KR101895908B1 - Polymer, organic layer composition, organic layer, and method of forming patterns - Google Patents

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Abstract

하기 화학식 1로 표현되는 구조 단위를 포함하는 중합체, 이를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.
[화학식 1]

Figure 112016030724782-pat00059

상기 화학식 1의 정의는 명세서 내에서 설명한 바와 같다.There is provided a polymer comprising a structural unit represented by the following general formula (1), and an organic film composition comprising the same.
[Chemical Formula 1]
Figure 112016030724782-pat00059

The definition of the above formula (1) is as described in the specification.

Description

중합체, 유기막 조성물, 및 패턴형성방법{POLYMER, ORGANIC LAYER COMPOSITION, ORGANIC LAYER, AND METHOD OF FORMING PATTERNS}POLYMER, ORGANIC LAYER COMPOSITION, ORGANIC LAYER, AND METHOD OF FORMING PATTERNS [0002]

신규한 중합체, 상기 중합체를 포함하는 유기막 조성물, 그리고 상기 유기막 조성물을 사용하는 패턴형성방법에 관한 것이다.A novel polymer, an organic film composition comprising the polymer, and a pattern forming method using the organic film composition.

최근 일렉트로닉 디바이스의 소형화(miniaturization) 및 복잡화 (complexity)에 따른 고집적 설계는 더욱 진보된 소재와 관련 공정의 개발을 가속화하고 있으며, 이에 따라 기존 포토레지스트를 이용한 리소그래피 역시 새로운 패터닝 소재와 기법들을 필요로 하게 되었다.Recently, highly integrated design due to the miniaturization and complexity of electronic devices has accelerated the development of more advanced materials and related processes, so that lithography using existing photoresists also requires new patterning materials and techniques .

패터닝 공정에서 포토레지스트의 미세 패턴을 붕괴현상 없이 충분한 깊이로 기판에 전사시키기 위하여 단단한 중간막인 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 유기막을 형성할 수 있다.In the patterning process, an organic film called a hardmask layer, which is a hard interlayer, can be formed in order to transfer a fine pattern of photoresist to a substrate to a sufficient depth without collapse.

하드마스크 층은 선택적 식각 과정을 통하여 포토레지스트의 미세 패턴을 재료 층으로 전사해주는 중간막으로서 역할을 한다. 따라서 하드마스크 층은 다중 식각 과정 동안 견딜 수 있도록 내식각성의 특성이 필요하다.The hard mask layer acts as an interlayer to transfer the fine pattern of the photoresist to the material layer through the selective etching process. Thus, the hardmask layer needs to have corrosion-resisting properties to withstand multiple etching processes.

한편, 근래 하드마스크 층은 화학기상증착 방법 대신 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법으로 형성하는 것이 제안되었다. 일반적으로, 내열성 및 내식각성은 스핀-온 특성과 상충관계에 있어 이들 물성을 모두 만족할 수 있는 유기막 재료가 요구된다.Meanwhile, it has recently been proposed that the hard mask layer is formed by a spin-on coating method instead of the chemical vapor deposition method. Generally, heat resistance and corrosion resistance are required to be compatible with spin-on characteristics, and an organic film material that can satisfy all of these properties.

일 구현예는 우수한 내식각성을 가지면서 동시에 용해도 특성이 양호한 중합체를 제공한다. One embodiment provides a polymer having good corrosion resistance and good solubility characteristics.

다른 구현예는 상기 중합체를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다. Another embodiment provides an organic film composition comprising the polymer.

또 다른 구현예는 상기 유기막 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method of forming a pattern using the organic film composition.

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 구조 단위를 포함하는 중합체를 제공한다.According to one embodiment, there is provided a polymer comprising a structural unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112016030724782-pat00001
Figure 112016030724782-pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A는 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하는 탄소 고리기이고,A is a carbon ring group containing at least one hetero atom,

B는 하기 그룹 1에 나열된 기들 중 어느 하나이고,B is any one of the groups listed in Group 1 below,

*은 연결지점이다.* Is the connection point.

단, 상기 탄소 고리기가 오각 고리 부분을 포함하고 상기 오각 고리 내에 헤테로 원자로서 질소 원자(N)가 포함되는 경우 상기 탄소 고리기는 적어도 2개의 헤테로 원자를 포함한다.Provided that when the carbon ring group includes a pentagonal ring portion and the nitrogen atom (N) is contained as a hetero atom in the pentagonal ring, the carbon ring group includes at least two hetero atoms.

[그룹 1][Group 1]

Figure 112016030724782-pat00002
Figure 112016030724782-pat00002

상기 그룹 1에서,In the group 1,

Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,Ar 1 to Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,

R11 내지 R14는 각각 독립적으로 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌 에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, 또는 이들의 조합이고,R 11 to R 14 each independently represent a hydroxyl group, a thioyl group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl A substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, A substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl ether group, a substituted or unsubstituted A C7 to C20 arylalkylene ether group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, or a combination thereof,

g 내지 j는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,g to j are each independently an integer of 0 to 2,

L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

m은 1 내지 3의 정수이고,m is an integer of 1 to 3,

*은 연결지점이다.* Is the connection point.

상기 화학식 1에서 상기 헤테로 원자는 N, O, S, Te또는 Se일 수 있다.In Formula 1, the hetero atom may be N, O, S, Te, or Se.

상기 화학식 1에서 상기 A는 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 고리기일 수 있다.In Formula 1, A may be a substituted or unsubstituted cyclic group selected from Group 2 below.

[그룹 2] [Group 2]

Figure 112016030724782-pat00003
Figure 112016030724782-pat00003

상기 그룹 2에서,In the group 2,

Z1 및 Z12는 O, S, Te 또는 Se이고,Z 1 and Z 12 are O, S, Te or Se,

Z2, Z5, Z6 및 Z9는 NRa, O, S, Te또는 Se이고, Z 2 , Z 5 , Z 6 and Z 9 are NR a , O, S, Te or Se,

Z3 내지 Z4, Z7 내지 Z8, Z10 내지 Z11 및 Z13 내지 Z23은 N이고,Z 3 to Z 4 , Z 7 to Z 8 , Z 10 to Z 11 and Z 13 to Z 23 are N,

상기 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이다. R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, a substituted Or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroalkoxy group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, A C2 to C30 alkynyl group, a hydroxyl group, a halogen atom or a combination thereof.

단, 상기 그룹 2에서 연결지점은 제한되지 않는다.However, the connection point in the group 2 is not limited.

상기 그룹 1에서 Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로 하기 그룹 3에서 선택되는 치환 또는 비치환된 고리기일 수 있다.In the group 1, Ar 1 to Ar 4 may each independently be a substituted or unsubstituted cyclic group selected from the following group 3.

[그룹 3][Group 3]

Figure 112016030724782-pat00004
Figure 112016030724782-pat00004

단, 상기 그룹 3에서 연결지점은 제한되지 않는다.However, the connection point in the group 3 is not limited.

상기 중합체는 하기 화학식 1-1 내지 1-8로 표현되는 구조 단위 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The polymer may include any one of structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-8).

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112016030724782-pat00005
Figure 112016030724782-pat00005

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure 112016030724782-pat00006
Figure 112016030724782-pat00006

[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure 112016030724782-pat00007
Figure 112016030724782-pat00007

[화학식 1-4][Formula 1-4]

Figure 112016030724782-pat00008
Figure 112016030724782-pat00008

[화학식 1-5][Formula 1-5]

Figure 112016030724782-pat00009
Figure 112016030724782-pat00009

[화학식 1-6][Chemical Formula 1-6]

Figure 112016030724782-pat00010
Figure 112016030724782-pat00010

[화학식 1-7][Chemical Formula 1-7]

Figure 112016030724782-pat00011
Figure 112016030724782-pat00011

[화학식 1-8][Chemical Formula 1-8]

Figure 112016030724782-pat00012
Figure 112016030724782-pat00012

상기 화학식 1-1 내지 1-8에서,In the above formulas 1-1 to 1-8,

Z101 및 Z104는 N이고,Z 101 and Z 104 are N,

Z102는 O, S, Te또는 Se이고,Z 102 is O, S, Te or Se,

Z103은 NRa, O, S, Te 또는 Se이고,Z 103 is NR a , O, S, Te or Se,

상기 Ra 및 R101은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,Wherein R a and R 101 are selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 aryl A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, An unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a hydroxyl group, a halogen atom or a combination thereof,

*는 연결지점이다.* Is the connection point.

상기 중합체는 중량평균분자량이 500 내지 20,000일 수 있다.The polymer may have a weight average molecular weight of 500 to 20,000.

다른 구현예에 따르면, 상술한 중합체, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.According to another embodiment, there is provided an organic film composition comprising a polymer as described above and a solvent.

상기 중합체는 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.The polymer may be contained in an amount of 0.1% by weight to 50% by weight based on the total amount of the organic film composition.

또 다른 구현예에 따르면, 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상기유기막 조성물을 적용하는 단계, 상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계, 상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.According to another embodiment, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: providing a material layer on a substrate; applying the organic film composition on the material layer; heat treating the organic film composition to form a hard mask layer; Containing thin film layer; forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer; exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern; Selectively removing the hard mask layer and exposing a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer.

상기 유기막 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행할 수 있다.The step of applying the organic film composition may be performed by a spin-on coating method.

상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.And forming a bottom anti-reflective layer (BARC) before the step of forming the photoresist layer.

상기 열처리는 100℃ 내지 500℃의 온도에서 진행될 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 100 ° C to 500 ° C.

우수한 내식각성 및 내열성을 가지면서 동시에 용해도 특성이 양호하여 스핀-온 코팅방식에 적용할 수 있는 신규한 중합체를 제공한다.A novel polymer that has excellent corrosion resistance and heat resistance, and at the same time has good solubility characteristics and can be applied to a spin-on coating system.

도 1은 평탄화 특성을 평가하기 위한 계산식 2를 설명하기 위한 참고도이다.Fig. 1 is a reference diagram for explaining calculation formula 2 for evaluating planarization characteristics.

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 수소원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나그의염, 술폰산기나그의염, 인산이나그의염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로 사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, "substituted" means that the hydrogen atom in the compound is a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxy group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, A thio group, an ester group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, a C1 to C20 alkyl group, a C2 to C20 alkenyl group, a C2 to C20 alkenyl group, a C2 to C20 alkenyl group, A C3 to C30 heteroaryl group, a C3 to C30 heteroaryl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, a C3 to C30 aryl group, a C7 to C30 arylalkyl group, a C1 to C30 alkoxy group, a C1 to C20 heteroalkyl group, a C2 to C20 hetero aryl group, Substituted with a substituent selected from a C 1 to C 15 monocycloalkenyl group, a C 6 to C 15 cycloalkynyl group, a C 2 to C 30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.

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

이하 일 구현예에 따른 중합체를 설명한다.Polymers according to one embodiment are described below.

일 구현예에 따른 중합체는 하기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 포함한다.The polymer according to one embodiment comprises a structural unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112016030724782-pat00013
Figure 112016030724782-pat00013

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A는 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하는 탄소 고리기이고,A is a carbon ring group containing at least one hetero atom,

B는 하기 그룹 1에 나열된 기들 중 어느 하나이고,B is any one of the groups listed in Group 1 below,

*은 연결지점이다.* Is the connection point.

단, 상기 탄소 고리기가 오각 고리 부분을 포함하고 상기 오각 고리 내에 헤테로 원자로서 질소 원자(N)가 포함되는 경우 상기 탄소 고리기는 적어도 2개의 헤테로 원자를 포함한다.Provided that when the carbon ring group includes a pentagonal ring portion and the nitrogen atom (N) is contained as a hetero atom in the pentagonal ring, the carbon ring group includes at least two hetero atoms.

[그룹 1][Group 1]

Figure 112016030724782-pat00014
Figure 112016030724782-pat00014

상기 그룹 1에서,In the group 1,

Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,Ar 1 to Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,

R11 내지 R14는 각각 독립적으로 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기,치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌 에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, 또는 이들의 조합이고,R 11 to R 14 each independently represent a hydroxyl group, a thioyl group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl A substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, A substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl ether group, a substituted or unsubstituted A C7 to C20 arylalkylene ether group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, or a combination thereof,

g 내지 j는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,g to j are each independently an integer of 0 to 2,

L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

m은 1 내지 3의 정수이고,m is an integer of 1 to 3,

*은 연결지점이다.* Is the connection point.

상기 중합체는 헤테로 원자를 포함하는 탄소 고리기(A)와 고탄소 기반의 방향족 고리기(B)를 포함하여 단단한(rigid) 특성을 확보할 수 있다.The polymer may include a carbon ring group (A) containing a hetero atom and a high carbon-based aromatic ring group (B) to ensure rigid characteristics.

또한, 상기 중합체는 구조 단위 내 (상기 화학식 1에서 B 부분)에 3차 탄소 또는 4차 탄소를 포함함으로써, 벤젠의 수소(benzylic hydrogen)를 최소화하고 링 파리미터(ring parameter)가 극대화시켜 내에칭성을 더 강화할 수 있다.In addition, since the polymer contains tertiary carbon or quaternary carbon in the structural unit (the part B in the above formula (1)), the benzylic hydrogen of the benzene is minimized and the ring parameter is maximized, Can be further strengthened.

본 명세서에서, 3차 탄소란 탄소에 결합된 4개의 수소 중 3개 자리가 수소 이외의 다른 기로 치환된 형태의 탄소이고, 4차 탄소란 탄소에 결합된 4개의 수소 중 4개 자리 모두가 수소 이외의 다른 기로 치환된 형태의 탄소인 것으로 정의한다.In the present specification, a tertiary carbon is a carbon in which three positions of four hydrogens bonded to a carbon are substituted with groups other than hydrogen, and a quaternary carbon is a carbon in which all four of four hydrogen bonded to the carbon are hydrogen Is a carbon in a form substituted with another group.

이러한 형태의 탄소를 포함하는 중합체를 유기막 조성물에 사용할 경우 용해성이 향상될 수 있어 스핀-온 코팅 방법으로 막을 형성 하기에 유리하다. 상기 3차 탄소 또는 4차 탄소를 함유하는 화합물의 부분은 상기 그룹 1에 열거한 바와 같다.When a polymer containing this type of carbon is used in an organic film composition, the solubility can be improved and it is advantageous to form a film by a spin-on coating method. Part of the compound containing the tertiary carbon or the quaternary carbon is as listed in the above group 1.

상기 화학식 1에서 A는 헤테로 원자를 포함하는 탄소 고리기이고, 여기서 헤테로 원자는 탄소나 수소를 제외한 원자를 총칭한다. 상기 A는 예컨대 N, O, S, Te 또는 Se인 헤테로 원자를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화학식 1에서 A에 포함되는 헤테로 원자의 개수는 예컨대 1개, 2개, 3개, 또는 4개일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 예를 들어 상기 탄소 고리기(A)가 오각 고리 부분을 포함하고 상기 오각 고리 내에 헤테로 원자로서 질소 원자(N)가 포함되는 경우, 상기 탄소 고리기(A)는 적어도 2개의 헤테로 원자를 포함한다.In the above formula (1), A is a carbon ring group containing a hetero atom, and the hetero atom is collectively referred to as atoms other than carbon or hydrogen. A may include, but is not limited to, a heteroatom such as N, O, S, Te or Se. In Formula 1, the number of heteroatoms included in A may be, for example, 1, 2, 3, or 4, but is not limited thereto. For example, when the carbon ring group (A) contains a pentagonal ring portion and the nitrogen atom (N) is contained as a hetero atom in the pentagonal ring, the carbon ring group (A) may contain at least two heteroatoms .

예를 들어, 복수 개의 헤테로 원자가 상기 A부분에 포함되는 경우 이들 헤테로 원자는 동종이어도 되고, 이종이어도 된다. 예를 들어, 상기 탄소 고리기(A)가 오각 고리 부분을 포함하는 경우 상기 탄소 고리기는 헤테로 원자로서 예컨대 2개의 질소 원자를 포함할 수 있다.For example, when a plurality of heteroatoms are included in the A moiety, these heteroatoms may be homologous or heterogeneous. For example, when the carbon ring group (A) includes a pentagonal ring portion, the carbon ring group may include, for example, two nitrogen atoms as a hetero atom.

상기 중합체는 이와 같이 구조 단위 내에 헤테로 원자를 포함함으로써 용해도 및 갭-필 특성을 향상시킬 수 있다.The polymer can thus improve solubility and gap-fill properties by including heteroatoms within the structural units.

상기 화학식 1에서 A는 예컨대 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 적어도 하나 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 A는 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 고리기일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In Formula 1, A may include at least one substituted or unsubstituted benzene ring. For example, A may be a substituted or unsubstituted cyclic group selected from the following group 2, but is not limited thereto.

[그룹 2] [Group 2]

Figure 112016030724782-pat00015
Figure 112016030724782-pat00015

상기 그룹 2에서,In the group 2,

Z1 및 Z12는 O, S, Te 또는 Se이고,Z 1 and Z 12 are O, S, Te or Se,

Z2, Z5, Z6 및 Z9는 NRa, O, S, Te또는 Se이고, Z 2 , Z 5 , Z 6 and Z 9 are NR a , O, S, Te or Se,

Z3 내지 Z4, Z7 내지 Z8, Z10 내지 Z11 및 Z13 내지 Z23은 N이고,Z 3 to Z 4 , Z 7 to Z 8 , Z 10 to Z 11 and Z 13 to Z 23 are N,

상기 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이다. R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, a substituted Or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroalkoxy group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, A C2 to C30 alkynyl group, a hydroxyl group, a halogen atom or a combination thereof.

단, 상기 그룹 2에서 연결지점은 제한되지 않는다.However, the connection point in the group 2 is not limited.

한편, 상기 화학식 1에서 그룹 1의 Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로 하기 그룹 3에서 선택되는 치환 또는 비치환된 고리기인 중합체일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In the above formula (1), Ar 1 to Ar 4 of Group 1 may independently be a polymer which is a substituted or unsubstituted cyclic group selected from the following Group 3, but is not limited thereto.

[그룹 3][Group 3]

Figure 112016030724782-pat00016
Figure 112016030724782-pat00016

단, 상기 그룹 3에서 연결지점은 제한되지 않는다.However, the connection point in the group 3 is not limited.

예를 들어, 상기 그룹 2 및 3에 나열된 화합물들이 치환된 형태일 경우, 상기 화합물 내의 하나의 수소가 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 또는 이들의 조합에 의해 치환된 형태일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, when the compounds listed in Groups 2 and 3 are of the substituted form, one hydrogen in the compound may be substituted with a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, Or a combination thereof, but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 중합체는 하기 화학식 1-1 내지 1-8로 표현되는 구조단위 중 어느 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the polymer may include any one of structural units represented by the following general formulas (1-1) to (1-8), but is not limited thereto.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112016030724782-pat00017
Figure 112016030724782-pat00017

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure 112016030724782-pat00018
Figure 112016030724782-pat00018

[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure 112016030724782-pat00019
Figure 112016030724782-pat00019

[화학식 1-4][Formula 1-4]

Figure 112016030724782-pat00020
Figure 112016030724782-pat00020

[화학식 1-5][Formula 1-5]

Figure 112016030724782-pat00021
Figure 112016030724782-pat00021

[화학식 1-6][Chemical Formula 1-6]

Figure 112016030724782-pat00022
Figure 112016030724782-pat00022

[화학식 1-7][Chemical Formula 1-7]

Figure 112016030724782-pat00023
Figure 112016030724782-pat00023

[화학식 1-8][Chemical Formula 1-8]

Figure 112016030724782-pat00024
Figure 112016030724782-pat00024

상기 화학식 1-1 내지 1-8에서,In the above formulas 1-1 to 1-8,

Z101 및 Z104는 N이고,Z 101 and Z 104 are N,

Z102는 O, S, Te또는 Se이고,Z 102 is O, S, Te or Se,

Z103은 NRa, O, S, Te 또는 Se이고,Z 103 is NR a , O, S, Te or Se,

상기 Ra 및 R101은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,Wherein R a and R 101 are selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 aryl A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, An unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a hydroxyl group, a halogen atom or a combination thereof,

*는 연결지점이다.* Is the connection point.

예를 들어, 상기 중합체는 약 500 내지 20,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 범위의 중량평균분자량을 가짐으로써 상기 중합체를 포함하는 유기막 조성물(예컨대, 하드마스크 조성물)의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다.For example, the polymer may have a weight average molecular weight of about 500 to 20,000. By having a weight average molecular weight in the above range, it is possible to optimize by controlling the carbon content of the organic film composition (for example, hard mask composition) containing the polymer and the solubility in solvents.

상기 중합체를 유기막 재료로서 사용할 경우, 베이크 공정 중 핀-홀 및 보이드의 형성이나 두께 산포의 열화없이 균일한 박막을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 하부 기판 (혹은 막)에 단차가 존재하는 경우 혹은 패턴을 형성하는 경우 우수한 갭-필 및 평탄화 특성을 제공할 수 있다.When the polymer is used as an organic film material, it is possible to form a uniform thin film without forming pin-holes and voids or deteriorate thickness scattering in the baking process, or when a step is present in the lower substrate (or film) It is possible to provide excellent gap-fill and planarization characteristics.

다른 구현예에 따르면, 상술한 중합체, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.According to another embodiment, there is provided an organic film composition comprising a polymer as described above and a solvent.

상기 용매는 상기 중합체에 대한 충분한 용해성 또는 분산성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈, 메틸피롤리디논, 아세틸아세톤및 에틸 3-에톡시프로피오네이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The solvent is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility in the polymer. Examples of the solvent include propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxypropanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, tri (ethylene glycol) But are not limited to, methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N, N-dimethylformamide, , Methyl pyrrolidinone, acetylacetone, and ethyl 3-ethoxypropionate.

상기 중합체는 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 중합체가 포함됨으로써 유기막의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.The polymer may be included in an amount of about 0.1 to 50% by weight based on the total amount of the organic film composition. By including the polymer in the above range, the thickness, surface roughness, and leveling of the organic film can be controlled.

상기 유기막 조성물은 추가적으로 계면활성제, 가교제, 열산 발생제, 가소제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The organic film composition may further include additives such as a surfactant, a crosslinking agent, a thermal acid generator, and a plasticizer.

상기 계면활성제는 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.

상기 가교제는 예컨대 멜라민계, 치환요소계, 또는 이들 폴리머계 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 가교형성 치환기를 갖는 가교제로, 예를 들면, 메톡시메틸화 글리코루릴, 부톡시메틸화 글리코루릴, 메톡시메틸화 멜라민, 부톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 벤조구아나민, 부톡시메틸화 벤조구아나민, 메톡시메틸화요소, 부톡시메틸화요소, 메톡시메틸화 티오요소, 또는 부톡시메틸화 티오요소 등의 화합물을 사용할 수 있다.Examples of the cross-linking agent include melamine-based, substitution-based, or polymer-based ones. Preferably, the crosslinking agent having at least two crosslinking substituents is, for example, a methoxymethylated glycerol, a butoxymethylated glyceryl, a methoxymethylated melamine, a butoxymethylated melamine, a methoxymethylated benzoguanamine, a butoxy 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 방향족환(예를들면 벤젠환, 나프탈렌환)을 가지는 가교 형성 치환기를 함유하는 화합물을 사용할 수 있다.As the crosslinking agent, a crosslinking agent having high heat resistance can be used. As the crosslinking agent having a high heat resistance, a compound containing a crosslinking forming substituent group having an aromatic ring (for example, a benzene ring or a naphthalene ring) in the molecule can 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 acid generator may be an acidic compound such as p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, citric acid, benzoic acid, hydroxybenzoic acid or naphthalenecarboxylic acid and / , 4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, and other organic sulfonic acid alkyl esters, but are not limited thereto.

상기 첨가제는 상기 유기막 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 40중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함함으로써 유기막 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도를 향상시킬 수 있다.The additive may be included in an amount of about 0.001 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic film composition. By including it in the above range, the solubility can be improved without changing the optical properties of the organic film composition.

또 다른 구현예에 따르면, 상술한 유기막 조성물을 사용하여 제조된 유기막을 제공한다. 상기 유기막은 상술한 유기막 조성물을 예컨대 기판 위에 코팅한 후 열처리 과정을 통해 경화된 형태일 수 있으며, 예컨대 하드마스크 층, 평탄화 막, 희생막, 충진제, 등 전자 디바이스에 사용되는 유기 박막을 포함할 수 있다. According to another embodiment, there is provided an organic film produced using the organic film composition described above. The organic layer may be in the form of a hardened layer, for example, a hard mask layer, a planarization layer, a sacrificial layer, a filler, etc., and an organic thin film used for electronic devices, .

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

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 중합체 및 용매를 포함하는 유기막 조성물을 적용하는 단계, 상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계, 상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함한다.The method of forming a pattern according to one embodiment includes the steps of providing a material layer on a substrate, applying an organic film composition comprising the polymer and the solvent on the material layer, heat treating the organic film composition to form a hard mask layer Containing thin film layer on the hard mask layer; forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer; exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern; Selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hard mask layer using a mask to expose 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 화학기상증착 방법으로 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 may be formed by, for example, a chemical vapor deposition method.

상기 유기막 조성물은 전술한 바와 같으며, 용액 형태로 제조되어 스핀-온 코팅방법으로 도포될 수 있다. 이 때 상기 유기막 조성물의 도포 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 50 내지 10,000Å 두께로 도포될 수 있다.The organic film composition is as described above, and may be prepared in a solution form and applied by a spin-on coating method. At this time, the coating thickness of the organic film composition is not particularly limited, but may be applied to a thickness of about 50 to 10,000 ANGSTROM.

상기 유기막 조성물을 열처리하는 단계는 예컨대 약 100 내지 500℃에서 약 10초 내지 1시간 동안 수행할 수 있다.The heat treatment of the organic film composition may be performed at about 100 to 500 DEG C for about 10 seconds to 1 hour.

상기 실리콘 함유 박막층은 예컨대 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO및/또는 SiN 등의 물질로 형성할 수 있다.The silicon-containing thin film layer may be formed of a material such as SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO and / or SiN.

또한 상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 상기 실리콘 함유 박막층 상부에 바닥 반사방지 층(bottom anti-reflective coating, BARC)을 더 형성할 수도 있다.Further, a bottom anti-reflective coating (BARC) may be further formed on the silicon-containing thin film layer before the step of forming the photoresist layer.

상기 포토레지스트 층을 노광하는 단계는 예컨대 ArF, KrF 또는 EUV 등을 사용하여 수행할 수 있다. 또한 노광 후 약 100 내지 500℃에서 열처리 공정을 수행할 수 있다.The step of exposing the photoresist layer may be performed using, for example, ArF, KrF or EUV. Further, after the exposure, the heat treatment process may be performed at about 100 to 500 ° C.

상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계는 식각 가스를 사용한 건식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 CHF3, CF4, Cl2, BCl3 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다.The step of etching the exposed portion of the material layer may be performed by dry etching using an etching gas, and the etching gas may be, for example, CHF 3 , CF 4 , Cl 2 , BCl 3 and a mixed gas thereof.

상기 식각된 재료 층은 복수의 패턴으로 형성될 수 있으며, 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 a metal pattern, a semiconductor pattern, an insulation pattern, or the like, and may be applied to various patterns in a semiconductor integrated circuit device, for example.

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.

합성예Synthetic example

합성예Synthetic example 1 One

플라스크에 퀴놀린 (12.9 g, 0.1 mol), 9-플루오레논  (9-Fluorenone) 18g, 0.1 mol),p-톨루엔설포닉 애시드 모노하이드레이트 (p-Toluenesulfonic acid monohydrate) (9.5 g, 0.05 mol), 및 1,4-다이옥산 (94 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 8시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 100g을 넣어 1,4-다이옥산을 추출해 낸 후 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여 하기 화학식 1a로 나타내어지는 중합체를 얻었다.(12.9 g, 0.1 mol), 9-fluorenone (18 g, 0.1 mol), p-toluenesulfonic acid monohydrate (9.5 g, 0.05 mol) and 1,4-Dioxane (94 g) was added thereto, followed by stirring at 100 ° C for 8 hours. After completion of the reaction, 100 g of hexane was added to extract 1,4-dioxane. Methanol was added to the mixture to precipitate a precipitate. The remaining monomer was removed using methanol to obtain a polymer represented by the following formula (1a).

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure 112016030724782-pat00025
Figure 112016030724782-pat00025

합성예Synthetic example 2 2

플라스크에 9-메틸아크리딘(9-methylacridine) (19.3 g, 0.1 mol), 9-플루오레논 (18g, 0.1 mol), p-톨루엔설포닉 애시드 모노하이드레이트 (9.5 g, 0.05 mol), 및 1,4-다이옥산 (98 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 12시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 100g을 넣어 1,4-다이옥산을 추출해 낸 후 아세토나이트릴과 메탄올을 이용하여 재결정 한 후 남아있는 단량체를 아세토나이트릴과 메탄올을 이용하여 제거하여 화학식 2a로 나타내어지는 중합체를 얻었다.To the flask was added 9-methylacridine (19.3 g, 0.1 mol), 9-fluorenone (18 g, 0.1 mol), p-toluenesulfonic acid monohydrate (9.5 g, 0.05 mol) , And 4-dioxane (98 g) were added thereto, followed by stirring at 100 ° C for 12 hours. After the reaction was completed, 100 g of hexane was added to extract 1,4-dioxane. The residue was recrystallized using acetonitrile and methanol, and the remaining monomer was removed using acetonitrile and methanol to obtain a polymer represented by Formula 2a .

[화학식 2a](2a)

Figure 112016030724782-pat00026
Figure 112016030724782-pat00026

합성예Synthetic example 3 3

플라스크에 9-메틸아크리딘 (19.3 g, 0.1 mol), Benzophenone (18.2g, 0.1 mol), p-톨루엔설포닉 애시드 모노하이드레이트 (9.5 g, 0.05 mol), 및 1,4-다이옥산 (98 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 12시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 100g을 넣어 1,4-다이옥산을 추출해 낸 후 아세토나이트릴과 메탄올을 이용하여 재결정 한 후 남아있는 단량체를 아세토나이트릴과 메탄올을 이용하여 제거하여 화학식 3a로 나타내어지는 중합체를 얻었다.To the flask was added 9-methylacridine (19.3 g, 0.1 mol), Benzophenone (18.2 g, 0.1 mol), p-toluenesulfonic acid monohydrate (9.5 g, 0.05 mol), and 1,4- ) Was added, followed by stirring at 100 ° C for 12 hours. After completion of the reaction, 100 g of hexane was added to extract 1,4-dioxane. The residue was recrystallized using acetonitrile and methanol, and the remaining monomer was removed using acetonitrile and methanol to obtain a polymer represented by Formula 3a .

[화학식 3a][Chemical Formula 3]

Figure 112016030724782-pat00027
Figure 112016030724782-pat00027

합성예Synthetic example 4 4

플라스크에 Thianaphthene (13.4 g, 0.1 mol), 9-플루오레논 (18g, 0.1 mol), p-톨루엔설포닉 애시드 모노하이드레이트 (9.5 g, 0.05 mol), 및 1,4-다이옥산 (92 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 8시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 100g을 넣어 1,4-다이옥산을 추출해 낸 후 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여화학식 4a로나타내어지는 중합체를 얻었다.To the flask was added Thianaphthene (13.4 g, 0.1 mol), 9-fluorenone (18 g, 0.1 mol), p-toluenesulfonic acid monohydrate (9.5 g, 0.05 mol), and 1,4- Followed by stirring at 100 ° C for 8 hours. When the reaction was completed, 100 g of hexane was added to extract 1,4-dioxane. Methanol was added thereto, and the resulting precipitate was filtered, and the remaining monomer was removed using methanol to obtain a polymer represented by Formula 4a.

[화학식 4a][Chemical Formula 4a]

Figure 112016030724782-pat00028
Figure 112016030724782-pat00028

합성예5Synthesis Example 5

플라스크에 Benzothiazole (13.5 g, 0.1 mol), 9-플루오레논 (18g, 0.1 mol),p-톨루엔설포닉 애시드 모노하이드레이트 (9.5 g, 0.05 mol), 및 1,4-다이옥산 (91 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 14시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 100g을 넣어 1,4-다이옥산을 추출해 낸 후 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여 화학식 5a로 나타내어지는 중합체를 얻었다.To the flask was added benzothiazole (13.5 g, 0.1 mol), 9-fluorenone (18 g, 0.1 mol), p-toluenesulfonic acid monohydrate (9.5 g, 0.05 mol) and 1,4- Followed by stirring at 100 ° C for 14 hours. When the reaction was completed, 100 g of hexane was added to extract 1,4-dioxane. Methanol was added thereto, and the resulting precipitate was filtered, and the remaining monomer was removed using methanol to obtain a polymer represented by Formula 5a.

[화학식 5a][Chemical Formula 5a]

Figure 112016030724782-pat00029
Figure 112016030724782-pat00029

합성예Synthetic example 6 6

플라스크에 Benzoxazole (11.9 g, 0.1 mol), 9-플루오레논 (18g, 0.1 mol), p-톨루엔설포닉 애시드 모노하이드레이트 (9.5 g, 0.05 mol), 및 1,4-다이옥산 (91 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 14시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 100g을 넣어 1,4-다이옥산을 추출해 낸 후 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여 화학식 6a로 나타내어지는 중합체를 얻었다.To the flask was added benzoxazole (11.9 g, 0.1 mol), 9-fluorenone (18 g, 0.1 mol), p-toluenesulfonic acid monohydrate (9.5 g, 0.05 mol) and 1,4- Followed by stirring at 100 ° C for 14 hours. When the reaction was completed, 100 g of hexane was added to extract 1,4-dioxane. Methanol was added thereto, and the resulting precipitate was filtered and the remaining monomer was removed using methanol to obtain a polymer represented by the formula 6a.

[화학식 6a][Chemical Formula 6a]

Figure 112016030724782-pat00030
Figure 112016030724782-pat00030

합성예7Synthesis Example 7

플라스크에 Indazole (11.8 g, 0.1 mol), 9-플루오레논 (18g, 0.1 mol), p-톨루엔설포닉 애시드 모노하이드레이트 (9.5 g, 0.05 mol), 및 1,4-다이옥산 (91 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 14시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 100g을 넣어 1,4-다이옥산을 추출해 낸 후 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여 화학식 7a로 나타내어지는 중합체를 얻었다.To the flask was added indazole (11.8 g, 0.1 mol), 9-fluorenone (18 g, 0.1 mol), p-toluenesulfonic acid monohydrate (9.5 g, 0.05 mol), and 1,4- Followed by stirring at 100 ° C for 14 hours. When the reaction was completed, 100 g of hexane was added to extract 1,4-dioxane. Methanol was added to the reaction mixture, and the resulting precipitate was filtered. The remaining monomer was removed using methanol to obtain a polymer represented by the formula (7a).

[화학식 7a][Formula 7a]

Figure 112016030724782-pat00031
Figure 112016030724782-pat00031

합성예Synthetic example 8 8

플라스크에 7-Azaindole (11.8 g, 0.1 mol), 9-플루오레논 (18g, 0.1 mol), p-톨루엔설포닉 애시드 모노하이드레이트 (9.5 g, 0.05 mol), 및 1,4-다이옥산 (92 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 8시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 100g을 넣어 1,4-다이옥산을 추출해 낸 후 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여 화학식 8a로 나타내어지는 중합체를 얻었다.To the flask was added 7-azaindole (11.8 g, 0.1 mol), 9-fluorenone (18 g, 0.1 mol), p-toluenesulfonic acid monohydrate (9.5 g, 0.05 mol), and 1,4- Followed by stirring at 100 ° C for 8 hours. After completion of the reaction, 100 g of hexane was added to extract 1,4-dioxane. Methanol was added to the reaction mixture, and the resulting precipitate was filtered. The remaining monomer was removed using methanol to obtain a polymer represented by Formula 8a.

[화학식 8a][Chemical Formula 8a]

Figure 112016030724782-pat00032
Figure 112016030724782-pat00032

합성예9Synthesis Example 9

플라스크에 Thianaphthene (20.1 g, 0.15 mol), Anthrone (17.5g, 0.09 mol), p-톨루엔설포닉 애시드 모노하이드레이트 (9.5 g, 0.05 mol), 및 1,4-다이옥산 (152 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 8시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 100g을 넣어 1,4-다이옥산을 추출해 낸 후 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여 화학식 9a로 나타내어지는 중합체를 얻었다.After adding Thianaphthene (20.1 g, 0.15 mol), Anthrone (17.5 g, 0.09 mol), p-toluenesulfonic acid monohydrate (9.5 g, 0.05 mol), and 1,4-dioxane (152 g) Followed by stirring at 100 占 폚 for 8 hours. After completion of the reaction, 100 g of hexane was added to extract 1,4-dioxane. Methanol was added thereto, and the resulting precipitate was filtered, and the remaining monomer was removed using methanol to obtain a polymer represented by Formula 9a.

[화학식 9a][Formula 9a]

Figure 112016030724782-pat00033
Figure 112016030724782-pat00033

비교합성예1Comparative Synthesis Example 1

플라스크에 9,9'-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌 50.0g(0.143 mol), 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠 23.7g(0.143 mol) 및 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 50g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 상기 용액에 다이에틸 설페이트 1.10g(7.13 mmol)을 첨가한 후 100 ℃에서 24 시간 동안 교반하였다. 중합이 완결되면, 메탄올에 침전시켜 모노머 및 저분자량체를 제거하여 하기 화학식 10a로 표현되는 중합체를 얻었다.(0.143 mol) of 9,9'-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 23.7 g (0.143 mol) of 1,4-bis (methoxymethyl) benzene and 50 g of propylene glycol monomethyl ether acetate To prepare a solution. To the solution was added 1.10 g (7.13 mmol) of diethylsulfate and the mixture was stirred at 100 DEG C for 24 hours. When the polymerization was completed, the polymer was precipitated in methanol to remove the monomer and low molecular weight to obtain a polymer represented by the following formula (10a).

[화학식 10a][Chemical Formula 10a]

Figure 112016030724782-pat00034
Figure 112016030724782-pat00034

하드마스크Hard mask 조성물의 제조 Preparation of composition

실시예Example 1 One

합성예 1에서 얻어진 중합체를 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA)와 사이클로헥사논(cyclohexanone)(7:3 (v/v))의 혼합 용매에 녹인 후 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다. 목적하고자 하는 두께에 따라 상기 중합체의 중량은 상기 하드마스크 조성물의 총중량에 대하여 5.0중량% 내지 15.0중량%로 조절하였다.The polymer obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and cyclohexanone (7: 3 (v / v)), . The weight of the polymer was adjusted to 5.0 wt.% To 15.0 wt.% Based on the total thickness of the hard mask composition, depending on the intended thickness.

실시예Example 2 2

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 합성예 2에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Synthesis Example 2 was used in place of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 3 3

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 합성예 3에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Synthesis Example 3 was used in place of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 4 4

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 합성예 4에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Synthesis Example 4 was used in place of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

*실시예 5 * Example 5

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 합성예 5에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Synthesis Example 5 was used in place of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 6 6

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 합성예 6에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Synthesis Example 6 was used in place of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 7 7

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 합성예 7에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Synthesis Example 7 was used in place of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 8 8

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 합성예 8에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Synthesis Example 8 was used in place of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 9 9

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 합성예 9에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Synthesis Example 9 was used in place of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

비교예Comparative Example 1 One

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 비교합성예 1에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Comparative Synthesis Example 1 was used instead of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

평가 1: Rating 1: 내식각성Awareness of corrosion 평가 evaluation

실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1 내지 9, 및 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물 (중합체 함량: 9.5%)을 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼 위에 스핀-온코팅 방법으로 코팅하였다. 이어서, 400℃에서 120초간 열처리하여 박막을 형성한 후 형성된 박막의 두께를 K-MAC社의 ST5000 박막 두께 측정기를 이용하여 측정하였다. Hard mask compositions (polymer content: 9.5%) according to Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 were coated on a silicon wafer by a spin-on coating method on a patterned silicon wafer. Then, a thin film was formed by heat treatment at 400 ° C for 120 seconds, and then the thickness of the thin film formed was measured using a ST-5000 thin film thickness meter of K-MAC.

이어서, 상기 박막에 N2/O2 혼합 가스(50mT/ 300W/ 10O2/ 50N2)를 사용하여 각각 60초간 건식 식각을 실시한 후 박막의 두께를 다시 측정하였다. 건식 식각 전 후의 박막 두께와 식각 시간으로부터 하기 계산식 1에 의해 식각율(bulk etch rate, BER)을 계산하였다.Then, after performing dry etching for 60 seconds each using N 2 / O 2 mixed gas (50mT / 300W / 10O 2 / 50N 2) to the thin film was further measured the thickness of the thin film. The bulk etch rate (BER) was calculated from the thin film thickness before and after the dry etching and the etching time according to the following equation (1).

N2/O2 혼합 가스대신 CFx 가스(100mT / 600W / 42CF4 / 600Ar / 15O2)를 사용하여 120초 동안 건식 식각을 실시하여 마찬가지로 하기 계산식 1에 의해 식각률을 계산하였다.N 2 / O 2 using a gas mixture instead of CFx gas (100mT / 600W / 42CF 4 / 600Ar / 15O 2) removal rate was calculated by the following formula 1 similarly subjected to dry etching for 120 seconds.

[계산식 1][Equation 1]

Bulk etch rate (BER) = (초기 박막 두께 - 식각 후 박막 두께)/식각 시간(Å/sec)Bulk etch rate (BER) = (initial thin film thickness - thin film thickness after etching) / etching time (Å / sec)

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

Bulk etch rate(Å/sec)Bulk etch rate (Å / sec) N2/O2 etchN 2 / O 2 etch CFx etchCFx etch 실시예1Example 1 23.623.6 25.125.1 실시예2Example 2 23.523.5 25.325.3 실시예3Example 3 23.223.2 25.325.3 실시예4Example 4 23.623.6 25.425.4 실시예5Example 5 23.523.5 25.225.2 실시예6Example 6 23.423.4 25.425.4 실시예7Example 7 23.723.7 25.525.5 실시예8Example 8 23.323.3 25.425.4 실시예9Example 9 23.723.7 25.725.7 비교예 1Comparative Example 1 28.428.4 30.230.2

표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 9에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여 N2/O2 혼합 가스 및 CFx 가스에 대한 식각율이 낮은 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, the thin films formed from the hard mask compositions according to Examples 1 to 9 had a low etching rate for N 2 / O 2 mixed gas and CF x gas as compared with the thin films formed from the hard mask composition according to Comparative Example 1 .

이로부터 실시예 1 내지 9에 따른 하드마스크 조성물은 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물과 비교하여 박막의 내식각성이 높은 것을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the hard mask composition according to Examples 1 to 9 has higher corrosion resistance than the hard mask composition according to Comparative Example 1.

평가 2: 평탄화 특성 평가Evaluation 2: Evaluation of planarization characteristics

실시예 1 내지 9, 및 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물 (중합체 함량: 5 %)을 패턴화된 실리콘웨이퍼에 스핀-온 코팅하고 400℃에서 120초 동안 열처리하여 박막을 형성한 평탄화 특성을 관찰하였다.A hard mask composition (polymer content: 5%) according to Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 was spin-on-coated on a patterned silicon wafer and heat treatment was performed at 400 ° C for 120 seconds to observe a planarization property Respectively.

평탄화 특성은 SEM으로 관찰한 패턴 단면의 이미지로부터 하드마스크 층의 두께를 측정하여 도 1에 나타낸 계산식 2로 수치화하였다.평탄화 특성은 h1 및 h2의 차이가 크기 않을수록 우수한 것이므로, 그 수치가 작을수록 평탄화 특성이 우수한 것이다.The planarization characteristics were measured by measuring the thickness of the hard mask layer from the image of the pattern cross section observed with the SEM and numerically represented by the formula 2 shown in Figure 1. The planarization characteristic is better as the difference between h1 and h2 is smaller, And the planarization characteristic is excellent.

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

평탄화 특성Planarization characteristics 실시예1Example 1 9.89.8 실시예2Example 2 10.210.2 실시예3Example 3 10.610.6 실시예4Example 4 9.99.9 실시예5Example 5 10.210.2 실시예6Example 6 9.89.8 실시예7Example 7 9.79.7 실시예8Example 8 10.110.1 실시예9Example 9 10.410.4 비교예 1Comparative Example 1 13.213.2

표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 9에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예1에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여, 계산식 2에 따른 평탄화 특성의 수치가 낮아 우수한 평탄화 특성을 가짐을 알 수 있다.Referring to Table 1, the thin film formed from the hard mask composition according to Examples 1 to 9 has a low level of the planarization characteristic according to Equation 2, as compared with the thin film formed from the hard mask composition according to Comparative Example 1, .

평가 3: 내열성 평가Evaluation 3: Evaluation of heat resistance

실시예 1 내지 실시예 9, 및 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물(10.0 중량%)을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후, 240 ℃에서 1분 동안 열처리하여K-MAC社의 박막두께측정기 두께를 측정하였다. 그 후 400 ℃에서 2분동안 열처리하여 다시 두께를 측정하였다. 상기 두 온도에서 측정된 필름의 두께로부터 하기 계산식 3에 의거하여 박막 두께 감소율을 계산함으로써 하드마스크 필름의 상대적인 내열성의 정도를 수치화하였다.The hard mask composition (10.0% by weight) according to Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 was spin-coated on a silicon wafer, and then heat-treated at 240 캜 for 1 minute to measure the thickness of a thin film thickness meter of K- Respectively. Thereafter, the substrate was heat-treated at 400 ° C for 2 minutes, and then its thickness was measured again. From the thickness of the film measured at the two temperatures, the degree of relative heat resistance of the hard mask film was numerically calculated by calculating the thin film thickness reduction ratio based on the following equation (3).

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

[계산식 3][Equation 3]

박막 두께 감소율 = (240 ℃에서 베이크한 후 박막 두께 - 400 ℃에서 베이크한 후 박막 두께)/(240 ℃에서 베이크한 후 박막 두께) X 100 (%)Thin film thickness reduction ratio = (thin film thickness after baking at 240 占 폚 - thin film thickness after baking at 400 占 폚) / (thin film thickness after baking at 240 占 폚) X100 (%)

박막 두께 감소율(%)Thin film thickness reduction rate (%) 실시예1Example 1 15.715.7 실시예2Example 2 12.312.3 실시예3Example 3 12.112.1 실시예4Example 4 18.718.7 실시예5Example 5 17.517.5 실시예6Example 6 17.217.2 실시예7Example 7 15.915.9 실시예8Example 8 16.516.5 실시예9Example 9 16.916.9 비교예 1Comparative Example 1 32 32

표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 9에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예1에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여 400℃ 열처리 시 두께 감소율이 적은 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the thin film formed from the hard mask composition according to Examples 1 to 9 has a smaller thickness reduction rate at 400 ° C than the thin film formed from the hard mask composition according to Comparative Example 1.

이로부터 실시예 1 내지 9에 따른 하드마스크 조성물은 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물과 비교하여 박막의 가교도가 높아 400℃의 고온에서도 내열성이 높은 것을 알 수 있다.From the results, it can be seen that the hard mask composition according to Examples 1 to 9 has a high heat resistance even at a high temperature of 400 ° C because of the high degree of crosslinking of the thin film as compared with the hard mask composition according 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 (17)

하기 화학식 1로 표현되는 구조 단위를 포함하는 중합체:
[화학식 1]
Figure 112018501867134-pat00035

상기 화학식 1에서,
A는 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 탄소 고리기이고,
B는 하기 그룹 1에 나열된 기들 중 어느 하나이고,
*은 연결지점이다.
단, 상기 탄소 고리기가 오각 고리 부분을 포함하고 상기 오각 고리 내에 헤테로 원자로서 질소 원자(N)가 포함되는 경우 상기 탄소 고리기는 적어도 2개의 헤테로 원자를 포함한다.
[그룹 1]
Figure 112018501867134-pat00036

상기 그룹 1에서,
Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
R11 내지 R14는 각각 독립적으로 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌 에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, 또는 이들의 조합이고,
g 내지 j는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,
L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
m은 1 내지 3의 정수이고,
*은 연결지점이다.
[그룹 2]
Figure 112018501867134-pat00061

상기 그룹 2에서,
Z1 및 Z12는 O, S, Te 또는 Se이고,
Z2, Z5, Z6 및 Z9는 NRa, O, S, Te또는 Se이고,
Z3 내지 Z4, Z7 내지 Z8, Z10 내지 Z11 및 Z13 내지 Z23은 N이고,
상기 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이다.
단, 상기 그룹 2에서 연결지점은 제한되지 않는다.
A polymer comprising a structural unit represented by the following formula (1): < EMI ID =
[Chemical Formula 1]
Figure 112018501867134-pat00035

In Formula 1,
A is a substituted or unsubstituted carbon ring group selected from the following Group 2,
B is any one of the groups listed in Group 1 below,
* Is the connection point.
Provided that when the carbon ring group includes a pentagonal ring portion and the nitrogen atom (N) is contained as a hetero atom in the pentagonal ring, the carbon ring group includes at least two hetero atoms.
[Group 1]
Figure 112018501867134-pat00036

In the group 1,
Ar 1 to Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,
R 11 to R 14 each independently represent a hydroxyl group, a thioyl group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl A substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, A substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl ether group, a substituted or unsubstituted A C7 to C20 arylalkylene ether group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, or a combination thereof,
g to j are each independently an integer of 0 to 2,
L is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,
m is an integer of 1 to 3,
* Is the connection point.
[Group 2]
Figure 112018501867134-pat00061

In the group 2,
Z 1 and Z 12 are O, S, Te or Se,
Z 2 , Z 5 , Z 6 and Z 9 are NR a , O, S, Te or Se,
Z 3 to Z 4 , Z 7 to Z 8 , Z 10 to Z 11 and Z 13 to Z 23 are N,
R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, a substituted A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a hydroxyl group, a halogen atom, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, .
However, the connection point in the group 2 is not limited.
제1항에서,
상기 헤테로 원자는 N, O, S, Te 또는 Se인 중합체.
The method of claim 1,
Wherein said heteroatom is N, O, S, Te or Se.
삭제delete 제1항에서,
상기 그룹 1에서 Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로 하기 그룹 3에서 선택되는 치환 또는 비치환된 고리기인 중합체:
[그룹 3]
Figure 112016030724782-pat00038

단, 상기 그룹 3에서 연결지점은 제한되지 않는다.
The method of claim 1,
In the group 1, Ar 1 to Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted ring group selected from the following Group 3:
[Group 3]
Figure 112016030724782-pat00038

However, the connection point in the group 3 is not limited.
제1항에서,
하기 화학식 1-1 내지 1-8로 표현되는 구조 단위 중 어느 하나를 포함하는 중합체:
[화학식 1-1]
Figure 112018024657029-pat00039

[화학식 1-2]
Figure 112018024657029-pat00040

[화학식 1-3]
Figure 112018024657029-pat00041

[화학식 1-4]
Figure 112018024657029-pat00042

[화학식 1-5]
Figure 112018024657029-pat00043

[화학식 1-6]
Figure 112018024657029-pat00044

[화학식 1-7]
Figure 112018024657029-pat00045

[화학식 1-8]
Figure 112018024657029-pat00046

상기 화학식 1-1 내지 1-8에서,
Z101 및 Z104는 N이고,
Z102는 O, S, Te 또는 Se이고,
Z103은 NRa, O, S, Te 또는 Se이고,
상기 Ra 및 R101은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
*는 연결지점이다.
The method of claim 1,
A polymer comprising any one of the structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-8)
[Formula 1-1]
Figure 112018024657029-pat00039

[Formula 1-2]
Figure 112018024657029-pat00040

[Formula 1-3]
Figure 112018024657029-pat00041

[Formula 1-4]
Figure 112018024657029-pat00042

[Formula 1-5]
Figure 112018024657029-pat00043

[Chemical Formula 1-6]
Figure 112018024657029-pat00044

[Chemical Formula 1-7]
Figure 112018024657029-pat00045

[Chemical Formula 1-8]
Figure 112018024657029-pat00046

In the above formulas 1-1 to 1-8,
Z 101 and Z 104 are N,
Z 102 is O, S, Te or Se,
Z 103 is NR a , O, S, Te or Se,
Wherein R a and R 101 are selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 aryl An alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a hydroxy group, a halogen Atoms or combinations thereof,
* Is the connection point.
제1항에서,
상기 중합체는 중량평균분자량이 500 내지 20,000인 중합체.
The method of claim 1,
Wherein the polymer has a weight average molecular weight of 500 to 20,000.
하기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체, 그리고
용매
를 포함하는 유기막 조성물:
[화학식 1]
Figure 112018501867134-pat00047

상기 화학식 1에서,
A는 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 탄소 고리기이고,
B는 하기 그룹 1에 나열된 기들 중 어느 하나이고,
*은 연결지점이다.
단, 상기 탄소 고리기가 오각 고리 부분을 포함하고 상기 오각 고리 내에 헤테로 원자로서 질소 원자(N)가 포함되는 경우 상기 탄소 고리기는 적어도 2개의 헤테로 원자를 포함한다.
[그룹 1]
Figure 112018501867134-pat00048

상기 그룹 1에서,
Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
R11 내지 R14는 각각 독립적으로 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌 에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, 또는 이들의 조합이고,
g 내지 j는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,
L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
m은 1 내지 3의 정수이고,
*은 연결지점이다.
[그룹 2]
Figure 112018501867134-pat00062

상기 그룹 2에서,
Z1 및 Z12는 O, S, Te 또는 Se이고,
Z2, Z5, Z6 및 Z9는 NRa, O, S, Te또는 Se이고,
Z3 내지 Z4, Z7 내지 Z8, Z10 내지 Z11 및 Z13 내지 Z23은 N이고,
상기 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이다.
단, 상기 그룹 2에서 연결지점은 제한되지 않는다.
A polymer comprising a structural unit represented by the following formula (1), and
menstruum
: ≪ / RTI >
[Chemical Formula 1]
Figure 112018501867134-pat00047

In Formula 1,
A is a substituted or unsubstituted carbon ring group selected from the following Group 2,
B is any one of the groups listed in Group 1 below,
* Is the connection point.
Provided that when the carbon ring group includes a pentagonal ring portion and the nitrogen atom (N) is contained as a hetero atom in the pentagonal ring, the carbon ring group includes at least two hetero atoms.
[Group 1]
Figure 112018501867134-pat00048

In the group 1,
Ar 1 to Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,
R 11 to R 14 each independently represent a hydroxyl group, a thioyl group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl A substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, A substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl ether group, a substituted or unsubstituted A C7 to C20 arylalkylene ether group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, or a combination thereof,
g to j are each independently an integer of 0 to 2,
L is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,
m is an integer of 1 to 3,
* Is the connection point.
[Group 2]
Figure 112018501867134-pat00062

In the group 2,
Z 1 and Z 12 are O, S, Te or Se,
Z 2 , Z 5 , Z 6 and Z 9 are NR a , O, S, Te or Se,
Z 3 to Z 4 , Z 7 to Z 8 , Z 10 to Z 11 and Z 13 to Z 23 are N,
R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, a substituted A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a hydroxyl group, a halogen atom, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, .
However, the connection point in the group 2 is not limited.
제7항에서,
상기 헤테로 원자는 N, O, S, Te또는 Se인유기막 조성물.
8. The method of claim 7,
Wherein said heteroatom is N, O, S, Te or Se.
삭제delete 제7항에서,
상기 그룹 1에서 Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로 하기 그룹 3에서 선택되는 치환 또는 비치환된 고리기인 유기막 조성물:
[그룹 3]
Figure 112016030724782-pat00050

단, 상기 그룹 3에서 연결지점은 제한되지 않는다.
8. The method of claim 7,
Wherein Ar 1 to Ar 4 in the group 1 are each independently a substituted or unsubstituted ring group selected from the following group 3:
[Group 3]
Figure 112016030724782-pat00050

However, the connection point in the group 3 is not limited.
제7항에서,
상기 중합체는 하기 화학식 1-1 내지 1-8로 표현되는 구조 단위 중 어느 하나를 포함하는 유기막 조성물:
[화학식 1-1]
Figure 112018024657029-pat00051

[화학식 1-2]
Figure 112018024657029-pat00052

[화학식 1-3]
Figure 112018024657029-pat00053

[화학식 1-4]
Figure 112018024657029-pat00054

[화학식 1-5]
Figure 112018024657029-pat00055

[화학식 1-6]
Figure 112018024657029-pat00056

[화학식 1-7]
Figure 112018024657029-pat00057

[화학식 1-8]
Figure 112018024657029-pat00058

상기 화학식 1-1 내지 1-8에서,
Z101 및Z104는 N이고,
Z102는 O, S, Te또는 Se이고,
Z103은 NRa, O, S, Te 또는 Se이고,
상기 Ra 및 R101은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
*는 연결지점이다.
8. The method of claim 7,
Wherein the polymer comprises any one of structural units represented by the following Formulas 1-1 to 1-8:
[Formula 1-1]
Figure 112018024657029-pat00051

[Formula 1-2]
Figure 112018024657029-pat00052

[Formula 1-3]
Figure 112018024657029-pat00053

[Formula 1-4]
Figure 112018024657029-pat00054

[Formula 1-5]
Figure 112018024657029-pat00055

[Chemical Formula 1-6]
Figure 112018024657029-pat00056

[Chemical Formula 1-7]
Figure 112018024657029-pat00057

[Chemical Formula 1-8]
Figure 112018024657029-pat00058

In the above formulas 1-1 to 1-8,
Z 101 and Z 104 are N,
Z 102 is O, S, Te or Se,
Z 103 is NR a , O, S, Te or Se,
Wherein R a and R 101 are selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 aryl An alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a hydroxy group, a halogen Atoms or combinations thereof,
* Is the connection point.
제7항에서,
상기 중합체는 중량평균분자량이 500 내지 20,000인 유기막 조성물.
8. The method of claim 7,
Wherein the polymer has a weight average molecular weight of 500 to 20,000.
제7항에서,
상기 중합체는 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함되는 유기막 조성물.
8. The method of claim 7,
Wherein the polymer is contained in an amount of 0.1% by weight to 50% by weight based on the total amount of the organic film composition.
기판 위에 재료 층을 제공하는 단계,
상기 재료 층 위에 제7항, 제8항 및 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 유기막 조성물을 적용하는 단계,
상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계,
상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계,
상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계
상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고
상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
Providing a layer of material over the substrate,
Applying the organic film composition according to any one of claims 7, 8 and 10 to 13 on the material layer,
Heat treating the organic film composition to form a hard mask layer,
Forming a silicon-containing thin film layer on the hard mask layer,
Forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer,
Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern
Selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hard mask layer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer, and
Etching the exposed portion of the material layer
≪ / RTI >
제14항에서,
상기 유기막 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.
The method of claim 14,
Wherein the step of applying the organic film composition is performed by a spin-on coating method.
제14항에서,
상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
The method of claim 14,
Further comprising forming a bottom anti-reflective layer (BARC) before the step of forming the photoresist layer.
제14항에서,
상기 열처리는 100℃ 내지 500℃의 온도에서 진행되는 패턴 형성 방법.
The method of claim 14,
Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 100 ° C to 500 ° C.
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