Most of positive chemical amplification resists do not have enough stability to process delay. It has been claimed that airborne contaminations neutralize acids from photoacid generators. Our new environmentally stable chemical amplification positive resist has been designed using polymer-bound basic moiety in order to reduce migration of the photogenerated acid throughout the process. Poly(3-(t-butoxycarbonyl)-1-vinyl-2-pyrrolidinone), poly(3-(t-butoxycarbonyl)-1-vinylcaprolactam), poly(3-(t-butoxycarbonyl)-1-vinylcaprolactam-co-t-butyl acrylate), poly(3-(t-butoxycarbonyl)-1-vinylcaprolactam-co-t-butyl methacrylate) and poly(3-(t-butoxycarbonyl)-1-vinylcaprolactam-co-t-butyl acrylate-co-hydroxystyrene) were synthesized and evaluated as potential deep UV photoresists. The synthesized polymers have excellent transmittance at 248 nm(absorbance=0.018~$0.041㎛^{-1}$).
In addition, the synthesized polymers possess good thermal stability up to 200℃ and high glass transition temperatures(140~195℃). And post-exposure delay(PED) stability were examined on the synthesized polymer resist systems. The lowering of resist sensitivity with increasing 3-(t-butoxycarbonyl)-1-vinylcaprolactam(BCVC) content of resist copolymers shows that the BCVC units trap of photogenerated acids. The contrast of this resist was not deteriorated with the PED time. We obtained 0.2㎛ line/space patterns.
The pattern profile is not deteriorated and T-top is not observed with 2 h PED time. By introducing basic units into a matrix polymer, this new resist system can prevent basic additives from migrating to the surface. Especially, it is interesting that exposed area of poly(3-(t-butoxycarbonyl)-1- vinyl-2-pyrrolidinone) resist can be developable by pure water after deblocked by photogenerated acid.
we knew that the new resist system has desirable properties such as high transparency in deep UV region, facile deprotection, and proper sensitivity. And we confirmed improvement of environmental stability by basic unit. This system can be applied to high temperature process due to its high glass transition temperature.
대부분의 원자외선용 화학증폭성 레지스트는 노광 후 후가열까지의 지연시간(PED time) 중 외부오염에 의한 T-top 형성의 문제점을 가지고 있다. 이에 대한 원인은 주로 공기 중의 아민류에 의해 레지스트내에 발생된 산의 중화현상에 의한 것으로 알려져 있다.
본 연구에서는 공정 중에 레지스트 필름내에서 이동이 없는 염기성 첨가제를 도입하고자 하는 기본 개념 하에 염기성 단위를 고분자 사슬내에 도입한 새로운 레지스트를 제조하였다. 합성된 중합체들로서는 poly(BCVP), poly(BCVC), poly(BCVC-co-TBA), poly(BCVC-co-TBMA), poly(HOST-co-TBA-co-BCVC) 등이 있으며 이들의 원자외선용 레지스트로서의 가능성을 평가하였다. 합성된 중합체들은 원자외선 (λ:248nm)에서 우수한 투광도를 가지고 있으며 (흡광계수:0.018~$0.041μm^{-1}$) 또한 200℃ 이상의 높은 열안정성 및 높은 유리 전이 온도 (140~195℃)를 갖고 있는 것으로 나타났다. 또한 중합체 내에 염기성 단위체(예: BCVC)가 증가함에 따라 레지스트 고분자의 원자외선 노광에 대한 감도가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 이 사실로 보아 BCVC 단위체가 발생된 산을 비활성화 시키는 역할을 함을 확인할 수 있었으며 이에 대한 실제적인 패턴 실험 결과 노광 후 후가열까지 2 시간 지연했을 때 패턴 단면에 T-top 현상이 없는 0.2 ㎛ 선폭의 패턴을 얻을 수 있었다.
본 연구의 이외에 흥미로운 점은 poly(BCVP) 레지스트 경우에 있어서 현상액으로서 염기성 수용액을 사용하지 않고 순수한 물로만 현상이 가능하다는 점과 일반적으로 염기성 첨가제의 도입으로 야기되는 광감도의 저하가 이 레지스트 체계에서는 심각하지 않았다는 점이다. 본 연구에서 제시한 새로운 레지스트 체계는 원자외선에 대한 투명성, 산 존재시 보호기 탈리의 용이함, 그리고 적당한 광감도를 가지며 염기성 단위의 도입에 따른 PED 안정성의 향상을 확인할 수 있었다.
