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TWI305211B - Top anti-reflective coating polymer, its preparation method and top anti-reflective coating composition comprising the same - Google Patents

Top anti-reflective coating polymer, its preparation method and top anti-reflective coating composition comprising the same Download PDF

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TWI305211B
TWI305211B TW094120729A TW94120729A TWI305211B TW I305211 B TWI305211 B TW I305211B TW 094120729 A TW094120729 A TW 094120729A TW 94120729 A TW94120729 A TW 94120729A TW I305211 B TWI305211 B TW I305211B
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TW
Taiwan
Prior art keywords
reflective coating
composition
polymer
top anti
monomer
Prior art date
Application number
TW094120729A
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English (en)
Other versions
TW200619243A (en
Inventor
Jae Chang Jung
Cheol Kyu Bok
Chang Moon Lim
Seung Chan Moon
Original Assignee
Hynix Semiconductor Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Hynix Semiconductor Inc filed Critical Hynix Semiconductor Inc
Publication of TW200619243A publication Critical patent/TW200619243A/zh
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Description

1305211 ϊ 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本揭示係關於一種用於光微影術程序(其爲用於製造 半導體裝置之程序之一)之抗反射塗布聚合物,一種製備 此抗反射塗布聚合物之方法,及一種包括此抗反射塗布聚 合物之抗反射塗布組成物。更特定言之,本揭示係關於一 種適合用於浸漬微影術(其係用於製造小於5 0奈米半導體 裝置)之頂部抗反射塗布聚合物,一種製備此頂部抗反射 φ塗布聚合物之方法,及一種包括此頂部抗反射塗布聚合物 之頂部抗反射塗布組成物。 【先前技術】 光微影術爲一種用於將形成於光罩上之半導體電路圖 案轉移至晶圓之程序,而且爲在半導體裝置製造中決定電 路之精細度與整合密度之最重要程序之一。 近年來,隨著半導體裝置之整合密度增加,已發展適 用於半導體裝置製造所需之精細處理之新穎技術。現在對 鲁於微影術程序中之精細處理技術有增加之需求。隨著電路 線寬變成越來越細,必須使用短波長照明光源及高數値孔 徑透鏡。此短波長光源之非限制實例按偏好程度列出爲 EUV、F2、ArF、與KrF激生分子雷射。 現已進行許多發展小於5 0奈米裝置之硏究。近來之焦 點係關於伴隨使用F2與EUV作爲曝光光源之適當處理裝 置及材料之發展。使用EUV與F2雷射造成一些問題。使 用F22技術解決方案令人滿意到一個程度。然而,在短時 1305211 * * 間內難以工業規模製造高品質CaF2。亦由於軟膠片在對 1 5 7奈米之光曝光時易於變形,光源之壽命短。硬膠片導 致高製造成本,而且由於其光折射本性而難以商業規模製 造。EUV具有其本身之缺點。使用EUV雷射需要適當之光 源、曝光裝置及光罩,使其應用不切實際應用。因此,使 用適用於ArF激生分子雷射之光阻形成更精細高精確度光 阻圖案爲重要的。 乾燥微影術爲一種其中以空氣充塡於曝光透鏡與晶圓 φ間之曝光系統。與乾燥微影術相反,對應NA縮放技術之 浸漬微影術爲一種其中以水充塡於曝光透鏡與晶圓間之曝 光系統。由於在浸漬微影術中使用水(折射率(n)=l .4 )作 爲光源媒介,NA較乾燥微影術所使用之空氣(折射率 (n)= 1.0)大1.4倍。因此,浸漬微影術因其高解析度而有 利。 一個製造小於50奈米半導體裝置所遭遇之問題爲在 形成此超精細圖案之程序期間,不可避免地發生光阻圖案 φ之關鍵尺寸(CD)改變。這些改變係由於位於上方光阻上之 底層之光學性質及由於光阻厚度之變化造成之駐波、反射 性凹陷、及來自底層之繞射與反射光引起。爲了防止自底 層反射之光,將一種抗反射塗層引入光阻與底層之間。此 抗反射塗層係由吸收曝光光源所使用波長範圍之光之材料 組成。過去之處理係將此抗反射塗層至於底部上,夾在底 層與光阻之間。隨著近來光阻圖案精細度增加,亦已發展 一種頂部抗反射塗層(TARC)以防止光阻圖案因反射與繞 1305211 1 t 射光而瓦解。特別地,由於半導體裝置之縮微化使光阻圖 案極爲精細’僅使用底部抗反射塗層無法完全地防止圖案 因散射之反射而瓦解。因此,已引入頂部抗反射塗層以防 止圖案瓦解。 然而’由於用於乾燥微影術之習知頂部抗反射塗層爲 水溶性’其無法於浸漬微影術。換言之,由於在浸漬微影 術中使用水作爲光源媒介,其易於溶解習知頂部抗反射塗 層。因此’現有發展與浸漬微影術相容之浸漬微影術用頂 Φ部抗反射塗層之需求。此新穎頂部抗反射塗層必須滿足以 下之要求。頂部抗反射塗層必須對光源爲透明性,而且視 所使用之底部感光膜(即,光阻)之種類而定,折射率在 1 . 5至1 · 6 5間。在將頂部抗反射塗布組成物塗布於底部感 光膜上時’其必須不會溶解此感光膜。頂部抗反射塗層必 須在曝光時不會溶於水中,但是必須會溶於顯影溶液中。 最後’頂部抗反射塗層必須使垂直圖案得以形成以製造光 阻。 φ 上述之嚴厲要求使得發展用於浸漬微影術之適當頂部 抗反射塗層爲困難的。此困難之來源之一係由習知頂部抗 反射塗層無法形成所需光阻圖案所引起。因此,現有發展 一種用於浸漬微影術之頂部抗反射塗層之強烈需求,其爲 水不溶性且在形成半導體圖案時使垂直圖案得以形成。 【發明內容】 發明槪述 關於以上之問題,本發明揭示一種由於其不溶於水而 !3〇5211 適〇用於浸漬微影術之頂部抗反射塗布組成物,其在形成 光阻圖案時可防止光阻內部之多重光干涉’而且可抑制由 於光阻厚度變動造成之光阻圖案尺寸改變。 本發明亦揭不一種製備頂部抗反射塗布聚合物之方法 ’一種包括此頂部抗反射塗布聚合物之頂部抗反射塗布組 成物’及一種使用此頂部抗反射塗布組成物形成圖案之方 法。 一種揭示之頂部抗反射塗布聚合物係由下式1所表示 式1
其中R!與R2獨立地爲氫、甲基或氟甲基;R3與R4獨立地 •爲C! -! 〇烴、或其中氫原子全部地或部份地經氟原子取代之 Ci-io烴;及a、b、c、d和e表示各單體之莫耳分率且在約 0.0 5至約〇 · 9之範圍內,使得a、b、c、d和e之和等於1 〇 一種揭示之製備聚(丙烯酸第三丁酯-甲基丙烯酸-丙 烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯-1^-[(全氟烷磺醯基)氧基]-降 萡烯-2,3_二羧醯亞胺-順丁烯二酸酐)之方法包括: (1)將N-[(全氟烷磺醯基)氧基]-降萡稀_2,3·二殘醯亞胺 1305211 單體、順丁烯二酸酐單體、與一種聚合引發劑溶於有 機溶劑中,及使這些單體接受自由基聚合;及 (2) 將丙烯酸第三丁酯單體、甲基丙烯酸單體、與丙烯酸 2,2,3,4,4,4 -六氟丁酯單體於有機溶劑中之溶液加入在 步驟1得到之聚合產物,及使混合物接受自由基聚合 〇 一種揭示之頂部抗反射塗布組成物包括由下式1所表 示之頂部抗反射塗布聚合物:
(1) 其中1^1與R2獨立地爲氫、甲基或氟甲基;113與R4獨立地 爲C i . i 〇烴、或其中氫原子全部地或部份地經氟原子取代之 烴;及a、b、c、(1和e表示各單體之莫耳分率且在約 〇-〇5至約0.9之範圍內,使得a、b、c、d和e之和等於1 〇 —種揭示之形成半導體裝置之圖案之方法包括:(a) 將光阻施加至其上形成了特定底部結構之半導體基板;(b) 將頂部抗反射塗布組成物施加至光阻頂部,形成頂部抗反 射塗層;及(e)使光阻曝光,及(d)將光阻顯影而形成光阻圖 案。 目前較佳具體實施例之詳細敘述 1305211
I I 本揭示提供一種由下式1所表示之頂部抗反射塗布聚 合物:
其中Ri與R2獨立地爲氫、甲基或氟甲基;^與!^獨立地 爲C 1 〇烴、或其中氫原子全部地或部份地經氟原子取代之 Cl-ίο烴;及a、b、c、d和e表示各單體之莫耳分率且在約 0.05至約0.9之範圍內,使得a、b、c、d和e之和等於1 〇 式1之頂部抗反射塗布聚合物呈現高透光性,因此適 合用於頂部抗反射塗層之形成。此外,由於此頂部抗反射 塗布聚合物在曝光後高度溶於顯影溶液中,其對光阻圖案 之形成無影響。此外,由於此頂部抗反射塗布聚合物不溶 於水,其適合用於浸漬微影術。此外,由於此頂部抗反射 塗布聚合物可防止自光阻頂部散射之反射,其可有效地防 止光阻圖案因散射之反射而瓦解。 此外,依照本揭示之式1聚合物含可作爲光酸產生劑 之組成單體單元,即,N-[(全氟烷磺醯基)氧基]_降萡嫌 -2,3-二羧醯亞胺。將此作爲光酸產生劑之單體單元引入作 爲頂部抗反射塗布聚合物之聚合物中使之得以溶於浸漬溶 液中,如此防止透鏡污染。即,由於式1聚合物不溶於水 -10- 1305211
t I 且可扮演頂部抗反射塗布聚合物與光酸產生劑之角色,其 可用以製備用於浸漬微影術之頂部抗反射塗布組成物。此 外,在使用包括依照本揭示之式1聚合物之頂部抗反射塗 布組成物形成圖案時,其會溶解一部份存在於底下感光劑 頂部處之光酸產生劑,如此防止頂部形成厚部份。 考量欲塗布於光阻頂部上之抗反射塗層之物理性質, 其包括溶解度及反射率,本發明之頂部抗反射塗布聚合物 之重量平均分子量爲1,000至1,〇〇〇,〇〇〇,而且較佳爲1,000 馨至100,000。分子量太高造成顯影溶液溶解度降低。結果, 即使是在顯影後,一部份之頂部抗反射塗層仍殘留在光阻 圖案上,造成圖案污染。另一方面,分子量太低無法確保 抗反射塗層之最適反射率及光阻上有適當之「覆塗」。 用於本揭示之頂部抗反射塗布聚合物之實例包括具有 由式1所表示之結構之聚合物,但非限制之。這些聚合物 中,較佳爲由下式2所表示之聚(丙烯酸第三丁酯-甲基丙 烯酸-丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯-N-[(全氟烷磺醯基)氧 鲁基]-降萡烯-2,3-二羧醯亞胺-順丁烯二酸酐): 式2
其中Ri爲甲基,R2爲氫,R3爲2,2,3,4,4,4-六氟丁基,R4 -11- 1305211 爲全氟烷,及a、b、c、d和e表示各單體之莫耳分率 約0.0 5至約〇 · 9之範圍內,使得a、b、c、d和e之和 1 ° 特佳爲聚(丙烯酸第三丁酯-甲基丙烯酸_丙 2,2,3,4,4,4-六氟丁酯-N-[(全氟辛磺醯基)氧基]_降 -2,3-二羧醯亞胺-順丁烯二酸酐)。 本揭示亦提供一種製備聚(丙烯酸第三丁酷_甲基 酸-丙嫌酸2,2,3,4,4,4_六氧丁酯-N-[(全氟院擴酸基) 書]-降萡烯-2,3-二羧醯亞胺-順丁烯二酸酐)之方法,其 以下之步驟:將N-[(全氟烷磺醯基)氧基]_降拒嫌 二羧醯亞胺單體、順丁烯二酸酐單體、與一種聚合引 溶於有機溶劑中’及使這些單體接受自由基聚合(步 );然後將丙烯酸第三丁酯單體、甲基丙烯酸單體、 烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯單體於有機溶劑中之溶 '液加 步驟1得到之聚合產物,及使混合物接受自由基聚合 驟2)。 Φ 聚合步驟1較佳爲在約5 7至約7 7 t進行約! 〇至 分鐘,而步驟2較佳爲進行約2至約1 〇小時。 可用於步驟1及2之聚合之有機溶劑之實例包括 基聚合之常用有機溶劑。較佳爲,用於本揭示方法之 溶劑係選自丙酮、PGMEA、四氫呋喃、環己酮、二甲 醯胺、二甲基亞颯、二曙烷、甲乙酮、乙酸乙酯、苯 苯、與二甲苯。最佳爲丙酮。 此外,用於步驟1之聚合引發劑較佳爲選自2 2, 且在 等於 稀酸 萡烯 丙烯 氧基 包括 -2,3- 發劑 驟1 與丙 入在 (步 約50 自由 有機 基甲 、甲 偶氮 ^S2\i M鵠丁腈(AIBN)、過氧化苯甲醯基、過氧化乙醯基、過氧 化月桂基、過乙酸第三丁酯、氫過氧化第三丁基、與過氧 化=第三丁基。最佳爲使用2,2’-偶氮雙異丁腈(人181^)。 本揭示亦提供一種包括由下式1所表示之頂部抗反射 塗布聚合物之頂部抗反射塗布組成物:
⑴ 其中1^與R2獨立地爲氫、甲基或氟甲基;113與R4獨立地 爲C ! ^ 0烴、或其中氫原子全部地或部份地經氟原子取代之 Ci-IG烴;及a、b、c、d和e表示各單體之莫耳分率且在約 〇.〇5至約0.9之範圍內,使得a、b、c' d和e之和等於1 〇 可用於本揭示頂部抗反射塗布組成物之有機溶劑並未 特別地限制,只要其可溶解頂部抗反射塗布聚合物即可。 特佳爲一級醇,如正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、與 正辛醇’因爲其不會溶解大部份之底部感光劑,在將組成 物塗布於感光劑上時會防止頂部抗反射塗布組成物與底部 感光劑間之混合。可用於此頂部抗反射塗布組成物之特佳 一級醇爲正丁醇。 考量抗反射塗層之厚度,有機溶劑以頂部抗反射塗布 聚合物之重量計較佳爲以約1,000至約10,000重量%之量 1305211 使用。如果正丁醇之量在此範圍外,則無法將抗反射塗層 之厚度最適化。 本揭示之頂部抗反射塗布組成物可進一步包括一種酸 擴散抑制劑。此酸擴散抑制劑並未特別地限制,只要其可 抑制酸之擴散即可。特佳爲L-脯胺酸。本揭示之頂部抗反 射塗布組成物以頂部抗反射塗布聚合物之重量計可包括約 1至約20重量%之酸擴散抑制劑。包含於此頂部抗反射塗 布組成物內之酸擴散抑制劑係用以進一步抑制酸朝向未曝 •光區域擴散。 此頂部抗反射塗布組成物之最適反射率爲1 .4至約2.0 之。因此’在將此頂部抗反射塗布組成物面塗於光阻頂部 上時’可使反射最小因此可保護光阻圖案不因反射光而瓦 解。 本揭示亦提供一種形成半導體裝置圖案之方法,其包 括以下步驟:(a)將光阻施加至其上形成了特定底部結構 之半體體基板;(b)將頂部抗反射塗布組成物施加至光阻 書頂部,形成頂部抗反射塗層;(〇使光阻曝光;及(d)將光阻 顯影而形成光阻圖案。 依照此揭示之圖案形成方法特徵爲,光阻頂部上之抗 反射塗層係使用本揭示之頂部抗反射塗布組成物形成。由 ' 於如此形成之頂部抗反射塗層之反射率爲約1.4至約2.0, 可使光阻頂部處之反射達到最小。因此,藉本揭示方法形 成之光阻圖案會大大改良圖案均句性。 依照本揭示之圖案形成方法,烘烤可在曝光前及/或曝 -14- 1305211 * 4 光後進行。烘烤較佳爲在約70 °C至約200 °C進行。 本揭示之抗反射塗布組成物及圖案形成方法主要應用 於一種使用ArF光源(193奈米)形成超精細圖案之程序 。同樣地,其亦可應用於一種使用具有較短波長之光源( 例如,F2或EUV )形成超精細圖案之程序,只要可使用水 作爲光源媒介即可。使用此光源之曝光較佳爲以約0.1至 約50毫焦耳/平方公分之曝光能量達成。 在本揭示之圖案形成方法中,顯影可使用鹼顯影溶液 φ進行。至於特佳之鹼顯影溶液,使用氫氧化四甲銨(TM A H) 於水中之約〇 · 〇 1至約5 % (w / w)溶液。 本揭示亦提供一種以頂部抗反射塗布組成物製造半導 體裝置之用途。由於本揭示之頂部抗反射塗布組成物可使 散射之反射最小,除了超精細圖案形成程序,其可應用於 各種製造半導體裝置之程序。 應了解,視程序之型式而定,本揭示之頂部抗反射塗 布組成物可以對熟悉此技藝者爲顯而易知之方式應用於各 籲種程序。 本揭示現在參考以下實施例而詳述。然而,這些實施 例僅爲描述之目的且不視爲限制本發明之範圍。 【實施方式】 實施例 實施例】)頂部抗反射塗布聚合物之製備:聚(丙烯酸第三 丁酯-甲基丙烯酸-丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯-1^-[(全氟 烷磺醯基)氧基]-降萡烯_2,3_二羧醯亞胺-順丁烯二酸酐) -15- 1305211 < 將0.5克之N-[(全氟辛磺醯基)氧基]-降萡烯-2,3-二羧醯亞胺、〇 _ 5克之順丁烯二酸酐、與0.4克之A1B N溶 於10克之丙酮中。將2.5克之丙烯酸第三丁酯、2.5克之 甲基丙烯酸、與5克之丙烯酸2,2,3,4,4,4 -六氟丁酯於40 克之丙酮中之溶液加入此聚合產物。將混合物在6 7 °C聚合 6小時。在聚合完成後,將聚合產物沈澱於水中’過濾’ 及真空乾燥而以6 8 %之產率得到聚(丙烯酸第三丁酯-甲基 丙烯酸-丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯-N-[(全氟烷磺醯基) φ 氧基]-降萡烯-2,3-二羧醯亞胺-順丁烯二酸酐)。將此聚合 物之結構以1H-NMR光譜術證驗(第1圖),而且此聚合 物之GPC數據及層析圖示於第2圖。 實施例2)頂部抗反射塗布組成物之製備及圖案形成 將1.0克之如實施例1所製備之聚(丙烯酸第三丁酯-甲基丙烯酸-丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯->1-[(全氟烷磺醯 基)氧基]-降萡烯-2,3-二羧醯亞胺-順丁烯二酸酐)溶於60 克之正丁醇中,而製造一種用於浸漬微影術之頂部抗反射 φ塗布組成物。 將感光劑(AR1221J,JSR)在晶圓上塗布成200奈米之 厚度,及在1 3 0 °C烘烤9 0秒。將此頂部抗反射塗布組成物 以3,000 rpm塗布於此經塗布感光劑上。爲了證實本揭示 之頂部抗反射塗布組成物是否在塗布後可作爲對抗水之保 護膜’將此晶圓浸於水中3分鐘。在使用ArF曝光裝置將 此晶圓曝光後,將此經曝光晶圓在1 3 0 °C烘烤9 0秒且顯影 而形成圖案。圖案照片示於第3圖。此照片顯示使用此頂 -16- 1305211 * 部抗反射塗層形成之圖案係非常垂直地形成。 由以上之說明明顯可知,由於本揭示之頂部 布聚合物呈現高透光性且爲水不溶性,其適合形 漬微影術之頂部抗反射塗層。 此外,由於此聚合物含可作爲光酸產生劑之 單元,即,N-[(全氟烷磺醯基)氧基]-降萡烯-2 亞胺’其不僅可扮演頂部抗反射塗布聚合物之角 扮演光酸產生劑之角色。因此,在使用包括本揭 φ 反射塗布聚合物之頂部抗反射塗布組成物形成圖 溶解一部份存在於底下感光劑頂部處之光酸產生 防止頂部形成厚部份。 此外,使用本揭示之抗反射塗布組成物形成 反射塗層滿足有效地用於浸漬微影術之需求。此 射塗層對光源爲透明性,因爲其具有96%以上之 其具有1.4至2.0間之折射率且不溶解底下感光? 抗反射塗層在曝光時不溶於水中,但極溶於顯影 φ最後,此頂部抗反射塗層造成垂直圖案之形成。 於本揭示之頂部抗反射塗布組成物造成精細光阻 成,其促成以有效率之方式製造小於5 0奈米半_ 雖然已爲了描述目的而揭示本發明之較佳具 ,熟悉此技藝者應了解,不背離如所附申請專利 示之本發明範圍及精神之各種修改、添加及取代 〇 【圖式簡單說明】 抗反射塗 成用於浸 組成單體 ,3-二羧醯 色,亦可 示頂部抗 案時,其 劑,如此 之頂部抗 頂部抗反 透光度。 。此頂部 溶液中。 因此,由 圖案之形 :體裝置。 體實施例 範圍所揭 爲可行的 -17- 1305211 第1圖爲在本揭示之實施例1中製備之頂部抗反射塗 布聚合物之1H-NMR光譜; 第2圖顯不在本揭示之實施例1中製備之頂部抗反射 塗布聚合物之GPC資料及層析圖;及 第。圖爲使用在本揭示之實施例2中製備之頂部抗反 射塗布組成物形成之半導體圖案之80奈米-L/S照片。
-18-

Claims (1)

  1. 1. 一種由下式1所表示之頂部抗反射塗布聚合物:
    其中1與R2獨立地爲氫、甲基或氟甲基;R3與R4獨立 地爲C 0烴、或其中氫原子全部地或部份地經氟原子取 代之Cmo烴;及a、b、c、d和e表示各單體之莫耳分 率且在約〇. 〇 5至約0.9之範圍內,使得a、b、c、d和e 之和等於1。 2.如申請專利範圍第1項之聚合物,其中此聚合物之重量 平均分子量爲約1,000至約100,000。 3 .如申請專利範圍第1項之聚合物,其中此聚合物爲由下 式 2所表示之聚(丙烯酸第三丁酯-丙烯酸-丙烯酸 2,2,3,4,4,4-六氟丁酯-N-[(全氟烷磺醯基)氧基]-降萡烯 -2,3-二羧醯亞胺-順丁烯二酸酐):
    -19- 1305211 其中1^爲甲基,112爲氫,113爲2,2,3,4,4,4-六氟丁基, R4爲全氟烷,及a、b、c、d和e表示各單體之莫耳分率 且在約〇. 〇 5至約0.9之範圍內,使得a、b、c、d和e之 和等於1。 4 .如申請專利範圍第1項之聚合物,其中此聚合物爲聚( 丙烯酸第三丁酯-甲基丙烯酸-丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁 酯-N-[(全氟辛烷磺醯基)氧基]-降萡烯-2,3-二羧醯亞 胺-順丁烯二酸酐)。 φ 5 . —種製備如申請專利範圍第3項之頂部抗反射塗布聚合 物之方法,其包括: (1) 將N-[(全氟烷磺醯基)氧基]-降萡烯-2,3-二羧醯 亞胺單體、順丁烯二酸酐單體、與一種聚合引發劑 溶於有機溶劑中,及使這些單體接受自由基聚合; 及 (2) 將丙烯酸第三丁酯單體、甲基丙烯酸單體、與丙烯 酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯單體於有機溶劑中之溶液 φ 加入在步驟1得到之聚合產物,及使混合物接受自 由基聚合。 6.如申請專利範圍第5項之方法,其中步驟1之聚合係在 約5 7至約7 7 °C進行。 7 .如申請專利範圍第5項之方法,其中步驟1之聚合係進 行約1 〇至約5 0分鐘。 8 .如申請專利範圍第5項之方法,其中步驟2之聚合係進 行約2至約1 0小時。 -20 - 1305211 i m 9 ·如申請專利範圍第5項之方法,其中用於步驟1及2之 聚合之有機溶劑爲至少一種選自丙酮、PGMEA、四氫呋 喃、環己酮、二甲基甲醯胺、二甲基亞颯、二噚烷、甲 乙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯、與二甲苯之溶劑。 1 〇 ·如申請專利範圍第5項之方法,其中用於步驟1之聚合 引發劑係選自2,2’-偶氮雙異丁腈(AIBN)、過氧化苯甲醯 基、過氧化乙醯基、過氧化月桂基、過乙酸第三丁酯、 氫過氧化第三丁基、與過氧化二第三丁基。 鲁1 1 .—種頂部抗反射塗布組成物,其包括: 一種由下式1所表示之頂部抗反射塗布聚合物:
    (1) 其中1^與R2獨立地爲氫、甲基或氟甲基;尺3與r4獨立 地爲Cub烴、或其中氫原子全部地或部份地經氟原子取 代之烴;及a、b、c、d和e表示各單體之莫耳分 率且在約0.05至約0.9之範圍內,使得a、b、c、d和e 之和等於1 ;及 一種有機溶劑。 1 2 ·如申請專利範圍第n項之組成物,其中有機溶劑爲一級 醇。 1 3 ·如申請專利範圍第丨2項之組成物,其中一級醇爲正丁醇 -21 - 1305211 1 4 ·如申請專利範圍第1 1項之組成物,其中此組成物係藉由 將以聚合物之重量計爲約1,〇〇〇至約1〇,〇〇〇重量%之頂 部抗反射塗布聚合物溶於有機溶劑而製備。 1 5 .如申請專利範圍第1 1項之組成物,其進一步包括一種酸 擴散抑制劑。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之組成物,其中酸擴散抑制劑爲 L-脯胺酸。 φ 1 7 ·如申請專利範圍第丨5項之組成物,其中以頂部抗反射塗 布聚合物之重量計,此組成物包括約1至約2 0重量%之 酸擴散抑制劑。 1 8 .如申請專利範圍第丨丨項之組成物,其中此組成物之折射 率在約1 · 4至約2.0間。 1 9 ·如申請專利範圍第丨丨項之組成物,其中此組成物係用以 製造半導體裝置。 20. —種形成半導體裝置圖案之方法,其包括: • (a)將光阻施加至其上形成了特定底部結構之半體體基 板; (b) 將如申請專利範圍第丨〗項之頂部抗反射塗布組成物 施加至光阻頂部,形成頂部抗反射塗層; (c) 使光阻曝光;及 (d) 將光阻顯影而形成光阻圖案。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項之方法,其中烘烤係進一步在曝 光前及/或曝光後進行。 -22- 1305211 « * 22.如申請專利範圍第2 1項之方法,其中烘烤係在約70 °C 至約2 0 0 °C進行。 23 .如申請專利範圍第20項之方法,其中在曝光中使用水作 爲光源媒介。 24.如申請專利範圍第20項之方法,其中顯影係使用氫氧化 四甲銨(TMAH)於水中之約0.01至約5% (w/w)溶液作爲 顯影溶液而進行。
    -23 -
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100642416B1 (ko) * 2004-08-31 2006-11-03 주식회사 하이닉스반도체 상부 반사방지막 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의패턴 형성 방법
KR100574495B1 (ko) * 2004-12-15 2006-04-27 주식회사 하이닉스반도체 광산발생제 중합체, 그 제조방법 및 이를 함유하는상부반사방지막 조성물
JP4322205B2 (ja) * 2004-12-27 2009-08-26 東京応化工業株式会社 レジスト保護膜形成用材料およびこれを用いたレジストパターン形成方法
KR100732301B1 (ko) * 2005-06-02 2007-06-25 주식회사 하이닉스반도체 포토레지스트 중합체, 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한반도체 소자의 제조 방법
US7534548B2 (en) * 2005-06-02 2009-05-19 Hynix Semiconductor Inc. Polymer for immersion lithography and photoresist composition
KR100841076B1 (ko) 2005-09-30 2008-06-24 주식회사 케맥스 이멀젼 리소그래피용 감광제 중합체 및 그 제조방법과 이를 함유하는 감광제 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성방법
US8101340B2 (en) * 2006-05-10 2012-01-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method of inhibiting photoresist pattern collapse
US7435537B2 (en) * 2006-06-21 2008-10-14 International Business Machines Corporation Fluorinated half ester of maleic anhydride polymers for dry 193 nm top antireflective coating application
US20080311530A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Allen Robert D Graded topcoat materials for immersion lithography
EP2204694A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-07 Rohm and Haas Electronic Materials LLC Compositions and processes for photolithography
CN106324998B (zh) 2015-07-01 2019-07-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 光刻图形的形成方法
CN116102937B (zh) * 2021-11-09 2023-10-20 上海新阳半导体材料股份有限公司 一种底部抗反射涂层及其制备方法和应用
CN114195989B (zh) * 2021-12-29 2024-03-15 福建泓光半导体材料有限公司 一种梯形结构顶部抗反射涂层聚合物和顶部抗反射涂层组合物及其制备方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69214035T2 (de) * 1991-06-28 1997-04-10 Ibm Reflexionsverminderde Überzüge
EP0723677B1 (en) * 1993-10-12 2000-03-22 Clariant Finance (BVI) Limited Top anti-reflective coating films
JPH0950129A (ja) * 1995-05-30 1997-02-18 Shin Etsu Chem Co Ltd 反射防止膜材料及びパターン形成方法
US5879853A (en) * 1996-01-18 1999-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Top antireflective coating material and its process for DUV and VUV lithography systems
KR100265597B1 (ko) * 1996-12-30 2000-09-15 김영환 Arf 감광막 수지 및 그 제조방법
US6274295B1 (en) * 1997-03-06 2001-08-14 Clariant Finance (Bvi) Limited Light-absorbing antireflective layers with improved performance due to refractive index optimization
JPH10319601A (ja) 1997-05-22 1998-12-04 Jsr Corp 反射防止膜形成用組成物およびレジストパターンの形成方法
JP2000318331A (ja) * 1999-05-13 2000-11-21 Fuji Photo Film Co Ltd 感熱性平版印刷版
US6984482B2 (en) * 1999-06-03 2006-01-10 Hynix Semiconductor Inc. Top-coating composition for photoresist and process for forming fine pattern using the same
KR100400243B1 (ko) * 1999-06-26 2003-10-01 주식회사 하이닉스반도체 유기 반사방지 중합체 및 그의 제조방법
JP2001042510A (ja) * 1999-07-28 2001-02-16 Fuji Photo Film Co Ltd 感光感熱記録材料
TW538056B (en) * 2000-07-11 2003-06-21 Samsung Electronics Co Ltd Resist composition comprising photosensitive polymer having lactone in its backbone
JP4682345B2 (ja) * 2000-09-18 2011-05-11 Jsr株式会社 感放射線性組成物
JP2003122012A (ja) 2001-10-18 2003-04-25 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型レジスト組成物
JP3843840B2 (ja) 2001-12-28 2006-11-08 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物
JP2005519345A (ja) * 2002-03-04 2005-06-30 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ,エル.エル.シー. 短波長イメージング用ネガ型フォトレジスト
JP2003345026A (ja) * 2002-05-24 2003-12-03 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 反射防止膜形成用塗布液組成物およびこれを用いたホトレジスト積層体、並びにホトレジストパターンの形成方法
CN1780813B (zh) * 2003-03-05 2010-09-22 Jsr株式会社 产酸剂、磺酸、磺酰卤、和辐射敏感树脂组合物
JP3832467B2 (ja) * 2003-11-17 2006-10-11 Jsr株式会社 ネガ型感放射線性樹脂組成物
KR100574495B1 (ko) * 2004-12-15 2006-04-27 주식회사 하이닉스반도체 광산발생제 중합체, 그 제조방법 및 이를 함유하는상부반사방지막 조성물
US7534548B2 (en) * 2005-06-02 2009-05-19 Hynix Semiconductor Inc. Polymer for immersion lithography and photoresist composition
KR100732301B1 (ko) * 2005-06-02 2007-06-25 주식회사 하이닉스반도체 포토레지스트 중합체, 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한반도체 소자의 제조 방법

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