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KR102504797B1 - Hardmask composition and method of forming patterns - Google Patents

Hardmask composition and method of forming patterns Download PDF

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KR102504797B1
KR102504797B1 KR1020200039257A KR20200039257A KR102504797B1 KR 102504797 B1 KR102504797 B1 KR 102504797B1 KR 1020200039257 A KR1020200039257 A KR 1020200039257A KR 20200039257 A KR20200039257 A KR 20200039257A KR 102504797 B1 KR102504797 B1 KR 102504797B1
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삼성에스디아이 주식회사
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • G03F7/11Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
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Abstract

하기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물, 및 패턴형성방법에 관한 것이다.
[화학식 1]

Figure 112020033691424-pat00027

상기 화학식 1에서, A 내지 C의 정의는 명세서에 기재한 바와 같다.It relates to a hard mask composition including a polymer including a structural unit represented by Chemical Formula 1 and a solvent, and a pattern forming method.
[Formula 1]
Figure 112020033691424-pat00027

In Formula 1, the definitions of A to C are as described in the specification.

Description

하드마스크 조성물 및 패턴 형성 방법{HARDMASK COMPOSITION AND METHOD OF FORMING PATTERNS}Hard mask composition and pattern forming method {HARDMASK COMPOSITION AND METHOD OF FORMING PATTERNS}

하드마스크 조성물, 그리고 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.A hard mask composition and a pattern forming method using the hard mask composition.

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리쏘그래픽 기법이 필수적이다.In recent years, the semiconductor industry has been developing from hundreds of nanometer-sized patterns to ultra-fine technologies having several to several tens of nanometer-sized patterns. Effective lithographic techniques are essential to realize these ultra-fine technologies.

전형적인 리쏘그래픽 기법은 반도체 기판 위에 재료 층을 형성하고 그 위에 포토레지스트 층을 코팅하고 노광 및 현상을 하여 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 재료 층을 식각하는 과정을 포함한다.A typical lithographic technique involves forming a material layer on a semiconductor substrate, coating a photoresist layer thereon, exposing and developing the photoresist pattern, and then etching the material layer using the photoresist pattern as a mask. do.

근래, 형성하고자 하는 패턴의 크기가 감소함에 따라 상술한 전형적인 리쏘그래픽 기법만으로는 양호한 프로파일을 가진 미세 패턴을 형성하기 어렵다. 이에 따라 식각하고자 하는 재료층과 포토레지스트 층 사이에 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 보조층을 형성하여 미세 패턴을 형성할 수 있다.Recently, as the size of a pattern to be formed decreases, it is difficult to form a fine pattern having a good profile only with the above-described typical lithographic techniques. Accordingly, a fine pattern may be formed by forming an auxiliary layer called a hardmask layer between the material layer to be etched and the photoresist layer.

일 구현예는 하드마스크 층에 효과적으로 적용할 수 있는 하드마스크 조성물을 제공한다.One embodiment provides a hardmask composition that can be effectively applied to a hardmask layer.

다른 구현예는 상기 하드마스크 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공한다.Another embodiment provides a pattern forming method using the hard mask composition.

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다.According to one embodiment, a hard mask composition including a polymer including a structural unit represented by Chemical Formula 1 and a solvent is provided.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020033691424-pat00001
Figure 112020033691424-pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A는 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 방향족고리이고,A is an aromatic ring substituted with at least one hydrogen bondable group,

B는 적어도 하나의 니트로기로 치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,B is a C6 to C30 aryl group substituted with at least one nitro group,

C는 수소, 중수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이다.C is hydrogen, heavy hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof.

A는 하기 그룹 1에서 선택되고, 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 어느 하나일 수 있다.A is selected from the following group 1, and may be any one substituted with at least one hydrogen bondable group.

[그룹 1][Group 1]

Figure 112020033691424-pat00002
Figure 112020033691424-pat00002

A는 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 축합 방향족고리일 수 있다.A may be a condensed aromatic ring substituted with at least one hydrogen bondable group.

A는 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.A may be any one selected from Group 2 below.

[그룹 2][Group 2]

Figure 112020033691424-pat00003
Figure 112020033691424-pat00003

상기 그룹 2에서, R1 및 R2는 수소결합 가능기이다.In Group 2, R 1 and R 2 are hydrogen bondable groups.

상기 수소결합 가능기는 할로겐, -ORa, -NRbRc 또는 이들의 조합이고,The hydrogen bondable group is halogen, -OR a , -NR b R c or a combination thereof,

상기 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있다.Wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof.

Ra는 수소이고, Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 수소일 수 있다.R a is hydrogen, and at least one of R b and R c may be hydrogen.

B는 하기 그룹 3에서 선택되고, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 어느 하나일 수 있다.B is selected from Group 3 and may be any one substituted with at least one nitro group.

[그룹 3][Group 3]

Figure 112020033691424-pat00004
Figure 112020033691424-pat00004

B는 할로겐, -ORd, -NReRf 또는 이들의 조합으로 더 치환되고,B is further substituted with halogen, -OR d , -NR e R f or a combination thereof;

상기 Rd 내지 Rf는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있다.R d to R f are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof.

Rd는 수소이고, Re 및 Rf 중 적어도 하나는 수소일 수 있다.R d is hydrogen, and at least one of R e and R f may be hydrogen.

상기 화학식 1로 표현되는 구조단위는 하기 화학식 2 또는 3으로 표현될 수 있다.The structural unit represented by Chemical Formula 1 may be represented by Chemical Formula 2 or 3 below.

[화학식 2] [Formula 2]

Figure 112020033691424-pat00005
Figure 112020033691424-pat00005

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020033691424-pat00006
Figure 112020033691424-pat00006

상기 화학식 2 및 3에서,In Formulas 2 and 3,

C는 수소, 중수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이고,C is hydrogen, heavy hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof;

R1 및 R2는 각각 독립적으로 할로겐, -ORa, -NRbRc 또는 이들의 조합이고,R 1 and R 2 are each independently halogen, -OR a , -NR b R c or a combination thereof;

R3은 니트로기이고,R 3 is a nitro group;

R4는 각각 독립적으로 할로겐, -ORd, -NReRf 또는 이들의 조합이고,each R 4 is independently halogen, -OR d , -NR e R f or a combination thereof;

상기 Ra 내지 Rf는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,Wherein R a to R f are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof;

m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1이다.m and n are each independently 0 or 1;

Ra 및 Rd는 수소이고, Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 수소이고, Re 및 Rf 중 적어도 하나는 수소일 수 있다.R a and R d may be hydrogen, at least one of R b and R c may be hydrogen, and at least one of R e and R f may be hydrogen.

R1, R2 및 R4 중 적어도 하나는 히드록시기일 수 있다.At least one of R 1 , R 2 and R 4 may be a hydroxyl group.

m 및 n 중 적어도 하나는 0일 수 있다.At least one of m and n may be 0.

다른 구현예에 따르면, 재료 층 위에 상술한 하드마스크 조성물을 도포하고 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.According to another embodiment, forming a hard mask layer by applying the above-described hard mask composition on a material layer and performing heat treatment, forming a photoresist layer on the hard mask layer, exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist layer. Forming a resist pattern, selectively removing the hard mask layer using the photoresist pattern to expose a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer. provides a way

중합체의 용해도와 저장 안정성 및 하드마스크 층의 내식각성과 막밀도를 동시에 확보할 수 있다.Solubility and storage stability of the polymer and etch resistance and film density of the hard mask layer can be simultaneously secured.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

이하 본 명세서에서 특별한 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 중수소, 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C30 헤테로알킬기, C3 내지 C30 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로고리기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise specified herein, 'substituted' means that a hydrogen atom in a compound is deuterium, a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amidino group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt thereof, sulfonic acid group or its salt thereof, phosphoric acid group or its salt thereof, C1 to C30 alkyl group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 C30 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C30 heteroalkyl group, C3 to C30 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalkenyl group, C6 to C30 It means that it is substituted with a substituent selected from a C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocyclic group, and combinations thereof.

또한 상기 치환된 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C30 헤테로알킬기, C3 내지 C30 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로고리기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 고리를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기는 인접한 또 다른 치환된 C6 내지 C30 아릴기와 융합되어 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성할 수 있다.In addition, the substituted halogen atom (F, Br, Cl, or I), hydroxy group, nitro group, cyano group, amino group, azido group, amidino group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group , Ester group, carboxyl group or a salt thereof, sulfonic acid group or a salt thereof, phosphoric acid or a salt thereof, C1 to C30 alkyl group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 Two adjacent substituents of a C30 alkoxy group, a C1 to C30 heteroalkyl group, a C3 to C30 heteroarylalkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, a C3 to C15 cycloalkenyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, or a C2 to C30 heterocyclic group They can also fuse to form rings. For example, the substituted C6 to C30 aryl group may be fused with another adjacent substituted C6 to C30 aryl group to form a substituted or unsubstituted fluorene ring.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S, Se 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1개 내지 3개 함유한 것을 의미한다.In addition, unless otherwise defined herein, 'hetero' means containing 1 to 3 heteroatoms selected from N, O, S, Se and P.

본 명세서에서 "아릴기(aryl group)"는 탄화수소 방향족 모이어티를 하나 이상 갖는 그룹을 의미하며 넓게는 탄화수소 방향족 모이어티들이 단일 결합으로 연결된 형태 및 탄화수소 방향족 모이어티들이 직접 또는 간접적으로 융합된 비방향족 융합 고리 또한 포함한다. 아릴기는 모노사이클릭, 폴리사이클릭 또는 융합된 폴리사이클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.As used herein, "aryl group" refers to a group having one or more hydrocarbon aromatic moieties, and broadly refers to a form in which hydrocarbon aromatic moieties are connected by a single bond and a non-aromatic hydrocarbon aromatic moiety directly or indirectly fused. Fused rings are also included. Aryl groups include monocyclic, polycyclic or fused polycyclic (ie, rings that divide adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.

본 명세서에서 "헤테로고리기(heterocyclic group)"는 헤테로아릴기를 포함하는 개념이며, 이에 추가하여 아릴기, 사이클로알킬기, 이들의 융합고리 또는 이들의 조합과 같은 고리 화합물 내에서 탄소(C) 대신에 N, O, S, P 및 Si에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개 함유하는 것을 의미한다. 상기 헤테로고리기가 융합고리인 경우, 상기 헤테로고리기 전체 또는 각각의 고리마다 헤테로 원자를 한 개 이상 포함할 수 있다.In the present specification, "heterocyclic group" is a concept including a heteroaryl group, and in addition to this, in a ring compound such as an aryl group, a cycloalkyl group, a fused ring thereof, or a combination thereof, instead of carbon (C) It means containing at least one hetero atom selected from N, O, S, P, and Si. When the heterocyclic group is a fused ring, the entire heterocyclic group or each ring may include one or more heteroatoms.

보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 융합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.More specifically, the substituted or unsubstituted aryl group is a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted phenanthryl group, or a substituted or unsubstituted naphthyl group. Cenyl group, substituted or unsubstituted pyrenyl group, substituted or unsubstituted biphenyl group, substituted or unsubstituted terphenyl group, substituted or unsubstituted quaterphenyl group, substituted or unsubstituted chrysenyl group, substituted or unsubstituted triphenyl group A phenylenyl group, a substituted or unsubstituted perylenyl group, a substituted or unsubstituted indenyl group, a substituted or unsubstituted fluorenyl group, a combination thereof, or a combination thereof may be fused, but is not limited thereto. .

보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 헤테로고리기는, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌로기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 치환 또는 비치환된 피리도인돌로기, 치환 또는 비치환된 벤조피리도옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤조피리도티아진일기, 치환 또는 비치환된 9,9-디메틸9,10디히드로아크리딘일기, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 융합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 일 예에서, 헤테로고리기 또는 헤테로아릴기는 피롤기, 인돌로기 또는 카바졸릴기일 수 있다.More specifically, the substituted or unsubstituted heterocyclic group is a substituted or unsubstituted furanyl group, a substituted or unsubstituted thiophenyl group, a substituted or unsubstituted pyrrolyl group, a substituted or unsubstituted pyrazolyl group, a substituted or unsubstituted thiophenyl group, or a substituted or unsubstituted pyrazolyl group. imidazolyl group, substituted or unsubstituted triazolyl group, substituted or unsubstituted oxazolyl group, substituted or unsubstituted thiazolyl group, substituted or unsubstituted oxadiazolyl group, substituted or unsubstituted thiadiazole Dial, substituted or unsubstituted pyridinyl group, substituted or unsubstituted pyrimidinyl group, substituted or unsubstituted pyrazinyl group, substituted or unsubstituted triazinyl group, substituted or unsubstituted benzofuranyl group, substituted or unsubstituted group A substituted or unsubstituted benzothiophenyl group, a substituted or unsubstituted benzimidazolyl group, a substituted or unsubstituted indolo group, a substituted or unsubstituted quinolinyl group, a substituted or unsubstituted isoquinolinyl group, a substituted or unsubstituted quina A zolinyl group, a substituted or unsubstituted quinoxalinyl group, a substituted or unsubstituted naphthyridinyl group, a substituted or unsubstituted benzoxazinyl group, a substituted or unsubstituted benzthiazinyl group, a substituted or unsubstituted acridinyl group, A substituted or unsubstituted phenazinyl group, a substituted or unsubstituted phenothiazinyl group, a substituted or unsubstituted phenoxazinyl group, a substituted or unsubstituted dibenzofuranyl group, a substituted or unsubstituted dibenzothiophenyl group, a substituted or unsubstituted dibenzothiophenyl group, or An unsubstituted carbazolyl group, a substituted or unsubstituted pyridoindolo group, a substituted or unsubstituted benzopyridooxazinyl group, a substituted or unsubstituted benzopyridothiazinyl group, a substituted or unsubstituted 9,9- A dimethyl 9,10 dihydroacridinyl group, a combination thereof, or a combination thereof may be fused, but is not limited thereto. In one example of the present invention, the heterocyclic group or heteroaryl group may be a pyrrole group, an indolo group, or a carbazolyl group.

또한, 본 명세서에서, 중합체는 올리고머(oligomer)와 중합체(polymer)를 포함한 것을 의미한다. Also, in the present specification, a polymer means including an oligomer and a polymer.

이하 일 구현예에 따른 하드마스크 조성물을 설명한다.Hereinafter, a hardmask composition according to an embodiment will be described.

일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 중합체 및 용매를 포함한다.A hardmask composition according to one embodiment includes a polymer and a solvent.

중합체는 방향족 고리를 포함하는 주쇄(main chain)와 상기 주쇄에 결합되어 있으며 니트로기로 치환된 방향족 고리를 포함하는 측쇄(side chain)를 포함할 수 있다. The polymer may include a main chain including an aromatic ring and a side chain bonded to the main chain and including an aromatic ring substituted with a nitro group.

이에 따라, 주쇄 및 측쇄에 고탄소 함량의 방향족 고리를 포함함으로써 단단한 막질의 중합체 층을 형성할 수 있어서 내식각성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 측쇄에 니트로기를 가지는 방향족 고리를 포함함으로써, 중합체의 용매에 대한 용해성을 높일 수 있다. 이에 따라 중합체는 용액으로 준비되어 스핀-온 코팅과 같은 용액 공정으로 중합체 층으로 효과적으로 형성될 수 있고 형성된 중합체 층은 높은 내식각성으로 인해 후속 식각 공정에서 노출되는 식각 가스에 의한 손상을 줄이거나 방지할 수 있다.Accordingly, by including aromatic rings having a high carbon content in the main chain and side chains, it is possible to form a hard film-like polymer layer, thereby improving etching resistance, and by including aromatic rings having a nitro group in the side chains, the solvent of the polymer solubility can be increased. Accordingly, the polymer can be prepared as a solution and effectively formed into a polymer layer by a solution process such as spin-on coating, and the formed polymer layer can reduce or prevent damage by an etching gas exposed in a subsequent etching process due to its high etching resistance. can

상기 주쇄의 방향족 고리는 수소결합 가능기로 치환될 수 있다 상기 수소결합 가능기란 다른 작용기와 수소결합을 형성할 수 있는 기를 의미하며, 주쇄에 수소결합 가능기를 가지는 방향족 고리를 포함함으로써, 중합체의 용해도를 더욱 높일 수 있다.The aromatic ring of the main chain may be substituted with a hydrogen bondable group. The hydrogen bondable group refers to a group capable of forming a hydrogen bond with another functional group, and by including an aromatic ring having a hydrogen bondable group in the main chain, the solubility of the polymer is improved. can be raised further.

일 예로, 상기 중합체는 하기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 포함할 수 있다.For example, the polymer may include a structural unit represented by Chemical Formula 1 below.

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112020033691424-pat00007
Figure 112020033691424-pat00007

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A는 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 방향족고리이고,A is an aromatic ring substituted with at least one hydrogen bondable group,

B는 적어도 하나의 니트로기로 치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,B is a C6 to C30 aryl group substituted with at least one nitro group,

C는 수소, 중수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이다.C is hydrogen, Deuterium, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof.

상기 방향족 고리는 단일 고리이거나; 2개 이상의 방향족 고리가 융합된 융합 고리이거나; 2개 이상의 방향족 고리가 단일 결합, C1 내지 C5 알킬렌기, O, C(=O) 또는 OC(=O)에 의해 연결된 비융합 고리일 수 있다.The aromatic ring is a single ring; It is a fused ring in which two or more aromatic rings are fused; Two or more aromatic rings may be unfused rings connected by single bonds, C1 to C5 alkylene groups, O, C(=0) or OC(=0).

일 예로, A는 하기 그룹 1에서 선택될 수 있고, 그룹 1에 나열된 방향족 고리는 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환되어 있을 수 있다.For example, A may be selected from Group 1 below, and an aromatic ring listed in Group 1 may be substituted with at least one hydrogen bondable group.

[그룹 1][Group 1]

Figure 112020033691424-pat00008
Figure 112020033691424-pat00008

상기 그룹 1에 나열된 방향족고리에서, 중합체와의 연결 지점은 고리를 이루는 탄소들 중 어느 두 개일 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.In the aromatic rings listed in Group 1, the point of connection with the polymer may be any two of the carbon atoms forming the ring and is not particularly limited.

일 예로, A는 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 다환 방향족고리일 수 있고, 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 축합 방향족고리 및/또는 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 비축합 방향족고리일 수 있으나, 바람직하게는 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 축합 방향족고리일 수 있다. 이에 따라, 중합체의 탄소함량을 더욱 높일 수 있어서 단단한 중합체 층을 형성할 수 있으므로 더욱 우수한 내식각성을 부여할 수 있다.For example, A may be a polycyclic aromatic ring substituted with at least one hydrogen bondable group, a condensed aromatic ring substituted with at least one hydrogen bondable group, and/or a non-fused aromatic ring substituted with at least one hydrogen bondable group. However, it may preferably be a condensed aromatic ring substituted with at least one hydrogen bondable group. Accordingly, since the carbon content of the polymer can be further increased and a hard polymer layer can be formed, more excellent etching resistance can be imparted.

상기 A는 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환될 수 있고, 예를 들어, 적어도 두 개의 수소결합 가능기로 치환될 수 있고, 예를 들어, 하나 또는 두 개의 수소결합 가능기로 치환될 수 있다. The A may be substituted with at least one hydrogen bondable group, for example, may be substituted with at least two hydrogen bondable groups, for example, may be substituted with one or two hydrogen bondable groups.

상기 A는 수소결합 가능기 외의 다른 치환기로 더 치환되거나 더 치환되지 않을 수 있다. 상기 수소 결합 가능기 외의 다른 치환기의 종류 및 개수는 한정되지 않는다.The A may be further substituted or unsubstituted with other substituents other than the hydrogen bondable group. The type and number of substituents other than the hydrogen bondable group are not limited.

일 예로, A는 전자 끄는 기(electron withdrawing group, EWG)를 치환기로 가지지 않을 수 있고, 여기서, 전자 끄는 기는 예를 들어, 니트로기, 트라이플루오로메틸기, 카보닐기, 나이트릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, A may not have an electron withdrawing group (EWG) as a substituent, wherein the electron withdrawing group is, for example, a nitro group, a trifluoromethyl group, a carbonyl group, a nitrile group, or a combination thereof. can

일 예로, A는 니트로기를 치환기로 가지지 않을 수 있다.For example, A may not have a nitro group as a substituent.

일 예로, A는 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 파이렌일 수 있고, 예컨대 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.For example, A may be pyrene substituted with at least one hydrogen bondable group, and may be, for example, any one selected from Group 2 below.

[그룹 2][Group 2]

Figure 112020033691424-pat00009
Figure 112020033691424-pat00009

상기 그룹 2에 나열된 파이렌에서, 중합체와의 연결 지점은 파이렌을 이루는 탄소들 중 어느 두 개일 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.In the pyrenes listed in Group 2 above, the point of connection with the polymer may be any two of the carbons constituting pyrene, and is not particularly limited.

상기 그룹 2에서, R1 및 R2는 수소결합 가능기이다. 여기서, R1 및 R2는 서로 같거나 다를 수 있다.In Group 2, R 1 and R 2 are hydrogen bondable groups. Here, R 1 and R 2 may be the same as or different from each other.

상기 수소결합 가능기 중 적어도 하나는 B의 방향족 고리에 치환된 적어도 하나의 니트로기와 수소결합을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상술한 중합체 간의 극성결합 및/또는 중합체 내의 극성결합에 의해 막 밀도가 우수한 중합체 층을 형성할 수 있다. 또한, 기판 및/또는 상부 막에 대한 중합체의 부착성이 향상되어, 우수한 갭-필 특성 및 평탄화 특성을 가질 수 있다.At least one of the hydrogen bondable groups may form a hydrogen bond with at least one nitro group substituted on the aromatic ring of B. Accordingly, a polymer layer having excellent film density can be formed by the aforementioned polar bonds between the polymers and/or polar bonds within the polymers. In addition, adhesion of the polymer to the substrate and/or the upper film is improved, so that it can have excellent gap-fill and planarization properties.

일 예로, 상기 수소결합 가능기는 할로겐, -ORa, -NRbRc 또는 이들의 조합일 수 있고,For example, the hydrogen bondable group may be halogen, -OR a , -NR b R c or a combination thereof,

상기 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있다.Wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof.

일 예로, Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 펜틸기, 치환 또는 비치환된 헥실기, 치환 또는 비치환된 에테닐기, 치환 또는 비치환된 프로페닐기, 치환 또는 비치환된 부테닐기, 치환 또는 비치환된 펜테닐기, 치환 또는 비치환된 헥세닐기, 치환 또는 비치환된 에티닐기, 치환 또는 비치환된 프로피닐기, 치환 또는 비치환된 부티닐기, 치환 또는 비치환된 펜티닐기, 치환 또는 비치환된 헥시닐기 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or unsubstituted phen A substituted or unsubstituted hexyl group, a substituted or unsubstituted ethenyl group, a substituted or unsubstituted propenyl group, a substituted or unsubstituted butenyl group, a substituted or unsubstituted pentenyl group, a substituted or unsubstituted hexenyl group , A substituted or unsubstituted ethynyl group, a substituted or unsubstituted propynyl group, a substituted or unsubstituted butynyl group, a substituted or unsubstituted pentynyl group, a substituted or unsubstituted hexynyl group, or a combination thereof.

일 예로, Ra는 수소일 수 있고, 이에 따라 수소결합 가능기는 히드록시기일 수 있다.For example, R a may be hydrogen, and thus the hydrogen bondable group may be a hydroxyl group.

일 예로, Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 수소일 수 있다.For example, at least one of R b and R c may be hydrogen.

일 예로, Rb 및 Rc는 각각 수소일 수 있고, 이에 따라 수소결합 가능기는 아미노기일 수 있다.For example, R b and R c may each be hydrogen, and thus the hydrogen bondable group may be an amino group.

일 예로, Ra는 수소이고, Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 수소일 수 있다. For example, R a is hydrogen, and at least one of R b and R c may be hydrogen.

이에 따라, 상기 수소결합 가능기가 B의 방향족 고리에 치환된 적어도 하나의 니트로기와 수소결합을 형성할 수 있고, 상기 중합체 간의 극성결합 및/또는 중합체 내의 극성결합에 의해 막 밀도가 더욱 우수한 중합체 층을 형성할 수 있다.Accordingly, the hydrogen bondable group can form a hydrogen bond with at least one nitro group substituted on the aromatic ring of B, and the polar bond between the polymers and/or the polar bond within the polymer provides a polymer layer having a higher film density. can form

일 예로, Ra 내지 Rc는 각각 수소일 수 있다.For example, each of R a to R c may be hydrogen.

일 예로, Ra 내지 Rc는 서로 같거나 다를 수 있다.For example, R a to R c may be the same as or different from each other.

일 예로, 상기 수소결합 가능기는 -ORa일 수 있고, 여기서, Ra는 전술한 바와 같다. 이에 따라, 중합체의 구조단위 내 산소 원자 함량을 높여, N2/O2 혼합 가스에 대한 내식각성을 더욱 개선할 수 있다.For example, the hydrogen bondable group may be -OR a , where R a is as described above. Accordingly, by increasing the oxygen atom content in the structural unit of the polymer, it is possible to further improve the corrosion resistance to the N 2 /O 2 mixed gas.

일 예로, 상기 수소결합 가능기는 -ORa일 수 있고, 여기서 Ra는 수소일 수 있다. For example, the hydrogen bondable group may be -OR a , where R a may be hydrogen.

중합체는 전술한 바와 같이, 측쇄에 적어도 하나의 니트로기로 치환된 아릴기(B)를 포함할 수 있고, 측쇄의 적어도 하나의 니트로기로 치환된 아릴기(B)와 주쇄의 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 방향족 고리(A)는 3차 또는 4차 탄소로 결합될 수 있다. 여기서, 3차 탄소란 중심탄소가 할 수 있는 4개의 결합 중 3개가 각각 서로 다른 탄소와 결합된 중심탄소인 것으로 정의하고, 4차 탄소란 중심탄소가 할 수 있는 4개의 결합이 모두 각각 서로 다른 탄소와 결합된 중심 탄소인 것으로 정의한다. 중합체가 3차 또는 4차 탄소를 포함함으로써 용매에 대한 용해성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 탄소함량을 높일 수 있어서 단단한 중합체 층을 형성할 수 있으므로 높은 내식각성을 부여할 수 있다. As described above, the polymer may include an aryl group (B) substituted with at least one nitro group on the side chain, and at least one hydrogen bond between the aryl group (B) substituted with at least one nitro group on the side chain and the main chain is possible. The aromatic ring (A) substituted with a group may be bonded by a tertiary or quaternary carbon. Here, tertiary carbon is defined as a central carbon in which three of the four bonds that the central carbon can make are bonded to different carbons, and quaternary carbon means that all four bonds that the central carbon can make are different from each other. It is defined as being the central carbon bonded to carbon. By including tertiary or quaternary carbon in the polymer, solubility in solvents can be increased, and since a hard polymer layer can be formed by increasing the carbon content, high etching resistance can be imparted.

일 예로, 상기 아릴기는 페닐기이거나; 2개 이상의 방향족 고리가 융합된 융합 고리 아릴기이거나; 2개 이상의 방향족 고리가 단일 결합, C1 내지 C5 알킬렌기, O, C(=O) 또는 OC(=O)에 의해 연결된 비융합 고리기일 수 있다.For example, the aryl group is a phenyl group; It is a fused ring aryl group in which two or more aromatic rings are fused; Two or more aromatic rings may be unfused ring groups connected by single bonds, C1 to C5 alkylene groups, O, C(=O) or OC(=O).

일 예로, B는 적어도 하나의 니트로기로 치환된 페닐기 또는 적어도 하나의 니트로기로 치환된 다환고리 아릴기일 수 있고, 상기 다환고리 아릴기는 축합고리 아릴기 및/또는 비축합 고리 아릴기일 수 있다.For example, B may be a phenyl group substituted with at least one nitro group or a polycyclic aryl group substituted with at least one nitro group, and the polycyclic aryl group may be a condensed cyclic aryl group and/or a non-fused cyclic aryl group.

일 예로, B는 하기 그룹 3에서 선택될 수 있고, 하기 그룹 3에 나열된 아릴기는 적어도 하나의 니트로기로 치환되어 있을 수 있다.For example, B may be selected from Group 3 below, and the aryl group listed in Group 3 below may be substituted with at least one nitro group.

[그룹 3][Group 3]

Figure 112020033691424-pat00010
Figure 112020033691424-pat00010

상기 그룹 3에 나열된 아릴기에서, 중합체와의 연결 지점 및 니트로기의 치환 위치는 아릴기를 이루는 탄소 중 어느 하나일 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.In the aryl group listed in Group 3 above, the connection point with the polymer and the substitution site of the nitro group may be any one of carbon constituting the aryl group and is not particularly limited.

일 예로, B는 적어도 하나의 니트로기로 치환된 페닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 나프틸기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 바이페닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 페난트레닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 안트라세닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 플루오레닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 파이레닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 크리세닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 피세닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 트라이페닐레닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 플루오란테닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 아세나프틸레닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 아세나프테닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 벤조페난트레닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 벤조플루오란테닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 퍼릴레닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 벤조파이레닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 나프토안트라세닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 벤조퍼릴레닐기, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 다이벤조파이레닐기 또는 적어도 하나의 니트로기로 치환된 코로네닐기일 수 있다.For example, B is a phenyl group substituted with at least one nitro group, a naphthyl group substituted with at least one nitro group, a biphenyl group substituted with at least one nitro group, a phenanthrenyl group substituted with at least one nitro group, or at least one nitro group. A substituted anthracenyl group, a fluorenyl group substituted with at least one nitro group, a pyrenyl group substituted with at least one nitro group, a chrysenyl group substituted with at least one nitro group, a picenyl group substituted with at least one nitro group, triphenylenyl group substituted with at least one nitro group, fluoranthenyl group substituted with at least one nitro group, acenaphthylenyl group substituted with at least one nitro group, acenaphthenyl group substituted with at least one nitro group, at least one A benzophenanthrenyl group substituted with a nitro group, a benzofluoranthenyl group substituted with at least one nitro group, a perylenyl group substituted with at least one nitro group, a benzopyrenyl group substituted with at least one nitro group, and at least one nitro group. It may be a naphthoanthracenyl group substituted with a group, a benzoperylenyl group substituted with at least one nitro group, a dibenzopyrenyl group substituted with at least one nitro group, or a coronenyl group substituted with at least one nitro group.

일 예로, 상기 B는 하나 또는 두 개의 니트로기로 치환될 수 있다.For example, B may be substituted with one or two nitro groups.

B가 니트로기를 포함함으로써, 전술한 바와 같이 중합체가 다양한 용매에서 높은 용해도를 가질 수 있고, 이에 따라 상기 중합체의 저장 안정성 및 코팅 균일도가 개선될 수 있다. 또한, B가 니트로기를 포함함으로써, 구조단위 내 산소 원자의 함량이 높아져 N2/O2 혼합 가스에 대한 내식각성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 중합체 간의 극성결합 및/또는 중합체 내의 극성결합에 의해 막 밀도가 우수한 중합체 층을 형성할 수 있고, 패턴의 위글링(wiggling) 및/또는 리닝 (leaning) 현상을 감소시킬 수 있다. When B contains a nitro group, as described above, the polymer can have high solubility in various solvents, and thus the storage stability and coating uniformity of the polymer can be improved. In addition, since B includes a nitro group, the content of oxygen atoms in the structural unit is increased to improve the corrosion resistance to the N 2 /O 2 mixed gas, and also by polar bonds between polymers and/or polar bonds in the polymers. A polymer layer having excellent film density can be formed, and wiggling and/or leaning phenomena of patterns can be reduced.

상기 B는 니트로기 외의 다른 치환기로 더 치환되거나 더 치환되지 않을 수 있다. 상기 니트로기 외의 다른 치환기의 종류 및 개수는 한정되지 않는다.The B may be further substituted or unsubstituted with other substituents other than the nitro group. The type and number of substituents other than the nitro group are not limited.

일 예로, B는 친수성 작용기로 더 치환될 수 있고, 예를 들어, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아미노기 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있다. B가 친수성 작용기를 포함함으로써, 중합체의 용매에 대한 용해성을 높여 스핀 코팅과 같은 용액 공정에 효과적으로 적용할 수 있다.For example, B may be further substituted with a hydrophilic functional group, for example, a hydroxyl group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamino group, or a combination thereof. can By including a hydrophilic functional group in B, the solubility of the polymer in a solvent can be effectively applied to a solution process such as spin coating.

일 예로, B는 수소결합 가능기로 더 치환될 수 있고, 여기서 수소결합 가능기는 전술한 바와 같다. B가 수소결합 가능기를 더 포함함으로써, 중합체의 용매에 대한 용해성을 높이면서도, 중합체 간의 극성결합 및/또는 중합체 내의 극성결합에 의해 막 밀도가 우수한 중합체 층을 형성할 수 있다. For example, B may be further substituted with a hydrogen bondable group, wherein the hydrogen bondable group is as described above. When B further includes a hydrogen bondable group, a polymer layer having excellent film density can be formed by polar bonds between polymers and/or polar bonds within the polymers while increasing the solubility of the polymers in solvents.

일 예로, B는 할로겐, -ORd, -NReRf 또는 이들의 조합으로 더 치환되고,For example, B is further substituted with halogen, -OR d , -NR e R f or a combination thereof,

상기 Rd 내지 Rf는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있다.R d to R f are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof.

일 예로, Rd 내지 Rf는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 펜틸기, 치환 또는 비치환된 헥실기, 치환 또는 비치환된 에테닐기, 치환 또는 비치환된 프로페닐기, 치환 또는 비치환된 부테닐기, 치환 또는 비치환된 펜테닐기, 치환 또는 비치환된 헥세닐기, 치환 또는 비치환된 에티닐기, 치환 또는 비치환된 프로피닐기, 치환 또는 비치환된 부티닐기, 치환 또는 비치환된 펜티닐기, 치환 또는 비치환된 헥시닐기 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, R d to R f are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or unsubstituted phen A substituted or unsubstituted hexyl group, a substituted or unsubstituted ethenyl group, a substituted or unsubstituted propenyl group, a substituted or unsubstituted butenyl group, a substituted or unsubstituted pentenyl group, a substituted or unsubstituted hexenyl group , A substituted or unsubstituted ethynyl group, a substituted or unsubstituted propynyl group, a substituted or unsubstituted butynyl group, a substituted or unsubstituted pentynyl group, a substituted or unsubstituted hexynyl group, or a combination thereof.

일 예로, Rd는 수소일 수 있다.For example, R d may be hydrogen.

일 예로, Re 및 Rf 중 적어도 하나는 수소일 수 있고, 예를 들어, Re 및 Rf는 수소일 수 있다.For example, at least one of R e and R f may be hydrogen, and for example, R e and R f may be hydrogen.

일 예로, Rd는 수소이고, Re 및 Rf 중 적어도 하나는 수소일 수 있다. 이에 따라, 상기 B에 포함된 수소결합 가능기가 중합체 내의 다른 화학식 1로 표현되는 구조단위 및/또는 다른 중합체 내의 화학식 1로 표현되는 구조단위에 포함된 니트로기와 수소결합함으로써, 상기 중합체 간의 극성결합 및/또는 중합체 내의 극성결합에 의해 막 밀도가 우수한 중합체 층을 형성할 수 있다.For example, R d may be hydrogen, and at least one of R e and R f may be hydrogen. Accordingly, the hydrogen bondable group included in B is hydrogen-bonded with another structural unit represented by Formula 1 in the polymer and/or a nitro group included in the structural unit represented by Formula 1 in the other polymer, thereby forming a polar bond between the polymers and Or, a polymer layer having excellent film density can be formed by polar bonds in the polymer.

일 예로, Rd 내지 Rf는 수소일 수 있다.For example, R d to R f may be hydrogen.

일 예로, Rd 내지 Rf는 서로 같거나 다를 수 있다.For example, R d to R f may be the same as or different from each other.

일 예로, B는 -ORd로 더 치환될 수 있고, 여기서, Rd는 전술한 바와 같다. 이에 따라, 중합체의 구조단위 내 산소 원자 함량을 높여, N2/O2 혼합 가스에 대한 내식각성을 개선하면서도 용해도를 동시에 확보할 수 있다.For example, B may be further substituted with -OR d , where R d is as described above. Accordingly, by increasing the content of oxygen atoms in the structural unit of the polymer, it is possible to simultaneously secure solubility while improving corrosion resistance to N 2 /O 2 mixed gas.

일 예로, B는 적어도 하나의 히드록시기로 더 치환될 수 있다.For example, B may be further substituted with at least one hydroxyl group.

일 예로, B는 적어도 하나의 니트로기 및 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 페닐기, 적어도 하나의 니트로기 및 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 나프틸기, 적어도 하나의 니트로기 및 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 바이페닐기, 적어도 하나의 니트로기 및 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 페난트레닐기, 적어도 하나의 니트로기 및 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 안트라세닐기, 적어도 하나의 니트로기 및 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 파이레닐기, 적어도 하나의 니트로기 및 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 벤조파이레닐기, 적어도 하나의 니트로기 및 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 퍼릴레닐기 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, B is a phenyl group substituted with at least one nitro group and at least one hydroxy group, a naphthyl group substituted with at least one nitro group and at least one hydroxy group, a bi substituted with at least one nitro group and at least one hydroxy group, A phenyl group, a phenanthrenyl group substituted with at least one nitro group and at least one hydroxy group, an anthracenyl group substituted with at least one nitro group and at least one hydroxy group, pi substituted with at least one nitro group and at least one hydroxy group It may be a renyl group, a benzopyrenyl group substituted with at least one nitro group and at least one hydroxy group, a perylenyl group substituted with at least one nitro group and at least one hydroxy group, or a combination thereof.

일 예로, 상기 화학식 1로 표현되는 구조단위는 하기 화학식 2 또는 3으로 표현될 수 있다.For example, the structural unit represented by Chemical Formula 1 may be represented by Chemical Formula 2 or 3 below.

[화학식 2] [Formula 2]

Figure 112020033691424-pat00011
Figure 112020033691424-pat00011

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020033691424-pat00012
Figure 112020033691424-pat00012

상기 화학식 2 및 3에서, In Formulas 2 and 3,

C는 전술한 바와 같고,C is as described above,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 할로겐, -ORa, -NRbRc 또는 이들의 조합이고,R 1 and R 2 are each independently halogen, -OR a , -NR b R c or a combination thereof;

R3은 니트로기이고,R 3 is a nitro group;

R4는 각각 독립적으로 할로겐, -ORd, -NReRf 또는 이들의 조합이고,each R 4 is independently halogen, -OR d , -NR e R f or a combination thereof;

상기 Ra 내지 Rf는 각각 전술한 바와 같고,The R a to R f are as described above, respectively,

m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1이다.m and n are each independently 0 or 1;

일 예로, Ra 및 Rd는 수소일 수 있고, Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 수소일 수 있고, Re 및 Rf 중 적어도 하나는 수소일 수 있다.For example, R a and R d may be hydrogen, at least one of R b and R c may be hydrogen, and at least one of R e and R f may be hydrogen.

R1, R2 및 R4 중 적어도 하나는 히드록시기일 수 있다.At least one of R 1 , R 2 and R 4 may be a hydroxyl group.

일 예로, R1 및 R2 중 적어도 하나는 히드록시기일 수 있다.For example, at least one of R 1 and R 2 may be a hydroxyl group.

일 예로, R4는 히드록시기일 수 있다. For example, R 4 may be a hydroxyl group.

일 예로, R1, R2 및 R4는 서로 같을 수 있다.For example, R 1 , R 2 and R 4 may be the same as each other.

일 예로, R1 및 R2는 서로 같을 수 있다.For example, R 1 and R 2 may be the same as each other.

일 예로, R1 및 R4는 서로 같을 수 있다.For example, R 1 and R 4 may be the same as each other.

일 예로, m 및 n 중 적어도 하나는 0일 수 있다.For example, at least one of m and n may be 0.

일 예로, m 및 n은 0이거나; m은 1이고 n은 0이거나; m은 0이고 n은 1일 수 있다.For example, m and n are 0; m is 1 and n is 0; m may be 0 and n may be 1.

중합체는 상기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 1개 또는 복수 개 포함할 수 있으며, 복수 개의 상기 화학식 1로 표현되는 구조단위끼리는 서로 같거나 다를 수 있다. The polymer may include one or a plurality of structural units represented by Chemical Formula 1, and a plurality of structural units represented by Chemical Formula 1 may be identical to or different from each other.

중합체는 상기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 복수의 반복단위로 포함할 수 있고, 반복단위의 개수 및 배열은 한정되지 않는다. The polymer may include a plurality of repeating units of the structural unit represented by Chemical Formula 1, and the number and arrangement of repeating units are not limited.

중합체는 전술한 구조단위 외의 1종 이상의 다른 구조단위를 더 포함할 수 있고, 그 구조단위의 개수 및 배열은 한정되지 않는다.The polymer may further include one or more other structural units other than the aforementioned structural units, and the number and arrangement of the structural units are not limited.

상기 중합체는 약 500 내지 200,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 보다 구체적으로 상기 중합체는 약 800 내지 100,000, 약 1,000 내지 50,000, 또는 약 1,200 내지 10,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 범위의 중량평균분자량을 가짐으로써 상기 중합체의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다.The polymer may have a weight average molecular weight of about 500 to 200,000. More specifically, the polymer may have a weight average molecular weight of about 800 to 100,000, about 1,000 to 50,000, or about 1,200 to 10,000. By having a weight average molecular weight in the above range, the carbon content of the polymer and the solubility in the solvent can be adjusted and optimized.

한편, 상기 하드마스크 조성물에 포함되는 용매는 상기 중합체에 대한 충분한 용해성 또는 분산성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈, 메틸피롤리디논, 아세틸아세톤 및 에틸 3-에톡시프로피오네이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, the solvent included in the hard mask composition is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility for the polymer, but for example, propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxy propanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl Ether, tri(ethylene glycol) monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N- It may include at least one selected from dimethylacetamide, methylpyrrolidone, methylpyrrolidinone, acetylacetone, and ethyl 3-ethoxypropionate, but is not limited thereto.

상기 중합체는 상기 하드마스크 조성물의 총 함량에 대하여 예컨대 약 0.1 내지 60 중량%, 예컨대 약 0.5 내지 50 중량%, 약 1 내지 35 중량%, 또는 약 2 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 중합체가 포함됨으로써 하드마스크의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.The polymer may be included in, for example, about 0.1 to 60% by weight, for example, about 0.5 to 50% by weight, about 1 to 35% by weight, or about 2 to 30% by weight, based on the total amount of the hardmask composition. By including the polymer within the above range, the thickness, surface roughness, and flatness of the hard mask may be adjusted.

상기 하드마스크 조성물은 추가적으로 계면활성제, 가교제, 열산발생제, 가소제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The hard mask composition may further include additives such as a surfactant, a crosslinking agent, a thermal acid generator, and a plasticizer.

상기 계면활성제는 예컨대 플루오로알킬계 화합물, 알킬벤젠설폰산염, 알킬피리디늄염, 폴리에틸렌글리콜, 제4암모늄염 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As the surfactant, for example, fluoroalkyl-based compounds, alkylbenzenesulfonic acid salts, alkylpyridinium salts, polyethylene glycol, quaternary ammonium salts, etc. may be used, but are not limited thereto.

상기 가교제는 예컨대 멜라민계, 치환요소계, 또는 이들 폴리머계 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 가교 형성 치환기를 갖는 가교제로, 예를 들면, 메톡시메틸화 글리코루릴, 부톡시메틸화 글리코루릴, 메톡시메틸화 멜라민, 부톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 벤조구아나민, 부톡시메틸화 벤조구아나민, 메톡시메틸화요소, 부톡시메틸화요소, 메톡시메틸화 티오요소, 또는 부톡시메틸화 티오요소 등의 화합물을 사용할 수 있다.The crosslinking agent may include, for example, melamine-based, substituted urea-based, or these polymer-based. Preferably, a crosslinking agent having at least two cross-linking substituents, for example methoxymethylated glycoluril, butoxymethylated glycoluril, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzoguanamine, butoxy Compounds such as methylated benzoguanamine, methoxymethylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or butoxymethylated thiourea can be used.

또한, 상기 가교제로는 내열성이 높은 가교제를 사용할 수 있다. 내열성이 높은 가교제로는 분자 내에 방향족 고리(예를 들면 벤젠 고리, 나프탈렌 고리)를 가지는 가교 형성 치환기를 함유하는 화합물을 사용할 수 있다.In addition, as the crosslinking agent, a crosslinking agent having high heat resistance may be used. As the crosslinking agent having high heat resistance, a compound containing a crosslinking substituent having an aromatic ring (for example, a benzene ring or a naphthalene ring) in a molecule may be used.

상기 열산발생제는 예컨대 p-톨루엔술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, 피리디늄p-톨루엔술폰산, 살리실산, 술포살리실산, 구연산, 안식향산, 하이드록시안식향산, 나프탈렌카르본산 등의 산성 화합물 또는/및 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사다이엔온, 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 그 밖에 유기술폰산알킬에스테르 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The thermal acid generator is, for example, an acidic compound such as p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, citric acid, benzoic acid, hydroxybenzoic acid, naphthalenecarboxylic acid, or/and 2,4 ,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, and other organic sulfonic acid alkyl esters may be used, but are not limited thereto.

상기 첨가제는 상기 하드마스크 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 40 중량부, 약 0.01 내지 30 중량부, 또는 약 0.1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함함으로써 하드마스크 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도를 향상시킬 수 있다.The additive may be included in an amount of about 0.001 to 40 parts by weight, about 0.01 to 30 parts by weight, or about 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the hard mask composition. When included within the above range, the solubility of the hard mask composition may be improved without changing the optical properties.

다른 구현예에 따르면, 상술한 하드마스크 조성물을 사용하여 제조된 유기막을 제공한다. 상기 유기막은 상술한 하드마스크 조성물을 예컨대 기판 위에 코팅한 후 열처리 과정을 통해 경화된 형태일 수 있으며, 예컨대 하드마스크 층, 평탄화막, 희생막, 충진제 등 전자 디바이스에 사용되는 유기 박막을 포함할 수 있다. According to another embodiment, an organic layer prepared using the hard mask composition described above is provided. The organic film may be formed by coating the above-described hard mask composition on a substrate and then cured through a heat treatment process, and may include, for example, an organic thin film used in electronic devices such as a hard mask layer, a planarization film, a sacrificial film, and a filler. there is.

이하 상술한 하드마스크 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a pattern using the hard mask composition described above will be described.

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 형성하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 중합체 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 적용하는 단계, 상기 하드마스크 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함한다.A pattern forming method according to an embodiment includes forming a material layer on a substrate, applying a hardmask composition including the above-described polymer and a solvent on the material layer, and heat-treating the hardmask composition to form a hardmask layer. forming a photoresist layer on the hard mask layer, exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern, selectively removing the hard mask layer using the photoresist pattern, and Exposing a portion of the material layer and etching the exposed portion of the material layer.

상기 기판은 예컨대 실리콘 웨이퍼, 유리 기판 또는 고분자 기판일 수 있다.The substrate may be, for example, a silicon wafer, a glass substrate or a polymer substrate.

상기 재료 층은 최종적으로 패턴하고자 하는 재료이며, 예컨대 알루미늄, 구리 등과 같은 금속층, 실리콘과 같은 반도체 층 또는 산화규소, 질화규소 등과 같은 절연층일 수 있다. 상기 재료 층은 예컨대 화학기상증착 방법으로 형성될 수 있다.The material layer is a material to be finally patterned, and may be, for example, a metal layer such as aluminum or copper, a semiconductor layer such as silicon, or an insulating layer such as silicon oxide or silicon nitride. The material layer may be formed by, for example, a chemical vapor deposition method.

상기 하드마스크 조성물은 전술한 바와 같으며, 용액 형태로 제조되어 스핀-온 코팅 방법으로 도포될 수 있다. 이때 상기 하드마스크 조성물의 도포 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 50 Å 내지 200,000Å 두께로 도포될 수 있다.The hard mask composition is as described above, and may be prepared in the form of a solution and applied by a spin-on coating method. At this time, the coating thickness of the hard mask composition is not particularly limited, but may be, for example, about 50 Å to 200,000 Å thick.

상기 하드마스크 조성물을 열처리하는 단계는 예컨대 약 100 내지 700℃에서 약 10초 내지 1시간 동안 수행할 수 있다.The heat treatment of the hardmask composition may be performed at, for example, about 100 to 700° C. for about 10 seconds to 1 hour.

일 예로, 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘 함유 박막층은 예컨대 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO 및/또는 SiN 등의 물질로 형성할 수 있다.For example, the method may further include forming a silicon-containing thin film layer on the hard mask layer. The silicon-containing thin film layer may be formed of, for example, materials such as SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO, and/or SiN.

일 예로, 상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 상기 실리콘 함유 박막층 상부 또는 하드마스크 층 상부에 바닥 반사방지 층(bottom anti-reflective coating, BARC)을 더 형성할 수도 있다.For example, before forming the photoresist layer, a bottom anti-reflective coating (BARC) may be further formed on the silicon-containing thin film layer or on the hard mask layer.

상기 포토레지스트 층을 노광하는 단계는 예컨대 ArF, KrF 또는 EUV 등을 사용하여 수행할 수 있다. 또한 노광 후 약 100 내지 700℃에서 열처리 공정을 수행할 수 있다.Exposing the photoresist layer may be performed using, for example, ArF, KrF, or EUV. In addition, a heat treatment process may be performed at about 100 to 700° C. after exposure.

상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계는 식각 가스를 사용하여 건식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 N2/O2, CHF3, CF4, Cl2, BCl3 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다.Etching the exposed portion of the material layer may be performed by dry etching using an etching gas, such as N 2 /O 2 , CHF 3 , CF 4 , Cl 2 , BCl 3 and a mixture thereof. gas can be used.

상기 식각된 재료 층은 복수의 패턴으로 형성될 수 있고, 상기 복수의 패턴은 금속 패턴, 반도체 패턴, 절연 패턴 등 다양할 수 있으며, 예컨대 반도체 집적 회로 디바이스 내의 다양한 패턴으로 적용될 수 있다.The etched material layer may be formed in a plurality of patterns, and the plurality of patterns may be various, such as metal patterns, semiconductor patterns, and insulating patterns, and may be applied as various patterns in a semiconductor integrated circuit device, for example.

이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.The above-described implementation will be described in more detail through the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of rights.

중합체의 합성synthesis of polymers

합성예 1Synthesis Example 1

기계교반기와 냉각관을 구비한 500ml 2구 플라스크에 1-히드록시파이렌(1-hydrdoxypyrene, 50g, 0.23몰). 4-니트로벤잘데히드(4-nitrobenzaldehyde, 34.6g, 0.23몰) 및 파라톨루엔술폰산(p-toluenesulfonic acid, 4.35g, 0.02몰)을 넣고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르산(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA, 133g)을 넣어 혼합한 후, 110℃에서 24시간 교반하였다. 이후 60 내지 70℃로 냉각시키고 테트라하이드로퓨란 300g을 넣어 혼합 용액이 굳지 않게 한다. 혼합 용액의 pH가 5 내지 6이 될 때까지 7% 소듐바이카보네이트 수용액(Sodium bicarbonate)을 넣은 후, 계속 교반하면서 혼합물에 에틸아세테이트(1000ml)를 넣고, 분별깔때기를 이용하여 유기층을 추출하였다. 추출한 유기층에 물(500ml)을 넣고 흔들어 남아있는 산과 소듐염을 세척하는 과정을 3회 이상 반복한 후, 분별깔때기를 이용하여 유기층을 최종적으로 추출하였다. 추출한 유기층을 증발기로 농축시킨 후, 테트라하이드로퓨란(700g)을 첨가하여 용액을 얻었다. 상기 용액을 교반되고 있는 헥산(3000ml)이 들어있는 비커에 천천히 적가하면서 침전물을 얻은 후, 상기 침전물을 여과하여 하기 화학식 1a로 표현되는 구조단위(반복단위)를 포함하는 중합체 1을 얻었다. 1-hydroxypyrene (50 g, 0.23 mol) in a 500 ml two-necked flask equipped with a mechanical stirrer and cooling tube. 4- nitrobenzaldehyde (34.6 g, 0.23 mol) and p-toluenesulfonic acid (4.35 g, 0.02 mol) were added, and propylene glycol monomethyl ether acetate was added. , PGMEA, 133 g) was added and mixed, and then stirred at 110° C. for 24 hours. Thereafter, the mixture is cooled to 60 to 70° C. and 300 g of tetrahydrofuran is added to prevent the mixed solution from hardening. After adding 7% sodium bicarbonate solution until the pH of the mixed solution reached 5 to 6, ethyl acetate (1000ml) was added to the mixture while stirring continuously, and the organic layer was extracted using a separatory funnel. Water (500ml) was added to the extracted organic layer, shaken, and the process of washing remaining acid and sodium salt was repeated three or more times, and then the organic layer was finally extracted using a separatory funnel. After concentrating the extracted organic layer with an evaporator, tetrahydrofuran (700 g) was added to obtain a solution. The solution was slowly added dropwise to a beaker containing hexane (3000 ml) while being stirred to obtain a precipitate, and then the precipitate was filtered to obtain Polymer 1 including a structural unit (repeating unit) represented by Formula 1a below.

겔 투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 중합체를 분석한 결과, 중량평균분자량(Mw)은 2,450이고, 다분산도(Polydispersity, PD)는 1.47이었다.As a result of analyzing the obtained polymer using gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight (Mw) was 2,450 and the polydispersity (PD) was 1.47.

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure 112020033691424-pat00013
Figure 112020033691424-pat00013

합성예 2 Synthesis Example 2

1-히드록시파이렌(50g, 0.23몰) 대신 1,6-다이히드록시파이렌(1,6-dihydroxypyrene, 54g, 0.23몰)을 사용한 것을 제외하고 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 1b로 표현되는 구조단위(반복단위)를 포함한 중합체 2를 얻었다. It was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1,6-dihydroxypyrene (1,6-dihydroxypyrene, 54 g, 0.23 mol) was used instead of 1-hydroxypyrene (50 g, 0.23 mol), and the following formula Polymer 2 containing the structural unit (repeating unit) represented by 1b was obtained.

[화학식 1b][Formula 1b]

Figure 112020033691424-pat00014
Figure 112020033691424-pat00014

겔 투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 중합체를 분석한 결과, 중량평균분자량은 1,430이고, 다분산도는 1.20이었다.As a result of analyzing the obtained polymer using gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight was 1,430 and the polydispersity was 1.20.

합성예 3 Synthesis Example 3

4-니트로벤잘데히드(34.6g, 0.23몰) 대신 4-히드록시-3-니트로벤잘데히드(4-hydroxy-3-nitrobenzaldehyde, 38.4g, 0.23몰)를 사용한 것을 제외하고 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 1c로 표현되는 구조단위(반복단위)를 포함한 중합체 3을 얻었다. Same as Synthesis Example 1 except that 4-hydroxy-3-nitrobenzaldehyde (4-hydroxy-3-nitrobenzaldehyde, 38.4 g, 0.23 mol) was used instead of 4-nitrobenzaldehyde (34.6 g, 0.23 mol). Synthesized according to the following method, Polymer 3 including a structural unit (repeating unit) represented by Chemical Formula 1c was obtained.

[화학식 1c][Formula 1c]

Figure 112020033691424-pat00015
Figure 112020033691424-pat00015

겔 투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 중합체를 분석한 결과, 중량평균분자량은 3,030이고, 다분산도는 1.58이었다.As a result of analyzing the obtained polymer using gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight was 3,030 and the polydispersity was 1.58.

합성예 4 Synthesis Example 4

4-니트로벤잘데히드(34.6g, 0.23몰) 대신 1-니트로파이렌카복시알데히드(1-nitropyrenecarboxaldehyde, 56.9g, 0.23몰)를 사용한 것을 제외하고 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 1d로 표현되는 구조단위(반복단위)를 포함한 중합체 4를 얻었다. It was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 1-nitropyrenecarboxaldehyde (1-nitropyrenecarboxaldehyde, 56.9 g, 0.23 mol) was used instead of 4-nitrobenzaldehyde (34.6 g, 0.23 mol) to formula (1d) Polymer 4 containing the structural units (repeating units) represented was obtained.

[화학식 1d][Formula 1d]

Figure 112020033691424-pat00016
Figure 112020033691424-pat00016

겔 투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 중합체를 분석한 결과, 중량평균분자량은 1,870이고, 다분산도는 1.28이었다.As a result of analyzing the obtained polymer using gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight was 1,870 and the polydispersity was 1.28.

합성예 5 Synthesis Example 5

4-니트로벤잘데히드(34.6g, 0.23몰) 대신 1-니트로파이렌카복시알데히드 (1-nitropyrenecarboxaldehyde, 56.9g, 0.23몰)을 사용한 것을 제외하고 합성예 2와 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 1e로 표현되는 구조단위(반복단위)를 포함한 중합체 5를 얻었다. It was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2, except that 1-nitropyrenecarboxaldehyde (1-nitropyrenecarboxaldehyde, 56.9 g, 0.23 mol) was used instead of 4-nitrobenzaldehyde (34.6 g, 0.23 mol) to formula (1e) Polymer 5 containing the structural units (repeating units) represented was obtained.

[화학식 1e][Formula 1e]

Figure 112020033691424-pat00017
Figure 112020033691424-pat00017

겔 투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 중합체를 분석한 결과, 중량평균분자량은 1,570이고, 다분산도는 1.24이었다.As a result of analyzing the obtained polymer using gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight was 1,570 and the polydispersity was 1.24.

비교합성예 1Comparative Synthesis Example 1

500mL 플라스크에 1-히드록시파이렌(50g, 0.23몰) 및 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠(1,4-bis(methoxymethyl)benzene, 38.0g, 0.23몰)을 순차적으로 넣고, PGMEA(100g)를 넣어 녹인 후, 파라톨루엔술폰산(4.35g, 0.02몰)을 넣고, 100℃에서 20시간 교반하여 중합 반응을 수행하였다. 1시간 간격으로 확인하여, 중량평균분자량이 2,500 내지 2,600일 때 반응을 완료하여 하기 화학식 A로 표현되는 구조단위(반복단위)를 포함하는 중합체 A를 얻었다.1-hydroxypyrene (50 g, 0.23 mol) and 1,4-bis (methoxymethyl) benzene (1,4-bis (methoxymethyl) benzene, 38.0 g, 0.23 mol) were sequentially put into a 500 mL flask, and PGMEA (100g) was added and dissolved, and p-toluenesulfonic acid (4.35g, 0.02 mol) was added, followed by stirring at 100° C. for 20 hours to carry out a polymerization reaction. It was checked every 1 hour, and when the weight average molecular weight was 2,500 to 2,600, the reaction was completed to obtain Polymer A including structural units (repeating units) represented by Formula A below.

[화학식 A][Formula A]

Figure 112020033691424-pat00018
Figure 112020033691424-pat00018

겔 투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 중합체를 분석한 결과, 중량평균분자량은 2,500이고, 다분산도는 1.54이었다.As a result of analyzing the obtained polymer using gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight was 2,500 and the polydispersity was 1.54.

비교합성예 2Comparative Synthesis Example 2

500mL 플라스크에 1-히드록시파이렌(50g, 0.23몰) 및 벤잘데히드(24.3g, 0.23몰)을 순차적으로 넣고, PGMEA(130g)를 넣어 녹인 후, 파라톨루엔술폰산(13.1g, 0.07몰)을 넣고, 110℃에서 24시간 교반하여 중합 반응을 수행하였다. 1시간 간격으로 확인하여, 중량평균분자량이 3,000 내지 3,500일 때 반응을 완료하여 하기 화학식 B로 표현되는 구조단위(반복단위)를 포함하는 중합체 B를 얻었다.1-Hydroxypyrene (50 g, 0.23 mol) and benzaldehyde (24.3 g, 0.23 mol) were sequentially put in a 500 mL flask, PGMEA (130 g) was added and dissolved, and p-toluenesulfonic acid (13.1 g, 0.07 mol) was added. Into the mixture, and stirred at 110 ° C. for 24 hours to carry out a polymerization reaction. It was checked every 1 hour, and when the weight average molecular weight was 3,000 to 3,500, the reaction was completed to obtain Polymer B including structural units (repeating units) represented by Formula B below.

[화학식 B][Formula B]

Figure 112020033691424-pat00019
Figure 112020033691424-pat00019

겔 투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 중합체를 분석한 결과, 중량평균분자량은 3,400이고, 다분산도는 1.61이었다.As a result of analyzing the obtained polymer using gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight was 3,400 and the polydispersity was 1.61.

비교합성예 3Comparative Synthesis Example 3

4-니트로벤잘데히드(34.6g, 0.23몰) 대신 4-히드록시벤잘데히드 (4-hydroxybenzaldehyde, 28.0g, 0.23몰)을 사용한 것을 제외하고 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 C로 표현되는 구조단위(반복단위)를 포함한 중합체 C를 얻었다. It was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 4-hydroxybenzaldehyde (4-hydroxybenzaldehyde, 28.0 g, 0.23 mol) was used instead of 4-nitrobenzaldehyde (34.6 g, 0.23 mol), and represented by the following formula C Polymer C including structural units (repeating units) to be obtained was obtained.

[화학식 C][Formula C]

Figure 112020033691424-pat00020
Figure 112020033691424-pat00020

겔 투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 중합체를 분석한 결과, 중량평균분자량은 2,650이고, 다분산도는 1.84였다.As a result of analyzing the obtained polymer using gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight was 2,650 and the polydispersity was 1.84.

평가 1. 용해도 평가 Evaluation 1. Solubility evaluation

상기 합성예 1 내지 5 및 비교합성예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 중합체를 PGMEA 20g 및 프로필렌글리콜모노메틸에터(propylene glycol monomethyl ether, PGME) 20g에 각각 첨가하며, 용해된 중합체의 질량을 측정하였다. Each of the polymers obtained in Synthesis Examples 1 to 5 and Comparative Synthesis Examples 1 to 3 was added to 20 g of PGMEA and 20 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME), respectively, and the mass of the dissolved polymer was measured. .

용해된 중합체의 질량으로부터, 하기 계산식 1에 의해 용해도를 계산하였다. From the mass of the dissolved polymer, the solubility was calculated by Equation 1 below.

[계산식 1][Calculation 1]

용해도(%) = (용해된 중합체의 질량/용매의 양(20g)) x 100Solubility (%) = (mass of dissolved polymer/amount of solvent (20 g)) x 100

그 결과는 하기 표 1과 같다.The results are shown in Table 1 below.

PGMEA에서의 용해도Solubility in PGMEA PGME에서의 용해도Solubility in PGME 합성예 1 Synthesis Example 1 5151 5555 합성예 2 Synthesis Example 2 4343 4949 합성예 3 Synthesis Example 3 5050 5454 합성예 4Synthesis Example 4 3030 2929 합성예 5Synthesis Example 5 3232 3434 비교합성예 1Comparative Synthesis Example 1 1515 66 비교합성예 2 Comparative Synthesis Example 2 2222 1313 비교합성예 3Comparative Synthesis Example 3 1010 3030

표 1을 참고하면, 합성예 1 내지 5에 따른 중합체는 비교합성예 1 내지 3에 따른 중합체와 비교하여 PGMEA 용매에 대해 향상된 용해도를 가지고, PGME 용매에 대해 향상되거나 동등한 용해도를 가지는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it can be confirmed that the polymers according to Synthesis Examples 1 to 5 have improved solubility in the PGMEA solvent and improved or equivalent solubility in the PGME solvent compared to the polymers according to Comparative Synthesis Examples 1 to 3. .

평가 2. 저장안정성 평가 Evaluation 2. Evaluation of storage stability

상기 합성예 1 내지 5 및 비교합성예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 중합체를 7:3 부피비의 PGMEA/PGME 혼합 용매에 10 중량%로 녹인 후, 원자외선이 차단된 40℃의 오븐에서 한 달 동안 보관한 후 겔투과크로마토그래피를 측정하여, 추세 곡선에 변화가 있으면 'X' 없으면 'O'로 판정하였다.After dissolving each of the polymers obtained in Synthesis Examples 1 to 5 and Comparative Synthesis Examples 1 to 3 at 10% by weight in a PGMEA/PGME mixed solvent at a volume ratio of 7:3, in an oven at 40° C. where far ultraviolet rays are blocked, for one month. After storage, gel permeation chromatography was measured, and it was judged as 'X' if there was a change in the trend curve and 'O' if there was no change.

그 결과는 하기 표 2와 같다.The results are shown in Table 2 below.

저장 안정성storage stability 합성예 1 Synthesis Example 1 합성예 2 Synthesis Example 2 합성예 3 Synthesis Example 3 합성예 4Synthesis Example 4 합성예 5Synthesis Example 5 비교합성예 1Comparative Synthesis Example 1 XX 비교합성예 2 Comparative Synthesis Example 2 XX 비교합성예 3Comparative Synthesis Example 3 XX

표 2를 참고하면, 합성예 1 내지 5에 따른 중합체는 비교합성예 1 내지 3에 따른 중합체와 비교하여 향상된 저장안정성을 가지는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, it can be seen that the polymers according to Synthesis Examples 1 to 5 have improved storage stability compared to the polymers according to Comparative Synthesis Examples 1 to 3.

하드마스크 조성물의 형성 Formation of Hardmask Composition

실시예 1 내지 5Examples 1 to 5

상기 합성예 1 내지 5에서 얻어진 각각의 중합체를 각각 1.2g씩 계량하여 7:3 부피비의 PGMEA/PGME 혼합 용매 10g에 균일하게 녹이고, 0.1㎛ 테플론 필터로 여과하여, 각각 실시예 1 내지 5의 하드마스크 조성물을 제조하였다.1.2 g of each of the polymers obtained in Synthesis Examples 1 to 5 were weighed and uniformly dissolved in 10 g of a PGMEA/PGME mixed solvent having a volume ratio of 7:3, filtered through a 0.1 μm Teflon filter, and hardened to each of Examples 1 to 5. A mask composition was prepared.

비교예 1 내지 3Comparative Examples 1 to 3

상기 비교합성예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 중합체를 각각 1.2g씩 계량하여 7:3 부피비의 PGMEA/사이클로헥사논 혼합 용매 10g에 균일하게 녹이고, 0.1㎛ 테플론 필터로 여과하여, 각각 비교예 1 내지 3의 하드마스크 조성물을 제조하였다.1.2 g of each of the polymers obtained in Comparative Synthesis Examples 1 to 3 were weighed and uniformly dissolved in 10 g of a PGMEA/cyclohexanone mixed solvent having a volume ratio of 7:3, and filtered through a 0.1 μm Teflon filter to obtain Comparative Examples 1 to 3, respectively. A hard mask composition of 3 was prepared.

평가 3. 내식각성 평가 Evaluation 3. Erosion resistance evaluation

상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에 따른 하드마스크 조성물을 각각 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 후, 가열판(hot plate) 위에서 약 400℃에서 2분간 열처리하여 약 4,000Å 두께의 유기막을 형성하였다. 상기 유기막의 두께는 K-MAC社의 ST5000 박막두께측정기로 측정하였다.After spin-coating the hard mask composition according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 on a silicon wafer, heat treatment was performed on a hot plate at about 400° C. for 2 minutes to form an organic film having a thickness of about 4,000 Å. did The thickness of the organic film was measured with K-MAC's ST5000 thin film thickness meter.

이어서 상기 유기막에 N2/O2 혼합 가스(50mT/300W/10O2/50N2)를 사용하여 각각 60초 동안 건식 식각한 후 유기막의 두께를 다시 측정하였다. Subsequently, N 2 /O 2 mixed gas (50mT/300W/10O 2 /50N 2 ) was applied to the organic layer for 60 seconds, respectively. After dry etching, the thickness of the organic film was measured again.

건식 식각 전후의 유기막의 두께 차이와 식각 시간으로부터 하기 계산식 2에 의해 식각율(bulk etch rate, BER)을 계산하였다.A bulk etch rate (BER) was calculated from the difference in thickness of the organic film before and after dry etching and the etching time by Equation 2 below.

[계산식 2][Calculation 2]

식각율(Å/s)=(초기 유기막 두께 - 식각 후 유기막 두께)/식각 시간Etch rate (Å/s) = (initial organic film thickness - organic film thickness after etching) / etching time

그 결과는 표 3과 같다.The results are shown in Table 3.

Bulk etch rate(Å/s)Bulk etch rate (Å/s) 실시예1Example 1 23.023.0 실시예2Example 2 22.322.3 실시예3Example 3 22.522.5 실시예4Example 4 21.521.5 실시예 5Example 5 19.619.6 비교예1Comparative Example 1 25.325.3 비교예 2Comparative Example 2 24.124.1 비교예 3Comparative Example 3 23.323.3

표 3을 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물로 제조한 유기막은 비교예 1 내지 3에 따른 하드마스크 조성물로 제조한 유기막과 비교하여 식각 가스에 대한 충분한 내식각성이 있어서 내식각성이 향상됨을 확인할 수 있다.Referring to Table 3, the organic films prepared from the hardmask compositions according to Examples 1 to 5 have sufficient etching resistance to etching gas compared to the organic films prepared from the hardmask compositions according to Comparative Examples 1 to 3, thereby improving the etching resistance. You can see this improvement.

평가 4. 막 밀도Evaluation 4. Membrane Density

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에 따른 하드마스크 조성물을 각각 실리콘 웨이퍼 위에 스핀-코팅한 후, 가열판(hot plate) 위에서 약 400℃에서 약 2분간 열처리하여 약 1,000Å 두께의 유기막을 형성하였다. After spin-coating the hardmask compositions according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 on silicon wafers, respectively, heat treatment was performed at about 400° C. for about 2 minutes on a hot plate to form an organic film having a thickness of about 1,000 Å. did

형성된 유기막의 막밀도를 X-선 회절분석(X-ray diffraction) 장비 (PANalytical社)로 측정하였다.The film density of the formed organic film was measured using X-ray diffraction equipment (PANalytical Co.).

그 결과는 표 4와 같다.The results are shown in Table 4.

막밀도 (g/cm3)Film Density (g/cm 3 ) 실시예 1Example 1 1.381.38 실시예 2Example 2 1.461.46 실시예 3Example 3 1.481.48 실시예 4Example 4 1.431.43 실시예 5Example 5 1.501.50 비교예 1Comparative Example 1 1.361.36 비교예 2Comparative Example 2 1.351.35 비교예 3Comparative Example 3 1.371.37

표 4를 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 유기막은 비교예 1 내지 3에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 유기막과 비교하여 막밀도가 향상됨을 확인할 수 있다.Referring to Table 4, it can be confirmed that the organic film formed from the hardmask composition according to Examples 1 to 5 has improved film density compared to the organic film formed from the hardmask composition according to Comparative Examples 1 to 3.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It falls within the scope of the right of invention.

Claims (14)

하기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체 및
용매를 포함하는 하드마스크 조성물:
[화학식 1]
Figure 112022121686114-pat00021

상기 화학식 1에서,
A는 하기 그룹 1-1에서 선택되고, 적어도 하나의 수소결합 가능기로 치환된 방향족고리이고,
B는 적어도 하나의 니트로기로 치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
C는 수소, 중수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이다.:
[그룹 1-1]
Figure 112022121686114-pat00028

A polymer comprising a structural unit represented by Formula 1 below, and
Hardmask composition comprising a solvent:
[Formula 1]
Figure 112022121686114-pat00021

In Formula 1,
A is an aromatic ring selected from the following group 1-1 and substituted with at least one hydrogen bondable group,
B is a C6 to C30 aryl group substituted with at least one nitro group,
C is hydrogen, Deuterium, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof:
[Group 1-1]
Figure 112022121686114-pat00028

삭제delete 삭제delete 제1항에서,
A는 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나인 하드마스크 조성물:
[그룹 2]
Figure 112020033691424-pat00023

상기 그룹 2에서,
R1 및 R2는 수소결합 가능기이다.
In paragraph 1,
A is a hard mask composition selected from Group 2 below:
[Group 2]
Figure 112020033691424-pat00023

In the group 2 above,
R 1 and R 2 are hydrogen bondable groups.
제1항에서,
상기 수소결합 가능기는 할로겐, -ORa, -NRbRc 또는 이들의 조합이고,
상기 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
The hydrogen bondable group is halogen, -OR a , -NR b R c or a combination thereof,
Wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof.
제5항에서,
Ra는 수소이고,
Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 수소인 하드마스크 조성물.
In paragraph 5,
R a is hydrogen;
A hardmask composition wherein at least one of R b and R c is hydrogen.
제1항에서,
B는 하기 그룹 3에서 선택되고, 적어도 하나의 니트로기로 치환된 어느 하나인 하드마스크 조성물.
[그룹 3]
Figure 112020033691424-pat00024

In paragraph 1,
B is a hard mask composition selected from Group 3 below and substituted with at least one nitro group.
[Group 3]
Figure 112020033691424-pat00024

제1항에서,
B는 할로겐, -ORd, -NReRf 또는 이들의 조합으로 더 치환되고,
상기 Rd 내지 Rf는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
B is further substituted with halogen, -OR d , -NR e R f or a combination thereof;
R d to R f are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof.
제8항에서,
Rd는 수소이고,
Re 및 Rf 중 적어도 하나는 수소인 하드마스크 조성물.
In paragraph 8,
R d is hydrogen;
A hardmask composition wherein at least one of R e and R f is hydrogen.
제1항에서,
상기 화학식 1로 표현되는 구조단위는 하기 화학식 2 또는 3으로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 2]
Figure 112020033691424-pat00025

[화학식 3]
Figure 112020033691424-pat00026

상기 화학식 2 및 3에서,
C는 수소, 중수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 할로겐, -ORa, -NRbRc 또는 이들의 조합이고,
R3은 니트로기이고,
R4는 각각 독립적으로 할로겐, -ORd, -NReRf 또는 이들의 조합이고,
상기 Ra 내지 Rf는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1이다.
In paragraph 1,
The structural unit represented by Chemical Formula 1 is a hard mask composition represented by Chemical Formula 2 or 3:
[Formula 2]
Figure 112020033691424-pat00025

[Formula 3]
Figure 112020033691424-pat00026

In Formulas 2 and 3,
C is hydrogen, heavy hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof;
R 1 and R 2 are each independently halogen, -OR a , -NR b R c or a combination thereof;
R 3 is a nitro group;
each R 4 is independently halogen, -OR d , -NR e R f or a combination thereof;
Wherein R a to R f are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof;
m and n are each independently 0 or 1;
제10항에서,
Ra 및 Rd는 수소이고,
Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 수소이고,
Re 및 Rf 중 적어도 하나는 수소인 하드마스크 조성물.
In paragraph 10,
R a and R d are hydrogen;
at least one of R b and R c is hydrogen;
A hardmask composition wherein at least one of R e and R f is hydrogen.
제10항에서,
R1, R2 및 R4 중 적어도 하나는 히드록시기인 하드마스크 조성물.
In paragraph 10,
A hardmask composition wherein at least one of R 1 , R 2 and R 4 is a hydroxyl group.
제10항에서,
m 및 n 중 적어도 하나는 0인 하드마스크 조성물.
In paragraph 10,
A hardmask composition in which at least one of m and n is 0.
재료 층 위에 제1항, 및 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 하드마스크 조성물을 도포하고 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계,
상기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고
상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
Forming a hard mask layer by applying a hard mask composition according to any one of claims 1 and 4 to 13 on a material layer and heat-treating;
forming a photoresist layer over the hard mask layer;
Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern;
selectively removing the hard mask layer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer; and
Etching the exposed portion of the material layer
Pattern forming method comprising a.
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