현재 반도체는 스마트폰, 컴퓨터, 카메라, 자동차 등 전자제품과 USB 메모리, SD 카드 등의 저장매체 등 생활 곳곳에 상용화 되고 있다. 반도체 소자의 고밀도 집적화는 성능, 기능, 원가절감으로 직접 연결된다. 이처럼 고밀도 집적을 가능하게 하려면 반도체 패턴의 미세화 기술 중 미세패턴을 형성하는 기술인 ...
현재 반도체는 스마트폰, 컴퓨터, 카메라, 자동차 등 전자제품과 USB 메모리, SD 카드 등의 저장매체 등 생활 곳곳에 상용화 되고 있다. 반도체 소자의 고밀도 집적화는 성능, 기능, 원가절감으로 직접 연결된다. 이처럼 고밀도 집적을 가능하게 하려면 반도체 패턴의 미세화 기술 중 미세패턴을 형성하는 기술인 리소그래피 기술이 필요하다. 리소그래피를 방식을 전개하기 위해서는 포토 공정이 설정되고, 포토 공정에 사용되는 감광성 재료를 포토레지스트라고 한다. 포토레지스트는 용매, 바인더, PAG, 첨가제로 구성된다. 본 연구에서는 반도체 기술의 핵심인 리소그래피 공정에서 노광 시 광원 파장에 따라 흡수율이 적으며 에칭 저항성과 해상도가 우수한 포토레지스트를 연구한다. 포토레지스트의 바인더에 사용되는 모노머의 순도가 낮으면 바인더의 특성 및 리소그래피의 성능이 떨어지는 문제점이 있어 모노머의 합성과 정제 과정에서 수율과 순도를 높이는 해결 방안을 제안하였다. 또한, 바인더의 protecting group 작용기에 따른 바인더의 열적 특성과 리소그래피 성능 차이를 확인하였다. 합성한 p-(1-ethxoyethoxy)styrene(pEES) 모노머는 반응물인 4-Hydroxy- styrene(HS)이 50% 미만으로 반응이 끝나는 문제점이 있어 Ethyl vinyl ether(EVE)의 양을 1 당량, HS를 0.06 당량으로 설정하고 반응 온도는 0 ℃에서 반응 시 HS가 ~90% 반응이 진행되어 수율을 30%에서 65%로 증가시켰다. 또한, 불순물은 생성물 대비 ~10% 생성되어 정제 과정 시 Toluene으로 반복추출을 통하여 순도 85%의 생성물을 얻었다. HPMA, t-butoxystyrene, pEES로 HBE 고분자를 합성하였고, 이를 사용하여 제조한 포토레지스트의 포토리소그래피 성능이 HPMA, 5-Oxotetrahydrofuran-3-yl methacrylate, pEES로 합성한 HOE 고분자에 비해 더 우수하여, HBE 고분자가 KrF 포토레지스트용 바인더로 적합하다는 결론을 내렸다. 합성된 고분자의 열안정성을 확인하기 위하여 TGA 분석을 실시하였고, HBE의 경우 180 ℃에서 한 번의 질량감소가 나타나고, HOE의 경우 110 ℃와 200 ℃에서 두 번의 질량감소가 나타나 HBE가 더 열안정성이 우수함을 확인하였다. 또한, 포토 공정 중 PEB 공정 시 HBE는 30초로 41 μm의 라인 폭을 형성했고, HOE의 경우, 90초의 PEB 공정으로 50 μm의 라인 폭을 형성한다. 따라서, HBE가 HOE에 비해 리소그래피 성능이 우수함을 확인하였다.
현재 반도체는 스마트폰, 컴퓨터, 카메라, 자동차 등 전자제품과 USB 메모리, SD 카드 등의 저장매체 등 생활 곳곳에 상용화 되고 있다. 반도체 소자의 고밀도 집적화는 성능, 기능, 원가절감으로 직접 연결된다. 이처럼 고밀도 집적을 가능하게 하려면 반도체 패턴의 미세화 기술 중 미세패턴을 형성하는 기술인 리소그래피 기술이 필요하다. 리소그래피를 방식을 전개하기 위해서는 포토 공정이 설정되고, 포토 공정에 사용되는 감광성 재료를 포토레지스트라고 한다. 포토레지스트는 용매, 바인더, PAG, 첨가제로 구성된다. 본 연구에서는 반도체 기술의 핵심인 리소그래피 공정에서 노광 시 광원 파장에 따라 흡수율이 적으며 에칭 저항성과 해상도가 우수한 포토레지스트를 연구한다. 포토레지스트의 바인더에 사용되는 모노머의 순도가 낮으면 바인더의 특성 및 리소그래피의 성능이 떨어지는 문제점이 있어 모노머의 합성과 정제 과정에서 수율과 순도를 높이는 해결 방안을 제안하였다. 또한, 바인더의 protecting group 작용기에 따른 바인더의 열적 특성과 리소그래피 성능 차이를 확인하였다. 합성한 p-(1-ethxoyethoxy)styrene(pEES) 모노머는 반응물인 4-Hydroxy- styrene(HS)이 50% 미만으로 반응이 끝나는 문제점이 있어 Ethyl vinyl ether(EVE)의 양을 1 당량, HS를 0.06 당량으로 설정하고 반응 온도는 0 ℃에서 반응 시 HS가 ~90% 반응이 진행되어 수율을 30%에서 65%로 증가시켰다. 또한, 불순물은 생성물 대비 ~10% 생성되어 정제 과정 시 Toluene으로 반복추출을 통하여 순도 85%의 생성물을 얻었다. HPMA, t-butoxystyrene, pEES로 HBE 고분자를 합성하였고, 이를 사용하여 제조한 포토레지스트의 포토리소그래피 성능이 HPMA, 5-Oxotetrahydrofuran-3-yl methacrylate, pEES로 합성한 HOE 고분자에 비해 더 우수하여, HBE 고분자가 KrF 포토레지스트용 바인더로 적합하다는 결론을 내렸다. 합성된 고분자의 열안정성을 확인하기 위하여 TGA 분석을 실시하였고, HBE의 경우 180 ℃에서 한 번의 질량감소가 나타나고, HOE의 경우 110 ℃와 200 ℃에서 두 번의 질량감소가 나타나 HBE가 더 열안정성이 우수함을 확인하였다. 또한, 포토 공정 중 PEB 공정 시 HBE는 30초로 41 μm의 라인 폭을 형성했고, HOE의 경우, 90초의 PEB 공정으로 50 μm의 라인 폭을 형성한다. 따라서, HBE가 HOE에 비해 리소그래피 성능이 우수함을 확인하였다.
Currently, semiconductors are being commercialized throughout life, including electronic products such as smartphones, computers, cameras, and automobiles, and storage media such as USB memory and SD cards. High-density integration of semiconductor devices directly leads to performance, function, an...
Currently, semiconductors are being commercialized throughout life, including electronic products such as smartphones, computers, cameras, and automobiles, and storage media such as USB memory and SD cards. High-density integration of semiconductor devices directly leads to performance, function, and cost reduction. In order to enable such high-density integration, lithography technology, a technology that forms a fine pattern, is required among the miniaturization technologies of semiconductor patterns. In order to develop the lithography method, a photo process is set, and a photosensitive material used in the photo process is called a photoresist. The photoresist consists of a solvent, a binder, PAG, and an additive.In this study, in the lithography process, which is the core of semiconductor technology, photoresists with low absorption rate and excellent etching resistance and resolution are studied according to the light source wavelength during exposure. If the purity of the monomer used in the binder of the photoresist is low, the properties of the binder and the performance of lithography are low, so a solution to increase yield and purity in the synthesis and purification process of the monomer is proposed. In addition, the difference in thermal properties and lithography performance of the binder according to the protecting group functional group of the binder was confirmed.The synthesized p-(1-ethxoyethoxy)styrene (pEES) monomer has a problem in that the reaction product 4-Hydroxy-styrene (HS) ends at less than 50%, so the amount of ethyl vinyl ether (EVE) is set to 1 equivalent and HS is set to 0.06 equivalent, and the reaction temperature is 0°C, and the reaction rate is increased to 65% to 30%. In addition, impurities were produced ~10% compared to the product, and 85% pure products were obtained through repeated extraction with Toluene during the purification process.HBE polymers were synthesized with HPMA, t-butoxystyrene, and pEES, and the photolithography performance of photoresists prepared using them was superior to HOE polymers synthesized with HPMA, 5-Oxotetrahydrofuran-3-yl methacrylate, and pEES, and concluded that HBE polymers were suitable as binders for KrF photoresists. TGA analysis was conducted to confirm the thermal stability of the synthesized polymer, and HBE showed one mass reduction at 180℃, and HOE showed two mass reduction at 110℃ and 200℃, confirming that HBE has better thermal stability. In addition, during the PEB process during the photo process, HBE formed a line width of 41 μm with 30 seconds, and in the case of HOE, a line width of 50 μm with a PEB process of 90 seconds. Therefore, it was confirmed that HBE has superior lithography performance compared to HOE.
Currently, semiconductors are being commercialized throughout life, including electronic products such as smartphones, computers, cameras, and automobiles, and storage media such as USB memory and SD cards. High-density integration of semiconductor devices directly leads to performance, function, and cost reduction. In order to enable such high-density integration, lithography technology, a technology that forms a fine pattern, is required among the miniaturization technologies of semiconductor patterns. In order to develop the lithography method, a photo process is set, and a photosensitive material used in the photo process is called a photoresist. The photoresist consists of a solvent, a binder, PAG, and an additive.In this study, in the lithography process, which is the core of semiconductor technology, photoresists with low absorption rate and excellent etching resistance and resolution are studied according to the light source wavelength during exposure. If the purity of the monomer used in the binder of the photoresist is low, the properties of the binder and the performance of lithography are low, so a solution to increase yield and purity in the synthesis and purification process of the monomer is proposed. In addition, the difference in thermal properties and lithography performance of the binder according to the protecting group functional group of the binder was confirmed.The synthesized p-(1-ethxoyethoxy)styrene (pEES) monomer has a problem in that the reaction product 4-Hydroxy-styrene (HS) ends at less than 50%, so the amount of ethyl vinyl ether (EVE) is set to 1 equivalent and HS is set to 0.06 equivalent, and the reaction temperature is 0°C, and the reaction rate is increased to 65% to 30%. In addition, impurities were produced ~10% compared to the product, and 85% pure products were obtained through repeated extraction with Toluene during the purification process.HBE polymers were synthesized with HPMA, t-butoxystyrene, and pEES, and the photolithography performance of photoresists prepared using them was superior to HOE polymers synthesized with HPMA, 5-Oxotetrahydrofuran-3-yl methacrylate, and pEES, and concluded that HBE polymers were suitable as binders for KrF photoresists. TGA analysis was conducted to confirm the thermal stability of the synthesized polymer, and HBE showed one mass reduction at 180℃, and HOE showed two mass reduction at 110℃ and 200℃, confirming that HBE has better thermal stability. In addition, during the PEB process during the photo process, HBE formed a line width of 41 μm with 30 seconds, and in the case of HOE, a line width of 50 μm with a PEB process of 90 seconds. Therefore, it was confirmed that HBE has superior lithography performance compared to HOE.
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