KR102562337B1 - Hardmask composition and method of forming patterns - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 하기 화학식 1로 표현되는 치환기를 포함하는 플러렌 유도체, 및 하기 화학식 2로 표현되는 제1 구조단위와 하기 화학식 3으로 표현되는 제2 구조단위를 포함하는 중합체를 포함하는 하드마스크 조성물; 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법에 관한 것이다.
[화학식 1]

[화학식 2] [화학식 3]

상기 화학식 1 내지 3에서, X, Y, A1, A2, B1, B2, 및 *의 정의는 명세서에 기재한 바와 같다.
A hard mask composition comprising a fullerene derivative including at least one substituent represented by Chemical Formula 1 below, and a polymer including a first structural unit represented by Chemical Formula 2 and a second structural unit represented by Chemical Formula 3 below; and a pattern forming method using the hard mask composition.
[Formula 1]

[Formula 2] [Formula 3]

In Chemical Formulas 1 to 3, definitions of X, Y, A 1 , A 2 , B 1 , B 2 , and * are as described in the specification.

Description

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

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

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

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

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

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

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

일 구현예에 따르면, 적어도 하나의 하기 화학식 1로 표현되는 치환기를 포함하는 플러렌 유도체; 및 하기 화학식 2로 표현되는 제1 구조단위, 및 하기 화학식 3으로 표현되는 제2 구조단위를 포함하는 중합체를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다.According to one embodiment, a fullerene derivative including at least one substituent represented by Formula 1 below; and a polymer including a first structural unit represented by Chemical Formula 2 below and a second structural unit represented by Chemical Formula 3 below.

[화학식 1][Formula 1]

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

X 및 Y는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh, 또는 이들의 조합이고,X and Y are each independently hydrogen, halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O )OR d , -L 2 -C(=0)NR e R f , -L 3 -C(=0)N(-R g )C(=0)R h , or a combination thereof;

X 및 Y 중 적어도 하나는 -ORa; -NRbRc; -L1-C(=O)ORd; -L2-C(=O)NReRf; -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 C6 내지 C30 아릴기; 또는 이들의 조합이고,at least one of X and Y is -OR a ; -NR b R c ; -L 1 -C(=O)OR d ; -L 2 -C(=O)NR e R f ; -L 3 -C(=0)N(-R g )C(=0)R h ; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) a C6 to C30 aryl group substituted with C(=0)R h or a combination thereof; or a combination thereof;

L1 내지 L3은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알케닐렌기이고,L 1 to L 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkenylene group;

Ra 내지 Rh는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고, R a to R h are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkynyl group. A C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof;

*는 플러렌 코어와의 연결 지점이다.* is the connection point with the fullerene core.

[화학식 2] [화학식 3][Formula 2] [Formula 3]

상기 화학식 2 및 3에서,In Formulas 2 and 3,

A1은 하기 화학식 4로 표현되는 모이어티이고,A 1 is a moiety represented by Formula 4 below;

A2는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 방향족 고리이고,A 2 is a substituted or unsubstituted C6 to C40 aromatic ring;

B1 및 B2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40 아릴기이다.B 1 and B 2 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C40 aryl group.

[화학식 4][Formula 4]

상기 화학식 4에서,In Formula 4,

C는 치환 또는 비치환된 사각 고리, 치환 또는 비치환된 오각 고리, 치환 또는 비치환된 육각 고리, 치환 또는 비치환된 칠각 고리 또는 이들의 융합 고리(fused ring)이고,C is a substituted or unsubstituted tetragonal ring, a substituted or unsubstituted pentagonal ring, a substituted or unsubstituted hexagonal ring, a substituted or unsubstituted heptagonal ring or a fused ring thereof,

Z1은 수소, 히드록시기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고, Z 1 is hydrogen, a hydroxyl group, a halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkoxy group. A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof ego,

Z2는 히드록시기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,Z 2 is a hydroxy group, a halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof,

n은 0 또는 1이다.n is 0 or 1;

X 및 Y 중 적어도 하나는 -ORa; -NRbRc; -L1-C(=O)ORd; -L2-C(=O)NReRf; -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 페닐기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 나프틸기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 안트라세닐기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 페난트레닐기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 파이레닐기; 또는 이들의 조합일 수 있다.at least one of X and Y is -OR a ; -NR b R c ; -L 1 -C(=O)OR d ; -L 2 -C(=O)NR e R f ; -L 3 -C(=0)N(-R g )C(=0)R h ; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=O)R h or a phenyl group substituted with a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=0)R h or a naphthyl group substituted with a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) Anthracenyl group substituted with C(=0)R h or a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=O)R h or a phenanthrenyl group substituted with a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=O)R h or a pyrenyl group substituted with a combination thereof; or a combination thereof.

L1 내지 L3은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 메틸렌기, 치환 또는 비치환된 에틸렌기, 치환 또는 비치환된 프로필렌기, 치환 또는 비치환된 부틸렌기, 치환 또는 비치환된 펜틸렌기, 치환 또는 비치환된 헥실렌기, 또는 이들의 조합일 수 있다.L 1 to L 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted methylene group, a substituted or unsubstituted ethylene group, a substituted or unsubstituted propylene group, a substituted or unsubstituted butylene group, or a substituted or unsubstituted pentyl group; It may be a rene group, a substituted or unsubstituted hexylene group, or a combination thereof.

Ra 내지 Rh는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 펜틸기, 치환 또는 비치환된 헥실기, 치환 또는 비치환된 에테닐기, 치환 또는 비치환된 프로페닐기, 치환 또는 비치환된 부테닐기, 치환 또는 비치환된 펜테닐기, 치환 또는 비치환된 헥세닐기, 치환 또는 비치환된 에티닐기, 치환 또는 비치환된 프로피닐기, 치환 또는 비치환된 부티닐기, 치환 또는 비치환된 펜티닐기, 치환 또는 비치환된 헥시닐기 또는 이들의 조합일 수 있다.R a to R h are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or unsubstituted pentyl group, or a substituted group. Or an unsubstituted hexyl group, a substituted or unsubstituted ethenyl group, a substituted or unsubstituted propenyl group, a substituted or unsubstituted butenyl group, a substituted or unsubstituted pentenyl group, a substituted or unsubstituted hexenyl group, a substituted or It may be an unsubstituted ethynyl group, a substituted or unsubstituted propynyl group, a substituted or unsubstituted butynyl group, a substituted or unsubstituted pentynyl group, a substituted or unsubstituted hexynyl group, or a combination thereof.

상기 플러렌 유도체는 1개 내지 6개의 상기 화학식 1로 표현되는 치환기를 포함할 수 있다.The fullerene derivative may include 1 to 6 substituents represented by Formula 1 above.

상기 플러렌 코어는 C60, C70, C74, C76, C78, C80, C82 또는 C84일 수 있다.The fullerene core may be C60, C70, C74, C76, C78, C80, C82 or C84.

상기 플러렌 유도체는 상기 하드마스크 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.The fullerene derivative may be included in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total amount of the hard mask composition.

A1은 하기 그룹 1에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나일 수 있다.A 1 may be substituted or unsubstituted selected from Group 1 below.

[그룹 1][Group 1]

상기 그룹 1에서,In the group 1 above,

Z1은 수소, 히드록시기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이다.Z 1 is hydrogen, a hydroxyl group, a halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkoxy group. A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof am.

Z1은 수소, 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 펜틸기, 치환 또는 비치환된 헥실기, 치환 또는 비치환된 에테닐기, 치환 또는 비치환된 프로페닐기, 치환 또는 비치환된 부테닐기, 치환 또는 비치환된 펜테닐기, 치환 또는 비치환된 헥세닐기, 치환 또는 비치환된 에티닐기, 치환 도는 비치환된 프로피닐기, 치환 또는 비치환된 부티닐기, 치환 또는 비치환된 펜티닐기, 치환 또는 비치환된 헥시닐기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기 또는 이들의 조합일 수 있다.Z 1 is hydrogen, a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or unsubstituted pentyl group, a substituted or unsubstituted hexyl group, a substituted or unsubstituted Unsubstituted ethenyl group, substituted or unsubstituted propenyl group, substituted or unsubstituted butenyl group, substituted or unsubstituted pentenyl group, substituted or unsubstituted hexenyl group, substituted or unsubstituted ethynyl group, substituted or unsubstituted Substituted propynyl group, substituted or unsubstituted butynyl group, substituted or unsubstituted pentynyl group, substituted or unsubstituted hexynyl group, substituted or unsubstituted phenyl group, substituted or unsubstituted naphthyl group, substituted or unsubstituted anthrayl group It may be a cenyl group, a substituted or unsubstituted pyrenyl group, or a combination thereof.

A2는 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나일 수 있다.A 2 may be a substituted or unsubstituted one selected from Group 2 below.

[그룹 2][Group 2]

상기 A2는 적어도 하나의 -ORi로 치환될 수 있고, Ri는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이다.Wherein A 2 may be substituted with at least one -OR i , R i is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 An alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or any of these It is a combination.

B1 및 B2는 각각 독립적으로 하기 그룹 3에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나일 수 있다.B 1 and B 2 may each independently be a substituted or unsubstituted one selected from Group 3 below.

[그룹 3][Group 3]

. .

B1 및 B2는 서로 같을 수 있다.B 1 and B 2 may be equal to each other.

A2, B1 및 B2 중 적어도 하나는 축합고리를 포함할 수 있다.At least one of A 2 , B 1 and B 2 may include a condensed ring.

상기 중합체는 상기 하드마스크 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.The polymer may be included in an amount of 0.1 wt % to 30 wt % based on the total amount of the hard mask composition.

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

하드마스크 조성물의 분산 안정성과 하드마스크 층의 내식각성, 균일한 막 형성성, 및 내열성을 동시에 확보할 수 있다.Dispersion stability of the hard mask composition, etch resistance, uniform film formation, and heat resistance of the hard mask layer may be secured at the same time.

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

이하 본 명세서에서 특별한 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 중수소, 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 머캅토기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C30 알킬싸이올기 C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로고리기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise specified herein, 'substituted' means that a hydrogen atom in a compound is deuterium, a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amidino group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, mercapto group, ester group, carboxyl group or its salt thereof, sulfonic acid group or its salt thereof, phosphoric acid group or its salt thereof, C1 to C30 alkyl group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 C30 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C30 alkylthiol group, C1 to C20 heteroalkyl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 It means that it is substituted with a substituent selected from a cycloalkenyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocyclic group, and combinations thereof.

또한 상기 치환된 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 머캅토기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C30 알킬싸이올기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로고리기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 고리를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기는 인접한 또 다른 치환된 C6 내지 C30 아릴기와 융합되어 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성할 수 있다.In addition, the substituted halogen atom (F, Br, Cl, or I), hydroxy group, nitro group, cyano group, amino group, azido group, amidino group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, mercapto group , Ester group, carboxyl group or a salt thereof, sulfonic acid group or a salt thereof, phosphoric acid or a salt thereof, C1 to C30 alkyl group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 C30 alkoxy group, C1 to C30 alkylthiol group, C1 to C20 heteroalkyl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalkenyl group, C6 to C15 cycloalkynyl group, C2 to C30 heterocycle Two adjacent substituents in a group may be fused to form a ring. For example, the substituted C6 to C30 aryl group may be fused with another adjacent substituted C6 to C30 aryl group to form a substituted or unsubstituted fluorene ring.

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

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

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

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

보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 헤테로고리기는, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 피리도인돌일기, 벤조피리도옥사진일기, 벤조피리도티아진일기, 9,9-디메틸9,10디히드로아크리딘일, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 융합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 일 예에서, 헤테로고리기 또는 헤테로아릴기는 피리딜기, 카바졸릴기 또는 피리도인돌일기일 수 있다.More specifically, the substituted or unsubstituted heterocyclic group is a substituted or unsubstituted furanyl group, a substituted or unsubstituted thiophenyl group, a substituted or unsubstituted pyrrolyl group, a substituted or unsubstituted pyrazolyl group, a substituted or unsubstituted thiophenyl group, or a substituted or unsubstituted pyrazolyl group. imidazolyl group, substituted or unsubstituted triazolyl group, substituted or unsubstituted oxazolyl group, substituted or unsubstituted thiazolyl group, substituted or unsubstituted oxadiazolyl group, substituted or unsubstituted thiadiazole Dial, substituted or unsubstituted pyridinyl group, substituted or unsubstituted pyrimidinyl group, substituted or unsubstituted pyrazinyl group, substituted or unsubstituted triazinyl group, substituted or unsubstituted benzofuranyl group, substituted or unsubstituted group Substituted benzothiophenyl group, substituted or unsubstituted benzimidazolyl group, substituted or unsubstituted indolyl group, substituted or unsubstituted quinolinyl group, substituted or unsubstituted isoquinolinyl group, substituted or unsubstituted quinazolyl group A substituted or unsubstituted quinoxalinyl group, a substituted or unsubstituted naphthyridinyl group, a substituted or unsubstituted benzoxazinyl group, a substituted or unsubstituted benzthiazinyl group, a substituted or unsubstituted acridinyl group, a substituted Or unsubstituted phenazinyl group, substituted or unsubstituted phenothiazinyl group, substituted or unsubstituted phenoxazinyl group, substituted or unsubstituted dibenzofuranyl group, substituted or unsubstituted dibenzothiophenyl group, substituted or unsubstituted A cyclic carbazolyl group, a pyridoindolyl group, a benzopyridooxazinyl group, a benzopyridothiazinyl group, a 9,9-dimethyl9,10dihydroacridinyl group, a combination thereof, or a combination thereof may be fused. However, it is not limited thereto. In one example of the present invention, the heterocyclic group or heteroaryl group may be a pyridyl group, a carbazolyl group or a pyridoindolyl group.

본 명세서에서 “방향족 고리”는 비축합 방향족 고리, 축합 방향족 고리, 방향족 고리들이 단일 결합으로 연결된 형태, 벤젠 고리 위의 서로 평행하지 않은 두 개의 변에 축합된 각각의 고리가 융합된 형태, 벤젠 고리 위의 서로 평행하지 않은 두 개의 변에 축합된 각각의 고리가 단일결합 또는 이중결합으로 연결된 형태 또는 이들의 조합을 포함하는 것이다.In this specification, “aromatic ring” refers to a non-condensed aromatic ring, a condensed aromatic ring, a form in which aromatic rings are connected by a single bond, a form in which each ring condensed on two non-parallel sides of a benzene ring is fused, and a benzene ring. Each ring condensed on two non-parallel sides above is connected by a single bond or a double bond, or a combination thereof.

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

고탄소 함량의 플러렌 유도체는 단단한 막질의 유기층을 형성할 수 있어서, 높은 내식각성 및 내열성을 부여할 수 있다. 그러나, 플러렌 유도체만으로는 스핀-온 코팅방법으로 도포하여 균일하고 충분한 막 두께를 갖는 하드마스크 층을 형성하기 어렵다. 따라서, 플러렌 유도체의 내식각성 및 내열성을 열화시키지 않으면서도, 우수한 균일도, 및 충분한 막 두께를 갖는 하드마스크 층을 형성할 수 있는 하드마스크 조성물이 필요하다. A fullerene derivative having a high carbon content can form a hard film-like organic layer, providing high etching resistance and heat resistance. However, it is difficult to form a hard mask layer having a uniform and sufficient film thickness by applying a fullerene derivative alone by a spin-on coating method. Therefore, there is a need for a hard mask composition capable of forming a hard mask layer having excellent uniformity and sufficient film thickness without deteriorating the etching resistance and heat resistance of the fullerene derivative.

일 구현예에 따르면, 플러렌 유도체, 및 중합체를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다. According to one embodiment, a hard mask composition including a fullerene derivative and a polymer is provided.

플러렌 유도체는 코어(core)의 플러렌 구조와 외각의 치환기를 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 외각의 치환기는 상기 코어의 플러렌 구조 바깥 방향으로 치환되어 있을 수 있다. 상기 플러렌 유도체는 상기 코어의 플러렌 구조에 치환된 적어도 하나 이상의 치환기를 가짐으로써, 비치환된 플러렌과 비교하여 입체 장애(steric hindrance)를 크게 하고 파이 결합 간의 비공유 결합(π- π stacking interactions)을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 플러렌 유도체는 비치환된 플러렌과 비교하여 응집(aggregation)을 줄여 용액과 박막 상태에서 필요한 균일도를 획득할 수 있다. The fullerene derivative may include a core fullerene structure and an outer substituent, and for example, the outer substituent may be substituted outward from the core fullerene structure. The fullerene derivative has at least one substituent substituted in the fullerene structure of the core, thereby increasing steric hindrance and reducing π-π stacking interactions compared to unsubstituted fullerene can make it Accordingly, the fullerene derivative can reduce aggregation compared to unsubstituted fullerene and obtain required uniformity in a solution and thin film state.

일 예로, 상기 플러렌 유도체는 적어도 하나의 하기 화학식 1로 표현되는 치환기를 포함할 수 있다.For example, the fullerene derivative may include at least one substituent represented by Chemical Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

X 및 Y는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh, 또는 이들의 조합이고,X and Y are each independently hydrogen, halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O )OR d , -L 2 -C(=0)NR e R f , -L 3 -C(=0)N(-R g )C(=0)R h , or a combination thereof;

X 및 Y 중 적어도 하나는 -ORa; -NRbRc; -L1-C(=O)ORd; -L2-C(=O)NReRf; -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 C6 내지 C30 아릴기; 또는 이들의 조합이고,at least one of X and Y is -OR a ; -NR b R c ; -L 1 -C(=O)OR d ; -L 2 -C(=O)NR e R f ; -L 3 -C(=0)N(-R g )C(=0)R h ; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) a C6 to C30 aryl group substituted with C(=0)R h or a combination thereof; or a combination thereof;

L1 내지 L3은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알케닐렌기이고,L 1 to L 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkenylene group;

Ra 내지 Rh는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고, R a to R h are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkynyl group. A C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof;

*는 플러렌 코어와의 연결 지점이다.* is the connection point with the fullerene core.

상기 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기는 예를 들어, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15 알킬기, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬기 또는 이들의 조합일 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기는 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 펜틸기, 치환 또는 비치환된 헥실기, 치환 또는 비치환된 헵틸기, 치환 또는 비치환된 옥틸기, 치환 또는 비치환된 노닐기, 치환 또는 비치환된 데실기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, for example, a substituted or unsubstituted C1 to C15 alkyl group, for example, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, for example, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, It may be a C6 alkyl group, for example, a substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl group or a combination thereof. Specifically, the substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group is a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or unsubstituted phen It may be a ethyl group, a substituted or unsubstituted hexyl group, a substituted or unsubstituted heptyl group, a substituted or unsubstituted octyl group, a substituted or unsubstituted nonyl group, a substituted or unsubstituted decyl group, or a combination thereof. Not limited.

상기 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기는 예를 들어, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15 알케닐기, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C8 알케닐기, 또는 이들의 조합일 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기는 치환 또는 비치환된 에테닐기, 치환 또는 비치환된 프로페닐기, 치환 또는 비치환된 부테닐기, 치환 또는 비치환된 펜테닐기, 치환 또는 비치환된 헥세닐기, 치환 또는 비치환된 헵테닐기, 치환 또는 비치환된 옥테닐기, 치환 또는 비치환된 노네닐기, 치환 또는 비치환된 데세닐기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, for example, a substituted or unsubstituted C2 to C15 alkenyl group, for example, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, for example, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group may be a C2 to C8 alkenyl group, or a combination thereof. Specifically, the substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group is a substituted or unsubstituted ethenyl group, a substituted or unsubstituted propenyl group, a substituted or unsubstituted butenyl group, a substituted or unsubstituted pentenyl group, or a substituted or unsubstituted propenyl group. It may be a substituted hexenyl group, a substituted or unsubstituted heptenyl group, a substituted or unsubstituted octenyl group, a substituted or unsubstituted nonenyl group, a substituted or unsubstituted decenyl group, or a combination thereof, but is not limited thereto. does not

상기 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기는 예를 들어, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15 알키닐기, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C8 알키닐기, 또는 이들의 조합일 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기는 치환 또는 비치환된 에티닐기, 치환 또는 비치환된 프로피닐기, 치환 또는 비치환된 부티닐기, 치환 또는 비치환된 펜티닐기, 치환 또는 비치환된 헥시닐기, 치환 또는 비치환된 헵티닐기, 치환 또는 비치환된 옥티닐기, 치환 또는 비치환된 노니닐기, 치환 또는 비치환된 데시닐기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, for example, a substituted or unsubstituted C2 to C15 alkynyl group, for example, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynyl group, for example, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynyl group may be a C2 to C8 alkynyl group, or a combination thereof. Specifically, the substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group is a substituted or unsubstituted ethynyl group, a substituted or unsubstituted propynyl group, a substituted or unsubstituted butynyl group, a substituted or unsubstituted pentynyl group, or a substituted or unsubstituted propynyl group. It may be a substituted hexynyl group, a substituted or unsubstituted heptynyl group, a substituted or unsubstituted octynyl group, a substituted or unsubstituted noninyl group, a substituted or unsubstituted decynyl group, or a combination thereof, but is not limited thereto. .

상기 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 치환 또는 비치환된 다환고리 아릴기일 수 있고, 상기 다환고리 아릴기는 축합고리 아릴기 및/또는 비축합 고리 아릴기일 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group may be a substituted or unsubstituted phenyl group or a substituted or unsubstituted polycyclic aryl group, and the polycyclic aryl group may be a condensed cyclic aryl group and/or a non-fused cyclic aryl group. Specifically, the substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group is a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted phenanthrenyl group, or a substituted or unsubstituted naphthyl group. It may be a cyclic pyrenyl group or a combination thereof, but is not limited thereto.

X 및 Y 중 적어도 하나가, 전술한 바와 같이, -ORa; -NRbRc; -L1-C(=O)ORd; -L2-C(=O)NReRf; -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 C6 내지 C30 아릴기; 또는 이들의 조합을 포함함에 따라, 상기 플러렌 유도체의 유기 용매에 대한 용해도 및/또는 분산성을 높일 수 있고, 후술하는 중합체와 혼합 시 상 분리 현상을 감소시킬 수 있다. At least one of X and Y is -OR a ; -NR b R c ; -L 1 -C(=O)OR d ; -L 2 -C(=O)NR e R f ; -L 3 -C(=0)N(-R g )C(=0)R h ; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) a C6 to C30 aryl group substituted with C(=0)R h or a combination thereof; Alternatively, by including a combination thereof, solubility and/or dispersibility of the fullerene derivative in an organic solvent may be increased, and phase separation may be reduced when mixed with a polymer described later.

일 예로, X 및 Y 중 적어도 하나는 -ORa; -NRbRc; -L1-C(=O)ORd; -L2-C(=O)NReRf; -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 페닐기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 나프틸기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 안트라세닐기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 페난트레닐기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 파이레닐기; 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, at least one of X and Y -OR a ; -NR b R c ; -L 1 -C(=O)OR d ; -L 2 -C(=O)NR e R f ; -L 3 -C(=0)N(-R g )C(=0)R h ; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=O)R h or a phenyl group substituted with a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=0)R h or a naphthyl group substituted with a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) Anthracenyl group substituted with C(=0)R h or a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=O)R h or a phenanthrenyl group substituted with a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=O)R h or a pyrenyl group substituted with a combination thereof; or a combination thereof.

일 예로, L1 내지 L3은 각각 독립적으로 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기일 수 있고, 구체적으로, L1 내지 L3은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 메틸렌기, 치환 또는 비치환된 에틸렌기, 치환 또는 비치환된 프로필렌기, 치환 또는 비치환된 부틸렌기, 치환 또는 비치환된 펜틸렌기, 치환 또는 비치환된 헥실렌기 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, L 1 to L 3 may each independently be a single bond or a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, and specifically, L 1 to L 3 are each independently a single bond, substituted or unsubstituted methylene group group, a substituted or unsubstituted ethylene group, a substituted or unsubstituted propylene group, a substituted or unsubstituted butylene group, a substituted or unsubstituted pentylene group, a substituted or unsubstituted hexylene group, or a combination thereof.

일 예로, Ra 내지 Rh는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기 또는 이들의 조합일 수 있고, 여기서, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기는 각각 전술한 바와 같다.For example, R a to R h are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, or a combination thereof. A substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, and a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group are as described above, respectively.

일 예로, Ra 내지 Rh는 서로 같거나 다를 수 있으며, 예컨대, Rb 및 Rc는 서로 같거나 다를 수 있고, Re 및 Rf는 서로 같거나 다를 수 있고, Rg 및 Rh는 서로 같거나 다를 수 있다.For example, R a to R h may be the same as or different from each other, for example, R b and R c may be the same as or different from each other, R e and R f may be the same as or different from each other, and R g and R h are may be the same or different.

일 예로, X 및 Y는 서로 같거나 다를 수 있다.For example, X and Y may be the same as or different from each other.

일 예로, X 및 Y 중 어느 하나는 -L1-C(=O)ORd이고, 나머지 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이거나; X 및 Y는 모두 -L1-C(=O)ORd일 수 있고, 여기서, L1, Rd, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는 각각 전술한 바와 같다.For example, one of X and Y is -L 1 -C(=O)OR d , and the other is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group; X and Y may both be -L 1 -C(=O)OR d , where L 1 , R d , a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group and a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, respectively, as described above It's like a bar.

일 예로, 상기 플러렌 유도체는 1개 내지 6개, 예를 들어, 1개 내지 4개, 예를 들어, 1개 내지 3개, 예를 들어 1개 또는 2개의 상기 화학식 1로 표현되는 치환기를 포함할 수 있다. 상기 플러렌 유도체에 포함된 상기 화학식 1로 표현되는 치환기가 복수개일 때, 각각의 상기 화학식 1로 표현되는 치환기는 서로 같거나 다를 수 있으나, 구체적으로 서로 같을 수 있다.For example, the fullerene derivative includes 1 to 6, for example, 1 to 4, for example, 1 to 3, for example, 1 or 2 substituents represented by Formula 1 can do. When there are a plurality of substituents represented by Chemical Formula 1 included in the fullerene derivative, each of the substituents represented by Chemical Formula 1 may be identical to or different from each other, but specifically may be identical to each other.

일 예로, 상기 플러렌 코어는 C60, C70, C74, C76, C78, C80, C82 또는 C84일 수 있으나, 플러렌 합성 중 탄소 개수가 적거나 많은 불순물이 포함될 수 있으므로, 상기 탄소수에 한정되지는 않으며, 예컨대, 플러렌 코어는 C60일 수 있다.For example, the fullerene core may be C60, C70, C74, C76, C78, C80, C82, or C84, but is not limited to the number of carbon atoms because impurities having a small number of carbon atoms or a large number of carbon atoms may be included during synthesis of fullerene. , the fullerene core may be C60.

일 예로, 상기 플러렌 유도체는 상기 하드마스크 조성물의 총 함량에 대하여 예컨대, 0.1 내지 30 중량%, 예컨대, 약 0.5 내지 25 중량% 또는 예컨대 약 1 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 플러렌 유도체가 포함됨으로써, 우수한 내식각성 및 내열성을 가지면서도 충분한 막 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 특성을 갖는 막을 제공할 수 있다.For example, the fullerene derivative may be included in an amount of, for example, 0.1 to 30 wt%, for example, about 0.5 to 25 wt%, or about 1 to 20 wt%, based on the total amount of the hardmask composition. By including the fullerene derivative in the above range, it is possible to provide a film having excellent etching resistance and heat resistance, as well as sufficient film thickness, surface roughness, and planarization characteristics.

전술한 바와 같이, 하드마스크 조성물은 중합체를 더 포함할 수 있고, 상기 중합체는 주쇄(main chain)로 헤테로 고리를 포함하는 제1 구조단위 및 주쇄로 방향족 고리를 포함하는 제2 구조단위를 포함할 수 있다. 이에 따라, 플러렌 유도체의 내식각성과 내열성을 열화시키지 않음으로써, 상기 플러렌 유도체 및 중합체를 포함하는 하드마스크 조성물로 형성된 유기막의 후속 고온 공정에서 열에 의한 손상을 줄이거나 방지할 수 있고, 후속 식각 공정에서 노출되는 식각 가스에 의한 손상을 줄이거나 방지할 수 있다. As described above, the hardmask composition may further include a polymer, and the polymer may include a first structural unit including a heterocyclic ring as a main chain and a second structural unit including an aromatic ring as a main chain. can Accordingly, by not deteriorating the etching resistance and heat resistance of the fullerene derivative, it is possible to reduce or prevent damage caused by heat in a subsequent high-temperature process of the organic film formed of the hard mask composition including the fullerene derivative and the polymer, and in the subsequent etching process. Damage caused by an exposed etching gas may be reduced or prevented.

중합체의 상기 제1 구조단위 및 상기 제 2 구조단위는 각각 상기 주쇄에 결합되어 있으며, 치환 또는 비치환된 아릴기를 포함하는 측쇄(side chain)를 포함할 수 있고, 측쇄의 치환 또는 비치환된 아릴기는 주쇄와 3차 탄소로 결합될 수 있다. 여기서, 3차 탄소란 중심탄소가 할 수 있는 4개의 결합 중 3개가 각각 서로 다른 탄소와 결합된 중심탄소인 것으로 정의한다. 이에 따라, 중합체의 탄소 함량을 높임으로써, 내식각성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 중합체의 용매에 대한 용해성을 높임으로써, 용액으로 준비되어 스핀-온 코팅과 같은 용액 공정으로 우수한 균일도, 및 충분한 막 두께를 갖는 유기막을 형성할 수 있다.The first structural unit and the second structural unit of the polymer are each bonded to the main chain and may include a side chain including a substituted or unsubstituted aryl group, and the substituted or unsubstituted aryl of the side chain The group may be bonded to the main chain by a tertiary carbon. Here, tertiary carbon is defined as a central carbon in which three of the four bonds that a central carbon can make are bonded to different carbons. Accordingly, by increasing the carbon content of the polymer, not only the etching resistance can be improved, but also the solubility of the polymer in the solvent is increased, so that the polymer is prepared as a solution and has excellent uniformity and sufficient film in a solution process such as spin-on coating. An organic layer having a thickness may be formed.

일 예로, 상기 중합체는 하기 화학식 2로 표현되는 제1 구조단위, 및 하기 화학식 3으로 표현되는 제2 구조단위를 포함하는 중합체를 포함할 수 있다.For example, the polymer may include a polymer including a first structural unit represented by Chemical Formula 2 below and a second structural unit represented by Chemical Formula 3 below.

[화학식 2] [화학식 3][Formula 2] [Formula 3]

상기 화학식 2 및 3에서,In Formulas 2 and 3,

A1은 하기 화학식 4로 표현되는 모이어티이고,A 1 is a moiety represented by Formula 4 below;

A2는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 방향족 고리이고,A 2 is a substituted or unsubstituted C6 to C40 aromatic ring;

B1 및 B2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40 아릴기이다.B 1 and B 2 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C40 aryl group.

[화학식 4][Formula 4]

상기 화학식 4에서,In Formula 4,

C는 치환 또는 비치환된 사각 고리, 치환 또는 비치환된 오각 고리, 치환 또는 비치환된 육각 고리, 치환 또는 비치환된 칠각 고리 또는 이들의 융합 고리(fused ring)이고,C is a substituted or unsubstituted tetragonal ring, a substituted or unsubstituted pentagonal ring, a substituted or unsubstituted hexagonal ring, a substituted or unsubstituted heptagonal ring or a fused ring thereof,

Z1은 수소, 히드록시기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고, Z 1 is hydrogen, a hydroxyl group, a halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkoxy group. A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof ego,

Z2는 히드록시기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 또는 이들의 조합이고,Z 2 is a hydroxy group, a halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof ,

n은 0 또는 1이다.n is 0 or 1;

중합체가 상기 화학식 2로 표현되는 구조단위 및 상기 화학식 3으로 표현되는 구조단위를 포함함으로써, 플러렌 유도체와 상용성(compatibility)을 가질 수 있다. 이에 따라, 플러렌 유도체가 중합체와 혼합되어 용매에 안정적으로 분산됨에 따라, 플러렌 유도체의 재결정화 현상을 방지할 수 있고, 형성된 유기막과 하부 기판 사이의 부착력을 향상시킬 수 있다.When the polymer includes the structural unit represented by Chemical Formula 2 and the structural unit represented by Chemical Formula 3, it may have compatibility with fullerene derivatives. Accordingly, as the fullerene derivative is mixed with the polymer and stably dispersed in the solvent, recrystallization of the fullerene derivative may be prevented, and adhesion between the formed organic layer and the lower substrate may be improved.

상기 화학식 4에서, 중합체와 연결 지점은 고리를 이루는 탄소들 중 어느 두 개일 수 있으며, 특별히 한정되지는 않는다.In Chemical Formula 4, the linking point with the polymer may be any two of carbon atoms forming a ring, and is not particularly limited.

상기 화학식 2로 표현되는 제1 구조 단위는 상기 화학식 4로 표현되는 모이어티를 포함함으로써, 질소 원자가 포함된 오각 고리의 한 쪽은 융합된 고리(ring)에 의해 막힌 구조를 가지나 다른 한 쪽은 고리에 의해 융합되지 않고 열린 구조를 가진다 (즉, 상기 화학식 4에서 오각 고리의 한쪽은 Ar과 융합되어 있으나, 다른 한쪽은 그렇지 않음). 이에 따라, 질소 원자가 포함된 오각 고리 부분이 모두 막힌 모이어티(예컨대, 카바졸)를 포함하는 구조단위를 갖는 중합체와 비교하여, 경화 시 가교 결합이 촉진됨에 따라, 고탄소 함량의 유기막을 형성할 수 있고, 내식각성을 더욱 향상시킬 수 있다.Since the first structural unit represented by Chemical Formula 2 includes the moiety represented by Chemical Formula 4, one side of the pentagonal ring containing a nitrogen atom is blocked by a fused ring, but the other side is a ring. It is not fused by and has an open structure (ie, in Formula 4, one side of the pentagonal ring is fused with Ar, but the other side is not). Accordingly, compared to a polymer having a structural unit including a moiety (eg, carbazole) in which all pentagonal ring portions containing nitrogen atoms are blocked, as crosslinking is promoted during curing, an organic film having a high carbon content can be formed. and corrosion resistance can be further improved.

일 예로, C는 방향족고리이거나 비방향족 고리일 수 있고, 예를 들어, C는 방향족 고리일 수 있으며, 예를 들어, 적어도 하나의 벤젠고리를 포함할 수 있다.For example, C may be an aromatic ring or a non-aromatic ring, for example, C may be an aromatic ring, and may include, for example, at least one benzene ring.

일 예로, C는 단일고리이거나 다환고리일 수 있고, 상기 다환고리는 융합고리이거나 비융합고리일 수 있으며, 상기 융합 고리는 예컨대 벤젠 고리가 2개, 3개 또는 4개 융합된 형태일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, C may be a single ring or a polycyclic ring, the polycyclic ring may be a fused ring or a non-fused ring, and the fused ring may be, for example, a fused form of two, three or four benzene rings. It is not limited to this.

구체적으로, A1은 하기 그룹 1에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 하기 그룹 1의 정의 중, ‘치환된’은 다른 치환기로 더 치환된 것을 의미하고, ‘비치환된’은 다른 치환기로 더 치환되지 않은 것을 의미한다. 하기 그룹 1에서, 중합체와 연결 지점은 고리를 이루는 탄소들 중 어느 두 개일 수 있으며, 특별히 한정되지는 않는다.Specifically, A 1 may be a substituted or unsubstituted one selected from Group 1 below, but is not limited thereto. In the definition of Group 1 below, 'substituted' means further substituted with another substituent, and 'unsubstituted' means not further substituted with another substituent. In the following group 1, the linking point with the polymer may be any two of carbon atoms forming a ring, and is not particularly limited.

[그룹 1][Group 1]

상기 그룹 1에서,In the group 1 above,

Z1은 수소, 히드록시기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이다. 여기서, 상기 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기는 각각 전술한 바와 같다.Z 1 is hydrogen, a hydroxyl group, a halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkoxy group. A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof am. Here, the substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, the substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, the substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, and the substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group are as described above, respectively. .

일 예로, Z1은 수소, 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 에테닐기, 치환 또는 비치환된 프로페닐기, 치환 또는 비치환된 부테닐기, 치환 또는 비치환된 에티닐기, 치환 도는 비치환된 프로피닐기, 치환 또는 비치환된 부티닐기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, Z 1 is hydrogen, a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or unsubstituted ethenyl group, or a substituted or unsubstituted propenyl group. , A substituted or unsubstituted butenyl group, a substituted or unsubstituted ethynyl group, a substituted or unsubstituted propynyl group, a substituted or unsubstituted butynyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted It may be an unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted pyrenyl group, or a combination thereof.

일 예로, A2는 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나일 수 있다. 하기 그룹 2의 정의 중, ‘치환된’은 다른 치환기로 더 치환된 것을 의미하고, ‘비치환된’은 다른 치환기로 더 치환되지 않은 것을 의미한다. 하기 그룹 2에서, 중합체와 연결 지점은 고리를 이루는 탄소들 중 어느 두 개일 수 있으며, 특별히 한정되지는 않는다.For example, A 2 may be a substituted or unsubstituted one selected from Group 2 below. In the definition of group 2 below, 'substituted' means further substituted with another substituent, and 'unsubstituted' means not further substituted with another substituent. In the following group 2, the polymer and the linking point may be any two of carbon atoms forming a ring, and is not particularly limited.

[그룹 2][Group 2]

일 예로, 상기 A2는 비치환되거나, 적어도 하나의 -ORi로 치환될 수 있다. For example, A 2 may be unsubstituted or substituted with at least one -OR i .

Ri는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고, 여기서, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기는 각각 전술한 바와 같다.R i is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroalkyl group, An unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof, wherein a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted Alternatively, the unsubstituted C2 to C20 alkenyl group and the substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group are as described above, respectively.

일 예로, A2는 적어도 하나의 -ORi로 치환된 다환 방향족고리일 수 있고, 적어도 하나의 -ORi로 치환된 축합 방향족고리 및/또는 적어도 하나의 -ORi로 치환된 비축합 방향족고리일 수 있으나, 바람직하게는 적어도 하나의 -ORi로 치환된 축합 방향족고리일 수 있다. 이에 따라, 중합체의 탄소함량을 더욱 높일 수 있어서 단단한 중합체 층을 형성할 수 있으므로 더욱 우수한 내식각성을 부여할 수 있다. 여기서, Ri는 전술한 바와 같다.For example, A 2 may be a polycyclic aromatic ring substituted with at least one -OR i , a condensed aromatic ring substituted with at least one -OR i , and/or a non-fused aromatic ring substituted with at least one -OR i . It may be, but preferably may be a condensed aromatic ring substituted with at least one -OR i . Accordingly, since the carbon content of the polymer can be further increased and a hard polymer layer can be formed, more excellent etching resistance can be imparted. Here, R i is as described above.

일 예로, B1 및 B2는 각각 독립적으로 하기 그룹 3에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나일 수 있다. 하기 그룹 3의 정의 중, ‘치환된’은 다른 치환기로 더 치환된 것을 의미하고, ‘비치환된’은 다른 치환기로 더 치환되지 않은 것을 의미한다. 하기 그룹 3에서, 중합체와 연결 지점은 고리를 이루는 탄소들 중 어느 하나일 수 있으며, 특별히 한정되지는 않는다.For example, B 1 and B 2 may each independently be a substituted or unsubstituted one selected from Group 3 below. In the definition of group 3 below, 'substituted' means further substituted with another substituent, and 'unsubstituted' means not further substituted with another substituent. In the following group 3, the polymer and the linking point may be any one of carbon atoms forming a ring, and is not particularly limited.

[그룹 3][Group 3]

. .

일 예로, B1 및 B2는 각각 독립적으로 다환 고리의 아릴기일 수 있고, 상기 다환 고리는 축합고리 및/또는 비축합 고리일 수 있으나, 바람직하게는 축합 고리일 수 있다.For example, B 1 and B 2 may each independently represent a polycyclic aryl group, and the polycyclic ring may be a condensed ring and/or a non-condensed ring, but is preferably a condensed ring.

일 예로, B1 및 B2는 서로 같거나 다를 수 있으나, 예를 들어 서로 같을 수 있다.For example, B 1 and B 2 may be the same as or different from each other, but may be the same as each other.

일 예로, A2, B1 및 B2 중 적어도 하나는 축합고리를 포함할 수 있고, A2, B1 및 B2는 각각 독립적으로 축합고리를 포함할 수 있다. For example, at least one of A 2 , B 1 and B 2 may include a condensed ring, and A 2 , B 1 and B 2 may each independently include a condensed ring.

상기 중합체는 예컨대 치환 또는 비치환된 헤테로고리 화합물, 치환 또는 비치환된 방향족 화합물 및 치환 또는 비치환된 방향족 알데히드 화합물을 포함하는 반응 혼합물의 반응에 따라 얻어질 수 있고, 상기 반응은 축합 반응일 수 있다.The polymer may be obtained, for example, by reacting a reaction mixture comprising a substituted or unsubstituted heterocyclic compound, a substituted or unsubstituted aromatic compound, and a substituted or unsubstituted aromatic aldehyde compound, and the reaction may be a condensation reaction. there is.

예컨대, 상기 화학식 2로 표현되는 제1 구조단위의 A1은 상기 치환 또는 비치환된 헤테로고리 화합물로부터 유래될 수 있으며, 상기 화학식 3으로 표현되는 제2 구조단위의 A2는 상기 치환 또는 비치환된 방향족 화합물로부터 유래될 수 있으며, 중합체의 주쇄에 3차 탄소로 연결되는 측쇄(즉, 상기 화학식 2 및 3에서 B1 및 B2)는 치환 또는 비치환된 방향족 알데히드 화합물로부터 유래될 수 있다. For example, A 1 of the first structural unit represented by Formula 2 may be derived from the substituted or unsubstituted heterocyclic compound, and A 2 of the second structural unit represented by Formula 3 is the substituted or unsubstituted heterocyclic compound. It may be derived from an aromatic compound, and the side chain connected to the main chain of the polymer by a tertiary carbon (ie, B 1 and B 2 in Formulas 2 and 3) may be derived from a substituted or unsubstituted aromatic aldehyde compound.

특정 이론에 구속되려는 것은 아니나, 상술한 주쇄에 3차 탄소로 연결되는 측쇄는 상기 치환 또는 비치환된 방향족 알데히드 화합물을 친전차체로 하는 축합반응을 통해 형성될 수 있다. 이에 따라, 중합체는 주쇄와 측쇄를 3차 탄소로 연결함으로써, 주쇄와 측쇄의 결합 위치에 존재하는 수소의 수를 저감시켜, 후속 식각 공정에서 노출되는 식각 가스에 대해 더욱 높은 내식각성을 나타낼 수 있다.Although not wishing to be bound by a particular theory, the side chain linked to the main chain by a tertiary carbon may be formed through a condensation reaction using the substituted or unsubstituted aromatic aldehyde compound as an electrophile. Accordingly, by connecting the main chain and the side chain with tertiary carbon, the polymer can reduce the number of hydrogen present at the bonding site of the main chain and the side chain, thereby exhibiting higher etching resistance to an etching gas exposed in a subsequent etching process. .

상기 중합체는 전술한 제1 구조단위 및 제2 구조단위를 각각 1개 또는 복수 개 포함할 수 있고, 상기 중합체 내에 포함된 전술한 제1 구조단위 및 제2 구조단위의 개수 및 배열은 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 중합체 내에서, 제1 구조단위끼리 연속되어 연결되어 있을 수 있고, 제2 구조단위끼리 연속되어 연결되어 있을 수 있고, 제1 구조단위와 제2 구조단위가 번갈아 연결되어 있을 수 있고, 제1 구조단위와 제2 구조단위가 무작위적으로 연결되어 있을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The polymer may include one or more of the aforementioned first structural unit and the second structural unit, respectively, and the number and arrangement of the aforementioned first structural unit and the second structural unit included in the polymer are not limited. . For example, in the polymer, the first structural units may be continuously connected, the second structural units may be continuously connected, the first structural units and the second structural units may be alternately connected, The first structural unit and the second structural unit may be randomly connected, but are not limited thereto.

전술한 제1 구조단위와 제2 구조단위의 몰비(즉, 제1 구조단위: 제2 구조단위)는 9:1 내지 1:9일 수 있고, 예를 들어, 8:2 내지 2:8일 수 있고, 예를 들어, 7:3 내지 3:7일 수 있고, 예를 들어, 7:3 내지 5:5일 수 있다.The molar ratio of the aforementioned first structural unit to the second structural unit (ie, first structural unit: second structural unit) may be 9:1 to 1:9, for example, 8:2 to 2:8. It may be, for example, 7:3 to 3:7, and may be, for example, 7:3 to 5:5.

상기 중합체는 상기 화학식 2 및/또는 상기 화학식 3으로 표현되지 않는 하나 또는 둘 이상의 구조단위를 더 포함할 수 있다.The polymer may further include one or two or more structural units not represented by Chemical Formula 2 and/or Chemical Formula 3.

예를 들어, 상기 중합체의 중량평균분자량은 1,000 내지 200,000, 1,100 내지 100,000, 1,200 내지 50,000, 1,300 내지 10,000, 또는 1,400 내지 5,000일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the polymer may have a weight average molecular weight of 1,000 to 200,000, 1,100 to 100,000, 1,200 to 50,000, 1,300 to 10,000, or 1,400 to 5,000, but is not limited thereto.

상기 중합체는 상기 하드마스크 조성물의 총 함량에 대하여 예컨대 약 0.1 내지 30 중량%, 예컨대 약 0.5 내지 25 중량%, 약 1 내지 20 중량%, 또는 약 2 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 중합체가 포함됨으로써 하드마스크의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.The polymer may be included in an amount of, for example, about 0.1 to 30 wt%, for example, about 0.5 to 25 wt%, about 1 to 20 wt%, or about 2 to 15 wt%, based on the total weight of the hardmask composition. By including the polymer within the above range, the thickness, surface roughness, and flatness of the hard mask may be adjusted.

상기 하드마스크 조성물에 포함되는 용매(또는 분산액이라고도 함)는 상기 플러렌 유도체, 및 중합체에 대한 충분한 용해성 및/또는 분산성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, p-크실렌, o-다이클로로벤젠, 1-클로로 나프탈렌, 1- 메틸 나프탈렌, 1,2,4-트리메틸 벤젠, 테트라하이드로나프탈렌, 1,2,3-트리브로모 프로판, 클로로 벤젠, 트리브로모메탄, 큐멘, 사이클로헥사논, 아니솔, 및 감마부티로락톤 등에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나. 이에 한정되지는 않는다. The solvent (also referred to as a dispersion) included in the hard mask composition is not particularly limited as long as it has sufficient solubility and/or dispersibility for the fullerene derivative and the polymer. For example, benzene, toluene, p-xylene, o-dichlorobenzene, 1-chloronaphthalene, 1-methylnaphthalene, 1,2,4-trimethylbenzene, tetrahydronaphthalene, 1,2,3-tribromopropane, chlorobenzene, tribromomethane, cumene, It may include at least one selected from cyclohexanone, anisole, and gamma butyrolactone. It is not limited to this.

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

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

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

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

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

상기 첨가제는 상기 하드마스크 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 30 중량부, 약 0.01 내지 20 중량부, 또는 약 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함함으로써 하드마스크 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도를 향상시킬 수 있다.The additive may be included in about 0.001 to 30 parts by weight, about 0.01 to 20 parts by weight, or about 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the hard mask composition. When included within the above range, the solubility of the hard mask composition may be improved without changing the optical properties.

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

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

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 형성하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 하드마스크 조성물을 적용하는 단계, 상기 하드마스크 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 하드마스크 층은 이하에서 유기 하드마스크 층이라고도 한다.A pattern forming method according to an embodiment includes forming a material layer on a substrate, applying the hardmask composition described above to the material layer, heat-treating the hardmask composition to form a hardmask layer, and forming the hardmask layer. forming a photoresist layer over the layer, exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern, using the photoresist pattern to selectively remove the hardmask layer and expose a portion of the material layer. and etching the exposed portion of the material layer. Here, the hard mask layer is also referred to as an organic hard mask layer hereinafter.

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

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

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

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

일 예로, 상기 유기 하드마스크 층 위에 무기 하드마스크 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 무기 하드마스크 층은 실리콘을 함유할 수 있고, 예컨대, 상기 무기 하드마스크 층은 예컨대 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO 및/또는 SiN 등의 물질로 형성할 수 있다.For example, the method may further include forming an inorganic hard mask layer on the organic hard mask layer. The inorganic hardmask layer may contain silicon, and for example, the inorganic hardmask layer may be formed of a material such as SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO, and/or SiN.

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

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

상기 유기 하드마스크 층 위에 무기 하드마스크 층을 형성할 경우, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계는, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 무기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하여 무기 하드마스크 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 무기 하드마스크 패턴을 이용하여 유기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계를 포함할 수 있다.When an inorganic hard mask layer is formed on the organic hard mask layer, the step of selectively removing the hard mask layer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer may include using the photoresist pattern to form the inorganic hard mask layer. The method may include forming an inorganic hardmask pattern by selectively removing the mask layer, and selectively removing the organic hardmask layer using the inorganic hardmask pattern to expose a portion of the material layer.

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

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

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

합성예synthesis example

합성예 1Synthesis Example 1

기계교반기와 냉각관을 구비한 500ml 2구 플라스크에 인돌(Indole, 50.0g, 0.43몰), 페난트렌-9-올(Phenanthren-9-ol, 83.4g, 0.43몰), 1-나프탈데히드(1-naphtaldehyde, 133g, 0.85몰), 및 메탄설포닐산(Methanesulfonic acid, 41.0g, 0.43몰)을 1,4-다이옥산(1,4-Dioxane, 285.9g)에 넣고, 잘 저어준 뒤 100℃에서 24시간 동안 교반하면서 반응을 수행한다. 반응 완료 후 내부 온도를 60 내지 70℃로 냉각시키고, 굳지 않도록 테트라하이드로퓨란(300g)을 넣는다. 이후, 7%의 소듐바이카보네이트 수용액(Sodium bicarbonate)을 넣어 pH를 5 내지 6으로 만들고, 에틸아세테이트(1000ml)를 넣어 계속 교반한 후, 분별깔때기를 이용하여 유기층만을 추출한다. 분별깔때기에 다시 물(500ml)을 넣고 흔들어 남아있는 산과 소듐염을 제거하는 과정을 3회 이상 반복한 후에 유기층을 최종적으로 추출한다. 추출된 유기 용액을 증발기로 농축하고, 여기에 다시 테트라하이드로퓨란(1L)을 넣어 녹인 후, 교반되고 있는 헥산(5L)이 들어있는 비커에 천천히 적가하여, 하기 화학식 2a로 표현되는 구조단위 및 화학식 3a로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체 1을 얻었다. 상기 중합체 1에 포함된 화학식 2a로 표현되는 구조단위와 화학식 3a로 표현되는 구조단위의 몰비는 6:4이다Indole (50.0 g, 0.43 mol), phenanthren-9-ol (Phenanthren-9-ol, 83.4 g, 0.43 mol), 1-naphthalaldehyde ( 1-naphtaldehyde, 133 g, 0.85 mol) and methanesulfonic acid (41.0 g, 0.43 mol) were added to 1,4-dioxane (1,4-Dioxane, 285.9 g), stirred well, and then heated at 100 ° C. The reaction is carried out with stirring for 24 hours. After completion of the reaction, the internal temperature is cooled to 60 to 70 ° C., and tetrahydrofuran (300 g) is added so as not to harden. Thereafter, a 7% sodium bicarbonate aqueous solution was added to adjust the pH to 5 to 6, ethyl acetate (1000ml) was added, stirred continuously, and only the organic layer was extracted using a separatory funnel. After adding water (500ml) to the separatory funnel and shaking to remove remaining acid and sodium salt, the organic layer was finally extracted after repeating the process three or more times. The extracted organic solution was concentrated with an evaporator, tetrahydrofuran (1L) was added thereto to dissolve it, and it was slowly added dropwise to a beaker containing hexane (5L) being stirred to obtain structural units represented by the following formula (2a) and chemical formula Polymer 1 containing the structural unit represented by 3a was obtained. The molar ratio of the structural unit represented by Chemical Formula 2a and the structural unit represented by Chemical Formula 3a included in Polymer 1 is 6:4

겔 투과 크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 중합체 1의 중량평균분자량(Mw)은 1,890이고, 다분산도(Polydispersity, PD)는 1.35이다.Polymer 1 obtained by gel permeation chromatography (GPC) had a weight average molecular weight (Mw) of 1,890 and a polydispersity (PD) of 1.35.

[화학식 2a] [화학식 3a] [Formula 2a] [Formula 3a]

합성예 2Synthesis Example 2

1-나프탈데히드(133g, 0.85몰) 대신 9-페난트렌 카발데히드(9-phenanthrene carbaldehyde, 175g, 0.85몰)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 화학식 2b로 표현되는 구조단위 및 하기 화학식 3b로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체 2를 얻었다. 상기 중합체 2에 포함된 화학식 2b로 표현되는 구조단위와 화학식 3b로 표현되는 구조단위의 몰비는 6:4이다Structural unit represented by Formula 2b in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 9-phenanthrene carbaldehyde (9-phenanthrene carbaldehyde, 175 g, 0.85 mol) was used instead of 1-naphthalaldehyde (133 g, 0.85 mol) and Polymer 2 including a structural unit represented by Formula 3b below was obtained. The molar ratio of the structural unit represented by Chemical Formula 2b and the structural unit represented by Chemical Formula 3b included in Polymer 2 is 6:4

겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 얻어진 중합체 2의 중량평균분자량(Mw)은 2,108이고, 다분산도는 1.49이다.The weight average molecular weight (Mw) of Polymer 2 obtained using gel permeation chromatography was 2,108, and the polydispersity was 1.49.

[화학식 2b] [화학식 3b][Formula 2b] [Formula 3b]

합성예 3Synthesis Example 3

페난트렌-9-올(83.4g, 0.43몰) 대신 1-하이드록시파이렌(1-hydroxypyrene, 94g, 0.43몰)을 사용하고, 1-나프탈데히드(133g, 0.85몰) 대신 파이렌-1-카발데히드(Pyrene-1-carbaldehyde, 186g, 0.85몰)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 화학식 2c로 표현되는 구조단위 및 하기 화학식 3c로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체 3을 얻었다. 상기 중합체 3에 포함된 화학식 2c로 표현되는 구조단위와 화학식 3c로 표현되는 구조단위의 몰비는 5:5이다1-hydroxypyrene (1-hydroxypyrene, 94 g, 0.43 mol) was used instead of phenanthrene-9-ol (83.4 g, 0.43 mol), and pyrene-1 was used instead of 1-naphthaldehyde (133 g, 0.85 mol). Polymer 3 comprising structural units represented by the following Chemical Formula 2c and structural units represented by the following Chemical Formula 3c in the same manner as in Synthesis Example 1 except that carbaldehyde (Pyrene-1-carbaldehyde, 186 g, 0.85 mol) was used. got The molar ratio of the structural unit represented by Chemical Formula 2c and the structural unit represented by Chemical Formula 3c included in Polymer 3 is 5:5

겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 얻어진 중합체 3의 중량평균분자량(Mw)은 1,570이고, 다분산도는 1.26이다.The weight average molecular weight (Mw) of Polymer 3 obtained using gel permeation chromatography was 1,570, and the polydispersity was 1.26.

[화학식 2c] [화학식 3c][Formula 2c] [Formula 3c]

합성예 4Synthesis Example 4

파이렌-1-카발데히드(186g, 0.85몰)대신 퍼릴렌-3-카발데히드(Perylene-3-carbaldehyde, 238g, 0.85몰)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 방법으로 하기 화학식 2d로 표현되는 구조단위 및 하기 화학식 3d로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체 4를 얻었다. 상기 중합체 4에 포함된 화학식 2d로 표현되는 구조단위와 화학식 3d로 표현되는 구조단위의 몰비는 6:4이다Except for using perylene-3-carbaldehyde (Perylene-3-carbaldehyde, 238 g, 0.85 mol) instead of pyrene-1-carbaldehyde (186 g, 0.85 mol), the same method as in Synthesis Example 3 was used to formula 2d Polymer 4 including the structural unit represented by the structural unit and the structural unit represented by Chemical Formula 3d below was obtained. The molar ratio of the structural unit represented by Chemical Formula 2d and the structural unit represented by Chemical Formula 3d included in Polymer 4 is 6:4

겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 얻어진 중합체 4의 중량평균분자량(Mw)은 1,799이고, 다분산도는 1.39이다.The weight average molecular weight (Mw) of Polymer 4 obtained using gel permeation chromatography was 1,799, and the polydispersity was 1.39.

[화학식 2d] [화학식 3d][Formula 2d] [Formula 3d]

합성예 5Synthesis Example 5

인돌(50.0g, 0.43몰)대신 1H-벤조인돌(1H-Benzoindole, 72g, 0.43몰)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 방법으로 하기 화학식 2e로 표현되는 구조단위 및 하기 화학식 3c로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체 5를 얻었다. 상기 중합체 5에 포함된 화학식 2e로 표현되는 구조단위와 화학식 3c로 표현되는 구조단위의 몰비는 7:3이다Except for using 1H-benzoindole (1H-Benzoindole, 72 g, 0.43 mol) instead of indole (50.0 g, 0.43 mol), the same method as in Synthesis Example 3 was performed, the structural unit represented by Formula 2e and the structural unit represented by Formula 3c below Polymer 5 containing structural units to be obtained was obtained. The molar ratio of the structural unit represented by Chemical Formula 2e and the structural unit represented by Chemical Formula 3c included in Polymer 5 is 7:3

겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 얻어진 중합체 5의 중량평균분자량(Mw)은 1,915이고, 다분산도는 1.33이다.The weight average molecular weight (Mw) of Polymer 5 obtained using gel permeation chromatography was 1,915, and the polydispersity was 1.33.

[화학식 2e] [화학식 3c][Formula 2e] [Formula 3c]

합성예 6Synthesis Example 6

인돌(50.0g, 0.43몰)대신 1-페닐-1H-인돌(1-Phenyl-1H-indole, 83g, 0.43몰)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 방법으로 하기 화학식 2f로 표현되는 구조단위 및 하기 화학식 3c로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체 6을 얻었다. 상기 중합체 6에 포함된 화학식 2f로 표현되는 구조단위와 화학식 3c로 표현되는 구조단위의 몰비는 6:4이다Structure represented by Chemical Formula 2f in the same manner as in Synthesis Example 3, except that 1-phenyl-1H-indole (1-Phenyl-1H-indole, 83 g, 0.43 mol) was used instead of indole (50.0 g, 0.43 mol). Polymer 6 including a unit and a structural unit represented by Formula 3c was obtained. The molar ratio of the structural unit represented by Chemical Formula 2f and the structural unit represented by Chemical Formula 3c included in Polymer 6 is 6:4

겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 얻어진 중합체 6의 중량평균분자량(Mw)은 1,547이고, 다분산도는 1.32이다.The weight average molecular weight (Mw) of polymer 6 obtained using gel permeation chromatography was 1,547, and the polydispersity was 1.32.

[화학식 2f] [화학식 3c][Formula 2f] [Formula 3c]

합성예 7Synthesis Example 7

기계교반기를 구비한 500ml 2구 플라스크에 합성예 2에서 얻은 중합체 2(31.0g)와 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide, 200g)를 넣고 교반한다. 중합체가 다 녹는 것을 확인한 후에, 수산화칼륨(Potassium hydroxide, 7g)을 교반 중인 플라스크에 천천히 적가한다. 30분 동안 교반 후, 프로파질브로마이드(Propargyl bromide, 19g)를 천천히 투입하고, 플라스크 내부 온도를 60℃가 되도록 승온시킨다. 상기 온도에 도달 후, 8시간 동안 교반하면서 반응을 수행한다. 반응 완료 후 상온으로 냉각시킨다. 이후 플라스크에 에탄올(50ml)을 천천히 투입하고, 10분 경과 후, 2L 비커에 담겨 교반되고 있는 물 1.5L에 천천히 투입한다. 완전히 투입한 후, 2시간 동안 교반한다. 침전된 고체를 여과하여 수분을 제거한 후, 물(500ml)과 테트라하이드로퓨란(200ml)이 혼합된 혼합용액으로 세척하는 과정을 3회 이상 반복한다. 이후, 고체를 건조하여 하기 2g로 표현되는 구조단위 및 하기 화학식 3g로 나타내는 구조단위를 포함하는 중합체 7을 얻는다. 상기 중합체 7에 포함된 화학식 2g로 표현되는 구조단위와 화학식 3g로 표현되는 구조단위의 몰비는 6:4이다Polymer 2 (31.0 g) and dimethylformamide (200 g) obtained in Synthesis Example 2 were put in a 500 ml two-necked flask equipped with a mechanical stirrer and stirred. After confirming that the polymer is completely dissolved, potassium hydroxide (7g) is slowly added dropwise to the stirring flask. After stirring for 30 minutes, propargyl bromide (19g) was slowly added, and the temperature inside the flask was raised to 60°C. After reaching the temperature, the reaction is carried out while stirring for 8 hours. After completion of the reaction, it is cooled to room temperature. Thereafter, ethanol (50ml) was slowly added to the flask, and after 10 minutes, it was slowly added to 1.5L of water being stirred in a 2L beaker. After completely adding, stir for 2 hours. After filtering the precipitated solid to remove water, the process of washing with a mixed solution of water (500ml) and tetrahydrofuran (200ml) is repeated three or more times. Thereafter, the solid is dried to obtain a polymer 7 including a structural unit represented by 2g below and a structural unit represented by Chemical Formula 3g below. The molar ratio of the structural unit represented by Chemical Formula 2g and the structural unit represented by Chemical Formula 3g included in Polymer 7 is 6:4

겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 얻어진 중합체 7의 중량평균분자량(Mw)은 1,880이고, 다분산도는 1.34이다.The weight average molecular weight (Mw) of Polymer 7 obtained using gel permeation chromatography was 1,880, and the polydispersity was 1.34.

[화학식 2g] [화학식 3g][Formula 2g] [Formula 3g]

합성예 8 Synthesis Example 8

기계교반기와 냉각관을 구비한 100mL의 3구 플라스크에 다이에틸 브로모말로네이트(diethyl bromomalonate, 2.4g) 및 C60 풀러렌(fullerene, 4g)을 2:1 부피비의 모노클로로벤젠:다이메틸설폭사이드(C6H5Cl:DMSO) 50g과 함께 넣고, 20℃에서 30분 동안 교반한다. 이어서, 사르코신(Sarcosine, 2g)을 첨가하고, 2시간 동안 추가로 교반하면서 반응을 수행한다. 반응 완료 후, 모노클로로벤젠과 증류수를 이용하여 3회 세정하고, 감압 하에 용매를 증발시켜, 적갈색의 고체 4.3g을 얻는다. 실리카겔 크로마토그래피를 사용하여, 얻어진 고체를 1:1.5 부피비의 n-헥산:아세트산에틸의 혼합 용매로 분별하여, 하기 화학식 1c로 표현되는 풀러렌 유도체를 얻었다.Diethyl bromomalonate (2.4 g) and C 60 fullerene (4 g) were mixed with monochlorobenzene: dimethyl sulfoxide in a 2:1 volume ratio in a 100 mL three-necked flask equipped with a mechanical stirrer and cooling tube. (C 6 H 5 Cl:DMSO) was added together with 50 g, and stirred at 20° C. for 30 minutes. Then, sarcosine (2 g) is added, and the reaction is carried out with further stirring for 2 hours. After completion of the reaction, it was washed three times with monochlorobenzene and distilled water, and the solvent was evaporated under reduced pressure to obtain 4.3 g of a reddish-brown solid. Using silica gel chromatography, the obtained solid was fractionated with a mixed solvent of n-hexane:ethyl acetate in a volume ratio of 1:1.5 to obtain a fullerene derivative represented by the following formula (1c).

[화학식 1c][Formula 1c]

비교 합성예 1Comparative Synthesis Example 1

기계교반기와 냉각관을 구비한 500ml 2구 플라스크에 인돌(50.0g, 0.43몰), 6-하이드록시파이렌-1-카발데히드(6-hydroxypyrene-1-carbaldehyde, 110g, 0.43몰), 및 메탄설포닐산(20.5g, 0.21몰)을 1,4-다이옥산(160g)에 넣고, 잘 저어준 뒤 100℃에서 24시간 동안 교반하면서 반응을 수행한다. 반응 완료 후 내부 온도를 60 내지 70℃로 냉각시키고, 굳지 않도록 테트라하이드로퓨란(300g)을 넣는다. 이후, 7%의 소듐바이카보네이트 수용액을 넣어 pH를 5 내지 6으로 만들고, 에틸아세테이트(1000ml)를 넣어 계속 교반한 후, 분별깔때기를 이용하여 유기층만을 추출한다. 분별깔때기에 다시 물(500ml)을 넣고 흔들어 남아있는 산과 소듐염을 제거하는 과정을 3회 이상 반복한 후에 유기층을 최종적으로 추출한다. 추출된 유기 용액을 증발기로 농축하고, 여기에 다시 테트라하이드로퓨란(1L)을 넣어 녹인 후, 교반되고 있는 헥산(5L)이 들어있는 비커에 천천히 적가하여, 하기 화학식 2h로 표현되는 구조단위를 포함하는 비교 중합체 1을 얻는다.Indole (50.0 g, 0.43 mol), 6-hydroxypyrene-1-carbaldehyde (6-hydroxypyrene-1-carbaldehyde, 110 g, 0.43 mol), and methane were placed in a 500 ml two-necked flask equipped with a mechanical stirrer and cooling tube. Sulfonilic acid (20.5 g, 0.21 mol) was added to 1,4-dioxane (160 g), and after stirring well, the reaction was performed at 100° C. for 24 hours with stirring. After completion of the reaction, the internal temperature is cooled to 60 to 70 ° C., and tetrahydrofuran (300 g) is added so as not to harden. Thereafter, a 7% sodium bicarbonate aqueous solution was added to adjust the pH to 5 to 6, ethyl acetate (1000ml) was added, stirring was continued, and only the organic layer was extracted using a separatory funnel. After adding water (500ml) to the separatory funnel and shaking to remove remaining acid and sodium salt, the organic layer was finally extracted after repeating the process three or more times. After concentrating the extracted organic solution with an evaporator, adding tetrahydrofuran (1L) thereto to dissolve it, and slowly adding it dropwise to a beaker containing hexane (5L) being stirred, to include a structural unit represented by Formula 2h Comparative Polymer 1 is obtained.

겔 투과 크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 비교 중합체 1의 중량평균분자량(Mw)은 1,711이고, 다분산도는 1.33이다.The weight average molecular weight (Mw) of Comparative Polymer 1 obtained using gel permeation chromatography (GPC) was 1,711 and the polydispersity was 1.33.

[화학식 2h][Formula 2h]

비교 합성예 2Comparative Synthesis Example 2

인돌(50.0g, 0.43몰) 대신 1-하이드록시파이렌(94g, 0.43몰)을 넣고, 6-하이드록시파이렌-1-카발데히드(110g, 0.43몰) 대신 파이렌-1-카바알데히드(99g, 0.43몰)을 사용한 것을 제외하고는 비교 합성예 1과 동일한 방법으로, 하기 화학식 3c로 표현되는 구조단위를 포함하는 비교 중합체 2를 얻는다.Indole (50.0 g, 0.43 mol) was replaced with 1-hydroxypyrene (94 g, 0.43 mol), and 6-hydroxypyrene-1-carbaldehyde (110 g, 0.43 mol) was replaced with pyrene-1-carbaldehyde ( 99 g, 0.43 mol), was obtained in the same manner as Comparative Synthesis Example 1, except that Comparative Polymer 2 including a structural unit represented by Chemical Formula 3c was used.

[화학식 3c][Formula 3c]

겔 투과 크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 비교 중합체 2의 중량평균분자량(Mw)은 1,638이고, 다분산도는 1.37이다.The weight average molecular weight (Mw) of Comparative Polymer 2 obtained using gel permeation chromatography (GPC) was 1,638 and the polydispersity was 1.37.

비교 합성예 3Comparative Synthesis Example 3

기계교반기와 냉각관을 구비한 1L의 3구 플라스크에 벤조퍼릴렌(Benzoperylene, 28g, 0.1몰), 2-나프토일클로라이드(2-Naphthoyl chloride, 76g, 0.4몰), 및 트리클로로알루미늄(Trichloro aluminum, 79.8g, 0.6몰)을 톨루엔(Toluene, 1,000g)에 넣고 녹인다. 이후, 상기 플라스크를 90℃의 오일 항온조에 침지시키고 10시간 동안 교반하면서 반응을 수행한다. 반응 완료 후, 물을 사용하여 트리클로로알루미늄을 제거한 후, 수소화붕소나트륨(37.8g, 1.0mol)을 넣고, 17시간 동안 반응을 수행한다. 반응 완료 후, 물과 메탄올의 혼합물을 사용하여 반응 부산물을 제거하고, 유기 용액을 증발기로 농축한다. 농축된 용액에 테트라하이드로퓨란(1L)을 첨가하여 녹인 후, 교반되고 있는 헥산(5L)이 들어있는 비커에 천천히 적가하고 침전을 형성하여, 하기 화학식 B로 표현되는 비교 화합물 1을 얻는다. 상기 화학식 B로 표현되는 비교 화합물 1의 분자량은 900이다.Benzoperylene (28 g, 0.1 mol), 2-naphthoyl chloride (76 g, 0.4 mol), and trichloro aluminum were added to a 1 L three-necked flask equipped with a mechanical stirrer and cooling tube , 79.8 g, 0.6 mol) into toluene (Toluene, 1,000 g) and dissolved. Thereafter, the flask is immersed in an oil thermostat at 90° C. and the reaction is performed while stirring for 10 hours. After completion of the reaction, trichloroaluminum was removed using water, sodium borohydride (37.8g, 1.0mol) was added, and the reaction was carried out for 17 hours. After completion of the reaction, reaction by-products are removed using a mixture of water and methanol, and the organic solution is concentrated with an evaporator. After adding and dissolving tetrahydrofuran (1L) to the concentrated solution, it is slowly added dropwise to a beaker containing hexane (5L) being stirred and precipitates are formed to obtain Comparative Compound 1 represented by Formula B below. The molecular weight of Comparative Compound 1 represented by Chemical Formula B is 900.

[화학식 B][Formula B]

비교 합성예 4Comparative Synthesis Example 4

기계교반기와 냉각관을 구비한 1L의 3구 플라스크에 파이렌(28.32g, 0.14몰), 1-나프톨(28.83g, 0.2몰) 및 파라포름알데히드(p-Formaldehyde, 12.08g, 0.4몰)을 넣고, p-톨루엔 술폰산 모노하이드레이트(p-Toluene sulfonic acid monohydrate, 0.57g, 0.003몰)을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA, 163g)에 녹인 용액을 넣은 후, 60℃에서 18시간 동안 교반하여 중합한다. 중합 반응 완료 후, 증류수(40g) 및 메탄올(400g)에 넣고 강하게 교반한 후, 정치시킨다(1차 공정). 이어서 상등액을 제거하고 침전물을 PGMEA 80g에 녹인 후, 메탄올 320g을 넣고 강하게 교반한 후, 정치시킨다(2차 공정). 1회의 상기 1차 공정 이후 1회의 상기 2차 공정을 진행하는 것을 1회의 정제공정이라 하고, 상기 정제공정을 2회 더 반복한다. 정제 공정 후, 중합체를 PGMEA 80g에 녹이고, 감압 농축하여 잔류하는 메탄올 및 증류수를 제거한다. 얻어진 농축액에 테트라하이드로퓨란(1L)을 첨가하여 녹인 후, 교반되고 있는 헥산(1L)이 들어있는 비커에 천천히 적가하고 침전을 형성하여, 하기 화학식 A로 표현되는 구조단위를 포함하는 비교 중합체 3을 얻는다. Pyrene (28.32 g, 0.14 mol), 1-naphthol (28.83 g, 0.2 mol) and paraformaldehyde ( p -Formaldehyde, 12.08 g, 0.4 mol) were mixed in a 1 L three-necked flask equipped with a mechanical stirrer and a cooling tube. After adding a solution of p -toluene sulfonic acid monohydrate (0.57 g, 0.003 mol) dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA, 163 g), at 60 ° C. Polymerize by stirring for 18 hours. After completion of the polymerization reaction, put in distilled water (40g) and methanol (400g), vigorously stirred, and left to stand (first process). After removing the supernatant and dissolving the precipitate in 80 g of PGMEA, 320 g of methanol was added, vigorously stirred, and allowed to stand (second process). Performing the second process once after the first process is referred to as a single purification process, and the purification process is repeated two more times. After the purification process, the polymer was dissolved in 80 g of PGMEA and concentrated under reduced pressure to remove residual methanol and distilled water. After adding and dissolving tetrahydrofuran (1L) to the obtained concentrate, it was slowly added dropwise to a beaker containing hexane (1L) being stirred and precipitated to form Comparative Polymer 3 containing a structural unit represented by Formula A below get

[화학식 A][Formula A]

겔 투과 크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 얻어진 비교 중합체 3의 중량평균분자량(Mw)은 4,000이고, 다분산도는 1.75이다.Comparative Polymer 3 obtained using gel permeation chromatography (GPC) had a weight average molecular weight (Mw) of 4,000 and a polydispersity of 1.75.

하드마스크 조성물의 형성 Formation of Hardmask Composition

실시예 1Example 1

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g)과 하기 화학식 1a로 표현되는 C60 PCBM(Phenyl-C61-butyric acid methyl ester, MST製, 1g)을 o-다이클로로벤젠(o-Dichlorobenzene, 20g)과 혼합한 후, 초음파 분쇄기를 이용하여 20분 동안 분산시키고, 0.45㎛의 테플론 필터로 여과하여, 실시예 1의 하드마스크 조성물을 제조하였다. Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1 and C 60 PCBM (Phenyl-C 61 -butyric acid methyl ester, MST, 1g) represented by Formula 1a below were mixed with o -dichlorobenzene ( o -Dichlorobenzene, 20g) After mixing, the mixture was dispersed for 20 minutes using an ultrasonic grinder, and filtered through a 0.45 μm Teflon filter to prepare a hard mask composition of Example 1.

[화학식 1a][Formula 1a]

실시예 2Example 2

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 합성예 2에서 얻은 중합체 2(1g)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2의 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition of Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Polymer 2 (1g) obtained in Synthesis Example 2 was used instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1.

실시예 3Example 3

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 합성예 3에서 얻은 중합체 3(1g)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 3의 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition of Example 3 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Polymer 3 (1g) obtained in Synthesis Example 3 was used instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1.

실시예 4Example 4

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 합성예 4에서 얻은 중합체 4(1g)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 4의 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition of Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Polymer 4 (1g) obtained in Synthesis Example 4 was used instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1.

실시예 5Example 5

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 합성예 5에서 얻은 중합체 5(1g)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 5의 하드마스크 조성물을 제조하였다A hardmask composition of Example 5 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Polymer 5 (1g) obtained in Synthesis Example 5 was used instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1.

실시예 6Example 6

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 합성예 6에서 얻은 중합체 6(1g)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 6의 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition of Example 6 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Polymer 6 (1g) obtained in Synthesis Example 6 was used instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1.

실시예 7Example 7

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 합성예 7에서 얻은 중합체 7(1g)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 7의 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition of Example 7 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Polymer 7 (1g) obtained in Synthesis Example 7 was used instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1.

실시예 8Example 8

C60 PCBM(1g) 대신 하기 화학식 1b로 표현되는 플러렌 유도체(1g, TCI製)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 실시예 8의 하드마스크 조성물을 제조하였다. The hardmask composition of Example 8 was prepared in the same manner as in Example 3, except that a fullerene derivative (1g, TCI) represented by Formula 1b was used instead of C 60 PCBM (1g).

[화학식 1b][Formula 1b]

실시예 9Example 9

C60 PCBM(1g) 대신 합성예 8에서 얻은 하기 화학식 1c로 표현되는 플러렌 유도체(1g)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 실시예 9의 하드마스크 조성물을 제조하였다.The hardmask composition of Example 9 was prepared in the same manner as in Example 3, except that the fullerene derivative (1g) represented by Formula 1c obtained in Synthesis Example 8 was used instead of C 60 PCBM (1g).

[화학식 1c][Formula 1c]

비교예 1Comparative Example 1

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 비교 합성예 1에서 얻은 비교 중합체 1(1g)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1의 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Comparative Polymer 1 (1g) obtained in Comparative Synthesis Example 1 was used instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 비교 합성예 2에서 얻은 비교 중합체 2(1g)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 2의 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition of Comparative Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Comparative Polymer 2 (1g) obtained in Comparative Synthesis Example 2 was used instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1.

비교예 3Comparative Example 3

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 비교 합성예 3에서 얻은 비교 화합물 1(1g)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 3의 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition of Comparative Example 3 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Comparative Compound 1 (1g) obtained in Comparative Synthesis Example 3 was used instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1.

비교예 4Comparative Example 4

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 비교 합성예 4에서 얻은 비교 중합체 3(1g)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 4의 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition of Comparative Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Comparative Polymer 3 (1g) obtained in Comparative Synthesis Example 4 was used instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1.

비교예 5Comparative Example 5

합성예 1에서 얻은 중합체 1(1g) 대신 하기 화학식 C로 표시되는 화합물(1g), 열산발생제인 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트(Pyridinium p-toluenesulfonate, 0.1g), 및 C60 PCBM(1g)을 o-다이클로로벤젠(15g), 및 아니솔(Anisole, 5g)과 혼합한다. 이후, 초음파 분쇄기를 이용하여 20분 동안 분산시키고, 0.45㎛의 테플론 필터로 여과하여, 비교예 5의 하드마스크 조성물을 제조하였다Instead of Polymer 1 (1g) obtained in Synthesis Example 1, a compound (1g) represented by Formula C, pyridinium p-toluenesulfonate (0.1g) as a thermal acid generator, and C 60 PCBM (1g) were added Mix with o -dichlorobenzene (15 g) and Anisole (5 g). Thereafter, the hardmask composition of Comparative Example 5 was prepared by dispersing for 20 minutes using an ultrasonic mill and filtering with a 0.45 μm Teflon filter.

[화학식 C][Formula C]

비교예 6Comparative Example 6

합성예 3에서 얻은 중합체 3(2g)을 o-다이클로로벤젠(20g)과 혼합한 후, 초음파 분쇄기를 이용하여 20분 동안 분산시키고, 0.45㎛의 테플론 필터로 여과하여, 비교예 6의 하드마스크 조성물을 제조하였다Polymer 3 (2 g) obtained in Synthesis Example 3 was mixed with o -dichlorobenzene (20 g), dispersed for 20 minutes using an ultrasonic mill, and filtered through a 0.45 μm Teflon filter to obtain a hard mask of Comparative Example 6. composition was prepared

평가 1: 분산 안정성Evaluation 1: Dispersion stability

실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 4에 따른 하드마스크 조성물을 상온에서 보관한 뒤, 72시간 후 육안으로 석출 여부를 확인하였다.The hard mask compositions according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 were stored at room temperature, and then, after 72 hours, precipitation was visually confirmed.

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

분산 안정성dispersion stability 실시예 1Example 1 OO 실시예 2Example 2 OO 실시예 3Example 3 OO 실시예 4Example 4 OO 실시예 5Example 5 OO 실시예 6Example 6 OO 실시예 7Example 7 OO 실시예 8Example 8 OO 실시예 9Example 9 OO 비교예 1Comparative Example 1 XX 비교예 2Comparative Example 2 XX 비교예 3Comparative Example 3 XX 비교예 4Comparative Example 4 XX

O: 석출되지 않고 분산 안정성이 유지되는 경우O: When not precipitated and dispersion stability is maintained

X: 석출되는 경우X: When precipitated

표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 9의 하드마스크 조성물은 비교예 1 내지 4의 하드마스크 조성물과 비교하여, 하드마스크 조성물에 포함된 플러렌 유도체와 중합체가 서로 상용성을 가지는바, 석출되지 않고 우수한 분산 안정성을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 비교예 1 내지 4에 따른 하드마스크 조성물에 비해 실시예 1 내지 9에 따른 하드마스크 조성물은 용액 공정, 예컨대 스핀 코팅으로 막을 형성하기 적합한 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, in the hardmask compositions of Examples 1 to 9, compared to the hardmask compositions of Comparative Examples 1 to 4, since the fullerene derivative and the polymer included in the hardmask composition have compatibility with each other, they do not precipitate. It can be confirmed that it has excellent dispersion stability. Accordingly, compared to the hardmask compositions according to Comparative Examples 1 to 4, it can be confirmed that the hardmask compositions according to Examples 1 to 9 are suitable for forming a film by a solution process, for example, spin coating.

이하, 실시예 및 비교예에 따른 하드마스크 조성물을 각각 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅하여 형성된 유기막의 내식각성 및 내열성을 평가한다. 단, 상술한 바와 같이, 비교예 1 내지 4의 하드마스크 조성물은 분산안정성이 낮아 스핀 코팅으로 막을 형성하기 어려우므로, 비교예 1 내지 4에 대한 내식각성, 내열성 및 막 형성성 평가는 생략한다.Hereinafter, the etching resistance and heat resistance of the organic film formed by spin-coating the hard mask composition according to Examples and Comparative Examples on a silicon wafer are evaluated. However, as described above, since the hardmask compositions of Comparative Examples 1 to 4 have low dispersion stability and it is difficult to form a film by spin coating, the evaluation of etching resistance, heat resistance, and film formation of Comparative Examples 1 to 4 is omitted.

평가 2: 내식각성 1Evaluation 2: Erosion resistance 1

상기 실시예 1 내지 9, 비교예 5, 및 비교예 6에 따른 하드마스크 조성물을 각각 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 후, 질소 분위기 상에서 550℃로 2분간 열처리하여 유기막을 형성한 후, 박막두께측정기(K-MAC社)로 유기막의 두께를 측정하였다. 이어서. 상기 박막에 N2/O2 혼합 가스를 사용하여 각각 30초 동안 건식 식각한 후 유기막의 두께를 다시 측정하였다. 건식 식각 전후의 유기막의 두께 차이와 식각 시간으로부터 하기 계산식 1에 의해 식각율(bulk etch rate, BER)을 계산하였다.After spin-coating the hard mask composition according to Examples 1 to 9, Comparative Example 5, and Comparative Example 6 on a silicon wafer, heat treatment at 550 ° C. for 2 minutes in a nitrogen atmosphere to form an organic film, and then a thin film thickness meter (K-MAC Co.) to measure the thickness of the organic film. next. After dry etching the thin film for 30 seconds using a N 2 /O 2 mixed gas, the thickness of the organic film was measured again. A bulk etch rate (BER) was calculated from the difference in thickness of the organic film before and after dry etching and the etching time by Equation 1 below.

[계산식 1][Calculation 1]

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

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

식각율(Å/s)Etch rate (Å/s) 실시예 1Example 1 17.517.5 실시예 2Example 2 16.816.8 실시예 3Example 3 15.915.9 실시예 4Example 4 15.115.1 실시예 5Example 5 15.515.5 실시예 6Example 6 15.315.3 실시예 7Example 7 16.216.2 실시예 8Example 8 16.316.3 실시예 9Example 9 15.815.8 비교예 5Comparative Example 5 22.822.8 비교예 6Comparative Example 6 20.020.0

표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 9에 따른 유기막은 중합체 대신 상기 화학식 C로 표현되는 화합물을 포함하는 비교예 5 및 플러렌 유도체를 포함하지 않는 비교예 6에 따른 유기막과 비교하여 식각 가스에 대한 충분한 내식각성이 있어서 내식각성이 향상됨을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, the organic films according to Examples 1 to 9 were compared with the organic films according to Comparative Example 5 containing the compound represented by Formula C instead of the polymer and Comparative Example 6 not containing the fullerene derivative, thereby reducing etching gas. It can be confirmed that the corrosion resistance is improved because there is sufficient corrosion resistance to the

평가 3: 막 형성성 및 내열성Evaluation 3: film formation and heat resistance

실시예 3 및 비교예 6에 따른 하드마스크 조성물을 각각 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 다음, 하기 표 3 및 4의 4가지 조건으로 각각 열처리하여 유기막을 형성하고, 형성된 유기막의 두께를 위치를 다르게 하여 각각 51회씩 측정하였다. 상기 유기막 형성 및 측정을 각각의 조건 별로 실리콘 웨이퍼 2매에 대해서 반복하였다. The hard mask composition according to Example 3 and Comparative Example 6 was spin-coated on a silicon wafer, respectively, and then heat-treated under the four conditions in Tables 3 and 4 to form an organic film, and the thickness of the formed organic film was varied. Each was measured 51 times. The organic film formation and measurement were repeated for two silicon wafers for each condition.

각각의 실리콘 웨이퍼에 코팅된 유기막의 두께 평균값은 표 3과 같고, 각각의 코팅된 유기막 내에서 가장 두꺼운 막두께와 가장 얇은 막두께의 차이는 표 4와 같다.The average value of the thickness of the organic film coated on each silicon wafer is shown in Table 3, and the difference between the thickest film thickness and the thinnest film thickness in each coated organic film is shown in Table 4.

대기(Air)_400℃/1minAir_400℃/1min N2_550℃/2min N2_550 ℃/2min 대기(Air)_400℃/1min+
N2_550℃/2min
Air_400℃/1min+
N2_550 ℃/2min
대기(Air)_400℃/1min+
N2_550℃/5min
Air_400℃/1min+
N2_550 ℃/5min
실시예3_#1Example 3_#1 20382038 11391139 19201920 19151915 실시예3_#2Example 3_#2 20392039 11281128 19281928 19191919 비교예6_#1Comparative Example 6_#1 19731973 984984 17091709 16511651 비교예6_#2Comparative Example 6_#2 19771977 931931 17131713 16461646

대기(Air)_400℃/1minAir_400℃/1min N2_550℃/2min N2_550 ℃/2min 대기(Air)_400℃/1min+
N2_550℃/2min
Air_400℃/1min+
N2_550 ℃/2min
대기(Air)_400℃/1min+
N2_550℃/5min
Air_400℃/1min+
N2_550 ℃/5min
실시예3_#1Example 3_#1 2020 156156 1515 1313 실시예3_#2Example 3_#2 2424 158158 1616 1616 비교예6_#1Comparative Example 6_#1 1818 279279 9797 8080 비교예6_#2Comparative Example 6_#2 2020 221221 100100 7676

표 3 및 표 4를 참조하면, 모든 막 형성 조건에서 플러렌 유도체를 포함하지 않는 비교예 6에 비하여 실시예3의 막두께 평균값이 크면서도 동일한 실리콘 웨이퍼 상에서의 막두께 편차가 작으므로, 비교예 6에 비해 실시예 3의 내열성 및 막 형성성이 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to Tables 3 and 4, compared to Comparative Example 6 not containing a fullerene derivative under all film formation conditions, Example 3 had a larger film thickness average value and a smaller film thickness deviation on the same silicon wafer, so Comparative Example 6 Compared to that of Example 3, it can be confirmed that the heat resistance and film formation properties are excellent.

또한, 표 3 및 표 4를 참조하면, N2 분위기 하에만 경화하여 막을 형성한 경우, 대기 하에서 막을 형성하거나, 대기 하에서 막을 형성한 후 N2 분위기 하에서 추가 경화한 경우에 비해, 실시예 3과 비교예 6 모두 내열성 및 막 형성성이 좋지 않은 것을 확인할 수 있다. 나아가, 대기 하에서 막을 형성한 후 추가적으로 N2 분위기 하 550℃ 이상에서 고온 소성시킬 경우, 실시예 3과 비교예 6의 막 두께 평균 값과 막 두께 편차의 차이가 더욱 분명한 것을 확인할 수 있다. In addition, referring to Tables 3 and 4, when a film is formed by curing only in an N 2 atmosphere, compared to the case where a film is formed in the air or additionally cured under a N 2 atmosphere after forming a film in the air, Example 3 and It can be confirmed that all of Comparative Example 6 had poor heat resistance and poor film formation. Furthermore, it can be seen that when the film is formed in the air and then calcined at a high temperature of 550° C. or higher under an N 2 atmosphere, the difference between the film thickness average value and the film thickness deviation between Example 3 and Comparative Example 6 is more obvious.

특정 이론에 구속되려는 것은 아니나, 대기 하에서 경화 시 중합체 간 가교가 진행되나, N2 분위기 하에서는 중합체의 가교가 진행되지 않는 것으로 생각된다. 이에, 실시예 3과 비교예 6 모두에서, N2 분위기 하에만 경화하여 막을 형성하였을 때 가장 내열성 및 막 형성성이 좋지 않고, 실시예 3의 경우 대기 하에서 막을 형성한 후 N2 분위기 하에서 추가 경화하였을 때 내열성 및 막 형성성이 가장 우수한 것으로 생각된다.While not wishing to be bound by any particular theory, it is believed that crosslinking between polymers proceeds upon curing under air, but crosslinking of polymers does not proceed under N 2 atmosphere. Therefore, in both Example 3 and Comparative Example 6, when a film was formed by curing only in an N 2 atmosphere, heat resistance and film formation were the most poor, and in the case of Example 3, a film was formed in the atmosphere and then further cured in an N 2 atmosphere. It is considered to have the best heat resistance and film formation properties.

평가 4: 내식각성 2Evaluation 4: Erosion resistance 2

실시예 3 및 비교예 6에 따른 하드마스크 조성물을 각각 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 후, 대기 하에서 400℃로 1분간 열처리 한 후, 추가로 질소 분위기 하에서 550℃로 2분 또는 5분간 열처리하여 유기막을 형성하고, 박막두께측정기(K-MAC社)로 형성된 유기막의 두께를 측정하였다. 이어서. 상기 박막에 N2/O2 혼합 가스를 사용하여 각각 30초 동안 건식 식각한 후 유기막의 두께를 다시 측정하였다. 건식 식각 전후의 유기막의 두께 차이와 식각 시간으로부터 상기 계산식 1에 의해 식각율(bulk etch rate, BER)을 계산하였다.After spin-coating the hardmask composition according to Example 3 and Comparative Example 6 on a silicon wafer, heat treatment was performed at 400° C. for 1 minute in an air atmosphere, and then heat treatment was performed at 550° C. for 2 minutes or 5 minutes under a nitrogen atmosphere. After forming the film, the thickness of the formed organic film was measured with a thin film thickness meter (K-MAC Co.). next. After dry etching the thin film for 30 seconds using a N 2 /O 2 mixed gas, the thickness of the organic film was measured again. A bulk etch rate (BER) was calculated from the difference in thickness of the organic film before and after dry etching and the etching time by Equation 1 above.

그 결과는 표 5와 같다.The results are shown in Table 5.

식각율(Å/s)Etch rate (Å/s) 대기(Air)_400℃/1min + N2_550℃/2minAir_400℃/1min + N2 _550℃/2min 대기(Air)_400℃/1min + N2_550℃/5minAir_400℃/1min + N2 _550℃/5min 실시예 3Example 3 15.515.5 15.315.3 비교예 6Comparative Example 6 19.719.7 19.219.2

표 5를 참조하면, 대기 하에서 막을 형성한 후 N2 분위기 하 550℃ 이상에서 고온 소성시킬 경우에도, 표 2에서와 마찬가지로, 실시예 3에 따른 유기막은 플러렌 유도체를 포함하지 않는 비교예 6에 따른 유기막과 비교하여, 식각 가스에 대한 충분한 내식각성을 가지는 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 5, even when the film is formed in the air and then calcined at a high temperature of 550° C. or more under an N 2 atmosphere, as in Table 2, the organic film according to Example 3 is obtained according to Comparative Example 6 without a fullerene derivative. Compared to the organic film, it can be confirmed that it has sufficient etching resistance to etching gas.

정리하면, 상기 플러렌 유도체 단독으로는 스핀-코팅을 통해 하드마스크 층으로 적용하기 충분한 유기막의 형성이 불가하다. 그러나, 상기 화학식 1a 내지 1c로 표현되는 플러렌 유도체와 합성예 1 내지 7의 중합체는 서로 상용성을 가지므로, 이들의 조합을 포함하는 상기 실시예 1 내지 9의 하드마스크 조성물은 스핀-코팅에 의해 유기막을 형성할 수 있고, 형성된 유기막은 충분한 막 두께 및 작은 막 두께 편차를 가질 수 있다. 나아가, 실시예 1 내지 9의 하드마스크 조성물로 형성된 유기막은 플러렌 유도체의 우수한 내식각성을 유지하면서도 내열성도 우수할 수 있다. 또한, 대기 하에서 막을 형성한 후 N2 분위기 하 550℃ 이상에서 고온 소성하여 유기막을 형성할 경우, 중합체 간 가교에 의해 실시예 1 내지 9의 하드마스크 조성물로 형성된 유기막은 더욱 우수한 막 형성성, 내식각성 및 내열성을 나타낼 수 있다. In summary, it is impossible to form an organic layer sufficient to be applied as a hard mask layer through spin-coating with the fullerene derivative alone. However, since the fullerene derivatives represented by Chemical Formulas 1a to 1c and the polymers of Synthesis Examples 1 to 7 are compatible with each other, the hardmask compositions of Examples 1 to 9 including a combination thereof can be obtained by spin-coating. An organic film can be formed, and the formed organic film can have a sufficient film thickness and a small film thickness deviation. Furthermore, the organic layer formed with the hard mask compositions of Examples 1 to 9 may have excellent heat resistance while maintaining excellent etching resistance of the fullerene derivative. In addition, when an organic film is formed by forming a film in the air and then firing at a high temperature of 550° C. or more under an N 2 atmosphere, the organic film formed from the hard mask compositions of Examples 1 to 9 by crosslinking between polymers has excellent film formation and corrosion resistance. It can show arousal and heat resistance.

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

Claims (16)

적어도 하나의 하기 화학식 1로 표현되는 치환기를 포함하는 플러렌 유도체, 및
하기 화학식 2로 표현되는 제1 구조단위 및 하기 화학식 3으로 표현되는 제2 구조단위를 포함하는 중합체를 포함하는 하드마스크 조성물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
X 및 Y는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh, 또는 이들의 조합이고,
X 및 Y 중 적어도 하나는 -ORa; -NRbRc; -L1-C(=O)ORd; -L2-C(=O)NReRf; -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 C6 내지 C30 아릴기; 또는 이들의 조합이고,
L1 내지 L3은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알케닐렌기이고,
Ra 내지 Rh는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
*는 플러렌 코어와의 연결 지점이다:
[화학식 2] [화학식 3]

상기 화학식 2 및 3에서,
A1은 하기 화학식 4로 표현되는 모이어티이고,
A2는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 방향족 고리이고,
B1 및 B2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40 아릴기이다:
[화학식 4]

상기 화학식 4에서,
C는 치환 또는 비치환된 사각 고리, 치환 또는 비치환된 오각 고리, 치환 또는 비치환된 육각 고리, 치환 또는 비치환된 칠각 고리 또는 이들의 융합 고리(fused ring)이고,
Z1은 수소, 히드록시기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
Z2는 히드록시기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 또는 이들의 조합이고,
n은 0 또는 1이다.
A fullerene derivative containing at least one substituent represented by Formula 1 below, and
A hard mask composition comprising a polymer including a first structural unit represented by Formula 2 below and a second structural unit represented by Formula 3 below:
[Formula 1]

In Formula 1,
X and Y are each independently hydrogen, halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O )OR d , -L 2 -C(=0)NR e R f , -L 3 -C(=0)N(-R g )C(=0)R h , or a combination thereof;
at least one of X and Y is -OR a ; -NR b R c ; -L 1 -C(=O)OR d ; -L 2 -C(=O)NR e R f ; -L 3 -C(=0)N(-R g )C(=0)R h ; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) a C6 to C30 aryl group substituted with C(=0)R h or a combination thereof; or a combination thereof;
L 1 to L 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkenylene group;
R a to R h are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkynyl group. A C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof;
* is the point of connection with the fullerene core:
[Formula 2] [Formula 3]

In Formulas 2 and 3,
A 1 is a moiety represented by Formula 4 below;
A 2 is a substituted or unsubstituted C6 to C40 aromatic ring;
B 1 and B 2 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C40 aryl group:
[Formula 4]

In Formula 4,
C is a substituted or unsubstituted tetragonal ring, a substituted or unsubstituted pentagonal ring, a substituted or unsubstituted hexagonal ring, a substituted or unsubstituted heptagonal ring or a fused ring thereof,
Z 1 is hydrogen, a hydroxyl group, a halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkoxy group. A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof ego,
Z 2 is a hydroxy group, a halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof ,
n is 0 or 1;
제1항에서,
X 및 Y 중 적어도 하나는 -ORa; -NRbRc; -L1-C(=O)ORd; -L2-C(=O)NReRf; -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 페닐기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 나프틸기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 안트라세닐기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 페난트레닐기; -ORa, -NRbRc, -L1-C(=O)ORd, -L2-C(=O)NReRf, -L3-C(=O)N(-Rg)C(=O)Rh 또는 이들의 조합으로 치환된 파이레닐기; 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
at least one of X and Y is -OR a ; -NR b R c ; -L 1 -C(=O)OR d ; -L 2 -C(=O)NR e R f ; -L 3 -C(=0)N(-R g )C(=0)R h ; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=O)R h or a phenyl group substituted with a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=0)R h or a naphthyl group substituted with a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) Anthracenyl group substituted with C(=0)R h or a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=O)R h or a phenanthrenyl group substituted with a combination thereof; -OR a , -NR b R c , -L 1 -C(=O)OR d , -L 2 -C(=O)NR e R f , -L 3 -C(=O)N(-R g ) C(=O)R h or a pyrenyl group substituted with a combination thereof; Or a hard mask composition that is a combination thereof.
제1항에서,
L1 내지 L3은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 메틸렌기, 치환 또는 비치환된 에틸렌기, 치환 또는 비치환된 프로필렌기, 치환 또는 비치환된 부틸렌기, 치환 또는 비치환된 펜틸렌기, 치환 또는 비치환된 헥실렌기 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
L 1 to L 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted methylene group, a substituted or unsubstituted ethylene group, a substituted or unsubstituted propylene group, a substituted or unsubstituted butylene group, or a substituted or unsubstituted pentyl group; A hard mask composition comprising a rene group, a substituted or unsubstituted hexylene group, or a combination thereof.
제1항에서,
Ra 내지 Rh는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 펜틸기, 치환 또는 비치환된 헥실기, 치환 또는 비치환된 에테닐기, 치환 또는 비치환된 프로페닐기, 치환 또는 비치환된 부테닐기, 치환 또는 비치환된 펜테닐기, 치환 또는 비치환된 헥세닐기, 치환 또는 비치환된 에티닐기, 치환 또는 비치환된 프로피닐기, 치환 또는 비치환된 부티닐기, 치환 또는 비치환된 펜티닐기, 치환 또는 비치환된 헥시닐기 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
R a to R h are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or unsubstituted pentyl group, or a substituted group. Or an unsubstituted hexyl group, a substituted or unsubstituted ethenyl group, a substituted or unsubstituted propenyl group, a substituted or unsubstituted butenyl group, a substituted or unsubstituted pentenyl group, a substituted or unsubstituted hexenyl group, a substituted or A hard mask composition comprising an unsubstituted ethynyl group, a substituted or unsubstituted propynyl group, a substituted or unsubstituted butynyl group, a substituted or unsubstituted pentynyl group, a substituted or unsubstituted hexynyl group, or a combination thereof.
제1항에서,
상기 플러렌 유도체는 1개 내지 6개의 상기 화학식 1로 표현되는 치환기를 포함하는 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
The hard mask composition of claim 1 , wherein the fullerene derivative includes 1 to 6 substituents represented by Chemical Formula 1.
제1항에서,
상기 플러렌 코어는 C60, C70, C74, C76, C78, C80, C82 또는 C84인 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
The hard mask composition of claim 1, wherein the fullerene core is C60, C70, C74, C76, C78, C80, C82 or C84.
제1항에서,
상기 플러렌 유도체는 상기 하드마스크 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 내지 30중량%로 포함되는 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
The hard mask composition of claim 1, wherein the fullerene derivative is included in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total content of the hard mask composition.
제1항에서,
A1은 하기 그룹 1에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나인 하드마스크 조성물:
[그룹 1]

상기 그룹 1에서,
Z1은 수소, 히드록시기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이다.
In paragraph 1,
A hardmask composition in which A 1 is any one of substituted or unsubstituted selected from Group 1 below:
[Group 1]

In the group 1 above,
Z 1 is hydrogen, a hydroxyl group, a halogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkoxy group. A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof am.
제1항에서,
Z1은 수소, 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 펜틸기, 치환 또는 비치환된 헥실기, 치환 또는 비치환된 에테닐기, 치환 또는 비치환된 프로페닐기, 치환 또는 비치환된 부테닐기, 치환 또는 비치환된 펜테닐기, 치환 또는 비치환된 헥세닐기, 치환 또는 비치환된 에티닐기, 치환 도는 비치환된 프로피닐기, 치환 또는 비치환된 부티닐기, 치환 또는 비치환된 펜티닐기, 치환 또는 비치환된 헥시닐기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
Z 1 is hydrogen, a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or unsubstituted pentyl group, a substituted or unsubstituted hexyl group, a substituted or unsubstituted Unsubstituted ethenyl group, substituted or unsubstituted propenyl group, substituted or unsubstituted butenyl group, substituted or unsubstituted pentenyl group, substituted or unsubstituted hexenyl group, substituted or unsubstituted ethynyl group, substituted or unsubstituted Substituted propynyl group, substituted or unsubstituted butynyl group, substituted or unsubstituted pentynyl group, substituted or unsubstituted hexynyl group, substituted or unsubstituted phenyl group, substituted or unsubstituted naphthyl group, substituted or unsubstituted anthrayl group A hard mask composition comprising a cenyl group, a substituted or unsubstituted pyrenyl group, or a combination thereof.
제1항에서,
A2는 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나인 하드마스크 조성물:
[그룹 2]

In paragraph 1,
A 2 is a substituted or unsubstituted hardmask composition selected from Group 2 below:
[Group 2]

제1항에서,
상기 A2는 적어도 하나의 -ORi로 치환되고,
Ri는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
A 2 is substituted with at least one -OR i ;
R i is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroalkyl group, A hard mask composition comprising an unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocyclic group, or a combination thereof.
제1항에서,
B1 및 B2는 각각 독립적으로 하기 그룹 3에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나인 하드마스크 조성물:
[그룹 3]
.
In paragraph 1,
B 1 and B 2 are each independently a substituted or unsubstituted hardmask composition selected from Group 3 below:
[Group 3]
.
제1항에서,
B1 및 B2는 서로 같은 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
B 1 and B 2 are the same hardmask composition.
제1항에서,
A2, B1 및 B2 중 적어도 하나는 축합고리를 포함하는 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
A hardmask composition wherein at least one of A 2 , B 1 and B 2 includes a condensed ring.
제1항에서,
상기 중합체는 상기 하드마스크 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 30 중량%로 포함되어 있는 하드마스크 조성물.
In paragraph 1,
The hard mask composition of claim 1, wherein the polymer is included in an amount of 0.1% to 30% by weight based on the total amount of the hardmask composition.
재료 층 위에 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 하드마스크 조성물을 도포하고 열처리하여 유기 하드마스크 층을 형성하는 단계,
상기 유기 하드마스크 층 위에 무기 하드마스크 층을 형성하는 단계,
상기 무기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 무기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하여 무기 하드마스크 패턴을 형성하는 단계,
상기 무기 하드마스크 패턴을 이용하여 유기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고
상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
Forming an organic hard mask layer by applying a hard mask composition according to any one of claims 1 to 15 on a material layer and heat-treating;
forming an inorganic hardmask layer on the organic hardmask layer;
Forming a photoresist layer on the inorganic hard mask layer;
Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern;
forming an inorganic hard mask pattern by selectively removing the inorganic hard mask layer using the photoresist pattern;
selectively removing an organic hard mask layer using the inorganic hard mask pattern and exposing a portion of the material layer; and
Etching the exposed portion of the material layer
Pattern forming method comprising a.
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