KR100557616B1 - Photoresist polymer for resist flow process and photoresist composition containing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레지스트 플로우 공정 (Resist Flow Process)용 포토레지스트 수지, 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 콘택홀의 형성방법에 관한 것으로, 하기 화학식 1의 포토레지스트 중합체는 그 자체로서도 우수한 포토레지스트로서의 물성을 가질 뿐만 아니라, 물성이 다른 중합체와 혼합하여 사용하면 한층 더 우수한 플로우 특성을 나타낸다. 따라서 하기 화학식 1의 중합체 및 그의 혼합 수지를 포함하는 포토레지스트 조성물은 레지스트 플로우 공정에 유용하게 적용될 수 있다.The present invention relates to a method of forming a photoresist resin, a photoresist composition and a contact hole using the same for a resist flow process, wherein the photoresist polymer of Chemical Formula 1 has excellent physical properties as a photoresist as well. When used in combination with a polymer having different physical properties, it shows even better flow characteristics. Therefore, the photoresist composition including the polymer of Formula 1 and a mixed resin thereof may be usefully applied to a resist flow process.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112000024143615-pat00001
Figure 112000024143615-pat00001

상기 식에서,Where

R1, R2, R3, R4, R5, R6, a, b 및 c 는 명세서에 정의한 바와 같다.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , a, b and c are as defined in the specification.

Description

레지스트 플로우 공정용 포토레지스트 중합체 및 이를 함유하는 포토레지스트 조성물{Photoresist polymer for resist flow process and photoresist composition containing the same}Photoresist polymer for resist flow process and photoresist composition containing same {Photoresist polymer for resist flow process and photoresist composition containing the same}

도 1a는 기존 감광제의 굽기 온도 변화에 대한 콘택홀의 크기 변화를 나타낸 그래프.Figure 1a is a graph showing the change in the size of the contact hole with respect to the burning temperature change of the conventional photosensitive agent.

도 1b는 기존 감광제를 이용하여 플로우 공정을 수행한 결과, 콘택홀 패턴 프로파일이 변형된 것을 나타내는 단면 사진.Figure 1b is a cross-sectional photograph showing that the contact hole pattern profile is modified as a result of performing a flow process using a conventional photosensitive agent.

도 2는 본 발명의 감광제의 굽기 온도 변화에 대한 콘택홀의 크기 변화를 나타낸 그래프.2 is a graph showing the change in the size of the contact hole with respect to the burning temperature change of the photosensitizer of the present invention.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예 4 내지 실시예 9에서 형성된 콘택홀 패턴의 단면 사진.3 to 8 are cross-sectional photographs of contact hole patterns formed in Embodiments 4 to 9 of the present invention.

본 발명은 레지스트 플로우 공정 (Resist Flow Process)에 사용되는 포토레지스트 수지, 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 콘택홀 (contact hole)의 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명의 포토레지스트 중합체를 단독으로 포함하거나, 여기에 물성이 다른 중합체를 혼합한 포토레지스트 수지를 포함하는 포토레지스트 조성물을 이용하여 레지스트 플로우 공정을 수행함으로써 기존의 레지스트 플로우 공정에서 포토레지스트 조성물의 흐름이 급격하게 일어나 패턴의 프로필이 휘어지거나 오버 플로우 (over flow)에 의해 패턴이 매립되는 것을 방지할 수 있는 콘택홀의 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photoresist resin used in a resist flow process, a photoresist composition and a method for forming a contact hole using the same. More specifically, the photoresist polymer of the present invention alone By performing a resist flow process using a photoresist composition comprising a photoresist resin containing a polymer having a different physical property thereto, or in a conventional resist flow process, the flow of the photoresist composition suddenly occurs and the profile of the pattern is bent. The present invention relates to a method for forming a contact hole that can prevent a pattern from being buried due to a loss or overflow.

반도체 미세 패턴 형성공정 중 하나인 콘택홀을 형성할 때, 노광장비의 분해능 이상의 미세 콘택홀을 형성하기 위한 공정 기술로 레지스트 플로우 공정이 있다.When forming a contact hole, which is one of semiconductor fine pattern forming processes, a resist flow process is a process technology for forming a fine contact hole having a resolution higher than that of an exposure apparatus.

레지스트 플로우 공정은 근래에 많은 발전을 이루어 현재 양산 공정에 도입중인 공정기술로서, 노광공정과 현상공정을 실시하여 노광장비의 분해능 정도의 감광제를 이용하여 감광막 패턴을 형성한 다음, 감광제의 유리전이 온도 이상으로 열에너지를 인가하여 감광제가 열 유동 (thermal flow)되도록 하는 공정을 의미한다. 이 때 공급된 열에너지에 의해 이미 형성된 패턴은 원래의 크기를 감소하는 방향으로 열 유동하여 최종적으로 집적 공정에 요구되는 미세 패턴을 얻게 된다.The resist flow process is a process technology that has been developed in recent years and introduced into a mass production process. The exposure process and development process are performed to form a photosensitive film pattern using a photosensitive agent having a resolution of exposure equipment, and then the glass transition temperature of the photosensitive agent. The above means a process of applying thermal energy to allow the photosensitive agent to be thermally flowed. At this time, the pattern already formed by the supplied thermal energy is thermally flowed in the direction of decreasing the original size to finally obtain a fine pattern required for the integration process.

이러한 레지스트 플로우 공정을 도입함으로써 전술한 바와 같이 노광 장비의 해상력 이하의 미세한 패턴을 형성할 수 있게 되었으나, 이 공정의 가장 큰 단점은 특정 온도, 주로 포토레지스트 수지의 유리전이 온도 이상의 온도에서 감광제의 흐름이 급격하게 일어나 패턴의 프로필이 휘어지거나 붕괴될 수 있고, 과도한 유동이 발생될 때 패턴이 매립되어 버리는 현상 [이하 "오버 플로우 (over flow)"라 약칭함]이 나타난다는 점이다. 이는 대부분의 감광제가 인가된 열에 매우 민감하게 반 응하여 온도 조절이 잘못되거나, 혹은 유동 시간이 설정값보다 길어져 과도한 열 유동이 발생되기 때문이다. 이와 같은 현상을 나타낸 도 1a를 살펴보면 단일한 포토레지스트 수지를 포함하는 종래의 포토레지스트 조성물을 사용하여 레지스트 플로우 공정을 진행할 경우 플로우 베이크 공정에서 열을 가하면 포토레지스트 조성물이 서서히 유동하다가 특정 온도에 이르러 흐름이 급격하게 일어난다. 그 결과 형성된 패턴은 도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이 휘어져서 수축된 형태를 띄게 된다. 이러한 현상은 형성된 콘택홀 패턴에서 상층부와 중앙부 그리고 하층부에 존재하는 플로우 될 수 있는 폴리머의 양이 다르기 때문에 발생되는데, 상층부 및 하층부에서는 흐를 수 있는 폴리머의 양이 중앙보다 상대적으로 적으므로 같은 열 에너지 전달시 흐름이 적게 일어나 흐름후 형성된 패턴이 휘게 되는 것이다.By introducing such a resist flow process, it is possible to form a fine pattern below the resolution of the exposure equipment as described above, but the biggest disadvantage of this process is the flow of the photoresist at a specific temperature, mainly above the glass transition temperature of the photoresist resin. This suddenly rises and the profile of the pattern can be bent or collapsed, the phenomenon that the pattern is embedded when excessive flow occurs (hereinafter referred to as "over flow") appears. This is because most photosensitizers are very sensitive to the heat applied, resulting in poor temperature control or excessive heat flow due to longer flow times than set values. Referring to FIG. 1A, which shows such a phenomenon, when a resist flow process is performed using a conventional photoresist composition including a single photoresist resin, when a heat is applied in a flow bake process, the photoresist composition gradually flows and reaches a specific temperature. This happens suddenly. As a result, the formed pattern is curved and contracted as shown in FIG. 1B. This phenomenon occurs because the amount of polymer that can be flowed in the upper layer, the central portion and the lower layer in the formed contact hole pattern is different. There is less time flow and the pattern formed after the flow is bent.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 열을 인가하는 베이크 오븐 (bake oven)의 온도 균일도를 증가시키거나 또는 베이크 오븐에 유지되는 시간을 정확하게 조절하는 방법을 사용하고 있는데, 문제는 오븐 공정의 개선 정도가 오버 플로우 문제를 해결할 수준이 아니며, 오븐을 조절하는 것만으로 상기 이유로 존재하게 되는 휘어진 패턴 모양을 개선시킬 수 없다는 점이다.In order to solve the above problems, conventionally, a method of increasing the temperature uniformity of a baking oven applying heat or precisely controlling the time maintained in the baking oven is used. It is not a level that solves the overflow problem, and simply adjusting the oven does not improve the shape of the curved pattern that exists for the above reason.

이에 본 발명자들은 포토레지스트 조성물에 물성이 다른 포토레지스트 수지를 혼합하여 사용하면 포토레지스트 조성물이 베이크 오븐에서 열 유동되다가 특정 온도에 이르게 되면 유동이 둔화되고 또한 흐름의 정도 및 방향을 조정할 수 있게 되어 최종 패턴이 휘어지고 붕괴되거나 매립되는 것을 방지할 수 있다는 점을 알아내어 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors mixed the photoresist resin having different physical properties with the photoresist composition, and when the photoresist composition is heat-flowed in the baking oven and reaches a specific temperature, the flow is slowed and the degree and direction of the flow can be adjusted. The present invention has been completed by finding that the pattern can be prevented from bending, collapsing or being buried.

본 발명의 목적은 레지스트 플로우 공정에 사용되는 포토레지스트 수지; 이를 함유하는 포토레지스트 조성물; 이를 이용한 포토레지스트 패턴의 형성방법; 및 형성된 포토레지스트 패턴을 이용하여 콘택홀을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a photoresist resin used in a resist flow process; A photoresist composition containing the same; A method of forming a photoresist pattern using the same; And it provides a method for forming a contact hole using the formed photoresist pattern.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 흐름 특성이 우수한 포토레지스트 중합체 및 이 중합체를 단독으로 포함하거나, 이 중합체와 다른 물성을 가지는 포토레지스트 중합체와의 혼합 수지를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a photoresist composition comprising a photoresist polymer having excellent flow characteristics and a resin containing the polymer alone or a mixed resin of the polymer and a photoresist polymer having different physical properties.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서는 우선, 하기 화학식 1의 포토레지스트 중합체를 제공한다. 하기 화학식 1의 중합체는 환경 안정 화학증폭형 포토레지스트 (Environmental Stable Chemical Amplified Photoresist; ESCAP)형 중합체로서 산에 민감한 보호기를 포함한다.In the present invention, first, a photoresist polymer of Formula 1 is provided. The polymer of Formula 1 is an environmentally stable chemically amplified photoresist (ESCAP) type polymer and includes an acid sensitive protecting group.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112000024143615-pat00002
Figure 112000024143615-pat00002

상기 식에서,Where

R1 및 R2 는 수소 또는 메틸이고,R 1 and R 2 are hydrogen or methyl,

R3, R4 및 R6 는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 직쇄 또는 측쇄 알킬이며,R 3 , R 4 and R 6 are hydrogen or substituted or unsubstituted C 1 -C 10 straight or branched alkyl,

R5 는 산에 민감한 보호기이고,R 5 is an acid sensitive protecting group,

a : b : c의 몰비는 0.055 : 0.03∼0.04 : 0.005∼0.01이다.The molar ratio of a: b: c is 0.055: 0.03-0.04: 0.005-0.01.

상기 산에 민감한 보호기는 산에 의해 탈리 될수 있는 그룹으로서, US 5,212,043 (1993. 5. 18), WO 97/33198 (1997. 9. 12), WO 96/37526 (1996. 11. 28), EP 0 794 458 (1997. 9. 10) EP 0 789 278 (1997. 8. 13) 및 US 5,750,680 (1998. 5. 12)등에 개시된 것을 사용할 수 있고, t-부틸, 테트라히드로피란-2-일, 2-메틸 테트라히드로피란-2-일, 테트라히드로퓨란-2-일, 2-메틸 테트라히드로퓨란-2-일, 1-메톡시프로필, 1-메톡시-1-메틸에틸, 1-에톡시프로필, 1-에톡시-1-메틸에틸, 1-메톡시에틸, 1-에톡시에틸, t-부톡시에틸, 1-이소부톡시에틸 및 2-아세틸멘트-1-일로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The acid sensitive protecting groups are groups which can be desorbed by acid, see US 5,212,043 (May 18, 1993), WO 97/33198 (September 12, 1997), WO 96/37526 (Nov. 28, 1996), EP 0 794 458 (September 10, 1997) EP 0 789 278 (August 13, 1997) and US 5,750,680 (May 12, 1998) and the like can be used, and t-butyl, tetrahydropyran-2-yl, 2-methyl tetrahydropyran-2-yl, tetrahydrofuran-2-yl, 2-methyl tetrahydrofuran-2-yl, 1-methoxypropyl, 1-methoxy-1-methylethyl, 1-ethoxy Selected from the group consisting of propyl, 1-ethoxy-1-methylethyl, 1-methoxyethyl, 1-ethoxyethyl, t-butoxyethyl, 1-isobutoxyethyl and 2-acetylment-1-yl desirable.

상기 포토레지스트 중합체의 바람직한 예로는 하기와 같은 화합물들이 있다:Preferred examples of the photoresist polymer include the following compounds:

폴리{4-[2-(히드록시페닐)프로필]페닐 메타크릴레이트 / t-부틸 아크릴레이트 / 스티렌};Poly {4- [2- (hydroxyphenyl) propyl] phenyl methacrylate / t-butyl acrylate / styrene};

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure 112000024143615-pat00003
Figure 112000024143615-pat00003

폴리{4-[2-(히드록시페닐)프로필]페닐 아크릴레이트 / 2-메틸-3,3-디메틸-부트-2-일(but-2-yl) 아크릴레이트 / 스티렌};Poly {4- [2- (hydroxyphenyl) propyl] phenyl acrylate / 2-methyl-3,3-dimethyl-but-2-yl (but-2-yl) acrylate / styrene};

[화학식 1b][Formula 1b]

Figure 112000024143615-pat00004
Figure 112000024143615-pat00004

폴리{4-[2-(히드록시페닐)헥사플루오로프로필]페닐 아크릴레이트 / t-부틸 아크릴레이트 / 스티렌};Poly {4- [2- (hydroxyphenyl) hexafluoropropyl] phenyl acrylate / t-butyl acrylate / styrene};

[화학식 1c][Formula 1c]

Figure 112000024143615-pat00005
Figure 112000024143615-pat00005

본 발명에서는 또한, 미세 콘택홀을 형성하기 위해 사용되는 레지스트 플로우 용도의 포토레지스트 조성물을 제공한다.The present invention also provides a photoresist composition for resist flow use used to form a fine contact hole.

본 발명의 레지스트 플로우용 포토레지스트 조성물은 포토레지스트 수지와, 광산 발생제 및 유기용매를 포함하는데, 포토레지스트 수지로서 상기 화학식 1의 중합체를 단독으로 사용할 수도 있고, 하기 화학식 2의 아세탈형 중합체와의 혼합 수지를 사용할 수도 있다.The photoresist composition for a resist flow of the present invention includes a photoresist resin, a photoacid generator and an organic solvent, and as the photoresist resin, the polymer of Chemical Formula 1 may be used alone, or the acetal polymer of Chemical Formula 2 may be used. Mixed resins can also be used.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112000024143615-pat00006
Figure 112000024143615-pat00006

상기 식에서,Where

R7 및 R8 은 수소 또는 메틸이고,R 7 and R 8 are hydrogen or methyl,

R9, R10, R11, R12 및 R13 은 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 직쇄 또는 측쇄 알킬이며,R 9 , R 10 , R 11 , R 12 and R 13 are hydrogen or substituted or unsubstituted C 1 -C 10 straight or branched alkyl,

n 은 1 내지 5 중에서 선택된 정수이고,n is an integer selected from 1 to 5,

a : b : c : d의 mol%비는 60 : 33∼35 : 5 : 0∼2이다.The mol% ratio of a: b: c: d is 60: 33-35: 5-0-2.

상기 화학식 2의 중합체의 바람직한 예는 하기와 같다:Preferred examples of the polymer of Formula 2 are as follows:

폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-에톡시)에톡시 스티렌 / 스티렌 / 네오펜틸글리콜디아크릴레이트];Poly [4-hydroxystyrene / 4- (1-ethoxy) ethoxy styrene / styrene / neopentylglycoldiacrylate];

[화학식 2a][Formula 2a]

Figure 112000024143615-pat00007
Figure 112000024143615-pat00007

폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-에톡시)에톡시 스티렌 / 스티렌];Poly [4-hydroxystyrene / 4- (1-ethoxy) ethoxy styrene / styrene];

[화학식 2b][Formula 2b]

Figure 112000024143615-pat00008
Figure 112000024143615-pat00008

폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-벤질옥시)에톡시 스티렌 / 스티렌];Poly [4-hydroxystyrene / 4- (1-benzyloxy) ethoxy styrene / styrene];

[화학식 2c][Formula 2c]

Figure 112000024143615-pat00009
Figure 112000024143615-pat00009

폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-에톡시)에톡시 스티렌 / 스티렌 / 2,4-디메틸-2,4-펜탄디올디아크릴레이트];Poly [4-hydroxystyrene / 4- (1-ethoxy) ethoxy styrene / styrene / 2,4-dimethyl-2,4-pentanedioldiacrylate];

[화학식 2d][Formula 2d]

Figure 112000024143615-pat00010
Figure 112000024143615-pat00010

상기 화학식 1과 화학식 2의 중합체의 혼합 수지를 사용할 경우, 화학식 1의 중합체 및 화학식 2의 중합체의 혼합비는 중량비로 1∼99% : 99∼1% 이다.When using the mixed resin of the polymer of Formula 1 and Formula 2, the mixing ratio of the polymer of Formula 1 and the polymer of Formula 2 is 1 to 99% by weight: 99 to 1% by weight.

본 발명의 포토레지스트 조성물은 화학식 1의 중합체를 단독으로 사용할 때에도 해상력이 우수하고 흐름 특성이 우수하나, 화학식 1과 화학식 2의 중합체의 혼합 수지를 사용하면 한층 더 우수한 흐름 특성을 보인다.The photoresist composition of the present invention is excellent in resolving power and flow characteristics even when the polymer of Formula 1 is used alone, but when the mixed resin of the polymers of Formula 1 and Formula 2 is used, it shows even better flow characteristics.

상기 화학식 1의 포토레지스트 중합체는 유리전이온도가 비교적 낮으며 실리콘 웨이퍼에 대한 접착력이 우수하고, 기존의 알칼리 현상액에 대한 용해 특성이 뛰어나서 화학식 1의 중합체를 단독으로 포함하는 포토레지스트 조성물의 경우에도 노광 지역과 비노광 지역 사이의 대조비가 우수할 뿐만 아니라 해상력도 뛰어나다.The photoresist polymer of Chemical Formula 1 has a relatively low glass transition temperature, excellent adhesion to a silicon wafer, and excellent dissolution properties with respect to a conventional alkaline developer, so that the photoresist composition including the polymer of Chemical Formula 1 alone may be exposed. The contrast between the area and the unexposed areas is excellent and the resolution is excellent.

또한 화학식 1의 포토레지스트 중합체는 기존의 KrF용 감광제와 달리 아크릴레이트 계의 수지이므로 유리전이온도 및 흐름 특성이 많이 다르다. 따라서 폴리히드록시 스티렌계의 아세탈형 수지 및 ESCAP형 수지와 혼합하여 사용하면 플로우 베이크 공정에서 열을 가할 때 특정 온도 이상에서 포토레지스트 조성물의 흐름도가 개선되어 완만한 흐름 감도 (Flow Sensitivity)를 갖게 되고 (도 2 참조), 원하는 공정 여유도를 얻을 수 있다. 또한 각 폴리머의 흐름의 경향이 달라 적절하게 혼합비를 조정함으로써 패턴의 변형을 방지할 수 있다. 혼합 수지를 사용할 때 폴리머의 흐름 특성이 개선되는 것은, 두 폴리머가 혼합물 상태로 존재할 때 각각의 물성과는 전혀 다른 새로운 물성이 나타나기 때문이다. 이는 각각의 수지의 유리전이 온도 (Tg)의 차이에 기인한 것일 수도 있고, 수지들 간의 가교 결합 또는 수지 자체 내의 가교 결합에 기인한 것일 수도 있다.In addition, unlike the conventional photoresist for KrF, the photoresist polymer of Chemical Formula 1 is an acrylate-based resin, so the glass transition temperature and flow characteristics are very different. Therefore, when used in combination with polyhydroxy styrene-based acetal resin and ESCAP-type resin, the flow of the photoresist composition is improved at a certain temperature or higher when heat is applied in the flow bake process, and thus has a gentle flow sensitivity. (See FIG. 2), a desired process margin can be obtained. In addition, the flow tendency of each polymer is different, so that the deformation of the pattern can be prevented by appropriately adjusting the mixing ratio. The flow characteristics of the polymers are improved when using the mixed resin, because when the two polymers are present in a mixture, new physical properties are completely different from each other. This may be due to the difference in the glass transition temperature (T g ) of each resin, or may be due to crosslinking between the resins or crosslinking within the resin itself.

한편, 본 발명의 포토레지스트 조성물에서 사용되는 광산발생제와 유기용매는 통상의 포토레지스트 조성물에서 사용하는 것을 사용할 수 있다.On the other hand, the photoacid generator and the organic solvent used in the photoresist composition of the present invention can be used in the conventional photoresist composition.

상기 광산발생제는 빛에 의해 산을 발생할 수 있는 화합물이면 무엇이든 사용 가능하며, US 5,212,043 (1993. 5. 18), WO 97/33198 (1997. 9. 12), WO 96/37526 (1996. 11. 28), EP 0 794 458 (1997. 9. 10) EP 0 789 278 (1997. 8. 13) 및 US 5,750,680 (1998. 5. 12)등에 개시된 것을 포함하고, 주로 황화염계 또는 오니움염계 화합물을 사용한다. 상기 광산 발생제는 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 것을 하나 또는 둘 이상의 오니움염계 또는 황화염계 화합물을 사용할 수 있으며, 사용되는 포토레지스트 수지에 대해 0.01 내지 10 중량% 비율로 사용되는 것이 바람직하다.The photoacid generator may be used as long as it is a compound capable of generating an acid by light, US 5,212,043 (May 18, 1993), WO 97/33198 (September 12, 1997), WO 96/37526 (1996. 11. 28), EP 0 794 458 (September 10, 1997) EP 0 789 278 (August 13, 1997), and US 5,750,680 (May 12, 1998) and the like, and are mainly sulfur-based or onium Salt based compounds are used. The photoacid generator is diphenyl iodo hexafluorophosphate, diphenyl iodo hexafluoro arsenate, diphenyl iodo hexafluoro antimonate, diphenyl paramethoxyphenyl triflate, diphenyl paratoluenyl triflate, diphenyl Paraisobutylphenyl triflate, diphenylpara-t-butylphenyl triflate, triphenylsulfonium hexafluoro phosphate, triphenylsulfonium hexafluoro arsenate, triphenylsulfonium hexafluoro antimonate, triphenylsulfonium One or two or more onium salt or sulfide compounds selected from the group consisting of triflate and dibutylnaphthylsulfonium triflate may be used, and those used in a ratio of 0.01 to 10% by weight based on the photoresist resin used desirable.

또한, 상기 유기용매는 US 5,212,043 (1993. 5. 18), WO 97/33198 (1997. 9. 12), WO 96/37526 (1996. 11. 28), EP 0 794 458 (1997. 9. 10) EP 0 789 278 (1997. 8. 13) 및 US 5,750,680 (1998. 5. 12)등에 개시된 것을 포함하고, 바람직하게는 프로필렌글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 메틸 에테르, 에틸락테이트, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트 및 시클로헥사논으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포토레지스트 수지에 대해 100 내지 1000 중량% 비율로 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the organic solvent is US 5,212,043 (May 18, 1993), WO 97/33198 (September 12, 1997), WO 96/37526 (November 28, 1996), EP 0 794 458 (September 10, 1997) ) EP 0 789 278 (August 13, 1997) and US 5,750,680 (May 12, 1998) and the like, preferably propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol methyl ether, ethyl lactate, methyl 3-meth It is preferable to use one selected from the group consisting of oxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate and cyclohexanone in a ratio of 100 to 1000% by weight relative to the photoresist resin.

또한 본 발명에서는 상기 포토레지스트 조성물을 이용한 레지스트 플로우 공정을 도입한 패턴의 형성방법을 제공하는데, 이는 구체적으로In addition, the present invention provides a method of forming a pattern incorporating a resist flow process using the photoresist composition, specifically

(a) 소정의 피식각층 상부에 전술한 본 발명의 포토레지스트 조성물을 도포하여 포토레지스트 막을 형성하는 단계와,(a) applying a photoresist composition of the present invention above a predetermined etching layer to form a photoresist film,

(b) 포토리소그래피 공정에 의해 1차 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,(b) forming a primary photoresist pattern by a photolithography process,

(c) 상기 1차 포토레지스트 패턴에 플로우 베이크 공정을 실시하여 포토레지스트가 열 유동 (thermal flow)되도록 하여 2차 포토레지스트 패턴을 얻는 단계로 이루어진다.(c) subjecting the primary photoresist pattern to a flow bake process such that the photoresist is thermally flowed to obtain a secondary photoresist pattern.

상기 포토리소그래피 공정에서 사용할 수 있는 노광원으로는 KrF (248nm), ArF (193nm), VUV (157nm), EUV (13nm), E-빔, X-선 또는 이온 빔 등이 있는데, 본 발명의 화학식 1의 수지의 경우에는 KrF 영역에서의 흡광도가 낮기 때문에 노광원으로 KrF 광원을 사용하는 것이 가장 바람직하다.Exposure sources that can be used in the photolithography process include KrF (248 nm), ArF (193 nm), VUV (157 nm), EUV (13 nm), E-beam, X-ray or ion beam. In the case of the resin of 1, since the absorbance in the KrF region is low, it is most preferable to use a KrF light source as the exposure source.

상기 (c) 단계의 플로우 베이크 공정에서는 대략 120∼190℃, 바람직하게는 140∼170℃로 열 에너지를 인가한다.In the flow baking process of step (c), thermal energy is applied at approximately 120 to 190 ° C, preferably 140 to 170 ° C.

또한 본 발명에서는 전술한 콘택홀 형성 방법을 이용하여 제조된 반도체 소자를 제공한다.In addition, the present invention provides a semiconductor device manufactured using the above-described method for forming a contact hole.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 단 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. However, the examples are only to illustrate the invention and the present invention is not limited by the following examples.

Ⅰ. 포토레지스트 중합체의 합성I. Synthesis of Photoresist Polymer

실시예 1. 폴리{4-[2-(히드록시페닐)프로필]페닐 메타크릴레이트 / t-부틸 아크릴레이트 / 스티렌}의 제조Example 1. Preparation of Poly {4- [2- (hydroxyphenyl) propyl] phenyl methacrylate / t-butyl acrylate / styrene}

4-[2-(히드록시페닐)프로필]페닐 메타크릴레이트 (0.055M), t-부틸 아크릴레이트 (0.04M), 스티렌 (0.005M), AIBN을 20ml의 무수 (anhydrous) 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 Ar(아르곤) 기류하에 100℃에서 8시간 동안 중합 반응시켰다 (0.1torr 이하). 중합후 반응 혼합물을 석유 에테르 (petroleum ether)에 떨어뜨려 폴리머를 침전시키고, 이를 여과, 건조시켜 상기 화학식 1a의 표제 중합체를 얻었다 (61%).4- [2- (hydroxyphenyl) propyl] phenyl methacrylate (0.055M), t-butyl acrylate (0.04M), styrene (0.005M) and AIBN were dissolved in 20 ml of anhydrous tetrahydrofuran. After the polymerization was carried out at 100 ° C. for 8 hours under an Ar (argon) stream (0.1torr or less). After polymerization, the reaction mixture was dropped in petroleum ether to precipitate a polymer, which was filtered and dried to obtain the title polymer of Chemical Formula 1a (61%).

실시예 2. 폴리{4-[2-(히드록시페닐)프로필]페닐 아크릴레이트 / 2-메틸- 3,3-디메틸-부트-2-일(but-2-yl) 아크릴레이트 / 스티렌}의 제조Example 2. of poly {4- [2- (hydroxyphenyl) propyl] phenyl acrylate / 2-methyl-3,3-dimethyl-but-2-yl (but-2-yl) acrylate / styrene} Produce

4-[2-(히드록시페닐)프로필]페닐 아크릴레이트 (0.055M), 2-메틸-3,3-디메틸-부트-2-일 아크릴레이트 (0.04M), 스티렌 (0.005M), AIBN을 20ml의 무수 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 Ar 기류하에 100℃에서 8시간 동안 중합 반응시켰다 (0.1torr 이하). 중합후 반응 혼합물을 석유 에테르에 떨어뜨려 폴리머를 침전시키고, 이를 여과, 건조시켜 상기 화학식 1b의 표제 중합체를 얻었다 (60%).4- [2- (hydroxyphenyl) propyl] phenyl acrylate (0.055M), 2-methyl-3,3-dimethyl-but-2-yl acrylate (0.04M), styrene (0.005M), AIBN After dissolving in 20 ml of anhydrous tetrahydrofuran, the polymerization was carried out for 8 hours at 100 DEG C under Ar stream (0.1torr or less). After polymerization, the reaction mixture was dropped in petroleum ether to precipitate a polymer, which was filtered and dried to obtain the title polymer of Chemical Formula 1b (60%).

실시예 3. 폴리{4-[2-(히드록시페닐)헥사플루오로프로필]페닐 아크릴레이트 / t-부틸 아크릴레이트 / 스티렌}의 제조Example 3. Preparation of Poly {4- [2- (hydroxyphenyl) hexafluoropropyl] phenyl acrylate / t-butyl acrylate / styrene}

4-[2-(히드록시페닐)헥사플루오로프로필]페닐 아크릴레이트 (0.055M), t-부틸 아크릴레이트 (0.03M), 스티렌 (0.01M), AIBN을 20ml의 무수 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 Ar 기류하에 100℃에서 8시간 동안 중합 반응시켰다 (0.1torr 이하). 중합후 반응 혼합물을 석유 에테르에 떨어뜨려 폴리머를 침전시키고, 이를 여과, 건조시켜 상기 화학식 1c의 표제 중합체를 얻었다 (63%).4- [2- (hydroxyphenyl) hexafluoropropyl] phenyl acrylate (0.055M), t-butyl acrylate (0.03M), styrene (0.01M) and AIBN were dissolved in 20 ml of anhydrous tetrahydrofuran. The polymerization was carried out at 100 DEG C for 8 hours under Ar stream (0.1torr or less). After polymerization, the reaction mixture was dropped in petroleum ether to precipitate a polymer, which was filtered and dried to obtain the title polymer of Chemical Formula 1c (63%).

Ⅱ. 포토레지스트 조성물의 제조 및 패턴 형성II. Preparation and Pattern Formation of Photoresist Composition

실시예 4.Example 4.

실시예 1에서 합성한 수지 10g과 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.1g을 PGMEA (프로필렌글리콜 메틸 에테르 아세테이트) 50g에 녹인 후 이를 0.2㎛ 필터로 여과하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.10 g of the resin synthesized in Example 1 and 0.1 g of triphenylsulfonium triflate were dissolved in 50 g of PGMEA (propylene glycol methyl ether acetate), and then filtered through a 0.2 μm filter to prepare a photoresist composition.

이 조성물을 웨이퍼 위에 코팅하고 110℃ 에서 90 초간 베이크해 주었다. 베이크후 0.60NA KrF 노광장비 (Nikon S201)를 이용하여 노광하였다. 노광후 130 ℃에서 90 초간 다시 베이크 해준 후 2.38 중량% TMAH 현상액을 이용하여 현상하여 200nm의 콘택홀 패턴을 얻었다. 이 콘택홀 패턴을 153℃에서 90 초간 구워 주어 레지스트 플로우 공정을 진행한 결과 100nm 크기의 콘택홀 패턴을 얻을 수 있었다 (도 3 참조).The composition was coated on a wafer and baked at 110 ° C. for 90 seconds. After baking, exposure was performed using a 0.60NA KrF exposure apparatus (Nikon S201). After exposure, the plate was baked at 130 ° C. for 90 seconds again, and developed using a 2.38 wt% TMAH developer to obtain a contact hole pattern of 200 nm. The contact hole pattern was baked at 153 ° C. for 90 seconds to obtain a 100 nm size contact hole pattern as a result of the resist flow process (see FIG. 3).

실시예 5.Example 5.

실시예 2에서 합성한 수지 10g과 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.1g을 PGMEA 50g에 녹인 후 이를 0.2㎛ 필터로 여과하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.10 g of the resin synthesized in Example 2 and 0.1 g of triphenylsulfonium triflate were dissolved in 50 g of PGMEA, and then filtered through a 0.2 μm filter to prepare a photoresist composition.

이 조성물을 웨이퍼 위에 코팅하고 110℃ 에서 90 초간 베이크해 주었다. 베이크후 0.60NA KrF 노광장비 (Nikon S201)를 이용하여 노광하였다. 노광후 130 ℃에서 90 초간 다시 베이크 해준 후 2.38 중량% TMAH 현상액을 이용하여 현상하여 200nm의 콘택홀 패턴을 얻었다. 이 콘택홀 패턴을 148℃에서 90 초간 구워 주어 레지스트 플로우 공정을 진행한 결과 90nm 크기의 콘택홀 패턴을 얻을 수 있었다 (도 4 참조).The composition was coated on a wafer and baked at 110 ° C. for 90 seconds. After baking, exposure was performed using a 0.60NA KrF exposure apparatus (Nikon S201). After exposure, the plate was baked at 130 ° C. for 90 seconds again, and developed using a 2.38 wt% TMAH developer to obtain a contact hole pattern of 200 nm. The contact hole pattern was baked at 148 ° C. for 90 seconds and a resist flow process was performed to obtain a contact hole pattern having a size of 90 nm (see FIG. 4).

실시예 6.Example 6.

실시예 3에서 합성한 수지 10g과 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.1g을 PGMEA 50g에 녹인 후 이를 0.2㎛ 필터로 여과하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.10 g of the resin synthesized in Example 3 and 0.1 g of triphenylsulfonium triflate were dissolved in 50 g of PGMEA, and then filtered through a 0.2 μm filter to prepare a photoresist composition.

이 조성물을 웨이퍼 위에 코팅하고 110℃ 에서 90 초간 베이크해 주었다. 베이크후 0.60NA KrF 노광장비 (Nikon S201)를 이용하여 노광하였다. 노광후 130 ℃에서 90 초간 다시 베이크 해준 후 2.38 중량% TMAH 현상액을 이용하여 현상하여 200nm의 콘택홀 패턴을 얻었다. 이 콘택홀 패턴을 154℃에서 90 초간 구워 주어 레지스트 플로우 공정을 진행한 결과 80nm 크기의 콘택홀 패턴을 얻을 수 있었다 (도 5 참조).The composition was coated on a wafer and baked at 110 ° C. for 90 seconds. After baking, exposure was performed using a 0.60NA KrF exposure apparatus (Nikon S201). After exposure, the plate was baked at 130 ° C. for 90 seconds again, and developed using a 2.38 wt% TMAH developer to obtain a contact hole pattern of 200 nm. The contact hole pattern was baked at 154 ° C. for 90 seconds to obtain a 80 nm size contact hole pattern as a result of the resist flow process (see FIG. 5).

실시예 7.Example 7.

실시예 2에서 합성한 수지 5g과, 상기 화학식 2b의 폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-에톡시)에톡시 스티렌 / 스티렌] 수지 (a=60mol%, b=35mol%, c=5mol%, d=0mol%) 5g, 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.1g을 PGMEA 50g에 녹인후 이를 0.2㎛ 필터로 여과하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.5 g of the resin synthesized in Example 2 and a poly [4-hydroxystyrene / 4- (1-ethoxy) ethoxy styrene / styrene] resin of the above formula (2b) (a = 60 mol%, b = 35 mol%, c = 5 mol%, d = 0 mol%) 5 g and triphenylsulfonium triflate 0.1 g were dissolved in 50 g of PGMEA, and then filtered through a 0.2 μm filter to prepare a photoresist composition.

이 조성물을 웨이퍼 위에 코팅하고 110℃ 에서 90 초간 베이크해 주었다. 베이크후 0.60NA KrF 노광장비 (Nikon S201)를 이용하여 노광하였다. 노광후 130 ℃에서 90 초간 다시 베이크 해준 후 2.38 중량% TMAH 현상액을 이용하여 현상하여 200nm의 콘택홀 패턴을 얻었다. 이 콘택홀 패턴을 156℃에서 90 초간 구워 주어 레지스트 플로우 공정을 진행한 결과 70nm 크기의 콘택홀 패턴을 얻을 수 있었다 (도 6 참조).The composition was coated on a wafer and baked at 110 ° C. for 90 seconds. After baking, exposure was performed using a 0.60NA KrF exposure apparatus (Nikon S201). After exposure, the plate was baked at 130 ° C. for 90 seconds again, and developed using a 2.38 wt% TMAH developer to obtain a contact hole pattern of 200 nm. The contact hole pattern was baked at 156 ° C. for 90 seconds and a resist flow process was performed to obtain a contact hole pattern having a size of 70 nm (see FIG. 6).

실시예 8.Example 8.

실시예 1에서 합성한 수지 5g과, 상기 화학식 2b의 폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-에톡시)에톡시 스티렌 / 스티렌] 수지 (a=60mol%, b=35mol%, c=5mol%, d=0mol%) 5g, 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.1g을 PGMEA 50g에 녹인후 이를 0.2㎛ 필터로 여과하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.5 g of the resin synthesized in Example 1 and a poly [4-hydroxystyrene / 4- (1-ethoxy) ethoxy styrene / styrene] resin of the above formula (2b) (a = 60 mol%, b = 35 mol%, c = 5 mol%, d = 0 mol%) 5 g and triphenylsulfonium triflate 0.1 g were dissolved in 50 g of PGMEA, and then filtered through a 0.2 μm filter to prepare a photoresist composition.

이 조성물을 웨이퍼 위에 코팅하고 110℃ 에서 90 초간 베이크해 주었다. 베이크후 0.60NA KrF 노광장비 (Nikon S201)를 이용하여 노광하였다. 노광후 130 ℃에서 90 초간 다시 베이크 해준 후 2.38 중량% TMAH 현상액을 이용하여 현상하여 200nm의 콘택홀 패턴을 얻었다. 이 콘택홀 패턴을 156℃에서 90 초간 구워 주어 레지스트 플로우 공정을 진행한 결과 50nm 크기의 콘택홀 패턴을 얻을 수 있었다 (도 7 참조).The composition was coated on a wafer and baked at 110 ° C. for 90 seconds. After baking, exposure was performed using a 0.60NA KrF exposure apparatus (Nikon S201). After exposure, the plate was baked at 130 ° C. for 90 seconds again, and developed using a 2.38 wt% TMAH developer to obtain a contact hole pattern of 200 nm. The contact hole pattern was baked at 156 ° C. for 90 seconds to obtain a 50 nm size contact hole pattern as a result of the resist flow process (see FIG. 7).

실시예 9.Example 9.

실시예 3에서 합성한 수지 5g과, 상기 화학식 2d의 폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-에톡시)에톡시 스티렌 / 스티렌 / 2,4-디메틸-2,4-펜탄디올디아크릴레이트] 수지 (a=60mol%, b=33mol%, c=5mol%, d=2mol%) 5g, 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.1g을 PGMEA 50g에 녹인후 이를 0.2㎛ 필터로 여과하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.5 g of the resin synthesized in Example 3, and poly [4-hydroxy styrene / 4- (1-ethoxy) ethoxy styrene / styrene / 2,4-dimethyl-2,4-pentanediol diacryl Rate] 5 g of a resin (a = 60 mol%, b = 33 mol%, c = 5 mol%, d = 2 mol%) and 0.1 g of triphenylsulfonium triflate were dissolved in 50 g of PGMEA, and then filtered through a 0.2 μm filter to form a photoresist composition. Was prepared.

이 조성물을 웨이퍼 위에 코팅하고 110℃ 에서 90 초간 베이크해 주었다. 베이크후 0.60NA KrF 노광장비 (Nikon S201)를 이용하여 노광하였다. 노광후 130 ℃에서 90 초간 다시 베이크 해준 후 2.38 중량% TMAH 현상액을 이용하여 현상하여 200nm의 콘택홀 패턴을 얻었다. 이 콘택홀 패턴을 157℃에서 90 초간 구워 주어 레지스트 플로우 공정을 진행한 결과 50nm 크기의 콘택홀 패턴을 얻을 수 있었다 (도 8 참조).The composition was coated on a wafer and baked at 110 ° C. for 90 seconds. After baking, exposure was performed using a 0.60NA KrF exposure apparatus (Nikon S201). After exposure, the plate was baked at 130 ° C. for 90 seconds again, and developed using a 2.38 wt% TMAH developer to obtain a contact hole pattern of 200 nm. The contact hole pattern was baked at 157 ° C. for 90 seconds to obtain a 50 nm size contact hole pattern as a result of the resist flow process (see FIG. 8).

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 화학식 1의 포토레지스트 중합체는 해상력 및 흐름 특성 등이 뛰어나 그 자체로도 우수한 감광제로서의 물성을 보일 뿐 아니라 (실시예 3 내지 5 참조) 화학식 2의 아세탈형 포토레지스트 중합체와 혼합하여 사용할 때 한층 더 나은 흐름 특성을 보임을 알 수 있다 (실시예 6 내지 8 참조).As described above, the photoresist polymer of Chemical Formula 1 of the present invention has excellent resolution and flow characteristics, and shows excellent physical properties as a photosensitizer itself (see Examples 3 to 5). It can be seen that when used in admixture with the polymer, it shows even better flow properties (see Examples 6-8).

따라서 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용하면 노광장비의 해상력 이하의 미세한 콘택홀 패턴을 형성하기 위한 레지스트 플로우 공정에서 감광제의 급격한 유동에 의해 콘택홀 패턴이 휘어진 프로필을 갖거나 매립되는 현상을 방지할 수 있어 100nm 이하의 콘택홀 패턴을 균일하게 얻을 수 있다.Therefore, by using the photoresist composition of the present invention, a phenomenon in which the contact hole pattern has a curved profile or is buried by a sudden flow of a photosensitive agent in a resist flow process for forming a fine contact hole pattern below a resolution of an exposure apparatus can be prevented. The contact hole pattern of 100 nm or less can be obtained uniformly.

Claims (18)

하기 화학식 1로 표시되는 중합단위를 포함하는 포토레지스트 중합체.A photoresist polymer comprising a polymerized unit represented by the following formula (1). [화학식 1][Formula 1]
Figure 112005066544914-pat00011
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상기 식에서,Where R1 및 R2 는 수소 또는 메틸이고,R 1 and R 2 are hydrogen or methyl, R3, R4 및 R6 는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 직쇄 또는 측쇄 알킬이며,R 3 , R 4 and R 6 are hydrogen or substituted or unsubstituted C 1 -C 10 straight or branched alkyl, R5 는 산에 민감한 보호기이고,R 5 is an acid sensitive protecting group, a : b : c의 몰비는 0.055 : 0.03∼0.04 : 0.005∼0.01이다.The molar ratio of a: b: c is 0.055: 0.03-0.04: 0.005-0.01.
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산에 민감한 보호기는 t-부틸, 테트라히드로피란-2-일, 2-메틸 테트라히드로피란-2-일, 테트라히드로퓨란-2-일, 2-메틸 테트라히드로퓨란-2-일, 1-메톡시프로필, 1-메톡시-1-메틸에틸, 1-에톡시프로필, 1-에톡시-1-메틸에틸, 1-메톡시에틸, 1-에톡시에틸, t-부톡시에틸, 1-이소부톡시에틸 및 2-아세틸멘트-1-일로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체.The acid sensitive protecting groups are t-butyl, tetrahydropyran-2-yl, 2-methyl tetrahydropyran-2-yl, tetrahydrofuran-2-yl, 2-methyl tetrahydrofuran-2-yl, 1- Methoxypropyl, 1-methoxy-1-methylethyl, 1-ethoxypropyl, 1-ethoxy-1-methylethyl, 1-methoxyethyl, 1-ethoxyethyl, t-butoxyethyl, 1- Photoresist polymer, characterized in that it is selected from the group consisting of isobutoxyethyl and 2-acetylment-1-yl. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중합단위는 폴리{4-[2-(히드록시페닐)프로필]페닐 메타크릴레이트 / t-부틸 아크릴레이트 / 스티렌}; 폴리{4-[2-(히드록시페닐)프로필]페닐 아크릴레이트 / 2-메틸-3,3-디메틸-부트-2-일(but-2-yl) 아크릴레이트 / 스티렌}; 및 폴리{4-[2-(히드록시페닐)헥사플루오로프로필]페닐 아크릴레이트 / t-부틸 아크릴레이트 / 스티렌}으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체.The polymerized unit may be selected from the group consisting of poly {4- [2- (hydroxyphenyl) propyl] phenyl methacrylate / t-butyl acrylate / styrene}; Poly {4- [2- (hydroxyphenyl) propyl] phenyl acrylate / 2-methyl-3,3-dimethyl-but-2-yl (but-2-yl) acrylate / styrene}; And poly {4- [2- (hydroxyphenyl) hexafluoropropyl] phenyl acrylate / t-butyl acrylate / styrene}. 제 1 항의 포토레지스트 중합체, 광산 발생제 및 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.A photoresist composition comprising the photoresist polymer of claim 1, a photoacid generator and an organic solvent. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 조성물은 하기 화학식 2의 중합단위를 포함하는 중합체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The composition is a photoresist composition, characterized in that it further comprises a polymer comprising a polymer unit of the formula (2). [화학식 2][Formula 2]
Figure 112005066544914-pat00012
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상기 식에서,Where R7 및 R8 은 수소 또는 메틸이고,R 7 and R 8 are hydrogen or methyl, R9, R10, R11, R12 및 R13 은 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 직쇄 또는 측쇄 알킬이며,R 9 , R 10 , R 11 , R 12 and R 13 are hydrogen or substituted or unsubstituted C 1 -C 10 straight or branched alkyl, n 은 1 내지 5 중에서 선택된 정수이고,n is an integer selected from 1 to 5, a : b : c : d의 mol%비는 60 : 33∼35 : 5 : 0∼2이다.The mol% ratio of a: b: c: d is 60: 33-35: 5-0-2.
제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 화학식 2의 중합체는 폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-에톡시)에톡시 스티렌 / 스티렌 / 네오펜틸글리콜디아크릴레이트]; 폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-에톡시)에톡시 스티렌 / 스티렌]; 폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-벤질옥시)에톡시 스티렌 / 스티렌]; 및 폴리[4-히드록시스티렌 / 4-(1-에톡시)에톡시 스티렌 / 스티렌 / 2,4-디메틸-2,4-펜탄디올디아크릴레이트]로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The polymer of the formula (2) is a poly [4-hydroxy styrene / 4- (1-ethoxy) ethoxy styrene / styrene / neopentyl glycol diacrylate]; Poly [4-hydroxystyrene / 4- (1-ethoxy) ethoxy styrene / styrene]; Poly [4-hydroxystyrene / 4- (1-benzyloxy) ethoxy styrene / styrene]; And poly [4-hydroxystyrene / 4- (1-ethoxy) ethoxy styrene / styrene / 2,4-dimethyl-2,4-pentanedioldiacrylate]. Resist composition. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 화학식 1의 중합체 및 화학식 2의 중합체의 혼합비는 중량비로 1∼99% : 99∼1%인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The mixing ratio of the polymer of Formula 1 and the polymer of Formula 2 is 1 to 99% by weight: 99 to 1% by weight ratio. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 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 것을 하나 또는 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The photoacid generator is diphenyl iodo hexafluorophosphate, diphenyl iodo hexafluoro arsenate, diphenyl iodo hexafluoro antimonate, diphenyl paramethoxyphenyl triflate, diphenyl paratoluenyl triflate, diphenyl Paraisobutylphenyl triflate, diphenylpara-t-butylphenyl triflate, triphenylsulfonium hexafluoro phosphate, triphenylsulfonium hexafluoro arsenate, triphenylsulfonium hexafluoro antimonate, triphenylsulfonium A photoresist composition comprising one or more selected from the group consisting of triflate and dibutylnaphthylsulfonium triflate. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 광산발생제는 포토레지스트 수지에 대해 0.01 내지 10 중량% 비율로 사 용되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The photoresist composition is a photoresist composition, characterized in that used in 0.01 to 10% by weight relative to the photoresist resin. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 유기용매는 프로필렌글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 메틸 에테르, 에틸락테이트, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트 및 시클로헥사논으로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The organic solvent is selected from the group consisting of propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol methyl ether, ethyl lactate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate and cyclohexanone. Resist composition. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 유기용매는 상기 포토레지스트 수지에 대해 100 내지 1000 중량% 비율로 사용되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The organic solvent is a photoresist composition, characterized in that used in 100 to 1000% by weight relative to the photoresist resin. (a) 제 4 항 기재의 포토레지스트 조성물을 이용하여 소정의 피식각층 상부에 1차 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;(a) forming a primary photoresist pattern on the predetermined etching layer using the photoresist composition of claim 4; (b) 상기 1차 포토레지스트 패턴에 레지스트 플로우 공정을 실시하여 포토레지스트가 열 유동 (thermal flow)되도록 하여 2차 포토레지스트 패턴을 얻는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 형성방법.(b) performing a resist flow process on the primary photoresist pattern to obtain a secondary photoresist pattern by performing a thermal flow of the photoresist. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 (a) 단계는Step (a) is (i) 피식각층 상부에 제 4 항의 포토레지스트 조성물을 도포하여 포토레지스트 막을 형성하는 단계와,(i) forming a photoresist film by applying the photoresist composition of claim 4 on the etched layer; (ii) 포토리소그래피 공정에 의하여 1차 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 형성방법.(ii) forming a primary photoresist pattern by a photolithography process. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 레지스트 플로우 공정의 온도는 120∼190℃인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 형성방법.The temperature of said resist flow process is 120-190 degreeC, The formation method of the photoresist pattern characterized by the above-mentioned. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 포토리소그래피 공정에 사용되는 노광원은 KrF (248nm), ArF (193nm), VUV (157nm), EUV (13nm), E-빔, X-선 및 이온 빔으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 형성방법.An exposure source used in the photolithography process is selected from the group consisting of KrF (248 nm), ArF (193 nm), VUV (157 nm), EUV (13 nm), E-beam, X-ray and ion beam. Method of forming a resist pattern. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 1차 및 2차 포토레지스트 패턴은 L/S 패턴 또는 콘택홀 패턴인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 형성방법.And the primary and secondary photoresist patterns are L / S patterns or contact hole patterns. 제 12 항 기재의 방법에 의하여 제조된 반도체 소자.A semiconductor device manufactured by the method of claim 12. 하기 화학식 1의 중합단위를 포함하는 제 1 중합체와 화학식 2의 중합단위를 포함하는 제 2 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 수지.A photoresist resin comprising a first polymer comprising a polymerized unit of Formula 1 and a second polymer comprising a polymerized unit of Formula 2. [화학식 1][Formula 1]
Figure 112005066544914-pat00013
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상기 식에서,Where R1 및 R2 는 수소 또는 메틸이고,R 1 and R 2 are hydrogen or methyl, R3, R4 및 R6 는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 직쇄 또는 측쇄 알킬이며,R 3 , R 4 and R 6 are hydrogen or substituted or unsubstituted C 1 -C 10 straight or branched alkyl, R5 는 산에 민감한 보호기이고,R 5 is an acid sensitive protecting group, a : b : c의 몰비는 0.055 : 0.03∼0.04 : 0.005∼0.01이다.The molar ratio of a: b: c is 0.055: 0.03-0.04: 0.005-0.01. [화학식 2][Formula 2]
Figure 112005066544914-pat00014
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상기 식에서,Where R7 및 R8 은 수소 또는 메틸이고,R 7 and R 8 are hydrogen or methyl, R9, R10, R11, R12 및 R13 은 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 직쇄 또는 측쇄 알킬이며,R 9 , R 10 , R 11 , R 12 and R 13 are hydrogen or substituted or unsubstituted C 1 -C 10 straight or branched alkyl, n 은 1 내지 5 중에서 선택된 정수이고,n is an integer selected from 1 to 5, a : b : c : d의 mol%비는 60 : 33∼35 : 5 : 0∼2이다.The mol% ratio of a: b: c: d is 60: 33-35: 5-0-2.
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KR100608351B1 (en) * 2002-12-10 2006-08-09 주식회사 하이닉스반도체 Method for improving CD uniforimity in applying reflow process

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5861231A (en) * 1996-06-11 1999-01-19 Shipley Company, L.L.C. Copolymers and photoresist compositions comprising copolymer resin binder component
KR0185321B1 (en) * 1996-10-11 1999-05-15 김흥기 Polymers for producing chemical amplicated positive photoresist and photoresist composites having it
KR20010051383A (en) * 1999-11-02 2001-06-25 박종섭 Photoresist composition for resist flow process and process for forming a contact hole using the same
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5861231A (en) * 1996-06-11 1999-01-19 Shipley Company, L.L.C. Copolymers and photoresist compositions comprising copolymer resin binder component
KR0185321B1 (en) * 1996-10-11 1999-05-15 김흥기 Polymers for producing chemical amplicated positive photoresist and photoresist composites having it
KR20010051383A (en) * 1999-11-02 2001-06-25 박종섭 Photoresist composition for resist flow process and process for forming a contact hole using the same
KR20020032025A (en) * 2000-10-25 2002-05-03 박종섭 Photoresist monomer comprising bisphenol derivative and polymer thereof

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