KR102296793B1 - 반도체 레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

반도체 레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 기재는, 하기 화학식 1로 표현되는 유기금속 화합물 및 용매를 포함하는 반도체 레지스트용 조성물과, 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112018066940615-pat00027

화학식 1에 대한 구체적인 내용은 명세서 상에서 정의된 것과 같다.

Description

반도체 레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{SEMICONDUCTOR RESIST COMPOSITION, AND METHOD OF FORMING PATTERNS USING THE COMPOSITION}
본 기재는 반도체 레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
차세대의 반도체 디바이스를 제조하기 위한 요소 기술의 하나로서, EUV(극자외선광) 리소그래피가 주목받고 있다. EUV 리소그래피는 노광 광원으로서 파장 13.5 nm의 EUV 광을 이용하는 패턴 형성 기술이다. EUV 리소그래피에 의하면, 반도체 디바이스 제조 프로세스의 노광 공정에서, 극히 미세한 패턴(예를 들어 20 nm 이하)을 형성할 수 있음이 실증되어 있다.
극자외선(extreme ultraviolet, EUV) 리소그래피의 구현은 16 nm 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.
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 13.5 nm의 파장에서 포토 레지스트들의 흡광도를 낮추고, 그 결과 민감도를 감소시키기 때문에, 부분적으로는 EUV 노광 하에서 더 어려움을 겪을 수 있다.
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.
일 구현예는 에치 내성, 감도, 및 보관 안정성이 모두 우수한 반도체 레지스트용 조성물을 제공한다.
다른 구현예는 상기 반도체 레지스트용 조성물을 이용한 패턴 형성 방법을 제공한다.
일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물은 하기 화학식 1로 표현되는 유기금속 화합물, 및 용매를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112018066940615-pat00001
상기 화학식 1 에서,
R1 내지 R6 는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, -O-, -S-, -COO-, -OC(=O)- 또는 이들의 조합이고,
L은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴알킬렌기, -C(=O)-, -COO-, -OC(=O)-, -NRa- (Ra는 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 중에서 선택됨) 또는 이들의 조합이고,
*는 수소, 중수소, 또는 다른 모이어티와의 연결지점이다.
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.
일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물은 상대적으로 에치 내성, 감도가 우수하고 취급이 용이하므로, 이를 이용하면 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지더라도 패턴이 무너지지 않는 포토 레지스트 패턴을 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물을 이용한 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
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.
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.
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.
본 기재에서, "치환"이란 수소 원자가 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 할로알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다. "비치환"이란 수소 원자가 다른 치환기로 치환되지 않고 수소 원자로 남아있는 것을 의미한다.
본 기재에서, "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"이란 별도의 정의가 없는 한, 직쇄형 또는 분지쇄형 지방족 탄화수소기를 의미한다. 알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"일 수 있다.
상기 알킬기는 C1 내지 C20인 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 알킬기는 C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수도 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 포함되는 것을 의미하며, 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
상기 알킬기는 구체적인 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 의미한다.
본 기재에서 "알킬렌(alkene)기"이란 별도의 정의가 없는 한, 2가의 직쇄형 또는 분지쇄형 지방족 탄화수소기를 의미한다.
본 기재에서 "사이클로알킬렌(cycloalkyl)기"란 별도의 정의가 없는 한, 2가의 고리형 지방족 탄화수소기를 의미한다.
본 기재에서 "헤테로알킬렌(heteroalkylene)기"란 알킬렌기를 구성하는 1 내지 3개의 탄소 원자가 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다.
본 기재에서 "아릴(aryl)기"는 고리형인 치환기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미하고, 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
본 기재에서 "헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
본 기재에서 "아릴렌(arylene)기"는 2가 고리형 치환기로서 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미하고, 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
본 기재에서 "헤테로아릴렌(heteroarylene)기"는 아릴렌기를 구성하는 1 내지 3개의 탄소 원자가 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴렌기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물은 유기금속 화합물 및 용매를 포함한다.
유기금속 화합물은 중심에 위치하는 중심 금속 원자에 다양한 유기기가 결합되어 있는 것으로, 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112018066940615-pat00002
상기 화학식 1 에서,
R1 내지 R6 는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, -O-, -S-, -COO-, -OC(=O)- 또는 이들의 조합이고,
L은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴알킬렌기, -C(=O)-, -COO-, -OC(=O)-, -NRa- (Ra는 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 중에서 선택됨) 또는 이들의 조합이고,
*는 수소, 중수소, 또는 다른 모이어티와의 연결지점이다.
예를 들어, L은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴알킬렌기 또는 이들의 조합일 수 있다.
구체적으로, L은 하기 화학식 A로 표현되는 관능기, 또는 이들의 조합일 수 있다.
[화학식 A]
Figure 112018066940615-pat00003
상기 화학식 A에서,
R11 내지 R17은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 중에서 선택되고,
n과 m은 각각 독립적으로 0 내지 2 의 정수이다.
한편, 예를 들어 R1 내지 R6 중 적어도 하나는 -O-일 수 있다. 예를 들어, R1 내지 R6 모두가 -O- 일 수 있다. 상기 R1 내지 R6 중 -O-가 오는 지점은 수소, 중수소 또는 다른 모이어티와의 가교 사이트로 작용할 수 있으며, 이에 따라 더 낮은 방사선량으로도 우수한 해상도 및 낮은 선폭 거칠기를 갖는 포토 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.
예를 들어, 상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 2로 표현되는 모이어티를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112018066940615-pat00004
상기 화학식 2에서,
L은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴알킬렌기, -C(=O)-, -COO-, -OC(=O)-, -NRa- (Ra는 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 중에서 선택됨) 또는 이들의 조합이고,
*는 수소, 중수소, 또는 다른 모이어티와의 연결지점이다.
예를 들어, 상기 화학식 2에서 L은 하기 화학식 A로 표현되는 관능기의 군으로부터 선택된 어느 하나, 또는 이들의 조합일 수 있다.
[화학식 A]
Figure 112018066940615-pat00005
상기 화학식 A에서,
R11 내지 R17은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 중에서 선택되고,
n과 m은 각각 독립적으로 0 내지 2 의 정수이다.
전술한 화학식 1 및/또는 화학식 2로 표현되는 모이어티를 포함하는 유기금속 화합물은 유기주석 화합물로서, 주석은 13.5 nm에서 극자외선광을 강하게 흡수할 수 있으므로, 고에너지를 갖는 광에 대한 감도가 우수하다. 따라서, 일 구현예에 따른 유기주석 화합물은 기존의 유기 및/또는 무기 레지스트 대비 우수한 안정성 및 감도를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 상기 유기주석 화합물은 화학식 1 및/또는 화학식 2로 표현되는 모이어티에서 L이 적어도 관능기 A-1을 포함할 수 있다. L 위치에 포함되는 알킬렌기는 유기주석 화합물에 유기용매에 대한 용해도를 부여하는 동시에, 반도체 레지스트용 조성물의 용액 안정성을 제공하며, 활성화 조사선도 i-line(파장 365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장을 가지는 광 뿐만 아니라 EUV(Extreme UltraViolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지를 가지는 광에 대한 우수한 감도를 나타낼 수 있다.
또는, 상기 유기주석 화합물은 화학식 1 및/또는 화학식 2로 표현되는 모이어티에서 L이 적어도 화학식 A의 관능기 A-3, 또는 관능기 A-1과 관능기 A-3의 조합을 포함할 수도 있다.
일 구현예에서, 상기 유기주석 화합물은 하기 화학식 3 내지 화학식 7로 표현되는 화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112018066940615-pat00006
[화학식 4]
Figure 112018066940615-pat00007
[화학식 5]
Figure 112018066940615-pat00008
[화학식 6]
Figure 112018066940615-pat00009
[화학식 7]
Figure 112018066940615-pat00010
상기 화학식 3 내지 화학식 7에서,
*는 수소, 중수소, 또는 다른 모이어티와의 연결지점이다.
일반적으로 사용되는 유기 레지스트의 경우, 에치 내성이 부족하여 높은 종횡비에 패턴이 무너질 우려가 있다.
한편, 일반적으로 사용되는 무기 레지스트(예를 들어 메탈 옥사이드 화합물)의 경우 높은 부식성을 갖는 황산과 과산화수소 혼합물을 사용하므로 취급이 어렵고 보관 안정성이 좋지 않고, 복합 혼합물로서 성능 개선을 위한 구조 변경이 상대적으로 어려운 편이며, 고농도의 현상액을 사용해야 한다.
반면, 일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물은 유기금속 화합물이 중심 금속 원자에 다양한 유기기가 결합된 모이어티를 포함함에 따라, 기존 유기 및/또는 무기 레지스트 대비 상대적으로 에치 내성, 감도가 우수하고 취급이 용이하다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티에서 L이 전술한 관능기의 군 또는 이들의 조합, 예를 들어 전술한 화학식 A로 표현되는 관능기 또는 이들의 조합으로부터 선택됨에 따라 유기금속 화합물에 유기 용매에 대한 용해도를 부여할 수 있고, 반도체 레지스트용 조성물의 용액 안정성을 제공하며, 우수한 감도를 나타낼 수 있다.
따라서, 일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물을 이용하면 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지더라도 패턴이 무너지지 않는 포토 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물은 전술한 모이어티의 "*" 부분이 다른 모이어티와의 가교 사이트로 작용할 수 있으므로, 이러한 모이어티를 포함하는 유기금속 화합물을 이용할 경우 보다 치밀한 구조를 갖는 포토 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
일 구현예에 따른 반도체 레지스트 조성물에서, 상기 화학식 1로 표현되는 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.
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.
일 실시예에서, 상기 구현예에 따른 반도체 레지스트 조성물은 상기한 유기금속 화합물과 용매 외에, 추가로 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 수지로는 하기 그룹 1에 나열된 방향족 모이어티를 적어도 하나 이상 포함하는 페놀계 수지일 수 있다.
[그룹 1]
Figure 112018066940615-pat00011
상기 수지는 중량평균분자량이 500 내지 20,000일 수 있다.
상기 수지는 상기 반도체 레지스트용 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.
상기 수지가 상기 함량 범위로 함유될 경우, 우수한 내식각성 및 내열성을 가질 수 있다.
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, 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
계면활성제는 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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.
레벨링제는 인쇄시 코팅 평탄성을 향상시키기 위한 것으로, 상업적인 방법으로 입수 가능한 공지의 레벨링제를 사용할 수 있다.
상기 이들 첨가제의 사용량은 원하는 물성에 따라 용이하게 조절될 수 있으며, 생략될 수도 있다.
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.
상기 반도체 레지스트용 조성물은 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지는 패턴을 형성해도 패턴 무너짐이 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 예를 들어, 5 nm 내지 100 nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5 nm 내지 80 nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5 nm 내지 70 nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5 nm 내지 50 nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5 nm 내지 40 nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5 nm 내지 30 nm의 폭을 가지는 미세 패턴, 예를 들어, 5 nm 내지 20 nm의 폭을 가지는 미세 패턴을 형성하기 위하여, 5 nm 내지 150 nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정, 예를 들어, 5 nm 내지 100 nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정, 예를 들어, 5 nm 내지 80 nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정, 예를 들어, 5 nm 내지 50 nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정, 예를 들어, 5 nm 내지 30 nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정, 예를 들어, 5 nm 내지 20 nm 파장의 광을 사용하는 포토 레지스트 공정에 사용할 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 반도체 레지스트용 조성물을 이용하면, 약 13.5 nm 파장의 EUV 광원을 사용하는 극자외선 리소그래피를 구현할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
이어서, 세정된 박막(102)의 표면상에 레지스트 하층막(104)을 형성하기 위한 레지스트 하층막 형성용 조성물을 스핀 코팅방식을 적용하여 코팅한다. 다만, 일 구현예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 공지된 다양한 코팅 방법, 예를 들어 스프레이 코팅, 딥 코팅, 나이프 엣지 코팅, 프린팅법, 예컨대 잉크젯 프린팅 및 스크린 프린팅 등을 이용할 수도 있다.
상기 레지스트 하층막 코팅과정은 생략할 수 있으며 이하에서는 상기 레지스트 하층막을 코팅하는 경우에 대해 설명한다.
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.
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.
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.
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.
반도체 레지스트용 조성물에 대해서는 이미 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략하기로 한다.
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.
도 3을 참조하면, 상기 포토 레지스트 막(106)을 선택적으로 노광한다.
일 예로, 상기 노광 공정에서 사용할 수 있는 광의 예로는 활성화 조사선도 i-line(파장 365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장을 가지는 광 뿐만 아니라, EUV(Extreme UltraViolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지 파장을 가지는 광 등을 들 수 있다.
보다 구체적으로, 일 구현예에 따른 노광용 광은 5 nm 내지 150 nm 파장 범위를 가지는 단파장 광일 수 있으며, EUV(Extreme UltraViolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지 파장을 가지는 광일 수 있다.
포토 레지스트 막(106) 중 노광된 영역(106a)은 유기금속 화합물간의 축합 등 가교 반응에 의해 중합체를 형성함에 따라 포토 레지스트 막(106)의 미노광된 영역(106b)과 서로 다른 용해도를 갖게 된다.
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.
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 네가티브 톤 이미지에 해당하는 포토 레지스트 패턴(108)이 완성된다.
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, 메틸에틸케톤, 아세톤, 사이클로헥사논, 2-헵타논, 시클로헥사논 등의 케톤 류, 4-메틸-2-프로판올, 1-부탄올, 이소프로판올, 1-프로판올, 메탄올 등의 알코올 류, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에스테르 아세테이트, 에틸 아세테이트, 에틸 락테이트, n-부틸 아세테이트, 부티로락톤 등의 에스테르 류, 벤젠, 자일렌, 톨루엔 등의 방향족 화합물, 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
다만, 일 구현예에 따른 포토 레지스트 패턴이 반드시 네가티브 톤 이미지로 형성되는 것에 제한되는 것은 아니며, 포지티브 톤 이미지를 갖도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 포지티브 톤 이미지 형성을 위해 사용될 수 있는 현상제로는 테트라에틸암모늄 하이드록사이드, 테트라프로필암모늄 하이드록사이드, 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 또는 이들의 조합과 같은 제4 암모늄 하이드록사이드 조성물 등을 들 수 있다.
앞서 설명한 것과 같이, i-line(파장 365 nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248 nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193 nm) 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 5 nm 내지 100 nm 두께의 폭을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 포토 레지스트 패턴(108)은, 5 nm 내지 90 nm, 5 nm 내지 80 nm, 5 nm 내지 70 nm, 5 nm 내지 60 nm, 10 nm 내지 50 nm, 10 nm 내지 40 nm, 10 nm 내지 30 nm, 10 nm 내지 20 nm 두께의 폭으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 포토 레지스트 패턴(108)은 약 50 nm 이하, 예를 들어 40 nm 이하, 예를 들어 30 nm 이하, 예를 들어 25 nm 이하의 반피치(half-pitch) 및, 약 10 nm 이하, 약 5 nm 이하의 선폭 거칠기을 갖는 피치를 가질 수 있다.
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.
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.
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.
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 5 nm 내지 100 nm의 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 5 nm 내지 90 nm, 5 nm 내지 80 nm, 5 nm 내지 70 nm, 5 nm 내지 60 nm, 10 nm 내지 50 nm, 10 nm 내지 40 nm, 10 nm 내지 30 nm, 10 nm 내지 20 nm의 폭을 가질 수 있으며, 보다 구체적으로 20 nm 이하의 폭으로 형성될 수 있다.
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.
합성예 1
A. 1,4-bis(triphenylstannyl)butane의 제조
250 mL 2구 둥근 바닥 플라스크에 마그네슘(Mg) (6.3 g, 259.4 mmol)과 소량의 아이오딘(I2)을 넣고 25 ml의 테트라하이드로퓨란(THF)을 첨가한다. 이후 디브로모부탄 (5.6 g, 25.9 mmol)을 70 mL의 THF에 희석하여 두 시간 동안 상온에서 천천히 적가한다. 8 시간 동안 교반 후, 상기 둥근 바닥 플라스크에 Ph3SnCl (20 g, 51.9 mmol)을 50 ml의 THF에 녹여 0 ℃에서 두 시간 동안 적가한다. 다음, 이를 두 시간 가열 환류하고 상온에서 12시간 교반하여 1,4-bis(triphenylstannyl)butane (15 g, 20 mmol)을 얻었다.
B. 1,4-bis(trichlorostannyl)butane의 제조
상기 1,4-bis(triphenylstannyl)butane (10 g, 13.2 mmol)을 50 mL의 CH2Cl2에 녹이고, 2M HCl 디에틸 에테르 용액(6당량, 79.2 mmol)을 -78 ℃ 에서 30 분 동안 천천히 적가하였다. 이후 상온에서 12 시간 동안 교반 후 용매를 농축하여 1,4-bis(trichlorostannyl)butane을 얻었다.
C. 화학식 3으로 표현되는 모이어티를 포함하는 화합물의 제조
0.5M NaOH 수용액 150 mL에 상기 1,4-bis(trichlorostannyl)butane (6.3 g, 12.5 mmol)을 빠르게 첨가한 후 약 1 시간 동안 상온에서 교반하였다. 생성된 흰색 고체를 여과하고 탈이온수와 에테르로 수 차례 씻은 후 건조하여, 하기 화학식 3으로 표현되는 모이어티를 포함하는 화합물을 얻었다.
[화학식 3]
Figure 112018066940615-pat00012
합성예 2
디브로모부탄을 사용하는 대신 디브로모옥탄을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 합성하여 하기 화학식 4으로 표현되는 모이어티를 포함하는 화합물을 얻었다.
[화학식 4]
Figure 112018066940615-pat00013
합성예 3
디브로모부탄을 사용하는 대신 2,3-디브로모부탄을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 합성하여 하기 화학식 5로 표현되는 모이어티를 포함하는 화합물을 얻었다.
[화학식 5]
Figure 112018066940615-pat00014
합성예 4
디브로모부탄을 사용하는 대신 1,4-디브로모펜탄을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 합성하여 하기 화학식 6으로 표현되는 모이어티를 포함하는 화합물을 얻었다.
[화학식 6]
Figure 112018066940615-pat00015
합성예 5
A. 1,4-bis(tributylstannyl)butane의 제조
250 mL 2구 둥근 바닥 플라스크에 마그네슘(Mg) (3.7 g, 153.6 mmol)과 소량의 아이오딘(I2)을 넣고 25 ml의 테트라하이드로퓨란(THF)을 첨가한다. 이후 1,4-비스(디브로모메틸)벤젠 (8.8 g, 33.2 mmol)을 50 mL의 THF에 희석하여 두 시간 동안 상온에서 천천히 적가한다. 8 시간 동안 교반 후, 상기 둥근 바닥 플라스크에 Bu3SnCl (20 g, 61.5 mmol)을 50 ml의 THF에 녹여 0 ℃에서 두 시간 동안 적가한다. 다음, 이를 두 시간 가열 환류하고 상온에서 12시간 교반하여 1,4-bis(tributylstannylmethyl)benzene (14.5 g, 17.8 mmol)을 얻었다.
B. 1,4-bis(trichlorostannylmethyl)benzene의 제조
상기 1,4-bis(tributylstannylmethyl)benzene (10 g, 14.6 mmol)에 30 mL의 toluene을 가한 후, SnCl4(IV)(4.45 mL, 38 mmol)을 -20 ℃ 에서 5 분 동안 천천히 적가하였다. 이후 70 oC에서 12 시간 동안 교반 후 상온으로 식히고 용매를 농축하여 crude한 화합물을 얻었다. 상기 crude한 화합물에 hexane을 첨가한 후 acetonitrile로 추출하여 용매를 제거 한 후 THF/CH2Cl2로 재결정하여 1,4-bis(trichlorostannylmethyl)benzene (4 g, 7.2 mmol)을 얻었다.
C. 화학식 3으로 표현되는 모이어티를 포함하는 화합물의 제조
0.5M NaOH 수용액 141 mL에 상기 1,4-bis(trichlorostannylmethyl)benzene (6.5 g, 11.7 mmol)을 빠르게 첨가한 후 약 1 시간 동안 상온에서 교반하였다. 생성된 흰색 고체를 여과하고 탈이온수와 에테르로 수 차례 씻은 후 건조하여, 하기 화학식 7으로 표현되는 모이어티를 포함하는 화합물을 얻었다.
[화학식 7]
Figure 112018066940615-pat00016
비교합성예
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.
Figure 112018066940615-pat00017
실시예
합성예 1 내지 5에서 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.
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 5에 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 소성 (적용 후 소성, post-apply bake, PAB)하여 박막을 형성하였다.
코팅 및 베이킹 후 필름의 두께는 편광계측법(ellipsometry)을 통해 측정하였으며, 측정된 두께는 약 20 nm였다.
비교예
비교합성예에서 합성된 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.
이후, 제조된 비교예에 따른 반도체 레지스트용 조성물에 대하여 전술한 실시예와 동일한 과정을 거쳐 기판 위에 박막을 형성하였다.
코팅 및 베이킹 후 필름의 두께는 편광계측법(ellipsometry)을 통해 측정하였으며, 측정된 두께는 약 20 nm였다.
전자 빔 노광 평가
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예의 코팅된 기판에 1000μC/cm2 선량(dose)으로 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 네가티브 톤 이미지를 형성하였다. 현상 후에 마지막으로 180 ℃에서 5 분간 고온 소성하였다.
얻어진 레지스트 패턴을 다음과 같이 평가하였다.
[감도]
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.
감도는, 수치가 작을수록 고감도인 것을 의미하고, 800μC/㎠ 이하를 양호, 1000μC/㎠ 초과를 양호하지 않다고 평가할 수 있다.
[한계 해상도]
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 보다 우수한 것으로 평가할 수 있다.
상기 레지스트 필름의 해상도 결과를 표 1에 나타내었다.
화합물 코팅 후
막질 균일성		 PEB온도(oC) 감도(μC/cm2) 한계해상도(nm)
실시예 1 합성예1 OK 150 600 45
실시예 2 합성예2 OK 150 600 46
실시예 3 합성예3 OK 150 400 41
실시예 4 합성예4 OK 150 500 40
실시예 5 합성예5 OK 150 400 42
비교예 비교합성예 OK 150 1200 50
표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 레지스트 조성물을 이용하여 레지스트 패턴 형성 시, 비교예 대비 고감도 및 고해상력을 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.
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

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 모이어티를 포함하는 유기금속 화합물, 및
    용매를 포함하는, 반도체 레지스트용 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112021016710293-pat00018

    상기 화학식 1 에서,
    R1 내지 R6 는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, -O-, -S-, -COO-, -OC(=O)- 또는 이들의 조합이고,
    *는 수소, 중수소, 또는 다른 모이어티와의 연결지점이고,
    L은 하기 화학식 A로 표현되는 관능기의 군으로부터 선택된 어느 하나, 또는 이들의 조합이며,
    [화학식 A]
    Figure 112021016710293-pat00033

    상기 화학식 A에서,
    R11 내지 R17은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 중에서 선택되고,
    n과 m은 각각 독립적으로 0 내지 2 의 정수이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 화학식 1에서,
    R1 내지 R6 중 적어도 하나는 -O-인, 반도체 레지스트용 조성물.
  5. 제1항에서,
    상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 2로 표현되는 모이어티를 포함하는, 반도체 레지스트용 조성물:
    [화학식 2]
    Figure 112018066940615-pat00020

    상기 화학식 2에서,
    L은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴알킬렌기, -C(=O)-, -COO-, -OC(=O)-, -NRa- (Ra는 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 중에서 선택됨) 또는 이들의 조합이고,
    *는 수소, 중수소, 또는 다른 모이어티와의 연결지점이다.
  6. 제5항에서,
    상기 화학식 2에서,
    L은 하기 화학식 A로 표현되는 관능기의 군으로부터 선택된 어느 하나, 또는 이들의 조합인, 반도체 레지스트용 조성물:
    [화학식 A]
    Figure 112021016710293-pat00021

    상기 화학식 A에서,
    R11 내지 R17은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 중에서 선택되고,
    n과 m은 각각 독립적으로 0 내지 2 의 정수이다.
  7. 제1항에서,
    상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 3 내지 화학식 7로 표현되는 화합물 중 에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 반도체 레지스트용 조성물:
    [화학식 3]
    Figure 112021016710293-pat00022

    [화학식 4]
    Figure 112021016710293-pat00023

    [화학식 5]
    Figure 112021016710293-pat00024

    [화학식 6]
    Figure 112021016710293-pat00025

    [화학식 7]
    Figure 112021016710293-pat00026

    상기 화학식 3 내지 화학식 7에서,
    *는 수소, 중수소, 또는 다른 모이어티와의 연결지점이다.
  8. 제1항에서,
    상기 조성물은 계면활성제, 가교졔, 레벨링제, 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함하는 반도체 레지스트용 조성물.
  9. 기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계;
    상기 식각 대상 막 위에 제1항 및 제4항 내지 제8항 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.
  10. 제9항에서,
    상기 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 5 nm 내지 150 nm 파장의 광을 사용하는 패턴 형성 방법.
  11. 제9항에서,
    상기 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 2-햅타논을 이용하여 상기 포토 레지스트 막의 일부를 제거하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.
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