KR101354639B1 - Composition for photoresist underlayer, method of forming patterns using the same, and semiconductor integrated circuit device including the patterns - Google Patents

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Abstract

하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체 및 용매를 포함하는 포토레지스트 하부막 형성용 조성물, 이를 이용한 패턴 형성 방법, 그리고 상기 방법으로 형성된 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스에 관한 것이다.
[화학식 1]

Figure 112011105640338-pat00039

[화학식 2]
Figure 112011105640338-pat00040

[화학식 3]
Figure 112011105640338-pat00041

[화학식 4]
Figure 112011105640338-pat00042

(상기 화학식 1 내지 4에서, 각 치환기는 명세서에 정의된 바와 같다.)The present invention relates to a composition for forming a photoresist underlayer comprising a copolymer including a repeating unit represented by Formulas 1 to 4 and a solvent, a pattern forming method using the same, and a semiconductor integrated circuit device including a pattern formed by the method. .
[Chemical Formula 1]
Figure 112011105640338-pat00039

(2)
Figure 112011105640338-pat00040

(3)
Figure 112011105640338-pat00041

[Chemical Formula 4]
Figure 112011105640338-pat00042

(Wherein each substituent is as defined in the above Chemical Formulas 1 to 4)

Description

포토레지스트 하부막 형성용 조성물, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스{COMPOSITION FOR PHOTORESIST UNDERLAYER, METHOD OF FORMING PATTERNS USING THE SAME, AND SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT DEVICE INCLUDING THE PATTERNS} A composition for forming a photoresist underlayer, a pattern forming method using the same, and a semiconductor integrated circuit device including the pattern, and a semiconductor integrated circuit device including the pattern.

포토레지스트 하부막 형성용 조성물, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스에 관한 것이다. 
A composition for forming a photoresist underlayer, a pattern forming method using the same, and a semiconductor integrated circuit device including the pattern.

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 벗어나 수십 나노미터의 패턴 크기를 가지는 초미세 가공 기술이 주를 이루고 있다. Recently, the semiconductor industry is focused on ultra-fine processing technology that has a pattern size of several tens of nanometers away from a pattern of several hundred nanometers.

반도체 웨이퍼 상에서의 패턴 형성 방법을 살펴보면, 반도체 웨이퍼 위에 유기물 및 무기물 성분의 막을 교차로 코팅하거나 증착한 다음, 패턴 형성을 위해 포토레지스트(photo resist)를 코팅하고, 적당한 빛으로 노광한 다음, 염기성 용액으로 현상하고, 적당한 식각용 기체를 이용하여 패턴을 형성시킨다. In the pattern formation method on the semiconductor wafer, the organic or inorganic component film is cross-coated or deposited on the semiconductor wafer, and then a photoresist is coated for pattern formation, exposed with a suitable light, and then a basic solution is applied. It develops and forms a pattern using a suitable etching gas.

이러한 패턴 형성 방법에서 미세한 패턴을 형성하고자 노광 광원의 파장이 365㎚인 활성광선 대신 248㎚, 193㎚ 및 13.5nm의 단파장을 가진 활성광선을 조사한 경우, 포토레지스트 패턴의 LWR(line width roughness)의 증가와 붕괴(collapse) 문제가 발생한다.In this pattern formation method, when the active light having short wavelengths of 248 nm, 193 nm and 13.5 nm is irradiated instead of the active light having a wavelength of 365 nm to form a fine pattern, the LWR (line width roughness) of the photoresist pattern There is a problem of increase and collapse.

이를 해결하기 위하여 포토레지스트와 유기물 및 무기물 성분의 막 사이에 포토레지스트 하부막을 도포하는 연구가 진행 중이다.
In order to solve this problem, research is being conducted to apply a photoresist underlayer between the photoresist and the organic and inorganic components.

본 발명의 일 구현예는 LWR(line width roughness)의 감소 및 붕괴(collapse)가 없고 두께가 균일한 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있는 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 제공하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a composition for forming a photoresist underlayer capable of forming a photoresist pattern having a uniform thickness without reduction and collapse of line width roughness (LWR).

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 이용한 패턴 형성 방법을 제공하기 위한 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a pattern forming method using the composition for forming a photoresist underlayer.

본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 패턴 형성 방법으로 형성된 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스를 제공하기 위한 것이다.
Another embodiment of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device including a pattern formed by the pattern forming method.

본 발명의 일 구현예는 하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체; 및 용매를 포함하는 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 제공한다. One embodiment of the present invention is a copolymer comprising a repeating unit represented by the formula 1 to 4; And it provides a composition for forming a photoresist undercoat comprising a solvent.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112011105640338-pat00001
Figure 112011105640338-pat00001

[화학식 2](2)

Figure 112011105640338-pat00002
Figure 112011105640338-pat00002

[화학식 3](3)

Figure 112011105640338-pat00003
Figure 112011105640338-pat00003

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112011105640338-pat00004
Figure 112011105640338-pat00004

(상기 화학식 1 내지 4에서,(In the above Chemical Formulas 1 to 4,

R1, R3, R5 및 R7은 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알키닐기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,R 1 , R 3 , R 5 and R 7 are each independently a hydrogen atom, 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 C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkynyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,

R2는 락톤(lactone) 유도체기이고,R 2 is a lactone derivative group,

R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알칸올기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알켄올기이고,R 4 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkanol group, or a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenol group,

R6은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기이고, R10은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,R 6 is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene group, or a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene group, and R 10 is substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,

R8은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고, R9는 불소 원자, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,R 8 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group R 9 is a fluorine atom or a C1 to C10 alkyl group substituted with at least one fluorine atom,

a+b+c+d=1 이고, 0.1≤a≤0.5, 0.1≤b≤0.5, 0.1≤c≤0.5 및 0.01≤d≤0.2 이다.) a + b + c + d = 1, and 0.1 ≦ a ≦ 0.5, 0.1 ≦ b ≦ 0.5, 0.1 ≦ c ≦ 0.5 μs, and 0.01 ≦ d ≦ 0.2 μm.)

상기 공중합체는 하기 화학식 5-1 내지 5-4로 표시되는 구조단위를 포함하는 공중합체로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The copolymer may include at least one selected from copolymers including structural units represented by the following Chemical Formulas 5-1 to 5-4.

[화학식 5-1][Formula 5-1]

Figure 112011105640338-pat00005
Figure 112011105640338-pat00005

[화학식 5-2][Formula 5-2]

Figure 112011105640338-pat00006
Figure 112011105640338-pat00006

[화학식 5-3][Formula 5-3]

Figure 112011105640338-pat00007
Figure 112011105640338-pat00007

[화학식 5-4][Formula 5-4]

Figure 112011105640338-pat00008
Figure 112011105640338-pat00008

(상기 화학식 5-1 내지 5-4에서,(In Chemical Formulas 5-1 to 5-4,

a+b+c+d=1 이고, 0.1≤a≤0.5, 0.1≤b≤0.5, 0.1≤c≤0.5 및 0.01≤d≤0.2 이다.)a + b + c + d = 1, and 0.1 ≦ a ≦ 0.5, 0.1 ≦ b ≦ 0.5, 0.1 ≦ c ≦ 0.5 μs, and 0.01 ≦ d ≦ 0.2 μm.)

상기 공중합체는 상기 화학식 1 내지 4에서 a+b+c+d=1 이고, 0.2≤a≤0.4, 0.3≤b≤0.5, 0.2≤c≤0.4 및 0.05≤d≤0.15 일 수 있다. The copolymer may be a + b + c + d = 1 in Formulas 1 to 4, 0.2 ≦ a ≦ 0.4, 0.3 ≦ b ≦ 0.5, 0.2 ≦ c ≦ 0.4 μs, and 0.05 ≦ d ≦ 0.15.

상기 공중합체의 중량평균 분자량은 약 1,000 g/mol 내지 약 1,000,000 g/mol 일 수 있다. The weight average molecular weight of the copolymer may be about 1,000 g / mol to about 1,000,000 dl / mol.

상기 공중합체는 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물 총량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%로 포함될 수 있다. The copolymer may be included in about 0.1% by weight to about 10% by weight relative to the total amount of the composition for forming a photoresist underlayer.

상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물은 가교제를 더 포함할 수 있고, 상기 가교제는 아미노 수지, 글리콜루릴 화합물, 비스에폭시 화합물, 멜라민 화합물 및 멜라민 유도체로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 가교제는 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물 총량에 대하여 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량%로 포함될 수 있다. The photoresist underlayer forming composition may further include a crosslinking agent, and the crosslinking agent may include at least one selected from an amino resin, a glycoluryl compound, a bisepoxy compound, a melamine compound, and a melamine derivative, and the crosslinking agent The total amount of the photoresist underlayer forming composition may be included in an amount of about 0.01 wt% to about 1.0 wt%.

본 발명의 다른 일 구현예는 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계; 상기 재료 층 위에 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 적용하여 포토레지스트 하부막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 하부막 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 포토레지스트 하부막을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계; 및 상기 재료 층의 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention includes providing a layer of material over a substrate; Forming a photoresist underlayer by applying the composition for forming a photoresist underlayer on the material layer; Forming a photoresist layer on the photoresist underlayer; Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern; Selectively removing the photoresist underlayer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer; And etching the exposed portion of the material layer.

상기 포토레지스트 하부막을 형성하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행할 수 있다.The forming of the photoresist underlayer may be performed by a spin-on coating method.

상기 포토레지스트 층의 두께는 약 70nm 이하일 수 있다. The photoresist layer may have a thickness of about 70 nm or less.

본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 패턴 형성 방법으로 형성된 복수의 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스를 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a semiconductor integrated circuit device including a plurality of patterns formed by the pattern forming method.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
Other details of the embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

LWR(line width roughness)의 감소 및 붕괴(collapse)가 없고 두께가 균일한 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
It is possible to form a photoresist pattern having a uniform thickness without reduction and collapse of line width roughness (LWR).

도 1은 합성예 1-1에서 제조된 단량체의 1H NMR 분석 그래프이다.
도 2 내지 6은 각각 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 따른 포토레지스트 패턴의 해상도를 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
1 is a 1 H NMR analysis graph of the monomer prepared in Synthesis Example 1-1.
2 to 6 are scanning electron microscope (SEM) photographs showing the resolution of the photoresist pattern according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, respectively.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염,  C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C4 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, 'substituted' means that a hydrogen atom in a compound is a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxyl group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amino group Dino group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or salt thereof, sulfonic acid group or salt thereof, phosphoric acid or salt thereof,, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 To C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C4 alkoxy 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 C20 heterocycloalkyl group, and a combination thereof.

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

이하 일 구현예에 따른 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 설명한다.Hereinafter, a composition for forming a photoresist underlayer according to one embodiment is described.

일 구현예에 따른 포토레지스트 하부막 형성용 조성물은 하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체, 그리고 용매를 포함한다.The composition for forming a photoresist underlayer according to one embodiment includes a copolymer including a repeating unit represented by the following Chemical Formulas 1 to 4, and a solvent.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112011105640338-pat00009
Figure 112011105640338-pat00009

[화학식 2](2)

Figure 112011105640338-pat00010
Figure 112011105640338-pat00010

[화학식 3](3)

Figure 112011105640338-pat00011
Figure 112011105640338-pat00011

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112011105640338-pat00012
Figure 112011105640338-pat00012

상기 화학식 1 내지 4에서 R1, R3, R5 및 R7은 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알키닐기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기일 수 있다.R 1 , R 3 , R 5 and R 7 in Formulas 1 to 4 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted Substituted C2 to C20 alkynyl group, substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkynyl group, or substituted or unsubstituted C6 to It may be a C30 aryl group.

상기 화학식 1 내지 4에서 R2는 락톤(lactone) 유도체기일 수 있다.  In Formulas 1 to 4, R 2 may be a lactone derivative group.

상기 락톤 유도체기는 구체적으로 부티로락토닐(butyrolactonyl), 발레로락토닐(valerolactonyl), 1,3-사이클로헥산카르보락토닐(1,3-cyclohexanecarbolactonyl), 2,6-노르보난카르보락톤-5-일(2,6-norbornanecarbolacton-5-yl) 및 7-옥사-2,6-노르보난카르보락톤-5-일(7-oxa-2,6-norbornanecarbolacton-5-yl)로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. Specifically, the lactone derivative group is butyrolactonyl, valerolactonyl, 1,3-cyclohexanecarbolactonyl, 2,6-norbornanecaractone-5 At least one selected from (2,6-norbornanecarbolacton-5-yl) and 7-oxa-2,6-norbornanecarbolacton-5-yl (7-oxa-2,6-norbornanecarbolacton-5-yl) It can be one.

상기 화학식 1 내지 4에서 R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알칸올기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알켄올기일 수 있다.In Formulas 1 to 4, R 4 may be a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkanol group, or a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenol group.

상기 화학식 1 내지 4에서 R6은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기일 수 있고, R10은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기일 수 있다.  R 6 in Chemical Formulas 1 to 4 may be a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene group, or a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene group, R 10 may be a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group.

상기 화학식 1 내지 4에서 R8은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기일 수 있고, R9는 불소 원자, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 C1 내지 C10 알킬기일 수 있다.In Formulas 1 to 4, R 8 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene group, or a substituted or unsubstituted It may be a C6 to C30 arylene group, R 9 may be a fluorine atom, or a C1 to C10 alkyl group substituted with at least one fluorine atom.

상기 공중합체는 상기 화학식 4로 표시되는 반복단위에서와 같이 불소 원자를 포함함으로써, 포토레지스트와의 친화도를 조절하여 포토레지스트 패턴의 붕괴(collapse)를 방지할 수 있다.  또한 가교를 위한 산 발생제 성분을 별도로 사용하지 않아도 공중합체 내에 함유되어 있음에 따라 조성물 내에서 산 발생제 성분이 균일하게 분포되는 효과를 가지며, 이에 따라 균일도 높은 얇은 포토레지스트 층을 형성시킬 수 있다.  또한 상기 공중합체의 가열에 의해 변형되어 발생된 산이 상부층의 포토레지스트 패턴의 LWR(line width roughness)을 감소시킬 수 있다. The copolymer may include a fluorine atom as in the repeating unit represented by Formula 4, thereby controlling the affinity with the photoresist to prevent the collapse of the photoresist pattern. In addition, even if the acid generator component for crosslinking is not used separately, the acid generator component is uniformly distributed in the composition as it is contained in the copolymer, thereby forming a highly uniform thin photoresist layer. . In addition, the acid generated by deformation of the copolymer may reduce the line width roughness (LWR) of the photoresist pattern of the upper layer.

상기 화학식 1 내지 4에서 a, b, c 및 d는 각 반복단위의 몰 분율을 나타내며, a+b+c+d=1 이다.  각 반복단위 몰 분율은 0.1≤a≤0.5, 0.1≤b≤0.5, 0.1≤c≤0.5 및 0.01≤d≤0.2일 수 있으며, 구체적으로는 0.2≤a≤0.4, 0.3≤b≤0.5, 0.2≤c≤0.4 및 0.05≤d≤0.15 일 수 있다.  각 반복단위의 몰 분율이 각각 상기 범위 내일 경우, 포토레지스트 하부막은 상부층에 형성되는 포토레지스트와의 용해성 및 반응성이 없고 포토레지스트에 비해 빠른 식각성을 가지며, 또한 LWR(line width roughness)의 감소 및 붕괴(collapse)가 없고 두께가 균일한 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.In Formulas 1 to 4, a, b, c, and d represent a mole fraction of each repeating unit, and a + b + c + d = 1. The molar fraction of each repeating unit may be 0.1 ≦ a ≦ 0.5, 0.1 ≦ b ≦ 0.5, 0.1 ≦ c ≦ 0.5 μs, and 0.01 ≦ d ≦ 0.2, specifically 0.2 ≦ a ≦ 0.4, 0.3 ≦ b ≦ 0.5, 0.2 ≦ c ≦ 0.4 μs and 0.05 ≦ d ≦ 0.15 μs. When the mole fraction of each repeating unit is in the above range, the photoresist underlayer has no solubility and reactivity with the photoresist formed on the upper layer, has faster etching than photoresist, and also reduces the line width roughness (LWR) and It is possible to form a photoresist pattern having no thickness and having a uniform thickness.

상기 공중합체는 구체적으로 하기 화학식 5-1 내지 5-4로 표시되는 구조단위를 포함하는 공중합체로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.Specifically, the copolymer may use at least one selected from copolymers including structural units represented by the following Chemical Formulas 5-1 to 5-4.

[화학식 5-1][Formula 5-1]

Figure 112011105640338-pat00013
Figure 112011105640338-pat00013

[화학식 5-2][Formula 5-2]

Figure 112011105640338-pat00014
Figure 112011105640338-pat00014

[화학식 5-3][Formula 5-3]

Figure 112011105640338-pat00015
Figure 112011105640338-pat00015

[화학식 5-4][Formula 5-4]

Figure 112011105640338-pat00016
Figure 112011105640338-pat00016

상기 화학식 5-1 내지 5-4에서, a+b+c+d=1 이고, 0.1≤a≤0.5, 0.1≤b≤0.5, 0.1≤c≤0.5 및 0.01≤d≤0.2 일 수 있다.In Formulas 5-1 to 5-4, a + b + c + d = 1, and 0.1 ≦ a ≦ 0.5, 0.1 ≦ b ≦ 0.5, 0.1 ≦ c ≦ 0.5 μm, and 0.01 ≦ d ≦ 0.2 μm.

상기 공중합체를 포함하는 조성물을 사용하여 포토레지스트 하부막을 형성할 경우, 상부층에 형성되는 포토레지스트 패턴의 LWR(line width roughness)을 감소시키고 붕괴(collapse)를 방지할 수 있다.  또한 산 발생제 성분이 상기 공중합체 내에 함유되어 있어서 조성물 내에서 균일하게 분포되며, 이에 따라 포토레지스트 하부막의 가교력을 증가시킬 수 있다.  이로 인하여 얇은 막 두께로도 막두께 균일성이 확보되어, 248nm, 193nm 및 13.5nm 파장의 노광 조건에서 약 70nm 이하의 얇은 박막으로도 균일한 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.When forming the lower photoresist film using the composition comprising the copolymer, it is possible to reduce the line width roughness (LWR) of the photoresist pattern formed on the upper layer and to prevent collapse. In addition, the acid generator component is contained in the copolymer to be uniformly distributed in the composition, thereby increasing the crosslinking force of the photoresist underlayer. As a result, film thickness uniformity is ensured even at a thin film thickness, and a uniform photoresist pattern can be formed even at a thin thin film of about 70 nm or less under exposure conditions of 248 nm, 193 nm, and 13.5 nm wavelengths.

상기 공중합체의 중량평균 분자량은 약 1,000 g/mol 내지 약 1,000,000 g/mol 일 수 있고, 구체적으로는 약 3,000 g/mol 내지 약 100,000 g/mol 일 수 있다.  또한 상기 공중합체의 분산도(Mw/Mn)는 약 1.2 내지 약 3.0 일 수 있고, 구체적으로는 약 1.3 내지 약 2.5 일 수 있다.  상기 공중합체의 중량평균 분자량 및 분산도가 상기 범위 내일 경우 포토레지스트 하부막의 막두께 균일성이 유지되며, 적절한 친수성이 부여되어 포토레지스트 패턴의 붕괴현상을 방지할 수 있다. The weight average molecular weight of the copolymer may be about 1,000 g / mol to about 1,000,000 g / mol, specifically about 3,000 g / mol to about 100,000 g / mol. In addition, the degree of dispersion (Mw / Mn) of the copolymer may be about 1.2 kPa to about 3.0 kPa, specifically about 1.3 kPa to about 2.5 kPa. When the weight average molecular weight and the dispersion degree of the copolymer are within the above range, the film thickness uniformity of the lower photoresist film is maintained, and appropriate hydrophilicity is provided to prevent the collapse of the photoresist pattern.

상기 공중합체는 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물 총량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 약 0.2 중량% 내지 약 2 중량%로 포함될 수 있다.  상기 공중합체가 상기 범위 내로 포함될 경우 포토레지스트 하부막에 요구되는 빠른 식각 속도를 가질 수 있다. The copolymer may be included in an amount of about 0.1% by weight to about 10% by weight based on the total amount of the composition for forming a photoresist underlayer, and specifically, about 0.2% by weight to about 2% by weight. When the copolymer is included within the above range, the copolymer may have a fast etching rate required for the photoresist underlayer.

상기 용매는 상기 공중합체에 대한 충분한 용해성 또는 분산성을 가지는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논(또는 '아논'으로 지칭됨), 에틸락테이트, 감마-부티로락톤 및 아세틸아세톤으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.The solvent is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility in the copolymer, but for example, propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxy propanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, tri (ethylene glycol) At least one selected from monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone (or 'anone'), ethyl lactate, gamma-butyrolactone and acetylacetone have.

상기 용매는 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물 총량에 대하여 잔부량으로 포함될 수 있고, 구체적으로는 약 90 중량% 내지 약 99.9 중량%로 포함될 수 있다.  The solvent may be included in the remainder relative to the total amount of the composition for forming a photoresist underlayer, and specifically, about 90 wt% to about 99.9 wt%.

상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물은 가교제를 더 포함할 수 있다.The photoresist underlayer forming composition may further include a crosslinking agent.

상기 가교제는 가열에 의해 중합체 내의 반복단위를 가교할 수 있는 것으로, 에테르화된 아미노 수지와 같은 아미노 수지; 하기 화학식 A로 표시되는 화합물과 같은 글리콜루릴 화합물; 하기 화학식 B로 표시되는 화합물과 같은 비스에폭시 화합물; N-메톡시메틸 멜라민, N-부톡시메틸 멜라민 등과 같은 멜라민 화합물; 하기 화학식 C로 표시되는 화합물과 같은 멜라민 유도체; 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.The crosslinking agent may crosslink the repeating unit in the polymer by heating, and may include an amino resin such as an etherified amino resin; A glycoluril compound such as a compound represented by the following formula (A); Bisepoxy compounds, such as the compound represented by following formula (B); Melamine compounds such as N-methoxymethyl melamine, N-butoxymethyl melamine and the like; Melamine derivatives such as compounds represented by formula (C) below; Or a mixture thereof.

[화학식 A](A)

Figure 112011105640338-pat00017
Figure 112011105640338-pat00017

[화학식 B][Formula B]

Figure 112011105640338-pat00018
Figure 112011105640338-pat00018

[화학식 C]≪ RTI ID = 0.0 &

Figure 112011105640338-pat00019
Figure 112011105640338-pat00019

상기 가교제는 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물 총량에 대하여 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 약 0.02 중량% 내지 약 0.5 중량%로 포함될 수 있다.  상기 가교제가 상기 범위로 포함될 경우 포토레지스트 하부막 형성용 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 가교성을 확보할 수 있다.The crosslinking agent may be included in an amount of about 0.01 wt% to about 1.0 wt% based on the total amount of the photoresist underlayer forming composition, and specifically, about 0.02 wt% to about 0.5 wt%. When the crosslinking agent is included in the above range, it is possible to secure crosslinkability without changing the optical properties of the composition for forming a photoresist underlayer.

상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물은 추가적으로 계면 활성제를 더 포함할 수 있다.The photoresist underlayer forming composition may further include a surfactant.

상기 계면 활성제는 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The surfactant may be, for example, an alkylbenzenesulfonate, an alkylpyridinium salt, a polyethylene glycol, or a quaternary ammonium salt, but is not limited thereto.

이하 상술한 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a pattern using the above-described composition for forming a photoresist underlayer will be described.

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 전술한 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 적용하여 포토레지스트 하부막을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 하부막 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 포토레지스트 하부막을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a method of forming a pattern includes: providing a material layer on a substrate, applying a composition for forming a photoresist underlayer on the material layer to form a photoresist underlayer, and forming a photoresist on the photoresist underlayer Forming a layer, exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern, selectively removing the photoresist underlayer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer; and Etching the exposed portion of the material layer.

상기 기판은 예컨대 실리콘웨이퍼, 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 화학기상증착방법으로 형성될 수 있다.The material layer is a material to be finally patterned and may be a metal layer such as aluminum, copper, or the like, a semiconductor layer such as silicon, or an insulating layer such as silicon oxide, silicon nitride, or the like. The material layer can be formed, for example, by chemical vapor deposition.

상기 포토레지스트 하부막은 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 도포하여 형성할 수 있다.The photoresist underlayer may be formed by applying the composition for forming a photoresist underlayer.

상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물은 전술한 바와 같다.The photoresist underlayer forming composition is as described above.

상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물은 용액 형태로 제조되어 스핀-온 코팅 방법으로 도포될 수 있다.  이어서 도포된 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 열처리하여 포토레지스트 하부막을 형성한다.The photoresist underlayer forming composition may be prepared in a solution form and applied by a spin-on coating method. Subsequently, the applied photoresist underlayer forming composition is heat-treated to form a photoresist underlayer.

이때 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물의 도포 두께, 열처리 조건 등은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 90.8Å 내지 약 10,000Å 두께로 도포되고 예컨대 약 100℃ 내지 약 300℃에서 약 10초 내지 약 10분간 열처리할 수 있다.At this time, the coating thickness, heat treatment conditions, etc. of the composition for forming a photoresist underlayer are not particularly limited. It can be heat treated.

이어서 상기 포토레지스트 하부막 위에 포토레지스트 층을 도포한다.  상기 포토레지스트 층은 감광성 물질을 포함하는 방사선-민감성 이미지화 층일 수 있다.Subsequently, a photoresist layer is applied on the photoresist underlayer film. The photoresist layer may be a radiation-sensitive imaging layer comprising a photosensitive material.

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상기 포토레지스트 층의 두께는 약 70nm 이하로 형성될 수 있으며, 구체적으로는 약 10nm 내지 약 60nm로 형성될 수 있다.  전술한 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 사용하여 포토레지스트 하부막을 형성할 경우 그 위에 형성되는 포토레지스트 층은 상기 범위와 같이 균일도 높은 얇은 박막으로 형성될 수 있다. The photoresist layer may have a thickness of about 70 nm or less, and specifically, about 10 nm to about 60 nm. When the photoresist underlayer is formed using the above-described composition for forming a photoresist underlayer, the photoresist layer formed thereon may be formed as a thin thin film having high uniformity as in the above range.

이어서 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다.  이때 노광은 예컨대 ArF, KrF, E-빔 등을 사용하여 수행할 수 있다.  또한 노광 후 약 150℃ 내지 약 500℃에서 열처리 공정을 수행할 수 있다.The photoresist layer is then exposed and developed to form a photoresist pattern. The exposure may be performed using, for example, ArF, KrF, E-beam, or the like. In addition, a “heat treatment” process may be performed at about 150 ° C. to about 500 ° C. after exposure.

이어서 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 포토레지스트 하부막을 선택적으로 제거한다.  이때 상기 보조층 및/또는 바닥 반사방지 층이 형성되어 있는 경우에는 이들도 함께 제거될 수 있다.  이에 따라 하부의 상기 재료 층의 일부를 노출할 수 있다.Subsequently, the photoresist underlayer is selectively removed using the photoresist pattern as a mask. In this case, when the auxiliary layer and / or the bottom anti-reflection layer are formed, these may be removed together. This may expose a portion of the underlying material layer.

이어서 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각한다.  이때 식각은 식각 가스를 사용한 건식 식각으로 이루어질 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 CHF3, CF4, CH4, Cl2, BCl3, 이들의 혼합 가스 등을 사용할 수 있다.The exposed portion of the material layer is then etched. In this case, the etching may be performed by dry etching using an etching gas, and the etching gas may be, for example, CHF 3 , CF 4 , CH 4 , Cl 2 , BCl 3 , a mixed gas thereof, or the like.

이어서 상기 포토레지스트 하부막 및 포토레지스트 층은 통상의 박리제(stripper)를 사용하여 제거하고 상기 재료 층으로부터 형성된 복수의 패턴을 형성한다.The photoresist underlayer and photoresist layer are then removed using a conventional stripper to form a plurality of patterns formed from the material layer.

상기 복수의 패턴은 금속 패턴, 반도체 패턴, 절연 패턴 등 다양할 수 있으며,  반도체 집적 회로 디바이스 내의 다양한 패턴일 수 있다.  반도체 집적 회로 디바이스에 상기 패턴이 포함되는 경우 예컨대 금속 배선, 반도체 패턴, 접촉 구멍, 바이어스 홀, 다마신 트렌치(damascene trench) 등을 포함하는 절연막일 수 있다.The plurality of patterns may vary from metal patterns, semiconductor patterns, insulating patterns, and the like, and may be various patterns in the semiconductor integrated circuit device. When the pattern is included in a semiconductor integrated circuit device, for example, the semiconductor integrated circuit device may be an insulating layer including a metal wiring, a semiconductor pattern, a contact hole, a bias hole, a damascene trench, and the like.

 

이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다.  다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to examples. The following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.

(단량체 합성)(Monomer synthesis)

합성예Synthetic example 1-1 1-1

4-히드록시페닐 메타크릴레이트 17.8g(100mmol), 메틸렌 클로라이드(178ml) 및 트리에틸아민 20.2g(200mmol)을 1L 플라스크에 넣고 0 내지 5℃로 냉각하여 교반시킨다.  이후 트리플루오로메탄술포닉 언하이드라이드 2.92g(100mmol)을 1시간 동안 적하한다.  이후 상기 반응물을 12시간 교반시킨 후 물 178ml를 첨가하여 반응을 종결시킨다.  형성된 유기층을 추출 후 감압농축하여 하기 반응식 1에서의 단량체 A, 즉, 무색의 결정성 고체 27.9g(수율 90%)을 얻는다.17.8 g (100 mmol) of 4-hydroxyphenyl methacrylate, methylene chloride (178 ml) and 20.2 g (200 mmol) of triethylamine are placed in a 1 L flask and cooled to 0-5 ° C. and stirred. Thereafter, 2.92 g (100 mmol) of trifluoromethanesulphonic anhydride was added dropwise for 1 hour. The reaction is then stirred for 12 hours and 178 ml of water is added to terminate the reaction. The resulting organic layer was extracted and concentrated under reduced pressure to obtain 27.9 g (yield 90%) of monomer A in Scheme 1, that is, a colorless crystalline solid.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112011105640338-pat00020
Figure 112011105640338-pat00020

생성된 단량체 A의 1H NMR 분석 그래프는 도 1에 나타내었다.  도 1은 합성예 1-1에서 제조된 단량체의 1H NMR 분석 그래프이다.  도 1의 1H NMR 분석 결과로부터 단량체 A의 생성을 확인할 수 있다. 1 H NMR analysis graph of the resulting monomer A is shown in FIG. 1 is a 1 H NMR analysis graph of the monomer prepared in Synthesis Example 1-1. The production of monomer A can be confirmed from the 1 H NMR analysis result of FIG. 1.

합성예Synthetic example 1-2 1-2

상기 합성예 1-1에서 4-히드록시페닐 메타크릴레이트 대신 2-히드록시에틸 메타크릴레이트를 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1-1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 단량체 B 27.9g(수율 78%)을 얻는다.Except for using 2-hydroxyethyl methacrylate instead of 4-hydroxyphenyl methacrylate in Synthesis Example 1-1, and synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1-1 to 27.9 g of the monomer B (yield 78 %)

Figure 112011105640338-pat00021
Figure 112011105640338-pat00021

합성예Synthetic example 1-3 1-3

상기 합성예 1-1에서 트리플루오로메탄술포닉 언하이드라이드 대신 노나플루오로부탄술포닉 언하이드라이드를 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1-1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 단량체 C 27.9g(수율 87%)을 얻는다.Synthesis Example 1-1 was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1-1, except that nonafluorobutanesulphonic anhydride was used instead of trifluoromethanesulphonic anhydride in Synthesis Example 1-1. Yield 87%).

Figure 112011105640338-pat00022
Figure 112011105640338-pat00022

합성예Synthetic example 1-4 1-4

상기 합성예 1-1에서 4-히드록시페닐 메타크릴레이트 대신 2-히드록시에틸 메타크릴레이트를 사용하고 트리플루오로메탄술포닉 언하이드라이드 대신 노나플루오로부탄술포닉 언하이드라이드를 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1-1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 단량체 D 27.9g(수율 76%)을 얻는다.Except for using 2-hydroxyethyl methacrylate instead of 4-hydroxyphenyl methacrylate in Synthesis Example 1-1 and nonafluorobutanesulphonic anhydride instead of trifluoromethanesulphonic anhydride Then, it synthesize | combined by the method similar to the synthesis example 1-1, and obtains following monomer D 27.9g (yield 76%).

Figure 112011105640338-pat00023

Figure 112011105640338-pat00023

(공중합체 합성)(Copolymer synthesis)

합성예Synthetic example 2-1 2-1

질소 분위기 하에서 γ-부티로락토닐 메타크릴레이트 30mmol, 히드록시이소프로필 메타크릴레이트 40 mmol, 벤질 메타크릴레이트 30mmol, 그리고 상기 화학식 1-1에서 제조된 단량체 A 10mmol을 플라스크에 넣고, 이를 상기 단량체 총합의 2배의 메틸에틸케톤 용매에 용해시킨다.  이 용액에 중합개시제인 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트)(V601, Wako Chemicals사제) 10mmol을 넣은 다음, 80℃ 온도에서 약 4시간 동안 중합시킨다.  이후 반응 용액은 n-헥산에서 침전시키고 진공 건조하여 하기 화학식 5-1로 표시되는 구조단위를 포함하는 공중합체를 얻는다.  이때 상기 공중합체의 중량평균 분자량은 7,300 g/mol 이고, 분산도(Mw/Mn)는 1.9 이다.30 mmol of γ-butyrolactyl methacrylate, 40 mmol of hydroxyisopropyl methacrylate, 30 mmol of benzyl methacrylate, and 10 mmol of the monomer A prepared in Chemical Formula 1-1 were placed in a flask, and the monomer was It is dissolved in twice the total amount of methyl ethyl ketone solvent. 10 mmol of dimethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate) (V601, manufactured by Wako Chemicals), a polymerization initiator, was added to the solution, followed by polymerization at 80 DEG C for about 4 hours. Thereafter, the reaction solution is precipitated in n-hexane and dried under vacuum to obtain a copolymer including a structural unit represented by the following Chemical Formula 5-1. At this time, the weight average molecular weight of the copolymer is 7,300 g / mol, dispersion degree (Mw / Mn) is 1.9.

[화학식 5-1][Formula 5-1]

Figure 112011105640338-pat00024
Figure 112011105640338-pat00024

(상기 화학식 5-1에서, a=0.3, b=0.3, c=0.3 및 d=0.1 이다) (In Formula 5-1, a = 0.3, b = 0.3, c = 0.3 and d = 0.1)

합성예Synthetic example 2-2 2-2

합성예 2-1에서 단량체 A 대신 상기 합성예 1-2에서 제조된 단량체 B를 사용한 것을 제외하고는, 합성예 2-1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 5-2로 표시되는 구조단위를 포함하는 공중합체를 얻는다.  이때 상기 공중합체의 중량평균 분자량은 6,800 g/mol 이고, 분산도(Mw/Mn)는 1.88 이다.Except for using the monomer B prepared in Synthesis Example 1-2 instead of the monomer A in Synthesis Example 2-1, and synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2-1 to include a structural unit represented by the formula A copolymer is obtained. At this time, the weight average molecular weight of the copolymer is 6,800 g / mol, dispersion degree (Mw / Mn) is 1.88.

[화학식 5-2][Formula 5-2]

Figure 112011105640338-pat00025
Figure 112011105640338-pat00025

(상기 화학식 5-2에서, a=0.3, b=0.3, c=0.3 및 d=0.1 이다) (In Formula 5-2, a = 0.3, b = 0.3, c = 0.3 and d = 0.1)

합성예Synthetic example 2-3 2-3

합성예 2-1에서 단량체 A 대신 상기 합성예 1-3에서 제조된 단량체 C를 사용한 것을 제외하고는, 합성예 2-1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 5-3으로 표시되는 구조단위를 포함하는 공중합체를 얻는다.  이때 상기 공중합체의 중량평균 분자량은 7,800 g/mol 이고, 분산도(Mw/Mn)는 1.98 이다.Except for using the monomer C prepared in Synthesis Example 1-3 instead of the monomer A in Synthesis Example 2-1, and synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2-1 to include a structural unit represented by the formula A copolymer is obtained. At this time, the weight average molecular weight of the copolymer is 7,800 g / mol, dispersion degree (Mw / Mn) is 1.98.

[화학식 5-3][Formula 5-3]

Figure 112011105640338-pat00026
Figure 112011105640338-pat00026

(상기 화학식 5-3에서, a=0.3, b=0.3, c=0.3 및 d=0.1 이다) (In Formula 5-3, a = 0.3, b = 0.3, c = 0.3 and d = 0.1).

합성예Synthetic example 2-4 2-4

합성예 2-1에서 단량체 A 대신 상기 합성예 1-4에서 제조된 단량체 D를 사용한 것을 제외하고는, 합성예 2-1과 동일한 방법으로 합성하여 하기 화학식 5-4로 표시되는 구조단위를 포함하는 공중합체를 얻는다.  이때 상기 공중합체의 중량평균 분자량은 7,100 g/mol 이고, 분산도(Mw/Mn)는 1.92 이다.Except for using the monomer D prepared in Synthesis Example 1-4 instead of the monomer A in Synthesis Example 2-1, and synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2-1 to include a structural unit represented by the formula A copolymer is obtained. At this time, the weight average molecular weight of the copolymer is 7,100 g / mol, dispersion degree (Mw / Mn) is 1.92.

[화학식 5-4][Formula 5-4]

Figure 112011105640338-pat00027
Figure 112011105640338-pat00027

(상기 화학식 5-4에서, a=0.3, b=0.3, c=0.3 및 d=0.1 이다) (In Formula 5-4, a = 0.3, b = 0.3, c = 0.3 and d = 0.1)

비교합성예Comparative Synthetic Example 1 One

질소 분위기 하에서 γ-부티로락토닐 메타크릴레이트 30mmol, 히드록시이소프로필 메타크릴레이트 40 mmol, 그리고 벤질 메타크릴레이트 30mmol을 플라스크에 넣고, 이를 상기 단량체 총합의 2배의 메틸에틸케톤 용매에 용해시킨다.  이 용액에 중합개시제인 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트)(V601, Wako Chemicals사제) 10mmol을 넣은 다음, 80℃ 온도에서 약 4시간 동안 중합시킨다.  이후 반응 용액은 n-헥산에서 침전시키고 진공 건조하여 하기 화학식 6으로 표시되는 구조단위를 포함하는 공중합체를 얻는다.  이때 상기 공중합체의 중량평균 분자량은 6,900 g/mol 이고, 분산도(Mw/Mn)는 1.83 이다.In a nitrogen atmosphere, 30 mmol of γ-butyrolactyl methacrylate, 40 mmol of hydroxyisopropyl methacrylate, and 30 mmol of benzyl methacrylate are placed in a flask, which is dissolved in twice the amount of methyl ethyl ketone solvent of the above monomer total. . 10 mmol of dimethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate) (V601, manufactured by Wako Chemicals), a polymerization initiator, was added to the solution, followed by polymerization at 80 DEG C for about 4 hours. Thereafter, the reaction solution is precipitated in n-hexane and dried under vacuum to obtain a copolymer including a structural unit represented by the following Chemical Formula 6. At this time, the weight average molecular weight of the copolymer is 6,900 g / mol, dispersion degree (Mw / Mn) is 1.83.

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112011105640338-pat00028
Figure 112011105640338-pat00028

(상기 화학식 6에서, a=0.3, b=0.4 및 c=0.3 이다)(In Formula 6, a = 0.3, b = 0.4, and c = 0.3)

 

(( 포토레지스트Photoresist 하부막Bottom membrane 형성용 조성물의 제조) 조 Preparation of Composition for Formation)

실시예Example 1 One  

합성예 2-1에서 얻은 공중합체 0.5g과 하기 화학식 A로 표시되는 글리콜루릴 유도체 가교제(PD-1174) 0.125g을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA) 100g에 용해시켜 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 제조하였다. 0.5 g of the copolymer obtained in Synthesis Example 2-1 and 0.125 g of the glycoluril derivative crosslinking agent (PD-1174) represented by Chemical Formula A were dissolved in 100 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) to form a photoresist underlayer. Was prepared.

[화학식 A](A)

Figure 112011105640338-pat00029
Figure 112011105640338-pat00029

실시예Example 2 2

합성예 2-1에서 얻은 공중합체 대신 합성예 2-2에서 얻은 공중합체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 제조하였다. Except for using the copolymer obtained in Synthesis Example 2-2 instead of the copolymer obtained in Synthesis Example 2-1, a composition for forming a photoresist underlayer was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예Example 3 3

합성예 2-1에서 얻은 공중합체 대신 합성예 2-3에서 얻은 공중합체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 제조하였다. Except for using the copolymer obtained in Synthesis Example 2-3 instead of the copolymer obtained in Synthesis Example 2-1, a composition for forming a photoresist underlayer was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예Example 4 4

합성예 2-1에서 얻은 공중합체 대신 합성예 2-4에서 얻은 공중합체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 제조하였다. Except for using the copolymer obtained in Synthesis Example 2-4 instead of the copolymer obtained in Synthesis Example 2-1, a composition for forming a photoresist underlayer was prepared in the same manner as in Example 1.

비교예Comparative Example 1 One

비교합성예 1에서 얻은 공중합체 0.5g, 상기 화학식 A로 표시되는 글리콜루릴 유도체 가교제(PD-1174) 0.125g, 그리고 하기 화학식 7로 표시되는 피리디늄 p-톨루엔술포네이트 0.0125g을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA) 100g에 용해시켜 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 제조하였다. 0.5 g of the copolymer obtained in Comparative Synthesis Example 1, 0.125 g of the glycoluril derivative crosslinking agent (PD-1174) represented by Formula A, and 0.0125 g of pyridinium p-toluenesulfonate represented by Formula 7, It was dissolved in 100 g of ether acetate (PGMEA) to prepare a composition for forming a photoresist underlayer.

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112011105640338-pat00030
Figure 112011105640338-pat00030

 

(( 포토레지스트Photoresist 하부막Bottom membrane  And 포토레지스트Photoresist 패턴 형성) Pattern formation)

질화규소 층이 형성되어 있는 실리콘 웨이퍼 위에 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 상에서 205℃로 60초 간 열처리하여 10nm 두께의 포토레지스트 하부막을 형성하였다. On the silicon wafer on which the silicon nitride layer is formed, the photoresist underlayer forming compositions prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were applied by spin-on coating, and then heat-treated at 205 ° C. for 60 seconds on a hot plate. To form a photoresist underlayer having a thickness of 10 nm.

상기 포토레지스트 하부막 위에 E-빔용 포토레지스트를 도포하여 60nm 두께의 포토레지스트 층을 형성하고, 이후 상기 포토레지스트 층을 205℃에서 60초간 열처리한 후, E-빔 노광장비인 JEOL사의 JBX-9300FS를 사용하여 노광을 하였다.  이어서 테트라메틸암모늄 히드록시드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH) 2.38 중량% 수용액으로 현상하여 포토레지스트 패턴, 즉, 40nm 해상도의 라인 앤드 스페이스(line & space) 패턴을 형성하였다. E-beam photoresist is applied on the lower photoresist layer to form a photoresist layer having a thickness of 60 nm. Then, the photoresist layer is heat-treated at 205 ° C. for 60 seconds, and then JBX-9300FS manufactured by JEOL, an E-beam exposure equipment. The exposure was carried out using. It was then developed with a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) to form a photoresist pattern, ie a line & space pattern with 40 nm resolution.

평가 1: Rating 1: 포토레지스트Photoresist 하부막Bottom membrane 표면의  Surface 접촉각Contact angle 및 두께 균일성 측정 And thickness uniformity measurements

실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 따라 형성된 포토레지스트 하부막 표면의 접촉각을 접촉각(contact angle) 측정기를 사용하여 측정하였고, 표면의 두께 균일성을 박막 두께 측정기인 k-mac 장비를 사용하여 측정하였다.  그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The contact angles of the surface of the lower photoresist film formed according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were measured using a contact angle meter, and the thickness uniformity of the surface was measured using a k-mac device, which is a thin film thickness meter. It was. The results are shown in Table 1 below.

  접촉각(˚)Contact Angle (°) 두께 균일성(Å)Thickness uniformity 실시예 1Example 1 7171 101.3±4.2101.3 ± 4.2 실시예 2Example 2 6969 99.7±3.799.7 ± 3.7 실시예 3Example 3 7474 110.1±2.7110.1 ± 2.7 실시예 4Example 4 7373 105.6±3.9105.6 ± 3.9 비교예 1Comparative Example 1 6262 102.6±9.9102.6 ± 9.9

상기 표 1에서 상기 접촉각은 포토레지스트 하부막과 상부층에 도포되는 포토레지스트와의 친화도를 나타낸 것으로, 실시예 1 내지 4의 경우 비교예 1 대비 친수성이 높음을 알 수 있고, 이로부터 포토레지스트 패턴의 붕괴(collapse)를 방지할 수 있음을 알 수 있다. In Table 1, the contact angle shows the affinity between the photoresist lower layer and the photoresist applied to the upper layer, and in Examples 1 to 4, it was found that the hydrophilicity was higher than that of Comparative Example 1. It can be seen that the collapse of can be prevented.

또한 실시예 1 내지 4의 경우 비교예 1 대비 두께의 균일도 편차가 작게 나타나므로, 두께 균일성이 보다 우수함을 확인할 수 있다.In addition, in Examples 1 to 4, since the uniformity deviation of the thickness is smaller than that of Comparative Example 1, it can be confirmed that the thickness uniformity is more excellent.

평가 2: Evaluation 2: 포토레지스트Photoresist 용매의 용출 실험 Elution Experiment of Solvent

실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 따라 형성된 포토레지스트 하부막을 용매인 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME), 아논(Anone) 및 2.38 중량% 테트라메틸암모늄 히드록사이드(TMAH)의 수용액에 각각 침지하였다.  침지 전과 침지 후의 포토레지스트 하부막의 두께를 k-mac 장비를 사용하여 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. The photoresist underlayer formed according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 was prepared using solvents of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), anone and 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide. It was immersed in the aqueous solution of the side (TMAH), respectively. The thickness of the photoresist underlayer film after immersion and after immersion was measured using a k-mac apparatus, and the results are shown in Table 2 below.

  용매menstruum 기존 두께(Å)Existing Thickness 침지 후 두께(Å)Thickness after immersion 두께 차이(Å)Thickness difference 두께 변화율(%)Thickness change ratio (%) 실시예 1Example 1 PGMEAPGMEA 91.291.2 90.990.9 0.30.3 0.330.33 PGMEPGME 90.890.8 90.790.7 0.10.1 0.110.11 AnoneAnone 90.990.9 100.1100.1 0.20.2 0.220.22 TMAHTMAH 91.191.1 90.590.5 0.60.6 0.660.66 실시예 2Example 2 PGMEAPGMEA 103.2103.2 102.6102.6 0.60.6 0.580.58 PGMEPGME 103.6103.6 103.1103.1 0.50.5 0.490.49 AnoneAnone 102.3102.3 102.1102.1 0.20.2 0.200.20 TMAHTMAH 103.4103.4 103.4103.4 00 00 실시예 3Example 3 PGMEAPGMEA 106.8106.8 106.2106.2 0.60.6 0.560.56 PGMEPGME 107.2107.2 107.0107.0 0.20.2 0.190.19 AnoneAnone 106.9106.9 107.2107.2 0.70.7 0.650.65 TMAHTMAH 106.2106.2 105.8105.8 0.40.4 0.380.38 실시예 4Example 4 PGMEAPGMEA 99.299.2 99.199.1 0.10.1 0.100.10 PGMEPGME 100.1100.1 100.0100.0 0.10.1 0.100.10 AnoneAnone 101.3101.3 100.6100.6 0.30.3 0.300.30 TMAHTMAH 99.699.6 99.399.3 0.30.3 0.300.30 비교예 1Comparative Example 1 PGMEAPGMEA 101.2101.2 100.5100.5 0.70.7 0.700.70 PGMEPGME 102.1102.1 101.4101.4 0.70.7 0.690.69 AnoneAnone 100.9100.9 100.8100.8 0.10.1 0.100.10 TMAHTMAH 103.2103.2 103.2103.2 00 00

상기 두께 차이(Å)는 기존 두께와 침지 후 두께 간의 차이이며, 상기 두께 변화율(%)은 상기 두께 차이를 백분율로 나타낸 것이다. The thickness difference is the difference between the existing thickness and the thickness after immersion, and the thickness change rate (%) represents the thickness difference as a percentage.

상기 두께 변화율은 포토레지스트 하부막이 용매 또는 현상액에 녹아나가지 않는 정도를 보여주는 것이며, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 포토레지스트 하부막 모두 상기 용매 또는 현상액에는 거의 불용임을 확인할 수 있다. The thickness change rate shows the extent that the lower photoresist film is not dissolved in the solvent or the developer, and it can be confirmed that the photoresist lower films of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 are almost insoluble in the solvent or the developer.

평가 3: Rating 3: 포토레지스트Photoresist 패턴의 해상도,  The resolution of the pattern, LWRLWR 및 붕괴( And collapse ( collapsecollapse ) 유무 측정) Presence

실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 따라 형성된 포토레지스트 패턴의 해상도, LWR 및 붕괴(collapse) 유무를 CD measurement SEM 으로 측정하였다.  그 결과를 도 2 내지 6 및 하기 표 3에 나타내었다.The resolution, LWR, and collapse of the photoresist patterns formed according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were measured by CD measurement SEM. The results are shown in FIGS. 2 to 6 and Table 3 below.

도 2 내지 6은 각각 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 따른 포토레지스트 패턴의 해상도를 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.2 to 6 are scanning electron microscope (SEM) photographs showing the resolution of the photoresist pattern according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, respectively.

  해상도(nm)Resolution (nm) LWR(nm)LWR (nm) 붕괴(collapse) 발생Collapse Occurs 실시예 1Example 1 39.839.8 5.45.4 XX 실시예 2Example 2 41.341.3 6.06.0 XX 실시예 3Example 3 39.439.4 7.17.1 XX 실시예 4Example 4 38.838.8 6.56.5 XX 비교예 1Comparative Example 1 40.140.1 -- OO

(X: 붕괴(collapse) 발생하지 않음.  O: 붕괴(collapse) 발생함)(X: no collapse occurs O: no collapse occurs)

상기 표 3 및 도 2 내지 6을 통하여, 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 포토레지스트 패턴은 우수한 해상도를 가짐에 따라 고집적의 반도체 집적회로 디바이스를 구현할 수 있음을 알 수 있으며, LWR 값이 작고 붕괴(collapse)가 발생하지 않음을 알 수 있다.  반면, 비교예 1의 경우 도 6의 SEM 사진에서 볼 수 있듯이 해상도가 좋지 않아 LWR 값 측정 자체가 되지 않았으며, 붕괴(collapse)가 발생함을 알 수 있다.  이에 따라 실시예 1 내지 4의 경우 비교예 1 대비 LWR의 감소 및 붕괴가 없는 균일한 포토레지스트 패턴을 형성함을 확인할 수 있다. Through Tables 3 and 2 to 6, it can be seen that the photoresist pattern manufactured according to Examples 1 to 4 can implement a highly integrated semiconductor integrated circuit device with excellent resolution, and the LWR value is small and collapses. It can be seen that (collapse) does not occur. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, as shown in the SEM photograph of FIG. 6, the resolution was not good, and thus the LWR value measurement itself was not performed, and it can be seen that collapse occurred. Accordingly, in the case of Examples 1 to 4 it can be seen that forming a uniform photoresist pattern without reduction and collapse of LWR compared to Comparative Example 1.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.

Claims (12)

하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체; 및
용매
를 포함하는 포토레지스트 하부막 형성용 조성물.
[화학식 1]
Figure 112011105640338-pat00031

[화학식 2]
Figure 112011105640338-pat00032

[화학식 3]
Figure 112011105640338-pat00033

[화학식 4]
Figure 112011105640338-pat00034

(상기 화학식 1 내지 4에서,
R1, R3, R5 및 R7은 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알키닐기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
R2는 락톤(lactone) 유도체기이고,
R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알칸올기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알켄올기이고,
R6은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기이고, R10은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
R8은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고, R9는 불소 원자, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
a+b+c+d=1 이고, 0.1≤a≤0.5, 0.1≤b≤0.5, 0.1≤c≤0.5 및 0.01≤d≤0.2 이다.)
 
A copolymer including a repeating unit represented by Formulas 1 to 4; And
menstruum
Composition for forming a photoresist underlayer comprising a.
[Chemical Formula 1]
Figure 112011105640338-pat00031

(2)
Figure 112011105640338-pat00032

(3)
Figure 112011105640338-pat00033

[Chemical Formula 4]
Figure 112011105640338-pat00034

(In the above Chemical Formulas 1 to 4,
R 1 , R 3 , R 5 and R 7 are each independently a hydrogen atom, 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 C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkynyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,
R 2 is a lactone derivative group,
R 4 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkanol group, or a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenol group,
R 6 is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene group, or a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene group, and R 10 is substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,
R 8 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group R 9 is a fluorine atom or a C1 to C10 alkyl group substituted with at least one fluorine atom,
a + b + c + d = 1, and 0.1 ≦ a ≦ 0.5, 0.1 ≦ b ≦ 0.5, 0.1 ≦ c ≦ 0.5, and 0.01 ≦ d ≦ 0.2.)
제1항에 있어서,
상기 공중합체는 하기 화학식 5-1 내지 5-4로 표시되는 구조단위를 포함하는 공중합체로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 포토레지스트 하부막 형성용 조성물.
[화학식 5-1]
Figure 112011105640338-pat00035

[화학식 5-2]
Figure 112011105640338-pat00036

[화학식 5-3]
Figure 112011105640338-pat00037

[화학식 5-4]
Figure 112011105640338-pat00038

(상기 화학식 5-1 내지 5-4에서,
a+b+c+d=1 이고, 0.1≤a≤0.5, 0.1≤b≤0.5, 0.1≤c≤0.5 및 0.01≤d≤0.2 이다.)
 
The method of claim 1,
The copolymer is a composition for forming a photoresist underlayer comprising at least one selected from copolymers comprising structural units represented by the following Chemical Formulas 5-1 to 5-4.
[Formula 5-1]
Figure 112011105640338-pat00035

[Formula 5-2]
Figure 112011105640338-pat00036

[Formula 5-3]
Figure 112011105640338-pat00037

[Formula 5-4]
Figure 112011105640338-pat00038

(In Chemical Formulas 5-1 to 5-4,
a + b + c + d = 1, and 0.1 ≦ a ≦ 0.5, 0.1 ≦ b ≦ 0.5, 0.1 ≦ c ≦ 0.5, and 0.01 ≦ d ≦ 0.2.)
제1항에 있어서,
상기 공중합체는 상기 화학식 1 내지 4에서 a, b, c 및 d가 각각 0.2≤a≤0.4, 0.3≤b≤0.5, 0.2≤c≤0.4 및 0.05≤d≤0.15인 포토레지스트 하부막 형성용 조성물.
 
The method of claim 1,
The copolymer has a composition for forming a photoresist underlayer having a, b, c, and d in the general formulas 1 to 4, wherein 0.2 ≦ a ≦ 0.4, 0.3 ≦ b ≦ 0.5, 0.2 ≦ c ≦ 0.4, and 0.05 ≦ d ≦ 0.15, respectively. .
제1항에 있어서,
상기 공중합체의 중량평균 분자량은 1,000 내지 1,000,000 g/mol 인 포토레지스트 하부막 형성용 조성물.
 
The method of claim 1,
The weight average molecular weight of the copolymer is 1,000 to 1,000,000 g / mol composition for forming a photoresist underlayer.
제1항에 있어서,
상기 공중합체는 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물 총량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함되는 포토레지스트 하부막 형성용 조성물.
 
The method of claim 1,
The copolymer is a composition for forming a photoresist underlayer comprising 0.1 to 10% by weight based on the total amount of the composition for forming a photoresist underlayer.
제1항에 있어서,
상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물은 가교제를 더 포함하는 포토레지스트 하부막 형성용 조성물.
 
The method of claim 1,
The composition for forming a photoresist underlayer further comprises a crosslinking agent.
제6항에 있어서,
상기 가교제는 아미노 수지, 글리콜루릴 화합물, 비스에폭시 화합물, 멜라민 화합물 및 멜라민 유도체로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 포토레지스트 하부막 형성용 조성물.
 
The method according to claim 6,
The crosslinking agent is a composition for forming a photoresist underlayer comprising at least one selected from an amino resin, a glycoluril compound, a bisepoxy compound, a melamine compound and a melamine derivative.
제6항에 있어서,
상기 가교제는 상기 포토레지스트 하부막 형성용 조성물 총량에 대하여 0.01 내지 1.0 중량%로 포함되는 포토레지스트 하부막 형성용 조성물.
 
The method according to claim 6,
The crosslinking agent is a composition for forming a photoresist underlayer comprising 0.01 to 1.0% by weight relative to the total amount of the composition for forming a photoresist underlayer.
기판 위에 재료 층을 제공하는 단계;
상기 재료 층 위에 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 포토레지스트 하부막 형성용 조성물을 적용하여 포토레지스트 하부막을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트 하부막 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 포토레지스트 하부막을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계; 및
상기 재료 층의 노출된 부분을 에칭하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
 
Providing a layer of material over the substrate;
Forming a photoresist underlayer by applying the composition for forming a photoresist underlayer according to any one of claims 1 to 8 on the material layer;
Forming a photoresist layer on the photoresist underlayer;
Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern;
Selectively removing the photoresist underlayer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer; And
Etching the exposed portion of the material layer
≪ / RTI >
제9항에 있어서,
상기 포토레지스트 하부막을 형성하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.
 
10. The method of claim 9,
The forming of the photoresist underlayer is performed by a spin-on coating method.
제9항에 있어서,
상기 포토레지스트 층의 두께는 70nm 이하인 패턴 형성 방법.
 
10. The method of claim 9,
And a thickness of the photoresist layer is 70 nm or less.
제9항에 따른 패턴 형성 방법으로 형성된 복수의 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스.A semiconductor integrated circuit device comprising a plurality of patterns formed by the pattern forming method according to claim 9.
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