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KR-20260061236-A - 포토리소그래피 패턴 형성을 위한 유기주석 포토레지스트 조성물

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Abstract

포토리소그래피 패터닝을 위한 유기주석 포토레지스트 조성물이 기술되며, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은 (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물, 용매 및/또는 첨가제를 포함한다. (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물은 사이클로펜타다이엔일C 5 H 5 그룹, 또는 치환된 사이클로펜타다이엔일C 5 H 4 R, C 5 H 3 R 2 , C 5 H 2 R 3 , C 5 HR 4 , 또는C 5 R 5 그룹을 포함한다. 포토리소그래피 패터닝 방법은 기판 위에 (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물 포토레지스트 조성물을 증착하여 포토레지스트 층을 형성하는 단계; (스태노세닐 옥사이드)주석 포토레지스트 층을 화학선 방사선(actinic radiation)에 노출시켜 잠상 패턴을 형성하는 단계; 및 현상액을 도포하여 포토레지스트의 미노광 부분 또는 노광 부분을 제거함으로써 잠상 패턴을 현상하여 포토리소그래피 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

Inventors

  • 루, 펑

Assignees

  • 루, 펑

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20240827
Priority Date
20230831

Claims (20)

  1. 포토리소그래피 패턴 형성을 위한 유기주석 포토레지스트 조성물로서, (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물, 용매 및/또는 첨가제를 포함하며; 상기 (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물은 하기 화학식 (1) 내지 (8) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 유기주석 포토레지스트 조성물: 상기 식에서, R a 및 R b 는 각각 독립적으로 H이거나, 또는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하고: 상기 식에서, R c , R d , R e 는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬 또는 사이클로알케닐기이거나, 또는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기이며; 상기 식에서 E = O, S, Se 또는 Te이고, L은 탄소수 2 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이거나, 또는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은 R 1 , R 2 , R 3 가 각각 독립적으로 -R', -ER', -N(R') 2 , -O-(C=O)-R', -(C=O)-R', -N(R')-(C=O)-R' 또는 -(C=O)-N(R') 2 기이며; 상기 식에서 R'은 H, 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬 또는 사이클로알케닐기이거나, 또는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기이고, E = O, S, Se 또는 Te이며, X = F, Cl, Br 또는 I인 것을 특징으로 하는, 유기주석 포토레지스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은, 스타노세닐 옥사이드(stannocenyl oxide)가 사이클로펜타디에닐 C 5 H 5 그룹, 또는 치환된 사이클로펜타디에닐 C 5 H 4 R, C 5 H 3 R 2 , C 5 H 2 R 3 , C 5 HR 4 , 또는 C 5 R 5 그룹을 포함하며; 여기서 R은 H, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬, 또는 사이클로알케닐 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴 그룹, 또는 아미노, 시아노, 에테르, 에스테르, 할라이드, 니트로, 실릴, 티올, 또는 카보닐 그룹인 것인, 유기주석 포토레지스트 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은, 스타노세닐 옥사이드(stannocenyl oxide)가 이성질체들의 h 1 , h 2 , h 3 , h 4 , 또는 h 5 배위도(hapticity)를 포함하는 것인, 유기주석 포토레지스트 조성물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은, R이 H, 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, t-부틸, 또는 사이클로헥실 그룹인 것인, 유기주석 포토레지스트 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은, 상기 사이클로알케닐(cycloalkenyl) 그룹이 적어도 하나의 이중 결합을 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 8 (C4 내지 C8) 의 고리형 지방족 불포화 유기 그룹을 포함하는 것인, 유기주석 포토레지스트 조성물.
  7. 제2항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은 R'이 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, t-부틸 또는 사이클로펜타디에닐기인 것을 특징으로 하는, 유기주석 포토레지스트 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은 상기 첨가제가 유기 티올, 유기 알코올, 유기 아민, 유기 아미드, 유기 카르복실산, 유기 포스핀, 유기 포스핀 옥사이드 또는 유기 포스폰산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기주석 포토레지스트 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은 상기 포토리소그래피 패턴 형성이 극자외선(EUV) 방사선, 심자외선(DUV) 방사선, 전자빔(e-beam) 방사선, X-선 방사선 또는 이온빔 방사선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기주석 포토레지스트 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은 화학식 (1) 내지 (8)로 표시되는 (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물이 유기주석 포토레지스트 또는 유기주석 포토레지스트 조성물의 제조를 위한 전구체로도 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는, 유기주석 포토레지스트 조성물.
  11. 포토리소그래피 패턴 형성 방법으로서, 기판 상에 유기주석 포토레지스트 조성물을 증착하여 포토레지스트 층을 형성하는 단계를 포함하며; 상기 유기주석 포토레지스트는 (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물을 포함하고, 상기 (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물은 하기 화학식 (1) 내지 (8) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 포토리소그래피 패턴 형성 방법: 상기 식에서, R a 및 R b 는 각각 독립적으로 H 이거나, 또는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는: 상기 식에서, R c , R d , R e 는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬 또는 사이클로알케닐기이거나, 또는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기이며; E = O, S, Se 또는 Te 이고, L 은 탄소수 2 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며; 상기 유기주석 포토레지스트 층을 화학선(actinic radiation)에 노광하여 잠상(latent pattern)을 형성하는 단계; 및 현상액을 적용하여 포토레지스트의 미노광부 또는 노광부를 제거함으로써 포토리소그래피 패턴을 형성하기 위해 상기 잠상을 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 포토리소그래피 패턴 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서, R 1 , R 2 , R 3 가 독립적으로 -R', -ER', -N(R') 2 , -O-(C=O)-R', -(C=O)-R', -N(R')-(C=O)-R' 또는 -(C=O)-N(R') 2 기이며; 상기 식에서 R'은 H, 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬 또는 사이클로알케닐기이거나, 또는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기이고, E = O, S, Se 또는 Te이며, X = F, Cl, Br 또는 I 인 것을 특징으로 하는, 포토리소그래피 패턴 형성 방법.
  13. 제12항에 있어서, R'이 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, t-부틸 또는 사이클로펜타디에닐기인 것을 특징으로 하는, 포토리소그래피 패턴 형성 방법.
  14. 제11항에 있어서, R c , R d , R e 가 각각 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, t-부틸 또는 사이클로펜타디에닐기이고, E = O이며, X = Cl 인 것을 특징으로 하는, 포토리소그래피 패턴 형성 방법.
  15. 제11항에 있어서, 스태노세닐 옥사이드가 사이클로펜타디에닐C 5 H 5 기, 또는 치환된 사이클로펜타디에닐C 5 H 4 R, C 5 H 3 R 2 , C 5 H 2 R 3 , C 5 HR 4 , 또는 C 5 R 5 기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 포토리소그래피 패턴 형성 방법.
  16. 제11항에 있어서, 스태노세닐 옥사이드가 이성질체의 h 1 또는 h 5 햅틱도(hapticity)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 포토리소그래피 패턴 형성 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 화학선(actinic radiation)이 극자외선(EUV) 방사선 또는 심자외선(DUV) 방사선인 것을 특징으로 하는, 포토리소그래피 패턴 형성 방법.
  18. 하기 화학식 (1) 내지 (8)로 표시되는 스태노세닐 옥사이드기를 갖는 유기주석 포토레지스트: 상기 식에서, R a 및 R b 는 각각 독립적으로 H 이거나, 또는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하고: 상기 식에서, R c , R d , R e 는 각각 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, t-부틸, 페닐 또는 사이클로펜타디에닐기이고; E = O, S, Se 또는 Te이며; L은 메틸렌, 에틸렌 또는 프로필렌이고; X = Cl인 것을 특징으로 하는, 유기주석 포토레지스트.
  19. 제18항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트는 R 1 , R 2 , R 3 가 각각 독립적으로 -R', -ER', -N(R') 2 , -O-(C=O)-R', -(C=O)-R', -N(R')-(C=O)-R' 또는 -(C=O)-N(R') 2 기이며; 상기 식에서 R'은 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, t-부틸 또는 사이클로펜타디에닐기이고, E = O 또는 S 인 것을 특징으로 하는, 유기주석 포토레지스트.
  20. 제18항에 있어서, 상기 유기주석 포토레지스트는 스태노세닐 옥사이드가 사이클로펜타디에닐C 5 H 5 기, 및/또는 이성질체의 h 1 또는 h 5 햅틱도(hapticity)를 갖는 치환된 사이클로펜타디에닐C 5 H 4 R, C 5 H 3 R 2 , C 5 H 2 R 3 , C 5 HR 4 , 또는 C 5 R 5 기를 포함하며; 상기 식에서 R은 H, 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, t-부틸 또는 페닐기인 것을 특징으로 하는, 유기주석 포토레지스트.

Description

포토리소그래피 패턴 형성을 위한 유기주석 포토레지스트 조성물 관련 출원에 대한 상호 참조 본 출원은 2023년 8월 31일 Lu 등에 의해 출원된, "광리소그래피 패턴 형성을 위한 유기주석 포토레지스트 조성물(Organotin photoresist composition for photolithography patterning)"이라는 명칭의 미국 가천출원 제63/535,678호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. 발명의 분야 본 발명은 광리소그래피 패턴 형성을 위한 유기주석 포토레지스트 조성물에 관한 것으로, 상기 유기주석 포토레지스트 조성물은 (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물, 용매 및/또는 첨가제를 포함한다. 상기 (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물은 사이클로펜타디에닐C5H5 기, 또는 치환된 사이클로펜타디에닐C5H4R, C5H3R2, C5H2R3, C5HR4, 또는 C5R5 기를 포함한다. 반도체 산업의 발전에 따라, 더 높은 소자 집적도, 더 높은 성능 및 더 낮은 비용을 추구하기 위해 나노 스케일 패턴이 요구되어 왔습니다. 반도체 형상 크기(feature size)를 줄이는 것은 거대한 도전 과제가 되었습니다. 광리소그래피는 수십 년 동안 미세 전자 패턴을 생성하는 데 적용되어 왔습니다. 극자외선(EUV) 리소그래피는 더 작은 반도체 소자 형상 크기의 양산과 반도체 웨이퍼 상의 소자 집적도 향상을 위해 개발 중입니다. EUV 리소그래피는 나노미터 스케일로 패턴화된 고밀도 구조를 포함하는 고성능 집적 회로를 제조하기 위해 13.5 nm 파장을 노광 광원으로 사용하는 패턴 형성 기술입니다. EUV 리소그래피의 적용을 통해 7 nm 이하와 같이 매우 미세한 패턴을 제작할 수 있습니다. 따라서 EUV 리소그래피는 차세대 반도체 소자 제조를 위한 중요한 도구 및 기술이 되었습니다. 더 작은 수준으로 EUV 리소그래피를 개선하기 위해, 노광 출력을 높이거나 포토레지스트의 감도를 높임으로써 웨이퍼 노광 처리량(throughput)을 향상시킬 수 있습니다. 포토레지스트는 방사선 민감성 물질로, 조사(irradiation) 시 노광된 영역에서 관련 화학적 변형이 일어나며, 이는 노광된 영역과 노광되지 않은 영역 사이에 서로 다른 특성을 초래합니다. 해상도(resolution), 감도(sensitivity), 선 가장자리 거칠기(LER), 선 폭 거칠기(LWR), 식각 내성(etch resistance) 및 더 얇은 층을 형성하는 능력과 같은 EUV 포토레지스트의 특성은 광리소그래피에서 중요합니다. 금속은 다양한 탄소-금속(C-M) 결합 해리 에너지(BDE)와 함께 높은 자외선 흡수 능력을 가지고 있기 때문에, 유기금속 화합물은 높은 자외선 흡착력을 갖습니다. 따라서 이는 방사선 리소그래피에서 큰 관심을 끌고 있는 더 작은 수준(예: < 7 nm)의 광리소그래피를 위한 포토레지스트 및/또는 전구체로 사용될 수 있습니다. 이러한 유망한 첨단 소재들 중에서도, 특히 유기금속 주석(유기주석) 화합물은 주석의 강력한 EUV 방사선 흡수 덕분에 패턴 붕괴 없이 향상된 해상도, 감도, 식각 내성 및 더 낮은 선 폭/가장자리 거칠기와 같은 상당한 장점을 갖는 포토레지스트 패턴 형성을 제공할 수 있음이 입증되었습니다. 유기주석 화합물은 EUV 포토레지스트로서 입증되었으며, 이는 7 nm 미만과 같은 더 작은 형상의 개발을 위한 유망한 접근 방식을 제공합니다. 유기주석 포토레지스트 조성물은 (스태노세닐 옥사이드)주석 화합물, 용매 및/또는 첨가제를 포함하며, 여기서 사이클로펜타디에닐은 사이클로펜타디에닐C5H5 기, 또는 이성질체의 헵틱도(hapticity)가 h1, h2, h3, h4 또는 h5인 치환된 사이클로펜타디에닐C5H4R, C5H3R2, C5H2R3, C5HR4, 또는 C5R5 기를 포함하여, 광리소그래피 패턴 형성을 위해 패턴 붕괴 없이 향상된 해상도, 감도, 식각 내성 및 더 낮은 선 폭/가장자리 거칠기를 제공합니다. 제1 양태에서, 본 발명은 광조광(photolithography) 패터닝을 위한 유기주석 포토레지스트 조성물에 관한 것으로, 상기 유기주석 포토레지스트는 (스타노세닐 옥사이드)주석 화합물을 포함한다. 본 발명은 광조광 패터닝을 위해 패턴 붕괴 없이 개선된 해상도 감도, 식각 내성 및 더 낮은 선폭/가장자리 거칠기를 제공하기 위한 것이다. 유기주석 포토레지스트 조성물은 (스타노세닐 옥사이드)주석 화합물, 용매 및/또는 첨가제를 포함한다. 상기 첨가제는 유기 티올, 유기 알코올, 유기 아민, 유기 아미드, 유기 카르복실산, 유기 포스핀, 유기 포스핀 옥사이드 또는 유기 포스폰산을 포함하는 유기 분자이다. 또한, (스타노세닐 옥사이드)주석 화합물은 유기주석 포토레지스트 또는 포토레지스트 조성물의 제조를 위한 전구체로도 사용될 수 있다. 다른 양태에서, 스타노세닐 옥사이드기는 사이클로펜타디에닐C5H5 기, 또는 치환된 사이클로펜타디에닐C5H4R, C5H3R2, C5H2R3, C5HR4, 또는 C5R5 기를 포함하며, 여기서 R은 H, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬 또는 사이클로알케닐기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 또는 아미노, 사이아노, 에테르, 에스테르, 할로겐화물, 니트로, 실릴, 티올 또는 카보닐기이다. 스타노세닐 옥사이드는 이성질체의 h1, h2, h3, h4 또는 h5 햅틱도(hapticity)를 포함한다. 추가적인 양태에서, 본 발명은 방사선 민감성 (스타노세닐 옥사이드)주석 화합물 포토레지스트에 관한 것이며, 여기서 (스타노세닐 옥사이드)주석 화합물은 아래의 화학식 (1) 내지 (8)의 군에서 선택된 하나 이상이다: 상기 식에서, Ra, Rb는 각각 독립적으로 H, -R', -ER', -N(R')2, -(C=O)OR', -SnX3, -Sn(R1R2R3), -(Sn=O)OR', -(Sn=O)-O-Sn(R1R2R3), -E-SnX3, -E-Sn(R1R2R3) 또는 -(C=O)-O-Sn(R1R2R3)이며, 구체적인 내용은 아래와 같다: 상기 식에서, Rc, Rd, Re는 각각 독립적으로 H, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬 또는 사이클로알케닐기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이고; 여기서 E = O, S, Se 또는 Te이며; X = F, Cl, Br 또는 I 이고; L은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다. 상기 식에서, R1, R2, R3은 각각 독립적으로 -R', -ER', -N(R')2, -O-(C=O)-R', -(C=O)-R', -N(R')-(C=O)-R' 또는 -(C=O)-N(R')2 기이며, 구체적인 내용은 아래와 같다: 상기 식에서, R'는 H, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬 또는 사이클로알케닐기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이고; 여기서 E = O, S, Se 또는 Te이다. 다른 양태에서, 본 발명은 기판 상에 유기주석 포토레지스트 조성물을 증착하여 포토레지스트 층을 형성하는 단계-여기서 상기 유기주석 포토레지스트는 (스타노세닐 옥사이드)주석 화합물을 포함함-; 잠상(latent pattern)을 형성하기 위해 상기 유기주석 포토레지스트 층을 화학선 복사(actinic radiation)에 노출시키는 단계; 및 유기 용매 또는 수용액과 같은 습식 또는 건식 현상액을 도포하여 포토레지스트의 비노광부 또는 노광부를 제거함으로써 광조광 패터닝을 형성하기 위해 잠상을 현상하는 단계를 포함하는 광조광 패터닝 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 유기주석 포토레지스트의 비노광부는 감압 및/또는 고온 하에서 승화 또는 증발에 의해 제거될 수 있다. 추가적인 양태에서, 본 발명은 유기 첨가제가 광조광 패터닝을 위한 유기주석 포토레지스트 조성물을 안정화하는 안정화 방법에 관한 것이다. 유기 첨가제 안정화는 안정화되지 않은 기존의 유기주석 포토레지스트의 단점인 불량한 안정성 및 용해도, 그리고/또는 짧은 유효 기간을 극복할 수 있다. 상기 안정화 방법은 형성된 유기주석 화합물, 특히 유기주석 클러스터 또는 나노입자를 안정화하고 응집 또는 침전 형성을 방지하기 위해 유기 첨가제를 첨가하는 단계를 포함한다. 응집 또는 침전은 광조광 패터닝 동안 기판 표면에 스컴(scum) 또는 결함을 유발할 수 있다. 상기 유기 첨가제는 유기 티올, 유기 알코올, 유기 아민, 유기 아미드, 유기 카르복실산, 유기 포스핀, 포스핀 옥사이드 또는 포스폰산을 포함하되 이에 국한되지 않는 -SH, -OH, -NH2, -COOH, -CONH2 와 같은 다양한 작용기를 함유한다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 마이크로일렉트로닉 패터닝 과정에서 패턴 붕괴(pattern collapse) 없이 더 높은 해상도, 감도 및 낮은 선폭 거칠기(line width roughness)를 갖는 대안적인 유기주석(스태노세닐 옥사이드, stannocenyl oxide) 주석 포토레지스트를 제공한다. 유기주석 포토레지스트 조성물의 광감도, 안정성 및 균일성은 포토리소그래피의 고해상도와 효율성을 결정한다. 본 발명은 응집, 침전 또는 노화 없이 기판 표면 코팅이 가능하도록, 유기 분자로 안정화된 (스태노세닐 옥사이드) 주석 화합물 포토레지스트 조성물의 개선된 안정성, 용해도, 균일성 및 저장 수명(shelf life)을 제공하고자 한다. 추가적인 측면에서, 본 발명은 스핀 코팅(spin-on coating), 스프레이 코팅, 침지 코팅(dip coating), 증착 코팅, 나이프 에지 코팅(knife edge coating)과 같은 습식 증착 또는 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 원자층 증착(ALD) 또는 기타 방법과 같은 건식 증착에 의해 반도체 기판 표면에 (스태노세닐 옥사이드) 주석 포토레지스트를 증착하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 방사선 민감성 (스태노세닐 옥사이드) 주석 포토레지스트 조성물에 관한 것으로, 이는 극자외선(EUV), 심자외선(DU