KR102211158B1 - Semiconductor resist composition, and method of forming patterns using the composition - Google Patents

Semiconductor resist composition, and method of forming patterns using the composition Download PDF

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Abstract

본 기재는, 하기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물 및 용매를 포함하는 반도체 레지스트용 조성물과, 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
[화학식 1]

Figure 112018056482356-pat00026

상기 화학식 1에 대한 구체적인 내용은 명세서 상에서 정의된 것과 같다. The present description relates to a composition for a semiconductor resist comprising an organometallic compound represented by the following Chemical Formula 1 and a solvent, and a pattern forming method using the same.
[Formula 1]
Figure 112018056482356-pat00026

Specific details for Formula 1 are as defined in the specification.

Description

반도체 레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{SEMICONDUCTOR RESIST COMPOSITION, AND METHOD OF FORMING PATTERNS USING THE COMPOSITION}A composition for semiconductor resist and a pattern formation method using the same {SEMICONDUCTOR RESIST COMPOSITION, AND METHOD OF FORMING PATTERNS USING THE COMPOSITION}

본 기재는 반도체 레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present description relates to a composition for a semiconductor resist and a pattern forming method using the same.

차세대의 반도체 디바이스를 제조하기 위한 요소 기술의 하나로서, EUV(극자외선광) 리소그래피가 주목받고 있다. EUV 리소그래피는 노광 광원으로서 파장 13.5nm의 EUV 광을 이용하는 패턴 형성 기술이다. EUV 리소그래피에 의하면, 반도체 디바이스 제조 프로세스의 노광 공정에서, 극히 미세한 패턴(예를 들어 20nm 이하)을 형성할 수 있음이 실증되어 있다.As one of the element technologies for manufacturing next-generation semiconductor devices, EUV (extreme ultraviolet light) lithography is drawing attention. EUV lithography is a pattern formation technique using EUV light having a wavelength of 13.5 nm as an exposure light source. According to EUV lithography, it has been demonstrated that extremely fine patterns (for example, 20 nm or less) can be formed in the exposure process of the semiconductor device manufacturing process.

극자외선(extreme ultraviolet, EUV) 리소그래피의 구현은 16nm 이하의 공간 해상도(spatial resolutions)에서 수행할 수 있는 호환 가능한 포토 레지스트들의 현상(development)을 필요로 한다. 현재, 전통적인 화학 증폭형(CA: chemically amplified) 포토 레지스트들은, 차세대 디바이스들을 위한 해상도(resolution), 광속도(photospeed), 및 피쳐 거칠기(feature roughness, 라인 에지 거칠기(line edge roughness 또는 LER)로도 불림)에 대한 사양(specifications)을 충족시키기 위해 노력하고 있다. Implementation of extreme ultraviolet (EUV) lithography requires the development of compatible photoresists capable of performing at spatial resolutions of 16 nm or less. Currently, traditional chemically amplified (CA) photoresists are the resolution, photospeed, and feature roughness (also called line edge roughness or LER) for next generation devices. We are working to meet the specifications for

이들 고분자형 포토 레지스트들에서 일어나는 산 촉매 반응들(acid catalyzed reactions)에 기인한 고유의 이미지 흐려짐(intrinsic image blur)은 작은 피쳐(feature) 크기들에서 해상도를 제한하는데, 이는 전자빔(e-beam) 리소그래피에서 오랫동안 알려져 왔던 사실이다. 화학증폭형 (CA) 포토 레지스트들은 높은 민감도(sensitivity)를 위해 설계되었으나, 그것들의 전형적인 원소 구성(elemental makeup)이 13.5nm의 파장에서 포토 레지스트들의 흡광도를 낮추고, 그 결과 민감도를 감소시키기 때문에, 부분적으로는 EUV 노광 하에서 더 어려움을 겪을 수 있다.The inherent intrinsic image blur due to acid catalyzed reactions occurring in these polymeric photoresists limits the resolution at small feature sizes, which is the e-beam. It has been known for a long time in lithography. Chemically amplified (CA) photoresists are designed for high sensitivity, but because their typical elemental makeup lowers the absorbance of the photoresists at a wavelength of 13.5 nm, and consequently reduces the sensitivity, in part. It can be more difficult under EUV exposure.

CA 포토 레지스트들은 또한, 작은 피쳐 크기들에서 거칠기(roughness) 이슈들로 인해 어려움을 겪을 수 있고, 부분적으로 산 촉매 공정들의 본질에 기인하여, 광속도(photospeed)가 감소함에 따라 라인 에지 거칠기(LER)가 증가하는 것이 실험으로 나타났다. CA 포토 레지스트들의 결점들 및 문제들에 기인하여, 반도체 산업에서는 새로운 유형의 고성능 포토 레지스트들에 대한 요구가 있다.CA photoresists can also suffer from roughness issues at small feature sizes and, in part due to the nature of acid catalytic processes, line edge roughness (LER) as the photospeed decreases. It has been shown by the experiment that is increasing. Due to the shortcomings and problems of CA photoresists, there is a need in the semiconductor industry for a new type of high performance photoresists.

일 구현예는 감도가 높고 취급이 용이한반도체 레지스트용 조성물을 제공한다. One embodiment provides a composition for a semiconductor resist with high sensitivity and easy handling.

다른 구현예는 상기 반도체 레지스트용 조성물을 이용한 패턴 형성 방법을 제공한다.Another embodiment provides a pattern forming method using the semiconductor resist composition.

일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물은 하기 화학식 1로 표현되는 유기금속 화합물, 및 용매를 포함한다.The composition for a semiconductor resist according to an embodiment includes an organometallic compound represented by Formula 1 below, and a solvent.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018056482356-pat00001
Figure 112018056482356-pat00001

상기 화학식 1 에서,In Formula 1,

X1 내지 X2는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, -O-, -CO-, -NRa- (Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기) 중에서 선택된 하나이고,X 1 to X 2 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, -O-, -CO- ring, -NR a - (R a is hydrogen, substituted Or an unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group), and

Y1 내지 Y2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기 중에서 선택된 하나이고,Y 1 to Y 2 are each independently selected from hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group,

R1 내지 R4 는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알케닐 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알키닐 알킬기 중에서 선택된 하나이며,R 1 to R 4 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 An alkynylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkenyl alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkynyl alkyl group, and

단, R1 내지 R4, Y1 내지 Y2 가 불포화 이중결합을 포함하지 않을 경우, R1, R2, Y1 중 2 이상과, R3, R4, Y2 중 2 이상은 각각 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기일 수 있고,However, when R 1 to R 4 and Y 1 to Y 2 do not contain an unsaturated double bond, 2 or more of R 1 , R 2 , and Y 1 and 2 or more of R 3 , R 4 and Y 2 are each substituted Or it may be an unsubstituted C1 to C6 alkyl group,

2 ≤ n ≤ 100000 이다.2 ≤ n ≤ 100000.

다른 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계, 상기 식각 대상 막 위에 전술한 반도체 레지스트용 조성물을 적용하여 포토 레지스트 막을 형성하는 단계, 상기 포토 레지스트 막을 패터닝하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계 및 상기 포토 레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 식각 대상막을 식각하는 단계를 포함한다. The method of forming a pattern according to another embodiment includes forming an etching target layer on a substrate, forming a photoresist layer by applying the above-described semiconductor resist composition on the etching target layer, and patterning the photoresist layer to form a photoresist pattern. And etching the etching target layer by using the photoresist pattern as an etching mask.

일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물은 상대적으로 취급이 용이하고 보관 안정성이 우수하며, 이를 이용하면 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지더라도 패턴이 무너지지 않는 포토 레지스트 패턴을 제공할 수 있다.The composition for a semiconductor resist according to an exemplary embodiment is relatively easy to handle and has excellent storage stability, and by using this, it is possible to provide a photoresist pattern in which the pattern does not collapse even if it has a high aspect ratio.

도 1 내지 도 5는 일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물을 이용한 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern using a composition for a semiconductor resist according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present description, descriptions of functions or configurations that are already known will be omitted in order to clarify the gist of the present description.

본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 기재가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In order to clearly describe the present description, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are attached to the same or similar components throughout the specification. In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, so the present description is not necessarily limited to the illustrated bar.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In the drawings, the thicknesses are enlarged to clearly express various layers and regions. In addition, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated in the drawings for convenience of description. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" or "on" another part, this includes not only the case where the other part is "directly above" but also the case where there is another part in the middle.

본 기재에서, "치환"이란 수소 원자가 할로겐기, C1 내지 C30의 알킬기, C1 내지 C30의 할로알킬기, C6 내지 C30의 아릴기, C1 내지 C20의 알콕시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미하고, "비치환"이란 수소 원자가 다른 치환기로 치환되지 않고 수소 원자로 남아있는 것을 의미한다.In the present description, "substituted" means a substituent selected from the group consisting of a halogen group, a C1 to C30 alkyl group, a C1 to C30 haloalkyl group, a C6 to C30 aryl group, a C1 to C20 alkoxy group, and combinations thereof. It means substituted with, and "unsubstituted" means that a hydrogen atom remains as a hydrogen atom without being substituted with another substituent.

본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물은 유기금속 화합물 및 용매를 포함한다. The composition for a semiconductor resist according to an embodiment of the present invention includes an organometallic compound and a solvent.

유기금속 화합물은 중심에 위치하는 중심 금속 원자에 다양한 리간드가 결합되어 있는 것으로, 하기 화학식 1로 표시된다. The organometallic compound has various ligands bonded to a central metal atom located at the center, and is represented by the following formula (1).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112018056482356-pat00002
Figure 112018056482356-pat00002

상기 화학식 1 에서,In Formula 1,

X1 내지 X2는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, -O-, -CO-, -NRa- (Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기) 중에서 선택된 하나이고,X 1 to X 2 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, -O-, -CO- ring, -NR a - (R a is hydrogen, substituted Or an unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group), and

Y1 내지 Y2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기 중에서 선택된 하나이고,Y 1 to Y 2 are each independently selected from hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group,

R1 내지 R4 는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알케닐 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알키닐 알킬기 중에서 선택된 하나이며,R 1 to R 4 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 An alkynylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkenyl alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkynyl alkyl group, and

단, R1 내지 R4, Y1 내지 Y2 가 불포화 이중결합을 포함하지 않을 경우, R1, R2, Y1 중 2 이상과, R3, R4, Y2 중 2 이상은 각각 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기일 수 있고,However, when R 1 to R 4 and Y 1 to Y 2 do not contain an unsaturated double bond, 2 or more of R 1 , R 2 , and Y 1 and 2 or more of R 3 , R 4 and Y 2 are each substituted Or it may be an unsubstituted C1 to C6 alkyl group,

2 ≤ n ≤ 100000 이다.2 ≤ n ≤ 100000.

예를 들어, X1 내지 X2는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 또는 이들의 조합 중에서 선택된 것일 수 있다.For example, X 1 to X 2 may each independently be selected from a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, or a combination thereof.

예를 들어, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알케닐 알킬기 중에서 선택된 하나일 수 있다.For example, R 1 to R 4 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkenyl alkyl group, It can be one selected.

일 구현예에 따른 유기금속 화합물은 하나의 구조단위 내 하나의 금속(주석)과 결합되어 있는 두 개의 유기기를 갖는다. The organometallic compound according to an embodiment has two organic groups bonded to one metal (tin) in one structural unit.

일 구현예에서, R1, R2 및 Y1(또는 R3, R4 및 Y2)는 분지쇄형 구조를 이루고 있을 수 있다. In one embodiment, R 1 , R 2 and Y 1 (or R 3 , R 4 and Y 2 ) may have a branched chain structure.

유기금속 화합물에 연결된 유기기 말단이 상기와 같이 분지쇄형을 갖도록 연결되어 있을 경우, 각 유기기 말단은 벌키(bulky)한 입체 구조를 갖게 된다. 상기 유기기 말단의 벌키한 정도는 전술한 R1 내지 R4 및 Y1 내지 Y2의 치환기 종류 및 탄소수를 조절함으로써 달라질 수 있다. When the ends of the organic groups connected to the organometallic compound are connected to have a branched chain as described above, the ends of each organic group have a bulky three-dimensional structure. The degree of bulky at the end of the organic group may be varied by adjusting the type and number of carbon atoms of the aforementioned substituents of R 1 to R 4 and Y 1 to Y 2 .

예를 들어, 화학식 1에서 R1, R2 및 Y1 (또는 R3, R4와 Y2)는 치환 또는 비치환된 탄화수소기(알킬기, 페닐기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 알케닐 알킬기, 알키닐 알킬기)일 수 있다. 일 구현예에서는 R1, R2 및 Y1 (또는 R3, R4 및 Y2)의 탄소수를 1 내지 6으로 조절하는 것이 바람직하다.For example, in Formula 1, R 1 , R 2 and Y 1 (or R 3 , R 4 and Y 2 ) are substituted or unsubstituted hydrocarbon groups (alkyl groups, phenyl groups, alkenylene groups, alkynylene groups, alkenyl alkyl groups) , Alkynyl alkyl group). In one embodiment, it is preferable to adjust the number of carbon atoms of R 1 , R 2 and Y 1 (or R 3 , R 4 and Y 2 ) to 1 to 6.

이와 같이 상기 유기기 말단이 벌키한 입체 구조를 갖는 경우, 유기금속 화합물의 극자외선(extreme ultraviolet, EUV) 에 대한 감도를 개선할 수 있다.As described above, when the terminal of the organic group has a bulky three-dimensional structure, the sensitivity of the organometallic compound to extreme ultraviolet (EUV) can be improved.

한편, 다른 일 구현예에 따른 유기금속 화합물은 전술한 화학식 1로 표현되되, 각 유기기들이 에틸렌성 이중결합을 가지고 있을 수 있다. 상기 에틸렌성 이중결합의 형성 위치는 특별히 한정되지는 않으나, 각 유기기들의 내부 임의의 위치에 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 에틸렌성 이중결합은 각 유기기들의 말단에 형성되어 있을 수도 있고, 각 유기기들 내부에 형성되어 있을 수도 있다. 예를 들어 X 위치, R 위치, Y 위치와 모두 결합한 탄소가 에틸렌성 이중결합을 이루는 탄소가 될 수도 있다.Meanwhile, the organometallic compound according to another embodiment is represented by the above-described Chemical Formula 1, but each organic group may have an ethylenic double bond. The formation position of the ethylenic double bond is not particularly limited, but may be formed at any position inside each organic group. For example, the ethylenic double bond may be formed at the ends of each organic group, or may be formed inside each of the organic groups. For example, the carbon bonded to the X position, the R position, and the Y position may be carbon forming an ethylenic double bond.

다른 일 구현예에 따른 상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.The organometallic compound according to another embodiment may be represented by Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018056482356-pat00003
Figure 112018056482356-pat00003

상기 화학식 2 에서,In Formula 2,

X3 내지 X4는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, -O-, -CO-, -NRb- (Rb는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기) 중에서 선택된 하나이고,X 3 to X 4 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, -O-, -CO-, -NR b- (R b is hydrogen, substituted Or an unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group), and

Y3 내지 Y4는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기 중에서 선택된 하나이고,Y 3 to Y 4 are each independently selected from hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group,

R5 내지 R8 는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기 중에서 선택된 하나이며,R 5 to R 8 are each independently selected from hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group,

2 ≤ n ≤ 100000 이다.2 ≤ n ≤ 100000.

예를 들어, X3 내지 X4는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기 중에서 선택된 하나일 수 있다.For example, X 3 to X 4 may each independently be one selected from a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group.

예를 들어, R5와 R6 중 적어도 하나와, R7과 R8 중 적어도 하나는 각각 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기일 수 있다.For example, at least one of R 5 and R 6 and at least one of R 7 and R 8 may each be a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group.

다른 일 구현예에서 유기금속 화합물은 각 유기기 내에 에틸렌성 이중결합을 가진다. 상기 에틸렌성 이중결합은 유기금속 화합물의 EUV 에 대한 감도를 개선할 수 있는 한편, EUV에 의해 라디칼을 생성할 수 있다. 따라서, 생성된 라디칼은 유기금속 화합물 내 에틸렌성 이중결합 위치에서 추가적인 가교 구조를 형성할 수 있도록 작용한다. 그 결과, 다른 일 구현예에 따른 유기금속 화합물을 이용하면 보다 치밀한 구조를 갖는 포토 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. In another embodiment, the organometallic compound has an ethylenic double bond in each organic group. The ethylenic double bond can improve the sensitivity of the organometallic compound to EUV, while generating radicals by EUV. Therefore, the generated radical acts to form an additional crosslinked structure at the ethylenic double bond position in the organometallic compound. As a result, if the organometallic compound according to another embodiment is used, a photoresist pattern having a more dense structure can be formed.

전술한 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물은 하기 화학식 3 내지 화학식 8 중 어느 하나로 표시되는 바와 같이, 유기기 말단이 벌키한 입체 구조를 가지거나, 유기기 내부에 에틸렌성 이중결합이 포함된 유기 주석 화합물일 수 있다:The organometallic compound represented by Formula 1 above has a bulky three-dimensional structure at the end of the organic group, as represented by any one of the following Formulas 3 to 8, or an organic tin containing an ethylenic double bond inside the organic group. Can be a compound:

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018056482356-pat00004
Figure 112018056482356-pat00004

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018056482356-pat00005
Figure 112018056482356-pat00005

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112018056482356-pat00006
Figure 112018056482356-pat00006

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112018056482356-pat00007
Figure 112018056482356-pat00007

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112018056482356-pat00008
Figure 112018056482356-pat00008

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112018056482356-pat00009
Figure 112018056482356-pat00009

상기 화학식 3 내지 화학식 8에서, 2 ≤ n ≤ 100000 이다.In Chemical Formulas 3 to 8, 2≦n≦100000.

일 구현예에 따른 반도체 레지스트 조성물에서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물은 상기 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 10 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 이러한 함량으로 포함될 경우, 보관 안정성이 우수하고, 박막 형성이 용이하다.In the semiconductor resist composition according to an embodiment, the organometallic compound represented by Formula 1 may be included in an amount of 0.01% to 10% by weight based on the total weight of the composition. When included in such an amount, storage stability is excellent and thin film formation is easy.

한편, 상기 구현예에 따른 반도체 레지스트 조성물에 포함되는 용매는 유기용매일 수 있으며, 일 예로 알코올계 용매가 사용될 수 있다. 상기 알코올계 용매는 일 예로, 4-메틸-2-펜타놀(4-methyl-2-pentanol)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the solvent included in the semiconductor resist composition according to the embodiment may be an organic solvent, and as an example, an alcohol-based solvent may be used. The alcohol-based solvent may be, for example, 4-methyl-2-pentanol, but is not limited thereto.

일 실시예에서, 상기 구현예에 따른 반도체 레지스트 조성물은 상기한 유기금속 화합물과 용매 외에, 추가로 수지를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the semiconductor resist composition according to the embodiment may further include a resin in addition to the organometallic compound and the solvent.

상기 수지로는 하기 그룹1에 나열된 방향족 모이어티를 적어도 하나 이상 포함하는 페놀계 수지일 수 있다. The resin may be a phenolic resin including at least one aromatic moiety listed in Group 1 below.

[그룹 1][Group 1]

Figure 112018056482356-pat00010
Figure 112018056482356-pat00010

상기 수지는 중량평균분자량이 500 내지 20,000일 수 있다.The resin may have a weight average molecular weight of 500 to 20,000.

상기 수지는 상기 반도체 레지스트용 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.The resin may be included in an amount of 0.1% to 50% by weight based on the total content of the composition for semiconductor resist.

상기 수지가 상기 함량 범위로 함유될 경우, 우수한 내식각성 및 내열성을 가질 수 있다.When the resin is contained in the above content range, it may have excellent etch resistance and heat resistance.

한편, 일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물은 전술한 유기금속 화합물과 용매, 및 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 다만, 전술한 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물은 경우에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 예시로는 계면활성제, 가교제, 레벨링제 등을 들 수 있다.On the other hand, the composition for a semiconductor resist according to an embodiment is preferably made of the above-described organometallic compound, a solvent, and a resin. However, the composition for a semiconductor resist according to the above-described embodiment may further include an additive in some cases. Examples of the additives include surfactants, crosslinking agents, and leveling agents.

계면활성제는 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Surfactants may be, for example, alkylbenzenesulfonic acid salts, alkylpyridinium salts, polyethylene glycols, quaternary ammonium salts, and the like, but are not limited thereto.

가교제는 예컨대 멜라민계, 치환요소계, 또는 이들 폴리머계 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 적어도 2개의 가교형성 치환기를 갖는 가교제로, 예를 들면, 메톡시메틸화 글리코루릴, 부톡시메틸화 글리코루릴, 메톡시메틸화 멜라민, 부톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 벤조구아나민, 부톡시메틸화 벤조구아나민, 메톡시메틸화요소, 부톡시메틸화요소, 메톡시메틸화 티오요소, 또는 메톡시메틸화 티오요소 등의 화합물을 사용할 수 있다.The crosslinking agent may be, for example, melamine-based, substituted urea-based, or these polymer-based, but is not limited thereto. A crosslinking agent having at least two crosslinking substituents, for example, methoxymethylated glycoruryl, butoxymethylated glycoruryl, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzoguanamine, butoxymethylated benzoguanamine , Methoxymethylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or methoxymethylated thiourea may be used.

레벨링제는 인쇄시 코팅 평탄성을 향상시키기 위한 것으로, 상업적인 방법으로 입수 가능한 공지의 레벨링제를 사용할 수 있다.The leveling agent is for improving coating flatness during printing, and a known leveling agent available in a commercial way may be used.

상기 이들 첨가제의 사용량은 원하는 물성에 따라 용이하게 조절될 수 있으며, 생략될 수도 있다.The amount of these additives used may be easily adjusted according to desired physical properties, or may be omitted.

또한 상기 반도체 레지스트용 조성물은 기판과의 밀착력 등의 향상을 위해, 접착력 증진제로서 실란 커플링제를 첨가제로 더 사용할 수 있다. 상기 실란 커플링제는 예컨대, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리클로로실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란; 또는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, p-스티릴 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디 에톡시실란; 트리메톡시[3-(페닐아미노)프로필]실란 등의 탄소-탄소 불포화 결합 함유 실란 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the semiconductor resist composition may further use a silane coupling agent as an additive as an adhesion promoter to improve adhesion to the substrate. The silane coupling agent is, for example, vinyl trimethoxysilane, vinyl triethoxysilane, vinyl trichlorosilane, vinyl tris (β-methoxyethoxy) silane; Or 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, p-styryl trimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldi Ethoxysilane; A silane compound containing a carbon-carbon unsaturated bond, such as trimethoxy[3-(phenylamino)propyl]silane, may be used, but is not limited thereto.

상기 반도체 레지스트용 조성물은 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지는 패턴을 형성해도 패턴 무너짐이 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 예를 들어, 5nm 내지 100nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5nm 내지 80 nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5nm 내지 70 nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5nm 내지 60 nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5nm 내지 50nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5nm 내지 40nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5nm 내지 30nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5nm 내지 20nm의 폭을 가지는 미세 패턴을 형성하기 위하여, 5nm 내지 150nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정, 예를 들어, 5nm 내지 100nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정, 예를 들어, 5nm 내지 80nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정, 예를 들어, 5nm 내지 50nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정, 예를 들어, 5nm 내지 30nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정, 예를 들어, 5nm 내지 20nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정에 사용할 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물을 이용하면, 약 13.5nm 파장의 EUV 광원을 사용하는 극자외선 리소그래피를 구현할 수 있다. In the semiconductor resist composition, pattern collapse may not occur even when a pattern having a high aspect ratio is formed. Thus, for example, a fine pattern having a width of 5 nm to 100 nm, for example, a fine pattern having a width of 5 nm to 80 nm, for example, a fine pattern having a width of 5 nm to 70 nm, for example, Fine pattern having a width of 5 nm to 60 nm, for example, a fine pattern having a width of 5 nm to 50 nm, for example, a fine pattern having a width of 5 nm to 40 nm, for example, having a width of 5 nm to 30 nm A photoresist process using light of a wavelength of 5 nm to 150 nm, for example, a photoresist process using light of a wavelength of 5 nm to 100 nm to form a fine pattern, for example, a fine pattern having a width of 5 nm to 20 nm , For example, a photoresist process using light of a wavelength of 5nm to 80nm, for example, a photoresist process using light of a wavelength of 5nm to 50nm, for example, a photoresist using light of a wavelength of 5nm to 30nm It can be used in a process, for example, a photoresist process using light having a wavelength of 5 nm to 20 nm. Therefore, if the composition for a semiconductor resist according to an embodiment is used, extreme ultraviolet lithography using an EUV light source having a wavelength of about 13.5 nm can be implemented.

한편, 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 반도체 레지스트용 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법이 제공될 수 있다. 일 예로, 제조된 패턴은 포토 레지스트 패턴일 수 있다. Meanwhile, according to another embodiment, a method of forming a pattern using the above-described composition for a semiconductor resist may be provided. For example, the manufactured pattern may be a photoresist pattern.

일 구현예에 다른 패턴 형성 방법은 기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계, 상기 식각 대상 막 위에 전술한 반도체 레지스트용 조성물을 적용하여 포토 레지스트 막을 형성하는 단계, 상기 포토 레지스트 막을 패터닝하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계 및 상기 포토 레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 식각 대상막을 식각하는 단계를 포함한다. In one embodiment, another pattern formation method includes forming an etching target layer on a substrate, forming a photoresist layer by applying the above-described semiconductor resist composition on the etching target layer, and patterning the photoresist layer to form a photoresist pattern. And etching the etching target layer by using the photoresist pattern as an etching mask.

이하, 상술한 반도체 레지스트용 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 도 1 내지 5를 참고하여 설명한다. 도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 반도체 레지스트용 조성물을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. Hereinafter, a method of forming a pattern using the above-described semiconductor resist composition will be described with reference to FIGS. 1 to 5. 1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern using a composition for a semiconductor resist according to the present invention.

도 1을 참조하면, 우선 식각 대상물을 마련한다. 상기 식각 대상물의 예로서는 반도체 기판(100) 상에 형성되는 박막(102)일 수 있다. 이하에서는 상기 식각 대상물이 박막(102)인 경우에 한해 설명한다. 상기 박막(102)상에 잔류하는 오염물 등을 제거하기 위해 상기 박막(102)의 표면을 전 세정한다. 상기 박막(102)은 예컨대 실리콘 질화막, 폴리실리콘막 또는 실리콘 산화막일 수 있다.Referring to FIG. 1, first, an object to be etched is prepared. An example of the object to be etched may be the thin film 102 formed on the semiconductor substrate 100. Hereinafter, only the case where the object to be etched is the thin film 102 will be described. The surface of the thin film 102 is pre-cleaned to remove contaminants and the like remaining on the thin film 102. The thin film 102 may be, for example, a silicon nitride film, a polysilicon film, or a silicon oxide film.

이어서, 세정된 박막(102)의 표면상에 레지스트 하층막(104)을 형성하기 위한 레지스트 하층막 형성용 조성물을 스핀 코팅방식을 적용하여 코팅한다. Subsequently, a composition for forming a resist underlayer film for forming the resist underlayer film 104 on the cleaned surface of the thin film 102 is coated by applying a spin coating method.

상기 레지스트 하층막 코팅과정은 생략할 수 있으며 이하에서는 상기 레지스트 하층막을 코팅하는 경우에 대해 설명한다.The resist underlayer coating process may be omitted. Hereinafter, a case of coating the resist underlayer layer will be described.

이후 건조 및 베이킹 공정을 수행하여 상기 박막(102) 상에 레지스트 하층막(104)을 형성한다. 상기 베이킹 처리는 약 100 내지 약 500℃에서 수행하고, 예컨대 약 100 내지 약 300℃에서 수행할 수 있다. Thereafter, drying and baking processes are performed to form a resist underlayer 104 on the thin film 102. The baking treatment may be performed at about 100 to about 500°C, and for example, at about 100 to about 300°C.

레지스트 하층막(104)은 기판(100)과 포토 레지스트 막(106) 사이에 형성되어, 기판(100)과 포토 레지스트 막(106)의 계면 또는 층간 하드마스크(hardmask)로부터 반사되는 조사선이 의도되지 않은 포토 레지스트 영역으로 산란되는 경우 포토 레지스트 선폭(linewidth)의 불균일 및 패턴 형성성을 방해하는 것을 방지할 수 있다. The resist underlayer film 104 is formed between the substrate 100 and the photoresist film 106, so that irradiation rays reflected from the interface between the substrate 100 and the photoresist film 106 or an interlayer hardmask are not intended. In the case of scattering into the uneven photoresist region, it is possible to prevent unevenness of the photoresist linewidth and disturbance of pattern formation.

도 2를 참조하면, 상기 레지스트 하층막(104) 위에 상술한 반도체 레지스트용 조성물을 코팅하여 포토 레지스트 막(106)을 형성한다. 상기 포토 레지스트 막(106)은 기판(100) 상에 형성된 박막(102) 위에 상술한 반도체 레지스트용 조성물을 코팅한 후 열처리 과정을 통해 경화한 형태일 수 있다.Referring to FIG. 2, a photoresist film 106 is formed by coating the above-described semiconductor resist composition on the resist underlayer film 104. The photoresist layer 106 may be formed by coating the above-described composition for semiconductor resist on the thin film 102 formed on the substrate 100 and then curing through a heat treatment process.

보다 구체적으로, 반도체 레지스트용 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 단계는, 상술한 반도체 레지스트용 조성물을 박막(102)이 형성된 기판(100) 상에 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 프린팅 등으로 도포하는 공정 및 도포된 반도체 레지스트용 조성물을 건조하여 포토 레지스트 막(106)을 형성하는 공정을 포함할 수 있다. More specifically, the step of forming a pattern using the composition for semiconductor resist is a process of applying the above-described composition for semiconductor resist on the substrate 100 on which the thin film 102 is formed by spin coating, slit coating, inkjet printing, etc. And drying the applied semiconductor resist composition to form a photoresist film 106.

반도체 레지스트용 조성물에 대해서는 이미 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략하기로 한다. Since the semiconductor resist composition has already been described in detail, redundant descriptions will be omitted.

이어서, 상기 포토 레지스트 막(106)이 형성되어 있는 기판(100)을 가열하는 제1 베이킹 공정을 수행한다. 상기 제1 베이킹 공정은 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도에서 수행할 수 있다.Subsequently, a first baking process of heating the substrate 100 on which the photoresist film 106 is formed is performed. The first baking process may be performed at a temperature of about 80°C to about 120°C.

도 3을 참조하면, 상기 포토 레지스트 막(106)을 선택적으로 노광한다. 3, the photoresist film 106 is selectively exposed.

일 예로, 상기 노광 공정에서 사용할 수 있는 광의 예로는 i-line(파장 365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 장파장을 가지는 광 뿐만 아니라, EUV(Extreme UltraViolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지성 단파장을 가지는 광 등을 들 수 있다. As an example, examples of light that can be used in the exposure process include light having a long wavelength such as i-line (wavelength 365 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), as well as EUV (Extreme UltraViolet; Wavelength 13.5 nm), E-Beam (electron beam), and other high-energy light having a short wavelength.

보다 구체적으로, 일 구현예에 따른 노광용 광은 5nm 내지 150nm 파장 범위를 가지는 단파장 광일 수 있으며, EUV(Extreme UltraViolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지성 단파장을 가지는 광일 수 있다. More specifically, the exposure light according to an embodiment may be a short wavelength light having a wavelength range of 5 nm to 150 nm, and the number of light having a high energy short wavelength such as EUV (Extreme UltraViolet; wavelength 13.5 nm), E-Beam (electron beam), etc. have.

포토 레지스트 막(106) 중 노광된 영역(106a)은 앞서 설명한 것과 같이, 유기금속 화합물에 포함된 카르복실기 및 하이드록시기의 탈수 축합 반응에 의해 중합체를 형성함에 따라 포토 레지스트 막(106)의 미노광된 영역(106b)과 서로 다른 용해도를 갖게 된다. As described above, the exposed region 106a of the photoresist film 106 forms a polymer by the dehydration and condensation reaction of the carboxyl group and the hydroxy group contained in the organometallic compound, so that the photoresist film 106 is unexposed. It has a different solubility than the region 106b.

이어서, 상기 기판(100)에 제2 베이킹 공정을 수행한다. 상기 제2 베이킹 공정은 약 90℃ 내지 약 200℃의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 제2 베이킹 공정을 수행함으로 인해, 상기 포토 레지스트 막(106)의 노광된 영역(106a)은 현상액에 용해가 어려운 상태가 된다. Subsequently, a second baking process is performed on the substrate 100. The second baking process may be performed at a temperature of about 90°C to about 200°C. By performing the second baking process, the exposed region 106a of the photoresist film 106 becomes difficult to dissolve in the developer.

도 4에는, 현상액을 이용하여 상기 미노광된 영역에 해당하는 포토 레지스트 막(106b)을 용해시켜 제거함으로써 형성된 포토 레지스트 패턴(108)이 도시되어 있다. 구체적으로, 2-헵타논(2-heptanone) 등의 유기 용매를 사용하여 상기 미노광된 영역에 해당하는 포토 레지스트 막(106b)을 용해시킨 후 제거함으로써 상기 포토 레지스트 패턴(108)이 완성된다. 4 shows a photoresist pattern 108 formed by dissolving and removing the photoresist film 106b corresponding to the unexposed area using a developer. Specifically, the photoresist pattern 108 is completed by dissolving and removing the photoresist film 106b corresponding to the unexposed region using an organic solvent such as 2-heptanone.

앞서 설명한 것과 같이, 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법에서 사용되는 현상액은 유기 용매 일 수 있다. 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법에서 사용되는 유기 용매의 일 예로, 2-헵타논(2-heptanone), 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤 류, 이소프로판올(isopropanol), 4-메틸-2펜탄올(4-methyl-2-pentanol) 등의 알코올 류, 에틸 락테이트(ethyl lactate) 등의 에스테르 류 또는 이들의 조합을 들 수 있다. As described above, the developer used in the pattern formation method according to the exemplary embodiment may be an organic solvent. An example of an organic solvent used in the pattern formation method according to an embodiment, ketones such as 2-heptanone and cyclohexanone, isopropanol, 4-methyl-2 pentanol Alcohols such as (4-methyl-2-pentanol), esters such as ethyl lactate, or combinations thereof.

앞서 설명한 것과 같이, i-line(파장 365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 파장을 가지는 광 뿐만 아니라, EUV(Extreme UltraViolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지를 가지는 광 등에 의해 노광되어 형성된 포토 레지스트 패턴(108)은 5nm 내지 100nm 두께의 폭을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 포토 레지스트 패턴(108)은, 5nm 내지 90nm, 5nm 내지 80nm, 5nm 내지 70nm, 5nm 내지 60nm, 10nm 내지 50nm, 10nm 내지 40nm, 10nm 내지 30nm, 10nm 내지 20nm 두께의 폭으로 형성될 수 있다. As described above, not only light having wavelengths such as i-line (wavelength 365 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), but also EUV (Extreme UltraViolet; wavelength 13.5 nm), E-Beam The photoresist pattern 108 formed by exposure to light having high energy such as (electron beam) or the like may have a width of 5 nm to 100 nm. For example, the photoresist pattern 108 may be formed in a width of a thickness of 5nm to 90nm, 5nm to 80nm, 5nm to 70nm, 5nm to 60nm, 10nm to 50nm, 10nm to 40nm, 10nm to 30nm, 10nm to 20nm. have.

이어서, 상기 포토 레지스트 패턴(108)을 식각 마스크로 하여 상기 레지스트 하층막(104)을 식각한다. 상기와 같은 식각 공정으로 유기막 패턴(112)이 형성된다. 형성된 상기 유기막 패턴(112) 역시 포토 레지스트 패턴(108)에 대응되는 폭을 가질 수 있다. Subsequently, the resist underlayer 104 is etched using the photoresist pattern 108 as an etching mask. The organic layer pattern 112 is formed by the above etching process. The formed organic layer pattern 112 may also have a width corresponding to the photoresist pattern 108.

도 5를 참조하면, 상기 포토 레지스트 패턴(108)을 식각 마스크로 적용하여 노출된 박막(102)을 식각한다. 그 결과 상기 박막은 박막 패턴(114)으로 형성된다. Referring to FIG. 5, the exposed thin film 102 is etched by applying the photoresist pattern 108 as an etching mask. As a result, the thin film is formed as a thin film pattern 114.

상기 박막(102)의 식각은 예컨대 식각 가스를 사용한 건식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 CHF3, CF4, Cl2, BCl3 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다.The etching of the thin film 102 may be performed by dry etching using, for example, an etching gas, and the etching gas may be CHF 3 , CF 4 , Cl 2 , BCl 3, and a mixed gas thereof.

앞서 수행된 노광 공정에서, EUV 광원을 사용하여 수행된 노광 공정에 의해 형성된 포토 레지스트 패턴(108)을 이용하여 형성된 박막 패턴(114)은 상기 포토 레지스트 패턴(108)에 대응되는 폭을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 포토 레지스트 패턴(108)과 동일하게 5nm 내지 100nm의 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, EUV 광원을 사용하여 수행된 노광 공정에 의해 형성된 박막 패턴(114)은 상기 포토 레지스트 패턴(108)과 마찬가지로 5nm 내지 90nm, 5nm 내지 80nm, 5nm 내지 70nm, 5nm 내지 60nm, 10nm 내지 50nm, 10nm 내지 40nm, 10nm 내지 30nm, 10nm 내지 20nm의 폭을 가질 수 있으며, 보다 구체적으로 20nm 이하의 폭으로 형성될 수 있다. In the exposure process performed above, the thin film pattern 114 formed using the photoresist pattern 108 formed by the exposure process performed using an EUV light source may have a width corresponding to the photoresist pattern 108. . For example, the photoresist pattern 108 may have a width of 5 nm to 100 nm, the same as the photoresist pattern 108. For example, the thin film pattern 114 formed by the exposure process performed using an EUV light source is 5nm to 90nm, 5nm to 80nm, 5nm to 70nm, 5nm to 60nm, 10nm to 50nm, like the photoresist pattern 108 , 10nm to 40nm, 10nm to 30nm, may have a width of 10nm to 20nm, and more specifically, may be formed with a width of 20nm or less.

이하, 상술한 중합체의 합성 및 이를 포함하는 반도체 레지스트용 조성물의 제조에 관한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples of the synthesis of the above-described polymer and the preparation of a composition for a semiconductor resist including the same. However, the technical limitations of the present invention are not limited by the following examples.

합성예 1 Synthesis Example 1

염화 주석(IV) (10g, 38 mmol)을 100 mL 무수 톨루엔에 녹인 후, 얼음 수조(ice bath)에 넣고 교반하면서 이소프로필 마그네슘브로마이드(isopropyl Magnesium Bromide, i-PrMgBr) 2M 용액 20 mL을 천천히 투입하였다. 반응온도를 상온으로 승온한 후, 24시간동안 교반을 수행하였다. 이후, 교반된 혼합액에 물을 천천히 첨가하여 미반응 i-PrMgBr을 분해시키고, 톨루엔을 이용하여 생성된 유기층을 추출하고 감압 증류하여 테트라-이소프로필스탄넨(tetra-isopropylstannane) 9.9 g 을 얻었다. After dissolving tin (IV) chloride (10g, 38 mmol) in 100 mL of anhydrous toluene, put it in an ice bath and stirred while slowly adding 20 mL of a 2M solution of isopropyl Magnesium Bromide (i-PrMgBr). I did. After raising the reaction temperature to room temperature, stirring was performed for 24 hours. Thereafter, water was slowly added to the stirred mixture to decompose unreacted i-PrMgBr, and the resulting organic layer was extracted with toluene and distilled under reduced pressure to obtain 9.9 g of tetra-isopropylstannane.

얻어진 테트라-이소프로필스탄넨 (5 g, 17 mmol)에 염화 주석(IV) (4.5 g, 17 mmol)을 천천히 적가하였다. 적가가 완료되고 무색 액체가 황색 액체로 바뀐 다음, 190 ℃ 내지 200 ℃ 의 온도로 승온하여 2시간 동안 반응시켜, 회색을 띄는 고점도의 물질이 형성된다. 형성된 물질을 상온에서 고체화하고 헥산을 이용하여 재결정하여 디-이소프로필틴디클로라이드(di-isopropyltin dichloride)를 얻었다. Tin (IV) chloride (4.5 g, 17 mmol) was slowly added dropwise to the obtained tetra-isopropylstanene (5 g, 17 mmol). After the dropwise addition is complete and the colorless liquid turns into a yellow liquid, the temperature is raised to a temperature of 190° C. to 200° C. and reacted for 2 hours to form a gray-colored high-viscosity substance. The formed material was solidified at room temperature and recrystallized using hexane to obtain di-isopropyltin dichloride.

얻어진 디-이소프로필틴디클로라이드 (3 g, 10.9 mmol)를 30 mL의 에테르에 녹인 후, 1M의 수산화나트륨(NaOH) 수용액 25 mL을 첨가한 다음 1 시간 동안 교반하였다. 교반 후, 생성된 고체를 여과하고 탈이온수 25 mL로 3 회 세척한 다음, 100 ℃에서 감압 건조를 수행하여, 하기 화학식 3으로 표시되는 중량평균 분자량 1,500의 유기금속 화합물을 얻었다. After dissolving the obtained di-isopropyltindichloride (3 g, 10.9 mmol) in 30 mL of ether, 25 mL of 1M sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution was added, followed by stirring for 1 hour. After stirring, the resulting solid was filtered and washed three times with 25 mL of deionized water, and then dried under reduced pressure at 100° C. to obtain an organometallic compound having a weight average molecular weight of 1,500, represented by the following formula (3).

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018056482356-pat00011
Figure 112018056482356-pat00011

합성예 2 Synthesis Example 2

염화 주석(IV) (10g, 38 mmol)을 100 mL 무수 톨루엔에 녹인 후, 얼음 수조(ice bath)에 넣고 교반하면서 t-부틸 마그네슘브로마이드(t-butyl magnesium bromide) 2M 용액 20 mL을 천천히 투입하였다. 반응온도를 상온으로 승온한 후, 24시간동안 교반을 수행하였다. 이후, 교반된 혼합액에 물을 천천히 첨가하여 미반응 i-PrMgBr을 분해시키고, 톨루엔을 이용하여 생성된 유기층을 추출하고 감압 증류하여 테트라-t-부틸스탄넨(tetra-t-butylstannane) 을 얻었다. 이후, 테트라-이소프로필스탄넨 대신, 얻어진 테트라-t-부틸스탄넨에 대하여 전술한 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐 디-t-부틸틴 디클로라이드(di-t-butyltin dichloride)를 얻었다. After dissolving tin (IV) chloride (10g, 38 mmol) in 100 mL of anhydrous toluene, 20 mL of a 2M solution of t-butyl magnesium bromide was slowly added while stirring in an ice bath. . After raising the reaction temperature to room temperature, stirring was performed for 24 hours. Thereafter, water was slowly added to the stirred mixture to decompose unreacted i-PrMgBr, and the resulting organic layer was extracted with toluene and distilled under reduced pressure to obtain tetra-t-butylstannane. Then, instead of tetra-isopropylstanene, di-t-butyltin dichloride was obtained through the same procedure as in Synthesis Example 1 for the obtained tetra-t-butylstanene.

이후, 디-이소프로필틴디클로라이드 대신, 얻어진 디-t-부틸틴 디클로라이드 에 대하여 전술한 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐 하기 화학식 4로 표시되는 중량평균 분자량 1,500의 유기금속 화합물을 얻었다. Thereafter, instead of di-isopropyltin dichloride, the obtained di-t-butyltin dichloride was subjected to the same procedure as in Synthesis Example 1 to obtain an organometallic compound having a weight average molecular weight of 1,500 represented by the following Chemical Formula 4.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018056482356-pat00012
Figure 112018056482356-pat00012

합성예 3 Synthesis Example 3

염화 주석(IV) (10 g, 38 mmol)을 100 mL 무수 톨루엔에 녹인 후, 얼음 수조(ice bath)에 넣고 교반하면서 네오펜틸마그네슘브로마이드(neopentyl magnesium bromide) 2M 용액 20 mL을 천천히 투입하였다. 반응온도를 상온으로 승온한 후, 24 시간 동안 교반을 수행하였다. 이후, 교반된 혼합액에 물을 천천히 첨가하여 미반응 i-PrMgBr을 분해시키고, 톨루엔을 이용하여 생성된 유기층을 추출하고 감압 증류하여 테트라-네오펜틸스탄넨(tetra-neopentylstannane) 을 얻었다. After dissolving tin (IV) chloride (10 g, 38 mmol) in 100 mL of anhydrous toluene, 20 mL of a 2M solution of neopentyl magnesium bromide was slowly added while stirring in an ice bath and stirring. After raising the reaction temperature to room temperature, stirring was performed for 24 hours. Thereafter, water was slowly added to the stirred mixture to decompose unreacted i-PrMgBr, and the resulting organic layer was extracted with toluene and distilled under reduced pressure to obtain tetra-neopentylstannane.

이후, 테트라-이소프로필스탄넨 대신, 얻어진 테트라-네오펜틸스탄넨에 대하여 전술한 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐 디-네오펜틸틴 디클로라이드 (di-neopentyltin dichloride)를 얻었다. 이후, 디-이소프로필틴디클로라이드 대신, 얻어진 디-네오펜틸틴 디클로라이드에 대하여 전술한 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐 하기 화학식 5로 표시되는 중량평균 분자량 1,500의 유기금속 화합물을 얻었다. Thereafter, instead of tetra-isopropylstannene, di-neopentyltin dichloride was obtained through the same procedure as in Synthesis Example 1 for the obtained tetra-neopentyltinstanene. Thereafter, instead of di-isopropyltin dichloride, the obtained di-neopentyltin dichloride was subjected to the same procedure as in Synthesis Example 1 to obtain an organometallic compound having a weight average molecular weight of 1,500, represented by the following Chemical Formula 5.

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112018056482356-pat00013
Figure 112018056482356-pat00013

합성예 4 Synthesis Example 4

염화 주석(IV) (10 g, 38 mmol)을 100 mL 무수 톨루엔에 녹인 후, 얼음 수조(ice bath)에 넣고 교반하면서 부트-2-에닐마그네슘 브로마이드(but-2-enylmagnesium bromide) 2M 용액 20 mL을 천천히 투입하였다. 반응온도를 상온으로 승온한 후, 24 시간 동안 교반을 수행하였다. 이후, 교반된 혼합액에 물을 천천히 첨가하여 미반응 i-PrMgBr을 분해시키고, 톨루엔을 이용하여 생성된 유기층을 추출하고 감압 증류하여 테트라-부트-2-에닐스탄넨 (tetra-but-2-enylstannane) 을 얻었다. After dissolving tin (IV) chloride (10 g, 38 mmol) in 100 mL anhydrous toluene, put it in an ice bath and stirred while stirring, 20 mL of a 2M solution of but-2-enylmagnesium bromide Was slowly added. After raising the reaction temperature to room temperature, stirring was performed for 24 hours. Thereafter, water was slowly added to the stirred mixture to decompose unreacted i-PrMgBr, and the resulting organic layer was extracted with toluene, and distilled under reduced pressure to obtain tetra-but-2-enylstannane. ).

이후, 테트라-이소프로필스탄넨 대신, 얻어진 테트라-부트-2-에닐스탄넨에 대하여 전술한 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐 디-부트-2-에닐틴 디클로라이드 (di-but-2-enyltin dichloride)를 얻었다. Then, instead of tetra-isopropylstanene, di-but-2-enyltin dichloride (di-but-2-enyltin) was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1 for the obtained tetra-but-2-enylstanene. dichloride) was obtained.

이후, 디-이소프로필틴디클로라이드 대신, 얻어진 디-부트-2-에닐틴 디클로라이드에 대하여 전술한 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐 하기 화학식 6으로 표시되는 중량평균 분자량 1,800의 유기금속 화합물을 얻었다.Thereafter, instead of di-isopropyltin dichloride, the obtained di-but-2-enyltin dichloride was subjected to the same procedure as in Synthesis Example 1 to obtain an organometallic compound having a weight average molecular weight of 1,800 represented by Formula 6 below.

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112018056482356-pat00014
Figure 112018056482356-pat00014

합성예 5 Synthesis Example 5

염화 주석(IV) (10 g, 38 mmol)을 100 mL 무수 톨루엔에 녹인 후, 얼음 수조(ice bath)에 넣고 교반하면서 (3-메틸부트-2-에닐)마그네슘 브로마이드[(3-methylbut-2-enyl)magnesium bromide] 2M 용액 20 mL을 천천히 투입하였다. 반응온도를 상온으로 승온한 후, 24 시간 동안 교반을 수행하였다. 이후, 교반된 혼합액에 물을 천천히 첨가하여 미반응 i-PrMgBr을 분해시키고, 톨루엔을 이용하여 생성된 유기층을 추출하고 감압 증류하여 테트라키스(3-메틸부트-2-에닐)스탄넨[tetrakis(3-methylbut-2-enyl)stannane] 을 얻었다. After dissolving tin (IV) chloride (10 g, 38 mmol) in 100 mL anhydrous toluene, put it in an ice bath and stirred while stirring (3-methylbut-2-enyl) magnesium bromide [(3-methylbut-2 -enyl)magnesium bromide] 2M solution 20 mL was slowly added. After raising the reaction temperature to room temperature, stirring was performed for 24 hours. Thereafter, water was slowly added to the stirred mixture to decompose the unreacted i-PrMgBr, and the organic layer produced was extracted with toluene, and distilled under reduced pressure, followed by tetrakis(3-methylbut-2-enyl)stannen [tetrakis( 3-methylbut-2-enyl)stannane] was obtained.

이후, 테트라-이소프로필스탄넨 대신, 얻어진 테트라키스(3-메틸부트-2-에닐)스탄넨에 대하여 전술한 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐 디-(3-메틸부트-2-에닐)틴 디클로라이드 [di-(3-methylbut-2-enyl)tin dichloride]를 얻었다. 이후, 디-이소프로필틴디클로라이드 대신, 얻어진 디-(3-메틸부트-2-에닐)틴 디클로라이드에 대하여 전술한 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐 하기 화학식 7로 표시되는 중량평균 분자량 1,500의 유기금속 화합물을 얻었다.Thereafter, instead of tetra-isopropylstannene, the obtained tetrakis(3-methylbut-2-enyl)stannene was subjected to the same procedure as in Synthesis Example 1, and di-(3-methylbut-2-enyl)tin Dichloride [di-(3-methylbut-2-enyl)tin dichloride] was obtained. Thereafter, instead of di-isopropyltindichloride, the obtained di-(3-methylbut-2-enyl)tin dichloride was subjected to the same process as in Synthesis Example 1, and the weight average molecular weight of 1,500 A metal compound was obtained.

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112018056482356-pat00015
Figure 112018056482356-pat00015

합성예 6 Synthesis Example 6

염화 주석(IV) (10 g, 38 mmol)을 100 mL 무수 톨루엔에 녹인 후, 얼음 수조(ice bath)에 넣고 교반하면서 (2-메틸알릴)마그네슘 브로마이드 [(2-methylallyl)magnesium bromide] 2M 용액 20 mL을 천천히 투입하였다. 반응온도를 상온으로 승온한 후, 24 시간 동안 교반을 수행하였다. 이후, 교반된 혼합액에 물을 천천히 첨가하여 미반응 i-PrMgBr을 분해시키고, 톨루엔을 이용하여 생성된 유기층을 추출하고 감압 증류하여 테트라키스(2-메틸알릴)스탄넨 [tetrakis(2-methylallyl)stannane] 을 얻었다. 이후, 테트라-이소프로필스탄넨 대신, 얻어진 테트라키스(2-메틸알릴)스탄넨에 대하여 전술한 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐 디-(2-메틸알릴)틴 디클로라이드 [di-(2-methylallyl)tin dichloride]를 얻었다. After dissolving tin (IV) chloride (10 g, 38 mmol) in 100 mL of anhydrous toluene, put it in an ice bath and stirred while stirring (2-methylallyl) magnesium bromide [(2-methylallyl)magnesium bromide] 2M solution 20 mL was slowly added. After raising the reaction temperature to room temperature, stirring was performed for 24 hours. Thereafter, water was slowly added to the stirred mixture to decompose the unreacted i-PrMgBr, and the resulting organic layer was extracted with toluene, and distilled under reduced pressure to tetrakis (2-methylallyl). stannane]. Thereafter, instead of tetra-isopropylstanene, the obtained tetrakis(2-methylallyl)stannene was subjected to the same procedure as in Synthesis Example 1 described above, and di-(2-methylallyl)tin dichloride [di-(2- methylallyl)tin dichloride] was obtained.

이후, 디-이소프로필틴디클로라이드 대신, 얻어진 디-(2-메틸알릴)틴 디클로라이드에 대하여 전술한 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐 하기 화학식 8로 표시되는 중량평균 분자량 1,500의 유기금속 화합물을 얻었다.Thereafter, instead of di-isopropyltindichloride, the obtained di-(2-methylallyl)tin dichloride was subjected to the same procedure as in Synthesis Example 1 to obtain an organometallic compound having a weight average molecular weight of 1,500, represented by Formula 8 below. .

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112018056482356-pat00016
Figure 112018056482356-pat00016

비교합성예Comparative Synthesis Example

Dibutyltin dichloride (10 g, 33 mmol)을 30 mL의 에테르에 녹인 후, 1M의 수산화나트륨(NaOH) 수용액 70 mL을 첨가한 다음 1 시간 동안 교반하였다. 교반 후, 생성된 고체를 여과하고 탈이온수 25 mL로 3 회 세척한 다음, 100 ℃에서 감압 건조를 수행하여, 하기 화학식 9로 표시되는 중량평균 분자량 1,500의 유기금속 화합물을 얻었다.After dissolving dibutyltin dichloride (10 g, 33 mmol) in 30 mL of ether, 70 mL of 1M sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution was added, followed by stirring for 1 hour. After stirring, the resulting solid was filtered, washed three times with 25 mL of deionized water, and then dried under reduced pressure at 100° C. to obtain an organometallic compound having a weight average molecular weight of 1,500, represented by the following formula (9).

Figure 112018056482356-pat00017
Figure 112018056482356-pat00017

실시예 1 내지 6 Examples 1 to 6

합성예 1 내지 6에서 합성된 유기금속 화합물을 각각 4-메틸-2-펜타놀(4-methyl-2-pentanol)에 1 wt%의 농도로 녹인 후, 0.1 ㎛ PTFE 시린지 필터로 여과하여 반도체 레지스트용 조성물을 제조하였다.The organometallic compounds synthesized in Synthesis Examples 1 to 6 were each dissolved in 4-methyl-2-pentanol at a concentration of 1 wt%, and then filtered through a 0.1 µm PTFE syringe filter to form a semiconductor resist. A composition for use was prepared.

네이티브-산화물 표면을 가지는 4인치 원형 실리콘 웨이퍼를 박막 필름 증착을 위한 기판으로서 사용하였으며, 상기 기판을 UV 오존 클리닝 시스템 하에서 10 분간 사전 처리하였다. 이후, 실시예 1 내지 6에 따른 상기 반도체용 레지스트 조성물을 1500 rpm 으로 30 초 동안 상기 사전 처리된 기판 위에 스핀 코팅하고, 핫플레이트 위에서 100 ℃로 120 초 간 소성하여 박막을 형성하였다. A 4 inch circular silicon wafer with a native-oxide surface was used as a substrate for thin film deposition, and the substrate was pretreated for 10 minutes under a UV ozone cleaning system. Thereafter, the resist compositions for semiconductors according to Examples 1 to 6 were spin-coated on the pretreated substrate at 1500 rpm for 30 seconds, and fired on a hot plate at 100° C. for 120 seconds to form a thin film.

코팅 및 베이킹 후 필름의 두께는 편광계측법(ellipsometry)을 통해 측정하였으며, 측정된 두께는 20 nm였다.The thickness of the film after coating and baking was measured by ellipsometry, and the measured thickness was 20 nm.

비교예Comparative example

비교합성예에서 합성된 유기금속 화합물을 4-메틸-2-펜타놀(4-methyl-2-pentanol)에 1 wt%의 농도로 녹인 후, 0.1 ㎛ PTFE 시린지 필터로 여과하여 반도체 레지스트용 조성물을 제조하였다.After dissolving the organometallic compound synthesized in Comparative Synthesis Example at a concentration of 1 wt% in 4-methyl-2-pentanol, it was filtered through a 0.1 µm PTFE syringe filter to obtain a composition for semiconductor resist. Was prepared.

이후, 제조된 비교예에 따른 반도체 레지스트용 조성물에 대하여 전술한 실시예와 동일한 과정을 거쳐 기판 위에 박막을 형성하였다. Thereafter, a thin film was formed on the substrate through the same process as in the above-described Example for the prepared composition for a semiconductor resist according to the comparative example.

코팅 및 베이킹 후 필름의 두께는 편광계측법(ellipsometry)을 통해 측정하였으며, 측정된 두께는 22 nm였다.The thickness of the film after coating and baking was measured by ellipsometry, and the measured thickness was 22 nm.

전자 빔 노광 평가 Electron beam exposure evaluation

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예의 코팅된 기판에 1000μC/cm2 도즈(dose)로 패턴을 형성하기 위하여 JEOL-9300 설비를 이용하여 HV 전압 50 KeV의 전자빔 주사선(raster)에 노출시켰다. 상기 주사선 노출은 진공 챔버 내에서 진행하였다. 패턴닝된 레지스트(patterned resist) 및 기판을 150 ℃에서 2 분간 소성(노출 후 소성, PEB)시켰다. 그 후 노출된 필름을 30 초간 2-heptanone에 침지하여 현상하고, 동일한 용매에서 세정하여, 주사선에 노출되지 않은 부분을 제거하여 네거티브 톤 이미지를 형성하였다. 현상 후에 마지막으로 180 ℃에서 5 분간 고온 소성하였다. In order to form a pattern on the coated substrates of Examples 1 to 6 and Comparative Examples at a dose of 1000 μC/cm 2 , it was exposed to an electron beam scanning line of 50 KeV of HV voltage using a JEOL-9300 facility. The scanning line exposure was performed in a vacuum chamber. The patterned resist and the substrate were fired at 150° C. for 2 minutes (fired after exposure, PEB). Thereafter, the exposed film was developed by immersing in 2-heptanone for 30 seconds, washed in the same solvent, and a portion not exposed to the scanning line was removed to form a negative tone image. After development, it was finally baked at 180° C. for 5 minutes at high temperature.

얻어진 레지스트 패턴을 다음과 같이 평가하였다.The obtained resist pattern was evaluated as follows.

[감도][Sensitivity]

선 폭 50㎚의 라인부, 인접하는 라인부의 사이에 형성되는 50㎚의 스페이스부로 구성되는 라인 엔드 스페이스(line and space) 패턴을 형성하는 노광량을 최적 노광량으로 하고, 이 최적 노광량을 감도(μC/㎠)로 정의하였다.An exposure amount for forming a line and space pattern composed of a line portion with a line width of 50 nm and a space portion of 50 nm formed between adjacent line portions is set as the optimum exposure amount, and the optimum exposure amount is the sensitivity (μC/ Cm2).

감도는, 수치가 작을수록 고감도인 것을 의미하고, 800μC/㎠ 이하를 양호, 1000μC/㎠ 초과를 양호하지 않다고 평가할 수 있다.The sensitivity means that the smaller the numerical value is, the higher the sensitivity is, and it can be evaluated that 800 µC/cm 2 or less is good, and more than 1000 µC/cm 2 is not good.

[한계 해상도][Limited Resolution]

라인 엔드 스페이스(line and space) 패턴 중에서 라인 폭 및 스페이스 폭의 합계가 최소인 패턴의 하프 피치(half-pitch)를 한계 해상도(㎚)로 정의하였다. 한계 해상도는, 수치가 작을수록 해상도가 우수한 것을 의미하고, 40㎚ 이하를 양호, 40㎚ 초과를 양호하지 않다고 평가할 수 있다.Among the line and space patterns, the half-pitch of the pattern in which the sum of the line width and the space width is the minimum was defined as the limiting resolution (nm). The limiting resolution means that the smaller the numerical value is, the better the resolution is, and it can be evaluated that 40 nm or less is good and more than 40 nm is not good.

상기 레지스트 필름의 해상도 결과를 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the resolution results of the resist film.

화합물compound 코팅 후
막질 균일성
After coating
Film quality uniformity
PEB온도(oC)PEB temperature ( o C) 감도(μC/cm2)Sensitivity (μC/cm 2 ) 한계 해상도(nm)Limit resolution (nm)
실시예 1Example 1 합성예1Synthesis Example 1 OKOK 150150 700700 3232 실시예 2Example 2 합성예2Synthesis Example 2 OKOK 150150 600600 3030 실시예 3Example 3 합성예3Synthesis Example 3 OKOK 150150 700700 3535 실시예 4Example 4 합성예4Synthesis Example 4 OKOK 150150 700700 3636 실시예 5Example 5 합성예5Synthesis Example 5 OKOK 150150 700700 3434 실시예 6Example 6 합성예6Synthesis Example 6 OKOK 150150 600600 3636 비교예Comparative example 비교합성예Comparative Synthesis Example OKOK 150150 12001200 5050

표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 레지스트 조성물을 이용하여 레지스트 패턴 형성 시, 비교예 대비 고감도 및 우수한 한계해상도를 나타내는 것을 알 수 있다.앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.From the results of Table 1, it can be seen that when a resist pattern is formed using the resist compositions according to Examples 1 to 6, higher sensitivity and superior limit resolution are exhibited compared to the comparative examples. [0038] In the foregoing, specific embodiments of the present invention will be described. Although shown, the present invention is not limited to the disclosed embodiments, and it is apparent to those of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or point of view of the present invention, and the modified embodiments should be said to belong to the claims of the present invention.

100: 기판 102: 박막
104: 레지스트 하층막 106: 포토 레지스트 막
106a: 노광된 영역 106b: 미노광된 영역
108: 포토 레지스트 패턴 112: 유기막 패턴
114: 박막 패턴
100: substrate 102: thin film
104: resist underlayer film 106: photoresist film
106a: exposed area 106b: unexposed area
108: photoresist pattern 112: organic film pattern
114: thin film pattern

Claims (10)

하기 화학식 1로 표현되는 유기금속 화합물, 및 용매를 포함하는, 반도체 레지스트용 조성물:
[화학식 1]
Figure 112018056482356-pat00018

상기 화학식 1 에서,
X1 내지 X2는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, -O-, -CO-, -NRa- (Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기) 중에서 선택된 하나이고,
Y1 내지 Y2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기 중에서 선택된 하나이고,
R1 내지 R4 는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알케닐 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알키닐 알킬기 중에서 선택된 하나이며,
단, R1 내지 R4, Y1 내지 Y2 가 불포화 이중결합을 포함하지 않을 경우, R1, R2, Y1 중 2 이상과, R3, R4, Y2 중 2 이상은 각각 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기일 수 있고,
2 ≤ n ≤ 100000 이다.
A composition for a semiconductor resist comprising an organometallic compound represented by the following Formula 1, and a solvent:
[Formula 1]
Figure 112018056482356-pat00018

In Formula 1,
X 1 to X 2 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, -O-, -CO- ring, -NR a - (R a is hydrogen, substituted Or an unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group), and
Y 1 to Y 2 are each independently selected from hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group,
R 1 to R 4 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 An alkynylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkenyl alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkynyl alkyl group, and
However, when R 1 to R 4 and Y 1 to Y 2 do not contain an unsaturated double bond, 2 or more of R 1 , R 2 , and Y 1 and 2 or more of R 3 , R 4 and Y 2 are each substituted Or it may be an unsubstituted C1 to C6 alkyl group,
2 ≤ n ≤ 100000.
제1항에서,
상기 화학식 1에서,
X1 내지 X2는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 페닐렌기 또는 이들의 조합에서 선택된 하나인, 반도체 레지스트용 조성물.
In claim 1,
In Formula 1,
Each of X 1 to X 2 is independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, or a combination thereof.
제1항에서,
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알케닐 알킬기 중에서 선택된 하나인, 반도체 레지스트용 조성물.
In claim 1,
In Formula 1,
R 1 to R 4 are each independently selected from hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkenylene group, and a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkenyl alkyl group, Composition for semiconductor resist.
제1항에서,
상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 2로 표현되는, 반도체 레지스트용 조성물:
[화학식 2]
Figure 112018056482356-pat00019

상기 화학식 2 에서,
X3 내지 X4는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, -O-, -CO-, -NRb- (Rb는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기) 중에서 선택된 하나이고,
Y3 내지 Y4는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기 중에서 선택된 하나이고,
R5 내지 R8 는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기 중에서 선택된 하나이며,
2 ≤ n ≤ 100000 이다.
In claim 1,
The organometallic compound is represented by the following Formula 2, a composition for a semiconductor resist:
[Formula 2]
Figure 112018056482356-pat00019

In Formula 2,
X 3 to X 4 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, -O-, -CO-, -NR b- (R b is hydrogen, substituted Or an unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group), and
Y 3 to Y 4 are each independently selected from hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group,
R 5 to R 8 are each independently selected from hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group,
2 ≤ n ≤ 100000.
제4항에서,
상기 화학식 2에서,
X3 내지 X4는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기 중에서 선택된 하나인, 반도체 레지스트용 조성물.
In claim 4,
In Chemical Formula 2,
X 3 to X 4 are each independently a single bond, one selected from a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a composition for a semiconductor resist.
제4항에서,
상기 화학식 2에서,
R5와 R6 중 적어도 하나와, R7과 R8 중 적어도 하나는 각각 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기인, 반도체 레지스트용 조성물.
In claim 4,
In Chemical Formula 2,
At least one of R 5 and R 6 and at least one of R 7 and R 8 are each a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group.
제1항에서,
상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 3 내지 화학식 8로 표현되는 화합물 중 에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 반도체 레지스트용 조성물.
[화학식 3]
Figure 112018056482356-pat00020

[화학식 4]
Figure 112018056482356-pat00021

[화학식 5]
Figure 112018056482356-pat00022

[화학식 6]
Figure 112018056482356-pat00023

[화학식 7]
Figure 112018056482356-pat00024

[화학식 8]
Figure 112018056482356-pat00025

상기 화학식 3 내지 화학식 8에서,
2 ≤ n ≤ 100000 이다.
In claim 1,
The organometallic compound comprises at least one selected from compounds represented by the following Chemical Formulas 3 to 8, wherein the composition for a semiconductor resist.
[Formula 3]
Figure 112018056482356-pat00020

[Formula 4]
Figure 112018056482356-pat00021

[Formula 5]
Figure 112018056482356-pat00022

[Formula 6]
Figure 112018056482356-pat00023

[Formula 7]
Figure 112018056482356-pat00024

[Formula 8]
Figure 112018056482356-pat00025

In Chemical Formulas 3 to 8,
2 ≤ n ≤ 100000.
기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계;
상기 식각 대상 막 위에 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 반도체 레지스트용 조성물을 적용하여 포토 레지스트 막을 형성하는 단계;
상기 포토 레지스트 막을 패터닝하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 포토 레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 식각 대상막을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.
Forming a layer to be etched on the substrate;
Forming a photoresist film by applying the composition for a semiconductor resist according to any one of claims 1 to 7 on the etching target film;
Forming a photoresist pattern by patterning the photoresist film; And
And etching the target layer to be etched using the photoresist pattern as an etching mask.
제8항에서,
상기 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 5nm 내지 150nm 파장의 광을 사용하는 패턴 형성 방법.
In clause 8,
The step of forming the photoresist pattern is a pattern forming method using light having a wavelength of 5 nm to 150 nm.
제8항에서,
상기 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 2-헵타논을 이용하여 상기 포토 레지스트 막의 일부를 제거하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.
In clause 8,
The step of forming the photoresist pattern includes removing a part of the photoresist film using 2-heptanone.
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