KR20210044593A - Semiconductor resist composition, and method of forming patterns using the composition - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a composition for a semiconductor photoresist which includes an organic metal compound represented by following chemical formula 1 and a solvent, and a method of forming patterns using the composition for a semiconductor photoresist (specific details for chemical formula 1 are as defined in the specification). One embodiment of the present invention provides a composition for a semiconductor photoresist which is excellent in storage stability and pattern formation.

Description

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

본 기재는 반도체 포토 레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present description relates to a composition for a semiconductor photoresist 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 attracting attention. EUV lithography is a pattern forming 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 an extremely fine pattern (for example, 20 nm or less) can be formed in an exposure step of a 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 may 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 photo resists, there is a need in the semiconductor industry for a new type of high performance photo resists.

상기 설명한 화학 증폭형(CA: chemically amplified) 감광성 조성물의 단점을 극복하기 위하여 무기계 감광성 조성물이 연구되어왔다. 무기계 감광성 조성물의 경우 주로 비화학 증폭형 기작에 의한 화학적 변성으로 현상제 조성물에 의한 제거에 내성을 갖는 네거티브 톤 패터닝에 사용된다. 무기계 조성물의 경우 탄화수소에 비해 높은 EUV 흡수율을 가진 무기계 원소를 함유하고 있어, 비화학 증폭형 기작으로도 민감성이 확보될 수 있으며, 스토캐스틱 효과에도 덜 민감하여 선 에지 거칠기 및 결함 개수도 적다고 알려져 있다.In order to overcome the shortcomings of the above-described chemically amplified (CA) photosensitive composition, an inorganic photosensitive composition has been studied. In the case of an inorganic photosensitive composition, it is mainly used for negative tone patterning that is resistant to removal by a developer composition due to chemical modification by a non-chemical amplification mechanism. Inorganic compositions are known to contain inorganic elements with higher EUV absorption than hydrocarbons, so sensitivity can be secured even with a non-chemical amplification mechanism, and are less sensitive to the stochastic effect, so line edge roughness and number of defects are also known to be small. .

최근, 프로젝션 EUV 노광에 의해 15nm 하프-피치(HP)를 이미징(image)하기 위해 퍼옥소 착화제(peroxo complexing agent)와 함께 양이온 하프늄 메탈 옥사이드 설페이트(cationic hafnium metal oxide sulfate, HfSOx) 재료를 사용하였고, 이 경우 인상적인 성능을 보였다. 그러나, 퍼옥소 착화제를 갖는 메탈 옥사이드 계열의 무기 레지스트의 경우 부식성의 강산을 사용하여 취급이 어렵고, 보관 안정성이 좋지 않으며, 성능 개선을 위한 구조 변경이 어렵다는 단점이 있다.Recently, a cationic hafnium metal oxide sulfate (HfSOx) material was used together with a peroxo complexing agent to image a 15nm half-pitch (HP) by projection EUV exposure. , In this case, it showed impressive performance. However, in the case of a metal oxide-based inorganic resist having a peroxo complexing agent, handling is difficult, storage stability is poor, and structural changes to improve performance are difficult due to the use of a strong corrosive acid.

일 구현예는 보관안정성 및 패턴형성성이 우수한 반도체 포토 레지스트용 조성물을 제공한다. One embodiment provides a composition for a semiconductor photoresist excellent in storage stability and pattern formation.

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

일 구현예에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물 및 용매를 포함한다.The composition for a semiconductor photoresist according to an embodiment includes an organometallic compound represented by Formula 1 below and a solvent.

[화학식1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

R1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 이들의 조합이고,R 1 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, or a combination thereof,

X1 내지 X3는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 2가의 C1 내지 C20 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C20 포화 지환족 탄화수소기, 하나 이상의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 2가의 C2 내지 C20 불포화 지방족 탄화수소기, 2가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합이고,X 1 to X 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted divalent C1 to C20 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted divalent C3 to C20 saturated alicyclic hydrocarbon group, at least one double bond or a triple bond A substituted or unsubstituted divalent C2 to C20 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a divalent substituted or unsubstituted C6 to C20 aromatic hydrocarbon group, or a combination thereof,

Y1은 C(-Ra) 또는 질소(N)이고,Y 1 is C(-R a ) or nitrogen (N),

Ra는 수소, 히드록시기(-OH), 또는 -ORb이고,R a is hydrogen, a hydroxy group (-OH), or -OR b ,

Rb는 치환 또는 비치환된 1가의 C1 내지 C20 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 1가의 C3 내지 C20 포화 지환족 탄화수소기, 하나 이상의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 1가의 C2 내지 C20 불포화 지방족 탄화수소기, 1가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합이다.R b is a substituted or unsubstituted monovalent C1 to C20 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted monovalent C3 to C20 saturated alicyclic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted 1 containing one or more double bonds or triple bonds A valent C2 to C20 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a monovalent substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic hydrocarbon group, or a combination thereof.

상기 R1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기, 또는 이들의 조합일 수 있고,The R 1 may be a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group, or a combination thereof,

상기 X1 내지 X3는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 2가의 C1 내지 C8 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C6 포화 지환족 탄화수소기, 1 또는 2의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 2가의 C2 내지 C8 불포화 지방족 탄화수소기, 2가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴렌기, 또는 이들의 조합일 수 있고,X 1 to X 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted divalent C1 to C8 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted divalent C3 to C6 saturated alicyclic hydrocarbon group, or a double bond of 1 or 2 Or a substituted or unsubstituted divalent C2 to C8 unsaturated aliphatic hydrocarbon group including a triple bond, a divalent substituted or unsubstituted C6 to C10 arylene group, or a combination thereof,

상기 Rb는 치환 또는 비치환된 1가의 C1 내지 C10 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 1가의 C3 내지 C10 포화 지환족 탄화수소기, 1 또는 2의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 1가의 C2 내지 C10 불포화 지방족 탄화수소기, 1가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합일 수 있다.Wherein R b is a substituted or unsubstituted monovalent C1 to C10 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted monovalent C3 to C10 saturated alicyclic hydrocarbon group, substituted or unsubstituted including 1 or 2 double bonds or triple bonds It may be a cyclic monovalent C2 to C10 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a monovalent substituted or unsubstituted C6 to C10 aromatic hydrocarbon group, or a combination thereof.

상기 R1은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 아이소프로필기, tert-부틸기, 2,2-디메틸프로필기, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 페닐기, 톨릴기, 크실렌기, 벤질기, 또는 이들의 조합일 수 있고,R 1 is a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, isopropyl group, tert-butyl group, 2,2-dimethylpropyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, phenyl group, tol It may be a reel group, a xylene group, a benzyl group, or a combination thereof,

상기 X1 내지 X3는 각각 독립적으로 단일결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 사이클로부틸렌기, 사이클로펜틸렌기, 사이클로헥실렌기, 에테닐렌기, 프로페닐렌기, 에타이닐렌기, 프로파이닐렌기, 페닐렌기, 또는 이들의 조합일 수 있고,X 1 to X 3 are each independently a single bond, methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, cyclobutylene group, cyclopentylene group, cyclohexylene group, ethenylene group, propenylene group, ethynylene group, It may be a propynylene group, a phenylene group, or a combination thereof,

상기 Rb는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 아이소프로필기, tert-부틸기, 2,2-디메틸프로필기, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 에타이닐기, 프로파이닐기, 부타이닐기, 페닐기, 톨릴기, 크실렌기, 벤질기, 또는 이들의 조합일 수 있다.R b is a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, isopropyl group, tert-butyl group, 2,2-dimethylpropyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, ethenyl group, It may be a propenyl group, a butenyl group, an ethynyl group, a propynyl group, a butynyl group, a phenyl group, a tolyl group, a xylene group, a benzyl group, or a combination thereof.

상기 R1은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, tert-부틸기, 페닐기, 및 벤질기 중 어느 하나일 수 있고,R 1 may be any one of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a phenyl group, and a benzyl group,

상기 X1 내지 X3는 각각 독립적으로 단일결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 및 부틸렌기 중 어느 하나일 수 있고,The X 1 to X 3 may each independently be any one of a single bond, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group,

상기 Y1은 C(-Ra)일 수 있고,The Y 1 may be C(-R a ),

상기 Ra는 수소일 수 있다.The R a may be hydrogen.

상기 X1은 메틸렌기이고,X 1 is a methylene group,

상기 X2는 단일결합이고,X 2 is a single bond,

상기 X3는 단일결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 및 부틸렌기 중 어느 하나일 수 있다.X 3 may be any one of a single bond, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.

상기 X1 내지 X3는 모두 동일할 수 있다.All of X 1 to X 3 may be the same.

상기 반도체 포토 레지스트용 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물 1 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.The composition for a semiconductor photoresist may include 1 to 20% by weight of the organometallic compound represented by Formula 1, based on the total weight of the composition.

상기 반도체 포토 레지스트용 조성물은 계면활성제, 가교제, 레벨링제, 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The composition for a semiconductor photoresist may further include a surfactant, a crosslinking agent, a leveling agent, or an additive of a combination thereof.

다른 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계;A method of forming a pattern according to another embodiment may include forming a layer to be etched on a substrate;

상기 식각 대상 막 위에 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물을 적용하여 포토 레지스트 막을 형성하는 단계;Forming a photoresist film by applying the composition for a semiconductor photoresist according to any one of claims 1 to 11 on the etching target film;

상기 포토 레지스트 막을 패터닝하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및Forming a photoresist pattern by patterning the photoresist layer; And

상기 포토 레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 식각 대상막을 식각하는 단계를 포함한다.And etching the target layer to be etched using the photoresist pattern as an etching mask.

상기 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 5nm 내지 150nm 파장의 광을 사용할 수 있다.In forming the photoresist pattern, light having a wavelength of 5 nm to 150 nm may be used.

상기 기판과 상기 포토 레지스트 막 사이에 형성되는 레지스트 하층막을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.It may further include providing a resist underlayer film formed between the substrate and the photoresist film.

상기 포토 레지스트 패턴은 5 nm 내지 100 nm의 폭을 가질 수 있다.The photoresist pattern may have a width of 5 nm to 100 nm.

일 구현예에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물은 보관안정성 및 패턴형성성 특성이 우수하고, 이를 이용하면 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지더라도 패턴이 무너지지 않는 포토 레지스트 패턴을 제공할 수 있다.The composition for a semiconductor photoresist according to an embodiment has excellent storage stability and pattern formation characteristics, 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 포토 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 photoresist according to an exemplary 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, a description of a function or configuration that is 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 have been 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 in order to clearly express various layers and regions. In addition, in the drawings, the thickness of some layers and regions is exaggerated for convenience of description. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "above" or "on" another part, this includes not only the case where the other part is "directly over" but also the case where there is another part in the middle.

본 기재에서, "치환"이란 수소 원자가 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 시아노기, 니트로기, -NRR’(여기서, R 및 R’은, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 포화 또는 불포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 포화 또는 불포화 지환족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 탄화수소기이다), -SiRR’R” (여기서, R, R’, 및 R”은, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 포화 또는 불포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 포화 또는 불포화 지환족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 탄화수소기이다), C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 할로알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 또는 이들의 조합으로 치환된 것을 의미한다. "비치환"이란 수소 원자가 다른 치환기로 치환되지 않고 수소 원자로 남아있는 것을 의미한다.In the present description, "substituted" means that the hydrogen atom is deuterium, halogen group, hydroxy group, cyano group, nitro group, -NRR' (wherein R and R'are each independently hydrogen, substituted or unsubstituted C1 to C30 saturated Or an unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbon group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic hydrocarbon group), -SiRR'R” (here, R, R', And R” is each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbon group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic hydrocarbon group), C1 to C30 alkyl group, C1 to C10 haloalkyl group, C1 to C10 alkylsilyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C6 to C30 aryl group, C1 to C20 alkoxy group, or a combination thereof Means that. "Unsubstituted" means that a hydrogen atom remains a hydrogen atom without being substituted with another substituent.

본 명세서에서, "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.In the present specification, "hetero", unless otherwise defined, means that one functional group contains 1 to 3 heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S, and P, and the rest are carbon. .

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.In the present specification, "alkyl (alkyl) group" means a straight-chain or branched-chain aliphatic hydrocarbon group unless otherwise defined. The alkyl group may be a "saturated alkyl group" that does not contain any double bonds or triple bonds.

상기 알킬기는 C1 내지 C20인 알킬기일 수 있다. 예를 들어, 상기 알킬기는 C1 내지 C10 알킬기, C1 내지 C8 알킬기, C1 내지 C6 알킬기, 또는 C1 내지 C4 알킬기일 수 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, sec-부틸, 또는 tert-부틸기일 수 있다.The alkyl group may be a C1 to C20 alkyl group. For example, the alkyl group may be a C1 to C10 alkyl group, a C1 to C8 alkyl group, a C1 to C6 alkyl group, or a C1 to C4 alkyl group. For example, the C1 to C4 alkyl group may be a methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, or tert-butyl group.

본 명세서에서, "포화 지방족 탄화수소기"란, 별도의 정의가 없는 한, 분자 내 탄소와 탄소원자 사이의 결합이 단일결합으로 이루어진 탄화수소기를 의미한다. In the present specification, the "saturated aliphatic hydrocarbon group" means a hydrocarbon group in which a bond between a carbon atom and a carbon atom in a molecule is a single bond unless otherwise defined.

상기 포화 지방족 탄화수소기는 C1 내지 C20 포화 지방족 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, 상기 포화 지방족 탄화수소기는 C1 내지 C10 포화 지방족 탄화수소기, C1 내지 C8 포화 지방족 탄화수소기, C1 내지 C6 포화 지방족 탄화수소기 C1 내지 C4 포화 지방족 탄화수소기, C1 내지 C2 포화 지방족 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, C1 내지 C6 포화 지방족 탄화수소기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-부틸기, 아이소부틸기, sec-부틸기, 2,2-디메틸프로필기 또는 tert-부틸기일 수 있다.The saturated aliphatic hydrocarbon group may be a C1 to C20 saturated aliphatic hydrocarbon group. For example, the saturated aliphatic hydrocarbon group may be a C1 to C10 saturated aliphatic hydrocarbon group, a C1 to C8 saturated aliphatic hydrocarbon group, a C1 to C6 saturated aliphatic hydrocarbon group, a C1 to C4 saturated aliphatic hydrocarbon group, and a C1 to C2 saturated aliphatic hydrocarbon group. For example, the C1 to C6 saturated aliphatic hydrocarbon group may be a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a 2,2-dimethylpropyl group, or a tert-butyl group. .

본 명세서에서, "포화 지환족 탄화수소기"란, 분자 중의 탄소와 탄소원자 사이의 결합이 단일 결합으로 이루어진 고리를 포함하는 탄화수소기를 의미한다. In the present specification, the "saturated alicyclic hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group including a ring in which a bond between a carbon atom and a carbon atom in a molecule is formed of a single bond.

상기 포화 지환족 탄화수소기는 C3 내지 C10 포화 지환족 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, 상기 포화 지환족 탄화수소기는 C3 내지 C8 포화 지환족 탄화수소기, C3 내지 C6 포화 지환족 탄화수소기, C3 내지 C5 포화 지환족 탄화수소기, C3 또는 C4 포화 지환족 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, C3 내지 C6 포화 지환족 탄화수소기는 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기일 수 있다.The saturated alicyclic hydrocarbon group may be a C3 to C10 saturated alicyclic hydrocarbon group. For example, the saturated alicyclic hydrocarbon group may be a C3 to C8 saturated alicyclic hydrocarbon group, a C3 to C6 saturated alicyclic hydrocarbon group, a C3 to C5 saturated alicyclic hydrocarbon group, a C3 or C4 saturated alicyclic hydrocarbon group. For example, the C3 to C6 saturated alicyclic hydrocarbon group may be a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, or a cyclohexyl group.

본 명세서에서, "불포화 지방족 탄화수소기"란, 분자중의 탄소와 탄소원자사이의 결합이 이중 결합, 삼중 결합, 또는 이들의 조합인 결합을 포함하는 탄화수소기를 의미한다.In the present specification, the "unsaturated aliphatic hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group including a bond in which a bond between a carbon atom and a carbon atom in a molecule is a double bond, a triple bond, or a combination thereof.

상기 불포화 지방족 탄화수소기는 C2 내지 C20 불포화 지방족 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, 상기 불포화 지방족 탄화수소기는 C2 내지 C10 불포화 지방족 탄화수소기, C2 내지 C8 불포화 지방족 탄화수소기, C2 내지 C6 불포화 지방족 탄화수소기, C2 내지 C4 불포화 지방족 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, C2 내지 C4 불포화 지방족 탄화수소기는 바이닐기, 에타이닐기, 알릴기, 1-프로페닐기, 2-프로페닐기, 1-프로파이닐기, 2-프로파이닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-부타이닐기, 2-부타이닐기, 3-부타이닐기 일 수 있다.The unsaturated aliphatic hydrocarbon group may be a C2 to C20 unsaturated aliphatic hydrocarbon group. For example, the unsaturated aliphatic hydrocarbon group may be a C2 to C10 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a C2 to C8 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a C2 to C6 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, and a C2 to C4 unsaturated aliphatic hydrocarbon group. For example, a C2 to C4 unsaturated aliphatic hydrocarbon group is a vinyl group, ethynyl group, allyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butenyl group, 2-bute It may be a nil group, a 3-butenyl group, a 1-butynyl group, a 2-butynyl group, and a 3-butynyl group.

본 명세서에서, "불포화 지환족 탄화수소기"란, 이중 결합 또는 삼중 결합인 탄소 원자 사이의 결합을 포함하는 고리를 포함하는 탄화수소기를 의미한다. In the present specification, the "unsaturated alicyclic hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group including a ring including a bond between carbon atoms that is a double bond or a triple bond.

상기 불포화 지환족 탄화수소기는 C3 내지 C10 불포화 지환족 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, 상기 불포화 지환족 탄화수소기는 C3 내지 C8 불포화 지환족 탄화수소기, C3 내지 C6 불포화 지환족 탄화수소기, C3 내지 C5 불포화 지환족 탄화수소기, C3 또는 C4 불포화 지환족 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, C3 내지 C6 불포화 지환족 탄화수소기는 1-사이클로프로페닐기, 2-사이클로프로페닐기, 1-사이클로부테닐기, 2-사이클로부테닐기, 1-사이클로펜테닐기, 2-사이클로펜테닐기, 3-사이클로펜테닐기, 1-사이클로헥세닐기, 2-사이클로헥세닐기, 3-사이클로헥세닐기 일 수 있다.The unsaturated alicyclic hydrocarbon group may be a C3 to C10 unsaturated alicyclic hydrocarbon group. For example, the unsaturated alicyclic hydrocarbon group may be a C3 to C8 unsaturated alicyclic hydrocarbon group, a C3 to C6 unsaturated alicyclic hydrocarbon group, a C3 to C5 unsaturated alicyclic hydrocarbon group, and a C3 or C4 unsaturated alicyclic hydrocarbon group. For example, a C3 to C6 unsaturated alicyclic hydrocarbon group is 1-cyclopropenyl group, 2-cyclopropenyl group, 1-cyclobutenyl group, 2-cyclobutenyl group, 1-cyclopentenyl group, 2-cyclopentenyl group, 3- It may be a cyclopentenyl group, a 1-cyclohexenyl group, a 2-cyclohexenyl group, or a 3-cyclohexenyl group.

본 명세서에서, "방향족 탄화수소기"란, 분자 내에 방향족 고리기를 포함하는 탄화수소기를 의미한다.In the present specification, the "aromatic hydrocarbon group" means a hydrocarbon group containing an aromatic ring group in the molecule.

상기 방향족 탄화수소기는 C6 내지 C10 방향족 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, 상기 방향족 탄화수소기는 페닐기, 또는 나프탈렌기일 수 있다.The aromatic hydrocarbon group may be a C6 to C10 aromatic hydrocarbon group. For example, the aromatic hydrocarbon group may be a phenyl group or a naphthalene group.

본 명세서에서, “알케닐(alkenyl)기”란, 별도의 정의가 없는 한, 직쇄형 또는 분지쇄형의 지방족 탄화수소기로서, 하나 이상의 이중결합을 포함하고 있는 지방족 불포화 알케닐(unsaturated alkenyl)기를 의미한다.In the present specification, the term “alkenyl group” refers to an aliphatic unsaturated alkenyl group containing one or more double bonds as a linear or branched aliphatic hydrocarbon group unless otherwise defined. do.

본 기재에서 "사이클로알킬(cycloalkyl)기"란 별도의 정의가 없는 한, 1가의 고리형 지방족 포화 탄화수소기를 의미한다.As used herein, the term "cycloalkyl group" means a monovalent cyclic aliphatic saturated hydrocarbon group unless otherwise defined.

본 기재에서, "아릴(aryl)기"는, 고리형인 치환기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미하고, 모노사이클릭 또는 융합 고리 폴리사이클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.In the present description, "aryl group" refers to a substituent in which all elements of a cyclic substituent have a p-orbital, and these p-orbitals form a conjugation, and are monocyclic or fused. It contains a ring polycyclic (i.e., a ring that shares adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.

본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물은 유기금속화합물 및 용매를 포함한다. 상기 유기금속화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The composition for a semiconductor photoresist according to an embodiment of the present invention includes an organometallic compound and a solvent. The organometallic compound may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

R1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 이들의 조합이고,R 1 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, or a combination thereof,

X1 내지 X3는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 2가의 C1 내지 C20 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C20 포화 지환족 탄화수소기, 하나 이상의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 2가의 C2 내지 C20 불포화 지방족 탄화수소기, 2가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합이고,X 1 to X 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted divalent C1 to C20 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted divalent C3 to C20 saturated alicyclic hydrocarbon group, at least one double bond or a triple bond A substituted or unsubstituted divalent C2 to C20 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a divalent substituted or unsubstituted C6 to C20 aromatic hydrocarbon group, or a combination thereof,

Y1은 C(-Ra) 또는 질소(N)이고,Y 1 is C(-R a ) or nitrogen (N),

Ra는 수소, 히드록시기(-OH), 또는 -ORb이고,R a is hydrogen, a hydroxy group (-OH), or -OR b ,

Rb는 치환 또는 비치환된 1가의 C1 내지 C20 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 1가의 C3 내지 C20 포화 지환족 탄화수소기, 하나 이상의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 1가의 C2 내지 C20 불포화 지방족 탄화수소기, 1가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합이다.R b is a substituted or unsubstituted monovalent C1 to C20 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted monovalent C3 to C20 saturated alicyclic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted 1 containing one or more double bonds or triple bonds A valent C2 to C20 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a monovalent substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic hydrocarbon group, or a combination thereof.

상기 유기금속화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 하나의 동종 유기금속화합물을 포함할 수 있고, 또는 2 이상의 서로 상이한 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물들의 혼합물을 포함할 수도 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물에 포함되는 주석(Sn)은 13.5 nm 에서 극자외선 광을 강하게 흡수하여 고에너지를 갖는 광에 대한 감도가 우수할 수 있다.The organometallic compound may include one homogeneous organometallic compound represented by Formula 1, or may include a mixture of two or more different organometallic compounds represented by Formula 1 above. Tin (Sn) contained in the organometallic compound represented by Chemical Formula 1 may strongly absorb extreme ultraviolet light at 13.5 nm, thereby exhibiting excellent sensitivity to light having high energy.

상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물은 3개의 알콕시기 및/또는 아릴옥시기가 주석(Sn) 원자에 결합되어 있고, 이들 알콕시기 및/또는 아릴옥시기는 모두 하나의 Y1에 연결되어 전체적으로 화합물이 고리구조를 이루는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 화합물은 3가의 알콕시 및/또는 아릴옥시 리간드가 도입된 유기금속화합물로서, 3가의 알콕시 및/또는 아릴옥시 리간드가 주석 금속과 결합하고 있어 유기 용매에 대한 용해도가 우수할 수 있다.In the organometallic compound represented by Formula 1, three alkoxy groups and/or aryloxy groups are bonded to a tin (Sn) atom, and all of these alkoxy groups and/or aryloxy groups are connected to one Y 1 , so that the compound as a whole is It is characterized by forming a ring structure. That is, the compound is an organometallic compound into which a trivalent alkoxy and/or aryloxy ligand is introduced, and since the trivalent alkoxy and/or aryloxy ligand is bonded to a tin metal, solubility in an organic solvent may be excellent.

또한, 3개의 알콕시기 및/또는 아릴옥시기가 모두 Y1에 연결되어 고리구조를 이룸에 따라, 상기 알콕시기 및/또는 아릴옥시기는 고리 내로 수분이 침투하는 것을 막을 수 있고, 결과적으로 고리구조가 주석(Sn)과 수분이 접촉하는 것을 막는 역할을 하게 되어 상기 화합물을 포함하는 반도체 포토 레지스트용 조성물은 수분에 대한 안정성, 즉 보관안정성이 우수할 수 있다.In addition, as all three alkoxy groups and/or aryloxy groups are connected to Y 1 to form a ring structure, the alkoxy group and/or aryloxy group can prevent moisture from penetrating into the ring, and as a result, the ring structure is Since tin (Sn) plays a role of preventing moisture from contacting, the composition for a semiconductor photoresist including the compound may have excellent stability against moisture, that is, storage stability.

상기 R1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기, 또는 이들의 조합일 수 있고, 구체적으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 아이소프로필기, tert-부틸기, 2,2-디메틸프로필기, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 페닐기, 톨릴기, 크실렌기, 벤질기, 또는 이들의 조합일 수 있고, 더욱 구체적으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, tert-부틸기, 페닐기, 및 벤질기 중 어느 하나일 수 있다.The R 1 may be a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group, or a combination thereof, specifically, a methyl group , Ethyl group, propyl group, butyl group, isopropyl group, tert-butyl group, 2,2-dimethylpropyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, phenyl group, tolyl group, xylene group, It may be a benzyl group, or a combination thereof, and more specifically, it may be any one of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a phenyl group, and a benzyl group.

상기 R1은 주석(Sn) 원소와 결합하여 상기 유기금속화합물의 유기 용매에 대한 용해성을 부여한다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물이 중합하여 형성되는 유기주석 중합체는 극자외선 노광 시 상기 Sn-R1 결합으로부터 R1 작용기가 해리되면서 라디칼을 생성하고, 이와 같이 생성된 라디칼은 추가 라디칼 반응으로 -Sn-O-Sn- 결합을 형성하여 유기주석 중합체간 축중합 반응을 개시함으로써, 일 구현예에 따른 조성물로부터 반도체 포토 레지스트가 형성되도록 한다. 따라서, 상기 R1 작용기를 포함하는 유기주석화합물을 포함하는 반도체 포토 레지스트용 조성물은 R1 작용기를 포함하지 않는 유기주석화합물을 포함하는 반도체 포토 레지스트용 조성물 보다 빛에 대한 감도 특성이 더욱 우수할 수 있다.The R 1 is combined with a tin (Sn) element to impart solubility of the organometallic compound in an organic solvent. In addition, the organotin polymer formed by polymerization of the organometallic compound represented by Formula 1 generates radicals as the R 1 functional group is dissociated from the Sn-R 1 bond when exposed to extreme ultraviolet rays, The radicals generated as described above form -Sn-O-Sn- bonds through an additional radical reaction to initiate a condensation polymerization reaction between organotin polymers, thereby forming a semiconductor photoresist from the composition according to an embodiment. Thus, semiconductor photo resist composition comprising an organic tin compound containing the R 1 functional group is the sensitivity to light than a composition for semiconductor photoresist comprises an organic tin compound which does not include the R 1 functional groups to more excellent have.

상기 X1 내지 X3는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 2가의 C1 내지 C8 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C6 포화 지환족 탄화수소기, 1 또는 2의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 2가의 C2 내지 C8 불포화 지방족 탄화수소기, 2가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴렌기, 또는 이들의 조합일 수 있고, 구체적으로, 각각 독립적으로 단일결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 사이클로부틸렌기, 사이클로펜틸렌기, 사이클로헥실렌기, 에테닐렌기, 프로페닐렌기, 에타이닐렌기, 프로파이닐렌기, 페닐렌기, 또는 이들의 조합일 수 있고, 더욱 구체적으로, 각각 독립적으로 단일결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 및 부틸렌기 중 어느 하나일 수 있다.X 1 to X 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted divalent C1 to C8 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted divalent C3 to C6 saturated alicyclic hydrocarbon group, or a double bond of 1 or 2 Or a substituted or unsubstituted divalent C2 to C8 unsaturated aliphatic hydrocarbon group including a triple bond, a divalent substituted or unsubstituted C6 to C10 arylene group, or a combination thereof, specifically, each independently a single bond , Methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, cyclobutylene group, cyclopentylene group, cyclohexylene group, ethenylene group, propenylene group, ethynylene group, propynylene group, phenylene group, or combinations thereof May be, and more specifically, each independently may be any one of a single bond, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.

상기 X1 내지 X3는 분자 내 3 개의 알콕시기가 하나의 Y1과 연결될 수 있도록 하는 연결기로서, 상기 X1 내지 X3가 포함하는 탄소 원자의 개수에 따라 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물의 고리 구조 내 사슬 길이가 결정될 수 있다. 따라서, X1 내지 X3가 포함하는 탄소 수가 많아질수록 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물의 분자의 크기는 더 커지게 되는데, 이때, X1 내지 X3가 포함하는 탄소 수가 지나치게 많아지는 경우, 예를 들어, 20 개 초과의 탄소 수를 갖는 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물의 분자 내 알콕시기 및 탄소 사슬의 수분 차단 효과가 감소할 수 있고, 결과적으로 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물을 포함하는 반도체 포토 레지스트용 조성물의 수분안정성, 즉 보관안정성 특성은 저하될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 X1 내지 X3가 포함하는 탄소 수가 많아져 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물의 부피가 지나치게 커지는 경우, 패턴 형성에 있어서 라인거칠기(LER)의 특성도 저하될 우려가 있다.The X 1 to X 3 are linking groups that allow three alkoxy groups in the molecule to be connected to one Y 1, and the organometallic compound represented by Formula 1 according to the number of carbon atoms contained in the X 1 to X 3 The length of the chain in the ring structure can be determined. Therefore, as the number of carbons contained in X 1 to X 3 increases, the size of the molecule of the organometallic compound represented by Chemical Formula 1 increases. In this case, when the number of carbons contained in X 1 to X 3 increases , For example, when the number of carbon atoms is more than 20, the moisture blocking effect of the alkoxy group and carbon chain in the molecule of the organometallic compound represented by Formula 1 may be reduced, and as a result, represented by Formula 1 Moisture stability, that is, storage stability characteristics of the composition for a semiconductor photoresist including an organometallic compound may be deteriorated. In addition, when the volume of the organometallic compound represented by Chemical Formula 1 becomes too large due to the large number of carbons contained in X 1 to X 3, there is a concern that the characteristics of line roughness (LER) in pattern formation may also be deteriorated.

일 실시예에서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물의 상기 X1은 메틸렌기이고, 상기 X2는 단일결합이고, 상기 X3는 단일결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 및 부틸렌기 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 X1 내지 X3은 모두 동일할 수 있다. In one embodiment, X 1 of the organometallic compound represented by Formula 1 is a methylene group, X 2 is a single bond, and X 3 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group. It may be any one of, and all of X 1 to X 3 may be the same.

일 실시예에서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물은 상기 X1 내지 X3가 모두 단일결합은 아닐 수 있다. 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물은 X1 내지 X3 중 하나 또는 두 개가 단일결합이고, 나머지는 단일결합이 아닌 상기 나열한 기들 중 하나일 수 있다.In an embodiment, in the organometallic compound represented by Formula 1, all of X 1 to X 3 may not be a single bond. That is, in the organometallic compound represented by Formula 1, one or two of X 1 to X 3 may be a single bond, and the rest may be one of the groups listed above, not a single bond.

Rb는 치환 또는 비치환된 1가의 C1 내지 C10 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 1가의 C3 내지 C10 포화 지환족 탄화수소기, 1 또는 2의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 1가의 C2 내지 C10 불포화 지방족 탄화수소기, 1가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합일 수 있고, 구체적으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 아이소프로필기, tert-부틸기, 2,2-디메틸프로필기, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 에타이닐기, 프로파이닐기, 부타이닐기, 페닐기, 톨릴기, 크실렌기, 벤질기, 또는 이들의 조합일 수 있다.R b is a substituted or unsubstituted monovalent C1 to C10 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted monovalent C3 to C10 saturated alicyclic hydrocarbon group, substituted or unsubstituted including one or two double bonds or triple bonds A monovalent C2 to C10 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a monovalent substituted or unsubstituted C6 to C10 aromatic hydrocarbon group, or a combination thereof, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an isopropyl group, tert-butyl group, 2,2-dimethylpropyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, ethenyl group, propenyl group, butenyl group, ethynyl group, propynyl group, butynyl group, phenyl group, It may be a tolyl group, a xylene group, a benzyl group, or a combination thereof.

한편, 상기 유기금속화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.Meanwhile, the organometallic compound may be represented by Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 2에서,In Chemical Formula 2,

R1은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, tert-부틸기, 페닐기, 및 벤질기 중 어느 하나이고,R 1 is any one of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a phenyl group, and a benzyl group,

X3는 단일결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 및 부틸렌기 중 어느 하나이다.X 3 is any one of a single bond, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.

구체적으로, 일 구현예에 따른 유기금속화합물은 하기 화학식 3 내지 화학식 8 중 어느 하나로 표시될 수 있다.Specifically, the organometallic compound according to an embodiment may be represented by any one of Formulas 3 to 8 below.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00006
Figure pat00006

[화학식 6][Formula 6]

Figure pat00007
Figure pat00007

[화학식 7][Formula 7]

Figure pat00008
Figure pat00008

[화학식 8][Formula 8]

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 반도체 포토 레지스트용 조성물은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물을 1 내지 20 중량%, 예를 들어, 1 내지 19 중량%, 예를 들어, 1 내지 18 중량%, 예를 들어, 1 내지 17 중량%, 예를 들어, 1 내지 16 중량%, 예를 들어, 1 내지 15 중량%, 예를 들어, 1 내지 14 중량%, 예를 들어, 1 내지 13 중량%, 예를 들어, 1 내지 12 중량%, 예를 들어, 1 내지 11 중량%, 예를 들어, 1 내지 10 중량%, 예를 들어, 1 내지 8 중량%, 예를 들어, 1 내지 6 중량%, 예를 들어, 1 내지 5 중량%, 예를 들어, 1 내지 3 중량%를 포함할 수 있다. 반도체 포토 레지스트용 조성물이 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물을 상기 중량% 범위로 포함하는 경우, 상기 반도체 포토 레지스트용 조성물의 수분안정성, 즉 보관안정성이 더욱 향상 될 수 있다.The composition for a semiconductor photoresist contains 1 to 20% by weight, for example, 1 to 19% by weight, for example, 1 to 18% by weight of the organometallic compound represented by Formula 1, based on the total weight of the composition. %, for example 1 to 17% by weight, for example 1 to 16% by weight, for example 1 to 15% by weight, for example 1 to 14% by weight, for example 1 to 13% by weight %, for example 1 to 12% by weight, for example 1 to 11% by weight, for example 1 to 10% by weight, for example 1 to 8% by weight, for example 1 to 6% by weight %, for example, 1 to 5% by weight, for example, 1 to 3% by weight. When the composition for a semiconductor photoresist contains the organometallic compound represented by Formula 1 in the weight% range, moisture stability, that is, storage stability, of the composition for semiconductor photoresist may be further improved.

일 구현예에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물에 포함되는 용매는 유기용매일 수 있으며, 일 예로, 방향족 화합물류(예를 들어, 자일렌, 톨루엔), 알콜류(예를 들어, 4-메틸-2-펜탄올, 4-메틸-2-프로판올, 1-부탄올, 메탄올, 이소프로필 알콜, 1-프로판올), 에테르류(예를 들어, 아니솔, 테트라하이드로푸란), 에스테르류(n-부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸 아세테이트, 에틸 락테이트), 케톤류(예를 들어, 메틸 에틸 케톤, 2-헵타논), 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The solvent included in the composition for a semiconductor photoresist according to an embodiment may be an organic solvent, for example, aromatic compounds (eg, xylene, toluene), alcohols (eg, 4-methyl-2- Pentanol, 4-methyl-2-propanol, 1-butanol, methanol, isopropyl alcohol, 1-propanol), ethers (e.g., anisole, tetrahydrofuran), esters (n-butyl acetate, propylene Glycol monomethyl ether acetate, ethyl acetate, ethyl lactate), ketones (eg, methyl ethyl ketone, 2-heptanone), mixtures thereof, and the like, but are not limited thereto.

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

상기 수지로는 하기 그룹 1에 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 pat00010
Figure 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 semiconductor resist composition.

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, 또는 이들의 조합을 들 수 있다.On the other hand, the composition for a semiconductor resist according to an embodiment is preferably made of the aforementioned 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, leveling agents, or combinations thereof.

계면활성제는 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The surfactant may be, for example, an alkylbenzenesulfonic acid salt, an alkylpyridinium salt, polyethylene glycol, a quaternary ammonium salt, or a combination thereof, but is not limited thereto.

가교제는 예컨대 멜라민계 가교제, 치환요소계 가교제, 또는 폴리머계 가교제 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, 또는 메톡시메틸화 티오요소 등의 화합물을 사용할 수 있다.The crosslinking agent may be a melamine-based crosslinking agent, a substituted urea crosslinking agent, or a polymer-based crosslinking agent, 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, 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 manner 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 (예컨대 반도체 레지스트용 조성물의 기판과의 접착력 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 (for example, to improve the adhesion of the semiconductor resist composition 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 않거나, 패턴 무너짐이 발생할 위험을 크게 줄일 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. The semiconductor resist composition may significantly reduce the risk of pattern collapse or pattern collapse 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, 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, a fine pattern having a width of 5 nm to 30 nm, for example For example, in order to form a fine pattern having a width of 5 nm to 20 nm, a photoresist process using light of a wavelength of 5 nm to 150 nm, for example, a photoresist using light of a wavelength of 5 nm to 100 nm Process, e.g., photoresist process using light with a wavelength of 5 nm to 80 nm, e.g., photoresist process using light with a wavelength of 5 nm to 50 nm, e.g. with a wavelength of 5 nm to 30 nm It can be used in a photoresist process using light of, 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 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 composition for a semiconductor resist 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 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 a 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 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. 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.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. However, one embodiment is not necessarily limited thereto, and various known coating methods, such as spray coating, dip coating, knife edge coating, printing methods, such as inkjet printing and screen printing, may be used.

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° C. to about 500° C., and for example, at about 100° C. 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 104. The photoresist film 106 may be in a form obtained by coating the above-described semiconductor resist composition 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 the 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 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. For example, examples of light that can be used in the exposure process include light having a short wavelength such as an activated irradiation i-line (wavelength 365 nm), a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), as well as EUV ( Extreme UltraViolet; wavelength 13.5 nm), E-Beam (electron beam) and other high-energy wavelength light.

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. 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 a light having a high energy wavelength such as EUV (Extreme UltraViolet; wavelength 13.5 nm), E-Beam (electron beam), etc. I can.

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. The exposed region 106a of the photoresist film 106 has a different solubility than the unexposed region 106b of the photoresist film 106 as a polymer is formed by a crosslinking reaction such as condensation between organometallic compounds. .

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-햅타논(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. 4 shows a photoresist pattern 108 formed by dissolving and removing the photoresist film 106b corresponding to the unexposed area using a developer. Specifically, by dissolving and removing the photoresist film 106b corresponding to the unexposed region using an organic solvent such as 2-heptanone, the photoresist pattern corresponding to the negative tone image ( 108) is completed.

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-햅타논 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.As described above, the developer used in the pattern formation method according to the exemplary embodiment may be an organic solvent. As an example of an organic solvent used in the pattern formation method according to an embodiment, ketones such as methyl ethyl ketone, acetone, cyclohexanone, and 2-haptanone, 4-methyl-2-propanol, 1-butanol, isopropanol, Alcohols such as 1-propanol and methanol, propylene glycol monomethyl ester acetate, ethyl acetate, ethyl lactate, n-butyl acetate, esters such as butyrolactone, aromatic compounds such as benzene, xylene, toluene, or these A combination of is mentioned.

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.However, the photoresist pattern according to the exemplary embodiment is not necessarily limited to being formed as a negative tone image, and may be formed to have a positive tone image. In this case, as a developer that can be used to form a positive tone image, a quaternary ammonium hydroxide composition such as tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, or a combination thereof, etc. Can be lifted.

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.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), The photoresist pattern 108 formed by exposure to light having high energy such as an E-Beam (electron beam) or the like may have a width of 5 nm to 100 nm. For example, the photoresist pattern 108, 5 nm to 90 nm, 5 nm to 80 nm, 5 nm to 70 nm, 5 nm to 60 nm, 10 nm to 50 nm, 10 nm to 40 nm, 10 nm It may be formed in a width of 30 nm, 10 nm to 20 nm thick.

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.On the other hand, the photoresist pattern 108 has a half-pitch of about 50 nm or less, such as 40 nm or less, such as 30 nm or less, such as 25 nm or less, and about 10 nm or less, It may have a pitch having a line width roughness of about 5 nm or less.

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 thin film 102 may be etched 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 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. 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 5 nm to 90 nm, 5 nm to 80 nm, 5 nm to 70 nm, 5 It may have a width of nm to 60 nm, 10 nm to 50 nm, 10 nm to 40 nm, 10 nm to 30 nm, 10 nm to 20 nm, and more specifically, may be formed to a width of 20 nm or less.

이하, 상술한 반도체 포토 레지스트용 조성물의 제조에 관한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples of the preparation of the composition for a semiconductor photoresist described above. However, the technical features of the present invention are not limited by the following examples.

유기금속화합물 제조Manufacture of organometallic compounds

합성예 1: 화학식 3으로 표시되는 화합물의 합성Synthesis Example 1: Synthesis of a compound represented by Formula 3

100 ml 둥근 바닥 플라스크에 nBuSnCl3(8.5g, 30 mmol)와 30ml의 톨루엔(toluene)을 투입하여 용해하고, 0℃ 조건에서 트리에틸아민(triethylamine) (9.4g, 93 mmol), 글리세롤(glycerol) (2.8g, 30mmol)을 각각 순차적으로 천천히 투입한다. 상온에서 12 시간 동안 교반 후, 생성된 염을 필터로 제거한 여액을 농축하고 진공 증류로 용매를 완전히 제거하여 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 72%의 수율로 얻는다.In a 100 ml round-bottom flask, nBuSnCl 3 (8.5 g, 30 mmol) and 30 ml of toluene were added to dissolve, and triethylamine (9.4 g, 93 mmol) and glycerol were dissolved at 0°C. (2.8g, 30mmol) is slowly added in sequence, respectively. After stirring at room temperature for 12 hours, the resulting salt was removed by a filter and the filtrate was concentrated and the solvent was completely removed by vacuum distillation to obtain a compound represented by the following formula (3) in a yield of 72%.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00011
Figure pat00011

합성예 2: 화학식 4로 표시되는 화합물의 합성Synthesis Example 2: Synthesis of a compound represented by Formula 4

합성예 1에서 nBuSnCl3 대신 iPrSnCl3를 사용한 것 이외에는 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 68% 수율로 얻는다.Except for using iPrSnCl 3 instead of nBuSnCl 3 in Synthesis Example 1, synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain a compound represented by Formula 4 in 68% yield.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00012
Figure pat00012

합성예 3: 화학식 5로 표시되는 화합물의 합성Synthesis Example 3: Synthesis of a compound represented by Chemical Formula 5

100 ml 둥근 바닥 플라스크에 tBuSn(NEt2)3(11.8g, 30 mmol)와 40 ml의 톨루엔(toluene)을 투입하여 용해하고, 0℃ 조건에서 글리세롤(glycerol) (2.8g, 30mmol)을 천천히 투입한다. 상온에서 12 시간 동안 교반 후, 진공 증류로 용매를 완전히 제거하여 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 83% 수율로 얻는다. TBuSn(NEt 2 ) 3 (11.8g, 30 mmol) and 40 ml of toluene were added to a 100 ml round bottom flask to dissolve, and glycerol (2.8 g, 30 mmol) was slowly added under the conditions of 0°C. do. After stirring at room temperature for 12 hours, the solvent is completely removed by vacuum distillation to obtain a compound represented by the following formula (5) in 83% yield.

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00013
Figure pat00013

합성예 4: 화학식 6으로 표시되는 화합물의 합성Synthesis Example 4: Synthesis of a compound represented by Formula 6

합성예 1에서 nBuSnCl3 대신 BnSnCl3를 사용한 것 이외에는 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 87% 수율로 얻는다.Except for using BnSnCl 3 instead of nBuSnCl 3 in Synthesis Example 1, synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain a compound represented by Formula 6 below in 87% yield.

[화학식 6][Formula 6]

Figure pat00014
Figure pat00014

합성예 5: 화학식 7로 표시되는 화합물의 합성Synthesis Example 5: Synthesis of a compound represented by Chemical Formula 7

합성예 1에서 nBuSnCl3 대신 BnSnCl3를, 글리세롤(glycerol) 대신 1,2,4-butantriol을 사용한 것 이외에는 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 80% 수율로 얻는다.In Synthesis Example 1, except for using BnSnCl 3 instead of nBuSnCl 3 and 1,2,4-butantriol instead of glycerol, the compound was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain a compound represented by the following formula (7) in 80% yield.

[화학식 7][Formula 7]

Figure pat00015
Figure pat00015

합성예 6: 화학식 8로 표시되는 화합물의 합성Synthesis Example 6: Synthesis of a compound represented by Formula 8

합성예 1에서 nBuSnCl3 대신 BnSnCl3를, 글리세롤(glycerol) 대신 1,2,6-hexanetriol을 사용한 것 이외에는 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 8로 표시되는 화합물을 78% 수율로 얻는다.In Synthesis Example 1, except for using BnSnCl 3 instead of nBuSnCl 3 and 1,2,6-hexanetriol instead of glycerol, it was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain a compound represented by Chemical Formula 8 in 78% yield.

[화학식 8][Formula 8]

Figure pat00016
Figure pat00016

비교합성예 1: 화학식 9로 표시되는 화합물의 합성Comparative Synthesis Example 1: Synthesis of a compound represented by Formula 9

nBuSnCl3 (8.5 g, 30 mmol)를 무수 펜탄에 녹이고 온도를 0℃로 낮춘다. 이후, triethylamine(10.0 g, 99 mmol)을 천천히 적가한 후, 에탄올(4.2 g, 90 mmol)을 첨가하고 상온에서 5시간 교반한다. 반응이 종료되면 여과하고 농축 후, 진공 건조하여 하기 화학식 9로 표현되는 화합물을 40% 수율로 얻는다.nBuSnCl 3 (8.5 g, 30 mmol) was dissolved in anhydrous pentane and the temperature was lowered to 0°C. Thereafter, triethylamine (10.0 g, 99 mmol) was slowly added dropwise, ethanol (4.2 g, 90 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours. When the reaction is complete, it is filtered, concentrated, and dried in vacuo to obtain a compound represented by the following formula (9) in 40% yield.

[화학식 9][Formula 9]

Figure pat00017
Figure pat00017

비교합성예 2: 화학식 10으로 표시되는 화합물의 합성Comparative Synthesis Example 2: Synthesis of a compound represented by Formula 10

비교합성예 1에서 nBuSnCl3 대신 iPrSnCl3를 사용한 것 이외에는 비교합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 10으로 표시되는 화합물을 63% 수율로 얻는다.Comparative nBuSnCl 3 instead of the synthesis in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1 except that there was used the iPrSnCl 3 in Synthesis Example 1 to obtain a compound represented by the formula (10) in 63% yield.

[화학식 10][Formula 10]

Figure pat00018
Figure pat00018

비교합성예 3: 화학식 11로 표시되는 화합물의 합성Comparative Synthesis Example 3: Synthesis of a compound represented by Formula 11

tBuSn(NEt2)3 (8.5g, 30 mmol)를 무수 펜탄에 녹이고 온도를 0℃로 낮춘다. 이후, 에탄올 (4.2g, 90 mmol)을 천천히 적가하고 상온에서 10시간 동안 교반한다. 반응이 종료되면 농축 후, 진공 건조하여 하기 화학식 11로 표현되는 화합물을 60% 수율로 얻는다.Dissolve tBuSn(NEt 2 ) 3 (8.5g, 30 mmol) in anhydrous pentane and lower the temperature to 0°C. Then, ethanol (4.2g, 90 mmol) was slowly added dropwise and stirred at room temperature for 10 hours. When the reaction is complete, the mixture is concentrated and dried in vacuo to obtain a compound represented by the following formula (11) in a yield of 60%.

[화학식 11][Formula 11]

Figure pat00019
Figure pat00019

비교합성예 4: 화학식 12로 표시되는 화합물의 합성Comparative Synthesis Example 4: Synthesis of a compound represented by Formula 12

비교합성예 1에서 nBuSnCl3 대신 BnSnCl3를 사용한 것 이외에는 비교합성예 1과동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 12로 표시되는 화합물을 61% 수율로 얻는다. Except for using BnSnCl 3 instead of nBuSnCl 3 in Comparative Synthesis Example 1, synthesis was performed in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1 to obtain a compound represented by the following Formula 12 in 61% yield.

[화학식 12][Formula 12]

Figure pat00020
Figure pat00020

실시예 1 내지 실시예 6: 포토 레지스트용 조성물의 제조 및 포토 레지스트 막 형성Examples 1 to 6: Preparation of photoresist composition and photoresist film formation

합성예 1 내지 합성예 6에서 얻어진 화학식 3 내지 화학식 8의 화합물을, 각각 xylene에 3 wt%의 농도로 녹이고, 0.1 ㎛ PTFE syringe filter로 여과하여 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 포토레지스트 조성물을 제조한다. The compounds of Chemical Formulas 3 to 8 obtained in Synthesis Examples 1 to 6 were dissolved in xylene at a concentration of 3 wt%, respectively, and filtered through a 0.1 μm PTFE syringe filter to prepare the photoresist compositions according to Examples 1 to 6 To manufacture.

네이티브-산화물 표면을 가지는 직경 4인치의 원형 실리콘 웨이퍼를 박막 증착용 기재로 사용하였으며, 상기 기판을 UV 오존 클리닝 시스템 하에서 10 분간 사전 처리한다. 이후, 상기 제조된 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물을 1,500 rpm 으로 30 초 동안 상기 사전 처리된 기판 위에 스핀 코팅하고, 핫플레이트 위에서 100℃로 120 초간 소성 (적용 후 소성, post-apply bake, PAB)하여 박막을 형성한다.A circular silicon wafer with a diameter of 4 inches having 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 prepared semiconductor photoresist composition according to Examples 1 to 6 was spin-coated on the pre-treated substrate at 1,500 rpm for 30 seconds, and fired on a hot plate at 100° C. for 120 seconds (fired after application, Post-apply bake, PAB) to form a thin film.

코팅 및 베이킹 후 필름의 두께는 편광계측법(ellipsometry)을 통해 측정하였으며, 측정된 두께는 약 24 nm였다.The thickness of the film after coating and baking was measured by ellipsometry, and the measured thickness was about 24 nm.

비교예 1 내지 비교예 4: 포토 레지스트용 조성물의 제조 및 포토 레지스트 막 형성Comparative Examples 1 to 4: Preparation of a composition for photoresist and formation of a photoresist film

비교합성예 1 내지 비교합성예 4에서 합성된 화학식 9 내지 화학식 12의 화합물을 자일렌(xylene)에 3 wt%의 농도로 녹인 후, 0.1 ㎛ PTFE 시린지 필터로 여과하여 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 반도체 레지스트용 조성물을 제조한다.After dissolving the compounds of Chemical Formulas 9 to 12 synthesized in Comparative Synthesis Examples 1 to 4 at a concentration of 3 wt% in xylene, filtered through a 0.1 μm PTFE syringe filter, and Comparative Examples 1 to 4 To prepare a composition for a semiconductor resist according to.

이후, 제조된 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 반도체 레지스트용 조성물에 대하여 전술한 실시예와 동일한 과정을 거쳐 기판 위에 박막을 형성한다. Thereafter, a thin film is formed on the substrate through the same process as in the above-described Example with respect to the prepared compositions for semiconductor resists according to Comparative Examples 1 to 4.

코팅 및 베이킹 후 필름의 두께는 편광계측법(ellipsometry)을 통해 측정하였으며, 측정된 두께는 약 23 nm였다.After coating and baking, the thickness of the film was measured by ellipsometry, and the measured thickness was about 23 nm.

(평가)(evaluation)

평가 1: 보관안정성 평가Evaluation 1: Storage stability evaluation

실시예 1 내지 실시예 6, 및 비교예 1 내지 비교예 4에서 제조된 반도체 포토 레지스트용 조성물에 대하여, 아래와 같은 기준으로 보관안정성을 평가하여, 하기 표 1에 표시하였다.For the compositions for semiconductor photoresists prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4, storage stability was evaluated based on the following criteria, and is shown in Table 1 below.

[보관안정성][Storage stability]

상온(0 ℃ 내지 30 ℃ 조건에서 실시예 1 내지 실시예 6, 및 비교예 1 내지비교예 4에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물을 특정 기간 방치 시, 침전이 발생되는 정도를 육안으로 관찰하여, 하기 보관 가능한 기준에 따라 2 단계로 평가하였다.When the compositions for semiconductor photoresists according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 are left at room temperature (0° C. to 30° C.) for a specific period of time, the degree of precipitation is observed with the naked eye. It was evaluated in two stages according to the archival criteria.

- ○: 1 개월 이상 보관 가능-○: Can be stored for more than 1 month

= X: 2 주 미만 보관 가능 = X: Can be stored for less than 2 weeks

평가 2: 패턴 형성성 평가Evaluation 2: Evaluation of pattern formation

실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물로 상기 실시예에서와 동일한 공정으로 웨이퍼를 제조하고, 이를 18 nm 라인 및 36 nm 피치의 간격 패턴으로 극자외광선(Extreme ultraviolet radiation)에 노출시킨다. 이때 사용한 장비는 Lawrence Berkeley National Laboratory Micro Exposure Tool, MET 3 이고, 13.5nm 파장 방사선, 쌍극자 조명 및 0.3의 개구수를 사용한다. 이후 레지스트와 기재를 핫플레이트(hotplate) 상에서 160 ℃ 에서 120 초 동안 노출 후 소성(post-exposure bake, PEB)한다. 소성된 필름을 현상액(2-heptanone)에 각각 30 초 동안 침지시킨 후, 동일한 현상제로 추가로 10초간 세정하여 네가티브 톤 이미지를 형성, 즉 비노출된 코팅 부분을 제거한다. 최종적으로 150 ℃, 120초 동안 핫플레이트(hotplate) 소성을 수행하여 공정을 종결한다. 현상된 레지스트 필름의 SEM 측정 결과 36nm 피치 상의 18nm 라인 이미지를 확인한다.A wafer was prepared by the same process as in the above example with the composition for a semiconductor photoresist according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4, and it was used as an extreme ultraviolet ray with a spacing pattern of 18 nm line and 36 nm pitch. (Extreme ultraviolet radiation) exposure. The equipment used at this time is Lawrence Berkeley National Laboratory Micro Exposure Tool, MET 3, and uses 13.5nm wavelength radiation, dipole illumination, and a numerical aperture of 0.3. Thereafter, the resist and the substrate are exposed on a hotplate at 160° C. for 120 seconds and then baked (post-exposure bake, PEB). The fired film is immersed in a developer (2-heptanone) for 30 seconds each, and then washed for an additional 10 seconds with the same developer to form a negative tone image, that is, to remove the unexposed coated portion. Finally, the process is terminated by performing hotplate firing at 150° C. for 120 seconds. As a result of SEM measurement of the developed resist film, an 18 nm line image on a 36 nm pitch was confirmed.

[한계 해상도][Limited Resolution]

- A: 18 nm 이하 -A: 18 nm or less

- B: 18 nm 초과-B: more than 18 nm

[라인 거칠기][Line roughness]

- A: 2.5 nm 이하-A: 2.5 nm or less

- B: 2.5 nm 초과-B: more than 2.5 nm

보관안정성Storage stability 한계 해상도Limit resolution 라인거칠기Line roughness 실시예 1Example 1 AA AA 실시예 2Example 2 AA AA 실시예 3Example 3 AA AA 실시예 4Example 4 AA AA 실시예 5Example 5 AA AA 실시예 6Example 6 AA AA 비교예 1Comparative Example 1 XX BB BB 비교예 2Comparative Example 2 XX AA BB 비교예 3Comparative Example 3 XX AA BB 비교예 4Comparative Example 4 XX BB BB

표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물은 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물에 비하여 보관안정성이 더 우수함을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the compositions for semiconductor photoresists according to Examples 1 to 6 have better storage stability than the compositions for semiconductor photoresists according to Comparative Examples 1 to 4.

표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물은 한계 해상도가 모두 18 nm 이하의 결과값을 보여 패턴 형성성이 우수한 반면, 비교예 1 및 비교예 4에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물은 한계 해상도가 18 nm 초과의 결과값을 보여 패턴 형성성이 우수하지 못함을 알 수 있다.Referring to Table 1, the compositions for semiconductor photoresists according to Examples 1 to 6 showed a result value of 18 nm or less for all of the limiting resolutions, so that the pattern formation property was excellent, whereas the semiconductors according to Comparative Examples 1 and 4 It can be seen that the photoresist composition exhibits a result value of more than 18 nm of the limit resolution, and thus does not have excellent pattern formation.

또한, 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물은 라인 칠기가 모두 2.5 nm 이하의 결과값을 보여 패턴 형성성이 우수한 반면, 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 반도체 포토 레지스트용 조성물은 라인 거칠기가 모두 2.5 nm 초과의 결과값을 보여 패턴 형성성이 우수하지 못함을 알 수 있다.In addition, the composition for a semiconductor photoresist according to Examples 1 to 6 showed excellent pattern formation properties as all of the line lacquers showed a result value of 2.5 nm or less, whereas the composition for a semiconductor photoresist according to Comparative Examples 1 to 4 It can be seen that all of the silver line roughness exceeded 2.5 nm, indicating that the pattern formation is not excellent.

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.In the above, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have knowledge. 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: 포토 레지스트 하층막 106: 포토 레지스트 막
106a: 노광된 영역 106b: 미노광된 영역
108: 포토 레지스트 패턴 112: 유기막 패턴
114: 박막 패턴
108: 포토 레지스트 패턴 112: 유기막 패턴
114: 박막 패턴
100: substrate 102: thin film
104: photoresist underlayer film 106: photoresist film
106a: exposed area 106b: unexposed area
108: photoresist pattern 112: organic film pattern
114: thin film pattern
108: photoresist pattern 112: organic film pattern
114: thin film pattern

Claims (12)

하기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물 및 용매를 포함하는 반도체 포토 레지스트용 조성물:
[화학식1]
Figure pat00021

상기 화학식 1에서,
R1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 이들의 조합이고,
X1 내지 X3는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 2가의 C1 내지 C20 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C20 포화 지환족 탄화수소기, 하나 이상의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 2가의 C2 내지 C20 불포화 지방족 탄화수소기, 2가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합이고,
Y1은 C(-Ra) 또는 질소(N)이고,
Ra는 수소, 히드록시기(-OH), 또는 -ORb이고,
Rb는 치환 또는 비치환된 1가의 C1 내지 C20 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 1가의 C3 내지 C20 포화 지환족 탄화수소기, 하나 이상의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 1가의 C2 내지 C20 불포화 지방족 탄화수소기, 1가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합이다.
A composition for a semiconductor photoresist comprising an organometallic compound represented by the following Formula 1 and a solvent:
[Formula 1]
Figure pat00021

In Formula 1,
R 1 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, or a combination thereof,
X 1 to X 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted divalent C1 to C20 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted divalent C3 to C20 saturated alicyclic hydrocarbon group, at least one double bond or a triple bond A substituted or unsubstituted divalent C2 to C20 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a divalent substituted or unsubstituted C6 to C20 aromatic hydrocarbon group, or a combination thereof,
Y 1 is C(-R a ) or nitrogen (N),
R a is hydrogen, a hydroxy group (-OH), or -OR b ,
R b is a substituted or unsubstituted monovalent C1 to C20 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted monovalent C3 to C20 saturated alicyclic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted 1 containing one or more double bonds or triple bonds A valent C2 to C20 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a monovalent substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic hydrocarbon group, or a combination thereof.
제1항에서,
R1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기, 또는 이들의 조합이고,
X1 내지 X3는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 2가의 C1 내지 C8 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C6 포화 지환족 탄화수소기, 1 또는 2의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 2가의 C2 내지 C8 불포화 지방족 탄화수소기, 2가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
Rb는 치환 또는 비치환된 1가의 C1 내지 C10 포화 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 1가의 C3 내지 C10 포화 지환족 탄화수소기, 1 또는 2의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 1가의 C2 내지 C10 불포화 지방족 탄화수소기, 1가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합인 반도체 포토 레지스트용 조성물.
In claim 1,
R 1 is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group, or a combination thereof,
X 1 to X 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted divalent C1 to C8 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted divalent C3 to C6 saturated alicyclic hydrocarbon group, 1 or 2 double bonds, or A substituted or unsubstituted divalent C2 to C8 unsaturated aliphatic hydrocarbon group including a triple bond, a divalent substituted or unsubstituted C6 to C10 arylene group, or a combination thereof,
R b is a substituted or unsubstituted monovalent C1 to C10 saturated aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted monovalent C3 to C10 saturated alicyclic hydrocarbon group, substituted or unsubstituted including one or two double bonds or triple bonds A composition for a semiconductor photoresist which is a monovalent C2 to C10 unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a monovalent substituted or unsubstituted C6 to C10 aromatic hydrocarbon group, or a combination thereof.
제1항에서,
R1은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 아이소프로필기, tert-부틸기, 2,2-디메틸프로필기, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 페닐기, 톨릴기, 크실렌기, 벤질기, 또는 이들의 조합이고,
X1 내지 X3는 각각 독립적으로 단일결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 사이클로부틸렌기, 사이클로펜틸렌기, 사이클로헥실렌기, 에테닐렌기, 프로페닐렌기, 에타이닐렌기, 프로파이닐렌기, 페닐렌기, 또는 이들의 조합이고,
Rb는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 아이소프로필기, tert-부틸기, 2,2-디메틸프로필기, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 에타이닐기, 프로파이닐기, 부타이닐기, 페닐기, 톨릴기, 크실렌기, 벤질기, 또는 이들의 조합인 반도체 포토 레지스트용 조성물.
In claim 1,
R 1 is a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, isopropyl group, tert-butyl group, 2,2-dimethylpropyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, phenyl group, tolyl group , Xylene group, benzyl group, or a combination thereof,
X 1 to X 3 are each independently a single bond, methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, cyclobutylene group, cyclopentylene group, cyclohexylene group, ethenylene group, propenylene group, ethynylene group, pro It is a pyylene group, a phenylene group, or a combination thereof,
R b is a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, isopropyl group, tert-butyl group, 2,2-dimethylpropyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, ethenyl group, pro A composition for a semiconductor photoresist comprising a phenyl group, a butenyl group, an ethynyl group, a propynyl group, a butynyl group, a phenyl group, a tolyl group, a xylene group, a benzyl group, or a combination thereof.
제1항에서,
R1은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, tert-부틸기, 페닐기, 및 벤질기 중 어느 하나이고,
X1 내지 X3는 각각 독립적으로 단일결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 및 부틸렌기 중 어느 하나이고,
Y1은 C(-Ra)이고,
Ra는 수소인 반도체 포토 레지스트용 조성물.
In claim 1,
R 1 is any one of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a phenyl group, and a benzyl group,
X 1 to X 3 are each independently a single bond, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and any one of a butylene group,
Y 1 is C(-R a ),
R a is hydrogen, a composition for a semiconductor photoresist.
제1항에서,
X1은 메틸렌기이고,
X2는 단일결합이고,
X3는 단일결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 및 부틸렌기 중 어느 하나인 반도체 포토 레지스트용 조성물.
In claim 1,
X 1 is a methylene group,
X 2 is a single bond,
X 3 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a composition for a semiconductor photoresist in any one of butylene group.
제1항에서,
상기 X1 내지 X3는 모두 동일한 반도체 포토 레지스트용 조성물.
In claim 1,
All of the X 1 to X 3 are the same composition for a semiconductor photoresist.
제1항에서, 반도체 포토 레지스트용 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속화합물 1 내지 20 중량%를 포함하는 반도체 포토 레지스트용 조성물.
The composition for a semiconductor photoresist of claim 1, comprising 1 to 20% by weight of the organometallic compound represented by Formula 1, based on the total weight of the composition for a semiconductor photoresist.
제1항에서, 상기 반도체 포토 레지스트용 조성물은 계면활성제, 가교제, 레벨링제, 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함하는 반도체 포토 레지스트용 조성물.
The composition for a semiconductor photoresist according to claim 1, wherein the composition for a semiconductor photoresist further comprises an additive of a surfactant, a crosslinking agent, a leveling agent, or a combination thereof.
기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계;
상기 식각 대상 막 위에 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 반도체 포토 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 photoresist according to any one of claims 1 to 8 on the etching target film;
Forming a photoresist pattern by patterning the photoresist layer; And
And etching the target layer to be etched using the photoresist pattern as an etching mask.
제9항에서, 상기 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 5nm 내지 150nm 파장의 광을 사용하는 패턴 형성 방법.
The method of claim 9, wherein the forming of the photoresist pattern uses light having a wavelength of 5 nm to 150 nm.
제9항에서,
상기 기판과 상기 포토 레지스트 막 사이에 형성되는 레지스트 하층막을 제공하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
In claim 9,
The method of forming a pattern further comprising the step of providing a resist underlayer film formed between the substrate and the photoresist film.
제9항에서,
상기 포토 레지스트 패턴은 5 nm 내지 100 nm의 폭을 가지는 패턴 형성 방법.
In claim 9,
The photoresist pattern is a pattern forming method having a width of 5 nm to 100 nm.
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