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KR100202762B1 - 알카리 현상을 위한 레지스트 - Google Patents

알카리 현상을 위한 레지스트 Download PDF

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Publication number
KR100202762B1
KR100202762B1 KR1019960034019A KR19960034019A KR100202762B1 KR 100202762 B1 KR100202762 B1 KR 100202762B1 KR 1019960034019 A KR1019960034019 A KR 1019960034019A KR 19960034019 A KR19960034019 A KR 19960034019A KR 100202762 B1 KR100202762 B1 KR 100202762B1
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KR
South Korea
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resist
compound
group
alicyclic
acid
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KR1019960034019A
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토루 우시로고우치
코지 아사카와
나오코 기하라
마코토 나카세
나오미 시다
타케시 오키노
Original Assignee
니시무로 타이죠
가부시끼가이샤 도시바
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Publication date
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Abstract

본 발명의 알카리 현상을 위한 레지스트는 25의 수용액중 pKa 7 내지 11을 나타내는 산성 치환기가 부착된 알리시클릭 화합물로 이루어진다. 이 알리시클릭 화합물은 바람직하게 코모노머 성분 비닐 화합물로 이루어지고, 파장 193의 광에 대해 1

Description

[발명의 명칭]
알카리 현상을 위한 레지스트
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
[발명의 분야]
본 발명은 예를 들면, 반도체의 소자와 그 유사물의 제조시 정밀 작업 기술을 위해 유용한 알칼리 현상을 위한 레지스트에 관한 것이다.
[관련 기술 설명]
LSI와 같은 전자 부품의 제조시, 광 사진평판을 이용하는 정밀 작업 기술이 사용되어 왔다. 이 정밀 작업 기술에서, 레지스트 필름은 반도체 기질 위에 레지스트 용액을 피복함에 의해 일차로 형성된다. 따라서 형성된 상기 레지스트 필름은 이어서 미리각인된 마스크 패턴을 통해 광에 대해 노출되고, 알카리 현상을 포함하는 여러 처리로 계속하여 처리되고 이렇게 하여 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴은 이어서 드라이 에칭 공정중 에칭 저항 마스크로 사용되고, 상기 기질의 상기 노출된 표면부는 미세 라인 또는 열림의 패턴을 이 리지스트 형식은 형성하도록 잇따라 에칭된다. 마지막으로, 상기 기질 위에 남아 있는 레지스트 패턴은 에싱(ashing)을 통해 제거된다.
따라서, 이 공정에서 사용하게 되는 레지스트는 높은 드라이 에칭 저항을 갖도록 일반적으로 요구된다. 이러한 요구의 관점에서, 방향족 화합물로 이루어진 레지스트가 광범위하게 사용되어 왔다. 예를 들면, 기본 수지로 알카리-용해성 노볼락 수지로 이루어진 레지스트의 많은 종류가 지금까지 개발되어 왔다.
LSI에서 보이는 것과 같은 반도체 소자의 통합을 더욱 증가시키려는 최근 추세의 관점에서, 상기한 최근의 정밀 작업 기술은 0.5미크론 이하 정도의 정밀 패턴을 인지하는 것이 가능하도록 하였다. 패턴의 정밀성을 추가로 증가시키도록 하는 이 추세는 앞으로 더욱 더 진전될 것이라고 기대된다. 이러한 추세를 충족시키기 위하여, 광사진 평판술의 짧은 파장의 광원의 이용이 현재 연구되어 지고 있다. 예를 들면, ArF 엑시머 레이저(파장 193) 또는 YAG 레이저(파장 218)의 5배 조파(調波)의 이용을 통한 정밀 레지스트 패턴을 형성하는 방법이 현재 시도되고 있다.
그러나, 상기한 기본 수지로 노볼락 수지로 이루어진 통상적인 레지스트는 일반적으로 노볼락 수지의 벤젠 핵에서 많은 크기로 단파장의 빛을 흡수하려는 경향이 나타난다. 따라서, 이 넓은 광 흡수 비율 때문에, 레지스트 필름과 기질 사이에 접촉면에 대해 충분한 깊이를 도달하도록 노출광을 허용하는 것이 불가능하고, 따라서, 모양과 정밀도 면에서 뛰어난 정밀 패턴을 고 감도로 형성 하는 것이 매우 어렵다.
기본 수지로 노볼락 수지로 이루어진 레지스트가 뛰어난 드라이-에칭 저항과 알칼리 현상 특성에도 불구하고 상기한 바와 같이 단파장의 광에 대해 투명성이 불충분하기 때문에, ArF 엑시머 레이저 또는 YAG 레이저의 5배 조파가 사용되는 광사진평판술의 이용에 적합한 새로운 레지스트의 개발을 위한 강력한 요구가 있어왔다.
이 관점에서, 알리시클릭 화합물이 방향족 화합물 대신에 사용되는 레지스트가 최근에 매력적인 주의를 끌고 있다. 예를 들면, 기본수지로 견고한 측쇄를 갖는 폴리머로 이루어진 레지스트가 일본 특개평4-39665호에 제안되어 있고, 상기 수지는 단파장의 빛에 대해 드라이 엣칭 저항성과 투명성이 뛰어난 수지로 제안되어 있다. 견고한 측쇄를 갖는 화합물인 종래 기술 실시예는 알카리 현산의 방식으로 레지스트 패턴을 형성하도록 하기 위해 알카리-용해성을 갖는 코폴리머를 제공하기 위하여 카르복실기를 갖는 아크릴 화합물과 혼성중합된다.
그러나, 견고한 알리시클릭 구조의 알칼리 용해도가 카르복실릭기의 용해도와 크게 다르기 때문에, 알리시클릭 화합물로 이루어진 레지스트의 이용에 의한 레지스트 패턴의 알칼리 현상시 여러 문제점이 있다. 예를 들면, 레지스트 필름의 예정된 영역의 용해도와 제거도는 현상의 경우에는 불균일하게 되므로, 분해의 저하 뿐만 아니라, 균열의 발생 또는 제거되지 말아야 할 레지스트 필름 부분의 부분적인 용해로 인하여 표면의 거침이 야기된다. 더우기, 알칼리 용액은 레지스트 필름과 기질 사이의 접촉면을 관통할 수 있으므로 해서 레지스트 패턴의 박리가 일어난다. 추가적으로, 알리시클릭 구조 부분과 카르복실 기 부분 사이의 상(相)의 분리는 쉬게 박리될 수 있고, 따라서 균질한 리지스트 용액을 제조하는 것이 어렵게 되고, 레지스트 용액의 피복 특성을 떨어뜨린다.
[발명의 개시]
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 관점으로부터 이루어졌고, 따라서, 본 발명의 목적은 드라이 에칭 저항성 뿐만 아니라 단파장의 광에 대해 투명성이 탁월하고, 알카리 현상의 방식으로 고 분해능의 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 알카리 현상을 위한 레지스트를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 25의 수용액중 pKa 7 내지 11을 나타내는 산성 치환치가 부착된 알리시클릭 화합물로 이루어진 알카리 현상을 위한 레지스트를 제공한다.
본 발명에 의하면, 25의 수용액중 pKa 7 내지 11을 나타내는 산성 치환치가 부착된 알리시클릭 모노머로 이루어지는 폴리머를 함유하는 알카리 현상을 위한 레지스트를 또한 제공한다.
본 발명에 의하면, 다음 일반식 (1) 내지 (3)으로 나타나는 구조적인 적어도 한 종류로 구성된 화합물로 이루어진 알카리 현상을 위한 레지스트를 또한 제공한다.
위식에서, R1~R3의 적어도 하나는 알리시클릭기를 포함하는 단일가 유기기이고, 다른것은 알킬기 이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있고, R3는 히드록실기 일 수 있다.
위식에서, R1, R2, R4, 및 R5의 적어도 하나는 알리시클릭기를 포함하는 단일가 유기기이고, 나머지는 수소 원자 또는 알킬기이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있고, R4및 R5는 또한 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있다.
위식에서, R1, R2및 R6의 적어도 하나는 알리시클릭 기를 포함하는 단일가 유기기이고, 나머지는 수소 원자 또는 알킬기이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 25의 수용액중 pKa 7 내지 11을 나타내는 산성 치환기가 부착된 알리시클릭 화합물로 이루어지되, 상기 알리시클릭 모노머 화합물은 다음 일반식 (1) 내지 (3)으로 표시되는 구조적인 유니트의 적어도 하나로 구성되는 화합물로 되는 폴리머를 함유하는 알카리 현상을 위한 레지스트를 또한 제공한다.
[화학식 1]
위식에서, R1~R3의 적어도 하나는 알리시클릭기를 포함하는 단일가 유기기이고, 다른것은 알킬기 이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있고, R3는 히드록실기 일 수 있다.
[화학식 2]
위식에서, R1, R2, R4, 및 R5의 적어도 하나는 알리시클릭기를 포함하는 단일가 유기기이고, 나머지는 수소 원자 또는 알킬기이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있고, R4및 R5는 또한 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있다.
[화학식 3]
위식에서, R1, R2및 R6의 적어도 하나는 알리시클릭 기를 포함하는 단일가 유기기이고, 나머지는 수소 원자 또는 알킬기이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있다.
[바람직한 구현예의 상세한 설명]
본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 알칼리 현상을 위한 레지스트에서 사용되는 지방족 고리 화합물로는 일반식 CnH2n(n은 3 이상의 정수)으로 표시되는 모노시클릭 화합물, 바이시클릭 화합물 또는 이러한 화합물의 축합 링을 사용할 수 있다. 이들의 구체적인 예로는 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, 가교 탄화 수소가 부착된 상기의 모든 모노시클릭 화합물, 스피로헵탄 또는 스피로옥탄 등의 스피로 고리, 노르보르닐, 아다만틸, 보르넨, 멘틸 또는 멘탄 등의 테르텐 고리, 투쟌, 사비넨, 투존, 카란, 카렌, 피난, 노르피난, 보르난, 펜칸, 트리실렌 또는 콜레스테르 고리 등의 스테로이드 골격, 담즙산, 디지탈로이드, 장뇌산 고리, 이소장뇌산 고리, 세스키테르핀, 산톤산 고리, 디테르펜, 트리테르펜 및 스테로이드사포닌이 있다.
지방족 고리 구조에 첨가되는 산 치환기로는 프로파논 옥심, 프로파날 옥심, 히드록시이미노펜타논 및 디메틸글리옥심 등의 케토-옥심 구조를 가지는 유기기, N-히드록시숙신 이미드 구조를 가지는 유기기, 시클로펜텐 1,3-디온, 아세틸아세톤 및 3-메틸-2, 4-펜타디온 등의 디카르보닐 메틸렌 구조를 가지는 유기기, 설파밀 구조를 가지는 유기기, 다치환된 설포닐메탄 구조를 가지는 유기기, 헥산 티올 등의 티올을 가지는 유기기, 호변이성 알코올 또는 카바메이트를 가지는 유기기, 푸르푸릴 알코올을 가지는 유기기, 아미산 구조를 가지는 유기기, 페놀, 크레졸 및 살리실알데하이드 등의 페놀 히드록시기를 가지는 유기기 및 트리아진 골격을 가지는 유기기를 사용할 수 있다. 그러나, 페놀 히드록시기를 가지는 유기기와 트리아진 골격을 가지는 유기기는 단파장 광에 많이 흡수되므로, 바람직하게는 이 유기기를 제외한 다른 종류의 산 치환기를 지방족 고리 구조에 결합시킨다. 바람직한 산 치환기의 예는 다음과 같다.
[화학식 1]
위식에서, R1~R3의 적어도 하나는 알리시클릭기를 포함하는 단일가 유기기이고, 다른것은 알킬기 이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있고, R3는 히드록실기 일 수 있다.
[화학식 2]
위식에서, R1, R2, R4, 및 R5의 적어도 하나는 알리시클릭기를 포함하는 단일가 유기기이고, 나머지는 수소 원자 또는 알킬기이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있고, R4및 R5는 또한 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있다.
[화학식 3]
위식에서, R1, R2및 R6의 적어도 하나는 알리시클릭 기를 포함하는 단일가 유기기이고, 나머지는 수소 원자 또는 알킬기이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있다.
산 치환기의 pKa 범위를 7 내지 11로 제한한 이유는 다음과 간다. 즉, 산 치환기의 pKa값이 7이하인 경우에는, 지방족 고리 구조와 산 치환기의 결합의 알칼리 용해도의 차가 매우 커져서, 알칼리 현상에 의한 분해능이 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 없다. 반면에, pKa값이 11을 초과하는 경우에는 알칼리 현상의 특성이 향상되는 것을 거의 기대할 수 없다. 바람직한 pKa값의 범위는 9 내지 10이다. 일반식 (3)으로 표시되는 산 치환기는 이중 결합을 포함하므로, 약간의 광 반응성을 가져서 빛이 조사될 때 이중 결합이 절단된다. 이 경우에는, 이 화합물의 광-생성물의 pKa값이 식 (2)와 비슷한 산도를 가지지만, 이 화합물의 pKa값은 11 이상일 것이다. 식 (1)의 화합물의 경우에는, 구조의 R3가 H일 때 상당량의 산류가 질소 원자에 의해 트랩된다. 이것은 일반적으로 화학적 증폭 레지스트 시스템의 저감도를 나타낸다. 상기 이유로부터, 화학적 증폭 시스템의 R3는 H 또는 알킬기인 것이 바람직하다.
상기 설명한 바와 같이, 상기한 산 치환기가 결합된 지방족 고리 화합물이 폴리머에 함유될 수 있다. 이 경우에는, 상기한 지방족 고리 화합물 모노머와 비닐 화합물의 공중합 반응으로 얻을 수 있는 코폴리머의 사용이 특히 바람직하다. 이러한 코폴리머는 분자내에 산 치환기 및 중합 가능한 이중 결합을 가지는 지방족 고리 화합물이 라디칼 중합 반응, 양이온성 중합 반응 또는 음이온성 중합 반응을 함으로써 쉽게 얻어질 수 있다. 지글러-나타(Ziegler-Nattn) 촉매 존재하에서 중합 가능한 화합물을 중합할 수 있다. 일반적으로, 지방족 고리 화합물 및 중합 가능한 이중 결합을 가진 중합 가능한 화합물은 지글러-나타 촉매의 사용하에서 중합 반응하여서 고분자량 폴리머를 형성할 수 있다. 그러나, 저분자량 폴리머도 필름을 형성할 수 있는 한 본 발명에서 사용되므로, 라디칼 중합 반응 등의 종래의 중합 반응을 채택하여, 저분자량 화합물과 고분자량 화합물의 혼합물을 제조할 수 있다. 저분자량 화합물이 폴리머 화합물에 포함될 때에는 레지스트의 알칼리 용해도가 향상된다. 그러나, 폴리머 중의 저분자량 화합물의 함량이 50%이상인 경우에는 필름의 형성이 어려워진다. 그러므로, 저분자 화합물의 함량은 바람직하게는 50%이하이여야 한다. 이 경우에는 고분자량 화합물의 알칼리 용해도를 조절하거나 레지스트와 기질간의 점착력을 향상시키기 위해서, 지방족 고리 화합물을 아크릴산, 말레산 무수물, 이들 산의 에스테르 치환체, 비닐페놀, 비닐나프톨, 나프톨 옥시메타아크릴레이트, 히드록시메틸아크릴레이트와 SO2를 추가로 공중합하는 것이 바람직하다. 또한, 알칼리 용액에 대해 용해도-억제 특성을 가지는 산 분해성기로 보호한 알칼리 용해성기를 가지는 알칼리 용해성 화합물과 지방족 고리 화합물을 공중합하는 것이 바람직하다. 그러나, 단파장광에 대한 레지스트의 투명도를 확실히 하기 위해서, 벤젠핵 등의 단파장 영역에서 흡광도가 높은 분자 골격을 가지는 화합물을 제외한 화합물과 공중합 반응하는 것이 바람직하다. 상세하게는, 193파장에서의 폴리머 화합물의 흡광도는 바람직하게는 1당 3이다. 상기한 흡광도를 가지는 폴리머 화합물을 포함하는 레지스트는 AxF 엑시머 레이저를 사용한 노출에 대해서 특히 효과적으로 사용된다.
이 경우에는, 코폴리머중의 아크릴산 등의 알칼리 용해성 화합물의 공중합 반응비는 바람직하게는 1 내지 50%이며, 더욱 바람직하게는 10 내지 50%이다. 알칼리 용해성 화합물의 공중합 반응비가 1%이하인 경우에는 폴리머 화합물의 알칼리 용해도가 불충분해진다. 반면에, 알칼리 용해성 화합물의 공중합 반응비가 50%이상을 초과하는 경우에는 폴리머 화합물의 비균일 용해가 발생해서 레지스트 패턴의 형성이 어려워진다.
본 발명에 의한 상기 폴리머 화합물의 평균 분자량은 바람직하게는 500 내지 500,000이다. 폴리머 화합물의 평균 분자량이 500이하인 경우에는 기계적인 강도가 충분한 레지스트의 형성이 어려워진다. 반면에, 폴리머 화합물의 평균 분자량이 500,000을 초과하는 경우에는 분해능이 우수한 레지스트 필름의 형성이 어려워진다. 상기 폴리머 화합물은 일반적으로 여러 분자량의 화합물의 혼합물로 형성되는 경우에도, 폴리머 화합물이 상대적으로 저분자량 화합물로 형성되는 경우에는 본 발명의 효과가 얻어질 수 있다. 예를 들면, 폴리머의 대부분이 500 내지 1,000 범위로 평균 분자량이 적은 경우에도 불균일 용해도를 나타낼 수 있다. 또한, 이 경우에 다량의 모노머가 수지에 남아있는 경우에도 폴리머 화합물의 용해 특성과 드라이 에칭 내성은 거의 악화되지 않는다.
본 발명의 알칼리 현상을 위한 레지스트에서 기본 수지를 구성하는 폴리머 화합물은 바람직하게는 산호 원자와 질소 원자이외의 이종 원자를 가지 않는다. 즉, 폴리머 화합물은 바람직하게는 탄소 원자와 수소 원자에 추가하여 산호 원자와 질소 원자에서 선택된 1종 이상으로 구성된다. 이는 산소 원자와 질소 원자 이외의 황 원자 등의 이종 원자를 함유한 폴리머 화합물의 사용이 환경 문제의 원인을 초래하기 때문이고, 동시에 기본수지로서 상기 폴리머 화합물을 함유한 알칼리 현상을 위한 레지스트가 레지스트 패턴을 형성하기 위해 사용될 때, 에칭 마스크로서 레지스트를 사용한 후의 회분화가 매우 복잡하게 되기 때문이다.
포지티브 타입 레지스트의 경우에는, 알칼리 현상에 대한 레지스트의 예로 구성되는 알칼리 용해성 수지의 골격 사슬이 복사선을 조사함으로써 절단되는 것인 수지 조성물 또는 구성되는 화합물의 알칼리 용액에 대한 용해도가 복사선을 조사함으로써 증가하는 것인 수지 조성물이 포함된다. 반면에, 네가티브 타입형 레지스트의 경우에는 알칼리 현상에 대한 레지스트의 예로 구성되는 알칼리 용해성 수지가 복사선을 조사함으로써 교차 결합할 수 있는 것인 수지 화합물 또는 구성되는 화합물의 알칼리 용액에 대한 용해도가 복사선을 조사함으로써 감소되는 것인 수지 화합물이 포함된다.
광 노출후의 광 화학 반응이 열반응에 의해 강화되는 화학적 증폭 레지스트의 사용은 고감도의 레지스트 패턴을 형성하므로 유리하다.
예를 들면, 알칼리 용해성 수지, 알칼리 용액에 대한 용해도에 내성이 있는 산분해성 화합물 등의 용해도 억제제 및 빛이 조사되면 산을 발생시키는 일명 광-산-발생제로 구성되는 감광성 조성물을 양성형의 화학적 증폭 레지스트로 사용할 수 있다. 더욱 상세하게는, 이러한 감광성 조성물은 산 치환기를 가지는 지방족 고리 화합물로서 산분해성 화합물을 선택하고, 이 산분해성 화합물을 알칼리 용해성 수지 및 광-산-발생제와 혼합하여 제조할 수 있다. 산 치환기를 가지는 지방족 고리 화합물이 폴리머에 포함되는 경우에는, 산 분해형의 지방족 고리 화합물 또는 산분해형의 코폴리머 성분을 선택할 수 있으며, 얻어진 폴리머를 광-산-발생제와 혼합해서 화학적 증폭 레지스트를 제조할 수 있다. 상기에서 설명한 화합물은 또한 동시에 화학적 증폭 레지스트를 제조할 수 있다.
네가티브 타입의 화학적 증폭 레지스트에 대해서, 알칼리 용해성 수지산 존재하에서 알칼리 용해성 수지를 교차 결합할 수 있는 화합물이나 알칼리 용액에 대한 알칼리 용해성 수지의 용해도를 낮출 수 있는 화합물 및 광-산-발생제로 구성되는 감광성 조성물을 사용할 수 있다. 더욱 상세하게는, 이러한 감광성 조성물은 산 치환기를 가진 지방족 고리 화합물로서 산 교차 결합성 화합물을 선택하여 산 교차 결합성 화합물을 알칼리 용해성 수지 및 광-산-발생제와 혼합시켜서 제조한다. 산 치환기를 가진 지방족 고리 화합물이 폴리머에 포함되는 경우에는, 산 교차 결합성 화합물과 광-산 발생제가 이 폴리머에 혼합되어서, 화학적 증폭 레지스트를 제조한다. 상기 화합물 또는 동시에 화학적 증폭 레지스트와 결합할 수 있다.
어떠한 화학적 증폭 레지스트에서든지, pKa 7 내지 11을 나타내는 산 치환기가 부착된 지방족 고리 구조를 가진 폴리머 화합물을 사용할 수 있다. 따라서, 이 폴리머 화합물과 상기한 용해도-억제제 또는 광-산-발생제의 결합에 따라, 광 노출전에 알칼리 용액에 불용성이고 광 노출후에 알칼리 용액에 용해되는 포지티브 타입 레지스트 또는 광 노출전에 알칼리 용액에 용해되고 광 노출후에 알칼리 용액에 대해 불용성이 되는 네가티브 타입 레지스트를 얻을 수 있다.
성분의 혼합비는 바람직하게는 산 치환기를 가진 지방족 고리 화합물의 양이 레지스트에 있는 고형물에 근거하여 30중량% 이상이 되도록 조절한다. 지방족 고리 화합물의 양이 30중량% 이하인 경우에는 알칼리 현상에 의한 분해능이 우수한 레지스트 패턴의 형성이 어려워지고, 동시에 얻은 레지스트 패턴의 드라이 에칭 내성이 약화될 것이다.
네가티브 타입의 화학적 증폭 레지스트의 경우에는, 수지내의 알칼리 용해성기를 용해도-억제제를 결합하는 대신에 용해도-억제 특성을 가지는 산 분해기로 보호해서, 이러한 수지와 광-산-발생제를 함유하는 감광성 조성물을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 네가티브 타입의 화학적 증폭 레지스트의 경우에는, 산 교차 결합성 기를 가지는 알칼리 용해성 수지와 광-산-발생제를 함유하는 감광성 조성물일 수 있다.
상세하게는, 분자내에 pKa 7 내지 11의 산치환체 및 중합 가능한 이중 결합을 가지는 지방족 고리 구조를 가지는 중합 가능한 화합물은 산 분해성기 또는 산 교차 결합성 기를 가진 비닐 화합물과 공중합하여서 기본 수지로 사용되는 폴리머 화합물을 얻는다. 이 경우에는 중합 가능한 화합물이 알칼리 용해성 기를 가진 혼합물과 공중합 반응할 수 있다.
이 경우에 사용되는 비닐 화합물에는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타아크릴레이트,-클로로아크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 트리플루오로메틸 아크릴레이트,-메틸 스티렌, 트리메틸실릴 메타아크릴레이트, 트리메틸실릴-클로로아크릴레이트, 트리메실릴메틸-클로로아크릴레이트, 말레산 무수물, 테트라히드로피라닐 메타아크릴레이트, 테트라히드로피라닐-클로로아크릴레이트, t-부틸 메타아크릴레이트, t-부틸-클로로아크릴레이트, 부타디엔, 글리시딜 메타아크릴레이트, 이소보르닐 메타아크릴레이트, 멘틸메타아크릴레이트, 노르보르닐 메타아크릴레이트, 아다만틸 메타아크릴레이트 및 알릴 메타아크릴레이트가 있다.
이러한 비닐 화합물 중에서, 다음의 일반식으로 표시되는 아크릴산 유도체가 가장 바람직하다.
상기 식에서 R7은 수소 원자 또는 단일가 유기기이고, R8, R9및 R10은 동일하거나 다른 것으로 각각 수소 원자, 할로겐 원자 또는 알킬기이다.
포지티브 타입의 화학적 증폭 레지스트에서 수지의 알칼리 용해성 기를 보호하기 위한 산 분해성 기에 대해서, 이소프로필 에스테르, 테트라히드로피라닐 에스테르, 테트라히드로퓨라닐 에스테르, 메톡시에톡시메틸 에스테르, 2-트리메틸실린에톡시메틸 에스테르, 3-옥소시클로헥실 에스테르, 이소보르닐 에스테르, 트리메틸실릴 에스테르, 트리에틸실릴 에스테르, 이소프로필디메틸실릴 에스테르, 디-t-부틸메틸실릴 에스테르, 옥사졸, 2-알킬-1,3-옥사졸린, 4-알킬-5-옥소-1,3-옥사졸린, 5-알킬-4-옥소-1,3-디옥솔란 등의 에스테르, t-부톡시카르보닐 에테르, t-부톡시메틸 에테르, 4-펜틸옥시메틸 에테르, 테트라히드로피라닐 에테르, 3-브로모테트라히드로피라닐 에테르, t-메톡시시클로헥실 에테르, 4-메톡시테트라히드로피라닐 에테르, 4-메톡시테트라히드로티오피라닐 에테르, 1,4-디옥산-2-일-에테르, 테트라히드로퓨라닐 에테르, 2, 3, 3n, 4, 5, 6, 7, 7n-옥타히드로-7, 8, 8-트리메틸-4, 7-메타노벤조퓨란-2-일 에테르, t-부틸 에테르, 트리메틸실릴 에테르, 트리에틸실릴 에테르, 트리이소프로필실릴 에테르, 디메틸이소프로필실릴 에테르, 디에틸이소프로필실릴 에테르, 디메틸세실실릴 에테르 및 t-부틸디메틸실릴에테르 등의 에테르, 메틸렌 아세탈, 에틸리덴 아세탈, 2, 2, 2-트리클로로에틸리덴 아세탈, 2, 2, 2-트리브로모에틸리덴 아세탈 및 2, 2, 2-트리요도에틸리덴 아세탈 등의 아세탈, 1-t-부틸에틸리덴 케탈, 이소프로필리덴 케달(아세토나이드), 시클로펜틸리덴 케탈, 시클로헥실리덴 케탈 및 시클로헵틸리덴 등의 케탈, 메톡시메틸렌 아세탈, 에톡시메틸렌 아세탈, 디메톡시메틸렌, 오르토-에스테르, 1-메톡시에틸리덴 오르토-에스테르, 1-에톡시에틸리덴 오르토-에스테르, 1, 2-디메톡시에틸리덴 오르토-에스테르, 1-N, N-디메틸아미노 에틸리덴 오르토-에스테르 및 2-옥사시클로펜틸리덴 오르토-에스테르 등의 시클릭 오르토-에스테르, 트리메틸실릴케텐 아세탈, 트리에틸실릴케텐 아세탈, 트리이소프로필실릴케텐 아세탈, t-부틸디메틸실릴케텐 아세탈 등의 실릴케텐 아세탈, 디-t-부틸실릴 에테르, 1, 3, -1´, 1´, 3´, 3´-테트라이소프로필디실로사닐리덴 에테르, 테트라-t-부톡시디실록산-1, 3-디일리덴 에테르 등의 실릴 에테르, 디메틸 아세탈, 디메틸 케탈, 비스-2, 2, 2-트리클로로에틸 아세탈, 비스-2, 2, 2-트리브로모에틸 아세탈, 비스-2, 2, 2-트리요도에틸 아세탈, 비스-2, 2, 2-트리클로로에틸 케탈, 비스-2, 2, 2-트리브로모에틸 케탈, 비스-2, 2, 2-트리요도에틸 케탈, 디아세틸 아세탈 및 디아세틸 케탈 등의 디메틸 아세탈 또는 케탈, 1, 3-디옥산, 5-메틸렌-1, 3-디옥산, 5, 5-디브로모-1-3-디옥산, 1, 3-디옥솔란, 4-브로모메틸-1, 3-디옥소란, 4-3´-부테닐-1, 3-디옥소란 및 4, 5-디메톡시메틸-1, 3=디옥소란 등의 시클릭 아세탈 또는 시클릭 케탈, o-트리메틸실릴 시아노히드린, o-1-에톡시에틸 시아노히드린 및 o-테트라히드로피라닐 시나오히드린 등의 시아노히드린을 사용할 수 있다.
이들 중에서, 산 분해도의 면에서 가장 바람직한 화합물은 t-부틸 메타 아크릴레이트, 에톡시에틸 메타아크릴레이트, 3-옥소시클로헥실 메타아크릴레이트, t-부틸-3-나프틸-2-프로페노에이트, 이소보르닐 메타아크릴레이트, 트리메틸실릴 메타아크릴레이트와 테트라히드로피라닐 메타아크릴레이트 등의 t-부틸 에스테르, 트리메틸실릴 에스테르 및 테트라히드로피라닐 에스테르 등이 있다. 이 경우에는, 상기에서 예시한 메타아크릴레이트 대신에 아크릴레이트를 사용할 수 있다.
다음의 일반식 (5)로 표시되는 구조 단위를 포함한 산 분해성 화합물의 사용이 바람직한데, 이 구조 단위가 본 발명의 구조에 해당하고 또한 적합한 정도의 가수 분해 특성과 광 노출 부위의 용해도를 촉진시키는 효과를 가지기 때문이다.
상기 식에서 R11, R12및 R13은 알킬기를 나타내고, R11, R12및 R13중 1 이상이 알리시클릭 기이고, R12와 R13은 시클릭 화합물을 형성하도록 부분적으로 함께 연결될 수 있고, R11의 연결은 이중 결합일 수 있는데, 이는 이 이중 결합이 단파장의 자외선에 노출될 때에 최종에는 단일 결합으로 전환하기 때문이다.
상기 화합물의 알카리-용해 촉진제와의 혼합물로서 제공되는 경우, 알카리-용해 촉진제의 함유량은 폴리머의 중량에 기초하여 5 내지 60중량%로 제한되는 것이 바람직하고, 더욱 상세하게는 10 내지 40중량%인 것이다. 이와 같은 이유로, 알카리-용해 촉진제의 함유량이 5% 미만인 경우, 충분한 용해-촉진 효과가 기대될 수 없고, 반면에 알카리-용해 촉진제의 함유량이 40%를 초과하면, 분해능(resolution)에서 우수한 레지스트 패턴을 형성하는 것이 어려워지고, 동시에 그것의 코팅 특성이 악화된다.
상기 코폴리머가 기본 수지로서 제공되는 경우, 산 분해성기를 갖는 비닐 화합물과 같은 성분에 의한 공중합 비율은 10 내지 80%의 범위로 제한되는 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 15 내지 70%이다. 이와 같은 이유로, 공중합 비율이 10% 미만인 경우, 충분한 용해-억제 효과를 기대할 수 없고, 반면에 공중합 비율이 80%을 초과하는 경우, 분해능에서 우수한 레지스트 패턴을 형성하는 것이 어려워진다.
25의 수용액에서 pKa 7 내지 11을 나타내는 산성의 치환기로 결합된 알리시클릭 모노머로 이루어진 폴리머가 본 발명에서 단순한 알카리-용해성 수지로서 제공되는 경우, 분자내에 산 치환제기와 중합성의 이중 결합과 같은 것을 포함하는 알키시클릭 구조를 갖는 중합성 화합물이 일반식(4)로 대표되는 아크릴산과 공중합될 수 있다. 이와 같은 경우에서, 폴리머 화합물의 알카리-용해를 조절하기 위하여 아크릴산으로 대표되는 일반식(4)의 R7으로 임의의 적합한 유기성 기들을 인가하는 것이 또한 가능하다. 그러나, 이와 같은 아크릴 유도체에 의한 공중합 비율은 분리에서 우수한 레지스트 페턴을 얻는다는 관점에서 1 내지 70%의 범위로 제한되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 50%로 제한되는 것이다.
본 발명에서 제공될 수 있는 사익 용해-억제제에서, 알카리 용액에 대해 충분한 용해-억제 특성을 보여주고, 알카리 용액에서 -(C=0)0-, -OS(=O)2-, 또는 -O-와 같은 래디칼을 발생시킬 수 있는 산에 의해 분해되는 산 분해성 화합물이 제공될 수 있다.
이와 같은 산-분해성 화합물의 예로는 t-부톡시카르보닐 에테르, 테트라히드로피라닐 에테르, 3-브로모테트라히드로피라닐 에테르, 1-메톡시시클로헥실 에테르, 4-메톡시테트라히드로피라닐 에테르, 1, 4-디옥산-2-일 에테르, 테트라히드로퓨라닐 에테르, 2, 3, 3a, 4, 5, 6, 7, 7a-옥타히드로-7, 8, 8-트리메틸-4, 7-메타노벤조퓨란-2-일 에테르, t-부틸 에테르, 트리메틸실릴 에테르, 트리에틸실릴 에테르, 트리이소프로필실릴 에테르, 디메틸이소프로필실릴 에테르, 디에틸이소프로필실릴 에테르, 디메틸세실실릴 에테르, 및 t-부틸디메틸실릴 에테르을 가지고 페놀성 화합물을 변형시키는 것에 의해 유도될 수 있는 것이다. 또한, 용해-억제제로서 Meldrem's 산 유도체를 제공하는 것이 가능하다. 이들 화합물중에서, 바람직한 실예는 t-부톡시카르보닐기, t-부톡시카르보닐메틸기, 트리메틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기 또는 테트라히드로피라닐기를 가지고 페놀성 화합물의 히드록실기를 보호하는 것으로 유도될 수 있는 것; 나프타알데히드에 Meldrem's산을 부착시키는 것에 의해 얻어질 수 있는 화합물 및 알리시클릭 구조를 갖는 카르보닐 화합물에 Meldrem's산을 부착시키는 것에 의해 얻어질 수 있는 화합물이 있다.
본 발명에 따른 용해-억제제는 이소프로필 에스테르, 테트라히드로피라닐 에스테르, 테트라히드로퓨라닐 에스테르, 메톡시에톡시메틸 에스테르, 2-트리메틸실릴에톡시메틸 에스테르, t-부틸 에스테르, 트리메틸실릴 에스테르, 트리에틸실릴 에스테르, t-부틸디메틸실릴 에스테르, 이소프로필디메틸실릴 에스테르, 디-t-부틸디메틸실릴 에스테르, 옥사졸, 2-알킬-1, 3-옥사졸린, 4-알킬-5-옥소-1, 3-옥사졸린, 및 5-알킬-4-옥소-1,3-디옥솔란과 같은 폴리카르복실산의 에스테르일 수 있다.
상기에서 tBoc는 -(C=O)O-C(CH3)3를 나타낸다.
이들 용해-억제제중에서, 컨쥬게이트된 폴리시클릭 방향족 화합물은 단파장의 빛에 대해 우수한 투명성을 갖는다는 점에서 본 발명에서 더욱 유용하다. 이들 컨쥬게이트된 폴리시클릭 방향족 화합물은 골격으로 형성되고, 여기서 불포화된 결합은 선택적으로 배치되며, 따라서 다수의 방향족 고리들이 서로서로 평평하게 결합하는 곳에 비-응축된 폴리시클릭 또는 응축된 폴리시클릭 화합물을 형성한다. 이런 종류의 화합물에서, 그들의 광흡수 영역은 본 발명에서 용해-억제제로서 컨쥬게이트된 폴리시클릭 방향족 화합물의 제공 때문에-전자의 공액 안정화에 기인하여 낮은 파장 영역으로 전이되고, 알카리 현상을 위한 내열성과 단파장의 빛에 대한 투명성이 우수한 레지스트가 얻어지는 것이 가능하다.
상기와 같은 컨쥬게이트된 폴리시클릭 방향족 화합물의 특이한 예로서는 나프탈렌 고리, 안트라센 고리, 페난트렌 고리, 피렌 고리, 나프타센 고리, 크리센 고리, 3, 4,-벤조페난트렌 고리, 퍼릴렌 고리, 펜타센 고리, 피센 고리, 피롤레 고리, 벤조퓨란 고리, 벤조티오펜 고리, 인돌 고리, 벤즈옥사졸 고리, 벤조티아졸 고리, 인다졸 고리, 크로멘 고리, 퀴놀린 시놀린 고리, 프탈라진 고리, 퀴나졸린 고리, 디벤조퓨란 고리, 카바졸 고리, 아크리딘 고리, 페난트리딘 고리, 페난트로린 고리, 페나진 고리, 티안트렌 고리, 인돌리진 고리, 나프티리딘 고리, 퓨린 고리, 프테리딘 고리 및 플루오렌 고리중 어느 하나를 갖는 화합물들이다.
이들중에서, 나프탈렌 고리, 안트라센 고리 또는 페난트렌 고리를 갖는 응축된 폴리시클릭 화합물이 193의 파장의 빛에서 투명성이 특히 우수하다. 따라서, 히드록시기가 t-부틸카보네이트, t-부틸 에스테르, 테트라히드로피라닐 에테르, 아세탈 또는 트리메틸실릴 에테르로 보호되는 응축된 방향족 고리 구조중 어느 하나를 갖는 폴리히드록시 화합물; 또는 알데히드 화합물과 Meldrem's 산 사이의 반응으로 부터 유도된 응축된 화합물은 용해-억제제로서 특히 바람직하다.
본 발명에서 상기의 산분해성 화합물에 추가적으로 용해-억제제로서 200 내지 2,000의 분자량을 갖는 나프톨 노볼락 화합물을 사용하는 것이 또한 바람직하다. 기본 수지에서 알카리-용해성 기가 알카리성 용액에 대해 용해-억제 특성을 갖는 산 분해성 기들로 보호될 수 있는 경우, 이 나프톨 노볼락 화합물은 용해성-억제제로서 단독으로 제공될 수 있다. 이 나프톨 노볼락 화합물은 나프톨 또는 이들의 유도체를 카르보닐 화합물로 응축하는 것에 의해 얻어질 수 있다.
본 발명의 알카리 현상을 위한 레지스트에서 용해-억제제의 혼합 비율은 기본 수지에서 모노머(모노머성 유니트)의 몰수를 기초로하여 3 내지 50몰%인 것이 바람직하고, 특히 10 내지 40몰%인 것이 바람직하다. 용해-억제제의 혼합 비율이 3% 미만인 경우, 분리해서 우수한 레지스트 패턴을 얻는 것이 어려워진다. 또한, 용해-억제제의 혼합 비율이 50%을 초과하는 경우, 얻어진 레지스트 필름의 기계적 세기는 악화되고, 동시에 알카리 용액으로의 용해를 통해 레지스트의 광-노출된 부분을 제거하는 경우에서 용해율이 극단적으로 낮아질 것이다.
레지스트가 화학적으로 증폭된 타입인 경우, 본 발명의 알카리-현상을 위해 레지스트로 병합될 수 있는 광산 발생제의 예로서는 알릴로니움 염, 나프토퀴논 아자이드 화합물, 디아조니움 염, 술포네이트 화합물, 술포니움 화합물, 술파미드 화합물, 아이도니움 화합물 및 술포닐 디아조메탄을 포함한다.
이들 화합물의 특이한 예들은 트리페닐술포니움 트리플레이트, 디페닐아이드노움 트리플레이트, 2, 3, 4, 4-테트라히드록시벤조페논-4-나프토퀴논디아자이드 술포네이트, 4-N-페닐아미노-2-메톡시페닐디아조니움 설페이트, 4-N-페닐아미노-2-메톡시페닐디아조니움 p-에틸페닐설페이트, 4-N-페닐아미노-2-메톡시페닐디아조니움 2-나프틸 설페이트, 4-N-페닐아미노-2-메톡시페닐디아조니움 페닐 설페이트, 2, 5-디에톡시-4-N-4´-메톡시페닐카르보닐페닐디아조니움 3-카르복시-4-히드록시페닐 설페이트, 2-메톡시-4-N-페닐페닐디아조니움 3-카르복시-4-히드록시페닐 설페이트, 디페닐설포닐메탄, 디페닐설포닐디아조메탄, 디페닐디설폰,-메틸벤조인 토실레이트, 피로갈롤 트리메실레이트, 벤조인 토실레이트, MPI-103(CAS. No. [87709-41-9], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), BDS-105(CAS. No. [145612-66-4], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), NDS-103(CAS. No. [110098-97-0], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), MDS-203 (CAS. No. [127855-15-5], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), 피로갈롤 트리토실레이트(CAS. No. [20032-64-8], DTS-102(CAS. No. [75482-18-7], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DTS-103(CAS. No. [71449-78-0], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), MDS-103(CAS. No. [127279-74-7], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), MDS-105(CAS. No. [116808-67-4], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), MDS-205(CAS. No. [81416-37-7], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), BMS-105(CAS. No. [149934-68-9], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), TMS-105(CAS. No. [127820-38-6], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), NB-101(CAS. No. [20444-09-1], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), NB-201(CAS. No. [4450-68-4], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DNB-101(CAS. No. [114719-51-6], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DNB-102(CAS. No. [131509-55-2], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DNB-103(CAS. No. [132898-35-2], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DNB-104(CAS. No. [132898-36-3], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DNB-105(CAS. No. [132898-37-4], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DAM-101(CAS. No. [1886-74-4], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DAM-102(CAS. No. [28343-24-0], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DAM-103(CAS. No. [14159-45-6], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DAM-104(CAS. No. [130290-80-1, (CAS. No. [140290-82-3], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), DAM-201 (CAS. No. [28322-50-1], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), CMS-105, DAM-301(CAS. No. [138529-82-4], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), SI-105 (CAS. No. [34694-40-7], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), NDI-105 (CAS. No. [133710-62-0], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), 및 EPI-105 (CAS. No. [135133-12-9], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.)이다. 또한, 하기와 같은 화합물을 제공하는 것이 또한 가능하다.
여기서, C1및 C2는 단일 결합 또는 이중 결합을 형성할 수 있고, R14는 수소 원자, 플루오린 원자, 플루오린 원자에 의해 부분적으로 치환될 수 있는 알킬기 또는 알릴기이고, R15및 R16은 동일하거나 또는 다를 수 있고, 그리고 각각 단일가의 유기성기이고, 및 R15및 R16은 시클릭 구조를 형성하기 위해 함께 연결될 수 있다.
위식에서 Z는 알킬기를 나타낸다.
알릴로니움 염, 설포네이트 화합물, 술포닐 화합물 또는 술폰아미드와 같은 나프탈렌 골격 또는 디벤조티오펜 골격을 갖는 컨쥬게이트된 폴리시클릭 방향족 화합물은 단파장의 빛에 대한 우수한 투명성과 그것의 우수한 내열성이라는 점에서 광산 발생제로서 더욱 바람직하다.
상기와 같은 화합물의 특이한 예로서, 그위에 결합된 히드록실기를 갖는 나프탈렌, 펜탈렌, 인덴, 아줄렌, 헵탈렌, 바이페닐렌, as-인데센, s-인데센, 아세나프탈렌, 플루오렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오안텐, 아세페난트릴렌, 아세안트릴렌, 트리페닐렌, 피렌, 크리센, 나프타센, 폴레이아덴, 피센, 퍼릴렌, 펜타펜, 펜타센, 테트라페닐렌, 헥사펜, 헥사센, 루비센, 코로넨, 트리나프탈렌, 헵타펜, 헵타센, 피란트렌, 오발렌, 디벤조페난트렌, 벤즈[a]안트라센, 디벤조[a, j]안트라센, 인데노[1,2-a]인덴, 안트라[2,1-a]나프타센 또는 1H-벤조[a]시클로펜트[j]안트라센 고리를 갖는 나프탈렌과 같은 시클릭기를 갖는 술포닐 또는 술포네이트; 나프탈렌, 펜타렌, 인덴, 아줄렌, 헵탈렌, 바이페닐렌, as-인데센, s-인데센, 아세나프탈렌, 플루오렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오안텐, 아세페난트릴렌, 아세안트릴렌, 트리페닐렌, 피렌, 크리센, 나프타센, 폴레이아덴, 피센, 퍼릴렌, 펜타펜, 펜타센, 테트라페닐렌, 헥사펜, 헥사센, 루비센, 코로넨, 트리나프탈렌, 헵타펜, 헵타센, 피란트렌, 오발렌, 디벤조페난트렌, 벤즈[a]안트라센, 디벤조[a, j]안트라센, 인데노[1, 2-a]인덴, 안트라[2,1-a]나프타센 또는 1H-벤조[a]시클로펜트[j]안트라센 고리와 같은 시클릭기를 갖는 4-퀴논 디아자이드 화합물; 및 사이드 체인으로서 나프탈렌, 펜탈렌, 인덴, 아줄렌, 헵탈렌, 바이페닐렌, as-인데센, s-인데센, 아세나프틸렌, 플루오렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오안텐, 아세페난트릴렌, 아세안트릴렌, 트리페닐렌, 피렌, 크리센, 나프타센, 플레이아덴, 피센, 퍼릴렌, 펜타펜, 펜타센, 테트라페닐렌, 헥사펜, 헥사센, 루비센, 코로넨, 트리나프틸렌, 헵타펜, 헵타센, 피란트렌, 오발렌, 디벤조페난트렌, 벤즈[a]안트라센, 디벤조[a, j]안트라센, 인데노[1, 2-a]인덴, 안트라[2, 1-a]나프타센 또는 1H-벤조[a]시클로펜트[j]안트라센 고리를 갖는 술포니움 또는 아이도니움의 트리플레이트와의 염이다.
이들 컨쥬게이트된 폴리시클릭 방향족 화합물중에서, 나프탈렌과 안트라센을 갖는 술포닐 화합물 또는 술포네이트 화합물; 그위에 히드록실기를 부착한 나프탈렌 또는 안트라센를 갖는 4-퀴논 다아자이드; 및 사이드 체인으로서 나프탈렌 또는 안트라센을 갖는 술포니움 또는 아이도니움의 트리플레이트와의 염이 특히 바람직하다.
본 발명에서 제공될 수 있는 광산 발생제의 더욱 바람직한 예로서는 트리페닌술포니움 트리플레이트, 디페닐아이도니움 트리플레이트, 트리나프틸술포니움 트리플레이트, 디나프틸아이도니움 트리플레이트, 디나프틸술포닐메탄, NAT-105 (CAS. No. [137867-61-9], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), NAT-103 (CAS. No. [131582-00-8], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), NAT-105 (CAS. No. [85342-62-7], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), TAZ-106 (CAS. No. [69432-40-2], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), NDS-105 (미도리 가가꾸 Co., Ltd.), PI-105 (CAS. No. [41580-58-9], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), s-알킬화된 디벤조 티오펜 트리플레이트, 및 s-플루오르알킬화된 디벤조티오펜 트리플레이트(Daikin Co., Ltd)이 있다. 이들 광산 발생제주에서, 가장 바람직한 예는 트리페닐술포니움 트리플레이트, 트라나프틸술포니움 트리플레이트, 디나프틸아이오도니움 트리플레이트, 디나프틸술포닐 메탄, NAT-105 (CAS. No. [137867-61-9], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.), NDI-105 (CAS. No. [133710-62-0], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.) 및 NAI-105 (CAS. No. [85342-62-7], 미도리 가가꾸 Co., Ltd.)이 있다.
본 발명의 알카리 현상을 위하여 레지스트에서 기본 수지에 첨가되는 광산 발생제의 함유량은 0.001 내지 50중량%의 범위에 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 40중량%이고, 가장 바람직하게는 0.1 내지 20중량%인 것이다. 이것은 광산 발생제의 함유량이 0.001 중량% 미만인 경우, 고감도로 레지스트 패턴을 형성하는 것이 어려워지기 때문이다. 또한, 광산 발생제의 함유량이 50 중량%을 초과하는 경우, 얻어지는 레지스트 필림의 기계적 강도가 바람직하지 않게 낮아진다.
네가티브 타입의 화학적으로 증폭된 레지스트를 제조하는 것이 바람직한 경우, 산의 존재하에서 기본 수지를 구성하는 폴리머 화합물을 가교할 수 있는 가교제가 상기의 용해-억제제 대신에 제공될 수 있다.
이와 같은 경우, 가교제로서 사이드 체인에 에폭시기, 아크릴산 또는 일반식(4)로 나타낸 그것의 유도체를 갖는 비닐 화합물 또는 메틸올-치환된 트리아진, 나프틸리딘 또는 프테리딘 화합물과 같은 멜라민 타입 화합물을 제공하는 것이 가능하다. 상기의 가교제를 제공하는 대신, 비닐 또는 알릴기를 폴리머 화합물에 산성의 가교성 기로서 병합할 수 있다.
일반식(5)로 나타낸 화합물에서 R11이 이중 결합인 경우, 얻어진 화합물은 다소의 광-반응성을 나타내고, 그렇기 때문에 광-감도제로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 화합물이 아크릴산 코폴리머와 혼합되는 경우, se 마다의 혼합물은 원(遠) 자외선을 위한 포지티브 레지스트로서 제공될 수 있다. 반면에, 상기 화합물이 나프톨 노볼락과 같은 페놀성 수지와 혼합되는 경우, se 마다의 혼합물은 원 자외선을 위한 네가티브 레지스트로서 제공될 수 있다.
본 발명의 알카리 현상을 위한 레지스트는 임의의 상기 화합물들, 용해-억제제, 가교제, 광산 발생제 및 알카리-용해성 수지와 같은 다른 첨가제를 필요한 경우 유기성 용매로 용해시키는 것에 의해, 그리고 이어서 얻어진 용액을 여과시키는 것에 의해 보통의 광택으로 처리될 수 있다.
본 발명의 알카리 현상을 위한 레지스트에서 거기에 추가로 에폭시 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 프로필렌옥사이드-에틸렌옥사이드 코폴리머 및 폴리스티렌과 같은 다른 종류의 폴리머; 환경적인 저항성을 향상시키기 위한 아민 화합물; 피리딘 유도체와 같은 기본적인 화합물; 코팅된 필림을 변형시키기 위한 계면 활성제; 및 반사-방지제로서 기능하는 염색제를 병합하는 것이 또한 가능하다.
이와 같은 경우에 유용한 유기성 용매로는 시클로헥산, 아세톤, 메틸에틸 케톤 및 메틸이소부틸 케톤과 같은 케톤-타입 용매; 메틸셀로솔브, 메틸셀로솔브 아세테이트, 에틸셀로솔브 아세테이트 및 부틸셀로솔브 아세테이트와 같은 셀로솔브 타입 용매; 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 이소아밀 아세테이트 및-부티롤아세톤과 같은 에스테르 타입 용매; 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트와 같은 글리콜 타입 용매; 디메틸술포사이드, 헥사메틸포스포릭트리아미드, 디메틸포름아미드 및 N-메틸피롤리돈과 같은 질소-함유 용매; 및 그들의 용해성을 향상시키기 위한 목적으로 디메틸술포사이드, 디메틸포름알데히드 또는 N-메틸피롤리디논을 함유하는 혼합된 용매가 있다. 메틸 메틸프로피오네이트와 같은 프로피온산 유도체; 에틸 락테이드와 같은 락테이트; 및 PGMEA(프로필렌글리콜 모노에틸아세테이트)를 제공하는 것이 이들 용매가 독성이 낮기 때문에 또한 가능하다. 이들 용매는 단독으로 또는 조합하여 제공될 수 있다. 이들 용매는 적합한 양의 이소프로필 알콜, 에틸 알콜, 메틸 알콜, 부틸 알콜, n-부틸 알콜, s-부틸 알콜, t-부틸 알콜 및 이소부틸 알콜과 같은 알리파틱 알콜; 또는 크실렌 및 톨루엔과 같은 방향족 용매를 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 알칼리 현상을 위한 레지스트를 사용함으로써 패턴을 형성하는 방법에 대해 상세히 설명한다.
유기 용매내에서 상기 언급된 성분을 용해시킴으로써 제조되는 레지스트 물질의 니스는 스핀-코팅 방식 또는 디핑(dipping) 방식의 수단에 의해 기질의 표면에 코팅된다. 이어서, 코팅된 층은 150또는 그이하의 온도, 바람직하게는 70 내지 120의 온도에서 건조됨으로써 레지스트 필림을 형성하게 된다. 이 경우에 사용되는 기질은, 예를 들면 실리콘 웨이퍼; 그의 표면에 절연 필름, 전극 또는 상호연결선을 갖는 실리콘 웨이퍼; 블랭크 마스크; 그룹 III-V 화합물(GaAs, AIGnAs와 같은) 반도체 웨이퍼; 크롬 또는 크롬 산화물이 용착된 마스크; 알루미늄의 용착된 기질; IBPSG가 코팅된 기질; PSG가 코팅된 기질; SOG가 코팅된 기질 또는 탄소 필름-스퍼터된 기질일 수 있다.
이어서, 상기 레지스트 필름은 화학적 방사선으로 미리 결정된 마스크를 통해 비추어지거나 또는 화학적 방사선이 상기 레지스트 필름의 표면에 직접 스캔된다. 본 발명에 의한 알칼리 현상을 위한 레지스트는 단파장의 빛에 뿐만 아니라 넓은 범위의 파장의 빛에도 투명성이 뛰어나기 때문에, 이러한 노출시 사용되는 화학적 방사선은 자외선; X-선; 저압 수은 램프 광선 빔의 i-라인, h-라인, 또는 g-라인; 크세논 램프 빔; KrF 또는 ArF 엑시머 레이저 빔과 같은 깊은 UV 빔; 싱크로트론(synchrotron) 오비탈 방사선 빔(SOR); 전자 빔(EB),-선 및 이온 빔일 수 있다.
이렇게 패턴화된 상기 레지스트는, 이어서 고온의 플레이트 또는 오븐을 사용하여, 170이하 온도에서 또는 적외선 조사(照射)에 의해 이것을 가열함으로써 굽는 단계로 처리 된다. 만일 본 발명의 알칼리 현상을 위해 상기 레지스트가 화학적으로 증폭된 형태라면, 상기 레지스트 필름은 바람직하게 가열함으로써 굽는 처리로 처리된다.
계속적으로, 이렇게 구워진 레지스트 필름은 알칼리 용액을 사용하는 디핑 방법 또는 스프레이 방법의 방식에 의해 현상 처리를 거치고, 그에 의해 원하는 패턴을 얻기 위하여 상기 레지스트 필름의 노출된 부분 또는 노출되지 않은 부분을 선택적으로 제거한다. 현상 용액으로 유용한 알칼리 수용액은 테트라메틸 수산화 암모늄과 코린의 수용액과 같은 유기 알칼리 용액 또는 수산화 칼륨과 수산화 나트륨의 수용액과 같은 무기 알칼리 용액일 수 있다. 이러한 알칼라인 용액은 알콜 또는 계면 활성제가 추가로 첨가될 수 있다. 이들 알칼라인 용액의 농도는 노출된 부분과 노출되지 않은 부분 사이의 용해도의 충분한 차이를 얻는 관점에서 바람직하게는 15 중량% 또는 그 이하 이어야 한다.
본 발명에 의한 알칼리 현상을 위한 레지스트의 용도를 만듦에 의해 형성되는 상기 레지스트 패턴은 분해능이 매우 뛰어나다. 예를 들면, 드라이 에칭이 에칭 마스크로서 사용되는 레지스트 패턴에 의해 실시될 때, 4분의 1 마이크론 정도의 라인 폭을 갖는 초미세 패턴은 기질의 노출된 표면위에 정확하게 이동될 수 있다. 추가로, 본 방식으로 형성된 레지스트 패턴에 따르면, 기본 수지를 구성하는 폴리머 화합물의 알리시클릭 구조중 탄소-탄소 연결의 하나가 절단되더라고, 다른 탄소-탄소 연결은 손상되지 않은 채로 유지될 수 있으며, 그것에 의해 상기 레지스트의 뛰어난 드라이 에칭 저항성을 보증한다. 어떤 추가적인 단계가 레지스트 패턴을 형성하는 상기 언급된 방법중 포함될 수 있다. 예를 들면 레지스트 필름의 층 밑에 놓여진 층을 납작하게 하기 위한 표면-편평화 단계, 레지스트 필름과 밑에 놓여진 층 사이의 접착력을 향상시키기 위한 전처리 단계, 예를 들면 레지스트 필름의 현상후에 물로 형상 용액을 제거하기 위해 세척하는 단계, 및 건조 에칭 이전에 자외선을 쪼이는 단계가 포함될 수 있다.
본 발명을 하기의 특별 실시예를 참고로하여 좀 더 상세히 설명한다.
(폴리머 화합물의 합성)
pKa 7 내지 11을 나타내는 산성 치환 기가 부착된 알리시클릭 구조와 그 분자 중에 중합성 이중 결합을 갖는 중합성 화합물로서 N-테트라메틸시릴옥시 테트라 하이드로프탈이미드(NTSTHFI)의 0.7몰 및 산 분해성 기를 갖는 중합성 화합물인 t-부틸메타크릴레이트 (t-BM)의 0.3몰을 테트라하이드로퓨란(THF) 200g과 혼합하였다. 이 결과로 생성되는 혼합된 용액에 아조이소부틸니트릴(AIBN)의 2g을 첨가하였고, 결과로 생성되는 혼합물을 36시간 동안 70의 온도에서 반응시켰다. 이어서 상기 반응 혼합물을 평균 분자량이 700 정도가 되는, 광범위한 분자량 분포를 갖는 NTSTHFI-t-BM의 코폴리머를 얻기 위해 헥산내로 적가 하였다. 결과로 생성되는 코폴리머중 NTSTHFI와 t-BM 사이의 비율은 NMR로 측정된 것으로 50:50로 나타났다.
pKa 7 내지 11을 나타내는 산성 치환 기가 부착된 알리시클릭 구조를 갖고 있고 그 분자 중 중합성 이중 결합을 갖는 중합성 화합물로 N-트리메틸시릴옥시-테트라 하이드로 프탈아미드(NTSTHFI)의 0.7몰 및 산 분해성기를 갖는 중합성 화합물인 t-부틸메타크리레이트(t-BM)의 0.3몰을 150g의 테트라하이드로퓨란(THF)과 혼합하였다. 이 결과로 생성되는 혼합된 용액에 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매(염화 티타늄-알킬 알루미늄 촉매)가 첨가하였고, 이 결과로 생성되는 혼합물을 9시간 동안 70의 온도에서 반응을 실시하였다. 상기 반응 혼합물을 급냉하였고, 이어서 평균 분자량이 20,000 정도가 되는 NTSTHFI-t-BM의 코폴리머를 얻기 위해 헥산 용매내로 적가 하였고, NTSTHFI와 t-BM 사이의 비율은 70:30 이었다.
폴리머의 여러 종류를 하기와 같이 합성하였다.
6-메틸-6, 8, 9, 10-테트라하이드로-1, 4-메타노-나프탈렌-5, 7-디온 (MTCDO)과 2-사이클로헥사-2-에닐-사이클로헥산-1, 3-디온(CECDO) 이 NTSTHFI 대신 사용된 것을 제외하고는 상기 언급된 것과 동일한 방법을 반복하였고, MTCDO-t-BM(70:30) 코폴리머와 CECDO-t-BM(70:30) 코폴리머를 각각 얻기 위해 지글러-나타 촉매를 사용하여 반응을 진행하였다.
N-트리메틸시리옥시-5-노보닌-2, 3-디카르복시이미드(NTSNDI)가 NTSTHFI 대신 사용된 것을 제외하고는 상기 언급됐던 것과 동일한 방법을 반복하였고, NTSNDI-t-BM 코폴리머를 합성하기 위해 지글러-나타 촉매를 사용하여 반응을 진행하였다. 트리메틸시릴과 하이드록시레이트를 제거하기 위해 NTSHFI-t-BM과 NTSHDI-t-BM 코폴리머를 5 중량% 메탄올 아세테이트 용액으로 처리하였고, 그에 의해 HTHFI-t-BM(70:30) 코폴리머 및 HNDI-t-BM(70:30) 코폴리머를 각각 얻었다.
추가로, 알칼리 용해성 기를 갖는 중합성 화합물로 NTSTHI의 0.7몰과 메타크릴 산(MA) 0.3몰을 테트라하이드로퓨란(THF) 200g과 혼합하였다. 결과로 생성되는 혼합된 용액에 2g의 아조이소부틸니트릴(AIBN)을 첨가하였고, 그 결과로 생성되는 혼합물을 9시간 동안 60의 온도에서 반응을 진행하였다. 이어서 상기 반응 혼합물을 평균 분자량이 1,000 정도인 광범위한 분자량 분포를 갖는 THFI-MA의 코폴리머를 얻기 위해 헥산 용매내로 적가 하였다. 이 결과로 생성되는 코폴리머중 NTSTHSI와 MA사이의 비율은 NMR로 측정했을 때 50:50로 나타났다.
4-사이클로펜텐-1, 3-디온 0.3몰과 2-아다만타논의 0.3몰을 아민 촉매(DCU)의 존재하에 응축되도록 환류하였고, 농축된 후, 그 결과로 생성되는 반응 혼합물을 무수 에탄올로 재결정하였고, 그에 의해 하기의 화학식으로 표시되는 모노머(ADMCP)를 얻었다.
70g의 THF에 혼합물을 얻기 위해 이 모노모의 0.2몰, 0.1몰의 아크릴산 및 0.1몰의 터셔리-부틸메타크리레이트를 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물에 0.03몰의 AIBN을 첨가하였고, 이 결과로 생성되는 혼합물을 분자량이 5,600인 ADMCP-MA-t-BM 코폴리머를 얻기 위하여 18시간 동안 60의 온도에서 중합하였다.
THF 80g에 혼합물을 얻기 위해 N-아다만틸 말리이미드(NAMI) 0.2몰, 아크릴 산 0.1몰 및 터셔리-부틸메타크리레이트 0.1몰을 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물에 AIBN 0.03몰을 첨가하였고, 이 결과로 생성되는 혼합물을 분자량이 7.500 인 NAMI-MA-t-BM 코폴리머를 얻기 위하여 40시간 동안 50의 온도에서 중합하였다.
아크로레인과 멜드럼의 산을 8시간 동안 50의 온도에서 피리딘중 가열하였고, 물속으로 적하 시킨후, 상기 생성물을 모노머(MALDM)을 얻기위해 에탄올로 재결정 하였다. 그런 다음, 상기 모노머(MALDM) 0.1몰과 NAMI 0.1몰을 THF 40g에 첨가하였다. 이 결과로 생성되는 혼합된 용액에 AIBN 0.02몰을 첨가하였고, 그 결과로 생성되는 혼합물을 분자량이 3,200인 MALDM-NAMI 코폴리머를 얻기 위하여 24시간 동안 60의 온도에서 중합하였다.
디옥시콜 산 0.1몰과 이염화 말로닐 0.1몰을 피리딘 0.3몰에 용해하므로서 이들을 서로 반응하였다. 이어서 결과로 생성되는 반응 생성물을 물로 세척하였고 에테르내로 적하하였다. 이어서, 상기 생성물을 분자량이 1,800인 폴리머(DECA-MAL)를 얻기 위하여 여과하였다.
THF 70g에 메틸아크릴레이트 0.1몰, 아크릴 산 0.1몰 및 터셔리-부틸메타크릴레이트 0.1몰을 혼합물을 얻기 위해 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물에 AIBN 0.03몰을 첨가하였고, 이 결과로 생성되는 혼합물을 분자량이 11,000인 MEN-MA-t-BM 코폴리머를 얻기 위하여 35시간 동안 50의 온도에서 중합하였다.
하기는 상기한 바와 같이 합성된 폴리머 화합물의 화학식과 이들 폴리머 화합물 각각의 중량 평균 분자량이다.
(평균분자량:700(M=50, N=50) 12,000(M=70, N=30)
(평균분자량:15,000)
(평균 분자량:7,200)
(평균 분자량:11,000)
(평균 분자량:1,000)
(평균 분자량:5,600)
(평균 분자량:7,500)
(평균 분자량:3,200)
(평균 분자량:1,800)
(알리시클릭 화합물의 합성)
5-(2-아다만티리덴)-2, 2-디메틸-1, 3-디옥산-4, 6-디온 (ADDD)으로, 알드리치의 시약을 그대로 사용하였다.
ADDD의 0.1몰을 THF 내로 용해하였고, 분리식으로 제조된 브롬화 에틸마그네슘 0.1몰을 염화 구리 촉매의 존재하에서 ADDD와 반응하였다.
연속적으로, 반응 생성물을 5-(2-에틸아다만틸)-2, 2-디메틸-1, 3-디옥산-4, 6-디온(ADDM)을 합성하기 위하여 환류-물 용매를 이용하여 재침전하였다.
0.1몰의 장뇌(camphor)와 0.1몰의 멜드럼의 산을 반응 생성물을 얻기 위하여 피리딘중 응축하였다. 이 반응 생성물을 다음 화학식으로 표시된 알리시클릭 화합물(CDDD)을 합성하기 위하여 물로 적가하였다. 아다만타논 0.1몰을 ADDT를 합성하기 위하여 디-삼차-부틸말로네이트와 반응하였다.
의 디-삼차-부틸말로네이트 0.02몰을 0에서 THF중의 NaH 0.02몰의 분산액내로 적하하였다. 이어서, THF 중에 용해된 1-아다만틸 브로모메틸 케톤을 0를 유지하면서 천천히 가하였다. 3시간 동안 교반한 후, 반응 혼합물을 천천히 과량의 물속으로 부었다. 이 용액을 헥산으로 추출해서 하기 화학식으로 대표되는 알리시클릭 화합물(ADMTB)을 생성하였다.
1, 1˝-비-2-나프톨 0.1몰을 THF 내로 용해하였고, 이 결과로 생성되는 용액을 4시간 동안 실온에서 수소화 나트륨 0.22몰의 존재하에서 디-t-부틸 비카르보네이트 충분한 양과 혼합하였다. 연속적으로, 이 반응 용액을 생성물을 침전시키기 위하여 물속으로 부었고, 이어서 T-부톡시카르보니레이티드 1, 1˝-비-2-나프톨(tBocBN)을 얻기 위하여 여과하였다.
퀴날리자린 0.1몰을 THF중에 용해하였고, 이 결과로 생성되는 용액을 6시간 동안 실온에서 0.42몰의 수소화 나트륨의 존재속에서 충분한 양의 디-t-부틸 비카르보네이트와 혼합하였다. 연속적으로, 이 반응 용액을 생성물을 침전시키기 위하여 물속으로 부었고, 이어서, T-부톡시카르보닐레이티드 퀴날리자린(tBocQ)을 얻기 위하여 여과하였다.
-나프톨 노보락의 0.1몰 나프톨을 THF 중에 용해하였고, 그 결과로 생성되는 용액을 6시간 동안 실온에서 0.1몰의 수소화 나트륨의 존재속에서 충분한 양의 디-t-부틸 비카르보네이트와 혼합하였다. 연속적으로, 반응용액을 물과 혼합하였고, 생성물을 분자량이 3,000인 삼차-부톡시카르보닐레이트화 나프톨 노보락(tBocNN)을 얻기 위하여 에틸 아세테이트로 추출하였다.
tBocBN, tBocQ 및 tBocNN의 일정 비율중 t-부톡시카르보닐의 혼입 비를 전체 수산기에 기초하여 100몰% 하였다.
파모 산 0.1몰을 디메틸 아세트아미드로 용해하였고, 이어서 2-부텐가스를 버블링하면서 트리플루오로 메탄 술폰 상의 양의 존재하 16시간 동안 끓였다. 이 결과로 생성되는 반응 생성물을 물로 희석하였고, 이어서 톨루엔으로 추출하였다. 마지막으로, 상기 톨루엔은 파모 산-삼차-부틸(PAtB)을 얻기 위하여 증류하였다. 이 경우, 카르복실 기내로 t-부틸의 혼입비는 100 몰%로 하였다.
1, 5-디하이드록시나프탈렌 0.1몰을 촉매로 양 관능화로 작용하는 칼륨 카르보네이트와 칼륨 이오다이드의 존재하에서 충분한 양의 t-부틸 브로모 아세테이트와 반응시켰다. 그런 다음, 상기 반응 생성물을 아세트 산 t-부틸레이티드 나프톨(AtBN)을 얻기 위하여 에틸 아세테이트로 추출하였다.
-나프톨 0.5몰을 포름알데히드의 수용액의 0.25몰 동량과 혼합하였고,-나프톨이 용해될 때까지 가열시켰다. 그 후, 상기 가열된 혼합물을 3시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 이렇게 해서 얻어진 상기 반응 생성물을 불충분하게 반응한 성분을 제거하기 위하여, 우선 2Hg로 압력을 낮추고, 그런 다음 점차적으로 200까지 가열하여, 평균 분자량이 700(aNN-1)인-나프톨 노보락 수지를 얻었다.
부티랄과 글리옥시 산이 포름알데히드 대신에 사용된 것을 제외하고는 상기 언급된 것과 동일한 방법으로 반복하여, 평균 분자량이 1,000인-나프톨 노보락 수지(NN-2)와 평균 분자량이 500인-나프톨 노보락 수지(NN-3)를 각각 얻었다.
(레지스트의 제조와 레지스트 패턴의 형성)
상기한 바와 같이 합성된 각 폴리머, 용해-억제제 및 광-산-발생제를 표 1 내지 표 3에 나타낸 공식에 따라 사이클로헥사논 내로 용해하였고, 그에 의해 실시예 1 내지 29의 각 레지스트의 니스를 얻었고, TPS-105(미도리 카가쿠 Co. , Ltd.), NAT-105(미도리 카가쿠 Co. , Ltd.), NDS-105(미도리 카가쿠 Co. , Ltd.), NDI-105(미도리 카가쿠 Co. , Ltd.) 및 NAI-105(미도리 카가쿠 Co. , Ltd.)를 광-산-발생제로 사용하였다.
한편, 비교 실시예로 레지스트의 니스를 제조하기 위하여 아다만틸 메타크리레이트(AMM), t-BM 및 MA(35:40:25)로 구성된 코폴리머를 폴리머화합물로 사용하였고, NDI-105를 광-산-발생제로서 사용하였다.
1. 주: NQD-3.0은2, 3, 4, 4´- 테트라하이드록시벤조페논의 4-나프토퀴논디아자이드설포네이트이다. (병합비율: OH의 총 75%) Toyo Gosei Co.
레지스트의 각 니스를 0.6의 두께로 실리콘 웨이퍼에 코팅하였고, 이어서 ArF 엑시머 레이저 빔(파장 : 193) 광원으로 사용한 NA 0.54의 방법을 이용하여 상기 언급된 패턴화 광선에 노출하였다. 이어서, 상기 결과로 생성되는 레지스트 필름을 2분 동안 110의 온도에서 굽는 처리를 거치고, 그런 다음 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH)의 수용액으로 또는 TMAH와 이소프로필 알콜로 이루어진 혼합된 용액으로 현상하였고, 그에 의해 레지스트 필름의 광선에 노출된 부분을 선택적으로 용해 및 제거하였고, 그리하여 포지티브 레지스트 패턴을 형성하였다.
표 4와 5는 본 실시예에서 얻어진 현상 용액의 농도, 감지도와 분해능을 나타낸다.
표 4와 5에서 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 29에 의하는 레지스트는 고 감지도에 의한 분해능의 훌륭한 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 것으로 나타났고, 파장중 193의 광선에 대해 투명성이 뛰어나고 알칼리 현상 특성이 뛰어났다.
반면, 비교 실시예에 따른 레지스트의 경우에, TMAH와 30 중량%의 이소프로필 알콜로 이루어진 현상 용액이 사용되는 경우, 분해능이 뛰어난 레지스트 패턴을 형성하는 것이 가능하였다. 그러나, TMAH만 사용되는 경우, 약 0.5만큼 낮은 분해능이 불충분한 알칼리 현상 특성으로 인해 얻어질 수 있다. 더욱이, 비교 실시예에 따라 이렇게 얻어진 레지스트 패턴은 균일성이 좋지 않았고, 레지스트 패턴의 박리 또는 균열이 인식될 수 있었다.
또한, 이들 레지스트의 드라이 에칭 저항성을 CF플라즈마를 사용하는 에칭 속도 측정에 의해 평가하였다. 결과로서, 비교실시예에 따른 레지스트의 에칭 속도를 기본 수지로 노보락 수지가 사용되었던 레지스트에서 1.0의 에칭 속도와 비교할 때 1.2인 것으로 나타났다. 반면에 실시예 1 내지 30의 경우에, 상기 레지스트의 상기 에칭 속도는 1.0 내지 1.2인 것으로 나타났고, 따라서 높은 드라이 에칭 저항성을 나타냈다.
상기 설명했던 바와 같이, 본 발명에 따라 단파장의 광선에 대해 투명성이 뛰어나고, 드라이 에칭 저항성이 뛰어난 알칼리 현상을 위한 레지스트를 제공하는 것이 가능하며, 알칼리 현상을 사용하여 분해능이 뛰어난 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
추가적인 장점과 변형이 본 기술의 숙련가들에게는 쉽게 나타나게 될것이다. 따라서, 보다 넓은 관점에서 본 발명은 특정한 세부사항, 여기에 보여지고 설명된 대표적인 장치들에만 국한된 것이 아니다. 따라서, 첨부된 특허 청구의 범위와 그와 비슷한 사항에 의해 정의된 일반적 발명 개념의 정신 또는 범주로 부터 벗어나지 않고서도 다양한 변형이 행해질 수 있다.

Claims (10)

  1. 다음 일반식 (1) 내지 (3)으로 나타낸 구조적인 유니트를 적어도 한 종류 이상 구조에 포함된 화합물, 및/또는 일반식(1) 내지 (3)으로 나타낸 구조를 적어도 한 종류 이상 구조에 포함한 비닐계 중합체 또는 폴리에스테르 중합체로 이루어지는 알카리 현상을 위한 레지스트.
    위식에서, R1~R3의 적어도 하나는 알리시클릭기를 포함하는 단일가 유기기이고, 다른것은 알킬기 이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있고, R3는 히드록실기 일 수 있다.
    위식에서, R1, R2, R4, 및 R5의 적어도 하나는 알리시클릭기를 포함하는 단일가 유기기이고, 나머지는 수소 원자 또는 알킬기이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있고, R4및 R5는 또한 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있다.
    위식에서, R1, R2및 R6의 적어도 하나는 알리시클릭 기를 포함하는 단일가 유기기이고, 나머지는 수소 원자 또는 알킬기이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일반식(1) 내지 (3)으로 표시되는 상기 화합물은 25의 수용액중 pKa 7 내지 11의 값을 나타내는 알카리 현상을 위한 레지스트.
  3. 제1항에 있어서, 용해-금지제가 용해-금지제가 추가로 이루어지는 알카리 현상을 위한 레지스트.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 용해-금지제는 컨쥬게이트된 폴리시클릭 방향족 화합물인 알카리 현상을 위한 레지스트.
  5. 제1항에 있어서, 알리시클릭 구조를 갖는 알카리-용해성 수지 및 광-산-발생제가 추가로 이루어진 알카리 현상을 위한 레지스트.
  6. 제5항에 있어서, 용해-금지제가 추가로 이루어진 알카리 현상을 위한 레지스트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 용해-금지제 및 상기 광-산-발생제의 적어도 하나는 컨쥬게이트된 폴리스클릭 방향족 화합물을 형성하는 알카리 현상을 위한 레지스트.
  8. 25의 수용액중 pKa 7 내지 11을 나타내는 상성 치환기가 부착된 알리시클릭 화합물로 이루어지되, 상기 알리시클릭 모노머 화합물은 다음 일반식 (1) 내지 (3)으로 표시되는 구조적인 유니트로 구성되는 기초로부터 선택되는 폴리머를 함유하는 알카리 현상을 위한 레지스트.
    위식에서, R1~R3의 적어도 하나는 알리시클릭기를 포함하는 단일가 유기기이고, 다른것은 알킬기 이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있고, R3는 히드록실기 일 수 있다.
    위식에서, R1, R2, R4, 및 R5의 적어도 하나는 알리시클릭기를 포함하는 단일가 유기기이고, 나머지는 수소 원자 또는 알킬기이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있고, R4및 R5는 또한 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있다.
    위식에서, R1, R2및 R6의 적어도 하나는 알리시클릭 기를 포함하는 단일가 유기기이고, 나머지는 수소 원자 또는 알킬기이고, 및 R1및 R2는 시클릭 화합물을 형성하도록 함께 부분적으로 연결될 수 있다.
  9. 제8항에 있어서, 상기 폴리머는 파장 193의 광에 대해 1당 3 또는 그 이하의 광 흡수를 나타내는 알카리 현상을 위한 레지스트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 폴리머는 코모노머 성분 비닐 화합물로 이루어진 코폴리머인 알카리 현상을 위한 레지스트.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6228552B1 (en) * 1996-09-13 2001-05-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Photo-sensitive material, method of forming a resist pattern and manufacturing an electronic parts using photo-sensitive material
US6071670A (en) * 1996-10-11 2000-06-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Transparent resin, photosensitive composition, and method of forming a pattern
KR100538968B1 (ko) * 1997-02-18 2006-07-11 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 포지티브감광성조성물
JP3055617B2 (ja) * 1997-08-27 2000-06-26 日本電気株式会社 ネガ型フォトレジスト組成物およびそれを用いたパターン形成方法
JP3865919B2 (ja) * 1998-02-03 2007-01-10 富士フイルムホールディングス株式会社 ネガ型フォトレジスト組成物
US6100012A (en) * 1998-07-06 2000-08-08 National Semiconductor Corporation Infra-red radiation post-exposure bake process for chemically amplified resist lithography
EP1031880A4 (en) * 1998-09-10 2001-10-17 Toray Industries POSITIVE RADIATION-SENSITIVE COMPOSITION
GB9827798D0 (en) * 1998-12-17 1999-02-10 Agency Ind Science Techn Electron beam resist
US6664022B1 (en) * 2000-08-25 2003-12-16 Shipley Company, L.L.C. Photoacid generators and photoresists comprising same
JP2002091003A (ja) * 2000-09-19 2002-03-27 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 薄膜形成用ポジ型レジスト組成物及びそれを用いた感光材料
DE10120660B8 (de) 2001-04-27 2006-09-28 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Strukturierung einer Photolackschicht
DE10120661A1 (de) 2001-04-27 2002-11-21 Infineon Technologies Ag Photolackzusammensetzung und Verfahren zur Strukturierung einer Photolackschicht
JP3633595B2 (ja) * 2001-08-10 2005-03-30 富士通株式会社 レジストパターン膨潤化材料およびそれを用いた微小パターンの形成方法および半導体装置の製造方法
US20040137370A1 (en) * 2003-01-09 2004-07-15 Collins Jeffrey J. Method and apparatus for processing of radiation-sensitive patterning compositions
US7838200B2 (en) * 2007-12-13 2010-11-23 International Business Machines Corporation Photoresist compositions and method for multiple exposures with multiple layer resist systems
US7838198B2 (en) * 2007-12-13 2010-11-23 International Business Machines Corporation Photoresist compositions and method for multiple exposures with multiple layer resist systems
US7951525B2 (en) * 2008-09-08 2011-05-31 International Business Machines Corporation Low outgassing photoresist compositions
US20220066321A1 (en) * 2020-08-31 2022-03-03 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Underlayer compositions and patterning methods
US11762294B2 (en) * 2020-08-31 2023-09-19 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Coating composition for photoresist underlayer
CN113956395A (zh) * 2021-10-27 2022-01-21 江苏汉拓光学材料有限公司 聚合物树脂及其制备方法、电子束光刻胶及其制备与使用方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK140225B (da) * 1974-03-08 1979-07-09 Rudolf Johan Koreska Profilliste.
US4912018A (en) * 1986-02-24 1990-03-27 Hoechst Celanese Corporation High resolution photoresist based on imide containing polymers
US4962171A (en) * 1987-05-22 1990-10-09 Hoechst Celanese Corporation Blocked monomer and polymers therefrom for use as photoresists
JPH02146045A (ja) * 1988-02-17 1990-06-05 Tosoh Corp フォトレジスト組成物
DE3837513A1 (de) * 1988-11-04 1990-05-10 Basf Ag Strahlungsempfindliches gemisch
JP2881969B2 (ja) * 1990-06-05 1999-04-12 富士通株式会社 放射線感光レジストとパターン形成方法
JPH04215660A (ja) * 1990-12-14 1992-08-06 Fujitsu Ltd 放射線レジストとパターン形成方法
JPH05107762A (ja) * 1991-10-18 1993-04-30 Fujitsu Ltd レジスト組成物とレジストパターンの形成方法
DE4319178C2 (de) * 1992-06-10 1997-07-17 Fujitsu Ltd Resist-Zusammensetzung enthaltend ein Polymermaterial und einen Säuregenerator
JPH06324494A (ja) * 1993-05-12 1994-11-25 Fujitsu Ltd パターン形成材料およびパターン形成方法
TW288112B (ko) * 1993-06-02 1996-10-11 Sumitomo Chemical Co
US5635332A (en) * 1993-07-14 1997-06-03 Nec Corporation Alkylsulfonium salts and photoresist compositions containing the same
JPH07191463A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Fujitsu Ltd レジストおよびこれを使った半導体装置の製造方法
US5580694A (en) * 1994-06-27 1996-12-03 International Business Machines Corporation Photoresist composition with androstane and process for its use
US5532106A (en) * 1994-08-31 1996-07-02 Cornell Research Foundation, Inc. Positive-tone photoresist containing diester dissolution inhibitors

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