KR101413079B1 - (meth)acrylate based polymer and photosensitive resist composition including the same - Google Patents

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Abstract

하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 (메타)아크릴레이트계 고분자 및 이를 포함하는 감광성 수지 조성물이 제공된다.
[화학식 1]

Figure 112010064861662-pat00074

[화학식 2]
Figure 112010064861662-pat00075

[화학식 3]
Figure 112010064861662-pat00076

(상기 화학식에서 각 치환기의 정의는 명세서에 기재된 바와 같다.) There is provided a (meth) acrylate-based polymer comprising a repeating unit represented by the following general formulas (1) to (3) and a photosensitive resin composition containing the same.
[Chemical Formula 1]
Figure 112010064861662-pat00074

(2)
Figure 112010064861662-pat00075

(3)
Figure 112010064861662-pat00076

(The definition of each substituent in the above formula is the same as described in the specification.)

Description

(메타)아크릴레이트계 고분자 및 이를 포함하는 감광성 수지 조성물{(METH)ACRYLATE BASED POLYMER AND PHOTOSENSITIVE RESIST COMPOSITION INCLUDING THE SAME}(METH) ACRYLATE BASED POLYMER AND PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION COMPRISING THE SAME (METH) ACRYLATE BASED POLYMER AND PHOTOSENSITIVE RESIST COMPOSITION INCLUDING THE SAME [0002]

본 기재는 (메타)아크릴레이트계 고분자 및 이를 포함하는 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a (meth) acrylate-based polymer and a photosensitive resin composition containing the same.

반도체 칩의 집적도가 증가함에 따라 리소그래피 공정에서 서브-마이크론 칩을 위한 미세 패턴의 형성이 요구되고 있다.  특히 초고집적 회로의 제조를 위한 리소그래피 공정에 있어서는 단파장(DUV 영역)을 사용하여 더욱 높은 해상도를 구현하고 있다.  이에 따라, 기존의 g-라인(436nm) 및 i-라인(365nm)보다 더욱 단파장의 심자외선을 이용하는 리소그래피 기술이 도입되었는데, 이를 위하여 고감광도, 고해상도의 화학 증폭형 레지스트라는 새로운 개념의 재료가 도입되었다.As the degree of integration of semiconductor chips increases, it is required to form fine patterns for sub-micron chips in a lithography process. In particular, in lithography processes for the fabrication of ultra-high integration circuits, a higher resolution is realized using a short wavelength (DUV region). As a result, a lithography technique using deep ultraviolet rays of shorter wavelength than the existing g-line (436 nm) and i-line (365 nm) was introduced. For this purpose, a chemically amplified type high- .

심자외선을 이용한 화학증폭형 레지스트의 수지는 사용하는 광원에 대해 투명하며 탈보호(protection) 반응이 잘되는 수지가 사용되어야 하므로 KrF(248nm) 레지스트에는 폴리하이드록시 스티렌(poly hydroxy styrene)이 사용되고, ArF(193nm) 레지스트에는 아크릴레이트 중합체가 사용되는데, KrF 레지스트에 비해 상대적으로 부족한 에치 내성 보완을 위하여 에스테르기의 측쇄부에 아다만틸(adamantyl)과 같은 탄화수소고리 화합물을 포함하는 중합체가 사용되었다.Resin of chemically amplified resist using deep ultraviolet rays is transparent to a light source to be used and resin having good protection can be used. Therefore, polyhydroxy styrene is used for KrF (248 nm) resist and ArF (193 nm) acrylate polymer is used for resists. Polymers containing hydrocarbon ring compounds such as adamantyl are used in the side chain portion of the ester group to compensate for the relatively low etch resistance as compared to KrF resists.

그러나, 종래와 같이 기존의 아다만틸(adamantyl)과 같은 탄화수소고리 화합물을 사용하면 수지의 용해도가 충분하지 않아 패턴 구현 후 scum이 발생하거나 기판과의 밀착성이 좋지 않아 패턴 형성이 잘 이루어지지 않는 경우가 있었다.
However, when a conventional hydrocarbon cyclic compound such as adamantyl is used as in the prior art, the solubility of the resin is not sufficient and scum is generated after the pattern is formed, or the pattern adhesion is poor due to poor adhesion with the substrate .

본 발명의 일 측면은 높은 막 두께에도 스컴(scum)이 발생하지 않고, 기판에 대한 접착성이 우수하며, 임플란트 내성이 우수한 수지막을 제조할 수 있는 (메타)아크릴레이트계 고분자를 제공하기 위한 것이다.One aspect of the present invention is to provide a (meth) acrylate-based polymer capable of producing a resin film which does not cause scum even at a high film thickness, is excellent in adhesion to a substrate, and is excellent in implant resistance .

본 발명의 다른 일 측면은 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자를 포함하는 감광성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.  
Another aspect of the present invention is to provide a photosensitive resin composition comprising the (meth) acrylate-based polymer.

본 발명의 일 측면은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 (메타)아크릴레이트계 고분자를 제공한다.One aspect of the present invention provides a (meth) acrylate-based polymer comprising a repeating unit represented by the following general formulas (1) to (3).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112010064861662-pat00001
Figure 112010064861662-pat00001

(상기 화학식 1에서, (In the formula 1,

R1은 수소 또는 메틸기를 포함하고, R10은 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기를 포함하고, n은 0 내지 3의 정수이다.)R 1 includes hydrogen or a methyl group, R 10 includes a substituted or unsubstituted C 3 to C 20 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C 2 to C 20 heterocycloalkyl group, and n is an integer of 0 to 3.)

[화학식 2](2)

Figure 112010064861662-pat00002
Figure 112010064861662-pat00002

(상기 화학식 2에서, (In the formula (2)

R2는 수소 또는 메틸기를 포함하고, R20은 에스테르기를 포함하고 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기를 포함한다.)R 2 comprises hydrogen or a methyl group, R 20 comprises an ester group and includes a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group.

[화학식 3](3)

Figure 112010064861662-pat00003
Figure 112010064861662-pat00003

(상기 화학식 3에서, (3)

R3은 수소 또는 메틸기를 포함하고, R30은 t-부틸기, 트리에틸카르빌기, 1-메틸 사이클로헥실기, 1-에틸사이클로펜틸기, t-아밀기 또는 아세탈기를 포함한다.)R 3 includes hydrogen or a methyl group, and R 30 includes a t-butyl group, a triethylcarbyl group, a 1-methylcyclohexyl group, a 1-ethylcyclopentyl group, a t-amyl group or an acetal group.

상기 화학식 1로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 4 내지 23으로 표시되는 반복단위 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The repeating unit represented by the formula (1) may include any one of repeating units represented by the following formulas (4) to (23).

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112010064861662-pat00004
Figure 112010064861662-pat00004

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112010064861662-pat00005
Figure 112010064861662-pat00005

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112010064861662-pat00006
Figure 112010064861662-pat00006

[화학식 7](7)

Figure 112010064861662-pat00007
Figure 112010064861662-pat00007

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure 112010064861662-pat00008
Figure 112010064861662-pat00008

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure 112010064861662-pat00009
Figure 112010064861662-pat00009

[화학식 10][Chemical formula 10]

Figure 112010064861662-pat00010
Figure 112010064861662-pat00010

[화학식 11](11)

Figure 112010064861662-pat00011
Figure 112010064861662-pat00011

[화학식 12][Chemical Formula 12]

Figure 112010064861662-pat00012
Figure 112010064861662-pat00012

[화학식 13][Chemical Formula 13]

Figure 112010064861662-pat00013
Figure 112010064861662-pat00013

[화학식 14][Chemical Formula 14]

Figure 112010064861662-pat00014
Figure 112010064861662-pat00014

[화학식 15][Chemical Formula 15]

Figure 112010064861662-pat00015
Figure 112010064861662-pat00015

[화학식 16][Chemical Formula 16]

Figure 112010064861662-pat00016
Figure 112010064861662-pat00016

[화학식 17][Chemical Formula 17]

Figure 112010064861662-pat00017
Figure 112010064861662-pat00017

[화학식 18][Chemical Formula 18]

Figure 112010064861662-pat00018
Figure 112010064861662-pat00018

[화학식 19][Chemical Formula 19]

Figure 112010064861662-pat00019
Figure 112010064861662-pat00019

[화학식 20][Chemical Formula 20]

Figure 112010064861662-pat00020
Figure 112010064861662-pat00020

[화학식 21][Chemical Formula 21]

Figure 112010064861662-pat00021
Figure 112010064861662-pat00021

[화학식 22][Chemical Formula 22]

Figure 112010064861662-pat00022
Figure 112010064861662-pat00022

[화학식 23](23)

Figure 112010064861662-pat00023
Figure 112010064861662-pat00023

상기 화학식 1에서의 R10의 정의 중 상기 헤테로사이클로알킬기는 산소(O) 또는 질소(N)의 헤테로 원자를 포함할 수 있다. In the definition of R 10 in the formula (1), the heterocycloalkyl group may contain a hetero atom of oxygen (O) or nitrogen (N).

상기 화학식 2에서의 R20은 감마부티로락토닐(γ-butyrolactonyl)기, 발레로락토닐(valerolactonyl)기, 1,3-사이클로헥산카르보락토닐(1,3-cyclohexanecarbolactonyl)기, 2,6-노르보난카르보락톤-5-일(2,6-norbornanecarbolacton-5-yl)기 또는 7-옥사-2,6-노르보난카르보락톤-5-일(7-oxa-2,6-norbornanecarbolacton-5-yl)기를 포함할 수 있다.R 20 in the general formula (2) may be a γ-butyrolactonyl group, a valerolactonyl group, a 1,3-cyclohexanecarbolactonyl group, a 2,6 (2,6-norbornanecarbolacton-5-yl) group or 7-oxa-2,6-norbornanecarbolacton- -5-yl) group.

상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는 중량평균 분자량이 3,000 내지 20,000 g/mol 일 수 있고, 분산도가 1.3 내지 2.5 일 수 있다.The (meth) acrylate-based polymer may have a weight average molecular weight of 3,000 to 20,000 g / mol and a dispersity of 1.3 to 2.5.

상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위 10 내지 40 몰%; 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위 20 내지 60 몰%; 및 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 20 내지 50 몰%를 포함할 수 있다.The (meth) acrylate-based polymer preferably comprises 10 to 40 mol% of the repeating unit represented by the formula (1); 20 to 60 mol% of the repeating unit represented by the formula (2); And 20 to 50% by mole of the repeating unit represented by the formula (3).

본 발명의 다른 일 측면은 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자; 광산발생제(photo acid generator, PAG); 및 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물을 제공한다. Another aspect of the present invention relates to the above (meth) acrylate-based polymer; Photo acid generator (PAG); And a solvent.

상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다.The (meth) acrylate-based polymer may be included in an amount of 5 to 15% by weight based on the total amount of the photosensitive resin composition.

상기 광산발생제는 트리아릴술포늄 퍼플루오로알킬술포네이트, 트리아릴술포늄 트리플레이트, 디아릴이오도늄 트리플레이트, 트리아릴술포늄 노나플레이트, 디아릴이오도늄 노나플레이트, 숙신이미딜 트리플레이트, 2,6-디니트로벤질 술포네이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 광산발생제는 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함될 수 있다.The photoacid generator may include triarylsulfonium perfluoroalkylsulfonate, triarylsulfonium triflate, diaryliodonium triflate, triarylsulfonium nonaplate, diaryliodonium nonaplate, succinimidyl tri Plate, 2,6-dinitrobenzylsulfonate, or a combination thereof. The photoacid generator may be included in an amount of 1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the (meth) acrylate-based polymer.

상기 감광성 수지 조성물은 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부의 유기 아민을 더 포함할 수 있고, 상기 유기 아민은 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리옥틸아민, 트리이소데실아민, 트리에탄올아민, 히드록시피페리딘 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The photosensitive resin composition may further comprise 0.1 to 5 parts by weight of an organic amine based on 100 parts by weight of the (meth) acrylate-based polymer. The organic amine may be triethylamine, triisobutylamine, trioctylamine, tri Isodecylamine, triethanolamine, hydroxypiperidine, or a combination thereof.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.  
Other details of the embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는 현상액에 대한 용해도가 우수하여 스컴(scum)이 발생하지 않고, 임플란트 내성과 드라이 에치 내성이 우수하며, 친수성(hydrophilic)이 좋아 기판과의 밀착성이 우수하여 패턴의 쓰러짐(lifting) 발생이 적다.  이에 따라, 이온 임플란테이션 공정에 적합한 수지막을 제공할 수 있다.
The (meth) acrylate-based polymer is excellent in solubility in a developing solution and does not cause scum, has excellent resistance to implant and dry etch, has good hydrophilic property and is excellent in adhesiveness to a substrate, There is little occurrence of lifting. Thus, a resin film suitable for the ion implantation process can be provided.

도 1a는 실시예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop))의 CD-SEM 사진이다.
도 1b는 실시예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 2 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이다.
도 1c는 실시예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 4 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이다.
도 2a는 비교예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop))의 CD-SEM 사진이다.
도 2b는 비교예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 2 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이다.
도 2c는 비교예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 4 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이다.
도 3a는 비교예 2에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop))의 CD-SEM 사진이다.
도 3b는 비교예 2에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 2 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이다.
도 3c는 비교예 2에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 4 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이다.
도 4는 실시예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop): 36 mJ/cm2)에서의 초점 심도(depth of focus, DOF) 마진을 패턴 중심과 가장자리에 대하여 보여주는 CD-SEM 사진이다.
도 5는 실시예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop): 36 mJ/cm2)의 노광 허용(exposure latitude, EL) 마진을 패턴 중심과 가장자리에 대하여 보여주는 CD-SEM 사진이다.
1A is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Example 1. Fig.
1B is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (2 mJ / cm 2 less than the optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Example 1.
1C is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (4 mJ / cm 2 less than the optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Example 1. Fig.
2A is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 1. Fig.
2B is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (2 mJ / cm 2 less than the optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 1.
2C is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (4 mJ / cm 2 less than the optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 1. Fig.
3A is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 2. Fig.
3B is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (2 mJ / cm 2 less than the optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 2. Fig.
3C is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (4 mJ / cm 2 less than the optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 2. Fig.
4 is a graph showing the relationship between the depth of focus (DOF) margin at the 150 nm pattern (optimum energy (E op ): 36 mJ / cm 2 ) obtained using the photosensitive resin composition according to Example 1 and the This is a CD-SEM photo showing
5 is a graph showing the exposure latitude (EL) margin of a 150 nm pattern (optimum energy (E op ): 36 mJ / cm 2 ) obtained using the photosensitive resin composition according to Example 1, It is a CD-SEM photograph.

이하에서 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 "치환"이란, 적어도 하나의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 이미노기(=NR, R은 수소 또는 C1 내지 C10 알킬기임), 아미노기(-NR'R'', R' 및 R''는 각각 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C10 알킬기임), 아미디노기, 아지도기, 히드라진기, 히드라존기, 카르보닐기, 카르복실기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C1 내지 C20 알콕시기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C30 사이클로알케닐기, C3 내지 C30 사이클로알키닐기, C2내지 C30 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로아릴기 또는 C6 내지 C30 아릴옥시기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise specified herein, "substituted" means that at least one hydrogen atom is replaced by a halogen atom (F, Cl, Br or I), a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, an imino group C10 alkyl group), an amino group (wherein -NR'R ", R 'and R" are each independently hydrogen or a C1 to C10 alkyl group), amidino group, azido group, hydrazine group, hydrazone group, carbonyl group, A thiol group, an ester group, a C1 to C20 alkyl group, a C2 to C20 alkenyl group, a C2 to C20 alkynyl group, a C1 to C20 alkoxy group, a C3 to C30 alkoxy group, A C3 to C30 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, a C2 to C30 heterocycloalkenyl group, a C2 to C30 heterocycloalkynyl group, a C6 to C30 aryl group, a C6 to C30 aryl group, a C3 to C30 cycloalkenyl group, It means for interrogating an aryl group or a C6 to C30 substituted aryloxy groups.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 "헤테로사이클로알킬기", "헤테로사이클로알케닐기", "헤테로사이클로알키닐기" 및 "헤테로아릴기"는 각각 고리 화합물에 N, O, S 또는 P의 헤테로 원자가 적어도 하나 포함된 것을 의미한다. Unless otherwise specified in the present specification, the "heterocycloalkyl group", "heterocycloalkenyl group", "heterocycloalkynyl group" and "heteroaryl group" each have at least one hetero atom of N, O, S or P in the ring compound Means included.

 

일 구현예에 따른 (메타)아크릴레이트계 고분자는 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 반복단위를 포함한다.The (meth) acrylate-based polymer according to one embodiment includes the repeating units represented by the following general formulas (1) to (3).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112010064861662-pat00024
Figure 112010064861662-pat00024

(상기 화학식 1에서, (In the formula 1,

R1은 수소 또는 메틸기를 포함하고, R < 1 > is hydrogen or a methyl group,

R10은 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기를 포함하고, R 10 is a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkyl group,

n은 0 내지 3의 정수이다.)and n is an integer of 0 to 3.)

[화학식 2](2)

Figure 112010064861662-pat00025
Figure 112010064861662-pat00025

(상기 화학식 2에서, (In the formula (2)

R2는 수소 또는 메틸기를 포함하고, R 2 includes hydrogen or a methyl group,

R20은 에스테르기를 포함하고 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기를 포함한다.)R 20 comprises an ester group and includes a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group.

[화학식 3](3)

Figure 112010064861662-pat00026
Figure 112010064861662-pat00026

(상기 화학식 3에서, (3)

R3은 수소 또는 메틸기를 포함하고, R 3 includes hydrogen or a methyl group,

R30은 t-부틸기, 트리에틸카르빌기, 1-메틸 사이클로헥실기, 1-에틸사이클로펜틸기, t-아밀기 또는 아세탈기를 포함한다.)R 30 includes t-butyl group, triethylcarbyl group, 1-methylcyclohexyl group, 1-ethylcyclopentyl group, t-amyl group or acetal group.

상기 화학식 1로 표시되는 반복단위는 고리형 알킬기를 가짐으로써, (메타)아크릴레이트계 고분자의 에치 내성을 높일 수 있다.  The repeating unit represented by the above formula (1) has a cyclic alkyl group, so that the etch resistance of the (meth) acrylate-based polymer can be enhanced.

상기 고리형 알킬기는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기이며, 이때 상기 치환은 구체적으로 C1 내지 C4 알킬기로 치환된 것을 의미할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기 등이 치환된 것을 의미할 수 있다. The cyclic alkyl group may be a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkyl group wherein the substitution may specifically mean that it is substituted by a C1 to C4 alkyl group, Specifically, it may mean that a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group or the like is substituted.

또한 상기 헤테로사이클로알킬기는 구체적으로 산소(O) 또는 질소(N)의 헤테로 원자가 포함된 것일 수 있다.The heterocycloalkyl group may specifically include a hetero atom of oxygen (O) or nitrogen (N).

상기 화학식 1로 표시되는 반복단위의 구체적인 예로는, 하기 화학식 4 내지 23으로 표시되는 반복단위 중 어느 하나를 들 수 있다.  Specific examples of the repeating unit represented by the formula (1) include any one of repeating units represented by the following formulas (4) to (23).

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112010064861662-pat00027
Figure 112010064861662-pat00027

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112010064861662-pat00028
Figure 112010064861662-pat00028

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112010064861662-pat00029
Figure 112010064861662-pat00029

[화학식 7](7)

Figure 112010064861662-pat00030
Figure 112010064861662-pat00030

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure 112010064861662-pat00031
Figure 112010064861662-pat00031

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure 112010064861662-pat00032
Figure 112010064861662-pat00032

[화학식 10][Chemical formula 10]

Figure 112010064861662-pat00033
Figure 112010064861662-pat00033

[화학식 11](11)

Figure 112010064861662-pat00034
Figure 112010064861662-pat00034

[화학식 12][Chemical Formula 12]

Figure 112010064861662-pat00035
Figure 112010064861662-pat00035

[화학식 13][Chemical Formula 13]

Figure 112010064861662-pat00036
Figure 112010064861662-pat00036

[화학식 14][Chemical Formula 14]

Figure 112010064861662-pat00037
Figure 112010064861662-pat00037

[화학식 15][Chemical Formula 15]

Figure 112010064861662-pat00038
Figure 112010064861662-pat00038

[화학식 16][Chemical Formula 16]

Figure 112010064861662-pat00039
Figure 112010064861662-pat00039

[화학식 17][Chemical Formula 17]

Figure 112010064861662-pat00040
Figure 112010064861662-pat00040

[화학식 18][Chemical Formula 18]

Figure 112010064861662-pat00041
Figure 112010064861662-pat00041

 

[화학식 19][Chemical Formula 19]

Figure 112010064861662-pat00042
Figure 112010064861662-pat00042

[화학식 20][Chemical Formula 20]

Figure 112010064861662-pat00043
Figure 112010064861662-pat00043

[화학식 21][Chemical Formula 21]

Figure 112010064861662-pat00044
Figure 112010064861662-pat00044

[화학식 22][Chemical Formula 22]

Figure 112010064861662-pat00045
Figure 112010064861662-pat00045

[화학식 23](23)

Figure 112010064861662-pat00046
Figure 112010064861662-pat00046

상기 화학식 1로 표시되는 반복단위는 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 총량에 대하여 10 내지 40 몰%로 포함될 수 있고, 구체적으로 20 내지 30 몰%로 포함될 수 있다.  상기 화학식 1로 표시되는 반복단위가 상기 범위 내로 포함될 경우 에치 내성 및 리프팅(lifting) 내성이 우수하다. The repeating unit represented by the formula (1) may be contained in an amount of 10 to 40 mol%, specifically 20 to 30 mol% based on the total amount of the (meth) acrylate-based polymer. When the repeating unit represented by the above-mentioned formula (1) is included in the above range, excellent etch resistance and lifting resistance are obtained.

상기 화학식 2로 표시되는 반복단위는 에스테르기를 포함하는 단환식 또는 다환식 (메타)아크릴레이트 반복단위이며, 이는 감광성 수지 조성물의 친수성을 높여 기판과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.The repeating unit represented by the above-mentioned general formula (2) is a monocyclic or polycyclic (meth) acrylate repeating unit containing an ester group. This increases the hydrophilicity of the photosensitive resin composition and improves adhesion with the substrate.

상기 화학식 2에서의 R20은 락톤(lactone) 유도체일 수 있다.  상기 락톤 유도체의 예로는, 감마부티로락토닐(γ-butyrolactonyl)기, 발레로락토닐(valerolactonyl)기, 1,3-사이클로헥산카르보락토닐(1,3-cyclohexanecarbolactonyl)기, 2,6-노르보난카르보락톤-5-일(2,6-norbornanecarbolacton-5-yl)기, 7-옥사-2,6-노르보난카르보락톤-5-일(7-oxa-2,6-norbornanecarbolacton-5-yl)기 등을 들 수 있다.R 20 in Formula 2 may be a lactone derivative. Examples of the lactone derivative include a gamma-butyrolactonyl group, a valerolactonyl group, a 1,3-cyclohexanecarbolactonyl group, a 2,6- (2,6-norbornanecarbolacton-5-yl) group, 7-oxa-2,6-norbornanecarbolacton- 5-yl) group and the like.

상기 화학식 2로 표시되는 반복단위는 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 총량에 대하여 20 내지 60 몰%로 포함될 수 있고, 구체적으로 30 내지 50 몰%로 포함될 수 있다.  상기 화학식 2로 표시되는 반복단위가 상기 범위 내로 포함될 경우 기판과의 밀착성이 우수하다. The repeating unit represented by the formula (2) may be contained in an amount of 20 to 60 mol%, specifically 30 to 50 mol% based on the total amount of the (meth) acrylate-based polymer. When the repeating unit represented by the above-mentioned formula (2) is contained within the above range, the adhesion to the substrate is excellent.

상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위는 산 촉매 존재 하에서 분해가 일어나는 산 분해성기(acid labile group)를 포함하는 (메타)아크릴레이트 반복단위로, 노광시 발생된 산 촉매에 의하여 분해되어 (메타)아크릴레이트계 고분자가 알칼리 현상액에 잘 용해되도록 도울 수 있다.The repeating unit represented by the above-mentioned general formula (3) is a (meth) acrylate repeating unit containing an acid labile group which is decomposed in the presence of an acid catalyst. The repeating unit is decomposed by an acid catalyst generated upon exposure, The rate-based polymer can help dissolve well in the alkaline developer.

상기 산 분해성기의 예로는 t-부틸기, 트리에틸카르빌기, 1-메틸 사이클로헥실기, 1-에틸사이클로펜틸기, t-아밀기, 아세탈기 등을 들 수 있으며, 이 중 좋게는 현상 속도 측면에서 t-부틸기가 사용될 수 있다.  Examples of the acid-decomposable group include a t-butyl group, a triethylcarbyl group, a 1-methylcyclohexyl group, a 1-ethylcyclopentyl group, a t-amyl group and an acetal group, T-butyl group can be used.  

상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위는 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 총량에 대하여 20 내지 50 몰%로 포함될 수 있고, 구체적으로 30 내지 40 몰%로 포함될 수 있다.  상기 화학식 1로 표시되는 반복단위가 상기 범위 내로 포함될 경우 현상 속도가 우수하다. The repeating unit represented by the formula (3) may be contained in an amount of 20 to 50 mol%, specifically 30 to 40 mol% based on the total amount of the (meth) acrylate-based polymer. When the repeating unit represented by the above formula (1) is included in the above range, the developing speed is excellent.

상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 (메타)아크릴레이트계 고분자는 3원 공중합체(terpolymer)일 수 있고, 같은 형태 또는 다른 형태의 반복단위를 더욱 포함하는 다원 공중합체일 수도 있으며, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 교호 공중합체, 가지형 공중합체 등 어떠한 형태라도 가능하다. The (meth) acrylate-based polymer containing the repeating units represented by the above formulas (1) to (3) may be a terpolymer, or may be a polycaprolactone containing the same type or other types of repeating units , Random copolymers, block copolymers, alternating copolymers, branched copolymers and the like.

상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는 중량평균 분자량이 3,000 내지 20,000 g/mol 일 수 있고, 구체적으로는 5,000 내지 10,000 g/mol 일 수 있다.  상기 중량평균 분자량 범위를 가질 경우 감광성 수지 조성물로부터 얻어지는 수지막의 표면 거칠기(line edge roughness, LER) 특성이 우수하다.  The (meth) acrylate-based polymer may have a weight average molecular weight of 3,000 to 20,000 g / mol, and specifically 5,000 to 10,000 g / mol. When the weight average molecular weight is in the above range, the resin film obtained from the photosensitive resin composition has excellent line edge roughness (LER) characteristics.

상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는 분산도가 1.3 내지 2.5 일 수 있고, 구체적으로는 1.5 내지 2.0 일 수 있다.  상기 분산도는 중량평균 분자량을 수평균 분자량으로 나눈 값이다.  상기 (메타)아크릴레이트계 고분자가 상기 범위의 분산도를 가질 경우 에치 내성 및 현상성이 우수하다.The (meth) acrylate-based polymer may have a dispersion degree of 1.3 to 2.5, and more specifically 1.5 to 2.0. The degree of dispersion is a value obtained by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight. When the (meth) acrylate-based polymer has a degree of dispersion in the above range, it is excellent in etch resistance and developability.

상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위 유도 단량체, 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위 유도 단량체, 및 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 유도 단량체를 이용하여 일반적인 라디칼 중합법에 의해 중합될 수 있다.The (meth) acrylate-based polymer may be produced by a general radical polymerization method using the repeating unit derived monomers represented by the formula (1), the repeating unit derived monomers represented by the formula (2), and the repeating unit derived monomers represented by the formula (3) Lt; / RTI >

다른 일 구현예는 전술한 (메타)아크릴레이트계 고분자를 포함하는 감광성 수지 조성물을 포함한다.  Another embodiment includes a photosensitive resin composition comprising the (meth) acrylate-based polymer described above.

상기 감광성 수지 조성물은 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자, 광산발생제(photo acid generator) 및 용매를 포함한다. The photosensitive resin composition includes the (meth) acrylate-based polymer, a photo acid generator, and a solvent.

상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 7 내지 12 중량%로 포함될 수 있다.  상기 (메타)아크릴레이트계 고분자가 상기 범위 내로 포함될 경우 우수한 에치 내성 및 접착성을 얻을 수 있다.The (meth) acrylate-based polymer may be contained in an amount of 5 to 15% by weight, and more preferably 7 to 12% by weight based on the total amount of the photosensitive resin composition. When the (meth) acrylate-based polymer is contained within the above range, excellent etch resistance and adhesion can be obtained.

상기 광산발생제는 무기 오늄염(inorganic onium salt), 유기 트리플레이트(organic triflate), 유기 술포네이트(organic sulfonate) 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.The photoacid generator may be an inorganic onium salt, an organic triflate, an organic sulfonate, or a combination thereof.

상기 무기 오늄염의 예로는 트리아릴술포늄염(triarylsulfonium salt), 디아릴이오도늄염(diaryliodonium salt) 등을 들 수 있다. Examples of the inorganic onium salt include triarylsulfonium salt, diaryliodonium salt, and the like.

상기 광산발생제의 구체적인 예로는, 트리아릴술포늄 퍼플루오로알킬술포네이트, 트리아릴술포늄 트리플레이트, 디아릴이오도늄 트리플레이트, 트리아릴술포늄 노나플레이트, 디아릴이오도늄 노나플레이트, 숙신이미딜 트리플레이트, 2,6-디니트로벤질 술포네이트 또는 이들의 조합을 들 수 있다. Specific examples of the photoacid generator include triarylsulfonium perfluoroalkylsulfonate, triarylsulfonium triflate, diaryliodonium triflate, triarylsulfonium nonaflate, diaryliodonium nonaflate, Succinimidyl triflate, 2,6-dinitrobenzylsulfonate, or a combination thereof.

상기 화합물을 광산발생제로 사용할 경우, 발생하는 산의 세기, 산 확산 속도, 흡광 정도 등을 조절하여 공정 마진과 패턴 모양을 향상시킬 수 있다.When the compound is used as a photoacid generator, it is possible to improve the process margin and the pattern shape by controlling the intensity of the acid, the acid diffusion rate, and the degree of absorption.

상기 광산발생제는 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 3 내지 8 중량부로 포함될 수 있다.  상기 광산발생제가 상기 범위 내로 포함될 경우 감광성 수지 조성물의 우수한 노광량 및 투과도를 얻을 수 있다.The photoacid generator may be included in an amount of 1 to 15 parts by weight, and more preferably 3 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the (meth) acrylate-based polymer. When the photoacid generator is contained within the above range, excellent exposure amount and transmittance of the photosensitive resin composition can be obtained.

상기 용매로는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(propyleneglycol monomethylether acetate, PGMEA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME), 에틸 락테이트(ethyl lactate, EL), 사이클로헥사논(cyclohexanone), 2-헵타논(2-heptanone) 등을 1종 또는 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.  Examples of the solvent include propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), ethyl lactate (EL), cyclohexanone, 2-heptanone (2 -heptanone), and the like can be used alone or in combination.

상기 용매는 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 100 중량부에 대하여 잔부로 포함될 수 있고, 구체적으로 80 내지 95 중량부로 포함될 수 있다.  상기 용매가 상기 범위 내로 포함될 경우 웨이퍼에 도포시 감광성 수지 조성물의 막두께 균일성이 우수하고 도포 불량이 감소될 수 있다. The solvent may be included as a remainder with respect to 100 parts by weight of the (meth) acrylate-based polymer, specifically, 80 to 95 parts by weight. When the solvent is contained within the above range, the uniformity of the film thickness of the photosensitive resin composition is excellent and the coating defects can be reduced upon application to a wafer.

상기 감광성 수지 조성물은 상기 구성 성분과 함께 노광량 조절 및 우수한 프로파일(profile) 형성의 목적으로 유기 아민을 퀀처(quencher)로 더욱 포함할 수 있다.  The photosensitive resin composition may further comprise an organic amine as a quencher for the purpose of adjusting an exposure amount and forming an excellent profile together with the above components.

상기 유기 아민은 아민계 화합물을 사용할 수 있으며, 그 예로는 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리옥틸아민, 트리이소데실아민, 트리에탄올아민, 히드록시피페리딘 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. The organic amine may be an amine compound, for example, triethylamine, triisobutylamine, trioctylamine, triisodecylamine, triethanolamine, hydroxypiperidine or a mixture thereof.

상기 유기 아민은 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로 0.5 내지 3 중량부로 포함될 수 있다.  상기 유기 아민이 상기 범위 내로 포함될 경우 노광량을 과도하게 증가시키지 않으면서, DOF(depth of focus) 마진, EL(energy latitude) 마진 등의 조절 및 우수한 프로파일(profile) 형성이 가능하다. The organic amine may be included in an amount of 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the (meth) acrylate-based polymer, and specifically 0.5 to 3 parts by weight. When the organic amine is included in the above range, adjustment of a depth of focus (DOF) margin, an energy latitude (EL) margin, etc. and formation of an excellent profile can be achieved without excessively increasing the exposure amount.

전술한 감광성 수지 조성물을 이용하여 원하는 패턴을 형성하기 위하여 다음과 같은 공정을 이용한다.  The following process is used to form a desired pattern using the above-mentioned photosensitive resin composition.

베어 실리콘 웨이퍼(bare silicon wafer), 또는 상면에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화질화막의 하부 막질이 형성되어 있는 실리콘 웨이퍼를 준비하고, 상기 실리콘 웨이퍼를 헥사메틸 디실라잔(hexamethyl disilazane, HMDS)으로 처리하거나 유기 반사방지막(bottom anti-reflective coating, BARC)을 형성하여 처리한다.  그 후, 상기 실리콘 웨이퍼 위에 상기 감광성 수지 조성물을 약 3800Å 내지 약 4000Å의 두께로 코팅하여 감광성 수지막을 형성한다.A bare silicon wafer or a silicon wafer having a silicon oxide film, a silicon nitride film or a silicon oxide nitride film formed on the top surface thereof is prepared, and the silicon wafer is treated with hexamethyl disilazane (HMDS) Or a bottom anti-reflective coating (BARC). Thereafter, the photosensitive resin composition is coated on the silicon wafer to a thickness of about 3800 Å to about 4000 Å to form a photosensitive resin film.

상기 감광성 수지막이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼를 약 90℃ 내지 약 120℃의 온도 범위에서 약 60초 내지 약 90초 동안 소프트-베이킹(soft-baking, SB, 프리-베이킹이라고도 함(pre-baking))하여 용매를 제거하고, ArF 또는 EUV(extreme UV), E-빔 등을 이용하여 노광한다.  이어서, 노광이 완료된 웨이퍼를 상기 감광성 수지막의 노광 영역에서 화학 반응을 일으키도록 하기 위하여 약 90℃ 내지 약 120℃의 온도 범위에서 약 60초 내지 약 90초 동안 포스트-익스포저 베이킹(post-exposure baking, PEB)를 실시한다.The silicon wafer on which the photosensitive resin film is formed is soft-baked (SB) (pre-baking) for about 60 seconds to about 90 seconds at a temperature range of about 90 캜 to about 120 캜 The solvent is removed and exposed using ArF or EUV (Extreme UV), E-beam or the like. Then, post-exposure baking is performed for about 60 seconds to about 90 seconds at a temperature of about 90 캜 to about 120 캜 so as to cause the exposed wafer to undergo a chemical reaction in the exposed region of the photosensitive resin film. PEB).

이후, 상기 감광성 수지막을 현상액인 알칼리 수용액으로 현상한다.  이때, 노광부에서는 현상액에 대하여 매우 큰 용해도 특성을 보임으로써, 현상시 잘 용해되어 제거된다.  상기 현상액으로는 테트라메틸암모늄히드록사이드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH) 수용액을 사용할 수 있다.  사용된 노광원이 ArF 엑시머 레이저인 경우, 약 20 mJ/㎠ 내지 약 50 mJ/㎠의 도즈(dose)에서 약 80 nm 내지 약 300 nm의 라인 앤 스페이스 패턴(line and space pattern, L/S)을 형성할 수 있다.  Thereafter, the photosensitive resin film is developed with an aqueous alkali solution. At this time, since the exposed part exhibits a very high solubility characteristic with respect to the developer, it is dissolved and removed at the time of development. As the developer, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) may be used. When the used exposure source is an ArF excimer laser, a line and space pattern (L / S) of about 80 nm to about 300 nm at a dose of about 20 mJ / cm 2 to about 50 mJ / Can be formed.

이와 같이 얻어진 감광성 수지 패턴을 마스크로 사용하고, 특정한 식각 가스, 예를 들면 할로겐 가스, 플루오로카본 가스 등의 플라즈마를 사용하여 실리콘 산화막과 같은 상기 하부 막질을 식각한다.  이어서, 스트립퍼(stripper)를 사용하여 웨이퍼 상에 남아 있는 감광성 수지 패턴을 제거하여 원하는 실리콘 산화막 패턴을 형성할 수 있다.  Using the thus-obtained photosensitive resin pattern as a mask, the underlying film quality such as a silicon oxide film is etched using a specific etching gas, for example, a plasma such as a halogen gas or a fluorocarbon gas. Subsequently, a photosensitive resin pattern remaining on the wafer is removed using a stripper to form a desired silicon oxide film pattern.

 

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples are for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting the present invention.

(((( 메타Meta )) 아크릴레이트Acrylate 단량체 합성) Monomer synthesis)

합성예Synthetic example 1:  One: THP2MTHP2M 합성 synthesis

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112010064861662-pat00047
Figure 112010064861662-pat00047

메타크릴산(methacrylic acid)(TCI社) 7.9ml(0.0931mol) 및 피리디늄 파라톨루엔 술포네이트(pyridinium para-toluene sulfonate, PPTS)(Aldrich社) 1.01g(0.004mol)을 80ml의 디클로로메탄(dichloromethane, DCM)(TCI社)에 투입한 후, 3,4-디히드로-2H-피란(3,4-dihydro-2H-pyran, DHP)(TCI社) 14.7ml(0.162mol)를 넣고 상온에서 1일 동안 교반하였다.  반응 종료 후, 반응 결과물을 디클로로메탄 250ml로 희석하고, 간수(brine) 250ml로 1회, 탈이온수(diionized water, DIW) 250ml로 3회 세척하였다.  여기에서 유기층을 취한 후 Na2SO4로 건조하고 용매를 제거하여, 테트라히드로-2H-피란-2-일 메타크릴레이트(tetrahydro-2H-pyran-2-yl methacrylate, THP2M) 13.14g을 얻었다.  수율은 83%이었다. (0.004 mol) of methacrylic acid (TCI) and pyridinium para-toluene sulfonate (PPTS) (Aldrich) were dissolved in 80 ml of dichloromethane , DCM) (TCI), 14.7 ml (0.162 mol) of 3,4-dihydro-2H-pyran (DHP) Lt; / RTI > After completion of the reaction, the reaction product was diluted with 250 ml of dichloromethane, washed once with 250 ml of brine and three times with 250 ml of DI water. The organic layer was washed with Na 2 SO 4 and the solvent was removed to obtain 13.14 g of tetrahydro-2H-pyran-2-yl methacrylate (THP 2M). The yield was 83%.

합성예Synthetic example 2:  2: THFMTHFM 합성 synthesis

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112010064861662-pat00048
Figure 112010064861662-pat00048

상기 합성예 1에서 3,4-디히드로-2H-피란(3,4-dihydro-2H-pyran, DHP)(TCI社) 14.7ml(0.162mol)를 대신하여 2,3-디히드로푸란(2,3-dihydrofuran, DHF)(TCI社) 12.239ml(0.162mol)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 테트라히드로푸란-2-일 메타크릴레이트(tetrahydrofuran-2-yl methacrylate, THFM) 10.46g을 얻었다.  수율은 72%이었다. (0.162 mol) of 3,4-dihydro-2H-pyran (DHP) (TCI) in Synthesis Example 1 was replaced by 2,3-dihydrofuran Tetrahydrofuran-2-yl methacrylate, 3-dihydrofuran, DHF) (TCI) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 12.239 ml (0.162 mol) THFM). The yield was 72%.

합성예Synthetic example 3:  3: THP4MTHP4M 합성 synthesis

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

Figure 112010064861662-pat00049
Figure 112010064861662-pat00049

테트라히드로-4-피라놀(tetrahydro-4-pyranol, THP)(Aldrich社) 5.0g(0.049mol) 및 트리에틸아민(triethylamine, Et3N)(Aldrich社) 8.2ml(0.0587mol)을 0℃의 온도에서 50ml의 디클로로메탄(dichloromethane, DCM)(TCI社)에 투입한 후, 메타크릴로일 클로라이드(methacryloyl chloride)(Aldrich社) 5.3ml(0.0539mol)를 넣고 상온에서 1일 동안 교반하였다.  반응 종료 후, 반응 결과물을 NaHCO3로 퀀칭하고, 에틸아세테이트 100ml로 희석하고, 포화 NaHCO3 100ml로 3회, 간수(brine) 150ml로 1회, 탈이온수(diionized water, DIW) 150ml로 2회 세척하였다.  여기에서 유기층을 취한 후 Na2SO4로 건조하고, 칼럼크로마토그래피(1:19=EA:Hex)를 통해 화합물을 정제한 후, 용매를 제거하여, 테트라히드로-2H-피란-4-일 메타크릴레이트(tetrahydro-2H-pyran-4-yl methacrylate, THP4M) 4.64g을 얻었다.  수율은 55.7%이었다. 5.0 mL (0.049 mol) of tetrahydro-4-pyranol (THP) (Aldrich) and 8.2 mL (0.0587 mol) of triethylamine (Et 3 N) Dichloromethane (DCM) (TCI) at a temperature of 50 ° C, 5.3 ml (0.0539 mol) of methacryloyl chloride (Aldrich) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 day. After completion of the reaction, the reaction product was quenched with NaHCO 3 , diluted with 100 ml of ethyl acetate, washed three times with 100 ml of saturated NaHCO 3 , once with 150 ml of brine, twice with 150 ml of DI water Respectively. The organic layer was dried over Na 2 SO 4 , and the compound was purified by column chromatography (1: 19 = EA: Hex). The solvent was removed to give tetrahydro-2H-pyran- (Tetrahydro-2H-pyran-4-yl methacrylate, THP4M). The yield was 55.7%.

합성예Synthetic example 4:  4: PP4MPP4M 합성 synthesis

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

Figure 112010064861662-pat00050
Figure 112010064861662-pat00050

메타크로일 클로라이드(methacryloyl chloride)(Aldrich社) 9.51g(0.091mol)을 에탄올 60ml에 넣고, 3N 농도의 염산을 10ml 넣고 4시간 환류(reflux)하며 교반하였다.  이후 연속하여(in-situ) 디옥산(dioxane) 200ml를 넣고, t-부틸-4-히드록시피페리딘-1-카르복실레이트(tert-butyl-4-hydroxypiperidine-1-carboxylate)(TCI社) 21.98g(0.109mol)을 넣은 후, 피리딘 8.62g(0.109mol)을 넣은 후 2시간 동안 상온에서 교반하였다.  이후 용매를 건조한 후, 500ml의 클로로포름으로 녹인 후 0.1N 염산(300ml)으로 3회 수세하여 정제한다.  이후 유기층을 취한 후 Na2SO4로 건조하고, 칼럼크로마토그래피(1:5=EA:Hex)를 통해 화합물을 정제한 후, 용매를 제거하여, 피페리딘-4-일 메타크릴레이트(piperidin-4-yl methacrylate, PP4M) 5.08g을 얻었다.  수율은 33%이었다.9.51 g (0.091 mol) of methacryloyl chloride (Aldrich) was added to 60 ml of ethanol, 10 ml of 3N hydrochloric acid was added, and the mixture was refluxed for 4 hours and stirred. Subsequently, 200 ml of dioxane was added in-situ, and tert-butyl-4-hydroxypiperidine-1-carboxylate (manufactured by TCI Corporation) (0.109 mol) of pyridine, followed by stirring at room temperature for 2 hours. Then, the solvent is dried, and then dissolved in 500 ml of chloroform. The solution is washed three times with 0.1 N hydrochloric acid (300 ml) and purified. The organic layer was then dried over Na 2 SO 4 and the compound was purified by column chromatography (1: 5 = EA: Hex), and the solvent was removed to obtain piperidin-4-yl methacrylate -4-yl methacrylate, PP4M). The yield was 33%.

 

(((( 메타Meta )) 아크릴레이트계Acrylate series 고분자 중합) Polymer polymerization)

실시예Example 1 One

시클로헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate, CHMA)(TCI社), γ-부티로락토닐 메타크릴레이트(γ-butyrolactonyl methacrylate, GBLMA)(aldrich社) 및 t-부틸 메타크릴레이트(tert-butylmethacrylate, t-BMA)(TCI社)를 각각 3:3:4의 몰비로 혼합하고, 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴(2,2'-azobis isobutyronitrile, AIBN)(대정화금社)을 위 단량체 총량(CHMA, GBLMA 및 t-BMA의 총량)에 대하여 5 몰%를 함께 혼합하였다.  Cyclohexyl methacrylate (CHMA) (TCI),? -Butyrolactonyl methacrylate (GBLMA) (aldrich) and t-butyl methacrylate (t-butylmethacrylate, -BMA (TCI) were mixed at a molar ratio of 3: 3: 4, and 2,2'-azobis isobutyronitrile (AIBN) (manufactured by Daqing Kagaku KK) as an initiator was added to the total amount of the above monomers CHMA, GBLMA and t-BMA) were mixed together.

이들을 단량체 총 중량의 2배에 해당하는 중량의 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK)에 녹이고, 미리 80℃로 가열해 놓은 단량체 총 중량의 1배에 해당하는 중량의 MEK에 3시간 동안 적하시킨다.  적하 종료 후 같은 온도에서 3시간 동안 중합하였다.  그리고 나서, n-헥산(n-hexane)을 이용하여 침전하고 진공 건조하여 가루 상태의 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다.These are dissolved in methyl ethyl ketone (MEK) having a weight corresponding to twice the total weight of the monomers, and the resulting mixture is added dropwise to MEK having a weight corresponding to one time the total weight of the monomers heated to 80 DEG C for 3 hours . After completion of the dropwise addition, polymerization was carried out at the same temperature for 3 hours. Then, the precipitate was precipitated with n-hexane and vacuum-dried to obtain a powdery (meth) acrylate-based polymer.

실시예Example 2 2

실시예 1에서 CHMA, GBLMA 및 t-BMA를 각각 3:4:3의 몰비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다. A (meth) acrylate-based polymer was obtained in the same manner as in Example 1, except that CHMA, GBLMA and t-BMA were used in a molar ratio of 3: 4: 3, respectively, in Example 1.

실시예Example 3 3

실시예 1에서 CHMA, GBLMA 및 t-BMA를 각각 2:5:3의 몰비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다. (Meth) acrylate-based polymer was obtained in the same manner as in Example 1, except that CHMA, GBLMA and t-BMA were used in a molar ratio of 2: 5: 3 in Example 1, respectively.

실시예Example 4 4

실시예 1에서 CHMA를 대신하여 상기 합성예 1에서 제조한 테트라히드로-2H-피란-2-일 메타크릴레이트(tetrahydro-2H-pyran-2-yl methacrylate, THP2M)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다. Except that tetrahydro-2H-pyran-2-yl methacrylate (THP2M) prepared in Synthesis Example 1 was used instead of CHMA in Example 1 (Meth) acrylate-based polymer was obtained in the same manner as in Example 1.

실시예Example 5 5

실시예 1에서 CHMA를 대신하여 상기 합성예 2에서 제조한 테트라히드로푸란-2-일 메타크릴레이트(tetrahydrofuran-2-yl methacrylate, THFM)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다. The procedure of Example 1 was repeated except that tetrahydrofuran-2-yl methacrylate (THFM) prepared in Synthesis Example 2 was used instead of CHMA in Example 1 Methacrylate polymer was obtained.

실시예Example 6 6

실시예 1에서 CHMA를 대신하여 상기 합성예 3에서 제조한 테트라히드로-2H-피란-4-일 메타크릴레이트(tetrahydro-2H-pyran-4-yl methacrylate, THP4M)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다. Except that tetrahydro-2H-pyran-4-yl methacrylate (THP4M) prepared in Synthesis Example 3 was used instead of CHMA in Example 1 (Meth) acrylate-based polymer was obtained in the same manner as in Example 1.

실시예Example 7 7

실시예 1에서 CHMA를 대신하여 테트라히드로퍼퓨릴 메타크릴레이트(tetrahydrofurfuryl methacrylate, THFFMA)(TCI社)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다. (Meth) acrylate-based polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that tetrahydrofurfuryl methacrylate (THFFMA) (TCI) was used instead of CHMA in Example 1.

실시예Example 8 8

실시예 1에서 CHMA를 대신하여 상기 합성예 4에서 제조한 피페리딘-4-일 메타크릴레이트(piperidin-4-yl methacrylate, PP4M)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다.The procedure of Example 1 was repeated except that piperidine-4-yl methacrylate (PP4M) prepared in Synthesis Example 4 was used instead of CHMA in Example 1 Methacrylate polymer was obtained.

비교예Comparative Example 1 One

실시예 1에서 CHMA를 대신하여 히드록시아다만틸 메타크릴레이트(hydroxyadamantyl methacrylate, HAMA)(TCI社)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다.A (meth) acrylate-based polymer was obtained in the same manner as in Example 1, except that hydroxyadamantyl methacrylate (HAMA) (TCI) was used instead of CHMA in Example 1.

비교예Comparative Example 2 2

비교예 1에서 t-BMA를 대신하여 2-메틸아다만탄-2-일 메타크릴레이트(2-methyladamantan-2-yl methacrylate, MAMA)(TCI社)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다.Example 1 was repeated except that 2-methyladamantan-2-yl methacrylate (MAMA) (TCI) was used in place of t-BMA in Comparative Example 1. (Meth) acrylate-based polymer was obtained in the same manner.

비교예Comparative Example 3 3

비교예 2에서 HAMA, GBLMA 및 MAMA를 각각 3:4:3의 몰비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다.(Meth) acrylate-based polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that HAMA, GBLMA and MAMA were used in a molar ratio of 3: 4: 3 in Comparative Example 2, respectively.

비교예Comparative Example 4 4

비교예 1에서 t-BMA를 대신하여 2-에틸아다만탄-2-일 메타크릴레이트(2-ethyladamantan-2-yl methacrylate, EAMA)(TCI社)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다.Example 1 was repeated except that 2-ethyladamantan-2-yl methacrylate (EAMA) (TCI) was used in place of t-BMA in Comparative Example 1. (Meth) acrylate-based polymer was obtained in the same manner.

비교예Comparative Example 5 5

비교예 4에서 HAMA, GBLMA 및 EAMA를 각각 3:4:3의 몰비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다.(Meth) acrylate polymer was obtained in the same manner as in Example 1, except that HAMA, GBLMA and EAMA were used in a molar ratio of 3: 4: 3 in Comparative Example 4, respectively.

비교예Comparative Example 6 6

실시예 1에서 t-BMA를 대신하여 2-메틸아다만탄-2-일 메타크릴레이트(2-methyladamantan-2-yl methacrylate, MAMA)(TCI社)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 (메타)아크릴레이트계 고분자를 얻었다.Example 1 was repeated except that 2-methyladamantan-2-yl methacrylate (MAMA) (TCI) was used instead of t-BMA in Example 1. (Meth) acrylate-based polymer was obtained in the same manner.

 

(감광성 수지 조성물 제조)(Preparation of photosensitive resin composition)

실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 각각의 (메타)아크릴레이트계 고분자, 광산발생제로서 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 100 중량부에 대하여 6 중량부의 트리페닐술포늄 퍼플루오로부틸술포네이트(triphenylsulfonium perfluorobutylsulfonate)(SMC社의 SP-104), 그리고 퀀처로서 상기 광산발생제 100 중량부에 대하여 25 중량부의 N-t-부톡시카르보닐-4-히드록시피페리딘(N-t-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine)을, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(propyleneglycol monomethylether acetate, PGMEA) 용매에 10 중량%가 되도록 녹여, 각각의 감광성 수지 조성물을 제조하였다.Each of the (meth) acrylate-based polymers prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 and 6 parts by weight of triphenylsulfonium perfluoro (meth) acrylate based on 100 parts by weight of the (meth) acrylate- Triphenylsulfonium perfluorobutylsulfonate (SP-104, manufactured by SMC), and 25 parts by weight of Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine as a quincher, based on 100 parts by weight of the photoacid generator -4-hydroxypiperidine,   Propyleneglycol monomethylether acetate (PGMEA) in an amount of 10% by weight to prepare each photosensitive resin composition.

 

평가 1: 패턴 쓰러짐(Evaluation 1: Pattern collapse ( liftinglifting ) 측정) Measure

8"의 베어 실리콘 웨이퍼(bare silicon wafer)를 헥사메틸 디실라잔(hexamethyl disilazane, HMDS)으로 150℃/60s 베이킹하고, 상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 6에 따른 감광성 수지 조성물을 각각 4,000Å의 두께로 스핀 코팅한 후, 110℃에서 60초간 소프트 베이킹(soft baking, SB)하였다. 8 "bare silicon wafer was baked with hexamethyl disilazane (HMDS) at 150 DEG C for 60 seconds, and the photosensitive resin compositions according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 were baked Coated at a thickness of 4,000 ANGSTROM and soft baked (SB) at 110 DEG C for 60 seconds.

NIKON社의 ArF 스캐너(scanner)인 NSR-S308F(LENS NA: 0.85, ILLUMINATION NA: 0.68, Conv.(large), sigma: 0.80)을 이용하여 페이스 쉬프트 마스크(phase shift mask, PSM)로 250nm의 1:1 라인앤스페이스(L/S) 패턴을 노광한 후, 110℃에서 60초간 포스트 익스포저 베이킹(post exposure baking, PEB)하였다.  2.38%의 테트라메틸 암모늄 히드록사이드(tetramethyl ammonium hydroxide, TMAH) 현상액으로 60초 동안 퍼들링(puddling) 방식으로 현상하였다.(PSM) with a phase shift mask (PSM) using NSR-S308F (LENS NA: 0.85, ILLUMINATION NA: 0.68, Conv. (Large), sigma: 0.80) : A 1-line-and-space (L / S) pattern was exposed, and post exposure baking (PEB) was performed at 110 캜 for 60 seconds. And developed with 2.38% tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) developer for 60 seconds in a puddling manner.

최적 에너지(optimum energy, Eop) 및 최적 초점 심도(optimum depth of focus)에서도 패턴 쓰러짐(lifting)이 발생하는 최소의 패턴 크기를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The minimum pattern size at which pattern lifting occurs at optimum energy (E op ) and optimum depth of focus was measured, and the results are shown in Table 1 below.

평가 2: 현상 속도(Evaluation 2: Development speed ( dissolutiondissolution raterate , , DRDR ) 측정) Measure

8"의 베어 실리콘 웨이퍼에 상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 6에 따른 각각의 감광성 수지 조성물을 4,000Å의 두께로 스핀 코팅한 후, 110℃에서 60초간 베이킹하여, 이를 약 1분 동안 냉각하였다.  이에 따라 감광성 수지 조성물이 코팅된 웨이퍼의 두께를 두께 측정기(K-MAC社)를 이용하여 측정하였다.  이어서, 상기 감광성 수지 조성물이 코팅된 웨이퍼를 2.38 중량%의 테트라메틸암모늄 히드록사이드(tetramethyl ammonium hydroxide, TMAH)가 들어있는 RDA-760(Litho Tech Japan社)에 삽입하여 현상하였다.  측정이 끝난 각각의 웨이퍼에 대하여, 초기 두께와 나중 두께의 차이를 측정하여 시간당 현상되는 각 보호막의 현상 속도를 계산하고, 이를 하기 표 1에 나타내었다.Each of the photosensitive resin compositions according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 was spin-coated on a bare silicon wafer of 8 "in thickness of 4,000 ANGSTROM, baked at 110 DEG C for 60 seconds, Then, the thickness of the wafer coated with the photosensitive resin composition was measured using a thickness meter (K-MAC). Next, the wafer coated with the photosensitive resin composition was immersed in 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide (Litho Tech Japan) containing tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) (manufactured by Litho Tech Japan), and the developed wafer was measured for the difference between the initial thickness and the subsequent thickness, The development speed was calculated and is shown in Table 1 below.

평가 3: 임플란트 내성 측정Evaluation 3: Implant resistance measurement

8"의 베어 실리콘 웨이퍼에 상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 5의 각 감광성 수지 조성물을 도포하고 110℃에서 60초간 베이킹하였다.  이를 다시 약 1분 동안 상온으로 냉각하여, 각각 300Å, 500Å, 1,000Å, 2,000Å, 3,000Å 및 4,000Å 두께의 감광성 수지 조성물이 코팅된 웨이퍼를 얻었다.  해당 두께로 코팅된 웨이퍼를 Varian社의 VIISta80-HP 장비를 사용하여 BF(boron monofluoride)를 impact energy: 8keV, 5x1013boron/cm2 도즈(dose)로 주입(implantation)하였다.  이후 잔존 감광성 수지 조성물을 PSK社의 DAS2000 장비를 이용하여 O2 에싱(ashing) 처리하고 Hitachi社의 NXWET으로 충분히 클리닝(cleaning)하여 제거하였다. 이후 웨이퍼에 투과된 붕소(boron, B)의 측정을 secondary ion mass spectrometry(SIMS)를 CAMECA社의 IMS-6f Magnetic Sector 장비를 이용하여 O2 + Gun, impact energy: 7.5keV, 300nA current로 측정하였다.  Each of the photosensitive resin compositions of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 was applied to a bare silicon wafer of 8 inches and baked at 110 DEG C for 60 seconds and then cooled to room temperature for about 1 minute to form 300 & , A wafer coated with a photosensitive resin composition having a thickness of 1,000 Å, a thickness of 2,000 Å, a thickness of 3,000 Å and a thickness of 4,000 Å. The wafer coated with the corresponding thickness was subjected to impact energy (BF) using a VISTA 80- 8keV, 5x10 13 boron / cm 2 dose (dose) to the injection (implantation) were since the remaining photosensitive resin composition using the DAS2000 equipment PSK社O 2 ashing (ashing) treatment, and cleaning enough to NXWET of Hitachi社(cleaning Second ion mass spectrometry (SIMS) was performed using an O 2 + Gun, IMS-6f Magnetic Sector (CAMECA), and an impact energy of 7.5 keV, 300 nA   current.

감광성 수지 조성물이 높은 두께보다 낮은 두께에서 임플란트 후 웨이퍼 내 측정한 붕소(boron, B)의 강도(intensity)가 높다면, 임플란트 도중에 붕소가 감광성 수지 막을 뚫고 웨이퍼 내에 침투한 것으로 보았다.  따라서 이온주입 후 웨이퍼 내 붕소의 강도가 차이나지 않는 최소 두께가 낮을수록 내임플란트 성능이 좋은 것으로 평가하였다.  그 최소 두께를 하기 표 1에 나타내었다.When the photosensitive resin composition had a high intensity of boron (B) measured in a wafer after implantation at a thickness lower than a high thickness, it was considered that boron penetrated into the wafer through the photosensitive resin film during the implant. Therefore, it was evaluated that the implant performance was better when the minimum thickness of boron in the wafer after ion implantation did not change. The minimum thickness is shown in Table 1 below.

  (메타)아크릴레이트계 고분자 조성비(Meth) acrylate-based polymer composition ratio 중량평균 분자량(g/mol)Weight average molecular weight (g / mol) 분산도Dispersion degree Eop(mJ)E op (mJ) SIMS(Å)SIMS (A) 현상 속도(DR)
(nm/s)
The developing speed (DR)
(nm / s)
lifting 발생 최소 패턴 크기(nm)Minimum lifetime pattern size (nm)
실시예 1Example 1 CHMA:GBLMA:t-BMA
(3:3:4)
CHMA: GBLMA: t-BMA
(3: 3: 4)
8,1008,100 1.61.6 2424 300300 82.482.4 130130
실시예 2Example 2 CHMA:GBLMA:t-BMA
(3:4:3)
CHMA: GBLMA: t-BMA
(3: 4: 3)
7,7007,700 1.61.6 2323 300300 91.291.2 130130
실시예 3Example 3 CHMA:GBLMA:t-BMA
(2:5:3)
CHMA: GBLMA: t-BMA
(2: 5: 3)
8,3008,300 1.61.6 2424 300300 93.293.2 130130
실시예 4Example 4 THP2M:GBLMA:t-BMA
(3:3:4)
THP2M: GBLMA: t-BMA
(3: 3: 4)
8,8008,800 1.61.6 2323 500500 85.585.5 130130
실시예 5Example 5 THFM:GBLMA:t-BMA
(3:3:4)
THFM: GBLMA: t-BMA
(3: 3: 4)
8,7008,700 1.61.6 2222 500500 87.787.7 130130
실시예 6Example 6 THP4M:GBLMA:t-BMA
(3:3:4)
THP4M: GBLMA: t-BMA
(3: 3: 4)
8,1008,100 1.61.6 2323 500500 83.183.1 130130
실시예 7Example 7 THFFMA:GBLMA:t-BMA
(3:3:4)
THFFMA: GBLMA: t-BMA
(3: 3: 4)
7,9007,900 1.81.8 2828 500500 96.096.0 130130
실시예 8Example 8 PP4M:GBLMA:t-BMA
(3:3:4)
PP4M: GBLMA: t-BMA
(3: 3: 4)
8,4008,400 1.71.7 3535 500500 74.574.5 130130
비교예 1Comparative Example 1 HAMA:GBLMA:t-BMA
(3:3:4)
HAMA: GBLMA: t-BMA
(3: 3: 4)
8,5008,500 1.61.6 2525 500500 42.342.3 150150
비교예 2Comparative Example 2 HAMA:GBLMA:MAMA
(3:3:4)
HAMA: GBMA: MAMA
(3: 3: 4)
8,8008,800 1.61.6 2121 500500 1.31.3 200200
비교예 3Comparative Example 3 HAMA:GBLMA:MAMA
(3:4:3)
HAMA: GBMA: MAMA
(3: 4: 3)
8,6008,600 1.61.6 2020 500500 2.12.1 200200
비교예 4Comparative Example 4 HAMA:GBLMA:EAMA
(3:3:4)
HAMA: GBLMA: EAMA
(3: 3: 4)
8,8008,800 1.61.6 1818 500500 3.43.4 220220
비교예 5Comparative Example 5 HAMA:GBLMA:EAMA
(3:4:3)
HAMA: GBLMA: EAMA
(3: 4: 3)
8,4008,400 1.61.6 1818 500500 2.32.3 220220
비교예 6Comparative Example 6 CHMA:GBLMA:MAMA
(3:3:4)
CHMA: GBLMA: MAMA
(3: 3: 4)
8,9008,900 1.61.6 2424 500500 22.522.5 200200

평가 4: Rating 4: 스컴Scum (( scumscum ) 평가) evaluation

8"의 베어 실리콘 웨이퍼에 상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 6에 따른 감광성 수지 조성물을 각각 5,000Å의 두께로 스핀 코팅하고, 110℃에서 60초간 소프트 베이킹하였다.The photosensitive resin compositions of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 were each spin-coated on a bare silicon wafer of 8 "in thickness of 5,000 angstroms and soft-baked at 110 DEG C for 60 seconds.

코팅된 웨이퍼를 NIKON社의 ArF 스캐너(scanner)인 NSR-S308F(LENS NA: 0.85, ILLUMINATION NA: 0.68, Conv.(large), sigma: 0.80)을 이용하여 페이스 쉬프트 마스크(phase shift mask, PSM)로 150nm의 트렌치(trench) 패턴을 노광하고, 110℃/60s 포스트-익스포저 베이킹(post exposure baking, PEB)하였다.  2.38%의 테트라메틸 암모늄 히드록사이드(tetramethyl ammonium hydroxide, TMAH) 현상액으로 60초 동안 퍼들링(puddling) 방식으로 현상하였다. The coated wafers were subjected to a phase shift mask (PSM) using a NSR-S308F (LENS NA: 0.85, ILLUMINATION NA: 0.68, Conv. (Large), sigma: 0.80) , A 150 nm trench pattern was exposed, and post exposure baking (PEB) was performed at 110 deg. C / 60s. And developed with 2.38% tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) developer for 60 seconds in a puddling manner.

CD-SEM을 이용하여 트렌치(trench) 패턴의 끝부분의 스컴을 관찰하였다.  패턴의 가장자리는 현상이 되었으나, 내부가 스컴(scum)이 남아 현상이 안 되는 정도로 스컴 성능을 평가하였다.  즉, 두꺼운 막 두께로 평가함에도 불구하고 미세한 트렌치 패턴의 내부가 잘 녹아나갈수록 스컴이 적게 발생한 것으로 판단하였다. A scum at the end of the trench pattern was observed using a CD-SEM. The edge of the pattern was developed, but scum performance was evaluated to such an extent that internal scum remained. In other words, it was judged that although the inside of the fine trench pattern melted well, the scum was less generated even though it was evaluated as a thick film thickness.

도 1a는 실시예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop))의 CD-SEM 사진이고, 도 1b는 실시예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 2 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이고, 도 1c는 실시예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 4 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이다.1A is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Example 1. FIG. 1B is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (2 mJ / cm 2 than the optimal energy (E op) FIG. 1C is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (4 mJ / cm 2 ) of the optimum energy (E op ) obtained using the photosensitive resin composition according to Example 1. FIG. ) Is a CD-SEM photograph.

도 2a는 비교예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop))의 CD-SEM 사진이고, 도 2b는 비교예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 2 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이고, 도 2c는 비교예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 4 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이다.2A is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 1. FIG. 2B is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (2 mJ / cm 2 than the optimal energy (E op) FIG. 2C is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (4 mJ / cm 2 ) of the optimum energy (E op ) obtained using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 1 ) Is a CD-SEM photograph.

도 3a는 비교예 2에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop))의 CD-SEM 사진이고, 도 3b는 비교예 2에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 2 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이고, 도 3c는 비교예 2에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop) 보다 4 mJ/cm2 적음)의 CD-SEM 사진이다.3A is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (optimum energy (E op )) obtained using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 2, and FIG. 3B is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (2 mJ / cm 2 than the optimal energy (E op) FIG. 3C is a CD-SEM photograph of a 150 nm pattern (4 mJ / cm 2 ) of the optimum energy (E op ) obtained using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 2 ) Is a CD-SEM photograph.

도 1a를 참고하면, 일 구현예에 따른 (메타)아크릴레이트계 고분자를 사용한 실시예 1의 패턴은, 안쪽까지 현상이 깨끗이 되었으며, 패턴이 일직선으로 형성되어 스컴 성능뿐 아니라 패턴성도 우수함을 볼 수 있다.  반면 도 2a 및 3a를 참고하면, 비교예 1 및 2 각각의 패턴은 스컴으로 인하여 패턴이 잘 형성되지 않음을 볼 수 있다.Referring to FIG. 1A, the pattern of Example 1 using the (meth) acrylate-based polymer according to one embodiment is clear to the inside, and the patterns are formed in a straight line, have. On the other hand, referring to FIGS. 2A and 3A, it can be seen that the patterns of Comparative Examples 1 and 2 are not formed well due to scum.

도 1b 및 1c, 도 2b 및 2c, 및 도 3b 및 3c를 참고하면, 스컴 성능을 좀 더 명확히 알기 위하여 최적 에너지(Eop) 보다 각각 2 mJ/cm2 및 4 mJ/cm2씩 적게 노광하여 비교하였다.  이때에도 실시예 1의 패턴이 비교예 1 및 2의 패턴보다 스컴 및 패턴 형태가 우수함을 볼 수 있다.  Referring to Figure 1b, and 1c, 2b and 2c, and 3b and 3c, the more clearly the best energy each 2 mJ / cm 2 and 4 mJ / cm 2 less exposure by more (E op) to know the scum performance Respectively. At this time, it can be seen that the pattern of Example 1 is superior to the patterns of Comparative Examples 1 and 2 in the form of scum and pattern.

또한 비교예 1 및 2는 최대로 구현할 수 있는 트렌치 패턴의 너비가 130 nm 이나, 실시예 1은 110 nm 까지 스컴 없이 초점 심도(depth of focus, DOF) 마진, 노광 허용 범위(exposure latitude, EL) 마진 등이 우수하게 구현될 수 있다.The depth of focus (DOF) margin, the exposure latitude (EL), and the exposure latitude (EL) of the first comparative example 1 and the second comparative example 2 were 130 nm, Margin and the like can be excellently implemented.

도 4는 실시예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop): 36 mJ/cm2)에서의 초점 심도(depth of focus, DOF) 마진을 패턴 중심과 가장자리에 대하여 보여주는 CD-SEM 사진이다.4 is a graph showing the relationship between the depth of focus (DOF) margin at the 150 nm pattern (optimum energy (E op ): 36 mJ / cm 2 ) obtained using the photosensitive resin composition according to Example 1 and the This is a CD-SEM photo showing

상기 초점 심도 마진이란, 최적 에너지(Eop)에서의 초점이 최적 조건(best focus)을 벗어나는 경우에도 구현된 패턴 결과물의 허용 가능한 초점 범위를 나타낸다.  상기 허용 가능한 초점 범위는 통상 CD 크기의 ±10%를 나타낸다. The focal depth margin refers to an acceptable focal range of the patterned product that is implemented even when the focal point at the optimal energy (E op ) is outside the best focus. The allowable focus range typically represents +/- 10% of the CD size.

도 4를 참고하면, 최적 조건(best focus)은 -0.05 um이며, 초점 심도 마진은 0.25 um(-0.15 um 부터 0.1 um 까지) 이다.   또한 패턴 중심과 가장자리가 모두 깨끗하게 현상되어 스컴 면에 있어서도 깨끗함을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, the best focus is -0.05 .mu.m, and the depth of focus margin is 0.25 .mu.m (-0.15 .mu.m to 0.1 .mu.m). In addition, both the center and the edge of the pattern are cleanly developed, and the scum surface is also clear.

도 5는 실시예 1에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 150 nm 패턴(최적 에너지(Eop): 36 mJ/cm2)의 노광 허용(exposure latitude, EL) 마진을 패턴 중심과 가장자리에 대하여 보여주는 CD-SEM 사진이다.5 is a graph showing the exposure latitude (EL) margin of a 150 nm pattern (optimum energy (E op ): 36 mJ / cm 2 ) obtained using the photosensitive resin composition according to Example 1, It is a CD-SEM photograph.

상기 노광 허용 마진이란, 초점 최적 조건(best focus)에서 노광량(exposure energy)이 최적 에너지(Eop)를 벗어나는 경우에도 구현된 패턴 결과물의 허용 가능한 노광 범위를 나타내며, 상기 허용 가능한 에너지 범위를 최적 에너지(Eop)로 나눈 값이다.  상기 허용 가능한 노광 범위는 통상 CD 크기의 ±10%를 나타낸다.  The exposure allows the margin is, the focus optimal conditions (best focus) light exposure (exposure energy) this indicates an acceptable exposure range of the pattern resulting implemented even if outside the optimum energy (E op), optimum energy to the allowable energy range from (E op ). The permissible exposure range usually represents +/- 10% of the CD size.

도 5를 참고하면, 노광 허용 마진은 22%(32mJ 부터 40mJ 까지 8mJ) 이다.  또한 부족 노광 부분(under dose)부터 과 노광 부분(over dose)까지 패턴 중심과 가장자리가 모두 깨끗하게 현상되어 스컴 면에 있어서도 깨끗함을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, the allowable exposure margin is 22% (8 mJ from 32 mJ to 40 mJ). Also, it can be confirmed that both the center and the edge of the pattern are cleanly developed from the underexposed portion to the overdose portion, so that the scum surface is also clean.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

Claims (13)

하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 (메타)아크릴레이트계 고분자
를 포함하는 감광성 수지 조성물.
[화학식 1]
Figure 112013120706813-pat00051

(상기 화학식 1에서,
R1은 수소 또는 메틸기를 포함하고,
R10은 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기를 포함하고,
n은 0 내지 3의 정수이다.)
[화학식 2]
Figure 112013120706813-pat00052

(상기 화학식 2에서,
R2는 수소 또는 메틸기를 포함하고,
R20은 에스테르기를 포함하고 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기를 포함한다.)
[화학식 3]
Figure 112013120706813-pat00053

(상기 화학식 3에서,
R3은 수소 또는 메틸기를 포함하고,
R30은 t-부틸기, 트리에틸카르빌기, t-아밀기 또는 아세탈기를 포함한다.)
 
(Meth) acrylate-based polymer comprising repeating units represented by the following general formulas (1) to (3)
.
[Chemical Formula 1]
Figure 112013120706813-pat00051

(In the formula 1,
R < 1 > is hydrogen or a methyl group,
R 10 is a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkyl group,
and n is an integer of 0 to 3.)
(2)
Figure 112013120706813-pat00052

(In the formula (2)
R 2 includes hydrogen or a methyl group,
R 20 comprises an ester group and includes a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group.
(3)
Figure 112013120706813-pat00053

(3)
R 3 includes hydrogen or a methyl group,
R 30 includes a t-butyl group, a triethylcarbyl group, a t-amyl group or an acetal group.)
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 4 내지 23으로 표시되는 반복단위 중 어느 하나를 포함하는 것인 감광성 수지 조성물.  
[화학식 4]
Figure 112013120706813-pat00054

[화학식 5]
Figure 112013120706813-pat00055

[화학식 6]
Figure 112013120706813-pat00056

[화학식 7]
Figure 112013120706813-pat00057

[화학식 8]
Figure 112013120706813-pat00058

[화학식 9]
Figure 112013120706813-pat00059

[화학식 10]
Figure 112013120706813-pat00060

[화학식 11]
Figure 112013120706813-pat00061

[화학식 12]
Figure 112013120706813-pat00062

[화학식 13]
Figure 112013120706813-pat00063

[화학식 14]
Figure 112013120706813-pat00064

[화학식 15]
Figure 112013120706813-pat00065

[화학식 16]
Figure 112013120706813-pat00066

[화학식 17]
Figure 112013120706813-pat00067

[화학식 18]
Figure 112013120706813-pat00068

 
[화학식 19]
Figure 112013120706813-pat00069

[화학식 20]
Figure 112013120706813-pat00070

[화학식 21]
Figure 112013120706813-pat00071

[화학식 22]
Figure 112013120706813-pat00072

[화학식 23]
Figure 112013120706813-pat00073

 
The method according to claim 1,
Wherein the repeating unit represented by the formula (1) comprises any one of the repeating units represented by the following formulas (4) to (23).
[Chemical Formula 4]
Figure 112013120706813-pat00054

[Chemical Formula 5]
Figure 112013120706813-pat00055

[Chemical Formula 6]
Figure 112013120706813-pat00056

(7)
Figure 112013120706813-pat00057

[Chemical Formula 8]
Figure 112013120706813-pat00058

[Chemical Formula 9]
Figure 112013120706813-pat00059

[Chemical formula 10]
Figure 112013120706813-pat00060

(11)
Figure 112013120706813-pat00061

[Chemical Formula 12]
Figure 112013120706813-pat00062

[Chemical Formula 13]
Figure 112013120706813-pat00063

[Chemical Formula 14]
Figure 112013120706813-pat00064

[Chemical Formula 15]
Figure 112013120706813-pat00065

[Chemical Formula 16]
Figure 112013120706813-pat00066

[Chemical Formula 17]
Figure 112013120706813-pat00067

[Chemical Formula 18]
Figure 112013120706813-pat00068


[Chemical Formula 19]
Figure 112013120706813-pat00069

[Chemical Formula 20]
Figure 112013120706813-pat00070

[Chemical Formula 21]
Figure 112013120706813-pat00071

[Chemical Formula 22]
Figure 112013120706813-pat00072

(23)
Figure 112013120706813-pat00073

제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서의 R10은 상기 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기이고,
상기 헤테로사이클로알킬기는 산소(O) 또는 질소(N)의 헤테로 원자를 포함하는 것인 감광성 수지 조성물.
 
The method according to claim 1,
R 10 in the formula (1) is the substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkyl group,
Wherein the heterocycloalkyl group contains a hetero atom of oxygen (O) or nitrogen (N).
제1항에 있어서,
상기 화학식 2에서의 R20은 감마부티로락토닐(γ-butyrolactonyl)기, 발레로락토닐(valerolactonyl)기, 1,3-사이클로헥산카르보락토닐(1,3-cyclohexanecarbolactonyl)기, 2,6-노르보난카르보락톤-5-일(2,6-norbornanecarbolacton-5-yl)기 또는 7-옥사-2,6-노르보난카르보락톤-5-일(7-oxa-2,6-norbornanecarbolacton-5-yl)기를 포함하는 것인 감광성 수지 조성물.
 
The method according to claim 1,
R 20 in the general formula (2) may be a γ-butyrolactonyl group, a valerolactonyl group, a 1,3-cyclohexanecarbolactonyl group, a 2,6 (2,6-norbornanecarbolacton-5-yl) group or 7-oxa-2,6-norbornanecarbolacton- -5-yl) group.
제1항에 있어서,
상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는 중량평균 분자량이 3,000 내지 20,000 g/mol 인 것인 감광성 수지 조성물.
 
The method according to claim 1,
The (meth) acrylate-based polymer has a weight average molecular weight of 3,000 to 20,000 g / mol.
제1항에 있어서,
상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는 분산도가 1.3 내지 2.5인 것인 감광성 수지 조성물.
 
The method according to claim 1,
Wherein the (meth) acrylate-based polymer has a dispersion degree of 1.3 to 2.5.
제1항에 있어서,
상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는,
상기 화학식 1로 표시되는 반복단위 10 내지 40 몰%;
상기 화학식 2로 표시되는 반복단위 20 내지 60 몰%; 및
상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 20 내지 50 몰%
를 포함하는 것인 감광성 수지 조성물.
 
The method according to claim 1,
The (meth) acrylate-
10 to 40 mol% of the repeating unit represented by the above formula (1);
20 to 60 mol% of the repeating unit represented by the formula (2); And
The repeating unit represented by the above formula (3) is preferably 20 to 50 mol%
Wherein the photosensitive resin composition is a photosensitive resin composition.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감광성 수지 조성물은
광산발생제(photo acid generator, PAG); 및
용매
를 더 포함하는 감광성 수지 조성물.
 
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The photosensitive resin composition
Photo acid generator (PAG); And
menstruum
Further comprising a photopolymerization initiator.
제8항에 있어서,
상기 (메타)아크릴레이트계 고분자는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 5 내지 15 중량%로 포함되는 것인 감광성 수지 조성물.
 
9. The method of claim 8,
Wherein the (meth) acrylate-based polymer is contained in an amount of 5 to 15% by weight based on the total amount of the photosensitive resin composition.
제8항에 있어서,
상기 광산발생제는 트리아릴술포늄 퍼플루오로알킬술포네이트, 트리아릴술포늄 트리플레이트, 디아릴이오도늄 트리플레이트, 트리아릴술포늄 노나플레이트, 디아릴이오도늄 노나플레이트, 숙신이미딜 트리플레이트, 2,6-디니트로벤질 술포네이트 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 감광성 수지 조성물.
 
9. The method of claim 8,
The photoacid generator may include triarylsulfonium perfluoroalkylsulfonate, triarylsulfonium triflate, diaryliodonium triflate, triarylsulfonium nonaplate, diaryliodonium nonaplate, succinimidyl tri Plate, 2,6-dinitrobenzylsulfonate, or a combination thereof.
제8항에 있어서,
상기 광산발생제는 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함되는 것인 감광성 수지 조성물.
 
9. The method of claim 8,
Wherein the photoacid generator is contained in an amount of 1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the (meth) acrylate-based polymer.
제8항에 있어서,
상기 감광성 수지 조성물은 상기 (메타)아크릴레이트계 고분자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부의 유기 아민을 더 포함하는 것인 감광성 수지 조성물.
 
9. The method of claim 8,
Wherein the photosensitive resin composition further comprises 0.1 to 5 parts by weight of an organic amine based on 100 parts by weight of the (meth) acrylate-based polymer.
제12항에 있어서,
상기 유기 아민은 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리옥틸아민, 트리이소데실아민, 트리에탄올아민, 히드록시피페리딘 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 감광성 수지 조성물.
13. The method of claim 12,
Wherein the organic amine includes triethylamine, triisobutylamine, trioctylamine, triisodecylamine, triethanolamine, hydroxypiperidine, or a combination thereof.
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