KR20010088864A - 포지티브 포토레지스트용 혼합 용제계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 필름 형성 수지 1 종 이상; 광증감제 성분 1 종 이상; 알킬렌 글리콜 알킬 에테르 50 중량% 초과, 알킬 알콕시 프로피오네이트 또는 알킬 아밀 케톤 50 중량% 미만을 포함하는 포토레지스트 혼합 용제의 혼합물을 포함하는 포토레지스트로서 사용하기에 적절한 광증감성 포지티브 작용 조성물 및 이러한 포토레지스트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

포지티브 포토레지스트용 혼합 용제계{A MIXED SOLVENT SYSTEM FOR POSITIVE PHOTORESISTS}
이러한 포토레지스트 배합물의 필름 형성 수지 성분은 일반적으로 알칼리성 수용액 중에는 가용성이나, 물에는 불용성이며, 별도의 성분이 될 수 있거나 또는 필름 형성 수지의 성분이 될 수 있는 (즉, 필름 형성 수지는 필름 형성 성분 및 광감성 성분 모두를 함유할 수 있음) 광증감제는 수지 성분에 대해 용해 속도 억제제로서 작용한다. 그러나, 화학선에 코팅 기재의 소정 부위를 노광시킬 경우, 광증감제는 방사선 유도된 구조 변형이 발생하게 되며, 포지티브 포토레지스트의 경우, 코팅의 노광 부위는 미노광 부위에서 보다 용해성이 더 크게 된다. 이러한 용해 속도의 차이로 인해서, 기재를 알칼리성 현상액에 침지시킬 경우 포지티브 포토레지스트 코팅의 노광 부위가 용해되는 반면, 미노광 부위는 거의 영향을 받지 않아서 기재상에 포지티브 릴리이프 패턴이 생성된다.
대부분의 경우에서, 노광되고 현상된 기재는 또한 기재 부식액 또는 기체 플라즈마에 의해 처리될 수 있다. 포토레지스트 코팅은 기재의 코팅 부위를 부식제로부터 보호하며, 부식제는 기재의 미코팅 부위만을 부식시키는데, 여기서 기재는 포지티브 포토레지스트의 경우 화학선에 노광되는 부위에 해당한다. 그래서, 부식된 패턴이 기재상에 형성되는데, 이 기재는 현상 이전에 코팅된 기재상에 선택적 노광 패턴을 생성하는데 사용되는 마스크, 스텐실, 템플레이트 등의 패턴에 해당하게 된다.
전술한 방법에 의해 생성된 기재상에서의 포토레지스트의 릴리이프 패턴은 예를 들면 소형 집적 전자 부품의 제조시에 사용되는 노광 마스크 또는 패턴을 비롯한 각종 응용예에 유용하게 된다. 통상적으로 중요성을 띠는 포토레지스트 조성물의 특성으로는 포토레지스트의 광속, 포토레지스트 해상도 및 집점 깊이 등이 있다.
포토레지스트에, 보다 상세하게는 예를 들면 반복된 공정에 의해 다수의 패턴의 생성시 다수의 노광이 필요한 경우, 또는 예를 들면 광이 일련의 렌즈 및 단색광 필터를 통과하게 되는 투영 노광 기법에 강도가 감소된 광을 사용하는 경우에는 광속이 우수한 것이 중요한 관건이 된다. 그래서, 기재상에 마스크 또는 일련의 회로 패턴을 생성하고자 하는 경우 다수의 다중 노광이 필요하게 되는 공정에 사용되는 포토레지스트 조성물에는 고속의 광속이 매우 중요한 역할을 하게 된다. 이러한 최적의 조건의 예로는 미노광 포토레지스트의 최대 막 두께가 초기 두께의 약 10% 이하로 유지되면서, 노광된 포토레지스트 부위의 완전 현상을 제공하도록 선택된 현상계, 특정의 현상 유형에서의 일정한 현상 온도 및 시간 등이 있다.
포토레지스트에 대한 또다른 중요한 요건으로는 기재상에 생성된 프로파일의 벽면이 직선형어야 하며, 가능한한 수직에 가까와야 한다는 점이다(즉, 영상 에지 선명도가 우수하여야함). 우수한 프로파일은 기재상에 보다 더 정확한 영상을 제공하게 된다.
포토레지스트 해상도는 노광 동안 사용된 마스크의 간섭 공간과 최소 등간격으로 이격된 라인쌍을 재현하는 포토레지스트계의 능력에 관한 것으로, 현상된 노광 공간에서의 영상 에지 선명도가 높다(80° 보다 큼). 많은 산업 분야에서, 특히 소형화된 전자 부품의 제조시에, 포토레지스트는 매우 작은 라인과 공간 폭[0.5 미크론(㎛) 이하]에 대한 높은 해상도를 제공하여야 한다. 집점 깊이는 소정의 형상이 반복될 수 있는 경우 촛점 이탈 세팅 범위를 일컫는다.
0.5 미크론(㎛) 이하의 아주 작은 크기를 포토레지스트가 재현하는 것은 고급(advanced) 실리콘 칩 및 유사 부품 상에서의 대량의 집적 회로의 생성에 있어서 매우 중요하게 된다. 사진평판 기법을 사용할 것으로 가정할 경우, 포토레지스트의해상도 능력이 증가함에 따라 이러한 칩에서의 회로 밀도만이 증가할 수 있다. 포토레지스트 코팅의 노광 부위는 불용성이 되고, 미노광 부위는 현상제에 의해 용해되어 제거되는 네가티브 포토레지스트가 반도체 분야에서 이와 같은 목적을 위해 광범위하게 사용되고 있기는 하지만, 포지티브 포토레지스트는 본래 해상도가 높으며, 주로 네가티브 포토레지스트에 대한 대체물로서 사용되어 왔다.
소형화된 집적 회로 부품의 생성에서의 통상의 포지티브 포토레지스트의 사용시의 문제점으로는 포지티브 포토레지스트가 일반적으로 네가티브 포토레지스트류에 비해서 광속이 늦다는 것이다. 포지티브 포토레지스트 조성물의 집속의 깊이, 해상도 및 광속을 개선시키고자 하는 다양한 시도가 종래 기술에서 이루어져 왔었다. 예를 들면, 미국 특허 제3,666,473호에서는 2 종의 페놀 포름알데히드 노볼락 수지의 혼합물을 통상의 증감제와 함께 사용하며, 노볼락 수지는 특정의 pH와 이의 흐림점을 갖는 알칼리성 용액의 용해도 속도에 의해 정의된다. 미국 특허 제4,115,128호에서는, 광속을 증가시키기 위해서 페놀 수지 및 나프토퀴논 디아지드 증감제에 유기산 고리형 무수물로 구성된 제3의 성분을 첨가한다.
본 발명은 복사 민감성 포지티브 포토레지스트 조성물의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광증감제 성분, 예컨대 디아조나프토퀴논 또는 광-산 생성체, 예컨대 디아릴요오도늄 염 또는 아릴 오늄염과 함께, 필름 형성 수지, 예컨대 노볼락 수지 또는 비닐 페놀 수지를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 당업계에서는 미국 특허 제3,666,473호, 동제4,115,128호 및 동제4,173,470호에 기재되어 있는 바와 같은 포지티브 포토레지스트 배합물을 생성하는 것이 공지되어 있다. 이의 예로는 광감성 성분(광증감제), 일반적으로 치환된 디아조나프토퀴논 화합물 또는 광-산 생성제와 함께, 알칼리 가용성 페놀-포름알데히드 노볼락 수지 및 비닐 페놀 수지 등이 있다. 수지 및 광증감제를 유기 용제 또는 용제 혼합물 중에 용해시키고, 소정의 특정한 도포에 적절한 기재에 박막 또는 코팅으로서 도포한다.
발명의 개요
본 발명은 신규한 용제계를 사용한 포지티브 작용 포토레지스트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 50 중량% 이상의 C1-C4알킬렌 글리콜 C1-C4알킬 에테르(AGAE), 예컨대 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(PGME) 및, C1-C4알킬 아밀 케톤(AAK), 예컨대 MAK(메틸 아밀 케톤, 또한 2-헵타논으로 공지됨) 또는 C1-C4알킬(예, 에틸) C1-C4알콕시(예, 에톡시) 프로피오네이트(AAP), 예컨대 에틸-3-에톡시 프로피오네이트(EEP)를 함유하는 포토레지스트 용제 혼합물과 필름 형성 수지(통상적으로 알칼리 수용성 및 수 불용성임) 및 광증감제 성분을 혼합하는 경우 이와 같은 포토레지스트가 배합될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이와 같은 포토레지스트 조성물은 거의 직선형인 벽면 프로파일을 갖고, 해상도가 매우 우수하게 된다.
유럽 특허 제106774호에는 포토레지스트 용제로서 프로필렌 글리콜 알킬 에테르만을 사용하는 것이 개시되어 있다. 미국 특허 제5,360,696호에는 포지티브 포토레지스트용 용제로서 C1-C4알킬 아밀 케톤만을 사용하는 것이 기재되어 있다. 미국 특허 제5,336,583호에는 저급 알킬 프로피오네이트 및 알킬 아밀 케톤의 혼합물인 포토레지스트 용제가 기재되어 있다. 일본 특허 출원 공개 공보 제H10-10711호(1998년 1월 16일)에는 메틸 아밀 케톤 및 PGME의 포토레지스트 용제 혼합물의 사용이 개시되어 있는데, 여기서, PGME는 용제 조성물의 3∼28 중량%가 된다. 또한, PGME의 함량을 예를 들어 30 중량%로 증가시킬 경우 바람직하지 않은 포토레지스트 조성물이 생성되는 것으로 기재되어 있다. 유럽 특허 제211,667호에는 포지티브 포토레지스트용 용제로서 C1-C4알킬 C1-C4알킬옥시 프로피오네이트의 사용이 개시되어 있다.
본 발명은 본 발명의 2 종의 용제를 혼합하여 생성된 용제계를 사용한 포토레지스트 조성물에 관한 것으로, 여기서 AGAE가 주성분인데, 이는 총 포토레지스트용제의 50 중량% 이상, 바람직하게는 60 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 70 중량% 이상, 가장 바람직하게는 80 중량% 이상이 된다, 본 발명의 혼합 용제계는 우수한 광증감도 및 광속(클리어 선량 및 프린트 선량), 해상도(매우 우수한 벽면 프로파일) 및 집점 깊이를 갖는 포토레지스트 조성물을 제공한다.
본 발명은 포지티브 작용 포토레지스트 조성물에 관한 것으로, 이 조성물은 1 종 이상의 필름 형성 수지, 예컨대 노볼락 수지 또는 비닐 페놀 수지; 1 종 이상의 광증감제 성분, 예컨대 오르토디아조나프토퀴논 광증감제 성분 또는 광-산 생성제; 주요 함량(50 중량% 이상)의 C1-C4알킬렌 글리콜 C1-C4알킬 에테르, 예컨대 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(PGME) 및 50 중량% 미만의 C1-C4알킬 아밀 케톤, 예컨대 메틸 아밀 케톤 또는 C1-C4알킬 C1-C4알콕시 프로피오네이트, 예컨대 에틸-3-에톡시 프로피오네이트를 함유하는 포토레지스트 용제 혼합물의 혼합물로 거의 구성된다.
또한, 본 발명은 우수한 광속, 거의 직선형(80° 이상의 예민도) 벽면 프로파일을 갖는 우수한 해상도의 포지티브 작용 포토레지스트 조성물의 제조 방법에 관한 것으로서, 이러한 방법은 통상적으로 알칼리 수용성이나, 수 불용성 수지인 1 종 이상의 필름 형성 수지, 예컨대 노볼락 수지 또는 비닐 페놀 수지; 1 종 이상의 광증감제 성분, 예컨대 오르토디아조나프토퀴논 광증감제 또는 광-산 생성제; 및 주요 함량(50 중량% 이상)의 C1-C4알킬렌 글리콜 C1-C4알킬 에테르 및 소량 함량(50 중량% 미만)의 C1-C4알킬 아밀 케톤 또는 C1-C4알킬 C1-C4알콕시 프로피오네이트를 포함하는 포토레지스트 용제 혼합물을 형성하는 것으로 구성된다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
포토레지스트 조성물의 제조에 사용할 수 있는 필름 형성 수지, 통상적으로 수불용성 알칼리 용해성 노볼락 수지의 제법은 당업계에 주지되어 있다. 이러한 제조의 절차는 참고 문헌[Chemistry and Application of Phenolic Resins, Knop A. 및 Scheib W.; Springer Verlag, N.Y., 1979, Chapter 4]에 기재되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에서 참고로 인용한다. 미국 특허 제3,869,292호 및 동제4,439,516호에는 파라비닐 페놀 및 폴리비닐 페놀이 기재되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에서 참고로 인용한다. 히드록시스티렌 유도체와 같은 필름 형성 비닐 페놀 수지의 생성은 미국 특허 제4,868,256호에 기재되어 있다.
유사하게, o-디아조나프토퀴논의 사용은 문헌[Light Sensitive Systems, Kosar, J.; John Wiley & Sons, N.Y., 1965, Chapter 7.4]에 기재되어 있는 바와 같이 당업자에게 주지되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에서 참고로 인용한다. 이러한 안정화제는 본 발명의 공정의 성분을 포함하는데, 이는 포지티브 포토레지스트 배합물에 통상적으로 사용되는 치환된 디아조나프토퀴논 증감제인 것이 바람직하다. 이러한 증감 화합물은 미국 특허 제2,797,213호, 동제3,106,465호, 동제3,148,983호, 동제3,130,047호, 동제3,201,329호, 동제3,785,825호 및 동제3,802,885호 등에 기재되어 있다. 유용한 광증감제의 비제한적인 예로는 히드록시 벤조페논과 같은 페놀 화합물을 염화나프토퀴논-(1,2)-디아지드-5-설포닐 또는 염화나프토퀴논-(1,2)-디아지드-4-설포닐로 축합시켜 생성된 설폰산 에스테르등이 있다. 본 발명의 포토레지스트 조성물의 성분을 포함하는 증감제의 예로는 다가 히드록시 페놀 또는 알콜 화합물, 예컨대 트리스히드록시페닐에탄(THPE) 또는 히드록시벤조페논 및 설폰산 또는 설폰산 유도체, 예컨대 염화설포닐의 에스테르 등이 있으며, 이는 미국 특허 제3,106,465호 및 동제4,719,167호에 기재되어 있다. 이러한 증감제는 약 30∼약 100%의 히드록시기를 1 종 이상의 유기산 기 함유 화합물과 반응시켜 부분 에스테르화된 히드록실기를 포함하는 것이 바람직하다. 유기산 기 함유 화합물은 유기산 염화물, 예컨대 염화4-클로로벤젠 설포닐, 염화4-메탄설포닐, 염화p-톨루엔 설포닐, 염화트리플루오로메탄 설포닐, 염화1,2-나프토퀴논 디아지드-4-설포닐(염화F-설포닐), 염화1,2-나프토퀴논 디아지드-5-설포닐(염화L-설포닐)을 비롯한 염화설포닐, 염화아세틸 또는 염화벤조일 등이 바람직하다.
바람직한 구체예에서, 포토레지스트 조성물, 필름 형성 수지 및 광증감성 성분의 고형부는 15∼약 99 중량%의 수지 및 약 1∼약 85 중량%의 광증감제인 것이 바람직하다. 수지는 고형 포토레지스트 성분의 비람직하게는 약 50∼약 90 중량%, 더욱 바람직하게는 약 65∼약 85 중량%이다. 광증감제는 포토레지스트 중의 고형분의 더욱 바람직하게는 약 10∼약 50 중량%, 가장 바람직하게는 약 15∼약 35 중량%이다. 포토레지스트 조성물의 제조에서, 수지 및 광증감제는 본 발명의 용제 혼합물과 혼합되어 용제 혼합물은 총 포토레지스트 조성물의 약 40∼약 90 중량%의 함량으로 존재한다. 더욱 바람직하게는 총 포토레지스트 조성물의 약 60∼약 83 중량%, 가장 바람직하게는 약 65∼약 70 중량%이다. 추가로, 용제 혼합물 중의 알킬렌 글리콜 알킬 에테르(AGAE)의 바람직한 함량은 50% 초과∼약 90 중량%가 된다.용제 혼합물 중의 AGAE/AAK 또는 AAP의 용제비는 바람직하게는 약 90%/10%∼약 60%/40%, 더욱 바람직하게는 약 90%/10%∼약 70%/30%, 가장 바람직하게는 약 85%/15%∼약 75%/25%이다.
착색제, 염료, 줄무늬 형성 방지제, 가소제, 접착력 촉진제, 코팅 보조제, 속도 증강제 및 계면활성제와 같은 첨가제를 노볼락 수지, 증감제 및 용제계에 첨가한 후, 용액을 기재에 코팅한다.
본 발명의 포토레지스트 조성물과 함께 사용할 수 있는 염료 첨가제의 비제한적인 예로는 Methyl Violet 2B (C.I. No. 42535), Crystal Violet (C.I. No. 42555), Malachite Green (C.I. No. 42000), Victoria Blue B (C.I. No. 045) 및 Neutral Red (C.I. No. 50040) 등이 있으며, 이들은 노볼락과 증감제의 중량 합계를 기준으로 하여 1∼10 중량% 정도로 사용된다. 염료 첨가제는 기재면으로부터 역산란을 방지하여 해상도를 증가시키게 된다.
줄무늬 형성 방지제는 노볼락과 증감제의 중량 합계를 기준으로 하여 5 중량% 이하로 사용될 수 있다.
가소제의 예로는 인산 트리-(β-클로로에틸)에스테르, 스테아르산, 디캄포르, 폴리프로필렌, 아세탈 수지, 펜옥시 수지 또는 알킬 수지 등이 있으며, 이는 노볼락과 증감제의 중량 합계를 기준으로 하여 1∼10 중량%로 사용할 수 있다. 가소제 첨가제를 첨가하여 물질의 코팅 성질을 개선시키며 기재에 균일한 두께와 평활한 필름을 도포할 수 있게 된다.
접착력 촉진제의 예로는 β-(3,4-에폭시-시클로헥실)-에틸트리메톡시실란 또는 γ-아미노프로필 트리에톡시실란 등이 있으며, 이는 노볼락 수지와 증감제의 중량 합계를 기준으로 하여 4 중량% 이하로 사용된다.
속도 증강제의 예로는 피크르산, 니코틴산 또는 니트로신남산 등이 있으며, 이는 노볼락과 증감제의 중량 합계를 기준으로 하여 20 중량% 이하로 사용된다. 이러한 증강제는 노광 부위 및 미노광 부위 모두에서의 포토레지스트 코팅의 용해도를 증가시키는 경향이 있으며, 이들은 약간의 콘트라스트가 상실될 수도 있기는 하나, 현상 속도가 가장 중요한 고려 사항인 경우에 사용되며, 즉, 포토레지스트 코팅의 노광 부위는 현상제에 의해 더욱 빠르게 용해되며, 또한, 속도 증강제는 미노광 부위로부터 포토레지스트를 상당량 제거시킬 수 있다.
추가의 포토레지스트 용제는 본 발명의 포토레지스트 용제 혼합물에 소량으로 첨가될 수 있으나, 이는 포토레지스트 용제의 10 중량% 미만을 포함한다. 본 발명의 용제 혼합물에는 이와 같은 추가의 용제를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
사용 가능한 비이온성 계면활성제로는 노닐펜옥시 폴리(에틸렌옥시)에탄올, 옥틸펜옥시(에틸렌옥시)에탄올, 디노닐펜옥시 폴리(에틸렌옥시)에탄올 등이 있으며, 이는 노볼락과 계면활성제의 총 중량을 기준으로 하여 10 중량% 이하로 사용된다.
생성된 포토레지스트 용액은 침지, 분무, 소용돌이 및 스핀 코팅을 비롯한 포토레지스트에 사용되는 임의의 통상의 방법에 의해 기재에 도포될 수 있다. 예를 들어, 스핀 코팅시에, 포토레지스트 용액은, 사용된 스피닝 장치의 유형 및 스피닝 공정에 대해 허용된 소정 시간 동안 소정의 두께를 갖는 코팅을 제공하기 위해 고형물 함량비(%)를 조절할 수 있다. 기재의 예로는 규소, 알루미늄 또는 중합체 수지, 이산화규소, 도핑된 이산화규소, 질화규소, 탄탈륨, 구리, 폴리실리콘, 세라믹 및 알루미늄/구리 혼합물 등이 적절하다.
전술한 기법에 의해 생성된 포토레지스트 코팅은 마이크로프로세서 및 기타의 소형화된 집적 회로 부품의 생성에 사용되는 것과 같은 열 성장된 규소/이산화규소 코팅된 웨이퍼에 도포하기에 매우 적절하다. 알루미늄/산화알루미늄 웨이퍼도 마찬가지로 사용할 수 있다. 또한, 기재는 폴리에스테르와 같은 각종의 중합체를 포함할 수도 있다.
포토레지스트 조성물을 기재에 코팅시킨 후, 기재를 약 20℃∼110℃로 가열할 수 있다. 이러한 온도 처리는 광증감제의 상당한 열 분해를 일으키지 않으면서 증발을 통해 포토레지스트 중의 잔류 용제의 농도를 감소 및 조절하도록 선택된다. 일반적으로, 용제의 농도를 최소화 하고자 하는 경우, 이러한 온도 처리는 상당량의 용제가 증발되고, 포토레지스트 조성물의 얇은 코팅이 두께 1 미크론 (㎛) 정도로 기재상에 잔존하게 될 때까지 수행한다. 이러한 처리는 통상적으로 약 20℃∼약 110℃의 온도에서 수행된다. 바람직한 구체예에서, 온도는 약 50℃∼약 110℃에서 수행된다. 온도 범위는 약 80℃∼약 110℃가 더욱 바람직하다. 이러한 처리는 용제 제거의 변화율이 그리 크지 않을 때까지 수행한다. 온도 및 시간의 선택은 사용된 장치 및 통상적으로 요구되는 코팅 시간 뿐 아니라, 사용자가 원하는 포토레지스트 성질에 따라 결정된다. 통상적으로 허용 가능한 처리 시간은 핫 플레이트 처리의 경우에는 약 3 분 이하이며, 바람직하게는 약 1 분 이하이다. 일례로서, 90℃에서30 초간의 처리가 유용하다. 대류 오븐의 경우에는 15 분∼1 시간 이상에서 증발이 발생한다. 코팅은 비점착성을 띠게 되며, 이는 건조된 코팅이 건조된 코팅의 중량을 기준으로 하여 약 1∼30 중량%, 바람직하게는 5∼20 중량%, 가장 바람직하게는 8∼12 중량%의 함량으로 잔류 용제를 함유하는 것은 본 발명의 범위내에 포함되는 것으로 간주한다. 그후, 코팅된 기재는 당업자에게 공지되어 있는 방식으로 유용한 네가티브, 포지티브 마스크, 스텐실, 템플레이트 등을 사용하여 생성된 임의의 소정의 노광 패턴으로 화학선, 특히 자외선 방사에 노광시킬 수 있다.
그후, 노광된 포토레지스트 코팅된 기재는 수성 알칼리성 현상 용액과 같은 현상제로 처리(침지)하거나 또는 에칭 처리하는 것과 같이 하여 현상시킬 수 있다. 용액은 예를 들면 질소 파열 교반에 의해 교반하는 것이 바람직하다. 현상제의 비제한적인 예로는 알칼리 금속 수산화물, 수산화암모늄 또는 수산화테트라메틸암모늄을 포함하는 수용액 등이 적절하다. 그러나, 당업자에게 공지된 임의의 기타의 현상제를 사용할 수도 있다. 기재는 모든, 또는 거의 모든 포토레지스트 코팅이 노광 부위로부터 제거될 때까지 현상제 내에 잔존하게 된다.
현상액으로부터 코팅된 웨이퍼를 제거한 후, 후현상 열 처리 또는 소성을 사용하여 에칭 용액 및 기타의 물질에 대한 코팅 접착력 및 화학약품의 광저항성을 증가시킬 수 있다. 후현상 열 처리는 코팅의 연화점 이하로 코팅 및 기재를 오븐 소성시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 후노광 소성 또는 열 처리는 약 95℃∼약 160℃, 바람직하게는 95℃∼150℃, 더욱 바람직하게는 112℃∼120℃의 온도에서 수행할 수 있다. 이러한 열 처리는 약 10 초∼수지를 가교시키는데 필요한 시간 동안핫 플레이트계를 사용하여 수행할 수 있다. 이는 통상적으로 10 초∼90 초, 더욱 바람직하게는 약 30 초∼약 90 초, 가장 바람직하게는 15∼45 초가 된다. 90 초보다 긴 기간이 가능하기는 하나, 일반적으로는 임의의 추가의 잇점을 제공하지는 않는다. 대류 오븐 소성에는 더 긴 시간이 소요된다. 선택된 시간은 사용된 조성 성분 및 기재에 따라 결정된다. 산업적 용도에서는, 특히 규소/이산화규소형 기재상에서의 미소회로의 제조시에, 현상된 기재를 완충 불화수소산/염기성 에칭액 또는 가스 플라즈마를 사용하여 처리할 수 있다. 본 발명의 포토레지스트 조성물은 산/염기 에칭액 및 가스 플라즈마 에칭에 대해 광저항성을 띠며, 기재의 미노광 포토레지스트 코팅 부위에 대한 효과적인 보호를 제공한다.
이하의 특정의 실시예는 본 발명의 조성물을 생성하는 방법 및 이의 사용 방법을 상세히 예시하고자 하는 것이다. 그러나, 이러한 실시예가 어떠한 방법으로도 본 발명의 영역을 한정하거나 또는 제한하는 것으로 이해하여서는 아니되며, 본 발명의 실시를 위해서, 절대적으로 사용되어야만 하는 조건, 변수 또는 수치를 제공하는 것으로 이해하여서도 아니한다. 특별한 언급이 없는 한, 모든 % 및 부는 중량을 기준으로 한 것이며, 모든 분자량은 중량 평균 분자량이다.
실시예 1
하기 노볼락 수지, 광증감성 성분 및 코팅 보조제 혼합물의 배취 10 개를 생성하여 배합물을 만들었다.
노볼락 수지(1) 2.500 g
광활성 화합물(2) 0.687 g
코팅 보조제(3) 0.070 g
(1)실시예 1의 노볼락 수지는 옥살산 촉매를 사용하여 총 크레졸 혼합물 0.7 부:포름알데히드 1.0 부의 몰비로 5:4:2의 p-크레졸:m-크레졸:2,3,5-트리메틸 페놀의 혼합물(크레졸 혼합물)을 포름알데히드로 축합시켜 생성된 페놀 포름알데히드 공중합체임. 생성된 중합체는 용해율이 578 mJ/㎠임.(2)실시예 1의 광활성 화합물은 니뽄 제온 컴파니에서 입수 가능한 상표명 NK-240의 3,3'-비스-(2-히드록시-5-메틸-벤질)-4,4'-히드록시-5,5'-비스메틸디페닐메탄 광증감제임.(3)실시예 1의 코팅 보조제는 FC-430 계면활성제임(3엠 컴파니에서 시판하는 플루오로지방족 중합체 에스테르, PGME 중의 용액 2 중량%).
실시예 2∼11
실시예 1의 배취 10 개 각각에 하기 화합물을 첨가하였다.
실시예 2 PGME(90%)EEP(10%) 10.181 g1.131 g
실시예 3 PGME(85%)EEP(15%) 9.612 g1.696 g
실시예 4 PGME(80%)EEP(20%) 9.047 g2.269 g
실시예 5 PGME(75%)EEP(25%) 8.491 g2.831 g
실시예 6 PGME(70%)EEP(30%) 7.915 g3.390 g
실시예 7 PGME(90%)MAK(10%) 10.186 g1.138 g
실시예 8 PGME(85%)MAK(15%) 9.696 g1.699 g
실시예 9 PGME(80%)MAK(20%) 9.047 g2.268 g
실시예 10 PGME(75%)MAK(25%) 8.483 g2.839 g
실시예 11 PGME(70%)MAK(30%) 7.919 g3.413 g
실시예 12
실시예 2∼11의 포토레지스트 배합물을 각각 실리콘 웨이퍼에 스핀 코팅시키고, 이때 스핀 속도를 조절하여 소정의 공칭 필름 두께를 얻었다. 이 배합물을 개구수(NA)가 0.54인 등록상표 Nikon i-라인 스텝퍼를 사용하여 각각 노광시키고, 이를 60 초간 90℃에서 연질 소성 처리한 후, 110℃에서 60 초간 후노광 소성 처리하였다. 이들 시료를 분무 현상을 이용하여 23℃에서 60 초간 등록상표 AZ 300 MIF (금속 이온 부재) 2.38%의 수산화테트라메틸암모늄 현상제를 사용하여 모두 현상시켰다.
영상 처리된 웨이퍼를 고해상도 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 사진을 촬영하고, 각 사진으로부터 임계 치수를 측정하였다. 클리어 선량(DTC) 이론치 (mJ/㎠ 단위) 및 해상도 [미크론(㎛) 단위]를 모든 실시예에 대해 측정하였다. 얻은 리쏘그래피 데이타는 하기와 같다.
리쏘그래피 데이타
실시예 필름 두께(미크론) DTC(mJ/sec) 해상도(미크론)
2 0.975 42 0.40
3 0.975 46 0.36
4 0.975 42 0.38
5 0.975 42 0.38
6 0.975 42 0.36
7 0.975 48 0.36
8 0.975 50 0.36
9 0.975 52 0.34
10 0.975 50 0.38
11 0.975 52 0.34
프린트 선량(DTP) = 십자선에서의 1:1의 다양한 피쳐(feature) 크기를 복제하는데 소요되는 최소 선량(mJ/㎠).
해상도 = 허용 가능한 패턴 프로파일로 이격된 최소 피쳐 크기(미크론)(패턴에지 예민도 >80°).
클리어 선량(DTC) = 현상이 완료되자 마자 노광된 부위에서 레지스트 모두를 용해(클리어)하는데 소요되는 최소 선량(mJ/㎠)으로서, 통상적으로는임.
용해율 측정 기법
배합
PGMEA 중에 26%의 노볼락 수지 고형분을 용해시킨다. 상표명 Acrodisc의 0.2 ㎛의 일회용 필터를 통해 필터링시킨다.
표준 물질
PGMEA 용제 중에서 제공되는 S-Resin 노볼락 수지 Stock #D9922A로서, 이는 클라리언트 코포레이션의 AZ 포토레지스트 프로덕츠에서 제조함.
용해율 측정 기법
1. 상표명 SVG 코트 현상 트랙 시스템을 사용하여 적절한 속도에서 4 인치 실리콘 웨이퍼상에서 각각의 시료를 코팅한 후, 이를 핫 플레이트상에서 60 초간 90℃에서 소성시켜 1.29 ㎛ 필름을 얻었다.
2. 자동화 필름 두께 측정계인 등록상표 Autonanospec (나노메트릭스, 모델 215)로 필름의 두께를 측정하였으며, 전체 웨브에서 10 부분을 측정하였다.
3. He-Ne 레이저(634 ㎚, 3 ㎽, 오리엘 코포레이션, 모델 79202) 및 광다이오드로 이루어진 레이저 종말점 측정계를 사용하여 시간에 따른 필름 두께 변화를 측정하여 용해율을 측정하였다. 현상은 23℃에서 등록상표 AZ 300 MIF TMAH 현상제를 사용하여 수행하였으며, 용해율은 수학식 _t=λ/2n으로 계산하였으며, 여기서 λ는 레이저의 파장이고, n은 해당 파장에서의 필름 물질의 굴절율이며, _t는 용해 공정 동안 필름의 최대 (또는 최소) 간섭 사이의 시간 거리에서 발생하는 두께 변화를 나타낸다.

Claims (19)

  1. a) 필름 형성 수지 1 종 이상,
    b) 광증감제 성분 1 종 이상,
    c) C1-C4알킬 글리콜 C1-C4알킬 에테르 50 중량% 초과 및 C1-C4알킬 아밀 케톤 또는 C1-C4알킬 C1-C4알콕시 프로피오네이트 50 중량% 미만을 포함하는 포토레지스트 용제 혼합물의 혼합물로 구성된 포지티브 작용 광증감성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 알킬렌 글리콜 알킬 에테르는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르인 것인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 알킬 아밀 케톤은 메틸 아밀 케톤인 것인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 알킬 알콕시 프로피오네이트는 에틸-3-에톡시 프로피오네이트인 것인 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 알킬렌 글리콜 알킬 에테르는 용제 혼합물의 50 중량% 초과∼약 90 중량%의 함량으로 존재하고, 용제 혼합물의 나머지는 알킬 알콕시 프로피오네이트 또는 알킬 아밀 케톤으로 이루어진 것인 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 알킬 알콕시 프로피오네이트 또는 알킬 아밀 케톤 용제는 용제 혼합물의 10 중량%∼약 40 중량%의 함량으로 존재하고, 용제 혼합물의 나머지는 알킬렌 글리콜 알킬 에테르로 이루어진 것인 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 필름 형성 수지는 노볼락 수지 또는 비닐 페놀 수지이며, 조성물의 중량을 기준으로 하여 약 5∼약 40 중량%의 함량으로 존재하는 것인 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 광증감제 성분은 조성물의 고형 부분의 중량을 기준으로 하여 약 5∼약 35 중량%의 함량으로 존재하는 것인 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 광증감제 성분은 히드록시 또는 폴리히드록시 아릴 화합물, 아릴 아민 또는 폴리아민과의 디아조 염화설포닐 반응 산물로부터 선택된 1 종 이상의 화합물을 포함하는 디아조나프토퀴논 성분인 것인 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 광증감제 성분은 2,3,4-트리히드록시벤조페논과 염화나프토퀴논-(1,2)-디아지드-5-설포닐의 축합 반응 산물인 것인 조성물.
  11. a) 필름 형성 수지 1 종 이상,
    b) 광증감제 성분 1 종 이상,
    c) C1-C4알킬 글리콜 C1-C4알킬 에테르 50 중량% 초과, C1-C4알킬 C1-C4알콕시 프로피오네이트 또는 C1-C4알킬 아밀 케톤 50 중량% 미만을 포함하는 포토레지스트 혼합 용제의 혼합물을 형성하는 것으로 실질적으로 이루어진, 포지티브 작용 광증감성 조성물의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 알킬렌 글리콜 알킬 에테르는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르인 것인 방법.
  13. 제11항에 있어서, 알킬 아밀 케톤은 메틸 아밀 케톤인 것인 방법.
  14. 제11항에 있어서, 알킬 알콕시 프로피오네이트는 에틸-3-에톡시 프로피오네이트인 것인 방법.
  15. 제11항에 있어서, 알킬렌 글리콜 알킬 에테르는 용제 혼합물의 50 중량% 초과∼약 90 중량%의 함량으로 존재하고, 용제 혼합물의 나머지는 알킬 알콕시 프로피오네이트 또는 알킬 아밀 케톤으로 이루어진 것인 방법.
  16. 제11항에 있어서, 광증감제 성분은 조성물의 고형 부분의 중량을 기준으로하여 약 5∼약 35 중량%의 함량으로 존재하는 것인 방법.
  17. 제11항에 있어서, 광증감제 성분은 히드록시 또는 폴리히드록시 아릴 화합물, 아릴 아민 또는 폴리아민과의 디아조 염화설포닐 반응 산물로부터 선택된 1 종 이상의 화합물을 포함하는 디아조나프토퀴논 성분인 것인 방법.
  18. 제17항에 있어서, 광증감제 성분은 2,3,4-트리히드록시벤조페논과 염화나프토퀴논-(1,2)-디아지드-5-설포닐의 축합 반응 산물인 것인 방법.
  19. 제11항에 있어서, 필름 형성 수지는 노볼락 수지 또는 비닐 페놀 수지이며, 조성물의 중량을 기준으로 하여 약 5∼약 40 중량%의 함량으로 존재하는 것인 방법.
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