KR20090055894A - Acid- diffusion buffering compound and photoresist composition including the same - Google Patents

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Abstract

An acid-diffusion buffering compound and a photoresist composition including the same are provided to improve line edge roughness and resolution of a resist and to realize vertical patterns by uniformly distributing and maintaining acids on the upper and lower sides of an exposure part. An acid-diffusion buffering compound has any one structure selected from the group consisting of chemical formula 1 and 2. In chemical formula 1, R1 ~ R3 are independently hydrogen atom, hydroxy group or C1-10 aliphatic hydrocarbon group, wherein at least one of R1 ~ R3 is C1-10 aliphatic hydrocarbon group substituted with a carboxyl group, sulfonyl group or phosphate group. In chemical formula 2, R1 ~ R6 are independently hydrogen atom, hydroxy group or C1-10 aliphatic hydrocarbon group, wherein at least one of R1 ~ R6 C1-10 aliphatic hydrocarbon group substituted with a carboxyl group, sulfonyl group or phosphate group.

Description

산-확산 완충 화합물 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물{Acid- diffusion buffering compound and photoresist composition including the same}Acid-diffusion buffering compound and photoresist composition including the same

본 발명은 산-확산(acid-diffusion) 완충(buffer) 화합물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 화학증폭형 레지스트의 광산발생제(photoacid generator)에서 발생한 산(acid)을, 레지스트의 노광부 상, 하부에 균일하게 분포시켜, 해상도를 향상시킴으로써, 높은 해상도로 미세 패턴을 형성할 수 있는, 산-확산 완충 화합물 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to an acid-diffusion buffer compound, and more particularly, an acid generated in a photoacid generator of a chemically amplified resist is formed on an exposed portion of the resist. The present invention relates to an acid-diffusion buffer compound and a photoresist composition comprising the same, which can be uniformly distributed in the lower portion to improve resolution, thereby forming a fine pattern at a high resolution.

최근, 반도체 소자의 고집적화에 따라, 화학증폭형 포토레지스트를 이용하여, 80 nm 이하의 선폭을 가지는 극미세 패턴의 형성이 이루어지고 있다. 일반적으로, 포지티브 화학증폭형 포토레지스트는, 노광에 의하여 산 성분을 발생시키는 광산발생제 및 산 성분에 의하여 분해되는 보호기가 결합된 감광성 고분자를 포함한다. 이러한 화학증폭형 포토레지스트를 노광시키면, 광산발생제로부터 산 성분이 생성되고, 생성된 산은 고분자의 골격에 결합된 보호기를 연쇄적으로 분해시켜, 고 분자의 용해도를 변화시킴으로써, 현상 공정 후 높은 콘트라스트(contrast)를 갖는 패턴을 형성한다. 이와 같은 화학증폭형 포토레지스트를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 있어서는, 노광된 포토레지스트에 존재하는 산 성분을 활성화 및 확산시키기 위하여, 노광 후 가열(post exposure bake: PEB) 공정을 수행한다. In recent years, with the high integration of semiconductor devices, the formation of ultrafine patterns having a line width of 80 nm or less has been achieved using chemically amplified photoresists. Generally, the positive chemically amplified photoresist includes a photosensitive polymer having a photoacid generator that generates an acid component upon exposure and a protecting group that is decomposed by the acid component. When the chemically amplified photoresist is exposed, an acid component is generated from the photoacid generator, and the produced acid decomposes the protecting group bound to the backbone of the polymer in series, thereby changing the solubility of the high molecule, thereby resulting in high contrast after development. A pattern having a contrast is formed. In the photolithography process using the chemically amplified photoresist, a post exposure bake (PEB) process is performed to activate and diffuse an acid component present in the exposed photoresist.

화학증폭형 레지스트의 해상도는, 광산발생제로부터 생성되는 산의 양과 산도(acid degree)에 의해 결정되므로, 광산발생제의 사용량을 조절하여 레지스트의 해상도를 조절할 수 있다. 그러나 광산발생제가 과도하게 사용되면, 광산발생제로부터 부생성물이 발생할 뿐만 아니라, 광산발생제의 높은 흡광도로 인해 다른 문제가 야기될 수 있으며, 전체적으로 패턴의 상부가 약화되어 슬롭(slope)성의 패턴이 얻어진다. 한편, 광산발생제의 양이 부족하면, 패턴의 상부만 강화된(T-Top) 패턴이 얻어지거나, 해상도가 떨어져 바닥 부위의 해상력이 저하되는 단점이 있다. 이런 문제점을 해결하기 위하여, 산-확산 완충제를 첨가하여 레지스트의 해상도를 증진시키는 방법이 시도되고 있다. 산-확산 완충제를 사용하면, 노광 후 가열 과정에서, 산이 과도한 상부에서는 산-확산을 억제시키는 염기로서 작용하며, 반대로 산이 부족한 바닥부에서는 산-확산을 촉진시키는 산으로서 작용하여, 레지스트 상, 하부의 산 분포를 균일하게 함으로써, 해상도 증진, 라인 에지 러프니스의 개선 및 바닥부 잔사 제거의 효과를 얻을 수 있다. Since the resolution of the chemically amplified resist is determined by the amount of acid generated from the photoacid generator and the acid degree, the resolution of the resist can be controlled by adjusting the amount of photoacid generator used. However, if the photoacid generator is excessively used, not only by-products are generated from the photoacid generator, but also other problems may occur due to the high absorbance of the photoacid generator, and the upper part of the pattern may be weakened as a whole, resulting in a slope pattern. Obtained. On the other hand, if the amount of the photo-acid generator is insufficient, there is a disadvantage in that a pattern in which only the upper portion of the pattern is reinforced (T-Top) is obtained or the resolution is lowered so that the resolution of the bottom portion is reduced. In order to solve this problem, a method of improving the resolution of the resist by adding an acid-diffusion buffer has been attempted. With acid-diffusion buffers, during the post-exposure heating process, the acid acts as a base to inhibit acid-diffusion at the top of the excess, and on the contrary, as the acid to promote acid-diffusion at the bottom of the acid-deficient, By making the acid distribution of Y uniform, effects of enhancement of resolution, improvement of line edge roughness and removal of bottom residue can be obtained.

본 발명의 목적은, 광산발생제에서 발생한 산의 증폭을 완충하여, 균일한 산 분산 작용을 유도하는, 산-확산 완충 화합물 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an acid-diffusion buffer compound and a photoresist composition comprising the same, which buffers the amplification of an acid generated in a photoacid generator to induce a uniform acid dispersion action.

본 발명의 다른 목적은, 레지스트 노광부 상, 하부에 산을 균일하게 분포시켜, 레지스트 바닥 부분의 잔사를 제거하고, 라인에지 러프니스 특성을 개선할 수 있는, 산-확산 완충 화합물 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an acid-diffusion buffer compound and the same, which are capable of uniformly distributing acid on and under the resist exposed portion to remove residues from the resist bottom portion and improve line edge roughness properties. It is to provide a photoresist composition.

본 발명의 또 다른 목적은, 분자 내에 염기 작용기와 산 작용기를 동시에 가지는, 신규한 산-확산 완충 화합물 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a novel acid-diffusion buffer compound having a base functional group and an acid functional group in a molecule, and a photoresist composition comprising the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1 및 2으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조를 가지는 산-확산 완충 화합물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an acid-diffusion buffer compound having any one structure selected from the group consisting of the following formula (1) and (2).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112007086135699-PAT00002
Figure 112007086135699-PAT00002

여기서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기로서, R1 내지 R3의 적어도 하나는 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다.Wherein R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 3 is an aliphatic carbon having 1 to 10 carbon atoms substituted with a carboxyl group, sulfonyl group or phosphoric acid group It is a hydrocarbon group.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112007086135699-PAT00003
Figure 112007086135699-PAT00003

여기서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이고, R1 내지 R6의 적어도 하나는 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다. Wherein R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 6 is an aliphatic carbon having 1 to 10 carbon atoms substituted with a carboxyl group, sulfonyl group or phosphoric acid group It is a hydrocarbon group.

또한, 본 발명은, 감광성 고분자 1 내지 30 중량%; 상기 감광성 고분자 100중량부에 대해 0.05 내지 20중량부의 광산발생제; 상기 광산발생제 100몰에 대하여, 1 내지 50몰의 상기 산-확산 완충 화합물; 및 나머지 유기용매를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한, 상기 포토레지스트 조성물을, 기판 상부에 도포하여, 포토레지스트막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막을 소정 패턴으로 노광하는 단계; 및 노광된 포토레지스트막을 노광 후 가열하고, 현상하는 단계를 포함하는 포토레지스트 패턴의 형성방법을 제공한다.In addition, the present invention, the photosensitive polymer 1 to 30% by weight; 0.05 to 20 parts by weight of a photoacid generator based on 100 parts by weight of the photosensitive polymer; 1 to 50 moles of the acid-diffusion buffer compound relative to 100 moles of the photoacid generator; And it provides a photoresist composition comprising the remaining organic solvent. The present invention also includes the step of applying the photoresist composition on the substrate, to form a photoresist film; Exposing the photoresist film in a predetermined pattern; And heating and developing the exposed photoresist film after exposure.

본 발명에 따른 산-확산 완충 화합물은, 광산발생제에서 발생한 산의 확산 및 증폭을 완충하여, 레지스트막의 상, 하부에 산을 균일하게 분산 및 유지시킴으로써, 레지스트의 해상도를 증진시키고, 수직 패턴을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 산-확산 완충 화합물은, 레지스트 패턴 하부의 잔사를 용이하게 제거하여, 해상력을 극대화할 뿐만 아니라, 라인 에지 러프니스 특성을 개선할 수 있다. 본 발명의 산-확산 완충 화합물은 낮은 두께 및 미세 패턴의 형성에 특히 유용하다.The acid-diffusion buffer compound according to the present invention buffers the diffusion and amplification of the acid generated in the photoacid generator, thereby uniformly dispersing and maintaining the acid on the upper and lower portions of the resist film, thereby improving the resolution of the resist and improving the vertical pattern. Can be implemented. In addition, the acid-diffusion buffer compound according to the present invention can easily remove residues under the resist pattern to maximize resolution and improve line edge roughness characteristics. Acid-diffusion buffer compounds of the invention are particularly useful for the formation of low thickness and fine patterns.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 산-확산 완충 화합물은, 포토레지스트 조성물에 포함되어 사용되며, 하기 화학식 1 및 2의 어느 하나의 구조를 가진다.The acid-diffusion buffer compound according to the present invention is used in a photoresist composition and has a structure of any one of the following Chemical Formulas 1 and 2.

Figure 112007086135699-PAT00004
Figure 112007086135699-PAT00004

상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기, 바람직하게는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R1 내지 R3의 적어도 하나는 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다. 상기 R1 내지 R3가 지방족 탄화수소기인 경우, 이들은 히드록시기, 할로겐기(예를 들면, 플루오르기) 등으로 치환되어 있을 수 있으며, 서로 연결되어 단일환형(mono-cyclic) 또는 다환형(multi-cyclic) 고리 구조를 형성할 수도 있다. In Formula 1, R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, at least one of R 1 to R 3 is a carboxyl group, An aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms substituted with a sulfonyl group or a phosphoric acid group. When R 1 to R 3 are aliphatic hydrocarbon groups, they may be substituted with a hydroxy group, a halogen group (for example, a fluorine group), or the like, and are connected to each other to be mono-cyclic or multi-cyclic ) May also form a ring structure.

Figure 112007086135699-PAT00005
Figure 112007086135699-PAT00005

상기 화학식 2에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기, 바람직하게는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R1 내지 R6의 적어도 하나는 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다. 상기 R1 내지 R6가 지방족 탄화수소기인 경우, 이들은 히드록시기, 할로겐기(예를 들면, 플루오르기) 등으로 치환되어 있을 수 있으며, 서로 연결되어 단일환형(mono-cyclic) 또는 다환형(multi-cyclic) 고리 구조를 형성할 수도 있다. In Formula 2, R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group or an aliphatic hydrocarbon group of 1 to 10 carbon atoms, preferably an alkyl group of 1 to 5 carbon atoms, at least one of R 1 to R 6 is a carboxyl group, An aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms substituted with a sulfonyl group or a phosphoric acid group. When R 1 to R 6 are aliphatic hydrocarbon groups, they may be substituted with a hydroxy group, a halogen group (for example, a fluorine group), or the like, and are connected to each other to be mono-cyclic or multi-cyclic ) May also form a ring structure.

상기 화학식 1 및 2에서, 상기 인산기는 탄소수 1 내지 4의 저급 알킬기(R)로 치환된 인산기 (

Figure 112007086135699-PAT00006
)일 수 있으며, 바람직하게는, 상기 화학식 2에 있어서, R1 및 R2 모두가 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다.In Formulas 1 and 2, the phosphate group is a phosphoric acid group substituted with a lower alkyl group (R) having 1 to 4 carbon atoms (
Figure 112007086135699-PAT00006
), Preferably, in Formula 2, both R 1 and R 2 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms substituted with a carboxyl group, a sulfonyl group or a phosphoric acid group.

상기 화학식 1로 표시되는 산-확산 완충 화합물의 구체적인 예는 다음과 같다.Specific examples of the acid-diffusion buffer compound represented by Chemical Formula 1 are as follows.

Figure 112007086135699-PAT00007
Figure 112007086135699-PAT00007

상기 화학식 2로 표시되는 산-확산 완충 화합물의 구체적인 예는 다음과 같다.Specific examples of the acid-diffusion buffer compound represented by Chemical Formula 2 are as follows.

Figure 112007086135699-PAT00008
Figure 112007086135699-PAT00008

또한, 상기 화학식 2로 표시되는 산-확산 완충 화합물의 다른 구체적인 예로서, 단일환형(mono-cyclic) 또는 다환형(multi-cyclic) 고리 구조를 형성하는 예 는 다음과 같다(여기서, Me는 메틸기를 나타낸다).In addition, as another specific example of the acid-diffusion buffer compound represented by Chemical Formula 2, examples of forming a mono-cyclic or multi-cyclic ring structure are as follows (where Me is a methyl group) ).

Figure 112007086135699-PAT00009
Figure 112007086135699-PAT00009

본 발명에 따른 산-확산 완충 화합물은, 산-염기를 동시에 가짐으로써, 포지티브 포토레지스트막 또는 패턴의 노광(flood expose) 및/또는 가열 과정에서, 산이 과도한 상부에서는 산-확산을 억제시켜 주는 염기로서 작용을 하며, 반대로 산이 부족한 바닥부에서는 산-확산을 촉진시켜주는 산으로서의 역할을 하여 상, 하부의 산 분포를 균일하게 하는 작용을 하여, 산의 확산을 완충함으로써, 산 분포를 균일하게 유지시켜 라인 에지 러프니스 성능을 개선한다.The acid-diffusion buffer compound according to the present invention has a base which simultaneously inhibits acid-diffusion in an acid-based upper part during exposure and / or heating of a positive photoresist film or pattern by simultaneously having an acid-base. On the other hand, at the bottom of the acid-deficient floor, it acts as an acid-promoting acid-diffusion, which makes the acid distribution in the upper and lower portions uniform, and buffers the diffusion of the acid to maintain the acid distribution uniformly. This improves line edge roughness performance.

본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은, 상기 화학식 1 내지 3의 어느 하나로 표시되는 산-확산 완충 화합물, 감광성 고분자, 광산발생제 및 유기용매를 포함하며, 필요에 따라, 레지스트 안정제(quencher)로서 염기성 화합물, 계면활성제 등을 더욱 포함할 수 있다. 본 발명의 포토레지스트 조성물에 있어서, 상기 산-확산 완충 화합물의 함량은, 첨가되는 광산발생제 100몰(mol)에 대하여, 1 내지 50몰(mol), 바람직하게는 20 내지 40 몰(mol)이다. 상기 산-확산 완충 화합물의 함량이 너무 작으면, 산(acid)의 균일한 확산이 이루어지지 않아, 라인 에지 러프니스 성능의 개선이 불충분하고, 상기 산-확산 완충 화합물의 함량이 너무 많으면, 해상도가 낮아 과도한 에너지를 요하는 단점이 있다.The photoresist composition according to the present invention includes an acid-diffusion buffer compound, a photosensitive polymer, a photoacid generator and an organic solvent represented by any one of Formulas 1 to 3, and, if necessary, a basic compound as a resist stabilizer. And surfactants may be further included. In the photoresist composition of the present invention, the content of the acid-diffusion buffer compound is 1 to 50 mol (mol), preferably 20 to 100 mol (mol) of the photoacid generator to be added. To 40 mol. If the content of the acid-diffusion buffer compound is too small, there is no uniform diffusion of acid, so that the improvement of the line edge roughness performance is insufficient, and if the content of the acid-diffusion buffer compound is too large, the resolution Low has the disadvantage of requiring excessive energy.

상기 감광성 고분자로는, 산(acid)과 반응하여 현상액에 대한 용해도가 변화하는 통상의 포토레지스트용 감광성 고분자를 특별한 제한없이 사용할 수 있고, 바람직하게는, 산에 의하여 탈리되는, 산에 민감한 보호기를 가지는 감광성 고분자를 사용할 수 있다. 상기 감광성 고분자는 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체일 수 있으며, 중량평균분자량(Mw)은 3,000 내지 20,000인 것이 바람직하다. 본 발명의 포토레지스트 조성물에 있어서, 상기 감광성 고분자의 함량은 1 내지 30 중량%, 바 람직하게는 3 내지 20 중량%이다. 상기 감광성 고분자의 함량이 너무 작으면, 코팅 후 남게 되는 레지스트층이 너무 얇아, 원하는 두께의 패턴을 형성하기 어렵고, 너무 많으면, 웨이퍼 상에 형성된 레지스트막의 코팅 균일성이 저하될 우려가 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 감광성 고분자의 일 예는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.As the photosensitive polymer, an ordinary photosensitive polymer for photoresist which reacts with an acid and changes in solubility in a developing solution can be used without particular limitation, and is preferably an acid sensitive protecting group that is desorbed by an acid. Eggplant may use a photosensitive polymer. The photosensitive polymer may be a block copolymer or a random copolymer, and the weight average molecular weight (Mw) is preferably 3,000 to 20,000. In the photoresist composition of the present invention, the content of the photosensitive polymer is 1 to 30% by weight, preferably 3 to 20% by weight. If the content of the photosensitive polymer is too small, the resist layer remaining after the coating is too thin to form a pattern having a desired thickness. If the content of the photosensitive polymer is too large, coating uniformity of the resist film formed on the wafer may be deteriorated. An example of the photosensitive polymer that can be used in the present invention may be represented by the following Chemical Formula 3.

Figure 112007086135699-PAT00010
Figure 112007086135699-PAT00010

상기 화학식 3에서, R1은 수소 원자, 메틸기, 에틸기 또는 이소프로필기이며, l, m 및 n은 상기 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복 단위에 대한 각 반복단위의 몰%로서, 각각 1~60몰%, 1~60몰%, 1~50몰%이다. In Formula 3, R 1 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or an isopropyl group, and l, m and n are mole% of each repeating unit with respect to all repeating units constituting the photosensitive polymer, and each 1 to 60 mol. %, 1-60 mol%, 1-50 mol%.

상기 광산발생제는, 노광에 의해 산을 생성하여, 상기 감광성 고분자의 보호기를 탈보호시키는 역할을 하는 것으로서, 빛에 의해 산을 발생시킬 수 있는 화합물이면 무엇이든 사용할 수 있으며, 바람직하게는 유기설폰산 등의 황화염계 화합물, 오늄염 등의 오늄염계 화합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 광산발생제의 비한정적인 예로는, 157 nm 및 193 nm에서 흡광도가 적은 프탈이미도트리플루오로메탄 술포네이트 (phthalimidotrifluoromethane sulfonate), 디니트로벤질토실레이트 (dinitrobenzyl tosylate), n-데실디술폰(n-decyl disulfone), 나프틸이미도트리플루오로메탄술포네이트 (naphthylimido trifluoromethane sulfonate), 디페닐요도염 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요도염 헥사플루오로아르세네이트, 디페닐요도염 헥사플루오로안티모네이트, 디페닐파라메톡시페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라톨루에닐설포늄 트리플레이트, 디페닐파라이소부틸페닐설포늄 트리플레이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로아르세네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 트리플레이트, 디부틸나프틸설포늄 트리플레이트, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 상기 광산발생제의 함량은 상기 감광성 고분자 100중량부에 대해 0.05 내지 20 중량부인 것이 바람직하다. 만일, 상기 광산발생제의 함량이 0.05 중량부 미만이면, 포토레지스트 조성물의 빛에 대한 민감도가 저하되어 보호기의 탈보호화가 곤란할 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면 광산발생제에서 다량의 산이 발생하여 레지스트 패턴의 단면 형상이 불량해질 염려가 있다. The photoacid generator generates an acid upon exposure and serves to deprotect the protecting group of the photosensitive polymer, and any photoacid generator may be used as long as the compound can generate an acid by light. Sulfur salt compounds, such as phonic acid, Onium salt compounds, such as an onium salt, etc. can be used individually or in mixture. Non-limiting examples of the photoacid generator, phthalimidotrifluoromethane sulfonate (dinitrobenzyl tosylate), n-decyl disulfone (n) having a low absorbance at 157 nm and 193 nm -decyl disulfone), naphthylimido trifluoromethane sulfonate, diphenylurodoxyl hexafluorophosphate, diphenylurodoxyl hexafluoroarsenate, diphenylurodoxyl hexafluoroantimonate, diphenyl Paramethoxyphenylsulfonium triflate, diphenylparatoluenylsulfonium triflate, diphenylparaisobutylphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroarsenate, triphenylsulfonium hexafluoroantimo Nate, triphenylsulfonium triflate, dibutylnaphthylsulfonium triflate, mixtures thereof, etc. can be illustrated. . The content of the photoacid generator is preferably 0.05 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the photosensitive polymer. If the content of the photoacid generator is less than 0.05 part by weight, the sensitivity of the photoresist composition to light may be lowered, which may make it difficult to deprotect the protective group. When the amount of the photoacid generator exceeds 20 parts by weight, a large amount of acid may be generated from the photoacid generator. There exists a possibility that the cross-sectional shape of a resist pattern may become bad.

본 발명에 따른 포토레지스트 조성물의 나머지 성분을 구성하는 유기용매로는 포토레지스트 조성물의 제조에 통상적으로 사용되는 다양한 유기 용매를 광범위하게 사용할 수 있으며, 비한정적인 예로는, 에틸렌글리콜 모노메틸에틸, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 모노아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소아밀케톤, 사이클로헥산온, 디옥산, 메틸락테이트, 에 틸락테이트, 메틸피루베이트, 에틸 피루베이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트, N,N-디 메틸포름아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 3-에톡시 에틸프로피오네이트, 2-헵탄온, 감마-부티로락톤, 2-하이드록시프로피온산에틸, 2-하이드록시 2-메틸프로피온산에틸, 에톡시초산에틸, 하이드록시초산에틸, 2-하이드록시 3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시 2-메칠프로피온산메틸, 3-에톡시 프로피온산에틸, 3-메톡시 2-메틸프로피온산에틸, 초산에틸, 초산부틸 및 이들의 혼합물을 예시할 수 있다.As the organic solvent constituting the remaining components of the photoresist composition according to the present invention can be used a wide variety of organic solvents commonly used in the preparation of the photoresist composition, non-limiting examples, ethylene glycol monomethylethyl, ethylene Glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol, propylene glycol monoacetate, toluene, xylene, Methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, cyclohexanone, dioxane, methyl lactate, ethyl lactate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxy propionate, ethyl ethoxy propionate, N, N Dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 3-e Methoxy ethylpropionate, 2-heptanone, gamma-butyrolactone, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy 2-methylpropionate, ethyl ethoxy acetate, ethyl hydroxy acetate, 2-hydroxy 3- Methyl methyl butyrate, methyl 3-methoxy 2-methylpropionate, ethyl 3-ethoxy propionate, ethyl 3-methoxy 2-methylpropionate, ethyl acetate, butyl acetate, and mixtures thereof.

또한, 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은, 필요에 따라, 반응억제제 (quencher)로서 유기염기를 더욱 포함할 수 있으며, 상기 유기염기의 비한정적인 예로는 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리이소옥틸아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 상기 유기염기의 함량은 전체 포토레지스트 조성물에 대하여 0.01 내지 10중량%인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 염기성 화합물의 사용량이 너무 적으면, 노광 중 발생한 산의 확산 조절이 용이하지 못하여 패턴의 단면 형상이 불균일하게 될 우려가 있으며, 너무 많으면, 발생한 산의 확산을 과도하게 억제하여, 패턴의 구현이 용이하지 못하다. 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물에, 필요에 따라 포함되는 계면활성제는, 포토레지스트 조성물 성분의 균일 혼합성, 포토레지스트 조성물의 도포성, 포토레지스트막의 노광 후 현상성 등을 개선하는 용도로 첨가된다. 이와 같은 계면활성제로서는, 포토레지스트 조성물에 사용되는 통상적인 계면활성제가 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 불소계 계면활성제나, 불소-규소계 계면활성제 등이 사용될 수 있다. 상기 계면활성제의 사용량은, 포토레지스트 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여 0.001 내지 2 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 1 중량부이며, 그 사용량이 너무 적으면 계면활성제로서의 기능을 충분히 발현할 수 없는 경우가 있고, 너무 많으면 형상 안정성이나 조성물의 보존 안정성 등 도포성 이외의 레지스트 특성에 악영향을 미치는 경우가 있다. In addition, the photoresist composition according to the present invention, if necessary, may further include an organic base as a reaction inhibitor (quencher), non-limiting examples of the organic base is triethylamine, triisobutylamine, triisoocta Tylamine, diethanolamine, triethanolamine, a mixture thereof, etc. can be illustrated. The content of the organic base is preferably 0.01 to 10% by weight based on the total photoresist composition. Here, when the amount of the basic compound is too small, the diffusion of acid generated during exposure may not be easily controlled, and the cross-sectional shape of the pattern may be uneven. If the amount of the basic compound is too high, the diffusion of the generated acid may be excessively suppressed and It is not easy to implement. The surfactant contained in the photoresist composition according to the present invention as needed is added for the purpose of improving the uniform mixing of the photoresist composition components, the coatability of the photoresist composition, the developability after exposure of the photoresist film, and the like. As such a surfactant, conventional surfactants used in the photoresist composition can be used without limitation, for example, fluorine-based surfactants, fluorine-silicone-based surfactants and the like can be used. The amount of the surfactant used is 0.001 to 2 parts by weight, preferably 0.01 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the photoresist composition, and when the amount is too small, the function as a surfactant cannot be sufficiently expressed. In addition, too much may adversely affect resist characteristics other than applicability | paintability, such as shape stability and storage stability of a composition.

본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용하여, 포토레지스트 패턴을 형성하기 위해서는, (i) 먼저, 실리콘 웨이퍼, 알루미늄 등의 기판 상부에, 스핀 코터 등을 이용하여, 포토레지스트 조성물을 도포하여, 포토레지스트막을 형성하고, (ii) 상기 포토레지스트막을 소정 패턴으로 노광한 다음, (iii) 노광된 포토레지스트막을 노광 후 가열(Post exposure bake: PEB)하고, 현상하는, 통상의 포토리쏘그래피 공정을 수행한다. 상기 노광 공정은, ArF(193 nm) 뿐만 아니라, KrF(248 nm), F2(157 nm), EUV(Extreme Ultra Violet, 13.5 nm), VUV(Vacuum Ultra Violet), E-빔, X-선, 이머젼 리소그래피(Immersion lithography) 또는 이온빔을 이용하여 수행될 수 있고, 1 내지 100mJ/cm2의 노광에너지로 수행되는 것이 바람직하다. 또한 상기 현상 공정에 사용되는 현상액으로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 테트라메틸암모늄 히드록사이드(TMAH) 등의 알칼리성 화합물을 0.1 내지 10중량%의 농도로 용해시킨 알칼리 수용액을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 상기 현상액에 메탄올, 에 탄올 등과 같은 수용성 유기용매 및 계면활성제를 적정량 첨가하여 사용할 수도 있다. 또한, 이와 같은 현상 공정을 수행한 후에는 초순수로 기판을 세정하는 세정 공정을 더욱 수행할 수도 있다. In order to form a photoresist pattern using the photoresist composition of the present invention, (i) first, a photoresist composition is coated on a substrate such as a silicon wafer or aluminum using a spin coater to form a photoresist film. A conventional photolithography process is performed, wherein (ii) the photoresist film is exposed in a predetermined pattern, and (iii) post exposure bake (PEB) is developed and developed. The exposure process includes ArF (193 nm), KrF (248 nm), F 2 (157 nm), EUV (Extreme Ultra Violet, 13.5 nm), VUV (Vacuum Ultra Violet), E-beam, X-ray It may be performed using immersion lithography or ion beam, and is preferably performed with an exposure energy of 1 to 100 mJ / cm 2 . In addition, as the developer used in the developing step, an alkaline aqueous solution in which alkaline compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate and tetramethylammonium hydroxide (TMAH) are dissolved at a concentration of 0.1 to 10% by weight may be used. In accordance with the present invention, an appropriate amount of a water-soluble organic solvent and a surfactant such as methanol and ethanol may be added to the developer. In addition, after the development process, the cleaning process for cleaning the substrate with ultrapure water may be further performed.

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The following examples are intended to illustrate the invention, and the invention is not limited by the following examples.

[실시예 1-1] 화학식 4a로 표시되는 감광성 화합물의 합성 Example 1-1 Synthesis of Photosensitive Compound Represented by Chemical Formula 4a

250 mL 둥근 바닥 플라스크에 소듐하이드록시에탄설포네이트(5g, 37.3 mmol)을 넣고, 증류수 100 mL를 가하여 용해시킨 후, 다이에탄올아민(3.9g, 37.3 mmol)을 적가하고, 상온에서 5시간 동안 교반하였다. 5시간 반응 후, 진한 염산을 천천히 적가하여 산성화하고, 생성된 흰색 침전물을 여과하여, 화학식 4a로 표시되는 감광성 화합물 6.5g(수율: 82.4%)을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석 결과는 다음과 같다: C6H15NO5S, 계산값: C, 33.79; H, 7.09; N, 6.57; O, 37.51; S, 15.04 측정값 : C, 33.53; H, 6.82; N, 6.07; O, 36.98, S, 14.86Sodium hydroxyethanesulfonate (5 g, 37.3 mmol) was added to a 250 mL round bottom flask, and 100 mL of distilled water was added thereto to dissolve. Diethanolamine (3.9 g, 37.3 mmol) was added dropwise and stirred at room temperature for 5 hours. It was. After 5 hours of reaction, concentrated hydrochloric acid was slowly added dropwise to acidify, and the resulting white precipitate was filtered to give 6.5 g (yield: 82.4%) of the photosensitive compound represented by the formula (4a). The elemental analysis of the obtained compound was as follows: C 6 H 15 NO 5 S, Calcd: C, 33.79; H, 7.09; N, 6.57; 0, 37.51; S, 15.04 Found: C, 33.53; H, 6. 82; N, 6.07; O, 36.98, S, 14.86

Figure 112007086135699-PAT00011
Figure 112007086135699-PAT00011

[실시예 1-2] 화학식 4b로 표시되는 감광성 화합물의 합성 Example 1-2 Synthesis of Photosensitive Compound Represented by Chemical Formula 4b

소듐-3-클로로-2-하이드록시프로판 설포네이트(10g, 50.1 mmol) 및 다이에탄올아민(5.3g, 50.1 mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2-1과 동일한 방법으로, 화학식 4b로 표시되는 감광성 화합물 9.7g(수율: 79.5%)을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석 결과는 다음과 같다: C7H17NO6S, 계산값: C, 34.56; H, 7.04; N, 5.76; O, 39.46; S, 13.18 측정값: C, 34.42; H, 6.56; N, 5.27; O, 38.78, S, 12.67In the same manner as in Example 2-1, except for using sodium-3-chloro-2-hydroxypropane sulfonate (10 g, 50.1 mmol) and diethanolamine (5.3 g, 50.1 mmol), to Formula 4b 9.7 g (yield: 79.5%) of photosensitive compounds were obtained. Elemental analysis of the obtained compound was as follows: C 7 H 17 NO 6 S, calculated: C, 34.56; H, 7.04; N, 5.76; 0, 39.46; S, 13.18 Found: C, 34.42; H, 6.56; N, 5.27; O, 38.78, S, 12.67

Figure 112007086135699-PAT00012
Figure 112007086135699-PAT00012

[실시예 1-3] 화학식 4c로 표시되는 감광성 화합물의 합성 Example 1-3 Synthesis of Photosensitive Compound Represented by Chemical Formula 4c

100 mL 2구 둥근 바닥 플라스크에 N,N'-비스(2-하이드록시에틸)에틸 다이아민(4.1g, 27.6 mmol)을 넣고, 증류수 50 mL를 가한 다음, 3-클로로프로피오닉 산(6 g, 55.2 mmol)을 넣은 후, 냉각관을 연결하고, 65℃에서 10시간 동안 교반하였다. 10시간 반응 후, 진한 염산을 천천히 적가하여 산성화하고, 생성된 흰색 침전물을 여과한 후 건조하여, 화학식 4c로 표시되는 감광성 화합물 6.6g(수율: 81.8%)을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석 결과는 다음과 같다: C12H24N2O6, 계산값: C, 49.30; H, 8.28; N, 9.58; O, 32.84 측정값: C, 48.82; H, 7.56; N, 8.77; O, 31.87To a 100 mL two necked round bottom flask was placed N, N'-bis (2-hydroxyethyl) ethyl diamine (4.1 g, 27.6 mmol), 50 mL of distilled water was added, followed by 3-chloropropionic acid (6 g , 55.2 mmol) was added, and then a cooling tube was connected and stirred at 65 ° C. for 10 hours. After 10 hours of reaction, concentrated hydrochloric acid was slowly added dropwise to acidify the resulting white precipitate, which was filtered and dried to obtain 6.6 g (yield: 81.8%) of the photosensitive compound represented by Chemical Formula 4c. Elemental analysis of the obtained compound was as follows: C 12 H 24 N 2 O 6 , calculated value: C, 49.30; H, 8. 28; N, 9.58; 0, 32.84 Found: C, 48.82; H, 7.56; N, 8.77; O, 31.87

Figure 112007086135699-PAT00013
Figure 112007086135699-PAT00013

[실시예 1-4] 화학식 4d로 표시되는 감광성 화합물의 합성 Example 1-4 Synthesis of Photosensitive Compound Represented by Chemical Formula 4d

소듐하이드록시에탄설포네이트(10 g, 74.6 mmol) 및 N,N'-비스(2-하이드록시 에틸)에틸다이아민(5.52g, 37.3 mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1-1과 동일한 방법으로, 화학식 4d로 표시되는 감광성 화합물 10.5g(수율: 77.2%)을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석 결과는 다음과 같다: C10H24N2O8S2, 계산값: C, 32.96; H, 6.64; N, 7.69; O, 35.12; S, 17.60, 측정값: C, 32.52; H, 6.42; N, 5.79; O, 34.26, S, 17.01Example 1-1, except that sodium hydroxyethanesulfonate (10 g, 74.6 mmol) and N, N'-bis (2-hydroxy ethyl) ethyldiamine (5.52g, 37.3 mmol) were used In the same manner, 10.5 g (yield: 77.2%) of the photosensitive compound represented by Chemical Formula 4d was obtained. Elemental analysis of the obtained compound was as follows: C 10 H 24 N 2 O 8 S 2 , calculated: C, 32.96; H, 6. 64; N, 7.69; 0, 35.12; S, 17.60. Found: C, 32.52; H, 6. 42; N, 5.79; O, 34.26, S, 17.01

Figure 112007086135699-PAT00014
Figure 112007086135699-PAT00014

[실시예 1-5] 화학식 4e로 표시되는 감광성 화합물의 합성 Example 1-5 Synthesis of Photosensitive Compound Represented by Chemical Formula 4e

100 mL 둥근 바닥 플라스크에 N,N'-비스(2-하이드록시에틸)에틸 다이아민(5.52g, 37.3 mmol)을 넣은 후, 0℃로 온도를 유지하며, 증류된 다이메틸 포스피 트(Dimethyl phosphite(C2H7O3P),

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, 10.4 g, 74.6 mmol)을 적가하고, 30분간 교반하였다. 30분 후, 포름알데하이드(2.3g, 74.6 mmol)을 가한 후, 2시간 동안 교반하였으며, 1시간 후 온도를 120℃로 올려 2시간 반응 후, 부생성물을 감압 증류하여 제거하였다. 다음으로, 반응액에 무수 에테르 60 mL를 가하여, 반응물을 녹인 후, N,N'-비스(2-하이드록시에틸)에틸 다이아민(8.3 g, 56 mmol)을 적가하고, 상온에서 10시간 동안 교반하였다. 10시간 반응 후, 진한 염산을 천천히 적가하여 산성화하고, 생성된 흰색 침전물을 여과한 후 건조하여, 화학식 4e로 표시되는 감광성 화합물 5.7g(수율: 39.0%)을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석 결과는 다음과 같다: C12H30N2O8P2, 계산값: C, 36.74; H, 7.71; N, 7.14; O, 32.62; P, 15.79 측정값: C, 36.02; H, 7.24; N, 6.46; O, 31.67; P, 15.12N, N'-bis (2-hydroxyethyl) ethyl diamine (5.52 g, 37.3 mmol) was added to a 100 mL round bottom flask, and the temperature was maintained at 0 ° C, followed by distilled dimethyl phosphite (Dimethyl phosphite (C 2 H 7 O 3 P),
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, 10.4 g, 74.6 mmol) was added dropwise and stirred for 30 minutes. After 30 minutes, formaldehyde (2.3 g, 74.6 mmol) was added thereto, followed by stirring for 2 hours. After 1 hour, the temperature was raised to 120 ° C. and the reaction was distilled off under reduced pressure for 2 hours. Next, 60 mL of anhydrous ether was added to the reaction solution, and the reactant was dissolved. Then, N, N'-bis (2-hydroxyethyl) ethyl diamine (8.3 g, 56 mmol) was added dropwise, and at room temperature for 10 hours. Stirred. After 10 hours of reaction, concentrated hydrochloric acid was slowly added dropwise to acidify the resulting white precipitate, which was filtered and dried to obtain 5.7 g (yield: 39.0%) of the photosensitive compound represented by the formula (4e). Elemental analysis of the obtained compound was as follows: C 12 H 30 N 2 O 8 P 2 , calculated: C, 36.74; H, 7.71; N, 7.14; 0, 32.62; P, 15.79 Found: C, 36.02; H, 7.24; N, 6.46; 0, 31.67; P, 15.12

Figure 112007086135699-PAT00016
Figure 112007086135699-PAT00016

[실시예 1-6] 화학식 4f로 표시되는 감광성 화합물의 합성 Example 1-6 Synthesis of Photosensitive Compound Represented by Chemical Formula 4f

소듐-3-클로로-2-하이드록시프로판 설포네이트(12 g, 61.0 mmol) 및 N,N'-비스(2-하이드록시에틸)에틸다이아민(3.8 g, 25.4 mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1-1과 동일한 방법으로, 화학식 4f로 표시되는 감광성 화합물 8.2g(수율: 76%)을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석 결과는 다음과 같다: C12H28N2O10S2, 계산값: C, 33.95; H, 6.65; N, 6.60; O, 37.69; S, 15.11, 측정값: C, 33.42; H, 6.13; N, 6.04; O, 36.76, S, 14.42Except for using sodium-3-chloro-2-hydroxypropane sulfonate (12 g, 61.0 mmol) and N, N'-bis (2-hydroxyethyl) ethyldiamine (3.8 g, 25.4 mmol) In the same manner as in Example 1-1, 8.2g (yield: 76%) of the photosensitive compound represented by the formula (4f) was obtained. Elemental analysis of the obtained compound was as follows: C 12 H 28 N 2 O 10 S 2 , calculated: C, 33.95; H, 6.65; N, 6. 60; 0, 37.69; S, 15.11. Found: C, 33.42; H, 6. 13; N, 6.04; O, 36.76, S, 14.42

Figure 112007086135699-PAT00017
Figure 112007086135699-PAT00017

[실시예 1-7] 화학식 4g로 표시되는 감광성 화합물의 합성 Example 1-7 Synthesis of Photosensitive Compound Represented by Chemical Formula 4g

소듐-3-클로로-2-하이드록시프로판 설포네이트(12 g, 61.0 mmol) 및 데카 하이드로나프티리딘 다이올(5.2g, 30.3 mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1-1과 동일한 방법으로, 화학식 4g로 표시되는 감광성 화합물 10.2g(수율: 75.1%)을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석 결과는 다음과 같다: C14H28N2O10S2, 계산값: C, 37.49; H, 6.29; N, 6.25; O, 35.67; S, 14.30, 측정값 : C, 36.87; H, 5.85; N, 5.71; O, 34.78; S, 13.85In the same manner as in Example 1-1, except for using sodium-3-chloro-2-hydroxypropane sulfonate (12 g, 61.0 mmol) and deca hydronaphthyridine diol (5.2 g, 30.3 mmol). , 10.2 g (yield: 75.1%) of the photosensitive compound represented by the formula (4g) were obtained. Elemental analysis of the obtained compound was as follows: C 14 H 28 N 2 O 10 S 2 , calculated: C, 37.49; H, 6. 29; N, 6.25; 0, 35.67; S, 14.30. Found: C, 36.87; H, 5.85; N, 5.71; 0, 34.78; S, 13.85

Figure 112007086135699-PAT00018
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[실시예 2-1 내지 2-7, 비교예 1] 포토레지스트 조성물 제조 및 노광 패턴 형성 [Examples 2-1 to 2-7, Comparative Example 1] Preparation of Photoresist Composition and Formation of Exposure Pattern

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 화학식 3으로 표시되는 감광성 고분자 1.5g(R1은 에틸기이며, l, m 및 n은 상기 감광성 고분자를 구성하는 전체 반복 단위에 대한 각 반복단위의 몰%로서, 각각 25몰%, 30몰%, 및 45몰% 이다), 광산발생제로서 트리페닐설포늄 트리플레이트 0.04 g, 상기 실시예 1-1 내지 1-7에서 합성한 각각의 산-확산 완충 화합물(화학식 4a ~ 4g의 화합물) 0.003g 내지 0.005g 및 유기용매로서 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 20g을 혼합하고, 필터로 여과하여, 각각의 포토레지스트 조성물을 제조하였다(실시예 2-1 내지 2-7). 또한, 산-확산 완충 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예와 동일한 방법으로 포토레지스트 조성물을 제조하였다 (비교예 1).As shown in Table 1, 1.5 g of the photosensitive polymer represented by Formula 3 (R 1 is an ethyl group, l, m and n are the mole% of each repeating unit with respect to the total repeating units constituting the photosensitive polymer, 25 mole%, 30 mole%, and 45 mole% each), 0.04 g of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator, each of the acid-diffusion buffer compounds synthesized in Examples 1-1 to 1-7 ( 0.003 g to 0.005 g of the compound of Formulas 4a to 4g and 20 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as an organic solvent were mixed and filtered by a filter to prepare each photoresist composition (Examples 2-1 to 1). 2-7). A photoresist composition was also prepared in the same manner as in Example, except that no acid-diffusion buffer compound was used (Comparative Example 1).

제조된 포토레지스트 조성물을, 유기 반사 방지막으로 코팅된 실리콘 웨이퍼 상부에 0.20㎛의 두께로 스핀 코팅하여, 포토레지스트 박막을 형성한 다음, 110℃에서 60초 동안 소프트 베이킹(soft baking)하고, 개구수(Numerical Aperture) 0.75인 ArF ASML 1100 장비로 노광한 다음, 110℃에서 60초 동안 다시 포스트 베이킹(PEB, Post exposure bake)하였다. 이렇게 베이크한 웨이퍼를 2.38중량%의 테트라메틸암모늄히드록사이드(TMAH) 수용액으로 30초 동안 현상함으로써, 직사각형 모양의 두께 0.20㎛, 선폭 80 nm의 동일 라인 및 스페이스(L/S) 패턴을 얻었다. 이와 같이 형성된 포토레지스트 패턴의 성능을 평가하여, 하기 표 1에 함께 나타내었다. 또한, 본 발명(실시예 2-6)의 포토레지스트 조성물을 사용하여 형성한 포토레지스트 패턴의 전자현미경 사진으로서, 위에서 본 CD-SEM(Critical Dimension Scanning Electron Microscope)사진 및 자른 단면을 보여주는 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope) 사진을 각각 도 1 및 2에 나타내었다. 또한, 비교예의 포토레지스트 조성물을 사용하여 형성한 포토레지스트 패턴의 전자현미경 사진으로서, 위에서 본 CD-SEM사진 및 자른 단면을 보여주는 FE-SEM 사진을 각각 도 3 및 4에 나타내었다.The prepared photoresist composition was spin coated to a thickness of 0.20 μm on the silicon wafer coated with an organic antireflection film to form a photoresist thin film, followed by soft baking at 110 ° C. for 60 seconds, and numerical aperture (Numerical Aperture) 0.75 ArF ASML 1100 equipment was exposed, and then post-baked (PEB, Post exposure bake) for 60 seconds at 110 ℃. The thus baked wafer was developed with a 2.38% by weight aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 30 seconds to obtain the same line and space (L / S) pattern having a rectangular thickness of 0.20 mu m and a line width of 80 nm. The performance of the photoresist pattern thus formed was evaluated and shown in Table 1 below. In addition, an electron micrograph of a photoresist pattern formed using the photoresist composition of the present invention (Example 2-6), FE-SEM showing a CD-SEM (Critical Dimension Scanning Electron Microscope) photograph and a cut section (Field Emission Scanning Electron Microscope) Photographs are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. In addition, as an electron micrograph of the photoresist pattern formed using the photoresist composition of the comparative example, the CD-SEM photograph and the FE-SEM photograph showing the cut cross section are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.

고분자 수지Polymer resin 광산 발생제Mine generator 산 확산 완충제Acid diffusion buffer 유기용매 20 g20 g organic solvent EOP (mJ/cm2)EOP (mJ / cm 2 ) FCCD (nm)FCCD (nm) LER (nm)LER (nm) 실시예 2-1Example 2-1 1.5 g1.5 g 0.04 g0.04 g 화학식 4a, 3.0 mgFormula 4a, 3.0 mg PGMEAPGMEA 2626 58.258.2 5.45.4 실시예 2-2Example 2-2 1.5 g1.5 g 0.04 g0.04 g 화학식 4b, 3.0 mgFormula 4b, 3.0 mg PGMEAPGMEA 2525 61.261.2 5.15.1 실시예 2-3Example 2-3 1.5 g1.5 g 0.04 g0.04 g 화학식 4c, 3.2 mgFormula 4c, 3.2 mg PGMEAPGMEA 2727 56.756.7 4.94.9 실시예 2-4Example 2-4 1.5 g1.5 g 0.04 g0.04 g 화학식 4d, 3.4 mgFormula 4d, 3.4 mg PGMEAPGMEA 2424 58.658.6 5.65.6 실시예 2-5Example 2-5 1.5 g1.5 g 0.04 g0.04 g 화학식 4e, 3.5 mgFormula 4e, 3.5 mg PGMEAPGMEA 2323 55.655.6 4.74.7 실시예 2-6Example 2-6 1.5 g1.5 g 0.04 g0.04 g 화학식 4f, 4.0 mgFormula 4f, 4.0 mg PGMEAPGMEA 2525 61.661.6 4.84.8 실시예 2-7Example 2-7 1.5 g1.5 g 0.04 g0.04 g 화학식 4g, 5.0 mgFormula 4g, 5.0 mg PGMEAPGMEA 2626 59.759.7 5.25.2 비교예 1Comparative Example 1 1.5 g1.5 g 0.04 g0.04 g 00 PGMEAPGMEA 4242 76.476.4 7.47.4

상기 표 1에서, EOP는 마스크 패턴 크기와 실제 구현된 패턴 크기가 동일한 경우의 노광 에너지이며, FCCD (First collapse critical dimension)는 제일 처음으로 패턴이 쓰러지는 임계 치수를 의미하고, LER은 라인에지 러프니스를 나타낸다. 상기 표 1로부터, 본 발명에 따른 산-확산 완충 화합물을 포함하는 포토레지스트 조성물은 레지스트 해상도 및 형성된 패턴의 강도가 우수할 뿐만 아니라, 레지스트의 라인에지 러프니스 특성을 개선함을 알 수 있다.In Table 1, EOP is the exposure energy when the mask pattern size and the actual implemented pattern size are the same, First collapse critical dimension (FCCD) means the critical dimension that the pattern falls first, LER is line edge roughness Indicates. From Table 1, it can be seen that the photoresist composition comprising the acid-diffusion buffer compound according to the present invention not only has excellent resist resolution and strength of the formed pattern, but also improves line edge roughness characteristics of the resist.

도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물을 사용하여 형성한 포토레지스트 패턴의 전자현미경 사진으로서, 각각 위에서 본 CD-SEM(Critical Dimension Scanning Electron Microscope)사진 및 자른 단면을 보여주는 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope) 사진.1 and 2 are electron micrographs of a photoresist pattern formed using a photoresist composition according to an embodiment of the present invention, each showing a CD-SEM (Critical Dimension Scanning Electron Microscope) photograph and a FE showing a cut section -Field Emission Scanning Electron Microscope (SEM) photo.

도 3 및 4는 비교예에 따른 포토레지스트 조성물을 사용하여 형성한 포토레지스트 패턴의 전자현미경 사진으로서, 각각 위에서 본 CD-SEM 사진 및 자른 단면을 보여주는 FE-SEM 사진.3 and 4 are electron micrographs of the photoresist pattern formed using the photoresist composition according to the comparative example, FE-SEM photograph showing a CD-SEM photograph and a cut section, respectively, viewed from above.

Claims (6)

하기 화학식 1 및 2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조를 가지는 산-확산 완충 화합물. An acid-diffusion buffer compound having any one structure selected from the group consisting of the following Chemical Formulas 1 and 2. [화학식 1][Formula 1]
Figure 112007086135699-PAT00019
Figure 112007086135699-PAT00019
여기서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기로서, R1 내지 R3의 적어도 하나는 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다.Wherein R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 3 is an aliphatic carbon having 1 to 10 carbon atoms substituted with a carboxyl group, sulfonyl group or phosphoric acid group It is a hydrocarbon group. [화학식 2][Formula 2]
Figure 112007086135699-PAT00020
Figure 112007086135699-PAT00020
여기서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이고, R1 내지 R6의 적어도 하나는 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다. Wherein R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 6 is an aliphatic carbon having 1 to 10 carbon atoms substituted with a carboxyl group, sulfonyl group or phosphoric acid group It is a hydrocarbon group.
제1항에 있어서, 상기 화학식 2의 R1 및 R2 모두는 카르복실기, 설포닐기 또 는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기인 것인 산-확산 완충 화합물. According to claim 1, wherein both R 1 and R 2 in the general formula (2) is a carboxyl group, a sulfonyl group or a carbon number of from 1 to 10 aliphatic hydrocarbon group that is substituted by a phosphoric acid in-diffusion buffer compound. 제1항에 있어서, 상기 화학식 2의 R1 내지 R6가 지방족 탄화수소기이고 이들은 서로 연결되어 단일환형(mono-cyclic) 또는 다환형(multi-cyclic) 고리 구조를 형성하는 것인 산-확산 완충 화합물. The acid-diffusion buffer according to claim 1, wherein R 1 to R 6 of Formula 2 are aliphatic hydrocarbon groups and they are linked to each other to form a mono-cyclic or multi-cyclic ring structure. compound. 감광성 고분자 1 내지 30 중량%;1 to 30% by weight of the photosensitive polymer; 상기 감광성 고분자 100중량부에 대해 0.05 내지 20중량부의 광산발생제;0.05 to 20 parts by weight of a photoacid generator based on 100 parts by weight of the photosensitive polymer; 상기 광산발생제 100몰에 대하여, 1 내지 50몰의 하기 화학식 1 및 2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조를 가지는 산-확산 완충 화합물With respect to 100 moles of the photoacid generator, 1 to 50 moles of acid-diffusion buffer compound having any structure selected from the group consisting of [화학식 1][Formula 1]
Figure 112007086135699-PAT00021
Figure 112007086135699-PAT00021
여기서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기로서, R1 내지 R3의 적어도 하나는 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이고,Wherein R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 3 is an aliphatic carbon having 1 to 10 carbon atoms substituted with a carboxyl group, sulfonyl group or phosphoric acid group A hydrocarbon group, [화학식 2][Formula 2]
Figure 112007086135699-PAT00022
Figure 112007086135699-PAT00022
여기서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이고, R1 내지 R6의 적어도 하나는 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다; 및Wherein R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 6 is an aliphatic carbon having 1 to 10 carbon atoms substituted with a carboxyl group, sulfonyl group or phosphoric acid group A hydrocarbon group; And 나머지 유기용매를 포함하는 포토레지스트 조성물.Photoresist composition comprising the remaining organic solvent.
제4항에 있어서, 전체 포토레지스트 조성물에 대하여 0.01 내지 10중량%의 유기염기를 더욱 포함하는 포토레지스트 조성물.The photoresist composition of claim 4, further comprising 0.01 to 10% by weight of organic base based on the total photoresist composition. 감광성 고분자 1 내지 30 중량%; 상기 감광성 고분자 100중량부에 대하여 0.05 내지 20 중량부의 광산발생제; 상기 광산발생제 100몰에 대하여, 1 내지 50몰의 하기 화학식 1 및 2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조를 가지는 산-확산 완충 화합물; 및 나머지 유기용매를 포함하는 포토레지스트 조성물을, 기판 상부에 도포하여, 포토레지스트막을 형성하는 단계,1 to 30% by weight of the photosensitive polymer; 0.05 to 20 parts by weight of a photoacid generator based on 100 parts by weight of the photosensitive polymer; An acid-diffusion buffer compound having any one structure selected from the group consisting of 1 to 50 moles of the following Chemical Formula 1 to 100 moles of the photoacid generator; And applying a photoresist composition comprising the remaining organic solvent on the substrate to form a photoresist film. [화학식 1][Formula 1]
Figure 112007086135699-PAT00023
Figure 112007086135699-PAT00023
여기서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기로서, R1 내지 R3의 적어도 하나는 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이고, Wherein R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 3 is an aliphatic carbon having 1 to 10 carbon atoms substituted with a carboxyl group, sulfonyl group or phosphoric acid group A hydrocarbon group, [화학식 2][Formula 2]
Figure 112007086135699-PAT00024
Figure 112007086135699-PAT00024
여기서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이고, R1 내지 R6의 적어도 하나는 카르복실기, 설포닐기 또는 인산기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 지방족 탄화수소기이다;Wherein R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 6 is an aliphatic carbon having 1 to 10 carbon atoms substituted with a carboxyl group, sulfonyl group or phosphoric acid group A hydrocarbon group; 상기 포토레지스트막을 소정 패턴으로 노광하는 단계; 및Exposing the photoresist film in a predetermined pattern; And 노광된 포토레지스트막을 노광 후 가열하고, 현상하는 단계를 포함하는 포토레지스트 패턴의 형성방법.A method of forming a photoresist pattern comprising the step of heating and developing an exposed photoresist film after exposure.
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