A new top surface imaging process has been developed in which a newly modified poly(dimethylsiloxane) is selectively adsorbed on a patternwise exposed non-chemically amplified resist film. The polymer containing diazoketo groups which undergo the Wolff rearrangement upon irradiation in the Deep UV were synthesized. Deep UV light irradiation with mask renders the exposed regions hydrophilic by the formation of carboxylic groups. During the following dipping step, the modified poly(dimethylsiloxane) is selectively located at the exposed region by amide bonding formation. The negative tone images featuring 0.3 ㎛ line and space patterns were observed after oxygen reactive ion etching. The patterned surface was characterized by scanning electron microscope (SEM), atomic force microscope (AFM), auger electron spectroscope (AES). In this system, we intended not only to show the possible application with environmental friendly photoresist system but also to take the advantages of top surface imaging at the same time.
일반적으로 표면 이미징 기술은 필요한 노광량의 감소, 다양한 물질의 레지스트 도입 가능성, 짧은 초점 심도, 실리콘 표면으로부터의 조사된 빛의 반사 차단, 기체상에서의 에칭 과정을 통한 패턴 무너짐 현상 방지, 그리고 패턴의 가로 세로 비율의 조절과 해상도 향상에 있어서 유리하다는 점에서 과거 많은 시도들이 있어 왔다. 이러한 표면 이미징 기술의 핵심은 금속 산화물과 같은 내에칭성을 가진 물질을 노광/비노광 부위에 선택적으로 도입하여 물질이 덮고 있는 하층의 레지스트 물질을 보호하도록 하는 것이다. 과거 기체상에서의 실리콘 분자의 도입으로 연구가 시작되었고 점차 액체상에서의 실리콘 분자의 도입을 통해 도입되는 내에칭성 물질의 표면 흡착량을 증가시키기 위한 노력이 있어왔다.
이 논문에서는 첫째, 내에칭성 물질의 표면 흡착량을 증가시키기 위해서 폴리 디메틸실록산 유도체를 액체상에서 노광부위에 흡착시키기 위한 방법을 연구하였다. 둘째, 폴리디메틸실록산 유도체를 표면에 흡착시키기 위한 방법으로서 표면 반응으로 잘 알려진 아미드 결합 형성 반응을 도입하였다. 셋째, 비노광부위에서의 비선택적인 표면 흡착의 원인을 규명하기 위하여 전하를 띠는 레지스트와 그렇지 않은 레지스트의 비교를 위한 연구를 하였다.
새로운 표면 이미징 방법은 다음과 같다. 광감성 작용기-다이아조 키토를 가진 고분자를 합성하여 노광을 하면 노광 부위의 표면에서만 선택적으로 카복실기가 나타나게 되고 이는 내에칭성 물질로서 새롭게 도입한 폴리디메틸실록산 유도체 말단의 아민기와 액체상에서 상호작용하여 아미드 결합을 하게 된다. 초기의 화학적 상호작용으로 표면에 흡착한 폴리디메틸실록산 유도체의 긴 사슬은 액체상에 떠다니는 폴리디메틸실록산 유도체들과의 물리적 상호작용을 통해 물질의 표면 흡착을 가속시킨다. 이와 같은 표면 흡착은 AFM, SEM, AES 분석을 통해 확인되었다.