KR101812764B1 - Composition for hard mask - Google Patents

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KR101812764B1
KR101812764B1 KR1020170045889A KR20170045889A KR101812764B1 KR 101812764 B1 KR101812764 B1 KR 101812764B1 KR 1020170045889 A KR1020170045889 A KR 1020170045889A KR 20170045889 A KR20170045889 A KR 20170045889A KR 101812764 B1 KR101812764 B1 KR 101812764B1
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hard mask
composition
formula
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polymer
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최한영
양돈식
양진석
박근영
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a composition for hard mask. The composition for hard mask comprises: a polymer which consists of a first unit containing at least one of a pyrene-based unit or a carbazole-based unit and a second unit which includes a tolyl group or a biphenyl group; and a solvent. According to the present invention, the composition for hard mask enables production of hard mask with enhanced flatness, solubility, and etching resistance.

Description

하드마스크용 조성물{COMPOSITION FOR HARD MASK}COMPOSITION FOR HARD MASK [0001]

본 발명은 하드마스크용 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 방향족 축합체 또는 화합물을 포함하는 하드마스크용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for a hard mask. More particularly, the present invention relates to compositions for hard masks comprising aromatic condensates or compounds.

예를 들면, 반도체 제조, 마이크로일렉트로닉스 등의 분야에서, 회로, 배선, 절연 패턴 등과 같은 구조물들의 집적도가 지속적으로 향상되고 있다. 이에 따라, 상기 구조물들의 미세 패터닝을 위한 포토리소그래피 공정이 함께 개발되고 있다.For example, in the fields of semiconductor manufacturing, microelectronics, etc., the degree of integration of structures such as circuits, wiring lines, insulation patterns and the like is continuously improving. Accordingly, a photolithography process for fine patterning of the structures has been developed at the same time.

일반적으로, 식각 대상막 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트 층을 형성하고, 노광 및 현상 공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 식각 대상막을 부분적으로 제거함으로써 소정의 패턴을 형성할 수 있다. 상기 식각 대상막에 대한 이미지 전사가 수행된 후, 상기 포토레지스트 패턴은 애싱(ashing) 및/또는 스트립(strip) 공정을 통해 제거될 수 있다.Generally, a photoresist is applied on a film to be etched to form a photoresist layer, and a photoresist pattern is formed through exposure and development. Then, a predetermined pattern can be formed by partially removing the film to be etched by using the photoresist pattern as an etching mask. After the image transfer to the etch target film is performed, the photoresist pattern may be removed through an ashing and / or strip process.

상기 노광 공정 중 광반사에 의한 해상도 저하를 억제하기 위해 상기 식각 대상막 및 상기 포토레지스트 층 사이에, 반사방지코팅(anti-refractive coating; ARC) 층을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 ARC층에 대한 식각이 추가되며, 이에 따라 상기 포토레지스트 층 또는 포토레지스트 패턴의 소모량 또는 식각량이 증가될 수 있다. 또한, 상기 식각 대상막의 두께가 증가하거나 원하는 패턴 형성에 필요한 식각량이 증가하는 경우 요구되는 상기 포토레지스트 층 또는 포토레지스트 패턴의 충분한 식각 내성이 확보되지 않을 수 있다.An anti-reflection coating (ARC) layer may be formed between the etch target film and the photoresist layer to suppress the resolution degradation due to light reflection during the exposure process. In this case, the etching for the ARC layer is added, so that the consumption amount or the etching amount of the photoresist layer or the photoresist pattern can be increased. Further, when the thickness of the etching target film increases or the etching amount required for forming a desired pattern increases, sufficient etching resistance of the photoresist layer or the photoresist pattern may not be ensured.

따라서, 원하는 패턴 형성을 위한 포토레지스트의 식각 내성 및 식각 선택비를 확보하기 위해 상기 식각 대상막 및 상기 포토레지스트 층 사이에 레지스트 하부막이 추가될 수 있다.Thus, a resist undercoat may be added between the etch target film and the photoresist layer to ensure etch resistance and etch selectivity of the photoresist for desired pattern formation.

상기 레지스트 하부막은 예를 들면, 고온 식각 공정에 대한 충분한 내에칭성(또는 식각 내성), 내열성을 가질 필요가 있으며, 또한 예를 들면 스핀-온 코팅 공정에 의해 균일한 두께로 형성될 필요가 있다.The resist under film needs to have sufficient resistance to etching (or etching resistance) and heat resistance, for example, for a high-temperature etching process, and also to be formed to have a uniform thickness by, for example, a spin-on coating process .

한국공개특허 제10-2010-0082844호는 레지스트 하부막 형성 조성물의 일 예를 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0082844 discloses an example of a composition for forming a resist lower film.

한국공개특허 제10-2010-0082844호Korean Patent Publication No. 10-2010-0082844

본 발명의 일과제는 우수한 기계적, 화학적 특성을 가지며 균일한 프로파일을 갖는 하드마스크를 형성할 수 있는 하드마스크용 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a composition for a hard mask capable of forming a hard mask having excellent mechanical and chemical properties and having a uniform profile.

1. 파이렌 계열 단위 또는 카바졸 계열 단위 중 적어도 하나를 포함하는 제1 단위, 및 톨릴기 또는 비페닐기를 함유하는 제2 단위를 포함하며, 하기 화학식 1로 표시되는 중합체; 및 1. A polymer comprising a first unit comprising at least one of pyrene-based units or carbazole-based units, and a second unit containing a tolyl group or biphenyl group; And

용매를 포함하는, 하드 마스크용 조성물:A composition for a hard mask, comprising:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112017034629556-pat00001
Figure 112017034629556-pat00001

(화학식 1중, Ar1은 상기 제1 단위를 나타내며, Ar2는 상기 제2 단위를 나타내며, n은 2 내지 100의 정수임).(Wherein Ar 1 represents the first unit, Ar 2 represents the second unit, and n represents an integer of 2 to 100).

2. 위 1에 있어서, 상기 제1 단위는 하기의 화학식 2 또는 화학식 3으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 방향족 화합물로부터 유래되는, 하드 마스크용 조성물:2. The hard mask composition according to 1 above, wherein the first unit is derived from at least one aromatic compound selected from the following formulas (2) and (3)

[화학식 2](2)

Figure 112017034629556-pat00002
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[화학식 3](3)

Figure 112017034629556-pat00003
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(화학식 3 중, Ar은 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소그룹임).(In the formula (3), Ar is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms).

3. 위 2에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3-1 내지 3-3으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는, 하드마스크용 조성물:3. The composition for a hard mask according to 2 above, wherein the compound represented by the formula (3) comprises at least one of the compounds represented by the following formulas (3-1) to (3-3)

[화학식 3-1][Formula 3-1]

Figure 112017034629556-pat00004
Figure 112017034629556-pat00004

[화학식 3-2][Formula 3-2]

Figure 112017034629556-pat00005
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[화학식 3-3][Formula 3-3]

Figure 112017034629556-pat00006
.
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.

4. 위 1에 있어서, 상기 제2 단위는 하기의 화학식 4로 표시되는 화합물 또는 이의 합성 등가체로부터 유래되는, 하드마스크용 조성물:4. The hard mask composition according to 1 above, wherein the second unit is derived from a compound represented by the following formula (4) or a synthetic equivalent thereof:

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112017034629556-pat00007
Figure 112017034629556-pat00007

(화학식 4 중, R은 메틸 또는 페닐임).(Wherein R is methyl or phenyl).

5. 위 4에 있어서, 상기 합성 등가체는 톨릴기 또는 비페닐기 함유 아세탈 화합물을 포함하는, 하드마스크용 조성물.5. The composition for a hard mask according to 4 above, wherein the synthetic equivalent comprises a tolyl group or an acetal compound containing a biphenyl group.

6. 위 1에 있어서, 상기 중합체는 상기 제1 단위 및 상기 제2 단위로만 구성되는, 하드마스크용 조성물.6. The composition for hard mask according to 1 above, wherein the polymer is composed of only the first unit and the second unit.

7. 위 1에 있어서, 가교제, 촉매 또는 계면활성제 중 적어도 하나를 더 포함하는, 하드마스크용 조성물.7. The composition of claim 1, further comprising at least one of a crosslinking agent, a catalyst or a surfactant.

본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물을 사용하여 우수한 평탄도, 용해성을 가지며 내에칭성 및 내열성이 동시에 향상된 하드마스크를 형성할 수 있다. By using the composition for a hard mask according to the embodiments of the present invention, it is possible to form a hard mask having excellent flatness, solubility, etch resistance and heat resistance at the same time.

본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물은 방향족 화합물, 및 톨릴기 또는 비페닐기와 연결된 알데히드 링커 화합물을 축합하여 제조된 중합체를 포함할 수 있다. 따라서, 반응성을 향상시킴과 동시에 상기 링커 화합물 또는 중합체의 용해성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 하드마스크용 조성물로부터 형성된 하드마스크의 평탄성 및 갭-필(gap-fill) 특성이 함께 향상될 수 있다.The composition for a hard mask according to embodiments of the present invention may include a polymer prepared by condensing an aromatic compound and an aldehyde linker compound linked with a tolyl group or a biphenyl group. Thus, the reactivity can be improved and the solubility of the linker compound or polymer can be increased. Therefore, the flatness and the gap-fill characteristics of the hard mask formed from the composition for a hard mask can be improved together.

또한, 상기 중합체는 방향족 화합물로서 파이렌 또는 카바졸 계열 화합물을 사용할 수 있다. 따라서, 고 탄소함량의 중합체가 생성되어 하드마스크의 내열성 및 내에칭성이 향상될 수 있다.In addition, pyrene or carbazole-based compounds may be used as the aromatic compound. Therefore, a polymer having a high carbon content can be produced, so that the heat resistance and etching resistance of the hard mask can be improved.

또한, 상기 하드마스크용 조성물로부터 형성된 하드마스크를 사용하여 고해상도의 포토리소그래피 공정이 구현될 수 있으며, 원하는 미세 선폭의 타겟 패턴을 형성할 수 있다.In addition, a high-resolution photolithography process can be realized using the hard mask formed from the composition for hard mask, and a target pattern having a desired fine line width can be formed.

본 발명의 실시예들은 파이렌 또는 카바졸 계열 화합물, 및 톨릴 알데히드 또는 비페닐 알데히드를 포함하는 링커 화합물의 중합체를 포함하며, 이에 따라 용해성, 평탄도 및 내에칭성이 함께 향상된 하드마스크용 조성물을 제공한다. 상기 하드마스크용 조성물은 예를 들면 포토레지스트 층 및 식각 대상막 사이에 도포되어 레지스트 하부막으로 활용되는 하드마스크 막이 형성될 수 있다. 상기 하드마스크 막을 포토레지스트 패턴을 통해 부분적으로 제거하여 하드마스크를 형성할 수 있으며, 상기 하드마스크를 추가적인 식각 마스크로 사용할 수 있다.Embodiments of the present invention are directed to a composition for a hard mask comprising a polymer of a linker compound comprising a pyrene or carbazole based compound and a tolylaldehyde or biphenylaldehyde and thus having improved solubility, to provide. The composition for a hard mask may be formed, for example, between a photoresist layer and a film to be etched to form a hard mask film utilized as a resist lower film. The hard mask film may be partially removed through a photoresist pattern to form a hard mask, and the hard mask may be used as an additional etching mask.

상기 하드마스크 막 또는 하드마스크는, 예를 들면, 스핀-온 하드마스크(Spin-On Hardmask: SOH)로 활용될 수 있다.The hard mask film or the hard mask may be utilized, for example, as a spin-on hard mask (SOH).

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물에 대해 상세히 설명한다. 본 출원에 사용된 화학식으로 표시되는 화합물 또는 수지의 이성질체가 있는 경우에는, 해당 화학식으로 표시되는 화합물 또는 수지는 그 이성질체까지 포함하는 대표 화학식을 의미한다.Hereinafter, the composition for a hard mask according to embodiments of the present invention will be described in detail. When a compound or an isomer of a resin represented by the formula used in the present application is present, the compound or the resin represented by the formula means a representative formula including the isomer thereof.

본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물은 중합체 및 용매를 포함하며, 가교제, 촉매 등과 같은 추가 제제를 더 포함할 수도 있다.The composition for a hard mask according to embodiments of the present invention includes a polymer and a solvent, and may further include an additional agent such as a cross-linking agent, a catalyst, and the like.

중합체polymer

본 발명의 실시예들에 따르면, 하드마스크용 조성물에 포함되는 중합체는 파이렌 계열 단위 또는 카바졸 계열 단위 중 적어도 하나를 포함하는 제1 단위, 및 톨릴기 또는 비페닐기를 포함하는 제2 단위를 포함할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the polymer contained in the composition for hard mask includes a first unit including at least one of a pyrene series unit or a carbazole series unit, and a second unit including a tolyl group or biphenyl group .

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 중합체는 하기의 화학식 1로 표시되는 구조를 포함할 수 있다.According to exemplary embodiments, the polymer may comprise a structure represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112017034629556-pat00008
Figure 112017034629556-pat00008

화학식 1중, Ar1은 상술한 제1 단위를 표시할 수 있다. Ar2는 상기 제2 단위를 표시할 수 있으며, 예를 들면 톨릴기 또는 비페닐기일 수 있다. n은 2 내지 200의 정수일 수 있다.In the general formula (1), Ar 1 may represent the above-mentioned first unit. Ar 2 may represent the second unit, for example, a tolyl group or a biphenyl group. and n may be an integer of 2 to 200.

화학식 1에서 괄호로 표시된 단위 구조는 연속적으로 반복될 수도 있고, 각 단위 사이에 상기 제1 단위 및/또는 제2 단위가 삽입될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, Ar1로 표시된 상기 제1 단위는 중합체의 백본(backbone) 구조로 포함되며, Ar2로 표시된 상기 제2 단위는 중합체의 펜던드(pendant) 또는 모이어티(moiety)로 포함될 수 있다. 화학식 1은 상술한 제1 단위 및 제2 단위의 결합 구조를 예시하는 개념적인 구조식을 표현한다,The unit structure indicated by parentheses in the formula (1) may be continuously repeated, and the first unit and / or the second unit may be inserted between each unit. In some embodiments, the first unit, denoted Ar 1, is comprised in the backbone structure of the polymer and the second unit denoted Ar 2 is a pendant or moiety of the polymer. . Formula (1) represents a conceptual structural formula that exemplifies the above-described unit structure of the first unit and the second unit.

일부 실시예들에 있어서, 상기 중합체는 실질적으로 Ar1 및 Ar2로 구성되며, 다른 단위체는 포함하지 않을 수 있다.In some embodiments, the polymer is substantially comprised of Ar < 1 > and Ar < 2 >, but may not include other monomers.

예를 들면, 상기 제1 단위는 후술하는 방향족 화합물로부터 유래하며, 및 상기 제2 단위는 후술하는 링커 화합물로부터 유래할 수 있다. 이 경우, 상기 중합체는 상기 방향족 화합물 및 상기 링커 화합물의 축중합체일 수 있다.For example, the first unit is derived from an aromatic compound described later, and the second unit may be derived from a linker compound described later. In this case, the polymer may be an oligomer of the aromatic compound and the linker compound.

방향족 화합물Aromatic compound

상기 방향족 화합물은 상기 중합체의 베이스 물질로서 사용될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 방향족 화합물로서 파이렌 계열 화합물 또는 카바졸 계열 화합물을 사용할 수 있다.The aromatic compound can be used as a base material of the polymer. According to exemplary embodiments, pyrene-based compounds or carbazole-based compounds may be used as the aromatic compounds.

상기 파이렌 계열 화합물은 하기의 화학식 2로 표시되는 파이렌올을 포함할 수 있다.The pyrene-based compound may include pyrene represented by the following formula (2).

[화학식 2](2)

Figure 112017034629556-pat00009
Figure 112017034629556-pat00009

히드록시기가 포함된 파이렌올을 사용함으로써, 중합체들사이의 가교반응이 촉진되어 하드마스크의 내열성, 내에칭성이 향상될 수 있다.By using a pyrene containing a hydroxy group, the cross-linking reaction between the polymers is promoted, so that the heat resistance and etching resistance of the hard mask can be improved.

상기 카바졸 계열 화합물은 예를 들면, 하기의 화학식 3으로 표시될 수 있다.The carbazole-based compound may be represented by, for example, the following formula (3).

[화학식 3](3)

Figure 112017034629556-pat00010
Figure 112017034629556-pat00010

화학식 3 중, Ar은 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소그룹일 수 있다. 바람직하게는, Ar은 페닐, 나프틸 또는 비페닐기이다. Ar의 탄소수가 12를 초과하는 경우, 중합체의 용해도가 지나치게 감소하여 하드마스크의 평탄도, 캡필특성을 열화시킬 수 있다.In the formula (3), Ar may be an aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. Preferably, Ar is phenyl, naphthyl or biphenyl. When the carbon number of Ar is more than 12, the solubility of the polymer is excessively decreased, which may deteriorate the flatness and the capillary property of the hard mask.

예를 들면, 상기 카바졸 계열 화합물은 하기의 화학식 3-1 내지 3-3의 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the carbazole-based compound may include at least one of the following compounds represented by the following formulas (3-1) to (3-3).

[화학식 3-1][Formula 3-1]

Figure 112017034629556-pat00011
Figure 112017034629556-pat00011

[화학식 3-2][Formula 3-2]

Figure 112017034629556-pat00012
Figure 112017034629556-pat00012

[화학식 3-3][Formula 3-3]

Figure 112017034629556-pat00013
Figure 112017034629556-pat00013

상기 방향족 화합물로서 상술한 파이렌 계열 또는 카바졸 계열 화합물을 사용함으로써, 중합체의 탄소 함량을 증가시키면서 적절한 용해성을 확보할 수 있다. 본 명세서에 있어서 용어 "탄소 함량"은 화합물의 분자당 총 질량수 대비 탄소 질량수의 비율을 의미할 수 있다.By using the above-mentioned pyrene-based or carbazole-based compound as the aromatic compound, it is possible to secure adequate solubility while increasing the carbon content of the polymer. As used herein, the term "carbon content" may refer to the ratio of carbon mass to total mass per molecule of a compound.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 방향족 화합물로서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 화합물을 사용할 수 있다.According to exemplary embodiments, at least one compound selected from the above-mentioned chemical formulas 2 and 3 may be used as the aromatic compound.

링커 화합물Linker compound

본 발명의 실시예들에 따르면, 링커 화합물로서 톨릴기 또는 비페닐기 함유 화합물을 포함할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the linker compound may include a tolyl group or a biphenyl group-containing compound.

상기 링커 화합물의 예로서 톨릴기 또는 비페닐기와 연결된, 알데히드 또는 이의 합성 등가체, 케톤 또는 알코올 화합물을 들 수 있다. 상기 방향족 화합물과의 반응성 측면에서 바람직하게는 톨릴 알데히드 또는 비페닐 알데히드, 또는 이들의 합성 등가체를 사용할 수 있다.Examples of the linker compound include an aldehyde or a synthetic equivalent thereof, a ketone or an alcohol compound, which is linked with a tolyl group or a biphenyl group. From the viewpoint of reactivity with the aromatic compound, tolylaldehyde or biphenylaldehyde or a synthetic equivalent thereof may be used.

이 경우, 상기 링커 화합물은 하기의 화학식 4로 표시될 수 있다.In this case, the linker compound may be represented by the following formula (4).

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112017034629556-pat00014
Figure 112017034629556-pat00014

화학식 4중, R은 메틸 또는 페닐이다. 바람직하게는 상기 링커 화합물은 4-메틸벤즈알데히드 및 4-페닐벤즈알데히드이다.In formula (4), R is methyl or phenyl. Preferably, the linker compound is 4-methylbenzaldehyde and 4-phenylbenzaldehyde.

링커 화합물이 R을 포함하지 않는 경우(예를 들면, 벤즈알데히드) 용해성이 저하되어 하드마스크의 평탄도, 갭-필 특성을 열화시킬 수 있다. 또한, R이 탄소수가 2이상의 알킬기인 경우에도 용해성이 저하되며, 탄소함량 감소로 하드마스크의 내에칭성, 내열성을 열화시킬 수 있다.When the linker compound does not contain R (for example, benzaldehyde), the solubility is lowered, and the flatness and gap-fill characteristics of the hard mask can be deteriorated. Also, even when R is an alkyl group having two or more carbon atoms, the solubility is lowered, and the etching resistance and heat resistance of the hard mask can be deteriorated due to a decrease in the carbon content.

상기 링커 화합물이 비페닐기를 포함하는 경우 2개의 벤젠고리 사이의 회전가능한 구조로 인해, 링커 화합물 또는 상기 중합체의 유연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 탄소함량이 증가되므로 하드마스크의 평탄성, 내에칭성, 내열성을 함께 향상시킬 수 있다.When the linker compound comprises a biphenyl group, the flexibility of the linker compound or the polymer can be improved due to the rotatable structure between the two benzene rings. In addition, since the carbon content is increased, the flatness, etch resistance, and heat resistance of the hard mask can be improved.

화학식 4에서 R이 탄소수 6을 초과하는 아릴 링을 포함하는 경우, 용해성이 지나치게 저하되어 원하는 평탄성이 확보되지 않을 수 있다. When R in formula (4) includes an aryl ring having more than 6 carbon atoms, the solubility is excessively lowered and the desired flatness may not be secured.

화학식 4로 표시되는 알데히드 화합물의 합성 등가체로서 예를 들면, 톨릴기 또는 비페닐기 함유 아세탈 화합물을 들 수 있다. 예를 들어, 상기 합성 등가체로서 아래 화학식 5-1 내지 5-4의 화합물들을 들 수 있다.Examples of the synthesis equivalent of the aldehyde compound represented by the general formula (4) include acetyl compounds containing a tolyl group or a biphenyl group. For example, as the above synthetic equivalent, compounds of the following formulas (5-1) to (5-4) may be mentioned.

[화학식 5-1][Formula 5-1]

Figure 112017034629556-pat00015
Figure 112017034629556-pat00015

[화학식 5-2][Formula 5-2]

Figure 112017034629556-pat00016
Figure 112017034629556-pat00016

[화학식 5-3][Formula 5-3]

Figure 112017034629556-pat00017
Figure 112017034629556-pat00017

[화학식 5-4][Formula 5-4]

Figure 112017034629556-pat00018
Figure 112017034629556-pat00018

상기 중합체는 상술한 방향족 화합물 및 링커 화합물의 축합반응에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 중합체는 상술한 방향족 화합물 및 링커 화합물 만을 사용하여 제조될 수 있으며, 다른 방향족 화합물 또는 링커 화합물은 상기 중합체 제조에 있어서 사용되지 않을 수 있다. 따라서, 다른 화합물들의 첨가에 따른 평탄성, 내에칭성, 용해성 저하를 방지하며 원하는 물성을 확보할 수 있다.The polymer can be prepared by the condensation reaction of the aromatic compound and the linker compound described above. In some embodiments, the polymer may be prepared using only the aromatic compounds and linker compounds described above, and other aromatic compounds or linker compounds may not be used in the preparation of the polymer. Therefore, it is possible to prevent the flatness, the etch resistance, and the solubility degradation due to the addition of other compounds and ensure desired properties.

예를 들면, 상기 방향족 화합물 및 링커 화합물은 약 1:0.5 내지 1:1의 몰비 범위로 사용될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the aromatic compound and the linker compound may be used in a molar ratio ranging from about 1: 0.5 to 1: 1, but are not limited thereto.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 링커 화합물로서 예를 들면, 톨릴기 또는 비페닐기와 연결된 알데히드 화합물이 사용되므로 반응성 향상과 함께 상기 링커 화합물 또는 중합체의 용해성이 향상되므로, 하드마스크의 평탄성, 갭-필 특성을 함께 향상시킬 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, since an aldehyde compound linked with, for example, a tolyl group or a biphenyl group is used as the linker compound, the solubility of the linker compound or the polymer is improved along with the improvement of the reactivity, The flatness and the gap-fill characteristics of the semiconductor device can be improved.

또한, 상기 방향족 화합물로서 파이렌 또는 카바졸 계열 화합물을 사용하여 고 탄소함량의 중합체를 수득할 수 있다. 따라서, 중합체의 용해성, 평탄성을 저해시키지 않으면서 바람직한 하드마스크의 내열성, 내에칭성을 함께 확보할 수 있다.In addition, a pyrene or carbazole-based compound may be used as the aromatic compound to obtain a polymer having a high carbon content. Therefore, the heat resistance and the etch resistance of the desired hard mask can be ensured without impairing the solubility and flatness of the polymer.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 중합체의 함량은 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들면 하드마스크용 조성물 총 중량 중 약 10 내지 50중량%일 수 있다.In the embodiments of the present invention, the content of the polymer is not particularly limited, but may be, for example, about 10 to 50% by weight of the total weight of the composition for a hard mask.

일 실시예에 있어서, 상기 중합체의 중량평균분자량은 예를 들면, 약 1,000 내지 10,000 범위일 수 있고, 상기 범위에서 바람직한 내열성, 내에칭성, 용해성 및 평탄성이 함께 확보될 수 있다.In one embodiment, the weight average molecular weight of the polymer may be in the range of, for example, about 1,000 to 10,000, and desirable heat resistance, etch resistance, solubility, and flatness can be secured within the above range.

일 실시예에 있어서, 상기 중합체의 다분산지수(PDI, Polydispersity index)[중량평균분자량(Mw)/수평균분자량(Mn)]는 약 1.5 내지 6.0일 수 있으며, 바람직하게는 약 1.5 내지 4.0일 수 있다. 상기 범위에서 바람직한 내열성, 내에칭성, 용해성 및 평탄성이 함께 확보될 수 있다.In one embodiment, the polydispersity index (PDI) (weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) of the polymer can be from about 1.5 to 6.0, preferably from about 1.5 to 4.0 . Within the above range, desirable heat resistance, etching resistance, solubility and flatness can be secured at the same time.

용매menstruum

본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물에 사용되는 용매는 특별히 제한되는 것은 아니며, 상술한 방향족 화합물의 중합체에 충분한 용해성을 갖는 유기 용매를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 용매는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(propylene glycol monomethyl ether; PGME), 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤(γ-butyrolactone; GBL), 아세틸 아세톤(acetyl acetone)등을 포함할 수 있다. The solvent used in the composition for a hard mask according to the embodiments of the present invention is not particularly limited and may include an organic solvent having sufficient solubility in the polymer of the above aromatic compound. For example, the solvent may be selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone gamma -butyrolactone (GBL), acetyl acetone, and the like.

상기 용매의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 상기 방향족 화합물의 중합체 및 후술하는 추가 제제들을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 용매는 하드마스크용 조성물 총 중량 중 30 내지 90중량%로 포함될 수 있다.The content of the solvent is not particularly limited, and may be included in the remaining amount excluding the polymer of the aromatic compound and the additional agents described below. For example, the solvent may comprise from 30 to 90% by weight of the total weight of the composition for a hard mask.

추가 제제Additional formulations

선택적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물은 가교제, 촉매, 계면활성제와 같은 추가 제제를 더 포함할 수 있다.Optionally, the composition for a hard mask according to embodiments of the present invention may further comprise additional agents such as crosslinking agents, catalysts, and surfactants.

상기 가교제는 상기 방향족 화합물의 중합체의 반복단위를 가교할 수 있는 것으로서, 예를 들면, 상기 중합체의 히드록시기와 반응할 수 있다. 상기 가교제에 의해, 하드마스크용 조성물의 경화특성이 보다 강화될 수 있다.The crosslinking agent is capable of crosslinking the repeating unit of the polymer of the aromatic compound and can react with, for example, the hydroxyl group of the polymer. By the crosslinking agent, the curing property of the composition for a hard mask can be further strengthened.

상기 가교제의 예로서 멜라민, 아미노 수지, 글리콜루릴 화합물, 또는 비스에폭시 화합물 등을 들 수 있다. Examples of the cross-linking agent include melamine, an amino resin, a glycoluril compound, and a bis-epoxy compound.

상기 가교제는, 구체적인 예를 들면, 에테르화된 아미노 수지, 예를 들면 메틸화되거나 부틸화된 멜라민(구체적인 예로는, N-메톡시메틸-멜라민 또는 N-부톡시메틸-멜라민) 및 메틸화되거나 부틸화된 우레아(urea) 수지(구체적인 예로는, Cymel U-65 Resin 또는 UFR 80 Resin), 글리콜루릴 유도체(화학식 6 참조, 구체적인 예로는 Powderlink 1174), 화학식 7로 표시되는 비스(히드록시메틸)-p-크레졸 화합물 등을 포함할 수 있다. 또한, 하기 화학식 8로 표시되는 비스에폭시 계통의 화합물과 하기 화학식 9로 표시되는 멜라민 계통의 화합물도 가교제로 사용할 수 있다.The cross-linking agent may be, for example, an etherified amino resin such as methylated or butylated melamine (specifically N-methoxymethyl-melamine or N-butoxymethyl-melamine) and methylated or butylated (Hydroxymethyl) -p (methoxymethyl) urea resin represented by the following general formula (7), urea resin (specific examples of which are Cymel U-65 Resin or UFR 80 Resin), glycoluril derivatives - cresol compounds and the like. The bis-epoxy compound represented by the following general formula (8) and the melamine-based compound represented by the following general formula (9) can also be used as a crosslinking agent.

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112017034629556-pat00019
Figure 112017034629556-pat00019

[화학식 7](7)

Figure 112017034629556-pat00020
Figure 112017034629556-pat00020

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure 112017034629556-pat00021
Figure 112017034629556-pat00021

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure 112017034629556-pat00022
Figure 112017034629556-pat00022

상기 촉매로는 산 촉매 또는 염기성 촉매를 사용할 수 있다.As the catalyst, an acid catalyst or a basic catalyst may be used.

상기 산 촉매는 열 활성화된 산 촉매를 사용할 수 있다. 산 촉매의 예로는 p-톨루엔 술폰산과 같은 유기산이 사용될 수 있다. 상기 산 촉매로서 열산 발생제(thermal acid generator: TAG)계통의 화합물을 사용할 수도 있다. 상기 열산 발생제 계통 촉매의 예로서 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트(pyridinium p-toluene sulfonate), 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디엔온, 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 유기술폰산의 알킬에스테르 등을 들 수 있다.The acid catalyst may be a thermally activated acid catalyst. As an example of the acid catalyst, an organic acid such as p-toluenesulfonic acid can be used. As the acid catalyst, a thermal acid generator (TAG) system compound may be used. Examples of the thermal acid generator system catalyst include pyridinium p-toluene sulfonate, 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadiene, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyltosyl Alkyl esters of organic sulfonic acids, and the like.

상기 염기성 촉매로는 NH4OH 또는 NR4OH(R은 알킬기)로 표시되는 암모늄 히드록사이드 중 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.As the basic catalyst, any one selected from among NH 4 OH or ammonium hydroxide represented by NR 4 OH (R is an alkyl group) can be used.

상기 가교제를 포함하는 경우, 가교제의 함량은 상기 방향족 화합물의 중합체 100중량부에 대하여 약 1 내지 30중량부일 수 있고, 바람직하게 약 5 내지 20 중량부, 보다 바람직하게는 약 5 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 촉매를 포함하는 경우, 촉매의 함량은 상기 방향족 화합물의 중합체 100중량부에 대하여 약 0.001 내지 5중량부일 수 있고, 바람직하게는 약 0.1 내지 2중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 1중량부일 수 있다.When the cross-linking agent is included, the content of the cross-linking agent may be about 1 to 30 parts by weight, preferably about 5 to 20 parts by weight, more preferably about 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer of the aromatic compound have. When the catalyst is included, the content of the catalyst may be about 0.001 to 5 parts by weight, preferably about 0.1 to 2 parts by weight, more preferably about 0.1 to 1 part by weight, per 100 parts by weight of the polymer of the aromatic compound Weight portion.

상기 가교제 및 상기 촉매의 함량 범위 내에서, 상기 방향족 화합물의 중합체의 내에칭성, 내열성, 용해성, 평탄성을 열화시키지 않으면서, 적절한 가교 특성을 획득할 수 있다.Appropriate crosslinking properties can be obtained without deteriorating the etching resistance, heat resistance, solubility, and flatness of the polymer of the aromatic compound within the range of the content of the crosslinking agent and the catalyst.

본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물은 하드마스크의 표면 특성, 접착성 향상을 위해 계면 활성제를 더 포함할 수도 있다. 계면활성제로는 알킬벤젠설폰산염, 알킬피리디늄염, 폴리에틸렌글리콜류, 4차 암모늄염등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 계면활성제의 함량은 예를 들면, 상기 방향족 화합물의 중합체 100중량부에 대하여 약 0.1 내지 10중량부일 수 있다.The composition for a hard mask according to the embodiments of the present invention may further include a surfactant for improving the surface property and adhesiveness of the hard mask. As the surfactant, alkylbenzenesulfonate, alkylpyridinium salt, polyethylene glycol, quaternary ammonium salt and the like can be used, but not limited thereto. The amount of the surfactant may be, for example, about 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer of the aromatic compound.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예들 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made to the embodiments within the spirit and scope of the appended claims.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

하기 표 1에 기재된 조성 및 함량(중량%)의 하드마스크용 조성물을 제조하였다. 실시예 및 비교예들에 있어서, 중합체(A) 형성 시 산촉매로서 파라톨루엔술폰산(방향족 화합물 대비 5mol%)이 사용되었다.A composition for a hard mask of the composition and the content (% by weight) shown in Table 1 below was prepared. In Examples and Comparative Examples, para-toluenesulfonic acid (5 mol% based on the aromatic compound) was used as an acid catalyst in the formation of the polymer (A).

구분division 중합체(A)Polymer (A) 용매(B)Solvent (B) 가교제(C)The crosslinking agent (C) 촉매(D)The catalyst (D) 계면활성제
(E)
Surfactants
(E)
성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 실시예 1Example 1 A-1A-1 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 2Example 2 A-2A-2 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 3Example 3 A-3A-3 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 4Example 4 A-4A-4 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 5Example 5 A-5A-5 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 6Example 6 A-6A-6 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 7Example 7 A-7A-7 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 8Example 8 A-8A-8 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 9Example 9 A-1A-1 1010 B-1B-1 8888 C-1C-1 1One D-1D-1 1One -- -- 실시예 10Example 10 A-1A-1 1010 B-1B-1 8989 -- -- -- -- E-1E-1 1One 실시예 11Example 11 A-9A-9 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 12Example 12 A-10A-10 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 13Example 13 A-11A-11 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 14Example 14 A-12A-12 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 15Example 15 A-13A-13 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 16Example 16 A-14A-14 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 비교예 1Comparative Example 1 A'-1A'-1 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 비교예 2Comparative Example 2 A'-2A'-2 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 비교예 3Comparative Example 3 A'-3A'-3 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 비교예 4Comparative Example 4 A'-4A'-4 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 비교예 5Comparative Example 5 A'-5A'-5 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 비교예 6Comparative Example 6 A'-6A'-6 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 비교예 7Comparative Example 7 A'-7A'-7 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- --

A-1:

Figure 112017034629556-pat00023
,
Figure 112017034629556-pat00024
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 3800)A-1:
Figure 112017034629556-pat00023
,
Figure 112017034629556-pat00024
(Weight-average molecular weight: 3800) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A-2:

Figure 112017034629556-pat00025
,
Figure 112017034629556-pat00026
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4100)A-2:
Figure 112017034629556-pat00025
,
Figure 112017034629556-pat00026
(Weight-average molecular weight: 4100) produced by a condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A-3:

Figure 112017034629556-pat00027
,
Figure 112017034629556-pat00028
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 3200)A-3:
Figure 112017034629556-pat00027
,
Figure 112017034629556-pat00028
(Weight-average molecular weight: 3200) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A-4:

Figure 112017034629556-pat00029
,
Figure 112017034629556-pat00030
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4500)A-4:
Figure 112017034629556-pat00029
,
Figure 112017034629556-pat00030
(Weight-average molecular weight: 4,500) produced by a condensation reaction in a molar ratio (1: 1 molar ratio)

A-5:

Figure 112017034629556-pat00031
,
Figure 112017034629556-pat00032
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4300)A-5:
Figure 112017034629556-pat00031
,
Figure 112017034629556-pat00032
(Weight-average molecular weight: 4300) produced by a condensation reaction in a molar ratio (1: 1 molar ratio)

A-6:

Figure 112017034629556-pat00033
,
Figure 112017034629556-pat00034
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4000)A-6:
Figure 112017034629556-pat00033
,
Figure 112017034629556-pat00034
(Weight-average molecular weight: 4000) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A-7:

Figure 112017034629556-pat00035
,
Figure 112017034629556-pat00036
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 5500)A-7:
Figure 112017034629556-pat00035
,
Figure 112017034629556-pat00036
(Weight-average molecular weight: 5,500) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A-8:

Figure 112017034629556-pat00037
,
Figure 112017034629556-pat00038
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4500)A-8:
Figure 112017034629556-pat00037
,
Figure 112017034629556-pat00038
(Weight-average molecular weight: 4,500) produced by a condensation reaction in a molar ratio (1: 1 molar ratio)

A-9:

Figure 112017034629556-pat00039
,
Figure 112017034629556-pat00040
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 3500)A-9:
Figure 112017034629556-pat00039
,
Figure 112017034629556-pat00040
(Weight-average molecular weight: 3500) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A-10:

Figure 112017034629556-pat00041
,
Figure 112017034629556-pat00042
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 5600)A-10:
Figure 112017034629556-pat00041
,
Figure 112017034629556-pat00042
(Weight-average molecular weight: 5600) produced by a condensation reaction at a molar ratio (1: 1 molar ratio)

A-11:

Figure 112017034629556-pat00043
,
Figure 112017034629556-pat00044
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4100)A-11:
Figure 112017034629556-pat00043
,
Figure 112017034629556-pat00044
(Weight-average molecular weight: 4100) produced by a condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A-12:

Figure 112017034629556-pat00045
,
Figure 112017034629556-pat00046
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4500)A-12:
Figure 112017034629556-pat00045
,
Figure 112017034629556-pat00046
(Weight-average molecular weight: 4,500) produced by a condensation reaction in a molar ratio (1: 1 molar ratio)

A-13:

Figure 112017034629556-pat00047
,
Figure 112017034629556-pat00048
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4400)A-13:
Figure 112017034629556-pat00047
,
Figure 112017034629556-pat00048
(Weight-average molecular weight: 4400) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A-14:

Figure 112017034629556-pat00049
,
Figure 112017034629556-pat00050
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4000)A-14:
Figure 112017034629556-pat00049
,
Figure 112017034629556-pat00050
(Weight-average molecular weight: 4000) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A'-1:

Figure 112017034629556-pat00051
,
Figure 112017034629556-pat00052
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 3400)A'-1:
Figure 112017034629556-pat00051
,
Figure 112017034629556-pat00052
(Weight-average molecular weight: 3400) produced by the condensation reaction at a molar ratio (1: 1 molar ratio)

A'-2:

Figure 112017034629556-pat00053
,
Figure 112017034629556-pat00054
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 3800)A'-2:
Figure 112017034629556-pat00053
,
Figure 112017034629556-pat00054
(Weight-average molecular weight: 3800) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A'-3:

Figure 112017034629556-pat00055
,
Figure 112017034629556-pat00056
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 3800)A'-3:
Figure 112017034629556-pat00055
,
Figure 112017034629556-pat00056
(Weight-average molecular weight: 3800) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A'-4:

Figure 112017034629556-pat00057
,
Figure 112017034629556-pat00058
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 3800)A'-4:
Figure 112017034629556-pat00057
,
Figure 112017034629556-pat00058
(Weight-average molecular weight: 3800) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A'-5:

Figure 112017034629556-pat00059
,
Figure 112017034629556-pat00060
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 2500)A'-5:
Figure 112017034629556-pat00059
,
Figure 112017034629556-pat00060
(Weight-average molecular weight: 2500) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A'-6:

Figure 112017034629556-pat00061
,
Figure 112017034629556-pat00062
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 5300)A'-6:
Figure 112017034629556-pat00061
,
Figure 112017034629556-pat00062
(Weight-average molecular weight: 5,300) produced by the condensation reaction of ethylene (1: 1 molar ratio)

A'-7:

Figure 112017034629556-pat00063
,
Figure 112017034629556-pat00064
(1:1 몰비율)의 축합반응으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 5000)A'-7:
Figure 112017034629556-pat00063
,
Figure 112017034629556-pat00064
(Weight average molecular weight: 5,000) produced by a condensation reaction at a molar ratio (1: 1 molar ratio)

B-1: PGMEAB-1: PGMEA

C-1: N-메톡시메틸-멜라민 수지C-1: N-methoxymethyl-melamine resin

D-1: p-톨루엔 술폰산-피리딘염D-1: p-toluenesulfonic acid-pyridine salt

E-1: 트리에틸렌글리콜E-1: Triethylene glycol

실험예Experimental Example

후술하는 평가 방법을 통해 표 1의 조성물들로 형성된 하드마스크층 또는 하드마스크의 내에칭성, 용해성 및 평탄성을 평가하였다. 평가 결과는 하기의 표 2에 나타낸다.The etchability, solubility and flatness of the hard mask layer or the hard mask formed from the compositions shown in Table 1 were evaluated by the following evaluation method. The evaluation results are shown in Table 2 below.

(1) 내에칭성 평가(1) Evaluation of etchability

실시예 및 비교예들에 따른 조성물을 각각 실리콘웨이퍼 위에 스핀-코팅법으로 코팅하고, 60초간 200℃ 에서 베이킹하여 두께 1500Å의 필름을 형성시켰다. 형성된 각각의 필름 위에 ArF용 포토레지스트를 코팅하고 110℃ 에서 60초간 베이킹 한 후 ASML(XT:1450G, NA 0.93)사의 노광장비를 사용해 각각 노광을 한 다음 TMAH(2.38wt% 수용액)으로 각각 현상하여 60nm의 라인- 앤드-스페이스(line and space) 패턴을 얻었다. The compositions according to Examples and Comparative Examples were respectively coated on a silicon wafer by spin coating and baked at 200 DEG C for 60 seconds to form a film having a thickness of 1500 ANGSTROM. Each of the formed films was coated with ArF photoresist, baked at 110 ° C for 60 seconds, exposed using ASML (XT: 1450G, NA 0.93) exposure equipment, and developed with TMAH (2.38 wt% aqueous solution) A line-and-space pattern of 60 nm was obtained.

얻어진 패턴화된 시편을 110℃ 에서 60초간 더 경화하고, 시편을 CHF3/CF4 혼합가스를 사용하여 각각 20초간 드라이 에칭을 진행하고, FE-SEM으로 단면을 각각 관찰하여 에칭 속도를 측정하고 할로겐플라즈마에 대한 내에칭성을 판정하였다.The patterned specimens obtained, and further cured at 110 ℃ 60 seconds, and the test piece using a CHF 3 / CF 4 gas mixture proceeds dry etching 20 seconds, respectively, and by observing the cross section by FE-SEM, respectively to measure the etching rate The etch resistance to the halogen plasma was evaluated.

<내에칭성 판정>&Lt; Determination of etchability &

◎: 에칭속도 10A/Sec 미만◎: Etching rate less than 10 A / sec

○: 에칭속도 10A/Sec 이상 11A/Sec 미만○: Etching rate 10 A / sec or more and less than 11 A / sec

△: 에칭속도 11A/Sec 이상 12A/Sec 미만DELTA: etching rate of 11 A / sec or more and less than 12 A / sec

×: 에칭속도 12A/Sec 이상×: etching rate of 12 A / sec or more

(2) 용해성(2) Solubility

표 1의 실시예 및 비교예들에 따른 조성물을 조성물을 건조 후 두께가 5um가 되도록 스핀코팅하고, 100℃ 열풍건조기에서 3분간 건조한 뒤, 표면을 육안으로 확인하였다. 코팅막의 균일성을 통해 중합체의 용해성을 평가하였다.The compositions according to the examples and comparative examples in Table 1 were spin-coated after drying to a thickness of 5 탆, dried at 100 캜 in a hot-air drier for 3 minutes, and then visually inspected. The solubility of the polymer was evaluated through the uniformity of the coating film.

<용해성 판정>&Lt; Determination of solubility &

○: 코팅표면의 불균일이 육안으로 확인되지 않음.○: Unevenness of coating surface is not visually confirmed.

△: 국부적으로 불균일이 육안으로 확인됨.?: Local irregularity was visually confirmed.

×: 전면에서 불균일이 육안으로 확인됨.×: Unevenness on the front surface was visually confirmed.

(3) 평탄성 평가(3) Flatness evaluation

실시예 및 비교예의 조성물들을 폭 10 ㎛, 깊이 0.50㎛의 트렌치를 포함하는 SiO2 웨이퍼 기판) 상에 도포 및 건조하여 하드마스크막을 형성하고, 트렌치 부분과 비트렌치 부분 사이의 두께차를 주사 전자현미경(SEM)을 이용하여 관찰하여 평탄성을 평가하였다.The compositions of Examples and Comparative Examples were coated on a SiO 2 wafer substrate having a trench width of 10 μm and a depth of 0.50 μm and dried to form a hard mask film. The thickness difference between the trench portion and the non-trench portion was measured by a scanning electron microscope (SEM) to evaluate flatness.

<평탄성 판정>&Lt; Flatness judgment &

○: 두께차 150nm 미만?: Thickness difference less than 150 nm

△: 두께차 150 내지 200nmDELTA: Thickness difference 150 to 200 nm

×: 두께차 200nm 초과X: Thickness difference exceeding 200 nm

구분division 내에칭성Etchability 용해성Solubility 평탄성Flatness 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 실시예 12Example 12 실시예 13Example 13 실시예 14Example 14 실시예 15Example 15 실시예 16Example 16 비교예 1Comparative Example 1 XX 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 XX 비교예 5Comparative Example 5 XX 비교예 6Comparative Example 6 XX 비교예 7Comparative Example 7 XX XX

표 2를 참조하면, 본 출원에 개시된 방향족 화합물 및 링커 화합물이 사용된 실시예들의 경우 비교예들에 비해 전체적으로 우수한 내에칭성, 용해성 및 평탄성이 확보되었다.Referring to Table 2, overall excellent etching resistance, solubility, and flatness were obtained in the examples in which the aromatic compounds and linker compounds disclosed in the present application were used as compared with the comparative examples.

한편, 실시예 4 및 5에서 링커 화합물로서 비페닐 알데히드가 사용된 경우, 탄소함량 증가로 실시예 1 내지 3에 비해 내에칭성이 보다 향상되었다. 또한, 실시예 7 및 8에서 방향족 화합물로서 나프틸 또는 비페닐이 치환된 카바졸 계열 화합물을 사용함으로써, 탄소함량 증가로 실시예 1 내지 3에 비해 내에칭성이 보다 향상되었다.On the other hand, when biphenylaldehyde was used as the linker compound in Examples 4 and 5, the etch resistance was further improved in Examples 1 to 3 as the carbon content increased. Further, by using carbazole-based compounds in which naphthyl or biphenyl is substituted as an aromatic compound in Examples 7 and 8, the etch resistance of Examples 1 to 3 was further improved by increasing the carbon content.

실시예 9의 경우, 가교제 및 촉매를 함께 사용함으로써, 실시예 1 대비 가교도 향상에 의해 내에칭성이 추가적으로 증가되었다.In the case of Example 9, by using the crosslinking agent and the catalyst together, the etching resistance was further increased by the improvement of the degree of crosslinking compared to Example 1. [

실시예 11의 경우 질소 원자에 치환기가 없는 카바졸 계열 화합물이 사용되어, 실시예 7 및 8에 비해 내에칭성이 다소 저하되었다. 실시예 12의 경우, 질소 원자에 결합된 치환기의 탄소 수가 실시예 7 및 8에 비해 증가함에 따라 용해성 및 평탄성이 다소 감소하였다.In Example 11, a carbazole-based compound having no substituent group at the nitrogen atom was used, and the etching resistance was somewhat lowered than in Examples 7 and 8. In the case of Example 12, the solubility and flatness were somewhat reduced as the number of carbon atoms of the substituent bonded to the nitrogen atom was increased as compared with Examples 7 and 8.

알데히드의 합성등가체로서 아세탈 화합물이 링커 화합물로 사용된 실시예 13 내지 16에서도 비교예들에 비해 전체적으로 우수한 내에칭성, 용해성 및 평탄성이 확보되었다.In Examples 13 to 16 in which an acetal compound was used as a linker compound as an organosilicon compound such as aldehyde, etch resistance, solubility, and flatness were excellent as compared with Comparative Examples.

비교예 1 및 7의 경우, 링커 화합물로서 알킬 치환기가 없는 벤즈알데히드가 사용됨에 따라 용해도가 지나치게 감소하였다. 또한, 비교예 2 및 3에서, 에틸 치환기 또는 2개의 메틸 치환기를 포함하는 벤즈알데히드가 사용됨으로써, 탄소함량 감소로 내에칭성이 감소하였고, 용해도 및 평탄도 역시 실시예들에 비해 저하되었다.In the case of Comparative Examples 1 and 7, solubility was excessively decreased as benzaldehyde without an alkyl substituent was used as a linker compound. Further, in Comparative Examples 2 and 3, the use of benzaldehyde containing an ethyl substituent or two methyl substituents was used to reduce the etch resistance due to the decrease in the carbon content, and the solubility and flatness were also lowered in comparison with the examples.

비교예 4에서, 벤즈알데히드의 치환기 탄소수 및 가지수가 증가함에 따라, 탄소함량 감소로 내에칭성이 추가로 감소하였다. 비교예 5 및 6의 경우, 탄소함량이 낮은 방향족 화합물이 사용됨에 따라 내에칭성이 열화되었다.In Comparative Example 4, as the number of carbon atoms and the number of substituents of the benzaldehyde increased, the etch resistance further decreased due to the decrease of the carbon content. In the case of Comparative Examples 5 and 6, the etching resistance was deteriorated due to the use of an aromatic compound having a low carbon content.

Claims (7)

하기 화학식 3으로 표시되는 화합물로부터 유래되는 제1 단위, 및 톨릴기 또는 비페닐기를 함유하는 제2 단위를 포함하며, 하기 화학식 1로 표시되는 중합체; 및
용매를 포함하는, 하드 마스크용 조성물:
[화학식 1]
Figure 112017074692594-pat00065

(화학식 1중, Ar1은 상기 제1 단위를 나타내며, Ar2은 상기 제2 단위를 나타내며, n은 2 내지 100의 정수임)
[화학식 3]
Figure 112017074692594-pat00072

(화학식 3 중, Ar은 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소그룹임).
A polymer comprising a first unit derived from a compound represented by the following formula (3), and a second unit containing a tolyl group or a biphenyl group; And
A composition for a hard mask, comprising:
[Chemical Formula 1]
Figure 112017074692594-pat00065

(Wherein Ar 1 represents the first unit, Ar 2 represents the second unit, and n represents an integer of 2 to 100)
(3)
Figure 112017074692594-pat00072

(In the formula (3), Ar is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms).
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3-1 내지 3-3으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는, 하드마스크용 조성물:
[화학식 3-1]
Figure 112017074692594-pat00068

[화학식 3-2]
Figure 112017074692594-pat00069

[화학식 3-3]
Figure 112017074692594-pat00070
.
The composition for a hard mask according to claim 1, wherein the compound represented by the formula (3) comprises at least one of compounds represented by the following formulas (3-1) to (3-3)
[Formula 3-1]
Figure 112017074692594-pat00068

[Formula 3-2]
Figure 112017074692594-pat00069

[Formula 3-3]
Figure 112017074692594-pat00070
.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 단위는 하기의 화학식 4로 표시되는 화합물 또는 이의 합성 등가체로부터 유래되는, 하드마스크용 조성물:
[화학식 4]
Figure 112017034629556-pat00071

(화학식 4 중, R은 메틸 또는 페닐임).
The hard mask composition according to claim 1, wherein the second unit is derived from a compound represented by the following formula (4) or a synthetic equivalent thereof:
[Chemical Formula 4]
Figure 112017034629556-pat00071

(Wherein R is methyl or phenyl).
청구항 4에 있어서, 상기 합성 등가체는 톨릴기 또는 비페닐기 함유 아세탈 화합물을 포함하는, 하드마스크용 조성물.
5. The composition for a hard mask according to claim 4, wherein the synthetic equivalent comprises a tolyl group or a biphenyl group-containing acetal compound.
청구항 1에 있어서, 상기 중합체는 상기 제1 단위 및 상기 제2 단위로만 구성되는, 하드마스크용 조성물.
The composition for a hard mask according to claim 1, wherein the polymer is composed only of the first unit and the second unit.
청구항 1에 있어서, 가교제, 촉매 또는 계면활성제 중 적어도 하나를 더 포함하는, 하드마스크용 조성물.The composition of claim 1, further comprising at least one of a crosslinking agent, a catalyst, or a surfactant.
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