Poly (2-(2-trimethylsilyl-2-propyl)carbonyloxyl-5-norborene-co-maleic anhydride) was synthesized and evaluated as a potential dry developable chemically amplified photoresist. The thermal stability of 2-trimethylsilyl-2-propyl ester was very similar to t-butyl ester, and acid catalyzed cleavage of the 2-propenyltrimethylsilane begins at 80℃. The deprotection of 2-propenyltrimethylsilane group of the polymer takes place in the exposed region after post-exposure bake. The difference of silicon content between the unexposed region and exposed regions is large enough to form patterns using oxygen reactive-ion etching. Poly(2-(2-trimethyl-silyl-2-propyl)carbonyloxy-5-norborene-co-maleic anhydri -de) was valuated as a resist for an ArF excimer laser lithography. 0.18 ㎛ line/space pattern profiles were obtained using the conventional developer (2.38 wt% TMAH solution) with an ArF excimer laser stepper.
반도체 집적회로의 고도화에 따라 극 미세패턴이 요구되고 있으며 이를 위한 포토레지스트의 개발이 활발히 진행되고 있다. 노광 원도 현재 ArF(193nm)stepper가 KrF(248nm)를 대신하고 있지만, 흡광도나 내에칭성 등 모든 조건을 만족하는 레지스트는 제시되지 못하고 있다. 더욱이 aspect ratio가 계속 증가함에 따라 패턴의 변형이나 붕괴는 wet development 공정을 사용하는 기존의 공정에서는 필연적이다. 본 연구자는 193nm에 적용 가능하고, 2.38 wt% TMAH developer를 사용한 wet developing 뿐만 아니라 $O_2$RIE만으로 건식 현상이 가능한 새로운 레지스트를 개발하였다. 새로이 설계 합성된 본 레지스트는 193 nm에 적용할 수 있으며, 감도, 투명성, 열적 안정성 등 레지스트로서 가져야 할 우수한 특성을 모두 가지고 있음을 확인하였다.
노광과 PEB에 의해 화학증폭형으로 제거될 수 있고 자체에 실리콘을 함유하고 있는 새로운 protecting group을 193nm에서 투명한 노르보넨에 도입하여 신규 모노머를 합성한 후, 라디칼 중합에 의해 레지스트로 사용될 수 있는 매트릭스 고분자를 제조하였다. 새로운 protecting group은 자체에 함유된 실리콘 원소에 의해 일반적인 protecting group과는 다른 분해 특성을 보였으나, 본 연구자는 광산발생제(PAG)에 따른 분해 메카니즘을 밝혀 실제 상업화 시 안정적으로 사용될 수 있게 하였다. 기존의 건식현상은 silylation공정이 추가되거나, imaging layer를 습식현상 한 후 건식현상을 적용해야 하는 문제점이 있었다. Imaging layer를 습식현상 하지 않는 경우도 있긴 하였지만, 그 경우는 아주 많은 에너지를 사용하여 레지스트 중의 매트릭스 고분자 주쇄를 절단하거나, 모노머 형태의 실리콘 화합물을 높은 에너지에 의해 중합시키는 정도였다. 본 연구에서는 sensitivity가 아주 좋은 것으로 증명되고 현재 거의 모든 레지스트가 사용하는 화학증폭 반응을 이용하여, 실리콘이 노광과 PEB에 의해 제거될 수 있도록 설계 합성하였다. 그리고 실제 공정에 적용하여 Oxygen reactive ion etching ($O_2$-RIE)만으로 현상을 하여 미세패턴을 얻었다.
