Bilayer resist consists of two layers, which are imaging layer and planarizing layer. Bilayer resist system has several advantages. First of all, imaging layer of the system could have relatively high absorbance. Second, anti-reflective planarizing layer diminishes defects caused by reflection like standing wave effect. Third, depth of focus problem doesn`t exist because imaging layer is thin. Finally, high aspect ratio features can be obtained by $O_₂-RIE$.
In this paper, bilayer resists with polycarbomethylsilane backbone were synthesized. Polycarbomethylsilane (PCS) that is ceramic precursor and t-butyl acrylate (TBA) or allyl glycidyl ether (AGE) underwent hydrosilylation reaction under Karstedt`s catalyst. It was inferred that they were thermally stable. Absorbance of polymers was small value at 248 nm as much as they can work as a single layer resist, while they are relatively opaque at 193 nm. However they can be applied to bilayer resist as imaging layer at both wavelength because imaging layer of bilayer resist is very thin. The product polymers have silicon in backbone so that silicon content of them is remarkably high. As a result of that, $O_₂-RIE$ resistance is excellent. The $0.7\um m$ line and space pattern was obtained from only negative type resist, AGE-PCS, applying hard baked novolac resin to planarizing layer. In case of TBA-PCS the ratio of solubility changeable group was not enough to play the role perfectly. After $O_₂-RIE$ scum was remained on unexposed area, which was the typical phenomenon of the $O_₂-RIE$. Scum was removed by additional $CF_₄-RIE$, because $CF_4$ plasma can etch organic materials.
복층 레지스트는 일반적으로 사용되는 단층 레지스트와 달리 두개의 층으로 구성되어 있다. 이러한 복층 구조로 인하여 복층 레지스트는 여러 가지 장점을 갖는다. 이미징 층이 얇으므로 레지스트 물질로서 비교적 흡광도가 큰 물질도 사용할 수 있는 것이 가장 큰 장점이라고 할 수 있다. 또한 하층부에 흡광도가 큰 물질을 사용하여 반사를 억제하므로서 반사광에 의해서 생성되는 스탠딩 웨이프 효과 문제 등이 줄어든다. 초점 심도 문제도 또한 얇은 이미징 층을 사용하므로 완화된다. 마지막으로 $O_₂-RIE$ 로 패턴을 전사하므로 높이가 비교적 높은 미세 패턴을 만들 수 있다.
이 논문에서는 폴리카보메틸실란을 주쇄로 갖는 복층 레지스트를 합성하였다. AGE-PCS는 에폭시 작용기의 산촉매 크로스링킹 반응을 이용하는 네가티브 형의 복층 레지스트로서 열적 안정성이 뛰어나다. 또한 고분자의 주쇄에 실리콘을 가지므로 다른 복층 레지스트에 비하여 실리콘 함유율이 33.5%로 매우 높다. 따라서 AGE-PCS는 $O_₂-RIE$ 저항성이 매우 크며, 이는 복층 레지스트의 이미징 층으로서 훌륭한 성질이다.
$0.7 \mu m$ 선폭을 갖는 SEM 사진을 얻을 수 있었으며, $O_₂-RIE$ 후에 나타나는 전형적인 현상인 찌꺼기들은 유기물을 깎아낼 수 있는$CF_4-RIE$ 과정을 한번 더 거침으로서 깨끗한 사진을 얻을 수 있었다.
한편, TBA-PCS의 경우에는 비노광부가 깨끗하게 현상액에 다 녹아나가지 않아서 제대로 된 패턴을 얻지 못했다. 이는 하이드로실릴레이션 반응의 수율이 좋지 않아서 TBA의 고분자 내에서의 존재 비율이 적었기 때문인 것으로 생각된다. 따라서 이 비율을 높이는 노력이 계속되어야 할 것이다.
