KR100737851B1 - Micropattern forming resin composition and method for forming micropattern using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 레지스트 패턴층의 표면에 본 발명의 미세패턴 형성용 수지 조성물을 도포하여 미세패턴을 형성시키는 단계를 순서대로 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining the steps of forming a fine pattern by applying the resin composition for forming a micropattern of the present invention on the surface of a resist pattern layer in order.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
1 : 기판 2 : 포토레지스트 수지층1: Substrate 2: Photoresist Resin Layer
3 : 레지스트 패턴층 4 : 미세패턴 형성용 수지 조성물의 피복층3: Resist pattern layer 4: Coating layer of resin composition for fine pattern formation
5 : 팽윤된 레지스트 패턴층 6 : 인탱글먼트가 일어난 층5: swelled resist pattern layer 6: layer in which entanglement has occurred
본 발명은 반도체 리소그래피 공정에서 음각부분의 면적 내지 간격을 축소할 수 있는 미세패턴 형성용 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a resin composition for forming a micropattern capable of reducing the area to the spacing of the intaglio portion in a semiconductor lithography process.
최근 반도체 소자가 점점 고집적화됨에 따라서, 제조 과정상 요구되는 배선 및 분리폭이 매우 미세화되었다. 일반적으로, 반도체 소자 개발에 필요한 공정은 크게 리소그래피, 에칭, 세정, 이온주입, 박막형성, 금속배선 공정 등으로 이루어 져 있고, 그 중에서도 리소그래피 공정의 패턴 형성 기술은 핵심이 되어 반도체 초 고집적화의 견인차역할을 하고 있다. Recently, as semiconductor devices have been increasingly integrated, wiring and isolation widths required in the manufacturing process have become very fine. In general, the process required for semiconductor device development is largely composed of lithography, etching, cleaning, ion implantation, thin film formation, metallization process, etc. Among them, the pattern forming technology of the lithography process is the core, which serves as a driving force for ultra-high integration of semiconductors. Doing
전형적인 리소그래피 공정은 이미지화 방사선에 방사선-민감성 레지스트를 패턴 방식으로 노출시킴으로써 패턴화된 레지스트 층을 형성시키는 과정을 수반한다. 이어서, 이미지는 노출된 레지스트 층을 임의의 물질(전형적으로 수성 알칼리 현상액)과 접촉시킴으로써 현상시킨다. 이어서, 패턴은 패턴화된 레지스트 층의 개구부 내에 있는 그 물질을 에칭시킴으로써 이면 재료에 전사시킨다. 전사가 완료된 후, 잔류하는 레지스트 층은 제거한다.Typical lithographic processes involve forming a patterned resist layer by patterning exposing the radiation-sensitive resist to imaging radiation. The image is then developed by contacting the exposed resist layer with any material (typically an aqueous alkaline developer). The pattern is then transferred to the backing material by etching the material in the openings of the patterned resist layer. After the transfer is completed, the remaining resist layer is removed.
상기 리소그래피 기술에서는 노광 광의 단파장화와, 그 광의 특성에 따른 고해상도를 갖는 레지스트 재료의 개발 양쪽 모두가 필요하다. 그러나, 상기 노광 광의 단파장화를 위해서는 노광 장치의 개량이 필요하게 되어, 막대한 비용을 필요로 한다. 한편, 단 파장의 노광 광에 대응하는 레지스트 재료의 개발도 용이하지 않다. The lithographic technique requires both shortening the exposure light and developing a resist material having a high resolution in accordance with the characteristics of the light. However, in order to shorten the wavelength of the exposure light, improvement of the exposure apparatus is required, and enormous cost is required. On the other hand, development of a resist material corresponding to exposure light of short wavelength is not easy.
특히, 기존의 리소그래피 기술에서는 패턴의 미세화에 대하여 노광 파장의 제약으로 인하여 패턴 미세화를 통한 집적도 향상에 한계가 있었다. 이에 대한 한계를 극복하기 위한 시도로서, 일본 특허 제3071401호 등에서 산존재하에 레지스트와 가교반응이 일어나는 수용성 수지를 사용하여 레지스트 패턴으로부터 제공되는 산에 의해 레지스트 패턴과 접하는 부분에 가교막을 형성하며 비가교부분은 박리되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성재료가 소개되어져 왔다.In particular, in the conventional lithography technology, there is a limit in improving the degree of integration through the pattern miniaturization due to the limitation of the exposure wavelength with respect to the pattern miniaturization. In an attempt to overcome this limitation, in Japanese Patent No. 3071401 and the like, a non-crosslinking film is formed by forming a crosslinked film in a portion in contact with a resist pattern by an acid provided from a resist pattern using a water-soluble resin that crosslinks with a resist in the presence of an acid. Micropattern forming materials have been introduced, characterized in that the parts are peeled off.
그러나, 상기 재료를 사용하여 패턴을 형성할 경우, 가교 반응시 수지의 체 적 수축에 의해서 발생하는 내부 응력에 의해 레지스트 패턴이 변형되는 문제가 있었다. 따라서, 기존 재료의 한계를 극복하는 새로운 메카니즘의 미세패턴 형성재료가 요구되어짐으로 인하여 이에 대한 개발 필요성이 제기되고 있었다. However, when the pattern is formed using the material, there is a problem that the resist pattern is deformed due to internal stress generated by the volume shrinkage of the resin during the crosslinking reaction. Therefore, the need for the development of the micro pattern forming material of the new mechanism that overcomes the limitation of the existing material has been raised.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 극복하여 분리 패턴, 홀 패턴 등의 미세화에 있어서 파장 한계를 뛰어넘어 미세한 패턴을 형성할 수 있는 새로운 메카니즘의 미세패턴 형성재료를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.The present invention is to provide a fine pattern forming material of a novel mechanism capable of forming a fine pattern beyond the wavelength limit in miniaturization of separation patterns, hole patterns and the like by overcoming the problems of the prior art.
본 발명자는 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 알콜 또는 알칼리 수용액을 이용하여 포토레지스트 패턴층의 팽윤현상을 유도하며, 상기 팽윤된 포토레지스트 패턴층과 수용성 고분자간의 인탱글먼트를 발생시키면 포토레지스트 패턴층의 음각부분의 간격을 미세하게 할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다. The present inventors induce swelling of the photoresist pattern layer using an alcohol or alkali aqueous solution to solve the above technical problem, and when the entanglement between the swelled photoresist pattern layer and the water-soluble polymer is generated, the intaglio of the photoresist pattern layer It has been found that the spacing of the parts can be made fine, thus completing the present invention.
본 발명은 포토레지스트 패턴층상에 코팅되는 미세패턴 형성용 수지 조성물에 있어서, 알콜 또는 알칼리를 함유하는 수용액 및 수용성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성용 수지 조성물을 제공한다. The present invention provides a resin composition for forming a micropattern, wherein the resin composition for forming a micropattern coated on the photoresist pattern layer comprises an aqueous solution containing an alcohol or an alkali and a water-soluble polymer.
상기 수용성 고분자는 친수성 단량체 단위로 이루어지는 호모폴리머 또는 2이상의 친수성 단량체 단위들간의 공중합체일 수 있다. The water-soluble polymer may be a homopolymer consisting of hydrophilic monomer units or a copolymer between two or more hydrophilic monomer units.
상기 수용성 고분자는 1종 이상의 친수성 단량체 단위와 비닐피리딘, 비닐티오펜, 스티렌, 비닐카바졸, 비닐벤즈이미다졸, 비닐메틸이미다졸, 비닐디아미노트 리이미다졸, 비닐트리이미다졸, 비닐테트라이미다졸로 이루어진 군으로부터 1이상 선택되는 단량체 단위로 이루어지는 공중합체일 수 있다.The water-soluble polymer may include at least one hydrophilic monomer unit, vinylpyridine, vinylthiophene, styrene, vinylcarbazole, vinylbenzimidazole, vinylmethylimidazole, vinyldiaminotriimidazole, vinyltriimidazole, and vinyl tetra It may be a copolymer composed of at least one monomer unit selected from the group consisting of imidazole.
상기 수용성 고분자는 1종 이상의 친수성 단량체 단위와 아다만틸기, 트리시클로데카닐기, 노보닐기, 이소보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능기를 함유하는 1종 이상의 (메타)아크릴 단량체 단위로 이루어지는 공중합체일 수 있다.The water-soluble polymer may be a copolymer comprising at least one hydrophilic monomer unit and at least one (meth) acrylic monomer unit containing a functional group selected from the group consisting of adamantyl, tricyclodecanyl, norbornyl, and isobornyl groups. have.
상기 수용성 고분자의 친수성 단량체 단위는 하이드록시기, 카르복시산기, 아마이드기, 아민기, 헤테로고리기, 에테르기, 에스테르기, 아세탈기 및 술폰산기로 이루어지는 군에서 선택되는 관능기를 1 또는 2이상 포함할 수 있다.The hydrophilic monomer unit of the water-soluble polymer may include one or two or more functional groups selected from the group consisting of hydroxyl group, carboxylic acid group, amide group, amine group, heterocyclic group, ether group, ester group, acetal group and sulfonic acid group. have.
상기 수용성 고분자의 친수성 단량체 단위는 비닐알콜, 비닐카보하이드레이트, 아크릴산, 메타아크릴산, 에틸렌옥시드, 비닐하이드록시에틸 메타아크릴레이트, 벤조아크릴산, 비닐피롤리돈, 비닐아민, 알릴아민, 비닐이미다졸 및 비닐옥사졸린으로 이루어진 군으로부터 1이상 선택될 수 있다.The hydrophilic monomer unit of the water-soluble polymer is vinyl alcohol, vinyl carbohydrate, acrylic acid, methacrylic acid, ethylene oxide, vinyl hydroxyethyl methacrylate, benzoacrylic acid, vinylpyrrolidone, vinylamine, allylamine, vinylimidazole And vinyloxazoline.
상기 수용성 고분자의 친수성 단량체 단위수에 대한 비닐피리딘, 비닐티오펜, 스티렌, 비닐카바졸, 비닐벤즈이미다졸, 비닐메틸이미다졸, 비닐디아미노트리이미다졸,비닐트리이미다졸, 비닐테트라이미다졸로 이루어진 군으로부터 1이상 선택되는 단량체 단위수의 비는 0.01~0.5일 수 있다.Vinylpyridine, vinylthiophene, styrene, vinylcarbazole, vinylbenzimidazole, vinylmethylimidazole, vinyldiaminotriimidazole, vinyltriimidazole, vinyl tetraimida to the hydrophilic monomer unit number of the water-soluble polymer. The ratio of the number of monomer units selected from the group consisting of sol may be 0.01 to 0.5.
상기 수용성 고분자의 친수성 단량체 단위수에 대한 아다만틸기, 트리시클로데카닐기, 노보닐기, 이소보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능기를 함유하는 (메타)아크릴 단량체 단위수의 비는 0.01~0.5일 수 있다.The ratio of the number of (meth) acryl monomer units containing a functional group selected from the group consisting of adamantyl group, tricyclodecanyl group, norbornyl group, and isobonyl group with respect to the hydrophilic monomer unit number of the water-soluble polymer may be 0.01 to 0.5. .
상기 수용성 고분자는 무게평균 분자량(Mw)이 5,000 ~ 1,000,000일 수 있다. The water-soluble polymer may have a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 ~ 1,000,000.
상기 알콜은 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 에틸렌글리콜, 시클로헥산올,및 히드로벤조인으로 이루어진 군으로부터 1이상 선택될 수 있다.The alcohol may be at least one selected from the group consisting of methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, cyclohexanol, and hydrobenzoin.
상기 알칼리는 유기아민 또는 암모늄계 수산화염일 수 있다.The alkali may be an organic amine or an ammonium hydroxide.
상기 알칼리는 2-(2-아미노에틸아미노)에탄올, 1,1,3,3-테트라키스(메톡시메틸)우레아, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 피리딘, 알릴아민, 아미노에탄올 및 트리에틸아민으로 이루어진 군에서 1이상 선택될 수 있다.The alkali is 2- (2-aminoethylamino) ethanol, 1,1,3,3-tetrakis (methoxymethyl) urea, ethylenediamine, diethylenetriamine, pyridine, allylamine, aminoethanol and triethylamine One or more may be selected from the group consisting of.
상기 미세패턴 형성용 수지 조성물은 알콜 또는 알칼리를 함유하는 수용액 50~99중량% 및 수용성 고분자 1~50중량%를 포함할 수 있다.The resin composition for forming a micropattern may include 50 to 99% by weight of an aqueous solution containing alcohol or alkali and 1 to 50% by weight of a water-soluble polymer.
상기 알콜 또는 알칼리는 물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 5중량부 함유될 수 있다.The alcohol or alkali may be contained 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of water.
또한, 본 발명은 a) 기판상에 포토레지스트 수지층을 형성하는 단계; b) 상기 포토레지스트 수지층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴층을 형성하는 단계; c) 상기 포토레지스트 패턴층 표면에 상기 본 발명의 미세패턴 형성용 수지 조성물을 도포하는 단계; d) 상기 포토레지스트 패턴층 표면에서 팽윤현상이 일어나 팽윤된 포토레지스트 패턴층이 형성되는 단계; e) 상기 팽윤된 포토레지스트 패턴층 부분과 상기 미세패턴 형성용 수지 조성물의 수용성 고분자간의 인탱글먼트가 일어나는 단계; 및 f) 상기 인탱글먼트가 일어난 부분을 제외한 나머지 수용성 고분자부분을 물, 알칼리 수용액 또는 유기용매를 포함한 수용액으로 제거하는 단계를 포함하는 미세패턴 형성방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the steps of: a) forming a photoresist resin layer on the substrate; b) exposing and developing the photoresist resin layer to form a photoresist pattern layer; c) applying the resin composition for forming a micropattern of the present invention on the surface of the photoresist pattern layer; d) swelling on the surface of the photoresist pattern layer to form a swollen photoresist pattern layer; e) entangling between the swollen photoresist pattern layer portion and the water-soluble polymer of the resin composition for forming a micropattern; And f) removing the water-soluble polymer portion except for the portion in which the entanglement has occurred with water, an aqueous alkali solution or an aqueous solution containing an organic solvent.
또한, 본 발명은 상기 미세패턴 형성방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하 는 반도체 집적회로 디바이스를 제공한다. In addition, the present invention provides a semiconductor integrated circuit device, characterized in that formed by the fine pattern forming method.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 미세패턴 형성용 수지 조성물은 포토레지스트 패턴층상에 코팅되는 미세패턴 형성용 수지 조성물로서, 알콜 또는 알칼리를 함유하는 수용액 및 수용성 고분자를 포함한다.The resin composition for forming a micropattern of the present invention is a resin composition for forming a micropattern coated on a photoresist pattern layer, and includes an aqueous solution containing an alcohol or an alkali and a water-soluble polymer.
본 발명의 미세패턴 형성용 수지 조성물에 있어서, 알콜 또는 알칼리를 함유하는 수용액은 포토레지스트 패턴층의 표면에서 팽윤현상을 일으키며, 포토레지스트 패턴층의 표면과 인접부위의 수용성 고분자는 팽윤된 포토레지스트 패턴층부분과 인탱글먼트를 일으킴으로써 불용성막 부분을 형성한다. 이에 따라 인탱글먼트가 형성되지 않은 부분은 현상액으로 사용되는 물 또는 알칼리 수용액 또는 유기용매를 포함한 수용액에 의해 제거되는 것을 특징으로 한다.In the resin composition for forming a micropattern of the present invention, an aqueous solution containing an alcohol or an alkali causes swelling on the surface of the photoresist pattern layer, and the water-soluble polymer on the surface and the adjacent portion of the photoresist pattern layer swells the photoresist pattern. The insoluble film portion is formed by causing the layer portion and the entanglement. Accordingly, the portion not formed of the entanglement is characterized by being removed by an aqueous solution containing water or an alkaline aqueous solution or an organic solvent used as a developer.
상기 수용성 고분자는 친수성 단량체 단위로 이루어진 호모폴리머 또는 친수성 단량체 단위를 포함하는 공중합체이다. The water-soluble polymer is a copolymer comprising a homopolymer or a hydrophilic monomer unit consisting of hydrophilic monomer units.
상기 수용성 고분자의 친수성 단량체 단위는 하이드록시기, 카르복시산기, 아마이드기, 아민기, 헤테로고리기, 에테르기, 에스테르기, 아세탈기 및 술폰산기로 이루어지는 군에서 선택되는 관능기를 1 또는 2이상 포함하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 하이드록시기를 함유한 단량체로는 비닐알콜, 비닐카보하이드레이트, 비닐하이드록시에틸 메타아크릴레이트 등을 사용할 수 있고, 카르복시산기를 함유한 단량체로는 아크릴산, 메타아크릴산, 벤조아크릴산 등을 사용할 수 있으 며, 아민기를 함유한 단량체로는 비닐아민, 알릴아민 등을 사용할 수 있고, 헤테로고리기를 함유한 단량체로는 비닐피롤리돈, 비닐옥사졸린, 비닐이미다졸 등의 단량체를 사용할 수 있으며 그 밖에 에틸렌옥시드도 사용 가능하다. The hydrophilic monomer unit of the water-soluble polymer includes one or two or more functional groups selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxylic acid group, an amide group, an amine group, a heterocyclic group, an ether group, an ester group, an acetal group and a sulfonic acid group. desirable. More specifically, vinyl alcohol, vinyl carbohydrate, vinyl hydroxyethyl methacrylate, etc. can be used as a monomer containing a hydroxyl group, and acrylic acid, methacrylic acid, benzoacrylic acid etc. can be used as a monomer containing a carboxylic acid group. As the monomer containing an amine group, vinylamine, allylamine, etc. may be used, and as the monomer containing a heterocyclic group, monomers such as vinylpyrrolidone, vinyloxazoline, and vinylimidazole may be used. Ethylene oxide can also be used.
상기 수용성 고분자로는 상기 친수성 단량체 단위 각각을 단독으로 사용한 호모폴리머를 사용하여도 좋고, 이들을 2종류 이상 조합하여 얻어지는 공중합체를 사용할 수도 있다. As said water-soluble polymer, the homopolymer which used each of said hydrophilic monomeric units may be used independently, and the copolymer obtained by combining two or more types of these can also be used.
또한, 상기 수용성 고분자로는 1종 이상의 상기 친수성 단량체 단위와 포토레지스트 패턴을 이루는 수지와 친화력이 있는 단량체 단위로 이루어지는 공중합체를 사용할 수도 있다. 이 경우, 포토레지스트 패턴을 이루는 수지와 친화력이 있는 단량체 단위는 적용되는 포토레지스트 패턴층 종류에 따라 선택될 수 있다. In addition, as the water-soluble polymer, a copolymer made of at least one hydrophilic monomer unit and a monomer unit having affinity with a resin forming a photoresist pattern may be used. In this case, the monomer unit having affinity with the resin constituting the photoresist pattern may be selected according to the type of photoresist pattern layer applied.
구체적인 예를 들자면, 적용되는 포토레지스트 패턴층이 폴리하이드록시스티렌을 포함한 KrF 포토레지스트인 경우, 상기 포토레지스트 패턴을 이루는 수지와 친화력이 있는 단량체 단위로는 비닐피리딘, 비닐티오펜, 스티렌, 비닐카바졸, 비닐벤즈이미다졸, 비닐메틸이미다졸, 비닐디아미노트리이미다졸, 비닐트리이미다졸 및 비닐테트라이미다졸로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 사용하는 것이 바람직하다. As a specific example, when the applied photoresist pattern layer is KrF photoresist including polyhydroxy styrene, the monomer unit having affinity with the resin constituting the photoresist pattern may include vinylpyridine, vinylthiophene, styrene, and vinyl carba. It is preferred to use one or more selected from the group consisting of sol, vinylbenzimidazole, vinylmethylimidazole, vinyldiaminotriimidazole, vinyltriimidazole and vinyltetriimidazole.
또한, 적용되는 포토레지스트 패턴층이 알리사이클릭 링 구조를 포함한 ArF 포토레지스트인 경우, 상기 포토레지스트 패턴을 이루는 수지와 친화력이 있는 단량체 단위로는 아다만틸기, 트리시클로데카닐기, 노보닐기, 이소보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능기를 함유하는 (메타)아크릴 단량체를 1종 이상 선택하 여 사용하는 것이 바람직하다. In addition, when the applied photoresist pattern layer is an ArF photoresist including an alicyclic ring structure, the monomer unit having affinity with the resin constituting the photoresist pattern may be an adamantyl group, tricyclodecanyl group, norbornyl group or iso It is preferable to select and use 1 or more types of (meth) acryl monomers containing the functional group chosen from the group which consists of a carbonyl group.
상기 수용성 고분자로서 상기 친수성 단량체 단위와 포토레지스트 패턴을 이루는 수지와 친화력이 있는 단량체 단위로 이루어지는 공중합체를 사용할 경우, 친수성 단량체 단위와 포토레지스트 패턴을 이루는 수지와 친화력이 있는 단량체 단위를 수용성 고분자의 수용성을 해치지 않는 범위 내에서 여러 가지 패턴으로 공중합한 것을 사용할 수 있으며, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 그라프트 공중합체 모두 가능하나 랜덤 공중합체가 바람직하다. When using a copolymer made of a monomer unit having affinity with the resin forming the photoresist pattern and the hydrophilic monomer unit as the water-soluble polymer, the monomer unit having affinity with the resin forming the photoresist pattern with the hydrophilic monomer unit The copolymerized in various patterns can be used within the range that does not harm, and random copolymers, block copolymers, and graft copolymers can be used, but random copolymers are preferable.
상기 수용성 고분자로서 상기 친수성 단량체 단위와 포토레지스트 패턴을 이루는 수지와 친화력이 있는 단량체 단위로 이루어지는 공중합체를 사용할 경우, 친수성 단량체 단위수에 대한 포토레지스트 패턴을 이루는 수지와 친화력이 있는 단량체 단위수의 비율이 0.01~0.5인 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 0.01미만일 경우 포토레지스트 수지와의 인탱글먼트 현상이 잘 일어나지 않으며, 0.5를 초과할 경우 수용성을 해칠 수 있는 문제가 있다. When using the copolymer which consists of a monomer unit which has affinity with the resin which comprises the said hydrophilic monomer unit and a photoresist pattern as said water-soluble polymer, the ratio of the number of monomer units which have an affinity with resin which comprises a photoresist pattern with respect to a hydrophilic monomer unit number It is preferable to use the copolymer which is 0.01-0.5. If less than 0.01, the entanglement phenomenon with the photoresist resin does not occur well, and if it exceeds 0.5, there is a problem that may damage the water solubility.
상기 수용성 고분자의 분자량은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 임의로 선택될 수 있으나, 효과적인 수용성, 도포성을 확보하면서도 도포 후 포토 레지스트 수지와의 인탱글먼트 효과를 극대화하기 위해서는 중량평균 분자량(Mw)이 5,000 ~ 1,000,000인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 중량평균 분자량이 30,000 ~ 100,000인 것이 좋다. 중량평균 분자량이 5,000 미만인 경우는 수용성 고분자와 팽윤된 포토레지스트 수지간의 인탱글먼트가 부족하며, 1,000,000을 초과할 경우에는 수용성이 떨어지며 도포 시 응집현상이 일어나 불균일한 코팅이 발생할 수 있다. The molecular weight of the water-soluble polymer may be arbitrarily selected within a range that does not impair the effects of the present invention, but in order to maximize the effect of entangling with the photoresist resin after application while ensuring effective water solubility and applicability, the weight average molecular weight (Mw) It is preferable that it is 5,000-1,000,000. More preferably, the weight average molecular weight is 30,000 to 100,000. If the weight average molecular weight is less than 5,000, the entanglement between the water-soluble polymer and the swollen photoresist resin is insufficient, if the weight average molecular weight exceeds 1,000,000, the water solubility is lowered and agglomeration may occur due to uneven coating.
상기 레지스트 패턴층을 형성하는 고분자는 일반적인 감광성 수지이면 어느 것이라도 좋다. 예를 들면, KrF 포토레지스트인 경우 폴리하이드록시스티렌의 하이드록시기의 일부가 산에 민감한 보호기인 에틸렌비닐이써(ethylvinylether)등으로 치환된 형태를 들 수 있고, ArF 포토레지스트의 경우에는 알리사이클릭 링(alicyclic ring)구조에 산에 민감한 보호기가 치환된 형태로서 물에 녹지 않는 유기 고분자를 예로 들 수 있다. The polymer for forming the resist pattern layer may be any general photosensitive resin. For example, in the case of KrF photoresist, a part of hydroxy group of polyhydroxystyrene is substituted with ethylenevinylether, which is an acid-sensitive protecting group, and in the case of ArF photoresist, An organic polymer which is insoluble in water as a form in which an acid-sensitive protecting group is substituted in an alicyclic ring structure may be mentioned.
상기 두 경우 모두 패턴화된 표면에 있는 고분자는 보호기의 일부가 탈착된 상태로서 이 상태의 고분자는 고농도의 알콜 또는 알칼리 수용액에 녹을 수 있으나, 후술하는 바와 같이 알콜 또는 알칼리 함량을 조절하면 표면에서의 포토레지스트 패턴층이 완전히 용해되지 않으면서 표면에서만 팽윤하는 정도로 조절할 수 있다. In both cases, the polymer on the patterned surface is in a state in which a part of the protecting group is desorbed, and the polymer in this state may be dissolved in a high concentration of an alcohol or alkali aqueous solution. The photoresist pattern layer can be adjusted to the extent that only the surface swells without being completely dissolved.
또한 알콜 또는 알칼리 함량을 조절하여 팽윤하는 정도를 조절하는 것 이외에도 수용성 고분자의 분자량을 조절함으로써 인탱글먼트가 일어나 불용화되는 정도를 조절하여 패턴간의 거리 또는 홀 개구의 크기를 축소하는 정도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 본 발명의 일실시예에서는 40㎚정도의 포토레지스트 패턴층의 음각부분의 간격 축소를 얻기 위해 중량평균분자량이 70K정도인 수용성 고분자를 사용하였다.In addition to controlling the degree of swelling by adjusting the alcohol or alkali content, by adjusting the molecular weight of the water-soluble polymer, it is possible to adjust the degree of ingotation and insolubilization to reduce the distance between the patterns or the size of the hole opening. . For example, in one embodiment of the present invention described below, a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of about 70 K was used to obtain a reduction in the interval of the intaglio portion of the photoresist pattern layer of about 40 nm.
본 발명의 수용성 수지 조성물은 알콜 또는 알칼리를 함유하는 수용액을 포함하고 있다. 상기 알콜 또는 알칼리 수용액은 포토레지스트 패턴층 수지의 표면에 침투하여 수지를 팽윤시키는 역할을 하므로, 상기의 알콜과 알칼리는 수용성이어야 한다는 점을 제외하고는 특별히 제한되지 않는다.The water-soluble resin composition of this invention contains the aqueous solution containing alcohol or alkali. Since the alcohol or alkali aqueous solution penetrates the surface of the photoresist pattern layer resin and serves to swell the resin, the alcohol and alkali are not particularly limited except that the alcohol and the alkali should be water-soluble.
상기 수용액에서의 알콜로는 예를 들자면, 수용성 알콜로서 알킬알콜, 알릴알콜 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 에틸렌 글리콜, 시클로헥산올 및 히드로벤조인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. As the alcohol in the aqueous solution, for example, alkyl alcohol, allyl alcohol, etc. may be used as the water-soluble alcohol, and specifically, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, cyclohexanol and hydrobenzoin It is preferable to use any one or more selected from the group.
알칼리로는 알킬아민, 벤조아민, 디아민 등의 유기아민 또는 암모늄계 수산화염을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 하기 화학식 1로 나타내어지는 2-(2-아미노에틸아미노)에탄올(2-(2-aminoethylamino)ethanol), 하기 화학식 2로 나타내어지는 1,1,3,3-테트라키스(메톡시메틸)우레아(1,1,3,3-tetrakis(methoxymethyl) urea), 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 피리딘, 알릴아민, 아미노에탄올 및 트리에틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.As the alkali, organic amines such as alkylamine, benzoamine, diamine or ammonium hydroxide can be used, and more specifically, 2- (2-aminoethylamino) ethanol (2- (2- aminoethylamino) ethanol), 1,1,3,3-tetrakis (methoxymethyl) urea (1,1,3,3-tetrakis (methoxymethyl) urea) represented by the following formula (2), ethylenediamine, diethylenetriamine Preference is given to using at least one selected from the group consisting of pyridine, allylamine, aminoethanol and triethylamine.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
본 발명에서, 상기 미세패턴 형성용 수지 조성물은 알콜 또는 알칼리를 함유 하는 수용액 50~99 중량% 및 수용성 고분자 1~50 중량%로 이루어는 것이 바람직하다. 수용성 고분자의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 포토레지스트 수지와의 인탱글먼트 효과가 부족하고, 50 중량%를 초과할 경우에는 미세패턴 형성용 수지 조성물을 포토레지스트 패턴층 표면에 코팅시 코팅성이 불량하다는 문제가 발생하게 된다.In the present invention, the resin composition for forming a micropattern is preferably made of 50 to 99% by weight of an aqueous solution containing alcohol or alkali and 1 to 50% by weight of a water-soluble polymer. When the content of the water-soluble polymer is less than 1% by weight, the effect of entanglement with the photoresist resin is insufficient, and when the content of the water-soluble polymer exceeds 50% by weight, the coating property is poor when the resin composition for forming the micropattern is coated on the surface of the photoresist pattern layer. The problem arises.
또한, 상기 수용액 중 알콜 또는 알칼리는 물 100중량부를 기준으로 0.1~ 5중량부로 함유되는 것이 바람직하고, 0.5~1중량부로 함유하는 것이 보다 바람직하다. 함량이 0.1중량부 미만일 경우에는 포토레지스트 패턴층 수지의 팽윤이 만족할 만큼 발생하지 않으며, 5중량부를 초과하여 사용할 경우에는 포토레지스트 패턴층 수지의 용해로 인한 패턴의 붕괴현상을 일으킬 수 있다.In addition, the alcohol or alkali in the aqueous solution is preferably contained in 0.1 to 5 parts by weight, more preferably 0.5 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of water. When the content is less than 0.1 part by weight, the swelling of the photoresist pattern layer resin does not occur satisfactorily, and when used in excess of 5 parts by weight, the pattern may be collapsed due to the dissolution of the photoresist pattern layer resin.
본 발명에서는 a) 기판상에 포토레지스트 수지층을 형성하는 단계; b) 상기 포토레지스트 수지층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴층을 형성하는 단계; c) 상기 포토레지스트 패턴층 표면에 본 발명의 미세패턴 형성용 수지 조성물을 도포하는 단계; d) 상기 포토레지스트 패턴층 표면에서 팽윤현상이 일어나 팽윤된 포토레지스트 패턴층이 형성되는 단계; e) 상기 팽윤된 포토레지스트 패턴층 부분과 상기 미세패턴 형성용 수지 조성물의 수용성 고분자간의 인탱글먼트가 일어나는 단계; 및 f) 상기 인탱글먼트가 일어난 부분을 제외한 나머지 수용성 고분자부분을 물, 알칼리 수용액 또는 유기용매를 포함한 수용액으로 제거하는 단계를 포함하는 미세패턴 형성방법이 제공된다. In the present invention, a) forming a photoresist resin layer on the substrate; b) exposing and developing the photoresist resin layer to form a photoresist pattern layer; c) applying the resin composition for forming a micropattern of the present invention on the surface of the photoresist pattern layer; d) swelling on the surface of the photoresist pattern layer to form a swollen photoresist pattern layer; e) entangling between the swollen photoresist pattern layer portion and the water-soluble polymer of the resin composition for forming a micropattern; And f) removing the remaining water-soluble polymer portion except for the portion where the entanglement has occurred with an aqueous solution including water, an aqueous alkali solution or an organic solvent.
본 발명에 의한 미세 패턴 형성 방법을 KrF 레지스트에 의하여 미세패턴이 형성되는 경우를 예로 들어 도 1을 참조하여 아래에서 구체적으로 설명한다. The method of forming a fine pattern according to the present invention will be described in detail below with reference to FIG. 1 as an example in which a fine pattern is formed by a KrF resist.
도 1의 a)-f)는 KrF 레지스트 패턴층의 표면에 본 발명의 미세패턴 형성용 수지 조성물을 도포하여, 레지스트 패턴층 수지에 팽윤을 일으키고 인탱글먼트가 일어나게 함으로써 미세패턴을 형성시키는 단계를 순서대로 설명하기 위한 개념도이다. (A) -f) of FIG. 1 is a step of forming a fine pattern by applying the resin composition for forming a micropattern of the present invention on the surface of the KrF resist pattern layer, causing swelling in the resist pattern layer resin and causing entanglement to occur. This is a conceptual diagram for explaining.
도 1 a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 반도체 기판 등의 피가공 기판(1)상에, KrF 레지스트 수지층(2)을 형성시킨다. 그 후 포토마스크(미도시)를 이용하여 KrF 엑시머 레이저 광원을 조사하고 포토레지스트 수지층(2)를 노광한 뒤, 현상하여 레지스트 패턴층(3)을 형성시킨다(도 1 b)). 그 다음으로 도 1c)에 나타낸 바와 같이, 상기 레지스트 패턴층(3)에 본 발명에 의한 미세패턴 형성용 수지 조성물을 도포하여 미세패턴 형성용 수지 조성물의 피복층(4)을 형성시킨다. 형성된 상기 피복층(4)의 알콜 또는 알칼리 수용액 성분에 의하여 레지스트 패턴층(3)의 표면에서 팽윤현상이 일어나서 팽윤된 레지스트 패턴층(5)을 형성한다(도 1 d)). 이 때, 미세패턴 형성용 수지 조성물의 피복층(4)와 접촉하는 부위에서는 팽윤된 포토레지스트 패턴층(5)과 미세패턴 형성용 수지 조성물의 수용성 고분자 사슬이 얽혀서 인탱글먼트가 일어난 층(6)을 형성한다(도 1 e)). 그 다음으로 인탱글먼트 현상이 일어나지 않은 미세패턴 형성용 수지 조성물의 피복층(4)을 물 또는 알칼리 수용액 또는 유기용매를 포함한 수용액를 사용하여 제거함으로써 포토레지스트 패턴층의 음각부분의 간격(CDA)을 미세화한 미세 패턴을 구현할 수 있다 (도 1 f)). As shown in Fig. 1A), for example, a KrF resist resin layer 2 is formed on a
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.
[합성예1] (수용성 고분자 1의 합성 (Mw = 5K))Synthesis Example 1 (Synthesis of Water-Soluble Polymer 1 (Mw = 5K))
500 ㎖ 3구 플라스크에 300 ㎖의 이소프로필 알콜을 넣고 1시간 동안 질소분위기하에서 교반시키며 70℃로 가열 환류시켰다. 상기의 용기에 71.94 g의 N-비닐피롤리돈(N-vinylpyrrolidone), 13.60 g의 4-비닐피리딘(4-vinylpyridine), 2.56 g의 디메틸-2,2'-아조비스-2-메틸프로피오네이트 (dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate) 및 이소프로필알콜 50 ㎖를 넣고 4시간동안 교반시켰다. 용액을 실온으로 냉각시킨 후 진공증류 장치를 이용하여 용액을 1/2 이하로 증발시켜 농축시킨 후 디에틸 에테르 500 ㎖를 첨가하여 침전시켰다. 침전물을 여과시켜 디에틸 에테르를 사용하여 세척 및 정제과정을 3회 반복 수행하여 오븐에서 건조시켜 하기 화학식 3으로 나타내어지는 폴리(비닐피롤리돈-코-비닐피리딘)(poly(vinylpyrrolidone-co-vinylpyridine)) 공중합체 80.53 g을 얻었다. 얻어진 공중합체의 무게평균 분자량은 5K였고, m/n의 비는 0.2였다.300 ml of isopropyl alcohol was added to a 500 ml three-necked flask, and the mixture was stirred under nitrogen atmosphere for 1 hour and heated to reflux at 70 ° C. 71.94 g of N-vinylpyrrolidone, 13.60 g of 4-vinylpyridine, 2.56 g of dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropio Nate (dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate) and 50 ml of isopropyl alcohol were added and stirred for 4 hours. After cooling the solution to room temperature, the solution was concentrated by evaporation to 1/2 or less using a vacuum distillation apparatus, and then precipitated by adding 500 ml of diethyl ether. The precipitate was filtered, washed with diethyl ether, and purified three times, and dried in an oven, followed by drying in an oven (poly (vinylpyrrolidone-co-vinylpyridine) represented by
[화학식 3][Formula 3]
[합성예 2] (수용성 고분자 2의 합성 (Mw = 10K) )Synthesis Example 2 (Synthesis of Water-Soluble Polymer 2 (Mw = 10K))
개시제인 디메틸-2,2'-아조비스-2-메틸프로피오네이트 (dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate)를 1.5g 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법을 사용하여 무게평균 분자량이 10K인 폴리(비닐피롤리돈-코-비닐피리딘)(poly(vinylpyrrolidone-co-vinylpyridine)) 공중합체 80.53 g을 얻었다.Using the same method as in Synthesis Example 1, except that 1.5 g of dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate, an initiator, was used 80.53 g of a poly (vinylpyrrolidone-co-vinylpyridine) copolymer having an average molecular weight of 10 K was obtained.
[합성예 3] (수용성 고분자 3의 합성 (Mw = 20K) )Synthesis Example 3 (Synthesis of Water-Soluble Polymer 3 (Mw = 20K))
개시제인 디메틸-2,2'-아조비스-2-메틸프로피오네이트 (dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate)를 0.7g 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법을 사용하여 무게평균 분자량이 20K인 폴리(비닐피롤리돈-코-비닐피리딘)(poly(vinylpyrrolidone-co-vinylpyridine)) 공중합체 70.70 g을 얻었다.Using the same method as in Synthesis Example 1, except that 0.7 g of dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate, an initiator, was used 70.70 g of a poly (vinylpyrrolidone-co-vinylpyridine) copolymer having an average molecular weight of 20K was obtained.
[합성예 4](수용성 고분자 4의 합성 (Mw = 70K)) Synthesis Example 4 (Synthesis of Water-Soluble Polymer 4 (Mw = 70K))
개시제인 디메틸-2,2'-아조비스-2-메틸프로피오네이트 (dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate)를 0.2g 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법을 사용하여 무게평균 분자량이 70K인 폴리(비닐피롤리돈-코-비닐피리딘)(poly(vinylpyrrolidone-co-vinylpyridine)) 공중합체 78.43 g을 얻었다.Using the same method as in Synthesis Example 1, except that 0.2 g of dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate, an initiator, was used. 78.43 g of a poly (vinylpyrrolidone-co-vinylpyridine) copolymer having an average molecular weight of 70 K was obtained.
[합성예 5](수용성 고분자 5의 합성 (Mw = 150K) )Synthesis Example 5 (Synthesis of Water-Soluble Polymer 5 (Mw = 150K))
개시제인 디메틸-2,2'-아조비스-2-메틸프로피오네이트 (dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate)를 0.1g 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법을 사용하여 무게평균 분자량이 150K인 폴리(비닐피롤리돈-코-비닐피리딘)(poly(vinylpyrrolidone-co-vinylpyridine)) 공중합체 80.33 g을 얻었다. Using the same method as in Synthesis Example 1, except that 0.1 g of dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate, an initiator, was used 80.33 g of a poly (vinylpyrrolidone-co-vinylpyridine) copolymer having an average molecular weight of 150K was obtained.
[합성예 6](수용성 고분자 6의 합성 (Mw = 70K) )Synthesis Example 6 (Synthesis of Water-Soluble Polymer 6 (Mw = 70K))
개시제인 디메틸-2,2'-아조비스-2-메틸프로피오네이트 (dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate)를 0.7g, 비닐이미다졸 127.3g 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법을 사용하여 무게평균 분자량이 70K이고 하기 화학식 4로 나타내어지는 폴리비닐이미다졸 110.5 g을 얻었다. Synthesis Example 1 except that 0.7 g of dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate and 127.3 g of vinylimidazole were used as an initiator. 110.5 g of polyvinylimidazole having a weight average molecular weight of 70 K and represented by the following
[화학식 4][Formula 4]
[합성예 7](수용성 고분자 7의 합성 (Mw = 70K) )Synthesis Example 7 (Synthesis of Water-Soluble Polymer 7 (Mw = 70K))
개시제인 디메틸-2,2'-아조비스-2-메틸프로피오네이트 (dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate)를 0.7g, 하이드록시에틸 메타아크릴레이트 167.5g 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법을 사용하여 무게평균 분자량이 70K 이고 하기 화학식 5로 나타내어지는 폴리하이드록시에틸 메타아크릴레이트 155.85 g을 얻었다. Synthesis except that 0.7 g of dimethyl-2,2'-azobis-2-methylpropionate, an initiator, and 167.5 g of hydroxyethyl methacrylate were used. Using the same method as in Example 1, 155.85 g of polyhydroxyethyl methacrylate having a weight average molecular weight of 70K and represented by the following formula (5) was obtained.
[화학식 5][Formula 5]
[실시예 1 ~ 12][Examples 1 to 12]
합성예 1~7에서 합성된 수용성 고분자를 하기 표 1에 예시한 조성 비율에 의거해 미세패턴 형성용 수지 조성물 용액을 만들었다. The water-soluble polymer synthesized in Synthesis Examples 1 to 7 was prepared a resin composition solution for forming a micropattern based on the composition ratios exemplified in Table 1 below.
[비교예 1~2][Comparative Examples 1 and 2]
합성예 4에서 얻어진 수용성 고분자10g 및 물100g을 사용하되 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 2-(2-아미노에틸아미노)에탄올의 함량을 각각 0.05g, 10g을 사용하여 미세패턴 형성용 수지 조성물 용액을 만들었다.10 g of water-soluble polymer obtained in Synthesis Example 4 and 100 g of water were used, and the content of 2- (2-aminoethylamino) ethanol was 0.05g and 10g, respectively, as shown in Table 2 below. made.
[실시예 13~24]Examples 13 to 24
실시예 1 내지 12에서 만들어진 미세패턴 형성용 수지 조성물 용액을 각각 사용하여 리소그라피 실험을 각각 진행하였다.(각각을 실시예 13~24라 한다.) Lithography experiments were carried out using the resin composition solutions for forming the micropatterns prepared in Examples 1 to 12, respectively. (These are referred to as Examples 13 to 24.)
먼저 실리콘 웨이퍼 위에 유기ARC를 코팅하고 그 위에 KrF 포토 레지스트를 코팅하여 ASML800 (NA 0.93) 노광 장비로 노광하고 현상하여 최소 179 nm, 최대 183 nm(CD0)인 L/S 패턴이 있는 기판을 얻는다.First, an organic ARC is coated on a silicon wafer, and a KrF photoresist is coated thereon, followed by exposure and development with an ASML800 (NA 0.93) exposure equipment to obtain a substrate having an L / S pattern of at least 179 nm and at most 183 nm (CD 0 ). .
그 다음에 실시예 1 내지 12에서 만들어진 미세패턴 형성용 수지 조성물 용액을 상기 기판에 각각 코팅하고 건조시켰다.Then, the resin composition solution for forming a micropattern made in Examples 1 to 12 was respectively coated on the substrate and dried.
그 후 증류수에 1분간 담구어 현상을 한 다음 FE-SEM을 사용하여 CD(critical dimension)을 각각 측정하여 CDA로 나타내었다. (미세패턴 형성용 수지 조성물 용액 코팅 전의 CD값을 CD0라 함) 그 측정 결과를 표 3에 나타내었다.Then, using a developer for one minute soaked in distilled water and then by measuring the FE-SEM (critical dimension) CD, respectively indicated by A CD. (The CD value prior to the resin coating composition solution for forming a fine pattern referred to as CD 0) shows the measurement results are shown in Table 3.
표 2의 결과로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 분자량이 커질수록 패턴의 미세화에 기여하는 정도가 증가함을 확인할 수 있었으며, 이는 인탱글먼트 효과가 분자량이 증가함에 따라 향상되기 때문이다. As can be seen from the results of Table 2, it was confirmed that the degree of contribution to the refinement of the pattern increases as the molecular weight increases, because the entanglement effect is improved as the molecular weight increases.
본 발명의 수지 조성물에는 예를 들면, 실시예 23과 24에서 분명히 나타나듯이, 가교를 발생시킬 단위가 없으므로 기존의 화학적 가교 메카니즘과는 전혀 다른 메카니즘을 통하여 미세패턴의 음각부분의 간격을 줄였으며, 이는 분자단위에서의 고분자 사슬간의 물리적인 결합에 의한 얽힘 현상이며, 실시예에서 나타나듯이 동일한 조성의 수용성고분자의 분자량의 조절에 따른 CDA 값의 변화는 화학적 가교 메카니즘이 아니라 포토레지스트 수지의 팽윤현상과 수용성 수지의 인탱글먼트현상으로 인한 물리적 메카니즘임을 확연히 뒷받침해준다.In the resin composition of the present invention, for example, as shown in Examples 23 and 24, since there is no unit to generate crosslinking, the gap between the intaglio portion of the micropattern is reduced through a completely different mechanism from the conventional chemical crosslinking mechanism. This is the entanglement caused by physical bonds between the polymer chains in the molecular unit, and as shown in the examples, the change of CD A value due to the control of the molecular weight of water-soluble polymers of the same composition is not a chemical crosslinking mechanism but a swelling phenomenon of the photoresist resin. It clearly supports the physical mechanism due to the entanglement of water and water-soluble resins.
[비교예 3~4][Comparative Examples 3-4]
실시예 7에서 만들어진 미세패턴 형성용 수지 조성물 용액 대신에 비교예 1 내지 2에서 만들어진 미세패턴 형성용 수지 조성물 용액을 상기 기판에 각각 코팅한 것을 제외하고는 실시예 19와 동일하게 하여 실시하였다. The micropattern-forming resin composition solution prepared in Example 7 was prepared in the same manner as in Example 19 except that the micropattern-formed resin composition solutions prepared in Comparative Examples 1 and 2 were each coated on the substrate.
표 4의 결과로부터 알 수 있듯이, 비교예 1에서 만들어진 미세패턴 형성용 수지 조성물 용액을 사용하여 실시한 비교예 3의 경우에는 효과가 미약하여 CD의 감소폭이 2nm에 불과하였고, 비교예 2에서 만들어진 미세패턴 형성용 수지 조성물 용액을 사용하여 실시한 비교예 4의 경우에는 패턴 붕괴현상이 발생하여 CDA 측정이 불가능하였다.As can be seen from the results of Table 4, in the case of Comparative Example 3 carried out using the resin composition solution for forming a micropattern made in Comparative Example 1, the effect was insignificant, and the reduction of CD was only 2 nm, and the fine made in Comparative Example 2 In the case of Comparative Example 4 carried out using the resin composition solution for pattern formation, pattern collapse occurred and CD A measurement was impossible.
따라서, 알칼리의 함량이 물 100중량부에 대하여 0.1중량부 미만으로 사용할 경우에는 패턴의 미세화에 미치는 영향이 적으며, 5중량부를 초과하여 사용할 경우에는 패턴 붕괴현상이 발생한다는 것을 확인할 수 있었다. Therefore, when the alkali content is less than 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of water, the effect of the pattern is reduced to a small amount, and when used in excess of 5 parts by weight it was confirmed that the pattern collapse phenomenon occurs.
상기 실시예에서는 L/S패턴을 가지고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 홀패턴 등 다양한 패턴의 미세화에 본 발명이 적용될 수 있다. Although the embodiment has been described with the L / S pattern, the present invention is not limited thereto and the present invention can be applied to miniaturization of various patterns such as hole patterns.
본 발명에 의한 미세패턴 형성용 수지 조성물 용액을 사용하여 리소그라피 공정을 행하면, 알콜 또는 알칼리 수용액에 의해 포토레지스트 패턴층의 팽윤현상을 유도하고, 상기 팽윤된 포토레지스트 패턴층과 수용성 고분자간의 인탱글먼트를 발생시켜서 결과적으로 포토레지스트 패턴층의 음각부분의 간격을 미세하게 할 수 있어, 파장 한계를 뛰어넘는 미세한 패턴을 형성할 수 있다.When the lithography process is performed using the resin composition solution for forming a micropattern according to the present invention, swelling of the photoresist pattern layer is induced by an alcohol or alkali aqueous solution, and the entanglement between the swelled photoresist pattern layer and the water-soluble polymer is performed. And as a result, the interval between the intaglio portions of the photoresist pattern layer can be made fine, so that a fine pattern exceeding the wavelength limit can be formed.
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