KR20060056237A - Chemical amplification positive type resist composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하기 화학식 1 로 표시되는 2-알킬-2-아다만틸 (메트)아크릴레이트 중합 단위와 히드록시스티렌 중합 단위가 일정하게 교대로 번갈아 연결되는 수퍼 랜덤 타입의 공중합체 구조를 가지며, 본래는 알칼리 수용액에 대해 불용성이거나 난용성이지만 산에 대해 불안정한 기가 산의 작용에 의하여 해리된 후에는 알칼리 수용액에 대해 가용성으로 전환되는 수지 1종 이상과 하기 화학식 2 및 하기 화학식 3으로 표시되는 광산발생제를 포함하여 이루어지는 화학증폭형 포지티브 타입 레지스트 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 화학증폭형 포지티브 타입 레지스트 조성물은 KrF-엑시머 레이저 및 ArF-엑시머 레이저의 리소그래피법에 적합하고, 내열성, 잔막률, 도포성, 건식 내식성, 노광 관용도와 같은 각종 성능이 우수하며, 특히 기판의 특이성이 있는 조건에서 패턴을 형성하는 경우에 해상도, 감도, 프로파일 및 초점 심도가 한층 더 개량되어 보다 정밀한 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.The present invention has a super random copolymer structure in which the 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate polymerized units and hydroxystyrene polymerized units represented by the following general formula (1) are alternately connected in an alternating manner. Is one or more resins which are insoluble or poorly soluble in an aqueous alkali solution, but which are unstable for an acid and are converted to soluble in an aqueous alkali solution after dissociation by the action of an acid, and a photoacid generator represented by the following Chemical Formulas 2 and 3 It relates to a chemically amplified positive type resist composition comprising a. The chemically amplified positive type resist composition of the present invention is suitable for the lithography method of KrF-eximer laser and ArF-eximer laser, and is excellent in various performances such as heat resistance, residual film rate, coating property, dry corrosion resistance, exposure latitude, and especially a substrate. In the case of forming the pattern under the condition of specificity of, the resolution, sensitivity, profile and depth of focus can be further improved to form a more precise resist pattern.
(식 중, R1 은 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, R2 는 탄소수 1 내지 10의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기를 나타낸다.)(Wherein, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
(식 중, R3 또는 R4 는 탄소수 3 내지 8 의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기를 나타낸다.)Wherein R 3 or R 4 Represents a straight, branched or cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms.)
(식 중, R5, R6 또는 R7 은 탄소수 1 내지 10 의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기를 나타낸다.)In which R 5 , R 6 or R 7 Represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
화학 증폭형 포지티브 타입 레지스트 조성물, 수퍼 랜덤 타입 공중합체 Chemically Amplified Positive Type Resist Compositions, Super Random Type Copolymers
Description
도 1 은 본 발명의 수퍼 랜덤 타입의 공중합체 구조를 가지는 수지 성분(A-1) 을 함유하는 레지스트 조성물의 패턴 사진이다.1 is a pattern photograph of a resist composition containing a resin component (A-1) having a copolymer structure of the super random type of the present invention.
도 2 은 기존의 방법으로 합성된 수지를 함유한 레지스트 조성물의 패턴 사진이다.2 is a pattern photograph of a resist composition containing a resin synthesized by a conventional method.
본 발명은 엑시머 레이저 등을 포함하는 원자외선, 전자선, X-선 또는 방사광과 같은 고에너지의 방사선에 의해서 작용하는 포토리소그래피 등에 적합한 화학증폭형 포지티브 타입 레지스트 조성물에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 수퍼 랜덤 타입의 공중합체 구조를 가지는 수지 성분 및 고에너지의 방사선으로 조사되면 산을 발생시키는 광산발생제를 포함하여, KrF-엑시머 레이저 및 ArF-엑시머 레이저의 리소그래피법에 적합하고, 내열성, 잔막률, 도포성, 건식 내식성, 노광 관용도와 같은 각종 성능이 우수하며, 특히 기판의 특이성이 있는 조건에서 패턴을 형성하는 경우에 해상도, 감도, 프로파일(profile) 및 초점심도(depth of focus)가 한층 더 개량된 화학증폭형 포지티브 타입 레지스트 조성물에 대한 것이다.The present invention relates to a chemically amplified positive type resist composition suitable for photolithography or the like acting by high energy radiation such as far ultraviolet rays, electron beams, X-rays or radiant light including an excimer laser or the like. Specifically, the present invention is suitable for the lithography method of KrF-eximer laser and ArF-eximer laser, including a resin component having a copolymer structure of super random type and a photoacid generator which generates an acid when irradiated with high energy radiation. Excellent performance, such as heat resistance, residual film ratio, coating property, dry corrosion resistance, exposure latitude, and resolution, sensitivity, profile and depth of focus, especially when forming patterns under specific substrate conditions The focus is on an improved chemically amplified positive type resist composition.
일반적으로, 반도체 제조 시 미세 가공은 레지스트 조성물을 사용하는 리소그래피 공정에서 통상 수행된다. 리소그래피 공정에서 해상도는, 회절 한계에 관한 레일리의 식(Rayleigh's formula)에 나타나는 바와 같이, 주로 노광 파장을 짧게 하여 개선할 수 있다. 따라서, 반도체 제조에 사용되는 리소그래피 공정용 광원의 파장은, g-선 (파장 436 nm), i-선 (파장 365 nm), KrF-엑시머 레이저 (파장 248 nm), ArF-엑시머 레이저 (파장 193 nm)의 순으로 점점 더 짧은 광원의 파장이 채택되어 왔다. 최근, 집적 회로의 집적도가 증가함에 따라, 서브마이크론 패턴의 형성이 요구되고 있다. 특히, KrF-엑시머 레이저 또는 ArF-엑시머 레이저를 사용하는 포토리소그래피는, 64M DRAM 내지 1G DRAM의 제조를 가능하게 하는 점에서 주목되고 있다. 하지만, 파장이 짧은 엑시머 레이저를 사용하는 노광 장치의 렌즈는 종래의 노광 광원용으로 사용되는 렌즈에 비하여 수명이 짧기 때문에, 렌즈를 엑시머 레이저에 짧은 시간 노출시키는 것이 바람직하다. 이러한 엑시머 레이저를 사용한 리소그래피 공정에서 노출 시간을 줄이기 위해서는 레지스트의 감도를 높여야 하고, 그러한 목적을 달성하기 위하여 노광으로 인해 생성되는 산의 촉매 작용 및 화학증폭 효과를 이용하여 산의 작용에 의해 분해 가능한 그룹을 갖는 수지를 함유하는 소위 말하는 화학증폭형 레지스트가 사용된다.In general, microfabrication in semiconductor fabrication is commonly carried out in lithographic processes using resist compositions. In a lithography process, the resolution can be improved primarily by shortening the exposure wavelength, as indicated by Rayleigh's formula regarding the diffraction limit. Therefore, the wavelength of the light source for the lithography process used in semiconductor manufacturing is g-ray (wavelength 436 nm), i-ray (wavelength 365 nm), KrF-excimer laser (wavelength 248 nm), ArF-excimer laser (wavelength 193). Increasingly shorter wavelengths of light have been adopted in the order of nm). Recently, as the degree of integration of integrated circuits increases, the formation of submicron patterns is required. In particular, photolithography using a KrF-eximer laser or an ArF-eximer laser has attracted attention in that it enables the production of 64M DRAM to 1G DRAM. However, since a lens of an exposure apparatus using a short wavelength excimer laser has a shorter lifetime than a lens used for a conventional exposure light source, it is preferable to expose the lens to the excimer laser for a short time. In the lithography process using the excimer laser, the sensitivity of the resist must be increased to reduce the exposure time, and in order to achieve the object, a group decomposable by the action of acid using the catalysis and chemical amplification effect of the acid generated by exposure is achieved. A so-called chemically amplified resist containing a resin having a resin is used.
화학증폭형 레지스트가 사용되는 경우, 방사선의 조사부에서 광산발생제로부터 발생한 산이 이후의 열처리에 의하여 확산되어, 생성된 산을 촉매로써 사용하는 반응에 의해 조사부의 알칼리 현상액에 대한 용해성을 변화시켜 포지티브 (positive) 타입 또는 네가티브(negative) 타입 패턴을 수득한다. 한편, 화학증폭형 레지스트는 산의 촉매 작용을 이용하기 때문에, 기판이 염기성인 경우 산의 불활성화에 의하여 프로파일의 하부 테일링이 나타나는 문제점이 있다. 이러한 문제는 훨씬 더 많은 양의 염기성 제거 물질을 가함으로써 해결할 수 있다. 그러나, 많은 양의 염기성 제거 물질을 가할 경우 감도가 낮아진다. 엑시머 레이저를 노광 광원으로 사용할 경우, 통상 저반사 기판이 사용되는데, 치수 균일성이 효율적으로 개선되기는 하지만, 일반적으로 레지스트 프로파일은 테이퍼형으로 열화된다. 따라서, 화학증폭형 레지스트는 성능, 특히 프로파일이 기판의 종류에 따라 변화된다는 문제점이 있다. 상기에 대해, 일본 특허 공개 9-73173호는, 2-메틸-2-아다만틸 메타크릴레이트의 중합체 또는 공중합체가 화학증폭형 레지스트의 수지로 사용될 경우, 산의 작용에 의하여 2-메틸-2-아다만틸 그룹이 분해되면서 포지티브 작용이 나타나고, 높은 드라이 에칭 내성, 고해상도 및 기판에 대한 높은 접착성이 얻어진다고 기재하였다. 또한, 일본 공개 특허 공보 제(평)10-12406호 및 제(평)10-191559호에서는 기판에 대한 점착성이, 중합체 단위의 일부로서 부티로락톤 잔기를 갖는 수지를 포함하거나 중합 단위 2-알킬-2-아다만틸 (메트)아크릴레이트와 중합단위 말레산 무수물을 갖는 수지를 포함하는 화학증폭형 포지티브 레지스트 조성물을 사용하여 개선시킬 수 있음을 발견하였다. 또한, 특정 구조의 아다만탄계 중합 단위와 특정한 고극성 중합 단위를 갖는 수지가 기판에 대한 점착성을 개선시키는 데 효과적임을 발견하였다. 하지만, 상기 문헌에서의 2-알킬-2-아다만틸 (메트)아크릴레이트와 같은 중합 단위를 갖는 수지를 사용한 다고 해도 하기 화학식 4 와 같은 일반적인 구조의 수지는 분자 단위에서 친수성, 소수성 그룹끼리 따로 모여 있어 기판의 특이성이 있는 조건에서 패턴을 형성할 경우에 각각의 특성에 따라 서로 분리되는 구조를 갖게 되어 해상도, 감도, 프로파일, 초점심도 등에 한계가 있다.When a chemically amplified resist is used, the acid generated from the photoacid generator in the irradiation section of the radiation is diffused by subsequent heat treatment, and the solubility in the alkaline developer of the irradiation section is changed by a reaction using the generated acid as a catalyst. Obtain a positive type or negative type pattern. On the other hand, because the chemically amplified resist uses an acid catalysis, there is a problem in that the lower tailing of the profile appears due to the inactivation of the acid when the substrate is basic. This problem can be solved by adding much higher amounts of basic removing material. However, the addition of a large amount of basic removing material lowers the sensitivity. When an excimer laser is used as the exposure light source, a low reflection substrate is usually used, but in general, the resist profile deteriorates to a tapered shape, although the dimensional uniformity is efficiently improved. Therefore, chemically amplified resists have a problem that their performance, in particular their profile, varies with the type of substrate. In the above, Japanese Patent Laid-Open No. 9-73173 discloses that when a polymer or copolymer of 2-methyl-2-adamantyl methacrylate is used as the resin of a chemically amplified resist, 2-methyl- It has been described that positive action appears as the 2-adamantyl group decomposes, and high dry etch resistance, high resolution and high adhesion to the substrate are obtained. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 10-12406 and Hei 10-191559 show that the adhesion to the substrate includes a resin having a butyrolactone moiety as part of the polymer unit or polymerized unit 2-alkyl. It has been found that improvements can be made using chemically amplified positive resist compositions comprising 2-adamantyl (meth) acrylate and a resin having polymerized unit maleic anhydride. It has also been found that resins having adamantane-based polymerized units and specific high-polarity polymerized units of particular structure are effective in improving adhesion to substrates. However, even if a resin having a polymerized unit such as 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate in the above-mentioned document is used, a resin having a general structure such as the following general formula (4) is separated from each other in hydrophilic and hydrophobic groups in a molecular unit. When the pattern is formed under the condition of the specificity of the substrate, it has a structure that is separated from each other according to each characteristic, and thus there is a limit in resolution, sensitivity, profile, depth of focus and the like.
(식 중, R8 은 수소원자 또는 메틸기를 나타내며, R9 는 탄소수 1 내지 10의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기를 나타낸다.)(Wherein R 8 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 9 represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
또한, 기판의 특이성이 있는 경우의 포토리소그래피에 의한 패턴 형성에서는 , 일반적으로, 초점심도의 편차에 따라 레지스트 패턴의 완성 치수도 편차가 생기기 쉽고 초점심도가 작다. 이와 같이, 종래부터 공지되어 있는 레지스트 조성물에서는 해상도, 감도, 프로파일, 초점심도 등에 한계가 있다.In addition, in the pattern formation by photolithography in the case where there is a specificity of the substrate, in general, variations in the depth of focus tend to cause variation in the finished pattern of the resist pattern and the depth of focus is small. As described above, conventionally known resist compositions have limitations in resolution, sensitivity, profile, depth of focus, and the like.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 기존의 2-알킬-2-아다만틸 (메트)아크릴레이트의 중합 단위를 갖는 수지를 합성할 때 분자 단위에서 친수성, 소수성으로 분리되는 현상 때문에 생기는 문제점을 해결하기 위 하여 2-알킬-2-아다만틸 (메트)아크릴레이트 중합 단위와 히드록시스티렌 중합 단위가 일정하게 교대로 번갈아 연결되는 수퍼 랜덤 타입의 공중합체 구조를 갖는 수지를 이용하여 해상도, 감도, 프로파일 및 초점 심도를 개선시키는데 더 효과적으로 사용한 것이다. 본 발명의 목적은 수지 성분 및 광산발생제를 포함하여 KrF-엑시머 레이저 및 ArF-엑시머 레이저의 리소그래피법에 적합하고, 내열성, 잔막률, 도포성, 건식 내식성, 노광 관용도와 같은 각종 성능이 우수하며, 특히 기판의 특이성이 있는 조건에서 패턴을 형성하는 경우에 해상도, 감도, 프로파일 및 초점심도가 한층 더 개량된 화학증폭형 포지티브 타입 레지스트 조성물을 제공하는 것이다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art, which is separated into hydrophilic and hydrophobic at the molecular unit when synthesizing a resin having a polymerized unit of conventional 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate. In order to solve the problem caused by the phenomena, a resin having a super random copolymer structure in which the 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate polymer unit and the hydroxy styrene polymer unit are alternately connected alternately. It is used more effectively to improve resolution, sensitivity, profile and depth of focus. An object of the present invention is suitable for the lithography method of KrF-eximer laser and ArF-eximer laser, including resin component and photoacid generator, and excellent in various performances such as heat resistance, residual film ratio, coating property, dry corrosion resistance, exposure latitude, In particular, the present invention provides a chemically amplified positive type resist composition having a further improved resolution, sensitivity, profile, and depth of focus, when the pattern is formed under specific substrate conditions.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수퍼 랜덤 타입의 공중합체 구조를 가지는 수지 성분 및 고에너지의 방사선으로 조사되면 산을 발생시키는 광산발생제를 포함하여 KrF-엑시머 레이저 및 ArF-엑시머 레이저의 리소그래피법에 적합하고, 내열성, 잔막률, 도포성, 건식 내식성, 노광 관용도와 같은 각종 성능이 우수하며, 특히 기판의 특이성이 있는 조건에서 패턴을 형성하는 경우에 해상도, 감도, 프로파일 및 초점심도가 한층 더 개량된 화학증폭형 포지티브 타입 레지스트 조성물을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention includes a resin component having a super random type copolymer structure and a photoacid generator that generates an acid when irradiated with high energy radiation, KrF-eximer laser and ArF-eximer It is suitable for laser lithography, and has excellent performances such as heat resistance, residual film rate, coating property, dry corrosion resistance, exposure latitude, and resolution, sensitivity, profile, and focus, especially when forming patterns under conditions specific to the substrate. A chemically amplified positive type resist composition with further improved depth is provided.
본 발명의 레지스트 조성물에서, 수지 성분은 본래는 알칼리 수용액에 대해 불용성 또는 난용성이지만 산에 대해 불안정한 기가 산의 작용에 의해 해리된 후에는 알칼리 수용액에 대해 가용성으로 된다. 이러한 수지는 2-알킬-2-아다만틸 (메트)아크릴레이트 중합 단위와 히드록시스티렌 중합 단위가 일정하게 교대로 번갈아 연결되는 수퍼 랜덤 타입의 공중합체 구조를 가지며, 기존의 방법으로 합성된 수지가 분자 단위에서 친수성, 소수성 그룹끼리 따로 모여 있어 각각의 특성에 따라 분리되는 구조와는 달리, 상기 수지는 분자 단위에서부터 서로의 중합 단위들이 균일하게 분포되어 있어 레지스트의 여러 가지 특성들을 향상시키는데 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 수지의 예로는 하기 화학식 1의 공중합체를 들 수 있다.In the resist composition of the present invention, the resin component is insoluble or poorly insoluble in aqueous alkali solution, but becomes soluble in aqueous alkali solution after the group unstable to acid is dissociated by the action of acid. Such a resin has a super random copolymer structure in which 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate polymerized units and hydroxystyrene polymerized units are alternately connected alternately, and synthesized by conventional methods. Unlike the structure in which the hydrophilic and hydrophobic groups are separated in the molecular unit and separated according to their respective properties, the resin has an important role in improving various properties of the resist since the polymerized units are uniformly distributed from the molecular unit. Doing Examples of such a resin include a copolymer represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
(식 중, R1 은 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, R2 는 탄소수 1 내지 10의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기를 나타낸다.)(Wherein, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
본원에서 언급되는 2-알킬-2-아다만틸 (메트)아크릴레이트 중합 단위는 2-알킬-2-아다만틸 아크릴레이트 또는 2-알킬-2-아다만틸 메타크릴레이트를 중합시킴으로써 형성되는 중합체 중의 한 단위를 의미한다.The 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate polymerized units mentioned herein are formed by polymerizing 2-alkyl-2-adamantyl acrylate or 2-alkyl-2-adamantyl methacrylate. Means one unit in a polymer.
본 발명의 레지스트 조성물에서 광산발생제는 물질 자체 또는 이러한 물질을 함유하는 레지스트 조성물을 원자외선, 전자선, X-선, 또는 방사광과 같은 고에너 지의 방사선으로 조사함으로써 산을 생성시키는 물질이다. 화학증폭형 포지티브 타입 레지스트 조성물에서, 광산발생제로부터 생성되는 산은 상기 언급한 수지에 작용하여 수지에 존재하는 산에 불안정한 기를 해리시킨다. 본 발명에서는 , 248 nm (KrF) 근처에서 높은 흡광도를 나타내는 하기 화학식 2 와 화학식 3 의 화합물이 광산발생제 성분으로 사용된다.The photoacid generator in the resist composition of the present invention is a substance that generates an acid by irradiating the material itself or a resist composition containing such material with high energy radiation such as far ultraviolet rays, electron beams, X-rays, or radiant light. In a chemically amplified positive type resist composition, the acid generated from the photoacid generator acts on the above-mentioned resin to dissociate the group that is unstable in the acid present in the resin. In the present invention, the compounds of formulas (2) and (3) exhibiting high absorbance near 248 nm (KrF) are used as photoacid generator components.
[화학식 2][Formula 2]
(식 중, R3 또는 R4 는 탄소수 3 내지 8 의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기를 나타낸다.)Wherein R 3 or R 4 Represents a straight, branched or cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms.)
[화학식 3][Formula 3]
(식 중, R5, R6 또는 R7 은 탄소수 1 내지 10 의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기를 나타낸다.)In which R 5 , R 6 or R 7 Represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
화학식 2 의 탄화수소기 R3 또는 R4 는 탄소수 3 내지 8 의 알킬기 또는 시클로알킬기이며, 여기서 알킬 또는 시클로알킬은 각각 독립적으로 히드록실기, 아미노기 또는 탄소수 1 내지 6 의 알콕시기로 치환될 수 있다. 화학식 2 의 R3 또는 R4 는 n-프로필기, n-부틸기, n-옥틸기, 톨루일기, 2,4,6-트리메틸페닐기, 2,4,6-트리이소프로필페닐기, 4-도데실페닐기, 4-메톡시페닐기, 2-나프틸기, 벤질기로 이루어진 군으로부터 선택된다.Hydrocarbon group of Formula 2 R 3 or R 4 Is an alkyl group or cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, wherein the alkyl or cycloalkyl may be each independently substituted with a hydroxyl group, an amino group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. R 3 or R 4 of Formula 2 Is n-propyl group, n-butyl group, n-octyl group, toluyl group, 2,4,6-trimethylphenyl group, 2,4,6-triisopropylphenyl group, 4-dodecylphenyl group, 4-methoxyphenyl group , 2-naphthyl group, benzyl group.
화학식 3 의 탄화수소기 R5, R6 또는 R7 는 탄소수 1 내지 10 의 알킬기 또는 시클로알킬기이며, 여기서 알킬 또는 시클로알킬은 각각 독립적으로 히드록실기, 아미노기 또는 탄소수 1 내지 6 의 알콕시기로 치환될 수 있다. 화학식 3 의 R5, R6 또는 R7 는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, n-옥틸기, 톨루일기, 2,4,6-트리메틸페닐기, 2,4,6-트리이소프로필페닐기, 4-도데실페닐기, 4-메톡시페닐기, 2-나프틸기, 벤질기로 이루어진 군으로부터 선택된다.Hydrocarbon group R 5 , R 6 or R 7 in formula (3) is an alkyl group or cycloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, wherein the alkyl or cycloalkyl may each independently be substituted with a hydroxyl group, an amino group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. have. R 5 , R 6 or R 7 of Formula 3 Is methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-octyl group, toluyl group, 2,4,6-trimethylphenyl group, 2,4,6-triisopropylphenyl group, 4-dodecylphenyl group, 4 -Methoxyphenyl group, 2-naphthyl group, benzyl group.
본 발명의 레지스트 조성물에서, 화학식 2 와 화학식 3 의 광산발생제 이외의 광산발생제가 함께 사용될 수 있다. 이러한 기타 광산발생제의 예는 오늄염 화합물, s-트리아진계 유기 할로겐 화합물, 설폰 화합물, 설포네이트 화합물 등을 포함한다. 특정하게는 다음 화합물을 열거할 수 있다:In the resist composition of the present invention, photoacid generators other than the photoacid generators of Formula 2 and Formula 3 may be used together. Examples of such other photoacid generators include onium salt compounds, s-triazine-based organic halogen compounds, sulfone compounds, sulfonate compounds and the like. Specifically, the following compounds may be listed:
디페닐요도늄 트리플루오로메탄설포네이트, 4-메톡시페닐페닐요도늄 헥사플루오로안티모네이트, 4-메톡시페닐페닐요도늄 트리플루오로메탄설포네이트, 비스(4-3급-부틸페닐)요도늄 테트라플루오로보레이트, 비스(4-3급-부틸페닐)요도늄 헥사플루오로포스페이트, 비스(4-3급-부틸페닐)요도늄 헥사플루오로안티모네이트, 비스(4-3급-부틸페닐)요도늄 트리플루오로메탄설포네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로포스페이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 트리플루오로메탄설포네이트, 4-메틸페닐디페닐설포늄 퍼플루오로부탄설포네이트, 4-메틸페닐디페닐설포늄 퍼플루오로옥탄설포네이트, 4-메톡시페닐디페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 4-메톡시페닐디페닐설포늄 트리플루오로메탄설포네이트, p-톨릴디페닐설포늄 트리플루오로메탄설포네이트, 트리페닐설포늄 2,4,6-트리이소프로필벤젠설포네이트, 2,4,6-트리메틸페닐디페닐설포늄 트리플루오로메탄설포네이트 , 4-3급-부틸페닐디페닐설포늄 트리플루오로메탄설포네이트, 4-페닐티오페닐디페닐설포늄 헥사플루오로포스페이트, 4-페닐티오페닐디페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 1-(2-나프톨릴메틸)티올라늄 헥사플루오로안티모네이트, 1-(2-나프톨릴메틸)티올라늄 트리플루오로메탄설포네이트, 4-히드록시-1-나프틸디메틸설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 4-히드록시-1-나프틸디메틸설포늄트리플루오로메탄설포네이트, 2-메틸-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-클로로페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3-5-트리아진, 2-(4-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메톡시-1-나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸) -1,3,5-트리아진, 2-(벤조[d][1,3]디옥솔란-5-일)-4,6-비스(트리클로로메틸) -1,3,5-트리아진, 2-(4-메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(3,4,5-트리메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(3,4-디메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(2,4-디메톡시스티릴) -4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(2-메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-부톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-펜틸옥시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 1-벤조일-1-페닐메틸 p-톨루엔설포네이트(통상, 벤조인 토실레이트라고 함), 2-벤조일 -2-히드록시-2-페닐에틸 p-톨루엔설포네이트(통상, α-메틸올 벤조인 토실레이트라고 함), 1,2,3-벤젠톨릴 트리메탄설포네이트, 2,6-디니트로벤질 p-톨루엔설포네이트, 2-니트로벤질 p-톨루엔설포네이트, 4-니트로벤질 p-톨루엔설포네이트, 디페닐 디설폰, 디-p-톨릴 디설폰, 디스(페닐설포닐)디아조메탄, 비스(4-클로로페닐설포닐 )디아조메탄, 비스(p-톨릴설포닐)디아조메탄, 비스(4-3급-부틸페닐설포닐)디아조메탄, 비스(2,4-크실릴설포닐)디아조메탄, 비스(시클로헥실설포닐)디아조메탄, (벤조일)(페닐설포닐)디아조메탄, N-(페닐설포닐옥시)석신이미드, N-(트리플루오로메틸설포닐옥시)석신이미드, N-(트리플루오로메틸설포닐옥시)프탈이미드, N-(트리프루오로메틸설포닐옥시)-5-노르보르넨-2,3-디카복시이미드, N-(트리플루오로메틸설포닐옥시)나프탈이미드, N-(10-캄포르설포닐옥시)나프탈이미드, 4-메톡시-α-[[[(4-메틸페닐)설포닐]옥시]이미노]벤젠아세토니트릴 등이 포함된다.Diphenyl iodonium trifluoromethanesulfonate, 4-methoxyphenylphenyl iodonium hexafluoroantimonate, 4-methoxyphenylphenyl iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl Iodonium tetrafluoroborate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium hexafluorophosphate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (4-tert -Butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium hexafluorophosphate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methylphenyldiphenylsul Phosphium perfluorobutanesulfonate, 4-methylphenyldiphenylsulfonium perfluorooctanesulfonate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium trifluoro Methanesulfonate, p-tolyldiphenylsulfo Trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium 2,4,6-triisopropylbenzenesulfonate, 2,4,6-trimethylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-tert-butylphenyl Diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluorophosphate, 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, 1- (2-naphtolylmethyl) Thiolanium hexafluoroantimonate, 1- (2-naphtolylmethyl) thiolanium trifluoromethanesulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyldimethylsulfonium hexafluoroantimonate, 4- Hydroxy-1-naphthyldimethylsulfoniumtrifluoromethanesulfonate, 2-methyl-4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2,4,6-tris (trichloro Rhomethyl) -1,3,5-triazine, 2-phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (4-chlorophenyl) -4,6- Bis (trichloromethyl) -1,3-5- Lysine, 2- (4-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (4-methoxy-1-naphthyl) -4,6 -Bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (benzo [d] [1,3] dioxolan-5-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1, 3,5-triazine, 2- (4-methoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (3,4,5-trimethoxy Styryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (3,4-dimethoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1, 3,5-triazine, 2- (2,4-dimethoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (2-methoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (4-butoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-tri Azine, 2- (4-pentyloxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 1-benzoyl-1-phenylmethyl p-toluenesulfonate (usually benzo Called intosylate), 2-benzoyl-2-hydroxy-2-phenylethyl p-toluenesul Nate (commonly referred to as α-methylol benzoin tosylate), 1,2,3-benzenetolyl trimethanesulfonate, 2,6-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate, 2-nitrobenzyl p-toluenesulfo Nate, 4-nitrobenzyl p-toluenesulfonate, diphenyl disulfone, di-p-tolyl disulfone, dis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (4-chlorophenylsulfonyl) diazomethane, bis ( p-tolylsulfonyl) diazomethane, bis (4-tert-butylphenylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-xylylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazo Methane, (benzoyl) (phenylsulfonyl) diazomethane, N- (phenylsulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethylsulfonyl Oxy) phthalimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) -5-norbornene-2,3-dicarboxyimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) naphthalimide, N -(10-camphorsulfonyloxy) naphthalimide, 4-methoxy-α-[[[(4-methylphenyl) sulfonyl] oxy] imino] benzeneacetonitrile and the like.
본 발명의 레지스트 조성물의 광산발생제는, 산의 작용에 의해 알칼리 수용액에 대해 가용성이 되는 수지 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 20 중량부를 함유하는 것이 바람직하다.It is preferable that the photo-acid generator of the resist composition of this invention contains 0.1-20 weight part with respect to 100 weight part of resin which becomes soluble with respect to aqueous alkali solution by the action of an acid.
본 발명의 레지스트 조성물은 다른 유기 염기 화합물, 특히 켄쳐(quencher) 로서 합성된 질소 함유 염기성 유기 화합물을 본 발명의 효과에 악영향을 미치지 않는 양으로 함유할 수 있다. 켄쳐 성분의 구체적인 예로서, 테트라메틸암모늄 히드록사이드, 테트라-n-부틸암모늄 히드록사이드, 테트라-n-헥실암모늄 히드록사이드, 테트라-n-옥틸암모늄 히드록사이드, 페닐트리메틸암모늄 히드록사이드, 3-(트리플루오로메틸)-페닐트리메틸암모늄 히드록사이드, 및 (2-히드록시에틸)트리메틸암모늄 히드록사이드, 디사이클로헥실메틸아민, 2,6-디이소프로필아닐린, 트리스(2-(2-메톡시에톡시)에틸)아민 등이 포함된다. 추가로, JP-A-11-52575 에 기재된 바와 같은 피페리딘 골격을 갖는 장애된 아민 화합물을 또한 켄쳐로써 사용할 수 있다.The resist composition of the present invention may contain other organic base compounds, especially nitrogen-containing basic organic compounds synthesized as quenchers in an amount that does not adversely affect the effects of the present invention. Specific examples of the quencher component include tetramethylammonium hydroxide, tetra-n-butylammonium hydroxide, tetra-n-hexylammonium hydroxide, tetra-n-octylammonium hydroxide, phenyltrimethylammonium hydroxide , 3- (trifluoromethyl) -phenyltrimethylammonium hydroxide, and (2-hydroxyethyl) trimethylammonium hydroxide, dicyclohexylmethylamine, 2,6-diisopropylaniline, tris (2- (2-methoxyethoxy) ethyl) amine and the like. In addition, hindered amine compounds having a piperidine backbone as described in JP-A-11-52575 can also be used as quencher.
본 발명의 레지스트 조성물의 켄쳐는, 산의 작용에 의해 알칼리 수용액에 대해 가용성이 되는 수지 100 중량부를 기준으로 하여 0.001 내지 10 중량부를 함유하는 것이 바람직하다.It is preferable that the quencher of the resist composition of this invention contains 0.001-10 weight part based on 100 weight part of resin which becomes soluble with respect to aqueous alkali solution by the action of an acid.
추가로, 본 조성물은 또한 증감제, 용해억제제, 기타 수지, 계면활성제, 안정화제, 염료 등과 같은 다양한 첨가제를 소량 함유할 수 있다.In addition, the compositions may also contain small amounts of various additives such as sensitizers, dissolution inhibitors, other resins, surfactants, stabilizers, dyes, and the like.
이러한 레지스트 조성물은 통상 용매에 용해된 성분들을 함유하는 레지스트 액체 조성물 형태로서, 통상적인 방법에 의해 실리콘 웨이퍼 등과 같은 기판 상에 도포된다. 본 발명에서 사용되는 용매는 성분들을 용해시키고 적합한 건조 속도를 나타내며 용매 증발 후 균일하고 매끄러운 피막을 제공하는 것일 수 있다. 본 분야에서 통상 사용되는 것을 사용할 수 있다. 이의 예로서는 에틸셀로솔 브 아세테이트, 메틸셀로솔브 아세테이트 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트와 같은 글리콜 에테르 에스테르; 에틸 락테이트, 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트 및 에틸 피루베이트와 같은 에스테르; 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤, 2-헵타논 및 시클로헥사논과 같은 케톤; γ-부티로락톤과 같은 시클릭 에스테르; 3-메톡시-1-부탄올 등과 같은 알콜을 포함한다. 이들 용매는 각각 단독으로 또는 둘 이상의 혼합물로써 사용될 수 있다. Such a resist composition is usually in the form of a resist liquid composition containing components dissolved in a solvent, and is applied onto a substrate such as a silicon wafer by a conventional method. The solvent used in the present invention may be one that dissolves the components, exhibits a suitable drying rate and provides a uniform and smooth coating after solvent evaporation. What is normally used in this field can be used. Examples thereof include glycol ether esters such as ethylcellosolve acetate, methylcellosolve acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate; Esters such as ethyl lactate, butyl acetate, amyl acetate and ethyl pyruvate; Ketones such as acetone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone and cyclohexanone; cyclic esters such as γ-butyrolactone; Alcohols such as 3-methoxy-1-butanol and the like. These solvents may each be used alone or as a mixture of two or more.
기판에 도포되어 건조되는 레지스트를 패턴 형성을 위해 노광 처리한 다음, 보호 기 제거 반응을 촉진하기 위해 열처리하고, 이어서 알칼리 현상제로 현상시킨다. 본 발명에서 사용되는 알칼리 현상제는 각종 알칼리 수용액으로부터 선택될 수 있으며, 통상 테트라메틸암모늄 히드록사이드 및 (2-히드록시에틸)트리메틸암모늄 히드록사이드(통상, 콜린이라고 함)가 빈번하게 사용된다.The resist applied to the substrate and dried is subjected to an exposure treatment for pattern formation, followed by heat treatment to promote the protecting group removal reaction, followed by development with an alkali developer. The alkali developer used in the present invention can be selected from various aqueous alkali solutions, and usually tetramethylammonium hydroxide and (2-hydroxyethyl) trimethylammonium hydroxide (commonly referred to as choline) are frequently used. .
이하, 본 발명을 하기 실시예 및 비교예를 들어 상세히 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 해당 분야의 당업자는 하기 특허 청구 범위에 기재된 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 실시예에서 부는 달리 언급이 없는 한 중량부를 의미한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto, and those skilled in the art can variously change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the following claims. It may be modified or modified. In the examples, parts means parts by weight unless otherwise indicated.
[실시예]EXAMPLE
실시예Example 1 내지 10 및 1 to 10 and 비교예Comparative example 1 내지 10 1 to 10
표 1 에 제시된 비(고형분으로 환산된 것)로 혼합된 수지 성분 100 중량부(고형분으로 환산된 것)를 기준으로, 광산발생제 (7 중량부), 표 1 에 제시된 함량과 종류에 따르는 켄쳐로써의 암모늄 염을 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세 테이트 900 중량부에 용해시킨 다음, 기공 직경이 0.1 ㎛ 인 불소 수지 필터를 통해 여과하여, 레지스트 용액을 제조하였다. 여기서 제조된 레지스트 용액은 25% 내지 40% 정도의 보호율을 함유하는 레진을 포함한다.Photoacid generator (7 parts by weight) based on 100 parts by weight (in terms of solids) of the resin component mixed in the ratio (in terms of solids) shown in Table 1, the quencher according to the amounts and types shown in Table 1 As ammonium salt was dissolved in 900 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate and then filtered through a fluorine resin filter having a pore diameter of 0.1 μm to prepare a resist solution. The resist solution prepared here comprises a resin containing a protection rate on the order of 25% to 40%.
상술한 레지스트 용액을 헥사메틸디실라잔으로 처리된 실리콘 웨이퍼에 스핀 피복기를 사용하여 건조 후의 막 두께가 0.274 ㎛ 가 되도록 도포하였다. 레지스트 용액을 도포한 후, 110 ℃ 의 열판에서 60 초 동안 예비 열처리를 수행하였다 . 이와 같이 형성된 레지스트 필름을 갖는 웨이퍼를 노광 파장이 248 nm (KrF) 인 스캔 방식 노광기 ['NSR-S203B', 제조원: Nikon Corp., NA = 0.55, σ=0.75] 를 사용하여 노광량을 서서히 변화시키면서 노광시켜 라인 및 스페이스 패턴을 형성시켰다 . 이어서, 열판에서, 노광 후 열처리를 110 ℃ 에서 60초 동안 수행하였다 . 추가로, 2.38 % 의 테트라메틸암모늄히드록사이드 수용액을 사용하여 60초 동안 패들 현상을 수행하였다. 현상 후의 패턴을 주사 전자 현미경을 사용하여 0.12 ㎛ 라인 및 스페이스 패턴과 0.18 ㎛ 의 독립 라인 패턴에서 해상도, 감도, 초점심도 및 프로파일을 측정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타내었다.The resist solution described above was applied to a silicon wafer treated with hexamethyldisilazane such that the film thickness after drying was 0.274 µm using a spin coater. After the resist solution was applied, preliminary heat treatment was performed for 60 seconds on a hotplate at 110 ° C. The wafer having the resist film thus formed was gradually exposed to light using a scanning exposure apparatus ['NSR-S203B', manufactured by Nikon Corp., NA = 0.55, sigma = 0.55] having an exposure wavelength of 248 nm (KrF). Exposure was performed to form line and space patterns. Subsequently, in the hot plate, post-exposure heat treatment was performed at 110 ° C. for 60 seconds. In addition, paddle development was performed for 60 seconds using 2.38% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution. The pattern after development was measured using a scanning electron microscope in resolution, sensitivity, depth of focus and profile in 0.12 탆 line and space patterns and 0.18 탆 independent line patterns. The results are shown in Table 2.
* A-1 : 상기 화학식 1 과 같은 2-알킬-2-아다만틸 (메트)아크릴레이트 중합 단위와 히드록시스티렌 중합 단위를 갖는 수퍼 랜덤 타입의 공중합체, 분산도 1.2 의 수지(본 발명의 수지)* A-1: Super random copolymer having a 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate polymerized unit and a hydroxystyrene polymerized unit as in Chemical Formula 1, a resin having a dispersity of 1.2 (of the present invention) Suzy)
* A-2 : 상기 화학식 4 와 같이 분자 단위에서 친수성, 소수성으로 분리되는 일반적인 2-알킬-2-아다만틸 (메트)아크릴레이트 중합 단위와 히드록시스티렌계 중합 단위의 공중합체, 분산도 1.2 의 수지(비교 대상 수지)* A-2: Copolymer of a common 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate polymerization unit and a hydroxystyrene-based polymerization unit separated by hydrophilicity and hydrophobicity in a molecular unit as in Chemical Formula 4, dispersion degree 1.2 Resin (resist to be compared)
* B-1 : 화학식 2 에서의 R5 및 R6 이 시클로헥실기인 디아조디설폰 타입 광산발생제* B-1: R 5 and R 6 in Chemical Formula 2 Diazodisulfone type photoacid generator which is this cyclohexyl group
* B-2 : 화학식 3 과 같은 트리페닐설포늄 타입 광산발생제* B-2: triphenylsulfonium type photoacid generator as shown in Chemical Formula 3
* C-1 : 2,6-디이소프로필아닐린* C-1: 2,6-diisopropylaniline
* C-2 : 트리스(2-(2-메톡시에톡시)에틸)아민* C-2: tris (2- (2-methoxyethoxy) ethyl) amine
* D-1 : 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트* D-1: Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate
표 2 에서 보는 바와 같이, 본 발명의 수퍼 랜덤 타입의 공중합체 구조를 가지는 수지 성분(A-1)을 함유하는 레지스트 조성물 (실시예 1 내지 10) 은 프로파일, 초점심도, 해상도 및 감도가 기존의 방법으로 합성된 수지를 함유한 레지스트 조성물과 비교하여 우수하다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, the resist composition (Examples 1 to 10) containing the resin component (A-1) having the super random type copolymer structure of the present invention had a conventional profile, depth of focus, resolution and sensitivity. It can be seen that it is superior in comparison with a resist composition containing a resin synthesized by the method.
또한, 도 1 및 도 2 의 패턴 사진에서는, 실시예 5 의 패턴 사진과 비교예 5의 패턴 사진을 나타내고 있는데, 비교 사진에서 볼 수 있듯이 실시예의 프로파일이 더 우수한 것을 확인할 수 있다. In addition, although the pattern photograph of FIG. 1 and FIG. 2 showed the pattern photograph of Example 5 and the pattern photograph of Comparative Example 5, as can be seen from a comparative photograph, it can be confirmed that the profile of an Example is more excellent.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 화학증폭형 포지티브 타입 레지스트 조성 물은 KrF-엑시머 레이저 및 ArF-엑시머 레이저의 리소그래피법에 적합하고, 내열성, 잔막률, 도포성, 건식 내식성, 노광 관용도와 같은 각종 성능이 우수하며, 특히 기판의 특이성이 있는 조건에서 패턴을 형성하는 경우에 해상도, 감도, 프로파일 및 초점심도가 한층 더 개량되어 보다 정밀한 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.As described above, the chemically amplified positive type resist composition of the present invention is suitable for the lithography method of KrF-eximer laser and ArF-eximer laser, and is suitable for various types such as heat resistance, residual film ratio, coating property, dry corrosion resistance and exposure latitude. The performance is excellent, and in particular, in the case of forming a pattern under conditions with specificity of the substrate, the resolution, sensitivity, profile and depth of focus can be further improved to form a more precise resist pattern.
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