KR102101275B1 - Novel polymer and resist underlayer film composition containing the same - Google Patents

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KR102101275B1 KR1020190125398A KR20190125398A KR102101275B1 KR 102101275 B1 KR102101275 B1 KR 102101275B1 KR 1020190125398 A KR1020190125398 A KR 1020190125398A KR 20190125398 A KR20190125398 A KR 20190125398A KR 102101275 B1 KR102101275 B1 KR 102101275B1
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Abstract

The present invention relates to a core material of a resist underlayer film composition used in a semiconductor and display manufacturing process, and having excellent etching resistance, thermal stability, surface planarization, gap fill properties, and mechanical properties of a pattern; and a resist underlayer film composition comprising the same.

Description

신규 중합체 및 이를 포함하는 반도체 제조용 레지스트 하층막 조성물{NOVEL POLYMER AND RESIST UNDERLAYER FILM COMPOSITION CONTAINING THE SAME}A novel polymer and a resist underlayer film composition for semiconductor production comprising the same {NOVEL POLYMER AND RESIST UNDERLAYER FILM COMPOSITION CONTAINING THE SAME}

본 발명은 우수한 에칭내성과 함께 열 안정성, 표면 평탄화성, 갭필(Gap fill) 특성 및 패턴의 기계적 물성이 뛰어난 반도체 및 디스플레이 제조공정에 사용되는 레지스트 하층막 조성물의 핵심 재료 및 이를 포함하는 레지스트 하층막 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특정 구조의 반복단위를 포함하는 중합체를 하층막 조성물에 레진으로 포함하는 경우 현저하게 향상된 에팅내성과 함께 우수한 열 안정성, 표면 평탄화성, 갭필(Gap fill) 특성 및 패턴의 기계적 물성을 나타내므로, 반도체 다층 리소그래피 공정에 하드마스크로서 사용될 수 있다.The present invention is a core material of a resist underlayer film composition used in a semiconductor and display manufacturing process having excellent etching resistance, thermal stability, surface planarity, gap fill characteristics, and mechanical properties of a pattern, and a resist underlayer film containing the same Regarding the composition, more specifically, when a polymer containing a repeating unit having a specific structure is included as a resin in a lower layer film composition, excellent thermal stability, surface planarization, gap fill properties, and remarkably improved etch resistance Since it exhibits the mechanical properties of the pattern, it can be used as a hard mask in semiconductor multi-layer lithography processes.

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리소그라피 공정이 필수적이다.Recently, the semiconductor industry has developed from a pattern of hundreds of nanometers to a very fine technology having a pattern of several to several tens of nanometers. An effective lithography process is essential to realize this ultrafine technology.

전형적인 리소그라피 공정은 반도체 기판 위에 재료층을 형성하고 그 위에 포토레지스트 층을 코팅하고 노광 및 현상을 하여 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 재료층을 식각하는 과정을 포함한다.A typical lithography process includes forming a material layer on a semiconductor substrate, coating a photoresist layer thereon, exposing and developing to form a photoresist pattern, and then etching the material layer using the photoresist pattern as a mask. .

그러나, 최근에 형성하고자 하는 패턴의 크기가 감소함에 따라 상술한 전형적인 리소그라피 공정만으로는 LSI(large scale integrated circuit)의 고집적화에 따른 양호한 프로파일을 가진 미세 패턴을 형성하기 어렵고, 기존의 공정 재료로는 한계가 있다.However, as the size of the pattern to be formed recently decreases, it is difficult to form a fine pattern with a good profile due to high integration of a large scale integrated circuit (LSI) with the typical lithography process described above, and the limitations with existing process materials have.

특히, 40 nm node 이하의 패턴닝 공정에 사용하는 포토레지스트의 경우에는 해상도가 높아질수록 패턴 가장자리 부분의 거칠기와 패턴의 쓰러짐과 같은 단점이 발생하였다. 이에 목표로 하는 패턴의 해상도를 얻기 위해서 LSI의 고집적화에 따른 레지스트 해상도 향상은 레지스트 패턴 막 두께의 감소로 이어져 건식 에칭에서 에칭 내성이 강한 유기막과 무기막을 이용해 레지스트 만으로는 불가능한 에칭 공정을 수행하는 하드 마스크 공정과 같은 추가 공정을 요구하게 되었다. 또한, 패턴 막의 두께 감소는 에칭 공정에서 하부막을 충분히 에칭할 수 있을 만큼의 마스크 역할을 하지 못하게 되는 단점이 있다.In particular, in the case of a photoresist used for a patterning process of 40 nm node or less, the higher the resolution, the disadvantages such as roughness of the edge of the pattern and collapse of the pattern occurred. In order to obtain the target pattern resolution, the improvement of the resist resolution due to the high integration of LSI leads to a decrease in the thickness of the resist pattern, and a hard mask performing an etching process impossible with only the resist using an organic film and an inorganic film having high etching resistance in dry etching. Additional processes such as processes have been required. In addition, the decrease in the thickness of the pattern film has a disadvantage in that it does not function as a mask to sufficiently etch the underlying film in the etching process.

이를 보완하기 위한 종래에는, 유기막과 무기막을 레지스트 하부에 추가로 만든 다음 최종 막의 에칭을 하는 방법을 사용하였다. 그러나 상기 유기막은 상부 무기막을 화학진공증착(CVD) 방법으로 만들기 위한 높은 열 안정성, 웨이퍼 표면의 굴곡을 최소화하기 위한 평탄화성, 코팅 후 막의 크랙 내성, 건식 에칭에 대한 내성, 에칭 후 패턴 형태를 유지할 수 있는 기계적 물성 등이 요구된다.In the related art, an organic film and an inorganic film are additionally made under the resist, and then a method of etching the final film is used. However, the organic film has high thermal stability to make the upper inorganic film by chemical vapor deposition (CVD), flattening property to minimize bending of the wafer surface, crack resistance of the film after coating, resistance to dry etching, and maintaining the pattern shape after etching Mechanical properties and the like are required.

또한, 종래 40 nm node 이상의 공정에서는, 코팅에 의한 유기막 도입보다는 CVD 방법에 의한 비결정질 탄소막을 사용하였다. 상기 비결정질 탄소막은 건식 에칭 내성은 뛰어나지만, 웨이퍼 표면의 굴곡을 평탄화 하기에는 어려움이 있을 뿐만 아니라, 공정시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해, 레진이 함유된 조성물에 의한 스핀코팅으로 만든 유기막이 CVD 방법에 의해 진행되던 비결정질 탄소막의 역할을 대체하게 되었다. 그러나, 스핀코팅에 의해 생성된 유기막은 기존 비결정질 탄소막보다 웨이퍼 표면의 평탄화 물성은 우수하지만, 에칭 내성과 열 안정성이 떨어지는 단점이 있다. 상기와 같이 에칭내성이 떨어질수록 코팅막의 두께는 증가해야 하고, 코팅막의 두께 증가는 공정의 불량률을 증가시키는 원인이 될 뿐만 아니라, 패턴 형성 후 패턴의 안정성을 저하시키는 문제점을 야기한다.In addition, in the conventional process of 40 nm node or more, an amorphous carbon film by a CVD method was used rather than an introduction of an organic film by coating. The amorphous carbon film has excellent dry etching resistance, but has a disadvantage in that it is difficult to flatten the curvature of the wafer surface, and it takes a lot of processing time. To compensate for this, the organic film made by spin coating with the resin-containing composition replaced the role of the amorphous carbon film performed by the CVD method. However, the organic film produced by spin coating is superior to the conventional amorphous carbon film, but has the disadvantage of poor etching resistance and poor thermal stability on the wafer surface. As described above, as the etching resistance decreases, the thickness of the coating film must increase, and the thickness of the coating film increases the defect rate of the process, and also causes a problem of deteriorating the stability of the pattern after pattern formation.

일반적으로 에칭내성은 유기막을 형성하는 전체 화합물 구성 원소 중 탄소 함량이 높으면 증가한다. 그러나 탄소 함량이 증가할수록 유기 용매에 대한 용해도가 저하되며, 용해도를 증가시키기 위해 레진의 분자량을 감소시키면 코팅막질이 기계적 물성이 떨어지는 단점이 있다.In general, etching resistance increases when the carbon content is high among all the constituent elements of the compound forming the organic film. However, as the carbon content increases, solubility in the organic solvent decreases, and if the molecular weight of the resin is decreased to increase the solubility, the coating film has mechanical mechanical properties.

지금까지 개발된 화합물로는 비결정질 탄소막을 대체하는데 한계가 있기에, 여전히 비결정질 탄소막을 대체하기 위한 에칭내성이 높을 뿐만 아니라 표면의 평탄화성, 에칭내성 및 갭필과 같은 특성도 우수한 하층막 재료가 요구되고 있다.Since the compounds developed so far have limitations in replacing the amorphous carbon film, there is still a need for an underlayer film material having high etching resistance to replace the amorphous carbon film as well as excellent surface planarity, etching resistance, and properties such as gap fill. .

KR 10-1700150 B1KR 10-1700150 B1

본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 방향족 또는 헤테로방향족 고리가 치환된 메틸렌을 통해 두 개의 헤테로방향족 고리 모이어티를 연결시킨 특정 구조의 반복단위를 포함하는 중합체를 제조하고, 레지스트 하층막 형성용 조성물에 이를 함유하는 경우 현저하게 향상된 에칭 내성을 나타냄을 확인하고 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above problems, the present inventors prepared a polymer including a repeating unit having a specific structure in which two heteroaromatic ring moieties were connected through methylene substituted with an aromatic or heteroaromatic ring, and formed a resist underlayer film. When the solvent composition contains it, it was confirmed that it exhibits significantly improved etching resistance and the present invention was completed.

본 발명은 에칭 내성과 유기 용매에 대한 용해성이 우수하면서 코팅막질의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 특정 구조의 반복단위를 포함하는 중합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a polymer containing a repeating unit having a specific structure capable of improving mechanical properties of a coating film while having excellent etching resistance and solubility in an organic solvent.

본 발명은 에칭 내성이 우수할 뿐만 아니라 평탄화성, 열안정성 및 갭필 특성이 우수한 특정 구조의 반복단위를 포함하는 중합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a polymer comprising a repeating unit of a specific structure having excellent etching resistance as well as excellent planarization, thermal stability, and gap fill properties.

본 발명은 특정 구조의 반복단위를 포함하는 중합체를 함유함으로써 에칭 내성 뿐만 아니라 내열성이 증대하고, 열 안정성, 표면 평탄화성, 패턴 가장자리의 균일성 및 패턴의 기계적 물성이 향상된 반도체 제조용 레지스트 하층막 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a resist underlayer film composition for semiconductor production by improving the heat resistance, thermal stability, surface planarity, pattern edge uniformity, and pattern mechanical properties by containing a polymer containing a repeating unit having a specific structure. It is aimed at providing.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 중합체를 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a polymer comprising a repeating unit represented by Chemical Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019103263740-pat00001
Figure 112019103263740-pat00001

A 및 B는 각각 독립적으로

Figure 112019103263740-pat00002
또는
Figure 112019103263740-pat00003
이고;A and B are each independently
Figure 112019103263740-pat00002
or
Figure 112019103263740-pat00003
ego;

X 및 Y는 각각 독립적으로 O 또는 NR이고;X and Y are each independently O or NR;

R는 수소, 알릴, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이고;R is hydrogen, allyl, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl;

R1는 수소, 치환되거나 치환되지 않은 C6-C20아릴 또는 치환되거나 치환되지 않은 C3-C20헤테로아릴이고;R 1 is hydrogen, substituted or unsubstituted C 6 -C 20 aryl or substituted or unsubstituted C 3 -C 20 heteroaryl;

R2 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이고;R 2 to R 5 are each independently hydrogen, hydroxy, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl;

W는

Figure 112019103263740-pat00004
또는
Figure 112019103263740-pat00005
이고;W is
Figure 112019103263740-pat00004
or
Figure 112019103263740-pat00005
ego;

Ar1는 치환되거나 치환되지 않은 C6-C20아릴 또는 치환되거나 치환되지 않은 C3-C20헤테로아릴이고;Ar 1 is substituted or unsubstituted C 6 -C 20 aryl or substituted or unsubstituted C 3 -C 20 heteroaryl;

L1은 C6-C20아릴렌 또는 C3-C20헤테로아릴렌이다.L 1 is C 6 -C 20 arylene or C 3 -C 20 heteroarylene.

상기 중합체는 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 반복반위를 포함할 수 있다:The polymer may include repeating repeats of the following Chemical Formula 2 or Chemical Formula 3:

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112019103263740-pat00006
Figure 112019103263740-pat00006

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112019103263740-pat00007
Figure 112019103263740-pat00007

상기 화학식 2 및 3에서, R1 및 W는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고;In Formulas 2 and 3, R 1 and W are the same as defined in Formula 1;

X1, X2, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O 또는 NR이고;X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2 are each independently O or NR;

R는 수소, 알릴, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이고;R is hydrogen, allyl, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl;

R3a, R3b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이다.R 3a , R 3b , R 5a and R 5b are each independently hydrogen, hydroxy, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl.

상기 중합체는 구체적으로 하기 구조로부터 선택되는 반복반위를 포함할 수 있다:The polymer may include repeating sites specifically selected from the following structures:

Figure 112019103263740-pat00008
Figure 112019103263740-pat00008

상기에서, R1는 C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고;In the above, R 1 is C 6 -C 12 aryl or C 3 -C 12 heteroaryl;

R3a, R3b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, C1-C10알킬 또는 C6-C12아릴이고;R 3a , R 3b , R 5a and R 5b are each independently hydrogen, hydroxy, C 1 -C 10 alkyl or C 6 -C 12 aryl;

R6a, R6b, R6c 및 R6d는 각각 독립적으로 수소, 알릴, C1-C10알킬 또는 C6-C12아릴이고;R 6a , R 6b , R 6c and R 6d are each independently hydrogen, allyl, C 1 -C 10 alkyl or C 6 -C 12 aryl;

Ar1는 C6-C12아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이고;Ar 1 is C 6 -C 12 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl;

L1은 C6-C12아릴렌 또는 C3-C12헤테로아릴렌이다.L 1 is C 6 -C 12 arylene or C 3 -C 12 heteroarylene.

상기 중합체의 중량평균 분자량은 1,000 g/mol 이상일 수 있다.The weight average molecular weight of the polymer may be 1,000 g / mol or more.

본 발명은 상기 중합체를 포함하는 레지스트 하층막 조성물을 제공한다.The present invention provides a resist underlayer film composition comprising the polymer.

상기 하층막 조성물은 상기 중합체를 전체 레지스트 하층막 조성물에 대하여 0.5 내지 50 중량%로 포함할 수 있다. 상기 함량 범위를 가질 경우 에칭내성이 우수하면서 열 안정성, 코팅 균일도, 갭필 특성 및 우수한 유기 용매에 대한 용해도를 발현할 수 있어 바람직하다.The underlayer film composition may include the polymer in an amount of 0.5 to 50% by weight based on the total resist underlayer film composition. In the case of having the above-mentioned content range, it is preferable because it has excellent etching resistance and can express thermal stability, coating uniformity, gap fill properties, and excellent solubility in an organic solvent.

상기 하층막 조성물은 가교제, 가교촉매, 유기용매 및 계면활성제로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The underlayer film composition may further include one or more selected from crosslinking agents, crosslinking catalysts, organic solvents, and surfactants, but is not limited thereto.

상기 가교제는 제한되지는 않으나, 구체적으로는 하기 화학식 A 내지 C로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.The crosslinking agent is not limited, and may specifically include any one or two or more selected from compounds represented by Formulas A to C below.

[화학식 A][Formula A]

Figure 112019103263740-pat00009
Figure 112019103263740-pat00009

[화학식 B][Formula B]

Figure 112019103263740-pat00010
Figure 112019103263740-pat00010

[화학식 C][Formula C]

Figure 112019103263740-pat00011
Figure 112019103263740-pat00011

상기 화학식 A 내지 C에서,In the above formulas A to C,

Ra1 내지 Ra4 및 Rb1 내지 Rb6은 각각 독립적으로 수소, 메틸 또는 부틸이고;R a1 to R a4 and R b1 to R b6 are each independently hydrogen, methyl or butyl;

Rd1 내지 Rd3는 각각 독립적으로 수소, C1-C20알킬 또는

Figure 112019103263740-pat00012
이고;R d1 to R d3 are each independently hydrogen, C 1 -C 20 alkyl, or
Figure 112019103263740-pat00012
ego;

Rc1 내지 Rc3 및 Re1 내지 Re3는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이다.R c1 to R c3 and R e1 to R e3 are each independently hydrogen or methyl.

상기 가교촉매는 제한되지는 않으나, 구체적으로는 하기 화학식 D로 표시되는 화합물일 수 있다.The crosslinking catalyst is not limited, but may be specifically a compound represented by the following Chemical Formula D.

[화학식 D][Formula D]

Figure 112019103263740-pat00013
Figure 112019103263740-pat00013

상기 화학식 D에서,In the above formula D,

R'은 H, C1-C20알킬, C3-C20사이클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이거나, 탄화수소기를 포함하는 오늄 이온이고;R 'is H, C 1 -C 20 alkyl, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 6 -C 20 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl, or an onium ion containing a hydrocarbon group;

상기 R'의 사이클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 C1-C20알킬, 할로겐, 시아노, 하이드록시, C3-C20사이클로알킬, C1-C20알콕시, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴 및 C3-C20헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있다.The cycloalkyl, aryl or heteroaryl of R 'is C 1 -C 20 alkyl, halogen, cyano, hydroxy, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 1 -C 20 alkoxy, C 6 -C 20 aryloxy, C 6 -C 20 aryl and C 3 -C 20 heteroaryl may be further substituted with one or more selected from the group consisting of.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄화수소기를 포함하는 오늄 이온은 테트라C1-C20알킬암모늄 양이온, 피롤리디늄 양이온, 모르포리늄 양이온, 이미다졸륨 양이온, 테트라히드로피리미듐 양이온, 피페라지늄 양이온, 피페리디늄 양이온, 피리디늄 양이온 또는 테트라C1-C20알킬포스포늄 양이온일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the onium ion containing the hydrocarbon group is a tetraC 1 -C 20 alkylammonium cation, pyrrolidinium cation, morpholinium cation, imidazolium cation, tetrahydropyrimidium cation, piperage It may be a nium cation, a piperidinium cation, a pyridinium cation, or a tetraC 1 -C 20 alkylphosphonium cation.

본 발명에 따른 신규 중합체는 하층막 조성물의 핵심재료로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 중합체를 포함하는 레지스트 하층막 조성물은 특정 구조의 반복단위를 포함하는 중합체를 함유함으로서 현저하게 향상된 에칭 내성을 나타날 뿐만 아니라, 증가된 내열성과 함께, 열 안정성, 표면 평탄화성, 패턴 가장자리의 균일성 및 패턴의 기계적 물성 등이 우수한 레지스트 하층막을 형성할 수 있다.The novel polymer according to the present invention can be used as a core material of the underlayer composition. The resist underlayer film composition comprising the polymer according to the present invention not only exhibits significantly improved etching resistance by containing a polymer containing a repeating unit of a specific structure, but also has increased heat resistance, thermal stability, surface planarization, pattern edge It is possible to form a resist underlayer film having excellent uniformity and mechanical properties of a pattern.

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, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Also, unless defined otherwise, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terms used in the description of the present invention are only for effectively describing a specific embodiment and are not intended to limit the present invention.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Also, the singular form used in the specification and the appended claims may be intended to include the plural form unless otherwise indicated in the context.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 카복실, 시아노, 니트로, 옥소(=0), 티오(=S), C1-C20알킬, 할로 C1-C20 알콕시, C2-C20알켄일, C2-C20알킨일, C6-C20아릴, C6-C20아릴옥시, C1-C20알콕시카보닐, C1-C20알킬카보닐옥시, C2-C20알케닐카보닐옥시, C2-C20알키닐카보닐옥시, 아미노카보닐, C1-C20알킬카보닐아미노, C2-C20알케닐카보닐아미노, C2-C20알킬카보닐아미노, C2-C20알케닐카보닐아미노, C2-C20알키닐카보닐아미노, SR', NR''R'''(R' 내지 R'''은 각각 독립적으로 수소, C1-C20 알킬, C2-C20알케닐, C2-C20알키닐, C3-C20 사이클로알킬 또는 C6-C20 아릴), C1-C20알킬실릴, C2-C20알케닐실릴, C2-C20알키닐실릴, C6-C20아릴실릴, C6-C20아릴C1-C20알킬, C6-C20아릴C2-C20알케닐, C6-C20아릴C2-C20알키닐, C3-C20시클로알킬, C3-C20시클로알킬C1-C20알킬, C3-C20시클로알켄일, C6-C20헤테로아릴, C3-C20헤테로시클로알킬 및 C3-C20헤테로아릴C1-C20알킬에서 선택되는 어느 하나 이상으로 치환되는 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, 'substituted' means that the hydrogen atom in the compound is a halogen atom (F, Br, Cl, or I), carboxyl, cyano, nitro, oxo (= 0), thio (= S) ), C1-C20 alkyl, halo C1-C20 alkoxy, C2-C20 alkenyl, C2-C20 alkynyl, C6-C20 aryl, C6-C20 aryloxy, C1-C20 alkoxycarbonyl, C1-C20 alkylcarbonyloxy , C2-C20 alkenylcarbonyloxy, C2-C20 alkynylcarbonyloxy, aminocarbonyl, C1-C20 alkylcarbonylamino, C2-C20 alkenylcarbonylamino, C2-C20 alkylcarbonylamino, C2- C20 alkenylcarbonylamino, C2-C20alkynylcarbonylamino, SR ', NR''R' '' (R 'to R' '' are each independently hydrogen, C1-C20 alkyl, C2-C20 alkenyl , C2-C20 alkynyl, C3-C20 cycloalkyl or C6-C20 aryl), C1-C20alkylsilyl, C2-C20alkenylsilyl, C2-C20alkynylsilyl, C6-C20arylsilyl, C6-C20arylC1 -C20 alkyl, C6-C20 aryl C2-C20 alkenyl, C6-C20 aryl C2-C20 alkynyl, C3-C20 cycloalkyl, C3-C20 cycloalkyl C1-C20 al Kill, C3-C20 cycloalkenyl, C6-C20 heteroaryl, C3-C20 heterocycloalkyl, and C3-C20 heteroaryl C1-C20 alkyl.

본 명세서에서 "알킬"은 탄소 및 수소 원자만으로 구성된 1가의 직쇄 또는 분쇄 포화 탄화수소 라디칼을 의미하는 것으로, 이러한 알킬 라디칼의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실, 옥틸, 노닐 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.As used herein, "alkyl" refers to a monovalent straight chain or ground saturated hydrocarbon radical consisting of only carbon and hydrogen atoms, examples of such alkyl radicals being methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, Pentyl, hexyl, octyl, nonyl, and the like.

본 명세서에서 "아릴"은 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합고리계를 포함하며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다. 융합 고리계는 포화 또는 부분적으로 포화된 고리와 같은 지방족 고리를 포함할 수 있고, 반드시 하나 이상의 방향족 고리를 포함하고 있다. 또한 상기 지방족 고리는 질소, 산소, 황, 카보닐 등을 고리 내에 포함할 수도 있다. 상기 아릴 라디칼의 구체적인 예로서는 페닐, 나프틸, 비페닐, 인데닐(indenyl), 플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 트라이페닐레닐, 파이레닐, 크라이세닐, 나프타세닐, 9,10-다이하이드로안트라세닐 등을 포함한다.As used herein, "aryl" is an organic radical derived from an aromatic hydrocarbon by removal of one hydrogen, and is preferably a single or fused ring system comprising 4 to 7, preferably 5 or 6 ring atoms in each ring. It includes, and includes a form in which a plurality of aryls are connected by a single bond. The fused ring system can include an aliphatic ring, such as a saturated or partially saturated ring, and necessarily contains one or more aromatic rings. In addition, the aliphatic ring may include nitrogen, oxygen, sulfur, carbonyl, and the like in the ring. Specific examples of the aryl radical include phenyl, naphthyl, biphenyl, indenyl, fluorenyl, phenanthrenyl, anthracenyl, triphenylenyl, pyrenyl, chrysenyl, naphthacenyl, 9,10-dihydro And anthracenyl.

본 명세서에서 "아릴알킬"은 상기 정의된 아릴 라디칼로 치환된 알킬 라디칼을 의미한다. 이러한 아릴알킬 라디칼의 예는 벤질 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.“Arylalkyl” as used herein refers to an alkyl radical substituted with an aryl radical as defined above. Examples of such arylalkyl radicals include, but are not limited to, benzyl and the like.

본 명세서에서 "사이클로알킬"는 모노사이클릭, 바이사이클릭, 또는 트리사이클릭 환시스템을 나타낸다. 모노사이클릭 환 시스템은 3 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 포화 사이클릭 탄화수소 그룹에 의해 예시된다. 모노사이클릭 환 시스템의 예는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸 및 사이클로옥틸을 포함한다. 바이사이클릭 환 시스템은 또한 모노사이클릭 환의 2개의 비인접 탄소 원자가 1개 및 3개의 추가적인 탄소 원자 사이의 알킬렌 브릿지에 의해 연결된 브릿지된 모노사이클릭 환 시스템에 의해 예시된다. 바이사이클릭 환 시스템의 예에는 바이사이클로[3.1.1]헵탄, 바이사이클로[2.2.1]헵탄, 바이사이클로[2.2.2]옥탄, 바이사이클로[3.2.2]노난, 바이사이클로[3.3.1]노난 및 바이사이클로[4.2.1]노난이 포함되지만 이에 제한되지는 않는다. 트리사이클릭 환 시스템은 또한 바이사이클릭 환의 2개의 비인접 탄소 원자가 결합 또는 1개 및 3개의 탄소 원자 사이의 알킬렌 브릿지에 의해 연결된 바이사이클릭 환 시스템에 의해 예시된다. 트리사이클릭 환 시스템의 대표적인 예에는 트리사이클로[3.3.1.03,7]노난 및 트리사이클로[3.3.1.13,7]데칸(아다만탄)이 포함되지만 이에 제한되지는 않는다.“Cycloalkyl” as used herein refers to a monocyclic, bicyclic, or tricyclic ring system. Monocyclic ring systems are exemplified by saturated cyclic hydrocarbon groups containing 3 to 8 carbon atoms. Examples of monocyclic ring systems include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl and cyclooctyl. Bicyclic ring systems are also exemplified by a bridged monocyclic ring system in which two nonadjacent carbon atoms of a monocyclic ring are linked by an alkylene bridge between one and three additional carbon atoms. Examples of bicyclic ring systems include bicyclo [3.1.1] heptane, bicyclo [2.2.1] heptane, bicyclo [2.2.2] octane, bicyclo [3.2.2] nonane, bicyclo [3.3.1 ] Nonane and bicyclo [4.2.1] nonane. Tricyclic ring systems are also exemplified by bicyclic ring systems in which two nonadjacent carbon atoms of a bicyclic ring are linked or linked by an alkylene bridge between 1 and 3 carbon atoms. Representative examples of tricyclic ring systems include, but are not limited to, tricyclo [3.3.1.03,7] nonane and tricyclo [3.3.1.13,7] decane (adamantane).

본 명세서에서 "헤테로아릴"은 방향족 고리 골격 원자로서 B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 방향족 고리 골격 원자가 탄소인 아릴 그룹을 의미하는 것으로, 5 내지 6원 단환 헤테로아릴, 및 하나 이상의 벤젠환과 축합된 다환식 헤테로아릴이며, 부분적으로 포화될 수도 있다. 또한, 본 발명에서의 헤테로아릴은 하나 이상의 헤테로아릴이 단일결합으로 연결된 형태도 포함한다.As used herein, "heteroaryl" includes 1 to 4 heteroatoms selected from B, N, O, S, P (= O), Si and P as aromatic ring skeleton atoms, and the remaining aromatic ring skeleton atoms are carbon. Aryl group means a 5- to 6-membered monocyclic heteroaryl, and a polycyclic heteroaryl condensed with one or more benzene rings, and may be partially saturated. In addition, heteroaryl in the present invention also includes a form in which one or more heteroaryls are connected by a single bond.

본 명세서에서 "알콕시" 및 "아릴옥시"는 각각 -O-알킬 라디칼 및 -O-아릴 라디칼을 의미하는 것으로, 여기서 ‘알킬’ 및 '아릴'은 상기 정의한 바와 같다.In the present specification, “alkoxy” and “aryloxy” refer to a -O-alkyl radical and a -O-aryl radical, respectively, where “alkyl” and “aryl” are as defined above.

이하, 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 에칭내성이 우수한 하층막을 형성하기 위하여 유용한 핵심 재료로, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 중합체를 제공한다.The present invention provides a polymer comprising a repeating unit represented by the following formula (1) as a core material useful for forming an underlayer film having excellent etching resistance.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019103263740-pat00014
Figure 112019103263740-pat00014

A 및 B는 각각 독립적으로

Figure 112019103263740-pat00015
또는
Figure 112019103263740-pat00016
이고;A and B are each independently
Figure 112019103263740-pat00015
or
Figure 112019103263740-pat00016
ego;

X 및 Y는 각각 독립적으로 O 또는 NR이고;X and Y are each independently O or NR;

R는 수소, 알릴, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이고;R is hydrogen, allyl, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl;

R1는 수소, 치환되거나 치환되지 않은 C6-C20아릴 또는 치환되거나 치환되지 않은 C3-C20헤테로아릴이고;R 1 is hydrogen, substituted or unsubstituted C 6 -C 20 aryl or substituted or unsubstituted C 3 -C 20 heteroaryl;

R2 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이고;R 2 to R 5 are each independently hydrogen, hydroxy, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl;

W는

Figure 112019103263740-pat00017
또는
Figure 112019103263740-pat00018
이고;W is
Figure 112019103263740-pat00017
or
Figure 112019103263740-pat00018
ego;

Ar1는 치환되거나 치환되지 않은 C6-C20아릴 또는 치환되거나 치환되지 않은 C3-C20헤테로아릴이고;Ar 1 is substituted or unsubstituted C 6 -C 20 aryl or substituted or unsubstituted C 3 -C 20 heteroaryl;

L1은 C6-C20아릴렌 또는 C3-C20헤테로아릴렌이다.L 1 is C 6 -C 20 arylene or C 3 -C 20 heteroarylene.

일 실시예에 따른 중합체는 현저하게 향상된 에칭 내성을 나타낼 뿐 만 아니라, 우수한 코팅 균일도 및 열안정성을 가지고 있고, 유기 용매에 대하여 용해도가 높아 스핀-온 코팅 방법으로 효과적으로 레지스트 하층막을 형성할 수 있다. 또한, 소정의 패턴을 가지는 하부막 위에 스핀-온 코팅 방법으로 형성될 때 패턴들 사이의 갭을 채울 수 있는 갭-필 특성 및 평탄화 특성 또한 우수하고, 반도체 다층 리소그래피(lithography) 공정에 하드마스크로 사용가능하다.The polymer according to one embodiment not only exhibits significantly improved etching resistance, but also has excellent coating uniformity and thermal stability, and has high solubility in an organic solvent to effectively form a resist underlayer film by a spin-on coating method. In addition, when formed by a spin-on coating method on a lower layer having a predetermined pattern, gap-fill characteristics and planarization characteristics that can fill gaps between patterns are also excellent, and are hard masks for semiconductor multi-layer lithography processes. It can be used.

구체적으로, 일 실시예에 따른 중합체는 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 반복단위를 포함하는 중합체일 수 있다:Specifically, the polymer according to an embodiment may be a polymer comprising a repeating unit represented by the following Chemical Formula 2 or Chemical Formula 3:

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112019103263740-pat00019
Figure 112019103263740-pat00019

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112019103263740-pat00020
Figure 112019103263740-pat00020

상기 화학식 2 및 3에서, R1 및 W는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고;In Formulas 2 and 3, R 1 and W are the same as defined in Formula 1;

X1, X2, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O 또는 NR이고;X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2 are each independently O or NR;

R는 수소, 알릴, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이고;R is hydrogen, allyl, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl;

R3a, R3b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이다.R 3a , R 3b , R 5a and R 5b are each independently hydrogen, hydroxy, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl.

일 실시예에 따른 중합체는 바람직하게 하기 구조로부터 선택되는 반복단위를 적어도 하나 포함할 수 있다.The polymer according to an embodiment may preferably include at least one repeating unit selected from the following structures.

Figure 112019103263740-pat00021
Figure 112019103263740-pat00021

상기에서, R1는 C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고;In the above, R 1 is C 6 -C 12 aryl or C 3 -C 12 heteroaryl;

R3a, R3b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, C1-C10알킬 또는 C6-C12아릴이고;R 3a , R 3b , R 5a and R 5b are each independently hydrogen, hydroxy, C 1 -C 10 alkyl or C 6 -C 12 aryl;

R6a, R6b, R6c 및 R6d는 각각 독립적으로 수소, 알릴, C1-C10알킬 또는 C6-C12아릴이고;R 6a , R 6b , R 6c and R 6d are each independently hydrogen, allyl, C 1 -C 10 alkyl or C 6 -C 12 aryl;

Ar1는 C6-C12아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이고;Ar 1 is C 6 -C 12 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl;

L1은 C6-C12아릴렌 또는 C3-C12헤테로아릴렌이다.L 1 is C 6 -C 12 arylene or C 3 -C 12 heteroarylene.

일 실시예에 있어서, 상기 R3a, R3b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시 또는 C1-C4알킬이고; R1 및 Ar1는 각각 독립적으로 C6-C12아릴이고; R6a, R6b, R6c 및 R6d는 각각 독립적으로 수소, 알릴 또는 C1-C4알킬이고; L1은 C6-C12아릴렌일 수 있다. In one embodiment, R 3a , R 3b , R 5a and R 5b are each independently hydrogen, hydroxy or C 1 -C 4 alkyl; R 1 and Ar 1 are each independently C 6 -C 12 aryl; R 6a , R 6b , R 6c and R 6d are each independently hydrogen, allyl or C 1 -C 4 alkyl; L 1 may be C 6 -C 12 arylene.

일 실시예에 따른 중합체는 보다 바람직하게 하기 구조로부터 선택되는 반복단위를 적어도 하나 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The polymer according to an embodiment may more preferably include at least one repeating unit selected from the following structures, but is not limited thereto.

Figure 112019103263740-pat00022
Figure 112019103263740-pat00022

일 실시예에 있어, 상기 중합체의 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의한 폴리스티렌 환산 중량평균분자량(Mw)은 1,000 g/mol 이상으로, 유기용매에 대한 용해도 측면에서 1,500 g/mol 이상, 바람직하게는 1,500 내지 40,000 g/mol, 보다 바람직하게는 2,000 내지 20,000 g/mol 일 수 있다. 상기 중합체의 중량평균 분자량이 1,000 g/mol 미만이면, 코팅 물성이 떨어질 뿐만 아니라 고온에서 베이킹시 흄이 많이 발생할 수 있다. 상기의 중량평균분자량 범위 내에서 유기용매에 대한 용해도가 우수해지고, 코팅 균일도가 향상될 수 있다.In one embodiment, the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is 1,000 g / mol or more, preferably 1,500 g / mol or more in terms of solubility in an organic solvent, 1,500 to 40,000 g / mol, and more preferably 2,000 to 20,000 g / mol. When the weight average molecular weight of the polymer is less than 1,000 g / mol, not only coating properties are deteriorated, but a large amount of fumes may be generated when baking at a high temperature. Within the above weight average molecular weight range, solubility in an organic solvent is excellent, and coating uniformity can be improved.

일 실시예에 따른 상기 중합체는 공지의 중합 반응을 통해 합성될 수 있으며, 하기 화학식 M-1의 제1단량체, 및 하기 화학식 M-2 내지 M-4로부터 선택되는 적어도 하나의 제2단량체를 중합반응시켜 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The polymer according to an embodiment may be synthesized through a known polymerization reaction, and polymerize at least one second monomer selected from the following first monomers of Formula M-1 and M-2 to M-4 below. It can be prepared by reaction, but is not limited thereto.

[화학식 M-1][Formula M-1]

Figure 112019103263740-pat00023
Figure 112019103263740-pat00023

[화학식 M-2][Formula M-2]

Figure 112019103263740-pat00024
Figure 112019103263740-pat00024

[화학식 M-3][Formula M-3]

Figure 112019103263740-pat00025
Figure 112019103263740-pat00025

[화학식 M-4][Formula M-4]

Figure 112019103263740-pat00026
Figure 112019103263740-pat00026

상기 화학식 M-1 내지 M-4에서,In the above formulas M-1 to M-4,

A, B, R1, Ar1 및 L1은 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고;A, B, R 1 , Ar 1 and L 1 are the same as defined in Formula 1 above;

R11 및 R12는 각각 독립적으로 C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이고;R 11 and R 12 are each independently C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl;

R13 및 R14은 각각 독립적으로 하이드록시 또는 C1-C20알콕시이다.R 13 and R 14 are each independently hydroxy or C 1 -C 20 alkoxy.

상기 제1단량체는 구체적으로 하기 화학식 M-1a 또는 화학식 M-1b로 표시될 수 있다:The first monomer may be specifically represented by the following formula M-1a or formula M-1b:

[화학식 M-1a][Formula M-1a]

Figure 112019103263740-pat00027
Figure 112019103263740-pat00027

[화학식 M-1b][Formula M-1b]

Figure 112019103263740-pat00028
Figure 112019103263740-pat00028

상기 화학식 M-1a 및 M-1b에서, R1는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고;In Formulas M-1a and M-1b, R 1 is as defined in Formula 1;

X1, X2, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O 또는 NR이고;X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2 are each independently O or NR;

R는 수소, 알릴, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이고;R is hydrogen, allyl, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl;

R2a, R2b, R3a, R3b, R4a, R4b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이다.R 2a , R 2b , R 3a , R 3b , R 4a , R 4b , R 5a and R 5b are each independently hydrogen, hydroxy, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl.

상기 중합반응은 산 촉매 존재 하에서 수행될 수 있으며, 사용되는 산 촉매로는 톨루엔술폰산, 황산, 디알킬술페이트, 염산 등과 같은 강산의 경우에는 어떤 것을 사용하여도 무방하다. 산 촉매의 사용량은, 사용하는 산류의 종류에 따라 다양하게 선택될 수 있다.The polymerization reaction may be performed in the presence of an acid catalyst, and any acid catalyst may be used in the case of a strong acid such as toluenesulfonic acid, sulfuric acid, dialkyl sulfate, hydrochloric acid, and the like. The amount of the acid catalyst used may be variously selected depending on the type of acid used.

상기 제2단량체의 사용량은, 특별히 한정되지 않으나, 상기 제1단량체 1몰에 대하여, 0.5 내지 5몰, 바람직하게는 1 내지 2몰일 수 있다.The amount of the second monomer used is not particularly limited, but may be 0.5 to 5 moles, preferably 1 to 2 moles, per 1 mole of the first monomer.

상기 중합반응온도는 90~170℃ 구간에서 가능하나, 온도가 낮으면 중합시간이 늘어나는 단점이 있고 반응온도가 너무 높으면 부 생성물이 많이 생성되어 용해도가 떨어지는 문제점이 있다. 가장 적합한 온도는 120~140℃ 정도일 수 있다.The polymerization reaction temperature is possible in the range of 90 to 170 ° C, but when the temperature is low, there is a disadvantage that the polymerization time is increased, and if the reaction temperature is too high, a lot of side products are generated and solubility is lowered. The most suitable temperature may be about 120 ~ 140 ℃.

상기 중합 반응시 용매를 사용할 수 있으며, 사용가능한 용매로는 케톤류, 에스테르류, 에테르류, 방향족 용매류 어떤 것이던 무방하며, 원재료들의 용해나 생성물의 용해특성을 고려하여 방향족 용매나 케톤류 또는 에스테르류의 용매가 바람직할 수 있다. 이들 용매의 사용량은, 사용하는 원료 및 사용하는 촉매의 종류, 더 나아가 반응조건 등에 따라 적당히 설정할 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 반응종료 후에는 비극성 용매인 헥산에서 침전시켜 여과한 후 진공 건조로 화합물을 얻을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.A solvent may be used in the polymerization reaction, and any of ketones, esters, ethers, and aromatic solvents may be used, and aromatic solvents, ketones, or esters may be considered in consideration of the dissolution characteristics of raw materials or product dissolution properties. The solvent may be preferred. The amount of these solvents used can be appropriately set depending on the type of raw material used and the type of catalyst used, furthermore, reaction conditions, etc., and is not particularly limited. In addition, after completion of the reaction, the compound may be obtained by precipitating in hexane, which is a non-polar solvent, and filtering and then vacuum drying to obtain the compound.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 중합체를 포함하는 레지스트 하층막 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a resist underlayer film composition comprising a polymer comprising a repeating unit represented by Chemical Formula 1.

일 실시예에 따른 레지스트 하층막 조성물은 실리콘 웨이퍼 등의 기판 위에 스핀 코팅(spin coating, 스핀 온 카본(spin on carbon)) 방법 등으로 하층막을 형성할 수 있으며, 상기 특정 단량체들의 중합으로부터 유도되는 반복단위를 포함하는 중합체를 포함하고 있어 현저하게 향상된 에칭 내성을 발현할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 중합체는 열 안정성, 코팅 균일도, 갭필 특성이 우수하고 유기 용매에 대한 용해도가 우수하므로, 레지스트 하층막 조성물에 포함하는 경우 에칭 내성 이외, 열 안정성, 표면 평탄화성, 패턴 가장자리의 균일성 및 패턴의 기계적 물성이 뛰어나 하드 마스크 공정 또는 웨이퍼 표면을 평탄하게 만드는 공정에 적용 가능할 뿐만 아니라, 갭필, 더블 패터닝에도 사용가능해 다양한 용도로 적용할 수 있는 장점이 있다.The resist underlayer film composition according to an embodiment may form a lower layer film on a substrate such as a silicon wafer by spin coating, spin on carbon, and the like, and is repeated from polymerization of the specific monomers. Since it contains a polymer containing a unit, it is possible to express significantly improved etching resistance. In addition, since the polymer has excellent thermal stability, coating uniformity, gap fill properties, and solubility in an organic solvent, when included in a resist underlayer composition, in addition to etching resistance, thermal stability, surface planarization, uniformity of pattern edges And since the mechanical properties of the pattern are excellent, it can be applied to a hard mask process or a process for making the wafer surface flat, and it can be used for gap filling and double patterning, and thus has various advantages.

특히 상기 화학식 1의 반복단위를 포함하는 중합체를 레진으로 포함하는 레지스트 하층막 조성물은 현저하게 향상된 에칭 내성을 나타내 균일한 하층막의 제조가 가능하기 때문에 반도체 다층 리소그래피(lithography) 공정에 하드마스크로서 사용될 수 있다.In particular, the resist underlayer film composition comprising a polymer containing the repeating unit of Formula 1 as a resin exhibits significantly improved etching resistance, and thus can be used as a hard mask in a semiconductor multi-layer lithography process because it can manufacture a uniform underlayer film. have.

일 실시예에 따른 레지스트 하층막 조성물은 상기 화학식 1의 반복단위를 포함하는 중합체 및 유기용매를 포함할 수 있다.The resist underlayer film composition according to an embodiment may include a polymer and an organic solvent including the repeating unit of Chemical Formula 1.

일 실시예에 있어, 상기 중합체는 전체 레지스트 하층막 조성물에 대하여 0.5 내지 50 중량%로 포함될 수 있으며, 우수한 에칭 내성을 위한 측면에서 1 내지 30중량%, 바람직하게는 5 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위에서 레지스트 하층막 조성물의 용해도 및 막 형성시 코팅성이 우수해질 수 있고, 추후 에칭 내성을 현저하게 향상시킬 수 있다.In one embodiment, the polymer may be included in an amount of 0.5 to 50% by weight relative to the entire resist underlayer composition, and in an aspect for excellent etching resistance, 1 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight have. In the above content range, the solubility of the resist underlayer film composition and the coatability at the time of film formation may be excellent, and the etching resistance may be significantly improved later.

일 실시예에 따른 레지스트 하층막 조성물은 전체 레지스트 하층막 조성물에 대하여 상기 화학식 5의 반복단위를 포함하는 중합체 0.5 내지 50 중량% 및 유기용매 잔량을 포함할 수 있다.The resist underlayer film composition according to an embodiment may include 0.5 to 50% by weight of the polymer including the repeating unit of Chemical Formula 5 and the residual amount of the organic solvent with respect to the entire resist underlayer film composition.

일 실시예에 따른 레지스트 하층막 조성물은 가교제, 가교촉매 및 계면활성제로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The resist underlayer film composition according to an embodiment may further include one or more selected from a crosslinking agent, a crosslinking catalyst, and a surfactant, but is not limited thereto.

일 실시예에 있어, 상기 레지스트 하층막 조성물은 상기 중합체 단독을 유기용매에 녹여 제조되거나, 가교제, 가교촉매, 계면활성제 등과 같은 첨가제를 더 첨가시켜 제조될 수 있다. 즉, 상기 성분들을 통상의 방법으로 블렌딩하여 레지스트 하층막 조성물을 제조할 수 있으며, 일예로, 본 발명의 중합체, 가교제, 가교촉매 등을 유기용매에 녹인 후 여과 과정을 거쳐 입자성 불순물을 완전히 제거하여 레지스트 하층막 조성물을 제조할 수 있다.In one embodiment, the resist underlayer film composition may be prepared by dissolving the polymer alone in an organic solvent, or by adding an additive such as a crosslinking agent, a crosslinking catalyst, or a surfactant. That is, the above components can be blended in a conventional manner to prepare a resist underlayer film composition. For example, after dissolving the polymer, crosslinking agent, and crosslinking catalyst of the present invention in an organic solvent, the particulate impurities are completely removed through a filtration process. By doing so, a resist underlayer film composition can be prepared.

일 실시예에 있어, 상기 가교제는 가교 반응을 유도하여 하층막을 더욱 경화시키기 위한 것으로서, 멜라민 유도체, 글리코루릴 유도체, 메틸올 유도체, 에폭시 유도체 등과 같이 고온에서 가교가 진행되는 화합물이라면 특별한 제한 없이 모두 사용가능하다.In one embodiment, the crosslinking agent is for inducing a crosslinking reaction to further cure the underlayer film, and any compound that crosslinks at high temperature such as melamine derivatives, glycoluryl derivatives, methylol derivatives, and epoxy derivatives can be used without particular limitation. It is possible.

상기 가교제의 구체예 중, 에폭시 유도체의 구체예로는, 트리스(2,3-에폭시프로필)이소시아누레이트, 트리메틸올메탄트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 트리에틸올에탄트리글리시딜에테르 등을 들 수 있고, 멜라민 유도체의 구체예로는, 헥사메틸올멜라민, 헥사메톡시메틸멜라민, 헥사메틸올멜라민의 1∼6개의 메틸올기가 메톡시메틸화된 화합물 또는 그 혼합물, 헥사메톡시에틸멜라민, 헥사아실옥시메틸멜라민, 헥사메틸올멜라민의 메틸올기의 1∼6개가 아실옥시메틸화된 화합물 또는 그 혼합물 등을 들 수 있고, 글리코루릴 유도체의 구체예로는, 테트라메틸올글리코루릴, 테트라메톡시글리코루릴, 테트라메톡시메틸글리코루릴, 테트라메틸올글리코루릴의 메틸올기의 1∼4개가 메톡시메틸화된 화합물 또는 그 혼합물, 테트라메틸올글리코루릴의 메틸올기의 1∼4개가 아실옥시메틸화된 화합물 또는 그 혼합물을 들 수 있다.Among the specific examples of the crosslinking agent, specific examples of the epoxy derivative include tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, trimethylolmethanetriglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, and triethylolethane triglyceride. Cidyl ether and the like, and specific examples of the melamine derivatives include 1 to 6 methylol groups of hexamethylolmelamine, hexamethoxymethylmelamine, and hexamethylolmelamine which are methoxymethylated or mixtures thereof, hexa Methoxyethylmelamine, hexaacyloxymethylmelamine, and 1 to 6 acyloxymethylated compounds of methylol groups of hexamethylolmelamine or mixtures thereof, and the like, and specific examples of the glycouryl derivatives are tetramethylolglycol Compounds in which 1 to 4 of the methylol groups of ruryl, tetramethoxyglycoluril, tetramethoxymethylglycoluril, and tetramethylolglycolyl are methoxymethylated, or mixtures thereof, te La methyl may be mentioned 1 to 4 dogs acyloxy methylated compound or a mixture of the methylol group of the all-glycoside ruril.

일 실시예에 따른 상기 가교제는 구체적으로 하기 화학식 A 내지 C로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.The crosslinking agent according to an embodiment may specifically include any one or two or more selected from compounds represented by Formulas A to C below.

[화학식 A][Formula A]

Figure 112019103263740-pat00029
Figure 112019103263740-pat00029

[화학식 B][Formula B]

Figure 112019103263740-pat00030
Figure 112019103263740-pat00030

[화학식 C][Formula C]

Figure 112019103263740-pat00031
Figure 112019103263740-pat00031

상기 화학식 A 내지 C에서,In the above formulas A to C,

Ra1 내지 Ra4 및 Rb1 내지 Rb6은 각각 독립적으로 수소, 메틸 또는 부틸이고;R a1 to R a4 and R b1 to R b6 are each independently hydrogen, methyl or butyl;

Rd1 내지 Rd3는 각각 독립적으로 수소, C1-C20알킬 또는

Figure 112019103263740-pat00032
이고;R d1 to R d3 are each independently hydrogen, C 1 -C 20 alkyl, or
Figure 112019103263740-pat00032
ego;

Rc1 내지 Rc3 및 Re1 내지 Re3는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이다.R c1 to R c3 and R e1 to R e3 are each independently hydrogen or methyl.

일 실시예에 따라 바람직하게 사용가능한 가교제의 구조를 하기에 기재하였으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The structure of a crosslinking agent that can be preferably used according to one embodiment is described below, but is not limited thereto.

Figure 112019103263740-pat00033
Figure 112019103263740-pat00033

일 실시예에 있어, 상기 가교제의 사용량은 특별히 한정되지 않으나, 상기 중합체 100 중량부에 대해 1 내지 30 중량부가, 바람직하게는 3 내지 15중량부일 수 있다. 상기 함량 범위에서 충분한 가교 반응을 유도하여 상부 유기막 코팅 공정에서 용매에 녹는 단점을 방지하고, 가교 후 잔여 가교제의 흄(fume) 발생을 방지하여 레지스트의 안정성을 향상시킬 수 있다.In one embodiment, the amount of the crosslinking agent is not particularly limited, but may be 1 to 30 parts by weight, preferably 3 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer. By inducing a sufficient crosslinking reaction in the above content range, it is possible to prevent the disadvantage of melting in a solvent in the upper organic film coating process, and to prevent the generation of fumes of residual crosslinking agent after crosslinking, thereby improving the stability of the resist.

일 실시예에 있어, 상기 가교촉매는 가교반응을 더욱 촉진시키기 위한 것으로서, 산 촉매 또는 산 발생제를 사용할 수 있으며, 상기 산 발생제로는 열 분해에 의해서 산을 발생하는 열산 발생제, 광 조사에 의해서 산을 발생하는 광산 발생제 모두 사용가능하다.In one embodiment, the crosslinking catalyst is intended to further promote a crosslinking reaction, and an acid catalyst or an acid generator may be used. As the acid generator, a thermal acid generator that generates acid by thermal decomposition may be used for light irradiation. It is possible to use both acid generators that generate acids.

일 실시예에 있어, 상기 산 촉매 또는 산 발생제는 특별히 제한되지는 않으나, 구체적으로는 하기 화학식 D로 표시되는 화합물일 수 있다.In one embodiment, the acid catalyst or acid generator is not particularly limited, but may be specifically a compound represented by the following formula (D).

[화학식 D][Formula D]

Figure 112019103263740-pat00034
Figure 112019103263740-pat00034

상기 화학식 D에서,In the above formula D,

R'은 수소, C1-C20알킬, C3-C20사이클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이거나, 탄화수소기를 포함하는 오늄 이온, 구체적인 예로는 테트라C1-C20알킬암모늄 양이온, 피롤리디늄 양이온, 모르포리늄 양이온, 이미다졸륨 양이온, 테트라히드로피리미듐 양이온, 피페라지늄 양이온, 피페리디늄 양이온, 피리디늄 양이온 또는 테트라C1-C20알킬포스포늄 양이온이고;R 'is hydrogen, C 1 -C 20 alkyl, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 6 -C 20 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl, or an onium ion containing a hydrocarbon group, specifically, tetraC 1- C 20 alkylammonium cation, pyrrolidinium cation, morpholinium cation, imidazolium cation, tetrahydropyrimidium cation, piperazinium cation, piperidinium cation, pyridinium cation or tetraC 1 -C 20 alkylphosphonium Cations;

상기 R'의 사이클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 C1-C20알킬, 할로겐, 시아노, 하이드록시, C3-C20사이클로알킬, C1-C20알콕시, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴 및 C3-C20헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있다.The cycloalkyl, aryl or heteroaryl of R 'is C 1 -C 20 alkyl, halogen, cyano, hydroxy, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 1 -C 20 alkoxy, C 6 -C 20 aryloxy, C 6 -C 20 aryl and C 3 -C 20 heteroaryl may be further substituted with one or more selected from the group consisting of.

구체적으로는 상기 산 발생제로는 p-톨루엔 술폰산모노하이드레이트와 같은 유기산이 사용될 수 있고, 보관안정성을 도모한 열산 발생제(thermal acid generator, TAG)가 사용될 수 있다. 상기 열산 발생제는 열 처리시 산을 방출하는 산 생성제로서, 예컨대 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트, 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디엔온, 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 유기술폰산의 알킬에스테르 등일 수 있다.Specifically, an organic acid such as p-toluene sulfonic acid monohydrate may be used as the acid generator, and a thermal acid generator (TAG) for storage stability may be used. The thermal acid generator is an acid generator that releases acid upon heat treatment, such as pyridinium p-toluene sulfonate, 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadioneone, benzointosylate, 2-nitro Benzyl tosylate, alkyl esters of organic sulfonic acid, and the like.

상기 산 촉매 또는 산 발생제로는 한정이 있는 것은 아니나, 일예로 하기 구조의 화합물들 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.The acid catalyst or acid generator is not limited, and may be, for example, one or two or more compounds selected from the following structures.

Figure 112019103263740-pat00035
Figure 112019103263740-pat00035

일 실시예에 있어서, 상기 가교촉매의 사용량은 특별히 한정되지 않으나, 상기 중합체 100 중량부에 대해 0.05 내지 10 중량부가, 바람직하게는 0.3 내지 5중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 가교촉매를 사용할 경우 적절한 경화속도 및 향상된 경화물의 물성을 가질 수 있다.In one embodiment, the amount of the crosslinking catalyst is not particularly limited, but may be included in an amount of 0.05 to 10 parts by weight, preferably 0.3 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer. When using a crosslinking catalyst in the above content range, it may have an appropriate curing rate and improved physical properties of the cured product.

일 실시예에 있어, 사용가능한 유기용매는 본 발명의 중합체, 가교제, 가교촉매 등을 잘 녹이는 것이면 어떤 것이든 무관하지만, 일반적으로 반도체 제조 공정에 사용하는 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다. 유기용매의 구체예로는, 사이클로펜탄온, 사이클로헥사논, 2-헵타논, 3-헵탄온, 4-헵탄온, 에틸 락테이트, 감마-부티로락톤, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소프로필케톤, 메틸부틸케톤, 메틸 2-히드록시프로피온네이트, 에틸 2-히드록시프로피온네이트, 3-메톡시부탄올, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 락트산에틸, 피루브산에틸, 아세트산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 아세트산 tert-부틸, 프로피온산 tert-부틸, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노 tert-부틸에테르 아세테이트, 디메틸술폭사이드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸아세트아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, N-메틸피롤리돈 등을 들 수 있는데, 이것들로 특별히 한정되지 않는다. 이들 용매는 1종 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 유기용매 중에서, 사이클로헥사논, 2-헵탄논, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 감마-부티로락톤, 에틸 락테이트, 디메틸술폭사이드, N,N-디메틸아세트아마이드, N-메틸피롤리돈 및 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.In one embodiment, the organic solvent that can be used is any matter as long as it dissolves the polymer, crosslinking agent, and crosslinking catalyst of the present invention, but it is generally preferable to use an organic solvent used in the semiconductor manufacturing process. Specific examples of the organic solvent include cyclopentanone, cyclohexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, Methyl isopropyl ketone, methyl butyl ketone, methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, Diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxy Ethyl cypropionate, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol mono tert-butyl ether acetate, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, And N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, and the like, but are not particularly limited to these. These solvents can be used alone or in combination of two or more. Among the organic solvents, cyclohexanone, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, gamma-butyrolactone, ethyl lactate, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylacetamide, N It is preferred to use -methylpyrrolidone and mixtures thereof.

상기 유기용매는 균일한 레지스트 하층막이 형성될 수 있도록 유기용매의 물성 즉, 휘발성, 점도 등에 따라 그 사용량을 적절히 조절할 수 있다.The amount of the organic solvent can be appropriately adjusted according to the physical properties of the organic solvent, that is, volatility, viscosity, and the like, so that a uniform resist underlayer film can be formed.

일 실시예에 있어, 레지스트 하층막 형성시, 코팅 균일성을 향상시키기 위해 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제로는, 예를 들어 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌 세틸에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일에테르 등의 폴리옥시에틸렌 알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐에테르 등의 폴리옥시에틸렌 알킬아릴에테르류, 폴리옥시에틸렌·폴리옥시프로필렌 블록코폴리머류, 솔비탄 모노라우레이트, 솔비탄 모노팔미테이트, 솔비탄 모노스테아레이트, 솔비탄 모노올레이트, 솔비탄 트리올레이트, 솔비탄 트리스테아레이트 등의 솔비탄 지방산 에스테르류, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레이트, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리스테아레이트 등의 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르류 등의 비이온계 계면활성제, EFTOP EF301, EFTOP EF303, EFTOPEF352(Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co., Ltd.제), MEGAFAC F171, MEGAFAC F173,MEGAFAC R-30, MEGAFAC R-30N, MEGAFAC R-40, MEGAFAC R-40-LM(DIC corporation제), FLUORAD FC430, FLUORADFC431(Sumitomo 3M Limited제), Asahi Guard AG710, SURFLON S-382, SURFLON SC101, SURFLON SC102, SURFLON SC103, SURFLON SC104, SURFLON SC105, SURFLON SC106(Asahi Glass Co., Ltd.제) 등의 불소계 계면활성제, 오가노실록산폴리머 KP341(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.제)등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 계면활성제를 사용할 경우, 상기 계면활성제의 함량은 양호한 레지스트 막질을 위해 전체 레지스트 하층막 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 1 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량부가 적절하나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, when forming a resist underlayer film, a surfactant may be further included to improve coating uniformity. Examples of the surfactant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene oleyl ether, and polyoxyethylene octylphenyl ether. , Polyoxyethylene alkylaryl ethers such as polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan mono Sorbitan fatty acid esters such as oleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, poly Oxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, etc. Nonionic surfactants, such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, EFTOP EF301, EFTOP EF303, EFTOPEF352 (Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co., Ltd.), MEGAFAC F171, MEGAFAC F173, MEGAFAC R-30, MEGAFAC R- 30N, MEGAFAC R-40, MEGAFAC R-40-LM (manufactured by DIC corporation), FLUORAD FC430, FLUORADFC431 (manufactured by Sumitomo 3M Limited), Asahi Guard AG710, SURFLON S-382, SURFLON SC101, SURFLON SC102, SURFLON SC103, SURFLON SC104 , SURFLON SC105, SURFLON SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), a fluorine-based surfactant, organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) It can be used, but is not limited thereto. In the case of using the surfactant, the content of the surfactant is 0.01 to 1 part by weight, preferably 0.01 to 0.5 part by weight, with respect to 100 parts by weight of the entire resist underlayer film composition for good resist film quality, but is not limited thereto. .

일 실시예에 따른 상기 레지스트 하층막 조성물은 통상의 스핀 코팅에 의해 막을 형성할 수 있는 막 형성(film-forming) 특성을 가진다.The resist underlayer film composition according to an embodiment has a film-forming property capable of forming a film by conventional spin coating.

일 실시예에 따른 상기 레지스트 하층막 조성물은 스핀 코팅으로 기판 위에 코팅한 후, 베이킹 과정을 통해 완전한 막을 형성할 수 있다. 상기 베이킹 과정은 일반적으로 200 내지 450 ℃에서 30 내지 180 초간 실시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위 내의 베이킹 과정을 거칠 경우 충분한 가교 반응으로 균일한 두께의 하층막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 하층막의 두께는 적절하게 선정되지만, 30 내지 20,000 ㎚, 특히 50 내지 15,000 ㎚로 하는 것이 바람직하다. 상기 코팅 공정, 하층막의 두께, 가열 온도 및 시간은 상기 범위로 한정되는 것이 아니라, 목적하고자 하는 바에 따라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있다.The resist underlayer film composition according to an embodiment may be coated on a substrate by spin coating, and then a complete film may be formed through a baking process. The baking process may be performed at 200 to 450 ° C. for 30 to 180 seconds, but is not limited thereto. When the baking process within the above range, a lower layer film of a uniform thickness can be formed by sufficient crosslinking reaction. In addition, although the thickness of the underlayer film is appropriately selected, it is preferable to be 30 to 20,000 nm, particularly 50 to 15,000 nm. The coating process, the thickness of the underlayer film, the heating temperature and time are not limited to the above range, and may be manufactured in various different forms depending on the purpose.

또한 본 발명은 상기 레지스트 하층막 조성물을 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 패턴 형성 방법은 상기 하층막 레지스트 조성물을 기판 상부에 도포 및 가열처리하여 레지스트 하층막을 형성하는 단계; 상기 레지스트 하층막을 노광하는 단계; 및 현상액을 이용하여 현상하는 단계;를 포함한다.In addition, the present invention provides a method of forming a pattern using the resist underlayer film composition, wherein the pattern forming method of the present invention comprises the steps of applying and heating the underlayer film resist composition on a substrate to form a resist underlayer film; Exposing the resist underlayer film; And developing using a developer.

본 발명의 패턴 형성방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.When explaining the pattern forming method of the present invention in detail as follows.

먼저 미리 준비된 기재 상에 상기 레지스트 조성물을 도포하는 단계로, 상기 기재는 특별히 한정되지는 않으나, 일례로, 실리콘 웨이퍼, 유리기판 및 플렉시블(flexible) 기판 등 중에서 임의적으로 선택할 수 있다. 본 발명의 패턴 형성 방법에서 레지스트 조성물을 도포하는 방법은 스핀 코팅법, 침지법, 스프레이법, 전사법, 흘림 도포, 롤 도포 등에서 임의적으로 선택할 수 있으나, 한정이 있는 것은 아니다.First, as a step of applying the resist composition on a previously prepared substrate, the substrate is not particularly limited, and for example, may be arbitrarily selected from a silicon wafer, a glass substrate, and a flexible substrate. The method of applying the resist composition in the pattern forming method of the present invention may be arbitrarily selected from spin coating, dipping, spraying, transfer, spill coating, roll coating, and the like, but is not limited.

다음으로, 상기 기판 상에 도포된 레지스트 조성물에 광을 조사하거나 또는 열을 가하여 레지스트 조성물의 용매를 증발시켜 레지스트막을 형성시킨다. 이때, 상기 레지스트막의 경화가 다소 진행될 수 있다.Next, the resist composition coated on the substrate is irradiated with light or heat is applied to evaporate the solvent of the resist composition to form a resist film. At this time, the curing of the resist film may proceed somewhat.

다음으로, 상기 형성된 레지스트막을 선택적으로 노광한다. 여기서, 선택적으로 노광한다는 의미는 원하는 레지스트 패턴을 형성하기 위해 노광하는 것을 의미하며, 일례로, 선택적으로 노광시 원하는 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 마스크가 사용될 수 있다. 노광시의 광원은 자외선인 I-선, 원자외선인 KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, F2 엑시머 레이저, X-선, 하전 입자선인 전자선 중에서 산발생제의 종류에 따라 임의로 선택될 수 있다. 노광 에는 필요에 따라 상기 노광된 포토레지스트막을 경화시킬 수도 있다.Next, the formed resist film is selectively exposed. Here, selectively exposing means exposing to form a desired resist pattern, and for example, a mask for forming a desired photoresist pattern when selectively exposing may be used. The light source at the time of exposure may be arbitrarily selected according to the type of the acid generator from among the ultraviolet ray I-ray, far ultraviolet ray KrF excimer laser, ArF excimer laser, F2 excimer laser, X-ray, and charged particle beam electron beam. For exposure, the exposed photoresist film may be cured as necessary.

다음으로, 상기 노광된 포토레지스트막을 현상액을 이용하여 현상하여 패턴이 형성한다. 현상액은 통상적으로 사용되는 것이라도 모두 가능하나, 일례로, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 메탄규산나트륨, 암모니아수, 에틸아민, n-프로필아민, 트리에틸아민, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 등이 단독으로 또는 2종 이상이 조합된 수용액을 사용할 수 있으며, 바람직하게, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 함유하는 수용액을 이용할 수 있다.Next, a pattern is formed by developing the exposed photoresist film using a developer. The developer may be any of those commonly used, but for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium methanesilicate, ammonia water, ethylamine, n-propylamine, triethylamine, tetramethylammonium hydroxide , Tetraethylammonium hydroxide or the like may be used alone or in combination of two or more kinds, preferably, an aqueous solution containing tetramethylammonium hydroxide can be used.

이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples and comparative examples. The following examples are intended to illustrate the invention, but the invention is not limited by the following examples.

[물성측정방법][Method of measuring properties]

1) 중량 평균 분자량(Mw)1) Weight average molecular weight (Mw)

GPC컬럼: TSKgel SuperMultipore Hz-N(Tosoh Corporation)GPC column: TSKgel SuperMultipore Hz-N (Tosoh Corporation)

컬럼온도: 40℃Column temperature: 40 ℃

용매: 테트라하이드로퓨란(THF)Solvent: Tetrahydrofuran (THF)

유량: 1㎖/minFlow rate: 1 ml / min

표준시료: 폴리스티렌(Tosoh Corporation)Standard sample: Polystyrene (Tosoh Corporation)

2) 가교 정도2) degree of crosslinking

제조된 하층막의 가교능을 확인하기 위해서, 상기 가열 공정 진행 후, 하층막 두께를 측정하고, 하층막이 형성된 웨이퍼를 에틸락테이트 용액에 1분간 담근 후, 에틸락테이트를 완전히 제거하기 위해 증류수를 이용하여 세척하고, 100℃의 핫플레이트에서 10초간 베이크한 후 다시 하층막의 두께를 측정하여, 하층막 용해도를 확인하였다.In order to confirm the crosslinking ability of the prepared lower layer film, after the heating process was performed, the thickness of the lower layer film was measured, and the wafer on which the lower layer film was formed was immersed in an ethyl lactate solution for 1 minute, and distilled water was used to completely remove ethyl lactate. And washed for 10 seconds on a hot plate at 100 ° C., and again measured the thickness of the lower layer film to confirm the solubility of the lower layer film.

3) 표면 균일도/크랙 유무3) Surface uniformity / cracking

하층막 조성물의 용액을 스핀코터에 의해, SiO2 웨이퍼 기판 상에 막두께 300㎚가 되도록 도포하고, 핫플레이트 상에서 400℃ 1분간 소성하여 하층막을 형성하였다. 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 하층막 조성물이 도포된 SiO2 웨이퍼 기판의 단면형상을 관찰하고, 하층막에 의한 패턴에 대한 표면 균일도를 평가하였다.The solution of the lower layer film composition was applied on a SiO 2 wafer substrate with a spin coater to a thickness of 300 nm, and fired on a hot plate at 400 ° C. for 1 minute to form a lower layer film. Using a scanning electron microscope (SEM), the cross-sectional shape of the SiO 2 wafer substrate on which the underlayer film composition was applied was observed, and surface uniformity of the pattern by the underlayer film was evaluated.

4) 크랙 유무(갭필 특성)4) Presence or absence of crack (gap fill property)

패턴의 단면을 FE-SEM(전계방사형 전자현미경)을 이용하여 관찰하여 보이드(void) 유무를 판별하였다.The cross section of the pattern was observed using an FE-SEM (electrospinning electron microscope) to determine the presence or absence of voids.

5) 흄 발생5) fume generation

하층막 형성 조성물을 각각 스핀코터를 이용하여 실리콘 웨이퍼상에 도포하였다. 도포된 웨이퍼를 핫플레이트 상에서 400℃로 1분간 베이크하고, 하층막을 형성하였다. 이들 하층막을 실리콘 웨이퍼로부터 깎아내어, 분말체를 얻었다. 얻어진 분말체의 400℃에서의 열중량 현상을 TG/DTA(BRUKER사제 TG-DTA2010SR)로 측정하였다. Each of the lower layer film forming compositions was applied onto a silicon wafer using a spin coater. The coated wafer was baked on a hot plate at 400 ° C. for 1 minute to form a lower layer film. These lower layer films were scraped off from the silicon wafer to obtain a powder. The thermogravimetric phenomenon at 400 ° C of the obtained powder was measured by TG / DTA (TG-DTA2010SR manufactured by BRUKER).

6) 에칭 내성6) Etch resistance

직경 8인치의 실리콘 웨이퍼 상에 실시예 및 비교예의 각 하층막 형성용 조성물을 스핀 코팅한 후, 산소 농도 20용량%의 핫플레이트 내에서 180℃로 60초간 가열하고, 계속해서 400℃로 60초간 가열하여 막 두께 0.3㎛의 하층막을 형성하고, 상기 하층막을 에칭 장치 "EXAM"(신코세이키사제)을 사용하여, CF4/Ar/O2(CF4:40㎖/min, Ar:20㎖/min, O2:5㎖/min; 압력:20Pa; RF 파워:200W; 처리 시간:40초; 온도:15℃)로 에칭 처리했다. 그리고 에칭 처리 전후의 막 두께를 측정하여 에칭 속도(nm/분)를 산출하고, 하기의 기준으로 에칭 내성을 평가했다.After spin-coating the composition for forming each of the lower layer films of Examples and Comparative Examples on a silicon wafer having an diameter of 8 inches, heating was performed at 180 ° C for 60 seconds in a hot plate having an oxygen concentration of 20% by volume, and then continued at 400 ° C for 60 seconds. Heating to form a lower layer film having a film thickness of 0.3 µm, and the lower layer film was CF 4 / Ar / O 2 (CF 4 : 40 mL / min, Ar: 20 mL) using an etching apparatus “EXAM” (manufactured by Shinko Seiki). / min, O 2 : 5 ml / min; pressure: 20 Pa; RF power: 200 W; treatment time: 40 seconds; temperature: 15 ° C) was etched. Then, the film thickness before and after the etching treatment was measured to calculate the etching rate (nm / min), and the etching resistance was evaluated based on the following criteria.

"◎": 에칭 속도가 130nm/분 미만인 경우"◎": When the etching rate is less than 130nm / min

"○": 에칭 속도가 130nm/분 이상이고 150nm/분 미만인 경우"○": When the etching rate is 130 nm / min or more and less than 150 nm / min

"△": 에칭 속도가 150 내지 200nm/분인 경우"△": when the etching rate is 150 to 200nm / min

"×": 에칭 속도가 200nm/분 초과하는 경우"×": When the etching rate exceeds 200 nm / min

[실시예 1] 중합체 A의 제조[Example 1] Preparation of polymer A

Figure 112019103263740-pat00036
Figure 112019103263740-pat00036

플라스크에 비스(3-인돌릴)나프틸메탄 37.2 g (0.1 mol)과 벤즈알데하이드 11.7 g (0.11 mol) 및 p-톨루엔술폰산 0.5 g (0.003 mol)을 투입하고, 용매인 o-디클로로벤젠 100 g과 톨루엔 50 g을 첨가한 후 반응물 온도를 130℃까지 승온하여 교반시켰다. 승온 4시간 후부터 반응물을 GPC로 측정하여 폴리스타이렌 환산 중량평균분자량이 3,500에 도달하면 반응온도를 상온으로 냉각시켰다. 반응 혼합물을 피리딘으로 중화한 후 증류수로 세척하였다. 유기층을 분리하여 과량의 n-헵탄에 침전시켰다. 고형분을 여과한 후 건조하여 중합체 A를 28g 얻었다.The flask was charged with 37.2 g (0.1 mol) of bis (3-indolyl) naphthylmethane, 11.7 g (0.11 mol) of benzaldehyde, and 0.5 g (0.003 mol) of p-toluenesulfonic acid, and 100 g of o-dichlorobenzene as a solvent. After adding 50 g of toluene, the reaction temperature was raised to 130 ° C. and stirred. After 4 hours of heating, the reaction was measured by GPC, and when the weight average molecular weight in terms of polystyrene reached 3,500, the reaction temperature was cooled to room temperature. The reaction mixture was neutralized with pyridine and then washed with distilled water. The organic layer was separated and precipitated in excess n-heptane. The solid was filtered and dried to obtain 28 g of Polymer A.

[실시예 2] 중합체 B의 제조[Example 2] Preparation of polymer B

Figure 112019103263740-pat00037
Figure 112019103263740-pat00037

상기 실시예 1의 벤즈알데하이드 11.7 g (0.11 mol) 대신에 나프틸알데하이드 17.2 g (0.11 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반응시켜 중합체 B를 26g 얻었다.26 g of polymer B was obtained by reacting in the same manner as in Example 1, except that 17.2 g (0.11 mol) of naphthylaldehyde was used instead of 11.7 g (0.11 mol) of benzaldehyde of Example 1.

[실시예 3] 중합체 C의 제조[Example 3] Preparation of polymer C

Figure 112019103263740-pat00038
Figure 112019103263740-pat00038

상기 실시예 1의 벤즈알데하이드 11.7 g (0.11 mol) 대신에 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠 18.3 g (0.11 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반응시켜 중합체 C를 26g 얻었다.Polymer C was reacted in the same manner as in Example 1, except that 18.3 g (0.11 mol) of 1,4-bis (methoxymethyl) benzene was used instead of 11.7 g (0.11 mol) of benzaldehyde of Example 1 above. 26g was obtained.

[실시예 4] 중합체 D의 제조[Example 4] Preparation of polymer D

Figure 112019103263740-pat00039
Figure 112019103263740-pat00039

상기 실시예 1의 비스(3-인돌릴)나프틸메탄 37.2 g (0.1 mol) 대신에 비스(3-카바졸릴)나프틸메탄 47.2 g (0.11 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반응시켜 중합체 D를 41g 얻었다.Example 1 except that bis (3-carbazolyl) naphthylmethane 47.2 g (0.11 mol) was used instead of 37.2 g (0.1 mol) of bis (3-indolyl) naphthylmethane of Example 1. Reaction was conducted in the same manner to obtain 41 g of Polymer D.

[비교예 1] 중합체 E의 제조[Comparative Example 1] Preparation of polymer E

Figure 112019103263740-pat00040
Figure 112019103263740-pat00040

상기 실시예 2의 비스(3-인돌릴)나프틸메탄 37.2 g (0.1 mol) 대신에 비스(하이드록시페닐)플루오렌 35 g (0.1 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 반응시켜 중합체 E를 45g 얻었다.The same method as in Example 2 except that 35 g (0.1 mol) of bis (hydroxyphenyl) fluorene was used instead of 37.2 g (0.1 mol) of bis (3-indolyl) naphthylmethane of Example 2 above. It reacted with and obtained 45g of polymer E.

[실시예 5 내지 8 및 비교예 2][Examples 5 to 8 and Comparative Example 2]

하기 표 1의 조성대로 하층막 조성물을 제조하였다. 레진은 상기 실시예 1 내지 4에서 제조한 중합체 A 내지 D를 선택하여 사용하였고, 가교제로는 1,3,4,6-테트라키스(메톡시메틸)글리코루릴을 사용하였고, 가교촉매로는 피리디늄 톨루엔술폰네이트를 사용하였고, 용매로는 사이클로헥산논을 사용하였다. 용매 90.5g에 표 1의 성분 및 함량대로, 레진, 가교제 및 가교촉매를 녹인 후, 0.05 ㎛ 필터를 이용하여 입자성 불순물을 완전히 제거하였다.A lower layer film composition was prepared according to the composition of Table 1 below. Resin was used to select the polymers A to D prepared in Examples 1 to 4, 1,3,4,6-tetrakis (methoxymethyl) glycoluril was used as a crosslinking agent, and pyrilysis was used as a crosslinking catalyst. Dinium toluene sulfonate was used, and cyclohexanone was used as a solvent. After dissolving the resin, the crosslinking agent, and the crosslinking catalyst in 90.5 g of the components and contents in Table 1, particulate impurities were completely removed using a 0.05 μm filter.

레진으로 인한 효과의 차이를 알아보기 위하여 상기 비교예 1에서 제조한 중합체 E를 사용하였다. 실시예 및 비교예의 조성을 하기 표 1에 요약하였다.Polymer E prepared in Comparative Example 1 was used to examine the difference in effect due to the resin. The compositions of Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1 below.

레진Resin 가교제Crosslinker 가교
촉매
Bridge
catalyst
종류Kinds 사용량usage 실시예 5Example 5

Figure 112019103263740-pat00041

(중합체 A)
Figure 112019103263740-pat00041

(Polymer A) 9 g9 g 0.45g0.45 g 0.045g0.045 g 실시예 6Example 6
Figure 112019103263740-pat00042

(중합체 B)
Figure 112019103263740-pat00042

(Polymer B)
9 g9 g 0.45g0.45 g 0.045g0.045 g
실시예 7Example 7
Figure 112019103263740-pat00043

(중합체 C)
Figure 112019103263740-pat00043

(Polymer C)
9 g9 g 0.45g0.45 g 0.045g0.045 g
실시예 8Example 8
Figure 112019103263740-pat00044

(중합체 D)
Figure 112019103263740-pat00044

(Polymer D)
9 g9 g 0.45g0.45 g 0.045g0.045 g
비교예 2Comparative Example 2
Figure 112019103263740-pat00045

(중합체 E)
Figure 112019103263740-pat00045

(Polymer E)
9 g9 g 0.45g0.45 g 0.045g0.045 g

[물성 평가][Physical property evaluation]

상기 실시예 및 비교예의 조성물을 웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후, 400℃에서 60초간 베이킹한 후, 표면을 육안 또는 SEM(Scanning Electron Microscope) 등을 이용하여 관찰하였다. 표면 관찰을 통해, 가교 정도, 표면 균일도, 크랙 유무, 패턴 거칠기, 흄 발생(400℃) 및 에칭 내성에 대해, ◎: 매우 우수, ○: 우수, △: 중간, ×: 좋지 않음으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.After spin-coating the compositions of Examples and Comparative Examples on a wafer, baking at 400 ° C. for 60 seconds, the surface was observed using a naked eye or a scanning electron microscope (SEM). Through surface observation, the degree of crosslinking, surface uniformity, cracks, pattern roughness, fume generation (400 ° C) and etching resistance were evaluated as ◎: very good, ○: good, △: medium, ×: not good, The results are shown in Table 2 below.

가교
정도
Bridge
Degree
표면
균일도
surface
Uniformity
크랙
유무
crack
The presence or absence
흄 발생
(400℃)
Fume generation
(400 ℃)
에칭내성Etch resistance
실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 비교예 2Comparative Example 2 ΔΔ

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예는 가교정도, 표면 균일도, 에칭내성, 흄(fume) 발생 정도 및 크랙 유무를 확인하였을 때, 비교예에 비해 우수한 특성을 가지는 것을 확인하였다.As shown in Table 2, when confirming the crosslinking degree, surface uniformity, etching resistance, fume generation degree, and presence or absence of cracks, Examples of the present invention were confirmed to have superior properties compared to Comparative Examples.

특히, 본 발명의 실시예 5 내지 8은 종래 공지된 레진을 사용한 비교예 2에 비해 에칭내성이 현저하게 우수한 특성을 보였다.Particularly, Examples 5 to 8 of the present invention exhibited significantly superior etching resistance compared to Comparative Example 2 using a conventionally known resin.

본 발명은 레진으로 방향족 고리가 치환된 메틸렌을 통해 두 개의 인돌 또는 카바졸 모이어티를 연결시킨 특정 구조의 중합체를 사용함으로써, 플루오렌으로 두 개의 방향족 고리인 벤젠 고리를 연결시킨 중합체 E를 사용한 비교예 2에 비해 현저하게 향성된 에칭내성을 가짐을 확인하였으며, 이로부터 에칭내성은 레진의 모핵 구조로터 영향을 받음을 알 수 있었다.The present invention uses a polymer having a specific structure in which two indole or carbazole moieties are linked through methylene substituted by an aromatic ring with a resin, and thus, a polymer E in which two aromatic rings, benzene rings, are linked by fluorene. Compared to Example 2, it was confirmed that it has a markedly etched etching resistance, from which it can be seen that the etching resistance is affected by the structure of the parent nucleus of the resin.

즉, 특정 구조의 중합체를 레진으로 포함하는 본 발명의 레지스트 하층막 조성물은 탁월한 에칭 내성과 함께 가교정도 및 표면 균일도가 뛰어나다는 장점이 있고, 내열성이 우수하여 흄 발생 및 크랙 형성을 방지할 수 있음을 확인하였다.That is, the resist underlayer film composition of the present invention comprising a polymer of a specific structure as a resin has an advantage of excellent crosslinking degree and surface uniformity with excellent etching resistance and excellent heat resistance, thereby preventing fume generation and crack formation. Was confirmed.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 신규한 중합체 및 이를 포함하는 레지스트 하층막 형성용 조성물이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, in the present invention, a novel polymer and a composition for forming a resist underlayer film including the same have been described through specific matters and limited examples, but this is provided only to help a more comprehensive understanding of the present invention. It is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and should not be determined, and all claims that are equivalent or equivalent to the scope of the claims as well as the claims described below belong to the scope of the spirit of the invention. .

Claims (9)

삭제delete 하기 화학식 2의 반복단위를 포함하는 중합체:
[화학식 2]
Figure 112020010075212-pat00051

상기 화학식 2에서,
R1는 C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 NR이고;
R는 수소, 알릴, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이고;
R3a 및 R3b는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, C1-C20알킬 또는 C6-C20아릴이고;
W는
Figure 112020010075212-pat00059
또는
Figure 112020010075212-pat00060
이고;
Ar1는 C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
L1은 C6-C20아릴렌 또는 C3-C20헤테로아릴렌이다.
Polymer comprising a repeating unit of the formula (2):
[Formula 2]
Figure 112020010075212-pat00051

In Chemical Formula 2,
R 1 is C 6 -C 20 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl;
X 1 and X 2 are each independently O or NR;
R is hydrogen, allyl, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl;
R 3a and R 3b are each independently hydrogen, hydroxy, C 1 -C 20 alkyl or C 6 -C 20 aryl;
W is
Figure 112020010075212-pat00059
or
Figure 112020010075212-pat00060
ego;
Ar 1 is C 6 -C 20 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl;
L 1 is C 6 -C 20 arylene or C 3 -C 20 heteroarylene.
제 2항에 있어서,
상기 중합체는 하기 구조로부터 선택되는 반복단위를 포함하는 것인, 중합체:
Figure 112020010075212-pat00061

상기에서, R1는 C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고;
R3a 및 R3b는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, C1-C10알킬 또는 C6-C12아릴이고;
R6a 및 R6b는 각각 독립적으로 수소, 알릴, C1-C10알킬 또는 C6-C12아릴이고;
Ar1는 C6-C12아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
L1은 C6-C12아릴렌 또는 C3-C12헤테로아릴렌이다.
According to claim 2,
The polymer comprising a repeating unit selected from the following structure:
Figure 112020010075212-pat00061

In the above, R 1 is C 6 -C 12 aryl or C 3 -C 12 heteroaryl;
R 3a and R 3b are each independently hydrogen, hydroxy, C 1 -C 10 alkyl or C 6 -C 12 aryl;
R 6a and R 6b are each independently hydrogen, allyl, C 1 -C 10 alkyl or C 6 -C 12 aryl;
Ar 1 is C 6 -C 12 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl;
L 1 is C 6 -C 12 arylene or C 3 -C 12 heteroarylene.
제 2항에 있어서,
상기 중합체의 중량평균 분자량은 1,000 g/mol 이상인, 중합체.
According to claim 2,
The polymer has a weight average molecular weight of 1,000 g / mol or more.
제2항 내지 제4항에서 선택되는 어느 한 항의 중합체를 포함하는 레지스트 하층막 조성물.A resist underlayer film composition comprising the polymer of any one of claims 2 to 4. 제 5항에 있어서,
상기 중합체는 전체 레지스트 하층막 조성물에 대하여 0.5 내지 50 중량%로 포함되는 것인, 레지스트 하층막 조성물.
The method of claim 5,
The polymer is contained in 0.5 to 50% by weight relative to the total resist underlayer composition, resist underlayer composition.
제 5항에 있어서,
가교제, 가교촉매, 유기용매 및 계면활성제로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상을 더 포함하는 것인, 레지스트 하층막 조성물.
The method of claim 5,
A resist underlayer film composition further comprising one or more selected from crosslinking agents, crosslinking catalysts, organic solvents, and surfactants.
제 7항에 있어서,
상기 가교제는 하기 화학식 A 내지 C로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 것인, 레지스트 하층막 조성물.
[화학식 A]
Figure 112020010075212-pat00054

[화학식 B]
Figure 112020010075212-pat00055

[화학식 C]
Figure 112020010075212-pat00056

상기 화학식 A 내지 C에서,
Ra1 내지 Ra4 및 Rb1 내지 Rb6은 각각 독립적으로 수소, 메틸 또는 부틸이고;
Rd1 내지 Rd3는 각각 독립적으로 수소, C1-C20알킬 또는
Figure 112020010075212-pat00057
이고;
Rc1 내지 Rc3 및 Re1 내지 Re3는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이다.
The method of claim 7,
The crosslinking agent is selected from compounds represented by the following formulas A to C, resist underlayer film composition.
[Formula A]
Figure 112020010075212-pat00054

[Formula B]
Figure 112020010075212-pat00055

[Formula C]
Figure 112020010075212-pat00056

In the above formulas A to C,
R a1 to R a4 and R b1 to R b6 are each independently hydrogen, methyl or butyl;
R d1 to R d3 are each independently hydrogen, C 1 -C 20 alkyl, or
Figure 112020010075212-pat00057
ego;
R c1 to R c3 and R e1 to R e3 are each independently hydrogen or methyl.
제 7항에 있어서,
상기 가교촉매는 하기 화학식 D로 표시되는 화합물인, 레지스트 하층막 조성물.
[화학식 D]
Figure 112020500966271-pat00058

상기 화학식 D에서,
R'은 H, C1-C20알킬, C3-C20사이클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이거나, 탄화수소기를 포함하는 오늄 이온이고;
상기 R'의 사이클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 C1-C20알킬, 할로겐, 시아노, 하이드록시, C3-C20사이클로알킬, C1-C20알콕시, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴 및 C3-C20헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있다.
The method of claim 7,
The crosslinking catalyst is a compound represented by the following formula (D), a resist underlayer film composition.
[Formula D]
Figure 112020500966271-pat00058

In the above formula D,
R 'is H, C 1 -C 20 alkyl, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 6 -C 20 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl, or an onium ion containing a hydrocarbon group;
The cycloalkyl, aryl or heteroaryl of R 'is C 1 -C 20 alkyl, halogen, cyano, hydroxy, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 1 -C 20 alkoxy, C 6 -C 20 aryloxy, C 6 -C 20 aryl and C 3 -C 20 heteroaryl may be further substituted with one or more selected from the group consisting of.
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