KR100966397B1 - Photosensitive polymer for photoresist and manufacturing method thereof and photoresist composition comprising thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토레지스트용 감광성 고분자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물에 대한 것이다. 구체적으로는, 폴리 비닐 알코올(PVA)을 포함하여 주사슬에 달린 -OH 에 의해 하부막과의 접착력이 향상되고, 폴리 비닐 알코올의 구조가 간략하고 주사슬간의 간격이 좁아 분자간의 인력이 큰 감광성 고분자를 제공한다. 또한, 상기 PVA는 비닐 알코올 단량체의 직접적인 중합으로는 생성될 수 없으므로 비닐 에스테르계 반복단위를 포함하는 고분자의 비누화 반응을 통한 상기 감광성 고분자의 제조방법을 제공한다. The present invention relates to a photosensitive polymer for photoresists, a method for producing the same, and a photoresist composition containing the same. Concretely, the adhesion to the lower film is improved by -OH on the main chain including polyvinyl alcohol (PVA), the structure of the polyvinyl alcohol is simple, the interval between the main chains is narrow, The polymer is provided. In addition, since the PVA can not be produced by direct polymerization of a vinyl alcohol monomer, it provides a method for producing the photosensitive polymer through a saponification reaction of a polymer containing a vinyl ester repeating unit.

상기 감광성 고분자를 포함하는 포토레지스트 조성물은 하부막과의 접착력 및 식각 내성이 우수하여 DUV 엑시머 레이저 광원을 이용한 리소그래피 공정에서 유용하게 사용될 수 있다.The photoresist composition containing the photosensitive polymer is excellent in adhesion to a lower film and in etching resistance and can be effectively used in a lithography process using a DUV excimer laser light source.

감광성 고분자, PVA, DUV 엑시머 레이저, 접착성, 식각 내성 Photosensitive polymer, PVA, DUV excimer laser, adhesion, etch resistance

Description

포토레지트용 감광성 고분자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물{Photosensitive polymer for photoresist and manufacturing method thereof and photoresist composition comprising thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photosensitive polymer for photoresists, a method for producing the same, and a photoresist composition containing the same.

본 발명은 포토레지스트용 감광성 고분자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물에 대한 것으로, 보다 구체적으로 폴리 비닐 알코올을 포함하는 감광성 고분자 및 이의 제조방법과, 상기 감광성 고분자를 포함하는 식각 내성 및 하부막과의 접착력이 우수한 포토레지스트 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a photosensitive polymer for photoresists, a method for producing the same, and a photoresist composition containing the same. More specifically, the present invention relates to a photosensitive polymer containing polyvinyl alcohol and a method for producing the same, To a photoresist composition having excellent adhesion to a film.

최근 LSI(Large Scale Intergration) 기술의 발전에 따라 반도체 소자가 더욱 집적화되고 있다. 이에 따라 리소그래피(lithography)용 광원의 파장도 종래에 사용하던 g선이나 i선 영역에서 더욱 단파장으로 이동하고 있다. 최근에는 DUV(Deep UV)원으로, KrF(248nm)엑시머 레이저, ArF(193nm)엑시머 레이저등이 사용되고 있다. 특히, 차세대 0.01 마이크론 이하의 패턴을 요구하는 리소그라피에서 가장 주목을 받는 광원은 ArF 엑시머 레이저이다. BACKGROUND ART [0002] With the recent development of LSI (Large Scale Intergration) technology, semiconductor devices are becoming more integrated. As a result, the wavelength of the light source for lithography is shifted to a shorter wavelength in the g line or i line area used conventionally. Recently, KrF (248 nm) excimer laser and ArF (193 nm) excimer laser have been used as DUV (Deep UV) source. In particular, ArF excimer laser is the most popular light source in lithography requiring a pattern of the next generation of 0.01 micron or less.

일반적으로 ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트 조성물은 다음과 같은 요건을 만족해야 한다. i)193nm의 파장에서 투명해야 하며, ii)유리 전이 온도가 높아야 하며, iii)식각(etching) 내성이 커야 하며, iv)막에 대한 접착력이 우수해야 하고, v)현상시 반도체 소자의 제조공정에서 널리 사용되는 현상액인 2.38중량% TMAH(tetramethyl ammonium hydroxide)으로 용이하게 현상할 수 있어야 한다. In general, a photoresist composition for an ArF excimer laser should satisfy the following requirements. (ii) the glass transition temperature must be high; (iii) the etching resistance must be high; (iv) the adhesion to the film must be excellent; (v) It should be easy to develop with 2.38 wt% tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH).

특히, 패턴이 미세화 될수록 패턴이 붕괴되지 않도록 하부막과의 접착력 및 내식각성이 중요하게 강조되고 있다. 포토레지스트층의 두께가 얇아지고 패턴의 크기도 작으므로, 현상 공정 중 발생되는 모세관력과 하부막과의 접착력 부족에 의해 패턴의 붕괴가 더 쉽게 일어날 수 있기 때문이다.Particularly, as the pattern becomes finer, the adhesion with the lower film and the corrosion-resisting arousal are emphasized so as not to collapse the pattern. This is because the thickness of the photoresist layer is thin and the size of the pattern is small, so that the pattern collapse more easily due to the capillary force generated during the development process and the lack of adhesion to the lower film.

또한, 포토레지스트는 단순히 패턴 형성뿐 아니라, 패턴 형성 뒤에 실리콘 웨이퍼에 이온 주입(ion implanting)이나 식각(etching)이 포토레지스트로 덮혀 있는 부분을 제외한 부분에서만 원할게 일어날 수 있도록 masking기능도 있어야 한다. 따라서 식각 내성이 요구되며, 미세패턴 형성시에는 포토레지스트층의 두께가 얇아지므로 식각 내성은 더욱 강조되게 된다.In addition, the photoresist should have a masking function so that it can occur not only in the pattern formation but also in a part of the silicon wafer after the pattern formation except for the part where the ion implanting or etching is covered with the photoresist. Therefore, etching resistance is required, and when the fine pattern is formed, the thickness of the photoresist layer becomes thinner, so that the etching resistance is further emphasized.

상기의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 분자들간의 인력이 강하고 하부막과의 접착력이 우수한 포토레지스트용 감광성 고분자, 이의 제조방법 및 이를 포함하여 식각 내성 및 하부막과의 접착성이 우수한 포토레지스트 조성물을 제 공하는데 있다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a photosensitive polymer for a photoresist having strong attraction between molecules and excellent adhesion to a lower film, a process for producing the same, To provide a resist composition.

상기의 목적을 달성하고자 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

하기 화학식 1로 표현되는 구조를 포함하는 포토레지스트용 감광성 고분자를 제공한다 : There is provided a photoresist polymer for photoresists comprising a structure represented by the following formula (1): < EMI ID =

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112008062963817-pat00001
Figure 112008062963817-pat00001

(상기 화학식 1에서,(In the formula 1,

R1, R2 는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,R 1 , R 2 Is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

R3 는 메틸기, 에틸기 또는 아이소프로필기이고,R 3 Is a methyl group, an ethyl group or an isopropyl group,

상기 x, y 및 z는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복단위에 대한 각 반복단위의 몰%로서, 각각 독립적으로 1 내지 60 몰%이다.)X, y and z are mole% of each repeating unit with respect to all the repeating units constituting the photosensitive polymer, and are independently 1 to 60 mol%.

상기 화학식 1에서 z는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복 단위에 대하여 10 내지 40 몰%일 수 있다. In Formula 1, z may be 10 to 40 mol% based on the total repeating units constituting the photosensitive polymer.

본 발명의 다른 목적을 달성하고자 본 발명은 하기 화학식 2로 표현되는 반복 단위를 포함하는 고분자를 수산화나트륨 또는 수산화 칼륨으로 비누화 반응시키는 단계를 포함하는 상기 감광성 고분자의 제조방법을 제공한다 :In another aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a photosensitive polymer comprising saponifying a polymer containing a repeating unit represented by the following formula (2) with sodium hydroxide or potassium hydroxide:

[화학식 2](2)

Figure 112008062963817-pat00002
Figure 112008062963817-pat00002

(상기 화학식 2에서,(In the formula (2)

R1 , R2 및 R4는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,R 1 , R 2 and R 4 are alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms,

R3는, 메틸기, 에틸기 또는 아이소프로필기이고,R 3 is a methyl group, an ethyl group or an isopropyl group,

상기 x, y 및 z는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복단위에 대한 각 반복단위의 몰%로서, 각각 독립적으로 1 내지 60 몰%이다.)X, y and z are mole% of each repeating unit with respect to all the repeating units constituting the photosensitive polymer, and are independently 1 to 60 mol%.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하고자 본 발명은, According to another aspect of the present invention,

상기 화학식 1의 구조를 포함하는 감광성 고분자; 광산 발생제; 및 유기용매를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공한다.A photosensitive polymer comprising the structure of Formula 1; Photoacid generators; And a photoresist composition comprising an organic solvent.

상기 감광성 고분자는 포토레지스트 조성물 총 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.The photosensitive polymer may be contained in an amount of 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the total photoresist composition.

본 발명의 제조방법에 의해 단량체의 중합으로는 얻을 수 없는 폴리 비닐 알코올(poly vinyl alcohol)을 포함하는 포토레지스트용 감광성 고분자를 손쉽게 제조할 수 있다. 상기 감광성 고분자는 하부막과의 접착성 및 분자간의 인력이 크다. According to the production method of the present invention, it is possible to easily produce a photoresist photosensitive polymer containing poly vinyl alcohol which can not be obtained by polymerization of a monomer. The photosensitive polymer has a large adhesiveness to the lower film and an attractive force between the molecules.

상기 감광성 고분자를 포함하는 포토레지스트 조성물은 식각 내성이 강하고 하부막과의 접착성이 우수하여 패턴의 붕괴를 막을 수 있고 식각 공정후에 균일한 패턴이 형성될 수 있다. 따라서, 미세 패턴 형성을 위해 DUV 엑시머 레이저를 광원으로 사용하는 리소그래피 공정에서 유용하게 사용될 수 있다.The photoresist composition containing the photosensitive polymer has high etching resistance and is excellent in adhesion with the underlying film, so that the pattern can be prevented from collapsing and a uniform pattern can be formed after the etching process. Therefore, it can be advantageously used in a lithography process using a DUV excimer laser as a light source for fine pattern formation.

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

본 발명은 하기 화학식 1로 표현되는 구조를 포함하는 포토레지스트용 감광성 고분자를 제공한다 :The present invention provides a photosensitive polymer for a photoresist comprising a structure represented by the following general formula (1)

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112008062963817-pat00003
Figure 112008062963817-pat00003

(상기 화학식 1에서,(In the formula 1,

R1, R2는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, R 1 and R 2 are alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms,

R3은 메틸기, 에틸기 또는 아이소프로필기이고,R 3 is a methyl group, an ethyl group or an isopropyl group,

상기 x, y 및 z는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복단위에 대한 각 반복단위의 몰%로서, 각각 독립적으로 1 내지 60 몰%이다.)X, y and z are mole% of each repeating unit with respect to all the repeating units constituting the photosensitive polymer, and are independently 1 to 60 mol%.

상기 화학식 1로 표현되는 구조를 포함하는 포토레지스트용 감광성 고분자는 -OH 를 포함하는 폴리 비닐 알코올을 함유하고 있어, 포토레지스트 조성물에 사용시 하부막과의 접착력이 좋을 뿐 아니라, 수소결합이 증대하여 패턴의 붕괴를 막을 수 있고, 식각 내성도 향상된다.The photosensitive polymer for photoresist containing the structure represented by the above formula (1) contains polyvinyl alcohol containing -OH, and when used in a photoresist composition, not only the adhesion to the lower film is good, but also the hydrogen bond increases, Can be prevented from being collapsed, and the etching resistance is also improved.

종래에는 하기 화학식 3으로 표현되는 구조를 포함하는 고분자를 DUV용 포토레지스트로 사용하고 있었다 :Conventionally, a polymer containing a structure represented by the following formula (3) has been used as a DUV photoresist:

[화학식 3] (3)

Figure 112008062963817-pat00004
Figure 112008062963817-pat00004

(상기 화학식 3에서,(3)

n은 감광성 고분자 전체 반복 단위에 대하여 1 내지 60 몰%이다.)and n is 1 to 60 mol% based on the total repeating units of the photosensitive polymer.

상기 화학식 3의 구조는 -OH 에 의해 하부막과의 접착력을 강화해주고, 상대적으로 약한 식각 내성은 큰 부피를 차지하는 adamantane group으로 보상해 주는 구조이다. 그러나 -OH 가 부피가 큰 곁가지에 달려 있어 주사슬에 달린 경우보다 하부막과의 접착력이 상대적으로 약하고, 부피가 큰 곁가지로 인해 주사슬간 간격이 넓어져 분자들의 인력이 감소하여 포토레지스트층의 두께가 낮을 경우 패턴의 붕괴를 초래할 수 있다. 또한, 식각 내성도 감소한다. The structure of Formula 3 enhances the adhesion to the underlying film by -OH, and the relatively weak etch resistance compensates for the adamantane group occupying a large volume. However, since -OH is attached to a bulky side branch, the adhesive strength to the lower film is relatively weaker than that of the side chain, and due to the bulky side branch, the distance between the main chains is widened, If the thickness is low, it may cause collapse of the pattern. Also, the etching resistance is reduced.

상기 화학식 1로 표현되는 구조를 포함하는 감광성 고분자는 친수성 작용기인 -OH 가 주사슬에 달려 있어 하부막과의 접착성이 상대적으로 강하다. 상기 감광성 고분자에 포함된 폴리 비닐 알코올은 구조가 간결하고 차지하는 부피가 작아 사슬간의 간격을 좁힌다. 따라서, 분자들간의 인력 및 수소결합이 증가하여 패턴의 붕괴를 막을 수 있고, 식각 내성도 증가한다. In the photosensitive polymer having the structure represented by Formula 1, -OH, which is a hydrophilic functional group, is attached to the main chain and thus has a relatively strong adhesion to the lower layer. The polyvinyl alcohol contained in the photosensitive polymer is narrow in structure and small in volume so that the interval between chains is narrowed. Therefore, attraction and hydrogen bonding between molecules can be prevented to prevent pattern collapse, and etching resistance is also increased.

상기 화학식 1의 구조를 포함하는 감광성 고분자는 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체일 수 있으며, 중량평균분자량(Mw)은 3,000 내지 100,000을 쓰는 것이 바람직하다. The photosensitive polymer having the structure of Formula 1 may be a block copolymer or a random copolymer, and preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 3,000 to 100,000.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 화학식 1의 z는 바람직하게는 감광성 고분자 전체 반복단위에 대하여 10 내지 40 몰%일 수 있다. 10 몰% 미만일 경우 폴리 비닐 알코올의 함량이 너무 적어 하부막과의 접착성 및 식각 내성이 좋지 않고, 40 몰%를 초과하면 하부막과의 결합력은 강화되지만, 폴리 비닐 알코올의 수소결합이 너무 강하여 현상공정시 노광부의 포토레지스트가 씻겨지지 않고 남는 문제가 발생할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, z in Formula 1 may be 10 to 40 mol% based on the total repeating units of the photosensitive polymer. When the content is less than 10 mol%, the content of polyvinyl alcohol is too small and the adhesiveness to the lower film and the etching resistance are poor. When the content exceeds 40 mol%, the bonding force with the lower film is strengthened, but the hydrogen bonding of polyvinyl alcohol is too strong There is a problem that the photoresist of the exposed portion is not washed away during the developing process.

본 발명은 상기 화학식 1의 구조를 포함하는 포토레지스트용 감광성 고분자의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a process for preparing a photosensitive polymer for photoresists comprising the structure of Formula 1.

상기 화학식 1의 구조를 포함하는 포토레지스트용 감광성 고분자는 하기 화학식 2로 표현되는 반복 단위를 포함하는 고분자를 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨과 비누화 반응시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있다 :The photoresist photosensitive polymer containing the structure of Formula 1 may be prepared by saponifying a polymer containing a repeating unit represented by Formula 2 with sodium hydroxide or potassium hydroxide.

[화학식 2] (2)

Figure 112008062963817-pat00005
Figure 112008062963817-pat00005

(상기 화학식 2에서,(In the formula (2)

R1, R2 및 R4는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,R 1 , R 2 and R 4 are alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms,

R3는, 메틸기, 에틸기 또는 아이소프로필기이고,R 3 is a methyl group, an ethyl group or an isopropyl group,

상기 x, y 및 z는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복단위에 대한 각 반복단위의 몰%로서, 각각 독립적으로 1 내지 60 몰%이다.)X, y and z are mole% of each repeating unit with respect to all the repeating units constituting the photosensitive polymer, and are independently 1 to 60 mol%.

폴리 비닐 알코올의 단량체인 비닐 알코올은 호변이성질화(enol-keto tautomerism)화되어 알데히드로 전환되므로 그 존재가 불가능하여 폴리 비닐 알코올은 단량체의 직접 중합에 의해서는 얻어질 수 없다. 상기 제조방법에 의해 단량체의 직접 중합에 의해서는 얻어질 수 없는 폴리 비닐 알코올을 포함하는 감광성 고분자를 제조할 수 있게 된다. Since the vinyl alcohol, which is a monomer of polyvinyl alcohol, is converted into an enol-keto tautomerism and converted to an aldehyde, its presence is impossible and polyvinyl alcohol can not be obtained by direct polymerization of monomers. By the above production method, a photosensitive polymer containing polyvinyl alcohol which can not be obtained by direct polymerization of monomers can be produced.

우선 비닐 에스테르 계열의 전구체를 중합하여 상기 화학식 2의 반복 단위를 포함하는 고분자를 얻는다. 비닐 에스테르 계열 전구체의 구체적인 예로는, 비닐 아세테이트(vinyl acetate), 비닐 프로피오네이트(vinyl propionate), 비닐 부티레이트(vinyl butyrate), 비닐 트리클로로아세테이트(vinyl trichloroacetate), 비닐 트리플루오로아세테이트(vinyl trifluoroacetate), 비닐 피발레이트(vinyl pivalate)등을 들 수 있다. First, a vinyl ester-based precursor is polymerized to obtain a polymer containing a repeating unit of the above formula (2). Specific examples of vinyl ester-based precursors include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl trichloroacetate, vinyl trifluoroacetate, , Vinyl pivalate, and the like.

다음으로 이렇게 얻어진 상기 화학식 2의 반복단위를 포함하는 고분자를 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨으로 비누화반응시켜 폴리 비닐 알코올을 포함하는 감광성 고분자를 얻는다. Next, the polymer containing the repeating unit represented by the above formula (2) is subjected to a saponification reaction with sodium hydroxide or potassium hydroxide to obtain a photosensitive polymer containing polyvinyl alcohol.

상기 비닐 에스테르 계열의 전구체로부터 화학식 1의 구조를 포함하는 고분자를 합성하는 과정을 도 1에 나타내었다.A process for synthesizing a polymer having the structure of the formula (1) from the vinyl ester-based precursor is shown in FIG.

본 발명은 상기 화학식 1의 구조를 포함하는 감광성 고분자; 광산 발생제; 및 유기용매를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공한다.The present invention provides a photosensitive polymer comprising the structure of Formula 1; Photoacid generators; And a photoresist composition comprising an organic solvent.

상기 화학식 1의 구조를 포함하는 감광성 고분자를 포함하므로 하부막와의 접착력이 우수하여 패턴의 붕괴를 막을 수 있으며, 식각 내성도 우수하다. 따라서, 미세 패턴을 형성하기 위해 DUV 엑시머 레이저를 광원으로 사용하는 경우에도 유용하게 이용될 수 있다.Since it includes the photosensitive polymer having the structure of Formula 1, it has excellent adhesion to the lower film, which can prevent the collapse of the pattern and is also excellent in etching resistance. Therefore, the present invention can also be advantageously used when a DUV excimer laser is used as a light source to form a fine pattern.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 화학식 1의 구조를 포함하는 감광성 고분자는 포토레지스트 조성물 총 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1의 구조를 포함하는 감광성 고분자의 함량이 1 중량부 미만이면 코팅층이 너무 얇아 기대하는 산 증식 효과를 얻을 수 없고, 식각 내성이 감 소한다. 상기 범위를 초과하여 첨가되면 코팅의 균일성이 저하된다.According to an embodiment of the present invention, the photosensitive polymer having the structure of Formula 1 may be contained in an amount of 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the total photoresist composition. If the content of the photosensitive polymer containing the structure of the formula (1) is less than 1 part by weight, the coating layer is too thin to obtain the expected acid-proliferating effect and the etching resistance is reduced. If added in excess of the above range, the uniformity of the coating is lowered.

상기 광산 발생제는 노광에 의해 H+등 산성분을 생성하여, 화학증폭 작용을 유도하는 기능을 한다.The photoacid generator generates an acid component such as H + by exposure to induce a chemical amplification action.

상기 광산 발생제는 빛에 의해 산을 발생시킬 수 있는 화합물이면 무엇이든 사용할 수 있으며, 오니움염계인 요드니움염(iodonium salts), 술포니움염(sulfonium salts), 포스포니움염, 디아조니움염 및 피리디니움염등이 있다. 광산 발생제의 비한정적인 예로서, 157nm 및 193nm에서 흡광도가 적은 프탈이미도트리플루오로메탄술포네이트, 디니트로벤질토실레이트, n-데실디술폰,나프틸이미도트리플루오로메탄술포네이트,디페틸요도늄 헥사플루오로 포스페이트, 디페틸요도늄헥사플루오로아르세네이트, 디페닐요도늄 헥사플루오로 안티모네이트,디페닐파라톨루에닐설포늄트리플레이트,트리페닐설포늄 헥사플루오로 안티모네이트, 트리페닐설포늄트리플레이트, 디부틸나프틸설포늄트리플레이트 및 이들의 혼합물을 예시할 수 있다.The photoacid generator may be any compound capable of generating an acid by light, and may be any of the onium salts such as iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, And the like. Non-limiting examples of photoacid generators include phthalimidotrifluoromethane sulfonate, dinitrobenzyltosylate, n-decyldisulfone, naphthylimidotrifluoromethanesulfonate, dipetyl There may be mentioned, for example, iodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, diphenyl para-toluenesulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, Triphenylsulfonium triflate, dibutylnaphthylsulfonium triflate, and mixtures thereof.

균일하고 평탄한 포토레지스트막을 얻기 위해서는 포토레지스트 조성물을 적당한 증발속도와 점성을 가진 유기 용매에 용해시켜 사용한다. In order to obtain a uniform and flat photoresist film, the photoresist composition is used by dissolving it in an organic solvent having an appropriate evaporation rate and viscosity.

상기 유기용매로는 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸 에 테르 아세테이트, 메일 이소프로필 케톤, 시클로헥사논, 메틸 2-히드록시프로피오네이트, 에틸 2-히드록시프로피오네이트, 2-헵타논, 에틸락테이트, 및 γ-부티로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.Examples of the organic solvent include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, mail isopropyl ketone, cyclohexanone, methyl 2-hydroxypropionate, Ethyl 2-hydroxypropionate, 2-heptanone, ethyl lactate, and? -Butyrolactone, or a mixture thereof.

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 설명한다. 이는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples. It is a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<< 실시예Example 1> 감광성 고분자의 제조 1> Preparation of Photosensitive Polymer

1-1. 상기 화학식 2에서 R1, R2, R3 및 R4는 CH3이고, x, y 및 z는 각각 30 몰%, 40 몰% 및 30 몰%인 고분자 5 g을 40℃에서 THF(tetrahydrofuran)용매 20g에 녹인다. 수산화 나트륨 0.025 mol 및 물 0.05 mol이 혼합된 비누화제를 상기 감광성 고분자를 녹인 용매에 60 droplet/min의 속도로 1분간 주입한다. 온도는 40℃로 유지하고, 3시간 후에 이를 에테르에 침전시켜 파우더 형태의 감광성 고분자를 제조하였다.1-1. 5 g of a polymer in which R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are CH 3 and x, y and z are respectively 30 mol%, 40 mol% and 30 mol% in the above-mentioned formula 2 are dissolved in THF (tetrahydrofuran) Dissolved in 20 g of solvent. 0.02 mol of sodium hydroxide and 0.05 mol of water is injected into the solvent in which the photosensitive polymer is dissolved at a rate of 60 droplets / min for 1 minute. The temperature was maintained at 40 占 폚, and after 3 hours, it was precipitated in ether to prepare a powdery photosensitive polymer.

1-2. 상기 화학식 2에서 R1, R2, R3 및 R4는 CH3이고, x, y 및 z는 각각 30 몰%, 30 몰% 및 40 몰%인 고분자 5 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 감광성 고분자를 제조하였다.1-2. Except that 5 g of a polymer in which R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are CH 3 and x, y and z are 30 mol%, 30 mol% and 40 mol%, respectively, A photosensitive polymer was prepared in the same manner as in Example 1-1.

1-3. 상기 화학식 2에서 R1, R2, R3 및 R4는 CH3이고, x, y 및 z는 각각 30 몰%, 60 몰% 및 10 몰%인 고분자 5 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 감광성 고분자를 제조하였다. 1-3. Except that 5 g of a polymer in which R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are CH 3 and x, y and z are 30 mol%, 60 mol% and 10 mol%, respectively, A photosensitive polymer was prepared in the same manner as in Example 1-1.

하기 표 1은 상기 실시예 1-1 내지 1-3에서 제조된 감광성 고분자의 물성을 나타낸 결과이다.Table 1 shows the physical properties of the photosensitive polymer prepared in Examples 1-1 to 1-3.

[표 1][Table 1]

MwMw PDIPDI 수율(%)yield(%) 실시예 1-1Example 1-1 88008800 1.781.78 7272 실시예 1-2Examples 1-2 76007600 1.691.69 6969 실시예 1-3Example 1-3 92009200 1.831.83 7474

<< 실시예Example 2>  2> 포토레지스트Photoresist 조성물 제조 Composition manufacturing

2-1. 상기 실시예 1-1에서 제조한 감광성 고분자 2.0 g 및 트리페닐 설포늄 트리플레이트(TPS-105) 0.02 g을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 20 g에 완전히 용해시킨 다음, 0.2 μm의 디스크 필터로 여과하여 포토레지스트 조성물을 얻었다.2-1. 2.0 g of the photosensitive polymer prepared in Example 1-1 and 0.02 g of triphenylsulfonium triflate (TPS-105) were completely dissolved in 20 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) To obtain a photoresist composition.

2-2. 상기 실시예 1-2에서 제조한 감광성 고분자 2.0 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 포토레지스트 조성물을 얻었다.2-2. A photoresist composition was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that 2.0 g of the photosensitive polymer prepared in Example 1-2 was used.

2-3. 상기 실시예 1-3에서 제조한 감광성 고분자 2.0 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 포토레지스트 조성물을 얻었다.2-3. A photoresist composition was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that 2.0 g of the photosensitive polymer prepared in Example 1-3 was used.

<< 비교예Comparative Example 1>  1> PVAPVA 를 포함하지 않는 Not including 포토레지스트Photoresist 조성물의 제조 Preparation of composition

상기 실시예 2-1에서 실시예 1-1의 감광성 고분자 2.0 g을 사용하는 대신 하기 화학식 4의 감광성 고분자 2.0 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 포토레지스트 조성물을 제조하였다 :In Example 2-1, a photoresist composition was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that 2.0 g of the photosensitive polymer of Formula 4 was used instead of 2.0 g of the photosensitive polymer of Example 1-1. Were prepared:

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112008062963817-pat00006
Figure 112008062963817-pat00006

(상기 화학식 4에서,(In the formula 4,

상기 x, y 및 z는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복단위에 대한 각 반복단위의 몰%로서, 각각 30몰%, 40몰% 및 30몰%이다.)X, y and z are molar percentages of the respective repeating units with respect to the total repeating units constituting the photosensitive polymer, which are 30 mol%, 40 mol% and 30 mol%, respectively.

<< 실험예Experimental Example 1> 감광성 고분자의 확인 1> Identification of Photosensitive Polymers

상기 실시예 1-1 내지 1-3에서 제조한 감광성 고분자의 작용기를 확인하기 위해 IR을 측정하였다. 그 결과는 도 2에 나타내었다. 도 2를 참조하면, 상기 실시예 1-1 내지 1-3에서 제조한 감광성 고분자 모두가 -OH 작용기에 해당하는 피크가 관찰되어 -OH 작용기가 달린 고분자가 제조되었음을 확인할 수 있다.IR was measured to confirm the functional groups of the photosensitive polymer prepared in Examples 1-1 to 1-3. The results are shown in Fig. Referring to FIG. 2, peaks corresponding to -OH functional groups were observed in all of the photosensitive polymers prepared in Examples 1-1 to 1-3, indicating that a polymer having -OH functional groups was prepared.

<< 실험예Experimental Example 2>  2> 포토레지스트Photoresist 패턴 형성 Pattern formation

상기 실시예 2 및 비교예 1에서 제조된 포토레지스트 조성물을 약 0.2 μm의 두께로 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazxane, HMDS)으로 처리된 실리콘 웨이퍼위의 SiO2막의 상면에 코팅하였다. 포토레지스트 조성물이 코팅된 웨이퍼를 100℃에서 90 초동안 프리베이킹하고 개구수 0.6인 ArF 엑시머 레이저를 이용하여 노광한 다음, 120℃에서 90초 동안 PEB(post exposure baking)를 진행하였다. 그리고 2.38 중량%의 TMAH 용액으로 30초 동안 현상하여 0.1μm의 라인 앤드 스페이스(Line and space) 패턴을 얻었다. The photoresist composition prepared in Example 2 and Comparative Example 1 was coated on the upper surface of a SiO 2 film on a silicon wafer treated with hexamethyldisilazoxide (HMDS) to a thickness of about 0.2 μm. The wafer coated with the photoresist composition was prebaked at 100 캜 for 90 seconds, exposed using an ArF excimer laser with a numerical aperture of 0.6, and then subjected to PEB (post exposure baking) at 120 캜 for 90 seconds. And developed with 2.38 wt% TMAH solution for 30 seconds to obtain a line and space pattern of 0.1 mu m.

<< 실험예Experimental Example 3>  3> 식각공정Etching process

상기 실험예 1에서 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 사불화탄소 (CF4) 및 아르곤(Ar)의 혼합가스를 이용하여 SiO2막을 식각하였다.The SiO 2 film was etched using a mixed gas of carbon tetrafluoride (CF 4 ) and argon (Ar) using the photoresist pattern formed in Experimental Example 1 as an etching mask.

<< 실험예Experimental Example 4> 접착력 측정  4> Adhesive strength measurement

상기 실시예 2 및 비교예 1에서 제조된 포토레지스트 조성물을 이용하여 형성된 포토레지스트 패턴의 단위 면적단 필링 도트(peeling dot)수를 세어 접착력을 측정하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.The number of peeling dots per unit area of the photoresist pattern formed using the photoresist composition prepared in Example 2 and Comparative Example 1 was counted to measure the adhesive strength. The results are shown in Table 2.

[표 2][Table 2]

필링 도트의 수/100㎠Number of filling dots / 100㎠ 실시예 2-1Example 2-1 00 실시예 2-1Example 2-1 00 실시예 2-3Example 2-3 1One 비교예 1Comparative Example 1 77

상기 표 2에 나타난 바와 같이 실시예 2의 포토레지스트 조성물을 이용하여 형성된 포토레지스트 패턴의 경우 peeling dot가 거의 나타나지 않았고, 패턴 형성시 패턴의 무너짐도 발견되지 않아, 하부막과의 접착력이 향상되었음을 알 수 있다. 또한, 폴리 비닐 알코올 반복 단위의 함량이 증가할수록 하부막과의 접착력이 향상됨을 알 수 있다.As shown in Table 2, the photoresist pattern formed using the photoresist composition of Example 2 showed almost no peeling dot, and no pattern collapse was observed at the time of pattern formation, indicating that the adhesion with the lower film was improved . As the content of the polyvinyl alcohol repeating unit increases, the adhesion to the lower film is improved.

<< 실험예Experimental Example 4>  4> 식각Etching 내성 tolerance

상기 실험예 3의 식각 공정후에 남아있는 포토레지스트층의 두께를 전자현미경으로 측정하였다. 비교예의 포토레지스트층의 두께를 1로 하여 실시예의 포토레지스층의 두께의 상대적인 값을 식각 저항성으로 하여 그 결과를 도 3에 나타내었다. The thickness of the remaining photoresist layer after the etching process of Experimental Example 3 was measured by an electron microscope. The thickness of the photoresist layer of the comparative example is assumed to be 1, and the relative value of the thickness of the photoresist layer of the embodiment is taken as etching resistance. The results are shown in Fig.

도 3을 참조하면, 실시예의 경우 비교예에 비해 식각 저항성이 향상되었고, 특히 폴리 비닐 알코올의 함량이 40 몰% 인 경우 식각 저항성이 가장 높았다. 그러나 식각 저항성을 높이고자 폴리 비닐 알코올의 함량을 늘인다면 상기 기재한 바대로 현상 공정시 패턴이 깨끗하게 제거되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.Referring to FIG. 3, the etching resistance of the example was improved compared with the comparative example, and the etching resistance was the highest when the polyvinyl alcohol content was 40 mol%. However, if the content of polyvinyl alcohol is increased to increase the etching resistance, the pattern may not be removed cleanly during the developing process as described above.

상기의 결과로 보아 본 발명의 포토레지스트 조성물은 하부막과의 접착성 및 식각 내성이 향상되어 미세 패턴을 형성하기 위해 DUV 엑시머 레이저를 사용하는 리소그래피 공정에서 유용하게 이용될 수 있다.As a result, the photoresist composition of the present invention can be advantageously used in a lithography process using a DUV excimer laser to form a fine pattern with improved adhesiveness to a lower film and etching resistance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 감광성 고분자의 제조 방법을 나타낸다.1 shows a method for producing a photosensitive polymer according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 감광성 고분자의 IR결과이다.2 shows IR results of the photosensitive polymer prepared according to one embodiment of the present invention.

도 3은 식각 공정후 식각 저항성을 측정한 결과이다.FIG. 3 shows the result of measuring the etching resistance after the etching process.

Claims (5)

하기 화학식 1의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트용 감광성 고분자 :A photoresist photosensitive polymer comprising a structure represented by the following formula (1): &lt; EMI ID = [화학식 1][Chemical Formula 1]
Figure 112008062963817-pat00007
Figure 112008062963817-pat00007
(상기 화학식 1에서,(In the formula 1, R1, R2 는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, R 1 and R 2 are alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, R3는 메틸기, 에틸기 또는 아이소프로필기이고,R 3 is a methyl group, an ethyl group or an isopropyl group, 상기 x, y 및 z는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복단위에 대한 각 반복단위의 몰%로서, 각각 독립적으로 1 내지 60 몰%이다.)X, y and z are mole% of each repeating unit with respect to all the repeating units constituting the photosensitive polymer, and are independently 1 to 60 mol%.
제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 z가 감광성 고분자 전체 반복단위에 대하여 10 내지 40 몰% 인 것을 특징으로 하는 포토레지스트용 감광성 고분자.Wherein z is from 10 to 40 mol% based on the total repeating units of the photosensitive polymer. 하기 화학식 2로 표현되는 반복 단위를 포함하는 고분자를 수산화나트륨 또는 수산화 칼륨으로 비누화 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항의 포토레지스트용 감광성 고분자의 제조방법:A process for producing a photoresist photosensitive polymer according to any one of claims 1 to 3, which comprises saponifying a polymer containing a repeating unit represented by the following formula (2) with sodium hydroxide or potassium hydroxide: [화학식 2](2)
Figure 112008062963817-pat00008
Figure 112008062963817-pat00008
(상기 화학식 2에서,(In the formula (2) R1, R2 및 R4는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고R 1 , R 2 and R 4 are alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms R3은 메틸기, 에틸기 또는 아이소프로필기이고,R 3 is a methyl group, an ethyl group or an isopropyl group, 상기 x, y 및 z는 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복단위에 대한 각 반복단위의 몰%로서, 각각 독립적으로 1 내지 60 몰%이다.)X, y and z are mole% of each repeating unit with respect to all the repeating units constituting the photosensitive polymer, and are independently 1 to 60 mol%.
제1항 또는 제2항의 감광성 고분자;The photosensitive polymer of claim 1 or 2; 광산 발생제; 및Photoacid generators; And 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.Wherein the photoresist composition comprises an organic solvent. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 감광성 고분자가 포토레지스트 조성물 총 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.Wherein the photosensitive polymer is contained in an amount of 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the total photoresist composition.
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