KR100709330B1 - Thermally cured underlayer for lithographic application - Google Patents

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패트릭 포스터
시드니죠지 슬래이터
토마스 슈타인하우슬러
앤드류제이. 블래이크니
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아치 스페셜티 케미칼즈, 인코포레이티드
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Abstract

히드록시기를 포함하는 고분자와 아미노 가교제 및 열산발생제를 포함하고, 상기 히드록시기를 포함하는 고분자는 다음 식을 갖고,A polymer comprising a hydroxy group and an amino crosslinking agent and a thermal acid generator, wherein the polymer comprising a hydroxy group has the following formula,

Figure 112003033889996-pct00021
Figure 112003033889996-pct00021

상기 식 중, R1은 수소 또는 메틸기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; R2는 미치환되거나 치환기가 페닐기, C1-4 알킬기 또는 C1-4 알콕시기로 치환된 C6-C14 아릴 아크릴레이트기 또는 C6-C14 아릴 메타크릴레이트기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; R3는 히드록시 작용기를 갖는 C1-C8 알킬 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기 또는 C6-C14 아릴기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나이고, R4는 C1-C10 선형 또는 가지형 알킬렌; p는 [-R4O-]p내에 탄소 원자가 30개 이하로 있을 것을 조건으로 하는 1 내지 5 사이의 정수; R5는 C1-C10 선형, 가지형 또는 고리형 알킬기, 치환되거나 미치환된 C6-C14 아릴기, 또는 치환되거나 미치환된 C7 -C15 알리사이클릭 하이드로카본으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; 및 m은 대략 40 내지 70이고, n은 대략 15 내지 35이며, o는 대략 15 내지 25;인 m, n, 및 o 단위체를 포함하는 고분자인 것을 특징으로 하는 열 경화 조성물의 리소그래피용 열 경화 언더코팅이 개시된다.R 1 is any one selected from the group consisting of hydrogen or a methyl group; R 2 is either unsubstituted or a substituent selected from the group consisting of a C 6 -C 14 aryl acrylate group or a C 6 -C 14 aryl methacrylate group substituted with a phenyl group, a C 1-4 alkyl group or a C 1-4 alkoxy group ; R 3 is any one selected from the group consisting of C 1 -C 8 alkyl acrylate groups, methacrylate groups or C 6 -C 14 aryl groups with hydroxy functionality, and R 4 is C 1 -C 10 linear or branched Alkylene; p is an integer from 1 to 5 provided that there are no more than 30 carbon atoms in [-R 4 O-] p ; R 5 is selected from the group consisting of C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl groups, substituted or unsubstituted C 6 -C 14 aryl groups, or substituted or unsubstituted C 7 -C 15 alicyclic hydrocarbons Any one selected; And m is approximately 40 to 70, n is approximately 15 to 35, o is a polymer comprising m, n, and o units of approximately 15 to 25; Coating is initiated.

열 경화, 언더코팅, 포토레지스트, 히드록시기,기판Thermal curing, undercoat, photoresist, hydroxyl group, substrate

Description

리소그래피 적용을 위한 열 경화 언더레이어{Thermally cured underlayer for lithographic application}Thermally cured underlayer for lithographic applications

본 발명은 반도체 제조에 사용되는 단파장 자외선(deep UV) 리소그래피에 관련된 발명이고, 보다 상세하게는 화학증폭 이중막 레지스트 시스템(chemically amplified bilayer resist system)용 언더코팅막(undercoat layer)에 관련된 발명이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to deep UV lithography used in semiconductor manufacturing, and more particularly to an undercoat layer for a chemically amplified bilayer resist system.

집적 회로 제조는 마이크로 전자장치의 고성능 부품과 상호연결구조를 형성하는 포토리소그래피의 사용에 의존한다. 최근까지 빛의 g-라인(436nm)과 l-라인(365nm) 파장이 대부분의 마이크로리소그래피 적용에 사용되어 왔다. 그러나 더 작은 차원의 해상도(resolution)를 얻기 위하여, 반도체 제조에서 마이크로리소그래피에 사용된 빛의 파장은 단파장 자외선(deep UV) 영역인 254nm와 193nm로 감소되었다. 단파장 자외선 파장을 사용하는 경우의 문제점은 더 높은 파장에서 사용된 레지스트가 너무 흡광성이 강하고, 너무 둔하다는 점이다. 따라서, 단파장 자외선 파장을 유용화하기 위해, 낮은 광학적 흡광성과 향상된 감도를 갖는 새로운 레지스트 재료가 요구되었다.Integrated circuit manufacturing relies on the use of photolithography to form interconnects with high performance components of microelectronics. Until recently, g-line (436 nm) and l-line (365 nm) wavelengths of light have been used in most microlithography applications. However, in order to obtain smaller resolutions, the wavelengths of light used in microlithography in semiconductor manufacturing have been reduced to the deep UV regions of 254nm and 193nm. The problem with using short wavelength ultraviolet wavelengths is that the resists used at higher wavelengths are too absorbing and too dull. Thus, in order to make use of short wavelength ultraviolet wavelengths, new resist materials with low optical absorbance and improved sensitivity have been required.

최근 전술한 규준에 부응하기 위해 화학증폭(chemically amplified) 레지스 트 물질이 산-반응성(acid-labile) 고분자의 사용을 통하여 개발되었다. 이 물질들은 해상도의 향상에 대단한 전망을 보여주었다. 그러나 화학증폭 레지스트 시스템은 많은 단점이 있다. 문제점 중 하나는 정상파동효과(standing wave effects)인데 이는 단색광이 노광 중에 반사 기판의 표면에서 반사될 때 일어난다. 레지스트에서 정상파동의 형성은 해상도를 감소시키고, 라인폭(linewidth)의 변화를 야기한다. 예를 들면, 양성(positive) 레지스트에서의 정상파동은 레지스트의 해상도를 감소시키는 레지스트/기판의 계면(interface)에 풋(foot)을 야기하는 경향이 있다. Recently, chemically amplified resist materials have been developed through the use of acid-labile polymers in order to meet the aforementioned criteria. These materials have shown great prospects for improving resolution. However, chemically amplified resist systems have many disadvantages. One of the problems is standing wave effects, which occur when monochromatic light is reflected off the surface of the reflective substrate during exposure. The formation of standing waves in the resist reduces the resolution and causes a change in the linewidth. For example, standing waves in positive resists tend to cause a foot at the interface of the resist / substrate that reduces the resolution of the resist.

또한, 화학증폭 레지스트의 프로파일(profile)과 해상도는 기판의 오염에 기인하여 변할 수 있다. 특히 이 효과는 기판이 질화물막을 갖고 있을 때 일어난다. 이는 질화물막 상의 잔여 질소-수소결합이 질화물/레지스트 계면에서 산을 비활성화시키기 때문으로 이해된다. 이 때문에 양성 레지스트에 불용성 영역, 및 레지스트 스커밍(scumming) 또는 레지스트/기판 계면에서의 풋(foot)을 야기한다.In addition, the profile and resolution of the chemically amplified resist can change due to contamination of the substrate. In particular, this effect occurs when the substrate has a nitride film. This is understood because residual nitrogen-hydrogen bonds on the nitride film deactivate the acid at the nitride / resist interface. This results in an insoluble region in the positive resist and a foot at the resist scumming or resist / substrate interface.

더 나아가, 0.18㎛ 미만의 모양(feature)을 프린트하기 위해, 리소그래픽 가로세로비(aspect ratio)는 화학증폭 레지스트 막이 예를 들면, 약 0.5㎛ 또는 그 이하로 얇을 것을 필요로 한다. 그 다음으로 리소그래픽 가로세로비는 레지스트 화상 모양이 그 밑의 기판 아래로 전이될 수 있을 정도로 레지스트가 현저한 플라즈마 에칭(etch) 저항을 가질 것을 필요로 한다. 그러나, 화학증폭 레지스트의 흡광도를 감소시키기 위해 노볼락(novolak)에 존재하는 것과 같은 아로마틱기들이 제거되어야 하는데, 이 아로마틱기들은 그 다음 순서로 에칭 저항을 감소시킨다.Furthermore, in order to print features less than 0.18 μm, the lithographic aspect ratio requires that the chemically amplified resist film be thin, for example about 0.5 μm or less. Lithographic aspect ratios then require that the resist have significant plasma etch resistance such that the resist image shape can be transferred down to the underlying substrate. However, in order to reduce the absorbance of the chemically amplified resist, aromatic groups such as those present in novolak must be removed, which in turn reduce the etching resistance.

화학증폭 필름이 도포(apply)되기 전에, 기판상에 위치한 언더레이어 (underlayer) 또는 언더코팅 필름을 사용하면 전술한 문제점들을 감소시킬 수 있다. 언더코팅은 정상파동효과를 약화시키면서 단파장 자외선의 대부분을 흡수한다. 부가적으로 언더코팅은 레지스트/기판의 계면에서 산 촉매가 비활성화 (deactivation)되는 것을 방지한다. 아울러, 언더코팅 막은 에칭 저항을 제공하는 일부 아로마틱기를 포함한다. Before the chemically amplified film is applied, the use of an underlayer or undercoat film placed on the substrate can reduce the aforementioned problems. Undercoating absorbs most of the short-wavelength UV light while weakening the normal wave effect. In addition, undercoating prevents deactivation of the acid catalyst at the interface of the resist / substrate. In addition, the undercoat film includes some aromatic groups that provide etching resistance.

일반적인 이중막 레지스트 공정에서, 언더코팅 막이 기판상에 도포된다. 그 뒤 화학증폭 레지스트가 언더코팅 막 상에 도포되고, 단파장 자외선에 노광되며, 화학증폭 레지스트 탑코팅(topcoat)에 화상을 형성하기 위해 현상된다. 화학증폭 레지스트가 현상에 의해 제거된 영역에 언더코팅을 에칭하기 위해서, 이중막 레지스트 시스템이 산소 플라즈마 에칭 환경에 놓이게 된다. 이중막 시스템의 화학증폭 레지스트는 실리콘을 포함하는 것이 바람직하고, 따라서 실리콘을 이산화규소로 변환함으로써 산소 플라즈마 에칭에 견딜 수 있게 하여 에칭 공정에 견딜 수 있게 한다. 기부(bottom) 막을 에칭한 후, 그 밑에 있는 기판을 제거하는 비산소 플라즈마 에칭 화학과 같은 잇따르는 공정에도 레지스트 시스템을 사용할 수 있다. In a typical double film resist process, an undercoat film is applied onto a substrate. A chemically amplified resist is then applied on the undercoat film, exposed to short wavelength ultraviolet light, and developed to form an image on the chemically amplified resist topcoat. In order to etch the undercoat in the areas where the chemically amplified resist has been removed by development, a double film resist system is placed in an oxygen plasma etching environment. The chemically amplified resist of the bilayer system preferably includes silicon, thus converting the silicon into silicon dioxide to withstand oxygen plasma etching and thus withstanding the etching process. The resist system can also be used in subsequent processes, such as non-oxygen plasma etching chemistry, after etching the bottom film and then removing the underlying substrate.

언더코팅이 정상파동과 기판의 오염을 약화시킴에도 불구하고, 다른 문제점을 갖고 있다. 우선, 일부 언더코팅 막은 화학증폭 레지스트 용매 성분에 가용성이다. 만약 탑과 언더코팅 막 간에 혼합이 있다면 탑 레지스트 막의 해상도와 감도에 악영향을 미칠 것이다. Although undercoating weakens standing waves and contamination of the substrate, there are other problems. Firstly, some undercoat films are soluble in the chemically amplified resist solvent component. If there is mixing between the top and the undercoat film, it will adversely affect the resolution and sensitivity of the top resist film.

아울러, 만약 화학증폭 레지스트와 언더코팅 막간의 굴절률에 큰 차이가 있다면 빛이 레지스트 내에 정상파동효과를 야기하면서 언더코팅 막에서 반사될 것이 다. 따라서, 두 막의 굴절률의 실제 부분인 n은 필수적으로 일치하도록 또는 그들의 차이가 최소화되도록 하여야 하고, 두 막의 굴절률의 가상의 부분인 k는 반사율(reflectivity) 효과를 최소화하도록 최적화되어야만 한다. In addition, if there is a large difference in refractive index between the chemically amplified resist and the undercoat film, light will be reflected off the undercoat film causing a steady wave effect in the resist. Thus, n, the actual part of the refractive indices of the two films, must be essentially matched or their difference minimized, and k, the virtual part of the refractive indices of the two films, must be optimized to minimize the reflectivity effect.

언더코팅 막이 갖는 또 다른 문제점은 때때로 아로마틱기의 혼성으로 너무 흡광성이 강하다는 것이다. 몇몇 반도체 제조 단파장 자외선 노광 수단은 레지스트를 노광시키거나 레지스트 아래막에 노광 마스크(mask)를 정렬시키는데 빛과 동일한 파장을 사용한다. 만약 언더코팅 막이 너무 흡광성이 강하다면 정렬(alignment)에 필요한 반사된 빛은 사용하기에는 너무 약화된다. 그러나, 만약 언더코팅 막이 충분히 흡광성이 있지 않다면, 정상파동이 발생할 것이다. 제조자는 이러한 목적에 경합하여 균형을 맞추어야 한다. Another problem with undercoats is that they are sometimes too absorbent due to the hybridization of aromatic groups. Some semiconductor fabrication short wavelength ultraviolet exposure means use the same wavelength as light to expose the resist or align the exposure mask to the resist underlayer. If the undercoat is too absorbent, the reflected light needed for alignment is too weak to use. However, if the undercoat film is not sufficiently absorbent, stationary waves will occur. Manufacturers must compete in balance for this purpose.

아울러, 몇몇 언더코팅은 플라즈마 화학에 대해 매우 조악한 플라즈마 에칭 저항을 갖고 있다. 상업적으로 실용화하기 위해서 언더코팅의 에칭 저항은 노볼락(novolak) 수지의 에칭 비율과 비견될 수 있어야 한다. In addition, some undercoats have very poor plasma etch resistance to plasma chemistry. In order to be commercially viable, the undercoating etch resistance should be comparable to the etch rate of novolak resins.

더 나아가, 방사선 감응성 레지스트 탑코팅 막을 도포하기 전에 일부 언더코팅 막의 가교를 형성하기 위해 자외선 노광이 필요하다. 자외선 가교 언더코팅 막은 가교를 충분히 형성하기 위하여 긴 노광시간이 요구된다는 문제점이 있다. 긴 노광시간은 작업처리량을 심하게 억제하고 집적회로의 제조비용을 증가시킨다. 자외선을 이용할 경우 균일한 노광을 제공할 수 없기 때문에, 언더코팅 막의 일부 영역은 다른 영역보다 더 많이 가교될 수 있다. 아울러, 자외선 가교 노광 수단은 매우 고비용이고, 비용과 공간적 제한 때문에 대부분의 레지스트 코팅 수단에는 포함 되어 있지 않다.Furthermore, ultraviolet light exposure is required to form crosslinking of some undercoat films prior to applying the radiation sensitive resist topcoat film. The ultraviolet crosslinking undercoat film has a problem that a long exposure time is required in order to sufficiently form crosslinking. Long exposure times severely suppress throughput and increase the manufacturing cost of integrated circuits. Since ultraviolet light cannot provide uniform exposure, some areas of the undercoat film may be more crosslinked than others. In addition, UV crosslinking exposure means are very expensive and are not included in most resist coating means due to cost and space limitations.

몇몇 언더코팅 막은 열에 의하여 가교된다. 그러나, 이 언더코팅 막은 그들이 탑 막(top layer)이 도포되기 전에 높은 경화 온도와 긴 경화 시간을 필요로 한다는 문제가 있다. 상업적으로 실용화되기 위하여 언더코팅 막은 250℃미만의 온도에서, 180초 미만의 시간동안 경화되어야 한다. 경화 후에 언더코팅은 뒤따르는 고온의 공정을 견디기 위하여 높은 유리전이온도를 가져야 하고, 레지스트 막과는 혼합되지 않아야 한다. Some undercoat membranes are crosslinked by heat. However, these undercoat films have a problem that they require a high curing temperature and a long curing time before the top layer is applied. In order to be commercially viable, the undercoat film must be cured for less than 180 seconds at temperatures below 250 ° C. After curing, the undercoat must have a high glass transition temperature to withstand the subsequent high temperature processes and must not mix with the resist film.

그러므로 최근에, 일정한 히드록시-작용기를 갖는(hydroxyl-functionalized) 고분자와 열 산 발생화합물(thermal acid generating compound) 및 아민 가교제를 포함하는 조성물을 이용하여 단파장 자외선 리소그래피에서 열 경화 언더코팅막을 사용하는 방법이 제안되었다. 열 경화 언더레이어 조성물에 사용되도록 제안된 히드록시-작용기를 갖는 고분자는 바이페닐 메타크릴레이트(biphenyl methacrylate, BPMA)와 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)의 공중합체이고, 일반적으로 시클로헥실 토실레이트와 아민 가교제 같은 열 산 발생 화합물(TAG)과 함께 사용된다.Therefore, recently, a method of using a thermosetting undercoat in short wavelength ultraviolet lithography using a composition comprising a constant hydroxy-functionalized polymer, a thermal acid generating compound and an amine crosslinking agent This has been proposed. Polymers having hydroxy-functional groups proposed for use in thermally cured underlayer compositions are copolymers of biphenyl methacrylate (BPMA) and 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA). And generally used with thermal acid generating compounds (TAG) such as cyclohexyl tosylate and amine crosslinkers.

그러나, 제안된 열 경화 언더코팅(thermally cured undercoat, TCU) 조성물에는 다음과 같은 쟁점들이 있다:However, the proposed thermally cured undercoat (TCU) compositions have the following issues:

(a) 프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트(propylene glycol mono methyl acetate, PGMEA), 에틸 락테이트(ethyl lactate, EL), 에틸 에톡시 프로피오네이트(ethyl ethoxy propionate, EEP), 및 기타 그와 동종의 것과 같은 통상의 에지-비드 제거(edge-bead removing, EBR) 용매내에서 전류 생성 248 nm TCU의 용해성과 상용성(compatibility);(a) propylene glycol mono methyl acetate (PGMEA), ethyl lactate (EL), ethyl ethoxy propionate (EEP), and the like Solubility and compatibility of current-generating 248 nm TCUs in such conventional edge-bead removing (EBR) solvents;

(b) 언더코팅과 기판 및 화상층(imaging layer, IL)의 광학적 파라미터(n 과 k)의 최적 매치(match)보다 더 작은데 기인할 것이라 생각되는 정상파동; 및(b) standing waves, which are thought to be due to less than the undercoating and an optimal match of the optical parameters n and k of the substrate and imaging layer IL; And

(c)TCU/화상층(IL) 계면에서의 스커밍.(c) Summing at the TCU / image layer (IL) interface.

제안된 TCU 조성물은 광학상수가 상당히 매치됨에도 불구하고, TCU/IL 계면에서의 정상파동과 스커밍이 완전히 제거되지 않았다. 또한, 메틸 메톡시 프로피오네이트(methyl methoxy propionate, MMP)는 TCU 고분자의 가용성과 에지 비드 제거 특성을 제공하는데 그 사용이 제안된 것이지만, 리소그래피 용매로는 일반적으로 허용되지 않는다. The proposed TCU composition did not completely eliminate standing waves and scumming at the TCU / IL interface, although the optical constants were significantly matched. In addition, methyl methoxy propionate (MMP) has been suggested for use in providing the solubility and edge bead removal properties of TCU polymers, but it is generally not acceptable as a lithographic solvent.

발명의 요약 Summary of the Invention

그러므로, 본 발명의 목적은 전술한 단점을 제거 또는 감소시키기 위해서 언더코팅 조성물과 언더코팅 막에 유용한 EBR 상용성의 열경화 고분자를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 3분 미만의 시간동안, 250℃ 미만의 온도에서 경화 언더코팅 막을 제공하는 열 경화 고분자를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또다른 목적은 탑 레지스트 용매계에 불용성이고, 반사율 효과를 최소화하며, 노볼락에 비견할 만한 에칭비율을 갖는 언더코팅 막을 제공하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to provide an EBR compatible thermoset polymer useful for undercoating compositions and undercoating membranes in order to eliminate or reduce the aforementioned disadvantages. Another object of the present invention is to provide a thermosetting polymer which provides a cured undercoat film at a temperature of less than 250 ° C. for less than 3 minutes. Another object of the present invention is to provide an undercoat film which is insoluble in the top resist solvent system, minimizes the reflectance effect, and has an etching rate comparable to novolak.

본 발명의 그 이외의 목적과 장점 및 특징은 하기 서술에 의해 명백해진다. Other objects, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description.

본 발명은 신규한 히드록시기를 포함하는 고분자, 아미노 가교제 및 열산발생제(thermal acid generator)를 포함하는 EBR 상용성 열경화 고분자에 대한 것이 다. 열경화 고분자 조성물은 용매에 용해되고 단파장 자외선 리소그래피의 언더코팅 막으로서 사용될 수 있다. The present invention is directed to an EBR compatible thermosetting polymer comprising a novel hydroxy group, an amino crosslinker and a thermal acid generator. The thermosetting polymer composition is dissolved in a solvent and can be used as an undercoat film of short wavelength ultraviolet lithography.

또한, 본 발명은 기판, 기판 상의 열 경화 언더코팅 조성물, 및 열 경화 언더코팅 조성물 상의 방사선 감응성 레지스트 탑코팅을 포함하는 포토리소그래픽 코팅된 기판에 대한 것이다. 더 나아가, 본 발명은 릴리프(relief)구조의 제조를 위해 포토리소그래픽 코팅 기판을 사용하는 공정에 대한 것이다.      The present invention also relates to a photolithographic coated substrate comprising a substrate, a thermally curable undercoat composition on the substrate, and a radiation sensitive resist topcoat on the thermally curable undercoat composition. Furthermore, the present invention is directed to a process of using a photolithographic coated substrate for the manufacture of relief structures.

본 발명에 따른 일반적으로 유용한 고분자는 다음의 화학식을 갖는다.Generally useful polymers according to the invention have the formula:

Figure 112003033889996-pct00001
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상기 식 중, R1은 수소 또는 메틸기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; R2는 미치환되거나 치환기가 페닐기, C1-4 알킬기 또는 C1-4 알콕시기로 치환된 C6-C14 아릴 아크릴레이트기 또는 C6-C14 아릴 메타크릴레이트기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; R3는 히드록시 작용기를 갖는 C1-C8 알킬 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기 또는 C6-C14 아릴기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나이고, R4는 C1-C10 선형 또는 가지형 알킬렌; p는 [-R4O-]p내에 탄소 원자가 30개 이하로 있을 것을 조건으로 하는 1 내지 5 사이의 정수; R5는 C1-C10 선형, 가지형 또는 고리형 알킬기, 치환되거나 미치환된 C6-C14 아릴기, 또는 치환되거나 미치환된 C7 -C15 알리사이클릭 하이드로카본으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; 및 m은 대략 40 내지 70이고, n은 대략 15 내지 35이며, o는 대략 15 내지 25이다. 바람직한 몰퍼센트 범위는 m은 60내지 68, n은 15내지 20이고 o는 15내지 20이다. 전술한 정의에서 아릴기는 바람직하게는 C6-C10 아릴기이고, 더욱 바람직하게는 페닐기이다. 본 발명의 고분자의 분자량은 일반적으로 약 8,000내지 약 100,000이고, 바람직하게는 약 10,000내지 약 24,000의 범위에 있다. R 1 is any one selected from the group consisting of hydrogen or a methyl group; R 2 is either unsubstituted or a substituent selected from the group consisting of a C 6 -C 14 aryl acrylate group or a C 6 -C 14 aryl methacrylate group substituted with a phenyl group, a C 1-4 alkyl group or a C 1-4 alkoxy group ; R 3 is any one selected from the group consisting of C 1 -C 8 alkyl acrylate groups, methacrylate groups or C 6 -C 14 aryl groups with hydroxy functionality, and R 4 is C 1 -C 10 linear or branched Alkylene; p is an integer from 1 to 5 provided that there are no more than 30 carbon atoms in [-R 4 O-] p ; R 5 is selected from the group consisting of C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl groups, substituted or unsubstituted C 6 -C 14 aryl groups, or substituted or unsubstituted C 7 -C 15 alicyclic hydrocarbons Any one selected; And m is approximately 40 to 70, n is approximately 15 to 35 and o is approximately 15 to 25. The preferred mole percent range is m to 60 to 68, n is 15 to 20 and o is 15 to 20. The aryl group in the above definition is preferably a C 6 -C 10 aryl group, more preferably a phenyl group. The molecular weight of the polymers of the present invention is generally in the range of about 8,000 to about 100,000, preferably in the range of about 10,000 to about 24,000.

m, n, 및 o 성분이 TCU 물질로서 적용될 때 흡광성, 용해성 및 가교성 기능을 부여한다. 각각의 단량체 단위(monomeric unit)는 위에 열거한 3가지 기능들 중 하나에 초점이 맞춰져 있지만 하나 이상의 기능에 대해 영향을 미칠 수 있다. 이러한 영향은 사용되는 특정 단량체 단위에 의존한다. 화학식 1에서 m으로 표현되는 단량체 양의 변화는 플라즈마 에칭 저항과 흡광도를 변화시켜서, 광학 파라미터 k를 크게 변화시키고, 광학 파라미터 k는 TCU 물질의 반사조절에 영향을 미친다. 용해성과 에칭 저항은 코모노머인 n과 o를 적절하게 선택하여 최적화할 수 있다. 가교율은 화학식 1에서 n으로 표현되는 단량체의 양에 의해 결정된다. 일반적으로, 248nm 마이크로 리소그래피에서 굴절률(n)과 복소굴절률(complex index)(k) 수치의 최적 범위는 각각 약 1.56내지 1.76과 0.125내지 0.275이다. The m, n, and o components confer absorbance, solubility and crosslinking functions when applied as a TCU material. Each monomeric unit is focused on one of the three functions listed above but may affect one or more functions. This effect depends on the specific monomeric unit used. The change in the amount of monomer represented by m in formula (1) changes the plasma etch resistance and absorbance, thereby greatly changing the optical parameter k, and the optical parameter k affects the reflection control of the TCU material. Solubility and etching resistance can be optimized by appropriate selection of comonomers n and o. The crosslinking rate is determined by the amount of monomer represented by n in formula (1). In general, the optimal range of refractive index (n) and complex index (k) values for 248 nm microlithography is about 1.56 to 1.76 and 0.125 to 0.275, respectively.

본 발명은 용해성과 흡광성 성질을 변경하도록 고안된 고분자의 단량체 단위를 제공하여 EBR 상용성 열 경화 고분자를 제공한다. 바람직하게 그러한 단량체 단위는 바이페닐 메타크릴레이트(biphenyl methacrylate, BPMA) 및 히드록시스티렌(hydroxystyrene, HS)과 결합한 에틸렌글리콜 디시클로펜테닐 메타크릴레이트(ethyleneglycol dicylclopentenenyl methacrylate, EGDCPMA)의 단량체로 구성된 고분자에 의해 제공되며, 상기 세 단량체의 화학식은 다음과 같다. The present invention provides monomer units of polymers designed to alter solubility and absorbance properties to provide EBR compatible thermoset polymers. Preferably such monomer unit is used in a polymer composed of monomers of ethyleneglycol dicylclopentenenyl methacrylate (EGDCPMA) combined with biphenyl methacrylate (BPMA) and hydroxystyrene (HS). It is provided by, the chemical formula of the three monomers is as follows.

Figure 112003033889996-pct00002
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Figure 112003033889996-pct00003
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Figure 112003033889996-pct00004
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일반적으로 히드록시스티렌(HS) 단위체는, 중합 반응 혼합물에서 중합 단량체로서 화학식 5의 아세톡시스티렌(acetoxystyrene, AcSt)을 사용하고, 중합반응이 일어난 후에 반응 혼합물을 메타놀리시스를 위해 메탄올과 메탄올(예를 들면, 10% 용액) 중 나트륨 메톡시드(sodium methoxide)로 희석하여 제공한다. Generally, hydroxystyrene (HS) units use acetoxystyrene (AcSt) of Formula 5 as the polymerization monomer in the polymerization reaction mixture, and after the polymerization takes place, the reaction mixture is subjected to methanol and methanol ( Dilution with sodium methoxide in 10% solution).

Figure 112003033889996-pct00005
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PHS내에서의 페놀릭 OH 작용기(phenolic OH functional group)는 멜라민이나 글리콜루릴(glycoluril) 타입의 크로스-링커와 EGDCPMA내의 에틸렌 글리콜기의 가교반응에 관여하고, PHS 내의 페놀 작용기는 프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 에틸 락테이트(EL), 에틸 에톡시 프로피오네이트(EEP) 및 기타 동종의 것과 같은 에스테르 용매내의 용해도를 증진시킬 수 있다. 바이페닐 메타크릴레이트, 아세톡시스티렌 및 에틸렌글리콜 기능기의 단량체들간의 비율을 조정함으로써 아세톡시스티렌의 삼중중합(terpolymerization)을 통하여 248nm에서의 흡광 도를 조절할 수 있다. Phenolic OH functional group in PHS is involved in crosslinking reaction of melamine or glycoluril type cross-linker with ethylene glycol group in EGDCPMA, and the phenolic functional group in PHS is propylene glycol monomethyl ether It can enhance solubility in ester solvents such as acetates (PGMEA), ethyl lactate (EL), ethyl ethoxy propionate (EEP) and the like. By adjusting the ratio between the monomers of biphenyl methacrylate, acetoxystyrene and ethylene glycol functional groups, the absorbance at 248 nm can be controlled through terpolymerization of acetoxystyrene.

열경화 고분자 조성물은 히드록시기를 갖는 단량체 단위를 포함한다. 히드록시스티렌, 히드록시알킬 아크릴레이트 또는 히드록시알킬 메타크릴레이트와 같은 단량체 단위를 포함하는 고분자와 같이 적절한 히드록시기를 갖는 고분자가 사용될 수 있다. 적절한 히드록시알킬 아크릴레이트나 메타크릴레이트 단량체 단위의 예로서, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 3-히드록시프로필 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 5-히드록시펜틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 6-히드록시헥실 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 및 기타 동종의 것들이 있다. 히드록시알킬 아크릴레이트나 메타크릴레이트 단량체 단위로 비록 2차 알코올기와 3차 알코올기나 1차와 2차 또는 1차, 2차 및 3차 알코올기의 혼합물도 사용할 수 있지만 1차 히드록시기를 포함하는 것이 바람직하다. 2차 알코올의 적절한 예는 2-히드록시프로필 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 3-히드록시부틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 4-히드록시펜틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 5-히드록시헥실 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 및 기타 동종의 것들이 있다. 바람직한 히드록시알킬 아크릴레이트나 메타크릴레이트는 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트이다. The thermosetting polymer composition includes a monomer unit having a hydroxyl group. Polymers having suitable hydroxy groups can be used, such as polymers comprising monomeric units such as hydroxystyrene, hydroxyalkyl acrylates or hydroxyalkyl methacrylates. Examples of suitable hydroxyalkyl acrylate or methacrylate monomer units include 2-hydroxyethyl acrylate or methacrylate, 3-hydroxypropyl acrylate or methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate or methacrylate Latex, 5-hydroxypentyl acrylate or methacrylate, 6-hydroxyhexyl acrylate or methacrylate, and the like. As hydroxyalkyl acrylate or methacrylate monomer units, although it is possible to use secondary alcohol groups and tertiary alcohol groups or mixtures of primary and secondary or primary, secondary and tertiary alcohol groups, those containing primary hydroxy groups desirable. Suitable examples of secondary alcohols include 2-hydroxypropyl acrylate or methacrylate, 3-hydroxybutyl acrylate or methacrylate, 4-hydroxypentyl acrylate or methacrylate, 5-hydroxyhexyl acrylate Or methacrylates and the like. Preferred hydroxyalkyl acrylates or methacrylates are 2-hydroxyethyl acrylates or methacrylates.

히드록시기를 갖는 고분자는 레지스트의 n과 k의 균형을 맞추기 위해 아로마틱 단량체 단위를 포함해야 하는데, 바람직하게는 바이페닐 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 나프틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 및 안트라세닐(anthracenyl) 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트이다. 아울러, 열경화 고분자 조성물은 더욱 용해성이 있는 고분자를 제조하기 위해 아크릴산이나 메타아크릴산의 에틸렌 글리콜 에스테르 단량체 단위를 더 포함한다. 단량체 단위의 적절한 예는 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트와 메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 페닐 에테르 아크릴레이트와 메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트와 메타크릴레이트 및 기타 동종의 것들이 있다. 바람직하게는 히드록시스티렌, 바이페닐 메타크릴레이트 및 2-(디시클로펜테닐록시) 에테르 아크릴레이트와 메타크릴레이트 단위를 포함하는 고분자의 평균 분자량은 약 8,000내지 40,000의, 더욱 바람직하게는 10,000내지 20,000이다. Polymers having hydroxy groups should include aromatic monomer units to balance n and k of the resist, preferably biphenyl acrylate or methacrylate, naphthyl acrylate or methacrylate, and anthracenyl Acrylate or methacrylate. In addition, the thermosetting polymer composition further includes an ethylene glycol ester monomer unit of acrylic acid or methacrylic acid to produce a more soluble polymer. Suitable examples of monomeric units are ethylene glycol methyl ether acrylate and methacrylate, ethylene glycol phenyl ether acrylate and methacrylate, diethylene glycol methyl ether acrylate and methacrylate and the like. Preferably the average molecular weight of the polymer comprising hydroxystyrene, biphenyl methacrylate and 2- (dicyclopentenyloxy) ether acrylate and methacrylate units is between about 8,000 and 40,000, more preferably between 10,000 and 10,000 20,000.

언더코팅에 적절한 용매는 케톤, 에테르, 및 에스테르를 포함하는데, 예를 들면, 2-헵타논, 시클로헥사논, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 메틸 락테이트, 에틸 락테이트, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, N-메틸-2-피롤리돈, 에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 및 기타 동종의 것들이 있다. Suitable solvents for undercoating include ketones, ethers, and esters, for example 2-heptanone, cyclohexanone, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, Methyl 3-methoxypropionate, N-methyl-2-pyrrolidone, ethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and the like.

본 발명은 EBR 상용성 열경화 고분자 조성물에 대한 것으로서, 이는 단파장 자외선 리소그래피의 언더코팅 막의 형성에 이용된다. 열경화 고분자 조성물은 히드록시기-포함 고분자, 아미노 가교제 및 열산발생제와 용매를 포함한다. 조성물이 가열될 때 열산발생제는 다중 작용기를 갖는 아미노 가교제를 프로톤화(protonate)하여 매우 강한 친전자성 작용기를 만드는 산을 발생시킨다. 이 작용기는 히드록시기를 갖는 고분자의 히드록시기와 반응하여, 경화·가교된 고분자 매트릭스를 형성 한다.The present invention relates to an EBR compatible thermosetting polymer composition, which is used for the formation of undercoat films of short wavelength ultraviolet lithography. The thermosetting polymer composition includes a hydroxyl group-containing polymer, an amino crosslinking agent and a thermal acid generator and a solvent. When the composition is heated, the thermal acid generator protonates the amino crosslinking agent with multiple functional groups to generate an acid that makes very strong electrophilic functional groups. This functional group reacts with the hydroxyl group of the polymer having a hydroxyl group to form a cured and crosslinked polymer matrix.

본 발명에서는 메티롤레이트(methylolate)된 및/또는 메티롤레이트되고 에스테르화된 멜라민, 메티롤레이트된 및/또는 메티롤레이트되고 에스테르화된 구아나민(guanamine) 및 기타 동종의 것과 같은 어떠한 적절한 아미노 가교제도 사용할 수 있다. 바람직한 아미노 가교제의 일반식은 다음과 같다. In the present invention, any suitable amino such as methylolated and / or metyrolated and esterified melamine, metyrolated and / or metyrolated and esterified guanamine and the like Crosslinking agents can also be used. The general formula of the preferred amino crosslinker is as follows.

Figure 112003033889996-pct00006
Figure 112003033889996-pct00006

화학식 6에서 Y는 NR10R11 또는 치환되거나 미치환된 C6-C14 아릴기 또는 C1-C8 알킬기이고; R6내지 R 1 1 은 독립적으로 수소나 식 -CH2OH 또는 R12는 약 1내지 8개의 탄소를 갖는 알킬기인 CH2OR12의 그룹이다.Y in formula 6 is NR 10 R 11 or a substituted or unsubstituted C 6 -C 14 aryl group or C 1 -C 8 alkyl group; R 6 to R 1 1 are independently hydrogen or a group of CH 2 OR 12 in which the formula —CH 2 OH or R 12 is an alkyl group having about 1 to 8 carbons.

적절한 멜라민 가교제의 예는 메톡시알킬멜라민인데, 예를 들면 헥사메톡시메틸멜라민, 트리메톡시메틸멜라민, 헥사메톡시에틸멜라민, 테트라메톡시에틸멜라민, 헥사메톡시프로필멜라민, 펜타메톡시프로필멜라민, 및 기타 이와 동종의 것이다. 바람직한 멜라민 가교제는 헥사메톡시메틸-멜라민이다. 바람직한 아미노 가교제는 일본, 카나사와켄에 소재하는 산와 화학 주식회사(Sanwa Chemical Co. Ltd., Kanaxawa-ken, Japan)의 MW100LM 멜라민 가교제와 미국, 뉴저지, 웨스트 패터슨에 소재하는 사이텍 산업(Cytec Industries, West Patterson, New Jersey)의 Cymel 303과 Powerlink이다. Examples of suitable melamine crosslinkers are methoxyalkylmelamines, for example hexamethoxymethylmelamine, trimethoxymethylmelamine, hexamethoxyethylmelamine, tetramethoxyethylmelamine, hexamethoxypropylmelamine, pentamethoxypropylmelamine , And the like. Preferred melamine crosslinkers are hexamethoxymethyl-melamine. Preferred amino crosslinkers are MW100LM melamine crosslinkers from Sanwa Chemical Co. Ltd., Kanaxawa-ken, Japan, Kanazawaken, Japan, and Cytec Industries, West, New Jersey, USA. Patterson, New Jersey) Cymel 303 and Powerlink.

본 발명의 열산발생제는 다음과 같은 일반식을 갖는다:The thermal acid generator of the present invention has the general formula:

Figure 112003033889996-pct00007
Figure 112003033889996-pct00007

화학식 7에서 R13은 치환기가 할로겐, 알콕시기, 아로마틱기, 니트로기 또는 아미노기인 치환되거나 미치환된 알킬기, 시클로알킬기 또는 아로마틱기이고, 여기서 ; 및 R14내지 R18은 독립적으로 수소, 선형 또는 가지형 C1내지 C4 알킬기, 알콕시기, 아미노기, 알킬아미노기, 아릴기, 알케닐(alkenyl)기, 할로겐, 아실옥시(acyloxy)기, 시클로알킬기, 또는 고리화(annulated)된 시클로알킬기, 아로마틱기 또는 헤테로사이클릭기로부터 선택된다. 바람직한 열산발생제는 시클로헥실 p-톨루엔술포네이트, 멘틸 p-톨루엔술포네이트, 보닐 p-톨루엔술포네이트(bornyl p-toluenesulfonate), 시클로헥실 트리이소프로필벤젠술포네이트, 시클로헥실 4-메톡시벤젠술포네이트이다. 더욱 바람직한 열산발생제는 시클로헥실 p-톨루엔술포네이트, 멘틸 p-톨루엔술포네이트 및 시클로헥실 2,4,6-트 리이소프로필벤젠술포네이트이다. R 13 in formula (7) is a substituted or unsubstituted alkyl group, cycloalkyl group or aromatic group wherein the substituent is a halogen, alkoxy group, aromatic group, nitro group or amino group, wherein; And R 14 to R 18 are independently hydrogen, linear or branched C 1 to C 4 alkyl group, alkoxy group, amino group, alkylamino group, aryl group, alkenyl group, halogen, acyloxy group, cyclo Alkyl group, or an annealed cycloalkyl group, aromatic group or heterocyclic group. Preferred thermal acid generators are cyclohexyl p-toluenesulfonate, menthyl p-toluenesulfonate, bornyl p-toluenesulfonate, cyclohexyl triisopropylbenzenesulfonate, cyclohexyl 4-methoxybenzenesulfo Nate. More preferred thermal acid generators are cyclohexyl p-toluenesulfonate, menthyl p-toluenesulfonate and cyclohexyl 2,4,6-triisopropylbenzenesulfonate.

전술한 고리화는 시클로알킬, 아로마틱 또는 헤테로사이클릭 고리가 열산발생제의 벤젠 고리에 연결되는 것을 의미하는데, 예를 들면 다음의 식에서 보여지는 고리화된 방향족 화합물과 같다.The aforementioned cyclization means that the cycloalkyl, aromatic or heterocyclic ring is connected to the benzene ring of the thermal acid generator, for example, the same as the cyclized aromatic compound shown in the following formula.

Figure 112003033889996-pct00008
Figure 112003033889996-pct00008

전술한 열산발생제는 광산발생제(photoacid generator)로서 고려되어져서는 안된다. 열산발생제는 자외선광선에 대해 가져야할 감응도가 매우 조악하고, 따라서 그들은 실제적으로 포토리소그래피에서 광산발생제로 사용될 수 없다. The above-mentioned thermal acid generators should not be considered as photoacid generators. Thermal acid generators have a very poor sensitivity to ultraviolet light, so they can not actually be used as photoacid generators in photolithography.

바람직하게는 열경화 고분자 조성물은 전체 고형분에 대하여 히드록시기를 갖는 고분자를 약 75내지 95 중량%,를 보다 바람직하게는 약 82내지 95 중량%를 포함한다. 열경화 고분자 조성물에서의 아미노 가교제의 양은 바람직하게 약 3내지 20 중량%이고, 보다 바람직하게는 약 3내지 6 중량%이다. 열경화 고분자 조성물에서의 열산발생제의 양은 바람직하게 약 0.5내지 5 중량%이고, 보다 바람직하게는 약 2내지 4 중량%이다. Preferably the thermosetting polymer composition comprises from about 75 to 95% by weight of the polymer having a hydroxy group, more preferably from about 82 to 95% by weight relative to the total solids. The amount of amino crosslinking agent in the thermosetting polymer composition is preferably about 3 to 20% by weight, more preferably about 3 to 6% by weight. The amount of thermal acid generator in the thermosetting polymer composition is preferably about 0.5 to 5% by weight, more preferably about 2 to 4% by weight.

본 발명의 열경화 고분자 조성물은 약 50℃의 온도에 다다를 때까지 현저한 가교가 시작되어서는 안된다. 50℃ 미만에서의 가교가 현저하면 상온에서 겔(gel) 형성을 유도할 수 있고, 따라서 그 쉘프(shelf)의 저장기간을 감소시킨다. 겔 형성 은 열경화 고분자 조성물이 마이크로리소그래피에서 언더코팅으로서 사용될 때 불균일한 코팅 및 기판을 가로지르는 라인폭의 변화를 야기한다.Significant crosslinking should not begin until the thermoset polymer composition of the present invention reaches a temperature of about 50 ° C. Significant crosslinking below 50 ° C. can lead to gel formation at room temperature, thus reducing shelf life of the shelf. Gel formation results in a nonuniform coating and a change in line width across the substrate when the thermoset polymer composition is used as undercoating in microlithography.

본 발명은 또한 기판, 기판 상의 열 경화 언더코팅 조성물, 및 열 경화 언더코팅 조성물 상의 방사선-감응성 레지스트 탑코팅을 포함하는 포토리소그래픽 코팅 기판에 대한 것이다. 열 경화 언더코팅 조성물은 열경화 고분자 조성물을 포함하는데, 이 열경화 고분자 조성물은 히드록시기를 갖는 고분자, 아미노 가교제 및 가교 매트릭스를 형성하기 위해 가열된 열산발생제를 포함한다. 전술한 고분자 어느 것이든 히드록시기를 갖는 고분자로서 사용될 수 있다. The invention also relates to a photolithographic coated substrate comprising a substrate, a thermally curable undercoat composition on the substrate, and a radiation-sensitive resist topcoat on the thermally curable undercoat composition. The thermosetting undercoat composition comprises a thermosetting polymer composition, which comprises a polymer having a hydroxy group, an amino crosslinking agent and a heated acid generator to form a crosslinking matrix. Any of the aforementioned polymers can be used as the polymer having a hydroxyl group.

본 발명은 더 나아가 다음 단계를 포함하는 릴리프 구조의 제조를 위한 포토리소그래픽 코팅 기판을 사용한 공정에 대한 것이다. 화학선(actinic)의 방사선에 방사선-감응성 레지스트 탑코팅을 이미지와이즈(imagewise) 노광시키면서, 포토리소그래픽 코팅한 기판을 제공하는 단계; 및 방사선-감응성 레지스트 탑코팅에서의 개방영역을 형성하기 위해 현상제로 방사선-감응성 레지스트 탑코팅을 현상하여 레지스트 화상을 형성하는 단계;를 포함한다. 아울러, 열경화 언더코팅 조성물에 화상을 형성하기 위해 산소 플라즈마 에칭과 같은 적절한 공정으로 현상된 방사선-감응성 레지스트 탑코팅의 개방구역에서 열 경화 언더코팅 조성물은 제거될 수 있다. The invention further relates to a process using a photolithographic coated substrate for the manufacture of a relief structure comprising the following steps. Providing a photolithographic coated substrate while imagewise exposing a radiation-sensitive resist topcoat to actinic radiation; And developing a radiation-sensitive resist topcoat with a developer to form a resist image to form an open area in the radiation-sensitive resist topcoat. In addition, the heat curable undercoat composition may be removed in the open area of the radiation-sensitive resist topcoat developed by a suitable process such as oxygen plasma etching to form an image on the heat curable undercoat composition.

열경화 고분자 조성물의 한가지 장점은 약 250℃ 미만의 온도와 약 180초 미만에서 경화될 수 있다는 것이다. 이러한 사실은 특히 온도와 시간에 제약 받는 레지스트 시스템용 언더코팅 막의 상업적 기능화에 본 조성물을 유용하게 한다. 바람직하게는 열경화 고분자 조성물이 150에서 250℃ 사이의 온도에서, 보다 바람직하 게는 180에서 220℃ 사이의 온도에서 경화된다. 바람직한 경화시간은 30내지 180초이고, 보다 바람직하게는 60내지 120초이다. One advantage of thermoset polymer compositions is that they can be cured at temperatures below about 250 ° C. and below about 180 seconds. This makes the compositions particularly useful for commercial functionalization of undercoat films for resist systems that are temperature and time constrained. Preferably the thermoset polymer composition is cured at a temperature between 150 and 250 ° C, more preferably at a temperature between 180 and 220 ° C. Preferable hardening time is 30 to 180 second, More preferably, it is 60 to 120 second.

언더코팅과 방사선-감응성 조성물은 모두 공지의 코팅 방법에 의하여 기판에 균일하게 도포된다. 조성물은 유기용매에 용해되고, 코팅은 스핀-코팅(spin-coating), 침지(dipping), 나이프 코팅(knife coating), 적막(lamination), 브러싱(brushing), 분무(spraying), 및 역회전코팅(reverse-roll coating) 방법에 의해 도포된다. 코팅 두께 범위는 일반적으로 약 0.1내지 10㎛이상의 값에 걸쳐 있고, 보다 바람직하게는 방사선-감응성 레지스트에 대하여는 0.1내지 1.5㎛의 값을, 언더코팅 막에 대하여는 0.3내지 3.0㎛의 값을 갖는다. 코팅 적용 후에 용매는 일반적으로 경화나 건조로 제거된다. Both the undercoat and the radiation-sensitive composition are uniformly applied to the substrate by known coating methods. The composition is dissolved in an organic solvent, and the coating is spin-coating, dipping, knife coating, lamination, brushing, spraying, and reverse coating. It is applied by reverse-roll coating method. The coating thickness ranges generally range from about 0.1 to 10 μm or more, more preferably from 0.1 to 1.5 μm for radiation-sensitive resists and from 0.3 to 3.0 μm for undercoat films. After coating application the solvent is generally removed by curing or drying.

언더코팅과 탑 방사선-감응성 조성물 모두에 대하여 적절한 용매는 케톤, 에테르 및 에스테르를 포함한다. 예를 들면 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 2-헵타논, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 2-메톡시-1-프로필렌 아세테이트, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-에톡시에틸 아세테이트, 1-메톡시-2-프로필 아세테이트, 1,2-디메톡시 에탄 에틸 아세테이트, 셀로솔브 아세테이트(cellosolve acetate), 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 메틸 락테이트, 에틸 락테이트, 메틸 피루베이트, 에틸 피루베이트, 에틸 3-메톡시프로피오네이트, N-메틸-2-피롤리돈, 1,4-디옥산, 에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 및 기타 이와 동종의 것이 있다. 언 더코팅과 탑 포토레지스트 조성물에 사용되는 용매는 언더코팅과 탑 포토레지스트 조성물에서의 고분자 수지와의 상용성의 관점에서 선택되어야 한다. 예를 들면, 포토레지스트 조성물과 그의 농축용 용매를 선택하는 것은 대개 산 반응성 고분자, 광산발생제, 및 코팅 방법에 좌우된다. 용매는 불활성이어야 하고, 포토레지스트에서 모든 구성성분을 용해시키고, 구성성분과 어떠한 화학적 반응도 진행시키지 않으며, 코팅 후에 건조로 제거될 수 있는 것이어야 한다.Suitable solvents for both undercoating and top radiation-sensitive compositions include ketones, ethers and esters. For example methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, cyclopentanone, cyclohexanone, 2-methoxy-1-propylene acetate, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-e Methoxyethyl acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, 1,2-dimethoxy ethane ethyl acetate, cellosolve acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, methyl lactate, ethyl Lactate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, ethyl 3-methoxypropionate, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,4-dioxane, ethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monoethyl ether , Diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and the like. The solvent used for the undercoat and the top photoresist composition should be selected in view of compatibility with the polymer resin in the undercoat and the top photoresist composition. For example, the choice of photoresist composition and its concentration solvent largely depends on the acid reactive polymer, photoacid generator, and coating method. The solvent should be inert and should be capable of dissolving all components in the photoresist, not allowing any chemical reaction with the components, and being able to be removed by drying after coating.

본 발명의 방사선-감응성 레지스트 탑코팅은 적절한 방사선-감응성 레지스트일 수 있다. 전형적으로는 미국 특허 5,492,793호와 5,747,622호에서 논의되었듯이 단파장 자외선 영역의 방사선에 감응성 있는 화학증폭 레지스트이다. 이중막 레지스트 시스템은, 방사선-감응성 레지스트가 산소 플라즈마 에칭을 억제하기 위하여 실리콘을 함유하는 것이 바람직하다. The radiation-sensitive resist topcoat of the present invention may be a suitable radiation-sensitive resist. Typically, chemically amplified resists are sensitive to radiation in the short wavelength ultraviolet region, as discussed in US Pat. Nos. 5,492,793 and 5,747,622. In a double film resist system, it is preferred that the radiation-sensitive resist contains silicon to inhibit oxygen plasma etching.

방사선-감응성 레지스트는 또한 광산발생(photoacid generating, PAG) 화합물을 포함할 수 있다. PAG 화합물은 술포늄 또는 요오드늄염, 니트로 벤질 에스테르, 이미도술포네이트에스테르 및 기타 이와 동종의 것들과 같은 어떠한 적절한 타입도 될 수 있다. PAG는 대개 고분자의 중량에 대해 약 1내지 10%의 양이 포함된다. Radiation-sensitive resists may also include photoacid generating (PAG) compounds. The PAG compound may be of any suitable type, such as sulfonium or iodonium salts, nitro benzyl esters, imidosulfonate esters and the like. PAG is usually included in an amount of about 1 to 10% by weight of the polymer.

적절한 광산발생제 화합물이라면 어떤 것이라도 포토레지스트 조성물에 사용될 수 있다. 광산발생제 화합물은 잘 알려져 있고, 예를 들면 오늄 염(onium salt)을 포함하는데, 오늄 염은 디아조늄, 술포늄, 술폭소늄 및 요오드늄염 및 디술폰과 같은 것이다. 적절한 광산발생제 화합물은 예를 들면, 본 출원에 참조문헌 으로 편입된 미국 특허 번호 5,558,978과 5,468,589호에 개시되어 있다.  Any suitable photoacid generator compound can be used in the photoresist composition. Photoacid generator compounds are well known and include, for example, onium salts, which are such as diazonium, sulfonium, sulfoxonium and iodonium salts and disulfones. Suitable photoacid generator compounds are disclosed, for example, in US Pat. Nos. 5,558,978 and 5,468,589, which are incorporated herein by reference.

광산발생제의 적절한 예는 펜아크릴 p-메틸벤젠술포네이트, 벤조인 p-톨루엔술포네이트,

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-(p-톨루엔-술포닐옥시)메틸벤조인, 3-(p-톨루엔술포닐옥시)-2-히드록시-2-페닐-1-페닐프로필 에테르, N-(p-도데실벤젠술포닐옥시)-1,8-나프탈이미드 및 N-(페닐-술포닐옥시)-1,8-나프탈이미드이다.Suitable examples of photoacid generators include phenacryl p-methylbenzenesulfonate, benzoin p-toluenesulfonate,
Figure 112003033889996-pct00009
-(p-toluene-sulfonyloxy) methylbenzoin, 3- (p-toluenesulfonyloxy) -2-hydroxy-2-phenyl-1-phenylpropyl ether, N- (p-dodecylbenzenesulfonyl Oxy) -1,8-naphthalimide and N- (phenyl-sulfonyloxy) -1,8-naphthalimide.

다른 적절한 화합물은 이로서 1-니트로벤즈알데히드와 2,6-니트로벤즈알데히드와 같은 o-니트로소벤조익산으로, 화학선 방사 전위되는 o-니트로벤즈알데히드 같은 화합물인데

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-트리클로로아세토페논과 p-tert-부틸-
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Figure 112003033889996-pct00015
-트리클로로아세토페논과 같은
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-할로아실페논, 및 2-히드록시벤조페논 메탄술포네이트와 2,4-히드록시벤조페논 비스(메탄술포네이트)와 같은 o-히드록시아실페논의 술폰 에스테르이다. Other suitable compounds are, for example, o-nitrosobenzoic acid, such as 1-nitrobenzaldehyde and 2,6-nitrobenzaldehyde, such as o-nitrobenzaldehyde, which is actinic radiation potential.
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Trichloroacetophenone and p-tert-butyl
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,
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Such as trichloroacetophenone
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Haloacylphenones and sulfone esters of o-hydroxyacylphenones such as 2-hydroxybenzophenone methanesulfonate and 2,4-hydroxybenzophenone bis (methanesulfonate).

다른 적절한 광산발생제의 예는 브롬화 트리페닐술포늄, 염화 트리페닐술포늄, 요오드화 트리페닐술포늄, 트리페닐술포늄 헥사플루오로 인산염(phosphate), 트리페닐술포늄 헥사플루오로 비산염(arsenate), 트리페닐술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 염화 디페닐에틸술포늄, 염화 펜아실디메틸술포늄, 염화 펜아실테트라히드로티오페늄(thiopenium), 4-니트로펜아실테트라히드로티오펜늄 클로라이드, 및 4-히드록시-2-메틸페닐헥사히드로티오피릴륨이다. Examples of other suitable photoacid generators are triphenylsulfonium bromide, triphenylsulfonium chloride, triphenylsulfonium iodide, triphenylsulfonium hexafluoro phosphate, triphenylsulfonium hexafluoro arsenate Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, diphenylethylsulfonium chloride, phenacyldimethylsulfonium chloride, phenacyltetrahydrothiophenium chloride, 4-nitrophenacyltetrahydrothiophenium chloride, And 4-hydroxy-2-methylphenylhexahydrothiopyryllium.

더 나아가 본 발명에서 사용할 수 있는 적절한 광산발생제의 예는 비스-(p-톨루엔술포닐)디아조메탄, 메틸술포닐 p-톨루엔술포닐디아조메탄, 1-시클로-헥실술 포닐-1-(1,1-디메틸에틸술포닐) 디아조메탄, 비스(1,1-디메틸에틸술포닐)디아조메탄, 비스(1-메틸에틸술포닐)디아조메탄, 비스(시클로헥실술포닐)디아조메탄, 1-p-톨루엔술포닐-1-시클로헥실카르보닐디아조메탄, 2-메틸-2-(p-톨루엔술포닐)프로피오페논, 2-메탄술포닐-2-메틸-(4-메틸티오프로피오페논, 2,4-메틸-2-(p-톨루엔술포닐)펜트-3-온, 1-디아조-1-메틸술포닐-4-페닐-2-부타논, 2-(시클로헥실카르보닐)-2-(p-톨루엔술포닐)프로판, 1-시클로헥실술포닐-1-시클로헥실카르보닐디아조메탄, 1-디아조-1-시클로헥실술포닐-3,3-디메틸-2-부타논, 1-디아조-1-(1,1-디메틸에틸술포닐)-3,3-디메틸-2-부타논, 1-아세틸-1-(1-메틸에틸술포닐)디아조메탄, 1-디아조-1-(p-톨루엔술포닐)-3,3-디메틸-2-부타논, 1-디아조-1-벤젠술포닐-3,3-디메틸-2-부타논, 1-디아조-1-(p-톨루엔술포닐)-3-메틸-2-부타논, 시클로헥실 2-디아조-2-(p-톨루엔술포닐)아세테이트, 터트-부틸 2-디아조-2-벤젠술포닐아세테이트, 이소프로필-2-디아조-2-메탄술포닐아세테이트, 시클로헥실 2-디아조-2-벤젠술포닐아세테이트, 터트-부틸 2-디아조-2-(p-톨루엔술포닐)아세테이트, 2-니트로벤질 p-톨루엔술포네이트, 2,6-디니트로벤질 p-톨루엔술포네이트, 2,4-디니트로벤질 p-트리플루오로메틸벤젠술포네이트이다. Further examples of suitable photoacid generators that can be used in the present invention include bis- (p-toluenesulfonyl) diazomethane, methylsulfonyl p-toluenesulfonyldiazomethane, 1-cyclo-hexylsulfonyl-1- (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, bis (1-methylethylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) dia Zomethane, 1-p-toluenesulfonyl-1-cyclohexylcarbonyldiazomethane, 2-methyl-2- (p-toluenesulfonyl) propiophenone, 2-methanesulfonyl-2-methyl- (4 -Methylthiopropiophenone, 2,4-methyl-2- (p-toluenesulfonyl) pent-3-one , 1-diazo-1-methylsulfonyl-4-phenyl-2-butanone, 2- (Cyclohexylcarbonyl) -2- (p-toluenesulfonyl) propane, 1-cyclohexylsulfonyl-1-cyclohexylcarbonyldiazomethane, 1-diazo-1-cyclohexylsulfonyl-3,3 -Dimethyl-2-butanone, 1-diazo-1- (1,1-dimethylethylsulfonyl) -3,3-dimethyl-2-butanone, 1-acetyl-1- (1-meth Methylethylsulfonyl) diazomethane, 1-diazo-1- (p-toluenesulfonyl) -3,3-dimethyl-2-butanone, 1-diazo-1-benzenesulfonyl-3,3- Dimethyl-2-butanone, 1-diazo-1- (p-toluenesulfonyl) -3-methyl-2-butanone, cyclohexyl 2-diazo-2- (p-toluenesulfonyl) acetate, tert -Butyl 2-diazo-2-benzenesulfonyl acetate, isopropyl-2-diazo-2-methanesulfonyl acetate, cyclohexyl 2-diazo-2-benzenesulfonyl acetate, tert-butyl 2-diazo 2- (p-toluenesulfonyl) acetate, 2-nitrobenzyl p-toluenesulfonate, 2,6-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate, 2,4-dinitrobenzyl p-trifluoromethylbenzenesulfo Nate.

다른 광산발생제의 예를 들면 헥사플루오로테트라브로모-비스페놀 A, 1,1,1,-tris(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)에탄 및 N-(2,4,6-트리브로모페닐)-N(p-톨루엔술포닐)우레아이다. Examples of other photoacid generators are hexafluorotetrabromo-bisphenol A, 1,1,1, -tris (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) ethane and N- (2,4, 6-tribromophenyl) -N (p-toluenesulfonyl) urea.

광산발생제 화합물은 대체로 고분자 고형분 총중량에 대하여 약 0.0001내지 20%의 양이 사용되고, 바람직하게는 고분자 고형분 총중량에 대하여 약 1내지 10% 의 양을 사용한다. The photoacid generator compound is generally used in an amount of about 0.0001 to 20% based on the total weight of the polymer solids, and preferably about 1 to 10% by weight of the total weight of the polymer solids.

추가적인 실시예로 포토레지스트 조성물에 염기 첨가제를 첨가할 수 있다. 염기 첨가제의 목적은 화학선의 방사에 의해 조사(irradiated)되기 전에 포토레지스트 내에 존재하는 양성자를 제거하는 것이다. 염기는 부적절한 산에 의해 산반응성기(acid labile group)의 공격이나 분열을 방지하므로, 따라서, 레지스트의 효율과 안정성을 증가시킨다. 조성물에서의 염기의 비율은 광산발생제보다 상당히 작아야 하는데, 이는 염기가 포토레지스트 조성물이 조사된 후에 산반응성기의 분열에 간섭하는 것이 바람직하지 않기 때문이다. 존재하는 염기 화합물의 바람직한 비율의 범위는 광산발생제 조성물의 중량당 약 3내지 50%이다. 염기 첨가제의 적절한 예를 들면, 2-메틸이미다졸, 트리이소프로필아민, 4-디메틸아미노피리딘, 4,4'-디아미노디페닐 에테르, 2,4,5 트리페닐 이미다졸 및 1,5-디아조바이시클로[4,3,0]논-5-엔이다. As a further example, base additives may be added to the photoresist composition. The purpose of the base additive is to remove protons present in the photoresist before being irradiated by actinic radiation. The base prevents attack or cleavage of acid labile groups by inadequate acid, thus increasing the efficiency and stability of the resist. The proportion of base in the composition should be considerably smaller than the photoacid generator since it is not desirable for the base to interfere with the cleavage of the acid reactive groups after the photoresist composition has been irradiated. The preferred proportion of base compound present is in the range of about 3 to 50% by weight of the photoacid generator composition. Suitable examples of base additives include 2-methylimidazole, triisopropylamine, 4-dimethylaminopyridine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 2,4,5 triphenyl imidazole and 1,5 -Diazobicyclo [4,3,0] non-5-ene.

조성물의 화학선의 방사파장에 대한 흡광도를 증가시키기 위해, 포토레지스트에 염료를 첨가할 수도 있다. 염료는 조성물을 오염시켜서는 안되고, 어떠한 열적처리를 포함하는 공정 조건에도 견딜 수 있어야 한다. 적절한 염료의 예는 플루오레논유도체, 안트라센 유도체 또는 피렌 유도체이다. 포토레지스트 조성물에 바람직한 다른 특정 종류의 염료는 미국 특허 제 5,593,812호에 개시되어 있다. Dyestuffs may be added to the photoresist to increase the absorbance of the radiation of the actinic radiation of the composition. The dye must not contaminate the composition and must be able to withstand process conditions including any thermal treatment. Examples of suitable dyes are fluorenone derivatives, anthracene derivatives or pyrene derivatives. Other specific types of dyes preferred for photoresist compositions are disclosed in US Pat. No. 5,593,812.

포토레지스트 조성물은, 접착촉진제(adhesion promotor)와 계면활성제와 같은 전통적인 첨가제를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 기술분야의 당업자라면, 바람직한 첨가제와 그의 농도를 적절하게 선택할 수 있을 것이다. The photoresist composition may further comprise traditional additives such as adhesion promoters and surfactants. Those skilled in the art will be able to appropriately select the preferred additives and their concentrations.                 

본 발명은 다음과 같은 공정 단계를 포함하는 기판에 패턴을 형성하는 공정에도 관련이 되어 있다. 기판에 전술한 조성물 중 하나를 포함하는 포토레지스트 코팅의 도포하는 단계; 화학선의 방사로 코팅의 이미지와이즈 노광하는 단계; 방사선에 노광된 코팅 영역이 기판으로부터 용해되고, 화상화된 포토레지스트 구조의 코팅이 기판에 잔존하게 될 때까지 알칼리성 수성 현상제로 코팅을 처리하는 단계이다. The invention also relates to a process for forming a pattern on a substrate comprising the following process steps. Applying to the substrate a photoresist coating comprising one of the above compositions; Imagewise exposing the coating with radiation of actinic radiation; The coating is exposed to radiation and the coating area is dissolved from the substrate and the coating is treated with an alkaline aqueous developer until the coating of the imaged photoresist structure remains on the substrate.

릴리프 구조로 제조하기 위해 방사선 감응성 레지스트는 화학선의 방사로 이미지와이즈 노광된다. 이미지와이즈 노광이라는 용어는 예정된 패턴을 포함하는 포토마스크를 통한 노광과 대응하는 마스크를 통한 예를 들면 코팅 기판표면 위로 이동하는 컴퓨터 컨트롤 레이저 빔과 같은 바람직한 화학선의 방사원에 의한 노광, 컴퓨터 컨트롤 전자 빔에 의한 노광 및 X-선 또는 UV선에 의한 노광 모두를 포함하는 의미이다. 이미지와이즈 노광은 수용성인 고분자를 만드는 산반응성기를 분열시키는 레지스트의 노광 영역에서 산을 발생시킨다. 바람직하게는 이미지와이즈 노광 후에 화학증폭 레지스트는 산반응성기와 광산발생제의 반응을 사실상 완결시키는 노광 열 처리 이후가 대상이다. The radiation sensitive resist is imagewise exposed to radiation of actinic radiation to produce a relief structure. The term imagewise exposure refers to exposure through a photomask containing a predetermined pattern and exposure by a radiation source of a desired actinic radiation, such as a computer controlled laser beam moving over the surface of a coating substrate, for example through a corresponding mask, to a computer controlled electron beam. It is meant to include both exposure by exposure and exposure by X-rays or UV rays. Imagewise exposure generates an acid in the exposed area of the resist that cleaves the acid reactive groups that make up the water soluble polymer. Preferably, after the imagewise exposure, the chemically amplified resist is subjected to an exposure heat treatment after substantially completing the reaction of the acid reactive group with the photoacid generator.

재료의 이미지와이즈의 노광 및 어떠한 열 처리한 후에, 탑 방사선 감응성 레지스트의 노광 영역은 바람직하게는 수성 현상제에 용해되어 제거된다. 특정 현상제는 포토레지스트의 타입에 따라서, 특히 고분자 수지의 물성 또는 발생된 광분해 산물에 따라서 선택된다. 현상제는 유기 용매나 그의 혼합물이 첨가되는 수성염기용액을 포함할 수 있다. 특히 바람직한 현상제는 수성 알칼리 용액이다. 수성알 칼리 용액은 예를 들면, 알칼리 금속 실리케이트, 인산염, 수산화염, 및 탄산염을 포함하지만 특히 수산화염화 테트라 알킬암모늄이, 또한 수산화염화 테트라메틸암모늄(TMAH)이 보다 더 바람직하다. 비교적 적은 양의 습윤제(wetting agent) 및/또는 유기 용매도 이들 용액에 첨가하는 것이 바람직하다. After exposure of the imagewise of the material and any heat treatment, the exposed area of the top radiation sensitive resist is preferably dissolved and removed in an aqueous developer. The particular developer is selected depending on the type of photoresist, in particular according to the physical properties of the polymer resin or the resulting photolysis products. The developer may include an aqueous base solution to which an organic solvent or a mixture thereof is added. Particularly preferred developers are aqueous alkaline solutions. Aqueous alkali solutions include, for example, alkali metal silicates, phosphates, hydroxides, and carbonates, but in particular tetraalkylammonium hydroxide, and even more preferred tetramethylammonium hydroxide (TMAH). It is also desirable to add relatively small amounts of wetting agents and / or organic solvents to these solutions.

전술한 이중막 공정에서 사용된 방사선-감응성 레지스트는 바람직하게는 실리콘을 포함하거나 현상 이후에 레지스트에 편입된다. 방사선-감응성 레지스트에서 화상가 형성된 뒤에, 언더레이어 코팅은 레지스트에 의하여 보호되지 않은 영역에서 제거하도록 하기 위해 방사선-감응성 레지스트에 편입된 실리콘은 산소 플라즈마에 노광되었을 때 이산화규소를 형성하고, 에칭되는 것으로부터 레지스트를 보호하여 언더코팅 막에서 릴리프 구조를 형성하기 위해 기판은 산소를 포함하는 플라즈마-에칭 환경에 위치하게 된다.The radiation-sensitive resist used in the bilayer process described above preferably comprises silicon or is incorporated into the resist after development. After the image is formed in the radiation-sensitive resist, the silicon incorporated in the radiation-sensitive resist forms silicon dioxide and is etched away when exposed to oxygen plasma to allow the underlayer coating to be removed in areas not protected by the resist. The substrate is placed in a plasma-etching environment containing oxygen to protect the resist to form a relief structure in the undercoat film.

산소 플라즈마 단계 이후에 이중막 릴리프 구조를 수반하는 기판은 일반적으로 이중막 코팅에 의하여 덮히지 않은 영역의 기판을 변경시킬 최소한 하나 추가적인 처리 단계의 대상이 된다. 바람직하게, 이 처리단계는 도펀트(dopant)의 주입(implantation), 기판에 다른 재료의 증착 또는 기판의 에칭이 될 수 있다. 이다음에 대개 불소/산소 플라즈마 에칭에 의해 기판으로부터 레지스트 코팅을 제거하는 단계가 이어진다. Subsequent to the double film relief structure after the oxygen plasma step are generally subject to at least one additional processing step that will alter the substrate in areas not covered by the double film coating. Preferably, this treatment step may be implantation of dopants, deposition of other materials on the substrate, or etching of the substrate. This is followed by the removal of the resist coating from the substrate, usually by fluorine / oxygen plasma etching.

이미 제안되었던 BPMA와 HEMA를 포함하는 공중합체는 대부분의 PGMEA, EL 기타 그와 동종의 것과 같은 리소그래픽 용매 및 EBR 상용성 용매에 불용성이다. HEMA의 히드록시기는 가교 작용기로서 사용된다. 본 발명의 바람직한 터폴리머(terpolymer)에서, 즉 BPMA, (p-히드록시스티렌(HS)에 더 메타놀리시스된)AcSt 및 EGDCPMA를 포함하는 터폴리머에서, 고분자의 BPMA단위는 언더레이어의 n과 k의 값을 최적화하는데 기여한다. 고분자의 PHS단위는 그의 흡광성과 플라즈마 에칭 저항의 역할에 부가하여 다른 두가지의 역할을 수행한다. 그 역할 중 하나는 HEMA에서 히드록시 작용기보다 더 효과적인 가교에 대한 작용기을 제공하는 것이다. 두번째는 아세톡시스티렌 전구물질로서의 HS는 BPMA와 비정규적으로 공중합되는데, 이는 고분자의 용해성을 증강시키고, 고분자의 미세구조에서 BPMA의 블록(block) 물성을 변경시킨다. 3번째 단량체인 최소한 하나 이상의 에테르 연결을 갖는 에스테르는 고분자의 용해성을 증강시키고 에칭 저항을 증가시킨다. 본 고분자 시스템은 EBR 용매에 상용성이 있다.Copolymers including BPMA and HEMA which have already been proposed are insoluble in lithographic solvents and EBR compatible solvents such as most PGMEA, EL and the like. The hydroxyl group of HEMA is used as the crosslinking functional group. In preferred terpolymers of the present invention, ie, BPMA, terpolymers comprising AcSt and EGDCPMA (more metabolized to p-hydroxystyrene (HS)), the BPMA units of the polymer are contributes to optimizing the value of k. The PHS unit of a polymer performs two other roles in addition to its absorbance and plasma etching resistance. One of its roles is to provide functional groups for crosslinking that are more effective than hydroxy functional groups in HEMA. Second, HS as an acetoxystyrene precursor is irregularly copolymerized with BPMA, which enhances the solubility of the polymer and alters the block properties of BPMA in the microstructure of the polymer. The ester with at least one ether linkage, which is the third monomer, enhances the solubility of the polymer and increases the etching resistance. The polymer system is compatible with EBR solvents.

본 발명은 모든 EBR 상용성 용매에 고도로 용해성 있는 열 가교가능한 작용기를 포함하는 고분자 조성물에 대한 것이다. 본 발명은 열 경화 고분자를 제공하며, 이는 단파장 자외선 리소그래피의 언더코팅 막에 유용하다. 이 언더코팅 막 고분자는 약 220℃ 미만의 온도 및 약 2분 미만의 시간에서 경화될 수 있다. 이 언더코팅은 탑 레지스트 용매 시스템에는 불용성이고 노볼락에 비견할 에칭 비율을 갖는다. 본 발명의 언더코팅 막 고분자 조성물은 화상막/언더레이어 경계에서 반사를 최소화도록 최적화되고, 제제(formulation)에서 가교제의 양을 조절함으로써 스커밍과 풋팅(footing)이 완전하게 제거될 수 있는 조성물에 의해 조정가능한 굴절률(n과 k)을 갖는다. The present invention is directed to polymer compositions comprising thermally crosslinkable functional groups that are highly soluble in all EBR compatible solvents. The present invention provides a thermosetting polymer, which is useful for undercoat films of short wavelength ultraviolet lithography. This undercoat membrane polymer can be cured at a temperature below about 220 ° C. and a time of less than about 2 minutes. This undercoating is insoluble in top resist solvent systems and has an etching rate comparable to novolac. The undercoating film polymer composition of the present invention is optimized to minimize reflection at the image / underlayer boundary, and in compositions where scumming and footing can be completely removed by controlling the amount of crosslinking agent in the formulation. By the refractive indices n and k.

본 발명은 특별한 언급이 없다면 분량과 퍼센트가 중량에 대한 것으로 다음 실시예에 의하여 설명되지만 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention is described by the following examples in parts and percentages by weight unless otherwise indicated, but is not limited to these examples.

테트라히드로퓨란에서 중합하여 본발명의 고분자를 얻는 데 사용되는 일반적인 합성 과정은 다음과 같다. The general synthetic procedure used to obtain the polymer of the present invention by polymerization in tetrahydrofuran is as follows.

단량체, 개시제 및 연쇄이동제의 혼합물을 환류 응축기와 가스유입구가 있는 둥근바닥 플라스크에 넣고, N2의 흐름(flow) 하에서 150g의 THF에 용해시킨다. 혼합물을 저으면서 65℃까지 가열하고, N2 하에서 20시간 동안 같은 온도로 계속 유지시킨다. 그런 후에, 반응 혼합물을 실온까지 식히고, 앨리쿼트(aliquot)를 GPC용으로 취한다. 반응 혼합물을 60ml의 메탄올에 희석하고 메타놀리시스를 위해 메탄올에 용해된 나트륨 메톡시드(10% 용액)를 첨가한다. 혼합물은 환류되고 부산물인 메틸 아세테이트는 4시간 동안 딘-스타크 트랩(Dean-Stark trap)을 이용하여 공비증류(azeoteropic distillation)에 의해 계속 제거된다. 실온까지 식힌 다음, 나트륨의 이온교환을 위해 20g의 Amberlyst 15 수지(롬 앤 하스(Rohm & Haas)사로부터 입수가능한 이온 교환 수지)를 혼합물에 첨가하고 3시간 동안 교반한다. 수지를 여과하고, 용액에 천천히 증류수 4리터를 붓는다. 고체 고분자를 여과로 분리하고 300ml의 THF에 재용해한다. 고분자를 이소프로판올 2리터에 침전시킨다. 여과 후, 고체를 진공상태에서 24시간 동안 60℃로 건조한다.The mixture of monomer, initiator and chain transfer agent is placed in a round bottom flask with reflux condenser and gas inlet and dissolved in 150 g of THF under N 2 flow. The mixture is heated to 65 ° C. with stirring and kept at the same temperature for 20 hours under N 2 . The reaction mixture is then cooled to room temperature and aliquots are taken for GPC. The reaction mixture is diluted in 60 ml of methanol and sodium methoxide (10% solution) dissolved in methanol is added for metanosis. The mixture is refluxed and the byproduct methyl acetate is continuously removed by azeoteropic distillation using a Dean-Stark trap for 4 hours. After cooling to room temperature, 20 g of Amberlyst 15 resin (ion exchange resin available from Rohm & Haas) for the ion exchange of sodium is added to the mixture and stirred for 3 hours. Filter the resin and slowly pour 4 liters of distilled water into the solution. The solid polymer is separated by filtration and redissolved in 300 ml of THF. The polymer is precipitated in 2 liters of isopropanol. After filtration, the solid is dried at 60 ° C. for 24 hours in a vacuum.

일반적인 분석 방법은 다음과 같다. The general analysis method is as follows.

분자량과 분자량분포는 (Phenomena사 제품인)10-4A, 500A 및 50A와 THF용리제를 Phenogel-10, 7.8 × 250 mm 컬럼을 장착한 Millennium사(GPC V 소프트웨어) 의 Waters Corp. 액체 크로마토그래프(굴절률측정)를 사용하여 측정하였다. 열분해측정(TGA)은 퍼킨-엘머 열 중량 분석기(Perkin-Elmer thermal gravimetric analyzer)를 사용하여 행한다. 고분자의 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)는 10℃/분의 가열속도로 퍼킨-엘머 피리스 1 시차 주사 열량 측정기(Perkin-Elmer Pyris 1 Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정하였다. Molecular weight and molecular weight distribution were determined by Waters Corp. (GPC V Software) of Millennium (GPC V Software) equipped with Phenogel-10, 7.8 × 250 mm column with 10-4A, 500A and 50A (from Phenomena) and THF eluent. It was measured using a liquid chromatograph (refractive index). Thermal decomposition measurements (TGA) are performed using a Perkin-Elmer thermal gravimetric analyzer. The glass transition temperature (Tg) of the polymer was measured using a Perkin-Elmer Pyris 1 Differential Scanning Calorimeter at a heating rate of 10 ° C./min.

고분자 실시예 1Polymer Example 1

단량체[4-바이페닐 메타크릴레이트(72.37g, 0.303 mol), 아세톡시 스티렌(10.56g, 0.065 mol) 및 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트(17.07g, 0.065 mol)]와 개시제 VAZO 67(6.00g, 단량체에 대해 6.0 중량%) 및 연쇄이동제인 1-도데칸티올(1.80g, 개시제에 대해 30 중량%)의 혼합물을 전술한 일반적인 과정에 따라 중합한다. 에스테르교환반응(Transesterification)은 4.0g 의 나트륨 메톡시드 용액을 사용한다. 수득률: 91.3 g, 94%. Mw = 14,666; Mw/Mn = 1.92. TGA: 310℃에서 5%의 질량손실. Tg: 128℃. 고분자의 조성은 mol %로 바이페닐 메타크릴레이트 단위는 69%, 히드록시스티렌 단위는 16% 및 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트 단위가 15%이다.Monomer [4-biphenyl methacrylate (72.37 g, 0.303 mol), acetoxy styrene (10.56 g, 0.065 mol) and ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate (17.07 g, 0.065 mol)] and initiator VAZO 67 (6.00 g, 6.0 weight% based on monomer) and a mixture of 1-dodecanethiol (1.80 g, 30 weight% based on initiator) as a chain transfer agent are polymerized according to the general procedure described above. Transesterification uses 4.0 g of sodium methoxide solution. Yield: 91.3 g, 94%. Mw = 14,666; Mw / Mn = 1.92. TGA: 5% mass loss at 310 ° C. Tg: 128 ° C. The composition of the polymer is mol% with 69% biphenyl methacrylate units, 16% hydroxystyrene units and 15% ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate units.

고분자 실시예 2Polymer Example 2

단량체[4-바이페닐 메타크릴레이트(62.74g, 0.263 mol), 아세톡시 스티렌(14.23g, 0.087 mol) 및 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트(23.03g, 0.087 mol)]와 개시제 VAZO 67(6.00g, 단량체에 대해(vs) 6.0 중량%) 및 연쇄이동제인 1-도데칸티올(1.80g, 개시제에 대해 30 중량%)의 혼합물을 전술한 일반적인 과정에 따라 중합한다. 에스테르교환반응은 5.0g 의 나트륨 메톡시드 용액을 사용한다. 수득률: 91.5 g, 95%. Mw = 13,715; Mw/Mn = 1.97. TGA: 305℃에서 5%의 질량손실. Tg: 124℃. 고분자의 조성은 mol %로 바이페닐 메타크릴레이트 단위는 60%, 히드록시스티렌 단위는 19% 및 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트 단위가 21%이다.Monomer [4-biphenyl methacrylate (62.74 g, 0.263 mol), acetoxy styrene (14.23 g, 0.087 mol) and ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate (23.03 g, 0.087 mol)] and initiator VAZO 67 (6.00 g, monomer weight (vs) 6.0 weight percent) and a mixture of 1-dodecanethiol (1.80 g, 30 weight percent based on initiator), which is a chain transfer agent, are polymerized according to the general procedure described above. The transesterification reaction uses 5.0 g of sodium methoxide solution. Yield: 91.5 g, 95%. Mw = 13,715; Mw / Mn = 1.97. TGA: 5% mass loss at 305 ° C. Tg: 124 ° C. The composition of the polymer is mol% with 60% biphenyl methacrylate units, 19% hydroxystyrene units and 21% ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate units.

고분자 실시예 3Polymer Example 3

단량체[4-바이페닐 메타크릴레이트(54.09g, 0.227 mol), 아세톡시 스티렌(22.09g, 0.136 mol) 및 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트(23.82g, 0.09 mol)]와 개시제 VAZO 67(6.00g, 단량체에 대해 6.0 중량%) 및 연쇄이동제인 1-도데칸티올(1.80g, 개시제에 대해 30 중량%)의 혼합물을 전술한 일반적인 과정에 따라 중합한다. 에스테르교환반응은 6.0g 의 나트륨 메톡시드 용액을 사용한다. 수득률: 85.5 g, 91%. Mw = 11,262; Mw/Mn = 1.88. TGA: 300℃에서 5%의 질량손실. Tg: 118℃. 고분자의 조성은 mol %로 바이페닐 메타크릴레이트 단위는 51%, 히드록시스티렌 단위는 28% 및 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트 단위가 21%이다.Monomer [4-biphenyl methacrylate (54.09 g, 0.227 mol), acetoxy styrene (22.09 g, 0.136 mol) and ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate (23.82 g, 0.09 mol)] and initiator VAZO 67 (6.00 g, 6.0 weight% based on monomer) and a mixture of 1-dodecanethiol (1.80 g, 30 weight% based on initiator) as a chain transfer agent are polymerized according to the general procedure described above. The transesterification reaction uses 6.0 g of sodium methoxide solution. Yield: 85.5 g, 91%. Mw = 11,262; Mw / Mn = 1.88. TGA: 5% mass loss at 300 ° C. Tg: 118 ° C. The composition of the polymer is mol% with 51% biphenyl methacrylate units, 28% hydroxystyrene units and 21% ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate units.

고분자 실시예 4Polymer Example 4

단량체[바이페닐 메타크릴레이트[BPMA](37.74g, 0.158 mol), 아세톡시 스티렌(8.54g, 0.0527 mol) 및 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트(13.82g, 0.0527 mol)]와 연쇄이동제인 1-도데칸티올(1.08g, 개시제 에 대해 30 중량%)을 환류응축기와 가스 유입구가 구비된 500 mL 둥근바닥 플라스크에서 N2흐름 하에서 83.6g의 PGMEA(고체 40 %)에 용해시킨다. 혼합물은 70℃까지 가열한다. 그 뒤, 6.4g의 PGMEA내의 VAZO 67[자유 라디칼 개시제, 듀폰 제품, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴)](3.6g, 사용된 단량체에 대해 6 중량%)을 반응혼합물에 15분에 걸쳐 서서히 첨가하고, N2 하에서 24시간 교반한다. 254nm에서 UV 검출기를 사용하는 GPC로 BPMA가 사라지는 것을 관찰할 수 있다. 24시간 후에 잔여 BPMA는 0.1% 미만이다. 반응 혼합물은 실온까지 식힌다. 그런 후에, 메탄올 내의 나트륨 메톡시드 2.0g(10 중량%)와 50mL의 메탄올을 플라스크에 적가한다. 반응혼합물을 3시간 동안 환류시키고 약 25mL의 메탄올이 딘-스타크 트랩을 이용하여 공비증류로 제거된다. 용액을 실온까지 식히고, Amberlyst 15 수지 10g을 적가한다. 반응 혼합물을 2시간 동안 교반하고 수지는 여과로 분리한다. 메탄올과 부산물인 프로필렌 글리콜 메틸 에테르를 제거하기 위하여 이 용액을 60℃ 미만의 진공하에서 그 부피의 반까지 증류한다. 마지막으로 증류된 액체에 PGMEA를 첨가하면 30 중량%의 고용체를 얻는다. Mw = 15,700; Mw/Mn = 1.95; 및 고분자의 조성은 mol %로 바이페닐 메타크릴레이트 단위는 59%, 히드록시스티렌 단위는 20% 및 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트 단위가 21%이다.Chain transfer agent with monomer [biphenyl methacrylate [BPMA] (37.74 g, 0.158 mol), acetoxy styrene (8.54 g, 0.0527 mol) and ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate (13.82 g, 0.0527 mol) Phosphorous 1-dodecanethiol (1.08 g, 30 wt% relative to initiator) is dissolved in 83.6 g of PGMEA (40% solids) under N 2 flow in a 500 mL round bottom flask equipped with a reflux condenser and gas inlet. The mixture is heated to 70 ° C. Subsequently, VAZO 67 [free radical initiator, DuPont, 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile)] (3.6 g, 6% by weight based on monomer used) in 6.4 g of PGMEA was added to the reaction mixture. Is added slowly over 15 minutes and stirred under N 2 for 24 hours. The disappearance of BPMA can be observed with GPC using a UV detector at 254 nm. After 24 hours, the residual BPMA is less than 0.1%. The reaction mixture is cooled to room temperature. Thereafter, 2.0 g (10 wt%) of sodium methoxide in methanol and 50 mL of methanol are added dropwise to the flask. The reaction mixture is refluxed for 3 hours and about 25 mL of methanol is removed by azeotropic distillation using a Dean-Stark trap. The solution is cooled to room temperature and 10 g of Amberlyst 15 resin is added dropwise. The reaction mixture is stirred for 2 hours and the resin is separated by filtration. The solution is distilled to half its volume under vacuum below 60 ° C. to remove methanol and by-product propylene glycol methyl ether. Finally, adding PGMEA to the distilled liquid yields 30% by weight solid solution. Mw = 15,700; Mw / Mn = 1.95; And the composition of the polymer is mol%, 59% for biphenyl methacrylate units, 20% for hydroxystyrene units and 21% for ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate units.

고분자 실시예 5Polymer Example 5

단량체[바이페닐 메타크릴레이트[BPMA](37.74g, 0.158 mol), 아세톡시 스티렌(8.54g, 0.0527 mol) 및 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트(13.82g, 0.0527 mol)]와 연쇄이동제인 1-도데칸티올(1.08g, 개시제의 30 중량%)을 환류응축기와 가스 유입구가 구비된 500 mL 둥근바닥 플라스크에서 N2흐름 하에서 83.6g의 PGMEA(고체 40 %)에 용해시킨다. 혼합물은 70℃까지 가열한다. 그 뒤, 6.4g의 PGMEA내의 VAZO 67[자유 라디칼 개시제, 듀폰 제품, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴)](3.6g, 사용된 단량체의 6 중량%)을 반응혼합물에 15분에 걸쳐 서서히 적가한다. 그 뒤, 온도를 80℃까지 서서히 증가시키고, N2 하에서 4시간 동안 교반한다. 254nm에서 UV 검출기를 사용하는 GPC로 BPMA가 사라지는 것을 관찰할 수 있다. 3시간 후에 잔여 BPMA는 0.1% 미만이다. 혼합물은 실온까지 식힌다. 그런 후에, 메탄올 내의 나트륨 메톡시드 2.0g(10 중량%)와 50mL의 메탄올을 플라스크에 적가한다. 반응혼합물을 3시간 동안 환류시키고 약 25mL의 메탄올을 딘-스타크 트랩을 이용하여 공비증류로 제거한다. 그 다음 용액을 실온까지 식히고, Amberlyst 15 수지 10g을 적가한다. 반응 혼합물을 2시간 동안 교반하고 수지는 여과로 분리한다. 메탄올과 부산물인 프로필렌 글리콜 메틸 에테르를 제거하기 위하여 이 용액을 60℃ 미만의 진공하에서 그 부피의 반까지 증류된다. 마지막으로 증류된 액체에 PGMEA를 적가하여 30 중량%의 고용체를 얻는다. Mw = 11,044; Mw/Mn = 2.11; 및 고분자의 조성은 mol %로 바이페닐 메타크릴레이트 단위는 60%, 히드록시스티렌 단위는 19% 및 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트 단위가 21%이다.Chain transfer agent with monomer [biphenyl methacrylate [BPMA] (37.74 g, 0.158 mol), acetoxy styrene (8.54 g, 0.0527 mol) and ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate (13.82 g, 0.0527 mol) Phosphorous 1-dodecanethiol (1.08 g, 30 wt% of initiator) is dissolved in 83.6 g of PGMEA (40% solids) under N 2 flow in a 500 mL round bottom flask equipped with a reflux condenser and a gas inlet. The mixture is heated to 70 ° C. Subsequently, VAZO 67 [free radical initiator, DuPont, 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile)] (3.6 g, 6% by weight of monomer used) in 6.4 g of PGMEA was added to the reaction mixture. Add dropwise slowly over 15 minutes. The temperature is then slowly increased to 80 ° C. and stirred under N 2 for 4 hours. The disappearance of BPMA can be observed with GPC using a UV detector at 254 nm. After 3 hours the remaining BPMA is less than 0.1%. The mixture is cooled to room temperature. Thereafter, 2.0 g (10 wt%) of sodium methoxide in methanol and 50 mL of methanol are added dropwise to the flask. The reaction mixture is refluxed for 3 hours and approximately 25 mL of methanol is removed by azeotropic distillation using a Dean-Stark trap. The solution is then cooled to room temperature and 10 g Amberlyst 15 resin is added dropwise. The reaction mixture is stirred for 2 hours and the resin is separated by filtration. The solution is distilled to half its volume under vacuum below 60 ° C. to remove methanol and by-product propylene glycol methyl ether. Finally, PGMEA is added dropwise to the distilled liquid to obtain 30% by weight solid solution. Mw = 11,044; Mw / Mn = 2.11; And the composition of the polymer is mol%, 60% of biphenyl methacrylate units, 19% of hydroxystyrene units and 21% of ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate units.

실시예 1내지 5에서 고분자의 언더코팅 제제는 다음의 예에 의해 제조된다. In Examples 1 to 5, the undercoat formulation of the polymer is prepared by the following example.                 

언더코팅 제제 1Undercoat formulations 1

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 1의 고분자 14.02g, 4.0g의 MW100LM(멜라민 크로스 링커, 일본 카나사와현에 소재하는 산와 화학 주식회사)용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 1.875g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 80.1g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 93.5/4.0/2.5%)을 밤새 회전(roll)시키고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다. For 100 g of undercoat solution (15% by weight total solids), 14.02 g of polymer of Example 1, 4.0 g of MW100LM (melamine cross linker, Sanwa Chemical Co., Kanasawa, Japan) solution (20% by weight in PGMEA) Solution) and 1.875 g of cyclohexyl tosylate thermal acid solution (20 wt% solution in PGMEA) are mixed and dissolved in 80.1 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 93.5 / 4.0 / 2.5%) is rolled overnight and the undercoat solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 2Undercoat Formulation 2

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 2의 고분자 14.02g, 4.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 1.875g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 80.1g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 93.5/4.0/2.5%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 14.02 g of polymer of Example 2, 4.0 g of MW100LM crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 1.875 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 80.1 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 93.5 / 4.0 / 2.5%) is rotated overnight and the undercoating solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 3 Undercoat Formulation 3

100g 의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 3의 고분자 14.02g, 4.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 1.875g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 80.1g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 93.5/4.0/2.5%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다. For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 14.02 g of the polymer of Example 3, 4.0 g of MW100LM crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 1.875 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 80.1 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 93.5 / 4.0 / 2.5%) is rotated overnight and the undercoating solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 4 Undercoat Formulation 4                 

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 4의 고분자 용액 46.75g, 4.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 1.875g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 47.4g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 93.5/4.0/2.5%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoat solution (15% by weight total solids), 46.75 g of the polymer solution of Example 4, 4.0 g of MW100LM crosslinker solution (20% by weight solution in PGMEA) and 1.875 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator The solution (20 wt% solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 47.4 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 93.5 / 4.0 / 2.5%) is rotated overnight and the undercoating solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 5    Undercoat Formulation 5

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 5의 고분자 용액 46.75g, 4.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 1.875g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 47.4g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 93.5/4.0/2.5%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 46.75 g of the polymer solution of Example 5, 4.0 g of MW100LM crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 1.875 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator The solution (20 wt% solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 47.4 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 93.5 / 4.0 / 2.5%) is rotated overnight and the undercoating solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 6    Undercoat Formulation 6

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 1의 고분자 14.33g, 2.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 1.875g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 81.8g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 95.5/2.0/2.5%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 14.33 g of polymer of Example 1, 2.0 g of MW100LM crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 1.875 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 81.8 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 95.5 / 2.0 / 2.5%) is rotated overnight and the undercoat solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 7 Undercoat Formulation 7                 

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 1의 고분자 14.18g, 3.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 1.875g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 81.0g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 94.5/3.0/2.5%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 14.18 g of polymer of Example 1, 3.0 g of MW100LM crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 1.875 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 81.0 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 94.5 / 3.0 / 2.5%) is rotated overnight and the undercoat solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 8Undercoat Formulation 8

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 1의 고분자 13.83g, 6.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 1.875g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 78.4g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 91.5/6.0/2.5%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 13.83 g of the polymer of Example 1, 6.0 g of MW100LM crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 1.875 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 78.4 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 91.5 / 6.0 / 2.5%) is rotated overnight and the undercoat solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 9Undercoat Formulation 9

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 1의 고분자 13.13g, 10.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 1.875g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 75.0g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 87.5/10.0/2.5%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 13.13 g of the polymer of Example 1, 10.0 g of MW100LM crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 1.875 g of cyclohexyl tosylate thermal acid solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 75.0 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 87.5 / 10.0 / 2.5%) is rotated overnight and the undercoating solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 10Undercoat Formulation 10

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 1의 고분자 14.02g, 4.0g의 Powderlink 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 1.875g 의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 80.1g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 93.5/4.0/2.5%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 14.02 g of the polymer of Example 1, 4.0 g of Powderlink crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 1.875 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 80.1 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 93.5 / 4.0 / 2.5%) is rotated overnight and the undercoating solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 11Undercoat Formulation 11

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 1의 고분자 14.10g, 4.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 2.25g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 79.8g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 94.0/4.0/3.0%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 14.10 g of the polymer of Example 1, 4.0 g of MW100LM crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 2.25 g cyclohexyl tosylate thermal acid generator solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 79.8 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 94.0 / 4.0 / 3.0%) is rotated overnight and the undercoat solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 12Undercoat Formulations 12

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 1의 고분자 13.95g, 4.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 2.25g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 79.8g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 93.0/4.0/3.0%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 13.95 g of polymer of Example 1, 4.0 g of MW100LM crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 2.25 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 79.8 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 93.0 / 4.0 / 3.0%) is rotated overnight and the undercoating solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 13Undercoat Formulations 13

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 1의 고분자 13.80g, 4.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 3.0g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 79.2g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 93.0/4.0/4.0%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15% by weight total solids), 13.80 g of polymer of Example 1, 4.0 g of MW100LM crosslinker solution (20% by weight solution in PGMEA) and 3.0 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 79.2 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 93.0 / 4.0 / 4.0%) is rotated overnight and the undercoating solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제 14Undercoat Formulation 14

100g의 언더코팅 용액(전체 15 중량 % 고체)을 위하여, 실시예 1의 고분자 13.65g, 4.0g의 MW100LM 크로스링커용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액) 및 3.75g의 시클로헥실 토실레이트 열산발생제용액(PGMEA 내의 20 중량% 용액)을 혼합하고, 78.6g의 PGMEA에 용해시킨다. 혼합물(고분자/크로스링커/TAG = 91.0/4.0/5.0%)을 밤새 회전하고, 언더코팅 용액을 0.1㎛테프론 필터를 통해 두번 여과한다.For 100 g of undercoating solution (15 wt% total solids), 13.65 g of polymer of Example 1, 4.0 g of MW100LM crosslinker solution (20 wt% solution in PGMEA) and 3.75 g of cyclohexyl tosylate thermal acid generator solution (20 wt.% Solution in PGMEA) is mixed and dissolved in 78.6 g of PGMEA. The mixture (polymer / crosslinker / TAG = 91.0 / 4.0 / 5.0%) is rotated overnight and the undercoat solution is filtered twice through a 0.1 μm Teflon filter.

언더코팅 제제의 리소그래피 테스트를 위한 일반적인 과정은 다음과 같다. The general procedure for lithographic testing of undercoat formulations is as follows.

실리콘 웨이퍼에 언더코팅 제제로 언더코팅을 스핀 코팅하고, 205℃에서 90초 간 구워(bake)서 0.50㎛의 필름을 만든다. 언더코팅 상부에 화상막(TIS 2000, CT의 Inc Norwalk 소재의 Arch Chemicals사로부터 입수 가능한 화학증폭 레지스트)을 스핀코팅하고, 135℃에서 1분간 가열하여 0.25㎛의 필름을 만든다. 그 다음 코팅된 웨이퍼는 그 뒤 울트라텍 248nm 스텝퍼(Ultratech 248nm Stepper)를 사용해서, 패턴와이즈 노광한다. 웨이퍼를 125℃에서 1분간 노광 후 가열하고, 0.262 노르말농도의 수성TMAH에서 60초간 현상한다. 웨이퍼를 탈이온수로 헹구고 건조하면서 회전시킨다. 주사 전자 마이크로스코피 (scanning electron microscopy, SEM)로 패턴을 분석한다. SEM의 화상는 이중막 레지스트가 0.13㎛만큼 작은 모양을 해상할 수 있다는 것을 보여준다. The undercoat is spin-coated with the undercoating formulation on the silicon wafer and baked at 205 ° C. for 90 seconds to produce a film of 0.50 μm. On top of the undercoat, a spin film (TIS 2000, a chemically amplified resist available from Arch Chemicals, Inc., Norwalk, CT) was spin coated and heated at 135 ° C. for 1 minute to form a 0.25 μm film. The coated wafer is then patternwise exposed using an Ultratec 248nm Stepper. The wafer is heated after exposure at 125 ° C. for 1 minute and developed for 60 seconds in a 0.262 normal concentration aqueous TMAH. Rinse the wafer with deionized water and spin while drying. The pattern is analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The SEM image shows that the bilayer resist can resolve shapes as small as 0.13 μm.

본 발명의 TIS-2000 조성물의 일반적인 리소그래피 수행은 다음과 같다:General lithographic performance of the TIS-2000 composition of the present invention is as follows:

광 속도 범위 : 30내지 40(mJ/㎠); Light speed range: 30-40 (mJ / cm 2);                 

해상도 범위 : 0.120 내지 0.130(㎛), 및Resolution range: 0.120 to 0.130 (μm), and

초점의 깊이(depth) : 0.70 내지 1.0(0.130㎛ 모양)Depth of focus: 0.70 to 1.0 (0.130 μm shape)

조성물의 리소그래피 테스트 결과는 다음 표 1에 나타나 있다. The lithographic test results of the compositions are shown in Table 1 below.

제제의 요약과 언더코팅 제제의 화상 품질 평가Summary of formulations and evaluation of image quality of undercoat formulations 실시예Example 고분자Polymer 고분자 (그램)Polymer (grams) 가교제Crosslinking agent 크로스링커 (그램) 20중량%고체Crosslinker (gram) 20% by weight solid 열 산 발생제 (그램) 20중량% 고체Thermal acid generator (grams) 20% by weight solid PGMEA (그램)PGMEA (grams) 분리된 라인(0.13?m)의 해상도, 레지스트/언더코팅(IL/UL) 계면 품질 Separate line (0.13 μm) resolution, resist / undercoat (IL / UL) interface quality 1One 고분자 1Polymer 1 14.0214.02 MW100LMMW100LM 4.04.0 1.8751.875 80.180.1 IL/UL 계면에서 풋팅 없음No putting at IL / UL interface 22 고분자 2Polymer 2 14.0214.02 MW100LMMW100LM 4.04.0 1.8751.875 80.180.1 IL/UL 계면에서 풋팅 없음No putting at IL / UL interface 33 고분자 3Polymer 3 14.0214.02 MW100LMMW100LM 4.04.0 1.8751.875 80.180.1 IL/UL 계면에서 스커밍있음Summing at IL / UL interface 44 고분자 4Polymer 4 14.0214.02 MW100LMMW100LM 4.04.0 1.8751.875 80.180.1 IL/UL 계면에서 풋팅 없음No putting at IL / UL interface 55 고분자 5Polymer 5 14.0214.02 MW100LMMW100LM 4.04.0 1.8751.875 80.180.1 IL/UL 계면에서 풋팅 없음No putting at IL / UL interface 66 고분자 1Polymer 1 14.3314.33 MW100LMMW100LM 2.02.0 1.8751.875 81.881.8 라인 패턴 와해Line pattern breakage 77 고분자 1Polymer 1 14.1814.18 MW100LMMW100LM 3.03.0 1.8751.875 81.081.0 풋팅Putting 88 고분자 1Polymer 1 13.8313.83 MW100LMMW100LM 6.06.0 1.8751.875 78.478.4 IL/UL 계면에서 풋팅 없음No putting at IL / UL interface 99 고분자 1Polymer 1 13.1313.13 MW100LMMW100LM 10.010.0 1.8751.875 75.075.0 풋팅Putting 1010 고분자 1Polymer 1 14.0214.02 PowderlinkPowderlink 4.04.0 1.8751.875 80.180.1 IL/UL 계면에서 풋팅 없음No putting at IL / UL interface 1111 고분자 1Polymer 1 14.1014.10 MW100LMMW100LM 4.04.0 1.51.5 80.480.4 IL/UL 계면에서 풋팅 없음No putting at IL / UL interface 1212 고분자 1Polymer 1 13.9513.95 MW100LMMW100LM 4.04.0 2.252.25 79.879.8 IL/UL 계면에서 풋팅 없음No putting at IL / UL interface 1313 고분자 1Polymer 1 13.8013.80 MW100LMMW100LM 4.04.0 3.03.0 79.279.2 IL/UL 계면에서 풋팅 없음No putting at IL / UL interface 1414 고분자 1Polymer 1 13.6513.65 MW100LMMW100LM 4.04.0 3.753.75 78.678.6 T-탑핑(topping)T-topping

SEM의 결과는 높은 가교자리(히드록시 스티렌) 고분자를 포함하는 제제에서는 레지스트/언더코팅 계면에서 스커밍이나 풋(foot)이 나타난다는 것을 보여준다. 유사하게, SEM의 결과는 낮은 농도의 멜라민 크로스링커에서는 라인 패턴이 와해(collapse)된 것을 보여주는데 이는 아마도 레지스트/ 언더코팅 계면에서의 혼합을 유도하는 언더코팅의 불충분한 경화에 기인하기 때문이다. 제제에서 크로스링커를 더 높은 농도로 사용한 경우, 스컴(scum)형성과 풋이 생긴 프로파일(footed profile)이 관찰되었다. The SEM results show that scum or foot appears at the resist / undercoat interface in formulations containing high crosslinked site (hydroxy styrene) polymers. Similarly, SEM results show that the line pattern collapses at low concentrations of melamine crosslinkers, presumably due to insufficient curing of the undercoat which leads to mixing at the resist / undercoat interface. When crosslinkers were used at higher concentrations in the formulation, scum formation and a footed profile were observed.

본 명세서에서 발명의 특정한 실시예를 참조하여 본 발명을 기술하였으나, 이에 개시된 발명개념의 기술적 사상과 범위로에서 벗어나지 않는 변경, 변형 및 변화가 가능하다. 따라서, 본 발명은 첨부한 청구범위의 기술적 사상과 범위 내의 모든 그러한 변경, 변형 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다. Although the present invention has been described with reference to specific embodiments of the invention, it is possible to change, change and change without departing from the spirit and scope of the inventive concept disclosed herein. Accordingly, the invention is intended to embrace all such alterations, modifications and variations that fall within the spirit and scope of the appended claims.

Claims (24)

다음 식을 갖고,With the formula
Figure 112003033905939-pct00022
Figure 112003033905939-pct00022
상기 식 중, R1은 수소 또는 메틸기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; R2는 미치환되거나 치환기가 페닐기, C1-4 알킬기 또는 C1-4 알콕시기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 치환된 C6-C14 아릴 아크릴레이트기 및 C6-C14 아릴 메타크릴레이트기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나이면서 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위와 같은 일가(univalent)작용기; R3는 히드록시 작용기를 갖는 C1-C8 알킬 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기 및 C6-C14 아릴기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나이면서 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위와 같은 일가작용기이고, R4는 C1-C10 선형 또는 가지형 알킬렌; p는 [-R4O-]p내에 탄소 원자가 30개 이하로 있을 것을 조건으로 하는 1 내지 5 사이의 정수; R5는 C1-C10 선형, 가지형 또는 고리형 알킬기, 치환되거나 미치환된 C6-C14 아릴기, 또는 치환되거나 미치환된 C7-C15 알리사이클릭 하이드로카본으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; 및 m은 대략 40 내지 70이고, n은 대략 15 내지 35이며, o는 대략 15 내지 25;인 m, n, 및 o 단위체를 포함하는 것을 특징으로 하는 히드록시기를 포함하는 고분자. R 1 is any one selected from the group consisting of hydrogen or a methyl group; R 2 is unsubstituted or substituted C 6 -C 14 aryl acrylate and C 6 -C 14 aryl methacrylate wherein the substituent is any one selected from the group consisting of a phenyl group, a C 1-4 alkyl group or a C 1-4 alkoxy group A monofunctional group, such as a monomer unit, selected from the group consisting of groups and having m as a subscript; R 3 is any one selected from the group consisting of a C 1 -C 8 alkyl acrylate group or a methacrylate group having a hydroxy functional group and a C 6 -C 14 aryl group and a monofunctional group such as a monomer unit having n as a subscript , R 4 is C 1 -C 10 linear or branched alkylene; p is an integer from 1 to 5 provided that there are no more than 30 carbon atoms in [-R 4 O-] p ; R 5 is selected from the group consisting of C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl groups, substituted or unsubstituted C 6 -C 14 aryl groups, or substituted or unsubstituted C 7 -C 15 alicyclic hydrocarbons Any one selected; And m is approximately 40 to 70, n is approximately 15 to 35, and o is approximately 15 to 25; m, n, and o units, wherein the polymer comprises a hydroxy group.
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위가 바이페닐 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체이고, 상기 R5는 디시클로펜테닐인 것을 특징으로 하는 히드록시기를 포함하는 고분자.The monomer unit having m as a subscript is a biphenyl acrylate or methacrylate unit, and R 5 is a dicyclopentenyl polymer comprising a hydroxy group. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 히드록시스티렌 단위체이고, 상기 R5는 디시클로펜테닐인 것을 특징으로 하는 히드록시기를 포함하는 고분자.The monomer unit having n as a subscript is a hydroxystyrene unit, and R 5 is a dicyclopentenyl polymer comprising a hydroxy group. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐-아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체이고; 상기 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 히드록시스티렌 단위체이고; 상기 o를 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐-아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체;인 것을 특징으로 하는 히드록시기를 포함하는 고분자.The monomer unit having m as a subscript is biphenyl-acrylate or methacrylate unit; The monomer unit having n as a subscript is a hydroxystyrene unit; The monomer unit having o as a subscript is ethylene glycol dicyclopentenyl-acrylate or methacrylate unit; Polymer comprising a hydroxy group, characterized in that. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 o를 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 메타크릴레이트 단위체이고, 상기 m 을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐 메타크릴레이트 단위체인 것을 특징으로 하는 히드록시기를 포함하는 고분자.The monomer unit having o as a subscript is an ethylene glycol dicyclopentenyl methacrylate unit, and the monomer unit having m as a subscript is a biphenyl methacrylate unit. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 고분자의 평균 분자량은 약 10,000 내지 24,000인 것을 특징으로 하는 히드록시기를 포함하는 고분자.The polymer having a hydroxyl group, characterized in that the average molecular weight of the polymer is about 10,000 to 24,000. 히드록시기를 포함하는 고분자와, 아미노 가교제 및 열산발생제를 포함하고, 상기 히드록시기를 포함하는 고분자는 다음 식을 갖고,A polymer comprising a hydroxy group, an amino crosslinking agent and a thermal acid generator, the polymer containing a hydroxy group has the following formula,
Figure 112003033905939-pct00023
Figure 112003033905939-pct00023
상기 식 중, R1은 수소 또는 메틸기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; R2는 미치환되거나 치환기가 페닐기, C1-4 알킬기 또는 C1-4 알콕시기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 치환된 C6-C14 아릴 아크릴레이트기 또는 C6-C14 아릴 메타크릴레이트기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나이면서 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위와 같은 일가작용기; R3는 히드록시 작용기를 갖는 C1-C8 알킬 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기 및 C6-C14 아릴기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나이면서 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위와 같은 일가작용기이고, R4는 C1-C10 선형 또는 가지형 알킬렌; p는 [-R4O-]p내에 탄소 원자가 30개 이하로 있을 것을 조건으로 하는 1 내지 5 사이의 정수; R5는 C1-C10 선형, 가지형 또는 고리형 알킬기, 치환되거나 미치환된 C6-C14 아릴기, 또는 치환되거나 미치환된 C7-C15 알리사이클릭 하이드로카본으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; 및 m은 대략 40 내지 70이고, n은 대략 15 내지 35이며, o는 대략 15 내지 25;인 m, n, 및 o 단위체를 포함하는 고분자인 것을 특징으로 하는 열 경화 고분자 조성물.R 1 is any one selected from the group consisting of hydrogen or a methyl group; R 2 is unsubstituted or substituted C 6 -C 14 aryl acrylate or C 6 -C 14 aryl methacrylate wherein the substituent is any one selected from the group consisting of a phenyl group, a C 1-4 alkyl group or a C 1-4 alkoxy group Monofunctional groups, such as monomer units, which are selected from the group consisting of groups and have m as a subscript; R 3 is any one selected from the group consisting of a C 1 -C 8 alkyl acrylate group or a methacrylate group having a hydroxy functional group and a C 6 -C 14 aryl group and a monofunctional group such as a monomer unit having n as a subscript , R 4 is C 1 -C 10 linear or branched alkylene; p is an integer from 1 to 5 provided that there are no more than 30 carbon atoms in [-R 4 O-] p ; R 5 is selected from the group consisting of C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl groups, substituted or unsubstituted C 6 -C 14 aryl groups, or substituted or unsubstituted C 7 -C 15 alicyclic hydrocarbons Any one selected; And m is approximately 40 to 70, n is approximately 15 to 35, and o is approximately 15 to 25; a thermosetting polymer composition comprising m, n, and o units.
제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐-아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체이고, 상기 R5는 디시클로펜테닐인 것을 특징으로 하는 열 경화 고분자 조성물.The monomer unit having m as a subscript is a biphenyl-acrylate or methacrylate unit, and R 5 is dicyclopentenyl. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 히드록시스티렌 단위체이고, 상기 R5는 디시클로펜테닐인 것을 특징으로 하는 열 경화 고분자 조성물.The monomer unit having n as a subscript is a hydroxystyrene unit, and R 5 is dicyclopentenyl. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐-아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체이고; 상기 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 히드록시스티렌 단위체이고; 상기 o를 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐-아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체;인 것을 특징으로 하는 열 경화 고분자 조성물.The monomer unit having m as a subscript is biphenyl-acrylate or methacrylate unit; The monomer unit having n as a subscript is a hydroxystyrene unit; The monomer unit having o as a subscript is ethylene glycol dicyclopentenyl-acrylate or methacrylate unit; thermosetting polymer composition, characterized in that. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 o를 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 메타크릴레이트 단위체이고, 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐 메타크릴레이트 단위체인 것을 특징으로 하는 열 경화 고분자 조성물.The monomer unit having o as a subscript is an ethylene glycol dicyclopentenyl methacrylate unit, and the monomer unit having m as a subscript is a biphenyl methacrylate unit. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 히드록시기를 포함하는 고분자의 평균 분자량은 약 10,000 내지 24,000인 것을 특징으로 하는 열 경화 고분자 조성물.Thermosetting polymer composition, characterized in that the average molecular weight of the polymer containing a hydroxy group is about 10,000 to 24,000. (a) 기판,(a) a substrate, (b) 상기 기판상에 열 경화 언더코팅, 및 (b) thermal curing undercoat on the substrate, and (c) 상기 언더코팅상에 방사선-감응성 레지스트 탑코팅을 포함하고,(c) comprising a radiation-sensitive resist topcoat on the undercoat, 상기 열 경화 언더코팅은 히드록시기를 포함하는 고분자와 아미노 가교제 및 열산발생제를 포함하는 열 경화 조성물을 포함하며, 상기 히드록시기를 포함하는 고분자는 다음 식을 갖고,The thermal curing undercoat includes a polymer comprising a hydroxyl group and a thermosetting composition including an amino crosslinking agent and a thermal acid generator, wherein the polymer including the hydroxyl group has the following formula,
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상기 식 중, R1은 수소 또는 메틸기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; R2는 미치환되거나 치환기가 페닐기, C1-4 알킬기 또는 C1-4 알콕시기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 치환된 C6-C14 아릴 아크릴레이트기 및 C6-C14 아릴 메타크릴레이트기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나이면서 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위와 같은 일가작용기; R3는 히드록시 작용기를 갖는 C1-C8 알킬 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기 및 C6-C14 아릴기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나이면서 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위와 같은 일가작용기이고, R4는 C1-C10 선형 또는 가지형 알킬렌; p는 [-R4O-]p내에 탄소 원자가 30개 이하로 있을 것을 조건으로 하는 1 내지 5 사이의 정수; R5는 C1-C10 선형, 가지형 또는 고리형 알킬기, 치환되거나 미치환된 C6-C14 아릴기, 또는 치환되거나 미치환된 C7-C15 알리사이클릭 하이드로카본으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; 및 m은 대략 40 내지 70이고, n은 대략 15 내지 35이며, o는 대략 15 내지 25;인 m, n, 및 o 단위체를 포함하는 고분자인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 감응성 코팅 기판.R 1 is any one selected from the group consisting of hydrogen or a methyl group; R 2 is unsubstituted or substituted C 6 -C 14 aryl acrylate and C 6 -C 14 aryl methacrylate wherein the substituent is any one selected from the group consisting of a phenyl group, a C 1-4 alkyl group or a C 1-4 alkoxy group Monofunctional groups, such as monomer units, which are selected from the group consisting of groups and have m as a subscript; R 3 is any one selected from the group consisting of a C 1 -C 8 alkyl acrylate group or a methacrylate group having a hydroxy functional group and a C 6 -C 14 aryl group and a monofunctional group such as a monomer unit having n as a subscript , R 4 is C 1 -C 10 linear or branched alkylene; p is an integer from 1 to 5 provided that there are no more than 30 carbon atoms in [-R 4 O-] p ; R 5 is selected from the group consisting of C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl groups, substituted or unsubstituted C 6 -C 14 aryl groups, or substituted or unsubstituted C 7 -C 15 alicyclic hydrocarbons Any one selected; And m is approximately 40 to 70, n is approximately 15 to 35, and o is approximately 15 to 25; a photolithographic sensitive coating substrate, wherein the polymer comprises m, n, and o units.
제 13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐-아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체이고, 상기 R5는 디시클로펜테닐인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 감응성 코팅 기판.The monomer unit having m as a subscript is a biphenyl-acrylate or methacrylate unit, and R 5 is dicyclopentenyl. 제 13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 히드록시스티렌 단위체이고, 상기 R5는 디시클로펜테닐인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 감응성 코팅 기판.The monomer unit having n as a subscript is a hydroxystyrene unit, and R 5 is dicyclopentenyl. 제 13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐-아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체이고; 상기 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 히드록시스티렌 단위체이고; 상기 o를 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체;인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 감응성 코팅 기판.The monomer unit having m as a subscript is biphenyl-acrylate or methacrylate unit; The monomer unit having n as a subscript is a hydroxystyrene unit; The monomer unit having o as a subscript is ethylene glycol dicyclopentenyl acrylate or methacrylate unit; photolithography sensitive coating substrate, characterized in that. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 o를 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 메타크릴레이트 단위이고, 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐 메타크릴레이트 단위인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 감응성 코팅 기판.The monomer unit having o as a subscript is an ethylene glycol dicyclopentenyl methacrylate unit, and the monomer unit having m as a subscript is a biphenyl methacrylate unit. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 히드록시기를 포함하는 고분자의 평균 분자량은 10,000 내지 24,000인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 감응성 코팅 기판.The photolithography sensitive coating substrate, characterized in that the average molecular weight of the polymer containing a hydroxyl group is 10,000 to 24,000. (a) (1) 기판,(a) (1) a substrate, (2) 상기 기판상에 열 경화 언더코팅, 및 (2) thermal curing undercoat on the substrate, and (3) 상기 언더코팅상에 방사선-감응성 레지스트 탑코팅을 포함하고,(3) comprising a radiation-sensitive resist topcoat on the undercoat; 상기 열 경화 언더코팅은 히드록시기를 포함하는 고분자, 아미노 가교제 및 열산발생제를 포함하는 열 경화 조성물을 포함하며, 상기 히드록시기를 포함하는 고분자는 다음 식을 갖고,The thermosetting undercoat includes a thermosetting composition including a polymer containing a hydroxy group, an amino crosslinking agent and a thermal acid generator, and the polymer including the hydroxy group has the following formula,
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상기 식 중, R1은 수소 또는 메틸기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; R2는 미치환되거나 치환기가 페닐기, C1-4 알킬기 또는 C1-4 알콕시기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 치환된 C6-C14 아릴 아크릴레이트기 또는 C6-C14 아릴 메타크릴레이트기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나이면서 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위와 같은 일가작용기; R3는 히드록시 작용기를 갖는 C1-C8 알킬 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기 및 C6-C14 아릴기로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나이면서 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위와 같은 일가작용기이고, R4는 C1-C10 선형 또는 가지형 알킬렌; p는 [-R4O-]p내에 탄소 원자가 30개 이하로 있을 것을 조건으로 하는 1 내지 5 사이의 정수; R5는 C1-C10 선형, 가지형 또는 고리형 알킬기, 치환되거나 미치환된 C6-C14 아릴기, 또는 치환되거나 미치환된 C7-C15 알리사이클릭 하이드로카본으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나; 및 m은 대략 40 내지 70이고, n은 대략 15 내지 35이며, o는 대략 15 내지 25;인 m, n, 및 o 단위체를 포함하는 고분자인 코팅 기판을 형성한는 단계;R 1 is any one selected from the group consisting of hydrogen or a methyl group; R 2 is unsubstituted or substituted C 6 -C 14 aryl acrylate or C 6 -C 14 aryl methacrylate wherein the substituent is any one selected from the group consisting of a phenyl group, a C 1-4 alkyl group or a C 1-4 alkoxy group Monofunctional groups, such as monomer units, which are selected from the group consisting of groups and have m as a subscript; R 3 is any one selected from the group consisting of a C 1 -C 8 alkyl acrylate group or a methacrylate group having a hydroxy functional group and a C 6 -C 14 aryl group and a monofunctional group such as a monomer unit having n as a subscript , R 4 is C 1 -C 10 linear or branched alkylene; p is an integer from 1 to 5 provided that there are no more than 30 carbon atoms in [-R 4 O-] p ; R 5 is selected from the group consisting of C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl groups, substituted or unsubstituted C 6 -C 14 aryl groups, or substituted or unsubstituted C 7 -C 15 alicyclic hydrocarbons Any one selected; And forming a coated substrate which is a polymer comprising m, n, and o units wherein m is approximately 40 to 70, n is approximately 15 to 35, and o is approximately 15 to 25; (b) 화학선의 방사로 상기 방사선-감응성 탑코팅을 이미지와이즈 노광하는 단계; 및(b) imagewise exposing the radiation-sensitive topcoat with radiation of actinic radiation; And (c) 현상제로 상기 방사선-감응성 탑코팅을 현상하여 레지스트 화상을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴리프구조(relief structure)를 제조하는 방법.(c) developing the radiation-sensitive top coating with a developer to form a resist image.
제 19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐-아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체이고, 상기 R5는 디시클로펜테닐인 것을 특징으로 하는 릴리프구조를 제조하는 방법.The monomer unit having m as a subscript is a biphenyl-acrylate or methacrylate unit, and R 5 is a dicyclopentenyl method for producing a relief structure. 제 19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 히드록시스티렌 단위체이고, 상기 R5는 디시클로펜테닐인 것을 특징으로 하는 릴리프구조를 제조하는 방법.The monomer unit having n as a subscript is a hydroxystyrene unit, and R 5 is a method for producing a relief structure, characterized in that dicyclopentenyl. 제 19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐-아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체이고; 상기 n을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 히드록시스티렌 단위체이고; 상기 o를 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐-아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단위체;인 것을 특징으로 하는 릴리프구조를 제조하는 방법.The monomer unit having m as a subscript is biphenyl-acrylate or methacrylate unit; The monomer unit having n as a subscript is a hydroxystyrene unit; The monomer unit having o as a subscript is ethylene glycol dicyclopentenyl-acrylate or methacrylate unit; a method for producing a relief structure, characterized in that. 제 22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 o를 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 메타크릴레이트 단위체이고, 상기 m을 아래첨자로 갖는 단량체 단위는 바이페닐 메타크릴레이트 단위체인 것을 특징으로 하는 릴리프구조를 제조하는 방법.The monomer unit having o as a subscript is an ethylene glycol dicyclopentenyl methacrylate unit, and the monomer unit having m as a subscript is a biphenyl methacrylate unit. 제 22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 히드록시기를 포함하는 고분자의 평균 분자량은 10,000 내지 24,000인 것을 특징으로 하는 릴리프구조를 제조하는 방법.Method for producing a relief structure, characterized in that the average molecular weight of the polymer containing a hydroxy group is 10,000 to 24,000.
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