New norbornene-based monomers having β-keto ester group (methyl(5- norbornenyl)-3-oxopropionate (MNOP), 2-tert-butylcarboxylate-5,8-methanooctal one) (TBCMO)) were synthesized. Methyl(5-norbornenyl)-3-oxopropionate (MNOP) and 2-tert-butylcarboxylate-5,8-methanooctalone (TBCMO) were copolymerized with maleic anhydride (MA) and 2-tert-butyl-5-norbornene-2-carboxylate(TBNC). And 2-tert-butylcarboxylate-5,8-methanooctalone (TBCMO) was copolymerized with maleic anhydride (MA). The decomposition temperature of the resulting polymers were measured. The glass transition temperature of the resulting polymers did not detected. The polymers showed excellent transmittance at 248 nm, but high absorbance at 193 nm. The work of adhesion of the polymers were measured. The resist formulated with poly(2-tert-butylcarboxylate-5,8-methanooctalone-co-maleicanhydride) (poly(TBCMO-co-MA)) and poly(2-tert-butylcarboxylate-5,8-methanooctalone-co-maleicanhydride-co-2-tert-butyl-5-norbornene-2-carboxylate) (poly(TBCMO-co-MA-co-TBNC)) did not gave fine patterns due to keto-enol tautomerism and acidity of a-hydrogen. Poly(methyl(5-norbornenyl)-3-oxopropionate-co-maleic anhydride-co-tert-butyl-5-norbornene-2-carboxylate) (poly(MNOP-co-MA-co-TBNC)) was evaluated as a resist for an ArF excimer laser lithography. And a 0.6μm line/space pattern profiles obtained using the Deep UV exposures with a filter transmitting light between 220 nm and 260 nm.
반도체 집적회로의 고도화에 따라 극 미세패턴이 요구되고 있으며 이를 위한 포토레지스트의 개발이 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 포토레지스트는 사용되는 광원에서 투명도가 높아야 하고 실리콘 웨이퍼에 대한 흡착성이 좋아야 한다. 뿐만 아니라 감도와 열적 안정성도 레지스트로서 갖추어야 할 요건 중의 하나이다. 현재 활발히 연구되고 있는 화학증폭형 포토레지스트는 노광에 의해 형성된 산이 메트릭스 고분자의 보호기를 탈보호함으로써 노광부와 비노광부의 용해도차를 이용하여 원하는 패턴을 형성하는 과정으로 생성된 산이 소모되지 않고 높은 온도에 의한 증폭작용으로 계속해서 탈보호를 진행시키는 것을 특징으로 한다.
본 연구에서는 베타-케토 에스테르기를 노르보넨 측쇄에 도입하여 포토레지스트로 사용이 가능한지를 알아보려고 하였다. 두개의 카르보닐기에 의한 흡착성 효과와 흡착성 효과를 지니면서 산에 의한 용해도차를 일으킬 수 있는 t-BOC 기를 지닌 베테-케토 에스테르를 노르보넨 측쇄에 함유하는 단량체를 합성하였다. MNOP, MA 와 TBNC 의 공중합체는 248 nm 에서 좋은 투과도를 나타냈으나 193 nm 에서는 약 $0.7㎛^{-1}$ 의 흡광도를 나타내었다. DUV 노광기와 2.38 wt % TMAH 현상액을 사용하여 미세가공한 결과 0.6㎛ 선폭의 패턴을 얻었다. TBCMO와 MA, TBCMO, MA 와 TBNC의 공중합체는 248 nm 에서는 좋은 투과도를 보였으나 193 nm에서는 높은 흡광도를 나타내었다. TBCMO와 MA, TBCMO, MA 와 TBNC의 공중합체로 만든 레지스트 용액을 이용하여 미세가공한 결과, TBCMO의 케토-엔올 타우토머리즘에 의한 엔올 형태의 이중결합에 의한 높은 흡광도로 인해 좋은 페턴을 얻지 못했다. 그리고 알파 위치의 산성을 지닌 수소에 의한 영향으로 열적 안정성이 낮았다. TBCMO와 MA의 공중합체의 경우 t-BOC기가 탈보호되면서 생성된 카르복실릭 에시드가 탈카르복실화가 쉽게 일어나 패턴을 얻지 못했다. 이후의 연구에서는 알파위치 수소의 영향을 제거하기 위해 알파 수소를 알킬기로 치환한 단량체를 합성하여 리소그라피 평가를 해보려고 한다. 그리고 탈카르복실화를 이용한 네가형 포토레지스트의 가능성을 알아 볼 것이다.
