JP2012229421A - 有機反射防止膜用共重合体、単量体、及びその共重合体を含む組成物 - Google Patents

有機反射防止膜用共重合体、単量体、及びその共重合体を含む組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP2012229421A
JP2012229421A JP2012099777A JP2012099777A JP2012229421A JP 2012229421 A JP2012229421 A JP 2012229421A JP 2012099777 A JP2012099777 A JP 2012099777A JP 2012099777 A JP2012099777 A JP 2012099777A JP 2012229421 A JP2012229421 A JP 2012229421A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
integer
general formula
independently
organic antireflection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012099777A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5552502B2 (ja
Inventor
Jin Han Lee
ハン イ、ジン
Shin Hyo Bae
ヒョ ベ、シン
Seung Hee Hong
ヒ ホン、スン
Eun Hee Han
ヒ ハン、ユン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kumho Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Korea Kumho Petrochemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Kumho Petrochemical Co Ltd filed Critical Korea Kumho Petrochemical Co Ltd
Publication of JP2012229421A publication Critical patent/JP2012229421A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5552502B2 publication Critical patent/JP5552502B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/22Esters containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/20Esters of polyhydric alcohols or phenols, e.g. 2-hydroxyethyl (meth)acrylate or glycerol mono-(meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/04Anhydrides, e.g. cyclic anhydrides
    • C08F222/06Maleic anhydride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0045Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/091Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/26Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
    • C08F220/30Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing aromatic rings in the alcohol moiety
    • C08F220/301Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing aromatic rings in the alcohol moiety and one oxygen in the alcohol moiety

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

【課題】屈折率が向上して反射防止膜としての効果に優れ、コーティング膜の親水性と疏水性を調節することにより、レジストとの互換性に優れた有機反射防止膜用共重合体、単量体、及びそれを含む有機反射防止膜組成物を提供する。
【解決手段】本発明による有機反射防止膜用共重合体、単量体、及びそれを含む有機反射防止膜組成物は、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とする。
【化1】
Figure 2012229421


(式中、R1、R2、R3、A、m及びnに関する定義は発明の詳細な説明に記載した通りである。)
【選択図】図1

Description

本発明は、有機反射防止膜用共重合体、単量体、及びその共重合体を含む組成物に関するものであって、屈折率が向上して有機反射防止膜としての効果に優れ、コーティング膜の親水性と疏水性を調節することにより、レジストとの互換性に優れた共重合体、単量体、及びその共重合体を含む組成物に関する。
最近、半導体素子の高集積化に伴い、超LSIなどの製造において、0.10ミクロン以下の超微細パターンが要求されている。これによって、露光波長も従来使用したg線やi線領域よりもさらに短波長化されて遠紫外線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーを用いたリソグラフィに対する研究が注目を浴びている。
露光工程で活性光線を基板から乱反射させるか、定在波の影響を減らす必要があり、超LSIなどで半導体素子内のパターンサイズが小さくなるため、このような反射率も最小化しなければならない。そうでなければ、均一なパターンが得られず、適宜な工程マージンを得ることにより所望の収率を達成しにくくなる。
したがって、反射率を最大限に減らすために反射防止膜を適用しているが、チタン、二酸化チタン、酸化クロムなどを適用する無機反射防止膜と、吸光性を有する高分子化合物からなる有機反射防止膜を適用することができる。
また、吸光可能な有機分子が含まれた有機反射防止膜をフォトレジストの下部に位置することで反射率を調節して下部膜層の反射を防止し、定在波を取り除く技術が重要となった。
このため、有機反射防止膜は、第1に、下部膜層の反射を防止するために、露光光源の波長領域の光を吸収できる物質を含有しなければならない。第2に、反射防止膜を積層した後にフォトレジストを積層する工程において、フォトレジストの溶媒により反射防止膜が溶解して破壊されてはいけない。
第3に、反射防止膜は上部のフォトレジストよりも速くエッチングされることにより、下部膜層をエッチングするためのフォトレジストの損失を減らすことができる。第4に、上部のフォトレジストに対する反応性がなく、アミン、酸のような化合物がフォトレジスト層に移行(migration)してはならない。これはフォトレジストパターンの形状、特にフーチング(footing)あるいはアンダーカット(undercut)を誘発し得るからである。
第5に、多様な基板に伴う様々な露光工程に適合した光学的性質、すなわち、適当な屈折率及び吸光係数を有するべきであり、基板とフォトレジストに対する適切な接着力も持つ必要がある。
しかしながら、現在までArF光を使用する超微細パターンの形成工程では満足すべき反射防止膜が開発されていないことが実情である。
したがって、反射防止膜において、特に193nm波長を露光時に発生する定在波と、反射を防止して下部層からの後面回折及び反射光の影響を排除するために、特定の波長に対する高吸収度の有機反射防止物質の開発が重要な課題となっている。
本発明の目的は、特に193nmの波長帯で高屈折特性があり、フォトレジストとの互換性を高めた吸光剤及びこれを含む共重合体を提供することにある。本発明の他の目的は、前記共重合体を含む有機反射防止膜用組成物を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の一実施例による有機反射防止膜用共重合体は下記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む。
Figure 2012229421
(式中、前記R1は水素、炭素数1〜10のアルキル基及び炭素数1〜6のヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R2はCR’R’’、NR’、O、及びSからなる群から選択された何れか1つであり、前記R’及びR’’はそれぞれ独立に水素及び炭素数1〜5のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R3はアルキル基、ヘテロアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、ヘテロアリールアルキル基、ビニルアルキル基、及びヘテロビニルアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R3に含まれた1つ以上の水素がハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、フェニル基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つで置換されたものであり、前記m及びnはm+n=1、0.05<m/(m+n)<0.95、0.05<n/(m+n)<0.95であり、前記Aは下記一般式(2)または一般式(3)で表される。)
Figure 2012229421
(式中、前記R4は水素及び炭素数1〜10のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R5は水素、アルキル基、ヘテロアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、及びヘテロアリールアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R5に含まれた1つ以上の水素は水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つで置換されたものである。)
Figure 2012229421
(式中、前記R6は水素、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基、及びシクロヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つである。)
前記一般式(1)で表される繰り返し単位は消光係数が0.1〜1.2であり得る。
前記一般式(1)で表される繰り返し単位において、前記R3は下記一般式(1−1)〜(1−8)からなる群から選択された何れか1つであり得る。
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
(式中、前記X11、X21、X22、X31、X32、X33、X51、X52、X61、X62、X71、X72、X73、X81、及びX82はそれぞれ独立にハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、及びフェニル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R’’’は水素及びメチル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記X41はハロゲン原子であり、前記aは1〜3の整数であり、前記bは1〜3の整数であり、前記a+bは3であり、前記X63はO、NR’、S、及びCOからなる群から選択された何れか1つであり、前記p11は1〜5の整数であり、前記p21及びp22はそれぞれ独立に1〜4の整数であり、p21とp22の和は5を超えることがなく、前記p31〜p33はそれぞれ独立に1〜3の整数であり、p31〜p33の和は5を超えることがなく、前記p41は1〜5の整数であり、前記p51及びp52はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p51及びp52の和は9を超えることがなく、前記p61及びp62はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p61及びp62の和は9を超えることがなく、前記p71及びp73はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p72は1〜2の整数であり、前記p71〜p73の和は9超えることがなく、前記p81は1〜4の整数であり、前記p82は1〜3の整数であり、前記p81及びp82の和は6を超えることがない。)
前記共重合体は、下記一般式(2−1)〜(2−6)からなる群から選択された何れか1つの繰り返し単位を含んでもよい。
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
(式中、前記X’11、X’21、X’31、X’32、X’41、X’42、X’51、X’52、X’61、及びX’62はそれぞれ独立にハロゲン原子、ペルフルオロアルキル基、シアン基、ニトロ基、及びフェニル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記m及びnはm+n=1、0.05<m/(m+n)<0.95、0.05<n/(m+n)<0.95であり、前記p’11及びp’12はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p’31、p’32、p’41及びp’42はそれぞれ独立に1〜4の整数であり、p’31とp’32の和は5を超えることがなく、p’41とp’42の和は5を超えることがなく、前記p’51及びp’61はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、p’52及びp’62はそれぞれ独立に1〜4の整数である。)
前記有機反射防止膜用共重合体は、ポリスチレン換算重量平均分子量が1000〜100000g/molであり得る。
本発明の他の一実施例による有機反射防止膜形成用単量体は前記一般式(1)で表される。
本発明のまた他の一実施例による有機反射防止膜用組成物は前記共重合体を含む。
以下、本発明を詳細に説明する。
本明細書で特に言及しない限り、接頭語のヘテロは、−N−、−O−、−S−、及び−P−からなる群から選択される1〜3のヘテロ原子が炭素原子を置換していることを意味する。例えば、ヘテロアルキル基は、アルキル基の炭素原子のうち、1つ〜3つの炭素原子をヘテロ原子が置換していることを意味する。
本明細書で特に言及しない限り、ハロゲン原子は、フルオロ、塩素、ブロム、及びヨードからなる群から選択された何れか1つを意味する。
本明細書で特に言及しない限り、アルキル基は直鎖状または分岐鎖状のアルキル基を含み、第1級アルキル基、第2級アルキル基、及び第3級アルキル基を含む。
本明細書で特に言及しない限り、シクロアルキル基は、一環式、ニ環式、三環式、四環式を含む。また、アダマンチル基、ノルボルニル基を含む多環式シクロアルキル基を含む。
本明細書で特に言及しない限り、アリール基は、1または2以上の芳香族環を含む炭化水素を意味する。例えば、ベンジル、ナフチル基などを意味する。
本明細書で特に言及しない限り、アリールアルキル基は、アリール基及びアルカンジイル(alkanediyl)基を含む化合物及びその誘導体を意味する。前記アルカンジイルは、アルカン(alkane)から水素原子2つを除去した2価の原子団であり、一般式−Cn2n−で表される。
本明細書で特に言及しない限り、ビニルアルキル基は、ビニル(Vinyl)基及びアルカンジイル基を含む化合物及びその誘導体を意味する。
本明細書で特に言及しない限り、ペルフルオロアルキル基は、一部の水素原子または全ての水素原子がフルオロで置換されたアルキル基を意味する。
本明細書で特に言及しない限り、アルキル基は炭素数1〜40のアルキル基、ヘテロアルキル基は炭素数1〜40のヘテロアルキル基、シクロアルキル基は炭素数3〜40のシクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基は炭素数1〜40のヘテロシクロアルキル基、アリール基は炭素数6〜40のアリール基、ヘテロアリール基は炭素数2〜40のヘテロアリール基、アリールアルキル基は炭素数7〜40のアリールアルキル基、ヘテロアリールアルキル基は炭素数7〜40のヘテロアリールアルキル基、ビニルアルキル基は炭素数4〜40のビニルアルキル基、ヘテロビニルアルキル基は炭素数3〜40のヘテロビニルアルキル基を意味する。
本明細書で特に言及しない限り、全ての化合物または置換基は置換または非置換のものであり得る。ここで、置換とは、水素がハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、チオ基、メチルチオ基、アルコキシ基、ニトリル基、アルデヒド基、エポキシ基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、アセタール基、ケトン基、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリル基、ベンジル基、アリール基、ヘテロアリール基、ペルフルオロアルキル基、これらの誘導体及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つに代替されたものを意味する。
本発明の一実施例の有機反射防止膜用共重合体は下記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む。
Figure 2012229421
前記一般式(1)で、前記R1は水素、炭素数1〜10のアルキル基及び炭素数1〜6のヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R1は水素、炭素数1〜5のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり得る。
前記一般式(1)で、前記R2はCR’R’’、NR’、O、及びSからなる群から選択された何れか1つであり、前記R’及びR’’はそれぞれ独立に水素及び炭素数1〜5のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R2は−CH2−であり得る。
前記一般式(1)で、前記R3はアルキル基、ヘテロアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、ヘテロアリールアルキル基、ビニルアルキル基、及びヘテロビニルアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R3に含まれた1つ以上の水素がハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、フェニル基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つで置換されたものである。
前記一般式(1)で、前記R3は下記一般式(1−1)〜(1−8)からなる群から選択された何れか1つであり得る。
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
前記一般式(1−1)から(1−8)で、前記X11、X21、X22、X31、X32、X33、X51、X52、X61、X62、X71、X72、X73、X81、及びX82はそれぞれ独立にハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、及びフェニル基からなる群から選択された何れか1つである。
前記一般式(1−4)で、前記R’’’は水素及びメチル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記X41はハロゲン原子であり、前記aは1〜3の整数であり、前記bは1〜3の整数であり、前記a+bは3を超えることがない。
前記一般式(1−6)で、前記X63はO、NR’、S、及びCOからなる群から選択された何れか1つである。
前記一般式(1−1)で、前記p11は1〜5の整数である。
前記一般式(1−2)で、前記p21及びp22はそれぞれ独立に1〜4の整数であり、p21とp22の和は5を超えることがない。
前記一般式(1−3)で、前記p31〜p33はそれぞれ独立に1〜3の整数であり、p31〜p33の和は5を超えることがない。
前記一般式(1−4)で、前記p41は1〜5の整数である。
前記一般式(1−5)で、前記p51及びp52はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p51及びp52の和は9を超えることがない。
前記一般式(1−6)で、前記p61及びp62はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p61及びp62の和は9を超えることがない。
前記一般式(1−7)で、前記p71及びp73はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p72は1〜2の整数であり、前記p71〜p73の和は9超えることがない。
前記一般式(1−8)で、前記p81は1〜4の整数であり、前記p82は1〜3の整数であり、前記p81及びp82の和は6を超えることがない。
前記一般式(1)で、前記Aは下記一般式(2)または一般式(3)で表される。
Figure 2012229421
Figure 2012229421
前記一般式(2)で、前記R4は水素及び炭素数1〜10のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、水素及び炭素数1〜5のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり得る。
前記一般式(2)で、前記R5は水素、アルキル基、ヘテロアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、及びヘテロアリールアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R5に含まれた1つ以上の水素は水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つで置換されたものであり、
前記一般式(3)で、前記R6は水素、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基、及びシクロヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり得る。
前記一般式(1)で、前記m及びnは、それぞれ主鎖内に繰り返し単位を示す数であって、m+n=1、0.05<m/(m+n)<0.95、0.05<n/(m+n)<0.95を満足する。
前記一般式(3)で表される構造を、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む有機反射防止膜用共重合体に含む場合は、架橋構造を形成し、樹脂の保管安定性を向上させることができる。前記一般式(3)で表される構造は、ジヒドロフランを含む重合体をアルコールで開環する過程を含んで製造される。
前記一般式(1)で表される繰り返し単位は、有機反射防止膜に含まれて屈折率を高め、特に193nm波長帯の領域で高屈折率をもって193nmのArFエキシマレーザーを用いた超微細パターンを形成するリソグラフィ工程で反射防止膜として特に有用である。また、高屈折率を有しながらも親水性と疏水性を調節することができる。
前記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む共重合体を有機反射防止膜に適用する場合は、1つの繰り返し単位内で架橋構造を形成でき、かつ光を吸収できるため、反射防止膜を形成した後の工程でレジスト層との反応性を調節して適切な反応性を有する共重合体を合成でき、エッチングを速い速度で行うことができる。
前記一般式(1)で表される共重合体は、下記一般式(2−1)〜(2−6)からなる群から選択された何れか1つであり得る。
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
前記一般式(2−1)〜(2−6)で、前記X’11、X’21、X’31、X’32、X’41、X’42、X’51、X’52、X’61、及びX’62はそれぞれ独立にハロゲン原子、ペルフルオロアルキル基、シアン基、ニトロ基、及びフェニル基からなる群から選択された何れか1つである。
前記一般式(2−1)〜(2−6)で、前記m及びnはm+n=1、0.05<m/(m+n)<0.95、0.05<n/(m+n)<0.95を満足する。
前記一般式(2−1)及び(2−2)で、前記p’11及びp’12はそれぞれ独立に1〜5の整数である。
前記一般式(2−3)及び(2−4)で、前記p’31、p’32、p’41及びp’42はそれぞれ独立に1〜4の整数であり、p’31とp’32の和は5を超えることがなく、p’41とp’42の和は5を超えることがない。
前記一般式(2−5)及び(2−6)で、前記p’51及びp’61はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、p’52及びp’62はそれぞれ独立に1〜4の整数である。
前記一般式(2)の共重合体は下記一般式(3−1)〜(3−10)からなる群から選択された何れか1つであり得る。
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
前記一般式(3−1)〜(3−10)で、前記m及びnはm+n=1、0.05<m/(m+n)<0.95、0.05<n/(m+n)<0.95を満足する。
前記共重合体は、吸光剤の役割をする部分と、硬化剤と反応して架橋構造を形成する部分を両方とも含んでいるため、有機反射防止膜として有用である。また、硬化過程により架橋構造を形成することにより、溶媒が耐溶解性を有することになり、レジスト工程で感光剤の溶媒により溶解される現象が発生しないため、安定性を有する。また、エッチングが速く、レジストに対する反応性が弱く、親水性と疏水性を有する高分子膜を形成できるため、レジストとの接着力に優れ、レジストパターンの形成にも有効である。
前記有機反射防止膜用共重合体は、ポリスチレン換算重量平均分子量が1000〜100000g/molであり、好ましくは5000〜20000g/molであり得る。
また、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む共重合体は、前記繰り返し単位内に含まれる構造の比率を変更して消光係数、屈折率などの特性を調節してもよい。
好ましくは、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む有機反射防止膜用共重合体で、前記一般式(1)で表される繰り返し単位は屈折率が1.4〜2.1であり得る。また、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む有機反射防止膜用共重合体で、前記一般式(1)で表される繰り返し単位は消光係数が0.2〜1.2であり、好ましくは0.45〜1.2であり得る。
前記消光係数の範囲を有機反射防止膜に適用する場合、前記有機反射防止膜を適用する工程における反射防止の効果を向上させることができる。
本発明の他の一実施例による有機反射防止膜形成用単量体は下記一般式(1)で表される。
Figure 2012229421
前記一般式(1)で、前記R1は水素、炭素数1〜10のアルキル基及び炭素数1〜6のヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R2はCR’R’’、NR’、O、及びSからなる群から選択された何れか1つであり、前記R’及びR’’はそれぞれ独立に水素及び炭素数1〜5のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R3はアルキル基、ヘテロアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、ヘテロアリールアルキル基、ビニルアルキル基、及びヘテロビニルアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R3に含まれた1つ以上の水素がハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、フェニル基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つで置換されたものであり、前記m及びnはm+n=1、0.05<m/(m+n)<0.95、0.05<n/(m+n)<0.95であり、前記Aは下記一般式(2)または一般式(3)で表される。
Figure 2012229421
前記一般式(2)で、前記R4は水素及び炭素数1〜10のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R5は水素、アルキル基、ヘテロアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、及びヘテロアリールアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R5に含まれた1つ以上の水素は水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つで置換されたものである。
Figure 2012229421
前記一般式(3)で、前記R6は水素、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基、及びシクロヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つである。
前記一般式(1)に対するより具体的な説明は、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む共重合体に関する説明と重複するため、その記載を省略する。
前記一般式(1)で表される有機反射防止膜形成用単量体の製造方法は、下記一般式(5−1)、下記一般式(5−2)、及び下記一般式(5−3)からなる群から選択された何れか1つで表される化合物を重合溶媒下で反応して合成する過程を含むことができる。
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
前記一般式(5−1)〜(5−3)で、前記R1、R2、R3、R4及びR5に関する定義は前記一般式(1)及び(2)の定義と同一であるため、その記載を省略する。
前記重合溶媒は、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つであり得る。
前記反応は重合開始剤をさらに含んで行われ、前記重合開始剤は前記合成反応を開始できるものであれば適用されるが、好ましくは前記開始剤は2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、アセチルペルオキシド、ラウリルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、アゾビスバレロニトリル、t−ブチルペルアセテート、t−ブチルヒドロペルオキシド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つであり得る。
前記単量体の製造方法は、前記一般式(5−1)で表される化合物と前記一般式(5−2)で表される化合物と前記一般式(5−3)で表される化合物からなる群から選択された何れか1つの化合物を重合溶媒に溶かして溶液1を製造し、開始剤を重合溶媒に溶かして溶液2を製造する溶液製造段階、前記溶液2を60〜100℃に加熱し、加熱された溶液2に前記溶液1をゆっくり滴加して撹拌して溶液3を製造する反応溶液製造段階、及び前記溶液3を冷まし、脱イオン水を加えて沈殿物を得る収得段階を含むことができる。
前記反応溶液製造段階で、前記加熱は70〜90℃で行われ、前記撹拌は2〜8時間60〜100℃で行われる。
本発明のまた他の一実施例による有機反射防止膜用組成物は前記共重合体を含む。
前記有機反射防止膜用組成物は、前記共重合体を0.1〜99重量%、好ましくは0.5〜40重量%、さらに好ましくは1〜20重量%含むことができる。
前記有機反射防止膜用組成物は、溶媒をさらに含んでもよく、前記溶媒として有機溶媒を使用でき、エステル類、エーテル類、ラクトン類、ケトン類、アミド類、アルコール類、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つを用いることができる。
前記溶媒は、具体的にエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、シクロヘキサノン、乳酸エチル、プロピレングリコール、n−プロピルエーテル、ジメチルフォルムアミド、γ-ブチロラクトン、エトキシエタノール、メトキシエタノール、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つであり得る。
前記有機反射防止膜用組成物は、熱酸発生剤をさらに含むことができ、前記熱酸発生剤はピリジニウムp−トルエンスルホン酸及び下記一般式(4−1)〜(4−3)からなる群から選択された何れか1つであり得る。
Figure 2012229421
Figure 2012229421
Figure 2012229421
前記熱酸発生剤は、有機反射防止膜の形成時に硬化反応を促進させる役割をし、適切な硬化反応のために、前記熱酸発生剤は前記有機反射防止膜用組成物に対して0.01〜30重量%含むことができ、好ましくは0.01〜20重量%含むことができる。
本発明の有機反射防止膜用組成物は、前記共重合体、熱酸発生剤を溶媒により溶解し、メンブレンフィルターで濾過して製造し、シリコンウェハーなどの基板に塗布してベークして形成することができる。
前記塗布はスピン塗布を含んだ通常のレジスト工程で用いられる塗布方式であれば適用でき、前記ベーキング過程は100〜400℃で10〜300秒間行われる。
前記有機反射防止膜用組成物を用いて形成した有機反射防止膜は、193nmの波長帯で高屈折特性があり、前記波長帯のArFエキシマレーザーを用いた露光過程でBARC(Bottom−anti reflective coating)として有用である。
本発明の有機反射防止膜用吸光剤、共重合体、及びこれを含む組成物は、屈折率が向上して反射防止膜としての効果に優れ、コーティング膜の親水性と疏水性を調節することにより、レジストとの互換性に優れた有機反射防止膜が得られ、特に193nmの波長帯で高屈折特性があり、前記波長帯のArFエキシマレーザーを用いた露光過程でBARC(Bottom−anti reflective coating)として有用である。
合成例2で得られた一般式(3−2)で表される化合物のNMRデータである。 合成例9で得られた一般式(3−9)で表される化合物のNMRデータである。 合成例10で得られた一般式(3−10)で表される化合物のNMRデータである。
以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施するように本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されることはない。
[有機反射防止膜用ポリマーの合成例]
(合成例1)
4−クロロベンジルメタクリレート50g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート30.88gをジオキサン50gに溶解させて溶液1−1を製造した。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル4.04gをジオキサン242gに溶解させ、80℃まで加熱して溶液1−2を製造した。前記溶液1−2の温度が75℃になると、前記溶液1−1を前記加熱した溶液1−2に1時間30分間ゆっくり滴加し、4時間撹拌して溶液1−3を製造した。前記撹拌された溶液1−3を室温(25℃)で冷まし、前記溶液1−3の8倍(体積比)の脱イオン水を加えて沈殿させて沈殿物を得た。前記沈殿物を真空オーブンで24時間乾燥させて前記一般式(3−1)の化合物を得た。
(合成例2)
4−フルオロベンジルメタクリレート50g、無水マレイン酸25.24gをジオキサン50gに溶解させて溶液2−1を製造した。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.76gをジオキサン225gに溶解させ、80℃まで加熱して溶液2−2を製造した。前記溶液2−2の温度が75℃になると、前記溶液2−1を前記加熱した溶液2−2に1時間30分間ゆっくり滴加し、4時間撹拌して溶液1−3を製造した。前記撹拌された溶液2−3を室温(25℃)で冷まし、前記溶液1−3の8倍(体積比)の脱イオン水を加えて沈殿させて沈殿物を得た。前記沈殿物を真空オーブンで24時間乾燥させて前記一般式(3−2)の化合物を得た。前記製造された一般式(3−2)の化合物の構造をNMRにより確認し、その測定結果を図1に示した。
(合成例3)
2,3,4,5,6−ペンタフルオロベンジルメタクリレート50g、無水マレイン酸18.42gをジオキサン50gに溶解させて溶液3−1を製造した。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.42gをジオキサン205gに溶解させ、80℃まで加熱して溶液3−2を製造した。前記溶液3−2の温度が75℃になると、前記溶液3−1を前記加熱した溶液3−2に1時間30分間ゆっくり滴加し、4時間撹拌して溶液3−3を製造した。前記撹拌された溶液3−3を室温(25℃)で冷まし、前記溶液3−3の8倍(体積比)の脱イオン水を加えて沈殿させて沈殿物を得た。前記沈殿物を真空オーブンで24時間乾燥させて前記一般式(3−3)の化合物を得た。
(合成例4)
4−ブロモベンジルメタクリレート50g、無水マレイン酸19.21gをジオキサン50gに溶解させて溶液4−1を製造した。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.46gをジオキサン207gに溶解させ、80℃まで加熱して溶液4−2を製造した。前記溶液4−2の温度が75℃になると、前記溶液4−1を前記加熱した溶液4−2に1時間30分間ゆっくり滴加し、4時間撹拌して溶液4−3を製造した。前記撹拌された溶液4−3を室温(25℃)で冷まし、前記溶液4−3の8倍(体積比)の脱イオン水を加えて沈殿させて沈殿物を得た。前記沈殿物を真空オーブンで24時間乾燥させて前記一般式(3−4)の化合物を得た。
(合成例5)
2−フルオロ、4−ブロモベンジルメタクリレート50g、無水マレイン酸17.95gをジオキサン50gに溶解させて溶液5−1を製造した。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.4gをジオキサン203gに溶解させ、80℃まで加熱して溶液5−2を製造した。前記溶液5−2の温度が75℃になると、前記溶液5−1を前記加熱した溶液5−2に1時間30分間ゆっくり滴加し、4時間撹拌して溶液5−3を製造した。前記撹拌された溶液5−3を室温で冷まし、前記溶液5−3の8倍の脱イオン水を加えて沈殿させて沈殿物を得た。前記沈殿物を真空オーブンで24時間乾燥させて前記一般式(3−5)の化合物を得た。
(合成例6)
4−クロロベンジルメタクリレート50g、無水マレイン酸23.27gをジオキサン50gに溶解させて溶液6−1を製造した。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.66gをジオキサン219gに溶解させ、80℃まで加熱して溶液6−2を製造した。前記溶液6−2の温度が75℃になると、前記溶液6−1を前記加熱した溶液6−2に1時間30分間ゆっくり滴加し、4時間撹拌して溶液6−3を製造した。前記撹拌された溶液6−3を室温(25℃)で冷まし、前記溶液6−3の8倍(体積比)の脱イオン水を加えて沈殿させて沈殿物を得た。前記沈殿物を真空オーブンで24時間乾燥させて前記一般式(3−6)の化合物を得た。
(合成例7)
4−トリフルオロメチルベンジルメタクリレート50g、無水マレイン酸23.27gをジオキサン50gに溶解させて溶液7−1を製造した。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.66gをジオキサン219gに溶解させ、80℃まで加熱して溶液7−2を製造した。前記溶液7−2の温度が75℃になると、前記溶液7−1を前記加熱した溶液7−2に1時間30分にかけて滴加し、4時間撹拌して溶液7−3を製造した。前記撹拌された溶液7−3を室温(25℃)で冷まし、前記溶液7−3の8倍(体積比)の脱イオン水を加えて沈殿させて沈殿物を得た。前記沈殿物を真空オーブンで24時間乾燥させて前記一般式(3−7)の化合物を得た。
(合成例8)
4−シアン化ベンジルメタクリレート50g、無水マレイン酸24.36gをジオキサン50gに溶解させて溶液8−1を製造した。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.71gをジオキサン223gに溶解させ、80℃まで加熱して溶液8−2を製造した。前記溶液8−2の温度が75℃になると、前記溶液8−1を前記加熱した溶液8−2に1時間30分にかけて滴加し、4時間撹拌して溶液8−3を製造した。前記撹拌された溶液8−3を室温(25℃)で冷まし、前記溶液8−3の8倍(体積比)の脱イオン水を加えて沈殿させて沈殿物を得た。前記沈殿物を真空オーブンで24時間乾燥させて前記一般式(3−8)の化合物を得た。
(合成例9)
4−シアン化ベンジルメタクリレート50g、無水マレイン酸22.16gをジオキサン50gに溶解させて溶液9−1を製造した。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.6gをジオキサン216gに溶解させ、80℃まで加熱して溶液9−2を製造した。前記溶液9−2の温度が75℃になると、前記溶液9−1を前記加熱した溶液9−2に1時間30分間ゆっくり滴加し、4時間撹拌して溶液9−3を製造した。前記撹拌された溶液9−3を室温(25℃)で冷まし、前記溶液9−3の8倍(体積比)の脱イオン水を加えて沈殿させて沈殿物を得た。前記沈殿物を真空オーブンで24時間乾燥させて前記一般式(3−9)の化合物を得た。前記製造された一般式(3−9)の化合物の構造をNMRにより確認し、その測定結果を図2に示した。
(合成例10)
4−ビフェニルメタクリレート50g、無水マレイン酸19.43gをジオキサン50gに溶解させて溶液10−1を製造した。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.47gをジオキサン208gに溶解させ、80℃まで加熱して溶液10−2を製造した。前記溶液10−2の温度が75℃になると、前記溶液10−1を前記加熱した溶液10−2に1時間30分間ゆっくり滴加し、4時間撹拌して溶液10−3を製造した。前記撹拌された溶液10−3を室温(25℃)で冷まし、前記撹拌された溶液10−3の8倍(体積比)の脱イオン水を加えて沈殿させて沈殿物を得た。前記沈殿物を真空オーブンで24時間乾燥させて前記一般式(3−10)の化合物を得た。前記製造された一般式(3−10)の化合物の構造をNMRにより確認し、その測定結果を図3に示した。
[有機反射防止膜組成物の製造]
(製造例1)
前記合成例1で製造された有機反射防止膜用ポリマー15g、テトラメトキシメチルグリコールウリル4g、及びピリジニウムp−トルエンスルホン酸1gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート980gに溶解させた後、直径0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して有機反射防止膜組成物を製造した。
(製造例2)
前記合成例2で製造された有機反射防止膜用ポリマー15g、テトラメトキシメチルグリコールウリル4g、及び前記一般式(4−1)の熱酸発生剤1gを乳酸エチル980gに溶解させた後、直径0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して有機反射防止膜組成物を製造した。
(製造例3)
前記合成例3で製造された有機反射防止膜用ポリマー15g、テトラメトキシメチルグリコールウリル4g、及び前記一般式(4−2)の熱酸発生剤1gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート980gに溶解させた後、直径0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して有機反射防止膜組成物を製造した。
(製造例4)
前記合成例4で製造された有機反射防止膜用ポリマー15g、テトラメトキシメチルグリコールウリル4g、及びピリジニウムp−トルエンスルホン酸1gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート980gに溶解させた後、直径0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して有機反射防止膜組成物を製造した。
(製造例5)
前記合成例5で製造した有機反射防止膜用ポリマー15g、テトラメトキシメチルグリコールウリル4g、及び前記一般式(4−3)の熱酸発生剤1gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート980gに溶解させた後、直径0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して有機反射防止膜組成物を製造した。
(製造例6)
前記合成例6で製造された有機反射防止膜用ポリマー15g、テトラメトキシメチルグリコールウリル4g、及びピリジニウムp−トルエンスルホン酸1gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート980gに溶解させた後、直径0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して有機反射防止膜組成物を製造した。
(製造例7)
前記合成例7で製造された有機反射防止膜用ポリマー15g、テトラメトキシメチルグリコールウリル4g、及び前記一般式(4−1)の熱酸発生剤1gを乳酸エチル980gに溶解させた後、直径0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して有機反射防止膜組成物を製造した。
(製造例8)
前記合成例8で製造された有機反射防止膜用ポリマー15g、テトラメトキシメチルグリコールウリル4g、及び前記一般式(4−2)の熱酸発生剤1gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート980gに溶解させた後、直径0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して有機反射防止膜組成物を製造した。
(製造例9)
前記合成例9で製造された有機反射防止膜用ポリマー15g、テトラメトキシメチルグリコールウリル4g、及びピリジニウムp−トルエンスルホン酸1gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート980gに溶解させた後、直径0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して有機反射防止膜組成物を製造した。
(製造例10)
前記合成例10で製造された有機反射防止膜用ポリマー15g、テトラメトキシメチルグリコールウリル4g、及び前記一般式(4−3)の熱酸発生剤1gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート980gに溶解させた後、直径0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して有機反射防止膜組成物を製造した。
実施例1〜10の有機反射防止膜組成物の構成及び含量は下記表1の通りである。
Figure 2012229421
[有機反射防止膜の物性評価]
(剥離試験)
前記実施例1〜10で製造されたそれぞれの有機反射防止膜組成物をシリコンウェハー上にそれぞれスピン塗布した後、230℃に加熱したプレートで1分間ベーキングして有機反射防止膜を形成し、それぞれの厚さを測定した(測定1)。
前記有機反射防止膜がコーティングされたウェハーを乳酸エチルに1分間浸漬した後、乳酸エチルを完全に除去し、100℃に加熱されたプレート上で1分間ベーキングし、再び有機反射防止膜の厚さを測定した(測定2)。
前記測定1と測定2の結果を比較すると、乳酸エチル処理前後の実施例1〜10により形成した膜の厚さに変化がないことが分かる。
前記結果から、本発明の実施例1〜10により製造された有機反射防止膜組成物はベーキング工程中に完全に硬化され、リソグラフィ工程の進行中にフォトレジストとインターミキシングなどが生じないことを確認することができた。
(屈折率(n)と消光係数(k)値の測定)
前記実施例1〜実施例10で製造された有機反射防止膜組成物をシリコンウェハー上にそれぞれスピン塗布した後、230℃のホットプレートで1分間焼成し、架橋された有機反射防止膜を形成した。それぞれの有機反射防止膜を分光エリプソメーター(ellipsometer、J.A.Woollam)を用いて193nmで屈折率(n)と消光係数(k)を測定し、その結果を下記表2に示した。
Figure 2012229421
前記表2を参照すると、実施例1〜10により形成された有機反射防止膜は、193nmでリソグラフィ工程への適用に適宜な屈折率と消光係数を有することを確認することができた。
[フォトレジストパターンの形成及び評価]
前記実施例1〜10で製造されたそれぞれの有機反射防止膜組成物をシリコンウェハー上にスピン塗布した後、230℃に加熱されたプレートで1分間ベーキングして有機反射防止膜を形成した。
前記有機反射防止膜の上部にArFフォトレジストを塗布した後、110℃で90秒間ベーキングした。ベーキングした後、スキャナー装備を用いて露光させ、110℃で90秒間再びベーキングした。前記露光したウェハーをTMAH 2.38重量%の現像液を用いて現像して最終のフォトレジストパターンを得た。パターンサイズは80nmのL/S(Line Space)であった。
下記パターン形態はアンダーカットとフーチングなどが観察されるか否かを肉眼で判断した。
下記エネルギーマージンは、パターンサイズの10%を基準として評価し、その数字が高いほど優れた工程マージンを示す。
下記フォーカス深度マージンは、パターンサイズの10%を基準として測定し、フォーカス深度マージンが高いほど優れた工程マージンを示す。
Figure 2012229421
前記表3を参照すると、本発明の有機反射防止膜組成物から得られた反射防止膜は、十分に広いエネルギーマージンとフォーカス深度マージンを提供できることが分かる。また、アンダーカット、フーチングなどが観察されない、優れた垂直形態のパターンが得られた。
以上、本発明の好ましい実施例に対して詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されることはなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

Claims (7)

  1. 下記一般式(1)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とする有機反射防止膜用共重合体。
    Figure 2012229421

    (式中、前記R1は水素、炭素数1〜10のアルキル基及び炭素数1〜6のヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R2はCR’R’’、NR’、O、及びSからなる群から選択された何れか1つであり、前記R’及びR’’はそれぞれ独立に水素及び炭素数1〜5のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R3はアルキル基、ヘテロアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、ヘテロアリールアルキル基、ビニルアルキル基、及びヘテロビニルアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記m及びnはm+n=1、0.05<m/(m+n)<0.95、0.05<n/(m+n)<0.95であり、前記Aは下記一般式(2)または一般式(3)で表される。)
    Figure 2012229421

    (式中、前記R4は水素及び炭素数1〜10のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R5は水素、アルキル基、ヘテロアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、及びヘテロアリールアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R5に含まれた1つ以上の水素は水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つで置換されたものである。)
    Figure 2012229421

    (式中、前記R6は水素、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基、及びシクロヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つである。)
  2. 前記一般式(1)で表される繰り返し単位は消光係数が0.1〜1.2であることを特徴とする請求項1に記載の有機反射防止膜用共重合体。
  3. 前記一般式(1)で表される繰り返し単位において、前記R3は下記一般式(1−1)〜(1−8)からなる群から選択された何れか1つであることを特徴とする請求項1または2に記載の有機反射防止膜用共重合体。
    Figure 2012229421

    Figure 2012229421

    Figure 2012229421

    Figure 2012229421

    Figure 2012229421

    Figure 2012229421

    Figure 2012229421

    Figure 2012229421
    (式中、前記X11、X21、X22、X31、X32、X33、X51、X52、X61、X62、X71、X72、X73、X81、及びX82はそれぞれ独立にハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、及びフェニル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R’’’は水素及びメチル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記X41はハロゲン原子であり、前記aは1〜3の整数であり、前記bは1〜3の整数であり、前記a+bは3であり、前記X63はO、NR’、S、及びCOからなる群から選択された何れか1つであり、前記p11は1〜5の整数であり、前記p21及びp22はそれぞれ独立に1〜4の整数であり、p21とp22の和は5を超えることがなく、前記p31〜p33はそれぞれ独立に1〜3の整数であり、前記p31〜p33の和は5を超えることがなく、前記p41は1〜5の整数であり、前記p51及びp52はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p51及びp52の和は9を超えることがなく、前記p61及びp62はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p61及びp62の和は9を超えることがなく、前記p71及びp73はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p72は1〜2の整数であり、前記p71〜p73の和は9を超えることがなく、前記p81は1〜4の整数であり、前記p82は1〜3の整数であり、前記p81及びp82の和は6を超えることがない。)
  4. 前記共重合体は、下記一般式(2−1)〜(2−6)からなる群から選択された何れか1つの繰り返し単位を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の有機反射防止膜用共重合体。
    Figure 2012229421
    Figure 2012229421

    Figure 2012229421

    Figure 2012229421

    Figure 2012229421

    Figure 2012229421
    (式中、前記X’11、X’21、X’31、X’32、X’41、X’42、X’51、X’52、X’61、及びX’62はそれぞれ独立にハロゲン原子、ペルフルオロアルキル基、シアン基、ニトロ基、及びフェニル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記m及びnはm+n=1、0.05<m/(m+n)<0.95、0.05<n/(m+n)<0.95であり、前記p’11及びp’12はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、前記p’31、p’32、p’41及びp’42はそれぞれ独立に1〜4の整数であり、p’31とp’32の和は5を超えることがなく、p’41とp’42の和は5を超えることがなく、前記p’51及びp’61はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、p’52及びp’62はそれぞれ独立に1〜4の整数である。)
  5. 前記有機反射防止膜用共重合体は、ポリスチレン換算重量平均分子量が1000〜100000g/molであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の有機反射防止膜用共重合体。
  6. 下記一般式(1)で表されることを特徴とする有機反射防止膜形成用単量体。
    Figure 2012229421
    (式中、前記R1は水素、炭素数1〜10のアルキル基及び炭素数1〜6のヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R2はCR’R’’、NR’、O、及びSからなる群から選択された何れか1つであり、前記R’及びR’’はそれぞれ独立に水素及び炭素数1〜5のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R3はアルキル基、ヘテロアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、ヘテロアリールアルキル基、ビニルアルキル基、及びヘテロビニルアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R3に含まれた1つ以上の水素がハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、フェニル基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つで置換されたものであり、前記m及びnはm+n=1、0.05<m/(m+n)<0.95、0.05<n/(m+n)<0.95であり、前記Aは下記一般式(2)または一般式(3)で表される。)
    Figure 2012229421

    (式中、前記R4は水素及び炭素数1〜10のアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R5は水素、アルキル基、ヘテロアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、及びヘテロアリールアルキル基からなる群から選択された何れか1つであり、前記R5に含まれた1つ以上の水素は水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアン基、ニトロ基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された何れか1つで置換されたものである。)
    Figure 2012229421

    (式中、前記R6は水素、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基、及びシクロヘテロアルキル基からなる群から選択された何れか1つである。)
  7. 請求項1から5のうち何れか1項に記載の共重合体を含む有機反射防止膜用組成物。
JP2012099777A 2011-04-26 2012-04-25 有機反射防止膜用共重合体、単量体、及びその共重合体を含む組成物 Active JP5552502B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110038863A KR101301464B1 (ko) 2011-04-26 2011-04-26 유기반사방지막용 공중합체, 단량체 및 그 공중합체를 포함하는 조성물
KR10-2011-0038863 2011-04-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012229421A true JP2012229421A (ja) 2012-11-22
JP5552502B2 JP5552502B2 (ja) 2014-07-16

Family

ID=47052204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012099777A Active JP5552502B2 (ja) 2011-04-26 2012-04-25 有機反射防止膜用共重合体、単量体、及びその共重合体を含む組成物

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8822617B2 (ja)
JP (1) JP5552502B2 (ja)
KR (1) KR101301464B1 (ja)
CN (1) CN102757526B (ja)
TW (1) TWI454538B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013140337A (ja) * 2011-12-29 2013-07-18 Korea Kumho Petrochemical Co Ltd 有機反射防止膜組成物
JP2021505646A (ja) * 2017-12-12 2021-02-18 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation 合成後官能化を促進させることができるペルフルオロアリール基を有する化合物
US11807715B2 (en) 2018-07-06 2023-11-07 International Business Machines Corporation Ring-opening polymerizations using a flow reactor

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9541834B2 (en) * 2012-11-30 2017-01-10 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Ionic thermal acid generators for low temperature applications
WO2015046021A1 (ja) * 2013-09-26 2015-04-02 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法
KR101602467B1 (ko) 2015-08-24 2016-03-15 로움하이텍 주식회사 신규한 폴리우레탄 화합물 및 이를 포함하는 반사방지막 조성물
KR102384001B1 (ko) * 2016-03-24 2022-04-08 동우 화인켐 주식회사 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 컬러필터
KR102572711B1 (ko) * 2016-11-15 2023-08-30 동우 화인켐 주식회사 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 이를 구비한 화상 표시 장치
CN109143780B (zh) * 2018-08-06 2022-03-15 乾宇电子材料(深圳)有限公司 感光性树脂组合物、黄光浆料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61213213A (ja) * 1985-03-19 1986-09-22 Fuji Photo Film Co Ltd 光重合性組成物
JP2003055408A (ja) * 2001-06-21 2003-02-26 Hynix Semiconductor Inc フォトレジスト単量体、フォトレジスト重合体、フォトレジスト重合体の製造方法、フォトレジスト組成物、フォトレジストパターン形成方法、及び半導体素子
JP2006313347A (ja) * 2005-05-03 2006-11-16 Dongjin Semichem Co Ltd 感光性樹脂組成物
JP2008532059A (ja) * 2005-02-10 2008-08-14 エイゼット・エレクトロニック・マテリアルズ・ユーエスエイ・コーポレイション 多重反射防止膜を有するフォトレジストの像形成方法
JP2009001792A (ja) * 2007-06-25 2009-01-08 Korea Kumho Petrochem Co Ltd 有機反射防止膜用共重合体および組成物
JP2010260987A (ja) * 2009-05-11 2010-11-18 Asahi Kasei Chemicals Corp アクリル系共重合体の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE421072B (sv) * 1975-06-21 1981-11-23 Dynamit Nobel Ag Polymerer pa basis av pentabrombensylestrar och tetrabromxylylendiestrar samt anvendning derav som flamskyddsmedel
JPS60141708A (ja) * 1983-12-29 1985-07-26 Mitsubishi Rayon Co Ltd 耐熱性メタクリル系樹脂およびその製造法
JP4165922B2 (ja) * 1998-03-17 2008-10-15 Azエレクトロニックマテリアルズ株式会社 光吸収性ポリマーおよびその反射防止膜への応用
JP4787433B2 (ja) 2001-08-24 2011-10-05 オルガノ株式会社 水処理方法
US20060177772A1 (en) * 2005-02-10 2006-08-10 Abdallah David J Process of imaging a photoresist with multiple antireflective coatings
KR100889388B1 (ko) * 2007-12-31 2009-03-19 주식회사 효성 고분자 중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는유기반사방지막 형성용 조성물
SG156561A1 (en) * 2008-04-16 2009-11-26 Korea Kumho Petrochem Co Ltd Copolymer and composition for organic antireflective layer
CN102037409B (zh) * 2008-05-23 2013-12-11 康奈尔大学 在电子和电气设备中使用的有机材料的正交工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61213213A (ja) * 1985-03-19 1986-09-22 Fuji Photo Film Co Ltd 光重合性組成物
JP2003055408A (ja) * 2001-06-21 2003-02-26 Hynix Semiconductor Inc フォトレジスト単量体、フォトレジスト重合体、フォトレジスト重合体の製造方法、フォトレジスト組成物、フォトレジストパターン形成方法、及び半導体素子
JP2008532059A (ja) * 2005-02-10 2008-08-14 エイゼット・エレクトロニック・マテリアルズ・ユーエスエイ・コーポレイション 多重反射防止膜を有するフォトレジストの像形成方法
JP2006313347A (ja) * 2005-05-03 2006-11-16 Dongjin Semichem Co Ltd 感光性樹脂組成物
JP2009001792A (ja) * 2007-06-25 2009-01-08 Korea Kumho Petrochem Co Ltd 有機反射防止膜用共重合体および組成物
JP2010260987A (ja) * 2009-05-11 2010-11-18 Asahi Kasei Chemicals Corp アクリル系共重合体の製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013140337A (ja) * 2011-12-29 2013-07-18 Korea Kumho Petrochemical Co Ltd 有機反射防止膜組成物
JP2021505646A (ja) * 2017-12-12 2021-02-18 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation 合成後官能化を促進させることができるペルフルオロアリール基を有する化合物
JP7308001B2 (ja) 2017-12-12 2023-07-13 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 合成後官能化を促進させることができるペルフルオロアリール基を有する化合物
US11926693B2 (en) 2017-12-12 2024-03-12 International Business Machines Corporation Chemical compounds with perfluoroaryl groups that can facilitate post-synthesis functionalization
US11807715B2 (en) 2018-07-06 2023-11-07 International Business Machines Corporation Ring-opening polymerizations using a flow reactor

Also Published As

Publication number Publication date
KR101301464B1 (ko) 2013-08-29
CN102757526A (zh) 2012-10-31
JP5552502B2 (ja) 2014-07-16
CN102757526B (zh) 2014-12-24
US8822617B2 (en) 2014-09-02
KR20120121101A (ko) 2012-11-05
TWI454538B (zh) 2014-10-01
US20120296059A1 (en) 2012-11-22
TW201245349A (en) 2012-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5552502B2 (ja) 有機反射防止膜用共重合体、単量体、及びその共重合体を含む組成物
JP4757923B2 (ja) 開環した無水フタル酸を含む有機反射防止膜組成物およびその製造方法
JP5305744B2 (ja) 有機反射防止膜用共重合体および組成物
JP4568352B2 (ja) 吸光剤およびそれを含む有機反射防止膜組成物
TWI463262B (zh) 有機抗反射層組成物
JP5753236B2 (ja) 新規な吸光剤及びこれを含む有機反射防止膜形成用組成物
KR101220074B1 (ko) 유기 반사 방지막용 흡광제 및 이를 포함하는 유기 반사 방지막용 조성물
KR101347482B1 (ko) 유기 반사 방지막용 흡광제 및 이를 포함하는 유기 반사 방지막용 조성물
WO2008082108A1 (en) Organic copolymer for preparing organic antireflective coating, method of preparing the same, and composition comprising the same
KR100871770B1 (ko) 안트라세닐 벤질기 발색단을 포함하는 공중합체, 상기공중합체의 제조방법, 상기 공중합체를 포함하는유기반사방지막 조성물 및 상기 조성물을 포함하는유기반사방지막
KR100871772B1 (ko) 이소시아네이트계 유도체를 포함하는 공중합체, 상기공중합체의 제조방법, 상기 공중합체를 포함하는유기반사방지막 조성물 및 상기 조성물을 포함하는유기반사방지막
KR101262445B1 (ko) 흡광제 및 이를 포함하는 유기 반사 방지막 조성물
KR20120022146A (ko) 유기 반사 방지막용 흡광제 및 이를 포함하는 유기 반사 방지막용 조성물
KR20100078407A (ko) 페녹시 프로필기 발색단을 포함하는 공중합체, 상기 공중합체의 제조방법, 상기 공중합체를 포함하는 유기반사방지막 조성물 및 상기 조성물로 제조된 유기반사방지막

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130813

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140520

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140526

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5552502

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250