KR101566532B1 - Cyanuric acid derivatives and composition for resist underlayer including the cyanuric acid derivatives and method of forming patterns using the composition - Google Patents
Cyanuric acid derivatives and composition for resist underlayer including the cyanuric acid derivatives and method of forming patterns using the composition Download PDFInfo
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Abstract
하기 화학식 1로 표현되는 시아누릭산 유도체, 상기 시아누릭산 유도체를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물 및 상기 조성물을 사용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3 및 L1 내지 L6는 명세서에서 정의한 바와 같다.A composition for a resist underlayer film comprising the cyanuric acid derivative, and a pattern forming method using the composition.
[Chemical Formula 1]
In Formula 1, R 1 to R 3 and L 1 to L 6 are as defined in the specification.
Description
시아누릭산 유도체, 상기 시아누릭산 유도체를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물 및 상기 레지스트 하층막용 조성물을 사용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
A cyanuric acid derivative, a composition for a resist underlayer film including the cyanuric acid derivative, and a method for forming a pattern using the composition for a resist underlayer film.
마이크로일렉트로닉스 뿐만 아니라 마이크로스코픽 구조물(예를 들어, 마이크로머신, 마그네토레지스트 헤드 등)의 제작을 비롯한 산업 분야에서 패턴의 크기를 감소시켜 주어진 칩 크기에 보다 많은 양의 회로를 제공하고자 하는 요구가 존재한다.There is a need to reduce the size of patterns in industries, including the fabrication of microelectronics as well as micro-scopic structures (e.g., micromachines, magnetoresist heads, etc.) to provide larger amounts of circuitry at a given chip size .
효과적인 리쏘그래픽 기법은 패턴 크기를 감소시키기 위하여 필수적이다. 리쏘그래픽은 소정의 기판 상에 패턴을 직접적으로 이미지화시킨다는 측면에서 뿐만 아니라 그러한 이미지화에 전형적으로 사용된 마스크를 제조한다는 측면에서 마이크로스코픽 구조물의 제조에 영향을 미친다.Effective lithographic techniques are essential to reduce pattern size. Lithography affects the fabrication of micro-scopic structures in terms of direct imaging of the pattern on a given substrate as well as in the fabrication of masks typically used for such imaging.
전형적인 리쏘그래픽 공정은 이미지화 방사선에 방사선-민감성 레지스트를 패턴 방식으로 노출시킴으로써 패턴화된 레지스트 층을 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 노출된 레지스트 층을 현상액으로 현상한다. 이어서, 패턴은 패턴화된 레지스트 층의 개구부 내에 있는 물질을 식각함으로써 이면 재료에 전사시킨다. 전사가 완료된 후, 잔류하는 레지스트 층은 제거한다.A typical lithographic process involves patterning a radiation-sensitive resist patterning the imaging radiation to form a patterned resist layer. Then, the exposed resist layer is developed with a developing solution. The pattern is then transferred to the backing material by etching the material in the openings of the patterned resist layer. After the transfer is completed, the remaining resist layer is removed.
그러나, 일부 리쏘그래픽 이미지화 공정의 경우, 사용된 레지스트는 레지스트 이면에 있는 층으로 소정의 패턴을 효과적으로 전사시킬 수 있을 정도로 후속적인 식각 단계에 대한 충분한 내성을 제공하지 못한다.However, for some lithographic imaging processes, the resist used does not provide sufficient resistance to subsequent etching steps to such an extent that it is possible to effectively transfer the desired pattern to the layer underlying the resist.
따라서, 예컨대 초박막 레지스트 층이 필요한 경우, 식각 처리하고자 하는 이면 재료가 두꺼운 경우, 상당할 정도의 식각 깊이가 필요한 경우 및/또는 소정의 이면 재료에 특정한 식각액을 사용하는 것이 필요한 경우, 일명 레지스트 하층막이라고 불리는 층을 레지스트 층과 패턴화된 레지스트로부터 전사에 의해 패턴화될 수 있는 재료층 사이에 중간층으로 사용한다. Therefore, for example, when an ultra thin film resist layer is required, when a back surface material to be etched is thick, a considerable etching depth is required and / or when it is necessary to use a specific etchant for a predetermined back surface material, Called Layer is used as the intermediate layer between the resist layer and the material layer that can be patterned by transfer from the patterned resist.
상기 레지스트 하층막은 식각 선택성이 높고 다중 식각에 대한 내성이 충분하며 레지스트 층과 재료층 사이의 반사를 최소화할 수 있는 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 형성될 수 있다. The resist underlayer film may be formed using a composition for a resist underlayer film which has high etching selectivity, is resistant to multiple etching, and can minimize reflection between the resist layer and the material layer.
레지스트 하층막용 조성물은 레지스트 층의 해상도, 리쏘그래피 속도 및 잔사와 같은 노광 특성을 결정하는데 중요하다. 특히 극자외선(extreme ultraviolet radiation, EUV) 레이저를 사용하여 초미세화 리쏘그래피 공정을 수행하는 경우 이러한 노광 특성은 더욱 중요하다.
The composition for a resist underlayer film is important in determining the resolution of the resist layer, the rate of lithography, and the exposure characteristics such as residue. This exposure characteristic is particularly important when a microfabrication lithography process is performed using an extreme ultraviolet radiation (EUV) laser.
일 구현예는 레지스트 하층막에 사용되는 시아누릭산 유도체를 제공한다.One embodiment provides a cyanuric acid derivative for use in a resist underlayer film.
다른 구현예는 상기 시아누릭산 유도체를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물을 제공한다.Another embodiment provides a composition for a resist underlayer film comprising the cyanuric acid derivative.
또 다른 구현예는 상기 레지스트 하층막용 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공한다.
Another embodiment provides a method of forming a pattern using the composition for a resist underlayer film.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 시아누릭산 유도체를 제공한다.According to one embodiment, there is provided a cyanuric acid derivative represented by Formula 1 below.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐기, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,R 1 to R 3 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 aryl group, C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group , A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 aldehyde group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen group, a halogen-containing group, ego,
L1 내지 L6는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기 또는 이들의 조합이다.Each of L 1 to L 6 independently represents a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, A substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenylene group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene group, A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynylene group, or a combination thereof.
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 질소(N), 황(S), 산소(O) 및 인(P) 중 적어도 하나를 포함하는 헤테로사이클로알킬기 또는 헤테로아릴기일 수 있다.In Formula 1, at least one of R 1 to R 3 may be a heterocycloalkyl group or a heteroaryl group containing at least one of nitrogen (N), sulfur (S), oxygen (O), and phosphorus (P).
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 하기 화학식 a, 화학식 b 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있다.In Formula 1, at least one of R 1 to R 3 may be selected from the following Formula a, Formula b, or combinations thereof.
[화학식 a](A)
[화학식 b][Formula b]
상기 화학식 a 또는 화학식 b에서,In the above formula (a) or (b)
R4 내지 R12는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐기, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고, R 4 to R 12 each independently represent hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 aryl group, C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group , A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 aldehyde group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen group, a halogen-containing group, ego,
*는 화학식 1의 황(S)과의 연결 부분을 가리킨다.* Indicates a linking portion with sulfur (S) of formula (1).
상기 시아누릭산 유도체는 하기 화학식 1a 및 하기 화학식 1b 중 적어도 하나로 표현될 수 있다.The cyanuric acid derivative may be represented by at least one of the following general formulas (1a) and (1b).
[화학식 1a][Formula 1a]
[화학식 1b][Chemical Formula 1b]
다른 구현예에 따르면, 상술한 시아누릭산 유도체, 감광성 고분자, 그리고 용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물을 제공한다.According to another embodiment, there is provided a composition for a resist underlayer film comprising the above-mentioned cyanuric acid derivative, a photosensitive polymer, and a solvent.
상기 시아누릭산 유도체 및 상기 감광성 고분자는 상기 용매 100 중량부에 대하여 각각 약 0.1 내지 5 중량부 및 약 0.1 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.The cyanuric acid derivative and the photosensitive polymer were added to 100 parts by weight of the solvent each About 0.1 to 5 parts by weight, and about 0.1 to 30 parts by weight.
또 다른 구현예에 따르면, 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 레지스트 하층막용 조성물을 적용하는 단계, 상기 레지스트 하층막용 조성물을 열처리하여 레지스트 하층막을 형성하는 단계, 상기 레지스트 하층막 위에 레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 레지스트 층을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 레지스트 패턴을 이용하여 상기 레지스트 하층막을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.According to another embodiment, there is provided a method for manufacturing a resist, comprising the steps of: providing a material layer on a substrate; applying the above-mentioned composition for a resist underlayer film on the material layer; heat treating the composition for a resist underlayer film to form a resist underlayer film; Forming a resist pattern on the resist layer; exposing and developing the resist layer to form a resist pattern; selectively removing the resist underlayer film using the resist pattern and exposing a part of the material layer; And etching the exposed portion of the layer.
상기 레지스트 하층막을 형성하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행할 수 있다.
The step of forming the resist underlayer film may be performed by a spin-on coating method.
막 밀도, 용매 용출성 및 노광 특성을 개선할 수 있다.The film density, the solvent elution property and the exposure property can be improved.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C4 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, 'substituted' means that a hydrogen atom in the compound is a halogen atom (F, Br, Cl or I), a hydroxy group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, A carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, a C1 to C20 alkyl group, a C2 to C20 alkenyl group, a C2 to C20 alkenyl group, a C2 to C20 alkenyl group, C6 to C30 arylalkyl groups, C7 to C30 arylalkyl groups, C1 to C4 alkoxy groups, C1 to C20 heteroalkyl groups, C3 to C20 heteroarylalkyl groups, C3 to C30 cycloalkyl groups, C3 to C15 cycloalkenyl groups, C6 to C30 heteroaryl groups, C15 cycloalkynyl group, a C2 to C20 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.In addition, unless otherwise defined herein, "hetero" means containing 1 to 3 heteroatoms selected from N, O, S and P.
일 구현예에 따른 시아누릭산 유도체는 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.The cyanuric acid derivative according to one embodiment may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐기, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.R 1 to R 3 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 aryl group, C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group , A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 aldehyde group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen group, a halogen-containing group, to be.
상기 R1 내지 R3 중 적어도 하나는 질소(N), 황(S), 산소(O) 및 인(P) 중 적어도 하나를 포함하는 헤테로사이클로알킬기 또는 헤테로아릴기일 수 있다.At least one of R 1 to R 3 may be a heterocycloalkyl group or a heteroaryl group containing at least one of nitrogen (N), sulfur (S), oxygen (O) and phosphorus (P)
예컨대, 상기 R1 내지 R3 중 적어도 하나는 하기 화학식 a, 화학식 b 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있다.For example, at least one of R 1 to R 3 may be selected from the following formula a, formula b, or combinations thereof.
[화학식 a](A)
[화학식 b][Formula b]
상기 화학식 a 또는 화학식 b에서,In the above formula (a) or (b)
R4 내지 R12는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐기, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,R 4 to R 12 each independently represent hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 aryl group, C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group , A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 aldehyde group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen group, a halogen-containing group, ego,
*는 화학식 1의 황(S)과의 연결 부분을 가리킨다.* Indicates a linking portion with sulfur (S) of formula (1).
이와 같이 상기 시아누릭산 유도체에 질소(N), 황(S), 산소(O) 및 인(P) 중 적어도 하나를 포함하는 헤테로사이클로알킬기 또는 헤테로아릴기를 도입시킴으로써 레지스트 하층막의 막 밀도를 높이고 식각 속도를 빠르게 할 수 있다.Thus, by introducing a heterocycloalkyl group or a heteroaryl group containing at least one of nitrogen (N), sulfur (S), oxygen (O) and phosphorus (P) into the cyanuric acid derivative, the film density of the resist underlayer film is increased, Can speed up.
L1 내지 L6는 연결기로서, 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기 또는 이들의 조합이다.Each of L 1 to L 6 is a linking group and each independently represents a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, Or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenylene group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkylene group, Or an unsubstituted C2 to C30 heteroarylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynylene group, or a combination thereof.
다른 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물은 상술한 시아누릭산 유도체, 감광성 고분자, 그리고 용매를 포함한다.The composition for a resist underlayer film according to another embodiment includes the above-mentioned cyanuric acid derivative, a photosensitive polymer, and a solvent.
상기 감광성 고분자는 빛에 의해 화학 반응을 일으키는 화합물이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 (메타)아크릴계 고분자, 에스테르계 고분자, 스티렌계 고분자, 노볼락계 고분자 혹은 이들의 블렌딩 고분자 등을 들 수 있다.The photosensitive polymer is not particularly limited as long as it is a compound that causes a chemical reaction by light, and examples thereof include (meth) acrylic polymer, ester polymer, styrene polymer, novolak polymer or blending polymers thereof.
상기 감광성 고분자는 중량 평균 분자량이 약 2,000 내지 100,000 일 수 있고, 이 중에서 약 4,000 내지 15,000 인 것이 바람직하다. 상기 감광성 고분자의 중량 평균 분자량이 상기 범위인 경우, 상기 용매에 대한 용해성이 좋아진다.The photosensitive polymer may have a weight average molecular weight of about 2,000 to 100,000, and preferably about 4,000 to 15,000. When the weight average molecular weight of the photosensitive polymer is in the above range, solubility in the solvent is improved.
상기와 같이, 본 구현예에서는 상기 시아누릭산 유도체와 감광성 고분자를 상기 레지스트 하층막용 조성물의 일 성분으로 각각 포함하며, 시아누릭산 유도체와 감광성 유도체가 화학적으로 결합되어 있는 고분자 형태로 포함되지 않는다. 상기 시아누릭산 유도체가 단분자 형태일 경우 분자량 조절이 용이하고, 단분자 형태로 감광성 고분자와 가교 반응을 일으킬 때 그 크기가 작고 일정하기 때문에 전체적으로 균일하게 가교 반응이 진행될 수 있다.As described above, in this embodiment, the cyanuric acid derivative and the photosensitive polymer are included as a component of the composition for a resist underlayer film, and the cyanuric acid derivative and the photosensitive derivative are not chemically bonded to each other. When the cyanuric acid derivative is in the form of a single molecule, its molecular weight can be easily controlled. When the cyanuric acid derivative is cross-linked with the photosensitive polymer in the form of a single molecule, the size of the cyanuric acid derivative is small and constant.
상기 용매는 상기 시아누릭산 유도체 및 상기 감광성 고분자에 대한 충분한 용해성 또는 분산성을 가지는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논(혹은 아논), 에틸락테이트, 감마-부티로락톤 및 아세틸아세톤에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The solvent is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility to the cyanuric acid derivative and the photosensitive polymer, and examples thereof include propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxypropanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether (Ethylene glycol) monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone (or ananone), ethyl lactate, gamma-butyrolactone and acetyl acetone. can do.
상기 시아누릭산 유도체는 상기 용매 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 상기 시아누릭산 유도체는 상기 용매 100 중량부에 대하여 약 0.25 내지 2.5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 시아누릭산 유도체가 상기 범위로 포함됨으로써 스핀-온 코팅시 불필요한 입자가 형성되지 않고 감광성 고분자와의 가교력이 최적화된다.The cyanuric acid derivative may be included in an amount of about 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent. Within the above range, the cyanuric acid derivative is preferably included in an amount of about 0.25 to 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent. By incorporating the above-mentioned cyanuric acid derivative in the above range, unnecessary particles are not formed in the spin-on coating, and the crosslinking power with the photosensitive polymer is optimized.
상기 감광성 고분자는 상기 용매 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 상기 감광성 고분자는 상기 용매 100 중량부에 대하여 약 0.5 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 감광성 고분자가 상기 범위로 포함됨으로써 레지스트 하층막의 두께를 목표하는 두께로 잘 조절할 수 있게 된다.The photosensitive polymer may be included in an amount of about 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent. Within the above range, the photosensitive polymer may be added to 100 parts by weight of the solvent Preferably about 0.5 to 10 parts by weight. By including the photosensitive polymer within the above range, the thickness of the resist underlayer film can be controlled to a desired thickness.
상기 레지스트 하층막용 조성물은 상기 시아누릭산 유도체를 포함함으로써 막 밀도를 높일 수 있고 그에 따라 기판 또는 하부막으로부터 오염 물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 시아누릭산 유도체에 의해 상기 레지스트 하층막용 조성물의 극성(polarity)을 조절하여 노광 및/또는 현상 공정 후 레지스트 하층막 위에 남아있는 레지스트 잔류물을 감소시켜 해상도, 라인-폭 러프니스(line-width roughness, LWR) 및 현상 잔사를 개선할 수 있다. The composition for a resist underlayer film can increase the film density by including the cyanuric acid derivative, thereby preventing contaminants from entering the substrate or the lower film. In addition, by controlling the polarity of the composition for a lower resist film by the above-mentioned cyanuric acid derivative, resist residues remaining on the resist lower layer film after the exposure and / or the developing process are reduced, and resolution, line-width roughness line-width roughness (LWR), and development residue.
상기 레지스트 하층막용 조성물은 추가적으로 계면 활성제, 산 촉매 및 가교제 등에서 선택된 적어도 1종의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The composition for a resist underlayer film may further include at least one additive selected from a surfactant, an acid catalyst, and a crosslinking agent.
상기 계면 활성제는 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The surfactant may be, for example, an alkylbenzenesulfonate, an alkylpyridinium salt, a polyethylene glycol, or a quaternary ammonium salt, but is not limited thereto.
상기 산 촉매는 열 활성화된 산 촉매인 것이 바람직하다.The acid catalyst is preferably a thermally activated acid catalyst.
상기 산 촉매로는 p-톨루엔 술폰산모노하이드레이트와 같은 유기산이 사용될 수 있고, 보관안정성을 도모한 열산 발생제(thermal acid generator, TAG)가 사용될 수 있다. 열산 발생제는 열 처리시 산을 방출하는 산 생성제로서, 예컨대 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트, 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디엔온, 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 유기술폰산의 알킬에스테르 등을 들 수 있다.As the acid catalyst, an organic acid such as p-toluenesulfonic acid monohydrate may be used, and a thermal acid generator (TAG) for improving storage stability may be used. The thermal acid generator is an acid generator which releases acid upon heat treatment, and examples thereof include pyridinium p-toluenesulfonate, 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl Tosylate, alkyl esters of organic sulfonic acids, and the like.
상기 가교제는 가열에 의해 중합체의 반복단위를 가교할 수 있는 것으로, 에테르화된 아미노 수지와 같은 아미노 수지; 하기 화학식 A로 표시되는 화합물과 같은 글리콜루릴 화합물; 하기 화학식 B로 표현되는 화합물과 같은 비스에폭시 화합물; 예컨대 N-메톡시메틸 멜라민, N-부톡시메틸 멜라민 또는 하기 화학식 C로 표현되는 멜라민 유도체와 같은 멜라민 또는 그 유도체; 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.The crosslinking agent is an amino resin such as an etherified amino resin, which is capable of crosslinking the repeating unit of the polymer by heating. A glycoluril compound such as a compound represented by the following formula (A); A bis epoxy compound such as a compound represented by the following formula (B); A melamine or a derivative thereof such as N-methoxymethylmelamine, N-butoxymethylmelamine or a melamine derivative represented by the following formula (C); Or a mixture thereof.
[화학식 A](A)
[화학식 B][Chemical Formula B]
[화학식 C]≪ RTI ID = 0.0 &
상기 계면 활성제, 산 촉매 및 가교제는 상기 레지스트 하층막용 조성물 100 중량부에 대하여 각각 약 0.001 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함함으로써 레지스트 하층막의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도 및 가교성을 확보할 수 있다. The surfactant, the acid catalyst and the crosslinking agent may be contained in an amount of about 0.001 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition for a resist underlayer film. By including it in the above range, solubility and crosslinkability can be ensured without changing the optical properties of the resist underlayer film.
상기 레지스트 하층막용 조성물은 레지스트용 용매 및/또는 레지스트 형성용 현상액에 용해되지 않고 레지스트 형성용 레지스트 용액과 혼합되지 않아 공정 중 화학적으로 안정할 수 있다.The composition for a resist underlayer film is not dissolved in a resist solvent and / or a developer for forming a resist and is not mixed with a resist solution for forming a resist, so that the composition can be chemically stable during the process.
이하 상술한 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a pattern using the composition for a resist underlayer film will be described.
일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 시아누릭산 유도체, 감광성 고분자 및 용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물을 적용하는 단계, 상기 레지스트 하층막용 조성물을 열처리하여 레지스트 하층막을 형성하는 단계, 상기 레지스트 하층막 위에 레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 레지스트 층을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 레지스트 패턴을 이용하여 상기 레지스트 하층막을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함한다.The method for forming a pattern according to an embodiment includes the steps of providing a material layer on a substrate, applying a composition for a resist underlayer film including the above-described cyanuric acid derivative, a photosensitive polymer and a solvent on the material layer, Forming a resist underlayer film on the resist underlayer film, forming a resist layer on the under resist film layer, exposing and developing the resist layer to form a resist pattern, selectively removing the resist underlayer film using the resist pattern, And exposing a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer.
상기 기판은 예컨대 실리콘웨이퍼, 유리 기판 또는 고분자 기판일 수 있다.The substrate may be, for example, a silicon wafer, a glass substrate, or a polymer substrate.
상기 재료 층은 최종적으로 패턴하고자 하는 재료이며, 예컨대 알루미늄, 구리 등과 같은 금속층, 실리콘과 같은 반도체 층 또는 산화규소, 질화규소 등과 같은 절연층일 수 있다. 상기 재료 층은 예컨대 화학기상증착방법으로 형성될 수 있다.The material layer is a material to be finally patterned and may be a metal layer such as aluminum, copper, or the like, a semiconductor layer such as silicon, or an insulating layer such as silicon oxide, silicon nitride, or the like. The material layer may be formed by, for example, a chemical vapor deposition method.
상기 레지스트 하층막용 조성물은 용액 형태로 제조되어 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법으로 도포될 수 있다. 이 때 상기 레지스트 하층막용 조성물의 도포 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 100Å 내지 10,000Å 두께로 도포될 수 있다.The composition for a resist underlayer film may be prepared in a solution form and applied by a spin-on coating method. At this time, the coating thickness of the composition for a resist underlayer film is not particularly limited, but it may be applied to a thickness of about 100 to 10,000 angstroms, for example.
상기 레지스트 층을 노광하는 단계는 예컨대 ArF, KrF 또는 EUV 등을 사용하여 수행할 수 있다. 또한 노광 후 약 90 내지 500℃에서 열처리 공정을 수행할 수 있다.The step of exposing the resist layer may be performed using, for example, ArF, KrF or EUV. Further, the heat treatment process can be performed at about 90 to 500 ° C after exposure.
상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계는 식각 가스를 사용한 건식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 CHF3, CF4, Cl2, BCl3 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다.The step of etching the exposed portion of the material layer may be performed by dry etching using an etching gas, and the etching gas may be, for example, CHF 3 , CF 4 , Cl 2 , BCl 3 and a mixed gas thereof.
상기 식각된 재료 층은 복수의 패턴으로 형성될 수 있으며, 상기 복수의 패턴은 금속 패턴, 반도체 패턴, 절연 패턴 등 다양할 수 있으며, 예컨대 반도체 집적 회로 디바이스 내의 다양한 패턴으로 적용될 수 있다.The etched material layer may be formed in a plurality of patterns, and the plurality of patterns may be a metal pattern, a semiconductor pattern, an insulation pattern, or the like, and may be applied to various patterns in a semiconductor integrated circuit device, for example.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to examples. The following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.
시아누릭산Cyanuric acid 유도체의 합성 Synthesis of derivatives
합성예Synthetic example 1 One
트리스-(2,3-에폭시프로필)-이소시아누레이트(tris-(2,3-epoxy propyl)-isocyanurate)(a) 3.0g을 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 40g에 용해하였다. 상기 용액에 2-메르캅토 벤조티아졸(mercaptobenzothiazole)(b) 5.0637g 및 벤질트리에틸암모늄 클로라이드(benzyltriethylammonium chloride) 0.17g을 첨가한 후, 70℃에서 24시간 반응시켰다. 반응 후 결과물을 메틸렌 클로라이드(methylene chloride)에 녹인 후 헥산(n-hexane) 용매에서 천천히 침전시키고, 생성된 침전물을 여과하였다. 이어서 상기 여과된 침전물을 50℃로 유지되는 진공 오븐 내에서 약 24시간 동안 건조하여 하기 (c)로 표현되는 시아누릭산 유도체를 얻었다.3.0 g of tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (a) was dissolved in 40 g of tetrahydrofuran (THF). 5.0637 g of mercaptobenzothiazole (b) and 0.17 g of benzyltriethylammonium chloride were added to the solution, followed by reaction at 70 ° C for 24 hours. After the reaction, the resultant was dissolved in methylene chloride, precipitated slowly in a solvent of n-hexane, and the resulting precipitate was filtered. Subsequently, the filtered precipitate was dried in a vacuum oven maintained at 50 캜 for about 24 hours to obtain a cyanuric acid derivative represented by the following formula (c).
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
합성예Synthetic example 2 2
트리스-(2,3-에폭시프로필)-이소시아누레이트(a) 3.0g을 테트라하이드로퓨란(THF) 40g에 용해하였다. 상기 용액에 2-메르캅토 벤즈이미다졸(mercaptobenzimidazole)(d) 4.5475g 및 벤질트리에틸암모늄 클로라이드 0.17g을 첨가한 후, 70℃에서 24시간 반응시켰다. 반응 후 메틸렌클로라이드에 녹인 후 헥산 용매에서 천천히 침전시키고, 생성된 침전물을 여과하였다. 이어서 상기 여과된 침전물을 50℃로 유지되는 진공 오븐 내에서 약 24시간 동안 건조하여 하기 (e)로 표현되는 시아누릭산 유도체를 얻었다.3.0 g of tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (a) was dissolved in 40 g of tetrahydrofuran (THF). To this solution, 4.5475 g of mercaptobenzimidazole (d) and 0.17 g of benzyltriethylammonium chloride were added, followed by reaction at 70 ° C for 24 hours. After the reaction, the precipitate was dissolved in methylene chloride, precipitated slowly in a hexane solvent, and the resulting precipitate was filtered. Subsequently, the filtered precipitate was dried in a vacuum oven maintained at 50 캜 for about 24 hours to obtain a cyanuric acid derivative represented by the following formula (e).
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
감광성 고분자의 합성Synthesis of Photosensitive Polymer
합성예Synthetic example 3 3
질소 분위기하의 플라스크에 γ-부티로락토닐 메타크릴레이트(γ-butyrolactonyl methacrylate, GBLMA) 40mmol, 하이드록시이소프로필메타크릴레이트(hydroxyisopropyl methacrylate) 40mmol, 4-하이드록시페닐 메타크릴레이트(4-hydroxyphenyl methacrylate) 20mmol 및 메틸에틸케톤(용매, 상기 모노머들의 총 중량에 대하여 약 2배)를 넣고 혼합하였다. 여기에 중합개시제로서 디메틸-2,2'-아조비스 (2-메틸프로피오네이트)(V601, Wako Chemicals사 제조) 10mmol을 넣은 다음에 80℃의 온도에서 약 4시간 동안 실린지로 첨가하고 2시간 추가로 중합하였다. To a flask under a nitrogen atmosphere, 40 mmol of? -Butyrolactonyl methacrylate (GBLMA), 40 mmol of hydroxyisopropyl methacrylate, 4-hydroxyphenyl methacrylate ) And methyl ethyl ketone (solvent, about twice the total weight of the monomers) were added and mixed. 10 mmol of dimethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate) (V601, manufactured by Wako Chemicals) as a polymerization initiator was added thereto, followed by addition at a temperature of 80 ° C for about 4 hours by syringe, And further polymerized.
중합이 완료된 후, 얻어진 중합체를 과량의 헥산 용매에서 천천히 침전시키고, 생성된 침전물을 필터링한 후 다시 침전물을 적당량의 헥산(n-hexane)/이소프로판올(IPA) 혼합용매에 녹여 교반하였다. 이어서 얻어진 침전물을 50℃로 유지되는 진공 오븐 내에서 약 24시간 동안 건조하여 하기 화학식 2로 표현되는 감광성 고분자를 얻었다.After completion of the polymerization, the obtained polymer was slowly precipitated in an excessive amount of hexane solvent, and the resulting precipitate was filtered, and the precipitate was again dissolved in an appropriate amount of a mixed solvent of n-hexane / isopropanol (IPA) and stirred. Subsequently, the obtained precipitate was dried in a vacuum oven maintained at 50 캜 for about 24 hours to obtain a photosensitive polymer represented by the following formula (2).
[화학식 2](2)
(a=40, b=40, c=20) (a = 40, b = 40, c = 20)
수율은 75%이고, 얻어진 감광성 고분자의 중량 평균 분자량(Mw)은 7,903이고, 분산도(Mw/Mn)는 1.4이었다.The yield was 75%. The weight average molecular weight (Mw) of the obtained photosensitive polymer was 7,903 and the dispersion degree (Mw / Mn) was 1.4.
레지스트Resist 하층막용For bottom layer 조성물의 제조 Preparation of composition
실시예Example 1 One
합성예 1에서 얻은 시아누릭산 유도체 0.5g, 합성예 3에서 얻은 감광성 고분자 1.5g, 가교제로 하기와 같이 화학식 A의 구조를 가지는 글리콜루릴 화합물 (PD1174, TCI사 제조) 0.3g 및 산 촉매로 하기 구조를 가지는 피리디니움 p-톨루엔설포네이트(pyridinium para-toluenesulfonate, pPTS) 0.05g을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)/프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)(7/3 v/v) 100g 에 녹인 후 여과하여 레지스트 하층막용 조성물을 제조하였다.0.5 g of the cyanuric acid derivative obtained in Synthesis Example 1, 1.5 g of the photosensitive polymer obtained in Synthesis Example 3, 0.3 g of a glycoluril compound (PD1174, manufactured by TCI) having a structure of the formula A as a crosslinking agent as described below, (PGMEA) / propylene glycol monomethyl ether (PGME) (7/3 v / v) was added to 100 g of pyridinium para-toluenesulfonate (pPTS) Followed by melting and filtration to prepare a composition for a resist underlayer film.
실시예Example 2 2
합성예 1에서 얻은 시아누릭산 유도체 대신 합성예 2에서 얻은 시아누릭산 유도체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 레지스트 하층막용 조성물을 제조하였다.A composition for a resist underlayer film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cyanuric acid derivative obtained in Synthesis Example 2 was used instead of the cyanuric acid derivative obtained in Synthesis Example 1.
비교예Comparative Example 1 One
합성예 1에서 얻은 시아누릭산 유도체를 포함하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 레지스트 하층막용 조성물을 제조하였다.A composition for a resist underlayer film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cyanuric acid derivative obtained in Synthesis Example 1 was not included.
레지스트Resist 하층막의Bottom layer 형성 formation
실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1, 2와 비교예 1에 따른 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 205℃에서 1분간 열처리하여 약 100Å 두께의 레지스트 하층막을 형성하였다.On the silicon wafer, the compositions according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were applied by a spin-on coating method, and then heat-treated on a hot plate at 205 ° C for 1 minute to form a resist underlayer film having a thickness of about 100 Å.
평가 - 1: 막 밀도 Evaluation - 1: Film density
실시예 1, 2와 비교예 1에 따른 조성물로부터 형성된 상기 레지스트 하층막의 밀도를 측정하였다. 상기 하층막의 밀도는 X-Ray Diffractometer (Model: X'Pert PRO MPD, Panalytical社 (Netherlands) 제조)를 사용하여 측정하였다.The density of the resist underlayer film formed from the composition according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was measured. The density of the lower layer film was measured using an X-Ray Diffractometer (Model: X'Pert PRO MPD, manufactured by Panalytical (Netherlands)).
그 결과는 표 1과 같다.The results are shown in Table 1.
표 1을 참고하면, 실시예 1, 2에 따른 조성물을 사용하여 형성된 막이 비교예 1에 따른 조성물을 사용하여 형성된 막보다 밀도가 높음을 알 수 있다. 이로부터 실시예 1, 2에 따른 조성물을 사용한 경우 더욱 치밀한 구조의 레지스트 하층막을 형성할 수 있어서 기판에서 용출될 수 있는 오염 물질의 침투를 효과적으로 막을 수 있음을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the film formed using the composition according to Examples 1 and 2 has a higher density than the film formed using the composition according to Comparative Example 1. [ From this, it can be seen that when the composition according to Examples 1 and 2 is used, a resist lower layer film having a more dense structure can be formed, thereby effectively preventing infiltration of contaminants that can be eluted from the substrate.
평가 - 2: 용매 및 현상액에 용출되는 정도Evaluation - 2: Degree of elution in solvent and developer
실시예 1, 2와 비교예1에 따른 조성물로부터 형성된 상기 레지스트 하층막을 레지스트에 주로 사용하는 용매인 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME) 단독용매 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA)/사이클로헥사논(cyclohexanone, 혹은 Anone)(5/5 v/v) 혼합용매와 레지스트 패턴 형성시 현상액으로 주로 사용하는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethyl ammonium hydroxidr, TMAH) 2.38wt% 수용액에 각각 침지하였다.The under-layer resist film formed from the composition according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was dissolved in a single solvent of propylene glycol monomethyl ether (PGME), which is a solvent mainly used for a resist, and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) / cyclohexanone cyclohexanone, or Anone) (5/5 v / v) mixed solvent and a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethyl ammonium hydroxid (TMAH), which is mainly used as a developer for forming a resist pattern.
초기 레지스트 하층막의 두께와 침지 후 레지스트 하층막의 두께를 비교하여 용매 및 현상액에 용출되는 정도를 확인하였다.The thickness of the initial resist lower layer film and the thickness of the resist lower layer film after immersion were compared to confirm the degree of elution into the solvent and the developing solution.
그 결과는 표 2와 같다.The results are shown in Table 2.
표 2를 참고하면, 실시예 1, 2에 따른 조성물은 레지스트에 사용되는 용매 또는 현상액에 거의 용출되지 않은데 반해, 비교예 1에 따른 조성물은 상기 용매 또는 현상액에 용출되어 막 두께가 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, the compositions according to Examples 1 and 2 were hardly eluted in the solvent or the developer used in the resist, whereas the composition according to Comparative Example 1 eluted in the solvent or the developer to significantly decrease the film thickness .
평가 - 3: 노광 특성Evaluation - 3: Exposure characteristics
실시예 1, 2와 비교예 1에 따른 조성물로부터 형성된 레지스트 하층막 위에 레지스트 용액을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 110℃에서 1분간 열처리하여 레지스트 층을 형성하였다.A resist solution was coated on the lower resist film formed from the compositions according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 by a spin-on coating method, and then heat-treated at 110 ° C for 1 minute on a hot plate to form a resist layer.
상기 레지스트 층을 e-beam 노광기(Elionix 제조, 가속전압 100keV)를 사용하여 라인(line) 폭이 30nm, 라인 사이의 스페이스(space)의 폭이 30nm 조건으로 노광을 하였다. 이어서 95℃에서 60초간 열처리한 후, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 2.38wt% 수용액으로 60초간 현상하고 순수한 물로 15초간 린스하여 레지스트 패턴을 형성하였다.The resist layer was exposed using a e-beam exposure machine (manufactured by Elionix, with an acceleration voltage of 100 keV) at a line width of 30 nm and a space between the lines of 30 nm. Subsequently, the resist film was heat-treated at 95 ° C for 60 seconds, developed with a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) for 60 seconds, and rinsed with pure water for 15 seconds to form a resist pattern.
상기 레지스트 패턴의 해상도, 라인-폭 러프니스(line-width roughness, LWR) 및 현상 잔사를 평가하였다. The resolution, line-width roughness (LWR) and development residue of the resist pattern were evaluated.
라인-폭 러프니스(LWR)는 30nm의 폭으로 형성된 패턴에 대하여 전자 주사 현미경(SEM) S-9260(Hitachi 제조)으로 관찰하고, 패턴의 길이 방향의 엣지(edge) 2㎛ 범위에 대하여 엣지가 있어야 할 기준선으로부터 벗어난 거리를 측정하였다. 라인-폭 러프니스(LWR)는 그 값이 작을수록 좋다.The line-width roughness LWR was observed with a scanning electron microscope (SEM) S-9260 (manufactured by Hitachi) with respect to a pattern formed with a width of 30 nm, and an edge was observed with respect to an edge 2 mu m in the longitudinal direction of the pattern The distance from the baseline was measured. The smaller the value of the line-width roughness (LWR) is, the better.
현상 잔사는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 2.38wt% 수용액에 용해되는 속도(dissolution rate, DR)를 기준으로 하며, 그 속도가 빠를수록 패턴 형성 후의 현상 잔사가 감소하고 그 감소하는 정도를 전자 주사 현미경(SEM)으로 관찰하여 양호한 경우 ○, 미흡한 경우 △, 불량인 경우 X로 표시하였다.The development residue is based on the dissolution rate (DR) in a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH). As the rate increases, the amount of development residue after pattern formation decreases, Observation with a scanning electron microscope (SEM) indicated o in the case of good,? In case of insufficient, and X in case of insufficient.
그 결과는 표 3과 같다.The results are shown in Table 3.
표 3을 참고하면, 실시예 1, 2에 따른 조성물을 사용하여 형성된 패턴은 비교예 1에 따른 조성물을 사용하여 형성된 패턴과 비교하여 LWR, 해상도 및 현상 잔사 모두 개선되는 것을 알 수 있다.Referring to Table 3, it can be seen that the pattern formed using the composition according to Examples 1 and 2 is improved in both LWR, resolution, and development residue compared to the pattern formed using the composition according to Comparative Example 1. [
이로부터, 실시예 1, 2에 따른 조성물을 레지스트 하층막으로 사용한 경우 막 밀도, 용매 용출성 및 노광 특성이 모두 개선되는 것을 알 수 있다.From this, it can be seen that when the composition according to Examples 1 and 2 is used as a resist lower layer film, the film density, solvent elution property and exposure property are all improved.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.
Claims (11)
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
L1 내지 L6는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기이고,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 하기 화학식 a 또는 하기 화학식 b이고,
[화학식 a]
[화학식 b]
상기 화학식 a 또는 화학식 b에서,
R4 내지 R12는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
*는 화학식 1의 황(S)과의 연결 부분을 가리키고,
상기 치환은 수소 원자가 할로겐 원자, 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C4 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기 또는 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기로 치환된 것을 의미한다.
A cyanuric acid derivative represented by the following formula (1):
[Chemical Formula 1]
In Formula 1,
L 1 to L 6 are each independently a single bond or a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group,
R 1 to R 3 each independently represent the following formula a or b,
(A)
[Formula b]
In the above formula (a) or (b)
R 4 to R 12 are each independently hydrogen or a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group,
* Indicates a linking portion with sulfur (S) of formula (1)
The substitution is such that the hydrogen atom is replaced by a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amidino group, a hydrazino group, a hydrazino group, a carbonyl group, a carbamoyl group, A salt thereof, a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, a C1 to C20 alkyl group, a C2 to C20 alkenyl group, a C2 to C20 alkynyl group, a C6 to C30 aryl group, a C7 to C30 arylalkyl group, a C1 to C4 alkoxy group, C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalkenyl group, C6 to C15 cycloalkynyl group or C2 to C20 heterocycloalkyl group.
상기 시아누릭산 유도체는 하기 화학식 1a 및 하기 화학식 1b 중 적어도 하나로 표현되는 시아누릭산 유도체:
[화학식 1a]
[화학식 1b]
The method of claim 1,
Wherein the cyanuric acid derivative is a cyanuric acid derivative represented by at least one of the following Chemical Formulas 1a and 1b:
[Formula 1a]
[Chemical Formula 1b]
감광성 고분자, 그리고
용매
를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물.
A cyanuric acid derivative according to any one of claims 1 to 4,
Photosensitive polymer, and
menstruum
Wherein the resist underlayer film is formed of a resist composition.
상기 시아누릭산 유도체 및 상기 감광성 고분자는 상기 용매 100 중량부에 대하여 각각 0.1 내지 5 중량부 및 0.1 내지 30 중량부로 포함되어 있는 레지스트 하층막용 조성물.
The method of claim 5,
Wherein the cyanuric acid derivative and the photosensitive polymer are contained in an amount of 0.1 to 5 parts by weight and 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent, respectively.
상기 재료 층 위에 제5항에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 적용하는 단계,
상기 레지스트 하층막용 조성물을 열처리하여 레지스트 하층막을 형성하는 단계,
상기 레지스트 하층막 위에 레지스트 층을 형성하는 단계,
상기 레지스트 층을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계,
상기 레지스트 패턴을 이용하여 상기 레지스트 하층막을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고
상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
Providing a layer of material over the substrate,
Applying a composition for a resist underlayer film according to claim 5 on the material layer,
Heat-treating the composition for a lower resist film to form a resist lower layer film,
Forming a resist layer on the lower resist film,
Exposing and developing the resist layer to form a resist pattern,
Selectively removing the resist underlayer film using the resist pattern and exposing a part of the material layer, and
Etching the exposed portion of the material layer
≪ / RTI >
상기 레지스트 하층막용 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the step of applying the composition for a resist underlayer film is performed by a spin-on coating method.
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