KR102396715B1 - Process of preparing hardmask film including metal and forming resist pattern - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for forming a metal-containing hard mask film by coating a substrate with a composition for forming a hard mask containing a metal-containing compound and then irradiating the composition or the primarily cured hard mask film with a laser, and a method for forming a resist pattern using the same. In the hard mask film prepared according to the present invention, the content of components having strong binding energy increases, and the content of components having weak binding energy decreases. In an etching process for forming a pattern, the etch resistance of the hard mask film is improved, so the present invention can be used to manufacture semiconductor devices and display devices having an intended fine pattern.

Description

금속 함유 하드마스크 막의 제조 방법 및 레지스트 패턴 형성 방법{PROCESS OF PREPARING HARDMASK FILM INCLUDING METAL AND FORMING RESIST PATTERN}Method for manufacturing a metal-containing hard mask film and forming a resist pattern TECHNICAL FIELD

본 발명은 하드마스크 막의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토레지스트 공정에 적용되는 금속 함유 하드마스크 막의 제조 방법 및 이를 이용한 레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a hardmask film, and more particularly, to a method of manufacturing a metal-containing hardmask film applied to a photoresist process and a method of forming a resist pattern using the same.

반도체를 제조하는 과정에서 요구되는 메모리 소자를 비롯한 반도체 소자는 점차 소형화, 고집적화 되고 있다. 반도체 소자가 고집적화 됨에 따라, 반도체 소자를 제조할 때 종래의 반도체 소자 패턴에 비하여 더욱 미세한 패턴을 형성하여야 한다. 현재 반도체 소자를 제조하기 위한 범용기술로서 사용되고 있는 광원을 이용한 포토리소그래피(Photo lithography) 공정을 이용한 레지스트 패턴이 채택되고 있다. Semiconductor devices, including memory devices, required in the process of manufacturing semiconductors are gradually becoming smaller and more highly integrated. As semiconductor devices are highly integrated, it is necessary to form a finer pattern than a conventional semiconductor device pattern when manufacturing a semiconductor device. A resist pattern using a photolithography process using a light source, which is currently used as a general-purpose technology for manufacturing semiconductor devices, is adopted.

레지스트 패턴 형성에 사용되는 포토리소그래피 공정에 사용되는 광원은 수은 램프를 이용하는 g-선(line)(436nm), i-선(365nm)이 널리 사용되었으며, 패턴의 미세화를 위하여, KrF 엑시머 레이저(excimer laser)(248nm), ArF 엑시머 레이저(193nm) 등의 단파장의 광원을 주로 사용하여 포토리소그래피 공정을 수행하고 있다. 최근에는 이보다 단파장인 13.5 nm 파장대의 EUV(Extreme Ultraviolet)를 광원으로 하는 포토리소그래피 공정이 상용화 단계에 있으며 이러한 초 단파장의 광원을 사용한 공정에서 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 많은 연구 및 개발이 시도되고 있다.The light source used in the photolithography process used to form the resist pattern is g-line (436 nm) and i-line (365 nm) using a mercury lamp. Laser) (248 nm) and ArF excimer laser (193 nm), etc., are mainly used for the photolithography process. Recently, a photolithography process using EUV (Extreme Ultraviolet) with a shorter wavelength of 13.5 nm as a light source is in the commercialization stage. .

반도체 소자의 패턴 형성을 위한 포토리소그래피 공정에서 범용되고 있는 ArF 엑시머 레이저 광원을 사용하는 경우, 광원 고유의 파장에서 유래되는 본질적인 해상도(resolution)의 한계에 직면하고 있다. 이를 극복하여 보다 미세한 패턴을 형성하기 위한 방법으로서, 포토리소그래피 공정을 2회 반복하여 초 미세 패턴을 구현하는 이중 패터닝 기술(double patterning technology), 노광 공정을 2회 진행하여 원하는 해상도의 패턴을 얻는 이중 노광 패터닝 공정(double expose patterning technology), 또는 노광 공정을 1회 진행한 뒤, 희생막(Sacrificial layer) 패턴에 스페이서(spacer)를 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)법으로 형성하고 희생막을 제거하여 원하는 해상력의 패턴을 얻는 스페이서 패터닝 기술(spacer patterning technology) 등이 제안되었으며, 현재 반도체 소자의 양산 공정에 적용되고 있다.In the case of using an ArF excimer laser light source, which is generally used in a photolithography process for forming a pattern of a semiconductor device, there is a limitation in intrinsic resolution derived from the wavelength of the light source. As a method to overcome this and form a finer pattern, a double patterning technology that implements an ultra-fine pattern by repeating the photolithography process twice, and a double patterning technology that performs the exposure process twice to obtain a pattern with a desired resolution After performing the double expose patterning technology or exposure process once, a spacer is formed on the sacrificial layer pattern by Chemical Vapor Deposition (CVD) method and the sacrificial film is removed. A spacer patterning technology for obtaining a pattern with a desired resolution has been proposed and is currently being applied to a mass production process of a semiconductor device.

그런데, 미세 레지스트 패턴을 사용하여 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판을 바로 식각(etching)할 수는 없다. 따라서 레지스트막과 반도체 기판 사이에 레지스트 하층막 또는 하드마스크 막을 도입하고, 하층막 또는 하드마스크 막을 패터닝 한 뒤에 기판을 식각하는 하층막 공정이 일반적으로 적용된다. However, it is impossible to directly etch a semiconductor substrate such as a silicon wafer using a fine resist pattern. Accordingly, an underlayer process of introducing a resist underlayer or hardmask film between the resist film and the semiconductor substrate, patterning the underlayer or hardmask film, and then etching the substrate is generally applied.

레지스트 하층막은, 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy), 폴리실리콘, 티타늄 나이트라이드, 비정질 탄소 (amorphous carbon) 등으로 이루어지며, 통상적으로 화학기상증착(chemical vapor deposition: CVD)법으로 형성된다. The resist underlayer film is made of silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), polysilicon, titanium nitride, amorphous carbon, etc., and is typically chemical vapor deposition (chemical vapor deposition). : It is formed by CVD) method.

미세 패턴 형성을 위한 식각 공정의 하층막 소재로서 식각 선택성과 식각 내성이 우수한 비정질 탄소 소재가 활용되었다. 하지만, 증착 공정을 통하여 레지스트 하층막을 형성하기 때문에, 하부 단차(step)가 그대로 하층막에 반영된다. 뿐만 아니라, 레지스트 하층막을 형성할 때 패턴 미세화에 따른 빈 공간(Void)이 발생하여, 평탄화 공정을 진행하는데 어려움이 있다. 또한, 레지스트 하층막을 형성하기 위해서는 진공 증착 장치 등의 고가의 설비가 필요하기 때문에 초기 투자 비용이 높고, 공정의 생산성이 떨어지는 단점이 있다. An amorphous carbon material with excellent etch selectivity and etch resistance was used as an underlayer material for the etching process for forming fine patterns. However, since the resist underlayer is formed through the deposition process, the lower step is reflected in the underlayer as it is. In addition, when the resist underlayer is formed, a void is generated due to pattern refinement, which makes it difficult to proceed with the planarization process. In addition, since expensive equipment such as a vacuum deposition apparatus is required to form the resist underlayer, the initial investment cost is high and the productivity of the process is low.

전술한 바와 같이, 점차 반도체 소자의 집적도 증가에 따른 패턴 미세화에 대한 요구를 충족하고, 소자 특성과 데이터 저장 능력을 향상시키기 위해서 반도체 소자의 단차는 더욱 높게 형성되고 있다. 이와 같이 높은 단차의 효과적인 식각 공정을 통한 미세 패턴을 형성함으로써 균일한 소자 특성과 높은 제조 수율을 확보할 수 있다.As described above, in order to satisfy the demand for pattern miniaturization according to the increase in the degree of integration of semiconductor devices, and to improve device characteristics and data storage capability, the steps of semiconductor devices are being formed higher. As such, by forming a fine pattern through an effective etching process with a high step difference, uniform device characteristics and a high manufacturing yield can be secured.

특히 3D NAND의 경우 지속적으로 높아지는 단수를 고려하면 효과적인 식각 공정의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 미세 패터닝을 위한 식각 공정의 하드마스크 막으로서, 비정질 탄소 막이 주로 적용되었다. 하지만, 높은 두께의 증착에 따른 장시간 공정으로 생산성이 매우 저하되며 고온 증착 공정에 따른 영향으로 웨이퍼 수축(Warpage) 등의 문제점이 발생되고 있다. 이러한 기존 비정질 탄소 막의 문제점을 해결하기 위하여 생산성이 좋은 스핀 코팅 공정용 탄소계 소재를 적용한 하드마스크가 개발되고 있으나 식각 내성이 약하고 높은 두께를 구현하기가 어렵다. In particular, in the case of 3D NAND, the importance of an effective etching process is further emphasized considering the continuously increasing number of stages. As a hard mask film in the etching process for fine patterning, an amorphous carbon film was mainly applied. However, the productivity is greatly reduced due to the long-term process due to the high-thickness deposition, and problems such as wafer shrinkage are generated due to the influence of the high-temperature deposition process. In order to solve the problems of the existing amorphous carbon film, a hard mask applied with a carbon-based material for a spin coating process with good productivity has been developed, but it is difficult to implement a high thickness due to weak etching resistance.

본 발명의 목적은 식각 내성을 강화시킬 수 있는 금속 함유 하드마스크 막을 제조하는 방법 및 이를 이용한 레지스트 패턴을 형성하는 방법을 제공하고자 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal-containing hardmask film capable of enhancing etch resistance and a method for forming a resist pattern using the same.

본 발명의 다른 목적은 기판 수축을 최소화할 수 있는 금속 함유 하드마스크 막을 제조하는 방법 및 이를 이용한 레지스트 패턴을 형성하는 방법을 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a metal-containing hardmask film capable of minimizing substrate shrinkage and a method of forming a resist pattern using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 고가의 증착 장비 및 열처리 장비를 사용하지 않고 물성이 향상된 금속 함유 하드마스크 막을 제조하는 방법 및 이를 이용한 레지스트 패턴을 형성하는 방법을 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal-containing hardmask film with improved physical properties without using expensive deposition equipment and heat treatment equipment, and a method for forming a resist pattern using the same.

일 측면에 따르면, 본 발명은 기판에 하기 화학식 1의 구조를 가지는 금속 함유 화합물을 포함하는 하드마스크 형성용 조성물을 코팅하는 단계; 상기 금속 함유 화합물이 경화되어 하드마스크 막을 형성하도록, 상기 하드마스크 형성용 조성물에 레이저를 조사하는 단계를 포함하는 금속 함유 하드마스크 막을 제조하는 방법을 제공한다. According to one aspect, the present invention comprises the steps of coating a composition for forming a hard mask comprising a metal-containing compound having a structure of Formula 1 on a substrate; It provides a method of manufacturing a metal-containing hard mask film comprising irradiating a laser to the composition for forming a hard mask so that the metal-containing compound is cured to form a hard mask film.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112021120535913-pat00001
Figure 112021120535913-pat00001

화학식 1에서 M1은 주기율표 3족 내지 16족의 금속임; M2는 주기율표 3족 내지 16족의 금속, C, Si, B, P 및 S로 구성되는 군에서 선택됨; R은 수소 또는 C1-C30 하이드로카빌기임; L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 화학식 2에서 선택되는 리간드임; A는 하기 화학식 4, 하기 화학식 5 또는 하기 화학식 6의 구조를 가지는 연결기임; m은 1 내지 100의 정수임; n은 0 내지 100의 정수임; p와 q는 각각 독립적으로 0 내지 6의 정수임. In Formula 1, M 1 is a metal of Groups 3 to 16 of the Periodic Table; M 2 is selected from the group consisting of metals of Groups 3 to 16 of the periodic table, C, Si, B, P and S; R is hydrogen or a C 1 -C 30 hydrocarbyl group; L 1 and L 2 are each independently a ligand selected from Formula 2 below; A is a linking group having a structure of Formula 4, Formula 5, or Formula 6; m is an integer from 1 to 100; n is an integer from 0 to 100; p and q are each independently an integer from 0 to 6.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112021120535913-pat00002
Figure 112021120535913-pat00002

화학식 2에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q1으로 치환될 수 있음; M3는 Li, C, Si, B, P, S 및 주기율표 3족 내지 16족의 금속으로 구성되는 군에서 선택됨; L3는 하기 화학식 3에서 선택되는 리간드임; r은 0 내지 6의 정수임; 별표는 화학식 1의 M1 또는 M2에 연결되는 부위를 나타냄; Q1은 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨. In Formula 2, R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 - C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently may be unsubstituted or substituted with at least one Q 1 ; M 3 is selected from the group consisting of Li, C, Si, B, P, S and a metal from Groups 3 to 16 of the periodic table; L 3 is a ligand selected from the following formula (3); r is an integer from 0 to 6; An asterisk indicates a site connected to M 1 or M 2 in Formula 1; Q 1 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112021120535913-pat00003
Figure 112021120535913-pat00003

화학식 3에서, R11 내지 R13은 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q2로 치환될 수 있음; 별표는 화학식 2의 M3에 연결되는 부위를 나타냄; Q2는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.In Formula 3, R 11 to R 13 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 - C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently may be unsubstituted or substituted with at least one Q 2 ; An asterisk indicates a site connected to M 3 of Formula 2; Q 2 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112021120535913-pat00004
Figure 112021120535913-pat00004

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112021120535913-pat00005
Figure 112021120535913-pat00005

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112021120535913-pat00006
Figure 112021120535913-pat00006

화학식 4에서 L4 및 L5는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬렌기, 탄소-탄소 이중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기, 탄소-탄소 삼중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기, C3-C20 사이클로 알킬렌기, C6-C30 아릴렌기, C3-C30 헤테로 아릴렌기이고, 상기 C1-C20 알킬렌기, 상기 탄소-탄소 이중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기 및 상기 탄소-탄소 삼중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q3로 치환될 수 있음; D는 직접 결합, NR14, O 또는 S이고, R14는 수소 원자, 하이드록시기, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 또는 C3-C20 헤테로 아릴기임; Q3는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨. In Formula 4, L 4 and L 5 are each independently a C 1 -C 20 alkylene group, a C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon double bond, a C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon triple bond, C 3 -C 20 cycloalkylene group, C 6 -C 30 arylene group, C 3 -C 30 hetero arylene group, the C 1 -C 20 alkylene group, C 2 -C 20 alkyl having a carbon-carbon double bond The ene group and the C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon triple bond may each independently be unsubstituted or substituted with at least one Q 3 ; D is a direct bond, NR 14 , O or S, and R 14 is a hydrogen atom, a hydroxy group, a C 1 -C 10 alkyl group, a C 6 -C 20 aryl group or a C 3 -C 20 heteroaryl group; Q 3 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

화학식 5에서 R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C10 알킬기 및 C6-C20 아릴기로 구성되는 군에서 선택됨; s는 1 내지 1000의 정수임. In Formula 5, R 21 and R 22 are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a C 1 -C 10 alkyl group, and a C 6 -C 20 aryl group; s is an integer from 1 to 1000.

화학식 6에서 M4는 Li, C, Si, B, P, S 및 주기율표 3족 내지 16족의 금속으로 구성되는 군에서 선택됨; L6는 수소 원자, 할로겐 원자, =O, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기 및 하기 화학식 7의 구조를 가지는 리간드로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, 상기 C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q4로 치환될 수 있음; t는 0 내지 6의 정수임; Q4는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨; 화학식 4 내지 화학식 6에서 별표는 각각 연결 부위를 나타냄. In Formula 6, M 4 is selected from the group consisting of Li, C, Si, B, P, S, and metals of Groups 3 to 16 of the periodic table; L 6 is a hydrogen atom, a halogen atom, =O, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 -C 20 cycloalkyl group , C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryloxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 It is selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group and a ligand having a structure of Formula 7 below, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 - Each C 20 alkoxy group may be independently unsubstituted or substituted with at least one Q 4 ; t is an integer from 0 to 6; Q 4 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group; In Formulas 4 to 6, an asterisk represents a connection site, respectively.

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112021120535913-pat00007
Figure 112021120535913-pat00007

화학식 7에서, R31 내지 R33은 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q5로 치환될 수 있음; 별표는 화학식 6의 M4에 연결되는 부위를 나타냄; Q5는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.In Formula 7, R 31 to R 33 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 - C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently may be unsubstituted or substituted with at least one Q 5 ; An asterisk indicates a site connected to M 4 in formula (6); Q 5 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

예를 들어, 상기 레이저의 파장은 10 내지 700 nm, 일례로 10 내지 400 nm일 수 있다. For example, the wavelength of the laser may be 10 to 700 nm, for example, 10 to 400 nm.

선택적으로, 상기 레이저는 이온 레이저, 분자 레이저, 엑시머 레이저 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있으며, 특히 엑시머 레이저를 포함할 수 있다. Optionally, the laser may be selected from the group consisting of an ion laser, a molecular laser, an excimer laser, and a combination thereof, and in particular may include an excimer laser.

일례로, 상기 금속 함유 화합물 중에 금속 성분의 함량은 5 내지 70 중량%일 수 있다. For example, the content of the metal component in the metal-containing compound may be 5 to 70 wt%.

이 경우, 상기 금속 함유 화합물 중에 탄소의 함량은 10 내지 60 중량%, 산소의 함량은 10 내지 60 중량%이고, 잔량의 수소를 포함할 수 있다. In this case, the content of carbon in the metal-containing compound is 10 to 60% by weight, the content of oxygen is 10 to 60% by weight, and the remaining amount of hydrogen may be included.

상기 레이저를 조사하는 단계에서, 상기 레이저는 ㎠ 당 10 내지 5000 ㎽의 강도로 조사될 수 있다. In the step of irradiating the laser, the laser may be irradiated with an intensity of 10 to 5000 mW per cm 2 .

상기 레이저를 조사하는 단계는 1분 내지 10분 동안 수행될 수 있으며, 상기 레이저를 조사하는 단계는 1회 내지 10회 수행될 수 있다. The step of irradiating the laser may be performed for 1 minute to 10 minutes, and the step of irradiating the laser may be performed 1 to 10 times.

상기 레이저를 조사하는 단계에서 상기 레이저는 상기 하드마스크 형성용 조성물로부터 1 내지 250 ㎜의 거리에서 조사될 수 있다. In the step of irradiating the laser, the laser may be irradiated at a distance of 1 to 250 mm from the composition for forming a hard mask.

상기 코팅하는 단계와, 상기 레이저를 조사하는 단계 사이에 상기 하드마스크 형성용 조성물에 열처리를 수행하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. The method may further include performing a heat treatment on the composition for forming a hard mask between the coating step and the step of irradiating the laser.

이 경우, 상기 열처리를 수행한 이후 상기 하드마스크 막에 존재하는 상기 화학식 1의 구조를 가지는 금속 함유 화합물의 경화물 중의 금속 함량과 비교해서, 상기 레이저를 조사한 이후 상기 하드마스크 막에 존재하는 상기 금속 함유 화합물의 경화물 중의 금속 함량은 5 내지 70% 증가할 수 있다. In this case, compared with the metal content in the cured product of the metal-containing compound having the structure of Formula 1 present in the hardmask film after performing the heat treatment, the metal present in the hardmask film after irradiating the laser The metal content in the cured product of the containing compound may be increased by 5 to 70%.

상기 열처리는 150 내지 500℃에서 30초 내지 10분 동안 수행될 수 있다. The heat treatment may be performed at 150 to 500° C. for 30 seconds to 10 minutes.

상기 하드마스크 형성용 조성물은 유기 용매를 더욱 포함할 수 있다. The composition for forming a hard mask may further include an organic solvent.

선택적으로, 상기 하드마스크 형성용 조성물은 두께 증진용 화합물을 더욱 포함할 수 있다. Optionally, the composition for forming a hard mask may further include a compound for enhancing thickness.

일례로, 상기 두께 증진용 화합물은 하기 화학식 8의 반복구조를 가지는 유기 화합물을 포함할 수 있다. For example, the compound for enhancing the thickness may include an organic compound having a repeating structure of Formula 8 below.

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112021120535913-pat00008
Figure 112021120535913-pat00008

화학식 8에서 R41 및 R42는 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q6로 치환될 수 있음; R43 및 R44는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q7로 치환될 수 있음; L7은 하기 화학식 9에서 선택되는 연결기임; B는 하기 화학식 10에서 선택됨; Q6 및 Q7는 각각 독립적으로 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.In Formula 8, R 41 and R 42 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 -C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 hetero aryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 heteroaryl alkyl group and the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently unsubstituted or substituted with at least one Q 6 ; R 43 and R 44 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, a C 3 -C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 hetero aryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 hetero aryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 hetero It is selected from the group consisting of an aryl alkyl group, and the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently unsubstituted or substituted with at least one Q 7 . has exist; L 7 is a linking group selected from the following formula (9); B is selected from the following formula (10); Q 6 and Q 7 are each independently selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

[화학식 9][Formula 9]

Figure 112021120535913-pat00009
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Figure 112021120535913-pat00010
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Figure 112021120535913-pat00011
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[화학식 10][Formula 10]

Figure 112021120535913-pat00012
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화학식 9에서 Y는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 니트릴기, 카르복시기, 나이트로기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, 아미노기, C1-C20 알킬 아미노기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q8로 치환될 수 있음; Q8은 각각 독립적으로 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.In Formula 9, Y is each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitrile group, a carboxy group, a nitro group, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, Amino group, C 1 -C 20 alkyl amino group, C 3 -C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryloxy group, C 7 -C 30 It is selected from the group consisting of an aryl alkyl group and a C 4 -C 30 heteroaryl alkyl group, and the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently unsubstituted or may be substituted with at least one Q 8 ; Q 8 is each independently selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

화학식 10에서 Z는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q9로 치환될 수 있음; Q9은 각각 독립적으로 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.In Formula 10, each Z is independently a hydrogen atom, a halogen atom, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, a C 3 -C 20 cycloalkyl group, and a C 6 -C 30 selected from the group consisting of an aryl group, a C 6 -C 30 aryloxy group, a C 3 -C 30 heteroaryloxy group, a C 7 -C 30 aryl alkyl group and a C 4 -C 30 heteroaryl alkyl group, wherein the C 1 - The C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group and the C 1 -C 20 alkoxy group may each independently be unsubstituted or substituted with at least one Q 9 ; Q 9 is each independently selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

화학식 9와 화학식 10에서 별표는 연결 부위를 나타냄. In Formulas 9 and 10, an asterisk indicates a connection site.

예시적인 측면에서, 상기 하드마스크 형성용 조성물 중에 상기 두께 증진용 화합물은 상기 화학식 1의 구조를 가지는 금속 함유 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부의 비율로 첨가될 수 있다. In an exemplary aspect, in the composition for forming a hard mask, the compound for enhancing the thickness may be added in an amount of 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal-containing compound having the structure of Formula 1 above.

상기 하드마스크 형성용 조성물을 코팅하는 단계는, 스핀 코팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이딩, 커튼 코팅, 롤러 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. The step of coating the composition for forming the hard mask is selected from the group consisting of spin coating, slot die coating, doctor blading, curtain coating, roller coating, spray coating, dip coating, bar coating, slit coating, and combinations thereof. can be

다른 측면에서, 전술한 방법에 의하여 제조되는 하드마스크 막 상부에 레지스트막을 형성하는 단계; 상기 레지스트막을 노광하는 단계; 및 상기 노광된 레지스트막을 현상하여 패턴화된 레지스트 막을 형성하는 단계를 포함하는 레지스트 패턴을 형성하는 방법을 제공한다. In another aspect, the method comprising: forming a resist film on the hard mask film produced by the above method; exposing the resist film; and developing the exposed resist film to form a patterned resist film.

레지스트 패턴을 형성할 때, 상기 패턴화된 레지스트막을 형성하는 단계 이후에, 상기 패턴화된 레지스트막을 토대로 상기 하드마스크 막을 식각하여 패턴화된 하드마스크 막을 형성하는 단계와, 상기 패턴화된 하드마스크 막을 토대로 상기 기판을 식각하여 패턴화된 기판을 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. When forming a resist pattern, after forming the patterned resist film, etching the hard mask film based on the patterned resist film to form a patterned hard mask film, and the patterned hard mask film The method may further include etching the substrate based on the substrate to form a patterned substrate.

상기 패턴화된 하드마스크 막을 형성하는 단계에서 식각 처리는 질소, 수소, 산소, 헬륨, 네오, 아르곤 및 이들의 조합으로 구성되는 가스 분위기 하에서 수행될 수 있다. In the step of forming the patterned hardmask layer, the etching process may be performed under a gas atmosphere composed of nitrogen, hydrogen, oxygen, helium, neo, argon, and combinations thereof.

상기 패턴화된 하드마스크 막을 형성하는 단계에서 식각 처리는 플라즈마 식각 공정에 의해 수행될 수 있다. In the step of forming the patterned hardmask layer, an etching process may be performed by a plasma etching process.

예를 들어, 상기 패턴화된 하드마스크 막을 형성하는 단계에서 식각 처리는 CHF3, CF4, BCl3, Cl2, SF6, 질소, 산소, 아르곤 및 이들의 조합으로 구성되는 가스를 사용하여 수행될 수 있다. For example, in the step of forming the patterned hardmask layer, the etching treatment is performed using a gas composed of CHF 3 , CF 4 , BCl 3 , Cl 2 , SF 6 , nitrogen, oxygen, argon, and combinations thereof. can be

선택적으로, 상기 레지스트막을 형성하는 단계 이전에, 상기 하드마스크 막에 중간층 막을 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. Optionally, before forming the resist film, the method may further include forming an intermediate layer on the hardmask film.

이 경우, 상기 패턴화된 레지스트막을 형성하는 단계 이후에, 상기 패턴화된 레지스트막을 토대로 상기 중간층 막을 식각하여 패턴화된 중간층 막을 형성하는 단계와, 상기 패턴화된 중간층 막을 토대로 상기 하드마스크 막을 식각하여 패턴화된 하드마스크 막을 형성하는 단계와, 상기 패턴화된 하드마스크 막을 토대로 상기 기판을 식각하여 패턴화된 기판을 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. In this case, after forming the patterned resist film, etching the interlayer film based on the patterned resist film to form a patterned interlayer film, and etching the hardmask film based on the patterned interlayer film The method may further include forming a patterned hardmask layer and etching the substrate based on the patterned hardmask layer to form a patterned substrate.

일례로, 상기 중간층 막은 하부 반사방지막을 포함할 수 있다. For example, the interlayer film may include a lower anti-reflection film.

선택적으로, 상기 중간층 막은 티타늄 나이트라이드, 티타늄 옥시나이트라이드, 실리콘 옥사이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 실리콘 나이트라이드 및 비정질 탄소계 물질 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 물질로 제조될 수 있다. Optionally, the interlayer film may be made of a material selected from the group consisting of titanium nitride, titanium oxynitride, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, an amorphous carbon-based material, and combinations thereof.

또 다른 측면에서, 본 발명은 전술한 패턴 형성 방법을 통하여 제조되는 반도체 소자를 제공한다. In another aspect, the present invention provides a semiconductor device manufactured through the above-described pattern forming method.

본 발명은 기판 상에 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 코팅한 뒤, 레이저를 조사하여 금속 화합물을 경화시키는 하드마스크 막을 제조하는 방법과, 이를 이용하여 레지스트 패턴을 형성하는 방법을 제안한다. The present invention proposes a method of manufacturing a hardmask film in which a composition for forming a metal-containing hardmask is coated on a substrate and then curing a metal compound by irradiating a laser, and a method of forming a resist pattern using the same.

레이저 조사에 의하여 하드마스크 형성용 조성물 중에서 결합 에너지가 낮은 유기 성분들이 제거되고, 견고한 결합을 가지는 성분의 함량이 증가한다. 이에 따라 열 안정성 및 식각 내성이 향상되어, 식각 선택비가 우수한 하드마스크 막을 제조할 수 있다. By laser irradiation, organic components having a low bonding energy are removed from the composition for forming a hard mask, and the content of components having a strong bonding is increased. Accordingly, thermal stability and etch resistance are improved, and a hard mask film having excellent etch selectivity can be manufactured.

이에 따라, 식각 선택비가 우수한 하드마스크 막 상부에 배치되는 레지스트막을 낮게 형성할 수 있어서, 패턴의 해상력 및 패턴 거칠기를 개선하여 균일한 패턴을 구현할 수 있다. 레지스트 패턴을 형성하는 고온 공정에서도 본 발명의 하드마스크 막은 손상되지 않으며, 식각 후 형성되는 패턴의 프로파일에서도 요철을 최소화하여, 원하는 패턴을 구현할 수 있다. Accordingly, it is possible to form a low resist film disposed on the hardmask film having an excellent etch selectivity, thereby improving pattern resolution and pattern roughness to implement a uniform pattern. Even in the high-temperature process of forming a resist pattern, the hardmask film of the present invention is not damaged, and a desired pattern can be realized by minimizing irregularities in the profile of the pattern formed after etching.

또한, 열이 아닌 빛을 이용하여 하드마스크 형성용 조성물을 경화시키기 때문에, 열 에너지로 인하여 하부의 기판이 수축되는 것을 최소화할 수 있다. 아울러, 고가의 증착 장비 및 열처리 장비를 사용하지 않고, 코팅 공정을 이용하여 금속 함유 하드마스크 막을 형성하기 때문에, 하드마스크 막 및 이를 이용한 레지스트 패턴을 형성하는 공정에서 생산 비율을 줄일 수 있으며, 패턴 불량을 최소화하여 소자의 생산 수율을 극대화할 수 있다. In addition, since the composition for forming a hard mask is cured using light rather than heat, shrinkage of the lower substrate due to thermal energy can be minimized. In addition, since the metal-containing hard mask film is formed using a coating process without using expensive deposition equipment and heat treatment equipment, the production rate can be reduced in the process of forming the hard mask film and the resist pattern using the same, and the pattern defect It is possible to maximize the production yield of the device by minimizing the

따라서, 본 발명은 미세 패턴 구조를 가지는 반도체 소자 및/또는 표시 소자를 제조하는 데 활용될 수 있다. Accordingly, the present invention can be utilized to manufacture a semiconductor device and/or a display device having a fine pattern structure.

도 1 내지 도 4는 각각 본 발명에 따라 금속 함유 화합물을 포함하는 하드마스크 막을 형성하는 공정에서 기판 및 하드마스크 막의 단면과, 하드마스크 막에서 금속 화합물의 조성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1은 기판을 나타내고, 도 2는 기판에 하드마스크 형성용 조성물이 코팅된 상태를 나타내며, 도 3은 선택적으로 하드마스크 형성용 조성물에 열처리가 수행된 상태를 나타내며, 도 4는 하드마스크 막에 레이저가 조사된 상태를 나타낸다.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명에 따라 금속 화합물 함유 하드마스크 막을 사용하여 레지스트 패턴을 형성하는 과정에서 기판, 하드마스크 막, 중간층 막 및 레지스트막의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5는 하층막으로 사용된 본 발명의 하드마스크 막에 중간층 막 및 레지스트막이 순차적으로 배치된 상태를 나타내고, 도 6은 노광 공정 및 현상 공정에 의하여 패턴화된 레지스트막이 형성된 상태를 나타내며, 도 7은 패턴화된 레지스트막을 마스크로 하여 패턴화된 중간층 막, 패턴화된 하드마스크 막 및 패턴이 형성된 기판을 나타낸다.
1 to 4 are diagrams schematically illustrating a cross section of a substrate and a hard mask film in a process of forming a hard mask film including a metal-containing compound according to the present invention, and a composition of a metal compound in the hard mask film, respectively. 1 shows a substrate, FIG. 2 shows a state in which the composition for forming a hard mask is coated on the substrate, FIG. 3 shows a state in which heat treatment is optionally performed on the composition for forming a hard mask, and FIG. 4 is a hard mask film. Indicates the state in which the laser is irradiated.
5 to 7 are views schematically showing cross-sections of a substrate, a hardmask film, an interlayer film, and a resist film in the process of forming a resist pattern using a hardmask film containing a metal compound according to the present invention. FIG. 5 shows a state in which an intermediate layer film and a resist film are sequentially disposed on the hardmask film of the present invention used as an underlayer film, FIG. 6 shows a state in which a patterned resist film is formed by an exposure process and a developing process, and FIG. 7 denotes a patterned interlayer film, a patterned hardmask film and a patterned substrate using the patterned resist film as a mask.

이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, if necessary.

[금속 함유 하드마스크 막의 형성][Formation of metal-containing hard mask film]

본 발명에 따르면, 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물 또는 선택적으로 열처리된 예비 하드마스크 막에 레이저를 조사하여 하드마스크 막의 식각 내성과 같은 물성을 개선할 수 있다. 금속 함유 하드마스크 막을 제조하는 공정에 대해서 먼저 설명한다. 도 1 내지 도 4는 각각 본 발명에 따라 금속 함유 화합물을 포함하는 하드마스크 막을 형성하는 공정에서 기판 및 하드마스크 막의 단면과, 하드마스크 막에서 금속 화합물의 조성을 개략적으로 나타낸 도면이다. According to the present invention, physical properties such as etching resistance of the hardmask film can be improved by irradiating a laser to the composition for forming a metal-containing hardmask or selectively heat-treated preliminary hardmask film. A process for manufacturing the metal-containing hardmask film will be described first. 1 to 4 are diagrams schematically illustrating a cross section of a substrate and a hard mask film in a process of forming a hard mask film including a metal-containing compound according to the present invention, and a composition of a metal compound in the hard mask film, respectively.

도 1에 나타낸 바와 같이, 기판(10)을 준비한다. 예시적인 측면에서, 기판(10)은 멀티칩 모듈과 같은 패키징 기판; 평판 디스플레이 기판; 집적회로 기판; 유기발광다이오드(OLED)를 포함한 발광다이오드(LED)용 기판; 반도체 웨이퍼; 다결정성 실리콘 기판을 포함할 수 있다. 일례로, 기판(10)은 실리콘, 폴리실리콘, 실리콘, 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 및/또는 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy), 실리콘 게르마늄, 갈륨 아세나이드, 알루미늄, 사파이어, 텅스텐, 티탄, 티탄-텅스텐, 니켈, 구리, 금 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 소재로 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 1 , a substrate 10 is prepared. In an exemplary aspect, the substrate 10 may include a packaging substrate such as a multi-chip module; flat panel display substrates; integrated circuit board; a substrate for a light emitting diode (LED) including an organic light emitting diode (OLED); semiconductor wafer; and a polycrystalline silicon substrate. In one example, the substrate 10 may include silicon, polysilicon, silicon, silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ) and/or silicon oxynitride (SiO x N y ), silicon germanium, gallium arsenide, It may be made of a material selected from the group consisting of aluminum, sapphire, tungsten, titanium, titanium-tungsten, nickel, copper, gold, and combinations thereof.

예를 들어, 기판(10)은 집적회로, 광학 센서, 평판 디스플레이, 집적 광학 회로 및 LED의 제조에 사용되는 것들과 같은 웨이퍼의 형태로 존재할 수 있다. 선택적으로, 기판(10) 상에 최종적으로 패턴화하고자 하는 재료 층을 포함할 수 있다. 재료 층은 실리콘으로 이루어진 반도체층이거나, 또는 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 및/또는 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy)로 이루어지는 절연층일 수 있다. 재료 층은 예를 들어 화학기상증착법(CVD)을 사용하여 형성될 수 있다. For example, the substrate 10 may be in the form of a wafer, such as those used in the manufacture of integrated circuits, optical sensors, flat panel displays, integrated optical circuits, and LEDs. Optionally, a material layer to be finally patterned may be included on the substrate 10 . The material layer may be a semiconductor layer made of silicon, or an insulating layer made of silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ) and/or silicon oxynitride (SiO x N y ). The material layer may be formed using, for example, chemical vapor deposition (CVD).

이어서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 준비된 기판(10)에 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물(20A)을 코팅한다. 후술하는 바와 같이, 하드마스크 형성용 조성물(20A)을 경화시켜 금속 함유 하드마스크 막을 형성할 수 있다. Next, as shown in FIG. 2 , a composition 20A for forming a metal-containing hard mask is coated on the prepared substrate 10 . As will be described later, the hardmask-forming composition 20A may be cured to form a metal-containing hardmask film.

금속 함유 하드마스크는 코팅 방법으로 기존에 사용된 하드마스크의 장점을 모두 확보할 수 있다. 금속 함유 하드마스크 막은 비정질 탄소 막(Amorphous Carbon Layer, ACL) 대비 식각 선택비가 우수하다. 따라서, 금속 함유 하드마스크를 적용하면, 그 상부에 배치되는 레지스트막의 두께를 낮출 수 있어서, 미세 패턴의 해상력을 개선할 수 있다. 아울러, 금속 함유 하드마스크 막을 적용하여, 공정 마진을 향상시키고, 하부로의 식각 시 형성된 패턴의 거칠기를 개선하여, 균일한 패턴을 형성하여 소자 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 더불어 소재의 코팅 방식 적용에 따라 하부의 다양한 단차에 우수한 Gap-Fill 및 평탄화 특성을 확보함으로써 반도체 소자의 수율 향상에도 기여할 수 있다. The metal-containing hard mask can secure all the advantages of the hard mask used in the past as a coating method. The metal-containing hardmask film has excellent etch selectivity compared to an amorphous carbon layer (ACL). Therefore, when the metal-containing hard mask is applied, the thickness of the resist film disposed thereon can be reduced, and thus the resolution of the fine pattern can be improved. In addition, by applying a metal-containing hardmask film, the process margin is improved, and the roughness of the pattern formed during downward etching is improved, thereby forming a uniform pattern, thereby improving device characteristics. In addition, it can contribute to the improvement of the yield of semiconductor devices by securing excellent gap-fill and planarization characteristics in various lower steps according to the application of the coating method of the material.

무엇보다 금속 함유 하드마스크 막은 코팅 방식 적용에 따라 비정질 탄소 하드마스크 막의 증착 공정 대비 우수한 생산성에 따른 장비 투자 절감 효과를 얻을 수 있다. 또한, 금속 함유 하드마스크 막은 두꺼운 두께의 증착 기판(10)에서 발생되는 수축(Warpage) 문제가 없으므로 안정된 소자 특성을 확보함으로써 수율 향상에 기여할 수 있다. 그런데, 하드마스크 형성용 조성물(20A)로부터 경화된 하드마스크 막을 형성할 때, 고온의 열처리 공정이 필수적이다. 열처리 공정에서 발생하는 열에 기인하여, 경화된 금속 함유 화합물의 네트워크 구조가 붕괴되면서, 최종적으로 제조되는 금속 함유 하드마스크 막에 크랙(crack)이 발생한다. 뿐만 아니라, 열처리 공정에 의해 제조되는 금속 함유 하드마스크 막에는 유기 성분의 함량이 높기 때문에, 레지스트 패턴을 형성하는 과정에서 식각 내성이 저하되면서 원하는 패턴을 충분히 구현하기 어려운 문제가 발생한다. 본 발명에서는 이러한 금속 함유 하드마스크 막의 문제점을 개선하기 위하여, 레이저 광을 조사하여 최종적으로 식각 내성 등의 물성이 개선된 금속 함유 하드마스크 막을 구현할 수 있다. 레이저 조사 공정 등에 대해서는 후술한다. Above all, the metal-containing hard mask film can obtain the effect of reducing equipment investment due to superior productivity compared to the deposition process of the amorphous carbon hard mask film according to the application of the coating method. In addition, since the metal-containing hardmask film does not have a warpage problem occurring in the thick deposition substrate 10 , it can contribute to improving the yield by securing stable device characteristics. However, when forming a cured hardmask film from the composition 20A for forming a hardmask, a high-temperature heat treatment process is essential. Due to the heat generated in the heat treatment process, the network structure of the cured metal-containing compound is collapsed, and cracks are generated in the finally manufactured metal-containing hard mask film. In addition, since the content of organic components is high in the metal-containing hard mask film manufactured by the heat treatment process, etching resistance is lowered in the process of forming the resist pattern, making it difficult to sufficiently implement a desired pattern. In the present invention, in order to improve the problems of the metal-containing hardmask film, it is possible to implement a metal-containing hardmask film having improved physical properties such as etching resistance by irradiating laser light. The laser irradiation process and the like will be described later.

기판(10)에 코팅되는 하드마스크 형성용 조성물(20A)은 금속 함유 화합물, 유기 용매를 포함하고, 선택적으로 두께 증진용 화합물, 폴리올 및 첨가제를 포함할 수 있다. 금속 함유 화합물은 금속 클러스터 화합물 및/또는 금속-옥소 클러스터 화합물일 수 있는 클러스터 화합물일 수 있다. The composition 20A for forming a hard mask coated on the substrate 10 may include a metal-containing compound and an organic solvent, and may optionally include a compound for enhancing thickness, a polyol, and an additive. The metal containing compound may be a cluster compound which may be a metal cluster compound and/or a metal-oxo cluster compound.

예를 들어, 하드마스크 형성용 조성물(20A) 중에 첨가되는 금속 함유 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 가질 수 있다. For example, the metal-containing compound added to the composition 20A for forming a hard mask may have the structure of Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112021120535913-pat00014
Figure 112021120535913-pat00014

화학식 1에서 M1은 주기율표 3족 내지 16족의 금속임; M2는 주기율표 3족 내지 16족의 금속, C, Si, B, P 및 S로 구성되는 군에서 선택됨; R은 수소 또는 C1-C30 하이드로카빌기임; L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 화학식 2에서 선택되는 리간드임; A는 하기 화학식 4, 하기 화학식 5 또는 하기 화학식 6의 구조를 가지는 연결기임; m은 1 내지 100의 정수임; n은 0 내지 100의 정수임; p와 q는 각각 독립적으로 0 내지 6의 정수임. In Formula 1, M 1 is a metal of Groups 3 to 16 of the Periodic Table; M 2 is selected from the group consisting of metals of Groups 3 to 16 of the periodic table, C, Si, B, P and S; R is hydrogen or a C 1 -C 30 hydrocarbyl group; L 1 and L 2 are each independently a ligand selected from Formula 2 below; A is a linking group having a structure of Formula 4, Formula 5, or Formula 6; m is an integer from 1 to 100; n is an integer from 0 to 100; p and q are each independently an integer from 0 to 6.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112021120535913-pat00015
Figure 112021120535913-pat00015

화학식 2에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q1으로 치환될 수 있음; M3는 Li, C, Si, B, P, S 및 주기율표 3족 내지 16족의 금속으로 구성되는 군에서 선택됨; L3는 하기 화학식 3에서 선택되는 리간드임; r은 0 내지 6의 정수임; 별표는 화학식 1의 M1 또는 M2에 연결되는 부위를 나타냄; Q1은 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨. In Formula 2, R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 - C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently may be unsubstituted or substituted with at least one Q 1 ; M 3 is selected from the group consisting of Li, C, Si, B, P, S and a metal from Groups 3 to 16 of the periodic table; L 3 is a ligand selected from the following formula (3); r is an integer from 0 to 6; An asterisk indicates a site connected to M 1 or M 2 in Formula 1; Q 1 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112021120535913-pat00016
Figure 112021120535913-pat00016

화학식 3에서, R11 내지 R13은 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q2로 치환될 수 있음; 별표는 화학식 2의 M3에 연결되는 부위를 나타냄; Q2는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.In Formula 3, R 11 to R 13 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 - C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently may be unsubstituted or substituted with at least one Q 2 ; An asterisk indicates a site connected to M 3 of Formula 2; Q 2 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112021120535913-pat00017
Figure 112021120535913-pat00017

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112021120535913-pat00018
Figure 112021120535913-pat00018

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112021120535913-pat00019
Figure 112021120535913-pat00019

화학식 4에서 L4 및 L5는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬렌기, 탄소-탄소 이중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기, 탄소-탄소 삼중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기, C6-C30 아릴렌기, C3-C20 사이클로 알킬렌기, C3-C30 헤테로 아릴렌기이고, 상기 C1-C20 알킬렌기, 상기 탄소-탄소 이중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기 및 상기 탄소-탄소 삼중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q3로 치환될 수 있음; D는 직접 결합, NR14, O 또는 S이고, R14는 수소 원자, 하이드록시기, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 또는 C3-C20 헤테로 아릴기임; Q3는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨. In Formula 4, L 4 and L 5 are each independently a C 1 -C 20 alkylene group, a C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon double bond, a C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon triple bond, C 6 -C 30 arylene group, C 3 -C 20 cycloalkylene group, C 3 -C 30 hetero arylene group, the C 1 -C 20 alkylene group, C 2 -C 20 alkyl having a carbon-carbon double bond The ene group and the C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon triple bond may each independently be unsubstituted or substituted with at least one Q 3 ; D is a direct bond, NR 14 , O or S, and R 14 is a hydrogen atom, a hydroxy group, a C 1 -C 10 alkyl group, a C 6 -C 20 aryl group or a C 3 -C 20 heteroaryl group; Q 3 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

화학식 5에서 R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C10 알킬기 및 C6-C20 아릴기로 구성되는 군에서 선택됨; s는 1 내지 1000의 정수임. In Formula 5, R 21 and R 22 are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a C 1 -C 10 alkyl group, and a C 6 -C 20 aryl group; s is an integer from 1 to 1000.

화학식 6에서 M4는 Li, C, Si, B, P, S 및 주기율표 3족 내지 16족의 금속으로 구성되는 군에서 선택됨; L6는 수소 원자, 할로겐 원자, =O, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기 및 하기 화학식 7의 구조를 가지는 리간드로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, 상기 C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q4로 치환될 수 있음; t는 0 내지 6의 정수임; Q4는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨; 화학식 4 내지 화학식 6에서 별표는 각각 연결 부위를 나타냄. In Formula 6, M 4 is selected from the group consisting of Li, C, Si, B, P, S, and metals of Groups 3 to 16 of the periodic table; L 6 is a hydrogen atom, a halogen atom, =O, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 -C 20 cycloalkyl group , C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryloxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 It is selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group and a ligand having a structure of Formula 7 below, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 - Each C 20 alkoxy group may be independently unsubstituted or substituted with at least one Q 4 ; t is an integer from 0 to 6; Q 4 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group; In Formulas 4 to 6, an asterisk represents a connection site, respectively.

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112021120535913-pat00020
Figure 112021120535913-pat00020

화학식 7에서, R31 내지 R33은 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q5로 치환될 수 있음; 별표는 화학식 6의 M4에 연결되는 부위를 나타냄; Q5는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.In Formula 7, R 31 to R 33 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 - C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently may be unsubstituted or substituted with at least one Q 5 ; An asterisk indicates a site connected to M 4 in formula (6); Q 5 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

예시적인 측면에서, 금속 함유 화합물은 동일 원소 또는 복수 개 종류의 원소의 원자가 3개 이상 모여 하나의 덩어리로 결합된 3차원 구조를 갖는 금속 클러스터 및/또는 금속-옥소(도 2에서 OR로 표시) 클러스터 화합물일 수 있다. 예를 들어, 클러스터 화합물은 3개 이상의 복수 개의 원소가 고리 모양 또는 비-고리 모양의 그룹을 이루고, 상기 고리 모양 또는 비-고리 모양의 그룹이 복수 개 모여 송이 모양(bundle)을 이루는 3차원 구조를 갖는 화합물일 수 있다. In an exemplary aspect, the metal-containing compound is a metal cluster and/or metal-oxo (indicated by OR in FIG. 2) having a three-dimensional structure in which three or more atoms of the same element or a plurality of kinds of elements are gathered and combined into one mass. It may be a cluster compound. For example, the cluster compound has a three-dimensional structure in which three or more elements form a ring-shaped or non-cyclic group, and a plurality of the ring-shaped or non-cyclic groups form a cluster. It may be a compound having

금속 함유 화합물은 화학식 2로 표시되는 적어도 하나의 리간드를 더욱 포함할 수 있다. 선택적으로, 금속 함유 화합물은 다면체 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 다면체 구조는 8면체(octahedron), 10면체(decahedron), 12면체(dodecahedron), 20면체(icosahedron), 또는 24면체(trisoctahedron)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The metal-containing compound may further include at least one ligand represented by Formula (2). Optionally, the metal-containing compound may have a polyhedral structure. For example, the polyhedron structure may be, but is not limited to, an octahedron, a decahedron, a dodecahedron, an icosahedron, or a trisoctahedron.

예시적인 측면에서, 화학식 1, 화학식 2, 화학식 6에서 M1, M2, M3 및 M4가 금속 성분인 경우, 금속 성분(도 2에서 M으로 표시함)은 알칼리금속, 알칼리토 금속, 전이금속, 전이후 금속, 준금속 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 금속 함유 화합물의 금속 성분은 Li, Al, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In an exemplary aspect, when M 1 , M 2 , M 3 and M 4 in Formula 1, Formula 2, and Formula 6 are metal components, the metal component (indicated as M in FIG. 2 ) is an alkali metal, an alkaline earth metal, It may be selected from the group consisting of transition metals, post-transition metals, metalloids, and combinations thereof. For example, the metal component of the metal-containing compound is Li, Al, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo , Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po and combinations thereof It can be selected from the group consisting of.

선택적인 측면에서, 금속 함유 화합물 중의 금속 성분은 주기율표 3족 내지 16족에 속하는 적어도 1종의 금속일 수 있다. 다른 선택적인 측면에서, 금속 함유 화합물 중의 금속 성분은 주기율표 3주기 내지 6주기에 속하는 적어도 1종의 금속일 수 있다. 또 다른 선택적인 측면에서, 금속 함유 화합물 중의 금속 성분은 주기율표 3주기 내지 6주기에 속하며, 4족, 6족, 13족 내지 16족에 속하는 적어도 1종의 금속일 수 있다. In an optional aspect, the metal component in the metal-containing compound may be at least one metal belonging to Groups 3 to 16 of the Periodic Table. In another optional aspect, the metal component in the metal-containing compound may be at least one metal belonging to Periods 3 to 6 of the Periodic Table. In another optional aspect, the metal component in the metal-containing compound may be at least one metal belonging to Periods 3 to 6 of the Periodic Table, and Groups 4, 6, and 13 to 16 of the Periodic Table.

다른 예시적인 측면에서, 금속 함유 화합물 중의 금속 성분은 Zr, Ti, Al, Ga, Hf, In, Sn, Sb, W, Tl, Pb, Bi, Po 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 금속 함유 화합물 중의 금속 성분은 Zr, Ti, Al, Hf, In, Sn 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In another exemplary aspect, the metal component in the metal-containing compound may be selected from the group consisting of Zr, Ti, Al, Ga, Hf, In, Sn, Sb, W, Tl, Pb, Bi, Po, and combinations thereof. there is. For example, the metal component in the metal-containing compound may be selected from the group consisting of Zr, Ti, Al, Hf, In, Sn, and combinations thereof, but is not limited thereto.

화학식 1에 나타낸 바와 같이, 클러스터 화합물일 수 있는 금속 함유 화합물에서 금속 성분은 하나 또는 둘 이상의 복수 개일 수 있다. 복수 개의 금속은 서로 같거나 상이할 수 있다. 또한, 금속 함유 화합물은 금속에 결합된 1개 이상의 유기 치환기(OR 또는 L1 및 L2와 같은 리간드)를 가질 수 있으며, 금속-산소 사이의 옥소 결합 및/또는 필요에 따라 금속과 유기 치환기 내의 탄소가 결합된 금속-탄소 결합을 포함할 수 있다. As shown in Formula 1, in the metal-containing compound which may be a cluster compound, the metal component may be one or a plurality of two or more. The plurality of metals may be the same as or different from each other. In addition, metal-containing compounds may have one or more organic substituents bonded to the metal (OR or ligands such as L 1 and L 2 ), oxo bonds between metal-oxygen and/or optionally within the metal and organic substituents. It may include a metal-carbon bond to which carbon is bonded.

다른 예시적인 측면에 따르면, 화학식 1에서 R이 C1-C30 하이드로카빌기인 경우, R은 C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C3-C30 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기, C4-C30 헤테로 아릴 알킬기, 카르보닐기, 카르복시기, 에스테르기, 아마이드기로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. According to another exemplary aspect, when R in Formula 1 is a C 1 -C 30 hydrocarbyl group, R is a C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 3 -C 30 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 hetero aryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 hetero aryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group, C 4 -C 30 heteroaryl alkyl group , it may be selected from the group consisting of a carbonyl group, a carboxy group, an ester group, and an amide group.

예를 들어, 화학식 1 내지 화학식 7에서, R, R1 내지 R4, R11 내지 R14, R21, R22, R31 내지 R33 및 L6를 각각 구성할 수 있는 C1-C20 알킬기는 선형 또는 분지된 알킬기를 포함하며, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, sec-펜틸, 네오펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 테트라데실, 헥사데실을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. For example, in Formulas 1 to 7, R, R 1 to R 4 , R 11 to R 14 , R 21 , R 22 , R 31 to R 33 and L 6 C 1 -C 20 that may each constitute Alkyl groups include linear or branched alkyl groups and include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, sec-pentyl, neopentyl. , hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, but is not limited thereto.

화학식 1 내지 화학식 7에서, R, R1 내지 R4, R11 내지 R14, R21, R22, R31 내지 R33 및 L6를 각각 구성할 수 있는 C2-C20 알케닐기는 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지는 선형 또는 분지된 탄화수소기이다. 화학식 1 내지 화학식 7에서, R, R1 내지 R4, R11 내지 R14, R21, R22, R31 내지 R33 및 L6를 각각 구성할 수 있는 C2-C20 알키닐기는 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합을 가지는 선형 또는 분지된 탄화수소기이다. In Formulas 1 to 7, R, R 1 to R 4 , R 11 to R 14 , R 21 , R 22 , R 31 to R 33 and a C 2 -C 20 alkenyl group that may each constitute L 6 are at least It is a linear or branched hydrocarbon group having one carbon-carbon double bond. In Formulas 1 to 7, R, R 1 to R 4 , R 11 to R 14 , R 21 , R 22 , R 31 to R 33 and L 6 A C 2 -C 20 alkynyl group that may each constitute at least It is a linear or branched hydrocarbon group having one carbon-carbon triple bond.

화학식 1 내지 화학식 7에서, R, R1 내지 R4, R11 내지 R14, R21, R22, R31 내지 R33 및 L6를 각각 구성할 수 있는 C1-C20 알콕시기는 에테르 결합을 통하여 전술한 선형 또는 분지된 알킬기가 연결된 탄화수소기이다. 알콕시기는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시 및 tert-부톡시를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In Formulas 1 to 7, R, R 1 to R 4 , R 11 to R 14 , R 21 , R 22 , R 31 to R 33 and L 6 A C 1 -C 20 alkoxy group that may each constitute an ether bond It is a hydrocarbon group to which the aforementioned linear or branched alkyl group is connected through. Alkoxy groups may include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, butoxy and tert-butoxy.

화학식 1 내지 화학식 7에서, R, R1 내지 R4, R11 내지 R14, R21, R22, R31 내지 R33 및 L6를 각각 구성할 수 있는 C3-C20 사이클로 알킬기는 비-방향족 탄소계 고리 화합물로서, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실,노르보닐(norbonyl)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. In Formulas 1 to 7, R, R 1 to R 4 , R 11 to R 14 , R 21 , R 22 , R 31 to R 33 and L 6 C 3 -C 20 cycloalkyl groups that may each constitute a ratio -Aromatic carbon-based ring compound, including, but not limited to, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, norbonyl.

화학식 1 내지 화학식 7에서, R, R1 내지 R4, R11 내지 R14, R21, R22, R31 내지 R33 및 L6를 각각 구성할 수 있는 C6-C30 아릴기는 각각 독립적으로 페닐, 바이페닐, 터페닐, 나프틸, 안트라세닐, 펜탄레닐, 인데닐, 인데노인데닐, 헵탈레닐, 바이페닐레닐, 인다세닐, 페날레닐, 페난트레닐, 벤조페난트레닐, 디벤조페난트레닐, 아줄레닐, 파이레닐, 플루오란테닐, 트리페닐레닐, 크라이세닐, 테트라페닐, 테트라세닐, 플레이다에닐, 파이세닐, 펜타페닐, 펜타세닐, 플루오레닐, 인데노플루오레닐 또는 스파이로 플루오레닐과 같은 축합되지 않거나 축합된(fused) 아릴기일 수 있다.In Formulas 1 to 7, R, R 1 to R 4 , R 11 to R 14 , R 21 , R 22 , R 31 to R 33 and C 6 -C 30 aryl groups that may constitute L 6 are each independently Rhophenyl, biphenyl, terphenyl, naphthyl, anthracenyl, pentalenyl, indenyl, indenoindenyl, heptalenyl, biphenylenyl, indacenyl, phenalenyl, phenanthrenyl, benzophenanthrenyl, dibenzophenane Trenyl, azulenyl, pyrenyl, fluoranthenyl, triphenylenyl, chrysenyl, tetraphenyl, tetracenyl, pleidaenyl, pycenyl, pentaphenyl, pentacenyl, fluorenyl, indenofluorenyl or an uncondensed or fused aryl group such as spiro fluorenyl.

또한, 화학식 1 내지 화학식 7에서, R, R1 내지 R4, R11 내지 R14, R21, R22, R31 내지 R33 및 L6를 각각 구성할 수 있는 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 피롤릴, 피리디닐, 피리미디닐, 피라지닐, 피리다지닐, 트리아지닐, 테트라지닐, 이미다졸일, 피라졸일, 인돌일, 이소인돌일, 인다졸일, 인돌리지닐, 피롤리지닐, 카바졸일, 벤조카바졸일, 디벤조카바졸일, 인돌로카바졸일, 인데노카바졸일, 벤조퓨로카바졸일, 벤조티에노카바졸일, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 프탈라지닐, 퀴녹살리닐, 시놀리닐, 퀴나졸리닐, 퀴노졸리닐, 퀴놀리지닐, 퓨리닐, 벤조퀴놀리닐, 벤조이소퀴놀리닐, 벤조퀴나졸리닐, 벤조퀴녹살리닐, 아크리디닐, 페난트롤리닐, 페리미디닐, 페난트리디닐, 프테리디닐, 나프타리디닐, 퓨라닐, 파이라닐, 옥사지닐, 옥사졸일, 옥사디아졸일, 트리아졸일, 디옥시닐, 벤조퓨라닐, 디벤조퓨라닐, 티오파이라닐, 잔테닐, 크로메닐, 이소크로메닐, 티오아지닐, 티오페닐, 벤조티오페닐, 디벤조티오페닐, 디퓨로피라지닐, 벤조퓨로디벤조퓨라닐, 벤조티에노벤조티오페닐, 벤조티에노디벤조티오페닐, 벤조티에노벤조퓨라닐, 벤조티에노디벤조퓨라닐 또는 N-치환된 스파이로 플루오레닐과 같은 축합되지 않거나 축합된 헤테로 아릴기일 수 있다.In addition, in Formulas 1 to 7, R, R 1 to R 4 , R 11 to R 14 , R 21 , R 22 , R 31 to R 33 and L 6 C 3 -C 30 heteroaryl that may each constitute each group is independently pyrrolyl, pyridinyl, pyrimidinyl, pyrazinyl, pyridazinyl, triazinyl, tetrazinyl, imidazolyl, pyrazolyl, indolyl, isoindolyl, indazolyl, indolizinyl, pyrrolyl Zinyl, carbazolyl, benzocarbazolyl, dibenzocarbazolyl, indolocarbazolyl, indenocarbazolyl, benzofurocarbazolyl, benzothienocarbazolyl, quinolinyl, isoquinolinyl, phthalazinyl, quinoc Salinyl, cinolinyl, quinazolinyl, quinozolinyl, quinolinyl, purinyl, benzoquinolinyl, benzoisoquinolinyl, benzoquinazolinyl, benzoquinoxalinyl, acridinyl, phenanthrolinyl , ferimidinyl, phenanthridinyl, pteridinyl, naphtharidinyl, furanyl, pyranyl, oxazinyl, oxazolyl, oxadiazolyl, triazolyl, deoxynyl, benzofuranyl, dibenzofuranyl, Thiophyranyl, xanthenyl, chromenyl, isochromenyl, thioazinyl, thiophenyl, benzothiophenyl, dibenzothiophenyl, difuropyrazinyl, benzofurodibenzofuranyl, benzothienobenzothiophenyl, uncondensed or fused heteroaryl groups such as benzothienodibenzothiophenyl, benzothienobenzofuranyl, benzothienodibenzofuranyl or N-substituted spiro fluorenyl.

상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, 상기 C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 적어도 하나의 1가 또는 2가 카르보닐기, 예를 들어 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기가 사슬 중간 또는 사슬 말단에 치환될 수 있다. The C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently unsubstituted or at least one monovalent or divalent carbonyl group , for example, a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group may be substituted in the middle of the chain or at the end of the chain.

한편, 화학식 4에서 L4 및 L6일 수 있는 C1-C20 알킬렌기, 탄소-탄소 이중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기, 탄소-탄소 삼중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기, C3-C20 사이클로 알킬렌기, C6-C30 아릴렌기, C3-C30 헤테로 아릴렌기는 각각 전술한 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 사이클로 알킬기, 아릴기 및 헤테로 아릴기에 각각 대응되는 2가 유기기일 수 있다. C1-C20 알킬렌기, 탄소-탄소 이중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기, 탄소-탄소 삼중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 전술한 적어도 하나의 카르보닐기로 치환될 수 있다. Meanwhile, in Formula 4, L 4 and L 6 may be a C 1 -C 20 alkylene group, a C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon double bond, or a C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon triple bond. , C 3 -C 20 cycloalkylene group, C 6 -C 30 arylene group, C 3 -C 30 hetero arylene group respectively corresponding to the aforementioned alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, cycloalkyl group, aryl group and heteroaryl group, respectively It may be a divalent organic group. A C 1 -C 20 alkylene group, a C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon double bond, and a C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon triple bond are each independently unsubstituted or at least one It may be substituted with a carbonyl group.

다른 선택적인 측면에서, 화학식 1에서 m은 1 내지 10, 예를 들어 1 내지 5 또는 1 내지 2의 정수이고, n은 0 내지 10, 예를 들어 0 내지 5 또는 0 내지 2의 정수일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또 다른 선택적인 측면에서, 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 6에서 p, q, r 및 t는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수, 예를 들어 0 내지 2의 정수일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또 다른 선택적인 측면에서 화학식 5에서 s는 1 내지 100의 정수, 예를 들어 1 내지 50의 정수 또는 1 내지 10의 정수일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In another optional aspect, in Formula 1, m may be an integer from 1 to 10, such as 1 to 5 or 1 to 2, and n may be an integer from 0 to 10, such as 0 to 5 or 0 to 2, However, the present invention is not limited thereto. In another optional aspect, in Formulas 1, 2, and 6, p, q, r and t may each independently be an integer of 0 to 4, for example, an integer of 0 to 2, but is not limited thereto. In another optional aspect, in Formula 5, s may be an integer of 1 to 100, for example, an integer of 1 to 50, or an integer of 1 to 10, but is not limited thereto.

하나의 예시적인 측면에서, 화학식 1의 구조를 가질 수 있는 금속 함유 화합물 중에서 금속 성분의 함량은 5 내지 70 중량%, 예를 들어 10 내지 40 중량% 또는 10 내지 30 중량%일 수 있다. 금속 함유 화합물 중에 금속 성분의 함량이 5 중량% 미만인 경우, 하드마스크 막의 식각 내성이 떨어지며, 후술하는 레이저 조사 공정에 의해서도 충분히 향상된 식각 내성을 구현하기 어려울 수 있다. 반면, 금속 함유 화합물 중에 금속 성분의 함량이 70 중량%을 초과하는 경우, 유기 용매에 대한 용해도가 저하될 수 있으며, 열처리 공정이나 레이저 조사 공정에 의해 제조된 하드마스크 막에서 크랙 현상이 발생할 수 있다. In one exemplary aspect, the content of the metal component in the metal-containing compound that may have the structure of Formula 1 may be 5 to 70% by weight, for example, 10 to 40% by weight or 10 to 30% by weight. When the content of the metal component in the metal-containing compound is less than 5% by weight, the etching resistance of the hard mask layer is deteriorated, and it may be difficult to achieve sufficiently improved etching resistance even by a laser irradiation process to be described later. On the other hand, when the content of the metal component in the metal-containing compound exceeds 70% by weight, solubility in an organic solvent may decrease, and cracks may occur in the hardmask film manufactured by the heat treatment process or the laser irradiation process. .

화학식 1의 구조를 가질 수 있는 금속 함유 화합물 중에서 탄소 성분의 함량은 10 내지 60 중량%, 예를 들어 20 내지 50 중량%일 수 있다. 금속 함유 화합물 중에 탄소 성분의 함량이 10 중량% 미만인 경우, 유기 용매에 대한 용해도가 저하될 수 있다. 금속 함유 화합물 중에 탄소 성분의 함량이 60 중량%를 초과하는 경우, 금속 성분의 함량 대비 탄소 성분의 함량이 지나치게 많아져서 식각 내성이 저하될 수 있다. The content of the carbon component in the metal-containing compound that may have the structure of Formula 1 may be 10 to 60 wt%, for example, 20 to 50 wt%. When the content of the carbon component in the metal-containing compound is less than 10% by weight, solubility in an organic solvent may decrease. When the content of the carbon component in the metal-containing compound exceeds 60% by weight, the content of the carbon component relative to the content of the metal component is excessively increased, so that the etching resistance may be reduced.

화학식 1의 구조를 가질 수 있는 금속 함유 화합물 중에서 산소 성분의 함량은 10 내지 60 중량%, 예를 들어 30 내지 50 중량%일 수 있다. 금속 함유 화합물 중에 산소 성분의 함량이 10 중량% 미만인 경우, 금속 안정화 효과가 저하되어, 하드마스크 형성용 조성물(20A)의 보관 안정성이 저하될 뿐만 아니라, 금속 함유 화합물의 용해도가 저하될 수 있다. 금속 함유 화합물 중에 산소 성분의 함량이 60 중량%를 초과하는 경우, 식각 내성이 악화될 수 있다. The content of the oxygen component in the metal-containing compound which may have the structure of Formula 1 may be 10 to 60 wt%, for example, 30 to 50 wt%. When the content of the oxygen component in the metal-containing compound is less than 10% by weight, the metal stabilization effect is reduced, and storage stability of the composition 20A for forming a hard mask may be reduced, as well as the solubility of the metal-containing compound may be reduced. When the content of the oxygen component in the metal-containing compound exceeds 60% by weight, etching resistance may deteriorate.

하드마스크 형성용 조성물(20A)은 전술한 금속 함유 화합물 및 후술하는 두께 증진용 화합물을 분산, 용해시킬 수 있는 유기 용매를 포함할 수 있다. 유기 용매는 알코올계 유기 용매, 에스테르계 유기 용매, 케톤계 유기 용매, 디케톤계 유기 용매, 카르복시산계 유기 용매, 아미드계 유기 용매, 방향족계 유기 용매 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로, 유기 용매는 저급 알코올(C1-C6), 예를 들어, 이소프로판올, n-부탄올, t-부탄올, 1-펜탄올 및 4-메틸-2-펜탄올; 글리콜류, 예를 들어, 에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜; 디케톤, 예를 들어, 디아세틸, 아세틸아세톤, 및 헥산-2,5-디온; 글리콜에테르 유도체, 예를 들어, 에틸 셀로솔브, 메틸 셀로솔브, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디프로필렌글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르, 또는 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르; 글리콜 에테르 에스테르 유도체, 예를 들어, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 메틸 셀로솔브 아세테이트, 또는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트; 카르복시산염, 예를 들어, 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트 및 아밀 아세테이트; 2염기산의 카르복시산염, 예를 들어, 디에틸옥실레이트 및 디에틸말로네이트; 글리콜의 디카르복시산염, 예를 들어, 에틸렌글리콜 디아세테이트 및 프로필렌글리콜 디아세테이트; 하이드록시 카르복시산염, 예를 들어, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 에틸글리콜레이트, 및 에틸-3-하이드록시 프로피오네이트; 케톤 에스테르, 예를 들어, 메틸 피루베이트 또는 에틸 피루베이트; 알콕시 알코올, 예를 들어, 1-메톡시-2-프로판올, 2-메톡시에탄올, 에톡시에탄올, 알콕시카르복시산 에스테르, 예컨대 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 에틸 2-히드록시-2-메틸프로피오네이트, 또는 메틸에톡시프로피오네이트; 케톤 유도체, 예를 들어, 메틸 에틸 케톤, 아세틸 아세톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논 또는 2-헵타논; 케톤 에테르 유도체, 예를 들어, 디아세톤 알코올 메틸 에테르; 케톤 알코올 유도체, 예를 들어, 아세톨 또는 디아세톤 알코올; 락톤, 예를 들어, 부티로락톤 및 감마-벨라로 락톤; 아미드 유도체, 예를 들어, 디메틸아세트아미드 또는 디메틸포름아미드, 방향족 용매, 예를 들어, 아니솔, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. The composition 20A for forming a hard mask may include an organic solvent capable of dispersing and dissolving the metal-containing compound and the compound for thickness enhancement to be described later. The organic solvent may include an alcohol-based organic solvent, an ester-based organic solvent, a ketone-based organic solvent, a diketone-based organic solvent, a carboxylic acid-based organic solvent, an amide-based organic solvent, an aromatic-based organic solvent, and combinations thereof. Specifically, the organic solvent is a lower alcohol (C 1 -C 6 ), such as isopropanol, n-butanol, t-butanol, 1-pentanol and 4-methyl-2-pentanol; glycols such as ethylene glycol and propylene glycol; diketones such as diacetyl, acetylacetone, and hexane-2,5-dione; glycol ether derivatives such as ethyl cellosolve, methyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, propylene glycol n-propyl ether, or diethylene glycol dimethyl ether; glycol ether ester derivatives such as ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, or propylene glycol monomethyl ether acetate; carboxylates such as ethyl acetate, n-butyl acetate and amyl acetate; carboxylates of dibasic acids such as diethyloxylate and diethylmalonate; dicarboxylates of glycols such as ethylene glycol diacetate and propylene glycol diacetate; hydroxy carboxylates such as methyllactate, ethyllactate, ethylglycolate, and ethyl-3-hydroxy propionate; ketone esters such as methyl pyruvate or ethyl pyruvate; Alkoxy alcohols such as 1-methoxy-2-propanol, 2-methoxyethanol, ethoxyethanol, alkoxycarboxylic acid esters such as methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, or methylethoxypropionate; ketone derivatives such as methyl ethyl ketone, acetyl acetone, cyclopentanone, cyclohexanone or 2-heptanone; ketone ether derivatives such as diacetone alcohol methyl ether; ketone alcohol derivatives such as acetol or diacetone alcohol; lactones such as butyrolactone and gamma-bellarolactone; amide derivatives such as dimethylacetamide or dimethylformamide, aromatic solvents such as anisole, and combinations thereof.

선택적인 측면에서, 하드마스크 형성용 조성물(20A)은 두께 증진용 화합물을 더욱 포함할 수 있다. 두께 증진용 화합물을 포함하여, 하드마스크 막을 형성하는 경화 과정에서 하드마스크 형성용 조성물(20A)의 두께가 감소하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 예시적인 측면에서, 두께 증진용 화합물은 하기 화학식 8의 반복구조를 가지는 유기 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In an optional aspect, the composition 20A for forming a hard mask may further include a compound for enhancing thickness. By including the compound for enhancing the thickness, it is possible to prevent or minimize the reduction in the thickness of the composition 20A for forming the hard mask during the curing process of forming the hard mask film. In an exemplary aspect, the compound for enhancing the thickness may include an organic compound having a repeating structure of Formula 8 below, but is not limited thereto.

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112021120535913-pat00021
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화학식 8에서 R41 및 R42는 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q6로 치환될 수 있음; R43 및 R44는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q7로 치환될 수 있음; L7은 하기 화학식 9에서 선택되는 연결기임; B는 하기 화학식 10에서 선택됨; Q6 및 Q7는 각각 독립적으로 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.In Formula 8, R 41 and R 42 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 -C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 hetero aryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 heteroaryl alkyl group and the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently unsubstituted or substituted with at least one Q 6 ; R 43 and R 44 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, a C 3 -C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 hetero aryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 hetero aryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 hetero It is selected from the group consisting of an aryl alkyl group, and the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently unsubstituted or substituted with at least one Q 7 . has exist; L 7 is a linking group selected from the following formula (9); B is selected from the following formula (10); Q 6 and Q 7 are each independently selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

[화학식 9][Formula 9]

Figure 112021120535913-pat00022
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Figure 112021120535913-pat00023
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Figure 112021120535913-pat00024
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[화학식 10][Formula 10]

Figure 112021120535913-pat00025
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Figure 112021120535913-pat00026
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화학식 9에서 Y는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 니트릴기, 카르복시기, 나이트로기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, 아미노기, C1-C20 알킬 아미노기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q8로 치환될 수 있음; Q8은 각각 독립적으로 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.In Formula 9, Y is each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitrile group, a carboxy group, a nitro group, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, Amino group, C 1 -C 20 alkyl amino group, C 3 -C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryloxy group, C 7 -C 30 It is selected from the group consisting of an aryl alkyl group and a C 4 -C 30 heteroaryl alkyl group, and the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently unsubstituted or may be substituted with at least one Q 8 ; Q 8 is each independently selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

화학식 10에서 Z는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q9로 치환될 수 있음; Q9은 각각 독립적으로 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.In Formula 10, each Z is independently a hydrogen atom, a halogen atom, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, a C 3 -C 20 cycloalkyl group, and a C 6 -C 30 selected from the group consisting of an aryl group, a C 6 -C 30 aryloxy group, a C 3 -C 30 heteroaryloxy group, a C 7 -C 30 aryl alkyl group and a C 4 -C 30 heteroaryl alkyl group, wherein the C 1 - The C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group and the C 1 -C 20 alkoxy group may each independently be unsubstituted or substituted with at least one Q 9 ; Q 9 is each independently selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.

화학식 9와 화학식 10에서 별표는 연결 부위를 나타냄. In Formulas 9 and 10, an asterisk indicates a connection site.

예시적인 측면에서, 하드마스크 형성용 조성물(20A) 중에 두께 증진용 화합물은 전술한 금속 함유 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부, 예를 들어, 1 내지 10 중량부의 비율로 첨가될 수 있다. 두께 증진용 화합물의 함량이 금속 함유 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 미만인 경우, 하드마스크 막의 두께 감소 억제 효과가 미비할 수 있다. 두께 증진용 화합물의 함량이 금속 함유 화합물 100 중량부에 대하여 20 중량부를 초과하는 경우, 하드마스크 막에 유기 성분의 함량이 지나치게 증가하면서, 식각 내성이 저하될 수 있다. In an exemplary aspect, the compound for enhancing the thickness in the composition 20A for forming a hard mask may be added in an amount of 0.1 to 20 parts by weight, for example, 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the above-described metal-containing compound. . When the content of the compound for enhancing the thickness is less than 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal-containing compound, the effect of inhibiting the thickness reduction of the hard mask film may be insignificant. When the content of the compound for enhancing the thickness exceeds 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal-containing compound, the content of the organic component in the hardmask layer is excessively increased, and etching resistance may decrease.

하드마스크 형성용 조성물(20A)이 레지스트 하층막으로 사용되는 경우, 하드마스크 형성용 조성물(20A)은 폴리올, 계면활성제, 밀착성 개량제, 가교제, 열산발생제, 안정화제, 레벨링제 및 소포제와 같은 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. When the composition 20A for forming a hard mask is used as a resist underlayer, the composition 20A for forming a hard mask includes additives such as polyols, surfactants, adhesion improvers, crosslinking agents, thermal acid generators, stabilizers, leveling agents, and antifoaming agents. may further include.

예를 들어, 폴리올(polyol)은 250℃ 이상, 예를 들어 300℃ 이상의 비등점을 가지며, 500 이하, 예를 들어 300 이하의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 폴리올은 글리세롤, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 글리세롤 프로폭실레이트, 펜타에리스리톨 에톡실레이트, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. For example, the polyol may have a boiling point of 250° C. or more, for example 300° C. or more, and a weight average molecular weight of 500 or less, for example 300 or less. The polyol may be selected from the group consisting of glycerol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, neopentyl glycol, glycerol propoxylate, pentaerythritol ethoxylate, diethanolamine, triethanolamine, and combinations thereof, but is not limited thereto. does not

계면활성제(surfactant)는 하드마스크 막 형성용 조성물(20A)과 기판(10) 사이의 밀착 특성을 개선한다. 사용될 수 있는 계면활성제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성 및 실리콘 계면활성제 등을 1종 또는 2종 이상 병용할 수 있다. 일례로, 계면활성제는 플루오로알킬계 화합물과 같은 불소계 계면활성제, 알킬벤젠설폰산염, 알킬피리디늄염, 폴리에틸렌글리콜, 제4급 암모늄염, 실리콘계 계면활성제 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 계면활성제 또는 레벨링제는 폴리에틸렌글리콜 도데실에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일에테르, 폴리에틸렌글리콜 옥타데실에테르, 폴리에틸렌글리콜 tert-옥틸페닐에테르 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The surfactant improves adhesion properties between the composition 20A for forming a hard mask film and the substrate 10 . The type of surfactant that can be used is not particularly limited, and one or two or more types of nonionic surfactants, cationic surfactants, anionic surfactants and silicone surfactants may be used in combination. For example, the surfactant may include a fluorine-based surfactant such as a fluoroalkyl-based compound, an alkylbenzenesulfonate, an alkylpyridinium salt, polyethylene glycol, a quaternary ammonium salt, a silicone-based surfactant, and combinations thereof. More specifically, the surfactant or leveling agent may include, but is not limited to, polyethylene glycol dodecyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyethylene glycol octadecyl ether, polyethylene glycol tert-octylphenyl ether, and combinations thereof. .

가교제(cross-linking agent)는 금속 함유 화합물 사이의 가교 결합 반응을 유도한다. 가교제는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 멜라민계, 치환요소계 및/또는 이들의 폴리머계 등을 들 수 있다. 예를 들어, 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.Cross-linking agents induce cross-linking reactions between metal-containing compounds. The crosslinking agent is not particularly limited, and examples thereof include melamine-based, substituted urea-based and/or polymer-based agents thereof. For example, as a crosslinking agent having at least two crosslinking substituents, for example, methoxymethylated glycouryl, butoxymethylated glycouryl, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzoguanamine, butoxy A compound such as methylated benzoguanamine, methoxymethylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or butoxymethylated thiourea may be used.

선택적으로, 가교제는 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. Optionally, a crosslinking agent having high heat resistance may be used as the crosslinking agent. As a crosslinking agent with high heat resistance, a compound containing a crosslinking substituent having an aromatic ring (eg, a benzene ring, a naphthalene ring) in the molecule can be used.

열산발생제는 코팅된 하드마스크 형성용 조성물이 경화될 때 금속 함유 화합물 사이의 가교 반응을 도울 수 있다. 예시적으로, 열산발생제는 90℃ 이상, 예를 들어 120℃ 이상, 또는 150℃ 이상의 온도에서 활성화될 수 있다. 열산발생제는 금속 무함유 설포늄 염 및 요오도늄 염, 예를 들어, 강한 비 친핵성 산의 트리아릴설포늄, 디알킬아릴설포늄, 및 디아릴알킬설포늄 염; 강한 비 친핵성 산의 알킬아릴요오도늄, 디아릴요오도늄 염; 및 강한 비 친핵성 산의 암모늄, 알킬암모늄, 디알킬암모늄, 트리알킬암모늄, 테트라알킬암모늄 염을 포함한다. 선택적인 측면에서, 열산발생제는 디아릴요오도늄 퍼플루오로알킬술포네이트, 디아릴요오도늄 트리스(플루오로알킬술포닐)메티드, 디아릴요오도늄 비스(플루오로알킬술포닐)메티드, 디아릴요오도늄 비스(플루오로알킬술포닐)이미드, 디아릴요오도늄 또는 4차 암모늄 퍼플루오로알킬술포네이트가 포함된다. The thermal acid generator may help a crosslinking reaction between the metal-containing compound when the coated composition for forming a hard mask is cured. Illustratively, the thermal acid generator may be activated at a temperature of 90 °C or higher, for example 120 °C or higher, or 150 °C or higher. Thermal acid generators include metal-free sulfonium salts and iodonium salts, such as triarylsulfonium, dialkylarylsulfonium, and diarylalkylsulfonium salts of strongly non-nucleophilic acids; alkylaryliodonium, diaryliodonium salts of strongly non-nucleophilic acids; and ammonium, alkylammonium, dialkylammonium, trialkylammonium, tetraalkylammonium salts of strongly non-nucleophilic acids. In an optional aspect, the thermal acid generator is diaryliodonium perfluoroalkylsulfonate, diaryliodonium tris(fluoroalkylsulfonyl)methide, diaryliodonium bis(fluoroalkylsulfonyl) methide, diaryliodonium bis(fluoroalkylsulfonyl)imide, diaryliodonium or quaternary ammonium perfluoroalkylsulfonate.

전술한 첨가제의 함량은 하드마스크 막의 물성을 증진시킬 수 있다면 특별히 한정되지는 않지만, 하드마스크 형성용 조성물 100 중량부에 대하여 0.001 내지 40 중량부, 예를 들어, 0.01 내지 30 중량부, 0.1 내지 20 중량부, 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. The content of the above-mentioned additives is not particularly limited as long as the physical properties of the hard mask film can be improved, but 0.001 to 40 parts by weight, for example, 0.01 to 30 parts by weight, 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition for forming a hard mask. It may be included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight.

기판(10)에 하드마스크 형성용 조성물(20A)을 코팅하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 일례로, 기판(10)에 하드마스크 형성용 조성물(20A)을 코팅하는 방법은 중앙 적하 스핀법 등과 같은 스핀 코팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이딩, 커튼 코팅, 롤러 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 바 코팅, 토출 노즐식 코팅과 같은 슬릿 노즐을 이용한 슬릿 코팅 등의 방법을 이용할 수 있으며, 2가지 이상의 코팅 방법을 조합하여 코팅할 수 있다. A method of coating the composition 20A for forming a hard mask on the substrate 10 is not particularly limited. As an example, the method of coating the composition 20A for forming a hard mask on the substrate 10 is spin coating such as a central drop spin method, slot die coating, doctor blading, curtain coating, roller coating, spray coating, dip coating, A method such as slit coating using a slit nozzle such as bar coating or discharge nozzle type coating may be used, and two or more coating methods may be combined for coating.

예를 들어, 스핀 코팅을 이용하여 하드마스크 형성용 조성물(20A)을 500 내지 4000 rpm의 속도로 15 내지 90초 동안 스피닝시켜 기판(10)에 코팅할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 코팅된 하드마스크 형성용 조성물(20)의 두께는 코팅 방법, 하드마스크 형성용 조성물(20A) 중의 고형분의 농도, 점도 등에 따라 달라질 수 있지만, 50 내지 2000 ㎚, 예를 들어 50 내지 500 nm 또는 100 내지 300 nm의 두께로 코팅될 수 있다. For example, the composition 20A for forming a hard mask may be coated on the substrate 10 by spinning the composition 20A for forming a hard mask at a speed of 500 to 4000 rpm for 15 to 90 seconds using spin coating, but is not limited thereto. At this time, the thickness of the coated composition 20 for forming a hard mask may vary depending on the coating method, the concentration of solids in the composition 20A for forming a hard mask, viscosity, etc., but 50 to 2000 nm, for example 50 to 500 nm Alternatively, it may be coated to a thickness of 100 to 300 nm.

기판(10)에 하드마스크 형성용 조성물(20A)을 코팅한 뒤, 선택적으로 도 3에 나타낸 바와 같이, 하드마스크 형성용 조성물에 열처리를 수행하여, 금속 함유 화합물이 1차적으로 경화된 예비 하드마스크 막(20B)을 형성한다. 열처리에 의하여, 금속 함유 화합물은 부분적으로 경화되어 옥소 결합(-O-)을 통하여 네트워크 구조를 가지면서 연결될 수 있다. After coating the composition 20A for forming a hard mask on the substrate 10, optionally, as shown in FIG. 3, heat treatment is performed on the composition for forming a hard mask, so that the metal-containing compound is primarily cured of a preliminary hard mask. A film 20B is formed. By heat treatment, the metal-containing compound may be partially cured and connected while having a network structure through an oxo bond (-O-).

예비 하드마스크 막(20B)을 형성하기 위한 열처리 공정에서 열처리는 150 내지 500℃, 예를 들어 250 내지 450℃에서 30초 내지 10분, 예를 들어 30초 내지 5분 동안 수행될 수 있다. 예를 들어, 열처리 공정은 핫-플레이트 또는 대류식 오븐을 이용하여 수행되어, 하드마스크 형성용 조성물(20A) 중의 유기 용매를 제거하여, 금속 함유 화합물의 경화를 유도할 수 있다. In the heat treatment process for forming the preliminary hardmask layer 20B, the heat treatment may be performed at 150 to 500° C., for example, at 250 to 450° C. for 30 seconds to 10 minutes, for example, 30 seconds to 5 minutes. For example, the heat treatment process may be performed using a hot-plate or a convection oven to remove the organic solvent in the composition 20A for forming a hard mask to induce curing of the metal-containing compound.

열처리 온도가 150℃ 미만이고/미만이거나, 열처리 시간이 30초 미만인 경우, 금속 함유 화합물이 충분히 경화되지 못할 수 있다. 반면, 열처리 온도가 500℃을 초과하고/초과하거나 열처리 시간이 10분을 초과하는 경우, 하드마스크 막(20B)을 구성하는 금속 함유 화합물의 분자 구조가 붕괴되면서 하드마스크 막(20B)에 크랙이 발생할 수 있다. When the heat treatment temperature is less than 150° C. and/or the heat treatment time is less than 30 seconds, the metal-containing compound may not be sufficiently cured. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 500° C. and/or the heat treatment time exceeds 10 minutes, the molecular structure of the metal-containing compound constituting the hard mask film 20B is collapsed and cracks are formed in the hard mask film 20B. can occur

열처리 공정 이후에도, 예비 하드마스크 막(20B)에는 리간드와 같은 다양한 유기 성분이 잔류한다. 예비 하드마스크 막(20B)에 유기 성분의 함량이 높은 경우, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 식각 공정에서 유기 성분으로 인하여 식각 내성이 저하될 수 있다. 하드마스크 막(20B)에서 유기 성분의 함량을 감소하기 위하여 열처리 온도를 높이거나 열처리 시간을 증가시키는 경우, 가해지는 열 스트레스로 인하여 하드마스크 막(20B)에 크랙이 발생할 수 있다. 또한, 열처리로 인하여 실리콘 웨이퍼와 같은 기판(10)이 수축하면서, 반도체 소자의 생산 수율이 하락할 수 있다.Even after the heat treatment process, various organic components such as ligands remain in the preliminary hardmask layer 20B. When the content of the organic component in the preliminary hardmask layer 20B is high, etching resistance may be reduced due to the organic component in the etching process for forming the resist pattern. When the heat treatment temperature is increased or the heat treatment time is increased to decrease the content of organic components in the hard mask layer 20B, cracks may occur in the hard mask layer 20B due to applied thermal stress. In addition, as the substrate 10 such as a silicon wafer shrinks due to the heat treatment, the production yield of the semiconductor device may decrease.

이에, 본 발명에서는 코팅 공정 이후에 하드마스크 형성용 조성물(20A) 또는 열처리 공정 이후에 예비 하드마스크 막(20B)에 레이저 광을 조사한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 최종적으로 형성된 하드마스크 막(20)에 포함된 금속 함유 화합물 중에서 금속-옥소 결합은 상대적으로 높은 결합 에너지를 가지고 있기 때문에, 레이저 조사에 의하여 금속-옥소 결합은 해리되지 않고 유지된다. 반면, 금속 함유 화합물 중에서 유기기인 리간드를 구성하는 탄소-탄소 결합, 탄소-수소 결합 및/또는 금속-탄소 결합은 상대적으로 낮은 결합 에너지를 가지고 있기 때문에, 레이저 조사에 의하여 이들 결합은 해리된다. 탄소-탄소 결합, 탄소-수소 결합 및 금속-탄소 결합이 해리되면서, 옥소 기가 이들 해리된 결합을 대신하여 금속 성분에 결합된다. Accordingly, in the present invention, laser light is irradiated to the composition for forming a hard mask after the coating process 20A or the preliminary hard mask film 20B after the heat treatment process. 4, since the metal-oxo bond among the metal-containing compounds included in the finally formed hardmask film 20 has a relatively high binding energy, the metal-oxo bond is not dissociated by laser irradiation. maintain. On the other hand, since the carbon-carbon bond, the carbon-hydrogen bond, and/or the metal-carbon bond constituting the ligand, which is an organic group in the metal-containing compound, have a relatively low binding energy, these bonds are dissociated by laser irradiation. As the carbon-carbon bond, the carbon-hydrogen bond, and the metal-carbon bond dissociate, the oxo group is bonded to the metal component in place of these dissociated bonds.

이에 따라, 열처리 공정 이후에 제조된 예비 하드마스크 막(20B)의 조성과 비교하여, 레이저 조사 이후에 최종적으로 형성된 하드마스크 막(20)에서는 상대적으로 금속 성분의 함량 및/또는 산소 성분의 함량이 증가하고, 유기 성분인 탄소 성분의 함량이 감소한다. 식각 내성이 좋지 않은 유기 성분의 함량이 감소하기 때문에, 레이저 조사 공정을 통해 제조된 하드마스크 막(20)의 식각 내성이 향상된다. 이에 따라, 레지스트 패턴을 형성할 때, 패턴의 요철을 최소화할 수 있다. 아울러, 레이저 광을 조사하기 때문에, 하드마스크 막(20)을 구성하는 성분에 가해지는 열 스트레스를 최소화할 수 있어, 하드마스크 막(20)에서 크랙 발생을 방지할 수 있다. Accordingly, compared with the composition of the preliminary hardmask film 20B manufactured after the heat treatment process, the content of the metal component and/or the content of the oxygen component is relatively higher in the hardmask film 20 finally formed after laser irradiation. increases, and the content of the carbon component, which is an organic component, decreases. Since the content of the organic component having poor etch resistance is reduced, the etch resistance of the hardmask film 20 manufactured through the laser irradiation process is improved. Accordingly, when forming the resist pattern, it is possible to minimize the unevenness of the pattern. In addition, since laser light is irradiated, thermal stress applied to components constituting the hardmask film 20 can be minimized, and cracks can be prevented from occurring in the hardmask film 20 .

예시적인 측면에서, 열처리를 수행한 이후 예비 하드마스크 막(20B)에 존재하는 상기 화학식 1의 구조를 가지는 금속 함유 화합물의 경화물 중의 금속 함량과 비교해서, 레이저를 조사한 이후 하드마스크 막(20)에 존재하는 상기 금속 함유 화합물의 경화물 중의 금속 함량은 5 내지 70% 증가할 수 있다. In an exemplary aspect, compared with the metal content in the cured product of the metal-containing compound having the structure of Formula 1 present in the preliminary hardmask film 20B after performing the heat treatment, the hardmask film 20 after laser irradiation The metal content in the cured product of the metal-containing compound present in the compound may be increased by 5 to 70%.

예시적인 측면에서, 최종적으로 제조되는 하드마스크 막(20)을 형성할 수 있도록, 하드마스크 형성용 조성물(20A) 또는 예비 하드마스크 막(20B)에 조사되는 레이저의 파장은 10 내지 700 nm, 예를 들어, 10 내지 400 nm, 또는 13 내지 350 nm일 수 있다. In an exemplary aspect, the wavelength of the laser irradiated to the composition for forming a hard mask ( 20A) or the preliminary hard mask film ( 20B) is 10 to 700 nm, for example, to form the finally manufactured hard mask film ( 20 ). For example, it may be 10-400 nm, or 13-350 nm.

예를 들어, 레이저는 이온 레이저, 분자 레이저, 엑시머 레이저 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 단파장 레이저일 수 있다. 단파장 레이저는 파장이 400 nm 이하인 자외선 영역과 진공 자외선 영역을 가지는 레이저이다. 보다 구체적으로 이온 레이저에 사용되는 광원은 HeCd+(325㎚, 442㎚), Ar2+(351㎚), Kr2+(351㎚), Kr3+(195㎚) 및 이들의 조합일 수 있다. 분자 레이저에 사용되는 광원은 N2(337㎚), H2(125~165, 110~127㎚의 범위에 다수) 및 이들의 조합일 수 있다. 엑시머 레이저에 사용되는 광원은 Xe2 *(176㎚), Kr2 *(146㎚), Arz *(126㎚), XeF*(352㎚), KrF*(249㎚) (*는 여기 상태를 나타냄) 및 이들의 조합일 수 있다. 예시적인 측면에서 레이저는 엑시머 레이저일 수 있다. For example, the laser may be a short-wavelength laser selected from the group consisting of an ion laser, a molecular laser, an excimer laser, and combinations thereof. A short-wavelength laser is a laser having a wavelength of 400 nm or less in an ultraviolet region and a vacuum ultraviolet region. More specifically, the light source used in the ion laser may be HeCd + (325 nm, 442 nm), Ar 2+ (351 nm), Kr 2+ (351 nm), Kr 3+ (195 nm), and combinations thereof. . The light source used in the molecular laser may be N 2 (337 nm), H 2 (a number in the range of 125-165, 110-127 nm), and combinations thereof. The light sources used in excimer lasers are Xe 2 * (176 nm), Kr 2 * (146 nm), Ar z * (126 nm), XeF * (352 nm), KrF * (249 nm) ( * indicates the excited state. shown) and combinations thereof. In an exemplary aspect, the laser may be an excimer laser.

선택적인 측면에서, 레이저를 조사하는 단계에서, 상기 레이저는 ㎠ 당 10 내지 5000 ㎽, 예를 들어, ㎠ 당 10 내지 1000 ㎽, ㎠ 당 10 내지 500 ㎽, ㎠ 당 10 내지 100 ㎽, ㎠ 당 20 내지 70 ㎽ 또는 ㎠ 당 20 내지 50 ㎽의 강도로 조사될 수 있다. In an optional aspect, in the step of irradiating a laser, the laser emits 10 to 5000 mW per cm 2 , for example, 10 to 1000 mW per cm 2 , 10 to 500 mW per cm 2 , 10 to 100 mW per cm 2 , 20 per cm 2 to 70 mW or 20 to 50 mW per cm 2 may be irradiated.

레이저는 1분 내지 10분, 예를 들어 1분 내지 5분 또는 2분 내지 5분 동안 조사될 수 있고, 레이저를 조사하는 단계는 1회 내지 10회, 예를 들어 1회 내지 5회 수행될 수 있으며, 레이저를 조사하는 광원은 하드마스크 형성용 조성물(20A) 또는 예비 하드마스크 막(20B)으로부터 1 내지 250 ㎜의 거리, 예를 들어 10 내지 100 ㎜의 거리에서 조사될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 레이저 조사 파장, 레이저 조사 강도, 레이저 조사 시간, 레이저 조사 회수 및/또는 레이저 광원의 이격 거리 등이 전술한 범위를 충족할 때, 최종적으로 제조되는 하드마스크 막(20)의 식각 내성이 향상되며, 크랙 발생이 최소화될 수 있다. The laser may be irradiated for 1 minute to 10 minutes, for example 1 minute to 5 minutes or 2 minutes to 5 minutes, and the step of irradiating the laser may be performed 1 to 10 times, for example 1 to 5 times. In addition, the light source irradiating the laser may be irradiated at a distance of 1 to 250 mm, for example, 10 to 100 mm from the hard mask forming composition 20A or the preliminary hard mask film 20B, but limited thereto. doesn't happen When the laser irradiation wavelength, laser irradiation intensity, laser irradiation time, number of laser irradiation and/or the separation distance of the laser light source meet the above-mentioned ranges, the etch resistance of the finally manufactured hardmask film 20 is improved, The occurrence of cracks can be minimized.

[레지스트 패턴 형성 방법][Resist pattern formation method]

전술한 하드마스크 막 형성 방법을 이용하여, 레지스트 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 도 5 내지 도 7은 각각 본 발명에 따라 금속 화합물 함유 하드마스크 막을 사용하여 레지스트 패턴을 형성하는 과정에서 기판, 하드마스크 막, 중간층 막 및 레지스트막의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.A method of forming a resist pattern using the above-described hard mask film forming method will be described. 5 to 7 are views schematically showing cross-sections of a substrate, a hardmask film, an interlayer film, and a resist film in the process of forming a resist pattern using a hardmask film containing a metal compound according to the present invention.

도 5에 나타낸 바와 같이, 하드마스크 막(20) 상에 선택적으로 중간층 막(30)을 형성하고, 중간층 막(30)에 레지스트 막(40)을 형성한다. 예시적인 측면에서 중간층 막(30)은 하부 반사방지막(Bottom Anti-Reflective Coating, BARC)일 수 있다. 중간층 막(30)으로 사용되는 하부 반사방지막은 흡광 계수 및 굴절률이 양호한 유기 소재 또는 무기 소재로 이루어질 수 있다. 일례로, 중간층 막(30)은 티타늄 나이트라이드, 티타늄 옥시나이트라이드, 실리콘 옥사이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 실리콘 나이트라이드 및 비정질 탄소계 물질 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 물질로 제조될 수 있다. 중간층 막(30)은 증착 공정 또는 코팅 공정을 통해 하드마스크 막(20) 상부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 중간층 막(30)이 무기 물질로 이루어지는 경우, 중간층 막(30)은 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 형성될 수 있다. 중간층 막(30)의 두께는 2 내지 5000 nm, 예를 들어 10 내지 2000 nm일 수 있으며, 화학기상증착법(CVD)에서 증착온도는 240 내지 800℃일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. As shown in FIG. 5 , an intermediate layer film 30 is selectively formed on the hardmask film 20 , and a resist film 40 is formed on the intermediate layer film 30 . In an exemplary aspect, the interlayer film 30 may be a bottom anti-reflective coating (BARC). The lower anti-reflection film used as the interlayer film 30 may be made of an organic material or an inorganic material having a good extinction coefficient and refractive index. For example, the interlayer film 30 may be made of a material selected from the group consisting of titanium nitride, titanium oxynitride, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, an amorphous carbon-based material, and combinations thereof. there is. The interlayer film 30 may be disposed on the hardmask film 20 through a deposition process or a coating process. For example, when the interlayer film 30 is made of an inorganic material, the interlayer film 30 may be formed using a chemical vapor deposition (CVD) method. The thickness of the interlayer film 30 may be 2 to 5000 nm, for example, 10 to 2000 nm, and the deposition temperature in chemical vapor deposition (CVD) may be 240 to 800° C., but is not limited thereto.

화학식 1의 구조를 가지는 금속 함유 화합물이 경화된 하드마스크 막(20)은 레이저 조사 후에 높은 열 안정성을 갖는다. 따라서, 무기 소재로 이루어지는 중간층 막(30)을 형성하더라도, 금속 함유 화합물의 경화 생성물을 포함하는 레지스트 하층막으로서의 하드마스크 막(20)은 열-분해되지 않는다. 즉, 고온에서 수행되는 중간층 막(30) 형성 공정에서 레지스트 하층막의 분해에 의하여 장비 내부가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 과정에서 하드마스크 막(20)에 잔류할 수 있는 탄소 및 수소 등의 유기 성분이 기화되면서, 하드마스크 막(20)의 식각 내성을 극대화할 수 있다. 중간층 막(30)은 단층으로 형성될 수도 있으며, 동일하거나 상이한 소재로 이루어지는 2개 이상의 다층 구조를 가질 수 있다. The hardmask film 20 in which the metal-containing compound having the structure of Formula 1 is cured has high thermal stability after laser irradiation. Accordingly, even when the interlayer film 30 made of an inorganic material is formed, the hardmask film 20 as a resist underlayer film containing a cured product of a metal-containing compound is not thermally-decomposed. That is, it is possible to prevent the inside of the equipment from being contaminated by the decomposition of the resist underlayer in the intermediate layer film 30 forming process performed at a high temperature. In addition, as organic components such as carbon and hydrogen that may remain in the hardmask film 20 are vaporized in this process, the etch resistance of the hardmask film 20 may be maximized. The interlayer film 30 may be formed as a single layer, or may have two or more multilayer structures made of the same or different materials.

하드마스크 막(20) 또는 중간층 막(30) 상부에 레지스트 막(40)이 형성된다. 레지스트막(30)을 형성하기 위한 포토레지스트 소재는 잘 알려져 있으며, 포토레지스트는 네거티브 타입 레지스트 또는 포지티브 타입 레지스트일 수 있다. 예시적인 측면에서, 포토레지스트 소재는 치환된 폴리히드록시스티렌 및 이의 공중합체/오늄염계, 지환족 탄화수소를 포함하는 중합체, 말레산 무수물과 불포화 환형 모노머의 라디컬 중합에 의해 얻어지는 중합체, 펜던트 플루오로알코올기를 갖는 플루오르화 중합체, 플루오르화-노보넨기를 갖는 중합체 및 이들 중합체와 테트라플루오레틸렌의 공중합체, 비대칭성 디엔의 고리화 중합체, 플루오로디엔과 올레핀의 공중합체 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.A resist film 40 is formed on the hard mask film 20 or the intermediate layer film 30 . A photoresist material for forming the resist film 30 is well known, and the photoresist may be a negative type resist or a positive type resist. In an exemplary aspect, the photoresist material is a substituted polyhydroxystyrene and copolymer/onium salt system thereof, a polymer comprising an alicyclic hydrocarbon, a polymer obtained by radical polymerization of maleic anhydride and an unsaturated cyclic monomer, a pendant fluoro fluorinated polymers having alcohol groups, polymers having fluorinated-norbornene groups and copolymers of these polymers with tetrafluorethylene, cyclized polymers of asymmetric dienes, copolymers of fluorodiene and olefins, and combinations thereof However, it is not limited thereto.

이어서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 레지스트막(40)을 소정 패턴에 따라 노광시켜 패턴화된 레지스트막(40P)을 형성할 수 있다. 예시적으로 노광 공정은 엑시머 레이저, 예를 들어, 파장 193 nm의 ArF 엑시머 레이저, KrF 엑시머 레이저, EUV, 원자외선, 자외선, 가시광선, 전자선, X선 또는 g-선(파장 436 nm), h-선(파장 405 nm), i-선(파장 365 nm) 또는 이들의 혼합 광선을 조사하여 수행될 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 6 , the resist film 40 may be exposed according to a predetermined pattern to form a patterned resist film 40P. Exemplary exposure processes include excimer lasers, for example ArF excimer lasers with a wavelength of 193 nm, KrF excimer lasers, EUV, deep ultraviolet, ultraviolet, visible light, electron beam, X-ray or g-ray (wavelength 436 nm), h It can be carried out by irradiating -ray (wavelength 405 nm), i-ray (wavelength 365 nm), or a mixture thereof.

이러한 노광 공정이 원활하게 수행될 수 있도록, 레이저 조사 공정이 완료된 하드마스크 막(20) 또는 중간층 막(30) 상부에 형성되는 레지스트막(40) 상부에 마스크 얼라이너, 스테퍼 및 스캐터 등의 노광 장비를 이용하여 적절한 광원을 조사할 수 있다. 예를 들어, 노광은 접촉식(contact), 근접식(proximity), 투영식(projection) 노광법 등으로 수행될 수 있다. 노광 에너지는 제조된 레지스트 막의 감도에 따라 달라질 수 있으며, 10 내지 300 mJ/cm2, 바람직하게는 20 내지 200 mJ/cm2의 노광 에너지를 적용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In order to smoothly perform the exposure process, exposure of a mask aligner, a stepper, and a scatterer on the resist film 40 formed on the hard mask film 20 or the intermediate layer film 30 on which the laser irradiation process is completed Appropriate light sources can be irradiated using equipment. For example, the exposure may be performed by a contact, proximity, or projection exposure method. The exposure energy may vary depending on the sensitivity of the prepared resist film, and an exposure energy of 10 to 300 mJ/cm 2 , preferably 20 to 200 mJ/cm 2 may be applied, but is not limited thereto.

노광 공정이 완료된 후, 하드마스크 막(20), 선택적으로 중간층 막(30)이 형성된 기판(10)과 레지스트막(40)을 적절한 현상액에 침지(dip)하거나 현상액을 기판(10)에 스프레이(spray)하여 노광 부위 또는 비-노광 부위의 레지스트막(40)을 제거하여, 패턴화된 레지스트막(40P)을 얻을 수 있다. 예를 들어, 현상액은 0.01 내지 5% (w/v) 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 수용액을 사용할 수 있다. After the exposure process is completed, the substrate 10 and the resist film 40 on which the hardmask film 20, optionally the interlayer film 30 are formed, are immersed in an appropriate developer or sprayed onto the substrate 10 ( spray) to remove the resist film 40 in the exposed portion or the non-exposed portion, thereby obtaining a patterned resist film 40P. For example, the developer may use 0.01 to 5% (w/v) tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution.

이어서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 패턴화된 레지스트막(40P)을 마스크로 사용하여 선택적으로 중간층 막을 식각하여 패턴화된 중간층 막(30P)을 형성하고, 패턴화된 레지스트막(40P) 또는 패턴화된 중간층 막(30P)을 마스크로 사용하여 패턴화된 하드마스크 막(20P)을 형성하고, 패턴화된 하드마스크 막(20P)을 마스크로 사용하여 미세 패턴이 형성된 기판(10P)을 형성할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 7 , the interlayer film is selectively etched using the patterned resist film 40P as a mask to form a patterned interlayer film 30P, and the patterned resist film 40P or patterned resist film 40P A patterned hardmask film 20P is formed using the patterned interlayer film 30P as a mask, and a fine patterned substrate 10P is formed using the patterned hardmask film 20P as a mask. can

예를 들어, 패턴화된 막을 형성하기 위한 식각 공정은 각각의 피식각 막 또는 기판에 따라 CF4 또는 CHF3 가스를 이용한 플라즈마 식각 공정, N2와 O2 가스를 이용한 플라즈마 식각 공정, Cl2 또는 BCl3 가스를 이용한 플라즈마 식각 공정이 차례대로 수행될 수 있으며 중간에 습식 세정 공정이 추가될 수 있다. 패턴을 순차적으로 하층막으로 전사하여 금속 함유 하드마스크 막(20P) 패턴을 만든 후 적절한 식각 공정을 통해 패턴화된 기판(10P)을 형성한다. For example, the etching process for forming the patterned film may be a plasma etching process using CF 4 or CHF 3 gas, a plasma etching process using N 2 and O 2 gas, Cl 2 or Plasma etching processes using BCl 3 gas may be sequentially performed, and a wet cleaning process may be added in the middle. The pattern is sequentially transferred to the lower layer to make a pattern of the metal-containing hard mask layer 20P, and then a patterned substrate 10P is formed through an appropriate etching process.

예시적인 측면에서, 패턴화된 레지스트막(40P)에 기초하여, 패턴화된 중간층 막(30P), 패턴화된 하드마스크 막(20P) 및/또는 패턴화된 기판(10P)을 형성하기 위한 식각 공정은 질소, 수소, 산소, 헬륨, 네오, 아르곤 및 이들의 조합으로 구성되는 가스 분위기 하에서 수행될 수 있다. 식각 공정은 플라즈마 식각 공정에 의해 수행될 수 있으며, 할로겐화 가스를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 할로겐화 가스는 CHF3, CF4, BCl3, Cl2, SF6, 질소, 산소, 아르곤 및 이들의 조합으로 구성되는 가스를 사용하여 수행될 수 있다. In an exemplary aspect, etching to form a patterned interlayer film 30P, a patterned hardmask film 20P, and/or a patterned substrate 10P, based on the patterned resist film 40P The process may be performed under a gas atmosphere consisting of nitrogen, hydrogen, oxygen, helium, neo, argon, and combinations thereof. The etching process may be performed by a plasma etching process, and may be performed using a halogenated gas. For example, the halogenation gas may be performed using a gas consisting of CHF 3 , CF 4 , BCl 3 , Cl 2 , SF 6 , nitrogen, oxygen, argon, and combinations thereof.

이하, 예시적인 실시예를 통하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to exemplary embodiments, but the present invention is not limited to the technical ideas described in the following examples.

합성예 1: 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물 제조Synthesis Example 1: Preparation of a composition for forming a metal-containing hard mask

금속 함유 화합물 Zr2C18H32O10 (2.0 g, 3.39 mmol)과 하기 표시한 두께 증진용 화합물 (0.2 g, 중량평균분자량 1523)을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGMEA, 7.8 g)에 첨가하여 하드마스크 형성용 조성물을 제조하였다. 하드마스크 형성용 조성물을 24시간 동안 25℃의 온도에서 교반하여 금속 함유 화합물과 두께 증진용 화합물을 모두 녹인 후, 폴리테트라플루오로에틸렌(pTFE) 재질의 필터에 통과시켜 최종적으로 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 제조하였다. The metal-containing compound Zr 2 C 18 H 32 O 10 (2.0 g, 3.39 mmol) and the compound for thickness enhancement indicated below (0.2 g, weight average molecular weight 1523) were added to propylene glycol monomethyl ether (PGMEA, 7.8 g). A composition for forming a hard mask was prepared. The composition for forming a hard mask was stirred at a temperature of 25° C. for 24 hours to dissolve both the metal-containing compound and the compound for thickness enhancement, and then passed through a polytetrafluoroethylene (pTFE) filter to finally form a metal-containing hard mask A composition was prepared.

[두께 증진용 화합물] [Thickness enhancement compound]

Figure 112021120535913-pat00027
Figure 112021120535913-pat00027

합성예 2: 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물 제조Synthesis Example 2: Preparation of a composition for forming a metal-containing hard mask

금속 함유 화합물로서 Zr2C18H32O10을 대신하여 Ti4C36H64O20 (2 g, 1.98 mmol)을 사용하고, 상기 두께 증진용 화합물 (0.2 g, 중량평균분자량 1523)을 사용한 것을 제외하고, 합성예 1과 동일한 절차를 반복하여 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 제조하였다. As a metal-containing compound, Ti 4 C 36 H 64 O 20 (2 g, 1.98 mmol) was used instead of Zr 2 C 18 H 32 O 10 , and the compound for thickness enhancement (0.2 g, weight average molecular weight 1523) was used. Except that, the same procedure as in Synthesis Example 1 was repeated to prepare a composition for forming a metal-containing hard mask.

합성예 3: 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물 제조Synthesis Example 3: Preparation of a composition for forming a metal-containing hard mask

금속 함유 화합물로서 Zr2C18H32O10을 대신하여 Zr2Al1C27H53O13 (2.5 g, 3.14 m mol)을 사용하고, 상기 두께 증진용 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고, 합성예 1과 동일한 절차를 반복하여 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 제조하였다. Zr 2 Al 1 C 27 H 53 O 13 (2.5 g, 3.14 mmol) was used in place of Zr 2 C 18 H 32 O 10 as the metal-containing compound, and except that the compound for enhancing the thickness was not used, The same procedure as in Synthesis Example 1 was repeated to prepare a composition for forming a metal-containing hard mask.

합성예 4: 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물 제조Synthesis Example 4: Preparation of a composition for forming a metal-containing hard mask

금속 함유 화합물로서 Zr2C18H32O10을 대신하여 Zr2Al1C27H53O13 (2 g, 2.51 mmol)을 사용하고, 상기 두께 증진용 화합물 (0.2 g, 중량평균분자량 1523)을 사용한 것을 제외하고, 합성예 1과 동일한 절차를 반복하여 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 제조하였다. Zr 2 Al 1 C 27 H 53 O 13 (2 g, 2.51 mmol) was used as a metal-containing compound instead of Zr 2 C 18 H 32 O 10 , and the compound for thickness enhancement (0.2 g, weight average molecular weight 1523) A composition for forming a metal-containing hard mask was prepared by repeating the same procedure as in Synthesis Example 1, except that .

합성예 5: 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물 제조Synthesis Example 5: Preparation of a composition for forming a metal-containing hard mask

금속 함유 화합물로서 Zr2C18H32O10을 대신하여 Hf3B1C27H53O13 (1.9 g, 1.68 mmol)을 사용하고, 상기 두께 증진용 화합물 (0.2 g, 중량평균분자량 1523)을 사용한 것을 제외하고, 합성예 1과 동일한 절차를 반복하여 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 제조하였다. As a metal-containing compound, Hf 3 B 1 C 27 H 53 O 13 (1.9 g, 1.68 mmol) was used in place of Zr 2 C 18 H 32 O 10 , and the compound for thickness enhancement (0.2 g, weight average molecular weight 1523) A composition for forming a metal-containing hard mask was prepared by repeating the same procedure as in Synthesis Example 1, except that .

합성예 6: 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물 제조Synthesis Example 6: Preparation of a composition for forming a metal-containing hard mask

금속 함유 화합물로서 Zr2C18H32O10을 대신하여 InSn3C28H65O3 (2.4 g, 2.17 mmol)을 사용하고, 상기 두께 증진용 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고, 합성예 1과 동일한 절차를 반복하여 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 제조하였다.Synthesis Example 1, except that InSn 3 C 28 H 65 O 3 (2.4 g, 2.17 mmol) was used instead of Zr 2 C 18 H 32 O 10 as the metal-containing compound, and the compound for enhancing the thickness was not used. The same procedure was repeated to prepare a composition for forming a metal-containing hard mask.

합성예 7: 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물 제조Synthesis Example 7: Preparation of a composition for forming a metal-containing hard mask

금속 함유 화합물로서 Zr2C18H32O10을 대신하여 InSn3C28H65O3 (2.2 g, 2.39 mmol)을 사용하고, 상기 두께 증진용 화합물 (0.2 g, 중량평균분자량 1523)을 사용한 것을 제외하고, 합성예 1과 동일한 절차를 반복하여 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 제조하였다.As a metal-containing compound, InSn 3 C 28 H 65 O 3 (2.2 g, 2.39 mmol) was used instead of Zr 2 C 18 H 32 O 10 , and the compound for thickness enhancement (0.2 g, weight average molecular weight 1523) was used. Except that, the same procedure as in Synthesis Example 1 was repeated to prepare a composition for forming a metal-containing hard mask.

합성예 8: 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물 제조Synthesis Example 8: Preparation of a composition for forming a metal-containing hard mask

금속 함유 화합물로서 Zr2C18H32O10을 대신하여 WC28H60O9 (1.88 g, 2.59 mmol)을 사용하고, 상기 두께 증진용 화합물 (0.22 g, 중량평균분자량 1523)을 사용한 것을 제외하고, 합성예 1과 동일한 절차를 반복하여 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 제조하였다. As a metal-containing compound, WC 28 H 60 O 9 (1.88 g, 2.59 mmol) was used instead of Zr 2 C 18 H 32 O 10 , and the compound for thickness enhancement (0.22 g, weight average molecular weight 1523) was used except that and repeating the same procedure as in Synthesis Example 1 to prepare a composition for forming a metal-containing hard mask.

하기 표 1에서 합성예 1 내지 합성예 8에서 제조된 하드마스크 형성용 조성물에 첨가된 금속 함유 화합물의 종류와, 두께 증진 화합물의 첨가 여부를 나타낸다. Table 1 below shows the type of the metal-containing compound added to the composition for forming a hard mask prepared in Synthesis Examples 1 to 8 and whether or not the thickness enhancing compound is added.

하드마스크 형성용 조성물의 조성Composition of the composition for forming a hard mask 합성예 Synthesis example 금속 함유 화합물metal-containing compounds 두께 증진용 화합물Thickness enhancement compound 1One Zr2C18H32O10 Zr 2 C 18 H 32 O 10 22 Ti4C36H64O20 Ti 4 C 36 H 64 O 20 33 Zr2Al1C27H53O13 Zr 2 Al 1 C 27 H 53 O 13 XX 44 Zr2Al1C27H53O13 Zr 2 Al 1 C 27 H 53 O 13 55 Hf3B1C27H53O13 Hf 3 B 1 C 27 H 53 O 13 66 InSn3C28H65O3 InSn 3 C 28 H 65 O 3 XX 77 InSn3C28H65O3 InSn 3 C 28 H 65 O 3 88 WC28H60O9 WC 28 H 60 O 9

실시예 1: 하드마스크 막 제조Example 1: Preparation of hard mask film

실리콘 웨이퍼 상에 합성예 1에서 합성예 1에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 1500Å 두께로 스핀 코팅하고, 250℃에서 1분, 400℃에서 1분 동안 각각 예비적으로 경화한 후, 밀폐된 장치에 넣었다. 질소/산소가 99:1 비율의 혼합 가스를 80 ㎖/min의 속도로 흘려주면서, 예비 경화된 하드마스크 막으로부터 5 cm 떨어진 위치에서 Xe2 엑시머 레이저 광원(파장: 172 nm)을 1분 동안 조사하였다. 엑시머 레이저 광원의 강도는 ㎠당 50.0 ㎽로 설정하였다. On a silicon wafer, the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 1 in Synthesis Example 1 was spin-coated to a thickness of 1500 Å, and after preliminary curing at 250° C. for 1 minute and 400° C. for 1 minute, respectively, sealing placed in the device. A Xe 2 excimer laser light source (wavelength: 172 nm) was irradiated for 1 minute at a position 5 cm away from the pre-cured hardmask film while flowing a nitrogen/oxygen mixed gas of 99:1 ratio at a rate of 80 ml/min. did The intensity of the excimer laser light source was set to 50.0 mW per cm 2 .

실시예 2: 하드마스크 막 제조Example 2: Preparation of hard mask film

Xe2 엑시머 레이저 광원을 대신하여 ArF 엑시머 레이저 광원(파장: 193 nm)을 ㎠당 44.5 ㎽의 강도로 열처리된 하드마스크 막에 조사한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was prepared by repeating the same procedure as in Example 1, except that an ArF excimer laser light source (wavelength: 193 nm) was irradiated to the heat-treated hard mask film at an intensity of 44.5 mW per cm 2 instead of the Xe 2 excimer laser light source did

실시예 3: 하드마스크 막 제조Example 3: Hard mask film preparation

Xe2 엑시머 레이저 광원을 대신하여 XeF 엑시머 레이저 광원(파장: 351 nm)을 ㎠당 25.5 ㎽의 강도로 열처리된 하드마스크 막에 조사하고, 레이저 조사 시간을 5분으로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. Xe2 Excimer laser light source (wavelength: 351 nm) was irradiated to the heat-treated hard mask film at an intensity of 25.5 mW per cm 2 in place of the Xe 2 excimer laser light source, except that the laser irradiation time was changed to 5 minutes The same procedure as in 1 was repeated to prepare a hardmask film.

비교예 1: 하드마스크 막 제조Comparative Example 1: Preparation of a hard mask film

열처리 이후에 레이저 광원을 조사하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was prepared by repeating the same procedure as in Example 1, except that the laser light source was not irradiated after the heat treatment.

실시예 4: 하드마스크 막 제조Example 4: Preparation of hardmask film

합성예 1에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 대신하여 합성예 2에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was prepared by repeating the same procedure as in Example 1, except that the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 2 was used instead of the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 1.

비교예 2: 하드마스크 막 제조Comparative Example 2: Preparation of a hard mask film

열처리 이후에 레이저 광원을 조사하지 않은 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was prepared by repeating the same procedure as in Example 4, except that the laser light source was not irradiated after the heat treatment.

실시예 5: 하드마스크 막 제조Example 5: Preparation of hardmask film

합성예 1에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 대신하여 합성예 3에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 사용하고, Xe2 엑시머 레이저 광원을 대신하여 ArF 엑시머 레이저 광원(파장: 193 nm)을 ㎠당 44.5 ㎽의 강도로 열처리된 하드마스크 막에 조사한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. The composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 3 was used instead of the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 1, and an ArF excimer laser light source (wavelength: 193 nm) in place of the Xe 2 excimer laser light source. ) was irradiated to the heat-treated hardmask film at an intensity of 44.5 mW per cm 2 , and the same procedure as in Example 1 was repeated to prepare a hardmask film.

비교예 3: 하드마스크 막 제조Comparative Example 3: Preparation of a hard mask film

열처리 이후에 레이저 광원을 조사하지 않은 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was prepared by repeating the same procedure as in Example 5, except that the laser light source was not irradiated after the heat treatment.

실시예 6: 하드마스크 막 제조Example 6: Preparation of hardmask film

합성예 1에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 대신하여 합성예 4에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was prepared by repeating the same procedure as in Example 1, except that the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 4 was used instead of the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 1.

실시예 7: 하드마스크 막 제조Example 7: Preparation of hardmask film

합성예 1에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 대신하여 합성예 4에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 사용하고, Xe2 엑시머 레이저 광원을 대신하여 ArF 엑시머 레이저 광원(파장: 193 nm)을 ㎠당 44.5 ㎽의 강도로 열처리된 하드마스크 막에 조사한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. The composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 4 was used instead of the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 1, and an ArF excimer laser light source (wavelength: 193 nm) in place of the Xe 2 excimer laser light source. ) was irradiated to the heat-treated hardmask film at an intensity of 44.5 mW per cm 2 , and the same procedure as in Example 1 was repeated to prepare a hardmask film.

비교예 4: 하드마스크 막 제조Comparative Example 4: Preparation of a hard mask film

열처리 이후에 레이저 광원을 조사하지 않은 것을 제외하고, 실시예 6과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was manufactured by repeating the same procedure as in Example 6, except that the laser light source was not irradiated after the heat treatment.

실시예 8: 하드마스크 막 제조Example 8: Hardmask Film Preparation

합성예 1에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 대신하여 합성예 5에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 사용하고, Xe2 엑시머 레이저 광원을 대신하여 ArF 엑시머 레이저 광원(파장: 193 nm)을 ㎠당 44.5 ㎽의 강도로 열처리된 하드마스크 막에 조사한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. The composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 5 was used instead of the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 1, and an ArF excimer laser light source (wavelength: 193 nm) was used instead of the Xe 2 excimer laser light source. ) was irradiated to the heat-treated hardmask film at an intensity of 44.5 mW per cm 2 , and the same procedure as in Example 1 was repeated to prepare a hardmask film.

비교예 5: 하드마스크 막 제조Comparative Example 5: Preparation of a hard mask film

열처리 이후에 레이저 광원을 조사하지 않은 것을 제외하고, 실시예 8과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was prepared by repeating the same procedure as in Example 8, except that the laser light source was not irradiated after the heat treatment.

실시예 9: 하드마스크 막 제조Example 9: Preparation of a hard mask film

합성예 1에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 대신하여 합성예 6에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 사용하고, Xe2 엑시머 레이저 광원을 대신하여 ArF 엑시머 레이저 광원(파장: 193 nm)을 ㎠당 44.5 ㎽의 강도로 열처리된 하드마스크 막에 조사한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. The composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 6 was used instead of the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 1, and an ArF excimer laser light source (wavelength: 193 nm) was used instead of the Xe 2 excimer laser light source. ) was irradiated to the heat-treated hardmask film at an intensity of 44.5 mW per cm 2 , and the same procedure as in Example 1 was repeated to prepare a hardmask film.

비교예 6: 하드마스크 막 제조Comparative Example 6: Preparation of a hard mask film

열처리 이후에 레이저 광원을 조사하지 않은 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was prepared by repeating the same procedure as in Example 9, except that the laser light source was not irradiated after the heat treatment.

실시예 10: 하드마스크 막 제조Example 10: Hardmask Film Preparation

합성예 1에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 대신하여 합성예 7에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 사용하고, Xe2 엑시머 레이저 광원을 대신하여 ArF 엑시머 레이저 광원(파장: 193 nm)을 ㎠당 44.5 ㎽의 강도로 열처리된 하드마스크 막에 조사한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. The composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 7 was used instead of the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 1, and an ArF excimer laser light source (wavelength: 193 nm) was used instead of the Xe 2 excimer laser light source. ) was irradiated to the heat-treated hardmask film at an intensity of 44.5 mW per cm 2 , and the same procedure as in Example 1 was repeated to prepare a hardmask film.

비교예 7: 하드마스크 막 제조Comparative Example 7: Preparation of a hard mask film

열처리 이후에 레이저 광원을 조사하지 않은 것을 제외하고, 실시예 10과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was prepared by repeating the same procedure as in Example 10, except that the laser light source was not irradiated after the heat treatment.

실시예 11: 하드마스크 막 제조Example 11: Preparation of a hard mask film

합성예 1에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 대신하여 합성예 8에서 제조한 금속 함유 하드마스크 형성용 조성물을 사용하고, Xe2 엑시머 레이저 광원을 대신하여 ArF 엑시머 레이저 광원(파장: 193 nm)을 ㎠당 44.5 ㎽의 강도로 열처리된 하드마스크 막에 조사한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. The composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 8 was used instead of the composition for forming a metal-containing hard mask prepared in Synthesis Example 1, and an ArF excimer laser light source (wavelength: 193 nm) was used instead of the Xe 2 excimer laser light source. ) was irradiated to the heat-treated hardmask film at an intensity of 44.5 mW per cm 2 , and the same procedure as in Example 1 was repeated to prepare a hardmask film.

비교예 8: 하드마스크 막 제조Comparative Example 8: Preparation of hard mask film

열처리 이후에 레이저 광원을 조사하지 않은 것을 제외하고, 실시예 11과 동일한 절차를 반복하여 하드마스크 막을 제조하였다. A hard mask film was manufactured by repeating the same procedure as in Example 11, except that the laser light source was not irradiated after the heat treatment.

실험예: 하드마스크 막의 물성 평가Experimental Example: Evaluation of the physical properties of the hard mask film

실시예 1 내지 실시예 11과, 비교예 1 내지 비교예 8에서 각각 제조된 하드마스크 막의 식각 내성을 평가하고, XPS 장비를 이용하여 하드마스크 막에 존재하는 금속, 탄소 및 산소 함량을 측정하였다. 식각 조건을 하기 표 2와 같다. The etch resistance of the hardmask films prepared in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8, respectively, was evaluated, and the content of metal, carbon, and oxygen present in the hardmask film was measured using XPS equipment. Etching conditions are shown in Table 2 below.

식각 조건Etching conditions 압력
(mm Torr)
enter
(mm Torr)
파워Power CF4
(sccm)
CF 4
(sccm)
Ar
(sccm)
Ar
(sccm)
O2
(sccm)
O 2
(sccm)
시간
(s)
time
(s)

40

40
27 ㎒,
RF Power
(700 W)
27 MHz;
RF Power
(700 W)
2 ㎒,
RF Power
(700 W)
2 MHz,
RF Power
(700 W)

42

42

600

600

15

15

30

30

식각 장비는 Tel 사의 SCCM 모델을 이용하였다. 식각 전 후의 두께를 엘립소미터로 측정하여 두께 감소량을 측정하고 초당 식각 속도를 구하였다. 엘립소미터는 J.A.Woollam 사의 M2000D 모델을 사용하였다. 금속 함량은 막의 X선광전자분석법 (XPS)을 측정하여 금속의 무게 중량비(wt%)를 비교하였다. XPS 기기는 Kratos Analytical 사의 AXIS Supra 모델을 사용하였다. 금속이 2가지인 경우 두 종류의 합계의 무게 중량비를 구하였다. XPS 분석에서 수소 성분은 검출되지 않기 때문에, 금속, 산소 및 탄소 성분의 함량을 분석하였다. 또한, 레이저 처리 전 및 레이저 처리 후에 하드마스크 막의 두께를 각각 측정하여, 하기 식에 따라 두께 감소율을 측정하였다. As the etching equipment, Tel's SCCM model was used. The thickness before and after etching was measured with an ellipsometer to measure the thickness reduction, and the etch rate per second was obtained. The ellipsometer used J.A. Woollam's M2000D model. The metal content was measured by X-ray photoelectron analysis (XPS) of the film, and the weight ratio (wt%) of the metal was compared. As the XPS instrument, Kratos Analytical's AXIS Supra model was used. When there are two types of metal, the weight ratio of the sum of the two types was calculated. Since no hydrogen component was detected in XPS analysis, the contents of metal, oxygen and carbon components were analyzed. In addition, the thickness of the hard mask film was measured before and after the laser treatment, respectively, and the thickness reduction rate was measured according to the following equation.

두께 감소율(%) = (1 - 레이저 처리 후의 하드마스크 막의 두께 / 레이저 처리 전의 두께) x 100 Thickness reduction rate (%) = (1 - thickness of hard mask film after laser treatment / thickness before laser treatment) x 100

각각의 하드마스크 막에 대한 식각 속도와 XPS 분석 결과 및 두께 감소율을 하기 표 3에 나타낸다. 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 비교예 1 내지 비교예 8에서 레이저를 조사하지 않은 하드마스크 막과 비교해서, 실시예 1 내지 실시예 11에서 레이저를 조사한 하드마스크 막의 식각 속도가 감소하여 식각 내성이 향상되었다. 또한, 비교예에서 제조된 하드마스크 막과 비교해서, 실시예에서 제조된 하드마스크 막에서 금속 성분의 함량이 증가하였고, 유기 리간드를 구성하는 탄소 성분의 함량이 감소하였다. 또한, 레이저 조사에 의해서도 하드마스크 막의 두께는 거의 감소하지 않았다. The etch rate, XPS analysis result, and thickness reduction rate for each hardmask film are shown in Table 3 below. As shown in Table 3 below, as compared to the hardmask film not irradiated with laser in Comparative Examples 1 to 8, the etching rate of the hardmask film irradiated with laser in Examples 1 to 11 was decreased, so that the etching resistance was improved. improved In addition, as compared with the hardmask film prepared in Comparative Example, the content of the metal component was increased in the hardmask film prepared in Example, and the content of the carbon component constituting the organic ligand was decreased. In addition, the thickness of the hardmask film hardly decreased even by laser irradiation.

하드마스크 막 물성 평가Hard mask film properties evaluation 샘플Sample 하드마스크 조성물hard mask composition 레이저
(파장, nm)
laser
(wavelength, nm)
식각 속도
(Å/s)
etch rate
(Å/s)
XPS (wt%)XPS (wt%) 두께
감소율
thickness
decrease rate
비교예 1Comparative Example 1 합성예 1Synthesis Example 1 -- 26.926.9 Zr: 16%, C: 44%, O: 41% Zr: 16%, C: 44%, O: 41% -- 실시예 1Example 1 합성예 1Synthesis Example 1 Xe2 (172) Xe 2 (172) 20.820.8 Zr: 22%, C: 31%, O: 46%Zr: 22%, C: 31%, O: 46% 3.9%3.9% 실시예 2Example 2 합성예 1Synthesis Example 1 ArF (193)ArF (193) 21.321.3 Zr: 22%, C: 32%, O: 46%Zr: 22%, C: 32%, O: 46% 2.0%2.0% 실시예 3Example 3 합성예 1Synthesis Example 1 XeF (351)XeF (351) 24.424.4 Zr: 17%, C: 39%, O: 43%Zr: 17%, C: 39%, O: 43% 0.8%0.8% 비교예 2Comparative Example 2 합성예 2Synthesis Example 2 -- 27.827.8 Ti: 19%, C: 41%, O: 39%Ti: 19%, C: 41%, O: 39% -- 실시예 4Example 4 합성예 2Synthesis Example 2 Xe2 (172)Xe 2 (172) 22.822.8 Ti: 23%, C: 34%, O: 43%Ti: 23%, C: 34%, O: 43% 7.1%7.1% 비교예 3Comparative Example 3 합성예 3Synthesis Example 3 -- 21.621.6 Zr: 19%, Al: 2%, C: 39%, O: 39%Zr: 19%, Al: 2%, C: 39%, O: 39% -- 실시예 5Example 5 합성예 3Synthesis Example 3 ArF (193)ArF (193) 16.916.9 Zr: 23%, Al: 2%, C: 32%, O: 42%Zr: 23%, Al: 2%, C: 32%, O: 42% 2.3%2.3% 비교예 4Comparative Example 4 합성예 4Synthesis Example 4 -- 25.4%25.4% Zr: 16%, Al: 1%, C: 47%, O:34%Zr: 16%, Al: 1%, C: 47%, O: 34% -- 실시예 6Example 6 합성예 4Synthesis Example 4 Xe2 (172)Xe 2 (172) 19.8%19.8% Zr: 19%, Al: 2%, C: 39%, O:39%Zr: 19%, Al: 2%, C: 39%, O:39% 3.1%3.1% 실시예 7Example 7 합성예 4Synthesis Example 4 ArF (193)ArF (193) 19.9%19.9% Zr: 19%, Al: 2%,C: 39%, O: 39%Zr: 19%, Al: 2%, C: 39%, O: 39% 2.5%2.5% 비교예 5Comparative Example 5 합성예 5Synthesis Example 5 -- 21.321.3 Hf: 17%, B: 1%, C: 41%, O: 40%Hf: 17%, B: 1%, C: 41%, O: 40% -- 실시예 8Example 8 합성예 5Synthesis Example 5 ArF (193)ArF (193) 17.517.5 Hf: 19%, B: 2%, C: 39%, O: 39%Hf: 19%, B: 2%, C: 39%, O: 39% 2.1%2.1% 비교예 6Comparative Example 6 합성예 6Synthesis Example 6 -- 31.331.3 In: 3.5%, Sn: 11.5%, C: 41%, O: 43%In: 3.5%, Sn: 11.5%, C: 41%, O: 43% -- 실시예 9Example 9 합성예 6Synthesis Example 6 ArF (193)ArF (193) 28.828.8 In: 4%, Sn: 15%, C: 38%, O: 41%In: 4%, Sn: 15%, C: 38%, O: 41% 3.1%3.1% 비교예 7Comparative Example 7 합성예 7Synthesis Example 7 -- 35.435.4 In: 2.5%, Sn: 8.5%, C: 48%, O: 38%In: 2.5%, Sn: 8.5%, C: 48%, O: 38% -- 실시예 10Example 10 합성예 7Synthesis Example 7 ArF (193)ArF (193) 29.929.9 In: 4%, Sn: 12%, C: 42%, O: 42%In: 4%, Sn: 12%, C: 42%, O: 42% 2.8%2.8% 비교예 8Comparative Example 8 합성예 8Synthesis Example 8 -- 27.327.3 W: 9%, C: 51%, O: 40%W: 9%, C: 51%, O: 40% -- 실시예 11Example 11 합성예 8Synthesis Example 8 ArF (193)ArF (193) 22.522.5 W: 15%, C: 44%, O: 41%W: 15%, C: 44%, O: 41% 4.4%4.4%

상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시형태 및 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되는 것은 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시형태 및 실시예를 토대로 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 점은, 첨부하는 청구범위에서 분명하다. In the above, the present invention has been described based on exemplary embodiments and examples of the present invention, but the present invention is not limited to the technical ideas described in the above embodiments and examples. Rather, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily propose various modifications and changes based on the above-described embodiments and examples. However, it is clear from the appended claims that all such modifications and changes fall within the scope of the present invention.

10, 10P: 기판
20, 20B, 20P: 하드마스크 막
20A: 하드마스크 형성용 조성물
30, 30P: 중간층 막
40, 40P: 레지스트막
10, 10P: substrate
20, 20B, 20P: hard mask film
20A: composition for forming a hard mask
30, 30P: interlayer film
40, 40P: resist film

Claims (29)

기판에 하기 화학식 1의 구조를 가지는 금속 함유 화합물과, 유기 용매와, 두께 증진용 화합물을 포함하는 하드마스크 형성용 조성물을 코팅하는 단계;
상기 금속 함유 화합물이 경화되어 하드마스크 막을 형성하도록, 상기 하드마스크 형성용 조성물에 레이저를 조사하는 단계
를 포함하는 금속 함유 하드마스크 막을 제조하는 방법.
[화학식 1]
Figure 112022001826117-pat00028

화학식 1에서 M1은 주기율표 3족 내지 16족의 금속임; M2는 주기율표 3족 내지 16족의 금속, C, Si, B, P 및 S로 구성되는 군에서 선택됨; R은 수소 또는 C1-C30 하이드로카빌기임; L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 화학식 2에서 선택되는 리간드임; A는 하기 화학식 4, 하기 화학식 5 또는 하기 화학식 6의 구조를 가지는 연결기임; m은 1 내지 100의 정수임; n은 0 내지 100의 정수임; p와 q는 각각 독립적으로 0 내지 6의 정수임.
[화학식 2]
Figure 112022001826117-pat00029

화학식 2에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q1으로 치환될 수 있음; M3는 Li, Si, B, P, S 및 주기율표 3족 내지 16족의 금속으로 구성되는 군에서 선택됨; L3는 하기 화학식 3에서 선택되는 리간드임; r은 0 내지 6의 정수임; 별표는 화학식 1의 M1 또는 M2에 연결되는 부위를 나타냄; Q1은 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.
[화학식 3]
Figure 112022001826117-pat00030

화학식 3에서, R11 내지 R13은 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q2로 치환될 수 있음; 별표는 화학식 2의 M3에 연결되는 부위를 나타냄; Q2는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.
[화학식 4]
Figure 112022001826117-pat00031

[화학식 5]
Figure 112022001826117-pat00032

[화학식 6]
Figure 112022001826117-pat00033

화학식 4에서 L4 및 L5는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬렌기, 탄소-탄소 이중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기, 탄소-탄소 삼중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기, C3-C20 사이클로 알킬렌기, C6-C30 아릴렌기, C3-C30 헤테로 아릴렌기이고, 상기 C1-C20 알킬렌기, 상기 탄소-탄소 이중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기 및 상기 탄소-탄소 삼중결합을 가지는 C2-C20 알킬렌기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q3로 치환될 수 있음; D는 직접 결합, NR14, O 또는 S이고, R14는 수소 원자, 하이드록시기, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 또는 C3-C20 헤테로 아릴기임; Q3는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.
화학식 5에서 R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C10 알킬기 및 C6-C20 아릴기로 구성되는 군에서 선택됨; s는 1 내지 1000의 정수임.
화학식 6에서 M4는 Li, C, Si, B, P, S 및 주기율표 3족 내지 16족의 금속으로 구성되는 군에서 선택됨; L6는 수소 원자, 할로겐 원자, =O, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기 및 하기 화학식 7의 구조를 가지는 리간드로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, 상기 C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q4로 치환될 수 있음; t는 0 내지 6의 정수임; Q4는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨; 화학식 4 내지 화학식 6에서 별표는 각각 연결 부위를 나타냄.
[화학식 7]
Figure 112022001826117-pat00034

화학식 7에서, R31 내지 R33은 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q5로 치환될 수 있음; 별표는 화학식 6의 M4에 연결되는 부위를 나타냄; Q5는 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.
Coating a composition for forming a hard mask including a metal-containing compound having a structure of Formula 1 below, an organic solvent, and a compound for enhancing thickness on a substrate;
Irradiating a laser to the composition for forming a hard mask so that the metal-containing compound is cured to form a hard mask film
A method for producing a metal-containing hard mask film comprising a.
[Formula 1]
Figure 112022001826117-pat00028

In Formula 1, M 1 is a metal of Groups 3 to 16 of the Periodic Table; M 2 is selected from the group consisting of metals of Groups 3 to 16 of the periodic table, C, Si, B, P and S; R is hydrogen or a C 1 -C 30 hydrocarbyl group; L 1 and L 2 are each independently a ligand selected from Formula 2 below; A is a linking group having a structure of Formula 4, Formula 5, or Formula 6; m is an integer from 1 to 100; n is an integer from 0 to 100; p and q are each independently an integer from 0 to 6.
[Formula 2]
Figure 112022001826117-pat00029

In Formula 2, R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 - C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently may be unsubstituted or substituted with at least one Q 1 ; M 3 is selected from the group consisting of Li, Si, B, P, S and a metal of Groups 3 to 16 of the periodic table; L 3 is a ligand selected from the following formula (3); r is an integer from 0 to 6; An asterisk indicates a site connected to M 1 or M 2 in Formula 1; Q 1 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.
[Formula 3]
Figure 112022001826117-pat00030

In Formula 3, R 11 to R 13 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 - C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently may be unsubstituted or substituted with at least one Q 2 ; An asterisk indicates a site connected to M 3 of Formula 2; Q 2 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.
[Formula 4]
Figure 112022001826117-pat00031

[Formula 5]
Figure 112022001826117-pat00032

[Formula 6]
Figure 112022001826117-pat00033

In Formula 4, L 4 and L 5 are each independently a C 1 -C 20 alkylene group, a C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon double bond, a C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon triple bond, C 3 -C 20 cycloalkylene group, C 6 -C 30 arylene group, C 3 -C 30 hetero arylene group, the C 1 -C 20 alkylene group, C 2 -C 20 alkyl having a carbon-carbon double bond The ene group and the C 2 -C 20 alkylene group having a carbon-carbon triple bond may each independently be unsubstituted or substituted with at least one Q 3 ; D is a direct bond, NR 14 , O or S, and R 14 is a hydrogen atom, a hydroxy group, a C 1 -C 10 alkyl group, a C 6 -C 20 aryl group or a C 3 -C 20 heteroaryl group; Q 3 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.
In Formula 5, R 21 and R 22 are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a C 1 -C 10 alkyl group, and a C 6 -C 20 aryl group; s is an integer from 1 to 1000.
In Formula 6, M 4 is selected from the group consisting of Li, C, Si, B, P, S, and metals of Groups 3 to 16 of the periodic table; L 6 is a hydrogen atom, a halogen atom, =O, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 -C 20 cycloalkyl group , C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryloxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 It is selected from the group consisting of a heteroaryl alkyl group and a ligand having a structure of Formula 7 below, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, the C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 - each C 20 alkoxy group may be independently unsubstituted or substituted with at least one Q 4 ; t is an integer from 0 to 6; Q 4 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group; In Formulas 4 to 6, an asterisk represents a connection site, respectively.
[Formula 7]
Figure 112022001826117-pat00034

In Formula 7, R 31 to R 33 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 - C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 hetero aryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 selected from the group consisting of heteroaryl alkyl group, the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently may be unsubstituted or substituted with at least one Q 5 ; An asterisk indicates a site connected to M 4 in formula (6); Q 5 is selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.
제 1항에 있어서,
상기 레이저의 파장은 10 내지 700 nm인 방법.
The method of claim 1,
The wavelength of the laser is 10 to 700 nm.
제 1항에 있어서,
상기 레이저의 파장은 10 내지 400 nm인 방법.
The method of claim 1,
The wavelength of the laser is 10 to 400 nm.
제 1항에 있어서,
상기 레이저는 이온 레이저, 분자 레이저, 엑시머 레이저 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 방법.
The method of claim 1,
The laser is selected from the group consisting of an ion laser, a molecular laser, an excimer laser, and combinations thereof.
제 1항에 있어서,
상기 레이저는 엑시머 레이저를 포함하는 방법.
The method of claim 1,
wherein the laser comprises an excimer laser.
제 1항에 있어서,
상기 금속 함유 화합물 중에 금속 성분의 함량은 5 내지 70 중량%인 방법.
The method of claim 1,
The content of the metal component in the metal-containing compound is 5 to 70% by weight.
제 6항에 있어서,
상기 금속 함유 화합물 중에 탄소의 함량은 10 내지 60 중량%, 산소의 함량은 10 내지 60 중량%이고, 잔량의 수소를 포함하는 방법.
7. The method of claim 6,
In the metal-containing compound, the content of carbon is 10 to 60% by weight, the content of oxygen is 10 to 60% by weight, and the remaining amount of hydrogen is included.
제 1항에 있어서,
상기 레이저를 조사하는 단계에서, 상기 레이저는 ㎠ 당 10 내지 5000 ㎽의 강도로 조사되는 방법.
The method of claim 1,
In the step of irradiating the laser, the laser is irradiated at an intensity of 10 to 5000 mW per cm 2 .
제 1항에 있어서,
상기 레이저를 조사하는 단계는 1분 내지 10분 동안 수행되는 방법.
The method of claim 1,
The step of irradiating the laser is performed for 1 minute to 10 minutes.
제 1항에 있어서,
상기 레이저를 조사하는 단계는 1회 내지 10회 수행되는 방법.
The method of claim 1,
The step of irradiating the laser is performed 1 to 10 times.
제 1항에 있어서,
상기 레이저를 조사하는 단계에서 상기 레이저를 조사하는 광원은 상기 하드마스크 형성용 조성물로부터 1 내지 250 ㎜의 거리에서 조사되는 방법.
The method of claim 1,
In the step of irradiating the laser, the light source irradiating the laser is irradiated at a distance of 1 to 250 mm from the composition for forming the hard mask.
제 1항에 있어서,
상기 코팅하는 단계와, 상기 레이저를 조사하는 단계 사이에 상기 하드마스크 형성용 조성물에 열처리를 수행하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
The method of claim 1,
The method further comprising the step of performing a heat treatment on the composition for forming the hard mask between the coating step and the step of irradiating the laser.
제 12항에 있어서,
상기 열처리를 수행한 이후 상기 하드마스크 막에 존재하는 상기 화학식 1의 구조를 가지는 금속 함유 화합물의 경화물 중의 금속 함량과 비교해서, 상기 레이저를 조사한 이후 상기 하드마스크 막에 존재하는 상기 금속 함유 화합물의 경화물 중의 금속 함량은 5 내지 70% 증가하는 방법.
13. The method of claim 12,
Compared with the metal content in the cured product of the metal-containing compound having the structure of Formula 1 present in the hardmask film after performing the heat treatment, the amount of the metal-containing compound present in the hardmask film after irradiating the laser A method wherein the metal content in the cured product is increased by 5 to 70%.
제 12항에 있어서,
상기 열처리는 150 내지 500℃에서 30초 내지 10분 동안 수행되는 방법.
13. The method of claim 12,
The heat treatment is performed at 150 to 500 ℃ for 30 seconds to 10 minutes.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 두께 증진용 화합물은 하기 화학식 8의 반복구조를 가지는 유기 화합물을 포함하는 방법.
[화학식 8]
Figure 112022001826117-pat00035

화학식 8에서 R41 및 R42는 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q6로 치환될 수 있음; R43 및 R44는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C3-C30 헤테로 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q7로 치환될 수 있음; L7은 하기 화학식 9에서 선택되는 연결기임; B는 하기 화학식 10에서 선택됨; Q6 및 Q7는 각각 독립적으로 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.
[화학식 9]
Figure 112022001826117-pat00036

Figure 112022001826117-pat00037

Figure 112022001826117-pat00038

[화학식 10]
Figure 112022001826117-pat00039

Figure 112022001826117-pat00040

화학식 9에서 Y는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 니트릴기, 카르복시기, 나이트로기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, 아미노기, C1-C20 알킬 아미노기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q8로 치환될 수 있음; Q8은 각각 독립적으로 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.
화학식 10에서 Z는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C20 사이클로 알킬기, C6-C30 아릴기, C6-C30 아릴 옥시기, C3-C30 헤테로 아릴 옥시기, C7-C30 아릴 알킬기 및 C4-C30 헤테로 아릴 알킬기로 구성되는 군에서 선택되며, 상기 C1-C20 알킬기, 상기 C2-C20 알케닐기 및 상기 C1-C20 알콕시기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 하나의 Q9로 치환될 수 있음; Q9은 각각 독립적으로 케톤기, 알데하이드기, 에스테르기 및 카르복시기로 구성되는 군에서 선택됨.
화학식 9와 화학식 10에서 별표는 연결 부위를 나타냄.
The method of claim 1,
The thickness enhancement compound includes an organic compound having a repeating structure of the following formula (8).
[Formula 8]
Figure 112022001826117-pat00035

In Formula 8, R 41 and R 42 are each independently a hydrogen atom, C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 20 alkenyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 3 -C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 heteroaryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 hetero aryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 heteroaryl alkyl group and the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group, and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently unsubstituted or substituted with at least one Q 6 ; R 43 and R 44 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, a C 3 -C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 3 -C 30 hetero aryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 hetero aryl oxy group, C 7 -C 30 aryl alkyl group and C 4 -C 30 hetero It is selected from the group consisting of an aryl alkyl group, and the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently unsubstituted or substituted with at least one Q 7 . has exist; L 7 is a linking group selected from the following formula (9); B is selected from the following formula (10); Q 6 and Q 7 are each independently selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.
[Formula 9]
Figure 112022001826117-pat00036

Figure 112022001826117-pat00037

Figure 112022001826117-pat00038

[Formula 10]
Figure 112022001826117-pat00039

Figure 112022001826117-pat00040

In Formula 9, Y is each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitrile group, a carboxy group, a nitro group, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, Amino group, C 1 -C 20 alkyl amino group, C 3 -C 20 cycloalkyl group, C 6 -C 30 aryl group, C 6 -C 30 aryloxy group, C 3 -C 30 heteroaryloxy group, C 7 -C 30 It is selected from the group consisting of an aryl alkyl group and a C 4 -C 30 heteroaryl alkyl group, and the C 1 -C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group and the C 1 -C 20 alkoxy group are each independently unsubstituted or may be substituted with at least one Q 8 ; Q 8 is each independently selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.
In Formula 10, each Z is independently a hydrogen atom, a halogen atom, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, a C 3 -C 20 cycloalkyl group, and a C 6 -C 30 selected from the group consisting of an aryl group, a C 6 -C 30 aryloxy group, a C 3 -C 30 heteroaryloxy group, a C 7 -C 30 aryl alkyl group and a C 4 -C 30 heteroaryl alkyl group, wherein the C 1 - The C 20 alkyl group, the C 2 -C 20 alkenyl group and the C 1 -C 20 alkoxy group may each independently be unsubstituted or substituted with at least one Q 9 ; Q 9 is each independently selected from the group consisting of a ketone group, an aldehyde group, an ester group, and a carboxy group.
In Formulas 9 and 10, an asterisk indicates a connection site.
제 1항에 있어서,
상기 하드마스크 형성용 조성물 중에 상기 두께 증진용 화합물은 상기 화학식 1의 구조를 가지는 금속 함유 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부의 비율로 첨가되는 방법.
The method of claim 1,
In the composition for forming a hard mask, the thickness enhancing compound is added in an amount of 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal-containing compound having the structure of Formula 1 above.
제 1항에 있어서,
상기 하드마스크 형성용 조성물을 코팅하는 단계는, 스핀 코팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이딩, 커튼 코팅, 롤러 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 방법.
The method of claim 1,
The step of coating the composition for forming the hard mask is selected from the group consisting of spin coating, slot die coating, doctor blading, curtain coating, roller coating, spray coating, dip coating, bar coating, slit coating, and combinations thereof. how to be
제 1항 내지 제 14항 및 제 17항 내지 제 19항 중에서 어느 하나의 청구항에 기재된 방법에 의하여 제조되는 하드마스크 막 상부에 레지스트막을 형성하는 단계;
상기 레지스트막을 노광하는 단계; 및
상기 노광된 레지스트막을 현상하여 패턴화된 레지스트막을 형성하는 단계
를 포함하는 레지스트 패턴을 형성하는 방법.
20. A method comprising: forming a resist film on the hard mask film produced by the method according to any one of claims 1 to 14 and 17 to 19;
exposing the resist film; and
Developing the exposed resist film to form a patterned resist film
A method of forming a resist pattern comprising a.
제 20항에 있어서,
상기 패턴화된 레지스트막을 형성하는 단계 이후에, 상기 패턴화된 레지스트막을 토대로 상기 하드마스크 막을 식각하여 패턴화된 하드마스크 막을 형성하는 단계와, 상기 패턴화된 하드마스크 막을 토대로 상기 기판을 식각하여 패턴화된 기판을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
21. The method of claim 20,
After forming the patterned resist film, etching the hardmask film based on the patterned resist film to form a patterned hardmask film, and etching the substrate based on the patterned hardmask film to form a pattern The method further comprising the step of forming a textured substrate.
제 21항에 있어서,
상기 패턴화된 하드마스크 막을 형성하는 단계에서 식각 처리는 질소, 수소, 산소, 헬륨, 네오, 아르곤 및 이들의 조합으로 구성되는 가스 분위기 하에서 수행되는 방법.
22. The method of claim 21,
In the step of forming the patterned hardmask layer, the etching process is performed under a gas atmosphere consisting of nitrogen, hydrogen, oxygen, helium, neo, argon, and combinations thereof.
제 21항에 있어서,
상기 패턴화된 하드마스크 막을 형성하는 단계에서 식각 처리는 플라즈마 식각 공정에 의해 수행되는 방법.
22. The method of claim 21,
In the step of forming the patterned hardmask layer, the etching process is performed by a plasma etching process.
제 21항에 있어서,
상기 패턴화된 하드마스크 막을 형성하는 단계에서 식각 처리는 CHF3, CF4, BCl3, Cl2, SF6, 질소, 산소, 아르곤 및 이들의 조합으로 구성되는 가스를 사용하여 수행되는 방법.
22. The method of claim 21,
In the step of forming the patterned hardmask layer, the etching treatment is performed using a gas consisting of CHF 3 , CF 4 , BCl 3 , Cl 2 , SF 6 , nitrogen, oxygen, argon, and combinations thereof.
제 20항에 있어서,
상기 레지스트막을 형성하는 단계 이전에, 상기 하드마스크 막에 중간층 막을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
21. The method of claim 20,
The method further comprising the step of forming an interlayer film on the hardmask film before the step of forming the resist film.
제 25항에 있어서,
상기 패턴화된 레지스트막을 형성하는 단계 이후에, 상기 패턴화된 레지스트막을 토대로 상기 중간층 막을 식각하여 패턴화된 중간층 막을 형성하는 단계와, 상기 패턴화된 중간층 막을 토대로 상기 하드마스크 막을 식각하여 패턴화된 하드마스크 막을 형성하는 단계와, 상기 패턴화된 하드마스크 막을 토대로 상기 기판을 식각하여 패턴화된 기판을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
26. The method of claim 25,
After forming the patterned resist film, etching the interlayer film based on the patterned resist film to form a patterned interlayer film, and etching the hardmask film based on the patterned interlayer film to form a patterned interlayer film. A method further comprising: forming a hardmask film; and etching the substrate based on the patterned hardmask film to form a patterned substrate.
제 25항에 있어서,
상기 중간층 막은 하부 반사방지막을 포함하는 방법.
26. The method of claim 25,
wherein the interlayer film includes a lower anti-reflection film.
제 25항에 있어서,
상기 중간층 막은 티타늄 나이트라이드, 티타늄 옥시나이트라이드, 실리콘 옥사이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 실리콘 나이트라이드 및 비정질 탄소계 물질 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 물질로 제조되는 방법.
26. The method of claim 25,
wherein the interlayer film is made of a material selected from the group consisting of titanium nitride, titanium oxynitride, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, an amorphous carbon-based material, and combinations thereof.
제 20항에 기재된 패턴 형성 방법을 통하여 제조되는 반도체 소자. A semiconductor device manufactured through the pattern forming method according to claim 20.
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