DE102005038913A9

DE102005038913A9 - Oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung und Verfahren zur Musterausbildung für eine Halbleitervorrichtung unter Verwendung derselbigen

Info

Publication number: DE102005038913A9
Application number: DE102005038913A
Authority: DE
Inventors: Jae Chang Jung; Cheol Kyu Bok; Sam Young Kim; Chang Moon Lim; Seung Chan Moon
Original assignee: Hynix Semiconductor Inc
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2011-12-29
Also published as: DE102005038913A1; JP2006072329A; TWI333129B; US20060046184A1; FR2876383A1; ITTO20050456A1; US7288364B2; FR2876383B1; CN1743956A; KR100642416B1; TW200617028A; CN100514189C; KR20060020242A; JP4573717B2

Abstract

Hierin offenbart ist eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung, die einen Photosäurebildner, dargestellt durch Formel 1 unten, umfaßt:worin n zwischen 7 und 25 ist. Da die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung einen Teil eines Photasäurebildners löst, der oben auf einem darunterliegenden Photosensibilisator vorliegt, insbesondere bei Bildung einer obersten Antireflektionsbeschichtung, kann sie verhindern, daß der obere Teil in einen dicken Bereich umgewandelt wird. Daher erlaubt die Verwendung der Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung die Herstellung eines vertikalen Musters auf einer Halbleitervorrichtung.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die Offenbarung betrifft eine Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung, die in der Photolithographie verwendet wird, welche ein Herstellungsverfahren für Halbleitervorrichtungen ist, und ein Verfahren zur Ausbildung eines Musters einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung der Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung. Insbesondere betrifft die Offenbarung eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung, die bei der Immersionslithographie für die Herstellung von sub-50 nm Halbleitervorrichtungen verwendet werden kann, und ein Verfahren zur Ausbildung eines Musters für eine Halbleitervorrichtung unter Verwendung der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung.
Beschreibung des Standes der Technik
Die Photolithographie ist ein Verfahren für die Übertragung eines Halbleiterschaltungsmusters, das auf einer Fotomaske ausgebildet ist, auf einen Wafer, und ist eines der wichtigsten Verfahren bei der Bestimmung der Feinheit und der Integrationsdichte von Schaltungen bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen.
Als sich in den vergangenen Jahren die Integrationsdichte von Halbleitervorrichtungen erhöht hat, wurden neue Methoden entwickelt, um die feine Verarbeitung, die für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen benötigt wird, anzupassen. Es besteht ein wachsender Bedarf an feinen Verarbeitungsmethoden bei Photolithographieverfahren. Während die Schaltungslinienbreiten feiner und feiner werden, wird die Verwendung von kurzwelligen Lichtquellen zur Beleuchtung und Linsen mit einer hohen numerischen Apertur benötigt. Nicht beschränkende Beispiele solcher kurzwelligen Lichtquellen sind EUV-, F₂-, ArF- und KrF Excimerlaser, aufgeführt in absteigender Reihenfolge der Bevorzugung.
Eine Vielzahl von Untersuchungen für die Entwicklung von sub-50 nm Vorrichtungen wurden unternommen. Kürzlich wurde die Aufmerksamkeit auf die Entwicklung von geeigneten Verfahrensausstattungen und Materialien gerichtet, die mit der Verwendung von F₂ und EUV als Belichtungslichtquellen einhergehen. Mehrere Aufgaben entstehen aus der Verwendung von EUV- und F₂-Lasern als Lichtquellen. Technische Lösungen für die Verwendung von F₂ sind bis zu einem gewissen Grad zufriedenstellend. Hochwertiges CaF₂ ist jedoch schwer in einem industriellen Maßstab innerhalb einer kurzen Zeit herzustellen. Da Softpellicles leicht durch Aussetzen gegenüber Licht bei 157 nm verformt werden, ist auch die Lebenszeit der Lichtquelle kurz; Hartpellicles verursachen beträchtliche Herstellungskosten und sind aufgrund der Natur der Lichtbrechung schwer in einem kommerziellen Maßstab herzustellen. EUV-Laser besitzen ihre eigenen Nachteile. Geeignete Lichtquellen, Belichtungsausrüstung und Masken werden für die Verwendung von EUV-Lasern benötigt, wodurch ihre Anwendung unpraktikabel wird. Demgemäß ist die Ausbildung feiner, hochgenauer Photoresistmuster durch die Verwendung eines Photoresists, das auf die Verwendung eines ArF-Excimerlasers angepaßt ist, von Bedeutung.
Die Trockenlithographie ist ein Belichtungssystem, worin Luft zwischen eine Belichtungslinse und einem Wafer eingefüllt ist. Im Gegensatz zur Trockenlithographie ist die Immersionslithographie, die einer NA-Skalierungsmethode entspricht, ein Belichtungssystem, worin Wasser zwischen eine Belichtungslinse und einen Wafer eingefüllt ist. Da Wasser (mit einem Brechungsindex (n) von 1,4) als das Medium für die Lichtquelle bei der Immersionslithographie verwendet wird, ist die NA 1,4 mal größer als die der Trockenlithographie unter Verwendung von Luft (Brechungsindex (n) = 1,0). Demgemäß ist die Immersionslithographie vorteilhaft bezüglich ihrer hohen Auflösung.
Ein Problem, das bei der Herstellung einer sub-50 nm Halbleitervorrichtung auftritt, ist, daß die Änderung der kritischen Dimension (CD) eines Photoresistmusters unweigerlich während des Verfahrens zur Ausbildung dieses ultrafeinen Musters auftritt. Diese Veränderungen entstehen aus stehenden Wellen, reflektierenden Aussparungen und gebrochenem und reflektiertem Licht aus einer darunterliegenden Schicht aufgrund der optischen Eigenschaften der darunterliegenden Schicht auf einem darüberliegenden Photoresist und aufgrund der Veränderung in der Dicke des Photoresists. Um zu verhindern, daß Licht von der darunterliegenden Schicht reflektiert wird, wird eine Antireflektionsbeschichtung zwischen dem Photoresist und der darunterliegenden Schicht eingeführt. Die Antireflektionsbeschichtung ist aus einem Material zusammengesetzt, das Licht im Bereich der durch die Belichtungslichtquelle verwendeten Wellenlängen absorbiert. Frühere Behandlungen haben diese Antireflektionsbeschichtung auf dem Boden, zwischen der darunterliegenden Schicht und dem Photoresist, eingeführt. Mit dem kürzlichen Anstieg der Feinheit von Photoresistmustern wurde auch eine oberste Antireflektionsbeschichtung (TARC) entwickelt, um zu verhindern, daß das Photoresistmuster durch reflektiertes und gestreutes Licht gestört wird. Insbesondere kann die Verwendung einer unteren Antireflektionsbeschichtung alleine nicht vollständig verhindern, daß die Muster durch gestreute Reflektion gestört werden, während eine beachtliche Miniaturisierung von Halbleitervorrichtungen Photoresistmuster extrem fein werden lassen. Demgemäss wird eine oberste Antireflektionsbeschichtung eingefügt, um die Störung der Muster zu verhindern.
Da jedoch herkömmliche oberste Antireflektionsbeschichtungen für die Verwendung in der Trockenlithographie wasserlöslich sind, können sie nicht bei der Immersionslithographie verwendet werden. Da Wasser als ein Medium für eine Lichtquelle bei der Immersionslithographie verwendet wird, löst es in anderen Worten leicht die herkömmliche, obersten Antireflektionsbeschichtungen. Demgemäß besteht ein Bedarf an der Entwicklung einer obersten Antireflektionsbeschichtung für die Verwendung bei der Immersionslithographie, die mit der Immersionslithographie vereinbar ist. Diese neue, oberste Antireflektionsbeschichtung muß die folgenden Erfordernisse erfüllen. Die oberste Antireflektionsbeschichtung muß für eine Lichtquelle transparent sein und einen Brechungsindex zwischen 1,5 und 1,65 besitzen, in Abhängigkeit von der Art eines darunterliegenden photosensitiven Films (d. h. Photoresist), der verwendet wird. Wenn die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung auf einen darunterliegenden photosensitiven Film beschichtet wird, darf sie den photosensitiven Film nicht auflösen. Die oberste Antireflektionsbeschichtung darf bei Belichtung in Wasser nicht löslich sein, muß jedoch in einer Entwicklerlösung löslich sein. Schließlich muß die oberste Antireflektionsbeschichtung die Ausbildung eines vertikalen Musters zur Bildung des Photoresists ermöglichen.
Die oben erwähnten zwingenden Erfordernisse machen die Entwicklung einer geeigneten, obersten Antireflektionsbeschichtung für die Verwendung in der Immersionslithographie schwierig. Eine der Quellen für die Schwierigkeit entsteht aus dem Unvermögen der herkömmlichen, obersten Antireflektionsbeschichtungen, die gewünschte Ausbildung eines Photoresistmusters zu ermöglichen. Daher besteht ein starker Bedarf an der Entwicklung einer obersten Antireflektionsbeschichtung für die Verwendung bei der Immersionslithographie, die wasserunlöslich ist und die die Ausbildung eines vertikalen Musters bei der Ausbildung eines Halbleitermusters ermöglicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung wird offenbart, die wasserunlöslich ist und daher bei der Immersionslithographie verwendet werden kann. Andere, wünschenswerte Eigenschaften einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung schließen ihre Fähigkeit ein, die mehrfache Interferenz von Licht innerhalb eines Photoresists bei der Ausbildung eines Photoresistmusters zu verhindern, seine Unterdrückung jeglicher Änderung der Dimensionen des Photoresistmusters, die aus der Variation der Dicke des Photoresists herrühren, und seine Fähigkeit, die Ausbildung eines vertikalen Halbleitermusters zu ermöglichen.
Ein Verfahren zur Ausbildung eines Musters einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung ist ebenfalls offenbart.
Eine offenbarte oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung umfaßt einen Photosäurebildner, dargestellt durch Formel 1 unten: Formel 1
worin n zwischen 7 und 25 ist.
Ein offenbartes Verfahren zur Ausbildung eines Musters einer Halbleitervorrichtung umfaßt: (a) Aufbringen eines Photoresists auf ein Halbleitersubstrat, auf dem eine besondere darunterliegende Struktur ausgebildet ist; (b) Aufbringen der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung auf den Photoresist, um eine oberste Antireflektionsbeschichtung auszubilden; und (c) Belichten des Photoresists, gefolgt von Entwickeln, um ein Photoresistmuster auszubilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein 80 nm-L/S-Bild eines Halbleitermusters, das unter Verwendung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung, die in Vergleichsbeispiel 1 der Offenbarung hergestellt wurde, gebildet wurde;
2 ist ein 80 nm-L/S-Bild eines Halbleitermusters, das unter Verwendung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung, die in Beispiel 1 der Offenbarung hergestellt wurde, gebildet wurde;
3 ist ein 80 nm-L/S-Bild eines Halbleitermusters, das unter Verwendung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung, die in Vergleichsbeispiel 2 der Offenbarung hergestellt wurde, gebildet wurde;
4 ist ein 80 nm-L/S-Bild eines Halbleitermusters, das unter Verwendung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung, die in Beispiel 2 der Offenbarung hergestellt wurde, gebildet wurde;
5 ist ein 80 nm-L/S-Bild eines Halbleitermusters, das unter Verwendung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung, die in Vergleichsbeispiel 3 der Offenbarung hergestellt wurde, gebildet wurde;
6 ist ein 80 nm-L/S-Bild eines Halbleitermusters, das unter Verwendung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung, die in Beispiel 3 der Offenbarung hergestellt wurde, gebildet wurde.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Offenbarung stellt eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung bereit, die ein oberstes Antireflektionsbeschichtungspolymer, einen Photosäurebildner und ein organisches Lösungsmittel umfaßt.
Die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel 1 als Photosäurebildner verwendet wird. Formel 1
worin n zwischen 7 und 25 ist.
Wenn n kleiner als 7 ist, ist eine oberste Antireflektionsbeschichtung, die unter Verwendung der Zusammensetzung der Offenbarung gebildet wird, in der Immersionslösung (z. B. Wasser) löslich. Diese Löslichkeit bewirkt, daß der Photosäurebildner, der in der Beschichtung enthalten ist, sich niederschlägt, was zur Verunreinigung der Belichtungslinse führt. Wenn hingegen n größer als 25 ist, ist das Molekulargewicht der Verbindung der Formel 1 zu groß, und die Säure ist nur schwer zu diffundieren, wodurch Probleme in dem darauffolgenden Entwicklungsschritt hervorgerufen werden.
Demgemäß ist der Bereich von n bevorzugt beschränkt auf ungefähr 7 bis ungefähr 25. Da die Verbindung der Formel 1 nicht wasserlöslich ist und als Photosäuregenerator wirkt, kann sie verwendet werden, um eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung herzustellen, die für die Immersionslithographie geeignet ist. Zusätzlich löst die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung einen Teil eines Photosäurebildners, der am oberen Ende eines darunterliegenden Photosensibilisators vorliegt, während der Musterausbildung, wodurch verhindert wird, daß der obere Bereich in einen dicken Bereich umgewandelt wird. Ein besonders bevorzugter Photosäurebildner in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist Triphenylsulfoniumperfluoroctansulfonat (n = 7 in Formel 1).
Die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung umfaßt ungefähr 0,05 bis ungefähr 5 Gew.-% des Photosäurebildners, basierend auf dem Gewicht des obersten Antireflektionsbeschichtungspolymers. Wenn der Gehalt des Photosäurebildners in der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung weniger als 0,05 Gew.-% beträgt, können die oben erwähnten Wirkungen des Photosäurebildners nicht erreicht werden. Wenn jedoch der Gehalt des Photosäurebildners 5 Gew.-% übersteigt, absorbiert eine oberste Antireflektionsbeschichtung, die ausgebildet werden soll, Licht bei 193 nm, wodurch die Funktion der Antireflektionsbeschichtung deutlich beeinträchtigt wird. Zusätzlich wird die Menge an Licht, die einen darunterliegenden Photosensibilisator erreicht, vermindert, und dadurch wird eine höhere Belichtungsenergie benötigt, was zu einer geringeren Produktivität führt. Demgemäß ist der Bestandteil des Photosäurebildners in der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung bevorzugt ungefähr 0,05 bis ungefähr 5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des obersten Antireflektionsbeschichtungspolymers.
Beispiele des obersten Antireflektionsbeschichtungspolymers, das in der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung enthalten ist, schließen Polymere ein, die eine hohe Lichttransmission besitzen, so daß sie bei der Ausbildung der obersten Antireflektionsbeschichtung verwendet werden können. Das oberste Antireflektionsbeschichtungspolymer ist nicht beschränkt, so lange es in einer Entwicklerlösung nach der Belichtung löslich ist, wodurch es keinen Effekt auf die Ausbildung eines Musters besitzt, und wasserunlöslich ist, wodurch die Anwendung bei der Immersionslithographie ermöglicht wird.
Beispiele bevorzugter oberster Antireflektionsbeschichtungspolymer schließen zum Beispiel ein:
Poly(t-butylacrylatacrylsäure-3-hydroxypropylmethacrylat) gemäß Formel 2 unten: Formel 2
worin a, b und c den Molenbruch eines jeden Monomers darstellen und im Bereich zwischen ungefähr 0,05 und ungefähr 0,9 liegen, wenn man bedenkt, daß die Summe von a, b und c eins ergibt;
Poly(t-butylacrylatacrylsäure-N-isopropylacrylamid) gemäß Formel 3 unten: Formel 3
worin a, b und c wie in Formel 2 definiert sind; und
Poly(t-butylacrylatacrylsäure-2-hydroxyethylmethacrylat) gemäß Formel 4 unten: Formel 4
worin a, b und c wie in Formel 2 definiert sind.
Organische Lösungsmittel, die in der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung verwendet werden, sind nicht beschränkt, solange sie das oberste Antireflektionsbeschichtungspolymer und den Photosäurebildner (z. B. Triphenylsulfoniumperfluoroctansulfonat) lösen können. n-Butanol ist insbesondere bevorzugt.
Unter Berücksichtigung des Brechungsindex und der Dicke der Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung wird n-Butanol bevorzugt in einer Menge von ungefähr 1.000 bis ungefähr 10.000 Gew.-% verwendet, basierend auf dem Gewicht des obersten Antireflektionsbeschichtungspolymers. Wenn die Menge an n-Butanol außerhalb dieses Bereiches liegt, fällt der Brechungsindex der Antireflektionsbeschichtung außerhalb des Bereichs von ungefähr 1,5 bis ungefähr 1,65, und die Dicke der Antireflektionsbeschichtungen kann nicht optimiert werden.
Die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung kann zusätzlich einen Säurediffusionsinhibitor umfassen. Der Säurediffusionsinhibitor ist nicht beschränkt, solange er die Diffusion einer Säure unterdrücken kann. L-Prolin ist insbesondere bevorzugt. Die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung kann ungefähr 1 bis ungefähr 20 Gew.-% L-Prolin als Säurediffusionsinhibitor umfassen, basierend auf dem Gewicht des obersten Antireflektionsbeschichtungspolymers. Der Säurediffusionsinhibitor, der in der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung enthalten ist, agiert, um die weitere Diffusion einer Säure in Richtung eines nicht belichteten Bereiches zu unterdrücken.
Die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung hat einen optimalen Brechungsindex von ungefähr 1,5 bis ungefähr 1,65. Der Reflexionsgrad kann dementsprechend minimiert werden und das Photoresistmuster kann daher davor geschützt werden, von reflektiertem Licht gestört zu werden, wenn die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung oben auf einen Photoresist aufgebracht wird.
Die Offenbarung stellt auch ein Verfahren zur Ausbildung eines Musters einer Halbleitervorrichtung mit den folgenden Schritten bereit: (a) Aufbringen eines Photoresists auf ein Halbleitersubstrat, auf dem eine besondere, darunterliegende Struktur ausgebildet ist; (b) Aufbringen der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung oben auf den Photoresist, um eine oberste Antireflektionsbeschichtung auszubilden; und (c) Belichten des Photoresists, gefolgt von der Entwicklung, um ein Photoresistmuster auszubilden.
Das Musterausbildungsverfahren gemäß der Offenbarung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antireflektionsbeschichtung, die oben auf dem Photoresist gebildet ist, unter Verwendung der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung ausgebildet ist. Da die oberste Antireflektionsbeschichtung, die derart ausgebildet ist, einen Brechungsindex von ungefähr 1,5 bis ungefähr 1,65 besitzt, kann der Reflexionsgrad oben auf dem Photoresist minimiert werden. Demgemäß besitzt das Photoresistmuster, das durch das Verfahren der Offenbarung ausgebildet wurde, stark verbesserte Gleichförmigkeit des Musters.
Gemäß dem Musterausbildungsverfahren der Offenbarung kann ein Brennen vor und/oder nach der Belichtung durchgeführt werden. Das Brennen wird bevorzugt bei ungefähr 70°C bis ungefähr 200°C durchgeführt.
Die Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung und das Musterausbildungsverfahren der Offenbarung kann auf ein Verfahren zur Ausbildung eines ultrafeinen Musters unter Verwendung einer ArF-Lichtquelle (193 nm) angewandt werden. In ähnlicher Weise können sie auf ein Verfahren zur Ausbildung eines ultrafeinen Musters unter Verwendung einer Lichtquelle (z. B. F₂ oder EUV) mit einer kürzeren Wellenlänge angewandt werden, solange Wasser als ein Medium für die Lichtquelle verwendet werden kann. Die Belichtung unter Verwendung der Lichtquelle wird bevorzugt mit einer Belichtungsenergie von ungefähr 0,1 bis ungefähr 50 mJ/cm² erreicht.
Bei dem Musterausbildungsverfahren der Offenbarung kann der Entwicklungsschritt unter Verwendung einer alkalischen Entwicklerlösung durchgeführt werden. Als eine insbesondere bevorzugte alkalische Entwicklerlösung wird eine 0,01 bis 5 Gew.-%-ige Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) in Wasser verwendet.
Die Offenbarung stellt auch die Verwendung der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung bereit. Da die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung gestreute Reflektion minimieren kann, kann sie auf unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen zusätzlich zum Herstellungsverfahren eines ultrafeinen Musters angewandt werden.
Es sollte gewürdigt werden, daß die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung auf eine Vielzahl von Verfahren in für den Fachmann offensichtlichen Arten und Weisen angewandt werden kann, in Abhängigkeit von der Art des Verfahrens.
Die Offenbarung wird nun detaillierter mit Verweis auf die folgenden Beispiele beschrieben werden. Diese Beispiele sind jedoch lediglich zum Zwecke der Darstellung angegeben und sollten nicht als den Geltungsbereich der Offenbarung beschränkend verstanden werden.
BEISPIELE
Vergleichsbeispiel 1: Herstellung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung und Musterausbildung
2,5 g Poly(t-butylacrylatacrylsäure-3-hydroxypropylmethacrylat) wurde in 100 g n-Butanol aufgelöst, um eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung für die Immersionslithographie herzustellen.
Ein Photosensibilisator (AR1221J, JSR) wurde auf eine Dicke von 220 nm auf einen Wafer beschichtet, und bei 130°C über 90 Sekunden gebrannt. Die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung wurde bei 3000 U/Min. auf den Photosensibilisator aufgebracht und bei 90°C für 60 Sekunden gebrannt. Nach Belichtung des Wafers mit Licht unter Verwendung einer ArF Belichtungsanlage wurde der belichtete Wafer bei 130°C für 90 Sekunden gebrannt und entwickelt, um ein Muster auszubilden. Ein Bild des Musters ist in 1 gezeigt. Dieses Bild zeigt, daß das Muster in einer leichten „T-Oberseiten”(„t-top”)-Form ausgebildet wurde.
Beispiel 1: Herstellung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung und Musterausbildung
2,5 g Poly(t-butylacrylatacrylsäure-3-hydroxypropylmethacrylat) und 0,15 g Triphenylsulfoniumperfluoroctansulfonat (Formel 5) wurden in 100 g n-Butanol aufgelöst, um eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung für die Immersionslithographie herzustellen. Formel 5
Ein Photosensibilisator (AR1221J, JSR) wurde bis zu einer Dicke von 220 nm auf einem Wafer aufgebracht und bei 130°C für 90 Sekunden gebrannt. Die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung wurde bei 3.000 U/Min. auf den Photosensibilisator aufgebracht und bei 90°C für 60 Sekunden gebrannt. Nach Belichtung des Wafers mit Licht unter Verwendung einer ArF Belichtungsanlage wurde der belichtete Wafer bei 130°C für 90 Sekunden gebrannt und entwickelt, um ein Muster auszubilden. Ein Bild des Musters ist in 2 gezeigt. Dieses Bild zeigt, daß das Muster vertikal ausgebildet wurde, im Vergleich zu dem Muster, das in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde (siehe 1).
Vergleichsbeispiel 2: Herstellung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung und Musterausbildung
Eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung wurde in derselben Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß Poly(t-butylacrylatacrylsäure-N-isopropylacrylamid) als ein oberstes Antireflektionsbeschichtungspolymer verwendet wurde. Des weiteren wurde ein Muster unter Verwendung der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung in der gleichen Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Ein Bild des Musters, das so hergestellt wurde, ist in 3 gezeigt. Dieses Bild zeigt, daß das Muster in einer leichten „T-Oberseiten”-Form ausgebildet wurde.
Beispiel 2: Herstellung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung und Musterausbildung
Eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme, daß Poly(t-butylacrylatacrylsäure-N-isopropylacrylamid) als ein oberstes Antireflektionsbeschichtungspolymer verwendet wurde. Des weiteren wurde ein Muster unter Verwendung der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet.
Ein Bild des Musters, das so ausgebildet wurde, ist in 4 gezeigt. Dieses Bild zeigt, daß das Muster vertikal ausgebildet wurde, im Vergleich zu dem Muster, das im Vergleichsbeispiel 2 ausgebildet wurde (siehe 3).
Vergleichsbeispiel 3: Herstellung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung und Musterausbildung
Eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung wurde in der gleichen Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Poly(t-butylacrylatacrylsäure-2-hydroxyethylmethylacrylat) als ein oberstes Antireflektionsbeschichtungspolymer verwendet wurde. Des weiteren wurde ein Muster unter Verwendung der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung in der gleichen Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Ein Bild des Musters, das so hergestellt wurde, ist in 5 gezeigt. Dieses Bild zeigt, daß das Muster in einer leichten „T-Oberseiten”-Form ausgebildet wurde.
Beispiel 3: Herstellung einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung und Musterausbildung
Eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Poly(t-butylacrylatacrylsäure-2-hydroxyethylmethylacrylat) als ein oberstes Antireflektionsbeschichtungspolymer verwendet wurde. Des weiteren wurde ein Muster unter Verwendung der obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet.
Ein Bild des Musters, das so ausgebildet wurde, ist in 6 gezeigt. Dieses Bild zeigt, daß das Muster vertikal ausgebildet wurde, verglichen mit dem Muster, das in Vergleichsbeispiel 3 (siehe 5) ausgebildet wurde.
Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich wird, erlaubt die oberste Antireflektionsbeschichtung, die unter Verwendung der Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung hergestellt wurde, Ergebnisse höherer Qualität aus der Immersionslithographie im Vergleich zu den Zusammensetzungen und Beschichtungen, die bisher offenbart waren. Da die oberste Antireflektionsbeschichtung eine Lichttransmission von 96% oder mehr besitzt, ist sie für eine Lichtquelle transparent. Die obersten Antireflektionsbeschichtungen besitzen einen Brechungsindex zwischen ungefähr 1,5 und ungefähr 1,65. Die obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzungen lösen den darunterliegenden Photosensibilisator nicht auf. Die obersten Antireflektionsbeschichtungen sind in Wasser unlöslich bei Belichtung, sind jedoch in einer Entwicklerlösung löslich. Alle diese Eigenschaften erlauben die Ausbildung eines vertikalen Musters auf einem Photoresist, ohne Veränderungen des ultrafeinen Musters.
Weitere Vorteile resultieren aus der Tatsache, daß die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung einen Teil des Photosäurebildners, der oben auf dem darunterliegenden Photosensibilisator vorliegt, löst. Bei der Ausbildung einer obersten Antireflektionsbeschichtung kann sie verhindern, daß das obere Ende in einen dicken Bereich umgewandelt wird.
Demgemäß kann die oberste Antireflektionsbeschichtung, die unter Verwendung der Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung hergestellt wurde, bei der Immersionslithographie angewandt werden, und kann den Reflexionsgrad oben an dem Photoresist vermindern, wodurch die Änderung des CD minimiert wird.
Da die oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung der Offenbarung die Ausbildung eines feinen Photoresistmusters erlaubt, trägt sie zur Herstellung von sub-50 nm Halbleitervorrichtungen in einer wirksamen Art und Weise bei.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen zu darstellenden Zwecken offenbart wurden, kann der Fachmann erkennen, daß verschiedene Veränderungen, Zusätze und Ersetzungen möglich sind, ohne sich von dem Geltungsbereich und Umfang dieser Offenbarung und der begleitenden Ansprüche zu entfernen.

Claims

Eine oberste Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung, die folgendes umfaßt: ein oberstes Antireflektionsbeschichtungspolymer; einen Photosäurebildner, dargestellt durch Formel 1 unten:
worin n zwischen 7 und 25 ist; und ein organisches Lösungsmittel.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin der Photosäurebildner gemäß Formel 1 Triphenylsulfoniumperfluoroctansulfonat ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin die Zusammensetzung ungefähr 0,05 bis ungefähr 5 Gew.-% des Photosäurebildners umfaßt, basierend auf dem Gewicht des obersten Antireflektionsbeschichtungspolymers.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin das oberste Antireflektionsbeschichtungspolymer ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Poly(t-butylacrylatacrylsäure-3-hydroxypropylmethacrylat) gemäß Formel 2 unten:
worin a, b und c die Molenbrüche eines jeden Monomers darstellen und im Bereich zwischen ungefähr 0,05 und ungefähr 0,9 sind, und die Summe von a, b und c eins ergibt; Poly(t-butylacrylatacrylsäure-N-isopropylacrylamid) gemäß Formel 3 unten:
worin a, b und c wie bei Formel 2 definiert sind; und Poly(t-butylacrylatacrylsäure-2-hydroxyethylmethacrylat) gemäß Formel 4 unten:
worin a, b und c wie in Formel 2 definiert sind.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin das organische Lösungsmittel ein primärer Alkohol ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 5, worin der primäre Alkohol n-Butanol ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 6, worin die Zusammensetzung hergestellt wird durch Auflösen des obersten Antireflektionsbeschichtungspolymers in ungefähr 1.000 bis ungefähr 10.000 Gew.-% n-Butanol, basierend auf dem Gewicht des Polymers.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, die zusätzlich einen Säurediffusionsinhibitor umfaßt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 8, worin der Säurediffusionsinhibitor L-Prolin ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 9, worin die Zusammensetzung ungefähr 1 bis ungefähr 20 Gew.-% L-Prolin umfaßt, basierend auf dem Gewicht des obersten Antireflektionsbeschichtungspolymers.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin die Zusammensetzung einen Brechungsindex zwischen ungefähr 1,5 und ungefähr 1,65 besitzt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin die Zusammensetzung verwendet wird, um eine Halbleitervorrichtung herzustellen.
Verfahren zur Ausbildung eines Musters einer Halbleitervorrichtung, mit den folgenden Schritten: (a) Aufbringen eines Photoresists auf ein Halbleitersubstrat, auf dem eine darunterliegende Struktur ausgebildet ist; (b) Aufbringen einer obersten Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1 auf den Photoresist, um eine oberste Antireflektionsbeschichtung zu bilden; und (c) Belichten des Photoresists (d) Entwickeln des Photoresists, um ein Photoresistmuster auszubilden.
Verfahren gemäß Anspruch 13, das zusätzlich das Brennen des Substrats vor und/oder nach der Belichtung umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Brennen in dem Bereich von ungefähr 70°C bis ungefähr 200°C durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei Wasser als ein Medium für die Lichtquelle bei der Belichtung verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Entwicklung unter Verwendung einer 0,01 bis ungefähr 5 Gew.-%-igen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) in Wasser als Entwicklerlösung durchgeführt wird.