KR102134268B1 - Monomer, polymer, organic layer composition, and method of forming patterns - Google Patents

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Abstract

하기 화학식 1로 표현되는 모노머, 상기 모노머의 중축합 반응에 의해 형성되는 중합체, 상기 모노머 및/또는 중합체를 포함하는 유기막 조성물, 그리고 상기 유기막 조성물을 사용하는 패턴형성방법에 관한 것이다.
[화학식 1]

Figure 112017110926764-pat00025

상기 화학식 1에서,
A 및 A´은 각각 독립적으로 하기 화학식 2로 표현되는 기이고,
B는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 방향족 고리이다:
[화학식 2]
Figure 112017110926764-pat00026

상기 화학식 2에서, Ar, Z1, Z2, X 및 X´의 정의는 명세서 내 기재한 바와 같다.It relates to a monomer represented by the following formula (1), a polymer formed by the polycondensation reaction of the monomer, an organic film composition comprising the monomer and/or polymer, and a pattern forming method using the organic film composition.
[Formula 1]
Figure 112017110926764-pat00025

In Chemical Formula 1,
A and A'are each independently a group represented by the following formula (2),
B is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring:
[Formula 2]
Figure 112017110926764-pat00026

In Formula 2, Ar, Z 1 , Z 2 , X and X'are as defined in the specification.

Description

모노머, 중합체, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법{MONOMER, POLYMER, ORGANIC LAYER COMPOSITION, AND METHOD OF FORMING PATTERNS}Monomer, polymer, organic film composition and pattern formation method {MONOMER, POLYMER, ORGANIC LAYER COMPOSITION, AND METHOD OF FORMING PATTERNS}

신규한 모노머 및 중합체, 상기 모노머 및/또는 중합체를 포함하는 유기막 조성물, 그리고 상기 유기막 조성물을 사용하는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel monomer and polymer, an organic film composition comprising the monomer and/or polymer, and a pattern forming method using the organic film composition.

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리쏘그래픽 기법이 필수적이다.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. Effective lithographic techniques are essential to realize these ultra-fine technologies.

전형적인 리쏘그래픽 기법은 반도체 기판 위에 재료 층을 형성하고 그 위에 포토레지스트 층을 코팅하고 노광 및 현상을 하여 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 재료 층을 식각하는 과정을 포함한다.A typical lithographic technique 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. do.

근래, 형성하고자 하는 패턴의 크기가 감소함에 따라 상술한 전형적인 리쏘그래픽 기법만으로는 양호한 프로파일을 가진 미세 패턴을 형성하기 어렵다. 이에 따라 식각하고자 하는 재료 층과 포토레지스트 층 사이에 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 유기막을 형성하여 미세 패턴을 형성할 수 있다. 하드마스크 층은 선택적 식각 과정을 통하여 포토레지스트의 미세 패턴을 재료 층으로 전사해주는 중간막으로서 역할을 한다. Recently, as the size of a pattern to be formed decreases, it is difficult to form a fine pattern having a good profile using only the typical lithographic technique described above. Accordingly, an organic layer called a hardmask layer may be formed between the material layer to be etched and the photoresist layer to form a fine pattern. The hard mask layer serves as an interlayer that transfers a fine pattern of photoresist to a material layer through a selective etching process.

최근 반도체 공정에서는 칩의 2차원적 크기의 감소에 발맞춰 3차원 적층 구조의 개발이 진행되고 있는 추세이다. 이러한 추세에 따라 리쏘그래피의 패턴 형성 선폭이 더욱 작아질 필요가 있다.Recently, in the semiconductor process, development of a 3D stacked structure has been in progress in keeping with the reduction in 2D size of chips. According to this trend, the line width of pattern formation in lithography needs to be made smaller.

일 구현예는 용해도를 확보하면서도 내식각성이 우수한 신규한 모노머를 제공한다.One embodiment provides a novel monomer having excellent corrosion resistance while ensuring solubility.

다른 구현예는 상기 모노머의 중축합 반응에 의해 형성되는 중합체를 제공한다.Another embodiment provides a polymer formed by the polycondensation reaction of the monomer.

또 다른 구현예는 스핀-코팅 방법으로 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴에서 높은 종횡비(aspect ratio)를 구현할 수 있는 유기막 조성물을 제공한다. Another embodiment provides an organic film composition capable of realizing a high aspect ratio in a pattern of several to several tens of nanometers by spin-coating.

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

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 모노머를 제공한다.According to one embodiment, a monomer represented by Chemical Formula 1 is provided.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017110926764-pat00001
Figure 112017110926764-pat00001

상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,

A 및 A´는 각각 독립적으로 하기 화학식 2로 표현되는 기이고,A and A'are each independently a group represented by the following formula (2),

B는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 방향족 고리이다:B is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring:

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112017110926764-pat00002
Figure 112017110926764-pat00002

상기 화학식 2에서,In Chemical Formula 2,

Ar은 C6 내지 C30의 방향족 고리이고,Ar is an aromatic ring of C6 to C30,

X 및 X´은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 하이드록실기, 알콕시기, 아민기, 티올기, 카복실산기, 니트릴기, 알케닐기, 알키닐기, 아자이드기, 또는 이들의 조합이고,X and X'are each independently a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amine group, a thiol group, a carboxylic acid group, a nitrile group, an alkenyl group, an alkynyl group, an azide group, or a combination thereof,

Z1은 N이고,Z 1 is N,

Z2는 O, S, 또는 NRa이고, 여기서 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,Z 2 is O, S, or NR a , where R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,

*는 연결지점이다. * Is the connection point.

상기 화학식 2에서 Ar은 페난트렌, 피렌, 퍼릴렌, 벤조퍼릴렌, 또는 코로넨일 수 있다.Ar in Formula 2 may be phenanthrene, pyrene, perylene, benzoperylene, or coronene.

상기 화학식 1에서 B는 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 모이어티들 중 어느 하나일 수 있다.In Formula 1, B may be any one of the substituted or unsubstituted moieties listed in Group 1 below.

[그룹 1][Group 1]

Figure 112017110926764-pat00003
Figure 112017110926764-pat00003

상기 그룹 1에서, “

Figure 112017110926764-pat00004
”는 연결 지점이다.In group 1 above, “
Figure 112017110926764-pat00004
”Is the connection point.

상기 모노머의 분자량은 500 내지 1,500일 수 있다.The molecular weight of the monomer may be 500 to 1,500.

다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표현되는 모노머의 중축합 반응에 의해 형성되는 중합체를 제공한다.According to another embodiment, a polymer formed by a polycondensation reaction of the monomer represented by Chemical Formula 1 is provided.

상기 중합체는 상기 화학식 2의 X 및 X´작용기가 상기 중축합 반응의 반응 사이트가 되어 형성될 수 있다.The polymer may be formed by the X and X′ functional groups of Chemical Formula 2 as reaction sites for the polycondensation reaction.

상기 중합체는 망상 구조를 가질 수 있다.The polymer may have a network structure.

상기 중합체의 중량평균분자량이 1,000 내지 200,000일 수 있다. The polymer may have a weight average molecular weight of 1,000 to 200,000.

다른 구현예에 따르면, 상술한 모노머 및/또는 중합체, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.According to another embodiment, an organic film composition comprising the above-described monomer and/or polymer and a solvent is provided.

또 다른 구현예에 따르면, 기판 위에 재료 층을 형성하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 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 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.According to another embodiment, forming a material layer on a substrate, applying the above-described organic film composition on the material layer, heat-treating the organic film composition to form a hardmask layer, over the hardmask layer Forming a silicon-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, and using the photoresist pattern, the silicon-containing thin film layer and A method of forming a pattern comprising selectively removing the hardmask layer, 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 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a bottom anti-reflection layer (BARC) prior to forming the photoresist layer.

본 발명에 따른 모노머와 중합체는 내식각성이 우수하다. 상기 모노머 및/또는 중합체를 유기막 재료로 사용할 경우 막 밀도가 우수한 막을 형성할 수 있다. 상기 유기막 재료를 레지스트 하층막에 적용할 경우 높은 종횡비를 가지는 미세 패턴을 구현할 수 있다.The monomer and polymer according to the present invention are excellent in corrosion resistance. When the monomer and/or polymer is used as an organic film material, a film having excellent film density can be formed. When the organic film material is applied to the resist underlayer film, a fine pattern having a high aspect ratio can be realized.

도 1은 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a pattern forming method according to an embodiment.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art 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.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 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, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amidino group, Hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or salt thereof, sulfonic acid group or salt thereof, phosphoric acid or salt thereof, C1 to C30 alkyl group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 alky Neil group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalkenyl group, C6 to C15 It means substituted with a substituent selected from a cycloalkynyl group, a C3 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.In addition, unless otherwise defined in the present specification,'hetero' means one or three hetero atoms selected from N, O, S, and P.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '*'는 화합물 또는 화합물 부분(moiety)의 연결 지점을 가리킨다.In addition, unless otherwise specified in the present specification,'*' refers to a point of connection of a compound or a compound moiety.

이하 일 구현예에 따른 모노머를 설명한다.Hereinafter, a monomer according to one embodiment is described.

일 구현예에 따른 모노머는 하기 화학식 1로 표현된다.The monomer according to one embodiment is represented by the following Chemical Formula 1.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017110926764-pat00005
Figure 112017110926764-pat00005

상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,

A 및 A´는 각각 독립적으로 하기 화학식 2로 표현되는 기이고,A and A'are each independently a group represented by the following formula (2),

B는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 방향족 고리이다:B is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring:

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112017110926764-pat00006
Figure 112017110926764-pat00006

상기 화학식 2에서,In Chemical Formula 2,

Ar은 C6 내지 C30의 방향족 고리이고,Ar is an aromatic ring of C6 to C30,

X 및 X´은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 하이드록실기, 알콕시기, 아민기, 티올기, 카복실산기, 니트릴기, 알케닐기, 알키닐기, 아자이드기, 또는 이들의 조합이고,X and X'are each independently a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amine group, a thiol group, a carboxylic acid group, a nitrile group, an alkenyl group, an alkynyl group, an azide group, or a combination thereof,

Z1은 N이고,Z 1 is N,

Z2는 O, S, 또는 NRa이고, 여기서 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,Z 2 is O, S, or NR a , where R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,

*는 연결지점이다.* Is the connection point.

상기 모노머는 코어에 방향족 고리기가 위치하고, 코어의 양 측에 상기 화학식 2로 표현되는 기가 치환되어 있는 구조를 가진다. 상기 모노머는 코어 및 양 측의 치환부에 모두 방향족 고리를 포함함으로써 기본적으로 내식각성을 확보할 수 있다.The monomer has a structure in which an aromatic ring group is located on the core, and groups represented by Formula 2 are substituted on both sides of the core. The monomer can essentially secure corrosion resistance by including an aromatic ring on both the core and the substitution parts on both sides.

상기 화학식 2로 표현되는 양측의 치환부는 각각 헤테로 5각 고리와 Ar로 표현되는 방향족 고리기가 융합된 구조를 가진다.Substituents on both sides represented by Chemical Formula 2 each have a structure in which a heteropentagonal ring and an aromatic ring group represented by Ar are fused.

상기 화학식 2에서 Ar 부분은 X 및 X´으로 치환되어 있는데, X 및 X´은 중-축합 반응을 수행할 수 있는 작용기로서, 할로겐 원자, 하이드록실기, 알콕시기, 아민기, 티올기, 카복실산기, 니트릴기, 알케닐기, 알키닐기, 아자이드기, 또는 이들 중에서 선택된다. Ar portion in Formula 2 is substituted with X and X', X and X'are functional groups capable of performing a poly-condensation reaction, halogen atom, hydroxyl group, alkoxy group, amine group, thiol group, carboxylic acid Group, nitrile group, alkenyl group, alkynyl group, azide group, or any one of them.

상기 X 및 X´은 서로 같아도 되고 달라도 된다. 일 예로 상기 X 및 X´은 예컨대 동종 또는 이종의 할로겐 원자일 수 있고, 다른 일 예로 상기 X 및 X´은 동종의 할로겐 원자일 수 있고, 예컨대 2개의 브롬 원자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.X and X'may be the same or different from each other. For example, X and X'may be, for example, a halogen atom of the same kind or heterogeneity, and in another example, X and X'may be a halogen atom of the same kind, for example, two bromine atoms, but are not limited thereto. .

상기 화학식 2에서 Ar은 예컨대 상술한 상기 X 및 X´에 의해 치환된 페난트렌, 피렌, 퍼릴렌, 벤조퍼릴렌, 또는 코로넨 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Ar in Formula 2 may be, for example, phenanthrene, pyrene, perylene, benzoperylene, or coronene substituted by X and X′ described above, but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 화학식 1에서 B는 하기 그룹 1에 나열된 모이어티들 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, in Chemical Formula 1, B may be any one of the moieties listed in Group 1 below, but is not limited thereto.

[그룹 1][Group 1]

Figure 112017110926764-pat00007
Figure 112017110926764-pat00007

상기 그룹 1에서, “

Figure 112017110926764-pat00008
”는 연결 지점이다.In group 1 above, “
Figure 112017110926764-pat00008
”Is the connection point.

상기 그룹 1에서, 각 고리기 내의 수소는 각각 독립적으로 히드록시기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합으로 치환된 것이거나, 또는 비치환된 것일 수 있다.In group 1, hydrogen in each ring group is each independently a hydroxy group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group , Substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or combinations thereof It may be substituted with, or may be unsubstituted.

다른 구현예에 따르면, 상술한 모노머의 중-축합 반응에 의해 형성되는 중합체를 제공한다. According to another embodiment, there is provided a polymer formed by the poly-condensation reaction of the aforementioned monomer.

상기 모노머에 대해 열처리할 경우 복수의 모노머 간의 중-축합 반응이 일어남으로써 망상 구조를 가지는 중합체를 형성할 수 있으며, 상기 화학식 2에서 X 및 X´이 중축합 반응의 반응 사이트가 되어 중-축합 반응이 일어날 수 있다.When heat-treating the monomer, a polycondensation reaction between a plurality of monomers may occur to form a polymer having a network structure, and in Formula 2, X and X'become a reaction site for a polycondensation reaction, and the poly-condensation reaction This can happen.

하기 스킴 1은 상술한 모노머를 열처리함으로써 망상 구조를 가지는 중합체가 형성됨을 보여주기 위한 것이다.Scheme 1 below is intended to show that a polymer having a network structure is formed by heat-treating the aforementioned monomer.

[스킴 1][Scheme 1]

Figure 112017110926764-pat00009
Figure 112017110926764-pat00009

상기 스킴 1은 일 실시예에 따른 모노머를 열처리함에 따라 다양한 형태의 중합체 구조를 형성할 수 있음을 보여주기 위한 예시로서, 상기 중합체 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. The scheme 1 is an example for showing that various types of polymer structures can be formed by heat-treating a monomer according to an embodiment, and the polymer structure is not limited thereto.

예를 들어, 상술한 모노머의 분자량은 예컨대 약 500 내지 1,500일 수 있고, 상술한 중합체의 중량평균분자량은 예컨대 약 1,000 내지 200,000일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 모노머 및/또는 중합체는 상기 범위 내에서 분자량 및/또는 중량평균분자량을 선택하여 유기막 조성물(예컨대, 하드마스크 조성물)의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다.For example, the molecular weight of the aforementioned monomer may be, for example, about 500 to 1,500, and the weight average molecular weight of the above-described polymer may be, for example, about 1,000 to 200,000, but is not limited thereto. The above-described monomers and/or polymers can be optimized by selecting the molecular weight and/or weight average molecular weight within the above range to adjust the carbon content and solubility in the solvent of the organic film composition (eg, a hard mask composition).

다른 구현예에 따르면, 상술한 모노머 및/또는 중합체, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.According to another embodiment, an organic film composition comprising the above-described monomer and/or polymer and a solvent is provided.

상기 용매는 상기 모노머 및/또는 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 for the monomer and/or polymer, for example, propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxy propanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, tri( Ethylene glycol) monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, Methyl pyrrolidone, methyl pyrrolidinone, acetylacetone, and ethyl 3-ethoxypropionate.

상기 모노머 및/또는 중합체는 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 50 중량%, 약 0.1 내지 30 중량%, 또는 약 0.1 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 모노머 및/또는 중합체가 포함됨으로써 유기막의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.The monomer and/or polymer may be included in an amount of about 0.1 to 50% by weight, about 0.1 to 30% by weight, or about 0.1 to 15% by weight based on the total content of the organic film composition. By including the monomer and/or polymer in the above range, the thickness of the organic film, the surface roughness and the degree of planarization 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 플루오로알킬계 화합물, 알킬벤젠설폰산염, 알킬피리디늄염, 폴리에틸렌글리콜, 제4암모늄염 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The surfactant may be, for example, a fluoroalkyl compound, an alkylbenzenesulfonate salt, an alkylpyridinium salt, a polyethylene glycol, a quaternary ammonium salt, but is not limited thereto.

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

또한, 상기 가교제로는 내열성이 높은 가교제를 사용할 수 있다. 내열성이 높은 가교제로는 분자 내에 방향족 고리(예를 들면 벤젠 고리, 나프탈렌 고리)를 가지는 가교 형성 치환기를 함유하는 화합물을 사용할 수 있다.In addition, a crosslinking agent having high heat resistance may be used as the crosslinking agent. As the crosslinking agent having high heat resistance, a compound containing a crosslinking substituent having an aromatic ring (for example, a benzene ring or a naphthalene ring) in 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 thermal acid generator is an acidic compound such as p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, citric acid, benzoic acid, hydroxybenzoic acid, naphthalenecarboxylic acid, and/or 2,4 ,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzointosylate, 2-nitrobenzyltosylate, and other organic alkyl sulfonic acid esters, but are not limited thereto.

상기 첨가제는 상기 유기막 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 40 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함함으로써 유기막 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도를 향상시킬 수 있다.The additive may be included in about 0.001 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic film composition. By including in the above range, 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, 평탄화막, 희생막, 충진제 등 전자 디바이스에 사용되는 유기 박막을 포함할 수 있다. According to another embodiment, an organic film prepared using the above-described organic film composition is provided. The organic film may be in a form cured through a heat treatment process after coating the above-described organic film composition on a substrate, for example, and may include an organic thin film used in electronic devices such as a hard mask layer, a planarization film, a sacrificial film, and a filler. have.

이하 상술한 유기막 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a pattern using the above-described organic film composition will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a pattern forming method according to an embodiment.

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 형성하는 단계(S1), 상기 재료 층 위에 상술한 유기막 조성물을 적용하는 단계(S2), 상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계(S3), 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계(S4), 상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계(S5), 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계(S6), 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계(S7), 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계(S8)를 포함한다.The pattern forming method according to one embodiment includes forming a material layer on a substrate (S1), applying the above-described organic film composition on the material layer (S2), and heat-treating the organic film composition to form a hard mask layer. Step (S3), forming a silicon-containing thin film layer on the hard mask layer (S4), forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer (S5), photoresist pattern by exposing and developing the photoresist layer Forming (S6), selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hardmask layer using the photoresist pattern, and exposing a portion of the material layer (S7), and an exposed portion of the material layer It includes the step of etching (S8).

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

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

상기 유기막 조성물은 전술한 바와 같으며, 용액 형태로 제조되어 스핀-온 코팅 방법으로 도포될 수 있다. 이때 상기 유기막 조성물의 도포 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 50 내지 200,000 Å 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, for example, about 50 to 200,000 Å Can be applied in thickness.

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

상기 실리콘 함유 박막층은 예컨대 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO 및/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.In addition, 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 700℃에서 열처리 공정을 수행할 수 있다.The step of exposing the photoresist layer may be performed using, for example, ArF, KrF or EUV. In addition, after exposure, a heat treatment process may be performed at about 100 to 700°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 of a plurality of patterns, and the plurality of patterns may be various, such as a metal pattern, a semiconductor pattern, an insulation pattern, and may be applied to various patterns in a semiconductor integrated circuit device.

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

합성예Synthetic example

합성예Synthetic example 1 One

응축기(Condenser)를 장착한 2L 둥근 바닥 플라스크(2-neck round-bottomed flask)에 terephthaldehyde 13.4g(0.10mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5g(0.19mol), ammonium acetate 231g(3.0mol), 그리고 acetic acid 1L를 투입한 후, 100℃에서 24 시간 내지 48 시간 동안 교반하여 합성을 진행하였다. 반응 후, 혼합물을 상온까지 식힌 다음, 800mL의 물을 첨가하여 30분간 교반하였다. 고체를 여과하고, 물로 여러 번 씻어준 다음, 이어서 에탄올과 에틸에테르로 씻어준 후, 건조하여 화학식 1-1로 표현되는 화합물을 얻었다.13.4 g (0.10 mol) of terephthaldehyde, 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5 g (0.19 mol), 231 g of ammonium acetate in a 2-neck round-bottomed flask equipped with a condenser (3.0mol), and after adding 1 L of acetic acid, synthesis was performed by stirring at 100° C. for 24 to 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, and then 800 mL of water was added and stirred for 30 minutes. The solid was filtered, washed several times with water, then washed with ethanol and ethyl ether, and then dried to obtain a compound represented by Chemical Formula 1-1.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112017110926764-pat00010
Figure 112017110926764-pat00010

합성예Synthetic example 2 2

응축기를 장착한 2L 둥근 바닥 플라스크에 1,4-naphthalenedicarboxldehyde 18.4g(0.10mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5g(0.19mol), ammonium acetate 231g(3.0mol), 그리고 acetic acid 1L를 투입한 후, 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐, 화학식 1-2로 표현되는 화합물을 얻었다.1,4-naphthalenedicarboxldehyde 18.4 g (0.10 mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5 g (0.19 mol), ammonium acetate 231 g (3.0 mol), and acetic acid in a 2 L round-bottom flask equipped with a condenser After 1 L was added, the same process as in Synthesis Example 1 was performed to obtain a compound represented by Chemical Formula 1-2.

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure 112017110926764-pat00011
Figure 112017110926764-pat00011

합성예Synthetic example 3 3

응축기를 장착한 2L 둥근 바닥 플라스크에 1,5-naphthalenedicarboxldehyde 18.4g(0.10mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5g(0.19mol), ammonium acetate 231g(3.0mol), 그리고 acetic acid 1L를 투입한 후, 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐, 화학식 1-3으로 표현되는 화합물을 얻었다.1,5-naphthalenedicarboxldehyde 18.4 g (0.10 mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5 g (0.19 mol), ammonium acetate 231 g (3.0 mol), and acetic acid in a 2 L round bottom flask equipped with a condenser After 1 L was added, the same process as in Synthesis Example 1 was performed to obtain a compound represented by Chemical Formula 1-3.

[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure 112017110926764-pat00012
Figure 112017110926764-pat00012

합성예Synthetic example 4 4

응축기를 장착한 2L 둥근 바닥 플라스크에 2,6-naphthalenedicarboxldehyde 18.4g(0.10mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5g(0.19mol), ammonium acetate 231g(3.0mol), 그리고 acetic acid 1L를 투입한 후, 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐, 화학식 1-4로 표현되는 화합물을 얻었다.2,6-naphthalenedicarboxldehyde 18.4 g (0.10 mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5 g (0.19 mol), ammonium acetate 231 g (3.0 mol), and acetic acid in a 2 L round-bottom flask equipped with a condenser After 1 L was added, the same process as in Synthesis Example 1 was performed to obtain a compound represented by Chemical Formula 1-4.

[화학식 1-4][Formula 1-4]

Figure 112017110926764-pat00013
Figure 112017110926764-pat00013

합성예Synthetic example 5 5

응축기를 장착한 2L 둥근 바닥 플라스크에 9,10-anthracenedicarboxaldehyde 23.4g(0.10mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5g(0.19mol), ammonium acetate 231g(3.0mol), 그리고 acetic acid 1L를 투입한 후, 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐, 화학식 1-5로 표현되는 화합물을 얻었다.9,10-anthracenedicarboxaldehyde 23.4 g (0.10 mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5 g (0.19 mol), ammonium acetate 231 g (3.0 mol), and acetic acid in a 2 L round-bottom flask equipped with a condenser After 1 L was added, the same process as in Synthesis Example 1 was performed to obtain a compound represented by Chemical Formula 1-5.

[화학식 1-5][Formula 1-5]

Figure 112017110926764-pat00014
Figure 112017110926764-pat00014

합성예Synthetic example 6 6

응축기를 장착한 2L 둥근 바닥 플라스크에 1,6-pyrenedicarboxaldehyde 25.8 g(0.10 mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5g(0.19mol), ammonium acetate 231g(3.0mol), 그리고 acetic acid 1L를 투입한 후, 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐, 화학식 1-6로 표현되는 화합물을 얻었다.25.8 g (0.10 mol) of 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5 g (0.19 mol), 231 g (3.0 mol) of ammonium acetate, and acetic acid in a 2 L round bottom flask equipped with a condenser After 1 L was added, the same process as in Synthesis Example 1 was performed to obtain a compound represented by Chemical Formula 1-6.

[화학식 1-6][Formula 1-6]

Figure 112017110926764-pat00015
Figure 112017110926764-pat00015

합성예Synthetic example 7 7

응축기를 장착한 2L 둥근 바닥 플라스크에 2,7-pyrenedicarboxaldehyde 25.8g(0.10mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5g(0.19mol), ammonium acetate 231g(3.0mol), 그리고 acetic acid 1L를 투입한 후, 합성예 1과 동일한 과정을 거쳐, 화학식 1-7로 표현되는 화합물을 얻었다.2,7-pyrenedicarboxaldehyde 25.8g (0.10mol), 2,7-dibromophenanthrene-9,10-dione 69.5g (0.19mol), ammonium acetate 231g (3.0mol), and acetic acid in a 2L round bottom flask equipped with a condenser After 1 L was added, the same process as in Synthesis Example 1 was performed to obtain a compound represented by Chemical Formula 1-7.

[화학식 1-7][Formula 1-7]

Figure 112017110926764-pat00016
Figure 112017110926764-pat00016

비교합성예Comparative Synthesis Example 1 One

응축기를 장착한 500mL 둥근 바닥 플라스크에 4,4'-(9H-fluorene-9-ylidene)bisphenol 35.0g(0.10mol), 1,4-bis(methoxymethyl)benzene 16.6g(0.10mol), diethyl sulfate 15.4g(0.10mol), 그리고 PGMEA 134g을 투입한 후, 합성예 1과 동일한 합성 과정을 거쳐 화학식 A로 표현되는 중합체(MW: 1700)를 얻었다.4,4'-(9 H -fluoren e -9-ylidene) bisphenol 35.0 g (0.10 mol), 1,4-bis (methoxymethyl)benzene 16.6 g (0.10 mol), diethyl in a 500 mL round bottom flask equipped with a condenser After adding sulfate 15.4 g (0.10 mol) and PGMEA 134 g, a polymer represented by Chemical Formula A (MW: 1700) was obtained through the same synthesis process as in Synthesis Example 1.

[화학식 A][Formula A]

Figure 112017110926764-pat00017
Figure 112017110926764-pat00017

비교합성예Comparative Synthesis Example 2 2

응축기를 장착한 500mL 둥근 바닥 플라스크에 1-hydroxypyrene 21.8g(0.10mol), 1-naphthol 14.5g(0.10mol), paraformaldehyde 6.0g(0.2mol), 그리고 diethyl sulfate 15.4g(0.10mol), 그리고 PGMEA 115g을 투입한 후, 합성예 1과 동일한 합성 과정을 거쳐 화학식 B로 표현되는 중합체(MW: 1500)를 얻었다.21.8 g (0.10 mol) of 1-hydroxypyrene, 14.5 g (0.10 mol) of 1-naphthol, 6.0 g (0.2 mol) of paraformaldehyde, and 15.4 g (0.10 mol) of diethyl sulfate, and 115 g of PGMEA in a 500 mL round bottom flask equipped with a condenser After inputting, a polymer represented by Chemical Formula B (MW: 1500) was obtained through the same synthesis process as in Synthesis Example 1.

[화학식 B][Formula B]

Figure 112017110926764-pat00018
Figure 112017110926764-pat00018

하드마스크Hard mask 조성물의 제조 Preparation of the composition

실시예Example 1 One

합성예 1에서 얻은 화합물 3.0g을 cyclohexanone과 N-Methyl-2-pyrrolidone 1 대 1 용액 17g에 녹인 후 0.1㎛의 테플론 필터로 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다.3.0 g of the compound obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 17 g of a cyclohexanone and N-Methyl-2-pyrrolidone 1 to 1 solution, and then filtered through a 0.1 μm Teflon filter to prepare a hardmask composition.

실시예Example 2 2

합성예 1에서 얻은 화합물 대신 합성예 2에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound obtained in Synthesis Example 2 was used instead of the compound obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 3 3

합성예 1에서 얻은 화합물 대신 합성예 3에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound obtained in Synthesis Example 3 was used instead of the compound obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 4 4

합성예 1에서 얻은 화합물 대신 합성예 4에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound obtained in Synthesis Example 4 was used instead of the compound obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 5 5

합성예 1에서 얻은 화합물 대신 합성예 5에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound obtained in Synthesis Example 5 was used instead of the compound obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 6 6

합성예 1에서 얻은 화합물 대신 합성예 6에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound obtained in Synthesis Example 6 was used instead of the compound obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 7 7

합성예 1에서 얻은 화합물 대신 합성예 7에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound obtained in Synthesis Example 7 was used instead of the compound obtained in Synthesis Example 1.

비교예Comparative example 1 One

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

비교예Comparative example 2 2

합성예 1에서 얻은 화합물 대신 비교합성예 2에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound obtained in Comparative Synthesis Example 2 was used instead of the compound obtained in Synthesis Example 1.

평가 1: Evaluation 1: 내식각성Corrosion resistance

실시예 1 내지 7과 비교예 1 내지 2에 따른 하드마스크 조성물을 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 다음, 핫플레이트 위에서 240℃로 1분간 열처리한 다음, 질소 분위기 하에서 500℃에서 2분간 열처리하여, 두께 3,000~4000Å의 박막을 형성하였다. The hard mask compositions according to Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 2 were spin-coated on a silicon wafer, and then heat-treated at 240° C. for 1 minute on a hot plate, followed by heat treatment at 500° C. for 2 minutes under a nitrogen atmosphere, to obtain a thickness. A thin film of 3,000-4000 mm 3 was formed.

형성된 박막에 CHF3/CF4 혼합 가스 및 N2/O2 혼합 가스를 사용하여 각각 100초 및 60초 동안 건식 식각한 후 박막의 두께를 다시 측정하였다. 건식 식각 전후의 박막의 두께와 식각 시간으로부터 하기 계산식 1에 의해 식각율(bulk etch rate, BER)을 계산하였다. The formed thin film was dry etched for 100 seconds and 60 seconds, respectively, using CHF 3 /CF 4 mixed gas and N 2 /O 2 mixed gas, and the thickness of the thin film was measured again. The etch rate (BER) was calculated from the thickness and etch time of the thin film before and after dry etching by the following Equation 1.

[계산식 1][Calculation formula 1]

(초기 박막 두께 - 식각 후 박막 두께)/식각 시간(Å/sec)(Initial thin film thickness-thin film thickness after etching)/Etching time (Å/sec)

그 결과는 표 1과 같다.Table 1 shows the results.

CHF3/CF4 bulk etch rate (Å/sec)CHF 3 /CF 4 bulk etch rate (Å/sec) N2/O2 bulk etch rate (Å/sec)N 2 /O 2 bulk etch rate (Å/sec) 비교예 1Comparative Example 1 28.328.3 27.527.5 비교예 2Comparative Example 2 31.531.5 26.026.0 실시예 1Example 1 22.022.0 19.819.8 실시예 2Example 2 21.321.3 19.619.6 실시예 3Example 3 20.620.6 19.519.5 실시예 4Example 4 21.521.5 19.619.6 실시예 5Example 5 20.220.2 18.718.7 실시예 6Example 6 19.219.2 18.118.1 실시예 7Example 7 19.819.8 18.318.3

표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 7에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예 1 내지 2에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여 식각 가스에 대한 충분한 내식각성이 있어서 벌크 에치 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, the thin films formed from the hardmask compositions according to Examples 1 to 7 have sufficient etch resistance to etching gas compared to the thin films formed from the hardmask compositions according to Comparative Examples 1 to 2, thereby improving bulk etch properties. can confirm.

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.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of rights of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.

Claims (14)

하기 화학식 1로 표현되는 모노머:
[화학식 1]
Figure 112020042080213-pat00019

상기 화학식 1에서,
A 및 A´은 각각 독립적으로 하기 화학식 2로 표현되는 기이고,
B는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 방향족 고리이다:
[화학식 2]
Figure 112020042080213-pat00020

상기 화학식 2에서,
Ar은 페난트렌, 피렌, 퍼릴렌, 벤조퍼릴렌, 또는 코로넨이고,
X 및 X´은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 하이드록실기, 알콕시기, 아민기, 티올기, 카복실산기, 니트릴기, 알케닐기, 알키닐기, 아자이드기, 또는 이들의 조합이고,
Z1은 N이고,
Z2는 O, S, 또는 NRa이고, 여기서 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
*는 연결지점이다.
Monomer represented by the following formula (1):
[Formula 1]
Figure 112020042080213-pat00019

In Chemical Formula 1,
A and A'are each independently a group represented by the following formula (2),
B is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring:
[Formula 2]
Figure 112020042080213-pat00020

In Chemical Formula 2,
Ar is phenanthrene, pyrene, perylene, benzoperylene, or coronene,
X and X'are each independently a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amine group, a thiol group, a carboxylic acid group, a nitrile group, an alkenyl group, an alkynyl group, an azide group, or a combination thereof,
Z 1 is N,
Z 2 is O, S, or NR a , where R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
* Is the connection point.
삭제delete 제1항에서,
상기 화학식 1에서 B는 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 모이어티들 중 어느 하나인 모노머:
[그룹 1]
Figure 112017110926764-pat00021

상기 그룹 1에서, “~”는 연결지점이다.
In claim 1,
In Formula 1, B is any one of the substituted or unsubstituted moieties listed in Group 1 below:
[Group 1]
Figure 112017110926764-pat00021

In the above group 1, “~” is a connection point.
제1항에서,
500 내지 1,500의 분자량을 가지는 모노머.
In claim 1,
Monomer having a molecular weight of 500 to 1,500.
하기 화학식 1로 표현되는 모노머의 중축합 반응에 의해 형성되는 중합체:
[화학식 1]
Figure 112017110926764-pat00022

상기 화학식 1에서,
A 및 A´는 각각 독립적으로 하기 화학식 2로 표현되는 기이고,
B는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 방향족 고리이다:
[화학식 2]
Figure 112017110926764-pat00023

상기 화학식 2에서,
Ar은 C6 내지 C30의 방향족 고리이고,
X 및 X´은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 하이드록실기, 알콕시기, 아민기, 티올기, 카복실산기, 니트릴기, 알케닐기, 알키닐기, 아자이드기, 또는 이들의 조합이고,
Z1은 N이고,
Z2는 O, S, 또는 NRa이고, 여기서 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
*는 연결지점이다.
Polymer formed by the polycondensation reaction of the monomer represented by the formula (1):
[Formula 1]
Figure 112017110926764-pat00022

In Chemical Formula 1,
A and A'are each independently a group represented by the following formula (2),
B is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring:
[Formula 2]
Figure 112017110926764-pat00023

In Chemical Formula 2,
Ar is an aromatic ring of C6 to C30,
X and X'are each independently a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amine group, a thiol group, a carboxylic acid group, a nitrile group, an alkenyl group, an alkynyl group, an azide group, or a combination thereof,
Z 1 is N,
Z 2 is O, S, or NR a , where R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
* Is the connection point.
제5항에서,
상기 화학식 2의 X 및 X´는 상기 중축합 반응의 반응 사이트가 되는 중합체.
In claim 5,
X and X'in the formula (2) is a polymer that becomes a reaction site of the polycondensation reaction.
제5항에서,
망상 구조를 가지는 중합체.
In claim 5,
A polymer having a network structure.
제5항에서,
상기 화학식 2에서 Ar은 페난트렌, 피렌, 퍼릴렌, 벤조퍼릴렌, 또는 코로넨인 중합체.
In claim 5,
In Formula 2, Ar is phenanthrene, pyrene, perylene, benzoperylene, or coronene.
제5항에서,
상기 화학식 1에서 B는 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 모이어티들 중 어느 하나인 중합체:
[그룹 1]
Figure 112017110926764-pat00024

상기 그룹 1에서, “~”는 연결지점이다.
In claim 5,
In Formula 1, B is any one of the substituted or unsubstituted moieties listed in Group 1 below:
[Group 1]
Figure 112017110926764-pat00024

In the above group 1, “~” is a connection point.
제5항에서,
1,000 내지 200,000의 중량평균분자량을 가지는 중합체.
In claim 5,
Polymer having a weight average molecular weight of 1,000 to 200,000.
제1항, 제3항, 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 모노머, 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 중합체, 또는 이들의 조합, 그리고
용매
를 포함하는
유기막 조성물.
A monomer according to any one of claims 1, 3, and 4, a polymer according to any one of claims 5 to 10, or a combination thereof, and
menstruum
Containing
Organic film composition.
기판 위에 재료 층을 제공하는 단계,
상기 재료 층 위에 제11항에 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 claim 11 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,
Forming a photoresist pattern by exposing and developing the photoresist layer,
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
Containing
Method of pattern formation.
제12항에서,
상기 유기막 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.
In claim 12,
The step of applying the organic film composition is a pattern formation method performed by a spin-on coating method.
제12항에서,
상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
In claim 12,
And forming a bottom anti-reflection layer (BARC) prior to forming the photoresist layer.
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