KR20120040985A - Photoresist composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 포토레지스트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a photoresist composition.
최근, 집적회로의 집적도가 증가함에 따라, 플루오르화 크립톤(이하, KrF라 한다), 플루오르화 아르곤(이하, ArF라 한다) 등의 엑시머 레이저를 이용하는 포토리소그래피가 주를 이루고 있다. 이러한 포토리소그래피에서 산 촉매 및 화학증폭 효과를 이용한, 소위 말하는 화학증폭형 레지스트가 채택된다. 화학증폭형 레지스트가 사용되는 경우, 방사선의 조사부에서는 광산발생제로부터 발생한 산이 열처리에 의하여 확산되고, 확산된 산을 촉매로써 사용하는 반응에 의해 조사부의 알칼리 현상액에 대한 용해성이 변화되어 포지티브 타입 또는 네가티브 타입 패턴이 수득된다.In recent years, as the degree of integration of integrated circuits has increased, photolithography using excimer lasers, such as krypton fluoride (hereinafter referred to as KrF) and argon fluoride (hereinafter referred to as ArF), has become a major factor. In such photolithography, so-called chemically amplified resists using an acid catalyst and a chemical amplification effect are adopted. When a chemically amplified resist is used, the acid generated from the photoacid generator is diffused by heat treatment in the radiation irradiator, and the solubility in the alkaline developer of the irradiated portion is changed by a reaction using the diffused acid as a catalyst. A type pattern is obtained.
또한, 집적도의 증가에 따라 포토레지스트의 조성물의 주성분이 변화되었는데 일반적으로 g, i-line에서는 노볼락 페놀계 및 나프토디아조계가 주성분으로, KrF 엑시머 레이저에서는 페놀성 히드록시와 광산발생제가 주성분으로, ArF의 엑시머 레이저에서는 아크릴레이트 계열의 레진과 광산 발생제가 주성분으로 사용되고 있다. 이러한 변화는 주성분의 극성이 점점 높아지게 변화된 것으로, 적절한 유기용매를 사용하지 않으면 용해도가 저하되며, 저장시에 재석출되어 파티클 결함이 야기되며 또한 포토레지스트를 도포할 경우 공정결함으로 나타나게 된다.In addition, the main component of the composition of the photoresist was changed with the increase of the density. In general, novolak phenol and naphthodiazo-based components were the main components in g and i-line, and phenolic hydroxy and photoacid generator were the main components in KrF excimer laser. In the excimer laser of ArF, acrylate resin and photoacid generator are used as main components. This change is the polarity of the main component is gradually increased, the solubility is lowered without the use of an appropriate organic solvent, re-precipitated upon storage, causing particle defects, and also appear to be a process defect when the photoresist is applied.
본 발명의 목적은 h-라인 광원에 적용하여도 잔막율이 우수하고 감도가 저하되지 않는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a photoresist composition which is excellent in residual film ratio and does not degrade in sensitivity even when applied to an h-line light source.
또한, 본 발명의 목적은 내열성, 패턴의 형상 및 해상도가 우수한 패턴을 형성할 수 있는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다. It is also an object of the present invention to provide a photoresist composition capable of forming a pattern having excellent heat resistance, shape of the pattern and resolution.
또한, 본 발명의 목적은 디지털 노광기를 이용하여 소오스/드레인 배선을 형성하는 공정에 있어서, h-라인 광원에 대하여 고해상도를 구현할 수 있는 포지티브 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a positive photoresist composition capable of realizing high resolution with respect to an h-line light source in a process of forming a source / drain interconnect using a digital exposure machine.
본 발명은 (a) 알칼리 가용성 수지; (b) 옥심 우레탄계 광염기 발생제; (c) 감광성 화합물; 및 (d) 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 포지티브 포토레지스트 조성물을 제공한다.The present invention (a) alkali soluble resin; (b) an oxime urethane-based photobase generator; (c) photosensitive compounds; And (d) provides a positive photoresist composition comprising a solvent.
본 발명은 상기 포토레지스트 조성물을 이용하여 제조된 평판표시장치를 제공한다.The present invention provides a flat panel display device manufactured using the photoresist composition.
본 발명은 상기 포토레지스트 조성물을 이용하여 제조된 반도체 장치를 제공한다.The present invention provides a semiconductor device manufactured using the photoresist composition.
본 발명의 포지티브 포토레지스트 조성물을 이용하여 패턴을 형성할 때 h-라인 광원을 이용하는 경우에도, 잔막율이 우수하고 감도가 저하되지 않는다. 또한, 본 발명의 포지티브 포토레지스트 조성물을 이용하여 패턴을 형성하면, 내열성, 패턴의 형상 및 해상도가 우수해진다. 그리고, 본 발명의 포지티브 포토레지스트 조성물은 h-라인 광원만을 적용하는 디지털 노광에도 적합하므로, 소오스/드레인 배선을 형성하는 공정에 유용하게 이용될 수 있다.Even when an h-line light source is used to form a pattern using the positive photoresist composition of the present invention, the residual film ratio is excellent and the sensitivity is not lowered. Moreover, when a pattern is formed using the positive photoresist composition of this invention, heat resistance, the shape of a pattern, and the resolution become excellent. In addition, since the positive photoresist composition of the present invention is also suitable for digital exposure using only an h-line light source, the positive photoresist composition may be usefully used in a process of forming a source / drain wiring.
도 1은 실시예3의 포토레지스트 조성물로 형성된 패턴의 단면사진이다.
도 2는 비교예2의 포토레지스트 조성물로 형성된 패턴의 단면사진이다.1 is a cross-sectional photograph of a pattern formed of the photoresist composition of Example 3.
2 is a cross-sectional photograph of a pattern formed of the photoresist composition of Comparative Example 2.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 포지티브 포토레지스트 조성물은 (a) 알칼리 가용성 수지; (b) 옥심 우레탄계 광염기 발생제; (c) 감광성 화합물; 및 (d) 용매를 포함한다.The positive photoresist composition of the present invention comprises (a) an alkali soluble resin; (b) an oxime urethane-based photobase generator; (c) photosensitive compounds; And (d) a solvent.
본 발명의 포지티브 포토레지스트 조성물에 포함되는 (a) 알칼리 가용성 수지는 당 업계에서 이용되는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어 페놀 화합물과 알데히드 화합물을 부가-축합반응시켜 얻어진 축합물을 이용할 수 있다. (A) Alkali-soluble resin contained in the positive photoresist composition of this invention will not be specifically limited if it is used in the art, For example, the condensate obtained by addition-condensation reaction of a phenol compound and an aldehyde compound can be used.
상기 폐놀 화합물도 당 업계에서 이용되는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어 페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, 2,5-크실레놀, 3,5-크실레롤, 3,4-크실레놀, 2,3,5-트리메틸페놀, 4-t-부틸페놀, 2-t-부틸페놀, 3-t-부틸페놀, 3-에틸페놀, 2-에틸페놀, 4-에틸페놀, 3-메틸-6-t-부틸페놀, 4-메틸-2-t-부틸페놀, 2-나프톨, 1,3-디히드록시나프탈렌, 1,7-디히드록시나프탈렌, 1,5-디히드록시타프텔렌 등을 들 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상의 혼합물의 형태로 이용될 수 있다.The pulmonol compound is not particularly limited as long as it is used in the art, for example, phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,5-xylenol, 3,5-xyleneol, 3, 4-xyleneol, 2,3,5-trimethylphenol, 4-t-butylphenol, 2-t-butylphenol, 3-t-butylphenol, 3-ethylphenol, 2-ethylphenol, 4-ethylphenol , 3-methyl-6-t-butylphenol, 4-methyl-2-t-butylphenol, 2-naphthol, 1,3-dihydroxynaphthalene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 1,5-di Hydroxytaphthylene and the like, and these may be used in the form of one kind or a mixture of two or more kinds.
상기 알데히드 화합물도 당 업계에서 이용되는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세트알데히드, 프로필알데히드, 벤즈알데히드, 페닐알데히드, α-페닐프로필 알데히드, β-페닐프로필알데히드, o-히드록시벤즈알데히드, m-히드록시벤즈알데히드, p-히드록시벤즈알데히드, 글루타르 알데히드, 글리옥살, o-메틸벤즈알데히드, p-메틸벤즈알데히드 등을 들 수 있다.The aldehyde compound is not particularly limited as long as it is used in the art, for example, formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, benzaldehyde, phenylaldehyde, α-phenylpropyl aldehyde, β-phenylpropyl aldehyde, o -Hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, glutaraldehyde, glyoxal, o-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde and the like.
상기 페놀 화합물과 알데히드 화합물 간의 부가-축합 반응은 산 촉매 존재 하에 통상의 방법으로 실시될 수 있다. 반응조건은 수득하고자 하는 축합물에 따라 변경할 수 있지만, 예를 들어 반응온도는 60~250℃, 반응시간은 2~30시간에서 수행할 수 있다. 그리고, 상기 부가-축합 반응은 적절한 용매하에서 수행되거나 벌크상에서 수행될 수 있다. 그리고 상기 부가-축합 반응으로 제조된 제 2 알칼리 가용성 수지는 폴리스티렌으로 환산한 중량평균분자량이 3,000~8,000인 것이 바람직하다.The addition-condensation reaction between the phenol compound and the aldehyde compound can be carried out by conventional methods in the presence of an acid catalyst. The reaction conditions may be changed depending on the condensate to be obtained, for example, the reaction temperature may be performed at 60 to 250 ° C. and the reaction time at 2 to 30 hours. The addition-condensation reaction can then be carried out in a suitable solvent or in bulk. In addition, the second alkali-soluble resin prepared by the addition-condensation reaction preferably has a weight average molecular weight of 3,000 to 8,000 in terms of polystyrene.
여기서, 상기 산 촉매는 당 업계에서 사용하는 물질이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 옥살산, 포름산, 트리클로로아세트산, p-톨루엔술폰산 등과 같은 유기산; 염산, 황산, 과염소산, 인산 등과 같은 무기산; 아세트산아연, 아세트산마그네슘과 같은 2가 금속염 등을 들 수 있다. Here, the acid catalyst is not particularly limited as long as it is a material used in the art, and examples thereof include organic acids such as oxalic acid, formic acid, trichloroacetic acid, and p-toluenesulfonic acid; Inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, phosphoric acid, and the like; Divalent metal salts, such as zinc acetate and magnesium acetate, etc. are mentioned.
상기 (a) 알칼리 가용성 수지는 조성물 총 중량에 대하여, 10 내지 25 중량%인 것이 바람직하고, 10.5 내지 20중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 해상도 및 프로파일 형상이 우수해지는 이점이 있다.
The alkali-soluble resin (a) is preferably 10 to 25% by weight, more preferably 10.5 to 20% by weight based on the total weight of the composition. If the above range is satisfied, there is an advantage that the resolution and the profile shape are excellent.
본 발명의 포지티브 포토레지스트 조성물에 포함되는 (b) 옥심 우레탄계 광염기 발생제는 본 발명의 포지티브 포토레지스트 조성물로 형성된 패턴의 탑 프로파일(top profile)을 향상시키고, 바텀 테일링(bottom tailing)을 감소시켜 고해상도를 구현할 수 있게 한다.The (b) oxime urethane-based photobase generator included in the positive photoresist composition of the present invention improves the top profile of the pattern formed from the positive photoresist composition of the present invention, and reduces bottom tailing. Enable high resolution.
상기 (b) 옥심 우레탄계 광염기 발생제는 하기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 것이 바람직하다.The (b) oxime urethane-based photobase generator is preferably selected from the compounds represented by the following formula (1) to (4).
<화학식 1><Formula 1>
<화학식 2><Formula 2>
<화학식 3><Formula 3>
<화학식 4><Formula 4>
상기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시되는 화합물은 직접 제조하거나, 구매하여 사용할 수 있다.Compounds represented by Formula 1 to Formula 4 may be prepared directly or purchased and used.
상기 (b) 옥심 우레탄계 광염기 발생제는 조성물 총 중량에 대하여, 0.1~5중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.2~2.5중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 탑 프로파일을 향상시키거나 바텀 테일링을 감소시킬 수 없다. 상술한 범위 초과하여 포함되면, 패턴의 상부가 두꺼워져서 패턴이 쓰러지거나 잔막율이 급상승하여 감도 및 현상에 문제가 발생하게 된다.
The (b) oxime urethane-based photobase generator is preferably contained in 0.1 to 5% by weight, more preferably in 0.2 to 2.5% by weight based on the total weight of the composition. If included below the above range, it is not possible to improve the top profile or reduce the bottom tailing. If it is included in excess of the above-described range, the upper part of the pattern is thickened, the pattern collapses or the residual film ratio rises rapidly, thereby causing problems in sensitivity and development.
본 발명의 포토레지스트 조성물에 포함되는 (c) 감광성 화합물은 당 업계에서 이용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 나프토퀴논-1,2-디아지드-5-설포닐클로라이드, 나프토퀴논-1,2-디아지드-4-설포닐클로라이드 등을 이용할 수 있다. 그리고, 이들과 축합 가능한 관능기를 갖는 화합물을 병용할 수도 있다. 상기 축합 가능한 관능기를 갖는 화합물도 당업계에서 이용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 페놀, 파라메톡시페놀, 하이드록시페논, 2,3,4,4'-테트라하이드록시벤조페논, 2,4-디히드록시벤조페논, 아닐린 등을 이용할 수 있다. The photosensitive compound (c) included in the photoresist composition of the present invention is not particularly limited as long as it is used in the art, and for example, naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonyl chloride and naphthoquinone- 1,2-diazide-4-sulfonyl chloride and the like can be used. And the compound which has a functional group which can be condensed with these can also be used together. The compound having the condensable functional group is not particularly limited as long as it is used in the art, for example, phenol, paramethoxyphenol, hydroxyphenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2, 4-dihydroxybenzophenone, aniline, etc. can be used.
상기 (c) 감광성 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 1.5 내지 8중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 현상 잔막율이 떨어지고, 상부의 손실이 심한 패턴이 만들어진다. 상술한 범위를 초과하면, 감도가 느려지고, 패턴 하부에 스컴이 발생하며, 패턴의 상부만 과도하게 커지는 문제가 발생한다.
The photosensitive compound (c) is preferably contained in 1 to 10% by weight, more preferably 1.5 to 8% by weight based on the total weight of the composition. When included below the above-mentioned range, the developing residual film ratio falls, and a pattern of severe loss of the upper portion is made. If the above-mentioned range is exceeded, the sensitivity becomes low, a scum is generated in the lower part of the pattern, and only the upper part of the pattern becomes excessively large.
본 발명의 포토레지스트 조성물에 포함되는 (d) 용매는 상기 (a) 알칼리 가용성 수지, (b) 옥심-우레탄계 광염기 발생제 및 (c) 감광성 화합물을 용해시키고 적합한 건조 속도를 나타내며 용매 증발 후 균일하고 매끄러운 피막을 제공하는 것이라면, 특별히 한정하지 않는다. 상기 (d) 용매의 예로는 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트와 같은 글리콜 에테르 에스테르; 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르와 같은 글리콜 에테르; 에틸 락테이트, 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트 및 에틸 피루베이트와 같은 에스테르; 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤, 2-헵타논 및 시클로헥사논과 같은 케톤; γ-부티로락톤과 같은 시클릭 에스테르; 3-메톡시-1-부탄올 등과 같은 알코올 등을 들 수 있다. The (d) solvent included in the photoresist composition of the present invention dissolves the (a) alkali-soluble resin, (b) oxime-urethane-based photobase generator and (c) photosensitive compound, exhibits a suitable drying rate, and is uniform after solvent evaporation. If it provides a smooth and smooth film, it will not specifically limit. Examples of the (d) solvent include glycol ether esters such as ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate; Glycol ethers such as propylene glycol monomethyl ether; Esters such as ethyl lactate, butyl acetate, amyl acetate and ethyl pyruvate; Ketones such as acetone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone and cyclohexanone; cyclic esters such as γ-butyrolactone; Alcohol, such as 3-methoxy- 1-butanol, etc. are mentioned.
상기 (d) 용매는 본 발명의 포토레지스트 조성물이 용액 상태로 존재할 수 있고, 조성물 총 중량이 100중량%가 되도록 잔량이 포함되는 것이 바람직하다.
The solvent (d) may be present in the solution state of the photoresist composition of the present invention, it is preferable that the remaining amount is included so that the total weight of the composition is 100% by weight.
또한, 본 발명의 포토레지스트 조성물은 필요에 따라 착색제, 염료, 가소제, 속도증진제, 계면활성제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제를 함유한 포토레지스트 조성물을 기판에 피복함으로써 개별공정의 특성에 따른 성능향상을 도모할 수도 있다.
Moreover, the photoresist composition of this invention can add additives, such as a coloring agent, dye, a plasticizer, a speed increasing agent, surfactant, as needed. By coating the photoresist composition containing such an additive on the substrate, it is possible to improve the performance according to the characteristics of the individual process.
이하, 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용한 패턴 형성방법을 설명한다.Hereinafter, a pattern forming method using the photoresist composition of the present invention will be described.
우선, 본 발명의 포토레지스트 조성물을 기판 상에 도포하여 도막을 형성한다. 상기 도포방법은 침지, 분무, 회전, 스핀 코팅 등의 통상적인 방법으로 수행할 수 있다. 상기 도막에 포토레지스트 조성물 중 고체 성분을 열분해시키지 않으면서 용매를 증발시키기 위하여 선굽기를 수행할 수 있는데, 이때 온도는 예를 들면, 20℃ 내지 100℃일 수 있다. 이어서, 선굽기된 도막이 형성된 기판을 노광한다. 상기 노광된 도막을 포함하는 기판을 알칼리성 현상 수용액에 충분히 침지시킨 다음, 빛에 노출된 부위 또는 비노출 부위의 도막이 전부 또는 거의 대부분 용해될 때까지 방치한다. 상기 알칼리성 현상 수용액은 당 업계에서 이용하는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 알칼리 수산화물, 수산화암모늄 또는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH)를 함유하는 수용액을 사용할 수 있다. 상기 노광 또는 비노광된 부위가 용해되어 제거되어 도막 패턴이 형성된 기판을 현상액으로부터 꺼낸 후, 도막의 접착성 및 내화학성을 증진시키는 후굽기 공정을 수행한다. 상기 후굽기 공정은 바람직하게는 포토레지스트 막의 연화점 이하의 온도에서 이루어지며, 예를 들면, 약 100 내지 150℃의 온도에서 수행할 수 있다. 이어서, 상기 도막 패턴이 형성된 기판을 습식식각 또는 기체 플라즈마를 이용한 건식식각에 의하여 식각한다. 이와 같이 기판을 처리한 후 적절한 스트리퍼로 포토레지스트 패턴을 제거하여 기판 상에 패턴을 완성한다.
First, the photoresist composition of this invention is apply | coated on a board | substrate, and a coating film is formed. The coating method may be performed by conventional methods such as dipping, spraying, rotating, and spin coating. The grill may be performed to evaporate the solvent without pyrolyzing the solid component of the photoresist composition, wherein the temperature may be, for example, 20 ° C to 100 ° C. Next, the board | substrate with which the precured coating film was formed is exposed. The substrate including the exposed coating film is sufficiently immersed in an alkaline developing aqueous solution, and then left until all or almost all of the coating film at the portion exposed to light or the non-exposed portion is dissolved. The alkaline developing aqueous solution is not particularly limited as long as it is used in the art, but an aqueous solution containing alkali hydroxide, ammonium hydroxide or tetramethylammonium hydroxide (TMAH) may be used. After the exposed or unexposed portions are dissolved and removed, the substrate on which the coating pattern is formed is taken out of the developer, and then a baking process is performed to enhance adhesion and chemical resistance of the coating. The baking process is preferably performed at a temperature below the softening point of the photoresist film, for example, may be performed at a temperature of about 100 to 150 ℃. Subsequently, the substrate on which the coating layer pattern is formed is etched by wet etching or dry etching using gas plasma. After the substrate is treated in this manner, the photoresist pattern is removed with an appropriate stripper to complete the pattern on the substrate.
또한, 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용하여 평판표시장치 또는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
In addition, a flat panel display device or a semiconductor device can be manufactured using the photoresist composition of the present invention.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are intended to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples. The following examples can be appropriately modified and changed by those skilled in the art within the scope of the present invention.
제조예1: 노볼락 수지 A-1의 제조Preparation Example 1 Preparation of Novolac Resin A-1
m-크레졸과 p-크레졸을 6:4의 중량비로 혼합하고, 상기 혼합물에 포름알데히드을 가한 후, 옥살산 촉매를 이용하여 통상의 방법에 의해 축합하여 크레졸 노볼락수지를 얻었다. 이 수지에 대해서 분별 처리를 하고, 고분자 영역과 저분자영역을 제외(cut)하여 중량평균분자량 15,000의 노볼락 수지를 얻었다.
m-cresol and p-cresol were mixed in a weight ratio of 6: 4, formaldehyde was added to the mixture, and then condensed by a conventional method using an oxalic acid catalyst to obtain a cresol novolak resin. This resin was fractionated and the novolak resin having a weight average molecular weight of 15,000 was obtained by cutting off the polymer region and the low molecular region.
제조예2: 노볼락 수지 A-2의 제조Preparation Example 2 Preparation of Novolac Resin A-2
m-크레졸과 p-크레졸을 중량비 5:5의 중량비로 혼합하고, 이것에 포름알데히드을 가한 후, 옥살산 촉매를 이용하여 통상의 방법에 의해 축합하여 크레졸 노볼락수지를 얻었다. 이 수지에 대해서 분별 처리를 하고, 고분자 영역과 저분자영역을 제외(cut)하여 중량평균분자량 16,000의 노볼락 수지를 얻었다.
m-cresol and p-cresol were mixed at a weight ratio of 5: 5, and formaldehyde was added thereto, followed by condensation by a conventional method using an oxalic acid catalyst to obtain a cresol novolak resin. This resin was subjected to fractionation treatment to cut off the polymer region and the low molecular region to obtain a novolak resin having a weight average molecular weight of 16,000.
제조예3: 광염기 발생제 B-1의 제조Preparation Example 3 Preparation of Photobase Generator B-1
아세토니트릴 20ml에 0.84g의 벤질 모노옥심(benzyl monoxime)을 용해시킨 후, 0.1ml의 트리에틸아민(triethylamine)을 가해주고 0.46ml의 사이클로헥실 이소시아네이트(cyclohexyl isocyante)를 첨가시킨 후 4시간 동안 환류시켰다. 용매를 제거한 후 에틸 아세테이트로 재결정하였다. 재결정화된 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이었다.
After dissolving 0.84 g of benzyl monoxime in 20 ml of acetonitrile, 0.1 ml of triethylamine was added and 0.46 ml of cyclohexyl isocyante was added and refluxed for 4 hours. . The solvent was removed and then recrystallized from ethyl acetate. The recrystallized compound was a compound represented by the formula (1).
제조예4: 광염기 발생제 B-2의 제조Preparation Example 4 Preparation of Photobase Generator B-2
아세토니트릴 20ml에 1.48g의 벤조페논 옥심(benzophenone oxime)을 용해시킨 후, 0.1ml의 트리에틸아민(triethylamine)을 가해주고 0.09ml의 사이클로헥실 이소시아네이트(cyclohexyl isocyante)를 첨가시킨 후 4시간 동안 환류시켰다. 용매를 제거한 후 생성된 고체를 에틸 아세테이트로 재결정하였다. 재결정화된 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이었다.
After dissolving 1.48 g of benzophenone oxime in 20 ml of acetonitrile, 0.1 ml of triethylamine was added and 0.09 ml of cyclohexyl isocyante was added and refluxed for 4 hours. . After removal of the solvent the resulting solid was recrystallized from ethyl acetate. The recrystallized compound was a compound represented by the formula (2).
제조예5: 광염기 발생제 B-3의 제조Preparation Example 5 Preparation of Photobase Generator B-3
클로로포름 20ml에 0.4g의 벤조페논 옥심(benzophenone oxime)을 용해시킨 후, 0.1ml의 트리에틸아민(triethylamine)을 가해주고 0.17ml의 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylene diisocyanate)를 첨가시킨 후 4시간 동안 환류시켰다. 실리카켈 컬럼 크로마토그래피로 분리한 후 아세톤과 물의 혼합용매로 결정화시켰다. 결정화된 화합물은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물이었다.
Dissolve 0.4 g of benzophenone oxime in 20 ml of chloroform, add 0.1 ml of triethylamine and add 0.17 ml of 1,6-hexamethylene diisocyanate. It was refluxed for 4 hours after the addition. After separation by silica gel column chromatography, the mixture was crystallized with a mixed solvent of acetone and water. The crystallized compound was a compound represented by Chemical Formula 3.
실시예1 내지 8 및 비교예1 내지 7: 포토레지스트 조성물의 제조Examples 1-8 and Comparative Examples 1-7: Preparation of Photoresist Compositions
표 1과 같은 조성으로 배합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다. 제조된 조성물은 0.2㎛ 필터를 사용하여 여과하였다.A photoresist composition was prepared by blending the composition as shown in Table 1. The prepared composition was filtered using a 0.2 μm filter.
(중량%)Alkaline soluble resin
(weight%)
(중량%)Photobase Generator
(weight%)
(중량%)Photosensitive compound
(weight%)
(중량%)menstruum
(weight%)
A-1: 제조예1에서 제조된 노볼락수지(m-크레졸:p-크레졸의 중량비 6:4)A-1: novolak resin prepared in Preparation Example 1 (weight ratio of m-cresol: p-cresol 6: 4)
A-2: 제조예2에서 제조된 노볼락수지(m-크레졸:p-크레졸의 중량비 5:5)A-2: novolak resin prepared in Preparation Example 2 (weight ratio of m-cresol: p-cresol 5: 5)
B-1: 제조예3에서 제조된 화합물B-1: the compound prepared in Preparation Example 3
B-2: 제조예4에서 제조된 화합물B-2: Compound Prepared in Preparation Example 4
B-3: 제조예5에서 제조된 화합물B-3: Compound Prepared in Preparation Example 5
C-1: 나프토퀴논 디아지드계 화합물 (2,3,4,4'-테트라하이드록시벤조페논과 1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포닐클로라이드와의 에스테르 화합물)C-1: naphthoquinone diazide compound (ester compound of 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone and 1,2-naphthoquinone diazide-5-sulfonyl chloride)
D-1: 프로필렌글리콜모노에테르아세테이트 D-1: propylene glycol monoether acetate
D-2: 프로필렌글리콜모노메틸에테르
D-2: Propylene Glycol Monomethyl Ether
시험예: 포토레지스트 조성물의 성능테스트Test Example: Performance Test of Photoresist Composition
실시예1 내지 실시예8, 비교예1 내지 비교예7의 포토레지스트 용액을 헥사메틸렌디실라잔(HMDS)로 처리된 실리콘 웨이퍼 상에 스핀-코팅하고, 핫-플레이트에서 직접 120℃로 120초간 프리-베이킹 처리하여, 두께 2.50㎛의 포토레지스트막을 형성하였다. 상기 웨이퍼를 Mask Aligner(MA-6, Karl Suss제, 조도: 0.8)에 h-line filter를 이용하여 노광량을 단계적으로 변화시키면서 라인-앤드-스페이스 패턴을 노광한 후, 2.38% 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 수용액(TMAH)을 사용하여 70초간 퍼들 현상하였다.The photoresist solutions of Examples 1-8 and Comparative Examples 7-7 were spin-coated onto a silicon wafer treated with hexamethylenedisilazane (HMDS) and directly at 120 ° C. for 120 seconds on a hot-plate. Pre-baking treatment was performed to form a photoresist film having a thickness of 2.50 mu m. The wafer was exposed to a line-and-space pattern in steps of varying the exposure amount using a h-line filter on a Mask Aligner (MA-6, Karl Suss, roughness: 0.8), followed by 2.38% tetramethylammonium hydroxide. Puddle development was carried out for 70 seconds using aqueous aqueous solution (TMAH).
실시예 3 및 비교예 2의 포토레지스트 조성물로 형성된 패턴을 주사 전자현미경으로 관찰하였다(도 1 및 도 2). 하기의 방법으로 각 패턴에 대하여 해상도, 패턴모양, 잔막률, 내열성 등을 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.The patterns formed of the photoresist compositions of Example 3 and Comparative Example 2 were observed by scanning electron microscopy (FIGS. 1 and 2). The resolution, pattern shape, residual film ratio, heat resistance and the like were evaluated for each pattern by the following method. The results are shown in Table 2 below.
<해상도><Resolution>
유효감도(3㎛ 라인-앤드-스페이스 패턴의 단면이 1:1일 때의 노광량)로 노광할 때, 라인-앤드-스페이스 패턴의 분리되는 최소의 라인 너비를 나타낸다.When exposed with effective sensitivity (exposure amount when the cross section of the 3 占 퐉 line-and-space pattern is 1: 1), the minimum line width that separates the line-and-space pattern is shown.
<잔막률> Remnant Rate
현상하기 전/후의 레지스트 막 두께 비율Resist film thickness ratio before / after developing
[잔막률 = (현상 후 막두께 ÷ 현상 전 막두께) X 100][Residual film ratio = (film thickness after development ÷ film thickness before development) X 100]
<패턴형상> <Pattern shape>
단면 SEM 측정을 통해 패턴의 Top 부분을 관찰하였고, 그 결과를 The top part of the pattern was observed by cross-sectional SEM measurement.
◎: 아주 좋음, ○: 좋음, △: 보통, X: 나쁨으로 평가하였다.(Double-circle): Very good, (circle): Good, (triangle | delta): Normal, X: It evaluated as bad.
<내열성> <Heat resistance>
핫 플레이트에서 150℃, 150초 조건으로 처리한 후, 주사전자 현미경을 이용하여 처리 전 패턴의 프로파일과 비교하여 결과를 다음과 같이 평가하였다. After treatment at 150 ° C. for 150 seconds on a hot plate, the results were evaluated as follows by comparing with the profile of the pattern before treatment using a scanning electron microscope.
◎: 불변, ○: 약간 변함, △: 보통 수준, X: 나쁨 ◎: unchanged, ○: slightly changed, △: normal level, X: bad
(mJ)Effectiveness
(mJ)
(㎛)resolution
(Μm)
(%)Residual rate
(%)
상기 표 2를 참조하면, 광염기발생제를 포함하는 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용하여 형성된 패턴은 잔막율과 감도의 큰 저하가 발생하지 않으며, 내열성, 패턴의 형상 및 해상도 측면에서 우수함을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, the pattern formed by using the photoresist composition of the present invention containing a photobase generator does not significantly reduce the residual film ratio and sensitivity, it is confirmed that the excellent in terms of heat resistance, shape and resolution of the pattern Can be.
한편, 도 1은 실시예3의 포토레지스트 조성물로 형성된 패턴의 단면사진이고, 도 2는 비교예2의 포토레지스트 조성물로 형성된 패턴의 단면사진이다.1 is a cross-sectional photograph of a pattern formed of the photoresist composition of Example 3, and FIG. 2 is a cross-sectional photograph of a pattern formed of the photoresist composition of Comparative Example 2. FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예3의 포토레지스트 조성물로 형성된 패턴은 패턴의 탑 프로파일이 우수하나, 비교예2의 포토레지스트 조성물로 형성된 패턴은 패턴의 탑 프로파일이 우수하지 않음을 알 수 있다.
1 and 2, the pattern formed of the photoresist composition of Example 3 has a superior top profile, but the pattern formed of the photoresist composition of Comparative Example 2 does not have an excellent top profile of the pattern. have.
Claims (7)
(b) 옥심 우레탄계 광염기 발생제;
(c) 감광성 화합물; 및
(d) 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.(a) alkali soluble resins;
(b) an oxime urethane-based photobase generator;
(c) photosensitive compounds; And
(d) A photoresist composition comprising a solvent.
조성물 총 중량에 대하여,
상기 (a) 알칼리 가용성 수지 10~25중량%;
상기 (b) 옥심 우레탄계 광염기 발생제 0.1~5중량%;
상기 (c) 감광성 화합물 1~10중량%; 및
상기 (d) 용매 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The method according to claim 1,
Regarding the total weight of the composition,
10-25 wt% of the (a) alkali-soluble resin;
0.1 to 5% by weight of the (b) oxime urethane-based photobase generator;
1 to 10% by weight of the (c) photosensitive compound; And
(D) a photoresist composition comprising the remaining amount of the solvent.
상기 (b) 옥심 우레탄계 광염기 발생제는 하기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물:
<화학식 1>
<화학식 2>
<화학식 3>
<화학식 4>
The method according to claim 1,
The (b) oxime urethane-based photobase generator is a photoresist composition, characterized in that selected from the compounds represented by the following formula (1) to (4):
<Formula 1>
<Formula 2>
<Formula 3>
<Formula 4>
상기 (c) 감광성 화합물은 퀴논디아지드 화합물인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The method according to claim 1,
(C) the photosensitive compound is a quinone diazide compound.
상기 (d) 용매는 글리콜 에테르 에스테르, 글리콜 에테르, 에스테르, 케톤 및 시클릭 에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.The method according to claim 1,
The solvent (d) is a photoresist composition, characterized in that one or two or more selected from the group consisting of glycol ether esters, glycol ethers, esters, ketones and cyclic esters.
A semiconductor device manufactured using the photoresist composition of claim 1.
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---|---|---|---|---|
KR20150109454A (en) * | 2013-02-21 | 2015-10-01 | 후지필름 가부시키가이샤 | Photosensitive composition, photocurable composition, chemically amplified resist composition, resist film, pattern formation method, method for manufacturing electronic device, and electronic device |
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2010
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KR20150109454A (en) * | 2013-02-21 | 2015-10-01 | 후지필름 가부시키가이샤 | Photosensitive composition, photocurable composition, chemically amplified resist composition, resist film, pattern formation method, method for manufacturing electronic device, and electronic device |
US20150362836A1 (en) * | 2013-02-21 | 2015-12-17 | Fujifilm Corporation | Photosensitive composition, photocurable composition, chemical amplification resist composition, resist film, pattern forming method, method of manufacturing electronic device and electronic device |
US9488911B2 (en) | 2013-02-21 | 2016-11-08 | Fujifilm Corporation | Photosensitive composition, photocurable composition, chemical amplification resist composition, resist film, pattern forming method, method of manufacturing electronic device and electronic device |
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