KR19980026830A - 화학증폭형 레지스트 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학식 1의 고분자 및 PAG(photoacid generator)를 포함하는 화학증폭형 레지스트 조성물을 제공한다.

식중,

Description

화학증폭형 레지스트 조성물

본 발명은 화학증폭형 레지스트 조성물에 관한 것으로, 특히 식각에 대한 내성이 강하며, 시클로폴리머를 백본(backbone)으로 가지는 화학증폭형 레지스트 조성물에 관한 것이다.

반도체 칩의 집적도가 증가함에 따라 포토리소그래피 공정에 있어서 서브 쿼터 마이크론급의 미세 패턴 형성이 필수적인 과제로 되고 있다. 더욱이, 1기가(giga) 비트급 이상의 소자에서는 기존의 DUV(Deep Ultraviolet)(248nm) 노광원인 KrF 엑시머 레이저보다 단파장인 ArF 엑시머 레이저(193nm)을 이용하는 포토리소그래피 기술이 도입되면서 새로운 레지스트 조성물이 등장하게 되었다.

일반적으로, ArF 엑시머 레이저용 화학증폭형 레지스트 조성물은 다음과 같은 요건을 만족해야 한다. 즉, 먼저 193nm의 파장 영역에서 투명도가 우수하여야 하며, 열적 특성이 우수해야 한다. 여기에서 열적 특성이 우수하다는 것은 유리 전이 온도(T_g)가 높다는 것을 의미한다. 또한, 막질에 대한 접착력이 우수하고, 건식 식각에 대한 내성이 우수하며, 현상시에는 통상적으로 사용되는 현상액을 그대로 사용할 수 있어야 한다.

상기와 같은 특성이 요구되는 ArF 엑시머 레이저용 레지스트 조성물의 일 예로서 테트라폴리머인 폴리(IBMA-MMA-tBMA-MAA)가 제안되었다.

상기 레지스트 조성물은 건식 식각에 대한 내성이 매우 약하고, 접착력이 약하며, 현상시에 특수한 현상액을 사용하여야 한다는 단점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 ArF 엑시머 레이저 파장으로 노광할 때, 막질에 대하여 우수한 접착력을 제공하고, 건식 식각에 대한 내성이 강할 뿐 만 아니라, 현상시에는 통상적인 현상액 사용이 가능한 화학증폭형 레지스트 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 화학식 1의 고분자 및 PAG(photoacid generator)를 포함하는 화학증폭형 레지스트 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

식중,이다.

바람직하게는, 상기 PAG의 함량이 상기 화학식 1의 고분자의 중량을 기준으로 하여 1 ∼ 20 중량%이다.

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1의 고분자의 중량 평균 분자량이 5,000 ∼ 200,000, 더욱 바람직하게는 10,000 ∼ 60,000이다.

또한 바람직하게는, 상기 PAG는 트리아릴술포늄염, 트리아릴요도늄염, 술폰산염으로 이루어지는 군에서 선택된다.

하기 반응식 1에는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공된 고분자의 노광 메카니즘이 나타나 있다.

상기 반응식 1로부터 상기 노광 과정을 거치기 이전의 고분자(I)는 현상액에 잘 용해되지 않는 반면, 산 촉매하의 노광 공정을 거친 후의 고분자(II)는 현상액에 잘 용해된다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

실시예 1

코폴리머의 합성

본 실시예에 따른 코폴리머의 합성 반응은 다음 식으로 표시될 수 있다.

500ml 플라스크에 무수 말레인산(III) 5.9g(0.06mol)과 t-부틸비닐에테르(IV) 4g(0.04mol)을 THF 60ml에 용해시킨 후, AIBN(2,2'-azobisisobutyronitrile) 0.67g을 가하고, N₂퍼지하였다. 그 후, 약 24시간 동안 65 ∼ 70℃의 온도를 유지하면서 중합시켰다.

중합이 완료된 후에 반응물을 n-헥산 600ml에서 침전시킨 후, 침전물을 약 50℃로 유지되는 진공 오븐 내에서 약 24시간 동안 건조시켜서 폴리(MA-tBVE)(V)를 얻었다(수율 약 75%). 이 때, 상기 생성물의 중량 평균 분자량은 25,000이었고, 분산도(중량 평균 분자량/수 평균 분자량)는 2.4이었다.

실시예 2

레지스트 조성물의 합성

상기 실시예 1로부터 얻은 코폴리머(MA-tBVE) 1g을 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(PGMEA) 7g에 용해시킨 후, 트리페닐술포늄 트리플레이트(TPST) 0.02g을 가하여 충분히 교반하여 레지스트 용액을 형성하였다.

그 후, 상기 레지스트 용액을 0.2μm 마이크로필터를 이용하여 일차적으로 여과한 다음, 웨이퍼상에 약 0.6μm 두께로 코팅하였다. 그 후, 상기 웨이퍼를 약 100℃의 온도에서 약 90초동안 베이킹하였다. 이어서, 상기 결과물에 개구수(NA)가 0.45인 KrF 엑시머 레이저를 조사하여 노광한 다음, 약 110℃의 온도에서 약 90초동안 베이킹하였다. 그 후, 약 2.38중량%의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 용액을 이용하여 현상하였다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레지스트 조성물은 ArF 엑시머 레이저 파장으로 노광할 때, 막질에 대하여 우수한 접착력을 제공하고, 건식 식각에 대한 내성이 강할 뿐 만 아니라, 현상시에는 통상적인 현상액 사용이 가능하다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

Claims (5)

1. 화학식 1의 고분자 및 PAG(photoacid generator)를 포함하는 화학증폭형 레지스트 조성물.

   [화학식 1]

   식중,임.
2. 제1항에 있어서, 상기 PAG의 함량이 상기 화학식 1의 고분자의 중량을 기준으로 하여 1 ∼ 20 중량%인 것을 특징으로 하는 화학증폭형 레지스트 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 고분자의 중량 평균 분자량이 5,000 ∼ 200,000인 것을 특징으로 하는 화학증폭형 레지스트 조성물.
4. 제3항에 있어서, 상기 화학식 1의 고분자의 중량 평균 분자량이 10,000 ∼ 60,000인 것을 특징으로 하는 화학증폭형 레지스트 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 PAG는 트리아릴술포늄염, 트리아릴요도늄염, 술폰산염으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화학증폭형 레지스트 조성물.