With new era of semiconductor industry, fluorine in photoresist is now becoming an interest of related researchers. In this study, effects of fluorine for photoresist properties ?lithographic evaluation, adhesion, UV absorbances and thermal property and so on - were investigated. Two monomers (1,1,1-Trifluoro-2-methyl-3-trimethylsilanyl-2-propyl methacrylate, 2-Methyl-1-trimethylsilanyl-2-propyl methacrylate) with same structure were synthesized. One monomer is different from the other one only that it has a trifluoro-substituted methyl group instead of methyl group. These monomers were co- or ter-polymerized with 2-methoxyethyl methacrylate. Poly(TFMTMSPMA-co-MEMA) is thermally more stable than poly(MTMSPMA-co-MEMA) and their glass transition temperature (Tg) were not detected. There wasn?t any significant differences in plasma etch rate between these polymers and their adhesion properties decreased according to the content of fluorine atoms. Poly(MTMSPMA-co-MEMA) with 3 mJ/㎠ exposure dose, no PEB and short development process shows fine patterns up to 0.8㎛. Additional PEB process or more development time for poly(MTMSPMA-co-MEMA) blur the L/S patterns because of fast dissolution of unexposed region. In the case of terpoly(TFMTMSPMA-MTMSPMA-MEMA), L/S patterns were obtained but dissolution of unexposed area was not completed. Poly(TFMTMSPMA-co-MEMA) shows no L/S pattern because there was no deprotection reaction in polymer because of strong electron-withdrawing effect of trifluoromethyl group.
반도체 산업이 발전하면서 점점 더 고용량 소자의 필요성이 커지고 있으며 이에 따라 반도체의 집적도도 증가하고 있다. 집적도를 높이기 위해서는 패턴 사이즈의 소형화가 필수적이며 노광 파장에 따른 포토레지스트의 발전이 이를 뒷받침 하고 있다. 기존 193 nm 노광 시스템에서 이용하는 포토레지스트로는 새로 발전하게 될 157 nm 엑시머 레이저를 이용한 노광 시스템에 적용할 수 없어 그동안 많은 연구자들이 이에 대한 연구를 진행해 왔다. 그 결과로 제시된 것이 포토레지스트 고분자에 불소를 치환 혹은 첨가시키는 것이다.
본 연구에서는, 2-메틸-1-트리메틸실라닐-2-프로필 메타크릴레이트와 같은 구조를 가지나 트리플루오르메틸기가 치환된 다른 단위체를 합성하고, 이를 2-메톡시에틸 메타크릴레이트와 공중합, 또는 삼중합하였다. 이들 고분자는 중합 개시제로 AIBN을 사용하여 자유라디칼 중합 반응을 통해 합성하였다. Poly(TFMTMSPMA-co-MEMA), poly(MTMSPMA-co-MEMA) 모두 193 nm와 248 nm에서 좋은 투과성을 보였으며, 특히 플루오르가 치환된 poly(TFMTMSPMA-co-MEMA)가 약 20% 정도 더 좋은 투과도를 나타내었다. 여기에 terpoly(TFMTMSPMA-MTMSPMA-MEMA)를 포함한 세 고분자들은 140℃ 까지 열적 안정성을 보였다. $CF_4$ 가스를 이용한 건식내에칭성 평가에 있어서는 좋은 성질을 보이지 못하였으며, 플루오르의 치환 정도에 따라 건식내에칭성에 큰 변화는 보이지 않았다. 실리콘 웨이퍼와의 접착성 평가에서는 플루오르의 비율이 감소할수록 더 좋은 접착성을 나타내었다. 이는 일반적으로 알려져 있는 플루오르의 발수 성질에서 기인한다고 생각된다. 리소그라피 평가에 있어서는 트리플루오르메틸기를 포함하는 고분자는 미세 패턴을 얻을 수 없었는데, 이는 트리플루오르메틸기의 전자끌기 성질에 의해 에테르기로의 수소이온의 친전자 공격이 방해받기 때문인 것으로 생각된다. 그러나 poly(MTMSPMA-co-MEMA)의 경우 노광 후 산에 의해 보호기가 쉽게 떨어져 나가며, PEB 과정이 필요 없을 정도였다.
