KR20210100797A - 레지스트 조성물 - Google Patents

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KR20210100797A
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Abstract

레지스트 조성물이 제공될 수 있다. 실시예들에 따르면, 레지스트 조성물은 폴리머; 및 화학식 1로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00069

Description

레지스트 조성물{Resist composition}
본 발명은 레지스트 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 포토 레지스트 조성물 및 이를 사용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해 반도체 소자의 집적도의 증가 및 신뢰성의 향상이 요구되고 있다. 반도체 소자의 집적도가 증가할수록, 반도체 소자의 제조 과정에서 보다 정밀한 패터닝이 요구될 수 있다. 식각 대상막의 패터닝은 포토 레지스트막을 사용한 노광 공정 및 현상 공정에 의해 수행될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 향상된 노광 공정 반응 효율을 나타내는 레지스트 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 선폭 균일도가 향상된 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 레지스트 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 개념에 따르면, 레지스트 조성물은 폴리머; 및 화학식 1로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, R1은 화학식 R로 표시되는 그룹이거나 또는 R2 및 R3가 서로 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이룬다.
[화학식 R]
Figure pat00002
본 발명의 개념에 따르면, 조성물은 폴리머; 소광제; 및 화학식 1A로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 1A]
Figure pat00003
본 발명의 개념에 따르면, 조성물은 폴리머; 소광제; 및 화학식 A-1로 표시되는 광산 발생제를 포함할 수 있다.
[화학식 A-1]
Figure pat00004
본 발명에 따르면, 조성물은 벤질 위치에 수소를 갖는 방향족 고리 화합물을 포함할 수 있고, 상기 조성물을 사용하여 레지스트 패턴이 형성될 수 있다. 이에 따라, 레지스트 패턴의 제조 공정 효율이 향상될 수 있다. 레지스트 패턴의 정밀도 및 정확도가 향상될 수 있다.
도 1a는 실시예들에 따른 레지스트 패턴을 도시한 평면도이다.
도 1b는 실시예들에 따른 레지스트 패턴을 도시한 평면도이다.
도 2 내지 도 6은 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 및 도 8은 다른 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
본 명세서에서, “치환 또는 비치환된”은 수소원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 하이드록시기, 알콕시기, 에테르기, 에테르기, 아세탈기, 할로겐화 알킬기, 할로겐화 알콕시기, 할로겐화 에테르기, 알케닐기, 티오기, 설피닐기, 설포닐기, 카보닐기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 아릴기, 탄화수소 고리기, 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 예시된 치환기 각각은 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 예를 들어, 할로겐화 알킬기는 알킬기로 해석될 수 있다. 알킬설포네이트기, 알킬티오기, 알킬설폭시기, 알킬카보닐기, 알킬에스테르기, 알킬에테르기, 및 알킬 아세탈기는 각각 설포네이트기, 티오기, 설폭시기, 카보닐기, 에스테르기, 에테르기, 및 아세탈기로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, 별도의 한정이 없는 한, 카보닐기는 치환 또는 비치환된 카보닐기 수 있다. 에스테르기는 치환 또는 비치환된 에스테르기 수 있다. 아세탈기는 치환 또는 비치환된 아세탈기일 수 있다. 알콕시기는 치환 또는 비치환된 알콕시기 수 있다. 에테르기는 치환 또는 비치환된 에테르기일 수 있다.
명세서에서, “인접하는 그룹과 서로 결합하여 고리를 형성”한다는 인접하는 그룹과 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하는 것을 의미할 수 있다. 탄화수소 고리는 지방족 탄화수소 고리 및 방향족 탄화수소 고리를 포함한다. 헤테로 고리는 지방족 헤테로 고리 및 방향족 헤테로 고리를 포함한다. 탄화수소 고리 및 헤테로 고리는 단환 또는 다환일 수 있다. 또한, 서로 결합하여 형성된 고리는 다른 고리와 연결되어 스피로 구조를 형성하는 것일 수도 있다.
본 명세서에서, “인접하는 그룹”는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기 또는 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 인접한 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 1,2-디메틸벤젠(1,2-dimethylbenzene)에서 2개의 메틸기는 서로 “인접하는 그룹”으로 해석될 수 있고, 1,1-디에틸시클로펜테인(1,1-diethylcyclopentane)에서 2개의 에틸기는 서로 “인접하는 그룹”으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, 알킬기는 선형 알킬기, 가지달린 알킬기, 또는 고리형 알킬기일 수 있다. 알킬기는 1차 알킬, 2차 알킬, 및 3차 알킬을 포함할 수 있다. 알킬기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 상세하게는 탄소수 1 내지 5의 알킬기일 수 있다.
본 명세서에서, 알킬설포네이트기, 알킬티오기, 알킬설폭시기, 알킬카보닐기, 알킬에스테르기, 알킬에테르기, 및 알킬 아세탈기의 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다.
본 명세서에서, 할로겐 원소는 불소, 염소, 요오드, 및/또는 브롬을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 “
Figure pat00005
” 는 연결되는 위치를 의미한다.
본 명세서의 화학식에서 별도의 정의가 없는 한, 화학결합이 그려져야 하는 위치에 화학결합이 그려져 있지 않은 경우는 상기 위치에 수소 원자가 결합되어 있음을 의미할 수 있다.
본 명세서에서, 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다.
이하, 실시예들에 따른 조성물, 상기 조성물을 사용한 패턴 형성 방법, 및 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따르면, 조성물은 레지스트 조성물일 수 있다. 상기 조성물은 패턴의 형성 또는 반도체 소자의 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 레지스트 조성물은 반도체 소자의 제조를 위한 패터닝 공정에 사용될 수 있다. 레지스트 조성물은 극자외선(EUV) 레지스트 조성물일 수 있다. 극자외선은 13.0nm 내지 13.9nm의 파장, 보다 상세하게 13.4nm 내지 13.6nm의 파장을 갖는 자외선을 의미할 수 있다. 극자외선은 90eV 내지 95eV의 에너지를 갖는 빛을 의미할 수 있다. 다른 예로, 레지스트 조성물은 불화아르곤(이하, ArF)을 광원으로 사용한 노광 공정에 사용될 수 있다. 불화 아르곤을 사용한 광원은 185nm 내지 200nm 파장, 상세하게 190m 내지 195nm 파장의 빛을 방출할 수 있다. 레지스트 조성물은 화학증폭형(Chemically amplified resists type, CAR type) 레지스트 조성물일 수 있다.
실시예들에 따르면, 레지스트 조성물은 폴리머 및 아래의 화학식 1로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00006
화학식 1에서, R1은 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르(ester)기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 탄소수 1 내지 7의 에테르(ether)기, 또는 화학식 R로 표시되는 그룹이고, R2, R3, R4, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르(ester)기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르(ether)기이거나, 또는 인접하는 그룹과 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 형성할 수 있다.
[화학식 R]
Figure pat00007
실시예에 따르면, 화학식 1에서, R1은 화학식 2로 표시되는 그룹이거나 또는 R2 및 R3가 서로 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 폴리머는 포토 레지스트 물질일 수 있다. 일 예로, 폴리머는 아래의 화학식 2A로 표시되는 중합 단위 및 화학식 2B로 표시되는 중합 단위를 포함할 수 있다. 화학식 2B로 표시되는 중합 단위는 화학식 2A로 표시되는 중합 단위와 연결될 수 있다.
[화학식 2A]
Figure pat00008
화학식 2A에서, R100, R110, 및 R120은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기이고, n1은 1 내지 1000000 사이의 정수이다.
[화학식 2B]
Figure pat00009
화학식 2B에서, R130은 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20 사이의 3차 알킬기이고, R140은 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기이고, a는 0 내지 5 사이의 정수이고, n2은 1 내지 1000000 사이의 정수이다.
화학식 2A 및 화학식 2B에서, n1+n2는 50 내지 1000000 사이의 정수일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 화학식 2A로 표시되는 중합 단위는 Polyhydroxystyrene(PHS) 및 그 유도체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 화학식 2B에서, R130은 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20 사이의 고리형 3차 알킬기일 수 있다.
레지스트 조성물은 광산 발생제를 더 포함할 수 있다. 광산 발생제는 레지스트막의 노광 공정에서 수소 이온(H+)을 발생시킬 수 있다. 광산 발생제는 아래의 화학식 3으로 표시되는 물질 및/또는 화학식 4로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00010
화학식 3에서 R20은 수소, 할로겐 원소, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R21 및 R22은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 방향족 고리 화합물이고, Y는 강산의 짝염기일 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00011
화학식 4에서, R23은 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R24는 탄소수 1 내지 7의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 방향족 고리 화합물이고, Y는 강산의 짝염기일 수 있다.
실시예들에 따르면, 화학식 3으로 표시되는 물질은 아래의 화학식 3A로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 3A]
Figure pat00012
화학식 3A에서 R20, R121, 및 R122는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐 원소, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, Y는 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
실시예들에 따르면, 화학식 4로 표시되는 물질은 아래의 화학식 4A로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 4A]
Figure pat00013
화학식 4A에서 R23 및 R124는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐 원소, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, Y는 화학식 4에서 정의한 바와 같다.
일 실시예에 따르면, 화학식 3 및 화학식 4에서 Y는 탄소수 1 내지 10의 설포네이트(sulfonate) 그룹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 화학식 3 및 화학식 4에서 Y는 아래의 화학식 Y로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 Y]
Figure pat00014
화학식 Y에서, R25는 수소, 할로겐 원소, 또는 탄소수 1 내지 5의 치환 또는 비치환된 알킬기를 포함할 수 있다.
일 예로, 화학식 Y에서, R25는 불소 또는 요오드일 수 있다.
레지스트 조성물은 소광제를 더 포함할 수 있다. 소광제는 광 분해가능한 소광제(photo decomposable quencher, PDQ)일 수 있다. 소광제는 아래의 화학식 5로 표시되는 물질 및/또는 화학식 6으로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00015
화학식 5에서 R30은 수소, 할로겐 원소, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R31 및 R32은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 방향족 고리 화합물이고, Z는 약산의 짝염기일 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00016
화학식 6에서, R33은 수소, 할로겐 원소, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R34는 탄소수 1 내지 7의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 방향족 고리 화합물이고, Z는 약산의 짝염기일 수 있다.
실시예들에 따르면, 화학식 5으로 표시되는 물질은 아래의 화학식 5A로 표시되는 물질을 포함할 수 있다. 화학식 6로 표시되는 물질은 아래의 화학식 6A로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 5A]
Figure pat00017
화학식 5A에서 R30, R131, 및 R132는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐 원소, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, Z는 화학식 5에서 정의한 바와 같다.
[화학식 6A]
Figure pat00018
화학식 6A에서 R33, 및 R134는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐 원소, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, Z는 화학식 6에서 정의한 바와 같다.
일 실시예에 따르면, 화학식 5 및 화학식 6에서 Z는 탄소수 1 내지 10의 카르복시레이트(carboxylate) 그룹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 화학식 5 및 화학식 6에서 Z는 아래의 화학식 Z로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 Z]
Figure pat00019
화학식 Z에서, R36는 수소, 할로겐 원소, 또는 탄소수 1 내지 9의 치환 또는 비치환된 알킬기를 포함할 수 있다.
레지스트 조성물은 유기 용매를 더 포함할 수 있다. 유기 용매는 비극성 용매일 수 있다. 예를 들어, 유기 용매는 Propylene glycol methyl ether acetate(1-Methoxy-2-Propyl Acetate, PGMEA), Propylene glycol methyl ether(1-methoxy-2-propanol, PGME), Ethylene glycol(ethane-1,2-diol, EL), Gamma-Butyrolactone(GBA), 및/또는 Diacetone alcohol(DAA)을 포함할 수 있다. 화학식 1로 표시되는 물질은 유기 용매에 대해 높은 용해도를 가질 수 있다. 폴리머, 광산 발생제, 소광제, 및 화학식 1로 표시되는 물질이 유기 용매에 용해되어, 레지스트 조성물이 제조될 수 있다.
이하, 실시예에 따른 화학식 1로 표시되는 물질 및 이를 포함하는 레지스트 조성물의 노광 공정에 대해 보다 상세하게 설명한다.
일부 실시예들에 따르면, 화학식 1로 표시되는 물질은 아래의 화학식 1A로 표시되는 물질일 수 있다. 화학식 1A로 표시되는 물질은 indene, fluorene, 및/또는 이들의 유도체를 포함할 수 있다.
[화학식 1A]
Figure pat00020
화학식 1A에서, R1, R10, R11, R12, 및 R13은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르(ester)기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에테르기, 또는 -COO(CH2)CF2SO3 -이고, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에테르기이거나, 또는 서로 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이룰 수 있다.
화학식 1 및 화학식 1A에서 R2 및 R3가 서로 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이루는 경우, 상기 방향족 고리는 치환 또는 비치환될 수 있다. R2 및 R3는 예를 들어, 아래의 화학식 A로 표시될 수 있다.
[화학식 A]
Figure pat00021
화학식 A에서, R14, R15, R16, 및 R17은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기이다. 화학식 A에서 *로 표시된 부분들 각각은 화학식 1 또는 화학식 1A에서 R2 또는 R3와 결합된 탄소를 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 화학식 1A로 표시되는 물질은 아래의 화학식 1B로 표시되는 물질을 포함할 수 있다. 화학식 1B로 표시되는 물질은 fluorene 및/또는 그 유도체를 포함할 수 있다.
[화학식 1B]
Figure pat00022
화학식 1B에서, R1, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, 및 R17은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에테르기, 또는 -COO(CH2)CF2SO3 -이다.
화학식 1A로 표시되는 물질은 감광제로 기능할 수 있다. 예를 들어, 화학식 1A로 표시되는 물질은 높은 HOMO 에너지 레벨 준위를 가질 수 있다. 레지스트막의 노광 공정 동안, 폴리머는 빛의 광자를 흡수하여 전자(electron) 및 수소 이온(H+)을 방출하고, 변형된 구조의 폴리머를 형성할 수 있다. 상기 빛은 극자외선일 수 있다. 구체적으로, 폴리머의 화학식 2A로 표시되는 중합 단위는 빛의 광자(photon)를 흡수하여 전자 및 수소 이온을 방출할 수 있다. 일 예에 따른 폴리머의 전자 및 수소 이온 방출 반응은 아래의 반응식 1과 같이 진행될 수 있다
[반응식 1]
Figure pat00023
폴리머의 화학식 2B로 표시되는 중합 단위는 상기 발생된 전자 또는 수소 이온과 반응하여, 분해될 수 있다. 예를 들어, 화학식 2B로 표시되는 중합 단위의 에스테르기가 수소 이온과 반응하여, 카르복시산을 형성할 수 있다. 상기 카르복시산이 형성된 중합 단위는 변형된 구조의 폴리머일 수 있고, 레지스트막의 노광된 부분은 변형된 구조의 폴리머를 포함할 수 있다. 카르복시산 형성 반응은 탈보호화 반응(deprotection reaction)으로 지칭될 수 있다.
극자외선은 광자 당 높은 에너지를 가져, KrF 노광 공정의 빛에 비해 동일 노광량에서 적은 광자수를 가질 수 있다. 감광제가 생략된 경우, 적은 광자수로 인해 폴리머의 탈보호화 반응 효율이 감소할 수 있다. 레지스트막의 노광된 부분 내에 변형된 폴리머가 충분히 형성되기 어려울 수 있다. 광자 샷 노이즈 (photon shot noise) 효과로 인해, 레지스트 패턴이 비교적 큰 선폭 거칠기(Line Width Roughness)를 가질 수 있다.
실시예들에 따르면, 화학식 1A로 표시되는 물질은 높은 HOMO 에너지 레벨 준위 및 낮은 이온화 포텐셜을 가질 수 있다. 예를 들어, 화학식 1A로 표시되는 물질은 화학식 2A로 표시되는 중합 단위(예를 들어, Polyhydroxystyrene) 보다 더 높은 HOMO 에너지 레벨 준위를 가질 수 있다. 예를 들어, 화학식 1A로 표시되는 물질은 -8.50eV 보다 높은 HOMO 에너지 레벨 준위를 가질 수 있다.
화학식 1A로 표시되는 물질 및 화학식 1B로 표시되는 물질의 벤질 위치(benzylic position)의 탄소에 결합된 수소는 쉽게 탈수소화(Deprotonation) 반응하여, 수소 이온 및 벤질 위치의 카보양이온(carbocation)을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 벤질 위치의 탄소는 화학식 1A 및 화학식 1B에서 R1이 결합된 탄소이다. 화학식 1A로 표시되는 물질 및 화학식 1B로 표시되는 물질은 광자에 의해 2차 전자 및 벤질 위치에 라디칼을 형성할 수 있다. 상기 라디칼은 carbon-centered radical일 수 있다. 벤질 위치의 카보양이온 및 라디칼은 방향족 고리의 p 오비탈 비편재화(orbital delocalization)에 의해 안정할 수 있다. 따라서, 감광제는 작은 수의 광자에도 쉽게 활성화되어 2차 전자(secondary electron) 및 수소 이온을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 폴리머의 탈보호화 반응 효율이 향상될 수 있다. 일 예에 따른 화학식 1A로 표시되는 물질의 수소 이온 발생 반응은 아래의 반응식 2A와 같이 진행될 수 있다. 일 예에 따른 화학식 1B로 표시되는 물질의 수소 이온 발생 반응은 아래의 반응식 2B와 같이 진행될 수 있다.
[반응식 2A]
Figure pat00024
[반응식 2B]
Figure pat00025
일 예에 따른 화학식 1A로 표시되는 물질의 2차 전자 발생 반응은 아래의 반응식 2A와 같이 진행될 수 있다. 일 예에 따른 화학식 1B로 표시되는 물질의 2차 전자 발생 반응은 아래의 반응식 2B와 같이 진행될 수 있다.
[반응식 3A]
Figure pat00026
[반응식 3B]
Figure pat00027
반응식 2A, 반응식 2B, 반응식 3A, 및 반응식 2C에서 R은 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기일 수 있다.
실시예들에 따르면, 레지스트 조성물이 감광제를 포함하여, 폴리머의 탈보호화 반응 효율이 증가되고, 광자 샷 효과의 발생이 방지될 수 있다. 이에 따라, 노광 공정 효율 및 정확도가 향상될 수 있다. 예를 들어, 레지스트 패턴은 높은 정확도로 형성되고, 선폭 균일도가 향상될 수 있다.
노광 공정 동안, 광산 발생제는 빛의 광자에 의해 수소 이온을 발생시킬 수 있다. 광산 발생제로부터의 수소 이온 발생은 아래의 반응식 4와 같이 진행될 수 있다. 광산 발생제로부터 발생한 수소 이온은 변형된 폴리머의 형성을 촉진할 수 있다.
[반응식 4]
Figure pat00028
반응식 4에서 X는 앞서 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
이하, 실시예들에 따른 화학식 1로 표시되는 물질의 예시적인 제조 방법에 대하여 설명한다.
화학식 1A로 표시되는 물질은 아래의 반응식 A, 반응식 B, 반응식 C, 반응식 D, 또는 반응식 E와 같이 제조될 수 있다.
[반응식 A]
Figure pat00029
반응식 A에서, tBu는 터셔리 부틸기(tertiary butyl)이고, B(pin)은 (CH3)4C2O2B으로 표시되는 (pinacolato)boron이다.
[반응식 B]
Figure pat00030
반응식 B에서, Ac는 아세틸(acethyl, C2H3O)이고, tBu는 터셔리 부틸기(tertiary butyl)이고, PCy3는 Tricyclohexylphosphine (CAS Number 2622-14-2)이고, DMA는 Dimethyl Amine이다.
[반응식 C]
Figure pat00031
반응식 C에서, [RhCl(cod)]2는 Chloro(1,5-cyclooctadiene)rhodium(I) dimer(CAS Number 12092-47-6)이고, RS 및 RL은 화학식 1A의 R2 및 R3에서 정의한 바와 각각 동일할 수 있다.
[반응식 D]
Figure pat00032
반응식 D에서, Ni(PPh3)2I2는 diiodobis(triphenylphosphine)nickel(II)(CAS Number 787624-20-8)이고, R' 및 R은 화학식 1A의 R2 및 R3에서 정의한 바와 각각 동일할 수 있다.
[반응식 E]
Figure pat00033
반응식 E에서, Tp는 (tris(1-pyrazolyl)borate이고, Ph는 phenyl이고, Me는 CH3이고, R 및 R'은 화학식 1A의 R3 및 R10에서 정의한 바와 각각 동일할 수 있다.
이하, 본 발명의 실험예들 및 비교예를 참조하여, 레지스트 조성물 및 이를 사용한 레지스트 패턴의 형성을 설명한다.
1. 비교예
폴리머, 광산 발생제, 및 소광제를 혼합하여, 레지스트 조성물을 제조한다. 상기 레지스트 조성물을 기판 상에 도포하여, 레지스트막을 형성한다. 레지스트막 상에 노광 공정 및 현상 공정을 수행하여, 레지스트 패턴을 형성한다. 이 때, 레지스트 패턴은 후술할 도 1a에 도시된 바와 같이 홀을 가진다. 상기 레지스트 패턴의 선폭의 균일도(CD uniformity)을 측정한다.
2. 실험예 1
비교예와 동일한 방법으로 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴을 제조하고, 상기 레지스트 패턴의 선폭 균일도를 측정한다. 다만, 폴리머, 광산 발생제, 소광제, 및 fluorene를 혼합하여, 레지스트 조성물을 제조한다. Fluorene의 중량은 폴리머의 중량의 20%이다.
3. 실험예 2
비교예와 동일한 방법으로 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴을 제조하고, 상기 레지스트 패턴의 선폭 균일도를 측정한다. 다만, 폴리머, 광산 발생제, 소광제, 및 fluorene를 혼합하여, 레지스트 조성물을 제조한다. Fluorene의 중량은 폴리머의 중량의 50%이다.
표 1은 비교예, 실험예 1, 및 실험예 2 각각의 선폭 균일도 및 선폭 균일도의 개선도를 나타낸다. 감광제의 함량비는 (감광제의 중량/폴리머의 중량)X100을 계산한 결과이고, 개선도는 비교예의 선폭 균일도 대한 각각의 실험예들 및 비교예의 선폭 균일도 차이를 백분위로 계산한 결과이다.
감광제(fluorene)의 함량비 선폭 균일도(nm) 개선도(%)
비교예 - 3.28 -
실험예 1 20% 3.20 2.5%
실험예 2 50% 3.14 4.3%
표 1을 참조하면, 실험예 1 및 실험예 2의 선폭 균일도는 비교예의 선폭 균일도보다 더 작다. 실험예 1 및 실험예 2은 비교예보다 개선된 선폭 균일도를 가질 수 있다. 실시예들에 따르면, 레지스트 조성물이 감광제를 포함하여, 레지스트 패턴이 균일한 선폭으로 형성될 수 있다.
다른 일부 실시예들에 따르면, 화학식 1에서, R1은 상기 화학식 R로 표시될 수 있다. 즉, 화학식 1로 표시되는 물질은 아래의 화학식 A-1로 표시되는 물질일 수 있다.
[화학식 A-1]
Figure pat00034
화학식 A-1에서, R2 R3, R4, 및 R5는 앞서 화학식 1에서 정의한 바와 같다. 예를 들어, R2, R3, R4, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르(ester)기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르(ether)기이거나, 또는 인접하는 그룹과 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 화학식 A-1에서 R2 및 R3는 서로 결합하여 상기 화학식 A로 표시되는 방향족 고리를 이룰 수 있다. 다만, 화학식 A에서 *로 표시된 부분들 각각은 화학식 A-1에서 R4 또는 R5와 결합된 탄소들을 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 화학식 A-1에서 R2 및 R3가 서로 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이루는 경우, 상기 방향족 고리는 치환 또는 비치환될 수 있다 화학식 A-1에서 R4 및 R5는 서로 결합하여 아래의 화학식 B로 표시되는 방향족 고리를 이룰 수 있다.
[화학식 B]
Figure pat00035
화학식 B에서, R10, R11, R12, 및 R13은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기이다. 화학식 B에서 *로 표시된 부분들 각각은 화학식 A-1에서 R4 또는 R5와 결합된 탄소들을 의미할 수 있다.
실시예들에 따르면, 화학식 A-1로 표시되는 물질은 아래의 화학식 1-1 내지 화학식 1-6으로 표시되는 물질들을 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00036
[화학식 1-2]
Figure pat00037
[화학식 1-3]
Figure pat00038
[화학식 1-4]
Figure pat00039
[화학식 1-5]
Figure pat00040
[화학식 1-6]
Figure pat00041
실시예들에 따르면, 화학식 A-1로 표시되는 물질은 광산 발생제일 수 있다. 광산 발생제는 레지스트막의 노광 공정에서 수소 이온(H+)을 발생시킬 예를 들어, 화학식 A-1로 표시되는 물질은 탈수소화(Deprotonation) 반응하여, 수소 이온 및 벤질 위치의 카보양이온을 형성할 수 있다. 벤질 위치의 탄소는 -COO(CH2)CF2SO3 -가 결합된 탄소이다. 벤질 위치의 카보양이온은 p 오비탈 비편재화 및 공명(resonance) 구조로 인해 매우 안정할 수 있다. 벤질 위치에 설포네이트 및 불소로 치환된 작용기(예를 들어, -COO(CH2)CF2SO3 -)가 결합되므로, 벤질 위치의 카보양이온이 더욱 안정할 수 있다. 극자외선을 사용한 노광공정에서 화학식 A-1로 표시되는 물질은 작은 수의 광자에도 쉽게 활성화되어 수소 이온을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 폴리머의 탈보호화 반응 효율 및 노광 공정 효율이 향상될 수 있다.
화학식 A-1로 표시되는 물질은 음이온일 수 있다. 따라서, 광산 발생제는 양이온을 더 포함할 수 있고, 양이온은 아래의 화학식 A-2 및/또는 화학식 A-3으로 표시될 수 있다. 화학식 A-1로 표시되는 물질의 당량비는 화학식 A-2 및 화학식 A-3로 표시되는 물질의 당량비의 총합과 동일할 수 있다.
[화학식 A-2]
Figure pat00042
화학식 A-2에서 R20은 수소, 할로겐 원소, 또는 치환, 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R21 및 R22은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 방향족 고리 화합물이다.
[화학식 A-3]
Figure pat00043
화학식 A-3에서, R23은 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R24는 탄소수 1 내지 7의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 방향족 고리 화합물이다.
실시예들에 따르면, 화학식 A-2으로 표시되는 물질은 아래의 화학식 AA-2로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 AA-2]
Figure pat00044
화학식 AA-2에서 R20, R121, 및 R122은 각각 독립적으로, 수소, 할로겐 원소, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.
실시예들에 따르면, 화학식 A-3로 표시되는 물질은 아래의 화학식 AA-3으로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 AA-3]
Figure pat00045
화학식 AA-3에서 R23, 및 R124는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐 원소, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.
레지스트 조성물이 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하지 않고, 벤질 위치에 수소를 갖는 방향족 고리 화합물이 폴리머의 중합 단위에 결합된 경우, 레지스트 패턴 형성 효율이 감소될 수 있다. 예를 들어, 노광 공정 동안 폴리머에서 방출되는 전자 및 수소 이온이 감소되거나, 변형된 구조의 폴리머 형성이 감소될 수 있다. 실시예들에 따르면, 레지스트 조성물은 폴리머 및 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하고, 화학식 1로 표시되는 물질은 폴리머와 화학적으로 결합하지 않을 수 있다. 예를 들어, 화학식 1로 표시되는 물질은 단분자 상태로 레지스트 조성물 내에 제공될 수 있다. 이에 따라, 레지스트 조성물을 사용한 레지스트막은 빛에 대해 높은 감도를 가질 수 있다. 레지스트 패턴의 형성 효율이 개선될 수 있다.
일 예로, 레지스트 조성물은 화학식 1A로 표시되는 물질 및 화학식 A-1로 표시되는 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 화학식 1A로 표시되는 물질은 감광제로 기능하고, 화학식 A-1로 표시되는 물질은 광산 발생제로 기능할 수 있다.
다른 예로, 레지스트 조성물은 폴리머, 광산 발생제, 및 화학식 1A로 표시되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 광산 발생제의 음이온은 화학식 A-1로 표시되는 물질과 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 광산 발생제는 상기 화학식 3으로 표시되는 물질 또는 화학식 4로 표시되는 물질을 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 레지스트 조성물은 폴리머 및 화학식 A-1로 표시되는 물질을 포함하되, 화학식 1A로 표시되는 물질을 포함하지 않을 수 있다.
실시예에 따르면, 화학식 1, 화학식 1A, 화학식 1B, 및 화학식 A-1에서, 에스테르기는 -OOC-R40 또는 -COO-R40일 수 있고, 아세탈기는 -CR41(OR42)(OR43)일 수 있고, 에테르기는 -OR44일 수 있고, 카보닐기는 -COR45일 수 있고, R40, R41, R42, R43, 및 R45는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, R44는 탄소수 1 내지 7의 알킬기일 수 있다. R41, R42, 및 R43의 탄소수의 총합은 7이하일 수 있다.
실시예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물은 할로겐 원소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 화학식 1의 R1, R2, R3, R4, 및 R5 중에서 적어도 하나, 화학식 1A의 R1, R2, R3, R10, R11, R12, 및 R13 중에서 적어도 하나, 화학식 1B의 R1, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, 및 R17 중에서 적어도 하나, 또는 화학식 A-1의 R2, R3, R4, 및 R5 중에서 적어도 하나는 할로겐 원소를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 할로겐 원소는 불소 또는 요오드를 포함할 수 있다. 불소 및 요오드는 우수한 극자외선 흡수 특성을 가질 수 있다. 화학식 1로 표시되는 물질이 불소 및/또는 요오드를 포함하는 경우, 향상된 극자외선의 광자에 흡수 특성을 가질 수 있고, 2차 전자 또는 수소 이온에 대한 높은 발생 효율을 가질 수 있다.
이하, 실시예들에 따른 레지스트 화합물을 사용한 패턴 형성 방법 및 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 1a는 실시예들에 따른 레지스트 패턴을 도시한 평면도이다. 도 1b는 실시예들에 따른 레지스트 패턴을 도시한 평면도이다. 도 2 내지 도 6은 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면들로, 도 1a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면들에 대응된다.
도 1a 및 도 2를 참조하면, 기판(100)이 준비될 수 있다. 하부막(200) 및 레지스트막(300)이 기판(100) 상에 차례로 형성될 수 있다. 하부막(200)은 식각 대상막일 수 있다. 하부막(200)은 반도체 물질, 도전 물질, 및 절연 물질 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 하부막(200)은 단일막으로 형성되거나, 적층된 복수의 막들일 수 있다. 도시되지 않았으나, 기판(100) 및 하부막(200) 사이에 층들이 더 제공될 수 있다.
실시예들에 따른 레지스트 조성물이 하부막(200) 상에 도포되어, 레지스트막(300)을 형성할 수 있다. 레지스트 조성물의 도포는 스핀 코팅에 의해 진행될 수 있다. 도포된 레지스트 화합물 상에 열처리 공정이 더 수행될 수 있다. 상기 열처리 공정은 레지스트막(300)의 베이킹 공정에 해당할 수 있다.
도 1a 및 도 3을 참조하면, 빛(500)에 의해 레지스트막(300)이 노광될 수 있다. 상기 빛(500)은 전자선 또는 극자외선일 수 있다. 빛(500)이 조사되기 이전에, 포토 마스크(400)가 레지스트막(300) 상에 배치될 수 있다. 빛(500)이 포토 마스크(400)에 의해 노출된 레지스트막(300)의 제1 부분(310) 상에 조사될 수 있다.
레지스트막(300)에 빛(500)에 노출되면, 앞서 설명한 바와 같이 폴리머는 전자 또는 수소 이온에 의해 탈보호화 반응하여, 변형된 구조의 폴리머를 형성할 수 있다. 화학식 1로 표시되는 물질은 2차 전자 또는 수소 이온을 발생시킬 수 있다. 레지스트 조성물이 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하여, 폴리머의 탈보호 반응 효율이 향상되고, 변형된 구조의 폴리머가 보다 높은 효율로 형성될 수 있다. 레지스트막(300)의 제1 부분(310)의 빠르게 형성될 수 있고, 레지스트막(300)의 제1 부분(310)이 원하는 위치에 높은 정확도로 형성될 수 있다.
레지스트막(300)의 제2 부분(320)은 빛(500)에 노출되지 않을 수 있다. 레지스트막(300)의 제2 부분(320) 내의 레지스트 화합물의 화학 구조는 변화되지 않을 수 있다. 빛(500)의 조사가 완료된 후, 레지스트막(300)의 제1 부분(310)의 물질은 제2 부분(320)의 물질과 다른 화학 구조를 가질 수 있다. 레지스트막(300)의 제1 부분(310)에서 발생한 전자 또는 수소 이온이 제2 부분(320)으로 이동하는 경우, 제2 부분(320)은 변형된 구조의 폴리머를 포함할 수 있다. 소광제는 제1 부분(310)에서 발생한 전자 또는 수소 이온이 제2 부분(320)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 빛(500)이 극자외선을 포함하여, 레지스트막(300)의 제1 부분(310) 또는 제2 부분(320)이 좁은 폭으로 형성될 수 있다. 이 후, 포토 마스크(400)는 제거될 수 있다.
도 1a 및 도 4를 참조하면, 현상액에 의해 레지스트막(300)의 제2 부분(320)이 제거되어, 레지스트 패턴(300P)을 형성할 수 있다. 레지스트막(300)의 제2 부분(320)은 현상액에 대해 반응성을 가지나, 레지스트막(300)의 제1 부분(310)은 현상액에 대해 반응성을 가지지 않을 수 있다. 이에 따라, 레지스트막(300)의 제2 부분(320)이 선택적으로 현상될 수 있다. 레지스트 패턴(300P)은 레지스트막(300)의 제1 부분(310)에 해당할 수 있다. 레지스트 패턴(300P)은 레지스트막(300)의 노광 및 현상 공정을 포함하는 패터닝 공정에 의해 형성될 수 있다. 레지스트 패턴(300P)은 향상된 선폭 균일도를 가질 수 있다. 극자외선은 광자 1개당 높은 에너지를 가져, 레지스트 패턴(300P)이 미세한 폭(Width)(W) 및 피치로 형성될 수 있다.
레지스트 패턴(300P)은 하부막(200)을 노출시킬 수 있다. 예를 들어, 레지스트 패턴(300P)은 복수의 홀들(H)을 가질 수 있고, 상기 홀들(H)은 하부막(200)을 노출시킬 수 있다.
도 1a와 같이, 레지스트 패턴(300P)의 복수의 홀들(H)들 각각은 원형의 형상을 가질 수 있다. 레지스트 패턴(300P)의 홀들(H)은 벌집(honeycomb) 형상으로 배열될 수 있다. 레지스트 패턴(300P) 및 홀들(H)의 평면적 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 레지스트 패턴(300P)은 선형의 평면적 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 레지스트 패턴(300P)은 일 방향으로 연장된 부분들을 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 레지스트 패턴(300P)의 평면적 형상은 지그재그 형상, 다각형, 또는 원형 등 다양하게 변형될 수 있다.
도 1a 및 도 5를 참조하면, 레지스트 패턴(300P)에 의해 노출된 하부막(200)이 제거되어, 하부 패턴(200P)이 형성될 수 있다. 하부막(200)의 제거는 식각 공정에 의해 진행될 수 있다. 상기 식각 공정에서 하부막(200)은 레지스트 패턴(300P)에 대해 식각 선택성을 가질 수 있다. 하부 패턴(200P)은 기판(100)을 노출시킬 수 있다. 다른 예로, 하부 패턴(200P)은 기판(100) 및 하부 패턴(200P) 사이에 개재된 다른 층을 노출시킬 수 있다. 레지스트 패턴(300P)이 향상된 선폭 균일도를 가지므로, 하부 패턴(200P)의 폭의 균일도가 향상될 수 있다. 레지스트 패턴(300P)이 원하는 위치에 높은 정확도로 형성되므로, 하부 패턴(200P)의 패터닝 정확도가 향상될 수 있다. 하부 패턴(200P)의 폭은 레지스트 패턴(300P)의 폭에 대응될 수 있다. 레지스트 패턴(300P)이 좁은 폭을 가지므로, 하부 패턴(200P)은 좁은 폭으로 형성될 수 있다.
도 1a 및 도 6을 참조하면, 레지스트 패턴(300P)은 제거될 수 있다. 이에 따라, 패턴의 형성이 완료될 수 있다. 상기 패턴은 하부 패턴(200P)을 의미할 수 있다. 지금까지 설명한 제조예에 의해 하부막(200)의 패터닝 및 하부 패턴(200P)의 형성이 완료될 수 있다.
실시예들에 따르면, 하부 패턴(200P)는 반도체 소자의 구성 요소일 수 있다. 예를 들어, 하부 패턴(200P)은 반도체 소자 내의 반도체 패턴, 도전 패턴, 또는 절연 패턴일 수 있다.
도 7 및 도 8은 다른 실시예들에 따른 반도체 소자 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2을 참조하면, 레지스트막(300) 및 하부막(200)이 기판(100) 상에 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 빛(500)이 레지스트막(300)의 제1 부분(310) 상에 조사될 수 있다. 빛(500)의 조사가 완료된 후, 레지스트막(300)의 제1 부분(310)의 물질은 제2 부분(320)의 물질과 다른 화학 구조를 가질 수 있다.
도 7을 참조하면, 현상액에 의해 레지스트막(300)의 제1 부분(310)이 제거되어, 레지스트 패턴(300P')이 형성될 수 있다. 레지스트막(300)의 제2 부분(320)은 현상액에 의해 제거되지 않을 수 있다. 레지스트 패턴(300P')은 레지스트막(300)의 제2 부분(320)에 해당할 수 있다.
도 8을 참조하면, 하부막(200)이 식각되어, 하부 패턴(200P')을 형성할 수 있다. 다만, 하부 패턴(200P')은 레지스트 패턴(300P')의 제2 부분(320)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 하부막(200)의 식각은 도 5의 설명과 실질적으로 동일한 방법에 의해 진행될 수 있다. 이후, 레지스트 패턴(300P')은 제거될 수 있다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 폴리머; 및
    화학식 1로 표시되는 물질을 포함하는 레지스트 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00046

    상기 화학식 1에서, R1은 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르(ester)기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에테르기, 또는 화학식 R로 표시되는 그룹이고,
    R2, R3, R4, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르(ester)기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에테르(ether)기이거나, 또는 인접하는 그룹과 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이루고,
    상기 화학식 1에서, R1은 화학식 R로 표시되는 그룹이거나 또는 R2 및 R3가 서로 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이룬다.
    [화학식 R]
    Figure pat00047

  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, R2 및 R3는 서로 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이루는 레지스트 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, R4 및 R5는 서로 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이루는 레지스트 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 물질은 아래의 화학식 1A로 표시되는 물질인 레지스트 조성물.
    [화학식 1A]
    Figure pat00048

    상기 화학식 1A에서, R1, R10, R11, R12, 및 R13은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기이고,
    R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기이거나, 또는 서로 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이룬다.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 물질은 아래의 화학식 1B로 표시되는 물질인 레지스트 조성물.
    [화학식 1B]
    Figure pat00049

    상기 화학식 1B에서, R1, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, 및 R17은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기이다.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 물질은 아래의 화학식 A-1로 표시되는 물질인 레지스트 조성물.
    [화학식 A-1]
    Figure pat00050

    상기 화학식 A-1에서, R2, R3, R4, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기이거나, 또는 인접한 그룹과 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이룬다.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 화학식 A-1에서 R4 및 R5는 서로 결합하여 아래의 화학식 B로 표시되는 방향족 고리를 이루는 레지스트 조성물.
    [화학식 B]
    Figure pat00051

    상기 화학식 B에서, R10, R11, R12, 및 R13은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기이다.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 화학식 A-1에서 R2 및 R3는 서로 결합하여 화학식 A로 표시되는 방향족 고리를 이루는 레지스트 조성물.
    [화학식 A]
    Figure pat00052

    상기 화학식 A에서, R14, R15, R16, 및 R17은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기이다.

  9. 제 6항에 있어서,
    화학식 A-2 및 화학식 A-3으로 표시되는 물질 중에서 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 화학식 A-1로 표시되는 물질의 당량비는 상기 화학식 A-2 및 상기 화학식 A-3로 표시되는 물질의 당량비의 총합과 동일한 레지스트 조성물.
    [화학식 A-2]
    Figure pat00053

    상기 화학식 A-2에서 R20은 수소, 할로겐 원소, 또는 치환, 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R21 및 R22은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 방향족 고리 화합물이다.
    [화학식 A-3]
    Figure pat00054

    상기 화학식 A-3에서, R23은 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R24는 탄소수 1 내지 7의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 방향족 고리 화합물이다.
  10. 제 1항에 있어서,
    광산 발생제 및 소광제를 더 포함하는 레지스트 조성물.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머는 화학식 2A로 표시되는 중합 단위 및 화학식 2B로 표시되는 중합 단위를 포함하는 레지스트 조성물.
    [화학식 2A]
    Figure pat00055

    [화학식 2B]
    Figure pat00056

    상기 화학식 2A에서, R100, R110, 및 R120은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기이고, n1은 1 내지 1000000 사이의 정수이고,
    상기 화학식 2B에서, R130은 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20 사이의 3차 알킬기이고, R140은 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기이고, a는 0 내지 5 사이의 정수이고, n2은 1 내지 1000000 사이의 정수이고,
    상기 화학식 2A 및 상기 화학식 2B에서, n1+n2는 50 내지 1000000 사이의 정수인 레지스트 조성물.
  12. 폴리머;
    소광제; 및
    화학식 1A로 표시되는 물질을 포함하는 조성물.
    [화학식 1A]
    Figure pat00057

    상기 화학식 1A에서, R1, R10, R11, R12, 및 R13은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르(ester)기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 치환, 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에테르기, 또는 -COO(CH2)CF2SO3 -이고,
    R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에테르기이거나, 또는 서로 결합되어, 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이룬다.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 화학식 1A에서, R2 및 R3은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이루는 조성물.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 화학식 1A에서 R2 및 R3는 서로 결합하여 화학식 A로 표시되는 방향족 고리를 이루는 조성물.
    [화학식 A]
    Figure pat00058

    상기 화학식 A에서, R14, R15, R16, 및 R17은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기이다.
  15. 제 12항에 있어서,
    광산 발생제를 더 포함하는 조성물.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 광산 발생제는 화학식 A-1로 표시되는 조성물.
    [화학식 A-1]
    Figure pat00059

    상기 화학식 A-1에서, R2, R3, R4, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 탄소수 1 내지 7의 카보닐기, 탄소수 1 내지 7의 에스테르기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르기이거나, 또는 인접한 그룹과 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이룬다.
  17. 폴리머;
    소광제; 및
    화학식 A-1로 표시되는 광산 발생제를 포함하는 조성물.
    [화학식 A-1]
    Figure pat00060

    상기 화학식 A-1에서, R2, R3, R4, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 7의 에스테르(ester)기, 탄소수 1 내지 7의 아세탈기, 탄소수 1 내지 7의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 7의 에테르(ether)기이거나; 또는 인접한 그룹과 결합하여 탄소수 3 내지 20의 방향족 고리를 이룬다.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 화학식 A-1로 표시되는 물질은 아래의 화학식 1-1 내지 화학식 1-6으로 표시되는 물질들 중 적어도 하나를 포함하는 조성물.
    [화학식 1-1]
    Figure pat00061

    [화학식 1-2]
    Figure pat00062

    [화학식 1-3]
    Figure pat00063

    [화학식 1-4]
    Figure pat00064

    [화학식 1-5]
    Figure pat00065

    [화학식 1-6]
    Figure pat00066

  19. 제 16항에 있어서,
    상기 광산 발생제는 화학식 A-2 및 화학식 A-3으로 표시되는 물질 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 조성물.
    [화학식 A-2]
    Figure pat00067

    상기 화학식 A-2에서 R20은 수소, 할로겐 원소, 또는 치환, 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R21 및 R22은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 방향족 고리 화합물이다.
    [화학식 A-3]
    Figure pat00068

    상기 화학식 A-3에서, R23은 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R24는 탄소수 1 내지 7의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 방향족 고리 화합물이다.
  20. 제 19에 있어서,
    상기 화학식 A-1로 표시되는 물질의 당량비는 상기 화학식 A-2 및 상기 화학식 A-3로 표시되는 물질의 당량비의 총합과 동일한 조성물.
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