KR20060109697A - 포토레지스트 중합체, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법 - Google Patents

포토레지스트 중합체, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060109697A
KR20060109697A KR1020050031964A KR20050031964A KR20060109697A KR 20060109697 A KR20060109697 A KR 20060109697A KR 1020050031964 A KR1020050031964 A KR 1020050031964A KR 20050031964 A KR20050031964 A KR 20050031964A KR 20060109697 A KR20060109697 A KR 20060109697A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photoresist
formula
polymer
compound
photoresist polymer
Prior art date
Application number
KR1020050031964A
Other languages
English (en)
Inventor
이근수
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020050031964A priority Critical patent/KR20060109697A/ko
Publication of KR20060109697A publication Critical patent/KR20060109697A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • G03F7/0395—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition the macromolecular compound having a backbone with alicyclic moieties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203—Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3215—Polyhydroxy compounds containing aromatic groups or benzoquinone groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0046—Photosensitive materials with perfluoro compounds, e.g. for dry lithography
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0382—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable the macromolecular compound being present in a chemically amplified negative photoresist composition
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/075—Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757—Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • G03F7/0758—Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds with silicon- containing groups in the side chains
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
    • G03F7/168—Finishing the coated layer, e.g. drying, baking, soaking
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/38—Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking

Abstract

본 발명은 포토레지스트 중합체, 상기 중합체를 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 포토레지스트 중합체, 상기 포토레지스트 중합체와 광염기 발생제를 포함함으로써, 노광 후 베이크 공정에 의해 염 화합물을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 포토레지스트 조성물은 노광 후 베이크 공정에 의해 노광 영역에 물에 용해되는 염 화합물을 형성하므로, 패턴 형성 공정 시에 물을 이용한 현상 공정을 수행할 수 있어 공정의 단순화와 원가 절감을 가져올 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112005020061761-PAT00001
상기 식에서, R, R1 내지 R5 및 n은 명세서에서 정의한 바와 같다.

Description

포토레지스트 중합체, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법{Photoresist Polymer, Photoresist Composition Comprising the Same and Method for Forming Patten of Semiconductor Device Using It}
도 1은 본 발명의 실시예 3에 따른 패턴 사진.
본 발명은 포토레지스트 중합체, 상기 중합체를 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신규한 구성의 포토레지스트 중합체, 상기 포토레지스트 중합체와 광염기 발생제를 포함함으로써, 노광 후 베이크 공정에 의해 물에 용해되는 염 화합물을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 기술의 발달과 메모리 소자의 응용 분야가 확장됨에 따라, 반도체 소자를 점점 고집적화의 대용량 메모리 소자로 제조하기 위한 설비 또는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다. 이에 따라, 리소그라피(Lithography) 공 정, 셀 구조 연구, 배선을 이루는 새로운 물질 연구 및 절연막 형성 물질의 물성 한계 등에 관한 연구가 다각적으로 이루어지고 있다.
이 중 상기 리소그라피 공정은 소자를 구성하는 여러 층들을 서로 연결해 주는 콘택 형성 공정이나 패턴 형성 공정 시에 적용되는 필수 기술로서, 상기 리소그라피 공정 기술의 향상이 고집적화 반도체소자의 성패를 가름하는 관건이 된다.
참고로, 상기 리소그라피 공정은 KrF(365nm), ArF(193nm) 또는 VUV(157nm) 등의 단파장 광원과 상기 광원에 대해 낮은 광흡수도, 우수한 건식 에칭 내성, 내열성 및 접착성을 가지는 화학증폭형 포토레지스트(chemically amplified photoresist) 물질을 사용하여 0.01㎛ 이하의 패턴 선폭(critical dimension; CD)을 포함하는 소자를 형성하는 공정이다.
한편, 상기 화학증폭형 포토레지스트 물질은 네거티브(negative) 형 포토레지스트 물질과 포지티브(positive)형 포토레지스트 물질로 나눌 수 있다.
이때, 상기 포지티브형 포토레지스트 물질은 패턴 전이 특성 및 알칼리 현상액에 대한 용해도가 네거티브 형 포토레지스트 물질보다 높을 뿐만 아니라, 노광 시에 노광 마스크로부터 기판까지 이미지를 정확하게 전달할 수 있는 분해능이 높기 때문에, 현상 공정 후 기판에 대해 거의 수직의 미세한 포토레지스트 프로파일(profile)을 얻을 수 있다.
이에 따라, 패턴 선폭을 1㎛ 미만의 크기로 형성하기 위해서는 네거티브 형 포토레지스트 물질보다 포지티브형 포토레지스트 물질이 일반적으로 사용된다.
상기 포지티브형 포토레지스트 물질로는 알칼리 가용성 노볼락(novolak) 수 지와 광분해제인 니프토퀴논 디아지드 화합물 등을 주쇄로 함유한 페놀 수지계 물질이 가장 많이 알려져 있다. 이때, 상기 페놀 수지계 물질은 노광 후 베이크 공정에 의해 염기성 수용액에서만 용해가 가능한 산성의 알코올기와 카르복실기를 형성하기 때문에, 후속 현상 공정 시에 테트라메틸 암모늄히드록사이드(TMAH)와 같이 알칼리 현상액을 이용할 수밖에 없다.
그러나 상기 TMAH과 같은 알칼리 현상액은 포토레지스트 패턴 표면에 대한 습윤성이 충분하지 않다. 따라서 단파장 광원에 대해 더욱 낮은 광흡수도를 가지는 지방족 고리화합물계 포토레지스트 물질 등을 상기 알칼리 현상액을 이용하여 현상하는 경우, 포토레지스트 물질의 현상능이 감소하기 때문에 포토레지스트 물질이 잔류하여 패턴의 프로파일 및 선폭의 정밀도가 저하된다.
그 뿐만 아니라, 현상 공정 후에 형성된 패턴을 물로 세척하는 세정하는 단계를 필수로 포함하기 때문에 공정 단계가 복잡하고 원가가 상승하며, 알칼리 현상액에 의한 환경오염이 유발되는 등 효과적인 시스템효율(throughput)을 얻을 수 없으므로, 고해상도 선폭을 요구하는 분야에서 알칼리 현상액을 이용한 현상 공정을 수행하는 것은 바람직하지 않다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점에 대한 연구를 하던 중 일반적인 포토레지스트 물질이 가져야 하는 낮은 광흡수도, 우수한 에칭 내성, 내열성 및 접착성 등의 조건을 모두 만족하면서, 공정의 단순화와 원가 절감을 가져올 수 있는 신규한 포토레지스트 중합체와 상기 중합체를 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래 리소그라피 공정에서 현상 공정 시의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 신규한 구성의 포토레지스트 중합체 및 상기 포토레지스트 중합체와 광염기 발생제를 포함하며, 노광 후 베이크 공정에 의해 물에 용해되는 염 화합물을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 포토레지스트 조성물을 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법 및 이러한 방법에 의해 얻어진 반도체 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는
하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 포토레지스트 중합체를 제조한다.
[화학식 1]
Figure 112005020061761-PAT00002
상기 식에서,
R은 수소 또는 CH3이고,
R1은 C1∼C5의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌이며,
R2 내지 R5는 각각 H, C1∼C5의 직쇄 또는 측쇄 알킬, 할로겐 원소로 치환된 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 할로겐 원소이며,
n은 1 내지 1000의 정수이다.
이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 포토레지스트 중합체는 하기 화학식 1a의 구조를 가지는 것이 바람직하며, 포토레지스트 중합체의 총 분자량은 300∼300,000인 것이 바람직하다.
[화학식 1a]
Figure 112005020061761-PAT00003
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 포토레지스트 중합체는 하기 화학식 2의 화합물과 하기 화학식 3의 화합물을 중합 반응하여 얻을 수 있다. 상기 중합 반응은 하기 화학식 2의 화합물 및 하기 화학식 3의 화합물을 1:1 몰(mol) 당량으로 수행하는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112005020061761-PAT00004
[화학식 3]
Figure 112005020061761-PAT00005
상기 식에서,
R은 수소 또는 CH3이고,
R1은 C1∼C5의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌이며,
R2 내지 R5는 각각 H, C1∼C5의 직쇄 또는 측쇄 알킬, 할로겐 원소로 치환된 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 할로겐 원소이다.
이때, 상기 화학식 2의 화합물은 하기 화학식 2a로 표시되는 구조를 가지는 것이 바람직하고, 상기 화학식 3의 화합물은 하기 화학식 3a로 표시되는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
[화학식 2a]
Figure 112005020061761-PAT00006
[화학식 3a]
Figure 112005020061761-PAT00007
이때, 상기 본 발명의 중합 반응을 수행하기 위한 중합 용매는 상기 화합물들을 용해시킬 수 있는 용매라면 특별히 제한을 두지 않으나, 테트라히드로퓨란, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭사이드, 메틸에틸케톤, 디옥산, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 중합 용매의 사용량은 반응물인 상기 화학식 2의 화합물 및 상기 화학식 3의 화합물이 모두 용해되어 반응할 수 있는 양이면 특별히 제한을 두지 않으나, 바람직하게는 화학식 2의 화합물에 대하여 중량기준으로 5 내지 50배의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 중합 용매를 5배 미만으로 사용하거나, 50배를 초과하여 사용하는 경우에는 원하는 포토레지스트 중합체의 분자량을 얻을 수 없다.
또한, 본 발명에서는 (i) 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 포토레지스트 중합체와; (ii) 광염기 발생제; 및 (iii) 유기용매를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공한다.
상기 (ii) 광염기 발생제는 빛에 의해 염기를 발생할 수 있는 화합물이면 특별한 제한이 없으나, 바람직하게는 아세토페논-o,o'-1,4-시클로헥산-디카보닐디옥심(acetophenone-o,o'-1,4-cyclohexane-dicarbonyldioxime), 2-아세토나프톤-o-페닐아세틸옥심(2-acetonaphthone-o-phenylacetyloxime), 2-아세토나프톤-1,3-페닐렌디아세틸디옥심(2-acetonaphthone-1,3-phenylenediacetyloxime), 1-페나실-(1-아자니아-4-아자비시클로[2,2,2]-옥탄)브로마이드 (1-phenacyl-(1-azania-4-azabicyclo[2,2,2]-octane)bromide), 1-페나실-(1-아자니아-4-아자비시클로 [2,2,2]-옥탄)셀레노시아네이트(1-phenacyl-(1-azania-4-azabicyclo[2,2,2]-octane)selenocyanate), 1-페나실-(1-아자니아-4-아자비시클로[2,2,2]-옥탄)벤조에이트(1-phenacyl-(1-azania-4-azabicyclo[2,2,2]-octane)benzoate) 및 1-페나실-(1-아자니아-4-아자비시클로[2,2,2]-옥탄)프탈이미드(1-phenacyl-(1-azania-4-azabicyclo[2,2,2]-octane)pthalimide)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 광염기 발생제를 사용할 수 있다.
상기 광염기 발생제는 상기 포토레지스트 중합체 100중량%에 대해 0.05 내지 10중량%의 비율로 포함되는 것이 바람직한데, 광염기 발생제가 0.05중량% 미만으로 포함되면 후속 현상 공정 시에 포토레지스트의 민감도가 취약하게 되고, 10중량%를 초과하여 포함되면 광염기 발생제에 의한 부반응이 발생된다.
상기 (iii) 유기용매는 상기 화합물들을 용해시킬 수 있는 유기용매이면 특별히 제한을 두지 않으나, 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트(PGMEA), 디에틸렌글리콜디에틸에테르(diethylene glycol diethyl ether), 에틸 3-에톡시프로피오네이트(ethyl 3-ethoxypropionate), 메틸 3-메톡시 프로피오네이트(methyl 3-methoxypropionate), 시클로헥사논(cyclohexanone), n-헵타논(n-heptanone), 에틸 락테이트 및 시클로펜타논 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 사용한다. 상기 유기용매는 원하는 두께의 포토레지스트막을 얻기 위하여 상기 포토레지스트 중합체 100중량%에 대해 500 내지 2000중량%의 비율로 사용되는데, 예컨대 포토레지스트 중합체 100중량%에 대해 1000중량%를 사용하는 경우 얻어지는 포토레지스트 두께는 약 0.25㎛ 이다.
이와 같이 제조된 본 발명의 포토레지스트 조성물은 노광 후 베이크 공정에 의해 분해 반응이 발생하면서, 물에 용해할 수 있는 염의 형태를 형성하기 때문에 물을 이용한 현상 공정을 수행하는 것이 가능해 진다. 즉, 피식각층 상부에 본 발명의 포토레지스트 조성물을 형성하고, 노광 한 다음 베이크하면 하기 반응식 1과 같이 광염기 발생제로부터 발생한 염기에 의해 포토레지스트 중합체 내에 산성인 페놀 기와 아민이 형성되고, 이들의 산염기 반응에 의해 포토레지스트 조성물의 노광 영역 부분에는 물에 용해되는 암모늄염이 형성되므로, 노광 된 포토레지스트 영역은 물에 용해되어 포지티브형 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
[반응식 1]
Figure 112005020061761-PAT00008
상기 식에서,
R은 수소 또는 CH3이고,
R1은 C1∼5의 직쇄 또는 측쇄 알킬이며,
R2 내지 R5는 각각 H, C1∼C5의 직쇄 또는 측쇄 알킬, 할로겐 원소로 치환된 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 할로겐 원소이며,
n은 1 내지 1000의 정수이다.
이와 같은 구성의 본원 발명의 포토레지스트 조성물은 물에 대한 습윤성이 높아 현상능이 증가하므로, 우수한 패턴 프로파일 및 선폭의 정밀도를 얻을 수 있다.
또한, 본원 발명의 포토레지스트 조성물은 157㎚ 내지 365㎚ 부근의 파장에서 우수한 투과율, 에칭 내성, 내열성, 접착성 및 낮은 광흡수도를 가져 미세한 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명에서는 또한 하기와 같은 단계를 포함하는 포토레지스트 패턴 형성방법을 제공한다.
(a) 상기 본 발명의 포토레지스트 조성물을 피식각층 상부에 도포하여 포토레지스트막을 형성하는 단계;
(b) 상기 포토레지스트막을 노광하는 단계;
(c) 상기 노광 된 포토레지스트막을 베이크하는 단계; 및
(d) 물을 이용한 현상 공정으로 상기 노광 영역을 현상하여 원하는 패턴을 얻는 단계.
상기 방법은 (b) 노광 전에 베이크 공정을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있 으며, 상기 노광 전 및 노광 후 베이크 공정은 70 내지 200℃에서 수행된다.
상기 노광 공정은 노광원으로 KrF, ArF, EUV(Extreme Ultra Violet), VUV (Vacuum Ultra Violet), E-빔, X-선 또는 이온빔을 이용하며, 1 내지 100mJ/cm2의 노광에너지로 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 (d) 단계의 물을 이용한 현상 공정은 상온에서 5∼30초간 물을 분사하여 수행되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본원 발명의 패턴 형성 방법에서는 물을 이용한 현상 공정을 수행함으로써, 기존 패턴 형성 방법 시 수행되던 현상 공정 및 후속 세정 공정을 한 단계로 단축할 수 있어 공정의 단순화와 원가 절감 효과를 가져 올 수 있고, 알칼리 현상액에 의한 환경오염을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용하여 제조된 반도체 소자를 제공한다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 단 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 상기 화학식 1a 의 중합체 제조
레졸시놀(resorcinol)(11g)과 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(cyclohexylmethane diisocyanate)(26g)를 톨루엔(87g)에 용해시킨 후, 100℃에서 6시간 반응시켰다. 상기 반응 용액을 냉각시킨 후 헥산(65g)을 가한 뒤, 여과하여 상기 화학식 1a의 중합체를 얻었다(수율 92%).
실시예 2. 포토레지스트 조성물의 제조
상기 실시예 1 의 화합물(2g) 및 광염기발생제인 2-아세토나프톤-1,3-페닐렌-디아세틸디옥심(0.06g)을 PGMEA(20g)에 녹인 후, 0.20㎛필터로 여과시켜 포토레지스트 조성물을 얻었다.
실시예 3. 포토레지스트 패턴의 형성
상기 실시예 2에서 제조된 포토레지스트 조성물을 실리콘 웨이퍼의 피식각층 상부에 스핀 코팅하여 포토레지스트 박막을 제조한 다음, 130℃의 오븐 또는 열판에서 90초간 소프트 베이크를 하고, ArF 레이저 노광장비로 노광한 후 130℃에서 90초간 다시 베이크 하였다.
이렇게 베이크 한 웨이퍼에 대해 상온에서 물을 40초간 분사하여 현상함으로으로써 90nm L/S 패턴을 얻었다(도 1 참조).
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 포토레지스트 중합체, 상기 포토레지스트 중합체와 광염기 발생제를 포함함으로써, 노광 후 베이크 공정에 의해 물에 용해되는 염 화합물을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물을 제공하고, 이를 이용하여 물을 이용한 현상 공정 단계를 수행할 수 있는 포토레지스트 패턴 형성 방법을 제공함으로써, 우수한 패턴 프로파일 및 선폭의 정밀도를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에서는 상기와 같은 현상 공정 단계를 포함하는 패턴 형성 방법에 의해 공정의 단순화와 원가 절감 효과 및 환경오염을 방지하는 효과적인 시스템효율을 얻을 수 있다.

Claims (16)

  1. 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체:
    [화학식 1]
    Figure 112005020061761-PAT00009
    (상기 식에서,
    R은 수소 또는 CH3이고,
    R1은 C1∼C5의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌이며,
    R2 내지 R5는 각각 H, C1∼C5의 직쇄 또는 측쇄 알킬, 할로겐 원소로 치환된 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 할로겐 원소이며,
    n은 1 내지 1000의 정수이다).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 1a의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체:
    [화학식 1a]
    Figure 112005020061761-PAT00010
    (상기 식에서,
    n은 1 내지 1000의 정수이다).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 중합체의 총 분자량은 300∼300,000인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 중합체는 하기 화학식 2의 화합물 및 하기 화학식 3의 화합물을 중합 반응시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체:
    [화학식 2]
    Figure 112005020061761-PAT00011
    [화학식 3]
    Figure 112005020061761-PAT00012
    (상기 식에서,
    R은 수소 또는 CH3이고,
    R1은 C1∼C5의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌이며,
    R2 내지 R5는 각각 H, C1∼C5의 직쇄 또는 측쇄 알킬, 할로겐 원소로 치환된 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 할로겐 원소이다).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 화학식 2의 화합물은 하기 화학식 2a로 표시되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체.
    [화학식 2a]
    Figure 112005020061761-PAT00013
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 화학식 3의 화합물은 하기 화학식 3a로 표시되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체.
    [화학식 3a]
    Figure 112005020061761-PAT00014
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 중합 반응은 테트라히드로퓨란, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭사이드, 메틸에틸케톤, 디옥산, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유기 용매 존재 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 중합체.
  8. (i) 제 1 항 기재의 포토레지스트 중합체와; (ii) 광염기 발생제; 및 (iii) 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광염기 발생제는 아세토페논-o,o'-1,4-시클로헥산-디카보닐디옥심, 2-아세토나프톤-o-페닐아세틸옥심, 2-아세토나프톤-1,3-페닐렌디아세틸디옥심, 1-페나실-(1-아자니아-4-아자비시클로[2,2,2]-옥탄)브로마이드, 1-페나실-(1-아자니아- 4-아자비시클로[2,2,2]-옥탄)셀레노시아네이트, 1-페나실-(1-아자니아-4-아자비시클로[2,2,2]-옥탄)벤조에이트 및 1-페나실-(1-아자니아-4-아자비시클로[2,2,2]-옥탄)프탈이미드로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 광염기 발생제는 상기 포토레지스트 중합체 100중량%에 대해 0.05 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기용매는 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 메틸 3-메톡시 프로피오네이트, 시클로헥사논 , n-헵타논, 에틸 락테이트 및 시클로펜타논으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기용매는 상기 포토레지스트 중합체 100중량%에 대해 500 내지 2000중량%인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  13. (a) 제 8 항 기재의 포토레지스트 조성물을 피식각층 상부에 도포하여 포토 레지스트막을 형성하는 단계;
    (b) 상기 포토레지스트막을 노광하는 단계;
    (c) 상기 노광 된 포토레지스트막을 베이크하는 단계; 및
    (d) 물을 이용한 현상 공정으로 상기 노광 영역을 현상하여 원하는 패턴을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 베이크 단계는 70 내지 200℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 (d) 단계의 현상 공정은 상온에서 5∼30초간 물을 분사하여 수행되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴 형성방법.
  16. 제 13 항 기재의 방법에 의해 제조된 반도체 소자.
KR1020050031964A 2005-04-18 2005-04-18 포토레지스트 중합체, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법 KR20060109697A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050031964A KR20060109697A (ko) 2005-04-18 2005-04-18 포토레지스트 중합체, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050031964A KR20060109697A (ko) 2005-04-18 2005-04-18 포토레지스트 중합체, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060109697A true KR20060109697A (ko) 2006-10-23

Family

ID=37615886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050031964A KR20060109697A (ko) 2005-04-18 2005-04-18 포토레지스트 중합체, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060109697A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100822679B1 (ko) * 2006-12-05 2008-04-17 전남대학교산학협력단 광염기 발생제를 함유한 포지티브형 감광성 폴리이미드조성물
US9093171B2 (en) 2013-08-26 2015-07-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of operating a nonvolatile memory device having read disturbed page

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0895246A (ja) * 1994-09-29 1996-04-12 Nitto Denko Corp 耐熱性フォトレジスト組成物および感光性基材、ならびにネガパターン形成方法
JPH08227154A (ja) * 1994-11-17 1996-09-03 Hitachi Ltd 感光性樹脂組成物及びパターン形成方法およびそれを用いた電子装置の製造方法
KR20010028348A (ko) * 1999-09-21 2001-04-06 박종섭 광산 발생제와 함께 광염기 발생제를 포함하는 포토레지스트 조성물
JP2004004528A (ja) * 2003-01-20 2004-01-08 Hitachi Chem Co Ltd 感光性樹脂組成物、これを用いた感光性エレメント、レジストパターンの製造法及びプリント配線板の製造法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0895246A (ja) * 1994-09-29 1996-04-12 Nitto Denko Corp 耐熱性フォトレジスト組成物および感光性基材、ならびにネガパターン形成方法
JPH08227154A (ja) * 1994-11-17 1996-09-03 Hitachi Ltd 感光性樹脂組成物及びパターン形成方法およびそれを用いた電子装置の製造方法
KR20010028348A (ko) * 1999-09-21 2001-04-06 박종섭 광산 발생제와 함께 광염기 발생제를 포함하는 포토레지스트 조성물
JP2004004528A (ja) * 2003-01-20 2004-01-08 Hitachi Chem Co Ltd 感光性樹脂組成物、これを用いた感光性エレメント、レジストパターンの製造法及びプリント配線板の製造法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100822679B1 (ko) * 2006-12-05 2008-04-17 전남대학교산학협력단 광염기 발생제를 함유한 포지티브형 감광성 폴리이미드조성물
US9093171B2 (en) 2013-08-26 2015-07-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of operating a nonvolatile memory device having read disturbed page

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4663075B2 (ja) フォトレジスト用単量体とその製造方法、フォトレジスト用共重合体とその製造方法及びフォトレジスト組成物
JP5195478B2 (ja) レジスト下層膜形成用組成物、レジスト下層膜、レジスト下層膜の形成方法、及びパターン形成方法
JPH05249683A (ja) 感放射線性組成物
KR20100102189A (ko) 멀티 노광 포토리소그래피 방법들 및 포토레지스트 조성물들
KR101357607B1 (ko) 아세탈기를 가지는 산 증폭제 및 이를 포함하는포토레지스트 조성물
JPH08253533A (ja) フォトレジスト組成物
US6235448B1 (en) Photoresist monomers, polymers thereof, and photoresist compositions containing the same
KR19980078080A (ko) 포지티브형 광감성 조성물
KR100313319B1 (ko) 양성감광성조성물
JPH08253534A (ja) 橋かけポリマー
JP2010285403A (ja) 架橋剤及び該架橋剤を含有するレジスト下層膜形成組成物
EP4066059B1 (en) Chemically amplified photoresist
JP4291340B2 (ja) 不活性閉塞基を有する重合体
CN111538210B (zh) 一种正性光刻胶组合物和形成光刻胶图案的方法
CN103930828A (zh) 杂化光致抗蚀剂组合物和使用它的图案形成方法
JP2838335B2 (ja) 感光性組成物
KR101204915B1 (ko) 포토레지스트 중합체, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 포토레지스트의 패턴 형성 방법
US7282318B2 (en) Photoresist composition for EUV and method for forming photoresist pattern using the same
KR20060109697A (ko) 포토레지스트 중합체, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법
JPH07271037A (ja) ポジ型感電離放射線性樹脂組成物
US7081325B2 (en) Photoresist polymer and photoresist composition including the same
JP2004537740A (ja) ミクロリソグラフィ用フォトレジスト組成物中の光酸発生剤
KR19990063364A (ko) 포지티브 감광성 조성물
KR101416038B1 (ko) 산-확산 조절용 염 및 그를 포함하는 포토레지스트 조성물
KR20060109696A (ko) 포토레지스트 중합체, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물및 이를 이용한 반도체 소자의 패턴 형성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application