǎn)酸劑的量優(yōu)選地 在2重量份至20重量份的范圍內(nèi),有機溶劑的量優(yōu)選地在2,000重 量份至10,000重量份的范圍內(nèi)。
該抗反射性組成物特別適用于浸沒式光刻法。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例, 一種形成半導(dǎo)體器件的圖案的方 法包括在底層上涂布本發(fā)明的抗反射性組成物;實施烘烤處理來烘 烤該抗反射性組成物涂層,以形成抗反射膜;以及在該抗反射膜上形
成光阻圖案。
烘烤處理優(yōu)選地在15(TC 30(TC的溫度進行30秒至2分鐘。曝 光過程優(yōu)選地是ArF浸沒式光刻過程。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例, 一種半導(dǎo)體器件可以使用包括本 發(fā)明的形成半導(dǎo)體器件圖案的方法在內(nèi)的方法制造而成。
為了增加圖案的分辨率,抗反射膜的折射率應(yīng)隨曝光裝置的數(shù) 值孔徑(NA)的增加而增加。特別是在浸沒式光刻法中,使用液體 (如H20或折射率大于l.O的有機溶劑)作為介質(zhì),因此,既使當(dāng)使 用相同曝光波長的光源時,也能得到與使用短波長的光源或高數(shù)值孔 徑(NA)的透鏡相同的效果。優(yōu)選在浸沒式光刻法中使用具高折射 率的抗反射膜以減少反射,如此可得到無駐波的縱向圖案,且圖案無 崩潰。
本發(fā)明的抗反射膜在用于交聯(lián)的聚合物中包含硫原子,由此得 到具有高折射率的抗反射膜。因此,該抗反射膜尤其適用于浸沒式光 刻法。
圖1為實例1的聚合物的NMR光譜。
圖2為實例4的圖案的SEM照片(左)及其繪制圖(右)。 Rl、 R2、 R3、 R4: NMR光譜的峰值區(qū)間
具體實施例方式
下面參照下列實例詳細說明本發(fā)明,這些實例是示例性的而非 限制性的。
實例1.制備用于交聯(lián)的聚合物
使丙烯醛(100g) 、 AIBN (3g)以及PGMEA (400g)在圓底 燒瓶內(nèi)在8(TC的溫度反應(yīng)約8小時。反應(yīng)后,使所得到的混合物在 正己烷(4L)中沉淀以得到白色粉末(65g)。將乙硫醇(500g)和 對甲苯磺酸(0.5g)加入白色粉末中并在32'C溫度反應(yīng)約24小時。 反應(yīng)后,加入三乙胺(lg)并攪拌約30分鐘。攪拌后,使所得到的 混合物在正己烷中沉淀以得到聚(3,3-二硫乙基丙烯)聚合物(40g) (參見圖1A及圖1B)。在圖1A和圖1B中,區(qū)間1 (Rl)至區(qū)間 4 (R4)分別由Dl至D4所產(chǎn)生。
實例2.制備抗反射性組成物
在PGMEA (500g)中加入得自實例1的聚合物(7g)、分子量 為8000的聚乙烯基苯酚樹脂(3g)以及對甲苯磺酸2-羥基環(huán)己酯 (0.03g),并通過100nm的過濾器進行過濾以得到抗反射性組成物。
實例3.測量折射率與吸收系數(shù)
將得自實例2的抗反射性組成物以28mn的厚度涂布在硅晶片 上,并在22(TC溫度烘烤60秒以形成抗反射膜。接著,使用橢圓偏 光計測量193nm時的折射率(n)與吸收系數(shù)(k)。結(jié)果n=1.86并 且k=0.28。
實例4.形成圖案
在硅晶片上依次涂布厚度為2000人的非晶碳薄膜和厚度為400人 的SiON薄膜。將從實例2中得到的抗反射性組成物旋涂在SiON薄
膜上,并在22CTC溫度烘烤60秒以得到厚度為250人的抗反射膜。在 烘烤后,旋涂用于浸沒式光刻法的光阻材料(AIM5076,由Japan Synthesis Rubber Co., Ltd.制造),并在110。C溫度烘烤60秒。使用 浸沒式曝光裝置(nOOi,由ASML Co., Ltd.制造)對所得到的結(jié)構(gòu) 曝光,并在105"C溫度對該結(jié)構(gòu)烘烤60秒。在烘烤后,采用2.38wt % (重量百分比,下同)的TMAH (氫氧化四甲銨)顯影溶液對所 得到的結(jié)構(gòu)進行顯影,以得到無駐波的縱向圖案(參見圖2)。
如上所述,根據(jù)本發(fā)明實施例的抗反射膜在用于交聯(lián)的聚合物 中包含硫原子,這樣可以形成具有高折射率的抗反射膜。另外,該抗 反射膜適用于浸沒式光刻法。在浸沒式光刻法中,具有高折射率的該 抗反射膜減少反射以幫助得到無駐波的縱向圖案,并防止圖案崩潰。
本發(fā)明的上述實施例是示例性的而非限制性的。各種替代及等 同的方式都是可行的。本發(fā)明并不限于本文所述的沉積、蝕刻、拋光、 圖案化步驟的類型。本發(fā)明也不限于任何特定類型的半導(dǎo)體器件。舉 例來說,本發(fā)明可以用于動態(tài)隨機存取存儲(DRAM)器件或非易失 性存儲器件。對本發(fā)明內(nèi)容所作的其它增加、刪減或修改落入所附權(quán) 利要求書的范圍內(nèi)。
本申請要求2007年8月9日提交的韓國專利申請No. 10-2007-0079944的優(yōu)先權(quán),該韓國專利申請的全部內(nèi)容以引用的方 式并入本文。
權(quán)利要求
1.一種聚合物,包括化學(xué)式1所示的重復(fù)單元[化學(xué)式1]其中R1為氫或甲基,b為表示重復(fù)單元數(shù)量的自然數(shù),以及m和n均為范圍在0至4的整數(shù)。
2.根竭權(quán)利要求1所述的聚合物,其中, 化學(xué)式1所示的重復(fù)單元由化學(xué)式la表示: [化學(xué)式la]
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物,其中,化學(xué)式1所示的重復(fù)單元具有在l,OOO至100,000的范圍內(nèi)的平 均分子量。
4. 一種抗反射性組成物,包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物、能吸收光的基礎(chǔ)樹脂、熱產(chǎn)酸 劑以及有機溶劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗反射性組成物,其中, 能吸收光的基礎(chǔ)樹脂包括聚乙烯基苯酚。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗反射性組成物,其中,熱產(chǎn)酸劑包括對甲苯磺酸2-羥基環(huán)己酯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗反射性組成物,其中,有機溶劑選自由一個群組,所述群組包括3-甲氧基丙酸甲酯(MMP) 、 3-乙氧基丙酸乙酯(EEP)、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)、 環(huán)己酮、及其組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗反射性組成物,其中, 以所述聚合物為100重量份計,基礎(chǔ)樹脂的量在30至1,000重量份的范圍內(nèi),熱產(chǎn)酸劑的量在2至20重量份的范圍內(nèi),有機溶劑 的量在2,000至IO,OOO重量份的范圍內(nèi)。
9. 一種形成半導(dǎo)體器件的圖案的方法,包括 在底層上涂布根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗反射性組成物; 烘烤抗反射性組成物涂層以形成抗反射膜;以及 在所述抗反射膜上形成光阻圖案。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,包括 通過ArF浸沒式光刻法形成所述光阻圖案。
11. 一種半導(dǎo)體器件,其由包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的形成圖案 的方法在內(nèi)的方法制造而成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種抗反射性聚合物、抗反射性組成物及形成圖案的方法,所述聚合物用于通過交聯(lián)獲得具有高折射率的抗反射膜。含有用于交聯(lián)的聚合物的抗反射性組成物適用于半導(dǎo)體器件制造過程中的使用ArF(193nm)的浸沒式光刻工序。
文檔編號C08F28/04GK101362809SQ20081012668
公開日2009年2月11日 申請日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者鄭載昌 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司