KR20120065745A - Photosensitive polymer, photoresist composition including the same, and method for forming resist pattern using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Photo-sensitive polymer, a photo-resist composition including the same, and a method for forming resist pattern using the same are provided to improve the line width or edge roughness of a resist pattern. CONSTITUTION: Photo-sensitive polymer is represented by chemical formula 1. In chemical formula 1, R1 is respectively a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a C1 to C20 fluorinated alkyl group, or C1 to C5 hydroxyl alkyl group; R2 is C1 to C10 linear, branched, or cyclic hydrocarbon group; R3 is a protective group unprotected by acid and a C1 to C40 hydrocarbon group; R4 is a C6 to C40 hydrocarbon group with one or more aromatic rings; Y is an oxygen atom, NH, or a nitrogen atom; m is 1 or 2; the ratio of a:b:c is 1 to 50:1 to 50:1 to 30.

Description

감광성 고분자, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 레지스트 패턴 형성방법{Photosensitive polymer, photoresist composition including the same, and method for forming resist pattern using the same}Photosensitive polymer, photoresist composition comprising same and resist pattern forming method using same {Photosensitive polymer, photoresist composition including the same, and method for forming resist pattern using the same}

본 발명은 감광성 고분자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 반도체 소자 형성을 위한 포토리쏘그래피 공정에서, 극자외선(Extreme ultraviolet; EUV) 파장의 광은 통과시키되, 극자외선 보다 장파장의 광은 차단시키는 감광성 고분자, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 레지스트 패턴 형성방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a photosensitive polymer, and more particularly, in a photolithography process for forming a semiconductor device, a photosensitive film that passes light having an extreme ultraviolet (EUV) wavelength, but blocks light having a longer wavelength than extreme ultraviolet light. It relates to a polymer, a photoresist composition comprising the same, and a method of forming a resist pattern using the same.

최근, 반도체 소자의 소형화 및 집적화에 따라, 반도체 소자 형성을 위한 레지스트 패턴이 미세화되고 있다. 레지스트 패턴의 미세화를 위해서는, 노광원의 파장이 작아져야 하고, 현재는 13.5 nm 파장의 노광원을 이용하는 극자외선 리소그라피(Extreme ultraviolet lithography; EUVL) 기술을 이용하여, 30 nm 급의 반도체 소자를 제조하고 있다. 이와 같은 레지스트 패턴의 미세화에 따라, 여러 가지 문제점들이 발생하고 있으며, 예를 들면, 레지스트 패턴 불량, 스컴(scum) 발생, LWR(line width or edge roughness) 수치 증가, 패턴 쓰러짐 등과 같은 흠결(defect)이 발생하여, 반도체 소자의 생산 수율을 저하시킨다. 따라서, 레지스트 패턴의 미세화에 따른 각종 문제를 해결하기 위하여, 레지스트 재료를 개선하는 등의 다양한 대응 기술이 개발되고 있다.
In recent years, with the miniaturization and integration of semiconductor devices, resist patterns for forming semiconductor devices have been miniaturized. For miniaturization of the resist pattern, the wavelength of the exposure source should be reduced, and 30 nm semiconductor devices are manufactured by using extreme ultraviolet lithography (EUVL) technology using an exposure source of 13.5 nm wavelength. have. As the resist pattern is miniaturized, various problems occur. For example, defects such as a bad resist pattern, a scum, an increase in the line width or edge roughness (LWR) value, and a pattern collapse may occur. This occurs and lowers the production yield of the semiconductor device. Accordingly, in order to solve various problems caused by the miniaturization of the resist pattern, various countermeasures such as improving the resist material have been developed.

극자외선 리소그라피(EUVL) 공정에서는, 광원에서 13.5 nm의 인밴드(in band; IB) 파장의 광뿐만 아니라 아웃 오브 밴드(out of band; OOB) 파장의 광이 발생하여, 패턴의 해상력 저하, 프로파일 왜곡, 표면 거칠기 심화 등을 야기한다. 즉, 현재의 EUVL 공정에서는, 사용하고자 하는 13.5 nm 파장의 광 이외에, 약 5% 정도의 100 내지 300 nm 영역의 파장대를 갖는 아웃 오브 밴드(OOB) 광도 동시에 방출되므로, 아웃 오브 밴드(OOB) 광에 의한 악영향을 제거할 필요가 있다(Proc. of SPIE Vol. 7273, 1W, 2009). 또한, EUVL 공정에 있어서는, 최종 반도체 소자(회로)의 성능을 결정하는 중요한 변수로서, 패턴의 표면 거칠기에 해당하는 LWR(Line Width Roughness)을 면밀히 관리하여야 한다.
In the extreme ultraviolet lithography (EUVL) process, light of out band (OBB) wavelength as well as light of in band (IB) wavelength of 13.5 nm is generated from a light source, thereby reducing the resolution of the pattern and profile. It causes distortion, deepening of surface roughness, and the like. That is, in the current EUVL process, out-of-band (OOB) light having a wavelength band of about 5% in the range of about 100% to 300 nm is simultaneously emitted in addition to the light of 13.5 nm wavelength to be used. It is necessary to eliminate the adverse effects caused by (Proc. Of SPIE Vol. 7273, 1W, 2009). Further, in the EUVL process, as an important parameter for determining the performance of the final semiconductor device (circuit), it is necessary to closely manage the LWR (Line Width Roughness) corresponding to the surface roughness of the pattern.

본 발명의 목적은, 광원에서 발생하는 아웃 오브 밴드(OOB) 광을 차단하여, 아웃 오프 밴드 광에 의한 문제를 감소시킬 수 있는 감광성 고분자를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 레지스트 패턴의 LWR을 개선할 수 있는 감광성 고분자, 이를 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 레지스트 패턴 형성방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a photosensitive polymer that can block out-of-band (OOB) light generated from a light source, thereby reducing problems caused by out-of-band light. Another object of the present invention is to provide a photosensitive polymer capable of improving LWR of a resist pattern, a photoresist composition comprising the same, and a method of forming a resist pattern using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a photosensitive polymer represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 수소 원자(H), 불소 원자(F), 메틸기(-CH3), 탄소수 1 내지 20의 불소화 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 히드록시알킬기이고, R2는 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 분지형 또는 고리형 탄화수소기이고, R3는 산에 의하여 탈보호되는 보호기로서, 탄소수 1 내지 40의 탄화수소기이고, R4는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소수 6 내지 40의 탄화수소기이며, X는

Figure pat00002
또는
Figure pat00003
(여기서, n은 0 내지 5의 정수이며, 굴곡선은 결합부위를 나타낸다)이고, Y는 산소 원자(O), NH 또는 질소 원자(N)이고, m은 X의 개수로서, 1 또는 2이며, a, b 및 c는 상기 고분자를 구성하는 반복단위의 몰비율(molar ratio)로서, a : b : c는 1~50 : 1~50 : 1~30이다.
In Formula 1, each R 1 is independently a hydrogen atom (H), a fluorine atom (F), a methyl group (-CH 3 ), a fluorinated alkyl group of 1 to 20 carbon atoms or a hydroxyalkyl group of 1 to 5 carbon atoms, R 2 Is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R 3 is a protecting group deprotected by an acid, a hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, and R 4 is a carbon number containing at least one aromatic ring Is a hydrocarbon group of 6 to 40, X is
Figure pat00002
or
Figure pat00003
(Where n is an integer of 0 to 5, the curve represents a bonding site), Y is an oxygen atom (O), NH or a nitrogen atom (N), and m is the number of X, 1 or 2 , a, b, and c are molar ratios of the repeating units constituting the polymer, and a: b: c is 1 to 50: 1 to 50: 1 to 30.

본 발명에 따른 감광성 고분자는, 광원에서 발생하는 아웃 오브 밴드(OOB) 광을 차단하여, 아웃 오프 밴드 광에 의한 문제를 감소시킬 뿐만 아니라, 레지스트 패턴의 LWR을 개선할 수 있다.
The photosensitive polymer according to the present invention can block out-of-band (OOB) light generated from a light source, not only reduce the problem caused by out-off band light, but also improve the LWR of the resist pattern.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 조성물을 사용한 레지스트 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 제조예 1에 따라 제조된 화학식 c-33으로 표시되는 반복단위 형성 모노머의 H-NMR 데이터.1 is a view for explaining a resist pattern forming method using a photoresist composition according to an embodiment of the present invention.
2 is H-NMR data of a repeating unit-forming monomer represented by Chemical Formula c-33 prepared according to Preparation Example 1 of the present invention.

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

본 발명에 따른 감광성 고분자는 하기 화학식 1로 표시된다. The photosensitive polymer according to the present invention is represented by the following formula (1).

Figure pat00004
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상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 수소 원자(H), 불소 원자(F), 메틸기(-CH3), 탄소수 1 내지 20의 불소화 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 히드록시알킬기이고, R2는 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 분지형 또는 고리형 탄화수소기로서, 바람직하게는 탄소수 5 내지 10의 고리형 탄화수소기, 더욱 바람직하게는 탄소수 5 내지 10의 고리형 알킬렌(alkylene, m이 1인 경우)기 또는 알킬리딘(alkylidyne, m이 2인 경우)기이고, X는

Figure pat00005
또는
Figure pat00006
(여기서, n은 0 내지 5의 정수, 바람직하게는 0 또는 1이며, 굴곡선은 결합 위치를 나타낸다.)이며, m은 X의 개수로서, 1 또는 2이다.In Formula 1, each R 1 is independently a hydrogen atom (H), a fluorine atom (F), a methyl group (-CH 3 ), a fluorinated alkyl group of 1 to 20 carbon atoms or a hydroxyalkyl group of 1 to 5 carbon atoms, R 2 Is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a cyclic hydrocarbon group having 5 to 10 carbon atoms, more preferably a cyclic alkylene having 5 to 10 carbon atoms (m is 1). Or alkylidyne (if m is 2), X is
Figure pat00005
or
Figure pat00006
(Where n is an integer of 0 to 5, preferably 0 or 1, and the curve indicates a bonding position), and m is the number of X, which is 1 or 2.

상기 화학식 1에서, R3는 산에 민감한 보호기, 즉, 산에 의하여 탈보호(deprotection)되는 보호기로서, 탄소수 1 내지 40의 탄화수소기, 바람직하게는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 4 내지 40의 사이클로알킬기이며, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 5 내지 20의 사이클로알킬기로서, 필요에 따라, 산소 원자(O), 황 원자(S) 등의 이종 원자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 화학식 1에서, Y는 산소 원자(O), NH 또는 질소 원자(N)이고, R4는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소수 6 내지 40의 탄화수소기로서, 바람직하게는, 탄소수 6 내지 40의 아릴(aryl)기 또는 아르알킬(aralkyl)기, 탄소수 6 내지 40의 아릴(aryl) 설포닐기(-S(=O)2-) 또는 아르알킬(aralkyl) 설포닐기(-S(=O)2-)이며, 필요에 따라, 산소 원자(O), 황 원자(S) 등의 이종 원자, -SO3 -S+- 등의 설포늄염(sulfonium salt), 아이오도늄염(iodonium salt) 등을 더욱 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 상기 R2, R3 및 R4는 불소 원자(F) 등의 할로겐 원자, 히드록시기, 트리플로로메틸기(CF3) 등으로 치환되어 있을 수 있다.
In Formula 1, R 3 is an acid-sensitive protecting group, that is, a protecting group deprotected by an acid, and a hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or 4 to 40 carbon atoms. It is a cycloalkyl group, More preferably, it is a C1-C10 alkyl group or a C5-C20 cycloalkyl group, If necessary, hetero atoms, such as an oxygen atom (O) and a sulfur atom (S), can be included. In addition, in Formula 1, Y is an oxygen atom (O), NH or a nitrogen atom (N), R 4 is a hydrocarbon group having 6 to 40 carbon atoms containing at least one aromatic ring, preferably, 6 to An aryl or aralkyl group of 40, an aryl sulfonyl group (-S (= 0) 2- ) having 6 to 40 carbon atoms or an aralkyl sulfonyl group (-S (= 0) ) 2 -), and if necessary, oxygen (O), sulfur (S), such as a heteroatom, -SO 3 - S + - including the sulfonium salt (sulfonium salt), iodo salt (iodonium salt), etc. It may further include. In addition, it can be substituted as necessary, wherein R 2, R 3 and R 4 is a methyl group with a halogen atom, a hydroxy group, a triple such as fluorine atom (F) (CF 3) or the like.

상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자에 있어서, 함량 비율 a에 해당하는 반복단위는 강한 소수성기인 헥사플루오르알코올기(hexafluoroalcohol; HFA)를 포함하므로, 감광성 고분자의 코팅 시, HFA에 의해, 감광성 고분자가 포토레지스트 필름의 상부 층으로 자동적으로 배열된다. 또한, 상기 HFA는 현상(development) 과정에서 감광성 고분자의 용해속도를 증가시키는 기능도 수행한다. 상기 함량 비율 a에 해당하는 반복단위의 바람직한 구조는 다음과 같다. In the photosensitive polymer represented by Chemical Formula 1, the repeating unit corresponding to the content ratio a includes a hexafluoroalcohol group (HFA), which is a strong hydrophobic group. Automatically arranged into the top layer of the resist film. In addition, the HFA also serves to increase the dissolution rate of the photosensitive polymer during development. The preferred structure of the repeating unit corresponding to the content ratio a is as follows.

Figure pat00007
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Figure pat00008
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Figure pat00009
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Figure pat00010
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Figure pat00011

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상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자에 있어서, 함량 비율 b에 해당하는 반복단위는 산에 민감한 보호기를 포함하는 반복단위로서, 노광 영역에서 발생한 산(acid)에 의하여 보호기가 탈보호(deprotecting)되어, 현상 과정에서 감광성 고분자가 쉽게 용해 및 제거되도록 한다. 상기 함량 비율 b에 해당하는 반복단위는 통상의 ArF, 액침(immersion) 리소그래피 공정 등에 사용되는 통상의 포토레지스트용 감광성 고분자를 구성하는 것으로서, 상기 반복단위의 바람직한 구조는 다음과 같다. In the photosensitive polymer represented by Chemical Formula 1, the repeating unit corresponding to the content ratio b is a repeating unit including an acid-sensitive protecting group, and the protecting group is deprotected by an acid generated in an exposure region. During the development process, the photosensitive polymer is easily dissolved and removed. The repeating unit corresponding to the content ratio b constitutes a photosensitive polymer for a conventional photoresist used in a conventional ArF, immersion lithography process, and the like, and a preferable structure of the repeating unit is as follows.

Figure pat00012
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Figure pat00013
Figure pat00013

Figure pat00014

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또한, 상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자에 있어서, 함량 비율 c에 해당하는 반복단위는, 극자외선 리소그라피(EUVL) 공정에서, 13.5 nm의 파장을 가지는 인밴드(IB) 광은 통과시키는 반면, 100 내지 500 nm, 바람직하게는 100 내지 300 nm 영역의 파장을 가지는 아웃 오브 밴드(OOB) 광을 흡수하여 차단하는 기능을 한다. 상기 함량 비율 c에 해당하는 반복단위는, 바람직하게는 염을 포함하거나 포함하지 않는 페놀류 단량체로부터 유도된 것으로서, 바람직한 구조는 다음과 같다. In addition, in the photosensitive polymer represented by Chemical Formula 1, the repeating unit corresponding to the content ratio c, while passing in-band (IB) light having a wavelength of 13.5 nm in the extreme ultraviolet lithography (EUVL) process, 100 It functions to absorb and block out-of-band (OOB) light having a wavelength in the range of 500 nm, preferably 100 to 300 nm. The repeating unit corresponding to the content ratio c is preferably derived from phenolic monomers with or without salts, and the preferred structure is as follows.

Figure pat00015
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Figure pat00016
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Figure pat00017
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Figure pat00018
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Figure pat00019
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Figure pat00022

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상기 화학식 1의 반복단위를 형성하는 각각의 모노머들은 통상의 유기 합성법에 따라 제조될 수 있고, 예를 들면, 대한민국 특허공개 10-2009-0072015호, 미국특허 7,501,222호 등에 개시된 바와 같이, 히드록시기(OH)를 가지는 각각의 작용기(R2, R3, R4)와 (메타)크릴산, (메타)크릴로일할라이드 등을 반응시켜 제조될 수 있다. 또한, 상기 함량 비율이 a인 반복단위를 형성하는 모노머(

Figure pat00023
) 중,
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(여기서, R1, R2, X, m, n은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)을 포함하는 모노머는, 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 4-디메틸아미노피리딘(4-Dimethylaminopyridine: DMAP)을 촉매로 사용하고, 테트라하이드로퓨란(THF)을 용매로 사용하여, 헥사플루오르알코올기 등을 포함하는 모노머, 예를 들면, 3,5-비스(헥사플루오르-2-히드록시-2-프로필)시클로헥실 메타크릴레이트(3,5-bis(hexafluoro-2-hydroxy-2-propyl)cyclohexyl methacrylate)의 히드록시기(-OH)와 디-tert-부틸디카보네이트(di-tert-butyl dicarbonate)를 반응시켜 얻을 수 있다.Each monomer forming the repeating unit of Formula 1 may be prepared according to a conventional organic synthesis method, for example, as disclosed in the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0072015, US Patent 7,501,222, etc., the hydroxyl group (OH It can be prepared by reacting each functional group (R 2 , R 3 , R 4 ) having a) with (meth) crylic acid, (meth) cryloyl halide and the like. In addition, the monomer to form a repeating unit having the content ratio of a (
Figure pat00023
),
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The monomer including (wherein R 1 , R 2 , X, m, n are as defined in Formula 1), 4-dimethylaminopyridine (DMAP), as shown in Scheme 1 below A monomer containing a hexafluoroalcohol group or the like, for example, 3,5-bis (hexafluoro-2-hydroxy-2-propyl) cyclo, used as a catalyst and using tetrahydrofuran (THF) as a solvent. Obtained by reacting a hydroxyl group (-OH) of hexyl methacrylate (3,5-bis (hexafluoro-2-hydroxy-2-propyl) cyclohexyl methacrylate) with di-tert-butyl dicarbonate Can be.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00025
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상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자는, 화학식 1의 반복단위를 형성하는 각각의 모노머들을 통상의 방법으로 중합하여 제조될 수 있으며, 예를 들어, 아조비스(이소부티로니트릴)(AIBN) 등 통상의 중합개시제와 테트라하이드로퓨란(THF) 등 통상의 중합 용매의 존재 하에서, 중합될 수 있다.
The photosensitive polymer represented by Chemical Formula 1 may be prepared by polymerizing each monomer forming a repeating unit of Chemical Formula 1 in a conventional manner, for example, azobis (isobutyronitrile) (AIBN) or the like. May be polymerized in the presence of a conventional polymerization solvent such as a polymerization initiator and tetrahydrofuran (THF).

상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자에 있어서, 각 반복단위의 몰비율(mole ratio) a : b : c는 1~50 : 1~50 : 1~30이 바람직하고, 1~30 : 1~50 : 1~10이면 더욱 바람직하며, 예를 들면, 1 : 1~10 : 0.1~5, 바람직하게는 1 : 1~5 : 0.2~1이다. 여기서, 상기 a 및/또는 c로 표시되는 반복단위의 비율이 너무 많으면, 현상액에 의한 고분자의 용해도가 떨어져 패턴 불량을 유발할 수 있고, a로 표시되는 반복단위의 비율이 너무 적으면, 감광성 고분자가 포토레지스트 필름의 상부층으로 이동되지 않을 우려가 있고, c로 표시되는 반복단위의 비율이 너무 적으면, 아웃 오브 밴드(OOB) 광의 흡수 효율이 저하될 우려가 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자의 중량평균분자량(Mw)은 1,000 내지 100,000, 바람직하게는 2,000 내지 50,000, 더욱 바람직하게는 3,000 내지 10,000이며, 상기 감광성 고분자의 중량평균분자량이 너무 작으면 필름 형성이 되지 않을 우려가 있고, 너무 크면 현상액에 의해서 용해되지 않을 우려가 있다.
In the photosensitive polymer represented by Formula 1, the molar ratio a: b: c of each repeating unit is preferably from 1 to 50: 1 to 50: 1 to 30, preferably from 1 to 30: 1 to 50: It is still more preferable if it is 1-10, For example, it is 1: 1-10: 0.1-5, Preferably it is 1: 1: 1: 0.2-1. Here, if the ratio of the repeating units represented by a and / or c is too large, the solubility of the polymer by the developer may be poor, causing pattern defects. If the ratio of the repeating units represented by a is too small, the photosensitive polymer may There is a possibility that the upper layer of the photoresist film may not be moved, and when the ratio of the repeating unit represented by c is too small, the absorption efficiency of out-of-band (OOB) light may be lowered. The weight average molecular weight (Mw) of the photosensitive polymer represented by Formula 1 is 1,000 to 100,000, preferably 2,000 to 50,000, more preferably 3,000 to 10,000, and if the weight average molecular weight of the photosensitive polymer is too small, film formation is If it is too large, it may not be dissolved by the developer.

본 발명에 따른 감광성 고분자는 강한 소수성기를 가지므로, 통상의 감광성 고분자와 혼합하여(blending) 포토레지스트(PR) 필름을 형성하면, 포토레지스트 필름 코팅 과정에서, 본 발명에 따른 감광성 고분자가 필름 상부층으로 자동적으로 이동 및 배열된다. 이와 같이 포토레지스트 필름 상부에 배열된 감광성 고분자는 흡광성 작용기에 의하여 OOB 파장대의 불필요한 광을 흡수 및 차단하여, OOB 광에 의한 패턴 불량을 해결할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 감광성 고분자는, 13.5 nm의 EUV 파장을 제외한, 100 내지 500 nm, 구체적으로는 100 내지 300 nm의 광에 의한 패턴 균일도 저하 현상을 억제하여 균일한 미세패턴을 형성할 수 있다.
Since the photosensitive polymer according to the present invention has a strong hydrophobic group, when the photoresist (PR) film is formed by mixing with a conventional photosensitive polymer, the photosensitive polymer according to the present invention is transferred to the upper layer of the film during the photoresist film coating process. Are moved and arranged automatically. As described above, the photosensitive polymer arranged on the photoresist film absorbs and blocks unnecessary light in the OOB wavelength band by a light absorbing functional group, thereby solving a pattern defect caused by OOB light. That is, the photosensitive polymer according to the present invention may form a uniform micropattern by suppressing a pattern uniformity deterioration caused by light of 100 to 500 nm, specifically, 100 to 300 nm, except for EUV wavelength of 13.5 nm. .

본 발명에 따른 감광성 고분자와 함께 사용될 수 있는 통상의 감광성 고분자로는 산에 민감한 보호기를 가지는 통상의 포토리쏘그래피 공정용 감광성 고분자를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 감광성 고분자를 사용할 수 있다. As a conventional photosensitive polymer that can be used together with the photosensitive polymer according to the present invention, a photosensitive polymer for a photolithography process having an acid sensitive protecting group can be used without limitation, and for example, a repeating unit represented by the following Chemical Formula 2 It can be used a photosensitive polymer comprising a.

Figure pat00026
Figure pat00026

상기 화학식 2에서, R1 및 R3은 화학식 1에서 정의한 바와 같다. 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 통상적인 감광성 고분자의 중량평균분자량은 통상 1,000 내지 100,000, 바람직하게는 3,000 내지 20,000이다. 상기 감광성 고분자의 중량평균분자량이 1,000 미만이거나, 100,000을 초과하면, 레지스트 패턴이 올바로 형성되지 못할 우려가 있다. 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자의 함량은, 전체 감광성 고분자에 대하여 바람직하게는 1 내지 30 중량%이며, 더욱 바람직하게는 2 내지 20 중량%, 더더욱 바람직하게는 3 내지 15 중량% 이다. 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자의 혼합량이 1중량% 미만이면 OOB 광을 효과적으로 차단할 수 없으며, 30 중량%를 초과하면, 소수성 특성이 과도하여, 현상액에 용해되지 않을 우려가 있다.
In Chemical Formula 2, R 1 and R 3 are as defined in Chemical Formula 1. The weight average molecular weight of the conventional photosensitive polymer including the repeating unit represented by Formula 2 is usually 1,000 to 100,000, preferably 3,000 to 20,000. If the weight average molecular weight of the photosensitive polymer is less than 1,000 or more than 100,000, there is a concern that the resist pattern may not be formed correctly. The content of the photosensitive polymer represented by Chemical Formula 1 according to the present invention is preferably 1 to 30% by weight, more preferably 2 to 20% by weight, still more preferably 3 to 15% by weight based on the total photosensitive polymer. . If the amount of the photosensitive polymer represented by the formula (1) is less than 1% by weight, the OOB light may not be effectively blocked. If the amount of the photosensitive polymer is greater than 30% by weight, the hydrophobic property may be excessive and the solution may not be dissolved in the developer.

본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은, 상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자를 포함하는 (전체) 감광성 고분자, 광산발생제 및 용매를 포함하며, 필요에 따라 각종 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 광산발생제로는 오니움 염, 유기 술폰산 등 통상의 광산발생제를 제한 없이 사용할 수 있다. 또한, 상기 용매로는 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 톨루엔, 크실렌, 메틸에틸케톤, 시클로헥산온, 2-히드록시프로피온에틸, 2-히드록시-2-메틸 프로피온산에틸, 에톡시초산에틸, 히드록시초산에틸, 2-히드록시-3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시-2-메틸프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시 2-메틸프로피온산에틸, 초산에틸, 초산부틸 등, 통상의 포토레지스트 조성물용 용매를 제한 없이 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물에 있어서, 전체 감광성 고분자의 함량은, 포토레지스트 조성물에 대하여 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 2 내지 15 중량%이며, 상기 광산발생제의 함량은 전체 감광성 고분자 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 40 중량부, 더욱 바람직하게는 2 내지 15 중량부이며, 나머지 성분은 용매이다. 여기서, 상기 감광성 고분자 및 광산발생제의 함량이 상기 범위를 벗어나면, 포토레지스트 패턴이 불량해질 우려가 있다. 또한, 필요에 따라, 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은, 전체 감광성 고분자 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부의 유기염기(산확산 억제제(Quencher))를 더욱 포함할 수 있으며, 상기 유기염기로는 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리이소옥틸아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은 각각의 성분을 배합하여 제조될 수 있으며, 예를 들면, 전체 포토레지스트 조성물에 있어서, 고형분의 농도가 1 내지 30 중량%가 되도록 각 성분을 혼합하고, 이를 0.2 ㎛ 필터로 여과하여 사용할 수 있다.
The photoresist composition according to the present invention includes a (whole) photosensitive polymer, a photoacid generator and a solvent including the photosensitive polymer represented by Chemical Formula 1, and may further include various additives as necessary. As the photoacid generator, conventional photoacid generators such as onium salt and organic sulfonic acid may be used without limitation. In addition, as the solvent, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, 2-hydride Ethyl hydroxypropionate, 2-hydroxy-2-methyl ethyl propionate, ethyl ethoxy acetate, ethyl hydroxy acetate, methyl 2-hydroxy-3-methyl butyrate, 3-methoxy-2-methyl propionate, 3- Conventional solvents for photoresist compositions, such as ethyl ethoxy propionate, 3-methoxy 2-methyl propionate, ethyl acetate, and butyl acetate, can be used without limitation. In the photoresist composition according to the present invention, the content of the total photosensitive polymer is 1 to 30% by weight, preferably 2 to 15% by weight based on the photoresist composition, and the content of the photoacid generator is 100% by weight of the total photosensitive polymer. The amount is preferably 0.1 to 40 parts by weight, more preferably 2 to 15 parts by weight, and the remaining components are solvents. Here, when the content of the photosensitive polymer and the photoacid generator is outside the above range, there is a fear that the photoresist pattern is poor. In addition, if necessary, the photoresist composition according to the present invention is preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight of organic base (acid diffusion inhibitor (Quencher)) based on 100 parts by weight of the total photosensitive polymer. ), And the organic base may include triethylamine, triisobutylamine, triisooctylamine, diethanolamine, triethanolamine, mixtures thereof, and the like. The photoresist composition according to the present invention can be prepared by combining the respective components, for example, in the total photoresist composition, each component is mixed so that the concentration of the solid content is 1 to 30% by weight, which is 0.2 μm It can be used by filtering with a filter.

도 1은 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물을 사용한 레지스트 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 먼저, 스핀 코터 등의 코팅 장비를 이용하여, 실리콘 웨이퍼, 알루미늄 기판 등의 기판(10)에 본 발명의 포토레지스트 조성물을 도포하고 건조하여 포토레지스트(PR) 필름(20)을 형성한다. 상기 포토레지스트 필름(20)의 형성 과정에서, 화학식 1로 표시되는 강한 소수성기를 가지는 감광성 고분자는 필름(20) 상부로 자동적으로 이동 및 배열되어 상부 포토레지스트 필름(22)을 형성하고, 통상의 감광성 고분자는 하부 포토레지스트 필름(24)을 형성한다. 이와 같이 형성된 포토레지스트(PR) 필름(20) 상부에 마스크(30)를 장착하고, 13.5 nm 파장의 인밴드(IB) 광과 100 내지 500 nm 파장의 아웃 오브 밴드(OOB) 광을 조사하면, 상기 아웃 오브 밴드(OOB) 광은 상부 포토레지스트 필름(22)에 의하여 차단되는 반면, 상기 인밴드(IB) 광은 상부 포토레지스트 필름(22)을 통과하여, 상기 포토레지스트 필름(20) 전체를 노광시킨다. 이와 같이 노광된 포토레지스트 필름(20)을 현상 및 필요에 따라 베이크 및 초순수로 세정하면, 아웃 오브 밴드(OOB) 광의 영향이 배제된, 포토레지스트 패턴(28)을 형성할 수 있다. 도 1에 있어서, 도면 부호 32는, 필요에 따라 기판(10) 상부에 형성되는, 광반사방지막 또는 포토레지스트 필름(20)과 기판(10)의 접착력을 향상시켜주는 HMDS(hexamethyldisilazane) 막이다. 상기 현상 공정에 사용되는 현상액으로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 테트라메틸암모늄히드록사이드(TMAH) 등의 알칼리성 화합물을 0.1 내지 10중량%의 농도로 용해시킨 알칼리 수용액을 사용할 수 있다. 또한, 상기 현상액에는 메탄올, 에탄올 등과 같은 수용성 유기용매 및 계면활성제를 적정량 첨가할 수 있다.
1 is a view for explaining a resist pattern forming method using a photoresist composition according to the present invention. As shown in FIG. 1, first, the photoresist composition of the present invention is applied to a substrate 10 such as a silicon wafer or an aluminum substrate using a coating apparatus such as a spin coater, and dried to form a photoresist (PR) film ( 20). In the process of forming the photoresist film 20, the photosensitive polymer having a strong hydrophobic group represented by the formula (1) is automatically moved and arranged above the film 20 to form the upper photoresist film 22, the general photosensitive The polymer forms the lower photoresist film 24. When the mask 30 is mounted on the photoresist (PR) film 20 formed as described above and irradiated with in-band (IB) light having a wavelength of 13.5 nm and out-of-band (OOB) light having a wavelength of 100 to 500 nm, The out-of-band (OOB) light is blocked by the upper photoresist film 22, while the in-band (IB) light passes through the upper photoresist film 22, so that the entire photoresist film 20 It exposes. When the photoresist film 20 exposed in this manner is cleaned with baking and ultrapure water as necessary for development and necessity, the photoresist pattern 28 can be formed in which the influence of out-of-band (OOB) light is eliminated. In Fig. 1, reference numeral 32 denotes an HMDS (hexamethyldisilazane) film which is formed on the substrate 10 as needed to improve the adhesion between the light reflection prevention film or the photoresist film 20 and the substrate 10. 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 can be used. In addition, an appropriate amount of a water-soluble organic solvent and a surfactant such as methanol and ethanol may be added to the developer.

이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 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 specific examples and comparative examples. The following examples illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

[제조예 1] 모노머의 제조 Preparation Example 1 Preparation of Monomer

1. 화학식 a-4로 표시되는 반복단위 형성 1. Formation of repeating units represented by Formula a-4 모노머의Monomeric 제조 Produce

상기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 500ml 플라스크에 자석 교반 막대를 넣고, 3,5-비스(헥사플루오르-2-히드록시-2-프로필)시클로헥실 메타크릴레이트(3,5-bis(hexafluoro-2-hydroxy-2-propyl)cyclohexyl methacrylate) 100g(0.2mol), 디-tert-부틸디카보네이트(di-tert-butyldicarbonate) 94.06g (0.422mol), 4-디메틸아미노피리딘(4-dimethylaminopyridine: DMAP) 4.79g(0.038mol) 및 테트라히드로퓨란(THF) 600ml을 첨가한 후, 상온에서 20시간 동안 반응시켰다. 반응이 완결된 후, 감압 하에서 테트라히드로퓨란을 제거하여 화학식 a-4로 표시되는 반복단위를 형성하는 모노머 134.6g을 얻었다{수율: 96%, NMR: CH3(1.93, 1.4), CH2(1.64, 1.36), CH(3.91, 2.01), H(6.15, 5.58)}.
As shown in Scheme 1, a magnetic stirring bar was placed in a 500 ml flask, and 3,5-bis (hexafluoro-2-hydroxy-2-propyl) cyclohexyl methacrylate (3,5-bis (hexafluoro-2) was added. -hydroxy-2-propyl) cyclohexyl methacrylate) 100g (0.2mol), di-tert-butyldicarbonate 94.06g (0.422mol), 4-dimethylaminopyridine (DMAP) 4.79 g (0.038 mol) and 600 ml of tetrahydrofuran (THF) were added, followed by reaction at room temperature for 20 hours. After the reaction was completed, tetrahydrofuran was removed under reduced pressure to obtain 134.6 g of a monomer which forms a repeating unit represented by Chemical Formula a-4 {yield: 96%, NMR: CH 3 (1.93, 1.4), CH 2 ( 1.64, 1.36), CH (3.91, 2.01), H (6.15, 5.58)}.

2. 화학식 c-17로 표시되는 반복단위 형성 2. Formation of repeating unit represented by Chemical Formula c-17 모노머의Monomeric 제조 Produce

4-(트리플루오르메틸)벤질알코올(4-(trifluoromethyl)benzylalcohol) 0.28 mol (49.32 g)과 트리에틸아민 0.32 mol(44.48 ml)을 메틸렌클로라이드(MC) 300 ml에 용해시킨 후, 적하 깔대기를 이용하여 메타크릴로일클로라이드 0.32 mol(26 ml)를 천천히 첨가하고, 실온에서 12시간 동안 반응시켰다. 반응이 완결된 후, 로터리 증발기(evaporator)를 사용하여 과량의 MC를 제거하고, 생성물을 물에 부었다. 생성물을 묽은 염산으로 중화하고, 디에틸에테르로 추출한 다음, 무수 마그네슘 설페이트로 건조하여, 화학식 c-17로 표시되는 반복단위 형성 모노머를 얻었다{수율: 72%, NMR: CH3(2.01), CH2(5.16), CH(7.55, 7.16), H(6.48, 6.40)}.
0.28 mol (49.32 g) of 4- (trifluoromethyl) benzylalcohol and 0.32 mol (44.48 ml) of triethylamine were dissolved in 300 ml of methylene chloride (MC), followed by a dropping funnel. 0.32 mol (26 ml) of methacryloyl chloride was slowly added, and reacted at room temperature for 12 hours. After the reaction was completed, excess MC was removed using a rotary evaporator and the product was poured into water. The product was neutralized with dilute hydrochloric acid, extracted with diethyl ether, and dried over anhydrous magnesium sulfate to obtain a repeating unit-forming monomer represented by Chemical Formula c-17 {yield: 72%, NMR: CH 3 (2.01), CH 2 (5.16), CH (7.55, 7.16), H (6.48, 6.40)}.

3. 화학식 c-33로 표시되는 반복단위 형성 3. Formation of repeating unit represented by Chemical Formula c-33 모노머의Monomeric 제조 Produce

하기 반응식 2에 따라, 화학식 c-33으로 표시되는 반복단위 형성 모노머를 얻었으며(수율: 50%), 얻어진 모노머의 H-NMR 데이터를 도 2에 나타내었다. 하기 반응식 2에서, TEA는 트리에틸아민을 나타내고, RT는 실온(room temperature)를 나타낸다. According to Scheme 2 below, a repeating unit forming monomer represented by Chemical Formula c-33 was obtained (yield: 50%), and H-NMR data of the obtained monomer was shown in FIG. 2. In Scheme 2, TEA represents triethylamine and RT represents room temperature.

[반응식 2] Scheme 2

Figure pat00027

Figure pat00027

4. 기타, 상기 항목 1 내지 3에 개시된 방법 또는 히드록시기를 포함하는 작용기와 (메타)크릴산 또는 (메타)크릴로일할라이드를 반응시키는 방법을 따르거나, 시판되는 제품을 구입하여, 화학식 a-1(제조사: Central Glass, 일본), a-13(제조사: Central Glass, 일본), a-16(제조사: Central Glass, 일본), b-3(제조사: 오사카 유키, 일본), c-1, c-3 등으로 표시되는 반복단위 형성 모노머를 얻었다.
4. In addition, according to the method described in the above items 1 to 3 or a method of reacting a functional group containing a hydroxy group with (meth) crylic acid or (meth) cryloyl halide or a commercially available product, 1 (manufacturer: Central Glass, Japan), a-13 (manufacturer: Central Glass, Japan), a-16 (manufacturer: Central Glass, Japan), b-3 (manufacturer: Osaka Yuki, Japan), c-1, The repeating unit formation monomer represented by c-3 etc. was obtained.

[제조예 2] 통상의 EUVL 용 감광성 고분자의 제조 [Production Example 2] Production of a normal photosensitive polymer for EUVL

2-메틸-2-아다만틸메타크릴레이트 117.2 g(0.5 mol), 3-히드록시-1-아다만틸 메타크릴레이트 23.6 g(0.1 mol), 노보닐락톤 메타크릴레이트(제조사: 오사카 유키, 일본, 제품명: MNBL, 5-oxo-4-oxatricyclo[4,2,1,0] nonan-2-yl methacrylate) 88.9 g(0.4 mol) 및 아조비스(이소부티로니트릴)(AIBN) 6.6 g을 무수 테트라히드로퓨란(THF) 125 g에 용해시키고, 동결방법으로 앰플(ampoule)을 사용하여 가스를 제거한 후, 68 ℃에서 24시간 동안 중합시켰다.　반응이 완결된 후, 과량의 디에틸에테르에 반응물을 천천히 떨어뜨려 침전시키고, 다시 THF에 용해시킨 후, 디에틸에테르에서 재침전시켜 터폴리머(수율: 53%)를 얻었다. 얻어진 터폴리머의 중량평균분자량 (Mw)과 다중분산도(Polydispersity: PD)는 각각 8,500 및 1.8이었다.
117.2 g (0.5 mol) of 2-methyl-2-adamantyl methacrylate, 23.6 g (0.1 mol) of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate, nobornyllactone methacrylate (manufacturer: Yuki Osaka , Japan, product name: MNBL, 88.9 g (0.4 mol) of 5-oxo-4-oxatricyclo [4,2,1,0] nonan-2-yl methacrylate) and 6.6 g of azobis (isobutyronitrile) (AIBN) Was dissolved in 125 g of anhydrous tetrahydrofuran (THF), the gas was removed using an ampoule by the freezing method, and then polymerized at 68 ° C. for 24 hours. After the reaction was completed, the reactant was slowly dropped into excess diethyl ether to precipitate, dissolved in THF again, and reprecipitated in diethyl ether to obtain a terpolymer (yield: 53%). The weight average molecular weight (Mw) and polydispersity (PD) of the obtained terpolymer were 8,500 and 1.8, respectively.

[실시예 1-1 내지 1-64] 감광성 고분자의 제조 Example 1-1 to 1-64 Preparation of Photosensitive Polymer

상기 제조예 1에서 얻어진 모노머들을 하기 표 1 내지 4에 개시된 조합으로 사용하고(여기서, 각 단량체의 몰비율 a : b : c는 35 : 50 : 15로 조절), 개시제로서 아조비스(이소부티로니트릴)(AIBN)을 전체 단량체 100 중량부에 대하여 10 중량부 사용하고, 반응 용매로서 테트라히드로퓨란(THF)을 전체 단량체 100중량부에 대하여 300중량부 사용한 것과 중합 반응 온도는 70 ℃, 반응 시간은 12시간으로 조절한 것을 제외하고는, 상기 제조예 2와 동일한 방법으로 감광성 고분자(터폴리머)를 제조하였다. 얻어진 감광성 고분자의 중량평균분자량(Mw), 다중분산도(PD) 및 수율을 측정하여 표 1 내지 4에 나타내었다.The monomers obtained in Preparation Example 1 were used in the combinations described in Tables 1 to 4 below, wherein the molar ratio a: b: c of each monomer was adjusted to 35:50:15, and azobis (isobutyro) as an initiator. Nitrile) (AIBN) was used in an amount of 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total monomers, and 300 parts by weight of tetrahydrofuran (THF) was used as the reaction solvent, and the polymerization reaction temperature was 70 ° C., reaction time. A photosensitive polymer (terpolymer) was prepared in the same manner as in Preparation Example 2, except that silver was adjusted to 12 hours. The weight average molecular weight (Mw), polydispersity (PD) and yield of the obtained photosensitive polymer were measured and shown in Tables 1-4.

단량체 종류Monomer type 평균 분자량
(Mw)Average molecular weight
(Mw) PDPD 수율
(%)yield
(%) aa bb cc 실시예 1-1Example 1-1 a-1a-1 b-3b-3 c-1c-1 54305430 1.821.82 43.343.3 실시예 1-2Examples 1-2 a-1a-1 b-3b-3 c-3c-3 54305430 1.741.74 44.744.7 실시예 1-3Example 1-3 a-1a-1 b-3b-3 c-5c-5 64256425 1.821.82 47.547.5 실시예 1-4Example 1-4 a-1a-1 b-3b-3 c-7c-7 65426542 1.711.71 69.869.8 실시예 1-5Examples 1-5 a-1a-1 b-3b-3 c-9c-9 45204520 1.931.93 41.741.7 실시예 1-6Examples 1-6 a-1a-1 b-3b-3 c-11c-11 54005400 1.921.92 45.045.0 실시예 1-7Example 1-7 a-1a-1 b-3b-3 c-17c-17 52125212 1.921.92 54.554.5 실시예 1-8Examples 1-8 a-1a-1 b-3b-3 c-21c-21 54215421 1.981.98 54.254.2 실시예 1-9Example 1-9 a-1a-1 b-3b-3 c-27c-27 57425742 1.911.91 47.647.6 실시예 1-10Example 1-10 a-1a-1 b-3b-3 c-29c-29 60336033 1.981.98 44.044.0 실시예 1-11Example 1-11 a-1a-1 b-3b-3 c-31c-31 59495949 1.891.89 38.038.0 실시예 1-12Example 1-12 a-1a-1 b-3b-3 c-33c-33 60336033 1.791.79 38.038.0 실시예 1-13Example 1-13 a-1a-1 b-3b-3 c-35c-35 57745774 1.691.69 37.637.6 실시예 1-14Example 1-14 a-1a-1 b-3b-3 c-37c-37 45554555 1.671.67 66.066.0 실시예 1-15Example 1-15 a-1a-1 b-3b-3 c-39c-39 45824582 1.891.89 46.446.4 실시예 1-16Example 1-16 a-1a-1 b-3b-3 c-41c-41 67426742 1.821.82 43.343.3

단량체 종류Monomer type 평균 분자량
(Mw)Average molecular weight
(Mw) PDPD 수율
(%)yield
(%) aa bb cc 실시예 1-17Example 1-17 a-4a-4 b-3b-3 c-1c-1 48524852 1.931.93 44.7 44.7 실시예 1-18Example 1-18 a-4a-4 b-3b-3 c-3c-3 48524852 1.861.86 47.5 47.5 실시예 1-19Example 1-19 a-4a-4 b-3b-3 c-5c-5 54005400 1.671.67 69.8 69.8 실시예 1-20Example 1-20 a-4a-4 b-3b-3 c-7c-7 50005000 1.841.84 41.7 41.7 실시예 1-21Example 1-21 a-4a-4 b-3b-3 c-9c-9 48204820 1.91.9 45.0 45.0 실시예 1-22Example 1-22 a-4a-4 b-3b-3 c-11c-11 77277727 1.551.55 43.2 43.2 실시예 1-23Example 1-23 a-4a-4 b-3b-3 c-17c-17 75647564 1.831.83 49.2 49.2 실시예 1-24Example 1-24 a-4a-4 b-3b-3 c-21c-21 70947094 1.671.67 54.7 54.7 실시예 1-25Example 1-25 a-4a-4 b-3b-3 c-27c-27 65976597 1.581.58 55.4 55.4 실시예 1-26Example 1-26 a-4a-4 b-3b-3 c-29c-29 55705570 1.711.71 41.8 41.8 실시예 1-27Example 1-27 a-4a-4 b-3b-3 c-31c-31 51375137 1.51.5 55.4 55.4 실시예 1-28Example 1-28 a-4a-4 b-3b-3 c-33c-33 86898689 1.821.82 48.9 48.9 실시예 1-29Example 1-29 a-4a-4 b-3b-3 c-35c-35 77287728 1.491.49 64.3 64.3 실시예 1-30Example 1-30 a-4a-4 b-3b-3 c-37c-37 70427042 1.61.6 60.2 60.2 실시예 1-31Example 1-31 a-4a-4 b-3b-3 c-39c-39 45214521 1.521.52 41.0 41.0 실시예 1-32Example 1-32 a-4a-4 b-3b-3 c-41c-41 65476547 1.651.65 46.3 46.3

단량체 종류Monomer type 평균 분자량
(Mw)Average molecular weight
(Mw) PDPD 수율
(%)yield
(%) aa bb cc 실시예 1-33Example 1-33 a-13a-13 b-3b-3 c-1c-1 66006600 1.681.68 50.0 50.0 실시예 1-34Example 1-34 a-13a-13 b-3b-3 c-3c-3 59875987 1.651.65 43.4 43.4 실시예 1-35Example 1-35 a-13a-13 b-3b-3 c-5c-5 48524852 1.651.65 84.7 84.7 실시예 1-36Example 1-36 a-13a-13 b-3b-3 c-7c-7 59005900 1.541.54 46.8 46.8 실시예 1-37Example 1-37 a-13a-13 b-3b-3 c-9c-9 80008000 1.871.87 42.6 42.6 실시예 1-38Example 1-38 a-13a-13 b-3b-3 c-11c-11 74437443 1.521.52 48.4 48.4 실시예 1-39Example 1-39 a-13a-13 b-3b-3 c-17c-17 79907990 1.651.65 49.0 49.0 실시예 1-40Example 1-40 a-13a-13 b-3b-3 c-21c-21 64526452 1.541.54 52.7 52.7 실시예 1-41Example 1-41 a-13a-13 b-3b-3 c-27c-27 65426542 1.521.52 45.4 45.4 실시예 1-42Example 1-42 a-13a-13 b-3b-3 c-29c-29 45824582 1.511.51 43.4 43.4 실시예 1-43Example 1-43 a-13a-13 b-3b-3 c-31c-31 65746574 1.671.67 58.1 58.1 실시예 1-44Example 1-44 a-13a-13 b-3b-3 c-33c-33 54785478 1.821.82 43.2 43.2 실시예 1-45Example 1-45 a-13a-13 b-3b-3 c-35c-35 45824582 1.541.54 71.7 71.7 실시예 1-46Example 1-46 a-13a-13 b-3b-3 c-37c-37 54255425 1.521.52 58.2 58.2 실시예 1-47Example 1-47 a-13a-13 b-3b-3 c-39c-39 52255225 1.621.62 45.7 45.7 실시예 1-48Example 1-48 a-13a-13 b-3b-3 c-41c-41 65426542 1.871.87 47.7 47.7

단량체 종류Monomer type 평균 분자량
(Mw)Average molecular weight
(Mw) PDPD 수율
(%)yield
(%) aa bb cc 실시예 1-49Example 1-49 a-16a-16 b-3b-3 c-1c-1 75417541 1.771.77 36.6 36.6 실시예 1-50Example 1-50 a-16a-16 b-3b-3 c-3c-3 53305330 1.871.87 37.2 37.2 실시예 1-51Example 1-51 a-16a-16 b-3b-3 c-5c-5 61206120 1.81.8 41.2 41.2 실시예 1-52Example 1-52 a-16a-16 b-3b-3 c-7c-7 62396239 1.661.66 41.4 41.4 실시예 1-53Example 1-53 a-16a-16 b-3b-3 c-9c-9 87668766 1.841.84 49.3 49.3 실시예 1-54Example 1-54 a-16a-16 b-3b-3 c-11c-11 75427542 1.811.81 49.1 49.1 실시예 1-55Example 1-55 a-16a-16 b-3b-3 c-17c-17 79987998 1.741.74 46.0 46.0 실시예 1-56Example 1-56 a-16a-16 b-3b-3 c-21c-21 54725472 1.761.76 48.5 48.5 실시예 1-57Example 1-57 a-16a-16 b-3b-3 c-27c-27 76807680 1.661.66 46.2 46.2 실시예 1-58Example 1-58 a-16a-16 b-3b-3 c-29c-29 54205420 1.951.95 64.7 64.7 실시예 1-59Example 1-59 a-16a-16 b-3b-3 c-31c-31 65746574 1.671.67 70.2 70.2 실시예 1-60Example 1-60 a-16a-16 b-3b-3 c-33c-33 72517251 1.841.84 73.0 73.0 실시예 1-61Example 1-61 a-16a-16 b-3b-3 c-35c-35 59315931 1.661.66 51.2 51.2 실시예 1-62Example 1-62 a-16a-16 b-3b-3 c-37c-37 81728172 1.651.65 42.6 42.6 실시예 1-63Example 1-63 a-16a-16 b-3b-3 c-39c-39 67426742 1.681.68 48.4 48.4 실시예 1-64Example 1-64 a-16a-16 b-3b-3 c-41c-41 54255425 1.791.79 57.4 57.4

[실시예 2-1 내지 2-64] 포토레지스트 조성물 제조 및 레지스트 패턴 형성 [Examples 2-1 to 2-64] Photoresist Composition Preparation and Resist Pattern Formation

제조예 2에서 얻어진 통상의 EUVL용 감광성 고분자와 실시예 1-1 내지 1-64에서 얻어진 감광성 고분자를 90 : 10의 중량비로 혼합한(blending) (전체) 감광성 고분자, 전체 감광성 고분자 100 중량부에 대하여, 10 중량부의 광산발생제(PAG, 트리페닐설포늄 노나플레이트(TPS-Nf)), 전체 감광성 고분자 100 중량부에 대하여, 2 중량부의 산확산 억제제(Quencher, 트리에탄올아민) 및 용매로서 전체 감광성 고분자 100 중량부에 대하여, 2000 중량부의 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA)를 혼합하고, 6시간 동안 교반하여 각 성분을 완전히 용해시킨 후, 구멍 크기가 0.01 마이크로미터인 나일론 재질의 필터와 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 재질의 필터를 순차적으로 통과시켜, 포토레지스트(PR) 조성물을 제조하였다(실시예 2-1 내지 2-64).
100 parts by weight of the (overall) photosensitive polymer and the total photosensitive polymer obtained by blending the conventional photosensitive polymer obtained in Preparation Example 2 and the photosensitive polymer obtained in Examples 1-1 to 1-64 at a weight ratio of 90:10. 10 parts by weight of a photoacid generator (PAG, triphenylsulfonium nonaplate (TPS-Nf)), 100 parts by weight of total photosensitive polymer, 2 parts by weight of acid diffusion inhibitor (Quencher, triethanolamine) and total photosensitivity as a solvent. To 100 parts by weight of polymer, 2000 parts by weight of propylene glycol monomethylether acetate (PGMEA) was mixed and stirred for 6 hours to completely dissolve each component, followed by a nylon filter and polytetra with a pore size of 0.01 micrometer. Photoresist (PR) compositions were prepared by sequentially passing a filter made of fluoroethylene (polytetrafluoroethylene: PTFE) (Examples 2-1 to 2-64).

스핀 코터를 사용하여, 실리콘 기판에 DARC-A125(제조사: 동진쎄미켐)을 코팅시킴으로써 33 nm 두께의 광반사방지막을 형성한 후, 상기 포토레지스트(PR) 조성물을 사용하여 60 nm 두께의 포토레지스트 필름을 형성하였다. 이때, 상기 광반사방지막의 큐어링(curing) 온도는 220℃이었고, 포토레지스트(PR) 조성물 코팅 후 베이크(Soft Bake: SOB) 공정은 115℃에서 60초 동안 수행되었다. 얻어진 포토레지스트 필름에 대하여, ASML사의 ADT(제품명) 노광기(0.25 NA, 0.5시그마)를 사용하여 EUVL 노광 공정을 진행하고, 125℃에서 60초 동안 노광 후 베이크(Post Exposure Bake; PEB) 공정을 수행한 다음, 2.38중량% 테트라메틸암모늄히드록사이드 (TMAH) 수용액으로 30초 동안 현상하여, 레지스트 패턴을 형성하였다.
Using a spin coater to form a 33 nm thick antireflective film by coating DARC-A125 (manufactured by Dongjin Semichem) on a silicon substrate, a photoresist film having a thickness of 60 nm using the photoresist (PR) composition Formed. At this time, the curing (curing) temperature of the anti-reflective film was 220 ℃, after baking the photoresist (PR) composition (Soft Bake: SOB) process was performed for 60 seconds at 115 ℃. The obtained photoresist film was subjected to EUVL exposure process using an AST ADT (product name) exposure machine (0.25 NA, 0.5 sigma), followed by a post exposure bake (PEB) process at 125 ° C. for 60 seconds. It was then developed for 30 seconds with an aqueous 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution to form a resist pattern.

[비교예] 포토레지스트 조성물 제조 및 레지스트 패턴 형성 [Comparative Example] Photoresist composition preparation and resist pattern formation

감광성 고분자로서, 제조예 2에서 얻어진 통상의 EUVL용 감광성 고분자 만을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2-1 내지 2-64와 동일한 방법으로, 포토레지스트 조성물을 제조하고, 레지스트 패턴을 형성하였다.
Photoresist compositions were prepared in the same manner as in Examples 2-1 to 2-64 except that only the usual EUVL photosensitive polymer obtained in Production Example 2 was used as the photosensitive polymer, to form a resist pattern.

실시예 2-1 내지 2-64 및 비교예의 레지스트 패턴 형성에 있어서, 포토레지스트 필름 두께(Thickness of PR: TPR)는 60 nm였고, 코팅 후 베이크(SOB)는 115℃, 노광 후 베이크(PEB)는 125℃에서 수행되었으며, EOP(Energy of Optimization, 30 nm 패턴 구현되는 정에너지)는 10.2 mJ였다. 각 막의 두께는 KLA사(일본)의 계측장비인 Opti-2600으로 측정하였고, EOP는 일본 히타치사의 Hitachi S9220 CD-SEM 장비를 사용하여 측정하였다. 또한, 일본 히타치사의 Hitachi S9220 CD-SEM 장비를 사용하여 LWR(line width roughness)을 측정하고, 그 결과를 표 5 내지 8에 나타내었다.
In the resist pattern formation of Examples 2-1 to 2-64 and the comparative example, the thickness of the photoresist film (Thickness of PR: TPR) was 60 nm, the bake (SOB) after coating was 115 ° C., the bake after exposure (PEB) Was carried out at 125 ℃, EOP (Energy of Optimization, 30 nm pattern embodied positive energy) was 10.2 mJ. The thickness of each membrane was measured by Opti-2600, a measuring instrument of KLA (Japan), and EOP was measured using Hitachi S9220 CD-SEM equipment of Hitachi, Japan. In addition, the line width roughness (LWR) was measured using Hitachi S9220 CD-SEM equipment manufactured by Hitachi, Japan, and the results are shown in Tables 5 to 8.

실시예Example 감광성 고분자 혼합비(중량비)Photosensitive polymer mixing ratio (weight ratio) LWR (nm)LWR (nm) 비교예Comparative example 제조예 2의 고분자만 사용Use only the polymer of Preparation Example 2 5.45.4 실시예 2-1Example 2-1 제조예 2 : 실시예 1-1 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-1 = 90:10 3.23.2 실시예 2-2Example 2-2 제조예 2 : 실시예 1-2 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-2 = 90:10 3.3 3.3 실시예 2-3Example 2-3 제조예 2 : 실시예 1-3 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-3 = 90: 10 3.3 3.3 실시예 2-4Examples 2-4 제조예 2 : 실시예 1-4 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-4 = 90:10 3.4 3.4 실시예 2-5Example 2-5 제조예 2 : 실시예 1-5 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-5 = 90: 10 3.2 3.2 실시예 2-6Examples 2-6 제조예 2 : 실시예 1-6 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-6 = 90:10 3.3 3.3 실시예 2-7Examples 2-7 제조예 2 : 실시예 1-7 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-7 = 90: 10 3.5 3.5 실시예 2-8Examples 2-8 제조예 2 : 실시예 1-8 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-8 = 90: 10 3.2 3.2 실시예 2-9Examples 2-9 제조예 2 : 실시예 1-9 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-9 = 90:10 3.4 3.4 실시예 2-10Examples 2-10 제조예 2 : 실시예 1-10 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-10 = 90: 10 3.5 3.5 실시예 2-11Examples 2-11 제조예 2 : 실시예 1-11 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-11 = 90: 10 3.6 3.6 실시예 2-12Examples 2-12 제조예 2 : 실시예 1-12 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-12 = 90: 10 3.0 3.0 실시예 2-13Examples 2-13 제조예 2 : 실시예 1-13 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-13 = 90:10 2.9 2.9 실시예 2-14Examples 2-14 제조예 2 : 실시예 1-14 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-14 = 90: 10 2.8 2.8 실시예 2-15Example 2-15 제조예 2 : 실시예 1-15 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-15 = 90: 10 2.7 2.7 실시예 2-16Example 2-16 제조예 2 : 실시예 1-16 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-16 = 90: 10 3.3 3.3

실시예Example 감광성 고분자 혼합비(중량비)Photosensitive polymer mixing ratio (weight ratio) LWR (nm)LWR (nm) 실시예 2-17Examples 2-17 제조예 2 : 실시예 1-17 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-17 = 90: 10 3.3 3.3 실시예 2-18Examples 2-18 제조예 2 : 실시예 1-18 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-18 = 90: 10 3.4 3.4 실시예 2-19Example 2-19 제조예 2 : 실시예 1-19 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-19 = 90: 10 3.5 3.5 실시예 2-20Examples 2-20 제조예 2 : 실시예 1-20 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-20 = 90: 10 3.2 3.2 실시예 2-21Examples 2-21 제조예 2 : 실시예 1-21 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-21 = 90:10 3.2 3.2 실시예 2-22Examples 2-22 제조예 2 : 실시예 1-22 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-22 = 90:10 3.4 3.4 실시예 2-23Examples 2-23 제조예 2 : 실시예 1-23 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-23 = 90:10 3.5 3.5 실시예 2-24Examples 2-24 제조예 2 : 실시예 1-24 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-24 = 90:10 3.1 3.1 실시예 2-25Examples 2-25 제조예 2 : 실시예 1-25 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-25 = 90:10 3.5 3.5 실시예 2-26Example 2-26 제조예 2 : 실시예 1-26 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-26 = 90:10 3.4 3.4 실시예 2-27Example 2-27 제조예 2 : 실시예 1-27 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-27 = 90:10 3.5 3.5 실시예 2-28Example 2-28 제조예 2 : 실시예 1-28 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-28 = 90:10 3.0 3.0 실시예 2-29Example 2-29 제조예 2 : 실시예 1-29 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-29 = 90:10 2.8 2.8 실시예 2-30Example 2-30 제조예 2 : 실시예 1-30 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-30 = 90:10 2.7 2.7 실시예 2-31Example 2-31 제조예 2 : 실시예 1-31 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-31 = 90:10 2.5 2.5 실시예 2-32Example 2-32 제조예 2 : 실시예 1-32 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-32 = 90:10 3.5 3.5

실시예Example 감광성 고분자 혼합비(중량비)Photosensitive polymer mixing ratio (weight ratio) LWR (nm)LWR (nm) 실시예 2-33Example 2-33 제조예 2 : 실시예 1-33 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-33 = 90:10 3.5 3.5 실시예 2-34Example 2-34 제조예 2 : 실시예 1-34 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-34 = 90:10 3.4 3.4 실시예 2-35Example 2-35 제조예 2 : 실시예 1-35 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-35 = 90:10 3.4 3.4 실시예 2-36Example 2-36 제조예 2 : 실시예 1-36 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-36 = 90:10 3.4 3.4 실시예 2-37Example 2-37 제조예 2 : 실시예 1-37 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-37 = 90:10 3.4 3.4 실시예 2-38Example 2-38 제조예 2 : 실시예 1-38 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-38 = 90:10 3.5 3.5 실시예 2-39Example 2-39 제조예 2 : 실시예 1-39 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-39 = 90:10 3.5 3.5 실시예 2-40Example 2-40 제조예 2 : 실시예 1-40 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-40 = 90:10 3.6 3.6 실시예 2-41Example 2-41 제조예 2 : 실시예 1-41 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-41 = 90:10 3.4 3.4 실시예 2-42Example 2-42 제조예 2 : 실시예 1-42 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-42 = 90:10 3.5 3.5 실시예 2-43Example 2-43 제조예 2 : 실시예 1-43 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-43 = 90:10 3.4 3.4 실시예 2-44Example 2-44 제조예 2 : 실시예 1-44 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-44 = 90: 10 3.0 3.0 실시예 2-45Example 2-45 제조예 2 : 실시예 1-45 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-45 = 90:10 2.7 2.7 실시예 2-46Example 2-46 제조예 2 : 실시예 1-46 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-46 = 90:10 2.5 2.5 실시예 2-47Example 2-47 제조예 2 : 실시예 1-47 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-47 = 90:10 2.4 2.4 실시예 2-48Example 2-48 제조예 2 : 실시예 1-48 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-48 = 90:10 3.8 3.8

실시예Example 감광성 고분자 혼합비(중량비)Photosensitive polymer mixing ratio (weight ratio) LWR (nm)LWR (nm) 실시예 2-49Example 2-49 제조예 2 : 실시예 1-49 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-49 = 90:10 3.5 3.5 실시예 2-50Example 2-50 제조예 2 : 실시예 1-50 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-50 = 90: 10 3.6 3.6 실시예 2-51Example 2-51 제조예 2 : 실시예 1-51 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-51 = 90:10 3.6 3.6 실시예 2-52Example 2-52 제조예 2 : 실시예 1-52 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-52 = 90: 10 3.5 3.5 실시예 2-53Example 2-53 제조예 2 : 실시예 1-53 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-53 = 90:10 3.5 3.5 실시예 2-54Example 2-54 제조예 2 : 실시예 1-54 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-54 = 90:10 3.5 3.5 실시예 2-55Example 2-55 제조예 2 : 실시예 1-55 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-55 = 90: 10 3.4 3.4 실시예 2-56Example 2-56 제조예 2 : 실시예 1-56 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-56 = 90:10 3.2 3.2 실시예 2-57Example 2-57 제조예 2 : 실시예 1-57 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-57 = 90: 10 3.2 3.2 실시예 2-58Example 2-58 제조예 2 : 실시예 1-58 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-58 = 90: 10 3.1 3.1 실시예 2-59Example 2-59 제조예 2 : 실시예 1-59 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-59 = 90: 10 3.5 3.5 실시예 2-60Example 2-60 제조예 2 : 실시예 1-60 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-60 = 90: 10 3.0 3.0 실시예 2-61Example 2-61 제조예 2 : 실시예 1-61 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-61 = 90:10 2.8 2.8 실시예 2-62Example 2-62 제조예 2 : 실시예 1-62 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-62 = 90: 10 2.5 2.5 실시예 2-63Example 2-63 제조예 2 : 실시예 1-63 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-63 = 90: 10 2.4 2.4 실시예 2-64Example 2-64 제조예 2 : 실시예 1-64 = 90 : 10Preparation Example 2 Example 1-64 = 90: 10 3.8 3.8

상기 실시예 및 비교예로부터, 본 발명에 따른 감광성 고분자(통상의 EUVL용 감광성 고분자와 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자를 혼합(blending)한 감광성 고분자)를 포함하는 포토레지스트 조성물(실시예 2-1 내지 2-64)을 사용하여 포토레지스트 패턴을 제조하면, 통상의 감광성 고분자만을 포함하는 포토레지스트 조성물(비교예)을 사용하는 경우와 비교하여, EOP의 변화는 없으나, OOB광을 효과적으로 차단하여, 레지스트 패턴의 표면거칠기(LWR)가 감소시킴을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은, 인밴드(IB, 13.5 nm) 광은 통과시켜, 레지스트의 감도에 변화를 주지 않고, 왜곡된 파장인 OOB광의 레지스트로의 투과를 효과적으로 억제함으로써, LWR을 향상시킴을 알 수 있다.From the above examples and comparative examples, a photoresist composition comprising a photosensitive polymer according to the present invention (photosensitive polymer obtained by blending a typical photosensitive polymer for EUVL and the photosensitive polymer represented by Formula 1) (Example 2-1 To 2-64) to prepare a photoresist pattern, compared with the case of using a photoresist composition (comparative example) containing only a conventional photosensitive polymer, there is no change in EOP, but effectively block OOB light, It can be seen that the surface roughness (LWR) of the resist pattern is reduced. In other words, the photoresist composition according to the present invention allows LWR to be reduced by effectively suppressing the transmission of OOB light, which is a distorted wavelength, into the resist without passing in-band (IB, 13.5 nm) light and changing the sensitivity of the resist. It can be seen that the improvement.

Claims (8)

하기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자.
[화학식 1]
Figure pat00028

상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 수소 원자(H), 불소 원자(F), 메틸기(-CH3), 탄소수 1 내지 20의 불소화 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 히드록시알킬기이고, R2는 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 분지형 또는 고리형 탄화수소기이고, R3는 산에 의하여 탈보호되는 보호기로서, 탄소수 1 내지 40의 탄화수소기이고, R4는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소수 6 내지 40의 탄화수소기이며, X는
Figure pat00029
또는
Figure pat00030
(여기서, n은 0 내지 5의 정수이며, 굴곡선은 결합부위를 나타낸다)이고, Y는 산소 원자(O), NH 또는 질소 원자(N)이고, m은 X의 개수로서, 1 또는 2이며, a, b 및 c는 상기 고분자를 구성하는 반복단위의 몰비율(molar ratio)로서, a : b : c는 1~50 : 1~50 : 1~30이다.The photosensitive polymer represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Figure pat00028

In Formula 1, each R 1 is independently a hydrogen atom (H), a fluorine atom (F), a methyl group (-CH 3 ), a fluorinated alkyl group of 1 to 20 carbon atoms or a hydroxyalkyl group of 1 to 5 carbon atoms, R 2 Is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R 3 is a protecting group deprotected by an acid, a hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, and R 4 is a carbon number containing at least one aromatic ring Is a hydrocarbon group of 6 to 40, X is
Figure pat00029
or
Figure pat00030
(Where n is an integer of 0 to 5, the curve represents a bonding site), Y is an oxygen atom (O), NH or a nitrogen atom (N), and m is the number of X, 1 or 2 , a, b, and c are molar ratios of the repeating units constituting the polymer, and a: b: c is 1 to 50: 1 to 50: 1 to 30. 제1항에 있어서, 상기 감광성 고분자의 중량평균분자량은 1,000 내지 100,000인 것인 감광성 고분자.The photosensitive polymer of claim 1, wherein the weight average molecular weight of the photosensitive polymer is 1,000 to 100,000. 상기 화학식 1에서, R2는 탄소수 5 내지 10의 고리형 탄화수소기이고, R3는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 4 내지 40의 사이클로알킬기이며, R4는 탄소수 6 내지 40의 아릴(aryl)기 또는 아르알킬(aralkyl)기, 탄소수 6 내지 40의 아릴(aryl) 또는 아르알킬(aralkyl) 설포닐기(-S(=O)2-)인 것인 감광성 고분자.In Chemical Formula 1, R 2 is a cyclic hydrocarbon group having 5 to 10 carbon atoms, R 3 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a cycloalkyl group having 4 to 40 carbon atoms, and R 4 is an aryl having 6 to 40 carbon atoms. A photosensitive polymer that is a group or an aralkyl group, an aryl or aralkyl sulfonyl group having 6 to 40 carbon atoms (-S (= 0) 2- ). 하기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자를 포함하는 감광성 고분자 1 내지 30 중량%;
상기 감광성 고분자 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 40 중량부의 광산발생제; 및
나머지 용매를 포함하는 포토레지스트 조성물.
[화학식 1]
Figure pat00031

상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 수소 원자(H), 불소 원자(F), 메틸기(-CH3), 탄소수 1 내지 20의 불소화 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 히드록시알킬기이고, R2는 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 분지형 또는 고리형 탄화수소기이고, R3는 산에 의하여 탈보호되는 보호기로서, 탄소수 1 내지 40의 탄화수소기이고, R4는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소수 6 내지 40의 탄화수소기이며, X는
Figure pat00032
또는
Figure pat00033
(여기서, n은 0 내지 5의 정수이며, 굴곡선은 결합부위를 나타낸다)이고, Y는 산소 원자(O), NH 또는 질소 원자(N)이고, m은 X의 개수로서, 1 또는 2이며, a, b 및 c는 상기 고분자를 구성하는 반복단위의 몰비율(molar ratio)로서, a : b : c는 1~50 : 1~50 : 1~30이다.1 to 30% by weight of the photosensitive polymer including the photosensitive polymer represented by Formula 1 below;
0.1 to 40 parts by weight of the photoacid generator based on 100 parts by weight of the photosensitive polymer; And
Photoresist composition comprising the remaining solvent.
[Formula 1]
Figure pat00031

In Formula 1, each R 1 is independently a hydrogen atom (H), a fluorine atom (F), a methyl group (-CH 3 ), a fluorinated alkyl group of 1 to 20 carbon atoms or a hydroxyalkyl group of 1 to 5 carbon atoms, R 2 Is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R 3 is a protecting group deprotected by an acid, a hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, and R 4 is a carbon number containing at least one aromatic ring Is a hydrocarbon group of 6 to 40, X is
Figure pat00032
or
Figure pat00033
(Where n is an integer of 0 to 5, the curve represents a bonding site), Y is an oxygen atom (O), NH or a nitrogen atom (N), and m is the number of X, 1 or 2 , a, b, and c are molar ratios of the repeating units constituting the polymer, and a: b: c is 1 to 50: 1 to 50: 1 to 30. 제4항에 있어서, 전체 감광성 고분자에서, 상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자의 함량은 1 내지 30 중량%인 것인 포토레지스트 조성물.The photoresist composition of claim 4, wherein, in the entire photosensitive polymer, the content of the photosensitive polymer represented by Chemical Formula 1 is 1 to 30% by weight. 제4항에 있어서, 상기 감광성 고분자에서, 상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자를 제외한 나머지 감광성 고분자는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 감광성 고분자인 것인 포토레지스트 조성물.
[화학식 2]
Figure pat00034

상기 화학식 2에서, R1 및 R3은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.The photoresist composition of claim 4, wherein, in the photosensitive polymer, the remaining photosensitive polymer except the photosensitive polymer represented by Formula 1 is a photosensitive polymer including a repeating unit represented by Formula 2 below.
(2)
Figure pat00034

In Formula 2, R 1 and R 3 are as defined in Formula 1. 기판에 하기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자를 포함하는 감광성 고분자 1 내지 30 중량%; 상기 감광성 고분자 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 40 중량부의 광산발생제; 및 나머지 용매를 포함하는 포토레지스트 조성물을 도포하고, 건조(베이크)시켜 포토레지스트(PR) 필름을 형성하는 단계;
형성된 포토레지스트(PR) 필름 상부에 마스크를 장착하고, 13.5 nm 파장의 인밴드(IB) 광과 100 내지 500nm 파장의 아웃 오브 밴드(OOB) 광을 조사하여, 포토레지스트 필름을 노광시키는 단계; 및
노광된 포토레지스트 필름을 현상하여, 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 레지스트 패턴 형성방법.
[화학식 1]
Figure pat00035

상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 수소 원자(H), 불소 원자(F), 메틸기(-CH3), 탄소수 1 내지 20의 불소화 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 히드록시알킬기이고, R2는 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 분지형 또는 고리형 탄화수소기이고, R3는 산에 의하여 탈보호되는 보호기로서, 탄소수 1 내지 40의 탄화수소기이고, R4는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소수 6 내지 40의 탄화수소기이며, X는
Figure pat00036
또는
Figure pat00037
(여기서, n은 0 내지 5의 정수이며, 굴곡선은 결합부위를 나타낸다)이고, Y는 산소 원자(O), NH 또는 질소 원자(N)이고, m은 X의 개수로서, 1 또는 2이며, a, b 및 c는 상기 고분자를 구성하는 반복단위의 몰비율(molar ratio)로서, a : b : c는 1~50 : 1~50 : 1~30이다.1 to 30% by weight of the photosensitive polymer comprising a photosensitive polymer represented by the formula (1) on the substrate; 0.1 to 40 parts by weight of the photoacid generator based on 100 parts by weight of the photosensitive polymer; And applying a photoresist composition comprising the remaining solvent and drying (baking) to form a photoresist (PR) film;
Mounting a mask on the formed photoresist (PR) film, irradiating in-band (IB) light having a wavelength of 13.5 nm and out of band (OOB) light having a wavelength of 100 to 500 nm to expose the photoresist film; And
Developing the exposed photoresist film to form a photoresist pattern.
[Formula 1]
Figure pat00035

In Formula 1, each R 1 is independently a hydrogen atom (H), a fluorine atom (F), a methyl group (-CH 3 ), a fluorinated alkyl group of 1 to 20 carbon atoms or a hydroxyalkyl group of 1 to 5 carbon atoms, R 2 Is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R 3 is a protecting group deprotected by an acid, a hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, and R 4 is a carbon number containing at least one aromatic ring Is a hydrocarbon group of 6 to 40, X is
Figure pat00036
or
Figure pat00037
(Where n is an integer of 0 to 5, the curve represents a bonding site), Y is an oxygen atom (O), NH or a nitrogen atom (N), and m is the number of X, 1 or 2 , a, b, and c are molar ratios of the repeating units constituting the polymer, and a: b: c is 1 to 50: 1 to 50: 1 to 30. 제7항에 있어서, 상기 포토레지스트 필름은 상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자가 필름 상부로 자동적으로 이동 및 배열되어 형성된 상부 포토레지스트 필름 및 상기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자를 제외한 나머지 감광성 고분자로 형성된 하부 포토레지스트 필름으로 이루어진 것인 레지스트 패턴 형성방법.The photoresist film of claim 7, wherein the photoresist film is formed of an upper photoresist film formed by automatically moving and arranging the photosensitive polymer represented by Chemical Formula 1 and the photosensitive polymer except the photosensitive polymer represented by Chemical Formula 1. Resist pattern forming method consisting of a lower photoresist film.
KR1020100127028A 2010-12-13 2010-12-13 Photosensitive polymer, photoresist composition including the same, and method for forming resist pattern using the same KR101821704B1 (en)

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