KR100400296B1 - 신규의포토레지스트가교제및이를이용한포토레지스트조성물 - Google Patents

신규의포토레지스트가교제및이를이용한포토레지스트조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR100400296B1
KR100400296B1 KR10-1998-0051355A KR19980051355A KR100400296B1 KR 100400296 B1 KR100400296 B1 KR 100400296B1 KR 19980051355 A KR19980051355 A KR 19980051355A KR 100400296 B1 KR100400296 B1 KR 100400296B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photoresist
formula
crosslinking agent
poly
triflate
Prior art date
Application number
KR10-1998-0051355A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000034148A (ko
Inventor
정재창
공근규
김명수
김형기
김형수
백기호
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR10-1998-0051355A priority Critical patent/KR100400296B1/ko
Priority to GB9927637A priority patent/GB2344104B/en
Priority to US09/448,916 priority patent/US6368773B1/en
Priority to DE19956531A priority patent/DE19956531A1/de
Priority to IT1999TO001042A priority patent/IT1308659B1/it
Priority to FR9914920A priority patent/FR2786491B1/fr
Priority to CNB991258568A priority patent/CN1163796C/zh
Priority to NL1013685A priority patent/NL1013685C2/nl
Priority to TW088120825A priority patent/TW459010B/zh
Priority to JP33865999A priority patent/JP4127941B2/ja
Publication of KR20000034148A publication Critical patent/KR20000034148A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100400296B1 publication Critical patent/KR100400296B1/ko

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0382Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable the macromolecular compound being present in a chemically amplified negative photoresist composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D493/00Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system
    • C07D493/02Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D493/08Bridged systems
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0045Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0046Photosensitive materials with perfluoro compounds, e.g. for dry lithography
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • G03F7/0395Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition the macromolecular compound having a backbone with alicyclic moieties
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • G03F7/0758Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds with silicon- containing groups in the side chains
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/38Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 KrF(248 nm), ArF(193 nm), E-beam, 이온빔, 또는 EUV의 광원을 사용한 광리소그래피 공정에 적합한 신규의 포토레지스트 가교제에 관한 것으로, 하기 화학식 1의 가교 단량체의 호모중합체 또는 공중합체로 이루어진 가교제를 포함하는 포토레지스트 조성물이 개시된다.
<화학식 1>
여기서, R1및 R2는 각각 탄소수 1 내지 10의 주쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬이며, R3은 수소 혹은 메틸이다.

Description

신규의 포토레지스트 가교제 및 이를 이용한 포토레지스트 조성물
본 발명은 포토레지스트 조성물에 사용되는 가교제 및 이를 이용한 포토레지스트 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고집적 반도체 소자의 미세회로 제작시, KrF(248 nm), ArF (193 nm), E-beam, 이온빔, 혹은 EUV의 광원을 사용한 광리소그래피 공정에 적합한 포토레지스트에 사용되는 가교제 및 이를 이용한 포토레지스트 조성물에 관한 것이다.
반도체 제조의 미세회로 형성 공정에서 고감도를 달성하기 위해, 근래에는 화학증폭성인 DUV(Deep Ultra Violet)용 포토레지스트가 각광을 받고 있으며, 그 조성은 광산 발생제(photoacid generator)와 산에 민감하게 반응하는 구조의 포토레지스트용 중합체를 배합하여 제조한다.
반도체 기판 상의 포토레지스트를 노광시키면, 광산 발생제가 산을 발생시키고, 이렇게 발생된 산에 의해 노광 부위의 중합체의 주쇄 또는 측쇄가 반응하여 분해되거나 가교 결합된다. 이에 따라 노광 부위 또는 비노광 부위의 현상액에 대한 용해도 차이가 발생하여 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트 패턴이 형성되는 것이다. 이와 같은 포토리소그래피 공정에서 해상도는 광원의 파장에 의존하여 광원의 파장이 작아질수록 미세 패턴을 형성시킬 수 있다. 그러나 미세 패턴 형성을 위해 노광광원의 파장이 작아질수록, 즉 ArF(193nm) 혹은 EUV(extremely ultraviolet)를 사용할 때는 렌즈가 이 광원에 의해 변형이 일어나게 되고 수명이 짧아지는 단점이 있다.
통상의 가교제로 사용되고 있는 멜라민(melamine)은 산과 가교가 형성될 수 있는 작용기가 3개로 한정되어 있다. 또한, 가교가 형성될 때 산이 가교 결합에 의해 소비되므로 많은 양의 산을 발생시켜야 하고, 따라서 노광시 많은 양의 에너지가 필요한 단점이 있다.
이러한 단점의 극복을 위해서는 보다 강력한 가교제가 필요하고 또한 이 가교제가 화학증폭형이어서 적은 양의 에너지에도 포토레지스트 수지와 가교가 일어나야 한다. 그러나 이러한 원리의 가교제는 개발되지 않았다.
한편, 고밀도 패턴에서는 현상액이 가교결합 부위에 스며들어, 가교결합 부위가 부풀어오르는 팽윤 현상(swelling)이 나타나므로, 보다 고밀도의 패턴을 형성하기 위해서는 가교결합이 보다 치밀하게 일어나는 새로운 가교제의 도입이 요구된다.
도 1은 종래의 가교제를 이용한 포토레지스트 조성물로 패터닝된 포토레지스트 패턴을 보여준다(J. Photopolymer Science and Technology. Vol. 11, No. 3, 1998, 507∼512). 상기 패턴은 ArF 광원을 채용하는 포토리소그래피 공정에 의해 얻어진 0.225㎛ L/S 패턴으로서, 모노머릭 가교제(monomeric crosslinker)를 사용하여 얻어진 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 종래의 포토레지스트 패턴에서는 팽윤 현상이 유발되므로, 종래의 포토레지스트 가교제 및 이를 이용한 조성물로는 0.225㎛ L/S 이하의 패턴 형성이 어렵다.
본 발명은 신규의 포토레지스트용 가교 단량체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 상기 가교 단량체를 이용한 신규의 포토레지스트 가교제 및 그 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 가교제를 포함하는 포토레지스트 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 포토레지스트 조성물을 이용하여 제조된 반도체 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 가교제를 이용하여 제조된 포토레지스트 패턴을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 가교제를 이용하여 제조된 포토레지스트 패턴을 도시한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 가교 단량체를 제공한다.
<화학식 1>
여기서, R1및 R2는 각각 탄소수 1 내지 10의 주쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬이며, R3은 수소 혹은 메틸이다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 포토레지스트 가교제를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해, (i) 포토레지스트 수지와, (ⅱ) 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 포토레지스트 가교제와, (ⅲ) 광산발생제와, (ⅳ) 유기용매를 포함하는 포토레지스트 조성물이 제공된다.
이하, 구체적인 실시예를 들어, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명자들은 수많은 실험을 거쳐 하기 화학식 1의 화합물이 네거티브 포토레지스트용 가교 단량체로서 적합한 특성을 갖는 것을 발견하였다.
<화학식 1>
여기서, R1및 R2는 각각 탄소수 1 내지 10의 주쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬이며, R3은 수소 혹은 메틸이다.
상기 화학식 1의 화합물은 산의 존재하에서 수산기(-OH)를 갖는 포토레지스트 수지와 반응하여 상기 포토레지스트 수지간 가교 결합을 유도한다. 또한, 포토레지스트 수지와 결합되면서 다시 산(H+)을 발생시켜 연쇄적인 가교반응을 유도할 수 있는 화학증폭형 가교제이므로, 포스트 베이크 과정에서 노광부의 포토레지스트 수지가 고밀도로 경화될 수 있을 뿐만 아니라, 낮은 노광 에너지로도 우수한 패턴을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 포토레지스트 가교제는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 호모중합체(homopolymer)를 사용할 수도 있으나, 제2 공단량체로서, 아크릴레이트, 메타크릴레이트 및 말레익안하이드라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 더 포함하는 공중합체(copolymer)를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 본 발명에 따른 가교제는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시될 수 있다.
<화학식 2>
여기서, R1및 R2는 각각 탄소수 1 내지 10의 주쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬이며, R3및 R4는 각각 수소 혹은 메틸이고, a : b 는 10∼100몰% : 0∼90몰%이다.
<화학식 3>
여기서, R1및 R2는 각각 탄소수 1 내지 10의 주쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬이며, R3은 수소 혹은 메틸이고, a : b 는 10∼90몰% : 10∼90몰%이다.
상기 화학식 2에 있어서, 상기 중합비 b의 값이 0인 경우에, 상기 가교제는 화학식 1로 표시되는 가교 단량체의 호모 중합체가 된다.
본 발명에 따른 가교제의 반응 메커니즘을 하기 반응식 1을 참고하여 설명한다. 하기 반응식 1은 상기 화학식 2의 가교제를 예로 든 것이나, 화학식 3의 가교제의 경우에도 반응 메커니즘은 이와 동일하다.
먼저, 본 발명에 따른 가교제와 하이드록시 그룹을 갖는 포토레지스트 수지를 혼합한 후, 소정의 기판상에 도포한다(제1 단계). 이어서, 상기 기판의 소정 영역을 노광하면, 노광부위에서는 산이 발생된다(제2 단계), 노광부위에서 발생된 산으로 인해, 본 발명에 따른 가교제와 포토레지스트 수지는 결합하게 되고, 이러한 가교 결합의 결과, 다시 산이 발생되므로, 연쇄적인 가교 작용이 수행된다(제3 단계).
<반응식 1>
포토레지스트 가교제의 제조
이하에서는, 본 발명에 따른 포토레지스트 가교제의 제조방법을 구체적인 예로 들어 설명한다.
실시예 1
폴리(3,3-디메톡시프로펜)의 합성
아크롤레인(acrolein) 30g, AIBN 0.6g 및 테트라하이드로퓨란 75g을 200ml 플라스크에 넣은 후 질소 혹은 아르곤 상태에서 65℃의 온도로 8시간 반응시킨다. 고분자 반응 완료 후 에틸 에테르 용매에서 고분자 침전을 잡아 폴리아크롤레인을 얻었다(수율 60%).
얻어진 폴리아크롤레인 20g과 메탄을 200g을 500ml 둥근 플라스크에 넣은 후 잘 섞어준다. 여기에 트리플루오르메탄 설폰산 0.5g을 넣고 80℃ 에서 24 시간 환류시킨다. 환류 후, TMAH 용액을 이용하여 pH 7∼8로 중화시키고 로터리 증류기로 농축시킨 후 증류수에서 침전을 잡아 진공건조하여 하기 화학식 4 의 폴리(3,3-디메톡시프로펜) 수지를 얻었다(수율 60%). 하기 화학식 4의 화합물은 NMR 스펙트럼 관찰 결과, 8 내지 9 ppm 사이에서 나타나는 알데히드 피크(peak)가 사라지는 것으로부터 확인할 수 있다. 또한 하기 화학식 4의 분자량은 4,000 내지 6,000 의 범위에 있는 것이 바람직하다(GPC로 확인).
<화학식 4>
실시예 2
폴리(3,3-디메톡시프로펜/아크릴산)의 합성
아크롤레인 30g과, 아크릴 산 3g과, AIBN 0.66g 및 테트라하이드로퓨란 80g을 200ml 플라스크에 넣은 후, 질소 혹은 아르곤 상태에서 60℃의 온도로 8시간 반응시킨다. 고분자 반응 완료 후 물에서 고분자 침전을 잡아 얻어진 고분자(16g, 수율 : 50%)를 500ml 라운드 플라스크에 넣고 여기에 메탄올 300g과 트리플르오로메탄설폰산 0.8ml를 넣어 80℃에서 8시간 환류시킨 후 TMAH 용액을 이용하여 pH 7∼8로 중화시키고 로터리 증류기로 농축시키고 이 용액을 클로로포름 300g에 녹인 후 분액 깔때기에 넣고 여기에 증류수 300g을 넣어 세척하고 중류수 층의 용액을 분리한 후 감압 증발하여 농축시켜 하기 화학식 6의 폴리(3,3-디메톡시프로펜/아크릴산)을 얻었다(수율 : 70%, 분자량 4,000∼7,000).
<화학식 6>
실시예 3
폴리(3,3-디메톡시프로펜)의 합성
메탄올 대신에 에탄올을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하기 화학식 7의 화합물 즉, 폴리(3,3-디에톡시프로펜)을 얻었다(수율67%).
<화학식 7>
실시예 4
폴리(3,3-디메톡시프로펜/아크릴산)의 합성
메탄올 대신에 에탄올을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 하기 화학식 8의 화합물, 즉 폴리(3,3-디에톡시프로펜/아크릴산)을 얻었다.(수율 67%)
<화학식 8>
실시예 5
폴리(3,3-디메톡시프로펜/말레익안하이드라이드)의 합성
하기 화학식 5의 3,3-디메톡시프로펜 0.3몰과, 말레익안하이드라이드 0.1몰과, AIBN 0.8g 및 42g의 테트라하이드로퓨란을 100ml 플라스크에 넣은 후 질소 혹은 아르곤 상태에서 65℃의 온도에서 8시간 반응시킨다. 고분자 반응 완료 후 에틸 에테르 용매에서 고분자 침전을 잡아 진공건조 하여 순수한 상태로 하기 화학식 9의 수지를 얻었다(수율 : 50%).
<화학식 5>
<화학식 9>
실시예 6
폴리(3,3-디메톡시프로펜/말레익안하이드라이드)의 합성
상기 화학식 5의 3,3-디메톡시프로펜 0.3 몰 대신에 하기 화학식 10의 3,3-디에톡시프로펜 0.3 몰을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 하기 화학식 11의 화합물을 얻었다.(수율 51%)
<화학식 10>
<화학식 11>
상기 실시예 1 내지 6에서 중합개시제로 AIBN을 사용하고 있으나, 이 외에도 라우릴 퍼옥시드 등의 기타 통상적인 라디칼 중합 개시제를 사용할 수도 있다.
또, 중합용매로 테트라하이드로퓨란을 사용하였으나, 이외에도 프로필렌글리콜, 톨루엔, 메틸에테르 또는 아세테이트 등의 용매를 사용할 수도 있다.
포토레지스트 조성물의 제조
이하에서는, 본 발명에 따른 가교제를 이용한 네거티브 포토레지스트 조성물의 제조방법을 설명한다.
본 발명에 따른 가교제는 화학증폭형 가교제이므로, 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은 (i) 네거티브형 포토레지스트 수지와, (ⅱ) 본 발명에 따른 가교제외에도, (ⅲ) 광산발생제를 포함하며, 이들 물질들을 혼합시키기 위해 (ⅳ) 유기용매를 사용한다.
상기 조성물에 사용되는 포토레지스트 수지는, 통상적으로 네거티브 패턴을 얻는데 사용하는 수지로서, 하이드록시 그룹을 갖는 것이면 무엇이든 사용할 수 있다.
상기 광산발생제는 황화염계 또는 오니움염계 화합물을 사용할 수 있으며,구체적으로 디페닐요도염 헥사플루오르포스페이트, 디페닐요도염 헥사플루오르 아르세네이트, 디페닐요도염 헥사플루오르 안티모네이트, 디페닐파라메톡시페닐 트리플레이트, 디페닐파라톨루에닐 트리플레이트, 디페닐파라이소부틸페닐 트리플레이트, 디페닐파라-t-부틸페닐 트리플레이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오르 포스페이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오르 아르세네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오르 안티모네이트, 트리페닐설포늄 트리플레이트 및 디부틸나프틸설포늄 트리플레이트로 이루어진 군으로부터 1 또는 2 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 유기용매로는 시클로헥사논, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트 또는 기타 통상의 유기용매를 사용할 수 있다.
포토레지스트 패턴의 형성
본 발명에 따라 제조된 포토레지스트 조성물을 실리콘 웨이퍼에 스핀 도포하여 박막을 형성한 다음, 70 내지 200℃ 보다 바람직하게는 80 내지 150℃의 오븐 또는 열판에서 1 내지 5분간 소프트 베이크를 하고, 원자외선 노광장치 또는 엑시머 레이저 노광장치를 이용하여 노광한 후, 10 내지 200℃ 보다 바람직하게는 100 내지 200℃에서 포스트 베이크를 수행한다. 이때, 노광원으로는 ArF광, KrF광, E-빔, X-레이, EUV(extremely ultraviolet), DUV(deep ultraviolet) 등을 사용할 수도 있으며, 노광에너지는 0.1 내지 100mJ/㎠이 바람직하다.
이렇게 노광한 웨이퍼를 알칼리 현상액 예를 들어, 2.38wt% 또는 2.5wt% TMAH 수용액에 일정 시간 동안, 바람직하게는 1분 30초간 침지하여 현상함으로써초미세 패턴을 얻을 수 있다.
실시예 7
(i) 하기 화학식 12의 포토레지스트 수지 즉, 폴리(바이사이클로[2.2.1]헵트-5-엔 / 2-하이드록시에틸바이사이클로[2.2.1]헵트-5-엔 2-카르복실레이트 / 말레익안하이드라이드) 20g과, (ⅱ) 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 상기 화학식 5의 폴리(3,3-디메톡시프로펜) 가교제 5g과, (ⅲ) 광산발생제로 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.6g을 (ⅳ) 유기용매인 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate) 200g에 녹여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.
<화학식 12>
제조된 포토레지스트 조성물을 실리콘 웨이퍼 위에 도포하여 110℃에서 90초 동안 소프트 베이크 한 후, ArF 노광 장비로 노광하고, 이어서 110℃에서 90초 동안 다시 포스트 베이크 한 후 2.38wt% TMAH 현상액으로 현상하였다. 그 결과, 도 2에 도시된 바와 같은 0.13㎛ L/S의 초미세 네거티브 패턴이 얻어졌다.
이때, 조사된 노광 에너지는 18mJ/㎠로서, 이와 같은 미세한 강도의 노광에너지에서도 포토레지스트 조성물의 경화 감도가 매우 우수함을 알 수 있었다. 또,도 1에 보여지는 바와 같은 팽윤 현상도 관찰되지 않았다. 이는 폴리(3,3-디메톡시프로펜) 수지와 같은 본 발명에 따른 가교제의 경화능력이 매우 우수하며, 따라서, 가교결합이 치밀하게 이루어진 것에 기인한다. 따라서, 초미세 패턴에 있어서도 우수한 패턴 프로파일을 나타내고 있다.
실시예 8
(i) 상기 화학식 12의 포토레지스트 수지 즉, 폴리(바이사이클로[2.2.1]헵트-5-엔 / 2-하이드록시에틸바이사이클로[2.2.1]헵트-5-엔 2-카르복실레이트 / 말레익안하이드라이드) 20g과, (ⅱ) 상기 실시예 2에서 얻은 폴리(3,3-디메톡시프로펜/아크릴산) 가교제 20g과, (ⅲ) 광산발생제인 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.7g을 (ⅳ) 유기용매인 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트 200g에 녹여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.
이렇게 제조된 포토레지스트 조성물을 실리콘 웨이퍼 위에 도포하여 110℃에서 90초 동안 소프트 베이크 한 후 ArF 노광 장비로 노광하고 이어서 110℃에서 90초 동안 다시 포스트 베이크 한 후, 2.38wt% TMAH 현상액에서 현상하여 0.13㎛ L/S의 초미세 네거티브 패턴을 얻었다. 이때, 노광 에너지는 상기 실시예 1과 동일하게 18mJ/㎠으로 매우 약했음에도 불구하고 우수한 패턴 프로파일을 갖는 초미세 패턴을 얻을 수 있었다.
상기 실시예 3 내지 6에서 얻어진 가교제에 대해서도 동일한 실험을 반복하였으며, 그 결과 실시예 7 또는 8에서 얻어진 바와 같은 우수한 미세 패턴이 얻어졌다.
본 발명에 따른 신규의 가교제를 이용하여 포토레지스트 조성물을 제조하는 경우에, 노광부와 비노광부에서 포토레지스트 수지의 경화 정도의 차가 현저해지고, 따라서, 보다 우수한 프로파일을 갖는 포토레지스트 패턴을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 가교제는 화학증폭형이므로, 소량의 광산 발생제만을 사용해도 충분한 효과를 달성할 수 있어, 광산발생제가 다량 포함됨으로써 유발되는 문제점을 해결하고 있으며, 광 민감성이 뛰어나므로 낮은 노광에너지를 조사함으로써 충분한 노광 효과를 달성할 수 있다. 따라서, 초미세 패턴, 특히 ArF(193nm)광원과 같은 극단 파장 영역의 광원을 채용하는 포토리소그래피에 적합하다.

Claims (16)

  1. 하기 화학식 1의 화합물의 호모중합체 또는 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 가교제.
    <화학식 1>
    여기서, R1및 R2는 각각 탄소수 1 내지 10의 주쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬이며, R3는 수소 혹은 메틸이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가교제는 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 화합물인 것을 특징으로 하는 가교제.
    <화학식 2>
    여기서, R1및 R2는 각각 탄소수 1 내지 10의 주쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬이며, R3및 R4는 각각 수소 혹은 메틸이고, a : b 는 10∼100몰% : 0∼90몰%이다.
    <화학식 3>
    여기서, R1및 R2는 각각 탄소수 1 내지 10의 주쇄 혹은 측쇄 치환된 알킬이며, R3는 수소 혹은 메틸이고, a : b 는 10∼90몰% : 10∼90몰%이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가교제는
    폴리(3,3-디메톡시프로펜);
    폴리(3,3-디에톡시프로펜);
    폴리(3,3-디메톡시프로펜/아크릴산);
    폴리(3,3-디에톡시프로펜/아크릴산);
    폴리(3,3-디메톡시프로펜/말레익안하이드라이드); 및
    폴리(3,3-디에톡시프로펜/말레익안하이드라이드)로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 가교제.
  4. (i) 포토레지스트 수지와,
    (ⅱ) 제3항의 포토레지스트 가교제와,
    (ⅲ) 광산발생제와,
    (ⅳ) 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 수지는 하이드록시 그룹(-OH)을 갖는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 수지는 하기 화학식 12로 표시되는 폴리(바이사이클로[2.2.1]헵트-5-엔/2-하이 드록시에틸바이사이클로[2.2.1]헵트-5-엔 2-카르복실레이트/말레익안하이드라이드)인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
    <화학식 12>
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 광산발생제는 디페닐요도염 헥사플루오르포스페이트, 디페닐요도염 헥사플루오르 아르세네이트, 디페닐요도염 헥사플루오르 안티모네이트, 디페닐파라메톡시페닐 트리플레이트, 디페닐파라톨루에닐 트리플레이트, 디페닐파라이소부틸페닐 트리플레이트, 디페닐파라-t-부틸페닐 트리플레이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오르 포스페이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오르 아르세네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오르 안티모네이트, 트리페닐설포늄 트리플레이트 및 디부틸나프틸설포늄 트리플레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1 또는 2 이상인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 유기용매는 시클로헥사논, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트 및 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  9. (a) 제4항 기재의 조성물을 소정의 피식각층 상부에 도포하는 단계와,
    (b) 노광장치를 이용하여 상기 기판을 노광하는 단계와,
    (C) 상기 결과물을 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 노광장치는 ArF광(193nm), KrF광(248nm), E-빔, X-레이, EUV 및 DUV(deep ultra violet)로 이루어진 군으로부터 선택된 노광원을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 현상 공정은 알칼리 현상액을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 알칼리 현상액은 2.38 중량% 또는 2.5 중량% TMAH 수용액인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 전 및/또는 후에 베이크 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 베이크 공정은 70 내지 200℃에서 1 내지 5분간 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴은 네가티브 패턴인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제9항 기재의 방법에 의해 제조된 반도체 소자.
KR10-1998-0051355A 1998-11-27 1998-11-27 신규의포토레지스트가교제및이를이용한포토레지스트조성물 KR100400296B1 (ko)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0051355A KR100400296B1 (ko) 1998-11-27 1998-11-27 신규의포토레지스트가교제및이를이용한포토레지스트조성물
US09/448,916 US6368773B1 (en) 1998-11-27 1999-11-24 Photoresist cross-linker and photoresist composition comprising the same
DE19956531A DE19956531A1 (de) 1998-11-27 1999-11-24 Vernetzer für ein Photoresist und diesen enthaltende Photoresistzusammensetzung
GB9927637A GB2344104B (en) 1998-11-27 1999-11-24 Photoresist composition comprising a cross-linker
IT1999TO001042A IT1308659B1 (it) 1998-11-27 1999-11-26 Reticolante per fotoresist e composizione fotoresist comprendente lostesso.
FR9914920A FR2786491B1 (fr) 1998-11-27 1999-11-26 Agent de reticulation pour photoresist, et composition de photoresist comprenant celui-ci
CNB991258568A CN1163796C (zh) 1998-11-27 1999-11-26 用于光致抗蚀剂的交联剂及含该交联剂的光致抗蚀剂组合物
NL1013685A NL1013685C2 (nl) 1998-11-27 1999-11-26 Verknopingsmiddel voor fotolaklaag en fotolaklaagsamenstelling welke deze omvat.
TW088120825A TW459010B (en) 1998-11-27 1999-11-26 Cross-linker for photoresist, and photoresist composition comprising the same
JP33865999A JP4127941B2 (ja) 1998-11-27 1999-11-29 フォトレジスト組成物、フォトレジストパターン形成方法、及び、半導体素子の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0051355A KR100400296B1 (ko) 1998-11-27 1998-11-27 신규의포토레지스트가교제및이를이용한포토레지스트조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000034148A KR20000034148A (ko) 2000-06-15
KR100400296B1 true KR100400296B1 (ko) 2004-03-20

Family

ID=19560098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1998-0051355A KR100400296B1 (ko) 1998-11-27 1998-11-27 신규의포토레지스트가교제및이를이용한포토레지스트조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100400296B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100533379B1 (ko) * 1999-09-07 2005-12-06 주식회사 하이닉스반도체 유기 난반사 방지막용 조성물과 이의 제조방법
KR100574482B1 (ko) * 1999-09-07 2006-04-27 주식회사 하이닉스반도체 유기 난반사 방지막용 조성물과 이의 제조방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100557608B1 (ko) * 1999-02-10 2006-03-10 주식회사 하이닉스반도체 신규의 포토레지스트 가교제 및 이를 이용한 포토레지스트 조성물
KR100533361B1 (ko) * 1999-08-23 2005-12-06 주식회사 하이닉스반도체 유기 난반사 방지막 중합체 및 그의 제조방법
KR100557585B1 (ko) * 1999-10-29 2006-03-03 주식회사 하이닉스반도체 레지스트 플로우 공정용 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 컨택홀의 형성방법
US7749680B2 (en) 2007-01-05 2010-07-06 Hynix Semiconductor Inc. Photoresist composition and method for forming pattern of a semiconductor device
KR100866748B1 (ko) * 2007-01-05 2008-11-03 주식회사 하이닉스반도체 감광제 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성방법
CN113321663B (zh) * 2021-06-23 2022-07-22 徐州博康信息化学品有限公司 一种由1,3二羟基丙酮二聚体合成的主链可降解型光刻胶树脂单体及其合成方法和应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100533379B1 (ko) * 1999-09-07 2005-12-06 주식회사 하이닉스반도체 유기 난반사 방지막용 조성물과 이의 제조방법
KR100574482B1 (ko) * 1999-09-07 2006-04-27 주식회사 하이닉스반도체 유기 난반사 방지막용 조성물과 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000034148A (ko) 2000-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6368773B1 (en) Photoresist cross-linker and photoresist composition comprising the same
KR100557594B1 (ko) 노광후 지연 안정성을 갖는 신규의 포토레지스트용 단량체, 그의 공중합체 및 이를 함유한 포토레지스트 조성물
JP4516963B2 (ja) フルオロスルホンアミド含有ポリマーを有するネガ型レジスト組成物およびパターン形成方法
JP3380128B2 (ja) レジスト材料及びレジストパターンの形成方法
KR20010081753A (ko) 부분적으로 가교화된 2층 포토레지스트용 중합체
KR100557609B1 (ko) 신규의 포토레지스트 가교제 및 이를 이용한 포토레지스트 조성물
KR100520183B1 (ko) 두 개의 이중결합을 가지는 가교제를 단량체로 포함하는 포토레지스트용 공중합체
KR100362937B1 (ko) 신규의포토레지스트가교제,이를포함하는포토레지스트중합체및포토레지스트조성물
US6482565B1 (en) Photoresist cross-linker and photoresist composition comprising the same
KR100557608B1 (ko) 신규의 포토레지스트 가교제 및 이를 이용한 포토레지스트 조성물
KR20020000059A (ko) 부분적으로 가교화된 2층 포토레지스트용 중합체
KR100647379B1 (ko) 신규의 포토레지스트용 단량체, 그의 공중합체 및 이를 이용한포토레지스트 조성물
KR100400296B1 (ko) 신규의포토레지스트가교제및이를이용한포토레지스트조성물
KR100557554B1 (ko) 불소가 치환된 벤질 카르복실레이트 그룹을 포함하는단량체 및 이를 함유한 포토레지스트 중합체
KR20010011768A (ko) 신규의 포토레지스트용 공중합체 및 이를 이용한 포토레지스트조성물
KR100211546B1 (ko) 신규한 포토레지스트용 공중합체
KR100682168B1 (ko) 신규의 포토레지스트용 공중합체 및 이를 이용한 포토레지스트조성물
KR100520187B1 (ko) 할로겐을 포함하는 신규의 포토레지스트
KR100400297B1 (ko) 신규의포토레지스트가교제및이를이용한포토레지스트조성물
KR20000056474A (ko) 신규의 포토레지스트 가교제 및 이를 이용한 포토레지스트 조성물
KR100732284B1 (ko) 신규의 포토레지스트용 단량체, 그의 공중합체 및 이를함유하는 포토레지스트 조성물
KR100499869B1 (ko) 신규의 포토레지스트 가교제 및 이를 이용한 포토레지스트 조성물
KR100557610B1 (ko) 신규한 포토레지스트 단량체, 그의 중합체 및 이를 함유하는 포토레지스트 조성물
KR100680427B1 (ko) 포토레지스트 중합체 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물
KR20000014580A (ko) 신규한 포토레지스트 중합체 및 이를 이용한 포토레지스트 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080820

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee