KR19980065663A

KR19980065663A - 화학증폭형 레지스트 조성물

Info

Publication number: KR19980065663A
Application number: KR1019970000775A
Authority: KR
Inventors: 최상준
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 1998-10-15

Abstract

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

[화학식 1]

식중,

Description

화학증폭형 레지스트 조성물

본 발명은 화학증폭형 레지스트 조성물에 관한 것으로, 특히 ArF 엑시머 레이저 파장으로 노광할 때, 막질에 대하여 우수한 접착력을 제공하고, 현상시에는 통상적인 현상액 사용이 가능한 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)급 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 PMMA 계통의 테트라폴리머인 폴리(IBMA-MMA-tBMA-MAA)가 제안되었다.

상기 레지스트 조성물은 그 기본으로 하는 베이스(base) 수지가 식각에 대한 내성이 매우 약하며, 그에 따라 식각 내성을 증가시키기 위하여 지환식(脂環式) 화합물(alicyclic compound)을 첨가하여 사용한다. 그러나, 그럼에도 불구하고 충분한 식각 내성을 확보하지 못하고 있다. 또한, 기판에 대한 접착력이 약하여, 포토레지스트 패턴 형성시에 포토레지스트 리프팅(lifting) 현상이 발생한다. 그리고, 현상(development)시에도 특수한 현상액, 즉 일반 현상액(2.38중량%의 TMAH)을 10 ∼ 20배 묽혀서 사용하여야 한다는 단점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 극복하기 위한 것으로서 ArF 엑시머 레이저 파장의 노광 영역에서 폴리머의 백본(backbone) 구조가 식각에 대한 내성을 가지도록 환식(環式) 구조를 가지는 동시에 막질에 대한 우수한 접착 특성을 갖는 화학증폭형 레지스트 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 화학식 1의 폴리머와, 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%이고, 상기 화학식 1의 폴리머의 중량 평균 분자량이 3,000 ∼ 100,000이다.

또한 바람직하게는, 상기 PAG는 트리아릴술포늄염, 디아릴요도늄염 및 술폰산염으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나이다.

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

[반응식 1]

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

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

실시예 1

베이스 폴리머의 합성

본 실시예에 따른 베이스 폴리머의 합성 반응은 다음 식으로 표시될 수 있다.

5-노르보르넨-2-메탄올(5-norbornene-2-methanol)(III) 13g(0.1mol)과 무수말레인산(IV) 10g(0.1mol)과, t-부틸 비닐에테르(V) 10g(0.1mol)을 THF(140ml)에 녹인 다음, 여기에 AIBN(azobisisobutyronitrile) 2g을 넣은 뒤, N₂하에서 퍼징하고, 약 24시간 동안 약 60 ∼ 65℃의 온도를 유지하면서 중합시켰다.

중합이 완료된 후에 반응물을 과량의 n-헥산(×10)에서 서서히 침전시킨 후, 침전물을 다시 THF에 용해시켜서 n-헥산에서 재침전시켰다.

상기 침전된 폴리머를 여과한 후, 약 50℃로 유지되는 진공 오븐 내에서 약 24시간 동안 건조시켜서 베이스 폴리머(VI) 생성물을 얻었다(수율 약 70%). 이 때, 상기 생성물의 중량 평균 분자량은 5,500이었고, 분산도(중량 평균 분자량/수 평균 분자량)는 2.4이었다.

실시예 2

레지스트 조성물의 제조

상기 실시예 1에서 얻은 폴리머(VI) 1g을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA) 7g에 용해시킨 후, 여기에 트리페닐술포늄 트리플레이트(triphenylsulfonium triflate; TPSOTf) 0.02g을 가하고 충분히 교반하였다.

이어서, 상기 혼합물을 0.45μm, 0.2μm 마이크로필터를 이용하여 2회 여과한 후, 얻어진 레지스트 조성물을 실리콘 웨이퍼상에 약 0.5μm의 두께로 코팅하였다.

상기 코팅된 웨이퍼를 약 130℃의 온도에서 약 90초동안 베이킹하고, 개구수(NA)가 0.45인 KrF 엑시머 레이저를 조사하여 노광한 다음, 약 140℃의 온도에서 약 90초동안 포스트베이킹하였다.

그 후, 약 2.38중량%의 테트라메틸암모늄 히드록사이드(TMAH) 용액을 이용하여 약 60초 동안 현상하였다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레지스트 조성물은 현상시에 현상액으로서 통상의 방법에서 사용하는 범용 현상액을 그대로 사용하는 것이 가능하며, 접착 프로모터인 -OH기를 폴리머의 백본에 도입합으로써 막질에 대하여 우수한 접착 특성을 제공한다.

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

화학식 1의 폴리머와, PAG(photoacid generator)를 포함하는 화학증폭형 레지스트 조성물.

[화학식 1]

식중,임.
제1항에 있어서, 상기 PAG의 함량이 상기 화학식 1의 고분자의 중량을 기준으로 하여 1 ∼ 20 중량%인 것을 특징으로 하는 화학증폭형 레지스트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 폴리머의 중량 평균 분자량이 3,000 ∼ 100,000인 것을 특징으로 하는 화학증폭형 레지스트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 PAG는 트리아릴술포늄염, 디아릴요도늄염 및 술폰산염으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화학증폭형 레지스트 조성물.