KR20190039990A - 환경적으로 안정한 후막성 화학증폭형 레지스트 - Google Patents

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Abstract

본 발명에는 화학적으로 안정한, 화학증폭형(CA) 포지티브 레지스트 조성물이 기술되어 있다. 이 레지스트 조성물은 적어도 2 종류의 중합체 플랫폼의 블렌드를 기초로 한다. 제1 플랫폼은 낮은 활성화 에너지의 아세탈 블록 폴리하이드록시스티렌(PHS)계 수지이고; 제2 플랫폼은 높은 활성화 에너지의 산 반응성기를 함유하는 아크릴레이트계 수지[예컨대, 3급-부틸 아크릴레이트(t-BA)]이다. 또한, 상기 레지스트 조성물은 적절한 용매 중에 용해된 광산 발생제(PAG), 염기 켄처, 계면활성제도 포함한다. 또한, 본 발명에는 기판 상에 포토레지스트 릴리프 이미지를 형성하는 방법에서의 상기 레지스트 조성물의 용도가 기술되어 있다.

Description

환경적으로 안정한 후막성 화학증폭형 레지스트
본 발명에는 화학적으로 안정한, 화학증폭형(CA) 포지티브 레지스트 조성물이 기술되어 있다. 이 레지스트 조성물은 적어도 2 종류의 중합체 플랫폼의 블렌드를 기초로 한다. 제1 플랫폼은 낮은 활성화 에너지의 아세탈 블록 폴리하이드록시스티렌(PHS)계 수지이고; 제2 플랫폼은 높은 활성화 에너지의 산 반응성기를 함유하는 아크릴레이트계 수지[예컨대, 3급-부틸 아크릴레이트(t-BA)]이다. 또한, 상기 레지스트 조성물은 적절한 용매 중에 용해된 광산 발생제(PAG), 염기 켄처(base quencher), 계면활성제도 포함한다. 또한, 본 발명에는 기판 상에 포토레지스트 릴리프 이미지(relief image)를 형성하는 방법에서의 상기 레지스트 조성물의 용도가 기술되어 있다.
포토레지스트 조성물은 집적 회로의 제작에서와 같이 소형화 전자 부품을 제조하는 마이크로리소그래피(microlithography) 공정에 사용된다. 일반적으로, 이러한 공정에서는 포토레지스트 조성물의 코팅된 막을 집적 회로, 회로 기판 및 평판 디스플레이 기판의 제조에 사용되는 규소 웨이퍼와 같은 기판에 도포한다. 이후, 코팅된 기판을 소성시켜 포토레지스트 조성물 중의 용매를 증발시키고 기판에 상기 코팅을 고정시킨다. 다음으로, 상기 기판의 소성된 코팅 표면을 화학 방사선에 이미지 형성 방식(image-wise)으로 노광시킨다.
상기 화학 방사선 노광은 코팅된 표면의 노광 영역에서 화학적 변형을 일으킨다. 가시광선, 자외선(UV), 극자외선(EUV), 전자빔 및 X선 방사 에너지가 마이크로리소그래피 공정에서 오늘날 흔히 사용되는 방사선 유형이다. 상기 이미지 형성 방식의 노광 후, 상기 코팅된 기판을 현상제 용액으로 처리하여 기판의 코팅된 표면의 방사선 노광 영역(포지티브형 포토레지스트의 경우) 또는 비노광 영역(네거티브형 포토레지스트의 경우)을 용해시켜 제거한다.
상기 현상 작업 후, 이제 부분적으로 비보호된 기판은 기판-에칭액, 플라즈마 가스 또는 반응성 이온으로 처리할 수 있거나, 또는 이 기판은 현상 동안에 포토레지스트 코팅이 제거된 기판의 공간에 침착된 금속 또는 금속 복합물을 가질 수 있다. 포토레지스트 코팅이 여전히 남아 있는 기판의 영역은 보호된다. 이후에, 포토레지스트 코팅의 나머지 영역들을 스트리핑 작업 동안에 제거하여 패턴화 기판 표면을 남길 수 있다. 어떤 경우에는, 기저층 기판에 대한 부착성을 증대시키기 위해, 현상 단계 후 및 에칭 단계 전에, 나머지 포토레지스트 층을 열처리하는 것이 바람직하다.
웨이퍼 레벨 패키징, 디스플레이, 발광 다이오드 용도 또는 초소형 전자기계 시스템과 같은 패턴화된 구조의 제조에서는, 전기적 상호연결부 밀도가 증가하기 때문에 상기 전기적 상호연결부의 전기화학적 증착법이 사용되어 왔다. 예를 들어, 다음의 자료[Gary Solomon, "Process integration of electroplated solder bumps for WLP", Solid State Technology, http://electroiq.com/blog/2001/11/process-integration-of-electroplated-solder-bumps-for-wlp/(November 1, 2001)]를 참조할 수 있다. 웨어퍼 레벨 패키징의 재분배를 위한 금 범프, 구리 또는 다른 금속의 포스트 및 구리 트레이스(trace)는 진전된 상호연결부 기술로 최종 금속 구조물을 형성하기 위해 차후에 전기도금될 수 있는 포토레지스트 몰드를 필요로 한다. 상기 포토레지스트 층은 임계층(critical layer)의 IC 제조시 사용되는 포토레지스트에 비해 상당히 두껍다. 피처 크기(feature size) 및 포토레지스트 두께가 모두 통상적으로 2 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위이기 때문에, 높은 종횡비(포토레지스트 두께 대 선폭)가 포토레지스트에 패턴화되어야 한다.
통상적인 스핀 캐스팅 용매, 예컨대 PGMEA 또는 PGME에 용해되는 광활성 화합물로서 노볼락 중합체 및 퀴논-디아지드 화합물을 포함하는 포지티브 작용성(Positive-acting) 포토레지스트는 당업계에 널리 공지되어 있다. 노볼락 중합체는 퀴논 디아지드와 반응시키고 중합체와 혼합할 수도 있다. 노볼락/디아지드만을 주성분으로 한 포토레지스트는 특정 유형의 공정, 특히 매우 두꺼운 막의 경우에 필요한 측벽의 경사도 또는 감광성을 보유하지 않는다는 것이 밝혀졌다. 더구나, 현상제에서의 높은 암막 손실(dark-film loss)이 관찰되는 경우가 많아서, 이러한 코팅은 코팅 균일도가 좋지 않을 수 있다.
통상적인 스핀 캐스팅 용매, 예컨대 PGMEA 또는 PGME에 용해되는, 공지된 화학증폭형 포토레지스트, 예컨대 블록 폴리-4-하이드록시스티렌(PHOST), 하이드록시스티렌을 포함하는 블록 공중합체 및 블록 (메트)아크릴산 반복 단위, 예컨대 3급-부틸 (메트)아크릴레이트, 또는 지환족 기, 산 반응성기 및 용해 개질기, 예컨대 무수물 또는 락톤을 포함하는 (메트)아크릴 물질을 주성분으로 하는 것들은 필요한 감광성과 두께 조건을 나타낼 수는 있지만, 도금 또는 에칭과 같은 후속적인 단위 작업 동안에 접착 실패를 나타낼 수도 있다. 또한, 상기 물질들은 코팅 균일도가 불량할 수도 있을 뿐 아니라, 현상 및/또는 세척(rinsing)과 같은 노광 후 공정 동안에 패턴 도괴현상(pattern collapse)에 대한 공정 여유도(process latitude)도 좋지 않다. 이러한 실패는 패턴 도괴현상 및 불량한 코팅 균일도에 대한 공정 여유도의 결여로 인해 거칠거나, 언더컷(undercut)되거나 금속 피처(feature)의 어딘가에 돌출부를 갖는 피처 측벽을 유발시킬 수 있어, 높은 결함수(defect count)를 갖는 피처를 생성하게 된다. 또한, 이들 포토레지스트는 엄청나게 고가일 수 있다.
통상적인 스핀 캐스팅 용매, 예컨대 PGMEA(1-메톡시 3-프로필아세테이트) 또는 PGME(1-메톡시-프로판올)에 용해되는, 블록 폴리-4-하이드록시스티렌(PHOST), 하이드록시스티렌을 포함하는 블록 공중합체 및 블록 (메트)아크릴산 반복 단위, 예컨대 3급-부틸 (메트)아크릴레이트, 또는 지환족 기, 산 반응성기 및 용해 개질기, 예컨대 무수물 또는 락톤을 포함하는 (메트)아크릴 물질을 주성분으로 하는 중합체들과 노볼락 중합체의 혼합물을 포함하는 화학증폭형 레지스트는 필요한 감광성과 두께 조건을 나타낼 수는 있지만, 도금 또는 에칭과 같은 후속적인 단위 작업 동안에 접착 실패를 나타낼 수도 있다. 또한, 상기 물질들은 코팅 균일도가 불량할 수도 있을 뿐 아니라, 단위 조작 공정 동안에 패턴 도괴현상에 대한 공정 여유도도 좋지 않다. 이러한 실패는 패턴 도괴현상 및 불량한 코팅 균일도에 대한 공정 여유도의 결여로 인해 거칠거나, 언더컷되거나 금속 피처의 어딘가에 돌출부를 갖는 피처 측벽을 유발시킬 수 있어, 높은 결함수를 갖는 피처를 생성하게 된다.
포토레지스트 조성물은 컴퓨터 칩 및 집적 회로의 제작에서와 같이 소형화 전자 부품을 제조하는 마이크로리소그래피 공정에 사용된다. 일반적으로, 이러한 공정에서는 우선 포토레지스트 조성물의 코팅막을 집적 회로의 제조에 사용되는 규소 웨이퍼와 같은 기판 물질에 도포한다. 이후, 코팅된 기판을 소성시켜 포토레지스트 조성물 중의 용매를 증발시키고 기판에 상기 코팅을 고정시킨다. 다음으로, 상기 기판의 소성된 코팅 표면을 방사선에 이미지 형성 방식으로 노광시킨다.
상기 방사선 노광은 코팅된 표면의 노광 영역에서 화학적 변형을 일으킨다. 가시광선, 자외선(UV), 전자빔 및 X선 방사 에너지가 마이크로리소그래피 공정에서 오늘날 흔히 사용되는 방사선 유형이다. 상기 이미지 형성 방식의 노광 후, 상기 코팅된 기판을 현상제 용액으로 처리하여 기판의 코팅된 표면의 방사선 노광 영역 또는 비노광 영역을 용해시켜 제거한다.
포토레지스트 조성물에는 네가티브 작용성 및 포지티브 작용성의 2가지 유형이 있다. 네가티브 작용성 포토레지스트 조성물을 이미지 형성 방식으로 방사선에 노광시키는 경우, 방사선에 노광된 레지스트 조성물 영역은 현상액에 대한 가용성이 낮아지는 반면(예, 가교결합 반응이 일어남), 포토레지스트 코팅의 비노광 영역은 이러한 용액에 대해 비교적 가용성인 상태로 유지된다. 따라서, 노광된 네가티브 작용성 레지스트를 현상제로 처리하면 포토레지스트 코팅의 비노광 영역이 제거되고 상기 코팅에 네가티브 이미지가 생성된다. 이렇게 함으로써, 포토레지스트 조성물이 증착되는 하부 기판 표면에서 목적하는 부분이 벗겨진다.
한편, 포지티브 작용성 포토레지스트 조성물을 이미지 형성 방식으로 방사선에 노광시키는 경우, 방사선에 노광된 포토레지스트 조성물의 영역들은 현상액에 대한 가용성이 더욱 높아지는 반면(예, 재배열 반응이 일어남), 노광되지 않은 영역은 현상액에 대해 비교적 불용성인 상태로 유지된다. 따라서, 노광된 포지티브 작용성 포토레지스트를 현상제로 처리하면 코팅의 노광 영역이 제거되고 포토레지스트 코팅에 포지티브 이미지가 생성된다. 여기에서도 마찬가지로, 하부 기판 표면의 목적하는 부분이 벗겨진다.
상기 현상 작업 후, 이제 부분적으로 비보호된 기판은 기판-에칭액, 플라즈마 가스로 처리할 수 있거나, 또는 이 기판은 현상 동안에 포토레지스트 코팅이 제거된 기판의 공간에 침착된 금속 또는 금속 복합물을 가질 수 있다. 포토레지스트 코팅이 여전히 남아 있는 기판의 영역은 보호된다. 이후에, 포토레지스트 코팅의 나머지 영역들을 스트리핑 작업 동안에 제거하여 패턴화된 기판 표면을 남길 수 있다. 어떤 경우에는, 기저층 기판에 대한 부착성을 증대시키기 위해, 현상 단계 후 및 에칭 단계 전에, 나머지 포토레지스트 층을 열처리하는 것이 바람직하다.
웨이퍼 레벨 패키징과 같은 패턴화된 구조의 제조에서는, 전기적 상호연결부의 밀도가 증가하기 때문에 상기 전기적 상호연결부의 전기화학적 증착법이 사용되어 왔다. 예를 들어, 다음의 자료[Gary Solomon, "Process integration of electroplated solder bumps for WLP", Solid State Technology, http://electroiq.com/blog/2001/11/process-integration-of-electroplated-solder-bumps-for-wlp/(November 1, 2001)]를 참조할 수 있다.
웨어퍼 레벨 패키징의 재분배를 위한 금 범프, 구리 포스트 및 구리 와이어는 진전된 상호연결부 기술로 최종 금속 구조물을 형성하기 위해 차후에 전기도금될 수 있는 레지스트 몰드를 필요로 한다. 상기 레지스트 층은 임계층의 IC 제조시 사용되는 포토레지스트에 비해 상당히 두껍다. 피처 크기 및 레지스트 두께가 모두 통상적으로 2 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위이기 때문에, 높은 종횡비(레지스트 두께 대 선폭)가 포토레지스트에 패턴화되어야 한다.
초소형전자기계 장치로 사용하기 위해 제조된 소자도 해당 장치의 부품을 특정하기 위해 상당히 두꺼운 포토레지스트 막을 사용한다.
발명의 개요
본 발명의 한 양태는 하기 성분들을 포함하는 신규한 포토레지스트 조성물이다: 반응물 (i) 내지 (iii), 즉 (i) 노볼락 중합체, (ii) 치환 또는 비치환된 하이드록시스티렌 및 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트와 메타크릴레이트의 혼합물을 포함하는 중합체로서, 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트가 탈보호를 위해 높은 활성화 에너지를 필요로 하는 산 반응성 기에 의해 보호되는 것인 중합체, 및 (iii) 비닐 에테르 및 비치환 또는 치환된 불포화 헤테로지환족으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물 사이에서 산 촉매의 부재 하에 형성된 반응 생성물을 포함하는 성분(1);
하기 일반식에서 선택된 고리 구조를 포함하는 하나 이상의 헤테로시클릭 티올 화합물 또는 이의 호변이성체를 포함하는 성분(2):
Figure pct00001
(상기 식에서, 고리 구조는 4∼8개의 원자를 갖는 단일 고리 구조, 또는 5∼20개의 원자를 갖는 다중 고리 구조이고, 단일 고리 구조 또는 다중 고리 구조는 방향족, 비방향족, 또는 헤테로방향족 고리를 포함하며, X는 단일 결합에 의해 고리에 연결되고 CRaRb, O, S, Se, Te 및 NRc로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 또는 X는 이중 결합에 의해 고리에 연결되고 CRa 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되며, Y는 CRa 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되고, Ra, Rb 및 Rc는 H, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알킬기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알킬기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알케닐기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알케닐기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알키닐기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알키닐기, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 방향족기, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 헤테로방향족기, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 방향족기 및 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 헤테로방향족기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택됨);
하기 화학식으로 이루어진 하나 이상의 중합체를 포함하는 성분(3):
Figure pct00002
(상기 식에서, R1은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이고, R2는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이며, R3은 C1 내지 C4 알킬 또는 C2 내지 C4 알킬렌하이드록시 모이어티이고, R4는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이며, R5는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고, x, y, z 및 w는 각 유형의 반복 단위의 몰%이며, 여기서 x는 약 30 내지 약 40 몰%이고, y는 약 60 내지 약 70 몰%이며, z는 약 0 내지 약 10 몰%이고, x, y, z 및 w의 합은 100 몰%이며, z 및 w의 합은 약 10 몰%를 초과하지 않음);
약 365.4 nm 내지 약 578.2 nm의 파장을 갖는 방사선 조사시, -1 이하의 pKa를 갖는 강산을 방출하는 하나 이상의 광산 발생제 첨가제를 포함하는 성분(4);
하나 이상의 염기 첨가제를 포함하는 성분(5);
노볼락 중합체 또는 폴리비닐 알킬 에테르 중합체로부터 선택된 임의의 접착 증진제를 포함하는 성분(6);
그리고 마지막으로, 용매를 포함하는 성분(7).
본 발명의 또 다른 측면은, 다음의 단계들: (a) 상기 신규한 포토레지스트 조성물로부터 형성된 포토레지스트 조성물의 층을 기판 상에 도포하는 단계, 및 (b) 상기 포토레지스트 층을 활성화 방사선에 노광시키고 그 노광된 포토레지스트 층을 현상하는 단계를 포함하는, 기판 상에 포토레지스트 릴리프 이미지를 형성하는 방법이다:
도 1: 제제(1)이 24시간까지 PED 안정성을 제공함을 보여주는 SEM 연구
도 1a: 제제(1a)가 22시간까지 PED 안정성을 제공함을 보여주는 SEM 연구
도 2: 제제(2)가 20시간까지 PED 안정성을 제공함을 보여주는 SEM 연구
도 3: 제제(3)과 (4)가 불량한 PED 안정성을 제공함을 보여주는 SEM 연구
도 4: 제제(6)이 불량한 PED 안정성을 제공함을 보여주는 SEM 연구
도 5: 제제(6)이 불량한 PED 안정성을 제공함을 보여주는 SEM 연구
도 6: 제제(1)에 비해 AZ® MiR-900 및 AZ® 10XT가 더 불량한 패턴 프로파일과 테이퍼형(tapered) 측벽 및 풋팅(footing)을 제공함을 보여주는, 제제(1)과 AZ® MiR-900 및 AZ® 10XT 간의 SEM 비교.
도 7 : 아세탈 블록 PHS 중합체에서의 차이의 영향을 보여주는 제제(8)과 비교한 제제(1).
도 8: 반응된 EVE에 대한 함수로서 CN6 중합체의 용해 속도(DR)
도 9: 파라-톨루엔설폰산의 존재 하에 가열 전(위)과 가열 후(아래)의 CZ6 중합체에 대한 FT-IR 스펙트럼 연구
본원에 사용된 바와 같이, "또는"이라는 접속사는 문맥에 의해 달리 나타내거나 요구되지 않는 한, 한정하려는 의미로 사용한 것은 아니다. 예를 들어, "또는, 다르게는(대안적으로)"이라는 어구는 한정적인 의미로 사용하려는 것이다. 추가의 예로서, "또는"은 특정 자리에서의 화학적 치환을 기술하는 경우 한정적일 수 있다.
본원에서, "반복 단위"는 단량체로부터 유도된 중합체 반복 단위를 지칭한다.
본원에서, 중합체 내 반복 단위는 이의 상응하는 단량체에 의해 지칭될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 아크릴레이트 단량체(I)은 이의 중합체 반복 단위(II)에 상응한다.
Figure pct00003
본원에서, "(메트)아크릴레이트 반복 단위"라는 용어는 아크릴레이트 반복 단위 또는, 다르게는, 메타크릴레이트 반복 단위를 지칭할 수 있다. 따라서, "아크릴산" 및 "메타크릴산"은 "(메트)아크릴산"으로 총괄하여 지칭하고, "아크릴산 유도체" 및 "메타크릴산 유도체"는 "(메트)아크릴산 유도체"로 총괄하여 지칭하며, "아크릴레이트" 및 "메타크릴레이트"는 "(메트)아크릴레이트"로 총괄하여 지칭한다.
본원에서 "산 반응성기"(산 분해성기로도 알려짐)라는 용어는 촉매량의 산, 가산분해 공정에 의해, 또는 케탈 또는 아세탈 보호 모이어티 또는 안정한 탄소 양이온(carbocation)의 가수분해를 통해, 케탈, 아세탈 또는 실릴 모이어티의 가수분해에 의해 분해가능한 (반응성으로도 알려짐) 보호기를 포함한다. 상기 가산분해 공정은 가산분해에 의해 분해가능한 적절한 보호기에 대한 양성자의 촉매 작용시 진행하며, 3급 탄소 양이온, 또는 안정화된 2차 탄소 양이온(예컨대, 2차 벤질형, 알릴형 등)의 중개를 수반한다. 또한, 상기 산 반응성기에 의해 형성된 중간체인 탄소 양이온은 탄소 양이온 탄소에 직접적으로 부착된 탄소에 부착된 하나 이상의 가용 수소를 가져야 한다. 이는 상기 탄소 양이온으로 하여금 제거 반응에 참여하여 올레핀을 형성하여 처음에 탄소 양이온을 형성시킨 상기 산 모이어티를 재생시키도록 한 후, 이는 다른 기 등을 분해할 수 있다.
가수분해 공정을 통한 보호기의 분해도 사용될 수 있지만, 이것은 이들 보호기가 산 촉매를 효율적으로 재생시키기에 유리한 물과 반응할 수 있는 안정한 양이온의 중개를 통해 분해하는 경우에만 그러하다. 이러한 보호기로는 케탈, 아세탈 및 실릴 보호기를 들 수 있다.
가용 베타-수소를 함유하지 않는 1차, 비활성화 2차 탄소 양이온 또는 3급 탄소 양이온을 방출하는 모이어티는 본 발명의 포지티브 작용성 감광성 조성물을 위해 효율적인 산 분해성 보호기가 아닌데, 이는 이들이 산 촉매를 재생하는 역량이 좋지 않아서 결과적으로 불량한 산 분해 효율을 가지고, 효율적으로 화학적 증폭을 유도하지 않아 리소그래피 민감도가 불량하거나 없는 레지스트 조성물을 초래할 것이기 때문이다.
아릴이라는 용어는 하나의 부착점을 갖는 방향족 모이어티(예컨대, 페닐, 안트라실, 나프틸 등)을 지칭한다. 상기 부착점과는 별도로, 아릴기는 알킬기, 알킬옥시, 트리알킬실릴, 트리알킬실릴옥시, 아릴, 아릴옥시 기 또는 할라이드(예컨대, F, Cl, I, Br)로 치환될 수 있다.
알킬이라는 용어는 하나의 부착점을 갖는 선형, 분지형 또는 환형 알칸 모이어티(예컨대, 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, 3급-부틸, 사이클로헥실 등)를 일컫는다. 상기 부착점과는 별도로, 알킬기는 알킬기, 아릴기 또는 할라이드(예컨대, F, Cl, I, Br)로 치환될 수 있다. 구체적인 알킬 모이어티에 대한 탄소수는 다음과 같다: C1 내지 C10 선형 알킬, C3 내지 C10 분지형 알킬, C3 내지 C10 환형 알킬, C4 내지 C10 지환족 알킬.
알킬렌이라는 용어는 2개의 부착점을 갖는 선형, 분지형 또는 환형 알칸 모이어티(예컨대, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 등)를 지칭한다. 상기 부착점과는 별도로, 알킬렌기는 알킬기, 아릴기 또는 할라이드(예컨대, F, Cl, I, Br)로 치환될 수 있다. 구체적인 알킬 모이어티에 대한 탄소수는 다음과 같다: C1 내지 C10 선형 알킬렌, C3 내지 C10 분지형 알킬렌, C3 내지 C10 환형 알킬렌, C4 내지 C10 지환족 알킬렌.
알킬옥시라는 용어는 산소를 통한 하나의 부착점을 갖는 선형, 분지형 또는 환형 알칸 모이어티(예컨대, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, n-부톡시, 3급-부톡시, 사이클로헥실옥시 등)를 지칭한다. 상기 부착점과는 별도로, 알킬기는 알킬기, 아릴기 또는 할라이드(예컨대, F, Cl, I, Br)로 치환될 수 있다. 구체적인 알킬 모이어티에 대한 탄소수는 다음과 같다: C1 내지 C10 선형 알킬옥시, C3 내지 C10 분지형 알킬옥시, C3 내지 C10 환형 알킬옥시, C4 내지 C10 지환족 알킬옥시.
알킬카보닐옥시라는 용어는 카보닐옥시 모이어티(-C=O-O)를 통한 하나의 부착점을 갖는 선형, 분지형 또는 환형 알칸 모이어티(예컨대, 3급-부틸옥시카보닐, 에틸옥시카보닐, 프로필옥시카보닐 등)를 일컫는다.
아릴옥시라는 용어는 산소를 통한 하나의 부착점을 갖는 상기 정의된 바와 같은 아릴 모이어티(예컨대, 페닐옥시, 안트라실옥시 등)를 가리킨다.
알킬렌아릴이라는 용어는 알킬렌 모이어티 하나의 부착점과 아릴 치환기(예컨대, -CH2-아릴, -CH2-CH2-아릴 등)를 갖는 알킬렌 모이어티를 지칭하는데, 여기서 상기 아릴 및 알킬렌 모이어티는 상기 정의된 바와는 다른 방식으로 정의된다.
"치환된"이라는 용어는, 달리 지시하지 않는 한 1가의 치환기, 예컨대 알킬, 알킬옥시, 할라이드(예컨대, F, Cl 및 Br), 아릴, 아릴옥시 및 이들의 조합을 가리킨다.
본 발명의 한 양태는 하기 성분 (1) 내지 (7)을 포함하는 포토레지스트 조성물이다:
성분(1)은 반응물 (i) 내지 (iii), 즉 (i) 노볼락 중합체, (ii) 치환 또는 비치환된 하이드록시스티렌 및 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트와 메타크릴레이트의 혼합물을 포함하는 중합체로서, 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트가 탈보호를 위해 높은 활성화 에너지를 필요로 하는 산 반응성 기에 의해 보호되는 것인 중합체, 및 (iii) 비닐 에테르 및 비치환 또는 치환된 불포화 헤테로지환족으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물 사이에서 산 촉매의 부재 하에 형성된 반응 생성물을 포함한다. 본 발명의 한 양태에서, 상기 반응 생성물의 용해 속도는 0.26N의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 중에서 30 Å/초 미만, 바람직하게는 5 Å/초 미만이다.
성분(2)는 하기 일반식(III) 또는 (IV)에서 선택된 고리 구조를 포함하는 하나 이상의 헤테로시클릭 티올 화합물 또는 이의 호변이성체를 포함한다:
Figure pct00004
상기 식에서, 고리 구조는 4∼8개의 원자를 갖는 단일 고리 구조, 또는 5∼20개의 원자를 갖는 다중 고리 구조이고, 단일 고리 구조 또는 다중 고리 구조는 방향족, 비방향족, 또는 헤테로방향족 고리를 포함하며, X는 단일 결합에 의해 고리에 연결되고 CRaRb, O, S, Se, Te 및 NRc로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 또는 X는 이중 결합에 의해 고리에 연결되고 CRa 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되며, Y는 CRa 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되고, Ra, Rb 및 Rc는 H, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알킬기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알킬기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알케닐기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알케닐기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알키닐기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알키닐기, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 방향족기, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 헤테로방향족기, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 방향족기 및 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 헤테로방향족기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다.
성분(3)은 하기 화학식(V)로 이루어진 하나 이상의 중합체를 포함한다:
Figure pct00005
상기 식에서, R1은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이고, R2는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이며, R3은 C1 내지 C4 알킬 또는 C2 내지 C4 알킬렌하이드록시 모이어티이고, R4는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이며, R5는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고, x, y, z 및 w는 각 유형의 반복 단위의 몰%이며, 여기서 x는 약 30 내지 약 40 몰%이고, y는 약 60 내지 약 70 몰%이며, z는 약 0 내지 약 10 몰%이고, x, y, z 및 w의 합은 100 몰%이며, z와 w의 합은 약 10 몰%를 초과하지 않는다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, R1은 C1 내지 C8 알킬이다.
성분(4)는 약 365.4 nm 내지 약 578.2 nm의 파장을 갖는 방사선 조사시 -1 이하의 pKa를 갖는 강산을 방출하는 하나 이상의 광산 발생제 첨가제를 포함한다. 성분(5)는 하나 이상의 염기 첨가제를 포함한다. 성분(6)은 노볼락 중합체 또는 폴리비닐 알킬 에테르 중합체로부터 선택된 임의의 접착 증진제를 포함한다. 그리고 마지막으로, 성분(7)은 용매를 포함한다.
성분(1)에 있어서, 반응물(i)에서 노볼락은, 포토레지스트 업계의 숙련자에게 널리 알려진 바와 같이, 적절한 반응 용매 중에서, 산 또는 2가의 금속염 촉매의 존재 하에 페놀 또는 치환된 페놀에, 페놀 또는 치환된 페놀(또는 이들의 조합) 및 알데하이드 또는 케톤(또는 이들의 조합)의 부가-축합 반응을 가하여 제조된 임의의 수지일 수 있다. 적절한 페놀로는, 이에 제한되지는 않지만, 포토레지스트 업계의 숙련자에게 널리 알려진 바와 같이, 페놀, 클로로페놀, 플루오로페놀, m-크레졸, o-크레졸, p-크레졸, m-에틸 페놀, o-에틸 페놀, p-에틸 페놀, m-부틸 페놀, o-부틸 페놀, p-부틸 페놀, 트리메틸실릴페놀, 클로로메틸페놀 2,3-크실레놀, 2,4-크실레놀, 2,5-크실레놀, 2,6-크실레놀, 3,4-크실레놀, 3,5-크실레놀, 3,6-크실레놀, o-페닐 페놀, m-페닐 페놀, p-페닐 페놀, 2,3,5-트리메틸페놀, 2,3,5-트리에틸페놀, 3,4,5-트리메틸페놀, 4-3급--부틸페놀, 3-3급-부틸페놀, 2-3급-부틸페놀, 2-3급-부틸-4-메틸페놀, 2-3급-부틸-5-메틸페놀 및 기타 알킬-치환된 페놀; p-메톡시페놀, m-메톡시페놀, o-메톡시페놀, p-에톡시페놀, m-에톡시페놀, o-에톡시페놀, o-프로폭시페놀, p-프로폭시페놀, 프로폭시페놀 및 기타 알콕시-치환된 페놀; o-이소프로페닐페놀, p-이소프로페닐페놀, 2-메틸-4-이소프로페닐페놀, 2-에틸-4-이소프로페닐페놀 및 기타 이소프로페닐-치환된 페놀: 페닐페놀 및 기타 아릴-치환된 페놀; 4,4'-디하이드록시바이페닐, 비스페놀 A, 하이드로퀴논, 레조르시놀, 2-메틸 레조르시놀, 5-메틸 레조르시놀, 피로갈롤, 카테콜, 및 다른 폴리하이드록시페놀을 포함한다. 본 조성물의 상기 측면의 한 실시양태에서, 상기 페놀은 원하는 용해 속도에 따라 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다. 본 발명의 상기 측면의 추가의 실시양태에서, 상기 반응 생성물인 성분(1)의 용해 속도는 0.26N의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 중에서 약 30 Å/초 미만, 바람직하게는 약 5 Å/초 미만이다.
성분(1)의 한 실시양태에서, 반응물(i)에서 노볼락은 알데하이드를 사용하는 부가-축합 반응에 의해 제조된 것이다. 상기 실시양태에서, 알데하이드는 단독으로 또는 2종 이상의 알데하이드의 조합으로 사용할 수 있다. 적절한 알데하이드의 비제한적인 예로는 포름알데하이드, 파라포름알데하이드, 아세트알데하이드, 벤즈알데하이드, 퍼푸랄, 트리옥산, 프로피온알데하이드, 부틸알데하이드, 트리메틸아세트알데하이드, 아크롤레인 (아크릴알데하이드), 크로톤알데하이드, 사이클로헥산알데하이드, 푸릴아크롤레인, 테레프탈알데하이드, 페닐아세트알데하이드, α-페닐프로필알데하이드, β-페닐프로필알데하이드, o-하이드록시벤즈알데하이드, m-하이드록시벤즈알데하이드, p-하이드록시벤즈알데하이드, o-메틸벤즈알데하이드, m-메틸벤즈알데하이드, p-메틸벤즈알데하이드, o-클로로벤즈알데하이드, m-클로로벤즈알데하이드, p-클로로벤즈알데하이드 및 신남알데하이드 등을 들 수 있다.
성분(1)의 또 다른 실시양태에서, 반응물(i)에서 노볼락은 케톤을 사용하는 부가-축합 반응에 의해 제조된 것이다. 상기 실시양태에서, 케톤은 단독으로 또는 2종 이상의 케톤의 조합으로 사용할 수 있다. 적절한 케톤의 비제한적인 예로는, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤 및 디페닐 케톤을 포함한다. 각각의 상기 케톤은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 추가로, 임의의 알데하이드 및 임의의 케톤의 선택적인 조합도 사용될 수 있다.
성분(1) 중의 반응물(i)을 만들기 위한 산 또는 2가의 금속염 촉매로서, 적절한 물질의 비제한적인 예로는, 무기산, 예컨대 염산, 질산, 황산 등; 유기산, 예컨대 포름산, 옥살산, 말레산 등; 및 구리, 코발트, 마그네슘, 망간, 니켈, 아연 등의 2가 무기 금속염을 들 수 있다. 반응 용매는 보통 친수성 용매, 예컨대 메탄올 또는 디옥산이다.
추가의 실시양태에서, 성분(1)의 반응물(i)은 알칼리-용해성의 막 형성 노볼락 수지이며, 이들의 예로는 페놀-포름알데하이드 노볼락, 크레졸-포름알데하이드 노볼락 및 페놀-개질된 크실레놀-포름알데하이드 노볼락이 포함된다. 노볼락 수지는 문헌["Chemistry and Application of Phenolic Resins", Knop A. and Scheib, W.; Springer Verlag, N.Y., 1979 in Chapter 4]에 예시된 바와 같이 포토레지스트 제조 업계에서 통상적으로 사용되어 왔다. 본 발명의 상기 측면의 보다 구체적인 실시양태에서, 노볼락은 크레졸-포름알데하이드 노볼락으로부터 선택된다.
성분(1)의 반응물(i)의 또 다른 보다 구체적인 비제한적인 예는 알칼리-용해성의 막 형성 노볼락 수지인 크레졸 포름알데하이드 노볼락으로부터 선택될 수 있다.
성분(1)의 반응물(i)의 또 다른 보다 구체적인 비제한적인 예는 크레졸 포름알데하이드 노볼락, 예컨대 m-크레졸/포름알데하이드 노볼락, SPN-560 F 또는 SPN-560 S[벨기에 브뤼셀 소재의 올넥스(Allnex)사 제조]로부터 선택될 수 있다.
성분(1)의 또 다른 실시양태에서, 반응물(ii)에서 중합체는 치환 또는 비치환된 하이드록시스티렌 및 아크릴레이트, 메타크릴레이트를 포함하며, 상기 하이드록시스티렌 반복 단위는 적절하게는 파라 또는 메타 이성질체이고 상기 중합체의 리소그래피 효용성을 방해하지 않는 다양한 치환기, 예컨대 할로겐, 메톡시, 또는 저급 알킬(예컨대, 메틸 또는 에틸)로 치환될 수 있다. α-메틸 하이드록시스티렌으로부터 유도된 반복 단위는 본원에서 반응물(ii)인 중합체에도 사용될 수 있다. 반응물(ii)의 또 다른 실시양태에서, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 에스테르기는 알칼리 현상제 또는 극성 용매 중에서 중합체의 용해를 억제하는 산 반응성 기이다. 상기 에스테르기는 광산 발생제 및/또는 노광 후 소성에 의해 분해되고, 이것은 용해 억제성 에스테르로부터 염기 가용성 유기산 작용기로 전환됨으로써 조성물의 이미지 현상을 가능하게 한다. 상기 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트는, 에스테르 결합의 산소 원자 바로 옆에 3차 탄소 원자를 함유하는 당업자에게 널리 알려진 다양한 t-부틸에스테르 또는 다른 에스테르기가 제공될 수 있고, 또한 아세탈 또는 케탈 기보다 탈보호를 위해 높은 활성화 에너지를 필요로 하는 산 반응성 기로서도 기술될 수 있다. 카르복실산을 위한 이러한 높은 활성화 보호 에너지기가 중합체 막 중에 존재하는 경우에는 방사선에 노광된 영역에서 탈보호를 겪게 되지 않을 것이며, 여기에서 성분(4)의 광산인 PAG는 상기 막이 노광 후 소성에서 소성될 때까지 존재한다. 이와는 대조적으로, 아세탈 보호기와 같은 낮은 활성화 에너지 기는, 심지어 임의의 노광 후 소성 전에도 광산에 노광 시 막 중에서의 분해를 겪게 될 것이다. 성분(1)의 제조에 있어서, 산 촉매의 완전한 부재 하에 작업을 수행하는 것이 매우 중요하다. 그 이유는, 성분(1)을 제조하는 용액 중에서의 산 촉매의 사용이 반응 동안에 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 탈블록화시켜, 원치않는 생성물을 유발시키고, 또 궁극적으로는 카르복실산의 충분한 탈보호를 야기하여 중합체가 통상적인 스핀 캐스팅 용매 중에서 불용성이 되게 만들 뿐만 아니라, 반응 생성물인 성분(1)의 용해를 유지하도록 하기 때문인데, 한 바람직한 실시양태에서, 해당 용해 속도는 0.26N의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 중에서 30 Å/초 미만의 용해 속도를 가진다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 상기 용해 속도는 0.26N의 TMAH 중에서 5 Å/초 미만이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(1)에서 반응물(ii)의 중합체는 치환된 또는 비치환된 하이드록시스티렌 및 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트와 메타크릴레이트의 혼합물을 포함하며, 상기 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트는 탈보호를 위해 높은 활성화 에너지를 필요로 하는 산 반응성기에 의해 보호되고, 상기 중합체는 화학식(VI)을 갖는 것으로부터 선택된다:
Figure pct00006
상기 화학식에서, R7은 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고, R8은 탈보호를 위해 높은 활성화 에너지를 필요로 하는 산 반응성기이며, x' 및 z'는 각 유형의 반복 단위의 몰%이며, 여기서 x'는 약 55 내지 약 65 몰%이고, z'는 약 35 내지 약 45 몰%이며, x'와 z'의 합은 100 몰%이다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 화학식(VI)에서, R7은 메틸이고, R8은 3급-부틸이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(1)에서 반응 생성물은 비닐 에테르로부터 선택된 반응물(iii)를 사용하여 형성된다. 본원에 사용된 비닐 에테르는 하기 화학식(VII)을 가지는데, 해당 식에서, R6은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이다. 비닐 에테르의 예로는 에틸 비닐 에테르, 부틸 비닐 에테르, 헥실 비닐 에테르, 옥틸 비닐 에테르, 데실 비닐 에테르, 에틸헥실 비닐 에테르, 메톡시에틸 비닐 에테르, 에톡시에틸 비닐 에테르, 클로로에틸 비닐 에테르, 1-메틸-2,2-디메틸프로필 비닐 에테르, 2-에틸부틸 비닐 에테르, 하이드록시에틸 비닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 비닐 에테르, 디메틸아미노에틸 비닐 에테르, 디메틸아미노에틸 비닐 에테르, 디에틸아미노에틸 비닐 에테르, 부틸아미노에틸 비닐 에테르, 테트라하이드로퍼푸릴 비닐 에테르 등을 포함한다. 한 바람직한 실시양태에서, 성분(1)에서 반응 생성물의 용해 속도는 0.26N 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 중에서 30 Å/초 미만이다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 상기 용해 속도는 0.26N의 TMAH 중에서 5 Å/초 미만이다.
상기 실시양태의 또 다른 구현에서, 비닐 에테르는 하기 화학식(VII)을 가지는데, 해당 식에서, R6은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 비닐 에테르는 에틸 비닐 에테르이다.
Figure pct00007
본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 화학식(VII)에서, x'는 약 60 몰%이고, z'는 약 40 몰%이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(1)에서 반응 생성물은 하기 화학식(VIII)의 불포화 헤테로지환족인 반응물(iii)을 사용하여 형성된다:
Figure pct00008
상기 식에서, x'는 O 또는 S로부터 선택된 헤테로원자이고, Y'는 2가의 결합 또는 알킬렌 모이어티, 예컨대 메틸렌 또는 에틸렌이며, Rx 및 Ry는 수소, 1가의 치환기, 예컨대 C1 내지 C8 알킬이다. 또한, Rx 및 Ry는 서로 연결되어 화학식(VII)에 부착된 2차 지환족 모이어티를 형성할 수 있을 것으로 예상된다. 본 발명의 조성물의 상기 측면의 한 실시양태에서, 상기 불포화 헤테로지환족 모이어티는 3,4-디하이드로-2H-피란이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(2)의 헤테로시클릭 티올 화합물은 비치환된 트리아졸 티올, 치환된 트리아졸 티올, 비치환된 이미다졸 티올, 치환된 이미다졸 티올, 치환된 트리아진 티올, 비치환된 트리아진 티올, 치환된 머캅토 피리미딘, 비치환된 머캅토 피리미딘, 치환된 티아디아졸-티올, 비치환된 티아디아졸-티올, 치환된 인다졸 티올, 비치환된 인다졸 티올, 이의 호변이성체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에서, 성분(2)의 헤테로시클릭 티올 화합물은 1,3,5-트리아진-2,4,6-트리티올, 2-머캅토-6-메틸피리미딘-4-올, 3-머캅토-6-메틸-1,2,4-트리아진-5-올, 2-머캅토피리미딘-4,6-디올, 1H-1,2,4-트리아졸-3-티올, 1H-1,2,4-트리아졸-5-티올, 1H-이미다졸-2-티올, 1H-이미다졸-5-티올, 1H-이미다졸-4-티올, 2-아자비사이클로[3.2.1]옥트-2-엔-3-티올, 2-아자비사이클로[2.2.1]헵트-2-엔-3-티올, 1H-벤조[d]이미다졸-2-티올, 2-머캅토-6-메틸피리미딘-4-올, 2-머캅토피리미딘-4-올, 1-메틸-1H-이미다졸-2-티올, 1,3,4-티아디아졸-2,5-디티올, 1H-인다졸-3-티올, 이의 호변이성체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(3)은 z와 w가 모두 0인 화학식(V)로 이루어진 중합체를 포함하며, 상기 성분은 화학식(IX)를 가진다:
Figure pct00009
상기 식에서, R1은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이고, x", y" 및 z"는 각 유형의 반복 단위의 몰%이며, 여기서 x"는 약 30 내지 약 40 몰%이고, y"는 약 60 내지 약 70 몰%이며, x"와 y"의 합은 100 몰%이다. 상기 실시양태의 또 다른 측면에서, R1은 메틸이다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, R1은 C1 내지 C8 알킬이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(3)은 w가 0인 화학식(V)로 이루어진 중합체를 포함하며, 상기 성분은 화학식(X)를 가진다:
Figure pct00010
상기 식에서, R1은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이고, R2는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고, R3은 C1 내지 C4 알킬 또는 C2 내지 C4 알킬렌하이드록시 모이어티이며, x"', y"' 및 z"'는 각 유형의 반복 단위의 몰%이며, 여기서 x"'는 약 30 내지 약 40 몰%이며, y"'는 약 60 내지 약 70 몰%이고, z"'는 약 2 내지 약 10 몰%이며, x"', y"' 및 z"'의 합은 100 몰%이고, z"'는 약 10 몰%를 초과하지 않는다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, R1은 C1 내지 C8 알킬이다. 본 발명의 상기 측면의 추가의 실시양태에서, R1 및 R2는 메틸이고, R3은 C1 내지 C4 알킬이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(3)은 z가 0인 화학식(V)로 이루어진 중합체를 포함하며, 상기 성분은 화학식(XI)를 가진다:
Figure pct00011
상기 식에서, R1은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이고, R2는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고, R3은 C1 내지 C4 알킬 또는 C2 내지 C4 알킬렌하이드록시 모이어티이며, x"', y"' 및 w"'는 각 유형의 반복 단위의 몰%이며, 여기서 x"'는 약 30 내지 약 40 몰%이며, y"'는 약 60 내지 약 70 몰%이고, w"'는 약 1 내지 약 10 몰%이며, x"', y"' 및 w"'의 합은 100 몰%이고, w"'는 약 10 몰%를 초과하지 않는다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(4)에서 광산 발생제 (PAG)는, 약 365.4 nm 내지 약 578.2 nm 조사시, 레지스트 막에 강산 (즉, 약 -1 이하의 pKa)을 생성할 수 있는 임의의 화합물이다. 광발생된 산은 새로운 포토레지스트의 알칼리 불용성 중합체를 탈보호시켜 노광된 영역에서 0.26N의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드와 같은 알칼리 현상제 중에서 바로 가용성인 레지스트 막을 제공한다. 상기 파장에서 강산을 발생시키는 임의의 PAG를 사용할 수 있다. 광발생될 수 있는 산의 종류에 대한 한 비제한적인 예로는 설폰산을 들 수 있다. 산을 발생시키는 감광성 화합물의 적절한 예로는, 이온성 광산 발생제 (PAG), 예컨대 디아조늄 염, 요오도늄 염, 설포늄 염, 또는 비이온성 PAG, 예컨대 디아조설포닐 화합물, 설포닐옥시 이미드, 니트로벤질 설포네이트 에스테르 및 이미도설포네이트를 포함하며, 이들은 그 자체가 약 365.4 nm 내지 약 578.2 nm에서 흡광함으로써 본래부터 광을 발생시킬 수 있거나, 또는 상기 파장에서 흡광하는 레지스트 제제에서 감광 첨가제의 중개를 통해 광을 발생시킬 수 있다. 상기 오늄 염은 통상적으로 대부분 요오도늄 또는 설포늄 염으로서 유기 용매 중에 가용성인 형태로 사용되며, 이들의 예로는 디페닐요오도늄 트리플루오로메탄 설포네이트, 디페닐요오도늄 노나플루오로부탄 설포네이트, 트리페닐설포늄 트리플루오로메탄 설포네이트, 트리페닐설포늄 노나플루오로부탄 설포네이트 등을 들 수 있다. 기타 유용한 오늄 염으로는, 예컨대 미국 특허 출원 US 6,991,888 B2호, US 2004/02465733 A1호, US 7,358,408 B2호 및 US 2005/0271974 A1호에 개시된 것들을 들 수 있으며, 이들도 본원에 참고로 포함된다. 조사시 산을 형성하는 것으로서 사용될 수 있는 기타 화합물에는 트리아진, 옥사졸, 옥사디아졸, 티아졸 및 치환된 2-피론이 있다. US 2002/0061464 A1호에 기술된 것들과 같은 PAG도 유용하다. 페놀성 설폰 에스테르, 트리클로로메틸트리아진, 비스-설포닐메탄, 비스-설포닐메탄 또는 비스-설포닐디아조메탄, 트리페닐설포늄 트리스(트리플루오로메틸설포닐)메티드, 트리페닐설포늄 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드, 디페닐요오도늄 트리스(트리플루오로메틸설포닐)메티드, 디페닐요오도늄 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드, N-하이드록시나프탈이미드 트리플레이트 및 이들의 동족체도 가능한 후보물질이다.
광활성 화합물의 다른 예로는, 비제한적인 예로서, 화학식 (XIIa)-(XIIf)의 화합물을 포함하는데, 식 중에서, R21-R23은 독립적으로 (C1 내지 C8)알킬 또는 (C1 내지 C8)알콕시 치환기이고, X는 설포네이트 카운터 이온이며, n=1-20이고, R20은 (C1 내지 C8)알킬, (C1 내지 C8)알콕시, 페닐, 스티릴페닐, (C1 내지 C8)알콕시-스티릴페닐, 푸릴에틸리덴, (C1 내지 C8)알킬 치환된 푸릴에틸리덴, 나프틸, (C1 내지 C8)알킬 또는 (C1 내지 C8)알콕시 치환된 나프틸로부터 독립적으로 선택된다.
PAG인 성분(4)를 보강하는데 감광제를 사용하는 실시양태에서, 적절한 감광제의 비제한적인 예로는 안트라센메탄올, 피렌, 1-피렌메탄올, 1-피렌부탄올을 들 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(4)에서 광산 발생제(PAG)는 광활성 화합물들의 혼합물; 예를 들어, 트리아진과 이미드의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(4)에서 광산 발생제(PAG)는 0.1 내지 10 고체 중량%, 더 나아가 0.3 내지 5 고체 중량%, 및 더 나아가 0.5 내지 2.5 고체 중량%의 범위로 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(4)에서 광산 발생제는 디아조늄염, 요오도늄염, 설포늄염, 또는 디아조설포닐 화합물, 설포닐옥시 이미드, 니트로벤질 설포네이트 에스테르 및 이미도설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 광산 발생제를 포함하는 성분(4)에서, 광산 발생제는 설포닐옥시 이미드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명의 포토레지스트 조성물의 상기 측면의 추가의 실시양태에서, 상기 광산 발생제는 하기 화학식(XII)를 갖는 것으로부터 선택되는 설포닐옥시 이미드이다:
Figure pct00012
상기 식에서, R9는 퍼플루오로알킬, 부분 플루오르화 알킬, 퍼플루오로(알킬옥시알킬렌), 퍼플루오로(알킬)알킬렌, 부분 플루오르화(알킬) 알킬렌, 부분 플루오르화(알킬렌옥시알킬렌), 알킬, 알킬알킬렌, 치환된 알킬알킬렌, 아릴, 퍼플루오로아릴 및 부분 플루오르화 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고; R10 내지 R15는 수소, 알킬, 퍼플루오로알킬, 부분 플루오르화 알킬, 알콕시, 알콕시알킬렌(-알킬렌-O-알킬), 알콕시알킬렌옥시(-O-알킬렌-O-알킬), 티오알콕시 및 알케닐(즉 -CH=CH-Rp)로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 여기서 상기 Rp 기는 알킬, 카보닐옥시알킬(-C=O-O-알킬) 또는 아릴(예컨대, 페닐)이다.
본래부터 약 365.4 nm 내지 약 578.2 nm 범위의 파장에서 흡광하여 광화학적으로 산을 발생시키는 치환기를 함유하지 않는 화학식 (XIIa), (XIIb), (XIIc), (XIId), (XIIe), (XIIf) 및 (XIIg) 구조를 갖는 PAG는 본원에 기술된 바와 같은 적절한 감광제와 함께 사용해야 한다:
Figure pct00013
한 실시양태에서, (XII) 구조의 PAG는 하나 이상의 치환기 R10 내지 R15를 함유하는데, 이들은 티오알콕시 또는 치환된 알케닐(즉, -CH=CH-Rp)[여기서, 상기 Rp 기는 알킬, 카보닐옥시알킬(-C=O-O-알킬), 또는 아릴(예컨대, 페닐)일 수 있음]과 같은 기로부터 선택된 PAG에 산의 광발생에 대하여 i-라인 또는 광대역 감광성을 부여하는 치환기로부터 선택된다.
비제한적인 예로서, PAG는 화학식 (XIIh), (XIIi), (XIIj), (XIIk), (XIIl), (XIIm) 및 (XIIn) 구조와 같은 특정 구조를 갖는 것들 또는 상기 특정 PAG들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 이들 중에서, 화학식(XIIh)는 그 자체로는 i-라인 또는 광대역 감광성은 아니지만 9-안트라센메탄올과 같은 적절한 감광제의 첨가에 의해 감광될 수 있는 PAG의 구조이다. i-라인 감광성 또는 광대역 PAG인, PAG의 다른 특정 구조들인 화학식 (XIIi), (XIIj), (XIIk), (XIIl), (XIIm) 및 (XIIn)에 있어서는, 감광제의 필요는 선택적이다.
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
Figure pct00020
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 염기 첨가제인 성분(5)는 약 0.01 고체 중량% 내지 약 5 고체 중량%, 더 나아가 1 고체 중량% 이하 및 더 나아가 0.07 고체 중량% 이하의 농도로 첨가할 수 있다.
질소 함유 염기의 예로는 아민, 예컨대 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 아닐린, 에틸렌디아민, 피리딘, 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 또는 이의 염 (예를 들어, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라메틸암모늄 아세테이트, 테트라부틸암모늄 하이드록사이드, 테트라부틸암모늄 아세테이트)을 포함한다. 감광성 염기의 예로는 디페닐요오드늄 하이드록사이드, 디알킬요오드늄 하이드록사이드, 트리알킬설포늄 하이드록사이드 등을 들 수 있다. 상기 염기는 광산 발생제에 대하여 100 몰% 이하의 농도로 첨가할 수 있다. 염기 첨가제라는 용어를 사용하였으나, 예를 들어 휘발성 산(예컨대, CF3CO2 -) 또는 친핵성 산(예컨대, Br-)의 테트라알킬암모늄 염을 사용하여, 각각 노광 후 소성 동안에 휘발에 의해 막으로부터 산을 제거하거나, 또는 친핵성 모이어티와 산 전구체 탄소 양이온의 반응(예컨대, t-부틸브로마이드를 형성하기 위한 3급-부틸 탄소 양이온과 브로마이드의 반응)에 의해 산을 제거하는 것과 같이, 산 제거를 위한 다른 기전들도 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(5)에 있어서, 비휘발성 아민 첨가제도 포함할 수 있다. 아민의 예로는 레지스트 제제 중에서 염기성, 낮은 휘발성 및 가용성을 유지하면서 친핵 반응성을 저해하기 위한 입체 장애 구조를 갖는 것들, 예컨대 양성자 스폰지, 1,5-디아자비사이클로[4.3.0]-5-노넨, 1,8-디아자비사이클로[5,4,0]-7-운데센, 환형 알킬아민, 또는 미국 특허 6,274,286호에 기재된 바와 같은 폴리에테르 함유 아민을 들 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 염기인 성분(5)는 트리알킬아민, 트리(하이드록시알킬렌)아민, N-알킬 디(하이드록스알킬렌)아민, 디(하이드록스알킬렌)아민, N,N-디알킬 (하이드록스알킬렌)아민, (하이드록스알킬렌)아민, 아닐린, N-알킬 아닐린, N,N-디알킬 아닐린, 알킬렌디아민, N-알킬 알킬렌디아민, N, N-디알킬 알킬렌디아민, N, N, N'-트리알킬 알킬렌디아민, N, N, N', N'-테트라알킬 알킬렌디아민, 피리딘 유도체, 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 및 테트라메틸암모늄 알킬카복실레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소 함유 염기를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(6)에 있어서, 임의의 접착 증진제는 폴리비닐 알킬 에테르 중합체로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(6)에 있어서, 접착 증진제는 알킬기가 C1 내지 C4 알킬기로부터 선택되는 폴리비닐 알킬 에테르이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(6)에 있어서, 폴리비닐 에테르 알킬 에테르 접착 증진제는 Lutonal®과 같은 물질로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(6)에 있어서, 임의의 접착 증진제는 하기 구조(XIIa)를 포함하는 폴리비닐 알킬 에테르 중합체로부터 선택된다:
Figure pct00021
상기 식 중에서, Alk는 C1 내지 C4 알킬 모이어티를 나타내고, vr은 알킬 비닐 반복 단위의 수를 나타내는 0이 아닌 정수이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 구조(XII)에서 Alk는 메틸 또는 에틸이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 구조(XII)에서 Alk는 메틸이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(6)에 있어서, 임의의 접착 증진제는 노볼락으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(6)에 있어서, 임의의 접착 증진제는 성분(1)을 제조하는데 사용된 반응물 성분 중 하나인 반응물(i)로서 상기 기술된 것들로부터 독립적으로 선택된 노볼락이다.
예를 들어, 비제한적인 예에서, 성분(6)은 알칼리-용해성의 막 형성 노볼락 수지로부터 선택될 수 있으며, 이들의 예로는 페놀-포름알데하이드 노볼락, 크레졸-포름알데하이드 노볼락 및 페놀-개질된 크실레놀-포름알데하이드 노볼락이 포함된다. 노볼락 수지는 문헌["Chemistry and Application of Phenolic Resins", Knop A. and Scheib, W.; Springer Verlag, N.Y., 1979 in Chapter 4]에 예시된 바와 같이 포토레지스트 제조 업계에서 통상적으로 사용되어 왔다. 본 발명의 상기 측면의 보다 구체적인 실시양태에서, 노볼락은 크레졸-포름알데하이드 노볼락으로부터 선택된다.
성분(6)의 보다 구체적인 또 다른 비제한적인 예는 크레졸 포름알데하이드 노볼락으로부터 선택될 수 있다.
성분(6)의 보다 구체적인 또 다른 비제한적인 예는 크레졸 포름알데하이드 노볼락, 예컨대 m-크레졸/포름알데하이드 노볼락, 예컨대 SPN-560 F 또는 SPN-560 S [벨기에 브뤼셀 소재의 올넥스사 제조]로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(7)에 있어서, 용매는 포토레지스트 조성물을 제조하는데 사용되는데, 상기 포토레지스트의 고체 성분(즉, 성분 (1)-(5), 선택적으로 성분(6) 및 기타 임의 성분)을, 해당 포토레지스트의 고체 성분들을 용해시키는 단일 용매 또는 용매들의 혼합물인 용매 성분(7)과 혼합하여 이들을 용해시킨다. 신규한 조성물에 적절한 용매로는, 예를 들어, 글리콜 에테르 유도체, 예컨대 에틸 셀로솔브, 메틸 셀로솔브, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르, 또는 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르; 글리콜 에테르 에스테르 유도체, 예컨대 에틸 셀로솔브 아세테이트, 메틸 셀로솔브 아세테이트, 또는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트; 카르복실레이트, 예컨대 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트 및 아밀 아세테이트; 2염기성 산의 카르복실레이트, 예컨대 디에틸옥실레이트 및 디에틸말로네이트; 글리콜의 디카르복실레이트, 예컨대 에틸렌 글리콜 디아세테이트 및 프로필렌 글리콜 디아세테이트; 및 하이드록시 카르복실레이트, 예컨대 메틸 락테이트, 에틸 락테이트, 에틸 글리콜레이트 및 에틸-3-하이드록시 프로피오네이트; 케톤 에스테르, 예컨대 메틸 피루베이트 또는 에틸 피루베이트; 알콕시카르복실산 에스테르, 예컨대 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 에틸 2-하이드록시-2-메틸프로피오네이트, 또는 메틸에톡시프로피오네이트; 케톤 유도체, 예컨대 메틸 에틸 케톤, 아세틸 아세톤, 사이클로펜타논, 사이클로헥사논 또는 2-헵타논; 케톤 에테르 유도체, 예컨대 디아세톤 알콜 메틸 에테르; 케톤 알콜 유도체, 예컨대 아세톨 또는 디아세톤 알콜; 락톤, 예컨대 부티로락톤; 아미드 유도체, 예컨대 디메틸아세트아미드 또는 디메틸포름아미드, 아니솔 및 이들의 유도체를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성분(7)에 있어서, 용매는 글리콜 에테르 유도체, 글리콜 에테르 에스테르 유도체 카복실레이트, 2염기성 산의 카복실레이트, 글리콜의 디카복실레이트, 하이드록시 카복실레이트, 케톤 에스테르; 알콕시카복실산 에스테르 케톤 유도체, 케톤 에테르 유도체, 케톤 알콜 유도체, 아미드 유도체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
신규한 포토레지스트 조성물의 또 다른 실시양태에서, 성분(7)인 용매는 상기 포토레지스트 조성물의 총 중량의 약 50 중량% 내지 약 80 중량% 범위이다. 본 발명의 실시양태의 또 다른 측면에서, 성분(7)은 총 레지스트 용액의 약 55 중량% 내지 약 75 중량% 범위이다. 신규한 포토레지스트 조성물의 보다 구체적인 실시양태에서, 성분(7)은 상기 포토레지스트 조성물의 총 중량의 약 60 중량% 내지 약 65 중량% 범위이다. 보다 구체적인 또 다른 실시양태에서, 성분(7)은 상기 포토레지스트 조성물의 총 중량의 약 60 중량% 내지 약 65 중량% 범위이다.
고체 성분들 중에서, 고체 성분인 성분(1)은 전체 고체의 약 15 내지 약 80 중량% 범위이다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 성분(1)은 전체 고체의 약 25 내지 약 65 중량% 범위이다. 상기 실시양태의 추가의 측면에서, 성분(1)은 전체 고체의 약 40 내지 약 65 중량% 범위이다. 상기 실시양태의 추가의 측면에서, 성분(1)은 전체 고체의 약 45 내지 약 65 중량% 범위이다.
고체 성분들 중에서, 고체 성분인 성분(2)는 전체 고체의 약 0.02 내지 약 1 중량% 범위이다. 상기 실시양태의 또 다른 측면에서, 성분(2)는 전체 고체의 약 0.02 내지 약 0.07 중량% 범위이다. 상기 측면의 추가의 실시양태에서, 성분(2)는 전체 고체의 약 0.02 내지 약 0.05 중량% 범위이다. 상기 측면의 추가의 실시양태에서, 성분(2)는 전체 고체의 약 0.02 내지 약 0.04 중량% 범위이다.
고체 성분들 중에서, 고체 성분인 성분(3)은 전체 고체의 약 20 내지 약 85 중량% 범위이다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 성분(3)은 전체 고체의 약 35 내지 약 75 중량% 범위이다. 상기 측면의 추가의 실시양태에서, 성분(3)은 전체 고체의 약 30 내지 약 60 중량% 범위이다. 상기 측면의 추가의 실시양태에서, 성분(3)은 전체 고체의 약 30 내지 약 45 중량% 범위이다. .
고체 성분들 중에서, 고체 성분인 성분(4)는 전체 고체의 약 0.4 내지 약 2.5 중량% 범위이다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 성분(4)는 전체 고체의 약 0.6 내지 약 2.0 중량% 범위이다. 상기 실시양태의 추가의 측면에서, 성분(4)는 전체 고체의 약 0.8 내지 약 1.95 중량% 범위이다. 상기 실시양태의 추가의 측면에서, 성분(4)는 전체 고체의 약 1.1 내지 약 1.9 중량% 범위이다.
고체 성분들 중에서, 성분(5)는 전체 고체의 약 0.05 내지 약 0.4 중량% 범위이다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 성분(5)는 전체 고체의 약 0.05 내지 약 0.25 중량% 범위이다. 추가의 측면에서, 성분(5)는 전체 고체의 약 0.1 내지 약 0.2 중량% 범위이다.
고체 성분들 중에서, 임의의 성분(6)은 전체 고체의 약 0 내지 약 15 중량% 범위이다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 성분(6)은 전체 고체의 약 0 내지 약 10 중량% 범위이다. 본 발명의 상기 측면의 추가의 실시양태에서, 성분(6)은 전체 고체의 약 0 내지 약 5 중량% 범위이다.
신규한 포토레지스트 조성물의 또 다른 실시양태에서, 성분(7)인 용매는 레지스트 용액의 총 중량의 약 50 중량% 내지 약 80 중량% 범위이다. 고체 성분들 중에서, 성분(1)은 전체 고체의 약 15 내지 약 80 중량% 범위이고, 성분(2)는 전체 고체의 약 0.02 내지 약 1 중량% 범위이며, 성분(3)은 전체 고체의 약 20 내지 약 85 중량% 범위이다. 성분(4)는 전체 고체의 약 0.4 내지 약 2.5 중량% 범위이고, 성분(5)는 전체 고체의 약 0.05 내지 약 0.4 중량% 범위이며, 성분(6)은 전체 고체의 약 0 내지 약 15 중량% 범위이다.
신규한 포토레지스트 조성물의 또 다른 실시양태에서, 성분(7)인 용매는 총 레지스트 용액의 약 55 중량% 내지 약 75 중량% 범위이다. 고체 성분들 중에서, 성분(1)은 전체 고체의 약 25 내지 약 65 중량% 범위이고, 성분(2)는 전체 고체의 약 0.02 내지 약 0.07 중량% 범위이며, 성분(3)은 전체 고체의 약 35 내지 약 75 중량% 범위이고, 성분(4)는 전체 고체의 약 0.6 내지 약 2.0 중량% 범위이며, 성분(5)는 전체 고체의 약 0.05 내지 약 0.25 중량% 범위이고, 성분(6)은 전체 고체의 약 0 내지 약 10 중량% 범위이다.
신규한 포토레지스트 조성물의 보다 구체적인 실시양태에서, 용매인 성분(7)은 전체 조성물의 총 중량의 약 60 중량% 내지 약 65 중량% 범위이다. 고체 성분들 중에서, 성분(1)은 전체 고체의 약 40 내지 약 65 중량% 범위이고, 성분(2)는 전체 고체의 약 0.02 내지 약 0.05 중량% 범위이며, 성분(3)은 전체 고체의 약 30 내지 약 60 중량% 범위이다. 성분(4)는 전체 고체의 약 0.8 내지 약 1.95 중량% 범위이고, 성분(5)는 전체 고체의 약 0.1 내지 약 0.2 중량% 범위이며, 성분(6)은 전체 고체의 약 0 내지 약 5 중량% 범위이다.
보다 구체적인 또 다른 실시양태에서, 성분(7)은 전체 조성물의 총 중량의 약 60 내지 약 65 중량% 범위이고; 성분(1)은 전체 고체의 약 45 내지 약 65 중량% 범위이고, 성분(2)는 전체 고체의 약 0.02 내지 약 0.04 중량% 범위이며, 성분(3)은 전체 고체의 약 30 내지 약 45 중량% 범위이고, 성분(4)는 전체 고체의 약 1.1 내지 약 1.9 중량% 범위이고, 성분(5)는 전체 고체의 약 0.1 내지 약 0.2 중량% 범위이며, 성분(6)은 전체 고체의 약 0 내지 약 2.5 중량% 범위이다.
성분(6)의 최저량이 약 0 중량%의 양에서 시작하는 범위로 성분(6)이 제공되는 상기 및 여기에서 기술된 신규한 포토레지스트 조성물의 임의의 측면에서, 성분(6)이 약 0 중량%가 아니라 사실상 존재하는 경우에 상기 성분은 전체 고체의 약 2 내지 약 15 중량% 범위일 수 있다. 본 발명의 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 성분(6)은 전체 고체의 약 2 내지 약 10 중량% 범위이다. 상기 측면의 추가의 실시양태에서, 성분(6)은 전체 고체의 약 2 내지 약 5 중량% 범위이다. 상기 측면의 추가의 실시양태에서, 성분(6)은 전체 고체의 약 2 내지 약 2.5 중량% 범위이다.
상기 및 여기에서 기술된 신규한 포토레지스트 조성물의 임의의 측면에서, 상기 고체 성분 (1), (2), (3), (4), (5) 및 (6)의 총 중량%는 100%이어야 한다.
본원에 기술된 공중합체, 예컨대 치환 또는 비치환된 하이드록시스티렌 및 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 또는 아크릴레이트와 메타크릴레이트의 혼합물을 포함하고, 상기 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트기가 탈보호를 위해 높은 활성화 에너지를 필요로 하는 산 반응성기에 의해 보호되는 중합체인, 성분(1)에서 반응물(ii)에 대해 기술된 것들과 같은 공중합체는 표준 라디칼 공중합에 의해 제조하여 랜덤 공중합체를 형성할 수 있다. 비제한적인 예로서, 화학식(V)로 기술된 물질을 제조하기 위해, t-부틸 메타크릴레이트는 (i) t-부톡시카르보닐 기의 후속 열 분해 또는 적절한 산분해를 이용하여 p-3급-부톡시카르보닐옥시스티렌 (하이드록시스티렌 전구체 단량체)과 공중합시켜 p-하이드록시스티렌/t-부틸 메타크릴레이트 공중합체를 형성하거나, 또는 (ii) 플루오라이드와의 후속 탈실릴화로 p-t-부틸(디메틸)실릴옥시스티렌과 공중합시킬 수 있다. 다르게는, 아세톡시스티렌은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 공중합시킨다. 일반적으로, 아세톡시스티렌은 벤조일 퍼옥시드와 같은 소량의 자유 라디칼 촉매와 함께 약 50℃ 내지 100℃의 고온에서 질소 하에 적절한 용매, 예컨대 톨루엔 또는 THF 중에서 에스테르 단량체와 혼합시킨다. 이후, 중합체 생성물인 폴리(아세톡시스티렌-코-아크릴레이트)는 비수성 용매, 예컨대 알콜 용매 (메탄올 또는 프로판올) 중에서 약한 염기(예컨대, 디메틸아미노피리딘, 수산화암모늄, 카보네이트 또는 바이카보네이트)로 탈아실화시켜 하이드록시스티렌/아크릴레이트 공중합체를 형성시키는데, 이들은 상기 비제한적인 실시예에서 화학식(VI)의 물질의 군에 속한다.
본 발명의 한 실시양태에서, 성분(1)에서 반응물(ii)에 대한 공중합체는 목적하는 용해 속도/감도에 따라 50 내지 90 몰%의 범위로 하이드록시스티렌 단위를 함유할 수 있다. 상기 공중합체는 통상적으로 (폴리스티렌 표준과 비교하여) 7,000 내지 50,000 범위의 수 평균 분자량(Mn)을 가진다. 상기 공중합체는 약 120℃ 내지 약 170℃의 높은 유리 전이 온도를 가진다. 상기 공중합체는 산 감도도 높다. 이는 조성물 막에 대한 고온의 노광 전 가열을 가능하게 하여 결과적으로는 실질적으로 향상된 리소그래피 성능을 유도한다.
이와 유사하게, 성분(3)을 포함하기 위해 적절한 중합체, 예컨대 화학식 (V), (IX), (X) 또는 (XI)를 갖는 중합체들은, 자유 페놀성 모이어티를 함유하는 화학식 (Va), (IXa), (Xa) 또는 (XIa)의 중합성 전구체를 먼저 제조함으로써 제조될 수 있다. 상기 전구체의 합성은, 라디칼 중합 및 스티렌 페놀 단량체의 보호된 형태를 이용하여 상기 기술된 바와 같이 중합을 실시한 후, 중합 후 탈보호시켜 상기 기술된 바와 같은 자유 스티렌 페놀 반복 단위를 형성하는 것과 같이, 반응물(i)에 대해 기술했던 방법과 유사한 방식으로 수행한다. 상기 보호된 스티렌 페놀은 그 자체를 중합시켜 탈보호후 화학식(IXa)를 갖는 중합체를 수득하거나, 또는 다르게는 구조 (Vb) 및/또는 (Vc)를 갖는 단량체와 공중합시켜 탈보호후 구조 (Va), (Xa) 또는 (XIa)를 갖는 중합체 전구체를 수득한다. 상기 구조들에 있어서, R2, R3, R4 및 R5는 화학식(V)에 대해 상기 기술된 바와 같고; 구조(Va)에서 y+x+z+w의 합은 100 몰%이고, 구조(IXa)에서 y"+x"의 합은 100 몰%이며, 구조(Xa)에서 y"'+x"'+z"'의 합은 100 몰%이고, 구조(XIa)에서 y""+x""+w""의 합은 100 몰%이다. 예로서, y+x (또는 이와 상응하는 용어 y", y"', y"", x", x"', x"")라는 용어는 하이드록시스티렌의 전체 몰%를 나타내고, 여기서 x (x", x"', x"")는 아세탈 모이어티에 의해 보호될 양인 30 내지 40%이며, y (y", y"', y"")는 자유 상태로 잔존할 양이다. 최종 중합체 화학식 (V), (IX), (X) 또는 (XI)의 형성은 아세탈 형성을 위한 조건 하에 상기 중합체 전구체를 비닐 에테르와 반응시킴으로써 이루어질 수 있다. 비닐 에테르의 예로는 에틸 비닐 에테르, 부틸 비닐 에테르, 헥실 비닐 에테르, 옥틸 비닐 에테르, 데실 비닐 에테르, 에틸헥실 비닐 에테르, 메톡시에틸 비닐 에테르, 에톡시에틸 비닐 에테르, 클로로에틸 비닐 에테르, 1-메틸-2,2-디메틸프로필 비닐 에테르, 2-에틸부틸 비닐 에테르, 하이드록시에틸 비닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 비닐 에테르, 디메틸아미노에틸 비닐 에테르, 디메틸아미노에틸 비닐 에테르, 디에틸아미노에틸 비닐 에테르, 부틸아미노에틸 비닐 에테르, 테트라하이드로퍼푸릴 비닐 에테르 등을 포함한다. 상기 합성의 또 다른 구현에서, 상기 비닐 에테르는 구조(Vd)를 갖는 비닐 에테르일 수 있으며, 여기서 R1은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이다. 상기 합성의 또 다른 구현에서, R1은 C1 내지 C8 알킬이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 비닐 에테르는 에틸 비닐 에테르이다. 상기 합성은 중합체 전구체, 예를 들어 화학식 (Va), (Xa), (IXa) 또는 (XIa)를 갖는 중합체 전구체를 산 촉매와 함께 용액 중에서 비닐 에테르와 반응시킴으로써 달성될 수 있다.
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
본 발명의 제제는 성분 (1) 내지 (7) 이외에 기타 성분들, 예컨대 첨가제, 계면활성제, 염료, 가소제 및 기타 2차 중합체를 포함할 수 있다. 계면활성제는 통상적으로 양호하게 균일한 포토레지스트 코팅을 형성하는데 도움을 줄 수 있는 불소 또는 규소 화합물을 함유하는 화합물/중합체이다. 특정 유형의 염료를 사용하여 불필요한 광을 흡수할 수 있다. 가소제는, 특히 후막에 사용되어 황 또는 산소를 함유하는 막과 같은 막의 유동성에 도움을 줄 수 있다. 가소제의 예로는 아디페이트, 세바케이트 및 프탈레이트를 들 수 있다. 계면활성제 및/또는 가소제는 포토레지스트 조성물 중 고체의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 약 10 중량% 범위의 농도로 첨가될 수 있다.
상기 제조된 포토레지스트 조성물 용액은 포토레지스트 업계에서 사용되는 임의의 통상적인 방법, 예컨대 침지, 분무, 훨링(whirling) 및 스핀 코팅을 사용하여 기판에 도포할 수 있다. 스핀 코팅시, 예를 들어 이용된 스핀 장비의 종류 및 스핀 공정에 허용된 시간량을 고려해 목적하는 코팅 두께를 제공하기 위하여 고체 함량의 비율을 조절할 수 있다. 적당한 기판으로는, 제한없이 규소, 구리, 알루미늄, 중합체 수지, 이산화규소, 금속, 도핑된 이산화규소, 질화규소, 탄탈륨, 폴리실리콘, 세라믹, 알루미늄/구리 혼합물; 갈륨비소 및 기타 상기 III/V족 화합물을 포함한다.
상기 기술된 절차에 의해 제조된 포토레지스트 코팅은 구리 코팅된 웨이퍼에 도포하는데 특히 적당하며, 예를 들어 마이크로프로세서 및 기타 소형화 집적 회로 부품의 제조에 사용된다. 규소/이산화규소 웨이퍼도 사용될 수 있다. 기판은 다양한 중합체 수지, 특히 반사방지 코팅을 포함할 수도 있다. 기판은 헥사-알킬 디실라잔을 함유하는 것과 같은 적절한 조성물의 접착 촉진층을 지닐 수 있다.
이후, 상기 기판 상에 포토레지스트 조성물 용액을 코팅하고, 상기 기판을 가열판 상에서는 약 30초 내지 약 6분 동안, 또는 대류식 오븐에서는 약 15분 내지 약 90분 동안 약 70℃ 내지 약 150℃의 온도로 처리한다. 상기 온도 처리는 흡광성 화합물의 실질적인 열 분해를 야기하지 않도록 하면서, 포토레지스트 중의 잔류 용매의 농도를 감소시키기 위해 선택된다. 일반적으로, 당업자라면 용매 농도의 최소화하고 상기 제1 온도 처리는 실질적으로 모든 용매가 증발할 때까지 실시하여, 두께가 대략 2∼200 마이크론(㎛)인 포토레지스트 조성물의 코팅이 기판 상에 잔류하게 되기를 바란다. 복수회의 코팅을 실시하여 후막을 달성할 수 있다. 그 온도는 약 95℃ 내지 약 135℃이다. 온도 및 시간 선택은 사용자가 목적하는 포토레지스트 특성 및 사용된 장비 및 공업적으로 요구되는 코팅 시간에 따라 달라진다. 이후, 코팅 기판을 적절한 마스크, 네가티브, 스텐실, 템플릿 등을 사용하여 생성된 임의의 목적하는 패턴으로 약 300 nm (나노미터) 내지 약 450 nm의 파장의 화학선 방사선, 예컨대 자외선 조사, x선, 전자빔, 이온빔 또는 레이저 방사선에 노광시킬 수 있다. 일반적으로, 두꺼운 포토레지스트 막은 광대역 방사선을 사용하고, 울트라테크(Ultratech), 칼 수스(Karl Suss) 또는 퍼킨 엘머(Perkin Elmer)사의 광대역 노광기 등의 장치를 사용하여 노광시키지만, 436 nm 및 365 nm 스텝퍼(Stepper)도 사용할 수 있다.
이후, 포토레지스트에 선택적으로 현상 전 또는 현상 후에 노광후 제2 소성 또는 열 처리를 실시한다. 상기 가열 온도는 약 90℃ 내지 약 150℃, 더욱 바람직하게는 약 90℃ 내지 약 130℃의 범위일 수 있다. 상기 가열은 가열판 상에서 약 30초 내지 약 3분, 더욱 바람직하게는 약 60초 내지 약 2분 동안, 또는 대류식 오븐에 의해 약 30 내지 약 45분간 실시될 수 있다.
상기 노광된 포토레지스트 코팅 기판은 현상액 중에 침지시킴으로써 이미지 형성 방식으로 노광된 영역을 제거하여 현상하거나, 또는 분무 현상 공정에 의해 현상시킨다. 예를 들어, 질소 분출(burst) 교반에 의해 상기 용액을 교반시킬 수 있다. 상기 기판은 노광된 영역에서 모든, 또는 실질적으로 모든 포토레지스트 코팅이 용해될 때까지 현상제 중에 잔류시킨다. 현상제로는 수산화암모늄 또는 알칼리 금속 수산화물 수용액을 포함한다. 수산화물의 일례로는 테트라메틸 암모늄 수산화물을 들 수 있다. 염기를 포함하는 다른 예로는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 들 수 있다. 계면활성제와 같은 첨가제를 현상제에 첨가할 수도 있다. 현상액에서 코팅된 웨이퍼를 제거한 후, 포토레지스트 코팅의 접착력과 밀도를 증가시키기 위해 선택적인 현상후 열 처리 또는 소성을 실시할 수도 있다. 이후, 이미지화된 기판을 금속, 또는 금속층으로 코팅하여 당업계에 널리 알려진 것과 같은 범프를 형성하거나 필요에 따라 추가로 가공할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 신규한 포토레지스트의 코팅층을 상부에 지니는 기판을 포함하는 신규한 코팅된 기판이다.
본 발명의 또 다른 측면은 단계 (a) 내지 (b)를 포함하는, 기판 상에 포토레지스트 릴리프 이미지를 형성하는 신규한 방법이며, 여기서 단계(a)는 상기 기술된 신규한 포토레지스트 조성물의 층을 기판 상에 도포하는 단계이고, 단계 (b)는 상기 포토레지스트 층을 활성화 방사선에 노광시키고 그 노광된 포토레지스트 층을 현상하는 단계를 포함한다.
본원에 기술된 신규한 포토레지스트 조성물에 의해 형성된 코팅막의 두께는 2 마이크론 초과일 수 있으며, 이미지화될 포토레지스트 막은 80 마이크론과 같이 두꺼울 수 있다. 상기 포토레지스트는 여러가지 유형의 기판, 예를 들어, 3 초과의 종횡비(종횡비는 포토레지스트 패턴의 폭에 대한 높이의 비임)를 필요로 하는 구리 기판 상에 포토레지스트 막을 이미지화하는데 유용하다. 또 다른 실시양태에서, 두께 범위는 2 내지 20 마이크론일 수 있다.
하기 실시예로 본 발명의 조성물의 제조 및 사용 방법에 대한 상세한 설명을 제공한다. 그러나, 이러한 실시예들은 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하거나 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 실시하기 위해 오로지 사용되어야 하는 조건, 파라미터 또는 수치를 제공하는 것으로 이해해서는 안된다.
실시예
제제의 일반적인 제조 절차
표 1의 제제 (1) 내지 (8)을 하기와 같이 제조하였다:
표 1에 제시된 제제 실시예들은 각 제제에 대하여 표에 나타낸 각 성분들의 양을 PGMEA 용매 중에 용해시켜 제조하였다. 각 샘플에서 사용된 용매량은 각 샘플에 대하여 합계가 100 gm까지 되도록 계산하여 첨가하였다. 따라서, 표에 나타낸 각 샘플의 고체 함량은 용매를 제외한 각 샘플의 모든 성분들의 총 중량을 나타내는 것이다. 이에 따라, 각 샘플에 사용된 PGMEA의 양은 (100 - 고체)와 같을 것이다: 용매의 중량 = [100 - (% 고체)]gm.
제제의 일반적인 공정 조건
표 1에 기술된 제제의 레지스트 패턴[노광후 지연시간(PED)과 함께 이미지화 성능을 도 1과 2에 나타냄]은 통상적인 포토레지스트 공정으로 제조할 수 있다. 레지스트 용액을 적당한 스핀 속도로 웨이퍼 상에서 스핀 코팅하여 목적하는 막 두께 및 막 균일도를 달성하였다. 저온 소성(soft bake) 단계를 가하여 상기 코팅으로부터 대부분의 용매를 제거하였다. 사용된 저온 소성 온도는 120초간 110℃였다. 다음으로, 상기 건조 코팅을 패턴화된 이미지에 노광시키고, 비교적 저온 (90℃)에서의 노광후 소성을 사용할 수 있지만, 필수적인 것은 아니다. 이후, 상기 레지스트를 표준 AZ® - 300MIF 현상제[미국 뉴저지주 소머빌 소재의 EMD 머티리얼즈(Materials), AZ 프러덕츠(Products)사 제조]로 현상하였다.
0.9 ㎛의 등간격의 선/공간을 해상(resolving)하는, 5 ㎛ 두께의 레지스트 막에서 Cu 기판 상의 수직 측벽 프로파일과 함께 5:1 초과의 높은 종횡비 패턴이 생성되었다. 하기 표 1은 제제 중의 성분들의 중량% 조성을 제시하고 있다.
Figure pct00026
표 1은 최적의 제제 및 비교 제제에 대한 제제 실시예를 제공하는데, 제제 번호는 제1 컬럼에 나타내었고, 상기 모든 제제들은 PGMEA 중에 용해시켰으며, 그 양 (중량%)을 컬럼 2에 나타냈다.
표 1의 컬럼 3에서, "아세탈/PVP"라는 용어는 EE-폴리하이드록시스티렌 (PHS)으로도 지칭하는, 부분적으로 에틸 비닐 에테르 아세탈 블록화된 폴리비닐페놀을 나타낸다. 표 1에서 "W"로 나타낸 "아세탈/PVP" 컬럼 내의 항목들은 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈 리미티드(Wako Pure Chemical Industries, Ltd)(와코로도 알려짐)사에 의해 제조된 중합체인 한편, "DH"로 나타낸 항목들은 미국 오하이오주 밴데일리아 소재의 헤라우에스 데이켐(Heraues Daychem)사에 의해 제조된 중합체[E. I. 듀폰 드 네먼 앤 컴퍼니(du Pont de Nemours and Company)(듀폰으로도 알려짐)사의 폴리하이드록시스티렌으로부터 출발하여 헤라우에스사에 의해 에틸 비닐 에테르로 아세탈 블록화시킴]이고; 표 2는 상기 2개의 아세탈/PVP 물질에 있어서 분자량 특성(중량 평균 분자량(Mw), 수평균 분자량(Mn) 및 다분산도(Mw/Mn)로도 알려짐)와 에틸 비닐 에테르 아세탈에 의한 페놀성 하이드록실 모이어티의 보호성에 대한 몰%를 개괄한 것이다.
표 1의 컬럼 4에서, "CN6"이라는 용어는 실시예 1에 따라 제조된 아세탈 블록화 중합체 블렌드 CN6을 제조하기 위한 60% 공중합체(하이드록시스티렌/t-BA) (CZ6) 및 40% 노볼락(SPN-560 F)의 블렌드의 에틸비닐 에테르와의 반응 생성물을 나타낸다. "CZ6"이라는 용어는, 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 E. I. 듀폰 드 네먼 앤 컴퍼니(듀폰으로도 알려짐)로부터 입수한 상표명 TQ1010인, 60% 하이드록시스티렌 반복 단위 및 40% 3급 부틸아크릴레이트 반복 단위를 함유하는 하이드록시스티렌/t-BA 공중합체(Mw: 10,000 - 11,500 및 PD= 1.6-1.8)이다.
표 1의 컬럼 5에서, "CZ6"이라는 용어는 제제(5)에서 성분으로서 사용된, 상기 기술된 듀폰의 하이드록스스티렌/t-BA 공중합체이다.
상기 공중합체는 마루젠(Maruzen) Maruka Lyncur(CA-1)에서도 입수하였다.
표 1의 컬럼 6과 7에서, 두문자어 "NIN"과 "NIT"는 미국 오하이오주 밴데일리아 소재의 헤라우에스 데이켐에서 입수한 PAG 성분인 N-하이드록시-나프틸이미드 퍼플루오로부탄설포네이트 에스테르(NIN)와 N-하이드록시-나프틸이미드 트리플레이트(NIT)를 각각 나타낸다.
표 1의 컬럼 8에서, 두문자어 "MTA"는 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 코포레이션(Sigma-Aldrich Corp.)의 헤테로시클릭 티올 화합물 1H-1,2,3-트리아졸-3-티올을 나타낸다.
표 1의 컬럼 9에서, "DIPA"라는 용어는 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 코포레이션에서 입수한 염기 첨가제 2,6-디이소프로필아닐린을 가리킨다.
표 1의 컬럼 10에서, "노볼락"이라는 용어는 벨기에 브뤼셀 소재의 올넥스에 의해 제조된 m-크레졸/포름알데하이드 노볼락(SPN-560 F)인, 임의의 접착 성분인 노볼락 성분을 지칭한다.
표 1의 컬럼 11에서, "Lutonal"이라는 용어는 독일 루드빅샤펜 소재의 BASF의 고체 폴리비닐메틸에테르 중합체(≥95 중량%)인 Lutonal® M40인, 임의의 폴리비닐메틸에테르 중합체 접착 성분을 가리킨다.
표 1의 컬럼 12에서, "APS-437"이라는 용어는 일본 도쿄 회사인 신에츠 케미칼 코포레이션 리미티드(ShinEtsu Chemical Co. Ltd)의 APS-437인 임의의 성분을 지칭한다.
Figure pct00027
제제(1)
6" 직경의 4개의 Cu 웨이퍼를 제제로 스핀 코팅시켜 5 ㎛의 건조 레지스트 코팅을 제공하였다. 상기 웨이퍼를 120초간 110℃로 소성하였다. ASML(애리조나주 챈들러 소재) i-라인 스텝퍼(0.48NA)를 사용하여 각 웨이퍼의 레지스트 코팅을 동일한 광량 (100 mJ/cm2)으로 노광시켰다. 이후, 모든 웨이퍼들을 90℃에서 60초간 노광후 소성 (PEB)시켰다. 하나의 웨이퍼를 PEB시키고 노광후 수분 내에 현상시켰다. 제2 웨이퍼를 PEB시키고 노광후 2시간 후에 현상시켰다. 제3 웨이퍼를 PEB시키고 노광후 6시간 후에 현상시켰다. 제4 웨이퍼를 PEB시키고 노광후 24시간 후에 현상시켰다. 상기 지연 웨이퍼들을 황색광 하에 통상적인 실험 환경에 보관하였다. 웨이퍼들을 모두 AZ® 300MIF 현상제로 2×60초[2번의 퍼들(puddle), 각 60초]간 현상하였다. 이렇게 생성된 레지스트 패턴 단면적을 주사 전자 현미경 사진으로 이미지화하였다. 그 결과, 모든 웨이퍼들이 모든 피처들에 있어서 동일한 이미지 프로파일과 치수를 유지했던 것으로 나타났다 (해상된 최소 선/공간 패턴은 0.9 ㎛의 등간격의 선 공간이었음). 도 1은 제제(1)에서 수득된 SEM 이미지를 나타낸 것으로, 본 제제가 24시간까지 PED 안정성을 제공하였음을 보여준다.
제제(1a)
본 제제는, 제제(1)에서와 같은 노볼락 접착 증진제 또는 Lutonal 접착 증진제를 함유하지 않았다는 점을 제외하고는, 제제(1)과 조성상 매우 유사하였다. 따라서, 제제(1a)는 임의의 성분(6) 접착 증진제 성분을 함유하지 않는다. 제제(1a)는, 2개의 웨이퍼를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 기술한 바와 같이 제제(1)과 동일한 방식으로 공정을 진행하였다. 노광 직후 코팅된 웨이퍼 하나를 90℃에서 60초 동안 노광후 소성한 후, AZ® 300MIF 현상제로 90초 동안 현상하였다. 코팅된 제2 웨이퍼를 노광후 무광 환경에서 유지시킨 후, 22시간의 지연 후에 90℃에서 60초 동안 노광후 소성한 후, AZ® 300MIF 현상제로 90초 동안 현상하였다. 이렇게 생성된 레지스트 패턴 단면적을 주사 전자 현미경 사진으로 이미지화하였다. 그 결과, 모든 웨이퍼들이 모든 피처들에 있어서 동일한 이미지 프로파일과 치수를 유지했던 것으로 나타났다 (해상된 최소 선/공간 패턴은 0.9 ㎛의 등간격의 선 공간이었음). 도 (1a)는 제제(1a)에서 수득된 SEM 이미지를 나타낸 것으로, 본 제제가 22시간까지 PED 안정성을 제공하였음을 보여준다.
제제(2)
제제(2)는 제제(1)과 동일한 방식으로 공정처리하였다. 이 경우, 5개의 웨이퍼를 공정처리하였다. 코팅된 각 웨이퍼를 40 내지 100 mJ/cm2 범위의 노광 매트릭스에 노광시킨 후, 상기 웨이퍼들을 제제(1)에서 기술한 것과 동일한 방식으로 PEB 및 현상 전에 상응하는 지연 시간 동안 유지시켜, 0시간, 2시간, 4시간, 6시간 및 20시간의 PED를 제공하였다. 제제(2)는 20시간까지 PED 안정성을 제공하였으나, 제제(1)에 비해 초기 광량으로부터 10 mJ/cm2의 광량 변화가 있었다. 2시간 이상 동안 지연된 모든 웨이퍼들에 대해서 60 mJ/cm2의 광량을 사용하여 등간격의 선/공간 패턴을 생성하였다. 초기 웨이퍼(지연 없음) 최적 광량은 70 mJ/cm2였다. 따라서, 노광후 초기 유지 시간이 필요하다. 도 2는 제제(2)에서 수득된 SEM 이미지를 나타낸 것으로, 본 제제가 20시간[초기 유지 시간 (약 2시간 또는 2시간 미만) 제외]까지 PED 안정성을 제공하였음을 보여준다.
제제(3) 및 제제(4)
제제(3) 및 (4)는 (고활성화 블록기: t-BA)를 함유하고 아세탈 블록 PHS 중합체를 함유하지 않는 블록 중합체의 블렌드를 이용하는 비교 실시예이다. 이들의 공정은 현상 전에 90℃에서 60초 동안 노광후 소성 (PEB)을 필요로 하였다. 도 (3)에 각각 나타낸 것과 같이, 상기 비교 제제들은 (특히 1.6 ㎛보다 작은 모든 피처에 있어서) 4시간 지연 후에 CD에서의 변화를 나타냈고, (노광과 PEB 사이에) 더 긴 지연에 있어서 7시간 및 16시간 PED 동안 심한 T-탑(top)을 나타냈다.
제제(5)
제제(5)는 탈블록 및 현상을 위해 PEB가 필요한 높은 활성화 에너지 블록 중합체인, 하이드록시스티렌/t-BA (60/40) "CZ6"의 공중합체를 이용하는 또 다른 비교 실시예이다. 본 레지스트는 하기 표 3에 보이는 바와 같이 노광후 지연시 패턴 CD에서 변화를 나타낸다. CD에서 상기 변화를 나타내는 제제(5)에 대한 공정 조건은 하기와 같다:막 두께: 5.3 ㎛, SB: 110℃/120초, ASML 0.48 NA 0.55 σ i-라인 스텝퍼 노광, PEB: 90℃/60초 접촉, AZ® 300 MIF, 23℃에서 60초 분무 퍼들.
Figure pct00028
CN6 또는 CZ6 중합체만을 기반으로 하는 제제(4), (5) 및 (6)은 모두, 증가하는 선폭, T-탑 패턴 및 PED로 선들 사이의 공간 폐색의 형태로 노광후 지연 불안정성을 나타냈다.
제제(6)
제제(6)은 아세탈 블록 PHS 중합체만을 이용하는 또 다른 비교 실시예이다. 본 제제는 노광후 소성 (PEB) 필요없이 공정처리하였다. 어떠한 공정 지연도 없는 초기 이미지화는, 160 mJ/cm2에서 2.0 ㎛의 선/공간만을 해상하였으며, 여기서 더 작은 피처(1.6 ㎛ ~ 1.2 ㎛의 피처)들은 열린 공간으로부터 레지스트를 완전히 제거하지 못하였다. 2시간, 4시간 및 6시간 동안 지연된 웨이퍼들은 모든 피처들을 0.8 ㎛로 낮춰 완전히 해상하는데 140 mJ/cm2의 광량만을 필요로 하였으며, PED 시간과 관련하여 현저한 선폭 감소 현상(line slimming)을 나타낸다. 샘플 2637-65EE 및 2637-66A를 2×60초 동안 현상하였다. 도 (4)는 본 제제의 PED 안정성이 좋지 않음을 나타내고 있다.
제제(7)
제제(7)은 아세탈 블록 PES 중합체만을 사용하여 제조하였으며, 또 다른 비교 실시예이다. 이것 또한 하기 SEM 및 표 4에 나타난 것과 같이, 공칭 2.0 ㎛의 등간격의 선 공간 패턴에 있어서 노광후 지연(PED)의 함수로서 선폭 감소 현상을 나타냈다. 본 샘플은 처음에는 70 mJ/cm2에서 2 ㎛의 선/공간을 제거하지 못했지만, 2시간의 지연 후에는 선들 사이의 공간을 제거하기 시작하였다. 상기 선들은 계속 그 폭이 감소하였으며, 4시간 및 6시간의 지연 후에는 탑 라운딩(top rounding) 현상이 나타났다. 샘플 (제제(7))에 있어서 2.0 ㎛ 선의 선폭 감소 현상의 정도는 샘플 (제제(6))에서 관찰된 것보다는 적었는데, 이는 그 산의 확산 감소에 기인할 수 있고, 그 이유는 이것이 더 큰 PAG 분자(NIN PAG)를 사용하여 제조되었기 때문이다. 그러나, 아세탈 블록 PHS만을 사용하여 제조된 양 샘플 모두 노광후 지연에서 선폭에 있어서 현저한 변화를 겪었다.
Figure pct00029
도 6은 5 ㎛의 막 두께에서, PEB를 이용하거나 이용하지 않고 공정처리한 2개의 통상적인 DNQ/노볼락 레지스트 제품인 (AZ® MiR-900) 및 (AZ® 10XT)(뉴저지주 소머빌 소재의 EMD 머티리얼즈, AZ 프러덕츠)과 비교한, PEB 없이 공정처리한 본 발명의 레지스트 중의 하나인 제제(1)의 월등한 패턴 프로파일을 나타낸 것이다. 양 DNQ 레지스트 패턴의 선들 모두 패턴 상부에서는 협소하여, 1.0 ㎛의 선에서 이들의 일부 높이를 손실하였으며, 하부에서는 넓었다. 본 발명의 레지스트 패턴은, 도 6에 나타낸 것과 같이, PEB 없이 공정처리한 제제(1)의 패턴에 의해 보여진 바와 같이 완전한 높이 유지 및 사각형의 선 상부와 함께 수직이었다. 본 제제는 실시예 1에서와 같이 PEB를 이용하여 공정처리한 경우 (100 mJ/cm2)보다 약간 높은 노광량(120 mJ/cm2)이 필요하였다.
아세탈 블록 PHS 중합체 사양:
이미지 품질에서만 일부 차이를 보이는 2개의 다른 공급업체의 중합체(제제 (1) 및 (8))를 시험하였다. 최적의 결과를 위해서는 제제(1) 내의 중합체가 바람직하다. 상기 결과들을 도 7에 나타내었다. 상기 중합체에서의 분석적 차이점들도 표 2에 나타냈다. 상기 두 중합체 간의 가장 현저한 특징적인 차이점은 이들의 PD (Mw/Mn)였는데, 와코에서 공급된 중합체가 듀폰 중합체보다 훨씬 작았다.
실시예 1: 표 1에서의 CN6 중합체의 합성
표 1의 CN6 성분은, 에틸 비닐 에테르 (EVE)를, 임의의 산 촉매(또는 다른 종류의 촉매)를 첨가하지 않고 EVE 손실을 방지하기 위한 밀봉된 시스템 내에서 고온(120℃)으로 동일한 포트 중에서 블렌드(60 중량%의 CZ6 및 40 중량%의 노볼락)와 반응시켜 제조하였다. 87 gm의, PGMEA 중의 하이드록시스티렌/t-부틸아크릴레이트 공중합체(60%/40%)(43.5 gm의 고체 중합체)의 50% 용액을 72.1 gm의 m-크레졸/포름알데하이드 노볼락의 47.1% 용액에 첨가하였다. PGMEA 중에 730Å/초(하기 시험 방법을 사용하여 측정)의 용해 속도(33.96 gm의 고체)로, 5.15 gm의 추가의 PGMEA 및 10.41 gm의 에틸 비닐 에테르(0.14458 몰)를 냉각기, 온도계 및 자석 교반기(테플론 코팅된 자석)가 구비된 250 ml의 둥근 바닥 3목 플라스크에 넣었다. 상기 시스템은 고무 마개로 밀봉하였다. 상기 용액을 120℃로 점차적으로 가열하고 8시간 동안 잘 교반하면서 상기 온도로 유지한 후, 실온으로 냉각시켰다. 상기 용액에서는 잔류 에틸 비닐 에테르가 검출되지 않았다. 상기 용액의 이론적인 고체 함량은 50.3%였다. 레지스트 제제를 위한 고체 중합체의 분리없이, 상기 용액을 그대로 직접 사용하였다. 상기 반응 이전의 중합체 혼합물의 용해 속도는 70 Å/초였다. 반응 후의 생성된 중합체의 용해 속도는 4.1 Å/초였다.
다른 형태의 CN6도 제조하여 이들도 용해 속도에 의해 특성을 분석하였다. 하기 표(표 4)는 중합체 블렌드에 대하여 에틸 비닐 에테르 몰비의 양을 다르게 하여 제조된 서로 다른 "CN6" 반응 생성물의 상기 제조에 대한 총 16개의 반응 생성물을 나열하고 있다. 상기 중합체들을 이들의 최종 용해 속도에 의해 특성을 분석하였다.
CN6 중합체(성분(1)) 특성 분석:
상기 생성된 CN6 중합체들을 AZ® 300MIF 현상제 중에서 이들의 최종 용해 속도에 의해 특성을 분석하였다. 중합체의 용해 속도는 서로 다른 현상 시간대에 코팅막 두께[120℃에서 120초간 저온 소성 (Sb)]를 측정함으로써 측정하였다. 반응된 EVE의 몰비(중합체 블렌드 상에 총 OH 기에 대한 비율)의 함수로서 측정된 중합체의 용해 속도들 간에 탁월한 상관관계를 얻었다. 상기 데이터를 표 5에 나타냈다. 반응 도중 시스템에서의 일부 누출에 의한 것으로 보이는, 결과에 있어서의 약간의 차이가 검출되었다. CN6 용해 속도에 대한 최적의 결과는 5 Å/초 미만이었으며, 그 이외에는 암부식(dark erosion)이 현저하여 바람직하지 않을 수 있다.
표 5는 반응된 EVE의 몰비(중합체 블렌드 상에 총 OH 기에 대한 비율)의 함수로서 측정된 CN6 중합체의 용해 속도(Å/초)를 나타낸다. 상기 중합체들과 이들의 혼합 비율을 모두의 경우에 실시예 9에서와 동일하게 유지하였다. 반응된 EVE의 양은 상기 반응들에서 충전한 양과 본질적으로 동일한 것으로 간주하는데, 그 이유는 상기 반응들의 종료시에 잔류 EVE가 검출되지 않았기 때문이다.
Figure pct00030
상기 데이터도 도 8에 플롯팅하여 2개의 데이터 지점군을 나타내었다. 동일하게 소비된 % EVE 및 동일한 반응 조건에서, 한 군은 다른 군에 비해 용해 속도값이 약간 낮았다. 두 군 사이의 차이는 양호한 밀봉 시스템과 비교하였을 때 반응 용기에서의 약간의 누출로 인해 초래된 것으로 추정된다.
CN6의 제조 시도에 있어서 임의의 산 촉매의 사용은 유해한 것으로 밝혀졌는데, 그 이유는 산 촉매가 3급-부틸 에스테르기의 탈보호를 유도했기 때문이다. 이러한 사실은 중합체인 하이드록스스티렌/t-BA 공중합체 CZ6(듀폰)을 사용하여, 여기에 실시예 2에서 보여진 것과 같이 페놀성 중합체를 비닐 에테르와 반응시켜 아세탈 블록을 형성하는데 통상적으로 사용되는 산을 첨가함으로써 입증되었다.
실시예 2: 톨루엔 설폰산 (PTSA)을 이용한 CZ6
105.9 gm의 CZ6 중합체 용액 (40.2% 고체 함유), 30.72 gm의 PGMEA 및 6 gm의 PGMEA 중에 용해된 0.345 gm의 p-톨루엔설폰산(시그마 알드리치)로 이루어진 혼합물을 제조하였다. 상기 용액을 120℃에서 18시간 동안 가열하였다. 120℃에 도달한 후 수분 뒤 잔류물과 탁한 용액이 형성되었다. 18시간 후, 플라스크의 벽에 광범위한 겔 형성이 관찰되었다. 투명한 용액을 추출하여 FTIR로 시험하고, 미반응된 CZ6 용액과 비교하였다(모두 PGMEA 중에서).
따라서, 산 촉매의 사용은, PGMEA 불용성 겔의 광범위한 형성 및 PGMEA 중에 아직 용해되어 있는 물질에서 조차도, 탈보호 반응을 나타내는 FT-IR 스펙트럼에서의 변화에서 모두 입증된 바와 같이, 3급-부틸 에스테르의 광범위한 탈보호를 유발시켰다. 구체적으로, PGMEA 중에서 CZ6의 미반응된 용액과 비교했을 때, 3급-부틸 에스테르로 인하여 1149 cm-1 및 1393, 1396 cm-1 대역의 강도에 있어서 광범위한 하락이 있었음이 관찰되었다 (도 9). CN6 의 제조가 CZ6의 사용을 수반하므로, 이것은 CN6을 제조하는 공정이 임의의 산 촉매를 사용하여 수행되서는 안된다는 것을 시사하고 있는데, 그 이유는 그의 반응물 중 하나인 CZ6이, 이러한 산 촉매의 존재 하에 자유 카복실산을 분해 방출시키는 산 반응성인 3급-부틸 에스테르를 함유하여, 이것이 수득된 최종 생성물의 특성을 변화시킬 것이기 때문이다.

Claims (21)

  1. 하기 성분들을 포함하는 포토레지스트 조성물:
    (i) 노볼락 중합체, (ii) 치환 또는 비치환된 하이드록시스티렌 및 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트와 메타크릴레이트의 혼합물을 포함하는 중합체로서, 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트가 탈보호를 위해 높은 활성화 에너지를 필요로 하는 산 반응성 기에 의해 보호되는 것인 중합체, 및 (iii) 비닐 에테르 및 비치환 또는 치환된 불포화 헤테로지환족으로부터 선택된 화합물 사이에서 산 촉매의 부재 하에 형성된 반응 생성물을 포함하는 성분(1);
    하기 일반식에서 선택된 고리 구조를 포함하는 하나 이상의 헤테로시클릭 티올 화합물 또는 이의 호변이성체를 포함하는 성분(2):
    Figure pct00031

    (상기 식에서, 고리 구조는 4∼8개의 원자를 갖는 단일 고리 구조, 또는 5∼20개의 원자를 갖는 다중 고리 구조이고, 단일 고리 구조 또는 다중 고리 구조는 방향족, 비방향족, 또는 헤테로방향족 고리를 포함하며, X는 단일 결합에 의해 고리에 연결되고 CRaRb, O, S, Se, Te 및 NRc로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 또는 X는 이중 결합에 의해 고리에 연결되고 CRa 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되며, Y는 CRa 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되고, Ra, Rb 및 Rc는 H, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알킬기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알킬기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알케닐기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알케닐기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알키닐기, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알키닐기, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 방향족기, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 헤테로방향족기, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 방향족기 및 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 헤테로방향족기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택됨);
    하기 화학식으로 이루어진 하나 이상의 중합체를 포함하는 성분(3):
    Figure pct00032

    (상기 식에서, R1은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이고, R2는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이며, R3은 C1 내지 C4 알킬 또는 C2 내지 C4 알킬렌하이드록시 모이어티이고, R4는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이며, R5는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고, x, y, z 및 w는 각 유형의 반복 단위의 몰%이며, 여기서 x는 약 30 내지 약 40 몰%이고, y는 약 60 내지 약 70 몰%이며, z는 약 0 내지 약 10 몰%이고, x, y, z 및 w의 합은 100 몰%이며, z 및 w의 합은 약 10 몰%를 초과하지 않음);
    약 365.4 nm 내지 약 578.2 nm의 파장을 갖는 방사선 조사시, -1 이하의 pKa를 갖는 강산을 방출하는 하나 이상의 광산 발생제 첨가제를 포함하는 성분(4);
    하나 이상의 염기 첨가제를 포함하는 성분(5);
    노볼락 중합체 또는 폴리비닐 알킬 에테르 중합체로부터 선택된 임의의 접착 증진제를 포함하는 성분(6);
    용매를 포함하는 성분(7).
  2. 제1항에 있어서, 성분(1)은 0.26N TMAH 중에서의 용해 속도 30 Å/초 미만을 갖는 것인 포토레지스트 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 성분(1)은 하기 화학식을 갖는 비닐 에테르와의 반응에 의해 형성되는 것인 포토레지스트 조성물:
    Figure pct00033

    상기 식에서, R6은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이다.
  4. 제3항에 있어서, 비닐 에테르는 에틸 비닐 에테르인 포토레지스트 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 성분(1)에서 반응 생성물은 비치환되거나 치환된, 불포화 헤테로지환족과의 반응에 의해 형성되는 것인 포토레지스트 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 비치환된 불포화 헤테로지환족은 3,4-디하이드로-2H-피란인 포토레지스트 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 성분(1)은 하기 화학식으로 이루어진 중합체와의 반응에 의해 형성되는 것인 포토레지스트 조성물:
    Figure pct00034

    상기 식에서, R7은 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고, R8은 탈보호를 위해 높은 활성화 에너지를 필요로 하는 산 반응성기이며, x' 및 z'는 각 유형의 반복 단위의 몰%이며, 여기서 x'는 약 55 내지 약 65 몰%이고, z'는 약 35 내지 약 45 몰%이며, x'와 z'의 합은 100 몰%이다.
  8. 제7항에 있어서, R7은 메틸이고, R8은 3급-부틸인 포토레지스트 조성물.
  9. 제8항에 있어서, x'는 약 60 몰%이고, z'는 약 40 몰%인 포토레지스트 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 성분(2)에서 헤테로시클릭 티올 화합물은 비치환된 트리아졸 티올, 치환된 트리아졸 티올, 비치환된 이미다졸 티올, 치환된 이미다졸 티올, 치환된 트리아진 티올, 비치환된 트리아진 티올, 치환된 머캅토 피리미딘, 비치환된 머캅토 피리미딘, 치환된 티아디아졸-티올, 비치환된 티아디아졸-티올, 치환된 인다졸 티올, 비치환된 인다졸 티올, 이들의 호변이성체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 포토레지스트 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 성분(2)에서 헤테로시클릭 티올 화합물은 1,3,5-트리아진-2,4,6-트리티올, 2-머캅토-6-메틸피리미딘-4-올, 3-머캅토-6-메틸-1,2,4-트리아진-5-올, 2-머캅토피리미딘-4,6-디올, 1H-1,2,4-트리아졸-3-티올, 1H-1,2,4-트리아졸-5-티올, 1H-이미다졸-2-티올, 1H-이미다졸-5-티올, 1H-이미다졸-4-티올, 2-아자비사이클로[3.2.1]옥트-2-엔-3-티올, 2-아자비사이클로[2.2.1]헵트-2-엔-3-티올, 1H-벤조[d]이미다졸-2-티올, 2-머캅토-6-메틸피리미딘-4-올, 2-머캅토피리미딘-4-올, 1-메틸-1H-이미다졸-2-티올, 1,3,4-티아디아졸-2,5-디티올, 1H-인다졸-3-티올, 이의 호변이성체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 포토레지스트 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 성분(3)에서 중합체는 하기 화학식을 포함하는 것인 포토레지스트 조성물:
    Figure pct00035

    상기 식에서, R1은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이고, x" 및 y"는 각 유형의 반복 단위의 몰%이며, 여기서 x"는 약 30 내지 약 40 몰%이고, y"는 약 60 내지 약 70 몰%이며, x"와 y"의 합은 100 몰%이다.
  13. 제12항에 있어서, R1은 메틸인 포토레지스트 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 성분(3)에서 중합체는 하기 화학식을 포함하는 것인 포토레지스트 조성물:
    Figure pct00036

    상기 식에서, R1은 사이클로알킬이고, R2는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고, R3은 C1 내지 C4 알킬 또는 C2 내지 C4 알킬렌하이드록시 모이어티이며, x"', y"' 및 z"'는 각 유형의 반복 단위의 몰%이고, 여기서 x"'는 약 30 내지 약 40 몰%이며, y"'는 약 60 내지 약 70 몰%이고, z"'는 약 2 내지 약 10 몰%이며, x"', y"' 및 z"'의 합은 100 몰%이고, z"'는 약 10 몰%를 초과하지 않는다.
  15. 제14항에 있어서, R1 및 R2는 메틸이고, R3은 C1 내지 C4 알킬인 포토레지스트 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 성분(3)에서 중합체는 하기 화학식을 포함하는 것인 포토레지스트 조성물:
    Figure pct00037

    상기 식에서, R1은 비치환되거나 치환된 알킬 또는 비치환되거나 치환된 사이클로알킬이고, R2는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이며, R4는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이며, R5는 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고, x"", y"" 및 w""는 각 유형의 반복 단위의 몰%이며, 여기서 x""는 약 30 내지 약 40 몰%이고, y""는 약 60 내지 약 70 몰%이며, w""는 약 1 내지 약 10 몰%이고, x"", y"" 및 w""의 합은 100 몰%이며, w""는 약 10 몰%를 초과하지 않는다.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 성분(7)에서 용매는 포토레지스트 조성물의 총 중량의 약 50 중량% 내지 약 80 중량% 범위이고, 성분(1)의 양은 전체 고체의 약 15 내지 약 80 중량% 범위이며, 성분(2)의 양은 전체 고체의 약 0.02 내지 약 1 중량% 범위이고, 성분(3)의 양은 전체 고체의 약 20 내지 약 85 중량% 범위이며, 성분(4)의 양은 전체 고체의 약 0.4 내지 약 2.5 중량% 범위이고, 성분(5)의 양은 전체 고체의 약 0.05 내지 약 0.4 중량% 범위이며, 성분(6)의 양은 전체 고체의 약 0 내지 약 15 중량% 범위이고, 추가로 상기 고체 성분 (1), (2), (3), (4), (5) 및 (6)의 총 중량%는 100 중량%인 포토레지스트 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 성분(4)에서 광산 발생제는 디아조늄염, 요오도늄염, 설포늄염, 또는 디아조설포닐 화합물, 설포닐옥시 이미드, 니트로벤질 설포네이트 에스테르 및 이미도설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 포토레지스트 조성물.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 성분(4)에서 광산 발생제는 하기 화학식을 갖는 것으로부터 선택된 설포닐옥시 이미드인 포토레지스트 조성물:
    Figure pct00038

    상기 식에서, R9는 퍼플루오로알킬, 부분 플루오르화 알킬, 퍼플루오로(알킬옥시알킬렌), 퍼플루오로(알킬)알킬렌, 부분 플루오르화(알킬) 알킬렌, 부분 플루오르화(알킬렌옥시알킬렌), 알킬, 알킬알킬렌, 치환된 알킬알킬렌, 아릴, 퍼플루오로아릴 및 부분 플루오르화 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고; R10 내지 R15는 수소, 알킬, 퍼플루오로알킬, 부분 플루오르화 알킬, 알콕시, 알콕시알킬렌(-알킬렌-O-알킬), 알콕시알킬렌옥시(-O-알킬렌-O-알킬), 티오알콕시 및 알케닐(-CH=CH-Rp)로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 여기서 Rp 기는 알킬, 카보닐옥시알킬(-C=O-O-알킬) 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 포토레지스트 조성물의 코팅층을 상부에 갖는 기판을 포함하는 코팅된 기판.
  21. 기판 상에 포토레지스트 릴리프 이미지(relief image)를 형성하는 방법으로서, (a) 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 포토레지스트 조성물의 층을 기판 상에 도포하는 단계, 및 (b) 상기 포토레지스트 층을 활성화 방사선에 노광시키고 그 노광된 포토레지스트 층을 현상하는 단계를 포함하는 방법.
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