KR102571754B1 - 금속 칼코겐 화합물을 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

금속 칼코겐 화합물을 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 화학증폭리간드가 도입된 금속칼코겐 화합물 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 금속 칼코겐 박막의 형성과 박막의 패터닝이 동시에 가능한 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.

Description

금속 칼코겐 화합물을 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{Photoresist composition comprising metal chalcogenide and method of forming pattern using the same}
본 발명은 금속 칼코겐 화합물을 포함하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 리소그래피 공정은 포토레지스트를 도포한 실리콘 웨이퍼 위에 마스크를 통하여 회로를 노광하고, 이후 열처리 과정을 거쳐 이를 현상하여 필요한 패턴을 형성하게 되는 과정이다. 최근 디지털가전, 모바일기기, 컴퓨터의 성능 향상의 요구로 반도체 회로는 해를 거듭할수록 미세화되고 있으며, 반도체 회로의 미세화 정도를 결정하는 핵심적인 부분이 바로 노광 광원과 포토레지스트라고 할 수 있다.
사용되는 노광 광원의 파장이 짧아질수록 형성할 수 있는 패턴의 해상도는 미세화되고, 광원 기술의 발전에 맞추어 투과도가 좋으며 에칭 저항성, 감도 및 해상도가 우수한 포토레지스트의 개발도 계속되고 있다. 현재 광원의 경우 EUV(13.5nm) 기술에 도달하였으나, 아직 이를 적용할 포토레지스트 기술이 완전히 개발되지 않고 있는 실정이다.
종래의 고분자계 포토레지스트 재료는, 패턴이 미세화될수록 포토레지스트 필름의 두께가 얇아지기 때문에, 그에 따른 에칭 저항성을 충분히 확보할 수 없고 패턴 쓰러짐 현상이 자주 발생하며, 분자량 분포가 넓어서 패턴표면에 러프니스가 생기는 등 패턴 미세화에 한계가 있다.
이에 따라, 무기 산화물 기반의 포토레지스트 재료에 대한 연구가 각광받고 있다. 무기 산화물 기반의 포토레지스트 재료는 기존의 유기물 포토레지스트보다 빛 흡수율이 4배 이상 높고, 에칭 콘트라스트도 매우 높아서 EUV 공정용 포토레지스트 재료로 적합하다. 현재까지, 무기 산화물 기반의 EUV 공정용 포토레지스트 재료에 관한 연구 결과들이 발표된 바 있지만, 고온공정이 동반되어 플라스틱 기판에 적용이 어려운 한계가 있거나, 추가적인 패터닝 공정 및 식각 공정을 필요로 하여 그에 따른 시간 및 비용 소모와 소재 결함, 변질 및 오염 등이 발생할 수 있으며, 새로운 포토레지스트 재료를 처리하기 위해서는 또 다른 새로운 소재의 조성물이 필요한 한계가 있다.
공개특허 KR 10-2020-0054998
본 발명의 목적은 화학증폭리간드가 도입된 금속칼코겐 화합물을 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 금속 칼코겐 박막의 형성과 박막의 패터닝이 동시에 가능한 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화학증폭리간드를 포함하는 금속 칼코겐 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021000299366-pat00001
[상기 화학식 1에서,
R1은 수소, C1-C10알킬, C2-C10알케닐 또는 C2-C10알키닐이고;
R2는 단일결합, C1-C10알킬렌, C6-C12아릴렌, C2-C12헤테로아릴렌 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있고;
R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, C1-C10알킬 또는 C6-C12아릴이거나, 상기 R4 와 R5는 C3-C10알킬렌 또는 C3-C10알케닐렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있고;
L1은 -COO-, -OCO2- 또는 -OSO2-이고;
M은 13족 내지 15족의 금속성원소이고;
X는 S, Se 또는 Te이고;
a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이고;
n은 MaXb의 음이온 가수로, 1 내지 10의 정수이다.]
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1의 R1은 수소, C1-C6알킬 또는 C2-C6알케닐이고, R2는 C1-C6알킬렌 또는 C6-C12아릴렌일 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1의 M은 In 또는 Sn이고, X는 S 또는 Se일 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 광 조사에 의해 분해되는 성질을 가지는 것일 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1은 광 조사에 의한 분해 후, 2차원 금속 칼코겐을 형성하는 것일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 금속 칼코겐 화합물 및 용매를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공한다.
일 측면에 따르면, 상기 금속 칼코겐 염 화합물과 상기 용매는 1:10 내지 1:100 중량비로 포함되며, 상기 용매는 (NH4)2S와 물을 1:10 내지 1:20 중량비로 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명은 (a)제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 포토레지스트 조성물을 기판에 코팅하는 단계; (b)상기 기판의 필요 영역에 선택적으로 광 조사를 하여, 상기 필요 영역에 금속 칼코겐 박막을 형성하는 단계; 및 (c)상기 기판에 현상 용액을 도포하고 현상하여, 패턴화된 금속 칼코겐 박막을 형성하는 단계를 포함하는, 패턴의 형성 방법을 제공한다.
일 측면에 따르면, 상기 (a)단계의 포토레지스트 조성물을 기판에 코팅하는 방법은 스핀코팅(spin-coating), 바코팅(bar coating), 슬롯 다이(slot-die coating), 그라비아 프린팅(Gravureprinting), 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 및 스크린 프린팅(screen printing)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 공정을 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 (b)단계를 통해 형성된 금속 칼코겐 박막은 비수용성 금속 칼코겐으로 이루어지는 박막일 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 (b)단계의 광의 파장은 400nm~5nm범위를 포함하는 것일 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 (c)단계의 현상 용액은 (NH4)2S 및 물을 0:100 내지 1:100 중량비로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은 금속칼코겐 박막의 형성 및 박막의 패터닝을 동시에 가능하게 한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은 화학증폭리간드가 도입된 금속 칼코겐 화합물을 포함하고, 상기 화학증폭리간드가 도입된 금속 칼코겐 화합물은 광 조사에 의해 분해되는 특징을 가지는 물질로, 분해 후에는 물 및 유기용매에 용해되지 않는 2차원 금속 칼코겐을 형성한다. 이에 따라, 필요 영역에 선택적으로 금속 칼코겐 박막을 형성할 수 있으며, 동시에 네거티브 포토레지스트로 작용하여 추가적인 패터닝 공정 없이도 패턴화된 박막을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 포토레지스트 조성물을 활용하면 상온, 상압에서 고품질의 금속 칼코겐 박막을 형성할 수 있다. 따라서, 유연 기판에 적용이 가능할 뿐 아니라, 추가적인 패터닝 공정 및 식각 공정이 필요하지 않기 때문에 공정을 간소화하여 생산 단가 절감 및 생산력 향상이 가능하며, 종래의 식각 공정으로 인한 반도체 소재의 손상을 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은 수용액 기반의 용매를 사용하여, 유기용제를 사용하지 않으므로 환경 친화적인 제조 공정을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 화합물 1의 1H-NMR 스펙트럼이다.
도 2는 실시예 9에 따른 코팅 후 사진이다.
도 3은 실시예 9에 따른 노광 단계 사진이다.
도 4는 실시예 9에 따른 노광 후 사진이다.
도 5 실시예 9에 따른 현상 후 사진이다.
도 6 실시예 9에서 제조된 패턴의 광학 현미경 관찰 사진이다.
이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다. 이 때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 명세서의 용어, “포함한다”는 “구비한다”, “함유한다”, “가진다” 또는 “특징으로 한다” 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.
본 명세서의 용어, “알킬”은 탄소 및 수소 원자만으로 구성된 1가의 직쇄 또는 분쇄 포화 탄화수소 기를 의미한다. 이러한 알킬의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서의 용어, "알케닐"은 이중결합을 하나 이상 포함하는 직쇄 또는 분쇄형태의 탄화수소로부터 유도된 기능기를 의미하며, "알키닐"은 삼중결합을 하나 이상 포함하는 직쇄 또는 분쇄형태의 탄화수소로부터 유도된 기능기를 의미한다.
본 명세어의 용어, "알킬렌"은 직쇄 또는 분쇄형태의 지방족 탄화수소로부터 유도된 2가의 유기 라디칼을 의미한다.
본 명세서의 용어, "단일결합"은 해당 부위에 원자가 존재하지 않는 경우를 의미한다. 예를 들어, X-Y-Z의 구조에서 Y가 단일결합인 경우에 X 및 Z는 직접 연결되어 X-Z의 구조를 형성한다.
본 명세서의 용어, "아릴렌"은 아릴에서 하나의 수소 제거에 의해 유도된 2가 유기 라디칼을 의미 하며, 상기 "아릴"은 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합고리계를 포 함하며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다. 구체적인 예로서 페닐, 나프틸, 비페 닐, 터페닐, 안트릴, 인데닐, 플루오레닐, 페난트릴, 트리페닐레닐, 피렌일, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란텐일 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 용어, "헤테로아릴렌"은 헤테로아릴에서 하나의 수소 제거에 의해 유도된 2가 유기 라디칼을 의미하며, 상기 "헤테로아릴"은 방향족 고리 골격 원자로서 B, N, O, S. P(=O), Si 및 P로부터 선택 되는 1 내지 4 개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 방향족 고리 골격 원자가 탄소인 아릴 그룹을 의미하는 것으로, 5 내지 6원 단환 헤테로아릴, 및 하나 이상의 벤젠환과 축합된 다환식 헤테로아릴이며, 부분적으로 포화 될 수도 있다. 또한, 본 발명에서의 헤테로아릴은 하나 이상의 헤테로아릴이 단일결합으로 연결된 형태도 포함 한다. 구체적인 예로서 퓨릴, 티오펜일, 피롤릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 이속사졸릴, 옥사졸릴, 트리아진일, 피리딜, 피라진일, 피리미딘일, 피리다진일 등의 단환 헤테로아릴; 벤조퓨란일, 벤조티 오펜일, 이소벤조퓨란일, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 벤조이소티아졸릴, 벤조이속사졸릴, 벤조옥사졸릴, 이 소인돌릴, 인돌릴, 인다졸릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 디벤조퓨란일, 디벤조티오펜일, 카바졸일, 벤조카바졸일 등 의 다환식 헤테로아릴 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 용어, "금속 칼코겐 화합물"은 양이온성 리간드 및 음이온성 금속 칼코겐의 이온결합으로 결합된 화합물을 의미하며, 상기 양이온성 리간드는 광조사에 의해 분해되는 성질을 가지는 화학증폭리간드에 해당한다.
본 명세서의 용어, "금속 칼코겐"은 상기 금속 칼코겐 화합물이 광조사에 의한 분해 후 형성되는, 비수용성 물질을 의미한다.
본 명세서에서 화학식 1에 기재된 치환체 정의에 따른 탄소수는 더 치환될 수 있는 치환체의 탄소수를 포함하지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화학증폭리간드를 포함하는 금속 칼코겐 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021000299366-pat00002
[상기 화학식 1에서,
R1은 수소, C1-C10알킬, C2-C10알케닐 또는 C2-C10알키닐이고;
R2는 단일결합, C1-C10알킬렌, C6-C12아릴렌, C2-C12헤테로아릴렌 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있고;
R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, C1-C10알킬 또는 C6-C12아릴이거나, 상기 R4 와 R5는 C3-C10알킬렌 또는 C3-C10알케닐렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있고;
L1은 -COO-, -OCO2- 또는 -OSO2-이고;
M은 13족 내지 15족의 금속성원소이고;
X는 S, Se 또는 Te이고;
a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이고;
n은 MaXb의 음이온 가수로, 1 내지 10의 정수이다.]
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1에서 L1의 -COO-는
Figure 112021000299366-pat00003
또는
Figure 112021000299366-pat00004
일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1의 R1은 수소, C1-C6알킬 또는 C2-C6알케닐이고, R2는 C1-C6알킬렌 또는 C6-C12아릴렌이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1 R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, C1-C6알킬 또는 C6-C12아릴이거나, 상기 R4 와 R5는 C3-C5알킬렌 또는 C3-C5알케닐렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1의 M은 In 또는 Sn이고, X는 S 또는 Se인 것으로, M은 Sn인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 광 조사에 의해 분해되는 성질을 가지는 것이다. 구체적으로, 상기 화학식 1에서 광 조사에 의해 분해되는 위치는 양이온기의 *-L1-R2-* 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1은 광 조사에 의한 분해 후, 2차원 금속 칼코겐을 형성하는 것으로, 상기 2차원 금속칼코겐은 물 및 유기용매에 용해되지 않으며 반도체 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1의 양이온기는 화학증폭리간드에 해당하며, 상기 화학증폭리간드는 하기 화학식 2의 리간드 또는 화학식 2의 탈양성자화(deprotonation)된 리간드에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 2]
Figure 112021000299366-pat00005
예를 들어, 상기 화학식 2의 설폰산기(*-SO3H)의 탈양성자화(deprotonation)된 구조는 설폰산 음이온(*-SO3 -) 구조를 의미한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 금속 칼코겐 화합물 및 용매를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공한다.
상술한 바와 같은 특징으로, 본 발명의 포토레지스트 조성물은 금속 칼코겐 화합물 프리커서인 동시에 네거티브 포토레지스트로 작용할 수 있어서, 추가적인 패터닝 공정 및 식각 공정 없이도 패턴화된 금속 칼코겐 박막 형성이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물은 상기 금속 칼코겐 화합물과 상기 용매를 1:10 내지 1:100 중량비로 포함하고, 보다 바람직하게는 1:30 내지 1:50 중량비로 포함할 수 있다. 상기 용매는 (NH4)2S와 물을 1:10 내지 1:20 중량비로 포함하고, 1:10 내지 1:15 중량비로 포함하는 것이 특히 바람직하며, 물은 탈이온수(Deionized water)를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 금속 칼코겐 화합물은 수용액에 대한 용해도가 우수하여, 유기용매를 사용하지 않아도 대면적 기판에 균일하게 도포할 수 있어 환경 친화적인 제조 공정을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 (a)상기 포토레지스트 조성물을 기판에 코팅하는 단계; (b)상기 기판의 필요 영역에 선택적으로 광 조사를 하여, 상기 필요 영역에 금속 칼코겐 박막을 형성하는 단계; 및 (c)상기 기판에 현상 용액을 도포하고 현상하여, 패턴화된 금속 칼코겐 박막을 형성하는 단계를 포함하는, 패턴의 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 (a)단계의 포토레지스트 조성물을 기판에 코팅하는 방법은 스핀코팅(spin-coating), 바코팅(bar coating), 슬롯 다이(slot-die coating), 그라비아 프린팅(Gravureprinting), 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 및 스크린 프린팅(screen printing)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 공정을 포함하고, 보다 바람직하게는 스핀코팅, 바코팅 및 잉크젯 프린팅으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 스핀코팅인 것이 특히 바람직하다.
상기 (a)단계의 코팅에 의한 필름의 두께는 100μm 내지 10nm로 조절할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 필름 두께는 노광 파장에 따라 달라질 수 있다.
상기 (b)단계를 통해 형성된 금속 칼코겐 박막은 비수용성 금속 칼코겐으로 이루어지는 박막일 수 있다. 이에 따라 현상용액을 도포하여 현상 시 광조사된 필요 영역의 금속 칼코겐 화합물은 비수용성 금속 칼코겐으로 전환되며, 광조사되지 않은 영역은 현상용액 도포 시 용해되어 기판으로부터 제거된다. 전환된 비수용성 금속 칼코겐은 예시적으로 SnS2, SnSe2 또는 InS2일 수 있으나, 이는 비한정적인 예일 뿐이며 비수용성 금속 칼코겐이라면 이에 제한 받지 않는다.
상기 (b)단계의 광의 파장은 400nm~5nm범위를 포함할 수 있으며, 비한정적인 예로는, UV(Ultraviolet), DUV(Deep UV), EUV(Extreme UV) 및 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다.
상기 (c)단계의 현상 용액은 (NH4)2S 및 물을 0:100 내지 1:100 중량비로 포함하고, 보다 바람직하게는 0:100 내지 0.25:100 중량비로 포함할 수 있다. 또한, 상기 포토레지스트 조성물 제조에서 사용하였던 용매를 동일하게 사용하여도 무방하며, 동일하게 사용할 경우 하나의 용액을 재사용할 수 있는 장점이 있다.
상기 (c)단계를 통해 형성되는 패턴의 두께는 100μm 내지 10nm이고, 보다 바람직하게는 500nm 내지 20 nm일 수 있나, 이에 제한되지 않으며, 상기 패턴의 두께는 노광 파장에 따라 달라질 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[실시예 1] 금속 칼코겐 화합물 1(화합물 1)의 제조
Figure 112021000299366-pat00006
J. Mater. Chem. A, 2020, 8, 3468을 참조하여 제조된 Na4Sn2S65H2O 0.25g을 DI-water 0.416mL에 녹인 용액에 화합물 A를 Na4Sn2S65H2O와 molar ratio 12:1만큼 넣는다. 이후 메탄올 45mL를 넣으면 침전물이 생성된다. 원심분리기를 통해 10000rpm, 25℃ 조건에서 5분간 분리하고, 다시 메탄올 45mL을 넣어 세척해준다. 이와 같은 세척 공정을 4회 반복하여 화학증폭리간드를 포함하는 금속 칼코겐 화합물(화합물 1)을 0.4176g(91.4%) 얻었다. 1H-NMR을 통해 화합물 1의 제조를 확인하였으며, 도 1에 화합물 1의 1H-NMR 결과를 도시하였다.
1H-NMR (300 MHz, DMSO, ppm): δ5.42(s, 1H), 3.87(s, 2H), 3.48(t, 2H), 3.16(s, 8H)
[실시예 2] 금속 칼코겐 화합물 2 (화합물 2)의 제조
Figure 112021000299366-pat00007
화합물A 대신에 화합물 B를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화합물 2를 제조하였다(89.5%).
[실시예 3] 금속 칼코겐 화합물 3 (화합물 3)의 제조
Figure 112021000299366-pat00008
화합물A 대신에 화합물C를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화합물 3을 제조하였다 (92.3%).
[실시예 4] 금속 칼코겐 화합물 4 (화합물 4)의 제조
Figure 112021000299366-pat00009
화합물A 대신에 화합물 D를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화합물 4를 제조하였다(90.8%).
[실시예 5] 금속 칼코겐 화합물 5 (화합물 5)의 제조
Figure 112021000299366-pat00010
화합물A 대신에 화합물 E를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화합물 5를 제조하였다(91.1%).
[실시예 6] 금속 칼코겐 화합물 6 (화합물 6)의 제조
Figure 112021000299366-pat00011
화합물A 대신에 화합물 F를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화합물 6을 제조하였다(94.2%).
[실시예7] 금속 칼코겐 화합물 7 (화합물 7)의 제조
Figure 112021000299366-pat00012
화합물A 대신에 화합물 G를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화합물 7을 제조하였다(90.4%).
[실시예 8]포토레지스트 조성물의 제조
상기 실시예 1에서 제조된 화합물 1 0.01g을 10중량%의 (NH4)2S 수용액 0.55mL에 용해하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.
[실시예 9] 금속 칼코겐 화합물 박막 및 패턴 제조
상기 실시예 7에서 제조된 포토레지스트 조성물을 세척된 기판(실리콘웨이퍼 및 유리기판) 위에 1000rpm으로 40초간 스핀코팅 후, 4000rpm으로 10초간 스핀코팅하여 300nm 두께로 필름을 형성하였다. 이후, 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 UVA에서 노광(도 3)하였다. 노광 후 광이 조사된 영역의 필름에서만 광반응이 진행되어 SnS2가 형성되며, 이로 인해 필름이 얇아지는 것을 확인할 수 있었다(도 4). 이후, (NH4)2S 및 물 0.25:100 중량비의 (NH4)2S 수용액으로 세척하고 현상하여(도 5) 패터닝된 금속 칼코겐 박막을 얻을 수 있었다. 패터닝된 금속 칼코겐 박막을 광학현미경을 통해 관찰하였으며, 그 결과를 도 6에 도시하였다.

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화학증폭리간드를 포함하는 금속 칼코겐 화합물.
    [화학식 1]
    Figure 112021000299366-pat00013

    상기 화학식 1에서,
    R1은 수소, C1-C10알킬, C2-C10알케닐 또는 C2-C10알키닐이고;
    R2는 단일결합, C1-C10알킬렌, C6-C12아릴렌, C2-C12헤테로아릴렌 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있고;
    R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, C1-C10알킬 또는 C6-C12아릴이거나, 상기 R4 와 R5는 C3-C10알킬렌 또는 C3-C10알케닐렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있고;
    L1은 -COO-, -OCO2- 또는 -OSO2-이고;
    M은 13족 내지 15족의 금속성원소이고;
    X는 S, Se 또는 Te이고;
    a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이고;
    n은 MaXb의 음이온 가수로, 1 내지 10의 정수이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 R1은 수소, C1-C6알킬 또는 C2-C6알케닐이고, R2는 C1-C6알킬렌 또는 C6-C12아릴렌인 것인, 금속 칼코겐 화합물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 M은 In 또는 Sn이고, X는 S 또는 Se인 것인, 금속 칼코겐 화합물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 광 조사에 의해 분해되는 성질을 가지는 것인, 금속 칼코겐 화합물.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 화학식 1은 광 조사에 의한 분해 후, 2차원 금속 칼코겐을 형성하는 것인, 금속 칼코겐 화합물.
  6. 제 1항에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 금속 칼코겐 화합물 및 용매를 포함하는 포토레지스트 조성물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 금속 칼코겐 화합물과 상기 용매는 1:10 내지 1:100 중량비로 포함되며, 상기 용매는 (NH4)2S와 물을 1:10 내지 1:20 중량비로 포함하는, 포토레지스트 조성물.
  8. (a)제6항 내지 제7항 중 어느 한 항의 포토레지스트 조성물을 기판에 코팅하는 단계;
    (b)상기 기판의 필요 영역에 선택적으로 광 조사를 하여, 상기 필요 영역에 금속 칼코겐 박막을 형성하는 단계; 및
    (c)상기 기판에 현상 용액을 도포하고 현상하여, 패턴화된 금속 칼코겐 박막을 형성하는 단계를 포함하는, 패턴의 형성 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 (a)단계의 포토레지스트 조성물을 기판에 코팅하는 방법은 스핀코팅(spin-coating), 바코팅(bar coating), 슬롯 다이(slot-die coating), 그라비아 프린팅(Gravureprinting), 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 및 스크린 프린팅(screen printing)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 공정을 포함하는, 패턴의 형성 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 (b)단계를 통해 형성된 금속 칼코겐 박막은 비수용성 금속 칼코겐으로 이루어지는 박막인, 패턴의 형성 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 (b)단계의 광의 파장은 400nm~5nm범위를 포함하는, 패턴의 형성 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 (c)단계의 현상 용액은 (NH4)2S 및 물을 0:100 내지 1:100 중량비로 포함하는, 패턴의 형성 방법.
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