[发明专利]抗反射性聚合物、抗反射性组成物及形成图案的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过交联获得具有高折射率的抗反射膜的 聚合物及一种含有该聚合物的抗反射性组成物，该抗反射性组成物特 别适用于镶嵌工序及半导体制造过程中的使用ArF(193nm)的浸没 式光刻工序。

背景技术

在形成超精细图案的过程中，会不可避免地出现以下情况：由 于光学性质的改变和光阻膜的底部薄膜的光阻剂厚度的改变而产生 驻波和反射性刻痕，并且由于来自底部薄膜的衍射光与反射光而产生 临界尺寸的波动。因此，使用了这样的材料，其吸收波长在用作曝光 光源的光的波长范围内的光。因此，可以在可用于精细工序的光阻膜 的底部沉积用于防止在底部薄膜中发生反射的抗反射膜。

来自光源的紫外线穿过光阻膜，从而使射到光阻膜底层的光发 生散射或反射。有机抗反射膜吸收影响光刻工序的散射或反射光。

干式光刻法使用折射率为1.0的空气作为用于在曝光透镜和包 括光阻膜的晶片之间传播曝光光束的介质。与干式光刻法不同，浸没 式光刻法使用诸如H₂O或者折射率为1.0或以上的有机溶剂等液体作 为介质。因此，即使当使用相同波长的光源时，浸没式光刻法也具有 与使用短波长光源或大数值孔径(NA)透镜时相同的效果。另外， 焦深不会减小。

因此，浸没式光刻法可以改善焦深，且可以使用传统曝光波长 形成超精细图案。

然而，当在浸没式光刻法中使用具有低折射率的抗反射性组成 物时，曝光光源的光反射增加，并且使光阻图案崩溃。因此，需要开 发一种适用于浸没式光刻法的具有高折射率的抗反射材料。

同时，镶嵌工序要求将用铜代替半导体器件的金属线。在镶嵌 工序中，在形成接触孔后，需要执行用抗反射膜充分填充接触孔以形 成图案的工序。然而，填充接触孔的抗反射膜尚未开发出来。

发明内容

本发明的各种实施例旨在提供用于通过交联获得适用于浸没式 光刻工序及镶嵌工序的抗反射膜的聚合物、含有该聚合物的抗反射性 组成物及使用该组成物来形成光阻图案的方法。

根据本发明的实施例，用于交联的聚合物包括化学式1所示的 重复单元：

[化学式1]

其中R₁与R₂独立地为氢或甲基，

R₃为C₁～C₄烷基，

m与n各为范围在0至4的整数，

a与b为分别表示重复单元a的数量与重复单元b的数量的自然 数。

化学式1所示的重复单元优选由化学式1a表示：

[化学式1a]

化学式1所示的重复单元优选具有在1,000至100,000范围内的 平均分子量。

重复单元a与重复单元b的相对重量比优选为1∶(1.5～3)。

根据本发明的一个实施例，抗反射性组成物包括上述聚合物、 能吸收光的基础树脂、热产酸剂、以及有机溶剂。

基础树脂可以为能吸收来自光源的光的任何适当的树脂。对于 ArF光源，能吸收光的基础树脂优选包括聚乙烯基苯酚。

热产酸剂可为在受热时会产生酸的任何适当的化合物。热产酸 剂优选包括对甲苯磺酸2-羟基环己酯。

可使用任何适当的有机溶剂。例如，有机溶剂优选包括3-甲氧 基丙酸甲酯(MMP)、3-乙氧基丙酸乙酯(EEP)、丙二醇单甲醚乙 酸酯(PGMEA)、环己酮、或其组合。

以本发明的用于交联的聚合物为100重量份计，基础树脂的量 优选在10重量份至200重量份的范围内，热产酸剂的量优选在5重 量份至50重量份的范围内，有机溶剂的量优选在1,000重量份至 100,000重量份的范围内。

该抗反射性组成物特别适用于例如浸没式光刻法。

根据本发明的另一个实施例，一种形成半导体器件的图案的方 法包括：在底层上涂布本发明的抗反射性组成物；借助于烘烤工序烘 烤该抗反射性组成物，以形成抗反射膜；以及在该抗反射膜上形成光 阻图案。

烘烤工序优选在150℃～300℃的温度进行30秒至2分钟。曝光 工序优选是ArF浸没式光刻法。

根据本发明的另一个实施例，一种半导体器件可以借助于包括 本发明的形成半导体器件图案的方法在内的方法制造而成。