KR101855507B1 - Composition for coating photoresist pattern developed by negative tone developer and method of forming fine pattern using the same - Google Patents
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Abstract
네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴의 표면에 코팅막을 형성하여 패턴의 선폭 크기 또는 구경을 축소시킬 수 있는 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성 방법이 개시된다. 상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물은, 극성(log P)이 1.0 내지 8.0이며, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 지용성 고분자 화합물; 및 산소 원자를 1 내지 4개 포함하는 탄소수 4 내지 12의 유기용매를 포함한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R1은 수소 원자 또는 메틸기이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 질소 원자를 1 내지 4개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 7의 선형 또는 분지형 탄화수소기이고, R2 및 R3은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있으며, X는 존재하지 않거나, 산소 원자를 1 내지 3개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 3의 선형 또는 분지형 탄화수소기이다.Disclosed is a composition for a photoresist pattern coating and a method for forming a fine pattern using the same, which is developed with a negative tone developer capable of forming a coating film on the surface of a photoresist pattern developed with a negative tone developing solution and reducing the size or diameter of a line width of the pattern. The composition for photoresist pattern coating developed with the negative tone developer includes a liposoluble polymer compound having a polarity (log P) of 1.0 to 8.0 and comprising a repeating unit represented by the following formula (1); And an organic solvent having 4 to 12 carbon atoms and containing 1 to 4 oxygen atoms.
[Chemical Formula 1]
Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 and R 3 are each independently a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms which may or may not contain an oxygen atom or a nitrogen atom , R 2 and R 3 may be connected to each other to form a ring, and X is not a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms which does not contain or contains 1 to 3 oxygen atoms.
Description
본 발명은 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 네가티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성방법으로 형성된 포토레지스트 패턴의 표면에 코팅막을 형성하여 패턴의 선폭 크기 또는 구경을 축소시킬 수 있는 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a composition for coating a photoresist pattern developed with a negative tone developer and a method for forming a fine pattern using the same, and more particularly, to a method for forming a coating film on a surface of a photoresist pattern formed by a pattern forming method using a negative tone developer To a negative tone developer capable of reducing the line width size or diameter of the pattern, and a method for forming a fine pattern using the same.
반도체 디바이스의 소형화 및 집적화에 수반하여, 미세패턴의 구현이 요구되고 있으며, 이러한 미세패턴의 형성을 위한 방법으로는 노광 장비의 개발 또는 추가적인 공정의 도입을 통한 포토레지스트 패턴의 미세화(예를 들면, 패턴 코팅 공정을 통한 패턴 스페이스의 축소)가 가장 효과적이다.As the miniaturization and integration of semiconductor devices, it is required to realize a fine pattern. As a method for forming such a fine pattern, development of an exposure apparatus or miniaturization of a photoresist pattern through introduction of an additional process (for example, Reduction of pattern space through pattern coating process) is most effective.
포토레지스트 패턴 형성 방법으로는 네가티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성 방법과 포지티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성 방법이 있다. 상기 포지티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성 방법은 포토레지스트막의 노광 영역을 포지티브 톤 현상액으로 선택적으로 용해 및 제거하여 패턴을 형성하는 것이며, 네가티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성 방법은 비노광 영역을 네가티브 톤 현상액으로 선택적으로 용해 및 제거하여 패턴을 형성을 하는 것이다. 상기 네가티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성 방법은, 포지티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성 방법 사용 시 노광량 부족으로 형성하기 어려운 컨택홀 패턴, 트렌치 패턴 등에서도, 역상의 패턴을 구현함으로써 동일한 패턴을 구현 시 상대적으로 노광량이 많아, 패턴의 형성이 용이하고, 노광되지 않은 부분을 제거하기 위한 현상액으로서 유기용매를 사용하기 때문에 보다 효과적으로 포토레지스트 패턴(미세패턴)을 형성할 수 있다.
As a photoresist pattern forming method, there are a pattern forming method using a negative tone developing liquid and a pattern forming method using a positive tone developing liquid. The pattern forming method using the positive tone developer is to selectively dissolve and remove the exposed area of the photoresist film with a positive tone developer to form a pattern. In the pattern formation method using the negative tone developer, a non-exposed area is selectively To form a pattern. The method of forming a pattern using the negative tone developer can be applied to a contact hole pattern or a trench pattern which is difficult to form due to insufficient exposure amount when a pattern forming method using a positive tone developer is used. A pattern can be easily formed, and a photoresist pattern (fine pattern) can be formed more effectively because an organic solvent is used as a developer for removing unexposed portions.
또한, 상기 추가적인 공정의 도입을 통한 포토레지스트 패턴(미세패턴)의 미세화 방법으로는, 형성된 포토레지스트 패턴의 스페이스 부분을 더욱 작게 만드는 패턴 코팅 공정이 있다. 상기 패턴 코팅 공정은, 통상의 상용화된 수용성 고분자를 포함하는 코팅 조성물을 패턴에 코팅하여, 패턴에 일정한 두께의 코팅막(coating layer)을 형성시킴으로써, (극)미세패턴을 형성하는 방법이다.In addition, as a method for refining the photoresist pattern (fine pattern) through the introduction of the additional process, there is a pattern coating process for making the space portion of the formed photoresist pattern smaller. The pattern coating process is a method of forming a (fine) fine pattern by coating a coating composition containing a commonly used water-soluble polymer on a pattern and forming a coating layer having a uniform thickness on the pattern.
그러나, 상기 수용성 고분자를 포함하는 코팅 조성물(통상적인 코팅 조성물)을 네가티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성 방법으로 형성된 패턴(네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴)에 적용(코팅)하는 경우, 상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴은 패턴의 산성화 비율(패턴(감광성 고분자)의 탈보호기가 카르복시기(-COOH)로 변환된 비율)이 통상의 포지티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성 방법으로 형성된 패턴(포지티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴)과 비교하여 높기 때문에, 질소 함유량이 높고 고분자 수지의 극성이 큰 수용성 고분자와의 가교 반응율이 높아지게 되고, 과도한 패턴의 미세화가 이루어진다.However, when applying (coating) a coating composition (conventional coating composition) containing the water-soluble polymer to a pattern (photoresist pattern developed with a negative tone developer) formed by a pattern formation method using a negative tone developer, The photoresist pattern developed with a developing solution is a pattern formed by a pattern forming method using a conventional positive tone developer (a ratio of the pattern (photosensitive polymer) deprotecting group to a carboxyl group (-COOH) ), The crosslinking reaction rate with the water-soluble polymer having a high nitrogen content and a high polarity of the polymer resin is increased, and the excess pattern is made finer.
따라서, 기존의 수용성 고분자를 이용하는 코팅 화합물의 경우, 과도한 미세화로 인하여, 미세패턴(예를 들어, 50nm 이하 라인앤드스페이스 패턴 또는 60nm 이하의 컨택홀 패턴)의 미세화가 어렵고, 온도에 따른 패턴 선폭의 변화량(코팅막 두께의 변화량)이 커서 안정적인 선폭을 얻기 힘들며, 코팅막 형성 후, 패턴, 하부 막질(패턴의 스페이스 부분과 패턴과의 경계면) 등에 이물질(찌꺼기: scum)의 발생률이 높아지는 문제점이 있다. 또한, 기존의 수용성 화합물을 이용한 패턴 코팅용 조성물의 산도(pH)가 9 이상일 경우, 코팅용 조성물의 코팅 과정에서 염기성 물질에 의한 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴의 변성 및 패턴이 녹는 현상이 발생할 우려가 있다.
Therefore, in the case of a coating compound using a conventional water-soluble polymer, it is difficult to miniaturize a fine pattern (for example, a line and space pattern of 50 nm or less or a contact hole pattern of 60 nm or less) due to excessive refinement, It is difficult to obtain a stable line width because of the large amount of change (the amount of change in the thickness of the coating film), and there is a problem in that the rate of occurrence of foreign matter (scum) increases in the pattern, the lower film quality (the interface between the pattern space and the pattern) Also, when the pH of the composition for pattern coating using a conventional water-soluble compound is 9 or more, the phenomenon that the photoresist pattern developed with the negative tone developer by the basic substance in the coating process of the coating composition and the pattern of the developed photoresist pattern are melted There is a possibility of occurrence.
따라서, 본 발명의 목적은, 코팅막을 사용한 미세패턴 형성 시, 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴에 수용성 고분자를 포함하는 코팅용 조성물을 사용할 때 발생하는 결함(패턴이 녹는 현상, 온도에 따른 패턴 선폭 변화, 이물질 생성 등)을 방지할 수 있는 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for forming a pattern using a coating film, a method of forming a pattern using the coating composition, A method for forming a fine pattern using the same, and a method for forming a fine pattern using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 극성(log P)이 1.0 내지 8.0이며, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 지용성 고분자 화합물; 및 산소 원자를 1 내지 4개 포함하는 탄소수 4 내지 12의 유기용매를 포함하는 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a lipophilic polymer compound having a polar (log P) of 1.0 to 8.0 and comprising a repeating unit represented by the following formula (1); And a negative tone developer comprising an organic solvent having 4 to 12 carbon atoms and containing 1 to 4 oxygen atoms.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1은 수소 원자 또는 메틸기이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 질소 원자를 1 내지 4개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 7의 선형 또는 분지형 탄화수소기이고, R2 및 R3은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있으며, X는 존재하지 않거나, 산소 원자를 1 내지 3개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 3의 선형 또는 분지형 탄화수소기이다.
Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 and R 3 are each independently a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms which may or may not contain an oxygen atom or a nitrogen atom , R 2 and R 3 may be connected to each other to form a ring, and X is not a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms which does not contain or contains 1 to 3 oxygen atoms.
또한, 본 발명은, 피식각층이 형성된 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막을 노광 및 네가티브 톤 현상액으로 현상하여, 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 위에, 상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물이 도포된 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴을 80 내지 180℃로 가열 및 현상하여, 코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 미세패턴 형성 방법을 제공한다.
The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a photoresist film on a semiconductor substrate on which an etching layer is formed; Exposing the photoresist film to exposure and development with a negative tone developer to form a developed photoresist pattern with a negative tone developer; Applying a photoresist pattern coating composition developed with the negative tone developer onto the photoresist pattern developed with the negative tone developer; And a step of forming a coating film by heating and developing the photoresist pattern developed with the negative tone developing solution coated with the composition for photoresist pattern coating developed with the negative tone developing solution at 80 to 180 ° C to form a coating film, Lt; / RTI >
본 발명에 따른 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물은, 질소를 포함하는 지용성 고분자 화합물 및 유기용매를 포함하는 것으로서, 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴에 수용성 고분자를 포함하는 코팅용 조성물을 사용할 때 발생하는 결함(패턴이 녹는 현상, 온도에 따른 패턴 선폭 변화, 이물질 생성 등)을 방지할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 코팅용 조성물은 수용성 고분자를 사용하는 통상의 코팅용 조성물에 비하여, 코팅용 조성물 중, 코팅막을 형성한 부분과 현상 과정에서 제거되는 나머지 부분의 용해율 차이를 극대화시킬 수 있으므로, 미세패턴의 구현에 효과적이며, 온도에 따른 패턴 선폭의 변화량(△CD(nm))이 적으므로, 반도체 생산 시, 보다 안정적인 패턴 선폭을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 코팅용 조성물은 코팅막 형성 후 현상 시, 유기용매(네가티브 톤 현상액과 동일한 현상액 사용 가능)를 사용하므로, 추가적인 현상 장비(unit)를 설치할 필요 없이 패턴 형성 과정에서 사용한 현상 장비를 이용할 수 있어 경제적이다.
The composition for photoresist pattern coating developed with the negative tone developing solution according to the present invention comprises a liposoluble polymer compound containing nitrogen and an organic solvent and is characterized in that the photoresist pattern developed with a negative tone developing solution is coated with a water- It is possible to prevent defects (such as a phenomenon of melting of the pattern, a change in the pattern line width depending on the temperature, generation of foreign matter, etc.) when the composition is used. In addition, since the coating composition of the present invention can maximize the difference in dissolution rate between the portion where the coating film is formed and the remaining portion which is removed in the developing process, compared with a conventional coating composition using a water-soluble polymer, It is effective to implement the pattern and since the amount of change (? CD (nm)) of the pattern line width according to the temperature is small, a more stable pattern line width can be realized in semiconductor production. Further, since the coating composition of the present invention uses an organic solvent (which can use the same developer as the negative tone developer) at the time of development after the formation of the coating film, the development equipment used in the pattern formation process is used without the need of installing an additional developing unit It is economical.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물은 네가티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성 방법으로 형성된 포토레지스트 패턴(네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴)에 코팅막을 형성하여, 패턴 크기를 축소(미세패턴 형성)하기 위한 것으로서, 극성(log P)이 1.0 내지 8.0이며, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 지용성 고분자 화합물, 및 산소 원자를 1 내지 4개 포함하는 탄소수 4 내지 12의 유기용매를 포함한다.The composition for photoresist pattern coating developed with the negative tone developer according to the present invention may be formed by forming a coating film on a photoresist pattern (a photoresist pattern developed with a negative tone developer) formed by a pattern forming method using a negative tone developer, Soluble polymer containing a repeating unit represented by the following formula (1) and having a polarity (log P) of from 1.0 to 8.0, and a repeating unit represented by the following formula (1) Of an organic solvent.
상기 화학식 1에서, R1은 수소 원자(H), 또는 메틸기이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 산소 원자(O) 또는 질소 원자(N)를 1 내지 4개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 1 내지 4의 선형 또는 분지형 탄화수소기이며, R2 및 R3은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다. X는 존재하지 않거나, 산소 원자를 1 내지 3개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 3의 선형 또는 분지형 탄화수소기, 예를 들면, 카르보닐기(-CO-), 에스테르기(-COO-)를 포함하는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.
Wherein R 1 is a hydrogen atom (H) or a methyl group, R 2 and R 3 are each independently a straight or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or 1 to 4 carbon atoms, which does not contain an oxygen atom (O) or a nitrogen atom To 7, preferably 1 to 4, linear or branched hydrocarbon groups, and R 2 and R 3 may be connected to each other to form a ring. X does not contain a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, for example, a carbonyl group (-CO-) or an ester group (-COO-), which may or may not contain 1 to 3 oxygen atoms Is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
본 발명에 사용되는 지용성 고분자 화합물은, 극성(log P)이 1.0 내지 8.0, 바람직하게는 1.1 내지 7.0, 더욱 바람직하게는 1.2 내지 6.0이며, 분자 내에 1개 이상의 질소 원자(아민기)를 포함하는 것으로서, 고온(80 내지 180℃)으로 가열 시, 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 표면의 감광성 고분자와 가교 반응하여 패턴 표면에 코팅막을 형성할 수 있는 것이다.The oil-soluble polymer compound to be used in the present invention has a polar (log P) of 1.0 to 8.0, preferably 1.1 to 7.0, more preferably 1.2 to 6.0, and contains at least one nitrogen atom (amine group) As a result, when heated at a high temperature (80 to 180 ° C), a coating film can be formed on the pattern surface by crosslinking reaction with the photosensitive polymer on the surface of the photoresist pattern developed with the negative tone developer.
상기 극성(log P)은 고분자, 단분자 등의 극성을 표시하는 값으로서, 통상적으로 log P 값이 1.0 미만일 경우, 물에 대한 용해도가 우수하고, 유기용매에 대한 용해도가 떨어지며, log P 값이 1.0 이상일 경우, 물에 대한 용해도가 떨어지나, 유사한 극성 값을 갖는 상기 유기용매(log P = 1.2 ~ 3.0)에 대한 용해도가 향상된다. 상기 극성(log P)의 값은 다양한 방식으로 얻을 수 있으며, 본 발명의 극성(log P) 값은 Crippen's fragmentation 방법을 통하여 얻었다. 상기 방법은 J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987)에 자세하게 기재되어 있다. 상기 지용성 고분자 화합물의 극성(log P)이 1.0 미만이거나, 8.0을 초과할 경우, 본 발명에 사용되는 유기용매와의 극성 차이로 인하여 유기용매에 용해되지 않을 우려가 있다.
The log P is a value indicating a polarity such as a polymer or a single molecule. When the log P value is less than 1.0, the solubility in water is low, the solubility in an organic solvent is low, and the log P value is low If it is 1.0 or more, the solubility in water is lowered but the solubility in the organic solvent having a similar polarity value (log P = 1.2 to 3.0) is improved. The value of the polarity (log P) can be obtained in various ways, and the polarity (log P) value of the present invention is obtained through Crippen's fragmentation method. The method is described in detail in J. Chem. Inf. Com. Sci., 27, 21 (1987). When the polarity (log P) of the oil-soluble polymer compound is less than 1.0 or more than 8.0, there is a possibility that the oil-soluble polymer compound may not be dissolved in the organic solvent due to the polarity difference with the organic solvent used in the present invention.
상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 지용성 고분자 화합물의 대표적인 예로는, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위로만 이루어진 호모폴리머, 하기 화학식 2로 표시되는 지용성 고분자 화합물, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다.Representative examples of the oil-soluble polymer compound containing the repeating unit represented by the formula (1) include homopolymers composed of only the repeating units represented by the formula (1), oil-soluble polymer compounds represented by the following formula (2) have.
상기 화학식 2에서, R1 내지 R3 및 X는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R4는 수소 원자 또는 메틸기이고, R5는 산소 원자를 1 내지 4개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 13, 바람직하게는 1 내지 10의 선형, 분지형 또는 환형 탄화수소기이고, Y는 존재하지 않거나, 산소 원자를 1 내지 3개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 3의 선형 또는 분지형 탄화수소기, 예를 들면, 카르보닐기(-CO-), 에스테르기(-COO-)를 포함하는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며, a 및 b는 상기 고분자를 구성하는 반복단위의 몰%로서, a는 예를 들면, 1 내지 99몰%, 바람직하게는 2 내지 80몰%, 더욱 바람직하게는 5 내지 50몰%이고, b는 예를 들면, 1 내지 99몰%, 바람직하게는 20 내지 98몰%, 바람직하게는 50 내지 95몰%이다. 여기서, a가 1몰% 미만(b가 99몰%를 초과)이면, 상기 지용성 고분자 내에 질소기가 부족하여, 패턴 표면에서 가교 반응이 일어나지 않을 우려(미세패턴이 형성되지 않을 우려)가 있다.
In Formula 2, R < 1 > To R < 3 > and X are as defined in the above formula (1), R < 4 > is a hydrogen atom or a methyl group, and R < 5 > is an alkyl group having 1 to 13, preferably 1 to 10 Linear or branched hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, Y is not present, or a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, which may or may not contain 1 to 3 oxygen atoms, for example, a carbonyl group (-CO-) , And an ester group (-COO-), and a and b are mole% of the repeating units constituting the polymer, and a is, for example, 1 to 99 mol% Is 2 to 80 mol%, more preferably 5 to 50 mol%, and b is, for example, 1 to 99 mol%, preferably 20 to 98 mol%, and preferably 50 to 95 mol%. Here, when a is less than 1 mol% (b is more than 99 mol%), there is a concern that the nitrogen radicals are insufficient in the oil-soluble polymer and a crosslinking reaction does not occur on the pattern surface (a fine pattern may not be formed).
상기 화학식 1로 표시되는 반복단위 또는 반복단위로만 이루어진 호모폴리머의 대표적인 예로는, 하기 화학식 1a 내지 1c로 표시되는 반복단위 또는 반복단위로만 이루어진 호모폴리머를 예시할 수 있고, 상기 화학식 2로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 대표적인 예로는, 하기 화학식 2a 내지 2q로 표시되는 지용성 고분자 화합물을 예시할 수 있다.Representative examples of the homopolymer having only the repeating unit or repeating unit represented by the formula (1) include homopolymers composed only of the repeating units or repeating units represented by the following formulas (1a) to (1c) Representative examples of the polymer compound include the oil-soluble polymer compounds represented by the following general formulas (2a) to (2q).
[화학식 1a][Formula 1a]
[화학식 1b][Chemical Formula 1b]
[화학식 1c][Chemical Formula 1c]
[화학식 2a](2a)
[화학식 2b](2b)
[화학식 2c][Chemical Formula 2c]
[화학식 2d](2d)
[화학식 2e][Formula 2e]
[화학식 2f](2f)
[화학식 2g][Chemical Formula 2g]
[화학식 2h][Chemical Formula 2h]
[화학식 2i](2i)
[화학식 2j](2j)
[화학식 2k][Chemical Formula 2k]
[화학식 2l]≪ EMI ID =
[화학식 2m][Formula 2m]
[화학식 2n](2n)
[화학식 2o](2o)
[화학식 2p][Chemical Formula 2p]
[화학식 2q] [Formula 2q]
상기 화학식 2a 내지 2q에서, a 및 b는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
In Formulas (2a) to (2q), a and b are the same as defined in Formula (2).
상기 지용성 고분자 화합물의 함량은, 전체 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물에 대하여, 0.5 내지 15중량%, 바람직하게는 1 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 8중량%이다. 상기 지용성 고분자 화합물의 함량이 0.5중량% 미만이면, 코팅막 형성이 어려워질 우려가 있고, 15중량%를 초과하면, 코팅막의 균일성이 불량해질 우려가 있다. 또한, 상기 지용성 고분자 화합물의 중량평균분자량은 2,000 내지 100,000, 바람직하게는 3,000 내지 50,000, 더욱 바람직하게는 5,000 내지 15,000이다. 상기 지용성 고분자 화합물의 중량평균분자량이 2,000 미만이면, 코팅 시 코팅 성능이 저하될(코팅막 형성이 어려워질) 우려가 있고, 100,000을 초과하면, 유기용매에 대한 용해도가 급격히 떨어질 우려가 있다. 또한, 상기 지용성 고분자의 산도(pH)는 7.0 내지 8.5일 수 있다.
The content of the oil-soluble polymer compound is 0.5 to 15% by weight, preferably 1 to 10% by weight, and more preferably 3 to 8% by weight based on the composition for photoresist pattern coating developed with the entire negative tone developer. If the content of the oil-soluble polymer compound is less than 0.5% by weight, the coating film may be difficult to form. If the content is more than 15% by weight, the uniformity of the coating film may be poor. The weight-average molecular weight of the oil-soluble polymer compound is 2,000 to 100,000, preferably 3,000 to 50,000, and more preferably 5,000 to 15,000. If the weight-average molecular weight of the oil-soluble polymer compound is less than 2,000, there is a fear that coating performance (coating film formation becomes difficult) during coating, and if it exceeds 100,000, solubility in an organic solvent may drop sharply. The pH of the oil-soluble polymer may be 7.0 to 8.5.
본 발명에 사용되는 유기용매는 도포 및 코팅막 형성 시, 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴을 변형시키지 않는 것으로서, 산소 원자를 1 내지 4개 포함하는 탄소수 4 내지 12의 유기용매, 예를 들어, 아세테이트 구조, 에테르 구조, 알코올 구조, 케톤 구조의 용매를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, n-부틸 아세테이트, 디이소부틸 에테르, n-헥산올, n-헵탄올, 메틸이소부틸케톤, 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 유기용매의 함량은 전체 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물에 대하여, 상기 지용성 고분자 화합물을 제외한 나머지이다.
The organic solvent used in the present invention does not modify the photoresist pattern developed with the negative tone developer when coating and forming a coating film, and is an organic solvent having 4 to 12 carbon atoms and containing 1 to 4 oxygen atoms, for example, A solvent having an acetate structure, an ether structure, an alcohol structure, or a ketone structure can be used, and preferably n-butyl acetate, diisobutyl ether, n-hexanol, n-heptanol, methyl isobutyl ketone, Etc. may be used. The content of the organic solvent is the same as that of the composition for coating a photoresist pattern developed with the entire negative tone developer except for the oil-soluble polymer.
본 발명에 따른 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물은, 필요에 따라, 산촉매, 계면활성제, 염기성 화합물 등의 첨가물을 더욱 포함할 수 있다.The composition for photoresist pattern coating developed with the negative tone developer according to the present invention may further contain additives such as an acid catalyst, a surfactant, and a basic compound, if necessary.
본 발명에 사용되는 산촉매는 코팅막 형성 시, 막질의 가교도 또는 가교율을 향상시킬 수 있는 것으로서, 예를 들면, 염산, 황산, 인산, 메틸 술폰산, 에틸 술폰산, 프로필 술폰산, 부틸 술폰산, 벤젠 술폰산, 2,4-디메틸벤젠 술폰산, 파라톨루엔 술폰산(p-toluenesulfonic acid: PTSA), 캄포 술폰산, 나프틸 술폰산, 사이클로헥실 술폰산, 초산, 에틸초산, 프로필 초산, 이소프로필 초산, 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 산촉매 사용 시, 상기 산촉매의 함량은 전체 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물 100중량부에 대하여, 0.1 내지 5중량부, 바람직하게는 0.5 내지 3중량부이다. 상기 산촉매의 함량이 전체 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물 100중량부에 대하여, 0.1중량부 미만이면, 막질의 가교도 또는 가교율의 향상 효과를 얻지 못할 우려가 있으며, 5중량부를 초과하면, 과도한 산에 의한 과도한 촉매 작용으로 인하여 가교량이 급격히 증가할 우려가 있다.
The acid catalyst used in the present invention is one capable of improving the degree of crosslinking or crosslinking of a film when forming a coating film and includes, for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, methylsulfonic acid, ethylsulfonic acid, propylsulfonic acid, P-toluenesulfonic acid (PTSA), camphorsulfonic acid, naphthylsulfonic acid, cyclohexylsulfonic acid, acetic acid, ethyl acetic acid, propyl acetic acid, isopropyl acetic acid, and mixtures thereof have. When the acid catalyst is used, the content of the acid catalyst is 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition for photoresist pattern coating developed with the entire negative tone developer. If the content of the acid catalyst is less than 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition for photoresist pattern coating developed with the entire negative tone developer, there is a possibility that the effect of improving the crosslinking degree or crosslinking ratio of the film may not be obtained. , There is a fear that the amount of crosslinking increases sharply due to excessive catalytic action due to excessive acid.
본 발명에 사용되는 계면활성제는 상기 코팅용 조성물의 코팅성을 증가시키기 위한 것으로서, 통상의 계면활성제를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 패턴의 크기 및 두께에 따라, 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 계면활성제의 더욱 구체적인 예로는 알킬벤젠술폰산염계 계면활성제, 고급아민할로겐화물, 제사암모늄염계 계면활성제, 알킬피리디늄염계 계면활성제, 아미노산계 계면활성제, 술폰이미드계 계면활성제 등을 예시할 수 있다. 상기 계면활성제 사용 시, 상기 계면활성제의 함량은, 전체 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물 100중량부에 대하여, 0.01 내지 5중량부, 바람직하게는 0.1 내지 1중량부이다. 상기 계면활성제의 함량이 전체 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물 100중량부에 대하여, 0.01중량부 미만이면, 코팅막 형성 시 코팅막의 균일성이 저하될 우려가 있으며, 5중량부를 초과하면, 코팅막 형성 시 계면활성제에 의해 발생된 거품에 의하여 코팅 막질이 불량해지거나, 코팅막을 현상하는 과정에서 과량의 계면활성제에 의한 포토레지스트 패턴의 손실이 발생될 우려가 있다.
The surfactant used in the present invention is to increase the coatability of the coating composition. Conventional surfactants can be used. For example, depending on the size and thickness of the pattern, an anionic surfactant, a cationic surfactant, The amphoteric surfactants may be used alone or in combination of two or more. More specific examples of the surfactant include an alkylbenzenesulfonate surfactant, a higher amine halide, a quarternary ammonium salt surfactant, an alkyl pyridinium salt surfactant, an amino acid surfactant, and a sulfonimide surfactant . When the surfactant is used, the content of the surfactant is 0.01 to 5 parts by weight, preferably 0.1 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the composition for photoresist pattern coating developed with the entire negative tone developer. If the content of the surfactant is less than 0.01 part by weight based on 100 parts by weight of the composition for photoresist pattern coating developed with the entire negative tone developer, there is a fear that the uniformity of the coating film is lowered when the coating film is formed, , The coating film quality may be deteriorated due to the foam generated by the surfactant during the formation of the coating film, or the photoresist pattern may be lost due to excessive surfactant during the process of developing the coating film.
본 발명에 사용되는 염기성 화합물은, 가교제 및 안정제 역할을 하는 것으로서, 통상의 아민 화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 트리에탄올아민(triethanolamine: TEOA), 2-아미노에탄올(2-aminoethanol), 2-2-아미노에톡시에탄올(2-(2-aminoethoxy)ethanol) 등을 사용할 수 있다. 상기 염기성 화합물 사용 시, 상기 염기성 화합물의 함량은 전체 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물 100중량부에 대하여, 0.01 내지 2중량부, 바람직하게는 0.05 내지 1중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5중량부이다. 상기 염기성 화합물의 함량이 상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물 100중량부에 대하여, 0.01중량부 미만이면, 염기성 화합물 사용에 따른 효과를 얻지 못할 우려가 있으며, 2중량부를 초과하면, 코팅용 조성물의 염기도가 증가하여, 코팅 시, 포토레지스트 패턴 표면을 변성시킬 우려가 있다.
The basic compound used in the present invention acts as a cross-linking agent and a stabilizing agent, and typical amine compounds can be used. Examples thereof include triethanolamine (TEOA), 2-aminoethanol, 2- 2- (2-aminoethoxy) ethanol, and the like can be used. When the basic compound is used, the content of the basic compound is 0.01 to 2 parts by weight, preferably 0.05 to 1 part by weight, more preferably 0.05 to 1 part by weight, relative to 100 parts by weight of the composition for photoresist pattern coating developed with the entire negative tone developer 0.1 to 0.5 parts by weight. If the amount of the basic compound is less than 0.01 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition for photoresist pattern coating developed with the negative tone developer, there is a fear that the effect of using the basic compound may not be obtained. If the amount is more than 2 parts by weight, There is a fear that the basicity of the coating composition increases, and the surface of the photoresist pattern may be denatured upon coating.
본 발명에 따른 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물을 이용한 반도체 소자의 미세패턴 형성 방법은, 예를 들면, (a) 피식각층이 형성된 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계, (b) 상기 포토레지스트막을 소정의 노광 마스크 및 노광기를 사용하여 노광하고, n-부틸 아세테이트 등의 통상적인 네가티브 톤 현상액으로 현상하여 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, (c) 상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 위에, 상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물을 도포하는 단계, (d) 상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물이 도포된 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴을 80 내지 180℃로 가열하고, n-부틸 아세테이트 등의 통상적인 네가티브 톤 현상액으로 현상하여, 코팅막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
The method for forming a fine pattern of a semiconductor device using the composition for photoresist pattern coating according to the present invention includes the steps of: (a) forming a photoresist film on a semiconductor substrate having a pattern layer formed thereon; (b) Forming a photoresist pattern developed with a negative tone developing solution by using a conventional negative tone developer such as n-butyl acetate to form a developed photoresist pattern; (c) Applying a photoresist pattern coating composition developed with the negative tone developer onto the photoresist pattern, (d) applying a photoresist pattern coating composition developed with the negative tone developer to the negative tone developer coated with the negative tone developer, The pattern was heated to 80 to 180 DEG C, and a tube of n-butyl acetate or the like By developing of a negative tone developer, it may include the step of forming a coating film.
상기 반도체 소자의 미세패턴 형성 방법은 통상의 네가티브 톤 현상액을 이용한 포토레지스트 패턴 형성 방법에 의해 형성된 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴에, 본 발명에 따른 코팅용 조성물을 사용하여, 통상의 코팅막 형성 단계를 적용한 것으로서, 통상적인 코팅액 조성물(수용성 고분자를 포함하는 코팅액 조성물)을 사용하는 경우와는 달리, 추가적인 현상 장비(unit) 등을 설치할 필요가 없어, 장비의 활용률을 높일 수 있다.The method for forming a fine pattern of a semiconductor device is a method of forming a conventional coating film using a coating composition according to the present invention on a photoresist pattern developed with a negative tone developer formed by a photoresist pattern forming method using a conventional negative tone developer Unlike the case of using a conventional coating liquid composition (a coating liquid composition containing a water-soluble polymer), it is not necessary to provide an additional developing unit, and the utilization rate of the equipment can be increased.
상기 (d) 단계의 가열 과정은 도포된 코팅용 조성물과 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 표면의 감광성 고분자가 가교 결합하여 코팅막을 형성할 수 있도록 하는 단계로서, 상기 가열 과정의 가열 온도는 80 내지 180℃, 바람직하게는 130 내지 150℃이고, 가열 시간은 5 내지 300초, 바람직하게는 50 내지 90초이다. 상기 가열 과정의 가열 온도가 80℃ 미만이거나, 가열 시간이 5초 미만이면, 상기 포토레지스트 패턴에 코팅막(보호막)이 형성되지 못할 우려가 있으며, 가열 온도가 180℃를 초과하거나 가열 시간이 300초를 초과하면, 상기 포토레지스트 패턴이 용융될 우려가 있다.
In the step (d), the photosensitive polymer on the surface of the developed photoresist pattern is crosslinked to form a coating film with the applied coating composition and a negative tone developing solution. The heating temperature in the heating process is 80 To 180 캜, preferably 130 to 150 캜, and the heating time is 5 to 300 seconds, preferably 50 to 90 seconds. If the heating temperature in the heating process is less than 80 ° C or the heating time is less than 5 seconds, a coating film (protective film) may not be formed on the photoresist pattern. If the heating temperature exceeds 180 ° C or the heating time is 300 seconds , There is a fear that the photoresist pattern is melted.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. The following examples illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
[제조예 1] 화학식 1a로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 1] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (1a)
질소 환류된 500mL 반응기에 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol), 및 아조비스(이소부티로니트릴)(AIBN) 7.0g를 넣고, 반응물을 메틸에틸케톤(MEK) 200g에 용해시킨 후, 80℃에서 24시간 동안 중합시켰다. 중합반응이 완결된 후, 과량의 디에틸에테르에 상기 반응물을 천천히 적가하면서 침전시킨 다음, 드라이 오븐을 이용하여 건조한 후, 다시 메틸에틸케톤으로 용해시키고, 용해된 반응물을 디에틸 에테르에서 재침전시켜 상기 화학식 1a로 표시되는 지용성 고분자 화합물(화학식 1a로 표시되는 반복단위로만 이루어진 호모폴리머) 59.2g을 얻었다(수율: 85%). GPC(Gel permeation chromatography)를 이용하여 합성된 고분자의 중량평균분자량(Mw) 및 다분산도(PD: Polydispersity)를 분석하였고, Crippen's fragmentation 방법을 통하여 극성(log P) 값을 얻었다(Mw=11,120, PD=1.85, 극성(log P)=1.64).
69.5 g (0.5 mol) of 1-vinyl-2-azepanone and 7.0 g of azobis (isobutyronitrile) (AIBN) were placed in a nitrogen-refluxed 500 mL reactor, After dissolving in 200 g of ethyl ketone (MEK), polymerization was carried out at 80 DEG C for 24 hours. After completion of the polymerization reaction, the reaction product was slowly added dropwise to diethyl ether and precipitated. After drying using a dry oven, the reaction product was again dissolved in methyl ethyl ketone, and the dissolved reaction product was reprecipitated in diethyl ether 59.2 g (yield: 85%) of the oil-soluble polymer represented by the above formula (1a) (homopolymer consisting only of the repeating unit represented by the formula (1a)) was obtained. The weight average molecular weight (Mw) and polydispersity (PD) of the polymer synthesized by GPC (Gel Permeation Chromatography) were analyzed and the polarity (log P) value was obtained by Crippen's fragmentation method (Mw = 11,120, PD = 1.85, and polarity (log P) = 1.64).
[제조예 2] 화학식 2a로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 2] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2a)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 48.7g(0.35mol) 및 아크릴릭 에시드 메틸 에테르(acrylic acid methyl ether) 12.9g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2a로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 44.4g을 얻었다(수율: 72%, Mw=9,500, PD=1.75, 극성(log P)=2.60).
(0.35 mol) of 1-vinyl-2-azepanone was used instead of 69.5 g (0.5 mol) of the 1-vinyl-2-azepanone, Except that 12.9 g (0.15 mol) of acrylic acid methyl ether and 12.9 g (0.15 mol) of acrylic acid methyl ether were used in place of acrylic acid methyl ether (a = 70 mol%, b = 30% by mole) (yield: 72%, Mw = 9,500, PD = 1.75, polarity (log P) = 2.60).
[제조예 3] 화학식 2b로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 3] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2b)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 48.7g(0.35mol) 및 아크릴릭 에시드 테트라 부틸 에테르(acrylic acid tetra buthyl ether) 19.2g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2b로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 57.1g을 얻었다(수율: 84%, Mw=9,160, PD=1.81, 극성(log P)=3.48).
(0.35 mol) of 1-vinyl-2-azepanone was used instead of 69.5 g (0.5 mol) of the 1-vinyl-2-azepanone, Except that 19.2 g (0.15 mol) of acrylic acid tetra buthyl ether was used instead of acrylic acid tetrabutyl ether (a = 70 mol%), b = 30 mol%) (yield: 84%, Mw = 9,160, PD = 1.81, polarity (log P) = 3.48).
[제조예 4] 화학식 2c로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 4] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2c)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 48.7g(0.35mol) 및 아크릴릭 에시드 사이클로헥실 에테르(acrylic acid cyclohexyl ether) 23.1g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2c로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 61.1g을 얻었다(수율: 85%, Mw=8,760, PD=1.80, 극성(log P)=4.15).
(0.35 mol) of 1-vinyl-2-azepanone was used instead of 69.5 g (0.5 mol) of the 1-vinyl-2-azepanone, Except that 23.1 g (0.15 mol) of acrylic acid cyclohexyl ether and 23.1 g (0.15 mol) of acrylic acid cyclohexyl ether were used in place of the acrylic acid cyclohexyl ether (a = 70 mol%, b = 30 mol%) (yield: 85%, Mw = 8,760, PD = 1.80, polarity (log P) = 4.15).
[제조예 5] 화학식 2d로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 5] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2d)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 48.7g(0.35mol) 및 아크릴릭 에시드 바이사이클로 [2.2.1]헵탄-2-일 에테르(acrylic acid bicyclo [2.2.1]heptan-2-yl ether) 24.9g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2d로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 52.3g을 얻었다(수율: 71%, Mw=9,620, PD=1.72, 극성(log P)=3.96).
(0.35 mol) of 1-vinyl-2-azepanone was used instead of 69.5 g (0.5 mol) of the 1-vinyl-2-azepanone, Except that 24.9 g (0.15 mol) of acrylic acid bicyclo [2.2.1] heptan-2-yl ether was used instead of acrylic acid bicyclo [2.2.1] heptan- (Yield: 71%, Mw = 9,620, PD = 1.72, polarity (log P) = 3.96) was obtained in the same manner as the oil soluble polymer represented by Formula 2d (a = 70 mol%, b = 30 mol% ).
[제조예 6] 화학식 2e로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 6] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2e)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 48.7g(0.35mol) 및 아크릴릭 에시드 옥타하이드로-4,7-메타노-인덴-5-일 에테르(acrylic acid octahydro-4,7-methano- inden-5-yl ether) 30.9g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2e로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 62.1g을 얻었다(수율: 78%, Mw=8,600, PD=1.64, 극성(log P)=3.84).
(0.35 mol) of 1-vinyl-2-azepanone was used instead of 69.5 g (0.5 mol) of the 1-vinyl-2-azepanone, And 30.9 g (0.15 mol) of acrylic acid octahydro-4,7-methano-inden-5-yl ether were used in place of the acrylic acid octahydro- (Yield: 78%, Mw = 8,600, PD = 1.64, polarity: (a = 70 mol%, b = 30 mol%) represented by the formula 2e was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 log P) = 3.84).
[제조예 7] 화학식 2f로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 7] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2f)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 48.7g(0.35mol) 및 아크릴릭 에시드 아다만탄-1-일 에테르(acrylic acid adamatan-1-yl ether) 30.9g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2f로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 55.0g을 얻었다(수율: 69%, Mw=9,450, PD=1.65, 극성(log P)=3.73).
(0.35 mol) of 1-vinyl-2-azepanone was used instead of 69.5 g (0.5 mol) of the 1-vinyl-2-azepanone, Soluble polymer represented by the above formula (2f) was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that 30.9 g (0.15 mol) of acrylic acid adamatan-1-yl ether was used instead of acrylic acid adamantan- (Yield: 69%, Mw = 9,450, PD = 1.65, polarity (log P) = 3.73) was obtained as a compound (a = 70 mol%, b = 30 mol%).
[제조예 8] 화학식 2g로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 8] Preparation of a liposoluble polymer represented by the formula (2g)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 48.7g(0.35mol) 및 아크릴릭 에시드 2-하이드록시-에틸 에테르(acrylic acid 2-hydroxy-ethyl ether) 17.4g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2g로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 55.6g을 얻었다(수율: 84%, Mw=9,860, PD=1.86, 극성(log P)=2.02).
(0.35 mol) of 1-vinyl-2-azepanone was used instead of 69.5 g (0.5 mol) of the 1-vinyl-2-azepanone, Except that 17.4 g (0.15 mol) of acrylic acid 2-hydroxy-ethyl ether was used in place of the acrylic acid 2-hydroxy-ethyl ether (yield: 84%, Mw = 9,860, PD = 1.86, polarity (log P) = 2.02).
[제조예 9] 화학식 2h로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 9] Preparation of a liposoluble polymer represented by the formula (2h)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 48.7g(0.35mol) 및 아크릴릭 에시드 5-옥소-4-옥사-트리사이클로[4.2.1.03,7]논-2-일 에테르(acrylic acid 5-oxo-4-oxa- tricyclo[4.2.1.03,7]non-2-yl ether) 33.3g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2h로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 64.0g을 얻었다(수율: 78%, Mw=9,210, PD=1.94, 극성(log P)=2.78).
(0.35 mol) of 1-vinyl-2-azepanone was used instead of 69.5 g (0.5 mol) of the 1-vinyl-2-azepanone, acrylic Acid and 5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7] non-2-yl ether (acrylic acid 5-oxo-4 -oxa- tricyclo [4.2.1.0 3,7] non-2 64.0 g of the oil soluble polymer (a = 70 mol%, b = 30 mol%) represented by the formula 2h was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that 33.3 g (0.15 mol) (Yield: 78%, Mw = 9,210, PD = 1.94, polarity (log P) = 2.78).
[제조예 10] 화학식 2i로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 10] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2i)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 48.7g(0.35mol) 및 아크릴릭 에시드 5-옥소-4,8-디옥사-트리사이클로[4.2.1.03,7]논-2-일 에테르(acrylic acid 5-oxo-4,8 -dioxa-tricyclo[4.2.1.03,7]non-2-yl ether) 33.6g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2i로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 74.1g을 얻었다(수율: 90%, Mw=8,990, PD=1.90, 극성(log P)=1.76).
(0.35 mol) of 1-vinyl-2-azepanone was used instead of 69.5 g (0.5 mol) of the 1-vinyl-2-azepanone, acrylic Acid and 5-oxo-4,8-dioxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7] non-2-yl ether (acrylic acid 5-oxo-4,8 -dioxa-tricyclo [4.2.1.0 3, 7] non-2-yl ether ) 33.6g (0.15mol) , and is oil-soluble polymer compound in the same manner as in Preparation example 1 of the formula 2i except for using (a = 70% mol, b = 30 moles (Yield: 90%, Mw = 8,990, PD = 1.90, polarity (log P) = 1.76).
[제조예 11] 화학식 2j로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 11] Preparation of a fat-soluble polymer represented by the formula (2j)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-피롤리돈(1-vinyl-pyrrolidone) 38.9g(0.35mol) 및 2-메틸 아크릴릭 에시드 메틸 에테르(2-methyl acrylic acid methyl ether) 15.0g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2j로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 51.2g을 얻었다(수율: 95%, Mw=8,120, PD=1.80, 극성(log P)=1.77).
Vinyl-pyrrolidone (38.9 g, 0.35 mol) and 2-vinyl-2-azepanone were used in the place of 69.5 g (0.5 mol) of 1-vinyl- Except that 15.0 g (0.15 mol) of 2-methyl acrylic acid methyl ether was used in place of methyl acrylate methyl ether (a = 70 mol%) in the same manner as in Preparation Example 1, (yield: 95%, Mw = 8,120, PD = 1.80, polarity (log P) = 1.77).
[제조예 12] 화학식 2k로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 12] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2k)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-비닐-이미다졸(1-vinyl-imidazole) 32.9g(0.35mol) 및 2-메틸 아크릴릭 에시드 메틸 에테르(2-methyl acrylic acid methyl ether) 15.0g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2k로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 47.0g을 얻었다(수율: 98%, Mw=9,480, PD=1.68, 극성(log P)=1.68).
(0.35 mol) of 1-vinyl-imidazole instead of 69.5 g (0.5 mol) of 1-vinyl-2-azepanone and 2-methyl Except that 15.0 g (0.15 mol) of 2-methyl acrylic acid methyl ether was used in place of 70% by mole of the oil-soluble polymer represented by Formula 2k (a = 70 mol% (yield: 98%, Mw = 9,480, PD = 1.68, polarity (log P) = 1.68).
[제조예 13] 화학식 1b로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 13] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (1b)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 1-아제판-1-일-프로펜온(1-Azepan-1-yl-propenone) 76.6g(0.5mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 1b로 표시되는 지용성 고분자 화합물(화학식 1b로 표시되는 반복단위로만 이루어진 호모폴리머) 52.1g을 얻었다(수율: 68%, Mw=13,050, PD=1.77, 극성(log P)=2.30).
Azepan-1-yl-propenone 76.6 (0.5 mol) was used instead of the above-mentioned 1-vinyl-2-azepanone 52.1 g of a liposoluble polymer compound (a homopolymer consisting only of a repeating unit represented by the formula (1b)) represented by the above formula (1b) was obtained in the same manner as in the above Production Example 1 except for using 0.5 g (0.5 mol) %, Mw = 13,050, PD = 1.77, and polarity (log P) = 2.30).
[제조예 14] 화학식 1c로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 14] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (1c)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 2-메틸-1-피롤리딘-1-일-프로페논(2-methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone) 69.6g (0.5mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 1c로 표시되는 지용성 고분자 화합물(화학식 1c로 표시되는 반복단위로만 이루어진 호모폴리머) 54.3g을 얻었다(수율: 78%, Mw=11,560, PD=1.58, 극성(log P)=1.76).
Methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone was used instead of the above-mentioned 1-vinyl-2-azepanone (69.5 g, 0.5 mol) except that 69.6 g (0.5 mol) of 2-pyrrolidin-1-yl-propenone was used instead of 69.6 g (0.5 mol) of the repeating unit represented by formula ) (Yield: 78%, Mw = 11,560, PD = 1.58, polarity (log P) = 1.76).
[제조예 15] 화학식 2l로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 15] Preparation of a fat-soluble polymer represented by the formula (21)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 2-메틸-1-피롤리딘-1-일-프로페논(2-methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone) 48.7g (0.35mol) 및 2-메틸 아크릴릭 에시드 메틸 에테르(2-methyl acrylic acid methyl ether) 15.0g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2l로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 52.3g을 얻었다(수율: 82%, Mw=12,080, PD=1.95, 극성(log P)=3.14).
Methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone was used instead of the above-mentioned 1-vinyl-2-azepanone (69.5 g, 0.5 mol) (0.15 mol) of 2-methyl acrylic acid methyl ether was used instead of 48.7 g (0.35 mol) of 3-pyrrolidin-1-yl-propenone (Yield: 82%, Mw = 12,080, PD = 1.95, polarity (log P) = 3.14) was obtained in the same manner as in Example 1, .
[제조예 16] 화학식 2m으로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 16] Preparation of a fat-soluble polymer represented by the formula (2m)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 2-메틸-1-피롤리딘-1-일-프로페논(2-methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone) 48.7g (0.35mol) 및 2-메틸 아크릴릭 에시드 테트라 부틸 에테르(2-methyl acrylic acid tetra buthyl ether) 25.2g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2m으로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 59.5g을 얻었다(수율: 85%, Mw=12,810, PD=1.82, 극성(log P)=4.02).
Methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone was used instead of the above-mentioned 1-vinyl-2-azepanone (69.5 g, 0.5 mol) (0.15 mol) of 2-methyl acrylic acid tetra buthyl ether was used instead of 48.7 g (0.35 mol) of 2-methylpyrrolidin-1-yl- (Yield: 85%, Mw = 12,810, PD = 1.82, polarity (log P) = 60) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, 4.02).
[제조예 17] 화학식 2n으로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 17] Preparation of a fat-soluble polymer represented by the formula (2n)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 2-메틸-1-피롤리딘-1-일-프로페논(2-methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone) 48.7g (0.35mol) 및 2-메틸 아크릴릭 에시드 사이클로 헥실 에테르(2-methyl acrylic acid cyclo hexyl ether) 27.0g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2n으로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 63.6g을 얻었다(수율: 86%, Mw=10,010, PD=1.84, 극성(log P)=4.69).
Methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone was used instead of the above-mentioned 1-vinyl-2-azepanone (69.5 g, 0.5 mol) except that 27.0 g (0.15 mol) of 2-methyl acrylic acid cyclohexyl ether (48.7 g, 0.35 mol) was used instead of 2-methyl-acrylic acid cyclohexyl ether (Yield: 86%, Mw = 10,010, PD = 1.84, polarity (log P) = 30) was obtained in the same manner as in the preparation of the oil-soluble polymer (a = 70 mol% 4.69).
[제조예 18] 화학식 2o로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Production Example 18] Preparation of a fat-soluble polymer represented by the formula ( 2)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 2-메틸-1-피롤리딘-1-일-프로페논(2-methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone) 48.7g (0.35mol) 및 2-메틸 아크릴릭 에시드 바이사이클로 [2.2.1]헵탄-2-일 에테르(2-methyl acrylic acid bicyclo [2.2.1]heptan-2-yl ether) 27.0g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2o로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 57.6g을 얻었다(수율: 76%, Mw=13,220, PD=1.73, 극성(log P)=4.50).
Methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone was used instead of the above-mentioned 1-vinyl-2-azepanone (69.5 g, 0.5 mol) 2-methyl acrylic acid bicyclo [2.2.1] heptan-2-yl (0.35 mol) and 2-methyl acrylic acid bicyclo [2.2.1] heptan- (a = 70 mol%, b = 30 mol%) represented by the formula 2 o was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that 27.0 g (0.15 mol) of Yield: 76%, Mw = 13,220, PD = 1.73, polarity (log P) = 4.50).
[제조예 19] 화학식 2p로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 19] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2p)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 2-메틸-1-피롤리딘-1-일-프로페논(2-methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone) 48.7g (0.35mol) 및 2-메틸 아크릴릭 에시드 옥타하이드로-4,7-메타노-인덴-5-일 에테르(2-methyl acrylic acid octahydro-4,7-methano-inden-5-yl ether) 33.0g (0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2p로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 56.4g을 얻었다(수율: 69%, Mw=11,960, PD=1.67, 극성(log P)=5.08).
Methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone was used instead of the above-mentioned 1-vinyl-2-azepanone (69.5 g, 0.5 mol) 2-methyl acrylic acid octahydro-4,7-methano-inden-5-yl ether (48.7 g, 0.35 mol) (a = 70 mol%, b = 30 mol%) represented by Formula 2p was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that 33.0 g (0.15 mol) of inden- (Yield: 69%, Mw = 11,960, PD = 1.67, polarity (log P) = 5.08).
[제조예 20] 화학식 2q로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 20] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2q)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 2-메틸-1-피롤리딘-1-일-프로페논(2-methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone) 48.7g (0.35mol) 및 2-메틸 아크릴릭 에시드 아다만탄-1-일 에테르(2-methyl acrylic acid adamatan-1-yl ether) 33.0g(0.15mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2q로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=70몰%, b=30몰%) 61.3g을 얻었다(수율: 75%, Mw=11,560, PD=1.82, 극성(log P)=4.97).
Methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone was used instead of the above-mentioned 1-vinyl-2-azepanone (69.5 g, 0.5 mol) pyrrolidin-1-yl-propenone) and 33.0 g (0.15 mol) of 2-methyl acrylic acid adamatan-1-yl ether were used (Yield: 75%, Mw = 11,560, PD = 30) was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the amount of the oil-soluble polymer represented by the formula 2q was 70 mol% 1.82, polarity (log P) = 4.97).
[제조예 21] 화학식 2q로 표시되는 지용성 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 21] Preparation of the oil-soluble polymer represented by the formula (2q)
상기 1-비닐-2-아제파논(1-vinyl-2-azepanone) 69.5g(0.5mol) 대신에, 2-메틸-1-피롤리딘-1-일-프로페논(2-methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone) 34.8g (0.25mol) 및 2-메틸 아크릴릭 에시드 아다만탄-1-일 에테르(2-methyl acrylic acid adamatan-1-yl ether) 55.1g(0.25mol)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 2q로 표시되는 지용성 고분자 화합물(a=50몰%, b=50몰%) 53.0g을 얻었다(수율: 59%, Mw=9,810, PD=1.59, 극성(log P)=5.80).
Methyl-1-pyrrolidin-1-yl-propenone was used instead of the above-mentioned 1-vinyl-2-azepanone (69.5 g, 0.5 mol) 55.1 g (0.25 mol) of 2-methyl acrylic acid adamatan-1-yl ether was used in place of 34.8 g (0.25 mol) of 2-methylpyrrolidin- (Yield: 59%, Mw = 9,810, PD: 50%) was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, 1.59, and polarity (log P) = 5.80).
[실시예 1-1 내지 1-24 및 비교예 1] 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물의 제조 [Examples 1-1 to 1-24 and Comparative Example 1] The development with a negative tone developer Preparation of composition for photoresist pattern coating
하기 표 1의 조성에 따라, 지용성 고분자 화합물(제조예 1 내지 1-21) 또는 수용성 고분자 화합물 A1((a=70, b=30, 분자량=9,500, 극성(log P)=-0.59)), 지용성 및 수용성 계면활성제인 3M사의 FC4430, 염기성 화합물(트리에탄올 아민(TEOA)) 및 산촉매 화합물(파라톨루엔 술폰산(PTSA))을 용매(n-부틸 아세테이트(nBA), n-헵탄올, 탈이온수)에 완전히 용해시킨 후, 0.2㎛의 디스크 필터로 여과하여 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물을 제조하였다.According to the composition shown in the following Table 1, the oil-soluble polymer compound (Preparation Examples 1 to 1-21) or the water-soluble polymeric compound A1 ( (a = 70, b = 30, molecular weight = 9,500, polarity (log P) = -0.59)), fat soluble and water soluble surfactant FC4430, basic compound (triethanolamine (TEOA)) and acid catalytic compound (paratoluenesulfonic acid (PTSA)) was completely dissolved in a solvent (n-butyl acetate (nBA), n-heptanol, deionized water) and then filtered with a 0.2 mu m disk filter to prepare a composition for photoresist pattern coating .
(사용량)additive
(usage)
[실시예 2-1 내지 2-24 및 비교예 2] 반도체 소자의 미세패턴 형성 및 평가 [Examples 2-1 to 2-24 and Comparative Example 2] Formation and evaluation of fine patterns of semiconductor devices
실리콘 웨이퍼 위에 33nm의 두께로 ArF 유기반사방지막 조성물 DARC-A125(제조사: ㈜동진쎄미켐)을 코팅하고, 240℃에서 60초 동안 가열한 후, 포토레지스트 조성물 DHA-7079(ArF 포토레지스트, 제조사: ㈜동진쎄미켐)를 코팅하고 105℃에서 60초 동안 가열(소프트 베이크(soft bake))하여 포토레지스트 막을 형성하였다. 상기 포토레지스트막이 형성된 웨이퍼를 개구수가 0.85인 ArF 노광기(장치명: ASML 1200, 제조사: ASML)를 이용하여 노광한 후, 95℃에서 60초 동안 가열하여 노광중 발생된 산을 증폭시켰으며, 네거티브 톤 현상액(n-부틸 아세테이트)에 60초 동안 침지시켜 현상함으로써, 선폭의 크기가 110nm인 컨택홀 패턴(contact hole pattern)을 형성하였다. 상기 컨택홀 패턴이 형성된 웨이퍼에 상기 실시예 1-1 내지 1-24 및 비교예 1에서 제조한 코팅용 조성물을 각각 3장씩 코팅하고, 130℃, 140℃ 및 150℃에서 각각 가열한 후, 네거티브 톤 현상액(n-부틸 아세테이트)에 60초 동안 침지시켜 현상함으로써, 홀의 사이즈(직경)가 축소(shrink)된 미세패턴을 얻었다(패턴 위에 코팅막 형성). 비교예 2의 경우, 탈이온수(DI)에 60초 동안 침지시켜 현상하였다. 코팅막을 형성하기 전 패턴(홀)의 직경과 코팅막 형성 후 패턴(홀)의 직경을 S-9220(제조사: 히타치) 장비를 사용하여 측정하고, 150℃에서의 패턴 직경 변화량 및 온도에 따른 패턴 직경 변화량을 하기 표 2에 나타내었다.ArF organic antireflective film composition DARC-A125 (manufacturer: Dongjin Semichem Co., Ltd.) was coated on a silicon wafer to a thickness of 33 nm and heated at 240 캜 for 60 seconds and then photoresist composition DHA-7079 (ArF photoresist, Dongjin Semichem Co.) was coated and heated at 105 캜 for 60 seconds (soft bake) to form a photoresist film. The wafer on which the photoresist film was formed was exposed using an ArF exposure apparatus (apparatus name: ASML 1200, manufacturer: ASML) having a numerical aperture of 0.85, and then heated at 95 DEG C for 60 seconds to amplify an acid generated during exposure. (n-butyl acetate) for 60 seconds to form a contact hole pattern having a line width of 110 nm. Three pieces of each of the coating compositions prepared in Examples 1-1 to 1-24 and Comparative Example 1 were coated on the wafer having the contact hole pattern formed thereon, heated at 130 ° C, 140 ° C, and 150 ° C, respectively, (N-butyl acetate) for 60 seconds to develop a fine pattern in which the size (diameter) of the hole was shrunk (a coating film was formed on the pattern). In the case of Comparative Example 2, it was immersed in deionized water (DI) for 60 seconds to be developed. The diameter of the pattern (hole) before forming the coating film and the diameter of the pattern (hole) after formation of the coating film were measured using S-9220 (manufacturer: Hitachi) The amount of change is shown in Table 2 below.
상기 표 2로부터, 본 발명의 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물은, 통상적인 네거티브 톤 현상액을 이용한 포토레지스트 패턴 형성방법으로 형성된 포토레지스트 패턴(네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴) 상부에 도포하여 가열(베이크) 및 현상 과정을 수행함으로써 홀 패턴의 직경을 효과적으로 축소할 수 있음을 알 수 있고, 통상적인 수용성 고분자를 포함하는 코팅용 조성물(비교예 1)과 비교하여, 온도에 따른 홀 패턴의 직경 변화율이 안정적임을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물을 네가티브 톤 패턴 형성 방법을 이용한 반도체 생산공정에 적용 시, 온도에 따른 패턴의 직경(선폭(CD)) 편차를 줄일 수 있다.It can be seen from Table 2 that the composition for photoresist pattern coating developed with the negative tone developer of the present invention is a photoresist pattern (a photoresist pattern developed with a negative tone developer) formed by a method of forming a photoresist pattern using a conventional negative tone developer, It can be seen that the diameter of the hole pattern can be effectively reduced by performing the application (baking) and the developing process on the upper part of the coating layer, and the coating composition having a water-soluble polymer It can be understood that the rate of change of diameter of the hole pattern is stable. Accordingly, when the composition for photoresist pattern coating developed with the negative tone developer of the present invention is applied to the semiconductor production process using the negative tone pattern forming method, the deviation of the diameter (line width (CD)) of the pattern depending on the temperature can be reduced.
Claims (8)
산소 원자를 1 내지 4개 포함하는 탄소수 4 내지 12의 유기용매를 포함하는 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R1은 수소 원자 또는 메틸기이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 질소 원자를 1 내지 4개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 7의 선형 탄화수소기 또는 탄소수 3 내지 7의 분지형 탄화수소기이고, R2 및 R3은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있으며, X는 존재하지 않거나, 산소 원자를 1 내지 3개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 3의 선형 탄화수소기 또는 탄소수 3의 분지형 탄화수소기이다.A liposoluble polymer compound having a polarity (log P) of 1.0 to 8.0 and comprising a repeating unit represented by the following formula (1); And
A composition for photoresist pattern coating, which is developed with a negative tone developer comprising an organic solvent having 4 to 12 carbon atoms and containing 1 to 4 oxygen atoms.
[Chemical Formula 1]
Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 and R 3 are each independently a linear hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms or 1 to 4 carbon atoms or an oxygen atom or a nitrogen atom, And R < 2 > and R < 3 > may be connected to each other to form a ring, X is absent, or a linear hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms Or a branched hydrocarbon group having 3 carbon atoms.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, R1 내지 R3 및 X는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R4는 수소 원자 또는 메틸기이고, R5는 산소 원자를 1 내지 4개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 13의 선형 탄화수소기, 탄소수 3 내지 13의 분지형 탄화수소기 또는 환형 탄화수소기이고, Y는 존재하지 않거나, 산소 원자를 1 내지 3개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 3의 선형 탄화수소기 또는 탄소수 3의 분지형 탄화수소기이며, a 및 b는 상기 고분자를 구성하는 반복단위의 몰%로서, 각각 독립적으로 1 내지 99몰%이다.[Claim 2] The method according to claim 1, wherein the oil-soluble polymer compound is a polymer compound selected from the group consisting of a homopolymer consisting of only the repeating unit represented by the formula (1), a fat soluble polymer represented by the following formula (2) Composition for coating a photoresist pattern.
(2)
Wherein R 1 to R 3 and X are the same as defined in Formula 1, R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 5 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms and 1 to 4 carbon atoms and having 1 to 13 carbon atoms A linear hydrocarbon group having 3 to 13 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 13 carbon atoms, Y is not present, or a linear hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms or 1 to 3 carbon atoms And a and b are mole% of repeating units constituting the polymer, and each independently is 1 to 99 mol%.
[화학식 1a]
[화학식 1b]
[화학식 1c]
[화학식 2a]
[화학식 2b]
[화학식 2c]
[화학식 2d]
[화학식 2e]
[화학식 2f]
[화학식 2g]
[화학식 2h]
[화학식 2i]
[화학식 2j]
[화학식 2k]
[화학식 2l]
[화학식 2m]
[화학식 2n]
[화학식 2o]
[화학식 2p]
[화학식 2q]
상기 화학식 2a 내지 2q에서, a 및 b는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.[2] The composition of claim 2, wherein the homopolymer comprising only the repeating unit represented by the formula (1) is selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas (1a) to (1c) Wherein the compound is selected from the group consisting of a compound represented by the formula (I) and a compound represented by the formula (I).
[Formula 1a]
[Chemical Formula 1b]
[Chemical Formula 1c]
(2a)
(2b)
[Chemical Formula 2c]
(2d)
[Formula 2e]
(2f)
[Chemical Formula 2g]
[Chemical Formula 2h]
(2i)
(2j)
[Chemical Formula 2k]
≪ EMI ID =
[Formula 2m]
(2n)
(2o)
[Chemical Formula 2p]
[Formula 2q]
In Formulas (2a) to (2q), a and b are the same as defined in Formula (2).
상기 포토레지스트막을 노광 및 네가티브 톤 현상액으로 현상하여, 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 위에, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴 코팅용 조성물이 도포된 네가티브 톤 현상액으로 현상된 포토레지스트 패턴을 80 내지 180℃로 가열 및 현상하여, 코팅막을 형성하는 단계 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세패턴 형성 방법.Forming a photoresist film on the semiconductor substrate on which the etching layer is formed;
Exposing the photoresist film to exposure and development with a negative tone developer to form a developed photoresist pattern with a negative tone developer;
Applying a composition for photoresist pattern coating developed with the negative tone developer according to any one of claims 1 to 7 onto a photoresist pattern developed with the negative tone developer; And
And a step of forming a coating film by heating and developing the developed photoresist pattern with a negative tone developing solution coated with the composition for photoresist pattern coating with the negative tone developing solution at 80 to 180 ° C. A method for forming a fine pattern.
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