KR20150046613A - Coating composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same - Google Patents

Coating composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20150046613A
KR20150046613A KR20130126056A KR20130126056A KR20150046613A KR 20150046613 A KR20150046613 A KR 20150046613A KR 20130126056 A KR20130126056 A KR 20130126056A KR 20130126056 A KR20130126056 A KR 20130126056A KR 20150046613 A KR20150046613 A KR 20150046613A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
coating composition
mol
fine pattern
carbon atoms
Prior art date
Application number
KR20130126056A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102182320B1 (en
Inventor
장유진
유민자
이상향
이창수
김재현
Original Assignee
주식회사 동진쎄미켐
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 동진쎄미켐 filed Critical 주식회사 동진쎄미켐
Priority to KR1020130126056A priority Critical patent/KR102182320B1/en
Publication of KR20150046613A publication Critical patent/KR20150046613A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102182320B1 publication Critical patent/KR102182320B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/26Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
    • C08F220/28Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety
    • C08F220/282Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety and containing two or more oxygen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/26Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
    • C08F220/28Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety
    • C08F220/283Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety and containing one or more carboxylic moiety in the chain, e.g. acetoacetoxyethyl(meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/34Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/38Esters containing sulfur
    • C08F220/382Esters containing sulfur and containing oxygen, e.g. 2-sulfoethyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F230/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal
    • C08F230/04Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal
    • C08F230/08Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal containing silicon
    • C08F230/085Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal containing silicon the monomer being a polymerisable silane, e.g. (meth)acryloyloxy trialkoxy silanes or vinyl trialkoxysilanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/48Stabilisers against degradation by oxygen, light or heat
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/265Selective reaction with inorganic or organometallic reagents after image-wise exposure, e.g. silylation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

Disclosed are a coating composition for forming a fine pattern, which can form a negative tone pattern by using an alkali water-soluble positive tone developer; and a method for forming the fine pattern using the same coating composition. The coating composition includes a photosensitive polymer compound including a monomer represented by chemical formula 1 below, a photo-acid generator, an acid diffusion control agent, and an organic solvent. In chemical formula 1, R_1 is a -CH_2CF_3 group or a -CH_2OCH_3 group; R_2 is a linear or branched hydrocarbon or fluorocarbon group which has one to four carbon atoms and includes fluorine (F) or not; R_3 is a linear, branched, or cyclic, and saturated or unsaturated hydrocarbon group of 1-25 carbon atoms, which includes or does not include 1-20 hetero atoms; R_4 is a hydrogen atom or a methyl group; and n is the number of a repeated unit of hydro carbon, and is 0-12.

Description

미세패턴 형성용 코팅 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법{Coating composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same} [0001] The present invention relates to a coating composition for forming a fine pattern and a method for forming a fine pattern using the coating composition.

본 발명은 미세패턴 형성용 코팅 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, The present invention relates to a coating composition for forming fine patterns, and more particularly,

알칼리 수용성의 포지티브톤 현상액을 이용하여 네가티브(negative) 톤 패턴을 형성할 수 있는 미세패턴 형성용 코팅 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것이다.
A negative tone pattern can be formed using an alkali-soluble positive tone developer, and a method for forming a fine pattern using the coating composition.

반도체 디바이스의 소형화 및 집적화에 수반하여, 미세패턴의 구현이 요구되고 있으며, 이러한 미세패턴의 형성방법으로는 노광장비의 개발 또는 추가적인 공정의 도입을 통한 패턴의 미세화(예를 들면, 패턴 코팅 공정을 통한 패턴 스페이스의 축소)가 가장 효과적이다. 포토레지스트 패턴 형성방법으로는, 네가티브 톤 현상액을 이용하는 것(NTD, Negative Tone Development)과 포지티브 톤 현상액을 이용하는 것(PTD, Positive Tone Development)이 있다. 상기 네가티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성방법은 비노광 영역을 네가티브 톤 현상액으로 선택적 용해 및 제거함으로써 패턴을 형성하는 것이며, 포지티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성방법은 노광 영역을 포지티브 톤 현상액으로 선택적 용해 및 제거함으로써 패턴을 형성하는 것이다. 상기 네가티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성방법은, 포지티브 톤 현상액을 이용한 패턴 형성방법과 비교하여, 노광량 부족으로 형성하기 어려운 컨택홀 패턴이나 트렌치 패턴 등에서도, 역상의 패턴을 구현함으로써, 동일 패턴 구현 시 패턴의 형성이 용이하고, 노광되지 않은 부분을 제거하기 위한 현상액으로서 유기용매를 사용하므로, 보다 효과적으로 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 하지만, 상기 유기용매를 네가티브 톤 현상액으로 사용할 경우, 추가적으로 장비를 필요로 하는 등의 단점이 존재한다. 또한, 기존의 네가티브 포토레지스트(KrF)에서는 노광영역에서 링커(linker)와의 가교결합으로 용해성을 저하시켜 패턴을 구현함으로써 해상력의 문제가 발생하며, ArF 포토레지스트에서는 그 용례를 거의 찾아볼 수 없다. 또한, 레지스트 조성물로 기존 방식의 네가티브 톤 현상을 할 경우, 보호기(protecting group)가 산(H+)에 의해 카르복시기(-COOH)로 바뀌게 되어 본래의 레지스트 조성물에 비해 에칭 내성이 취약해지는 단점이 발생한다(대한민국 특허공개 10-2013-0009695호, 10-2013-0014351호, 10-2010-0075766호). 한편, 대한민국 특허출원 10-2009-7023570호에서는, 공정을 단순화하여 내에칭성을 향상시켰으나, 본 발명과는 다른, 패턴 공정 후에 가교 물질을 코팅하는 방식을 사용한다.
As a method of forming a fine pattern, there is a need for development of an exposure apparatus or miniaturization of a pattern through introduction of an additional process (for example, pattern coating process) Reduction of the pattern space through) is most effective. As a photoresist pattern forming method, there are a negative tone developing solution (NTD) and a positive tone developing solution (PTD, Positive Tone Development). The pattern forming method using the negative tone developing solution is to form a pattern by selectively dissolving and removing the non-exposed region with a negative tone developing solution. In the pattern forming method using the positive tone developing solution, by selectively dissolving and removing the exposed region with a positive tone developing solution To form a pattern. The method of forming a pattern using the negative tone developer can realize a reversed phase pattern even in a contact hole pattern or a trench pattern which is difficult to form due to insufficient exposure amount as compared with a pattern forming method using a positive tone developer, And an organic solvent is used as a developer for removing unexposed portions, so that a photoresist pattern can be formed more effectively. However, when the above-mentioned organic solvent is used as a negative tone developer, there is a disadvantage that additional equipment is required. In the conventional negative photoresist (KrF), the solubility is lowered by cross-linking with a linker in the exposed region, and a pattern is realized. As a result, there arises a problem of resolution, and almost no application is found in the ArF photoresist. In addition, when a conventional negative tone development is performed with a resist composition, a protecting group is converted into a carboxyl group (-COOH) by an acid (H + ), resulting in a disadvantage that etching resistance is weaker than that of an original resist composition (Korean Patent Laid-Open Nos. 10-2013-0009695, 10-2013-0014351, and 10-2010-0075766). Korean Patent Application No. 10-2009-7023570, on the other hand, simplifies the process and improves the etch resistance, but a method of coating a crosslinking material after patterning, which is different from the present invention, is used.

따라서, 본 발명의 목적은, 통상적 알칼리 수용성 현상액을 사용하여 추가적인 현상 장비(unit)가 필요치 않음으로써, 경제적일 뿐만 아니라 네가티브 톤 현상의 과정을 간소화 할 수 있는 미세패턴 형성용 코팅 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a coating composition for forming a fine pattern which can economize not only economic but also simplify the process of negative tone development by using a conventional alkaline water-soluble developer, And a method of forming a pattern.

본 발명의 다른 목적은, 기존의 가교에 의한 패턴 형성에서 벗어나, 락톤화(lactonization)에 의한 방식을 사용함으로써, 해상도 및 에칭 내성을 향상시킬 수 있는 미세패턴 형성용 코팅 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a coating composition for forming fine patterns capable of improving resolution and etching resistance by using a method of lactonization by deviating from the conventional pattern formation by crosslinking, Method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 포함하는 감광성 고분자 화합물, 광산발생제, 산확산 조절제 및 유기용매를 포함하는 미세패턴 형성용 코팅 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a coating composition for forming a fine pattern, which comprises a photosensitive polymer comprising a monomer represented by the following general formula (1), a photoacid generator, an acid diffusion controller and an organic solvent.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, R1은 -CH2CF3기이거나 -CH2OCH3기이고, R2는 불소(F) 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 4의 선형 혹은 가지형의 탄화수소기 또는 탄화불소기이며, R3은 헤테로 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 25의 선형, 가지형 또는 고리형 구조의 포화 또는 불포화 탄화수소기이며, R4는 수소 원자 또는 메틸기이고, n은 탄화수소의 반복단위개수로서, 0 내지 12이다.
Wherein R 1 is a -CH 2 CF 3 group or a -CH 2 OCH 3 group, R 2 is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, which may or may not contain a fluorine (F) atom, or R 3 is a linear or branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms, which may or may not contain 1 to 20 heteroatoms, R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, n is the number of repeating units of the hydrocarbon,

또한, 본 발명은 피식각층이 형성된 반도체 기판 상에 미세패턴 형성용 코팅 조성물을 도포하여 포토레지스트막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막을 노광 마스크 및 노광기로 노광하는 단계; 및 포지티브 톤 현상액인 알칼리 수용성 현상액으로 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 미세패턴 형성방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, including: forming a photoresist film by applying a coating composition for forming a fine pattern on a semiconductor substrate having a pattern layer; Exposing the photoresist film with an exposure mask and an exposure apparatus; And developing the resist film with an alkali water-soluble developer, which is a positive tone developer, to form a photoresist pattern.

본 발명에 따른 미세패턴 형성용 코팅 조성물은, 네가티브 톤 현상 공정에 있어서 통상적 알칼리 수용성 현상액(예를 들면, TMAH(tetra methyl ammonium hydroxide) 또는 (2-hydroxy ethyl)trimethyl ammonium hydroxide 등)을 사용할 수 있게 함으로써, 추가적인 현상 장비(unit)를 설치할 필요 없이 패턴 형성 과정에서 사용한 현상 장비를 이용할 수 있어 경제적일 뿐만 아니라, 네가티브 톤 현상의 과정을 간소화 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 코팅용 조성물을 사용함에 따라, 기존의 가교에 의한 패턴 형성에서 벗어나, 락톤화(lactonization)에 의해 용해도를 감소시켜 패턴을 형성하는 방식을 사용할 수 있게 되었고, 그에 따라, 해상도 및 에칭 내성을 향상시킬 수 있다.
The coating composition for forming a fine pattern according to the present invention can be used in a conventional alkaline water-soluble developer (for example, tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) or (2-hydroxyethyl) trimethyl ammonium hydroxide) Thus, it is possible to use the developing apparatus used in the pattern formation process without the need of installing an additional developing unit, which is economical and can simplify the negative tone developing process. In addition, by using the coating composition according to the present invention, it is possible to use a method of forming a pattern by reducing the solubility by lactonization, deviating from pattern formation by conventional crosslinking, And the etching resistance can be improved.

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

본 발명에 따른 미세패턴 형성용 코팅 조성물은, 웨이퍼(wafer)에 코팅막을 형성하고, 현상액을 이용하여 패턴을 형성하기 위한 것으로서, 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 포함하는 감광성 고분자 화합물, 광산발생제, 산확산 조절제 및 유기용매를 포함한다.The coating composition for forming a fine pattern according to the present invention is for forming a coating film on a wafer and forming a pattern using a developer. The coating composition for forming a pattern includes a photosensitive polymer compound containing a monomer represented by the following formula (1) , Acid diffusion controllers and organic solvents.

[화학식 1] [Chemical Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서, R1은 -CH2CF3기이거나 -CH2OCH3기이고, R2는 불소(F) 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 4, 바람직하게는 탄소수 1 내지 3, 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 3의 선형 혹은 가지형의 탄화수소기 또는 탄화불소기이며, R3은 헤테로 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 25의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 또는 불포화 탄화수소기이며, 바람직하게는, 산소(O) 원자 및/또는 질소(N) 원자 등을 1 내지 10개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 4 내지 20의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 또는 불포화 탄화수소기로서, 아세탈 보호기의 산해리성 구조를 모두 포함한다. R4는 수소 원자 또는 메틸기이고, n은 탄화수소의 반복단위개수로서, 0 내지 12, 바람직하게는 1 내지 10, 더욱 바람직하게는 1 내지 5이다.
Wherein R 1 is a -CH 2 CF 3 group or a -CH 2 OCH 3 group and R 2 is a group having 1 to 4 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, with or without a fluorine (F) atom, More preferably a linear or branched hydrocarbon group or fluorocarbon group having 2 to 3 carbon atoms, and R 3 is a linear, branched and / or cyclic hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms, which may or may not contain 1 to 20 hetero atoms Branched and / or cyclic hydrocarbon group of 4 to 20 carbon atoms which preferably contains 1 to 10 oxygen atoms and / or nitrogen (N) atoms, and the like. Saturated or unsaturated hydrocarbon group which contains both an acid-labile structure of an acetal protecting group. R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, and n is 0 to 12, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, as the number of repeating units of the hydrocarbon.

상기 R2의 구체적인 예로는, 메틸렌기(-CH2-), -CF2-, 에틸렌기(-C2H4-), -C2H2F2-, 테트라플루오르에틸렌기(-C2F4-) 등이 있으며, 상기 R3의 구체적인 예로는,

Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
,
Figure pat00027
,
Figure pat00028
,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
,
Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
Figure pat00049
,
Figure pat00050
,
Figure pat00051
,
Figure pat00052
,
Figure pat00053
,
Figure pat00054
,
Figure pat00055
,
Figure pat00056
,
Figure pat00057
,
Figure pat00058
,
Figure pat00059
,
Figure pat00060
,
Figure pat00061
,
Figure pat00062
,
Figure pat00063
,
Figure pat00064
,
Figure pat00065
,
Figure pat00066
,
Figure pat00067
,
Figure pat00068
,
Figure pat00069
,
Figure pat00070
,
Figure pat00071
,
Figure pat00072
,
Figure pat00073
,
Figure pat00074
,
Figure pat00075
,
Figure pat00076
,
Figure pat00077
,
Figure pat00078
,
Figure pat00079
,
Figure pat00080
,
Figure pat00081
,
Figure pat00082
,
Figure pat00083
,
Figure pat00084
,
Figure pat00085
,
Figure pat00086
,
Figure pat00087
,
Figure pat00088
,
Figure pat00089
,
Figure pat00090
,
Figure pat00091
,
Figure pat00092
,
Figure pat00093
,
Figure pat00094
,
Figure pat00095
,
Figure pat00096
,
Figure pat00097
,
Figure pat00098
,
Figure pat00099
,
Figure pat00100
,
Figure pat00101
,
Figure pat00102
,
Figure pat00103
등이 있다.Specific examples of R 2 include a methylene group (-CH 2 -), -CF 2 -, an ethylene group (-C 2 H 4 -), -C 2 H 2 F 2 -, a tetrafluoroethylene group (-C 2 F 4 -), and the like. Specific examples of R 3 include,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
,
Figure pat00027
,
Figure pat00028
,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
,
Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
Figure pat00049
,
Figure pat00050
,
Figure pat00051
,
Figure pat00052
,
Figure pat00053
,
Figure pat00054
,
Figure pat00055
,
Figure pat00056
,
Figure pat00057
,
Figure pat00058
,
Figure pat00059
,
Figure pat00060
,
Figure pat00061
,
Figure pat00062
,
Figure pat00063
,
Figure pat00064
,
Figure pat00065
,
Figure pat00066
,
Figure pat00067
,
Figure pat00068
,
Figure pat00069
,
Figure pat00070
,
Figure pat00071
,
Figure pat00072
,
Figure pat00073
,
Figure pat00074
,
Figure pat00075
,
Figure pat00076
,
Figure pat00077
,
Figure pat00078
,
Figure pat00079
,
Figure pat00080
,
Figure pat00081
,
Figure pat00082
,
Figure pat00083
,
Figure pat00084
,
Figure pat00085
,
Figure pat00086
,
Figure pat00087
,
Figure pat00088
,
Figure pat00089
,
Figure pat00090
,
Figure pat00091
,
Figure pat00092
,
Figure pat00093
,
Figure pat00094
,
Figure pat00095
,
Figure pat00096
,
Figure pat00097
,
Figure pat00098
,
Figure pat00099
,
Figure pat00100
,
Figure pat00101
,
Figure pat00102
,
Figure pat00103
.

또한, 상기 화학식 1로 표시되는 단량체의 대표적인 예로는,Representative examples of the monomer represented by the formula (1)

Figure pat00104
,
Figure pat00105
,
Figure pat00106
,
Figure pat00107
,
Figure pat00104
,
Figure pat00105
,
Figure pat00106
,
Figure pat00107
,

Figure pat00108
,
Figure pat00109
,
Figure pat00110
,
Figure pat00111
,
Figure pat00108
,
Figure pat00109
,
Figure pat00110
,
Figure pat00111
,

Figure pat00112
,
Figure pat00113
,
Figure pat00114
,
Figure pat00115
,
Figure pat00112
,
Figure pat00113
,
Figure pat00114
,
Figure pat00115
,

Figure pat00116
,
Figure pat00117
,
Figure pat00118
,
Figure pat00119
,
Figure pat00116
,
Figure pat00117
,
Figure pat00118
,
Figure pat00119
,

Figure pat00120
,
Figure pat00121
등이 있다.
Figure pat00120
,
Figure pat00121
.

한편, 상기 화학식 1로 표기되는 단량체는, 산(H+)에 의해 하기 반응식 1의 메커니즘과 같이 락톤 고리를 형성한다.On the other hand, the monomer represented by the formula (1) forms a lactone ring by an acid (H + ) as in the mechanism of the following reaction formula (1).

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00122
Figure pat00122

단량체인 상기 화학식 1의 경우, 단량체 내 자체 결합으로 락톤 고리를 형성할 수 있으며, 상기 반응식 1과 같이 X기를 포함하는 단량체가 함께 존재할 시에는, 산과의 반응에 의해 X기가 이탈하여, 친수성기(예를 들면, 카르복시기(-COOH) 또는 히드록시기(-OH))를 형성하며, 중합체 내 다른 단량체와의 결합 혹은 중합체 간의 결합이 가능하다. X기를 포함하는 단량체는, 노광에 의해 형성되는 산에 의해, 상기 반응식 1의 메커니즘과 같이 결합하여 소수성을 유지하게 되며, 수용성 현상액에 의해 친수성을 가지는 영역과의 용해도 차이에 의해 패턴을 형성하게 된다.
In the case of the monomer (1), a lactone ring can be formed by self-bonding in the monomer. When the monomer containing X group is present together with the monomer as in the reaction scheme 1, the X group is released by the reaction with acid, For example, a carboxyl group (-COOH) or a hydroxy group (-OH) is formed, and bonding with other monomers in the polymer or bonding between polymers is possible. The monomer containing X group bonds with the mechanism of the reaction formula 1 by an acid formed by exposure to maintain hydrophobicity and forms a pattern by the difference in solubility with a region having hydrophilicity by an aqueous developer .

다음으로, 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 코팅 조성물에 포함되며, 상기 화학식 1의 단량체를 포함하는 감광성 고분자 화합물은, 통상의 감광성 고분자를 사용할 수 있으며, 하기 화학식 2로 표시되는 감광성 고분자 화합물의 사용이 가장 바람직하다.Next, the photosensitive polymer compound included in the coating composition for forming a fine pattern according to the present invention, which comprises the monomer of Formula 1, may be a conventional photosensitive polymer, and the use of the photosensitive polymer compound represented by Formula 2 Is most preferable.

[화학식 2](2)

Figure pat00123
Figure pat00123

상기 화학식 2에서, R4는 각각 수소 원자 또는 메틸기이고, R5는 상기 화학식 1의 일부 구조인

Figure pat00124
로서, 상기 반응식 1에 나타낸 메커니즘과 같이, 산(H+)의 작용에 의해 형성된 히드록시기와, 에스터기 또는 산무수물의 반응에 의해 락톤 고리를 형성시키는 작용기이다. X는 상기 화학식 1의 R3과 동일한 것으로서, 헤테로 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 25의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 또는 불포화 탄화수소기이며, 바람직하게는, 산소(O) 원자 및/또는 질소(N) 원자 등을 1 내지 10개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 4 내지 20의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 또는 불포화 탄화수소기이며, Y는 헤테로 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 25의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 또는 불포화 탄화수소기, 바람직하게는, 히드록시기(-OH) 또는 히드록시기 및 할로겐기로 치환된 산소(O) 원자 및/또는 질소(N) 원자 등을 1 내지 10개 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 4 내지 20의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 또는 불포화 탄화수소기이다. a, b 및 c는 상기 화학식 2의 고분자를 구성하는 각각의 단량체 반복단위의 몰 퍼센트로서, 상기 a는 10 내지 100 몰%, 바람직하게는 10 내지 90 몰%, 더욱 바람직하게는 30 내지 80 몰%이고, 상기 b는 0 내지 50 몰%, 바람직하게는 5 내지 45 몰%, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 몰%이며, 상기 c는 0 내지 50 몰%, 바람직하게는 5 내지 45 몰%, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 몰%이다. 여기서, 상기 b 및 c 중 적어도 하나는 0 몰% 보다 커야 한다. 예를 들면, 상기 b 및 c 중 적어도 하나는 0.1 몰% 이상이어야 한다. 상기 각각의 단량체 반복단위의 몰 퍼센트가 상기 각각의 범위를 벗어날 경우, 포토레지스트막의 물성 저하 또는 형성의 어려움이 있을 수 있으며, 패턴의 콘트라스트(contrast)가 저하될 우려가 있다. 한편, 상기 반복단위 a, b 및 c 몰%의 합이 100 몰% 보다 적을 경우에는, 스티렌 등의 다른 단량체가 포함될 수도 있다.
In the general formula (2), R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 5 is a partial structure of the general formula
Figure pat00124
Is a functional group that forms a lactone ring by reaction of a hydroxyl group formed by the action of an acid (H + ) with an ester group or an acid anhydride, as in the mechanism shown in Scheme 1 above. X is the same as R 3 in the above formula (1) and is a linear, branched and / or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms, which may or may not contain 1 to 20 hetero atoms, Branched and / or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group of 4 to 20 carbon atoms which contains 1 to 10 carbon atoms and / or nitrogen (N) atoms, and Y represents a hetero atom Branched or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon group of 1 to 25 carbon atoms with or without 1 to 20 carbon atoms, preferably a hydroxyl group (-OH) or oxygen (O) substituted with a hydroxy group and a halogen group Branched and / or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group of 4 to 20 carbon atoms, which may or may not contain 1 to 10 atoms and / or nitrogen (N) atoms. a, b and c are molar percentages of the respective monomer repeating units constituting the polymer of Formula 2, wherein a is 10 to 100 mol%, preferably 10 to 90 mol%, more preferably 30 to 80 mol% , B is 0 to 50 mol%, preferably 5 to 45 mol%, more preferably 10 to 30 mol%, c is 0 to 50 mol%, preferably 5 to 45 mol% And more preferably 10 to 30 mol%. Here, at least one of b and c should be larger than 0 mol%. For example, at least one of b and c should be at least 0.1 mol%. If the molar percent of each monomer repeating unit is out of the above range, the physical properties of the photoresist film may be lowered or difficult to form, and the contrast of the pattern may be lowered. On the other hand, when the sum of the repeating units a, b and c is less than 100 mol%, other monomers such as styrene may be included.

상기 X의 구체적인 예로는, 상기 화학식 1에서 R3를 예로 든 것과 동일하며, 상기 Y의 구체적인 예로는, ,

Figure pat00126
,
Figure pat00127
,
Figure pat00128
,
Figure pat00129
,
Figure pat00130
,
Figure pat00131
,
Figure pat00132
,
Figure pat00133
,
Figure pat00134
,
Figure pat00135
,
Figure pat00136
,
Figure pat00137
,
Figure pat00138
,
Figure pat00139
,
Figure pat00140
,
Figure pat00141
,
Figure pat00142
,
Figure pat00143
,
Figure pat00144
,
Figure pat00145
등이 있다(한편, 상기 예에서 굴곡선(
Figure pat00146
)은, 상기 화학식 2의 X 및 Y가 산소(O) 원자와 결합되는 연결부(connecting bond)를 나타낸다).
Specific examples of X include the same as those exemplified for R 3 in Formula 1, and specific examples of Y include, ,
Figure pat00126
,
Figure pat00127
,
Figure pat00128
,
Figure pat00129
,
Figure pat00130
,
Figure pat00131
,
Figure pat00132
,
Figure pat00133
,
Figure pat00134
,
Figure pat00135
,
Figure pat00136
,
Figure pat00137
,
Figure pat00138
,
Figure pat00139
,
Figure pat00140
,
Figure pat00141
,
Figure pat00142
,
Figure pat00143
,
Figure pat00144
,
Figure pat00145
(In the above example, the curved line
Figure pat00146
) Represents a connecting bond in which X and Y in Formula 2 are bonded to an oxygen (O) atom.

상기 화학식 2로 표시되는 감광성 고분자 화합물의 중량평균분자량(Mw)은 2,000 내지 20,000, 바람직하게는 3,000 내지 12,000, 더욱 바람직하게는 5,000 내지 10,000이고, 상기 감광성 고분자 화합물의 다분산도(polydispersity index, PDI)는 1 내지 2.5, 바람직하게는 1.5 내지 1.8이며, 상기 중량평균분자량 및 다분산도가 상기 범위를 벗어날 경우, 용매로의 용해도가 저하되거나 포토레지스트막에 결함이 발생할 우려가 있다. 또한, 상기 감광성 고분자 화합물의 함량은, 전체 미세패턴 형성용 코팅 조성물에 대하여, 3 내지 30 중량%, 바람직하게는 4 내지 10 중량%이다. 상기 감광성 고분자 화합물의 함량이 3 중량% 미만이면, 포토레지스트막 및 패턴의 형성이 어려워질 우려가 있고, 30 중량%를 초과하면, 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 두께 분포가 고르지 못할 우려가 있다.
The photosensitive polymeric compound represented by Formula 2 has a weight average molecular weight (Mw) of 2,000 to 20,000, preferably 3,000 to 12,000, and more preferably 5,000 to 10,000. The polydispersity index PDI ) Is from 1 to 2.5, preferably from 1.5 to 1.8. When the weight-average molecular weight and polydispersity are out of the above range, solubility in a solvent may be lowered or defects may occur in a photoresist film. The content of the photosensitive polymer compound is 3 to 30% by weight, preferably 4 to 10% by weight, based on the total coating composition for forming a fine pattern. If the content of the photosensitive polymer compound is less than 3% by weight, formation of a photoresist film and a pattern may become difficult. When the content of the photosensitive polymer compound exceeds 30% by weight, the thickness distribution of the pattern formed on the wafer may be uneven.

다음으로, 본 발명에 사용되며, 하기 화학식 3으로 표시되는 광산발생제(PAG, photo acid generator)는, 산확산 거리(acid diffusion length)를 효과적으로 제어함으로써, 패턴의 해상도 및 LWR(line width roughness)을 향상시킬 수 있다.Next, a photo acid generator (PAG), which is used in the present invention and is represented by the following formula (3), can effectively control the acid diffusion length, thereby improving pattern resolution and line width roughness (LWR) Can be improved.

[화학식 3] (3)

Figure pat00147
Figure pat00147

상기 화학식 3에서, R7은 아민기(-NH)를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 6, 바람직하게는 2 내지 4의 선형, 가지형 및/또는 고리형 탄화수소기이다. R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10, 바람직하게는 탄소수 2 내지 8의 탄화수소기이며, 구체적인 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 터셔리부틸기, 노말부틸기 및 헥실기 등의 선형 또는 가지형 알킬기와, 벤젠기, 톨루엔기 및 터셔리부틸벤젠기 등의 방향족기이다. 또한, 상기 화학식 3에 있어서, Z는 황(S) 또는 요오드(I)이며, Z가 요오드(I)일 경우 R10은 존재하지 않는다. 그밖에, R4, X, Y, a, b 및 c는 상기 화학식 2에서 설명한 것과 동일하며, n은 0 내지 6의 정수이다. g는 상기 화학식 3의 고분자를 구성하는 단량체 반복단위의 몰 퍼센트로서, 0 내지 20 몰%, 바람직하게는 0.1 내지 20 몰%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10 몰%이다. 상기 범위를 벗어날 경우, 패턴의 형성이 용이하지 않거나, 포토레지스트 조성물 제조 시, 고분자의 용해도 문제로 인하여 고분자가 용매에 녹지 않을 수 있어 패턴에 결함이 발생하는 등의 단점이 있다. 한편, 상기 반복단위 a, b, c 및 g 몰%의 합이 100 몰% 보다 적을 경우에는, 스티렌 등의 다른 단량체가 포함될 수도 있다.
In Formula 3, R 7 is a linear, branched and / or cyclic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms, with or without an amine group (-NH 2). R 8 , R 9 and R 10 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms, and specific examples include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, A linear or branched alkyl group such as a normal butyl group and a hexyl group, and an aromatic group such as a benzene group, a toluene group and a tertiary butylbenzene group. In Formula 3, Z is sulfur (S) or iodine (I), and when Z is iodine (I), R 10 is not present. In addition, R 4 , X, Y, a, b and c are the same as those described in Formula 2, and n is an integer of 0 to 6. g is 0 to 20 mol% of the repeating unit of the monomers constituting the polymer of formula (3) , Preferably 0.1 to 20 mol%, and more preferably 0.1 to 10 mol%. If it is out of the above range, the formation of the pattern is not easy, or the polymer may not be dissolved in the solvent due to the solubility problem of the polymer in the production of the photoresist composition, which causes defects in the pattern. On the other hand, when the sum of the repeating units a, b, c, and g mol% is less than 100 mol%, other monomers such as styrene may be included.

상기 화학식 3에 있어서, R7 내지 R10 및 Z로 구성되는 단량체 부분을 예로 들면, In the general formula (3), examples of the monomer moiety composed of R 7 to R 10 and Z include,

Figure pat00148
등이 있으며, 단일 또는 두 개 이상의 화합물을 혼합하여 사용할 수 있다.
Figure pat00148
Etc., and a single compound or two or more compounds may be used in combination.

상기 광산발생제는, 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물이 화학 증폭 레지스트 조성물로 작용하기 위하여, 활성 광선 또는 방사선에 감응하여 산을 발생하는 화합물을 제한 없이 사용할 수 있는 것으로서, 상기 화학식 4로 표시되는 고분자 형태의 광산발생제에 한정되는 것은 아니며, 통상적인 술포늄염, 요오도늄염, 술포닐디아조메탄, N-술포닐옥시이미드, 옥심-O-술포네이트형 및 이들의 혼합물 등의 단분자 형태 광산발생제를 사용할 수도 있다. 상기 광산발생제의 함량은, 상기 감광성 고분자 화합물 100 중량부에 대하여 0.05 내지 30 중량부, 바람직하게는 1 내지 20 중량부로 사용되는 것이 바람직하며, 0.05 중량부 미만일 경우에는 포토레지스트의 광에 대한 민감도가 취약해지고, 30 중량부를 초과할 경우에는 상기 광산발생제가 많은 원자외선을 흡수하고 다량의 산을 발생하여 좋지 않은 단면의 패턴을 얻게 된다. 상기 광산발생제의 중량평균분자량(Mw)은 2,000 내지 20,000, 바람직하게는 3,000 내지 10,000이다.
The photoacid generator may be any compound capable of generating an acid in response to an actinic ray or radiation to serve as a chemically amplified resist composition in the photoresist composition according to the present invention. But the present invention is not limited to the photoacid generator of the present invention and may be a conventional sulfonium salt, iodonium salt, sulfonyldiazomethane, N-sulfonyloxyimide, oxime-O-sulfonate type, Generators may also be used. The content of the photoacid generator is preferably 0.05 to 30 parts by weight, more preferably 1 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the photosensitive polymer compound. When the amount of the photoacid generator is less than 0.05 part by weight, When the amount of the photoacid generator exceeds 30 parts by weight, the photoacid generator absorbs a large amount of ultraviolet rays and generates a large amount of acid, thereby obtaining an undesirable cross-sectional pattern. The weight average molecular weight (Mw) of the photoacid generator is 2,000 to 20,000, preferably 3,000 to 10,000.

다음으로, 본 발명에 사용되며, 하기 화학식 4로 표시되는 산확산 조절제는, 상기 광산발생제로부터 발생하는 산(H+) 등이 포토레지스트막 내에서 확산될 시 확산 속도를 억제할 수 있는 것으로서, 상기 산확산 조절제를 사용하면, 포토레지스트 감도의 조정이 용이해져 패턴의 해상도가 향상될 뿐만 아니라, 감도 변화폭 또한 줄일 수 있어 노광 시의 여유도나 패턴의 프로파일 등을 향상시킬 수 있다.Next, the acid diffusion controlling agent represented by the following formula (4) used in the present invention is capable of suppressing the diffusion rate when the acid (H + ) generated from the photo acid generator is diffused in the photoresist film The use of the acid diffusion control agent makes it easy to adjust the sensitivity of the photoresist, thereby improving the resolution of the pattern and reducing the width of the sensitivity variation, thereby improving the margin in exposure and the pattern profile.

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00149
Figure pat00149

상기 화학식 4에서, R11은 헤테로 원자를 1 내지 10개, 바람직하게는 질소(N), 산소(O), 황(S) 원자 등을 1 내지 8개 포함하는 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 탄소수 2 내지 15의 사슬형 및/또는 고리형 포화 또는 불포화 탄화수소기이고, R12 및 R13은 각각 수소이거나, 헤테로 원자 1 내지 5개를 포함하거나 포함하지 않고, 바람직하게는 헤테로 원자 2 내지 4개를 포함하는 탄소수 1 내지 15, 바람직하게는 1 내지 10의 사슬형 및/또는 고리형 포화 또는 불포화 탄화수소기이다. 그밖에, R4, X 및 Y는 상기 화학식 2에서 설명한 것과 동일하다. 또한, h, i 및 j는 상기 화학식 4의 고분자를 구성하는 단량체 반복단위의 몰 퍼센트로서, 상기 h는 5 내지 75 몰%, 바람직하게는 5 내지 50 몰%, 더욱 바람직하게는 10 내지 45 몰%이고, 상기 i 및 j는 각각 독립적으로 0 내지 95 몰%, 바람직하게는 5 내지 90 몰%, 더욱 바람직하게는 10 내지 80 몰%이며, 상기 i 및 j 중 적어도 하나는 0 몰% 보다 커야 한다. 예를 들면, i 및 j 중 적어도 하나는 0.1 몰% 이상이어야 한다. 한편, 상기 반복단위 h, i 및 j 몰%의 합이 100 몰% 보다 적을 경우에는, 스티렌 등의 다른 단량체가 포함될 수도 있다.
In the general formula (4), R 11 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 hetero atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, including 1 to 8 nitrogen (O), sulfur (S) And R < 12 > and R < 13 > are each hydrogen or contain 1 to 5 hetero atoms and preferably do not contain hetero atoms 2 to 4 Chain saturated and / or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group containing 1 to 15 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms. In addition, R 4 , X and Y are the same as those described in Formula 2 above. H, i and j are molar percentages of the repeating unit of the monomer constituting the polymer of formula (4), h is 5 to 75 mol%, preferably 5 to 50 mol%, more preferably 10 to 45 mol% %, I and j are each independently 0 to 95 mol%, preferably 5 to 90 mol%, more preferably 10 to 80 mol%, and at least one of i and j is larger than 0 mol% do. For example, at least one of i and j should be at least 0.1 mol%. On the other hand, when the sum of the recurring units h, i and j mol% is less than 100 mol%, other monomers such as styrene may be included.

상기 화학식 4로 표시되는 고분자 형태의 산확산 조절제는, 포토레지스트 조성물에 통상적으로 사용되는 염기성의 산확산 조절제에 혼합되어 사용할 수도 있는 것으로서, 상기 통상적으로 사용되는 염기성의 산확산 조절제의 예를 들면, 제1, 제2 및 제3급의 지방족 아민류, 방향족 아민류, 복소환 아민류, 카르복시기를 갖는 질소 함유 화합물, 히드록시기를 갖는 질소 함유 화합물, N-옥시드류, 아미드류, 이미드류, 카바메이트류, 암모늄염류 및 이들의 혼합물 등을 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 산확산 조절제의 중량평균분자량(Mw)은 2,000 내지 20,000, 바람직하게는 2,500 내지 15,000이며, 다분산도(polydispersity index, PDI)는 1 내지 2, 바람직하게는 1.2 내지 1.8이다. 상기 중량평균분자량 및 다분산도가 상기 범위를 벗어나면, 용매로의 용해도가 저하되거나 패턴의 콘트라스트(contrast)가 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 산확산 조절제의 함량은, 전체 미세패턴 형성용 코팅 조성물에 대하여 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%이며, 상기 범위를 벗어나면, 염기 성분이 과량 발생되어 패턴의 단면이 우수하지 못 하게 될 뿐만 아니라, 패턴의 콘트라스트(contrast)가 저하될 우려도 있다.
The polymeric acid diffusion control agent represented by Formula 4 may be mixed with a basic acid diffusion control agent commonly used in a photoresist composition, and examples of the basic acid diffusion control agent may include, for example, The nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, the nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, the N-oxides, the amides, the imides, the carbamates, and the ammonium salt of the first, second and third class aliphatic amines, aromatic amines, heterocyclic amines, And mixtures thereof may be used without limitation. The weight average molecular weight (Mw) of the acid diffusion controlling agent is 2,000 to 20,000, preferably 2,500 to 15,000, and the polydispersity index (PDI) is 1 to 2, preferably 1.2 to 1.8. If the weight average molecular weight and the polydispersity are out of the above range, the solubility in a solvent may be lowered or the contrast of a pattern may be lowered. The content of the acid diffusion controlling agent is 0.1 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight based on the entire coating composition for fine pattern formation. If the amount is outside the above range, And the contrast of the pattern may be lowered.

다음으로, 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 코팅 조성물에 사용되는 유기용매는, 포토레지스트 패턴을 변형시키지 않으면 제한 없이 사용할 수 있는 것으로서, 예를 들면, 에틸렌글리콜 모노메틸에틸, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노아세테이트, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 모노아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소아밀케톤, 시클로헥산온, 디옥산, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 메틸피루베이트, 에틸피루베이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시 프로피오네이트, N,N-디메틸포름아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, N-메틸 2-피롤리돈, 3-에톡시에틸프로피오네이트, 2-헵탄온, 감마-부티로락톤, 2-히드록시프로피온에틸, 2-히드록시 2-메틸프로피온산에틸, 에톡시초산에틸, 히드록시초산에틸, 2-히드록시 3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시 2- 메칠프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시 2-메틸프로피온산에틸, 초산에틸, 초산부틸 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 단일 또는 2개 이상 5개 미만의 혼합물을 사용할 수 있다.
The organic solvent used in the coating composition for forming a fine pattern according to the present invention can be used without limitation without modifying the photoresist pattern. Examples of the organic solvent include ethylene glycol monomethyl ethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, - dimethylacetamide, N-methyl 2-pyrrolidone, 3-ethoxyethyl propionate, 2-heptanone, Hydroxybutyl lactone, 2-hydroxypropion ethyl, 2-hydroxy-2-methylpropionic acid ethyl, ethoxy ethyl acetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy- Methyl propionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxy-2-methylpropionate, ethyl acetate, butyl acetate and mixtures thereof may be used. For example, a single or a mixture of two or more and less than five Can be used.

다음으로, 필요에 따라 더욱 포함할 수 있으며, 상기 화학식 1의 단량체를 포함하고, 하기 화학식 5로 표시되는 액침 고분자 화합물은, 불소를 포함하고 있으며, 통상의 액침(immersion)리소그래피 공정 과정에서 포토레지스트막 표면의 소수성을 높임으로서, 포토레지스트막의 물질이 액침 용매로 용출되는 것을 저감시키거나, 물에 대한 추수성을 향상시킨다.The immersion polymeric compound represented by the following general formula (5), which contains the monomer of the general formula (1), may contain fluorine. The immersion lithography process may further include a photoresist By increasing the hydrophobicity of the film surface, it is possible to reduce the elution of the material of the photoresist film into the immersion solvent or to improve the water harvesting property.

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00150
Figure pat00150

상기 화학식 5에서, R6는 극성기를 갖는 지방족 탄화수소기를 포함하는 작용기로서, 산소 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않고, 불소 원자 1 내지 20개를 포함하는 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 탄소수 3 내지 15의 선형, 가지형 및/또는 고리형의, 불소알킬기 및/또는 불소알코올기를 포함하는 탄화수소기이다. 상기 극성기의 예로는, 히드록시기(-OH), 시아노기(-CN), 카르복시기(-COOH) 및 알킬기의 수소 원자 일부가 불소 원자로 치환된 히드록시알킬기 등이 있으며, 상기 히드록시기(-OH) 및 알킬기의 수소 원자 일부가 불소 원자로 치환된 히드록시알킬기가 바람직하다. 상기 R6는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 그밖에, R4, X 및 Y는 상기 화학식 2에서 설명한 것과 동일하다. d, e 및 f는 상기 화학식 5의 고분자를 구성하는 각각의 단량체 반복단위의 몰 퍼센트로서, 상기 d는 5 내지 75 몰%, 바람직하게는 5 내지 50 몰%, 더욱 바람직하게는 15 내지 30 몰%이고, 상기 e는 0 내지 95 몰%, 바람직하게는 5 내지 90 몰%, 더욱 바람직하게는 10 내지 70 몰%이며, 상기 f는 0 내지 50 몰%, 바람직하게는 5 내지 30 몰%, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 몰%이다. 여기서, 상기 e 및 f 중 적어도 하나는 0 몰% 보다 커야 한다. 예를 들면, 상기 e 및 f 중 적어도 하나는 0.1 몰% 이상이어야 한다. 상기 각각의 단량체 반복단위의 몰 퍼센트가 상기 각각의 범위를 벗어날 경우, 원하는 접촉각에 도달하지 못할 우려가 있다. 한편, 상기 반복단위 d, e 및 f 몰%의 합이 100 몰% 보다 적을 경우에는, 스티렌 등의 다른 단량체가 포함될 수도 있다.In the general formula (5), R 6 is a functional group containing an aliphatic hydrocarbon group having a polar group, and is a functional group containing 1 to 20 oxygen atoms and having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, And is a hydrocarbon group containing 3 to 15 linear, branched and / or cyclic fluoroalkyl groups and / or fluoro alcohol groups. Examples of the polar group include a hydroxy group (-OH), a cyano group (-CN), a carboxyl group (-COOH), and a hydroxyalkyl group in which a part of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms. Is preferably a hydroxyalkyl group in which a part of the hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a fluorine atom. The R 6 may be used by mixing one or more species. In addition, R 4 , X and Y are the same as those described in Formula 2 above. d, e and f are mole percentages of each monomer repeating unit constituting the polymer of formula (5), d is 5 to 75 mol%, preferably 5 to 50 mol%, more preferably 15 to 30 mol %, E is 0 to 95 mol%, preferably 5 to 90 mol%, more preferably 10 to 70 mol%, f is 0 to 50 mol%, preferably 5 to 30 mol% More preferably 15 to 25 mol%. Here, at least one of the e and f should be larger than 0 mol%. For example, at least one of e and f should be at least 0.1 mol%. If the molar percent of each monomer repeating unit deviates from the respective ranges, the desired contact angle may not be reached. On the other hand, when the sum of the repeating units d, e and f mol% is less than 100 mol%, other monomers such as styrene may be included.

상기 R6의 구체적인 예로는,

Figure pat00151
,
Figure pat00152
,
Figure pat00153
,
Figure pat00154
,
Figure pat00155
,
Figure pat00156
,
Figure pat00157
,
Figure pat00158
,
Figure pat00159
,
Figure pat00160
,
Figure pat00161
,
Figure pat00162
,
Figure pat00163
,
Figure pat00164
,
Figure pat00165
, ,
Figure pat00167
,
Figure pat00168
,
Figure pat00169
,
Figure pat00170
,
Figure pat00171
,
Figure pat00172
,
Figure pat00173
,
Figure pat00174
,
Figure pat00175
,
Figure pat00176
,
Figure pat00177
,
Figure pat00178
,
Figure pat00179
,
Figure pat00180
,
Figure pat00181
,
Figure pat00182
,
Figure pat00183
,
Figure pat00184
,
Figure pat00185
등이 있다(한편, 상기 예에서 굴곡선(
Figure pat00186
)은, 상기 화학식 3의 R6이 산소(O) 원자와 결합되는 연결부(connecting bond)를 나타낸다).
Specific examples of R < 6 >
Figure pat00151
,
Figure pat00152
,
Figure pat00153
,
Figure pat00154
,
Figure pat00155
,
Figure pat00156
,
Figure pat00157
,
Figure pat00158
,
Figure pat00159
,
Figure pat00160
,
Figure pat00161
,
Figure pat00162
,
Figure pat00163
,
Figure pat00164
,
Figure pat00165
, ,
Figure pat00167
,
Figure pat00168
,
Figure pat00169
,
Figure pat00170
,
Figure pat00171
,
Figure pat00172
,
Figure pat00173
,
Figure pat00174
,
Figure pat00175
,
Figure pat00176
,
Figure pat00177
,
Figure pat00178
,
Figure pat00179
,
Figure pat00180
,
Figure pat00181
,
Figure pat00182
,
Figure pat00183
,
Figure pat00184
,
Figure pat00185
(In the above example, the curved line
Figure pat00186
Represents a connecting bond in which R 6 in Formula 3 is bonded to an oxygen (O) atom.

상기 화학식 5로 표시되는 액침 고분자 화합물의 중량평균분자량(Mw)은 2,000 내지 20,000, 바람직하게는 2,500 내지 15,000, 더욱 바람직하게는 5,000 내지 10,000이고, 상기 액침 고분자 화합물의 다분산도(polydispersity index, PDI)는 1 내지 2, 바람직하게는 1.2 내지 1.8이며, 상기 중량평균분자량 및 다분산도가 상기 범위를 벗어날 경우, 원하는 접촉각에 도달하지 못 할 우려가 있다. 또한, 상기 액침 고분자 화합물의 함량은, 상기 감광성 고분자 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 5 중량부이며, 상기 액침 고분자 화합물의 함량이 상기 감광성 고분자 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 미만이면, 포토레지스트막 표면의 소수성이 낮아져 포토레지스트막의 물질이 액침 용매로 용출되거나 물에 대한 추수성을 저해할 우려가 있고, 상기 액침 고분자 화합물의 함량이 상기 감광성 고분자 100 중량부에 대하여 10 중량부를 초과하면, 포토레지스트막에 결함이 발생할 우려가 있다.
The liquid immersion polymer represented by Formula 5 has a weight average molecular weight (Mw) of 2,000 to 20,000, preferably 2,500 to 15,000, and more preferably 5,000 to 10,000. The polydispersity index PDI ) Is from 1 to 2, preferably from 1.2 to 1.8, and when the weight average molecular weight and polydispersity are out of the above range, the desired contact angle may not be reached. The content of the liquid immersion polymer compound is 0.5 to 10 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the photosensitive polymer, and the content of the liquid immersion polymer compound is 100 parts by weight If the amount of the liquid immersion polymer compound is less than 0.5 parts by weight, the hydrophobic property of the surface of the photoresist film is lowered and the material of the photoresist film may elute into the immersion solvent or deteriorate water harvestability. Exceeds 10 parts by weight, the photoresist film may be defective.

다음으로, 필요에 따라 더욱 포함할 수 있으며, 하기 화학식 6 내지 8로 표시되는 고분자 첨가제는, 실리콘(Si)을 포함하는 수지로서, 에칭에 대한 내성을 강화시킬 수 있다.The polymer additive represented by the following general formulas (6) to (8) is a resin containing silicon (Si) and can enhance the resistance to etching.

[화학식 6] [Chemical Formula 6]

Figure pat00187
Figure pat00187

[화학식 7] (7)

Figure pat00188
Figure pat00188

[화학식 8] [Chemical Formula 8]

Figure pat00189
Figure pat00189

상기 화학식 6 내지 8은 중합체로서, 화학식 6의 R14 내지 R16, 화학식 7의 R14 내지 R21 및 화학식 8의 R14 및 R15는, 수소(H) 원자 또는 탄소수 1 내지 9의 알킬기 또는

Figure pat00190
의 구조를 가질 수 있다. 상기
Figure pat00191
구조에서, R22는 탄소수 1 내지 9, 바람직하게는 탄소수 2 내지 8의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 탄화수소기이고, R23은 각각 적어도 1개의 수소(H) 원자가 불소(F) 원자로 치환된 탄소수 1 내지 8, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 탄화수소기이며, R24는 수소(H) 원자이거나, 히드록시기(-OH) 또는 에스터기(-COO-)이거나, 탄소수 1 내지 30, 바람직하게는 탄소수 3 내지 27의 선형, 가지형, 단환형 및/또는 다환형의 알킬기를 포함하는 탄화수소기인 산해리성 수지이다. 또한, 화학식 6의 q는 1 내지 3의 정수이며, 화학식 8의 r은 4 내지 50의 정수이다(한편, 상기
Figure pat00192
구조에서 굴곡선(
Figure pat00193
)은 연결부(connecting bond)를 나타낸다).
(6) to (8) are polymers wherein R 14 to R 16 in Chemical Formula 6, R 14 to R 21 in Chemical Formula 7 and R 14 and R 15 in Chemical Formula 8 are hydrogen (H) atoms or an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms or
Figure pat00190
. ≪ / RTI > remind
Figure pat00191
R 22 is a linear, branched and / or cyclic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms, and R 23 is at least one hydrogen (H) Substituted hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms, R 24 is a hydrogen (H) atom, a hydroxyl group (-OH) or an ester group (-COO-) Preferably an acid-dissociable resin which is a hydrocarbon group containing a linear, branched, monocyclic and / or polycyclic alkyl group having 3 to 27 carbon atoms. Q in the general formula (6) is an integer of 1 to 3, and r in the general formula (8) is an integer of 4 to 50
Figure pat00192
In the structure,
Figure pat00193
) Represents a connecting bond).

상기 화학식 6 내지 8의 R14 내지 R21의 예로는,Examples of R 14 to R 21 in the general formulas (6) to (8)

Figure pat00194
,
Figure pat00195
,
Figure pat00196
,
Figure pat00197
,
Figure pat00198
,
Figure pat00199
등이 있다.
Figure pat00194
,
Figure pat00195
,
Figure pat00196
,
Figure pat00197
,
Figure pat00198
,
Figure pat00199
.

본 발명에 따른 미세패턴 형성용 코팅 조성물을 이용한 반도체 소자의 미세패턴 형성방법은, 예를 들면, 피식각층이 형성된 반도체 기판 상에 상기 미세패턴 형성용 코팅 조성물을 도포하여 포토레지스트막을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트막을 노광 마스크 및 노광기로 노광하는 단계 및 포지티브 톤 현상액인 알칼리 수용성 현상액으로 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
The method for forming a fine pattern of a semiconductor device using the coating composition for forming a fine pattern according to the present invention includes the steps of forming a photoresist film by applying the coating composition for forming a fine pattern on a semiconductor substrate having a pattern layer formed thereon, Exposing the photoresist film with an exposure mask and an exposing device, and developing the exposed photoresist film with an alkali water-soluble developer, which is a positive tone developing solution, to form a photoresist pattern.

이하, 구체적인 실시예를 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. The following examples illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

하기 화학식 M-1 내지 M-17은, 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 코팅 조성물에 포함되는 감광성 고분자 화합물 및 액침 고분자 화합물을 중합 제조하기 위한 단량체들로서, M-1 내지 M-10은 상기 화학식 1의 단량체, M-11은 상기 화학식 2의 Y 자리에 위치하는 단량체, M-12 내지 M-14는 상기 화학식 2의 X 자리에 위치하는 단량체, M-15 및 M-16은 상기 화학식 5의 R6 자리에 위치하는 단량체, M-17은 락톤기 단량체이다.M-1 to M-17 are monomers for polymerizing the photosensitive polymer compound and the liquid immersion polymer compound contained in the coating composition for forming a fine pattern according to the present invention, M-12 and M-14 are monomers located in the X-position of the formula (2), M-15 and M-16 are monomers of the formula The monomer positioned at the 6- position, M-17, is a lactone monomer.

Figure pat00200

Figure pat00200

[제조예 1] 감광성 고분자의 제조 [Preparation Example 1] Preparation of photosensitive polymer

상기 M-1 및 M-11을 각각 50 : 50의 몰비로 혼합한 후, 유기용매인 메틸에틸케톤을 상기 M-1 및 M-11의 투입량과 동량 내지 상기 M-1 및 M-11 투입량의 1.5 중량배 양으로 첨가하여 단량체 용액을 얻었다. 다음으로, 중합 개시제인 아조비스이소부티로니트릴 및 아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)을, 상기 M-1 및 M-11의 투입량을 100 몰%로 하였을 시 1 몰% 내지 5 몰%에 해당하는 양만큼 메틸에틸케톤에 소량 녹여 중합 개시제 용액을 얻었다. 다음으로, 50g의 메틸에틸케톤을 투입시킨 500 ml의 3구 플라스크를 30분간 질소 퍼징한 후, 상기 플라스크를 교반하는 동시에 80 ℃의 온도로 가열하면서, 상기 단량체 용액 및 중합 개시제 용액을 3시간에 걸쳐 적하하였다. 중합의 개시를 적하 개시점으로 하여, 6시간 동안 중합 반응시켰다. 중합을 마친 후에는, 중합 반응액을 수냉하여 30 ℃ 이하의 온도로 냉각하였고, 800g의 메탄올 및 200g의 물이 혼합된 용매에 투입시킨 후, 석출된 백색 분말을 여과 분별하였다. 다음으로, 상기 여과 분별된 백색 분말을 200g의 메탄올에 분산시켜 슬러리 상태로 만든 후, 세정 및 여과 분별하는 과정을 2회에 걸쳐 실시하고, 50 ℃의 온도에서 17시간 동안 진공 건조시켜, 백색 분말의 중합체 즉, 감광성 고분자를 67.5%의 수율로 37.5g을 얻었다(중량평균분자량(Mw)=9,000, 다분산도(PDI)=1.75).
M-1 and M-11 were mixed at a molar ratio of 50:50, and methyl ethyl ketone, an organic solvent, was added in the same amount as the amounts of the M-1 and M-11 to the amounts of the M-1 and M- 1.5 parts by weight, to obtain a monomer solution. Next, azobisisobutyronitrile and azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), which are polymerization initiators, are added in an amount of 1 mol% to 5 mol, preferably 1 mol%, based on the amount of the M-1 and M- % Of methyl ethyl ketone to obtain a polymerization initiator solution. Next, a 500 ml three-necked flask charged with 50 g of methyl ethyl ketone was purged with nitrogen for 30 minutes, and the monomer solution and the polymerization initiator solution were heated at 80 占 폚 while stirring the flask for 3 hours / RTI > At the start of the polymerization, the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization, the polymerization reaction solution was water-cooled, cooled to a temperature of 30 캜 or lower, put in a solvent mixed with 800 g of methanol and 200 g of water, and the precipitated white powder was filtered off. Next, the filtrated white powder was dispersed in 200 g of methanol to prepare a slurry, followed by washing and filtration. The filtration was carried out twice at a temperature of 50 캜 for 17 hours to obtain a white powder (Weight average molecular weight (Mw) = 9,000, polydispersity (PDI) = 1.75) at a yield of 67.5%.

[제조예 2 내지 26] 감광성 고분자의 제조 [Production Examples 2 to 26] Preparation of Photosensitive Polymers

상기 M-1 내지 M-17을 하기 표 1 및 2에 구성된 각각의 몰비로 혼합한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1의 과정을 동일하게 수행하여 중합체(감광성 고분자)를 각각 얻었으며, 중량평균분자량(Mw), 다분산도(PDI) 및 수율(%)을 하기 표 1 및 2에 함께 나타내었다.
The polymer (photosensitive polymer) was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the M-1 to M-17 were mixed in the respective molar ratios shown in Tables 1 and 2, Molecular weight (Mw), polydispersity (PDI) and yield (%) are shown in Tables 1 and 2 below.


M-1M-1 M-2M-2 M-3M-3 M-4M-4 M-5M-5 M-6M-6 M-7M-7 M-8M-8 Mw
Mw
PDI
PDI
수율(%)
yield(%)
M-9M-9 M-10M-10 M-11M-11 M-12M-12 M-13M-13 M-15M-15 M-17M-17 제조예 1
Production Example 1
5050 9,000
9,000
1.78
1.78
67.5
67.5
5050 제조예 2
Production Example 2
6060 8,500
8,500
1.68
1.68
66.3
66.3
4040 제조예 3
Production Example 3
7070 7,800
7,800
1.75
1.75
64.3
64.3
3030 제조예 4
Production Example 4
8080 7,900
7,900
1.78
1.78
60.3
60.3
2020 제조예 5
Production Example 5
6060 8,100
8,100
1.79
1.79
62.1
62.1
2020 2020 제조예 6
Production Example 6
6060 8,200
8,200
1.69
1.69
62.3
62.3
2020 2020 제조예 7
Production Example 7
6060 8,300
8,300
1.75
1.75
64.2
64.2
2020 1010 1010 제조예 8
Production Example 8
5050 7,800
7,800
1.73
1.73
63.4
63.4
4040 1010 제조예 9
Production Example 9
6060 8,500
8,500
1.81
1.81
63.9
63.9
4040 제조예 10
Production Example 10
6060 8,900
8,900
1.82
1.82
62.8
62.8
4040 제조예 11
Production Example 11
6060 8,800
8,800
1.77
1.77
63.4
63.4
4040 제조예 12
Production Example 12
6060 8,500
8,500
1.88
1.88
64.5
64.5
4040 제조예 13
Production Example 13
6060 8,600
8,600
1.87
1.87
61.3
61.3
4040


M-1M-1 M-2M-2 M-3M-3 M-4M-4 M-5M-5 M-6M-6 M-7M-7 M-8M-8 Mw
Mw
PDI
PDI
수율(%)
yield(%)
M-9M-9 M-10M-10 M-11M-11 M-12M-12 M-13M-13 M-15M-15 M-17M-17 제조예 14
Production Example 14
6060 8,550
8,550
1.83
1.83
64
64
4040 제조예 15
Production Example 15
6060 8,700
8,700
1.84
1.84
66
66
4040 제조예 16
Production Example 16
8,600
8,600
1.87
1.87
65.4
65.4
6060 4040 제조예 17
Production Example 17
8,400
8,400
1.79
1.79
65.7
65.7
6060 4040 제조예 18
Production Example 18
3030 3030 8,400
8,400
1.79
1.79
65
65
4040 제조예 19
Production Example 19
3030 3030 8,100
8,100
1.71
1.71
63.3
63.3
4040 제조예 20
Production example 20
3030 3030 8,300
8,300
1.76
1.76
61.5
61.5
4040 제조예 21
Production Example 21
3030 3030 8,900
8,900
1.81
1.81
64.5
64.5
4040 제조예 22
Production Example 22
3030 3030 8,800
8,800
1.79
1.79
63.5
63.5
4040 제조예 23
Production Example 23
3030 3030 8,000
8,000
1.75
1.75
64.1
64.1
4040 제조예 24
Production Example 24
3030 8,600
8,600
1.87
1.87
65.5
65.5
3030 4040 제조예 25
Production example 25
3030 7,800
7,800
1.73
1.73
64.6
64.6
3030 4040 제조예 26
Production Example 26
8,300
8,300
1.83
1.83
65.6
65.6
2020 2525 2525 3030

[제조예 27] 액침 고분자 화합물의 제조 [Preparation Example 27] Preparation of immersion polymeric compound

상기 M-13 및 M-15를 각각 70 : 30의 몰비로 혼합한 후, 유기용매인 메틸에틸케톤을 상기 M-13 및 M-15의 투입량과 동량 내지 상기 M-13 및 M-15 투입량의 1.5 중량배 양으로 첨가하여 단량체 용액을 얻었다. 다음으로, 중합 개시제인 아조비스이소부티로니트릴 및 아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)을, 상기 M-1 및 M-11의 투입량을 100 몰%로 하였을 시 1 몰% 내지 5 몰%에 해당하는 양만큼 메틸에틸케톤에 소량 녹여 중합 개시제 용액을 얻었다. 다음으로, 50g의 메틸에틸케톤을 투입시킨 500 ml의 3구 플라스크를 30분간 질소 퍼징한 후, 상기 플라스크를 교반하는 동시에 80 ℃의 온도로 가열하면서, 상기 단량체 용액 및 중합 개시제 용액을 3시간에 걸쳐 적하하였다. 중합의 개시를 적하 개시점으로 하여, 6시간 동안 중합 반응시켰다. 중합을 마친 후에는, 중합 반응액을 수냉하여 30 ℃ 이하의 온도로 냉각하였고, 800g의 메탄올 및 200g의 물이 혼합된 용매에 투입시킨 후, 석출된 백색 분말을 여과 분별하였다. 다음으로, 상기 여과 분별된 백색 분말을 200g의 메탄올에 분산시켜 슬러리 상태로 만든 후, 세정 및 여과 분별하는 과정을 2회에 걸쳐 실시하고, 50 ℃의 온도에서 17시간 동안 진공 건조시켜, 백색 분말의 중합체 즉, 액침 고분자를 85.9%의 수율로 38.5g을 얻었다(중량평균분자량(Mw)=9,100, 다분산도(PDI)=1.46).
The M-13 and the M-15 were mixed in a molar ratio of 70:30, and methyl ethyl ketone as an organic solvent was added to the same amount as that of the M-13 and M-15 to the amounts of the M-13 and M- 1.5 parts by weight, to obtain a monomer solution. Next, azobisisobutyronitrile and azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), which are polymerization initiators, are added in an amount of 1 mol% to 5 mol, preferably 1 mol%, based on the amount of the M-1 and M- % Of methyl ethyl ketone to obtain a polymerization initiator solution. Next, a 500 ml three-necked flask charged with 50 g of methyl ethyl ketone was purged with nitrogen for 30 minutes, and the monomer solution and the polymerization initiator solution were heated at 80 占 폚 while stirring the flask for 3 hours / RTI > At the start of the polymerization, the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization, the polymerization reaction solution was water-cooled, cooled to a temperature of 30 캜 or lower, put in a solvent mixed with 800 g of methanol and 200 g of water, and the precipitated white powder was filtered off. Next, the filtrated white powder was dispersed in 200 g of methanol to prepare a slurry, followed by washing and filtration. The filtration was carried out twice at a temperature of 50 캜 for 17 hours to obtain a white powder (Weight average molecular weight (Mw) = 9,100, polydispersity (PDI) = 1.46) at a yield of 85.9%.

[제조예 28 내지 30] 액침 고분자 화합물의 제조 [Production Examples 28 to 30] Preparation of immersion polymeric compound

상기 화학식 M-13 내지 M-16을 하기 표 3에 구성된 각각의 몰비로 혼합한 것을 제외하고는, 상기 제조예 27의 과정을 동일하게 수행하여 중합체(액침 고분자)를 각각 얻었으며, 중량평균분자량(Mw), 다분산도(PDI) 및 수율(%)을 하기 표 3에 함께 나타내었다.Polymers (liquid immersion polymers) were obtained in the same manner as in Preparation Example 27 except that the above-mentioned formulas M-13 to M-16 were mixed at the respective molar ratios set forth in Table 3 below. (Mw), polydispersity (PDI) and yield (%) are shown in Table 3 below.

M-13M-13 M-14M-14 M-15M-15 M-16M-16 MwMw PDIPDI 수율(%)yield(%) 제조예 27Production Example 27 7070 3030 9,1009,100 1.461.46 85.985.9 제조예 28Production Example 28 7070 2020 1010 8,9008,900 1.551.55 92.192.1 제조예 29Production Example 29 7070 3030 9,0009,000 1.491.49 89.589.5 제조예 30Production Example 30 7070 2020 1010 8,8008,800 1.511.51 93.493.4

하기 실시예에 사용되는 미세패턴 형성용 코팅 조성물은, 상기 제조예 1 내지 30으로부터 제조된 감광성 고분자 화합물 및 액침 고분자 화합물 외에, 하기 광산발생제 1 내지 3, 산확산 조절제 1 내지 3, 고분자 첨가제 및 유기용매(1: 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 2: γ-부티로락톤, 3: 메틸 2-히드록시이소부틸레이트, 4: 프로필렌글리콜 모노메틸에테르)를 포함한다.The coating compositions for fine pattern formation used in the following Examples were prepared by mixing the photosensitive polymer compounds and the liquid immersion polymer compounds prepared in Preparation Examples 1 to 30, the following photoacid generators 1 to 3, acid diffusion controllers 1 to 3, Organic solvent (1: propylene glycol monomethyl ether acetate, 2: gamma -butyrolactone, 3: methyl 2-hydroxyisobutylate, 4: propylene glycol monomethyl ether).

[광산발생제 1][Photo-generated acid 1]

Figure pat00201
Figure pat00201

[광산발생제 2][Photoelectric Generating Part 2]

Figure pat00202
(Mw=7,500)
Figure pat00202
(Mw = 7,500)

[광산발생제 3] [Pitch Generator 3]

Figure pat00203
Figure pat00203

[산확산 조절제 1][Acid diffusion control agent 1]

Figure pat00204
Figure pat00204

[산확산 조절제 2][Acid diffusion control agent 2]

Figure pat00205
(Mw=7,300)
Figure pat00205
(Mw = 7,300)

[산확산 조절제 3][Acid diffusion control agent 3]

Figure pat00206
Figure pat00206

[고분자 첨가제] [Polymer additives]

Figure pat00207
Figure pat00207

(상기 고분자 첨가제에서, R14

Figure pat00208
이고, R15는 수소 원자로서, 상기 R14 및 R15의 몰비는 6 : 4이며, 중량평균분자량(Mw)은 3,540이다)
(In the polymer additive, R < 14 >
Figure pat00208
, R 15 is a hydrogen atom, the molar ratio of R 14 and R 15 is 6: 4, and the weight average molecular weight (Mw) is 3,540)

[실시예 1 내지 49, 비교예 1] 미세패턴 형성용 코팅 조성물의 제조 [Examples 1 to 49, Comparative Example 1] Preparation of coating composition for fine pattern formation

하기 표 4 및 5의 조성에 따라, 상기 제조예 1 내지 30에서 제조한 감광성 고분자 화합물 및 액침 고분자 화합물과, 상기 광산발생제, 산확산 조절제 및 고분자 첨가제를 용매에 완전히 용해시킨 후, 0.2 ㎛의 디스크 필터로 여과하여 미세패턴 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.The photosensitive polymer compound and the liquid immersion polymer compound prepared in Preparation Examples 1 to 30 and the photo acid generator, acid diffusion control agent and polymer additive were completely dissolved in a solvent according to the compositions shown in Tables 4 and 5, And filtered through a disk filter to prepare a coating composition for forming a fine pattern.

Figure pat00209
Figure pat00209

Figure pat00210
Figure pat00210

[실시예 1 내지 49, 비교예 1] 미세패턴 형성 [Examples 1 to 49, Comparative Example 1] Fine pattern formation

실리콘(Si) 웨이퍼 위에 유기 반사방지막 조성물 DARC-A125(제조사: ㈜동진쎄미켐)를 코팅한 후, 205 ℃의 온도에서 60초 동안 가열하여 35 nm의 반사방지막을 형성하였다. 그 위에 상기 실시예 1 내지 49 및 비교예 1에서 제조한 코팅용 조성물을 회전 도포하고, 100 ℃에서 각각 60초간 가열하여, 200 nm 두께의 레지스트막을 형성하였다. 다음으로, 개구수가 0.85인 ArF 노광기(장치명: ASML 1200B, 제조사: ASML사)를 이용하여 상기 레지스트막이 형성된 웨이퍼를 노광하였으며, 100 ℃에서 60초간 가열한 후 2.38%의 TMAH에 현상한 다음, 탈이온수(DI water)로 씻어내고, 회전수 4000 rpm으로 웨이퍼를 회전시켜, 홀 스페이스 90 nm, 홀 라인 130 nm의 홀 패턴을 얻었다. 한편, 비교예 1의 경우, 유기용매(아세트산 부틸)를 이용하여 현상을 진행하였다.
An organic antireflection film composition DARC-A125 (manufacturer: Dongjin Semichem Co., Ltd.) was coated on a silicon (Si) wafer and then heated at 205 DEG C for 60 seconds to form an antireflection film of 35 nm. The coating composition prepared in Examples 1 to 49 and Comparative Example 1 was spin coated thereon and heated at 100 DEG C for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 200 nm. Next, the wafer on which the resist film was formed was exposed using an ArF exposure apparatus (apparatus name: ASML 1200B, manufacturer: ASML Co.) having a numerical aperture of 0.85, heated at 100 ° C for 60 seconds, developed in 2.38% TMAH, The wafer was washed with DI water and rotated at 4000 rpm to obtain a hole pattern having a hole space of 90 nm and a hole line of 130 nm. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, development was carried out using an organic solvent (butyl acetate).

[실시예 1 내지 49, 비교예 1] 미세패턴 형성용 코팅 조성물의 에칭 저항성 [Examples 1 to 49, Comparative Example 1] Etching resistance of the coating composition for forming fine patterns

실시예 1 내지 49, 비교예 1에서 제조한 포토레지스트 조성물을 웨이퍼 상에 3,000 ㅕ의 두께로 코팅하고 110 ℃에서 60초간 가열(소프트 베이킹)하였다. 그 다음, 레티클(reticle, 마스킹 판)을 제외한 상태에서, 노광 마스크 및 개구수가 0.85인 193 nm의 ArF 노광기(장치명: ASML 1200B, 제조사: ASML사)를 사용하여 전면에 노광시키고, 110 ℃에서 60초간 후속 가열(포스트 베이킹)하였다. 다음으로, 2.38%의 TMAH에 현상하고, 탈이온수(DI water)로 씻어낸 후, 회전수 4000 rpm으로 웨이퍼를 회전시킴으로써 잔존하는 세정액(린스액)을 제거하였다. 그 다음, 드라이 에칭(장치명; NE-5000N, 제조사: ULVAC사)을 CF4/O2/Ar 가스유량 50/20/150 sccm, RF power 500W로 20초간 실시하고, 상기 드라이 에칭 전후의 레지스트막 두께 차이를 얻었으며, 그 결과를 하기 표 6 및 7에, 표 7 비교예 1의 유기용매(아세트산 부틸)로 현상했을 시의 에칭량과의 상대비로 나타내었다(비교예 1: 1.0). 한편, 하기 표 6 및 7의 EOP는 최적노광량, CD U는 CD 균일도(CD uniformity)를 의미한다.The photoresist compositions prepared in Examples 1 to 49 and Comparative Example 1 were coated on a wafer to a thickness of 3,000 ㅕ and heated at 110 캜 for 60 seconds (soft baking). Then, with the exception of a reticle (masking plate), the entire surface was exposed to light using an exposure mask and an ArF exposure apparatus (device name: ASML 1200B, manufactured by ASML Corporation) having a numerical aperture of 0.85 at 193 nm, Followed by post heating (post baking). Next, development was carried out with 2.38% TMAH, rinsed with DI water, and the wafer was rotated at 4000 rpm to remove the remaining cleaning liquid (rinsing liquid). Subsequently, dry etching (apparatus name: NE-5000N, manufacturer: ULVAC) was performed for 20 seconds at a CF 4 / O 2 / Ar gas flow rate of 50/20/150 sccm and RF power of 500 W, The results are shown in the following Tables 6 and 7 as relative ratios to the etching amounts when developing with an organic solvent (butyl acetate) of Comparative Example 1 in Table 7 (Comparative Example 1: 1.0). In the following Tables 6 and 7, EOP means the optimum exposure dose, and CD U means CD uniformity.


성능 평가Performance evaluation
EOP(mj)EOP (mj) CD U(nm)CDI (nm) 비교예 1과의 에칭 상대비The etching ratio of Comparative Example 1 실시예 1Example 1 3232 5.845.84 0.970.97 우수Great 실시예 2Example 2 3232 5.815.81 0.970.97 우수Great 실시예 3Example 3 3232 5.795.79 0.970.97 우수Great 실시예 4Example 4 3232 5.885.88 0.970.97 우수Great 실시예 5Example 5 3333 5.875.87 0.960.96 우수Great 실시예 6Example 6 3333 5.775.77 0.960.96 우수Great 실시예 7Example 7 3232 5.845.84 0.960.96 우수Great 실시예 8Example 8 3232 5.835.83 0.960.96 우수Great 실시예 9Example 9 3333 5.815.81 0.960.96 우수Great 실시예 10Example 10 3636 5.815.81 0.960.96 우수Great 실시예 11Example 11 3434 5.815.81 0.960.96 우수Great 실시예 12Example 12 3434 5.825.82 0.960.96 우수Great 실시예 13Example 13 3636 5.835.83 0.960.96 우수Great 실시예 14Example 14 3232 5.835.83 0.960.96 우수Great 실시예 15Example 15 3636 5.845.84 0.960.96 우수Great 실시예 16Example 16 3434 5.835.83 0.960.96 우수Great 실시예 17Example 17 3434 5.815.81 0.960.96 우수Great 실시예 18Example 18 3333 5.815.81 0.970.97 우수Great 실시예 19Example 19 3232 5.815.81 0.960.96 우수Great 실시예 20Example 20 3333 5.825.82 0.950.95 우수Great 실시예 21Example 21 3232 5.835.83 0.950.95 우수Great 실시예 22Example 22 3232 5.775.77 0.930.93 우수Great 실시예 23Example 23 3232 5.765.76 0.930.93 우수Great 실시예 24Example 24 3232 5.785.78 0.930.93 우수Great 실시예 25Example 25 3333 5.815.81 0.970.97 우수Great


성능 평가Performance evaluation
EOP(mj)EOP (mj) CD U(nm)CDI (nm) 비교예 1과의 에칭 상대비The etching ratio of Comparative Example 1 실시예 26Example 26 3333 5.815.81 0.970.97 우수Great 실시예 27Example 27 3333 5.825.82 0.970.97 우수Great 실시예 28Example 28 3333 5.835.83 0.970.97 우수Great 실시예 29Example 29 3333 5.835.83 0.970.97 우수Great 실시예 30Example 30 3333 5.845.84 0.970.97 우수Great 실시예 31Example 31 3333 5.815.81 0.970.97 우수Great 실시예 32Example 32 3333 5.815.81 0.970.97 우수Great 실시예 33Example 33 3333 5.825.82 0.970.97 우수Great 실시예 34Example 34 3333 5.835.83 0.970.97 우수Great 실시예 35Example 35 3333 5.835.83 0.970.97 우수Great 실시예 36Example 36 3535 5.845.84 0.970.97 우수Great 실시예 37Example 37 3535 5.815.81 0.970.97 우수Great 실시예 38Example 38 3535 5.825.82 0.970.97 우수Great 실시예 39Example 39 3636 5.815.81 0.970.97 우수Great 실시예 40Example 40 3333 5.815.81 0.970.97 우수Great 실시예 41Example 41 3333 5.825.82 0.970.97 우수Great 실시예 42Example 42 3333 5.835.83 0.970.97 우수Great 실시예 43Example 43 3333 5.835.83 0.970.97 우수Great 실시예 44Example 44 3333 5.845.84 0.970.97 우수Great 실시예 45Example 45 3333 5.825.82 0.970.97 우수Great 실시예 46Example 46 3333 5.835.83 0.970.97 우수Great 실시예 47Example 47 3434 5.835.83 0.970.97 우수Great 실시예 48Example 48 3434 5.845.84 0.970.97 우수Great 실시예 49Example 49 3434 5.815.81 0.970.97 우수Great 비교예 1Comparative Example 1 4040 6.846.84 1.01.0 --

상기 표 6 및 7에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 49는 비교예 1에 비하여 CD 균일도 수치가 더 작아, 알칼리 수용성의 포지티브 톤 현상액을 사용한 공정을 통해 더욱 균일한 패턴을 형성함을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 49 모두 에칭 상대비가 1 이하로서, 유기용매(아세트산 부틸)를 사용한 비교예 1에 비하여 우수하게 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 미세패턴 형성용 코팅 조성물을 사용하면, 패턴 형성에 있어서, 기존의 유기용매가 아닌 포지티브 톤 알칼리 수용성 현상액(TMAH 및 (2-hydroxy ethyl)trimethyl ammonium hydroxide 등)을 현상 공정에 사용함으로써, 우수한 에칭 속도로 인하여 패턴 형성이 더욱 유리함을 알 수 있다.As shown in Tables 6 and 7, in Examples 1 to 49, the CD uniformity value is smaller than that in Comparative Example 1, and a more uniform pattern is formed through the process using the alkali-soluble positive tone developer . In addition, it can be seen that Examples 1 to 49 all exhibited an etching relative ratio of 1 or less as compared with Comparative Example 1 using an organic solvent (butyl acetate). Therefore, when the coating composition for forming a fine pattern of the present invention is used, a positive tone alkaline water-soluble developer (TMAH and (2-hydroxyethyl) trimethyl ammonium hydroxide, etc.) It can be seen that the pattern formation is more advantageous due to the excellent etching rate.

Claims (11)

하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 포함하는 감광성 고분자 화합물, 광산발생제, 산확산 조절제 및 유기용매를 포함하는 미세패턴 형성용 코팅 조성물.
[화학식 1]
Figure pat00211

상기 화학식 1에서, R1은 -CH2CF3기이거나 -CH2OCH3기이고, R2는 불소(F) 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 4의 선형 혹은 가지형의 탄화수소기 또는 탄화불소기이며, R3은 헤테로 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 25의 선형, 가지형 또는 고리형 구조의 포화 또는 불포화 탄화수소기이며, R4는 수소 원자 또는 메틸기이고, n은 탄화수소의 반복단위개수로서, 0 내지 12이다.
1. A coating composition for forming a fine pattern, comprising a photosensitive polymer comprising a monomer represented by the following formula (1), a photoacid generator, an acid diffusion controller, and an organic solvent.
[Chemical Formula 1]
Figure pat00211

Wherein R 1 is a -CH 2 CF 3 group or a -CH 2 OCH 3 group, R 2 is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, which may or may not contain a fluorine (F) atom, or R 3 is a linear or branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms, which may or may not contain 1 to 20 heteroatoms, R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, n is the number of repeating units of the hydrocarbon,
청구항 1에 있어서, 상기 감광성 고분자 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 미세패턴 형성용 코팅 조성물.
[화학식 2]
Figure pat00212

상기 화학식 2에서, R4는 각각 수소 원자 또는 메틸기이고, R5는 상기 화학식 1의 일부 구조인
Figure pat00213
이며, X 및 Y는 헤테로 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 25의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 또는 불포화 탄화수소기이며, a, b 및 c는 상기 화학식 2의 고분자를 구성하는 각각의 단량체 반복단위의 몰 퍼센트로서, 상기 a는 10 내지 100 몰%이고, 상기 b 및 c는 0 내지 50 몰%이다.
The coating composition for fine pattern formation according to claim 1, wherein the photosensitive polymer compound is represented by the following formula (2).
(2)
Figure pat00212

In the general formula (2), R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 5 is a partial structure of the general formula
Figure pat00213
And X and Y are linear, branched and / or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon groups having 1 to 25 carbon atoms, with or without 1 to 20 heteroatoms, and a, b, and c are as defined in Formula Wherein a is from 10 to 100 mol%, and b and c are from 0 to 50 mol%, based on the molar percent of each monomer repeating unit constituting the polymer.
청구항 1에 있어서, 상기 광산발생제는 하기 화학식 3으로 표시되는 것인 미세패턴 형성용 코팅 조성물.
[화학식 3]
Figure pat00214

상기 화학식 3에서, R4는 각각 수소 원자 또는 메틸기이고, R7은 아민기(-NH)를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 6의 선형, 가지형 및/또는 고리형 탄화수소기이고, R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기이며, Z는 황(S) 또는 요오드(I)이고, X 및 Y는 헤테로 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 25의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 또는 불포화 탄화수소기이며, a, b, c 및 g는 상기 화학식 3의 고분자를 구성하는 각각의 단량체 반복단위의 몰 퍼센트로서, 상기 a는 10 내지 100 몰%이고, 상기 b 및 c는 0 내지 50 몰%이며, 상기 g는 0 내지 20 몰%이다.
The coating composition for fine pattern formation according to claim 1, wherein the photoacid generator is represented by the following formula (3).
(3)
Figure pat00214

In Formula 3, R 4 are each a hydrogen atom or a methyl group, R 7 is an amine group (-NH) include linear, branched of with or without 1 to 6 carbon atoms and / or a cyclic hydrocarbon group, R 8 , R 9 and R 10 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Z is sulfur (S) or iodine (I), and X and Y are each a group containing 1 to 20 hetero atoms A, b, c, and g are mole percentages of each monomer repeating unit constituting the polymer of Formula 3, and a is 10 To 100 mol%, b and c are 0 to 50 mol%, and g is 0 to 20 mol%.
청구항 3에 있어서, 상기 광산발생제는 상기 화학식 3으로 표시되는 광산발생제, 술포늄염, 요오도늄염, 술포닐디아조메탄, N-술포닐옥시이미드, 옥심-O-술포네이트형 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 미세패턴 형성용 코팅 조성물.The photoacid generator according to claim 3, wherein the photoacid generator is a photoacid generator, a sulfonium salt, an iodonium salt, a sulfonyldiazomethane, an N-sulfonyloxyimide, an oxime-O- ≪ / RTI > and mixtures thereof. 청구항 1에 있어서, 상기 산확산 조절제는 하기 화학식 4로 표시되는 것인 미세패턴 형성용 코팅 조성물.
[화학식 4]
Figure pat00215

상기 화학식 4에서, R4는 각각 수소 원자 또는 메틸기이고, R11은 헤테로 원자를 1 내지 10개 포함하는 탄소수 1 내지 20의 사슬형 및/또는 고리형 포화 또는 불포화 탄화수소기이고, R12 및 R13은 각각 수소이거나, 헤테로 원자 1 내지 5개를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 15의 사슬형 및/또는 고리형 포화 또는 불포화 탄화수소기이고, X 및 Y는 헤테로 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 25의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 또는 불포화 탄화수소기이며, h, i 및 j는 상기 화학식 4의 고분자를 구성하는 단량체 반복단위의 몰 퍼센트로서, 상기 h는 5 내지 75 몰%이고, 상기 i 및 j는 각각 독립적으로 0 내지 95 몰%이다.
The coating composition for fine pattern formation according to claim 1, wherein the acid diffusion controlling agent is represented by the following formula (4).
[Chemical Formula 4]
Figure pat00215

Wherein R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, R 11 is a chain and / or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and 1 to 10 hetero atoms, R 12 and R 13 are each hydrogen or a chain and / or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, with or without 1 to 5 heteroatoms, and X and Y include 1 to 20 heteroatoms And h, i and j are molar percentages of monomer repeating units constituting the polymer of formula (4), h is a molar ratio of 5 to 75 mol%, and each of i and j is independently 0 to 95 mol%.
청구항 5에 있어서, 상기 산확산 조절제는 제1, 제2 및 제3급의 지방족 아민류, 방향족 아민류, 복소환 아민류, 카르복시기를 갖는 질소 함유 화합물, 히드록시기를 갖는 질소 함유 화합물, N-옥시드류, 아미드류, 이미드류, 카바메이트류, 암모늄염류 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것에 혼합되어 사용할 수 있는 것인 미세패턴 형성용 코팅 조성물.[5] The method of claim 5, wherein the acid diffusion controller is selected from the group consisting of first, second and third classes of aliphatic amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen containing compounds having a carboxyl group, nitrogen containing compounds having a hydroxy group, Wherein the coating composition can be used in admixture with those selected from the group consisting of dewaxed, imidized, carbamates, ammonium salts, and mixtures thereof. 청구항 1에 있어서, 상기 유기용매는 에틸렌글리콜 모노메틸에틸, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노아세테이트, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 모노아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소아밀케톤, 시클로헥산온, 디옥산, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 메틸피루베이트, 에틸피루베이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시 프로피오네이트, N,N-디메틸포름아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, N-메틸 2-피롤리돈, 3-에톡시에틸프로피오네이트, 2-헵탄온, 감마-부티로락톤, 2-히드록시프로피온에틸, 2-히드록시 2-메틸프로피온산에틸, 에톡시초산에틸, 히드록시초산에틸, 2-히드록시 3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시 2- 메칠프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시 2-메틸프로피온산에틸, 초산에틸, 초산부틸 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 미세패턴 형성용 코팅 조성물.[3] The method of claim 1, wherein the organic solvent is selected from the group consisting of ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, Propylene glycol monoacetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, cyclohexanone, dioxane, methyl lactate, ethyl lactate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropyl N-dimethylacetamide, N-methyl 2-pyrrolidone, 3-ethoxyethyl propionate, 2-heptanone, gamma-butyrolactone, -Butyrolactone, 2-hydroxypropionethyl, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, 2-hydroxy- Is selected from the group consisting of methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, isopropyl, isobutyl, isobutyl, isobutyl, isobutyl, ≪ / RTI > 청구항 1에 있어서, 상기 감광성 고분자 화합물의 함량은 전체 미세패턴 형성용 코팅 조성물에 대하여 3 내지 30 중량%이고, 상기 광산발생제의 함량은 상기 감광성 고분자 화합물 100 중량부에 대하여 0.05 내지 30 중량부이고, 상기 산확산 조절제의 함량은 전체 미세패턴 형성용 코팅 조성물에 대하여 0.1 내지 5 중량%이며, 나머지는 유기용매인 것인 미세패턴 형성용 코팅 조성물.The photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the content of the photosensitive polymer compound is 3 to 30% by weight based on the coating composition for forming an entire fine pattern, the content of the photoacid generator is 0.05 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the photosensitive polymer compound , The content of the acid diffusion controlling agent is 0.1 to 5% by weight based on the entire coating composition for fine pattern formation, and the balance is an organic solvent. 청구항 1에 있어서, 상기 감광성 고분자 화합물, 광산발생제 및 산확산 조절제의 중량평균분자량은 2,000 내지 20,000인 것인 미세패턴 형성용 코팅 조성물.The coating composition for fine pattern formation according to claim 1, wherein the weight average molecular weight of the photosensitive polymer compound, the photoacid generator, and the acid diffusion controlling agent is 2,000 to 20,000. 청구항 1에 있어서, 상기 미세패턴 형성용 코팅 조성물은 하기 화학식 5로 표시되는 액침 고분자 화합물을 더욱 포함하는 것인 미세패턴 형성용 코팅 조성물.
[화학식 5]
Figure pat00216

상기 화학식 5에서, R4는 각각 수소 원자 또는 메틸기이고, R6는 산소 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않고, 불소 원자 1 내지 20개를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 선형, 가지형 및/또는 고리형의, 불소알킬기 및/또는 불소알코올기를 포함하는 탄화수소기이고, X 및 Y는 헤테로 원자 1 내지 20개를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 25의 선형, 가지형 및/또는 고리형의 포화 또는 불포화 탄화수소기이며, d, e 및 f는 상기 화학식 5의 고분자를 구성하는 각각의 단량체 반복단위의 몰 퍼센트로서, 상기 d는 5 내지 75 몰%이고, 상기 e는 0 내지 95 몰%이며, 상기 f는 0 내지 50 몰%이다.
The coating composition for fine pattern formation according to claim 1, wherein the coating composition for fine pattern formation further comprises an immersion polymer compound represented by the following formula (5).
[Chemical Formula 5]
Figure pat00216

In Formula 5, R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, R 6 is a linear, branched, or cyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms containing 1 to 20 fluorine atoms, And / or a hydrocarbon group containing a cyclic, fluoroalkyl group and / or fluoro alcohol group, and X and Y are linear, branched and / or cyclic alkyl groups having 1 to 25 carbon atoms, which may or may not contain 1 to 20 hetero atoms And d is from 5 to 75 mol%, e is from 0 to 95 mol%, and d is from 5 to 75 mol% And f is 0 to 50 mol%.
피식각층이 형성된 반도체 기판 상에 청구항 1에 기재된 미세패턴 형성용 코팅 조성물을 도포하여 포토레지스트막을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트막을 노광 마스크 및 노광기로 노광하는 단계; 및
포지티브 톤 현상액인 알칼리 수용성 현상액으로 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 미세패턴 형성방법.
Forming a photoresist film by applying the coating composition for fine pattern formation according to claim 1 on a semiconductor substrate having a patterned layer formed thereon;
Exposing the photoresist film with an exposure mask and an exposure apparatus; And
Forming a photoresist pattern by developing with an alkali water-soluble developer which is a positive tone developer.
KR1020130126056A 2013-10-22 2013-10-22 Coating composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same KR102182320B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130126056A KR102182320B1 (en) 2013-10-22 2013-10-22 Coating composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130126056A KR102182320B1 (en) 2013-10-22 2013-10-22 Coating composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150046613A true KR20150046613A (en) 2015-04-30
KR102182320B1 KR102182320B1 (en) 2020-11-24

Family

ID=53037939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130126056A KR102182320B1 (en) 2013-10-22 2013-10-22 Coating composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102182320B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017021342A (en) * 2015-07-14 2017-01-26 住友化学株式会社 Resist Composition
JP2017167371A (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Jsr株式会社 Method for forming negative resist pattern

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090122196A (en) * 2007-01-31 2009-11-26 후지필름 가부시키가이샤 Positive resist composition and pattern forming method using the positive resist composition
KR20130009695A (en) * 2011-07-14 2013-01-23 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Patterning process and resist composition
KR20130014351A (en) * 2011-07-28 2013-02-07 후지필름 가부시키가이샤 Pattern forming method, active ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film, method of manufacturing electronic device, and electronic device
JP2013064880A (en) * 2011-09-16 2013-04-11 Jsr Corp Photoresist composition, resist pattern forming method, and polymer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090122196A (en) * 2007-01-31 2009-11-26 후지필름 가부시키가이샤 Positive resist composition and pattern forming method using the positive resist composition
KR20130009695A (en) * 2011-07-14 2013-01-23 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Patterning process and resist composition
KR20130014351A (en) * 2011-07-28 2013-02-07 후지필름 가부시키가이샤 Pattern forming method, active ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film, method of manufacturing electronic device, and electronic device
JP2013064880A (en) * 2011-09-16 2013-04-11 Jsr Corp Photoresist composition, resist pattern forming method, and polymer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017021342A (en) * 2015-07-14 2017-01-26 住友化学株式会社 Resist Composition
JP2017167371A (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Jsr株式会社 Method for forming negative resist pattern

Also Published As

Publication number Publication date
KR102182320B1 (en) 2020-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101741297B1 (en) Pattern forming process
KR101429306B1 (en) Patterning process
KR101704474B1 (en) Additive for resist and resist composition comprising same
KR20050098957A (en) Photoresist composition and method of forming resist pattern
JP5741340B2 (en) Resist underlayer film forming composition, polymer, resist underlayer film, pattern forming method, and semiconductor device manufacturing method
KR101543816B1 (en) Method for forming resist pattern and resist pattern miniaturizing resin composition
TWI675255B (en) Active light sensitive or radiation sensitive resin composition, pattern forming method, and method for manufacturing electronic device
KR20120078672A (en) Polymers, photoresist compositions and methods of forming photolithographic patterns
KR20140020779A (en) Monomer, polymer, resist composition, and patterning process
KR20170045136A (en) Resist composition and method of forming resist pattern
KR20170130526A (en) METHOD FOR FORMING PATTERN, METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRONIC DEVICE, AND SENSITIVE ACTIVE LIGHT OR RADIATION RESIN
KR101855504B1 (en) Photoresist composition comprising crosslinking curing material
TW201437755A (en) Pattern forming process
KR20130076364A (en) Additive for resist and resist composition comprising same
KR102451849B1 (en) Resist composition and method of forming resist pattern
KR102182320B1 (en) Coating composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same
KR101633657B1 (en) Additive for resist and resist composition comprising same
TWI509360B (en) Positive resist composition and patterning process
KR101761897B1 (en) Additive for resist and resist composition comprising same
KR101731036B1 (en) Additive for resist and resist composition comprising same
JP2006184575A (en) Material for forming resist protective film and resist pattern forming method using same
KR102205849B1 (en) Photoresist composition and method for forming fine pattern using the same
JP5924428B2 (en) Polymer
CN108693711A (en) Anti-corrosion agent composition and corrosion-resisting pattern forming method and compound and acid diffusion controlling agent
KR101262445B1 (en) Absorber and organic antireflective protecting composition layer containing thereof

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant