반사방지 코팅용 고분자, 반사방지 코팅용 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치의 패턴 형성 방법 document_id A220623106370

컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여, 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다. 특히, 상기 반도체 장치의 집적도 향상을 위한 주요한 기술로서 사진 식각(photolithography) 공정과 같은 미세 가공 기술에 대한 요구도 엄격해지고 있다. 사진 식각 공정에서는 포토레지스트 조성물을 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 일반적으로, 상기 포토레지스트 조성물은 광에 노출될 경우, 현상액에 대한 용해도가 변하는 특성을 갖는다. 따라서 상기 포토레지스트 조성물을 도포하여 노광시킨 후, 노광 부분을 현상하여 원하는 형상을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 그러나 기판 상에는 반사율이 높은 막이나, 단차가 있는 구조물이 형성되어 있는 경우가 많다. 이 경우, 노광 공정에서 포토레지스트 막을 통과한 빛은 기판 또는 하부 막에 의해 다시 포토레지스트 막으로 반사되어 반사 노칭(reflective notching), 스탠딩 웨이브(standing wave), 패턴의 임계 치수(critical dimension)의 편차 등의 문제가 초래된다. 따라서 노광 공정에서 광원으로 사용되는 빛의 파장 범위에서 광을 흡수하는 물질을 사용하여 기판 또는 하부 막에 의해 반사를 방지할 수 있는 반사방지 코팅막이 제안되었다. 반사방지 코팅막은 사용되는 물질의 종류에 따라 크게 무기계 반사방지 코팅막과 유기계 반사방지 코팅막으로 구분된다. 무기계 반사방지 코팅막은 화학 기상 증착 공정과 같은 막 증착 공정을 수행하여 형성되는데 비하여, 유기계 반사방지 코팅막은 스핀 코팅과 같은 단순한 공정으로 형성될 수 있어 점차 그 사용이 증대되고 있다. 유기계 반사방지 코팅막은 재료적인 측면에서 포토레지스트 막과 유사하여, 건식 식각 공정으로 반사방지 코팅막을 패터닝하는 동안 상부의 포토레지스트 막도 함께 식각되기 쉽다. 이에 따라 건식 식각 공정에서의 포토레지스트의 손실을 고려하여 포토레지스트 막을 두껍게 형성하는 기술이 제안되었다. 그러나 포토레지스트 패턴의 해상도가 극도로 증가함에 따라 포토레지스트 막의 두께를 얇게 형성하는 것이 강하게 요구되고 있으며, 포토레지스트 막의 두께 조절을 통하여 포토레지스트 손실 문제를 극복하는데 한계가 있음이 드러나고 있다. 상술한 포토레지스트 손실 문제를 극복하기 위한 방법으로, 반사방지 코팅막을 현상 공정을 통해서 패터닝하는 기술이 제안되었다. 상기 기술에서는, 반사방지 코팅막에 포함된 광산발생제가 노광 공정에서 산(H+)을 생성하고, 산의 작용으로 노광 부분의 현상액에 대한 용해도가 증가하여 현상 공정으로 제거할 수 있게 된다. 그러나 노광 공정을 수행하는 동안, 반사 방지 코팅막에서 자체적으로 발생한 산이나, 포토레지스트 막의 노광된 부분으로부터 이동해 오는 산은, 반사방지 코팅막 내에서 용이하게 확산되어 노광 부분과 비노광 부분의 경계를 흐릿하게 하고, 패턴의 프로파일을 불량하게 할 수 있다. 따라서 산의 확산을 적절히 제어하여 패턴의 프로파일을 현저히 개선할 수 있는 반사방지 코팅막을 제조할 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구된다.