KR100518533B1 - 에폭시 링을 포함하는 베이스 폴리머와 실리콘 함유가교제로 이루어지는 네가티브형 레지스트 조성물 및 이를이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법 - Google Patents

에폭시 링을 포함하는 베이스 폴리머와 실리콘 함유가교제로 이루어지는 네가티브형 레지스트 조성물 및 이를이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물은 에폭시 링(epoxy ring)으로 치환된 알칼리 가용성 베이스 폴리머와, 다중 히드록시 작용기를 가지는 실리콘 함유 가교제와, PAG (photoacid generator)로 이루어진다. 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법에서는 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물을 사용하여 BLR 공정에 따라 미세 패턴을 형성한다.

Description

에폭시 링을 포함하는 베이스 폴리머와 실리콘 함유 가교제로 이루어지는 네가티브형 레지스트 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법{Negative resist composition comprising base polymer having epoxy ring and Si-containing crosslinker and patterning method for semiconductor device using the same}
본 발명은 실리콘을 함유하는 감광성 레지스트 조성물 및 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 특히 BLR(bi-layer resist) 공정에 사용하기 적합하도록 실리콘을 함유하는 네가티브형 레지스트 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정이 복잡해지고 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 미세한 패턴 형성이 요구된다. 더욱이, 반도체 소자의 용량이 1 기가(Giga) 비트급 이상인 소자에 있어서, 디자인 룰이 0.1μm 이하인 패턴 사이즈가 요구되고, 그에 따라 기존의 KrF 엑시머 레이저(248nm)를 이용한 레지스트 재료를 사용하는 데 한계가 있다. 따라서, KrF 엑시머 레이저에 비해 보다 단파장의 에너지원인 ArF 엑시머 레이저(193nm) 또는 F2(157nm) 엑시머 레이저를 이용한 리소그래피 기술이 등장하여 개발되었다. 그 중에서도 F2(157nm) 엑시머 레이저를 이용하는 리소그래피 공정에서는 새로운 구조의 레지스트 재료가 요구된다.
그러나, ArF 또는 F2 레지스트 재료들은 기존의 i-라인 또는 KrF 레지스트 재료들의 구조적 한계로 인하여 여러 가지 문제점을 가지고 있다. 특히, 패턴 사이즈가 미세화되면서 패턴 무너짐 (pattern collapse) 현상에 따른 문제 및 건식 식각에 대한 내성에 따른 문제가 심각하게 대두되었다. 그에 따라 새로운 레지스트 재료 및 공정 개발이 필요하게 되었다.
고집적 반도체 소자 제조를 위한 포토리소그래피 공정을 행하는 데 있어서, SLR (single layer resist)를 이용하는 공정에서의 단점을 보완하여 건식 식각에 대한 내성을 확보함으로써 높은 아스펙트 비(aspect ratio)를 가지는 패턴 형성이 가능하고 단파장 영역에서 고해상도를 제공할 수 있는 BLR (bi-layer) 공정이 유리하게 적용될 수 있다.
BLR 공정을 행하는 데 있어서 지금까지는 Si 원자가 폴리머의 백본에 치환되어 있는 실리콘 함유 고분자와 PAG(photoacid generator)로 이루어지는 2 성분계 화학 증폭형 레지스트, 즉 포지티브형 화학 증폭형 레지스트가 주로 사용되었다. 또한, 노광 광원의 단파장화에 대응하여 BLR 공정에 적합한 고감도 레지스트 재료의 개발도 포지티브형 화학증폭형 레지스트가 주를 이루었다. 그러나, 지금까지 BLR 공정을 위하여 개발된 실리콘 함유 레지스트 조성물은 소수성(hydrophobicity)이 너무 강하여 하부 막질에 대한 접착 특성이 불량하며, 레지스트 재료로서의 적합한 실리콘 함량을 조절하기 어려웠다.
또한, DRAM의 고속화 및 고성능화에 따라 독립 패턴 (isolated pattern)을 형성하는 데 있어서 포지티브형 레지스트를 사용하는 데에는 한계가 있다. 그리고, 1 기가 비트급 이상의 DRAM 소자 제조를 위한 리소그래피 공정에서는 위상 시프트 마스크의 사용이 불가피하다. 위상 시프트 마스크의 디자인에 있어서 포지티브형 레지스트에 비하여 네가티브형 레지스트를 사용하는 것이 보다 유리하다. 따라서, 단파장 영역의 노광 광원에 대하여 투광도가 높고, 높은 해상도 및 건식 식각에 대한 우수한 내성을 제공할 수 있는 네가티브형 레지스트를 개발하는 것이 시급하다.
본 발명의 목적은 단파장 영역에서 높은 투광도를 나타내며, 실리콘을 함유함으로써 건식 식각에 대하여 우수한 내성을 제공할 수 있고, 고해상도 및 높은 아스펙트비를 제공할 수 있도록 BLR 공정에 유리하게 사용될 수 있는 네가티브형 레지스트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고집적 반도체 소자에서 요구되는 높은 아스펙트비를 가지는 미세한 패턴을 형성하는 것이 가능한 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하며, 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물은 에폭시 링(epoxy ring)으로 치환된 알칼리 가용성 베이스 폴리머와, 다중 히드록시 작용기를 가지는 실리콘 함유 가교제와, PAG (photoacid generator)로 이루어진다.
상기 베이스 폴리머는 에폭시 페놀 노볼락 수지 또는 에폭시 (o, m, p)-크레졸 노볼락 수지로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 베이스 폴리머는 에폭시 치환된 폴리히드록시스티렌 (polyhydroxystyrene)으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 베이스 폴리머는 글리시딜 (메트)아크릴레이트 반복 단위, 또는 지환식 에폭시기를 가지는 (메트)아크릴레이트 반복 단위로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 지환식 에폭시기는 3,4-에폭시-1-시클로헥실메틸기, 5,6-에폭시-2-바이시클로[2.2.1] 헵틸기, 5 (6)-에폭시에틸-2-바이시클로-[2.2.1] 헵틸기, 5,6-에폭시-2-바이시클로-[2.2.1] 헵틸메틸기, 3,4-에폭시트리시클로-[5.2.1.02,6] 데실기, 3,4-에폭시트리시클로-[5.2.1.02,6] 데실옥시에틸기, 3,4-에폭시테트라시클로-[4.4.0.12,5.17,10] 도데실기 또는 3,4-에폭시테트라시클로-[4.4.0.12,5.1 7,10] 도데실메틸기인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물에 있어서, 상기 실리콘 함유 가교제는 디히드록시로 종결된(dihydroxy-terminated) 폴리(디메틸실록산) 올리고머 또는 폴리머로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 함유 가교제는 상기 베이스 폴리머의 총 중량을 기준으로 5.0 ∼ 50중량%의 양으로 포함된다.
상기 PAG는 상기 베이스 폴리머의 총 중량을 기준으로 1.0 ∼ 10중량%의 양으로 포함된다. 바람직하게는, 상기 PAG는 트리아릴술포늄염, 디아릴이오도늄염, 또는 이들의 혼합물로 이루어진다. 특히 바람직하게는, 상기 PAG는 트리페닐술포늄 트리플레이트, 디페닐이오도늄 트리플레이트, 디-t-부틸페닐이오도늄 트리플레이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진다.
본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물은 유기 염기를 더 포함할 수 있다. 상기 유기 염기는 상기 PAG 농도를 기준으로 0.01 ∼ 2.0 중량%의 양으로 포함된다. 바람직하게는, 상기 유기 염기는 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리옥틸아민, 트리이소데실아민, 트리에탄올아민 또는 그 혼합물로 이루어진다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법에서는 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물을 사용하여 BLR 공정에 따라 미세 패턴을 형성한다. 이를 위하여, 먼저 반도체 기판상의 피식각막 위에 제1 레지스트막을 형성한다. 상기 제1 레지스트막 위에 상기 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물을 코팅하여 제2 레지스트막을 형성한다. 상기 제2 레지스트막을 프리베이킹(pre-baking)한다. 상기 제2 레지스트막을 노광한다. 상기 노광된 제2 레지스트막을 PEB(post-exposure baking)한다. 상기 노광된 제2 레지스트막을 현상하여 제2 레지스트막 패턴을 형성한다. 상기 제2 레지스트막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 제1 레지스트막을 식각하여 제1 레지스트막 패턴을 형성한다. 상기 제1 레지스트막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 피식각막을 식각한다. 상기 노광 단계에서는 KrF, ArF 또는 F2 엑시머 레이저가 이용된다.
본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물은 에폭시 링 구조를 가지는 베이스 폴리머와, 말단에 히드록시기를 가지는 가교제를 포함하고 있으므로, 하부 막질에 대한 우수한 접착 특성 및 습윤성(wettability)을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물은 KrF, ArF 또는 F2 엑시머 레이저와 같은 단파장 영역에서 높은 투광도를 나타내며, 고해상도 및 높은 아스펙트비를 제공할 수 있다. 따라서, BLR 공정에 유리하게 사용될 수 있으며, 고집적 반도체 소자에서 요구되는 높은 아스펙트비를 가지는 미세한 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물은 기본 구성 성분으로서 에폭시 링(epoxy ring)으로 치환된 알칼리 가용성 베이스 폴리머와, 다중 히드록시 작용기를 가지는 실리콘 함유 가교제와, PAG (photoacid generator)를 포함한다.
본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물에 있어서, 상기 베이스 폴리머는 에폭시 링을 포함하는 노볼락 수지, 폴리히드록시스티렌 또는 (메트)아크릴레이트 폴리머로 이루어질 수 있다.
에폭시 링을 포함하는 노볼락 수지로서 본 발명에서 사용 가능한 것으로는 예를 들면 에폭시 페놀 노볼락 수지 및 에폭시 (o, m, p)-크레졸 노볼락 수지가 있다.
에폭시 링을 포함하는 폴리히드록시스티렌은 예를 들면 에폭시 치환된 폴리-o-히드록시스티렌, 에폭시 치환된 폴리-m-히드록시스티렌, 또는 에폭시 치환된 폴리-p-히드록시스티렌, 또는 이들의 공중합체로 이루어질 수 있다.
또한, 에폭시 링을 포함하는 (메트)아크릴레이트 폴리머는 에폭시기로서 글리시딜기를 가지는 글리시딜 (메트)아크릴레이트 반복 단위, 또는 지환식 에폭시기 (alicyclic epoxy group)를 가지는 (메트)아크릴레이트 반복 단위로 이루어질 수 있다. 상기 지환식 에폭시기는 예를 들면 3,4-에폭시-1-시클로헥실메틸기, 5,6-에폭시-2-바이시클로[2.2.1] 헵틸기, 5 (6)-에폭시에틸-2-바이시클로-[2.2.1] 헵틸기, 5,6-에폭시-2-바이시클로-[2.2.1] 헵틸메틸기, 3,4-에폭시트리시클로-[5.2.1.02,6] 데실기, 3,4-에폭시트리시클로-[5.2.1.02,6] 데실옥시에틸기, 3,4-에폭시테트라시클로-[4.4.0.12,5.17,10] 도데실기 또는 3,4-에폭시테트라시클로-[4.4.0.12,5.17,10] 도데실메틸기로 이루어진다. 상기 지환식 에폭시기를 포함하는 (메트)아크릴레이트 반복 단위는 상기 베이스 폴리머 내에서 상기 알칼리 가용성 베이스 폴리머의 알칼리 용액에 대한 현상 가능성 (alkali developability)을 양호하게 유지시키는 양으로 포함되도록 사용된다.
또한, 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물에 있어서, 상기 실리콘 함유 가교제는 디히드록시로 종결된(dihydroxy-terminated) 폴리(디메틸실록산) 올리고머 또는 폴리머로 이루어진다.
상기 실리콘 함유 가교제는 상기 베이스 폴리머의 총 중량을 기준으로 5.0 ∼ 50중량%의 양으로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물에 있어서, 상기 PAG는 트리아릴술포늄염, 디아릴이오도늄염, 또는 이들의 혼합물로 이루어진다. 바람직하게는, 상기 PAG는 트리페닐술포늄 트리플레이트, 디페닐이오도늄 트리플레이트, 디-t-부틸페닐이오도늄 트리플레이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진다. 상기 PAG는 상기 베이스 폴리머의 총 중량을 기준으로 1.0 ∼ 10중량%의 양으로 포함될 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
먼저 도 1을 참조하면, 기판(10), 예를 들면 반도체 기판 또는 투명 기판상에 피식각막(12)을 형성한다. 그 후, 상기 피식각막(12) 위에 BLR 구조의 레지스트막을 형성하기 위하여, 먼저 제1 레지스트막(22)을 형성하고, 그 위에 실리콘을 함유하는 네가티브형 레지스트 조성물을 스핀 코팅 방법에 의하여 코팅한 후, 프리베이킹(pre-baking)하여 약 100 ∼ 500nm의 두께를 가지는 제2 레지스트막(24)을 형성한다. 상기 제2 레지스트막(24)은 상기 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물로 이루어진다. 즉, 상기 제2 레지스트막(24)은 기본 구성 성분으로서 에폭시 링(epoxy ring)으로 치환된 알칼리 가용성 베이스 폴리머와, 다중 히드록시 작용기를 가지는 실리콘 함유 가교제와, PAG (photoacid generator)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 마스크(26)를 통하여 상기 제2 레지스트막(24)의 선택된 영역을 KrF, ArF 또는 F2 엑시머 레이저를 이용하여 노광한다. 그 결과, 상기 제2 레지스트막(24)은 노광 영역(24a) 및 비노광 영역(24b)으로 구분된다.
그 후, 상기 노광된 제2 레지스트막(24)의 PEB(post-exposure baking) 공정을 행한다. 그 결과, 상기 제2 레지스트막(24)의 노광 영역(24a)에서는 PAG로부터 발생된 산에 의하여 가교 반응이 진행된다.
도 3을 참조하면, 상기 노광된 제2 레지스트막(24)을 TMAH (tetramethylammonium hydroxide) 용액과 같은 알칼리성 현상액으로 현상하여 상기 비노광 영역(24b)을 제거하여 상기 노광 영역(24a)으로 이루어지는 네가티브 패턴인 제2 레지스트막 패턴(24a)을 형성한다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 레지스트막 패턴(24a)을 식각 마스크로 이용하여 상기 제1 레지스트막(22)을 식각하여 제1 레지스트막 패턴(22a)을 형성하고, 이어서상기 제1 레지스트막 패턴(22a)을 식각 마스크로 이용하여 상기 피식각막(12)을 식각하여 피식각막 패턴(12a)을 형성한다.
다음에, 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 예시하는 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 예에 한정되는 것은 아니다.
합성예 1
글리시딜 메타크릴레이트 반복 단위를 가지는 베이스 폴리머의 합성
둥근 플라스크 (round bottom flask)에 글리시딜 메타크릴레이트 (glycidyl methacrylate) (8.5g, 60mmol)와 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (2-hydroxyethyl methacrylate) (5.2g, 40mmol)를 넣고 AIBN (azobisisobutyronitrile) (0.82g, 5mol%)와 함께 THF (tetrahydrofuran) (40g)에 녹인 다음, 질소 가스로 완전히 퍼지(purge)시키고, 약 65℃의 온도에서 20시간 동안 중합시켰다.
중합이 끝난 후, 반응물을 과량의 n-헥산 용액에 천천히 침전시키고, 생성된 침전물을 거른 다음, 다시 한번 침전물을 적당량의 THF에 녹여서 n-헥산에서 재침전시켰다. 그 후, 침전물을 50℃로 유지되는 진공 오븐 (vacuum oven)에서 약 24시간 동안 건조시켜 원하는 생성물을 얻었다. (수율: 80%)
이 때, 얻어진 생성물의 중량 평균 분자량(Mw)은 17,500이었고, 다분산도(Mw/Mn)는 2.2이었다.
합성예 2
글리시딜 메타크릴레이트 반복 단위를 가지는 베이스 폴리머의 합성
글리시딜 메타크릴레이트 (70mmol)과 2-히드록시에틸 아크릴레이트 (2-hydroxyethyl acrylate) (30mmol)를 합성예 1에서와 같은 방법으로 중합하여 원하는 폴리머를 얻었다. (수율: 75%)
이 때, 얻어진 생성물의 중량 평균 분자량(Mw)은 15,300이었고, 다분산도(Mw/Mn)는 2.1이었다.
합성예 3
에폭시 치환된 폴리히드록시스티렌 베이스 폴리머의 합성
폴리히드록시스티렌 (polyhydroxystyrene) (Mw=12,000, 다분산도 = 1.1) (12g, 0.1mol)과 에피클로로히드린 (epichlorohydrin) (50mmol)을 트리에틸아민 (triethylamine) (0.1mol) 존재 하에서 적당량의 THF에 녹인 후, 환류 조건하에서 약 12시간 동안 반응시켰다.
반응이 끝난 후, 반응물을 과량의 n-헥산 용액에 천천히 침전시키고, 생성된 침전물을 거른 다음, 다시 한번 침전물을 적당량의 THF에 녹여서 n-헥산에서 재침전시켰다. 그 후, 침전물을 50℃로 유지되는 진공 오븐에서 약 24시간 동안 건조시켰다. (수율: 80%)
합성예 4
에폭시 노볼락 수지로 이루어지는 베이스 폴리머의 합성
i-line용 노볼락 수지를 에피클로로히드린과 함께 합성예 3에서와 같은 방법으로 반응시켜 원하는 폴리머를 합성할 수 있다.
실시예 1
레지스트 조성물의 제조 및 리소그래피 퍼포먼스
합성예 1에서 합성한 폴리머 (1g)를 가교제인 히드록시로 종결된 폴리(디메틸실록산) (hydroxy-terminated poly(dimethylsiloxane), Aldrich chemical, Mn = 550) (0.2g)과, PAG인 트리페닐술포늄 트리플레이트 (0.02g)와 함께, PGMEA (propylene glycol methyl ether acetate) (8g)에 녹인 다음, 여기에 유기 염기인 트리이소부틸아민 (1mg)을 넣어서 완전히 녹였다. 0.2㎛ 멤브레인 필터를 이용하여 레지스트 용액을 걸렀다.
걸러진 레지스트 용액을 HMDS (hexamethyldisilazane) 처리한 베어 실리콘 (bare Si) 웨이퍼상에 약 0.30㎛의 두께로 코팅한 후, 120℃의 온도에서 90초 동안 프리베이크 (soft bake)하였다. 그 후, ArF 스테퍼 (0.6NA, σ= 0.75)를 이용하여 노광하였다.
이어서, 120℃ 온도에서 60초 동안 PEB (post-exposure bake)를 실시한 다음, 2.38wt% TMAH (tetramethylammonium hydroxide) 용액에서 60초 동안 현상하였다. 그 결과, 15mJ/㎠의 도즈(dose)에서 180nm의 깨끗한 라인 앤드 스페이스 패턴 (line and space pattern)이 얻어졌다.
실시예 2
레지스트 조성물의 제조 및 리소그래피 퍼포먼스
합성예 2 내지 합성예 4에서 얻어진 폴리머 (1g)에 대하여 각각 실시예 1에서와 같은 방법으로 레지스트 조성물을 제조하고, 리소그래피 퍼포먼스를 평가한 결과, 각각의 경우 15mJ/㎠의 도즈(dose)에서 180nm의 깨끗한 라인 앤드 스페이스 패턴 (line and space pattern)이 얻어졌다.
실시예 3
레지스트 조성물의 제조 및 리소그래피 퍼포먼스
합성예 3에서 합성한 폴리머 (1g)를 가교제인 디히드록시로 종결된 폴리(디메틸실록산-코-디페닐실록산) (dihydroxy-terminated poly(dimethylsiloxane-co-diphenylsiloxane), Aldrich chemical, 점도 = 60 cSt) (0.2g)과, PAG인 트리페닐술포늄 트리플레이트 (0.02g)와 함께 PGMEA (8g)에 녹인 다음, 여기에 유기 염기인 트리이소부틸아민 (1mg)을 넣어서 완전히 녹였다. 그 후, 0.2㎛ 멤브레인 필터를 이용하여 레지스트 용액을 걸렀다.
걸러진 레지스트 용액을 HMDS 처리한 베어 실리콘 웨이퍼상에 약 0.30㎛ 두께로 코팅한 뒤, 120℃의 온도에서 90초 동안 프리베이크 (soft bake)를 실시하고, ArF 스테퍼 (0.6NA, σ= 0.75)를 이용하여 노광하였다.
이어서, 120℃의 온도에서 60초 동안 PEB를 실시한 다음, 2.38wt% TMAH 용액에 60초 동안 현상하였다. 그 결과, 13mJ/㎠의 도즈(dose)에서 180nm의 깨끗한 라인 앤드 스페이스 패턴 (line and space pattern)이 얻어졌다.
본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물은 에폭시 링으로 치환된 알칼리 가용성 베이스 폴리머와, 다중 히드록시 작용기를 가지는 실리콘 함유 가교제와, PAG로 이루어진다. 즉, 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물은 기존의 BLR 공정에서 주로 사용된 레지스트 조성물에서와 같이 실리콘 원자가 폴리머의 백본에 치환되어 있는 형태에서 벗어나, 실리콘 원자를 가교제에 도입한 네가티브형 레지스트 조성물을 제공한다. 따라서, 레지스트 조성물 내에서 실리콘 함량은 보다 용이하게 조절할 수 있으며, 실리콘을 함유함으로써 건식 식각에 대하여 우수한 내성을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물은 에폭시 링 구조를 가지는 베이스 폴리머와, 말단에 히드록시기를 가지는 가교제를 포함하고 있으므로, 하부 막질에 대한 접착 특성 및 습윤성(wettability) 조절에 있어서 매우 유리하다. 또한, 본 발명에 따른 네가티브형 레지스트 조성물은 KrF, ArF 또는 F2 엑시머 레이저와 같은 단파장 영역에서 높은 투광도를 나타내며, 고해상도 및 높은 아스펙트비를 제공할 수 있다. 따라서, BLR 공정에 유리하게 사용될 수 있으며, 고집적 반도체 소자에서 요구되는 높은 아스펙트비를 가지는 미세한 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판, 12: 피식각막, 12a: 피식각막 패턴, 22: 제1 레지스트막, 22a: 제1 레지스트막 패턴, 24: 제2 레지스트막, 24a: 제2 레지스트막 패턴(노광 영역), 24b: 비노광 영역, 26: 마스크.

Claims (15)

  1. (a) 에폭시 링(epoxy ring)으로 치환된 알칼리 가용성 베이스 폴리머와,
    (b) 다중 히드록시 작용기를 가지는 실리콘 함유 가교제와,
    (c) PAG (photoacid generator)로 이루어지고,
    상기 베이스 폴리머는 에폭시 치환된 폴리히드록시스티렌(polyhydroxystyrene), 글리시딜 (메트)아크릴레이트 반복 단위, 또는 지환식 에폭시기를 가지는 (메트)아크릴레이트 반복 단위로 이루어지는 것을 특징으로 하는 네가티브형 레지스트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지환식 에폭시기는 3,4-에폭시-1-시클로헥실메틸기, 5,6-에폭시-2-바이시클로[2.2.1] 헵틸기, 5 (6)-에폭시에틸-2-바이시클로-[2.2.1] 헵틸기, 5,6-에폭시-2-바이시클로-[2.2.1] 헵틸메틸기, 3,4-에폭시트리시클로-[5.2.1.02,6] 데실기, 3,4-에폭시트리시클로-[5.2.1.02,6] 데실옥시에틸기, 3,4-에폭시테트라시클로-[4.4.0.12,5.17,10] 도데실기 또는 3,4-에폭시테트라시클로-[4.4.0.12,5.17,10] 도데실메틸기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 네가티브형 레지스트 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 함유 가교제는 디히드록시로 종결된(dihydroxy-terminated) 폴리(디메틸실록산) 올리고머 또는 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 네가티브형 레지스트 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 함유 가교제는 상기 베이스 폴리머의 총 중량을 기준으로 5.0 ∼ 50중량%의 양으로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 네가티브형 레지스트 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 PAG는 상기 베이스 폴리머의 총 중량을 기준으로 1.0 ∼ 10중량%의 양으로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 네가티브형 레지스트 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 PAG는 트리아릴술포늄염, 디아릴이오도늄염, 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 네가티브형 레지스트 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 PAG는 트리페닐술포늄 트리플레이트, 디페닐이오도늄 트리플레이트, 디-t-부틸페닐이오도늄 트리플레이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 네가티브형 레지스트 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    유기 염기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네가티브형 레지스트 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유기 염기는 상기 PAG 농도를 기준으로 0.01 ∼ 2.0 중량%의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 네가티브형 레지스트 조성물.
  13. 제11항에 있어서, 상기 유기 염기는 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리옥틸아민, 트리이소데실아민, 트리에탄올아민 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 네가티브형 레지스트 조성물.
  14. 반도체 기판상의 피식각막 위에 제1 레지스트막을 형성하는 단계와,
    상기 제1 레지스트막 위에 제1항에 따른 네가티브형 레지스트 조성물을 코팅하여 제2 레지스트막을 형성하는 단계와,
    상기 제2 레지스트막을 프리베이킹(pre-baking)하는 단계와,
    상기 제2 레지스트막을 노광하는 단계와,
    상기 노광된 제2 레지스트막을 PEB(post-exposure baking)하는 단계와,
    상기 노광된 제2 레지스트막을 현상하여 제2 레지스트막 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 제2 레지스트막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 제1 레지스트막을 식각하여 제1 레지스트막 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 제1 레지스트막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 피식각막을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 노광 단계에서는 KrF, ArF 또는 F2 엑시머 레이저를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.
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