KR100557617B1 - 포토레지스트 중합체 및 이를 함유하는 포토레지스트 조성물 - Google Patents

포토레지스트 중합체 및 이를 함유하는 포토레지스트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포토레지스트 중합체 및 이를 함유하는 포토레지스트 조성물에 관한 것으로, 하기 화학식 1로 표시되는 중합 반복 단위(repeating unit)를 포함하는 신규의 포토레지스트 중합체를 함유하는 유리전이온도가 낮은 조성물을 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성함으로써, 노광후 베이크 공정을 낮은 온도에서 수행할 수 있어, 노광시 발생된 산의 확산이 억제되어 패터닝시 빛의 난반사에 의해 발생되는 정재파를 제어할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112003039888014-pat00001
상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, k, l, m, n 및 o는 명세서에서 정의한 바와 같다.

Description

포토레지스트 중합체 및 이를 함유하는 포토레지스트 조성물{Photoresist Polymer and Photoresist Composition Containing It}
도 1은 일반적인 포토레지스트를 사용한 경우 발생하는 심한 산 확산 현상을 나타내는 모식도.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 포토레지스트를 사용한 경우 정재파 발생이 심한 상태를 도시하는 사진.
도 3은 본 발명에 따른 포토레지스트를 사용한 경우 발생하는 안정된 산 확산 현상을 나타내는 모식도.
도 4는 본 발명의 실시예 11에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.
도 5는 본 발명의 실시예 12에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.
도 6은 본 발명의 실시예 13에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.
도 7은 본 발명의 실시예 14에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.
도 8은 본 발명의 실시예 15에 의해 형성된 포토레지스트 패턴 사진.
본 발명은 포토레지스트 중합체 및 이를 함유하는 포토레지스트 조성물에 관 한 것으로, 보다 상세하게는 반도체소자의 미세패턴 형성을 위한 리소그래피 공정으로 패터닝할 때에 발생하는 정재파(standing wave)를 억제시키는 역할을 하는 신규의 포토레지스트 중합체 및 그 중합체를 함유하는 포토레지스트 조성물에 관한 것이다.
종래의 반도체소자 제조공정에 사용되어 오던 화학증폭형 포토레지스트의 경우, 노광시 빛의 일부가 상기 화학증폭형 포토레지스트로 이루어진 포토레지스트막을 통과하여 포토레지스트막의 하부에 있는 기질(substrate)로부터 난반사되기 때문에, 노광부위에서 비노광부위로의 산 확산을 유도하고, 산 확산의 결과 패터닝시 심한 정재파를 유발하게 된다.
한편, 일반적으로 노광후 베이크 온도는 포토레지스트의 유리전이온도(glass transition temperature) 이상의 온도이므로, 노광후의 베이크 공정에 의해 포토레지스트를 구성하는 중합체의 사슬들은 무정형(amorphous)의 구조를 갖게 된다. 이때, 노광에 의해 발생된 산의 확산이 매우 빠른 속도로 진행되고, 특히 무정형 구조의 중합체 사이로 산의 확산이 더욱 빠르게 진행되므로 노광부위에서 비노광부위로의 확산도 빠르게 진행된다 (도 1 참조).
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 포토레지스트를 사용한 경우 정재파 발생이 심한 상태를 도시하는 사진으로서, 노광부위에서 비노광부위로의 산 확산에 의해 현상공정 후 정재파 형태를 갖는 불균일한 패턴이 형성되었음 도시한다.
여기서 도 2a 및 도 2b는 라인/스페이스 패턴에 정재파가 심하게 발생한 것을 나타내고, 도 2c는 콘택홀 패턴에 정재파가 심하게 발생한 것을 나타낸다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 패터닝시 유기 난반사방지막 또는 무기 난반사방지막을 사용하여 기판으로부터 반사되는 빛을 흡수하게 함으로써, 비노광부위로의 빛의 확산을 최소화하여 정재파 발생을 억제하고 있다. 그러나, 유기 또는 무기 난반사방지막을 사용하는 경우 이들 막을 형성시키기 위한 공정을 추가로 수행하여야 했기 때문에 신규 장비가 필요할 뿐만 아니라 공정시간의 추가 부담 등의 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같이 유기 또는 무기 난반사방지막을 사용한다 하더라도, 이들의 상부에 형성되는 포토레지스트막과의 화학적, 물리적 특성의 불일치로 인하여 여전히 패터닝시 정재파가 발생하게 된다. 그 결과 형성되는 불균일한 포토레지스트 패턴은 하부의 피식각층 패턴시 불균일한 CD(Critical Dimension)를 유발하게 되며, 결국 반도체소자의 특성이 불안정해져 수율 감소 등의 문제점을 야기하게 된다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 패터닝시 빛의 난반사에 의해 발생되는 정재파를 제어하기 위하여 유리전이온도를 낮춘 포토레지스트 중합체 및 그 중합체를 함유하는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 포토레지스트 조성물을 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법 및 이러한 방법에 의해 얻어진 반도체 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 하기 화학식 1로 표시되는 중합 반복 단위(repeating unit)를 포함하는 포토레지스트 중합체를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112003039888014-pat00002
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 수소 또는 CH3이고;
R3 및 R4는 각각 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 아릴기 또는 알리사이클릭기이고;
R5는 탄소수 2 내지 30의 알킬기이며;
k : l : m : n : o의 상대비는 5∼80mol% : 5∼80mol% : 5∼80mol% : 0∼80mol% : 5∼80mol%이다.
이러한 본 발명에 따른 포토레지스트 중합체의 분자량은 1,000 내지 100,000이고, 1,000 내지 15,000인 것이 바람직하다.
상기 화학식 1의 중합 반복 단위는 하기의 화학식 1a 내지 1e로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
[화학식 1a]
Figure 112003039888014-pat00003
[화학식 1b]
Figure 112003039888014-pat00004
[화학식 1c]
Figure 112003039888014-pat00005
[화학식 1d]
Figure 112003039888014-pat00006
[화학식 1e]
Figure 112003039888014-pat00007
본 발명에서는 상기의 포토레지스트 중합체를 구성하는 중합 반복 단위의 구조에서 보이는 바와 같이, 그 측쇄에 탄소수 2 내지 30의 장쇄의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 단량체를 포함하기 때문에, 포토레지스트의 유리전이온도가 낮아진다.
일반적으로 포토레지스트 중합체의 측쇄에 아크릴레이트 단량체가 포함되지 않는 경우에는 포토레지스트 자체의 유리전이온도가 높아 노광후 베이크 공정을 수행한 후 냉각되는 온도와의 차이가 아크릴레이트 단량체가 포함되는 경우와 비교하여 더 크다. 이러한 이유는 측쇄의 아크릴레이트 단량체는 인접한 중합체의 구조 배열상 높은 자유에너지를 갖게 함으로써, 포토레지스트 자체의 유리전이온도를 낮추기 때문이다.
그 결과, 본 발명에서는 포토레지스트의 유리전이온도가 낮아졌기 때문에 노광후 베이크 공정에서 포토레지스트 자체에 주어진 베이크 온도보다 낮은 온도에서 베이크 공정을 수행할 수 있어, 노광후 베이크 온도와 냉각 온도와의 온도 차이가 상대적으로 작아 중합체의 사슬들이 적절한 스택(stack) 구조를 갖게 함으로써 산 확산의 공간을 형성하지 않기 때문에 노광시 발생된 산의 확산이 억제되어 정재파 발생이 제어되는 것이다 (도 3 참조).
반면, 포토레지스트 중합체의 측쇄에 아크릴레이트 단량체가 포함되지 않는 경우에는 노광후 베이크 온도와 냉각 온도와의 온도 차이가 상대적으로 크기 때문에 중합체 사슬들의 스택 구조가 프리 볼륨(free volume)을 갖음으로써 노광시 발생된 산의 비노광부위로의 확산이 더욱 용이하게 진행되어 도 1에 대하여 전술한 바와 같이, 결국 현상공정 후 심한 정재파를 유발하게 되는 것이다.
본 발명에서는 또한 상기 본 발명의 포토레지스트 중합체, 유기용매 및 광산발생제를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공한다.
상기 광산생제로는 빛에 의해 산을 발생할 수 있는 화합물이면 무엇이든 사용가능하며, 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), US 5,750,680 (1998. 5. 12), US 6,051,678 (2000. 4. 18), GB 2,345,286 A (2000. 7. 5), US 6,132,926 (2000. 10. 17), US 6,143,463 (2000. 11. 7), US 6,150,069 (2000. 11. 21), US 6,180,316 BI (2001. 1. 30), US 6,225,020 B1 (2001. 5. 1), US 6,235,448 B1 (2001. 5. 22) 및 US 6,235,447 B1 (2001. 5. 22) 등에 개시된 것을 포함하고, 주로 황화염계 또는 오니움염계 화합물을 사용한다.
바람직하게는 디페닐요도염 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요도염 헥사플루 오로 아르세네이트, 디페닐요도염 헥사플루오로 안티모네이트, 디페닐파라메톡시페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라톨루에닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라이소부틸페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라-t-부틸페닐설포늄 트리플레이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오르 포스페이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로 아르세네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로 안티모네이트, 트리페닐설포늄 트리플레이트 및 디부틸나프틸설포늄 트리플레이트를 하나 또는 둘 이상 포함하여 사용할 수 있으며, 상기 포토레지스트 중합체에 대해 0.01 내지 5중량% 비율로 사용되는 것이 바람직하다. 광산발생제가 0.01중량% 이하의 양으로 사용될 때에는 포토레지스트의 광에 대한 민감도가 취약하게 되고 5중량% 이상 사용될 때에는 광산발생제가 원자외선을 많이 흡수하고 산이 다량 발생되어 단면이 좋지 않은 패턴을 얻게 될 뿐만 아니라 현상 후 용해도 문제로 인한 파티클 발생의 원인이 된다.
또한, 상기 유기용매로는 포토레지스트 조성물에 통상적으로 사용되는 유기용매는 무엇이든 사용가능하며 역시 상기 문헌에 개시된 것을 포함하고, 바람직하게는 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트, 사이클로헥사논, 2-헵타논 또는 에틸락테이트를 사용하며, 상기 포토레지스트 중합체에 대해 100 내지 1500중량% 비율로 사용되는데, 이는 원하는 두께의 포토레지스트막을 얻기 위한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은 라인/스페이스(L/S) 패턴 및 콘택홀 패턴을 포함하는 각종 패턴 형성 공정에 사용될 수 있다.
본 발명에서는 또한 하기와 같은 단계를 포함하는 포토레지스트 패턴 형성방 법을 제공한다:
(a) 포토레지스트 조성물을 피식각층 상부에 도포하여 포토레지스트막을 형성하는 단계;
(b) 상기 포토레지스트막을 소프트 베이크하는 단계;
(c) 상기 베이크된 포토레지스트막을 노광원으로 노광하는 단계;
(d) 상기 노광된 포토레지스트막을 포스트 베이크하는 단계; 및
(e) 상기 결과물을 현상하여 포토레지스트 패턴을 얻는 단계.
상기 과정에서 포토레지스트막의 두께는 1500 내지 30000Å인 것이 바람직하고, (b) 단계의 소프트 베이크 공정은 90 내지 180℃의 온도에서 30 내지 300초간 수행되는 것이 바람직하고, (d) 단계의 포스트 베이크 공정은 70 내지 200℃에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 노광공정은 광원으로서 i-line(365nm), KrF(248nm), ArF(193nm), F2(157nm), EUV(13nm), E-빔, X-선 및 이온빔을 사용하여, 1 내지 100mJ/cm2의 노광에너지로 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 상기에서 현상 단계 (e)는 알칼리 현상액을 이용하여 수행될 수 있으며, 알칼리 현상액은 0.01 내지 5 중량%의 테트라메틸암모늄하이드록사이드 수용액인 것이 바람직하다.
또한, 상기 피식각층은 BPSG(boron phosphorous silicate glass) 등의 산화막, 질화막, 알루미늄, 텅스텐, 코발트, 티타늄 등의 금속막, 유기 난반사방지막 및 무기 난반사방지막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 또한 상기 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용하여 제조된 반도체 소자를 제공한다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 단 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 포토레지스트 중합체 제조 (1)
스티렌 0.5몰, 히드록시스티렌 0.5몰, 4[1-(2-벤질에톡시)에톡시]스티렌 0.4몰 및 부틸아크릴레이트 0.2몰을 테트라하이드로퓨란 150mL가 담겨 있는 500mL 둥근 플라스크에 넣고 녹이고, 중합개시제인 AIBN(azobisisobutyronitrile) 0.7g을 넣어 준 후 질소 분위기하의 80℃의 온도에서 5시간 동안 반응시켰다. 다음, 상기 반응물을 상온에서 식힌 후 500mL의 에틸 에테르가 담겨 있는 비이커에 쏟아 부어 반응물을 침전시켰다. 다음, 상기 침전물을 여과하여 30℃에서 건조시킴으로써, 분자량이 11000인 상기 화학식 1a의 폴리(스티렌/히드록시스티렌/4[1-(2-벤질에톡시)에톡시]스티렌/부틸아크릴레이트)를 87%의 수율로 얻었다.
실시예 2 : 포토레지스트 중합체 제조 (2)
스티렌 0.4몰, 히드록시스티렌 0.4몰, 4[1-(2-나프틸에톡시)에톡시]스티렌 0.25몰 및 옥틸아크릴레이트 0.3몰을 테트라하이드로퓨란 150mL가 담겨 있는 500mL 둥근 플라스크에 넣고 녹이고, 중합개시제인 AIBN(azobisisobutyronitrile) 0.6g을 넣어 준 후 질소 분위기하의 85℃의 온도에서 7시간 동안 반응시켰다. 다음, 상기 반응물을 상온에서 식힌 후 500mL의 에틸 에테르가 담겨 있는 비이커에 쏟아 부어 반응물을 침전시켰다. 다음, 상기 침전물을 여과하여 30℃에서 건조시킴으로써, 분자량이 8000인 상기 화학식 1b의 폴리(스티렌/히드록시스티렌/4[1-(2-나프틸에톡시)에톡시]스티렌/옥틸아크릴레이트)를 88%의 수율로 얻었다.
실시예 3 : 포토레지스트 중합체 제조 (3)
스티렌 0.4몰, 히드록시스티렌 0.4몰, 4(1-노폴에톡시)스티렌 0.2몰 및 데실아크릴레이트 0.2몰을 테트라하이드로퓨란 150mL가 담겨 있는 500mL 둥근 플라스크에 넣고 녹이고, 중합개시제인 AIBN(azobisisobutyronitrile) 0.7g을 넣어 준 후 질소 분위기하의 90℃의 온도에서 7시간 동안 반응시켰다. 다음, 상기 반응물을 상온에서 식힌 후 500mL의 에틸 에테르가 담겨 있는 비이커에 쏟아 부어 반응물을 침전시켰다. 다음, 상기 침전물을 여과하여 30℃에서 건조시킴으로써, 분자량이 8500인 상기 화학식 1c의 폴리(스티렌/히드록시스티렌/4(1-노폴에톡시)스티렌/데실아크릴레이트)를 85%의 수율로 얻었다.
실시예 4 : 포토레지스트 중합체 제조 (4)
스티렌 0.5몰, 히드록시스티렌 0.5몰, 4(1-t-부톡시에톡시)스티렌 0.4몰 및 도데실아크릴레이트 0.3몰을 테트라하이드로퓨란 150mL가 담겨 있는 500mL 둥근 플라스크에 넣고 녹이고, 중합개시제인 AIBN(azobisisobutyronitrile)을 0.9g을 넣어 준 후 질소 분위기하의 90℃의 온도에서 6시간 동안 반응시켰다. 다음, 상기 반응물을 상온에서 식힌 후 500mL의 에틸 에테르가 담겨 있는 비이커에 쏟아 부어 반응물을 침전시켰다. 다음, 상기 침전물을 여과하여 30℃에서 건조시킴으로써, 분자량이 8500인 상기 화학식 1d의 폴리(스티렌/히드록시스티렌/4(1-t-부톡시에톡시)스 티렌/도데실아크릴레이트)를 87%의 수율로 얻었다.
실시예 5 : 포토레지스트 중합체 제조 (5)
스티렌 0.5몰, 히드록시스티렌 0.4몰, 4(1-t-부톡시에톡시)스티렌 0.3몰, 4[1-(2-벤질에톡시)에톡시]스티렌 0.3몰 및 헥사데실아크릴레이트 0.1몰을 테트라하이드로퓨란 150mL가 담겨 있는 500mL 둥근 플라스크에 넣고 녹이고, 중합개시제인 AIBN(azobisisobutyronitrile) 0.75g을 넣어 준 후 질소 분위기하의 85℃의 온도에서 7시간 동안 반응시켰다. 다음, 상기 반응물을 상온에서 식힌 후 500mL의 에틸 에테르가 담겨 있는 비이커에 쏟아 부어 반응물을 침전시켰다. 다음, 상기 침전물을 여과하여 30℃에서 건조시킴으로써, 분자량이 12000인 상기 화학식 1e의 폴리(스티렌/히드록시스티렌/4(1-t-부톡시에톡시)스티렌/4[1-(2-벤질에톡시)에톡시]스티렌/헥사데실아크릴레이트)를 85%의 수율로 얻었다.
실시예 6 : 포토레지스트 조성물 제조 (1)
상기 실시예 1에서 얻은 폴리(스티렌/히드록시스티렌/4(1-에톡시에톡시)스티렌/부틸아크릴레이트) 10g, 광산발생제인 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.1g을 유기용매인 메틸 3-메톡시프로피오네이트 50g에 녹인 후 0.10㎛ 필터로 여과시켜 포토레지스트 조성물을 얻었다.
실시예 7 : 포토레지스트 조성물 제조 (2)
상기 실시예 2에서 얻은 폴리(스티렌/히드록시스티렌/4[1-(2-나프틸에톡시)에톡시]스티렌/옥틸아크릴레이트) 12g, 광산발생제인 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.2g을 유기용매인 메틸 3-메톡시프로피오네이트 50g에 녹인 후 0.10㎛ 필터로 여 과시켜 포토레지스트 조성물을 얻었다.
실시예 8 : 포토레지스트 조성물 제조 (3)
상기 실시예 3에서 얻은 폴리(스티렌/히드록시스티렌/4(1-노폴에톡시)스티렌 /데실아크릴레이트) 10g, 광산발생제인 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.3g을 유기용매인 메틸 3-메톡시프로피오네이트 50g에 녹인 후 0.10㎛ 필터로 여과시켜 포토레지스트 조성물을 얻었다.
실시예 9 : 포토레지스트 조성물 제조 (4)
상기 실시예 4에서 얻은 폴리(스티렌/히드록시스티렌/4(1-t-부톡시에톡시)스티렌/도데실아크릴레이트) 12g, 광산발생제인 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.25g을 유기용매인 메틸 3-메톡시프로피오네이트 50g에 녹인 후 0.10㎛ 필터로 여과시켜 포토레지스트 조성물을 얻었다.
실시예 10 : 포토레지스트 조성물 제조 (5)
상기 실시예 5에서 얻은 폴리(스티렌/히드록시스티렌/4(1-t-부톡시에톡시)스티렌/4[1-(2-벤질에톡시)에톡시]스티렌/헥사데실아크릴레이트) 10g, 광산발생제인 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.5g을 유기용매인 메틸 3-메톡시프로피오네이트 50g에 녹인 후 0.10㎛ 필터로 여과시켜 포토레지스트 조성물을 얻었다.
실시예 11 : 포토레지스트 패턴 형성 (1)
상기 실시예 6에서 얻은 포토레지스트 조성물을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후 90℃ 에서 90초간 베이크 하였다. 베이크 후 KrF 노광장비를 이용하여 노광시킨 후 110℃ 에서 90초간 다시 베이크 하였다. 베이크 완료 후 2.38 중량% 테 트라메틸암모늄하이드록사이드 수용액에 40초간 현상하여 120nm L/S 패턴을 얻었다 (도 4 참조).
실시예 12 : 포토레지스트 패턴 형성 (2)
상기 실시예 7에서 얻은 포토레지스트 조성물을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후 90℃ 에서 90초간 베이크 하였다. 베이크 후 KrF 노광장비를 이용하여 노광시킨 후 110℃ 에서 90초간 다시 베이크 하였다. 베이크 완료 후 2.38 중량% 테트라메틸암모늄하이드록사이드 수용액에 40초간 현상하여 110nm L/S 패턴을 얻었다 (도 5 참조).
실시예 13 : 포토레지스트 패턴 형성 (3)
상기 실시예 8에서 얻은 포토레지스트 조성물을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후 90℃ 에서 90초간 베이크 하였다. 베이크 후 KrF 노광장비를 이용하여 노광시킨 후 110℃ 에서 90초간 다시 베이크 하였다. 베이크 완료 후 2.38 중량% 테트라메틸암모늄하이드록사이드 수용액에 40초간 현상하여 100nm L/S 패턴을 얻었다 (도 6 참조).
실시예 14 : 포토레지스트 패턴 형성 (4)
상기 실시예 9에서 얻은 포토레지스트 조성물을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후 90℃ 에서 90초간 베이크 하였다. 베이크 후 KrF 노광장비를 이용하여 노광시킨 후 110℃ 에서 90초간 다시 베이크 하였다. 베이크 완료 후 2.38 중량% 테트라메틸암모늄하이드록사이드 수용액에 40초간 현상하여 90nm L/S 패턴을 얻었다 (도 7 참조).
실시예 15 : 포토레지스트 패턴 형성 (5)
상기 실시예 10에서 얻은 포토레지스트 조성물을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후 90℃ 에서 90초간 베이크 하였다. 베이크 후 KrF 노광장비를 이용하여 노광시킨 후 110℃ 에서 90초간 다시 베이크 하였다. 베이크 완료 후 2.38 중량% 테트라메틸암모늄하이드록사이드 수용액에 40초간 현상하여 85nm L/S 패턴을 얻었다 (도 8 참조).
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 신규의 포토레지스트 중합체를 포함함으로써 유리전이온도가 낮아진 조성물을 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성함으로써, 노광후 베이크 공정을 낮은 온도에서 수행할 수 있어, 노광시 발생된 산의 확산이 억제되어 패터닝시 빛의 난반사에 의해 발생되는 정재파를 제어할 수 있다. 그 결과, 안정된 패턴 형성과 함께 균일한 CD를 확보할 수 있어, 반도체소자의 특성 및 수율 향상을 극대화할 수 있다.

Claims (16)

  1. 하기 화학식 1a 내지 1e로 이루어진 군으로부터 선택된 중합 반복 단위(repeating unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체:
    [화학식 1a]
    Figure 112005072854319-pat00024
    [화학식 1b]
    Figure 112005072854319-pat00025
    [화학식 1c]
    Figure 112005072854319-pat00026
    [화학식 1d]
    Figure 112005072854319-pat00027
    [화학식 1e]
    Figure 112005072854319-pat00028
    상기 식에서,
    k : l : m : n : o의 상대비는 5∼80mol% : 5∼80mol% : 5∼80mol% : 0∼80mol% : 5∼80mol%이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합체의 분자량은 1,000 내지 100,000인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 기재의 포토레지스트 중합체, 광산발생제 및 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광산발생제는 디페닐요도염 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요도염 헥사플루오로 아르세네이트, 디페닐요도염 헥사플루오로 안티모네이트, 디페닐파라메톡시페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라톨루에닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라이소부틸페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라-t-부틸페닐설포늄 트리플레이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오르 포스페이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로 아르세네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로 안티모네이트, 트리페닐설포늄 트리플레이트, 디부틸나프틸설포늄 트리플레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 화합물인 것을 특징으로 하고,
    상기 유기용매는 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트, 사이클로헥사논, 2-헵타논 및 에틸락테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 단독으로 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광산발생제는 상기 포토레지스트 중합체에 대해 0.01 내지 5중량%의 비율로 사용되고,
    상기 유기용매는 상기 포토레지스트 중합체에 대해 100 내지 1500중량%로 사용되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 조성물은 라인/스페이스 패턴 및 콘택홀 패턴을 포함하는 각종 패턴 형성 공정에 사용되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  10. (a) 제 4 항에 기재된 포토레지스트 조성물을 피식각층 상부에 도포하는 단계;
    (b) 상기 결과물을 90 내지 180℃의 온도에서 소프트 베이크하여 포토레지스트막을 형성하는 단계;
    (c) 상기 베이크된 포토레지스트막을 노광원으로 노광하는 단계;
    (d) 상기 노광된 포토레지스트막을 70 내지 200℃의 온도에서 포스트 베이크하는 단계; 및
    (e) 상기 결과물을 현상하여 포토레지스트 패턴을 얻는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 노광원은 i-line(365nm), KrF(248nm), ArF(193nm), F2(157nm), EUV (13nm), E-빔, X-선 및 이온빔으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.
  14. 삭제
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 피식각층은 산화막, 질화막, 금속막, 유기 난반사방지막 및 무기 난반사방지막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.
  16. 제 10 항 기재의 방법을 이용하여 제조된 반도체 소자.
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