New methacrylate based polymers substituted with cholic acid derivatives with polar spacer, poly (TBMSDHC), poly (TBMSHC), and poly (TBMSC), were synthesized. They were synthesized by free radical polymerization initiated by AIBN. The polymers have etch-resistance moiety (cholic acid derivatives), adhesion promotion moiety (polar ester groups in spacer), and solubility change moiety (tert-butoxy group in cholates) in one monomer unit. They are thermally stable up to 250℃ and showed good transmittance at 193 nm and 248 nm DUV. Their dry-etch resistance was much higher than that of conventional 248 nm resist (poly (hydroxystyrene)). Adhesion properties increased according to the number of hydroxyl group and polar ester spacer groups contributed to adhesion enhancement. Poly (TBMSDHC) gave 0.35㎛ pattern profiles and showed good sensitivity and contrast but poly (TBMSHC) and poly (TBMSC) did not give fine patterns because of their poor development properties.
반도체의 집적도가 높아지고 기억소자의 용량이 점점 늘어나면서 반도체 공정에 있어서의 패턴의 크기는 점점 더 작아지고 있다. 이에 따라 4 기가 비트 이상의 램을 생산하기 위해서 사용되는 광원의 파장은 248 nm 엑시머 레이저에서 193 nm 엑시머 레이저로 바뀌어 가고 있다.
본 연구에서는 193 nm 엑시머 레이저용 화학증폭형 포토 레지스트 물질로 스테로이드계 물질의 하나인 담즙산 (콜릭산, 디옥시콜릭산, 또는 리소콜릭산) 유도체를 포함하며 극성을 띤 사슬을 주쇄인 메타크릴레이트에 가지고 있는 중합체를 합성하였다. 이 들 고분자는 중합개시제로 AIBN을 사용하여 자유라디칼 중합 반응을 통해 합성되었다. TBMSDHC, TBMSHC, 그리고 TBMSC 모두 193 nm와 248 nm에서 좋은 투과성을 보였으며, 250℃ 까지 열적으로 안정한 특성을 보였다. $CF_4$ 가스를 이용한 내건식에칭성 평가에 있어서는 기존에 G-선 레지스트로 사용되는 novolac 수지에 비해서는 약간 적은 내에칭성을 보였지만, 기존에 248nm 용 레지스트로 사용되는 하이드록시스티렌계 고분자에 비해서는 월등히 좋은 에칭성을 보였다. 이것은 담즙산 유도체의 안정한 다환형구조에 기인한다고 할 수 있다. 실리콘 웨이퍼와의 접착성 평가에 있어서는 하이드록실기가 많을수록 더 좋은 접착성을 나타내었으며 극성을 띤 사슬 또한 접착성 향상에 기여를 하는 것으로 나타났다. 리소그라피 평가에 있어서 콜린산 유도체를 포함하는 TBMSDHC 고분자는 350 nm까지의 미세 패턴을 얻을 수 있었으며 빛에 대한 반응성과 노광부와 미 노광부 사이의 대비 차에 있어서 탁월한 물성을 보였지만 디옥시콜릭산과 리소콜릭산 유도체를 포함하는 TBMSHC 와 TBMSC 고분자는 미세 패턴을 얻을 수 없었으며 반응성과 대비 차에 있어서도 좋지 않은 물성을 나타내었다. 이것은 두개의 하이드록실기를 갖는 TBMSHC에 비해 하나 그리고 하이드록실기를 갖지않는 TBMSHC와 TBMSC는 노광 후에 에스테르 부분이 카르복실 산으로 바뀐 후에도 그들의 비극성 성질이 너무 강하여 현상액에 잘 녹아 나가지 않는 것으로 생각되며 이것은 스테로이드계 물질의 분자간 또는 분자 내의 강한 상호작용과도 연관이 있다고 생각된다.
