KR100320773B1 - 포토레지스트 조성물 - Google Patents

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KR100320773B1
KR100320773B1 KR1019990019806A KR19990019806A KR100320773B1 KR 100320773 B1 KR100320773 B1 KR 100320773B1 KR 1019990019806 A KR1019990019806 A KR 1019990019806A KR 19990019806 A KR19990019806 A KR 19990019806A KR 100320773 B1 KR100320773 B1 KR 100320773B1
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Abstract

본 발명의 감광성 조성물은 하기 화학식(1)의 화합물을 적어도 1종 포함하며, 바인더 폴리머에 대해 각각 0.05에서 15 중량%가 적당하다:
상기식에서, X는 메탄설포네이트(methanesulfonate), 트리플로로메탄설포네이트(trifluoromethanesulfonate), 4-톨루엔설포네이트(4-toluenesulfonate), 10-캠퍼설포네이트(10-camphorsulfonate), 사이크로헥산설파메이트(cyclohexanesulfamate), 퍼플로로-1-부탄설포네이트(perfluoro-1-butanesulfonate), Cl, Br, SbF6, BF4, PF4, AsF6등이고, R1은 수소 또는 메틸기, R2는 메틸기와 같은 알킬기 또는 비닐옥시에틸기이다.

Description

포토레지스트 조성물{photoresist compositions}
발명의 분야
본 발명은 향상된 감도와 해상력을 갖고, 특히 KrF 엑사이머 레이저 등의 각종 방사선에 감광성을 갖는 포지티브형 포토레지스트에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 감광 조성물은 바인더 폴리머와 적어도 1종 이상의 열가교형 광산발생제, 그리고 이들을 녹일 수 있는 적어도 1종 이상의 감광 용매를 반드시 포함하고, 여기에 각각 적어도 1종 이상의 열가교제, 관례적 단순 광산발생제, 염기성 물질 등이 필요에 따라 첨가되며, 그밖에 각각 1종 이상의 계면활성제, 증감제, 접착조제, 보존안정제 등도 필요에 따라 첨가할 수 있는 감광성을 갖는 포지티브형 포토레지스트에 관한 것이다.
발명의 배경
초미세 가공용 포토레지스트는 최근의 반도체 LSI의 급격한 집적도 향상의 견인차 역할을 하고 있는 마이크로리소그라피 기술의 핵심재료로서, 자외선, 원자외선, X선, 전자선 등을 조사하여 기판상에 릴리프 화상을 형성하는데 사용되는 내엣칭성 보호피막을 의미한다.
반도체 LSI의 집적도는 대략 3년에 4배라는 급속한 속도로 향상하고 있다. 이와 같은 집적도의 향상은 가공의 미세도를 향상시킴으로서 성취될 수 있다. 그를 위해서는 향상된 해상력, 감도, 내엣칭성 등의 제반 요구특성을 갖는 신규 레지스트 재료의 개발이 선행되어야 한다. 일반적인 미세패턴의 형성방법은 다음과 같다.
포토레지스트 조성물을 Si 웨이퍼상에 회전도포하고, 이를 고온에서 가열한 후(이하 '노광전 가열'이라 함), 패턴 마스크를 통하여 레지스트를 선택적으로 노광한다. 노광된 웨이퍼상의 레지스트는 다시 고온에서 가열되어지고(이하 '노광후 가열'이라 함), 현상액에 현상되어져 레지스트 패턴을 형성한다. 다음에 형성된 패턴을 마스크로 하여 건식 또는 습식 엣칭을 행한다. 이 때 노광부가 현상액에 가용화된 레지스트를 포지티브형 레지스트라 하고, 노광부가 불용화된 레지스트를 네가티브형 레지스트라 한다.
생산성의 관점으로부터 레지스트의 고감도화가 요구되고 있다. 레지스트의 고감도화는 레지스트에의 산촉매 반응에 바탕을 둔 화학증폭 개념의 도입에 의해 달성될 수 있다. 이와 같은 산촉매형 화학증폭 레지스트는 조성중에 광산발생제(Photoacid Generator, PAG)를 포함하고, 노광에 의해 발생된 산은 노광후의 가열시 확산하여 분해, 가교 등의 촉매반응을 일으키고 재생한다. 이때 산의 확산거리는 약 5 ㎚ 정도로 매우 적고, 따라서 향상된 해상력 및 감도를 갖는 레지스트가 얻어진다.
최근에 산에 불안정한 비닐 에테르기의 열가교 반응과 그것의 탈가교 반응에 바탕을 둔 새로운 형태의 화학증폭형 레지스트가 발표되었다(Chem. Mater, 1993, 5, 1315). 이 레지스트는 비닐 에테르기를 측쇄에 부분적으로 포함하는 페놀수지 바인더 폴리머와, 별도의 광산발생제로 구성된다. 웨이퍼상에 도포, 형성된 이 레지스트 필름은, 노광전 가열단계에서, 비닐 에테르기와 수지상의 페놀부의 열가교 반응에 의해 아세탈 가교체(Acetal-based cross-linked network)를 형성하고 불용화한다. 다음의 노광은 광산발생제로부터 산을 발생시키고, 발생한 산은 노광후 가열 단계에서 확산하여 아세탈 가교구조의 탈가교 반응을 일으키며, 결국 잇따른 현상에 의해 산촉매 화학증폭형 포지티브 레지스트가 얻어진다. 그러나 이때 광산발생제로 사용하는 오늄염은 광분해시 소수성 물질을 생성하고 이것은 노광부의 용해를 억제하여 레지스트의 감도 및 해상력을 저해시킨다.
본 발명자는 이미 비닐 에테르기를 구조내에 포함하는 트리페닐설포늄염을 열가교형 광산발생제로서 사용하는 신규 포토레지스트에 관하여 발표하였다(한국특허 출원번호 제97-53062호 및 제97-52797호, Proceedings of 11th International Technical Conference on Photopolymers: Principles, Processes, and Materials, SPE, 1997, 112). 이들은 바인더 폴리머로서 폴리파라하이드록시스타이렌과 상기 열가교형 설포늄염의 2성분으로 구성된다. 여기서, 사용된 설포늄염은 광산발생제로서 뿐만 아니라 가교제로서 역할을 한다. 광산발생제의 비닐 에테르기는 노광전 가열 단계에서 바인더 폴리머로부터의 브뢴스테드산과 반응하여 아세탈구조의 가교체를 형성한다. 다음의 노광은 가교체를 구성하고 있는 설포늄염을 광분해시킨다. 이때, 가교구조는 일부 파괴되어 노광부의 용해속도를 부분적으로 증가시킨다. 또한 노광은 광산발생제의 광분해에 의한 산의 발생을 초래한다. 발생한 산은 노광후 가열 단계에서 확산하여 산촉매 화학증폭에 의한 탈가교 반응을 일으키고, 따라서 노광부는 완전히 가용화된다. 또한 광산발생제는 광분해후, 친수성 하이드록실기를 갖는 광분해 생성물을 제공한다. 따라서 이들은 기존의 화학증폭형 레지스트와 구별되는 노광에 의한 직접 광분해 개념과 화학증폭 개념이 결합된 고감도, 고해상력의 레지스트를 제공한다.
그러나, 상기의 레지스트계는 광산발생제의 다량 사용에 기인하여 낮은 투과율을 갖는다. 또한 노광전 가열 단계에서의 화학적 열가교를 위하여 높은 노광전 가열 온도를 필요로 한다. 또한, 상기의 레지스트계에서 사용된 우리의 기 발표 설포늄염 열가교형 광산발생제는 트리플릭산, 메탄설포닉산, 할로겐산 등의 제한된 산만을 발생시킬 수 있는 구조를 갖고 있다.
본 발명의 목적은 고감도, 고해상도이고, 양호한 패턴 프로파일과 최소의 잔막손실을 가지며, 특히 KrF 엑사이머 레이저를 포함하는 각종 방사선에 유용한 레지스트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 우리의 기발표 레지스트계를 보완하여, 관례적 노광전 가열 온도(90-140 ℃)에서 처리가능하며, 고투과율을 달성할 수 있는 감광 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 우리의 기발표 설포늄염 열가교형 광산발생제의 구조를 개선하여 확장하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용된 감광 조성물은 바인더 폴리머와 적어도 1종 이상의 열가교형 광산발생제, 그리고 이들을 녹일 수 있는 적어도 1종 이상의 감광 용매를 반드시 포함하고, 여기에 각각 적어도 1종 이상의 열가교제, 관례적 단순 광산발생제, 염기성 물질 등을 필요에 따라 첨가한다. 그밖에 각각 1종 이상의 계면활성제, 증감제, 접착조제, 보존안정제 등도 필요에 따라 첨가할 수 있다.
또한, 우리의 기발표 설포늄염 열가교형 광산발생제의 구조를 개선, 확장한다. 이들 신규 열가교형 광산발생제는 기발표 열가교형 설포늄염과 달리 다양한 유기 벌키산을 생성시킬 수 있다.
노광전 가열에 의해 가교체를 형성하고, 광 또는 방사선 조사시 산을 발생시키는 본 발명에서 사용된 열가교형 광산발생제는 하기와 같은 구조를 갖는다. 본 발명의 감광성 조성물은 하기의 화학식(1)의 화합물을 적어도 1종 포함하며, 바인더 폴리머에 대해 각각 0.05에서 15 중량%가 적당하다.
화학식1
상기식에서, X는 메탄설포네이트(methanesulfonate), 트리플로로메탄설포네이트(trifluoromethanesulfonate), 4-톨루엔설포네이트(4-toluenesulfonate), 10-캠퍼설포네이트(10-camphorsulfonate), 사이크로헥산설파메이트(cyclohexane sulfamate), 퍼플로로-1-부탄설포네이트(perfluoro-1-butanesulfonate), Cl, Br, SbF6, BF4, PF4, AsF6등이고, R1은 수소 또는 메틸기, R2는 메틸기와 같은 알킬기 또는 비닐옥시에틸기이다.
그 외에 본 감광 조성물은 열가교 특성을 갖지 않고, 광 또는 방사선 조사시 산만을 발생시키는 관례적 광산발생제를 필요에 따라 적어도 1종 이상 첨가할 수 있다. 예를 들면 설포늄염, 요도늄염, 포스포늄염, 디아조늄염, 암모늄염, 셀레늄염, 할로겐함유 화합물, 디아조케톤 화합물, 설폰 및 설폰산 화합물, 니트로벤질에스터 화합물 등이 이에 포함되며, 바인더 폴리머 대비 각각 0.05에서 15 중량%가 적당하다.
본 발명에서 사용된 감광성 조성물중 바인더 폴리머는 하기식(2)과 같은 구조를 갖는다:
상기식에서, R1과 R2는 1-에톡시에톡시기, 1-이소부톡시에톡시기, 1-크로로에톡시에톡시기, 테트라하이드로피라닐옥시기, t-부톡시카르보닐옥시기, 트리메틸시릴옥시기, 비닐옥시에틸기와 같은 산에 불안정한 관능기와, 또는 수소, 메톡시기, 에톡시기, n-부톡시기, t-부톡시기 등을 포함하지만, 서로 동일한 기를 동시에 포함하지 않는다. R3는 수소, n-부틸기, t-부틸기 등의 1-10의 탄소원자를 갖는 알킬기이고, R4는 수소 또는 메틸기이다. 또한, o, p, q, r은 반드시 o를 포함함과 동시에, 반드시 p, q 및 r 중의 최소한 하나를 포함하고, 몰비에 있어서 0＜o＜1, 0≤p≤0.7, 0≤q≤0.7, 0≤r≤0.3을 만족시키는 값이다. 즉, p, q 또는, r은 최소한 하나가 0이 아니어야 한다.
본 발명의 감광 조성물은 필요에 따라 열가교 기능만을 갖고, 산발생 기능은 갖지 않는 열가교제를 1종 이상 포함할 수 있다. 열가교제로서는 구조상에 비닐옥시에톡시기를 적어도 1개 이상 포함하는 모노마 및 폴리머는 모두 사용할 수 있으며, 특히, 2,2-비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]페닐}프로판(2,2-bis{4-[2-(vinyloxy)ethoxy]phenyl}propane), 1,1,1-트리스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]페닐}에탄(1,1,1-tris {4-[2-(vinyloxy)ethoxy]phenyl}ethane), 1,3,5-트리스[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠(1,3,5- tris[2-(vinyloxy)ethoxy]benzene), 1,2,3-트리스[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠(1,2,3-tris [2-(vinyloxy)ethoxy]benzene), 2,2-비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]사이크로헥실}프로판 (2,2-bis{4-[2-(vinyloxy)ethoxy]cyclohexyl}propane), 4,4-비스[2-(비닐옥시)에톡시]디사이크로헥실(4,4-bis[2-(vinyloxy)ethoxy]dicyclo hexyl), 1,4-비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]페닐}사이크로헥산(1,4-bis{4-[2-(vinyl oxy)ethoxy]phenyl}cyclohexane) 등이 유용하며, 함량은 바인더 폴리머에 대해 각각 0 에서 30 중량%가 적당하다.
본 발명의 감광 조성물은 패턴 특성을 더욱 향상시키기 위해서 필요에 따라 적어도 1종 이상의 염기성 물질을 첨가제로서 포함할 수 있다. 염기성 물질은 구조내에 아민기를 포함하는 모든 모노머 및 폴리머, 또한 포스핀옥사이드 유도체 및 하이드라진 유도체를 포함한다. 함량은 바인더 폴리머에 대해 포함되는 모든 염기성 물질 각각에 대해 0 에서 10 중량%가 적당하다.
그밖에 첨가제로서 필요에 따라 계면활성제, 증감제, 접착조제, 보존안정제 등을 포함할 수 있다. 우선 계면활성제로서는 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌오레일에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 등의 에테르 화합물과, 불소계 화합물로서 MEGAFACE R-08 (대일본잉크), Fluorad FC-430 (대일본잉크), MEGAFACE LS-11 (대일본잉크) 등이 대표적이나, 이에 국한되지 않으며, 증감제, 접착조제, 보존안정제 등으로서는 아조 화합물 및 아민 화합물 등이 포함된다. 각각의 조성은 바인더 폴리머에 대해 각각 0 에서 5중량%가 적당하다.
마지막으로, 본 발명의 감광 조성물의 각 성분을 녹이는 감광 용매로서는, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸 락테이트, 톨루엔, 자이렌, 메틸에틸케톤, 사이크로헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논, 4-헵타논 등을 단독 또는 혼합용매로서 이용할 수 있으며, 필요에 따라 보조용매로서 N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피로리돈, 디메틸설폭사이드, 알콜류 등을 사용할 수 있다. 이 때 용매의 총량은 폴리머의 양이 용매 대비 5-25 중량%가 들어가도록 조절하는 것이 적당하며, 보조용매는 감광 용매에 대해 0 에서 10 중량%가 적당하다.
다음은 본 발명의 실시예를 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위한 예시 목적으로 기재되는 것일 뿐, 본 발명의 보호범위가 하기의 실시예에 국한되는 것은 아니다.
실시예
비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}-3,5-디메틸-4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠설포늄 토실레이트 합성:
모든 열가교형 광산발생제는 우리의 기발표 특허(한국특허 출원번호 제97-52797호)에 의거 유사하게 합성되었다.
0.15 mol의 4,4-디하이드록시페닐설폭사이드와 0.15 mol의 2,6-디메틸페놀을 100 ㎖의 메틸렌크로라이드에 녹이고, 이 용액에 포스포러스 옥사이드와 메탄설포닉산의 혼합물(무게비로 1 : 10)을 첨가하여, 실온에서 반응시켰다. 반응완료 후, 용액은 과잉양의 에테르에 부어지고, 천천히 비스(4-하이드록시페닐)-3,5-디메틸-4-하이드록시페닐 설포늄 메탄 설포네이트의 결정이 석출한다. 다음에, 0.04 mol의 비스(4-하이드록시페닐)-3,5-디메틸-4-하이드록시페닐 설포늄 메탄설포네이트를 녹인 디메틸설폭사이드 용액에 0.24 mol의 수산화나트륨을 첨가하고, 60 ℃에서 1시간 교반하였다. 이 후 0.24 mol의 2-크로로에틸비닐에테르를 천천히 첨가하고, 온도를 80 ℃로 올려 8 시간 반응시켰다. 반응 혼합물을 에테르로 씻고, 세퍼레이토리 퓨넬로 생성 원액을 분리하였다. 그 원액은 메틸렌크로라이드로 희석되어지고, 과잉양의 소듐 토실레이트 수용액과 혼합하여, 이를 15 시간 실온에서 교반하였다. 교반후, 물에 혼합되지 않는 원액층은 분리되고, 진공건조시켰다. 마지막으로, 물에서의 재결정 또는 칼럼크로마토그라피에 의한 정제에 의해 99 % 고순도의 비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}-3,5-디메틸-4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠 설포늄 토실레이트를 얻을 수 있었다.
비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}-3,5-디메틸-4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠 설포늄 토실레이트:1H NMR(300 MHz, 메탄올-d4, δ(ppm): 2.25-2.30(d, 6H, 디메틸과 토실기의 메틸), 4.02-4.38(m, 18H, 비닐옥시에톡시), 6.50-6.80(q, 3H, 비닐), 7.10-7.90(m, 14H, 벤젠), 1R(KBr, cm-1): 1635/1620(νC=C, 비닐에테르), 1200(νC-O-C, 비닐에테르), 982(δCH, 비닐에테르).
실시예 1
열가교형 광산발생제로서 1 g의 비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}-3,5-디메틸-4-메톡시벤젠 설포늄 트리플레이트와 1 g의 비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}- 3,5-디메틸-4-메톡시벤젠 설포늄 토실레이트를 4-[1-(에톡시)에톡시]스타이렌 단위가 34 mol%인 폴리{4-하이드록시스타이렌-코-4-[1-(에톡시)에톡시]스타이렌}, 100 g과 함께 770 g의 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트에 녹여 감광 용액을 만들었다.
상기 레지스트 용액을 실리콘 웨이퍼에 스핀코팅한 후 90 ℃에서 90s간, 노광전 가열하여 0.7 ㎛ 두께의 레지스트막을 형성하였다. 상기 막에, 패턴을 갖는 마스크를 매개로 KrF 엑사이머 레이저(248 ㎚) 스텝퍼로 축소투영 노광하고, 이를 110 ℃에서 90 s간 노광 후 가열하였다. 다음에 2.38 중량%의 테트라메틸암모늄하이드록사이드 수용액에서 1분간 퍼들 현상하고, 초순수로 린스 후 스핀 건조하였다.
그 결과, 0.15 ㎛ 라인 앤드 스페이스의 포지티브 패턴이 양호한 패턴단면 형상을 가지고 현상되었다. 미노광부의 잔막손실도 보이지 않았으며, 노광부의 현상후 잔사도 보이지 않았다.
비교실시예1
실시에 1의 열가교형 광산발생제 대신, 관례적 광산발생제만을 사용하여 패턴평가를 실시하였다. 그 밖의 모든 조성 및 조건은 실시예 1과 동일하였으며, 관례적 광산발생제로서는 트리페닐설포늄 트리플레이트와 트리페닐설포늄 토실레이트를 실시예 1과 같은 양으로 사용하였다.
실시예 1과 같은 프로세스를 거친 결과, 0.34 ㎛ 라인 앤드 스페이스의 포지티브 패턴이 현상되었으나, T-탑과 경사진 패턴단면, 그리고 5 %의 미노광부 잔막손실 및 노광부의 현상후 잔사를 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에서 사용된 2종의 열가교형 광산발생제를 실시예 1과 같은 양으로 4-[1-(이소부톡시)에톡시]스타이렌 단위의 함량이 24 mol%인 폴리{4-하이드록시스타이렌-코-4-[1-(이소부톡시)에톡시]스타이렌}, 100 g과 함께 770 g의 사이크로헥사논에 녹여 감광용액을 만들었다.
실시예 1과 같은 프로세스를 거친 결과, 0.17 ㎛ 라인 앤드 스페이스의 포지티브 패턴이 양호한 패턴단면 형상을 가지고 현상되었다. 미노광부의 잔막손실도 보이지 않았으며, 노광부의 현상 후 잔사도 보이지 않았다.
실시예 3
열가교형 광산발생제로서 2 g의 비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}-3,5-디메틸-4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠 설포늄 토실레이트와 1 g의 비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}-3,5-디메틸-4-메톡시벤젠 설포늄 퍼플로로-1-부탄설포네이트를 4-[1-(에톡시)에톡시]스타이렌 단위가 29 mol%인 폴리{4-하이드록시스타이렌-코-4-[1-(에톡시)에톡시]스타이렌}, 100 g과 함께 720 g의 에틸셀로솔브아세테이트와 메틸에틸케톤의 혼합용매에 녹여 감광용액을 만들었다.
실시예 1과 같은 프로세스를 거친 결과, 0.18 ㎛ 라인 앤드 스페이스의 포지티브 패턴이 양호한 패턴단면 형상을 가지고 현상되었다. 미노광부의 잔막손실도 보이지 않았으며, 노광부의 현상 후 잔사도 보이지 않았다.
실시예 4
열가교형 광산발생제로서 3 g의 트리스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}설포늄 10-캠퍼설포네이트에 관례적 산발생제로서 디페닐요도늄 트리플레이트를 1 g 첨가하고, 4-[1-(에톡시)에톡시]스타이렌 단위가 33 mol% 인 폴리{4-하이드록시스타이렌-코-4-[1-(에톡시)에톡시]스타이렌}, 100 g과 함께 2 중량%의 메탄올을 함유하는 720 g의 디에틸렌글리콜디메틸에테르에 녹여 감광용액을 만들었다.
실시예 1과 같은 프로세스를 거친 결과, 0.20 ㎛ 라인 앤드 스페이스의 포지티브 패턴이 양호한 패턴단면 형상을 가지고 현상되었다. 미노광부의 잔막손실도 보이지 않았으며, 노광부의 현상 후 잔사도 보이지 않았다.
실시예 5
실시예 1에서 사용된 것과 같은 종, 같은 양의 열가교형 광산발생제와 100 g의 폴리(4-하이드록시스타이렌-코-4-메톡시스타이렌), 그리고 열가교제로서, 2,2-비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]페닐}프로판, 4 g을 750 g의 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트와 자이렌의 혼합용매에 녹여 감광 용액을 만들었다.
실시예 1과 같은 프로세스를 거친 결과, 0.16 ㎛ 라인 앤드 스페이스의 포지티브 패턴이 양호한 패턴단면 형상을 가지고 현상되었다. 미노광부의 잔막손실도 보이지 않았으며, 노광부의 현상 후 잔사도 보이지 않았다.
실시예 6
열가교형 광산발생제로서 1 g의 비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}-3,5-디메틸-4-메톡시벤젠 설포늄 트리플레이트와 2 g의 트리스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}설포늄 사이크로헥산설파메이트, 그리고 열가교제로서 3 g의 1,2,3-트리스[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠을 100 g의 폴리(4-하이드록시스타이렌-코-4-부톡시스타이렌-코-4-n-부틸메타크리에이트)와 함께 770 g의 프로필렌글리콜메틸에틸아세테이트에 녹여 감광 용액을 만들었다.
실시예 1과 같은 프로세스를 거친 결과, 0.20 ㎛ 라인 앤드 스페이스의 포지티브 패턴이 양호한 패턴단면 형상을 가지고 현상되었다. 미노광부의 잔막손실도 보이지 않았으며, 노광부의 현상 후 잔사도 보이지 않았다.
실시예 7
열가교형 광산발생제로서 1 g의 비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}-4-메톡시벤젠 설포늄 트리플레이트와 1 g의 비스 {4-[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠}-4-메톡시벤젠 설포늄 토실레이트, 그리고 관례적 광산발생제로서 1 g의 1,2,3-트리메탄설포닐벤젠을 100 g의 폴리{4-하이드록시스타이렌-코-4-메톡시스타이렌-코-4-[1-(에톡시)에톡시]스타이렌}과 함께 770 g의 에틸렌글리콜모노에틸에테르와 프로필렌글리콜메틸에틸아세테이트의 혼합용매에 녹여 감광 용액을 만들었다.
실시예 1과 같은 프로세스를 거친 결과, 0.15 ㎛ 라인 앤드 스페이스의 포지티브 패턴이 양호한 패턴단면 형상을 가지고 현상되었다. 미노광부의 잔막손실도 보이지 않았으며 노광부의 현상 후 잔사도 보이지 않았다.
본 발명은 고감도, 고해상도이고, 양호한 패턴 프로파일과 최소의 잔막손실을 가지며, 특히 KrF 엑사이머 레이저를 포함하는 각종 방사선에 유용하고, 관례적 노광전 가열 온도(90-140 ℃)에서 처리가능하며, 고투과율을 달성할 수 있는 감광성을 갖는 포지티브형 포토레지스트를 제공할 수 있는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (15)

  1. (a) 하기식(1)으로 나타내어지는 열가교형 광산발생제:
    화학식 1
    상기식에서, X는 4-톨루엔설포네이트(4-toluenesulfonate), 10-캠퍼설포네이트(10-camphorsulfonate), 사이크로헥산설파메이트(cyclohexanesulfamate), 퍼플로로-1-부탄설포네이트(perfluoro-1-butanesulfonate), Br, SbF6, BF4, PF6, 또는 AsF6이고, R1은 수소 또는 메틸기, R2는 알킬기임;
    (b) 하기식(2)으로 나타내는 최소한 두 개의 반복단위를 갖는 바인더 폴리머:
    화학식 2
    상기식에서, R1과 R2는 산에 불안정한 관능기와, 수소, 메톡시기, 에톡시기, n-부톡시기 또는 t-부톡시기이고 이들은 서로 동일하지 않으며, R3는 1-10의 탄소원자를 갖는 알킬기이고, R4는 수소 또는 메틸기이고, o, p, q, r은 0＜o＜1, 0≤p≤0.7, 0≤q≤0.7, 0≤r≤0.3을 만족시키는 값으로 p, q 및 r 의 최소한 둘 이상은 0이 아님; 및
    (c) 상기 (a) 및 (b)를 녹일 수 있는 용매;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  2. 제1항 (a)에 있어서, 상기 R2는 메틸기 또는 비닐옥시에틸기인 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 산에 불안정한 관능기는 1-에톡시에톡시기, 1-이소부톡시에톡시기, 1-크로로에톡시에톡시기, 테트라하이드로피라닐옥시기, t-부톡시카르보닐옥시기, 트리메틸시릴옥시기 또는 비닐옥시에틸기인 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 r은 0이고, p 및 q는 각각 0.05〈p〈0.45, q가 0.05〈q〈0.45 를 만족하는 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  5. 삭제
  6. 열가교형 광산발생제, 바인더 폴리머 및 용매를 포함하는 감광성 포토레지스트 조성물에 있어서, 상기 열가교형 광산발생제로 사용되는 하기식(1)으로 나타내어지는 열가교형 광산발생제:
    화학식 1
    상기식에서, X는 4-톨루엔설포네이트(4-toluenesulfonate), 10-캠퍼설포네이트(10-camphorsulfonate), 사이크로헥산설파메이트(cyclohexane sulfamate), 퍼플로로-1-부탄설포네이트(perfluoro-1-butanesulfonate), Br, SbF6, BF4, PF6, 또는 AsF6이고, R1은 수소 또는 메틸기, R2는 알킬기임.
  7. 제6항에 있어서, 상기 R2는 메틸기 또는 비닐옥시에틸기인 것을 특징으로 하는 열가교형 광산발생제.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열가교형 광산발생제는 바인더 폴리머에 대해 각각 0.05에서 15 중량%인 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 열가교 특성을 갖지 않고 광 또는 방사선 조사시 산만을 발생시키는 광산발생제를 적어도 1종 이상 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광산발생제는 설포늄염, 요도늄염, 포스포늄염, 디아조늄염, 암모늄염, 셀레늄염, 할로겐함유 화합물, 디아조케톤 화합물, 설폰 및 설폰산 화합물, 및 니트로벤질에스터 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  11. 제9항에 있어서, 상기 열가교 기능만을 갖고 산발생 기능은 갖지 않는 열가교제를 1종 이상 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 열가교제는 2,2-비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]페닐}프로판(2,2-bis{4-[2-(vinyloxy)ethoxy]phenyl}propane), 1,1,1-트리스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]페닐}에탄 (1,1,1-tris{4-[2-(vinyloxy)ethoxy]phenyl}ethane), 1,3,5-트리스[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠 (1,3,5-tris[2-(vinyloxy)ethoxy]benzene),1,2,3-트리스[2-(비닐옥시)에톡시]벤젠 (1,2,3-tris[2-(vinyloxy)ethoxy]benzene), 2,2-비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]사이크로헥실}프로판 (2,2-bis{4-[2-(vinyloxy)ethoxy]cyclohexyl}propane), 4,4-비스[2-(비닐옥시)에톡시]디사이크로헥실(4,4-bis[2-(vinyloxy)ethoxy]dicyclohexyl), 및 1,4-비스{4-[2-(비닐옥시)에톡시]페닐}사이크로헥산(1,4-bis{4-[2-(vinyloxy)ethoxy]phenyl}cyclohexane)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  13. 제11항에 있어서, 상기 열가교제는 바인더 폴리머에 대해 각각 0 에서 30 중량%인 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  14. 제11항에 있어서, 계면활성제, 증감제, 접착조제, 및/또는 보존안정제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 상기 용매는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸락테이트, 톨루엔, 자이렌, 메틸에틸케톤, 사이크로헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논, 및 4-헵타논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 감광성 포토레지스트 조성물.
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